JP5471497B2 - 電気泳動表示体、電気泳動表示装置および電子機器 - Google Patents

電気泳動表示体、電気泳動表示装置および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、帯電した粒子の溶媒中の電気泳動を利用した表示技術に関する。
溶媒(分散媒)に帯電した粒子を分散させた分散液に電界を与えると、粒子は、クーロン力により分散媒中を移動(泳動)する。この現象を電気泳動といい、当該電気泳動を利用して、画像等の所望の情報を表示する電気泳動表示装置(electrophoretic display:EPD)が知られている。
EPDの構成例としては、例えば下記の特許文献1等に示されるように、一対の基板間を、隔壁により複数の閉空間(セル)に区画し、各セル内に、帯電した粒子(電気泳動粒子)及び分散媒を含む分散系を封入したものが知られている。
特開2004−4773号公報
EPDの1つセルは1つの画素(ピクセル)に対応させることができ、3つのセルに異なる3色(例えば赤、緑、青)をそれぞれ対応付けることで、フルカラー表示が可能となる。セルの構成例としては、(1)白粒子、黒粒子、及び色分散液を充填する場合、(2)白粒子、黒粒子、及び色粒子を充填する場合、(3)白粒子及び黒粒子を充填し、かつ、カラーフィルタを付属する場合等が挙げられる。
上記(1)及び(2)のセル構成では、赤を表示したい場合、赤を表示するピクセル以外の緑と青の2ピクセルはそれぞれ白又は黒の表示状態に制御される。つまり、3つのピクセルの表示状態は、(赤、白、白)、(赤、白、黒)、(赤、黒、黒)のいずれかになる。緑や青を表示する場合も、同様に、表示させたい目的の色(単色)以外の2ピクセルはそれぞれ白又は黒の表示状態に制御される。
つまり、原色系3色(赤、緑、青)のいずれか1色を表示するといっても、3色の色面積(3ピクセル)のすべてで目的の色を表示できるわけではない。3色(3ピクセル)の色面積の1/3、すなわち1ピクセルでしか目的の色を実際に表示できるに過ぎない。
本発明の目的の一つは、電気泳動表示装置の表示性能、例えば単色表示の効率、彩度を向上できるようにすることにある。
なお、当該目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
本発明の電気泳動表示体の一態様は、空間的に区画された複数のセルのそれぞれに含まれる複数種類の色物質の前記セル内での電気泳動が制御されることによって表示色が制御される電気泳動表示体であって、前記複数のセルに含まれる第1のセル、第2のセル及び第3のセルのそれぞれは、加法混色又は減法混色の3原色のうちの異なる1色に対応する第1の色物質と、当該第1の色物質と補色関係にある第2の色物質とを有する。ここで、前記第1のセルは前記第1の色物質による表示状態に制御されるとともに、前記第2及び第3のセルのそれぞれは前記第2の色物質による表示状態に制御されるようにしてもよい。
これにより、第2及び第3のセルは、第2の色物質による混色表示となり、第1のセルの第1の色物質による表示色を表示しているのと等価となる。その結果、第1の色物質に対応する1色を3つのセルで表現することが可能となる。
ここで、前記第1及び第2の色物質は、互いに正負反対極性に帯電した色粒子としてもよい。これにより、第1及び第2の色粒子のセルにおける偏在領域や電気泳動経路を個別的に制御することができる。
さらに、前記第1、第2及び第3のセルのそれぞれは、白粒子又は白色溶媒をさらに有していてもよい。これにより、3つのセルのすべてで白を表示することも可能となる。
なお、前記白粒子は、無帯電か、あるいは前記第1及び第2の色物質の帯電量よりも少ない帯電量を有していてもよい。これにより、色粒子の電気泳動制御に伴って相対的に白粒子又は白色溶媒のセル内の所在を制御することができる。
また、前記第1の色物質は第1の色を有する色粒子であり、前記第2の色物質は前記第1の色と異なる第2の色を有する着色溶媒である、こととしてもよい。このような構成によっても、第1の色物質に対応する1色を3つのセルで表現することが可能となる。
この場合、前記第1、第2及び第3のセルのそれぞれは、白粒子をさらに有していてもよい。これにより、3つのセルのすべてで白を表示することも可能となる。なお、前記白粒子は、前記第1の色物質の帯電極性とは反対の極性に帯電していてもよい。これにより、第1の色粒子及び白粒子のセルにおける偏在領域や電気泳動経路を個別的に制御することができる。
また、前記第1のセルが前記第1の色物質とともに前記第2の色物質による表示状態に制御される場合には、前記第2及び第3のセルのそれぞれが前記第2の色物質とともに前記第1の色物質による表示状態に制御されるようにしてもよい。これにより、3つのセルをそれぞれ第1及び第2の色物質による混色表示にすることが可能となる。
さらに、本発明の電気泳動表示装置の一態様は、上述した電気泳動表示体と、前記表示状態の制御を行なう制御回路と、を備える。これにより、第1の色物質に対応する1色を3つのセルで表現可能な電気泳動表示装置を実現できる。
また、本発明の電子機器の一態様は、当該電気泳動表示装置を備える。これにより、第1の色物質に対応する1色を3つのセルで表現可能な電子機器を実現できる。
一実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す分解斜視図である。 図1に例示する電気泳動表示装置の模式的部分断面図である。 図1及び図2に例示する電気泳動表示装置の電極形状及び配置の一例を示す平面図である。 図3に例示する1つのセルに対する電極形状及び配置の変形例を示す平面図である。 図3に例示する1つのセルに対する電極形状及び配置の他の変形例を示す平面図である。 (A)〜(C)はそれぞれ1つのセルにおける色粒子の組み合わせ例を模式的に示す部分断面図である。 図3に例示する1つのセルに対する電極配置の一例を示す模式的部分断面図である。 図1及び図2に例示する電気泳動表示装置の3つのセルの表示状態を説明する模式的部分断面図である。 従来の3つのセルの表示状態を説明する模式的部分断面図である。 図1及び図2に例示する電気泳動表示装置の3つのセルの電極配置及び電極極性制御の他の態様の一例として2電極構造で赤を表示する場合を示す模式的部分断面図である。 図1及び図2に例示する電気泳動表示装置の3つのセルの電極配置及び電極極性制御の他の態様の一例として3電極構造で白を表示する場合を示す模式的部分断面図である。 図11に例示する3電極構造で赤を表示する場合を例示する模式的部分断面図である。 図11に例示する3電極構造でシアンを表示する場合を例示する模式的部分断面図である。 図7に例示する電極配置(4電極構造)で黒を表示する場合を例示する模式的部分断面図である。 図14に例示する黒表示における電極極性制御の変形例を例示する模式的部分断面図である。 図1及び図2に例示する電気泳動表示装置の3つのセルに補色粒子に代えて補色溶媒が含まれる場合に、3電極構造で白を表示する例を示す模式的部分断面図である。 図16に例示する3電極構造で赤を表示する例を示す模式的部分断面図である。 図16に例示する3電極構造でシアンを表示する例を示す模式的部分断面図である。 図16に例示する3電極構造で黒を表示する例を示す模式的部分断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形(各実施例を組み合わせる等)して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
〔1〕一実施形態
図1は、一実施形態に係る電気泳動表示装置1を模式的に示す分解斜視図、図2は、図1に例示する電気泳動表示装置1の模式的部分断面図、図3は、電気泳動表示装置1の電極形状及び配置の一例を示す平面図である。なお、図2中の矢印は、電気泳動表示装置1の観測者の視認方向を表わし、図3は、視認方向100の平面視における平面図に相当している。
図1及び図2に示すように、本実施形態の電気泳動表示装置1は、例示的に、基板3と、基板3の一方の面において複数の隔壁30によって空間的に区画された複数の凹部31と、各凹部31の開口部を塞ぐように各隔壁30に接合された基板4とを備える。
