JPS6356629A

JPS6356629A - 画像表示方法及びその装置

Info

Publication number: JPS6356629A
Application number: JP61199031A
Authority: JP
Inventors: Masanori Takenouchi; 竹之内　雅典; Naoji Hayakawa; 早川　直司; Mitsuru Yamamoto; 満山本; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Fumitaka Kan; 簡　文隆; Toshiaki Majima; 間島　敏彰; Ichiro Nomura; 一郎野村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1988-03-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、画像表示方法及びその装置に関し、特に、電
気泳動像表示素子を用いた画像表示方法及びその装置に
関する。

［開示の概要］木明細書及び図面は、画像表示方法及びその装置におい
て、電荷受容体を設けた電気泳動像表示素子にイオン源
を走査して書き込むことにより、駆動素子の数を減少し
、高精細な画像表示を小型かつ薄形の装置で実現し、高
品位で低消費電力の表示を得る技術を開示するものであ
る。

［従来の技術］既に開発された画像表示装置としては、ＣＲＴ　、エレ
クトロルミネセンス、プラズマディスプレイ。

蛍光表示管などの発光型表示装置と、液晶などの受光型
表示装置との双方が商品化されているが、マンマシンイ
ンターフェースとしての表示装置を考慮すると、長時間
使用する際の人間側の疲労度の観点等から発光型よりも
受光型が見易く、かつ望ましい、その中でも、液晶素子
は、装置を小型化、薄形化し易く、消費電力の低減が可
能なことから、表示装置の分野では飛躍的な進歩を遂げ
ているが、液晶素子は基本的に偏光板を必要とし、バッ
クライトにより表示する際でもコントラストの低下を免
れず、また、視野角依存性が大きく、高品位の表示に不
向きという難点を有している。

そこで、紙にインクで筆記した場合と同等の表示品位を
備えた表示装置として、電気泳動像表示装置が１例えば
米国特許第３Ｅｉ８８１０ｆ３号公報などに記載されて
いる。

一般に、電気泳動像表示装置は、誘電体液分散媒質中に
分散した顔料粒子を有し、この分散媒質の色と顔料粒子
の色が対照的な色を示すように、染料及び顔料粒子を帯
電させるための帯電材料が分散媒質に加えられている。

分散液は、絶縁材料の薄片により２つの電極を一定の間
隔で接合したセル内に封入されている。

２つの電極は、正面電極と背面電極とから成り、その１
つは透明電極で、これらの電極に供給された直流電圧に
よって懸濁した分散液に電界が発生する。顔料粒子及び
電極が帯電すると、顔料粒子は正面電極もしくは背面電
極に吸引される。顔料粒子が負に帯電され、正面電極電
位が正で、背面電極電位が負ならば、顔料粒子は背面電
極の形状内で正面電極に吸引される。

観察者には、分散媒質の色を背景に顔料粒子の色の像が
見える。電極内の極性を反対にすると、顔料粒子は分散
媒質の後面に隠れている背面電極に吸引され、観察者に
は分散媒質の色が見える。

このような電気泳動像表示装置は、通常、電界を取り去
っても、像が消えたり崩れたりすることはない。これは
、顔料粒子の帯電状態が安定していて、主に粒子間のク
ーロン力に基づく付着力により、−旦付勢された元の位
置に保持されるためで、いわゆるメモリ機能を備えてい
ることになる。このため、通常のリフレッシュタイプの
液晶又は発光型表示装置よりも見易く、書き替えの少な
い表示モードにおいては消費電力が低い利点がある。

［発明が解決しようとする問題点］このような電気泳動像表示装置や液晶を用いた表示装置
では、一般に、画像表示単位（画素）をマトリクス状に
配置するためにＸ−Ｙマトリクス電極構造が採用されて
いる。この駆動方法とじては、走査電極群には順次周期
的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には所要情
報信号を前記アドレス信号と同期させて並列的に選択印
加する時分割駆動が採用されているが、この駆動法及び
表示素子は、画素数を多くするとデユーティ比が減少し
て画像コントラストの低下やクロストークの発生を招く
問題点を有し、一方、画素数を少なくして画像の解像力
を向上させるにはマトリクス電極を高密度に配線するこ
とが必要で、製造工程が煩雑になる問題点を有している
。更に１画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）を設け、
画素毎にスイッチングする方式の表示装置も提案されて
いるが、画素毎にＴＰＴを設ける手段がやはり煩雑で、
コスト的に改善が望まれている。

