JP2009251076A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電粒子が透明基板側に付着する際に、帯電粒子と透明基板側との間に隙間を生じにくくするとともに、最密充填に近い状態で帯電粒子が透明基板に付着し最密やすくして、当該帯電粒子の色を高輝度で表示可能な表示装置を提供すること。
【解決手段】透明電極１６の電位を高くすると、負に帯電している白色の帯電粒子２０は、透明基板１１側へ移動する。このとき、既に透明基板１１側に付着している帯電粒子２０ｂ，２０ｃ間に帯電粒子２０ａが接近し、衝突すると、帯電粒子２０ｂ，２０ｃにおいて、板状粒子２３ｂ，２３ｃと平行な方向の分力ｃｆが生じて、当該分力の方向に帯電粒子２０ｂ，２０ｃが移動して帯電粒子２０ａが透明基板１１側に付着することができる。これにより、板状粒子２３により透明基板１１側との接触面積を増やし、かつ、帯電粒子２０が最密充填され易くなり、帯電粒子２０の色を高輝度で表示することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、対向する基板間に、帯電極性が異なる複数の粒子を封入し、これらの基板間に電圧を印加して上記複数の粒子を移動させることによって画像を表示する表示装置に関する。

近年、持ち運びが容易で視認性および保存性が良好であるといった表示媒体としての「紙」の特長と、書き換えが可能でデジタル情報との結合が容易であり、省資源を実現できるといった電子ディスプレイの特長とを兼ね備えた表示パネルの研究開発が進められている。この表示パネルに利用される表示パネルの１つに、溶媒中に分散された粒子が電界によって移動する電気泳動という現象を利用した表示パネル（以下、単に表示パネルという）がある。また、気体（たとえば空気）中に封入された帯電粒子を、電界によって移動させることで画像の表示を行う表示パネルもある。これらの表示パネルの一例が特許文献１に記載されている。これらの表示パネルは、透明基板と背面基板との間に極性の異なる２種類の帯電粒子が封入されている。そして、上記基板間に電界を発生させて２種類の帯電粒子を移動させ、透明基板側に付着させる帯電粒子の種類を切り替えることによって表示させる色を切り替える。また、上述した表示パネルの中には、帯電粒子として平板状の粒子を用いることで、帯電粒子の色をよりはっきりと視認できるようにした表示パネルの一例も特許文献２により提案されている。

特開２００５−３４５５７３号公報 特開２００１−０８３９１２号公報

しかしながら、これらの表示パネルにおいて、帯電粒子を透明基板側に付着させて当該帯電粒子の色を表示する場合、球形の帯電粒子を用いるものは、その形状から、透明基板側とごく小さな面積（ほぼ一点）で接することになるため、外部から視認できる粒子の表面の大半が、透明基板側から離れていることとなり、その分、当該粒子の色を表示しているときの輝度が低下してしまう。また、平板状の帯電粒子を用いるものは、球形の帯電粒子よりも透明基板側と接する面積を増やすことができるが、透明基板側に多数の帯電粒子が付着する場合、粒子同士が重なり合い、当該重なり合った箇所において透明基板側と帯電粒子との間に隙間ができてしまうため、やはりその隙間の分、輝度が低下することとなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透明基板と、前記透明基板に対向する対向基板との基板間に封入された帯電極性が異なる複数の帯電粒子を用いて文字、数字、記号、絵柄などの画像を表示する表示装置において、帯電粒子が透明基板側に付着する際に、帯電粒子と透明基板側との間に隙間を生じにくくするとともに、最密充填に近い状態で帯電粒子を透明基板に付着させて、帯電粒子の密度を高くすることにより、当該帯電粒子の色を高輝度で表示することができる表示装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る表示装置の実施態様は、透明基板と、前記透明基板に対向する対向基板との基板間に、帯電極性が異なる複数の粒子を封入し、前記基板間に電圧を印加して前記複数の粒子を移動させることにより画像を表示する表示装置であって、前記複数の粒子は、表面の一部が平面で構成され、かつ、該平面における表面電荷密度が表面の他の部分における表面電荷密度よりも大きい帯電粒子を含み、前記帯電粒子は、前記他の部分に、前記平面に直交する方向から外力が加えられた場合、該外力によって前記平面に平行な方向の分力が生じる形状を有することを特徴とする。

本実施態様では、帯電極性が異なる複数の粒子の中に、表面の一部が平面で構成された粒子が含まれており、当該粒子において、上記平面における表面電荷密度が、当該平面以外の部分における表面電荷密度よりも大きくなっている。また、当該平面以外の部分に対して平面に直交する方向から外力が加えられると、この外力によって上記平面に平行な方向に分力が生じる。これにより、上記表面の一部が平面で構成された粒子が、透明基板側に付着する場合、表面電荷密度がより大きくなっている平面が透明基板側に付着することになる。また、当該粒子が透明基板側に付着している状態で、当該粒子と同じ極性で帯電している他の粒子が、透明基板側に付着すべく当該粒子に接近、接触後、さらに透明基板側へ移動すると、透明基板側に付着している当該粒子は、平面以外の部分において生じる分力によって、当該粒子の平面、延いては透明基板側に平行な方向へ移動することになる。これにより、上記他の粒子が付着するための余地が生まれ、上記他の粒子は透明基板側に付着することができる。すなわち、当該粒子の平面が透明基板側に付着することで、外来光を効率良く反射することができるとともに、最密充填に近い状態で帯電粒子が透明基板に付着して、帯電粒子の密度が高くなるため、帯電粒子の色を高輝度で表示することができる。

