JP4513414B2 - 画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、極性表示素子と光スイッチング素子を用いた画像表示装置に関し、特に、コントラストが高く、視認性が良い高品質な画像表示が得られる画像表示装置に関する。
近年、光導電性スイッチング素子と表示素子を組み合わせた光書き込み型画像表示装置が開発され、ライトバルブとしてプロジェクター等に実用化されているほか、光情報処理の分野にも可能性が検討されている。光書き込み型画像表示装置は、所定の電圧を画像表示媒体に印加しつつ、受光した光量により光導電性スイッチング素子のインピーダンスを変化させ、表示素子に印加される電圧を制御することにより、表示素子を駆動し、画像を表示するものである。特に、メモリ性のある表示素子と光導電性スイッチング素子を積層し、これに、電圧を印加すると共に、光画像を入射し、書き込みを行う媒体は、書き込み装置から媒体を切り離して持ち歩くことが可能であるほか、書き込みヘッド汚れの影響を受けにくく、多数回書き換え可能であり、電子ペーパー媒体として注目されている。
このような光書き込み型画像表示装置の表示素子として、コレステリック液晶、強誘電液晶のような液晶表示素子を用いたものが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１の画像表示装置によれば、コレステリック液晶のように表示をＯＮにするためには、電圧ＯＦＦ時に急峻な電圧降下を必要とする表示素子においても、効率的に表示をＯＮ状態にすることができると記載されている。
一方、液晶表示素子以外の表示素子として、電気泳動素子、電界回転素子、トナー電界移動型素子、粒子移動型素子、エレクトロクロミック素子などの非液晶系の素子が注目されている。これらは、コントラストが高く、より視認性のある表示素子として注目されている。その駆動は、通常、電界の印加方向により表示状態を変える、あるいは、エレクトロクロミック素子のように電流が表示側の電極から反対側へ流れるのか、反対側から表示側の電極に流れるかにより状態が決まるものである。以下、電界又は電流の方向により表示状態を選択する素子を「極性表示素子」と定義し、液晶素子のような電界が印加されていることにより表示状態を制御し、その印加方向には依存しない表示方式を「非極性表示素子」と定義する。
このような極性表示素子と光スイッチング素子を用いた光書き込み型画像表示装置として、極性表示素子にエレクトロクロミックを用いたものが知られている（特許文献２参照）。
特許文献２の画像表示装置によれば、電極間に電圧又は電流を印加し、書き込み光を照射することで、書き込み光の照射された領域のみを酸化還元反応によって変化させることができ、異なる色に発色する複数のエレクトロクロミック表示体を積層したので、各層表示面の特定部分を画像情報に基づいて発消色反応させれば、単層構造やカラーフィルターを配置した光書き込み表示素子に比べ、明るいフルカラー表示を可能にすることができると記載されている。
特開２０００−１８０８８８号公報 特開２０００-２９２８１８公報
しかし、従来の極性表示素子と光スイッチング素子を用いた光書き込み型画像表示装置によると、信頼性が高く、高品質な画像表示が困難という問題があった。すなわち、極性表示素子のコントラストが高く、視認性が良いという特性に反して、コントラストが低く、視認性が悪いものとなる。
例えば、特許文献２に示されるエレクトロクロミック素子を用いた画像表示装置の場合、まず、初期化として反対方向に電圧印加を行い、全面、同じ表示状態にした後、電圧を印加、光画像を入射して、所望の部分のみ反転させ画像を形成する。しかし、光が照射された部分については、所望の表示状態になるが、非照射領域では所望の表示状態とは逆方向に電界が印加されることになる。エレクトロクロミック素子において還元電位により書き込みを行う場合、酸化された状態が望ましい領域であっても、非照射領域では、還元電位が印加されるため画像の劣化が生じやすい。エレクトロクロミック素子においては逆電圧印加により電荷注入が起こると、これはエレクトロクロミック素子の状態変化に対応してしまう。
従って、本発明の目的は、極性表示素子と光スイッチング素子を用いた光書き込み型画像表示装置において、コントラストが高く、視認性が良い高品質な画像表示が得られる画像表示装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、不感領域を有する極性表示素子、光スイッチング素子、前記極性表示素子と前記光スイッチング素子との間に設けられ、前記極性表示素子を透過した光を反射する反射膜、少なくとも一方が光透過性を有する一対の電極、および少なくとも前記光透過性を有する電極と同じ側が光透過性を有する一対の基板を備えた画像表示媒体と、前記画像表示媒体に第一の極性パルスおよび第二の極性パルスを電圧印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段により電圧印加すると共に、画像情報を前記光スイッチング素子へ光照射する書き込み手段と、前記電圧印加手段および前記書き込み手段を制御する制御手段とを備えた光書き込み型画像表示装置であって、前記制御手段は、前記第一の極性パルス印加後、前記第二の極性パルス印加時に、前記光スイッチング素子の光照射領域に対応する前記極性表示素子の領域に印加される電圧の実効値が前記不感領域を有する極性表示素子の閾値以上となり、かつ、非照射領域に対応する前記極性表示素子の領域に印加される電圧の実効値が前記閾値以下となるように制御することを特徴とする光書き込み型画像表示装置を提供する。
また、本発明は、上記目的を達成するため、極性表示素子、光スイッチング素子、前記極性表示素子と前記光スイッチング素子との間に設けられ、前記極性表示素子を透過した光を反射する反射膜、少なくとも一方が光透過性を有する一対の電極、および少なくとも前記光透過性を有する電極と同じ側が光透過性を有する一対の基板を備えた画像表示媒体と、前記画像表示媒体に第一の極性パルスおよび第二の極性パルスを電圧印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段により電圧印加すると共に、画像情報を前記光スイッチング素子へ光照射する書き込み手段と、前記電圧印加手段および前記書き込み手段を制御する制御手段とを備えた光書き込み型画像表示装置であって、前記制御手段は、前記第一の極性パルス印加後、前記第二の極性パルス印加時に、前記光スイッチング素子の非照射領域に対応する前記極性表示素子の領域に印加される電圧が前記第二の極性パルス印加オフ時にアンダーシュートするよう制御して前記極性表示素子および前記光スイッチング素子をインピーダンスマッチング制御することを特徴とする光書き込み型画像表示装置を提供する。
本発明の画像表示装置によれば、極性表示素子と光スイッチング素子を用いた光書き込み型画像表示装置において、コントラストが高く、視認性が良い高品質な画像表示を実現することができる。
［第１の実施の形態］
（画像表示装置の全体の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置を示す。この画像表示装置１０は、透明基板２、透明電極３、光スイッチング素子４、不感領域を有する極性表示素子５、透明電極６、および表示側基板７を主体に構成される画像表示媒体１と、画像表示媒体１の透明電極３，６に接続される給電端子８と、画像表示媒体１を着脱可能に書き込み装置へ接続するコネクター９と、画像情報の表示と光照射により光書き込みを行うための書き込み手段１１と、給電端子８を介して透明電極３，６に書き込みのための駆動電圧を加える電圧印加手段１２と、画像記憶手段１４に記憶された画像データに基づいて書き込み手段１１及び電圧印加手段１２の制御を行う制御手段１３とを有して概略構成されている。ここで、書き込み装置とは、画像表示装置１０の画像表示媒体１以外の部分を指す。
（画像表示装置の各部の構成）
コネクター９は、画像表示媒体１の透明電極３，６にそれぞれ接続するための給電端子８を備えており、画像表示媒体１を書き込み装置へ着脱可能な構成としている。もちろん、着脱不可能な構成とすることもできる。
