JP2001282143A

JP2001282143A - 表示装置及び表示方法

Info

Publication number: JP2001282143A
Application number: JP2000095319A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Maeda; 晶弘前田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動回路が簡単で、画像の連続表示時に消費電
力が少なく、しかも手書き入力等の画像記録手段にも適
した表示装置を提供する。【解決手段】多数の孔状の表示セル１２が整列形成され
たハウジング７と、このハウジング７の上下に配置され
た上下の透明電極２と、各表示セル１２をそれぞれ電磁
的に２つ以上の領域に分離するゲート電極６と、各表示
セル１２の内部に充填された電気絶縁性媒体５と、電気
絶縁性媒体５に分散含有された帯電粒子４によって画像
表示部２４を構成し、その画像表示部２４の上下の透明
電極２とゲート電極６との間に所定の電圧を印加するた
めの電源１０と、画像表示部２４に画像を記録する画像
記録手段と、画像を保持する画像保持手段と、画像を消
去する画像消去手段を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気絶縁性媒体中
に分散含有させた帯電粒子の分散密度を電界により制御
することにより文字や図形など表示する表示装置及び表
示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パネル型の表示装置としては液晶
を使用した表示装置が知られている。

【０００３】液晶を使用した表示装置は、偏向フィル
タ、透明ガラス基板、透明電極、配向膜、スペーサなど
を層状に重ねた構造となっており、その上下の配向膜間
に液晶材が封入されているものが一般的である。

【０００４】配向膜には液晶分子が整列配向するように
微細な溝が設けられており、封入された液晶材の液晶分
子は通常状態では配向膜の溝方向に並んで整列する。パ
ネルの上下に配置された配向膜をそれぞれの溝方向を互
いに９０度（ＴＮ液晶）ずらした状態で液晶材を挟み込
むと、液晶分子は９０度ねじれて配列する。

【０００５】この状態では、層間内を光が液晶分子の配
列に沿って進むため、透明ガラス基板の外側に設けられ
た２枚の偏向フィルタの偏向角度を９０度ずらして配置
しておくと、光は液晶パネルを透過することができる。

【０００６】また、透明ガラス基板上に形成された２枚
の透明電極間に電圧を印加した状態では、液晶分子が電
界方向に直列して配列するため、光は層間内を直進する
が、上下の偏向フィルタの偏向角度が９０度ずれている
ため、液晶パネルを透過できない。この原理を利用し、
透明電極の形状をドット上に形成し、電圧の印加を各ド
ットごとに制御することにより、各ドットの点灯・非点
灯を制御することができる。

【０００７】他の表示装置として、電気感応型機能性流
体の電界配列性を利用して、各表示ドットごとに電界の
印加・非印加を変えることにより、その表示ドット内に
光を透過または散乱させ、各ドットの点灯・非点灯を制
御する表示装置が知られている（特開平８−１３７４１
６号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】現在、液晶を使用した
表示装置は、電卓、電子手帳、コンピュータ用ディスプ
レイ、液晶テレビなどの幅広い分野で採用されている
が、液晶を使用した表示装置では表示画像を連続的に表
示するには、液晶に印加する電界を持続させる必要があ
る。表示ドット数が増えてくると、液晶内の透明電極の
配線面積が増加するという問題や、液晶への電界印加を
各ドットごとに制御するための駆動回路の複雑化及び各
ドット間を配線するための端子数の問題からダイナミッ
ク駆動方式が採用されている。

【０００９】しかし、ダイナミック駆動方式の場合、表
示ドット数が増えると液晶駆動信号に印加する信号波形
が複雑になり、信号波形の周波数も高くせざるを得な
い。これは、液晶駆動回路が複雑になり液晶表示用ドラ
イバが高価になること、及び液晶を駆動するための電力
も増大することを意味する。また、電気感応型機能性流
体の電界配列性を利用した表示装置においても同様に、
ダイナミック駆動方式を採用する必要があるため、液晶
と同じく駆動回路が複雑になり消費電力が大きくなる。

