JP2008112082A - 画像表示媒体及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】着色粒子の基板への付着力を増大させ、表示画面の保持性を改善することを目的とする。
【解決手段】表示基板１８と背面基板２８間に透光性を有する分散液２４を封入すると共に、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、着色された着色粒子３２を封入する。また、背面基板と着色粒子３２が封入された領域間に、基板間に形成される電界に応じて、正負の極性が交互に入れ替え可能な帯電特性を有する帯電層３４を設け、帯電層３４の帯電特性によって着色粒子３２の基板への付着力を増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示媒体及び画像表示装置に関する。

従来、メモリ性を有し繰り返し書換えが可能な画像表示媒体として、着色粒子を用いた画像表示媒体が知られている。このような画像表示媒体は、例えば一対の基板と、印加された電界により基板間を移動可能に基板間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の着色粒子と、を含んで構成される。また、基板間には、着色粒子が基板内の一部の領域に偏るのを防ぐため等の理由により、基板間を複数のセルに仕切るための間隙部材が設けられる場合もある。

このような画像表示媒体では、画像に応じた電圧を一対の基板間に印加することにより着色粒子を移動させ、異なる色の着色粒子のコントラストとして画像を表示させ、電圧の印加を停止した後も、ファンデルワールス力や鏡像力によって着色粒子は基板に付着したままとなり、画像表示は維持される。しかしながら、これらの力による着色粒子と基板の付着力は十分に大きいとは言えず、振動や経時で着色粒子が徐々に基板から剥離してしない、画像の表示品質が徐々に劣化するという課題があった。

このような課題を解決する画像表示媒体として、例えば、特許文献１〜３に記載の技術が提案されており、当該特許文献では、着色粒子の基板への付着力を増大させる各種方法が提案されている。

特許文献１に記載の技術では、温度によって固液相変化を起こす分散媒に着色粒子を分散した画像表示媒体が提案されており、分散媒を加熱して液状化することによって着色粒子を駆動して、表示後は分散媒が自然冷却によって固化し、着色粒子を固定している。

特許文献２に記載の技術では、基板表面に粘着層を設けて、着色粒子と基板表面との付着力を増大させている画像表示媒体が提案されている。

特許文献３に記載の技術では、基板表面に着色粒子と逆極性の電荷を定常的に有する、強誘電体またはエレクトレットなどの荷電膜を形成して、該荷電膜による静電引力を用いて着色粒子と基板表面との付着力を増大させている画像表示媒体が提案されている。
特開２００２−３６５６７０号公報 特開２０００−２５９１０２号公報 特開２０００−２５８８０５号公報

本発明は、従来技術とは異なる方法で、２次障害なく確実に着色粒子の基板への付着力を増大させ、表示画像の保持性を改善することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、着色された１種類以上の着色粒子と、前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、前記基板間に形成される電界に応じて、正負の極性が交互に入れ替え可能な帯電特性を有する帯電層と、を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基板間の前記着色粒子が移動される領域の媒体が、透光性を有する気体又は液体であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記帯電層は、正負の極性が交互に入れ替え可能な帯電部で構成され、前記帯電部が単位画素の大きさよりも小さいことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記帯電層は、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体で構成されることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記帯電層は、絶縁特性を有する溶媒中に分散された、正に帯電された第１粒子及び負に帯電された第２粒子を含有する、複数の電気泳動カプセルで構成されることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記電気泳動カプセルの絶縁特性を有する溶媒の粘度を、前記基板間の前記着色粒子が移動する領域の媒体粘度よりも高くしたことを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記基板間の前記着色粒子が移動される領域の媒体が、前記着色粒子とは異なる色に着色された液体であることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記帯電層と前記着色粒子が封入される領域の間に、前記着色粒子とは異なる色に着色された反射面を更に備えることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記帯電層が、前記着色粒子とは異なる色に着色されていることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記着色粒子は、色及び帯電特性がそれぞれ異なる２種類以上備えることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて基板間方向と交差する方向に移動する、着色された着色粒子と、前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、かつ前記着色粒子と異なる極性に帯電された部分が前記着色粒子と同色系に着色されて、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体を含む帯電層と、を備えることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、色と帯電特性の異なる２種類以上の着色粒子と、前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、かつ前記２種類以上の着色粒子のうちの何れかと同極性に帯電された部分が当該着色粒子と同色系に着色されて、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体を含む帯電層と、を備えることを特徴としている。

請求項１３に記載の発明は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、色と帯電特性の異なる２種類以上の着色粒子と、前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、かつ前記２種類以上の着色粒子のうちの何れかと異なる極性に帯電された部分が着色粒子の補色系に着色されて、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体を含む帯電層と、を備えることを特徴としている。

