JP4953326B2 - 表示媒体および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示媒体および表示装置に関し、特に、多重安定性（Multi-stable）を有する表示媒体および表示装置に関する。

最初の電子ペーパーは、1970年代に開発され、その特徴は、半球を白、別の半球を黒に塗り分けた帯電した微小な球を有して、電界の変化により球を上下回転させながら異なる色を表示させることである。第２世代の電子ペーパー表示装置は、1990年代に開発され、その特徴は、従来の微小な球の替わりにマイクロカプセルを用い、且つ、該カプセル内にカラーオイル（oil）と帯電した白色粒子を充填することである。外部電界によって白色粒子は上下に移動され、白色粒子が上方向（閲覧者に近づく方向）に移動すれば白色を表示し、白色顆粒が下方向（閲覧者から離れる方向）に移動すればオイルの色を表示する。

このような従来の技術は、主に帯電粒子の電気泳動によって、表示の目的を達成している。又、電子ペーパー表示装置の技術として、他に電子粉方式、帯電高分子粒子、コレステリック液晶、エレクトロウェッティング等の技術がある。印加された電界によって、異なる粒子に異なる移動速度を持たせることで、一部の粒子を先に表示側に到着させて表示する。しかし、このような時間順次を利用して異なる粒子を分離する方法は、安定な画面表示ができない。故に、電子ペーパー表示技術において、表示画面の安定化という課題が依然として残されている。

従来の電子ペーパーなどの表示装置に用いられる表示媒体が安定な表示ができないという課題を解決した表示媒体を提供する。

もう一方、従来の電子ペーパー表示装置の安定な画面表示ができないという課題を解決した表示装置を提供する。

本発明は、感温性溶液および複数の微粒子を含む表示媒体を提供する。該表示媒体は、第１電極と第２電極とを備える表示装置に用いられ、該第１電極と第２電極との間に設置される。該表示媒体の複数の微粒子は感温性溶液中に分散され、臨界温度より高い第１温度の場合、感温性溶液は液状を呈し、微粒子を自由に移動させ、臨界温度より低い第２温度の場合、感温性溶液はゲル状を呈し、微粒子を固定させる。そのうち、第１温度と第２温度は等しくない。

本発明の１つの実施例において、前記微粒子は、複数の第１型微粒子、複数の第２型微粒子、複数の第３型微粒子を有し、各第１型微粒子は第１電極及び第２電極により提供される第１電界の作用により極性化自己整列現象を生じ、各第２型微粒子は第１電極及び第２電極により提供される第２電界の作用により極性化自己整列現象を生じ、各第３型微粒子は第１電極及び第２電極により提供される第３電界の作用により極性化自己整列現象を生ずる。第１電界、第２電界及び第３電界は、例えば、それぞれ異なる第１周波数、第２周波数及び第３周波数を有し、且つ、第１周波数、第２周波数及び第３周波数は等しくない。さらに、第１型微粒子、第２型微粒子と第３型微粒子は、それぞれ違う色を持つことができる。

本発明のもう１つの実施例において、前記感温性溶液の材料はポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を含む。

本発明の１つの実施例によれば、前記感温性溶液は透明無色である。

又、本発明は、第１基板，第１電極，第２基板，第２電極，および表示媒体を有する表示装置を提供する。第１電極は、第１基板上に設置され、第２電極は第２基板上に設置されている。表示媒体は、第１電極と第２電極の間に設置され、なお、該表示媒体は感温性溶液及び複数の微粒子を含んでいる。微粒子は感温性溶液中に分散され、第１温度の場合、感温性溶液は液状を呈し、微粒子を自由に移動させ、第２温度の場合、感温性溶液はゲル状を呈し、微粒子を固定させる。そのうち、第１温度と第２温度は等しくない。

本発明の１つの実施例によれば、前記第１温度は臨界温度より高く、第２温度は臨界温度より低い。

本発明のもう１つの実施例によれば、前記第１温度は臨界温度より低く、第２温度は臨界温度より高い。

本発明の１つの実施例において、前記微粒子は、第１電極と第２電極によって生成する電界の作用で、極性化自己整列現象を生ずる。

本発明の１つの実施例において、前記微粒子は、複数の第１型微粒子、複数の第２型微粒子と複数の第３型微粒子を含んでいる。各第１型微粒子は、第１電極と第２電極によって生成する第１電界の作用で極性化自己整列現象を生じ、各第２型微粒子は、第１電極と第２電極によって生成する第２電界の作用で極性化自己整列現象を生じて、各第３型微粒子は、第１電極と第２電極によって生成する第３電界の作用で極性化自己整列現象を生ずる。第１電界、第２電界及び第３電界は、例えば、それぞれ異なる第１周波数、第２周波数及び第３周波数を有している。なお、第１型微粒子、第２型微粒子及び第３型微粒子は、それぞれ異なる色を持つことが可能である。

