JP2006349734A - 電気泳動表示媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】電気泳動表示媒体では、電界を消失させた後であっても荷電粒子自身の持つ荷電特性により電極に付着した状態が維持される。このいわゆるメモリ効果により表示した画像が維持される。しかしながら、荷電粒子の比重と分散媒の比重とは大きく異なるために、荷電粒子の沈降がまったく起こらないわけではない。この荷電粒子の沈降を防止することを目的とする。
【解決手段】隔壁に刺激応答性高分子ゲル２２３を設け、画像の切り替え時は刺激応答性高分子ゲル２２３を収縮させた状態で荷電粒子を移動させ、画像表示時には隔壁刺激応答性高分子ゲル２２３を膨潤させた状態にして荷電粒子の沈降を防止する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、表示面を構成する透明な第一基板と、第一基板に対向する第二基板と、第一基板と第二基板との間に設けられた隔壁とを備え、第一基板及び第二基板及び隔壁によって形成された荷電粒子封入室に荷電粒子が封入されており、電界に応じて荷電粒子が移動することにより前記表示面に画像が表示される電気泳動表示媒体に関する。

従来から、繰り返し書換え可能なシート状の表示媒体として、所定の色に着色された荷電粒子を電界によって移動させ表示面に画像を表示させる電気泳動表示媒体が存在する。

例えば、図１４はこのような画像表示媒体の一例を示した図である。電気泳動表示媒体１００は、表示面を構成する透明な第一基板１０１と、それに対向するように設けられた第二基板１０２と、その間に所定間隔隔てて複数設けられた隔壁１０５とを有する。また、第一基板１０１は透明電極１０３が形成されており、第二基板１０２には電極１０４が形成されている。尚、第一基板１０１と第二基板１０２と隔壁１０５によって形成される荷電粒子封入室１０８内には、黒色に着色され正の電荷を持つ黒色荷電粒子１０６及び白色に着色され負の電荷を持つ白色荷電粒子１０７が封入されている。尚、セル１０８には黒色荷電粒子１０６及び白色荷電粒子１０７のみが封入されているものもあれば、黒色荷電粒子１０６及び白色荷電粒子１０７と共に図示しない分散媒が封入されているものもある。

このような電気泳動表示媒体１００において、透明電極１０３及び電極１０４にそれぞれ電圧が印加され、透明電極１０３と電極１０４との間に電界が与えられると、荷電粒子封入室１０８内の黒色荷電粒子１０６及び白色荷電粒子１０７が移動する。即ち、透明電極１０３側から電極１０４側への向きの電界が与えられると、正の電荷を持つ黒色荷電粒子１０６が電極１０４側へ移動し、負の電荷を持つ白色荷電粒子１０７が透明電極１０３側へ移動する。このため表示面には白色が表示される。また逆に、電極１０４側から透明電極１０３側への向きの電界が与えられると、正の電荷を持つ黒色荷電粒子１０６が透明電極１０３側へ移動し、負の電荷を持つ白色荷電粒子１０７が電極１０４側へ移動する。このため表示面には黒色が表示される。

このような電気泳動表示媒体１００では、電界を消失させた後であっても、黒色荷電粒子１０６及び白色荷電粒子１０７自身の持つ荷電特性により電極に付着した状態が維持される、いわゆるメモリ効果により表示した画像が維持される。しかしながら、黒色荷電粒子１０６及び白色荷電粒子１０７の比重と、荷電粒子封入室１０８内に封入された気体若しくは分散媒の比重とは大きく異なるために、荷電粒子の沈降がまったく起こらないわけではない。

特許文献１には、荷電粒子封入室１０８に荷電粒子のみが封入されていて、分散媒が封入されていないタイプの電気泳動表示媒体において、隔壁１０５に刺激応答性高分子ゲルを使用する技術が開示されている。刺激応答性高分子ゲルは刺激（例えば、電界の変化、磁界の変化、温度変化、ＰＨ変化、化学反応等）が与えられることにより伸縮する性質を有する。特許文献１の技術によれば、この刺激応答性高分子ゲルの性質を利用して、画像書き込みのために基板間に電界が発生されたときに荷電粒子の移動を妨げないために基板間の間隔を広げるようにし、画像形成した後の画像表示時には、荷電粒子の沈降を防止するために基板間の間隔を狭めるようにしている。

特開２００２−１４３７６号公報

しかしながら、荷電粒子封入室１０８の内部の空間は密閉されているため、刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与することで、荷電粒子封入室１０８内の体積変化を十分行うことは実際には困難である。また、体積変化に伴う封入室内部の内圧の変化によって、表示装置を破損しやすい。従って、基板間の間隔を広げたり狭めたりすることは難しい。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、電気泳動表示媒体において、画像形成した後の画像表示時に、荷電粒子の沈降を防止し、安定した表示を行うこと目的とする。

この目的を達成するために、請求項１記載の電気泳動表示媒体は、表示面を構成する透明な第一基板と、前記第一基板に対向する第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に設けられた隔壁とを備え、前記第一基板と前記第二基板と前記隔壁によって形成された荷電粒子封入室に荷電粒子が封入されており、電界に応じて前記荷電粒子が移動することにより前記表示面に画像が表示される電気泳動表示媒体であって、
前記隔壁の所定の部分に、外部からの所定の刺激に応答して、前記荷電粒子封入室側に膨潤若しくは該隔壁側に収縮する刺激応答性高分子ゲルと、前記刺激応答性高分子ゲルの一部を固定するためのゲル固定手段とを有することを特徴とする。画像書き込みのため前記荷電粒子が移動されるときには前記刺激応答性高分子ゲルが前記隔壁側に収縮され、画像表示時には前記刺激応答性高分子ゲルが前記荷電粒子封入室側に膨潤される。

