JP2004184435A

JP2004184435A - Image display apparatus

Info

Publication number: JP2004184435A
Application number: JP2002347483A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Machida; 義則町田; Yoshiro Yamaguchi; 善郎山口; Yasushi Suwabe; 恭史諏訪部; Takeshi Matsunaga; 健松永; Motohiko Sakamaki; 元彦酒巻; Kiyoshi Shigehiro; 清重廣
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP4378939B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display apparatus in which multicolor display based on a back substrate with coloring particles and a coloring part is produced by using a pair of electrodes. <P>SOLUTION: The image display apparatus 10 comprises a vertically disposed image display medium 12 and a voltage application part 14. The image display medium 12 comprises black particles 22 and white particles 24 with mutually different charge polarities sealed in between a transparent display substrate 16 and the back substrate 18. The display substrate 16 is constructed by forming a display side electrode 28 and an insulating layer 30 on a substrate 26 and the back substrate 18 is constructed by forming a backside electrode 34, the coloring part 36 and an insulating layer 38 on a substrate 32. In performing display based on the color of the coloring part 36, a first alternating voltage is applied to the display side electrode 28 by the voltage application part 14 to thereby make the particles fall down, and in concealing the color of the coloring part 36, a second alternating voltage with a frequency higher than that of the first alternating voltage is applied to the display side electrode 28 to thereby make the particles move upwards. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型の画像表示装置に係り、特に、電界によって着色粒子を駆動することにより繰り返し書き換えが可能な画像表示媒体を用いた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の着色粒子を使用した画像表示装置においてカラー画像を表示するには、表示基板側にカラーフィルタを配置する方法が一般的であった。しかしながら、この方法では白色度及び白黒画像の解像度が低下してしまうという問題があった。そこで本発明者らは、背面基板面を着色し、着色粒子による色表示に加え背面基板による色表示を行うことで、白黒表示画質を損なうことなくカラー表示を行う方法を提案した（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この方法は、従来の着色粒子を表示基板に付着させて着色粒子の色を表示するのに加え、着色粒子を基板面と水平方向に移動集合させて所望の部位の着色粒子を退避させ、透明な表示基板を介して背面基板面の色を表示させるものである。
【０００４】
図１４には、このような画像表示装置１００を示した。図１４に示すように、画像表示装置１００は画像表示媒体１０２及び電圧制御部１０４から構成されている。なお、図１４では、１つのセル（画素）についてのみ示した。画像表示媒体１０２は、画像表示面を形成する透明な表示基板１０６と背面基板１０８との間にスペーサ１１０が設けられ、このスペーサ１１０によって形成されたセル内に正に帯電した黒色粒子１１２及び負に帯電した白色粒子１１４が封入された構成である。表示基板１０６は、透明な基板１１６上に透明な表示側電極１１８及び透明な表面コート層１２０が形成された構成である。背面基板１０８は、基板１２２上に、内側電極１２４及び外側電極１２６から成る電極層１２８、着色層１３０、及び透明な表面コート層１３２が形成された構成である。表示側電極１１８は接地されており、内側電極１２４及び外側電極１２６は電圧制御部１０４に接続されている。
【０００５】
このような画像表示装置１００において、図１５に示すような白表示を行う場合には、電圧制御部１０４は、内側電極１２４及び外側電極１２６の各々に、負の直流電圧（例えば−２００Ｖ）を印加する。これにより、基板間に発生した電界の作用により、図１５に示すように、背面基板１０８側の負に帯電した白色粒子１１４が表示基板１０６側へ移動し、表示基板側１０６側の正に帯電した黒色粒子１１２は、背面基板１０８側へ移動する。一方、黒表示を行う場合には、電圧制御部１０４は、内側電極１２４及び外側電極１２６の各々に、正の直流電圧（例えば＋２００Ｖ）を印加する。
【０００６】
また、図１６に示すように、黒色粒子１１２及び白色粒子１１４をセルの外側に退避させ、着色層１３０の色を表示させる場合には、電圧制御部１０４は、内側電極１２４に所定の交番電圧（例えば±２００Ｖ、周波数１００Ｈｚ）を印加し、外側電極１２６を接地する。これにより、図１６に示すように、黒色粒子１１２及び白色粒子１１４は基板面と平行な方向へ移動し、接地された外側電極１２６側、すなわち電界が発生していない基板間に集まる。従って、内側電極１２４上に殆ど粒子が存在しなくなり、着色層１３０の色を表示基板１０６側から視認することができる。