本発明は、このような問題点に鑑み提案されたもので、
高精細な画像表示を小型かつ薄形で、製造も比較的容易
な手段で実現し、高品位の表示装置を得ると共に、低消
費電力での表示も可能な画像表示方法及びその装置を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］第１の発明の画像表示方法は、顔料粒子を浮遊させた電
気泳動懸濁液を電荷受容体と透明電極との間隙に充填し
、電荷受容体の表面の一部分もしくは全部分に亘って一
様な極性の電荷を付与し、電荷受容体と透明電極との間
に電界を形成することにより、前記顔料粒子を電荷受容
体側もしくは透明電極側に配列し、第１の安定状態にし
たのち、前記極性と反対の極性の電荷を電荷受容体に付
与することにより、かかる電荷を付与された電荷受容体
と前記透明電極との間に電界を形成し、前記顔料粒子の
配列方向を第２の安定状態にする工程を有するものであ
る。

第２の発明の画像表示装置は、前記第１の発明の方法を
実施するための装置であって、帯電材料を含有する誘電
体懸濁液から成り、その帯電材料により帯電する顔料粒
子を浮遊させた電気泳動懸濁液を電荷受容体から成る第
１の基板と該基板に対向する主表面を有する透明電極を
備えた第２の基板との間隙に充填したセル構造の電気泳
動像表示素子と、電荷受容体の表面に電気泳動の閾値電
圧を越える電荷を付与する電荷付与手段とで構成される
画像表示装置である。

［作　用］顔料粒子は電気泳動懸濁液中の帯電材料により帯電する
。この電気泳動懸濁液は透明電極と電荷受容体との間隙
に充填されているので、′電荷受容体の表面の一部分も
しくは全部分に亘って一様な極性の電荷を付与し、電荷
受容体と透明電極との間に電界を形成すると、前記顔料
粒子は電荷受容体側又は透明電極側に配列され、第１の
安定状態になる。そののち前記極性と反対の極性の電荷
を電荷受容体に付与すると、電荷受容体と前記透明電極
との間に電界が形成され、前記顔料粒子の配列方向は第
２の安定状態になる。このように構成された電気泳動像
表示素子に電荷を付ダーする電荷付与手段を多数配列し
てアレイを形成し、電荷受容体の面に沿って走査すると
、素子の全面に亘って画像状の電荷を与えることが可能
になる。

［実施例］第１図は、本発明の基本的構成を模式的に示す縦断面図
である。第１図において、画像表示装置は、書き込み手
段であるイオン発生器ｌと、書き込み対象となる電気泳
動像表示素子２とから成る。

イオン発生器１は例えば特開昭５４−７８１３４号公報
や特公昭５６−３５８７４号公報などに記載のものを使
用することができ、３層の電極１１．１２及び１３を絶
縁材料の薄片１４及び１５でそれぞれ所定の間隔に接合
したもので、電気泳動像表示素子側の２つの電極１２及
び１３は中央部分を開口されている。ここで、第１の電
極１１に交流高電圧１６が印加されると、これと第２の
電極１２との間に生じた電界により気体放電が発生し、
絶縁層１４を充放電する。そして、この充放電により、
電極１２及び１３の開口部１７に正又は負のイオン源が
作られる。

電気泳動像表示素子２は、透明基板（ガラス。

プラスチックなど）２１の表面に透明電極２２を形成し
、その透明電極２２と電荷受容体２３とをスペーサ２４
を介して所定の間隔で接合し、それらで形成される空間
に電気泳動懸濁液２５を充填し、その電気泳動懸濁液２
５中に顔料粒子２６を浮遊させたもので、電荷受容体２
３が前記イオン発生器１の第３の電極１３に対向してい
る。

ここで、第３の電極１３と透明電極２２との間に直流電
界を印加すると、前記開口部１７がら電荷受容体２３に
向けてイオンが照射される。その際に、第２の電極１２
と第３の電極１３との間の電界の向きを選択することに
よって、正又は負の何れが一方の極性のイオンが第３の
電極１３へ向けられることになる。第３の電極１３と透
明電極２２との間は、直流電界の方向により正又は負の
何れが一方のイオンのみが照射されることになる。従っ
て、第２の電極１２にデジタルな画像信号に対応する信
号電圧を印加することによって、電荷受容体２３に画像
状のイオンが照射され、電荷像を形成することができる
。

