JP2003248245A

JP2003248245A - 画像表示装置

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Publication number: JP2003248245A
Application number: JP2002352473A
Authority: JP
Inventors: Norio Nihei; 則夫二瓶; Mitsuharu Takagi; 光治高木; Kazuya Murata; 和也村田; Manabu Yakushiji; 薬師寺　　学; So Kitano; 北野　　創; Yoshitomo Masuda; 善友増田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: JP4264250B2

Abstract

(57)【要約】【課題】乾式で応答性能が速く、単純な構造で、安価
かつ安定性に優れる、画像表示装置を提供する。【解決手段】透明基板１および対向基板２間に、色お
よび帯電特性の異なる２種類の粒子である白色の正帯電
性粒子５および黒色の負帯電性粒子６を封入し、透明基
板１上に設けた表示電極３−１，３−２および対向基板
２上に設けた対向電極４−１，４−２からなる電極対か
ら、粒子５，６に電界を与えて、クーロン力などにより
粒子５，６を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板
を具備した画像表示装置では、表示電極３−１，３−２
および対向電極４−１，４−２は分割された分割電極か
ら成るため、画像表示の合間に分割電極３−１，３−２
間、４−１，４−２間に電圧を印加することにより、粒
子５，６が分割電極間移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばクーロン力
を利用した粒子の飛翔移動に伴い、画像を繰り返し表示
したり、消去したりすることができる画像表示板を具備
した画像表示装置に関するものである。

【従来の技術】

【０００２】従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる画像表
示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方
式、サーマル方式、２色粒子回転方式等の技術を用いた
画像表示装置が提案されている。

【０００３】これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、
通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が
小さい、メモリ機能を有している等のメリットがあるこ
とから、次世代の安価な画像表示装置に使用可能な技術
として考えられており、携帯端末用画像表示、電子ペー
パー等への展開が期待されている。特に最近では、分散
粒子と着色溶液から成る分散液をマイクロカプセル化
し、これを対向する基板間に配置して成る電気泳動方式
が提案され、期待が寄せられている。（例えば、非特許
文献１参照）。

【０００４】

【非特許文献１】趙国来、外３名、“新しいトナーデ
ィスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、
日本画像学会年次大会（通算８３回）“Japan Hardcop
y’99”、p.249-252

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気泳
動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗
により応答速度が遅くなるという問題がある。さらに、
低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散さ
せているため沈降しやすくなっており、分散状態の安定
性維持が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問
題を抱えている。また、マイクロカプセル化にしても、
セルサイズをマイクロカプセルレベルにして、見かけ
上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、
本質的な問題は何ら解決されていない。

【０００６】一方、溶液中での挙動を利用する電気泳動
方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層と
を基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている。
しかし、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するた
めに構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一
定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという
問題もある。

【０００７】本発明は、上述した問題に着目してなされ
たものであり、乾式で応答性能が速く、単純な構造で、
安価かつ安定性に優れる、画像表示装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な
２枚の基板の間に色および帯電特性の異なる２種類の粒
子を封入し、各基板上にそれぞれ設けた電極からなる電
極対から前記粒子に電界を与えて、前記粒子を飛翔移動
させて画像を表示する画像表示板を具備した画像表示装
置であって、前記電極対の少なくとも一方の電極は分割
された分割電極から成っており、画像表示の合間に分割
電極間に電圧を印加することにより前記分割電極間で前
記粒子を飛翔移動させるようにしたことを特徴とする。

【０００９】上述した構成の本発明の画像表示装置によ
れば、前記電極対の少なくとも一方の電極は分割された
分割電極から成るため、画像表示の合間に、分割電極間
に電圧を印加することにより前記分割電極間で前記粒子
を飛翔移動させることができ、この粒子の飛翔移動によ
って、表示を多数回繰り返した場合であっても、表示に
色むらが発生することが抑制されることになり、乾式で
応答性能が速く、単純な構造で、安価かつ安定性に優れ
る、画像表示装置を提供することができる。

