JP2008181058A - 表示媒体、及び表示装置 - Google Patents

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恭史 諏訪部
Satoshi Tatsuura
智 辰浦
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義則 町田
Masaaki Abe
昌昭 阿部
Kiyoshi Shigehiro
清 重廣
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Abstract

【課題】表示濃度の不均一を抑制可能な表示媒体及び表示装置を提供する。
【解決手段】表示基板19と背面基板21との間に、基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群22と、この粒子群22を分散するための分散媒と、粒子群22を構成する各粒子が移動可能な複数の孔を有する多孔質部材24と、この多孔質部材24の所定領域の孔の少なくとも一部を一対の基板の向かい合う方向に埋めた埋込部材32と、を備えた表示媒体12と、この表示媒体12に電界を形成する電界形成部34と、を備えた表示装置10。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示媒体、及び表示装置に関する。
従来、繰り返し書き換えが可能な画像表示媒体として、着色粒子を用いた表示媒体が知られている。
この表示媒体は、例えば一対の基板と、一対の基板間に形成された電界に応じて基板間を移動可能に該基板間に封入された粒子群と、を含んで構成されている。一対の基板間に封入された粒子群としては、特定の色に着色された1種類の粒子群である場合や、互いに色及び移動に必要な電界強度の異なる複数種類の粒子群である場合等がある。
この表示媒体では、一対の基板間に電圧を印加することにより封入されている粒子を移動させることで、何れか一方の基板側に移動した粒子の量及び移動した粒子の色に応じた色の画像を表示させている。すなわち、表示対象となる画像の色に応じて、移動させる対象となる粒子群を移動させるための強度の電圧を基板間に印加することで、移動対象となる粒子群を一対の基板の何れか一方側へ移動させて表示対象の画像の色に応じた画像を表示している。
上述の表示媒体において、基板間に粒子群とは異なる光学的反射特性を有する多孔質層を含有させることで、粒子群の移動による色表示とは異なる色を表示する技術(例えば、特許文献1参照)が知られている。また、この一対の基板間に多孔質層を配置した構成の表示層を、複数層積層した技術(例えば、特許文献2参照)も知られている。
これらの技術によれば、粒子が遮蔽性のある多孔質層を通過して一対の基板の一方側または他方側に移動することにより、粒子の色または多孔質層の色を表示している。
特公昭50−015120 特開2003−186062号公報
本発明は、表示濃度の不均一を抑制可能な表示媒体及び表示装置を提供すること課題とする。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散するための分散媒と、前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が移動可能な複数の孔を有する多孔質部材と、前記多孔質部材を所定領域に区画するための埋込部材であって、該多孔質部材の前記一対の基板の向かい合う方向に沿って存在する孔の内の少なくとも一部の孔を埋め込んだ埋込部材と、を備えた事を特徴とする表示媒体である。
請求項2に係る発明は、前記所定領域は、前記多孔質部材の前記一対の基板の板面方向において所定間隔毎に区画された領域であることを特徴とする請求項1に記載の表示媒体である。
請求項3に係る発明は、前記埋込部材は、前記一対の基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示媒体である。
請求項4に係る発明は、前記埋込部材は、前記不連続な領域を前記板面方向に所定間隔毎に有することを特徴とする請求項3に記載の表示媒体である。
請求項5に係る発明は、前記埋込部材は、前記多孔質部材の少なくとも一部を溶融して構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項6に係る発明は、前記埋込部材は、前記多孔質部材の孔を充填剤により充填して構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項7に係る発明は、前記多孔質部材と前記分散媒の色が同じであることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項8に係る発明は、前記粒子群は電界に応じて移動するために必要な電圧を有することを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項9に係る発明は、前記粒子群と前記多孔質部材とが異なる色であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項10に係る発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散するための分散媒と、前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、前記多孔質部材を所定の領域に区画する埋込部材であって、該多孔質部材の前記一対の基板の向かい合う方向に沿って存在する孔の内の少なくとも一部の孔を埋め込んだ埋込部材とを有する表示媒体と、前記表示媒体の一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、を備えた表示装置である。
請求項11に係る発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散させる分散媒と、前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、前記一対の基板間の間隙を保持すると共に該基板間を所定の領域に区画する区画部材であって、前記一対の基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有する区画部材と、を備えた事を特徴とする表示媒体である。
請求項12に係る発明は、前記区画部材は、前記不連続な領域を前記板面方向に所定間隔毎に有することを特徴とする請求項11に記載の表示媒体である。
請求項13に係る発明は、前記区画部材は、前記多孔質部材の少なくとも一部を溶融して構成されたことを特徴とする請求項11または請求項12に記載の表示媒体である。
請求項14に係る発明は、前記区画部材は、前記多孔質部材の孔を充填剤により充填して構成されたことを特徴とする請求項11または請求項13に記載の表示媒体である。
請求項15に係る発明は、前記多孔質部材と前記分散媒の色が同じであることを特徴とする請求項11乃至請求項14の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項16に係る発明は、前記粒子群は電界に応じて移動するために必要な電圧を有することを特徴とする請求項11乃至請求項15の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項17に係る発明は、前記粒子群と前記多孔質部材とが異なる色であることを特徴とする請求項11乃至請求項16の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項18に係る発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散させる分散媒と、前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、前記一対の基板間を所定の領域に区画する区画部材であって、前記一対の基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有する区画部材と、を有する表示媒体と、前記表示媒体の一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、を備えた表示装置である。
請求項1に係る発明によれば、埋込部材を有さない場合に比べ、表示濃度の不均一を抑制することができるという効果を奏する。
請求項2に係る発明によれば、表示媒体に外部から力が加えられた場合であっても、表示濃度の不均一を抑制することができるという効果を奏する。
請求項3に係る発明によれば、表示媒体に外部から力が加えられた場合であっても、さらに埋込部材の破壊を抑制することができるという効果を奏する。
請求項4に係る発明によれば、より埋込部材の破壊を抑制することができるという効果を奏する。
請求項5に係る発明によれば、さらに埋込部材と多孔質部材との間に隙間が生じることを抑制することができるという効果を奏する。
請求項6に係る発明によれば、多孔質部材の孔を効率良く埋めることが出来ると共に、埋込部材と多孔質部材との間に隙間が発生することを抑制することができるという効果を奏する。
請求項7に係る発明によれば、さらに表示コントラストが向上するという効果を奏する。
請求項8に係る発明によれば、さらに電力の消費なく画像が保存できるという効果を奏する。
請求項9に係る発明によれば、より多くの色を表示できるという効果を奏する。
請求項10に係る発明によれば、表示濃度の不均一を抑制可能な表示装置を提供することができるという効果を奏する。
請求項11に係る発明によれば、表示媒体に外部から力が加えられた場合であっても、区画部材の破壊や剥がれを抑制することが出来るとともに、表示濃度の不均一を抑制することができるという効果を奏する。
請求項12に係る発明によれば、より区画部材の破壊や剥がれを抑制することができるという効果を奏する。
請求項13に係る発明によれば、区画部材と多孔質部材との間に隙間が生じることを抑制することができるという効果を奏する。
請求項14に係る発明によれば、多孔質部材の孔を効率良く埋めることが出来ると共に、区画部材と多孔質部材との間に隙間が発生することを抑制することができるという効果を奏する。
請求項15に係る発明によれば、さらに表示コントラストが向上するという効果を奏する。
請求項16に係る発明によれば、さらに電力の消費なく画像が保存できるという効果を奏する。
請求項17に係る発明によれば、より多くの色を表示できるという効果を奏する。
請求項18に係る発明によれば、区画部材の破壊や剥がれを抑制することが出来るとともに、表示濃度の不均一を抑制可能な表示装置を提供することができるという効果を奏する。
(第1の実施の形態)
以下、本実施の形態の表示装置の一の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置10は、表示媒体12と、表示媒体12内に電界を形成するための電界形成部34と、を含んで構成されている。
表示媒体12は、画像表示面とされる表示基板19、表示基板19に間隙をもって対向する背面基板21、これらの基板間を所定間隔に保持するための間隙部材28、及び粒子群22を含んで構成されている。
表示基板19は、支持基板14上に表面電極18が積層されて構成されている。背面基板21は、支持基板16上に背面電極20が積層されて構成されている。表示基板19と背面基板21との間には、分散媒26が封入されている。粒子群22は、複数の粒子から構成されており、この分散媒26中に分散され、表示基板19と背面基板21との間に形成された電界強度に応じて表示基板19と背面基板21との基板間を移動する。
表示基板19と背面基板21との間には、粒子群22を構成する複数の粒子各々が通過可能な孔を有する多孔質部材24が設けられている。
また、表示基板19と背面基板21との間には、多孔質部材24の所定領域の孔の少なくとも一部を表示基板19と背面基板21とが向かい合う方向に埋めるための埋込部材32が設けられている(詳細後述)。
支持基板14、または支持基板14と支持基板16との双方は、透光性を有している。ここで、本実施の形態における透光性とは、可視光の透過率が70%以上、望ましくは90%以上であることを示している。
上記支持基板14及び支持基板16としては、ガラスや、プラスチック、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等を用いることができる。
表面電極18及び背面電極20には、インジウム、スズ、カドミウム、アンチモン等の酸化物、ITO等の複合酸化物、金、銀、銅、ニッケル等の金属、ポリピロールやポリチオフェン等の有機材料等を使用することができる。これらは単層膜、混合膜あるいは複合膜として使用でき、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等で形成できる。また、その厚さは、蒸着法、スパッタリング法によれば、通常100〜2000Åである。背面電極20及び表面電極18は、従来の液晶表示素子あるいはプリント基板のエッチング等従来公知の手段により、所望のパターン、例えば、マトリックス状、あるいはパッシブマトリックス駆動を可能とするストライプ状に形成することができる。
なお、表示基板19は、表面電極18を支持基板14に埋め込んだ構成であってもよい。また、背面基板21は、背面電極20を支持基板16に埋め込んだ構成であってもよい。この場合、支持基板14及び支持基板16の材料が粒子群22の各粒子の電気的特性または磁気的特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、支持基板14及び支持基板16各々の材質は、粒子群22の各粒子の組成等に応じて選択する。
なお、背面電極20及び表面電極18各々を表示基板19及び背面基板21と分離させ、表示媒体12の外部に配置してもよい。
また、上記では、表示基板19と背面基板21の双方に電極(表面電極18及び背面電極20)を備える場合を説明したが、何れか一方にだけ設けるようにしてもよい.
