JP5505130B2 - 表示装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置および電子機器に関する。
例えば、電子ペーパーの画像表示部を構成するものとして、粒子の電気泳動を利用した電気泳動ディスプレイが知られている(例えば、特許文献1参照)。電気泳動ディスプレイは、優れた可搬性および省電力性を有しており、電子ペーパーの画像表示部として特に適している。
特許文献1には、複数のセルと、各セルの一方側(上側)に設けられた2つの電極(上部電極)と、各セルの他方側(下側)に設けられた下部電極とを有する表示装置が開示されている。また、各セルには、分散媒に3種の粒子を分散させてなる分散液が封入されている。また、3種の粒子は、負に帯電した黒色の第1の粒子と、負に帯電したイエローの第2の粒子と、正に帯電した白色の第3の粒子を含んでいる。
このような特許文献1の表示装置では、3つの電極の間に印加する電圧パターンを制御することにより、第1の粒子が上部電極側に集まった黒色表示状態、第2の粒子が上部電極に集まったイエロー表示状態、および、第3の粒子が上部電極側に集まった白色表示状態のいずれかとすることができる。
しかしながら、特許文献1の表示装置では、イエロー表示状態のときに、イエローの第2の粒子とともに、黒色の第1の粒子が上部電極側に集まってしまうので、黒色が影響して明るいイエロー、すなわち第2の粒子本来の色を表示することができない。また、黒色表示状態のときに、黒色の第1の粒子とともに、イエローの第2の粒子が上部電極側に集まってしまうので、イエローが影響して彩度が低く明度の小さい黒色、すなわち第1の粒子本来の色を表示することができない。すなわち、特許文献1の表示装置では、コントラストが低下するとともに、有彩色(イエロー)の明度・彩度が低下し、優れた表示特性を発揮することができないという問題が発生する。
特開2009−192637号公報
本発明の目的は、高いコントラストを発揮することができるとともに、鮮やかなカラー表示を行うことのできる表示装置およびそれを用いた電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の表示装置は、互いに色の異なる第1の粒子、第2の粒子および第3の粒子が収容された収容部を備える表示層と、
前記表示層の表面側に設けられた表面側電極と、
前記表示層の裏面側に、前記収容部に対応して設けられた第1の裏面側電極および第2の裏面側電極とを有し、
前記第1の粒子は、正または負に帯電し、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子と補色の関係にある色をなし、前記第1の粒子と反対の極性に帯電し、さらに前記第1の粒子よりも電荷量が小さく、
前記表面側電極、第1の裏面側電極および第2の裏面側電極への電圧印加パターンを選択し、選択した電圧パターンを印加することにより、前記収容部内で前記第3の粒子を分散させた状態で、前記第1の粒子および前記第2の粒子が偏在する部位を設定し、前記表面側から視認される前記収容部内の色を変更するよう構成されており、
前記表面側電極に前記第1の粒子と同極の電圧を印加することにより、または、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極のうちの少なくとも一方に前記第2の粒子と同極の電圧を印加することにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させるとともに、前記第1の粒子を前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第2の粒子の色が前記表面側から視認される第2の粒子色表示状態とし、
前記第2の粒子色表示状態で、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極に前記第1の粒子と同じ極性の電圧を印加することにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させたまま、前記第1の粒子を前記収容部の前記表示側に移動させ、前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記表面側に偏在させることにより、前記第1の粒子と前記第2の粒子の混色である黒色が前記表面側から視認される黒色表示状態とし、
前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記表面側に偏在させた後、前記表面側電極と前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極との間に交番電圧を印加し、前記第1の粒子および前記第2の粒子を前記表示層の厚さ方向に振動させることにより、前記第1の粒子と前記第2の粒子とが混合した混合状態とすることを特徴とする。
本発明の表示装置は、互いに色の異なる第1の粒子、第2の粒子および第3の粒子が収容された収容部を備える表示層と、
前記表示層の表面側に設けられた表面側電極と、
前記表示層の裏面側に、前記収容部に対応して設けられた第1の裏面側電極および第2の裏面側電極とを有し、
前記第1の粒子は、正または負に帯電し、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子と補色の関係にある色をなし、前記第1の粒子と反対の極性に帯電し、さらに前記第1の粒子よりも電荷量が小さく、
前記表面側電極、第1の裏面側電極および第2の裏面側電極への電圧印加パターンを選択し、選択した電圧パターンを印加することにより、前記収容部内で前記第3の粒子を分散させた状態で、前記第1の粒子および前記第2の粒子が偏在する部位を設定し、前記電極側から視認される前記収容部内の色を変更するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、高いコントラストを発揮することができるとともに、鮮やかなカラー表示を行うことのできる表示装置を提供することができる。
本発明の表示装置では、前記第3の粒子は、正または負のいずれにも帯電していないことが好ましい。
これにより、第3の粒子を収容部内で分散させた状態とすることができる。
本発明の表示装置では、前記第1の裏面側電極に前記表面側電極よりも高電位、前記第2の裏面側電極に前記表面側電極よりも低電位とすることにより、前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第3の粒子の色が前記表面側から視認される第3の粒子色表示状態とすることが好ましい。
これにより、スムーズに、第3の粒子の色を表示することができる。
本発明の表示装置では、前記表面側電極に前記第1の粒子と反対の極性の電圧を印加することにより、または、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極のうちの少なくとも一方に前記第2の粒子と反対の極性の電圧を印加することにより、前記第1の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させるとともに、前記第2の粒子を前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第1の粒子の色が前記表面側から視認される第1の粒子色表示状態とすることが好ましい。
これにより、第1の粒子の色を表示することができる。また、第2の粒子が裏面側電極に集まっているため、当該第2の粒子の色が表示色に影響を与えるのを抑制でき、第1の粒子本来の色を表示することができる。
本発明の表示装置では、前記第1の粒子色表示状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって前記第1の粒子に作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きいことが好ましい。
これにより、第1の粒子および第2の粒子を、より確実に、所望の方向へ移動させることができる。
本発明の表示装置では、前記表面側電極に前記第1の粒子と同極の電圧を印加することにより、または、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極のうちの少なくとも一方に前記第2の粒子と同極の電圧を印加することにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させるとともに、前記第1の粒子を前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第2の粒子の色が前記表面側から視認される第2の粒子色表示状態とすることが好ましい。
これにより、第2の粒子の色を表示することができる。また、第1の粒子が、裏面側電極に集まっているため、当該第1の粒子の色が、表示色に影響を与えるのを抑制でき、第1の粒子本来の色を表示することができる。
本発明の表示装置では、前記第2の粒子色表示状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって前記第1の粒子に作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きいことが好ましい。
これにより、第1の粒子および第2の粒子を、より確実に、所望の方向へ移動させることができる。
本発明の表示装置では、前記第2の粒子色表示状態で、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極に前記第1の粒子と反対の極性の電圧を印加することにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させたまま、前記第1の粒子を前記収容部の前記表示側に移動させ、前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記表面側に偏在させることにより、前記第1の粒子と前記第2の粒子の混色である黒色が前記表面側から視認される黒色表示状態とすることが好ましい。
これにより、スムーズに、第1の粒子と第2の粒子をともに表示側に移動させることができる。
本発明の表示装置では、前記黒色表示状態とする際に前記第1の粒子および前記第2の粒子に作用する電界の大きさは、前記第2の粒子色表示状態とする際に前記第1の粒子および前記第2の粒子に作用する電界よりも小さいことが好ましい。
