(57)【要約】少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に色および帯電特性の異なる２種類以上の粒子群あるいは粉流体を封入し、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群あるいは粉流体に電界を与えて、前記粒子あるいは粉流体を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、画像表示板に駆動信号を送るためのチップを基板内に設ける（第１発明）、あるいは、前記２枚の基板を透明基板から構成するとともに、前記電極対を透明電極から構成する（第２発明）。
2004006006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に色および帯電特性の異なる２種類以上の粒子群を封入し、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群に電界を与えて、前記粒子を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、画像表示板に駆動信号を送るためのチップを基板内に設けることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入し、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粉流体に電界を与えて、前記粉流体を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、画像表示用の駆動信号を送るためのチップを基板内に設けることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に色および帯電特性の異なる２種類以上の粒子群を封入し、前記基板の双方に設けた電極からなる電極対から前記粒子群に電界を与えて、前記粒子を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、前記２枚の基板を透明基板から構成するとともに、前記電極対を透明電極から構成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
粒子の色を白色及び黒色とし、画像表示板の両面にモノクロ表示を行う請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
粒子の色を白色及び黒色とし、一方の基板上にカラーフィルタを配置することで、画像表示板の一方の面にモノクロ表示を行うとともに他方のカラーフィルタを配置した面にカラー表示を行う請求項３記載の画像表示装置。
【請求項６】
画像の１画素を構成する３つの画像表示素子の粒子の色を、それぞれ、黒色と赤色、黒色と緑色、黒色と青色とし、画像表示板の両面にカラー表示を行う請求項３記載の画像表示装置。
【請求項７】
少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入し、前記基板の双方に設けた電極からなる電極対から前記粉流体に電界を与えて、前記粉流体を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、前記２枚の基板を透明基板から構成するとともに、前記電極対を透明電極から構成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
粉流体の色を白色及び黒色とし、画像表示板の両面にモノクロ表示を行う請求項７記載の画像表示装置。
【請求項９】
粉流体の色を白色及び黒色とし、一方の基板上にカラーフィルタを配置することで、画像表示板の一方の面にモノクロ表示を行うとともに他方のカラーフィルタを配置した面にカラー表示を行う請求項７記載の画像表示装置。
【請求項１０】
画像の１画素を構成する３つの画像表示素子の粉流体の色を、それぞれ、黒色と赤色、黒色と緑色、黒色と青色とし、画像表示板の両面にカラー表示を行う請求項７記載の画像表示装置。
【請求項１１】
粒子の平均粒子径が０．１〜５０μｍである請求項１及び３〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
キャリヤ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５〜１５０μＣ／ｍ２である請求項１、３〜６及び１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
粒子が、その表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶ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より大きい粒子である請求項１、３〜６、１１及び１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上である請求項２及び７〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものである請求項２、７〜１０及び１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
Ｖ１０／Ｖ５＞０．８
なお、Ｖ５は最大浮遊時から５分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３）を示す。
【請求項１６】
粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径ｄ（０．５）が０．１〜２０μｍである請求項２、７〜１０及び１４、１５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】    本発明は、クーロン力などを利用した粒子群あるいは粉流体の移動に伴い、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し、特に、小型化、狭額縁化を実現した画像表示板を具備する画像表示装置（第１発明）、および、両面での表示が可能であり、薄型の画像表示板を具備する画像表示装置（第２発明）に関するものである。
