JP4085565B2 - 画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置に係り、特に、複数の基板間に単位セルが設けられ、該単位セル内に封入され、かつ、帯電特性と色とが異なる少なくとも２種類の粒子により表示を行う画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、繰返し書換え可能な表示媒体として、Ｔｗｉｓｔｉｇ 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】
これら繰返し書換え可能な表示媒体のうち、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、画像のメモリ性に優れているという特徴を有している。
【０００４】
また、電気泳動および磁気泳動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、着色粒子の色と白色液体の色とで画像を形成するものである。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。電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体では、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。
【０００５】
また、Ｔｗｉｓｔｉｇ Ｂａｌｌ Ｄｉｓｐｌａｙは、半面を白に、残りの反面を黒に塗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。
【０００６】
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イ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。
【０００７】
しかしながら、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、表示面を紙のよう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る。
【０００８】
また、電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体では、白色液体による自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。したがって、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る。
【０００９】
さらに、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ラフに取り扱った場合、白色液体が表示媒体から漏出するおそれがある。
【００１０】
Ｔｗｉｓｔｉｇ Ｂａｌｌ Ｄｉｓｐｌａｙ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込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、自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る。さらに、粒子サイズは画素サイズよりも小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り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もある。
【００１１】
そのため、上記のような問題点を解決するための新規な表示媒体として、トナー（粒子）を用いた表示媒体が幾つか提案されている（Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ，'９９論文集，ｐ２４９‐ｐ２５２、Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ，'９９ ｆａｌｌ予稿集，ｐ１０‐ｐ１３）。
【００１２】
これらの表示媒体は、透明な表示基板と、これと微小間隙をもって対向する背面基板との間に、色および帯電特性が異なる２種類の粒子群（トナー）を封入した構成となっており、これらの基板間に画像情報に応じて電界を印加することにより、表示基板に任意の色の粒子を付着させて、画像表示を行うものである。
【００１３】
このトナーを用いた粒子表示媒体によれば、電界が作用しない限りトナーは移動しないため、表示のメモリ性を有し、また画像表示媒体が全て固体で構成されているため、液漏れの問題も発生しない。そして、白と黒の表示を原理的に１００％切り替えることができるため、コントラストの高い鮮明な画像表示を行うことが可能である。さらに、隠蔽性の高い粒子を使用することによって、高い表示コントラストの２色画像（例えば白黒画像）を表示することができる。なお、以下ではトナーを用いた表示媒体を、単に画像表示媒体と称する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像表示媒体で多色表示を行うためには、図１９に示すように、表示媒体の内部を複数の単位セルより構成し、各単位セル毎に色の異なる粒子を封入して、幾つかの隣接する単位セルで一つの色を表現するような方法をとらざるを得ない。
【００１５】
例えば、図１９では、白粒子とＭａｇｅｎｔａ粒子とを組合わせて封入した単位セル、白粒子とＹｅｌｌｏｗ粒子とを組合わせて封入した単位セル、白粒子とＣｙａｎ粒子とを組合わせて封入した単位セルという３種類の単位セルに順序正しく封入し、図２０に示すように、隣り合う３つの単位セルで一つの画素の色を表現している。
【００１６】
図２０に示したように、白表示はすべての単位セルの表示面側に白粒子を集め、黒表示はすべての単位セルの表示面側に着色粒子を集め、Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙｅｌｌｏｗ，Ｃｙａｎはそれぞれ対応する色の着色粒子が封入されている単位セルの表示面側に着色粒子を集めると共にその他の単位セルは白表示させ、Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅ、Ｇｒｅｅｎの表示は、それぞれ図２０に示したように各セル内の着色粒子の組合わせと成るように各単位セルの着色粒子を駆動させて、多色画像を表示する（但し、図２０において、Ｗ＝Ｗｉｔｅ，Ｍ＝Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙ＝Ｙｅｌｌｏｗ，Ｃ＝Ｃｙａｎ）。
【００１７】
しかしながらこの方法では、複数のセルで一つの画素の色を表現するため、解像度の低下を招いてしまい、特に文字品質を劣化させてしまう。また、表示の解像度を維持するには、単位セル当たりの表示面積が小さい微細な単位セルとしなければならず、このような微細な単位セルは、製造自体が難しいのと、製造できても製造効率が悪く、製造コストの上昇を避けられない。また、同じ面積内に多くの単位セルが形成されることとなるため、各単位セルを駆動するための駆動回路に負担がかかる。そのため、高性能の駆動回路が必要となり駆動回路の高コスト化が避けられないという問題もある。
【００１８】
更に、図１９および図２０に示した例では黒表示が灰色味を帯びてしまい、表示品質が低下してしまうという問題もある。なお、封入する着色粒子の色の組み合わせを前記した例と変えても、解像度の低下による文字品質の劣化、白と黒のコントラスト低下による表示品質の劣化など、根本的な問題は変わらない。
【００１９】
ところで、従来の画像表示媒体は完全に反射型の表示媒体であるため、夜間や周囲が暗いところでは視認性が極端に落ち、照明が必要になる。しかしながら画像表示媒体に使用する粒子は、隠蔽性が高いことが要求されるため、液晶のようなバックライト方式を採用することができない。このため、画像表示媒体はフロントライト方式に限定されてしまい、表示媒体としての表現能力および応用形態が限定されてしまうという課題がある。
【００２０】
以上のことから、本発明は、解像度の低下を招くことなく、あるいは解像度の低下を抑えて多色表示を行うことの可能な画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。また、品質の高い多色表示を行うことの可能な画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置提供することを目的とする。さらに、バックライト方式が採用可能な画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像表示媒体の駆動方法では、少なくとも表示側が透明で、かつ、対向して配置された複数の基板と、該各基板間に画定された単位セルと、該単位セル内に封入され、色及び帯電特性が異なる少なくとも２種類の粒子群と、を備えた画像表示媒体に対し、前記単位セル内への電圧の印加によって発生した電界により、表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１つの粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して色表示を行うと共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させることにより前記単位セルを透明化して透明化表示を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の画像表示装置は、少なくとも表示側が透明で、かつ、対向して配置された複数の基板と、前記各複数の基板間に設けられ、単位セルを画定する支持部材と、前記単位セル内に封入されると共に、色及び帯電特性が異なり、かつ、印加された電界に応じて前記基板間を互いに逆方向に移動する少なくとも２種類の粒子群と、前記複数の基板の対向する基板間に設けられて前記単位セル内に電界を形成する一対の電極と、前記少なくとも２種類の粒子群のうち、印加された電界により表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも１種類の粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して、前記少なくとも一方の粒子群の色により色表示が行われるように制御すると共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧を印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させ、前記単位セルを透明化して透明化表示が行われるように制御する表示制御手段と、を備えている。
【００２３】
本発明では、単位セル内に封入した少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１種類を透明な表示側基板に移動させて、透明な表示基板に色を表示させると共に、表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１つの粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧よりも大きな電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させて単位セル内を透明化して透明化表示を行う。
【００２４】
本発明者らは、単位セル内に封入した少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１種類を透明な表示側基板に移動させて、透明な表示基板に色を表示させるという画像表示装置の粒子の駆動実験を繰り返すうちに、色表示の飽和濃度が得られる粒子駆動電圧値（以下、飽和電圧と称す（図３参照）。）よりもさらに粒子駆動電圧値を絶対値で大きくすると、封入した粒子が凝集し、表示面で占める面積比率が非常に小さくなり、結果として見かけ上単位セル内が透明化して単位セルの背面側が表示面に映るようになることを見出した。
【００２５】
また、封入した粒子の凝集について、実験を重ねていくうちに、凝集時に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を、粒子群の色により色表示が行う際に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高くすると、粒子群が凝集して単位セルが透明化するまでの時間が短くなることを見出した（図６参照）。
【００２６】
更に、粒子群が凝集して単位セルが透明化した状態から粒子群を解離させる際に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を、粒子群の色により色表示が行う際に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高くすると、粒子群が解離して単位セル内に分散するまでの時間が短くなることを見出した（図７参照）。
【００２７】
これらのことから、本発明では、前記透明化表示を行う際に、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの繰返し周波数よりも高い繰返し周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴としている。これにより、色表示状態から透明化表示状態への切り替えを速やかに行うことができる。
【００２８】
また、前記透明化表示を解除する際に、前記粒子群を凝集させる電圧値よりも小さく、かつ、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの繰返し周波数よりも高い繰返し周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴としている。これにより、透明化表示状態から色表示状態への切り替えを速やかに行うことができる。
【００２９】
さらに、前記透明化表示を行うと、単位セル内の内面が表示側から確認できるようになるので、一方の基板の色を、前記少なくとも２種類の粒子群のいずれとも異なる色として、粒子の色と基板の色との３色で表示を行うように構成することができる。また、３つ以上の基板を対向して積層配置し、各基板間に設けられると共に積層された複数の単位セルを１つの表示セルとした構成では、複数の単位セル内に封入された粒子の色と基板の色とで多色表示を行うことができる。
【００３０】