これにより、第2の粒子を表面側電極側に留まらせたまま、第1の粒子を表面側電極に向けて移動させることができる。
本発明の表示装置では、前記黒色表示状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも小さいことが好ましい。
これにより、第2の粒子を、より確実に、表面側電極側に留まらせることができる。
本発明の表示装置では、前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記表面側に偏在させた後、前記表面側電極と前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極との間に交番電圧を印加し、前記第1の粒子および前記第2の粒子を前記表示層の厚さ方向に振動させることにより、前記第1の粒子と前記第2の粒子とが混合した混合状態とすることが好ましい。
これにより、より彩度が低く、より明度の小さい黒色を表示することができる。
本発明の表示装置では、前記混合状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって前記第1の粒子に作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きいことが好ましい。
これにより、第1の粒子と第2の粒子とを、効率的に振動させることができる。
本発明の表示装置では、前記第1の粒子の色は、シアン、マゼンタ、イエロー、赤、緑または青であることが好ましい。
これにより、カラー表示が可能となる。
本発明の表示装置では、前記第3の粒子の色は、白色であることが好ましい。
これにより、白色表示が可能となるとともに、高いコントラストを発揮することができる。
本発明の表示装置では、少なくとも3つの前記収容部によって1画素が構成されており、
前記少なくとも3つの収容部に含まれる第1の収容部に収容された前記第1の粒子および前記第2の粒子の一方が赤色をなし、他方がシアン色をなしており、第2の収容部に収容された前記第1の粒子および前記第2の粒子の一方が緑色をなし、他方がマゼンタ色をなしており、第3の収容部に収容された前記第1の粒子および前記第2の粒子の一方が青色をなし、他方がイエロー色をなしていることが好ましい。
これによりフルカラー表示が可能となる。
本発明の表示装置は、第1の粒子、第2の粒子および第3の粒子が収容された収容部を備える表示層と、
前記表示層の一方の面に設けられた表面側電極と、
前記表示層の他方の面に設けられた第1の裏面側電極および第2の裏面側電極とを有し、
前記第1の粒子は、正に帯電し、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子と補色の関係にある色をなし、負に帯電し、前記第1の粒子より帯電量が小さく、
前記第3の粒子は、前記第1の粒子および前記第2の粒子と色が異なり、
前記表面側電極を前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極より高電位にすることにより、前記第1の粒子を前記収容部の前記他方の面側に偏在させるとともに、前記第2の粒子を前記収容部の前記一方の面側に偏在させる第1の状態とし、
前記表面側電極を前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極より低電位かつ、前記第1の状態より前記表面側電極と前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極との間の電位差を小さくすることにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記一方の面側に偏在させたまま、前記第1の粒子を前記収容部の前記一方の面側に偏在させる第2の状態とすることを特徴とする。
これにより、高いコントラストを発揮することができるとともに、鮮やかなカラー表示を行うことのできる表示装置を提供することができる。
本発明の表示装置は、第1の粒子、第2の粒子および第3の粒子が収容された収容部を備える表示層と、
前記表示層の一方の面に設けられた表面側電極と、
前記表示層の他方の面に設けられた第1の裏面側電極および第2の裏面側電極とを有し、
前記第1の粒子は、負に帯電し、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子と補色の関係にある色をなし、正に帯電し、前記第1の粒子より帯電量が小さく、
前記第3の粒子は、前記第1の粒子および前記第2の粒子と色が異なり、
前記表面側電極を前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極より低電位にすることにより、前記第1の粒子を前記収容部の前記他方の面側に偏在させるとともに、前記第2の粒子を前記収容部の前記一方の面側に偏在させる第1の状態とし、
前記表面側電極を前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極より高電位かつ、前記第1の状態より前記表面側電極と前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極との間の電位差を小さくすることにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記一方の面側に偏在させたまま、前記第1の粒子を前記収容部の前記一方の面側に偏在させる第2の状態とすることを特徴とする。
これにより、高いコントラストを発揮することができるとともに、鮮やかなカラー表示を行うことのできる表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明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。
これにより、高いコントラストを発揮することができるとともに、鮮やかなカラー表示を行うことのできる電子機器を提供することができる。
本発明の表示装置の第1実施形態を模式的に示す断面図である。 図1に示す表示装置の平面図である。 図2に示す表示面側電極の変形例を示す平面図である。 第1の粒子および第2の粒子について説明する模式図である。 図1に示す表示装置の作動電圧を示す図である。 図1に示す表示装置の作動を説明する模式図である。 図1に示す表示装置の作動を説明する模式図である。 図1に示す表示装置の作動を説明する模式図である。 図1に示す表示装置の作動電圧を示す図である。 図1に示す表示装置の作動を説明する模式図である。 本発明の表示装置の第2実施形態を模式的に示す断面図である。 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。 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。
以下、本発明の表示装置および電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の表示装置の第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断面図、図2は、図1に示す表示装置の平面図、図3は、図2に示す表示面側電極の変形例を示す平面図、図4は、第1の粒子および第2の粒子について説明する模式図、図5および図9は、図1に示す表示装置の作動電圧を示す図、図6、図7、図8および図10は、図1に示す表示装置の作動を説明する模式図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
1.表示装置の構成
図1に示す表示装置1は、表示シート(フロントプレーン)2と、回路基板(バックプレーン)9とを有している。
表示シート2は、基板3と、基板3の下面に設けられた表示層5とを有している。また、基板3は、シート状(平板状)の基部31と、基部31の下面に形成された表示面側電極(表面側電極)32とを有している。
一方の回路基板9は、シート状(平板状)の基部91と、基部91上に設けられた例えばTFT等のスイッチング素子を含む図示しない回路と、前記スイッチング素子に接続された複数の裏面側電極92とを有している。
以下、これら各部位について順次詳細に説明する。
−表示層−
表示層5は、分散液10が封入された複数のセル(収容部)51を有している。本実施形態では、複数のセル51は、マトリックス状に配置されている。また、本実施形態では、1つのセル51が1つの画素を構成する。なお、複数のセル51は、例えば、ハニカム状に配置されていてもよい。
表示層5は、シート状をなし、上面(一方の面)に開放する複数の凹部521を有する基体52と、凹部521を塞ぐように基体52に液密的に接合された蓋体53とを有している。そして、凹部521の内面と蓋体53の下面とで画成された空間がセル51を構成している。なお、蓋体53は、実質的に無色透明であり、この蓋体53を介して、セル51内を視認できるようになっている。
基体52および蓋体53は、それぞれ、絶縁性と分散液10の不透過性とを有している。基体52および蓋体53の構成材料は、それぞれ、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン66)、スチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種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種の材料を用いてもよいし、2種以上の材料を混合して用いてもよい。
各セル51内に封入された分散液10は、分散媒6に3種の粒子(第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子C)を分散させたものである。
