(57)【要約】【課題】電子ペーパーに使用する場合、駆動電圧を下げ、かつ応答速度は向上させ、さらに、パッキング比率が高くてコントラスト比を向上させることのできる表示素子を提供する。【解決手段】表示素子は、中空円柱状の構造物と、前記構造物の側面に形成され、異なる色に着色された少なくとも２つの表示領域とを含む。【選択図】図２
2010262254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円柱状の構造物と、
前記構造物の側面に形成され、異なる色に着色された少なくとも２つの表示領域と
を含む表示素子。
【請求項２】
前記表示領域は、第１表示領域と第２表示領域とに分けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記第１表示領域及び前記第２表示領域は、それぞれ正電荷及び負電荷に帯電することを特徴とする請求項２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記構造物の中空領域は、前記構造物により外部から密閉されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
前記構造物の中空領域は、空気が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の表示素子。
【請求項６】
前記構造物の中空領域は、真空状態であることを特徴とする請求項４に記載の表示素子。
【請求項７】
前記構造物の中空領域は、前記円柱を高さ方向に貫通するように一部領域が除去されて形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項８】
前記構造物の中空領域により、１以下の比重を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項９】
対向して配置された上部電極及び下部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に配置された格子状の隔壁構造と、
前記隔壁構造により囲まれた領域に配置され、円柱状の構造物、並びに前記構造物の側面に形成され、異なる色に着色されてそれぞれ正電荷及び負電荷に帯電する第１表示領域及び第２表示領域を備える表示素子と
を含む電子ペーパー。
【請求項１０】
前記隔壁構造により囲まれた領域１つ当たり、前記表示素子が１つ配置されていることを特徴とする請求項９に記載の電子ペーパー。
【請求項１１】
前記隔壁構造により囲まれた領域１つの面積は、前記表示素子の占める面積と同一であることを特徴とする請求項１０に記載の電子ペーパー。
【請求項１２】
前記隔壁構造は、インプリンティングにより形成されていることを特徴とする請求項９から１１の何れか１項に記載の電子ペーパー。
【請求項１３】
前記上部電極と前記下部電極の少なくとも一方は、光透光性を有することを特徴とする請求項９から１２の何れか１項に記載の電子ペーパー。
【請求項１４】
前記表示素子を密封する電気絶縁性の透明媒質をさらに含むことを特徴とする請求項９から１３の何れか１項に記載の電子ペーパー。
【請求項１５】
前記構造物は、中空のものであることを特徴とする請求項９から１４の何れか１項に記載の電子ペーパー。
【請求項１６】
前記構造物の中空領域は、前記構造物により密閉されていることを特徴とする請求項１５に記載の電子ペーパー。
【請求項１７】
前記構造物の中空領域は、空気が充填されていることを特徴とする請求項１６に記載の電子ペーパー。
【請求項１８】
前記構造物の中空領域は、真空状態であることを特徴とする請求項１５に記載の電子ペーパー。
【請求項１９】
前記構造物の中空領域は、前記円柱を高さ方向に貫通するように一部領域が除去されて形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の電子ペーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子及びこれを利用した電子ペーパーに関し、特に、駆動電圧が低く、応答速度が速く、コントラスト比を向上させることのできる表示素子及び電子ペーパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末機や情報通信網などが発達するにつれて、携帯性に優れた表示装置の開発が注目されている。近年、このような表示装置として脚光を浴びている電子ペーパーは、２つの透明電極間に、特定の色を有する電気泳動粒子を分散させるか、又は電気及び光学的に異方性を有する回転具を配置する方式などを用いる。
【０００３】