本発明の請求項２に係る表示装置の実施態様は、前記他の部分は、前記平面を底面とし、該底面からの高さが最も高くなる位置から、前記底面と同一平面を投影面とした場合における前記帯電粒子の投影形状の輪郭を成す位置に至るまで、直線斜面または凸曲面で構成されていることを特徴とする。

本実施態様では、粒子の表面において、平面以外の部分が直線斜面または凸曲面で構成されているため、前述したように、当該粒子が透明基板側に付着している状態で、他の粒子が接近、接触し、さらに透明基板側に移動する場合、上記他の粒子は、透明基板側への移動が妨げられることなく、当該粒子の平面以外の部分に沿ってスムースに、透明基板側に到達することができる。

本発明の請求項３に係る表示装置の実施態様は、前記帯電粒子は、略球形粒子の表面に板状部材を接着して構成され、該板状部材の表面を前記平面としたことを特徴とする。

本実施態様では、略球形の粒子に板状部材を接着することによって構成されるため、例えば粒子表面の一部に平面を設けるための加工を行う場合に比べ、表面の一部が平面で構成されている粒子を容易に得られ、かつ、当該粒子を用いることで帯電粒子の色を高輝度で表示することができる。

本発明の請求項４に係る表示装置の実施態様は、前記帯電粒子は、前記板状部材を基板上に散布した後、該板状部材を平滑化し、該平滑化された板状部材の上方から、互いに重なり合わないように前記略球形粒子を散布した後、前記略球形粒子が前記板状部材に押し付けられるように加圧し、または、前記板状部材および前記略球形粒子、若しくはそのいずれか一方を加熱した後、前記加圧を行うことで、前記略球形粒子の表面に、前記板状部材を接着して構成されていることを特徴とする。

本実施形態では、基板上に散布された板状部材を平滑化し、その上から略球形粒子を散布した後、略球形粒子を板状部材に、もしくは、板状部材を略球形粒子に押し付けるように圧力を加えるか、または、板状部材および略球形粒子の双方またはそのいずれか一方を加熱した上で、上記圧力を加えることで、双方を接着して表面の一部が平面で構成された粒子を得る。これにより、例えば粒子表面の一部に平面を設けるための加工を行う場合に比べ、表面の一部が平面で構成されている粒子を容易に得られ、かつ、当該粒子を用いることで帯電粒子の色を高輝度で表示することができる。

本発明の請求項５に係る表示装置の実施態様は、前記板状部材は、前記板状部材の表面と同一平面を投影面とした場合における前記略球形粒子の投影形状の輪郭内に、前記板状部材全体が含まれる大きさに形成されていることを特徴とする。

本実施形態では、板状部材が略球形粒子の投影形状の輪郭内に収まる大きさになっているため、当該粒子が複数、透明基板側に付着する際、板状部材よりも大きな略球形粒子によって透明基板側に付着するための余地が確保されるため、当該粒子の板状部材と、隣接する粒子の板状部材とが重なってしまう虞が小さくなる。すなわち、板状部材同士が重なることで生じる板状部材と透明基板側との間の隙間に起因する、輝度の低下を避けることができる。

本発明の請求項６に係る表示装置の実施態様は、前記複数の粒子は、白色の前記板状部材を前記略球形粒子に接着して構成される前記帯電粒子と、該板状部材の色とは異なる色で着色された粒子とから成ることを特徴とする。

本実施形態では、白色の板状部材を略球形粒子に接着することで粒子表面の一部に平面を構成するため、板状部材の色である白色を、高輝度で表示することができる。

本発明の請求項７に係る表示装置の実施態様は、前記透明基板の表面にカラーフィルタを備えたことを特徴とする。

本実施形態では、透明基板の表面にカラーフィルタを備え、透明基板と対向基板との間に、白色の帯電粒子と白色以外の色を有する粒子とが封入されるとともに、白色の帯電粒子が略球形粒子に板状部材を接着することで構成されているため、白色が高輝度で表示される。これにより、白色の帯電粒子による反射光が上記カラーフィルタを通過する際の、減光分を補うことができる。

本発明の請求項８に係る表示装置の実施態様は、前記略球形粒子が、前記板状部材の色と同一とみなせる色であることを特徴とする。

本実施形態においては、略球形粒子の色が、板状部材の色と同一、または、ほぼ同一になっているため、当該粒子が透明基板側に付着している際に、略球形粒子の色によって、板状部材の色の見え方に影響を与えてしまう可能性を低くすることができる。

本発明の請求項９に係る表示装置の実施態様は、電極と、前記電極へ印加する電圧を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本実施形態においては、電極に電圧を印加することで、透明基板と対向基板との間に電圧を印加し、上記基板間に封入されている、前述した平面と他の部分とで構成された粒子を含む複数の粒子を移動させることによって画像を表示する。これにより、上記平面と他の部分とで構成された粒子の色を高輝度で表示することができる。