書き込み手段１１は、画像表示媒体１の光スイッチング素子４へ書き込みのための光照射をするための手段であり、光源としての光発生手段と、照射する光のパターンを形成するパターン形成手段とを有する。光発生手段としては、例えば、蛍光ライト、ハロゲンランプ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ライト等が挙げられ、この他に光スイッチング素子４へ光照射できるものであれば適用可能である。パターン形成手段としては、例えば、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、単純マトリックス型液晶ディスプレイ等の透過型のディスプレイが適用可能である。また、光発生手段とパターン形成手段を兼ね備えたＥＬディスプレイやＣＲＴ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）など発光型ディスプレイも適用可能である。そのほか、照射する光量、波長、照射パターンを制御できる手段であれば適用可能である。
電圧印加手段１２は、書き込み手段１１による光書き込みと同期して表示のための駆動パルスを印加するものであり、印加パルスを生成するパルス生成手段と、印加パルスを出力するためのトリガ入力を検知する手段とを有する。パルス生成手段としては、例えば、ＲＯＭのような波形記憶手段とＤ/Ａ変換手段と制御手段とを有し、電圧印加時にＲＯＭから読み出した波形をＤ/Ａ変換して画像表示媒体１に印加する手段が適用可能である。また、ＲＯＭではなくパルス発生回路のような電気回路的な方式でパルスを発生させる手段が適用可能である。そのほか、駆動パルスを印加する手段であれば特に制限なく使用することができる。
制御手段１３は、画像記憶手段１４やその他の手段から送られてくる画像データを表示データに変換する手段のほか、書き込み手段１１及び電圧印加手段１２の動作を制御するための手段により構成されている。
画像記憶手段１４は、画像表示媒体１に表示させたい画像データ等を記憶するための記憶手段を有しており、画像記憶手段１４に接続されたデータ出入力手段から画像データ等を取り込むことが可能である。
これらの手段１１乃至１４は一つにまとめられていてもよいし、分離していても良い。
（画像表示媒体の全体の構成）
図２（ａ）は、画像表示媒体１の全体の構成を示している。画像表示媒体１は、光入射側透明基板２、透明電極３、光スイッチング素子４、不感領域を有する極性表示素子５、透明電極６、および表示側基板７とを有して構成されている。
画像表示媒体１の構成としては、図２（ａ）に示されるように、透明基板/透明電極/不感領域を有する極性表示素子/光スイッチング素子/透明電極/透明基板の構造が適用可能であるほか、書き込み光と読み出しを同じ側にする構造、例えば、透明基板/透明電極/不感領域を有する極性表示素子/光スイッチング素子/電極/基板のような構造でも良いし、隔離層や反射層あるいは光吸収層等を適宜作製してもよい。
（画像表示媒体の各部の構成）
光入射側透明基板２は、光スイッチング素子４への光照射が可能な光透過性の材料からなる。具体的には、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等の基板が用いられる。フレキシブル性、成形容易性、コストの点などからＰＥＴ等を用いることが好ましい。表示側基板７の方向から光照射する場合は、光入射側透明基板２は光透過性の材料に限られない。
透明電極３は、光スイッチング素子４への光照射が可能な光透過性の材料からなる。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜、Ａｕ、ＳｎＯ2、Ａｌ、Ｃｕ等が用いられ、ＩＴＯ膜が好ましく用いられる。表示側基板７の方向から光照射する場合は、透明電極３は光透過性の材料に限られない。
光スイッチング素子４は、受光した光量により電圧あるいは電流を制御できるようなものであればよく、有機光スイッチング素子としては、例えば、アモルファスシリコン素子、有機光導電体（ＯＰＣ）を用いた機能分離型二層構造のＯＰＣ素子、電荷輸送層(ＣＴＬ)の上下に電荷発生層(ＣＧＬ)を形成した構造(以下、デュアルＣＧＬ構造(dual CGL structure)と称する)のＯＰＣ素子を用いることができる。特にＯＰＣ素子は、高温の熱処理を必要としないため、ＰＥＴフィルムなどのフレキシブル基板への適用も可能であり、かつ、真空プロセスも無いために安価に作製できるという利点を有する。なかでも、デュアルＣＧＬ構造のＯＰＣ素子は、交流駆動が可能であり、印加電圧に含まれるバイアス成分によりイオンの移動に起因した画像の焼付き現象も生じにくいため、特に有効な構造である。駆動に用いられるキャリアは正負どちらのキャリアでも良い。
デュアルＣＧＬ構造の光スイッチング素子４は、基本的には、図２（ａ）に示されるように、下部（ロアー）電荷発生層４Ａ、電荷輸送層４Ｂ、上部（アッパー）電荷発生層４Ｃからなる。
電荷発生層４Ａ，４Ｃに使用する材料としては、光照射により電荷が発生する有機材料を用いることができ、例えば、金属または無金属フタロシアニン、スクアリウム化合物、アズレニウム化合物、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスやトリス等アゾ顔料、キナクリドン顔料、ジオケトピロロピロール色素、多環キノン顔料、ジブロモアントアントロンなど縮環芳香族系顔料、シアニン色素、キサンテン顔料、ポリビニルカルバゾールとニトロフルオレン等電荷移動錯体、ピリリウム塩染料とポリカーボネート樹脂からなる共晶錯体等が適用可能であるが、フタロシアニン系電荷発生材である、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、あるいはチタニルフタロシアニンの一種類かあるいは混合物を主成分とする電荷発生材が特に好ましい。
上部電荷発生層４Ａと下部電荷発生層４Ｃはキャリアと自由電子の発生が同程度生じることが必要であるため、波長、光量、電圧に対し同程度の感度が必要であり、上下とも同じ材料であることが望ましいが、同程度の感度であるなら材料が異なっていても問題ない。
電荷発生層４Ａ，４Ｃの作製方法としては、真空蒸着法やスパッタ法などドライな膜形成法のほか、溶液あるいは分散液を用いるスピンコート法、ディップ法などが適用可能である。いずれの方式も、アモルファスシリコンやフォトダイオード作製におけるような基板加熱や厳しい工程管理は不要である。上部および下部電荷発生層４Ａ，４Ｃの膜厚は、１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは２０ｎｍ〜５００ｎｍが適切である。１０ｎｍより薄いと光感度が不足し、かつ均一な膜の作製が難しくなり、また、１μｍより厚くなると、光感度は飽和し、膜内応力によって剥離が生じ易くなる。
電荷輸送層４Ｂに使用する材料としては、トリニトロフルオレン系、ポリビニルカルバゾール系、オキサジアゾール系、ベンジルアミノ系ヒドラゾンあるいはキノリン系ヒドラゾン等のヒドラゾン系、スチルベン系、ジアミン系、トリフェニルアミン系、トリフェニルメタン系、ベンジジン系、キノン系、テトラシアノキノジメタン系、フルフレオン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系などが適用可能である。また、ＬｉＣｌＯ４を添加したポリビニルアルコ−ルやポリエチレンオキシドのようなイオン導電性材料の適用も可能である。中でも、ジアミン系が感度、キャリア輸送能力などの点から好ましく用いられる。
電荷輸送層４Ｂの作製方法としては、真空蒸着法やスパッタ法などドライな膜形成法のほか、溶液あるいは分散液を用いるスピンコート法、ディップ法などが適用可能である。電荷輸送層の膜厚は、０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜１０μｍが適切である。０．１μｍより薄いと耐電圧が低くなって信頼性確保が困難となり、また、１００μｍより厚くなると、機能素子とのインピーダンスマッチングが困難となって設計が難しくなるため、上記範囲が望ましい。
