JP2000322001A - 摩擦電気アドレス可能ディスプレイ装置 - Google Patents
摩擦電気アドレス可能ディスプレイ装置Info
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- G02B26/026—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light based on the rotation of particles under the influence of an external field, e.g. gyricons, twisting ball displays
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 指等による摩擦電気でアドレス可能な電気ペ
ーパーを提供する一方、電源に接続されたスタイラスに
よる摩擦電気でアドレス可能な電気ペーパーにおいて、
偶然スタイラスと同時に指がペーパーに触れても、指に
よる摩擦電気ではアドレスされない電気ペーパーを提供
する。 【解決手段】 ベースとなる基板１３０と、複数のジリ
コンボール２００が埋め込まれたジリコン基板１２０
と、絶縁層１１０とを備える電気ペーパー１００を提供
する。ジリコンボール２００は、光学異方性と電気異方
性とを有する。ジリコンボール２００は、この電気異方
性と絶縁層１１０のフィルムまたはジリコン基板１２０
のエラストマーの電気的性質次第で、摩擦電気に応答し
たり、応答しなかったりする。
ーパーを提供する一方、電源に接続されたスタイラスに
よる摩擦電気でアドレス可能な電気ペーパーにおいて、
偶然スタイラスと同時に指がペーパーに触れても、指に
よる摩擦電気ではアドレスされない電気ペーパーを提供
する。 【解決手段】 ベースとなる基板１３０と、複数のジリ
コンボール２００が埋め込まれたジリコン基板１２０
と、絶縁層１１０とを備える電気ペーパー１００を提供
する。ジリコンボール２００は、光学異方性と電気異方
性とを有する。ジリコンボール２００は、この電気異方
性と絶縁層１１０のフィルムまたはジリコン基板１２０
のエラストマーの電気的性質次第で、摩擦電気に応答し
たり、応答しなかったりする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビジュアル・ディス
プレイの分野に関する。特に、本発明は摩擦電気電荷作
用に対して制御された応答を行うジリコン(gyricon）ま
たは旋回ボール型ビジュアル・ディスプレイに関する。
プレイの分野に関する。特に、本発明は摩擦電気電荷作
用に対して制御された応答を行うジリコン(gyricon）ま
たは旋回ボール型ビジュアル・ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】紙は、昔から文字や画像のプレゼンテー
ションやディスプレイに好適な媒体である。紙はディス
プレイ媒体として望ましい幾つかの特性を有する。軽量
で、薄く、持ち運び容易で、柔軟性があり、折り曲げが
でき、コントラスト性が高く、廉価で、比較的耐久性が
あり、多岐にわたるかたちで容易に形成できる。電気を
用いなくてもディスプレイされた画像を保持できる。紙
は周囲の光の下で読むこともできるし、ペン、鉛筆、ペ
ンキ刷毛、またはコンピュータプリンタを含む他の多く
の用具を用いて書いたり、マークを付けたりできる。
ションやディスプレイに好適な媒体である。紙はディス
プレイ媒体として望ましい幾つかの特性を有する。軽量
で、薄く、持ち運び容易で、柔軟性があり、折り曲げが
でき、コントラスト性が高く、廉価で、比較的耐久性が
あり、多岐にわたるかたちで容易に形成できる。電気を
用いなくてもディスプレイされた画像を保持できる。紙
は周囲の光の下で読むこともできるし、ペン、鉛筆、ペ
ンキ刷毛、またはコンピュータプリンタを含む他の多く
の用具を用いて書いたり、マークを付けたりできる。
【０００３】残念なことに、紙はリアルタイムにディス
プレイする目的には適していない。コンピュータ、ビデ
オ、または他のソースからのリアルタイム映像／画像は
紙には直接表示できず、他の手段、例えば、陰極線管
（ＣＲＴ）ディスプレイ装置あるいは液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）装置を用いて表示しなければならない。しか
し、このようなリアルタイムディスプレイ媒体は、紙が
有している望ましい特性の多くを欠いている。例えば、
物理的柔軟性に欠け、電源がなくても表示された画像を
安定に保持できる能力も有しない。
プレイする目的には適していない。コンピュータ、ビデ
オ、または他のソースからのリアルタイム映像／画像は
紙には直接表示できず、他の手段、例えば、陰極線管
（ＣＲＴ）ディスプレイ装置あるいは液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）装置を用いて表示しなければならない。しか
し、このようなリアルタイムディスプレイ媒体は、紙が
有している望ましい特性の多くを欠いている。例えば、
物理的柔軟性に欠け、電源がなくても表示された画像を
安定に保持できる能力も有しない。
【０００４】電気ペーパーは、紙の望ましい特性とリア
ルタイムディスプレイ媒体の特性とを双方兼ね備える。
普通の紙のように、電気ペーパーは書いたり消したりで
きるし、周囲の光の下で読んだり、電界や他の外部保持
力がなくても書き込んだ情報を保持して置くことができ
る。また普通の紙と同じように、電気ペーパーは、軽量
で、柔軟で、耐久性のあるシートの形に製作可能で、折
ったり、軸の周りに筒状に巻いたり、シャツやコートの
ポケットに入れたりすることができ、その後で取り出し
て、真っ直ぐに戻して、情報をロスすることなく読むこ
とができる。しかし、普通の紙と異なって、電気ペーパ
ーは、静止画像や文字は当然のこと、完全動画や他のリ
