JP3721728B2 - シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 - Google Patents
シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3721728B2 JP3721728B2 JP21331697A JP21331697A JP3721728B2 JP 3721728 B2 JP3721728 B2 JP 3721728B2 JP 21331697 A JP21331697 A JP 21331697A JP 21331697 A JP21331697 A JP 21331697A JP 3721728 B2 JP3721728 B2 JP 3721728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- display
- sheet
- shell
- display elements
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動現象を利用したシート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法に関し、特に、紙の代替特性の高いシート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報処理機器の発展は、オフィスの業務の生産性を大きく向上させた一方、情報用紙の消費の大幅な増加も招いた。これは、地球環境保護の観点から好ましいものとは言えない。これに対して、紙のリサイクル、非木材紙、書き換え可能なシート状表示媒体の開発等が鋭意進められている。それぞれが用途に応じた目的を持つが、中でも書き換え可能なシート状表示媒体は、一度製造されてユーザまで届けば、以後は流通／再生といったプロセスを必要とすることなく、紙の代替、または新しいツールとしての価値をもたらすものとして期待されている。
【０００３】
このような従来のシート状表示装置として、例えば、ＵＳＰ４，１２６，８５４号に示されるものがある。
図１２(a) ，(b) は、そのシート状表示装置を示す。このシート状表示装置１００は、図１２(a) に示すように、２色粒子回転型のものであり、表示体１１０と、この表示体１１０を駆動する駆動装置１２０とから構成されている。表示体１１０は、複数の２色粒子１１１を２次元状に配置して支持する透明の支持体１１２を備えている。この支持体１１２は、図１２(b) に示すように、各２色粒子１１１の周囲にキャビティ１１２ａを形成し、キャビティ１１２ａを透明の液体１１３で満たして２色粒子１１１を液体１１３中に浮遊させている。２色粒子１１１は、半球毎に黒色表示領域１１１ａと白色表示領域１１１ｂが形成され、液体１１３中で表面が異なる電荷を有し、かつ、粒子１１１全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。同図の場合は、黒色表示領域１１１ａは正の電荷、白色表示領域１１３ｂは負の電荷をそれぞれ有し、正の正味電荷を有している。駆動装置１２０は、表示体１１０の表示側Ａに配置された縦方向線状電極群１２１、およびこの電極群１２１を支持する第１の基板１２２と、表示体１１０の表示側Ａと反対側Ｂに配置された横方向線状電極群１２３、およびこの電極群１２３を支持する第２の基板１２４と、両電極群１２１，１２３に画像信号に応じて電圧を印加する電源１２５を備えている。
【０００４】
上記構成のシート状表示装置１００において、電源１２５から画像信号に応じて両電極群１２１，１２３に電圧を印加し、外側から表示体１１０に電界を印加すると、２色粒子１１１はその双極子状の表面電荷分布から電界方向に対して安定な姿勢をとるように必要に応じて回転運動を起こす。この結果、表示側Ａの画像観察者に対して画像信号に応じた半球を向けることができ、白および黒からなる画像を表示できる。さらに、２色粒子１１１は、粒子１１１全体として一定の正味電荷を有するため、回転運動と同時に並進運動を起こし、キャビティ１１２ａの壁に付着する。一旦キャビティ１１２ａの壁に付着すると、電界が除去されても２色粒子１１１は静電力やファンデルワールス力等の付着力によってキャビティ１１２ａの壁に留まろうとし、これが無電源画像保持性を与えている。また、電界制御のみで画像の書き込みが可能なため、二次元駆動等によって高速な表示が可能となり、色素の添加によって高いコントラストが得易いという特長がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のシート状表示装置１００によると、電界が除去された後、外部からハンドリング中の摩擦帯電等の静電的なノイズが入ると、その電界方向に２色粒子１１１が回転したり、機械的な振動や衝撃が加わると２色粒子１１１と液体１１３の比重差によってキャビティ１１２ａの壁から２色粒子１１１が離れて、無電源画像保持性が損なわれる場合があった。例えば、２色粒子１１１の比重は１．１〜１．３であり、その周囲の液体１１３に用いられるイソパラフィン系炭化水素やシリコーンオイルの比重は０．８〜１．０であり、両者には０．２５前後の比重差がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高画質で高速応答性を有し、静電的ノイズや機械的振動に対しても十分に安定な無電源画像保持性を備え、紙の代替特性の高いシート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、表示された画像を保持するシート状表示媒体において、表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子と、複数のキャビティを有し、前記複数の表示素子を前記複数のキャビティ内に充填した透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浮遊させて二次元状に配列した透明のシート状支持体を備え、前記複数の表示素子は、中空部を有する殻と、前記中空部に封入され、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体とを備えたことを特徴とするシート状表示媒体を提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するため、画像を表示して保持するシート状表示装置において、表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子と、複数のキャビティを有するとともに、一方の面に画像表示面を有し、前記複数の表示素子を前記複数のキャビティ内に充填した透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浮遊させて二次元状に配列した透明のシート状支持体と、前記複数の表示素子に画像信号に応じた方向の電界を印加して前記複数の表示領域の１つを前記画像表示面に向ける電界印加手段を備え、前記複数の表示素子は、中空部を有する殻と、前記中空部に封入され、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体とを備えたことを特徴とするシート状表示装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するため、表示された画像を保持するシート状表示媒体の製造方法において、表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子を作製し、前記複数の表示素子を透明のシート状ゴム部材の内部に二次元状に配列して支持し、前記シート状ゴム部材を透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浸漬して前記シート状ゴム部材を膨潤させ、これによって前記複数の表示素子を前記透光性液体中に浮遊させて支持し、前記複数の表示素子の作製は、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体をシェルで被覆して構成することを特徴とするシート状表示媒体の製造方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１(a) は、本発明の第１の実施の形態に係るシート状表示装置の装着状態を示し、同図(b) は、その分離状態を示す。このシート状表示装置１は、シート状表示媒体２と、シート状表示媒体２を駆動する駆動装置３とから構成され、シート状表示媒体２は、駆動装置３に対し同図矢印Ｘ方向へ挿入および引出し可能になっている。
【００１１】
シート状表示媒体２は、複数の表示素子２０を二次元状に配列して支持する透明の支持体２１と、支持体２１の表面を覆う透明の保護層２３とから構成されている。支持体２１は、各表示素子２０の周囲にキャビティ２１ａを形成し、キャビティ２１ａを透明の液体２４で満たして表示素子２０を液体２４中に浮遊させている。
【００１２】
支持体２１には、例えば、シリコーンゴム等の透明エラストマーを用いることができる。保護層２３には、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の透明のプラスチックフィルムを用いることができる。
【００１３】
