WO2003088495A1

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Publication number: WO2003088495A1
Application number: PCT/JP2003/004924
Authority: WO
Inventors: Norio Nihei; Sou Kitano; Mitsuharu Takagi; Manabu Yakushiji; Kazuya Murata; Ryou Sakurai; Yoshinori Iwabuchi; Hirotaka Yamazaki; Yoshitomo Masuda; Reiji Hattori
Original assignee: Bridgestone Corporation
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2003-10-23
Also published as: US20060209008A1; EP2299318A2; EP1501194A4; EP1501194A1; EP2299318A3; AU2003235217A1; CN1653694A; CN1653694B; EP1501194B1

Description

明

技術分野

本発明は、クーロン力などを利用した粒子の飛翔移動に伴い、画像を繰り返し表示、消去できる画像表示板を具備する画像表示装置に関する。

細

背景技術

従来より、液晶（L C D) に代わる画像表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サ一マル方式、 2色粒子回転方式などの技術を用いた画像表示装置が提案されている。

これら従来の技術は、 L C Dに比べて、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリ機能を有している等のメリットから、次世代の安価な画像表示装置に使用できる技術として考えられ、携帯端末用画像表示、電子べ一パー等への展開が期待されている。特に最近では、分散粒子と着色溶液からなる分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置する電気泳動方式が提案され期待が寄せられている。

しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅いという問題がある。更に、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているために沈降しやすく、分散状態の安定性維持が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。マイクロカプセ JW匕にしても、セルサイズをマイクロ力プセルレベルにし、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。一方、溶液中での挙動を利用した電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層を基板の一部に組み入れた方式も提案され始めている（趙国来、外 3名、 "新しいトナーディスプレイデバイス（1 ) "、 1 9 9 9年 7月 2 1日、日本画像学会年次大会（通算 8 3回) "Japan Hardcopy'99" p. 249-252)„しかし、電荷輸送層、更には電荷発生層を配置するために構造が複雑になると共に、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しぐ安定性に欠けるという問題もある。上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、クーロン力などにより粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置が知られている。

本発明の第 1発明に係る第 1実施例及び第 2実施例が解決しょうとする課題は以下の通りである。すなわち、この画像表示装置において繰り返し画像の表示、消去を行っていると、粒子自体の凝集力や重力によって粒子が基板と平行な方向に移動して粒子の粗密部分が生じ、画像表示の欠陥もしくはコントラストの低下を生じる。そのため、両基板間の空間を隔壁により細かく分割してセル構造とし、粒子の横方向移動を抑制するといつたアイデアが提案されている。しかしながら、この隔壁を用いる方法は有効表示面積を減少させてコントラストを悪化させ、また、画像表示装置を製造する際の粒子のセル内への充填を困難にし、隔壁形成のため画像表示装置の製造コストを上昇させるといった問題があった。

また、本発明の第 2発明に係る第 1実施例及び第 2実施例が解決しょうとする課題は以下の通りである。すなわち、このような乾式表示装置の動作メカニズムは、色および帯電特性の異なる 2種類の粒子を混合したものを電極板で挟み込み、電極板に電圧を印加することで極板間に電界を発生させて特性の異なる帯電粒子を異なる方向へ飛翔させることにより表示素子として使用するものである。粒子にかかる力は粒子同士がクーロン力によって引き付け合う力、極板との映像力、分子間力、さらには、液架橋力、重力などが考えられ、これらの総合的な力に対し、電界によつて粒子に働きかけられる力が上回つた場合に粒子の飛翔が起こる。そして、各粒子はパターンを形成し、その色調の違いによりコントラストを形成し、パターンを認識させる。このコントラストが高いほど視認性が良好な表示媒体となる。

しかしながら、このような乾式表示装置においては、駆動の際に強い電界を発生させる必要があり、電気泳動方式が数十 V程度で粒子を移動可能であるのに対し、数百 V以上でないと粒子を移動することができず、それに耐え得る電気回路の設計が必要となるため、汎用の電子材料が使用できない等の問題があった。さらに、本発明の第 3発明が解決しょうとする課題は以下の通りである。すなわち、この画像表示装置は、一度書き込み操作により画像を形成してしまえば、駆動電圧を取り去っても画像表示状態を保持するという特徴がある。そのため、従来方式の画像表示装置にはないメリットが生じ、大画面高精細ディスプレイ、電子ペーパーなどへの応用が期待されている。

上記画像表示メモリ性をさらに有効に活用する方法として、保持している画像表示状態を読み出すことができるなら、この画像表示装置を情報記憶装置として用いることが考えられる。特に大画面高精細ディスプレイや電子ペーパーなど表示画素数が極端に多い場合は、半導体素子による画像メモリを併設する方法に比ベて、コストゃ小型化などの面でメリットが大きい。

また、光センサーなどを用いて光学的に画像表示状態を読み出す方法は、光センサー付加のためのコストアップや、取り付けスペースのための画像表示装置の大型化などの問題が生じる。さらに、電気的に読み出すことができれば上記問題は回避できるが、上記粒子の飛翔移動により画像を表示する画像表示装置では、粒子に電界を与えて画像を表示した後、すべての表示状態において電極間の抵抗値や静電容量の差がなく、これらの電気的特性値を利用して画像表示状態を読み出すことができないという問題があつた。

発明の開示

本発明の第 1発明に係る第 1実施例及び第 2実施例の目的は、乾式で応答性能が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れる画像表示装置において、繰り返し画像表示時の粒子凝集による画質劣ィヒを抑制し、耐久特性を向上させることができる画像表示装置を提供しょうとするものである。

本発明の第 1発明に係る第 1実施例の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、クーロン力により粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の一部もしくは全面に微小凹部および Zまたは微小凸部を設けたことを特徴とするものである。

通常平行に配置される 2枚の基板にそれぞれ設けられた電極対により与えられる粒子飛翔のための電界が均一電界であるのに対し、上述した構成の本発明の画像表示装置では、電極表面に設けた微小凹部および/または微小凸部によって部分的に微小不均一電界を導入できる。この微小凹部および Zまたは微小凸部によつて発生する微小な不均一電界は横方向、すなわち基板面と平行な方向への電界成分を有するため、横方向に移動しょうとする粒子に対し積極的に吸引もしくは排斥することで粒子を固定し、凝集による偏在を抑制できる。

本発明の第 1発明に係る第 1実施例の画像表示装置では、微小凹部および Zまたは微小凸部により得られる不均一電界が粒子に与える影響の度合いが粒子の平均粒子径との関係で決まることから、平均粒子径と微小凹部および Zまたは微小凸部の寸法との関係を定義することで所定値以上の不均一電界を得るとの観点から、微小凹部おょぴンまたは微小凸部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部および Zまたは微小凸部の電極面からの深さおよび/または高さの絶対値の平均を平均高さ（深さ）とし、 2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径〉 2、つ、平均高さ Z最大平均粒子径> 2、となるよう微小凹部および/または微小凸部を構成することが好ましい。上記関係を達成できないと、所定値以上の不均一電界を得ることができないため、本発明の繰り返し画像表示時の粒子凝集による画質劣化を抑制し、耐久特性を向上させるとの効果を十分に得ることができない。本発明の第 1発明に係る第 1実施例の画像表示装置では、微小凹部および/または微小凸部を光透過性を必要とする表示電極側に施す場合、通常数十 nm程度の薄膜として用いられる I T O透明電極などの厚みを増すことが製法上、光学特性上難しいので、透明絶縁層を電極上に施し、これに微小凹部および/または微小凸部を設けることで同様の効果を得ることが好ましい。また、絶縁樹脂をスクリーン印刷法などでドット形状に印刷し、微小凸部として用いることもできる。この場合、ドットの占有面積率が十分に小さい場合は樹脂が透明でなくともよい場合がある。

本発明の第 1発明に係る第 1実施例の画像表示装置において、微小凹部および /または微小凸部を間隔をおいて複数並べることは、微小不均一電界を大きな電極面すなわち大きな画素に適用できるため好ましく、その際、微小凹部および Z または微小凸部の平均間隔が、平均間隔 Z最大平均粒子径く 5 0となるよう構成することが好ましい。この場合は、微小凹部および Zまたは微小凸部による不均一電界発生の効果を広範囲に連続的に得ることができる。

また、ある条件のもとでは微小凹部および Zまたは微小凸部の部分に軽微なコントラストの低下が見られることがあり、表示部全体のコントラストを確保するために、微小凹部および Zまたは微小凸部の電極面への投影形状の総面積が電極面積に対して 5 0 %以下であることが好ましい。さらに、微小凹部および Zまたは微小凸部の効果を十分に得るためには、微小凹部および Zまたは微小凸部の総面積が電極面積に対して 0 . 1 %以上であることが好ましい。

本発明の第 1発明に係る第 1実施例の画像表示装置における粒子としては、粒子の平均粒子径が 0 . 1〜5 0 mであることが好ましい。また、キヤリャを用いてブローオフ法により測定した粒子の表面電荷密度が絶対値で 5 CZm²以上 1 5 0 CZm²以下であることが好ましい。さらに、粒子が、その表面と 1 mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、 8 KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0 . 3秒後における表面電位の最大値が 3 0 0 Vより大きい粒子であることが好ましい。さらにまた、粒子の色が白色及び黒色であることが好ましい。

本発明の第 1発明に係る第 2実施例の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、クーロン力により粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の一部もしくは全面に微小切り欠き孔を設けたことを特徴とするものである。

通常平行に配置される 2枚の基板にそれぞれ設けられた電極対により与えられる粒子飛翔のための電界が均一電界であるのに対し、上述した構成の本発明の画像表示装置では、電極表面に設けた微小切り欠き孔によつて部分的に微小不均一電界を導入できる。この微小切り欠き孔によって発生する微小な不均一電界は横方向、すなわち基板面と平行な方向への電界成分を有するため、横方向に移動しようとする粒子に対し積極的に吸引もしくは排斥することで粒子を固定し、凝集による偏在を抑制できる。

本発明の第 1発明に係る第 2実施例の画像表示装置では、微小切り欠き孔により得られる不均一電界が粒子に与える影響の度合いが粒子の平均粒子径との関係で決まることから、粒子の平均粒子径と微小切り欠き孔寸法との関係を定義することで所定以上の不均一電界を得るとの観点から、微小切り欠き孔形状の最大対角長さを最大幅とし、 2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、最大幅 Z最大平均粒子径> 1 0となるよう微小切り欠き孔を構成することが好ましい。上記関係を達成できないと、所定値以上の不均一電界を得ることができないため、本発明の繰り返し画像表示時の粒子凝集による画質劣化を抑制し、耐久特性を向上させるとの効果を十分に得ることができない。本発明の第 1発明に係る第 2実施例の画像表示装置において、微小切り欠き孔を間隔をおいて複数並べることは、微小不均一電界を大きな電極面すなわち大きな画素に適用できるため好ましく、その際、微小切り欠き孔の最小間隔が、最小間隔 Z最大平均粒子径く 5 0となるよう構成することが好ましい。この場合は、微小切り欠き孔による不均一電界の効果を広範囲に連続的に得ることができる。また、ある条件のもとでは微小切り欠き孔の部分に軽微なコントラストの低下が見られることがあり、表示部全体のコントラストを確保するために、微小切り欠き孔の総面積が電極面積に対して 5 0 %以下であることが好ましい。さらに、微小切り欠き孔の効果を十分に得るためには、微小切り欠き孔の総面積が電極面積に対して 0 . 1 %以上であることが好ましい。

本発明の第 1発明に係る第 2実施例の画像表示装置における粒子としては、粒子の平均粒子径が 0 . 1〜5 0 mであることが好ましい。また、キヤリャを用いてブローオフ法により測定した粒子の表面電荷密度が絶対値で 5 CZm²以上 1 5 0 CZm²以下であることが好ましい。さらに、粒子が、その表面と 1 mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、 8 KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0 . 3秒後における表面電位の最大値が 3 0 0 Vより大きい粒子であることが好ましい。さらにまた、粒子の色が白色及び黒色であることが好ましい。

本発明の第 2発明に係る第 1実施例は、上記実情に鑑みて鋭意検討されたものであり、安価な、かつ、安定性向上と駆動電圧低減の両立を可能にする画像表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、粒子を移動させ画像を表示する画像表示装置において、基板の粒子が接触する面を体積抵抗 1 X 1 0 ¹² [Ω · c m]以上の絶縁体で薄膜コーティングすることにより、前記の目的を達成することを見出し、本発明に至った。

ここで、本発明の第 2発明に係る第 2実施例の完成に至る技術背景について説明する。静電気を活用した表示方法については、対向する基板間に粒子を封入した表示装置に何らかの手段で基板表面に電荷が付与される。高電位に帯電した基板部位に向かっては低電位に帯電した粒子がクーロンガにより引き寄せられ、また、低電位に帯電した基板部位に向かっては高電位に帯電した粒子がクーロン力により引き寄せられ、それら粒子が対向する基板間を往復移動することにより、画像表示がなされる。

ここで、ディスプレイとしては粒子が低電圧で駆動できるように、表示装置を設計することが重要となってくる。

ところが、これまでは、繰り返し時あるいは保存時の安定性を実現しようとすると、それを阻害する主要因である溶液を全く用いない、粒子と基板を基本構成要素とする、いわゆる乾式タイプの静電表示を選択し、逆に、駆動電圧の低減化を実現しょうとすると、溶液中での電気泳動を利用した、粒子と基板と粒子が泳動する十分な溶液を基本構成要素とする、いわゆる湿式タイプの静電表示を選択せざるを得なかった。すなわち、沈降、凝集を避けた繰り返し時、保存時の安定性向上化と、駆動電圧の低減化とは二律背反し、両立は困難であった。

この要因の一つは気相中では粒子と基板の付着力が溶液中のそれよりも強いためであると考えられる。

本発明の第 2発明に係る第 1実施例では、予め体積抵抗 1 X 1 0¹² [Ω · c m] 以上の絶縁体で薄膜コーティングした基板を用いることにより、先に述べた繰り返し時、保存時の安定性向上と、駆動電圧低減とを両立できることを見出したものである。