【００１０】液晶を使用した表示装置において、液晶表
示パネル上に手書き入力文字等を表示しようとした場
合、まず、抵抗膜方式のタブレットとＡ／Ｄ変換回路等
を使用し、手書き入力座標を読み込み、その入力座標に
対応する液晶表示上の表示ドットの位置をＣＰＵ等の演
算回路で算出した後、液晶駆動回路を制御し液晶駆動波
形を変えて液晶上の表示ドットの点灯・非点灯状態を反
転することになる。この場合、液晶駆動回路以外に複雑
かつ膨大な制御回路を必要とし、全体として高価になる
という問題がある。

【００１１】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、駆動回路が簡単で、画像の連続表示時に消費電
力が少なく、しかも手書き入力等の画像記録手段にも適
した表示装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、多
数の孔状の表示セルが整列形成されたハウジングと、こ
のハウジングの上下に配置された上下の透明電極と、ハ
ウジングに形成された各表示セルをそれぞれ電磁的に２
つ以上の領域に分離するように配置されたゲート電極
と、各表示セルの内部に充填された電気絶縁性媒体と、
電気絶縁性媒体に分散含有された帯電粒子によって画像
表示部が構成されているとともに、その画像表示部の上
下の透明電極とゲート電極との間にそれぞれ所定の電圧
を印加するための電源と、画像表示部の表示画面上に画
像を記録する画像記録手段と、画像を保持する画像保持
手段と、画像を消去する画像消去手段を備えていること
によって特徴づけられる。

【００１３】本発明の表示装置において、画像表示部の
透明電極の外側に画像記録用電極を配置し、この画像記
録用電極と画像表示部の透明電極またはゲート電極との
間の電位差を画像記録手段として用いてもよい。また、
画像表示部の透明電極の外側に画像消去用電極を配置
し、この画像消去用電極と画像表示部の透明電極または
ゲート電極との間の電位差を画像消去手段として用いて
もよい。

【００１４】本発明の表示装置において、各表示セルの
表示・非表示の切り替えを、帯電粒子の分散密度変化に
基づく反射／屈折率等の光学的特性の変化によるだけで
はなく、帯電粒子と、帯電粒子の分散に使用する電気絶
縁性媒体の少なくとも一方を着色することにより、帯電
粒子の分散密度変化を目視で直接見えるようにしてもよ
い。

【００１５】本発明の表示装置において、ハウジング内
の各表示セルを２つ以上の領域に分離するために、表示
セルの径よりも小さくて、帯電粒子の通過が可能な径を
有する１つ以上の孔が形成された分離壁を設けておいて
もよい。また、帯電粒子密度が低い場合、分離壁を着色
することにより、外部から分離壁の色が見えるようにす
ることで、表示・非表示の切り替えを行うようにしても
よい。この場合、表示装置を上下のどちら側から見ても
画像を認識することができる。また、表示装置の上下で
表示画像の点灯・非点灯コントラストが逆転した表示と
なる。

【００１６】本発明の表示装置において、分離壁にて分
離された上下ハウジングの外側または分離壁内部のいず
れか１箇所にバックライトを設けておいてもよい。

【００１７】本発明の表示方法は、上記した表示装置に
おいて、分離壁にて分離された表示セル内の２つ以上の
領域における帯電粒子の分散密度を制御することによ
り、各表示ドットの表示色を変化させることによって特
徴づけられる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１９】図１は本発明の表示装置の実施形態の構成
を模式的に示す図である。

【００２０】図１の表示装置は、複数の表示ドットによ
り構成された画像表示部２４と、画像記録用電極８と、
画像消去用電極９と、これら画像表示部２４の透明電極
２及びゲート電極６、画像記録用電極８、画像消去用電
極９にそれぞれ所定の電圧を印加するための電源１０等
を主体として構成されている。