隔壁30は、例えば、基板3の一方の面に所定パターンの壁部(凸部)を形成することで得ることができる。このような凸部を形成する方法の一例としては、インクジェット法(液滴吐出法)、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、ナノインプリント法等の印刷法、フォトリソグラフィー法等が挙げられる。他の例として、基板3上に凸部を成す材料の層を形成した後、この層を所定パターンに従って機械的、物理的又は化学的エッチング、あるいは、レーザ加工、型押し(エンボス)加工等の機械加工、ブラスト処理等することでも隔壁30を形成することが可能である。
隔壁30の材料としては、例示的に、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等の各種樹脂材料や、シリカ、アルミナ、チタニア等の各種セラミックス材料等が挙げられ、これらから選択された1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。非限定的な一例としては、東京応化工業社製MEMS用永久フォトレジストTMMR S2000を用いることができる。隔壁30の基板3に垂直な方向の平均的な高さ、換言すれば、基板3及び4間の距離は、非限定的な一例として、10〜500μm程度に設定することができる。
凹部31の内壁と基板4とで形成された閉空間6はセルと呼ばれ、セル6のそれぞれには、所定の溶媒(分散媒)に粒子5A〜5Cを分散(懸濁)させた溶液(分散液)5が封入されている。粒子5A〜5Cの分散媒への分散は、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、攪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実施することができる。
1つのセル6は、1つの画素(ピクセル)に対応させることができ、例えば、フルカラー表示を行なう場合には、3つのセル6に異なる3色のいずれかを対応させることができる。異なる3色としては、加法混色の3原色(赤、緑、青)、あるいは当該3原色とそれぞれ補色の関係にある減法混色の3原色(シアン、マゼンタ、イエロー)を用いることができる。
視認方向100の平面視におけるセル6の形状は、例示的に、三角形、四角形、六角形、円形、楕円形等の形状とすることができる。仮に、セル6の形状を六角形として、セルパターンをハニカム形状とすれば、表示部(電気泳動表示体2)としての機械的強度を向上できる。
また、基板3の他方の面側(視認方向100とは反対側)には、1セルあたり2つの電極81及び82が設けられ、基板4の視認方向100から視認される側には、1セルあたり2つの電極71及び72が設けられている。つまり、1つのセル6には、合計4つの電極71,72,81及び82が設けられている。
便宜的に、図2の視認方向100から視認される第1及び第2の電極71及び72は「表面電極」、視認方向100とは反対側の第3及び第4の電極81及び82は「裏面電極」とそれぞれ称することがある。表面電極71及び72は、第1の電極部70を成し、裏面電極81及び82は、セル6を視認方向100に挟んで第1の電極部70と対向する第2の電極部80を成している。
なお、上記の基板3、基板4、セル6、電極71,72,81及び82が、電気泳動表示装置1の表示部として機能する電気泳動表示体2を成す。電気泳動表示体2は、例示的に、EPDパネルやEPDシートを含む概念である。
視認方向100から視認される基板4、表面電極71及び72には、画素に相当するセル6内を視認できるように、可視光波長域の光線を透過する透明基板及び透明電極をそれぞれ用いることができる。
透明基板及び透明電極の材料としては、実質的に導電性を有するもので足りる。非限定的な一例としては、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリピロール、またはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリエチレンオキシド等のマトリックス樹脂中に、NaCl、LiClO4、KCl、LiBr、LiNO3、LiSCN等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム錫酸化物(ITO)、フッ素ドープした錫酸化物(FTO)、錫酸化物(SnO2)、インジウム酸化物(IO)等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。透明電極の非限定的な実施例としては、東レ社製PET/ITOシートNXC1を用いることができる。なお、電極81及び82にも以上と同等の材料を用いることができる。
裏面電極81及び82は、回路基板9の一方の面に形成したものでもよい。回路基板9には、裏面電極81及び82のほか、例示的に、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ(TFT)や、電極71,72,81及び82に印加する電圧を制御する制御回路91等を含む電気回路(図示省略)が設けられている。制御回路91は、電極71,72,81及び82とそれぞれ電気的に接続されており、それぞれに印加する電圧の大きさ及び極性(正負)を個別に制御することができる。
基板3、基板4、及び隔壁30は、それぞれ、例示的に、電気的な絶縁性とセル6内に封入された分散液の不透過性(保持性)とを有する。基板3、基板4、及び隔壁30には、それぞれ、例えば、ガラス基板を用いてもよいし、可撓性を有するシート状部材を用いてもよい。基板3及び4に、可撓性を有するシート状部材を用いれば、例えば電子ペーパー等の変形自在な表示部を得ることができる。可撓性を有するシート状部材の材料としては、例えば、ポリオレフィン、液晶ポリマー、熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。シート状部材の厚さは、EPDとしての柔軟性と強度との調和を図りつつ、適宜に設定可能であり、非限定的な一例として、20〜500μm程度とすることができる。
(電極形状及び配置)
基板4側の表面電極71及び72は、図3に例示するように、視認方向100から見た平面視において、矩形のセル6の面積を2分割したときの各領域に対応して設けることができる。同様に、基板3側の裏面電極81及び82は、回路基板9側から見た平面視において、矩形のセル6の面積を2分割した時の各領域に対応して設けることができる。ただし、電極71,72,81及び82の面積(サイズ)は、一部又は全部が相互に同等であってもよいし異なっていてもよい。
なお、電極71,72,81及び82の形状及び配置は、図3に示す形状及び配置に限られない。例えば図4又は図5に示すような形状及び配置としてもよい。図4及び図5は、いずれも図3に対応する電気泳動表示装置1の模式的部分平面図である。
図4に示す例は、視認方向100の平面視において、セル6の周縁領域に沿って環状に延在するように表面電極71を設け、当該環状の表面電極71に囲まれるセル6の中央領域に表面電極72を設けた例である。基板3側の裏面電極81及び82も、例示的に、セル6を挟んで対向する表面電極71及び72と同等の形状及び配置とすることができる。すなわち、電気泳動表示体2を回路基板9側から見たときに、裏面電極81は、セル6の周縁領域に沿って環状に延在するように設けることができ、裏面電極82は、当該環状の電極81に囲まれるセル6の中央領域に設けることができる。ただし、電極71及び電極81(電極72及び電極82)の形状及び配置は、同一でなくてもよい。
一方、図5に示す例は、視認方向100の平面視において、矩形のセル6の対向する二辺側に、一定幅を有し各辺に沿って延在する帯状の表面電極71を設け、当該電極71に挟まれる領域に、一定幅を有し電極71と並行に延在する帯状の表面電極72を設けた例である。基板3側の裏面電極81及び82についても表面電極71及び72と同等の形状及び配置とすることができる。電極72(82)の幅(面積)は、図5中に例示するように電極71(81)の幅(面積)よりも大きく設定することができる。ただし、これに限定されない。