アルタイム画像を表示するのに用いることができる。従
って、電気ペーパーは、コンピュータシステム・ディス
プレイやテレビジョンに用いることができる。
ルタイムディスプレイ媒体の特性とを双方兼ね備える。
普通の紙のように、電気ペーパーは書いたり消したりで
きるし、周囲の光の下で読んだり、電界や他の外部保持
力がなくても書き込んだ情報を保持して置くことができ
る。また普通の紙と同じように、電気ペーパーは、軽量
で、柔軟で、耐久性のあるシートの形に製作可能で、折
ったり、軸の周りに筒状に巻いたり、シャツやコートの
ポケットに入れたりすることができ、その後で取り出し
て、真っ直ぐに戻して、情報をロスすることなく読むこ
とができる。しかし、普通の紙と異なって、電気ペーパ
ーは、静止画像や文字は当然のこと、完全動画や他のリ
アルタイム画像を表示するのに用いることができる。従
って、電気ペーパーは、コンピュータシステム・ディス
プレイやテレビジョンに用いることができる。
【０００５】ジリコンは、旋回ボール型、回転ボール
型、粒子型、双極粒子軽量バルブ型ディスプレイなどと
も称されるが、電気ペーパー製造技術の基となるもので
ある。ジリコンディスプレイは書いたり、消したりでき
る表示装置である。ジリコンディスプレイは、光学的に
異方性のある多数のボールから構成され、これらのボー
ルを選択的に回転して、見る人に向けて所望の表面を表
示する。
型、粒子型、双極粒子軽量バルブ型ディスプレイなどと
も称されるが、電気ペーパー製造技術の基となるもので
ある。ジリコンディスプレイは書いたり、消したりでき
る表示装置である。ジリコンディスプレイは、光学的に
異方性のある多数のボールから構成され、これらのボー
ルを選択的に回転して、見る人に向けて所望の表面を表
示する。
【０００６】ジリコンの上記ボールの光学異方性は、各
ジリコンボールの表面を二つまたはそれ以上の部分に分
割することによって賦与される。各ジリコンボール表面
の一つの部分に第一の光反射物またはカラーを付着す
る。同じジリコンボール表面の少なくとも他の一つの部
分に異なるカラーまたは異なる光反射物を付着する。例
えば、二つの明確な半球、一つは黒の半球で他は白の半
球を有するジリコンボールを作ることができる。更に、
各半球に異なった電気的特性、例えば、誘電流体に関す
るゼータ電位を持たせることができる。従って、この場
合はジリコンボールは光学的のみならず電気的にも異方
性である。普通知られていることであるが、粒子が誘電
流体に分散されている場合、粒子は表面コーティングの
ゼータ電位に関連した電荷を帯びる。
ジリコンボールの表面を二つまたはそれ以上の部分に分
割することによって賦与される。各ジリコンボール表面
の一つの部分に第一の光反射物またはカラーを付着す
る。同じジリコンボール表面の少なくとも他の一つの部
分に異なるカラーまたは異なる光反射物を付着する。例
えば、二つの明確な半球、一つは黒の半球で他は白の半
球を有するジリコンボールを作ることができる。更に、
各半球に異なった電気的特性、例えば、誘電流体に関す
るゼータ電位を持たせることができる。従って、この場
合はジリコンボールは光学的のみならず電気的にも異方
性である。普通知られていることであるが、粒子が誘電
流体に分散されている場合、粒子は表面コーティングの
ゼータ電位に関連した電荷を帯びる。
【０００７】黒と白のジリコンボールが、多数の球状空
孔を有する光学的に透明な材料、例えば、エラストマー
層に埋め込まれる。透明な誘電流体、例えば、可塑剤
が、球状空孔各々に浸透される。流体充満の空孔には、
ジリコンボールが空孔一個に対してジリコンボール一個
ずつ、填め込まれ、ボールはシート内を勝手に移動でき
なくなる。各空孔はジリコンボールの寸法より僅かに大
きいので、各ジリコンボールはその空孔内で回転した
り、僅かに動くことができる。
孔を有する光学的に透明な材料、例えば、エラストマー
層に埋め込まれる。透明な誘電流体、例えば、可塑剤
が、球状空孔各々に浸透される。流体充満の空孔には、
ジリコンボールが空孔一個に対してジリコンボール一個
ずつ、填め込まれ、ボールはシート内を勝手に移動でき
なくなる。各空孔はジリコンボールの寸法より僅かに大
きいので、各ジリコンボールはその空孔内で回転した
り、僅かに動くことができる。
【０００８】電界を加えてジリコンボールをそれぞれの
流体充満空孔内で選択的に回転させることができるの
で、シートの表面を見ている人はジリコンボールの黒ま
たは白の半球を目にすることになる。電界を二次元に、
例えば、マトリクス・アドレス法で加えれば、ボールの
黒と白の側面が、表示画像の画像エレメント、例えば、
ピクセルまたはサブピクセルとして見えるようにするこ
とができる。
流体充満空孔内で選択的に回転させることができるの
で、シートの表面を見ている人はジリコンボールの黒ま
たは白の半球を目にすることになる。電界を二次元に、
例えば、マトリクス・アドレス法で加えれば、ボールの
黒と白の側面が、表示画像の画像エレメント、例えば、
ピクセルまたはサブピクセルとして見えるようにするこ
とができる。
【０００９】ジリコンディスプレイについては、シェリ
ドン（Ｓｈｅｒｉｄｏｎ）の米国特許第５，３８９，９
４５号に更に記載されている。ジリコンディスプレイを
製作して、紙の望ましい性質、例えば、柔軟性があると
か電力を加えなくても表示画像を安定に保持しておける
とかの性質で、ＣＲＴ、ＬＣＤまたは他の従来のディス
プレイ媒体では求められない性質の多くを持たせること
が可能である。当ジリコンディスプレイは、紙状でない
もの、例えば、フラットパネル表示装置に使われる固い
表示スクリーンの形に製作することもできる。
ドン（Ｓｈｅｒｉｄｏｎ）の米国特許第５，３８９，９
４５号に更に記載されている。ジリコンディスプレイを
製作して、紙の望ましい性質、例えば、柔軟性があると
か電力を加えなくても表示画像を安定に保持しておける
とかの性質で、ＣＲＴ、ＬＣＤまたは他の従来のディス
プレイ媒体では求められない性質の多くを持たせること
