JP4029557B2

JP4029557B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4029557B2
Application number: JP2000336554A
Authority: JP
Inventors: 義則町田; 清重廣; 善郎山口; 元彦酒巻; 健松永
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JP2002139752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置にかかり、特に、繰返し書き換えが可能な表示媒体を備えた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繰返し書き換え可能な表示媒体としては、Twisting Ball Display（２色塗分け粒子回転表示）、電気泳動式表示媒体、磁気泳動式表示媒体、サーマルリライタブル表示媒体、メモリ性を有する液晶などが提案されている。
【０００３】
これらの表示媒体のうち、サーマルリライタブル表示媒体や、メモリ性を有する液晶などは、画像のメモリ性には優れるが、表示面を紙の用に十分な白表示とすることができず、画像を表示した場合に画像部と非画像部のコントラストが小さいため、鮮明な表示を行うことが困難であった。
【０００４】
また、電気泳動式及び磁気泳動式を利用した表示媒体は、電界あるいは磁界によって移動可能な着色粒子を白色液体中に分散させたものであり、例えば画像部は着色粒子を表示面に付着させて着色粒子の色を表示し、非画像部では着色粒子を表示面から除去して、白色液体による白を表示することで画像を形成するものである。着色粒子の移動は電界あるいは磁界の作用がないと起こらないため、表示のメモリ性を有する。しかしながらこれらの方式では、白色液体による白表示性は優れるものの、着色粒子の色を表示する場合は、着色粒子同士の隙間に白色液体が入り込むため、表示濃度が低下してしまう。従って、画像部と非画像部のコントラストが小さくなり、鮮明な表示を得ることが困難であった。また、これらの表示媒体の中には白色液体が封入されているため、表示媒体を画像表示装置から取り外して紙のように煩雑に取り扱った場合、白色液体が表示媒体から漏出する恐れがある。
【０００５】
また、Twisting Ball Displayは、反面を白に、残りの反面を黒に塗り分けた球状粒子を電界の作用によって反転駆動させ、例えば画像部は黒面を表示面側に、非画像部では白面を表示面側にするように電界を作用させて表示を行うものである。これによれば、電界の作用がない限り粒子は反転駆動を起こさないため、表示のメモリ性を有する。また、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、ほとんど固体状態であるため、表示媒体のシート化なども比較的容易である。しかしながらこの方式では、白く塗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こ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１００％の白色表示はできない。また、キャビティ部における光吸収や光散乱の影響もあるため、白表示が灰色がかってしまう。さらに、粒子の反転を完全に行うことが難しく、これによってもコントラストの低下を招いてしまい、結果的に鮮明な表示を得ることが困難であった。さらに、粒子サイズは画素サイズよりもちい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う問題がある。
【０００６】
一方、良好な白色表示が可能な表示媒体として、導電性着色トナーと白色粒子を対向する一対の基板間に封入した表示媒体が提案されている。この表示媒体は、背面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、電荷が注入された導電性着色トナーが表示基板へ、電極基板間の電界により移動し、表示基板の内側へ付着して、画像を表示する（Japan Hardcopy'99 論分集、ｐ２４９−２３２）。この画像表示媒体は固体のみで構成されており、画素の色を原理的に完全に切り替えることができる。
【０００７】
しかし、上記画像表示媒体では、背面基板の電極内側表面に設けた電荷輸送層に接しない導電性着色トナーや、他の導電性着色トナーから孤立している導電性着色トナーが存在し、これらの導電性着色トナーは、電荷が注入されないために電界によって移動せずランダムに基板間に存在するので、コントラストの向上が十分ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願出願人によって、一対の基板と、これらの基板の間に封入された、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群とを含む表示媒体が既に提案されている。この表示媒体も、電界が作用しない限り粒子が移動しないため、画像を保存できる。また、表示媒体が全て固体で構成されているので、液洩れも発生しない。さらに、画素の色を原理的に１００％切り替えることができるので、コントラストの高い鮮明な画像を表示することができる。
【０００９】
また、これらの着色粒子を使用した表示媒体では、表示濃度の階調をとるために、複数画素群で１つの画素を構成し、画素群内で例えば白を表示させる画素と黒を表示させる画素数の比（面積比）を変えて表示濃度を変える階調表現方法がとられている。
【００１０】
しかしながら、上述したように複数の画素群で１つの画素を構成し、画素群内での白黒面積比によって階調を表現する方法では、複数の画素群で１つの画素を構成するため必然的に表示解像度の低下を招いてしまう。また表示解像度を維持するためには、表示媒体の画素をより高解像度にしなければならず、製造コストや駆動回路のコストの上昇を避けられなかった。
【００１１】
本発明は、上記事実に鑑みて成されたものであり、一つの基板と、該基板間に封入された、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群とを含む表示媒体において、画素毎に表示濃度を制御することができ、階調表示を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。
【００１２】
【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に記載の発明は、少なくとも一方が透光性を有すると共に、間の空間に気体が封入され又は該空間が真空に形成された一対の基板と、付与された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、からなり、電界が付与されることにより画像表示を行う表示媒体と、該表示媒体に表示する画像の濃度に応じた電界を前記表示媒体に付与する電界付与手段と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、表示媒体では、一対の基板間に形成された電界によって、帯電した着色粒子を任意の基板方向に移動させ、透光性を有する（例えば透明な）基板に付着させた着色粒子群によって色表示を行う。ここで、着色粒子は帯電しているため、基板間での着色粒子の分布状態によって基板間に形成される電界は影響を受ける。例えば、負に帯電した着色粒子を、透光性を有する基板に移動させるために透光性を有する基板側が正になるように基板間に電界Ｅ１を形成すると、負に帯電した粒子は透光性を有する基板方向に、正に帯電した粒子はもう一方の基板方向に静電気力を受けて基板間を移動するが、移動した着色粒子の電荷によって基板間には電界Ｅ１と逆方向の電界Ｅ２が形成され、これによって基板間に形成される電界（Ｅ１−Ｅ２）は着色粒子の移動した量に応じて小さくなる。基板間に形成される電界（Ｅ１−Ｅ２）が小さくなると、着色粒子に作用する静電気力も小さくなり、電界（Ｅ１−Ｅ２）がある強度より小さくなると着色粒子の移動は停止する。従って、形成した基板間に形成した電界強度Ｅ１によって、移動する着色粒子の数を制御することができる。すなわち、着色粒子の数に応じて画像の濃度が表されるので、表示濃度を制御することができる。
