JP5742420B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。特に、異なる着色領域に異なる帯電極性を有する粒子が分散された表示媒体を用いて画像の表示を行う表示装置に関する。

電子値札や棚札などにおける数値や文字情報の表示、又は電子書籍などに用いられる電子ペーパーにおける数値や文字情報の表示を行う反射型の表示装置として、異なる着色領域に異なる帯電極性を有する球状粒子であるツイストボールを表示媒体として用いた画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。このようなツイストボールを用いた表示装置は、他の表示装置、特に液晶表示装置に比べて、視野角が広く、低消費電力性を有するため、電子棚札やデジタルサイネージ、電子ペーパーなどの分野に広く採用されている。

一般的に、画像表示装置の表示媒体として用いられるツイストボールは、有色彩相／白色相（例えば、黒色／白色、赤色／白色など）或いは有色彩相／有色彩色相（例えば、黒色／赤色、青色／赤色など）の異なる少なくとも２色相に塗り分けられた少なくとも２つの着色領域を有し、異なる帯電極性を有している部分が異なる色相となっている。ツイストボールの異なる帯電極性を有する着色領域に電圧を印加することによってツイストボールを回転させることで所望の色の表示を行ない、複数のツイストボールにより画像の表示を行う。

特開２００６−０４７６１４号公報 特開２００７−２０６３６５号公報

ツイストボールを用いた表示装置を、それぞれの桁の数字を７セグメント（７表示領域）により表示するデジタル時計や計時装置に応用を検討したところ、最も頻繁に表示が変更される桁、例えば１秒桁、のセグメントの一部にコントラストが低くなり、表示領域間でのコントラストの差が発生することを本願発明者が発見した。そこで、以下では、表示領域間でのコントラストの差の発生を抑制する表示装置について開示を行なう。

本発明の一実施形態として、第１の表示電極および第２の表示電極が配置され、前記第１の表示電極および前記第２の表示電極が配置された領域以外は、第１の色相の背景色を有する表示電極層と、異なる帯電極性を有する前記第１の色相と第２の色相とを有する第１の球状粒子に前記第１の表示電極により電圧を印加して表示を行う第１表示部と、異なる帯電極性を有する前記第１の色相と前記第２の色相とを有し、前記第１の色相を有する表面積と前記第２の色相を有する表面積との大小関係が前記第１の球状粒子と異なる第２の球状粒子に第２の表示電極により電圧を印加して表示を行う第２表示部と、前記第１の表示電極と前記第２の表示電極とへの電圧の印加の制御を行ない、前記第１表示部の行なう表示の継続時間を前記第２表示部の行なう表示の継続時間と異ならせる電圧印加制御部と、を有し、前記第１表示部の行なう表示の継続時間が前記第２表示部の行なう表示の継続時間より小さく、前記大小関係は、球状粒子における前記第１の色相を有する表面積に対する前記第２の色相を有する表面積の割合が、前記第１の球状粒子の方が前記第２の球状粒子の方より大きい表示装置を提供する。

本発明の一実施形態として、第１の表示電極および第２の表示電極が配置され、前記第１の表示電極および前記第２の表示電極が配置された領域以外は、第１の色相の背景色を有する表示電極層と、異なる帯電極性を有する前記第１の色相と第２の色相とを有する第１の球状粒子に前記第１の表示電極により電圧を印加して表示を行う第１表示部と、異なる帯電極性を有する前記第１の色相と前記第２の色相とを有し、前記第１の色相を有する表面積と前記第２の色相を有する表面積との大小関係が前記第１の球状粒子と異なる第２の球状粒子に第２の表示電極により電圧を印加して表示を行う第２表示部とを有する表示装置の制御方法であって、前記第１の表示電極と前記第２の表示電極とへの電圧の印加の制御を行ない、前記第１表示部の行なう表示の継続時間を前記第２表示部の行なう表示の継続時間と異ならせ、前記第１表示部の行なう表示の継続時間が前記第２表示部の行なう表示の継続時間より小さく、前記大小関係は、球状粒子における前記第１の色相を有する表面積に対する前記第２の色相を有する表面積の割合が、前記第１の球状粒子の方が前記第２の球状粒子の方より大きいことを特徴とする制御方法を提供する。

本発明によれば、ツイストボールを用いる表示装置において、コントラストが低下することを抑制することができる。これにより、表示領域間でのコントラストの差をより小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の表示部の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の表示部の白反射率と黒反射率との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の表示部の表示電極の配置図と電圧印加の制御を示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の表示部の表示電極の領域での白反射率とコントラストとの測定結果を示す図である。 ツイストボールの回転を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の表示部の表示電極の配置図と、白反射率とコントラストとの測定結果を示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の表示部の表示電極の配置図と、白反射率とコントラストとの測定結果を示す図である。 比較例に係る表示装置の表示部の表示電極の配置図と、白反射率とコントラストとの測定結果を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を実施形態として説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に何ら限定されることはない。以下に説明する形態を種々に変形して本発明を実施することが可能である。

