(57)【要約】【課題】光書き込み電気泳動式の画像表示媒体における表示速度の高速化を図ることを目的とする。【解決手段】画像表示媒体１２は、表示基板１６と背面基板２０の一対の透明な基板を備える。表示基板１６は、背面基板２０側に透明な共通電極１８が積層して形成され、背面基板２０は、表示基板１６側に、透明な光伝導層用透明電極２２、光が照射されることにより電気的特性が変化する光伝導層２４、画素毎に設けられる画素電極２６が順に積層して形成されると共に、画素電極２６の隣接する画素間を遮光するための遮光層２８が積層して形成される。また、画素電極２６上には、画素電極２６の一部の領域に対して、保持容量を構成するための誘電体層４０、保持容量電極４４が順に積層して形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板のうち一方の基板の他方の基板側上に形成された透光性を有する第１電極と、
前記一対の基板のうち他方の基板の前記一方の基板側上に形成された透光性を有する第２電極と、
前記第２電極の前記一方の基板側上に形成されて入射した光に応じて電気的特性が変化する光伝導層と、
前記光伝導層の前記一方の基板側上に画素毎に形成された画素電極と、
前記光伝導層の前記一方の基板側上の前記画素電極間に設けられ、前記一方の基板側から前記光伝導層への光を遮光する遮光層と、
前記画素電極の前記一方の基板側上の一部に設けられた保持容量層と、
前記保持容量層の前記一方の基板側上に形成された保持容量電極と、
を備えた画像表示媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示媒体と、
前記第１電極と前記第２電極とに電圧を印加する電圧印加手段と、
前記他方の基板側から前記光伝導層へ光を照射する光照射手段と、
画像情報に基づいて、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御する制御手段と、
を備えた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示媒体及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、着色された電気泳動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、予め定めた色に着色されて帯電特性を有する電気泳動粒子と、を含んで構成される。
【０００３】
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電気泳動粒子を移動させ、電気泳動粒子の色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。
【０００４】
このような電気泳動式の画像表示装置としては、例えば、特許文献１、２に記載の技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、画素電極と共通電極との間に分散系を挟持して画素を構成して、ＴＦＴのゲート端子を走査線に接続し、ソース端子をデータ線に接続し、ドレイン端子を画素電極及び保持電極に接続して、ＴＦＴのオンオフにより各画素への電圧印加を制御する画像表示装置が提案されている。
【０００６】
一方、電気泳動式の画像表示媒体の駆動方式として、光照射による光書き込み方式が提案されている（例えば、特許文献２、３）。
【０００７】
特許文献２に記載の技術では、透光性を有する透光基板に配設された画素電極と、その画素電極に書き込むデータ信号を供給するデータ電極と、そのデータ電力および前記画素電極よりも前記透光基板側において、そのデータ電極と画素電極とにせ接続し、光が照射されることに起因して、データ電極と画素電極とを電気的に導通させる光導電体と、前記画素電極に対向して配置された対向電極と、その対向電極と前記画素電極との間に配置され、前記画素電極に書き込まれたデータ信号に応じて駆動される表示層とを備えた表示媒体が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術では、非表示基板の外側に、光が照射されることにより導電性を示す光導電層を積層し、さらにその上に一様な電圧を印加できる電極付基板を形成し、電極付基板に直流電源により一様な電圧印加を行いながら、液晶透過パネル及び平板光電からなる露光装置により画像信号に基づいた潜像の露光を行い、そのパターンに従った分布を有する電界を与えることにより、粒子を移動させる画像表示媒体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−０９４１６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１６４７３８号公報
