WO2009119156A1 - 表示パネル、該表示パネルを備えた表示装置、および、該表示パネルに用いられる帯電粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

　帯電極性が異なる複数種類の帯電粒子を用いて画像を表示する表示パネルにおいて、明度が高い粒子の色を高輝度で表示可能とするために、透明電極を基準電位として、画素電極に負の所定電圧を印加すると、負に帯電している白色帯電粒子が透明基板側に分布する一方で、正に帯電している黒色帯電粒子は対向基板側に分布するが、このとき、黒色帯電粒子を構成する多孔質粒子と微粒子の表面電荷密度の違いにより、多孔質粒子の表面（散乱面）が透明基板側に向き、隣り合う白色の帯電粒子の隙間を通過した外来光が、多孔質粒子の表面で散乱することで、白色表示を行っている時の輝度を向上させることができる。

Description

表示パネル、該表示パネルを備えた表示装置、および、該表示パネルに用いられる帯電粒子の製造方法

　本発明は、透明基板とこれに対向する対向基板との間に、帯電極性が異なる複数種類の粒子を封入し、これらの基板間に電圧を印加して上記複数種類の粒子を移動させることによって画像を表示する表示パネル、該表示パネルを備えた表示装置、および、該表示パネルに用いられる帯電粒子の製造方法に関する。

　近年、持ち運びが容易で視認性および保存性が良好であるといった表示媒体としての「紙」の特長と、書き換えが可能でデジタル情報との結合が容易であり、省資源を実現できるといった電子ディスプレイの特長とを兼ね備えた表示装置の研究開発が進められている。この表示装置に利用される表示パネルの１つに、溶媒中に分散された粒子が電界によって移動する電気泳動という現象を利用した表示パネル（以下、単に表示パネルという）がある。また、気体（たとえば空気）中に封入された帯電粒子を、電界によって移動させることで画像の表示を行う表示パネルもある。これらの表示パネルの一例が特許文献１に記載されている。これらの表示パネルは、透明基板と背面基板との間に極性の異なる２種類の帯電粒子が封入されている。そして、上記基板間に電界を発生させて２種類の帯電粒子を移動させ、透明基板側に配置する帯電粒子の種類を切り替えることによって表示させる色を切り替える。
特開２００５－３４５５７３号公報

　しかしながら、これらの表示パネルは、外来光の反射によって表示を行う反射型の表示パネルであるため、明度が高い粒子の色を高輝度で表示することが困難であった。

　本発明は、明度が高い粒子の色を高輝度で表示することができる表示パネル、該表示パネルを備えた表示装置、および、該表示パネルに用いられる帯電粒子の製造方法を提供する。

　上述した課題を解決するために、本発明に係る表示パネルの１つの実施態様は、透明基板と前記透明基板に対向する対向基板との基板間に、帯電極性が異なる複数種類の粒子を封入し、前記基板間に電圧を印加して前記複数種類の粒子を移動させることにより、画像を表示する表示パネルであって、前記複数種類の粒子のうち少なくとも一種の粒子は、他種の粒子の色よりも明度が低い色の粒子であり、表面に光を散乱させる散乱面を備えた粒子になっている。

本発明の一実施形態における表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における表示パネルの概略構造を示す模式図である。 同表示パネルに使用される黒色帯電粒子の形状および構成を模式的に示す模式図である。 同黒色帯電粒子を構成する多孔質粒子の表面において、外来光が散乱させられることを説明するための説明図である。 本発明の一実施形態における表示パネルに画像を表示する際の黒色帯電粒子および白色帯電粒子の動きを説明するための説明図である。 同表示パネルに使用される黒色帯電粒子を製造する方法の各工程を説明するための説明図である。 同表示パネルに使用される黒色帯電粒子を、図６に示した製造方法とは異なる方法により製造する場合の、各工程を説明するための説明図である。

発明の詳細な説明

全般的説明
　本発明に係る表示パネルの第１の実施態様は、透明基板と前記透明基板に対向する対向基板との基板間に、帯電極性が異なる複数種類の粒子を封入し、前記基板間に電圧を印加して前記複数種類の粒子を移動させることにより、画像を表示する表示パネルであって、前記複数種類の粒子のうち少なくとも一種の粒子は、他種の粒子の色よりも明度が低い色の粒子であり、表面に光を散乱させる散乱面を備えた粒子になっている。

　本実施態様は、透明基板と対向基板との間に封入された複数種類の粒子のうち、少なくとも一種類の粒子（他種の粒子の色よりも明度が低い色の粒子）が、その表面に散乱面を備えている。これにより、明度が高い色の粒子が透明基板に付着しているときに、透明基板、および、透明基板に付着した隣り合う粒子の間を通過する外来光が、上記明度が高い色の粒子の背後にある明度が低い色の粒子の散乱面によって散乱させられ、この散乱光によって透明基板側に配置した粒子が照らされることで、透明基板側に配置した粒子の色がより高輝度で表示される。

　好ましくは、本発明に係る表示パネルの第２の実施態様のように、前記複数種類の粒子は、白色粒子と、白色以外の色を有する粒子とを含み、前記散乱面を備えた粒子は、前記白色以外の色を有する。

　本実施態様は、透明基板と対向基板との間に、白色粒子と白色以外の色を有する粒子とが封入された表示パネルにおいて、上記白色以外の色を有する粒子の表面に散乱面が設けられている。これにより、当該表示パネルにおいて白色を表示している場合、白色以外の粒子の散乱面によって発生した散乱光により、白色粒子が照らされて、白色がより高輝度で表示される。