【００１０】本発明の画像表示装置における前記粒子と
しては、平均粒径が０．１〜５０μｍであることが好ま
しい。また、前記粒子の表面電荷密度が絶対値で５〜１
５０μＣ／ｍ^２であることが好ましい。

【００１１】また、前記粒子が、その表面と１ｍｍの間
隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を
印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合
に、０．３秒後における表面電位の最大値が３００Ｖよ
り大きい粒子であることが好ましい。また、前記粒子の
色が白色および黒色であることが好ましい。

【００１２】また、本発明の画像表示装置における画像
表示板としては、隔壁により互いに隔離された１つ以上
の画像表示素子を有する画像表示板であることが好まし
い。さらに、本発明の画像表示装置の前記分割電極間に
印加する電圧が、直流電圧、交番電圧、直流電圧に交番
電圧が重畳した電圧の何れかであることが好ましい。さ
らにまた、前記交番電圧が、周波数が掃引された交番電
圧であることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の画像表示装置
を構成する画像表示板の画像表示素子の一例およびその
表示駆動原理を説明するための図である。図１（ａ）〜
（ｃ）に示す例において、１は透明基板、２は対向基
板、３−１，３−２は表示電極（透明電極）、４−１，
４−２は対向電極、５は負帯電性粒子、６は正帯電性粒
子、７は隔壁である。

【００１４】図１（ａ）は対向する基板（透明基板１お
よび対向基板２）の間に負帯電性粒子５および正帯電性
粒子６を配置した状態を示す。この状態のものに、表示
電極３−１，３−２側が低電位、対向電極４−１，４−
２側が高電位となるように電圧を印加すると、図１
（ｂ）に示すように、クーロン力によって、正帯電性粒
子６は表示電極３側に飛翔移動し、負帯電性粒子５は対
向電極４側に飛翔移動する。この場合、透明基板１側か
ら見たときの表示面は、正帯電性粒子６の色に見える。
次に、電位を切り換えて、表示電極３−１，３−２側が
高電位、対向電極４−１，４−２側が低電位となるよう
に電圧を印加すると、図１（ｃ）に示すように、クーロ
ン力によって、負帯電性粒子５は表示電極３側に飛翔移
動し、正帯電性粒子６は対向電極４側に飛翔移動する。
この場合、透明基板１側から見たときの表示面は、負帯
電性粒子５の色に見える。

【００１５】図１（ｂ）および図１（ｃ）の間は電源の
電位を反転させるだけで繰り返し表示することができ、
このように電源の電位を反転させることで可逆的に色を
変化させることができる。粒子の色は、随意に選定でき
る。例えば、負帯電性粒子５を白色とし、正帯電性粒子
６を黒色とするか、負帯電性粒子５を黒色とし、正帯電
性粒子６を白色とすると、表示は白色および黒色間の可
逆表示となる。この方式では、一旦表示を行うと、各粒
子は鏡像力により電極に付着した状態になるので、電圧
印加を中止した後も表示画像は長期に保持されることに
なり、メモリ保持性が良い。

【００１６】本発明では、各帯電粒子は気体中を飛翔す
るため、画像表示の応答速度が速く、応答速度を１ｍｓ
ｅｃ以下にすることができる。また、液晶表示素子のよ
うに配向膜や偏光板等が不要で、構造が単純で、低コス
トかつ大面積とすることが可能である。温度変化に対し
ても安定しており、低温から高温まで使用可能である。
さらに、視野角がなく、高反射率、反射型で明るいとこ
ろでも見易く、低消費電力である。メモリ性もあるの
で、画像保持する場合に電力を消費しない。

【００１７】ところで、図１（ｂ）および図１（ｃ）の
間の電極の電位反転を多数回繰り返した場合、表示面に
一部の粒子が貼り付いた状態になって、表示に色むらが
発生することがある。特に、表示素子の表示面が大きい
場合に上記色むらが発生し易くなり、色むらが発生した
場合には問題となる。これに対し、本発明では、表示電
極および対向電極の少なくとも一方を、２分割された分
割電極とし、画像表示の合間に分割電極間に電圧を印加
して分割電極間で粒子を飛翔移動させることにより、上
記問題を解決するようにしている。

