JP5935064B2 - 画像表示媒体の駆動装置、画像表示装置、及び駆動プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示媒体の駆動装置、画像表示装置、駆動プログラムに関する。
従来、メモリ性を有し繰り返し書換えが可能な画像表示媒体として、着色粒子を用いた画像表示媒体が知られている。このような画像表示媒体は、例えば一対の基板と、印加された電界により基板間を移動可能に基板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、を含んで構成される。
このような画像表示媒体では、画像に応じた電圧を一対の基板間に印加することにより粒子を移動させ、異なる色の粒子のコントラストとして画像を表示させる。また、画像を表示させた後に電圧の印加を停止した後も画像表示は維持される。
例えば、このような画像表示媒体としては、例えば、特許文献１、２に記載の技術が提案されている。
特許文献１には、黒色着色分散媒と、該分散媒中に分散され、互いに異なる色に着色され、かつ、互いに異なる電気泳動移動度を有する着色電気泳動粒子とを含む表示媒体を備え、該表示媒体に強度や向き、印加時間等の異なる電界をかけることにより異なる色彩の表示が行われる表示装置が開示されている。
特許文献２には、表示基板と背面基板との間の分散媒中に、表示基板及び背面基板に対する付着力、すなわち移動を開始する電界強度の異なる複数種類の粒子群を封入し、各粒子群の種類に応じて、各種類の粒子群が移動を開始する電界強度の電界を形成することで、選択的に所望の粒子を移動させて、所望の色以外の色の粒子が分散媒５０中を移動することを抑制して、所望の色以外の色が混じる混色を抑制することが開示されている。
特開２０００−１９４０２１号公報 特開２００７−２４９１８８号公報
本発明は、電圧の大きさを制御して粒子を駆動する場合よりも粒子の制御性を向上することを目的とする。
請求項１に記載の画像表示媒体の駆動装置は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板間に封入されると共に、種類毎に互い異なる色に着色され、かつ基板に付着した状態を維持するための付着力が種類毎にそれぞれ異なり、かつ基板に付着した状態から該基板を離脱するために必要な電圧が種類毎にそれぞれ異なる複数種類の粒子を含み、画像情報に基づいて画像を表示する画像表示媒体の前記一対の基板間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記複数種類の粒子のうち付着力が最も大きい粒子が一方の基板に付着した状態から該基板を離脱する大きさの電圧を、基板から離脱させるべき粒子の付着力に応じた印加時間で前記画像情報に基づいて前記基板間に印加するように、前記電圧印加手段を制御する制御手段と、を備えている。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記複数種類の粒子のうち前記付着力が最も大きい粒子が基板から離脱する大きさで、かつ前記印加時間として基板から離脱させるべき粒子の少なくとも一部が基板から離脱する時間の電圧を前記画像情報に基づいて前記基板間に印加するように、前記電圧印加手段を制御する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記複数種類の粒子のうち前記付着力が最も大きい粒子が基板から離脱する大きさで、かつ前記印加時間として前記付着力が最も大きい粒子の少なくとも一部が基板から離脱する時間の電圧を印加した後に、前記付着力の大きい順に前記付着力に応じて順次前記印加時間及び極性を変えた電圧を前記画像情報に基づいて前記基板間に印加するように、前記電圧印加手段を制御する。
請求項４に記載の画像表示媒体の駆動装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発明において、前記複数種類の粒子は、基板から離脱を開始し始めてから全粒子が基板に付着するまでの離脱時間分布をそれぞれ有し、該離脱時間分布に従って基板から離脱する。
請求項５に記載の画像表示媒体の駆動装置は、請求項４に記載の発明において、前記複数種類の粒子の各々の前記離脱時間分布は、電圧を印加開始してから基板から離脱開始する時間が短い方の粒子のうち予め定めたＡ％（Ａ＞５０）の粒子が離脱する時間が、電圧を印加してから離脱開始する時間が長い方の粒子のうち（１００−Ａ）％の粒子が離脱する時間よりも短い。
請求項６に記載の画像表示媒体の駆動装置は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記複数種類の粒子は、基板から離脱開始する時間が短い粒子の方が、粒径×電荷密度が大きい。
請求項７に記載の画像表示装置は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板間に封入されると共に、種類毎に違いに異なる色に着色され、かつ基板に付着した状態を維持するための付着力が種類毎にそれぞれ異なり、かつ基板に付着した状態から該基板を離脱するために必要な電圧が種類毎にそれぞれ異なる複数種類の粒子を含み、画像情報に基づいて画像を表示する画像表示媒体と、請求項１〜６の何れか１項に記載の画像表示媒体の駆動装置と、を備えている。
