(57)【要約】【課題】少なくとも一種類の帯電粒子の姿勢の変化により表示する色を切り替えることができ、更にその姿勢の維持に電力を必要としない表示パネル、及びこの表示パネルを備えた画像表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示する表示面４ａ側の基板４と背面側の基板６とで構成される容器部と、この容器部に収容された第１帯電粒子２０と、を備え、第１帯電粒子２０が、表示面４ａ側の基板４と付着する姿勢に応じて表示面４ａへの投影面積の大きさが変化する形状を有する表示パネル２、及び表示パネル２を備えた画像表示装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示面側の基板と背面側の基板とで構成される容器部と、
該容器部に収容された第１帯電粒子と、
を備え、
前記第１帯電粒子が、前記表示面側の基板と付着する姿勢に応じて前記表示面への投影面積の大きさが変化する形状を有することを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
前記第１帯電粒子は、面対称な形状を有することを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】
前記第１帯電粒子は、長円形の断面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。
【請求項４】
前記第１帯電粒子は、前記長円形の断面と直交する円形の断面を有することを特徴とする請求項３に記載の表示パネル。
【請求項５】
前記第１帯電粒子は、前記表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、前記表示面への投影面積が最も小さくなる第２姿勢とをとることができるように前記容器部内に収容されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の表示パネル。
【請求項６】
前記第１姿勢の１層の粒子で前記表示面の全面を覆う量だけの前記帯電粒子が前記容器部に収容されていることを特徴とする請求項５に記載の表示パネル。
【請求項７】
前記第１帯電粒子に子粒子が外添されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の表示パネル。
【請求項８】
前記第１帯電粒子と逆極性の球状の第２帯電粒子が前記容器部に収容され、
前記第１帯電粒子と前記第２帯電粒子とは、前記容器部内で移動して前記表示面側の基板への付着が選択的に行なえるように、前記容器部内に収容されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の表示パネル。
【請求項９】
前記第２帯電粒子に子粒子が外添されていることを特徴とする請求項８に記載の表示パネル。
【請求項１０】
前記第１帯電粒子は、前記表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、前記表示面への投影面積が最も小さくなる第２姿勢とをとることができるように前記容器部内に収容され
前記表示面への前記第２帯電粒子の投影面積は、前記第２姿勢にある前記第１帯電粒子の投影面積よりも大きいことを特徴とする請求項８または９に記載の表示パネル。
【請求項１１】
前記第１帯電粒子が白色であり、前記第２帯電粒子が黒色であることを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の表示パネル。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか１項に記載の表示パネルと、
前記容器部内に電界を発生するための電極と、
前記表示面への前記第１帯電粒子の投影面積の大きさを変化させるために前記電極により発生される電界の強さを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項８から１１の何れか１項に記載の表示パネルと、
前記容器部内に電界を発生するための電極と、
前記表示面への前記第１帯電粒子の投影面積の大きさを変化させるために前記電極により発生される電界の強さを制御し、前記第１帯電粒子が前記表示面側に付着している表示状態から、前記第２帯電粒子が前記表示面側に付着する表示状態へ変化させるために前記電極により発生される電界の向きを反転させる制御部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、前記表示面への投影面積が最も小さくなる第２姿勢との間で、前記第１帯電粒子の姿勢を変化させるように前記電極により発生される電界の強さを制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示面側の基板と背面面側の基板とで構成される容器部と、この容器部に収容された帯電粒子とを備えた表示パネル、及びこの表示パネルを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を表示する表示面側の基板と背面面側の基板とで構成される容器部と、この容器部に収容された帯電粒子とを備えた電気泳動式表示パネル、及びこの表示パネルを備えた画像表示装置が、電子ペーパー分野を始めとする様々な分野で普及している。このような表示パネルは表示の書換時にのみ電力が必要で、書換後には、電力を供給せずとも表示状態を持続できるというメモリ効果を有する。
【０００３】
