(57)【要約】【課題】長期間にわたって安定に動作する表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】液体である媒体７と媒体７中に懸濁された複数の粒子８とを間に設けられた空間内に収容するように対向して配置された作用極３及び対極４からなる電極対と、電極対に電界を印加する電源９と、複数の電極対を複数の電気的に絶縁された領域に分画するための隔壁５と、媒体７中の電界質成分の濃度を維持させる電解質濃度維持機構である陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５とを備え、電極対は電界集中部を形成し、電解質濃度維持機構は、粒子状に形成され、粒子８とともに電極対間に形成された空間内に収容されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と前記液体中に懸濁された複数の粒子状物質とを間に設けられた空間内に収容するように対向して配置された複数の電極対と、
前記電極対に電界を印加する電源と、
前記液体中の電界質成分の濃度を維持させる電解質濃度維持機構とを備え、
前記電極対は電界集中部を形成し、
前記電解質濃度維持機構は、粒子状に形成され、前記複数の粒子状物質とともに前記電極対間に形成された空間内に収容されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電解質濃度維持機構は、球状であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記電解質濃度維持機構は、前記粒子状物質よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記粒子状物質と前記電界質濃度維持機構はともに球状であり、前記電解質濃度維持機構の径は前記粒子状物質の径の１／４以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペーパーなどに用いられる反射型の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ペーパーなどに用いられる表示装置の動作原理として交番電界を用いる誘電泳動方式が検討されている。誘電泳動方式は不均一電界とその電界によって分極した粒子の分極電荷が相互作用することで泳動が生じるもので、粒子の帯電には無関係である。誘電泳動は、印加する交流電界の周波数を変化させることで不均一電界に対して引力と斥力を発生できるようになるなど、直流を用いた電気泳動にはない特徴がある。
【０００３】
誘電泳動を利用した表示装置に関しては特許文献１に詳細が開示されている。特許文献１記載の技術では、粒子の帯電を利用する電気泳動と誘電泳動が両方利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４２３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘電泳動方式は交番電界を使うことで粒子の帯電に無関係特徴を持っているが、粒子の帯電を利用する電気泳動方式に比較して溶媒中の電解質濃度に敏感で、ほんの少しの電解質濃度変化で誘電泳動力が変化し、粒子の泳動状態が影響を受けるために表示される画像が乱れてしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明おける表示装置は、液体と前記液体中に懸濁された複数の粒子状物質とを間に設けられた空間内に収容するように対向して配置された複数の電極対と、前記電極対に電界を印加する電源と、前記液体中の電界質成分の濃度を維持させる電解質濃度維持機構とを備え、前記電極対は電界集中部を形成し、前記電解質濃度維持機構は、粒子状に形成され、前記複数の粒子状物質とともに前記電極対間に形成された空間内に収容されていることを特徴とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施により、電解質濃度維持機構を配置するスペースを別途に確保する必要がないので表示装置の小型化が可能となる。また、全ての領域内に均等に粒子状の電解質濃度維持機構を設けることができるので、複数の領域全体の電解質の濃度を一定に保つことによって媒体の導電率を一定に保ち、誘電泳動力の発生を安定させることができる。その結果、長期間にわたって安定に動作する表示装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）本発明の表示装置の実施の形態における画素横断面図、（ｂ）本発明の表示装置の視認方向から見た上面図
【図２】電源の制御手順を説明するための図
【図３】Ｒｅ［Ｋ］の値を本実施の形態の例でプロットしたグラフを示す図
【図４】（ａ）本発明の表示装置において異なる周波数の交番電界を用いて誘電泳動を行った際の通電前の画素の断面図、（ｂ）図４（ａ）における上面図、（ｃ）本発明の表示装置において異なる周波数の交番電界を用いて誘電泳動を行った際の第一の周波数の交番電界を印加して一定時間が経過した後の画素の断面図、（ｄ）図４（ｃ）の上面図、（ｅ）本発明の表示装置において異なる周波数の交番電界を用いて誘電泳動を行った際の第二の周波数の交番電界を印加して一定時間が経過した後の画素の断面図、（ｆ）図４（ｅ）の上面図
【図５】導電率維持機構の有無による媒体導電率の経時変化の違いを説明するための図
【図６】媒体の導電率を純水の値である約０．０５５μＳ／ｃｍから０．５５μＳ／ｃｍまで変化させた場合のＲｅ［Ｋｅ］の値の変化を印加する交番電界の周波数に対してプロットした図
【図７】イオン交換樹脂の直径を粒子の約１／４以下とした場合のイオン交換樹脂と粒子の模式図
【図８】ｎ×ｍ個のセルとこれらセルの中からひとつを選択して制御を行うためのマトリクス電極を備えた表示装置を表す図
【図９】複数あるセルを使った画像形成の過程を説明する図
