JP4483878B2 - 表示装置、表示方法、電子機器および表示素子 - Google Patents
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Description
この表示装置は、電圧の印加を停止した状態でも表示内容を維持する表示メモリー性を備えているため、消費電力が低い。また、特に、一般の印刷物のように反射光を利用して表示するため、広視野角性を有し、高コントラストの表示が可能であること等の特徴を備えている。
例えば、1つの画素ごとに、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)またはレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の各表示素子を、それぞれ表示面に対して平行に(並列に)配置してなる電気泳動カラー表示装置が開示されている。
また、各画素にY、M、CまたはR、G、Bの各表示素子を形成する必要があるため、各画素のサイズを縮小することが難しく、表示装置の精細度を十分に高めることができないという問題がある。
この表示装置では、精細度を高めることはできるが、Y、M、CまたはR、G、Bの各表示素子を透過した光を視認する構造になっているため、視差が発生するとともに、光が減衰して表示の明るさやコントラストが低下するという問題が発生する。
また、各表示素子を積層する際に、位置ズレの許容範囲が極めて小さいことから、積層時のアライメントが困難となり、製造工程の高コスト化を招く。
本発明に係る表示装置は、面状の表示部を構成する第1の基板と、
該第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に設けられ、隔壁によって分割され、互いに色彩が異なる複数種の泳動粒子を封入してなる画素空間と、
該画素空間内にあって前記第2の基板に沿って設けられ、前記各泳動粒子を集積する集積部と、
前記第2の基板に接して設けられ、特定の周波数の交流電界を発生する少なくとも一対の誘電泳動用電極と、該誘電泳動用電極間に電圧を印加する電源回路と、前記周波数を変化させる周波数可変回路と、を含む周波数可変手段と、
前記第2の基板に接し、前記表示部と平行の方向に、前記誘電泳動用電極を挟んで配置された一対の電気泳動用電極と、該一対の電気泳動用電極間に電圧を印加する回路とを備えた分離手段と、
前記第1の基板において前記画素空間に接して設けられた電極と前記第2の基板において前記画素空間に接して設けられた電極からなる一対の移送用電極と、該一対の移送用電極間に電圧を印加する回路とを備える移送手段とを有し、
前記分離手段は、前記一対の電気泳動用電極間に電界を印加することにより、前記集積部に集積された前記各泳動粒子を電気泳動させつつ、前記誘電泳動用電極により、前記泳動中の各泳動粒子に交流電界を付与することによって、前記各泳動粒子に発生する誘電泳動力の大きさが、前記各泳動粒子の種類によって異なることを利用し、泳動中の前記各泳動粒子の中から特定の種類の泳動粒子を吸着して他の泳動粒子からの分離を行うものであり、
前記分離手段が備える前記一対の移送用電極のうち、前記集積部側に配置された電極は、前記誘電泳動用電極と兼用になっており、
前記移送手段の前記一対の移送用電極により、分離された泳動粒子のうちの少なくとも1種の泳動粒子を電気泳動させ、該泳動粒子を前記画素空間の前記表示部側に移送することにより、移送された単一の泳動粒子の色彩または複数種の泳動粒子の色彩が混在された混合色を、前記表示部に表示するよう構成したことを特徴とする。
これにより、複数色(カラー)表示が可能で、かつコントラストおよび精細度が高い反射型の表示装置が得られる。
これにより、1つの電極において、電界の強度が不均一な部分が複数存在することとなる。このため、より多数の前記各色材を捕捉することができ、よりコントラストや発色性に優れた表示が可能となる。
これにより、画素空間に拡散した前記各色材に対して、より均一な誘電泳動力を発生させることができ、前記各色材をより短時間で前記誘電泳動用電極に捕捉することができる。また、捕捉した前記各色材を前記表示部側に移送したとき、前記各色材が表示部全体を覆うことができるので、コントラストおよび発色性に優れた表示装置が得られる。
これにより、簡単な構成にもかかわらず、前記誘電泳動用電極間に、前記強電場部と前記弱電場部とを容易に形成することができる。
前記各誘電泳動用電極は、前記各泳動粒子が前記一対の電気泳動用電極による前記直流またはパルス状の電界の作用により電気泳動する方向とほぼ直交する方向に沿って配設されていることが好ましい。
これにより、集積された前記各泳動粒子の全体に対して、より均一な誘電泳動力を作用させることができる。また、各泳動粒子を、画素空間の全体に分布させるように吸着することができるので、より多数の前記各泳動粒子を吸着することができる。これにより、表示装置における表示のコントラストや発色性を高めることができる。
分離された前記各泳動粒子のうちの少なくとも1種の泳動粒子を選択し、該泳動粒子を前記画素空間の前記表示部側に移送する移送工程とを有し、
前記分離工程において、前記表示部に表示すべき色彩に応じた前記特定の種類の泳動粒子に生じる誘電泳動力が、他の種類の泳動粒子に生じる誘電泳動力よりも大きくなるような特定の周波数の交流電界を付与することにより、前記分離を行い、
前記移送工程で移送された単一の泳動粒子の色彩または複数種の泳動粒子の色彩が混合された混合色を、前記表示部を介して表示することを特徴とする。
