JP4035953B2

JP4035953B2 - 画像表示媒体及び画像表示装置

Info

Publication number: JP4035953B2
Application number: JP2000336627A
Authority: JP
Inventors: 一永堀内; 清重廣; 善郎山口; 元彦酒巻; 正太大場; 信行中山; 健松永
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JP2002006345A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示媒体及び画像表示装置に係り、特に、繰り返し書き換えが可能な画像表示媒体及び該画像表示媒体に画像を表示させる画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、繰り返し書き換えが可能なシート状の画像表示媒体として、ＴｗｉｓｔｉｎｇＢａｌｌＤｉｓｐｌａｙ（２色塗り分け粒子回転表示）、電気泳動、磁気泳動、サーマルリライタブル媒体、メモリ性を有する液晶などの画像表示媒体が提案されている。
【０００３】
このような画像表示媒体の内、サーマルリライタブル媒体、メモリ性液晶などは、画像のメモリ性には優れるが、表示面を紙のように十分な白表示とすることができないため、画像を表示した場合に、画像を表示した部分と表示しない部分との区別を目視で確認しにくい、すなわち、画質が悪くなる、という問題があった。
【０００４】
また、電気泳動、磁気泳動を用いた画像表示媒体は、画像のメモリ性を有し、かつ白色液体中に着色粒子を分散させた技術であるため、白色表示には優れるが、画像表示部分を形成する黒色表示は着色粒子同士の隙間に常に白色液体が入り込むため、灰色がかってしまい、画質が悪くなる、という問題があった。
【０００５】
また、画像表示媒体の内側には白色液体が封入されているため、画像表示媒体を画像表示装置から取り外して紙のように粗末に取り扱った場合には、白色液体が画像表示媒体の外部へ漏出する恐れがある、という問題があった。
【０００６】
また、ＴｗｉｓｔｉｎｇＢａｌｌＤｉｓｐｌａｙは表示のメモリ性もあり、画像表示媒体の内部は、粒子周囲のキャビティにのみオイルが存在するが、ほとんど固体状態なのでシート化は比較的容易である。
【０００７】
しかしながら、白く塗り分けられた半球面を表示側に完全に揃えた場合でも、球と球の隙間に入り込んだ光線は反射されず内部でロスしてしまうため、原理的にカバレッジ１００％の白色表示はできず、やや灰色がかってしまう、という問題があった。
【０００８】
また、粒子サイズは画素サイズよりも小さいサイズであることが要求されるため、高解像度表示のためには色が塗り分けられた微細な粒子を製造しなければならず、高度な製造技術を要する、といった問題もあった。
【０００９】
一方、上記のような問題を解決するため、トナーを用いたディスプレー技術として、導電性着色トナーと白色粒子を対向する電極基板間に封入し、非表示基板の電極内側表面に設けた電荷輸送層を介して導電性着色トナーへ電荷を注入し、該電荷注入された導電性着色トナーが非表示基板に対向して位置する表示基板側へ電極基板間の電界により移動し、導電性着色トナーが表示側の基板内側へ付着して導電性着色トナーと白色粒子とのコントラストにより画像表示する画像表示媒体が提案されている。
【００１０】
また、最近では、導電性着色トナーに限らず、絶縁性又は半導電性の着色粒子を使用する方法や、電荷輸送層を設けずに電極から直接電荷を注入したりする方法、摩擦帯電により粒子に電荷を付与する方法等が提案されている。このようなトナーや粒子による表示技術は、画像表示媒体が全て固体で構成されており、白と黒の表示を原理的に１００％切り替えることができる点で優れていることが知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトナーや粒子を用いた画像表示媒体では、導電処理を施したガラス基板などの平板で挟み込むような設計しかなされておらず、十分なパフォーマンスが確立されていなかった。