また、上記表示媒体12において(図1参照)、アクティブマトリックス駆動を可能にするために、表示基板19及び背面基板21は、表示する画像の画素毎にTFT(薄膜トランジスタ)を備えていてもよい。配線の積層化及び部品実装が容易であることから、TFTは表示基板ではなく背面基板21に形成することが好ましい。
なお、表示媒体12を単純マトリクス駆動とすると、表示媒体12を備えた詳細を後述する表示装置10の構成を簡易な構成とすることができ、TFTを用いたアクティブマトリックス駆動とすると、単純マトリクス駆動に比べて表示速度を速くすることができる。
なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、表示媒体12に画像を表示したときに同じ色及び濃度の画像を表示するための領域に着目した図を用いて本実施の形態を説明する。
上記表面電極18及び背面電極20が、各々支持基板14及び支持基板16上に形成されている場合、表面電極18及び背面電極20の破損や、粒子群22の各粒子の固着を招く電極間のリークの発生を防止するため、必要に応じて表面電極18及び背面電極20各々上に誘電体膜としての表面層を形成することが好ましい。
この表面層を形成する材料としては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、エポキシ、ポリイソシアネート、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリメチルメタクリレート、共重合ナイロン、紫外線硬化アクリル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。
また、誘電体膜を構成する材料として上述した材料の他に、この材料中に電荷輸送物質を含有させたものも使用できる。
電荷輸送物質としては、例えば、正孔輸送物質であるヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、アリールアミン化合物等が挙げられる。また、電子輸送物質であるフルオレノン化合物、ジフェノキノン誘導体、ピラン化合物、酸化亜鉛等も使用できる。さらに、電荷輸送性を有する自己支持性の樹脂を用いることもできる。
具体的には、ポリビニルカルバゾール、米国特許第4806443号に記載の特定のジヒドロキシアリールアミンとビスクロロホルメートとの重合によるポリカーボネート等が挙げられる。誘電体膜としての表面層は、粒子群22の帯電特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、粒子群22の組成等に応じて選択する。表示媒体12を構成する表示基板19は、上述のように透光性を有する必要があるので、上記各材料のうち透光性を有する材料を使用することが好ましい。
表示基板19と背面基板21との基板間を保持するための間隙部材28は、表示基板19の透光性を損なわないように形成され、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化樹脂、ゴム、金属等で形成することができる。
なお、間隙部材28は表示基板19及び背面基板21の何れか一方と一体化されてもよい。この場合には、表示基板19または背面基板21をエッチングするエッチング処理、レーザー加工処理、予め作製した型を使用してプレス加工処理または印刷処理等を行うことによって作製することができる。
この場合、間隙部材28は、表示基板19側、背面基板21側のいずれか、又は双方に作製することができる。
間隙部材28は有色でも無色でもよいが、表示媒体12に表示される表示画像に悪影響を及ぼさないように無彩色あるいは無色透明であることが好ましく、その場合には、例えば、ポリスチレンやポリエステルやアクリルなどの透明樹脂等を使用することができる。
なお、この間隙部材28は、埋込部材32を構成する材料と同じ材料及び同じ方法で構成してもよい(詳細後述)。
粒子群22は、複数の粒子から構成され、表面電極18と背面電極20との電極間に(すなわち、表示基板19と背面基板21との基板間に)、粒子群22に応じて予め定められた閾値電圧を超える電圧が印加されて表示基板19と背面基板21との基板間に所定の電界強度以上の電界が形成されることで分散媒26中を移動する。
表示媒体12における表示色の変化は、この粒子群22を構成する各粒子の分散媒26中の移動によって生じる。
上記粒子群22は、粒子群22の各粒子を移動させるために必要な電圧範囲を有している。すなわち、上記粒子群22は、粒子が移動開始するために必要な電圧と移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和するまでの電圧範囲を有している。
なお、上記電圧とは、表示基板19と背面基板21との基板間に印加される電圧を示している。
上記「表示濃度が飽和」したときの表示濃度は、表示媒体12の表示基板19側における色濃度を光学濃度(Optical Density=OD)の反射濃度計X-rite社の反射濃度計で測定しながら、表示基板19と背面基板21側との間に電圧を印加して且つこの電圧を測定濃度が増加する方向に除々に変化(印加電圧値を増加または減少)させて、単位電圧あたりの濃度変化が飽和し、且つその状態で電圧及び電圧印加時間を増加させても濃度変化が生じず、濃度が飽和したときの濃度を示している。
すなわち、上記電圧範囲外の電圧が表示基板19と背面基板21との基板間に印加されているときには、表示媒体12の表示濃度に変化は現れず、上記電圧範囲内の電圧が表示基板19と背面基板21との間に印加されると、表示媒体12の表示濃度に変化が現れる。
この「表示媒体12の表示濃度に変化が現れた」状態とは、表示媒体12の表面電極18と背面電極20とに電圧を印加して、この電圧値を0Vから連続的に変化させ、表示濃度の変化を目視観察により評価を行って、変化が現れた状態を表す。また、この評価において表示濃度に変化が現れた状態とは、表示基板19の濃度を濃度計(X−Rite社製、X−Rite404A)によって測定したところ、電圧印加前の濃度に対する濃度変化が、0.1以上の変化量であった状態を表す。
粒子群22の上記電圧範囲を調整するためには、粒子群22を構成する粒子の平均帯電量、各粒子表面の分散媒に対する流動抵抗、平均磁気量(磁化の強さ)、粒子の粒径、及び粒子の形状係数の何れか1つまたは複数を調整すればよい。
粒子群22を構成する各粒子の平均帯電量の調整は、具体的には、前記した樹脂に配合する帯電制御剤の種類と量、粒子表面に結合するポリマー鎖の種類と量、粒子表面に添加したり埋め込んだりする外添剤の種類と量、粒子表面に付与する界面活性剤やポリマー鎖やカップリング剤の種類と量、粒子の比表面積(体積平均一次粒径や粒子の形状係数)等を調整することによって可能である。
また、各粒子の平均磁気量の調整は、具体的には、粒子に磁性を付与する各種の方法を用いることができる。
例えば、従来の電子写真の磁性トナーのように、粉末状のマグネタイト等の磁性体を樹脂に混合して粒子を作成したり、磁性体とモノマーを分散し、重合して粒子を作成したりすることができる。また、多孔質粒子の細孔に磁性体を沈着させて作成する。あるいは、磁性体を被覆する方法も知られている。例えば、磁性体表面に設けた活性点から重合させて磁性体を樹脂でくるんだ粒子を作成したり、磁性体表面に溶解させた樹脂を沈着させて磁性体を樹脂でくるんだ粒子を作成したりする。磁性体として軽くて透明な、あるいは着色した有機磁性体も使用可能である。粒子の平均磁気量の調整は、使用する磁性体の種類と量を調整することによって可能である。
また、粒子の粒径の調整は、具体的には、粒子を作成する際に行う。粒子を重合法にて作成する場合は分散剤等の量や分散条件、加熱条件等、また、粒子を混練粉砕分級して作成する場合は分級条件等、また、粒子の構成材料をボールミル粉砕して作成する場合はボールミルに用いられる鋼球のサイズ、回転時間、回転速度等、を調整することによって可能である。上記に限られるわけではない。
また、粒子の形状係数の調整は、具体的には、例えば、特開平10−10775公報記載の溶媒にポリマーを溶解し、着色剤を混合し、無機分散剤の存在下で水系媒体中に分散し粒子化させる、所謂、懸濁重合法において、モノマーと相溶性のある重合性のない有機溶媒を添加し、懸濁重合をおこない、粒子を作製、取り出し、乾燥させる工程で、有機溶媒を除去させる乾燥方法を選択する方法が好適に挙げられる。この乾燥方法としては凍結乾燥法が好適に挙げられ、この凍結乾燥法においては、−10℃から−200℃、さらには−30℃から−180℃の範囲で行うことが好ましい。また、凍結乾燥法は、圧力40Pa以下程度で行うが、特に13Pa以下で行うことが好ましい。また、特開2000−292971公報記載の小粒子を凝集させ、合一させ、所望の粒子径に増大させる方法等でも粒子形状を制御させるができる。
なお、粒子群22は、上述のような粒子を移動させるために必要な電圧範囲を有さずに、どのような電圧を印加された場合であっても移動する構成であってもよいが、上述のように、電圧範囲を有する方が、表示画像のメモリー性があって、電力の消費無く画像を保存できるので望ましい形態である。
