(57)【要約】【課題】電源に負担をかけずに、安定した画像が得られる画像表示装置及び画像形成方法を提供する。【解決手段】１行あたりの電圧印加時間を１msecとして、同じ画像データに基づいて１行ごとの列データに応じた電界を１行ごとに発生させて粒子を１行ごとに駆動させる動作を１フレーム分行う電圧の印加処理を複数回繰り返すように制御した。この場合、表示基板２０の表示面には、最初輪郭のぼやけた１フレーム分の画像が表示され、電圧の印加処理が繰り返される毎に１フレーム分の画像が徐々に明瞭となっていく。  このように、電圧の印加時間を短くして複数回同じ画像データに基づく電圧の印加処理を行うことにより、３回の繰り返しにて十分なコントラストを得ることができる。これは、同じ電圧の繰り返し印加により、粒子の移動が促されるためと考えられる。【選択図】図５
2006301665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置され、かつ、少なくとも一方の基板が画像表示領域を形成する一対の基板と、
前記一対の基板の各々に設けられ、前記画像表示領域において互いに対向するように配置された複数の電極と、
前記一対の基板間に封入されると共に、対向する電極間に生じた所定の電位差に応じて前記一対の基板のいずれか一方側に移動する着色粒子群と、
画像表示領域に表示する１フレームの画像情報に基づいて電圧を印加して前記複数の電極に所定の電位差を生じさせる際に、前記複数の電極に対して同一の１フレームの画像情報に基づく電圧の印加を複数回繰り返して行なう表示制御手段と、
を備えた画像表示装置。
【請求項２】
対向して配置され、かつ、少なくとも一方の基板が画像表示領域を形成する一対の基板の各々に設けられた複数の電極のうち、画像情報に応じた位置の対向する電極間に所定の電位差を生じさせて前記対向する電極間に電界を形成し、この電界に応じて前記一対の基板間に封入された粒子を前記一対の基板のいずれか一方側に移動させて、一方側の前記基板を介して見える粒子の色により画像を形成する画像形成方法であって、
前記画像表示領域に表示する１フレームの画像情報に基づいて、該画像情報に応じた位置の対向する電極間に所定の電位差を生じさせて前記対向する電極間に前記電界を形成する際に、前記画像情報に応じた位置の対向する電極間に対して同一の１フレームの画像情報に基づく電圧の印加を複数回繰り返して行うことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及び画像形成方法に係り、特に、対向配置された一対の基板間に、電界により移動する着色粒子が封入され、この着色粒子の付着する位置により画像表示を行う画像表示装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、繰返し書換え可能なシート状の表示媒体として、Ｔｗｉｓｔｉｇ  Ｂａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ（２色塗分け粒子回転表示媒体）、電気泳動式表示媒体、磁気泳動式表示媒体、サーマルリライタブル表示媒体、メモリ性を有する液晶などが提案されている。
【０００３】
これら繰返し書換え可能な表示媒体のうち、サーマルリライタブル表示媒体や、メモリ性を有する液晶などは、画像のメモリ性に優れているという特徴を有している。
【０００４】
また、電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体は、電界あるいは磁界によって移動可能な着色粒子を白色液体中に分散させ、着色粒子の色と白色液体の色とで画像を形成するものである。例えば、画像部は着色粒子を表示面に付着させて着色粒子の色を表示し、非画像部では着色粒子を表示面から除去して、白色液体による白を表示する。電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体では、着色粒子の移動は電界あるいは磁界の作用がないと起こらないため、表示のメモリ性を有する。
【０００５】
また、Ｔｗｉｓｔｉｇ  Ｂａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｙは、半面を白に、残りの反面を黒に塗分けた球状粒子を電界の作用によって反転駆動させ、例えば、画像部は黒面を表示面側に、非画像部では白面を表示面側にするように電界を作用させて表示を行うものである。
【０００６】
これによれば、電界の作用がない限り粒子は反転駆動を起こさないため、表示のメモリ性を有する。また表示媒体の内部は、粒子周囲のキャビテイにのみオイルが存在するが、ほとんど固体状態であるため、表示媒体のシート化なども比較的容易である。
