(57)【要約】【課題】追記できるペーパーライクな表示装置が望まれている。【解決手段】１対の基板および電極と仕切からなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置において、粒子に磁性素材を混入する、または、磁性粒子を混ぜることにより、電界で表示された表示部に、磁石からなるペンを用いて磁性化した粒子を動かして、追記することができる画像表示装置とする。【選択図】図１
2005037768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方に電極が形成された対向する一対の基板と、前記一対の基板間に存する仕切りによって形成された空間に，帯電極性が異なりかつ表示色が異なる少なくとも２種類の粒子群が封入されてなり，電圧を前記電極に印加することにより前記粒子群を動かして画像を表示する画像表示装置であって，
前記粒子群の一方が磁性粒子であり，外部からの磁界により前記磁性粒子を移動させることにより画像をさらに表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
少なくとも一方に電極が形成された対向する一対の基板と、前記一対の基板間に存する仕切りによって形成された空間に，帯電極性が異なりかつ表示色が異なる少なくとも２種類の帯電粒子群および磁性粒子群が封入されてなり，電圧を前記電極に印加することにより前記帯電粒子群を動かして画像を表示する画像表示装置であって，
外部からの磁界により前記磁性粒子を移動させることにより画像をさらに表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像表示装置と，磁石を有する追記用ペンを備え、前記追記用ペンにより外部から画像表示装置に磁界を付与することにより前記磁性粒子を移動させ，画像を表示することを特徴とする画像表示システム。
【請求項４】
請求項２記載の画像表示装置と，磁石を有する追記用ペンを備え、前記追記用ペンにより外部から画像表示装置に磁界を付与することにより前記磁性粒子を移動させ，画像を表示することを特徴とする画像表示システム。
【請求項５】
少なくとも一方に電極が形成された対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に存する仕切りによって形成された空間に封入された，
少なくとも一方が磁性粒子である帯電極性が異なりかつ表示色の異なる２種類の粒子群を，
前記電極に電圧を印加することにより動かして画像を表示し，
さらに，外部から磁界を付与することにより前記粒子群のうち磁性粒子を移動させることにより画像を表示することを特徴とする画像表示方法。
【請求項６】
請求項１、３のいずれかに記載の表示装置において、前記粒子群は帯電し、かつ磁性を持つことを特徴とする画像表示用媒体。
【請求項７】
請求項２または４に記載の磁性粒子の大きさが、帯電粒子より小さいことを特徴とする追記可能な画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、追記可能な画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、書き換え可能な画像表示装置として、電気泳動を用いたものや、サーマルリライタブルなインクを用いた装置が開発されている。前記技術は、メモリー性には優れているが、表示コントラストを向上するのが難しいという問題がある。
【０００３】
そこで、表示コントラストを上げ易い方法として、トナーを用いた表示技術が開発されている。この技術は、特許文献１に開示されているように、対向する電極基板間に色および帯電特性が異なる複数種類の粒子群を封入し、電界をかけて粒子を動かすことにより画像を表示する。乾式現像粒子を用いることで液体を介在させないため、電気泳動型画像表示に比べ、粒子の沈降や凝集が起こりにくい。また、従来のＣＲＴディスプレイに比べ、発光しないため、目に優しい画像表示ができる。
【０００４】
さらに、紙のように使用するためには、追記できる必要がある。この方法としては、タッチパネルとして、抵抗膜方式（例えば、特許文献２）を用いて追記することが可能である。
【特許文献１】特開２００１−２１５５３６号公報
【特許文献２】特許第３３９７５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、タッチパネルを用いると、表示画面の前面に絶縁性スペーサを介して透明電極層を２層形成する必要がある。透明電極層は光の透過を１０％程度吸収してしまうため、表示画面が暗くなったり、色づくため、表示性能（コントラストや白色度）を落としてしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、ギャップを一定にするのが難しく、むらの原因となり、均一な画像表示ができる構成を作製する上で問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、上記目的を達成するため、表示画素内で、追記のための手段も備え、追記の表示部と、画素表示部が同一表面にすることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明は、電界により動かして表示する帯電粒子の１種類を磁性粒子にすることにより、外部から磁界を発生させて動くように構成した画像表示装置である。