この粒子群22の各粒子としては、ガラスビーズ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物粒子等、熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂粒子、これらの樹脂粒子の表面に着色剤を固定したもの、熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂中に着色剤を含有する粒子、及びプラズモン発色機能を有する金属コロイド粒子等が挙げられ、例えば、特願2006−36877に記載されたものを用いることができる。また、粒子群22の各粒子を作製する方法についても、特願2006−376877に記載されたものを用いることができる。
上記粒子群22の分散媒26に対する含有量(粒子群質量/(粒子群質量+分散媒質量)×100)(質量%)としては、所望の色相が得られる濃度であれば特に限定されるものではなく、表示媒体12の厚さ(すなわち、表示基板19と背面基板21との基板間の距離)に応じて含有量を調整する。即ち、所望の色相を得るために、表示媒体12の厚みが厚くなるほど含有量は少なくなり、表示媒体12の厚みが薄くなるほど粒子群22の含有量を多くする。一般的には、0.01〜50質量%である。
粒子群22が分散される分散媒26としては、高抵抗液体であることが好ましい。ここで、「高抵抗」とは、体積抵抗率が1010Ω・cm以上、望ましくは1012Ω・cm以上であることを示している。
上記高抵抗液体として具体的には、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、デカン、ヘキサデカン、ケロセン、パラフィン、イソパラフィン、シリコーンオイル、ジククロロエチレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、高純度石油、エチレングリコール、アルコール類、エーテル類、エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、2−ピロリドン、N−メチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ベンジン、ジイソプロピルナフタレン、オリーブ油、イソプロパノール、トリクロロトリフルオロエタン、テトラクロロエタン、ジブロモテトラフルオロエタンなどや、それらの混合物が好適に使用できる。
また、下記体積抵抗値となるよう不純物を除去することで、水(所謂、純水)も、分散媒26として使用することができる。該体積抵抗値としては、103Ωcm以上で使用でき、1010Ωcm以上であることが好適であり、さらに1012Ωcm以上であることがより好ましい。
なお、高抵抗液体には、必要に応じて、酸、アルカリ、塩、分散安定剤、酸化防止や紫外線吸収などを目的とした安定剤、抗菌剤、防腐剤などを添加することができるが、上記で示した特定の体積抵抗値の範囲となるように添加することが好ましい。
また、高抵抗液体には、帯電制御剤として、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、金属石鹸、アルキルリン酸エステル類、コハク酸イミド類等を添加して使用できる。
イオン性および非イオン性の界面活性剤としては、より具体的には以下があげられる。ノニオン活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド等が挙げられる。アニオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタリンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸等がある。カチオン界面活性剤としては、第一級ないし第三級のアミン塩、第四級アンモニウム塩等があげられる。これら帯電制御剤は、粒子固形分に対して0.01重量%以上、20重量%以下が好ましく、特に0.05〜10重量%の範囲が好ましい。0.01重量%を下回ると、希望とする帯電制御効果が不充分であり、また20重量%を越えると、現像液の過度な電導度の上昇を引き起こす。
なお、表示媒体12に封入される上記粒子群22は、分散媒26として高分子樹脂に分散されていることも好ましい。この高分子樹脂としては、高分子ゲル、ネットワークポリマー等であることも好ましい。
この高分子樹脂としては、アガロース、アガロペクチン、アミロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、イソリケナン、インスリン、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カードラン、カゼイン、カラギーナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルデンプン、カロース、寒天、キチン、キトサン、絹フィブロイン、クアーガム、クインスシード、クラウンゴール多糖、グリコーゲン、グルコマンナン、ケラタン硫酸、ケラチン蛋白質、コラーゲン、酢酸セルロース、ジェランガム、シゾフィラン、ゼラチン、ゾウゲヤシマンナン、ツニシン、デキストラン、デルマタン硫酸、デンプン、トラガカントゴム、ニゲラン、ヒアルロン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、プスツラン、フノラン、分解キシログルカン、ペクチン、ポルフィラン、メチルセルロース、メチルデンプン、ラミナラン、リケナン、レンチナン、ローカストビーンガム等の天然高分子由来の高分子ゲルが挙げられる他、合成高分子の場合にはほとんどすべての高分子ゲルが挙げられる。
更に、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、及びアミドの官能基を繰り返し単位中に含む高分子等が挙げられ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリルアミドやその誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシドやこれら高分子を含む共重合体を挙げることができる。
これら中でも、製造安定性、電気泳動特性等の観点から、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリルアミド等が好ましく用いられる。
これら高分子樹脂は、前記高抵抗液体と共に分散媒26として用いることが好ましい。
また、この分散媒26に下記着色剤を混合することで、表示媒体12に粒子群22の色とは異なる色を表示させることができる。例えば、着色剤として白色を示す着色剤を混合することにより、粒子群22の色が黒色の場合には、表示媒体12にいて白色と黒色とを表示することができる。
この分散媒26に混合する白色着色剤としては、酸化チタンや酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの白色顔料粒子が挙げられる。また、白色以外に着色する場合には、有機若しくは無機の顔料や、油溶性染料等を使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニン銅系シアン色材、アゾ系イエロー色材、アゾ系マゼンタ色材、キナクリドン系マゼンタ色材、レッド色材、グリーン色材、ブルー色材等の公知の着色剤を挙げることができる。具体的には、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3、等を代表的なものとして例示することができる。
なお、この分散媒26の色を、後述する多孔質部材24と同じ色に調整すれば、粒子群22が多孔質部材24より背面基板21側へ移動した場合に、背面基板21側へ移動した粒子群22の遮蔽性(表示基板19側から視認されたときの)が向上するので、表示コントラストを向上させることができる。
多孔質部材24は、粒子群22を構成する各粒子が移動可能な孔を有する部材であって、この孔は、粒子群22を構成する各粒子が孔内を通じて、表示基板19側から背面基板21側へ、背面基板21側から表示基板19側へ、または表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に交差する方向等へと移動することができるものである。多孔質部材24は粒子群22とは異なる色を有し、粒子群が多孔質部材の表示基板側にある場合には粒子群の色を、表示基板に対して背面基板側にある場合には、多孔質部材の色が表示され、表示媒体12に粒子群22の色とは異なる色を表示させることができる。
多孔質部材24の厚みは、粒子群22を構成する粒子の体積平均粒径以上であることが望ましい。多孔質部材の孔部分から背面の粒子群が観察される場合があるので、多孔質部材の厚みは3層程度(体積平均径の3倍程度)あることがさらに望ましい。これにより、多孔質部材24Aの孔内に粒子群22を構成する粒子が入り込んで移動し、表示媒体12において十分な表示濃度を実現することができる。
