(57)【要約】【課題】瞬時に変化する画像を表示でき、更には、滑らかな動画像表現をも行なうことができるツイストボール方式の電子ペーパーを提供すること。【解決手段】半球ごとに異なる色を有するとともに双極子状態に帯電した複数の微小な球体粒子（１）を、少なくとも一方が可視光を透過する一対の支持フイルム（２ａ，２ｂ）間に自転可能に収容するとともに、各球体粒子（１）を各々互いに向かい合う対向電極間（３ａ，３ｂ）に配置し、各対向電極（３ａ，３ｂ）間に発生させた電界により各球体粒子（１）の向きを制御することにより、任意の画像を表示できるようにした電子ペーパー（１００）において、球体粒子（１）の中央を貫くように球体粒子（１）自体の両極間に形成される電界の軸（Ａ２）を対向電極（３ａ，３ｂ）間に形成される電界の中心軸（Ａ１）からずらした状態に球体粒子（１）を保持するセパレータ（５）が設けられている。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球ごとに異なる色を有するとともに双極子状態に帯電した複数の微小な球体粒子を、少なくとも一方が可視光を透過する一対の支持フイルム間に自転可能に収容するとともに、各球体粒子を各々互いに向かい合う対向電極間に配置し、各対向電極間に発生させた電界により各球体粒子の向きを制御することにより、任意の画像を表示できるようにした電子ペーパーにおいて、
前記球体粒子の中央を貫くように前記球体粒子自体の両極間に形成される電界の軸を前記対向電極間に形成される電界の中心軸からずらした状態に前記球体粒子を保持する球体粒子保持部材を備えたことを特徴とする電子ペーパー。
【請求項２】
半球ごとに異なる色を有するとともに双極子状態に帯電した複数の微小な球体粒子を、少なくとも一方が可視光を透過する一対の支持フイルム間に自転可能に収容するとともに、各球体粒子を各々互いに向かい合う対向電極間に配置し、各対向電極間に発生させた電界により各球体粒子の向きを制御することにより、任意の画像を表示できるようにした電子ペーパーにおいて、
前記対向電極の少なくとも一方が複数の部分電極を形成するように分割されており、
前記対向電極の極性を変化させる際に、各部分電極に時間差を設けて電圧を印可する時間遅延回路を備えたことを特徴とする電子ペーパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給時に表示させた画像を電力供給停止後においても保持可能なシート状の画像表示メディアである所謂電子ペーパーに関し、より詳細には、それぞれ半球ごとに異なる色を有する多数の微小な球体粒子を双極子状態に帯電させ、各球体粒子の向きを電界により制御することで任意の画像表示を可能にした電子ペーパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電子ペーパーの表示方式として、半球ごとに異なる色を有する微小な球体粒子の回転を利用した方式、帯電トナーの電気泳動を利用した方式、強誘電液晶を用いた方式、等が開発途上にある。これらの方式のうち、半球ごとに異なる色を有する微小な球体粒子の回転を利用した方式は、ツイストボール（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｂａｌｌ）方式と呼ばれ、最も開発が進んでいる。
【０００３】
図６はツイストボール方式の従来の電子ペーパー５０の構造を概念的に示した断面図である。図６において、符号１は微小な球体粒子を示しており、多数の球体粒子１が一対の支持フイルム２ａ，２ｂの間に収容されている。支持フイルム２ａ，２ｂの内側には、対向電極３ａ，３ｂがマトリクス状に配置されており、それぞれの対向電極３ａ，３ｂ間に球体粒子１が一つずつ配置されている。一対の支持フイルム２ａ，２ｂのうち、一方の支持フイルム２ａとそれに形成された対向電極３ａは可視光を透過する材料で形成されており、これらを通して外部から球体粒子１が見える構造になっている。各球体粒子１は、半球ごとに黒色と白色を有する（例えば、半球ごとに黒色と白色に着色される）とともに半球ごとに正負に帯電されている。すなわち、各球体粒子１はそれぞれが球形の電気双極子となっている。
【０００４】