これにより、複数色(カラー)で、かつ表示性能に優れた表示を行うことができる。
これにより、より表示性能に優れた表示を行うことができる。
本発明に係る電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、複数色(カラー)表示が可能で、かつコントラストおよび精細度が高い反射型の表示装置を備えた電子機器が得られる。
該第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記各基板間に設けられ、互いに色彩が異なる複数種の泳動粒子と、前記各泳動粒子を分散させる液相分散媒とを含む泳動分散液を封入してなる画素空間と、
該画素空間内の前記第2の基板側に設けられ、前記各泳動粒子を集積する集積部と、
前記集積部において、集積された前記各泳動粒子に特定の周波数の交流電界を付与することにより、前記各泳動粒子に発生する誘電泳動力の大きさが、前記各泳動粒子の種類によって異なることを利用して、集積された前記各泳動粒子の中から、特定の種類の泳動粒子を吸着することによって分離する少なくとも一対の誘電泳動用電極と、
該一対の誘電泳動用電極間に電圧を印加する第1の回路と、
前記交流電界の周波数が変化するように、前記第1の回路に印加される電圧の周波数を制御可能な周波数可変手段と、
直流またはパルス状の電界を付与することにより、分離された前記各泳動粒子のうちの少なくとも1種の泳動粒子に電気泳動力を発生させ、該泳動粒子を前記画素空間の前記表示部側に移送する一対の移送用電極と、
該一対の移送用電極間に電圧を印加する第2の回路とを有し、
前記移送された単一の泳動粒子の色彩または複数種の泳動粒子の色彩が混合された混合色を、前記表示部に表示するよう構成したことを特徴とする。
これにより、複数色(カラー)表示が可能で、かつコントラストおよび精細度が高く、製造が容易な反射型の表示装置が得られる。
該一対の電気泳動用電極間に電圧を印加する第3の回路とを有し、
前記各泳動粒子を前記第1の基板とほぼ平行に電気泳動させつつ、前記特定の種類の泳動粒子に対して他の種類の泳動粒子よりも大きな誘電泳動力を生じさせ、該特定の種類の泳動粒子を捕捉することにより前記分離を行うものであることが好ましい。
これにより、前記各泳動粒子全体を走査するように、この各泳動粒子全体に対してムラなく誘電泳動力を作用させることができる。その結果、前記各泳動粒子から分離される特定の泳動粒子の割合をより高めることができる。
これにより、簡単な構成で、特定の泳動粒子を容易に移送することができる。
本発明の表示装置では、前記一対の誘電泳動用電極は、前記第2の移送用電極の少なくとも一部と兼用になっていることが好ましい。
これにより、前記第2の移送用電極を、前記一対の誘電泳動用電極とは別に用意する必要がなくなるため、表示装置の構造の簡素化を図るとともに、製造工程数の削減を図ることができる。
これにより、前記複数種の泳動粒子の間において、それぞれの前記特定の周波数を容易に調整することができ、前記特定の周波数間に十分な差を設けることができる。その結果、各泳動粒子から特定の泳動粒子を分離する際に、その分離能を高めることができる。
これにより、例えば、前記各泳動粒子に直流またはパルス状の電界を作用させると、各泳動粒子は、それぞれ同じ方向に電気泳動する。その結果、各泳動粒子の制御が容易になる。
該別の泳動粒子は、そのゼータ電位の極性が前記各泳動粒子のゼータ電位の極性と反対か、またはゼータ電位が実質的に0であることが好ましい。
これにより、前記別の泳動粒子の色彩は、前記各泳動粒子の色彩の背景色とすることができる。
本発明に係る表示素子は、第1の基板と、
前記第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に設けられ、複数種の泳動粒子を封入してなるマイクロカプセルと、
前記第2の基板に接して設けられた第1の電極、第2の電極および第3の電極と、
前記第1の基板に接して設けられた第4の電極と、
を含み、
前記マイクロカプセルは、前記第4の電極と、前記第1の電極、前記第2の電極および前記第3の電極との間に配置され、
前記第1の電極は、前記マイクロカプセルの右端に配置され、前記第2の電極は前記マイクロカプセルの左端に配置され、
前記第3の電極は、前記第1の電極と前記第2の電極の間に設置され、交流電界を発生させる電極であり、
前記複数種の泳動粒子が前記第1の電極と前記第2の電極の間で両電極に沿って平行に移動する際に、前記複数種のうちのいずれかの粒子が前記第3の電極に捕捉された後、前記第4の電極の方向に移動することを特徴とする。
本発明に係る表示素子は、第1の基板と、
前記第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に設けられ、複数種の電気泳動粒子を封入してなる画素空間と、
前記第2の基板に接して設けられた第1の電極および第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた第3の電極と、
前記第1の基板に接して設けられた第4の電極と、
を含み、
前記第3の電極は、交流電界を発生させる電極であり、
前記第1の電極は、前記画素空間の中央より右側に配置され、前記第2の電極は前記画素空間の中央より左側に配置され、
前記複数種の電気泳動粒子が前記第1の電極の位置から前記第2の電極の位置まで両電極に沿って平行に移動する際に、前記複数種の電気泳動粒子のうち特定の種類の電気泳動粒子が前記第3の電極に捕捉された後、前記第3の電極に捕捉された電気泳動粒子が前記第4の電極の方向に移動することを特徴とする。