【００２１】画像記録用電極８は例えば手書き入力用ペ
ンであり、そのペンの先端部が電極となっている。画像
記録用電極８に電源１０からの電圧を印加した状態で、
画像表示部２４の表示ドット領域をペン先で触れるか、
あるいはペン先を画像表示部２４の表面に近づけると、
その部分の表示ドットが非表示状態から表示状態に遷移
する（詳細は後述）。

【００２２】画像消去用電極９は例えば消しゴムであ
り、その消しゴムの１面が電極となっている。画像消去
用電極９に電源１０からの電圧を印加した状態で、画像
表示部２４の表示ドット領域を消しゴムの１面で触れる
か、あるいは消しゴムの１面を画像表示部２４に近づけ
ると、その部分の表示ドットが表示状態から非表示状態
に遷移する（詳細は後述）。

【００２３】これら画像記録用電極８及び画像消去用電
極９の表面には、使用者が感電しないように絶縁被覆が
施されている。

【００２４】図２及び図３は、この実施形態の画像表示
部２４の構成を模式的に示す分解斜視図及び断面図であ
る。

【００２５】画像表示部２４は、多数の孔状の表示セル
１２が整列形成されたハウジング７と、このハウジング
７を挟むように上下に配置された透明絶縁基板３及び透
明電極２と、保護フィルム１と、各ハウジング７間に挟
みこまれるように形成されたゲート電極６と、ハウジン
グ７に設けられた表示セル１２に充填される電気絶縁性
媒体５と、電気絶縁性媒体５に分散含有される帯電粒子
４によって構成されている。

【００２６】ハウジング７は、ガラス、プラスチック等
の電気的に絶縁された素材で製作されている。なお、こ
の実施形態では、ハウジング７の各表示セル１２が表示
の各ドットを構成するため、ハウジング７自体は無色透
明である必要はない。

【００２７】ハウジング７の上下に配置された透明絶縁
基板３、透明電極２及び保護フィルム１は、無色透明の
素材からなり、各表示セル１２に充填された電気絶縁性
媒体５及び帯電粒子４を絶縁封止する。

【００２８】透明電極２は、ガラス、プラスチック等で
形成された透明絶縁基板３と、同じくガラス、プラスチ
ック等で形成された保護フィルム１との間に形成される
電極で、ＩＴＯ膜等を透明絶縁基板３または保護フィル
ム１に蒸着・印刷等の方法で形成される。

【００２９】透明電極２は、各表示セル１２ごとに分離
する必要がないため、透明絶縁基板３または保護フィル
ム１の一面全体に形成することが可能である。また、透
明電極２は、所定の電圧が印加できるように、電源回路
接続用の配線が引き出せる構造となっている。

【００３０】表示セル１２に充填される電気絶縁性媒体
５としては、電気絶縁性が高く、化学的に安定で帯電粒
子４を安定して分散含有することが可能な流体であれ
ば、どのような流体でも使用可能であるが、分散含有さ
せる帯電粒子４との比重差が大きいと重力の影響を受
け、帯電粒子４が均一に分散できないため、使用する帯
電粒子４に応じて適切な電気絶縁性媒体５を選択する必
要がある。

【００３１】電気絶縁性媒体５としては、例えば、シリ
コン系オイル、フッ素系オイル、高級アルコールエステ
ル等が使用可能である。なお、電気絶縁性媒体５は必ず
しも液状である必要はなく、気体であってもよい。

【００３２】電気絶縁性媒体５に分散含有させる帯電粒
子４としては、有機物粒子または無機物粒子を核とし
て、表層に水酸基をもつ無機イオンを付着させた帯電コ
ロイドや、ポリエチレン、ポリエステル等の高分子材料
に単極電荷を注入成形したものを粉末加工した帯電粒子
などが使用可能である。