駆動装置３は、透明のプラスチック等からなるケース３０を有している。このケース３０は、シート状表示媒体２が装着される装着口３０ａと、シート状表示媒体２を位置決めする当接部３０ｂとを備えている。装着口３０ａの表示側Ａの内面には、透明の縦方向線状電極群３１を配置し、装着口３０ａの非表示側Ｂの内面には、横方向線状電極群３２を配置している。また、駆動装置３は、ケース３０内にシート状表示媒体２を駆動する駆動回路３３を備えている。
【００１４】
縦方向線状電極群３１は、透明の絶縁領域３１ａを介してインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる複数の縦方向線状電極３１ｂをストライプ状に形成したものである。横方向線状電極群３２は、絶縁領域を介して複数の縦方向線状電極３１ｂと直交する方向に複数の横方向線状電極をストライプ状に形成したものである。縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２は、同一基板あるいは別基板上に設けられた薄膜トランジスタ等のスイッチング素子によって駆動されるようになっている。
【００１５】
駆動回路３３は、信号入力端子３３ａをケース３０から導出し、この信号入力端子３３ａに入力される画像信号Ｓに応じて両電極群３１，３２に直流電圧を印加することで表示素子２０に電界を印加するようになっている。
【００１６】
図２は、表示素子２０を示す。表示素子２０は、中空球状のシェル２００を有し、シェル２００内に表示素子２０が液体２４と略同一の比重となるように制御された液体２０２（例えば液体２４と同一のもの）を封入したもので、２色を表示するように構成されている。また、シェル２００は、外面が半球毎に異なる色、例えば、黒色（Ｋ）と白色（Ｗ）に塗り分けられたＫ表示領域２００ＫおよびＷ表示領域２００Ｗを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。ここでは、Ｋ表示領域２００Ｋが正の電荷、Ｗ表示領域２００Ｗが負の電荷を有し、表示素子２０全体として正の正味電荷を有するものとする。なお、本実施の形態では、１つの表示素子２０で１画素を構成しているが、複数の表示素子２０で１画素を構成してもよい。これにより、駆動装置３（線状電極群３１，３２）に対する表示媒体２の位置精度を低くすることが可能になり、また、多階調表示が容易となる。
【００１７】
次に、第１の実施の形態に係るシート状表示媒体２の一製造方法を説明する。まず、表示素子２０を一般的なマイクロカプセル製造法によって作製する。すなわち、液体２０２として例えばシリコーンオイルをポリエチレンのシェル２００で被覆した直径約１００ミクロンのマイクロカプセル粒子を作製し、シェル２００表面を半球毎に白色塗料と黒色塗料でコーティングして複数の表示素子２０を作製する。なお、シェル２００が透明物質で、マイクロカプセル粒子内のシリコーンオイルが黒色の場合には、シェル２００の表面の半球のみを白色塗料でコーティングして表示素子２０を作製してもよい。この場合は、例えば、マイクロカプセル粒子を平面上に並べて軽く固定し、スプレーあるいは蒸着によってシェル２００の表面の半球のみを白色塗料で容易にコーティングすることができる。
【００１８】
次に、これら半球毎に色分けされた複数の表示素子２０を用いてシート状表示媒体２を作製するプロセスについて述べる。半球毎に色分けされた複数の表示素子２０と硬化前のシリコーンゴムとを混合し、これを脱泡した後、表示素子２０の１〜３層分の厚さにコーティングする。シリコーンゴムが硬化した後、これをイソパラフィン系炭化水素やシリコーンオイルに浸漬する。するとシリコーンゴムが膨潤し、膨潤しない各表示素子２０の周囲には液体２４で満たされたキャビティ２１ａが形成される。これで表示媒体２の基本機能はほぼ作られたことになるが、紙の代替として使うために、このシートを例えばポリエチレンテレフタレートフィルムの保護層２３でラミネートする。
【００１９】
以上でシート状表示媒体２が完成する。なお、表示素子２０の表面は、コーティングされた半球とされていない半球、あるいは半球毎に異なった塗料でコーティングされることにより、自動的に液体２４中での界面電位に半球毎の差が現れ、例えば、黒半球表面が相対的に正、白半球表面が相対的に負といった電荷を持ち、これが回転の駆動力となる。
【００２０】
次に、第１の実施の形態に係るシート状表示装置１の動作を説明する。
(1) １つの表示素子２０の表示動作
図３(a) は、白表示動作を示す。縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２に表示側Ａから非表示側Ｂに向かう電界を印加すると、表示素子２０は、その双極子状の表面電荷分布から電界方向に対して安定な姿勢をとるように必要に応じて回転運動を起こす。この結果、表示側Ａの画像観察者に対して画像信号に応じた半球を向け、白からなる画像を表示する。さらに、表示素子２０は、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するため、回転運動と同時に並進運動を起こし、キャビティ２１ａの壁に付着する。図３(a) の場合は、表示素子２０はキャビティ２１ａの非表示側Ｂの壁に付着する。この状態で電界を除去すると、表示素子２０は静電力やファンデルワールス力等の付着力によってキャビティ２１ａの壁に付着し、さらに、表示素子２０は周囲の液体２４の比重と略同一となっているので、安定して白表示状態を保持することができる。
【００２１】
図３(b) は、黒表示状態を示す。縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２に白表示とは逆の電界を印加すると、図３(b) に示すように、表示素子２０はキャビティ２１ａの表示側Ａの壁に付いて停止する。この状態で電界を除去しても白表示状態で説明したように、安定して黒表示状態を保持することができる。
【００２２】
(2) シート状表示媒体２全体の表示動作
まず、駆動装置３に新しい、または不要になった画像が表示されたシート状表示媒体２を装着し、図１(a) に示される状態にセッティングする。駆動装置３の駆動回路３３は、信号入力端子３３ａから画像信号Ｓが入力されると、画像信号Ｓに応じて縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２に電圧を印加する。例えば、縦方向線状電極群３１に画像信号Ｓを供給し、横方向線状電極群３２にライン選択信号を所望のタイミングで供給することによって２次元的に画像を表示することができる。
【００２３】
表示媒体２の各表示素子２０は、印加される電界の方向により図３(a) ，(b) ，に示されるいずれかの状態を取りながら、表示側Ａに画像を表示する。この表示媒体２を駆動装置３から分離すれば、紙の代替のように取り扱うことができる。そしてその画像が不要になれば再度駆動装置３に組み込むことによって繰り返し使用することが可能である。
【００２４】
上述した第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ) 表示素子２０の比重を周囲の液体２４と略同一としているので、慣性運動によって表示素子２０と周囲の液体２４の位置が入れ替わり難くなり、静電的ノイズや機械的振動に対しても十分に安定な無電源画像保持性を備えることができる。この結果、画像情報が記録された表示媒体２を駆動装置３から分離してもその安定な無電源画像保持性により、従来、ハンドリング中に時として画像の劣化が起こった問題が全く発生しなくなり、画像の堅牢性が大きく向上し、長期に亘って紙のように取り扱うことができ、また、繰り返し使用も可能になる。
(ロ) 電極の組合せを縦方向線状電極群３１と横方向線状電極群３２との組合せとしているので、マトリクス状の二次元駆動を行うことができ、電気的制御だけで表示媒体２に高速で画像を書き込むことが可能になる。従って、優れた高速応答性を備えることができる。
(ハ) 表示素子２０の表面の色を適宜選択することで、鮮明な表示を行えるので、品質の高い画像を得ることができる。
(ニ) 表示媒体２を駆動装置３に装着した状態で画像表示側Ａから画像書き換え中にも画像を見ることができ、高速で画像が次々に書き換わる動画も見ることができるので、ディスプレイとしても使用することができる。
【００２５】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るシート状表示装置を示す。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態において、表示素子２０を円柱状とし、支持体２１によって複数の表示素子２０を単層状態で二次元状に配列して支持し、装着口３０ａの内面に、対向するようにマトリクス状の透明の個別電極群３４，３４を配置し、１つの画素をｎ×ｍ個（例えば、５×５）の表示素子２０から構成したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００２６】
個別電極群３４は、透明の絶縁領域３４ａを介してインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる複数の個別電極３４ｂがマトリックス状に形成され、同一基板あるいは別基板上に設けられた薄膜トランジスタ等のスイッチング素子によって駆動されるようになっている。
【００２７】