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の機能ブロック図を示す。表示装置１００は、電圧発生回路１０１と、電圧印加制御部１０２と、電圧印加部１０３と、表示部１０４とを有する。

電圧発生回路１０１は、表示部１０４に印加する電圧を発生する。本発明の一実施形態においては、電圧発生回路１０１は、表示部１０４に印加するための電圧を発生させる。例えば、絶対値が１９０Ｖの電圧を発生させる。これにより、共通電極を基準にして表示電極に＋１９０Ｖおよび−１９０Ｖのいずれかの電圧を印加することができる。ただし、電圧発生回路１０１が発生する電圧の絶対値は１つの値に限定されることはなく、２つ、３つなど複数の値の電圧を発生してもよい。また、１９０Ｖは例示であって、例えば１７５Ｖなど、表示部１０４のツイストボール層などの特性に合わせた値とすることができる。

電圧印加制御部１０２は、電圧発生回路１０１により発生された電圧を表示部の表示電極１０４に印加する制御を行なう。すなわち、表示部１０４に所望の表示がされるように、表示部１０４の電極に印加する電圧を制御する。例えば、表示部１０４のそれぞれの電極に印加する電圧を、電圧発生回路１０１により発生される電圧の中から時間の経過に従って選択する。電圧印加制御部１０２により選択された結果は、制御信号として電圧印加部１０３に供給される。

電圧印加部１０３は、電圧印加制御部１０２から供給される制御信号に従い電圧発生回路１０１により発生された電圧を表示部１０４のそれぞれの電極に印加する。

表示部１０４は、ツイストボールを含む材料に電圧を印加するための電極を有し、電極に印加された電圧に応じて、ツイストボールを回転させて、所望の表示を行なう。

図２は、表示部１０４の構造の一例の分解斜視図である。図２に示すように、表示部１０４は、共通電極層２０１と、第一フィルム層２０２と、第１ツイストボール層２０３と、第２ツイストボール層２０４と、第二フィルム層２０７と、表示電極層２０８と、配線層２１１と、第三フィルム層２１４とを有し、表示部１０４は複数の層構造となっている。

共通電極層２０１は、共通電極としての透明電極を有する。共通電極層２０１の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ_２、カーボンナノチューブ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳやＺｎＯ：Ａｌなどの透明な導電性材料を使用することができる。また、透明なフィルムに、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、カーボン等の導電性材料を用いてメッシュ状に電極が共通電極層２０１に形成されていてもよい。また、共通電極層２０１には、一定の電圧、例えばＧＮＤ電圧、が印加されてもよく、あるいは、電圧印加部１０３から、時間の経過とともに変化する電圧が印加されてもよい。

第一フィルム層２０２は、透明な材料により形成されたフィルムである。第一フィルム層２０２は、絶縁性を有していなくてもよいが、共通電極層２０１が導電性であるので、第一フィルム層２０２は絶縁性を有しているのが好ましい。第一フィルム層２０２の材料としては、透明性を有する材料であれば特に限定されることはない。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、シクロオレフィンコポリマー、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂を使用することができる。また、第一フィルム層２０２は、ラミネート加工が可能なベースフィルム材料とシーラントフィルム材料が積層された基材であることが好ましい。ベースフィルム材料としては、ラミネート加工時の加熱圧着による耐熱性を考慮して、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂を使用してもよい。シーラントフィルム材料としては、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムを使用してもよい。また、ポリウレタン、ポリアクリル、エポキシ樹脂、シリコーン等の熱シール性を有する材料からなる塗膜等を用いてもよい。

第１ツイストボール層２０３と第２ツイストボール層２０４とは、低極性溶媒と複数のツイストボール２０５と複数のツイストボール２０６とをそれぞれ含むエラストマーシートとして形成される。具体的には、エラストマー材料を用いて形成されるエラストマーシートに、複数のツイストボール２０５と複数のツイストボール２０６とをそれぞれを分散させた後、エラストマーシートを低極性溶媒中に浸漬させてエラストマーシートを低極性溶媒で膨潤させて形成する。これにより、ツイストボール２０５とツイストボール２０６が低極性溶媒により覆われ、ツイストボール２０５とツイストボール２０６とが回転可能となる。

エラストマー材料としては、例えば、熱硬化型樹脂である、シリコーン樹脂、微架橋したアクリル樹脂、微架橋したスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂などを使用することができる。また、低極性溶媒は、エラストマーシートに膨潤される。このような低極性溶媒として、例えば、ジメチルシリコーンオイル、イソパラフィン系溶媒、直鎖パラフィン系溶媒、ドデカン、トリデカンなどを使用することができる。