分散媒6は、実質的に無色透明であることが好ましい。分散媒6は、比較的高い絶縁性を有しているのが好ましい。かかる分散媒6としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ペンタン等の脂肪族炭化水素類、シクロへキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン、トルエンのような長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン、ピラジン等の芳香族複素環類、アセトニトリル、プロピオ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、流動パラフィンなどの鉱物油類、リノール酸、リノレン酸、オレイン酸等の植物油類、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、ハイドロフルオロエーテル等のフッ素系液体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。
また、分散媒6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。
このような分散媒6中には、前述したように、第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子Cが分散されている。
第1の粒子Aは、正に帯電した正帯電粒子である。また、第2の粒子Bは、負に帯電した負帯電粒子であり、さらに第1の粒子Aよりも電荷量(絶対値)が小さい。また、第3の粒子は、実質的に帯電しない非帯電粒子である。なお、第1の粒子Aと第2の粒子Bの組み合わせとしては、これに限定されず、第1の粒子Aが負に帯電した負帯電粒子であり、第2の粒子Bが正に帯電した正帯電粒子でかつその帯電量が第1の粒子Aよりも小さい組み合わせであってもよい。なお、本明細書中の「非帯電粒子」とは、後述する電界が作用してもその電界に従って移動しない粒子のことを言い、このような性質を有していれば、正または負に帯電していてもよい。
これら3種の粒子A〜Cのうち、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bは、共に電荷を有する粒子であるため、後述するように、表示面側電極32と裏面側電極92との間に発生する電界に従って、分散媒6中を電気泳動(移動)する。一方、第3の粒子Cは、電荷を有さないため、表示面側電極32と裏面側電極92との間に電界が発生しているか否かに関わらず、分散媒6中に分散した状態を維持する。
このような第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子Cは、互いに、色が異なっている。
第3の粒子Cは、白色をなしている。非帯電粒子である第3の粒子Cを白色とすることにより、後述するように、より明るい白色を表示することができる。
第1の粒子Aおよび第2の粒子Bは、互いに、補色の関係にある色をなしている。これにより、後述するように、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bを用いて黒色を表示することができる。具体的には、例えば、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bの一方を赤色とし、他方をシアンとてもよいし、一方を緑色とし、他方をマゼンタとしてもよく、一方を青色とし、他方をイエローとしてもよい。
なお、以下では、説明の便宜上、第1の粒子Aを赤色とし、第2の粒子Bをシアンとした構成について代表して説明する。
第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子Cは、それぞれ、正電荷、負電荷および無電荷であれば、いかなるものをも用いることができ、特に限定はされないが、顔料粒子、樹脂粒子、セラミックス粒子、金属粒子、金属酸化物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。
顔料粒子を構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、チタンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、三酸化アンチモン、硫化亜鉛、亜鉛華等の白色顔料、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、カドミウムイエロー、チタンイエロー等の黄色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、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、紺青、群青、コバルト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。
また、樹脂粒子を構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、ロジン樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、スチレンとアクリロニトリルを共重合したAS樹脂等が挙げられ、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。
また、複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料で被覆したもの、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。
また、第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子Cの分散媒6中での分散性を向上させることを目的に、各粒子A〜Cの表面に、分散媒6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することができる。これらの中でも、各粒子A〜Cの表面からの離脱着の問題から、前記高分子が化学的に結合しているものが特に好ましい。かかる構成とすれば、各粒子A〜Cの見かけの比重が小さくなる方向に作用して、各粒子A〜Cの分散媒6での親和性、すなわち分散性を向上させることができる。
第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子Cの平均粒径は、それぞれ、特に限定されないが、0.1〜10μm程度であるのが好ましく、0.1〜7.5μm程度であるのがより好ましい。各粒子A〜Cの平均粒径が小さ過ぎると、主に可視光域において十分な隠蔽率を得ることができず、その結果、表示装置1の表示コントラストが低下するおそれがある。一方、各粒子A〜Cの平均粒径が大き過ぎると、その種類等によっては、分散媒6中において沈降し易くなり、表示装置1の表示品質が劣化すること等の問題が生じるおそれがある。なお、「平均粒子径」とは、動的光散乱式粒度分布測定装置(例えば、製品名:LB−500、(株)堀場製作所製)で測定した体積平均粒子径を意味する。
また、第1の粒子A、第2の粒子Bおよび第3の粒子Cの比重は、それぞれ、分散媒6の比重とほぼ等しくなるように設定されているのが好ましい。これにより、各粒子A〜Cは、表示面側電極32と裏面側電極92との間への電圧の印加を停止した後においても、分散媒6中において一定の位置に長時間滞留することができる。すなわち、表示装置1にメモリー性が付与され、表示された情報を長時間保持することができる。これにより、表示装置1の省電力化を図ることができる。
以上、表示層5について説明した。
このような表示層5の上面には、基板3が設けられており、下面には、回路基板9が設けられている。すなわち、表示層5は、基板3と回路基板9とで狭持されている。前述したように、基板3は、シート状の基部31と、基部31の下面(表示層5側の面)に設けられた表示面側電極32を有し、回路基板9は、シート状の基部91と、基部91の上面(表示層5側の面)に設けられた複数の裏面側電極92とを有している。
また、本実施形態では、基板3の上面が表示装置1の表示面(画像が表示される面)1aとなっている。
基部31、91は、ともに可撓性を有するもの、硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。基部31、91として、可撓性を有するものを用いることにより、可撓性を有する表示装置1を得ることができる。
基部31、91を可撓性を有するものとする場合、その構成材料は、それぞれ、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等のポリエステル、ポリエチレン等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン系、塩素化ポリエチレン系等の各種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る。
また、基部31、91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、20μm以上、500μm以下程度であるのが好ましく、25μm以上、250μm以下程度であるのがより好ましい。これにより、表示装置1の柔軟性と強度との調和を図りつつ、表示装置1の小型化(薄型化)を図ることができる。
基部31上に形成された表示面側電極32は、表示装置1の平面視にて、各セル51と重なるようにして設けられている。
一方、基部91上に形成された複数の裏面側電極92は、マトリックス状(行列状)に設けられている。また、複数の裏面側電極92は、各セル51上に2つの裏面側電極92(すなわち、1つのセル51に対して2つの裏面側電極92)が位置するように設けられている。
表示面側電極32および各裏面側電極92の構成材料は、それぞれ、実質的に導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金、銀、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、ポリフルオレン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、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、NaCl、Cu(CFSO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、インジウム酸化物(IO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)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。