が可能である。当ジリコンディスプレイは、紙状でない
もの、例えば、フラットパネル表示装置に使われる固い
表示スクリーンの形に製作することもできる。
【００１０】
【本発明が解決しようとする課題】米国特許第４，２１
６，８５４号、第４，１４３，１０３号、第５，７３
９，８０１号に記載のような従来のジリコンディスプレ
イは電源が必要である。ジリコン材は高い電界を加える
ことによって応答する。しかし、電流の要求値は極めて
低くすることが可能である。基本的には、ディスプレイ
の状態を変化させるに必要なエネルギーはディスプレイ
構造の容量を荷電するに必要なエネルギーに等しい。
６，８５４号、第４，１４３，１０３号、第５，７３
９，８０１号に記載のような従来のジリコンディスプレ
イは電源が必要である。ジリコン材は高い電界を加える
ことによって応答する。しかし、電流の要求値は極めて
低くすることが可能である。基本的には、ディスプレイ
の状態を変化させるに必要なエネルギーはディスプレイ
構造の容量を荷電するに必要なエネルギーに等しい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、摩擦電
気で発生した電荷を用いてジリコンシート上に書いた
り、再書込したり、あるいは消したりすることができ
る。
気で発生した電荷を用いてジリコンシート上に書いた
り、再書込したり、あるいは消したりすることができ
る。
【００１２】本発明は別個に、摩擦電気作用で生成され
た少量の電荷を消散させるに十分な導電性基板を備える
ジリコンディスプレイも提供する。
た少量の電荷を消散させるに十分な導電性基板を備える
ジリコンディスプレイも提供する。
【００１３】本発明の電気ペーパーの第一の実施の形態
では、絶縁フィルムの表面上に誘起された摩擦電気の電
荷だけで、電気ペーパーの一個または複数個のジリコン
ボールの状態を変えるに十分な電界を発生させることが
できる。
では、絶縁フィルムの表面上に誘起された摩擦電気の電
荷だけで、電気ペーパーの一個または複数個のジリコン
ボールの状態を変えるに十分な電界を発生させることが
できる。
【００１４】本発明の電気ペーパーの第二の実施の形態
では、摩擦電気でアドレス可能な電気ペーパーを用い
て、チョークや油性ペンや、実際のところ、どんな形の
ペンも必要としないホワイトボードを形成することも可
能である。
では、摩擦電気でアドレス可能な電気ペーパーを用い
て、チョークや油性ペンや、実際のところ、どんな形の
ペンも必要としないホワイトボードを形成することも可
能である。
【００１５】本発明の摩擦電気アドレス可能電気ペーパ
ーの実施の形態では、画像を生成するに十分な電気エネ
ルギーが、ディスプレイの表面上に蓄電、消散される摩
擦電気の電荷で得られる。
ーの実施の形態では、画像を生成するに十分な電気エネ
ルギーが、ディスプレイの表面上に蓄電、消散される摩
擦電気の電荷で得られる。
【００１６】スタイラス(尖筆；ｓｔｙｌｕｓ）でアド
レスするように設計されたジリコンディスプレイは、時
として摩擦電気作用から悪影響を受ける。例えば、電動
のスタイラスで普通アドレスされるジリコンディスプレ
イの場合、書くためのスタイラスでなくユーザの指がジ
リコンシートに偶然接触すると、ある状況下では、摩擦
電気作用によってジリコンボールの回転が起きてしまう
恐れがある。
レスするように設計されたジリコンディスプレイは、時
として摩擦電気作用から悪影響を受ける。例えば、電動
のスタイラスで普通アドレスされるジリコンディスプレ
イの場合、書くためのスタイラスでなくユーザの指がジ
リコンシートに偶然接触すると、ある状況下では、摩擦
電気作用によってジリコンボールの回転が起きてしまう
恐れがある。
【００１７】本発明の電気ペーパーの他の実施の形態で
は、電気ペーパーのエラストマー層が十分に導電性なの
で、摩擦電気で発生した少量の電荷は消散する。すなわ
ち、本発明の絶縁層は、ボールの回転を起こすのに必要
な時間より短い時間で摩擦電気生成電荷を効果的に放電
する。一方、書込みスタイラスのような電圧源で電圧を
意図的に印加すれば、電荷を効果的に無限に供給するこ
とになるので、必要な電圧が保持され、所望の書込みが
行われる。
は、電気ペーパーのエラストマー層が十分に導電性なの
で、摩擦電気で発生した少量の電荷は消散する。すなわ
ち、本発明の絶縁層は、ボールの回転を起こすのに必要
な時間より短い時間で摩擦電気生成電荷を効果的に放電
する。一方、書込みスタイラスのような電圧源で電圧を
意図的に印加すれば、電荷を効果的に無限に供給するこ
とになるので、必要な電圧が保持され、所望の書込みが
行われる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下の図面の簡単な説明に記載の
図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明に従って摩擦電気の力でア
ドレス可能な電気ペーパーのシート１００の実施の形態
の一つの断面図を示す。特に、図１に示されるように、
導電性ベース基板１３０は摩擦電気の力でアドレス可能
な電気ペーパーのシート１００のベース基板となる。ジ
リコン基板１２０は導電性ベース基板１３０の上に形成
される。ジリコン基板１２０は内部にジリコンボール２
００を埋め込んでいる。各ジリコンボール２００は性質
が異なる二つの半球２２０と２３０、一つは黒で他は白
の半球に分割され、各半球２２０と２３０はそれぞれ異
なる電気的特性、すなわち、誘電流体に関するゼータ電
位を有するので、ジリコンボール２００は光学的のみな
らず電気的にも異方性を有する。
ドレス可能な電気ペーパーのシート１００の実施の形態
の一つの断面図を示す。特に、図１に示されるように、
導電性ベース基板１３０は摩擦電気の力でアドレス可能
な電気ペーパーのシート１００のベース基板となる。ジ
リコン基板１２０は導電性ベース基板１３０の上に形成
される。ジリコン基板１２０は内部にジリコンボール２