【００３３】電気絶縁性媒体５及び帯電粒子４は、とも
に色素混入等の方法により、必要に応じて着色して使用
してもよい。

【００３４】次に、この実施形態の動作を図４を参照し
つつ説明する。

【００３５】まず、図４（ａ）に示すように、全画面を
消去するために、上下の透明電極２、２間に電圧を印加
し、各表示セル１２内に分散含有させた帯電粒子４を、
上下の透明電極２、２のいずれか一方の電極付近に集め
る。粒子が負電荷に帯電している場合、帯電粒子４は電
気絶縁性媒体５中を、表示セル１２内の電界方向とは逆
の向きに移動するので、正電位の電極付近の分散密度が
高くなる。

【００３６】透明電極２は、各表示セル１２とも共通電
位であるので、全表示セル１２・・１２において帯電粒子
４が正電位の電極付近に集まる。この状態で、透明電極
２とゲート電極６との間に、図４（ａ）に示すような電
圧を印加して、一方の透明電極２付近に集まった帯電粒
子４が他方の透明電極２に向けて移動しないように電界
を発生させる。

【００３７】次に、図４（ｂ）に示すように、画像記録
を行う場合、特定の表示ドットのみを非表示状態から表
示状態に遷移させるために、画像記録用電極８（手書き
入力用ペン）を、画像表示部２４の所望の表示ドット
（表示セル１２）に近づける。このとき、図４（ｂ）に
示すように、透明電極２とゲート電極６との間には、全
画面消去状態（図４（ａ））のときと同じ電圧が印加さ
れている。また、画像記録用電極８と透明電極２との間
には、図４（ｂ）に示すように、透明電極２−ゲート電
極６間とは逆の向きに電界が発生するように電圧が印加
されている。

【００３８】ここで、画像記録用電極８と透明電極２と
の間に印加されている電圧が、透明電極２とゲート電極
６との間に印加されている電圧よりも十分に大きけれ
ば、負電荷の帯電粒子４はゲート電極６を超えて画像記
録用電極８に向けて移動する。このとき、目的とする表
示ドット以外が表示状態に遷移しないように、画像記録
用電極８と透明電極２との間に印加される電圧の大きさ
を、各表示セル１２のサイズ、帯電粒子４、電気絶縁性
媒体５の特性に合わせて予め調整しておく。

【００３９】このような操作により、表示状態に遷移し
た表示セル１２では帯電粒子４が上面側の透明電極２付
近に移動し、非表示状態の表示セル１２では帯電粒子４
が下面側の透明電極２付近に移動する。従って、画像表
示部２４の上面または下面から、画像表示部２４を見た
場合、表示状態の表示セル１２と非表示状態の表示セル
１２の反射率／屈折率等の光学的特性の違いにより、使
用者は両者を識別することができる。

【００４０】以上の書き込みが終了した後において、ゲ
ート電極６と透明電極２との間に図４（ｃ）に示すよう
な電圧を印加し続けることにより、画像表示部２４に記
録された画像を保持することができる。

【００４１】また、画像記録時と同様に、図４（ｄ）に
示すような電圧を消去用電極９に印加し、消去用電極９
を透明電極２に近づけると、その部分の表示セル１２で
は帯電粒子４が下面の透明電極２付近に移動する。従っ
て、点灯状態にある表示セル１２に消去用電極９を近づ
けることにより、その表示セル１２は点灯状態から非点
灯状態に遷移するので、所望の表示ドットを消去するこ
とができる。

【００４２】なお、以上の実施形態において、視認性を
高めるために、画像表示部２４の上面または下面のいず
れか一方にバックライトを配置してもよい。

【００４３】ここで、以上の実施形態では、画像記録の
際に、便宜的に先端部に画像記録用電極を設けた手書き
入力用ペンを用いて、使用者が表示部上に手書きで文
字、図形等を入力するように構成しているが、本発明は
これに限られることなく、例えば、画像記録用電極の面
積を拡大し、複写機の転写ローラで用いられているよう
な手法により、画像記録用電極を文字・図形等に相当す
る形状に帯電させ、この帯電電位を利用して画像記録を
行うように構成してもよい。その一例を図５に示す。

