JPH09281908A

JPH09281908A - 表示装置

Info

Publication number: JPH09281908A
Application number: JP8095209A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Watanabe; 光由渡▲なべ▼; Takemi Yamamoto; 健美山本
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】目に優しく、しかもコントラストや応答性に
優れ、且つ耐久性にも優れた表示装置を提供する。【解決手段】正電荷が優位な正電荷領域２８と負電荷
が優位な負電荷領域２６とに電気的に分極された多数の
分極微粒子２４をそれぞれ回転可能に担持した微粒子層
８と、露光により電荷が発生し、且つその電荷が移動可
能に構成された光導電体層１２とが積層形成された表示
体５と、画像情報に基づいて、前記光導電体層１２を選
択的に露光する露光手段３０とを備え、前記露光手段３
０により前記光導電体層１２を選択的に露光し、その露
光した部分に対応する前記微粒子層８の分極微粒子２４
を回転させることにより正電荷領域２８あるいは負電荷
領域２６によって画像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、文字や図形等の画
像を表示する為の表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小説等をデジタル記録した電子ブ
ック等の表示装置には液晶ディスプレイが多数採用され
ている。これらの液晶ディスプレイを構成する液晶素子
は、自らは発光しないため、電力消費量が少なく、且つ
携帯性にも優れている。また、ＣＲＴ（冷陰極管）やＬ
ＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を使ったディスプ
レイと比べて、目が疲れにくいという利点を有してい
た。

【０００３】しかしながら、バックライトを使用しない
タイプの表示装置ではコントラストが悪く、長時間画面
に集中すると使用者は目にかなりの負担が生じるという
欠点があった。一方、バックライトを使用するタイプの
表示装置では見やすいという利点があるものの、ＣＲＴ
と同様に目が疲れやすいという欠点があった。

【０００４】これらの問題を解決するために、帯電した
微粒子の電気泳動を利用した表示装置が、特開平４−６
５６０号公報に開示されている。この表示装置は、帯電
した微粒子を、その電界の作用により、微粒子の有する
電荷と逆極性の電極に泳動し、電極上に堆積し、逆の電
界を印加すると反対側の電極上に堆積するという原理を
利用したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式は電気分解などの電気化学的な変化を起こしやすく、
電気的な耐久性に問題が生じやすかった。また、電気泳
動を利用しているため、微粒子の移動速度が遅く、その
ため、表示の応答速度が遅くなるという問題があった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、目に優しく、しかもコントラス
トや応答性に優れ、且つ耐久性にも優れた表示装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の表示装置は、正電荷が優
位な正電荷領域と負電荷が優位な負電荷領域とに電気的
に分極され、且つその正電荷領域と負電荷領域とが異な
る表示態様に構成された多数の分極微粒子をそれぞれ回
転可能に担持した微粒子層と、露光により電荷が発生
し、且つその電荷が移動可能に構成された光導電体層と
が積層形成された表示体と、画像情報に基づいて、前記
光導電体層を選択的に露光する露光手段とを備え、前記
露光手段により前記光導電体層を選択的に露光し、その
露光した部分に対応する前記微粒子層の分極微粒子を回
転させることにより正電荷領域あるいは負電荷領域によ
って画像を表示するように構成している。従って、前記
露光手段により、前記光導電体層を露光すると前記微粒
子層に印加される電界が変化し、前記分極微粒子は電界
の変化によって向きが反転する。分極微粒子は正電荷領
域と負電荷領域とでは表示態様が異なるため、画像情報
に基づいて、選択的に反転させることにより画像を表示
することができる。

【０００８】また、請求項２に記載の表示装置は、前記
表示態様が色彩に基づいたものである。従って、簡単な
構成により所望の色彩の画像を表示することができる。

【０００９】また、請求項３に記載の表示装置は、前記
分極微粒子が、マイクロカプセル内に収納されている。
従って、前記微粒子層に印加される電界の変化により、
前記分極微粒子が回転する。

【００１０】また、請求項４に記載の表示装置は、前記
分極微粒子が、電界の変化に対して所定のヒステリシス
を有して反転するように構成している。従って、前記分
極微粒子が静電的なノイズ等により誤って反転すること
がなく、また、バイアス電界が遮断された状態でも画像
表示を確実に保持することができる。

【００１１】また、請求項５に記載の表示装置は、前記
分極微粒子の反転に対するヒステリシスを、その分極微
粒子の質量や表面状態などによって設定している。従っ
て、電界による反転の感度及び画像の保持特性を、所望
の値に設定することができる。