【０００７】
また、この状態から、内側電極１２４と外側電極１２６とに、所定の交番電圧（例えば±２００Ｖ、周波数１００Ｈｚ）を印加すると、外側電極１２６上に集合した粒子が分散していき、粒子の分布を均一な状態に戻すことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１６９１９１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、着色粒子を移動集合させるための電極が余分に必要となる。すなわち、１画素を表示駆動するのに少なくとも２つの電極対（表示側電極１１８と内側電極１２４、表示側電極１１８と外側電極１２６）が必要になると共に、それらを別々に駆動しなければならないため、画像表示媒体や電圧印加部の構成や制御が複雑になると共にコストが高くなってしまう、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、着色粒子を使用した画像表示装置において、着色粒子と着色された背面基板による多色表示を１つの電極対で行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、少なくとも透光性を有する表示基板と、前記表示基板と対向した背面基板と、前記背面基板側に設けられた着色部と、前記表示基板と前記背面基板との基板間に印加された電圧により形成された電界により前記基板間を移動可能に封入され、前記着色部の色と異なる粒子群と、を備え、水平方向と交差する方向に配置された画像表示媒体と、前記着色部の色による表示を行なう場合には、前記粒子群を落下させるための第１の交番電圧を前記基板間に印加し、前記着色部の色を隠蔽する場合には、前記第１の交番電圧よりも周波数が高い第２の交番電圧を前記基板間に印加する電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、画像表示媒体は、表示基板と背面基板との基板間に、着色部の色と異なる粒子群が封入されて構成されている。粒子群は、基板間に印加された電圧により形成された電界により基板間を移動可能に封入されている。着色部は、背面基板に設けてもよく、背面基板と別個独立して設けてもよいが、背面基板が着色部を兼用してもよい。すなわち、背面基板そのものが着色されていてもよく、背面基板の素材そのものの色が粒子群の色と異なっていても良い。
【００１３】
なお、表示基板は、透光性を有しており、例えば透明、半透明、有色透明の何れかであるガラス基板や絶縁性の樹脂等の誘電体等で構成することができる。また、粒子は例えば絶縁性の粒子や導電性の粒子を用いることができる。また、表示基板と背面基板との基板間に電界を形成するための電極は、表示基板及び背面基板の対向面に各々設けてもよいし、表示基板及び背面基板の対向面と反対側の面、すなわち外側の面に各々設けてもよいし、基板の中に各々設けてもよいし、表示基板及び背面基板の外側に別個独立に各々設けてもよい。
【００１４】
粒子群が１種類の場合には、粒子と着色部の色とのコントラストで画像を表示することができる。請求項２に記載したように、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群を用いた場合には、異なる種類の粒子群のコントラスト又は粒子群と着色部とのコントラストにより画像を表示することができる。また、請求項３に記載したように、白色及び黒色の粒子群を用いることにより、無彩色を表示することができると共に、白色度及び黒色度の高い表示を行うことが可能となる。
【００１５】
また、画像表示媒体は、水平方向と交差する方向に配置されている。すなわち、粒子が重力により画像表示媒体の下方へ落下可能なように、水平方向と角度をもって配置される。
【００１６】
電圧印加手段は、着色部の色による表示を行なう場合には、粒子群を落下させるための第１の交番電圧、例えば周波数が数十Ｈｚの交番電圧を基板間に印加する。これにより、粒子群が基板間を移動しながら重力により画像表示媒体の下方に落下し、着色部が露呈して、表示基板側から着色部の色を視認することができる。
【００１７】
また、着色部の色を隠蔽する場合には、電圧印加手段は、第１の交番電圧よりも周波数が高い第２の交番電圧、例えば周波数が数百Ｈｚの交番電圧を基板間に印加する。これにより、画像表示媒体の下方に落下していた粒子群が基板間を移動しながら徐々に上昇し、着色部が隠蔽される。なお、電圧の印加を停止した後も、鏡像力やファンデルワース力等の付着力により粒子は表示基板又は背面基板に付着したままとなり、粒子は落下しない。
【００１８】
このように、画像表示媒体を水平方向と交差する方向に配置し、粒子群を落下させて着色部を露呈させることにより着色部の色を表示するため、１つのセルについて一対の電極で済むため、装置の構成や制御を簡単にすることができると共に、装置を安価に構成することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、前記電圧印加手段は、前記第２の交番電圧を前記基板間に印加する場合、最終電圧を所定時間維持してから電圧の印加を停止することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、電圧印加手段は、粒子群を上昇させるための第２の交番電圧を基板間に印加する場合、最終電圧を所定時間維持してから電圧の印加を停止するため、均一な表示濃度とすることができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記電圧印加手段は、前記粒子群の色による表示を行なう場合、直流電圧又は第３の交番電圧を前記基板間に印加することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、電圧印加手段は、粒子群の色による表示を行なう場合、直流電圧又は第３の交番電圧を基板間に印加する。例えば、正に帯電した粒子群の色を表示すべく表示基板側に移動させる場合には、負の直流電圧を表示基板側に印加する。または、例えば数サイクル程度の第３の交番電圧を印加し、最終パルスを負の電圧とする。これにより、所望の粒子群の色を表示することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、画像表示媒体の下部に、落下した前記粒子群を隠蔽するための隠蔽手段をさらに備えたことを特徴とする。これにより、落下した粒子群による表示ノイズの発生を防ぐことができる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、前記着色部は、赤、緑、青で着色された領域を含むことを特徴とする。これにより、様々な色を表示することができる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、前記着色部は、イエロー、マゼンダ、シアンで着色された領域を含むことを特徴とする。このように、着色部を赤、緑、青と補色の関係にあるイエロー、マゼンダ、シアンで着色された領域を含むようにすることでも、様々な色を表示することができる。