ツイストボールは、５０μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上７００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以上５００μｍ以下の直径を有する略球体である。ツイストボールは、また、異なる少なくとも２色に着色された少なくとも２つの着色領域を有し、異なる着色領域が互いに異なる帯電極性を有する双極性球状粒子である。例えば、正（＋）に帯電した黒色相と負（−）に帯電した白色相とを有する。但し、色相は上述の黒色／白色に限定されず、例えば、有色彩相／白色相（例えば、黒色／白色、赤色／白色など）或いは有色彩相／有色彩相（例えば、黒色／赤色、青色／赤色など）であってもよい。以下では、説明を簡単にするために、ツイストボールは白色相と黒色相とを有するとして説明を行なう。

ツイストボールの色相を形成させる着色剤としては、後述する重合性樹脂成分を含有する流動性分散媒体に不溶性又は均一に分散される染料又は顔料であれば、特に限定されず、適宜選択して使用することができる。使用される着色剤の添加量は、その着色粒子の用途等によっても所望される色調が異なり、また、後述する着色連続相中での分散性等から、本発明においては、着色連続相中の重合硬化成分である全重合性樹脂成分１００重量部当たり、０．１重量部〜８０重量部で、好ましくは２〜１０重量部の範囲で適宜好適に添加することができる。

ツイストボールは、例えば、マイクロチャンネル製造方法において製造することができる。すなわち、重合性樹脂成分を含有する油性又は水性の流動性分散媒体中に、この媒体不溶性の着色剤を含有する２色に分相させた着色連続相中の重合性樹脂成分を互いに異なる極性に帯電する重合性モノマーで形成させて、第１マイクロチャンネルに移送させる。次いで、この着色連続相を第２マイクロチャンネル内に流れる水性又は油性の球状粒子化相中へ連続的又は不連続的に順次吐出させる。球状粒子化相中に吐出された吐出物は、マイクロチャンネル内での一連の吐出・分散・移送中に球状粒子化されながら、球状粒子化相中で順次球状化される。この球状化された粒子中の重合性樹脂成分を紫外線照射下及び／又は加熱下で重合硬化させることにより、異なる２色に着色された２つの着色領域を有し、異なる着色領域が互いに異なる帯電極性を有する双極性２色相球状粒子であるツイストボールが形成される。

本発明の一実施形態に係るツイストボールに用いる重合性樹脂成分、又は重合性モノマーとして、重合性モノマーの官能基又は置換基の種類によって、ツイストボールの帯電性がそれぞれ負（−）帯電性と正（＋）帯電性とを示す傾向にあるモノマー種を挙げることができる。従って、少なくとも２種以上の複数種のモノマーを本発明の一実施形態に係るツイストボールの重合性樹脂成分として使用する場合には、その（＋）及び（−）帯電性を示す傾向を踏まえて、好ましくは、同種帯電性の傾向にあるモノマー同士を複数組み合わせて適宜好適に使用することができる。

ツイストボールの少なくとも２つの着色領域は、異なる正負の帯電状態であれば、どちらの帯電状態であってもよい。ツイストボールが、正（＋）に帯電した黒色相と負（−）に帯電した白色相とを有する場合、ツイストボール層を挟持する２つの電極に電圧が印加されると、ツイストボールの正（＋）に帯電した黒色相と負（−）に帯電した白色相とが、それぞれの帯電極性とは逆の極性の電圧を印加された電極と対向するようにツイストボールが回転する。これにより、共通電極層２０１を方向２１５から見た場合に、白色または黒色が現れる。

本実施形態では、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５と第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６とは、白色相の表面積と黒色相の表面積との関係が異なっている。例えば、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５は、黒色相の表面積が白色相の表面積よりも大きく、第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６は、白色相の表面積が黒色相の表面積よりも大きくなり、白色相の表面積と黒色相の表面積との関係が異なる。あるいは、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５における黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合は、第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６における黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合より小さくなっていてもよい。

また、電圧印加制御部１０２は、第１ツイストボール層２０３による白色による表示の継続時間と第２ツイストボール層２０４による白色の表示の継続時間とを異なるように電圧の印加を制御する。例えば、第１ツイストボール層２０３は１０分以上ごとに表示が変更される１０時間桁、１時間桁、１０分桁の数字の表示に用いるのに対し、第２ツイストボール層２０４は１分以下ごとに表示が変更される１分桁、１０秒桁、１秒桁の数字の表示に用いる。ここに、「白色による表示」とは、背景色を黒色としていることを意味する。背景色が黒色でない場合、例えば白色である場合には、白色相の表面積と黒色相の表面積との関係は逆となり、例えば、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５は、白色相の表面積が黒色相の表面積よりも大きく、第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６は、黒色相の表面積が白色相の表面積よりも大きくなる。