【００１２】また、請求項６に記載の表示装置は、前記
表示体の両面にそれぞれ透明電極を設け、それらの両透
明電極間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段を備え
ている。従って、順バイアスを印加することで電界の変
化を生じやすくすることができ、また、逆バイアスを印
加することで画像を簡単に消去することができる。

【００１３】また、請求項７に記載の表示装置は、前記
光導電体層が、露光により電荷を発生する電荷発生層
と、前記電荷発生層において発生した電荷を輸送する電
荷輸送層との積層構造により形成している。従って、前
記光導電体層を構成する材料の選択性が広く、また電界
変化の大きさを電荷発生層及び電荷輸送層の層厚と誘電
率とで制御することができる。

【００１４】また、請求項８に記載の表示装置は、前記
露光手段が、発光手段と、その発光手段が発した光を前
記光導電体層上に走査する光走査手段とから構成されて
いる。従って、高精度で、前記光導電体層を選択露光す
ることができる。

【００１５】また、請求項９に記載の表示装置は、前記
微粒子層が、正電荷領域若しくは負電荷領域の色彩が互
いに異なる複数種類の分極微粒子を回転可能に担持して
いる。従って、前記複数種類の分極微粒子を画像情報に
基づいて選択的に回転させることにより、カラー画像の
表示を行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。

【００１７】まず、本発明の第１の実施の形態の表示装
置１の構成及び基本原理について図１を参照しながら説
明する。

【００１８】本実施の形態の表示装置１に用いられる表
示体５は、保護層４、上方透明電極６、表示微粒子８が
担持された微粒子層１０、光導電体層１２、下方透明電
極１４の順に構成された多層膜構造となっている。

【００１９】光導電体層１２は、有機感光体（ＯＰＣ）
等の感光体から成り、微粒子層１０側に形成された電荷
輸送層１６と下方透明電極１４側に形成された電荷発生
層１８とから構成されている。

【００２０】上方透明電極６と下方透明電極１４にはバ
イアス印加手段２０が接続されており、順バイアスＥ１
及び逆バイアスＥ2を適時印加可能である。ここで、上
方透明電極６側を負電極、下方透明電極１４側を正電極
とする方向を順バイアス、その逆向きを逆バイアスと定
義する。尚、上方透明電極６、下方透明電極１４、及び
バイアス印加手段２０は本発明の電圧印加手段を構成す
るものである。

【００２１】上方透明電極６と下方透明電極１４とは、
酸化インジウムや酸化スズで被膜したガラス板等が好適
に用いられる。

【００２２】保護層４は、前記上方透明電極６を保護す
るために上方透明電極６上に設けられ、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が好適に用いられ
る。

【００２３】微粒子層１１には、表示微粒子８が、二次
元的、つまり、縦横に規則正しく平面的に配置されてい
る。

【００２４】表示微粒子８は、直径が数十マイクロメー
トルの透明なマイクロカプセル２２中に、電気的に分極
した球状の分極微粒子２４を回動可能に格納して構成さ
れている。

【００２５】分極微粒子２４は、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）添加ガラス等の材質からなり、その表面が球の中
心を通る断面を境に光の反射率が異なる領域に分かれて
いて、その反射率の異なった領域が分極の方向と対応し
ており、光の反射率が高い領域は負電荷が優位な負電荷
領域２６とされ、また、光の反射率が低い領域は正電荷
が優位な正電荷領域２８とされる。そして、前記負電荷
領域２６の表面は白く見え、正電荷領域２８の表面は黒
く見える。この構成により、分極微粒子２４は、電界に
よって、負電荷領域２６と正電荷領域２８の方向を制御
できる。この構成の分極微粒子２４は反転によって白色
と黒色とを変化させるとことができるので電気泳動によ
って微粒子を移動させる従来方式よりも応答速度が速
く、しかも電気化学的な現象を利用していないため、気
体の発生や電極の劣化が無く耐久性に優れている。

【００２６】保護層４と下方透明電極１４とは、可視光
をよく透過するため、保護層４側から分極微粒子２４の
色を確認できる。

【００２７】図２に、表示微粒子８中の分極微粒子２４
の方向と電界強度の関係を示す。ここでは、保護層４側
を黒い領域すなわち正電荷が優位な領域が向く方向をＡ
方向、その逆方向をＢ方向と定義する。また、電界は順
バイアス方向を正とする。