【図１０】本発明の表示装置を搭載した電子ペーパーの斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、液体と前記液体中に懸濁された複数の粒子状物質とを間に設けられた空間内に収容するように対向して配置された複数の電極対と、前記電極対に電界を印加する電源と、前記液体中の電界質成分の濃度を維持させる電解質濃度維持機構とを備え、前記電極対は電界集中部を形成し、前記電解質濃度維持機構は、粒子状に形成され、前記複数の粒子状物質とともに前記電極対間に形成された空間内に収容されていることを特徴とする表示装置であって、電解質濃度維持機構を配置するスペースを別途に確保する必要がないので表示装置の小型化が可能となる。また、全ての領域内に均等に粒子状の電解質濃度維持機構を設けることができるので、複数の領域全体の電解質の濃度を一定に保つことによって媒体の導電率を一定に保ち、誘電泳動力の発生を安定させることができる。その結果、長期間にわたって安定に動作する表示装置を実現することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記電解質濃度維持機構は、球状であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置であって、電解質濃度維持機構同士、あるいは電解質濃度維持機構と粒子状物質の接触面積を最小にすることができ、粒子状物質同士の付着による凝集を防ぐことができるなど、物理的に粒子状物質の動きを妨げることを抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記電解質濃度維持機構は、前記粒子状物質よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置であって、粒子８の視認状態に対する影響を小さくできる、すなわち、イオン交換樹脂が視認されることで粒子８が視認し難くなることや粒子８とイオン交換樹脂が異なる色である場合はイオン交換樹脂の色が視認されることを防ぐことができるので望ましいものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記粒子状物質と前記電界質濃度維持機構はともに球状であり、前記電解質濃度維持機構の径は前記粒子状物質の径の１／４以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置であって、粒子状物質同士が接触し、密に充填されたような状況においても、粒子状物質同士の隙間に電界質濃度維持機構が入り込むことができ、より視認性に与える影響を小さくすることができる。
（実施の形態）
本発明の実施の一例を示すにあたり、本発明を正確に理解するための語句の説明を行う。
【００１３】
まず、電界集中部について説明する。本願でいうところの電界集中部とは、不均一電界によって電位勾配が大きくなっている部分のことである。これは電気力線が他の部分に比較してより集中し、密に存在している部分といい換えることもできる。
【００１４】
電界集中部の例として挙げられるのは帯電体の表面近傍、電位の異なる二枚の互いに合同な並行平板の端部、二枚の互いに面積と電位の異なる並行平板帯電体などである。
【００１５】
上記の例以外にも、電界集中部をより積極的に形成するには電極や帯電体に鋭利な角を設けることが有効である。これは例えば電極や帯電体が球状であればその表面に突起を設けて金平糖のような形状にすると、その突起の先端には他の部分に比べてより強く電気力線が集中するようになり電位の勾配が他の部位よりも大きくなる。これはエッジ効果としてよく知られているものである。
【００１６】
電界集中部の別の形態は、誘電率の大きな物質が誘電体の小さな物質で囲まれ、かつその一部が他の部分よりも小さな断面積を有するような場合である。このときこの断面積が小さな部分は電界集中部となる。これより誘電率の高い部分に分布しようとする電気力線が面積の小さな部位で絞られるように集められるからである。このような電気力線の状態は非並行で不均一なものであり、その密度が高くなるに従って電位の勾配も大きくなるため、この部位は電界集中部であるといえる。このような電界集中部の具体的な形状の例は特許文献１にも示されている。
【００１７】
このように、電界集中部は電気力線が不均一かつ周辺に比べて密度高く存在する電位勾配の大きな部位として定めることができる。電界集中部は周りと電位の異なる部位があれば存在し、電極のように電源と電気的に接続されていることを必須とするものでもない。例えば、電界の中に保持された導体あるいは誘電体には電界によって自由電子の偏りや分極による電荷が誘起されるが、電荷が集中する部分はすなわち電気力線が集中する部分であって、これも本願でいうところの電界集中部であるといえる。
【００１８】
次に、誘電泳動現象について説明する。
【００１９】
誘電泳動現象は誘電体が不均一電界中で分極して双極子となり、その双極子が分極をもたらした不均一電界から力を受ける現象である。誘電泳動は１９５１年にＩＢＭ社のＨ．Ａ．Ｐｏｈｌによって報告された。誘電泳動の詳細は例えば参考文献１や参考文献２に記載されている（参考文献１：Ｈ．  Ａ．  Ｐｏｈｌ，  ”Ｔｈｅ  Ｍｏｔｉｏｎ  ａｎ
ｄ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｕｓｐｅｎｓｏｉｄｓ  ｉｎ  Ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄｓ”，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ２２（
７），  ８６９−８７１  （１９５１）、参考文献２：”ＡＣ  Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅ
ｔｉｃｓ：  ｃｏｌｌｏｉｄｅｓ  ａｎｄ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ”，  Ｈｙｗｅ
ｌ  Ｍｏｒｇａｎ  ｅｔ．ａｌ．  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  Ｐｒｅｓｓ  ＬＴＤ．）。
【００２０】
誘電泳動理論の数学的な背景を以下に説明する。
【００２１】
比誘電率εmの媒体中に懸濁された比誘電率εp、半径ｒの球形粒子に作用する誘電泳動による力、すなわち誘電泳動力ＦDEPは次の（式１）及び（式２）で表される。
【００２２】
ＦDEP  ＝  ２πｒ3εmＲｅ［Ｋｅ］∇｜Ｅ｜2  ・・・（式１）
Ｋｅ  ＝  （ε*m−ε*p）／（ε*m＋２ε*p）  ・・・（式２）
ここで、Ｅは電界ベクトル、添え字＊は値が複素数であることを示している。そして、Ｒｅ［Ｋｅ］は、（式２）であらわされる複素数からなる式の実部をとった値であることを示している。
【００２３】
（式１）、（式２）からわかることは、誘電泳動力ＦDEPが粒子の大きさ、媒体の比誘電率、Ｒｅ［Ｋｅ］で示された項に比例するということである。ここでＲｅ［Ｋｅ］は（式２）に示されているように複素誘電率を用いて表現された式であるということで、直感的な理解が難しいものである。複素誘電率ε＊で表されるそれぞれの項の完全表現は、ε−σ／ωｊであり、誘電率εのほかに導電率σ及び角周波数ωを含んでいる。なおｊは虚数単位である。この完全表現からわかるように複素誘電率ε＊は媒体及び粒子の導電率の影響を受け、また系に印加される交番電界の周波数にも依存して変化する量である。このＲｅ［Ｋｅ］値の変化が印加される交番電界の周波数に依存するというのが誘電泳動の大きな特徴の一つである。
【００２４】