また、請求項２記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルに所定の刺激を付与する刺激付与手段と、前記第一基板側に設けられた透明な第一電極と、前記第二基板側に前記第一電極に対向して設けられた第二電極とを有することを特徴とする。前記第一電極と前記第二電極に電圧が印加されることにより、前記荷電粒子封入室内に電界が発生し、荷電粒子が移動される。また、前記刺激付与手段が前記刺激応答性高分子ゲルを収縮若しくは膨潤させる。

また、請求項３記載の電気泳動表示媒体は、前記所定の隔壁は、前記刺激応答性高分子ゲルを第一基板側から支持する第一支持部と、前記刺激応答性高分子ゲルを第二基板側から支持する第二支持部とを備え、前記第一支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面から前記第一基板までの長さ、及び、前記第二支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面から前記第二基板までの長さが、少なくとも前記荷電粒子の直径よりも長いことを特徴とする。

また、請求項４記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激付与手段は、前記第一支持部の先端と前記第二支持部の先端との少なくともいずれか一方に設けられ、前記刺激付与手段と前記刺激応答性高分子ゲルとが当接していることを特徴とする。

また、請求項５記載の電気泳動表示媒体は、前記ゲル固定手段は、前記刺激応答性高分子ゲルと前記第一支持部との当接面及び前記刺激応答性高分子ゲルと前記第二支持部との当接面に塗布された接着剤であることを特徴とする。

また、請求項６記載の電気泳動表示媒体は、前記ゲル固定手段は、前記第一支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面及び前記第二支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面に塗布された接着剤と、前記第一前記刺激応答性高分子ゲルを貫通するようにして前記第一支持部と前記第二支持部との間に設けられた支柱とを有することを特徴とする。前記支柱により、前記第一基板と前記第二基板との間隔が常に一定に保たれる。

また、請求項７記載の電気泳動表示媒体は、前記荷電粒子は前記荷電粒子を分散させるための分散媒と共に荷電粒子封入室に封入されており、前記刺激応答性高分子ゲルが、前記分散媒と同じ色であることを特徴とする。

また、請求項８記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルを有する隔壁が表示面の左右方向に延設され、且つ、表示面の上下方向に所定の間隔を隔てて設けられていることを特徴とする。

また、請求項９記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルは表示面の上方向にも下方向にも膨潤し、前記刺激応答性高分子ゲルが表示面の上下方向に膨潤した場合、隣り合う前記刺激応答性高分子ゲル同士が当接することを特徴とする。

また、請求項１０記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルが、電界を加えられると収縮する性質を持ち、前記刺激付与手段が前記第一基板側に設けられた第三電極及び前記第二基板側に設けられた第四電極であることを特徴とする。前記第三電極及び前記第四電極に電圧が印加されることにより、前記刺激応答性高分子ゲルに電界が加えられ、前記刺激応答性高分子ゲルが収縮する。

また、請求項１１記載の電気泳動表示媒体は、前記第一電極と前記第二電極と前記刺激付与手段とに電圧を印加するための電圧印加制御手段を有し、前記電圧印加制御手段が前記刺激付与手段に電圧を印加して前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させた後、前記第一電極及び前記第二電極に電圧を印加することを特徴とする。

また、請求項１２記載の電気泳動表示媒体は、前記荷電粒子を移動させる場合に、前記電圧印加制御手段は、所定電圧を前記第一電極若しくは前記第二電極のいずれか一方に加え、前記所定電圧と同じ極性で且つ前記所定電圧よりも高い電圧若しくは前記所定電圧よりも低い電圧を前記第一電極若しくは前記第二電極の他方に加えることを特徴とする。

また、請求項１３記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記電圧印加制御手段は、前記荷電粒子を移動させるための電位差よりも低い電位差を、前記第三電極と前記第四電極とに与えることを特徴とする。

また、請求項１４記載の電気泳動表示媒体は、前記第一電極と前記第三電極を共通、若しくは、前記第二電極と前記第四電極を共通にした共通電極を有し、前記電圧印加制御手段は、前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記所定電圧より低い電圧を前記共通電極に加え、前記荷電粒子を移動させる場合に前記所定電圧を前記共通電極に加えることを特徴とする。

また、請求項１５記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記電圧印加制御手段は、前記共通電極に加える電圧と同じ電圧を前記第一電極若しくは前記第二電極のうち共通電極としていない電極に加えることを特徴とする。即ち、前記第一電極と前記第三電極が前記共通電極である場合は、前記共通電極に加える電圧と同じ電圧を前記第二電極に加え、前記第二電極と前記第四電極が前記共通電極である場合は、前記共通電極に加える電圧と同じ電圧を前記第一電極に加える。

また、請求項１６記載の電気泳動表示媒体は、前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記電圧印加制御手段は、前記第一電極若しくは前記第二電極のうち共通電極としていない電極に電圧を加えないことを特徴とする。即ち、前記第一電極と前記第三電極が前記共通電極である場合は前記第二電極に加えず、前記第二電極と前記第四電極が前記共通電極である場合は前記第一電極に電圧を加えない。

請求項１記載の電気泳動表示媒体によれば、画像表示時に前記刺激応答性高分子ゲルが前記荷電粒子封入室側に膨潤されるので、表示面側に付着した荷電粒子が剥がれ落ちたとしても膨潤した刺激応答性高分子ゲルに受け止められるため、荷電粒子の沈降を防止し、安定した表示を行うことができる。