【００２８】分極微粒子２４は電界を変化させた際、一
定のヒステリシスをもって反転する。すなわち、電界が
−Ｅcよりも十分小さい逆バイアスを印加した場合、す
べての分極微粒子２４はＢ方向を示すが、この状態で順
バイアスを印加しても、電界がＥc以上とならない限
り、ほとんどの粒子は反転しない。順バイアスを増加さ
せ、電界がＥcより十分大きくなるとすべての粒子が反
転し、Ａ方向を示す。さらに、この状態から電界の方向
を切り替え、逆バイアスを増加させていった場合でも同
様であり、逆バイアスによる電界が−Ｅc以下にならな
い限りほとんどの分極微粒子２４はＡ方向に向いたまま
であり、さらに逆バイアスを増加させて、電界が−Ｅc
より十分小さくなった時点ですべての分極微粒子２４が
Ｂ方向に向きをそろえる。

【００２９】このように、Ｅcで表されるヒステリシス
の大きさは、分極微粒子２４の質量、分極微粒子２４と
マイクロカプセル２２の摩擦係数等に影響されるため、
分極微粒子の質量や表面状態を制御することにより、所
望の値に設定することができる。これにより、分極微粒
子２４の反転の感度、安定性を容易に設定可能である。
また、分極微粒子２４がマイクロカプセル中２２に構成
されていることにより、粒子の大きさをそろえやすく、
反転に必要な電界強度のばらつきを小さくすることがで
きるという効果も生じる。

【００３０】また、露光手段３０は、前記下方透明電極
１４側から前記光導電体層１２を選択的にレーザ光３６
を露光できるように設置されている。露光手段３０は、
レーザプリンタ等に使用されるもので、半導体レーザ３
２とポリゴンスキャナー３４とから構成されている。
尚、半導体レーザ３２は本発明の発光手段を、ポリゴン
スキャナー３４は光走査手段をそれぞれ構成するもので
ある。

【００３１】次に、以上の構成の表示装置１の動作につ
いて説明を行う。

【００３２】まず、最初に逆バイアス−Ｅ0が、分極微
粒子２４に印加されるように、バイアス印加手段の電圧
及び極性を設定する。逆バイアス−Ｅ0が、印加される
と分極微粒子２４がすべてＢ方向を向き、保護層４側か
ら見た場合、微粒子層１０は一面すべて白く見える。こ
こで、逆バイアス−Ｅ0は、−Ｅ0＜−Ｅcの条件を満た
している。

【００３３】次に、バイアス印加手段２０の極性及び電
圧を切り替え、順バイアス電界Ｅ1が分極微粒子２４に
印加されるように設定する。このとき、順バイアスＥ1
は、Ｅ1＜Ｅcを満たしているため、順バイアスに拘ら
ず、分極微粒子２４は反転しない。

【００３４】この状態で露光手段３０により光導電体層
１２を露光すると、電荷発生層１８で、負電荷（電子）
１００と正電荷（ホール）１０１が発生する。そして、
負電荷１００は下方透明電極１４の正電荷１０３と中和
し、正電荷１０１は電荷輸送層１６を移動して電荷輸送
層１６内の微粒子層１０との界面近辺に蓄積される。こ
のように、正電荷１０１が蓄積された点では分極微粒子
２４に印加される電界の大きさがＥ2まで増加する。こ
のとき、電界Ｅ2は、Ｅ2＞Ｅcを満たすように設定され
ており、分極微粒子２４は反転する。すなわち、露光手
段２０により選択的に露光された点に存在する分極微粒
子２４のみが反転し、保護層４側から見た場合黒色とな
る。従って、画像情報に従って光導電体層１２を露光す
ることで選択的に表示微粒子８を白もしくは黒に設定で
き、所望の画像を表示することができる。さらに、画像
を書き変える場合は、この一連の動作を繰り返せばよ
い。

【００３５】なお、光導電体層１２を露光することによ
る電界の変化は、電荷輸送層１６及び電荷発生層１８の
膜厚および誘電率に大きく影響する。このため、変化量
を制御するためには材料選択性が広く、設計の自由度が
大きい積層タイプの光導電体層が適している。もちろ
ん、材料の特性が適していれば、電荷輸送層中に電荷発
生部を分散させた単層タイプの光導電体層を用いること
も可能である。

【００３６】この表示装置１で形成された画像は、発光
素子によるものではないため、ちらつきがなく、目に負
担が生じない。また、実際に白色の面と黒色の面を直
接、選択的に変換するため、コントラストがよく、実際
に紙に印刷された画像に近い自然な画像が得られる。ま
た、前記分極微粒子２４が電界の変化に対して、所定の
ヒステリシスとを有して反転するため、静電的なノイズ
に強く、またバイアス電界が遮断された後も画像を保持
する事も可能である。

【００３７】なお、前記実施の形態では分極微粒子２４
の表面を、反射率が高い領域と反射率が低い領域の２つ
に分け、白色と黒色のスイッチングを行ったが、表面を
異なった２つの色、例えば赤色と青色で形成することに
よっても画像を形成することができる。