【００２６】
請求項９記載の発明は、前記背面基板及び前記着色部が光透過性を有し、前記背面基板及び前記着色部に光を照射するためのバックライトをさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、バックライトの光を背面基板に照射することにより、着色部の色をより鮮明に表示することができる。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、前記背面基板が透明であり、前記背面基板の背後に前記着色部が設けられたことを特徴とする
この発明によれば、着色部を背面基板の背後に別個独立に設けることにより、着色部を交換するだけで容易に他の色を表示させることができる。また、画像表示媒体の構成を簡単にすることができ、製造を容易化することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１には、本実施の形態に係る画像表示装置１０を示した。画像表示装置１０は、画像表示媒体１２、電圧印加手段としての電圧印加部１４により構成されている。
【００３１】
図１に示すように、画像表示装置１０は画像表示媒体１２及び電圧印加部１４から構成されている。なお、図１では、説明の簡単のため１つのセル（画素）についてのみ示した。このセルを多数備えることにより、所望の画像を表示することができる。
【００３２】
画像表示媒体１２は、透明な表示基板１６と背面基板１８との間に間隙部材２０が設けられ、この間隙部材２０によって形成されたセル内に一例として正に帯電した黒色粒子２２及び負に帯電した白色粒子２４が封入された構成である。
【００３３】
表示基板１６は、透明な基板２６上に透明な表示側電極２８及び透明な絶縁層３０が形成された構成である。
【００３４】
背面基板１８は、基板３２上に、背面側電極３４、着色部３６、及び透明な絶縁層３８が形成された構成である。なお、表示側電極２８は電圧印加部１４に接続されており、背面側電極３４は接地されている。電圧印加部１４は、画像信号に応じて所望の電圧を表示側電極２８に印加する。また、表示側電極２８及び背面側電極３４は、表示基板１６及び背面基板１８の対向する側の面と反対側の面に形成されていてもよく、表示基板１６及び背面基板１８の外側に別個独立に配置されていてもよい。
【００３５】
本実施の形態では、表示基板１６は、例えば透明なＩＴＯ基板を使用し、この表面を例えば絶縁性の樹脂等によりコーティングすることにより作製した。また、表示基板１６上に所謂フォトリソグラフィによって高さ２００ｕｍの間隙部材２０を形成した。
【００３６】
また、背面基板１８は、基板３２上に形成された背面側電極３４上に、印刷によって着色部３６（例えば赤）を形成し、その表面を絶縁性の樹脂等によりコーティングして絶縁層３８を形成することにより作製した。
【００３７】
そして、各基板の電極面が対向するように両基板を重ね、基板間に正に帯電した黒色粒子２２及び負に帯電した白色粒子２４を封入して画像表示媒体１２を作製した。
【００３８】
このような画像表示媒体１２は、図１に示すように、縦置き、すなわち、水平方向と略直交する方向に配置される。
【００３９】
また、電圧印加の方式としては、表示側電極２８を画素毎に独立した孤立電極にすると共に背面側電極３４をベタ電極として、画素毎に独立して電圧を印加する所謂アクティブマトリクス方式を用いてもよいし、ライン状の複数の表示側電極とライン状の複数の背面側電極とを画像表示媒体を平面視した場合に直交するように配置し、順番に背面側電極に電圧を印加しながら、これと同期してそのライン上で画像表示に寄与する画素を含む表示側電極全てに電圧を印加することにより、１ライン毎に画像を形成するパッシブマトリクス（単純マトリクス）方式を採用してもよい。さらに、背面側電極３４をベタ電極とし、孤立電極をライン状に形成した電極ヘッドを表示基板１６に近接して移動させながら電圧を印加する構成としてもよい。
【００４０】
次に、本実施の形態の作用として、電圧印加部１４による電圧印加制御について説明する。
【００４１】
電圧印加部１４は、着色部３６の色による表示を行なう場合には、粒子群を落下させるための第１の交番電圧として、例えば周波数が８０Ｈｚの交番電圧を表示側電極２８に所定時間印加する。すなわち、表示側電極２８に正のパルス電圧と負のパルス電圧を交互に繰返し印加する。これにより、図２に示すように、黒色粒子２２及び白色粒子２４が基板間を往復運動しながら重力により画像表示媒体の下方に徐々に落下する。そして、最終的には図３に示すように、画像表示媒体１２の下部に黒色粒子２２及び白色粒子２４が堆積する。これにより、着色部３６が露呈してその色が表示され、表示基板１６側から着色部３６の色を視認することができる。第１の交番電圧を印加する時間は、粒子が十分に落下する時間に設定される。
【００４２】
また、着色部３６の色を隠蔽する場合には、電圧印加部１４は、第１の交番電圧よりも周波数が高い第２の交番電圧として、例えば周波数が３００Ｈｚの交番電圧を表示側電極２８に所定時間印加する。これにより、画像表示媒体１２の底部に堆積していた黒色粒子２２及び白色粒子２４が基板間を往復運動しながら徐々に上昇し、着色部３６が隠蔽される。なお、電圧の印加を停止した後も、鏡像力やファンデルワース力等の付着力により粒子は表示基板１６又は背面基板１８に付着したままとなり、粒子は落下しない。第２の交番電圧を印加する時間は、粒子が十分に上昇する時間に設定される。
【００４３】
図４には、表示側電極２８に印加する交番電圧の周波数と、粒子が上昇したときの高さ（拡散高さ）、すなわち画像表示媒体１２のセルの底面からの高さとの関係を示した。図４に示すように、交番電圧の周波数を高くしていくと、それに伴って粒子が上昇する高さも徐々に高くなり、７００〜８００Ｈｚ付近で粒子が上昇する高さが最大（約８ｍｍ）になる。そして、それ以上周波数を高くすると、粒子の上昇する高さは徐々に低くなる。従って、交番電圧の周波数を約１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚとし、周波数に応じてセルの高さを約２ｍｍ〜８ｍｍとすることにより、粒子を確実にセルの上部に上昇させることができ、着色部３６を確実に隠蔽することができる。なお、図４に示す交番電圧の周波数と粒子の拡散高さとの関係は一例であり、粒子の粒子径、比重、帯電量、基板間の距離によって上記の関係は異なる。
【００４４】
また、着色部３６の色の表示速度を早くするには、粒子を早く落下させる必要があり、交番電圧の周波数を高くするに従って粒子の往復運動が活発になるため落下速度が速くなるが、周波数を高くし過ぎると図４に示したように粒子の上昇が起こる。このため、本実施の形態では、粒子を落下させるための第１の交番電圧の周波数を８０Ｈｚ、粒子を上昇させるための第２の交番電圧の周波数を３００Ｈｚとした。
【００４５】