すなわち本発明の第 2発明に係る第 1実施例は、以下の画像表示装置を提供するものである。

( 1 ) 少なくとも一方が透明な対向する基板間に、粒子を封入し、粒子を移動させ画像を表示する画像表示装置において、基板の粒子が接触する面が体積抵抗 1 X 1 0 ¹² [Ω · c m]以上の絶縁体で薄膜コーティングされ、絶縁体薄膜が設けられている画像表示装置。

(2) 前記絶縁体薄膜の厚さが δ^πι以下である上記（1) の画像表示装置。

(3) 基板にコーティングする絶縁体が、その絶縁体表面と lmmの間隔をもつて配置されたコロナ放電器に、 8 kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0. 3秒後における表面電位の最大値が 300Vより大きい上記（1) 又は（2) の画像表示装置。

(4) 表示装置内の空隙が、 25 °Cにおける相対湿度が 60%RH以下の気体で満たされている上記（1) 〜（3) のいずれかの画像表示装置。

(5)下記式で示される、各粒子の粒子径分布 Spanが 5未満である上記（1)〜 (4) のいずれかの画像表示装置。

Span= (d(0.9) -d (0.1) ) /d (0.5)

(ただし、 d(0.5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値、 d (0.1) はこれ以下の粒子の比率が 10%である粒子径を mで表した数値、 d (0.9) はこれ以下の粒子が 90%である粒子径を mで表した数値とする。 )

( 6 )前記粒子の、下記関係式で表される溶剤不溶率が 50 %以上である上記（ 1 ) 〜（5) のいずれかの画像表示装置。

溶剤不溶率（％) = (B/ A) xl 00

(ただし、 Aは粒子の溶剤浸漬前重量を示し、 Bは良溶媒中に粒子を 25 °Cで 2 4時間浸漬後重量を示す。）

(7) 隔壁が形成され、表示部を複数の表示セルからなる上記（1) 〜（6) のいずれかの画像表示装置。

(8) 前記複数の表示セルを形成する際に、隔壁がスクリーン印刷法、サンドブラスト法、感光体ペースト法及びアディティブ法のいずれかで形成されてなる上記（7) の画像表示装置。

(9) 前記隔壁が片リブ構造である上記（7) の画像表示装置。本発明の第 2発明に係る第 2実施例は、上記実情鑑みて鋭意検討されたものであり、駆動の際に強い電界を発生させる必要がなく、汎用の電子材料を使用して電気回路が組める乾式画像表示装置であって、安定性と駆動電圧低減の両立を達成した画像表示装置の提供を目的とするものである。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、少なくとも一方が透明な対向する基板間に、粒子を封入し、粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像表示装置において、粒子が接触する基板面の算術平均粗さ（Ra) 及び凹凸平均間隔（Sm) がそれぞれ下記式（I), (II) を満足する画像表示装置が本目的を達成することを見出した。

d (0. 5) /\ 0≥R a≥d (0. 5) /200 · - · (I) d (0. 5) /\ 0≥Sm≥d (0. 5) /1000 · · - (II) (d (0. 5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値を表す。 )

本発明の第 2発明に係る第 2実施例は、かかる知見に基づいて完成したものである。

本発明の第 3発明の目的は、乾式で応答性能が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れる画像表示装置において、表示した画像の画像表示状態を読み出すことのできる画像表示状態検出機能を有する画像表示装置を提供しょうとするものである。

本発明の第 3発明に係る画像表示装置は、少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または双方に設けた電極からなる電極対から前記粒子に電界を与えて、前記粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置であって、画素内の粒子の飛翔移動の際に発生する飛翔移動電流を検出することにより画像表示状態を読み出すことを特徴とするものである。

本発明の第 3発明における画像表示装置は、粒子が電極間を飛翔移動する際、飛翔移動電流が流れる。飛翔移動電流の積分値は飛翔移動した粒子の電荷の総和であるので、あらかじめ粒子の平均電荷量を測定しておけば、どれだけの量の粒子が移動したかがわかる。この移動粒子の量を電極面積で割れば面積当たりの粒子密度が計算できる。このときの表示濃度は粒子面積密度から光学計算で求めてもよいし、実測してもよい。このようにして実際に用いる電極面積における表示濃度と飛翔移動電流積分値との関係をあらかじめマップ化しておき、飛翔移動電流積分値を検出することで表示濃度すなわち画像表示状態を検出することができる。

本発明の第 3発明では、実際の画像表示状態の読み出しを、表示されている画像に対し、全面黒色または白色の画像を書き込み、その書き込みの際各画素に流れた飛翔移動電流の積分値から各画素の表示濃度を求めることで行うよう構成すると、本発明をより効果的に実施できるため、好ましい。また、飛翔移動電流を検出する飛翔移動電流検出部と、飛翔移動電流を積分する積分器を具備するよう構成すること、画像書き込みの際に用いる電極を使用して、飛翔移動電流を検出すること、及び、読み出された表示画像情報をもとに、再書き込みすることは、いずれも好ましい態様となる。

さらに、本発明の画像表示装置における粒子としては、粒子の平均粒子径が 0 . 1〜5 0 mであることが好ましい。また、キヤリャを用いてブローオフ法により測定した粒子の表面電荷密度が絶対値で 5 ^ C/m ²以上 1 5 以下であることが好ましい。さらに、粒子が、その表面と l mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、 8 KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0 . 3秒後における表面電位の最大値が 3 0 0 Vより大きい粒子であることが好ましい。さらにまた、粒子の色が白色及び黒色であることが好ましい。また、画像表示板が、複数の走査電極と、それにほぼ直行するデー夕電極で構成されるマトリックス電極を具備することが好ましい。 4924

図面の簡単な説明

図 1 ( a) 〜（c ) は、それぞれ本発明の第 1発明に係る画像表示装置に用いる画像表示板の表示素子の一例とその表示駆動原理を示す図である。

図 2 ( a) ~ ( h) は、それぞれ本発明の第 1発明の第 1実施例において電極表面に複数個形成した微小凹部および Zまたは微小凸部の一例を説明するための図である。

図 3は、本発明の第 1発明の第 1実施例においてセグメント表示装置に本発明を適用した一例を示す図である。

図 4は、本発明の第 1発明の第 1実施例においてセグメント表示装置における対向基板の一例を示す図である。

図 5は、本発明の第 1発明の第 1実施例においてセグメント表示装置における透明電極の一例を示す図である。

図 6は、本発明の第 1発明の第 1実施例においてセグメント表示装置におけるスクリーンパターン（レジストパターン）の一例を例を示す図である。

図 7 ( a) 〜（g) は、それぞれ本発明の第 1発明の第 2実施例において電極表面に切り欠いて複数個形成した微小切り欠き孔の一例を説明するための図である。図 8は、本発明の第 1発明の第 2実施例においてセグメント表示装置に本発明を適用した一例を示す図である。

図 9は、本発明の第 1発明の第 2実施例においてセグメント表示装置に本発明を適用した他の例を示す図である。

図 1 0は、粒子の表面電位の測定要領を示す図である。

図 1 1は、本発明の第 2発明の画像表示装置における表示方式を示す説明図である。

図 1 2は、本発明の第 2発明の画像表示装置における表示方式を示す説明図である。

図 1 3は、本発明の第 2発明に係る画像表示装置の構造を示す説明図である。図 1 4は、本発明の第 2発明に画像表示装置における基板の形状の一例を示す図である。

図 1 5は、本発明の第 2発明に係る画像表示装置における隔壁の製造工程を示す説明図である。

図 1 6は、本発明の第 2発明に係る画像表示装置における隔壁の製造工程を示す説明図である。

図 1 7は、本発明の第 2発明に係る画像表示装置における隔壁の製造工程を示す説明図である。

図 1 8は、本発明の第 2発明に係る画像表示装置における隔壁の製造工程を示す説明図である。

図 1 9 ( a ) 〜（c ) は、それぞれ本発明の第 3発明に係る画像表示装置に用いる画像表示板の表示素子の一例およびその表示駆動原理を説明するための図である。

図 2 0 ( a)、 (b ) は、それぞれ本発明の第 3発明に係る画像表示装置の画像表示板を例示する模式図である。

図 2 1 ( a )、（b) は、それぞれ本発明の第 3発明に係る画像表示装置において中間調表示を行う際の飛翔移動電流の補正方法を説明するための図である。図 2 2は、本発明の第 3発明に係る画像表示装置における画像読み取りの動作を説明するための図である。

図 2 3は、本発明の画像表示装置の機能評価において、最低駆動電圧の測定方法を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

まず、本発明の第 1発明に係る画像表示装置について説明する。

図 1は本発明の第 1発明に係る第 1実施例及び第 2実施例の画像表示装置を構成する画像表示板の画像表示素子の一例とその表示駆動原理を示す図である。図 1 ( a ) 〜（c ) に示す例において、 1は透明基板、 2は対向基板、 3は表示電極（透明電極)、 4は対向電極、 5は負帯電性粒子、 6は正帯電性粒子である。図 1 ( a ) は対向する基板（透明基板 1と対向基板 2 ) の間に負帯電性粒子 5 及び正帯電性粒子 6を配置した状態を示す。この状態のもの〖こ、表示電極 3側が低電位、対向電極 4側が高電位となるように電圧を印加すると、図 1 ( b) に示すように、クーロン力によって、正帯電性粒子 6は表示電極 3側飛翔移動し、負帯電性粒子 5は対向電極 4側に飛翔移動する。この場合、透明基板 1側から見る表示面は正帯電性粒子 6の色に見える。次に、特性を切り換えて、表示電極 3側が高電位、対向電極 4側が低電位となるように電圧を印加すると、図 1 ( c ) に示すように、クーロン力によって、負帯電性粒子 5は表示電極 3側に飛翔移動し、正帯電性粒子 6は対向電極 4側に飛翔移動する。この場合、透明基板 1側から見る表示面は負帯電性粒子 6の色に見える。

図 1 (b ) と図 1 ( c ) の間は電源の電位を反転するだけで繰り返し表示することができ、このように電源の電位を反転することで可逆的に色を変化させることができる。粒子の色は、随意に選定できる。例えば、負帯電性粒子 5を白色とし、正帯電性粒子 6を黒色とするか、負帯電性粒子 5を黒色とし、正帯電性粒子 6を白色とすると、表示は白色と黒色間の可逆表示となる。この方式では、各粒子は一度電極に鏡像力により貼り付いた状態にあるので、電圧を切つた後も表示画像は長期に保持され、メモリ保持性が良い。

本発明では、各帯電粒子は気体中を飛翔するため、画像表示の応答速度が速く、応答速度を l m s e c以下にすることができる。また、液晶表示素子のように配向膜や偏光板等が不要で、構造が単純で、低コストかつ大面積が可能である。温度変化に対しても安定で、低温から高温まで使用可能である。さらに、視野角がなく、高反射率、反射型で明るいところでも見易く、低消費電力である。メモリ性もあり、画像保持する場合に電力を消費しない。

図 1 ( a ) 〜（c ) で説明した画像表示装置において、本発明の第 1発明の第 1実施例では、電極（ここでは表示電極 3及び対向電極 4) の表面の一部もしくは全面に微小凹部、微小凸部あるいは微小凹部と微小凸部の両者（後述する）を設けている。その際、微小凹部および/または微小凸部の形状が重要で、微小凹部および/または微小凸部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部および/または微小凸部の電極面からの深さおよび/または高さの絶対値の平均を平均高さ（深さ）とし、 2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径> 2、かつ平均高さ Z 最大平均粒子径> 2、となるよう微小凹部および Zまたは微小凸部を構成することが好ましい。

本発明の第 1発明の第 1実施例に係る画像表示装置における電極表面の微小凹部および Zまたは微小凸部は、その形状として、円、楕円、正方形、長方形、多角形、線状、曲線状、不定形などやその組み合わせが考えられる。また、特に 1 画素の面積が大きくなるセグメント表示などにおいては、微小凹部および Zまたは微小凸部を繰り返し配置することによって同様の効果を大画面で得ることができる。この場合、繰り返し配置の方法として、格子配置、千鳥格子配置、ピッチ変動配置、ランダム配置などが考えられる。

図 2 ( a ) 〜（h) はそれぞれ電極表面に複数個形成した微小凹部または微小凸部の一例を説明するための図である。図 2 ( a ) は円形の微小凹部 1 1を電極 1 2の表面に格子配列した例を示し、図 2 ( b ) はレーストラック形状の微小凹部 1 1を電極 1 2の表面に格子配列した例を示す。また、図 2 ( c ) は円形の微小凹部 1 1を電極 1 2の表面に千鳥配列した例を示し、図 2 ( d) はレーストラック形状の微小凹部 1 1を電極 1 2の表面に千鳥配列した例を示す。さらに、図 2 ( e )は円形の円形の微小凸部 1 3を電極 1 2の表面に格子配列した例を示し、図 2 ( f ) は線状のスリットからなる微小凹部 1 1を並列に配置した例を示す。さらにまた、図 2 (g) は円錐状の微小凸部 1 3を千鳥配列した例を示し、図 2 ( ) は四角形の微小凹部 1 1を電極 1 2上に配置したワッフル型の例を示す。図 3はセグメント表示装置に本発明の第 1発明の第 1実施例を適用した例を示す図である。図 3に示す例において、セグメント表示装置 2 1は、透明基板 2 2、スぺーサ 2 3、対向基板 2 4を積層して構成されている。透明基板 2 2のスぺーサ 2 3側の表面には、表示パターンの各セグメントに沿った形状の透明電極（図示せず）を設けている。スぺ一サ 2 3としては、表示パターンの各セグメントの形状に応じて開口 2 7を有する黒色のスぺ一サを使用する。対向基板 2 4のスぺーサ 2 3側の表面には、各セグメント毎に、円形の微小凹部 2 5を複数個設けた 7つのセグメント電極 2 6を形成している。透明電極及びセグメント電極 2 6には、図示しない電極引き出し線が施してあり、図示しない駆動回路と接続している。スぺ一サ 2 3の 7つの開口 2 7の各別に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子、例えば上述した例のように、正帯電性粒子と負帯電性粒子を充填する。なお、スぺーサ 2 3の厚みは電極間距離が所定の間隔になるよう調整してある。図 3に示すセグメント表示装置 2 1の動作は上述した画像表示装置の例と同様である。