【０００７】
しかしながら、サーマルリライタブル表示媒体や、メモリ性を有する液晶などは、表示面を紙のように十分な白表示とすることができず、画像を表示した場合に画像部と非画像部のコントラストが小さいため、鮮明な表示を行うことが困難である。
【０００８】
また、電気泳動および磁気泳動を利用した表示媒体では、白色液体による白表示性は優れるものの、着色粒子の色を表示する場合は、着色粒子同士の隙間に白色液体が入り込むため、表示濃度が低下してしまう。したがって、画像部と非画像部のコントラストが小さくなり、鮮明な表示を得ることが困難である。
【０００９】
さらに、これらの表示媒体の中には白色液体が封入されているため、表示媒体を画像表示装置から取り外して紙のようにラフに取り扱った場合、白色液体が表示媒体から漏出するおそれがある。
【００１０】
Ｔｗｉｓｔｉｇ  Ｂａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｙでは、白く塗分けられた半球面を表示側に完全に揃えた場合でも、球と球の隙間に入り込んだ光線は反射されず内部でロスしてしまうため、原理的に１００％の白色表示はできない。また、キャビティ部における光吸収や光散乱の影響もあるため、白表示が灰色がかってしまう。さらに粒子の反転を完全に行うことが難しく、これによってもコントラストの低下を招いてしまい、結果的に鮮明な表示を得ることが困難である。さらに、粒子サイズは画素サイズよりも小さいサイズであることが要求されるため、高解像度表示のためには色が塗り分けられた微細な粒子を製造しなければならず、高度な製造技術を要するという問題もある。
【００１１】
そのため、上記のような問題点を解決するための新規な表示媒体として、トナー（粒子）を用いた表示媒体が幾つか提案されている（非特許文献１参照）。
【００１２】
これらの表示媒体は、透明な表示基板と、これと微小間隙をもって対向する背面基板との間に、色および帯電特性が異なる２種類の粒子群（トナー）を封入した構成となっており、これらの基板間に画像情報に応じて電界を印加することにより、表示基板に任意の色の粒子を付着させて、画像表示を行うものである。
【００１３】
この粒子群を用いた粒子表示媒体によれば、電界が作用しない限り粒子群は移動しないため、表示のメモリ性を有し、また画像表示媒体が全て固体で構成されているため、液漏れの問題も発生しない。そして、白と黒の表示を原理的に１００％切り替えることができるため、コントラストの高い鮮明な画像表示を行うことが可能である。さらに、隠蔽性の高い粒子を使用することによって、高い表示コントラストの２色画像（例えば白黒画像）を表示することができる。なお、以下では粒子群を用いた表示媒体を、単に画像表示媒体と称する。
【非特許文献１】Ｊａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ，'９９論文集，ｐ２４９‐ｐ２５２、Ｊａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ，'９９  ｆａｌｌ予稿集，ｐ１０‐ｐ１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した画像表示媒体を用いた画像表示装置において、その画質は、粒子の移動状態により決定され、安定に、かつ、瞬時に粒子を移動させることが画質を向上させるための大きな要素となっている。
【００１５】
安定に、かつ、瞬時に粒子を移動させるためには、粒子の帯電量、粒子と基板の付着力、及び空間に加わる電界の３つの要因を制御する必要がある。しかしながら、これら３つの要因のうち、粒子の帯電量は粒子を構成する材料によって決定され、粒子と基板の付着力は、粒子を構成する材料と基板を構成する材料との電気的な性質によって決定されるものであるため、一旦製作した画像表示媒体において粒子の帯電量、及び、粒子と基板の付着力を調整することは難しい。そのため、安定に、かつ、瞬時に粒子を移動させるための調整が難しいという問題がある。
【００１６】
また、画像表示媒体を用いた画像表示装置では、反射型表示の高コントラストの画像が得られるが、画像形成時の電圧の印加により粒子が良好に移動するしないの違いによって、すなわち、粒子の移動状態に大きく左右される不安定な画像表示となってしまうという問題がある。液晶を利用した画像表示装置では、常時電界を加えるため、補正を容易に行うことができるが粒子の付着によって画像を表示させる画像表示媒体を用いた画像表示装置では、電界付与時間内に安定した画像出力が行えるように構成しなければならないという規制がある。また、粒子を移動させて画像を表示するため、液晶を利用した画像表示装置等の他の画像表示装置に比較して画像表示速度が遅いと言う問題もある。
