JP3902141B2 - 電気泳動ディスプレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスプレイに係り、特に電気泳動現象を用いた電気泳動ディスプレイ（電子ペーパ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気泳動現象を利用した電気泳動ディスプレイ（電子ペーパ）は、電界が２つの電極間に印加されたとき帯電粒子が移動する現象を応用した電子表示ディスプレイであって、電子ブック、電子新聞、電子雑誌、電子図書、移動通信機の情報表示媒体などのディスプレイに応用されている。
【０００３】
電気泳動現象とは、電界が印加されたとき帯電粒子が移動する現象をいう。流体内で電気泳動が生じると、帯電粒子は、粘性ドラグ、電荷、流体の誘電特性、印加電界の強度によって決定される速度で、移動する。
【０００４】
このような電気泳動ディスプレイ（電子ペーパ）においては、相異なる色相の誘電流体内に分散されている１つ又は１つ以上の色相を有する粒子を用いて、色相を決定する。すなわち、１つ又は１つ以上の色相を有する粒子に電界が印加されたとき、相反する電荷を有する帯電粒子が、印加電界の極性と逆の極性の電極に向けて移動される。その結果、色相の変化が視覚的に観察できる。
【０００５】
電気泳動現象を利用したディスプレイは双安定性（bistablity）を有する。すなわち、印加電界が除去された後も、電界が除去される前の色相を保つ。しかし、電気泳動現象を利用したディスプレイは、安全性に問題がある。すなわち、流体内にある帯電粒子の密度と流体の密度とを同一にすることによって、帯電粒子の沈殿を防止できるが、長時間に亙っては、帯電粒子の凝集という問題点を解決できない。特に、１つ以上の色相を有する２つの粒子が電気泳動現象により移動する場合には、さらに深刻な問題を引き起こす。このような問題はディスプレイを劣化させる原因となる。
【０００６】
このような問題点を解決するため、米国のE-Ink社では、帯電粒子と流体とをカプセルに入れた、電気泳動現象を利用したディスプレイを提案した。カプセル形態の電気泳動ディスプレイにおいては、種々の相異なる類型の物質及び方法の適切な相互作用を必要とする。すなわち、重合性結合剤、カプセル膜、帯電粒子、及び流体のような物質は、全て化学的に相溶性（compatibility）を持たなければならない。
【０００７】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来の技術に係る電気泳動ディスプレイを説明するための断面図である。
【０００８】
図１Ａを説明する。図１Ａは電界が印加されていない場合のカプセル形態の電気泳動ディスプレイを説明する図面である。電気泳動ディスプレイは、透明又は不透明な下部膜１１上に、下部電極１３及び下部電極保護膜１５が形成されている。下部電極保護膜１５上には、マイクロカプセル１７が形成されている。
【０００９】
マイクロカプセル１７は透明流体１９と、正電荷を有する白色粒子２１と、負電荷を有する黒色粒子２３とにより構成されている。下部電極保護膜１５は、下部電極１３を保護してマイクロカプセル１７と分離させる役割を担う。マイクロカプセル１７上には、マイクロカプセル１７内の粒子を電気泳動現象を利用して移動させるためのもう１つの電極である上部電極２５が設けてある。上部電極２５上には、透明上部膜２７が形成されている。
【００１０】
図１Ｂを説明する。図１Ｂは電界が印加された場合のカプセル形態の電気泳動ディスプレイを説明する図面である。すなわち、電界が印加された場合に、マイクロカプセル１７内の帯電粒子が、帯電粒子と反対極性の電極に移動される。このような帯電粒子の移動によって、色相の視覚的な変化を観察できる。
【００１１】
しかし、従来の電気泳動ディスプレイは、マイクロカプセル１７内に異なる色の２種の帯電粒子が存在する場合、２色の帯電粒子と誘電流体との比重を全て同一にしなければならず、これら２種の帯電粒子の凝集を防止するための化学処理が要請される。このような化学処理は難しく、帯電粒子と流体との比重が異なるため、一定時間後に帯電粒子が浮き上がるか、帯電粒子どうしが凝集して、ディスプレイの劣化を引き起こすことになる。
【００１２】
また、従来の電気泳動ディスプレイは、帯電粒子のサイズと帯電粒子の電荷量とが異なるため、視覚的な色相を表現するが、帯電粒子の応答時間が異なるという問題があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、２種の帯電粒子と誘電流体との比重を同一にするという問題、帯電粒子が凝集するという問題、電界が印加された時の２種の帯電粒子の応答時間が異なるという問題などを解決できる電気泳動ディスプレイを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