本発明の１つの実施例において、前記感温性溶液の材料はポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を含んでいる。

本発明のもう１つの実施例によれば、前記感温性溶液は透明無色である。

本発明の１つの実施例によれば、前記第１電極は反射電極である。

本発明のもう１つの実施例によれば、前記第２電極は透明電極である。

本発明の１つの実施例によれば、前記微粒子は金属粒子を含んでいる。

本発明のもう１つの実施例によれば、前記微粒子は高分子粒子を含み、例えば、微粒子の材料として、ポリスチレン粒子、又はポリエチレン粒子等がある。

本発明による表示媒体は、温度の変化により異なる状態を呈する溶液中に微粒子を分散させることで、特定の条件で該微粒子を固定させることができる。つまり、本発明による表示媒体は、安定した状態を保つことができ、又、本発明による表示装置は、多重安定性を持っている。

上述した本発明の目的、特徴、および利点がより明確に判るよう、以下に実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の１つの実施例による表示装置を示す図である。 本発明の１つの実施例による表示装置の表示時の状態を示す図である。 本発明のもう１つの実施例による表示装置を示す図である。

図１（A）は、本発明の１つの実施例による表示装置を示す図である。図１（A）に示すように、表示装置１００は、第１基板１１０，第１電極１２０，第２基板１３０，第２電極１４０および表示媒体１５０を備えている。第１電極１２０は第１基板１１０上に設置され、第２電極１４０は第２基板１３０上に設置され、表示媒体１５０は第１電極１２０と第２電極１４０との間に設置されていて、該表示媒体１５０は感温性溶液１５２および複数の微粒子１５４を有している。前記微粒子１５４は、感温性溶液１５２中に分散されている。本実施例において、第１電極１２０は、例えば反射電極であり、第２電極１４０は、例えば透明電極である。なお、本実施例において、第２基板１３０を表示面としているが、本発明はこれに限定されない。且つ、第１電極１２０の材料として、高反射率の金属材料を用いることができ、第２電極１４０の材料として、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、或いはアルミニウム亜鉛酸化物（Aluminum
Zinc Oxide：ＡＺＯ）等の材料を用いることができる。

又、本実施例に使用される感温性溶液１５２は、周囲環境の温度変化に対して、ある程度敏感である。故に、第１温度の場合、感温性溶液１５２は液状を呈し、微粒子１５４を自由に移動させることができ、第２温度の場合、感温性溶液１５２はゲル状を呈し、微粒子１５４を固定させる事ができる。すなわち、本実施例に使用される感温性溶液１５２は、温度変化によりその流動特性も変化する。

さらに、感温性溶液１５２が正の温感特性を有する場合、表示媒体１５０の温度が臨界温度より高ければ、感温性溶液１５２は液状を呈し、表示媒体１５０の温度が前記臨界温度より低ければ、感温性溶液１５２はゲル状を呈する。つまり、本実施例の感温性溶液１５２が正の温感特性を有する場合、第１温度は、例えば前記臨界温度より高く、第２温度は、例えば前記臨界温度より低い。

一方、感温性溶液１５２が負の温感特性を有する場合、感温性溶液１５２の状態は、上述した正の温感特性とちょうど反対である。つまり、第１温度は、前記臨界温度より低く、第２温度は、前記臨界温度より高い。上記の通り、第１温度と第２温度との大小関係は、感温性溶液１５２自体の性質により決められるため、本発明における第１温度と第２温度は、特定の大小関係に限定されない。