【背景技術】  従来より、液晶（ＬＣＤ）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、サーマル方式、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、ＬＣＤ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、電子ペー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。マイクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプセルレベルにし、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（例えば、趙  国来、外３名、“新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３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く、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種類以上の粒子群を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子群に電界を与えて、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、あるいは、少なくとも一方が透明な対向する基板間に、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入し、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、クーロン力などにより粉流体を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。
これらの画像表示装置では、基板に設けた電極からなる電極対に電界を発生させるために、電極対に駆動信号を送る必要がある。そのため、駆動信号を送るためのチップを基板近傍に設ける必要がある。すなわち、図１１にその一例を示すように、複数の表示電極５１を設けた透明基板５２の端部にチップ（図示せず）を搭載するためのＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）５３を設けるとともに、表示電極５１とは直交する複数の対向電極５４を設けた対向基板５５の端部にＴＣＰ５６を設け、ＴＣＰ５３、５６に設けたチップにより駆動信号の制御を行っている。
そのため、この画像表示装置では、図１１に示すように表示電極５１と対向電極５４とが対向するように透明基板５２と対向基板５５とを重ね合わせて画像表示板を構成する際、画像の表示には寄与しないＴＣＰ５３、５６の部分だけ額縁部分をとらなければならず、近年この様な画像表示装置に要望の高い小型化、狭額縁化を達成できない問題があった（第１発明の課題）。
また、これらの画像表示装置では、乾式で応答性能が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れた画像表示を行うことができるが、構造上裏面に画像表示をすることができなかった。そのため、近年画像表示装置を高機能化する点で要望の高い、画像表示板の両面に画像表示ができる画像表示装置を得ることができない問題があった（第２発明の課題）。
【発明の開示】
本発明の第１発明の目的は上述した課題を解消して、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、さらに画像表示板の小型化、狭額縁化を達成することができる画像表示装置を提供しようとするものである。
また、本発明の第２発明の目的は上述した課題を解消して、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、両面において画像表示ができる画像表示板を備える画像表示装置を提供しようとするものである。
本発明の第１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種類以上の粒子群を封入し、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群に電界を与えて、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、画像表示板に駆動信号を送るためのチップを基板内に設けることを特徴とするものである。
また、本発明の第１発明の第２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、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入し、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粉流体に電界を与えて、クーロン力などにより粉流体を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、画像表示用の駆動信号を送るためのチップを基板内に設けることを特徴とするものである。
本発明の第１発明の第１実施例及び第２実施例に係る発明では、画像表示板がバックライトを利用しない構造のため、基板内に画像表示板に駆動信号を送るためのチップを設けることができる。そのため、従来の画像表示板の画像表示部分からはみ出して設ける必要のあったＴＣＰをなくすことができ、画像表示板の小型化、狭額縁化を達成することができる。
なお、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粒子群としては、粒子の平均粒子径が０．１〜５０μｍであることが好ましい。また、粒子の帯電量について、キャリヤ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５〜１５０μＣ／ｍ２であることが好ましい。さらに、粒子が、その表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶ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より大きい粒子であることが好ましい。
また、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ける粉流体としては、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましい。また、粉流体の見かけ体積の時間変化が、Ｖ１０／Ｖ５＞０．８であることが好ましい（なお、Ｖ５は最大浮遊時から５分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３）を示す）。さらに、粉流体の平均粒子径ｄ（０．５）が０．１〜２０μｍであることが好ましい。
次に、本発明の第２発明の第１実施例に係る画像表示装置は、透明な対向する２枚の基板の間に色および帯電特性の異なる２種類以上の粒子群を封入し、前記基板の双方に設けた電極からなる電極対から前記粒子群に電界を与えて、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、前記対向する２枚の基板を透明基板から構成するとともに、前記電極対を透明電極から構成することを特徴とするものである。