技術的な課題を達成するために、本発明の電気泳動ディスプレイは、下部膜上に下部電極が設けてあり、前記下部電極上に下部電極保護膜が形成されている。前記下部電極保護膜上には、極微小にコーティングされるか又はカプセル化されており、電界に対して差別的に動作しない複数のマイクロカプセルが設けてある。
【００１５】
前記マイクロカプセル内には、視覚的に１つの色相を有する粒子及び／又は流体が含まれており、前記複数のマイクロカプセル間には、視覚的に異なる色相を有し、電界に対して差別的に動作し、誘電流体内に分散された帯電粒子が存在する。前記マイクロカプセル上には、順に、上部電極保護膜及び上部電極が設けてある。
【００１６】
前記帯電粒子は、視覚的に光を吸収／反射する粒子とすることができる。。前記マイクロカプセル内の流体又は粒子は、視覚的に光を反射／吸収する物質とすることができる。
【００１７】
前記帯電粒子は前記誘電流体と比重が同じ物質とするか、前記誘電流体と関係のない比重の物質とすることができる。前記下部電極及び上部電極は前記マイクロカプセルによって画素形態に構成することができる。
【００１８】
前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズより小さく、多数個よりなり、視覚的に光を反射することができる。前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は前記マイクロカプセルのサイズとほぼ同じサイズで、視覚的に光を反射できる。
【００１９】
前記マイクロカプセル上には多数の粒子がさらに形成されて視覚的に光を反射することができる。前記粒子は多数の赤、緑及び青の粒子よりなって特定色だけを反射してカラーを具現することができる。
【００２０】
前記マイクロカプセル内の流体又は粒子は赤、緑、青よりなって特定色だけを反射してカラーを具現することができる。
【００２１】
前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズより小さく、多数個よりなり、視覚的に光を吸収することができる。前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズとほぼ同じサイズで、視覚的に光を吸収することができる。前記マイクロカプセル上には、多数の粒子をさらに形成して、視覚的に光を吸収することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施の形態は、他の形態に種々に変形でき、本発明の範囲が、後述する実施の形態に限定されることはない。本発明の実施の形態は、本発明をさらに完全に説明するために、当業者に提供される。図において、膜又は領域のサイズ又は厚さは、明細書を明確にするため誇張してある。また、ある膜が他の膜又は基板の「上」にあると記載した場合は、前記ある膜が前記他の膜上に直接存在してもよいし、その間に第３の他の膜が介在してもよい。
【００２３】
図２Ａないし図２Ｃは本発明に係る電気泳動ディスプレイの一例を示す断面図である。
【００２４】
図２Ａを説明する。図２Ａは電界が印加されていない電気泳動ディスプレイを示す図面である。本発明の一実施の形態に係る電気泳動ディスプレイにおいては、下部膜１０１上に、下部電極１０３及び下部電極保護膜１０５が形成されている。下部電極保護膜１０５上には、極微小にコーティングされるか又はカプセル化されて、電界に対して差別的に動作しない複数のマイクロカプセル１０７が形成されている。
【００２５】
マイクロカプセル１０７内には、透明流体１０９と、視覚的に１つの色相を有する粒子１１１とが含まれている。粒子１１１は、マイクロカプセル１０７のサイズより小さく、マイクロカプセル１０７内に多数個存在する。透明流体１０９及び／又は粒子１１１は、視覚的に光を反射／吸収する物質で構成されている。下部電極保護膜１０５は、下部電極１０３を保護し、マイクロカプセル１０７と分離させ、帯電粒子が下部電極１０３に付着するのを防止する役割を担っている。
【００２６】
マイクロカプセル１０７間には、誘電流体１１２が存在するとともに、誘電流体１１２内に分布され、視覚的に異なる色相を有し、電界に対して差別的に動作する帯電粒子１１３が存在する。帯電粒子１１３は視覚的に光を吸収／反射する粒子で構成されている。帯電粒子１１３は誘電流体１１２と比重が同じ物質よりなるものでもよく、誘電流体１１２と関係のない比重の物質よりなるものでもよい。
【００２７】