【００１７】
以上のことから本発明は、電源に負担をかけずに、安定した画像が得られる画像表示装置を提供することを目的とする。また、電源に負担をかけずに、安定した画像を形成できる画像形成方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明の画像表示装置は、対向して配置され、かつ、少なくとも一方の基板が画像表示領域を形成する一対の基板と、前記一対の基板の各々に設けられ、前記画像表示領域において互いに対向するように配置された複数の電極と、前記一対の基板間に封入されると共に、対向する電極間に生じた所定の電位差に応じて前記一対の基板のいずれか一方側に移動する着色粒子群と、画像表示領域に表示する１フレームの画像情報に基づいて電圧を印加して前記複数の電極に所定の電位差を生じさせる際に、前記複数の電極に対して同一の１フレームの画像情報に基づく電圧の印加を複数回繰り返して行なう表示制御手段と、を備えている。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、対向して配置され、かつ、少なくとも一方の基板が画像表示領域を形成する一対の基板の各々に設けられた複数の電極のうち、画像情報に応じた位置の対向する電極間に所定の電位差を生じさせて前記対向する電極間に電界を形成し、この電界に応じて前記一対の基板間に封入された粒子を前記一対の基板のいずれか一方側に移動させて、一方側の前記基板を介して見える粒子の色により画像を形成する画像形成方法であって、前記画像表示領域に表示する１フレームの画像情報に基づいて、該画像情報に応じた位置の対向する電極間に所定の電位差を生じさせて前記対向する電極間に前記電界を形成する際に、前記画像情報に応じた位置の対向する電極間に対して同一の１フレームの画像情報に基づく電圧の印加を複数回繰り返して行うことを特徴とする。
【００２０】
電圧の印加により、粒子が移動して画像が表示されるが、粒子が基板に完全に移動するのまでには所定の時間がかかる。この時間は、基板間に形成される電界の強さに依存するが、電界の強さは電位差に依存し、電位差をあまれり大きくすると、電源に負担がかかり好ましくない。そのため、本発明では、表示制御手段が、画像表示領域に表示する１フレームの画像情報に基づいて電圧を印加して前記複数の電極に所定の電位差を生じさせる際に、前記複数の電極に対して同一の１フレームの画像情報に基づく電圧の印加を複数回繰り返して行なうようにしている。
【００２１】
すなわち、本発明では、一回の電圧の印加で着色粒子が完全に基板側に移動していなくても表示制御手段が繰り返し電圧を印加するように制御することで、着色粒子を完全に基板側に移動させるようにしている。この際、基板の画像表示領域には、当初、コントラストが不充分な輪郭がぼやけた１フレームの画像が現れ、徐々にコントラストが高くなり、輪郭が明瞭になるように画像が表示されることとなる。そのため、輪郭がぼやけた画像状態でも見ている人にある程度どのような画像かを認識させることができるので、画像を見ている者に速く画像を認知させることができる。これは、例えば、本発明の画像表示装置を広告用の看板などに使用した場合に、高い効果を発揮する。
【００２２】
また、同一の１フレームの画像情報に基づく電圧の印加を複数回繰り返して行なうことにより、高い電圧を印加せずとも、１フレームの画像を表示するために必要な時間が短くなる。これは明確ではないが、電圧を印加すると、電極のエッジ部分に対応する領域には、エッジ以外の領域と比較して強い電界が生じ、このような強い電界を何度も繰り返し印加した方が、長時間電圧を印加する、または、高い電圧を印加する場合に比較して粒子の移動を促す作用が大きいためと考えられる。したがって、本発明によれば、短時間の電圧印加時間で安定した画像が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、電源に負担をかけずに、安定した画像が得られる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の画像表示媒体及び画像表示装置を適用した実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２５】