【００１８】本発明では、図１（ｂ）および図１（ｃ）
の間のような各基板に対する垂直方向の粒子移動の合間
に（すなわち表示駆動の合間に）、図２（ａ）〜図２
（ｂ）、図２（ｃ）〜図２（ｄ）に示すような各基板に
対する水平方向の粒子移動を行う。この水平方向の粒子
移動により、表示を多数回繰り返した場合であっても、
表示に色むらが発生することが抑制される。

【００１９】本発明の画像表示装置の画像表示素子の電
極は、透明基板上に設ける表示電極の場合には、透明か
つパターン形成可能である導電材料で形成される。この
ような導電材料としては、アルミニウム、銀、ニッケ
ル、銅、金等の金属やＩＴＯ、導電性酸化スズ、導電性
酸化亜鉛等の透明導電金属酸化物をスパッタリング法、
真空蒸着法、ＣＶＤ法、塗布法等で薄膜状に形成したも
の、あるいは、導電剤を溶媒あるいは合成樹脂バインダ
ーに混合して塗布したものが用いられる。

【００２０】上記導電剤としては、ベンジルトリメチル
アンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムパ
ークロレート等のカチオン性高分子電解質、ポリスチレ
ンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩等のアニオン性高分
子電解質や導電性の酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウ
ム微粉末等が用いられる。なお、電極の厚みは、導電性
が確保でき、光透過性に支障がなければどのような厚み
でも良いが、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００
ｎｍが好適である。なお、対向基板上には、上記表示電
極と同様に透明電極材料を使用することもできるが、ア
ルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の非透明電極材料
も使用可能である。

【００２１】各電極には、帯電した粒子の電荷を逃がさ
ないように絶縁性のコート層を形成することが好まし
い。コート層としては、負帯電性粒子に対しては正帯電
性の樹脂を用い、正帯電性粒子に対しては負帯電性の樹
脂を用いると、粒子の電荷が逃げないので、特に好まし
い。

【００２２】以下、本発明の画像表示装置で用いる基板
について説明する。基板の少なくとも一方は装置外側か
ら粒子の色が確認できる透明基板であり、可視光の透過
率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。可撓性の
有無は用途により適宜選択され、例えば、電子ペーパー
等の用途には可撓性のある材料が好適であり、携帯電
話、ＰＤＡ、ノートパソコン類の携帯機器の表示装置等
の用途には可撓性のない材料が好適である。

【００２３】基板の材料を例示すると、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリル等のポリ
マーシートや、ガラス、石英等の無機シートが挙げられ
る。対向基板は透明でも不透明でもかまわない。基板の
厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、特に５〜１００
０μｍが好適である。厚みが薄すぎると、強度および基
板間の間隔均一性を保ちにくくなり、厚みが厚すぎる
と、表示機能としての鮮明さ、コントラストの低下が発
生し、特に、電子ペーパー用途の場合にはフレキシビリ
ティー性に欠けることになる。

【００２４】また、図１（ａ）等に示すように、隔壁７
を各表示素子の四周に設けるのが好ましい。隔壁を平行
する２方向に設けることもできる。これにより、基板平
行方向の余分な粒子移動を阻止し、耐久繰り返し性、メ
モリ保持性を介助するとともに、基板間の間隔を均一化
および補強し、画像表示板の強度を上げることもでき
る。隔壁の形成方法としては、特に限定されないが、例
えば、スクリーン版を用いて所定の位置にペーストを重
ね塗りするスクリーン印刷法や、基板上に所望の厚さの
隔壁材をベタ塗りし、隔壁として残したい部分のみレジ
ストパターンを隔壁材上に被覆した後、ブラスト材を噴
射して隔壁部以外の隔壁材を切削除去するサンドブラス
ト法や、基板上に感光性樹脂を用いてレジストパターン
を形成し、レジスト凹部へペーストを埋め込んだ後にレ
ジストを除去するリフトオフ法（アディティブ法）や、
基板上に隔壁材料を含有した感光性樹脂組成物を塗布
し、露光・現像により所望のパターンを得る感光性ペー
スト法や、基板上に隔壁材料を含有するペーストを塗布
した後、凹凸を有する金型等を圧着・加圧成形して隔壁
を形成する鋳型成形法等、種々の方法が採用される。さ
らに、鋳型成形法を応用し、鋳型として感光性樹脂組成
物により設けたレリーフパターンを使用する、レリーフ
型押し法も採用される。