また、マイクロカプセル１０７上には、順に、上部電極保護膜１１５、上部電極１１７が設けてある。上部電極１１７は帯電粒子１１３を移動させるために設けてある。上部電極保護膜１１５は、上部電極１１７を保護し、マイクロカプセルと分離させて、帯電粒子が電極に付着するのを防止する役割を担っている。上部電極１１７上には、透明上部膜１１９が形成してある。
【００２８】
図２Ｂ及び図２Ｃを説明する。図２Ｂ及び図２Ｃは電界が印加された電気泳動ディスプレイを示す図面である。電界が印加されたとき、マイクロカプセル１０７間にある帯電粒子１１３は、帯電粒子の極性と異なる極性の電極に移動する。このような帯電粒子１１３の移動によって、色相の視覚的な変化を観察できる。図２Ｂは微小帯電粒子１１３が下部電極１０３側に移動した様子を示し、図２Ｃは微小帯電粒子１１３が上部電極１１７側に移動した様子を示す。
【００２９】
また、本発明の一実施の形態に係る電気泳動ディスプレイは、電気泳動現象を利用してカラー電気泳動ディスプレイを具現することができる。すなわち、マイクロカプセル１０７内にある視覚的に１つの色相を有する粒子１１１を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を有する粒子で構成して、特定色を反射又は吸収する場合、カラー電気泳動ディスプレイを具現することができる。
【００３０】
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。特に、図３Ａないし図３Ｃは電気泳動ディスプレイが画素単位で駆動される例を示す図面である。
【００３１】
図３Ａを説明する。図３Ａは電界が印加されていない場合の電気泳動ディスプレイを示す図面である。本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイは、下部膜２０１上に、画素形態の下部電極２０３及び下部電極保護膜２０５が形成してある。下部電極保護膜２０５上には、極微小にコーティングされるか又はカプセル化されて、電界に対して差別的に動作しない複数のマイクロカプセル２０７が形成してある。
【００３２】
マイクロカプセル２０７内には、極微小で視覚的に１つの色相を有するマイクロ粒子又は流体２０９が含まれている。マイクロカプセル２０７内にマイクロ粒子２０９が含まれる場合、マイクロ粒子２０９は、マイクロカプセル２０７のサイズとほぼ同じサイズに形成してある。マイクロ粒子又は流体２０９は、視覚的に光を反射／吸収する物質で構成されている。下部電極保護膜２０５は、下部電極２０３を保護し、マイクロカプセル２０７と分離させて、帯電粒子が下部電極２０３に付着するのを防止する役割を担っている。
【００３３】
マイクロカプセル２０７間には、誘電流体２１１が存在するとともに、誘電流体２１１内に分布され、視覚的に異なる色相を有し、電界に対して差別的に動作する帯電粒子２１３が存在する。帯電粒子２１３は視覚的に光を吸収／反射する粒子で横成されている。帯電粒子２１３は誘電流体２１１と比重が同じ物質で構成してもよく、誘電流体２１１と関係のない比重の物質で構成しても良い。
【００３４】
さらに、マイクロカプセル２０７上には、順に、上部電極保護膜２１５と、画素形態の上部電極２１７が設けてある。上部電極２１７は帯電粒子２１３を移動させるために設けてある。上部電極保護膜２１５は、上部電極２１７を保護し、マイクロカプセル２０７と分離させて、帯電粒子２１３が上部電極２１７に付着するのを防止する役割を担っている。上部電極２１７上には、透明上部膜２１９が形成してある。
【００３５】
図３Ｂ及び図３Ｃを説明する。図３Ｂ及び図３Ｃは電界が印加された電気泳動ディスプレイを示す図面である。電界が印加された場合、マイクロカプセル２０７間にある帯電粒子２１３は、帯電粒子の極性と反対の極性の電極に移動する。このような帯電粒子２１３の移動によって、色相の視覚的な変化を観察することができる。図３Ｂは微小帯電粒子２１３が下部電極２０３側に移動した様子を示し、図３Ｃは微小帯電粒子２１３が上部電極２１７側に移動した様子を示す。
【００３６】
また、本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイは、電気泳動現象を利用して、カラー電気泳動ディスプレイを具現することができる。マイクロカプセル２０７内にある視覚的に１つの色相を有する粒子又は流体２０９を、Ｒ、Ｇ、Ｂを有する粒子で構成して、特定色を反射又は吸収する場合、カラー電気泳動ディスプレイを具現することができる。
【００３７】
図４Ａないし図４Ｃは本発明のさらに他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【００３８】