請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載の画像表示媒体と、前記基板間に電圧を印加する電圧印加手段と、画像情報に応じて前記電圧印加手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、静電的な吸引力あるいは静電的な反発力により着色粒子の基板への付着力を増大させることができる。請求項２に記載の発明によれば、基板間に形成される電界に応じて着色粒子を移動させて、着色粒子の基板への付着力を増大させることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、着色粒子の基板への付着力を増大させることができ、表示画像に忠実に画像を保持することができる。

請求項４に記載の発明は、帯電層を公知の製造方法によって安価に形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、帯電層を公知の製造方法によって安価に形成することができると共に、画素との位置関係を気にせずに帯電層を製造することができる。

請求項６に記載の発明によれば、着色粒子の基板への付着力の維持性を高くすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、着色粒子の色以外の色を表示することが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、着色粒子の色以外の色を表示することが可能となる。

請求項９に記載の発明によれば、着色粒子の色以外の色を表示することが可能となる。

請求項１０に記載の発明によれば、２色以上の色表示が可能となる。

請求項１１に記載の発明によれば、着色粒子の色を表示する際の発色を向上することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、着色粒子の色を表示する際の発色を向上することができる。

請求項１３に記載の発明によれば、混色を防止することができる。

請求項１４に記載の発明によれば、基板間に印加する電圧を制御することによって、着色粒子の移動や、帯電層の極性を制御することができ、これによって、着色粒子の基板への付着力を増大させた画像表示ができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材については、全図面通して同一符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図であり、全ての着色粒子が背面基板側に移動している場合を示す。

本発明の実施形態に係わる画像表示装置１０は、図１に示すように、透明電極１６が透明な支持基板１４上に形成された表示基板１８と、表示基板１８と間隙を持って対向して配置され、複数の電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ（以下、電極２２と示す場合がある。）が支持基板２６上に形成された背面基板２８と、基板間を複数のセルに仕切る間隙部材３０と、で構成された画像表示媒体１２を有している。

また、表示基板１８と背面基板２８との間に形成されたセル内には、所定色に着色されると共に、所定の帯電特性を有する着色粒子３２と、透光性を有する分散液２４（透明液体）が封入され、これらは基板間に形成される電界によって基板間を電気泳動する。

本実施形態では、着色粒子３２は、例えば、黒色に着色されたものを適用することができ、色はこれに限るものではない。着色粒子３２は、その体積平均粒径が、一般的には、０．０１μｍ〜１０μｍであり、好ましくは０．０３μｍ〜３μｍであるが、これに限定されものではない。着色粒子３２の体積平均粒径が上記範囲より小さいと、着色粒子３２の帯電量が小さくなり、分散液２４中を移動する速度が遅くなることがある。つまり表示応答性が低下することがある。反対に着色粒子３２の体積平均粒径が上記範囲より大きいと、追従性はよいが、自重による沈殿やメモリ性の低下が発生し易くなることがある。

透光性を有する分散液２４としては、絶縁特性を有する無色透明な液体が好ましく、例えばシリコン、トルエン、キシレンや、インパラフィン、ノルマルパラフィン等の炭化水素系溶媒が使用できる。また、本実施形態では、分散液２４として液体を適用するが、分散液２４の代りに空気等の各種気体を適用することも可能である。

また、透明電極１６及び電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、それぞれ電圧印加部４０に接続されている。すなわち、電圧印加部４０によって透明電極１６及び電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに電圧を印加することによって、基板間に電界が形成される。なお、透明電極１６及び電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、各々表示基板１８および背面基板２８と分離させ、画像表示媒体１２の外部に配置してもよい。

電圧印加部４０は、制御部４２に接続されており、制御部４２には画像記憶部４４が接続されている。

制御部４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等を備えて構成され、ＣＰＵは、ＲＯＭやハードディスク等に記憶されているプログラムに従って画像表示媒体１２への画像表示を行う。画像記憶部４４は、ハードディスク等により構成され、画像表示媒体１２に画像を表示させるための表示用画像を記憶している。すなわち、画像記憶部４４に記憶された表示用画像に応じて制御部４２が電圧印加部４０を制御して基板間に電圧を印加することにより、電圧に応じて着色粒子３２が移動して画像が表示される。なお、画像記憶部４４に記憶される表示画像は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の各種記録媒体やネットワークを介して画像記憶部４４に取り込んでもよい。

さらに、本発明の第１実施形態に係わる画像表示装置１０において、画像表示媒体１２を構成する表示基板１８と背面基板２８との間の形成されたセル内の背面基板２８側の面、すなわち、着色粒子３２の封入される領域に隣接する部分には、透明電極１６と電極２２間に印加される電圧に応じて極性が変化する帯電層３４が設けられている。