図3、図4及び図5のいずれの場合においても、表面電極71及び72間、並びに、裏面電極81及び82間は、それぞれ、互いに空間的に離間されて電気的に絶縁されており、各電極71,72,81及び82は、それぞれ、既述の制御回路91から個別に(独立して)印加電圧の制御を受ける。電圧制御には、印加電圧の大きさ及び極性(正負)の制御が含まれる。
印加電圧の大きさを制御することで、図2に示すセル6内の電気泳動粒子の泳動速度を制御することができる。また、印加電圧の極性を制御することで、セル6内の電気泳動粒子を、視認側である基板4側に偏在させたり、逆に、視認側とは反対側である基板3側に偏在させたりすることができる。
さらに、図3、図4又は図5に例示する電極形状及び配置において、各電極71,72,81及び82に印加する電圧極性(正負)のパターンを制御することで、電気泳動粒子の極性(正又は負帯電)に応じて当該粒子の泳動経路をセル6内の異なる領域に偏らせることも可能となる。
(分散液)
次に、セル6に封入された分散液5について説明する。
図6に示すセル6には、所定の溶媒(分散媒)に電気泳動粒子(図2の例では5A〜5C)を分散(懸濁)させた溶液(分散液)5が充填、封入されている。分散液5をセル6(凹部31)内に充填する方法の一例としては、凹部31を有する基板3を分散液5に漬す方法、ディスペンサを用いた滴下法、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法等の各種塗布法が挙げられる。滴下法、またはインクジェット法を用いれば、分散液5を目的のセル6に対して選択的に供給することができる。したがって、セル6内に無駄なく、確実に分散液5を供給することができる。なお、セル6に対して分散液5を供給する方向は、必ずしも鉛直下方に限られない。側方又は鉛直上方でも供給可能である。
分散媒としては、例えば、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、ペンタン等の脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン等の芳香族復素環類、アセトニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、カルボン酸塩またはその他の各種油類等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。
中でも、分散媒としては、脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)を主成分とするものが好ましい。流動パラフィンを主成分とする分散媒は、電気泳動粒子の凝集抑制効果が相対的に高く、かつ、セル6の構成材料との親和性(溶解性)が相対的に低いことから好ましい。これにより、EPDの表示性能が経時的に劣化することを防止または抑制することができる。また、流動パラフィンは、不飽和結合を有しないため耐候性に優れ、および安全性も高いという点からも好ましい。
また、分散媒中には、必要に応じて、例えば、電解質、アルケニルコハク酸エステルのような界面活性剤(アニオン性またはカチオン性)、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、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してもよい。
さらに、分散媒を着色する場合には、分散媒に、必要に応じて、アントラキノン系染料、アゾ系染料、インジゴイド系染料等の各種染料を溶解してもよい。
中でも、ディスペンサ等でセル6内に異なる分散液5を打ち分ける際には、Isopar M、Isopar G等の粘度の高い炭化水素溶媒が適している。
(電気泳動粒子)
分散液5中には、複数種の電気泳動粒子を含有させることができる。図2においては、5A、5B及び5Cの3種類の粒子が分散液5中に含有されている様子を例示している。
上記の粒子5A〜5Cとしては、例示的に、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種を用いることができる。
顔料粒子を組成する顔料としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料、酸化チタン、酸化アンチモン等の白色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄等の黄色顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、樹脂粒子を組成する樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン、ポリエステル等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料や他の顔料で被覆したもの、樹脂粒子の表面を顔料で被覆したもの、顔料と樹脂材料とを適当な組成比で混合した混合物で構成される粒子等が挙げられる。これらの粒子は、製造が容易であるとともに、荷電の制御を比較的容易に行うことができるという利点を有している。
顔料粒子の表面を他の顔料で被覆した粒子としては、例えば、酸化チタン粒子の表面を、酸化珪素や酸化アルミニウムで被覆したものを例示することができ、かかる粒子は、白粒子として用いることができる。また、カーボンブラック粒子またはその表面を被覆した粒子は、色粒子(黒色粒子)として用いることができる。
また、粒子5A〜5Cの表面には、分散媒と相溶性の高い高分子を物理的に吸着させたり、化学的に結合させたりしてもよい。このようにすることで、粒子5A〜5Cの分散液5中での分散性を向上させることができる。中でも、粒子表面からの離脱着の観点から、前記高分子は化学的に結合させるのが好ましい。かかる結合により、粒子5A〜5Cの見かけの比重が小さくなる方向に作用して、粒子5A〜5Cの分散媒における親和性、すなわち分散性を向上することができる。粒子5Cについては、帯電粒子5A及び5Bと比較して、分散液5における分散性が優れていてもよい。この場合、粒子5C同士が凝集等して分散液5中で粒子5Cの沈降が生じることを防止できる。その結果、カラー表示状態での色むらの発生を防止することができ、色表示特性を向上することができる。
高分子の一例としては、例えば、電気泳動粒子と反応性を有する基と帯電性官能基を有する高分子、電気泳動粒子と反応性を有する基と長鎖アルキル鎖、長鎖エチレンオキシド鎖、長鎖フッ化アルキル鎖、長鎖ジメチルシリコーン鎖等を有する高分子、および、電気泳動粒子と反応性を有する基と帯電性官能基と長鎖アルキル鎖、長鎖エチレンオキシド鎖、長鎖フッ化アルキル鎖、長鎖ジメチルシリコーン鎖等を有する高分子等が挙げられる。
このような高分子において、粒子5A〜5Cと反応性を有する基(反応性基)の一例としては、エポキシ基、チオエポキシ基、アルコキシシラン基、シラノール基、アルキルアミド基、アジリジン基、オキサゾン基、およびイソシアネート基等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を、粒子5A〜5Cの種類等に応じて適宜に選択することができる。
粒子5A〜5Cの平均粒径は、例えば、可視光域において十分な隠蔽率(表示コントラスト)が得られる一方、粒子5A〜5Cの沈降し易くなって表示品質が劣化しない範囲で、適宜に選ぶことができる。このような範囲を満たす粒子5A〜5Cの平均粒径は、非限定的な一例として、0.1〜10μm程度である。
さらに、粒子5A及び5Bは、互いに正負反対の極性を有する荷電粒子とすることができる。例示的に、粒子5Aは、正(+)に帯電した正帯電粒子であり、粒子5Bは、負(−)に帯電した負帯電粒子である。
これに対して、1つの粒子5Cは、粒子5A及び5Bの1つあたりの帯電量よりも十分に少ない帯電量の微弱帯電粒子か、あるいは実質的に極性を有さない無帯電粒子である。この場合、粒子5Cは、電極71,72,81及び82により印加される電界の影響を受けないか、あるいは受け難いため、分散液5中に平均的に分散する傾向にある。換言すれば、粒子5Cは、粒子5A及び5Bの電気泳動制御に伴って相対的にセル内の所在を制御可能である。なお、粒子5Cが微弱帯電粒子である場合、その極性は粒子5A及び5Bのいずれか一方と同じ極性とすることができる。
