(57)【要約】【課題】耐ペン荷重および耐屈曲性に優れ、開口率の低下の少ない画像表示媒体および前記画像表示媒体を用いた画像表示装置の提供。【解決手段】表示側電極２が形成された表示側基板１と、表示側基板１に相対するように配列され、且つ背面側電極４が形成された背面側基板３と、表示側基板１と背面側基板３との間の空間を行方向および列方向に区画するスペーサ５と、スペーサ５で空間が区画されて形成され、泳動液７が封入されているセル６と、セル６内部において泳動液７内を浮遊する浮遊粒子８と、浮遊粒子８よりも小さな粒径と異なる色彩とを有し、表示側電極２と背面側電極４との間の電位差に応じて泳動液７内を表示側基板１に向かう方向または反対方向に泳動する泳動粒子９と、セル６におけるスペーサ５近傍に立設された補助スペーサ１０と、を備え、補助スペーサ１０は、スペーサ５よりも高さが小さいとともに、高さ方向の剛性が高い画像表示媒体。【選択図】図１
2010204439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極である表示側電極が形成された透明基板であって、画像が表示される表示側基板と、
前記表示側基板に相対するように配列され、且つ背面側電極が形成された背面側基板と、
前記表示側基板と前記背面側基板との間の空間に封入され、表示側電極と背面側電極との電位差によって光学的に変化する画像表示媒体と、
前記表示側基板と前記背面側基板との間を支持する第１リブと、
前記背面側基板の第１リブ近傍に立設された第２リブと、
を備え、
前記第２リブは、前記第１リブよりも基板支持方向の寸法が小さい画像表示媒体。
【請求項２】
第１リブと第２リブとの基板支持方向の寸法の差は、前記第１リブの弾性変形域内の変形で吸収できる範囲内である請求項１に記載の画像表示媒体。
【請求項３】
前記第１リブの弾性域内の変形は圧縮方向の変形および曲げ変形を含む請求項２に記載の画像表示媒体。
【請求項４】
前記第２リブは前記第１リブよりも前記表示側基板と略平行な断面における断面積が大きい請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項５】
前記第２リブの剛性は前記第１リブの剛性よりも高い請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項６】
開口率が９０％以上である請求項１〜５の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の画像表示媒体と、前記画像表示媒体の表示側電極および背面側電極に所定の電圧を印加する電圧印加回路と、を備える画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示媒体および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶に代わる画像表示媒体として、相対向する電極の間に電気絶縁性の泳動液を配置し、この泳動液中で微小粒子を泳動させることにより、画像を表示する電気泳動方式の画像表示媒体が注目されている。
【０００３】
この画像表示媒体は、一度電圧を印加して画像を表示すれば、電圧を除去しても画像が保存されるから、電子ペーパとして使用できるが、電子ペーパとして使用するためには、ユーザに負担感を与えないように軽く、薄く、しかも適度な曲げ剛性を有していることが求められる。更に、ボールペン等で筆記できるように、ペン先からの点荷重に耐える耐ペン荷重性も求められる。
【０００４】
画像表示媒体において屈曲したときに表示が消えたり変化したりしないようにするには、画像表示媒体を構成する２枚の基板間の距離が画像表示媒体を屈曲したときに大きく変化しないようにすればよい。
【０００５】
このような画像表示媒体としては、柱状スペーサを設けた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、柱状スペーサが、パネル組立時の荷重による変形および低温環境下の液晶の収縮に追従した高さ、断面積を有する第１柱状スペーサと、局所的に過剰な荷重を受けたとき、および低温環境下で液晶が収縮したときに基板間のギャップを保つ高さ、断面積を有する第２柱状スペーサの二種で構成されているものがある（特許文献１）。
【０００６】