また、請求項２記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、荷電粒子を移動させるための電極が設けられた電気泳動表示媒体において、前記刺激付与手段が前記刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与することにより、前記刺激応答性高分子ゲルを伸縮させることができる。このため、画像表示時に前記刺激応答性高分子ゲルが前記荷電粒子封入室側に膨潤されるので、荷電粒子の表示面からの沈降を防止し、安定した表示を行うことができる。

また、請求項３記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１または請求項２記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記第一支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面から前記第一基板までの長さ、及び、前記第二支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面から前記第二基板までの長さが、少なくとも前記荷電粒子の直径よりも長いので、前記刺激応答性高分子ゲルが膨潤した場合に、前記第一電極側に付着した荷電粒子若しくは前記第二電極側に付着した荷電粒子に、前記刺激応答性高分子ゲルが接しない。よって前記刺激応答性高分子ゲルによって付着した前記荷電粒子を移動させることなく良好な表示を行うことができる。

また、請求項４記載の電気泳動表示媒体によれば、前記刺激付与手段が前記刺激応答性高分子ゲルと当接しているので、前記刺激付与手段が前記刺激応答性高分子ゲルに直接刺激を付与することが出来る。

また、請求項５記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項３または請求項４のいずれかに記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記刺激応答性高分子ゲルが前記第一支持部及び前記第二支持部に接着剤により固定されているため、前記刺激応答性高分子ゲルが前記隔壁側に確実に収縮される。

また、請求項６記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項５記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記支柱により前記刺激応答性高分子ゲルがより確実に固定され、前記支柱により前記第一基板と前記第二基板との間隔が常に一定に保たれるため、前記刺激応答性高分子ゲルがより確実に膨潤、収縮される。

また、請求項７記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１から請求項６のいずれかに記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記荷電粒子は前記荷電粒子を分散させるための分散媒と共に荷電粒子封入室に封入されており、前記刺激応答性高分子ゲルが、前記分散媒と同じ色であるので、コントラストを損なうことなく、前記刺激応答性高分子ゲルを設けていない場合と同様に画像を表示することができる。

また、請求項８記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１から請求項７のいずれかに記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記刺激応答性高分子ゲルを有する隔壁が、長手方向を表示面の左右方向にして設けられ、且つ、表示面の上下方向に所定の間隔を隔てて設けられているので、電気泳動表示媒体を立て掛けて使用した場合に荷電粒子の沈降をより防止することができる。

また、請求項９記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項８記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記刺激応答性高分子ゲルが膨潤した場合に、隣り合う前記刺激応答性高分子ゲル同士の間に隙間が発生しないので、前記荷電粒子の沈降を確実に防止することが出来る。

また、請求項１０記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項２から請求項９のいずれかに記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記第三電極及び前記第四電極に印加する電圧を制御することにより、前記刺激応答性高分子ゲルの伸縮を制御することができる。

また、請求項１１記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１０記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記電圧印加制御手段が、前記刺激付与手段に電圧を印加して前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させた後、前記第一電極と前記第二電極とに電圧を印加するため、前記荷電粒子を移動させる際に、前記荷電粒子の移動が前記刺激応答性高分子ゲルに妨げられることがない。

また、請求項１２記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１１記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、同じ極性の電源を利用して前記第一電極と前記第二電極に電圧を印加することで、前記荷電粒子を移動させることができる。

また、請求項１３記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１２記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記所定電圧よりも低い電圧を印加して前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させるので、消費電力を抑えることができる。

また、請求項１４記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１２記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記第一電極と前記第三電極、若しくは前記第二電極と前記第四電極が共通の共通電極であるので、部品点数を減らすことができる。

また、請求項１５記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１４記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、前記刺激応答性高分子ゲルが収縮している最中に、前記荷電粒子が前記刺激応答性高分子ゲルとぶつかって、前記荷電粒子が凝集することを防止できる。

また、請求項１６記載の電気泳動表示媒体によれば、請求項１４記載の電気泳動表示媒体の奏する効果に加え、消費電力を減らすことができる。これは、前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させるために共通電極に電圧を印加することによって前記荷電粒子封入室に発生する電界は、荷電粒子を移動させるための電界よりも小さいので、前記荷電粒子が前記刺激応答性高分子ゲルとぶつかることは稀であるためである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第一の実施例である電気泳動表示媒体２００を表示面側から見た概略図である。

図２（ａ）及び図３にこの電気泳動表示媒体２００の一部（図１の点線で示した部分）を拡大した図を示す。図２（ａ）は電界が加えられると収縮する性質を有する刺激応答性高分子ゲル２２３が、電界が加えられずに膨潤した状態を示し、図３は電界を加えられて刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮した状態を示す。刺激応答性高分子ゲル２２３として、本実施例では、アクリル酸−アクリルアミド共重合体を用いる。その他、公知のアクリル化合物やジビニルベンゼン、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドなどの架橋性モノマーをグラフト重合したポリエーテル、ポリビニルアルコール、セルロース、デンプン、ポリアクリル酸系の材料であってもよい。

図２（ａ）及び図３に示したように、刺激応答性高分子ゲル２２３を有する複数の隔壁２２０が、長手方向を表示面の左右方向ＬＲにして設けられ、且つ、表示面の上下方向ＵＤに所定の間隔を隔てて設けられている。隔壁２２０には複数の刺激応答性高分子ゲル２２３が配置されており、刺激応答性高分子ゲル２２３は図２（ｂ）に示すように、刺激応答性高分子ゲル２２３を貫通するように配置された支柱２２４によって固定されている。

また、隣り合う隔壁２２０の間には複数の透明な第一電極が表示面の左右方向ＬＲに複数配置されている。この電気泳動表示媒体２００は、第一電極の大きさが一つの画素の大きさとなる。

