(57)【要約】【課題】電気泳動ディスプレイの表示応答性を向上させる。【解決手段】マイクロカプセル６に分散媒４とともに封入される帯電粒子２を紡錘形粒子とし、電気泳動時に後方に乱流が発生するのを抑えて、電気泳動時の抵抗を軽減させる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子を分散媒とともに互いに対向する基板で挟持し、前記基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、
前記帯電粒子は、アスペクト比が１．０を超える形状を成すことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記帯電粒子は紡錘形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】
前記帯電粒子は水滴形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４】
前記帯電粒子は、長手方向に沿って正負に分極して帯電していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、互いに対向する基板で挟持し、基板間に所定電圧を印加して帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁性の分散媒中に分散した帯電粒子を、電界の作用によって表示面に電気泳動させて集め、分散媒と帯電粒子の光学特性（例えば、色）によって表示を行う表示装置、所謂「電気泳動ディスプレイ」が知られている。電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に比べ低消費電力・高明度が得られる。また、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、電力供給無しに表示状態をそのままに維持できるメモリ性を有することから、「電子ペーパ」が実現可能な技術として注目されている。
【０００３】
図６は、帯電粒子を含有する分散媒を封入したマイクロカプセルを用いる、マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイにおける基本構造の一例を示す概念図である。マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイは、分散媒４と帯電粒子２とが封入された直径数十〜１００μｍ程度の複数のマイクロカプセル６を、適当なバインダ８で支持して、ガラス板などの表示側基板２０と背部側基板３０とで挟持する構造を有する。表示側基板２０と背部側基板３０には、それぞれベース基板２６，３６上に電極２２，３２が設けられており、表示側基板２０〜背部側基板３０間に電圧を印加することができる。同図では、観察者Ｕは上方から表示側基板２０を見ることになる。即ち、表示側基板２０の上面が表示面となる。観察者Ｕは表示側基板２０側から見るので、電極２２は透明電極でなければならない。
【０００４】
画素を表示状態にする場合は、図６（ａ）に示すように、表示させたい画素に位置する電極２２が、帯電粒子２と逆極性となるように電圧を印加する（図中では電極２２の極性を示す「＋」「−」記号を示している）。電圧が印加されてマイクロカプセル６中に電界が発生すると、帯電粒子２は電気泳動によって表示側基板２０方向に移動し、帯電粒子２が観察者Ｕから視認可能となる。
【０００５】
例えば、帯電粒子２を白、分散媒４を黒の色素で着色したとすると、図６（ａ）の場合、当該画素が黒地に白い点として表示された状態となる。画素を非表示状態にする場合、即ち表示を消去して非表示状態に戻す場合は、図６（ｂ）に示すように、当該画素の位置の電極２２が帯電粒子２と同極性となるように電圧を印加する。帯電粒子２は電気泳動によって背部側基板３０の方向に移動して、帯電粒子２は観察者Ｕからは視認できなくなる。即ち、当該画素の位置では分散媒４の色が観察されるようになって消去された状態となる。
【０００６】
こうしたマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイにおいても、表示品位の向上は重要な技術テーマである。
【０００７】
コントラストを向上させる技術としては、例えば、単純マトリクス駆動方式（パッシブマトリクス駆動方式とも言う）を用いる場合に、マトリクスのＸ列またはＹ行の電極の何れかと直交する第３の電極を設けて第３の電圧を加えることによって、クロストークなどによる表示品位の問題を解決するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１２５５１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
表示品位の重要な要素の一つとして、表示の応答性がある。電気泳動ディスプレイにおける表示の応答性は、その表示原理から帯電粒子２がいかに速く分散媒４の中を電気泳動できるかにかかっている。帯電粒子２の移動速度Ｕは、下記の式（１）によって求められることが知られており、電界強度を高くする方法や分散媒４の特性の改善によって表示の応答性を高めることができる。
【００１０】