【００４４】図５に示す例では、カード状の表示装置１
４と画像記録装置３０とが分離できる構造となってい
る。

【００４５】画像記録装置３０は、ドラム状の導電性支
持体２０の外周面に感光層１９が形成されてなる感光体
ドラム１８と、感光体ドラム１８に対向して配置された
帯電ユニット１６と、帯電ユニット１６に帯電バイアス
を印加する帯電バイアス電源１５と、画像データに応じ
た静電潜像を感光体ドラム１８表面に形成する露光光学
系１７と、感光体ドラム１８の上流側（表示装置１４の
送り方向の上流側）に配置された消去用電極２１及び消
去用電源２２と、表示装置１４を送るローラ２３等を主
体として構成されている。

【００４６】そして、図５に示す例において、カード状
の表示装置１４を画像記録装置３０に挿入すると、表示
装置１４の全画面消去が自動的に実施された後、感光体
ドラム１８に帯電された静電潜像（画像データ）によっ
て、表示装置１４に画像が記録される。

【００４７】本発明の他の実施形態を、以下、図６を参
照しつつ説明する。

【００４８】図６は、この実施形態の画像表示部２５の
構成を模式的に示す断面図である。

【００４９】この実施形態では、先の実施形態の構成に
加えて、各表示セル１２を２つの領域に分離するための
分離壁１３を設けている。この分離壁１３には、帯電粒
子４が通過することが可能な径を有する孔１３ａが各表
示セル１２ごとに開孔されている。

【００５０】分離壁１３は、使用者が表示装置を上面側
から見たときに分離壁１３よりも下側にある領域、すな
わち表示セル１２の下半分の領域や下面の透明絶縁基板
３、透明電極２、保護フィルム１等が見えないように黒
色等に着色されている。

【００５１】また、分離壁１３に開孔されている帯電粒
子移動用の孔１３ａについても、開口面積が制限されて
おり、下半分の領域が見えないようになっている。従っ
て、表示装置の下面から画像表示部２５を見ても、分離
壁１３により表示セル１２の上半分の領域は見えない。

【００５２】この実施形態において、ゲート電極６は、
分離壁１３に内蔵された構造をしており、表示セル１２
内の充填物に対しては電気的に絶縁されている。また、
帯電粒子４は着色されており、電気絶縁性媒体５は無色
透明である。

【００５３】この実施形態に採用する全画面消去、画像
記録及び画像保持方法は、先の実施形態と同じである。
ただし、先の実施形態では、各表示ドット（各表示セル
１２）の表示状態・非表示状態の区別は、使用者が表示
装置の上面または下面から見た際に、各表示セル１２内
での帯電粒子密度の違いによる反射率／屈折率等の光学
的特性の違いを用いているのに対し、この実施形態で
は、各表示ドットの表示状態・非表示状態の区別は、使
用者から見て帯電粒子の色が見えるか、分離壁の色が見
えるかにより区別される。

【００５４】なお、この実施形態において、分離壁１３
の内部にバックライトを内蔵することにより、表示装置
の上面側からも下面側からも表示を見ることができ、か
つ、バックライトからの光により、より色が鮮明に見え
視認性の高い表示装置にすることも可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
手書き入力ペン等を用いて、画像の書き込み／消去を繰
り返して行うことが可能な表示装置を提供することがで
きる。また、液晶を使用したダイナミック駆動方式のド
ットマトリックス表示装置のように、複雑な駆動回路や
画像メモリなどを要することなく、電極間に電圧をスタ
ティックに印加するするだけで表示画像を保持すること
ができる。しかも、画像データを直接各表示セルに記録
するので、表示装置の外部に画像用メモリを設ける必要
がない。これにより表示装置の小型化及び低価格化を実
現することができる。