また、表示面の左右の両端には電気泳動表示媒体２００の内部の液体が外部に漏れ出すのを防止するため、封止壁２８０が配置されている。

この電気泳動表示媒体２００のより具体的な構成を、図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、表示面の上下方向ＵＤ（図２（ａ）及び図３のＡ−Ａ´に示した箇所）の断面図を示す。図４は刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤した状態の図であり、図５は刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮した状態の図である。

図４及び図５に示すように電気泳動表示媒体２００は、表示面を構成する透明な第一基板２１１と、それに対向する位置に設けられた第二基板２１２と、第一基板２１１と第二基板２１２との間に設けられた隔壁２２０とを有する。

そして、第一基板２１１と第二基板２１２と隔壁２２０で形成された荷電粒子封入室２３０には、正の電荷を持つ黒色荷電粒子２４１と負の電荷を持つ白色荷電粒子２４２とを分散した透明な分散媒２５０が封入されている。

尚、黒色荷電粒子２４１及び白色荷電粒子２４２（以降、両方をまとめて単に荷電粒子２４０と称す）を移動させるための電界を加えるために、第一基板２１１には透明な上述した第一電極２６１が形成され、第二基板には第一電極２６１に対向するように設けられた第二電極２６２が形成されている。

また、隔壁２２０は、刺激応答性高分子ゲル２２３と、刺激応答性高分子ゲル２２３を第一基板２１１側から支持する第一支持部２２１と、刺激応答性高分子ゲル２２３を第二基板２１２側から支持する第二支持部２２２と、刺激応答性高分子ゲル２２３を貫通するようにして第一支持部２２１と第二支持部２２２との間に設けられた支柱２２４とを有する。刺激応答性高分子ゲル２２３は透明である。

刺激応答性高分子ゲル２２３に電界が加えられるように、第一支持部２２１には第三電極２６３が形成され、第二支持部２２２には第四電極２６４が形成されている。更に、刺激応答性高分子ゲル２２３と第一支持部２２１との当接面及び刺激応答性高分子ゲル２２３と第二支持部２２２との当接面には接着剤２２５が塗布され、刺激応答性高分子ゲル２２３が接着されている。

第一電極２６１、第二電極２６２、第三電極２６３及び第四電極２６４はそれぞれ電圧印加制御手段２７０（図１参照）に繋げられている。即ち、第一電極２６１及び第二電極２６２に加える電圧を電圧印加制御手段２７０が制御することにより、荷電粒子２４０の移動の制御が行われる。また、第三電極２６３及び第四電極２６４に加える電圧を電圧印加制御手段２７０が制御することにより、刺激応答性高分子ゲル２２３の伸縮が制御される。

図４に示した電気泳動表示装置２００には、刺激応答性高分子ゲル２２３に電界が加えられておらず、刺激応答性高分子ゲル２２３が荷電粒子封入室２３０側に膨潤した状態になっている。

図５は刺激応答性高分子ゲル２２３に電界が加えられて、その刺激応答性高分子ゲル２２３の一部が固定された隔壁２２０側に刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮されている状態の電気泳動表示装置２００を示している。

次に図６を用いて、刺激応答性高分子ゲル２２３がどのように伸縮するのかを説明する。図６（ａ）は刺激を付与される前の刺激応答性高分子ゲル２２３を示した図であり、この刺激を付与される前の刺激応答性高分子ゲル２２３は、荷電粒子封入室２３０側に膨潤している。

電圧印加制御手段２７０（図１参照）により、第三電極２６３と第四電極２６４との間に電位差が与えられると、図６（ｂ）に示したように刺激応答性高分子ゲル２２３の電界が加えられている部分から液体３００が放出される。図６では、液体３００を分かりやすいように黒丸で図示した。

液体３００を放出したこの刺激応答性高分子ゲル２２３は、内部に吸収していた液体３００を放出したため体積が減少し、刺激応答性高分子ゲル２２３は収縮する。液体３００は分散媒２５０と同じ成分の液体であるため、放出された液体３００は荷電粒子２４０を分散する分散媒として機能する。

この際、刺激応答性高分子ゲル２２３は、第三電極２６３及び第四電極２６４によって印加された電界の向きと同じ方向に収縮しようとする。しかしながら、刺激応答性高分子ゲル２２３は第一支持部２２１との当接面と、第二支持部２２２との当接面とにおいて、接着剤２２５で接着されているため、電界の向きと同じ方向には収縮せず、図６（ｃ）に示すように、この刺激応答性高分子ゲル２２３が属する隔壁２００の中心部の方向のみに収縮する。

このように液体３００を放出した刺激応答性高分子ゲル２２３は、図６（ｄ）に示すように放出した液体３００の分だけ隔壁２００の中心部の方向に収縮するが、刺激応答性高分子ゲル２２３が完全に収縮し終わるまで第三電極２６３及び第四電極２６４によって、刺激応答性高分子ゲル２２３には電界が加えられ続ける。

したがって、第三電極２６３及び第四電極２６４とで挟まれた部分から更に液体３００が放出される。そして、液体３００を放出した分だけまた刺激応答性高分子ゲル２２３は収縮する。

このように、刺激応答性高分子ゲル２２３の収縮が連続的に繰り返されることによって、刺激応答性高分子ゲル２２３は図６（ｅ）に示すように完全に収縮する。

また、電界によって完全に収縮した刺激応答性高分子ゲル２２３は、電界が切られると液体３００（分散媒２５０）を吸収して再び膨潤し、図６（ｅ）に示す状態から図６（ａ）に示す状態に戻る。