このような電気泳動式表示パネルにおいて、マイクロカプセル内に液晶を収容し、その液晶中に２種類の二色性色素を溶解させ、かつ微粒子を分散させた電気泳動式表示粒子を用いた電気泳動式表示パネルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された表示パネルにおいては、一種類の表示素子の姿勢の変化によって、表示する色を切り替えることが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２７７９０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、その表示素子に一方の姿勢の状態を持続させるためには、その表示素子に対して交流電圧または直流電圧を印加し続ける必要があり、この場合は電力を供給せずに表示状態を持続できるというメモリ効果が発揮されない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決して、少なくとも一種類の帯電粒子の姿勢の変化により表示する色を切り替えることができ、更にその姿勢の維持に電力を必要としない表示パネル、及びこの表示パネルを備えた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る表示パネルの実施態様は、画像を表示する表示面側の基板と背面側の基板とで構成される容器部と、該容器部に収容された第１帯電粒子と、を備え、前記第１帯電粒子が、前記表示面側の基板と付着する姿勢に応じて前記表示面への投影面積の大きさが変化する形状を有することを特徴とする。
【０００７】
本実施態様によれば、第１帯電粒子が収容された容器部内部の電界強度や電界の向きを変更することによって、第１帯電粒子の表示面側の基板と付着する姿勢を容易に変更することができ、これによって、表示する色を容易に切換えることができる。更に、静電気力等によって、電力を要さずに、その姿勢の維持、つまり表示の維持を実現できる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子が、面対称な形状を有することを特徴とする。
【０００９】
本実施態様によれば、第１帯電粒子が面対称な形状を有するので、例えば、対称面が表示面と垂直な状態から、対称面が表示面に対して水平になるように傾けていく場合に、第１帯電粒子を対称面に対して左右どちら側に傾けても、投影面積は同様に変化し、逆に、対称面が表示面に対して水平な状態から垂直な状態に戻す場合においても、投影面積は左右で同様に変化する、従って、同一の電圧制御パターンによって、再現性のある表示書換を実現することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子が、長円形の断面を有することを特徴とする。
【００１１】
本実施態様によれば、断面が長円形をしているので、スムースに姿勢を変化させることができる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子が、前記長円形の断面と直交する円形の断面を有することを特徴とする。
【００１３】
本実施態様によれば、上記と同様に、スムースに姿勢を変化させることができ、第１帯電粒子が円形の断面を有するので、第１帯電粒子を表示面に対して最密充填配置することが可能であり、第１帯電粒子の色で表示を行う場合には、粒子間の隙間を小さくでき、遮蔽性に優れた鮮明な表示を実現できる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子が、前記表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、前記表示面への投影面積が最も小さくなる第２姿勢とをとることができるように前記容器部内に収容されていることを特徴とする。
【００１５】
本実施態様によれば、第１帯電粒子が、表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、最も小さくなる第２姿勢をとることができるので、この姿勢の変化によって、表示される色を明確に変化させることができるので高いコントラストが得られる。
【００１６】
本発明の請求項６に係る表示パネルの実施態様は、前記第１姿勢の１層の粒子で前記表示面の全面を覆う量だけの前記帯電粒子が前記容器部に収容されていることを特徴とする。
【００１７】
本実施態様によれば、第１姿勢の第１帯電粒子が表示面の全面を覆うことができるので、遮蔽性に優れた鮮明な表示を可能にする。また、表示面の全面を１層の粒子にて覆う量だけ備えているので、コントラストの高い表示パネルを提供できる。
【００１８】
本発明の請求項７に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子に子粒子が外添されていることを特徴とする。
【００１９】
本実施態様によれば、第１帯電粒子と表示面等との間の付着力が低減するので、表示書換において低い印加電圧により、第１帯電粒子の姿勢の変化を行なうことができる。
【００２０】
本発明の請求項８に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子と逆極性の球状の第２帯電粒子が前記容器部に収容され、前記第１帯電粒子と前記第２帯電粒子とは、前記容器部内で移動して前記表示面側の基板への付着が選択的に行なえるように、前記容器部内に収容されていることを特徴とする。
【００２１】
本実施態様によれば、第１帯電粒子の表示面に対する姿勢の変化に加えて、第１帯電粒子または第２帯電粒子を表示面に近い位置に選択的に付着することによって、様々なカラー表示や階調の変化を実現することができる。なお、第１帯電粒子と第２帯電粒子が同系色の場合は、階調の変化を実現することができる。また、同系色で無い場合は、第１帯電粒子の色、第２帯電粒子の色、及び第１帯電粒子の色と第２帯電粒子の色との混色の３色の色の変化を実現することができる。