【００１４】
従って、電界付与手段により画像濃度に応じて表示媒体に付与する電界を制御することによって、画素毎に表示媒体で表示する画像の濃度を制御することができ、階調表示を行うことができる。
【００１５】
なお、電界付与手段が付与する電界としては、請求項２に記載のように、表示する画像の濃度に応じて異なる強さの電圧を付与することによって、表示媒体で表示する画像の濃度を制御することができる。
【００１６】
また、請求項１に記載の表示媒体では、着色粒子が基板間に形成した電界に応じて十分に基板間を移動するにはある程度の時間を要する。すなわち、印加する駆動パルス電圧のパルス時間（電圧印加時間）が十分長ければ、上述したように形成した電界の強度に応じて基板間を移動する着色粒子の数が決まるが、パルス時間（電圧印加時間）が短いと着色粒子が十分に移動できず、パルス時間に応じて移動する粒子数が制限される。そこで、請求項３に記載の発明のように、電界付与手段が付与する電界として、表示する画像の濃度に応じて異なる時間の電圧を付与することによって、表示する画像の濃度を制御することができる。なお、この場合には、表示切り替え前の画像濃度が基準となるため、表示切り替え前の画像濃度に応じてパルス時間を決定する必要がある。
【００１７】
さらに、上述したように印加する駆動パルス電圧のパルス時間が短いと、パルス時間に応じて移動する着色粒子の数が制限される。そこで、印加する駆動パルス電圧のパルス時間を短時間で一定とし、このパルス電圧の繰返し印加回数を変えることによって、繰返し印加回数に応じて移動する粒子数を制御することができる。すなわち、請求項４に記載の発明のように、電界付与手段が、電界として、表示する画像の濃度に応じて異なる印加回数の電圧を付与することによっても、表示する画像の濃度を制御することができる。なお、この場合にも、表示切り替え前の画像濃度が基準となるため、表示切り替え前の画像濃度に応じてパルス電圧の繰返し印加回数を決定する必要がある。
【００１８】
また、上述してきたように、上記表示媒体では、駆動パルス電圧の電圧値（電圧の大きさ）、パルス時間（電圧印加時間）、繰返し印加回数（電圧印加回数）によって、それぞれ表示濃度を制御することが可能であるが、これらを適宜掛け合わせることによって、着色粒子の移動を精度よく制御することができ、安定した階調表示を行うことができる。
【００１９】
また、上記表示媒体では、所望の画像濃度を表示するために付与する電界として、基板に極性の異なる２種類の駆動パルス電圧を印加する。１つは高濃度表示から低濃度表示に画像を切り替えるときの電圧値で、もう１つは低濃度表示から高濃度表示に画像を切り替える電圧値である。例えば、異なる２種類の着色粒子として負に帯電した白粒子と正に帯電した黒粒子を用いて、ある画像濃度Ｄを表示する場合、切り替え前の画像が濃度Ｄより高い濃度Ｄ_Hであれば、駆動パルス電圧値として画像濃度Ｄを表示する正の電圧Ｖ１を、透光性を有する基板側の電極に印加し、切り替え前の画像が濃度Ｄより低い濃度Ｄ_Lであれば、駆動パルス電圧値として画像濃度Ｄを表示する負の電圧Ｖ２を、透光性を有する基板側の電極に印加しなければならない。着色粒子を使用した表示媒体では、この逆は成り立たず、例えば画像濃度Ｄを表示する場合、切り替え前の画像が濃度Ｄより高い濃度Ｄ_Hのときに、駆動パルス電圧値して負の電圧を、透光性を有する基板側の電極に印加しても画像濃度はＤ_Hのままであり、繰り替え前の画像が濃度Ｄより低い濃度Ｄ_Lのときに、駆動パルス電圧値として正の電圧を、透光性を有する基板側の電極に印加しても画像濃度はＤ_Lのままである。
【００２０】
そこで、請求項５に記載の発明のように、表示媒体の表示を切り替える際に、電界付与手段が表示する画像濃度以外の濃度に応じた電界を付与してから表示する画像濃度に応じた電界を付与することにより、表示を切り替える前に予め表示を画像濃度以外の濃度（例えば、同一色（同一濃度））に揃えるため、表示切り替え前の画像濃度が切り替え後の画像濃度に影響を及ぼすことがなくなり、安定した階調表示を行うことができる。
【００２１】
例えば、表示を切り替える際に、前記一対の基板の少なくと一方に印加する駆動パルス電圧（電界）が、少なくとも２つのパルス電圧を組み合わせたものとし、最初に印加する第１のパルス電圧を、前記表示媒体における表示画素を所定の色に揃えるパルス電圧とし、後に印加する第２以降のパルス電圧を、画像濃度に応じたパルス電圧とするようにしてもよい。すなわち、表示を切り替える際、各画素毎に一度所定の濃度にしてから画像濃度に応じた濃度にするようにパルス電圧を印加することによって、上述したように切り替え前の画像濃度が切り替え後の画像濃度に影響を及ぼすことがなくなり、安定した階調表示を行うことができる。
【００２２】
また、上記は、表示を切り替える際に、前記一対の基板の少なくとも一方に印加する駆動パルス電圧が、複数の正のパルス電圧と複数の負のパルス電圧を交互に連続して組み合わせた交番パルス電圧からなり、画像の濃度に応じて前記連続する交番パルス電圧の最後のパルス電圧値を変えるようにしてもよい。すなわち、最初に交番パルス電圧を印加することによって、着色粒子は基板間を振幅運動させられるため、表示切り替え前の画像濃度によらず基板間の粒子状態は常に一定となり、切り替え前の画像濃度の影響を受けることがない。また、着色粒子は振幅運動させられ、基板との付着力や粒子間の付着力による束縛から開放されているため、最後に印加される画像濃度に応じたパルス電圧によって形成される電界に追従しやすく、安定した階調表示を行うことができる。
【００２３】
【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の一例を詳細に説明する。
【００２４】
はじめに、本発明の実施の形態に係る画像表示装置における表示媒体の基本構成を説明する。表示媒体１０は、図１に示すように、一対の基板１２Ａ、１２Ｂが間隙をもって対向して配置されており、少なくとも一方が透明な基板１２Ａとされている。また、一対の基板間には、色及び帯電特性が異なる２種類の粒子１４（１４Ａ、１４Ｂ）が封入されている。
【００２５】
基板１２Ａ、１２Ｂは、一般に支持基体１６Ａ、１６Ｂ及び電極１８Ａ、１８Ｂから構成することができる。支持基体１６Ａ、１６Ｂとしては、ガラスや、プラスチック、例えばパリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、電極１８Ａ、１８Ｂには、インジウム、スズ、カドミウム、アンチモン等の酸化物、ＩＴＯ等の複合酸化物、金、銀、銅、ニッケル等の金属、ポリピロールやポリチオフェン等の有機導電性材料等を使用することができる。これらは単層膜、混合膜あるいは複合膜として使用でき、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等で形成できる。また、その厚さは、蒸着法、スパッタリング法によれば、通常１００〜２０００オングストロームである。電極１８Ａ、１８Ｂは、従来の液晶表示素子あるいはプリント基板のエッチング法等の公知の技術により、所望のパターンに形成することができる。例えば、マトリックス状に電極１８Ａ、１８Ｂを形成することができる。