この電気泳動表示媒体２００の第一電極２６１と第二電極２６２と間隔は１００μｍである。そして、刺激応答性高分子ゲル２２３の厚みは８０μｍである。即ち刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤した場合に、刺激応答性高分子ゲル２２３から第一電極２６１までの間隔及び刺激応答性高分子ゲル２２３から第二電極２６２までの間隔は、１０μｍとなる。また、荷電粒子２４０の平均粒子径は５μｍである。

電気泳動表示媒体２００は、画像表示時において刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤した状態が維持される。このため、荷電粒子２４０の沈降を防止し、安定した表示を行うことができる。

例えば、電気泳動表示媒体２００を机の上に横たえて使用する場合などのように、表示面が重力方向と直交するようにして使用する場合において、印加電界が除去された後に、第一電極２６１に付着していた荷電粒子２４０が重力の方向へ剥がれ落ちたとしても、刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤しているため、剥がれ落ちた荷電粒子２４０は刺激応答性高分子ゲル２２３とぶつかるところまで落下するとそれ以上は下へは移動できない。このため表示面側から見ると荷電粒子２４０の色が表示されたままになる。

また、一つの荷電粒子封入室２３０内における一つの刺激応答性高分子ゲル２２３とそれと対向する位置にある刺激応答性高分子ゲル２２３とは、これら二つの刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤した場合にお互いに当接するように配置されている。このため、二つの刺激応答性高分子ゲル２２３の間に荷電粒子２４０が通過できる隙間が発生しない。

もしくは、荷電粒子２４０は、荷電粒子２４０の平均粒子径の５倍以下の隙間を通過することができないことが知られている。したがって、例えば平均粒子径が５μｍの荷電粒子２４０の場合、膨潤した場合の二つの刺激応答性高分子ゲル２２３同士の隙間が２５μｍ以下にするようにしてもよい。

電気泳動表示媒体２００を机に立て掛けて使用する場合などのように、表示面の上下方向ＵＤが重力方向と略平行になるようにして使用する場合において、刺激応答性高分子ゲル２２３から第一電極２６１までの間隔及び刺激応答性高分子ゲル２２３から第二電極２６２までの間隔は上述したように１０μｍである。即ち、第一電極２６１とくっついている荷電粒子２４０と刺激応答性高分子ゲル２２３との隙間は僅か５μｍしかない。荷電粒子２４０が何らかの原因で第一電極２６１から剥がれてしまったとしても、第一電極２６１とくっついている荷電粒子２４０と刺激応答性高分子ゲル２２３との隙間にすぐ詰まってしまう。このため、荷電粒子２４０は沈降しにくい。

次に電気泳動表示媒体２００の表示画像の切り替え動作について説明する。例として図７（ａ）に示すように表示面に白色が表示されている状態から、図７（ｅ）に示すように表示面に黒色が表示されている状態になるまでの電気泳動表示媒体２００の動作を説明する。

この際の表示画像の切り替えは、電圧印加制御手段２７０（図１参照）が第一電極２６１、第二電極２６２、第三電極２６３及び第四電極２６４に印加する電圧を図８に示すように制御することで行われる。図８（ａ）は時刻ｔに白色から黒色への表示画像の切り替えが開始された場合に電圧印加制御手段２７０が第一電極２６１、第二電極２６２、第三電極２６３及び第四電極２６４に印加する電圧を示す。

ここで、ｔ_１は電位差１０Ｖの電界が加えられることによって、膨潤していた刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮するために必要な時間である。また、ｔ_２は荷電粒子２４０が第一電極２６１と第二電極２６２との電極間を移動して安定した状態になるまでに必要な時間である。また、ｔ_３は収縮していた刺激応答性高分子ゲル２２３が再び膨潤するために必要な時間である。

任意の時刻ｔに表示画像の切り替えが開始されると、先ず、第三電極２６３に１０Ｖの電圧が印加される。この際、他の電極には電圧が印加されず、０Ｖのままである。

その後、時刻ｔ＋ｔ_１になると図７（ｂ）に示すように、隔壁２２０内の領域に全て収まるように、刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮する。

そして時刻ｔ＋ｔ_１から時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）までの間、第一電極に４０Ｖの電圧が印加され、第二電極に８０Ｖの電圧が印加される。したがって、荷電粒子封入室２３０には４０Ｖの電界が加えられ、負の電荷を持つ白色荷電粒子２４２は第二電極２６２側に移動し、正の電荷を持つ黒色荷電粒子２４１は第一電極２６１側に移動する。

図７（ｃ）は、荷電粒子２４０が電極間を移動している途中の状態である時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２´）の電気泳動表示媒体２００を示す。ここで０＜ｔ_２´＜ｔ_２とする。図に示したとおり、時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２´）の電気泳動表示媒体２００の白色荷電粒子２４２は第一電極２６１から剥がれ第二電極２６２側へ移動中であり、黒色荷電粒子２４１は第二電極２６２から剥がれ第一電極２６１側へ移動中である。

図７（ｄ）に示すように、時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）における電気泳動表示媒体２００の荷電粒子２４０は電極間の移動が終了しており、黒色荷電粒子２４１は第一電極２６１に付着し、白色荷電粒子２４２は第二電極２６２に付着している。

荷電粒子２４０の移動が終了すると、第一電極２６１、第二電極２６２及び第三電極２６３に印加する電圧を０Ｖに再び戻す。そして図７（ｅ）に示したように、電圧が０Ｖに戻されてからｔ_３経過後、即ち時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）の電気泳動表示媒体２００の刺激応答性高分子ゲル２２３は、再び膨潤する。このようにして、白色から黒色への表示画像の切り替えが完了する。

