(57)【要約】【課題】基本的に消費電力が少ないメモリー性を有する反射型ディスプレイにおける特徴を最大限に生かし、薄型で持ち運び易い画像表示装置を提供する。【解決手段】２枚の基板４、５間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイ１を備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池２を具備させるか、反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備させるか、あるいは、反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いることで、画像表示装置を構成する。【選択図】        図１
2004317700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
太陽電池が取り外し可能な構造で取り付けられている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
太陽電池が視覚側の基板上に直接形成されている請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
太陽電池が透明であり、透明な太陽電池を通して画像を見ることができるよう構成されている請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
太陽電池が、外側、内側あるいは両側に太陽電池を備えたパネルを回転固定手段を用いて反射型ディスプレイに装着した構成であり、使用時にはパネルを開いた状態で反射型ディスプレイに表示された画像を見るよう構成した請求項３記載の画像表示装置。
【請求項６】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池が取り外し可能な構造で取り付けられている請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池を具備したこと、および、反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備したこと、を特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池を具備したこと、および、反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いたこと、を特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備したこと、および、反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いたこと、を特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池を具備したこと、および、反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備したこと、および、反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いたこと、を特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のメモリー性を有する反射型ディスプレイが、少なくとも視覚側の１枚は透明である基板間に、帯電特性の異なる粒子を封入し、基板間に電界を与えて粒子を飛翔移動させ画像を表示する反射型ディスプレイであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のメモリー性を有する反射型ディスプレイが、少なくとも視覚側の１枚は透明である基板間に、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、基板間に電界を与えて、粉流体を移動させて画像を表示する反射型ディスプレイであることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外光を利用した、２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示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、粒子飛翔方式（例えば、非特許文献１参照）などの反射型ディスプレイを備える画像表示装置が提案されている。これらの反射型ディスプレイを備える画像表示装置では、外光の反射により画像を表示するため照明装置が不要で、従来の液晶方式に比べ薄型に構成出来、かつ、大幅に消費電力を小さくできる特徴を有している。また、外光反射を利用するため、表示画像が印刷物に近いため見易く、広い視野角が得られる。さらに、メモリー性を有しているため、更に消費電力が小さい等のメリットがあり、次世代用の薄型形態端末や電子ペーパー等への展開が期待されている。
【０００３】
【非特許文献１】
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”論文集、ｐ．２４９−２５２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した画像表示装置は、画像表示装置としては十分に薄く構成出来る能力がありながら、現実の商品としては、電池を装着する必要があったり、電池を装着するとその電源部分が厚くなったり、駆動回路をパネルの下に配すると全体の厚さが厚くなったりして、薄型とは言えない不格好な画像表示装置となってしまう問題があった。一方、これらの部品を別置きにすると、モバイル商品として使用しづらい物になる問題もあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて鋭意検討された新しいタイプの画像表示装置に関するものであり、基本的に消費電力が少ないメモリー性を有する反射型ディスプレイにおける特徴を最大限に生かし、薄型で持ち運び易い画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置の第１発明は、２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池を具備したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の画像表示装置の第２発明は、２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の画像表示装置の第３発明は、２枚の基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイを備える画像表示装置において、反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の画像表示装置は、第１発明に係る太陽電池、第２発明に係る基板及び２次電池、第３発明に係るシステム基板、を組み合わせてなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、太陽電池と組み合わせることで、角型、筒型の電池に代えてシート状の２次電池を装着することで、ディスプレイ用駆動回路やコントローラ、メモリー、ＣＰＵと言った半導体部品や周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステムを用いることで、さらには、これらの構成を組み合わせることで、基本的に消費電力が少ないメモリー性を有する反射型ディスプレイの特徴を最大限生かすことができ、薄型で持ち運び易い画像表示装置を得ることができる。