特に、トナーや粒子を保持するための画像表示媒体の物理構造、最適な駆動を実現するための画像表示媒体の電極構造、粒子の帯電状態のコントロールなど、画像表示媒体の画質や制御性、信頼性、保存性に強く影響する部分が十分ではなく、必ずしも十分な画像表示を行うことができない、という問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事実に鑑み成されたものであり、画質や制御性、信頼性、保存性を向上させることができる画像表示媒体及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一対の基板と、印加された電界により前記一対の基板間の空間内を移動可能に前記一対の基板間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる２種類の粒子群と、を備えた画像表示媒体において、前記一対の基板間の空間内に設けられ、かつ前記基板から離間して設けられた、前記粒子群が通り抜け可能な一対の印加電極を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、一対の基板の間の空間内には、色及び帯電特性が異なる２種類の粒子群が封入されている。この一対の基板間の空間内に画像情報に応じた電界を発生させることにより、粒子の帯電極性に応じて色の異なる粒子を基板間で移動させることができ、画像を表示させることができる。なお、一対の基板の空間内は、少なくとも一方が例えば透明、半透明、有色透明の何れかである絶縁性の樹脂やガラス基板等で構成することができる。また、粒子は絶縁性の粒子の他、導電性、正孔輸送性、電子輸送性の粒子を用いることができる。
【００２３】
一対の印加電極は、基板から離間して設けられている。この印加電極は、例えば格子状の、粒子群が通り抜け可能な電極とすることができる。この場合、印加された電界により粒子が移動して印加電極に付着する際、格子を抜けて基板側に付着する粒子があり、この粒子が印加電極を隠蔽するため、粒子が直接見えるため、画質を向上させることができる。
【００２４】
このような画像表示媒体は、一対の印加電極間に画像情報に応じた電圧を印加する電圧制御手段を備えた画像表示装置により画像表示させることができる。
【００２５】
また、一対の印加電極は、絶縁部材を介して一体化してもよい。これにより、画像表示媒体の構造を簡略化することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００３４】
図１には、本実施形態に係る画像表示媒体３０の断面図が示されている。図１に示すように、画像表示媒体３０は、一方の表面に電極１１が形成された表示基板１０と該表示基板１０と対向する面に電極１３が形成された背面基板１４とがスペーサ１６を介して対向して配置されており、表示基板１０と背面基板１４との間の空間内に第１の粒子（黒色粒子）１８及び第２の粒子（白色粒子）２０が封入されている。
【００３５】
また、電極１３の両端側には、間隙電極１２がスペーサ１６に隣接して立設されている。
【００３６】
表示基板１０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムから成り、電極１１は、例えばＩＴＯ電極から成る。背面基板１４は、例えば表示基板１０と同様にＰＥＴフィルムから成り、電極１３は、例えばアルミから成る。電極１１は電圧印加手段１５と接続され、電極１３及び間隙電極１２は接地されている。間隙電極１２は、例えばナイロンに金属を蒸着したものを用いることができる。
【００３７】
ここで、第１の粒子１８が負に帯電しており、第２の粒子２０が正に帯電しているものとすると、表示基板１０の電極１１に例えば電圧印加手段１５により正の直流電圧を印加した場合、第１の粒子１８は負に帯電しているため、表示基板１０側に移動し、第２の粒子２０は正に帯電しているため背面基板１４側に移動する。
【００３８】
この状態で電極１１への電圧の印加を０Ｖとした場合、第１の粒子１８は表示基板１０上に保持されると共に、第２の粒子２０は背面基板１４上に保持される。
【００３９】
そして、電極１１に電圧印加手段１５により負の直流電圧を印加した場合、第１の粒子１８は負に帯電しているため、背面基板１４側に移動し、第２の粒子２０は正に帯電しているため、表示基板１０側に移動する。
【００４０】
この状態で電圧の印加を０Ｖとした場合、第１の粒子１８は背面基板１４上に保持されると共に、第２の粒子２０は表示基板１０上に保持される。
【００４１】
このように、色及び帯電極性が異なる複数種類の粒子群を、基板間に電圧を印加することにより基板間を移動させることができるため、画像情報に応じた電圧を基板間に印加することにより所望の画像を表示させることができる。
【００４２】
図２には、画像表示媒体３０に電極１１，電極１３に所定電圧を印加したときに発生する電場の様子を電気力線２２で示した。また、図３には、従来の画像表示媒体、すなわち、間隙電極１２が設けられていない画像表示媒体１００に前記所定電圧を印加したときに発生する電場の様子を電気力線２４で示した。