【００２５】以下、本発明の画像表示装置で用いる粒子
について説明する。本発明では、表示のための粒子は負
帯電性または正帯電性の着色粒子であり、クーロン力に
より飛翔移動するものであれば、何れでも良いが、特
に、球形で比重の小さい粒子が好適である。粒子の平均
粒径は０．１〜５０μｍが好ましく、特に１〜３０μｍ
が好ましい。粒径がこの範囲より小さいと、粒子の電荷
密度が大きすぎて電極や基板への鏡像力が強すぎること
になり、メモリ性はよいが、電界を反転した場合の追随
性が悪くなる。逆に、粒径がこの範囲より大きいと、追
随性は良いが、メモリ性が悪くなる。

【００２６】粒子を負または正に帯電させる方法は、特
に限定されないが、コロナ放電法、電極注入法、摩擦法
等の粒子を帯電する方法が用いられる。粒子の表面電荷
密度は、絶対値で５〜１５０μＣ／ｍ^２の範囲が好まし
い。表面電荷密度がこの範囲より低いと、電界の変化に
対する応答速度が遅くなり、メモリ性も低くなる。逆
に、表面電荷密度がこの範囲より高いと、電極や基板へ
の鏡像力が強すぎることになり、メモリ性はよいが、電
界を反転した場合の追随性が悪くなる。

【００２７】本発明において用いた、表面電荷密度を求
めるのに必要な、帯電量の測定および粒子比重の測定は
以下によって行った。表面電荷密度は、帯電量および比
重に基づき算出した。＜ブローオフ測定原理及び方法＞ブローオフ法において
は、両端に網を張った円筒容器中に粉体とキャリヤの混
合体を入れ、一端から高圧ガスを吹き込んで粉体とキャ
リヤとを分離し、網の目開きから粉体のみをブローオフ
(吹き飛ばし)する。この時、粉体が容器外に持ち去った
帯電量と等量で逆の帯電量がキャリヤに残る。そして、
この電荷による電束の全てはファラデーケージで集めら
れ、この分だけコンデンサーは充電される。そこでコン
デンサー両端の電位を測定することにより粉体の電荷量
Qは、 Q=CV （C:コンデンサー容量、V:コンデンサー両端の電圧）として求められる。ブローオフ粉体帯電量測定装置とし
ては東芝ケミカル社製のTB-200を用いた。本発明ではキ
ャリヤとして正帯電性・負帯電性の２種類のものを用
い、それぞれの場合の単位面積あたり電荷密度（単位：
μC/m²）を測定した。すなわち、正帯電性キャリヤ(相
手を正に帯電させ自らは負になりやすいキャリヤ)とし
てはパウダーテック社製のF963-2535を、負帯電性キャ
リヤ(相手を負に帯電させ自らは正に帯電しやすいキャ
リヤ)としてはパウダーテック社製のF921-2535を用い
た。＜粒子比重測定方法＞粒子比重は、株式会社島津製作所
製比重計、マルチボリウム密度計H1305にて測定した。

【００２８】粒子はその帯電電荷を保持する必要がある
ので、体積固有抵抗で１×１０^１０Ω・ｃｍ以上の絶縁
性粒子が好ましく、特に１×１０^１２Ω・ｃｍ以上の絶
縁性粒子が好ましい。また、以下に述べる方法で評価し
た電荷減衰性の遅い粒子がさらに好ましい。