上述したセグメント表示装置 2 1において、微小凹部 2 5を有するセグメント電極 2 6は、例えば 1 0 O mmX 1 0 O mmの正方形で厚さが l mmのアルミ二ゥム板の片側の表面にエッチングにより微小凹部 2 5を複数形成し、各セグメントの形状に切り出すことで作製することができる。

他の例として、微小凸部を有するセグメント電極 2 6をその表面に形成した対向基板 2 4 (図 4) は、以下のように作製することができる。すなわち、まず、図 5に示すように、ガラス基板上に I T O透明電極により表示パターンに沿ったセグメント電極 2 6を形成する。次に、図 6に示すように、微小凸部を形成する位置に開口を有するスクリーンを準備し、このスクリーンをセグメント電極 2 6 を表面に形成したガラス基板上に重ね合わせて、開口から P D Pリブ形成用べ一ストをセグメント電極 2 6の表面に付着させることで、所定の対向基板 2 4を作製することができる。その際、ペーストの粘度や開口の大きさを調整することにより、微小凸部の高さを所定の値にすることができる。さらに他の例として、微小凹部を有するセグメント電極 2 6をその表面に形成した対向基板 2 4 (図 4) は、以下のように作製することができる。すなわち、まず、図 5に示すように、ガラス基板上に I T O透明電極により表示パターンに沿ったセグメント電極 2 6を形成する。次に、ガラス基板上にレジストフイルムを 5 0ミクロン厚で全面に貼り付け、表示パターンに沿ったフォトマスク 2 8 (図 6参照）にて UVで感光し、エッチングによって微小凹部をセグメント電極 2 6 に形成することで、所定の対向基板 2 4を作製することができる。その際、エツチングの時間を調整することにより、微小凹部の深さを所定の値にすることがでさる。

図 1 ( a ) 〜（c ) で説明した画像表示装置において、本発明の第 1発明の第 2実施例では、電極（ここでは表示電極 3及び対向電極 4) の表面の一部もしくは全面に微細な微小切り欠き孔（後述する）を設けている。その際、微小切り欠き孔形状が重要で、微小切り欠き孔形状の最大対角長さを最大幅とし、 2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、最大幅 Z最大平均粒子径> 1 0となるよう微小切り欠き孔を構成することが好ましい。電極表面形成した微小切り欠き孔は、その形状として、円、楕円、正方形、長方形、多角形、線状、曲線状、不定形等やその組み合わせが考えられる。また、特に 1画素の面積が大きくなるセグメント表示等においては、微小切り欠き孔を繰り返し配置することによって同様の効果を大画面で得ることができる。この場合、繰り返し配置の方法として、格子配置、千鳥格子配置、ピッチ変動配置、ランダム配置等が考えられる。

図 7 ( a ) 〜（g) はそれぞれ電極表面に切り欠いて複数個形成した微小切り欠き孔の一例を説明するための図である。図 7 ( a ) は円形の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上に格子配列した例を示し、図 7 ( b) は楕円形の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上に格子配列した例を示す。また、図 7 ( c ) は円形の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上に千鳥配列した例を示し、図 7 ( d ) は楕円形の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上に千鳥配列した例を示す。さらに、図 7 ( e ) は線状の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上に並列に設けた例を示し、図 7 ( f ) は線状の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上において互いに 9 0度異なった方向に順に並ベた例を示し、図 7 ( g) は曲線状の微小切り欠き孔 3 1を電極 3 2上に千鳥配列した例を示す。

図 8はセグメント表示装置に本発明の第 1発明の第 2実施例を適用した例を示す図である。図 8に示す例において、セグメント表示装置 4 1は、透明基板 4 2、スぺーサ 4 3、対向基板 4 4を積層して構成されている。透明基板 4 2のスぺーサ 4 3側の表面には、各セグメント毎に、ドット形状の微小切り欠き孔 4 5を設けた 7つのセグメント電極 4 6を形成している。スぺーサ 4 3としては、各セグメントの形状に応じた開口 4 7を有する青色のスぺ一サを使用する。対向基板 4 4のスぺーサ 4 3側の表面には、各セグメント毎に、ドット形状の微小切り欠き孔 4 5を設けた 7つのセグメント電極 4 6を透明基板 4 2と同様に形成している。そして、スぺ一サ 4 3の 7つの開口 4 7の各別に色および帯電特性の異なる 2 種類以上の粒子、例えば上述した例のように、正帯電性粒子と負帯電性粒子を充填する。図 8に示すセグメント表示装置 4 1の動作は上述した画像表示装置の例と同様である。なお、図 8の例において、各セグメントの寸法の一例は、幅約 1 c m、長さ約 5 c m、文字「8」全体の高さ約 1 0 c mである。また、微小切り欠き孔 4 5は上述した形状に限定されないことは明らかで、例えば、図 9に示すように、各セグメント毎に円形状の微小切り欠き孔 4 5を格子状に配置することもできる。

以下、本発明の第 1発明の第 1実施例及び第 2実施例に係る画像表示装置で用いる基板について述べる。基板の少なくとも一方は装置外側から粒子の色が確認できる透明基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。可撓性の有無は用途により適宜選択され、例えば、電子ペーパー等の用途には可撓性のある材料、携帯電話、 P DA、ノートパソコン類の携帯機器の表示装 JP03/04924

置等の用途には可撓性のない材料が好適である。

基板の材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフオン、ポリエチレン、ポリ力一ポネート、ポリイミド、アクリル等のポリマーシートや、ガラス、石英等の無機シートが挙げられる。対向基板は透明でも不透明でもかまわない。基板の厚みは、 2〜5 0 0 0 が好ましく、特に 5〜1 0 0 0 mが好適である。厚みが薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、厚みが厚すぎると、表示機能としての鮮明さ、コントラストの低下が発生し、特に、電子ペーパー用途の場合にはフレキシビリティー性に欠ける。

以下、本発明の画像表示装置で用いる粒子について述べる。本発明では、表示のための粒子は負又は正帯電性の着色粒子で、クーロン力により飛翔移動するものであればいずれでも良いが、特に、帯電性に優れ、球形で比重の小さい粒子が好適である。粒子の平均粒子径は 0. 1〜 5 0 mが好ましく、特に 1〜 3 0 mが好ましい。粒子径がこの範囲より小さいと、粒子の電荷密度が大きすぎて電極や基板への鏡像力が強すぎ、メモリ性はよいが、電界を反転した場合の追随性が悪くなる。反対に粒子径がこの範囲より大きいと、追随性は良いが、メモリ性が悪くなる。

粒子を負又は正に帯電させる方法は、特に限定されないが、コロナ放電法、電極注入法、摩擦法等の粒子を帯電する方法が用いられる。キヤリャを用いてプロ一オフ法により測定した粒子の表面電荷密度が絶対値で 5 C/m²以上 1 5 0 II CZm²以下であることが好ましい。表面電荷密度がこの範囲より低いと、電界の変化に対する応答速度が遅くなり、メモリ性も低くなる。表面電荷密度がこの範囲より高いと、電極や基板への鏡像力が強すぎ、メモリ性はよいが、電界を反転した場合の追随性が悪くなる。

本発明において用いた、表面電荷密度を求めるのに必要な、帯電量の測定および粒子比重の測定は以下によって行った。

<ブローオフ測定原理及び方法 > ブローオフ法においては、両端に網を張った円筒容器中に粉体とキヤリャの混合体を入れ、一端から高圧ガスを吹き込んで粉体とキヤリャとを分離し、網の目開きから粉体のみをブローオフ (吹き飛ばし)する。この時、粉体が容器外に持ち去った帯電量と等量で逆の帯電量がキヤリャに残る。そして、この電荷による電束の全てはファラデーケージで集められ、この分だけコンデンサ一は充電される。そこでコンデンサ一両端の電位を測定することにより粉体の電荷量 Qは、

Q=CV (C:コンデンサ一容量、 V：コンデンサー両端の電圧）として求められる。

ブローオフ粉体帯電量測定装置としては東芝ケミカル社製の TB-200を用いた。本発明ではキヤリャとして正帯電性 ·負帯電性の 2種類のものを用い、それぞれの場合の単位面積あたり電荷密度（単位： /i C/m²) を測定した。すなわち、正帯電性キヤリャ湘手を正に帯電させ自らは負になりやすいキヤリャ）としてはパゥダ一テック社製の F963- 2535を、負帯電性キヤリャ (相手を負に帯電させ自らは正に帯電しやすいキヤリャ）としてはパウダーテック社製の F92卜 2535を用いた。 <粒子比重測定方法 >

粒子比重は、株式会社島津製作所製比重計、マルチポリゥム密度計 HI 305にて測定した。

粒子はその帯電電荷を保持する必要があるので、体積固有抵抗が 1 X 1 0 ^{1 0} Ω · c m以上の絶縁性粒子が好ましく、特に体積固有抵抗が 1 X 1 0 ^{1 2} Ω · c m 以上の絶縁性粒子が好ましい。また、以下に述べる方法で評価した電荷減衰性の遅い粒子が更に好ましい。

即ち、粒子を、別途、プレス、加熱溶融、キャスト等により、厚み 5〜1 0 0 / mのフィルム状にする。そして、そのフィルム表面と l mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、 8 KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させ、その表面電位の変化を測定し判定する。この場合、 0 . 3秒後における表面電位の最大値が 3 0 0 Vより大きく、好ましくは 4 0 0 Vより大きくなるように、粒子構成材料を選択、作製することが肝要である。

なお、上記表面電位の測定は、例えば図 1 0に示した装置（Q EA社製 C R T 2 0 0 0 ) により行うことが出来る。この装置の場合は、前述したフィルムを表面に配置したロールのシャフト両端部をチャック 5 1にて保持し、小型のスコロトロン放電器 5 2と表面電位計 5 3とを所定間隔離して併設した計測ュニットを上記フィルムの表面と l mmの間隔を持って対向配置し、上記フィルムを静止した状態のまま、上記計測ュニットをフィルムの一端から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用される。なお、測定環境は温度 2 5 ± 3 °C、湿度 5 5 ± 5 RH %とする。粒子は帯電性能等が満たされれば、いずれの材料から構成されても良い。例えば、樹脂、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等から、あるいは、着色剤単独等で形成することができる。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレァ榭脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフイン樹脂、プチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フエノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、 2種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコ一ン樹脂、アクリルウレ夕ンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。

荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属ァゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、 4級アンモニゥム塩系化合物、力リックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体)、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグ口シン染料、トリフエニルメタン系化合物、 4級ァンモニゥム塩系化合物、ポリアミン樹脂、ィミダゾ一ル誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機又は無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色顔料としては、力一ポンプラック、酸化銅、二酸化マンガン、ァニリンブラック、活性炭等がある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロ ―、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロ一、ニッケルチタンイェロー、ネーブルイエ口一、ナフ 1 ルイエ口一 S、ハンザイェロー G、ハンザイェロー 1 0 G、ベンジジンイェロー G、ベンジジンイエロ一 G R、キノリンイエロ一レーキ、パ一マネントイエロ一 N C G、タートラジンレーキ等がある。橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ GT R、ピラゾロンォレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジ R K、ベンジジンオレンジ G、インダスレンブリリアントオレンジ GK等がある。赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド 4 R、リソールレッド、ピラゾロンレツド、ウォッチングレツド、カルシゥム塩、レーキレッド D、ブリリアントカーミン 6 B、ェォシンレーキ、口一ダミンレーキ B、ァリザリンレーキ、プリリアント力一ミン 3 B等がある。

紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレット B、メチルバイオレツトレーキ等がある。青色顔料としては、紺青、コバルトカレ一、アルカリ: /ルーレーキ、ビクトリアブル一レーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシア二ンブルー、フタ口シァニンブル一部分塩素化物、ファストスカイブルー、イングスレンブル一 B C等がある。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ビグメントグリーン B、マラカイ卜グリーンレーキ、ファイナルイエロ一ダリ一ン G等がある。白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

体質顔料としては、パライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイト力一ボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグ口シン、メチレンブル一、ローズベンガル、キノリンイエロ一、ウルトラマリンブルー等がある。これらの着色剤は、単独或いは複数組み合わせて用いることができる。特に黒色着色剤としてカーボンブラックが、白色着色剤として酸化チタンが好ましい。

粒子の製造方法については特に限定されないが、例えば、電子写真のトナーを製造する場合に準じた粉碎法および重合法が使用出来る。また、無機または有機顔料の粉体の表面に樹脂や荷電制御剤等をコートする方法も用いられる。

透明基板と対向基板の間隔は、粒子が飛翔移動でき、コントラストを維持できれば良いが、通常1 0〜5 0 0 0 111、好ましくは 3 0〜5 0 0 mに調整される。粒子充填量は、基板間の空間体積に対して、 1 0〜8 0 %、好ましくは 1 0 〜7 0 %を占める体積になるように充填するのが良い。

本発明の画像表示装置に用いる表示板においては、上記の表示素子を複数使用してマトリックス状に配置して表示を行う。白黒の場合は、一つの表示素子が一つの画素となる。白黒以外の任意の色表示をする場合は、粒子の色の組み合わせを適宜行えばよい。フルカラーの場合は、 3種の表示素子、即ち、各々 R (赤色)、 G (緑色）及び B (青色）の色の粒子を持ちかつ各々黒色の粒子を持つ表示素子を一組とし、それらを複数組み配置して表示板とするのが好ましい。