なお、第１ツイストボール層２０３と第２ツイストボール層２０４とは、それぞれ複数のツイストボールを含むので、表面積についての統計的な値、例えば、算術平均値、を用いて、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５と第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６との白色相の表面積と黒色相の表面積との関係を比較することができる。

ツイストボールにおける白色相の表面積と黒色相の表面積とのこのような関係は、ツイストボール層に一定の電圧を印加した後の白反射率、黒反射率、あるいは、白反射率の黒反射率による商であるコントラスト値により測定することができる。図３は、ツイストボール２０５とツイストボール２０６とのそれぞれの白色相の表面積と黒色相の表面積との関係を、所定の電圧（例えば１００Ｖ）の矩形波を印加した後の白反射率、黒反射率、コントラスト値で示す一例である。第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６の白反射率は１２．１０であり、黒反射率は１．９０である。また、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５の白反射率は１０．４０であり、黒反射率は１．４０である。したがって、ツイストボール２０６においては、黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合が、ツイストボール２０５における黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合よりも大きくなっている。

図３の測定結果は、図２に示す表示部を組み立てた後の測定結果である。表示部を組み立てる前の状態において、図３に示した測定結果に用いたツイストボール層を含むいくつかのツイストボール層の資料をＩＴＯ電極に１００Ｖの電圧の０．２４Ｈｚの矩形波を印加した後の白反射率、黒反射率を井原電子工業が製造した反射濃度計Ｒ７００（ＩＳＯ５／４ ＡＮＳＩ ＰＨ２．１７ ＤＩＮ６５３６）により測定をした結果は次の表の通りである。

このうち、図３の測定結果に示すツイストボール２０５を含むツイストボール層２０３は資料Ｂであり、ツイストボール２０４を含むツイストボール層２０６は、資料Ａである。本発明の一実施形態においては、このような測定により、白反射率がより高いもの、例えば白反射率が２０％以上のツイストボール層を、表示継続時間の短い表示（例えば、１秒桁、１０秒桁、１分桁）に用い、黒反射率がより低いもの、例えば黒反射率が２％以下であるツイストボール層を、表示継続時間の長い表示（例えば、１０時間桁、１時間桁、１分桁）に用いることができる。なお、上述のように、この場合の表示の際における背景は黒色である。

第二フィルム層２０７は、透明な材料により形成されたフィルムであり、第一フィルム層２０２と同様の材料により形成される。ただし、表示部１０４において、第二フィルム層２０７の材料と第一フィルム層２０２の材料は同じである必要はない。

表示電極層２０８は、絶縁性のフィルムの上に、所望の形状にパターニングされた表示電極２０９、２１０を有する。表示電極２０９、２１０は、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、凸印刷法その他印刷法により、絶縁性の透明な材料（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、シクロオレフィンコポリマー、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂その他絶縁性樹脂）の上に、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ：Ａｌなどの透明導電体、導電剤を溶媒或いは合成樹脂バインダに混合したもの等の導電性材料を配置して形成される。

図２において、表示電極２０９は、第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６に電圧を印加し、表示電極２１０は、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５に電圧を印加する。

表示電極２０９、２１０には、後述の配線２１３、２１２を介して、電圧印加部１０３より出力される電圧が印加される。これにより、表示電極２０９、２１０それぞれと、共通電極層２０１との間に電圧が印加され、方向２１３から見た場合に、表示電極２０９、２１０それぞれの部分が同じ色を有する一つの領域として見ることが可能となる

配線層２１１は、絶縁性の樹脂材料などのフィルムに設けられた貫通電極を介して表示電極と接続する配線が形成されたフィルムである。絶縁性の樹脂材料としては、上述した樹脂材料等を用いることができる。

第三フィルム層２１４は、絶縁性の樹脂材料などにより形成される。絶縁性の樹脂材料としては、上述した樹脂材料等を用いることができる。

なお、方向２１５から見た場合に、表示電極以外の部分の色が一定となるように、共通電極層２０１にさらにマスク層を設けたり、表示電極層２０８の表示電極以外の部分に、共通電極層２０１との間で一定の電圧が印加されるように、背景用の電極を設けたりしてもよい。

また、共通電極層２０１の方向２１５の側に、反射防止フィルム（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎフィルム）や映込防止フィルム（Ａｎｔｉ−Ｇｌａｒｅフィルム）、アクリル板やガラス板などを設置してもよい。これにより、反射特性の向上や強度の向上を得ることができる。