正帯電粒子5Aは、正電荷を有する粒子であるから、4つの電極71,72,81及び82のうち、負の電圧が印加されている電極に吸着(付着)するように、当該電極に向かって泳動する。逆に、負帯電粒子5Bは、負電荷を有する粒子であるから、4つの電極71,72,81及び82のうち、正の電圧が印加されている電極に吸着するように、当該電極に向かって泳動する。
したがって、電極71,72,81及び82に印加する電圧極性のパターンを制御することで、帯電粒子5A及び5Bを、それぞれ、セル6内において、4つの電極71,72,81及び82のうちのいずれかに対応する領域(空間)に偏在させることができる。
このようにして、電気泳動表示装置1は、視認方向100から視認されるセル6内の色(以下、「表示色」ともいう。)を変更することが可能となる。また、前記電圧極性のパターンを制御することで、互いに正負反対極性に帯電した粒子5A及び5Bのセル6内の泳動経路を個別に制御することも可能となる。したがって、表示色の切り替えの際に、帯電粒子5A及び5Bを互いに異なる経路で基板3及び4間を泳動させることができ、互いの付着(カップリング)確率を低減することが可能である。
(色の組み合わせ)
1つのセル6内の粒子5A〜5Cの色は、それぞれ異なる色とすることができる。粒子5A〜5Cの色としては、それぞれ、例示的に、白色(W)、黒色またはこれらの中間色(灰色)などの無彩色や、赤(R)、緑(G)、青(B)の加法混色の3原色、シアン(Cy)、マゼンタ(Ma)、イエロー(Ye)の減法混色の3原色等の有彩色のうちから、いずれかを任意に選択することができる。
例示的に、粒子5AをR、G及びBのいずれか1色とするとともに、粒子5BをR、G及びBの補色に相当するシアン(Cy)、マゼンタ(Ma)及びイエロー(Ye)のいずれか1色とする組み合わせが可能である。あるいは、逆に、粒子5Aをシアン(Cy)、マゼンタ(Ma)及びイエロー(Ye)のいずれか1色とするとともに、粒子5BをR、G及びBのいずれか1色とする組み合わせも可能である。
換言すれば、セル6(分散液5)は、「白粒子5C+色粒子5A+色粒子5Aの補色粒子5B+無色溶媒」の組み合わせで構成することができる。なお、色粒子5Aは、加法混色の3原色のうちの1色に対応する第1の色物質の一例であり、粒子5Bは、当該第1の色物質と補色関係にある第2の色物質の一例である。
例えば、第1のセル6において、「色粒子5A」を赤(R)粒子とすれば、赤粒子の補色粒子はシアン(Cy)粒子であるから、第1のセル6には、白(W)粒子、赤粒子、シアン粒子及び無色溶媒を含む分散液5が封入される。また、別の第2のセル6において、「色粒子5A」を緑(G)とすれば、緑粒子の補色はマゼンタ(Ma)粒子であるから、第2のセル6には、白粒子、緑粒子、マゼンタ粒子及び無色溶媒を含む分散液5が封入される。同様に、さらに別の第3のセル6において、「色粒子5A」を青(B)粒子とすれば、青粒子の補色粒子はイエロー(Ye)粒子であるから、第3のセル6には、白粒子、青粒子、イエロー粒子及び無色溶媒を含む分散液5が封入される。なお、「色物質」とは、該当色の色付き粒子以外に、後述する変形例に示すように該当色の着色溶媒を含む概念として用いている。
以上をまとめると、セル6における分散液5としては、図6(A)〜図6(C)及び下記の表1に例示するように、3種類の構成(組み合わせ)#1〜#3のいずれかを選ぶことができる。これらの3種類の構成#1〜#3のセル6において視認方向100から視認される粒子5A〜5Cの色の組み合わせが制御されることで、電気泳動表示体2においてフルカラー表示を行なうことができる。
ここで、或る構成#i(i=1〜3のいずれか)のセル6を原色系(赤、緑又は青)の色粒子5Aによる単色表示とし、残り2つの構成#j(j=1〜3でj≠i)のセル6をそれぞれ当該色粒子5Aの補色とは異なる補色系(シアン、マゼンタ又はイエロー)の2色の色粒子5Bによる単色表示とする。あるいは、或る構成#iのセル6を補色系(シアン、マゼンタ又はイエロー)の色粒子5Bによる単色表示とし、残り2つの構成#jのセル6をそれぞれ原色系(赤、緑又は青)の2色の色粒子5Aによる単色表示とする。
いずれの場合も、構成#jの2セル(2ピクセル)分の表示色は、混色効果により、構成#iの1つのセル6で表示している原色系あるいは補色系の1色を表示しているのと等価である。したがって、3ピクセルで加法混色の3原色(赤、緑及び青)あるいは減法混色の3原色(シアン、マゼンタ及びイエロー)の1色を表示できる。
一例を挙げると、図8の(A)〜(C)に模式的に示すように、構成#1のセル6を赤粒子5Aによる赤表示に制御するとともに、構成#2のセル6をマゼンタ粒子5Bによるマゼンタ表示に制御し、かつ、構成#3のセル6をイエロー粒子5Bによるイエロー表示に制御する。このとき、マゼンタとイエローとの混色は、視認方向100から観察した場合に混色により赤を表示しているのと等価である。
したがって、3つのセル6、すなわち3ピクセル分の色面積を使って赤を表示することができる。他の色についても同様に、3ピクセル分の色面積を使って目的の色を表示することが可能である。次表2に、単色の表示色として白(W)、赤(R)、緑(G)、青(B)、シアン(Cy)、マゼンタ(Ma)、イエロー(Ye)及び黒(K)の8色のいずれかを表示する場合の3つのセル6(#1〜#3)の表示色の組み合わせ例を示す。
なお、表2における比較例は、3つのセルに、(R、W、K)、(G、W、K)、(B、W、K)の組み合わせでそれぞれ色粒子が含有されており、当該3つのセルを用いて同じ8色のいずれかを表示する場合の個々のセルの表示色の組み合わせを示している。
比較例では、R、G及びBのいずれか1色を表示する場合、3つのセル#1〜#3のうち、いずれか1つが目的の表示色であるR、G又はBを表示し、他の2つが無彩色(W又はK)表示となる。したがって、目的の表示色を実際に表示しているピクセルの面積率は1/3である。図9の(A)〜(C)に、その一例として比較例において赤を表示する場合の3つのセルの表示状態を模式的に示す。図9では、2つのセルが黒表示となっており、1つのセルでしか赤を表示できていない。
これに対し、本例の場合は、1つのセル6で或る色粒子による表示を行なうとともに、2つのセル6で当該色粒子と補色関係にある色粒子とは異なる2色の色粒子による表示をそれぞれ行なう。したがって、目的の表示色(赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエロー)を表示しているピクセルの面積率は100%とすることができ、単色表示の効率、彩度を向上することができる。
なお、白表示を行なう場合は、3つのセル#1〜#3のいずれも白粒子による白表示とすればよい。3ピクセル分のセル6のいずれも白粒子による白表示が可能なので、白表示の反射率が低下することを最小限に抑制することができ、より明度の高い白らしい白(理想的には純白)を表現することができる。
また、黒表示を行なう場合は、3つのセル#1〜#3のいずれも、R、G及びBのいずれか1色の色粒子と、シアン、マゼンタ及びイエローのいずれか1色の色粒子とを同時に表示する状態とすればよい。換言すれば、第1のセル#1を、色粒子5Aとともに色粒子5Bによる表示状態に制御する場合には、第2及び第3のセル#2及び#3のそれぞれを、色粒子5Bとともに色粒子5Aによる表示状態に制御する。
この場合、3つのセル6がいずれも色粒子5A及び5Bによる混色表示となり、R、G、B、シアン、マゼンタ及びイエローの合計6色の混色により黒が表現される。したがって、R、G及びBの3色、あるいはシアン、マゼンタ及びイエローの3色の混色で黒を表示する場合よりも、黒表示の吸収率を向上することができ、より明度の低い黒らしい黒を表現することができる。
(電圧極性パターン)