本発明の第 1発明に係る画像表示装置は、ノートパソコン、 P DA、'携帯電話等のモパイル機器の画像表示部、電子ブック、電子新聞等の電子べ一パー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の画像表示部などに用いられる。

なお、上述した実施例では画像表示装置の構造上隔壁を用いない例を説明したが、隔壁によるセル構造と併用してもよい。この場合は、セルのサイズを大きくすることができ隔壁の表示面積に対する割合を小さくできるので、より高いコントラストを得ることができる。

次に、本発明の第 2発明に係る画像表示装置について説明する。

本発明の第 2発明の第 1実施例及び第 2実施例に係る画像表示装置は、 2種以上の色の異なる粒子を基板と垂直方向に移動させることによる表示方式（図 1 1 参照）と、 1種の色の粒子を基板と平行方向に移動させることによる表示方式（図 1 2参照）とのいずれへも適用できるが、安定性の上から、前者の方式に適用するのが好ましい。

本発明の画像表示装置の装置構造例を図 1 3に示す。

対向する基板 1 0 1、基板 1 0 2及び粒子 1 0 3 、また、必要に応じて設ける隔壁 1 0 4により形成される。

基板 1 0 1、基板 1 0 2の少なくとも一方は装置外側から粒子の色が確認できる透明基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。可とう性の有無は用途により適宜選択され、例えば、電子ペーパー等の用途には可とう性のある材料、携帯電話、 P DA、ノートパソコン類の携帯機器表示等の用途には可とう性のない材料が好適である。

基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフ夕レート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネートなどのポリマーシートや、ガラス、石英などの無機シー卜が挙げられる。

基板の厚みは、 2〜5 0 0 0 / m、好ましくは 5〜1 0 0 0 mが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、厚すぎると、表示機能としての鮮明さ、コントラストの低下が発生し、特に、電子ペーパー用途の場合にはフレキシビリティー性に欠ける。

基板には、必要に応じて電極を設けても良い。

基板に電極を設けない場合の表示方法は、基板外部表面に静電潜像を与え、その静電潜像に応じて発生する電界にて、所定の特性に帯電した色のついた粒子を基板に引き寄せあるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配列した粒子を透明な基板を通して表示装置外側から視認する方法である。なお、この静電潜像の形成は、電子写真感光体を用い通常の電子写真システムで行われる静電潜像を本発明の表示装置基板上に転写形成する、あるいは、イオンフローにより静電潜像を直接形成する等の方法で行うことができる。

基板に電極を設ける場合の表示方法は、電極部位への外部電圧入力により、基板上の各電極位置に生じた電界により、所定の特性に帯電した色の粒子が引き寄せあるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配列した粒子を透明な基板を通して表示装置外側から視認する方法である。

電極は、透明かつパターン形成可能である導電性材料で形成され、例示すると、酸化インジウム、アルミニウムなどの金属類、ポリア二リン、ポリピロール、ポリチォフェンなどの導電性高分子類が挙げられ、真空蒸着、塗布などの形成手法が例示できる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障なければ良く、 3〜： L 0 0 0 nm、好ましくは 5〜 4 0 0 nmが好適である。

この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。

本発明の第 2発明の第 1実施例に係る画像表示装置は、前記したように、基板の粒子が接触する面が体積抵抗 1 X 1 0 ¹² [Ω · c m]以上の絶縁体で薄膜コーテイングされて、絶縁体薄膜が設けられ、これにより粒子一壁面間の付着力を減少させることにより、粒子一壁面付着力が大きく低減し、粒子が壁面から離れやすくなることにより駆動電圧の低減が達成される。

ここで、粒子壁面付着力としては、電気影像力、分子間力、液架橋力、誘電分極力、接触帯電付着力、粒子変形による付着などが挙げられるが、特に乾式ディスプレイに用いるような粒子においては電気影像力が大きな付着因子となっている。

本発明において、コーティングする絶縁体としては、例えば、フッ素樹脂、ァクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーポネ一ト樹脂などの低誘電率高分子樹脂、

Si0₂、金属酸化物などの無機物質、シリカ微粒子などの透明フイラ一、あるいはそれらをブレンドしたものが挙げられ、液架橋力、分子間力なども考慮した場合、フッ素樹脂、 Si0₂などが特に好ましい。

本発明において、絶縁体の体積抵抗 1 X 1 0¹² [Ω · cm] 以上であり、 I X 1 0¹⁴ [Ω - cm] 以上であることが好ましい。

コーティングされた絶縁体薄膜の厚みは、 5 m以下であると好ましく、 0. 1〜2 mであるとさらに好ましい。

絶縁体薄膜が 5 を超えて厚すぎると電気影像力の減少はあるものの、絶縁体コ一ティングを施さないような状態で同じ電圧を印加した時と比べて電界が減少することがあり、粒子を動かすクーロン力が減少してしまうためである。この現象はコーティング厚みが 5 izm以下になるとほとんど無視できる。

絶縁体薄膜が 0. 1 m未満と薄すぎると電気影像力の低減が不十分になってしまうことがある。

絶縁体のコーティング方法は、印刷方式、デイツピング方式、静電塗装方式、スパッ夕方式、蒸着方式、ロールコータ法、プラズマ処理などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

基板をコーティングする絶縁体としては、電荷減衰の遅い、具体的には次の測定に合致する樹脂を選択することが好ましい。

具体的には、基板にコーティングする絶縁体を実際コ一ティングするものと同様の厚みをもったフィルム状にして、そのフィルム表面と 1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、 8 kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0. 3秒後における表面電位の最大値が 300Vより大きい、好ましくは 400Vより大きい樹脂を、コートする樹脂として選択すると良い。これは、粒子の電荷が基板を介して減衰してしまうことを防止するためである。なお、上記表面電位の測定は、例えば図 10にすでに示した装置（QEA社製 CRT2000) により行なうことが出来る。この装置の場合は、前述したフィルムを表面に配置したロールシャフト両端部をチャック 51にて保持し、小型のスコロトロン放電器 52と表面電位計 53とを所定間隔離して併設した計測ュニットを上記ロールシャフト上に配置したフィルムの表面と 1mmの間隔を持って対向配置し、上記ロールシャフトを静止した状態のまま、上記計測ユニットを口ールシャフトの一端から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用される。測定環境は温度 25 ±3°C、湿度 55±5RH%とする。

また、コーティングする絶縁体の、下記関係式で表される樹脂の溶剤不溶率が 50 %以上であると好ましく、 70%以上であるとさらに好ましい。

溶剤不溶率（％) = (B/ A) xl 00

(ただし、 Aは樹脂の溶剤浸漬前重量を示し、 Bは良溶媒中に樹脂を 25 °Cで 2 4時間浸漬後重量を示す）

この溶剤不溶率が 50 %未満では、長期保存時に基板表面にブリードが発生し、粒子間の付着力に影響を及ぼし粒子の移動の妨げとなり、画像表示耐久性に支障をきたす場合がある。

なお、この溶剤不溶率を測定するための絶縁体に対する溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂に対してはメチルェチルケトン等、ポリアミド樹脂に対してはメ夕ノール等、ァクリルゥレタン樹脂に対してはメチルェチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂に対してはアセトン、イソプロパノール等、及びシリコーン樹脂に対してはトルエン等が好ましい。

本発明の第 2発明の第 2実施例に係る画像表示装置では、粒子が接触する基板面の算術平均粗さ（R _a)及び凹凸平均間隔（Sm)がそれぞれ下記式（ I )， (II) を満足することを必須'とする。

d (0. 5) /10≥R a≥d (0. 5) /200 · · · (I) 4

d (0. 5) /10≥Sm≥d (0. 5) /1000 · · · (II) ここで、 d (0. 5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値を表す。

R a及び Smが上記式を満足する場合には、粒子の基板壁面に対する付着力が減少する。ここで、粒子の基板壁面に対する付着力は電気影像力 ·分子間力，液架橋力 ·誘電分極力 ·接触帯電付着力 ·粒子変形による付着などの総合的な力であるが、特に乾式画像表示装置に用いるような、 d (0. 5) が 0. l〜50 x m程度の範囲である場合には、分子間力が大きな付着因子となる。すなわち、 R a及び Smを特定の範囲に制御することにより、粒子—壁面間の接触面積が格段に減少し、粒子—壁面付着力が大きく低減し、粒子が壁面から離れやすくなることにより駆動電圧の低減が達成される。

ここで、 Raは d (0. 5) /10≥Ra≥d (0. 5) ズ 200を満足することを必須とするが、この範囲より R aが大きくなると粒子の変形が生じやすくなったり、基板の山の角が粒子に突き刺さってしまうという現象が生じる。また、この範囲より R aが小さいと粒子と基板の谷の部分が接触する可能性が生じ、充分な分子間力の低減が得られない。以上の観点から、好ましくは d (0. 5) / 20≥Ra≥d (0. 5) /100を満足することが好ましい。

また、 Smは d (0. 5) /10≥Sm≥d (0. 5) Zl 000を満足することを必須とするが、この範囲より Smが大きいと粒子と壁面の接触面積が逆に大きくなり分子間力の低減が得られない。また、この範囲より Smが小さいと粒子と基板の接触点が増えてしまい、充分な分子間力の低減が得られない。以上の観点から、好ましくは d (0. 5) /20≥Sm≥d (0. 5) ノ 500を満足することが好ましい。

上記 Ra, Smを上述の範囲にコントロールするためには、基板に粗さを付与する必要があり、その方法は特に限定されないが、印刷方式、ディッビング方式、静電塗装方式、スパッ夕方式、蒸着方式、口一ルコ一夕法、プラズマ処理などによるコーティング、レーザー照射によるエッジングなどが挙げられる。

本発明の画像表示装置は、必要に応じて、対向する基板をつなぐ隔壁を形成し、表示部を複数の表示セルから形成しても良い。

隔壁の形状は、表示用の粒子のサイズにより適宜最適設定され、限定されないが、隔壁の幅は 1 0〜1 000 m、好ましくは 1 0〜500 mに、隔壁の高さは 1 0〜50 00 τ , 好ましくは 1 0〜50 0 に調整される。

また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられるが、本発明では、接合時のずれを防止する狙いから、片リブ法による隔壁形成が好ましい。

これらリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図 14に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状が例示される。

表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分（表示セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、画像表示の鮮明さが増す。

隔壁の形成方法としては、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、感光体べ一スト法、アディティブ法が挙げられる。

スクリーン印刷法では、以下のようなプロセスにて隔壁が形成される（図 1 5

(1) 隔壁材料となるペーストを作製する。

(2) 隔壁パターンを印刷できるステンレスメッシュ、ポリエステルメッシュなどからなる製版を準備する

(3) 片側の基板（必要に応じて、前述した電極パ夕一ンを形成した基板）の上に、製版を介して、ペーストを塗布転写する。

(4) 加熱などにより硬化させる。

(5) (3) 〜（4) を、所定の厚み（隔壁の高さに相当）になるまで繰り返し、所望とする隔壁形状を形成する。 (3) の製版は、所定の隔壁パターンを印刷できればいずれでも良いが、例えば、高テンションを確保するためにメツキ処理したメッシュ、高張力材料メッシュなどの金属メッシュ、ポリエステルメッシュ、テトロンメッシュなどの化学繊維メッシュ、あるいは、版枠と印刷工リアの間にポリエステルメッシュを接合したコンビネーションタイプメッシュなどを用いることができる。

スクリーン印刷は、通常のスクリーン印刷機を用いることができ、前記製版を介して、ペーストをスキージ、スクレーバーを使い、基板上に転写させる。この場合、スキージのアタック角度は 10〜30度、好ましくは 15〜25度、スキージ速度は 5〜 500 mm/ s e c. 好ましくは 20〜： L O O mmZ s e c、スキージ印圧は 0. 1〜： I 0 kgZcm²、好ましくは 0. 5〜3 kg/cm²とすることが好ましい。

サンドブラスト法では、以下のようなプロセスにて隔壁が形成される（図 16 参照)。

(1) 隔壁材料となるペーストを作製する。

(2) 片側の基板泌要に応じて、前述した電極パターンを形成した基板）の上に、ペーストを塗布し、乾燥硬化させる。

(3) その上に、ドライフィルムフォトレジストを貼りつける。

(4) 露光、エッチングで隔壁となるパターン部分のみを残す。

(5) レジストが除去されたパターン部分を、サンドブラス卜により、所定のリブ形状となるまでエッチングする。

なお、サンドブラストする場合、留意すべきことは、研磨材に加えるエアー圧力と研磨材の噴射量のバランスを調整して、サンドブラスト装置ノズルから噴射される研磨材の直進性をできるだけ確保することであり、これにより、研磨材の余分な拡散が少なくなるために、形成される隔壁の最終形状がきれいになる（特に隔壁のサイドェッジが少なくなる）。

また、サンドブラストに用いる研磨材は、ガラスビーズ、タルク、炭酸カルシゥム、金属粉体などをも用いることができる。

感光体ペースト法では、以下のようなプロセスにて隔壁が形成される（図 17 参照）

( 1 ) 感光性樹脂を含む感光性ペーストを作製する。

(2) 片側の基板泌要に応じて、前述した電極パターンを形成した基板）の上に、感光性ペーストを塗布する。

(3) フォトマスクを用いて、隔壁に相当する部位にのみ露光し、感光べ一ストを硬化させる（必要に応じて、所望の隔壁高さになるまで（2) 及び（3) を繰り返す )。