図４（ａ）は、表示電極層２０６における電極の配置の一例を示す。この例では、白色の領域で示される符号「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、「ｅ」、「ｆ」、「ｇ」それぞれにより示される７つの矩形の表示電極が、全体として「８」字形を形成して配置される。また、表示電極の領域以外の領域は黒色の背景となっている。これにより、電圧印加制御部１０２により、表示電極「ａ」〜「ｇ」への電圧の印加を制御することにより、次に述べるように、０から９の数字を表示することが可能となる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した電極の配置において、０から９の数字を表示するために、電圧の印加の制御を示す表である。「○」は表示電極の領域に白色を表示する電圧をその表示電極に印加し、「●」は表示電極の領域に黒色を表示する電圧をその表示電極に印加することを表す。例えば、０を表示するためには、表示電極「ａ」〜「ｆ」に、白色を表示するための電圧を、印加し、表示電極「ｇ」に、黒色を表示するための電圧を印加する。これにより、表示電極「ｇ」の部分は背景と同化し、表示電極「ａ」〜「ｆ」の部分が数字の「０」のように見えることになる。なお、本明細書においては、説明を簡単にするために、ツイストボールは、白色と黒色との２つの色相を有し、表示電極２０７、２０８以外の領域による背景の色は黒色であるとする。なお、白色と黒色との２つの色相は一例であり、例えばツイストボールが、白色と青色とを有し、背景が白色であってもよい。

本願発明者は、表示部１０４の図４（ａ）に示した電極の配置において、電圧印加制御部１０２により、図４（ｂ）に示した電圧の印加の制御を行ない、数字の０から９の数字を表示部に順次表示させることを行なったところ、表示電極「ａ」の部分と表示電極「ｃ」の部分とにおけるコントラストが、他の表示電極の部分におけるコントラストより低下する現象が発生することを見いだした。また、このコントラストの低下は、時計表示などを行なう際に、一秒ごとに数字の０から９の数字を表示部に順次表示させる一秒桁において特に顕著になることを見いだした。

そこで、本願発明者は、この現象の発生を抑制するために検討を進めた結果、表示の継続時間の長さに応じて、ツイストボールの白色相の表面積と黒色相の表面積との関係を調整することにより、この現象を抑制することに想到した。

図５は、図３に示す特性を有するツイストボール２０６、２０５を用いたツイストボール層を用いて一秒ごとに数字の０から９の数字を表示部に順次表示させる場合の各電極の白反射率と、図３に示す特性を有するツイストボール２０６および２０５のそれぞれを用いたツイストボール層のそれぞれを用いて一秒ごとに数字の０から９の数字を表示部に順次表示させる場合の各電極の黒反射率とを測定した結果、および、算出されるコントラスト値を示す。

図３に示す特性を有するツイストボール２０６のツイストボール層を用いた場合、白反射率は、表示電極「ａ」〜「ｇ」において、１０．８６、１１．３４、１０．６４、１１．０８、１２．９８、１０．９４、１１．５５となり、平均は１１．３４、標準偏差は０．７８、最大値と最小値との差は２．３４となる。

一方、図３に示す特性を有するツイストボール２０５のツイストボール層を用いた場合、白反射率は、表示電極「ａ」〜「ｇ」において、８．７２、９．００、８．４０、９．２６、９．２７、１１．０３、９．４０となり、平均は９．３０、標準偏差は０．８４、最大値と最小値との差は２．６３となる。

したがって、黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合の大きいツイストボール２０６のツイストボール層の方が白反射率は大きくなり、標準偏差および最大値と最小値との差が小さくなる。

また、コントラスト値については、図３に示す特性を有するツイストボール２０６のツイストボール層を用いた場合、表示電極「ａ」〜「ｇ」において、６．１５、６．４２、６．０３、６．２７、７．３５、６．２０、６．５４となり、平均は６．４２、標準偏差は０．４４、最大値と最小値との差は１．３２となる。

一方、図３に示す特性を有するツイストボール２０５のツイストボール層を用いた場合のコントラスト値は、表示電極「ａ」〜「ｇ」において、６．９０、７．１３、６．６５、７．３３、７．３４、８．７４、７．４４となり、平均は７．３６、標準偏差は０．６７、最大値と最小値との差は２．０９となる。

したがって、黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合の大きいツイストボール２０６のツイストボール層の方がコントラスト値の平均値はツイストボール２０５よりも小さくなるものの、標準偏差および最大値と最小値との差が小さくなり、したがって、表示電極間でのコントラストのばらつきが小さくなる。

コントラストのばらつきが小さくなる理由は次の通りであると考えられる。図４（ｂ）の表に、０から９の数字を順次表示した場合、各表示電極の領域における黒色が表示される時間の長さと白色が表示される時間の長さとを表の最右端の「黒」、「白」という列に示した。これを見ると、コントラストが低下する表示電極「ａ」において、黒色が表示される時間の長さが２であるのに対し、白色が表示される時間の長さは８であり、表示電極「ｃ」において、黒色が表示される時間の長さは１であるのに対し、白色が表示される時間の長さは９である。一方、他の表示電極においては、表示電極「ｂ」以外は、黒色が表示される時間の長さは３以上であり、白色が表示される時間の長さは７以下である。