【００３８】次に、本発明の第２の実施の形態の表示装
置２について説明する。尚、前記第１の実施の形態と同
一の部材については同一の名称及び符号を引用し、その
詳細な説明を省略する。

【００３９】表示装置２は、図３に示すように、分極微
粒子を３種類用意し、それらの粒子を順に配列した微粒
子層１１を設けてカラー画像を表示するように構成した
表示体７を備えたものである。

【００４０】表示微粒子は、イエロー表示微粒子４０、
マゼンダ表示微粒子４２、シアン表示微粒子４４の３種
類から構成されており、それぞれマイクロカプセル２２
中に、球状のイエロー分極微粒子４６、マゼンダ分極微
粒子４８、シアン分極微粒子５０が回転可能に保持され
ている。イエロー分極微粒子４６は、中心を通る断面を
境に、イエローの領域と、白い領域に分かれており、イ
エローの領域は正電荷が優位であり、白い領域は負電荷
が優位である。従って、電界の変化によりイエロー表示
微粒子４０の色を、イエローと白色のいずれか所望の色
に制御できる。同様に、マゼンダ分極微粒子４８は、中
心を通る断面を境に、マゼンダの領域と、白い領域に分
かれており、マゼンダの領域は正電荷が優位であり、白
い領域は負電荷が優位である。従って、電界の変化によ
りマゼンダ表示微粒子４２の色を、マゼンダと白色いず
れか所望の色に制御できる。同様に、シアン分極微粒子
５０は、中心を通る断面を境に、シアンの領域と、白い
領域に分かれており、シアンの領域は正電荷が優位であ
り、白い領域は負電荷が優位である。従って、電界の変
化によりシアン表示微粒子４４の色を、シアンと白色い
ずれか所望の色に制御できる。

【００４１】表示装置２は、カラー画像に対応した画像
情報に基づいて前記光導電体層１２を露光し、前記３種
類の表示微粒子の回転を制御することにより、カラー画
像を表示することが可能である。

【００４２】その他、本発明の要旨を超えない範囲で様
々な変更を加えることが可能である。

【００４３】例えば、前記各実施の形態においては、分
極微粒子をマイクロカプセル内に収納したが、前記微粒
子層に前記分極微粒子が回転可能な孔を多数設けて構成
してもよい。

【００４４】また、前記各実施の形態においては、上方
透明電極６、下方透明電極１４、及びバイアス印加手段
２０からなる電圧印加手段を設けたが、これを設けるこ
となく外部の電界発生手段により電界を変化させるよう
に構成しても構わない。

【００４５】また、前記各実施の形態においては、使用
者が表示装置１若しくは２の保護層４側から見るように
構成したが、光導電体層１２を透明な材質により構成す
れば下方透明電極１４側から見るように構成することも
可能である。

【００４６】また、前記各実施の形態においては、露光
手段３０を半導体レーザ３２とポリゴンスキャナー３４
とから構成したが、ＬＥＤアレイ等の発光素子アレイに
より構成することも可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１に記載の表示装置は、正電荷が優位な
正電荷領域と負電荷が優位な負電荷領域とに電気的に分
極され、且つその正電荷領域と負電荷領域とが異なる表
示態様に構成された多数の分極微粒子をそれぞれ回転可
能に担持した微粒子層と、露光により電荷が発生し、且
つその電荷が移動可能に構成された光導電体層とが積層
形成された表示体と、画像情報に基づいて、前記光導電
体層を選択的に露光する露光手段とを備え、前記露光手
段により前記光導電体層を選択的に露光し、その露光し
た部分に対応する前記微粒子層の分極微粒子を回転させ
ることにより正電荷領域あるいは負電荷領域によって画
像を表示するように構成している。従って、前記露光手
段により、前記光導電体層を露光すると前記微粒子層に
印加される電界が変化し、前記分極微粒子は電界の変化
によって向きが反転する。分極微粒子は、正電荷領域と
負電荷領域とでは表示態様が異なるため、画像情報に基
づいて、選択的に反転させることにより画像を表示する
ことができる。そして、この表示画像は発光素子による
ものではなく、しかもコントラストが大きいため、目に
負担の少ない画像を形成することができる。

【００４８】また、請求項２に記載の表示装置は、前記
表示態様が色彩に基づいたものである。従って、簡単な
構成により所望の色彩の画像を表示することができる。

【００４９】また、請求項３に記載の表示装置は、前記
分極微粒子が、マイクロカプセル内に収納されている。
従って、前記微粒子層に印加される電界の変化により、
前記分極微粒子が回転する。また、前記分極微粒子の大
きさをそろえやすく、反転に必要な電界強度のばらつき
を小さくすることができる。