多孔質部材24としては、例えば、例えばゼラチンなどの多孔質体、多孔質シリカ、ポリアクリルアミドなどの編目構造を持った高分子や、繊維の集合体等を使用することができる。また、アクリル樹脂やスチレン樹脂などの熱可塑性を有する樹脂を使用した粒子の集合体を使用してもよい。
なお、以下では、多孔質部材24を粒子の集合体として構成した場合には、多孔質部材24A(図1参照)と称して説明し、多孔質部材24をゼラチンなどの多孔質体、多孔質シリカ、ポリアクリルアミドなどの編目構造を持った高分子や、繊維の集合体として構成した場合には、多孔質部材24B(図2参照)と称して説明する。また、多孔質部材24Aと多孔質部材24Bとを総称する場合には、多孔質部材24と称して説明する。
なお、図2に示す、多孔質部材24Bを有する表示媒体13及びこの表示媒体13を有する表示装置11については、多孔質部材24Aにかえて多孔質部材24Bを用いている以外は同一の構成であるため説明を省略する。
多孔質部材24を粒子の集合体として構成する場合には、図1に示すように、多孔質部材24Aを、表示基板19と背面基板21との間の領域内において少なくとも表示基板19の板面方向に粒子が配列されて構成されていればよいが、図1に示すように、表示基板19と背面基板21との間の全領域に渡って、該粒子が互いに動けない程度の密度で充填されていることが望ましい。
多孔質部材24Aを構成する各粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、該粒子の集合体を表示基板19と背面基板21との間の領域に配置したときに、多孔質部材24Aを構成する隣接する粒子の間隙(多孔質部材24Aの孔に相当)を、粒子群22を構成する各粒子が通過できる程度の平均粒径を有していることが好ましい。
このため、多孔質部材24Aを構成する粒子の平均粒径は、粒子群22を構成する粒子の平均粒径の10倍以上であることが好ましく、25倍以上であることが好ましい。多孔質部材24Aを構成する粒子の平均粒径が、粒子群22を構成する粒子の平均粒径の10倍未満では、多孔質部材24Aを構成する粒子と粒子の間を介して粒子群22を構成する粒子が通過することが困難となるため、表示色濃度の変更が困難となる場合がある。なお、多孔質部材24Aを構成する粒子の平均粒径の上限は特に限定されないが、表示基板19と背面基板21との間の距離より小さい。
一例としては、粒子群22の平均粒径が0.01μm〜1μmである場合には、多孔質部材24Aを構成する粒子の平均粒径が1μm〜20μmの範囲内であることが望ましい。
一方、図2に示すような、ゼラチンなどの多孔質体、多孔質シリカ、ポリアクリルアミドなどの編目構造を持った高分子や、繊維の集合体等として構成した多孔質部材24としての多孔質部材24Bの平均孔径としては、表示基板19と背面基板21との間に電界が印加された際に、粒子群22を構成する各粒子が移動可能な大きさであれば特に限定されないが、具体的には、粒子群22を構成する粒子の平均粒径の5倍以上であることが好ましく、10倍以上であることが好ましい。多孔質部材24Bの平均孔径が粒子群22の平均粒径の10倍未満では、多孔質体や網目構造体や繊維の集合体として構成した多孔質部材24B中の孔中を電気泳動粒子が通過できなくなるため、表示状態の切り替えが困難となる場合がある。
上記繊維の集合体としては、単に繊維を寄せ集めた塊状体や、高密度に配列したもの、繊維を撚ってなる糸を編成した編み物状のもの、ネット状のもの、或いは製織してなる織物状のもの、繊維同士が少なくとも一部融着したり互いに絡み合ったりしてなる不織布状のもの、ウエブ状のもの、シート状のもの等を用いることができ、一例には、不織布が挙げられる。
なお、多孔質部材24の色は、粒子群22の色と異なるものであれば特に限定されない。多孔質部材24を着色する場合には、多孔質部材24を構成する材料中に、上記分散媒26の着色時に用いた着色剤等の公知の着色剤を含有させればよい。具体的には、例えば、多孔質部材24の色を白色とするには、多孔質部材24の表面に白色材を固定すればよい。この白色材としては、二酸化チタンや、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、及び炭酸カルシウム等の白色顔料を用いることができる。
埋込部材32は、表示基板19と背面基板21との間に配置された多孔質部材24を、これらの基板の板面方向に沿って複数の所定の領域に区画するための部材であって、多孔質部材24の一対の基板(表示基板19と背面基板21)の向かい合う方向に沿って存在する孔の内の少なくとも一部の孔を、粒子群22の通過が困難となる程度に埋めている。
なお、本実施の形態及び後述する第2の実施の形態において、基板の板面方向とは、表示基板19の面方向を示している。
表示媒体12にこの埋込部材32が設けられることで、表示媒体12の表示基板19と背面基板21との間に封入された粒子群22を構成する各粒子が、埋込部材32を横切る方向へ移動することを抑制することができる。このため、粒子群22を構成する各粒子が、表示基板19と背面基板21との板面方向に向かって移動することを抑制することができる。
なお、図6(A)は、表示媒体12に設けられた多孔質部材24を表示基板19側から見た(図1中、矢印X方向から視認された)ときの該多孔質部材24A及び埋込部材32を示す模式図である。この図6(A)に示されるように、埋込部材32は、表示基板19と背面基板21との間の多孔質部材24に、表示基板19の板面方向において所定間隔毎に区画化された領域(所定の領域)が形成されるように設けられている。この埋込部材32の該板面方向における間隔は、一定であっても良いし、一定で無くても良い。
なお、この埋込部材32は、望ましくは表示媒体12の視認性の低下を抑制するために、該板面方向に0.1〜50mmの周期で配設されることが好ましい。
また、粒子群22が表示基板19の板面方向に沿って移動することを抑制するためには、埋込部材32を、表示媒体12の視認性を損なわない範囲内で該板面方向に密に配置することが好ましい。この「密に配置」とは、具体的には、該板面方向に隣接する埋込部材32の間隔が表示基板19と背面基板21との距離に対して1倍以上1000倍以下の範囲内であることを示している。1000倍以上となると、埋込部材32による粒子群22の板面方向への移動による濃度不均一を抑制することが困難となり、1倍以下となると、埋込部材32によって表示媒体12の視認性が妨げられる可能性がある。
また、埋込部材32は、表示媒体12の屈曲される方向(例えば、図7中矢印A方向、図6(A)中、矢印A方向)に沿って、複数配列されて設けられることが好ましい。このように埋込部材32を設けることで、表示媒体12中の粒子群22が、表示媒体12自体の屈曲方向へと移動することを抑制することができる。
なお、埋込部材32の表示基板19側から視認される形状は、格子状(図6(A)参照)、円状(図6(B)参照)、波状、等どのような形状であってもよい。
なお、埋込部材32は、上述のように、表示基板19と背面基板21との基板間に配置された多孔質部材24を、表示基板19と背面基板21の板面方向に沿って複数の所定の領域に区画するように設けられ、上記図6(A)及び図6(B)に示す例では、埋込部材32が板面方向に連続して設けられている場合を説明したが、埋込部材32は、この区画化された板面方向に隣り合う所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域(以下、適宜「不連続領域」と称する)を1または複数有することが好ましい。例えば、図6(C)に示すように、埋込部材32は、該板面方向に不連続領域32Aを1または複数有することが好ましい。
この埋込部材32の不連続領域32Aの大きさは、表示媒体12中の粒子群22が通り抜ける事が可能な程度の大きさ以上であることが好ましい。
具体的には、この不連続領域32Aの大きさは、この表示媒体12に応力が加えられていない状態において、粒子群22を構成する粒子の体積平均粒径に対して0.5倍以上20倍以下であることが好ましく、1倍以上10倍以下であることが更に好ましい。
なお、本実施の形態において「不連続領域32Aの大きさ」とは、不連続領域32Aは埋込部材32の不連続な領域を示すことから、この不連続領域32Aを介して対向する埋込部材32間の最小距離を示している。
また、この不連続領域32Aの大きさは、この表示媒体12に、表示基板19及び背面基板21の何れか一方を内側にして曲率半径が30mmとなるように屈曲された状態において、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙に対して0.5倍以上10倍以下であることが好ましく、1倍以上5倍以下であることが更に好ましい。
この図6(C)に示すように、埋込部材32が板面方向に不連続な領域(不連続領域32A)を有すると、表示媒体12が屈曲された場合であっても、埋込部材32の特定の領域に応力が集中することを抑制することができ、埋込部材32の破壊を抑制することができる。例えば、表示媒体12が図7中矢印A方向に屈曲された場合であっても、不連続領域32Aの存在によって、埋込部材32の特定の領域に屈曲による応力が集中することを抑制することができる。