　好ましくは、本発明の係る表示パネルの第３の実施態様のように、前記透明基板にカラーフィルタを備える。

　本実施態様は、透明基板と対向基板との間に白色粒子と白色以外の色を有する粒子とが封入された表示パネルにおいて、上記透明基板にカラーフィルタが設けられている。よって、白色以外の色を有する粒子の散乱面によって白色表示の輝度が増すため、上記カラーフィルタを通過することによる輝度の低下が緩和される。

　ここで、「カラーフィルタ」とは、特定の波長（または波長帯）の光のみを通過させるフィルタ（フィルム）をいう。

　好ましくは、本発明に係る表示パネルの第４の実施態様のように、前記散乱面は、該散乱面を備えた粒子の半球面よりも広い領域を有し、該散乱面以外の面における表面電荷密度が、該散乱面における表面電荷密度よりも高くなっている。

　本実施態様は、散乱面を備えた粒子の表面において、散乱面と、当該散乱面以外の面（仮に非散乱面という）が存在し、散乱面は、粒子の半球面よりも広い領域を有するとともに、残りの非散乱面における表面電荷密度が、散乱面の表面電荷密度よりも高くなっている。これにより、上記散乱面を有する粒子を透明基板側へ移動させる向きの電界を基板間に加えた際に、非散乱面が透明基板側に配置し、外部から視認可能な散乱面の面積が小さくなる。よって、視認される散乱光が減少し、散乱光によって散乱面を備えた粒子本来の色よりも明るい色に見えてしまうことを避けることができる。

　これに対して、基板間に上記の電界とは逆向きの電界を印加した際は、散乱面を備えた粒子における非散乱面が対向基板側に配置し、散乱面が透明基板の方向に向くこととなる。これにより、透明基板側に配置している粒子間の隙間から入射した外来光は、上記散乱面において散乱させられ、この結果、前述したように、透明基板側に配置している粒子による表示を行っているときの輝度が向上する。

　好ましくは、本発明に係る表示パネルの第５の実施態様のように、前記散乱面を備えた粒子は、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された多孔質粒子である。

　本実施態様は、透明基板と対向基板の間に封入された複数種類の粒子に、透明な材料で形成され、内包する着色剤により着色された多孔質粒子とその多孔質粒子よりも明度が高い粒子とが含まれている。ここで、上記多孔質粒子の表面に形成された多数の孔は、粒子表面に透明な材料で形成された凹凸とみなすことができ、この透明な材料で形成された凹凸が散乱面としての役割を担うことになる。よって、明度が高い粒子を透明基板側に配置しているときに、透明基板、および、隣り合う明度が高い粒子の間を通過する外来光が、当該明度が高い粒子の背後にある多孔質粒子の透明な凹凸表面によって散乱させられ、これによる散乱光によって透明基板側に配置した明度が高い粒子が照らされることで、当該明度が高い粒子の色がより高輝度で表示される。

　好ましくは、本発明に係る表示パネルの第６の実施態様のように、前記多孔質粒子の表面において、前記多孔質粒子よりも小さく且つ前記明度が高い粒子の色と異なる色を有し散乱性が前記散乱面よりも低い微粒子が複数付着している。

　本実施態様は、多孔質粒子の表面に、散乱性が多孔質面よりも低い微粒子が複数付着しており、当該微粒子の色が、明度が高い粒子と異なる色を有しているため、当該多孔質粒子による表示が行われているとき、すなわち、たとえば前述した透明基板側に多孔質粒子が多数付着している場合、上述した微粒子によって、多孔質粒子の表面で発生する散乱光が抑制される。これにより、多孔質粒子の表面に複数の微粒子を付着させない場合に比べ、散乱光によって多孔質粒子が有する本来の色よりも明るく表示されてしまうことを避けることができる。

　好ましくは、本発明に係る表示パネルの第７の実施態様のように、前記微粒子の色が、前記多孔質粒子の着色剤の色と同一色である。

　本実施態様は、上述した多孔質粒子に付着される微粒子の色が、当該多孔質粒子の着色剤の色と同一色であるため、当該多孔質粒子による表示を行っている際に、多孔質粒子の表面で発生する散乱光によって、多孔質粒子が有する本来の色よりも明るく表示されてしまうことを避けるとともに、上記微粒子が有する色により、多孔質粒子が有する本来の色により近い色を表示することができる。なお、本実施形態において同一色とはまったく同一の色に限定するものではなく、略同一の波長の色の範囲を含む。

　好ましくは、本発明に係る表示パネルの第８の実施態様のように、前記微粒子は、前記多孔質粒子の帯電極性と同じ極性で帯電し、該微粒子の表面電荷密度が、前記多孔質粒子の表面電荷密度よりも大きく、前記多孔質粒子の半球面の領域内にのみ前記微粒子が付着している。

　本実施態様は、上述した多孔質粒子の帯電極性と、当該多孔質粒子の表面に付着されている微粒子の帯電極性とが、同じ極性であるため、外部から電界が付与された場合、上記多孔質粒子と微粒子との移動方向が一致し、上記多孔質粒子の挙動に悪影響を与える虞が少ない。また、上記微粒子は、上記多孔質粒子の表面において、当該多孔質粒子の半球面の領域内にのみ付着しており、当該微粒子の表面電荷密度が多孔質粒子の表面電荷密度よりも大きくなっている。このため、上記多孔質粒子を透明基板側へ移動させる向きの電界を基板間に加えた際に、微粒子の付着面が透明基板側に配置し、外部から視認可能な多孔質粒子の面積が小さくなる。よって、視認される散乱光が減少し、散乱光によって多孔質粒子本来の色よりも明るい色に見えてしまうことを避けることができる。