本発明の表示素子では、前記複数種の電気泳動粒子が前記第1の電極上に集合した状態から前記第2の電極の方向に電気泳動し、
前記複数種の電気泳動粒子のうち前記第3の電極に捕捉された特定の種類の電気泳動粒子を除いた種類の電気泳動粒子が、前記第2の電極上に集合することが好ましい。
本発明に係る表示装置は、面状の表示部と、この表示部の片面側に隣接して設けられ、互いに色彩が異なる複数種の色材と、これらの各色材を封入してなる画素空間と、画素空間内に設けられ、各色材を集積する集積部と、画素空間内の集積部において、集積された各色材から特定の種類の色材を分離する分離手段と、分離された少なくとも1種の色材を選択し、この色材を画素空間の表示部側に移送する移送手段とを有するものである。
そして、この表示装置が有する分離手段は、各色材に発生する誘電泳動力を駆動力として前記分離を行う。
このような場合、本発明のように、色彩が異なる複数種の色材(粒子)に対して、特定の周波数の交流電界を付与したときには、各色材に発生する誘電泳動力の大きさが、各色材の種類によって異なることとなる。
このような本発明に係る表示装置では、まず、集積部に集積された複数種の色材から、分離手段により、表示部に表示すべき色彩に応じた特定の種類の色材を分離する。次に、移送手段により、分離された少なくとも1種の色材を選択し、この粒子を画素空間の表示部側に移送する。このようにして、画素空間の表示部側に移送された単一の色材の色彩、または、複数種の色材の色彩が混合された混合色が表示部に表示される。
次に、本発明に係る表示装置および表示方法の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の表示装置の第1実施形態を模式的に示す縦断面図、図2は、図1に示す表示装置のうちの一対の誘電泳動用電極と回路とを示す平面図、図3〜7は、図1に示す表示装置の作動原理を示す模式図である。なお、以下では、説明の都合上、図1および図3〜7中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
また、各基板1、2と封止部7とで画成される気密空間内には、泳動粒子5を含む泳動分散液10が充填されている。
画素空間71の底面および天井面を画成する第1の基板1および第2の基板2は、それぞれ、シート状(平板状)の部材で構成され、これらの間に配される各部材を支持および保護する機能を有する。
このような各基板1、2の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、可撓性を有するものとする場合、20〜500μm程度であるのが好ましく、25〜250μm程度であるのがより好ましい。これにより、表示装置20の柔軟性と強度との調和を図りつつ、表示装置20の小型化(特に、薄型化)を図ることができる。
また、基板2は、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)等のスイッチング素子を含む回路(図示せず)を有している。
また、第2の基板2の上面に設けられた一対の電気泳動用電極41、42の間には、図1の右側から順に、4対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324aが互いに離間して設けられている。
この長尺状の櫛歯状の電極、すなわち、各一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324aは、図2に示すように、その長手方向が、前記一対の電気泳動用電極4による直流またはパルス状の電界の方向とほぼ直交している。
なお、各一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324a間には、通常、交流の電圧が印加される。これにより、各一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324a間に、所望の周波数の交流電界を発生させることができる。
すなわち、本実施形態では、粒子を、各凸部37同士に挟まれた部分に捕捉(吸着)することにより、複数種の粒子の集合物から誘電泳動した特定の粒子を容易に分離することができる。この分離された粒子は、後述する移送手段により、表示部付近に移送され、この粒子の色彩が、表示部の表示の少なくとも一部を担う。
また、このように、電極間距離が相対的に小さい複数の部分(凸部37同士に挟まれた複数の部分)と、電極間距離が相対的に大きい複数の部分(各凹部38同士に挟まれた複数の部分)とを有する各一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324aは、簡単な構成にもかかわらず、その電極間に強電場部と弱電場部とを容易に形成することができる。
なお、本実施形態では、図2に示すような形状の各電極321a、322a、323a、324aを有する分離手段について説明しているが、泳動粒子5に対して、強度にムラがある交流電界を付与し得る手段を有していれば、分離手段の構成は上記のものに限定されない。
なお、本実施形態では、電気泳動力によって泳動粒子5を移送する移送手段について説明しているが、泳動粒子5を移送可能なものであれば、移送手段の構成は上記のものに限定されない。