また、埋込部材32の不連続領域32Aは、表示基板19の板面方向に沿って等間隔で設けられることが好ましい。埋込部材32の不連続領域32Aが、表示基板19の板面方向に沿って等間隔で設けられることで、表示媒体12が屈曲されたときに埋込部材32に加わる応力を、不連続領域32Aが等間隔で設けられていない場合に比べて小さくすることができ、埋込部材32の破損を抑制することができる。
なお、表示基板19と背面基板21との間隙を保持するための上記説明した間隙部材28についても、表示基板19と背面基板21との間隙を保持するように一端が表示基板19に接触し他端が背面基板21に接触するように構成すれば、埋込部材32と同一の方法を用いて且つ同一材料で構成してもよい。この構成にすれば、間隙部材28と埋込部材32とを一度の工程で形成でき、工程の簡略化と基板間の距離(間隙部材28の高さと埋込部材32の高さ)を揃えることができ、基板間の距離を基板面に渡って均一に保つことができる。
なお、間隙部材28を、埋込部材32とは異なる材料で構成する場合には、間隙部材28は、表示媒体12の表示基板19と背面基板21との間の、表示媒体12の外部との境界領域にだけ設ける構成とし、表示基板19と背面基板21との間の、該境界領域より内側の領域、すなわち間隙部材28間の領域に、上記埋込部材32を上記と同様にして設けるようにすればよい。
埋込部材32は、多孔質部材24の少なくとも一部の領域を溶融させて、多孔質部材24の一部の領域の孔を塞ぐことによって構成することができる。また、埋込部材32は、多孔質部材24の一部の領域の孔に、該孔を充填するための充填剤を流し入れて、該多孔質部材24の孔を表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に塞ぐことによっても構成することができる。
埋込部材32を、多孔質部材24の少なくとも一部を溶融させた領域として構成する場合には、多孔質部材24の間隙部材28として構成する対象となる領域に、該多孔質部材24を構成する材料の融点以上の熱を加える、該多孔質部材24の溶剤を流し込むことで、熱を加えた領域または溶剤を流し込んだ領域の多孔質部材24を溶かすことで形成すればよい。
また、多孔質部材24の表面から充填剤を供給する方法としては、公知のスクリーンコートバーコート、ロールコート、ブレードコート、スクリーンコート、タンポコート等の接触塗布や、スプレーコート、スピンコート、カーテンコート、ディップコート、インクジェット印刷等の非接触塗布等を用いることができる。
この充填剤としては、ヤング率が0.01〜100MPaショア硬度D10〜100程度の特性を有していることが望ましい。ヤング率が0.01MPa以下だと、分散媒の圧力で破壊することがあり、100MPaを超えると表示媒体の変形に対して追従しづらくなり、破断や剥がれが生じることがある。
上記特性を有する充填剤としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ワックス等の熱硬化性樹脂や、紫外線硬化性樹脂や、感光性樹脂を用いることができ、これらの中でも、分散剤に対する溶解性が低い、硬化後の機械的強度が高いなどの理由から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂を用いる事が望ましい。
例えば、多孔質部材24の表面から上記充填剤として、アクリル樹脂を、この多孔質部材24の所定領域としての埋込部材32形成対象領域に流し込んだ後に、このアクリル樹脂を乾燥、または熱や紫外線等で硬化させることで、多孔質部材24に埋込部材32を構成することができる。
なお、埋込部材32の配設方法は、上記方法に限られず、感光性樹脂を多孔質部材24全体に塗布した後に、多孔質部材24の全領域の内の、埋込部材32の形成対象となる領域以外の領域を所定のパターンを形成したフォトマスクによってマスクして、このマスクした領域を介して多孔質部材24を紫外線によって露光することで感光性樹脂を硬化させた後に、硬化しなかった部分の樹脂をエッチングすることで、埋込部材32を配設してもよい。あるいは、インクジェットによりPVA樹脂など水性の充填剤を埋込部材32の形成対象となる領域以外の領域を所定のパターンで印刷して多孔質部材を埋めた後、樹脂の形成されなかった部分にエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂をスクリーン印刷などで充填した後、溶剤でPVA樹脂を除去して所定の充填剤のパターンを得ることもできる。
この埋込部材32は、図1及び図2に示すように、表示基板19と背面基板21との間の領域を、一端が表示基板19側に接触し且つ他端が背面基板21側に接触して配置されていてもよいが、多孔質部材24の所定領域の孔の少なくとも一部を、表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に向かって埋めるように構成されていればよく、この構成に限られない。また、埋込部材は基板面に平行な面から見た場合に完全に閉じた区画を形成しなくても、その一部が表示基板19と背面基板21との間の方向に埋められていればよい。すなわち、埋込部材32によって表示基板19と背面基板21との基板間が完全に閉じたセル構造に区画されなくても、埋込部材32によって、曲げによる粒子群22の移動や、偏りを抑制することができる。
例えば、図3に示すように埋込部材32の両端部各々が、表示基板19と背面基板21との双方に接触していない構成であってもよいし、何れか一方の端部が表示基板19または背面基板21に接触した構成であってもよい。
また、多孔質部材24が、表示基板19側または背面基板21側に偏在(図4参照)、または表示基板19と背面基板21との間の中央部付近に偏在(図5参照)して設けられている場合には、埋込部材32は、図4及び図5に示すように、多孔質部材24の一部の領域の孔を表示基板19と背面基板21とが向かい合う方向に埋めると共に、一端及び他端各々が表示基板19と背面基板21とに接触して設けられていてもよい。
このように埋込部材32が設けられることで、多孔質部材24の上記所定領域内における孔が、粒子群22の通過が困難となるように埋められることから、粒子群22を構成する粒子が表示基板19の板面方向に沿った動きが埋込部材32によって阻止され、粒子群22が表示基板19の板面方向に動くことを抑制することができる。
また、埋込部材32は、多孔質部材24の孔を埋めるように設けられていることから、表示基板19と背面基板21との間を区切るための部材を別途設けて、この部材間に多孔質部材24を配置することによって粒子群22の表示基板19の板面方向への移動を抑制する場合に比べて、表示媒体12の屈曲や表示基板19に外部から力が加えられることによって、埋込部材32と多孔質部材24との間に隙間が発生することを抑制することができる、また、多孔質部材24自体が表示基板19と背面基板21との間で板面方向にずれる事を抑制することができる。
次に、表示媒体12の作製方法について説明する。なお、以下では、表示媒体13の作成方法について説明する。
表示媒体13の製造方法は特に限定されないが、例えば以下の工程により作製することができる。まず、図8(A)に示すように、多孔質部材24として例えば不織布で構成される多孔質部材24Bを用意し、この多孔質部材24Bに、上述の埋込部材32を形成する。この埋込部材32の形成方法は、上述のように、熱や溶媒等によって埋込部材32として形成する対象となる領域の多孔質部材24Bを溶融する方法や、該対象となる領域の孔に上記充填剤を染みこませる方法等を用いることができる。
次に埋込部材32が設けられた多孔質部材24Bに、粒子群22及び分散媒26をディスペンサによって供給する(図8(B)参照)。さらに、粒子群22及び分散媒26を含み且つ埋込部材32の設けられた多孔質部材24Bを、表示基板19と間隙部材28の形成された背面基板21とによって挟み込んだ後に、間隙部材28と表示基板19とを貼り合わせることによって、表示媒体12(図8(C)参照)を作製することができる。
なお、表示媒体13の製造方法としては、背面基板21上に多孔質部材24Bを積層させる方法を用いても良い。
例えば、図9(A)に示すように、背面基板21を用意し、この背面基板21に多孔質部材24Bを積層(図9(B)参照)させる。次に、この多孔質部材24Bに上記と同じようにして埋込部材32を設けた(図9(C)参照)後に、隣接する埋込部材32の間に、粒子群22及び分散媒26を供給する(図9(D)参照)。そして、更に、背面基板21の板面方向の端部に間隙部材28を設けた後に、表示基板19を設けて間隙部材28と表示基板19とを貼り合わせることによって表示媒体13(図9(E)参照)を得るようにしてもよい。
このような製造方法を用いることで、従来の方式に比べて容易に表示媒体13を作製することができる。