　これに対して、基板間に上記の電界とは逆向きの電界を印加した際は、多孔質粒子における微粒子の付着面が対向基板側に配置し、多孔質の表面が透明基板の方向に向くこととなる。これにより、透明基板側に配置している明度が高い粒子間の隙間から入射した外来光は、多孔質粒子の表面において散乱させられ、この結果、前述したように、透明基板側に配置している白色粒子による表示を行っているときの輝度が向上する。

　さらに好ましくは、本発明に係る表示パネルの第９の実施態様は、前記散乱面を備えた粒子は、表面に透明層を有する複数の微粒子が付着した表面を備えた粒子である。

　本実施態様は、透明基板と対向基板の間に封入された複数種類の粒子の中に、表面に透明層を有する複数の微粒子を表面に付着させた粒子（仮に散乱粒子という）が含まれている。これにより、当該表面に透明層を有する複数の微粒子が付着している領域が透明な材料で形成された凹凸面である散乱面となり、明度が高い粒子による表示が行われているとき、すなわち、透明基板側に明度が高い粒子が多数配置している場合、明度が高い粒子の間を通過した外来光は、その背後にある散乱粒子の表面において散乱させられ、散乱光となる。この結果、上記明度が高い粒子間の隙間における輝度が、上述した散乱光によって増すため、明度が高い粒子によって表示される色の輝度が向上する。

　また、上述した課題を解決するために、本発明に係る表示装置の実施態様は、請求項１から９のうちいずれか１項に記載された表示パネルを備える。

　本実施態様は、表示装置が、請求項１から９のうちいずれか１項に記載された表示パネルを備えているため、透明基板側に配置した明度が高い粒子の色が高輝度で表示される。

　さらに、前述した課題を解決するために、本発明に係る帯電粒子の製造方法についての第１の実施態様は、表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法であって、複数の微粒子を第１の基板上に配置する微粒子配置工程と、前記第１の基板とは異なる第２の基板上に、前記微粒子よりも大きく、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された複数の多孔質粒子を配する多孔質粒子配置工程と、前記微粒子配置工程および前記多孔質粒子配置工程の後、前記第１の基板上の前記微粒子と、前記第２の基板上の前記多孔質粒子とが対向する状態で前記第１の基板に前記第２の基板を重ねた後、前記微粒子が前記多孔質粒子に付着するまで、前記第１および第２の基板の間隔が狭まる方向に圧力を加える加圧工程とを有する。

　本実施態様は、第１の基板上に複数の微粒子を配置する（微粒子配置工程）とともに、第２の基板上には上記微粒子よりも大きく、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された複数の多孔質粒子を配置する（多孔質粒子配置工程）。その後、第１の基板と第２の基板を、各基板上に配置された粒子が向き合うようして重ね、上記微粒子が、上記多孔質粒子に付着するまで、第１および第２の基板の間隔が狭まる方向へ圧力を加える（加圧工程）ことにより、帯電極性が異なる複数種類の粒子を用いて画像を表示する表示パネルにおいて、上記複数種類の粒子の一種として用いられ、他種の粒子の色よりも明度が低い色で、かつ、表面に光を散乱させる散乱面を備えた帯電粒子を製造することができる。

　好ましくは、本発明に係る帯電粒子の製造方法についての第２の実施態様のように、前記微粒子配置工程および前記多孔質粒子配置工程の後、前記多孔質粒子の温度が該多孔質粒子の軟化点に到達するまで加熱する多孔質粒子加熱工程を有する。

　本実施態様は、多孔質粒子を軟化点に達するまで加熱し、前述した加圧工程を行うため、微粒子を、より確実に多孔質粒子に付着させやすくなる。

　さらに好ましくは、本発明に係る帯電粒子の製造方法についての第３の実施態様のように、表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法であって、基板上に、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された複数の多孔質粒子を配置する多孔質粒子配置工程と、前記多孔質粒子よりも小さい微粒子を複数含む液体を、前記多孔質粒子配置工程によって前記基板上に配置された前記多孔質粒子の上面に散布する微粒子散布工程とを有する。

　本実施態様は、透明な多孔質材料の中に着色剤が添加された複数の多孔質粒子を基板上に配置した後（多孔質粒子配置工程）、当該多孔質粒子の上面に、微粒子が含まれた液体を散布する（微粒子散布工程）ことによって、多孔質粒子の表面に複数の微粒子を付着させた帯電粒子を製造することができる。これにより、より少ない工程で多孔質粒子の表面に複数の微粒子を付着させた帯電粒子を製造することができ、また、当該帯電粒子を製造するために使用する機材を少なくすることができる。

発明の効果
　以上のように、本発明の表示パネルおよび該表示パネルを用いた表示装置では、帯電極性が異なる複数種類の帯電粒子を用いて画像の表示を行う表示パネルにおいて、上記複数種類の帯電粒子のうち少なくとも一種の粒子は、他種の粒子の色よりも明度が低い色の粒子であり、表面に光を散乱させる散乱面を備えているので、明度が高い粒子の色を高輝度で表示することができる。