また、本発明の第２発明の第２実施例に係る画像表示装置は、透明な対向する２枚の基板間に、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入し、前記基板の双方に設けた電極からなる電極対から前記粉流体に電界を与えて、クーロン力などにより粉流体を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、前記対向する２枚の基板を透明基板から構成するとともに、前記電極対を透明電極から構成することを特徴とするものである。
本発明の第２発明の第１実施例及び第２実施例に係る発明では、画像表示板のすべての基板及び電極を透明基板及び透明電極から構成することで、表面のみならず裏面にも画像を表示することができる。これにより、超薄型の画面表示板が実現し、またそれぞれの面に異なる機能（例えば片側モノクロ、片側カラーなど）を付与することも可能となり、画像表示装置の高機能化を実現することができる。
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において、表面と裏面に異なる機能を付与する場合の好適な構成としては、粒子群あるいは粉流体の色を白色及び黒色とし、画像表示板の両面にモノクロ表示を行うこと、粒子群あるいは粉流体の色を白色及び黒色とし、一方の基板上にカラーフィルタを配置することで、画像表示板の一方の面にモノクロ表示を行うとともに他方のカラーフィルタを配置した面にカラー表示を行うこと、および、画像の１画素を構成する３つの画像表示素子の粒子群あるいは粉流体の色を、それぞれ、黒色と赤色、黒色と緑色、黒色と青色とし、画像表示板の両面にカラー表示を行うことがある。
なお、本発明の第２発明の第１実施例に係る画像表示装置における粒子群としては、粒子の平均粒子径が０．１〜５０μｍであることが好ましい。また、粒子の帯電量について、キャリヤ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５〜１５０μＣ／ｍ２であることが好ましい。さらに、粒子が、その表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶ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より大きい粒子であることが好ましい。
また、本発明の第２発明の第２実施例に係る画像表示装置における粉流体としては、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましい。また、粉流体の見かけ体積の時間変化が、Ｖ１０／Ｖ５＞０．８であることが好ましい（なお、Ｖ５は最大浮遊時から５分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３）を示す）。さらに、粉流体の平均粒子径ｄ（０．５）が０．１〜２０μｍであることが好ましい。
本発明の第１発明及び第２発明のそれぞれ第２実施例における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に移動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、液体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。
すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の画像表示装置で固体状物質を分散質とするものである。
【図面の簡単な説明】  図１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の画像表示装置を構成する画像表示板の画像表示素子における一例の構成とその表示駆動原理を示す図である。
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の画像表示装置を構成する画像表示板の画像表示素子における他の例の構成を示す図である。
図３は、本発明の第１発明に係る画像表示装置を構成する画像表示板におけるチップの基板背面への実装の一例を説明するための図である。
図４は、本発明の第１発明に係る画像表示装置を構成する画像表示板におけるチップの基板背面への実装の他の例を説明するための図である。
図５は、図４に示す例において対向基板、対向電極、チップの関係を説明するための図である。
図６は、図４に示す例においてチップを対向基板に実装した状態を示す図である。
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第２発明に係る画像表示装置における画像表示板の表示の一例を示す図である。
図８は、本発明の第２発明に係る画像表示装置における片面にカラー表示片面にモノクロ表示を行う画像表示板の一例の構成を示す図である。
図９は、本発明の第２発明に係る画像表示装置における両面にカラー表示を行う画像表示板の一例の構成を示す図である。
図１０は、本発明の第１発明及び第２発明の第１実施例に係る画像表示装置に用いる粒子の表面電位の測定要領を示す図である。
図１１は、従来の画像表示装置を構成する画像表示板の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  まず、本発明の第１発明及び第２発明に共通する画像表示装置の構成について説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示装置を構成する画像表示板の画像表示素子における一例の構成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、４は対向電極、５は負帯電性粒子、６は正帯電性粒子、７は隔壁、８は絶縁体である。
図１（ａ）に示す例では、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。この状態のものに、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側に飛翔移動し、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、電位を切り換えて、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１ｍｓｅｃ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２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明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他の例とその表示駆動原理を示す図である。