図５は、表示素子２０を示す。表示素子２０は、中空円柱状のシェル２００を有し、シェル２００内に表示素子２０の比重が周囲の液体２４と略同一となるように制御された液体２０２（例えば液体２４と同一のもの）を封入したもので、４色を表示するように構成されている。シェル２００は、その周面に、周方向に等分に異なる色で塗り分けられた複数の表示領域、例えば、イエロー（Ｙ）が塗られたＹ表示領域２００Ｙ、マゼンタ（Ｍ）が塗られたＭ表示領域２００Ｍ、シアン（Ｃ）が塗られたＣ表示領域２００Ｃ、およびブラック（Ｋ）が塗られたＫ表示領域２００Ｋを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。ここでは、上半円部の表面、すなわち、Ｙ表示領域２００Ｙ、Ｍ表示領域２００Ｍの上半分、およびＣ表示領域２００Ｃの上半分が正の電荷を有し、下半円部の表面、すなわち、Ｋ表示領域２００Ｋ、Ｍ表示領域２００Ｍの下半分、およびＣ表示領域２００Ｃの下半分が負の電荷を有し、表示素子２０全体として正の正味電荷を有するものとする。
【００２８】
図６は、表示素子２０と個別電極群３４との位置関係を示す図であり、同図(a) は表示媒体２の厚み方向から見た図、同図(b) は表示側Ａから見た図である。個別電極群３４は、表示媒体２に接触するように配置される。１つの画素４は、ｎ×ｍ個（例えば、５×５）の表示素子２０から構成される。また、１つの画素４は、上下各２つの計４つの個別電極３４ｂによって駆動される。また、１つの画素４を駆動する４つの個別電極３４ｂに印加する直流電圧の＋，−の組合せにより、上向き、右向き、左向き、下向きの４つの向きの電界を画素４を構成するｎ×ｍ個の表示素子２０に一律に印加する。１つの画素４を複数（例えば２５個程度）の表示素子２０で構成することにより、駆動装置３に対する表示媒体２の位置精度を低くすることが可能になり、表示媒体２の着脱が容易となる。
【００２９】
次に、第２の実施の形態に係るシート状表示媒体２の一製造方法を説明する。まず、表示素子２０を一般的なマイクロカプセル製造法によって作製する。すなわち、液体２０２をポリエステルのシェル２００で被覆した円柱状のマイクロカプセル粒子を作製し、シェル２００表面を９０°毎にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の塗料でコーティングして複数の表示素子２０を作製する。一方、テフロンコーティングされて水平に置かれた金属基板上に支持体２１の下層側を構成するシリコーンゴムをシート状に薄く塗布し、硬化させておく。
【００３０】
次に、硬化したシリコーンゴムの上面に必要数の表示素子２０を円柱軸を水平にして置き、対向する電極との間で垂直方向の電界を印加するとともに、適度な機械的振動と勾配を与える。表示素子２０は、硬化したシート状のシリコーンゴム面上で円筒が寝た形で円柱軸が一方向に揃い、かつ、単層で密な状態に配列する。
【００３１】
表示素子２０を配列したシート状のシリコーンゴムの上に支持体２１の上層側を構成する硬化前のシリコーンゴムを塗布する。塗布したシリコーンゴムを脱泡した後、常温あるいは加熱状態で硬化させる。硬化終了後、その硬化したシートを金属基板から剥がす。
【００３２】
シリコーンゴムの薄膜を制御しながら、以上のプロセスを行うことによって、透明のシリコーンゴムからなる支持体２１の厚さ方向のほぼ中央位置に円柱状の表示素子２０が不規則的に単層で配列されたシートが作製される。この段階では、表示素子２０の周囲にキャビティ２１ａはまだ形成されていない。
【００３３】
そのシートをイソパラフィン系炭化水素やシリコーオイル等の液体に浸漬する。支持体２１のシリコーンゴムが膨潤してイソパラフィン系炭化水素やシリコーオイル等の液体２４で満たされたキャビティ２１ａが形成される。これは、シリコーンゴムは、有機溶媒に浸されると、膨潤する性質があるため、これを利用してキャビティ２１ａおよび液体２４を形成したものである。
【００３４】
後は、第１の実施の形態と同様に、支持体２１の表面を例えばポリエチレンテレフタレートフィルムの保護層２３でラミネートする。このようにしてシート状表示媒体２が完成する。
【００３５】
次に、第２の実施の形態に係るシート状表示装置１の動作を説明する。
(1) １つの表示素子２０の表示動作
図７は、１つの表示素子２０の表示動作を説明するための模式図であり、同図(a) はＹ表示状態、同図(b) はＭ表示状態、同図(c) はＣ表示状態、同図(d) はＫ表示状態を示す。上向きの電界を印加すると、同図(a) に示すように、正の電荷を持つ半円部が上側に位置し、Ｙ表示領域２００Ｙが上向きとなって、表示素子２０が上方向へ泳動し、Ｙ表示状態となる。右向きの電界を印加すると、同図(b) に示すように、正の電荷を持つ半円部が右側に位置し、Ｍ表示領域２００Ｍが上向きとなって、表示素子２０は右方向へ泳動し、Ｍ表示状態となる。左向きの電界を印加すると、同図(c) に示すように、正の電荷を持つ半円部が左側に位置し、Ｃ表示領域２００Ｃが上向きとなって、表示素子２０は左方向へ泳動し、Ｃ表示状態となる。下向きの電界を印加すると、同図(d) に示すように、正の電荷を持つ半円部が下側に位置し、Ｋ表示領域２００Ｋが上向きとなって、表示素子２０は下方向へ泳動し、Ｋ表示状態となる。表示素子２０が向きを変えてキャビティ２１ａ内面に一旦付着すると、電界が除去されても、表示素子２０の周面２１Ａとキャビティ２１ａ内面との間に作用する静電力やファンデルワールス力等の付着力によりその付着状態、すなわち表示状態が保持される。また、静電ノイズや機械的振動等によって静電力等の付着力が失われた場合でも、表示素子２０の比重を周囲の液体２４と略同一としているので、安定して画像表示状態を保持することができる。
【００３６】
(2) シート状表示媒体２全体の表示動作
図８は、表示媒体２の表示動作を示す図である。図８に示すように、入力された画像信号Ｓに応じて個別電極群３４に直流電圧を印加すると、１つの画素４を構成するｎ×ｍ個（５×５）の表示素子２０は、同じ方向の電界が印加され、同一の表示領域２００Ｋ，２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃが上向きとなって、表示側Ａに同一の色を表示する。図８に示すように、下向きの電界が印加された画素４Ａは、Ｋ表示状態となり、上向きの電界が印加された画素４Ｂは、Ｙ表示状態となり、右向きの電界が印加された画素４Ｃは、Ｍ表示状態となり、左向きの電界が印加された画素４Ｄは、Ｃ表示状態となる。
【００３７】
上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に安定した無電画像保持性および優れた高速応答性を備えることができる。
また、周面が４色で塗り分けられた表示素子２０を用いているので４色の表示を行うことができる。また、各色の表示面積率を変化させることにより、中間調の混色を容易に表示することができる。従って、優れたカラー化および多色化対応性を備えることができる。
また、表示素子２０の周面の色を適宜選択することで、鮮明な多色表示を行え、品質の高い画像を得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るシート状表示装置を説明する。図９は、第３の実施の形態に係る表示素子２０を示す。この表示素子２０は、第２の実施の形態において、３色を表示するように構成したものである。すなわち、シェル２００は、その周面に、周方向に等分に異なる色で塗り分けられた複数の表示領域、例えば、イエロー（Ｙ）が塗られたＹ表示領域２００Ｙ、マゼンタ（Ｍ）が塗られたＭ表示領域２００Ｍ、およびシアン（Ｃ）が塗られたＣ表示領域２００Ｃを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。ここでは、上半円部の表面、すなわち、Ｙ表示領域２００Ｙを中心とする上半分が正の電荷を有し、下半円部の表面、すなわち、Ｍ表示領域２００ＭおよびＣ表示領域２００Ｃからなる下半分が負の電荷を有し、表示素子２０全体として正の正味電荷を有するものとする。
【００３９】
図１０(a) は、電界印加方向を説明するための図、同図(b) は表示素子２０と個別電極群３４との位置関係を示す図である。１の画素４は、１つの表示素子２０から構成され、図１０(a) に示すように、１つの表示素子２０を正三角形の頂点に位置する３つの個別電極３４ｂによって駆動される。すなわち、３つの個別電極３４ｂのうち２つの個別電極３４ｂを同電位にし、残りの１つの個別電極３４ｂを他電位とすることによって、図１０(a) の６つの電界の方向のうち画像信号に応じた方向の電界を選択し印加する。
従って、表示媒体２における表示素子２０と個別電極３４ｂの位置関係は、図１０(b) に示す位置関係となり、左側の表示素子２０は、(イ) で示す３つの個別電極３４ｂで駆動し、中央の表示素子２０は、(ロ) で示す３つの個別電極３４ｂで駆動し、右側の表示素子２０は、(ハ) で示す３つの個別電極３４ｂで駆動する。
【００４０】
例えば、図１０(b) に示すように、右下向きの電界が印加された画素４Ｅは、正の電荷を持つ半円部が右下側に位置し、Ｍ表示領域２００Ｍが上向きとなって、表示素子２０が右下方向へ泳動し、Ｍ表示状態となる。また、上向きの電界が印加された画素４Ｆは、正の電荷を持つ半円部が上側に位置し、Ｙ表示領域２００Ｙが上向きとなって、表示素子２０は上方向へ泳動し、Ｙ表示状態となる。また、左下向きの電界が印加された画素４Ｇは、正の電荷を持つ半円部が左下側に位置し、Ｃ表示領域２００Ｃが上向きとなって、表示素子２０は左下方向へ泳動し、Ｃ表示状態となる。電界を除去した動作は、第１および第２の実施の形態で説明したように、安定して画像表示状態を保持することができる。