【００２９】すなわち、粒子を、別途、プレス、加熱溶
融、キャスト等により、厚み５〜１００μｍのフィルム
状にする。そして、そのフィルム表面に対し１ｍｍの間
隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を
印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させ、その
表面電位の変化を測定して判定する。この場合、０．３
秒後における表面電位の最大値が３００Ｖより大きくな
り、好ましくは４００Ｖより大きくなるように、粒子構
成材料を選択、作成することが肝要である。

【００３０】なお、上記表面電位の測定は、例えば図３
に示した装置（ＱＥＡ社製ＣＲＴ２０００）により行う
ことができる。この装置の場合は、前述したフィルムを
表面に配置したロールのシャフト両端部をチャック２１
にて保持し、小型のスコロトロン放電器２２と表面電位
計２３とを所定間隔離して併設した計測ユニットを上記
フィルムの表面と１ｍｍの間隔を持つように対向配置
し、上記フィルムを静止させた状態のまま、上記計測ユ
ニットをフィルムの一端から他端まで一定速度で移動さ
せることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測
定する方法が好適に採用される。なお、測定環境は温度
２５±３℃、湿度５５±５ＲＨ％とする。

【００３１】粒子は帯電性能等が満たされれば、何れの
材料から構成されても良い。例えば、樹脂、荷電制御
剤、着色剤、無機添加剤等から、あるいは、着色剤単独
等で形成することができる。

【００３２】樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア
樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレ
タン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリル
ウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン
樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリス
チレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹
脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹
脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミ
ド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。
特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウ
レタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素
樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレ
タンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適で
ある。

【００３３】荷電制御剤としては、特に制限はないが、
負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属錯体、
含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含
む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリ
ックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ
素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。
正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、トリ
フェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合
物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられ
る。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超
微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環
状化合物およびその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ
素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等を荷電制御剤として用
いることもできる。

【００３４】着色剤としては、以下に例示するような、
有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能で
ある。

【００３５】黒色顔料としては、カーボンブラック、酸
化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等が
ある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイ
エロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッ
ケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイ
エローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、
ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノ
リンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タ
ートラジンレーキ等がある。橙色顔料としては、赤色黄
鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴ
Ｒ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダス
レンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジ
Ｇ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ等がある。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛
丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、
リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッ
ド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカー
ミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリ
ザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ等がある。

【００３６】紫色顔料としては、マンガン紫、ファスト
バイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブ
ルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニン
ブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニン
ブルー部分塩素化物、ファストスカイブルー、インダス
レンブルーＢＣ等がある。緑色顔料としては、クロムグ
リーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイ
トグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等が
ある。白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチ
モン白、硫化亜鉛等がある。

【００３７】体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリ
ウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、ア
ルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、
直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブ
ルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマ
リンブルー等がある。これらの着色剤は、単独あるいは
複数組み合わせて用いることができる。特に黒色着色剤
としてカーボンブラックが好ましく、白色着色剤として
酸化チタンが好ましい。

【００３８】粒子の製造方法については特に限定されな
いが、例えば、電子写真のトナーを製造する場合に準じ
た粉砕法および重合法が使用できる。また、無機顔料ま
たは有機顔料の粉体の表面に樹脂や荷電制御剤等をコー
トする方法も用いられる。

【００３９】透明基板および対向基板の間隔は、粒子が
飛翔移動でき、コントラストを維持できれば良いが、通
常１０〜５０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍに
調整される。粒子充填量は体積占有率で、基板間の空間
体積に対して、１０〜８０％、好ましくは２０〜７０％
を占める体積になるように充填するのが良い。

【００４０】本発明の画像表示装置に用いる表示板にお
いては、上記表示素子を複数使用してマトリックス状に
配置して表示を行う。白黒の場合は、１つの表示素子が
１つの画素となる。白黒以外の任意の色表示を行う場合
は、粒子の色の組み合わせを適宜選択すればよい。フル
カラー表示の場合は、３種の表示素子、すなわち、各々
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の色の粒子を
持ち、かつ、各々黒色の粒子を持つ表示素子を１組と
し、それらを複数組配置して表示板とするのが好まし
い。