【００１１】
本発明の画像表示装置の好ましい態様としては、まず、第１発明に係る太陽電池において、太陽電池が取り外し可能な構造で取り付けられていること、太陽電池が視覚側の基板上に直接形成されていること、太陽電池が透明であり、透明な太陽電池を通して画像を見ることができるよう構成されていること、および、太陽電池が、外側、内側あるいは両側に太陽電池を備えたパネルを回転固定手段を用いて反射型ディスプレイに装着した構成であり、使用時にはパネルを開いた状態で反射型ディスプレイに表示された画像を見るよう構成されていること、がある。いずれも場合も太陽電池の使用をより好適に実施することができる。
【００１２】
また、本発明の画像表示装置の好ましい態様としては、第２発明に係る基板及び２次電池において、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池が取り外し可能な構造で取り付けられていることがある。この場合は、２次電池の取り扱いをより簡単に行うことができる。
【００１３】
さらに、本発明の画像表示装置の好ましい態様としては、反射型ディスプレイが、少なくとも視覚側の１枚は透明である基板間に、帯電特性の異なる粒子を封入し、基板間に電界を与えて粒子を飛翔移動させ画像を表示する反射型ディスプレイであること、および、反射型ディスプレイが、少なくとも視覚側の１枚は透明である基板間に、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、基板間に電界を与えて、粉流体を移動させて画像を表示する反射型ディスプレイであること、がある。いずれも場合も、上記本発明をより好適に実施することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の画像表示装置の特徴は、（１）反射型ディスプレイの視覚側に、太陽電池を具備させること、（２）反射型ディスプレイの裏面側に、少なくともディスプレイ用の駆動回路を搭載した基板及びシート状の２次電池を具備させること、（３）反射型ディスプレイの裏面側の基板に、ディスプレイ用駆動回路、半導体部品、周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステム基板を用いこと、および、（４）第１発明に係る太陽電池、第２発明に係る基板及び２次電池、第３発明に係るシステム基板、を組み合わせてなること、にある。以下、それらの構成について、順に説明する。
【００１５】
まず、本発明の画像表示装置の第１発明に係る太陽電池について説明する。近年、太陽電池は目覚ましい進歩をとげ、応用範囲を広げている。従来からある単結晶系、多結晶系、アモルファス系などは日進月歩で発電効率を向上させているし、将来型と言うことで化合物半導体系、色素増感系の太陽電池も実用域に近づきつつある。また、発電効率を上げるために、光の波長範囲を複合して使用するハイブリッド型の太陽電池も実用化されている。
【００１６】
本発明に用いられる太陽電池としては、アモルファスシリコン太陽電池、色素増感型太陽電池等の透明太陽電池が好適に使用され、透明の制限を外した場合は化合物半導体型太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池などを一般的に用いることができる。ここで、透明太陽電池を使用する場合は、反射型ディスプレイの視覚側に配置してそのまま太陽電池を通して画像を読むことが出来、使用する場合には大変便利な構造である。但し、少なくとも太陽電池の部分で光を吸収したり、反射したりと、表示画像の反射率やコントラストの低回につながる場合がある。その時は蝶番を利用した見開きタイプにして使用時に太陽光発電を利用するか、使用していない時に太陽光発電にてシート状の２次電池に蓄電するか、あるいはその両者を利用する方式にするかを選択することとなる。
【００１７】
図１（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の画像表示装置における太陽電池の使用例を説明するための図である。図１（ａ）に示す例では、反射型ディスプレイ１の視覚側表面１ａに、パネル形状の透明な太陽電池２を載せている。この例では、太陽電池２越しに反射型ディスプレイ１の視覚側表面１ａ上に表示された画像を見ることができる。図１（ｂ）に示す例では、反射型ディスプレイ１の視覚側表面１ａに、パネル形状の不透明な太陽電池２を取り外し可能な構造で取り付けている。この例では、パネルを閉じた不使用時に太陽電池２は図示しない２次電池を充電し、パネルを開いた使用時には、太陽電池２を取り外し２次電池で反射型ディスプレイ１を駆動する。
【００１８】
図１（ｃ）に示す例では、反射型ディスプレイ１にパネル上の太陽電池２を回転固定手段としての蝶番３により装着しており、使用時にはパネル上の太陽電池２を開いた状態で反射型ディスプレイ１に表示された画像を見ることができる。この例では、太陽電池２をパネルの両面に設けた時は、パネルを閉じた不使用時に２次電池を充電し、パネルを開いた使用時に２次電池を介して反射型ディスプレイ１に電力を供給することができる。また、太陽電池２をパネルの上面のみに設けた時は、パネルを閉じた不使用時に２次電池を充電し、パネルを開いた使用時は２次電池を利用することができる。さらに、太陽電池２をパネルの下面のみに設けた時は、パネルを開いた使用時に直接反射型ディスプレイ１に電力を供給することができる。
【００１９】
次に、本発明の画像表示装置の第２発明に係る基板及びシート状の２次電池について説明する。ここで用いるシート状の２次電池の容量は、一般的に液晶方式のモバイル機器に使用されている２次電池のそれに比べて圧倒的に少ない容量で良く、５００ｍＡｈ以上、好ましくは７００ｍＡｈ以上、さらに好ましくは１０００ｍＡｈ以上であれば問題ない。また、電池の種類としては特に制約を受けないが、ポリマーリチウム２次電池、リチウムイオン２次電池などが好適に使用できる。その厚さは、総シート状電池を組み合わせた反射型ディスプレイ１の総厚みを考えると、３ｍｍ以下が好ましく、更には２ｍｍ以下がより好ましい。
【００２０】
ここで用いる反射型ディスプレイ１の下部に配置するディスプレイ用駆動回路とは、一般的にはディスプレイ用ドライバーＩＣ、ディスプレイ用コントローラからなり、構成によっては更にＣＰＵまでを搭載した基板でも良いし、むしろ全体の形状、厚さから言ってもＣＰＵまで搭載した基板を用いた方が全体の形状もコンパクトとなり使用し易いものとなる。また、ディスプレイ用のドライバーＩＣは、ディスプレイパネル上（ＣＯＧ）でも、ＦＰＣ上に接続してディスプレイ用コントローラに引き回しても良いし、ドライバーＩＣを搭載した基板とディスプレイパネルを直接接続しても目的は達成できる。従って、図２（ａ）に示すように、反射型ディスプレイ１−駆動回路基板１１−シート状２次電池１２の順の位置関係が一番安定して自由度が大きい位置関係であるが、基本的には何れがパネル側に配置されても一向に差し支えなく、図２（ｂ）に示すように、反射型ディスプレイ１−シート状２次電池１２−駆動回路基板１１の位置関係でもかまわない。