ここで、図2に示すように、1つのセル51に対応して設けられた2つの裏面側電極92(92’、92”)は、互いにほぼ同じ形状(長方形状)をなし、その短辺方向に離間して設けられているが、2つの裏面側電極92’、92”の形状および配置は、これに限定されない。例えば、2つの裏面側電極92’、92”が電気的に分離されていれば、図3(a)に示すように、枠状の裏面側電極92’の内側に裏面側電極92”が設けられた構成であってもよいし、図3(b)に示すように、セル51の中央部に設けられた裏面側電極92’を介して対向するように2つに分割された裏面側電極92”が設けられた構成であってもよい。
2.表示装置の作動
表示装置1は、次のようにして作動する。なお、以下では、説明の便宜上、1つのセル51(1画素)について代表して説明する。また、前記1つのセル51に対応して設けられた2つの裏面側電極92の一方を「裏面側電極(第1の裏面側電極)921」と言い、他方を「裏面側電極(第2の裏面側電極)922」と言う。
表示装置1は、3つの電極(表示面側電極32、裏面側電極921、922)に、それぞれ独立して電圧を印加できるようになっている。具体的には、表示装置1は、3つの電極32、921、922をそれぞれ独立して、接地状態(すなわち0Vの電圧が印加されている状態)、所定の大きさの正電圧(例えば+15V)が印加された正電位状態、または、所定の大きさの負電圧(例えば−15V)が印加された負電位状態とすることができる。
なお、各電極32、921、922を電位の異なる3つの状態とすることができれば、前述のような、正電位状態、接地状態、負電位状態でなくてもよく、例えば、各電極32、921、922に30V、20V、10Vの電圧を印加できるようになっていてもよい。
電極32、921、922が前記正電位状態の時に印加される電圧(電極間32、921、922の電位差)の大きさと、電極32、921、922が前記負電位状態の時に印加される電圧の大きさ、言い換えれば、第1の粒子の電荷量および第2の粒子Bの電荷量は、次のようにして決定される。なお、以下では、説明の便宜上、図4に示すモデル、すなわち分散液10が封入されたセル51が一対の電極100、110に挟まれたモデルを用いて説明する。ただし、図4では、説明の便宜上、第3の粒子Cの図示を省略しており、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bについては、それぞれ、1つずつしか図示していない。また、図4に示すモデルの電極100は、表示面側電極32に相当し、電極110は、裏面側電極921、922に相当するものである。
図4に示す状態では、第1の粒子Aがセル51の内面に接触している。そのため、第1の粒子Aとセル51の内面との間には、第1の粒子Aをセル51の内面に保持する引力(吸着エネルギー)f1が発生している。したがって、第1の粒子Aをセル51の内面から離間させるには、一対の電極100、110間に電圧を印加することで生じる電界によって第1の粒子Aに作用する静電力(脱出エネルギー)f2が、吸着エネルギーf1よりも大きくなければならない。
同様に、第2の粒子Bもセル51の内面に接触している。そのため、第2の粒子Bとセル51の内面との間には、第2の粒子Bをセル51の内面に保持する引力(吸着エネルギー)f3が発生している。したがって、第2の粒子Bをセル51の内面から離間させるには、一対の電極100、110間に電圧を印加することで生じる電界によって第2の粒子Bに作用する静電力(脱出エネルギー)f4が、吸着エネルギーf3よりも大きくなければならない。
ここで、前述したように、第2の粒子Bは、第1の粒子Aよりも電荷量(絶対値)が小さいので、電極100、110間に電圧を印加し、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bに同じ電界を作用させた場合、当該電界によって第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4が、第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2よりも小さくなる。
本実施形態では、1)電極100を前記正電位状態(例えば+xV)とし、電極110を前記負電位状態(例えば、−xV)とすることにより生じる第1の電界(すなわち、電位差2xVの電界)では、第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2が第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きくなるとともに、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4が第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3よりも大きくなり、2)電極100を前記接地状態(0V)とし、電極110を前記負電位状態(例えば、−xV)とすることにより生じる第2の電界(すなわち、電位差xVの電界)では、第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2が第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きくなるが、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4が第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3より小さくなるように、第1の粒子Aの電荷量および第2の粒子Bの電荷量をそれぞれ設定している。これにより、表示装置1は、後述するような作動をより確実かつスムーズに行うことができる。
言い換えれば、本実施形態では、1)第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2が第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きくなるとともに、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4が第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3よりも大きくなるように前記第1の電界の強さ、すなわち電極100、110の電位差を設定し、2)第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2が第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きくなるが、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4が第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3より小さくなるように、第2の電界の強さ、すなわち電極100、110の電位差を設定している。
このような表示装置1では、セル51を、表示面1aに黒色が表示される黒色表示状態、表示面1aに白色が表示される白色表示状態、表示面1aに赤色が表示される赤色表示状態または表示面1aにシアンが表示されるシアン表示状態とすることができる。以下、黒色表示状態、白色表示状態、赤色表示状態およびシアン表示状態について順次説明する。
−白色表示状態(第3の粒子色表示状態)−
図5(a)に示す電圧を、3つの電極32、921、922に印加する。すなわち、表示面側電極32を接地状態(0V)としつつ、裏面側電極921が負電位状態(表示面側電極32より低電位)、裏面側電極922が正電位状態(表示面側電極32より高電位)となる電圧を印加する。すると、図6に示すように、正に帯電した第1の粒子Aは、分散媒6中を裏面側電極921に向かって移動し、裏面側電極921側に集まる。一方、負に帯電した第2の粒子Bは、分散媒6中を裏面側電極922に向かって移動し、裏面側電極922側に集まる。なお、第3の粒子Cは、分散媒6中に分散した状態を維持する。
これにより、第3の粒子Cがセル51(分散媒6)中に分散し、表示面1a側からセル51を視認した時に、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが第3の粒子Cによって覆い隠される。その結果、このような状態では、表示面1aには、第3の粒子Cの色である白色が表示される。
なお、図6のように、第3の粒子Cを分散媒6中で分散させることにより、基板3を介してセル51内に入射した外光を、効率的に反射・拡散させることができ、例えば、第3の粒子Cを表示面側電極32側に偏在させることにより白色を表示する場合と比較して、より明るい白色を表示することができる。その結果、より高いコントラストを発揮することができる。
−赤色表示状態(第1の粒子色表示状態)−
図5(b)に示す電圧を、3つの電極32、921、922に印加する。すなわち、表示面側電極32が負電位状態、裏面側電極921、922が正電位状態(表示面側電極32より高電位)となる電圧を印加する。すると、図7に示すように、正に帯電した第1の粒子Aは、分散媒6中を表示面側電極32に向かって移動し、表示面側電極32側に集まる。一方、負に帯電した第2の粒子Bは、分散媒6中を裏面側電極921、922に向かって移動し、裏面側電極921、922側に集まる。なお、第3の粒子Cは、分散媒6中に分散した状態を維持する。これにより、表示面1aには、第1の粒子Aの色である赤色が表示される。
ここで、図5(b)に示す電圧を3つの電極32、921、922に印加することで生じる電界によって第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2が第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きく、また、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4も第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3よりも大きいため、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが分散媒6中に分散した状態(図1に示す状態)、白色表示状態、後述するシアン表示状態や黒色表示状態のいずれの状態からでも、スムーズに、赤色表示状態とすることができる。