【００４３】
図３に示すように、従来における画像表示媒体１００では、各電気力線２４は略平行となっている。このため、図３に示すγの位置における電界強度は、図４（Ｃ）に示すように、何れの位置でもほぼ同じ電界強度となる。
【００４４】
これに対し、本発明に係る画像表示媒体３０では、電極１１と電極１３との間に間隙電極１２が設けられているため、図２に示すように、電極１１と電極１３との間だけでなく、電極１１と間隙電極１２との間にも電場が形成される。これにより、図３に示すα、βの位置の電界強度は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようになり、画像表示媒体３０の両端側、すなわち、間隙電極１２が設けられた位置における電界強度がより強くなる。
【００４５】
従って、従来の画像表示媒体１００と比較して、より低い電圧で第１の粒子１８、第２の粒子２０を移動させることができる。このため、例えば乾電池などの汎用簡易電源を使用しても画像表示が行えるようになり、製品化が容易となる。また、高い電圧を印加する必要がないため、感電などの危険性を低下させることができる。また、従来の画像表示媒体１００では、画像表示媒体１００を縦置きして画像を表示させた場合、下側に第１の粒子１８又は第２の粒子２０がたまりやすくなるが、本発明に係る画像表示媒体３０は、間隙電極１２により画像表示媒体３０の両端側により強い電場が形成されるため、粒子が移動しやすく、第１の粒子１８及び第２の粒子２０が下側に溜まってしまうのを防ぐことができる。
【００４６】
さらに、間隙電極１２の位置を変更、追加することにより、各位置でより強い電場を形成できるため、間隙電極１２を画像に応じて配置することのみにより画像を形成することもできる。従って、画像に応じて間隙電極１２を配置することにより画像表示媒体を駆動するための駆動装置の負担を軽減することができ、安価で装飾性の高い画像表示媒体を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、間隙電極１２が電極１３に接続された構成としたが、これに限らず、間隙電極１２を電極１３に接続せず、各電極を独立した構成とし、誘導電位により電場を形成してもよい。また、この場合、間隙電極１２を独立して電圧を印加してもよい。さらに、表示基板１０側に画像を表示させるのではなく、背面基板１４側に画像を表示させてもよい。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図５に示すように、第２実施形態に係る画像表示媒体３１は、間隙電極１２を画像表示媒体３１の両端側だけでなく、さらに複数の間隙電極１２が中央部にスペーサ１６と共に設けられている。また、背面基板１４には電極１３が形成されていない。
【００５０】
このように、間隙電極１２を画像表示媒体３１の両端側だけでなく中央部にも複数設けて、各間隙電極１２の間隔を狭めることにより、狭い間隔で強い電場を形成することができる。すなわち、図５におけるαの位置での電界強度が図６に示すように狭い間隔で電界強度を強くすることができる。従って、背面基板１４側に電極を形成する必要がないため簡単な構成とすることができ、製造工程を簡略化することができる。
【００５１】
また、表示基板１０の近傍において強い電場が形成されるため、表示基板１０と背面基板１４との間に封入された第１の粒子１８、第２の粒子２０が偏るのを防ぐことができ、高品質の画像表示を実現することができる。
【００５２】
例えば、図７に示すように、画像表示媒体３１を立て掛けて用いるような場合、画像表示媒体３１を垂直にしなければならないため、第１の粒子１８及び第２の粒子２０が重力により下側に堆積しやすい等の問題が発生しやすいが、間隙電極１２を画像表示媒体３１の両端側だけでなく中央部にも複数設けて、狭い間隔で強い電場を形成させるため、第１の粒子１８及び第２の粒子２０が重力により下側に堆積した場合でも各粒子を移動させることができ、良好に画像表示させることができる。
【００５３】
なお、背面基板１４に電極１３を設けなくても画像表示を行うことができるため、図８に示す画像表示媒体３４のように、スペーサ１６と背面基板１４とを切り離した構成とし、第１の粒子１８及び第２の粒子をスペーサ１６と背面基板１４との隙間から第１の粒子１８及び第２の粒子２０を入れ換える、すなわちリフレッシュできるような構成としてもよい。
【００５４】