【００２２】
本発明の請求項９に係る表示パネルの実施態様は、前記第２帯電粒子に子粒子が外添されていることを特徴とする。
【００２３】
本実施態様によれば、仮に、第１帯電粒子が球形でないことによって、表示面と背面との間の距離を大きくとる必要がある場合であっても、第２帯電粒子に子粒子を外添することによって、第２帯電粒子と表示面等との間の付着力を低減して、表示書換における印加電圧を低減し、延いては消費電力を低減することができる。
【００２４】
本発明の請求項１０に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子が、前記表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、前記表示面への投影面積が最も小さくなる第２姿勢とをとることができるように前記容器部内に収容され、前記表示面への前記第２帯電粒子の投影面積は、前記第２姿勢にある前記第１帯電粒子の投影面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
本実施態様によれば、第２帯電粒子の表示面への投影面積が、第２姿勢にある第１帯電粒子の表示面への投影面積よりも大きいので、第１帯電粒子が第２姿勢で表示面側に付着する場合において、隣接する粒子の間の隙間に第２帯電粒子が入り込む恐れが少なく、鮮明な表示を期待することができる。
【００２６】
本発明の請求項１１に係る表示パネルの実施態様は、前記第１帯電粒子が白色であり、前記第２帯電粒子が黒色であることを特徴とする。
【００２７】
本実施態様によれば、白色、黒色、白と黒との混色のグレーの三色を表示することができる。
【００２８】
本発明の請求項１２に係る画像表示装置の実施態様は、請求項１から１１の何れかに係る表示パネルの実施形態と、前記容器部内に電界を発生するための電極と、前記表示面への前記第１帯電粒子の投影面積の大きさを変化させるために前記電極により発生される電界の強さを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
本実施態様によれば、容器部内部の電界強度や電界の向きを変更することによって、第１帯電粒子の表示面側の基板と付着する姿勢を容易に変更することができ、これにより、表示する色を容易に切換えることができる。更に、静電気力等によって、電力を要さずに、その姿勢の維持、つまり表示の維持を実現できる。
【００３０】
本発明の請求項１３に係る画像表示装置の実施態様は、請求項８から１１の何れかに係る表示パネルの実施態様と、前記容器部内に電界を発生するための電極と、前記表示面への前記第１帯電粒子の投影面積の大きさを変化させるために前記電極により発生される電界の強さを制御し、前記第１帯電粒子が前記表示面側に配置している表示状態から、前記第２帯電粒子が前記表示面側に配置する表示状態へ変化させるために前記電極により発生される電界の向きを反転させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
本実施態様によれば、制御部による電圧制御によって、第１帯電粒子の表示面に対する姿勢の変化に加えて、第１帯電粒子または第２帯電粒子を表示面に近い位置に選択的に付着することによって、様々なカラー表示や階調の変化を実現することができる。なお、上記と同様に、第１帯電粒子と第２帯電粒子が同系色の場合は、階調の変化を実現することができる。また、同系色で無い場合は、第１帯電粒子の色、第２帯電粒子の色、及び第１帯電粒子の色と第２帯電粒子の色との混色の３色の色の変化を実現することができる。
【００３２】
本発明の請求項１４に係る画像表示装置の実施態様は、前記制御部は、前記表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、前記表示面への投影面積が最も小さくなる第２姿勢との間で、前記第１帯電粒子の姿勢を変化させるように前記電極により発生される電界の強さを制御することを特徴とする。
【００３３】
本実施態様によれば、制御部による電界の制御により、第１帯電粒子の姿勢を、表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、最も小さくなる第２姿勢との間で変化させることができる。これによって、表示される色を明確に変化させることができるので、高いコントラストを得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明に係る表示パネル及び表示装置においては、第１帯電粒子が収容された容器部内部の電界強度や電界の向きを変更することによって、第１帯電粒子の表示面側の基板と付着する姿勢を容易に変更することができ、これによって、表示する色を容易に切換えることができる。更に、静電気力等によって、電力を要さずに、その姿勢の維持つまり表示の維持を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明に係る表示パネル、及びこの表示パネルを備えた画像表示装置の実施形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
（本発明に係る表示パネルの１つの実施形態の説明）
始めに、図１及び図２を用いて、本発明に係る表示パネルの１つ実施形態の構造の概要について説明を行なう。
【００３６】