図示された実施形態の説明
　以下、本発明の表示パネルおよび表示装置の実施形態、ならびに、これら表示パネルおよび表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法に関する実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（本発明に係る表示装置の一実施形態の説明）
　図１は、本発明の一実施形態に係る表示パネルを備えた表示装置の構成を示すブロック図であり、この図に示すように、ＣＰＵ１、表示制御プログラム記憶装置２、画像データ記憶装置３、グラフィックコントローラ４、バス５、駆動制御部６、データ線駆動回路７、ゲート線駆動回路８、および、表示パネル１０を有している。このうち、ＣＰＵ１、表示制御プログラム記憶装置２、画像データ記憶装置３、および、グラフィックコントローラ４は、バス５によって相互に接続され、各種コマンドまたはデータの授受を行う。また、表示パネル１０は、モノクロの電気泳動方式の表示パネルであり、詳しくは後述するが、ｍ行ｎ列（ｍ，ｎは共に自然数）のマトリクス状に形成された画素を有し、各画素において白または黒の表示を行うことで画像を表示する。

　上述した構成を有する表示装置において、ＣＰＵ１は、表示制御プログラム記憶装置２に記憶されている表示制御用プログラムを実行することで、表示パネル１０に画像を表示するための処理を行う。また、画像データ記憶装置３には、表示パネル１０に表示するための文字、記号、数字、絵柄などの画像データが記憶されており、ＣＰＵ１は、画像データ記憶装置３から表示パネル１０へ表示させる画像データをグラフィックコントローラ４へ転送するとともに、転送した画像データを表示パネル１０へ表示させるための描画コマンドを、グラフィックコントローラ４へ送信する。グラフィックコントローラ４は、ＣＰＵ１から描画コマンドを受信すると、画像データ記憶装置３から転送されてきた画像データに基づいて、表示パネル１０の各画素ごとの表示内容（白または黒）を示す描画データに変換する。そして、グラフィックコントローラ４は、上記描画データを予め定められた情報転送クロックに従って駆動制御装置６へ送信する。

　駆動制御装置６は、フィールド同期信号、水平同期信号、データ取込みクロックなどの各種タイミング信号を生成し、これら各種タイミング信号とともに、グラフィックコントローラ４から受信した描画データをデータ線駆動回路７およびゲート線駆動回路８へ出力する。そして、データ線駆動回路７およびゲート線駆動回路８は、駆動制御回路６から出力された各種タイミング信号および描画データに従って、表示パネル１０の各画素に対応して設けられたスイッチング素子（たとえばＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など）に駆動電圧を出力する。これにより、上記スイッチング素子は、データ線駆動回路７から供給された駆動電圧を、ゲート線駆動回路８から出力されるオン信号に従って、各画素に対応して設けられた画素電極（後述する）に印加することにより、表示パネル１０に画像を表示させる。

　たとえば、まず、データ線駆動回路７が、各スイッチング素子に対して、第１行目に配置されたｎ個のスイッチング素子のための駆動信号を出力する。次いで、ゲート線駆動回路８から第１行目の各スイッチング素子に対してオン信号が出力される。これにより、表示しようとしている画像の、第１行目の部分に関する画像が表示される。そして、以下、第２行目の各スイッチング素子、第３行目の各スイッチング素子、……というように、各行ごとに対応する駆動信号を順次出力していき、これに基づいて最終的にｍ行×ｎ列の画素によって構成された画像を表示する。

（本発明に係る表示パネルの一実施形態の説明）
　次に図２を参照して、上述した表示パネル１０の構造について説明する。ここで、図２（ａ）は、本実施形態における表示パネル１０を表示面側から見た平面図であり、一部に切り欠き部分を設け、内部構造を図示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａ側から見た断面図であって、表示パネル１０の内部構造を模式的に図示している。

　図２に示すように、表示パネル１０は、透明性と機械的強度を有する透明プラスチック基材からなる透明基板１１と、透明基板１１に対向する対向基板１２との間に、複数の略十字形の隔壁１３が格子状に形成されている。ここで、透明基板１１は、表示パネル１０において、画像を表示する表示面となる。また、透明基板１１および対向基板１２として、可塑性を有する材質を用いても良く、さらに対向基板１２として、透明基板１１と同様、透明性と機械的強度を有する透明プラスチック基材を用いても良い。透明プラスチック基材としは、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォンなどの熱可塑性ポリマー、または、有機溶媒に可溶なアクリル系ポリマーなどを使用することができる。

　図２中、水平方向における各隔壁１３の形成位置は、十字形の隔壁のうち、水平方向の隔壁が一直線上に並ぶように形成される。また、垂直方向における各隔壁１３の形成位置は、十字形の隔壁のうち、垂直方向の隔壁が一直線上に並ぶように形成されている。そして、上下左右で隣り合う各隔壁１３間の、水平方向および直垂方向の隔壁の間には、各々、隙間Ｇが設けられている。

　これら各隔壁１３の水平方向の壁と、垂直方向の壁とによって囲まれた各領域は、表示パネル１０における画素１４となり、対向基板１２側には、各画素１４に対応して画素電極１５が個別に設けられている。一方、透明基板１１側には、透明電極１６が設けられているが、この透明電極１６は、隔壁１３間の各隙間Ｇの間にも設けられ、これにより、すべての画素１４における透明電極１６が電気的に接続された共通の電極になっている。ここで、透明電極１６は、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）などが用いられる。また、画素電極１５は、対向基板１２として透明プラスチック基材を用いている場合は、透明電極１６と同様のＩＴＯなどが用いられるが、対向基板１２が光透過性を有していない場合は、銅、銀などの金属材料を用いることができる。