これにより、不正帯電した第１の粒子１８又は第２の粒子２０を排出し適正帯電している第１の粒子１８又は第２の粒子２０のみを画像表示に使用できるようにすることができ、良好の画像表示することができる。また、劣化した第１の粒子１８又は第２の粒子２０を交換することができるため、リサイクルが容易となる。また、第１の粒子１８及び第２の粒子２０を異なる色の粒子と入れ換えることにより表示する色を切り替えたり、第１の粒子１８及び第２の粒子２０の量を調整することにより、濃度を切り替えたりすることができ、様々な拡張機能を実現することができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、第３実施形態に係る画像表示媒体３６は、間隙電極１２が例えば格子状となっており、電極１１と電極１３との略中間の位置に配置されている。
【００５７】
そして、間隙電極１２を基準電位とし、間隙電極と電極１１との間に印加する電圧、間隙電極１２と電極１３との間に印加する電圧を電圧印加手段１５により制御する。これにより、表示基板１０側と背面基板１４側とで同じ画像を表示させることができる。
【００５８】
このように、間隙電極１２を電極１１と電極１３との略中間の位置に配置して基準電位とすることにより、表示基板１０と背面基板１４とを等価に扱うことができ、両面表示を容易に行うことができる。
【００５９】
なお、間隙電極１２を少なくとももう１つ増やし、間隙電極１２と電極１１との間に印加する電圧、間隙電極１２と電極１３との間に印加する電圧を別々に制御することにより、両面に相互に異なる画像を表示できるようにしてもよい。これにより、表面と背面とを区別して使用することができる。
【００６０】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
図１０に示すように、第４実施形態に係る画像表示媒体３８は、例えば格子状の電極１１が表示基板１０から若干離間して設けられている。
【００６２】
このように、電極１１を表示基板１０から離間させているため、第１の粒子１８及び第２の粒子が表示基板１０に固着して汚れてしまうのを防ぐことができる。これにより、画像の劣化を防ぐことができる。
【００６３】
また、背面基板１４側の粒子が電極１１の格子を通って表示基板１０側に周り込むため、電極１１が隠蔽され、より高画質とすることができる。
【００６４】
また、表示基板１０に電極を設けていないため、表示基板１０に導電化処理が困難な材料でも用いることができ、材料の選択が容易となる。さらに、壁や窓等のすでに設置されている場所にも追加機能として画像表示機能を装備することが可能となる。
【００６５】
なお、上記では表示基板１０から電極１１を離間させた構成としたが、表示基板１０上に電極を設け、背面基板１４から電極１３を離間させた構成としてもよい。
【００６６】
また、図１１に示す画像表示媒体４０のように、表示基板１０及び背面基板１４から電極１１、１３を離間させてもよい。これにより、背面基板１４も導電化処理が困難な材料でも用いることができ、材料の選択が容易となる。また、表示基板１０側の粒子が背面基板１４側の電極１３の格子を通って背面基板１４側に周り込むため、背面基板１４側の電極１３が隠蔽され、背面基板１４側に画像を表示する場合でも高画質とすることができる。
【００６７】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
図１２に示すように、第５実施形態に係る画像表示媒体４２では、電極１１，１３が、該電極１１、１３と同様の形状を有する絶縁部材１７を介して張り合わされた構成となっている。電極１１，１３，絶縁部材１７は、例えば格子状でかつ各面が表示基板１０及び背面基板１４に対して非平行、すなわち所定角度を有した形状となっている。なお、絶縁部材１７には、電極１１，１３の変形を防止することができる程度の強度を有する材質を採用することが好ましい。電極１１，１３間に印加する電圧は電圧印加手段１５により制御される。
【００６９】
また、図１３に示す画像表示媒体４４のように、格子状で、かつ平面状の電極１１，１３を同様の形状を有する絶縁部材１７で張り合わせた構成としてもよい。
【００７０】
このように、表示基板１０及び背面基板１４に電極を設ける必要がなく、また、電極が一体化されるため、表示基板１０と背面基板１４との間隔を自由に設計することが可能となり、さらに電極の支持構造も簡略化することができる。これにより、画像表示媒体の形状を多様に設計しなければならない場合や衝撃耐久性が必要となるおもちゃ等の用途に有効に活用することができる。