なお、赤色表示状態では、第2の粒子Bが裏面側電極921、922、すなわち表示面1aから遠い部位に集まっており、さらに、第1の粒子Aと第2の粒子Bとの間に白色の第3の粒子Cが分散している。そのため、第1の粒子Aの間を通過した外光を第2の粒子Bに到達する前に、第3の粒子Cで反射・拡散させることができる。その結果、第2の粒子Bの色が赤色表示状態に影響を与えるのを防止(または抑制)することができるともに、より明るい赤色を表示することができる。
−シアン表示状態(第2の粒子色表示状態)−
図5(c)に示す電圧を、3つの電極32、921、922に印加する。すなわち、表示面側電極32が正電位状態、裏面側電極921、922が負電位状態(表示面側電極32より低電位)となる電圧を印加する。すると、図8に示すように、正に帯電した第1の粒子Aは、分散媒6中を裏面側電極921、922に向かって移動し、裏面側電極921、922側に集まる。一方、負に帯電した第2の粒子Bは、分散媒6中を表示面側電極32に向かって移動し、表示面側電極32側に集まる。なお、第3の粒子Cは、分散媒6中に分散した状態を維持する。これにより、表示面1aには、第2の粒子Bの色であるシアンが表示される。
ここで、図5(c)に示す電圧を3つの電極32、921、922に印加することで生じる電界によって第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2が第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きく、また、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4も第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3よりも大きいため、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが分散媒6中に分散した状態、白色表示状態、赤色表示状態、後述する黒色表示状態のいずれの状態からでも、スムーズに、シアン表示状態とすることができる。
なお、シアン表示状態では、第1の粒子Aが裏面側電極921、922、すなわち表示面1aから遠い部位に集まっており、さらに、第2の粒子Bと第1の粒子Aとの間に白色の第3の粒子Cが分散している。そのため、第2の粒子Bの間を通過した外光を第1の粒子Aに到達する前に、第3の粒子Cで反射・拡散させることができる。その結果、第1の粒子Aの色がシアン表示状態に影響を与えるのを防止(または抑制)することができるともに、より明るいシアンを表示することができる。
−黒色表示状態−
まず、図5(c)に示す電圧を印加し、セル51を、図8に示すシアン表示状態とする。次いで、図9(a)に示す電圧を、3つの電極32、921、922に印加する。すなわち、表示面側電極32を接地状態としつつ、裏面側電極921、922が正電位状態(表示面側電極32より高電位となっている状態。ただし、赤色表示状態より表示面側電極32と裏面側電極921、922との間の電位差が小さい。)となる電圧を印加する。この際に生じる電界によって第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2は、第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きいため、正に帯電した第1の粒子Aは、セル51の内壁から離間するとともに分散媒6中を表示面側電極32に向かって移動し、表示面側電極32側に集まる。一方、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4は、第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3よりも小さいため、第2の粒子Bは、セル51の内壁から離間できずに、または離間したとしても、そのまま表示面側電極32側に留まる。これにより、図10に示すように、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが、セル51内の表示面側電極32側に集まった状態となる。その結果、表示面1aには、第1の粒子Aの色(赤色)と第2の粒子Bの色(シアン)との混色である黒色が表示される。
なお、図9(a)の電圧に変えて、裏面側電極921、922を接地状態としつつ、表示面側電極32を負電位状態とする電圧を印加してもよい。このような電圧印加によっても、前述と同様に、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが、セル51内の表示面側電極32側に集まった状態となり、黒色が表示される。
また、シアン表示状態とするために裏面側電極921、922を負電位状態とし、黒色表示状態とするために裏面側電極921、922を正電位状態とするが、負電位状態と正電位状態との間には、0Vの状態が介在していてもよいし、負電位状態から正電位状態へ連続して変化してもよい。
ここで、複数の第2の粒子Bの中には、セル51の大きさ(内面の表面積)等によっては、シアン表示状態でセル51の内壁に接触していないものもあれば、製造精度の限界によっては、他の第2の粒子Bと比べて電荷量が大きい(例えば、第1の粒子Aの電荷量と同程度の)ものも存在することが考えられる。そのため、複数の第2の粒子の中には、図9(a)に示す電圧を印加した際に、裏面側電極921、922に向けて移動するものも存在することが考えられる。
しかしながら、前述したように、第2の粒子の電荷量は、第1の粒子の電荷量よりも小さいため、第2の粒子の移動度(所定の強さの電界を作用させた時の単位時間当たりの移動距離)は、第1の粒子Aの移動度よりも小さい。したがって、第1の粒子Aが裏面側電極921、922から表示面側電極32に向けて移動し、表示面側電極32側に集まった時刻には、裏面側電極921、922に向けて移動する第2の粒子Bは、まだ、表示面側電極32側に位置している。そのため、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが、セル51内の表示面側電極32側に集まった状態となる。
ここで、第2の粒子Bの移動度は、第1の粒子Aの移動度の1/2以下であるのが好ましく、1/4以下であるのがより好ましい。これにより、より確実に、シアン表示状態から第1の粒子Aを表示面側電極32側に移動させる際、第1の粒子Aが移動を終えた時刻において、第2の粒子B(裏面側電極921、922へ向けて移動する第2の粒子B)を表示面側電極32側(表示面側電極32の近傍)に留めておくことができる。
また、図9(a)に示す電圧の印加時間は、第1の粒子Aが裏面側電極921、922から表示面側電極32へ移動するのにかかる時間とほぼ等しいことが好ましい。これにより、第1の粒子Aを裏面側電極921、922側から表示面側電極32側へ移動させることができるとともに、第2の粒子B(裏面側電極921、922へ向けて移動する第2の粒子B)の裏面側電極921、922へ向けての過度な移動を抑制することができる。そのため、より確実に、黒色を表示することができる。
なお、前述した黒色表示状態(すなわち、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bがセル51内の表示面側電極32側に集まった状態)となった後に、さらに図9(b)に示す電圧を、3つの電極32、921、922に印加してもよい。すなわち、表示面側電極32と裏面側電極921、922との間に交番電圧を印加してもよい。
図9(b)に示す電圧を3つの電極32、921、922に印加することで生じる電界によって第1の粒子Aに作用する脱出エネルギーf2は、第1の粒子Aをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf1よりも大きく、また、第2の粒子Bに作用する脱出エネルギーf4も第2の粒子Bをセル51の内面に保持する吸着エネルギーf3よりも大きいため、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが共に電界に従って移動する。
具体的には、表示面側電極32が正電位、裏面側電極921、922が負電位の状態では、第1の粒子Aが裏面側電極921、922に向かって移動するとともに、第2の粒子Bが表示面側電極32に向かって移動し、反対に、表示面側電極32が負電位、裏面側電極921、922が正電位の状態では、第1の粒子Aが表示面側電極32に向かって移動するとともに、第2の粒子Bが裏面側電極921、922に向かって移動する。
これにより、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが、表示面側電極32と裏面側電極921、922の離間方向(表示層5の厚さ方向)に振動する。その結果、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bが、より均一に混合した状態で、セル51内の表示面1a側に偏在した状態となる。これにより、当該交番電圧を印加する前と比較して、より彩度が低く、より明度の小さい黒色を表示することができる。そのため、表示装置1は、より高いコントラストを発揮することができる。
前記交番電圧(の波形)は、特に限定されないが、表示面側電極32が正電位、裏面側電極921、922が負電位となる期間T1と、表示面側電極32が負電位、裏面側電極921、922が正電位となる期間T2とが等しいことが好ましい。これにより、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bをセル51内の表示面1a側に位置させたまま振動させ、混合することができる。
また、前記交番電圧は、期間T1と期間T2との間に、表示面側電極32と、裏面側電極921、922とが同電位(電位差が0の状態)となる期間T3を有しているのが好ましい。このような期間T3を有することにより、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bをより効果的に振動させることができる。具体的には、第1の粒子Aや第2の粒子Bに電界が作用すると、これら粒子がそれぞれ誘電分極し、誘電分極した粒子同士が静電力によって吸着してしまう。期間T1と期間T2の間に期間T3を介在させることにより、粒子A、Bの誘電分極が解除され、それにより粒子同士が互いに離間し、各粒子が移動し易くなる。そのため、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bを効果的に振動させることができる。