　上述した透明電極１６と、画素電極１５との間に形成された密閉空間には、白色の帯電粒子２０と、黒色の帯電粒子３０とが含まれた液体の表示媒体４０が封入されている。本実施形態では、白色の帯電粒子２０が負に帯電し、黒色の帯電粒子３０が正に帯電している。ここで、白色の帯電粒子２０は、たとえば、表面が滑らかなサブミクロンサイズの酸化チタンまたはアルミナなどからなる略球形の粒子を用いることができる。

　図２において、透明基板１１側の透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に所定の電圧を印加して対向基板１２側を正にし、十分に電界を発生させた場合、正に帯電した黒色の帯電粒子３０が透明基板１１側の近傍に分布し、負に帯電した白色の帯電粒子２０が対向基板１２側の近傍に分布する。階調は、黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０の表示面（内すなわち透明基板１１側の面）における平均分布によって決定されるので、この場合、黒色が表示される。これに対して、透明基板１１側の透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に所定の電圧を印加して対向基板１２側を負にし、十分に電界を発生させた場合、負に帯電した白色の帯電粒子２０が透明基板１１側の近傍に分布し、正に帯電した黒色の帯電粒子３０が対向基板１２側の近傍に分布する。よって、表示面には白色が表示される。ここで、画素電極１５に印加される電圧は、図１に示したデータ線駆動回路７から出力される駆動信号に相当する。

　なお、透明基板１１側の透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に印加する電圧の大きさや印加時間を調節して、黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０を透明基板１１と対向基板１２との中間位置の近傍に位置させると、透明基板１１側（表示面側）からは、黒色の帯電粒子３０および白色の帯電粒子２０の両方が視認できるため、階調はグレーとなる。この場合、帯電粒子２０，３０の分布の度合いを変えることによって、任意の濃さのグレーを表示することができる。また、このような帯電粒子を用いた表示パネルとしては、透明基板側に配置した帯電粒子が、透明基板とのファンデルワールス力や静電気力等の引力によって、透明基板に付着し、表示のメモリ効果が得られるものや、基板間に封入された液体と帯電粒子との比重を略同一にして、帯電粒子の基板間の移動を抑制することにより表示のメモリ効果が得られるものが存在するが、本発明はいずれかに限定されるものではない。さらに、本実施例においては、液体と帯電粒子との比重が略同一であり、白色または黒色の帯電粒子が透明基板側に配置した場合には、液体との比重が同一であるため、帯電粒子の基板間の移動が抑制され、且つ、帯電粒子と透明基板との引力により表示のメモリ効果を得ることができ、グレーを表示する場合には、液体との比重が同一であるため各帯電粒子の移動が抑制されメモリ効果を得ることができる。

（本発明に係る表示パネルに用いられる帯電粒子の説明）
　次に図３を参照して、上述した黒色の帯電粒子（以下、単に帯電粒子という）３０の構成について説明する。図３（ａ）は、帯電粒子３０の外観を示した模式図であり、図３（ｂ）は帯電粒子３０を上面から見た時の模式図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）における矢印Ａの方向（側面）から帯電粒子３０を見た時の模式図である。

　図３に示すように、帯電粒子３０は、表面に多数の孔を有する略球形の多孔質粒子３１と、多孔質粒子３１の表面に付着された略球形の微粒子３２とからなっている。多孔質粒子３１は、粒径が約５マイクロメートルの粒子であり、表面に形成された多数の孔により、その表面に凹凸が形成されているとみなすことができる。
　なお、多孔質粒子３１は透明な材料で形成されており、その透明な材料の内部に黒色の着色剤が添加された、黒色の粒子である。より具体的には、本実施形態においては、ＰＭＭＡで形成された内部に着色剤としてカーボンブラックを内包しているものとする。他には、ＰＭＭＡのかわりにＰＳ（ポリスチレン）やナイロン、ＰＥ（ポリエチレン）等を用いることができ、着色剤としてはカーボンブラックのほかにチタンブラック、酸化鉄等を用いることができる。
　また、最表面に(光を吸収する黒色の着色剤よりも外側に)凹凸のピッチ（凸部から隣の凸部までのピッチ）が１００ｎｍ～５００ｎｍの構造があることが好ましい。その理由は、可視光波長の略１／２のピッチであるため、可視光の散乱強度が最も高くなるピッチであるためである。

　そして、上述した凹凸により、図４に示すように、破線で示す透明基板１１および透明電極１６を通過した外来光は、同図中、実線で示すように、多孔質粒子３１の表面で様々な方向へ反射し、散乱させられることになる。よって、多孔質粒子３１は、その表面に、光を散乱させる散乱面を備えているということができる。このように、一般に入手容易な多孔質粒子を、散乱面を備えた粒子として用いるため、粒子表面に散乱面を形成するための特殊な加工を施す必要がない。

　微粒子３２は、粒径が約２００ナノメートルの着色剤がむき出しとなった黒色粒子であり、多孔質粒子３１の表面において、図３（ｂ）および（ｃ）に示す破線で示す円形の領域（以下、付着領域という）Ｓ内に複数付着されている。この微粒子３２の材料としては具体的にはカーボンブラック、チタンブラック、酸化鉄等があげられる。着色剤がむき出しの黒色粒子の場合、可視光がほとんど吸収されるので可視光は散乱されない。ここで、図３（ｂ）は、付着領域Ｓの中心を真上から見下ろした時の図であり、図３（ｃ）は、付着領域Ｓの中心を頂点として、帯電粒子３０を真横から見た図である。ここで、微粒子３２の表面は着色剤である黒色がむきだしのため、多孔質粒子３１とは異なり、上述した外来光を吸収し散乱させることが極めて少ない。よって、微粒子３２が付着された領域は、散乱面以外の面ということができる。さらに、付着領域Ｓの直径ｄは、多孔質粒子３１の直径Ｄよりも小さくなっていることから、帯電粒子３０は、その半球面よりも狭い領域に散乱面以外の面を有している（換言すると、帯電粒子３０の半球面よりも広い領域に散乱面を有している）といえる。