【００２１】
次に、本発明の画像表示装置の第３発明に係るシステム基板について説明する。ここでは、システム基板を、下部基板５の電極７を形成した面の反対側の面上に、ディスプレイ用駆動回路やコントローラ、メモリー、ＣＰＵと言った半導体部品や周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかまたは埋め込んで構成している。
【００２２】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置におけるシステム基板の構成例を説明するための図である。図３（ａ）に示す例では、反射型ディスプレイ１を構成する下部基板５の電極７を形成した面の反対側の面上に、ディスプレイ用駆動回路やコントローラ、メモリー、ＣＰＵと言った半導体部品や周辺電子部品あるいは回路からなるコントロールドライバー２１を２次電池１２とともに直接形成したシステムオンパネル構造としてシステム基板２２を構成した例を示す。図３（ｂ）に示す例では、反射型ディスプレイ１を構成する下部基板５の電極７を形成した面の反対側の面上に、ディスプレイ用駆動回路やコントローラ、メモリー、ＣＰＵと言った半導体部品や周辺電子部品あるいは回路からなるコントロールドライバー２１を埋め込んで形成したシステムインパネル構造としてシステム基板２２を構成した例を示す。
【００２３】
以上の説明で、本発明の画像表示装置の第１発明に係る太陽電池２、第２発明に係る基板１１と２次電池１２、第３発明に係るシステム基板２２について説明した。本発明の画像表示装置では、上述した第１発明〜第３発明を単独で構成することもできるし、第１発明〜第３発明の任意に選択した２つの構成あるいは全ての構成を組み合わせて画像表示装置を構成することができる。
【００２４】
図４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示装置における好ましい全体構成例を説明するための図である。図４（ａ）に示す例では、太陽電池２とシステム基板２１を含む反射型ディスプレイ１とから画像表示装置を構成している。この例では、使用時に太陽電池２からの電力で反射型ディスプレイ１を駆動する。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上述した例に加えて２次電池１２を使用して画像表示装置を構成している。この例では、不使用時は図４（ｂ）に示すように太陽電池２からの電力で２次電池１２を充電し、使用時は図４（ｃ）に示すように２次電池１２により反射型ディスプレイ１を駆動する。
【００２５】
本発明の画像表示装置における厚みについては特に限定しないが、太陽電池を用いた第１発明の画像表示装置では総厚が５ｍｍ以下であることが好ましく、基板と２次電池を用いた第２発明の画像表示装置では総厚が１０ｍｍ以下であることが好ましく、システム基板を用いた第３発明の画像表示装置では総厚が５ｍｍ以下であることが好ましい。また、太陽電池と基板及び２次電池を組み合わせた例では、総厚が１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
次に、反射型ディスプレイ１について説明する。本発明を実施するにあたり用いられる２枚の好ましくは電極を個々に備えた基板間に電界を与えることで画像を表示する形式の、メモリー性を有する反射型ディスプレイとしては、特に制約を受けるものではないが、代表的なものを挙げると以下のような方式のディスプレイが考えられる。
１．少なくとも１種類の分散粒子を液体の中に分散させ、これを対向する電極基板間に配置する電気泳動方式。
２．上半分と下半分の色を変化させた粒子を溶液中に分散させ、電圧により粒子を反転させる方式のツイストボール方式。
３．電圧の印加により可逆的に着色と消色を繰り返すクロミック材料と電解質を２枚の電極基板間に挟んだエレクトロクロミック方式。
４．着色剤として金属イオンを用いて電圧の印加により電気化学的に電極上に金属イオンを電析、溶解させることを原理とするエレクトロデポジッション方式。
５．少なくとも１種類の粒子を電圧の印加により気中を飛翔させる方式。
【００２７】
この中で、電気泳動方式、ツイストボール方式は液中での動作のため粘性抵抗により応答速度が規制され、クロミック方式やデポジッション方式は電気化学反応速度が遅いためにやはり応答速度に限界がある。これに対し、最後に挙げた気中飛翔方式は応答速度が他の反射型ディスプレイ方式に比較して速いため、ディスプレイとしてのポテンシャルは一番高い。以下、この気中飛翔方式の説明を粒子を利用した場合と粉流体を使用した場合に分けて説明する。
【００２８】
本発明の画像表示装置に好適に利用できる気中飛翔方式では、対向する基板間に粒子を封入した画像表示用パネルに何らかの手段でその基板間に電界が付与される。高電位の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力などによって引き寄せられ、また低電位の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などによって引き寄せられ、それら粒子が２枚の基板間を往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、粒子が、均一に移動し、かつ、繰り返し時あるいは保存時の安定性を維持できるように、画像表示用パネルを設計する必要がある。ここで、粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。以上の構成は粉流体を用いた場合も同様である。
【００２９】
本発明の画像表示装置で用いる画像表示用パネルは、２種以上の色の異なる粒子３３（図５参照、ここでは白色粒子３３Ｗと黒色粒子３３Ｂを示す）を基板３１、３２と垂直方向に移動させることによる表示方式に用いるパネルと、１種の色の粒子３３Ｗ（図６参照）を基板３１、３２と平行方向に移動させることによる表示方式に用いるパネルとのいずれへも適用できる。表示のためのパネル構造例を図７に示す。なお、図５〜図７において、３４は必要に応じて設ける隔壁、３５、３６は粒子３３に電界を与えるための電極である。以上の説明は、白色粒子３３Ｗを白色粉流体に、黒色粒子３３Ｂを黒色粉流体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。
【００３０】
以下、本発明の画像表示装置の各構成部分について、粒子、粉流体、共通の構成部分の順に、詳細に説明する。
【００３１】
先ず、本発明の画像表示装置に用いる粒子について述べる。