【００４１】本発明の画像表示装置は、ノートパソコ
ン、ＰＤＡ、携帯電話等のモバイル機器の画像表示部、
電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスタ
ー、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の
画像表示部等に用いられる。

【００４２】本発明の一実施形態では、図１（ａ）に示
した表示素子を有する画像表示板のドライブ回路（図示
せず）に、周波数が掃引された交番電圧を発生する交番
電圧発生回路（図示せず）を接続し、これらドライブ回
路および交番電圧発生回路を制御回路（図示せず）によ
り制御して、入力画像データに応じたドライブ回路によ
る画像表示板の表示駆動の合間に、交番電圧発生回路を
駆動してその交番電圧をドライブ回路を介して画像像表
示板の各表示素子の電極間に印加する。

【００４３】なお、交番電圧は、例えば、画像表示の垂
直ブランキング期間に全ての表示素子に同時に印加した
り、表示面を複数の領域に分割し、同一領域内の表示素
子に対しては同一の垂直ブランキング期間に同時に印加
するようにして、順次の垂直ブランキング期間に領域単
位で順次に印加したり、あるいは１表示素子毎に任意の
タイミングで順次に印加したり、任意の方法で印加す
る。

【００４４】このように、各表示素子に交番電圧を印加
すると、その表示素子内の粒子は、電極間、特に電極近
傍で振動運動する。この振動運動は、粒子の振動周波数
と電極系の固有振動数とが共振する周波数で最も激しく
なり、電極に貼り付いた粒子を引き剥がす剥離効果が最
大となるが、上記固有振動数は振動系およびその状態に
よって変わるので、予め設定した一定の周波数の交番電
圧を印加しても効果は小さい。そこで、好ましくは電極
系の固有振動数を含むように、低い周波数と高い周波数
との間で交番電圧の周波数を掃引すれば、極めて大きな
剥離効果を得ることができる。

【００４５】なお、交番電圧の波形は、正弦波、矩形
波、三角波、鋸歯波等、いずれでも良い。また、交番電
圧の周波数の掃引範囲は、例えば１０Ｈｚ〜１００ＫＨ
ｚの範囲内で、好ましくは上述したように電極系の固有
振動数を含む範囲に設定し、交番電圧の振幅は、周波数
の掃引と相俟って十分な剥離効果が得られるよう、例え
ば１Ｖ〜５００Ｖとする。

【００４６】このように、本実施形態による画像表示装
置では、画像表示板を画像データに応じて表示駆動する
合間に、画像表示板の各表示素子に周波数が掃引された
交番電圧を印加するようにしたので、表示を多数回繰り
返しても、表示面に粒子が貼り付いた状態が発生せず、
表示の色むらの発生を効果的に抑制することができる。

【００４７】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を示し
て、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定
されるものではない。

【００４８】［実施例１］図１（ａ）に示すような表示
板を作製した。すなわち、透明基板１としてガラス基板
を用い、対向基板２としてエポキシ板を用い、表示電極
３−１，３−２としてＩＴＯを用いるとともに、対向電
極４−１，４−２として銅電極を用いた。各電極３−
１，３−２，４−１，４−２の表面に、付着防止および
電荷漏洩防止のために、絶縁性のシリコーン樹脂を約３
μｍの厚さにコートした。負帯電性粒子５として電子写
真用黒色重合トナー（平均粒径８μｍの球形、表面電荷
密度−５０μＣ／ｍ^２、上記０．３秒後の表面電位４５
０Ｖ）を用いた。正帯電性粒子６としては、白色顔料に
酸化チタンを用い、荷電制御剤に４級アンモニウム塩系
化合物を用いて、スチレンアクリル樹脂の重合粒子を作
製した（平均粒径８μｍの球形、表面電荷密度＋４５μ
Ｃ／ｍ^２、上記０．３秒後の表面電位５００Ｖ）。粒子
の帯電は、両粒子を等量混合撹拌して摩擦帯電により行
った。表示面の面積を５０ｍｍ×５０ｍｍとして、隔壁
７の高さを２００μｍとして、粒子の充填量は、体積占
有率で空間の６０％とした。