また、図５に示したように、粒子を上昇させるための第２の交番電圧の最終パルスの極性を正にすることにより、白色粒子２４を表示基板１６に付着させることができ、図６に示すような白表示状態とすることができる。また、第２の交番電圧の最終パルスの極性を負にすることにより、黒色粒子２２を表示基板１６に付着させることができ、図１に示すような黒表示状態とすることができる。このとき、最終パルスの印加時間を所定時間以上（例えば１０ｍｓｅｃ以上）にすることにより、より安定した表示濃度を得ることができる。
【００４６】
また、粒子群の色による表示を行なう場合、電圧印加部１４は、直流電圧又は第３の交番電圧を表示側電極２８に印加する。例えば、正に帯電した黒色粒子２２の色を表示する場合には、電圧印加部１４は、負の直流電圧を表示側電極２８に印加する。これにより、黒色粒子２２を表示基板１６に付着させることができ、その色を表示することができる。また、第３の交番電圧として例えば数サイクル程度の交番電圧を印加し、最終パルスを負の電圧としてもよい。
【００４７】
一方、負に帯電した白色粒子２４の色を表示する場合には、電圧印加部１４は、正の直流電圧を表示側電極２８に印加する。これにより、白色粒子２４を表示基板１６に付着させることができ、その色を表示することができる。また、第３の交番電圧として例えば数サイクル程度の交番電圧を印加し、最終パルスを正の電圧としてもよい。
【００４８】
このように、粒子群の色による表示を行なう場合、直流電圧又は第３の交番電圧を表示側電極２８に印加することにより、画像に応じて所望の粒子群の色を表示することができる。これは、印加された直流電圧又は数サイクルの交番電圧によって、粒子群が基板間を一回又は数回往復移動する際に落下する量（高さ）は小さいため、粒子群の落下による表示品質の劣化を観察者に認識させずに、粒子群による表示の切替えをある程度の回数行うことができるからである。
【００４９】
以上のように、画像表示媒体１２を水平方向と直交する方向に配置し、粒子群を落下させるて着色部３６を露呈させることにより着色部３６の色を表示するため、１つのセルについて一対の電極で済む。これにより、装置の構成や制御を簡単にすることができると共に、装置を安価に構成することができる。
【００５０】
ところで、粒子を落下させて着色部３６の色を表示した場合、画像表示媒体１２の下部に堆積した粒子が表示ノイズとして認識される場合がある。そこで、図７に示したように、画像表示媒体１２の下部に堆積した粒子を隠蔽するための隠蔽手段としての遮蔽部（ブラックマトリクス等）４０を表示基板１６に設けてもよい。これにより、堆積した粒子による表示ノイズを防ぐことができ、表示品質を高めることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、２種類の粒子を用いた場合について説明したが、これに限らず、１種類の粒子を用いてもよい。図８、９には、白色粒子２４のみを基板間に封入した画像表示媒体１２を用いた画像表示装置１０を示した。この場合、電圧印加部１４が正の直流電圧を表示側電極２８に印加することにより、図８に示すような白表示を行なうことができる。また、例えば着色部３６の色を黒色とした場合、電圧印加部１４が第１の交番電圧を表示側電極２８に印加することにより、白色粒子２４を図９に示すように画像表示媒体１２の下部に落下させて黒表示を行なうことができる。
【００５２】
また、図１０に示すように、背面基板１８の基板３２、背面側電極３４、絶縁層３８を透明にすると共に、着色部３６を透光性を有するものとし、背面基板１８の背後にバックライト４２を設けた構成としてもよい。この場合、バックライト４２の光を背面基板１８に照射することにより、着色部３６の色をより明るく表示することができる。
【００５３】
また、図１１に示すように、背面基板１８を透明にすると共に、着色部３６を背面基板１８内に設けずに背面基板１８と別個独立に設け、背面基板１８の背後に配置するようにしてもよい。これにより、着色部３６を交換するだけで容易に他の色を表示することができる。また、画像表示媒体１２の製造を容易にすることができる。
【００５４】
また、図１２に示すように、着色部３６を、イエローに着色された着色部３６Ｙ、マゼンダに着色された着色部３６Ｍ、シアンに着色された着色部３６Ｃを規則的に配置した構成にすると共に、各着色部に対応して表示側電極２８及び背面側電極３４を設け、各着色部毎にセル４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃを形成するようにしてもよい。そして、図１３の点線で示すように、セル４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃにより１つの画素を構成し、カラー画像情報に応じて任意のセルの粒子を落下させることにより、所望の色を表示することができる。また、イエロー、マゼンダ、シアンではなく、これと補色の関係にある赤、緑、青の着色部を用いてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、着色粒子を使用した画像表示装置において、着色粒子と着色された背面基板による多色表示を１つの電極対で行うことができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の概略構成図である。
【図２】粒子の落下について説明するための図である。
【図３】画像表示装置の概略構成図である。
【図４】交番電圧の周波数と粒子が上昇する高さとの関係を示すグラフである。
【図５】印加電圧の波形を示す波形図である。
【図６】画像表示装置の概略構成図である。
【図７】画像表示装置の概略構成図である。
【図８】１粒子系の画像表示装置の概略構成図である。
【図９】１粒子系の画像表示装置の概略構成図である。
【図１０】バックライトを備えた画像表示装置の概略構成図である。
【図１１】着色部と背面基板とが分離した構成の画像表示装置の概略構成図である。
【図１２】画像表示装置の概略構成図である。
【図１３】セルの配置を示す図である。
【図１４】従来の画像表示装置の概略構成図である。
【図１５】従来の画像表示装置の概略構成図である。
【図１６】従来の画像表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０画像表示装置
１２画像表示媒体
１４電圧印加部
１６表示基板
１８背面基板
２０間隙部材
２２黒色粒子
２４白色粒子
２６、３２基板
２８表示側電極
３０、３８絶縁層
３４背面側電極
３６着色部
４２バックライト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflection type image display device, and more particularly to an image display device using an image display medium that can be repeatedly rewritten by driving colored particles by an electric field.