さらに、同じ層内に複数形成された複数の単位セルで、１つの色を表示するように構成したり、３つ以上の基板を対向して積層配置し、各基板間に設けられると共に積層された複数の単位セルを１つの表示セルとした構成では、複数の表示セルで１つの色を表示するように構成できる。
【００３１】
さらに、すべての基板を透明基板とし、背面側の基板の背面に、、表示側の基板に向かって光を照射する光照射手段を備えることにより、透明化表示状態の単位セルから光が透過するので、周囲環境が暗い場合であっても明瞭な画像表示が行えると共に、コントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
第１の実施形態に係る画像表示装置は、図１に示すように、画像表示部１０及び電圧制御部１２とから構成されている。画像表示部１０は、画像表示面を形成する透明な表示基板２０と背面基板２３との間に、透明な表面コート層２４が形成された表示側電極２２、スペーサ２６、表面コート層２８が形成された背面側電極２５が順に形成された構成である。
【００３３】
なお、画像表示部１０は、本発明の画像表示媒体に相当し、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３は本発明の基板に相当し、電圧制御部１２は本発明の表示制御手段に相当する。
【００３４】
本第１の実施の形態では、表示基板２０として、例えば、縦×横×厚さ＝５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．１ｍｍの透明なＩＴＯ付き７０５９ガラス基板を使用した。表示基板２０の単位セル１１側の表面には、透明な電極材料で形成された表示側電極２２が形成されている。この表示側電極２２には、電圧制御部１２が接続されている。
【００３５】
スペーサ２６は、単位セル１１を画定しており、ここでは、単位セル１１は、例えば、５０×５０×０．３ｍｍのシリコンゴムシートの中央部を、例えば、２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形に切り抜いて形成した空間より構成されている。この単位セル１１内には、着色粒子（黒粒子）４０および白粒子４２とが封入されている。
【００３６】
また、背面基板２３としては、例えば、縦×横×厚さ＝５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍのエポキシ基板より構成されている。背面基板２３の単位セル１１側には接地状態とされた背面側電極２５が設けられ、さらに背面側電極２５の単位セル１１側の表面には、厚さ５μｍの透明なポリカーボネート樹脂層からなる表面コート層２８が形成されている。
【００３７】
単位セル１１内に封入される白粒子４２としては、ここでは、イソプロピルトリメ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−ホワイト）を用い、黒粒子４０としては、アミノプロピルトリメトキシシラン処理したアエロジルＡ１３０微粉末を、重量比１００対０．２の割合で混合した体積平均粒径２０μｍのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレー卜の球状黒粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラック）を用いている。
【００３８】
本第１の実施の形態では、単位セル１１内には、上述した白粒子４２と黒粒子４０とを重量比２対１の割合で混合した混合粒子を、単位セル１１の体積に対して１０％程度の量を封入している。なお、本実施の形態では、白粒子４２は負に帯電し、黒粒子４０は正に帯電する。
【００３９】
ここでは、画像表示部１０は、背面側電極２５及び表面コート層２８が形成された背面基板２３上に、単位セル領域が繰り抜かれたスペーサ２６を配置し、単位セル１１の体積に対して１０％程度の量の混合粒子をスクリーンを通して均一に単位セル１１内に振るい落とした後、表面コート層２４及び表示側電極２２が形成された表示基板２０を、表面コート層２４側を単位セル１１側にして配置し、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と両基板とを密着させることにより形成されたものとする。
【００４０】
このようにして得られた画像表示部１０において、背面基板２３側に設けられた背面側電極２５を接地し、表示基板２０に設けられた表示側電極２２と接続する電圧制御部１２により印加電圧を制御することにより、発生した電界により単位セル１１内の粒子を移動させて表示を行う。
【００４１】
例えば、電圧制御部１２により、表示側電極２２に正の、例えば、＋３５０Ｖ程度の直流電圧を印加すると、単位セル１１内に発生した電界の作用により、図２（Ａ）に示すように、背面基板２３側の負に帯電する白粒子４２が表示基板２０側へ移動し、正に帯電する黒粒子４０は、静電気的に背面基板２３側に吸引される。
【００４２】
このため、表示基板２０には白粒子４２のみが均一に付着し、良好な白表示（例えば、反射濃度≦０．３）が達成される。この際、逆極性に帯電した黒粒子４０が表示基板２０側に微小量存在していても、白粒子４２の量に比較して量が少ないため表示画像への影響はほとんど見られない。
【００４３】
次に、電圧制御部１２により、表示側電極２２に、例えば、−３５０Ｖ程度の負の直流電圧を印加すると、単位セル１１内に発生した電界の作用により、図２（Ｂ）に示すように、背面基板２３側の正に帯電する黒粒子４０が表示基板２０側へ移動し、負に帯電する白粒子４２は、静電気的に背面基板２３側に吸引される。
【００４４】
このため、表示基板２０には黒粒子４０のみが均一に付着し、良好な黒表示（例えば、反射濃度≧１．６）が達成される。この際、逆極性に帯電した白粒子４２が表示基板２０側に微小量存在していても、黒粒子４０の量に比較して量が少ないため表示画像への影響はほとんど見られない。
【００４５】
このように、第１の実施の形態では、良好な白表示と、濃度の高い黒表示とを実現することができ、コントラストの高い鮮明な表示を実現できる。
【００４６】
ここで、図３に、本実施例における電圧値と表示濃度（反射濃度をＸ‐Ｒｉｔｅ４０４(商品名；Ｘ‐Ｒｉｔｅ社製)で測定）の関係を示す。なお、ここでは、白粒子４２又は黒粒子４０を単位セル１１内で移動させるための粒子駆動電圧パルスは、図４に示したように単純な矩形波パルスとし、パルス印加時間は２０ｍｓｅｃとした。
【００４７】
図３に示すように、電圧値が＋３５０Ｖ程度で白粒子４２による白色濃度がほぼ飽和し、−３５０Ｖ程度で黒粒子４０による黒色濃度がほぼ飽和した。従って、従来の粒子表示媒体の粒子駆動方法では、この飽和濃度が得られる電圧値付近の印加電圧パルスで粒子駆動を行い、高い表示コントラストを実現している。
【００４８】
また、本第１の実施の形態の構成の画像表示装置では、電圧値が±４５０Ｖを超えると粒子が凝集し始める。例えば、電圧値が±５００Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、例えば、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）すると、完全に粒子が幾つかの塊になり、見かけ上単位セル内が透明化した。この状態を模式的に図５に示す。
【００４９】
このとき、粒子による表示基板面の被覆面積率は１０％程度であり、また、背面基板面の粒子被覆面積率も同様に１０％程度であるので、表示面側から背面基板の内面がはっきりと確認できる。
【００５０】
また、例えば、電圧値が±５００Ｖの粒子駆動電圧パルスを繰返し印加して見かけ上単位セル内を透明化した状態において、電圧値を±３５０Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、例えば、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）すると、粒子の凝集が徐々に解かれ、粒子が凝集する前の均一に分散した状態となる。
【００５１】
また、確認のため、再び電圧制御部１２により、表示側電極２２に正の直流電圧を印加して白粒子４２による白色表示が行えるかを確認したところ、凝集前と同様に良好な白色表示を行うことができた。また、表示側電極２２に負の直流電圧を印加して黒粒子４０による黒色表示が行えるかも確認したところ、凝集前と同様に良好な黒表示を行うことができた。
【００５２】
これらのことから、前記した過電圧印加による粒子の凝集作用、および通常レベルの印加電圧による色表示の作用は、良好な可逆性を有していることが確認された。
【００５３】
したがって、本第１の実施の形態の電圧制御部１２は、外部から入力される指示に基づいて、白粒子４２を表示基板２２側に移動させて白表示を行うための粒子駆動電圧パルスと、黒粒子４０を表示基板２２側に移動させて黒表示を行うための粒子駆動電圧パルスと、白粒子４２と黒粒子４０とを凝集させて単位セルを見かけ上透明化するための粒子駆動電圧パルスと、をそれぞれ印加する。
【００５４】
このように本第１の実施の形態では、１つの単位セルで良好な白表示、黒粒子及び背面基板２３の内面の色表示の３種類の色を表現することが可能であり、解像度の低下を招くことなく多色表示を行うことができる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の画像表示装置は、上述した第１の実施の形態の画像表示装置の応用例であり、異なる個所だけ説明する。
【００５６】
上述した第１の実施の形態の画像表示装置において、白表示に切り換えるために掛かる時間及び黒表示に切り換えるために掛かる時間は、それぞれ殆ど瞬時であるが、透明化するために粒子を凝集する時間は、例えば、±５００Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）した場合、５ｓｅｃ掛かる。
【００５７】
画像の表示間切り換え時間は、白表示切り換え時、黒表示切り換え時、及び透明化表示切り換え時の３種類それぞれに大きく差があるのは好ましくないため、本第２の実施の形態では、単位セル内の粒子を凝集させて透明化する際に、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高く設定している。
【００５８】
図６に示すように、透明化表示に切り換える時に、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数が高くなれば、粒子が凝集するまでにかかる時間が短くなる。なお、ここでは、粒子駆動電圧パルスは、±５００Ｖの矩形パルスとし、Ｄｕｔｙ比は５０％とする。
【００５９】
図６から明らかなように、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高くすることにより、粒子同士を十分に凝集させるために必要な時間を大幅に縮小することができ、白表示の応答性、黒表示の応答性及び粒子凝集の応答性の差を小さくすることができる。
【００６０】
また、凝集した粒子を解離させて元の均一化表示 (黒粒子４０と白粒子４２とが単位セル１１内に分散した状態)に戻すために掛かる時間は、例えば、±３５０Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）した場合、３ｓｅｃ掛かる。これも、白表示に切り換えるためにかかる時間及び黒表示に切り換えるために掛かる時間に比べて長い。
【００６１】
第２の実施の形態では、透明化表示から均一化表示に切り換えるために掛かる時間と白表示に切り換えるために掛かる時間及び黒表示に切り換えるために掛かる時間との差をなくすように、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高く設定している。
【００６２】
図７に示すように、凝集した粒子を解離させる場合も、粒子を凝集させる場合と同様に、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数が高くなれば、粒子が凝集状態から解離して単位セル１１内に分散するまでにかる時間が短くなる。なお、この時の粒子駆動電圧パルスは、±３５０Ｖの矩形パルスとし、印加時間と非印加時間を同じとし、Ｄｕｔｙ比は５０％とする。
【００６３】
図７から明らかなように、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高くすることにより、粒子が凝集状態から解離して単位セル１１内に分散するのに必要な時間を大幅に縮小することができ、白表示の応答性、黒表示の応答性及び粒子解離の応答性の差を小さくすることができる。
【００６４】
なお、本実施例で説明した粒子駆動電圧パルスの電圧値、パルス形状、パルス時間、およびＤｕｔｙ比はあくまでも一例であり、使用する粒子、基板、装置、使用用途などに応じて、適宜選択できる。
【００６５】
(第３の実施の形態)
第３の実施の形態の画像表示装置は、上述した第１の実施の形態の画像表示装置の応用例であり、異なる個所だけ説明する。
【００６６】
図８に示すように、第３の実施の形態の画像表示装置は、画像表示部１０の背面基板２３の表面に形成された背面側電極２５と、表面コート層２８との間に、例えば、Ｙｅｌｌｏｗに着色した厚み約５μｍの樹脂層２７が設けられた構成である。
【００６７】
この樹脂層２７は、単位セル１１内に封入された２種類の粒子のいずれとも異なる色であるため、上述した第１の実施の形態又は第２の実施の形態で説明したように、粒子駆動電圧パルスを印加して、２種類の粒子を凝集させると、単位セル１１内がほぼ透明化されて単位セル１１内面の樹脂層２７の色（ここでは黄色）が表示面領域に反映される。
【００６８】
樹脂層２７の色は、本第３の実施の形態では、Ｙｅｌｌｏｗとしたが、例えば、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎなどの対応する単位セル内に封入された粒子の色と異なる色であればよく、単位セル内に封入された粒子の色が第１の実施の形態のように、白と黒とした場合、紙のような白表示と、濃度の高い黒表示と、樹脂層２７の色を反映した色表示との３種類の色を１つの単位セルで表示することができる。
【００６９】
なお、Ｍａｇｅｎｔａに着色した樹脂層２７を形成すれば、白表示、黒表示、Ｍａｇｅｎｔａ表示の３色表示を、またＣｙａｎに着色した樹脂層２７を形成すれば、白表示、黒表示、Ｃｙａｎ表示の３色表示を行うことが可能である。
【００７０】
このように、本第３の実施の形態では、２種類の粒子による白黒表示に加え、背面基板２３によるＹｅｌｌｏｗ表示の計３色の表示を一つの単位セルで行うことができる。
【００７１】
