(57)【要約】【課題】画像表示媒体の表示面に筆記具で書き込みをした際の画像欠陥の発生を効果的に抑止できる画像表示媒体および前記画像表示媒体を備える画像表示装置の提供。【解決手段】表示側電極２が形成され、画像が表示される表示側基板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で形成され、内部に泳動液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、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と、セル６内に設けられ、浮遊粒子８を背面側基板８側から支持する円柱状部材１０と、泳動粒子収容空間１１とを備える画像表示媒体、および前記画像表示媒体を有する画像表示装置。【選択図】図１
2010197649.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を行方向および列方向に区画するスペーサと、
前記スペーサで前記空間が行方向および列方向に区画されて形成されているとともに、内部に電気絶縁性の液体である泳動液が封入されているセルと、
所定の色彩を有する粒子であって、前記セル内部において前記泳動液内を浮遊する浮遊粒子と、
前記浮遊粒子よりも小さな粒径を有し、前記浮遊粒子とは異なる色彩を有するとともに、前記表示側電極と前記背面側電極との間の電位差に応じて前記泳動液内を前記表示側基板に向かう方向または背面側基板に向かう方向に泳動する泳動粒子と、
前記背面基板側に、前記浮遊粒子の平均粒径の１／１０よりも短い間隔で設けられ、前記表示側基盤には接しない浮遊粒子支持部材と、
を備える画像表示媒体。
【請求項２】
前記浮遊粒子支持部材と表示側基板との間隔Ｌと、前記浮遊粒子の平均粒径ｄとの間に、
ｄ＜Ｌ＜３ｄ
の関係が成立するように間隔Ｌが設定されている請求項１に記載の画像表示媒体。
【請求項３】
前記浮遊粒子支持部材の表示側基板に相対する面は、前記浮遊粒子と同色に着色されている請求項１または２に記載の画像表示媒体。
【請求項４】
前記浮遊粒子支持部材は、前記セルにおける背面側基板側の面から表示側基板に向かって立設された柱状部材であり、前記泳動粒子収容空間は、隣接する柱状部材の間に形成される間隙である請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項５】
前記浮遊粒子支持部材は、前記表示側基板に対して実質的に平行に設けたれた板状部材であり、前記泳動粒子収容空間は、前記板状部材に所定の間隔で設けられた開口部である請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項６】
前記浮遊粒子は白色を有し、前記泳動粒子は有彩色または黒色を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項７】
前記泳動粒子は、イエロー（Ｙ）に着色された粒子、マゼンタ（Ｍ）に着色された粒子、およびシアン（Ｃ）に着色された粒子を包含する請求項６に記載の画像表示媒体。
【請求項８】
前記泳動粒子は、更に黒色（Ｋ）に着色された粒子を包含する請求項７に記載の画像表示媒体。
【請求項９】
前記表示側電極は前記表示側基板の全面に形成され、前記背面側電極は二次元マトリクス状に形成されている請求項１〜８の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項１０】
前記表示側電極は所定のピッチで形成された線状電極であり、前記背面側電極は平面視で前記表示側電極と交差するように所定のピッチで形成された線状電極である請求項１〜８の何れか１項に記載の画像表示媒体。
【請求項１１】
請求項１〜１０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】
明確に定義された形状、大きさ、アスペクト比のセルを有する電気泳動式ディスプレイであって、セルが、内部に凸形状の副構造体を有し、誘電性溶液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がある（特許文献１）
【特許文献１】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】
【０００３】
電子ペーパのような画像表示媒体においては、画像が表示される表示側基板の表面である表示面にボールペンなど各種の筆記具でメモなどの書き込みがされる可能性がある。
【０００４】
この場合、表示面に加わった筆記具からの筆圧によって表示側基板が大きく変形し、表記側基板の内面に付着していた泳動粒子が剥離して画像欠陥が生じると好ましくない。
【０００５】
本発明は、画像表示媒体の表示面に筆記具で書き込みをした際の画像欠陥の発生を効果的に抑止できる画像表示媒体および前記画像表示媒体を備える画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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を行方向および列方向に区画するスペーサと、前記スペーサで前記空間が行方向および列方向に区画されて形成されているとともに、内部に電気絶縁性の液体である泳動液が封入されているセルと、所定の色彩を有する粒子であって、前記セル内部において前記泳動液内を浮遊する浮遊粒子と、前記浮遊粒子よりも小さな粒径を有し、前記浮遊粒子とは異なる色彩を有するとともに、前記表示側電極と前記背面側電極との間の電位差に応じて前記泳動液内を前記表示側基板に向かう方向または背面側基板に向かう方向に泳動する泳動粒子と、前記背面基板側に、前記浮遊粒子の平均粒径の１／１０よりも短い間隔で設けられ、前記表示側基盤には接しない浮遊粒子支持部材と、を備える画像表示媒体に関する。
【０００７】
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、前記浮遊粒子支持部材と表示側基板との間隔Ｌと、前記浮遊粒子の平均粒径ｄとの間に、
【０００８】
ｄ＜Ｌ＜３ｄ