ここで、図１は、本発明に係る表示パネル２を表示面側から見た平面図であり、表示パネル２の表示面側の基板４の一部を切り欠いて、内部が露出するように示されている。図１の切り欠き部分から明らかなように、この表示パネル２では、外枠１４で囲まれた表示領域が、格子状に形成された隔壁８によって、複数の区画４０に区分されている。なお、本実施形態では、格子状の隔壁８が連続的に形成されているが、これに限られるものではなく、隔壁８の一部が不連続になり、隔壁８の間に隙間を有する構造も可能である。
また、図２は、図１の矢印Ａ−Ａから見た側面断面図であって、表示パネル２の内部構造を模式的に示している。なお、図２において、上側の面が表示面であり、下側の面が背面になっている。
【００３７】
図２に示すように、表示パネル２は、表示面側の電極である共通電極１０を備えた表示面側の基板（表示基板）４と、背面側の電極である画素電極１２を備えた背面側の基板（背面基板）６とを有する容器部と、この容器部の中に収容され、帯電粒子２０、２２を溶媒中に含む表示媒体２４とから主に構成される。また、上記のように、表示基板４と背面基板６との間の容器部の内部空間が、各画素ごとに隔壁８で区分され、隔壁８で区分された区画４０ごとに、画素電極１２が設けられている。ただし、これに限られるものではなく、本発明の表示パネルには、例えば、隔壁８を設けずに表示領域を区分しない表示パネルも含まれるし、複数の画素ごとに隔壁８を設けて、複数の画素を含む区画４０を有する表示パネルも含まれるし、一つの画素内に複数の隔壁８を設けて、複数の隔壁８を含む画素を有する表示パネルも含まれる。
また、本実施形態では、共通電極１０及び画素電極１２が、基板４、６の外側に設けられているが、これに限られるものではなく、例えば、共通電極１０及び画素電極１２が、基板４、６の内部に設けられる場合もある。
【００３８】
表示基板４と背面基板６との間の容器部の内部空間には、負に帯電した白色の第１帯電粒子２０と、正に帯電した黒色の第２帯電粒子２２とを溶媒中に含んだ表示媒体２４が封入されている。
これらの帯電粒子２０、２２の形状については、黒色の第２帯電粒子２２は、略球形の形状を有している。また、白色の第１帯電粒子２０は、表示面（内面）４ａと対向する姿勢に応じて、表示面（内面）４ａへの投影面積の大きさが変化する形状を有している。この形状を、更に詳細に述べれば、帯電粒子２０は、図２に示すような長円形の断面を有しており、その長円形の断面と直交する断面は円形になっている。従って、第１帯電粒子２０は、円形断面の最大の面（図２に示す長円形の長径を含む断面）に対して、面対称な形状を有している。なお、以下の記載においては、上記の第１帯電粒子２０の形状を簡略化して、「円盤状」と称する。
【００３９】
第１帯電粒子２０の形状は、図２に示す円盤状の形状に限られるものではなく、例えば、更に扁平な円板に近い形状を有することもできる。ただし、帯電粒子の移動中の干渉等を考慮すると、矩形等の角のある形状よりは、曲面で構成された形状が好ましいと考えられる。
以上のように、第１帯電粒子２０は、比較的単純な形状及び構造により実現可能であり、比較的低い製造コストで、第１帯電粒子２０を製造することが期待できる。
【００４０】
本実施形態では、下記の理由により、円盤状の第１帯電粒子２０が白色に着色され、球状の第２帯電粒子２２が黒色に着色されている。
球状の帯電粒子では、書換時において、比重が小さい方が移動方向の反転、変更が容易であるが、白色の粒子の場合には、白色にするための添加物質の影響もあり、比重が比較的大きくなる傾向にある。そのため、比重を比較的小さくできる黒色の粒子を、球状の第２帯電粒子２２とすることが好ましい。なお、円盤状の第１帯電粒子２０を白色にした場合、比重が大きくなる恐れがあるが、その場合であっても、第１帯電粒子２０は、最も流動抵抗の少ない、投影面積が最小になる面が移動方向に対して垂直となるような姿勢で移動するので、比較的容易に移動の向きの反転、変更を行うことができる。
【００４１】
ただし、これに限られるものではなく、帯電粒子２０、２２の着色を白黒逆転させてもよい。また、帯電粒子２０、２２の着色は白黒だけではなく、その他の任意の色に着色して、カラー表示を行うこともできるし、帯電粒子２０、２２だけでなく、表示媒体や背面基板の色を用いた表示を行なうこともできる。
また、第１帯電粒子２０及び第２帯電粒子２２に帯電させる電荷についても、正負を逆転させてもよい。
【００４２】
「表示面」として、図２に示す表示基板４の内側の表示面（内面）４ａと、表示基板４の外側の表示面（外面）４ｂが考えられるが、両方の面は互いに平行であって、「第１帯電粒子が、表示面に対して投影面積の大きさが変化する形状を有している」という場合には、表示面（内面）４ａ及び表示面（外面）４ｂの両方がこの表示面に該当する。なお、以下の説明においては、表示面として、表示面（内側）４ａを代表して用いる。
【００４３】
次に、表示媒体２４を構成する帯電粒子２０、２２及び溶媒の材質を説明する。帯電粒子２０、２２の材料として、本実施形態では、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を用いているが、これに限られるものではなく、その他、フッ素化アクリル樹脂、ポリカルボネート（ＰＣ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ)、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ)、ポリスチレン（ＰＳ）等を用いることができる。