ここで、図９に示すように、表示基板２０と背面基板２３との間に、複数の単位セル１１1〜１１n（但し、ｎは正の整数）を並べて形成し、各単位セルのそれぞれに、Ｙｅｌｌｏｗに着色した樹脂層２７ａ、Ｍａｇｅｎｔａに着色した樹脂層２７ｂ、Ｃｙａｎに着色した樹脂層２７ｃを形成した。なお、図９では、電圧制御部１２の図示は省略するが、電圧制御部１２は、それぞれの単位セル１１1〜１１nごとに設けられた表示側電極２２の電圧制御をそれぞれ独立して行っている。
【００７２】
これら３色の樹脂層の配置は、例えば、図１０に示すように、それぞれ３色を１単位として規則的に配置し、例えば、図１０中点線で囲んだ３つの単位セルを一つの画素に対応させることによって、多色表示を行うことができる。このとき、多色表示時の解像度は単位セル数の１／３の解像度となるが、文字画像を中心とした白黒画像表示は、１つのセルで一つの画素を形成することができるため、単位セル数に対応した解像度の表示を行うことができる。
【００７３】
また、色表示において３つの単位セルのうちの１つの単位セルの樹脂層２７の色が表示されるようにし、その他の２つの単位セルの色の白黒表示を任意に切り換えることにより、色の明るさを変化させることができる。
【００７４】
例えば、図１１に示すように、Ｍａｇｅｎｔａに着色した樹脂層２７ｂを備えた単位セルの粒子を、外側電極３０ｂ上に集合させてＭａｇｅｎｔａを表示させ、その他の２つの単位セルを白色表示させると，明るいＭａｇｅｎｔａ表示となり、その他の２つの単位セルを黒色表示させると，暗いＭａｇｅｎｔａ表示となり、その他の２つの単位セルの一方を白色表示、他方を黒表示させると、樹脂層２７ｂの色が反映された通常のＭａｇｅｎｔａ表示となる。
【００７５】
また、白黒粒子を使わず、例えばＭａｇｅｎｔａ粒子とＣｙａｎ粒子を使用し、背面基板の内面にＹｅｌｌｏｗに着色した樹脂層２７を形成すれば、一画素でＹＭＣの三色（色の三原色）を表示することができる。もちろん、Ｙｅｌｌｏｗ粒子とＭａｇｅｎｔａ粒子を使用し、樹脂層２７をＣｙａｎに着色した構成としたり、Ｙｅｌｌｏｗ粒子とＣｙａｎ粒子を使用して、樹脂層２７をＭａｇｅｎｔａに着色した構成とするなど、色の組み合わせを自由に変更することは可能である。
【００７６】
また、使用する色は、ＹＭＣの三色（色の三原色）に限らず、目的に応じて適宜変更できる。例えば、白黒粒子を封入した複数の単位セルを並べた構成の画像表示部１０において、樹脂層２７をＲｅｄに着色した単位セル、Ｇｒｅｅｎに着色した単位セル、Ｂｌｕｅに着色した単位セルというように、光の三原色に対応する色の３種類のセルを規則的に併置しても、多色表示を行うことができる。
【００７７】
また、白黒粒子を使わず、例えばＲｅｄ粒子とＢｌｕｅ粒子を使用し、背面基板の内面にＧｒｅｅｎに着色した樹脂層を形成すれば、一画素でＲ，Ｇ，Ｂの三色（光の三原色）を表示することができる。
【００７８】
また、これ以外にも、必要に応じて他の任意の着色粒子を組合せたり、背面基板２３の内面を任意の色に設定することもできる。
【００７９】
なお、樹脂層２７としては、ポリカーボネートやポリエチレン、ポリスチレン、ビニールなどに所望の色の顔料や染料を分散したものを使用することができる。また樹脂層２７を設けず、表面コート層２８に所望の顔料や染料を分散することにより着色する構成とすることも可能である。
【００８０】
またＹｅｌｌｏｗや、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎやその他の色の着色粒子としては、透明なポリエステルやポリスチレン、ポリメタクリル酸メタクリレートなどの樹脂に、一般的なＭａｇｅｎｔａ顔料や、Ｙｅｌｌｏｗ顔料、Ｃｙａｎ顔料、および任意の色の顔料を含有させた粒子や、各色の染料を分散させた粒子を使用することができる。なお、粒子の帯電性を安定させるために、例えば、酸化チタンや酸化ケイ素等の帯電制御剤を付加してもよい。
【００８１】
（第４の実施形態）
第４の実施の形態の画像表示装置は、上述した第１の実施の形態の応用例であり、異なる個所だけ説明する。
【００８２】
第４の実施の形態の画像表示装置は、図１２に示すように、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３との両方が透明な材質により構成されると共に、表示基板２０と背面基板２３との間に、単位セルを複数並べて形成した構成である。なお、図１２では、電圧制御部１２の図示は省略するが、電圧制御部１２は、それぞれの単位セル１１1〜１１nごとに設けられた表示側電極２２に対する電圧制御をそれぞれ独立して行っている。
【００８３】
背面基板２３は、表示基板２０と同様にＩＴＯガラス基板より構成され、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を厚さ５μｍに塗布して形成した透明な表面コート層２８が設けられている。
【００８４】
また、背面基板２３の背面側には、所定の画像が描かれた板状部材３０が配置されている。
【００８５】
この構成によれば、複数の単位セル１１1〜１１nのうちの特定の単位セル(例えば、図１２では、１１1、１１3、及び、１１n)に、−３５０Ｖ程度の直流電圧を印加すると、単位セル１１1、１１3、及び、１１n内に発生した電界の作用により、黒粒子４０が表示基板２０側へ移動し、白粒子４２は静電気的に背面基板２３側に吸引され、黒表示状態となる。
【００８６】
また、複数の単位セル１１1〜１１nのうちの特定の単位セル(例えば、図１２では、１１2、及び、１１4)に、電圧値が±５００Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、例えば、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加することにより、見かけ上単位セル内が透明化し、背面基板２３の背面側に配置された板状部材３０の画像の一部が表示基板側から確認可能となる。したがって、画像表示部１０背面側に配置した板状部材３０などの画像や物体の任意の個所を部分的に見せたり隠したりする新規な画像の表示方法を採用することができる。
【００８７】
なお、図１２には図示していないが、複数の単位セル１１1〜１１nのうちの特定の単位セルに、＋３５０Ｖ程度の直流電圧を印加すると、単位セル内に発生した電界の作用により、白粒子４２が表示基板２０側へ移動し、黒粒子４０は静電気的に背面基板２３側に吸引され、白表示状態となる。
【００８８】
したがって、本第４の実施の形態では、黒表示セルと透明化表示セルとの組合せによる画像表示、白表示セルと透明化表示セルとの組合せによる画像表示、さらに、黒表示セルと白表示セルと透明化表示セルとの組合せによる画像表示、の３種類の表示の組合せが可能である。
【００８９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態の画像表示装置は、図１３に示すように、上述した第４の実施の形態の画像表示部１０の背面基板２３の背面側に、板状部材３０の代わりに、発光部４４を設けた構成である。なお、図１３では、電圧制御部１２の図示は省略するが、電圧制御部１２は、それぞれの単位セル１１1〜１１nごとに設けられた表示側電極２２に対する電圧制御をそれぞれ独立して行っている。
【００９０】
すなわち、第５の実施の形態では、図１３に示すように、黒表示する単位セル（例えば、図１３では、１１1、１１3、１１n-1、１１n）と内部の粒子を凝集させて背面基板２３の背面側の模様を映し出す透明なセル（例えば、図１３では、１１2、１１4）を透過した発光部４４からの光とで画像を表示する。このため、黒表示する単位セルと発光部４４からの光を透過させる単位セルとで非常にコントラストの高い白黒表示を行うことができる。
【００９１】
また、このような構成であるため、例えば、光を透過させる単位セルを部分的に形成することで、例えば、第４の実施の形態で説明したように、画像表示部１０発光部４４との間に配置された所定の画像が描かれた板状部材３０や物体の任意の個所を部分的に見せたり隠したりする新規な画像の表示方法を採用することができる。
【００９２】
なお、発光部４４の色を白色光とすることにより、最もコントラストの高い画像表示を行うことができるが、本発明では、バックライトの色は白色光に限定せず、オレンジや緑などの所望の色を適用することができる。この場合も、単位セル内の粒子の色とバックライトの色とのコントラストで画像を表示することができる。このような発光部４４としては、蛍光灯や電球、ＬＥＤなど、種々の発光装置を使用することができる。
【００９３】
なお、単位セルを透明状態とした部位は光を良好に透過させ、白黒表示状態の部位は粒子の隠蔽性が高い（光透過性が低い）ため、発光部４４からの光を透過しない。そのため、バックライト方式で発光型のディスプレイと同様の表示を行うことができる。
【００９４】
したがって、例えば、昼間や周囲が明るい場所においては、スイッチ（光照射手段）などにより発光部４４をオフにして単位セル内の白粒子４２と黒粒子４０とによる反射型の表示方法を採用し、夜間や周囲が暗い場所においては、発光部４４をオンにして発光部４４からの光と、発光部４４からの光を遮蔽する粒子とによる透過型の表示方法を採用することができる。これにより、いかなる周囲の明るさの元でも視認性の高い表示を行うことが可能である。
【００９５】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態の画像表示装置を図１４に示す。この画像表示装置は、上述した第３の実施の形態と第５の実施の形態との応用例であり、第３の実施の形態のように、画像表示部１０の背面基板２３の表面に形成された背面側電極２５と、表面コート層２８との間に、所望の色に着色された樹脂層２７としてＲＧＢカラーフィルタを備えると共に、第５の実施の形態のように、画像表示部１０の背面基板２３の背面側に発光部４４が設けられた構成である。
【００９６】
本第６の実施の形態の画像表示装置によれば、第３の実施の形態と同様に２種類の粒子による白黒表示に加え、背面基板２３に形成したカラーフィルタの色を表示することができる。さらに、第５の実施の形態で説明したように、背面基板２３の背後から光を照射し、カラー画像情報に応じて画像表示部１０の任意の場所を透明化することで、所望のフィルタの色を表示させることにより、バックライト方式によるカラー表示を行うことができる。
【００９７】
図１４では、画像表示部１０の各セルに各色の色フィルタ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）力を規則的に設けている。発光部４４としてはハロゲンランプを使用し、背面基板２３の背後から均一に光照射を行うようにした。そして、例えば、Ｇｒｅｅｎのフィルタが配された単位セルを透明化させて、Ｇｒｅｅｎ光を発生させることによって、Ｇｒｅｅｎの表示を行うことができた。また、例えばＲｅｄとＧｒｅｅｎのフィルタが配された単位セルを同様に透明化させて、Ｒｅｄ光とＧｒｅｅｎ光を発生させることによって、Ｙｅｌｌｏｗの表示を行うことができる。
【００９８】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態に係る画像表示装置は、第１の実施の形態の応用であり、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、２つの単位セル１１ａ、１１ｂを積層して１つの表示セル１３とした構成である。
【００９９】
第７の実施の形態で使用した画像表示部１０は、画像表示面を形成する透明な表示基板２０と背面基板２３との間に、透明な表面コート層２４ａが形成された透明な第１表示側電極２２ａ、第１スペーサ２６ａ、透明な表面コート層２８ａが形成された透明な第１背面側電極２５ａ、透明な中間基板２１、透明な表面コート層２４ｂが形成された透明な第２表示側電極２２ｂ、第２スペーサ２６ｂ、透明な表面コート層２８ｂが形成された透明な第２背面側電極２５ｂが順に形成された構成である。
【０１００】
第１スペーサ２６ａにより画定された第１単位セル１１ａ内には、第１の実施の形態と同様に、黒粒子４０および白粒子４２が封入されている。また、第２スペーサにより画定された第２単位セル１１ｂ内には、第１単位セル１１ａ内に封入された粒子と異なる２種類の着色粒子４１、４３が封入されている。
【０１０１】
２種類の着色粒子４１、４３は、透明なポリエステルやポリスチレン、ポリメタクリル酸メタクリレートなどの樹脂に、一般的なＭａｇｅｎｔａ顔料や、Ｙｅｌｌｏｗ顔料、Ｃｙａｎ顔料、Ｒｅｄ顔料、Ｇｒｅｅｎ顔料、Ｂｌｕｅ顔料などの任意の顔料や、あるいは任意の色の染料を含有させた粒子を使用することができ、これらの着色粒子から任意の２種類を選択できる。もちろん、必要に応じてその他の色の着色粒子を使用することもできる。また、粒子の帯電性を安定させるために、例えば、酸化チタンや酸化ケイ素のような帯電制御剤を付加してもよい。なお、本第７の実施の形態では、正に帯電する着色粒子を第１着色粒子４１、負に帯電する着色粒子を第２着色粒子４３とする。
【０１０２】
本第７の実施の形態では、第１表示側電極２２ａに、例えば、＋３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると、図１５（Ａ）に示すように、負に帯電する白粒子４２が表示基板２０側に移動し、正に帯電する黒粒子４０は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には白粒子４２のみが均一に付着し、良好な白表示（反射濃度≦０．３）が達成される。
【０１０３】
また、逆に、第１表示側電極２２ａに、例えば、−３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると、正に帯電する黒粒子４０が表示基板２０側に移動し、負に帯電する白粒子４２は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には黒粒子４０のみが均一に付着し、良好な黒表示（反射濃度≧１．５）が達成される。
【０１０４】
なお、このとき、第２単位セル１１ｂ内の粒子の状態がどのような状態であっても、第１単位セル１１ａ内の粒子の色が表示基板に表示されるので、第２背面側電極２５ａの内側電極３０ａと外側電極３０ｂとに電圧を印加する必要はない。
【０１０５】
また、第１表示側電極２２ａに電圧値が±５００Ｖの粒子駆動電圧パルスを繰返し印加すると、図１５（Ｂ）に示すように、第１単位セル１１ａ内の粒子が凝集して、第１単位セル１１ａが見かけ上透明化する。これにより、第１単位セル１１ａの下層に設けられた第２単位セル１１ｂの色が表示される。
【０１０６】