【特許文献３】特開２００１−３１２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、光書き込み電気泳動式の画像表示媒体における表示速度の高速化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の画像表示媒体は、それぞれ透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の他方の基板側上に形成された透光性を有する第１電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の前記一方の基板側上に形成された透光性を有する第２電極と、前記第２電極の前記一方の基板側上に形成されて入射した光に応じて電気的特性が変化する光伝導層と、前記光伝導層の前記一方の基板側上に画素毎に形成された画素電極と、前記光伝導層の前記一方の基板側上の前記画素電極間に設けられ、前記一方の基板側から前記光伝導層への光を遮光する遮光層と、前記画素電極の前記一方の基板側上の一部に設けられた保持容量層と、前記保持容量層の前記一方の基板側上に形成された保持容量電極と、を備えている。
【００１２】
請求項２に記載の画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示媒体と、前記第１電極と前記第２電極とに電圧を印加する電圧印加手段と、前記他方の基板側から前記光伝導層へ光を照射する光照射手段と、画像情報に基づいて、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御する制御手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合と比較して、表示速度の高速化を図ることができる光書き込み電気泳動式の画像表示媒体を提供することができる、という効果がある。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、本構成を採用しない場合と比較して、表示速度の高速化を図ることができる光書き込み電気泳動式の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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる画像表示媒体の画素部を表示面側から見た上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる画像表示媒体における各画素の等価回路を示す図である。
【図４】光照射部３４の光照射、光伝導層用透明電極の共通電圧Ｖａ、及び保持容量電極の保持容量用共通電圧Ｖｓの一例を示す図である。
【図５】比較例の画像表示媒体の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の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。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係わる画像表示装置の概略構成を示す図であり、図２は本発明の実施の形態に係わる画像表示媒体の画素部を表示面側から見た上面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ’断面を示す。
【００１８】
本実施の形態に係わる画像表示装置１０は、光を照射して電気泳動粒子を移動することにより画像を書き込む光書き込みタイプの画像表示装置１０である。具体的には、光が照射さると電気的特性が変化する材料で構成された光伝導層２４を有しており、画像を書き込む画素に対して光を照射することで当該画素の電気泳動粒子３６へ電界を発生して画像を書き込むものである。
【００１９】
画像表示装置１０は、図１に示すように、画像表示媒体１２と、画像表示媒体１２を駆動する駆動装置１４と、を備えている。駆動装置１４は、画像表示媒体１２の表示面側となる共通透明電極１８と背面側となる光伝導層用透明電極２２との間に電圧を印加する電圧印加部３２と、画像表示媒体１２に表示させる画像に応じた光を照射する光照射部３４と、画像表示媒体１２に表示させるべき画像に応じて電圧印加部３２及び光照射部３４を制御する制御部３０と、を含んで構成されている。
【００２０】
制御部３０は、画像情報に応じた電圧を各画素に印加するように電圧印加部３２を制御すると共に、画像情報に応じた電圧を印加する画素に対して光を照射するように光照射部３４を制御することにより、画像表示媒体１２に画像を表示する。