　また、前述したように、帯電粒子３０は全体として正に帯電しているが、多孔質粒子３１および微粒子３２は、ともに同極性（正）に帯電している。これにより、電界中において、多孔質粒子と微粒子との移動方向が一致し、帯電粒子３０の挙動に悪影響（たとえば移動速度の低下など）を与える虞が少なくなっている。さらに、微粒子３２の表面電荷密度は、多孔質粒子３１の表面電荷密度よりも大きくなっている。すなわち、散乱面以外の面における表面電荷密度が、散乱面における表面電荷密度よりも大きくなっている。このように、散乱面と、散乱面以外の面とにおける表面電荷密度を異ならせるには、たとえば、たとえば、ＣＣＡ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ａｇｅｎｔ）やＣＣＲ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｒａｎｇｅ）などの帯電制御剤を用いることによって可能となる。表面電荷密度の差は５０μＣ／ｍ^２以上が望ましい。その理由は差が５０μＣ／ｍ^２よりも小さいと差が明確でなく、動きを制御しにくいからである。なお、帯電粒子３０が全体として正に帯電するのであれば、微粒子３２として多孔質粒子３１と逆極性（負）に帯電したものを用いてもよい。その場合は、微粒子３２総和の表面電荷密度の絶対値は５０μＣ／ｍ^２未満で、多孔質粒子３１との表面電荷密度の差が５０μＣ／ｍ^２以上が良い。その理由は表面電荷密度差が明確で動きを制御しやすく、帯電粒子３０が全体として正に帯電しやすくなるからである。

　次に図５を参照して、上述した黒色の帯電粒子３０を用いた表示パネル１０において、白色および黒色の表示を行う際の各種帯電粒子の動きについて説明する。図５は、１つの画素１４における一部断面図を模式的に示したものであり、図５（ａ）は、白色を表示しているとき、図５（ｂ）は、黒色を表示しているときの、各種帯電粒子の分布を示している。

　まず、透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に負の所定電圧を印加すると、図５（ａ）に示すように、負に帯電している白色の帯電粒子２０は透明基板１１側の近傍に分布し、正に帯電している黒色の帯電粒子３０は、対向基板１２側の近傍に分布する。このとき、多孔質粒子３１の表面電荷密度よりも微粒子３２の表面電荷密度の方が大きくなっていることから、微粒子３２の付着領域が対向基板１２側を向き、多孔質粒子３１の表面（すなわち散乱面）が透明基板１１側を向くことになる。これにより、透明基板１１および透明電極１６を通過し、さらに、隣り合う白色の帯電粒子２０の間にできた隙間を通過した外来光は、多孔質粒子３１の透明な凹凸表面（散乱面）で散乱して散乱光となる。この結果、透明基板１１（表示面）側に配置された白色の帯電粒子２０が散乱光によって照らされることとなり、白色の帯電粒子２０によって表示される色（すなわち白色）の輝度を向上させることができる。また、透明基板１１側に配置した白色の帯電粒子２０同士の間に形成された隙間も、散乱光によって白く表示され、白色表示の輝度が向上される。

　これに対して、透明電極１６を基準電位として、画素電極１５に正の所定電圧を印加すると、図５（ｂ）に示すように、正に帯電している黒色の帯電粒子３０は透明基板１１側の近傍に分布し、負に帯電している白色の帯電粒子２０は、対向基板１２側の近傍に分布する。このとき、黒色の帯電粒子３０は、多孔質粒子３１の表面電荷密度よりも微粒子３２の表面電荷密度の方が大きくなっていることから、微粒子３２の付着領域（すなわち非散乱面）が、透明基板１１側に向くことになる。これにより、透明基板１１（表示面）側から多孔質粒子３１の表面部分を視認できる領域が狭くなり、上記散乱光が視認されにくくなる。すなわち、微粒子３２の色がほぼそのまま表示されることとなり、本実施形態においては、黒色が散乱光の影響をほとんど受けることなく、表示されることとなる。

　このように、白色表示を行う場合、多孔質粒子３１の表面における散乱光により輝度が向上し、黒色表示を行う場合は上記散乱光による影響を受けにくくなるため、結果として表示する画像のコントラストを向上させることができる。

　なお、上述した実施形態の表示パネルでは、白色の帯電粒子２０および黒色の帯電粒子３０を、液体の表示媒体４０に分散させていたが、これら帯電粒子を気体中に分散させたものであってもよい。この場合、グレーを表示させる場合には、白色の帯電粒子２０をと黒色の帯電粒子３０との両方を透明基板に配置させるようにすれば、実現できる。例えば、白色の帯電粒子２０のすべてを透明基板１１側に配置し、黒色の帯電粒子３０の全てを対向基板１２側に配置することによって白色を表示している状態から、グレーを表示させるには、黒色に書き換えるための電圧の印加時間よりも、電圧の印加時間を短くすればよい。このようにすれば、一部の白色の帯電粒子２０は透明基板１１側に配置されたままの状態で残り、さらに黒色の帯電粒子３０の一部は、透明基板１１側に移動して配置されることになり、白と黒との混色のグレーを表示することができる。