以上のような3つのセル6の表示色制御は、1つのセル6に設けられた4つの電極71,72,81及び82に印加する電圧の極性を個別に制御する、換言すれば、電圧極性のパターンを制御することで実現できる。下記の表3に、前記8色のいずれかを3つのセル#1〜#3を用いて表示する場合に、各電極71,72,81及び82に印加する電圧極性のパターンの一例を示す。
ただし、色粒子5A及び5Bのセル6における偏在領域や電気泳動経路を個別的に制御可能なように、色粒子5A及び5Bは互いに正負反対極性に帯電している。例示的に、R,G及びBのいずれか1色である色粒子5Aは正、シアン、マゼンタ及びイエローのいずれか1色である補色粒子5Bは負にそれぞれ帯電しているものと仮定する。また、図7に模式的に示すように、電極71,72,81及び82を表3ではそれぞれX1,X2,X3及びX4で表わしている。ここで、電極X1及びX3のペアは、正極性(+)又はグランド(g)の2状態をとることができ、電極X2及びX4のペアは、負極性(−)又はグランド(g)の2状態をとることができるものとしている。
既述の図2に示す制御回路91は、表3に例示する電圧極性パターンに基づいて個々の電極X1,X2,X3及びX4の極性を制御することで、既述のように各単色表示の効率、彩度を向上することができる。既述の電圧極性パターンの情報はテーブル形式のデータ等として制御回路91内のメモリ(図示省略)に記憶しておくことができる。
例示的に、3つのセル#1、#2及び#3で黒(K)を表示する場合、制御回路91は、図14の模式的部分断面図に例示するように、セル#iのそれぞれについて、表面電極X1及びX2を互いに反対極性に制御する一方、裏面電極X3及びX4をそれぞれグランド状態に制御する。これにより、セル#1ではCy粒子とR粒子、セル#2ではMa粒子とG粒子、セル#3ではYe粒子とB粒子のそれぞれ2粒子が、表面電極X1及びX2側へ引き寄せられる。その結果、セル#1、#2及び#3のそれぞれにおいて、白粒子が相対的に裏面電極X3及びX4側へ偏在する。したがって、既述のとおり、R、G及びBの3色、あるいはシアン、マゼンタ及びイエローの3色の混色で黒を表示する場合よりも、黒表示の吸収率を向上することができ、より明度の低い黒らしい黒を表現することができる。
なお、表3に示す電圧極性パターンはあくまでも一例であり、表2に例示した表示色の組み合わせが可能であれば、適宜に変更してよい。例示的に、制御回路91は、或るタイミングT1(T1は正の実数)において、電極X1及びX2(又は電極X3及びX4)の一方が正極性又は負極性であり、かつ、他方がグランドの状態から、その後のタイミングT2(>T1)において、グランド状態にある電極を正極性又は負極性に制御してもよい。換言すれば、各電極X1及びX2(又は電極X3及びX4)の一方のみを正又は負極性に制御した後、双方を正又は負の同じ極性に制御してもよい。これにより、色粒子5A又は5Bをいったん負又は正極性の電極近傍に偏在させた後、各電極X1及びX2(又は電極X3及びX4)近傍に分散させる制御が可能となる。
また、制御回路91は、各電極X1〜X4に印加する電圧の極性及び/又は大きさを制御することで、セル6内における色粒子5A又は5Bと視認側である基板4(図2参照)との間の距離を制御することも可能である。当該制御によって電気泳動表示装置1(電気泳動表示体2)は中間色を表示することも可能となる。
また、図14に例示したように3つのセル#iで黒を表示する場合、制御回路91は、表面電極X1及びX2の極性を互いに反対極性に制御した後、当該表面電極X1及びX2の極性を所定時間内に少なくとも1回入れ替えてもよい。当該極性入れ替えを行なうことで、セル#iの視認側近傍に交番電界が発生し、例えば図15の模式的部分断面図に示すように、視認側である表面電極X1及びX2近傍に引き寄せられた色粒子5A及び5Bを混合することができる。その結果、色粒子5A及び5Bが局所的に偏在することを解消あるいは軽減することができ、黒表示の反射率を低減して黒表示の彩度を小さくすることができる。したがって、より黒らしい黒を表現することが可能となる。
〔2〕変形例
(2.1)分散液5の他の構成
上述した実施形態においては、分散液5の構成例として「白粒子5C+色粒子5A+色粒子5Aの補色粒子5B+無色溶媒」を例に挙げて説明したが、分散液5の構成例は、「白粒子5C+色粒子5A+色粒子5Aの補色溶媒」の組み合わせ、あるいは「白色溶媒+色粒子5A+色粒子5Aの補色粒子5B」の組み合わせとしてもよい。
換言すれば、1つのセル6において実現すべき、原色系3色(R、G、B)、補色系3色(シアン、マゼンタ、イエロー)及び白色のいずれか1色は、「色物質」の一例としての既述の色粒子で実現してもよいし、「色物質」の他の一例としての着色溶媒で実現してもよい。
「白粒子5C+色粒子5A+色粒子5Aの補色溶媒」の組み合わせの場合、白粒子5Cと色粒子5Aとを互いに正負反対極性に帯電させておくとよい。これにより、電圧極性パターンを適当に制御することで、白粒子5C及び色粒子5Aの電気泳動を個別的に制御して、既述の3つのセル6の表示色の組み合わせを実現することができる。
また、「白色溶媒+色粒子5A+色粒子5Aの補色粒子5B」の組み合わせの場合には、色粒子5A及び5Bを互いに正負反対極性の粒子とし、白色溶媒を無帯電(無極性)か微弱帯電の溶媒とするとよい。これにより、既述の電圧極性パターンの制御と同等の制御を適用できる。したがって、正負反対極性に帯電した色粒子5A及び5Bの電気泳動を個別的に制御して、既述の3つのセル6の表示色の組み合わせを実現することができる。
(2.2)電極配置及び電極極性制御の他の態様
上述した実施形態においては、1つのセル6について4つの電極71,72,81及び82を設けた例を示したが、1つのセル6に2つ又は3つの電極を設ければ足りる場合もある。
(2.2.1)2電極構造
例えば、1つのセル6につき表面電極及び裏面電極をそれぞれ1つずつ配置すれば(以下、当該配置を2電極構造ともいう)、第1の色物質(例えば、色粒子5A)及び第2の色物質(例えば、補色粒子5B)のいずれか一方による表示色に個々のセル6を制御できる。
2電極構造の一例を図10の模式的部分断面図に示す。図10は、#1,#2及び#3を付して示す3つのセル6のそれぞれに1つの表面電極73と1つの裏面電極83とが設けられた様子を例示している。
セル#1は赤(R)とシアン(Cy)の2粒子、セル#2はGとMaの2粒子、セル#3はBとYeの2粒子をそれぞれ有している。また、R、G及びBの3粒子とCy、Ma及びGの3粒子とは互いに反対極性に帯電している。すなわち、R、G及びBの3粒子がそれぞれ負に帯電していれば、Cy、Ma及びGの3粒子は正に帯電しており、その逆の関係も成立する。
表面電極73及び裏面電極83それぞれの極性(正負)は、既述の制御回路91によって個別に制御可能である。下記の表4に、赤(R)、緑(G)、青(B)、シアン(Cy)、マゼンタ(Ma)、イエロー(Ye)及び黒(K)のいずれかを3つのセル#1〜#3を用いて表示する場合に、制御回路91によって表面電極73(X1)及び裏面電極83(X3)に印加する電圧極性のパターンの一例を示す。
ただし、非限定的な一例として、R,G及びBのいずれか1色である色粒子5Aは正極性、シアン、マゼンタ及びイエローのいずれか1色である補色粒子5Bは負極性にそれぞれ帯電しているものと仮定する。色粒子5A及び補色粒子5B(以下、符号5A及び5Bは省略することがある。)の帯電極性が正負逆転する場合は、表4に例示する電極極性の正負を逆転させればよい。図10に括弧付きで示す正負の極性は、このことを表現しており、以降で用いる図11〜図14及び図16〜図19においても同様の意味を表わしている。
3つのセル#1、#2及び#3で赤(R)を表示する場合に着目すると、図10の模式的部分断面図に例示するように、制御回路91は、セル#1について、表面電極X1の極性をR粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)に制御するとともに、裏面電極X3の極性をCy粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御する。