以上のような表示装置1によれば、第1の粒子Aと第2の粒子Bを混合状態とすることにより黒色を表示するため、明度が低く、彩度が小さい黒色を表示することができる。また、黒色の粒子を用いることなく黒色を表示できるため、第1の粒子Aの色、第2の粒子Bの色および第3の粒子Cの色をより明るく鮮やかに表示することができる。また、第1の粒子Aの色を表示する際には、第2の粒子Bが反対側に移動し、第2の粒子Bの色を表示する際には、第1の粒子Aが反対側へ移動するため、この点からも、第1の粒子Aおよび第2の粒子Bの色を、より明るく鮮やかに表示することができる。したがって、表示装置1は、高いコントラストを発揮することができるとともに、鮮やかなカラー表示を行うことができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の表示装置の第2実施形態について説明する。
図11は、本発明の表示装置の第2実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第2実施形態にかかる表示装置について説明するが、前述した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。
本実施形態にかかる表示装置1Aは、1つの画素を構成するセルの数が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様の構成である。
図11に示すように、本実施形態の表示装置1Aは、3つのセル51(第1のセル51A、第2のセル51B、第3の51C)で1画素を構成している。
第1のセル51Aでは、第1の粒子Aの色が赤色であり、第2の粒子Bの色が赤色と補色の関係にあるシアンである。また、第2のセル51Bでは、第1の粒子Aの色が緑色であり、第2の粒子Bの色が緑色と補色の関係にあるマゼンタである。また、第3のセル51Cでは、第1の粒子Aの色が青色であり、第2の粒子Bの色が青色と補色の関係にあるイエローである。このような第1のセル51A、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cで1画素を構成することにより、表示装置1Aは、フルカラー表示を実現することができる。
具体的には、第1実施形態で述べたように、第1のセル51Aは、黒色表示状態、白色表示状態、赤色表示状態およびシアン表示状態の4つの状態を取ることができる。これと同様に、第2のセル51Bは、黒色表示状態、白色表示状態、緑色表示状態およびマゼンタ表示状態の4つの状態を、第3のセル51Cは、黒色表示状態、白色表示状態、青色表示状態およびイエロー表示状態の4つの状態を、それぞれ、取ることができる。そして、第1のセル51Aの状態と、第2のセル51Bの状態と、第3のセル51Cの状態との組み合わせを制御(選択)することにより、当該画素にフルカラーを表示することができる。
なお、各セル51について、第1の粒子Aと第2の粒子Bの色の組み合わせは、逆であってもよい。すなわち、セル51Aでは、第1の粒子Aがシアンであり、第2の粒子Bが赤色であってもよく、セル51Bでは、第1の粒子Aがマゼンタであり、第2の粒子Bが緑色であってもよく、セル51Cでは、第1の粒子Aがイエローであり、第2の粒子Bが青色であってもよい。
表示装置1Aの具体的な作動は、表1および表2に示す通りである。なお、表1、表2中の「W」は、白色表示状態を意味し、「BK」は、黒色表示状態を意味し、「R」は、赤色表示状態を意味し、「G」は、緑色表示状態を意味し、「B」は、青色表示状態を意味し、「C」は、シアン表示状態を意味し、「M」は、マゼンタ表示状態を意味し、「Y」は、イエロー表示状態を意味する。また、表1、表2に示すものは、一例であり、表示装置1Aで表示できる色は、これに限定されるものではない。
Figure 0005505130
Figure 0005505130
−白色表示−
表1に示すように、画素に白色を表示させるパターンは、少なくとも3通りある。具体的には、各セル51A、51B、51Cを白色表示状態とするパターン(W1)と、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(W2)と、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(W3)とを有している。
これら3つのパターン(W1)〜(W3)のうちのパターン(W1)が、最も鮮明で明るい白色(すなわち反射率が最も高い白色)を表示することができる点で好ましい。すなわち、パターン(W1)で白色を表示することにより、高いコントラストの画像を表示することができる。
−赤色表示−
表1に示すように、画素に赤色を表示させるパターンは、少なくとも7通りある。具体的には、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cをそれぞれ白色表示状態とするパターン(R1)と、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cのいずれか一方を白色表示状態、他方を黒色表示状態とするパターン(R2)、(R3)と、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cをそれぞれ黒色表示状態とするパターン(R4)と、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(R5)と、第1のセル51Aを白色表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(R6)と、第1のセル51Aを黒色表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(R7)とを有している。
パターン(R1)〜(R4)のうち、パターン(R1)が最も明るい赤色を表示することができ、パターン(R4)が最も暗い赤色を表示することができる。パターン(R2)およびパターン(R3)は、パターン(R1)とパターン(R4)の中間の明るさを有する赤色を表示することができる。
また、パターン(R5)は、7つのパターンのうち最も色合いに優れた(すなわち最も濃い)赤色を表示することができる。具体的には、第2のセル51Bで表示されているマゼンタと第3のセル51Cで表示されているイエローの混合色は、赤色である。そのため、第1のセル51Aで表示される赤色と、第2、第3のセル51B、51Cで表示される赤色とが合わさることにより、より色合いに優れた赤色が表示される。
−緑色表示−
表1に示すように、画素に緑色を表示させるパターンは、前述した赤色表示パターンと同様に、少なくとも7通りある。具体的には、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第1のセル51Aおよび第3のセル51Cをそれぞれ白色表示状態とするパターン(G1)と、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第1のセル51Aおよび第3のセル51Cのいずれか一方を白色表示状態、他方を黒色表示状態とするパターン(G2)、(G3)と、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第1のセル51Aおよび第3のセル51Cをそれぞれ黒色表示状態とするパターン(G4)と、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(G5)と、第2のセル51Bを白色表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(G6)と、第2のセル51Bを黒色表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とするパターン(G7)とを有している。
パターン(G1)〜(G4)のうち、パターン(G1)が最も明るい緑色を表示することができ、パターン(G4)が最も暗い緑色を表示することができる。パターン(G2)およびパターン(G3)は、パターン(G1)とパターン(G4)の中間の明るさを有する緑色を表示することができる。
また、パターン(G5)は、7つのパターンのうち最も色合いに優れた(すなわち最も濃い)緑色を表示することができる。具体的には、第1のセル51Aで表示されているシアンと第3のセル51Cで表示されているイエローの混合色は、緑色である。そのため、第2のセル51Bで表示される緑色と、第1、第3のセル51A、51Cで表示される緑色とが合わさることにより、より色合いに優れた緑色が表示される。
−青色表示−
表1に示すように、画素に青色を表示させるパターンは、前述した赤色表示パターンと同様に、少なくとも7通りある。具体的には、第3のセル51Cを青色表示状態とし、第1のセル51Aおよび第2のセル51Bをそれぞれ白色表示状態とするパターン(B1)と、第3のセル51Cを青色表示状態とし、第1のセル51Aおよび第2のセル51Bのいずれか一方を白色表示状態、他方を黒色表示状態とするパターン(B2)、(B3)と、第3のセル51Cを青色表示状態とし、第1のセル51Aおよび第2のセル51Bをそれぞれ黒色表示状態とするパターン(B4)と、第3のセル51Cを青色表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とするパターン(B5)と、第3のセル51Cを白色表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とするパターン(B6)と、第3のセル51Cを黒色表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とするパターン(B7)とを有している。
パターン(B1)〜(B4)のうち、パターン(B1)が最も明るい青色を表示することができ、パターン(B4)が最も暗い青色を表示することができる。パターン(B2)およびパターン(B3)は、パターン(B1)とパターン(B4)の中間の明るさを有する青色を表示することができる。