光スイッチング構造としては、電極間に電荷輸送層中に電荷発生材料が含まれる単層や電荷輸送層/電荷発生層のような２層構造や、電荷発生層/電荷輸送層/電荷発生層の３層構造等を持つ光スイッチング構造が適用可能である。電荷輸送層間に電荷発生層を作製し、電荷発生層/電荷輸送層/電荷発生層/電荷輸送層/電荷発生層の構成も可能である。
また、上記構造に機能層を付与することが可能である。例えば、電極と電荷発生層の間にキャリアの突入を防ぐ層を形成することも可能である。このような機能層は電流の流れを著しく妨げない範囲で適用可能である。
不感領域を有する極性表示素子５は、メモリ性のある表示素子であって、不感領域を有する極性表示素子である。不感領域を有するとは、図２（ｂ）に示すように、表示素子が、所定の電界印加時において、その電界印加時間に依存せず表示状態が状態変化を生じない印加電界領域を有することであり、その領域において反射率変化は生じない。この不感領域以上に電圧印加を行うと状態変化が生じ、反射率が変化する。この境界の電界が閾値となる。ミクロに見れば、素子全体が厳密に全く同一の閾値を持つわけではなく、多少、閾値電圧の前後から変化が観察される。これらは概ね１０％程度である。
極性表示素子５は、電界又は電流の方向により表示状態を選択する素子であるが、ここでは、電界で駆動する素子、すなわち、表示状態を印加電界により状態変化できる素子を用いる。例えば、電気泳動素子、電界移動素子、電界回転素子、電子粉粒体等であり、好ましくは、電界移動素子又は電界回転素子が用いられる。極性表示素子に分類されるエレクトロクロミック素子は、酸化還元反応により反射率変化を生じる表示素子であり、この変化量は電流量に依存する電流駆動型素子であって、流れる電流量に対応して、反射率あるいは透過率が変化するため、不感領域を持たない。
透明電極６は、透明電極３と同様であるが、表示の妨げとならないよう透明性を有するＩＴＯ膜が好ましく用いられる。光入射側透明基板２の方向から表示画面を見る構成とする場合には、透明電極３は透明性を有する材料に限られない。
表示側基板７は、光入射側透明基板２と同様であるが、表示の妨げとならないよう透明性を有するガラス基板やＰＥＴ基板等が好ましく用いられる。光入射側透明基板２の方向から表示画面を見る構成とする場合には、表示側基板７は透明性を有する材料に限られない。
（画像表示装置の動作）
次に、この第１の実施の形態に係る画像表示装置１０の動作を説明する。
画像表示は、書き込み駆動電圧が画像表示媒体に印加されると共に、表示すべき画像情報に対応する光画像が入射されることにより画像が書き込まれる。本発明の極性表示素子５はメモリ性を有するので電圧印加停止後も画像は保持される。なお、印加される正負極性パルスに対応し、それぞれの光画像の照射強度や照射時間、あるいは、それぞれの極性パルスの印加電圧やデューティをそれぞれ設定し、駆動する機構を有しているが、それぞれが更に調整できる機構を備えていても良い。調整機構は、ユーザが調整できるものでもよいし、画質などを装置が検出したのち、自動的に調整するものでも良い。
画像表示方法として、例えば、第一の光画像を用いて、印加パルスと共に全面同一色に初期化したのち、逆極性のパルスの印加と共に第二の画像を入力する方式が適用可能である。第一の極性は、正負どちらの極性であっても構わない。正極性パルスとは、グランド（ＧＮＤ）を基準として、例えば、１０Ｖの正電圧が印加されることであり、負極性パルスとはＧＮＤに対し、−１０Ｖ負電圧が印加されることである。ＧＮＤはこの場合、光入射側の透明電極３であっても、表示側の透明電極６であってもよい。光入射側と表示側が同一の場合、光入射側であっても、表示側であってもよい。
パルスは最低一組の正負極性パルスを有することが必要であるが、それ以外にサブパルスとして、正及び負極性パルスを所望の特性を得るために加えても良い。あるいは、正負極性パルスを複数回印加しても良く、又は、正極性パルスと負極性パルスの間に無電界印加期間を設けてもよい。あるいは、第一のパルスの前に、逆極性あるいは同極性のパルスを単数あるいは複数、さらに組み合わせたりして印加しても差し支えない。
第一のパルスと第二のパルスの実効電圧値は同程度でもよいが、この好ましくは第一のパルスが第二のパルスより大きい方がよい。第一のパルスにおいては、光照射領域において、確実に表示されることが重要であり、非選択領域、すなわち、非照射領域は第二のパルスにより、表示されるため、第一のパルス印加時の表示状態は最終的な表示画質とはほとんど関係がないためである。このため、選択領域すなわち照射領域において十分な画質を得るため、実効電圧を第二パルスより大きくすることがより有効である。
本発明の画像表示装置１０においては、第二の極性パルスを印加するに際し、照射領域について実効値がその閾値以上であると共に、非照射領域では閾値以下であるような電圧を印加する方式を採用する。具体的には、極性表示素子５と光スイッチング素子４のインピーダンスを制御することにより行う。
図３は、第１の実施の形態における不感領域を有する極性表示素子５と光スイッチング素子４についての等価回路を示したものである。光スイッチング素子と表示素子は通常、等価回路としてそれぞれ抵抗成分と容量成分の並列回路で近似して現すことができる。本発明では、時定数として、この抵抗成分と容量成分の積を用いている。
極性表示素子５と光スイッチング素子４のインピーダンスを制御するとは、具体的には、極性表示素子５と光照射時の光スイッチング素子４、および非照射時の光スイッチング素子４の電気的等価回路を容量と抵抗の並列素子として、このときのそれぞれの素子の容量と抵抗の積である時定数が、非照射時に、「光スイッチング素子４＞極性表示素子５」であり、光照射時に、「光スイッチング素子４＜極性表示素子５」となるように具備された光スイッチング素子４および極性表示素子５を適用することをいう。時定数に寄与するパラメータとして、光スイッチング層や表示層以外に遮光層や機能層等があるが、これらは光スイッチング層に含めて考えてよい。ここで、照射/非照射とは、光スイッチング素子の感度によるものであり、光量として照射＞非照射であればよいが、おおむね光量として照射時は１００μＷ/ｃｍ２以上程度であり、非照射は２０μＷ/ｃｍ２以下であることが好ましい。
図４は、第１の実施の形態における光照射時および非照射時の極性表示素子に印加される電圧波形の例を示す概念図である。第一の正極性パルスを印加すると共に光スイッチング素子４を光照射した後、第二の負極性パルス（最終パルス）を印加すると共に黒表示したい領域に光スイッチング素子４を光照射した場合、第二の負極性パルス（最終パルス）印加時に非照射領域（白表示のままとしたい領域）への印加電圧は不感領域内の電圧であり、状態変化を生じない。
［第２の実施の形態］
（画像表示装置の全体の構成）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置を示す。この画像表示装置２０は、透明基板２２、透明電極２３、光スイッチング素子２４、極性表示素子２５、透明電極２６、および表示側基板２７を主体に構成される画像表示媒体２１と、画像表示媒体２１の透明電極２３，２６に接続される給電端子２８と、画像表示媒体２１を着脱可能に書き込み装置へ接続するコネクター２９と、画像情報の表示と光照射により光書き込みを行うための書き込み手段３１と、給電端子を介して透明電極２３，２６に書き込みのための駆動電圧を加える電圧印加手段３２と、画像記憶手段３４に記憶された画像データに基づいて、書き込み手段３１及び電圧印加手段３２の制御を行う制御手段３３とを有して概略構成されている。
（画像表示装置の各部の構成）
画像表示媒体２１が有する極性表示素子２５が不感領域を有する極性表示素子に限定されていない点、制御手段３３における制御方法が相違する点以外は、第１の実施の形態と基本的に同じ構成であり、説明を省略する。
制御手段３３は、第１の実施の形態に係る制御手段３が、第一の極性パルス印加後、第二の極性パルス印加時に、光スイッチング素子４の光照射領域に対応する極性表示素子５の領域に印加される電圧の実効値が極性表示素子５の閾値以上となり、かつ、非照射領域に対応する極性表示素子５の領域に印加される電圧の実効値が閾値以下となるように制御しているのに対し、第一の極性パルス印加後、第二の極性パルス印加時に、光スイッチング素子２４の非照射領域に対応する極性表示素子２５の領域に印加される電圧が第二の極性パルス印加オフ時にアンダーシュートするよう制御して極性表示素子２５および光スイッチング素子２４をインピーダンスマッチング制御している。