また、セル#2について、制御回路91は、表面電極X1の極性をMa粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御するとともに、裏面電極X3の極性をG粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)に制御する。
また、セル#3について、制御回路91は、表面電極X1の極性をYe粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御するとともに、裏面電極X3の極性をB粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)に制御する。
以上の極性制御により、セル#1では正帯電のR粒子、セル#2では負帯電のMa粒子、セル#3では負帯電のYe粒子が、それぞれ反対極性の表面電極X1側へ引き寄せられる一方、セル#1、#2及び#3のそれぞれにおいてR、Ma及びYeの各粒子と反対極性に帯電し、かつ、補色関係にある粒子がそれぞれ裏面電極X3側へ引き寄せられる。
したがって、セル#1は、R粒子による赤を表示し、セル#2及び#3は、当該R粒子と補色関係にあるCy粒子とは異なる2色のMa粒子及びYe粒子による混色表示(赤表示と等価)となる。その結果として、3つのセル#1、#2及び#3全体で赤が表示される。
なお、3つのセル#iで黒(K)を表示する場合、制御回路91は、RGBの組み合わせ及びCy、Ma及びYeの組み合わせの一方による混色表示となるよう、表面電極X1及び裏面電極X3の極性を制御すればよい。また、目的の表示色に対して相対的に非表示の状態となる色粒子は、必ずしも裏面電極X3の極性を帯電極性とは反対極性に制御して当該裏面電極X3側へ積極的に引き寄せなくても構わない。目的の表示色に対応する色粒子が表面電極X1側に引き寄せられて偏在する結果として補色粒子が相対的に非表示となる領域(例えば裏面電極X3側)へ偏在させることができれば、裏面電極X3の一部又は全部の極性をグランド状態(無極性)に制御しても構わない。
(2.2.2)3電極構造
図11の模式的部分断面図に例示するように、図10に例示したセル#1、#2及び#3のそれぞれに白(W)粒子5C(あるいは「白色溶媒」でもよい。)がさらに含まれる場合、1つのセル6につき、1つの表面電極73と2つの裏面電極81及び82との計3つの電極を設ける。各電極73、81及び82の極性を制御回路91によって個別的に制御することで、白表示を含む各色(8色)の表示が可能となる。下記の表5に、制御回路91によって表面電極73(X1)、裏面電極81(X3)及び82(X4)に印加する電圧極性のパターンの一例を示す。
ただし、この場合も、非限定的な一例として、R,G及びBのいずれか1色である色粒子5Aは正、シアン、マゼンタ及びイエローのいずれか1色である補色粒子5Bは負にそれぞれ帯電しているものと仮定する。色粒子5A及び補色粒子5Bの帯電極性が正負逆転する場合は、表5に例示する電極極性の正負を逆転させればよい。
以下、3つのセル#1、#2及び#3で白(W)、赤(R)、シアン(Cy)を表示する場合の電極極性制御を一例として説明する。
(白表示)
3つのセル#1、#2及び#3で白(W)を表示する場合、図11の模式的部分断面図に例示するように、制御回路91は、セル#1、#2及び#3それぞれの表面電極X1の極性をグランド状態(無極性)に制御する一方、セル#1、#2及び#3それぞれの裏面電極X3及びX4の極性を互いに正負反対極性に制御する。なお、裏面電極X3及びX4のいずれを正又は負に制御するかは、セル#1〜#3毎に同じでもよいし異なっていてもよい。
これにより、各セル#1、#2及び#3において、正又は負に帯電している色粒子5A及び5Bは、裏面電極X3及びX4側にそれぞれ引き寄せられ、相対的に白粒子5Cが表面電極X1側へ偏在する。したがって、3つのセル#1、#2及び#3がそれぞれ白表示となる。
(赤表示)
3つのセル#1、#2及び#3で赤(R)を表示する場合、図12の模式的部分断面図に例示するように、制御回路91は、セル#1について、表面電極X1の極性をR粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をCy粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)にそれぞれ制御する。
また、セル#2について、制御回路91は、表面電極X1の極性をMa粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をG粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)に制御する。
また、セル#3について、制御回路91は、表面電極X1の極性をYe粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をB粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)に制御する。
以上の極性制御により、セル#1では正帯電のR粒子、セル#2では負帯電のMa粒子、セル#3では負帯電のYe粒子が、それぞれ視認側である表面電極X1側へ引き寄せられる一方、セル#1、#2及び#3のそれぞれにおいてR、Ma及びYeの各粒子と反対極性に帯電し、かつ、補色関係にある粒子が、それぞれ裏面電極X4側へ引き寄せられる。その結果、各セル#1、#2及び#3において、白粒子5Cは、相対的にもう1つの裏面電極X3(又はX4)近傍に偏在させることができる。
したがって、セル#1は、R粒子による赤を表示し、セル#2及び#3は、当該R粒子と補色関係にあるCy粒子とは異なる2色のMa粒子及びYe粒子による混色表示(赤表示と等価)となり、3つのセル#1、#2及び#3全体で赤が表示される。
(シアン表示)
3つのセル#1、#2及び#3でシアン(Cy)を表示する場合、図13の模式的部分断面図に例示するように、制御回路91は、セル#1について、表面電極X1の極性をCy粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をR粒子の帯電極性(+)とは反対極性(−)にそれぞれ制御する。
また、セル#2について、制御回路91は、表面電極X1の極性をG粒子の帯電極性と(+)は反対極性に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(X3)の極性をMa粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御する。
また、セル#3について、制御回路91は、表面電極X1の極性をB粒子の帯電極性(+)とは反対極性に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をYe粒子の帯電極性(−)とは反対極性(+)に制御する。
以上の極性制御により、セル#1では負帯電のCy粒子、セル#2では正帯電のG粒子、セル#3では正帯電のB粒子が、それぞれ反対極性の表面電極X1側へ引き寄せられる一方、セル#1、#2及び#3のそれぞれにおいてCy、G及びBの各粒子と反対極性に帯電し、かつ、補色関係にある粒子がそれぞれ裏面電極X4側へ引き寄せられる。その結果、各セル#1、#2及び#3において、白粒子5Cは、相対的にもう1つの裏面電極X3近傍に偏在させることができる。
したがって、セル#1は、Cy粒子によるシアンを表示し、セル#2及び#3は、当該Cy粒子と補色関係にあるR粒子とは異なる2色のG粒子及びB粒子による混色表示(シアン表示と等価)となり、3つのセル#1、#2及び#3全体でシアンが表示される。
なお、セル#iを色粒子5A及び5Bの一方による表示状態に制御する場合、色粒子5A及び5Bの他方と白粒子5Cとを裏面電極X3及びX4側へ偏在させることができれば足りるので、グランド状態に制御する裏面電極は各セル#iにおいてX3及びX4のいずれであってもよい。
(2.2.3)第2の色物質が第1の色物質と補色関係にある着色溶媒(補色溶媒)である場合