【００２１】
画像表示媒体１２は、表示面側とされた透明な表示基板１６と、背面側とされた透明な背面基板２０と、を有する一対の透明な基板を備えている。
【００２２】
表示基板１６は、背面基板２０側に透明な共通電極１８が積層して形成されている。また、背面基板２０は、表示基板１６側に透明な光伝導層用透明電極２２が積層して形成され、該光伝導層用透明電極２２上に、光が照射されることにより電気的特性が変化する光伝導層２４が積層して形成されている。
【００２３】
また、光伝導層２４上には、画素毎に設けられる画素電極２６が積層して形成されると共に、それぞれの画素電極２６間に対して表示基板１６側から光が光伝導層２４に照射されないように、画素電極２６の隣接する画素間を遮光するための遮光層２８が積層して形成されている。
【００２４】
さらに、画素電極２６上には、画素電極２６の一部の領域に対して、保持容量を構成するための誘電体層４０が積層して形成され、誘電体層４０上に保持容量電極４４が積層して形成されている。保持容量電極４４は、図２に示すように、共通電極ライン４２に結線して構成されている。すなわち、画素電極２６の一部、誘電体層４０、及び保持容量電極４４によって保持容量部４６が形成されている。
【００２５】
なお、誘電体層４０は、実効的な画素部を広く確保できるように容量の値を設定する必要がある。例えば、開口率９０％を確保する場合には、残り１０％を遮光層２８を含めた保持容量の領域として設計すればよい。そのためには、保持容量部４６の誘電体層４０の比誘電率εｒ、厚さｄ、面積Ｓによって保持容量Ｃｓの値が決定される（Ｃｓ＝εＳ／ｄ（ε＝εｒ・ε０、ε０は真空の誘電率））。
【００２６】
また、上述のように構成された表示基板１６と背面基板２０との間には、規定の間隔を保持しながら、予め定めた色に着色され、基板間の電界に応じて移動する電気泳動粒子３６が充填された分散媒３８が充填されている。なお、図１では、電気泳動粒子３６は一種類の場合を示すが、色及び帯電特性がそれぞれ異なる二種類以上の電気泳動粒子３６を含むようにしてもよい。また、分散媒は、白等の予め定めた色に着色されていてもよい。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態に係わる画像表示媒体１２における各画素の等価回路を示す図である。
【００２８】
上述のように構成された一対の基板は、図３に示す等価回路で表せる。すなわち、共通電極１８と画素電極２６によって画素容量Ｃｐを構成し、共通電極１８に共通電極電圧Ｖｃｏｍが印加される。
【００２９】
また、光伝導層２４が、光の照射によって抵抗が変化する画素抵抗Ｒｐとされ、画素抵抗Ｒｐには、画素容量Ｃｐの画素電極２６が接続されると共に、光伝導層用透明電極２２が接続されて該光伝導層用透明電極２２に光伝導層共通電圧Ｖａが印加される。
【００３０】
すなわち、光が照射された画素については、光伝導層共通電圧Ｖａが光伝導層２４を介して画素電極２６へ印加されることによって、基板間に電界が発生し、基板間の電界に応じて電気泳動粒子３６が移動する。
【００３１】
また、画素電極２６の一部、誘電体層４０、及び保持容量電極４４によって形成された保持容量部４６によって保持容量Ｃｓが構成され、保持容量電極４４に共通電極ライン４２に印加される保持容量用共通電圧Ｖｓが印加される。すなわち、保持容量Ｃｓには、光伝導層２４に光が照射された場合に、光伝導層用透明電極２２に印加される光伝導層共通電圧Ｖａが画素電極２６に印加され、共通電極ライン４２に結線された保持容量電極４４の保持容量用共通電圧Ｖｓとの電位差によって電荷が蓄積される。従って、保持容量Ｃｓについても画像情報に応じた電荷が蓄積され、印加電圧が一定時間保持される。この一定時間保持される電圧によって、画素への光照射が終了しても、電気泳動粒子３６には保持容量Ｃｓに電圧が印加され続けるため、応答速度の遅い電気泳動粒子３６の駆動時間を、保持容量がない場合に比べて長く確保される。
【００３２】
一方、駆動装置１４は、表示される画像に応じて、画像表示媒体１２の一対の基板間に印加する電圧を制御すると共に、電圧を印加する画素を光照射によって選択することにより、電気泳動粒子３６を泳動させ、表示基板１６または背面基板２０の何れか一方に引き付ける。
【００３３】
電圧印加部３２は、共通電極１８及び光伝導層用透明電極２２にそれぞれ電気的に接続されていると共に、制御部３０に接続されている。
【００３４】
光照射部３４は、制御部３０に接続されており、背面基板２０側から画像情報に基づいて、画像を表示する画素に対して光を照射することにより、光伝導層用透明電極２２に印加された電圧を光伝導層２４を介して画素電極２６へ印加する。