このとき、第２表示側電極２２ａに、例えば、−３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると、第１着色粒子４１が表示基板２０側に移動し、負に帯電する第２着色粒子４３は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には第１着色粒子４１のみが均一に付着し、第１着色粒子４１の色が表示されることになる。
【０１０７】
また、逆に、第１表示側電極２２ａに、例えば、＋３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると負に帯電する第２着色粒子４３が表示基板２０側に移動し、正に帯電する第１着色粒子４１は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には第２着色粒子４３のみが均一に付着し、第２着色粒子４３の色が表示されることになる。
【０１０８】
このように、本第７の実施の形態の画像表示装置では、第１の単位セルと第２の単位セルとが積層されてなる１つの積層セルにおいて、第１の単位セル内の２種類の粒子による色表示、及び、第２の単位セル内の２種類の粒子による色表示の合計４色の色表示が可能であり、より表現豊かで高解像度の多色表示を行うことができる。
【０１０９】
なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、第２背面側電極２５ｂと、表面コート層２８ｂとの間に、着色した樹脂層２７を設けることで、１つの積層セルに対応する表示領域において、第１の単位セル内の２種類の粒子による色表示、第２の単位セル内の２種類の粒子による色表示、及び図１６（Ｂ）に示すように、着色した樹脂層２７による色表示の合計５色の色表示を行うことができ、更に表現豊かな多色表示を行うことができる。
【０１１０】
第１の単位セル内の２種類の粒子、第２の単位セル内の２種類の粒子及び着色した樹脂層２７の色は、特に限定しないが、好ましくは、全ての色が異なるように第１の単位セル内の２種類の粒子、第２の単位セル内の２種類の粒子及び着色した樹脂層２７の色を設定するとよい。例えば、第１の単位セル内の２種類の粒子を白粒子と黒粒子とし、第２の単位セル内の２種類の粒子と着色した樹脂層２７の３種類の色を色の三原色であるＹｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎの３種類の色としたり、光の三原色であるＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３種類の色とすることにより、高解像度で多彩な多色表示を行うことができる。
【０１１１】
また、第４の実施の形態の画像表示装置と同様に、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３との両方が透明な材質により構成すると共に、表示基板２０と背面基板２３との間に、表示セル１３1〜１３m（但し、ｍは正の整数）を複数並べて形成することにより、多彩な多色表示を行えることに加えて、背面基板２３の背面側の模様が表示基板２０側から見ることが可能である。
【０１１２】
このような構成とすることにより、第１の単位セル内の２種類の粒子、第２の単位セル内の２種類の粒子とで、４色の色表示又は、着色した樹脂層２７を設けた場合は５色の色表示を行えると共に、画像表示部１０背面側に配置した画像や物体の任意の個所を部分的に見せたり隠したりする新規な画像の表示方法を採用することができる。
【０１１３】
また、図１７に示すように、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３との両方が透明な材質により構成すると共に、表示基板２０と背面基板２３との間に、表示セル１３1〜１３m（但し、ｍは正の整数）を複数並べて形成し、さらに、背面基板２３の背面側に発光部４４を設け、光を透過させる透明化した表示セル１３を部分的に形成させることで、多彩な多色表示を行えることに加えて、発光部４４からの光を表示面側に導いて、コントラストが高く、高解像度の多色表示を行うことができる。
【０１１４】
例えば、第１表示セル１３1では第１単位セル内の黒粒子４０及び白粒子４２は凝集状態とされて第１単位セル内が透明化されると共に、第２単位セル内に封入された第１着色粒子４１が第２表示基板側に付着するように電圧が印加されている。これにより、第１表示セル１３1には第１着色粒子４１の色が表示されることとなる。
【０１１５】
また、第２表示セル１３2では第１単位セル内の黒粒子４０及び白粒子４２と、第２単位セル内の第１着色粒子４１及び第２着色粒子４３とがそれぞれ凝集状態とされて、透明化されている。これにより、第２表示セル１３2には背面基板２３の背面側から照射された発光部からの光が発せられることとなる。
【０１１６】
さらに、第３表示セル１３3では第１単位セル内の黒粒子４０が第１表示基板側に付着するように電圧が印加されている。これにより、第３表示セル１３3には黒粒子４０の色が表示されることとなる。
【０１１７】
さらに、図１８に示すように、表示基板２０と背面基板２３との間に、表示セル１３を複数並べて形成した画像表示部１３1〜１３mにおいて、各表示セル１３毎の第２背面側電極２５ｂと表面コート層２８ｂとの間に、着色した樹脂層２７を設けると共に、背面基板２３の背面側に発光部４４を設ける構成とすることができる。着色した樹脂層２７は、例えば、ＲＧＢカラーフィルタのように、ＲＧＢの色領域を規則的に配置されるようにそれぞれ積層セル単位毎に設けるとよい。
【０１１８】
なお、上述した第５の実施の形態のように、例えば、昼間や周囲が明るい場所においては、発光部４４をオフにして単位セル内の白粒子と黒粒子とによる反射型の表示方法を採用し、夜間や周囲が暗い場所においては、発光部４４をオンにして発光部４４からの光と、発光部４４からの光を遮蔽する粒子とによる透過型の表示方法を採用することができる。これにより、いかなる周囲の明るさの元でも視認性の高い表示を行うことが可能である。
【０１１９】
なお、上述した全ての実施の形態では、１つの電圧制御部１２により各電極に対する印加電圧を独立して制御する構成としたが、各電極毎に電圧制御部１２を設けて、各々独立して印加電圧を制御するように構成することもできる。
【０１２０】
また、単位セルを一層、及び二層に積層して１つの表示セルを構成する場合について説明したが、本発明は、この構成に限らず、単位セルを三層以上積層して１つの表示セルを構成することもできる。
【０１２１】
なお、以上述べたすべての実施の形態において記載した数値は一例であり、形成する単位セルの体積や、各種部材の素材、粒子の素材等により適宜変更されるものである。また、以上述べたすべての実施の形態において記載した粒子駆動電圧パルスの波形やパルス時間もあくまでも一例であり、使用する粒子、基板、装置、使用用途などに応じて、適宜選択されるものである。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、解像度の低下を招くことなく、あるいは解像度の低下を抑えて多色表示を行うことの可能である、という効果がある。
【０１２３】
また、品質の高い多色表示を行うことが可能である、という効果もある。
【０１２４】
更に、背面側から光を照射するバックライト方式を採用できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】 図２（Ａ）は表面側電極２２に、例えば、＋２００Ｖの負の直流電圧を同等に印加したときの画像表示部の状態を示す断面説明図であり、図２（Ｂ）は表面側電極２２に例えば、−２００Ｖの負の直流電圧を同等に印加したときの画像表示部の状態を示す断面説明図である。
【図３】 図１に示した画像表示装置の画像表示部における印加電圧と黒粒子による反射濃度及び白粒子による反射濃度の関係を示した図である。
【図４】 画像表示部に印加する粒子駆動電圧のパルスを説明した図である。
【図５】 図１に示した画像表示部における単位セル内の黒粒子と白粒子が凝集したときの状態を示す説明図である。
【図６】 表示側電極に印加する粒子駆動電圧の駆動パルスと該パルスの印加により単位セル内の黒粒子と白粒子とが凝集するまでに掛かる時間との関係を示すグラフである。
【図７】 表示側電極に印加する粒子駆動電圧の駆動パルスと該パルスの印加により単位セル内の凝集した黒粒子と白粒子とが解離するまでに掛かる時間との関係を示すグラフである。
【図８】 第３の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】 第３の実施の形態の画像表示装置の別の構成例を示す概略説明図であり、表示基板２０と背面基板２３との間に複数の単位セル１１1〜１１n（但し、ｎは正の整数）を並べて形成し、かつそれぞれ単位セル毎に着色樹脂層２７を形成した場合の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１０】 着色した単位セルの配置例を示す上面説明図である。
【図１１】 色表示方法の一例を説明する上面説明図である。
【図１２】 第４の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１３】 第５の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１４】 第６の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１５】 第７の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図であり、図１５（Ａ）は、上層側に設けられた第１単位セルにより色表示を行うときの状態を示し、図１５（Ｂ）は下層側に設けられた第２単位セルにより色表示を行うときの状態を示す説明図である。
【図１６】 第７の実施の形態の画像表示装置において、第２背面側電極２５ｂと、表面コート層２８ｂとの間に、着色した樹脂層２７を設けた場合の概略構成を示す説明図であり、図１６（Ａ）は、下層側に設けられた第２単位セルにより色表示を行う状態を示し、図１６（Ｂ）は樹脂層２７により色表示を行うときの状態を示す説明図である。
【図１７】 第７の実施の形態の画像表示装置の基板を全て透明化し、背面側に発光部を設けた場合の概略構成を示す説明図である。
【図１８】 図１７に示した画像表示装置の表示セル１３毎に色フィルタとしての着色樹脂層を設けた場合の概略構成を示す説明図である。
【図１９】 従来の粒子を用いた画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２０】 ３種類の単位セルを用いた色表示方法の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 画像表示部
１１、１１1〜１１n 単位セル
１２ 電圧制御部
１３、１３1〜１３m 表示セル１３
２０ 表示基板
２１ 中間基板
２２、２２ａ、２２ｂ 表示側電極
２３ 背面基板
２４、２４ａ、２４ｂ 表面コート層
２５、２５ａ、２５ｂ 背面側電極
２６、２６ａ、２６ｂ スペーサ
２７、２７ａ、２７ｂ 樹脂層
２８、２８ａ、２８ｂ 表面コート層
４０ 黒粒子
４１ 着色粒子
４２ 白粒子
４３ 着色粒子
４４ 発光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置に係り、特に、複数の基板間に単位セルが設けられ、該単位セル内に封入され、かつ、帯電特性と色とが異なる少なくとも２種類の粒子により表示を行う画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、繰返し書換え可能な表示媒体として、Ｔｗｉｓｔｉｇ 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】
これら繰返し書換え可能な表示媒体のうち、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、画像のメモリ性に優れているという特徴を有している。
【０００４】
また、電気泳動および磁気泳動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、着色粒子の色と白色液体の色とで画像を形成するものである。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。電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体では、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。
【０００５】
また、Ｔｗｉｓｔｉｇ Ｂａｌｌ Ｄｉｓｐｌａｙは、半面を白に、残りの反面を黒に塗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。
【０００６】
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イ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。
【０００７】
しかしながら、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、表示面を紙のよう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る。
【０００８】
また、電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体では、白色液体による自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。したがって、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る。
【０００９】
さらに、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ラフに取り扱った場合、白色液体が表示媒体から漏出するおそれがある。
【００１０】
Ｔｗｉｓｔｉｇ Ｂａｌｌ Ｄｉｓｐｌａｙ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込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、自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る。さらに、粒子サイズは画素サイズよりも小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り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もある。
【００１１】