００を埋め込んでいる。各ジリコンボール２００は性質
が異なる二つの半球２２０と２３０、一つは黒で他は白
の半球に分割され、各半球２２０と２３０はそれぞれ異
なる電気的特性、すなわち、誘電流体に関するゼータ電
位を有するので、ジリコンボール２００は光学的のみな
らず電気的にも異方性を有する。
【００２０】ジリコンボール２００は光学的に透明の材
料、例えば、エラストマー層のシートに埋め込まれ、ジ
リコン基板１２０を構成する。ジリコン基板１２０に
は、複数の球状空孔１２２も含まれ、透明な誘電体流
体、例えば、可塑剤が浸透されている。この流体が充満
されている球状空孔１２２にジリコンボールが納まって
いる。特に、ジリコン基板１２０では空孔１２２一個当
たりジリコンボールが一個となっている。球状空孔１２
２があると、ジリコン基板１２０内のジリコンボール２
００の移動が防止される。電界を加えることによってそ
れぞれ誘電流体充満空孔１２２内で各ジリコンボール２
００を選択的に回転させて、シート１００の表面を見て
いる人に黒色半球２３０か白色半球２２０かを表示する
ことができる。従って、二次元に調節可能な電界を加え
ることによって、ジリコンボール２００の黒色半球２３
０または白色半球２２０がディスプレイ装置の画像エレ
メント、すなわちサブピクセルまたはピクセルとして現
れる。
料、例えば、エラストマー層のシートに埋め込まれ、ジ
リコン基板１２０を構成する。ジリコン基板１２０に
は、複数の球状空孔１２２も含まれ、透明な誘電体流
体、例えば、可塑剤が浸透されている。この流体が充満
されている球状空孔１２２にジリコンボールが納まって
いる。特に、ジリコン基板１２０では空孔１２２一個当
たりジリコンボールが一個となっている。球状空孔１２
２があると、ジリコン基板１２０内のジリコンボール２
００の移動が防止される。電界を加えることによってそ
れぞれ誘電流体充満空孔１２２内で各ジリコンボール２
００を選択的に回転させて、シート１００の表面を見て
いる人に黒色半球２３０か白色半球２２０かを表示する
ことができる。従って、二次元に調節可能な電界を加え
ることによって、ジリコンボール２００の黒色半球２３
０または白色半球２２０がディスプレイ装置の画像エレ
メント、すなわちサブピクセルまたはピクセルとして現
れる。
【００２１】次に絶縁層１１０をジリコン基板１２０の
上に形成する。絶縁層１１０としては十分に絶縁性のあ
るポリエステルまたはプラスチック材料、あるいは他の
既知またはこれから開発される透明材料で、摩擦電気で
発生した電荷が十分な時間帯電したままでジリコンボー
ル２００を回転させる材料ならなんでもよい。絶縁層１
１０にはコーティングしないのが好ましい。絶縁層１１
０の重要な機能には、その内部抵抗率と誘電定数とがあ
る。内部抵抗率とは、材料内部を通過する電荷の流れに
抵抗して電圧を保持する材料の能力を称する。層の誘電
定数は層の容量に比例する。絶縁層１１０は透明なのが
好ましいが、透明でない場合は導電性ベース基板１３０
が透明となる。
上に形成する。絶縁層１１０としては十分に絶縁性のあ
るポリエステルまたはプラスチック材料、あるいは他の
既知またはこれから開発される透明材料で、摩擦電気で
発生した電荷が十分な時間帯電したままでジリコンボー
ル２００を回転させる材料ならなんでもよい。絶縁層１
１０にはコーティングしないのが好ましい。絶縁層１１
０の重要な機能には、その内部抵抗率と誘電定数とがあ
る。内部抵抗率とは、材料内部を通過する電荷の流れに
抵抗して電圧を保持する材料の能力を称する。層の誘電
定数は層の容量に比例する。絶縁層１１０は透明なのが
好ましいが、透明でない場合は導電性ベース基板１３０
が透明となる。
【００２２】図１に示されるように、ジリコンボール２
００は二つの部分２２０と２３０とに分割される。区分
ライン２１０がジリコンボール２００を二つの異なる部
分へ分けている。第一区分２２０は白色顔料を用いて製
作される。第二区分２３０は黒色顔料を用いて製作され
る。このようにして、ジリコンボール２００は、シート
１００の表面に関する回転状態に依存し、白色または黒
色の面を表示することができる。
００は二つの部分２２０と２３０とに分割される。区分
ライン２１０がジリコンボール２００を二つの異なる部
分へ分けている。第一区分２２０は白色顔料を用いて製
作される。第二区分２３０は黒色顔料を用いて製作され
る。このようにして、ジリコンボール２００は、シート
１００の表面に関する回転状態に依存し、白色または黒
色の面を表示することができる。
【００２３】図１はジリコンボール２００を二個だけ示
しているが、理解する必要があるのは、ジリコン基板１
２０には、所望の解像度次第で、極めて多数のジリコン
ボール２００を埋め込んでよいことである。更に、ジリ
コンボール２００は二つの部分、一つは黒で他は白の部
分に分割されると記載されているが、理解する必要があ
るのは、各ジリコンボール２００を、二個を超える個数
の部分に分割し、単に黒と白でなく、二色を超える色数
に着色できることである。
しているが、理解する必要があるのは、ジリコン基板１
２０には、所望の解像度次第で、極めて多数のジリコン
ボール２００を埋め込んでよいことである。更に、ジリ
コンボール２００は二つの部分、一つは黒で他は白の部
分に分割されると記載されているが、理解する必要があ
るのは、各ジリコンボール２００を、二個を超える個数
の部分に分割し、単に黒と白でなく、二色を超える色数
に着色できることである。
【００２４】この実施の形態に従えば、必要なことは、
絶縁性層１００が優れた絶縁性を備え、摩擦電気電荷の
作用からジリコン材を遮蔽しないように機能することで
ある。
絶縁性層１００が優れた絶縁性を備え、摩擦電気電荷の
作用からジリコン材を遮蔽しないように機能することで
ある。
【００２５】操作に当たっては、絶縁層１１０の表面、
例えば、図１の矢印１４０に摩擦電気電荷を人の指で加
えることができる。この場合、ディスプレイを行おうと