このように構成される表示媒体12及び表示媒体13は、画像の保存及び書換えが可能な掲示板、回覧版、電子黒板、広告、看板、点滅標識、電子ペーパー、電子新聞、電子書籍、及び複写機・プリンタと共用できるドキュメントシート等に使用することができる。
次に、本実施の形態の表示装置10について説明する。
上記に示したように、本実施の形態に係る表示装置10は、表示媒体12と、表示媒体12に電圧を印加する電界形成部34と、を含んで構成されている(図1参照)。
なお、表示媒体12に換えて表示媒体13を用いた表示装置11についても表示装置10と同じであるため詳細な説明を省略する。
なお、表示媒体12及び表示媒体13が本発明の表示装置の表示媒体に相当し、表示装置10及び表示装置11が本発明の表示装置に相当し、電界形成部34が、本発明の表示装置の電界形成手段に相当する。
また、分散媒26が本発明の表示媒体の分散媒に相当し、表示基板19及び背面基板21が本発明の表示媒体の一対の基板に相当し、多孔質部材24が本発明の表示媒体の多孔質部材に相当する。また埋込部材32が本発明の表示媒体12の埋込部材に相当する。
電界形成部34は、表面電極18及び背面電極20に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、表面電極18及び背面電極20の双方が、電界形成部34に電気的に接続されている場合を説明するが、表面電極18及び背面電極20の一方が、接地されており、他方が電界形成部34に接続された構成であってもよい。
電界形成部34から表面電極18に粒子群22を表示基板19側へと移動させるための電圧として、粒子群22の帯電極性とは逆極性の電圧が印加され、背面電極20に粒子群22の帯電極性と同極性の電圧が印加されると、図1に示すように、粒子群22は、表面電極18の設けられた表示基板19側に移動する。このとき、表示基板19側に到着した粒子群22の色が、表示媒体12の色として視認される。
例えば、この状態で、図10に示すように、表示媒体12が表示基板19の板面方向に屈曲された場合には、表示基板19側に到達した粒子群22が表示媒体12の表示基板19の板面方向への屈曲に伴って該板面方向、すなわち屈曲方向へと移動する可能性があるが、本実施の形態の表示媒体12においては、埋込部材32が設けられていることから、粒子群22の板面方向への移動は埋込部材32によって阻止される。従って、表示媒体12が表示基板19の板面方向に屈曲された場合や、表示媒体12の表示基板19に力が加えられた場合であっても、表示基板19と背面基板21との間の粒子群22の板面方向への移動が抑制される。
一方、電界形成部34から表面電極18に粒子群22を背面基板21側へと移動させるための電圧として、粒子群22の帯電極性と同極性の電圧が印加され、背面電極20に粒子群22の帯電極性と逆極性の電圧が印加されると、図11に示すように、粒子群22は、表面電極18の設けられた表示基板19側から背面電極20の設けられた背面基板21側へと移動する。このとき、多孔質部材24が着色されている場合には多孔質部材24の色が、多孔質部材24が透明であって分散媒26が着色されている場合には分散媒26の色が、表示媒体12の色として視認される。
例えば、この状態において、表示媒体12が表示基板19の板面方向に屈曲された場合においても、本実施の形態の表示媒体12においては、埋込部材32が設けられていることから、粒子群22の板面方向への移動は埋込部材32によって阻止される。従って、表示媒体12が表示基板19の板面方向に屈曲された場合や、表示媒体12の表示基板19に力が加えられた場合であっても、表示基板19と背面基板21との間の粒子群22の板面方向への移動が抑制される。
(第2の実施の形態)
上記第1の実施の形態では、表示媒体12が、表示基板19と背面基板21との間に配置された多孔質部材24を基板の板面方向に沿って複数の所定の領域に区画するための埋込部材32であって、多孔質部材24の表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に沿って存在する孔の内の少なくとも一部の孔を、粒子群22の通過が困難となる程度に埋めた埋込部材32を備える場合を説明した。
本実施の形態では、この埋込部材32に換えて、表示基板19と背面基板21との間隙を保持すると共に、この基板間を板面方向に沿って複数の所定の領域に区画し、一対の基板の板面方向に隣り合う該所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有する区画部材33(後述する図12参照)を備えた場合を説明する。
なお、本実施の形態の後述する表示媒体17(図12参照、詳細後述)は、上記第1の実施の形態で説明した表示媒体12及び表示媒体13とは、上記のように埋込部材32に換えて区画部材33を用いた以外は同じ構成であるため、同一部分には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
また、本実施の形態の表示装置15(図12参照、詳細後述)は、表示媒体12に換えて表示媒体17を用いた以外は上記第1の実施の形態で説明した表示装置10と同じ構成であるため、詳細な説明及び作用説明を省略する。
図12に示すように、本実施の形態の表示装置15は、表示媒体17と、表示媒体17内に電界を形成するための電界形成部34と、を含んで構成されている。
表示媒体17は、画像表示面とされる表示基板19、表示基板19に間隙をもって対向する背面基板21、これらの基板間を所定間隔に保持するための間隙部材28、及び粒子群22を含んで構成されている。
表示基板19は、支持基板14上に表面電極18が積層されて構成されている。背面基板21は、支持基板16上に背面電極20が積層されて構成されている。表示基板19と背面基板21との間には、分散媒26が封入されている。粒子群22は、複数の粒子から構成されており、この分散媒26中に分散され、表示基板19と背面基板21との間に形成された電界強度に応じて表示基板19と背面基板21との基板間を移動する。表示基板19と背面基板21との間には、粒子群22を構成する複数の粒子各々が通過可能な孔を有する多孔質部材24が設けられている。
また、表示基板19と背面基板21との間には、表示基板19と背面基板21との間の領域を、これらの基板の板面方向に沿って複数領域に区画するための区画部材33が設けられている。
区画部材33は、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙を保持すると共に、該基板間を所定の領域に区画する部材であって、これらの基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域(以下、不連続領域と称する)33Aを有している。
この不連続領域33Aの大きさは、この表示媒体17に応力が加えられていない状態において、粒子群22を構成する粒子の体積平均粒径に対して0.5倍以上20倍以下であることが好ましく、1倍以上10倍以下であることが更に好ましい。
なお、本実施の形態における「不連続領域33Aの大きさ」とは、不連続領域33Aは区画部材33の不連続の領域を示すことから、この不連続領域33Aを介して対向する区画部材33間の最小距離を示している。
また、この不連続領域33Aの大きさは、この表示媒体17に、表示基板19及び背面基板21の何れか一方を内側にして曲率半径が30mmとなるように屈曲された状態において、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙に対して0.5倍以上10倍以下であることが好ましく、1倍以上5倍以下であることが更に好ましい。
このように、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙を保持するための区画部材33を、板面方向に上記不連続領域33Aを有した構成とすることによって、表示媒体13が板面方向に屈曲されたときに、区画部材33によって粒子群22を構成する各粒子が板面方向に動く事が抑制されると共に、屈曲による応力が不連続領域33Aの存在によって区画部材33の特定領域に集中することを抑制することができる。
このため、区画部材33の破損や表示基板19及び背面基板21からの剥がれを抑制することが出来ると共に、区画部材33によって粒子群22を構成する粒子が板面方向に移動することを抑制することができる。
また、区画部材33は、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙を保持する機能を有するために、図12に示すように、一端が表示基板19側に連続し他端が背面基板21側に連続して設けられていることから、表示媒体13が屈曲することによって表示基板19と背面基板21との間隙が狭められることを抑制することができる。
この区画部材33は、上記第1の実施の形態で説明した埋込部材32と同じ材料を用いても良いし、以下の材料を用いても良い。
すなわち、区画部材33を構成する材料としては、上記埋込部材32を構成する材料を用いる事ができるとともに、そのほかの材料として、例えば、紫外光でパターニング可能な感光性の樹脂、ホットメルト材料などの熱可塑性樹脂、射出成形に用いる熱可塑性樹脂や、二液硬化性の樹脂等を用いることができる。