そのため、上記のような問題点を解決するための新規な表示媒体として、トナー（粒子）を用いた表示媒体が幾つか提案されている（Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ，'９９論文集，ｐ２４９‐ｐ２５２、Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ，'９９ ｆａｌｌ予稿集，ｐ１０‐ｐ１３）。
【００１２】
これらの表示媒体は、透明な表示基板と、これと微小間隙をもって対向する背面基板との間に、色および帯電特性が異なる２種類の粒子群（トナー）を封入した構成となっており、これらの基板間に画像情報に応じて電界を印加することにより、表示基板に任意の色の粒子を付着させて、画像表示を行うものである。
【００１３】
このトナーを用いた粒子表示媒体によれば、電界が作用しない限りトナーは移動しないため、表示のメモリ性を有し、また画像表示媒体が全て固体で構成されているため、液漏れの問題も発生しない。そして、白と黒の表示を原理的に１００％切り替えることができるため、コントラストの高い鮮明な画像表示を行うことが可能である。さらに、隠蔽性の高い粒子を使用することによって、高い表示コントラストの２色画像（例えば白黒画像）を表示することができる。なお、以下ではトナーを用いた表示媒体を、単に画像表示媒体と称する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像表示媒体で多色表示を行うためには、図１９に示すように、表示媒体の内部を複数の単位セルより構成し、各単位セル毎に色の異なる粒子を封入して、幾つかの隣接する単位セルで一つの色を表現するような方法をとらざるを得ない。
【００１５】
例えば、図１９では、白粒子とＭａｇｅｎｔａ粒子とを組合わせて封入した単位セル、白粒子とＹｅｌｌｏｗ粒子とを組合わせて封入した単位セル、白粒子とＣｙａｎ粒子とを組合わせて封入した単位セルという３種類の単位セルに順序正しく封入し、図２０に示すように、隣り合う３つの単位セルで一つの画素の色を表現している。
【００１６】
図２０に示したように、白表示はすべての単位セルの表示面側に白粒子を集め、黒表示はすべての単位セルの表示面側に着色粒子を集め、Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙｅｌｌｏｗ，Ｃｙａｎはそれぞれ対応する色の着色粒子が封入されている単位セルの表示面側に着色粒子を集めると共にその他の単位セルは白表示させ、Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅ、Ｇｒｅｅｎの表示は、それぞれ図２０に示したように各セル内の着色粒子の組合わせと成るように各単位セルの着色粒子を駆動させて、多色画像を表示する（但し、図２０において、Ｗ＝Ｗｉｔｅ，Ｍ＝Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙ＝Ｙｅｌｌｏｗ，Ｃ＝Ｃｙａｎ）。
【００１７】
しかしながらこの方法では、複数のセルで一つの画素の色を表現するため、解像度の低下を招いてしまい、特に文字品質を劣化させてしまう。また、表示の解像度を維持するには、単位セル当たりの表示面積が小さい微細な単位セルとしなければならず、このような微細な単位セルは、製造自体が難しいのと、製造できても製造効率が悪く、製造コストの上昇を避けられない。また、同じ面積内に多くの単位セルが形成されることとなるため、各単位セルを駆動するための駆動回路に負担がかかる。そのため、高性能の駆動回路が必要となり駆動回路の高コスト化が避けられないという問題もある。
【００１８】
更に、図１９および図２０に示した例では黒表示が灰色味を帯びてしまい、表示品質が低下してしまうという問題もある。なお、封入する着色粒子の色の組み合わせを前記した例と変えても、解像度の低下による文字品質の劣化、白と黒のコントラスト低下による表示品質の劣化など、根本的な問題は変わらない。
【００１９】
ところで、従来の画像表示媒体は完全に反射型の表示媒体であるため、夜間や周囲が暗いところでは視認性が極端に落ち、照明が必要になる。しかしながら画像表示媒体に使用する粒子は、隠蔽性が高いことが要求されるため、液晶のようなバックライト方式を採用することができない。このため、画像表示媒体はフロントライト方式に限定されてしまい、表示媒体としての表現能力および応用形態が限定されてしまうという課題がある。
【００２０】
以上のことから、本発明は、解像度の低下を招くことなく、あるいは解像度の低下を抑えて多色表示を行うことの可能な画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。また、品質の高い多色表示を行うことの可能な画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置提供することを目的とする。さらに、バックライト方式が採用可能な画像表示媒体の駆動方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像表示媒体の駆動方法では、少なくとも表示側が透明で、かつ、対向して配置された複数の基板と、該各基板間に画定された単位セルと、該単位セル内に封入され、色及び帯電特性が異なる少なくとも２種類の粒子群と、を備えた画像表示媒体に対し、前記単位セル内への電圧の印加によって発生した電界により、表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１つの粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して色表示を行うと共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させることにより前記単位セルを透明化して透明化表示を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の画像表示装置は、少なくとも表示側が透明で、かつ、対向して配置された複数の基板と、前記各複数の基板間に設けられ、単位セルを画定する支持部材と、前記単位セル内に封入されると共に、色及び帯電特性が異なり、かつ、印加された電界に応じて前記基板間を互いに逆方向に移動する少なくとも２種類の粒子群と、前記複数の基板の対向する基板間に設けられて前記単位セル内に電界を形成する一対の電極と、前記少なくとも２種類の粒子群のうち、印加された電界により表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも１種類の粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して、前記少なくとも一方の粒子群の色により色表示が行われるように制御すると共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧を印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させ、前記単位セルを透明化して透明化表示が行われるように制御する表示制御手段と、を備えている。
【００２３】
本発明では、単位セル内に封入した少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１種類を透明な表示側基板に移動させて、透明な表示基板に色を表示させると共に、表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１つの粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧よりも大きな電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させて単位セル内を透明化して透明化表示を行う。
【００２４】
本発明者らは、単位セル内に封入した少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１種類を透明な表示側基板に移動させて、透明な表示基板に色を表示させるという画像表示装置の粒子の駆動実験を繰り返すうちに、色表示の飽和濃度が得られる粒子駆動電圧値（以下、飽和電圧と称す（図３参照）。）よりもさらに粒子駆動電圧値を絶対値で大きくすると、封入した粒子が凝集し、表示面で占める面積比率が非常に小さくなり、結果として見かけ上単位セル内が透明化して単位セルの背面側が表示面に映るようになることを見出した。
【００２５】
また、封入した粒子の凝集について、実験を重ねていくうちに、凝集時に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を、粒子群の色により色表示が行う際に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高くすると、粒子群が凝集して単位セルが透明化するまでの時間が短くなることを見出した（図６参照）。
【００２６】
更に、粒子群が凝集して単位セルが透明化した状態から粒子群を解離させる際に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を、粒子群の色により色表示が行う際に印加する粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高くすると、粒子群が解離して単位セル内に分散するまでの時間が短くなることを見出した（図７参照）。
【００２７】
これらのことから、本発明では、前記透明化表示を行う際に、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの繰返し周波数よりも高い繰返し周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴としている。これにより、色表示状態から透明化表示状態への切り替えを速やかに行うことができる。
【００２８】
また、前記透明化表示を解除する際に、前記粒子群を凝集させる電圧値よりも小さく、かつ、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの繰返し周波数よりも高い繰返し周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴としている。これにより、透明化表示状態から色表示状態への切り替えを速やかに行うことができる。
【００２９】
さらに、前記透明化表示を行うと、単位セル内の内面が表示側から確認できるようになるので、一方の基板の色を、前記少なくとも２種類の粒子群のいずれとも異なる色として、粒子の色と基板の色との３色で表示を行うように構成することができる。また、３つ以上の基板を対向して積層配置し、各基板間に設けられると共に積層された複数の単位セルを１つの表示セルとした構成では、複数の単位セル内に封入された粒子の色と基板の色とで多色表示を行うことができる。
【００３０】
さらに、同じ層内に複数形成された複数の単位セルで、１つの色を表示するように構成したり、３つ以上の基板を対向して積層配置し、各基板間に設けられると共に積層された複数の単位セルを１つの表示セルとした構成では、複数の表示セルで１つの色を表示するように構成できる。
【００３１】
さらに、すべての基板を透明基板とし、背面側の基板の背面に、、表示側の基板に向かって光を照射する光照射手段を備えることにより、透明化表示状態の単位セルから光が透過するので、周囲環境が暗い場合であっても明瞭な画像表示が行えると共に、コントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
第１の実施形態に係る画像表示装置は、図１に示すように、画像表示部１０及び電圧制御部１２とから構成されている。画像表示部１０は、画像表示面を形成する透明な表示基板２０と背面基板２３との間に、透明な表面コート層２４が形成された表示側電極２２、スペーサ２６、表面コート層２８が形成された背面側電極２５が順に形成された構成である。
【００３３】
なお、画像表示部１０は、本発明の画像表示媒体に相当し、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３は本発明の基板に相当し、電圧制御部１２は本発明の表示制御手段に相当する。
【００３４】
本第１の実施の形態では、表示基板２０として、例えば、縦×横×厚さ＝５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．１ｍｍの透明なＩＴＯ付き７０５９ガラス基板を使用した。表示基板２０の単位セル１１側の表面には、透明な電極材料で形成された表示側電極２２が形成されている。この表示側電極２２には、電圧制御部１２が接続されている。
【００３５】
スペーサ２６は、単位セル１１を画定しており、ここでは、単位セル１１は、例えば、５０×５０×０．３ｍｍのシリコンゴムシートの中央部を、例えば、２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形に切り抜いて形成した空間より構成されている。この単位セル１１内には、着色粒子（黒粒子）４０および白粒子４２とが封入されている。
【００３６】
また、背面基板２３としては、例えば、縦×横×厚さ＝５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍのエポキシ基板より構成されている。背面基板２３の単位セル１１側には接地状態とされた背面側電極２５が設けられ、さらに背面側電極２５の単位セル１１側の表面には、厚さ５μｍの透明なポリカーボネート樹脂層からなる表面コート層２８が形成されている。
【００３７】
単位セル１１内に封入される白粒子４２としては、ここでは、イソプロピルトリメ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−ホワイト）を用い、黒粒子４０としては、アミノプロピルトリメトキシシラン処理したアエロジルＡ１３０微粉末を、重量比１００対０．２の割合で混合した体積平均粒径２０μｍのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレー卜の球状黒粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラック）を用いている。
【００３８】
本第１の実施の形態では、単位セル１１内には、上述した白粒子４２と黒粒子４０とを重量比２対１の割合で混合した混合粒子を、単位セル１１の体積に対して１０％程度の量を封入している。なお、本実施の形態では、白粒子４２は負に帯電し、黒粒子４０は正に帯電する。
【００３９】