以上のように、本発明の表示装置では、帯電極性が異なる複数の帯電粒子を用いて文字、数字、記号、絵柄などの画像を表示する表示装置において、上記複数の帯電粒子の中に、表面の一部が平面で構成され、平面における表面電荷密度が他の部分の表面における表面電荷密度よりも大きく、かつ、他の部分の形状が、上記平面に直交する方向から外力が加えられた場合、その外力によって上記平面に平行な方向の分力が生じる形状になっている帯電粒子が含まれているので、当該帯電粒子が透明基板側に付着する際に透明基板側との間に隙間が生じにくく、帯電粒子が最密充填に近い状態で透明基板に付着して、透明基板に付着する帯電粒子の密度が高くなり、この結果、当該帯電粒子の色を高輝度で表示することができる。

以下、本発明の表示装置、および、当該表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法に関する実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（本発明に係る表示装置の一実施形態の説明）
図１は、本発明の一実施形態に係る表示パネルを備えた表示装置の構成を示すブロック図であり、この図に示すように、ＣＰＵ１、表示制御プログラム記憶装置２、画像データ記憶装置３、グラフィックコントローラ４、バス５、駆動制御部６、データ線駆動回路７、ゲート線駆動回路８、および、表示パネル１０を有している。このうち、ＣＰＵ１、表示制御プログラム記憶装置２、画像データ記憶装置３、および、グラフィックコントローラ４は、バス５によって相互に接続され、各種コマンドまたはデータの授受を行う。また、表示パネル１０は、モノクロの電気泳動方式の表示パネルであり、詳しくは後述するが、ｍ行ｎ列（ｍ，ｎは共に自然数）のマトリクス状に形成された画素を有し、各画素において白または黒の表示を行うことで画像を表示する。

上述した構成を有する表示装置において、ＣＰＵ１は、表示制御プログラム記憶装置２に記憶されている表示制御用プログラムを実行することで、表示パネル１０に画像を表示するための処理を行う。また、画像データ記憶装置３には、表示パネル１０に表示するための文字、記号、数字、絵柄などの画像データが記憶されており、ＣＰＵ１は、画像データ記憶装置３から表示パネル１０へ表示させる画像データをグラフィックコントローラ４へ転送するとともに、転送した画像データを表示パネル１０へ表示させるための描画コマンドを、グラフィックコントローラ４へ送信する。グラフィックコントローラ４は、ＣＰＵ１から描画コマンドを受信すると、画像データ記憶装置３から転送されてきた画像データに基づいて、表示パネル１０の各画素ごとの表示内容（白または黒）を示す描画データに変換する。そして、グラフィックコントローラ４は、上記描画データを予め定められた情報転送クロックに従って駆動制御装置６へ送信する。

駆動制御装置６は、フィールド同期信号、水平同期信号、データ取込みクロックなどの各種タイミング信号を生成し、これら各種タイミング信号とともに、グラフィックコントローラ４から受信した描画データをデータ線駆動回路７およびゲート線駆動回路８へ出力する。そして、データ線駆動回路７およびゲート線駆動回路８は、駆動制御回路６から出力された各種タイミング信号および描画データに従って、表示パネル１０の各画素に対応して設けられたスイッチング素子（たとえばＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など）に駆動電圧を出力する。これにより、上記スイッチング素子は、データ線駆動回路７から供給された駆動電圧を、ゲート線駆動回路８から出力されるオン信号に従って、各画素に対応して設けられた画素電極（後述する）に印加することにより、表示パネル１０に画像を表示させる。

具体的には、たとえば、まず、データ線駆動回路７が、各スイッチング素子に対して、第１行目に配置されたｎ個のスイッチング素子のための駆動信号を出力する。次いで、ゲート線駆動回路８から第１行目の各スイッチング素子に対してオン信号が出力される。これにより、表示しようとしている画像の、第１行目の部分に関する画像が表示される。そして、以下、第２行目の各スイッチング素子、第３行目の各スイッチング素子、……というように、各行ごとに対応する駆動信号を順次出力していき、これに基づいて最終的にｍ行×ｎ列の画素によって構成された画像を表示する。

次に図２を参照して、図１に示した表示パネル１０の構造について説明する。ここで、図２（ａ）は、表示パネル１０を表示面側から見た平面図であり、一部に切り欠き部分を設け、内部構造を図示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａ側から見た断面図であって、表示パネル１０の内部構造を模式的に図示している。

図２に示すように、表示パネル１０は、透明性と機械的強度を有する透明プラスチック基材からなる透明基板１１と、透明基板１１に対向する対向基板１２との間に、複数の略十字形の隔壁１３が格子状に形成されている。ここで、透明基板１１は、表示パネル１０において、画像を表示する表示面となる。また、透明基板１１および対向基板１２として、可塑性を有する材質を用いても良く、さらに対向基板１２として、透明基板１１と同様、透明性と機械的強度を有する透明プラスチック基材を用いても良い。透明プラスチック基材としは、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォンなどの熱可塑性ポリマー、または、有機溶媒に可溶なアクリル系ポリマーなどを使用することができる。

図２中、水平方向における各隔壁１３の形成位置は、十字形の隔壁のうち、水平方向の隔壁が一直線上に並ぶように形成される。また、垂直方向における各隔壁１３の形成位置は、十字形の隔壁のうち、垂直方向の各壁が一直線上に並ぶように形成されている。そして、上下左右で隣り合う各隔壁１３間の、水平方向および直垂方向の隔壁の間には、各々、隙間Ｇが設けられている。