Ｕ＝（εＥζ／６πη）・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
但し、電界強度（Ｅ）、分散媒の特性（粘度係数η、誘電率ε）、帯電粒子２のゼータ電位または界面動電位（ζ）とする。
【００１１】
ところが、従来の電気泳動ディスプレイでは、電気泳動する帯電粒子２が球形のために、分散媒４中を電気泳動する際に帯電粒子２に後方乱流が発生する。そのため、電界強度の強化や分散媒４の特性を改善しても帯電粒子２の移動速度Ｕが十分に上がらず、思ったように表示の応答性が改善されないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気泳動ディスプレイの表示応答性を高めることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、帯電粒子を分散媒とともに互いに対向する基板で挟持し、前記基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置であって、前記帯電粒子は、アスペクト比が１．０を超える形状を成すことを特徴とする。
【００１４】
帯電粒子が分散媒の中を電気泳動すると、帯電粒子の形状に応じて後方に乱流が発生し、流動抵抗となって移動速度Ｕを低下させてしまう。
請求項１に記載の発明によれば、帯電粒子はアスペクト比が１．０を超え、一方に長く他方に短い形状を成している。そのため、長手方向を進行方向に向け、短辺方向を進行方向と交差するようにして電気泳動すると、発生する後方乱流が小さくなって流動抵抗が減少する。従って、電気泳動時の移動速度が高くなり表示の応答性を高めることができる。
【００１５】
より好適には、請求項２に記載の発明のように、前記帯電粒子は紡錘形であることとしても良い。また、請求項３に記載の発明のように、前記帯電粒子は水滴形であることとしても良い。
【００１６】
この場合、帯電粒子の外形がより滑らに変化するので、より効果的に後方に乱流が発生するのを抑えることができる。
【００１７】
更に、より好適には請求項４に記載の発明のように、前記帯電粒子は、長手方向に沿って正負に分極して帯電していることとしても良い。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、長手方向の一方が正極、他方が負極となるように帯電しているので、帯電粒子２が分散媒４中を電気泳動する際は、常に何れか一方を進行方向に向ける。従って、帯電粒子２を、常に後方乱流を発生させにくい姿勢で電気泳動させることができるので表示応答性をより高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図５を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。尚、電極に電圧を印加する制御系の回路構成及び制御方法等は、公知の電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）と同様の技術によって実現可能であり、ここでの説明は省略する。
【００２０】
図１は、本実施の形態における電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図である。同図に示すように、電気泳動ディスプレイは、帯電粒子２を含有する分散媒４が封入された複数のマイクロカプセル６を、互いに対向する基板（表示側基板２０と背部側基板３０）で挟持し、電極部によって前記基板間に所定電圧を印加して帯電粒子２を電気泳動させる。同図では、表示側基板２０の上面側が表示面となり、帯電粒子２が電気泳動することで表示側基板２０側に集まることによって、観察者Ｕに視認される表示状態となる。
【００２１】
帯電粒子２は、分散媒４の中で帯電状態を保つことのできる粒子である。帯電粒子２の色は、材料自身の色であっても良いし適宜着色剤を添加或いは粒子面に積層させても良く、分散媒４と異なる色となるようにする。具体的には、例えば、ポリエチレンやアクリル樹脂等に公知の着色材を混合したものを使用する。そして、材料生来の電荷によって帯電するか、或いは公知の充電剤又は電荷調整剤によって帯電させる。
【００２２】
図２は、本実施の形態における帯電粒子２の外観の一例を示す概念図である。同図に示すように、本実施の形態における帯電粒子２は紡錘形状を成している。帯電粒子２の長辺長さを短辺長さで除した値、即ちアスペクト比Ａは、１．０を超える。好適には長辺方向に正負に分極して帯電している。
【００２３】
図３は、帯電粒子２が分散媒４中を移動する状態を示す概念図である。同図（ａ）は本実施の形態における帯電粒子の場合を示し、同図（ｂ）は従来の帯電粒子の場合を示している。
【００２４】
帯電粒子２が分散媒４の中を電気泳動すると、帯電粒子２の形状に応じて後方に乱流が発生して流動抵抗Ｄとなり移動速度Ｕを低下させてしまう。本実施の形態における帯電粒子２は紡錘形を成しており、長辺方向（長手方向）を進行方向に向けて移動すると、後方乱流の発生を従来の球形の場合に比べて小さくすることができる。従って、移動速度Ｕが速くなるため表示の応答性を高めることができる。
【００２５】