[0002]
[Prior art]
In order to display a color image in a conventional image display device using colored particles, a method of arranging a color filter on a display substrate side has been generally used. However, this method has a problem that the whiteness and the resolution of a black and white image are reduced. Therefore, the present inventors have proposed a method of performing color display without impairing black-and-white display quality by coloring the rear substrate surface and performing color display on the rear substrate in addition to color display using colored particles (for example, see Patent Document 1). 1).
[0003]
In this method, in addition to displaying the color of the colored particles by attaching the conventional colored particles to the display substrate, the colored particles are moved and gathered in the horizontal direction with respect to the substrate surface to retreat the colored particles at a desired portion, and the transparent The color of the rear substrate surface is displayed through a simple display substrate.
[0004]
FIG. 14 shows such an image display device 100. As shown in FIG. 14, the image display device 100 includes an image display medium 102 and a voltage control unit 104. FIG. 14 shows only one cell (pixel). In the image display medium 102, a spacer 110 is provided between a transparent display substrate 106 that forms an image display surface and a rear substrate 108, and positively charged black particles 112 and negative This is a configuration in which the white particles 114 charged in are charged. The display substrate 106 has a configuration in which a transparent display-side electrode 118 and a transparent surface coat layer 120 are formed on a transparent substrate 116. The rear substrate 108 has a configuration in which an electrode layer 128 including an inner electrode 124 and an outer electrode 126, a colored layer 130, and a transparent surface coat layer 132 are formed on a substrate 122. The display-side electrode 118 is grounded, and the inner electrode 124 and the outer electrode 126 are connected to the voltage controller 104.
[0005]
When performing white display as shown in FIG. 15 in such an image display device 100, the voltage control unit 104 applies a negative DC voltage (for example, −200 V) to each of the inner electrode 124 and the outer electrode 126. Apply. As a result, the negatively charged white particles 114 on the rear substrate 108 move to the display substrate 106 and the positively charged white particles 114 on the display substrate 106 as shown in FIG. 15 by the action of the electric field generated between the substrates. The black particles 112 move to the rear substrate 108 side. On the other hand, when performing black display, the voltage control unit 104 applies a positive DC voltage (for example, +200 V) to each of the inner electrode 124 and the outer electrode 126.
[0006]
As shown in FIG. 16, when the black particles 112 and the white particles 114 are retracted to the outside of the cell to display the color of the colored layer 130, the voltage control unit 104 applies a predetermined alternating voltage to the inner electrode 124. (For example, ± 200 V, frequency 100 Hz), and the outer electrode 126 is grounded. Accordingly, as shown in FIG. 16, the black particles 112 and the white particles 114 move in a direction parallel to the substrate surface, and gather between the grounded outer electrodes 126, that is, between the substrates where no electric field is generated. Therefore, particles hardly exist on the inner electrode 124, and the color of the coloring layer 130 can be visually recognized from the display substrate 106 side.
[0007]
When a predetermined alternating voltage (for example, ± 200 V, frequency 100 Hz) is applied to the inner electrode 124 and the outer electrode 126 from this state, the particles gathered on the outer electrode 126 are dispersed, and the particle distribution is reduced. It can be returned to a uniform state.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-169191
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional technology, an extra electrode for moving and assembling the colored particles is required. That is, at least two pairs of electrodes (the display side electrode 118 and the inner electrode 124 and the display side electrode 118 and the outer electrode 126) are required to drive one pixel for display, and they must be driven separately. In addition, there has been a problem that the configuration and control of the image display medium and the voltage applying unit become complicated and the cost increases.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and in an image display device using colored particles, an image capable of performing multicolor display with one electrode pair using colored particles and a colored rear substrate. It is an object to provide a display device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a display substrate having at least a light-transmitting property, a back substrate facing the display substrate, a coloring portion provided on the back substrate side, and the display substrate. A particle group having a color different from the color of the colored portion, which is movably sealed between the substrates by an electric field formed by a voltage applied between the back substrate and the substrate, and arranged in a direction intersecting with the horizontal direction. The first alternating voltage for dropping the particle group is applied between the substrates to conceal the color of the colored portion when performing display with the color of the colored portion and the image display medium. And voltage applying means for applying a second alternating voltage having a frequency higher than the first alternating voltage between the substrates.
[0012]
According to the present invention, the image display medium is configured such that particles different in color from the colored portion are sealed between the display substrate and the back substrate. The particle group is sealed so as to be movable between the substrates by an electric field formed by a voltage applied between the substrates. The colored portion may be provided on the back substrate or may be provided separately and independently from the back substrate, but the back substrate may also serve as the colored portion. That is, the rear substrate itself may be colored, and the color of the material of the rear substrate itself may be different from the color of the particle group.
[0013]
Note that the display substrate has a light-transmitting property and can be formed of, for example, a glass substrate that is any one of transparent, translucent, and colored transparent, or a dielectric such as an insulating resin. Further, as the particles, for example, insulating particles or conductive particles can be used. Further, electrodes for forming an electric field between the display substrate and the rear substrate may be provided on opposing surfaces of the display substrate and the rear substrate, respectively, or a surface opposite to the opposing surface of the display substrate and the rear substrate. That is, they may be provided on the outer surface, may be provided in the substrate, or may be provided separately and independently on the outside of the display substrate and the rear substrate.