【００２６】
また、電極１８Ａ、１８Ｂを支持基体１６Ａ、１６Ｂに埋め込んでもよい。この場合、支持基体１６Ａ、１６Ｂの材料が後述の誘電体層の役割を兼ね、粒子の帯電特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、粒子１４の組成等に応じて適宜選択する。
【００２７】
さらに、電極１８Ａ、１８Ｂを基板１２Ａ、１２Ｂと分離させて、表示媒体１０の外部に配置してもよい。この場合、電極１８Ａ、１８Ｂ間に表示媒体１０が狭まれる構成となるため、電極１８Ａ、１８Ｂ間距離が大きくなって電界強度が小さくなるため、所望の電界強度が得られるように表示媒体１０の基板１２Ａ、１２Ｂの厚みや基板間距離を小さくする等の工夫が必要である。
【００２８】
図１に示すように、電極１８Ａ、１８Ｂが支持基体１６Ａ、１６Ｂ上に形成されている場合、電極１８Ａ、１８Ｂの破損や粒子１４の固着を招く電極１８Ａ、１８Ｂ間のリークの発生を防止するため、必要に応じて電極１８Ａ、１８Ｂ上に誘電体膜２０Ａ、２０Ｂを形成してもよい。誘電体膜２０Ａ、２０Ｂとしては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、エポキシ、ポリイソシアネート、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリメチルメタクリレート、共重合ナイロン、紫外線硬化アクリル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。また、上記した絶縁材料の他に、絶縁性材料中に電荷輸送物質を含有させたものも使用できる。電荷輸送物質を含有させることにより、粒子への電荷注入による粒子帯電性の向上や、粒子の帯電量が極度に大きくなった場合に粒子の電荷を漏洩させ、粒子の帯電量を安定させるなどの効果を得ることができる。電荷輸送物質としては、例えば、正孔輸送物質であるヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、アリールアミン化合物等が挙げられる。また、電子輸送物質であるフルオレノン化合物、ジフェノキノン誘導体、ピラン化合物、酸化亜鉛等も使用できる。さらに、電荷輸送性を有する自己支持性の樹脂を用いることもできる。具体的には、ポリビニルカルバゾール、米国特許第４８０６４４３号に記載の特定のジヒドロキシアリールアミンとビスクロロホルメートとの重合によるポリカーボネート等が挙げられる。誘電体膜２０Ａ、２０Ｂは、粒子１４の帯電特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、粒子１４の組成等に応じて適宜選択する。基板１２Ａ、１２Ｂの一方である表示基板１２Ａは光を透過する必要があるので、上記各材料のうち透明のものを使用することが好ましい。
【００２９】
基板１２Ａ、１２Ｂの間にはスペーサ２２が挟持される。スペーサ２２は絶縁性の材料で形成され、具体的には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化樹脂、ゴム等で形成することができる。
【００３０】
本発明で使用する色及び帯電特性が異なる２種類の粒子１４としては、ガラスビーズ、アルミナ、酸化チタン等の絶縁性の金属酸化物粒子等、熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂粒子、これらの樹脂粒子の表面に着色剤を固定したもの、熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂中に絶縁性の着色剤を含有する粒子等が挙げられる。
【００３１】
粒子１４の製造に使用される熱可塑性樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα―メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体あるいは共重合体を例示することができる。また、粒子１４の製造に使用される熱硬化性樹脂としては、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体や架橋ポリメチルメタクリレート等の架橋樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等を挙げることができる。
【００３２】
着色剤としては、有機若しくは無機の顔料や、油溶性染料等を使用することができ、マグネタイト、フェライト等の磁性紛、カーボンブラック、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、フタロシアニン銅系シアン色材、アゾ系イエロー色材、アゾ系マゼンタ色材、キナクリドン系マゼンタ色材、レッド色材、グリーン色材、ブルー色材等の公知の着色剤を挙げることができる。具体的には、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３、等を代表的なものとして例示することができる。また、空気を内包した多孔質のスポンジ状粒子や中空粒子は白色粒子として使用できる。これらは２種類の粒子１４の色調が異なるように選択される。
【００３３】
粒子１４の形状は特に限定されないが、粒子１４と基板１２Ａ、１２Ｂの物理的な付着力が小さく、粒子１４の流動性が良好な球状粒子が好ましい。球状の粒子１４を形成するには、懸濁重合、乳化重合、分散重合等が使用できる。
【００３４】
粒子１４の一次粒子は、一般的には、１〜１０００μｍであり、好ましくは５〜５０μｍであるが、これに限定されない。高いコントラストを得るには、２種類の粒子１４の粒子径をほぼ同じにすることが好ましい。このようにすると、大きい粒子が小さい粒子に囲まれ、大きい粒子本来の色濃度が低下するという事態が回避される。
【００３５】
粒子１４の表面には、必要に応じて、外添剤を付着させてもよい。外添剤の色は、粒子の色に影響を与えないように、白か透明であることが好ましい。
【００３６】
外添剤としては、酸化ケイ素（シリカ）、酸化チタン、アルミナのような金属酸化物等の無機微粒子が用いられる。微粒子の帯電性、流動性、及び環境依存性等を調整するために、これらをカップリング剤やシリコーンオイルで表面処理することができる。
【００３７】
カップリング剤には、アミノシラン系カップリング剤、アミノチタン系カップリング剤、ニトリル系カップリング剤等の正帯電性のものと、窒素原子を含まない（窒素以外の原子で構成される）シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、エポキシシランカップリング剤、アクリルシランカップリング剤等の負帯電性のものがある。同様に、シリコーンオイルには、アミノ変性シリコーンオイル等の正帯電性のものと、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α―メチルスルホン変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等の負帯電性のものが挙げられる。これらは外添剤の所望の抵抗に応じて選択される。
【００３８】