図４は、本実施の形態における帯電粒子２の製造方法の一例を示す概念図である。同図に示すように、先ず原型となる帯電粒子２を、ポリエチレンやアクリル樹脂等に公知の着色材を混合して製造したのち、分級・選別して所望するサイズの粒子を選別する。
【００２６】
次に、選別した帯電粒子２を、プレス型４０でプレスする。具体的には、例えば、プレス型４０には、公知のケミカルエッチングやパターニング、スタンパーなどによって帯電粒子２が収まる溝４２が連続的に形成されている。プレス型４０を帯電粒子２とは逆極性に帯電させた状態で、帯電粒子２を噴霧しプレス型４０の型面に均等に分布させる。
【００２７】
次いで、プレス型４０上に分布された帯電粒子２を、溝４２に収まった状態でプレスする。この際、プレス型４０又は雰囲気を帯電粒子２の骨材となる樹脂等が軟化する温度とする。プレスされた帯電粒子２は溝４２に沿って球形が押しつぶされるようにして変形し、結果、紡錘形の外形を成す。そして、プレスされた帯電粒子２をプレス型４０から分離し、再度分級・選別する。更には、隣接する複数の帯電粒子２同士が接着した状態のものなどを除去し、単体で外形が紡錘形に変形した帯電粒子２を選別するとしても良い。
【００２８】
或いは、プレス型４０に水滴形を形成するための型を多数形成し、帯電粒子２を例えば図５に示すような水滴形状に変形させるとしても良い。この場合は、より電気泳動時に後方に乱流が発生するのを抑える効果が有り、表示の応答性を高めることができる。
【００２９】
紡錘型の帯電粒子２が用意できたならば、分散媒４とともにマイクロカプセル６に封入する。
【００３０】
分散媒４は、可視光線の透過性を有する絶縁性の液体材料である。例えば、シリコンオイルなどの油類、トルエン、パラフィン系炭化水素などが使用される。分散媒４は、帯電粒子２が泳動し易いように低粘度の液体であるのが望ましく、帯電粒子２の分散性を良くするための界面活性剤や、帯電性を制御する帯電制御剤を適宜添加するとしても良い。
【００３１】
マイクロカプセル６は、絶縁性と可視光線の透過性を有する材料からなり、マイクロカプセル６に封入される帯電粒子２及び分散媒４の比率は、帯電粒子２が一方向に集まった時にその色が視認できる程度に決定する。またその直径は、表示画素の要求に応じて適宜設定する。マイクロカプセル６の製造は、従来と同様に公知のカプセル化技術（例えば、界面重合法や液中乾燥法、ガスアトマイズ法など）を適宜用いることによって実現できる。
【００３２】
組立方法は、例えば以下の方法を用いることができる。先ず、シリコン樹脂やアクリル樹脂などのバインダ８にマイクロカプセル６を混合し、背部側基板３０上に塗布する。好ましくは、マイクロカプセル６が重ならずに一層を成す程度に薄く均一に塗布する。次に、マイクロカプセル６とバインダ８とを塗布した背部側基板３０に、表示側基板２０を電極２２と電極３２とが対向するように貼り合わせ適宜接着剤等で固定する。
【００３３】
以上、本発明を適用した一実施の形態について述べたが、本発明の適用がこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜構成の追加・削除・変更を行っても良い。
【００３４】
例えば、帯電粒子２をマイクロカプセル６に封入せずに、分散媒４とともに、直接基板で挟む構成としても良いのは勿論である。
【００３５】
また、上記実施の形態では、帯電粒子２の粒を、着色剤が添加された樹脂で形成するとしたが、磁性金属そのもので形成するとしても良い。
【００３６】
また、帯電粒子２の形成方法は上述の型を用いた方法に限らず、例えば、帯電粒子２を公知の造粒方法によって製造し、製造された粒のなかから球形のものを分別した残りから選別するとしても良い。
【００３７】
或いは、紡錘形金属粒子（この段階では、角が角張った状態でも良い）を芯物質として、樹脂を噴霧乾燥法や乾式混合法によって適宜コーティングを繰返すことによって徐々に外形に丸みをもたせ、最終的に芯物質となった金属粒子の外形に沿った紡錘形の粒子としても良い。この場合、芯物質となる金属粒子自体が帯電していても良いし、充電剤又は電荷調整剤を添加した樹脂でコーティングするとしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、帯電粒子が電気泳動する際に発生する後方乱流を抑え、電気泳動時の抵抗を軽減することによって表示応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図。
【図２】本発明を適用した帯電粒子の外観の一例を示す概念図。
【図３】帯電粒子が分散媒中を移動する状態を示す概念図である。（ａ）は本発明を適用した帯電粒子の場合を示し、（ｂ）は従来の帯電粒子の場合を示す。
【図４】本発明を適用した帯電粒子の製造方法の一例を示す概念図。
【図５】本発明を適用した帯電粒子の変形例の一例を示す図。
【図６】マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図。
【符号の説明】
２  帯電粒子
４  分散媒
６  マイクロカプセル
８  バインダ
２０  表示側基板
３０  背部側基板
４０  プレス型
【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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