図２（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。この状態のものに、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２（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、電位を切り換えて、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２（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５の色に見える。
図２に示す例では、図１（ａ）〜（ｃ）に示した例とは異なり、透明基板１に表示電極３を設けるとともに、対向基板２に対向電極４を設けている。図２に示す例では、表示電極３として透明な電極が必要である。これに対し、図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、表示電極３として不透明な電極を使用できるので、銅、アルミニウム等の安価で、かつ抵抗の低い金属電極が使用できるので有利であるなお、図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）に示す例では、負帯電性粒子５と正帯電性粒子６とを利用した第１発明及び第２発明のそれぞれ第１実施例に係る例を示したが、負帯電性粒子５を負帯電性粉流体とし、正帯電性粒子６を正帯電性粉流体とすることで、粉流体を利用した第１発明及び第２発明のそれぞれ第２実施例に係る例でも、全く同様である。
次に、本発明の第１発明及び第２発明に係る画像表示装置のそれぞれの特徴について順に説明する。なお、以下の例でも、粒子を例にとって説明しているが粉流体でも全く同様であることはいうまでもない。
上述した構成の本発明の画像表示装置のうち第１発明の最大の特徴は、画像表示板に駆動信号を送るチップを対向基板２内に設けること、すなわち、チップを対向基板２の表示電極３と対向電極４を設けた側と反対側の表面（図１の例）、あるいは、チップを対向基板２の対向電極４を設けた例と反対側の表面（図２の例）、に設ける点である。
図１（ａ）〜（ｃ）に示す構成の画像表示板では、図３に示すように、透明基板１と各画像表示素子毎に中心の表示電極３とそれを取り囲む対向電極４とを有する対向基板２とを準備し、対向基板２の表示電極３と対向電極４とを設けた側と反対側の表面に、画像表示板に駆動信号を送るチップ１１を設ける。表示電極３と対向電極４とは、各画像表示素子毎にチップ１１の設けられた面に形成した回路（ここでは図示せず）によってチップ１１と接続されている。そして、透明基板１と対向基板２とを重ね合わせてパネル化して本発明の画像表示装置に用いる画像表示板を構成することで、従来は図１１に示すように透明基板１と対向基板４のそれぞれの端部に必要であったＴＣＰをなくすことができる。その結果、画像表示板の小型化、狭額縁化を達成することができる。
また、図２（ａ）〜（ｃ）に示す構成の画像表示板では、図４に示すように、複数の透明な表示電極３を設けるとともに、その端部にチップ１１を搭載するためのＴＣＰ１２を設けた透明基板１と、表示電極３とは直交するように複数の対向電極４を設けた対向基板２とを準備し、対向基板２の表示電極３と対向電極４とを設けた側と反対側の表面に、画像表示板に駆動信号を送るチップ１１を設ける。対向電極４は、各画像表示素子毎にチップ１１の設けられた面に形成した回路（ここでは図示せず）によってチップ１１と接続されている。そして、表示電極３と対向電極４とが対向するように透明基板１と対向基板２とを重ね合わせてパネル化して本発明の画像表示装置に用いる画像表示板を構成することで、従来必要であった対向電極４のＴＣＰをなくすことができる。その結果、図３に示す例には劣るが、従来例と比較すると、画像表示板の小型化、狭額縁化を達成することができる。
また、図５に図４に示す例における対向基板２、対向電極４、チップ１１の関係を示すとともに、図６にチップ１１を対向基板２に実装した状態を示す。なお、図５及び図６において、２１は、各対向電極４とチップ１１とを接続するための、対向基板２において対向電極４が設けられている側とは反対側の表面にプリント配線等の手段で形成した回路である。
上述した構成の本発明の画像表示装置のうち第２発明の最大の特徴は、上述した構成の画像表示板において、すでに透明な透明基板１、表示電極３だけでなく、対向基板２および対向電極４をも透明基板および透明電極で構成した点である。そして、負帯電性粒子５と正帯電性粒子６の色、および、画像表示板における画像表示素子の構成を変えることで、両面表示のバリエーションを実現している。以下、粒子の色および画像表示素子の構成を変えた例について説明する。
まず、画像の１画素を図１（ａ）〜（ｃ）に示す画像表示素子の１単位で構成し、例えば、負帯電性粒子５を白色、正帯電性粒子６を黒色とする例が考えられる。この場合は、表示電極３と対向電極４との電極対で発生する電界の向きおよび強さを制御することで、画像表示板の両面でモノクロ表示をさせることができる。本例では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、同時に、画像表示板３１の両面の対応する箇所に黒色または白色で表示された図形等を表示することができる。
次に、画像の１画素を図１（ａ）〜（ｃ）に示す画像表示素子の例えば３単位（３の倍数であれば良い）で構成し、図８に示すように、各画像表示素子３２の透明基板１または透明な対向基板２の外側にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設置し、例えば、負帯電性粒子５を白色、正帯電性粒子６を黒色とする例が考えられる。この場合は、各画像表示素子３２において表示電極３と対向電極４との電極対で発生する電界の向きおよび強さを制御することで、画像表示板３１のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設置した面にカラー表示を、他の面にモノクロ表示をさせることができる。カラー表示において、黒色は、画像表示素子３２のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設けた側のすべての面に黒色の粒子が存在するよう制御して黒色を表示することで、白色は、画像表示素子３２のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設けた側のすべての面に白色の粒子が存在するよう制御してＲＧＢを合成した白色を表示することで、カラーは、画像表示素子３２のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設けた側の白色粒子の量を各別に制御してＲＧＢを合成したカラーを表示することで、それぞれ表示することができる。本例では、両面同時に対応する画像を表示することはできず、片面ずつ使用することとなる。