さて、誘電泳動力ＦDEPは電界Ｅの影響も受け、その寄与は非線形である。電界Ｅはベクトル量であり、その強さとともに電界が張り出す方向も考慮するべきことを示している。そしてこの電界Ｅの二乗は演算子ナブラが作用することで３次元方向での電界の変化、すなわち電位の勾配とその方向を示し、総じてその場における電界の不均一さの度合いを示す量となっている。本願ではこの項が大きくなる領域を電界集中部としている。
【００２５】
以上の各項が掛け合わされることで誘電泳動力ＦDEPが表現されている。従って、誘電泳動力ＦDEPは、粒子の大きさと、媒体の比誘電率と電位勾配の強さに比例して強くなる力であるといえる。そして、電位勾配がベクトル表現されていることから、誘電泳動力ＦDEPもベクトルとなる。これは誘電泳動力が０でない値をとるとき、粒子に働く力には方向があるということを示しており、誘電泳動力が正の値をとる時、粒子は電界がより強く不均一となっている電界集中部へ向かって移動する力を受け、負の値の時は逆方向の力、すなわち電界集中部から離れ、より電界変化が弱く均一になっている方向へ移動する力を受ける。誘電泳動力ＦDEPが正負どちらの値となるかはＲｅ［Ｋｅ］の正負によって決まるが、前述したようにＲｅ［Ｋｅ］は複素数を含んでおり、印加される交番電界の周波数の他、媒体及び粒子の誘電率、導電率の影響を受けるものである。
【００２６】
以上説明したように、誘電泳動は電気泳動とは異なる現象である。誘電泳動現象の根本は粒子の分極であり、電気泳動の根本を成す粒子の帯電ではない。従って誘電泳動現象は粒子が正負どちらに帯電していようとも、また帯電していなくとも発生する。以上が誘電泳動現象の説明である。
【００２７】
以下に図１から図３を用いて本発明の実施の形態の詳細説明を行う。
【００２８】
図１は本発明の表示装置の実施の形態における画素横断面及び上面を説明するための概念図である。図１（ａ）は本発明の表示装置の実施の形態における画素横断面図を、図１（ｂ）は本発明の表示装置の視認方向から見た上面図をそれぞれ表している。
【００２９】
本実施の形態では本発明の説明を簡潔に行うために、複数あることを妨げない画素のうち、ひとつについての構成及びその動作について説明する。
【００３０】
図１において、符号１は下側ガラス基板、２は上側ガラス基板、３は作用極、４は対極、５は隔壁、６はセル、７は媒体、８は粒子、９は電源、１０は視認方向を表す矢印、１１は制御部、１２はメモリ、１３は本発明の表示装置全体、１４は陽イオン交換樹脂、１５は陰イオン交換樹脂である。
【００３１】
本実施の形態では下側ガラス基板１及び上側ガラス基板２はいずれもガラス基板を用いている。これはガラスに材質を限られるものではなく、プラスチックフィルムなどを用いることももちろん可能である。ただし、少なくとも上側ガラス基板２は形成される画像を視認することができる程度に透明なものである必要がある。
【００３２】
作用極３及び対極４はいずれも電極であって電源９と電気的に接続されている。ここでいう電気的接続とは電源９が印加する交番電界が作用極３及び対極４に電位変化を与えればよいということであり、必ずしも導電体によって断線なく直流的な接続されていることを意味するものではない。例えばコンデンサ様の構成を介して交流的な接続がなされていれば十分である。また電極の表面も媒体７や粒子８に必ずしも直接接触している必要はない。作用極３及び対極４のいずれか一方、または両方の表面が絶縁性の保護膜で覆われているとしても本発明を実施するに何の問題もない。
【００３３】
本実施の形態における作用極３及び対極４はＩＴＯからなる透明電極である。セル６内の粒子８の移動の様子を外部から視認するためには少なくとも画素の一部は透明になっている必要がある。本実施の形態では視認方向１０から見たときに、上側ガラス基板２とセル６の間に対極４が配置される構造となっているため、少なくとも対極４は透明電極とする必要がある。作用極３は一辺が１００μｍ、対極４は一辺が１４０μｍの正方形であり、それらの中心はやはり正方形である画素の中心と一致している。従って、対極４はセル６の天井面ほぼ全面を覆っていることになる。作用極３と対極４は互いに平行に配置されているが、作用極３は対極４に比較して面積が小さいためその表面全体が電界集中部となる。
【００３４】
隔壁５はドライフィルムやレジストなどの感光性樹脂にフォトリソグラフィプロセスを適用するなどして形成されたものであり、図１（ｂ）に示されているように格子状構造をなして各画素を分割している。隔壁５と下側ガラス基板１及び上側ガラス基板２で囲まれた空間がセル６である。隔壁５は絶縁体であることが好ましく、さらに好ましくはプラスチックのような比誘電率の小さな物質で構成されていることが望ましい。なぜならば、比誘電率の小さな物質内部には電気力線が進入し難いため電気力線を各画素内に閉じ込めることができるからである。
【００３５】
本実施の形態においては隔壁５の高さは約５０μｍ、幅約２５μｍ、そして上面から見たときに一辺１５０μｍの正方形の開口を形成している。もちろん画素の形状はどのようなものであってもよいが、隔壁５の高さが高くなり、作用極３と対極４の間隔が大きくなると同じ電位勾配を発生させるために必要な電圧が大きくなってしまうことを付記しておく。
【００３６】
本実施の形態における媒体７は水であって、セル６を満たしている。ただし、ここで用いられている水は注意深く不純物や溶解している電解質を取り除いた純度の高い水であって、その導電率は高々数μＳ／ｃｍと極めて低い値である。すでに述べたように、誘電泳動力は媒体７の導電率の影響を受けるので、媒体７の導電率は注意深く制御される必要がある。媒体７の導電率の制御は本願の根幹を成すものであり、詳細に後述する。
【００３７】
本実施の形態における粒子８は直径５μｍにピークを持つ複数の球状中実体であってアクリル樹脂でできている。このような粒子８は塗料の質感改善材などとして工業的に製造されており、樹脂ビーズと呼ばれている。本発明を実施可能な粒子８はこれにとどまるものではない。例えば形状でいえば、球状、回転楕円体、棒状、薄片状、繊維状、その他これらが組み合わさったような異形のものであってよく、またその構造は中実、中空、多孔体などであってもよい。そして材質では、アクリルやスチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、フッ素系樹脂、ラテックス、シリコンゴムなどの樹脂系、シリカ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウムなどの無機粒子及びこれらの複合物、すなわち無機粒子の表面を樹脂でコーティングしたようなものであってもよい。さらに、これら粒子８の表面は化学修飾されていてもよく、また表面を粗にするなどの物理的な処理がなされていてもよい。なお、セル６内に保持された粒子８の量は、粒子８が作用極３を含むセル６底面を埋め尽くすに十分なものとなっている。
【００３８】