また、パターン(B5)は、7つのパターンのうち最も色合いに優れた(すなわち最も濃い)青色を表示することができる。具体的には、第1のセル51Aで表示されているシアンと第2のセル51Bで表示されているマゼンタ色の混合色は、青色である。そのため、第3のセル51Cで表示される青色と、第1、第2のセル51A、51Bで表示される青色とが合わさることにより、より色合いに優れた青色が表示される。
−シアン表示−
表2に示すように、画素にシアンを表示させるパターンは、前述した赤色表示パターンと同様に、少なくとも7通りある。具体的には、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cをそれぞれ白色表示状態とするパターン(C1)と、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cのいずれか一方を白色表示状態、他方を黒色表示状態とするパターン(C2)、(C3)と、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bおよび第3のセル51Cをそれぞれ黒色表示状態とするパターン(C4)と、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(C5)と、第1のセル51Aを白色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(C6)と、第1のセル51Aを黒色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(C7)とを有している。
パターン(C1)〜(C4)のうち、パターン(C1)が最も明るいシアンを表示することができ、パターン(C4)が最も暗いシアンを表示することができる。パターン(C2)およびパターン(C3)は、パターン(C1)とパターン(C4)の中間の明るさを有するシアンを表示することができる。
また、パターン(C5)は、7つのパターンのうち最も色合いに優れた(すなわち最も濃い)シアンを表示することができる。具体的には、第2のセル51Bで表示されている緑色と第3のセル51Cで表示されている青色の混合色は、シアンである。そのため、第1のセル51Aで表示されるシアンと、第2、第3のセル51B、51Cで表示されるシアンとが合わさることにより、より色合いに優れたシアンが表示される。
−マゼンタ表示−
表2に示すように、画素にマゼンタを表示させるパターンは、前述した赤色表示パターンと同様に、少なくとも7通りある。具体的には、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第1のセル51Aおよび第3のセル51Cをそれぞれ白色表示状態とするパターン(M1)と、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第1のセル51Aおよび第3のセル51Cのいずれか一方を白色表示状態、他方を黒色表示状態とするパターン(M2)、(M3)と、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第1のセル51Aおよび第3のセル51Cをそれぞれ黒色表示状態とするパターン(M4)と、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(M5)と、第2のセル51Bを白色表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(M6)と、第2のセル51Bを黒色表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とするパターン(M7)とを有している。
パターン(M1)〜(M4)のうち、パターン(M1)が最も明るいマゼンタを表示することができ、パターン(M4)が最も暗いマゼンタを表示することができる。パターン(M2)およびパターン(M3)は、パターン(M1)とパターン(M4)の中間の明るさを有するマゼンタを表示することができる。
また、パターン(M5)は、7つのパターンのうち最も色合いに優れた(すなわち最も濃い)マゼンタを表示することができる。具体的には、第1のセル51Aで表示されている赤色と第3のセル51Cで表示されている青色の混合色は、マゼンタである。そのため、第2のセル51Bで表示されるマゼンタと、第1、第3のセル51A、51Cで表示されるマゼンタとが合わさることにより、より色合いに優れたマゼンタが表示される。
−イエロー表示−
表2に示すように、画素にイエローを表示させるパターンは、前述した赤色表示パターンと同様に、少なくとも7通りある。具体的には、第3のセル51Cをイエロー表示状態とし、第1のセル51Aおよび第2のセル51Bをそれぞれ白色表示状態とするパターン(Y1)と、第3のセル51Cをイエロー表示状態とし、第1のセル51Aおよび第2のセル51Bのいずれか一方を白色表示状態、他方を黒色表示状態とするパターン(Y2)、(Y3)と、第3のセル51Cをイエロー表示状態とし、第1のセル51Aおよび第2のセル51Bをそれぞれ黒色表示状態とするパターン(Y4)と、第3のセル51Cをイエロー表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とするパターン(Y5)と、第3のセル51Cを白色表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とするパターン(Y6)と、第3のセル51Cを黒色表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とするパターン(Y7)とを有している。
パターン(Y1)〜(Y4)のうち、パターン(Y1)が最も明るいイエローを表示することができ、パターン(Y4)が最も暗いイエローを表示することができる。パターン(Y2)およびパターン(Y3)は、パターン(Y1)とパターン(Y4)の中間の明るさを有するイエローを表示することができる。
また、パターン(Y5)は、7つのパターンのうち最も色合いに優れた(すなわち最も濃い)イエローを表示することができる。具体的には、第1のセル51Aで表示されている赤色と第2のセル51Bで表示されている緑色の混合色は、イエローである。そのため、第3のセル51Cで表示されるイエローと、第1、第2のセル51A、51Bで表示されるイエローとが合わさることにより、より色合いに優れたイエローが表示される。
−黒色表示−
表2に示すように、画素に黒色を表示させるパターンは、少なくとも1通りある。具体的には、各セル51A、51B、51Cを黒色表示状態とするパターン(BK1)を有している。
−灰色表示−
表2に示すように、画素に灰色を表示させるパターンは、少なくとも6通りある。具体的には、第1のセル51A、第2の51Bおよび第3の51Cのいずれか1つのセルを黒色表示状態とし、他の2つのセルを白色表示状態とするパターン(GR1)、(GR2)、(GR3)と、第1のセル51A、第2の51Bおよび第3の51Cのいずれか1つのセルを白色表示状態とし、他の2つのセルを黒色表示状態とするパターン(GR4)、(GR5)、(GR6)とを有している。
パターン(GR1)〜(GR6)のうち、パターン(GR1)、(GR2)、(GR3)が白色に近い灰色であり、パターン(GR4)、(GR5)、(GR6)が黒色に近い灰色である。
・その他の色の表示状態
表1、表2には、示していないが、画素には、上述した色以外の色を表示させることもできる。例えば、赤色と緑色の混色を表示させるには、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第3のセル51Cを白色表示状態または黒色表示状態とすればよいし、緑色と青色の混色を表示させるには、第2のセル51Bを緑色表示状態とし、第3のセル51Cを青色表示状態とし、第1のセル51Aを白色表示状態または黒色表示状態とすればよいし、青色と赤色の混色を表示させるには、第3のセル51Cを青色表示状態とし、第1のセル51Aを赤色表示状態とし、第2のセル51Bを白色表示状態または黒色表示状態とすればよい。また、例えば、シアンとマゼンタの混色を表示させるには、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第3のセル51Cを白色表示状態または黒色表示状態とすればよいし、マゼンタとイエローの混色を表示させるには、第2のセル51Bをマゼンタ表示状態とし、第3のセル51Cをイエロー表示状態とし、第1のセル51Aを白色表示状態または黒色表示状態とすればよいし、イエローとシアンの混色を表示させるには、第3のセル51Cをイエロー表示状態とし、第1のセル51Aをシアン表示状態とし、第2のセル51Bを白色表示状態または黒色表示状態とすればよい。
以上のような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<電子機器>
以上のような表示装置1は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、表示装置1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12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12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、前述したような表示装置1で構成されている。
<<ディスプレイ>>
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13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13中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図13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12に示す構成と同様のものである。
本体部801は、その側部(図13(a)中、右側)に電子ペーパー600を挿入可能な挿入口805が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対802a、802bが設けられている。電子ペーパー600を、挿入口805を介して本体部801内に挿入すると、電子ペーパー600は、搬送ローラ対802a、802bにより挟持された状態で本体部801に設置される。