しているユーザは絶縁層１１０の表面を指で擦ってドラ
ッグする。ユーザの指がスタイラスの役目を果たす。ユ
ーザはディスプレイの所望のパターンに対応して指を動
かす。透明の絶縁層１１０の上で指をドラッグする動作
を行うと、残留電荷が生じ、ジリコンボール２００を能
動し、ある半球面が透明絶縁層１１０の表面に向かって
回転する。
例えば、図１の矢印１４０に摩擦電気電荷を人の指で加
えることができる。この場合、ディスプレイを行おうと
しているユーザは絶縁層１１０の表面を指で擦ってドラ
ッグする。ユーザの指がスタイラスの役目を果たす。ユ
ーザはディスプレイの所望のパターンに対応して指を動
かす。透明の絶縁層１１０の上で指をドラッグする動作
を行うと、残留電荷が生じ、ジリコンボール２００を能
動し、ある半球面が透明絶縁層１１０の表面に向かって
回転する。
【００２６】特に、摩擦電気で発生した残留電荷は、透
明絶縁層１１０の内部または表面に蓄電され、実質的に
ジリコン基板１２０方向の電界を発生させる。この電界
は、透明絶縁層１１０の内部または表面に蓄電された摩
擦電気発生電荷の作用で生成され、ジリコンボール２０
０を特定の方向に回転させる。ユーザが透明絶縁層１１
０の上を指で擦って起こした摩擦電気電荷は、黒色の半
球が透明絶縁層１１０の表面に面するようにジリコンボ
ール２００を回転させるのが一般的で、ディスプレイを
見る人は黒い、すなわち充満したピクセルを見ることに
なる。この摩擦作用で発生した電荷は、短時間保持され
るだけであるが、ジリコンの画像記憶特性の作用によっ
て、黒色半球は、後で反対方向の電界で邪魔されるまで
はディスプレイ装置の表面を向いている。
明絶縁層１１０の内部または表面に蓄電され、実質的に
ジリコン基板１２０方向の電界を発生させる。この電界
は、透明絶縁層１１０の内部または表面に蓄電された摩
擦電気発生電荷の作用で生成され、ジリコンボール２０
０を特定の方向に回転させる。ユーザが透明絶縁層１１
０の上を指で擦って起こした摩擦電気電荷は、黒色の半
球が透明絶縁層１１０の表面に面するようにジリコンボ
ール２００を回転させるのが一般的で、ディスプレイを
見る人は黒い、すなわち充満したピクセルを見ることに
なる。この摩擦作用で発生した電荷は、短時間保持され
るだけであるが、ジリコンの画像記憶特性の作用によっ
て、黒色半球は、後で反対方向の電界で邪魔されるまで
はディスプレイ装置の表面を向いている。
【００２７】本発明のディスプレイは、ユーザがディス
プレイにアドレスして加えた摩擦電荷と反対方向の電荷
を印加する「消しゴム」を用いて消すことができる。こ
の「消しゴム」は、ユーザが誘起した電荷とは反対の極
性を有する摩擦電気電荷を絶縁層１１０の内部または表
面に発生させる。透明絶縁層１１０の上で「消しゴム」
をドラッグする動作を行うと、ユーザがジリコンボール
２００を能動させる残留電荷とは逆の極性を有する残留
電荷が生じ、ジリコンボール２００の前と反対側の半球
が絶縁層１１０の表面方向に向くように回転する。
プレイにアドレスして加えた摩擦電荷と反対方向の電荷
を印加する「消しゴム」を用いて消すことができる。こ
の「消しゴム」は、ユーザが誘起した電荷とは反対の極
性を有する摩擦電気電荷を絶縁層１１０の内部または表
面に発生させる。透明絶縁層１１０の上で「消しゴム」
をドラッグする動作を行うと、ユーザがジリコンボール
２００を能動させる残留電荷とは逆の極性を有する残留
電荷が生じ、ジリコンボール２００の前と反対側の半球
が絶縁層１１０の表面方向に向くように回転する。
【００２８】特に、この摩擦電気で発生した残留電荷
は、透明絶縁層１１０の内部または表面に蓄電され、ス
タイラスまたはユーザの指で起された電界とは反対の電
界を誘起する。透明絶縁層１１０に蓄電された電荷の作
用で生成された電界は、ジリコンボール２００を特定の
方向に回転させる。消しゴムが誘起した摩擦電気電荷
は、白色の半球が透明絶縁層１１０の表面に面するよう
にジリコンボール２００を回転させるのが一般的で、デ
ィスプレイを見る人は白い、すなわち空白または空のピ
クセルを見ることになる。
は、透明絶縁層１１０の内部または表面に蓄電され、ス
タイラスまたはユーザの指で起された電界とは反対の電
界を誘起する。透明絶縁層１１０に蓄電された電荷の作
用で生成された電界は、ジリコンボール２００を特定の
方向に回転させる。消しゴムが誘起した摩擦電気電荷
は、白色の半球が透明絶縁層１１０の表面に面するよう
にジリコンボール２００を回転させるのが一般的で、デ
ィスプレイを見る人は白い、すなわち空白または空のピ
クセルを見ることになる。
【００２９】従って、透明絶縁層１１０の電気的性質は
摩擦電気アドレス可能ディスプレイの機能を発揮させる
上で極めて重要である。特に、絶縁層１１０は、ユーザ
または消しゴムが加えた摩擦電気電荷を保持するに十分
なだけ絶縁性でなければならず、また、絶縁層１１０の
導電性が有限であるがゆえに惹起される電荷漏洩にもか
かわらずこの電荷を電荷回転時間だけは十分に蓄電する
に足る容量を持っていなければならない。内部抵抗率ρ
と誘電定数∈が重要である。内部抵抗率と誘電定数との
積（ρ∈）が時定数Ｔである。材料の時定数Ｔはその材
料の電荷消散速度に対応する。一般に、内部抵抗率、誘
電定数、時定数が与えられた場合、電荷消散速度は指数
関数式ｅ-t/Tに従う。式中、ｔは経過時間である。
摩擦電気アドレス可能ディスプレイの機能を発揮させる
上で極めて重要である。特に、絶縁層１１０は、ユーザ
または消しゴムが加えた摩擦電気電荷を保持するに十分
なだけ絶縁性でなければならず、また、絶縁層１１０の
導電性が有限であるがゆえに惹起される電荷漏洩にもか
かわらずこの電荷を電荷回転時間だけは十分に蓄電する
に足る容量を持っていなければならない。内部抵抗率ρ
と誘電定数∈が重要である。内部抵抗率と誘電定数との
積（ρ∈）が時定数Ｔである。材料の時定数Ｔはその材
料の電荷消散速度に対応する。一般に、内部抵抗率、誘
電定数、時定数が与えられた場合、電荷消散速度は指数