本実施の形態における媒体７に粒子８としてのアクリルビーズを分散すると、アクリルビーズの表面は負に帯電する。媒体７を水とした場合、アクリルだけでなく多くの樹脂が負に帯電することが知られているが、前述したように、粒子８の表面電荷は誘電泳動現象に大きな影響を与えることはない。誘電泳動現象に影響があるのは、帯電した粒子８の表面を覆う粒子帯電と対を成す電荷のいわゆるカウンターイオンである。このカウンターイオンの電界による偏りは誘電泳動力の周波数依存性に影響を及ぼすものである。
【００３９】
ところで、媒体７に粒子８を分散する際、添加剤を用いることで媒体７と粒子８の比重を調整して粒子８の沈降を防いだり、媒体７の粘度をあげたりチクソトロピー性を付与することでブラウン運動による粒子８の拡散を抑制したりすることも好ましいものであって、その場合は媒体７の導電率の変化を考慮した添加剤を選択することが好ましいものである。このような添加剤の例として、蔗糖やマンニトールなどの糖類、非イオン系の界面活性剤、有機オリゴマー、アエロジルを始めとする無機ナノ粒子などを挙げることができる。
【００４０】
本実施の形態における電源９は１００Ｈｚから１０ＭＨｚまでの任意の周波数範囲を含む交流を出力することができるものであって、その出力波形は正弦波である。出力電圧も任意に設定可能であって、最大値は正弦波の振幅が１００Ｖである。この電源９は本実施の形態を実施するために十分な電源として選択されたものであって、本発明を実施するための周波数範囲や波形、振幅の最大値などはこの範囲に制限されるものではない。例えば出力波形は異なる複数の周波数の正弦波の合成波からなることを妨げるものではない。ただし、いかなる波形の交番電界を用いる場合であっても、その形状は周期的なものであって、電界の方向の反転を伴い、電圧印加に際して系に電流が流れる場合にはその平均値が両方向で同じになるようなもの、すなわち交流回路でいうところのバイアス成分を含まない交番電界である。そして、交番電界の周波数は一秒間に電界の方向が反転した回数で定義される。
【００４１】
電源９は制御部１１によって制御される。制御部１１は、詳細は図示しないが、ＣＰＵを含み、予め作成されてメモリ１２内に保存された制御プログラムや表示すべき画像などのデータを解釈して電源９を適切に制御することによってセル６内に発生する電界を制御している。また、詳細は後述するが、制御部１１は、複数のセル６が集まったスクリーンを制御して画像形成を行う際、セル選択のためのシフトレジスタの制御も行う。なお、スクリーンに映し出したい所望の画像は表示装置１３のメモリ１２に記憶されるだけでなく、表示装置外部より直接入力することも可能である。メモリ１２内に保存された制御プログラムには多数のセル６が配置された表示装置のスクリーンに映し出したい所望の画像、その画像を映し出すためのそれぞれのセル６の粒子８の配置状況、その粒子８の配置状況にそれぞれのセル内の粒子８を配置するために電源９が出力すべき交番電界の周波数を求める表または演算式が示されている。この表、または演算式とは、例えば、プログラム内に記載された、所望の配置状況と交番電界の周波数を対応させた表、または所望の配置状況に粒子８を配置させる交番電界の周波数を導き出す演算式によって求められる。
【００４２】
陽イオン交換樹脂１４と陰イオン交換樹脂１５は、本発明における電解質濃度維持機構の一例である。イオン交換樹脂の表面積が低下することで、イオン交換速度の低下が生じるが、本実施の形態における隔壁５などからの電解質の溶出のような極めて緩慢な事象においては、イオン交換速度の低下はまったく問題にならないものである。
【００４３】
陽イオン交換樹脂１４は置換されるイオンを水素イオンとしたものであって、スチレンとジビニルベンゼンの共重合体を骨格とし、結合に寄与していないビニル基をスルホン酸化することで作られる、いわゆる強酸性イオン交換樹脂と呼ばれているものである。そして、陰イオン交換樹脂１５は置換されるイオンを水酸イオンとしたものであって、陽イオン交換樹脂１４と同様の骨格でスルホン酸ではなく４級アンモニウムなどの塩基性の強い官能基を導入して末端を水酸イオンとすることで作られる、強塩基性イオン交換樹脂と呼ばれているものである。陽イオン交換樹脂１４の水素イオンは金属イオンを代表とするほとんどの遊離陽イオンと交換され、遊離陽イオンが樹脂に化学吸着される代わりに媒体７である水中へ放出される。そして陰イオン交換樹脂１５の水酸イオンはフッ素イオン以外のほとんどの遊離陰イオンと交換され、遊離陰イオンが樹脂に化学吸着される代わりに媒体７である水中に放出される。陽イオン交換樹脂１４と陰イオン交換樹脂１５はいずれも前述したように高分子骨格を持っており、一般的なプラスチックと同様に自由な成型加工が可能である。
【００４４】
イオン交換樹脂は塊状であっても、その骨格は３次元に架橋され高分子網目構造となっており、イオンはその網目を通り抜けてイオン交換樹脂の奥深くまで浸透するので、イオン交換樹脂の表面のみではなく全体でイオン交換が行われる。市販されているイオン交換樹脂は直径数百μｍの粒子状のものが一般的である。微小粒子を充填したカラムのように、イオン交換樹脂の見かけの表面積が大きなものほどイオン交換の速度は速い傾向にあるが、イオン濃度の変化が緩慢な場合は、陽イオン交換樹脂１４あるいは陰イオン交換樹脂１５のような板状の、見かけの表面積が小さなものでもイオン交換速度が問題になることはない。なお、本実施の形態の陽イオン交換樹脂１４と陰イオン交換樹脂１５は互いにほぼ等しいイオン交換等量を持っており、その値は約１ミリ等量、すなわち一価のイオン換算で１ミリモルに相当する。
【００４５】
イオン交換樹脂の大きさ、及びその混合比率が粒子８に比較して小さければ実質的に表示状態に影響を与えることはないものである。また、イオン交換樹脂の大きさに関わらず、その形状は球体であるのが望ましいものである。イオン交換樹脂を球体とすることで、イオン交換樹脂同士、あるいはイオン交換樹脂と粒子８の接触面積を最小にすることができ、粒子８同士の付着による凝集を防ぐことができるなど、物理的に粒子８の動きを妨げる可能性が最も低くなるものである。さらに、イオン交換樹脂の比重が粒子８と同程度、すなわち、粒子８の比重に対して±０．１ｇ／ｃｍ3程度の範囲であることも望ましいものである。イオン交換樹脂と粒子８の比重が近ければ、イオン交換樹脂は粒子８が誘電泳動によって移動する際に粒子８の移動に巻き込まれるようにしていっしょにスムースに移動し、粒子８の動きを妨げることがないものである。
【００４６】