逆に、黒色から白色へ表示画像の切り替えを行う場合は、図８（ｂ）に示すように、第一電極２６１、第二電極２６２、第三電極２６３及び第四電極２６４に印加する電圧が制御される。

即ち、時刻ｔ＋ｔ_１から時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）の間、第一電極２６１に４０Ｖの電圧が印加され、第二電極２６２に０Ｖの電圧が印加されるため、正の電荷を持つ黒色荷電粒子２４１は第二電極２６２側へ移動し、負の電荷を持つ白色荷電粒子２４２は第一電極２６１側へ移動する。このため表示面には白色が表示される。

次に図９に示した第二の実施例である電気泳動表示媒体４００について説明する。電気泳動表示媒体４００の基本的な構成は、第一の実施例の電気泳動表示媒体２００と同様である。第一の実施例と同様の構成については同じ番号を付して説明する。第二の実施例は、第一の実施例の電気泳動表示媒体２００における第一電極２６１と第三電極２６３と共通にした共通電極４６５を有している。

電気泳動表示媒体４００を動作させるために、時刻ｔに表示の切り替えが指示された場合に、共通電極４６５と第二電極２６２と第四電極２６４とに印加される電圧を図１０に示す。図１０（ａ）は白色から黒色へ表示画像を切り替えるために印加される電圧を示し、図１０（ｂ）は黒色から白色へ表示画像を切り替えるために印加される電圧を示す。

白色から黒色へ表示画像が切り替えられる場合（図１０（ａ）参照）、時刻ｔから時刻ｔ＋ｔ_１の間において共通電極４６５に１０Ｖの電圧が印加され、第四電極に０Ｖの電圧が印加される。即ち、刺激応答性高分子ゲル２２３に１０Ｖの電界が加えられるため、刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮する。また、このとき、第二電極２６２にも１０Ｖの電圧が印加される。すなわち、共通電極４６５と第二電極２６２との間に電位差は無く、荷電粒子封入室２３０内に電界が発生しないため、刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮している最中に、荷電粒子２４０が完全に移動しない。

そして、時刻ｔ＋ｔ_１から時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）までの間、共通電極４６５には４０Ｖの電圧が印加され第二電極２６２には８０Ｖの電圧が印加されるため、正の電荷を持つ黒色荷電粒子２４１は第一電極側に移動し、負の電荷を持つ白色荷電粒子２４２は第二電極２６２側に移動する。したがって、表示面には黒色が表示される。

また、この間、共通電極４６５には４０Ｖ、第四電極２６４には０Ｖの電圧が印加されており、刺激応答性高分子ゲル２２３には電界が加え続けられているため、刺激応答性高分子ゲル２２３は収縮したままである。

次に、時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）からは、すべての電極の電圧が０Ｖとされる。このため、刺激応答性高分子ゲル２２３は再び膨潤し始め、時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）には完全に膨潤した状態となる。

黒色から白色へ表示画像が切り替えられる場合（図１０（ｂ）参照）、白色から黒色へ表示画像が切り替えられる場合同様、共通電極４６５に１０Ｖ、第四電極に０Ｖの電圧が印加され、刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮する。

そして、時刻ｔ＋ｔ_１から時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）までの間、共通電極４６５には４０Ｖの電圧が印加され第二電極２６２には０Ｖの電圧が印加される。このため、正の電荷を持つ黒色荷電粒子２４１は第二電極２６２側に移動し、負の電荷を持つ白色荷電粒子２４２は第一電極２６１側に移動する。したがって、表示面には白色が表示される。

また、この間、共通電極４６５には４０Ｖ、第四電極２６４には０Ｖの電圧が印加されており、刺激応答性高分子ゲル２２３には電圧が加え続けられているため、刺激応答性高分子ゲル２２３は収縮したままである。

次に、時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）からは、すべての電極の電圧が０Ｖとされる。このため、刺激応答性高分子ゲル２２３は再び膨潤し始め、時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）には完全に膨潤した状態となる。

この第二の実施例においては、第一の実施例の電気泳動表示媒体２００における第一電極２６１と第三電極２６３を実質的に共通とした共通電極４５６を備えているため、部品点数を減らすことができ、製造を簡単にすることができる。

上述の実施例では、第一基板２１１及び第二基板２１２が、荷電粒子２４０に電界を印加するための電極及び刺激応答性高分子ゲル２２３に刺激を付与するための電極を有している電気泳動表示媒体として説明したが、第一電極２１１及び第二電極２１２が電極を有していないものであっても良い。この場合、荷電粒子２４０に電界を印加するための電極及び刺激応答性高分子ゲル２２３に刺激を付与するための電極は、電気泳動表示媒体とは別体の画像書き込み装置に設けられる。

また、上述の実施例では、荷電粒子封入室２３０内に荷電粒子２４０と共に分散媒２５０が封入されている電気泳動表示媒体２００として説明したが、荷電粒子２４０と共に不活性ガス６００が封入されたものであってもよい。この場合、刺激応答性高分子ゲル２２３が伸縮する際に刺激応答性高分子ゲル２２３が吸収したり放出したりする液体３００を入れておくための袋７００を図１１のように配置しておく。図１１（ａ）は刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤した状態を示し、図１１（ｂ）は刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮した状態を示す。袋７００の開口部７００ａは刺激応答性高分子ゲル２２３と常に接するように設けられる。また、刺激応答性高分子ゲル２２３の液体３００が荷電粒子封入室２３０内に漏れ出さないようにするため、刺激応答性高分子ゲル２２３の表面の袋７００の開口部７００ａと対向はする部分以外は、熱硬化性樹脂等の薄膜８００がコーティングされている。刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤する際は、袋７００内部の液体３００を開口部７００ａから吸収することによって刺激応答性高分子ゲル２２３が膨潤し、収縮する際は刺激応答性高分子ゲル２２３が放出した液体３００が開口部７００ａから袋７００内に納められることによって刺激応答性高分子ゲル２２３が収縮する。