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、あるいは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、その他添加剤でコー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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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、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。
【００３４】
また、ここで繰り返し耐久性を更に向上させるためには、該粒子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。
基板間に封入する粒子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。
該粒子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粒子の溶剤不溶率を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、長期保存時に粒子表面にブリードが発生し、粒子と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、溶剤不溶率を測定する際の用の溶剤（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。
【００３５】
また、粒子は球形であることが好ましい。
本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Ｓｐａｎを５未満、好ましくは３未満とする。
Ｓｐａｎ＝（ｄ（０．９）−ｄ（０．１））／ｄ（０．５）
（但し、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μｍ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μｍ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μｍで表した数値である。）
Ｓｐａｎを５以下の範囲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。
【００３６】
さらに、ペースト中の各粒子の平均粒子径ｄ（０．５）を、０．１〜５０μｍとすることが好ましい。この範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、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ようになる。
さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、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５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。
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つ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。
【００３７】
なお、上記の粒子径分布および粒子径は、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ら、粒子径および粒子径分布が測定できる。
本発明における粒子径および粒子径分布は、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、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。
【００３８】
次に、本発明の画像表示装置で用いる粉流体について説明する。
本発明における「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流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流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。
【００３９】
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。
【００４０】
本発明の対象となる画像表示装置は、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、気体中に固体粒子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するものであり、このような粉流体は、低電圧の印加でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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の蓋付き容器（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。
【００４３】
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。
【００４４】
また、粉流体を構成する物質の平均粒子径（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。
【００４５】
粉流体を構成する物質は、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。
【００４６】
なお、以上の粒子径分布および粒子径は、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、粒子径および粒子径分布が測定できる。この粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られる。具体的には、Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００（Ｍａｌｖｅｍ  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（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。
【００４７】
粉流体の作製は、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、既存の粒子を樹脂、帯電制御剤、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、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
まず、粉流体を構成する物質の表面に、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。
【００５２】
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）
【００５３】