【００４１】
上述のように構成された第３の実施の形態によれば、周面が３色で塗り分けられた表示素子２０を用いているので３色の表示を行うことができ、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００４２】
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る表示素子を示す。この表示素子２０は、中空球状のシェル２００を有し、シェル２００内に表示素子２０が液体２４と略同一の比重となるように制御された多孔質体２０３を配置したもので、２色を表示するように構成されている。また、シェル２００は、外面が半球毎に異なる色、例えば、黒色（Ｋ）と白色（Ｗ）に塗り分けられたＫ表示領域２００ＫおよびＷ表示領域２００Ｗを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されずに種々な実施の形態が可能である。例えば、上記実施の形態では、表示媒体２を駆動装置３にセットする際、表示媒体２を駆動装置３にスライドさせるようにしたが、表示媒体２を内側に縦方向線状電極と横方向線状電極が形成された一対の部材で挾み込むようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、電極の組合せとして縦方向線状電極と横方向線状電極の場合について説明したが、面状電極とマトリクス電極群との組合せとしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示素子の表面の色を適宜選択することで、鮮明な表示を行えるので、品質の高い画像を得ることができる。
また、表示媒体に電界を印加する一対の電極に、縦方向線状電極群と横方向線状電極群との組合せ、面状電極とマトリクス状の個別電極群との組合せ、あるいはマトリクス状の個別電極群同士の組合せを用いることで、マトリクス状の二次元駆動を行うことができるので、シート状表示媒体に高速で画像を書き込むことが可能になり、優れた高速応答性を備えることができる。
また、表示素子の比重を周囲の透光性液体と略同一としているので、静電的ノイズや機械的振動に対しても十分に安定な無電源画像保持性を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) は本発明の第１の実施の形態に係るシート状表示装置の装着状態を示す断面図、(b) はその分離状態を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るシート状表示装置の表示態様を示す図であり、(a) は白表示状態を示す断面図、(b) は黒表示状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るシート状表示装置の断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図６】第２の実施の形態における表示素子と個別電極群との位置関係を示す図であり、(a) は表示媒体の厚み方向から見た図、(b) は表示側から見た図である。
【図７】第２の実施の形態における１つの表示素子の表示動作を説明するための模式図であり、(a) はＹ表示状態、(b) はＭ表示状態、(c) はＣ表示状態、(d) はＫ表示状態を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係るシート表示媒体の表示動作を示す図である。
【図９】第３の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図１０】 (a) ，(b) は第３の実施の形態を説明するための図であり、(a) は電界印加方向を説明するための図、(b) は表示素子と個別電極群との位置関係を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図１２】 (a) は従来のシート状表示装置を示す断面図、(b) はその要部断面図である。
【符号の説明】
１ シート状表示装置
２ シート状表示媒体
３ 駆動装置
４ 画素
２０ 表示素子
２１ 支持体
２１ａ キャビティ
２２ 磁性層
２３ 保護層
２４ 液体
３０ ケース
３０ａ 装着口
３０ｂ 当接部
３１ 縦方向線状電極群
３１ａ 絶縁領域
３１ｂ 縦方向線状電極
３２ 横方向線状電極群
３３ 駆動回路
３４ 個別電極群
３４ａ 絶縁領域
３４ｂ 個別電極
２００ シェル
２００Ｗ 白色表示領域
２００Ｙ Ｙ表示領域
２００Ｍ Ｍ表示領域
２００Ｃ Ｃ表示領域
２００Ｋ Ｋ表示領域
２０１ 磁性粒子
２０２ 液体
２０３ 多孔質体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動現象を利用したシート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法に関し、特に、紙の代替特性の高いシート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報処理機器の発展は、オフィスの業務の生産性を大きく向上させた一方、情報用紙の消費の大幅な増加も招いた。これは、地球環境保護の観点から好ましいものとは言えない。これに対して、紙のリサイクル、非木材紙、書き換え可能なシート状表示媒体の開発等が鋭意進められている。それぞれが用途に応じた目的を持つが、中でも書き換え可能なシート状表示媒体は、一度製造されてユーザまで届けば、以後は流通／再生といったプロセスを必要とすることなく、紙の代替、または新しいツールとしての価値をもたらすものとして期待されている。
【０００３】
このような従来のシート状表示装置として、例えば、ＵＳＰ４，１２６，８５４号に示されるものがある。
図１２(a) ，(b) は、そのシート状表示装置を示す。このシート状表示装置１００は、図１２(a) に示すように、２色粒子回転型のものであり、表示体１１０と、この表示体１１０を駆動する駆動装置１２０とから構成されている。表示体１１０は、複数の２色粒子１１１を２次元状に配置して支持する透明の支持体１１２を備えている。この支持体１１２は、図１２(b) に示すように、各２色粒子１１１の周囲にキャビティ１１２ａを形成し、キャビティ１１２ａを透明の液体１１３で満たして２色粒子１１１を液体１１３中に浮遊させている。２色粒子１１１は、半球毎に黒色表示領域１１１ａと白色表示領域１１１ｂが形成され、液体１１３中で表面が異なる電荷を有し、かつ、粒子１１１全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。同図の場合は、黒色表示領域１１１ａは正の電荷、白色表示領域１１３ｂは負の電荷をそれぞれ有し、正の正味電荷を有している。駆動装置１２０は、表示体１１０の表示側Ａに配置された縦方向線状電極群１２１、およびこの電極群１２１を支持する第１の基板１２２と、表示体１１０の表示側Ａと反対側Ｂに配置された横方向線状電極群１２３、およびこの電極群１２３を支持する第２の基板１２４と、両電極群１２１，１２３に画像信号に応じて電圧を印加する電源１２５を備えている。
【０００４】
上記構成のシート状表示装置１００において、電源１２５から画像信号に応じて両電極群１２１，１２３に電圧を印加し、外側から表示体１１０に電界を印加すると、２色粒子１１１はその双極子状の表面電荷分布から電界方向に対して安定な姿勢をとるように必要に応じて回転運動を起こす。この結果、表示側Ａの画像観察者に対して画像信号に応じた半球を向けることができ、白および黒からなる画像を表示できる。さらに、２色粒子１１１は、粒子１１１全体として一定の正味電荷を有するため、回転運動と同時に並進運動を起こし、キャビティ１１２ａの壁に付着する。一旦キャビティ１１２ａの壁に付着すると、電界が除去されても２色粒子１１１は静電力やファンデルワールス力等の付着力によってキャビティ１１２ａの壁に留まろうとし、これが無電源画像保持性を与えている。また、電界制御のみで画像の書き込みが可能なため、二次元駆動等によって高速な表示が可能となり、色素の添加によって高いコントラストが得易いという特長がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のシート状表示装置１００によると、電界が除去された後、外部からハンドリング中の摩擦帯電等の静電的なノイズが入ると、その電界方向に２色粒子１１１が回転したり、機械的な振動や衝撃が加わると２色粒子１１１と液体１１３の比重差によってキャビティ１１２ａの壁から２色粒子１１１が離れて、無電源画像保持性が損なわれる場合があった。例えば、２色粒子１１１の比重は１．１〜１．３であり、その周囲の液体１１３に用いられるイソパラフィン系炭化水素やシリコーンオイルの比重は０．８〜１．０であり、両者には０．