黒色が表示される時間の長さが２である表示電極「ａ」と表示電極「ｂ」とを比較すると、表示電極「ａ」においては、黒色を表示するのは、１と４とを表示する場合であり、表示電極「ｂ」においては、黒色を表示するのは５と６とを表示する場合であり、表示電極「ｂ」においては、黒色は連続して表示されるのに対して、表示電極「ａ」においては、黒色は連続して表示されない。

以上のことから、いずれの色である第１色（例えば白色）が連続して表示される表示電極（例えば表示電極「ｃ」）、または、いずれかの色である第１色と異なる第２色（例えば白色）が連続して表示されない電極（例えば表示電極「ａ」）について、コントラストが低下している。

これは、第１色を連続して表示するための電圧が連続して表示電極に印加されるために、ツイストボール表面に電荷が蓄積し、第２色を印加するために電圧を切り替えても、ツイストボール表面に蓄積した電荷の消去に時間が消費されるため、ツイストボールの回転に時間がかかるためではないかと考えられる。このため、例えば、表示電極「ａ」において、１を表示するために黒色を表示するための電圧を印加してもツイストボールが１８０度回転しないうちに、次に２を表示するために白色を表示するための電圧を印加するために黒色が完全に表示されないためにコントラストが低下すると考えられる。一方、表示電極「ｂ」においては、５と６とを表示するために連続して黒色を表示するための電圧が印加されるので、５と６以外を表示するために連続して白色を表示するための電圧が印加されツイストボール表面に電荷が蓄積されていても、ツイストボールが１８０度回転すると考えられる。

図６は、ツイストボールの回転を説明する図である。図６において、符号６０１が共通電極であり、符号６０２が表示電極であるとし、符号６００の矢印から表示部を見るとする。

図６（ａ）において、共通電極６０１に正の電圧を印加し続けると、ツイストボールの白色部分にマイナスの電荷が蓄積し、黒色部分にプラスの電荷が蓄積する。そして、電圧の極性を逆転させると、ツイストボールが回転し、図６（ｂ）のようになる。電圧の極性を逆転させた直後には、ツイストボールの表面に蓄積した電荷を消去するために、ツイストボールは共通電極６０１の電圧と表示電極６０２との関係の逆転から遅れて回転を開始し、ツイストボールの回転角度は１８０度未満となる。このため、黒色の表示が不完全となる。黒色の表示が不完全な状態で、ツイストボールが回転している途中で１８０度回転する前に電圧の極性を逆転させると、電圧の印加の逆転があっても慣性モーメントによりツイストボールは逆回転を直ちに開始できず、白色の表示が不完全となる。

一方、白色相の表面積を黒色相の表面積より大きくすると、図６（ａ’）のように、共通電極６０１に正の電圧を印可し続けることにより、ツイストボールの白色部分にマイナスの電荷が蓄積し、黒色部分にプラスの電荷が蓄積しても、電圧の極性を逆転させると、図６（ｂ’）に示すように、ツイストボールが１８０度回転しない。しかし、共通電極６０１の電圧と表示電極６０２との関係を逆転させると、ツイストボールが１８０度回転しなくても、図６（ｃ’）に示すように、白色の表示がより完全に行なわれると考えられる。

また、本願発明者は、複数の桁を表示し、図７に示すように、左の桁から１０時間桁、１時間桁、１０分桁、１分桁、１０秒桁、１秒桁とし、それぞれの桁が、１０時間毎、１時間毎、１０分毎、１分毎、１０秒毎、１秒毎に表示が変化する場合について、ツイストボールの黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合が高いと、時間経過に伴い黒反射率が変化する率が、表面積がほぼ均等の場合に比べて大きくなることを本願発明者は見出した。これは、図６（ａ’）〜（ｃ’）のように、黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合が高いツイストボールの場合、白色表示には有利に働く一方、黒色表示できる表面積が小さいので、黒反射率が上昇する傾向にあるためと考えられる。

そこで、以下では、ツイストボールの黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合が高いと、時間経過に伴い黒反射率が変化する率を小さくする構成について説明する。

図７（ａ）は、本発明の一実施形態に係る表示装置のツイストボール層の配置を示す。すなわち、１秒桁には、ツイストボール２０６を有する第２ツイストボール層２０４を用い、１秒桁以外には、ツイストボール２０５を有する第１ツイストボール層２０３を用いる。したがって、第１ツイストボール層２０３のツイストボール２０５における黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合は、第２ツイストボール層２０４のツイストボール２０６における黒色相の表面積に対する白色相の表面積の割合より小さくなっている。