本実施例において、感温性溶液１５２は、感温性高分子を含み、その材料として、例えば、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)（poly(N-isopropylacrylamide, PNIPAAm)）がある。なお、感温性溶液１５２は無色透明であり、本実施例において、表示に用いられるのは微粒子１５４であって、感温性溶液１５２ではない。微粒子１５４は、金属粒子または高分子粒子を含んでいる。例えば、微粒子１５４が高分子微粒子である場合、その材料としてポリスチレン粒子、またはポリエチレン粒子等が使われている。また、微粒子１５４の直径は、例えば３ミクロンであるが、本発明はそれに限定されない。実際、感温性溶液１５２の状態が変化する時の臨界温度は、感温性溶液１５２を作るプロセスによって定められる。例えば、感温性溶液１５２を作る時、一部のモノマー分子を混ぜることで、臨界温度の高さを調整することができる。

全体的に言うと、感温性溶液１５２は、特定の条件で液状からゲル状に変換し、微粒子１５４を制限する。よって、表示媒体１５０は、安定した状態を呈することができて、表示装置１００の表示画面が相当高い安定性を示すことができる。即ち、表示媒体１５０のこの特性により、表示装置１００の表示安定化が実現できる。

図１（B）は、本発明の１つの実施例による表示装置が表示する時の状態を示す図である。図１（B）に示すように、具体的に表示装置１００が表示する際、微粒子１５４は、第１電極１２０と第２電極１４０により生成する電界の作用で極性化自己整列現象を生ずるため、微粒子１５４は、特定の方式に従って秩序的に配列される。このような状態で、第１基板１３０より入射される光線Lは第１電極１２０によって反射されて、画像を表示する。とりわけ、微粒子１５４が電界の作用によって配列される時、感温性溶液１５２は液状を呈している。故に、微粒子１５４は自由に移動でき、電界の作用によって分極化され、且つ特定の配列を現す。

また、上述の画像表示を安定化させるため、微粒子１５４をこのような配列状態に固定させた方が良い。故に、本実施例において、微粒子１５４を固定する方式として、例えば、表示媒体１５０の温度を変更して、感温性溶液１５２をゲル状に変更させることである。表示媒体１５０の温度を上げるか或いは下げるかは、感温性溶液１５２の特性により決定されるので、本発明において特に限定しない。表示媒体１５０の温度を変えて、ゲル状の感温性溶液１５２中に微粒子１５４を固定させることで、表示装置１００の画面安定性を有効に向上させた。

なお、本実施例において、第１電極１２０と第２電極１４０より提供される電界作用は、微粒子１５４を極性化自己整列させるとともに、エネルギーを提供して表示媒体１５０の温度を上げることもできる。つまり、本実施例は、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される電界を利用して、表示媒体１５０の温度を変えて、感温性溶液１５２の状態を変えることができる。全体的に見れば、表示装置１００は、電界の作用だけで表示を実現し、且つ、微粒子１５４を固定させ、安定な画面表示を実現できる。

例えば、負の温感特性を有する感温性溶液１５２を採用する場合、感温性溶液１５２は、臨界温度より高い時はゲル状を現し、臨界温度より低い時は液状を現す。表示装置１００の表示方法は、例えば、先に、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される電界を利用して微粒子１５４を配列させ、この時、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される電界は、例えば微粒子１５４を配列させるだけであって、表示媒体１５０の温度を臨界温度より高く上昇していない。次に、電界周波数を上げ、或いはエネルギーを増加させて、表示媒体１５０の温度を臨界温度より高く引き上げる。これによって、感温性溶液１５２は、臨界温度より高くなり、ゲル状に変化し、微粒子１５２を固定させる。このように、表示装置１００は、安定した画面表示ができる。

もちろん、上述の表示装置１００の表示方法は、例を挙げ説明するためのもので、本発明を限定するものではない。その他の実施例において、その他の方式を利用して、表示媒体１５０の温度を変え、感温性溶液１５２を異なる状態に呈させることも可能である。

なお、本実施例の表示装置１００の構造設計は、単に一つの例に過ぎない。その他の実施例において、表示媒体１５０は、マイクロカップ型の表示装置、カプセル型表示装置、またはその他の電気泳動表示装置に応用されることができる。各種の電子ペーパー表示技術に表示媒体１５０を応用することで、これらの表示装置に安定な画面表示の品質をもたらすことができる。むろん、表示装置１００は、単一種類の微粒子１５４の設計を例としているが、本発明はそれに限定されない。その他の実施例において、多種の異なる色或いは異なる光学性質の微粒子１５４を感温性溶液１５２中に分散させ、多色表示の効果を実現することができる。