　また、粒子に備える散乱面を多孔質粒子３１の表面としたが、散乱面は、粒子表面に透明な材料で形成された凹凸部を設けることによって、または、光を散乱させ得る部材（たとえば、表面に透明層を有する多数の微粒子など）を粒子表面に付着させることなどによって設けることができる。この散乱面は、粒子表面の全てまたは一部に設けても良いし、粒子表面の複数個所に点在させても良い。なお、本発明でいう透明とは、可視光すべてを透過する完全な透明なものだけではなく、可視光の一部の波長の光を透過するものであれば良い。例えば明度が高い粒子として赤色の粒子を用いる場合は、赤色の光の波長、若しくはその周辺の波長の光のみを透過するような半透明なものであっても良い。

　また、白色の帯電粒子２０および黒色の帯電粒子３０を用いていたが、他の色の組み合わせ（たとえば、赤と青、または、黄・シアン・マゼンダの何れかと白、など）の帯電粒子を用いても良い。また、帯電粒子の色は、２色に限定することなく、３色以上の帯電粒子を用いても良い。この場合は、それぞれの種類毎に帯電粒子の帯電量を変えておけば、電界によって基板間に粒子の分布状態を変えることができる。そして、少なくとも１色の帯電粒子を、散乱面を備えた粒子（たとえば、多孔質粒子）とし、明度が高い粒子とで、帯電極性を異ならせれば、明度が高い粒子の色を表示している時の輝度を向上させることができる。

　さらに、複数色の帯電粒子のうち、１色を白色とする場合、その他の色の帯電粒子は１色でも２色以上でもよく、上記その他の色の帯電粒子が複数色存在する場合、それら複数色の粒子すべてに散乱面を設けても良いし、上記複数色のうち特定の色を有する粒子のみに散乱面を設けても良い。ここで、白色粒子の帯電極性と、散乱面を備えた白色以外の色を有する粒子の帯電極性とを、異ならせることが望ましい。

　また、多孔質粒子３１に、着色剤がむき出しの微粒子３２を付着させることで、散乱面以外の面を設ける場合、微粒子の色は、少なくとも上記多孔質粒子以外の粒子の色と異ならせるようし、微粒子と多孔質粒子に含まれる着色剤の色を同色にすることが望ましい。ここで、多孔質粒子の表面で発生する散乱光による影響を抑制するために、上述した微粒子の色は、多孔質粒子の色よりも暗色であることが望ましい。

　また、本実施形態では、多孔質粒子の表面を散乱面としたが、たとえば、非多孔質の粒子の表面に、光を散乱させ得る部材（たとえば表面に透明層を有する多数の微粒子など）を付着させることにより、散乱面を形成しても良い。

（本発明に係る表示パネルに用いられる帯電粒子の製造方法に関する説明）
　次に、図３に示した帯電粒子３０を製造する方法について、図６を参照して説明する。ここで図６は、帯電粒子３０を製造する際の各工程を説明するための説明図である。
　まず、始めに、黒色の微粒子３２を散布などによって第１の基板５０の表面上に配置する（図６（ａ）参照）。また別途、第２の基板５１の表面上に黒色の着色剤を含む多孔質粒子３１を散布するなどして配置する（図６（ｂ）参照）。ここで、第２の基板５１上に多孔質粒子３１を配置した後、多孔質粒子３１同士が積み重なっている箇所を無くすために、配置した多孔質粒子３１を均す工程を行うとなお良い。この工程を行うことによって、第２の基板５１上に配置された多孔質粒子３１に、微粒子３２をまんべんなく付着させることができる。また、上述した微粒子３２を配置する工程と、多孔質粒子３１を配置する工程は、いずれを先に行っても良く、並行して同時に行っても良い。なお、上述した各工程の段階で、多孔質粒子３１および微粒子３２を、各々、所定の極性および電荷密度で帯電させておいても良い。

　次に、第２の基板５１に、多孔質粒子３１が帯電している極性と逆の極性の電圧を印加して、第２の基板５１に多孔質粒子３１を吸着させ、第１の基板５０上に配置された微粒子３２に対向させる（図６（ｃ）参照）。そして、当該多孔質粒子３１を微粒子３２に押し付けるように圧力を加える（図６（ｄ）参照）。このとき、多孔質粒子３１の硬度が微粒子３２の硬度よりも十分に小さければ、この加圧を行うだけで微粒子３２を多孔質粒子３１に付着させることができる。また、多孔質粒子３１が軟化点の低い材質からなる場合、または、多孔質粒子３１の表面に軟化点の低い材質からなる表層が形成されている場合は、当該多孔質粒子３１または表層の温度が軟化点に達するまで第２の基板５１から加熱を行い、多孔質粒子３１が柔らかくなった状態で、上述した加圧を行えば、より確実に微粒子３２を多孔質粒子３１に付着させることができる。そして、第１の基板５０から第２の基板５１を引き離して、第２の基板５１に対する電圧の印加を停止し、微粒子３２が付着した多孔質粒子３１を第２基板５１から取り外すことで、黒色の帯電粒子３０が完成する（図６（ｅ）参照）。

　なお、図６（ｄ）に示す工程において、加圧と加熱を併せて行う場合、同時に行うか、または、いずれかを先に行うかについては任意であるが、加熱を先に行う場合は、多孔質粒子３１またはその表層の温度が軟化点よりも下がる前に加圧を行うべきであることはいうまでもない。