このような外添剤の中では、よく知られている疎水性シリカや疎水性酸化チタンが好ましく、特に特開平１０−３１７７号公報に記載のＴｉＯ（ＯＨ）₂と、シランカップリング剤のようなシラン化合物との反応で得られるチタン化合物が好適である。シラン化合物としてはクロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能である。このチタン化合物は、湿式工程の中で作製されるＴｉＯ（ＯＨ）₂にシラン化合物あるいはシリコーンオイルを反応、乾燥させて作製される。数百度という焼成工程を通らないため、Ｔｉ同士の強い結合が形成されず、凝集が全くなく、微粒子はほぼ一次粒子の状態である。さらに、ＴｉＯ（ＯＨ）₂にシラン化合物あるいはシリコーンオイルを直接反応させるため、シラン化合物やシリコーンオイルの処理量を多くすることができて、シラン化合物の処理量等を調整することにより帯電特性を制御でき、且つ付与できる帯電能も従来の酸化チタンのそれより顕著に改善することができる。
【００３９】
外添剤の一次粒子は、一般的には５〜１００ｎｍであり、好ましくは１０〜５０ｎｍであるが、これに限定されない。
【００４０】
外添剤と粒子の配合比は粒子の粒径と外添剤の粒径の兼ね合いから適宜調整される。外添剤の添加量が多すぎると粒子表面から該外添剤の一部が遊離し、これが他方の粒子の表面に付着して、所望の帯電特性が得られなくなる。一般的には、外添剤の量は、粒子１００重量部に対して、０．０１〜３重量部、より好ましくは０．０５〜１重量部である。
【００４１】
所望の帯電特性が得られるように、組み合わせる粒子の組成、粒子１４の混合比率、外添剤の有無、外添剤の組成等を選択する。
【００４２】
外添剤は、２種類の粒子１４の一方にのみ添加してもよいし、両方の粒子に添加してもよい。両方の粒子に外添剤を添加する場合は異なる極性の外添剤を使用することが好ましい。また、両方の粒子１４の表面に外添剤を添加する場合は、粒子１４表面に外添剤を衝撃力で打込んだり、粒子１４表面を加熱して外添剤を粒子表面に強固に固着することが望ましい。これにより、外添剤が粒子から遊離し、異極性の外添剤が強固に凝集して、電界で解離させることが困難な外添剤の凝集体を形成することが防止され、ひいては画質劣化が防止される。
【００４３】
コントラストは、２種類の粒子１４の粒子径に依存する他、これらの粒子１４の混合比にも依存する。高いコントラストを得るには、２種類の粒子１４の表面積が同じくらいになるように混合比率を決定することが望ましい。このような比率から大きくずれると比率の多い粒子の色が強調される。但し、２種類の粒子１４の色調を同系色の濃い色調と淡い色調にする場合や、２種類の粒子１４が混合して作り出す色を画像に利用する場合はこの限りではない。
【００４４】
２種類の粒子１４は、例えば、粒子１４Ｂが正に帯電しており、粒子１４Ａが負に帯電しているとすると、図１に示すように、電極１８Ａ、１８Ｂ間に所定の直流電圧が印加されると、正極性側の基板１２Ａ側に粒子１４Ａが移動し、負極性側の基板１２Ｂに粒子１４Ｂが移動する。ここで、電極１８Ａ、１８Ｂ間の印加電圧が０とされたとしても、それぞれの粒子１４は、移動した電極側に維持される。また、上記と逆に直流電圧の印加された場合にも同様に、正極性側の電極に粒子１４Ａが移動し、負極性側の電極に粒子１４Ｂが移動する。この場合にも電圧が０とされても、それぞれの粒子１４は、移動した電極側に維持される。
［第１実施形態］
続いて本発明の第１実施形態に係る画像表示装置について説明する。本発明の第１実施形態に係る画像表示装置は、上述の表示媒体１０と、電界付与手段２４を備えており、表示媒体１０に電界付与手段２４が接続されている。また、表示媒体１０は、画像が表示される側の透明な表示基板１２Ａと、表示基板１２Ａと微小間隙をもって対向して配置された背面基板１２Ｂとの間に、前記微小間隙を保持するスペーサ２２と、着色粒子（黒粒子）１４Ｂ及び別の着色粒子（白粒子）１４Ａとが封入されている。表示基板１２Ａ及び背面基板１２Ｂには、電極１８Ａ、１８Ｂが形成されており、特に表示基板１２Ａの電極１８Ａは透明な電極材料で形成されている。本実施形態では、背面基板１２Ｂの電極１８Ｂを接地し、表示基板１２Ａの電極１８Ａと電界付与手段２４とを接続して、表示基板１２Ａの電極１８Ａに着色粒子を駆動するパルス電圧を印加し、表示基板１２Ａと背面基板１２Ｂの間に所望の電界を形成する。
【００４５】
表示媒体１０の表示基板１２Ａとしては、本実施形態では、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．１ｍｍの透明なＩＴＯ付き７０５９ガラス基板を使用する。ＩＴＯガラス基板の粒子と接する内側表面には、透明なポリカーボネート樹脂（三菱ガス化学社製、ＰＣ−Ｚ）を厚さ５μｍに塗布し、表面コート層２０Ａを形成する。また、背面基板１２Ｂは、５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍのエポキシ基板に銅薄膜を形成したものを使用し、これに表面コート層２０Ｂとしてポリカーボネート樹脂を厚さ５μｍに塗布したものを使用する。スペーサ２２としては、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍのシリコンゴムシートの中央部を２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形に切り抜いて空間を形成したものを使用し、これを背面基板１２Ｂ上に配置する。
【００４６】
粒子１４は、イソプロピルトリメントキシシラン処理したチタニアの微粉末を、重量比１００対０．１の割合で混合した体積平均粒径２０μｍの酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状白粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラック）を使用し、これを重量比２対１の割合で混合した。この際、白粒子１４Ａと黒粒子１４Ｂは摩擦によって帯電し、これをチャージ・スペクトログラフ法で測定したところ、白粒子１４Ａは約−１５ｆＣに、黒粒子１４Ｂは約１５ｆＣであった。
【００４７】
この混合粒子１４約２６ｍｇを、背面基板１２Ｂ上に配置したシリコンゴムシート２２の正方形に切り抜いた空間に、スクリーンを通して均一に振るい落とした。基板間の空隙体積（シリコンゴムシート２２の正方形に切り抜いた空間体積）に対する粒子１４の総体積比は、約１４％であった。そして、この背面基板１２Ｂにシリコンゴムシート２２を介して表示基板１２Ａを重ね、両基板をダブルクリップで加圧保持して、シリコンゴムシート２２と両基板とを密着させ、表示媒体１０を形成する。
【００４８】
この表示媒体１０を用いて、まず表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板１２Ａ面を白にした。表示基板１２Ａ面の濃度を反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、Ｘ−Ｒｉｔｅ４０４Ａ）で測定したところ約０．３であった。次いで、この表示媒体１０の表示基板１２Ａの電極１８Ａに負のパルス電圧をを４０ｍｓｅｃ印加し、同様に表示基板１２Ａ面の濃度を反射濃度計で測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに再度＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び白とし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する負のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００４９】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板１２Ａ面を黒にした。表示基板１２Ａ面の濃度を反射濃度計で測定したところ約１．６であった。次いで、この表示媒体１０の表示基板１２Ａの電極１８Ａに正のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、同様に表示基板１２Ａ面の濃度を反射濃度計で測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに再度−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び黒とし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する正のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図３に示す。