（画像表示媒体の全体の構成）
図６は、画像表示媒体２１の全体の構成を示している。画像表示媒体２１は、光入射側透明基板２２、透明電極２３、光スイッチング素子２４、極性表示素子２５、透明電極２６、および表示側基板２７とを有して構成されている。極性表示素子２５以外の第１の実施の形態と同じ構成については説明を省略する。
極性表示素子２５は、メモリ性を有する極性表示媒体であれば適用可能であり、電圧や電流の印加方向により表示状態を制御できる素子であれば適用可能である。例えば、電界移動粒子素子、電界回転素子、電気泳動素子、エレクトロクロミック素子、電子粉流体移動素子などが適用可能である。第２の実施の形態においては、電解溶液を用いて、表示側電極にその印加極性によりＡｇの析出をしたり、逆に消失させたりすることにより表示を行う、あるいは表示側電極に作製した酸化タングステン、ジフタロシアニンなどを電極への印加極性を変えることによる酸化還元反応を用いて表示を行う、エレクトロクロミック素子等も適用可能である。
（画像表示装置の動作）
次に、この第２の実施の形態に係る画像表示装置２０の動作を説明する。
画像表示装置２０においては、第二の極性パルス印加後のパルスオフ時、かつ非照射時に表示素子に印加される電圧の応答波形が、アンダーシュートするよう極性表示素子２５、光スイッチング素子２４をインピーダンスマッチング制御することにより表示を行う方式を採用する。
この方式においては、第二極性パルス印加時には、非照射領域において、一旦、逆極性の電圧が印加されるが、パルスがアンダーシュートすることにより、所望の電界方向に最終的に印加されるため、結果として、逆方向に電圧印加されることによる表示の劣化がない。このため、不感領域を有さない（閾値特性を持たない）極性表示素子、例えば、エレクトロクロミック素子のようなものであっても適用可能になる。
ここで、インピーダンスマッチング制御とは、パルス印加したときの表示素子に印加される電圧の応答波形を、極性表示素子２５と光スイッチング素子２４のそれぞれのインピーダンスを制御することにより制御することである。ただし、通常は極性表示素子２５のインピーダンスを積極的に制御することはできないため、マッチングは光スイッチング素子２４のインピーダンスを制御することにより行う。なお、インピーダンスには極性表示素子、光スイッチング素子のほかに、その他の機能層のインピーダンスや寄生インピーダンス等があるが、等価的に光スイッチング素子のインピーダンスに含めてよい。
応答波形をアンダーシュートにするために適用できるインピーダンス制御は、極性表示素子２５の抵抗および時定数に比べ、光スイッチング素子２４の抵抗および時定数を大きくすることが有効である。
図７は、第２の実施の形態における極性表示素子２５と光スイッチング素子２４についての等価回路を示したものである。光スイッチング素子および表示素子は通常、等価回路としてそれぞれ抵抗成分と容量成分の並列回路で近似して現すことができる。本発明では、時定数として、この抵抗成分と容量成分の積を用いている。
光非照射時、光スイッチング素子２４の抵抗および時定数を大きくするとは、抵抗成分が「極性表示素子２５＜光スイッチング素子２４」であって、かつ、「極性表示素子２５の時定数に比べ光スイッチング素子２４の時定数が５倍以上、より好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは１００倍以上」とすることをいう。１０倍以上では、かなりアンダーシュートのパワーが大きくなり、１００倍以上では更に大きなアンダーシュートが得られる。このような、画像表示媒体２１に印加するパルスの波形は正負の矩形波が適用可能である。また、時定数の差が大きい場合は、パルス印加に対する応答波形が微分的になり、両極性の実効パワーの差が小さくなる。よって、逆極性に印加されていても、画質への影響は小さくなる。また、アンダーシュートが閾値を超える場合は、パルス印加中に反転していても、所望の極性を印加した場合と同様の効果が得られるため、さらに好ましい。
図８は、第２の実施の形態における光照射時および非照射時の極性表示素子２５に印加される電圧波形の例を示す概念図である。第一の正極性パルスを印加すると共に光スイッチング素子２４を光照射した後、第二の負極性パルス（最終パルス）を印加すると共に黒表示したい領域に光スイッチング素子２４を光照射した場合、第二の負極性パルス印加において電圧印加中は非照射領域（白表示のままとしたい領域）へ逆方向（黒表示方向）に電界印加されているが、印加パルスがオフになった瞬間に、アンダーシュートし、結果として、順方向（白表示方向）に印加されたことになる。このとき、アンダーシュート部による状態変化が十分であれば、第二極性パルス印加時の状態変化は問題ないが、閾値特性のない極性表示素子を用いた場合は、エネルギとして同程度になることが望ましい。
なお、第１及び第２の実施の形態において、インピーダンスの測定や極性表示素子の応答波形観察は、それぞれ単機能のセル、例えば、光スイッチング素子としては電極/電荷発生層/電荷輸送層/電荷発生層/電極/基板のようなセルを作製し、極性表示素子としては基板/電極/極性表示素子/電極/基板のようなセルを作製し、これらのインピーダンス特性を測定することで確認できるとともに、これらのセルを直列に接続し電圧を観察することにより確認できる。このとき電極にはＡｕ,Ａｌ,ＩＴＯなど通常の電極が使用できるが、厳密に測定する場合はオーミックコンタクトするような電極材料を選べばよい。また、インピーダンスに影響を与えない範囲で、例えば保護用に電極/保護膜/電荷発生層/電荷輸送層/電荷発生層/電極/基板のように保護膜を差し込んでも良い。このとき、例えば、セルの容量に対し、保護膜などの機能膜の容量が１０倍以上であれば、通常ほとんど問題にならない。
［第３の実施の形態］
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の画像表示媒体部分の簡略図を示している。第３の実施の形態に係る画像表示装置は、第１又は第２の実施の形態に係る画像表示装置にさらに追記手段を付加した構成である。追記手段を備えることにより、ユーザにとって使用上より有効になる。
追記手段は、光発生手段と追記装置とから構成され、具体的には、光発生手段は、光照射が可能な光ペン４１であり、追記装置は、画像表示媒体の表示側に取り付けられたタッチパネル４２である。
光ペン４１は、書き込みたい文字や図形をタッチパネル４２になぞるようにして、表示部を透過し、かつ光スイッチング素子に検知されるような光を照射する。タッチパネル４２に光ペン４１を接触させると追記開始信号が発生し、制御手段に送信され、この追記開始信号に基づき極性パルスを画像表示媒体に電圧印加させる。電圧印加中に光ペン４１にて追記を行う。印加される極性パルスは、特に限定はされないが、矩形パルスであることが好ましい。光ペン４１により、光が照射された領域では光スイッチング素子４４の抵抗が下がり極性表示素子４３に書き込みがなされ、非照射領域は光スイッチング素子４４の抵抗が高く書き込みがなされない。これにより、追記書き込みが可能となる。この場合、画像表示媒体の構造として、極性表示素子４３側から光入射し、光スイッチング素子４４が受光する構造であるが、通常の書き込みにおける光画像入力を光スイッチング素子側から行い、追記を表示側から入力する構造であっても差し支えない。表示側素子は追記のための光照射に用いられる波長が所定の透過量を有する必要がある。光ペン４１の光量などの制御は、画像表示装置に備えられた制御手段からの制御信号を有線又は無線により受け取ることにより行われる。