また、各電気泳動用電極41、42、および、一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324aは、例えば複数のTFTに接続された複数の画素電極であってもよい。一方、移送用電極31は、これら複数の画素電極に対する共通電極となる。
このような各電極3、4の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、0.05〜10μm程度であるのが好ましく、0.05〜5μm程度であるのがより好ましい。
また、各電極3、4は、前述したような材料の単体からなる単層構造のものの他、例えば、複数の材料を順次積層したような多層積層構造のものであってもよい。すなわち、各電極3、4は、それぞれ、例えば、ITOで構成される単層構造であってもよく、ITO層とポリアニリン層との2層積層構造とすることもできる。
また、枠状の封止部7の内側には、マトリックス状(格子状)をなす隔壁72が設けられている。この隔壁72により、枠状の封止部7の内側の空間がマトリックス状の複数の画素空間に分割され、各画素空間71がそれぞれ気密的に封止される。
なお、封止部7および隔壁72は、その厚さ(高さ)に応じて、各基板1、2間の離間距離を制御することができる。
この泳動分散液10は、互いに色彩の異なる複数種の泳動粒子5を液相分散媒6に分散(懸濁)してなるものである。なお、泳動粒子5は染料または顔料を含む色材(粒子)である。このうち、染料は、分散媒に分散する微小の粒子のほか、溶媒に溶解するものであってもよい。
泳動粒子5の液相分散媒6への分散は、例えば、ペイントシェーカー法、ボールミル法、メディアミル法、超音波分散法、撹拌分散法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて行うことができる。
ここで、白色粒子5aの色彩は、表示の背景色(地色)として用いられる場合が多く、白色以外に明色も好適に用いられる。
一方、各着色粒子5b、5c、5dの色彩は、表示する情報を構成する色彩として用いられる場合が多く、例えば、暗色が好適に用いられる。
また、白色粒子5aを省略した場合には、液相分散媒6の色彩が、各着色粒子5b、5c、5dの色彩とそれぞれ異なるのが好ましい。この場合でも、前述のように、各着色粒子5b、5c、5dの色彩と液相分散媒6による背景色とのコントラストが高くなり、より明瞭な表示が可能となる。
各画素空間71では、表示部に表示する内容が含む色彩に応じて、後述する方法(本発明の表示方法)により、泳動分散液10が呈する色彩を制御する。具体的には、1つの画素空間71では、白色粒子5aと、各着色粒子5b、5c、5dとが混在する泳動分散液10の中で、各着色粒子5b、5c、5d中から、表示部に表示する内容が含む色彩に応じた特定の着色粒子を分離するとともに、分離された各粒子のうち、特定の少なくとも1種の粒子を選択し、この粒子を選択的に、第1の移送用電極31付近、すなわち画素空間71の表示部側に引き寄せることにより、所定の色彩を画素に表示する。
泳動粒子5としては、例えば、顔料粒子、樹脂粒子またはこれらの複合粒子のうちの少なくとも1種が好適に使用される。
ここで、本実施形態では、各着色粒子5b、5c、5dは、それぞれ、そのゼータ電位の極性が同じである(同一極性に帯電している)。これにより、例えば、各着色粒子5b、5c、5dに直流またはパルス状の電界を作用させると、各着色粒子5b、5c、5dは、それぞれ同じ方向に電気泳動する。その結果、各着色粒子5b、5c、5dの制御が容易になる。具体的には、各着色粒子5b、5c、5dを、各一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324a付近を通過させることができ、各着色粒子5b、5c、5dから特定の着色粒子を効率よく分離することができる。
なお、泳動粒子5のゼータ電位の大きさ、すなわち帯電量は、泳動粒子5の表面に高分子を含むポリマーグラフト層を形成し、この層に導入する極性基の密度を調整すること等により制御することができる。
なお、各着色粒子5b、5c、5dの色彩は、例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、または、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の組み合わせとされる。これにより、いわゆるカラー表示が可能となる。
また、液相分散媒6(泳動分散液10)中には、必要に応じて、例えば、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂材料、ゴム材料、油類、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等の各種添加剤を添加するようにしてもよい。
さらに、液相分散媒6には、必要に応じて染料を溶解するようにしてもよい。
なお、液相分散媒6は、気相の分散媒で代替するようにしてもよい。
ここでは、表示装置20の動作の一例として、白色表示の初期状態から、着色粒子5cの色彩を表示する表示状態に移行するまでの動作について、1つの画素空間71を取り上げて説明する。
なお、この例では、白色粒子5aのゼータ電位の大きさがほぼ0であり、各着色粒子5b、5c、5dのゼータ電位の極性がそれぞれ正である(正に帯電している)ものとする。