帯電層３４は、着色粒子３２よりも大きい球体状の大径粒子３６が封入されている。大径粒子３６は、少なくとも重心より外れた一部が正、残りが負の極性に帯電されており、基板間に形成される電界に応じて回転することによって極性が変化するようになっている。また、帯電層３４には、大径粒子３６が回転してその状態が維持されるように、所定の粘度を有する液体等が封入され、本実施形態では、カプセル３８内に所定の粘度を有する液体と大径粒子３６が封入されている。そして、帯電層３４は、大径粒子３６の正負の帯電部によって着色粒子３２を表示基板１８側へ反発したり、背面基板２８側に吸引したりすることによって、着色粒子３２の基板への保持力を補助するようになっている。

大径粒子３６は、本実施形態では、球体状のものを適用するがこれに限るものではなく、各種回転体状のものを適用可能である。また、本実施形態では、大径粒子３６は、一方の半球が正に帯電され、他方の半球が負に帯電した帯電特性とされ、透明電極１６と電極２２間に電圧を印加することによって回転するものとして説明する。

帯電層３４の極性が変化する帯電部の大きさ、すなわち、大径粒子３６の大きさは、本実施形態では表示画像の単位画素（電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ）の大きさよりも小さく設定されているが、１つの単位画素に少なくとも１つ以上の交互に入れ替わる正負の帯電部（大径粒子３６）が配置されるのが好ましい。

大径粒子３６は、公知の製造方法によって安価に形成することができ、樹脂中に分散した形で塗布工程により層形成ができる。例えば、酸化チタンや酸化ケイ素、酸化亜鉛などの白色顔料を、ポリスチレンやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などに分散した粒子を使用するようにしてもよい。また、色については例えば、白、黒、ＲＧＢやＹＭＣ色であれば、印刷インキやカラートナーに使用されている一般的な顔料あるいは染料を使用できる。なお、大径粒子３６を基板間へ封入するには、例えば、電子写真法やトナージェット法などにより行う。また、画像表示媒体１２を構成する各部材の詳細は、例えば特開２００１−３１２２５号公報に記載されたものを用いることができる。

また、着色粒子３２及び大径粒子３６は、基板間への電圧の印加を停止した後も、ファンデルワールス力や鏡像力等によって、電圧が印加された時の状態が維持される。特に大径粒子３２はカプセル壁面との付着面積（接触面積）が大きく、付着力が大きいため、振動や経時で回転移動することがほとんどない。

続いて、上述のように構成された本発明の第１実施形態に係わる画像表示装置１０の表示駆動制御の一例を説明する。なお、着色粒子３２の帯電特性は上述したように正に帯電している。

制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると、図１に示すように、正に帯電した着色粒子３２は背面基板２８側へ移動される。また、帯電層３４の大径粒子３６は、正に帯電した半球面が背面基板２８側に、負に帯電した半球面が表示基板１８側に回転される。すなわち、大径粒子３６の負に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電吸引力によって着色粒子３２の背面基板２８側への保持力が向上される。

また、制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｃ間に背面基板２８側が正（表示基板１８側印加電圧＜背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると共に、透明電極１６と電極２２Ｂ間に背面基板２８側が負になるように電圧を印加すると、図２に示すように、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域では、正に帯電した着色粒子３２が表示基板１８側へ移動され、当該領域に対応する帯電層３４の大径粒子３６が、正に帯電した半球面が表示基板１８側に、負に帯電した半球面が背面基板２８側に回転される。また、電極２２Ｂに対応する領域では、正に帯電した着色粒子２２が背面基板２８側へ移動され、当該領域に対応する帯電層３４の大径粒子３６が、正に帯電した半球面が背面基板２８側に、負に帯電した半球面が表示基板１８側に回転される。

従って、電極２２Ｂに対応する領域では、大径粒子３６の負に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電吸引力によって着色粒子３２の背面基板２８側への保持力が向上され、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域では、距離は離れるものの、大径粒子３６の正に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電斥力によって着色粒子３２の表示基板１８側への保持力が向上される。

一方、大径粒子３６の大きさは、着色粒子３２を基板に保持する際の解像度に相当するため、画素の大きさよりも大きくても、表示画像の概要は保持されるが、細線や小さいドット等の画像保持性が低下する。例えば、大径粒子３６のサイズが表示画像の２画素分である場合、着色粒子３２の基板への保持性は表示画像の半分の解像度で保持される。従って、本実施形態のように、大径粒子３６の大きさが画素の大きさよりも小さければ先鋭な画像を保持することが可能となる。更には、大径粒子３６の大きさが画素の大きさよりも極めて小さい場合や、図３に示すように単位画素（電極２２毎）に大径粒子３６が配置されると、更に表示画像に忠実に画像を保持することが可能となる。また、大径粒子３６の大きさが画素の大きさよりも極めて小さい場合には、大径粒子３６の画素の位置関係を気にせずに画像表示媒体を製造することが可能となる。