これら各隔壁１３の水平方向の壁と、垂直方向の壁とによって囲まれた各領域は、表示パネル１０における画素１４となり、対向基板１２側には、各画素１４に対応して画素電極１５が個別に設けられている。一方、透明基板１１側には、透明電極１６が設けられているが、この透明電極１６は、隔壁１３間の各隙間Ｇの間にも設けられ、これにより、すべての画素１４における透明電極１６が電気的に接続された共通の電極になっている。ここで、透明電極１６は、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などが用いられる。また、画素電極１５は、対向基板１２として透明プラスチック基材を用いている場合は、透明電極１６と同様のＩＴＯなどが用いられるが、対向基板１２が光透過性を有していない場合は、銅、銀などの金属材料を用いることができる。

上述した透明電極１６と、画素電極１５との間に形成された密閉空間には、白色の帯電粒子２０と、黒色の帯電粒子３０とが含まれた液体の表示媒体４０が封入されている。本実施形態では、白色の帯電粒子２０が負に帯電し、黒色の帯電粒子３０が正に帯電している。

図２において、透明基板１１側の透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に所定の電圧を印加して対向基板１２側を正にし、十分に電界を発生させた場合、正に帯電した黒色の帯電粒子３０が透明基板１１に付着し、負に帯電した白色の帯電粒子２０が対向基板１２側の近傍に分布する。階調は、表示面すなわち透明基板１１側の面における黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０の平均分布によって決定されるので、この場合、黒色が表示される。これに対して、透明基板１１側の透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に所定の電圧を印加して対向基板１２側を負にし、十分に電界を発生させた場合、負に帯電した白色の帯電粒子２０が透明基板１１に付着し、正に帯電した黒色の帯電粒子３０が対向基板１２側の近傍に分布する。よって、表示面には白色が表示される。ここで、画素電極１５に印加される電圧は、図１に示したデータ線駆動回路７から出力される駆動信号に相当する。

なお、透明基板１１側の透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に印加する電圧の大きさや印加時間を調節して、黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０を透明基板１１と対向基板１２との中間位置の近傍に位置させると、透明基板１１側（表示面側）からは、黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０の両方が視認できるため、階調はグレーとなる。この場合、帯電粒子２０，３０の分布の度合いを変えることによって、任意の濃さのグレーを表示することができる。本実施形態では、表示媒体４０の液体と黒色の帯電粒子３０と白色の帯電粒子２０との比重が略同一となる構成であるため、黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０を透明基板１１と対向基板１２との中間位置の近傍に位置させることが可能であるが、印加時間の調整方法に応じて比重が異なる構成でもグレー表示は可能である。

（本発明に係る表示装置に用いられる帯電粒子の説明）
次に図３を参照して、上述した白色の帯電粒子（以下、単に帯電粒子という）２０の構成について説明する。図３（ａ）は、帯電粒子２０の外観を示した模式図であり、図３（ｂ）は帯電粒子２０を上面から見た時の模式図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）における矢印Ａの方向（側面）から帯電粒子２０を見た時の模式図である。

図３に示すように、帯電粒子２０は、白色の顔料を含有した樹脂からなる粒径約５マイクロメートルの略球形粒子２４の一点に、酸化チタンなどの金属酸化膜で被覆された板状粒子２３の表面を接着させることで構成される。板状粒子２３は、帯電粒子２０の表面の一部であって、本発明の板状部材に相当し、略球状粒子２４は、帯電粒子２０の表面の他の部分である。よって、略球形粒子２４に板状粒子２３を接着したものを１つの帯電粒子２０として見た場合、板状粒子２３は帯電粒子２０の平面部２１であり、その表面は「平面」に相当する。また、略球形粒子２４は、帯電粒子２０の非平面部２２であり、その表面は「他の部分」に相当する。ここで、板状粒子２３の材料としては、アルミフレーク、ガラスフレーク、または、マイカなどを使用することができ、略球形粒子２４の材料としては、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、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）などを使用することができる。また、略球形粒子２４への板状粒子２３の接着方法としては、たとえば、略球形粒子２４を加熱して軟化させた状態で、板状粒子２３を押し当てる、または、接着剤を用いて略球形粒子２４に板状粒子２３を接着するなどの方法がある。

また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、板状粒子２３のサイズは、板状粒子２３の表面と同一平面を投影面とした場合における略球形粒子２４の投影形状の輪郭内、すなわち図３（ｂ）に示す略球形粒子２４の輪郭内に収まる大きさになっている。

前述したように、帯電粒子２０は全体として負に帯電しているが、板状粒子２３の表面電荷密度は、略球形粒子２４の表面電荷密度よりも大きくなっている。このように、略球形粒子２４と板状粒子２３の表面電荷密度を異ならせるには、たとえば、板状粒子２３と略球形粒子２４とを、各々異なる表面電荷密度で帯電させた後、板状粒子２３を略球形粒子２４に接着するか、または、略球形粒子２４に板状粒子２３を接着した後、ＣＣＡ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｇｅｎｔ）やＣＣＲ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒａｎｇｅ）などの帯電制御剤を用いて、板状粒子２３をより小さい表面電荷密度で帯電させるなどの方法により可能となる。