また、前述したように、一対の電気泳動用電極4は、第2の基板2の上面に設けられている。このように、一対の電気泳動用電極4が第1の基板1(表示部)から十分に離れていることから、前述のようにして各着色粒子5b、5c、5dを互いに分離する過程において、表示装置20の表示部側から、これらの各粒子の色彩が見えないようになっている。したがって、表示部の表示において、不本意な色彩の混在を抑制することができ、表示のコントラストの低下を抑えることができる。
ここでは、表示部に表示する色彩が着色粒子5cの色彩であるとしたことから、各電極間に印加する交流電圧を、着色粒子5cに生じる誘電泳動力が他の着色粒子(各着色粒子5b、5d)に生じる誘電泳動力よりも大きくなるような特定の周波数の交流電圧とする。前記各電極間にこのような特定の周波数の交流電圧が印加されると、各電極間では、各着色粒子5b、5c、5dに、それぞれ異なる大きさの誘電泳動力が発生する。なお、本実施形態では、前述したように、着色粒子5cに対して特に大きな誘電泳動力が発生し、各着色粒子5b、5dに対しては誘電泳動力がほとんど発生しないか、または、相対的に小さな誘電泳動力しか発生しない。
このとき、着色粒子5cに発生する誘電泳動力は、できるだけ大きいのが好ましく、前述の直流またはパルス状の電界の作用による電気泳動力よりも大きいのが好ましい。
また、具体的には、着色粒子5cが最大の誘電泳動力を発生するような、所定の周波数の交流電界を付与するのが好ましい。
さらに、各着色粒子5b、5c、5dを、画素空間71の全体に分布させるように捕捉(吸着)することができるので、より多数の各着色粒子5b、5c、5dを捕捉することができる。これにより、表示装置20における表示のコントラストや発色性を高めることができる。
なお、着色粒子5cが分離された後、分離されずに残った各着色粒子5b、5dは、図4(c)に示すように、第2の電気泳動用電極42付近に集合する。
換言すれば、泳動分散液10中に多数の種類の着色粒子が含まれていても、各着色粒子が最大の誘電泳動力を発生させる交流電界の特定の周波数がそれぞれ異なってさえいれば、多数の種類の着色粒子からも、特定の種類の着色粒子を分離することは容易である。したがって、表示装置20において、より多数の色の表示が可能となる。
なお、着色粒子5cは、その全てが各着色粒子5b、5c、5dの集合物から分離されていなくてもよい。本実施形態では、図4(c)に示すように、第2の電気泳動用電極42付近に、分離し切れなかった着色粒子5cが、各着色粒子5b、5dとともに残存している。
具体的には、各着色粒子5b、5c、5dが最大の誘電泳動力を発生するときの交流電界の特定の周波数は、各着色粒子5b、5c、5dのサイズ、構成材料、形状、および液相分散媒6の構成材料のうちの少なくとも1つを設定することにより、調整される。このような方法で前記特定の周波数を調整することにより、各着色粒子5b、5c、5dの間において、それぞれの前記特定の周波数を容易に調整することができ、前記特定の周波数間に十分な差を設けることができる。その結果、各着色粒子5b、5c、5dから特定の着色粒子を分離する際に、その分離能を高めることができる。
なお、各着色粒子5b、5c、5dの形状は、特に限定されないが、本実施形態のように、それぞれ、ほぼ球形をなしているのが好ましい。これにより、各着色粒子の形状異方性に伴う、各着色粒子5b、5c、5dに作用する誘電泳動力の異方性が抑制されるため、泳動方向による泳動速度のバラツキを減少させることができる。
このように、電気泳動力を利用して移送することにより、一対の移送用電極3と回路とによる比較的に簡単な構成にもかかわらず、特定の着色粒子を選択的に容易に移送することができる。
このような一連の動作を、複数の画素空間71において協調制御して、それぞれの表示色を個別に制御することにより、所望の内容の表示を行うことができる。
また、この表示状態から、前記手順[1A]の動作を行うことにより、再び初期状態に復帰することができる。
以上の手順により、表示装置20の初期状態から表示状態に移行することができるが、本実施形態では、続けて、以下の手順を行う。なお、この手順は、必要に応じて行えばよく、例えば、前記手順[3A]において、各着色粒子5b、5c、5dの集合物から、全ての着色粒子5cを分離することができた場合には、省略することもできる。
このような本手順によれば、前記手順[3A]で分離されなかった着色粒子5cを、改めて分離することができる。
着色粒子5cが分離された後、分離されずに残った各着色粒子5b、5dは、図6(h)に示すように、第1の電気泳動用電極41付近に集合する。
なお、白色表示は、無色透明な粒子が光を散乱することによっても得られる。この場合、泳動分散液10中の粒子の濃度(含有率)が十分に高いことが好ましい。また、画素空間71の厚さ(各基板1、2の離間距離)が十分に大きいことが好ましい。これにより、画素空間71内の粒子が表示部付近から遠ざかることにより、表示部には高い白色度の白色表示がなされる。したがって、本実施形態では、一対の電気泳動用電極4(分離手段)が、画素空間71の第2の基板2側に位置する集積部710に設けられているが、この集積部710は、画素空間71の表示部近傍以外の箇所にあれば、いかなる位置に設けるようにしてもよい。無色透明な粒子を用いることにより、集積部710が第2の基板2側に位置していなくても、表示部に白色表示をすることが可能となる。
また、表示装置20における視差の低減を図りつつ、軽量化・小型化をも図ることができる。
次に、本発明に係る表示方法の第2実施形態について説明する。
図8および図9は、本発明の表示方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下では、説明の都合上、図8および図9中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