（本発明に係る表示パネルに用いられる帯電粒子の他の製造方法に関する説明）
　次に図７に示す各工程を参照して、上述した図６に示した製造方法とは異なる帯電粒子３０の製造方法について説明する。
　まず始めに、黒色の多孔質粒子３１を散布するなどして基板５２の表面上に配置する（図７（ａ）参照）。ここで、基板５２上に多孔質粒子３１を配置した後、多孔質粒子３１同士が積み重なっている箇所を無くすために、配置した多孔質粒子３１を均す工程を行うとなお良い。そして、上述した工程により配置した多孔質粒子３１の上方から、微粒子３２を含む液体を散布する（図７（ｂ）参照）。そして、散布した液体が乾燥したら、基板５２から微粒子３２が付着した多孔質粒子３１を取り外すことで、黒色の帯電粒子３０が完成する（図７（ｃ）参照）。

　上述した製造方法の場合、図６に示した製造方法よりも少ない工程で帯電粒子３０を製造することができ、また、用いる基板も１枚しかないため、帯電粒子３０を製造するために使用する機材も少なくすることができるという利点がある。

　なお、以上の実施形態で説明した帯電粒子は、アクティブマトリクスの表示装置に適用する場合について説明したが、当該帯電粒子をパッシブマトリクスの表示装置に適用しても良い。また、上述した実施形態では、当該帯電粒子を、図２に示した隔壁１３を備える表示パネル１０に適用する場合について説明したが、このような隔壁を備えていない表示パネルに適用しても良い。さらに、上述した実施形態の帯電粒子を図２（ｂ）に示した画素電極１５および透明電極１６のような電極を備えていない表示パネルに適用することも可能である。このように電極を持たない表示パネルに上記帯電粒子を適用する場合は、表示パネルの外部に設けた外部装置によって、画像の表示または既に表示している画像の書き換えるための電界を発生させる。

符号の説明
　１０　表示パネル
　１１　透明基板
　１２　対向基板
　１３　隔壁
　１４　画素
　１５　画素電極
　１６　透明電極
　２０　白色帯電粒子
　３０　黒色帯電粒子
　３１　多孔質粒子
　３２　微粒子
　４０　表示媒体
　５０　第１の基板
　５１　第２の基板
　５２　基板

Claims (13)

1. 　透明基板と前記透明基板に対向する対向基板との基板間に、帯電極性が異なる複数種類の粒子を封入し、前記基板間に電圧を印加して前記複数種類の粒子を移動させることにより、画像を表示する表示パネルであって、
   　前記複数種類の粒子のうち少なくとも一種の粒子は、他種の粒子の色よりも明度が低い色の粒子であり、表面に光を散乱させる散乱面を備えた粒子である
   　ことを特徴とする表示パネル。
2. 　前記複数種類の粒子は、白色粒子と、白色以外の色を有する粒子とを含み、
   　前記散乱面を備えた粒子は、前記白色以外の色を有する粒子である
   　ことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
3. 　前記透明基板にカラーフィルタを備える
   　ことを特徴とする請求項２に記載の表示パネル。
4. 　前記散乱面は、該散乱面を備えた粒子の半球面よりも広い領域を有し、
   　該散乱面以外の面における表面電荷密度が、該散乱面における表面電荷密度よりも高い
   　ことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の表示パネル。
5. 　前記散乱面を備えた粒子は、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された多孔質粒子である
   　ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の表示パネル。
6. 　前記多孔質粒子の表面において、前記多孔質粒子よりも小さく且つ前記明度が高い粒子の色と異なる色を有し散乱性が前記散乱面よりも低い微粒子が複数付着している
   　ことを特徴とする請求項５に記載の表示パネル。
7. 　前記微粒子の色が、前記多孔質粒子の色と同一色の着色剤で着色されている
   　ことを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
8. 　前記微粒子は、前記多孔質粒子の帯電極性と同じ極性で帯電し、該微粒子の表面電荷密度が、前記多孔質粒子の表面電荷密度よりも大きく、
   　前記多孔質粒子の半球面の領域内にのみ前記微粒子が付着している
   　ことを特徴とする請求項６または７に記載の表示パネル。
9. 　前記散乱面を備えた粒子は、表面に透明層を有する複数の微粒子が付着した表面を備えた粒子である
   　ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の表示パネル。
10. 　請求項１から９のうちいずれか１項に記載された表示パネルを備え、該表示パネルに画像を表示させる表示装置。
11. 　表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法であって、
    　複数の微粒子を第１の基板上に配置する微粒子配置工程と、
    　前記第１の基板とは異なる第２の基板上に、前記微粒子よりも大きく、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された複数の多孔質粒子を配する多孔質粒子配置工程と、
    　前記微粒子配置工程および前記多孔質粒子配置工程の後、前記第１の基板上の前記微粒子と、前記第２の基板上の前記多孔質粒子とが対向する状態で前記第１の基板に前記第２の基板を重ねた後、前記微粒子が前記多孔質粒子に付着するまで、前記第１および第２の基板の間隔が狭まる方向に圧力を加える加圧工程と
    　を有することを特徴とする帯電粒子の製造方法。
12. 　前記微粒子配置工程および前記多孔質粒子配置工程の後、前記多孔質粒子の温度が該多孔質粒子の軟化点に到達するまで加熱する多孔質粒子加熱工程を有する
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の帯電粒子の製造方法。
13. 　表示装置に用いられる帯電粒子の製造方法であって、
    　基板上に、透明な多孔質材料の中に、着色剤が添加された複数の多孔質粒子を配置する多孔質粒子配置工程と、
    　前記多孔質粒子よりも小さい微粒子を複数含む液体を、前記多孔質粒子配置工程によって前記基板上に配置された前記多孔質粒子の上面に散布する微粒子散布工程と
    　を有することを特徴とする帯電粒子の製造方法。

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