２５前後の比重差がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高画質で高速応答性を有し、静電的ノイズや機械的振動に対しても十分に安定な無電源画像保持性を備え、紙の代替特性の高いシート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、表示された画像を保持するシート状表示媒体において、表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子と、複数のキャビティを有し、前記複数の表示素子を前記複数のキャビティ内に充填した透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浮遊させて二次元状に配列した透明のシート状支持体を備え、前記複数の表示素子は、中空部を有する殻と、前記中空部に封入され、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体とを備えたことを特徴とするシート状表示媒体を提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するため、画像を表示して保持するシート状表示装置において、表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子と、複数のキャビティを有するとともに、一方の面に画像表示面を有し、前記複数の表示素子を前記複数のキャビティ内に充填した透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浮遊させて二次元状に配列した透明のシート状支持体と、前記複数の表示素子に画像信号に応じた方向の電界を印加して前記複数の表示領域の１つを前記画像表示面に向ける電界印加手段を備え、前記複数の表示素子は、中空部を有する殻と、前記中空部に封入され、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体とを備えたことを特徴とするシート状表示装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するため、表示された画像を保持するシート状表示媒体の製造方法において、表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子を作製し、前記複数の表示素子を透明のシート状ゴム部材の内部に二次元状に配列して支持し、前記シート状ゴム部材を透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浸漬して前記シート状ゴム部材を膨潤させ、これによって前記複数の表示素子を前記透光性液体中に浮遊させて支持し、前記複数の表示素子の作製は、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体をシェルで被覆して構成することを特徴とするシート状表示媒体の製造方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１(a) は、本発明の第１の実施の形態に係るシート状表示装置の装着状態を示し、同図(b) は、その分離状態を示す。このシート状表示装置１は、シート状表示媒体２と、シート状表示媒体２を駆動する駆動装置３とから構成され、シート状表示媒体２は、駆動装置３に対し同図矢印Ｘ方向へ挿入および引出し可能になっている。
【００１１】
シート状表示媒体２は、複数の表示素子２０を二次元状に配列して支持する透明の支持体２１と、支持体２１の表面を覆う透明の保護層２３とから構成されている。支持体２１は、各表示素子２０の周囲にキャビティ２１ａを形成し、キャビティ２１ａを透明の液体２４で満たして表示素子２０を液体２４中に浮遊させている。
【００１２】
支持体２１には、例えば、シリコーンゴム等の透明エラストマーを用いることができる。保護層２３には、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の透明のプラスチックフィルムを用いることができる。
【００１３】
駆動装置３は、透明のプラスチック等からなるケース３０を有している。このケース３０は、シート状表示媒体２が装着される装着口３０ａと、シート状表示媒体２を位置決めする当接部３０ｂとを備えている。装着口３０ａの表示側Ａの内面には、透明の縦方向線状電極群３１を配置し、装着口３０ａの非表示側Ｂの内面には、横方向線状電極群３２を配置している。また、駆動装置３は、ケース３０内にシート状表示媒体２を駆動する駆動回路３３を備えている。
【００１４】
縦方向線状電極群３１は、透明の絶縁領域３１ａを介してインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる複数の縦方向線状電極３１ｂをストライプ状に形成したものである。横方向線状電極群３２は、絶縁領域を介して複数の縦方向線状電極３１ｂと直交する方向に複数の横方向線状電極をストライプ状に形成したものである。縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２は、同一基板あるいは別基板上に設けられた薄膜トランジスタ等のスイッチング素子によって駆動されるようになっている。
【００１５】
駆動回路３３は、信号入力端子３３ａをケース３０から導出し、この信号入力端子３３ａに入力される画像信号Ｓに応じて両電極群３１，３２に直流電圧を印加することで表示素子２０に電界を印加するようになっている。
【００１６】
図２は、表示素子２０を示す。表示素子２０は、中空球状のシェル２００を有し、シェル２００内に表示素子２０が液体２４と略同一の比重となるように制御された液体２０２（例えば液体２４と同一のもの）を封入したもので、２色を表示するように構成されている。また、シェル２００は、外面が半球毎に異なる色、例えば、黒色（Ｋ）と白色（Ｗ）に塗り分けられたＫ表示領域２００ＫおよびＷ表示領域２００Ｗを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。ここでは、Ｋ表示領域２００Ｋが正の電荷、Ｗ表示領域２００Ｗが負の電荷を有し、表示素子２０全体として正の正味電荷を有するものとする。なお、本実施の形態では、１つの表示素子２０で１画素を構成しているが、複数の表示素子２０で１画素を構成してもよい。これにより、駆動装置３（線状電極群３１，３２）に対する表示媒体２の位置精度を低くすることが可能になり、また、多階調表示が容易となる。
【００１７】
次に、第１の実施の形態に係るシート状表示媒体２の一製造方法を説明する。まず、表示素子２０を一般的なマイクロカプセル製造法によって作製する。すなわち、液体２０２として例えばシリコーンオイルをポリエチレンのシェル２００で被覆した直径約１００ミクロンのマイクロカプセル粒子を作製し、シェル２００表面を半球毎に白色塗料と黒色塗料でコーティングして複数の表示素子２０を作製する。なお、シェル２００が透明物質で、マイクロカプセル粒子内のシリコーンオイルが黒色の場合には、シェル２００の表面の半球のみを白色塗料でコーティングして表示素子２０を作製してもよい。この場合は、例えば、マイクロカプセル粒子を平面上に並べて軽く固定し、スプレーあるいは蒸着によってシェル２００の表面の半球のみを白色塗料で容易にコーティングすることができる。
【００１８】
次に、これら半球毎に色分けされた複数の表示素子２０を用いてシート状表示媒体２を作製するプロセスについて述べる。半球毎に色分けされた複数の表示素子２０と硬化前のシリコーンゴムとを混合し、これを脱泡した後、表示素子２０の１〜３層分の厚さにコーティングする。シリコーンゴムが硬化した後、これをイソパラフィン系炭化水素やシリコーンオイルに浸漬する。するとシリコーンゴムが膨潤し、膨潤しない各表示素子２０の周囲には液体２４で満たされたキャビティ２１ａが形成される。これで表示媒体２の基本機能はほぼ作られたことになるが、紙の代替として使うために、このシートを例えばポリエチレンテレフタレートフィルムの保護層２３でラミネートする。
【００１９】
以上でシート状表示媒体２が完成する。なお、表示素子２０の表面は、コーティングされた半球とされていない半球、あるいは半球毎に異なった塗料でコーティングされることにより、自動的に液体２４中での界面電位に半球毎の差が現れ、例えば、黒半球表面が相対的に正、白半球表面が相対的に負といった電荷を持ち、これが回転の駆動力となる。
【００２０】
次に、第１の実施の形態に係るシート状表示装置１の動作を説明する。
(1) １つの表示素子２０の表示動作
図３(a) は、白表示動作を示す。縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２に表示側Ａから非表示側Ｂに向かう電界を印加すると、表示素子２０は、その双極子状の表面電荷分布から電界方向に対して安定な姿勢をとるように必要に応じて回転運動を起こす。この結果、表示側Ａの画像観察者に対して画像信号に応じた半球を向け、白からなる画像を表示する。さらに、表示素子２０は、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するため、回転運動と同時に並進運動を起こし、キャビティ２１ａの壁に付着する。図３(a) の場合は、表示素子２０はキャビティ２１ａの非表示側Ｂの壁に付着する。この状態で電界を除去すると、表示素子２０は静電力やファンデルワールス力等の付着力によってキャビティ２１ａの壁に付着し、さらに、表示素子２０は周囲の液体２４の比重と略同一となっているので、安定して白表示状態を保持することができる。
【００２１】
図３(b) は、黒表示状態を示す。縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２に白表示とは逆の電界を印加すると、図３(b) に示すように、表示素子２０はキャビティ２１ａの表示側Ａの壁に付いて停止する。この状態で電界を除去しても白表示状態で説明したように、安定して黒表示状態を保持することができる。