また、より好ましい方式は、光ペン４１による追記方式として光照射時に黒表示を行うような極性のパルスを画像表示媒体に印加する。また、追記の元画像を表示した画像表示媒体に、追記時に媒体に所定の電圧を印加するとともに、ユーザの追記情報に従い、画像情報として、追記の軌跡のみを光画像として入力部より光照射を行い、追記表示を行っていく方式である。本方式は、全面にわたる書き込み動作をユーザが目にすることなく追記できるために特に有用である。追記のための印加電圧は、表示素子が閾値を持つ場合は、閾値以下の直流バイアスを印加することが適用可能であるが、より好ましくは、第二パルスと同極性のパルス印加が望ましい。これにより、表示素子が明確な閾値を持たない素子にも追記情報を良好に表示することができる。
また、さらに好ましくは、タッチパネルを用いた場合、追記画像情報を保存しておき、ユーザの要求により元の画像情報に追記情報を加えた画像情報を表示する機構があればより効果的である。
［その他の実施の形態］
画像表示方法として、上述した表示方法のほか、第一の光画像を、逆極性の第二のパルスの印加と共に入射する第二の光画像の反転画像として入力する方式が適用可能である。この表示方法は、特に、書き込み動作がユーザの目に触れる装置を用いて書き込む場合に好ましい。書き込みがユーザの目に触れる装置である場合、書き込み時に瞬間的に全面が、例えば白あるいは黒になる動作を含む場合、書き込み時に不自然さを感じるためである。これに対し、第一の画像で反転画像を入力し、第二の画像で光画像を入力する方式では、ユーザが見ても不自然さはなく、大変効果的な表示方法である。ここで、反転画像とは、媒体に入射する光画像において、その光照射部が第二の画像の光照射領域と反転しているような画像を示す。すなわち、第一の光画像と第二の光画像はネガポジの関係となる。ユーザの目に触れる装置の例としては、例えば、ビュアタイプの書き込み装置、あるいは、媒体が取り外し可能なセカンドディスプレイ的な装置のような、常に又は頻繁にユーザに視認され、かつ、書き込み時もユーザに状態が見られるような装置であり、ユーザの目に触れないような装置とは、例えば、プリンタ型、さらに詳しくは、レーザプリンタのように書き込み状態をユーザがみることを想定していない装置のことである。
なお、上記の説明においては、白および黒表示として説明したが、黒が青であってもよく、白が黄色や赤であってもよい。活字等を表示するフォントの色と背景色はそれぞれ表示素子や媒体設計により任意に設計できることはもちろんである。
また、駆動波形としては、特に限定はされない。正弦波、矩形波、三角波など適用可能である。もちろんこれらを組み合わせたものでも、まったく任意の波形であっても適用可能である。機能素子によっては若干のバイアス成分印加が有効である場合があるが、それらに適用しても差し支えない。
実施例１および実施例２は、第１の実施の形態に対応し、実施例３および実施例４は、第２の実施の形態に対応し、実施例５は、第３の実施の形態に対応している。
＜実施例１＞
実施例１として、本発明の原理検証のために、不感領域を有する（閾値特性を有する）極性表示素子である電界移動素子を備えた画像表示媒体（光スイッチング素子を有しない）５１と光スイッチング媒体５２をそれぞれ作製し、これらを直列に接続したものを用いて、本発明の駆動方法にて表示素子への電圧印加を制御することにより表示を行い、特性を評価した。
図１０は、画像表示媒体５１と光スイッチング媒体５２とを直列に接続した状態を示す図である。画像表示媒体５１を以下の通り作製した。
画像表示媒体５１の外側を構成する表示側基板５３Ａおよび非表示側基板５３Ｂには、５０×５０×１.１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ダウコーニング製、７０５９）を使用した。ガラス基板の粒子と接する内側表面は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ-Ｚ）が厚さ５μｍでコートされている。４０×４０×０.３ｍｍのシリコンゴムプレートの中央部を１５×１５ｍｍの正方形に切り抜いて空間を形成し、このシリコンゴムプレートを非表示側基板５３Ｂ上に設置した。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０.４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微粒子（積水化成品工業（株）製、テクポリマーＭＢＸ−２０−ホワイトを分級）と、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トの球状微粒子（積水化成品工業（株）製、テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラックを分級）とを重量比２対１の割合で混合し、この混合粒子約１５ｍｇを前記シリコンゴムプレートの正方形に切り抜いた空間にスクリーンを通して振るい落とした。その後、このシリコンゴムプレートに表示側基板５３Ａを密着させ、両基板５３Ａ，５３Ｂ間をダブルクリップで加圧保持して、シリコンゴムプレートと両基板５３Ａ，５３Ｂとを密着させ、電界移動素子層５５を有する画像表示媒体５１を形成した。
表示側基板５３Ａ上のＩＴＯ透明電極５４Ａに直流電圧２００Ｖを印加すると、非表示側基板５３Ｂ側にあったマイナスに帯電された白色粒子の一部が電界の作用により表示側基板５３Ａ側へ移動した。この時、プラスに帯電された黒色粒子は非表示側基板５３Ｂ側へ移動した。ここで、電圧を０Ｖとしても、表示側基板５３Ａ上の粒子は移動せず、表示濃度に変化はなかった。
次に、表示側基板５３Ａ上のＩＴＯ透明電極５４Ａに直流電圧−１００Ｖを印加しても粒子は移動しなかったが、表示側基板５３Ａ上のＩＴＯ透明電極５４Ａに直流電圧−２００Ｖを印加すると、非表示側基板５３Ｂ側にあったプラスに帯電された黒色粒子の一部は電界の作用により表示側基板５３Ａ側へ移動した。この時、マイナスに帯電された白色粒子は非表示側基板５３Ｂ側へ移動した。ここで、電圧を０としても、表示側基板５３Ａ上の粒子は移動せず、表示濃度に変化はなかった。
これにより、本表示媒体５１が印加電界に対し不感領域を有することを確認した。さらに、粒子が移動する電圧を検討したところ、１２５Ｖ近傍がその閾値であることがわかった。
次に、光スイッチング媒体５２を以下の通り作製した。
まず、電荷輸送層の作製のための溶液として、溶媒にモノクロロベンゼンを用い、バインダとしてポリカーボネート樹脂（三菱瓦斯化学製）を用いた。ベンジジン系電荷輸送材を用い、固形分中の電荷輸送材の割合であるローディングは６０ｗｔ％とした。溶液濃度を１５％として溶液を作製した。
上部電荷発生層の作製のための溶液としては、電荷発生材としてチタニロフタロシアニンを用いた。この結着材としては、ポリビニルブチラールを用い、これを１-ブタノール溶液でペイントシェークを行うことにより、分散処理を行った。固形分はチタニロフタロシアニン６０ｗｔ％とし、ポリビニルブチラールは４０ｗｔ％とした。溶媒濃度は４％ＳＣ（ソリッドコンテント）とした。
下部電荷発生層の作製のための溶液としては、電荷発生材としてジブロモアントアントロンを用いた。この結着材としては、ポリビニルブチラールを用い、これを１-ブタノール溶液でペイントシェークを行うことにより、分散処理を行った。固形分はチタニロフタロシアニン６０ｗｔ％とし、ポリビニルブチラールは４０ｗｔ％とした。溶媒濃度は３％ＳＣとした。
これらの溶液を用いて、光スイッチング媒体５２を作製した。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上にＩＴＯ透明電極５７を作製したＰＥＴ基板５６上に、スピンコーティングにより下部電荷発生層のための溶液を塗布した。この後、１００℃で１時間乾燥し、０.２μｍ厚の下部電荷発生層５８Ａを得た。次に、この上に１５％ＳＣの濃度の電荷輸送層用の溶液を用い、アプリータ法により塗布した。塗布後、１００℃で１時間乾燥し、１０μｍ膜厚の電荷輸送層５８Ｂを得た。次に、この膜上に上部電荷発生層用の溶液を用いて、０.２μｍ厚の上部電荷発生層５８Ｃをスピンコート法により膜を形成し、１００℃で１時間乾燥した。この上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）３％ＳＣの水溶液を用いて、スピンコート法で０.２μｍ厚の膜５８Ｄを作製した。この膜は１００℃で３０分乾燥した。この膜の上に、１００ｎｍ厚のＡｕ薄膜５９をスパッタリング法を用いて作製した。