回転具を使用する方式の場合、ツイストボール（ｔｗｉｓｔ  ｂａｌｌ）と呼ばれる球状の構造物の表面に２つの異なる色を着色し、異なる色に着色された領域が異なる電荷を帯びさせる。これにより、２つの透明電極に電圧を印加する場合、ツイストボールは電圧の方向に応じて回転し、それぞれのツイストボールに対する電圧の方向を適切に調節することにより、所望の画像を表示することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目的は、電子ペーパーに使用する場合、駆動電圧を下げ、かつ応答速度は向上させ、さらに、コントラスト比を向上させることのできる表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様は、中空円柱状の構造物と、前記構造物の側面に形成され、異なる色に着色された少なくとも２つの表示領域とを含む表示素子を提供する。
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、前記表示領域は、第１表示領域と第２表示領域とに分けられる。
【０００７】
この場合、前記第１表示領域及び前記第２表示領域は、それぞれ正電荷及び負電荷に帯電することができる。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、前記構造物の中空領域は、前記構造物により外部から密閉される。
【０００９】
この場合、前記構造物の中空領域は、空気が充填されていてもよく、真空状態であってもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、前記構造物の中空領域は、前記円柱を高さ方向に貫通するように一部領域を除去して形成することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、前記構造物の中空領域により、１以下の比重を有する。
【００１２】
一方、本発明の他の態様は、対向して配置された上部電極及び下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に配置された格子状の隔壁構造と、前記隔壁構造により囲まれた領域に配置され、円柱状の構造物、並びに前記構造物の側面に形成され、異なる色に着色されてそれぞれ正電荷及び負電荷に帯電した第１表示領域及び第２表示領域を備える表示素子とを含む電子ペーパーを提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、前記隔壁構造により囲まれた領域１つ当たり、前記表示素子を１つ配置することができる。
【００１４】
この場合、前記隔壁構造により囲まれた領域１つの面積は、前記表示素子の占める面積と同一であることが好ましい。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、前記隔壁構造は、インプリンティングにより形成することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、前記上部電極と前記下部電極の少なくとも一方は、光透光性を有する。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、前記表示素子を密封する電気絶縁性の透明媒質をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、前記構造物は、中空のものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるツイストロッドを電子ペーパーに使用する場合、駆動電圧を下げ、かつ応答速度は向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による表示素子を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による表示素子を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態による表示素子を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３の表示素子が採用された電子ペーパーの一例を概略的に示す断面図である。
【図５】図３の表示素子が採用された電子ペーパーの他の例を概略的に示す断面図である。
【図６】図４の電子ペーパーの隔壁構造及び表示素子を上部から見た平面図である。
【図７】従来のツイストボール（左側）と本発明によるツイストロッド（右側）を使用した場合におけるパッキング比率の差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２２】
しかしながら、本発明の実施形態は他の形態に変形することができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面において、構成要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張することもあり、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００２３】