ここでは、画像表示部１０は、背面側電極２５及び表面コート層２８が形成された背面基板２３上に、単位セル領域が繰り抜かれたスペーサ２６を配置し、単位セル１１の体積に対して１０％程度の量の混合粒子をスクリーンを通して均一に単位セル１１内に振るい落とした後、表面コート層２４及び表示側電極２２が形成された表示基板２０を、表面コート層２４側を単位セル１１側にして配置し、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と両基板とを密着させることにより形成されたものとする。
【００４０】
このようにして得られた画像表示部１０において、背面基板２３側に設けられた背面側電極２５を接地し、表示基板２０に設けられた表示側電極２２と接続する電圧制御部１２により印加電圧を制御することにより、発生した電界により単位セル１１内の粒子を移動させて表示を行う。
【００４１】
例えば、電圧制御部１２により、表示側電極２２に正の、例えば、＋３５０Ｖ程度の直流電圧を印加すると、単位セル１１内に発生した電界の作用により、図２（Ａ）に示すように、背面基板２３側の負に帯電する白粒子４２が表示基板２０側へ移動し、正に帯電する黒粒子４０は、静電気的に背面基板２３側に吸引される。
【００４２】
このため、表示基板２０には白粒子４２のみが均一に付着し、良好な白表示（例えば、反射濃度≦０．３）が達成される。この際、逆極性に帯電した黒粒子４０が表示基板２０側に微小量存在していても、白粒子４２の量に比較して量が少ないため表示画像への影響はほとんど見られない。
【００４３】
次に、電圧制御部１２により、表示側電極２２に、例えば、−３５０Ｖ程度の負の直流電圧を印加すると、単位セル１１内に発生した電界の作用により、図２（Ｂ）に示すように、背面基板２３側の正に帯電する黒粒子４０が表示基板２０側へ移動し、負に帯電する白粒子４２は、静電気的に背面基板２３側に吸引される。
【００４４】
このため、表示基板２０には黒粒子４０のみが均一に付着し、良好な黒表示（例えば、反射濃度≧１．６）が達成される。この際、逆極性に帯電した白粒子４２が表示基板２０側に微小量存在していても、黒粒子４０の量に比較して量が少ないため表示画像への影響はほとんど見られない。
【００４５】
このように、第１の実施の形態では、良好な白表示と、濃度の高い黒表示とを実現することができ、コントラストの高い鮮明な表示を実現できる。
【００４６】
ここで、図３に、本実施例における電圧値と表示濃度（反射濃度をＸ‐Ｒｉｔｅ４０４(商品名；Ｘ‐Ｒｉｔｅ社製)で測定）の関係を示す。なお、ここでは、白粒子４２又は黒粒子４０を単位セル１１内で移動させるための粒子駆動電圧パルスは、図４に示したように単純な矩形波パルスとし、パルス印加時間は２０ｍｓｅｃとした。
【００４７】
図３に示すように、電圧値が＋３５０Ｖ程度で白粒子４２による白色濃度がほぼ飽和し、−３５０Ｖ程度で黒粒子４０による黒色濃度がほぼ飽和した。従って、従来の粒子表示媒体の粒子駆動方法では、この飽和濃度が得られる電圧値付近の印加電圧パルスで粒子駆動を行い、高い表示コントラストを実現している。
【００４８】
また、本第１の実施の形態の構成の画像表示装置では、電圧値が±４５０Ｖを超えると粒子が凝集し始める。例えば、電圧値が±５００Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、例えば、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）すると、完全に粒子が幾つかの塊になり、見かけ上単位セル内が透明化した。この状態を模式的に図５に示す。
【００４９】
このとき、粒子による表示基板面の被覆面積率は１０％程度であり、また、背面基板面の粒子被覆面積率も同様に１０％程度であるので、表示面側から背面基板の内面がはっきりと確認できる。
【００５０】
また、例えば、電圧値が±５００Ｖの粒子駆動電圧パルスを繰返し印加して見かけ上単位セル内を透明化した状態において、電圧値を±３５０Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、例えば、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）すると、粒子の凝集が徐々に解かれ、粒子が凝集する前の均一に分散した状態となる。
【００５１】
また、確認のため、再び電圧制御部１２により、表示側電極２２に正の直流電圧を印加して白粒子４２による白色表示が行えるかを確認したところ、凝集前と同様に良好な白色表示を行うことができた。また、表示側電極２２に負の直流電圧を印加して黒粒子４０による黒色表示が行えるかも確認したところ、凝集前と同様に良好な黒表示を行うことができた。
【００５２】
これらのことから、前記した過電圧印加による粒子の凝集作用、および通常レベルの印加電圧による色表示の作用は、良好な可逆性を有していることが確認された。
【００５３】
したがって、本第１の実施の形態の電圧制御部１２は、外部から入力される指示に基づいて、白粒子４２を表示基板２２側に移動させて白表示を行うための粒子駆動電圧パルスと、黒粒子４０を表示基板２２側に移動させて黒表示を行うための粒子駆動電圧パルスと、白粒子４２と黒粒子４０とを凝集させて単位セルを見かけ上透明化するための粒子駆動電圧パルスと、をそれぞれ印加する。
【００５４】
このように本第１の実施の形態では、１つの単位セルで良好な白表示、黒粒子及び背面基板２３の内面の色表示の３種類の色を表現することが可能であり、解像度の低下を招くことなく多色表示を行うことができる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の画像表示装置は、上述した第１の実施の形態の画像表示装置の応用例であり、異なる個所だけ説明する。
【００５６】
上述した第１の実施の形態の画像表示装置において、白表示に切り換えるために掛かる時間及び黒表示に切り換えるために掛かる時間は、それぞれ殆ど瞬時であるが、透明化するために粒子を凝集する時間は、例えば、±５００Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）した場合、５ｓｅｃ掛かる。
【００５７】
画像の表示間切り換え時間は、白表示切り換え時、黒表示切り換え時、及び透明化表示切り換え時の３種類それぞれに大きく差があるのは好ましくないため、本第２の実施の形態では、単位セル内の粒子を凝集させて透明化する際に、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高く設定している。
【００５８】
図６に示すように、透明化表示に切り換える時に、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数が高くなれば、粒子が凝集するまでにかかる時間が短くなる。なお、ここでは、粒子駆動電圧パルスは、±５００Ｖの矩形パルスとし、Ｄｕｔｙ比は５０％とする。
【００５９】
図６から明らかなように、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高くすることにより、粒子同士を十分に凝集させるために必要な時間を大幅に縮小することができ、白表示の応答性、黒表示の応答性及び粒子凝集の応答性の差を小さくすることができる。
【００６０】
また、凝集した粒子を解離させて元の均一化表示 (黒粒子４０と白粒子４２とが単位セル１１内に分散した状態)に戻すために掛かる時間は、例えば、±３５０Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加（繰返し周波数は２５Ｈｚ）した場合、３ｓｅｃ掛かる。これも、白表示に切り換えるためにかかる時間及び黒表示に切り換えるために掛かる時間に比べて長い。
【００６１】
第２の実施の形態では、透明化表示から均一化表示に切り換えるために掛かる時間と白表示に切り換えるために掛かる時間及び黒表示に切り換えるために掛かる時間との差をなくすように、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高く設定している。
【００６２】
図７に示すように、凝集した粒子を解離させる場合も、粒子を凝集させる場合と同様に、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数が高くなれば、粒子が凝集状態から解離して単位セル１１内に分散するまでにかる時間が短くなる。なお、この時の粒子駆動電圧パルスは、±３５０Ｖの矩形パルスとし、印加時間と非印加時間を同じとし、Ｄｕｔｙ比は５０％とする。
【００６３】
図７から明らかなように、電圧制御部１２が繰返し印加する粒子駆動電圧パルスの周波数を高くすることにより、粒子が凝集状態から解離して単位セル１１内に分散するのに必要な時間を大幅に縮小することができ、白表示の応答性、黒表示の応答性及び粒子解離の応答性の差を小さくすることができる。
【００６４】
なお、本実施例で説明した粒子駆動電圧パルスの電圧値、パルス形状、パルス時間、およびＤｕｔｙ比はあくまでも一例であり、使用する粒子、基板、装置、使用用途などに応じて、適宜選択できる。
【００６５】
(第３の実施の形態)
第３の実施の形態の画像表示装置は、上述した第１の実施の形態の画像表示装置の応用例であり、異なる個所だけ説明する。
【００６６】
図８に示すように、第３の実施の形態の画像表示装置は、画像表示部１０の背面基板２３の表面に形成された背面側電極２５と、表面コート層２８との間に、例えば、Ｙｅｌｌｏｗに着色した厚み約５μｍの樹脂層２７が設けられた構成である。
【００６７】
この樹脂層２７は、単位セル１１内に封入された２種類の粒子のいずれとも異なる色であるため、上述した第１の実施の形態又は第２の実施の形態で説明したように、粒子駆動電圧パルスを印加して、２種類の粒子を凝集させると、単位セル１１内がほぼ透明化されて単位セル１１内面の樹脂層２７の色（ここでは黄色）が表示面領域に反映される。
【００６８】
樹脂層２７の色は、本第３の実施の形態では、Ｙｅｌｌｏｗとしたが、例えば、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎなどの対応する単位セル内に封入された粒子の色と異なる色であればよく、単位セル内に封入された粒子の色が第１の実施の形態のように、白と黒とした場合、紙のような白表示と、濃度の高い黒表示と、樹脂層２７の色を反映した色表示との３種類の色を１つの単位セルで表示することができる。
【００６９】
なお、Ｍａｇｅｎｔａに着色した樹脂層２７を形成すれば、白表示、黒表示、Ｍａｇｅｎｔａ表示の３色表示を、またＣｙａｎに着色した樹脂層２７を形成すれば、白表示、黒表示、Ｃｙａｎ表示の３色表示を行うことが可能である。
【００７０】
このように、本第３の実施の形態では、２種類の粒子による白黒表示に加え、背面基板２３によるＹｅｌｌｏｗ表示の計３色の表示を一つの単位セルで行うことができる。
【００７１】
ここで、図９に示すように、表示基板２０と背面基板２３との間に、複数の単位セル１１1〜１１n（但し、ｎは正の整数）を並べて形成し、各単位セルのそれぞれに、Ｙｅｌｌｏｗに着色した樹脂層２７ａ、Ｍａｇｅｎｔａに着色した樹脂層２７ｂ、Ｃｙａｎに着色した樹脂層２７ｃを形成した。なお、図９では、電圧制御部１２の図示は省略するが、電圧制御部１２は、それぞれの単位セル１１1〜１１nごとに設けられた表示側電極２２の電圧制御をそれぞれ独立して行っている。
【００７２】
これら３色の樹脂層の配置は、例えば、図１０に示すように、それぞれ３色を１単位として規則的に配置し、例えば、図１０中点線で囲んだ３つの単位セルを一つの画素に対応させることによって、多色表示を行うことができる。このとき、多色表示時の解像度は単位セル数の１／３の解像度となるが、文字画像を中心とした白黒画像表示は、１つのセルで一つの画素を形成することができるため、単位セル数に対応した解像度の表示を行うことができる。
【００７３】
また、色表示において３つの単位セルのうちの１つの単位セルの樹脂層２７の色が表示されるようにし、その他の２つの単位セルの色の白黒表示を任意に切り換えることにより、色の明るさを変化させることができる。
【００７４】
例えば、図１１に示すように、Ｍａｇｅｎｔａに着色した樹脂層２７ｂを備えた単位セルの粒子を、外側電極３０ｂ上に集合させてＭａｇｅｎｔａを表示させ、その他の２つの単位セルを白色表示させると，明るいＭａｇｅｎｔａ表示となり、その他の２つの単位セルを黒色表示させると，暗いＭａｇｅｎｔａ表示となり、その他の２つの単位セルの一方を白色表示、他方を黒表示させると、樹脂層２７ｂの色が反映された通常のＭａｇｅｎｔａ表示となる。
【００７５】
また、白黒粒子を使わず、例えばＭａｇｅｎｔａ粒子とＣｙａｎ粒子を使用し、背面基板の内面にＹｅｌｌｏｗに着色した樹脂層２７を形成すれば、一画素でＹＭＣの三色（色の三原色）を表示することができる。もちろん、Ｙｅｌｌｏｗ粒子とＭａｇｅｎｔａ粒子を使用し、樹脂層２７をＣｙａｎに着色した構成としたり、Ｙｅｌｌｏｗ粒子とＣｙａｎ粒子を使用して、樹脂層２７をＭａｇｅｎｔａに着色した構成とするなど、色の組み合わせを自由に変更することは可能である。
【００７６】
また、使用する色は、ＹＭＣの三色（色の三原色）に限らず、目的に応じて適宜変更できる。例えば、白黒粒子を封入した複数の単位セルを並べた構成の画像表示部１０において、樹脂層２７をＲｅｄに着色した単位セル、Ｇｒｅｅｎに着色した単位セル、Ｂｌｕｅに着色した単位セルというように、光の三原色に対応する色の３種類のセルを規則的に併置しても、多色表示を行うことができる。
【００７７】
また、白黒粒子を使わず、例えばＲｅｄ粒子とＢｌｕｅ粒子を使用し、背面基板の内面にＧｒｅｅｎに着色した樹脂層を形成すれば、一画素でＲ，Ｇ，Ｂの三色（光の三原色）を表示することができる。
【００７８】
また、これ以外にも、必要に応じて他の任意の着色粒子を組合せたり、背面基板２３の内面を任意の色に設定することもできる。
【００７９】
なお、樹脂層２７としては、ポリカーボネートやポリエチレン、ポリスチレン、ビニールなどに所望の色の顔料や染料を分散したものを使用することができる。また樹脂層２７を設けず、表面コート層２８に所望の顔料や染料を分散することにより着色する構成とすることも可能である。
【００８０】
またＹｅｌｌｏｗや、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎやその他の色の着色粒子としては、透明なポリエステルやポリスチレン、ポリメタクリル酸メタクリレートなどの樹脂に、一般的なＭａｇｅｎｔａ顔料や、Ｙｅｌｌｏｗ顔料、Ｃｙａｎ顔料、および任意の色の顔料を含有させた粒子や、各色の染料を分散させた粒子を使用することができる。なお、粒子の帯電性を安定させるために、例えば、酸化チタンや酸化ケイ素等の帯電制御剤を付加してもよい。