本発明では、上記の開口部１７を１画；にとすることが
できるので、開口部１７を電荷受容体２３の面に沿って
多数配夕１した開口部アレイを形成し、この開口部アレ
イを図中矢印Ａの方向に走査すると、電気泳動像表示素
子２の全面にわたって画像状の電荷を与えることが可能
となる。この方式においては、開口数だけの駆動素子は
必要とせず、第１の電極１１へ印加される交流電圧及び
第２の電極１２へ印加される画像信号電圧の間でマトリ
クス駆動を行わせることにより、駆動素子の数は大幅に
減少させることができる。

透明電極２２は、ガラス又はメチルメタクリレート樹脂
等の透明基板２１上に、厚さ約１００ＯＡの酸化インジ
ウムのような光透過性の導電材料で形成されている。

電荷受容体２３は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチ
レングリコ−ルなどのプラスチックで形成され、その面
上の静電荷２７とそれに誘導されて存在する透明電極２
２中の電荷２８とで電界が生じ、同時に電荷受容体２３
の内側面にも電荷２８が生じる。これらの電界により、
電気泳動懸濁液２５中に分散する帯電した顔料粒子２６
は、その配列に変化を生じる。

電気泳動懸濁液２５中の顔料粒子２６に配向変化を生じ
させる電界強度は、懸濁液の種類により変化するが、０
．５〜ＩＯＸ　１０６マ／ｍ程度であり、これを与える
べＳ電荷量で表すと、電気泳動懸濁液２５及び電荷受容
体２３の誘電率にもよるが、１．５〜４４×１０−５ク
一ロン／ｍ２程度である。

電荷受容体２３の層厚は、電気泳動懸濁液２５に分配印
加される電圧へそれほど影響を与えないが。

あまり厚くなると電界の拡がりにより解像力が劣化して
くるので、層厚は１画素の大きさ程度、望・ましくはそ
の半分（例えば１画素が６０鉢層であれば、３０涛層）
以下がよい。

電気泳動懸濁液２５としては、従来公知の懸濁液組成物
は全て適用できる。

電気泳動懸濁液２５はいくつかの構成が提案されており
、分散液を構成する液体としては、ヘキサン、ヘプタン
、ケロシンなどの石油類、ベンゼン、トルエン、キシレ
ンなどの芳香族炭化水素、ブタメールなどの高級アルコ
ール、三塩化三弗化エタン、四塩化二弗化エタンなどの
ノ＼ロゲン化炭化水素、やし油、オリーブ油、ひまし油
などの植物油、流動パラフィン、シリコン油などの油を
用いることができる０分散液はこれらの液体を単独ない
し混合した溶媒を合金染料によって着色されているが、
合金染料は必ずしも分散媒に溶解していなくもよい、す
なわち１合金染料を分散媒中に微細状態でコロイド状態
に分散することにより分散媒を着色していても着色分散
媒として使用することができる。電気泳動を行なわせ得
る顔料粒子２６としては１例えば、Ａｊｉ’２０３．　
ＴｉＯ２，Ｔａ２０５゜ＢａＴｉＯ３，ＣａＣＯ３，Ｅ
ａＳＯａなどの白色微粒子や、ベンジジンエロー等の有
機顔料が望ましく、粒径としては、約０．０５〜１０ｇ
ｍのものが適用でき好ましくは０．０５〜１勝箇である
。

さらに、顔料粒子２６の分散液中での表面帯電電位を制
御するための帯電材料としては、ポリエチレングリコー
ルエーテルなどの界面活性剤の使用が望ましい。

表示色は、顔料粒子の色と分散媒の色で決定される０例
えば、白色顔料に黒色分散媒の組み合せでは黒−白表示
、黄色顔料に赤色分散媒では黄背景色に赤字、または赤
青景色に黄色字の表示となる。

顔料粒子２６と分散媒とは、好ましくは比重が近いもの
が良い、無機顔料を用いた場合、顔料粒子２６の比重が
分散媒と比べて大きいために、場合によっては顔料粒子
２６が沈降する可能性があるため、樹脂をコートしたカ
プセル形状の無機顔料を用いるのが特に望ましい。

イオン発生器１を用いて電気泳動像表示素子２に画像を
書き込むには、まず画像形成に先立って、電荷受容体２
３の全面に亘ってイオン発生器１により負のイオンビー
ムを照射し、均一に負電荷を与え、これにより前記電荷
２８に電界が加わり、電荷受容体２３の表面にも前記電
荷２８が生じる。これらの電界で実質的に電気泳動懸濁
液２５層に印加された電圧が、液中の顔料粒子２８が移
動を開始する閾値電圧よりも大きくなると、例えば、白
色のＴ　ｉ０２粒子が電荷受容体２３側に移動し、その
表面に固定され、第１の安定状態が均一に生じることに
なり、観察者の目には白色のＴｉＯ２粒子が存在せず、
例えば黒色染料で着色された分散媒体であれば、その黒
色のみが観察されることになる。