請求項８に記載の駆動プログラムは、コンピュータを、請求項１〜６の何れか１項に記載の画像表示媒体の駆動装置の前記制御手段として機能させる。
請求項１に記載の発明によれば、電圧の大きさを制御して粒子を駆動する場合よりも粒子の制御性を向上することが可能な画像表示媒体の駆動装置を提供することができる、という効果がある。
請求項２に記載の発明によれば、基板から離脱させるべき粒子の階調表示が可能となる、という効果がある。
請求項３に記載の発明によれば、複数種類の粒子を選択的に駆動することができる、という効果がある。
請求項４に記載の発明によれば、離脱時間分布を有さない場合に比べて粒子の制御性を向上することができる、という効果がある。
請求項５に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べて混色のない鮮明な画像を得ることができる、という効果がある。
請求項６に記載の発明によれば、後から基板を離脱した粒子が先に基板を離脱した粒子を追い越すことを防止することができる、という効果がある。
請求項７に記載の発明によれば、電圧の大きさを制御して粒子を駆動する場合よりも粒子の制御性を向上することが可能な画像表示装置を提供することができる、という効果がある。
請求項８に記載の発明によれば、電圧の大きさを制御して粒子を駆動する場合よりも画像の書換時間を短縮することが可能な駆動プログラムを提供することができる、という効果がある。
（Ａ）は本実施形態に係わる画像表示装置の概略図であり、（Ｂ）は本実施形態に係わる画像表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。 （Ａ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの動作閾値特性の一例を示す図であり、（Ｂ）は粒子Ａを異なる電界強度で駆動したときの応答時間と表示濃度の関係の一例を示す図である。 （Ａ）は粒子群が離脱時間分布をもって基板から離脱することを表す図であり、（Ｂ）は基板からの離脱開始時間が異なる粒子群一例を示す図である。 （Ａ）はある粒子群に一定の電圧を以下したときの基板上の粒子量の変化を示す図であり、（Ｂ）は基板からの離脱の観察を示す図であり、（Ｃ）は基板への付着の観察を示す図である。 （Ａ）は複数の粒子Ａ〜Ｆに対して時間一定で大きさの異なる電圧パルスを印加した場合の正規化反射率変化を示す図であり、（Ｂ）は複数の粒子Ａ〜Ｆに対して大きさが一定で長さのもとなる電圧パルスを印加した場合の正規化反射率変化を示す図である。 （Ａ）は離脱開始時間が短い粒子群（粒子Ａ）のうち８０％の粒子が離脱する時間Ｔ８０Ａ＜離脱開始時間が長い粒子群（粒子Ｂ）のうち２０％の粒子が離脱する時間Ｔ２０Ｂとした例を示す図であり、（Ｂ）は離脱開始時間が短い粒子群（粒子Ａ）のうち９５％の粒子が離脱する時間Ｔ９５Ａ＜離脱開始時間が長い粒子群（粒子Ｂ）のうち５％の粒子が離脱する時間Ｔ５Ｂとした例を示す図である。 （Ａ）は各粒子群の離脱時間分布が完全に分離していない場合のパルス印加時間の一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）のパルス印加時間における粒子の移動を示す模式図であり、（Ｃ）は各粒子群の離脱時間分布が完全に分離していない場合のパルス印加時間の他の例を示す図であり、（Ｄ）は（Ｃ）のパルス印加時間における粒子の移動を示す模式図である。 （Ａ）離脱開始時間が短い粒子Ａと離脱時間が長い粒子Ｂの一例を示す図であり、（Ｂ）は泳動中に粒子Ｂの一部が粒子Ａを追い越して混色を生じる例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａの粒径を大きく設定して追い越しによる混色を防止する例を示す図である。 （Ａ）は第１粒子群の色を表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は背面基板側に第１粒子群及び第２粒子群が付着した初期状態を示す図であり、（Ｂ）は第１粒子群の色を表示した状態を示す図である。 （Ａ）は第２粒子群の色を表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は背面基板側に第１粒子群及び第２粒子群が付着した初期状態を示す図であり、（Ｂ）は第１粒子群及び第２粒子が表示基板側に付着した状態を示す図であり、（Ｃ）は第２粒子の色を表示した状態を示す図である。 （Ａ）は第１粒子群の色を階調表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は背面基板側に第１粒子群及び第２粒子群が付着した初期状態を示す図であり、（Ｂ）は第１粒子群の一部が表示基板側に付着した状態を示す図である。 （Ａ）は第１粒子群の色を階調表示すると共に不安定な状態を解決するための駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は背面基板側に第１粒子群及び第２粒子群が付着した初期状態を示す図であり、（Ｂ）は第１粒子群の一部が表示基板側に付着した状態を示す図であり、（Ｃ）は浮遊粒子を表示基板側に付着させた安定状態を示す図である。 （Ａ）は第１粒子群及び第２粒子群の色を階調表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は３種類の粒子の駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａ、粒子Ｂ、及び粒子Ｃの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は粒子Ａと粒子Ｂの極性を異なる極性にした場合の駆動パルスの一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、（Ｃ）は粒子Ａと粒子Ｂを異なる極性とした場合の粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。 （Ａ）は背面基板側に第１粒子群が付着し、表示基板側に第２粒子群が付着した初期状態を示す図であり、（Ｂ）は表示基板側に第１粒子群が付着し、背面基板側に第２粒子群が付着した状態を示す図であり、（Ｃ）は第１粒子群及び第２粒子が背面基板側に付着した状態を示す図である。
以下、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。作用・機能が同じ働きを担う部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する場合がある。また、説明を簡易化するために、適宜１つのセルに注目した図を用いて本実施形態を説明する。なお、本発明の付着力とは、粒子が基板に付着した状態を維持するために必要な力のことを意味する。
図１（Ａ）は、本実施形態に係わる画像表示装置を概略的に示している。この画像表示装置１００は、画像表示媒体１０と、画像表示媒体１０を駆動する駆動装置２０と、を備えている。駆動装置２０は、画像表示媒体１０の表示側電極３、背面側電極４間に電圧を印加する電圧印加部３０と、画像表示媒体１０に表示させる画像の画像情報に応じて電圧印加部３０を制御する制御部４０と、を含んで構成されている。
画像表示媒体１０は、画像表示面とされる、透光性を有する表示基板１と、非表示面とされる背面基板２と、が間隙を持って対向して配置される一対の基板を有する。
これらの基板１、２間を予め定められた間隔に保持すると共に、該基板間を複数のセルに区画する間隙部材５が設けられている。
上記セルとは、背面側電極４が設けられた背面基板２と、表示側電極３が設けられた表示基板１と、間隙部材５と、によって囲まれた領域を示している。セル中には、例えば絶縁性液体で構成された分散媒６と、分散媒６中に分散された第１粒子群１１と、第２粒子群１２とが封入されている。なお、第１粒子群１１は後述する粒子Ａの粒子群とされ、第２粒子群１２は後述する粒子Ｂの粒子群とされている。
第１粒子群１１と第２粒子群１２は、互いに異なる色に着色されている。また、基板に付着した状態を維持するための付着力が互いに異なり、基板間の電界によって基板に付着した状態から基板を離脱するために必要な電圧が互いに異なる。そして、一対の電極３、４間に印加する電圧を制御することにより、第１粒子群１１及び第２粒子群１２がそれぞれ単独で泳動する特性を有している。より具体的には、電圧を印加して発生させた電界によって、粒子が基板を離脱する向きの力が付着力の大きさ以上になると粒子が基板を離脱して他方の基板に向かう。この、電界によって発生する力が付着力と釣り合って粒子が移動し始める電圧を閾値電圧という。本実施形態において、第１粒子群１１と第２粒子群１２を移動させ、画像を表示させた後に電圧の印加を停止した後も、ファンデルワールス力や鏡像力、静電引力等によって粒子は基板に付着したままとなり、画像表示は維持される。粒子の付着力を制御するには、これらの鏡像力や静電引力、ファンデルワールス力等を調整すればよく、その手段としては、例えば粒子の帯電量、粒径、電荷密度、誘電率、表面形状、表面エネルギー、分散剤の組成や密度等をそれぞれ適切に調整することが挙げられる。なお、第１粒子群１１及び第２粒子群１２の他に白色に着色された白色粒子群を含むようにしてもよい。この場合、白色粒子群は、第１粒子群１１、第２粒子群１２よりも帯電量が少なく、第１粒子群１１、第２粒子群１２が何れか一方の電極側まで移動する電圧が電極間に印加されても、何れの電極側まで移動しない粒子群とした浮遊粒子群としてもよい。或いは、第１粒子群１１または第２粒子群１２と浮遊粒子群の２種類の粒子群で構成するようにしてもよい。或いは、分散媒に着色剤を混合することで、泳動粒子の色とは異なる色（例えば、白色）を表示させる構成としてもよい。
駆動装置２０（電圧印加部３０及び制御部４０）は、画像表示媒体１０の表示側電極３、背面側電極４間に印加する電圧を表示させる色に応じて制御することにより、粒子群１１、１２を泳動させ、それぞれの帯電特性に応じて表示基板１、背面基板２の何れか一方に引き付ける。
電圧印加部３０は、表示側電極３及び背面側電極４にそれぞれ電気的に接続されている。また、電圧印加部３０は、制御部４０に信号授受されるように接続されている。