【００８１】
（第４の実施形態）
第４の実施の形態の画像表示装置は、上述した第１の実施の形態の応用例であり、異なる個所だけ説明する。
【００８２】
第４の実施の形態の画像表示装置は、図１２に示すように、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３との両方が透明な材質により構成されると共に、表示基板２０と背面基板２３との間に、単位セルを複数並べて形成した構成である。なお、図１２では、電圧制御部１２の図示は省略するが、電圧制御部１２は、それぞれの単位セル１１1〜１１nごとに設けられた表示側電極２２に対する電圧制御をそれぞれ独立して行っている。
【００８３】
背面基板２３は、表示基板２０と同様にＩＴＯガラス基板より構成され、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を厚さ５μｍに塗布して形成した透明な表面コート層２８が設けられている。
【００８４】
また、背面基板２３の背面側には、所定の画像が描かれた板状部材３０が配置されている。
【００８５】
この構成によれば、複数の単位セル１１1〜１１nのうちの特定の単位セル(例えば、図１２では、１１1、１１3、及び、１１n)に、−３５０Ｖ程度の直流電圧を印加すると、単位セル１１1、１１3、及び、１１n内に発生した電界の作用により、黒粒子４０が表示基板２０側へ移動し、白粒子４２は静電気的に背面基板２３側に吸引され、黒表示状態となる。
【００８６】
また、複数の単位セル１１1〜１１nのうちの特定の単位セル(例えば、図１２では、１１2、及び、１１4)に、電圧値が±５００Ｖ程度の粒子駆動電圧パルスを、例えば、２０ｍｓｅｃ間隔で繰返し印加することにより、見かけ上単位セル内が透明化し、背面基板２３の背面側に配置された板状部材３０の画像の一部が表示基板側から確認可能となる。したがって、画像表示部１０背面側に配置した板状部材３０などの画像や物体の任意の個所を部分的に見せたり隠したりする新規な画像の表示方法を採用することができる。
【００８７】
なお、図１２には図示していないが、複数の単位セル１１1〜１１nのうちの特定の単位セルに、＋３５０Ｖ程度の直流電圧を印加すると、単位セル内に発生した電界の作用により、白粒子４２が表示基板２０側へ移動し、黒粒子４０は静電気的に背面基板２３側に吸引され、白表示状態となる。
【００８８】
したがって、本第４の実施の形態では、黒表示セルと透明化表示セルとの組合せによる画像表示、白表示セルと透明化表示セルとの組合せによる画像表示、さらに、黒表示セルと白表示セルと透明化表示セルとの組合せによる画像表示、の３種類の表示の組合せが可能である。
【００８９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態の画像表示装置は、図１３に示すように、上述した第４の実施の形態の画像表示部１０の背面基板２３の背面側に、板状部材３０の代わりに、発光部４４を設けた構成である。なお、図１３では、電圧制御部１２の図示は省略するが、電圧制御部１２は、それぞれの単位セル１１1〜１１nごとに設けられた表示側電極２２に対する電圧制御をそれぞれ独立して行っている。
【００９０】
すなわち、第５の実施の形態では、図１３に示すように、黒表示する単位セル（例えば、図１３では、１１1、１１3、１１n-1、１１n）と内部の粒子を凝集させて背面基板２３の背面側の模様を映し出す透明なセル（例えば、図１３では、１１2、１１4）を透過した発光部４４からの光とで画像を表示する。このため、黒表示する単位セルと発光部４４からの光を透過させる単位セルとで非常にコントラストの高い白黒表示を行うことができる。
【００９１】
また、このような構成であるため、例えば、光を透過させる単位セルを部分的に形成することで、例えば、第４の実施の形態で説明したように、画像表示部１０発光部４４との間に配置された所定の画像が描かれた板状部材３０や物体の任意の個所を部分的に見せたり隠したりする新規な画像の表示方法を採用することができる。
【００９２】
なお、発光部４４の色を白色光とすることにより、最もコントラストの高い画像表示を行うことができるが、本発明では、バックライトの色は白色光に限定せず、オレンジや緑などの所望の色を適用することができる。この場合も、単位セル内の粒子の色とバックライトの色とのコントラストで画像を表示することができる。このような発光部４４としては、蛍光灯や電球、ＬＥＤなど、種々の発光装置を使用することができる。
【００９３】
なお、単位セルを透明状態とした部位は光を良好に透過させ、白黒表示状態の部位は粒子の隠蔽性が高い（光透過性が低い）ため、発光部４４からの光を透過しない。そのため、バックライト方式で発光型のディスプレイと同様の表示を行うことができる。
【００９４】
したがって、例えば、昼間や周囲が明るい場所においては、スイッチ（光照射手段）などにより発光部４４をオフにして単位セル内の白粒子４２と黒粒子４０とによる反射型の表示方法を採用し、夜間や周囲が暗い場所においては、発光部４４をオンにして発光部４４からの光と、発光部４４からの光を遮蔽する粒子とによる透過型の表示方法を採用することができる。これにより、いかなる周囲の明るさの元でも視認性の高い表示を行うことが可能である。
【００９５】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態の画像表示装置を図１４に示す。この画像表示装置は、上述した第３の実施の形態と第５の実施の形態との応用例であり、第３の実施の形態のように、画像表示部１０の背面基板２３の表面に形成された背面側電極２５と、表面コート層２８との間に、所望の色に着色された樹脂層２７としてＲＧＢカラーフィルタを備えると共に、第５の実施の形態のように、画像表示部１０の背面基板２３の背面側に発光部４４が設けられた構成である。
【００９６】
本第６の実施の形態の画像表示装置によれば、第３の実施の形態と同様に２種類の粒子による白黒表示に加え、背面基板２３に形成したカラーフィルタの色を表示することができる。さらに、第５の実施の形態で説明したように、背面基板２３の背後から光を照射し、カラー画像情報に応じて画像表示部１０の任意の場所を透明化することで、所望のフィルタの色を表示させることにより、バックライト方式によるカラー表示を行うことができる。
【００９７】
図１４では、画像表示部１０の各セルに各色の色フィルタ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）力を規則的に設けている。発光部４４としてはハロゲンランプを使用し、背面基板２３の背後から均一に光照射を行うようにした。そして、例えば、Ｇｒｅｅｎのフィルタが配された単位セルを透明化させて、Ｇｒｅｅｎ光を発生させることによって、Ｇｒｅｅｎの表示を行うことができた。また、例えばＲｅｄとＧｒｅｅｎのフィルタが配された単位セルを同様に透明化させて、Ｒｅｄ光とＧｒｅｅｎ光を発生させることによって、Ｙｅｌｌｏｗの表示を行うことができる。
【００９８】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態に係る画像表示装置は、第１の実施の形態の応用であり、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、２つの単位セル１１ａ、１１ｂを積層して１つの表示セル１３とした構成である。
【００９９】
第７の実施の形態で使用した画像表示部１０は、画像表示面を形成する透明な表示基板２０と背面基板２３との間に、透明な表面コート層２４ａが形成された透明な第１表示側電極２２ａ、第１スペーサ２６ａ、透明な表面コート層２８ａが形成された透明な第１背面側電極２５ａ、透明な中間基板２１、透明な表面コート層２４ｂが形成された透明な第２表示側電極２２ｂ、第２スペーサ２６ｂ、透明な表面コート層２８ｂが形成された透明な第２背面側電極２５ｂが順に形成された構成である。
【０１００】
第１スペーサ２６ａにより画定された第１単位セル１１ａ内には、第１の実施の形態と同様に、黒粒子４０および白粒子４２が封入されている。また、第２スペーサにより画定された第２単位セル１１ｂ内には、第１単位セル１１ａ内に封入された粒子と異なる２種類の着色粒子４１、４３が封入されている。
【０１０１】
２種類の着色粒子４１、４３は、透明なポリエステルやポリスチレン、ポリメタクリル酸メタクリレートなどの樹脂に、一般的なＭａｇｅｎｔａ顔料や、Ｙｅｌｌｏｗ顔料、Ｃｙａｎ顔料、Ｒｅｄ顔料、Ｇｒｅｅｎ顔料、Ｂｌｕｅ顔料などの任意の顔料や、あるいは任意の色の染料を含有させた粒子を使用することができ、これらの着色粒子から任意の２種類を選択できる。もちろん、必要に応じてその他の色の着色粒子を使用することもできる。また、粒子の帯電性を安定させるために、例えば、酸化チタンや酸化ケイ素のような帯電制御剤を付加してもよい。なお、本第７の実施の形態では、正に帯電する着色粒子を第１着色粒子４１、負に帯電する着色粒子を第２着色粒子４３とする。
【０１０２】
本第７の実施の形態では、第１表示側電極２２ａに、例えば、＋３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると、図１５（Ａ）に示すように、負に帯電する白粒子４２が表示基板２０側に移動し、正に帯電する黒粒子４０は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には白粒子４２のみが均一に付着し、良好な白表示（反射濃度≦０．３）が達成される。
【０１０３】
また、逆に、第１表示側電極２２ａに、例えば、−３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると、正に帯電する黒粒子４０が表示基板２０側に移動し、負に帯電する白粒子４２は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には黒粒子４０のみが均一に付着し、良好な黒表示（反射濃度≧１．５）が達成される。
【０１０４】
なお、このとき、第２単位セル１１ｂ内の粒子の状態がどのような状態であっても、第１単位セル１１ａ内の粒子の色が表示基板に表示されるので、第２背面側電極２５ａの内側電極３０ａと外側電極３０ｂとに電圧を印加する必要はない。
【０１０５】
また、第１表示側電極２２ａに電圧値が±５００Ｖの粒子駆動電圧パルスを繰返し印加すると、図１５（Ｂ）に示すように、第１単位セル１１ａ内の粒子が凝集して、第１単位セル１１ａが見かけ上透明化する。これにより、第１単位セル１１ａの下層に設けられた第２単位セル１１ｂの色が表示される。
【０１０６】
このとき、第２表示側電極２２ａに、例えば、−３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると、第１着色粒子４１が表示基板２０側に移動し、負に帯電する第２着色粒子４３は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には第１着色粒子４１のみが均一に付着し、第１着色粒子４１の色が表示されることになる。
【０１０７】
また、逆に、第１表示側電極２２ａに、例えば、＋３５０Ｖの正の直流電圧を同等に印加すると負に帯電する第２着色粒子４３が表示基板２０側に移動し、正に帯電する第１着色粒子４１は、静電的に背面基板２３側に吸引される。このため、表示基板２０には第２着色粒子４３のみが均一に付着し、第２着色粒子４３の色が表示されることになる。
【０１０８】
このように、本第７の実施の形態の画像表示装置では、第１の単位セルと第２の単位セルとが積層されてなる１つの積層セルにおいて、第１の単位セル内の２種類の粒子による色表示、及び、第２の単位セル内の２種類の粒子による色表示の合計４色の色表示が可能であり、より表現豊かで高解像度の多色表示を行うことができる。
【０１０９】
なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、第２背面側電極２５ｂと、表面コート層２８ｂとの間に、着色した樹脂層２７を設けることで、１つの積層セルに対応する表示領域において、第１の単位セル内の２種類の粒子による色表示、第２の単位セル内の２種類の粒子による色表示、及び図１６（Ｂ）に示すように、着色した樹脂層２７による色表示の合計５色の色表示を行うことができ、更に表現豊かな多色表示を行うことができる。
【０１１０】
第１の単位セル内の２種類の粒子、第２の単位セル内の２種類の粒子及び着色した樹脂層２７の色は、特に限定しないが、好ましくは、全ての色が異なるように第１の単位セル内の２種類の粒子、第２の単位セル内の２種類の粒子及び着色した樹脂層２７の色を設定するとよい。例えば、第１の単位セル内の２種類の粒子を白粒子と黒粒子とし、第２の単位セル内の２種類の粒子と着色した樹脂層２７の３種類の色を色の三原色であるＹｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎの３種類の色としたり、光の三原色であるＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３種類の色とすることにより、高解像度で多彩な多色表示を行うことができる。
【０１１１】
また、第４の実施の形態の画像表示装置と同様に、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３との両方が透明な材質により構成すると共に、表示基板２０と背面基板２３との間に、表示セル１３1〜１３m（但し、ｍは正の整数）を複数並べて形成することにより、多彩な多色表示を行えることに加えて、背面基板２３の背面側の模様が表示基板２０側から見ることが可能である。
【０１１２】
このような構成とすることにより、第１の単位セル内の２種類の粒子、第２の単位セル内の２種類の粒子とで、４色の色表示又は、着色した樹脂層２７を設けた場合は５色の色表示を行えると共に、画像表示部１０背面側に配置した画像や物体の任意の個所を部分的に見せたり隠したりする新規な画像の表示方法を採用することができる。
【０１１３】
また、図１７に示すように、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３との両方が透明な材質により構成すると共に、表示基板２０と背面基板２３との間に、表示セル１３1〜１３m（但し、ｍは正の整数）を複数並べて形成し、さらに、背面基板２３の背面側に発光部４４を設け、光を透過させる透明化した表示セル１３を部分的に形成させることで、多彩な多色表示を行えることに加えて、発光部４４からの光を表示面側に導いて、コントラストが高く、高解像度の多色表示を行うことができる。
【０１１４】