次に図４を参照して、上述した白色の帯電粒子２０を用いた表示パネル１０において、白色の表示を行う場合の帯電粒子２０の動きについて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、１つの画素１４における一部断面図を模式的に示したものであり、２つの白色の帯電粒子２０ｂ，２０ｃが既に透明基板１１側（本実施形態では透明電極１６）に付着している状態で、これら帯電粒子２０ｂ，２０ｃに白色の帯電粒子２０ａが接近し、透明基板１１側に付着するまでの過程を模式的に示したものである。なお、この図において、図２および図３に示した各部と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に負の所定電圧を印加すると、負に帯電している白色の帯電粒子２０は、透明基板１１側へ移動する。これにより、図４（ａ）に示すように、互いに帯電粒子２０の粒径よりも狭い間隔を置いて透明基板１１側に付着している帯電粒子２０ｂ，２０ｃに対して、帯電粒子２０ａが接近したとする。ここで、帯電粒子２０ａは、板状粒子２３と略球形粒子２４との表面電荷密度の違いにより、板状粒子２３が透明基板１１および透明電極１６に向いた状態で、透明基板１１および透明電極１６の面に対して直交する方向で移動しているものとする。そして、帯電粒子２０ａがさらに接近し、図４（ｂ）に示すように帯電粒子２０ｂ，２０ｃに衝突すると、帯電粒子２０ａの衝突によって加えられる力により、帯電粒子２０ｂ，２０ｃにおいて、それぞれ板状粒子２３ｂ，２３ｃに平行な方向の分力が生じる。

すなわち、帯電粒子２０ａと帯電粒子２０ｂとの場合、帯電粒子２０ａによって帯電粒子２０ｂに加えられた力により、両粒子の接触点ＴＰと帯電粒子２０ｂ（具体的には略球形粒子２４ｂ）の中心点ＣＰとを結ぶ線の方向の分力Ｆと、接触点ＴＰにおける接線方向の分力とが生じる。さらにこの分力Ｆにより、透明電極１６と板状粒子２３ｂとの接触面において、当該接触面に平行な方向（図４（ｂ）において左方向）の分力ｃｆと、当該接触面に直交する方向の分力とが生じる。これと同様に、帯電粒子２０ｃにおいても、透明電極１６と板状粒子２３ｃとの接触面において、図４（ｂ）において右方向に分力ｃｆが生じる。これにより、分力ｃｆが、帯電粒子２０ｂ，２０ｃと透明電極１６との間に働くクーロン力、分子間力、摩擦力などの抵抗に打ち勝つことができれば、帯電粒子２０ｂ，２０ｃは、図４（ｂ）中、左方向と右方向とへそれぞれ移動する。これにより、帯電粒子２０ａが透明基板１１側に付着できる余地が生まれ、図４（ｃ）に示すように、帯電粒子２０ａは、帯電粒子２０ｂと２０ｃの間で透明基板１１側に付着することができる。以上のことから、帯電粒子２０を構成する略球形粒子２４の表面（すなわち他の部分）は、板状粒子２３の表面に直交する方向から外力が加えられた場合、その外力によって板状粒子２３の表面に平行な方向の分力を生じさせる形状になっているといえる。

また、板状粒子２３の表面電荷密度が、略球形粒子２４の表面電荷密度よりも大きくなっていることから、帯電粒子２０が透明基板１１側に付着するときは、板状粒子２３が透明基板１１側に接し、略球形粒子２４の表面が、透明基板１１側に付着するために後から続けて接近してくる他の帯電粒子２０に向けられることになる。そして、透明基板１１側に付着している帯電粒子２０おいて、後続する他の帯電粒子２０との衝突によって透明基板１１側と平行な方向に分力が生じ、この分力によって上記付着している帯電粒子２４が、透明基板１１側と平行な方向へ移動する。この結果、後続する他の帯電粒子２０が、既に透明基板１１側に付着している帯電粒子２０の間に割り込みやすくなり、最密充填に近い状態で帯電粒子２０が透明基板１１に付着しやすくなる。ここで、最密充填とは、たとえば、図５において模式的に示すように、透明基板１１に多数の帯電粒子２０が付着している状態を表示パネル１０の表示面側から見た時に、相互に隣接し合う３つの帯電粒子２０の中心点Ｃを直線で結んだときの形状が正三角形となる、最も高い密度で帯電粒子２０が透明基板１１に付着している理想的な状態をいう。厳密には、帯電粒子２０が図５に示した通りに透明基板１１に付着することはないが、少なくとも帯電粒子２０を本実施形態のような形状にすることで、隣り合う帯電粒子２０の間に隙間が生じにくくなる。これにより、表示パネル１０において、帯電粒子２０による表示が行われる場合、板状粒子２３によって透明基板１１側との間に隙間が生じにくくなって接触面積が増えるとともに、略球形粒子２４の形状により帯電粒子２０が割り込み易くなり、透明基板１１に付着する帯電粒子２０の密度を高くできるため、帯電粒子２０の色（すなわち白色）を高輝度で表示することができる。