制御部４０は、図１（Ｂ）に示すように、例えばコンピュータ４０として構成される。コンピュータ４０は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０Ｃ、不揮発性メモリ４０Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）４０Ｅがバス４０Ｆを介して各々接続された構成であり、Ｉ／Ｏ４０Ｅには電圧印加部３０が接続されている。この場合、各色の表示に必要な電圧の印加を電圧印加部３０に指示する処理をコンピュータ４０に実行させるプログラムとして、例えば不揮発性メモリ４０Ｄに書き込んでおき、これをＣＰＵ４０Ａが読み込んで実行させる。なお、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体により提供するようにしてもよい。
電圧印加部３０は、表示側電極３及び背面側電極４に電圧を印加するための電圧印加装置であり、制御部４０の制御に応じた電圧を表示側電極３及び背面側電極４に印加する。
電圧印加部３０は、アクティブマトリクス方式を適用してもよいし、パッシブマトリクス方式を適用するようにしてもよい。或いは、セグメント方式を適用するようにしてもよい。
ところで、本実施形態における第１粒子群１１や第２粒子群１２のように、基板に付着した状態を維持するために必要な力（付着力）が異なる粒子群を駆動する方法としては、従来では、基板間に印加する電圧の大きさを制御することによって粒子群の移動を制御していた。また、互いに色の異なる粒子群を駆動する他の例では、粒子の泳動速度（移動度）の差を利用して粒子群の移動を制御していた。
例えば、図２（Ａ）に示す動作閾値特性の粒子Ａ及び粒子Ｂについて、付着力（動作閾値）の小さい粒子Ａのみを移動させる場合には、粒子Ａの閾値電圧よりも大きく、付着力の大きい粒子Ｂの閾値電圧よりも小さい、電圧Ｖ１を印加することによって粒子Ａのみを移動するようにしていた。しかしながら、この方法では、粒子Ａのみを移動させる場合、電圧Ｖ１より小さい電圧の弱い電界強度しか印加できないため、粒子の応答時間（画像の書き換え時間）が長くなってしまう。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、粒子Ａを異なる電界強度で駆動したときには、電界強度が小さくなると応答が遅くなるので、画像の書き換え時間が長くなってしまう。
一方、移動度の差を利用して粒子群の移動を制御する場合には、図２（Ｃ）に示すように、電圧の印加によって各粒子群が同時に動き始める。このため、粒子群を完全に分離して制御することが難しく、混色が発生して画質が劣化する問題があった。
これに対して、本願出願人は、駆動力と付着力とを適切に設計することにより、電極間に電圧を印加してから粒子が直ちに基板から離脱せずに留まる時間（離脱開始時間）が発現し、粒子群がある分布（図３（Ａ）の離脱時間分布）を持って基板から離脱することを見出した。
すなわち、複数種類の粒子群の離脱開始時間を異ならせることで、図３（Ｂ）に示すように、基板から離脱する離脱開始時間が異なる各粒子群を選択的に駆動することが可能となる。また、離脱時間分布を利用して、粒子群の一部の粒子を離脱させることで階調を制御することが可能となる。
図４（Ａ）は、ある粒子群に一定の電圧を以下したときの基板上の粒子量の変化を示す図である。粒子量の変化は、基板からの離脱や基板への付着を観察する（図４（Ｂ）、（Ｃ））。
粒子群が基板から離脱開始してから離脱終了するまでの時間は、図４（Ａ）に示すように、粒子群の離脱開始から全粒子が離脱終了までの時間（離脱時間分布）の方が、離脱した粒子が基板間を泳動して対向基板に到達するのに要する時間（泳動時間）よりも大幅に長い。
従って、粒子群間の泳動時間（移動度）の差は考慮せず、離脱時間の差を制御することで、所望の粒子群を選択的に移動させることが可能となる。
また、図５（Ａ）は、複数の粒子Ａ〜Ｆに対して時間一定で大きさの異なる電圧パルスを印加した場合の正規化反射率変化を示し、図５（Ｂ）は、複数の粒子Ａ〜Ｆに対して大きさが一定で長さの異なる電圧パルスを印加した場合の正規化反射率変化を示す。
図５（Ａ）に示すように、基板に付着した状態を維持するために必要な力（付着力）の異なる粒子に一定時間の電圧パルスを印加すると、粒子が動き始める電界強度（動作閾値）は、付着力の大きい粒子ほど高くなる。一方、図５（Ｂ）に示すように、大きさが一定の電圧パルスを印加した場合、粒子が基板から離脱するための時間が粒子の付着力によって異なり、粒子が動き始める時間（応答時間）は、付着力の大きい粒子の方が長くなる。
そこで、本実施形態では、一定の大きさでかつ長さの異なる電圧パルスを印加することで、付着力の異なる粒子群のうち特定の粒子群のみを選択的に駆動するようになっている。
また、異なる電圧で印加時間の等しいパルスを印加した場合は、図５（Ａ）に示すように、電界−正規化反射率特性の傾きが粒子によって異なり、付着力が小さい方が傾きが緩くなる。一方、大きさが等しい電圧パルスを印加した場合には、図５（Ｂ）に示すように、各粒子の時間−正規化反射率特性の傾きは概ね一定になり、特性曲線が並行にシフトした形となる。従って、本実施の形態のように、一定の大きさでかつ長さの異なる電圧パルスを印加した場合の方が、時間が一定で大きさの異なる電圧パルスを印加するよりも、各粒子群の独立制御性が向上する。
ところで、図５（Ｂ）に示すように、粒子Ａと粒子Ｂの離脱時間分布が重複しない場合には、電圧を一定として電圧印加時間を制御することで選択的に粒子を駆動できるが、離脱時間分布を重複しないように設定することが難しい場合がある。
