(57)【要約】【課題】本構成を用いない場合に比べて、泳動粒子の電気泳動を用いた表示においてメモリ性及び応答性を良好に両立する画像表示媒体を提供する。【解決手段】電子ペーパ１００は、電圧を印加する表示側電極２及び背面側電極４と、表示側電極２及び背面側電極４間に配置されるセル７０と、セル７０に収容される溶媒８２と、表示側電極２及び背面側電極４間に印加される第１の印加電圧で電気泳動により溶媒８２中を移動する泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗと、表示側電極２及び背面側電極４に印加される第２の印加電圧で溶媒８２中で配向が異方的となる液晶８１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する電極間に配置される表示セルと、
前記表示セルに収容される溶媒と、
前記対向する電極間に印加される第１の印加電圧で電気泳動により前記溶媒中を移動する泳動粒子と、
前記対向する電極に印加される第２の印加電圧で前記溶媒中で配向が異方的となる液晶とを有する画像表示媒体。
【請求項２】
前記対向する電極間に印加する前記第１の印加電圧は直流であり、前記第２の印加電圧は交流である請求項１に記載の画像表示媒体。
【請求項３】
前記対向する電極間に印加する前記第１の印加電圧の絶対値に対し前記第２の印加電圧の絶対値が小さい請求項１に記載の画像表示媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された画像表示媒体の前記対向する電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記第２の電圧を印加してから第１の電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを有する駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示媒体として、マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイにおいて、泳動粒子の電気泳動に対して閾値特性を与えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の画像表示媒体は、負に帯電した泳動粒子と正に帯電したネマティック液晶とを含む泳動液を充填したマイクロカプセルと、マイクロカプセルを挟んで対向する位置に配置された電極とを有し、画素を表示状態とする選択電圧又は非表示状態とする消去電圧がネマティック液晶の分子が電界方向に配向する閾値電圧に達するよう電極に対する印加電圧を制御し、半選択状態の画素における電圧条件がネマティック液晶の閾値電圧に達しないように印加電圧を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、本構成を用いない場合に比べて、泳動粒子の電気泳動を用いた表示においてメモリ性及び応答性を良好に両立する画像表示媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の画像表示媒体を提供する。
【０００７】
［１］対向する電極間に配置される表示セルと、
前記表示セルに収容される溶媒と、
前記対向する電極間に印加される第１の印加電圧で電気泳動により前記溶媒中を移動する泳動粒子と、
前記対向する電極に印加される第２の印加電圧で前記溶媒中で配向が異方的となる液晶とを有する画像表示媒体。
【０００８】
［２］前記対向する電極間に印加する前記第１の印加電圧は直流であり、前記第２の印加電圧は交流である前記［１］に記載の画像表示媒体。
【０００９】
［３］前記対向する電極間に印加する前記第１の印加電圧の絶対値に対し前記第２の印加電圧の絶対値が小さい前記［１］に記載の画像表示媒体。
【００１０】
［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載された画像表示媒体の前記対向する電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記第２の電圧を印加してから第１の電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを有する駆動装置。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、本構成を用いない場合に比べて、泳動粒子の電気泳動を用いた表示においてメモリ性及び応答性を良好に両立することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、直流電圧で動かされる泳動粒子が、直流の第２の印加電圧を用いる場合に比べて、第２の印加電圧の影響を受けづらくなる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、直流電圧で動かされる泳動粒子が、第１の印加電圧の絶対値以上の絶対値の第２の印加電圧を用いる場合に比べて、第２の印加電圧の影響を受けづらくなる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、請求項１〜３に記載の画像表示媒体に対し、本構成を用いない場合に比べて、メモリ性及び応答性を良好に両立させるように駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は第１の実施の形態に係る画像表示媒体としての電子ペーパの構成の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ断面における一部断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る画像表示媒体の表示制御の動作例を示す概略断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る画像表示媒体の構成、及び表示制御の動作例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
（画像表示媒体の構成）
図１（ａ）は第１の実施の形態に係る画像表示媒体としての電子ペーパの構成の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ断面における一部断面図である。
【００１７】
画像表示媒体としての電子ペーパ１００は、透明電極である表示側電極２が裏面１ｂの全面に形成された透明基板である表示側基板１と、背面側電極４が二次元マトリクス状に形成された背面側基板３と、リブ７のセル７０に封入されて泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗ、液晶８１及び溶媒８２を含む泳動液８とを有する。なお、表示側基板１と背面側基板３は接着剤によって貼り合わせられる。
【００１８】
表示側基板１は、一例として、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、及びポリエーテルスルホン樹脂などの透明樹脂を用いて構成される。
【００１９】