また、本体部801の表示面側(図13(b)中、紙面手前側)には、矩形状の孔部803が形成され、この孔部803には、透明ガラス板804が嵌め込まれている。これにより、本体部801の外部から、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を視認することができる。すなわち、このディスプレイ800では、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を、透明ガラス板804において視認させることで表示面を構成している。
また、電子ペーパー600の挿入方向先端部(図13中、左側)には、端子部806が設けられており、本体部801の内部には、電子ペーパー600を本体部801に設置した状態で端子部806が接続されるソケット807が設けられている。このソケット807には、コントローラー808と操作部809とが電気的に接続されている。
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1で構成されている。
なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、そのほか、例えば、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を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、表示装置1を適用することが可能である。
以上、本発明の表示装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明の表示装置の製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、セルが表示層の平面視にて略四角形をなしており、マトリックス状に配置された構成について説明したが、セルの形状および配置は、これに限定されず、例えば、各セルが表示層の平面視にて略六角形をなし、ハニカム状に配置されていてもよい。
また、前述した実施形態では、白色の第3の粒子が実質的に帯電していない非帯電粒子である場合について説明したが、電界が作用していない状態でセル内に分散した状態となるものであれば、正または負の電荷を有する帯電粒子であってもよい。また、第3の粒子は、白色でなくてもよく、例えば、金、銀、銅等の金属色であってもよい。
また、前述した実施形態は、いわゆる隔壁型(セル型)の表示装置であるが、これに限定されず、いわゆるマイクロカプセル型を用いてもよい。
1、1A‥‥表示装置 1a‥‥表示面 2‥‥表示シート 3‥‥基板 31‥‥基部 32‥‥表示面側電極 5‥‥表示層 51‥‥セル 51A‥‥第1のセル 51B‥‥第2のセル 51C‥‥第3のセル 52‥‥基体 521‥‥凹部 53‥‥蓋体 6‥‥分散媒 9‥‥回路基板 91‥‥基部 92、92’、92”、921、922‥‥裏面側電極 10‥‥分散液 100、110‥‥電極 600‥‥電子ペーパー 601‥‥本体 602‥‥表示ユニット 800‥‥ディスプレイ 801‥‥本体部 802a、802b‥‥搬送ローラ対 803‥‥孔部 804‥‥透明ガラス板 805‥‥挿入口 806‥‥端子部 807‥‥ソケット 808‥‥コントローラー 809‥‥操作部 A‥‥第1の粒子 B‥‥第2の粒子 C‥‥第3の粒子 T1〜T3‥‥期間 f1、f3‥‥吸着エネルギー f2、f4‥‥脱出エネルギー

Claims (13)

  1. 互いに色の異なる第1の粒子、第2の粒子および第3の粒子が収容された収容部を備える表示層と、
    前記表示層の表面側に設けられた表面側電極と、
    前記表示層の裏面側に、前記収容部に対応して設けられた第1の裏面側電極および第2の裏面側電極とを有し、
    前記第1の粒子は、正または負に帯電し、
    前記第2の粒子は、前記第1の粒子と補色の関係にある色をなし、前記第1の粒子と反対の極性に帯電し、さらに前記第1の粒子よりも電荷量が小さく、
    前記表面側電極、第1の裏面側電極および第2の裏面側電極への電圧印加パターンを選択し、選択した電圧パターンを印加することにより、前記収容部内で前記第3の粒子を分散させた状態で、前記第1の粒子および前記第2の粒子が偏在する部位を設定し、前記表面側から視認される前記収容部内の色を変更するよう構成されており、
    前記表面側電極に前記第1の粒子と同極の電圧を印加することにより、または、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極のうちの少なくとも一方に前記第2の粒子と同極の電圧を印加することにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させるとともに、前記第1の粒子を前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第2の粒子の色が前記表面側から視認される第2の粒子色表示状態とし、
    前記第2の粒子色表示状態で、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極に前記第1の粒子と同じ極性の電圧を印加することにより、前記第2の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させたまま、前記第1の粒子を前記収容部の前記表示側に移動させ、前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記表面側に偏在させることにより、前記第1の粒子と前記第2の粒子の混色である黒色が前記表面側から視認される黒色表示状態とし、
    前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記表面側に偏在させた後、前記表面側電極と前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極との間に交番電圧を印加し、前記第1の粒子および前記第2の粒子を前記表示層の厚さ方向に振動させることにより、前記第1の粒子と前記第2の粒子とが混合した混合状態とすることを特徴とする表示装置。
  2. 前記第3の粒子は、正または負のいずれにも帯電していない請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1の裏面側電極に前記表面側電極よりも高電位、前記第2の裏面側電極に前記表面側電極よりも低電位とすることにより、前記第1の粒子および前記第2の粒子をともに前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第3の粒子の色が前記表面側から視認される第3の粒子色表示状態とする請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記表面側電極に前記第1の粒子と反対の極性の電圧を印加することにより、または、前記第1の裏面側電極および前記第2の裏面側電極のうちの少なくとも一方に前記第2の粒子と反対の極性の電圧を印加することにより、前記第1の粒子を前記収容部の前記表面側に偏在させるとともに、前記第2の粒子を前記収容部の前記裏面側に偏在させることにより、前記第1の粒子の色が前記表面側から視認される第1の粒子色表示状態とする請求項1ないし3のいずれかに記載の表示装置。
  5. 前記第1の粒子色表示状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって前記第1の粒子に作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きい請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第2の粒子色表示状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって前記第1の粒子に作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きい請求項1ないし5のいずれかに記載の表示装置。
  7. 前記黒色表示状態とする際に前記第1の粒子および前記第2の粒子に作用する電界の大きさは、前記第2の粒子色表示状態とする際に前記第1の粒子および前記第2の粒子に作用する電界よりも小さい請求項1ないし6のいずれかに記載の表示装置。
  8. 前記黒色表示状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも小さい請求項1ないし6のいずれかに記載の表示装置。
  9. 前記混合状態とする際に生じる電界の大きさは、当該電界によって前記第1の粒子に作用する静電力が前記第1の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きく、前記第2の粒子に作用する静電力が前記第2の粒子を前記収容部の内面に保持する引力よりも大きい請求項1ないし8のいずれかに記載の表示装置。
  10. 前記第1の粒子の色は、シアン、マゼンタ、イエロー、赤、緑または青である請求項1ないしのいずれかに記載の表示装置。
  11. 前記第3の粒子の色は、白色である請求項1ないし10のいずれかに記載の表示装置。
  12. 少なくとも3つの前記収容部によって1画素が構成されており、
    前記少なくとも3つの収容部に含まれる第1の収容部に収容された前記第1の粒子および前記第2の粒子の一方が赤色をなし、他方がシアン色をなしており、第2の収容部に収容された前記第1の粒子および前記第2の粒子の一方が緑色をなし、他方がマゼンタ色をなしており、第3の収容部に収容された前記第1の粒子および前記第2の粒子の一方が青色をなし、他方がイエロー色をなしている請求項1ないし11のいずれかに記載の表示装置。
  13. 請求項1ないし12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。
JP2010147895A 2010-06-29 2010-06-29 表示装置および電子機器 Active JP5505130B2 (ja)

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