また、本実施形態では、球体の大径粒子３６によって着色粒子３２の基板への保持力を向上しているが、大径粒子３６は前述したようにカプセル壁面との付着面積が大きく、付着力が強いため、衝撃に強い。従って、基板間に電圧を印加することによって電界を形成して、球体の大径粒子３６を回転させることによって、電源をオフにしても大径粒子３６の状態がそのまま維持され、着色粒子３２の基板への保持性を向上することができる。

なお、上記の実施形態において、帯電層３４は、大径粒子３６で構成されたものに限るものではなく、例えば、図４に示すように、カプセル内液（絶縁特性を有する溶媒）で満たされたカプセルに泳動粒子４６を封入した電気泳動カプセル４８を適用するようにしてもよい。この場合、電気泳動カプセル４８は絶縁特性を有する溶媒中に分散された正に帯電された泳動粒子４６Ａと、負に帯電された泳動粒子４６Ｂを封入する。例えば、電気泳動カプセル４８内に封入する泳動粒子４６Ａ、４６Ｂは、図４に示すように、白色と黒色等に着色された着色粒子を封入するようにしてもよいし、透明であってもよいし、その他の色の着色粒子を封入するようにしてもよい。なお、電気泳動カプセル４８は、公知の製造方法によって安価に形成され、樹脂中に分散した形で塗布工程により層形成が容易である。ここで、電気泳動カプセル４８の利点としては、カプセルが交互に入れ替わる正負の帯電部の最小単位ではなく、カプセル中に含有される泳動粒子４６が帯電部の最小単位となるので、帯電部と画素の位置関係を気にすることなく画像表示媒体の製造が可能である。

また、図４に示す電気泳動カプセル４８を帯電層３４として適用する場合には、カプセル内液の粘度を分散液２４の媒体粘度よりも高く設定することが好ましい。これによって、電気泳動カプセル４８内の泳動粒子４６の泳動抵抗が大きくなるため、分散液２４の粘度の方を高く設定した場合に比べて、電気泳動カプセル４８による着色粒子３２への基板への保持性を高くすることができる。この場合、電気泳動カプセル４８内の泳動粒子４６の泳動速度が遅くなるため、画像表示速度が低下してしまう恐れがあるので、まず所定の電圧を基板間に印加して表示画像を表示させた後に、帯電層３４の電気泳動カプセル４８の着色粒子４６を移動させるための電圧を印加して表示速度よりもゆっくりと駆動するなどの駆動方法で対応することが可能となる。

また、上記の実施形態では、分散液２４として透明な液体を適用するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、図５に示すように、着色粒子３２とは異なる色に着色された分散液２５を適用して、着色粒子３２が背面基板２８側へ移動させた場合に、分散液２５の色を表示するようにしてもよい。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態に係わる画像表示装置について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。

第１実施形態に係わる画像表示媒体１２は、着色粒子３２を基板間方向に移動するようにしたが、第２実施形態では、基板間方向と交差する方向に着色粒子３２を移動するようにしたものである。

第２実施形態に係わる画像表示媒体１２は、図６に示すように、背面基板２８側の電極が、１つのセル内に２つ設けられていると共に、帯電層３４の表示基板１８側に着色粒子３２とは異なる所定色（例えば白色等）に着色された反射面３３を備えており、当該反射面３３から着色粒子３２が待避された場合に、表示基板１８側から着色された反射面３３の所定色が観察できるようになっており、その他の構成は第１実施形態と同一であるため詳細な説明を省略する。

ここで、第２実施形態に係わる画像表示装置の表示駆動制御の一例について説明する。なお、着色粒子３２の帯電特性は、第１実施形態と同様に正に帯電しているものとする。

制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｂ間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧）＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると、図６（Ａ）に示すように、正に帯電した着色粒子３２が背面基板２８側へ移動される。また、帯電層３４の大径粒子３２が、正に帯電した半球面が背面基板２８側に、負に帯電した半球面が表示基板１８側に回転される。すなわち、大径粒子３６の負に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電吸引力によって着色粒子３２の背面基板２８側への保持力が向上される。