また、上述の実施例では、刺激応答性高分子ゲル２２３は電界によって伸縮するものであると説明したが、他の刺激を付与されることによって伸縮する性質の刺激応答性高分子ゲルを使用しても良い。例えば、加熱されると伸縮する刺激応答性高分子ゲルや、光を照射されると伸縮する刺激応答性高分子ゲルを用いることができる。加熱されると伸縮する刺激応答性高分子ゲルを用いるときは、刺激付与手段は電極ではなく熱を発生するヒータとなる。光を照射されると伸縮する刺激応答性高分子ゲルを用いるときは、刺激付与手段は電極ではなく光を発生させる光源となる。

また、上述の実施例では、刺激応答性高分子ゲル２２３は刺激を付与されることによって収縮するものであるとして説明したが、刺激応答性高分子ゲル２２３は刺激を付与されることによって膨潤するものであっても良い。

また、上述の実施例では、支柱２２４は刺激応答性高分子ゲル２２３を貫通するように第一支持部２２１と第二支持部２２２との間に設けられたものであるとして説明したが、図１２に示したように、表示面から見て左右方向ＬＲへの荷電粒子２４０の移動を妨げる位置に支柱２２６が設けられたものであってもよい。この場合、刺激応答性高分子ゲル２２３は接着剤２２５のみによって固定される。

また、上述の実施例では、第一電極２６１及び第二電極２６２に同じ極性の電圧を加えることによって荷電粒子２４０を移動させたが、極性の異なる電圧を加えるようにしてもよい。例えば第一の実施例の電気泳動表示媒体２００において、表示面に黒色を表示させたい場合は、第一電極２６１を２０Ｖの電圧を印加し、第二電極２６２に−２０Ｖの電圧を印加させる。また表示面に白色を表示させたい場合は第一電極２６１に−２０Ｖの電圧を印加し、第二電極２６２に２０Ｖの電圧を印加すればよい。

また、上述の第二の実施例では、図１０に示したように時刻ｔから時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）までの間に第二電極２６２に１０Ｖの電圧が印加されるとして説明したが、時刻ｔから時刻ｔ＋（ｔ_１＋ｔ_２）までの間に第二電極２６２に０Ｖの電圧が印加されたままの状態にしておいてもよい（図１３参照）。荷電粒子２４０を移動させるためには共通電極４６５と第二電極２６２との間には４０Ｖの電位差が必要であり、１０Ｖの電位差では荷電粒子２４０は移動することが無いからである。このようにすれば消費電力を抑えることができる。

第一実施例の電気泳動表示媒体を表示面側から見た概略図である。 （ａ）は、刺激応答性高分子ゲルが膨潤した場合における、第一実施例の電気泳動表示媒体の一部を拡大した図面、（ｂ）は、支柱に固定された膨潤した刺激応答性高分子ゲル一枚を拡大した図面である。 刺激等統制高分子ゲルが収縮した場合における、第一実施例の電気泳動表示媒体の一部を拡大した図面である。 刺激応答性高分子ゲルが膨潤した場合における、第一実施例の電気泳動表示媒体の断面図である。 刺激応答性高分子ゲルが収縮した場合における、第一実施例の電気泳動表示媒体の断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、第一実施例の刺激応答性高分子ゲル収縮の過程を示す図面である。 （ａ）から（ｅ）は、白色から黒色への表示の切り替えの過程示す第一実施例の電気泳動表示媒体の断面図である。 （ａ）は、第一実施例の電気泳動表示媒体における、白色から黒色へ表示画像の切り替えを行う際の、第一電極、第二電極、第三電極及び第四電極に印加される表示の切り替えのための電圧のタイミングチャート、（ｂ）は、第一実施例の電気泳動表示媒体における、黒色から白色へ表示画像の切り替えを行う際の、第一電極、第二電極、第三電極及び第四電極に印加される表示の切り替えのための電圧のタイミングチャートである。 刺激応答性高分子ゲルが膨潤した場合における、第二実施例の電気泳動表示媒体の断面図である。 （ａ）は、第二実施例の電気泳動表示媒体における、白色から黒色へ表示画像の切り替えを行う際の、共通電極、第二電極及び第四電極に印加される表示の切り替えのための電圧のタイミングチャート、（ｂ）は、第二実施例の電気泳動表示媒体における、黒色から白色へ表示画像の切り替えを行う際の、共通電極、第二電極及び第四電極に印加される表示の切り替えのための電圧のタイミングチャートである。 （ａ）は、本発明を適用したの場合における、刺激応答性高分子ゲルが膨潤した際の、荷電粒子封入室に不活性ガスと荷電粒子とが充填された電気泳動表示媒体の断面図、（ｂ）は、本発明を適用したの場合における、刺激応答性高分子ゲルが収縮した際の、荷電粒子封入室に不活性ガスと荷電粒子とが充填された電気泳動表示媒体の断面図である。 支柱の配置における別の態様を示す図面である。 （ａ）は、第二実施例の電気泳動表示媒体における、白色から黒色へ表示画像の切り替えを行う際の、共通電極、第二電極及び第四電極に印加される表示の切り替えのための電圧における別の態様を示すタイミングチャート、（ｂ）は、第二実施例の電気泳動表示媒体における、黒色から白色へ表示画像の切り替えを行う際の、共通電極、第二電極及び第四電極に印加される表示の切り替えのための電圧における別の態様を示すタイミングチャートである。 従来の電気泳動表示媒体の断面図である。