また、２枚の透明基板と、前記２枚の透明基板間に封入された液晶層と、前記２枚の透明基板間に形成され、前記２枚の透明基板間の間隔を所定の間隔に保つ柱状スペーサとを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示装置の有効表示領域内に形成された柱状スペーサが高さの異なる柱状スペーサであるものがある（特許文献２）。
【０００７】
更に、電気泳動式ディスプレイであって透明な最上層と、明確に定義された大きさ、形状、アスペクト比を有する複数の分離されたセルであって、内部に凸形状の副次的な構造体を有し、且つ誘電性溶媒または溶媒混合物に分散されている帯電された顔料粒子が充填されているものと、最下層とを有する電気泳動式ディスプレイがある（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００３−１２１８５７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２２１５０号公報
【特許文献３】特表２００５−５０２０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、後述する構成を有しない画像表示媒体と比較して耐ペン荷重および屈曲性に優れ、開口率の低下の少ない画像表示媒体および前記画像表示媒体を用いた画像表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、透明電極である表示側電極が形成された透明基板であって、画像が表示される表示側基板と、前記表示側基板に相対するように配列され、且つ背面側電極が形成された背面側基板と、前記表示側基板と前記背面側基板との間の空間に封入され、表示側電極と背面側電極との電位差によって光学的に変化する画像表示媒体と、前記表示側基板と前記背面側基板との間を支持する第１リブと、前記背面側基板の第１リブ近傍に立設された第２リブと、を備え、前記第２リブが、前記第１リブよりも基板支持方向の寸法が小さい画像表示媒体に関する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示媒体において、第１リブと第２リブとの基板支持方向の寸法の差は、前記第１リブの弾性変形域内の変形で吸収できる範囲内であるものに関する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像表示媒体において、前記第１リブの弾性域内の変形が圧縮方向の変形および曲げ変形を含むものに関する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体において、前記第２リブは前記第１リブよりも前記表示側基板と略平行な断面における断面積が大きいものに関する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体において、前記第２リブは前記第１リブよりも弾性率の高い材料で形成されているものに関する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の画像表示媒体において、前記セルの開口率が９０％以上であるものに関する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の画像表示媒体と、前記画像表示媒体の表示側電極および背面側電極に所定の電圧を印加する電圧印加回路と、を備える画像表示装置に関する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、第２リブを有しない画像表示媒体と比較して耐ペン荷重性および屈曲性に優れ、しかも開口率の低下の少ない画像表示媒体が提供される。
【００１７】
請求項２の発明によれば、第１リブと第２リブとの基板支持方向の寸法差が、第１リブが弾性変形する範囲よりも大きな画像表示媒体とは異なり、屈曲や筆記具による筆記などによって第１リブが永久変形しない画像表示媒体が提供される。
【００１８】
請求項３の発明によれば、第１リブが圧縮変形した場合だけでなく、第１リブが曲げ変形した場合においても第１リブが永久変形しない画像表示媒体が提供される。
【００１９】
請求項４の発明によれば、第１リブと第２リブとで異なる材質を用いた画像表示媒体と比較して生産性に優れ、安価な画像表示媒体が提供される。
【００２０】