さらに、画像の１画素を図１（ａ）〜（ｃ）に示す画像表示素子の例えば３単位で構成し、図９に示すように、各画像表示素子３２に、それぞれ互いに逆の特性に帯電した、黒色粒子３４と赤色粒子３５、黒色粒子３４と緑色粒子３６、黒色粒子３４と青色粒子３７を封入する例が考えられる。この場合は、各画像表示素子３２において表示電極３と対向電極４との電極対で発生する電界の向きおよび強さを制御することで、画像表示板３１の両面でカラー表示をさせることができる。カラー表示において、黒色は、画像表示素子３２の表示させたい側のすべての面に黒色粒子３４が存在するよう制御して黒色を表示することで、白色は、画像表示素子３２の表示させたい側のすべての面にそれぞれ赤色粒子３５、緑色粒子３６、青色粒子３７が存在するよう制御してＲＧＢを合成した白色を表示することで、カラーは、画像表示素子３２の表示させたい側の赤色粒子３５、緑色粒子３６、青色粒子３７の量を各別に制御してＲＧＢを合成したカラーを表示することで、それぞれ行うことができる。本例でも、両面同時に対応する画像を表示することは考えず、片面ずつ使用するのが好適である。
以下、本発明の画像表示装置で用いる各部材の詳細について述べる。
第１発明においては、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。一方、第２発明においては、基板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が好適であり、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン類の携帯機器の表示装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ォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、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。第１発明においては、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、２〜５０００μｍが好ましく、特に５〜１０００μｍ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。
また、図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、隔壁７を各表示素子の四周に設けるのが好ましい。隔壁を平行する２方向に設けることもできる。これにより、基板平行方向の余分な粒子移動を阻止し、耐久繰り返し性、メモリ保持性を介助するとともに、基板間の間隔を均一にかつ補強し、画像表示板の強度を上げることもできる。隔壁の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スクリーン版を用いて所定の位置にペーストを重ね塗りするスクリーン印刷法や、基板上に所望の厚さの隔壁材をベタ塗りし、隔壁として残したい部分のみレジストパターンを隔壁材上に被覆した後、ブラスト材を噴射して隔壁部以外の隔壁材を切削除去するサンドブラスト法や、基板上に感光性樹脂を用いてレジストパターンを形成し、レジスト凹部へペーストを埋め込んだ後レジストを除去するリフトオフ法（アディティブ法）や、基板上に隔壁材料を含有した感光性樹脂組成物を塗布し、露光・現像により所望のパターンを得る感光性ペースト法や、基板上に隔壁材料を含有するペーストを塗布した後、凹凸を有する金型等を圧着・加圧成形して隔壁形成する鋳型成形法等、種々の方法が採用される。さらに、鋳型成形法を応用し、鋳型として感光性樹脂組成物により設けたレリーフパターンを使用する、レリーフ型押し法も採用される。
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。第２発明では表示電極のみならず対向電極も透明である。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ＩＴＯ、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、ＣＶＤ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ウムクロライド、テトラブチルアンモニウムパークロレー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ア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、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍ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、第１発明では、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。
次に、本発明の画像表示装置の第１発明及び第２発明のそれぞれの第１実施例で利用する粒子について説明する。
粒子は負帯電性また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、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０．１〜５０μｍが好ましく、特に１〜３０μｍ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させる方法が用いられる。粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、画像表示装置における粒子の帯電量はほぼ、初期帯電量、基板との接触、種類の異なる粒子との接触、経過時間に伴う電荷減衰に依存し、特に「種類の異なる粒子との接触」、すなわち２粒子間の接触に伴う帯電挙動の飽和値が支配因子となっているということが分かっている。したがって、帯電量においてはこの２粒子間の帯電特性の差、すなわち仕事関数の差を知ることが重要であるが、これは簡易測定では難しい。
本発明者らは鋭意検討の結果、ブローオフ法において同じキャリヤを用いて、それぞれの粒子の帯電量測定を行うことにより相対的に評価できることを見出し、これを表面電荷密度によって規定することにより、画像表示装置として適当な粒子の帯電量を予測できることを見出した。
測定方法について詳しくは後に述べるが、ブローオフ法によって、粒子とキャリヤとを十分に接触させ、その飽和帯電量を測定することにより該粒子の単位重量あたりの帯電量を測定することができる。そして、該粒子の粒子径と比重を別途求めることにより該粒子の表面電荷密度を算出することができる。
画像表示装置においては、用いる粒子の粒子径は小さく、重力の影響はほぼ無視できるほど小さいため、粒子の比重は粒子の動きに対して影響しない。しかし、粒子の帯電量においては、同じ粒子径の粒子で単位重量あたりの平均帯電量が同じであっても、粒子の比重が２倍異なる場合に保持する帯電量は２倍異なることとなる。従って、画像表示装置に用いられる粒子の帯電特性は粒子の比重に無関係な表面電荷密度（単位：μＣ／ｍ２）で評価するのが好ましいことが分かった。