また、制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１８と電極２２Ａ間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧）＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると共に、透明電極１８と電極２２Ｂ間に背面基板２８側が正になるように電圧を印加すると、図６（Ｂ）に示すように、正に帯電した着色粒子３２が背面基板２８側かつ電極２２Ａ方向に移動され、帯電層３４の表示基板１８側に設けられた反射面３３が表示基板１８側から観察することができ、着色された所定色（例えば、白色）が表示される。また、電極２２Ａに対応する帯電層３４の大径粒子３６が、正に帯電した半球面が背面基板２８側に、負に帯電した半球面が表示基板１８側に回転され、電極２２Ｂに対応する帯電層３４の大径粒子３６が、正に帯電した半球面が表示基板１８側に、負に帯電した半球面が背面基板２８側に回転される。すなわち、大径粒子３６の負に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電吸引力によって着色粒子３２の背面基板２８側への保持力が向上される。また、帯電層３４の大径粒子３６の正の半球が表示基板１８側に回転している部分からの斥力によっても着色粒子３２の移動した後の状態が保持される。

なお、第２実施形態では、透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｂ間に電圧を印加するようにしたが、これに限るものではなく、透明電極１６を省略した構成として、電極２２Ａと電極２２Ｂ間に電圧を印加するようにしてもよい。

また、第２実施形態では、帯電層３４の表示基板１８側に設けた反射面３３を着色粒子３２とは異なる色に着色するようにして、基板間方向と交差する方向に着色粒子３２を待避させて、当該面の色を表示するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、帯電層３４の表示基板１８側の面を透明とすると共に、着色粒子３２とは異なる色に着色された大径粒子３５を帯電層３４として用いるようにしてもよい。これによって、着色粒子３２を待避させた場合には、図７（Ｂ）に示すように、大径粒子３５の色が表示基板１８側から観察することができ、大径粒子３５の色を表示させることができる。

（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態に係わる画像表示装置について説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。

第１実施形態では、表示基板１８と背面基板２８間に１種類の着色粒子３２を封入するようにしたが、第３実施形態では、２種類の着色粒子３２を基板間に封入したものである。なお、第３実施形態では、２種類の着色粒子３２を基板間に封入したものを説明するが、３種類以上のそれぞれ色及び帯電特性が異なる着色粒子３２を封入するようにしてもよい。

基板間に封入する２種類の着色粒子３２は、本実施形態では、白色に着色された白色粒子３２Ｗと黒色に着色された黒色粒子３２Ｋを封入するが、着色する色はこれに限るものではなく、他の色に着色された着色粒子３２を適用するようにしてもよい。

また、本実施形態では、基板間に封入する２種類の着色粒子３２の帯電特性がそれぞれ逆極性に帯電され、黒色粒子３２Ｋが正に帯電し、白色粒子３２Ｗが負に帯電している。なお、黒色粒子３２Ｋが負に帯電し、白色粒子３２Ｗが正に帯電してもよい。

ここで、第３実施形態に係わる画像表示装置の表示駆動制御の一例について説明する。なお、着色粒子３２の帯電特性は、上述したように黒色粒子３２Ｋが正に帯電し、白色粒子３２Ｗが負に帯電しているものとする。

制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると、図８（Ａ）に示すように、正に帯電した黒色粒子３２Ｋが背面基板２８側へ移動されると共に、負に帯電した白色粒子３２Ｗは表示基板１８側へ移動される。また、帯電層３４の大径粒子３６は、正に帯電した半球面が背面基板２８側に、負に帯電した半球面が表示基板１８側に回転される。すなわち、大径粒子３６の負に帯電した半球面と正に帯電した黒色粒子３２Ｋとが対向する状態となり、静電吸引力によって黒色粒子３２Ｋの背面基板２８側への保持力が向上される。さらに、負に帯電した白色粒子３２Ｗは、大径粒子３６の負に帯電した半球面によって斥力が働くので、白色粒子３２Ｗの表示基板１８側への保持力が向上する。

また、制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｃ間に背面基板２８側が正（表示基板１８側印加電圧＜背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると共に、透明電極１６と電極２２Ｂ間に背面基板２８側が負になるように電圧を印加すると、図８（Ｂ）に示すように、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域では、正に帯電した黒色粒子３２Ｋが表示基板１８側へ移動され、負に帯電した白色粒子３２Ｗが背面基板２８側へ移動される。また、当該領域に対応する帯電層３４の大径粒子３６は、正に帯電した半球面が表示基板１８側に、負に帯電した半球面が背面基板２８側に回転される。

一方、電極２２Ｂに対応する領域では、正に帯電した黒色粒子３２Ｋが背面基板２８側へ移動され、負に帯電した白色粒子３２Ｗが表示基板１８側へ移動される。また、当該領域に対応する帯電層３４の大径粒子３６が、正に帯電した半球面が背面基板２８側に、負に帯電した半球面が表示基板１８側に回転される。