【００３５】
制御部３０は、例えば、コンピュータとして構成される。コンピュータは、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、不揮発性メモリ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）がバスを介して各々接続された構成であり、Ｉ／Ｏに電圧印加部３２が接続されると共に、光照射部３４が接続される。この場合、画像表示に必要な電圧の印加を電圧印加部３２に指示する処理をコンピュータに実行させるプログラムを、例えば不揮発性メモリに書き込んでおき、これをＣＰＵ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。また、画像表示装置１０に表示させる画像は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の各種記録媒体やネットワーク等の通信手段を介して取得して制御部３０に取り込んでもよい。
【００３６】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる画像表示装置１０の動作について説明する。図４は、光照射部３４の光照射、光伝導層用透明電極の共通電圧Ｖａ、及び保持容量電極の保持容量用共通電圧Ｖｓの一例を示す図である。なお、保持容量電極４４に印加する保持容量共通電圧Ｖｓ及び光伝導層用透明電極２２に印加する光伝導層共通電圧Ｖａは予め定めた電圧を印加するが、本実施の形態では、一例としてＧＮＤ（グランド）レベルに設定されているものとして説明する。
【００３７】
光伝導層用透明電極２２に光伝導層共通電圧Ｖａを印加するように電圧印加部３２を制御部３０が制御する。ここで、例えば、光伝導層用透明電極２２に光伝導層共通電圧＋Ｖａが印加されている期間に画像情報に応じて電気泳動粒子３６を移動させる画素に対して光を照射するように光照射部３４が制御部３０によって制御されると、その照射量に応じて光伝導層２４の抵抗値が変化し、光伝導層２４の画素抵抗Ｒｐを介して画素電極２６に光伝導層電圧＋Ｖａが印加される。従って、画素電極２６と共通電極１８間の画素容量Ｃｐが充電され、画素電極２６と共通電極１８間に電界が発生して電気泳動粒子３６が電界に応じて移動する。例えば、電気泳動粒子３６が正に帯電している場合には、表示基板１６側へ電気泳動粒子３６が移動して、表示基板１６側から電気泳動粒子３６の色が観察されることになる。
【００３８】
また、光伝導層２４を介して画素電極２６に光伝導層電圧＋Ｖａが印加されると、画素電極２６と保持容量電極４４間にも電界が発生して保持容量Ｃｓが充電される。これによって保持容量電極４４が電圧＋Ｖａとなる。
【００３９】
光照射が終了すると画素抵抗Ｒｐの値が大きくなって（オフ状態）、保持容量Ｃｓ及び画素養量Ｃｐに一定時間（画素抵抗Ｒｐの値による放電特性が主要因）電圧＋Ｖａが保持される。この保持容量Ｃｓによって、光照射が終了しても電気泳動粒子３６には電圧＋Ｖａが印加され続けるため、応答速度の遅い電気泳動粒子３６の駆動時間が確保される。
【００４０】
同様に、光伝導層用透明電極２２に光伝導層共通電圧−Ｖａを印加するように電圧印加部３２を制御部３０が制御し、光伝導層用透明電極２２に光伝導層共通電圧−Ｖａが印加されている期間に画像情報に応じて電気泳動粒子３６移動させる画素に対して光を照射するように光照射部３４が制御部３０によって制御されると、その照射量に応じて光伝導層２４の抵抗値が変化し、光伝導層２４の画素抵抗Ｒｐを介して画素電極２６に光伝導層電圧−Ｖａが印加される。従って、画素電極２６と共通電極１８間の画素容量Ｃｐが充電され、画素電極２６と共通電極１８間の電界に電界が発生して電気泳動粒子３６が電界に応じて移動する。例えば、電気泳動粒子３６が正に帯電している場合には、背面基板２０側へ電気泳動粒子３６が移動して、表示基板１６側からは電気泳動粒子３６の色が観察されなくなり、分散媒３８が着色されている場合には分散媒３８の色が観察されることになる。
【００４１】
また、同様に、光伝導層２４を介して画素電極２６に光伝導層電圧−Ｖａが印加されると、画素電極２６と保持容量電極４４間にも電界が発生して保持容量Ｃｓが充電される。この保持容量Ｃｓによって、光照射が終了しても電気泳動粒子３６には電圧が印加され続けるため、応答速度の遅い電気泳動粒子３６の駆動時間が確保される。
【００４２】
ここで、比較例として、特許文献１（特開２００８−１６４７３８号公報）の画像表示媒体について簡単に説明する。図５は、比較例の画像表示媒体の概略構成を示す図である。