そして、粒子間においてこの表面電荷密度の差が十分にある時、２種類の粒子はお互いの接触により異なる極性の帯電量を保持し、電界により移動する機能を保持するのである。
ここで、表面電荷密度は２粒子の帯電極性を異なるものにするためにある程度の差が必要であるが、大きいほどよいというものではない。粒子移動による画像表示装置においては粒子の粒子径が大きいときは主に電気影像力が粒子の飛翔電界（電圧）を決定する因子となる傾向が強いため、この粒子を低い電界（電圧）で動かすためには帯電量が低いほうがよいこととなる。また、粒子の粒子径が小さいときは分子間力・液架橋力等の非電気的な力が飛翔電界（電圧）決定因子となることが多いため、この粒子を低い電界（電圧）で動かすためには帯電量が高いほうがよいこととなる。しかし、これは粒子の表面性（材料・形状）にも大きく依存するため一概に粒子径と帯電量で規定することはできない。
本発明者らは平均粒子径が０．１〜５０μｍの粒子においては、同じ種類のキャリヤを用いてブローオフ法により測定した２種類の粒子の、表面電荷密度の差の絶対値が５〜１５０μＣ／ｍ２である場合に画像表示装置として使用できる粒子と成り得ることを見出した。
ブローオフ法測定原理及び方法は以下の通りである。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ャリヤの混合体を入れ、一端から高圧ガスを吹き込んで粉体とキャリヤとを分離し、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ャリヤに残る。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ーは充電される。そこでコンデンサー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：コンデンサー容量、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。本発明ではキャリヤとしてパウダーテック社製のＦ９６３−２５３５を用いた。これらから粒子帯電量を測定し、別途求めた粒子径及び粒子比重から粒子の表面電荷密度を算出した。
なお、粒子径は以下に述べる方法により、また、比重は、株式会社島津製作所製比重計（商品名：マルチボリウム密度計Ｈ  １３０５）を用いて測定した。
粒子径については具体的には、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（Ｍｉｅ理論を用いた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）を用いて測定し、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μｍで表した数値を平均粒子径ｄ（０．５）（μｍ）とした。
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１×１０１０Ω・ｃｍ以上の絶縁性粒子が好ましく、特に１×１０１２Ω・ｃｍ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の遅い粒子がさらに好ましい。
すなわち、粒子を、別途、プレス、加熱溶融、キャスト等により、厚み５〜１００μｍのフィルム状にする。そして、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、８ＫＶ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３００Ｖより大きく、好ましくは４００Ｖ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１０に示した装置（ＱＥＡ社製ＣＲＴ２０００）により行うことができる。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４１にて保持し、小型のスコロトロン放電器４２と表面電位計４３とを所定間隔離して併設した計測ユニットを上記フィルムの表面と１ｍｍ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、上記計測ユ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２５±３℃、湿度５５±５ＲＨ％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、ウレア樹脂、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、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、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ーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、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、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カ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、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾー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、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、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ＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、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４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ等がある。