各球体粒子１は、各々が配置された画素位置（即ち、対向電極３ａ，３ｂ間の位置）で回転（自転）することができるようになっている。そして、図７に示されるように、各対向電極３ａ，３ｂの極性を切り換えることによって、それぞれの球体粒子１の向き（配向）が切り換わるようになっている。即ち、各対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界を制御することにより、各球体粒子１それぞれの向き（配向）が制御される。各球体粒子１の向きが変化すると、可視光を透過する方の支持フイルム２ａおよび対向電極３ａを通して各球体粒子１の色の変化が視認される。即ち、球体粒子１の黒側の半球部分が観察面４側に向いているときには観測面４の反射率が下がって画素の濃度は高く（黒く）なり、白側の半球部分が観察面４側に向いているときには観測面４の反射率が上がって画素の濃度は低く（白く）なる。そして、対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界の向きを反転させることにより、画素の濃度が高濃度（黒）から低濃度（白）、低濃度（白）から高濃度（黒）へと変化する。尚、図６には、各対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界を制御して各球体粒子１の向きを変化させた一例が示されており、球体粒子１が、図６の左から、黒，濃灰，灰，明灰，白，明灰，灰，灰といったように、それぞれ支持フイルム２ａおよび対向電極３ａを通して視認されることがわかる。
【０００５】
従って、各対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界を制御して、各球体粒子１の向きを各々別々に制御することにより、各球体粒子１を１画素とするドットパターンにより任意の画像を表示することができる。尚、ツイストボール方式の電子ペーパー５０は、任意の画像を表示した後、各対向電極３ａ，３ｂに発生させる電界が解除されても、画像を保持することができる。これは、対向電極３ａ，３ｂ間に発生させた電界によって定められた各球体粒子１の向きが対向電極３ａ，３ｂ間に蓄積された静電気によってそのまま保持されることによるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の電子ペーパー５０では、対向電極３ａ，３ｂの極性を切り換えて、それぞれの球体粒子１の白側と黒側の向きを切り換えることにより、各球体粒子１に対して視認される色（明暗）を変化させる。しかしながら、電子ペーパー５０では、明暗が確定した静止状態において、図８に示すように、対向電極３ａ，３ｂによって形成される電界の中心軸Ａ１と、球体粒子１自体の両極間に形成される電界の軸（即ち、球体粒子１の中央（中心）を貫く軸）Ａ２が一致した状態になっている。このため、明暗を反転させるべく対向電極３ａ，３ｂの極性を反転させたときに、球体粒子１の回転する方向がすぐには定まらず、球体粒子１の追従動作すなわち回転動作の開始が遅くなり、回転動作が終了するまでに時間がかかってしまう。
【０００７】
即ち、従来の電子ペーパー５０には、表示されている画像を書き換える際の応答速度が遅いといった課題がある。それ故、従来の電子ペーパー５０は、瞬時に変化する画像を表示したり、滑らかな動画像表現を行なうことには、不向きであった。
【０００８】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、対向電極の極性切り換えに対する球体粒子の追従性を向上させることにより、表示されている画像を書き換える際の応答時間を短縮して、瞬時に変化する画像を表示でき、更には、滑らかな動画像表現をも行なうことができるツイストボール方式の電子ペーパーを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明は、請求項１に記載したように、半球ごとに異なる色を有するとともに双極子状態に帯電した複数の微小な球体粒子を、少なくとも一方が可視光を透過する一対の支持フイルム間に自転可能に収容するとともに、各球体粒子を各々互いに向かい合う対向電極間に配置し、各対向電極間に発生させた電界により各球体粒子の向きを制御することにより、任意の画像を表示できるようにした電子ペーパーにおいて、