例えば、第１表示セル１３1では第１単位セル内の黒粒子４０及び白粒子４２は凝集状態とされて第１単位セル内が透明化されると共に、第２単位セル内に封入された第１着色粒子４１が第２表示基板側に付着するように電圧が印加されている。これにより、第１表示セル１３1には第１着色粒子４１の色が表示されることとなる。
【０１１５】
また、第２表示セル１３2では第１単位セル内の黒粒子４０及び白粒子４２と、第２単位セル内の第１着色粒子４１及び第２着色粒子４３とがそれぞれ凝集状態とされて、透明化されている。これにより、第２表示セル１３2には背面基板２３の背面側から照射された発光部からの光が発せられることとなる。
【０１１６】
さらに、第３表示セル１３3では第１単位セル内の黒粒子４０が第１表示基板側に付着するように電圧が印加されている。これにより、第３表示セル１３3には黒粒子４０の色が表示されることとなる。
【０１１７】
さらに、図１８に示すように、表示基板２０と背面基板２３との間に、表示セル１３を複数並べて形成した画像表示部１３1〜１３mにおいて、各表示セル１３毎の第２背面側電極２５ｂと表面コート層２８ｂとの間に、着色した樹脂層２７を設けると共に、背面基板２３の背面側に発光部４４を設ける構成とすることができる。着色した樹脂層２７は、例えば、ＲＧＢカラーフィルタのように、ＲＧＢの色領域を規則的に配置されるようにそれぞれ積層セル単位毎に設けるとよい。
【０１１８】
なお、上述した第５の実施の形態のように、例えば、昼間や周囲が明るい場所においては、発光部４４をオフにして単位セル内の白粒子と黒粒子とによる反射型の表示方法を採用し、夜間や周囲が暗い場所においては、発光部４４をオンにして発光部４４からの光と、発光部４４からの光を遮蔽する粒子とによる透過型の表示方法を採用することができる。これにより、いかなる周囲の明るさの元でも視認性の高い表示を行うことが可能である。
【０１１９】
なお、上述した全ての実施の形態では、１つの電圧制御部１２により各電極に対する印加電圧を独立して制御する構成としたが、各電極毎に電圧制御部１２を設けて、各々独立して印加電圧を制御するように構成することもできる。
【０１２０】
また、単位セルを一層、及び二層に積層して１つの表示セルを構成する場合について説明したが、本発明は、この構成に限らず、単位セルを三層以上積層して１つの表示セルを構成することもできる。
【０１２１】
なお、以上述べたすべての実施の形態において記載した数値は一例であり、形成する単位セルの体積や、各種部材の素材、粒子の素材等により適宜変更されるものである。また、以上述べたすべての実施の形態において記載した粒子駆動電圧パルスの波形やパルス時間もあくまでも一例であり、使用する粒子、基板、装置、使用用途などに応じて、適宜選択されるものである。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、解像度の低下を招くことなく、あるいは解像度の低下を抑えて多色表示を行うことの可能である、という効果がある。
【０１２３】
また、品質の高い多色表示を行うことが可能である、という効果もある。
【０１２４】
更に、背面側から光を照射するバックライト方式を採用できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】 図２（Ａ）は表面側電極２２に、例えば、＋２００Ｖの負の直流電圧を同等に印加したときの画像表示部の状態を示す断面説明図であり、図２（Ｂ）は表面側電極２２に例えば、−２００Ｖの負の直流電圧を同等に印加したときの画像表示部の状態を示す断面説明図である。
【図３】 図１に示した画像表示装置の画像表示部における印加電圧と黒粒子による反射濃度及び白粒子による反射濃度の関係を示した図である。
【図４】 画像表示部に印加する粒子駆動電圧のパルスを説明した図である。
【図５】 図１に示した画像表示部における単位セル内の黒粒子と白粒子が凝集したときの状態を示す説明図である。
【図６】 表示側電極に印加する粒子駆動電圧の駆動パルスと該パルスの印加により単位セル内の黒粒子と白粒子とが凝集するまでに掛かる時間との関係を示すグラフである。
【図７】 表示側電極に印加する粒子駆動電圧の駆動パルスと該パルスの印加により単位セル内の凝集した黒粒子と白粒子とが解離するまでに掛かる時間との関係を示すグラフである。
【図８】 第３の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】 第３の実施の形態の画像表示装置の別の構成例を示す概略説明図であり、表示基板２０と背面基板２３との間に複数の単位セル１１1〜１１n（但し、ｎは正の整数）を並べて形成し、かつそれぞれ単位セル毎に着色樹脂層２７を形成した場合の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１０】 着色した単位セルの配置例を示す上面説明図である。
【図１１】 色表示方法の一例を説明する上面説明図である。
【図１２】 第４の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１３】 第５の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１４】 第６の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図１５】 第７の実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す説明図であり、図１５（Ａ）は、上層側に設けられた第１単位セルにより色表示を行うときの状態を示し、図１５（Ｂ）は下層側に設けられた第２単位セルにより色表示を行うときの状態を示す説明図である。
【図１６】 第７の実施の形態の画像表示装置において、第２背面側電極２５ｂと、表面コート層２８ｂとの間に、着色した樹脂層２７を設けた場合の概略構成を示す説明図であり、図１６（Ａ）は、下層側に設けられた第２単位セルにより色表示を行う状態を示し、図１６（Ｂ）は樹脂層２７により色表示を行うときの状態を示す説明図である。
【図１７】 第７の実施の形態の画像表示装置の基板を全て透明化し、背面側に発光部を設けた場合の概略構成を示す説明図である。
【図１８】 図１７に示した画像表示装置の表示セル１３毎に色フィルタとしての着色樹脂層を設けた場合の概略構成を示す説明図である。
【図１９】 従来の粒子を用いた画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２０】 ３種類の単位セルを用いた色表示方法の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 画像表示部
１１、１１1〜１１n 単位セル
１２ 電圧制御部
１３、１３1〜１３m 表示セル１３
２０ 表示基板
２１ 中間基板
２２、２２ａ、２２ｂ 表示側電極
２３ 背面基板
２４、２４ａ、２４ｂ 表面コート層
２５、２５ａ、２５ｂ 背面側電極
２６、２６ａ、２６ｂ スペーサ
２７、２７ａ、２７ｂ 樹脂層
２８、２８ａ、２８ｂ 表面コート層
４０ 黒粒子
４１ 着色粒子
４２ 白粒子
４３ 着色粒子
４４ 発光部
Claims (15)
- 少なくとも表示側が透明で、かつ、対向して配置された複数の基板と、
該各基板間に画定された単位セルと、
該単位セル内に封入され、色及び帯電特性が異なる少なくとも２種類の粒子群と、
を備えた画像表示媒体に対し、
前記単位セル内への電圧の印加によって発生した電界により、表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも２種類の粒子群のうちの少なくとも１つの粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して色表示を行うと共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させることにより前記単位セルを透明化して透明化表示を行うことを特徴とする画像表示媒体の駆動方法。 - 透明な表示基板と、
これと間隙をもって対向する背面基板と、
基板間に印加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、色および帯電特性が異なる２種類の粒子と、
を含む画像表示媒体の粒子駆動方法において、
前記２種類の粒子のいずれか一方の粒子の色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧を印加して前記一方の色の粒子を表示基板へ付着させて色表示を行う第一の粒子駆動電圧パルスと、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧の第二の粒子駆動電圧パルスを印加して前記間隙内の前記２種類の粒子を凝集させることにより前記間隙を透明化して透明化表示を行う少なくとも二種類の粒子駆動電圧パルスによって着色粒子を駆動させることを特徴とする画像表示媒体の駆動方法。 - 前記透明化表示を行う際に、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高い周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示媒体の駆動方法。
- 前記透明化表示を解除する際に、前記粒子群を凝集させる電圧値よりも小さく、かつ、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高い周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像表示媒体の駆動方法。
- 少なくとも表示側が透明で、かつ、対向して配置された複数の基板と、
前記各複数の基板間に設けられ、単位セルを画定する支持部材と、
前記単位セル内に封入されると共に、色及び帯電特性が異なり、かつ、印加された電界に応じて前記基板間を互いに逆方向に移動する少なくとも２種類の粒子群と、
前記複数の基板の対向する基板間に設けられて前記単位セル内に電界を形成する一対の電極と、
前記少なくとも２種類の粒子群のうち、印加された電界により表示側の基板に向かって移動する前記少なくとも１種類の粒子群による色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の粒子駆動電圧パルスを印加して、前記少なくとも一方の粒子群の色により色表示が行われるように制御すると共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧を印加して前記単位セル内の前記２種類の粒子群を凝集させ、前記単位セルを透明化して透明化表示が行われるように制御する表示制御手段と、
を備えた画像表示装置。 - 前記表示制御手段は、前記透明化表示を行う際に、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高い周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
- 前記表示制御手段は、前記透明化表示を解除する際に、前記粒子群を凝集させる電圧値よりも小さく、かつ、前記飽和電圧の粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高い周波数の粒子駆動電圧パルスを印加する請求項５又は請求項６に記載の画像表示装置。
- 前記複数の基板のうち対向する一対の基板の一方の基板の色は、前記少なくとも２種類の粒子群のいずれとも異なる色であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記単位セルは、前記対向して配置された複数の基板間に複数設けられており、前記各単位セル毎に所定の色のフィルタが設けられ、異なる色フィルタを備えた複数の単位セルを１単位として色表示を行う請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 予め定め所定の間隔を開けて平行配置された３つ以上の基板間のそれぞれに前記少なくとも２種類の粒子群が封入された単位セルが設けられており、上層と下層とで重なり合う単位セルが１つの表示セルを形成し、該重なり合う単位セルのそれぞれに封入された前記少なくとも２種類の粒子群の色がそれぞれ異なることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記表示セルにおいて、最下層基板に色フィルタが設けられており、上層側の単位セル内に封入された粒子の色、下層側の単位セル内に封入された粒子の色、及び、色フィルタの色の全てが異なることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
- 透明な表示基板と、
これと間隙をもって対向する背面基板と、
基板間に印加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、色および帯電特性が異なる２種類の粒子と、
前記基板間に設けられて前記間隙内に電界を形成する一対の電極と、
印加された電界により表示基板に向かって移動する前記２種類の粒子のいずれか一方の粒子の色の濃度が飽和濃度となる大きさの飽和電圧の第一の粒子駆動電圧パルスを印加して、前記一方の粒子の色により色表示が行われるように制御すると共に、前記飽和電圧よりも絶対値で大きな電圧の第二の粒子駆動電圧パルスを印加して前記間隙内の前記２種類の粒子を凝集させ、前記間隙を透明化して透明化表示が行われるように少なくとも二種類の粒子駆動電圧パルスを制御する表示制御手段と、
を備えた画像表示装置。 - 前記表示制御手段は、前記透明化表示を行う際に、前記飽和電圧の第一の粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高い周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
- 前記表示制御手段は、前記透明化表示を解除する際に、前記粒子群を凝集させる電圧値よりも小さく、かつ、前記飽和電圧の第一の粒子駆動電圧パルスの周波数よりも高い周波数の粒子駆動電圧パルスを印加することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の画像表示装置。
- 全ての基板が透明基板より構成されており、背面側の基板の背面に、表示側の基板に向かって光を照射する光照射手段を備えたことを特徴とする請求項５から請求項１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
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