【００４３】
図５に示すように、比較例の画像表示媒体５０は、透光基板５２と、その透光基板５２に対向配置された対向基板５４と、を有している。透光基板５２と対向基板５４との間には、帯電粒子５８を含む表示層５６が充填されている。
【００４４】
そして、透光基板５２には、対向基板５４に対向する側の面に、容量電極６０、絶縁膜６２、光導電体６４、データ電極６６、画素電極６８、及び保護膜７０が積層して形成されている。また、対向基板５４の透光基板５２に対向する側の略全面には、対向電極７２が積層して形成されている。
【００４５】
光導電体６４は、本実施の形態の光伝導層２４と同様に機能し、所定の波長の光が照射されると、低抵抗化し、所定の波長の光が照射されないとき、高い抵抗値を示す材料で構成された部材とされて、データ電極６６と画素電極６８よりも透光基板５２側において、データ電極６６と画素電極６８との両方に接続して配設されている。すなわち、光が照射されることによって、光導電体６４が低抵抗化し（光導電体６４がオンとなり）、データ電極６６と画素電極６８との間が電気的に導通する。一方、光の非照射時は、光導電体６４が元の抵抗値に戻り（光導電体６４がオフとなり）、データ電極６６と画素電極６８との間が電気的に非導通となる。従って、光導電体６４は、データ電極６６と画素電極６８との間において、スイッチとして機能して、光導電体６４がオンの画素に対して画素電極６８にデータ信号が供給されるようになっている。
【００４６】
比較例の画像表示媒体５０では、光導電体６４をオンにしなくてもデータ電極６６に印加される電圧によって対向電極７２とデータ電極６６間の電位によって電気泳動粒子が反応してしまう恐れがあるため、本実施の形態の画像表示媒体１２のように、光伝導層用透明電極２２と画素電極２６間に光伝導層２４を設ける構成の方が好ましい。
【００４７】
しかしながら、比較例の画像表示媒体５０も本実施の形態に係わる画像表示媒体１２の保持容量部４６に類似する容量電極６０を備えているが、比較例の画像表示媒体５０では、光導電体６４の光照射側（透明基板５２側）に容量電極６０が設けられているため、光導電体６４へ光を照射したときに容量電極６０によって遮光されてしまうので、本実施の形態のように、光伝導層用透明電極２２と画素電極２６間に光伝導層２４を設ける構成する場合には、容量電極６０によって光伝導層２４へ照射される光が遮光されてしまい、光照射面積を十分に確保できなくなってしまい、画素電極６８および容量電極６０の電圧印加面積が減少してしまう。
【００４８】
本実施の形態では、保持容量部４６が光伝導層２４の光照射側と反対側に積層して形成しているため、画素電極２６の電圧印加面積を大きくとれると共に、かつ光伝導層２４から保持容量電極４４への接続面積も大きくとれる。これによって、比較例よりも保持容量への充放電時間が短縮され、書き込み時間の高速化すなわち表示速度の高速化が図れる。
【００４９】
また、本実施の形態に係わる画像表示媒体１２では、画素部の電極の層構造において、画素電極２６下の段差構造が回避されるため、共通電極１８との間隔が均一に確保される。従って、電気泳動粒子に印加する電圧も均一化される。
【００５０】
さらには、上述のように光伝導層２４の受光面積を大きくとれるため、照射光からの露光量（強度と時間）が低減される。或いは、同等の光量であれば高速化が図れる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態では、光伝導層２４によって画素への電圧印加の選択を行うが、光伝導層２４の材料としては、光の照射によって電気的特性が変化するものであればよく、光電変換等で用いる各種材料を適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０    画像表示装置
１２    画像表示媒体
１４    駆動装置
１６    表示基板
１８    共通電極
２０    背面基板
２２    光伝導層用透明電極
２４    光伝導層
２６    画素電極
２８    遮光層
３０    制御部
３２    電圧印加部
３４    光照射部
４０    誘電体層
４２    共通電極ライン
４４    保持容量電極
【図１】
2014016424.tif 000003
【図２】
2014016424.tif 000004
【図３】
2014016424.tif 000005
【図４】
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【図５】
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