図２は本発明のもう一つの実施例の表示装置を示す図である。図２に示すように、表示装置２００は前記表示装置１００と大体同様であり、同じ素子は同じ記号で表示し、別途に説明しない。特に、表示装置２００の表示媒体２５０において、複数の第１型微粒子２５４、複数の第２型微粒子２５６と複数の第３型微粒子２５８が感温性溶液１５２中に分散されている。さらに、本実施例において、第１型微粒子２５４、第２型微粒子２５６と第３型微粒子２５８は、例えばそれぞれ赤色、緑色と青色の微粒子である。

第１型微粒子２５４、第２型微粒子２５６と第３型微粒子２５８は、例えば、異なる電界の作用により、極性化自己整列の現象を生成する。各第１型微粒子２５４は、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される第１電界の作用で極性化自己整列現象を生成するに適し、各第２型微粒子２５６は、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される第２電界の作用で極性化自己整列現象を生成するに適し、各第３型微粒子２５８は、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される第３電界の作用で自己整合分極現象を生成するに適する。

実務上、第１電界、第２電界と第３電界は、それぞれ異なる第１周波数、第２周波数と第３周波数を有する。つまり、第１型微粒子２５４、第２型微粒子２５６と第３型微粒子２５８は、異なる周波数の電界で、極性化自己整列を生成している。本実施例では、第１電極１２０と第２電極１４０により提供される電界の作用を調整することで、第１型微粒子２５４、第２型微粒子２５６と第３型微粒子２５８を特定の方式で配列させるが可能となる。これにより、表示装置２００がカラーの画像を表示できる。

表示装置２００がカラーの画像を表示する場合、感温性溶液１５２を液状からゲル状に変えることで、第１型微粒子２５４、第２型微粒子２５６及び第３型微粒子２５８の位置を固定させることができ、よって、画像の安定性を増加した。本発明は、赤色、緑色と青色三色の微粒子を利用してカラー表示効果を実現することに限定されない。その他の実施形態において、異なる光学特性の微粒子を感温性溶液１５２中に分散させて、多色性の表示効果を実現することも可能である。

つまり、本発明による表示媒体の感温性溶液は、温度の変化に従って異なる状態を呈することができる。そのため、特定の条件で、本発明の表示媒体は、ゲル状を現して、感温性溶液中に分散されている微粒子を固定させることができる。このような表示媒体は、表示装置に応用される時、表示装置に多重安定状態の特性をもたらし、即ち、表示装置に安定した表示画面を実現する。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明の保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

１００、２００〜表示装置
１１０〜第１基板
１２０〜第２電極
１３０〜第２基板
１４０〜第２電極
１５０、２５０〜表示媒体
１５２〜感温性溶液
１５４〜微粒子
２５４〜第１型微粒子
２５６〜第２型微粒子
２５８〜第３型微粒子

Claims (4)

1. 第１電極と第２電極とを備える表示装置に用いられ、該第１電極と第２電極との間に設置される表示媒体であって、
   感温性溶液と、
   複数の微粒子と、
   を有し、
   前記複数の微粒子は感温性溶液中に分散され、臨界温度より高い第１温度の場合、前記感温性溶液は液状を呈して前記微粒子を自由に移動させ、前記臨界温度より低い第２温度の場合、前記感温性溶液はゲル状を呈して前記微粒子を固定させ、且つ、前記第１温度と第２温度とは異なっており、
   前記複数の微粒子は、複数の第１型微粒子と複数の第２型微粒子と複数の第３型微粒子とを含み、前記第１電極及び第２電極により提供される電界を受け、極性化自己整列現象を生じ、
   各前記第１型微粒子は、前記第１電極及び第２電極により提供される第１電界の作用で極性化自己整列現象を生成するのに適し、各前記第２型微粒子は前記第１電極及び第２電極により提供される第２電界の作用で極性化自己整列現象を生成するのに適し、各前記第３型微粒子は前記第１電極及び第２電極により提供される第３電界の作用で極性化自己整列現象を生成するのに適し、
   前記第１電界、第２電界及び第３電界は、それぞれ異なる第１周波数、第２周波数及び第３周波数を有することを特徴とする表示媒体。
2. 前記第１型微粒子、第２型微粒子及び第３型微粒子は、それぞれ異なる色を有することを特徴とする請求項１に記載の表示媒体。
3. 前記感温性溶液の材料は、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示媒体。
4. 前記感温性溶液は透明無色であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示媒体。

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