次に、セル#iに含まれる第1の色物質5Aの一例としての色粒子が赤、緑及び青(RGB)の3色のいずれか1色の色粒子であり、同じセル#iに含まれる第2の色物質5Bの一例がRGBの補色であるシアン、マゼンタ及びイエロー(CYM)のうち第1の色粒子5Aの色とは異なる1色の溶媒である場合の電極構造及び電極極性制御の一例について説明する。
なお、各セル#iにおける色粒子5Aは、いずれも非限定的な一例として正負同じ極性に帯電しているものと仮定する。また、セル#iのそれぞれに、第3の色物質の一例としての白(W)粒子5Cをさらに含めることで、フルカラー表示が可能となる。個々の白粒子5Cは、第1の色粒子5Aの帯電極性と反対の極性を有し、かつ、第1の色粒子5Aの1つあたりの帯電量よりも小さい帯電量を有するように設定しておくことができる。当該設定により、後述するように、白以外の表示色に関して、白粒子5Cをセル#iの表面電極と裏面電極との間の中間的な領域に分散して浮遊させやすくすることができる。
本例の場合、図16〜図19の模式的部分断面図に例示するように、1つのセル6につき、1つの表面電極73(X1)と2つの裏面電極81(X3)及び82(X4)との計3つの電極を設ける。各電極73、81及び82の極性を制御回路91によって個別的に制御すると、視認側である表面電極X1側からCYMいずれか1色の補色溶媒5B(以下、符号5Bは省略することがある。)の色が見えないように色粒子5Aを表面電極X1側へ偏在させたり、逆に、視認側である表面電極X1側から補色溶媒5Bの色が見えるように色粒子5Aを表面電極X1から遠ざけたりすることができる。なお、表面電極X1から遠ざけた色粒子5Aは、視認側から見えないように白粒子5Cをセル#i内に分散させて隠蔽することができる。これにより、個々のセル#iをRGB及びCMYの6色のいずれか1色の表示状態に制御することできる。
(白表示)
例えば、3つのセル#1、#2及び#3で白を表示する場合、制御回路91は、図16に例示するように、3つのセル#iそれぞれについて、裏面電極X3及びX4の極性を互いに正負反対極性に制御する一方、表面電極X1の極性をグランド状態に制御する。なお、各セル#iの裏面電極X3及びX4のいずれを正又は負に制御するかは、異なるセル#iで同じでもよいし異なっていてもよい。このような電極極性制御により、3つのセル#iにおけるRGBいずれかの色粒子5Aはそれぞれ裏面電極X4(又はX3)側へ引き寄せられる。
一方、個々の白粒子5Cは、RGBいずれかの色粒子5Aと反対の極性で、かつ、当該色粒子5Aの1つあたりの帯電量よりも小さい帯電量を有しているから、当該色粒子5Aとの関係で相対的に、RGBいずれかの色粒子5Aが引き寄せられた裏面電極X4(又はX3)、すなわち、白粒子5Cの帯電極性と同じ極性の裏面電極X4(又はX3)から遠ざかるように分散しやすくなる。したがって、各セル#iにおいて、視認側である表面電極X1側に白粒子5Cが偏在し、CMYの各補色溶媒5Bがそれぞれ視認側から白粒子5Cによって隠蔽される。このようにして、各セル#iを白粒子5Cによる白表示状態にすることができる。
(赤表示)
3つのセル#1、#2及び#3で赤を表示する場合、制御回路91は、図17に例示するように、セル#1について、表面電極X1の極性をR粒子の帯電極性とは反対極性に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性を表面電極X1の極性とは反対極性に制御する。
また、セル#2について、制御回路91は、例示的に、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をG粒子の帯電極性と反対極性にそれぞれ制御するとともに、表面電極X1の極性を裏面電極X4(又はX3)の極性と反対極性に制御する。
また、セル#3について、制御回路91は、例示的に、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X3(又はX4)の極性をB粒子の帯電極性と反対極性にそれぞれ制御するとともに、表面電極X1の極性を裏面電極X4(又はX3)の極性と反対極性に制御する。
以上の極性制御により、セル#1では、正帯電のR粒子が反対極性の表面電極X1側へ引き寄せられる一方、白粒子5Cは、R粒子が偏在する領域よりも表面電極X1から離れた領域であって、互いに反対極性の表面電極X1及び裏面電極X4(又はX3)から受ける電界による引力及び反発力がバランスする領域に分散して留まりやすくなる。
セル#2及び#3では、正帯電のG粒子及びB粒子がそれぞれ反対極性の裏面電極X4(又はX3)側へ引き寄せられる。一方、白粒子5Cは、セル#2及び#3において、RGBいずれか1色の色粒子5Aが偏在する領域よりも裏面電極X4(又はX3)から離れた領域であって、互いに反対極性の表面電極X1及び裏面電極X3(又はX4)から受ける電界による引力及び反発力がバランスする領域に分散して留まりやすくなる。したがって、セル#2及び#3の視認側からはそれぞれMa溶媒及びYe溶媒が見える状態となる。このとき、G粒子による色及びB粒子による色は、それぞれ、セル#2及びセル#3に分散した白粒子5Cの光の反射により見えない状態となる。
したがって、セル#1は、R粒子による赤を表示し、セル#2及び#3は、当該R粒子と補色関係にあるCyとは異なる2色のMa溶媒及びYe溶媒による混色表示(赤表示と等価)となり、3つのセル#1、#2及び#3全体で赤が表示される。
(シアン表示)
3つのセル#1、#2及び#3でシアンを表示する場合、制御回路91は、図18に例示するように、セル#1について、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性をR粒子の帯電極性と反対極性にそれぞれ制御するとともに、表面電極X1の極性を裏面電極X4(又はX3)の極性と反対極性に制御する。
また、セル#2について、制御回路91は、表面電極X1の極性をG粒子の帯電極性と反対極性に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性を表面電極X1の極性と反対極性にそれぞれ制御する。
また、セル#3について、制御回路91は、表面電極X1の極性をB粒子の帯電極性と反対極性に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)の極性をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)の極性を表面電極X1の極性と反対極性にそれぞれ制御する。
以上の極性制御により、セル#1では、正帯電のR粒子が反対極性の裏面電極X4(又はX3)側へ引き寄せられる一方、白粒子5Cは、R粒子が偏在する領域よりも裏面電極X4(又はX3)から離れた領域であって、互いに反対極性の表面電極X1及び裏面電極X4(又はX3)から受ける電界による引力及び反発力がバランスする領域に分散して留まりやすくなる。したがって、セル#1の視認側からはCy溶媒が見える状態となる。このとき、R粒子による色は、セル#1に分散した白粒子5Cの光の反射により見えない状態となる。
セル#2及び#3では、正帯電のG粒子及びB粒子がそれぞれ反対極性の表面電極X1側へ引き寄せられる。一方、セル#2及び#3における白粒子5Cは、G粒子又はB粒子が偏在する領域よりも表面電極X1から離れた領域であって、互いに反対極性の表面電極X1及び裏面電極X3(又はX4)から受ける電界による引力及び反発力がバランスする領域に分散して留まりやすくなる。
したがって、セル#1は、Cy溶媒によるシアンを表示し、セル#2及び#3は、Cyと補色関係にあるRとは異なる2色のG粒子及びB粒子による混色表示(シアン表示と等価)となり、3つのセル#1、#2及び#3全体でシアンが表示される。
(黒表示)
3つのセル#1、#2及び#3で黒を表示する場合、図19に例示するように、セル#1はR粒子とCy溶媒の双方、セル#2はG粒子とMa溶媒の双方、セル#3はB粒子とYe溶媒の双方がそれぞれ視認側(表面電極X1側)から見えるように、表面電極X1、裏面電極X3及びX4の極性を制御回路91によって制御する。
この場合の制御方法としては例示的に2つ挙げられる。