さらに、板状粒子２３が、図３（ｂ）に示す略球形粒子２４の輪郭内に収まる大きさになっていることから、既に透明基板１１側に付着している帯電粒子２０の間に、後続する他の帯電粒子２０が割り込む際、板状粒子２３によりも投影面積が大きい略球形粒子２４によって、透明基板１１側に付着するための余地が確保されるため、隣り合う帯電粒子２０の板状粒子２３と重なってしまう虞が小さくなる。これにより、板状粒子２３と透明基板１１側との接触面積が減ってしまうことを避けることができる。

上記に対して、透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に正の所定電圧を印加すると、正に帯電している黒色の帯電粒子３０が透明基板１１に付着し、負に帯電している白色の帯電粒子２０は、対向基板１２側の近傍に分布する。これにより、外部からは透明基板１１および透明電極１６を介して黒色の帯電粒子３０による黒色が表示されることになる。

なお、表示パネル１０においては、白色の帯電粒子２０のみ、板状粒子２３と略球形粒子２４とで構成していたが、黒色の帯電粒子３０も、帯電粒子２０と同じ構成の粒子としても良い。また、図３に示した白色の帯電粒子２０では、板状粒子２３の形状が正方形になっているが、これに限らず、その他の多角形、または、円形などの形状であっても良い。また、板状粒子２３の色と、略球形粒子２４の色とは、必ずしも同一色でなくても良いが、双方の粒子の色を異ならせる場合は、略球形粒子２４の色によって、板状粒子２３の色が視覚的に影響されない、すなわち、板状粒子２３本来の色とは異なる色に見えてしまうことのない（同一と見なせる色の）範囲で異ならせる必要がある。さらに、板状粒子２３の表面に微細な凹凸を設けて、透明基板１１に付着した帯電粒子２０を、再び透明基板１１から剥がしやすくしてもよい。この場合、凹凸の隣り合う凸部から凸部までの平均ピッチは５０ｎｍ以下とすることが望ましい。
なお、板状粒子２３として、平面が若干湾曲しているものを用いてもよい。略球形粒子の曲率半径よりも、板状粒子の平面の曲率半径が大きければ本発明の効果を得ることができる。

また、表示パネル１０においては、白色の帯電粒子２０と、黒色の帯電粒子３０とを用いて画像の表示を行っていたが、帯電粒子３０を黒色以外の色に着色したものを用いても良い。ここで、帯電粒子３０を他の色に着色する場合は、少なくとも白色の帯電粒子２０の板状粒子２３の色と異ならせる必要がある。さらに、白色の帯電粒子２０と、これとは異なる色の帯電粒子３０とを用いて画像の表示を行う場合、透明基板１１の表面（表示面）にカラーフィルタを設けることで、表示する画像をカラー化してもよい。すなわち、本実施形態の表示パネル１０では、高輝度で白色表示を行うことができるため、帯電粒子２０による反射光がカラーフィルタを通過することによって、低下した輝度を補うことができる。また、上述した表示パネル１０では、白色の帯電粒子２０および黒色の帯電粒子３０を、液体の表示媒体４０に分散させていたが、これら帯電粒子を気体中に分散させたものであってもよい。

また、図３には、略球形粒子２４に１枚の板状粒子２３を接着したものを図示したが、平面と非平面とで構成された単体の粒子であっても良い。具体的には図６（ａ）〜（ｅ）に示すように、円錐形の粒子（図６（ａ）参照）、円錐の直線斜面部分を凸曲面にした粒子（図６（ｂ）参照）、円柱の一方端を円錐形にした粒子（図６（ｃ）参照）、円柱の一方端を半球形にした粒子（図６（ｄ）参照）、球形粒子の一部を平面にした粒子（図６（ｅ）参照）などが該当する。図６（ａ）〜（ｅ）に示した各粒子２０の平面部２１は、いずれも円形であり、各粒子２０の中心軸Ｃに対して直交する面となるように形成されている。また、図６に示す各粒子２０は、いずれも負に帯電しているが、平面部２１における表面電荷密度は、非平面部２２の表面電荷密度よりも大きくなっている。

図６（ａ）〜（ｅ）に示した各粒子２０の平面部２１においては、平面部２１の表面と同一平面を投影面とした場合における、平面部２１の大きさが、非平面部２２の投影形状の輪郭内に収まる大きさになっている。すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）に示した各粒子２０における「非平面部２２の投影形状の輪郭」は、平面部２１と非平面部２２の境界線（すなわち、平面部２１の円周部）に相当する。また、図６（ｅ）に示した粒子２０における「非平面部２２の投影形状の輪郭」は、平面部２１と平行な断面であって直径が最大となる断面の円周（図６（ｅ）の破線）となる。

また、図６（ａ）〜（ｅ）に示した各粒子２０の非平面部２２は、いずれも、各粒子２０の平面部２１の表面を底面とした場合、当該底面からの高さが最も高くなる位置から、前述した非平面部２２の投影形状の輪郭を成す位置に至るまで、直線斜面（図６（ａ），（ｃ）参照）または凸曲面（図６（ｂ），（ｄ），（ｅ）参照）で構成されている。非平面部２２が、このような形状を有することにより、平面部２１に直交する方向から外力が加えられた場合、その外力によって平面部２１に平行な方向の分力が生じるとともに、これら粒子が透明基板側に付着している状態で、他の粒子が接近、接触し、さらに透明基板側に移動する場合、上記他の粒子が、当該粒子の非平面部２１の表面に沿ってスムースに、透明基板側に到達することができる。