本実施形態に係る表示方法は、表示装置20の表示状態として、複数種の着色粒子の色彩の混合色を表示する表示状態とした以外は、前記第1実施形態と同様である。
ここでは、表示装置20の動作の一例(本発明の表示方法の第2実施形態)として、白色表示の初期状態から、着色粒子5cの色彩と着色粒子5dの色彩との混合色を表示する表示状態に移行するまでの動作について、1つの画素空間71を取り上げて説明する。
まず、前記第1実施形態における前記手順[1A]〜[5A]と同様にして、着色粒子5cの色彩を表示する表示状態とする。
着色粒子5dが分離された後、分離されずに残った各着色粒子5b、5cは、図8(b)に示すように、第1の電気泳動用電極41付近に集合する。
[9B]電気泳動を開始した着色粒子5dは、白色粒子5aを押し退けつつ泳動し、図9(d)に示すように、第1の移送用電極31付近に到達する。これにより、この着色粒子5dは、すでに第1の移送用電極31付近に到達していた着色粒子5cに加わることとなる。その結果、表示装置20の表示部に、着色粒子5cの色彩と着色粒子5dの色彩との混合色が表示される。
以上の手順により、白色表示の初期状態から、着色粒子5cの色彩と着色粒子5dの色彩との混合色を表示する表示状態へと移行することができる。
次に、本発明に係る表示装置および表示方法の第3実施形態について説明する。
図10は、本発明の表示装置の第3実施形態を模式的に示す縦断面図、図11は、図10に示す表示装置のうちの一対の誘電泳動用電極と回路とを示す平面図、図12〜14は、図10に示す表示装置の作動原理を示す模式図である。なお、以下では、説明の都合上、図10および図12〜14中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
本実施形態に係る表示装置および表示方法は、主に表示装置の分離手段の構成を変更し、それに伴って、表示方法の分離工程を変更した以外は、前記第1実施形態と同様である。
この各一対の誘電泳動用電極321b〜328bの構成は、それぞれ、前記第1実施形態における各一対の誘電泳動用電極321a、322a、323a、324aと同様の構成である。
なお、この8対の誘電泳動用電極321b〜328bは、第1の移送用電極31とともに一対の移送用電極3を構成している。すなわち、8対の誘電泳動用電極321b〜328bは、一対の移送用電極3のうち、第1の移送用電極31と対向配置された第2の移送用電極32の少なくとも一部(本実施形態では、全部)と兼用になっている。
ここでは、表示装置20の動作の一例として、白色表示の初期状態から、着色粒子5fの色彩を表示する表示状態に移行するまでの動作について、1つの画素空間71を取り上げて説明する。
なお、この例では、白色粒子5aのゼータ電位の大きさがほぼ0であり、各着色粒子5e、5f、5g、5hのゼータ電位の極性がそれぞれ正である(正に帯電している)ものとする。
次いで、電源回路39の各直流電源391を操作して、一対の移送用電極3間に直流またはパルス状の電圧を、その印加方向を比較的長い間隔で反転させつつ印加する。これにより、画素空間71内の一対の移送用電極3間に、比較的長い間隔で向きが反転する電界が発生する。そして、この電界の作用により、図12(a)に示すように、各着色粒子5e、5f、5g、5hが、それぞれ一対の移送用電極3間を往復するように電気泳動する(図12(a)矢印参照)。
このとき、第2の移送用電極32の電位を反転させる間隔は、各着色粒子5e、5f、5g、5hが、一対の移送用電極3間の離間距離を、全長にわたって滞りなく往復し得るような時間にすればよく、各着色粒子5e、5f、5g、5hの電気泳動移動度や、液相分散媒6の粘性等の条件を考慮して適宜設定される。
ここでは、各一対の誘電泳動用電極321b、322b間に印加する交流電圧を、着色粒子5eに生じる誘電泳動力が他の着色粒子(各着色粒子5f、5g、5h)に生じる誘電泳動力よりも大きくなるような特定の周波数の交流電圧とする。前記各電極間にこのような周波数の交流電圧が印加されると、各電極間では、着色粒子5eに対して特に大きな誘電泳動力が発生し、各着色粒子5f、5g、5hに対しては誘電泳動力がほとんど発生しないか、または、相対的に小さな誘電泳動力しか発生しない。
このように、各電極間に交流電圧を印加することにより、特定の着色粒子に対して選択的に誘電泳動力が作用する。その結果、各着色粒子5e、5f、5g、5hは、それぞれが対応する特定の周波数の交流電界の作用により、図12(b)に示すように、種類ごとに分離されるとともに、同種の着色粒子同士が集合する。
このとき、各着色粒子5e、5f、5g、5hは、それぞれ、図13(d)に示すように、各一対の誘電泳動用電極321b〜328bのうち、各凸部37で挟まれた部分に捕捉される。
なお、本実施形態では、前記手順[3C]において、第2の移送用電極32が有する複数の電極(各一対の誘電泳動用電極321b〜328b)のうち、いずれの電極に対して電位を与えるかを選択することにより、表示状態として、1種の着色粒子の色彩を表示するか、複数種の着色粒子の色彩を表示するかを、容易に制御可能であるという利点を有する。
すなわち、本実施形態に係る表示装置20によれば、1回の分離過程で、色彩の異なる複数種の着色粒子を同時に分離することが可能であるため、表示装置20の制御が容易である。
次に、本発明に係る表示装置の第4実施形態について説明する。