この場合には、図６（Ａ）に示すように、離脱開始時間が短い粒子群（粒子Ａ）のうち、８０％の粒子が離脱する時間をＴ８０Ａ、離脱開始時間が長い粒子群（粒子Ｂ）のうち２０％の粒子が離脱する時間をＴ２０Ｂとすると、Ｔ８０Ａ＜Ｔ２０Ｂになるように設計することで、混色のない鮮明な表示が可能となる。さらに、図６（Ｂ）に示すように、Ｔ９５Ａ＜Ｔ５Ｂになるように設計することで、より混色のない好ましい表示が得られる。なお、数値は上記に限定されるものではない。すなわち、複数種類の粒子は、電圧を印加開始してから基板から離脱開始する時間が短い方の粒子のうち予め定めたＡ％（Ａ＞５０）の粒子が離脱する時間が、電圧を印加してから離脱開始する時間が長い方の粒子のうち（１００−Ａ）％の粒子が離脱する時間よりも短くなるように設定してもよい。
また、各粒子群の離脱時間分布が完全に分離していない場合には、表示基板１側に一方の粒子群のみが付着するようにパルス印加電圧を制御することで、混色による彩度低下が防止される。例えば、図７（Ａ）の例では、粒子Ｂの離脱開始時間より短いパルス印加時間を印加することで、図７（Ｂ）に示すように、粒子Ａのみが表示基板１側に移動して粒子Ａの色が表示される。また、図７（Ｃ）の例では、粒子Ａ全てが背面基板２側へ離脱開始する時間以上のパルス印加電圧を印加することで、図７（Ｄ）に示すように、粒子Ｂの色が表示される。
また、本願出願人は、粒子の表面電荷密度が大きいほど離脱時間が長くなる傾向があることを見出した。そのような場合において、粒子が背面基板から表示基板方向へ移動する様子を観察したとき、各粒子群の平均粒径が同じであれば離脱時間の長い粒子群の方（例えば、図８（Ａ）の例では、粒子Ｂ）が泳動速度が速いため、図８（Ｂ）に示すように、泳動中に粒子Ｂの一部が粒子Ａを追い越して混色を生じる場合がある。
そこで、粒子Ａと粒子Ｂの表面電荷密度の比を上回る比率でそれぞれの粒子群の平均粒径を異ならせることで、粒子Ａの泳動速度の方が粒子Ｂよりも大きくなり、追い越しによる混色が防止される。
すなわち、泳動粒子の泳動速度ｖは、粒子の帯電量を、粒径をｄ、表面電荷密度をρ、分散媒の粘度をηとすると、ｖ＝（ｑＥ）／（６πηｄ）、ｑ＝４π（ｄ／２）２ρで表されるので、ｖ＝（ｄρＥ）／６ηとなる。従って、粒径ｄ×表面電荷密度ρを大きくすることにより、泳動速度を速くすることができる。例えば、図８（Ｂ）の例では、図８（Ｃ）に示すように、粒子Ａの粒径ｄ×表面電荷密度ρの値が、粒子Ｂの粒径ｄ×表面電荷密度ρの値よりも大きくなるように、粒子Ａの粒径ｄを粒子Ｂよりも大きく設定することにより、追い越しによる混色が防止される。
続いて、本実施形態に係わる画像表示装置の具体的な駆動方法について説明する。なお、以下では、第１粒子群１１及び第２粒子群１２は共に正に帯電し、一例として表示側電極３を接地し、背面側電極４に電圧を印加する場合について説明する。また、以下の説明では、複数種類の粒子群のうち最も付着力の大きい粒子群の動作閾値以上の負の電圧を基板間に印加することにより、背面基板２側に第１粒子群１１及び第２粒子群１２を付着させて初期状態として駆動を開始するものとする。また、以下の説明における図では、第１粒子群１１の動作閾値電圧をＶＡ、第２粒子群１２の動作閾値電圧をＶＢとして図示する。
まず、第１粒子群１１の色を表示する場合の駆動方法について説明する。図９（Ａ）は第１粒子群１１の色を表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、図９（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。
第１粒子群１１の色を表示する場合には、複数種の粒子群のうち最も付着力の大きい粒子群（粒子Ｂの粒子群である第２粒子群１２）の動作閾値電圧ＶＢ（図９（Ｃ））より大きい電圧Ｖ１で、かつ付着力の小さい粒子群（粒子Ａの粒子群である第１粒子群１１）のみが離脱する長さの時間ｔ１（図９（Ａ）、（Ｂ））のパルス電圧を印加する。
これにより、背面基板２側に第１粒子群１１及び第２粒子群１２が付着した初期状態（図１０（Ａ））から、図１０（Ｂ）に示すように、第１粒子群１１のみが背面基板２側から離脱して表示基板１側に移動して付着し第１粒子群１１の色が表示される。
次に、第２粒子群１２の色を表示する場合の駆動方法について説明する。図１１（Ａ）は第２粒子群１２の色を表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、図１１（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。
第２粒子群１２の色を表示する場合には、複数種の粒子群のうち最も付着力が大きい粒子群（粒子Ｂの粒子群である第２粒子群１２）の動作閾値電圧ＶＢ（図１１（Ｃ））より大きい電圧Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）が付着した基板から離脱する長さの時間ｔ１（図１１（Ａ）、（Ｂ））の第１パルス電圧を印加した後、続いて、第１パルス電圧と絶対値が等しく、極性が異なる電圧−Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）は付着した基板から離脱せず、付着力の小さい粒子群（第１粒子群１１）のみが付着した基板から離脱する長さの時間ｔ２（図１１（Ａ）、（Ｂ））の第２パルス電圧を印加する。