また、白色の第１帯電粒子２０については、本実施形態では、円盤状の帯電粒子の表面に、酸化ケイ素（シリカ）を外添することにより白色粒子を形成しているが、これに限られるものではなく、その他、酸化チタン、アルミナ等を外添することもできる。また、黒色の帯電粒子２２については、粒子を構成する樹脂材料に炭素（カーボンブラック）を添付することによって、黒色粒子を形成することができる。
また、溶媒としては、高い絶縁性を有する炭化水素、シリコーンオイル等の溶媒を、適宜用いることができる。尚、本発明はこれに限られるものではなく、溶媒のかわりに容器部内に、帯電粒子２０、２２を分散させるための媒質として、空気や、窒素等の不活性ガス等が適宜収容されたものを用いた表示パネルに適用しても良い。または、容器部内を真空状態に減圧し、その容器部内に帯電粒子２０、２２を収容した表示パネルに適用しても良い。
【００４４】
以上のような構成の表示パネル２において、共通電極１０と画素電極１２との間に所定の電圧を印加して電界を形成することによって、円盤状の白色の帯電粒子２０については、表示面４ａに対する投影面積の変更、または粒子の移動により、球状の黒色の帯電粒子２２については、粒子の移動によって、表示切替を行なうことができる。なお、表示切替の方法については、下記に詳細に説明する。
本実施形態の表示パネル２の寸法としては、例えば、区画４０の幅、つまり隣り合う隔壁８の距離が２５０μｍ、表示基板４と背面基板６との間の基板間距離が４０μｍを例示することができるが、これに限られるものではなく、その他の任意の寸法を採用することができる。
【００４５】
本実施形態の表示パネル２の材料の概略を述べれば、表示基板４は、高い透明性と高い絶縁性を有する材料によって形成され、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料や、ガラス材料等を用いることができる。また、共通電極１０は、高い透明性を有し、電極として利用できる材料によって形成され、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。
また、背面基板６は、高い絶縁性を有する材料によって形成され、例えば、ガラスや絶縁処理された金属フィルム等の無機材料や、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料を用いることができる。なお、背面基板６は、表示基板４と異なり、透明でも不透明でもよい。外枠１４も、背面基板６と同様な材料を用いることができる。また、画素電極１２は、例えば、銅材料のような電気伝導度の高い材料によって形成される。
【００４６】
（本発明に係る表示パネルの表示切替の方法の１つの実施形態の説明）
次に、図３を用いて、本発明に係る表示パネル２の表示切替の方法の１つの実施形態の説明を行う。ここで、図３は、図２と同様に、表示パネル２を模式的に示す側面断面図である。なお、図３以降の図面では、隔壁８の図示は省略されている。
図３では、電極１０、１２の間に所定の電圧を印加して、白色を表示する表示状態１からスタートして、灰色を表示する表示状態２を経て、最終的に黒色を表示する表示状態３に至るまでの表示書換の各工程を示している。
【００４７】
＜表示状態１の説明＞
始めに、白色を表示する表示状態１の説明を、図３（ａ）を用いて行う。表示状態１では、円盤状の白色の第１帯電粒子２０が表示面側に位置し、球状の黒色の第２帯電粒子２２が背面側に位置している。更に、円盤状の白色の帯電粒子２０は、表示面４ａに対してその投影面積が最大となる第１姿勢で、表示面側に位置している。これにより、矢印Ｂに示すように表示面（外面）側から見ると、概ね最密充填された白色の第１帯電粒子２０を視認することができ、表示面全面に白色が表示される。
本実施形態では、第１帯電粒子２０が円形の断面形状を有するので、表示面４ａに対して最密充填配置することができ、粒子２０間の隙間を小さくして、遮蔽性に優れた鮮明な表示を実現できる。
【００４８】
この表示状態１を形成するには、共通電極１０が正極、画素電極１２が負極となるように所定の電圧を印加することにより、負に帯電した第１表示粒子２０は、表示基板４側へ移動し、最終的に、形成された電界で最も安定する、表示面４ａに対して投影面積が最大となる第１姿勢となる。また、正に帯電した第２帯電粒子２２は、背面側へ移動する。
この状態で、電極１０、１２間の電圧印加を停止すると、静電気力等によって、第１帯電粒子２０及び第２帯電粒子２２の位置及び姿勢が保持され、白色を表示する表示状態１が維持される。
【００４９】
＜表示状態２の説明＞
次に、この表示状態１から、共通電極１０が負極、画素電極１２が正極となるようにして、円盤状の第１帯電粒子２０を回転可能な最低電圧値（閾値）以上の電圧を印加する。印加する電圧値としては、例えば、下記の表１の＃１に示すように、２０Ｖを例示することができる。この電圧印加によって、白色の第１帯電粒子２０は、表示面側に位置する状態を維持したまま、約９０度回転して、図３（ｂ）に示すような、表示面４ａに対して投影面積が最小となる第２姿勢に向きを変更する。このとき、背面側に位置する黒色の第２帯電粒子２２は、背面近傍の位置を維持している。
【００５０】
表示状態２では、白色の第１帯電粒子２０の表示面４ａへの投影面積が最小となるので、矢印Ｂに示すように表示面（外面）側から見ると、個々の第１帯電粒子２０による白色の領域の間に、表示状態１比べてより大きな隙間があき、その隙間から、背面側に位置する黒色の第２帯電粒子２２が視認できる。従って、表示状態２では、表示面全面に灰色が表示される。つまり、共通電極１０と画素電極１２との間で形成した電界を変更することによって、第１帯電粒子２０の表示面４ａと付着する姿勢を容易に変更することができ、これによって、表示する色を容易に切換えることができる。