次にイオン発生器１により正のイオンビームを画像状に
電荷受容体２３に照射する。なお、このとき、イオン発
生器１を電気泳動像表示素子２に対して移動させ、電荷
受容体２３にイオンビームを走査することもできる。こ
のイオンビームの照射により、電荷受容体２３には正電
荷が画像状に付与され、前記の電界方向とは逆の方向の
電界がその部分に生じることになる。そして、その電圧
が前記閾値電圧を越えると、白色のＴ　ｉｏ２粒子は透
明電極２２側に移動し、その表面に画像状に付着し、安
定して保持されて、第２の安定状態となる。観察者の目
には、前記の黒色の背景に対して、白色の画像が観察さ
れることになる。電荷受容体２３に付与された電荷はリ
ークして消滅し、電気泳動懸濁液２５に印加された電圧
も消滅するが、顔料粒子２６は静電的付着力及び粘着力
により安定して保持され、メモリ性を有し、記録画像は
保持される。

画像を書き替える場合には、例えば全面に一様な電界を
印加して、書き込み画像を消去することができる。この
場合には、コロナ帯電器を別個に備えて、帯電又は除電
を行ってもよいが、イオン発生器１を用いて、画像信号
の代わりに消去信号を印加することによっても可能であ
る。その場合に、イオン発生器１により生じる電荷受容
体２３の表面電荷は、書き込み時の電荷と逆な極性にす
る。

第２図は、上記実施例により像古き込みを行うためのイ
オン発生器の移動機構を示す縦断面図である。第２図に
おいて、イオン発生器１は、容器３１内で、モータ３２
により駆動される移動手段としてのポールネジ３３に支
持され、電気泳動像表示素子２の表面に沿って、矢印Ｂ
の方向に往復動作を行う、その際、イオン発生器ｌから
の放電により生じる活性気体が電極の腐食や絶縁材料の
劣化などを引き起こし、短命化する場合があるので、容
器３１内をネオンやアルゴン等の不活性気体で置換する
ことが望ましい。

また、容器１内を減圧することにより、放電を容易にし
、イオン発生時の電圧を低下させることもできる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、電荷受容体を設
けた電気泳動像表示素子にイオン源を走査して書き込む
ことにより、微細な電極配線が不要になり、駆動素子の
数を減少させることができる。したがって、高精細な画
像表示を小型かつ薄形で、製造も比較的容易な手段で実
現できる。また、電気泳動像表示により高品位の表示装
置とすることができ、さらにはメモリ性を有するため低
消費電力での表示も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像表示装置の模式的な構成断面
図、第２図は本発明の一実施例の断面図である。ｌ；イオン発生器（電荷付与手段）、２；電気泳動像表示素子。２２；透明電極、　　　　２３；電荷受容体、２５；電
気泳動懸濁液、　２６：顔料粒子、３３；ポールネジ（
移動手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）顔料粒子を浮遊させた電気泳動懸濁液を電荷受容
体と透明電極との間隙に充填し、電荷受容体の表面の一
部分もしくは全部分に亘って一様な極性の電荷を付与し
、前記電荷受容体と透明電極との間に電界を形成するこ
とにより、前記顔料粒子を電荷受容体側もしくは透明電
極側に配列し、第１の安定状態にしたのち、前記極性と
反対の極性の電荷を電荷受容体に付与することにより、
かかる電荷を付与された電荷受容体と前記透明電極との
間に電界を形成して、前記顔料粒子の配列方向を第２の
安定状態にする工程を有することを特徴とする画像表示
方法。
（２）帯電材料を含有する誘電体懸濁液から成り、その
帯電材料によって帯電する顔料粒子を浮遊させた電気泳
動懸濁液を、電荷受容体から成る第１の基板と該基板に
対向する主表面を有する透明電極を備えた第２の基板と
の間隙に充填したセル構造の電気泳動像表示素子と、前
記電荷受容体の表面に電気泳動の閾値電圧を越える電荷
を付与する電荷付与手段とで構成されることを特徴とす
る画像表示装置。
（３）電荷付与手段がイオン発生器であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の画像表示装置。
（４）電荷付与手段に電気泳動像表示素子に沿って移動
させる移動手段を備えたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項又は第３項に記載の画像表示装置。