（本発明に係る表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法に関する説明）
次に、図３に示した板状粒子２３および略球形粒子２４からなる帯電粒子２０を製造する方法について、図７を参照して説明する。ここで図７（ａ）〜（ｆ）は、各工程において、第１の基板５０などを側面から見た時の模式図である。
まず始めに、白色の顔料で着色された板状粒子２３（平面部２１に相当）を、第１の基板５０の表面上に散布した後（図７（ａ）参照）、板状粒子２３の上に板状の部材５１を重ねて、第１の基板５０とすり合わせることによって、散布した板状粒子２３を均一に均す（図７（ｂ）参照）。

次に、均された板状粒子２３の上面に、白色の略球形粒子２４を散布した後（図７（ｃ）参照）、第２の基板５２によって略球形粒子２４を加熱するとともに、略球形粒子２４を板状粒子２３に押し付けるように圧力を加える（図７（ｄ）参照）。この加熱および加圧により、板状粒子２３に略球形粒子２４を付着させた後、第１の基板５０および第２の基板５１を外し（図７（ｅ）参照）、略球形粒子２４が板状粒子２３に付着したことにより一体的となった（たとえば複数の略球形粒子２４に１枚の板状粒子２３が付着した場合など）複数の略球形粒子２４を個々に分割することで、帯電粒子２０が得られる（図７（ｆ）参照）。

（本発明に係る表示装置に用いられる帯電粒子の他の製造方法に関する説明）
次に図８に示す各工程を参照して、上述した図７に示した製造方法とは異なる帯電粒子２０の製造方法について説明する。ここで、図８（ａ），（ｂ）は、第２の基板５２および後述する構造体５３の斜視図を模式的に示す模式図である。また、図８（ｃ）〜（ｅ）は、各工程において、第２の基板５２などを側面から見た時の模式図である。

まず始めに、前述した図７（ａ）および（ｂ）に示した工程と同様、白色の顔料で着色された板状粒子２３を、第１の基板５０の表面上に散布した後、板状粒子２３の上に板状の部材５１を重ねて、第１の基板５０とすり合わせることによって、散布した板状粒子２３を均一に均す。次に、第２の基板５２の表面上に、一辺が略球形粒子２４の粒径と同寸の立方体、または、高さのみが略球形粒子２４の粒径よりわずかに短い直方体の構造体５３を、前後左右で隣り合う構造体５３と、略球形粒子２４の粒径と同寸の間隔を開けて、複数列形成する（図８（ａ）参照）。すなわち、複数の構造体５３が形成された第２の基板５２を上面から見た場合、構造体５３と第２の基板５２とがあたかも市松模様をなすように形成される。そして、第２の基板５２上に形成された複数の構造体５３の上面に略球形粒子２４を散布し、構造体５３の間に略球形粒子２４を配置する（図８（ｂ）参照）。

そして、構造体５３の間に配置した略球形粒子２４の上側から、上述した第１の基板５０上で均一に均された板状粒子２３を重ね、略球形粒子２４を加熱するとともに、板状粒子２３を略球形粒子２４に押し付けるように、第１の基板５０および第２の基板５２の双方またはいずれか一方に圧力を加える（図８（ｃ）参照）。この加熱および加圧により、板状粒子２３に略球形粒子２４を付着させた後、第２の基板５２に略球形粒子２４を吸着させ、この状態で第２の基板５２を下方へ移動させる（図８（ｄ）参照）。その後、第２の基板５２への略球形粒子２４の吸着を解除することで、帯電粒子２０が得られる（図８（ｅ）参照）。

ここで、第２の基板５０に略球形粒子２４を吸着させる方法としては、たとえば、略球形粒子２４の材料に予め磁性体を混ぜておき、第２の基板５２を磁化して略球形粒子２４を吸着させる、もしくは、略球形粒子２４を正に帯電させておき、第１の基板５０に正の電圧を印加するとともに第２の基板５３に負の電圧を印加することによって、略球形粒子２４を第２の基板５２に吸着させる方法がある。また、このとき、予め構造体５３を略球形粒子２４と異なる極性（負）に帯電させておくことで、構造体５３を第１の基板５０に吸着させることもできる。

なお、上述した製造方法において、第１の基板５０に板状粒子２３を散布・均一化する工程（図７（ａ），（ｂ）参照）と、第２の基板５２上に構造体５３を形成する工程（図８（ａ）参照）とは、いずれの工程を先に行っても良いし、並行して同時に行っても良い。

次に図９に示す各工程を参照して、上述した図７および図８に示した製造方法とは異なる帯電粒子２０の製造方法について説明する。図９に示す製造方法は、略球形粒子２４に付着させる平面部の大きさを、略球形粒子２４の最大断面よりも小さくする場合の一形態を示すものである。ここで、図９（ａ）は、当該工程において、第２の基板５２などを側面から見た時の模式図である。また、図９（ｂ），（ｃ）は、第２の基板５２および構造体５６の斜視図を模式的に示す模式図である。さらに、図９（ｄ），（ｅ）は、図９（ｃ）に示したＡ−Ａ断面を模式的に示した模式図である。