以上のようにして作製した画像表示媒体５１と光スイッチング媒体５２を直列に接続し、表示層に印加される電圧を観察すると共に、表示特性の評価を行った。駆動方式としては、以下に示す駆動方式１〜４を用いた。パルスは、駆動方式として、正極性パルスにより白色に、負極性パルスにより黒色に表示される。電圧表示は、表示電極側のＩＴＯ電極をグランド（ＧＮＤ）として、光スイッチング素子側ＩＴＯ電極の印加電圧とした。
〔駆動方式１〕
駆動パルスとして、サブパルスとして２８０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの正極性パルスを印加した後、−２８０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの負極性パルスおよび１９０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの正極性パルスを印加した。サブパルスおよび第一の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光照射を行った。次に、サブパルスおよび第一の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして正極性パルスを印加したが、正極性パルス印加時には全面を非照射とした。
〔駆動方式２〕
駆動パルスとして、５００Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの正極性パルスおよび−１９０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの負極性パルスを印加した。第一の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を非照射とし、第二の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光照射を行った。次に、第一の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を非照射とし、第二の極性パルスとして負極性パルスを印加したが、負極性パルス印加時も全面を非照射とした。
〔駆動方式３〕
駆動パルスとして、−２８０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの負極性パルスおよび１９０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの正極性パルスを印加した。第一の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光照射を行った。次に、第一の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして正極性パルスを印加したが、正極性パルス印加時には全面を非照射とした。
〔駆動方式４〕
駆動パルスとして、−５００Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの負極性パルスおよび１９０Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの正極性パルスを印加した。第一の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を非照射とし、第二の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光照射を行った。次に、第一の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に全面を非照射とし、第二の極性パルスとして正極性パルスを印加したが、正極性パルス印加時も全面を非照射とした。
＜比較例１＞
表示素子としてエレクトロクロミック素子を用いた。
基板として、１００μｍ厚のＩＴＯ透明電極付のＰＥＴ基板を用い、表示層として酸化タングステンを０．１μｍの厚さとなるように電極上にスパッタリング法を用いて積層した。この上に、ポリ（メタクリル酸オリゴオキシエチレン）を５０重量％含むメタノール溶液に、支持塩としてＬｉＣｌＯ４をエーテルの酸素１に対して４ｍｏｌ％となるように、ポリ（メタクリル酸オリゴオキシエチレン）の１ｇに対してＬｉＣｌＯ４０．０７５ｇを溶解させたものを１０μｍの厚み（高分子固体電解質として）となるように被覆した。この上に、Ａｌ電極をスパッタリングにより作製し、エレクトロクロミック表示素子とした。
本素子は、電圧印加することにより、着色（青色）／消色（透明であるが、Ａｌ電極の反射により白色）を印加電圧の極性により制御できることを確認した。また、電圧印加時間を変えることにより１Ｖから５Ｖまでの任意の電圧において、着色/消色の変化をさせることができ、この素子が明確な閾値電圧を持たないことを確認した。
光スイッチング素子は、電荷輸送層の厚みを１μｍとしたほかは実施例１と同様にして作製した。
以上のようにして作製したエレクトロクロミック素子と光スイッチング素子を直列に接続し、表示特性の評価を行った。
＜実施例１と比較例１の評価結果＞
実施例１について、駆動方式１から４までの方式で表示を行い、比較例１については、駆動方式１の印加電圧を１/１０、印加時間を１００倍として表示を行い、特性を評価した。表１に示すとおり、実施例１の表示媒体では、白黒の表示が第二パルスの光照射/非照射の反射率においてコントラスト３以上の値を得ることができた。一方、比較例１のエレクトロクロミック素子では、第二の極性パルス印加の非照射時の表示が劣化してしまったため、コントラストが２以下となってしまった。
ここで、光照射/非照射の反射率におけるコントラストの評価は、数値が大きいほど、コントラストが高いことを示す。
また、駆動方式１において、その第二のパルス印加時の、表示素子への印加電圧を測定し、波形応答を調べた。結果を図１５に示す。その結果、光照射および非照射時に１２５Ｖ前後の印加電圧が表示素子に加えられていることがわかり、光照射により閾値前後に電圧制御できていることを確認した。
＜実施例２＞
実施例２として、本発明の画像表示媒体６１、すなわち、不感領域を有する（閾値特性を有する）極性表示素子である電界移動素子を備えた画像表示媒体６１を作製し、本発明の駆動方法にて表示素子への電圧印加を制御することにより表示を行い、特性を評価した。
図１１は、画像表示媒体６１を示した図である。
本発明の画像表示媒体６１を以下の通り、表示素子側基板６８を作製した後、光スイッチング素子側基板６９を作製し、これを張り合わせることにより作製した。
表示素子側基板６８は以下の通り作製した。
画像表示媒体６１の外側を構成する表示側基板６７には、５０×５０×１.１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ダウコーニング製、７０５９）を使用した。ガラス基板の粒子と接する内側表面は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ-Ｚ）が厚さ５μｍでコートされている。４０×４０×０.３ｍｍのシリコンゴムプレートの中央部を１５×１５ｍｍの正方形に切り抜いて空間を形成し、このシリコンゴムプレートを表示側基板６７上に設置した。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０.４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微粒子（積水化成品工業（株）製、テクポリマーＭＢＸ−２０−ホワイトを分級）と、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トの球状微粒子（積水化成品工業（株）製、テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラックを分級）とを重量比２対１の割合で混合し、この混合粒子約１５ｍｇを前記シリコンゴムプレートの正方形に切り抜いた空間にスクリーンを通して振るい落とした。
次に、光スイッチング素子側基板６９を以下の通り作製した。