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーン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、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、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、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、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砕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１０〜５０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍに調整される。粒子充填量は、基板間の空間体積に対して、１０〜８０％、好ましくは１０〜７０％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、１つの表示素子が１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、すなわち、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１組とし、それらを複数組配置して表示板とするのが好ましい。
次に、本発明の画像表示装置の第１発明及び第２発明のそれぞれの第２実施例で利用する粉流体について説明する。
粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の画像表示装置では、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で用いられる。
エアロゾル状態の範囲は、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５倍以上、特に好ましくは３倍以上である。上限は特に限定されないが、１２倍以下であることが好ましい。
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍より小さいと表示上の制御が難しくなり、また、１２倍より大きいと粉流体を装置内に封入する際に舞い過ぎてしまうなどの取扱い上の不便さが生じる。なお、最大浮遊時の見かけ体積は次のようにして測定される。すなわち、粉流体が透過して見える密閉容器に粉流体を入れ、容器自体を振動或いは落下させて、最大浮遊状態を作り、その時の見かけ体積を容器外側から測定する。具体的には、直径（内径）６ｃｍ、高さ１０ｃｍのポリプロピレン製で蓋付きの容器（商品名「アイボーイ」アズワン（株）製）に、未浮遊時の粉流体として１／５の体積相当の粉流体を入れ、振とう機に容器をセットし、６ｃｍの距離を３往復／ｓｅｃで３時間振とうさせる。振とう停止直後の見かけ体積を最大浮遊時の見かけ体積とする。
また、本発明の画像表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものが好ましい。
Ｖ１０／Ｖ５＞０．８
ここで、Ｖ５は最大浮遊時から５分後の見かけ体積（ｃｍ３）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の見かけ体積（ｃｍ３）を示す。なお、本発明の画像表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化Ｖ１０／Ｖ５が０．８５よりも大きいものが好ましく、０．９よりも大きいものが特に好ましい。Ｖ１０／Ｖ５が０．８以下の場合は、通常のいわゆる粒子を用いた場合と同様となり、本発明のような高速応答、耐久性の効果が確保できなくなる。
また、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、好ましくは０．１−２０μｍ、更に好ましくは０．５−１５μｍ、特に好ましくは０．９−８μｍである。０．１μｍより小さいと表示上の制御が難しくなり、２０μｍより大きいと、表示はできるものの隠蔽率が下がり装置の薄型化が困難となる。なお、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、次の粒子径分布Ｓｐａｎにおけるｄ（０．５）と同様である。
粉流体を構成する粒子物質は、下記式に示される粒子径分布Ｓｐａｎが５未満であることが好ましく、更に好ましくは３未満である。
粒子径分布Ｓｐａｎ＝（ｄ（０．９）−ｄ（０．１））／ｄ（０．５）
ここで、ｄ（０．５）は粉流体を構成する粒子物質の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μｍで表した数値、ｄ（０．１）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質の比率が１０％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質が９０％である粒子径をμｍで表した数値である。粉流体を構成する粒子物質の粒子径分布Ｓｐａｎを５以下とすることにより、サイズが揃い、均一な粉流体移動が可能となる。
なお、以上の粒子径分布及び粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粉流体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ら、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る。具体的には、Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．）測定機を用いて、窒素気流中に粉流体を投入し、付属の解析ソフト（Ｍｉｅ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。
粉流体の作製は、必要な樹脂、荷電制御剤、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、既存の粒子を樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤でコーティングしても良い。以下、粉流体を構成する樹脂、荷電制御剤、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、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、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、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。