さて、後述するような１００ＰＰＭの電解質溶出が生じた場合を仮定するとき、必要となるイオン交換樹脂の体積は、セル体積の２０００分の１、粒子８の体積の３００分の１から６００分の１程度と非常に少ないものとなる。このとき、イオン交換樹脂を粒子８よりも小さな粒子に成型して混合することは、粒子８の視認状態に対する影響を小さくできる、すなわち、イオン交換樹脂が視認されることで粒子８が視認し難くなることや粒子８とイオン交換樹脂が異なる色である場合はイオン交換樹脂の色が視認されることを防ぐことができるので望ましいものである。一例として、イオン交換樹脂の直径を粒子８の約１／４以下にすると、粒子８同士が接触し、密に充填されたような状況においても、粒子８同士の隙間にイオン交換樹脂が入り込むことができ、より視認性に与える影響が小さくなるため好適である。この様子を模式的に表したものが図７である。図７はイオン交換樹脂の直径を粒子８の約１／４以下とした場合のイオン交換樹脂と粒子の模式図である。図７において４５はイオン交換樹脂であって、その直径は粒子８の直径の２／９である。図７から、イオン交換樹４５のような粒径の小さなイオン交換樹は粒子８が密に充填されたような状態においても、その隙間に入り込むことが可能であり、粒子８の移動や、移動の結果形成される画像に与える影響が小さいものである。
【００４７】
また、イオン交換樹脂を小さな粒子とすることは、均一分散という点でも有用である。本発明の表示装置の製造をより簡易なものにすることを考えると、粒子８とイオン交換樹脂はあらかじめ混合した上で媒体７に分散してセル６内に封入するのが望ましいが、このときにイオン交換樹脂の粒径が大きいと、粒子８の数に対するイオン交換樹脂粒子数の比率が小さくなり、結果として表示装置１３内に複数配置されるセル６間で、それぞれのセルに含まれるイオン交換樹脂の量にばらつきが生じる可能性が高くなる。極端な場合、イオン交換樹脂が含まれていないセルが生じる可能性があるということである。これは複数あるセルの中にイオン交換樹脂が含まれない、すなわち導電率維持機構が備えられないセルができてしまうことを意味しており、望ましいものではない。ちなみに、図６で説明した場合では、イオン交換樹脂４５の粒子数は粒子８のおおよそ１／５から１／１０となり、粒子８による表示状態にほとんど影響を与えることなく、各セルへの均一なイオン交換樹脂の分散を実現できるものである。
【００４８】
このように粒子状にしたイオン交換樹脂を粒子８に混ぜ込んで使用することによって複数のセル６の周囲を陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５で囲む必要がないので表示装置の小型化が可能となる。また、全てのセル６内に均等に粒子状のイオン交換樹脂を設けることができるので、セル６全体の電解質の濃度を一定に保つことによって媒体７の導電率を一定に保ち、誘電泳動力の発生を安定させることができる。
【００４９】
このように、隔壁５や粒子８を構成する材料のうち少なくとも一部がイオン交換能を持っており、電解質濃度維持機構としての作用を兼ねるような構成をとることで、溶出した電解質によるイオンは溶出したセル６内で直ちにイオン交換されるため、小型化が可能となる。
【００５０】
さて、この実施の形態の表示装置の一連の動作について次に説明するが、まず制御部１１がどのように制御を行うかを説明し、次いでその制御によって誘電泳動が行われる際の粒子８の移動の様子を説明する。
【００５１】
図２は電源の制御手順を説明するための図を表している。Ｓ１において、メモリ１２内に保存されているプログラムによって、制御部１１は、所望の画像を映し出すためのそれぞれのセル６内の粒子８の配置状態を決定する。続いてＳ２において、制御部１１の図示しないＣＰＵはメモリ１２内のプログラムにアクセスして、Ｓ１で決定された粒子８の配置状態とするための電源９が出力する交番電界に関わるデータを読み取って解釈する。なお、データには電源９が出力する交番電界の周波数を求める対応表、演算式などだけでなく、振幅、波形、出力の持続時間、持続時間内で周波数や振幅、波形などが経過時間につれて変化する場合はその変化に関わる情報、さらには使用者の操作やその他外部から与えられる制御因子に応じて電源９の動作を変更する場合はそれに関わる情報などが含まれている。例えば、本発明の表示装置が、使用者が押下するボタンに応じていくつかの表示情報を切り替えるようなものである場合、押下されたボタンが制御因子であり、ＣＰＵはメモリ１２内のデータから押下されたボタンに対応した部分を解釈して適切な表示をおこなう、といった動作をする。
【００５２】
そして、制御部１１はデータに含まれている制御内容を解釈すると、Ｓ３において決定された周波数など、正しくそれが反映されるように電源９を設定する。そして、Ｓ４において制御部１１は電源９を通電させ、所定の粒子配置に粒子８を移動する。
【００５３】
このようにして行われる制御により、誘電泳動が行われる際の様子は以下のようなものである。図３（ａ）はすでに説明したＲｅ［Ｋ］の値を本実施の形態の例でプロットしたグラフであって曲線は誘電泳動力の強さと方向の変化を表すＲｅ［Ｋ］の値、ｆ０は誘電泳動力がゼロになる周波数、ｆ１とｆ２はそれぞれ５ｋＨｚと２００ｋＨｚを表す。そして図３（ｂ）は粒子の配置状態とそのときに印加される交番電界の周波数をまとめた図である。図４は異なる周波数の交番電界を用いて誘電泳動を行った際の様子を説明するための図である。図４（ａ）は通電前の画素の断面図、図４（ｂ）は同上面図、図４（ｃ）は正の誘電泳動力を発生する周波数の交番電界を印加し、一定時間が経過した後の画素の断面図、図４（ｄ）は同上面図、図４（ｅ）は負の誘電泳動力が発生する周波数の交番電界を印加し、一定時間が経過した後の画素の断面図、図４（ｆ）は同上面図である。
【００５４】
図３においてＲｅ［Ｋ］の値がゼロとなるｆ０は１０ｋＨｚと１００ｋＨｚの間にあり、この間で誘電泳動力は正から負の値に変化している。そして周波数５ｋＨｚをあらわすｆ１において誘電泳動力は正であるので、粒子は電界集中部へ引き寄せられる。一方周波数２００ｋＨｚをあらわすｆ２では誘電泳動力は負であり、粒子は電界集中部からの斥力を受ける。
【００５５】
まず、画素に通電を行う前、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、粒子８は媒体７内に均等に分散している。この状態から電源９より周波数は５ｋＨｚ、振幅２０Ｖの正弦波を印加すると、セル６内には粒子８に対する正の誘電泳動力が発生する。このとき、交番電界が印加されると直ちに媒体７内の粒子８は電界集中部１６方向に移動を始める。そして１秒以内に定常状態に達し図４（ｃ）のような粒子配置状態となる。この粒子配置状態は粒子８の実質的に全量が電界集中部近傍に集まった状態である。このような粒子配置状態を視認方向１０から見ると、図４（ｄ）に示したようになり、視認者には粒子８の色が視認される。実施の形態における粒子８はアクリルであって特別な着色は行われていないが、粒子８が小さく、また媒体７である水との屈折率の違いから光をよく散乱し白色として視認されるものである。
【００５６】