従って、電極２２Ｂに対応する領域では、大径粒子３６の負に帯電した半球面と正に帯電した黒色粒子３２Ｋとが対向する状態となり、静電吸引力によって黒色粒子３２Ｋの背面基板２８側への保持力が向上されると共に、大径粒子３６の負に帯電した半球面と負に帯電した白色粒子３２Ｗの斥力によって白色粒子３２Ｗの表示基板１８側への保持力が向上される。一方、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域では、大径粒子３６の正に帯電した半球面と正に帯電した黒色粒子３２Ｋの斥力によって黒色粒子３２Ｋの表示基板１８側への保持力が向上されると共に、大径粒子３６の正に帯電した半球面と負に帯電した白色粒子が対向する状態となり、静電吸引力によって白色粒子３２Ｗの背面基板２８側への保持力が向上される。

（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態に係わる画像表示装置について説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。

第２実施形態では、帯電層３４の表示基板１８側の面を着色して、着色粒子３２を待避させることにより、着色された帯電層３４の表示基板１８側の面の色を表示するようにしたが、第４実施形態では、第２実施形態に対して、帯電層３４の大径粒子３６として着色された大径粒子３７を用いるものである。

すなわち、第４実施形態では、帯電層３４の表示基板１８側の面が透明とされており、着色された大径粒子３７を帯電層３４に封入する。

この時、大径粒子３７は、着色粒子３２の色とは異なる色に着色された部分を有しており、本実施形態では、一方の半球が白に他方の半球が黒色に塗分けられているものを適用するが、これに限るものではなく、他の色を適用するようにしてもよいし、２色に塗分ける面積をそれぞれ異なる面積となるように塗分けるようにしてもよい。

また、大径粒子３７は、少なくとも重心より外れた一部が正、残りが負の極性に帯電されており、基板間に形成される電界に応じて回転するようになっている。

なお、本実施形態では、着色粒子３２は、黒色に着色され、正に帯電しているものを適用し、大径粒子３７は、白色側が正に帯電され、黒側が負に帯電した例として説明するが、これに限るものではない。

ここで、第４実施形態に係わる画像表示装置の表示駆動制御の一例について説明する。

制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｂ間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると、図９（Ａ）に示すように、正に帯電した着色粒子３２は、背面基板２８側へ移動される。また、帯電層３４の大径粒子３７は、正に帯電した白色の半球面が背面基板２８側に、負に帯電した黒色の半球面が表示基板１８側に回転される。すなわち、大径粒子３７の負に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電吸引力によって着色粒子３２の背面基板２８側への保持力が向上される。さらに、大径粒子３７の黒色の半球面が表示基板１８側に向くので、表示基板１８側から観察される黒色度が向上される。

また、制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１８と電極２２Ａ間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧）＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると共に、透明電極１８と電極２２Ｂ間に背面基板２８側が正になるように電圧を印加すると、図９（Ｂ）に示すように、正に帯電した着色粒子３２は背面基板２８側かつ電極２２Ａ側に移動され、帯電層３４の表示基板１８側の面が表示基板１８側から観察することができ、着色された大径粒子３７の色が表示される。また、電極２２Ａに対応する帯電層３４の大径粒子３７は、正に帯電した白色の半球面が背面基板２８側に、負に帯電した黒色の半球面が表示基板１８側に回転され、電極２２Ｂに対応する帯電層３４の大径粒子３７は、正に帯電した黒色の半球面が表示基板１８側に、負に帯電した白色の半球面が背面基板２８側に回転される。すなわち、大径粒子３７の負に帯電した半球面と正に帯電した着色粒子３２とが対向する状態となり、静電吸引力によって着色粒子３２の背面基板２８側への保持力が向上される。また、帯電層３４の大径粒子３７の正の半球が表示基板１８側に回転している部分からの斥力によっても着色粒子３２の移動した後の状態が保持される。さらに、電極２２Ｂに対応する領域における大径粒子の白色の半球面によって白色が表示される。

なお、第４実施形態では、透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｂ間に電圧を印加するようにしたが、これに限るものではなく、透明電極１６を省略した構成として、電極２２Ａと電極２２Ｂ間に電圧を印加するようにしてもよい。

（第５実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態に係わる画像表示装置について説明する。図１０は、本発明の第５実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。なお、第５実施形態は、第３実施形態と第４実施形態を組み合わせたものであり、２種類の着色粒子３２と２色に塗分けられた大径粒子３７を用いている。