さらに、区画部材33を配設する方法としては、上記埋込部材32と同様にして、多孔質部材24の少なくとも一部を溶融して配設する方法や、多孔質部材24の表面から充填剤を供給することで配設する方法等を用いても良いが、上記埋込部材32の配設方法とは異なる方法を用いても良い。
具体的には、フォトリソグラフィ法、3次元光造形法、ナノインプリンティングを用いる方法や、射出圧縮成形、エンボス加工、熱プレス加工等によって所望の形状に形成する方法を用いても良い。
このように構成される表示媒体17は、第1の実施の形態で説明した表示媒体12及び表示媒体13と同様に、画像の保存及び書換えが可能な掲示板、回覧版、電子黒板、広告、看板、点滅標識、電子ペーパー、電子新聞、電子書籍、及び複写機・プリンタと共用できるドキュメントシートなどに使用することができる。
次に、本実施の形態の表示媒体17の作製方法について説明する。
表示媒体17の作製方法については、上記第1の実施の形態で説明した表示媒体の作製方法を用いても良いが、下記方法を用いても良い。
例えば、背面基板21の側縁に沿って間隙部材28を設けると共に、背面基板21上に区画部材33を設ける。次に、背面基板21上の区画部材33によって区切られた各所定の領域内に多孔質部材24を充填した後に、粒子群22及び分散媒26を供給する。さらに、背面基板21と表示基板19とを、間隙部材28及び区画部材33を介して挟み込むことによって、表示媒体17を作製することができる。
<試験例>
第2の実施の形態の作用を確認するため、以下のような試験を行った。
(試験例1)
<粒子群22の調整>
粒子群22を構成する粒子としては、懸濁重合法により作製される黒色のカーボンを分散したPMMA(polymethylmethacrylate)樹脂の粒子を用いた。この電気泳動粒子の体積平均一次粒径は、0.2μmであった。
<多孔質部材24Aの調整>
多孔質部材24Aを構成する粒子としては、下記粒子を作製して用いた。
まず、メタクリル酸シクロヘキシル:53重量部、酸化チタン:(タイペークCR63:石原産業社製):45重量部、およびシクロヘキサン:5重量部を直径10mmのジルコニアボールを使用し、ボールミル粉砕を20時間実施することにより、分散液Aを作成した。
次に、炭酸カルシウム:40重量部および水:60重量部をボールミルにて微粉砕することにより、炭カル分散液Bを作成した。
さらに、2%セロゲン水溶液:4.3g、上記炭カル分散液B8.5g、および20%食塩水:50gを混合し、超音波機で脱気を10分間行い、乳化機で攪拌することにより、混合液Cを作成した。
上記作製した分散液A35gとジビニルベンゼン1g、重合開始剤AIBN:0.35gを、充分混合し、超音波機で脱気を10分行った。これを混合液Cの中にいれ、乳化機で乳化を実施した。次にこの乳化液をビンにいれてシリコン詮をし、注射針を使用して減圧脱気を充分行った後に、窒素ガスで封入した。
次に60℃で10時間反応させて粒子を作成した。20℃へ冷却した後、この分散液を、凍結乾燥機により−35℃、0.1Paの下で2日間シクロヘキサンを除いた。得られた粒子粉をイオン交換水中に分散させて、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させて、ろ過を行った。その後充分な蒸留水で洗浄し、粒度を揃え、これを乾燥させた。なお、この粒子の色は、白色であり、体積平均一次粒子径は、12μmであった。
<分散媒26>
分散媒26として、本試験例では、シリコーンオイルを用いた。この分散媒の粘度は、 2cSであった。
<表示媒体>
以下に示す手順で、図12に示す表示媒体17を作製した。
まず、150mm×110mmの住友ベークライト社製、PESフィルム(厚さ100μm)をITO蒸着器によって表面にITO膜(抵抗200Ω)を着膜することによって、背面基板21を作製した。
この背面基板21のPES・ITOフィルムを、イソプロピルアルコールで2分間超音波洗浄した後に、流水にて5分間洗浄して、乾燥させた。
次に、日立化成工業社、感光フィルムHW-450を、ロール圧0.4MPaでラミネートした後に、下記形状のマスクパターンを介してUV照射装置100mJ/cmによって90秒間UV露光した。
その後、1.0%炭酸ナトリウム水溶液で現像した後に、水洗い及び乾燥することで、下記形状の区画部材33(間隙部材28を含む)を背面基板21上に形成した。
上記マスクパターンとしては、区画部材の幅50μm、1mmピッチの正方格子状、区画部材の不連続部の開口長さ50μm、不連続部の位置が区画部材の交点間の中央にある形状のマスクパターンを用いた。
作製した区画部材33(間隙部材28を含む)は、高さ40μm、幅30μmであり、図13(A)及び図13(B)に示すように、背面基板21の板面方向の区画化された所定の領域として、背面基板21の板面方向に沿って1辺1mmの正方形状の領域が形成されていた。そして、各領域を構成する1辺1mmの正方形の各辺(4辺)の中央部には、50μmの大きさの不連続領域33Aが形成されていた。このようにして、背面基板21の基板面を板面方向に沿って1mm×1mmの正方形状の複数の領域に区画化し且つ、この区画化された隣り合う領域が連続した領域を有するための不連続領域33Aが設けられた区画部材33を作製した。
上記区画化された正方形状の各領域内に、上記作製した多孔質部材24Aを構成する白色の粒子を略最密充填となるように充填した後に、区画部材33上の余剰の粒子をローラで剥離した。
次に、表示基板19(上記作製した背面基板21と同一構成)を重ねて、上記調整した粒子群22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を注入するための注入口以外をUV硬化性のアクリル樹脂シール剤によってシールして、UV照射装置により100mJ/cmの紫外線を照射して、表示基板19と区画部材33及び間隙部材28との接触領域の内の、この注入口以外の領域を封止した。
このとき、表示基板19側から視認すると、区画部材33の不連続領域33Aにも多孔質部材24Aを構成する粒子が充填されており、全面的に均一な白色が観察された。
この封止口以外の領域が封止された表示媒体を、上記調整した粒子群22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を満たした容器に、この封止口側を下になるようにして浸した。この状態で、真空チャンパ内で0.1Torrまで圧力を低下させて表示媒体内部の空気を除去した後に、大気圧に戻して、表示媒体内を該分散液で満たした。
この表示媒体を分散液から引き上げて、10分間乾燥させた後に、封止口を清掃後、スリーボンド社のアクリル−エポキシ系のUV接着剤(3025シリーズ)で封止して、図12及び図13に示す表示媒体17を作製した。
この試験例1で作製した表示媒体17の、表示基板19及び背面基板21各々のITO電極に電源を接続し、電位差が15Vとなるように電圧を印加して、電界の方向を表示基板19側及び背面基板21側との間で切替えて表示を行ったところ、表示基板19側に粒子群22を移動させた場合には、黒色が表示され、背面基板21側に粒子群22を移動させた場合には、白色が表示された。
この表示媒体17に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体17の曲率半径が30mmになるように、繰り返し10回屈曲させたときに、この10回の屈曲前と屈曲後において、表示が乱れたり、不鮮明な部分が生じたりすることはなかった。また、表示媒体17の屈曲した領域を、光学顕微鏡を用いて拡大して観察してみたところ、区画部材33が壊れている箇所はなかった。
(試験例2)
上記試験例1において、区画部材33の形状を下記形状となるように下記方法で形成した以外は、上記試験例1と同様にして表示媒体17を作製した。
試験例1で用いた背面基板21に、区画部材33として、幅30μm、図13(B)に示すように、背面基板21の板面方向の区画化された所定の領域として、背面基板21の板面方向に沿って1辺1mmの正方形状の領域が形成され、各領域を構成する1辺1mmの正方形の各辺(4辺)の中央部に、50μmの不連続領域33Aが形成されるように、スクリーン印刷によって熱硬化性エポキシ樹脂を塗布し、これを加熱硬化させ、さらに高さ40μmになるまでこの工程を3回繰返すことによって形成した。
この試験例2で作製した表示媒体17の、表示基板19及び背面基板21各々のITO電極に電源を接続し、電位差が15Vとなるように電圧を印加して、電界の方向を表示基板19側及び背面基板21側との間で切替えて表示を行ったところ、表示基板19側に粒子群22を移動させた場合には、黒色が表示され、背面基板21側に粒子群22を移動させた場合には、白色が表示された。
この表示媒体17に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体17の曲率半径が30mmになるように、繰り返し10回屈曲させたときに、この10回の屈曲前と屈曲後において、表示が乱れたり、不鮮明な部分が生じたりすることはなかった。また、表示媒体17の屈曲した領域を、光学顕微鏡を用いて拡大して観察してみたところ、区画部材33が壊れている箇所はなかった。