更に、この状態で、電極１０、１２間の電圧印加を停止すると、静電気力等によって、第１帯電粒子２０及び第２帯電粒子２２の位置及び姿勢が保持され、灰色を表示する表示状態２が維持される。つまり、静電気力等によって、電力を要さずに、第１帯電粒子２０の姿勢、つまり表示を維持することができる。
【００５１】
ここで、表示する灰色の濃さについては、白色の第１帯電粒子２０の表示面４ａに対する最大投影面積と最小投影面積との間の比に応じて定められる（その他、第１帯電粒子２０の長円形の断面の長径と短径との比で示すこともできる）。最大投影面積と最小投影面積との間の比が大きい場合には、表示状態２において、各第１帯電粒子２０の間の隙間がより大きくなるので、背面側の黒色の第２帯電粒子２２の領域がより大きく視認でき、より濃い（黒に近い）灰色が表示される。
いずれの場合においても、第１帯電粒子２０が、表示面４ａへの投影面積が最も大きくなる第１姿勢と、最も小さくなる第２姿勢をとることができ、この姿勢の変化によって、表示される色を明確に変化させることができるので高いコントラストが得られる。
【００５２】
＜粒子移動状態の説明＞
次に、第１帯電粒子２０が第２姿勢をとる表示状態２から、共通電極１０が負極、画素電極１２が正極となるように、第２姿勢の第１帯電粒子２０が移動可能な最低電圧値（閾値）以上の電圧を印加する。印加する電圧値としては、下記の表１の＃２に示すように、１００Ｖを例示することができる。
この電圧印加により、図３（ｃ）に示すように、白色の第１帯電粒子２０は、表示面４ａに対して投影面積が最小となる第２姿勢を維持したまま、表示基板４側から背面基板６側へ、基板４、６に対して略垂直な方向に移動する。つまり、第１帯電粒子２０は、流動抵抗が最も小さくなるような、移動方向と直交する面の断面積が最小となる状態で移動する。
また、黒色の帯電粒子２２は、背面基板６側から表示基板４側へ、基板４、６に対して略垂直な方向に移動する。これらの帯電粒子２０、２２が移動している状態を、図３（ｃ）の矢印に示す。
【００５３】
＜表示状態３の説明＞
上記の粒子移動状態を継続しているうちに、図３（ｄ）に示すように、黒色の第２帯電粒子２２が表示側に達し、白色の第１帯電粒子２０が背面側が達する表示状態３に至る。この状態を、矢印Ｂに示すように表示面（外面）側から見ると、概ね最密充填された黒色の第２帯電粒子２２を視認することができ、表示面全面に黒色が表示される。
この状態で、電極１０、１２間の電圧印加を停止すると、静電気力等によって、第１帯電粒子２０及び第２帯電粒子２２の位置及び姿勢が保持され、黒色を表示する表示状態３が維持される。
【００５４】
＜電極間の印加電圧の説明＞
次に、下記の表１を参照しながら、表示書換における共通電極１０と画素電極１２との間に印加する電圧値の説明を行う。表１に示す値は、図３に示す表示パネル２を用いて、実際に表示書換を行なったときの、試験データに基づく値である。
まず、白色を表示する表示状態１から灰色を表示する表示状態２に表示書換を行う場合は、既に説明したとおり、表示面側に位置し、かつ表示面４ａに対して投影面積が最大となる第１姿勢の帯電粒子２０に対して、電極１０、１２間に２０Ｖの電圧を印加する（表１の＃１参照）ことにより、第１帯電粒子２０を回転させて第２姿勢へ移行させることができる。この場合、黒色の第２帯電粒子２２は、背面近傍の位置を維持する。
これにより、白色から灰色の表示に表示書換を行うことができる。ただし、この電圧値では、第１帯電粒子２０を回転させることはできるが、表示面側から離れるように移動せることはできない。
【００５５】
次に、表示面側に位置し、表示面４ａに対して投影面積が最小となる第２姿勢の第１帯電粒子２０に対して、電極１０、１２間に１００Ｖの電圧を印加することによって（表１の＃２参照）、表示面側にいた白色の第１帯電粒子２０を背面側へ移動させ、背面側にいた黒色の第２帯電粒子２２を表示面側へ移動させることができる。これにより、灰色から黒色の表示に表示書換を行うことができる。
また、表１の＃３に示すように、表示面側に位置し、かつ表示面４ａに対して投影面積が最大となる第１姿勢の第１帯電粒子２０に対して、電極１０、１２間に１２０Ｖの電圧を印加することにより、第１帯電粒子２０を回転させて第２姿勢へ移行させ、かつ表示面側にいた白色の第１帯電粒子２０を背面側へ移動させることができる。この場合、同時に、背面側にいた黒色の第２帯電粒子２２を表示面側へ移動させることができる。これにより、白色から黒色の表示に表示書換を行うことができる。
【００５６】
また、電極１０，１２に上記と正負が逆向きの電圧を印加することにより、黒色を表示する表示状態３から、灰色を表示する表示状態２を経て、白色を表示する表示状態１に表示書換を行うことができる。この場合、正負の向きは逆転するが、印加する電圧値としては同じ値となる。
本実施形態においては、第１帯電粒子２０を第１姿勢から第２姿勢へ回転させる場合においても、第２姿勢から第１姿勢へ回転させる場合においても、第１帯電粒子２０が長円形の断面形状を有するので、スムースに姿勢を変化させることができる。また、これにより、姿勢変化のための電力消費も抑制できる。
【００５７】
【表１】
2009244290.tif 000003
【００５８】
＜カラー表示の場合の説明＞
本発明に係る表示の書換方法は、上記のような白黒表示における階調の変化に限られるものではなく、カラー表示においても、同様に適用することができる。例えば、円盤状の第１帯電粒子がイエローに着色され、球状の第２帯電粒子がシアンに着色されている場合を例に挙げると、下記のような表示が実現できる。
【００５９】