図15は、本発明の表示装置の第4実施形態を模式的に示す縦断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図15中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
以下、第4実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
複数のマイクロカプセル40は、図15に示すように、各基板1、2間に、縦横に並列するように単層で(厚さ方向に重なることなく1個ずつ)配設されている。
このような構成により、表示装置20では、マイクロカプセルが扁平形状になっていない場合に比べ、有効表示領域が増大し、コントラストが向上する。
本実施形態では、1つの画素に1つのマイクロカプセル40が対応するように、各マイクロカプセル40を配設する。すなわち、各画素に対応して設けられた各電極3、4に対応して、各マイクロカプセル40を配設する。これにより、隔壁72を省略しても、画素空間において複数色の表示を確実に行うことができる。
なお、本実施形態において、画素空間とは、1つのマイクロカプセル40に対応する部分を意味する。
また、カプセル本体401の構成材料には、架橋剤により架橋(立体架橋)を形成するようにしてもよい。これにより、カプセル本体401の柔軟性を維持しつつ、強度を向上させることができる。その結果、マイクロカプセル40が容易に崩壊するのを防止することができる。
このようなマイクロカプセル40は、その大きさがほぼ均一であることが好ましい。これにより、表示装置20では、表示ムラの発生が防止または低減され、より優れた表示性能を発揮することができる。
また、バインダ材45は、その誘電率が前記液相分散媒6の誘電率とほぼ等しくなるよう設定されているのが好ましい。このため、バインダ材45中には、例えば、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールのようなアルコール類、ケトン類、カルボン酸塩等の誘電率調節剤を添加するのが好ましい。
以上のような各表示装置は、それぞれ、各種電子機器に組み込むことができる。以下、各表示装置を備える本発明の電子機器について説明する。
<<電子ペーパー>>
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
図16は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
図16に示す電子ペーパー600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。
このような電子ペーパー600では、表示ユニット602が、前述したような各表示装置で構成されている。
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図17は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。このうち、図17中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図17に示すディスプレイ(表示装置)800は、本体部801と、この本体部801に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー600とを備えている。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図17に示す構成と同様のものである。
このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600は、本体部801に着脱自在に設置されており、本体部801から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600が、前述したような表示装置20で構成されている。
また、本発明の表示方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
また、本発明の表示装置の構成は、前記各実施形態のうち、2つ以上を組み合わせた構成であってもよい。
Claims (11)
- 面状の表示部を構成する第1の基板と、
該第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に設けられ、隔壁によって分割され、互いに色彩が異なる複数種の泳動粒子を封入してなる画素空間と、
該画素空間内にあって前記第2の基板に沿って設けられ、前記各泳動粒子を集積する集積部と、
前記第2の基板に接して設けられ、特定の周波数の交流電界を発生する少なくとも一対の誘電泳動用電極と、該誘電泳動用電極間に電圧を印加する電源回路と、前記周波数を変化させる周波数可変回路と、を含む周波数可変手段と、
前記第2の基板に接し、前記表示部と平行の方向に、前記誘電泳動用電極を挟んで配置された一対の電気泳動用電極と、該一対の電気泳動用電極間に電圧を印加する回路とを備えた分離手段と、
前記第1の基板において前記画素空間に接して設けられた電極と前記第2の基板において前記画素空間に接して設けられた電極からなる一対の移送用電極と、該一対の移送用電極間に電圧を印加する回路とを備える移送手段とを有し、