【００５０】
図３に示すように、表示濃度はパルス電圧の電圧値に応じて変化していくことがわかる。従って、パルス電圧の電圧値を任意に変えることによって、画素毎に表示濃度を制御することができ、階調表示を行うことができる。また、本実施形態に係る画像表示装置における表示媒体１０では、黒表示濃度は−３５０Ｖでほぼ飽和し、白表示濃度は＋３５０Ｖでほぼ飽和する。
【００５１】
なお、各印加電圧値に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で０．１以下であった。また、図３に示すように、ある印加電圧値（閾値電圧）までは電圧を印加しても表示が変化しない不感帯があるが、この閾値電圧の変動（１０Ｖ〜２０Ｖ）が若干みられ、これに伴って印加電圧−表示濃度カーブの立ち上がり、及び立ち下がり領域で濃度のばらつきが若干目立った。
【００５２】
また、電界付与による画像表示としてカラー画像表示装置の例は、本出願人により、既に提案されたものもある（特願２０００−２８４３１号）。
［第２実施形態］
続いて、第２実施形態に係る画像表示装置について説明する。第２実施形態に係る画像表示装置では、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を白にした後、さらに表示基板１２Ａの電極１８Ａに−１１０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約０．５にした。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに負のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、さらに−１１０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約０．５にし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する負のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００５３】
また、同様に表示切り替え前の画像濃度を約０．５にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに正のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示切り替え前の画像濃度を約０．５にし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する正のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰り返し行った。なお、この結果を図４に示す。
【００５４】
また、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を白にした後、さらに表示基板１２Ａの電極１８Ａに−１７０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約１．０にした。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに負のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、さらに−１７０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約１．０にし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する負のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００５５】
同様に表示切り替え前の画像濃度を約１．０にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに正のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示切り替え前の画像濃度を約０．５にし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する正のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図５に示す。
【００５６】
図４及び図５に示すように、表示切り替え前の画像濃度に拘わらず、表示濃度はパルス電圧の電圧値に応じて変化していることがわかる。従って、パルス電圧の電圧値を任意に変えることによって、表示切り替え前の画像濃度に拘わらず表示濃度を制御することができ、画素毎に階調表示を行うことができる。
【００５７】
但し、図４及び図５からわかるように、例えば表示切り替え前の画像濃度よりも高い濃度を表示するには、負のパルス電圧を印加する必要があり、正のパルス電圧では表示切り替え前の画像の濃度よりも高い濃度を表示することができない。また同様に、表示切り替え前の画像濃度より低い濃度を表示する場合には、正のパルス電圧を印加する必要があり、負のパルス電圧では表示切り替え前の画像濃度よりも低い濃度を表示することはできない。従って、表示切り替え前の画像濃度に応じて印加するパルス電圧の極性を選択する必要がある。
【００５８】
なお、各印加電圧値に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で最大０．１４程度あり、特に表示切り替え前の画像濃度に近い濃度に表示を切り替える際にばらつきが目立った。従って、パルス電圧の電圧値を任意に変えることによって表示濃度を制御することができるが、表示切り替え前の画像の濃度の影響を若干受け、濃度のばたつきが若干大きくなる。
【００５９】
これに対し、表示切り替え前の画像を予め同一濃度にしておくことによって、表示切り替え前の画像濃度の影響を、その画像濃度近辺の表示部のみに抑えることができる。特に第１実施形態のように、表示切り替え前の画像をどちらか一方の色の飽和濃度に予め切り替えておくことによって、表示切り替え前の画像濃度の影響をなくすことができる。また、表示切り替え前の画像を予め同一濃度にする方法としては、表示切り替え前に表示面全面に所定の濃度にする電圧パルスを印加して、表示面全面を予め同一濃度にしてもよいし、表示濃度を切り替える画素毎に、画像濃度信号に応じた電圧パルスを印加する直前にその画素を所定の濃度にする電圧パルスを印加するようにしてもよい。
［第３実施形態］