まず、実施例１と同様にして、電荷輸送層の作製のための溶液、上部電荷発生層の作製のための溶液、下部電荷発生層の作製のための溶液を準備した。ＰＥＴ上にＩＴＯ透明電極６３を作製したＰＥＴ基板６２上に、スピンコーティングにより下部電荷発生層のための溶液を塗布した。この後、１００℃で１時間乾燥し、０.２μｍ厚の下部電荷発生層６４Ａを得た。次に、この上に１５％ＳＣの濃度の電荷輸送用溶液を用い、アプリータ法により塗布した。塗布後、１００℃で１時間乾燥し、１０μｍ膜厚の電荷輸送層６４Ｂを得た。次に、この膜上に上部電荷発生層用の溶液を用いて、０.２μｍ厚の上部電荷発生層６４Ｃをスピンコート法により膜を形成し、１００℃で１時間乾燥した。この上に酸化チタンを分散させたポリビニルアルコールの水溶液をスピンコート法により塗布して乾燥させ、白反射膜としてのＰＶＡ膜６４Ｄを形成した。
以上のようにして作製した表示素子側基板６８と光スイッチング素子側基板６９とを密着させ、両基板間を封止し、画像表示媒体６１を完成させた。
かかる画像表示媒体６１を用いて、表示特性の評価を行った。駆動方式としては、以下に示す駆動方式５を用いた。
〔駆動方式５〕
駆動パルスとして、７００Ｖ０p、印加時間２５ｍｓの正極性パルスおよび−５００Ｖ、印加時間２５ｍｓの負極性パルスを印加した。第一の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に黒表示領域（黒色にしたい領域）に光照射を行い、それ以外の領域（白色のままにしたい領域）は非照射とした。
＜比較例２＞
表示媒体としてエレクトロクロミック表示素子を用いた。
基板として、１００μｍ厚のＩＴＯ透明電極付のＰＥＴ基板を用い、表示層として酸化タングステンを０．１μｍの厚さとなるように電極上に、スパッタリング法を用いて積層した。この上に、ポリ（メタクリル酸オリゴオキシエチレン）を５０重量％含むメタノール溶液に、支持塩としてＬｉＣｌＯ４をエーテルの酸素１に対して４ｍｏｌ％となるように、ポリ（メタクリル酸オリゴオキシエチレン）の１ｇに対してＬｉＣｌＯ４０．０７５ｇを溶解させたものを１０μｍの厚み（高分子固体電解質として）となるように被覆し、エレクトロクロミック表示素子側基板とした。
光スイッチング素子側基板は、電荷輸送層の厚みを１μｍとしたほかは実施例２と同様に作製した。
以上のようにして作製した表示素子側基板と光スイッチング素子側基板をラミネートすることにより画像表示媒体を作製した。
かかる画像表示媒体を用いて、表示特性の評価を行った。駆動方式としては、以下に示す駆動方式６を用いた。
〔駆動方式６〕
駆動パルスとして、第一のパルスとして、７Ｖ０p、印加時間５sの正極性パルスを、第二の極性パルスとして、−５Ｖ０p、印加時間５sの負極性パルスを印加した。第一の極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスを印加すると共に５００μＷ/ｃｍ２の光量で所定の領域に光照射を行い、それ以外の領域を非照射とした。
＜実施例２と比較例２の評価結果＞
表示された画像を比較したところ、実施例２においては黒表示領域と白表示領域のコントラスト３以上が得られたが、比較例２ではコントラストは２以下となった。
＜実施例３＞
実施例３として、本発明の原理検証のために、極性表示素子である電気泳動素子を備えた画像表示媒体（光スイッチング素子を有しない）７１と光スイッチング媒体７２をそれぞれ作製し、これらを直列に接続したものを用いて、閾値によらず、インピーダンス制御により、第二のパルス印加時の非照射領域での画像劣化を抑制する本発明の駆動方法にて表示を行い、特性を評価した。
図１２は、画像表示媒体７１と光スイッチング媒体７２とを直列に接続した状態を示す図である。画像表示媒体７１を以下の通り作製した。
メタクリル酸ブチルやメタクリル酸メチル、アクリル酸を共重合させ、アクリル樹脂を作製し、このアクリル樹脂に、感光性モノマーとしてジペンタエリスリトールとヘキサアクリレート、及び光重合開始剤を加えてフォトレジスト材料を作製した。
次に、黒色顔料により着色したポリマ粒子と、ポリエチレン樹脂で表面処理した粒径３μｍの酸化チタンとがテトラクロロエチレンに分散された分散液を、複合コアセルベーション法を用いて作製されるゼラチンとアラビアゴムから成るマイクロカプセルに封入した。
このマイクロカプセルとフォトレジスト材料とを混合し、この混合液を、Ａ４サイズの基板上にＩＴＯ透明電極７４Ａが形成されている透明ガラス基板７３Ａ上にアプリケーターでコーティングし乾燥させ、膜厚６０μｍのマイクロカプセル層（電気泳動素子層）７５を得た。その全面にＩＴＯ透明電極７４Ｂが形成された透明ガラス基板７３Ｂを張り合わせた。
作製した画像表示媒体７１について、インピーダンス制御するため、容量と抵抗成分を測定した。この結果、容量は０.１ｎＦ/ｃｍ２、抵抗は８０ＭΩ/ｃｍ２であり、この電気泳動素子の時定数は８ｍｓｅｃであった。
光スイッチング媒体７２は、実施例１と同様にして作製した。この光スイッチング媒体７２について非照射時の容量と抵抗を測定した。容量は５０ｐＦ/ｃｍ２、抵抗は２ＧΩ/ｃｍ２であり、この光スイッチング素子の時定数は１００ｍｓｅｃであった。
このようにして作製した画像表示媒体７１と光スイッチング媒体７２を直列に接続し、電圧を印加すると共に光を照射／非照射し、表示特性の評価を行った。駆動方式としては、以下に示す駆動方式７を用いた。
〔駆動方式７〕
駆動パルスとして、１００Ｖ０p、印加時間１００ｍｓの第一の正極性パルスを印加した後、−５０Ｖ０p、印加時間１００ｍｓの第二の負極性パルスを印加した。また、パルスとパルスの間隔を２秒とした。駆動方式として、正極性パルスにより白色に、負極性パルスにより黒色に表示される。第一の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に光照射を行った。次に、第一の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして負極性パルスを印加したが、負極性パルス印加時には非照射とした。
＜実施例３の評価結果＞
応答波形を図１６に示す。負極性パルス印加時に非照射の場合のパルスは、アンダーシュートしており、正極性側のパワーと負極正側のパワー、すなわち電圧×時間の面積比もほぼ１:１となっている。この条件において、負極性パルス印加時に光照射の場合の反射率と、負極性パルス印加時に非照射の場合の反射率とを比べたところ、コントラスト３以上が得られた。
＜実施例４＞
実施例４として、本発明の画像表示媒体８１、すなわち、極性表示素子である電気泳動素子を備えた画像表示媒体８１を作製し、閾値によらず、インピーダンス制御により、第二のパルス印加時の非照射領域での画像劣化を抑制する本発明の駆動方法にて表示素子への電圧印加を制御することにより表示を行い、特性を評価した。
図１３は、画像表示媒体８１を示した図である。
本発明の画像表示媒体を以下の通り、表示素子側基板８８を作製した後、光スイッチング素子側基板８９を作製し、これを張り合わせることにより作製した。
表示素子側基板８８は、最後にＩＴＯ透明電極が形成された透明ガラス基板の張り合わせを行わないほかは、実施例３と同様にして作製した。
また、光スイッチング素子側基板８９は、最後にＡｕによる電極形成を行わないほかは、実施例３と同様にして作製した。
作製した２つの基板８８，８９をラミネートにより張り合わせ、電気泳動素子層８５を有する画像表示媒体８１とした。
かかる画像表示媒体８１を用いて、表示特性の評価を行った。駆動方式としては、以下に示す駆動方式８を用いた。
〔駆動方式８〕
駆動パルスとして、１００Ｖ０p、印加時間１００ｍｓの第一の正極性パルスを印加した後、−５０Ｖ０p、印加時間１００ｍｓの第二の負極性パルスを印加した。また、パルスとパルスの間隔を２秒とした。駆動方式として、正極性パルスにより白色に、負極性パルスにより黒色に表示される。第一の極性パルスとして正極性パルスを印加すると共に全面を５００μＷ/ｃｍ２の光量で光スイッチング素子を照射し、第二の極性パルスとして負極性パルスを印加すると共に５００μＷ/ｃｍ２の光量で黒表示領域（黒色にしたい領域）を照射し、それ以外の領域（白色のままにしたい領域）を非照射とした。