次に、印加する交番電界を周波数は２００ｋＨｚに変更すると、粒子８は直ちに移動を始め１秒以内に図４（ｅ）に示した粒子配置状態になる。これは周波数を変更したことで電界集中部１６近傍に粒子８に対する強い負の誘電泳動力が発生したためである。負の誘電泳動力は粒子８を弱電界部へと押しやるように移動させる。弱電界部は粒子８が移動可能なセル６内で最も電気力線が疎であり、不均一の度合いが低い部位となっている。このときの粒子配置状態を上面から、すなわち視認方向１０から視認した場合の画素の様子を示したものが図４（ｆ）である。図４（ｆ）では粒子８は隔壁５に張り付いて薄く広がっているため、視認者には画素奥に配置されている下側ガラス基板１が主に視認されることになる。本実施の形態においては、作用極３はＩＴＯからなる透明電極、そして下側ガラス基板１はガラスであるので、視認者には透明なガラス板が視認されることになる。このように、異なる周波数の交番電界を印加して粒子８の配置状態を変更することで、視認方向１０から見たときの視認状態を変化させることで表示を行うというのが本実施の形態の表示装置の動作である。
【００５７】
次に、なぜ電解質濃度維持機構が必要なのか、すなわち本実施の形態では電解質濃度維持機構としての陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５が必要であるのかを説明する。
【００５８】
すでに説明したように、本実施の形態の表示装置は誘電泳動力をその動作原理としている。そして誘電泳動現象は誘電体が電界によって分極して双極子となり、その双極子が分極をもたらした電界によって力を受ける現象であって、発生する誘電泳動力の強さは媒体７の導電率に影響を受けることはすでに説明した。
【００５９】
媒体７の導電率を決定している大きな要因は媒体７内に存在する遊離イオンの量であって、これは電解質の量と同義である。本発明の要諦である電解質濃度維持機構はこのイオンの濃度、つまり電解質の濃度を一定に保つことによって媒体７の導電率を一定に保ち、誘電泳動力の発生を安定させることで表示装置を安定動作させるために存在しているものである。本実施の形態における陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５は経時的にセル６内で生じるイオン濃度の変化をイオン交換によって吸着除去し電解質濃度を一定に保つことで電解質濃度維持機構としての作用を行っている。
【００６０】
ところで、セル６内で経時的に生じる電解質濃度変化の原因は、隔壁５や粒子８、基板などから溶出してくる微量の塩などの電解質に起因するものと考えられる。例えば本実施の形態における隔壁５はドライフィルムやレジストなどの感光性樹脂にフォトリソグラフィプロセスを適用するなどして作られたものであるが、パターン形成の際には炭酸ナトリウムなどの電解質を含む水溶液が用いられるため、これが材料に吸収されるなどして形成される隔壁５内に残留する可能性がある。そして形成された隔壁５が媒体７として用いられている純水と接触することによって、これら残留塩分が微量に溶け出して電離によってイオン化し、媒体７の電解質濃度を変化させているといったことがセル６内の電解質濃度変化の原因の一例として考えられる。また、隔壁５や粒子８や基板を形成する樹脂材料中に未反応のモノマーが残留していたり、反応促進剤としての塩類が混合されているような場合には、例えそれが表面に露出しておらず内部の奥深くに存在しているとしても、長時間かけて次第に拡散し、ついには表面から媒体７内に溶解するといったことも考えられるものである。
【００６１】
このような様々な原因によってセル６の隔壁５や粒子８などから塩などが溶出しセル６内の電解質濃度が変化し、その結果イオン濃度が増大しても、イオンはセル６内に粒子８とともに分散されている陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５によって直ちにイオン交換されるためセル６内の電解質濃度が変化することはない。
【００６２】
さて、前述したように本実施の形態の陽イオン交換樹脂１４と陰イオン交換樹脂１５は互いにほぼ等しいイオン交換等量を持っており、その値は約１ミリ等量、すなわち一価のイオン換算で１ミリモルに相当するが、このイオン交換等量は、セル６内のイオン濃度を表示装置１３が稼動する期間内を通じて一定の値に保つことができる十分なものであることはいうまでもない。一般的な隔壁５の形成材料であるドライフィルムを例に取ると、これら材料からの電解質の溶出量は高々数ＰＰＭである。実施の形態において使用されている隔壁５材料の総量は約０．６ｇである。この０．６ｇの隔壁５材料から想定を大幅に超える１００ＰＰＭの炭酸ナトリウムが溶出したと仮定すると、炭酸ナトリウムの溶出量は６０マイクログラム、すなわち約０．５７マイクロモルとなる。炭酸ナトリウムはＮａ２ＣＯ３の化学式で表され、イオン化すると一分子の炭酸ナトリウムから２つの一価のナトリウムイオンと、ひとつの二価の炭酸イオンとなる。すなわちイオン等量としては陽イオン陰イオンともに約１．１４マイクロモルとなる。これは本実施の形態で用いている陽イオン交換樹脂１４と陰イオン交換樹脂１５のイオン交換等量である１ミリモルに比べて十分に小さい値である。従って、陽イオン交換樹脂１４と陰イオン交換樹脂１５は、セル６内のイオン濃度を表示装置１３が稼動する期間内を通じて一定の値に保つことができる十分なものであるといえるのである。
【００６３】
以上説明したように、側室１７内に陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５を配置することで、連通する複数のセル６内の電解質濃度が純粋の導電率付近の一定の値に維持され、結果として表示装置を安定して動作させることができるようになる。
【００６４】
本実施の形態では電解質濃度維持機構として作用するのは陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５であり、維持される電解質量は媒体７として用いられている純粋な水の電離によって発生するイオン量に近い。これは導電率に換算すると０．０５５μＳ／ｃｍ〜１０μＳ／ｃｍ程度である。もちろん、この値は媒体７として水を用いた場合のものであって、異なる媒体７を用いた場合はこの限りではない。
【００６５】
さて、図５は導電率維持機構の有無による媒体７導電率の経時変化の違いを説明するための図である。図５において、符号３０は導電率維持機構がない場合のセル６内の導電率の経時変化の様子を表す曲線、３１は導電率維持機構がある場合のセル６内の導電率の経時変化の様子を表す曲線である。導電率維持機構がない場合は、セル６内のイオン濃度は、前述した様々な原因で媒体７に溶出してくる電解質によって上昇していき、それにつれて媒体７である水の導電率も上昇していく。イオン濃度の上昇は初期大きく、次第に緩やかなものになる。これは溶出した電解質によるイオンと、隔壁５などにイオン化せずにとどまっている電解質の間で濃度平衡が生じるためである。その結果、媒体７の導電率の経時変化は曲線３０のようになる。一方導電率維持機構がある場合は、すでに説明したように、溶出した電解質に起因するイオンは電解質濃度維持機構によって除去されるため、媒体７の導電率変化はほとんどなく、初期の値を長時間にわたって維持する。この初期の導電率の値が、本実施の形態では純粋の導電率に近いものとなる。