図１及び図２は、本発明の一実施形態による表示素子を概略的に示す斜視図及び分解斜視図である。図１及び図２に示すように、本実施形態による表示素子１００は、円柱状の構造物であって、その表面には第１及び第２表示領域１０１、１０２が形成されており、前記構造物の内部は空いていることを特徴とする。従来の場合、表示素子としてツイストボールと呼ばれる球状の構造物を使用するのに対し、本実施形態においては、円柱状の構造物を使用する。従って、従来と対比して、本実施形態の表示素子１００をツイストロッド（ｔｗｉｓｔ  ｒｏｄ）といえるであろう。
【００２４】
前記円柱状の構造物の側面は、外部から見たとき、長方形又は正方形に相当するので、四角形の側面を表示領域として使用した場合、パッキング比率（ｐａｃｋｉｎｇ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）が高くなる。ここで、パッキング比率は、１つの画素に該当する領域のうち、表示素子が実質的に占めている比率と定義することができる。図７は、従来のツイストボール（左側）と本発明によるツイストロッド（右側）を使用した場合におけるパッキング比率の差を示す図であり、比較のために、図１に示す形状とは異なり、円柱状の構造物の側面を正方形にした。図７から分かるように、ツイストロッドは、ツイストボールに比べて、パッキング比率が高く、具体的には、正方形の面積を１００％というとき、ツイストボールのパッキング比率は約７８．５％となる。このようなパッキング比率の増加により、ツイストロッドを表示装置に使用した場合、コントラスト比が向上する。
【００２５】
第１及び第２表示領域１０１、１０２は、表示素子１００が回転することによって、特定の位置から見たとき異なる色を表示できるように、異なる色に着色され、例えば、それぞれ黒色及び白色に着色される。ただし、本実施形態においては、表示素子１００の表面に２つの表示領域が形成された場合を説明しているが、必要に応じて、前記表記領域の数は３つ以上にしてもよい。また、前記表示領域は、黒色又は白色だけでなく、様々な色に着色することができる。
【００２６】
電圧の印加により表示素子１００を回転させるために、第１及び第２表示領域１０１、１０２は異なる極性を有するように帯電し、それぞれ正電荷及び負電荷に帯電することができる。この場合、円柱状の構造物の表面を電気及び光学的に処理して第１及び第２表示領域１０１、１０２を形成することは、当該技術分野における公知の方法を用いることができる。例えば、２つの着色液を備える回転ディスクに中空円柱状の構造物を投入した後、前記構造物に遠心力を作用させる方法などを用いることができる。
【００２７】
表示素子１００を形成する円柱状の構造物としては、有機物質と無機物質の両方を使用することができ、有機物質としては、ＰＭＭＡ、シリコーンレジン、ウレタンレジンなどを挙げることができ、無機物質としては、シリカ、アルミナ、グラスなどのように内部にボイド（ｖｏｉｄ）を容易に形成できる物質を適切に選択して使用することができる。前述のように、表示素子１００は、内部が空いている構造を有する。ここで、内部が空いている構造とは、円柱状の構造物の内部が空気で充填されているか、又は真空状態であることを意味する。この場合、空いている領域、すなわちボイドは、全体の体積に対して１０〜８０％の体積を有するようにすることができる。
【００２８】
本実施形態のように、表示素子１００の内部を真空又はエアーボイドに形成することにより、表示素子１００の比重を大幅に下げることができる。一般的なツイストボールは、内部が詰まっている構造であり、ジルコニアなどを使用して製作した。これと比較して、本実施形態において提供される表示素子１００の場合、ジルコニアの代わりに他の有機又は無機物質を使用するとともに、内部を真空又はエアーボイドに形成することにより、比重を１以下に下げることができる。従って、表示素子１００の回転のために必要な駆動電圧を低減することができ、表示素子１００の応答速度も向上させることができる。内部が空いている構造を得る方法は、表示素子１００を形成する物質に応じて適切に選択することができ、例えば、フォーミング法（ｆｏａｍｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）、シンタリング法（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）、ストレッチング法（ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）、抽出法（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）、トラックエッチング法（ｔｒａｃｋ  ｅｔｃｈｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）などを用いることができる。
【００２９】