続いて、第３実施形態に係る画像表示装置について説明する。第３実施形態に係る画像表示装置では、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示基板１２Ａ面を白にした。この時画像濃度は約０．３であった。次いで、この表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び白とし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する−４００Ｖのパルス電圧のパルス時間を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００６０】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板面を黒にした。このとき画像濃度は約１．６であった。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び黒にした後、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する＋４００Ｖのパルス電圧のパルス時間を徐々に変えながら、上記手順を繰り返し行った。なお、この結果を図６に示す。
【００６１】
また、第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示基板１２Ａ面を白にした。このとき画像濃度は約０．３であった。次いで、この表示基板１２Ａの電極１８Ａに−２００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び白とし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する−２００Ｖのパルス電圧のパルス時間を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００６２】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板１２Ａ面を黒にした。この時画像濃度は約１．６であった。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋２００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び黒にした後、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する＋２００Ｖのパルス電圧のパルス時間を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図７に示す。
【００６３】
図６及び図７に示すように、印加したパルス電圧のパルス時間に応じて表示濃度が変化していることがわかる。従って、印加するパルス電圧のパルス時間を変えることによって表示濃度を制御することができ、画素毎に階調表示を行うことができる。また、パルス電圧を小さくすると、表示コントラストは低下するものの、パルス時間に対する表示濃度カーブの傾きが緩やかにまり、階調を表示しやすくなることがわかる。
【００６４】
なお、各パルス時間に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で０．１以下であった。また、パルス電圧の電圧値を±２００Ｖにした方では、パルス時間が短い領域（パルス時間１〜３ｍｓｅｃの領域）で、濃度ばらつきが若干目立った。
［第４実施形態］
続いて、第４実施形態に係る画像表示装置について説明する。第４実施形態に係る画像表示装置では、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を白にした後、さらに表示基板１２Ａの電極１８Ａに−１４０Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約０．８にした。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋２００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、さらに−１４０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約０．８にし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する＋２００Ｖのパルス電圧のパルス時間を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００６５】
また、同様に表示切り替え前の画像濃度を約０．８にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−２００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示切り替え前の画像濃度を約０．８にし、次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加する−２００Ｖのパルス電圧のパルス時間を徐々に変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図８に示す。
【００６６】
図８に示すように、表示切り替え前の画像濃度を基準に、表示濃度はパルス電圧のパルス時間に応じて変化していくことがわかる。従って、パルス電圧のパルス時間を任意に変えることによって、表示切り替え前の画像濃度に拘わらず表示濃度を制御することができる。
【００６７】
但し、図８からわかるように、表示切り替え前の画像濃度を基準とするため、表示切り替え前の画像濃度に応じて印加するパルス電圧のパルス時間を決定する必要がある。
【００６８】
なお、各パルス時間に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で最大０．１３程度であり、特に表示切り替え前の画像濃度付近でばらつきが目立った。従って、パルス電圧のパルス時間を任意に変えることによって、表示切り替え前の画像濃度に拘わらず表示濃度を制御することができるが、表示切り替え前の画像濃度の影響を若干受け、濃度のばらつきが若干大きくなる。
【００６９】
これに対し、表示切り替え前の画像を予め同一濃度にしておくことによって、表示切り替え前の画像濃度の影響を、その画像濃度近辺の表示部のみに抑えることができる。特に第３実施形態のように、表示切り替え前の画像のどちらか一方の色の飽和濃度に予め切り替えておくことによって、表示切り替え前の画像濃度の影響をなくすことができる。また、表示切り替え前の画像を予め同一濃度にしておくことによって、画像濃度信号に応じて印加するパルス電圧のパルス時間の決定を容易に行うことができる。
［第５実施形態］
続いて、第５実施形態に係る画像表示装置について説明する。第５実施形態に係る画像表示装置では、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示基板１２Ａ面を白にした。このとき画像濃度は約０．３であった。次いで、この表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖ、パルス時間１ｍｓｅｃのパルス電圧を印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び白にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに電圧値−４００Ｖ、パルス時間１ｍｓｅｃのパルス電圧を印加する繰返し印加回数を変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００７０】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板１２Ａ面を黒にした。このとき画像濃度は約１．６であった。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖ、パルス時間１ｍｓｅｃのパルス電圧を１回印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び黒にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに電圧値＋４００Ｖ、パルス時間１ｍｓｅｃのパルス電圧を印加する繰返し印加回数を変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図９に示す。