関数式ｅ-t/Tに従う。式中、ｔは経過時間である。
【００３０】一般に、本発明に従ってジリコンディスプ
レイ装置の摩擦電気アドレス可能シート１００に成功裡
にアドレスするには、絶縁層フィルム１１０が十分な時
間だけ十分な量の電荷を保持し、電界がジリコンボール
２００を回転させるのに十分なだけシート１００に存在
することが可能でなければならない。従って、電荷消散
速度には最大値があって、この値以上ではシート１００
にアドレスすることが不可能となる。この関係は次式で
示される。
レイ装置の摩擦電気アドレス可能シート１００に成功裡
にアドレスするには、絶縁層フィルム１１０が十分な時
間だけ十分な量の電荷を保持し、電界がジリコンボール
２００を回転させるのに十分なだけシート１００に存在
することが可能でなければならない。従って、電荷消散
速度には最大値があって、この値以上ではシート１００
にアドレスすることが不可能となる。この関係は次式で
示される。
【００３１】
【数１】 従って、上の関係式に示されるように、絶縁層１００の
形成に用いられる材料の積ρ∈、すなわち時定数Ｔは、
最も悪い状況下でも時定数Ｔ（アドレス、最大）を超え
なければならない。すなわち、電荷消散速度は、ボール
が回転できる最大消散速度よりも小さくなければならな
い。
形成に用いられる材料の積ρ∈、すなわち時定数Ｔは、
最も悪い状況下でも時定数Ｔ（アドレス、最大）を超え
なければならない。すなわち、電荷消散速度は、ボール
が回転できる最大消散速度よりも小さくなければならな
い。
【００３２】摩擦電気でアドレス可能なシート１００は
本発明のディスプレイを成形するのに用いることがで
き、多岐にわたる異なる構成で製作できる。例えば、摩
擦電気でアドレス可能なシート１００は、標準ノート冊
子の大きさで製作でき、次いで従来の紙シートのように
使うことができるので、持ち運びが容易となる。別の作
り方としては、摩擦電気でアドレス可能なシート１００
は、チョークなどを用いる黒板の大きさで製作すること
もできる。摩擦電気でアドレス可能なシート１００でで
きたボードの裏に接着剤を付けておけば、このディスプ
レイ装置を、例えば、ドアや壁の表面に貼り付けて用い
ることができる。摩擦電気でアドレス可能な他のボード
の利点としては、失い易いペン、マーカーまたはチョー
クなどを使わないで、代わりに指で触ってボードにアド
レスできる能力などがある。
本発明のディスプレイを成形するのに用いることがで
き、多岐にわたる異なる構成で製作できる。例えば、摩
擦電気でアドレス可能なシート１００は、標準ノート冊
子の大きさで製作でき、次いで従来の紙シートのように
使うことができるので、持ち運びが容易となる。別の作
り方としては、摩擦電気でアドレス可能なシート１００
は、チョークなどを用いる黒板の大きさで製作すること
もできる。摩擦電気でアドレス可能なシート１００でで
きたボードの裏に接着剤を付けておけば、このディスプ
レイ装置を、例えば、ドアや壁の表面に貼り付けて用い
ることができる。摩擦電気でアドレス可能な他のボード
の利点としては、失い易いペン、マーカーまたはチョー
クなどを使わないで、代わりに指で触ってボードにアド
レスできる能力などがある。
【００３３】本発明の実施の形態の別の例に従えば、電
源に接続された導電性スタイラスでアドレスでき、取り
扱っている際に起こってしまうような迷走あるいは過剰
摩擦電気電荷に影響されないジリコンディスプレイが提
供される。実施の形態のこの例のジリコンディスプレイ
装置は摩擦電気抑制型のディスプレイ装置と称される。
源に接続された導電性スタイラスでアドレスでき、取り
扱っている際に起こってしまうような迷走あるいは過剰
摩擦電気電荷に影響されないジリコンディスプレイが提
供される。実施の形態のこの例のジリコンディスプレイ
装置は摩擦電気抑制型のディスプレイ装置と称される。
【００３４】図２は、本発明の摩擦電気抑制型電気ペー
パーのシート３００の実施形態の一例の断面図を示す。
特に、図２に示すものは、スタイラスを用いてアドレス
可能な摩擦電気式ディスプレイ装置である。このディス
プレイ装置は、摩擦電気抑制型電気ペーパーのシート３
００の基板となる導電性基板３３０を備える。ジリコン
基板３２０は導電性基板３３０の上に形成される。ジリ
コン基板３２０には内部にジリコンボール２００を埋め
込んでいる。
パーのシート３００の実施形態の一例の断面図を示す。
特に、図２に示すものは、スタイラスを用いてアドレス
可能な摩擦電気式ディスプレイ装置である。このディス
プレイ装置は、摩擦電気抑制型電気ペーパーのシート３
００の基板となる導電性基板３３０を備える。ジリコン
基板３２０は導電性基板３３０の上に形成される。ジリ
コン基板３２０には内部にジリコンボール２００を埋め
込んでいる。
【００３５】前の態様に関連して記載されたように各ジ
リコンボール２００は二つの性質が異なる半球２２０と
２３０、一つは黒色で他は白色の半球に分割され、各半
球２２０と２３０とは異なる電気的性質、すなわち、誘
電流体に関するゼータ電位を有するので、ジリコンボー
ル２２０は光学的のみならず電気的にも異方性を有す
る。ジリコンボール２００は光学的に透明の材料、例え
ば、エラストマー層のシートに埋め込まれ、ジリコン基
板３２０を構成する。
リコンボール２００は二つの性質が異なる半球２２０と
２３０、一つは黒色で他は白色の半球に分割され、各半
球２２０と２３０とは異なる電気的性質、すなわち、誘
電流体に関するゼータ電位を有するので、ジリコンボー
ル２２０は光学的のみならず電気的にも異方性を有す
る。ジリコンボール２００は光学的に透明の材料、例え
ば、エラストマー層のシートに埋め込まれ、ジリコン基
板３２０を構成する。
【００３６】次いで、外表面に透明の導電性アイランド
構造を有する誘電層３１０をジリコン基板３２０の上に
形成する。透明誘電層３１０としては十分に絶縁性で、
すなわち十分に高い表面抵抗率と十分に高い容積抵抗率