【００２２】
(2) シート状表示媒体２全体の表示動作
まず、駆動装置３に新しい、または不要になった画像が表示されたシート状表示媒体２を装着し、図１(a) に示される状態にセッティングする。駆動装置３の駆動回路３３は、信号入力端子３３ａから画像信号Ｓが入力されると、画像信号Ｓに応じて縦方向線状電極群３１および横方向線状電極群３２に電圧を印加する。例えば、縦方向線状電極群３１に画像信号Ｓを供給し、横方向線状電極群３２にライン選択信号を所望のタイミングで供給することによって２次元的に画像を表示することができる。
【００２３】
表示媒体２の各表示素子２０は、印加される電界の方向により図３(a) ，(b) ，に示されるいずれかの状態を取りながら、表示側Ａに画像を表示する。この表示媒体２を駆動装置３から分離すれば、紙の代替のように取り扱うことができる。そしてその画像が不要になれば再度駆動装置３に組み込むことによって繰り返し使用することが可能である。
【００２４】
上述した第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ) 表示素子２０の比重を周囲の液体２４と略同一としているので、慣性運動によって表示素子２０と周囲の液体２４の位置が入れ替わり難くなり、静電的ノイズや機械的振動に対しても十分に安定な無電源画像保持性を備えることができる。この結果、画像情報が記録された表示媒体２を駆動装置３から分離してもその安定な無電源画像保持性により、従来、ハンドリング中に時として画像の劣化が起こった問題が全く発生しなくなり、画像の堅牢性が大きく向上し、長期に亘って紙のように取り扱うことができ、また、繰り返し使用も可能になる。
(ロ) 電極の組合せを縦方向線状電極群３１と横方向線状電極群３２との組合せとしているので、マトリクス状の二次元駆動を行うことができ、電気的制御だけで表示媒体２に高速で画像を書き込むことが可能になる。従って、優れた高速応答性を備えることができる。
(ハ) 表示素子２０の表面の色を適宜選択することで、鮮明な表示を行えるので、品質の高い画像を得ることができる。
(ニ) 表示媒体２を駆動装置３に装着した状態で画像表示側Ａから画像書き換え中にも画像を見ることができ、高速で画像が次々に書き換わる動画も見ることができるので、ディスプレイとしても使用することができる。
【００２５】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るシート状表示装置を示す。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態において、表示素子２０を円柱状とし、支持体２１によって複数の表示素子２０を単層状態で二次元状に配列して支持し、装着口３０ａの内面に、対向するようにマトリクス状の透明の個別電極群３４，３４を配置し、１つの画素をｎ×ｍ個（例えば、５×５）の表示素子２０から構成したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００２６】
個別電極群３４は、透明の絶縁領域３４ａを介してインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる複数の個別電極３４ｂがマトリックス状に形成され、同一基板あるいは別基板上に設けられた薄膜トランジスタ等のスイッチング素子によって駆動されるようになっている。
【００２７】
図５は、表示素子２０を示す。表示素子２０は、中空円柱状のシェル２００を有し、シェル２００内に表示素子２０の比重が周囲の液体２４と略同一となるように制御された液体２０２（例えば液体２４と同一のもの）を封入したもので、４色を表示するように構成されている。シェル２００は、その周面に、周方向に等分に異なる色で塗り分けられた複数の表示領域、例えば、イエロー（Ｙ）が塗られたＹ表示領域２００Ｙ、マゼンタ（Ｍ）が塗られたＭ表示領域２００Ｍ、シアン（Ｃ）が塗られたＣ表示領域２００Ｃ、およびブラック（Ｋ）が塗られたＫ表示領域２００Ｋを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。ここでは、上半円部の表面、すなわち、Ｙ表示領域２００Ｙ、Ｍ表示領域２００Ｍの上半分、およびＣ表示領域２００Ｃの上半分が正の電荷を有し、下半円部の表面、すなわち、Ｋ表示領域２００Ｋ、Ｍ表示領域２００Ｍの下半分、およびＣ表示領域２００Ｃの下半分が負の電荷を有し、表示素子２０全体として正の正味電荷を有するものとする。
【００２８】
図６は、表示素子２０と個別電極群３４との位置関係を示す図であり、同図(a) は表示媒体２の厚み方向から見た図、同図(b) は表示側Ａから見た図である。個別電極群３４は、表示媒体２に接触するように配置される。１つの画素４は、ｎ×ｍ個（例えば、５×５）の表示素子２０から構成される。また、１つの画素４は、上下各２つの計４つの個別電極３４ｂによって駆動される。また、１つの画素４を駆動する４つの個別電極３４ｂに印加する直流電圧の＋，−の組合せにより、上向き、右向き、左向き、下向きの４つの向きの電界を画素４を構成するｎ×ｍ個の表示素子２０に一律に印加する。１つの画素４を複数（例えば２５個程度）の表示素子２０で構成することにより、駆動装置３に対する表示媒体２の位置精度を低くすることが可能になり、表示媒体２の着脱が容易となる。
【００２９】
次に、第２の実施の形態に係るシート状表示媒体２の一製造方法を説明する。まず、表示素子２０を一般的なマイクロカプセル製造法によって作製する。すなわち、液体２０２をポリエステルのシェル２００で被覆した円柱状のマイクロカプセル粒子を作製し、シェル２００表面を９０°毎にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の塗料でコーティングして複数の表示素子２０を作製する。一方、テフロンコーティングされて水平に置かれた金属基板上に支持体２１の下層側を構成するシリコーンゴムをシート状に薄く塗布し、硬化させておく。
【００３０】
次に、硬化したシリコーンゴムの上面に必要数の表示素子２０を円柱軸を水平にして置き、対向する電極との間で垂直方向の電界を印加するとともに、適度な機械的振動と勾配を与える。表示素子２０は、硬化したシート状のシリコーンゴム面上で円筒が寝た形で円柱軸が一方向に揃い、かつ、単層で密な状態に配列する。
【００３１】
表示素子２０を配列したシート状のシリコーンゴムの上に支持体２１の上層側を構成する硬化前のシリコーンゴムを塗布する。塗布したシリコーンゴムを脱泡した後、常温あるいは加熱状態で硬化させる。硬化終了後、その硬化したシートを金属基板から剥がす。
【００３２】
シリコーンゴムの薄膜を制御しながら、以上のプロセスを行うことによって、透明のシリコーンゴムからなる支持体２１の厚さ方向のほぼ中央位置に円柱状の表示素子２０が不規則的に単層で配列されたシートが作製される。この段階では、表示素子２０の周囲にキャビティ２１ａはまだ形成されていない。
【００３３】
そのシートをイソパラフィン系炭化水素やシリコーオイル等の液体に浸漬する。支持体２１のシリコーンゴムが膨潤してイソパラフィン系炭化水素やシリコーオイル等の液体２４で満たされたキャビティ２１ａが形成される。これは、シリコーンゴムは、有機溶媒に浸されると、膨潤する性質があるため、これを利用してキャビティ２１ａおよび液体２４を形成したものである。
【００３４】
後は、第１の実施の形態と同様に、支持体２１の表面を例えばポリエチレンテレフタレートフィルムの保護層２３でラミネートする。このようにしてシート状表示媒体２が完成する。
【００３５】
次に、第２の実施の形態に係るシート状表示装置１の動作を説明する。
(1) １つの表示素子２０の表示動作
図７は、１つの表示素子２０の表示動作を説明するための模式図であり、同図(a) はＹ表示状態、同図(b) はＭ表示状態、同図(c) はＣ表示状態、同図(d) はＫ表示状態を示す。上向きの電界を印加すると、同図(a) に示すように、正の電荷を持つ半円部が上側に位置し、Ｙ表示領域２００Ｙが上向きとなって、表示素子２０が上方向へ泳動し、Ｙ表示状態となる。右向きの電界を印加すると、同図(b) に示すように、正の電荷を持つ半円部が右側に位置し、Ｍ表示領域２００Ｍが上向きとなって、表示素子２０は右方向へ泳動し、Ｍ表示状態となる。左向きの電界を印加すると、同図(c) に示すように、正の電荷を持つ半円部が左側に位置し、Ｃ表示領域２００Ｃが上向きとなって、表示素子２０は左方向へ泳動し、Ｃ表示状態となる。下向きの電界を印加すると、同図(d) に示すように、正の電荷を持つ半円部が下側に位置し、Ｋ表示領域２００Ｋが上向きとなって、表示素子２０は下方向へ泳動し、Ｋ表示状態となる。表示素子２０が向きを変えてキャビティ２１ａ内面に一旦付着すると、電界が除去されても、表示素子２０の周面２１Ａとキャビティ２１ａ内面との間に作用する静電力やファンデルワールス力等の付着力によりその付着状態、すなわち表示状態が保持される。また、静電ノイズや機械的振動等によって静電力等の付着力が失われた場合でも、表示素子２０の比重を周囲の液体２４と略同一としているので、安定して画像表示状態を保持することができる。
【００３６】
(2) シート状表示媒体２全体の表示動作