(4) 現像して、非硬化部分を取り除く。

(5) 必要に応じて、硬化部分を焼成する

なお、感光性ペーストは、少なくとも無機粉体、感光性樹脂、光開始剤を含み、その他成分として溶剤、樹脂、添加剤からなると良い。

アディティブ法では、以下のようなプロセスにて隔壁が形成される（図 18参照)。

(1) 基板上にフォトレジストフィルムを貼り付ける。

(2) 露光エッチングにより、形成させたい隔壁と隔壁の間になる部分のみにフォトレジストフイルムを残す。

(3) 隔壁材料となるペーストを作製し、硬化させる。

(4) フォトレジストフィルムを取り除き、所定の隔壁形状を形成する。

次に、隔壁用のペーストについて述べる。

ペーストは、少なくとも無機粉体、樹脂を含み、その他成分として溶剤、添加剤等からなる。

ペースト中の無機粉体としては、セラミック粉体やガラス粉体を使用し、 1種あるいは 2種以上を組み合わせて使用する。

セラミック粉体を例示すると、 Zr0₂、 A1₂0い CuO 、 MgO、 Ti0₂、 Zn0₂などの酸化物系セラミック、 SiC、 A1N、 Si₃0₄などの非酸化物系セラミックが挙げられる。ガラス粉体を例示すると、原料となる Si0₂、 A1₂0₃、 B₂0₃、 Bi₂0₃、 ZnO を溶融、冷却、粉碎したものが挙げられる。なお、ガラス粉体のガラス転移点 Tgは 30 0〜500°Cにあることが好ましく、この範囲だと焼成プロセスでの低温化がはかられるので、樹脂へのダメージが少ないメリットがある。

下記式で示される前記無機粉体の粒子径分布 Spanが 8以下、好ましくは 5以下であることが必要である。

Span= (d(0.9) -d (0.1) ) /ά (0.5)

(ただし、 d(0.5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値、 d (0.1) はこれ以下の粒子の比率が 10%である粒子径を mで表した数値、 d(0.9) はこれ以下の粒子が 90%である粒子径を / mで表した数値とする。）

Spanを 8以下とすることにより、ペースト中の無機粒子のサイズが揃い、先に述べたぺ一ストを塗布〜硬化するプロセスを繰り返し積層しても、精度良い隔壁形成を行うことができる。

さらに、ペースト中の無機粒子の平均粒子径について、 d(0.5) を 0. 1〜2 0 nm, 好ましくは 0. 3〜10 mとすることが好ましい。この範囲にすることにより、繰り返し積層時に精度良い隔壁形成を行うことができる。

なお、前記粒子径分布及び粒子径は、レ一ザ一回折/散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることか、粒子径及び粒子径分布が測定できる。この粒子径及び粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、 Mastersizer2000 (Malvern Instruments Ltd.) 測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mail理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、測定を行うことができる。ペースト中の樹脂としては、無機粉体を含有でき、所定の隔壁形状を形成できればいずれでも良く、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応性樹脂が挙げられるが、要求される隔壁物性を考慮し、分子量、ガラス転移点ができるだけ高い方が良い。例示すると、アクリル系、スチレン系、エポキシ系、フエノール系、ウレタン系、ポリエステル系、尿素系などが挙げられ、特に、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系が好適である。

また、溶媒としては、前述した無機粉体、樹脂を相溶すればいずれでも良く、例示すると、フタル酸エステル、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの芳香族溶剤、ォキシアルコール、へキサノール、ォクタノールなどのアルコール系溶剤、酢酸エステルなどのエステル系溶剤が挙げられ、通常、無機粉体 1 0 0重量部に対して 0 . 1〜5 0重量部が添加される。

その他、必要に応じて、染料、重合禁止剤、可塑剤、増粘剤、分散剤、酸化防止剤、硬化剤、硬化促進剤、沈降防止剤をペーストに加えても良い。

これらから成るペースト材料は、所望の組成にて、混練機、攪拌機、 3本口一ラなどにて分散調合され、作業性を加味すると、粘度を 5 0 0〜 3 0 0 0 0 0 c p sとすることが好ましい。

次に、本発明の第 2発明に係る画像表示装置で使用する画像表示用粒子 (以下、粒子とも言う）について述べる。

粒子の作製は、必要な樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を混練り粉砕しても、モノマーから重合しても、あるいは既存の粒子を樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤でコ一ティングしても良い。

以下に、樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ブチラ一ル樹脂、塩化ビニリデン榭脂、メラミン樹脂、フエノール樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ、 2種以上混合することもでき、特に、基板との付着力を制御する上から、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂が好適である。

帯電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、 4級アンモニゥム塩系化合物、ニグ口シン染料、トリフエニルメタン系化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられ、負電荷付与の場合には、含金属ァゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニト口イミダゾ一ル誘導体などが挙げられる。

着色剤の例としては、塩基性、酸性などの染料が挙げられ、ニグ口シン、メチレンブルー、キノリンイェロー、ローズベンガルなどが例示される。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ゲイ酸カルシウム、アルミナホワイト、力ドミゥムイェロー、力ドミゥムレツド、力ドミゥムオレンジ、チタンイェロー、紺青、群青、コバルトブル一、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、力一ボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。

また、粒子を構成する樹脂の吸水率、溶剤不溶率を管理することにより、粒子の繰り返し耐久性が向上する。

粒子を構成する樹脂の水率は、通常 3 %以下、好ましくは 2 %以下とするのが良い。なお、吸水率の測定は、 ASTM D570に準ずるものとする。測定条件は、 23°C、 24時間である。

また、粒子の溶剤不溶率が 5 0 %以上であると好ましく、 7 0 %以上であるとさらに好ましい。

溶剤不溶率（％) = (B/ A) x l 0 0

(ただし、 Aは樹脂の溶剤浸漬前重量を示し、 Bは良溶媒中に樹脂を 2 5 °Cで 2 4時間浸漬後重量を示す）

この溶剤不溶率が 5 0 %未満では、長期保存時に粒子表面にブリードが発生し、粒子間の付着力に影響を及ぼし粒子の移動の妨げとなり、画像表示耐久性に支障をきたす場合がある。

なお、この溶剤不溶率を測定するための粒子に対する溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂に対してはメチルェチルケトン等、ポリアミド樹脂に対してはメタノール等、ァクリルゥレ夕ン榭脂に対してはメチルェチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂に対してはアセトン、イソプロパノール等、及びシリコーン樹脂に対してはトルエン等が好ましい。

本発明の画像表示装置で使用する粒子は球形であることが好ましい。

本発明で使用する粒子の粒子径分布 Spanは 5未満であると好ましく、 3未満であるとさらに好ましい。

Span= ( d (0. 9) - d (0. 1) ) / ά (0. 5)

(ただし、 d (0. 5) は粒子の 5 0 %がこれより大きく、 5 0 %がこれより小さいという粒子径を mで表した数値、 d (0. 1) はこれ以下の粒子の比率が 1 0 %である粒子径を mで表した数値、 d (0. 9) はこれ以下の粒子が 9 0 %である粒子径を mで表した数値とする。）

Spanを 5未満に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。

また、画像表示に用いる粒子の平均粒子径について、 d (0. 5) を 0 . 1〜5 0 mとすると好ましい。この範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠けることがあり、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きすぎるために粒子の移動に支障をきたすことがある。

さらに、各粒子の相関について、使用した粒子のうち、最大径を有する粒子の d (0. 5) に対する、最小径を有する粒子の d (0. 5) の比を 5 0以下、好ましくは 1 0以下とすると好ましい。たとえ粒子径分布 Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が等量づっ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であるからである。

なお、前記粒子径分布及び粒子径は、前述した無機粉体と同様にして測定できる。

また、本発明の画像表示装置は、基板間の粒子を取り巻く空隙部分の気体を管理することにより、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、 2 5 における相対湿度を 6 0 % RH以下にすると好ましく、 5 0 % RH以下にするとさらに好ましく、 3 5 % RH以下にすると特に好ましい。空隙部分とは、図 1 3の画像表示装置において、対向する基板 1 0 1、基板 1 0 2に挟まれる部分から、粒子 1 0 3の占有部分、隔壁 1 0 4の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粒子が接する気体部分を言う。

気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は限定されず、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。

気体は、その湿度が保持されるように装置に封入することが必要であり、例えば、粒子の充填、基板の組立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが好ましい。

なお、本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、 P D A、携帯電話などのモパイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞などの電子ペーパー、看板、ポスタ ―、黒板などの掲示板、コピー機、プリン夕一用紙代替のリライタブルペーパー、電卓、家電製品の表示部、ボイントカードなどの力一ド表示部などに用いられる。次に、本発明の第 3発明に係る画像表示装置を説明する。

図 1 9は本発明の第 3発明に係る画像表示装置を構成する画像表示板の画像表示素子の一例とその表示駆動原理を示す図である。図 1 9 ( a；) 〜（c ) に示す例において、 2 0 1は透明基板、 2 0 2は対向基板、 2 0 3は表示電極（透明電極)、 2 0 4は対向電極、 2 0 5は負帯電性粒子、 2 0 6は正帯電性粒子、 2 0 7 は隔壁である。図 1 9 ( a) は対向する基板（透明基板 2 0 1と対向基板 2 0 2 ) の間に負帯電性粒子 2 0 5及び正帯電性粒子 2 0 6を配置した状態を示す。この状態のものに、表示電極 2 0 3側が低電位、対向電極 2 0 4側が高電位となるように電圧を印加すると、図 1 9 ( b) に示すように、クーロン力などによって、正帯電性粒子 2 0 6は表示電極 2 0 3側飛翔移動し、負帯電性粒子 2 0 5は対向電極 2 0 4 側に飛翔移動する。この場合、透明基板 2 0 1側から見る表示面は正帯電性粒子 2 0 6の色に見える。次に、電位を切り換えて、表示電極 2 0 3側が高電位、対向電極 2 0 4側が低電位となるように電圧を印加すると、図 1 9 ( c ) に示すように、クーロン力などによって、負帯電性粒子 2 0 5は表示電極 2 0 3側に飛翔移動し、正帯電性粒子 2 0 6は対向電極 2 0 4側に飛翔移動する。この場合、透明基板 2 0 1側から見る表示面は負帯電性粒子 2 0 6の色に見える。

図 1 9 ( b) と図 1 9 ( c ) の間は電源の電位を反転するだけで繰り返し表示することができ、このように電源の電位を反転することで可逆的に色を変化させることができる。粒子の色は、随意に選定できる。例えば、負帯電性粒子 2 0 5 を白色とし、正帯電性粒子 2 0 6を黒色とするか、負帯電性粒子 2 0 5を黒色とし、正帯電性粒子 2 0 6を白色とすると、表示は白色と黒色間の可逆表示となる。この方式では、各粒子は一度電極に鏡像力により貼り付いた状態にあるので、電源を切った後も表示画像は長期に保持され、メモリ保持性が良い。

本発明の第 3発明に係る画像表示装置は、上記画像表示素子がマトリックス状に配置された画像表示板から構成される。図 2 0 ( a)、（b) にその模式図の一例を示す。この例では説明の都合上 3X3のマトリックスを示す。各電極の数を n個とすることで、任意の nXnのマトリックスを構成することができる。図 20 (a)、 (b) に示す例において、ほぼ平行に配置した表示電極（走査電極） 203— :!〜 203— 3と同じくほぼ平行に配置した対向電極（データ電極） 204— 1〜204— 3とは、互いにほぼ直交した状態で、透明基板 201上および対向基板 202上に設けられている。表示電極 203— 1〜203— 3のそれぞれには、ロウドライバ回路 208が接続されている。同様に、対向電極 20 4一 1〜204— 3のそれぞれには、カラムドライバ回路 209を介してフレームバッファ 210が接続されている。各カラムドライバ回路 209は、図 20 (b) に示すように、電圧発生回路 211、電流 Z電圧変換回路 212、反転電流検出器 213、積分器 214、比較器 215を具備して成る。このカラムドライバ回路 209は、電極間に印加する階調電圧の電圧値を調整する、単純な構造かつ安価な調整回路となる。

表示電極側に接続されロウドライバ回路 208は、表示電極 203- 1-20 3— 3を順次走査するための走査信号を発生する機能を有している。また、対向電極側に接続されたフレームバッファ 210は、選択された対向電極上の階調指示電圧をカラムドライバ回路 209に出力する機能を有しており、カラムドライバ回路 209は、入力された階調指示電圧に対応する階調電圧を当該対向電極に出力する機能および後に詳述する飛翔移動電流補正機能を有している。これら口ゥドライバ回路 208、カラムドライバ回路 209、フレームバッファ 210の全体がマトリックスドライブ回路を構成する。なお、本例では、隔壁 207によりお互いを隔離して 3 X 3個の画像表示素子を構成しているが、この隔壁 207 は必須ではなく、省くこともできる。

上述した表示電極 203- 1-203— 3と対向電極 204— 1〜204— 3 とからなるマトリックス電極に対する駆動制御では、表示しょうとする画像に応じて、図示しないシーケンサの制御によりロウドライバ回路 208、カラムドラィバ回路 2 0 9およびフレームバッファ 2 1 0の動作を制御して、 3 X 3個の画像表示素子を順に表示させる動作が実行される。この動作は、基本的には、従来から知られているものとほぼ同一の画像表示動作であるが、本発明では、この動作に加えて、後に詳細に説明する、中間調表示（階調表示）のための動作を行う。マトリックス電極を構成する各電極は、透明基板上に設ける表示電極の場合には、透明かつパターン形成可能である導電材料で形成される。このような導電材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属や I TO、導電性酸化スズ、導電性酸化亜鉛等の透明導電金属酸化物をスパッタリング法、真空蒸着法、 C VD法、塗布法等で薄膜状に形成したもの、あるいは、導電剤を溶媒あるいは合成樹脂バインダーに混合して塗布したものが用いられる。

導電剤としては、ベンジルトリメチルアンモニゥムクロライド、テトラブチルァンモニゥムパーク口レ一ト等のカチオン性高分子電解質、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩等のァニオン性高分子電解質や導電性の酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム微粉末等が用いられる。なお、電極の厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければどのような厚さでも良いが、 3〜 1 0 0 0 η m、好ましくは 5〜4 0 0 nmが好適である。対向基板上には、上記表示電極と同様に透明電極材料を使用することもできるが、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の非透明電極材料も使用できる。

各電極には、帯電した粒子の電荷が逃げないように絶縁性のコート層を形成することが好ましい。コート層は、負帯電性粒子に対しては正帯電性の樹脂を、正帯電性粒子に対しては負帯電性の樹脂を用いると、粒子の電荷が逃げ難いので特に好ましい。