【００５０】また、請求項４に記載の表示装置は、前記
分極微粒子が、電界の変化に対して所定のヒステリシス
を有して反転するように構成している。従って、前記分
極微粒子が静電的なノイズ等により誤って反転すること
がなく、また、バイアス電界が遮断された状態でも画像
表示を確実に保持することができる。

【００５１】また、請求項５に記載の表示装置は、前記
分極微粒子の反転に対するヒステリシスを、その分極微
粒子の質量や表面状態などによって設定している。従っ
て、電界による反転の感度及び画像の保持特性を、所望
の値に設定することができる。

【００５２】また、請求項６に記載の表示装置は、前記
表示体の両面にそれぞれ透明電極を設け、それらの両透
明電極間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段を備え
ている。従って、順バイアスを印加することで電界の変
化を生じやすくすることができ、また、逆バイアスを印
加することで画像を簡単に消去することができる。

【００５３】また、請求項７に記載の表示装置は、前記
光導電体層が、露光により電荷を発生する電荷発生層
と、前記電荷発生層において発生した電荷を輸送する電
荷輸送層との積層構造により形成している。従って、前
記光導電体層を構成する材料の選択性が広く、また電界
変化の大きさを電荷発生層及び電荷輸送層の層厚と誘電
率とで制御することができる。

【００５４】また、請求項８に記載の表示装置は、前記
露光手段が、発光手段と、その発光手段が発した光を前
記光導電体層上に走査する光走査手段とから構成されて
いる。従って、高精度で、前記光導電体層を選択露光す
ることができる。

【００５５】また、請求項９に記載の表示装置は、前記
微粒子層が、正電荷領域若しくは負電荷領域の色彩が互
いに異なる複数種類の分極微粒子を回転可能に担持して
いる。従って、前記複数種類の分極微粒子を画像情報に
基づいて選択的に回転させることにより、カラー画像の
表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の表示装置の構成を
示す説明図である。

【図２】分極微粒子の電界と方向の関係を示す説明図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施の形態の表示装置の構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

１表示装置２表示装置５表示体６上方透明電極７表示体１０微粒子層１１微粒子層１２光導電体層１４下方透明電極１６電荷輸送層１８電荷発生層２０バイアス印加手段２２マイクロカプセル２４分極微粒子２６負電荷領域２８正電荷領域３０露光手段３２半導体レーザ３４ポリゴンスキャナー４６イエロー分極微粒子４８マゼンダ分極微粒子５０シアン分極微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正電荷が優位な正電荷領域と負電荷が優
位な負電荷領域とに電気的に分極され、且つその正電荷
領域と負電荷領域とが異なる表示態様に構成された多数
の分極微粒子をそれぞれ回転可能に担持した微粒子層
と、露光により電荷が発生し、且つその電荷が移動可能
に構成された光導電体層とが積層形成された表示体と、画像情報に基づいて、前記光導電体層を選択的に露光す
る露光手段とを備え、前記露光手段により前記光導電体層を選択的に露光し、
その露光した部分に対応する前記微粒子層の分極微粒子
を回転させることにより正電荷領域あるいは負電荷領域
によって画像を表示するように構成したことを特徴とす
る表示装置。
【請求項２】前記表示態様は、色彩に基づくことを特
徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】前記分極微粒子は、マイクロカプセル内
に収納されていることを特徴とする請求項１若しくは２
に記載の表示装置。
【請求項４】前記分極微粒子は、電界の変化に対して
所定のヒステリシスを有して反転するように構成したこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示
装置。
【請求項５】前記分極微粒子の反転に対するヒステリ
シスを、その分極微粒子の質量や表面状態などによって
設定したことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】前記表示体の両面にそれぞれ透明電極を
設け、それらの両透明電極間にバイアス電圧を印加する
電圧印加手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
に記載の表示装置。
【請求項７】前記光導電体層は、露光により電荷を発
生する電荷発生層と、前記電荷発生層において発生した
電荷を輸送する電荷輸送層との積層構造により形成した
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表
示装置。
【請求項８】前記露光手段は、発光手段と、その発光
手段が発した光を前記光導電体層上に走査する光走査手
段とから構成されることを特徴とする請求項１乃至７の
いずれかに記載の表示装置。
【請求項９】前記微粒子層は、正電荷領域若しくは負
電荷領域の色彩が互いに異なる複数種類の分極微粒子を
回転可能に担持したことを特徴とする請求項１乃至８の
いずれかに記載の表示装置。