＜実施例４の評価結果＞
この条件において、黒表示領域と白表示領域のコントラスト３以上が得られた。
＜実施例５＞
実施例５では、ビュア方式の書き込み装置と本発明の画像表示媒体及び駆動方式を用い、画像表示の評価を行った。
図１４は、本発明の画像表示装置９０を示した図である。
実施例４にて作製した画像表示媒体８１を用いて、画像表示装置９０を作製した。
本装置９０は図１４にあるような構成になっており、画像表示媒体８１は書き込み装置から切り離しが可能である。本装置９０は、画像表示媒体８１と接続する給電端子９８を持ち、画像情報を光照射／非照射する光画像書き込み手段１０１と、画像情報を光照射／非照射する際に書き込み電圧を加える電圧印加手段１０２と、これらを制御する制御手段１０３と、画像情報等のデータを記憶する画像記憶手段１０４と、データを外部から取り込むための出入力手段１０５と、ユーザの追記を可能にするためのタッチパネル１０６とを備えている。画像表示媒体８１は、タッチパネル１０６と画像書き込み手段１０１により挟持されている。
この装置を用いて、画像表示および追記を行った。タッチパネル１０６からペン入力が開始されると共に、追記モードとして、媒体８１に追記画像情報が入射される。さらに、追記終了後、確実に追記領域を表示するため、元の表示に追記情報を加えた画像情報を改めて表示する再表示機構も具備している。
かかる画像表示装置９０を用いて、表示特性の評価を行った。駆動方式としては、以下に示す駆動方式９を用いた。
〔駆動方式９〕
駆動パルスとして、１５０Ｖ０p、印加時間１００ｍｓの第一の正極性パルスを印加した後、−１００Ｖ０p、印加時間１００ｍｓの第二の負極性パルスを印加した。第一パルスとして、第二パルスで印加する画像の反転画像を光入力した。
＜実施例５の評価結果＞
第一のパルス入力により光照射部は白色に変わり、次に、第二のパルスにより、光照射領域が黒表示された。このとき、白領域の劣化はほとんど認められなかった。
次に、追記を行った。ペン１０７がタッチパネル１０６に接触すると共に、画像入力モードとなり、入射される光画像はペン入力情報に基づく情報のみ光照射領域となり、それ以外は、非照射領域である。このとき、画像表示媒体８１へは、−１００Ｖ０p、印加時間５０ｍｓのパルスが入力された。これにより、追記情報が画像表示されることが確認できた。さらに、再表示機構により、表示させることにより、もとの画像とそこに追記した画像がより良好に表示できることを確認した。
第１の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。 （ａ）は、第１の実施の形態に係る画像表示媒体の全体の構成を示す図である。（ｂ）は、不感領域を有する極性表示素子の特性を示す図である。 第１の実施の形態における不感領域を有する極性表示素子と光スイッチング素子についての等価回路を示す図である。 第１の実施の形態における光照射時および非照射時の極性表示素子に印加される電圧波形の例を示す概念図である。 第２の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。 第２の実施の形態に係る画像表示媒体の全体の構成を示す図である。 第２の実施の形態における極性表示素子と光スイッチング素子についての等価回路を示す図である。 第２の実施の形態における光照射時および非照射時の極性表示素子に印加される電圧波形の例を示す概念図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の画像表示媒体部分の簡略図である。 実施例１の画像表示媒体と光スイッチング媒体とを直列に接続した状態を示す図である。 実施例２の画像表示媒体の概略構成を示す図である。 実施例３の画像表示媒体と光スイッチング媒体とを直列に接続した状態を示す図である。 実施例４の画像表示媒体の概略構成を示す図である。 実施例５の画像表示装置の概略構成を示す図である。 実施例１の評価結果である応答波形を示す図である。 実施例３の評価結果である応答波形を示す図である。
符号の説明
１，２１ 画像表示媒体
２，２２ 透明基板
３，２３ 透明電極
４，２４ 光スイッチング素子
４Ａ，２４Ａ 上部（アッパー）電荷発生層
４Ｂ，２４Ｂ 電荷輸送層
４Ｃ，２４Ｃ 下部（ロアー）電荷発生層
４Ｄ，２４Ｄ 機能膜
５ 不感領域を有する極性表示素子
２５ 極性表示素子
６，２６ 透明電極
７，２７ 表示側基板
８，２８ 給電端子
９，２９ コネクター
１０，２０ 画像表示装置
１１，３１ 書き込み手段
１２，３２ 電圧印加手段
１３，３３ 制御手段
１４，３４ 画像記憶手段
４１ 光ペン
４２ タッチパネル
４３ 極性表示素子
４４ 光スイッチング素子
５１，７１ 画像表示媒体
５２，７２ 光スイッチング媒体
５３Ａ，７３Ａ 表示側基板
５３Ｂ，７３Ｂ 非表示側基板
５４Ａ，７４Ａ 透明電極
５４Ｂ，７４Ｂ 透明電極
５５ 電界移動素子層
７５ 電気泳動素子層
５６，７６ ＰＥＴ基板
５７，７７ 透明電極
５８Ａ，７８Ａ 下部電荷発生層
５８Ｂ，７８Ｂ 電荷輸送層
５８Ｃ，７８Ｃ 上部電荷発生層
５８Ｄ，７８Ｄ ＰＶＡ膜
５９，７９ Ａｕ薄膜
６１，８１ 画像表示媒体
６２，８２ ＰＥＴ基板
６３，８２ 透明電極
６４，８４ 光スイッチング素子
６４Ａ，８４Ａ 下部電荷発生層
６４Ｂ，８４Ｂ 電荷輸送層
６４Ｃ，８４Ｃ 上部電荷発生層
６４Ｄ，８４Ｄ ＰＶＡ（ＴｉＯ２分散）膜
６５ 電界移動素子層
８５ 電気泳動素子層
６６，８６ ＩＴＯ電極
６７，８７ 表示側基板
６８，８８ 表示素子側基板
６９，８９ 光スイッチング素子側基板
９０ 画像表示装置
９８ 給電端子
９９ コネクター
１０１ 書き込み手段
１０２ 電圧印加手段
１０３ 制御手段
１０４ 画像記憶手段
１０５ 出入力手段
１０６ タッチパネル
１０７ ペン

Claims (2)

  1. 不感領域を有する極性表示素子、光スイッチング素子、前記極性表示素子と前記光スイッチング素子との間に設けられ、前記極性表示素子を透過した光を反射する反射膜、少なくとも一方が光透過性を有する一対の電極、および少なくとも前記光透過性を有する電極と同じ側が光透過性を有する一対の基板を備えた画像表示媒体と、
    前記画像表示媒体に第一の極性パルスおよび第二の極性パルスを電圧印加する電圧印加手段と、
    前記電圧印加手段により電圧印加すると共に、画像情報を前記光スイッチング素子へ光照射する書き込み手段と、
    前記電圧印加手段および前記書き込み手段を制御する制御手段とを備えた光書き込み型画像表示装置であって、
    前記制御手段は、前記第一の極性パルス印加後、前記第二の極性パルス印加時に、前記光スイッチング素子の光照射領域に対応する前記極性表示素子の領域に印加される電圧の実効値が前記不感領域を有する極性表示素子の閾値以上となり、かつ、非照射領域に対応する前記極性表示素子の領域に印加される電圧の実効値が前記閾値以下となるように制御することを特徴とする光書き込み型画像表示装置。
  2. 極性表示素子、光スイッチング素子、前記極性表示素子と前記光スイッチング素子との間に設けられ、前記極性表示素子を透過した光を反射する反射膜、少なくとも一方が光透過性を有する一対の電極、および少なくとも前記光透過性を有する電極と同じ側が光透過性を有する一対の基板を備えた画像表示媒体と、
    前記画像表示媒体に第一の極性パルスおよび第二の極性パルスを電圧印加する電圧印加手段と、
    前記電圧印加手段により電圧印加すると共に、画像情報を前記光スイッチング素子へ光照射する書き込み手段と、
    前記電圧印加手段および前記書き込み手段を制御する制御手段とを備えた光書き込み型画像表示装置であって、
    前記制御手段は、前記第一の極性パルス印加後、前記第二の極性パルス印加時に、前記光スイッチング素子の非照射領域に対応する前記極性表示素子の領域に印加される電圧が前記第二の極性パルス印加オフ時にアンダーシュートするよう制御して前記極性表示素子および前記光スイッチング素子をインピーダンスマッチング制御することを特徴とする光書き込み型画像表示装置。
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