本発明の第 3発明に係る画像表示装置を構成する基板、粒子、隔壁については上述した第 1発明及び第 2発明の説明と同じであるため、ここでは省略する。以下、この構成の第 3発明に係る画像表示装置における画像書き込み方法及び画像読み出し方法について、順に説明する。まず、画像書き込み方法の一例は以下の通りである。

まず、本発明の画像表示装置において実行される中間調表示（階調表示）動作およびその動作に用いる階調指示電圧について説明する。本実施形態の画像表示装置においては、粒子が表示電極 2 0 3および対向電極 2 0 4間を飛翔移動する際に飛翔移動電流が流れることに着目して、実際に飛翔移動した粒子の総電荷量に対応する飛翔移動電流の積分値が求まれば、この積分値を予め測定しておいた粒子の平均電荷量と比較することによりどれだけの量の粒子が移動したかが求まり、この移動した粒子の量を当該電極面積で除算することにより単位面積当たりの粒子密度が求まるので、この粒子密度に基づく光学計算により表示濃度が求まる。なお、表示濃度は、光学計算ではなく実測して求めてもよい。

上記に鑑み、本発明の第 3発明に係る画像表示装置では、実際に使用する電極面積における表示濃度と飛翔移動電流の積分値との関係を予めマップィ匕したデ一夕を図 2 0 ( b) に示すフレームバッファ 2 1 0内に格納しておく。このマップ化したデータとしては、粒子の飛翔移動の際に発生する飛翔移動電流の積分値が目標とする階調レベルの表示濃度に対応する値となるように予め設定された階調指示電圧デー夕を用いるものとする。

したがって、本実施形態の画像表示装置において中間調表示を行う際には、フレームバッファ 2 1 0からカラムドライバ回路 2 0 9の電圧発生回路 2 1 1に、表示しょうとする画素の階調レベルに対応する階調指示電圧を出力し、この階調指示電圧に応じて電圧発生回路 2 1 1で階調電圧を発生させ、この階調電圧を電流電圧変換回路 2 1 2で電流に変換したものを当該電極に出力することにより、飛翔移動電流の積分値が目標とする階調レベルに対応する表示濃度値となるようにしたから、所望の中間調濃度を再現性良く表示することが可能になる。

また、その際、図 2 0 (b ) に示すカラムドライバ回路 2 0 9内では、電流 Z 電圧変換回路 2 1 2から出力される飛翔移動電流を反転電流検出器 2 1 3で検出した後に積分器 2 1 4で積分し、得られた積分値を、比較器 2 1 5でフレームバ JP03/04924

ッファ 2 1 0から入力される階調指示電圧と比較するフィードバック制御を行うから、飛翔移動電流の積分値と前記階調レベルに対応する階調指示電圧との間のずれが補正されることになり、画素表示時の再現性がさらに向上する。

次に、本発明の第 3発明に係る画像表示装置において実行される、中間調表示 (階調表示）における飛翔移動電流の補正方法について、図 2 1 ( a) , ( b) を用いて説明する。

図 2 1 ( a) , ( b) はそれぞれ、本発明の第 3発明に係る画像表示装置において中間調表示を行う際の飛翔移動電流の補正方法を説明するための図である。本実施形態では、画像表示装置の画像表示板の電極間に電圧を印加したときには、粒子の飛翔移動に伴い流れる飛翔移動電流のみならず、電極間の静電容量を充電する充電電流も流れることを考慮して、まず、電極間に電圧を印加したときに流れる電流を単純に観測し、それにより上記飛翔移動電流および上記充電電流の和である観測電流を得る。

上記充電電流は、電極間距離や電極間に充填した気体や粒子の誘電率等を用いた演算により予め求まるので、このような演算値を用いて観測電流値から飛翔移動電流波形を求めるようにしてもよいが、このような演算値をそのまま用いると、パネル面内のセルギャップのばらつき等により充電電流波形自体にばらつきが生じている等の場合には、表示濃度のばらつきを補正することができない。

そこで、本実施形態では、表示対象とする画素またはその画素に隣接する画素に対し、図 2 1 ( a ) に示すように粒子が飛翔移動するしきい値電圧未満の電圧 Aを印加した場合に発生する充電電流である第 1の電流波形（図 2 1 ( b ) の左側の電流波形）および前記しきい値電圧以上の電圧 Bを印加した場合に発生する観測電流である第 2の電流波形（図 2 1 ( b) の右側の電流波形）を観測し、上記充電電流波形に基づいて上記観測電流波形を補正する。具体的には、上記電圧 Bとして実際に表示する所望の中間調に対応する印加電圧を用いて、（飛翔移動 = (観測電流）一（充電電流 X B ZA) の演算を行うことにより、補正し 03 04924

た飛翔移動電流を求める。この場合、粒子飛翔移動電流の積分値に基づいて補正が行われることになる。

したがって、本発明の画像表示装置において中間調表示を行う際には、飛翔移動電流の演算に用いる電流波形が最適化されるので、表示濃度のばらつきが補正されることになる。

なお、上述した例では、電極間に印加する電圧の電圧値を調整することにより中間調表示を実現するようにしているが、この電圧値の調整に代えて、あるいはこの電圧値の調整に加えて、電極間に印加する電圧の波形、印加時間、印加回数の何れか 1つまたは 2つ以上の調整を行うようにしてもよい。

次に、以上の様にして形成された画像を読み出す本発明の最大の特徴について説明する。図 2 2は本発明の画像表示装置における画像表示状態の読み出しを説明するための図である。なお、図 2 2に示す例では、上述した書き込みの例とは異なり、 n X nのマトリックスの例を示している。図 2 2に示す例において、 2 3 1はカラムドライバ回路、 2 3 2は電圧発生回路、 2 3 3は電流一電圧変換回路、 2 3 4は反転電流検出器、 2 3 5は積分器、 2 3 6は八 0変換回路、 2 3 7はロウドライバ回路、 2 3 8はフレームバッファ、 2 3 9は走査電極、 2 4 0 はデータ電極である。走査電極 2 3 9とデータ電極 2 4 0の構成は、上述した書き込みの例と対応している。

図 2 2に示すようにマトリックス電極を構成し、データ電極 2 4 0はカラムドライバ回路 2 3 1に加えて飛翔移動電流を検出するための電流—電圧変換回路 2 3 3に接続されている。検出された飛翔移動電流は積分器 2 3 5で積分され、 A ZD変換回路 2 3 6でデジタル値に変換されて図示しない C P Uに送られる。本例では、一例として、図 2 0 ( a ) に示すように隔壁 2 0 7で画成された各画素領域に白 ·黒粒子を封入し、すでに画像形成過程により画像が形成済みであり、表示メモリ性によって形成された画像を保持している。そのような状態の本発明の画像表示装置において、表示画像情報を読み出す手順は以下の通りである。まず、黒べた（全面黒）画像を書き込む。パッシブマトリックス駆動法は従来と同じで構成できる。このとき、各画素を形成する際にカラムドライバ回路 2 3 1からデータ電極 2 1 0に注入した電流を積分した値を、ロウドライバ回路 2 3 7が各走査電極を走査するタイミング（クロック）に併せて AZD変換回路 2 3 6で A/D変換することによりデジタル化し、これを一画面分走査電極 2 3 9が走査される間繰り返す。この書き込み操作の際、各画素に黒を書き込んだとき流れた飛翔移動電流の積分値は各画素の「黒くなさ」すなわち「白さ」に対応しており、従って、デジタル値として各画素ごとの表示濃度を画面全体にわたり読み出すことが可能となる。

さらに、白べた（全面白）画像について上記同様の操作を行えば、「白くなさ」すなわち各画素の「黒き」を読み出すことができる。原理的には白べた画像もしくは黒べた画像どちらか一方の書き込みで表示画面状態を読み出すことが可能であるが、両画像について同様な手順を行い、得られた値を比較することにより読み出しデータを捕正することで、より再現性の高い表示画像状態読み出しの手法を実現することができる。なお、これら読み出し操作により表示画像は黒べたまたは白べたとなるので、必要に応じて、先に読み出された表示画像状態に基づいて画像形成を行う。

なお、上述した書き込みの時と同様に、以下の態様を考慮することが好ましい。まず、上述した読み出し操作により変化が生じてしまった表示画像状態は、読み出された情報をもとに再び書き込みことにより復元することができる。この際、必ずしも読み出された表示画像状態と同じ状態に書き戻す必要はなく、例えば、表示画像状態が経時的に劣化していくことがあらかじめ分かっていれば、これを補正した表示画像状態に書き戻してもよい。

また、画像表示板の電極間に電圧を印加した際に流れる電流は、粒子の飛翔移動に伴い流れる飛翔電流のみではなく、電極間の静電容量を充電する充電電流も流れる。よって電極に電圧を印加した際に流れる電流を単純に観測すると飛翔移動電流と充電電流の和が得られる。充電電流の波形は、電極間距離や電極間に充填した気体や粒子の誘電率などを用いてあらかじめ計算できるので、この計算値を用いて観測された電流値から飛翔移動電流波形を算出してもよい。

しかし、パネル面内のセルギヤップのばらつきなどにより充電電流波形そのものにばらつきが生じている場合などは、この方法では表示濃度のばらつきを完全に補正することができない。これを改善するために、対象とする画素そのもの、もしくは対象とする画素に隣接した画素に対して、粒子飛翔が起こるしきい値以下の電圧を印加し、このときに流れる電流を充電電流とみなし、（測定電流）一 A X (充電電流） = (飛翔移動電流）（ここで、 Aは充電電流のみを観測するときに用いた印加電圧と実際に中間調表示を行う際に用いる印加電圧の比）の式から飛翔移動電流を算出する方法が考えられる。

以上詳細に説明した本発明の第 3発明に係る画像表示装置では、各画素に中間調の濃度の表示をさせるとともに、その中間調の濃度を読み取るメモリ性を有している。これにより、例えば 0〜2 5 5の中間調を表示可能に構成すれば、各画素を 1バイトのメモリとして機能させることができる。また、上述した例では画像表示装置がメモリ性を有するものとして説明したが、メモリ性のみを利用して情報規則装置を構成することもできる。その場合は、透明基板を使用する必要はない。

以下、本発明の第 1発明及び第 2発明に係る画像表示装置について、実際の実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。

<実験例 1 (第 1発明の第 1実施例） >

上述した構成を有する本発明の第 1発明の第 1実施例に係る画像表示装置において、粒子の最大平均粒子径 Rと、微小凹部および Zまたは微小凸部との関係を調べるため、以下の表 1に示す形状および配置状態の微小凹部を、一方の電極に、以下の表 1に示す平均幅 W、平均高さ（深さ） H、平均間隔 Iで配置するととも PC漏蘭 24

に、基板の間隔 Dと粒子の最大平均粒子径 Rを以下の表 1のように調整した実施例 1〜 6の画像表示装置を準備した。準備した実施例 1〜 6の画像表示装置に対し、評価は、 4 (kV/mm) の矩形波を、 1 (Hz) で 10秒印加した後、 1 0 (Hz) で 30秒印加し、その後 1 (Hz) で反転を行いながら粒子凝集による画像劣化の程度を目視で判断して評価を行った。なお、表 1において、 ◎は画像劣化が全く認められなかったものを、〇は殆ど画像劣化が認められなかつたものを、 △は一部に画像劣化は認められるが、実用上問題ないものを示す。結果を表 1に示す。

形状配置平均幅 W 平均高さ (深さ) H 平均間隔【基板間隔 D最大平均粒径 R W/R H/R I/R 評価結果 H-¹

No. [ / mj l m iU m]

実施例 1 円格子 150 50 150 200 20 7.5 2.50 8 ◎ 実施例 2 円格子 50 50 150 200 20 2.5 2.50 8 〇実施例 3 円格子 40 50 150 200 20 2.0 2.50 8 Δ

実施例 4 円格子 150 40 150 200 20 7.5 2.00 8 △

実施例 5 円格子 150 50 500 200 20 7.5 2.50 25 ◎ 実施例 6 円格子 150 50 1000 200 20 7.5 2.50 50 O

表 1の結果から、求めた評価結果と、 WZR、 H/R、 I ZRとの関係を検討したところ、 WZRは 2を超えることが、 H//Rは 2を超えることが、 I ZRは 5 0未満であることが、本発明において好ましいことがわかった。

なお、上述した実施例では、電極を基板上に設けた例を示しているが、本発明を達成するためには、電界を発生するための電極が存在しさえすれば電極は基板上に必ずしも存在する必要はなく、電極を基板とは離して設けることもできる。 <実験例 2 (第 1発明の第 2実施例） >

上述した構成を有する本発明の第 1発明の第 2実施例に係る画像表示装置において、 2種類以上の粒子における平均粒子径の最大値である最大平均粒径 Rと、微小切り欠き孔との関係を調べるため、以下の表 2に示す形状および配置状態の微小切り欠き孔を、一方の電極に、以下の表 1に示す平均幅 W、平均間隔 Iで配置するとともに、基板の間隔 dと粒子の最大平均粒径 Rを以下の表 2のように調整した実施例 1 1〜1 6の画像表示装置を準備した。準備した実施例 1 1〜1 6 の画像表示装置に対し、 4 ( k V/mm) の矩形波を、 1 (H z ) で 1 0秒印加した後、 1 0 (H z ) で 3 0秒印加し、その後 1 (H z ) で反転を行いながら粒子凝集による画像劣ィ匕の程度を目視で判断して評価を行った。なお、表 2において、 ◎は画像劣ィ匕が全く認められなかったものを、〇は殆ど画像劣化が認められなかったものを、 △は一部に画像劣化は認められるが、実用上問題ないものを示す。結果を表 2に示す。

形状配置平均幅 W 平均間隔 I基板間隔 d最大平均粒径 R W/R I/R 評価結果 1ND

No.

i ml [mm] [mm] [ m]