前記球体粒子の中央を貫くように前記球体粒子自体の両極間に形成される電界の軸を前記対向電極間に形成される電界の中心軸からずらした状態に前記球体粒子を保持する球体粒子保持部材を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、球体粒子の中央を貫くように球体粒子自体の両極間に形成される電界の軸が、対向電極間に形成される電界の中心軸からずらされた状態で球体粒子が球体粒子保持部材により保持される。このため、明暗を反転（または、色を変化）させるべく対向電極の極性を反転させたときに、球体粒子の回転する方向がすぐに定まるため、対向電極の極性切り換えに対する球体粒子の追従性を向上させることができる。
【００１１】
また、前述した目的を達成するため、本発明は、請求項２に記載したように、半球ごとに異なる色を有するとともに双極子状態に帯電した複数の微小な球体粒子を、少なくとも一方が可視光を透過する一対の支持フイルム間に自転可能に収容するとともに、各球体粒子を各々互いに向かい合う対向電極間に配置し、各対向電極間に発生させた電界により各球体粒子の向きを制御することにより、任意の画像を表示できるようにした電子ペーパーにおいて、
前記対向電極の少なくとも一方が複数の部分電極を形成するように分割されており、
前記対向電極の極性を変化させる際に、各部分電極に時間差を設けて電圧を印可する時間遅延回路を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、対向電極の少なくとも一方が複数の別個の部分電極を形成するように分割されており、対向電極の極性を変化させる際に、対向電極の少なくとも一方の電極を構成している各部分電極に時間遅延回路により時間差を設けて電圧が印可される。このため、静止状態においては対向電極間の電界の向きを一定としながら、極性変化時のみ、球体粒子に作用する静電気力に偏差を持たせて球体粒子の回転する方向を定めることができるため、対向電極の極性切り換えに対する球体粒子の追従性を向上させることができる。
【００１３】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明の実施の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る電子ペーパーの第１実施形態（即ち、電子ペーパー１００）の構造を概念的に示した断面図、図２は電子ペーパー１００の構造を概念的に示した分解斜視図である。尚、電子ペーパー１００において、図６〜図８に示される従来の電子ペーパー５０と同一の構成要素については同一符号を付して明確化を図り、重複説明の回避のため、それらの構成要素の説明は省略する。
【００１５】
電子ペーパー１００は、図６〜図８に示した従来の電子ペーパー５０の構成に加えて、球体粒子１相互の位置および対向電極３ａ，３ｂに対する球体粒子１の位置を定めるための球体粒子保持部材として働くセパレータ５を備えている。セパレータ５は、複数の球体収容部５ａを有しており、当該球体収容部５ａを形成する網状の樹脂フイルム材からなる。球体粒子１は、セパレータ５の球体収容部５ａの中に一つずつ、自由に回転（自転）できるように収容されている。それ故、セパレータ５を形成する樹脂フイルム材は、球体粒子１の回転を妨害しないような摩擦抵抗の低いものが望ましい。図３に示されるように、各球体粒子１は、セパレータ５によって、各球体粒子１自体の両極間に形成される電界の軸（即ち、球体粒子１の中央（中心）を貫く軸）Ａ２が一対の対向電極３ａ，３ｂ間に形成される電界の中心軸Ａ１から若干ずらされた状態で保持されている。
【００１６】
この電子ペーパー１００では、各対向電極３ａ，３ｂの極性を切り換えることによって、それぞれの球体粒子１の向きが切り換えられる。各球体粒子１の向きが変化することにより、可視光を透過する方の支持フイルム２ａおよび対向電極３ａを通して視認される各球体粒子１の色が変化する。即ち、球体粒子１の黒側の半球が観察面４側に向いているときには観測面４の反射率が下がって画素の濃度は高く（黒く）なり、白側の半球が観察面４側に向いているときには観測面４の反射率が上がって画素の濃度は低く（白く）なる。そして、対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界の向きを反転させることにより、画素の濃度が高濃度（黒）から低濃度（白）、低濃度（白）から高濃度（黒）へと変化する。