すなわち、第１パルス電圧の印加により、背面基板２側に第１粒子群１１及び第２粒子群１２が付着した状態（図１２（Ａ））から、図１２（Ｂ）に示すように、第１粒子群１１及び第２粒子群１２が共に背面基板２側から離脱して表示基板１側に移動して付着する。
その後、第２パルス電圧の印加により、図１２（Ｃ）に示すように、第１粒子群１１のみが表示基板１側から離脱して背面基板２側に移動して付着し第２粒子群１２の色が表示される。
次に、第１粒子群１１の色を階調表示するための駆動方法について説明する。図１３（Ａ）は第１粒子群１２の色を階調表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、図１３（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。
第１粒子群１１の色を階調表示する場合には、複数種の粒子群のうち最も付着力の大きい粒子群（粒子Ｂの粒子群である第２粒子群１２）の動作閾値電圧ＶＢ（図１３（Ｃ））より大きい電圧Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）は離脱せず、付着力の小さい粒子群（第１粒子群１１）のうち一部のみが離脱する長さの時間ｔ１〜ｔ２（図１３（Ａ）、（Ｂ））のパルス電圧を印加する。
これにより、背面基板２側に第１粒子群１１及び第２粒子群１２が付着した状態（図１４（Ａ））から、図１４（Ｂ）に示すように、第１粒子群１１のうち一部のみが背面基板２側から離脱して表示基板１側に移動して付着し第１粒子群１１の色が階調表示される。このとき、時間ｔ１〜ｔ２の長さに応じた第１粒子群１１の色の階調が表示される。
ここで、階調表示する場合には、図１４（Ｂ）に示すように、背面基板２側から離脱した第１粒子群１１のうち表示基板１側に付着した粒子以外の粒子が浮遊している状態となって状態が不安定であるので、不安定な状態を解決するための駆動方法について説明する。図１５（Ａ）は第１粒子群１２の色を階調表示すると共に不安定な状態を解決するための駆動パルスの一例を示す図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、図１５（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。
まず、上記と同様に、複数種の粒子群のうち最も付着力の大きい粒子群（粒子Ｂの粒子群である第２粒子群１２）の動作閾値電圧ＶＢ（図１５（Ｃ））より大きい電圧Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）は離脱せず、付着力の小さい粒子群（第１粒子群１１）のうち一部のみが離脱する長さの時間ｔ１〜ｔ２（図１５（Ａ）、（Ｂ））のパルス電圧を印加して、第１粒子群１１の色の階調表示を行う。
その後続いて、何れの粒子群の動作閾値電圧ＶＡ、ＶＢより小さい電圧Ｖ２（図１５（Ａ）、（Ｃ））の補助パルス電圧を印加する。この補助パルス電圧を印加すると、電圧Ｖ２は何れの粒子群の動作閾値電圧よりも小さいため、背面基板２に付着している粒子はそのまま動かず、背面基板２側から離脱した第１粒子群１１のうち基板間に浮遊した粒子のみが表示基板１側に移動して付着する。なお、何れの粒子群の動作閾値電圧より小さい電圧Ｖ２は、図１５（Ａ）の点線で示すように、逆極性のマイナスの電圧を印加するようにしてもよい。すなわち、何れの粒子群の動作閾値電圧の絶対値より小さい電圧の絶対値を補助パルスとして印加するようにしてもよい。
これにより、背面基板２側に第１粒子群１１及び第２粒子群１２が付着した状態（図１６（Ａ））から、図１６（Ｂ）に示すように、第１粒子群１１のうち一部のみが背面基板２側から離脱して表示基板１側に移動して付着し第１粒子群１１の色が階調表示される。そして、補助パルスによって浮遊している第１粒子群１１の粒子が表示基板１側に移動して、図１６（Ｃ）に示すように、付着し安定した状態となる。また、マイナスの補助パルスを印加した場合には浮遊している第１粒子群１１が背面基板２側に引き戻されて付着し安定した状態となる。
続いて、第１粒子群１１及び第２粒子群１２の色を階調表示するための駆動方法について説明する。図１７（Ａ）は第１粒子群１１及び第２粒子群１２の色を階調表示するための駆動パルスの一例を示す図であり、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の駆動パルスの印加時間と表示濃度の関係を示す図であり、図１７（Ｃ）は粒子Ａ及び粒子Ｂの電圧と表示濃度の関係を示す図である。
第１粒子群１１及び第２粒子群１２の色を表示する場合には、複数種の粒子群のうち最も付着力が大きい粒子群（粒子Ｂの粒子群である第２粒子群１２）の動作閾値電圧ＶＢ（図１７（Ｃ））より大きい電圧Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）が付着した基板から離脱する長さの時間ｔ１〜ｔ２（図１７（Ａ）、（Ｂ））の第１パルス電圧を印加した後、続いて、第１パルス電圧と絶対値が等しく、極性が異なる電圧（−Ｖ１）で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）は付着した基板から離脱せず、付着力の小さい粒子群（第１粒子群１１）のみが付着した基板から離脱する長さの時間ｔ３〜ｔ４（図１７（Ａ）、（Ｂ））の第２パルス電圧を印加する。