荷電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、４級アンモニウム塩系化合物、ニグロシン染料、トリフェ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、含金属アゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニトロイミダゾー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、ニグロシン、メチレンブルー、キノリンイエロー、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、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
しかしながら、このような材料を工夫無く混練り、コーティングなどを施しても、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することはできない。エアロゾル状態を示す粉流体の決まった製法は定かではないが、例示すると次のようになる。
まず、粉流体を構成する粒子物質の表面に、平均粒子径が２０−１００ｎｍ、好ましくは２０−８０ｎｍの無機微粒子を固着させることが適当である。更に、その無機微粒子がシリコーンオイルで処理されていることが適当である。ここで、無機微粒子としては、二酸化珪素（シリカ）、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅等が挙げられる。この無機微粒子を固着させる方法が重要であり、例えば、ハイブリダイザー（奈良機械製作所（株）製）やメカノフュージョン（ホソカワミクロン（株）製）などを用いて、ある限定された条件下（例えば処理時間）で、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することができる。
ここで繰り返し耐久性を更に向上させるためには、粉流体を構成する樹脂の安定性、特に、吸水率と溶剤不溶率を管理することが効果的である。基板間に封入する粉流体を構成する樹脂の吸水率は、３重量％以下、特に２重量％以下とすることが好ましい。なお、吸水率の測定は、ＡＳＴＭ−Ｄ５７０に準じて行い、測定条件は２３℃で２４時間とする。粉流体を構成する樹脂の溶剤不溶率に関しては、下記関係式で表される粉流体の溶剤不溶率を５０％以上、特に７０％以上とすることが好ましい。
溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（但し、Ａは樹脂の溶剤浸漬前重量、Ｂは良溶媒中に樹脂を２５℃で２４時間浸漬した後の重量を示す）
この溶剤不溶率が５０％未満では、長期保存時に粉流体を構成する粒子物質表面にブリードが発生し、粉流体との付着力に影響を及ぼし粉流体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、溶剤不溶率を測定する際の溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂ではメチルエチルケトン等、ポリアミド樹脂ではメタノール等、アクリルウレタン樹脂では、メチルエチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂ではアセトン、イソプロパノール等、シリコーン樹脂ではトルエン等が好ましい。
また、粉流体の充填量については、粉流体の占有体積が、対向する２枚の基板間の空隙部分の５−８５％、好ましくは５−６５％、更に好ましくは１０−５５％になるように調整することが好ましい。粉流体がエアロゾル状態を示すために、表示装置内への封入は通常の方法では困難であり、静電塗装機を用いて、強制的に基板に粉流体を付着させることが、取扱いの上で、好適である。この場合は、片方の基板にのみ、あるいは、両方の基板に付着させて合わせるのいずれかの方法でも良い。
更に、本発明においては基板間の粉流体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、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、２５℃における相対湿度を６０％ＲＨ以下、好ましくは５０％ＲＨ以下、更に好ましくは３５％ＲＨ以下とすることが重要である。以上の空隙部分とは、図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）において、透明基板１、対向基板２に挟まれる部分から、粉流体５、６の専有部分、隔壁７の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粉流体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、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。この気体は、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、粉流体の充填、基板の組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、更に、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肝要である。
なお、本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞などの電子ペーパー、看板、ポスター、黒板などの提示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカードなどのカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰなどに用いられる。
特に、本発明の第２発明に係る画像表示装置は画像表示板の両面に画像を表示できるため、折りたたみ式の携帯電話において、携帯電話を畳んだ状態におけるの表示板と携帯電話を開いた状態における表示板を１つの画像表示板で構成することができ、携帯電話のさらなる薄型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】  以上の説明から明らかなように、本発明の第１発明に係る画像表示装置によれば、バックライトを利用しない構造のため、基板内に画像表示板に駆動信号を送るためのチップを設けることができるので、従来の画像表示板の画像表示部分からはみ出して設ける必要のあったＴＣＰをなくすことができ、画像表示板の小型化、狭額縁化を達成することができる。
また、本発明の第２発明に係る画像表示装置によれば、すべての基板及び電極を透明基板及び透明電極から構成しているため、表面のみならず裏面にも画像を表示することができる。これにより、超薄型の画面表示板が実現し、またそれぞれの面に異なる機能（例えば片側モノクロ、片側カラーなど）を付与することも可能となり、画像表示装置の高機能化を実現することができる。
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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