本実施の形態に係る画像表示装置は、図１に示すように、画像表示部１０、及び、画像表示部１０に画像を形成するための電圧制御部１２から構成されている。
【００２６】
画像表示部１０は、図２に示すように、画像表示面を形成する透明な表示基板２０と背面基板２３との間に、表示側電極２２、スペーサ２６、背面側電極２５が順に形成された構成である。なお、表示側電極２２と背面側電極２５との表面には夫々透明な表面コート層２８が形成されている。
【００２７】
なお、画像表示装置は本発明の画像表示装置に相当し、画像表示部１０は本発明の画像表示媒体に相当し、画像表示部１０を構成する表示基板２０と背面基板２３は本発明の一対の基板に相当し、表示側電極２２と背面側電極２５は本発明の複数の電極に相当し、電圧制御部１２は本発明の表示制御手段に相当する。
【００２８】
表示基板２０は、透明なＩＴＯ付き７０５９ガラス基板より構成されており、表示基板２０に形成された表示側電極２２は、平行に配列された複数のライン状のＩＴＯ電極より構成されている。なお、表示基板２０として、透明電極ＩＴＯ付きのガラス基板の代わりに透明フィルムやフレキシブル基板ＦＰＣを使用することもできる。
【００２９】
また、背面基板２３は、プリント配線基板から構成されている。プリント配線基板は、電界供給の最も凡用性の高い部材であり、胴箔のエッチングによって任意の形状に作成できるだけでなく、エポキシ樹脂の積層化を行って電極へ配線ができるので、好適である。
【００３０】
勿論、本発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、誘電体や、電子写真に用いられる光導電性材料を用いた感光体などのように、一旦電荷を蓄えて保持する部材等、基板電界を発生する機能を有する部材であれば、適用できる。
【００３１】
また、表示基板２０と背面基板２３との間には、第１の粒子４０と第２の粒子４２の２種類の粒子が封入されている。第１の粒子４０としては、例えば、白色の粒子でイソブチルトリメトキシシランで処理したチタニアの微粉末を重量比１００対０．１の割合で撹拌混合した体積平均粒径２０μmの酸化チタン含有ポリメチルメタクリレートの白色球状粒子４０を用いることができる。
【００３２】
また、第２の粒子４２としては、例えば、黒色の粒子でアミノプロピルトリメトキシシランでシリカ（日本アロエジル社製Ａ−１３０）を処理して得られた微粉末を重量比１００対０．２の割合で撹拌混合した体積平均粒径２０μmのカーボン含有架橋ポリメタクリレートの黒色球状粉末（以下、黒色球状粒子４２と称す。）を用いることができる。なお、第１の粒子４０及び第２の粒子４２は本発明の着色粒子に相当する。
【００３３】
表示側電極２２と背面側電極２５は、夫々ライン状の電極を並列配置した構成であり、図１に示すように、互いに延在する向きが直交する単純マトリックス構造とされている。
【００３４】
これら表示側電極２２と背面側電極２５は、それぞれ電圧制御部１２と接続されており、電圧制御部１２の配線との接続は、例えば、導電性粒子が埋め込まれた異方性導電性シートとの熱圧着によって行うことができる。なお、表示基板２０が、大画面で個々の画素が大きい場合には、基板に直接半だ付けや、例えば、ドータイト（商品名；藤倉化成社製）等の導電性ペーストの塗布によって表示基板２０の表示側電極２２と電圧制御部１２の配線とを電気的に接続して導通を図るように構成できる。
【００３５】
図１に示すように、電圧制御部１２は、電界発生装置３０、シーケンサ３２、及びコントローラ（ロジックＩＣ）１９とから構成され、電界発生装置３０は、電源３４、波形発生装置３６、増幅装置（図示せず）、及びリレー（図示せず）或いはトランジスタ回路（図示せず）とから構成されている。なお、リレー（図示せず）はオン信号によって接続された全ての電極を短絡させる。また、波形発生装置３６は外部から入力されるトリガオン信号によって決められた波形を発生する。
【００３６】
本実施の形態の画像表示装置は、電界発生装置３０によって各電極に電位を発生させ、シーケンサ３２によって電極の電位を制御して、表示基板２０および背面基板２３のうちの一方に形成された電極には、画像情報に応じた電界を面内同時に付与し、他方に形成された電極には、１行単位で粒子が駆動できる電界を付  与する。
【００３７】
ここで、電圧制御部１２による表示側電極２２及び背面側電極２５に対する電圧のかけ方について説明する。行電極と列電極との間の電位差と、表示面の反射率との関係を図３に示す。図３に示すように、高い正の電界を付与すると、黒色球状粒子４２が表示基板２０に移動し、表示基板２０の表示面の反射率が減少して黒表示となる。高い負の電界を付与すると、白色球状粒子４０が表示基板２０に移動し、表示基板２０の表示面の反射率が増加して白表示となる。なお、帯電極性が異なる粒子であれば同様な作用が生じるので、粒子の色を白と黒以外の他の組合わせとすることにより、任意の色の表示を行うことができる。