【００５６】また、本発明の表示装置を薄型化し、画像
記録装置と分離した構成にするとともに、画像記録装置
をパーソナルコンピュータ等の画像編集装置と接続して
使用することにより、例えば、書き換え可能な名札、名
刺、ポストイット等の付箋、電子ファイル等に適用する
ことができる等、広い用途での使用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を模式的に示す図であ
る。

【図２】本発明の実施形態に適用する画像表示部の構成
を模式的に示す分解斜視図である。

【図３】同じく画像表示部の構成を模式的に示す断面図
である。

【図４】本発明の実施形態の動作説明図である。

【図５】本発明の実施形態において画像表示部に画像記
録を行う方法の一例を示す図である。

【図６】本発明の他の実施形態の構成を模式的に示す図
である。

【符号の説明】

１保護フィルム２透明電極３透明絶縁基板４帯電粒子５電気絶縁性媒体６ゲート電極７ハウジング８画像記録用電極９画像消去用電極１０電源１１端子１２表示セル１３分離壁１４表示装置１５帯電バイアス電源１６帯電ユニット１７露光光学系１８感光体ドラム１９感光層２０導電性支持体２１消去用電極２２消去用電源２３ローラー２４，２５画像表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C080 AA13 BB05 CC03 DD26 DD30 EE32 GG15 GG16 JJ02 JJ06 KK52 5C094 AA22 AA56 BA09 BA11 BA75 BA84 CA19 CA23 CA25 DA08 EA05 EA10 FA01 FA02 FB04 FB12 FB15 GA10 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の孔状の表示セルが整列形成された
ハウジングと、このハウジングの上下に配置された上下
の透明電極と、ハウジングに形成された各表示セルをそ
れぞれ電磁的に２つ以上の領域に分離するように配置さ
れたゲート電極と、各表示セルの内部に充填された電気
絶縁性媒体と、電気絶縁性媒体に分散含有された帯電粒
子によって画像表示部が構成されているとともに、その
画像表示部の上下の透明電極とゲート電極との間にそれ
ぞれ所定の電圧を印加するための電源と、画像表示部の
表示画面上に画像を記録する画像記録手段と、画像を保
持する画像保持手段と、画像を消去する画像消去手段を
備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】電気絶縁性媒体または帯電粒子の少なく
とも一方が着色されていることを特徴とする請求項１記
載の表示装置。
【請求項３】ハウジング内の各表示セルを２つ以上の
領域に分離する分離壁が設けられているとともに、その
各分離壁には、表示セルの径よりも小さくて、帯電粒子
の通過が可能な径を有する１つ以上の孔が形成されてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】分離壁が、電気絶縁性媒体及び帯電粒子
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、２または３記載の表示装置。
【請求項５】画像表示部の透明電極の外側に画像記録
用電極を配置し、この画像記録用電極と画像表示部の透
明電極またはゲート電極との間の電位差を画像記録手段
として用いることを特徴とする請求項１、２、３または
４記載の表示装置。
【請求項６】画像表示部の透明電極の外側に画像消去
用電極を配置し、この画像消去用電極と画像表示部の透
明電極またはゲート電極との間の電位差を画像消去手段
として用いることを特徴とする請求項１、２、３、４ま
たは５記載の表示装置。
【請求項７】ハウジング内に設けた分離壁の上面側ま
たは下面側のいずれの側にも表示可能であり、かつ画像
表示部の上下面においてコントラストが反転表示される
ように構成されていることを特徴とする請求項３または
４記載の表示装置。
【請求項８】分離壁にて分離された上下ハウジングの
外側または分離壁内部のいずれか１箇所にバックライト
が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、
４、５、６または７記載の表示装置。
【請求項９】請求項３または４記載の表示装置におい
て、分離壁にて分離された表示セル内の各領域における
帯電粒子の分散密度を制御することにより、各表示ドッ
トの表示色を変化させることを特徴とする表示方法。