実施例 11 円格子 300 0.5 0.5 15 20.0 33 ◎

実施例 12 円格子 150 0.5 0.5 15 10.0 33 〇

実施例 13 円格子 50 0.5 0.5 15 3.3 33 △

実施例 14 円格子 300 0.5 0.5 15 20.0 33 ◎

実施例 15 円格子 300 0.75 0.5 15 20.0 50 〇

実施例 16 円格子 300 1 0.5 15 20.0 67 Δ

表 2の結果から、平均幅 Wと最大平均粒径 Rとの関係、平均間隔 Iと最大平均粒径 Rとの関係を検討したところ、 W/Rは 10を超えることが、 IZRは 50 未満であることが、本発明において好ましいことがわかった。

なお、上述した実施例では、電極を基板上に設けた例を示しているが、本発明を達成するためには、電界を発生するための電極が存在しさえすれば電極は基板上に必ずしも存在する必要はなく、電極を基板とは離して設けることもできる。 <実験例 3 (第 2発明の第 1実施例） >

各実施例及び比較例において、絶縁体特性、粒子特性及び画像表示装置の機能評価は以下のようにして測定、評価した。

(1) コーティングする絶縁体（樹脂）の体積抵抗

銅板にコ一ティングする絶縁体（樹脂）を塗布し、 J I S H 0505-1 975に従って測定した。

(2) コーティングする絶縁体（樹脂）の帯電電位

コーティングする絶縁体（樹脂）のみを別にキャスティングして、電荷減衰測定用のサンプルを作製した。次に、 QEA製 CRT2000装置を用い、 1 mm の間隔をもって配置されたコロナ放電器に、 8 kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させ、 0. 3秒後における表面電位を測定した。なお、測定環境は温度 22 、湿度 50RH%とした。

(3) 画像表示用粒子の含水量

カールフィッシヤー装置を用いて、画像表示装置内の粒子含水量を測定した。

(4) 溶剤不溶率

画像表示用粒子について、 MEK溶剤中に 25°Cで 24時間浸漬し、 100でで 5時間乾燥後の重量を測定した。浸漬前後の重量変ィヒより、次の式にしたがつて、溶剤不溶率を測定した。

溶剤不溶率 (%) = (B/ A) xl 00

(ただし、 Aは粒子の溶剤浸漬前重量を示し、 Bは粒子の良溶媒中への浸漬後樹

49 4

脂重量を示す）

(5) 粒子の粒子径分布及び粒子径

Mastersizer2000 (Malvern Instruments Ltd.) 測定機に各粒子を投入し、付属のソフト（体積基準分布を基に粒子径分布、粒子径を算出するソフト）を用いて、下記式より粒子径分布 Spanを求めた。

Span= (d (0.9) 一 d (0.1) ) /d (0.5)

(ただし、 d(0.5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値、 d(0.1) はこれ以下の粒子の比率が 10%である粒子径を mで表した数値、 d(0.9) ばこれ以下の粒子が 90%である粒子径を zmで表した数値とする。）となる。

(6) 画像表示装置の機能評価

作製した画像表示装置に対し、印加する電圧を上げていき、粒子が移動して表示が可能となる電圧を最低駆動電圧として測定した。具体例を示すと、図 22に示す閾値となる電圧を最低駆動電圧とした。

次に、その最低駆動電圧 + 10Vの電圧を印加し、電位を反転させることにより、黒色〜白色の表示を繰り返した。

表示機能の評価は、初期コントラスト比、 10000回繰り返し後のコントラスト比、さらに 5日放置後コントラスト比を反射画像濃度計を用いて測定した。ここで、コントラスト比 =黒色表示時反射濃度ノ白色表示時反射濃度とした。なお、参考までに、初期コントラスト比に対する、 10000回繰り返し後及び 5 日放置後のコントラスト比保持率を求めた。

(実施例 21)

画像表示装置を以下のようにして作製した。

(A) 絶縁体薄膜の形成

まず、厚さ約 50 OAの酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に、フッ素樹脂： LF 71 ON (旭ガラス製）を厚み 1. O^ mとなるようにコーティング 0304924

して絶縁体薄膜を形成した。

(B) 隔壁の形成

次に、無機粉体として Si0₂、 A1₂0₃、 B₂0₃、 Bi₂0₃及び ZnO の混合物を溶融、冷却、粉碎したガラス粉体を、樹脂として熱硬化性のエポキシ樹脂を準備して、溶剤にて粘度 12000 c p sになるように調整したペーストを作製した。その後、ペーストを（A) で前記絶縁体薄膜を形成した基板全面上に塗布し、 150°Cで加熱硬ィヒさせ、この塗布〜硬化を繰り返すことにより、厚み（隔壁の高さに相当） 20 O mになるように調整した。次に、ドライフォトレジストを貼り付けて、露光〜エッチングにより、ライン 50 m、スペース 200 m、ピッチ 250 mの隔壁パターンが形成されるようなマスクを作製した。次に、サンドブラストにより、所定の隔壁形状になるように余分な部分を除去し、所望とするストライブ状隔壁を形成した。

(C) 画像表示装置の製造

アクリルウレタン樹脂 EAU53B (亜細亜工業（株）製） /I PD I系架橋剤ェクセルハードナ一 HX (亜細亜工業（株）製）に CB (力一ポンプラック） 4ph r、荷電制御剤ポントロン NO 7 (オリエント化学（株）製） 2ph r (p h rとは樹脂 100重量部に対する重量部）を添加し、混練り後、ジェットミルにて粉砕分級して画像表示用粒子 Aを作製した。

アクリルウレタン樹脂 EAU204B (亜細亜工業（株）製） I PD I系架橋剤ェクセルハードナ一 HX (亜細亜工業（株）製）に酸化チタン 10ph r、荷電制御剤ポントロン E 89 (オリエント化学（株）製） 2ph rを添加し、混練り後、ジエツトミルにて粉砕分級して粒子を画像表示用粒子 Bを作製した。次に、（B)で隔壁を設けた約 500 A厚みの酸ィ匕インジウム電極を設けた一対のガラス基板を、間隔 400 mになるようにスぺ一サで調整し、そのガラス基板間に、前記粒子 A及び Bを入れ、ガラス基板周辺をエポキシ系接着剤にて接着すると共に、粒子を封入し、画像表示装置を作製した。粒子 Aと粒子 Bの混合率は同重量づっとし、それら粒子のガラス基板間への充填率（体積占有率）は 20vo 1 %となるように調整した。

画像表示装置内の空隙を埋める気体は、相対湿度 40%RHの空気とした。前記（1) 〜（6) に従い絶縁体特性、粒子特性及び画像表示装置の機能評価の結果を表 3に示す。

(実施例 22)

実施例 21において、厚さ約 50 OAの酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に、フッ素樹脂をコーティングする代わりに、メチルメタクリレート（90 重量％) 及びパーフロロォクチルェチルメタクリレート (10重量％) をロールコ一夕により塗布し UV硬化させて厚さ 800 nmのコーティングを行った以外は、同様にして、画像表示装置を作製した。

前記（1) 〜（6) に従い絶縁体特性、粒子特性及び画像表示装置の機能評価の結果を表 3に示す。

(実施例 23)

実施例 21において、厚さ約 50 OAの酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に、フッ素樹脂をコーティングする代わりに、 Si0₂をスパッタリングし厚さ 20 Onmのコーティングを行った以外は、同様にして、画像表示装置を作製した。

(実施例 24)

実施例 21において、厚さ約 50 OAの酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に、フッ素樹脂をコ一ティングする代わりに、 C₃F₆をプラズマ重合し厚さ 1. 5 mのコーティングを行った以外は、同様にして、画像表示装置を作製した。前記（1) 〜（6) に従い絶縁体特性、粒子特性及び画像表示装置の機能評価の結果を表 3に示す。 (実施例 25 )

実施例 21において、厚さ約 50 OAの酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に、フッ素樹脂： LF 71 ONをコーティングする代わりに、フッ素樹脂：力イナ一 2500 (ァトフイナジャパン製）と変更し、厚さ 3. O mのコーテイングを行った以外は、同様にして、画像表示装置を作製した。

本実施例においては、樹脂はフッ素樹脂であるが、電荷減衰が大きいため、表示機能評価における保持率がやや低下している。

(実施例 26)

実施例 21において、画像表示用粒子 A及び Bの粒子作製の際の粉碎条件を変えて粒子 Spanを変更した以外は同様にして、画像表示装置を作製した。

本実施例においては、粒子 Spanが大きいため、表示機能評価の耐久性がやや低下した。

(実施例 27)

実施例 21において、隔壁を形成しなかった以外は同様にして、画像表示装置を作製した。

本実施例においては、隔壁が無いため、表示機能評価の耐久性がやや低下した。 (比較例 1 )

実施例 21において、基板を絶縁体で薄膜コーティングしなかった以外は同様にして、画像表示装置を作製した。

前記 (1) 〜（6) に従い絶縁体特性、粒子特性及び画像表示装置の機能評価の結果を表 3に示す。

本比較例においては、絶縁体でコーティングしていないため、駆動電圧が大幅に悪化した。

実施例 21 実施例 22 実施例 23 実施例 24 実施例 25 実施例 26 実施例 27 比較例 1 樹脂 EAU53B/HX EAU53B/HX EAU53B/HX EAU53B/HX EAU53B/HX EAU53B/HX EAU53B/HX EAU53B/HX

GB,ホ"ントロン CB,ホントロン CB,ホ'ントロン GB,ホ'ントロン CB,ホ'ントロン GB,ホ'ントロン GB，ホ"ン卜ロン GB ントロン添加物 00 粒子 A N07 N07 N07 N07 N07 Ν07 N07 N07

含水量 2.1重量％ 2.1重量¹ ½ 2.1重量⁰ /o 2.1重量％ 2.1重量⁰ /₀ 2.1重量％ 2.1重量⁰ /o 2.1重量％不溶率 87% 87% 87% 87% 87% 87% 87% 87%

Span 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 5.2 1.2 1.2 樹脂 EAU204B/HX EAU204B/HX EAU204B/HX EAU204B/HX EAU204B/HX EAU204B/HX EAU204B/HX EAU204B/HX

0₂,ホ"ントロン Ti0₂,ホ"ントロン Ti0₂,ホ"ントロン Ti0₂,ホ'ントロン Τί0₂,ホ'ントロン Ti0₂,ホ"ントロン Ti0₂，ホ'ントロン Ti0₂,ホ'ン卜ロン / ½"hn ½ Ti

ク J

粒子 B E89 E89 E89 E89 Ε89 E89 E89 E89

含水量 2.1重量％ 2.1重量％ 2.1重量％ 2.1重量％ 2.1重量⁰ /ο 2.1重量⁰ /o 2.1重量％ 2.1重量％不溶率 87% 87% 87% 87% 87% 87% 87% 87%

Span 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 6.1 1.5 1.5 基板 LF710N フッ素含有 Si0₂スハ °ッタフッ素化合物プ力付- LF710N LF710N なし

絶縁体

へのアクリルラス'マ 2500

絶縁膜厚 [ m] 1.5 0.8 0.2 1.5 3 1.5 1.5 ―

体体積抵抗 [Ω · cm] 1.2 X 10¹⁵ 2.5 X 10¹⁴ 5.2 X 10¹⁵ 3.7 X 10" 1.3 Χ 10¹³ 1.2 X 10¹⁵ 1.2 X 10¹⁵

薄膜帯電電位 (V) 760 760 760 310 30 760 760 一

空隙に用いた気体の

40 40 40 40 40 40 40 40 相対湿度 (%RH)

隔壁の有無有り有り有り有り有りなし有り有り

最低駆動電圧 (V) 15 15 13 20 38 22 15 250 所期のコントラスト比 8.7 8.8 8.6 8.5 8.9 8J 8.8 9.2

10000回後のコント 7.83 7.13 8.28 機能 7.91 8.1 7.92 7.83 6.96

ラスト比 (保持率） (90%) (90%) (94%) (93%) (88%) (80%) (81 %) (90%) 評価

5曰放置後のコント 7.40 7.70 7.80 7.51 6.14 6.18 7.39 7.73 ラスト比 (保持率） (85%) (87%) (91 %) (88%) (69%) (71 %) (84%) (84%)

0304924

<実験例 4 (第 2発明の第 2実施例） >

各実施例、比較例及び参考例において、絶縁体特性、粒子特性及び画像表示装置の機能評価は以下のようにして測定、評価した。

(評価方法）

1. 基板の表面粗さ

作製した基板面の算術平均粗さ（Ra) 及び凹凸平均間隔（Sm) を原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンッ（株）製「AFM」）で測定した。

2. 粒子の物性評価

(1) 粒子の含水量

カールフィッシャー装置（三菱エンジニアリングプラスチック（株）製「VA -U5J) を用いて粒子の含水量を測定した。

(2) 溶剤不溶率（Nd)

粒子をメチルェチルケトン溶剤に 25 °Cにて、 24時間浸漬し、 100°C、 5 時間乾燥後の重量を測定した。浸漬前後の重量変化により、下記式（IV) にしたがって溶剤不溶率（Nd) を計算した。

Nd (%) = (BZA) xl 00 · · · (IV)

(Aは粒子の溶剤浸漬前重量、 Bは良溶媒中に粒子を 25°Cで 24時間浸漬した後の重量を表す。）

(3) 粒子径及び粒子径分布

Mastersizer2000 (Malvern Instruments Ltd.製）測定機に粒子を投入し、付属の解析ソフト（体積基準分布を基に粒子径分布、粒子径を算出するソフト）を用いて、粒子径 d (0.1)， d (0.5), d (0.9)を測定し、粒子径分布 S anを下記

(III) 式により求めた。

Sp an= (d (0.9)— d (0.1)) /d(0.5) · · · (III)

(d (0.9)はこれ以下の粒子が 90 %である粒子径をで表した数値、 d (0.1) はこれ以下の粒子が 10%である粒子径を / mで表した数値を表し、 d (0.5)は前記と同様である。）

3. 表示機能の評価 .