図８は、表示媒体２の表示動作を示す図である。図８に示すように、入力された画像信号Ｓに応じて個別電極群３４に直流電圧を印加すると、１つの画素４を構成するｎ×ｍ個（５×５）の表示素子２０は、同じ方向の電界が印加され、同一の表示領域２００Ｋ，２００Ｙ，２００Ｍ，２００Ｃが上向きとなって、表示側Ａに同一の色を表示する。図８に示すように、下向きの電界が印加された画素４Ａは、Ｋ表示状態となり、上向きの電界が印加された画素４Ｂは、Ｙ表示状態となり、右向きの電界が印加された画素４Ｃは、Ｍ表示状態となり、左向きの電界が印加された画素４Ｄは、Ｃ表示状態となる。
【００３７】
上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に安定した無電画像保持性および優れた高速応答性を備えることができる。
また、周面が４色で塗り分けられた表示素子２０を用いているので４色の表示を行うことができる。また、各色の表示面積率を変化させることにより、中間調の混色を容易に表示することができる。従って、優れたカラー化および多色化対応性を備えることができる。
また、表示素子２０の周面の色を適宜選択することで、鮮明な多色表示を行え、品質の高い画像を得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るシート状表示装置を説明する。図９は、第３の実施の形態に係る表示素子２０を示す。この表示素子２０は、第２の実施の形態において、３色を表示するように構成したものである。すなわち、シェル２００は、その周面に、周方向に等分に異なる色で塗り分けられた複数の表示領域、例えば、イエロー（Ｙ）が塗られたＹ表示領域２００Ｙ、マゼンタ（Ｍ）が塗られたＭ表示領域２００Ｍ、およびシアン（Ｃ）が塗られたＣ表示領域２００Ｃを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。ここでは、上半円部の表面、すなわち、Ｙ表示領域２００Ｙを中心とする上半分が正の電荷を有し、下半円部の表面、すなわち、Ｍ表示領域２００ＭおよびＣ表示領域２００Ｃからなる下半分が負の電荷を有し、表示素子２０全体として正の正味電荷を有するものとする。
【００３９】
図１０(a) は、電界印加方向を説明するための図、同図(b) は表示素子２０と個別電極群３４との位置関係を示す図である。１の画素４は、１つの表示素子２０から構成され、図１０(a) に示すように、１つの表示素子２０を正三角形の頂点に位置する３つの個別電極３４ｂによって駆動される。すなわち、３つの個別電極３４ｂのうち２つの個別電極３４ｂを同電位にし、残りの１つの個別電極３４ｂを他電位とすることによって、図１０(a) の６つの電界の方向のうち画像信号に応じた方向の電界を選択し印加する。
従って、表示媒体２における表示素子２０と個別電極３４ｂの位置関係は、図１０(b) に示す位置関係となり、左側の表示素子２０は、(イ) で示す３つの個別電極３４ｂで駆動し、中央の表示素子２０は、(ロ) で示す３つの個別電極３４ｂで駆動し、右側の表示素子２０は、(ハ) で示す３つの個別電極３４ｂで駆動する。
【００４０】
例えば、図１０(b) に示すように、右下向きの電界が印加された画素４Ｅは、正の電荷を持つ半円部が右下側に位置し、Ｍ表示領域２００Ｍが上向きとなって、表示素子２０が右下方向へ泳動し、Ｍ表示状態となる。また、上向きの電界が印加された画素４Ｆは、正の電荷を持つ半円部が上側に位置し、Ｙ表示領域２００Ｙが上向きとなって、表示素子２０は上方向へ泳動し、Ｙ表示状態となる。また、左下向きの電界が印加された画素４Ｇは、正の電荷を持つ半円部が左下側に位置し、Ｃ表示領域２００Ｃが上向きとなって、表示素子２０は左下方向へ泳動し、Ｃ表示状態となる。電界を除去した動作は、第１および第２の実施の形態で説明したように、安定して画像表示状態を保持することができる。
【００４１】
上述のように構成された第３の実施の形態によれば、周面が３色で塗り分けられた表示素子２０を用いているので３色の表示を行うことができ、第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００４２】
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る表示素子を示す。この表示素子２０は、中空球状のシェル２００を有し、シェル２００内に表示素子２０が液体２４と略同一の比重となるように制御された多孔質体２０３を配置したもので、２色を表示するように構成されている。また、シェル２００は、外面が半球毎に異なる色、例えば、黒色（Ｋ）と白色（Ｗ）に塗り分けられたＫ表示領域２００ＫおよびＷ表示領域２００Ｗを備え、液体２４中で表面が相対的に正負に帯電し、かつ、表示素子２０全体として一定の正味電荷を有するように構成されている。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されずに種々な実施の形態が可能である。例えば、上記実施の形態では、表示媒体２を駆動装置３にセットする際、表示媒体２を駆動装置３にスライドさせるようにしたが、表示媒体２を内側に縦方向線状電極と横方向線状電極が形成された一対の部材で挾み込むようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、電極の組合せとして縦方向線状電極と横方向線状電極の場合について説明したが、面状電極とマトリクス電極群との組合せとしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示素子の表面の色を適宜選択することで、鮮明な表示を行えるので、品質の高い画像を得ることができる。
また、表示媒体に電界を印加する一対の電極に、縦方向線状電極群と横方向線状電極群との組合せ、面状電極とマトリクス状の個別電極群との組合せ、あるいはマトリクス状の個別電極群同士の組合せを用いることで、マトリクス状の二次元駆動を行うことができるので、シート状表示媒体に高速で画像を書き込むことが可能になり、優れた高速応答性を備えることができる。
また、表示素子の比重を周囲の透光性液体と略同一としているので、静電的ノイズや機械的振動に対しても十分に安定な無電源画像保持性を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) は本発明の第１の実施の形態に係るシート状表示装置の装着状態を示す断面図、(b) はその分離状態を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るシート状表示装置の表示態様を示す図であり、(a) は白表示状態を示す断面図、(b) は黒表示状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るシート状表示装置の断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図６】第２の実施の形態における表示素子と個別電極群との位置関係を示す図であり、(a) は表示媒体の厚み方向から見た図、(b) は表示側から見た図である。
【図７】第２の実施の形態における１つの表示素子の表示動作を説明するための模式図であり、(a) はＹ表示状態、(b) はＭ表示状態、(c) はＣ表示状態、(d) はＫ表示状態を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係るシート表示媒体の表示動作を示す図である。
【図９】第３の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図１０】 (a) ，(b) は第３の実施の形態を説明するための図であり、(a) は電界印加方向を説明するための図、(b) は表示素子と個別電極群との位置関係を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る表示素子の断面図である。
【図１２】 (a) は従来のシート状表示装置を示す断面図、(b) はその要部断面図である。
【符号の説明】
１ シート状表示装置
２ シート状表示媒体
３ 駆動装置
４ 画素
２０ 表示素子
２１ 支持体
２１ａ キャビティ
２２ 磁性層
２３ 保護層
２４ 液体
３０ ケース
３０ａ 装着口
３０ｂ 当接部
３１ 縦方向線状電極群
３１ａ 絶縁領域
３１ｂ 縦方向線状電極
３２ 横方向線状電極群
３３ 駆動回路
３４ 個別電極群
３４ａ 絶縁領域
３４ｂ 個別電極
２００ シェル
２００Ｗ 白色表示領域
２００Ｙ Ｙ表示領域
２００Ｍ Ｍ表示領域
２００Ｃ Ｃ表示領域
２００Ｋ Ｋ表示領域
２０１ 磁性粒子
２０２ 液体
２０３ 多孔質体
Claims (13)
- 表示された画像を保持するシート状表示媒体において、
表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子と、
複数のキャビティを有し、前記複数の表示素子を前記複数のキャビティ内に充填した透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浮遊させて二次元状に配列した透明のシート状支持体を備え、
前記複数の表示素子は、中空部を有する殻と、前記中空部に封入され、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体とを備えたことを特徴とするシート状表示媒体。 - 前記複数の表示素子の前記殻は、透明の殻であり、前記液体は、特定の色を有し、前記複数の表示領域は、そのうちの１つの前記表示領域が前記透明の殻を通して前記液体の前記特定の色を表示する構成の請求項１記載のシート状表示媒体。