[0014]
When there is only one kind of particle group, an image can be displayed with a contrast between the particles and the color of the colored portion. As described in claim 2, when a plurality of types of particles having different colors and charging characteristics are used, an image can be displayed by contrast between different types of particles or contrast between the particles and the colored portion. it can. Further, by using the white and black particle groups as described in claim 3, an achromatic color can be displayed and a display with high whiteness and blackness can be performed.
[0015]
The image display medium is arranged in a direction crossing the horizontal direction. That is, the particles are arranged at an angle to the horizontal direction so that the particles can drop below the image display medium by gravity.
[0016]
The voltage applying means applies a first alternating voltage for dropping the particle group, for example, an alternating voltage having a frequency of several tens of Hz, between the substrates when performing display using the color of the colored portion. Thereby, the particle group falls below the image display medium by gravity while moving between the substrates, exposing the colored portion, and the color of the colored portion can be visually recognized from the display substrate side.
[0017]
When concealing the color of the colored portion, the voltage applying means applies a second alternating voltage having a frequency higher than the first alternating voltage, for example, an alternating voltage having a frequency of several hundred Hz between the substrates. Thereby, the particles that have fallen below the image display medium gradually rise while moving between the substrates, and the colored portion is hidden. Note that, even after the application of the voltage is stopped, the particles remain attached to the display substrate or the back substrate due to an adhesive force such as a mirror image force or a Van der Waals force, and the particles do not drop.
[0018]
In this manner, since the image display medium is arranged in a direction intersecting the horizontal direction and the color of the colored portion is displayed by dropping the particle group and exposing the colored portion, only one pair of electrodes is required for one cell. In addition, the configuration and control of the device can be simplified, and the device can be configured at low cost.
[0019]
The invention according to claim 4 is characterized in that, when applying the second alternating voltage between the substrates, the voltage applying means stops applying the voltage after maintaining the final voltage for a predetermined time.
[0020]
According to the present invention, when applying the second alternating voltage for raising the particle group between the substrates, the voltage applying unit stops applying the voltage after maintaining the final voltage for a predetermined time, so It can be a display density.
[0021]
The invention according to claim 5 is characterized in that the voltage applying means applies a DC voltage or a third alternating voltage between the substrates when displaying by the color of the particle group.
[0022]
According to the present invention, the voltage applying means applies a DC voltage or a third alternating voltage between the substrates when displaying by the color of the particle group. For example, to move the color of the positively charged particle group to the display substrate side to display the color, a negative DC voltage is applied to the display substrate side. Alternatively, for example, a third alternating voltage of about several cycles is applied, and the final pulse is set to a negative voltage. Thus, a desired color of the particle group can be displayed.
[0023]
The invention according to claim 6 is characterized in that a concealing means for concealing the dropped particle group is further provided below the image display medium. As a result, it is possible to prevent display noise from being generated due to the dropped particles.
[0024]
The invention according to claim 7 is characterized in that the colored portion includes a region colored red, green, and blue. Thereby, various colors can be displayed.
[0025]
The invention according to claim 8 is characterized in that the colored portion includes a region colored with yellow, magenta, and cyan. As described above, various colors can be displayed by making the colored portion include regions colored with yellow, magenta, and cyan, which are complementary to red, green, and blue.
[0026]
The invention according to claim 9 is characterized in that the rear substrate and the colored portion have a light transmitting property, and further include a backlight for irradiating the rear substrate and the colored portion with light.
[0027]
According to the present invention, the color of the colored portion can be displayed more clearly by irradiating the back substrate with the light of the backlight.
[0028]
According to a tenth aspect of the present invention, according to the present invention, the rear substrate is transparent, and the coloring portion is provided behind the rear substrate. , Other colors can be easily displayed simply by replacing the colored portion. Further, the configuration of the image display medium can be simplified, and the production can be facilitated.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 shows an image display device 10 according to the present embodiment. The image display device 10 includes an image display medium 12 and a voltage application unit 14 as voltage application means.
[0031]
As shown in FIG. 1, the image display device 10 includes an image display medium 12 and a voltage applying unit 14. FIG. 1 shows only one cell (pixel) for simplicity of description. By providing a large number of these cells, a desired image can be displayed.
[0032]
In the image display medium 12, a gap member 20 is provided between the transparent display substrate 16 and the back substrate 18, and as an example, the positively charged black particles 22 and the negatively charged black particles 22 are formed in the cells formed by the gap member 20. White particles 24 are enclosed.
[0033]
The display substrate 16 has a configuration in which a transparent display-side electrode 28 and a transparent insulating layer 30 are formed on a transparent substrate 26.
[0034]
The rear substrate 18 has a configuration in which a rear electrode 34, a colored portion 36, and a transparent insulating layer 38 are formed on a substrate 32. The display-side electrode 28 is connected to the voltage applying unit 14, and the back-side electrode 34 is grounded. The voltage applying unit 14 applies a desired voltage to the display-side electrode 28 according to an image signal. The display-side electrode 28 and the back-side electrode 34 may be formed on the surface opposite to the surface on the opposite side of the display substrate 16 and the back-side substrate 18, and may be separately provided outside the display substrate 16 and the back-side substrate 18. They may be arranged independently.
[0035]
In the present embodiment, the display substrate 16 is manufactured by using, for example, a transparent ITO substrate and coating the surface with, for example, an insulating resin. Further, a gap member 20 having a height of 200 μm was formed on the display substrate 16 by so-called photolithography.
[0036]
The rear substrate 18 has a colored portion 36 (for example, red) formed by printing on the rear electrode 34 formed on the substrate 32, and the surface thereof is coated with an insulating resin or the like to form an insulating layer 38. It was produced by forming.