【００４９】表示電極に−１００Ｖを印加するととも
に、対向電極に＋１００Ｖの直流電圧を印加すると、正
帯電性粒子は表示電極側に飛翔して付着し、負帯電性粒
子は対向電極側に飛翔して付着し、表示素子は白色に表
示された。次に、印加電圧の極性を逆にすると、負帯電
性粒子は表示電極側に飛翔して付着し、正帯電性粒子は
対向電極側に飛翔して付着し、表示素子は黒色に表示さ
れた。電圧印加に対する表示素子の応答時間を測定した
ところ、１ｍｓｅｃであった。画像表示後に電圧印加を
中止して１日間放置したが、表示は保たれていた。

【００５０】図１（ａ）に示す状態で駆動電圧の電位
（極性）を切り換えることにより、図１（ｂ）および図
１（ｃ）間の繰り返しである表示サイクルを２０回行っ
た後に（言い換えれば画像表示の合間に）、図２（ａ）
および図２（ｂ）の粒子の分割電極間移動２回行うよう
にして、表示サイクルを合計１万回実施した。この場
合、電極に対する粒子の貼り付きは起こらず、表示の色
むらの発生は見られなかった。

【００５１】比較のために、上記と同様な表示板を用い
た同様な実験を行ったが、その実験では図１（ｂ）およ
び図１（ｃ）間の繰り返しである表示サイクルのみを行
い、図２（ａ）および図２（ｂ）の粒子の分割電極間移
動を行わなかった。この場合、表示サイクルを１００回
実施した時点で、電極に対する粒子の貼り付きが起こ
り、表示の色むらの発生が見られた。

【００５２】図１（ｂ）および図１（ｃ）間の繰り返し
の表示サイクルならびに図２（ａ），（ｂ）のような粒
子の分割電極間移動を行うためには、例えば図４または
図５に示すような電圧印加パターンを実施すれば良い。

【００５３】図４は表示電極および対向電極の両方を分
割（分極）した場合の電圧印加パターンを示しており、
図示上側の電極が表示電極に対応し、図示下側の電極が
対向電極に対応する。この場合、電圧Ｖ１および電圧Ｖ
２は何れも粒子飛翔しきい電圧ＶＦより小さく、かつ、
それらの和は粒子飛翔しきい電圧ＶＦより大きく設定し
てある（Ｖ１＜ＶＦ、Ｖ２＜ＶＦ、Ｖ１＋Ｖ２＞Ｖ
Ｆ）。

【００５４】図４中、１，２はそれぞれ、図１（ｃ），
（ｂ）に対応する表示サイクルであり、３ａ〜３ｄは粒
子の分割電極間移動サイクルである。３ａおよび３ｂ
は、表示サイクル２の状態から、分割した表示電極のそ
れぞれに正電圧Ｖ１および負電圧Ｖ２を印加し、対向電
極を接地することにより、負電圧印加側表示電極に白丸
で示す正帯電性粒子を集めるものである。３ｃおよび３
ｄは、表示サイクル２の状態から、分割した対向電極の
それぞれに正電圧Ｖ１および負電圧Ｖ２を印加し、表示
電極を接地することにより、正電圧印加側対向電極に黒
丸で示す負帯電性粒子を集めるものである。このような
表示サイクルおよび粒子の分割電極間移動サイクルを適
宜組み合わせることにより、例えば１→２→３ａ→１→
２→３ｂ→１→２→３ｃ→１→２→３ｄ→１→２→・・
・という電圧印加パターンが形成される。なお、この電
圧印加パターンよりもさらに複雑な電圧印加パターンを
用いても良い。

【００５５】図５は表示電極および対向電極の一方（こ
の場合、図示上側の表示電極）のみを分割（分極）した
場合の電圧印加パターンを示している。この場合、電圧
Ｖ１および電圧Ｖ２は何れも粒子飛翔しきい電圧ＶＦよ
り小さく、かつ、それらの和は粒子飛翔しきい電圧ＶＦ
より大きく設定してある（Ｖ１＜ＶＦ、Ｖ２＜ＶＦ、Ｖ
１＋Ｖ２＞ＶＦ）。