始めに、円盤状のイエローの第１帯電粒子２０が、表示面４ａに対してその投影面積が最大となる第１姿勢で、表示面側に位置し、球状のシアンの第２帯電粒子２２が背面側に位置している表示状態１では、表示面全面をイエローで表示できる。
次に、円盤状のイエローの第１帯電粒子２０が、表示面４ａに対してその投影面積が最小となる第２姿勢で、表示面側に位置し、球状のシアンの第２帯電粒子２２が背面近傍に位置している表示状態２では、表示面全面をグリーンで表示できる。
更に、球状のシアンの第２帯電粒子２２が表示面側に位置し、円盤状のイエローの第１帯電粒子２０が背面側に位置している表示状態３では、表示面全面をシアンで表示できる。
なお、その他の色の帯電粒子を用いた場合においても、同様な表示書換を行なうことができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態においては、第１帯電粒子２０が、表示面４ａと対向する姿勢に応じて表示面への投影面積の大きさが変化する形状を有しているので、球状の第２帯電粒子２２と組み合わせることによって、複雑な構造の帯電粒子を用いることなく、また複雑な制御処理を行なうことなく、様々なカラー表示や階調の変化を実現することができる。
つまり、第１帯電粒子２０の表示面４ａに対する姿勢の変化に加えて、第１帯電粒子２０または第２帯電粒子２２を表示面４ａに近い位置に選択的に付着することによって、様々なカラー表示や階調の変化を実現することができる。そして、第１帯電粒子２０と第２帯電粒子２２が同系色の場合は、階調の変化を実現することができ、同系色で無い場合は、第１帯電粒子２０の色、第２帯電粒子２２の色、及び第１帯電粒子２０の色と第２帯電粒子２２の色との混色の３色の色の変化を実現することができる。
【００６１】
（第１帯電粒子の対称形状に関する説明）
次に、図４を用いて、第１帯電粒子２０が対称形状を有する場合、及び対称形状を有さない場合における、表示書換の影響について説明する。ここで、上側の図４（ａ）には、第１帯電粒子２０が対称形状を有する場合を示し、下側の図４（ｂ）には、第１帯電粒子２０が対称形状を有さない場合を示す。
図４（ａ）に示す対称形状を有する第１帯電粒子２０は、図１から図３に示す実施形態と同様に、長円形の断面と、その長円形の断面と直交する円形の断面を有した円盤状の形状を有しており、中央の図の点線に示すような、円形断面の最大の面（長円形の長径を含む断面）に対して、面対称な形状を有している。この対称形状を有する第１帯電粒子２０において、中央に示す表示面４ａに対する投影面積が最小となる第２姿勢から、投影面積が最大となる第１姿勢へ第１帯電粒子２０を回転させる場合、左側の図に示すように時計回りに回転する場合と、右側の図に示すように反時計回りに回転する場合がある。
【００６２】
この場合、時計回り、及び反時計回りのどちらの場合であっても、表示面４ａに対向する曲面２０ａの形状は同一なので、第１帯電粒子２０を、第２姿勢から第１姿勢へ傾ける場合、及び第１姿勢から第２姿勢へ戻す場合において、印加する電圧は左右で同一になる。従って、常に一定の電圧制御を行うことによって、表示状態１から表示状態２へ、または表示状態２から表示状態１へ、表示書換を行なうことができる。つまり、同一の電圧制御パターンによって、再現性のある表示書換を実現することができる。
【００６３】
一方、図４（ｂ）に示す対称形状を有さない第１帯電粒子２０は、図４（ａ）に示す対称形状を有する第１帯電粒子２０を、ちょうど上記の対称面で２分割した形状を有している。この対称形状を有さない第１帯電粒子２０において、中央に示す表示面４ａに対する投影面積が最小となる第２姿勢から、投影面積が最大となる第１姿勢へ粒子を回転させる場合、左側の図に示すように時計回りに回転する場合と、右側の図に示すように反時計回りに回転する場合がある。
【００６４】
ここで、左図に示す時計回りに回転させた場合には、曲面２０ａが表示面４ａに対向する状態になる。一方、反時計回りに回転させた場合には、平面４ｂが表示面４ａに対向する、または接する状態になる。
従って、例えば、第１帯電粒子２０を第２姿勢から第１姿勢へ戻す場合を例にとると、左側の曲面２０ａが表示面４ａに対向した第２姿勢から第１姿勢へ戻すときよりも、右側の平面２０ｂが表示面４ａに対向した第２姿勢から第１姿勢へ戻すときの方が、より大きな電圧が必要となる。よって、表示状態１から表示状態２へ表示書換を行なう場合、書換に必要な電圧が一定にならず、表示書換のため電圧制御が困難になる。
従って、表示書換のため再現性のある電圧制御を実現するためには、第１帯電粒子２０が対称形状を有することが好ましいといえる。
【００６５】
（第１帯電粒子の好ましい含有量に関する説明）
次に、図５を用いて、表示媒体２４の溶媒中に含まれる第１帯電粒子２０の好ましい含有量に関して説明する。図５（ａ）は、本発明に係る表示パネル２を模式的に表した側面断面であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｃ−Ｃから見た（つまり、背面側から表示面４ａを見た）平面図の一部である。
【００６６】
図５では、表示面４ａにおいて、１層の第１帯電粒子２０が第１姿勢で最密重点された状態で、表示面４ａの全面を覆っている。これにより、表示面４ａ全面を、第１帯電粒子２０に着色された色で示すことができ、遮蔽性に優れた（つまり隙間の少ない）鮮明な表示を可能にする。また、第１帯電粒子２０は、表示面４ａの全面を１層の粒子にて覆う量だけ備えているので、第１帯電粒子２０が過剰に存在することによる、第１帯電粒子２０どうしが干渉する問題や、第２帯電粒子２２の色で表示する場合において、第２帯電粒子２２の中に第１帯電粒子２０が混入する問題等を防ぐことができる。これにより、コントラストの高い表示パネル２を提供できる。