図４Ａを説明する。図４Ａは電界が印加されていない場合の電気泳動ディスプレイを示す図面である。本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイは、下部膜３０１上に、下部電極３０３及び下部電極保護膜３０５が形成してある。下部電極保護膜３０５上には、極微小にコーティングされるか又はカプセル化され、電界に対して差別的に動作しない複数のマイクロカプセル３０７が形成してある。
【００３９】
マイクロカプセル３０７には、マイクロ粒子又は流体３０９が含まれている。マイクロカプセル３０７内にマイクロ粒子３０９が含まれる場合、マイクロ粒子３０９は、マイクロカプセル３０７のサイズとほぼ同じサイズに形成してある。マイクロ粒子又は流体３０９は視覚的に光を反射／吸収する物質よりなる。マイクロカプセル３０７上には、染料や顔料及びその他の方法を用いて、視覚的に１つの色を示すことができる微小粒子３２１がコーティングされている。マイクロカプセル上に形成された多数の微小粒子３２１は、視覚的に光を反射することができる。微小粒子３２１を多数のＲ、Ｇ及びＢ粒子より構成して、特定色だけを反射させる場合に、カラーを具現化することができる。下部電極保護膜３０５は、下部電極３０３を保護して、マイクロカプセル３０７と分離させて、帯電粒子が下部電極３０３に付着するのを防止する役割を担っている。
【００４０】
マイクロカプセル３０７間には、誘電流体３１１が存在するとともに、誘電流体３１１内に分布され、視覚的に異なる色相を有し、電界に対して差別的に動作する帯電粒子３１３が存在する。帯電粒子３１３は視覚的に光を吸収／反射する粒子よりなる。
【００４１】
帯電粒子３１３は誘電流体３１１と比重が同じ物質よりなるものでもよく、誘電流体３１１と関係のない比重の物質よりなるものでもよい。
【００４２】
また、マイクロカプセル３０７上には、順に、上部電極保護膜３１５及び上部電極３１７が設けてある。上部電極３１７は帯電粒子３１３を移動させるために設けてある。上部電極保護膜３１５は上部電極３１７を保護して、マイクロカプセル３０７と分離させて、帯電粒子３１３が上部電極３１７に付着するのを防止する役割を担っている。上部電極３１７上には、透明上部膜３１９が形成してある。
【００４３】
図４Ｂ及び図４Ｃを説明する。図４Ｂ及び図４Ｃは電界が印加された電気泳動ディスプレイを示す図面である。電界が印加された場合、マイクロカプセル３０７間にある帯電粒子３１３は、帯電粒子の極性と反対極性の電極に移動する。このような帯電粒子３１３の移動によって、色相の視覚的な変化を観察することができる。図４Ｂは微小帯電粒子３１３が下部電極３０３側に移動した様子を示し、図４Ｃは微小帯電粒子３１３が上部電極３１７側に移動した様子を示す。
【００４４】
また、本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイは、電気泳動現象を利用して、カラー電気泳動ディスプレイを具現化することができる。マイクロカプセル３０７上に染料や顔料及びその他の方法を用いてコーティングされた微小粒子３２１を、Ｒ、Ｇ、Ｂを有する粒子より構成して、特定色を反射又は吸収する場合に、カラー電気泳動ディスプレイを具現化することができる。
【００４５】
以上、本発明の技術思想は、望ましい実施の形態によって具体的に記述したが、これら実施の形態は説明のためのものにすぎず、これに限定されるものでもない点に注意すべきである。また、当業者であれば当然のことであるが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の実施の形態が可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、１つの色の帯電粒子だけを移動させて視覚的な色相を表現できる構造にし、１つの色の帯電粒子と誘電流体間の比重を同一に保ち、他の色の粒子はマイクロカプセルで構成して動かないようにし、これにより、従来の帯電された両粒子と誘電流体との比重を全て同一にするという問題、帯電粒子の凝集という問題、電界印加時の応答時間が異なるという問題などを解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来の技術に係る電気泳動ディスプレイを説明するための断面図である。
【図１Ｂ】従来の技術に係る電気泳動ディスプレイを説明するための断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図４Ａ】本発明のさらに他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明のさらに他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明のさらに他の実施の形態に係る電気泳動ディスプレイを示す断面図である。