【００６６】
では、このような媒体７の導電率の変化が誘電泳動にどのような影響を与えるのかを説明する。
【００６７】
すでに述べたように、誘電泳動力は媒体７の導電率の影響を受ける。これは主に二つの理由がある。一つは媒体７の導電率が上昇すると電気二重層によって粒子８にかかる電界が弱くなるから、というもの、そして今ひとつは誘電泳動現象そのものに媒体７の導電率が影響しているから、というものである。以下にそれぞれ説明する。
【００６８】
電気二重層については詳細な説明を省くが、簡易な理解は、媒体７中のイオンが電極表面で生じる正負の電位変化をそれぞれの対電荷によって中和するというものである。電気二重層が発生すると、電極間の電位変化が電極表面で中和されてしまうため、実質的に媒体７にかかる電位変化が小さなものになってしまう。これは電気二重層がない場合において電極間にかける電位差を小さくしたことに等しい。つまり（式１）の∇｜Ｅ｜2の項において、Ｅのスカラー量が小さくなってしまうということである。これはすなわち誘電泳動力が弱くなることを意味する。もちろんこれは逆のこともいえ、媒体７がある導電率の値からより小さな導電率の値に変化すると、その媒体７中での誘電泳動力は、正であれ負であれ、強くなるものである。いずれにしても、媒体７の導電率変化によって誘電泳動現象が影響を受けるという意味では同じことである。これが一つ目の理由である。
【００６９】
今ひとつの理由は、誘電泳動現象の本質的な部分に関わっている。すでに説明した誘電泳動の理論式である（式１）及び（式２）は媒体７の導電率の項、正確には複素誘電率で表された数３の完全表現であるεm−σm／ωｊの中にσmとして導電率の項を含んでおり、導電率の変化が誘電泳動力の発現に影響を与えることが明らかである。この媒体７の導電率の変化が誘電泳動力ＦDEPにどのような影響を与えるかを図６を用いて説明する。図６は本実施の形態の表示装置において、媒体７の導電率を純水の値である約０．０５５μＳ／ｃｍから０．５５μＳ／ｃｍまで変化させた場合のＲｅ［Ｋｅ］の値の変化を印加する交番電界の周波数に対してプロットした図である。図６において、グラフの横軸は周波数、縦軸はＲｅ［Ｋｅ］、そして符号４０はＲｅ［Ｋｅ］が０すなわち誘電泳動力が０となる軸、４１は媒体７の導電率が０．０５５μＳ／ｃｍであるときのＲｅ［Ｋｅ］値の変化を表す曲線、４２は媒体７の導電率が０．２７５μＳ／ｃｍであるときのＲｅ［Ｋｅ］値の変化を表す曲線、４３は媒体７の導電率が０．５５μＳ／ｃｍであるときのＲｅ［Ｋｅ］値の変化を表す曲線を示している。グラフからわかることは、負の誘電泳動力が発生するｆ０よりも高周波側、すなわちグラフの右側では曲線４１から４３はほぼ重なっており、Ｒｅ［Ｋｅ］の値がほぼ同じであることを示しているので、負の誘電泳動力は媒体７の導電率の影響を受けないということである。これに対して、正の誘電泳動、すなわちｆ０よりも低周波であるグラフの左側については媒体７の導電率が増大するに従ってＲｅ［Ｋｅ］の値が小さくなる、つまり誘電泳動力が弱くなっている。つまり、正の誘電泳動力は媒体７の導電率の影響を受けて変化してしまうということである。
【００７０】
以上説明したように、誘電泳動力は媒体７の導電率が変化するとその影響を受けて強さが変化する。これはすなわち同一の制御を行った場合に、媒体７の導電率の違いによって誘電泳動力が異なるために粒子８の移動状態が異なるということを意味している。これは表示装置を一定時間使用し続けると、初期の表示状態と異なるものになってしまうということを意味しており、表示装置としては大きな問題となる。しかし、本発明における表示装置は電解質濃度維持機構を有しており、媒体７の導電率変化、すなわち電解質濃度の変化に起因するイオン濃度変化は、導電率濃度維持機構であるイオン交換樹脂によって一定に保たれているため、長期間にわたって安定な表示を維持することができるものである。
【００７１】
また、隔壁５を構成する材料のうち少なくとも一部がイオン交換能を持っており、電解質濃度維持機構としての作用を兼ねるのは好適な例の一つである。前述したように、イオン交換樹脂は一般的なプラスチックと同様に成型加工が可能であり、本実施の形態における隔壁５、すなわち、高さは約５０μｍ、幅約２５μｍ、そして上面から見たときに一辺１５０μｍの正方形の開口を形成しているような構造物そのものをイオン交換樹脂で形成することもできるし、あるいは隔壁５材料の一部に混合して使用することも容易である。イオン交換樹脂を隔壁５材料に混合する場合は、単純に樹脂同士を混合してもよいが、隔壁５材料を成している高分子そのものを作る際にモノマーの一部としてイオン交換樹脂材料を加える、また隔壁５材料を成している高分子にイオン交換脳を持った置換基を導入するなどの方法はより望ましいものである。
【００７２】
この場合、複数のセル６の周囲を陽イオン交換樹脂１４及び陰イオン交換樹脂１５で囲む必要がないので表示装置の小型化が可能となり、さらに別部材で隔壁５を製造する必要がないので低コストで製造することができる。
【００７３】
また、粒子状にしたイオン交換樹脂を粒子８に混ぜ込んで使用することも好適である。このときイオン交換樹脂は印加される電界に対して必ずしも粒子８と同じ挙動を示すわけではない。
【００７４】
以上、本実施の形態では、単一のセル６の説明のみ行い、複数のセル６の集合体からなる表示装置や、またカラー表示については言及しなかったが、例えば隣り合う３つの画素にそれぞれＲＧＢの背景色を配置し粒子８を白色としたり、また背景色を白色として分散する粒子８をＲＧＢに着色するなどすることで、３つの画素を一組の画素としたカラー表現を実現することは容易である。
【００７５】
ここで、複数のセルを用いた画像形成を行う際の動作の一例について説明する。図８はｎ×ｍ個のセルとこれらセルの中からひとつを選択して制御を行うためのマトリクス電極を備えた表示装置１３を表す図である。図９は複数あるセルを使った画像形成の過程を説明する図である。
【００７６】
図８において、符号５０はｎ本の行電極から一本を選択して電源９との接続を行う行シフトレジスタ、５１はｍ本の列電極から一本を選択して電源９との接続を行う列シフトレジスタ、５２は行電極、５３は列電極、５４は行電極と列電極の交点である。図示されない複数のセル６は複数ある交点５４にそれぞれ配置されており、行電極５２は作用極３に、そして列電極５３は対極４にそれぞれ接続されている。このような構成はいわゆる単純マトリクスと呼ばれるものであり、表示装置の駆動を行うための構成として一般的なものである。
【００７７】