図３は、本発明の他の実施形態による表示素子を概略的に示す斜視図である。本実施形態による表示素子２００は、上記実施形態と同様に、円柱状の構造物であって、その表面には第１及び第２表示領域２０１、２０２が形成されている。本実施形態の場合、前記構造物は、円柱を高さ方向に貫通するように一部領域が除去されて形成された貫通領域２０３により、内部が空いた形状が得られ、内部が詰まった円柱を形成した後に一部領域を除去して貫通領域２０３を形成する方法を用いるので、上記実施形態より容易に得られる構造であるといえる。
【００３０】
図４及び図５は、図３の表示素子が採用された電子ペーパーを概略的に示す 断面図であり、図６は、図４の電子ペーパーの隔壁構造及び表示素子を上部から見た平面図である。まず、図４を参照すると、電子ペーパー３００は、第１及び第２表示領域３０１、３０２と貫通領域３０３とを有するツイストロッド（すなわち、表示素子）、下部電極３０４、上部電極３０５、隔壁構造３０６、並びに透明媒質３０７を備える構造を有する。前記表示素子は、前述のように、内部が空いている球状の構造物であって、比重が非常に低くて駆動電圧の低減に寄与することができ、パッキング比率が高くてコントラスト比を向上させることができる。この場合、図４及び図６に示すように、隔壁構造３０６により囲まれた領域１つ当たり、前記表示素子が１つ配置されるようにし、前記表示素子の占有面積を隔壁構造３０６により囲まれた領域の面積と実質的に同一にすることにより、コントラスト比をさらに向上させることができる。
【００３１】
上部電極３０５及び下部電極３０４は、前記表示素子に電圧を印加するための手段であって、導電性を有する透明な物質、例えば、ＩＴＯなどの物質からなる。この場合、図示していないが、前記表示素子のそれぞれに印加される電圧の大きさ及び方向を別々に調節するための調節手段を備えることができる。表示素子に印加される電圧の大きさ及び方向を調節することにより、調節手段は表示素子の回転角度を細かく調節することができる。例えば表示素子の側面を回転方向に３分割して３つの表示領域を形成し、各々を赤色、青色、緑色に着色した場合、調節手段は表示素子を１２０°単位で回転させることで、赤色、青色、または緑色の何れかの色を表示させることができる。また、電子ペーパーは多数の表示素子が配列されているので、擬似的に濃淡表現をすることができる。例えば表示素子の各々が黒色と白色との２色に着色されている場合、所定の距離をおいて電子ペーパーを観察する観察者に対して任意のグレートーンを認識させることができる。さらに、調節手段が各々の表示素子の回転角度を調節して、各々の表示素子に黒色及び白色の両方を任意の割合で表示させた場合には、各々の表示素子に黒色または白色の一方のみを表示させる場合と比較して、より滑らかな任意のグレートーンを認識させることができる。上部電極３０５と下部電極３０４との間には、前記表示素子をピクセル単位で分離して収容するための隔壁構造３０６が配置され、構造的安定性のために、隔壁構造３０６の高さは、前記表示素子の上面及び下面の直径より大きいことが好ましい。隔壁構造３０６間には、前記表示素子が容易に回転できるように密封する電気絶縁性の透明媒質３０７が備えられるが、回転抵抗が大きくない適切な透明有機物を使用すればよい。
【００３２】
一方、図５に示す実施形態の場合、電子ペーパー４００は、図４に示す実施形態と同様に、第１及び第２表示領域４０１、４０２と貫通領域４０３とを有するツイストロッド状の表示素子、下部電極４０４、上部電極４０５、隔壁構造４０６、並びに透明媒質４０７を備える構造を有する。図４に示す実施形態と異なる点は隔壁構造４０６にあり、本実施形態の場合、隔壁構造４０６は、Ｒ２Ｒ（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ）インプリンティング方式で形成することができる。このようにインプリンティング方式で隔壁構造４０６を形成する場合、製造工程を簡素化することができ、特に、Ｒ２Ｒ工程で上部電極４０５及び下部電極４０４を隔壁構造４０６に接合することができ、工程の利便性が向上する。
【００３３】
本発明は、前述の実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって限定されるものである。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で、当該技術分野における通常の知識を有する者によって様々な形態の置換、変形、及び変更が可能であり、これらも本発明の範囲に属するものといえるであろう。
【符号の説明】
【００３４】
１０１、２０１、３０１、４０１：第１表示領域
１０２、２０２、３０２、４０２：第２表示領域
２０３、３０３、４０３：貫通領域
３０４、４０４：下部電極
３０５、４０５：上部電極
３０６、４０６：隔壁構造
３０７、４０７：透明媒質
【図１】
2010262254.tif 000003
【図２】
2010262254.tif 000004
【図３】
2010262254.tif 000005
【図４】
2010262254.tif 000006
【図５】
2010262254.tif 000007
【図６】
2010262254.tif 000008
【図７】
2010262254.tif 000009