請求項５の発明によれば、第１リブと第２リブとで同一の材質を用いた画像表示媒体と比較して材料の選択が容易な画像表示媒体が提供される。
【００２１】
請求項６の発明によれば、開口率が９０％未満のものと比較して明るく鮮明な画像表示が可能な画像表示媒体が提供される。
【００２２】
請求項７の発明によれば、第２リブを有しない画像表示媒体を有する画像表示装置と比較して耐ペン荷重性および耐屈曲性に優れた画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は実施形態１に係る電子ペーパの一例について示す斜視断面図である。
【図２】図２は実施形態１に係る電子ペーパの別の例について示す斜視断面図である。
【図３】図３は実施形態１に係る電子ペーパの一例についてスペーサと補助スペーサとの関係を示す説明図である。
【図４】図４は実施形態１に係る電子ペーパの別の例についてスペーサと補助スペーサとの関係を示す説明図である。
【図５】図５は実施形態１に係る電子ペーパの更に別の例についてスペーサと補助スペーサとの関係を示す説明図である。
【図６】図６は、図１に示す電子ペーパにおいて表示側基板に荷重が加わる前、および荷重が加わったときの表示側基板、スペーサ５、および補助スペーサ１０の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．実施形態１
１−１  構成
以下、本発明の画像表示媒体の一例である電子ペーパについて以下に説明する。
実施形態１に係る電子ペーパ１００は、図１および図２に示すように、透明電極である表示側電極２が下側の全面に形成された透明な基板である表示側基板１と、背面側電極４が形成された背面側基板３と、表示側基板１と背面側基板３との間の空間を行方向および列方向に複数のセル６に区分する第１リブとしての列方向および行方向のスペーサ５とを備える。
【００２５】
夫々のセル６の内部には、電気絶縁性の透明液である泳動液７が封入されている。泳動液７の中には白色に着色された球である浮遊粒子８と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、またはシアン（Ｃ）の色彩に着色され、浮遊粒子８よりも小さな粒径を有し、表示側電極２と背面側電極４との間の電位差に応じて泳動液７内を表示側基板１に向かう方向または背面側基板３に向かう方向に泳動する泳動粒子９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ）とが浮遊している。なお、図１以下においては、泳動粒子９Ｍが表示側基板１の側に位置し、マゼンタの画像が表示されているところを示す。
【００２６】
セル６の内部には、スペーサ５よりも高さの低い第２リブとしての補助スペーサ１０がスペーサ５に沿って設けられている。
【００２７】
図３〜図５に示すように、セル６は正方形の平面形状を有するが、正方形には限定されず、例えば長方形状および六角形状等の形状も可能である。
【００２８】
スペーサ５は通常は図３および図４に示すように碁盤目状に形成され、従ってセル６は行方向および列方向に揃った配置とされている。しかし、スペーサ５は行方向または列方向に沿って互い違いに配列されていてもよい。この場合は、セル６もまた行方向または列方向に沿って千鳥状に配列される。図５は、スペーサ５が行方向に沿って互い違いに配列され、したがってセルも行方向に沿って千鳥状に配列された例である。
【００２９】
補助スペーサ１０は、スペーサ５との高さの差が、スペーサ５が弾性変形する範囲内となるように高さが設定されている。また、補助スペーサ１０は、スペーサ５の内側に正方形の平面形状を有するように形成されている。
【００３０】
補助スペーサ１０の厚さは、図３および図５に示すようにスペーサ５の厚さと同一であってもよく、また、図４に示すようにスペーサ５の厚さよりも大きくてもよい。補助スペーサ１０の厚さをスペーサ５と同一とする場合は、補助スペーサ１０にスペーサ５よりも剛性の高い材料を使用することが好ましい。一方、補助スペーサ１０の厚さをスペーサ５よりも大きく設定する場合は、補助スペーサ１０とスペーサ５とを同一の材質から形成することができる。
【００３１】
スペーサ５と補助スペーサ１０との厚さ方向の寸法は、セル６の開口率が９０％以上になるように設定すれば、明るく、且つ鮮明な画像表示が可能になるから好ましい。
【００３２】