前記分離手段は、前記一対の電気泳動用電極間に電界を印加することにより、前記集積部に集積された前記各泳動粒子を電気泳動させつつ、前記誘電泳動用電極により、前記泳動中の各泳動粒子に交流電界を付与することによって、前記各泳動粒子に発生する誘電泳動力の大きさが、前記各泳動粒子の種類によって異なることを利用し、泳動中の前記各泳動粒子の中から特定の種類の泳動粒子を吸着して他の泳動粒子からの分離を行うものであり、
前記分離手段が備える前記一対の移送用電極のうち、前記集積部側に配置された電極は、前記誘電泳動用電極と兼用になっており、
前記移送手段の前記一対の移送用電極により、分離された泳動粒子のうちの少なくとも1種の泳動粒子を電気泳動させ、該泳動粒子を前記画素空間の前記表示部側に移送することにより、移送された単一の泳動粒子の色彩または複数種の泳動粒子の色彩が混在された混合色を、前記表示部に表示するよう構成したことを特徴とする表示装置。 - 前記誘電泳動用電極は、その電極間に、発生させる交流電界の強度が相対的に大きい強電場部と、発生させる交流電界の強度が相対的に小さい弱電場部とを、それぞれ複数有する請求項1に記載の表示装置。
- 前記各強電場部および前記各弱電場部は、それぞれ、前記誘電泳動用電極の全体にわたって分布している請求項2に記載の表示装置。
- 前記誘電泳動用電極は、前記各誘電泳動用電極間の離間距離が相対的に大きい部分と、前記各誘電泳動用電極間の離間距離が相対的に小さい部分とを備えている請求項2または3に記載の表示装置。
- 前記誘電泳動用電極は、その少なくとも一部が、ほぼ平行に配列された櫛歯状の電極で構成されており、
前記各誘電泳動用電極は、前記各泳動粒子が前記一対の電気泳動用電極による前記直流またはパルス状の電界の作用により電気泳動する方向とほぼ直交する方向に沿って配設されている請求項1ないし4のいずれかに記載の表示装置。 - 面状の表示部の片面側に隣接して設けられた画素空間において、互いに色彩が異なる複数種の泳動粒子に直流またはパルス状の電界を付与することにより、前記各泳動粒子を前記表示部とほぼ平行に電気泳動させつつ、泳動中の前記各泳動粒子に交流電界を付与することにより、前記各泳動粒子に発生する誘電泳動力を駆動力として利用し、前記複数種の泳動粒子の中から、特定の種類の泳動粒子を選別して分離する分離工程と、
分離された前記各泳動粒子のうちの少なくとも1種の泳動粒子を選択し、該泳動粒子を前記画素空間の前記表示部側に移送する移送工程とを有し、
前記分離工程において、前記表示部に表示すべき色彩に応じた前記特定の種類の泳動粒子に生じる誘電泳動力が、他の種類の泳動粒子に生じる誘電泳動力よりも大きくなるような特定の周波数の交流電界を付与することにより、前記分離を行い、
前記移送工程で移送された単一の泳動粒子の色彩または複数種の泳動粒子の色彩が混合された混合色を、前記表示部を介して表示することを特徴とする表示方法。 - 前記分離工程と前記移送工程とを複数回繰り返し行うことにより、前記複数種の泳動粒子から分離された前記特定の種類の泳動粒子の割合を高める請求項6に記載の表示方法。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
- 第1の基板と、
前記第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に設けられ、複数種の泳動粒子を封入してなるマイクロカプセルと、
前記第2の基板に接して設けられた第1の電極、第2の電極および第3の電極と、
前記第1の基板に接して設けられた第4の電極と、
を含み、
前記マイクロカプセルは、前記第4の電極と、前記第1の電極、前記第2の電極および前記第3の電極との間に配置され、
前記第1の電極は、前記マイクロカプセルの右端に配置され、前記第2の電極は前記マイクロカプセルの左端に配置され、
前記第3の電極は、前記第1の電極と前記第2の電極の間に設置され、交流電界を発生させる電極であり、
前記複数種の泳動粒子が前記第1の電極と前記第2の電極の間で両電極に沿って平行に移動する際に、前記複数種のうちのいずれかの粒子が前記第3の電極に捕捉された後、前記第4の電極の方向に移動することを特徴とする表示素子。 - 第1の基板と、
前記第1の基板と対向して配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に設けられ、複数種の電気泳動粒子を封入してなる画素空間と、
前記第2の基板に接して設けられた第1の電極および第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた第3の電極と、
前記第1の基板に接して設けられた第4の電極と、
を含み、
前記第3の電極は、交流電界を発生させる電極であり、
前記第1の電極は、前記画素空間の中央より右側に配置され、前記第2の電極は前記画素空間の中央より左側に配置され、
前記複数種の電気泳動粒子が前記第1の電極の位置から前記第2の電極の位置まで両電極に沿って平行に移動する際に、前記複数種の電気泳動粒子のうち特定の種類の電気泳動粒子が前記第3の電極に捕捉された後、前記第3の電極に捕捉された電気泳動粒子が前記第4の電極の方向に移動することを特徴とする表示素子。 - 請求項10に記載の表示素子において、
前記複数種の電気泳動粒子が前記第1の電極上に集合した状態から前記第2の電極の方向に電気泳動し、
前記複数種の電気泳動粒子のうち前記第3の電極に捕捉された特定の種類の電気泳動粒子を除いた種類の電気泳動粒子が、前記第2の電極上に集合することを特徴とする表示素子。
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