すなわち、本実施形態では、２種類の着色粒子３２が基板間に封入され、帯電層３４の表示基板１８側の面が透明とされ、かつ帯電層３４の大径粒子３７が、一方の半球が白に他方の半球が黒色に塗分けられている。

なお、２種類の着色粒子は、本実施形態では、第３実施形態と同様に、正に帯電した黒色粒子３２Ｋと、負に帯電した白色粒子３２Ｗを適用するが、これに限るものではない。また、大径粒子３７は、本実施形態では、第４実施形態とは異なり、黒色側が正に帯電され、白側が負に帯電した例として説明するが、これに限るものではない。

ここで、第５実施形態に係わる画像表示装置の表示駆動制御の一例について説明する。

制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２間に背面基板２８側が負（表示基板１８側印加電圧＞背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると、図１０（Ａ）に示すように、正に帯電した黒色粒子３２Ｋが背面基板２８側へ移動されると共に、負に帯電した白色粒子３２Ｗが表示基板１８側へ移動されて白色が表示される。また、帯電層３４の大径粒子３７は、正に帯電した黒色の半球面が背面基板２８側に、負に帯電した白色の半球面が表示基板１８側に回転される。すなわち、大径粒子３７の負に帯電した白色の半球面と正に帯電した黒色粒子３２Ｋとが対向する状態となり、静電吸引力によって黒色粒子３２Ｋの背面基板２８側への保持力が向上される。さらに、負に帯電した白色粒子３２Ｗは、大径粒子３７の負に帯電した半球面によって斥力が働くので、白色粒子３２Ｗの表示基板１８側への保持力が向上する。

また、大径粒子３７の白色の半球面が表示基板１８側に向くので、白色粒子３２Ｗによる白表示が補助され、着色粒子３２Ｗだけで白色を表示する場合に比べて白色度が向上される。

また、制御部４２の制御により電圧印加部４０が透明電極１６と電極２２Ａ、２２Ｃ間に背面基板２８側が正（表示基板１８側印加電圧＜背面基板２８側印加電圧）になるように電圧を印加すると共に、透明電極１６と電極２２Ｂ間に背面基板２８側が負になるように電圧を印加すると、図１０（Ｂ）に示すように、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域では、正に帯電した黒色粒子３２Ｋが表示基板１８側へ移動され、負に帯電した白色粒子３２Ｗが背面基板２８側へ移動される。また、当該領域に対応する帯電層３４の大径粒子３７は、正に帯電した黒色の半球面が表示基板１８側に、負に帯電した白色の半球面が背面基板２８側に回転される。

一方、電極２２Ｂに対応する領域では、正に帯電した黒色粒子３２Ｋが背面基板２８側へ移動され、負に帯電した白色粒子３２Ｗが表示基板１８側へ移動される。また、当該領域に対応する帯電層３４の大径粒子３７は、正に帯電した黒色の半球面が背面基板２８側に、負に帯電した白色の半球面が表示基板１８側に回転される。

従って、電極２２Ｂに対応する領域では、大径粒子３７の負に帯電した半球面と正に帯電した黒色粒子３２Ｋとが対向する状態となり、静電吸引力によって黒色粒子３２Ｋの背面基板２８側への保持力が向上されると共に、大径粒子３７の負に帯電した半球面と負に帯電した白色粒子３２Ｗの斥力によって白色粒子３２Ｗの表示基板１８側への保持力が向上される。一方、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域では、大径粒子３７の正に帯電した半球面と正に帯電した黒色粒子３２Ｋの斥力によって黒色粒子３２Ｋの表示基板１８側への保持力が向上されると共に、大径粒子３７の正に帯電した半球面と負に帯電した白色粒子３２Ｗが対向する状態となり、静電吸引力によって白色粒子３２Ｗの背面基板２８側への保持力が向上される。そして、表示基板１８側からは、電極２２Ａ、２２Ｃに対応する領域が黒色表示され、電極２２Ｂに対応する領域が白色表示されるが、それぞれの領域において、帯電層３４の大径粒子３７の色によって、白色及び黒色が補助されるので、着色粒子３２だけで白色及び黒色を表示する場合に比べて白黒の発色度が向上される。

なお、第５実施形態に係わる画像表示装置は、着色粒子３２は、図１１に示すように、透明なカプセル内泳動液を封入した透明なカプセル５０内に、各色の着色粒子５２（図１１では、黒色粒子５２Ｋ及び白色粒子５２Ｗ）を封入して構成するようにしてもよい。また、図１１に示すカプセル５０は、上記の各実施形態及び変形例に適用するようにしてもよい。