【００１７】
従って、各対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界を制御して、各球体粒子１の向きを個別に制御することにより、各球体粒子１を１画素とするドットパターンにより任意の画像を電子ペーパー１００に表示する。電子ペーパー１００に表示された画像は、各対向電極３ａ，３ｂ間に発生させる電界を解除した後も、各対向電極３ａ，３ｂ間に蓄積された静電気によって保持される。
【００１８】
上記の画像表示動作は従来の電子ペーパー５０と同様であるが、この電子ペーパー１００では、対向電極３ａ，３ｂにより形成される電界の中心軸Ａ１の位置と球体粒子１自体が形成する電界の軸Ａ２の位置が一致していないため、図４（Ａ）に示されるように、静止状態においても、球体粒子１に対して、対向電極３ａ，３ｂと球体粒子１の互いのプラス極とマイナス極同士の引力ｆ１、ｆ２が対称的に斜めに作用した状態でバランスを保っている。この状態から、図４（Ｂ）に示すように、対向電極３ａ，３ｂの極性が変化すると、それまで対向電極３ａ，３ｂと球体粒子１の互いのプラス極とマイナス極同士の引力ｆ１、ｆ２により保たれていたバランスが崩れ、対向電極３ａ，３ｂと球体粒子１の互いのプラス極とマイナス極同士の引力と、互いのプラス極同士および互いのマイナス極同士の斥力とが、球体粒子１に対しこれを回転させる方向に作用する。その結果、対向電極３ａ，３ｂの極性が変化した瞬間に、球体粒子１の回転する方向が定まる。
【００１９】
このように、この電子ペーパー１００は、対向電極３ａ，３ｂの極性が変化すると瞬時に、球体粒子１の回転する方向が定まるため、対向電極３ａ，３ｂの極性変化に対する球体粒子１の追従性が従来の電子ペーパー５０よりも遙かに優れている。従って、この電子ペーパー１００によれば、表示されている画像を書き換える際の応答時間が従来の電子ペーパー５０と比較して短縮されるので、瞬時に変化する画像を表示することができ、更には、滑らかな動画像表現を行なうこともできる。
【００２０】
図５は本発明に係る電子ペーパーの第２実施形態（即ち、電子ペーパー２００）を示す要部断面図である。電子ペーパー２００は、球体粒子１相互の位置および対向電極３ａ，３ｂに対する球体粒子１の位置を定めるための球体粒子保持部材として働くセパレータ６を備えている。尚、図５は、セパレータ６によって、各球体粒子１自体の両極間に形成される電界の軸（即ち、球体粒子１の中央（中心）を貫く軸）Ａ２が一対の対向電極３ａ，３ｂ間に形成される電界の中心軸Ａ１に従来の電子ペーパー５０と同様に一致させられた状態で各球体粒子１が保持されている電子ペーパー２００を一例として示している。また、対向電極３ａ，３ｂの一方の電極３ａは、二つの別個の部分電極３ａ１，３ａ２を形成するように分割されている。両部分電極３ａ１，３ａ２は共通の電源に電気的に接続されている。そして、一方の部分電極３ａ１と電源との間には、時間遅延回路７が設けられている。時間遅延回路７は、電源の極性が切り換えられた際に、極性切り換え後の電圧が部分電極３ａ１に印可されるまでの時間を、他方の部分電極３ａ２よりも所定時間遅らせる働きをする。
【００２１】
尚、セパレータ６は、第１実施形態のセパレータ５と同様に、複数の球体収容部６ａを有しており、当該球体収容部６ａを形成する網状の樹脂フイルム材からなる（図５では一つの球体収容部６ａのみ示されている）。球体粒子１は、セパレータ６の球体収容部６ａの中に一つずつ、自由に回転（自転）できるように収容されている。それ故、セパレータ６を形成する樹脂フイルム材は、球体粒子１の回転を妨害しないような摩擦抵抗の低いものが望ましい。
【００２２】
前述のように構成された電子ペーパー２００では、対向電極３ａ，３ｂの極性を変化させる際に、一方の電極３ａを構成している各部分電極３ａ１，３ａ２に時間差を設けて電圧が印可される。このため、明暗の切り換えが完了した静止状態においては対向電極間３ａ，３ｂの電界の向きを一定としながら、極性変化時のみ、球体粒子１に作用する静電気力に偏差を持たせて球体粒子１の回転する方向を定めることができる。また或いは、球体粒子１に初期回転力を与えることができる。