を有するポリエステルまたはプラスチック材料、あるい
は他の既知またはこれから開発される透明材料であっ
て、スタイラスペンで発生した電荷が十分な時間帯電し
たままでジリコンボール２２０を回転させる材料ならな
んでもよい。前記透明の導電性アイランドは、十分に導
電性のある材料、例えば、イリジウム錫酸化物であっ
て、その上を通常の書くスピードでスタイラスが動く
と、スタイラスの電圧と殆どか全く同じ電圧に到るまで
アイランドの上に十分な電荷を帯電できるような材料な
らなんでもよい。普通は、この意味するところは、前記
透明の導電性層の抵抗率が一千分の数十オーム／平方イ
ンチ未満でなければならないということである。摩擦電
気でアドレス可能な電気ペーパーに関連して上記したよ
うに、透明誘電層３１０の重要な機能として、その内部
抵抗率と誘電定数が含まれる。これらの値は、個々のア
イランドがスタイラスペンで付与された電荷を如何に長
く保持できるかを決定するからである。
構造を有する誘電層３１０をジリコン基板３２０の上に
形成する。透明誘電層３１０としては十分に絶縁性で、
すなわち十分に高い表面抵抗率と十分に高い容積抵抗率
を有するポリエステルまたはプラスチック材料、あるい
は他の既知またはこれから開発される透明材料であっ
て、スタイラスペンで発生した電荷が十分な時間帯電し
たままでジリコンボール２２０を回転させる材料ならな
んでもよい。前記透明の導電性アイランドは、十分に導
電性のある材料、例えば、イリジウム錫酸化物であっ
て、その上を通常の書くスピードでスタイラスが動く
と、スタイラスの電圧と殆どか全く同じ電圧に到るまで
アイランドの上に十分な電荷を帯電できるような材料な
らなんでもよい。普通は、この意味するところは、前記
透明の導電性層の抵抗率が一千分の数十オーム／平方イ
ンチ未満でなければならないということである。摩擦電
気でアドレス可能な電気ペーパーに関連して上記したよ
うに、透明誘電層３１０の重要な機能として、その内部
抵抗率と誘電定数が含まれる。これらの値は、個々のア
イランドがスタイラスペンで付与された電荷を如何に長
く保持できるかを決定するからである。
【００３７】従来のアドレス可能ディスプレイでは、ス
タイラス３４０でアドレスされると、スタイラスとでな
くユーザの指とジリコンディスプレイ装置とが偶然に接
触した場合、摩擦電気の作用によってジリコンボールの
回転が偶然に起きてしまう恐れがある。本発明のディス
プレイ装置では、ジリコン基板３２０の適切な内部抵抗
率を選択し、オプションとしてウィンドウ型基板３１０
を用いることによってこの問題を大幅に軽減する。この
方法を用いると、摩擦電気電荷は強度が限られるととも
に極めて短時間に発生するので、最小アドレス時間に較
べて短時間に導電によって放電されてしまうので、ボー
ル回転は起こらない。スタイラスは電源に接続されてい
るので、ボール回転に必要な電圧を十分長い時間保持す
るのでボール回転が起こる。オプションとしては、特に
大量の摩擦電気電荷に遭遇することがある場合にはウィ
ンドウ型基板３１０も導電性にすることができる。
タイラス３４０でアドレスされると、スタイラスとでな
くユーザの指とジリコンディスプレイ装置とが偶然に接
触した場合、摩擦電気の作用によってジリコンボールの
回転が偶然に起きてしまう恐れがある。本発明のディス
プレイ装置では、ジリコン基板３２０の適切な内部抵抗
率を選択し、オプションとしてウィンドウ型基板３１０
を用いることによってこの問題を大幅に軽減する。この
方法を用いると、摩擦電気電荷は強度が限られるととも
に極めて短時間に発生するので、最小アドレス時間に較
べて短時間に導電によって放電されてしまうので、ボー
ル回転は起こらない。スタイラスは電源に接続されてい
るので、ボール回転に必要な電圧を十分長い時間保持す
るのでボール回転が起こる。オプションとしては、特に
大量の摩擦電気電荷に遭遇することがある場合にはウィ
ンドウ型基板３１０も導電性にすることができる。
【００３８】以下の関係式は、ジリコン層３２０のエラ
ストマー部分の時定数と、望ましくないボール回転を抑
制するに必要な電荷消散最小速度との間の関係を示す。
ストマー部分の時定数と、望ましくないボール回転を抑
制するに必要な電荷消散最小速度との間の関係を示す。
【００３９】
【数２】 従って、上記の関係式が示すのは、透明導電性層３１０
および／またはジリコン基板３２０を成形するのに用い
られる所与の材料に対して、積ρ＊∈の値は、迷走摩擦
電気電荷を放電する最小電荷消散速度以下でなければな
らないことである。この条件が満たされれば、迷走摩擦
電気電荷が効果的に放電される一方、ディスプレイをス
タイラス３４０で依然としてアドレス可能である。
および／またはジリコン基板３２０を成形するのに用い
られる所与の材料に対して、積ρ＊∈の値は、迷走摩擦
電気電荷を放電する最小電荷消散速度以下でなければな
らないことである。この条件が満たされれば、迷走摩擦
電気電荷が効果的に放電される一方、ディスプレイをス
タイラス３４０で依然としてアドレス可能である。
【００４０】前記エラストマーは、ダウコーニングシル
ガード（Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇＳｙｌｇａｒｄ）１８
４のような材料で差し支えないが、その内部抵抗率は、
１０16オームセンチメートルを超える。この抵抗率を本
発明の要求値に合うように低下させるには、電導率を増
大する薬剤またはドープ液、例えば、ステアリン酸アル
ミニウムがその一例である脂肪酸塩を添加することによ
って行われる。これらの薬剤は、硬化前のエラストマー
に添加することができる。同様にウィンドウ型基板３１
０を低導電性ポリマーに変えることも可能である。
ガード（Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇＳｙｌｇａｒｄ）１８
４のような材料で差し支えないが、その内部抵抗率は、
１０16オームセンチメートルを超える。この抵抗率を本