図７（ｂ）は、各桁における表示装置１００の起動時の白反射率と、起動から２時間経過後の白反射率を示す。起動時においては、各桁の白反射率は、１０．８６、１０．８１、９．９７、１０．１０．９９、１１．５０となり、平均は１０．７０となる。また起動から２時間経過後においては、各桁の白反射率は、１０．３８，１０．３４、１０．４４、１０．８６、１１．３９、１１．４０となり、平均は１０．８０となる。起動から２時間経過後の白反射率の変化率（％）は、−４．５０、−４．２８、４．７１、７．５６、３．６７、−０．８７、平均は０．９１となる。すなわち、白反射率の変化率は、一般的に表示部を目視した場合に良好な表示が得られるとされる±５％以内に抑えられている。

図７（ｃ）は、各桁における表示装置１００の起動時の黒反射率と、起動から２時間経過後の黒反射率を示す。起動時においては、各桁の黒反射率は、１．５８、１．５３、１．５０、１．５８、１．５３、１．７０となり、平均は１．５７となる。また起動から２時間経過後においては、各桁の黒反射率は、１．６３、１．４６、１．２９、１．３２、１．２５、１．９０となり、平均は１．４７となる。したがって、起動から２時間経過後の黒反射率の変化率（％）２．８８、−４．１３、−１４．０７、−１６．５０、−１８．０９、１１．７６、平均−６．０１％となり、一般的に表示部を目視した場合に良好な表示が得られるとされる±１０％以内に抑えられている。

図７（ｄ）は、各桁における表示装置１００の起動時の白反射率の黒反射率による商であるコントラストと、起動から２時間経過後コントラストを示す。起動から２時間経過後の平均コントラスト変化率（％）は−９．６２％となり、一般的に表示部を目視した場合に良好なコントラストが得られるとされる±１０％以内に抑えられている。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すように、１０時間桁、１時間桁、１０分桁には、ツイストボール２０５を有する第１ツイストボール層２０３を用い、１分桁、１０秒桁、１秒桁には、ツイストボール２０６を有する第２ツイストボール層２０４を用いた場合の白反射率を測定した結果を示す。

起動時においては、各桁の白反射率は、１０．８６、１０．８１、９．９７、１３．４６、１２．４８、１１．５０となり、平均は１１．５１となる。また、起動から２時間後には、１０．３８、１０．３４、１０．４４、１２．１４、１２．７５、１１．４０となり、平均は１１．２４となる。起動から２時間経過後の白反射率の変化率（％）、−４．５０、−４．２８、４．７１、−９．７７、２．１７、−０．８７となり、平均は−２．３５となり、となり、±５％以内に抑えられている。

図８（ｃ）は、黒反射率の測定結果を示し、起動時においては、各桁において、１．５８，１．５３、１．５０、１．８４、１．８９、１．７０となり、平均は１．６７となる。起動から２時間後には、１．６３、１．４６、１．２９、２．２７、２．２０、１．９０となり、平均は１．７９となる。起動から２時間経過後の黒反射率の変化率（％）は、２．８８、−４．１３、−１４．０７、２３．４１，１６．１４、１１．７６となり、平均は７．０５となる。となり、±１０％以内に抑えられている。

図8（ｄ）は、各桁における表示装置１００の起動時のコントラストと、起動から２時間経過後のコントラストを示す。起動から２時間経過後の平均コントラスト変化率（％）は−６．２４％となり、±１０％以内に抑えられている。

全ての桁にツイストボール２０６を有する第２ツイストボール層２０４または全ての桁にツイストボール２０５を有する第１のツイストボール層２０３を用いた場合の白反射率と黒反射率との測定結果は、図９に示す通りである。

すなわち、図９（ａ）は、全ての桁にツイストボール２０６を有する第２ツイストボール層２０４を用いた場合の、各桁における、起動時の白反射率の測定結果を示す。各桁において、白反射率は１３．４６、１２．４８、１１．５７、１３．４６、１２．４８、１１．５０となり、平均は１２．４９となる。また、起動から２時間後においては、１１．７３、１２．７０、１１．４３、１２．１４、１２．７５、１１．４０となり、平均は１２．９３となる。起動から２時間経過後の白反射率の変化率（％）、−１２．８４、１．７０、−１．２２、−９．７７、２．１７、−０．８７となり、平均は−３．７４となる。

図９（ｂ）は、この場合の、各桁における、起動時の黒反射率の測定結果を示す。各桁において、黒反射率は、１．８４、１．８９、２．１２、１．８４、１．８９、１．７０となり、平均は１．８８となる。起動から２時間後においては、２．２１、２．２３、１．８３、２．２７、２．２０、１．９０となり、平均は、２．１０となる。したがって、２時間の変化率（％）は、２０．０９、１７．８５、−１３．９７、２３．４１、１６．１４、１１．７６となり平均は１１．９３となる。したがって、変化率は１０％を超えており、黒反射率が悪化している。