【００２３】
従って、電子ペーパー２００によっても、表示されている画像を書き換える際の応答時間が従来の電子ペーパー５０と比較して短縮されるので、瞬時に変化する画像を表示することができ、更には、滑らかな動画像表現を行なうこともできる。
【００２４】
尚、前述した第２実施形態では、対向電極３ａ，３ｂの一方の電極３ａだけが部分電極３ａ１，３ａ２に分割される形態で構成されているが、両方の対向電極３ａ，３ｂそれぞれが部分電極に分割されている形態を採ってもよい。また、分割数も二つに限るものではなく、三つ以上の部分電極に分割し、三つ以上の部分電極に時間差を設けて電圧を印可するようにしてもよい。
【００２５】
尚、前述のように、半球ごとに黒色と白色を有する（例えば、半球ごとに黒色と白色に着色される）球体粒子のみを使用した場合は、モノクロ表示のみ可能であるが、赤と白、青と白、緑と白などその他の色の組み合わせを有する複数種類の球体粒子を混在させて使用すれば、カラー表示も可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、球体粒子の中央を貫くように球体粒子自体の両極間に形成される電界の軸が、対向電極間に形成される電界の中心軸からずらされた状態で球体粒子が球体粒子保持部材により保持される。このため、明暗を反転（または、色を変化）させるべく対向電極の極性を反転させたときに、球体粒子の回転する方向がすぐに定まるため、対向電極の極性切り換えに対する球体粒子の追従性を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、対向電極の少なくとも一方が複数の別個の部分電極を形成するように分割されており、対向電極の極性を変化させる際に、対向電極の少なくとも一方の電極を構成している各部分電極に時間遅延回路により時間差を設けて電圧が印可される。このため、静止状態においては対向電極間の電界の向きを一定としながら、極性変化時のみ、球体粒子に作用する静電気力に偏差を持たせて球体粒子の回転する方向を定めることができるため、対向電極の極性切り換えに対する球体粒子の追従性を向上させることができる。
【００２８】
即ち、本発明による電子ペーパーでは、明暗を反転（または、色を変化）させるべく対向電極の極性を反転させたときに、球体粒子の回転する方向がすぐに定まるため、対向電極の極性切り換えに対する球体粒子の追従性を向上させることができる。従って、電子ペーパーに表示されている画像を書き換える際の応答時間が短縮されるので、瞬時に変化する画像を表示することができ、更には、滑らかな動画像表現を行なうこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ペーパーの第１実施形態の構造を概念的に示した断面図である。
【図２】本発明に係る電子ペーパーの第１実施形態の構造を概念的に示した分解斜視図である。
【図３】図１および図２に示される電子ペーパーの要部断面図である。
【図４】本発明に係る電子ペーパーの第１実施形態の画素駆動方式の説明図であり、（Ａ）は静止状態を、（Ｂ）は対向電極の極性を変化させた状態をそれぞれ示している。
【図５】本発明に係る電子ペーパーの第２実施形態の要部断面図である。
【図６】従来の電子ペーパーの構造を概念的に示した断面図である。
【図７】従来の電子ペーパーにおける画素駆動方式の説明図である。
【図８】従来の電子ペーパーにおける電界の位置関係についての説明図である。
【符号の説明】
１　球体粒子
２ａ，２ｂ　支持フイルム
３ａ，３ｂ　対向電極
３ａ１，３ａ２　　部分電極
４　観察面
５　セパレータ（球体粒子保持部材）
６　セパレータ（球体粒子保持部材）
７　時間遅延回路
１００，２００　電子ペーパー
Ａ１　一対の対向電極３ａ，３ｂ間に形成される電界の中心軸
Ａ２　球体粒子１自体の両極間に形成される電界の軸（即ち、球体粒子１の中央（中心）を貫く軸）
【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】
2004054184.tif 000009
【図８】
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