【００５６】図５中、１，３はそれぞれ、図１（ｃ），
（ｂ）に対応する表示サイクルであり、２ａ，２ｂ，４
ａ，４ｂは粒子の分割電極間移動サイクルである。２ａ
および２ｂは、表示サイクル１の状態から、分割した表
示電極のそれぞれに正電圧Ｖ１および負電圧Ｖ２を印加
し、対向電極を接地することにより、正電圧印加側表示
電極に黒丸で示す負帯電性粒子を集めるものである。３
ｃおよび３ｄは、表示サイクル３の状態から、分割した
表示電極のそれぞれに正電圧Ｖ１および負電圧Ｖ２を印
加し、対向電極を接地することにより、負電圧印加側表
示電極に白丸で示す正帯電性粒子を集めるものである。
このような表示サイクルおよび横移動サイクルを適宜組
み合わせることにより、上記図４の場合と同様にして、
所望の電圧印加パターンを形成することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像表示装
置によれば、少なくとも一方が透明な２枚の基板上にそ
れぞれ設けた電極からなる電極対の少なくとも一方の電
極は分割された分割電極から成るため、画像表示の合間
に、分割電極間に電圧を印加することにより前記分割電
極間で前記粒子を飛翔移動させることができる。この粒
子の飛翔移動によって、表示を多数回繰り返した場合で
あっても、表示に色むらが発生することが抑制されるこ
とになり、乾式で応答性能が速く、単純な構造で、安価
かつ安定性に優れる、画像表示装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の画像表
示装置に用いる画像表示板の表示素子の一例およびその
表示駆動原理を説明するための図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の画像表
示装置に用いる画像表示板の表示素子における粒子の分
割電極間移動を説明するための図である。

【図３】本発明の画像表示装置に用いる粒子の表面電
位の測定要領を示す図である。

【図４】本発明の画像表示装置において粒子を分割電
極間移動させる電圧印加パターンの一例を説明するため
の図である。

【図５】本発明の画像表示装置において粒子を分割電
極間移動させる電圧印加パターンの他の例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１透明基板２対向基板３−１，３−２表示電極４−１，４−２対向電極５負帯電性粒子６正帯電性粒子７隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者薬師寺学東京都小平市小川東町３−２−６ (72)発明者北野創東京都小平市小川東町３−５−５ (72)発明者増田善友東京都羽村市神明台３−５−28 (72)発明者川越隆博埼玉県所沢市青葉台1302−57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な２枚の基板の間
に色および帯電特性の異なる２種類の粒子を封入し、各
基板上にそれぞれ設けた電極からなる電極対から前記粒
子に電界を与えて、前記粒子を飛翔移動させて画像を表
示する画像表示板を具備した画像表示装置であって、前記電極対の少なくとも一方の電極は分割された分割電
極から成っており、画像表示の合間に分割電極間に電圧
を印加することにより前記分割電極間で前記粒子を飛翔
移動させるようにしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記粒子の平均粒径が０．１〜５０μｍ
であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】前記粒子の表面電荷密度が絶対値で５〜
１５０μＣ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１また
は２記載の画像表示装置。
【請求項４】前記粒子が、その表面と１ｍｍの間隔を
もって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を印加
してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、
０．３秒後における表面電位の最大値が３００Ｖより大
きい粒子であることを特徴とする請求項１〜３の何れか
１項記載の画像表示装置。
【請求項５】前記粒子の色が白色および黒色であるこ
とを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像表
示装置。
【請求項６】前記画像表示板が、隔壁により互いに隔
離された１つ以上の画像表示素子を有することを特徴と
する請求項１〜５の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項７】前記分割電極間に印加する電圧が、直流
電圧、交番電圧、直流電圧に交番電圧が重畳した電圧の
何れかであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１
項記載の画像表示装置。
【請求項８】前記交番電圧が、周波数が掃引された交
番電圧であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１
項記載の画像表示装置。