以下、電子ペーパ１００の各部分について詳説する。
【００３３】
表示側基板１は、透明材料から形成されている。
【００３４】
透明材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンスルフィド樹脂（ＰＥＳ）、ポリスルホン樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂などの透明樹脂が挙げられる。
【００３５】
表示側電極２は、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）およびインジウム−ジルコン酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電性酸化物から形成される。表示側電極２は、図１に示すように表示側基板１の裏面の全面に設けられていてもよく、図２に示すように一定のピッチで設けられたライン状の電極であってもよい。
【００３６】
背面側基板３は、表示側基板１と同様の透明材料から形成されていてもよく、ＡＢＳ樹脂やガラスエポキシ樹脂のような不透明な材料から形成されていてもよい。
【００３７】
背面側電極４は、表示側電極２と同様にＩＴＯやＩＺＯのような透明導電性酸化物から形成されてもよく、また、金箔や銅箔などの金属材料から形成されていてもよい。但し、図１および図２に示すように、表示側電極２が表示側基板１の裏面の全面に設けられている場合は、背面側電極４は二次元マトリクス状に形成され、図３に示すように、表示側電極２が一定のピッチで形成されたライン状の電極のときは、背面側電極４は、表示側電極２に直交するように形成されたライン状の電極である。
【００３８】
スペーサ５の高さは特に制限はないが、１０〜１００μｍ程度が電子ペーパ１００の柔軟性の点から好ましい。幅は、５〜２０μｍ程度が好ましい。また、セル６の一辺の長さは０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。
【００３９】
スペーサ５および補助スペーサ１０は、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法で形成してもよく、光硬化性液状樹脂や光硬化性フィルムに凹型を押圧して硬化させてもよい。また、熱可塑性樹脂フィルムを加熱、軟化させて凹型を押圧して冷却、固化させて形成してもよく、熱硬化性樹脂に凹型を押圧して熱硬化させて形成してもよい。更に、透明の液成樹脂によってスクリーン印刷やインクジェット印刷で所定のパターンを印字し、熱、光、電子線など適宜の手段で硬化させてもよい。スペーサ５と補助スペーサ１０とに同一の材料を用いれば、生産性が高く、より安価な電子ペーパ１００が得られる。一方、スペーサ５と補助スペーサ１０とに異なる材料を用いれば、スペーサ５と補助スペーサ１０との夫々に求められる剛性を別々の材料で実現できるから、同一の材料を使用した場合と異なり、材料の選択が容易であり、設計を最適化できる。
【００４０】
スペーサ５は、また、必ずしも透明でなくてもよく、黒、灰色、白色の無彩色であってもよい。
【００４１】
泳動液７は、電気絶縁性の液体であれば特に制限は無いが、通常はシリコーン油、編成シリコーン油、フッ素油、イソパラフィンなどが使用される。粘度は１なし１００ｍＰａ・ｓ程度が好ましい。泳動液７には、浮遊粒子８および泳動粒子９の分散を改善するために界面活性剤を添加してもよい。
【００４２】
浮遊粒子８としては、通常は白色の粒径０．１〜２０μｍ程度の粒子が使用される。浮遊粒子８は、白色または泳動粒子とは異なる色彩に着色された粒子であり、泳動液中に浮遊、あるいはパッキング状態で固定、あるいはお互いに固着された状態で多孔質体を形成していてもよい。泳動粒子９は、この浮遊粒子８の間を通って透明電極２と画素電極４との間を泳動し、所定の画素データに従った画像を表示する。
【００４３】
浮遊粒子８としては、たとえばアクリル樹脂やスチレン樹脂などの熱可塑性を有する樹脂から形成した粒子が使用される。
【００４４】
浮遊粒子８は、表面基板１と背面基板３との間の領域内において少なくとも表面基板１の板面方向に粒子が配列されて構成されていればよいが、図１および図２に示すように、表面基板１と背面基板３との間の全領域に渡って、浮遊粒子８が互いに動けない程度の密度で充填されていることが望ましい。
【００４５】