(比較試験例1)
上記試験例1において、区画部材33の形状を不連続領域33Aが形成されない形状となるように形成した以外は、上記試験例1と同様にして表示媒体17を作製した。
すなわち、比較試験例1で作製した区画部材33(間隙部材28を含む)は、高さ40μm、幅30μmであり、背面基板21の板面方向の区画化された所定の領域として、背面基板21の板面方向に沿って1辺1mmの正方形状の領域が形成されていた。そして、各領域を構成する1辺1mmの正方形の各辺には、不連続な領域は無く、連続していた。
この比較試験例1で作製した表示媒体17の、表示基板19及び背面基板21各々のITO電極に電源を接続し、電位差が15Vとなるように電圧を印加して、電界の方向を表示基板19側及び背面基板21側との間で切替えて表示を行ったところ、表示基板19側に粒子群22を移動させた場合には、黒色が表示され、背面基板21側に粒子群22を移動させた場合には、白色が表示された。
この表示媒体17に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体17の曲率半径が30mmになるように、繰り返し10回屈曲させると、この10回の屈曲前と屈曲後において、曲げた部分に表示色の薄い部分が不規則に発生し、平らに静置して表示を行っても、乱れた表示が元にもどることがなかった。この表示ムラが発生した部分を光学顕微鏡によって拡大して観察してみたところ、区画部材33が壊れて、その周囲の表示ができなくなっていることが観察された。
第1の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 第1の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 第1の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 第1の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 第1の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 (A、(B)、(C)多孔質部材上の埋込部材の配置の一例を示す模式図である。 第1の実施の形態に係る表示媒体が屈曲された状態の一例を示す模式図である。 (A)〜(C)表示媒体の作製工程の一例を示す模式図である。 (A)〜(E)表示媒体の作製工程の一例を示す模式図である。 表示媒体が屈曲された状態の一例を示す模式図である。 第1の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 第2の実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略模式図である。 (A)(B)第2の実施の形態に係る表示媒体を表示基板側から見たときの概略構成図である。
符号の説明
10、11、15 表示装置
12、13、17 表示媒体
19 表示基板
21 背面基板
22 粒子群
24、24A、24B 多孔質部材
26 分散媒
32 埋込部材
33 区画部材
34 電界形成部

Claims (18)

  1. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
    前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、
    前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散させる分散媒と、
    前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、
    前記多孔質部材を所定の領域に区画する埋込部材であって、該多孔質部材の前記一対の基板の向かい合う方向に沿って存在する孔の内の少なくとも一部の孔を埋め込んだ埋込部材と、
    を備えた事を特徴とする表示媒体。
  2. 前記所定の領域は、前記多孔質部材の前記一対の基板の板面方向において所定間隔毎に区画された領域であることを特徴とする請求項1に記載の表示媒体。
  3. 前記埋込部材は、前記一対の基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示媒体。
  4. 前記埋込部材は、前記不連続な領域を前記板面方向に所定間隔毎に有することを特徴とする請求項3に記載の表示媒体。
  5. 前記埋込部材は、前記多孔質部材の少なくとも一部を溶融して構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の表示媒体。
  6. 前記埋込部材は、前記多孔質部材の孔を充填剤により充填して構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の表示媒体。
  7. 前記多孔質部材と前記分散媒の色が同じであることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の表示媒体。
  8. 前記粒子群は電界に応じて移動するために必要な電圧を有することを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の表示媒体。
  9. 前記粒子群と前記多孔質部材とが異なる色であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の表示媒体。
  10. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散するための分散媒と、前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、前記多孔質部材を所定の領域に区画する埋込部材であって、該多孔質部材の前記一対の基板の向かい合う方向に沿って存在する孔の内の少なくとも一部の孔を埋め込んだ埋込部材とを有する表示媒体と、
    前記表示媒体の一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、
    を備えた表示装置。
  11. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
    前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、
    前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散させる分散媒と、
    前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、
    前記一対の基板間の間隙を保持すると共に該基板間を所定の領域に区画する区画部材であって、前記一対の基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有する区画部材と、
    を備えた事を特徴とする表示媒体。
  12. 前記区画部材は、前記不連続な領域を前記板面方向に所定間隔毎に有することを特徴とする請求項11に記載の表示媒体。
  13. 前記区画部材は、前記多孔質部材の少なくとも一部を溶融して構成されたことを特徴とする請求項11または請求項12に記載の表示媒体。
  14. 前記区画部材は、前記多孔質部材の孔を充填剤により充填して構成されたことを特徴とする請求項11乃至請求項13の何れか1項に記載の表示媒体。
  15. 前記多孔質部材と前記分散媒の色が同じであることを特徴とする請求項11乃至請求項14の何れか1項に記載の表示媒体。
  16. 前記粒子群は電界に応じて移動するために必要な電圧を有することを特徴とする請求項11乃至請求項15の何れか1項に記載の表示媒体。
  17. 前記粒子群と前記多孔質部材とが異なる色であることを特徴とする請求項11乃至請求項16の何れか1項に記載の表示媒体。
  18. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する粒子群と、前記一対の基板間に封入され、前記粒子群を分散させる分散媒と、前記一対の基板間に配置され、前記粒子群が通過する複数の孔を有する多孔質部材と、前記一対の基板間を所定の領域に区画する区画部材であって、前記一対の基板の板面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該板面方向に不連続な領域を有する区画部材と、を有する表示媒体と、
    前記表示媒体の一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、
    を備えた表示装置。
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