【００６７】
（子粒子が外添された帯電粒子の説明＞
次に、図６を用いて、子粒子が外添された第１帯電粒子２０、及び子粒子が外添された第２帯電粒子２２の説明を行う。図６（ａ）には、円盤状で白色の第１帯電粒子２０の表面に、白色の子粒子３０として、酸化ケイ素（シリカ）等の酸化物無機微粒子が外添されているところを示す。これにより、仮に、第１帯電粒子が球状でないことによって、表示面と背面との間の距離を大きくとる必要がある場合であっても、第１帯電粒子２０の表面に外添された子粒子３０によって、第１帯電粒子と、表示基板または背面基板との間の付着力を低減させて、表示書換における印加電圧を低減し、延いては消費電力を低減することができる。
特に、表示面への投影面積が最も大きくなる第１姿勢から、表示切替を行う場合には、大きな印加電圧を要するので、図６（ａ）に示すように、第１姿勢において表示面に対向する面に、子粒子３０を外添するのが効果的であると考えられる。
【００６８】
図６（ｂ）には、球形で黒色の第２帯電粒子２２の表面全体に、子粒子３２として、酸化ケイ素（シリカ）等の酸化物無機微粒子が外添されているところを示す。これにより、仮に、第１帯電粒子が球形でないことによって、表示面と背面との間の距離を大きくとる必要がある場合であっても、第２帯電粒子２２の表面に外添された子粒子３２によって、第２帯電粒子２２と、表示基板または背面基板との間の付着力を低減させて、表示書換における印加電圧を低減し、延いては消費電力を低減することができる。
【００６９】
（第２帯電粒子の好ましい大きさに関する説明）
次に、図７を用いて、第２帯電粒子の第１帯電粒子に対する好ましい大きさに関する説明を行う。図７は、（投影面積が最小となる）第２姿勢の第１帯電粒子２０の表示面４ａに対する投影図形１２０を示している。この投影図形１２０は、長円形の形状を有している。同様に、球状の第２帯電粒子２２の表示面４ａに対する投影図形１２２を示す。この投影図形１２２は、円形の形状を有している。
ここで、第２帯電粒子２２の投影図形１２２の面積の方が、第１帯電粒子２０の投影図形１２０の面積よりも大きくなるように、各帯電粒子２０、２２が形成されている。
【００７０】
この場合、投影面積が最小となる第２姿勢の場合には、投影面積が最大となる第１姿勢に比べて、各第１帯電粒子２０間の隙間が大きくなるが、生じる隙間は、第２姿勢の第１帯電粒子２０の投影図形１２０より大きくなる可能性は低い。従って、第１帯電粒子２０の投影図形１２０より投影図形１２２が大きい場合には、第２帯電粒子２２が、第１帯電粒子２０間の隙間を通過して表示面４ａに達する可能性は低くなる。
このように第２帯電粒子２２の大きさを定めることによって、例えば、白色の第１帯電粒子２０が第２姿勢で表示面４ａに位置する灰色を表示する表示状態２において、黒色の第２帯電粒子が表示面側に混入して、表示にむらが生じたり、灰色の濃さが変わったりすることを未然に防ぐことができ、鮮明な表示を実現できる。
【００７１】
（本発明に係る示パネル装置の説明）
以上のような本発明に係る表示パネル２の実施形態と、電極１０、１２間の印加電圧を制御する制御部を備え、表示パネル２に画像を表示する表示装置も本発明に含まれる。
ここで、制御部は、第１帯電粒子２０の表示面への投影面積の大きさを変化させるため、及び第１帯電粒子２０または第２帯電粒子２２を選択的に表示面側に配置するために、電極１０、１２により発生される電界の強さ（電極間の印加電圧）を制御することができる。
【００７２】
（本発明に係る表示パネル及び表示装置のその他の実施形態の説明）
本発明に係る表示パネル、及びこの表示パネルを備えた表示装置の実施形態は、上記の実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る表示パネルを表示面側から見た平面図である。
【図２】図１の矢印Ａ−Ａから見た側面断面図であって、表示パネルの内部構造を模式的に示した図である。
【図３】本発明に係る表示パネルにおいて、表示切替を行なう場合の各工程を模式的に示す側面断面図である。
【図４】対称形状を有する第１帯電粒子、及び対称形状を有しない第１帯電粒子における表示書換を比較して示した模式図である。
【図５】表示媒体における第１帯電粒子の好ましい含有量を示す側面断面図、及び平面図である。
【図６】子粒子が外添された第１帯電粒子及び第２帯電粒子を模式的に示す図である。
【図７】第２姿勢の第１帯電粒子の表示面への投影図形と、第２帯電粒子の表示面への投影図形を比較して示した平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
２      表示パネル
４      表示面側の基板（表示基板）
４ａ    表示面（内面）
４ｂ    表示面（外面）
６      背面面側の基板（背面基板）
８      隔壁
１０    共通電極
１２    画素電極
１４    外枠
２０    第１帯電粒子
２２    第２帯電粒子
３０    第１帯電粒子に外添された子粒子
３２    第２帯電粒子に外添された子粒子
４０    区画
１２０、１２２  投影図形
【図１】
2009244290.tif 000004
【図２】
2009244290.tif 000005
【図３】
2009244290.tif 000006
【図４】
2009244290.tif 000007
【図５】
2009244290.tif 000008
【図６】
2009244290.tif 000009
【図７】
2009244290.tif 000010