すなわち、第１パルス電圧の印加により、背面基板２側に第１粒子群１１及び第２粒子群１２が付着した状態から、第１粒子群１１が背面基板２側から離脱して時間ｔ１経過後に表示基板１側に移動して付着すると共に、時間ｔ１〜ｔ２以上経過すると第２粒子群１２が背面基板２側から離脱して表示基板１側に移動して付着する。このとき、時間ｔ１〜ｔ２の時間を調整することで第２粒子群１２の色の階調が制御される。
その後、第２パルス電圧の印加により、時間ｔ３経過すると第１粒子群１１のみが表示基板１側から離脱して背面基板２側に移動して付着する。このとき時間ｔ３〜ｔ４の時間を調整することで第１粒子群１１の色の階調が制御される。
なお、上記の実施形態では、２種類の粒子群を封入した例について説明したが、粒子群は２種類に限るものではなく、３種類以上としてもよい。また、上記の実施形態では初期状態として背面基板２側に各粒子群を付着させた例を示したが、表示基板１側に各粒子群を付着させた状態を初期状態としてもよい。
ここで、３種類の粒子群の場合の駆動方法について簡単に説明する。以下では、３種類の粒子群として、黄色に着色された粒子Ａの黄色粒子群、マゼンタ色に着色された粒子Ｂのマゼンタ粒子群、及びシアン色に着色された粒子Ｃのシアン粒子群が封入された画像表示装置の駆動方法について説明するが色はこれに限るものではない。また、各粒子の付着力は、粒子Ａ＜粒子Ｂ＜粒子Ｃとされているものとし、それぞれ正に帯電しているものとして説明する。また、上記の実施形態と同様に、表示側電極３を接地し、背面側電極４に電圧を印加する場合について説明する。
図１８（Ａ）は３種類の粒子の駆動パルスの一例を示す図であり、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の駆動パルスの印加時間に対する表示濃度の変化例を示す図であり、図１８（Ｃ）は粒子Ａ、粒子Ｂ、及び粒子Ｃの電圧と表示濃度の関係を示す図である。
まず、複数種類の粒子群のうち最も付着力の大きい粒子Ｃの動作閾値以上の負の電圧を基板間に印加することにより、全ての粒子群を背面基板２側へ移動して初期状態を形成する。
３種類の粒子群の場合には、図１８（Ａ）に示すように、第１〜第３パルス電圧を印加することによって各粒子の移動を制御する。すなわち、複数種の粒子群のうち最も付着力が大きい粒子群（粒子Ｃ）の動作閾値電圧ＶＣより大きい電圧Ｖ１で、かつ基板から離脱させるべき粒子の付着力に応じた印加時間の電圧を画像情報に基づいて印加する。３種類の粒子群の場合には、異なる印加時間の第１〜第３パルス電圧を印加することにより、各粒子の移動を選択的に制御可能となる。
具体的には、第１パルス電圧で付着力の最も大きい粒子Ｃの一部を移動させる（粒子Ａおよび粒子Ｂは全て移動する）。印加する時間を、図１８（Ａ）、（Ｂ）に示す時間ｔ１〜ｔ２の間で調整することで、粒子Ｃの階調が選択される。
次に、第２パルス電圧で付着力が次に大きい粒子Ｂの一部を移動させる（粒子Ａは全て移動し、粒子Ｃは移動しない）。印加する時間を、図１８（Ａ）、（Ｂ）に示す時間ｔ３〜ｔ４の間で調整することで、粒子Ｂの階調が選択される。
続いて、第３パルス電圧で付着力が最も小さい粒子Ａの一部を移動させる。印加する時間を図１８（Ａ）、（Ｂ）に示す時間ｔ５〜ｔ６の間で調整することで、粒子Ａの階調が選択される。
第１〜第３パルス電圧は、（第１パルス電圧の長さ）＞（第２パルス電圧の長さ）＞（第３パルス電圧の長さ）となり、第１パルス電圧によって付着力が最も大きい粒子Ａを制御し、第２パルス電圧によって次に付着力が大きい粒子Ｂを制御し、第３パルス電圧によって付着力が最も小さい粒子Ｃを制御する。すなわち、付着力の大きい粒子から順に駆動するようにパルス電圧の印加時間を制御することで、画像情報に基づく画像が表示される。
なお、上記の実施形態では、複数種の粒子群はそれぞれ同極性に帯電している例を説明したが、同極性に限るものではなく、逆極性に帯電するようにしてもよく、同じ電圧印加時間で複数の粒子が移動しない特性の粒子であれば、複数種類の粒子を選択的に移動することができる。例えば、図１１の例に対して粒子Ｂの第２粒子群１２の極性を逆（負に帯電）にした場合の例を図１９に示す。図１９の例では、複数種の粒子群のうち最も付着力が大きい粒子群（粒子Ｂの粒子群である第２粒子群１２）の動作閾値電圧ＶＢ（図１９（Ｃ））より大きい電圧Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）が付着した基板から離脱する長さの時間ｔ１（図１９（Ａ）、（Ｂ））の第１パルス電圧を印加した後、続いて、第１パルス電圧と絶対値が等しく、極性が異なる電圧−Ｖ１で、かつ付着力の大きい粒子群（第２粒子群１２）は付着した基板から離脱せず、付着力の小さい粒子群（第１粒子群１１）のみが付着した基板から離脱する長さの時間ｔ２（図１９（Ａ）、（Ｂ））の第２パルス電圧を印加する。
すなわち、第１パルス電圧の印加により、背面基板２側に第１粒子群１１が付着し、表示基板１側に第２粒子１２が付着した状態（図２０（Ａ））から、図２０（Ｂ）に示すように、第１粒子群１１及び第２粒子群１２が共に基板から離脱して反対側の基板に移動して付着する（第１粒子群１１は背面基板２側から離脱して表示基板１側に移動して付着し、第２粒子群１２は表示基板１１側から離脱して背面基板２側に移動して付着する）。