[0037]
Then, the two substrates were overlapped so that the electrode surfaces of each substrate faced each other, and positively charged black particles 22 and negatively charged white particles 24 were sealed between the substrates to produce the image display medium 12.
[0038]
As shown in FIG. 1, such an image display medium 12 is placed vertically, that is, arranged in a direction substantially perpendicular to the horizontal direction.
[0039]
As a voltage application method, a so-called active matrix method is used in which the display-side electrode 28 is an isolated electrode that is independent for each pixel, and the back-side electrode 34 is a solid electrode, and a voltage is applied independently for each pixel. Alternatively, a plurality of linear display-side electrodes and a plurality of linear back-side electrodes may be arranged so as to be orthogonal to each other when the image display medium is viewed in a plan view, and sequentially applying a voltage to the rear-side electrodes. A passive matrix (simple matrix) system in which an image is formed for each line by applying a voltage to all display-side electrodes including pixels contributing to image display on the line in synchronization with the method is also adopted. Good. Further, the back side electrode 34 may be a solid electrode, and a voltage may be applied while moving an electrode head having isolated electrodes formed in a line shape close to the display substrate 16.
[0040]
Next, as an operation of the present embodiment, voltage application control by the voltage application unit 14 will be described.
[0041]
When performing display using the color of the coloring unit 36, the voltage applying unit 14 applies, for a predetermined time, an alternating voltage having a frequency of 80 Hz to the display-side electrode 28 as a first alternating voltage for dropping the particle group. . That is, a positive pulse voltage and a negative pulse voltage are alternately and repeatedly applied to the display-side electrode 28. Thereby, as shown in FIG. 2, the black particles 22 and the white particles 24 gradually fall below the image display medium by gravity while reciprocating between the substrates. Then, as shown in FIG. 3, black particles 22 and white particles 24 are deposited at the bottom of the image display medium 12. Thereby, the colored portion 36 is exposed and its color is displayed, and the color of the colored portion 36 can be visually recognized from the display substrate 16 side. The time during which the first alternating voltage is applied is set to a time during which the particles fall sufficiently.
[0042]
When concealing the color of the coloring section 36, the voltage applying section 14 applies, for example, an alternating voltage having a frequency of 300 Hz to the display-side electrode 28 as a second alternating voltage having a higher frequency than the first alternating voltage. Apply for a predetermined time. Accordingly, the black particles 22 and the white particles 24 deposited on the bottom of the image display medium 12 gradually rise while reciprocating between the substrates, and the colored portions 36 are concealed. Even after the application of the voltage is stopped, the particles remain attached to the display substrate 16 or the back substrate 18 due to the adhesive force such as the image force or the Van der Waals force, and the particles do not drop. The time for applying the second alternating voltage is set to the time for the particles to rise sufficiently.
[0043]
FIG. 4 shows the relationship between the frequency of the alternating voltage applied to the display-side electrode 28 and the height (diffusion height) when the particles rise, that is, the height from the bottom surface of the cell of the image display medium 12. . As shown in FIG. 4, as the frequency of the alternating voltage is increased, the height at which the particles rise gradually increases accordingly, and the height at which the particles rise around 700 to 800 Hz reaches the maximum (about 8 mm). Become. When the frequency is further increased, the height at which the particles rise gradually decreases. Therefore, by setting the frequency of the alternating voltage to about 100 Hz to 10 kHz and setting the height of the cell to about 2 mm to 8 mm according to the frequency, the particles can be surely raised to the upper part of the cell, and the colored portion 36 can be reliably formed. Can be hidden. The relationship between the frequency of the alternating voltage and the diffusion height of the particles shown in FIG. 4 is an example, and the above relationship differs depending on the particle diameter, specific gravity, charge amount, and distance between the substrates.
[0044]
Further, in order to increase the display speed of the color of the colored portion 36, it is necessary to drop the particles quickly. As the frequency of the alternating voltage increases, the reciprocating movement of the particles increases, so that the drop speed increases. Is too high, particles rise as shown in FIG. For this reason, in the present embodiment, the frequency of the first alternating voltage for dropping particles is 80 Hz, and the frequency of the second alternating voltage for raising particles is 300 Hz.
[0045]
Also, as shown in FIG. 5, by making the polarity of the last pulse of the second alternating voltage for raising the particles positive, the white particles 24 can be attached to the display substrate 16, and FIG. A white display state as shown in FIG. Further, by making the polarity of the last pulse of the second alternating voltage negative, the black particles 22 can be attached to the display substrate 16 and a black display state as shown in FIG. 1 can be obtained. At this time, by setting the application time of the final pulse to a predetermined time or longer (for example, 10 msec or longer), a more stable display density can be obtained.
[0046]
In addition, when performing display by the color of the particle group, the voltage applying unit 14 applies a DC voltage or a third alternating voltage to the display-side electrode 28. For example, when displaying the color of the positively charged black particles 22, the voltage applying unit 14 applies a negative DC voltage to the display-side electrode 28. Thereby, the black particles 22 can be attached to the display substrate 16 and the color can be displayed. Alternatively, for example, an alternating voltage of about several cycles may be applied as the third alternating voltage, and the final pulse may be a negative voltage.
[0047]
On the other hand, when displaying the color of the negatively charged white particles 24, the voltage applying unit 14 applies a positive DC voltage to the display-side electrode 28. As a result, the white particles 24 can be attached to the display substrate 16, and the color can be displayed. Alternatively, for example, an alternating voltage of about several cycles may be applied as the third alternating voltage, and the final pulse may be a positive voltage.
[0048]
As described above, when the display is performed using the color of the particle group, the desired color of the particle group can be displayed according to the image by applying the DC voltage or the third alternating voltage to the display-side electrode 28. This is because the amount (height) of the particle group falling when the particle group reciprocates once or several times between the substrates is small due to the applied DC voltage or the alternating voltage of several cycles, so that the display quality due to the particle group dropping is small. This is because the switching of the display by the particle group can be performed to a certain number of times without causing the observer to recognize the deterioration of.