【０００９】
の関係が成立するように間隔Ｌが設定されているものに関する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、  請求項１または２に記載の画像表示媒体において、前記浮遊粒子支持部材の表示側基板に相対する面が、前記浮遊粒子と同色に着色されているものに関する。
【００１１】
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、前記浮遊粒子支持部材が、前記セルにおける背面側基板側の面から表示側基板に向かって立設された柱状部材であり、前記泳動粒子収容空間は、隣接する柱状部材の間に形成される間隙であるものに関する。
【００１２】
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、前記浮遊粒子支持部材が、前記表示側基板に対して実質的に平行に設けたれた板状部材であり、前記泳動粒子収容空間が、前記板状部材に所定の間隔で設けられた開口部であるものに関する。
【００１３】
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、前記浮遊粒子が白色を有し、前記泳動粒子が有彩色または黒色を有するものに関する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像表示媒体において、前記泳動粒子が、イエロー（Ｙ）に着色された粒子、マゼンタ（Ｍ）に着色された粒子、およびシアン（Ｃ）に着色された粒子を包含するものに関する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像表示媒体において、前記泳動粒子は、更に黒色（Ｋ）に着色された粒子を包含するものに関する。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか１項に記載の画像表示媒体において、前記表示側電極は前記表示側基板の全面に形成され、前記背面側電極は二次元マトリクス状に形成されているものに関する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８の何れか１項に記載の画像表示媒体において、前記表示側電極は所定のピッチで形成された線状電極であり、前記背面側電極は平面視で前記表示側電極と交差するように所定のピッチで形成された線状電極であるものに関する。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０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】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、表示側基板の表面である表示面に筆記具で書き込みをした際の画像欠陥の発生を効果的に抑止できる画像表示媒体が提供される。
【００２０】
請求項２の発明によれば、浮遊粒子支持部材と表示側基板との間隔Ｌが前記浮遊粒子の平均粒径ｄ以下である画像表示媒体と異なり、筆記具による筆圧が加わらない状態においては浮遊粒子の動きが浮遊粒子支持部材によって妨げられることがなく、しかも、前記間隔Ｌが前記平均粒径ｄの３倍以上である画像表示媒体と比較して表示面に筆記具で書き込みをした際の画像欠陥の発生を効果的に抑止できる画像表示媒体が提供される。
【００２１】
請求項３の発明によれば、浮遊粒子と浮遊粒子支持部材とが同色である故に浮遊粒子支持部材が目立たず、自然な画像表示の可能な画像表示媒体が提供される。
【００２２】
請求項４の発明によれば、浮遊粒子支持部材として泳動粒子を収容する開口部を形成した板状部材を有する画像表示媒体と比較して表示面に画像を表示したときと表示しないときとのコントラストの差が大きな画像表示媒体が提供される。
【００２３】
請求項５の発明によれば、浮遊粒子支持部材として柱状部材を有する画像表示媒体と比較して製造が容易な画像表示媒体が提供される。
【００２４】
請求項６の発明によれば、表示面の地が白色であり、自然な画像表示が可能な画像表示媒体が提供される。
【００２５】
請求項７の発明によれば、カラー画像を表示できる画像表示媒体が提供される。
【００２６】
請求項８の発明によれば、泳動粒子として黒色（Ｋ）に着色された粒子を包含しない画像表示媒体と比較して黒色がより鮮やかな画像表示媒体が提供される。
【００２７】
請求項９の発明によれば、表示側電極および背面側電極がライン状に形成された画像表示媒体と比較して電極を駆動するための電圧印加回路を簡略化できる画像表示媒体が提供される。
【００２８】
請求項１０の発明によれば、表示側電極が表示側基板の全面に形成され、背面側電極が二次元マトリクス状に形成された画像表示媒体と比較して表示側電極および背面側電極の作製がより容易な画像表示装置が提供される。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、浮遊粒子支持部材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画像表示媒体に筆記具の筆圧が加わった際の表示不良をより効果的に防止できる画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は実施形態１に係る電子ペーパの構成を示す厚さ方向の断面図である。
【図２】図２は実施形態１に係る電子ペーパの構成を示す斜視図である。
【図３】図３は実施形態１に係る電子ペーパの別の一例について構成を示す斜視図である。
【図４】図４は実施形態１に係る電子ペーパの更に別の一例について構成を示す厚さ方向の斜視図である。
【図５】図５は実施形態１に係る電子ペーパにおいて円柱状部材が平面視で碁盤目状または千鳥状に配列された例を示す説明図である。
【図６】図６は実施形態１に係る電子ペーパにおいて円柱状部材の間の間隙の大きさと浮遊粒子の平均粒径との関係を示す説明図である。
【図７】図７は実施形態１に係る電子ペーパにおいてボールペンのペン先の圧力が表示面に加わった状態を示す厚さ方向の断面図である。