【００７１】
また、第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示基板１２Ａ面を白にした。このとき画像濃度は約０．３であった。次いで、この表示基板１２Ａの電極１８Ａに−２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を１回印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示基板１２Ａ面を再び白とし、表示基板１２Ａの電極１８Ａに電圧値−２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を印加する繰返し印加回数を変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００７２】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板１２Ａ面を黒にした。このとき画像濃度は約１．６であった。次いでこの表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を１回印加して表示の切り替えを行い、画像濃度を同様に測定した。その後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに電圧値＋２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を印加する繰返し印加回数を変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図１０に示す。
【００７３】
図９及び図１０に示すように、印加したパルス電圧の繰返し印加回数に応じて表示濃度が変化していることがわかる。従って、印加するパルス電圧の繰返し印加回数を変えることによって表示濃度を制御することができ、画素毎に階調表示を行うことができる。また、パルス電圧の電圧値を小さくすると、表示コントラストは低下するものの、繰返し印加回数に対する表示濃度カーブの傾きが緩やかになり、階調を表示しやすくなることがわかる。
【００７４】
なお、パルス電圧を繰返し印加したときの繰返し印加回数に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で０．１以下であった。また、パルス電圧の電圧値を±２００Ｖにした方では、繰返し印加回数が少ない領域（１〜３回の繰返し回数）で濃度ばらつきが若干目立った。
［第６実施形態］
続いて、第６実施形態に係る画像表示装置について説明する。第６実施形態に係る画像表示装置は、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−１４０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約０．８にした。次いで表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を１回印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、さらに−１４０Ｖのパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示切り替え前の画像濃度を約０．８にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに電圧値＋２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を印加する繰返し印加回数を変えながら、上記手順を繰返し行った。
【００７５】
また同様に、表示切り替え前の画像濃度を約０．８にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を印加して表示の切り替えを行い、表示濃度を測定した。その後、再び表示切り替え前の画像濃度を約０．８にした後、表示基板１２Ａの電極１８Ａに電圧値−２００Ｖ、パルス時間２ｍｓｅｃのパルス電圧を印加する繰返し印加回数を変えながら、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図１１に示す。
【００７６】
図１１に示すように、表示切り替え前の画像濃度を基準に、表示濃度はパルス電圧の繰返し回数に応じて変化していくことがわかる。従って、パルス電圧の繰返し印加回数を任意に変えることによって、表示切り替え前の画像濃度に拘わらず表示濃度を制御することができる。
【００７７】
但し、図１１からわかるように、表示切り替え前の画像濃度を基準とするため、表示切り替え前の画像濃度に応じて印加するパルス電圧の繰返し回数を決定する必要がある。
【００７８】
なお、パルス電圧を繰返し印加したときの繰返し回数に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で約０．１５程度あり、特に表示切り替え前の画像濃度付近でばらつきが目立った。従って、パルス電圧の繰返し印加回数を任意に変えることによって、表示切り替え前の画像濃度に拘わらず表示濃度を制御することができるが、表示切り替え前の画像濃度の影響を若干受け、濃度のばらつきが若干大きくなる。
【００７９】
これに対し、表示切り替え前の画像を予め同一濃度にしておくことによって、表示切り替え前の画像濃度の影響を、その画像濃度近辺の表示部のみに抑えることができる。特に第５実施形態のように、表示切り替え前の画像をどちらか一方の色の飽和濃度に予め切り替えておくことによって、表示切り替え前の画像濃度信号に応じて印加するパルス電圧の繰返し印加回数の決定を容易に行うことができる。
［第７実施形態］
続いて、第７実施形態に係る画像表示装置について説明する。第７実施形態に係る画像表示装置は、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加して、表示基板１２Ａ面を白にした。このとき画像濃度は約０．３であった。次いで、表示濃度が０．６になるまでは第３実施形態で説明したパルス電圧（−４００Ｖのパルス電圧のパルス時間を任意に変えたもの）を表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加して階調表示を行い、それ以上の画像濃度を表示する場合は、第１実施形態で説明したパルス電圧（パルス時間４０ｍｓｅｃで一定とし、負のパルス電圧値を任意に変えたもの）を表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加して階調表示を行った。
【００８０】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−４００Ｖの電圧を４０ｍｓｅｃ印加し、表示切り替え前の表示基板１２Ａ面を黒にした。このとき画像濃度は約１．６であった。次いで、表示濃度が１．３になるまでは第３実施形態で説明したパルス電圧（＋４００Ｖのパルス電圧のパルス時間を任意に変えたもの）を表示基板１２Ａに電極１８Ａに印加して階調表示を行い、それ以下の画像濃度を表示する場合は、第１実施形態で説明したパルス電圧（パルス時間を４０ｍｓｅｃで一定とし、正のパルス電圧値を任意に変えたもの）を表示基板１２Ａの電極１８Ａに印加して階調表示を行った。