表示側電極２は、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム−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、表示側基板１の裏面１ｂの全面に設けられていてもよく、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。ただし、表示側電極２が表示側基板１の裏面１ｂ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、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時は、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。
【００２２】
つまり、表示側電極２が表示側基板１の裏面１ｂの全面に設けられている場合は、表示側電極２がコモンライン、背面側電極４がスキャンライン及びデータラインとして動作する。
【００２３】
なお、背面側基板３と背面側電極４との間にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を備えても良い。
【００２４】
リブ７は、表示画素に対応して区画された、正方形の平面形状を有する複数のセル７０を碁盤目状に有する。なお、セル７０は、長方形状、多角形状を有していてもよい。
【００２５】
リブ７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、セルの一辺の長さは０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。
【００２６】
リブ７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、熱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。
【００２７】
また、リブ７は、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。
【００２８】
泳動液８の泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗは、Ｒ（赤）、Ｃ（シアン）、Ｗ（ホワイト）の色彩に着色された微粒子が使用される。泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗの直径は、１μｍ以下が好ましく、特に１０〜２００ｎｍ程度が好ましいが、それぞれ泳動する印加電圧の閾値を異なるものとするために、それぞれの経を異なるものとして帯電量を制御している。泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗは、リブ７のそれぞれのセルに予め定めた数が収容される。
【００２９】
泳動液８の液晶８１は、ポジ型ネマティック液晶であり、表示側電極２及び背面側電極４によって交流の印加電圧により配向する。なお、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗより低い直流の印加電圧により配向するものを用いてもよい。
【００３０】
泳動液８の溶媒８２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。溶媒８２には、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗの分散を改善するために界面活性剤を添加してもよい。
【００３１】
上記構成において、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とを図示しないドライバを介して図示しない駆動回路（５）に接続し、表示側電極２（コモンライン）の電位を０Ｖとし、背面側電極４（スキャンライン及びデータライン）に電圧を加えて変化させることにより、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗのいずれか又は複数が表示側基板１側に移動し、各セルにおいて任意のカラーが表示される。
【００３２】
（画像表示媒体の動作）
以下に、画像表示媒体の動作例を各図を参照しつつ説明する。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る画像表示媒体の表示制御の動作例を示す概略断面図である。
【００３４】
まず、表示側電極２と背面側電極４との間の印加電圧が０Ｖの場合、図２（ａ）に示すように、溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が等方的であり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての粘度が高い状態である。つまり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗが外的な力によって動きづらくメモリ性が高い状態といえる。この時、表示側基板１の方向からセル７０を見ると泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃによって利用者には黒色が認識される。
【００３５】
次に、電子ペーパ１００に書き込みを行うため駆動装置５により、表示側電極２と背面側電極４との間（データラインとコモンライン間）に交流回路５０によって交流電圧を印加した場合、図２（ｂ）に示すように、電界方向に液晶８１が配向されて溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が異方的となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての図面縦方向の粘度が低い状態となる。つまり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗが外的な力によって動きやすく応答性が高い状態といえる。なお、交流電圧の周波数は、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗが動かない周波数であって、液晶８１の配向が変化する周波数である高周波（例えば、ｋＨｚオーダー以上）を選択する。本実施形態においては、この交流電圧が第２の印加電圧に相当する。また、交流回路５０の制御は制御手段５２によって行われる。
【００３６】
次に、図２（ｂ）に示すように液晶８１の配向の方向が異方的となった状態において、直流回路５１によって書き込み画像に応じた直流電圧を表示側電極２と背面側電極４との間に印加した場合、図２（ｃ）に示すように、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗは自己の閾値を越えた直流電圧をうけて、電圧に応じた方向に移動する。本実施形態においては、この直流電圧が第１の印加電圧に相当する。なお、直流回路５１の制御は制御手段５２によって行われる。
【００３７】
次に、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗが電圧に応じた方向に移動し終えた状態において、駆動装置５の駆動を停止して表示側電極２と背面側電極４との間の印加電圧を０Ｖとすると、図２（ｄ）に示すように、溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が再び等方的となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての粘度が高い状態となる。つまり、再びメモリ性が高い状態となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗが図２（ｄ）に示す状態にとどまる。この時、表示側基板１の方向からセル７０を見ると泳動粒子８０Ｗによって利用者には白色が認識される。
【００３８】
なお、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗの配置は、図示したものに限られず、種々のパターンで配置することができ、セル７０は配置によって利用者に認識される色を変化する。
【００３９】
（第１の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によれば、溶媒８２中に液晶８１を加えたことにより、表示側電極２と背面側電極４との間の印加電圧が０Ｖの状態においては、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての粘度が高い状態、つまり、メモリ性が高い状態となる。これは、径の異なる泳動粒子を用いた場合に、径の大きな（質量の大きな）泳動粒子の方がメモリ性が低下することを抑制することができる。
【００４０】
また、表示側電極２と背面側電極４との間に交流回路５０によって交流電圧を印加した状態において、溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が異方的となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての図面縦方向の粘度が低い状態、つまり、応答性が高い状態となる。
【００４１】
上記のように液晶８１の配向によって粘度を調整できるため、メモリ性を向上させるために粘度の高い溶媒８２を用いる必要がなく、粘度の低い溶媒８２を用いることができ、メモリ性向上のために応答性を犠牲とする必要がなくなる。以上より、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗに対するメモリ性及び応答性を両立することができる。
【００４２】
なお、液晶８１が配向する印加電圧の閾値を泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗが泳動する印加電圧の閾値より低いものとし、直流電圧によって液晶８１の配向を制御してもよい。また、駆動回路５は、電子ペーパ１００と別体にして画像書き込みの際に接続する構成としてもよい。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図３（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る画像表示媒体の構成、及び表示制御の動作例を示す概略断面図である。
【００４４】
第２の実施の形態に係る電子ペーパ１００のセル７０中には、第１の実施の形態の泳動液８中の泳動粒子８０Ｗを省略した泳動液８Ａが充填される。
【００４５】
まず、表示側電極２と背面側電極４との間の印加電圧が０Ｖの場合、図３（ａ）に示すように、溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が等方的であり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての粘度が高い状態である。つまり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃが外的な力によって動きづらくメモリ性が高い状態といえる。この時、表示側基板１の方向からセル７０を見ると泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃによって利用者には黒色が認識される。
【００４６】
次に、電子ペーパ１００に書き込みを行うため駆動装置５により、表示側電極２と背面側電極４との間に交流回路５０によって交流電圧を印加した場合、図３（ｂ）に示すように、電界方向に液晶８１が配向されて溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が異方的となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての図面縦方向の粘度が低い状態となる。つまり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃが外的な力によって動きやすく応答性が高い状態といえる。本実施形態においては、この交流電圧が第２の印加電圧に相当する。また、交流回路５０の制御は制御手段５２によって行われる。
【００４７】
次に、図３（ｂ）に示すように液晶８１の配向の方向が異方的となった状態において、直流回路５１によって書き込み画像に応じた直流電圧を表示側電極２と背面側電極４との間に印加した場合、図３（ｃ）に示すように、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃは自己の閾値を越えた直流電圧をうけて、電圧に応じた方向に移動する。本実施形態においては、この交流電圧が第１の印加電圧に相当する。なお、直流回路５１の制御は制御手段５２によって行われる。
【００４８】
次に、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃが電圧に応じた方向に移動し終えた状態において、駆動装置５の駆動を停止して表示側電極２と背面側電極４との間の印加電圧を０Ｖとすると、図３（ｄ）に示すように、溶媒８２に中において液晶８１の配向の方向が再び等方的となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃに対する溶媒８２及び液晶８１全体としての粘度が高い状態となる。つまり、再びメモリ性が高い状態となり、泳動粒子８０Ｒ、８０Ｃが図３（ｄ）に示す状態にとどまる。この時、表示側基板１の方向からセル７０を見ると液晶８１による光の散乱によって利用者には白色が認識される。
【００４９】
（第２の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を達成できるとともに、白色を液晶８１による光の散乱を利用したため、泳動粒子８０Ｗを省略することができる。また、泳動粒子８０Ｗの代わりに他の色の泳動粒子を加えてもよい。
【００５０】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、リブ７によって表示用のセル７０を形成したものについて説明したが、マイクロカプセルについても同様に本願発明を適用することができる。また、電子ペーパ１００と駆動回路５とを組み合わせて表示装置を構成してもよい。さらに、１つのセル７０に複数の組の電極を配置しても良い。
【符号の説明】
【００５１】
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     駆動回路
７     リブ
８、８Ａ      泳動液
５０   交流回路
５１   直流回路
５２   制御手段
７０   セル
８０Ｒ、８０Ｃ、８０Ｗ      泳動粒子
８１   液晶
８２   溶媒
１００ 電子ペーパ
【図１】
2013164538.tif 000003
【図２】
2013164538.tif 000004
【図３】
2013164538.tif 000005