発明の要求値に合うように低下させるには、電導率を増
大する薬剤またはドープ液、例えば、ステアリン酸アル
ミニウムがその一例である脂肪酸塩を添加することによ
って行われる。これらの薬剤は、硬化前のエラストマー
に添加することができる。同様にウィンドウ型基板３１
０を低導電性ポリマーに変えることも可能である。
【００４１】本発明はジリコンディスプレイに関連して
記載されたが、本記載から得られる原理は、他の高イン
ピーダンスディスプレイ、例えば、ある種の液晶ディス
プレイや電気泳動式ディスプレイにも同様によく適用す
ることができる。
記載されたが、本記載から得られる原理は、他の高イン
ピーダンスディスプレイ、例えば、ある種の液晶ディス
プレイや電気泳動式ディスプレイにも同様によく適用す
ることができる。
【図１】 摩擦電気の力でアドレス可能なディスプレイ
の実施の形態の一つの断面図である。
の実施の形態の一つの断面図である。
【図２】 摩擦電気の力を抑制可能なディスプレイの実
施の形態の一つの断面図である。
施の形態の一つの断面図である。
１００，３００ 電気ペーパーシート、１１０，３１０
絶縁層、１２０，３２０ ジリコン基板、１２２，２
２２ 球状空孔、１３０，３３０ 導電性ベース基板、
１４０ 指先、２００ ジリコンボール、２１０ 区分
ライン、２２０，２３０ 半球、３４０ スタイラス。
絶縁層、１２０，３２０ ジリコン基板、１２２，２
２２ 球状空孔、１３０，３３０ 導電性ベース基板、
１４０ 指先、２００ ジリコンボール、２１０ 区分
ライン、２２０，２３０ 半球、３４０ スタイラス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニコラス ケー シェリドン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ロス アルトス ガーランド ウェイ 101 (72)発明者 エドワード エー リッチレイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 パロ アルト シルバ コート 4392
Claims (3)
- 【請求項１】 摩擦電気でアドレス可能なディスプレイ
装置であって、 ベースとなる基板と、 前記ベース基板の上に成形されたジリコン層と、 前記ジリコン層の上に成形され、時定数Ｔを有する絶縁
層と、 前記ジリコン層内に埋め込まれた複数のジリコンボール
とを備え、 前記ジリコンボール各々が光学異方性と電気双極子モー
メントを与える電気異方性とを有し、前記電気双極子と
絶縁層の前記時定数Ｔとの作用によって、複数の前記ジ
リコンボールを絶縁層の表面上の摩擦電気発生電荷に電
気的に応答させることを特徴とする摩擦電気アドレス可
能ディスプレイ装置。 - 【請求項２】 前記絶縁層が、前記摩擦電気発生電荷を
十分な速度で蓄電、かつ消散し、複数のジリコンボール
の少なくとも一個のボールを所定の量だけ回転させるこ
とを特徴とする請求項１記載の摩擦電気アドレス可能デ
ィスプレイ装置。 - 【請求項３】 摩擦電気を抑制可能なディスプレイ装置
であって、 ベースとなる基板と、 前記ベース基板の上に成形されたジリコン層と、 前記ジリコン層の上に成形され、時定数Ｔを有する誘電
層と、 前記ジリコン層内に埋め込まれた複数のジリコンボール
とを備え、 前記ジリコンボール各々が光学異方性と電気双極子モー
メントを与える電気異方性とを有し、前記電気双極子と
誘電層の前記時定数Ｔとの作用によって、複数の前記ジ
リコンボールを誘電層の表面上の摩擦電気発生電荷に電
気的に非応答とさせることを特徴とする摩擦電気抑制可
能ディスプレイ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/275880 | 1999-03-25 | ||
| US09/275,880 US6243058B1 (en) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Tribo-addressed and tribo-suppressed electric paper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000322001A true JP2000322001A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=23054213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000084305A Ceased JP2000322001A (ja) | 1999-03-25 | 2000-03-24 | 摩擦電気アドレス可能ディスプレイ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6243058B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000322001A (ja) |
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| CN108519711A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板、显示装置及翻转微粒子的制作方法 |
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1999
- 1999-03-25 US US09/275,880 patent/US6243058B1/en not_active Expired - Fee Related
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2000
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