この溶剤不溶率が５０％未満では、長期保存時に粒子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。
【００５４】
また、粉流体の充填量については、粉流体の占有体積が、対向する基板間の空隙部分の１０〜８０ｖｏｌ％、好ましくは１０〜６５ｖｏｌ％、更に好ましくは１０〜５５ｖｏｌ％になるように調整することが好ましい。粉流体の体積占有率が、１０ｖｏｌ％より小さいと鮮明な画像表示が行えなくなり、８０ｖｏｌ％より大きいと粉流体が移動しにくくなる。ここで、空間体積とは、対向する基板３１、基板３２に挟まれる部分から、隔壁３４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粉流体を充填可能な体積を指すものとする。
【００５５】
次に、基板について述べる。
基板３１、基板３２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、ＰＤＡ、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用いられる。
【００５６】
基板材料を例示すると、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、ポリカーボネートなどのポリマーシートや、ガラス、石英などの無機シートが挙げられる。
基板厚みは、２〜５０００μｍ、好ましくは５〜１０００μｍ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可とう性に欠ける。
【００５７】
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群あるいは粉流体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群あるいは粉流体を透明な基板を通して表示装置外側から視認する。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画像表示装置の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基板上に直接形成する等の方法で行うことができる。
【００５８】
基板に電極を設ける場合は、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群あるいは粉流体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群あるいは粉流体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、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオ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、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍ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。
【００５９】
次に、隔壁について説明する。
本発明の隔壁の形状は、表示にかかわる粒子のサイズあるいは粉流体のサイズにより適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は１０〜１０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍに、隔壁の高さは１０〜５０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍ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と、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、本発明はどちらにも適用できる。
これらリブからなる隔壁により形成される表示セルは、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。
【００６０】
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、感光体ペースト法、アディティブ法が挙げられる。
【００６１】
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、黒板などの掲示板、コピー機、プリンター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、ポイントカードなどのカード表示部などに用いられる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、太陽電池と組み合わせることで、角型、筒型の電池に代えてシート状の２次電池を装着することで、ディスプレイ用駆動回路やコントローラ、メモリー、ＣＰＵと言った半導体部品や周辺電子部品あるいは回路を直接形成するかあるいは埋め込んだシステムを用いることで、さらには、これらの構成を組み合わせることで、基本的に消費電力が少ないメモリー性を有する反射型ディスプレイの特徴を最大限生かすことができ、薄型で持ち運び易い画像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の画像表示装置における太陽電池の使用例を説明するための図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置における反射型ディスプレイ、駆動回路基板及びシート状２次電池の構成を説明するための図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置におけるシステム基板の構成例を説明するための図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示装置における好ましい全体構成例を説明するための図である。
【図５】本発明の画像表示装置における表示方式の一例を示す図である。
【図６】本発明の画像表示装置における表示方式の他の例を示す図である。
【図７】本発明の画像表示装置におけるパネル構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  反射型ディスプレイ
１ａ  視覚側表面
２  太陽電池
３  蝶番
４  上部基板
５  下部基板
６、７  電極
１１  駆動回路基板
１２  ２次電池
２１  コントロールドライバー
２２  システム基板
３１、３２  基板
３３Ｗ  白色粒子
３３Ｂ  黒色粒子
３４  隔壁（リブ）
３５、３６  電極
【図１】
2004317700.tif 000003
【図２】
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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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