【符号の説明】
１０１ 下部膜
１０３ 下部電極
１０５ 下部電極保護膜
１０７ マイクロカプセル
１０９ 透明流体
１１１ 粒子

Claims (14)

1. 下部膜上に設けた下部電極と、
   前記下部電極上に形成された下部電極保護膜と、
   前記下部電極保護膜上に設け、極微小にコーティングするか又はカプセル化している複数個のマイクロカプセルと、
   該マイクロカプセル内に含まれ、視覚的に一つの色相を有し、電界に対して差別的に動作しない粒子及び／または流体と、
   前記複数個のマイクロカプセル間に分布され、視覚的に異なる色相を有し、電界に対して差別的に動作し、誘電流体内に分散され、該誘電流体と比重が同じ物質よりなる帯電粒子と、
   前記マイクロカプセル上に順に設けた上部電極保護膜及び上部電極と
   を含んでなることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
2. 請求項１において、前記帯電粒子は、視覚的に光を吸収する粒子よりなることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
3. 請求項１において、前記帯電粒子は、視覚的に光を反射する粒子よりなることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
4. 請求項１において、前記マイクロカプセル内の流体又は粒子は、視覚的に光を反射する物質よりなることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
5. 請求項１において、前記マイクロカプセル内の流体又は粒子は、視覚的に光を吸収する物質よりなることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
6. 請求項１において、前記下部電極及び上部電極は、前記マイクロカプセルによって画素形態に構成したことを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
7. 請求項４において、前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズより小さく、多数個よりなり、視覚的に光を反射することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
8. 請求項４において、前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズとほぼ同じサイズよりなり、視覚的に光を反射することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
9. 請求項８において、前記マイクロカプセル上に多数の粒子がさらに形成して視覚的に光を反射することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
10. 請求項９において、前記粒子は、多数の赤、緑及び青の粒子よりなり特定色だけを反射してカラーを具現することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
11. 請求項４において、前記マイクロカプセル内の流体又は粒子は、赤、緑、青よりなり特定の色だけを反射してカラーを具現することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
12. 請求項５において、前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズより小さく、多数個よりなり、視覚的に光を吸収することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
13. 請求項５において、前記マイクロカプセル内に含まれた粒子は、前記マイクロカプセルのサイズとほぼ同じサイズよりなり、視覚的に光を吸収することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
14. 請求項１３において、前記マイクロカプセル上に多数の粒子を形成して視覚的に光を吸収することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。

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