図９（ｅ）は、この場合の、各桁における表示装置１００の起動時の白反射率と黒反射率を除したコントラストと、起動から２時間経過後の白反射率と黒反射率を除したコントラストを示す。起動から２時間経過後の平均コントラスト変化率（％）は−１４．０６％となり、±１０％の範囲を越えてコントラストが大きく変化している。

一方、図９（ｃ）は、全ての桁にツイストボール２０５を有する第１ツイストボール層２０３を用いた場合の、各桁における、起動時の白反射率の測定結果を示す。各桁において、１０．８６、１０．８１、９．９７、１０．１０、１０．９９、１０．１０となり、平均は１０．４７となる。起動から２時間経過後においては、１０．３８、１０．３４、１０．４４、１０．８６、１１．３９、１０．１３となり、平均は１０．５９となる。起動から２時間経過後の白反射率の変化率（％）、−４．５０、−４．２８、４．７１、７．５６、３．６７、０．３１となり、平均は１．１４となる。

図９（ｄ）は、この場合の、各桁における、起動時の黒反射率の測定結果を示す。各桁において、１．５８、１．５３、１．５０、１．５８、１．５３、１．５０となり、平均は１．５４となる。起動から２時間経過後においては、１．６３、１．４６、１．２９、１．３２、１．２５、１．６０となり、平均は１．４２となる。したがって、２時間の変化率（％）は、２．８８、−４．１３、−１４．０７、−１６．５０、−１８．０９、６．６７となり、平均は−７．２２となる。したがって、黒反射率の悪化は見られない。このことは、１秒桁以外の桁にツイストボール２０５を有する第１ツイストボール層２０３を用いても顕著な問題が発生しないことを意味する。

図９（ｆ）は、この場合の、各桁における表示装置１００の起動時コントラストと、起動から２時間経過後のコントラストを示す。起動から２時間経過後の平均コントラスト変化率（％）は−１０．５１％となり、±１０％の範囲を越えてコントラストが変化している。

Claims (4)

1. 第１の表示電極および第２の表示電極が配置され、前記第１の表示電極および前記第２の表示電極が配置された領域以外は、第１の色相の背景色を有する表示電極層と、
   異なる帯電極性を有する前記第１の色相と第２の色相とを有する第１の球状粒子に前記第１の表示電極により電圧を印加して表示を行う第１表示部と、
   異なる帯電極性を有する前記第１の色相と前記第２の色相とを有し、前記第１の色相を有する表面積と前記第２の色相を有する表面積との大小関係が前記第１の球状粒子と異なる第２の球状粒子に第２の表示電極により電圧を印加して表示を行う第２表示部と、
   前記第１の表示電極と前記第２の表示電極とへの電圧の印加の制御を行ない、前記第１表示部の行なう表示の継続時間を前記第２表示部の行なう表示の継続時間と異ならせる電圧印加制御部と、
   を有し、
   前記第１表示部の行なう表示の継続時間が前記第２表示部の行なう表示の継続時間より小さく、
   前記大小関係は、球状粒子における前記第１の色相を有する表面積に対する前記第２の色相を有する表面積の割合が、前記第１の球状粒子の方が前記第２の球状粒子の方より大きい表示装置。
2. 前記第１表示部の行なう表示の継続時間は１分以下であり、前記第２表示部が行なう表示の継続時間は１０分以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１表示部の行なう表示の継続時間は１秒であり、前記第２表示部が行なう表示の継続時間は１０秒以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 第１の表示電極および第２の表示電極が配置され、前記第１の表示電極および前記第２の表示電極が配置された領域以外は、第１の色相の背景色を有する表示電極層と、
   異なる帯電極性を有する前記第１の色相と第２の色相とを有する第１の球状粒子に前記第１の表示電極により電圧を印加して表示を行う第１表示部と、
   異なる帯電極性を有する前記第１の色相と前記第２の色相とを有し、前記第１の色相を有する表面積と前記第２の色相を有する表面積との大小関係が前記第１の球状粒子と異なる第２の球状粒子に第２の表示電極により電圧を印加して表示を行う第２表示部と
   を有する表示装置の制御方法であって、
   前記第１の表示電極と前記第２の表示電極とへの電圧の印加の制御を行ない、前記第１表示部の行なう表示の継続時間を前記第２表示部の行なう表示の継続時間と異ならせ、
   前記第１表示部の行なう表示の継続時間が前記第２表示部の行なう表示の継続時間より小さく、
   前記大小関係は、球状粒子における前記第１の色相を有する表面積に対する前記第２の色相を有する表面積の割合が、前記第１の球状粒子の方が前記第２の球状粒子の方より大きいことを特徴とする制御方法。