まず始めに、第２の基板５２の表面に剥離層５４を形成し、さらに剥離層５４の上面に白色の顔料ペースト５５を塗布する（図９（ａ）参照）。ここで、剥離層５４は、第２の基板５２から顔料ペースト５５を剥がしやすくするための剥離剤を主成分としている。次に、顔料ペースト５５の上面に、構造体５６を形成する（図９（ｂ）参照）。この構造体５６は、略球形粒子２４が収容される収容孔５６ａが複数設けられ、各収容孔５６ａの上面における開口形状は、一辺が略球形粒子２４の粒径と同寸の正方形となっており、各収容孔５６ａの底面（顔料ペースト５５に接している面）における開口形状は、対角線の長さが略球形粒子２４の粒径よりも短い正方形となっている。また、各収容孔５６ａの断面形状は、後に参照する図９（ｄ），（ｅ）に示すように、等脚台形となっている。

次いで、第２の基板５２上に形成された構造体５６の上面に略球形粒子２４を散布して、各収納孔５６ａに略球形粒子２４を収容させる（図９（ｃ）参照）。そして、構造体５６の各収容孔５６ａに収容された各母略球形粒子２４の上側から、第１の基板５０を重ね、略球形粒子２４を加熱するとともに、各略球形粒子２４を顔料ペースト５５に押し付けるように、第１の基板５０および第２の基板５２の双方またはいずれか一方に圧力を加える（図９（ｄ）参照）。この加熱および加圧により、各略球形粒子２４に顔料ペースト５５を付着させた後、第１の基板５０に各略球形粒子２４を吸着させ、上方へ移動させる（図９（ｅ）参照）。そして、この工程の後、第１の基板５０への各略球形粒子２４の吸着を解除することで、帯電粒子２０が得られる。

上述した製造方法によれば、図９（ｅ）の工程において、各略球形粒子２４に付着した顔料ペースト５５を第２の基板５２から剥がす際に、構造体５６の底面における各収納孔５６ａの開口形状が、略球形粒子２４の粒径よりも短い正方形となっていることから、上記顔料ペースト５５の輪郭を、略球形粒子２４の最大断面形状の内側に収めることができる。

本発明の一実施形態における表示装置の構成を示すブロック図である。 同表示装置が備える表示パネルの概略構造を示す模式図である。 同表示パネルに使用される白色帯電粒子の形状および構成を模式的に示す模式図である。 同表示パネルにおいて、白色表示を行う際の白色帯電粒子の動きを説明するための説明図である。 同表示パネルにおいて、白色帯電粒子が最密充填されている理想的な状態を模式的に示した模式図である。 同表示パネルに採用し得る白色帯電粒子の他の形状を模式的に示す模式図である。 同表示装置に使用される白色帯電粒子を製造する方法の各工程を説明するための説明図である。 同表示装置に使用される白色帯電粒子を製造する他の方法の各工程を説明するための説明図である。 同表示装置に使用される白色帯電粒子を製造する他の方法の各工程を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ 表示パネル
１１ 透明基板
１２ 対向基板
１３ 隔壁
１４ 画素
１５ 画素電極
１６ 透明電極
２０ 白色帯電粒子
２１ 平面部
２２ 非平面部
２３ 板状粒子
２４ 略球形粒子
３０ 黒色帯電粒子
４０ 表示媒体
５０ 第１の基板
５１ 第２の基板
５３，５６ 構造体
５４ 剥離層
５５ 顔料ペースト

Claims (9)

1. 透明基板と、前記透明基板に対向する対向基板との基板間に、帯電極性が異なる複数の粒子を封入し、前記基板間に電圧を印加して前記複数の粒子を移動させることにより画像を表示する表示装置であって、
   前記複数の粒子は、表面の一部が平面で構成され、かつ、該平面における表面電荷密度が表面の他の部分における表面電荷密度よりも大きい帯電粒子を含み、
   前記帯電粒子は、前記他の部分に、前記平面に直交する方向から外力が加えられた場合、該外力によって前記平面に平行な方向の分力が生じる形状を有する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記他の部分は、
   前記平面を底面とし、該底面からの高さが最も高くなる位置から、前記底面と同一平面を投影面とした場合における前記帯電粒子の投影形状の輪郭を成す位置に至るまで、直線斜面または凸曲面で構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記帯電粒子は、略球形粒子の表面に板状部材を接着して構成され、該板状部材の表面を前記平面とした
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記帯電粒子は、
   前記板状部材を基板上に散布した後、該板状部材を平滑化し、該平滑化された板状部材の上方から、互いに重なり合わないように前記略球形粒子を散布した後、前記略球形粒子が前記板状部材に押し付けられるように加圧し、または、前記板状部材および前記略球形粒子、若しくはそのいずれか一方を加熱した後、前記加圧を行うことで、前記略球形粒子の表面に前記板状部材を接着して構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記板状部材は、
   前記板状部材の表面と同一平面を投影面とした場合における前記略球形粒子の投影形状の輪郭内に、前記板状部材全体が含まれる大きさに形成されている
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記複数の粒子は、
   白色の前記板状部材を前記略球形粒子に接着して構成される前記帯電粒子と、該板状部材の色とは異なる色で着色された粒子とから成る
   ことを特徴とする請求項３から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記透明基板の表面にカラーフィルタを備えた
   ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記略球形粒子が、前記板状部材の色と同一とみなせる色である
   ことを特徴とする請求項３から５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
9. 電極と、
   前記電極へ印加する電圧を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載の表示装置。

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