(a)第1の方法は、制御回路91によって、セル#1〜#3それぞれの表面電極X1をRGBいずれかの色粒子5Aの帯電極性とは反対極性に制御に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)を表面電極X1と反対極性に制御する。
ここで、制御回路91は、表面電極X1及び裏面電極X4(又はX3)に電圧を印加し始めてから補色溶媒5Bの色が視認側から見えなくなる(例えば、表面電極X1側のセル#iの内壁面がRGBのいずれかの色粒子5Aで覆い尽くされる)までの時間よりも短い時間に限って表面電極X1及び裏面電極X4(又はX3)に対する電圧印加を継続する。別言すると、制御回路91は、当該時間が経過すると電圧印加を停止する。なお、電圧印加開始から補色溶媒5Bの色が視認側から見えなくなる(例えば、色粒子5Aで視認側がすべて覆われる)までの時間は、実験値あるいはRGBの色粒子5Aの電気泳動速度に基づく理論値として求めることができる。当該実験値あるいは理論値は、制御回路91のメモリ等に記憶しておくことができる。
このように電圧印加時間を制限することで、図19に例示するように、セル#1においてはR粒子、セル#2においてはG粒子、セル#3においてはB粒子が、それぞれ視認側である表面電極X1側に引き寄せられ、いずれも視認側を覆い尽くさない程度に分散して配置される。一方、各セル#1〜#3において、白粒子5Cは、RGBいずれか1色の色粒子が偏在する領域よりも表面電極X1から離れた領域であって、互いに反対極性の表面電極X1及び裏面電極X4(又はX3)から受ける電界による引力及び反発力がバランスする領域に分散して留まり易くなる。
したがって、視認側から見て、セル#1はR粒子による赤とCy溶媒によるシアンとの混色表示、セル#2はG粒子による緑とMa溶媒によるマゼンタとの混色表示、セル#3はB粒子による青とYe溶媒によるイエローとの混色表示となり、3つのセル#1〜#3総合でRGB及びCMYの6色の混色による黒を表示できる。
(b)第2の方法は、第1の方法のように電圧印加時間を制限する代わりに、RGBの色粒子5Aで補色溶媒5Bが視認側から見えないように視認側をいったん覆い尽くした後、一時的に表面電極X1を反対極性に制御する。例えば、制御回路91は、セル#1〜#3それぞれの表面電極X1をRGBいずれかの色粒子の帯電極性とは反対極性に制御に制御するとともに、一方の裏面電極X3(又はX4)をグランド状態、他方の裏面電極X4(又はX3)を表面電極X1と反対極性に制御する。
当該制御により、各セル#1〜#3の視認側から補色溶媒5Bが見えなくなるように当該視認側がRGBいずれかの色粒子5Aで覆い尽くされた後、制御回路91は、表面電極X1を、短時間(例えば、20ms程度)、反対極性に制御する。すると、視認側を覆い尽くしていた色粒子5Aが表面電極X1から離れる方向に泳動し、部分的に補色溶媒5Bが視認側から見える状態となる。したがって、視認側から見て、セル#1はR粒子による赤とCy溶媒によるシアンとの混色表示、セル#2はG粒子による緑とMa溶媒によるマゼンタとの混色表示、セル#3はB粒子による青とYe溶媒によるイエローとの混色表示となり、3つのセル#1〜#3総合でRGB及びCYMの6色の混色による黒を表示できる。
〔3〕その他
上述した電気泳動表示装置1は、各種電子機器に備えることができる。電気泳動表示装置1を備える電子機器の一例としては、電子ペーパー、電子ブック、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。
1…電気泳動表示装置、2…電気泳動表示体、3,4…基板、5…分散液、5A〜5C…(電気泳動)粒子、6…セル、9…回路基板、30…隔壁、31…凹部、70…電極部、71(X1),72(X2),73(X1)…電極(表面電極)、80…電極部、81(X3),82(X4),83(X3)…(裏面電極)、91…制御回路

Claims (10)

  1. 空間的に区画された複数のセルのそれぞれに含まれる複数種類の色物質の前記セル内での電気泳動が制御されることによって表示色が制御される電気泳動表示体であって、
    前記複数のセルに含まれる第1のセル、第2のセル及び第3のセルのそれぞれは、加法混色又は減法混色の3原色のうちの異なる1色に対応する第1の色物質と、当該第1の色物質と補色関係にある第2の色物質とを有し、
    前記第1のセルは前記第1の色物質による表示状態に制御されるとともに、前記第2及び第3のセルのそれぞれは前記第2の色物質による表示状態に制御され、
    前記第1及び前記第2の色物質は、互いに正負反対極性に帯電した色粒子であり、
    前記第1のセルと前記第2のセルと前記第3のセルのそれぞれの視認方向から視認される側には、可視光波長域の光線を透過する第1の電極と第2の電極とが設けられており、
    前記第1のセルと前記第2のセルと前記第3のセルのそれぞれの視認方向から視認される側とは反対側には、前記第1の電極に対向する第3の電極と前記第2の電極に対向する第4の電極とが設けられており、
    前記表示状態の制御は、前記第1の電極に正極性または負極性の電圧を印加し、前記第2の電極をグランドの状態とするとともに、前記第4の電極に前記第1の電極と正負反対極性の電圧を印加し、前記第3の電極をグランドの状態とした後、前記第2の電極に前記第1の電極と同じ極性の電圧を印加するとともに、前記第3の電極に前記第4の電極と同じ極性の電圧を印加するものであることを特徴とする、電気泳動表示体。
  2. 前記第1、第2及び第3のセルのそれぞれは、白粒子又は白色溶媒をさらに有する、請求項1に記載の電気泳動表示体。
  3. 前記白粒子は、無帯電か、あるいは前記第1及び第2の色物質の帯電量よりも少ない帯電量を有する、請求項2記載の電気泳動表示体。
  4. 前記第1の色物質は第1の色を有する色粒子であり、前記第2の色物質は前記第1の色と異なる第2の色を有する着色溶媒である、請求項1記載の電気泳動表示体。
  5. 前記第1、第2及び第3のセルのそれぞれは、白粒子をさらに有する、請求項4記載の電気泳動表示体。
  6. 前記白粒子は、前記第1の色物質の帯電極性とは反対の極性に帯電している、請求項5に記載の電気泳動表示体。
  7. 前記第1のセルが前記第1の色物質と前記第2の色物質とによる混色表示状態に制御される場合には、前記第2及び第3のセルのそれぞれが前記第2の色物質と前記第1の色物質とによる混色表示状態に制御される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気泳動表示体。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気泳動表示体と、
    前記表示状態の制御を行なう制御回路と、を備えた、
    電気泳動表示装置。
  9. 請求項8記載の電気泳動表示装置を備えた電子機器。
  10. 空間的に区画された複数のセルのそれぞれに含まれる複数種類の色物質の前記セル内での電気泳動が制御されることによって表示色が制御される電気泳動表示体であって、
    前記複数のセルに含まれる第1のセル、第2のセル及び第3のセルのそれぞれは、加法混色又は減法混色の3原色のうちの異なる1色に対応する第1の色物質と、当該第1の色物質と補色関係にある第2の色物質とを有し、
    前記第1のセルと前記第2のセルと前記第3のセルのそれぞれの視認方向から視認される側には、可視光波長域の光線を透過する第1の電極と第2の電極とが設けられており、
    前記第1のセルと前記第2のセルと前記第3のセルのそれぞれの視認方向から視認される側とは反対側には、前記第1の電極に対向する第3の電極と前記第2の電極に対向する第4の電極とが設けられており、
    前記第1のセルと前記第2のセルと前記第3のセルとにおいて、前記第3の電極と前記第4の電極をグランドの状態に維持しながら、前記第1の電極に正の電圧を印加するとともに前記第2の電極に負の電圧を印加した後、前記第1の電極と前記第2の電極の極性を入れ替えることによって、前記第1の色物質と前記第2の色物質を混色状態に制御して色表示を行うことを特徴とする電気泳動表示体。
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