符号の説明

２００ 電気泳動表示媒体
２１１ 第一基板
２１２ 第二基板
２２０ 隔壁
２２１ 第一支持部
２２２ 第二支持部
２２３ 刺激応答性高分子ゲル
２２４ 支柱
２２５ 接着剤
２２６ 支柱
２３０ 荷電粒子封入室
２４０ 荷電粒子
２４１ 黒色荷電粒子
２４２ 白色荷電粒子
２５０ 分散媒
２６１ 第一電極
２６２ 第二電極
２６３ 第三電極
２６４ 第四電極
２７０ 電圧印加制御手段
２８０ 封止壁
３００ 液体
４６５ 共通電極
６００ 不活性ガス
７００ 袋
７００ａ 開口部
８００ 薄膜

Claims (16)

1. 表示面を構成する透明な第一基板と、前記第一基板に対向する第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に設けられた隔壁とを備え、前記第一基板と前記第二基板と前記隔壁によって形成された荷電粒子封入室に荷電粒子が封入されており、電界に応じて前記荷電粒子が移動することにより前記表示面に画像が表示される電気泳動表示媒体において、
   前記隔壁の所定の部分に、外部からの所定の刺激に応答して、前記荷電粒子封入室側に膨潤若しくは該隔壁側に収縮する刺激応答性高分子ゲルと、前記刺激応答性高分子ゲルの一部を固定するためのゲル固定手段とを有することを特徴とする電気泳動表示媒体。
2. 前記刺激応答性高分子ゲルに所定の刺激を付与する刺激付与手段と、
   前記第一基板側に設けられた透明な第一電極と、
   前記第二基板側に前記第一電極に対向して設けられた第二電極とを有することを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示媒体。
3. 前記所定の隔壁は、前記刺激応答性高分子ゲルを第一基板側から支持する第一支持部と、前記刺激応答性高分子ゲルを第二基板側から支持する第二支持部とを備え、
   前記第一支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面から前記第一基板までの長さ、及び、前記第二支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面から前記第二基板までの長さが、少なくとも前記荷電粒子の直径よりも長いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気泳動表示媒体。
4. 前記刺激付与手段は、前記第一支持部の先端と前記第二支持部の先端との少なくともいずれか一方に設けられ、前記刺激付与手段と前記刺激応答性高分子ゲルとが当接していることを特徴とする請求項３記載の電気泳動表示媒体。
5. 前記ゲル固定手段は、前記刺激応答性高分子ゲルと前記第一支持部との当接面及び前記刺激応答性高分子ゲルと前記第二支持部との当接面に塗布された接着剤であることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
6. 前記ゲル固定手段は、前記第一支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面及び前記第二支持部と前記刺激応答性高分子ゲルとの当接面に塗布された接着剤と、前記第一前記刺激応答性高分子ゲルを貫通するようにして前記第一支持部と前記第二支持部との間に設けられた支柱とを有することを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
7. 前記荷電粒子は前記荷電粒子を分散させるための分散媒と共に荷電粒子封入室に封入されており、
   前記刺激応答性高分子ゲルが、前記分散媒と同じ色であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
8. 前記刺激応答性高分子ゲルを有する隔壁が表示面の左右方向に延設され、且つ、表示面の上下方向に所定の間隔を隔てて設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７記載のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
9. 前記刺激応答性高分子ゲルは表示面の上方向にも下方向にも膨潤し、前記刺激応答性高分子ゲルが表示面の上下方向に膨潤した場合、隣り合う前記刺激応答性高分子ゲル同士が当接することを特徴とする請求項８記載の電気泳動表示媒体。
10. 前記刺激応答性高分子ゲルが、電界を加えられると収縮する性質を持ち、
    前記刺激付与手段が前記第一基板側に設けられた第三電極及び前記第二基板側に設けられた第四電極であることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
11. 前記第一電極と前記第二電極と前記刺激付与手段とに電圧を印加するための電圧印加制御手段を有し、
    前記電圧印加制御手段が前記刺激付与手段に電圧を印加して前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させた後、前記第一電極及び前記第二電極に電圧を印加することを特徴とする請求項１０記載の電気泳動表示媒体。
12. 前記荷電粒子を移動させる場合に、前記電圧印加制御手段は、所定電圧を前記第一電極若しくは前記第二電極のいずれか一方に加え、前記所定電圧と同じ極性で且つ前記所定電圧よりも高い電圧若しくは前記所定電圧よりも低い電圧を前記第一電極若しくは前記第二電極の他方に加えることを特徴とする請求項１１記載の電気泳動表示媒体。
13. 前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記電圧印加制御手段は、前記荷電粒子を移動させるための電位差よりも低い電位差を、前記第三電極と前記第四電極とに与えることを特徴とする請求項１２記載の電気泳動表示媒体。
14. 前記第一電極と前記第三電極を共通、若しくは、前記第二電極と前記第四電極を共通にした共通電極を有し、
    前記電圧印加制御手段は、前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記所定電圧より低い電圧を前記共通電極に加え、前記荷電粒子を移動させる場合に前記所定電圧を前記共通電極に加えることを特徴とする請求項１３記載の電気泳動表示媒体。
15. 前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記電圧印加制御手段は、前記共通電極に加える電圧と同じ電圧を前記第一電極若しくは前記第二電極のうち共通電極としていない電極に加えることを特徴とする請求項１４記載の電気泳動表示媒体。
16. 前記刺激応答性高分子ゲルを収縮させる場合に、前記電圧印加制御手段は、前記第一電極若しくは前記第二電極のうち共通電極としていない電極に電圧を加えないことを特徴とする請求項１４記載の電気泳動表示媒体。

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