その後、第２パルス電圧の印加により、図２０（Ｃ）に示すように、表示基板１側に第１粒子群１１が表示基板１側から離脱して背面基板２側に移動して付着し、第１粒子群１１及び第２粒子群１２が共に背面基板２側に付着した状態となり、無表示或いは分散媒６が着色されている場合には分散媒６の色が表示される。
なお、本実施形態に係わる画像表示装置を駆動する際には、駆動パルスの前に、各粒子群を予め定めた基板に付着させる（全面を一定の色にする）リセットパルスを印加するようにしてもよい。リセットパルスの電圧及び長さは全画素で一定にしてもよいし、前に表示されていた画像に応じて画素毎に異ならせるようにしてもよい。
また、上記の実施形態において、付着力が２番目に大きい粒子群の移動粒子量を選択する第２パルス以降のパルスは、必ずしも第１パルスと絶対値が等しい大きさである必要はない。第１パルスと絶対値が等しい大きさのパルスを用いることで電圧が一定となるので、装置構成が簡単で安価な装置となるが、階調分解能を上げる等の要求に応じて、第２パルス以降の電圧の絶対値を異ならせてもよい。
また、上記の実施形態における粒子群は、反射波長域以外を吸収する隠蔽性を有するようにしてもよいが、特定の波長域のみを吸収し、その他は透過する透明性の高い粒子の方が、鮮やかな表示を得る上で好ましい。
また、上記の実施形態における制御部４０が行う処理は、ハードウエアによって実現するようにしてもよいし、ソフトウエアのプログラムを実行することによって実現するようにしてもよい。また、当該プログラムは、各種記憶媒体に記憶して流通するようにしてもよい。
１ 表示基板
２ 背面基板
３ 表示側電極
４ 背面側電極
１０ 画像表示装置
１１ 第１粒子群
１２ 第２粒子群
２０ 駆動装置
３０ 電圧印加部
４０ 制御部
１００ 画像表示装置

Claims (8)

  1. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板間に封入されると共に、種類毎に互い異なる色に着色され、かつ基板に付着した状態を維持するための付着力が種類毎にそれぞれ異なり、かつ基板に付着した状態から該基板を離脱するために必要な電圧が種類毎にそれぞれ異なる複数種類の粒子を含み、画像情報に基づいて画像を表示する画像表示媒体の前記一対の基板間に電圧を印加する電圧印加手段と、
    前記複数種類の粒子のうち付着力が最も大きい粒子が一方の基板に付着した状態から該基板を離脱する大きさの電圧を、基板から離脱させるべき粒子の付着力に応じた印加時間で前記画像情報に基づいて前記基板間に印加するように、前記電圧印加手段を制御する制御手段と、
    を備えた画像表示媒体の駆動装置。
  2. 前記制御手段は、前記複数種類の粒子のうち前記付着力が最も大きい粒子が基板から離脱する大きさで、かつ前記印加時間として基板から離脱させるべき粒子の少なくとも一部が基板から離脱する時間の電圧を前記画像情報に基づいて前記基板間に印加するように、前記電圧印加手段を制御する請求項１に記載の画像表示媒体の駆動装置。
  3. 前記制御手段は、前記複数種類の粒子のうち前記付着力が最も大きい粒子が基板から離脱する大きさで、かつ前記印加時間として前記付着力が最も大きい粒子の少なくとも一部が基板から離脱する時間の電圧を印加した後に、前記付着力の大きい順に前記付着力に応じて順次前記印加時間及び極性を変えた電圧を前記画像情報に基づいて前記基板間に印加するように、前記電圧印加手段を制御する請求項１に記載の画像表示媒体の駆動装置。
  4. 前記複数種類の粒子は、基板から離脱を開始し始めてから全粒子が基板に付着するまでの離脱時間分布をそれぞれ有し、該離脱時間分布に従って基板から離脱する請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示媒体の駆動装置。
  5. 前記複数種類の粒子の各々の前記離脱時間分布は、電圧を印加開始してから基板から離脱開始する時間が短い方の粒子のうち予め定めたＡ％（Ａ＞５０）の粒子が離脱する時間が、電圧を印加してから離脱開始する時間が長い方の粒子のうち（１００−Ａ）％の粒子が離脱する時間よりも短い請求項４に記載の画像表示媒体の駆動装置。
  6. 前記複数種類の粒子は、基板から離脱開始する時間が短い粒子の方が、粒径×電荷密度が大きい請求項４又は請求項５に記載の画像表示媒体の駆動装置。
  7. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板間に封入されると共に、種類毎に違いに異なる色に着色され、かつ基板に付着した状態を維持するための付着力が種類毎にそれぞれ異なり、かつ基板に付着した状態から該基板を離脱するために必要な電圧が種類毎にそれぞれ異なる複数種類の粒子を含み、画像情報に基づいて画像を表示する画像表示媒体と、
    請求項１〜６の何れか１項に記載の画像表示媒体の駆動装置と、
    を備えた画像表示装置。
  8. コンピュータを、請求項１〜６の何れか１項に記載の画像表示媒体の駆動装置の前記制御手段として機能させるための駆動プログラム。
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