【００７１】
また、図１２及び図１３に示すように、予め第１の粒子１８及び第２の粒子２０を電極１１，１３に付着させておくようにしてもよい。これにより、製造工程における粒子封入プロセスにおいて画像表示媒体の内部に発生しやすい不具合である粒子の分布不良及び粒子の飛散による作業スペースの汚染を防止することができる。
【００７２】
このように、表示基板１０と背面基板１４との間に１つの間隙電極１２を設けた構成としているため、使用時の耐久性を飛躍的に向上することができる。また、曲げたり折ったりするなど、紙のように用いることができると共に、切ったり貼り付けたりするなどのウエラブル用途にも用いることができる。
【００７３】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
図１４に示すように、第６実施形態に係る画像表示媒体４６では、背面基板１４上に形成された電極１３に例えば格子状の凸部を有する絶縁部材１７が形成されている。そして、絶縁部材１７の各凸部に格子状の電極１１が形成されている。電極１１と電極１３との間に印加する電圧は、電圧印加手段１５により制御される。
【００７５】
このように、格子状の凸部を有する絶縁部材１７上に格子状の電極１１を設けることにより、図１４に示すように、表示に使用される粒子が電極１１に付着し、表示に使用されない粒子は絶縁部材１７の凹部に付着する。従って、表示に使用されない粒子は間隙電極１１に付着した粒子により隠蔽されるため、画質を向上させることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画質や制御性、信頼性、保存性を向上させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図２】第１実施形態に係る画像表示媒体における電場について説明するための図である。
【図３】従来の画像表示媒体における電場について説明するための図である。
【図４】（Ａ）は図２のαの位置における電界強度を示す図、（Ｂ）は図２のβの位置における電界強度を示す図、（Ｃ）は図３のγの位置における電界強度を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る画像表示媒体における電場について説明するための図である。
【図６】図５のαの位置における電界強度を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図８】第２実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図９】第３実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図１０】第４実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図１１】第４実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図１２】第５実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図１３】第５実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図１４】第６実施形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【符号の説明】
１０表示基板
１１、１３電極
１２間隙電極
１４背面基板
１５電圧印加手段
１６スペーサ
１７絶縁部材
１８第１の粒子
２０第２の粒子
３０画像表示媒体

Claims

一対の基板と、印加された電界により前記一対の基板間を移動可能に前記一対の基板間の空間内に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる２種類の粒子群と、を備えた画像表示媒体において、
前記一対の基板間の空間内に設けられ、かつ前記基板から離間して設けられた、前記粒子群が通り抜け可能な一対の印加電極を備えたことを特徴とする画像表示媒体。
前記一対の印加電極が絶縁部材を介して一体化されたことを特徴とする請求項１記載の画像表示媒体。
前記請求項１又は請求項２記載の画像表示媒体に画像を表示させる画像表示装置であって、
前記一対の印加電極間に画像情報に応じた電圧を印加する電圧制御手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。