複数ある行電極５２には上から順に１，２，３・・・ｎと電極番号が割り振られている。これはｍ本ある列電極５３についても同様である。そして、例えば行シフトレジスタ５０が５番の行電極５２を選択し、列シフトレジスタ５１が５番の列電極５３を選択するとこれらの電極が電源９に接続される。電源９から電圧が印加されると、電界は符号５４で示した交点で最も強くなり、この位置に配置されているセル６において誘電泳動が生じることになる。二つのシフトレジスタは後述するように制御部１１と協調してｎ×ｍ個あるセルを順次選択しながら通電を行い、画像形成をするものである。複数あるセルを使った画像形成の過程を説明したものが図９に示されたフローチャートである。以降の説明では、ａ番の行電極５２とｂ番の列電極５３の交点５４を単にセル（行番号，列番号）、すなわちセル（ａ，ｂ）と表現し、例えば５番の行電極５２と５番の列電極５３の交点５４をセル（５，５）と表現する。
【００７８】
さて、複数あるセルを使い、一枚の画像が形成されるまでの制御手順を説明したものが図９である。まず、Ｓ１において制御部１１は、メモリ１２内に保存されているプログラムに従って、後述する表示装置のスクリーンに表示すべき画像を決定する。次にＳ２において制御部１１は、画像を映し出すためにセル（１，１）からセル（ｎ，ｍ）までのｎ×ｍ個のセルがとるべき粒子８の配置状態をそれぞれ決定し、それぞれのセルがその配置状態にするための交番電圧の周波数を決定し、それらの値をメモリ１２に保存する。そしてＳ３において選択するセルの初期値、すなわちａ＝１，ｂ＝１に設定し、Ｓ４でシフトレジスタを制御して最初に電圧を印加するセル（１，１）と電源９とを接続する。次いで制御部１１は、Ｓ５において、Ｓ２でメモリ１２に保持したセル（１，１）に印加すべき周波数を電源９に設定する。そしてＳ６において、制御部１１は電源９を制御して通電を行い、所定の粒子配置に粒子８を移動させる。これでセル（１，１）の粒子移動が完了する。その後制御部は次のセルを選択するための手順としてＳ７において条件判断を行う。Ｓ７において制御部１１は、ｂの値、すなわち列番号がｍ、すなわち最終列まで到達しているかどうかを判断する。この段階はセル（１，１）を書き込んだところであるので、条件は満たされない。そこで制御部１１はｂの値に１を加える。そしてＳ４に戻る。Ｓ４において制御部１１は、再びセル（ａ，ｂ）を選択するが、このときｂの値は２となっているため、今回はセル（１，２）を選択することになる。以下同様の動作を繰り返してｍ列までの粒子配置を完了すると、Ｓ７の条件判断は満たされ、Ｓ８の条件判断に移る。ここまでａの値は１のままであり、条件判断は満たされないので、ａに１を加え、ｂを１として再びＳ４に戻る。この動作により、次回はセル（２，１）が選択される。以降、ｂがｍになるごとにａに１が加えられる動作を繰り返す。これはすなわち図８の交点５４を１行ずつ１列からｍ列に向かってスキャンしていく動作になる。このようにしてセル（ｎ，ｍ）までの全ての交点５４に対して粒子の移動が行われると、ｂはｍに、そしてａはｎになるため、条件判断Ｓ７及びＳ８をどちらも満たしてＳ１で決定した画像の形成が終了する。以上が複数のセルを含む表示装置の画像形成の手順の一例である。
【００７９】
なお、この例では、単純マトリクスによる制御の例を説明したが、アクティブマトリクス方式、セグメント方式など、他の方法を用いても画像の形成は可能である。いずれの場合においても複数のセルのうちのひとつを選択し、そこに適切な周波数の電界を印加して粒子の移動を行うという基本的な制御の考え方は同じである。いずれの方法を用いても本発明を実施することが可能である。
【００８０】
最後に、図１０を用いて本発明の表示装置を搭載した電子ペーパー６０について説明する。図１０は本発明の表示装置を搭載した電子ペーパーの斜視図である。図１０において、６０は電子ペーパー全体、６１は筐体、６２はスクリーン、６３は操作ボタンである。筐体６１の内部には、詳細は図示しないが、本発明の交番電界を印加させるための電源９と、交番電界の周波数などを決定するためのプログラムを保存した記憶部と、プログラムを基に前記電源が出力する交番電界の周波数などを決定する制御部が内包されている。また、スクリーン６２には、これも詳細は図示しないが、多数のセル６が整然と配置されており、それぞれのセル６は個別に制御可能な状態で図示しない電源に接続されている。そして、これら多数のセル６は図示しない記憶部に保存されたプログラムを元に図示しない制御部によって決定された周波数によって駆動され、スクリーン６２全体として協調した動作を行うことで視認可能な画像を表示し、また使用者が操作ボタン６３を操作することにより、表示する画像を変更したりする。
【００８１】
電子ペーパー６０は、図１（ａ）のガラス基板１、２を例えば可撓性材料によって構成したスクリーン６２と、スクリーン６２と同等の柔軟性を有する筐体６１などから構成し、使用しないときは丸めておくような使い方をすることも可能である。
【００８２】
また電子ペーパー６０を、スクリーン６２と制御部などを含む筐体６１に分離することで、スクリーン６２単体の使い勝手は紙に近いものとなり、例えば、１ｍｍ以下の厚さに構成することもできる。このようにすると、軽量で持ちやすく、例えば、薄手のペーパフォルダによって持ち歩き、必要な場面で取り出して使用することができるような使い勝手に優れた別の態様を実現することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上説明した表示装置は、長期間にわたって安定に動作し、電子ペーパーとして電子書籍端末や、電子黒板、情報ボード、あるいは価格表示用のタグなどに利用が可能である。また、カラー表示を行う場合には、さらにデジタルフォトフレームやデジタルサイネージ端末として利用が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１    下側ガラス基板
２    上側ガラス基板
３    作用極
４    対極
５    隔壁
６    セル
７    媒体
８    粒子
９    電源
１０    視認方向を表す矢印
１１    制御部
１２    メモリ
１３    表示装置
１４    陽イオン交換樹脂
１５    陰イオン交換樹脂
３０    導電率維持機構がない場合のセル内の導電率経時変化
３１    導電率維持機構がある場合のセル内の導電率経時変化
４０    誘電泳動力が０となる軸
４１    媒体の導電率が０．０５５μＳ／ｃｍであるときのＲｅ［Ｋｅ］値の変化を表す曲線
４２    媒体の導電率が０．２７５μＳ／ｃｍであるときのＲｅ［Ｋｅ］値の変化を表す曲線
４３    媒体の導電率が０．５５μＳ／ｃｍであるときのＲｅ［Ｋｅ］値の変化を表す曲線
５０    行シフトレジスタ
５１    列シフトレジスタ
５２    行電極
５３    列電極
５４    交点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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