(1) 最低駆動電圧

作製した表示装置に印加する電圧を上げていき、粒子が移動して表示が可能となる電圧、具体的には、図 23に示す閾値となる電圧を最低駆動電圧とした。

(2) コントラスト比

最低駆動電圧 +10Vの電圧を印加し、電位を反転させることにより、黒色〜白色の表示を繰り返した。初期、 10， 000回繰り返し後、 5日放置後について反射画像濃度計（ダレタグマクベス社製「D 19 Cj) を用いて測定した。ここで、コントラスト比とは、黒色表示時反射濃度 Z白色表示時反射濃度をいう。また、初期対比のコントラスト比保持率も併せて計算した。

(表示用粒子の作製）

以下の 2種の粒子 A及び Bを以下の方法で作製した。

(1)粒子 A；アクリルウレタン樹脂 EAU53B (亜細亜工業（株）製） /I P D I系架橋剤ェクセルハードナ一 HX (亜細亜工業（株）製） 100重量部に対し、カーボンブラック (CB) 4重量部、荷電制御剤ポントロン NO 7 (オリエント化学（株）製） 2重量部を添加し、混練り後、ジェットミルにて粉碎、分級して粒子 Aを作製した。

(2) 粒子 B；アクリルウレタン樹脂 EAU204B (亜細亜工業（株）製） I I PD I系架橋剤ェクセルハードナー HX (亜細亜工業（株）製） 100重量部に対し、酸化チタン 10重量部、荷電制御剤ポントロン E89 (オリエント化学

(株）製） 2重量部を添加し、混練り後、ジェットミルにて粉碎、分級して粒子を作製した。

(実施例 31)

電極付きの厚さ 110 mのガラス基板に、約 50 OA厚の酸化インジウムをスパッタリングにより塗布し、次いで高さ 200 mのリブを作り、ストライプ状の隔壁を形成した。リブの形成は、 S i〇₂、 A l ₂〇₃、 B₂〇₃、 B i ₂〇₃、 Z n 〇の混合物を溶融、冷却、粉砕したガラス粉体と熱硬化性のエポキシ樹脂を溶剤にて粘度 1 2， 0 0 0 c p sになるように調整したペーストを、基板全面上に塗布し、 1 5 で加熱硬ィ匕させる手順を繰り返して、厚み（隔壁の高さに相当） 2 0 0 mになるように調整して行った。

次に、ドライフォトレジストを貼り付けて、露光〜エッチングにより、ライン 5 0 m、スペース 2 0 0 m、ピッチ 2 5 0 mの隔壁パターンが形成されるようなマスクを作製し、サンドブラストにより、所定の隔壁形状になるように余分な部分を除去し、所望とするストライプ状隔壁を形成した。

粒子が接触する基板面の算術平均粗さ（R a )、凹凸平均間隔（S m) を表 4に示す。

上記方法で作製した一対のガラス基板を間隔 4 0 0 mになるようにスぺーサで調整したガラス基板間に、 d (0. 5)を 6 とした粒子 A、 Bを入れ、ガラス基板周辺をエポキシ系接着剤にて接着すると共に、粒子を封入し、画像表示装置を作製した。粒子 Aと粒子 Bの混合量は同重量とし、それら粒子のガラス基板間への充填率は体積占有率で 2 0 vol %となるように調整した。また、空隙を埋める気体は、相対湿度 4 0 % RHの空気とした。最低駆動電圧及びコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。

(実施例 3 2， 3 3、比較例 1 1， 1 2 )

スパッタリング条件を変えて、基板面の算術平均粗さ（R a)、凹凸平均間隔（S m) を表 4に示すものとした以外は、実施例 3 1と同様に画像表示装置を作製した。最低駆動電圧及ぴコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。

(参考例 1 )

粒子作製の際の粉砕条件を変えて粒子径分布 S p a nを表 4に示すように変更した以外は、実施例 3 1と同様にして、画像表示装置を作製した。最低駆動電圧及びコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。 (参考例 2 )

隔壁を形成しなかったこと以外は、実施例 31と同様にして、画像表示装置を作製した。最低駆動電圧及びコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。

(実施例 34, 35、比較例 13)

粒子 A, Bの d(0.5)を 20 tmとし、基板面の算術平均粗さ（Ra)、凹凸平均間隔（Sm) を表 4に示すものとした以外は実施例 31と同様にして、画像表示装置を作製した。最低駆動電圧及びコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。

(実施例 36)

フッ素樹脂 LF 71 ON (旭硝子（株）製）にシリカ微粒子 SS 20 (日本シリ力工業（株）製）を添加したものをロールコ一夕で基板にさらに塗布し、厚さ mのコーティングを行った以外は、実施例 34と同様にして、画像表示装置を作製した。最低駆動電圧及びコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。

(比較例 14)

基板にフッ素樹脂 LF 71 ON (旭硝子（株）製）をロールコ一夕で塗布し、厚さ l mのコーティングを行った以外は、実施例 34と同様にして、画像表示装置を作製した。最低駆動電圧及びコントラスト比を測定した結果を表 4に示す。

D

産業上の利用可能性

本発明の第 1発明の第 1実施例によれば、電極表面に設けた微小凹部および Z または微小凸部によって部分的に微小不均一電界を導入でき、この微小凹部および/または微小凸部によって発生する微小な不均一電界は横方向、すなわち基板面と平行な方向への電界成分を有するため、横方向に移動しょうとする粒子に対し積極的に吸引もしくは排斥することで粒子を固定し、凝集による偏在を抑制できる。その結果、耐久使用時の画質劣化を改良することができる。

本発明の第 1発明の第 2実施例によれば、通常平行に配置される 2枚の基板にそれぞれ設けられた電極対により与えられる粒子飛翔のための電界が均一電界であるのに対し、上述した構成の本発明の画像表示装置では、電極表面に設けた微小切り欠き孔によつて部分的に微小不均一電界を導入できる。この微小切り欠き孔によって発生する微小な不均一電界は横方向、すなわち基板面と平行な方向への電界成分を有するため、横方向に移動しょうとする粒子に対し積極的に吸引もしくは排斥することで粒子を固定し、凝集による偏在を抑制できる。その結果、耐久使用時の画質劣化を改良することができる。

本発明の第 2発明の第 1実施例に係る画像表示装置は、少なくとも一方が透明な対向する基板間に、粒子を封入し、粒子を移動させ画像を表示する画像表示装置において、基板の粒子が接触する面が体積抵抗 1 X 1 0¹² [Ω · c m]以上の絶縁体で薄膜コーティングし、絶縁体薄膜を設けることにより、安価で画像表示装置を提供でき、かつ、画像表示装置の安定性向上と駆動電圧低減の両立を可能にする。

本発明の第 2発明の第 2実施例に係る画像表示装置は、駆動の際に強い電界を発生させる必要がなく、汎用の電子材料を使用し得るとともに、安定性と駆動電圧低減の両立を達成し得たものである。

本発明の第 3発明によれば、画素内の粒子の飛翔移動の際に発生する飛翔移動電流を検出することにより画像表示状態を読み出しているため、具体的には、画像表示状態の読み出しを、表示されている画像に対し、全面黒色または白色の画像を書き込み、その書き込みの際各画素に流れた飛翔移動電流の積分値から各画素の表示濃度を求めることで行うよう構成したため、画像の表示濃度を読み取ることが可能となり、画像表示装置を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の一部もしくは全面に微小凹部および/または微小凸部を設けたことを特徴とする画像表示装置。

2 . 微小凹部および Zまたは微小凸部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部および/または微小凸部の電極面からの深さおよび/または高さの絶対値の平均を平均高さ（深さ）とし、 2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅最大平均粒子径> 2、かつ、平均高さ Z最大平均粒子径> 2、となるよう微小凹部および Zまたは微小凸部を構成する請求項 1記載の画像表示装置。

3 . 微小凹部および Zまたは微小凸部を同一電極に対し複数配置し、それらの平均間隔が、平均間隔 Z最大平均粒子径< 5 0となるよう構成する請求項 2記載

4. 電極の表面に絶縁層を設け、その絶緣層に微小凹部および/または微小凸部を設けた請求項 2または 3記載の画像表示装置。

5 . 微小凹部および Zまたは微小凸部の電極面への投影形状の総面積が電極面積に対して 0 . 1〜5 0 %である請求項 2〜4のいずれか 1項に記載の画像表

6 . 少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の一部もしくは全面に微小切り欠き孔を設けたことを特徴とする画像表示装置。微小切り欠き孔形状の最大対角長さを最大幅とし、 2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、最大幅/最大平均粒子径> 1 0となるよう微小切り欠き孔を構成する請求項 6記載の画像表示装置。

微小切り欠き孔を同一電極に対し複数配置し、微小切り欠き孔の最小間隔が、最小間隔 Z最大平均粒子径く 5 0となるよう構成する請求項 6または 7記 . 微小切り欠き孔の総面積が電極面積に対して 0. 1〜5 0 %である請求項

6〜 8のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

0 . 粒子の平均粒子径が 0. 1〜 5 0 mである請求項 1〜 9のいずれか 1 項に記載の画像表示装置。

1 . キヤリャを用いてブローオフ法により測定した粒子の表面電荷密度が絶対値で 5 ^ CZm²以上 1 5 0 i CZm²以下である請求項 1〜1 0のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

2. 粒子が、その表面と l mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、

8 KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0 . 3秒後における表面電位の最大値が 3 0 0 Vより大きい粒子である請求項 1 〜 1 1のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

3. 粒子の色が白色及び黒色である請求項 1〜 1 2のいずれかに記載の画像 4. 少なくとも一方が透明な対向する基板間に、粒子を封入し、粒子を移動させ画像を表示する画像表示装置において、基板の粒子が接触する面が体積抵抗 1 X 1 0 ¹² [Ω · c m] 以上の絶縁体で薄膜コーティングされ、絶縁体薄膜が設けられていることを特徴とする画像表示装置。

5. 前記絶縁体薄膜の厚さが 5 以下である請求項 1 4に記載の画像表示 6. 基板にコーティングする絶縁体が、その絶縁体表面と 1 mmの間隔をもつて配置されたコロナ放電器に、 8 kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0. 3秒後における表面電位の最大値が 300 Vより大きい請求項 14又は 15記載の画像表示装置。

7. 少なくとも一方が透明な対向する基板間に、粒子を封入し、粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像表示装置において、粒子が接触する基板面の算術平均粗さ（Ra) 及び凹凸平均間隔（Sm) がそれぞれ下記式 (I), (II) を満足することを特徴とする画像表示装置。

d (0. 5) /\ 0≥R a≥d (0. 5) /200 · · · ( I ) d (0. 5) /10≥Sm≥d (0. 5) Z1000 · · · (II) (d (0. 5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値を表す。 )

8. 前記 d (0. 5) が 0. ：!〜 50 mである請求項 17記載の画像表示

19. 表示装置内の空隙が、 25 °Cにおける相対湿度が 60 % RH以下の気体で満たされている請求項 14〜18のいずれかに記載の画像表示装置。

20. 下記式で示される、各粒子の粒子径分布 Spanが 5未満である請求項 1 4〜19のいずれかに記載の画像表示装置。

Span= (d(0.9) 一 d (0.1) ) /ά (0.5)

(ただし、 d(0.5) は粒子の 50%がこれより大きく、 50%がこれより小さいという粒子径を mで表した数値、 d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が 10% である粒子径を xmで表した数値、 d (0.9) はこれ以下の粒子が 90 %である粒子径を Zimで表した数値とする。）

21. 前記粒子の、下記関係式で表される溶剤不溶率が 50 %以上である請求項 14〜 20のいずれかに記載の画像表示装置。

溶剤不溶率（％) = (B/ A) xlOO

2 . 隔壁が形成され、表示部を複数の表示セルからなる請求項 1 4〜 2 1のいずれかに記載の画像表示装置。

3 . 前記複数の表示セルを形成する際に、隔壁がスクリーン印刷法、サンドブラスト法、感光体ペースト法及びアディティブ法のいずれかで形成されてなる請求項 2 2に記載の画像表示装置。

4. 前記隔壁が片リブ構造である請求項 2 2に記載の画像表示装置。

5 . 少なくとも一方が透明な 2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる 2 種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または双方に設けた電極からなる電極対から前記粒子に電界を与えて、前記粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置であって、画素内の粒子の飛翔移動の際に発生する飛翔移動電流を検出することにより画像表示状態を読み出すことを特徴とする画像表示装置。

6. 前記画像表示状態の読み出しを、表示されている画像に対し、全面黒色または白色の画像を書き込み、その書き込みの際、各画素に流れた飛翔移動電流の積分値から各画素の表示濃度を求めることで行うよう構成した請求項 2

5記載の画像表示装置。

7 . 前記飛翔移動電流を検出する飛翔移動電流検出部と、前記飛翔移動電流を積分する積分器を具備する請求項 2 5または 2 6記載の画像表示装置。 8 . 画像書き込みの際に用いる電極を使用して、前記飛翔移動電流を検出する請求項 2 5〜 2 7のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

9 . 読み出された表示画像情報をもとに、再書き込みする請求項 2 5〜2 8 のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

0 . 粒子の平均粒子径が 0 . 1〜 5 0 mである請求項 2 5〜 2 9のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

1 . キヤリャを用いてブローオフ法により測定した粒子の表面電荷密度が絶対値で 5 ^ CZm²以上 1 5 0 ^ CZm²以下である請求項 2 5〜3 0のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

8 KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、 0.

3秒後における表面電位の最大値が 3 0 0 Vより大きい粒子である請求項 2

5〜 3 1のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

3. 粒子の色が白色及び黒色である請求項 2 5〜 3 2のいずれか 1項に記載の画像表示装置。

4. 前記画像表示板が、複数の走査電極と、それにほぼ直行するデータ電極で構成されるマトリックス電極を具備する請求項 2 5〜3 3のいずれか 1項に記載の画像表示装置。