【図８】図８は円柱状部材を有しない電子ペーパにおいてボールペンのペン先の圧力が表示面に加わった状態を示す厚さ方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
１．実施形態１
【００３２】
１−１  構成
【００３３】
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。
【００３４】
実施形態１に係る電子ペーパ１００は、図１〜図３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に区分する列方向および行方向のスペーサ５とを備える。
【００３５】
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。
【００３６】
セル６の内部には、背面側基板３側の面から表示側基板１に向かって浮遊粒子支持部材としての円柱状部材１０が立設され、円柱状部材１０の間には、泳動粒子収容空間としての間隙部１１が形成されている。円柱状部材１０は全体が白色に着色されている。
【００３７】
円柱状部材１０は、図５において（Ａ）に示すように平面視で行方向および列方向に碁盤目状に配列されていてもよく、また、同図において（Ｂ）に示すように平面視で千鳥状に配列されていてもよい。但し、円柱状部材１０が碁盤目状に配列されているときは、図６の（Ａ）に示すように、互いに隣接する４本の円柱状部材１０に接する円の直径Ｒが、円柱状部材１０が千鳥状に配列されているときは、図６の（Ｂ）に示すように、互いに隣接する３本の円柱状部材１０に接する円の直径Ｒが浮遊粒子８の平均粒径ｄの１／１０よりも小さくなるようにする必要がある。ここで、浮遊粒子８の平均粒径ｄは、全セル６に封入される一群の浮遊粒子８の粒径の単純平均として求めることができる。なお、互いに隣接する３本の円柱状部材１０に接する円の直径Ｒが浮遊粒子８の平均粒径ｄの１／１０よりも小さくなるようにするのは、後述するように、浮遊粒子８の平均粒径を、泳動粒子９の平均粒径の１０倍以上とすることが好ましいこと、浮遊粒子８の平均粒径の１／１０以下の間隔であれば、浮遊粒子８が円柱状部材１０の間に入り込むことがないこと、および遊動粒子９は円柱状部材１０の間に問題なく入り込めることによる。
【００３８】
また、円柱状部材１０の頂面と表示側基板１との間隔Ｌは、図１に示すように、
【００３９】
ｄ＜Ｌ＜３ｄ
【００４０】
の関係が成り立つように設定されている。
【００４１】
なお、浮遊粒子支持部材には、円柱状部材１０のほか、角柱状部材、六角柱状部材、三角柱状部材などが包含される。また、図４に示すように、泳動粒子収容空間としての泳動粒子収容孔２１を所定のピッチで設けた板状部材２０も本発明における浮遊粒子支持部材に包含される。なお、図４においては、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。
【００４２】
以下、電子ペーパ１００の各部分について詳説する。
【００４３】
表示側基板１は、透明材料から形成されている。
【００４４】
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。
【００４５】
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および図２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３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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
スペーサ５の形状は、通常は図３および図４に示すような行方向および列方向の碁盤目状であるが、ハニカム状であってもよい。なお、スペーサ５がハニカム状のときはセル６の平面形状は正六角形になる。
【００４９】
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。
【００５０】
スペーサ５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、夏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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
１−２  作用
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
ここで、図７および図８に示すように、電子ペーパ１００の表示面にボールペンなどのペン先からの圧力が加わると、図８に示すようにセル６の内部に円柱状部材１０のような浮遊粒子支持部材が設けられていない電子ペーパにおいては、セル６の表示側基板１に位置していた泳動粒子９Ｍが表示側基板１に加わった圧力によって浮遊粒子８の下側に移動し、表示面の圧力が加わった部分の表示が消える。これに対して、実施形態１の電子ペーパ１００においては、図７に示されるように浮遊粒子８の下方への移動が円柱状部材１０によって妨げられるから、泳動粒子９Ｍの下方への移動も妨げられる。これにより、ボールペンなどの筆記具による筆圧が加わった部分における表示不良が防止される。
【符号の説明】
【００６６】
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      円柱状部材
１１      間隙部
２０      板状部材
２１      泳動粒子収容孔
１００      電子ペーパ
【図１】
2010197649.tif 000003
【図２】
2010197649.tif 000004
【図３】
2010197649.tif 000005
【図４】
2010197649.tif 000006
【図５】
2010197649.tif 000007
【図６】
2010197649.tif 000008
【図７】
2010197649.tif 000009
【図８】
2010197649.tif 000010