- 前記複数の表示素子の前記殻は、球状を有し、前記複数の表示領域は、前記球状の前記殻の表面に半球毎に形成され、２色を表示する構成の請求項１記載のシート状表示媒体。
- 前記複数の表示素子の前記殻は、円柱，角柱等の柱状を有し、前記複数の表示領域は、前記柱状の前記殻の周面に均等に形成された構成の請求項１記載のシート状表示媒体。
- 画像を表示して保持するシート状表示装置において、
表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子と、
複数のキャビティを有するとともに、一方の面に画像表示面を有し、前記複数の表示素子を前記複数のキャビティ内に充填した透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浮遊させて二次元状に配列した透明のシート状支持体と、
前記複数の表示素子に画像信号に応じた方向の電界を印加して前記複数の表示領域の１つを前記画像表示面に向ける電界印加手段を備え、
前記複数の表示素子は、中空部を有する殻と、前記中空部に封入され、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体とを備えたことを特徴とするシート状表示装置。 - 前記複数の表示素子の前記殻は、透明の殻であり、前記液体は、特定の色を有し、前記複数の表示領域は、そのうちの１つの前記表示領域が前記透明の殻を通して前記液体の前記特定の色を表示する構成の請求項５記載のシート状表示装置。
- 前記複数の表示素子の前記殻は、球状を有し、前記複数の表示領域は、前記球状の前記殻の表面に半球毎に形成され、２色を表示する構成の請求項５記載のシート状表示装置。
- 前記複数の表示素子の前記殻は、円柱，角柱等の柱状を有し、前記複数の表示領域は、前記柱状の前記殻の周面に均等に形成された構成の請求項５記載のシート状表示装置。
- 前記電圧印加手段は、シート状支持体の前記画像表示面と前記画像表示面と反対の面に接触する一対の電極によって構成された請求項５記載のシート状表示装置。
- 前記一対の電極は、縦方向線状電極群と横方向線状電極群との組合せ、面状電極とマトリクス状の個別電極群との組合せ、あるいはマトリクス状の個別電極群同士の組合せから構成された請求項９記載のシート状表示装置。
- 前記シート状支持体は、前記一対の電極に対し着脱可能とした構成の請求項９記載のシート状表示装置。
- 前記複数の表示素子の前記殻は、円柱，角柱等の柱状を有し、前記複数の表示領域は、前記柱状の周面に３色または４色を表示する構成の請求項５記載のシート状表示装置。
- 表示された画像を保持するシート状表示媒体の製造方法において、
表面が相対的に正負に帯電し、かつ、全体として正あるいは負の正味電荷を有し、前記表面に複数の色を表示する複数の表示領域が形成された複数の表示素子を作製し、
前記複数の表示素子を透明のシート状ゴム部材の内部に二次元状に配列して支持し、
前記シート状ゴム部材を透光性液体中に外部から付与される電界の向きに応じて回転運動すると同時に並進運動可能に浸漬して前記シート状ゴム部材を膨潤させ、これによって前記複数の表示素子を前記透光性液体中に浮遊させて支持し、
前記複数の表示素子の作製は、前記表示素子が前記透光性液体と略同一の比重を有するように制御された液体をシェルで被覆して構成することを特徴とするシート状表示媒体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21331697A JP3721728B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21331697A JP3721728B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152434A JPH1152434A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3721728B2 true JP3721728B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=16637136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21331697A Expired - Fee Related JP3721728B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721728B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4659169B2 (ja) * | 2000-02-28 | 2011-03-30 | 学校法人東海大学 | 球体回転表示装置 |
| JP4967460B2 (ja) * | 2006-06-01 | 2012-07-04 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像表示媒体 |
| KR101026025B1 (ko) * | 2009-04-28 | 2011-03-30 | 삼성전기주식회사 | 표시 소자 및 전자 종이 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21331697A patent/JP3721728B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1152434A (ja) | 1999-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6222513B1 (en) | Charge retention islands for electric paper and applications thereof | |
| JP3566524B2 (ja) | 電気泳動表示装置 | |
| US6700695B2 (en) | Microstructured segmented electrode film for electronic displays | |
| JPH11212500A (ja) | ディスプレイ素子、ディスプレイ媒体及びその製造方法 | |
| CN102967980A (zh) | 用于制造电光显示器的方法 | |
| JPH11327470A (ja) | 電子紙ディスプレイ用の多色球体形成方法 | |
| US20100309543A1 (en) | Color Rotating Element Displays | |
| JP2004233575A (ja) | 電気泳動表示装置の製造方法 | |
| JP2000056342A (ja) | 電気泳動表示装置及びその駆動方法 | |
| US20060132427A1 (en) | Flexible display system | |
| JP2000122103A (ja) | 表示装置 | |
| JP3721728B2 (ja) | シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 | |
| JP4035550B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP2000275686A (ja) | シート状表示媒体、シート状表示装置、およびシート状表示媒体の製造方法 | |
| JP4035953B2 (ja) | 画像表示媒体及び画像表示装置 | |
| JP2004233838A (ja) | 電気泳動表示素子及びその製造方法 | |
| CN114265256B (zh) | 一种电子纸显示设备的制造方法 | |
| JP4416197B2 (ja) | 電気泳動表示装置 | |
| JP2000322004A (ja) | 表示装置の製造方法 | |
| JP4338152B2 (ja) | 表示媒体 | |
| JP2004287188A (ja) | 電気泳動表示装置 | |
| JP2002174828A (ja) | 電気泳動表示装置、及び該電気泳動表示装置の駆動方法 | |
| JPH11219135A (ja) | 電気泳動表示装置 | |
| JP2000194022A (ja) | 表示装置 | |
| JP2002258330A (ja) | シート型表示装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040107 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040305 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040723 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050118 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050823 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050905 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |