(57)【要約】【課題】分解を要せずに泳動粒子の交換に対応する画像表示媒体及び泳動粒子交換用容器を提供する。【解決手段】電子ペーパ１００は、表示側基板１と、表示側基板１と対向して設けられる背面側基板３と、表示側基板１と背面側基板３との間に形成される表示領域を複数のセル７２に仕切るとともに、隣り合う当該複数のセル７２間を接続する搬送経路７２１を有するリブ７と、リブ７内に収容される泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗを含む泳動液８と、複数のセル７２のいずれかに接続された供給口７０と、複数のセル７２のうち、供給口７０が接続されたセル７２以外の領域に接続された排出口７１とを有し、供給口７０から複数のセル７２及び搬送路７２１を経て排出口７１に至る搬送経路を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板と対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成される表示領域を複数の領域に仕切るとともに、隣り合う当該複数の領域間を接続する搬送路を有する枠と、
前記枠内に収容される泳動粒子を含む泳動液と、
前記複数の領域のいずれかに接続された供給口と、
前記複数の領域のうち、前記供給口が接続された領域以外の領域に接続された排出口とを有し、
前記供給口から前記複数の領域及び前記搬送路を経て前記排出口に至る搬送経路を構成する画像表示媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示媒体の前記供給口に対応した供給用のノズルと、
前記画像表示媒体の前記排出口に対応した排出用のノズルと、
前記供給用のノズルから交換用の泳動粒子を含む泳動液を供給し、前記排出用のノズルから使用済の泳動粒子を含む泳動液の排出を受ける容器とを有する泳動粒子交換用容器。
【請求項３】
圧力を前記泳動液に加えることにより、又は電気的な力を前記泳動粒子に加えることにより、前記泳動粒子を前記供給用のノズルへ搬送する搬送手段をさらに有する請求項２に記載の泳動粒子交換用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示媒体及び泳動粒子交換用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示媒体として、泳動粒子を封入した密閉容器を基板間に配置するものがある（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、少なくとも一部が透光性を有して複数の空間に区切られた容器と、当該容器内に封入される色及び電気特性の異なる複数の泳動粒子と、容器を挟みこむように配置される電極とを有し、電極間に印加する電圧を制御することで容器中の区切られた空間毎に色を表示し、泳動粒子の交換が必要な場合は容器を交換することで対応される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３９７５１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、分解を要せずに泳動粒子の交換に対応する画像表示媒体及び泳動粒子交換用容器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及び泳動粒子交換用容器を提供する。
【０００７】
［１］第１の基板と、
前記第１の基板と対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成される表示領域を複数の領域に仕切るとともに、隣り合う当該複数の領域間を接続する搬送路を有する枠と、
前記枠内に収容される泳動粒子を含む泳動液と、
前記複数の領域のいずれかに接続された供給口と、
前記複数の領域のうち、前記供給口が接続された領域以外の領域に接続された排出口とを有し、
前記供給口から前記複数の領域及び前記搬送路を経て前記排出口に至る搬送経路を構成する画像表示媒体。
【０００８】
［２］前記［１］に記載の画像表示媒体の前記供給口に対応した供給用のノズルと、
前記画像表示媒体の前記排出口に対応した排出用のノズルと、
前記供給用のノズルから交換用の泳動粒子を含む泳動液を供給し、前記排出用のノズルから使用済の泳動粒子を含む泳動液の排出を受ける容器とを有する泳動粒子交換用容器。
【０００９】
［３］圧力を前記泳動液に加えることにより、又は電気的な力を前記泳動粒子に加えることにより、前記泳動粒子を前記供給用のノズルへ搬送する搬送手段をさらに有する前記［２］に記載の泳動粒子交換用容器。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、分解を要せずに泳動粒子の交換に対応することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、請求項１記載の画像表示媒体に対し分解を要せずに泳動粒子の交換に対応することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、搬送手段により泳動粒子の交換に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は実施の形態に係る画像表示媒体としての電子ペーパの接着前の構成の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は電子ペーパの接着後の構成の一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は電子ペーパにカートリッジを装着した状態の一例を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は実施の形態に係る電子ペーパの内部のリブ及び泳動液の構成を示す概略平面図であり、図２（ｂ）はカートリッジを装着した状態を示す概略平面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係るカートリッジの構成の一例を示す概略図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、交換用泳動液の搬送経路の例を示す概略平面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、交換用泳動液の搬送経路の例を示す概略平面図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、交換用泳動液の搬送経路の例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（画像表示媒体の構成）
図１（ａ）は実施の形態に係る画像表示媒体としての電子ペーパの接着前の構成の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は電子ペーパの接着後の構成の一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は電子ペーパにカートリッジを装着した状態の一例を示す斜視図である。
【００１５】
画像表示媒体としての電子ペーパ１００は、図１（ａ）に示すように、透明電極である表示側電極２が裏面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、表示側基板１と背面側基板３との間に碁盤目状に枠が形成されるリブ７と、リブ７に封入されて泳動粒子が浮遊する泳動液８とを有する。また、電子ペーパ１００は、図１（ｂ）に示すように、表示側基板１、リブ７、背面側基板３がそれぞれ接着剤等を用いて接着されることで構成される。
【００１６】
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に接続し、表示側電極２の電位を０Ｖとし、背面側電極４に電圧を加えて変化させることにより、泳動液８に含まれる泳動粒子が表示側基板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。
【００１７】
また、電子ペーパ１００は、リブ７の側面にリブ７の内部と接続される供給口７０及び排出口７１を有し、図１（ｃ）に示すように、別に用意されたカートリッジ９の供給ノズル９０及び排出ノズル９１と接続することにより使用済みの泳動液８を新たな泳動液へと交換する。なお、供給口７０及び排出口７１は、表示側基板１又は背面側基板３に設けてもよい。
【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、およ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）およびインジウム−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ときは、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】
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。
【００２３】
図２（ａ）は実施の形態に係る電子ペーパ１００の内部のリブ７及び泳動液８の構成を示す概略平面図であり、図２（ｂ）はカートリッジ９を装着した状態を示す概略平面図である。
【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７２を碁盤目状に有する。なお、セル７２は隣り合うセルと搬送路７２１によって一部接続される。なお、セル７２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、１０〜１００μｍ程度が電子ペーパ１００の表示色再現性、および表示速度の点から好ましい。幅は、５〜５０μｍ程度が好ましい。また、セル７２の一辺の長さは０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。リブ７の幅、およびセル７２の一辺の長さによって、電子ペーパ１００の開口率が定まる。開口率は、電子ペーパ１００の白反射率、機械的強度、視覚的ノイズ感を考慮して決定される。
【００２６】
搬送路７２１の幅は、使用済泳動液８Ｂの交換の際に使用済泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗが搬送されるように（流路抵抗が大きくなりすぎないように）、また、交換時以外の場合にセル７２に予め定めた量の泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗがとどまるように選ぶ必要があり、５０〜２００μｍ程度が好ましく、１００μｍ程度がより好ましい。なお、搬送路７２１は、リブ７２０を全て取り払う他、リブ７２０に比べて低い枠を設けてもよい。
【００２７】
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。
【００２８】
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、任意に着色されていてもよい。
【００２９】
供給口７０及び排出口７１はそれぞれ弁７００及び弁７１０を有し、図２（ａ）に示すように、通常時は泳動液８が電子ペーパ１００の外部に漏れないように密閉されている。また、カートリッジ９が装着されると、弁７００及び弁７１０が開き、供給口７０及び排出口７１から泳動液８の供給及び排出が可能となる。また、弁７００はカートリッジ９への逆流を防止する機能を備え、弁７１０は電子ペーパ１００への逆流を防止する機能を備えていてもよい。
【００３０】
泳動液８の溶媒８０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ないし１００ｍＰａ・ｓ程度が好ましい。泳動液８の溶媒８０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】
泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗは、一例として、赤色（Ｒ）、シアン（Ｃ）、白色（Ｗ）の色彩を有する微粒子が使用される。更に、黒色（Ｋ）の色彩を有する微粒子を使用してもよい。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。泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗは、リブ７のそれぞれのセル７２に予め定めた濃度で収容される。
【００３２】
図３（ａ）は、実施の形態に係るカートリッジ９の構成の一例を示す概略図である。
【００３３】
カートリッジ９は、交換用泳動液８Ａを収容する容器９ａ及び使用済泳動液８Ｂを収容する容器９ｂに仕切９５によって仕切られている。容器９ａの内部にはポンプ９２が設けられ、流路ｆ１ａを発生させて交換用泳動液８Ａを供給ノズル９０へと搬送する。排出ノズル９１からは、供給先から送り出される泳動液によって流路ｆ１ｂが発生する。なお、容器９ｂ内部にもポンプ９２を設けても良い。また、仕切９５を溶媒のみ通過させて泳動粒子を通過させないメッシュ状のものを用いてもよい。
【００３４】
（画像表示媒体の泳動液の交換工程）
以下に、画像表示媒体の泳動液の交換工程例を各図を参照しつつ説明する。
【００３５】
まず、図１（ｃ）に示すように、カートリッジ９の供給ノズル９０及び排出ノズル９１を表示側基板１の供給口７０及び排出口７１に差し込んでカートリッジ９を電子ペーパ１００に装着する。電子ペーパ１００にカートリッジ９が装着されると、弁７００及び弁７１０が開き、供給口７０及び排出口７１から泳動液８の供給及び排出が可能な状態となる。
【００３６】
次に、カートリッジ９に設けられた図示しないスイッチを操作することによりカートリッジ９内のポンプ９２を動作させ、流路ｆ１ａが発生させる。
【００３７】
流路ｆ１ａの発生に伴い、容器９ａの交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’を含む交換用泳動液８Ａが電子ペーパ１００の各セル７２内へと順次流れ込み、セル７２及び搬送路７２１をつないだ搬送経路に流路Ｆが発生する。
【００３８】
流路Ｆの発生により電子ペーパ１００のセル７２から使用済泳動液８Ｂが容器９ｂに排出される。
【００３９】
さらに、容器９ｂに排出された使用済泳動液８Ｂにより容器９ｂに流路ｆ１ｂが発生する。
【００４０】
上記したように発生した流路ｆ１ａ、Ｆ、ｆ１ｂにより各セル７２内の使用済泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗは容器９ｂへと移動し、交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’は各セル７２内へと移動することで、各セル７２内の使用済泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗが交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’に順次置き換わる。
【００４１】
（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によれば、隣り合うセル７２間に搬送路７２１を設け、電子ペーパ１００の外部に供給口７０及び排出口７１を設けて、供給口７０及び排出口７１に対応した供給ノズル９０及び排出ノズル９１を有するカートリッジ９によって交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’を供給したため、電子ペーパ１００を分解することなく、使用済泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗを交換することができる。
【００４２】
また、これにより、電圧印加駆動を繰り返したことにより電気的な特性が劣化した使用済泳動粒子８０ｒ、８０ｃ、８０ｗを、正常な特性を有する交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’に交換して、電子ペーパ１００の使用可能時間を向上することができる。
【００４３】
［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。
【００４４】
図３（ｂ）〜（ｃ）は、実施の形態に係るカートリッジ９の内部の構成の他の例を示す概略平面図である。
【００４５】
第２の例として図３（ｂ）に示すように、カートリッジ９Ａは、交換用泳動液８Ａを収容する容器９ａ及び使用済泳動液８Ｂを収容する容器９ｂに仕切９５によって仕切られている。容器９ａの内部にはダイアフラム９３が設けられ、流路ｆ２ａを発生させて交換用泳動液８Ａを供給ノズル９０へと搬送する。排出ノズル９１からは、供給先から送り出される泳動液によって流路ｆ２ｂが発生する。
【００４６】
また、第３の例として図３（ｃ）に示すように、カートリッジ９Ｂは、交換用泳動液８Ａを収容する容器９ａ及び使用済泳動液８Ｂを収容する容器９ｂに仕切９５によって仕切られている。容器９ａの内部には電極９４ａ〜９４ｃが設けられ、電極９４ｃ、９４ｂ、９４ａの順で交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’に引力（又は斥力）が生じるような電圧を印加し、流路ｆ３ａを発生させて交換用泳動液８Ａを供給ノズル９０へと搬送する。また、容器９ｂの内部には電極９４ｄ〜９４ｆが設けられ、電極９４ｆ、９４ｅ、９４ｄの順で交換用泳動粒子８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’に引力（又は斥力）が生じるような電圧を印加し、流路ｆ３ｂを発生させる。
【００４７】
なお、泳動粒子及び溶媒共に交換する形態の他、泳動粒子のみを交換するものとしてもよい。
【実施例１】
【００４８】
以下、リブ７の設計について実施例を説明する。
【００４９】
図４（ａ）及び（ｂ）は、交換用泳動液８Ａの搬送経路の例を示す概略平面図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、交換用泳動液８Ａの搬送経路があまりに単純であり、経路幅Ｗ１が比較的大きい場合（一例として、Ｗ１＞１００ｍｍである場合）、交換用泳動液８Ａと使用済泳動液８Ｂがセル７２内で混ざり合ってしまい、泳動液の交換効率が低下する。
【００５１】
従って、搬送経路は、交換用泳動液８Ａと使用済泳動液８Ｂがセル７２内で混ざり合わないように、図４（ｂ）に示すように、経路幅Ｗ２を比較的小さく（一例として、Ｗ２＜２０ｍｍ）、供給口７０から排出口７１までの経路長（以下、「Ｌ２」という。）を長く設ける必要がある。一方、経路幅Ｗ２を狭く、経路長Ｌ２を長くすると、搬送経路の壁摩擦損失が増大し、交換用泳動液８Ａの供給に高い圧力を要することとなり、また、電子ペーパ１００の機械的強度を増大させる必要が生じる。
【００５２】
なお、図４（ｂ）において、十字型のリブ７２０を設けた場合であっても、搬送経路の経路幅Ｗ２は十字型以外の、供給口７０から排出口７１まで連続な一対のリブ７２０間の距離によって定義される。また、経路長Ｌ２は、供給口７０から排出口７１までのセル７２の面積の合計をＳ２としたとき、Ｌ２＝Ｓ２／Ｗ２で定義するものとする。
【００５３】
上記の例において、交換用泳動液８Ａ及び使用済泳動液８Ｂともに粘度を０．００２Ｐａ・ｓ、セル７２の高さ（表示側電極２−背面側電極４間の距離）を５０μｍとしたとき、経路幅Ｗ２が１０〜５０ｍｍ、経路長Ｌ２が１０００ｍｍ以内であることが好ましいことがわかった。
【００５４】
図５（ａ）及び（ｂ）は、交換用泳動液８Ａの搬送経路の例を示す概略平面図である。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、搬送経路の隅部に曲率半径５００μｍ程度の曲面７２０ｒを設けた場合に、曲がり損失が軽減され、また隅部に使用済泳動液８Ｂが滞留することを防ぐことができることがわかった。
【００５６】
図５（ｂ）に示すように、供給口７０から排出口７１に向けて搬送経路の経路幅を、Ｗ３１＜Ｗ３２＜Ｗ３３を満たすように拡大した場合に、交換用泳動液８Ａと使用済泳動液８Ｂがセル７２内で混ざり合うことを抑制するとともに、搬送経路の壁摩擦損失の増大を抑制することができることがわかった。
【００５７】
図６（ａ）及び（ｂ）は、交換用泳動液８Ａの搬送経路の例を示す概略平面図である。
【００５８】
図６（ａ）に示すように、搬送経路を単純化し、供給口７０及び排出口７１の組み合わせを複数設けることでも経路長を短くすることができ、壁摩擦損失の増大を抑制することができることがわかった。なお、複数の供給口７０及び排出口７１に対して、それぞれカートリッジ９を装着する構成としてもよいし、同時に装着できる構成としてもよい。
【００５９】
また、図６（ｂ）に示すように、供給口７０及び排出口７１が必ずしも１対１で対応する必要はなく、任意の対応関係を構成してもよい。この構成においても、搬送経路を単純化し、経路長を短くすることができ、壁摩擦損失の増大を抑制することができることがわかった。
【符号の説明】
【００６０】
１     表示側基板
２     表示側電極
３     背面側基板
４     背面側電極
７     リブ
８     泳動液
８Ａ   交換用泳動液
８Ｂ   使用済泳動液
９、９Ａ、９Ｂ       カートリッジ
９ａ、９ｂ    容器
７０   供給口
７１   排出口
７２   セル
８０   溶媒
８０ｒ、８０ｃ、８０ｗ      使用済泳動粒子
８０ｒ’、８０ｃ’、８０ｗ’       交換用泳動粒子
９０   供給ノズル
９１   排出ノズル
９２   ポンプ
９３   ダイアフラム
９４ａ−９４ｆ       電極
９５   仕切
１００ 電子ペーパ
７００ 弁
７１０ 弁
７２０ リブ
７２０ｒ      曲面
７２１ 搬送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013174703.tif 000005
【図４】
2013174703.tif 000006
【図５】
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【図６】
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