【００８１】
これによれば、低濃度領域あるいは高濃度領域では第３実施形態と同様の電圧印加方法によって、第１実施形態でみられたような濃度のばらつきが解消され、中濃度領域以上では第１実施形態と同様の電圧印加方法によって良好な階調表示を行うことができる。
【００８２】
このように、印加するパルス電圧の電圧値、パルス時間、繰返し印加回数の少なくとも２種類以上を任意に制御することによって、各パルス電圧印加方法による画像表示の階調特性が良好な部分を組合せることができ、表示濃度のばらつきを抑え、階調性を向上させることができる。
［第８実施形態］
続いて、第８実施形態に係る画像表示装置について説明する。第８実施形態に係る画像表示装置は、上述の第１実施形態で説明した表示媒体１０を用いて、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧と、−２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧を交互に３回づつ連続して印加した直後に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに正のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示を切替え、画像濃度を測定した。次いで、表示基板１２Ａの電極１８Ａに＋２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧と、−２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧を交互に３回づつ連続して印加した直後に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに正のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら印加し、上記手順を繰返した。
【００８３】
また同様に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧と、＋２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧を交互に３回づつ連続して印加した直後に、負のパルス電圧を４０ｍｓｅｃ印加して表示を切替え、画像濃度を測定した。次いで、表示基板１２Ａの電極１８Ａに−２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧と、＋２００Ｖ、パルス幅５ｍｓｅｃのパルス電圧を交互に３回づつ連続して印加した直後に、表示基板１２Ａの電極１８Ａに負のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら印加し、上記手順を繰返し行った。なお、この結果を図１２に示す。
【００８４】
図１２に示すように、表示濃度は、最後に印加したパルス電圧の電圧値に応じて変化していくことがわかる。従って、最後に印加するパルス電圧の電圧値を任意に変えることによって、表示濃度を制御することができ、画素毎に階調表示を行うことができる。
【００８５】
ここで、最後に印加したパルス電圧の各電圧値に対する表示濃度のばらつきは、反射濃度で０．０８以下で、第１実施形態と比べても表示濃度のばらつきが少なくなった。また、第１実施形態でみられた印加電圧−表示濃度カーブの立上り、および立下がり領域での濃度ばらつきもほとんど見られなかった。さらに、第２実施形態や第４実施形態と同様に表示切替え前の画像濃度を変えても、結果は図１１に示した通りであり、表示切替え前の画像濃度の影響はみられなかった。
【００８６】
なお、上記では、切り替える前の画像濃度及び切り替える画像濃度に応じた電界（電圧値、電圧印加時間、及び電圧印加回数の少なくとも１つ）を表示媒体１０に付与することによって、表示媒体で表示する画像の濃度を制御するようにしたが、表示媒体１０中に封入する粒子１４に帯電幅を持たせて、同様に電界を付与することによっても、表示媒体で表示する画像の濃度を制御することが可能である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示媒体に表示する画像の濃度に応じた電界を付与することによって、一つの基板と、該基板間に封入された、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群とを含む表示媒体で表示する画像の濃度を画素毎に制御することができ、階調表示を行うことができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の基本構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【図４】第２実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【図５】第２実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するためのその他の図である。
【図６】第３実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【図７】第３実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するためのその他の図である。
【図８】第４実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【図９】第５実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【図１０】第５実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するためのその他の図である。
【図１１】第６実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【図１２】第８実施形態における画像表示装置の駆動における階調特性を説明するための図である。
【符号の説明】
１０表示媒体
１２基板
１４粒子
１８Ａ、１８Ｂ電極
２２スペーサ
２４電界付与手段

Claims

少なくとも一方が透光性を有すると共に、間の空間に気体が封入され又は該空間が真空に形成された一対の基板と、付与された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、からなり、電界が付与されることにより画像表示を行う表示媒体と、
該表示媒体に表示する画像の濃度に応じた電界を前記表示媒体に付与する電界付与手段と、
を備えた画像表示装置。
前記電界付与手段が、前記電界として表示する画像の濃度に応じて異なる強さの電圧を付与することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記電界付与手段が、前記電界として表示する画像の濃度に応じて異なる時間の電圧を付与することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
前記電界付与手段が、前記電界として表示する画像の濃度に応じて異なる印加回数の電圧を付与することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像表示装置。
前記表示媒体の表示を切り替える際に、前記電界付与手段が、表示する画像の濃度以外の濃度に応じた電界を付与してから表示する画像の濃度に応じた電界を付与することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の画像表示装置。