浮遊粒子８の平均粒径は、特に限定されるものではないが、浮遊粒子８の集合体を表面基板１と背面基板３との間の領域に配置したときに、隣接する浮遊粒子８との間に泳動粒子９が通過できる程度の間隔が生じる程度の平均粒径を有していることが好ましい。
【００４６】
このため、浮遊粒子８の平均粒径は、泳動粒子９の平均粒径の１０倍以上であることが好ましく、２５倍以上であることが好ましい。浮遊粒子８の平均粒径が、泳動粒子９の平均粒径の１０倍未満では、浮遊粒子８と粒子の間を介して泳動粒子９が通過することが困難となるため、表示色濃度の変更が困難となる場合がある。なお、浮遊粒子８の平均粒径の上限は特に限定されないが、表面基板１と背面基板３との間の距離より小さい。
【００４７】
一例としては、泳動粒子９の平均粒径が後述するように０．０１μｍ〜１μｍである場合には、浮遊粒子８の平均粒径が１μｍ〜２０μｍの範囲内であることが望ましい。
【００４８】
なお、浮遊粒子８の色は、泳動粒子９の色と異なるものであれば特に限定されない。浮遊粒子８を着色する場合には、浮遊粒子８を構成する材料中に、上記分散媒２６の着色時に用いた着色剤等の公知の着色剤を含有させればよい。具体的には、例えば、浮遊粒子８の色を白色とするには、浮遊粒子８の表面に白色材を固定すればよい。この白色材としては、二酸化チタンや、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、及び炭酸カルシウム等の白色顔料を用いることができる。
【００４９】
泳動粒子９としては、Ｙ、Ｍ、またはＣの色彩に着色された微粒子が使用される。更に、黒色（Ｋ）に着色された微粒子も使用できる。泳動粒子９の直径は、１μｍ以下が好ましく、特に１０〜２００ｎｍ程度が好ましい。
【００５０】
泳動粒子９としては、Ｙ、Ｍ、またはＣの色彩に着色された微粒子が使用される。更に、黒色（Ｋ）に着色された微粒子も使用できる。泳動粒子９の直径は、浮遊粒子８の平均粒径ｄよりも小さい必要があり、１μｍ以下が好ましく、特に１０〜２００ｎｍ程度が好ましい。
【００５１】
泳動粒子９としては、これらの色彩の顔料または着色料を分散させた媒体中でＭＭＡなどを懸濁重合して得られた微粒子が、真球度が高い故に好ましいが、ほかに、これらの色彩の顔料を分散させたトナー粒子やワックス粒子も使用される。またプラズモン共鳴による発色を呈する金属微粒子も使用される。
【００５２】
１−２  作用
以下、実施形態１に係る電子ペーパの作用について述べる。
表示側基板１の表示側電極２と背面側基板３の背面側電極４とを、ドライバを介して駆動回路に接続し、表示側電極２の電位を０Ｖに設定して、背面側電極４に任意の電圧を感化できるようにすると、背面側電極４の電圧を変化させることにより、泳動粒子９Ｙ、９Ｍ、９Ｃの何れか、または２種類以上を、浮遊粒子８に対して表示側基板１側に移動させて任意のカラー表示を行うことができる。
【００５３】
表示側基板１におけるスペーサ５に対応する部分に荷重が加わり、背面側基板３に向かって撓むと、スペーサ５は曲げ変形する。しかしながら、図６において（Ｂ）に示すように、表示側基板１の裏側の面が補助スペーサ１０に当接すると、表示側基板１は補助スペーサ１０によって裏側から支持される形になるから、スペーサ５のそれ以上の撓み変形は防止される。
【００５４】
ここで、補助スペーサ１０とスペーサ５との高さの差は、スペーサ５が弾性変形する範囲内であるから、荷重が除去されると、スペーサ５は図６の（Ａ）に示すようにもとの形状に戻り、変形は残らない。なお、図６において表示側電極２、背面側電極４、泳動液７、浮遊粒子８、および泳動粒子９は省略されている。
【符号の説明】
【００５５】
１    表示側基板
２    表示側電極
３    背面側基板
４    背面側電極
５    スペーサ
６    セル
７    泳動液
８    浮遊粒子
９    泳動粒子
９Ｙ  泳動粒子
９Ｍ  泳動粒子
９Ｃ  泳動粒子
１０  補助スペーサ
１００      電子ペーパ
【図１】
2010204439.tif 000003
【図２】
2010204439.tif 000004
【図３】
2010204439.tif 000005
【図４】
2010204439.tif 000006
【図５】
2010204439.tif 000007
【図６】
2010204439.tif 000008