[0049]
As described above, the image display medium 12 is arranged in the direction orthogonal to the horizontal direction, and the color of the colored portion 36 is displayed by dropping the particle group to expose the colored portion 36. Only electrodes are required. Thus, the configuration and control of the device can be simplified, and the device can be configured at low cost.
[0050]
By the way, when the color of the colored portion 36 is displayed by dropping the particles, the particles deposited on the lower portion of the image display medium 12 may be recognized as display noise. Therefore, as shown in FIG. 7, a shielding unit (black matrix or the like) 40 as a concealing unit for concealing particles deposited on the lower part of the image display medium 12 may be provided on the display substrate 16. Thereby, display noise due to the deposited particles can be prevented, and display quality can be improved.
[0051]
In the present embodiment, the case where two types of particles are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and one type of particles may be used. 8 and 9 show an image display device 10 using the image display medium 12 in which only the white particles 24 are sealed between the substrates. In this case, when the voltage applying unit 14 applies a positive DC voltage to the display-side electrode 28, white display as shown in FIG. 8 can be performed. When the color of the colored portion 36 is black, for example, the voltage applying portion 14 applies the first alternating voltage to the display-side electrode 28, so that the white particles 24 are formed on the image display medium 12 as shown in FIG. It can be dropped to the bottom to display black.
[0052]
Further, as shown in FIG. 10, the substrate 32, the back side electrode 34, and the insulating layer 38 of the back substrate 18 are made transparent, and the colored portions 36 are translucent. 42 may be provided. In this case, by illuminating the back substrate 18 with the light of the backlight 42, the color of the colored portion 36 can be displayed more brightly.
[0053]
As shown in FIG. 11, the rear substrate 18 is made transparent, and the coloring portion 36 is provided separately and independently from the rear substrate 18 without being provided in the rear substrate 18 so as to be disposed behind the rear substrate 18. Is also good. This makes it possible to easily display another color simply by replacing the coloring portion 36. Further, the manufacture of the image display medium 12 can be facilitated.
[0054]
Further, as shown in FIG. 12, the colored portion 36 has a structure in which a colored portion 36Y colored yellow, a colored portion 36M colored magenta, and a colored portion 36C colored cyan are regularly arranged. Alternatively, the display-side electrode 28 and the back-side electrode 34 may be provided for each colored portion, and the cells 44Y, 44M, and 44C may be formed for each colored portion. Then, as shown by a dotted line in FIG. 13, one pixel is constituted by the cells 44Y, 44M, and 44C, and a desired color can be displayed by dropping particles of an arbitrary cell according to the color image information. it can. Further, instead of yellow, magenta, and cyan, colored portions of red, green, and blue, which are complementary colors to these, may be used.
[0055]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the image display apparatus using a coloring particle, it has the effect that multicolor display by a coloring particle and a colored back substrate can be performed by one electrode pair.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image display device.
FIG. 2 is a diagram for explaining dropping of particles.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image display device.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the frequency of an alternating voltage and the height at which particles rise.
FIG. 5 is a waveform diagram showing a waveform of an applied voltage.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an image display device.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an image display device.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a one-particle-based image display device.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a one-particle-based image display device.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an image display device including a backlight.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an image display device having a configuration in which a coloring portion and a rear substrate are separated.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an image display device.
FIG. 13 is a diagram showing an arrangement of cells.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a conventional image display device.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a conventional image display device.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a conventional image display device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 10 image display device 12 image display medium 14 voltage application unit 16 display substrate 18 back substrate 20 gap member 22 black particles 24 white particles 26, 32 substrate 28 display-side electrodes 30, 38 insulating layer 34 back-side electrodes 36 coloring unit 42 backlight

Claims

A display substrate having at least a light-transmitting property, a rear substrate facing the display substrate, a coloring portion provided on the rear substrate side, and a voltage applied between the display substrate and the rear substrate. An image display medium, which is movably sealed between the substrates by the applied electric field, includes a group of particles different from the color of the colored portion, and is arranged in a direction crossing the horizontal direction.
When displaying by the color of the colored portion, a first alternating voltage for dropping the particle group is applied between the substrates, and when the color of the colored portion is hidden, the first alternating voltage is applied. Voltage applying means for applying a second alternating voltage having a frequency higher than the alternating voltage between the substrates,
An image display device comprising:

The image display device according to claim 1, wherein the particle group is a plurality of types of particle groups having different colors and charging characteristics.

The image display device according to claim 2, wherein the plurality of types of particle groups include white and black particle groups.

4. The voltage applying unit according to claim 1, wherein when applying the second alternating voltage between the substrates, the voltage applying unit stops applying the voltage after maintaining the final voltage for a predetermined time. 2. The image display device according to claim 1.

The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the voltage applying unit applies a DC voltage or a third alternating voltage between the substrates when performing display by the color of the particle group. The image display device as described in the above.

The image display device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a concealing means for concealing the dropped particle group below the image display medium.

The image display device according to claim 1, wherein the coloring portion includes a region colored with red, green, and blue.

The image display device according to claim 1, wherein the coloring section includes an area colored with yellow, magenta, and cyan.

9. The light emitting device according to claim 1, wherein the rear substrate and the colored portion have a light transmitting property, and further include a backlight for irradiating the rear substrate and the colored portion with light. Item 2. The image display device according to item 1.

The image display device according to claim 1, wherein the rear substrate is transparent, and the coloring portion is provided behind the rear substrate.