【００３８】
このように、粒子の移動は、行電極と列電極との間にある所定の電位差が生じる場合に発生する。電圧制御部１２は、表示側電極２２と背面側電極２５との間で電圧所定の電位差が生じるように、表示側電極２２及び背面側電極２５に夫々電圧を印加する。
【００３９】
また、本実施の形態の画像表示部は、単純マトリックス構造としているが、このような単純マトリックス構造の画像表示部１０に画像を形成するには、１行ごとの列データに応じた電界を１行ごとに発生させて粒子を１行ごとに駆動させる動作を１フレーム分行うことによりなされる。この場合、表示基板２０の表示面には、１行ずつ明瞭な画像が表示されていく。
【００４０】
本実施の形態の画像表示部に対してこのような方法で画像を形成した場合、十分なコントラストが得られる良好な画像が形成されるまでに、図４に示すように、１０msec程度かかる。
【００４１】
本実施の形態では、１行あたりの電圧印加時間を１msecとして、同じ画像データに基づいて１行ごとの列データに応じた電界を１行ごとに発生させて粒子を１行ごとに駆動させる動作を１フレーム分行う電圧の印加処理を複数回繰り返すように制御した。この場合、表示基板２０の表示面には、最初輪郭のぼやけた１フレーム分の画像が表示され、電圧の印加処理が繰り返される毎に１フレーム分の画像が徐々に明瞭となっていく。
【００４２】
このように、電圧の印加時間を短くして複数回同じ画像データに基づく電圧の印加処理を行うことにより、図５に示すように、３回の繰り返しにて十分なコントラストを得ることができる。これは、同じ電圧の繰り返し印加により、粒子の移動が促されるためと考えられる。
【００４３】
このように、本実施の形態は、電圧を制御する表示制御手段としての電圧制御部１２による印加電圧の制御によって粒子移動のために空間に加えられる電界を変化させる構成であり、短時間の電圧印加時間で安定した画像が得られる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、ライン状電極を直交となるように配置した単純マトリックス構造の画像表示部１０に本発明を適用した場合について説明したが、例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、画素電極を２次元配置してなるアクティブマトリックス構造の画像表示部１０に、本発明を適用することも可能である。
【００４５】
なお、以上説明した実施の形態では、画像表示装置の画像表示部１０が、表示基板２０と背面基板２３との２枚の基板を備える構成である場合について説明したが、本発明は一対の基板を含む画像表示部１０であればよく、３枚の基板を対向配置した２層構造の画像表示部や、４枚の基板を対向配置した３層構造の画像表示部等のように多層構造の画像表示部についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した画像表示装置の画像表示部の概略構成を示す断面図である。
【図３】行電極と列電極との間の電位差と表示面の反射率との関係を示すグラフ及び、粒子の付着状態を説明する説明図である。
【図４】電圧を印加する時間（駆動時間）と画像のコントラストとの関係を示すグラフである。
【図５】短時間で繰り返し同じ電圧を印加した場合の繰り返し回数と画像のコントラストとの関係を示すグラフである。
【図６】図６（Ａ）はアクティブマトリックス構造の画像表示部の電極は一途であり、図６（Ｂ）はアクティブマトリックス構造の画像表示部の構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 画像表示部
１２ 電圧制御部
２０ 表示基板
２２ 表示側電極
２３ 背面基板
２５ 背面側電極
２６ スペーサ
２８ 表面コート層
３０ 電界発生装置
３２ シーケンサ
３４ 電源
３６ 波形発生装置
４０ 第１の粒子（白色球状粒子）
４２ 第２の粒子（黒色球状粒子）
【図１】
2006301665.tif 000003
【図２】
2006301665.tif 000004
【図３】
2006301665.tif 000005
【図４】
2006301665.tif 000006
【図５】
2006301665.tif 000007
【図６】
2006301665.tif 000008