また、第５実施形態に係わる画像表示装置は、白色粒子３２Ｗと、黒色粒子３２Ｋと、一方の半球が白に他方の半球が黒色に塗分けられている大径粒子３７と、を用いるようにしたが、黒色粒子３２Ｋの代りに他の色粒子を用いて、大径粒子３７の黒色の部分を色粒子の補色系に着色した物を用いるようにしてもよい。これによって、白色表示する際に白色が色粒子の色味になってしまうような混色が防止される。

また、上記の各実施形態では、着色粒子３２及び大径粒子３６、３７は球状体としたが、これに限るのでのはなく、各種形状の回転体を適用することができる。

さらに、上記の各実施形態及び変形例は、それぞれ個別に説明したが、それぞれの特徴的な構成を組み合わせて画像表示装置を構成するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図であり、全ての着色粒子が背面基板側に移動している場合を示す。 本発明の第１実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図であり、一部の着色粒子が表示基板側に、残りの着色粒子が背面基板側に移動している場合を示す。 大径粒子の大きさと電極の大きさを同じ大きさにした場合を示す図である。 大径粒子を電気泳動カプセルとした場合を示す図である。 着色された分散液を用いた場合を示す図である。 本発明の第２実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。 着色された大径粒子を用いた場合を示す図である。 本発明の第３実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。 本発明の第５実施形態に係わる画像表示装置を示す概略構成図である。 透明なカプセル内泳動液を封入した透明なカプセル内に、各色の着色粒子を封入して構成した一例を示す図である。

符号の説明

１０ 画像表示装置
１２ 画像表示媒体
１４、２６ 支持基板
１６ 透明電極
１８ 表示基板
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 電極
２４、２５ 分散液
２８ 背面基板
３２、５２ 着色粒子
３２Ｗ 白色粒子
３２Ｋ 黒色粒子
３３ 反射面
３４ 帯電層
３５、３６、３７ 大径粒子
４０ 電圧印加部
４２ 制御部
４６ 泳動粒子
４８ 電気泳動カプセル
５０ カプセル

Claims (14)

1. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
   前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、着色された１種類以上の着色粒子と、
   前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、前記基板間に形成される電界に応じて、正負の極性が交互に入れ替え可能な帯電特性を有する帯電層と、
   を備えた画像表示媒体。
2. 前記基板間の前記着色粒子が移動される領域の媒体が、透光性を有する気体又は液体であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
3. 前記帯電層は、正負の極性が交互に入れ替え可能な帯電部で構成され、前記帯電部が単位画素の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示媒体。
4. 前記帯電層は、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
5. 前記帯電層は、絶縁特性を有する溶媒中に分散された、正に帯電された第１粒子及び負に帯電された第２粒子を含有する、複数の電気泳動カプセルで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
6. 前記電気泳動カプセルの絶縁特性を有する溶媒の粘度を、前記基板間の前記着色粒子が移動する領域の媒体粘度よりも高くしたことを特徴とする請求項５に記載の画像表示媒体。
7. 前記基板間の前記着色粒子が移動される領域の媒体が、前記着色粒子とは異なる色に着色された液体であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像表示媒体。
8. 前記帯電層と前記着色粒子が封入される領域の間に、前記着色粒子とは異なる色に着色された反射面を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像表示媒体。
9. 前記帯電層が、前記着色粒子とは異なる色に着色されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像表示媒体。
10. 前記着色粒子は、色及び帯電特性がそれぞれ異なる２種類以上備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像表示媒体。
11. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
    前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて基板間方向と交差する方向に移動する、着色された着色粒子と、
    前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、かつ前記着色粒子と異なる極性に帯電された部分が前記着色粒子と同色系に着色されて、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体を含む帯電層と、
    を備えた画像表示媒体。
12. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
    前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、色と帯電特性の異なる２種類以上の着色粒子と、
    前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、かつ前記２種類以上の着色粒子のうちの何れかと同極性に帯電された部分が当該着色粒子と同色系に着色されて、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体を含む帯電層と、
    を備えた画像表示媒体。
13. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
    前記基板間に封入され、当該基板間に形成される電界に応じて移動する、色と帯電特性の異なる２種類以上の着色粒子と、
    前記基板間の前記着色粒子が封入される領域に隣接して設けられ、重心より外れた一部が正に帯電され、残りの部分が負に帯電され、かつ前記２種類以上の着色粒子のうちの何れかと異なる極性に帯電された部分が前記着色粒子の補色系に着色されて、前記基板間に形成される電界に応じて回転される複数の回転体を含む帯電層と、
    を備えた画像表示媒体。
14. 請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載の画像表示媒体と、
    前記基板間に電圧を印加する電圧印加手段と、
    画像情報に応じて前記電圧印加手段を制御する制御手段と、
    を備えた画像表示装置。

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