これにより、電圧印加により表示された画面に、磁界により動いた粒子が表示画面に加わるため、追記が可能となる。また、同一画面内に表示が可能となるため、表示性能の低下がないという効果が得られる。従来例として、特許文献１に粒子として本願と同様に、帯電粒子でかつ磁性粒子を用いた例があげられているが、外部からの磁場により粒子の撹拌を行うことで前画像の消去を行う目的のみに限定されており、追記についてはふれられていない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、電界により動く帯電粒子の他に、磁性粒子を追加しておくように構成した画像表示装置で、電界による表示の際、磁性粒子は空間の下側に沈んでおり、表示には寄与しないが、外部から磁界が発生すると表示面に移動して、表示画面に付着し、追記が可能となる。請求項１と同様に、表示画面が同一なため、構造を複雑化せずにかつ表示性能を落とすことなく追記できる。
【００１０】
請求項３および４記載の発明は、請求項１と２の構成において、磁石からなるペンをも含めた画像表示システムである。電界により表示された画面は、メモリー性があるため、電源を切っても表示が保持できる。その際、磁石からなるペンを保持していれば、電源なしで、どこでも追記できるメリットがあり、省エネのシステムと考えられる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、表示方式の駆動方法で、電界および磁界を用いることにより、追記可能とした。
【００１２】
請求項６記載の発明は、帯電粒子の母体に磁性粒子を加えることにより、電界および磁界で動く画像表示用粒子で、これを用いることにより、外部からの磁界による追記が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、１対の基板および電極と仕切からなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置において、粒子に磁性素材を混入する、または、磁性粒子を混ぜることにより、電界で表示された表示部に、磁石からなるペンを用いて磁性化した粒子を動かして、追記することができる。磁気で追記できるため、どこでも追記用のペンがあれば追記でき、電界をかけるまでその表示を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図２は第１の実施の形態に係る画像表示装置を示す。画像表示装置は、第１の基板１と第２の基板２と、電極間距離を一定に保つスペーサ３により形成した空間部４に、第１の粒子５と第２の粒子６を複数封入して構成される。この第１の粒子５と第２の粒子６は各々、色および帯電極性（正と負）が逆になっている。第１の基板１および第２の基板２は、支持体７、８および電極９、１０からなる。電極表面は、そのまま用いても、コート層１１、１２でカバーしてもよい。前記の電極９、１０に電圧を印加して、電極９をマイナス、電極１０をプラスにすると、プラス側の電極１０にマイナスに帯電した第１の粒子５が付着し、マイナス側の電極９にプラスに帯電した第２の粒子６が付着する。第１の粒子５を黒色に、第２の粒子６を白色に着色することにより、第２の基板２側からみると、電極１０の表面に黒色の第１の粒子５が張り付いて、黒を表示する。印加電圧を逆にして電極１０をマイナスにすると、プラスに帯電した白色の第２の粒子６が電極１０の表面に張り付き、白の表示となる。
【００１６】
支持体７および８には、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などを使用する。特に、観察する側の支持体８には、光を透過する素材が好ましい。電極９、１０には、ＩＴＯや、アルミニウム、金、ポリチオフェンなどを用いることができる。電極１０には支持体８と同様、観察するために光を透過する材料が好ましい。電極９、１０の上にコート層１１、１２を設ける。電極だけでも構成は可能であるが、コート層を設けることにより、各粒子５、６の付着力を制御することができる。
【００１７】
スペーサ３には、絶縁性の材料を用いる。融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたり、スピンコートした光感受性の樹脂材料をマスクを介してフォト工程を行い、パターン化した後、硬化させる方式などが使用できる。表示する際、スペーサ３の高さがばらつくと表示むらになるため、高さがそろえられる方式が望ましい。その他、ゴムやプラスチックのシートを画素部を打ち抜いて用いることもできる。
【００１８】
表示用の粒子は、マイナスに帯電する第１の黒色粒子５とプラスに帯電する第２の白色粒子６からなる。各粒子は、スチレン、アクリル酸メチル、ビニルエチルエーテルなどの熱可塑性樹脂、メラミン樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂からなる。その中に、着色剤として、カーボンブラックや酸化チタン、酸化マグネシウム、アゾ系色素などを用いる。本実施の形態では黒と白で表示するが、他の着色剤を用いて、カラー表示することも可能である。粒子の帯電性としては、一般に酸素を主鎖内に多く持つポリエステルが、良好な負荷電性を示す。荷電性を制御するために極性基を付加するが、正荷電付与にはアミノ基を付加する。また、荷電制御剤を用いることもできる。この時、粒子が正荷電性であれば、ニグロシン系染料や４級アンモニウム塩を用いることができる。負荷電性であれば、アゾ系含金染料、サリチル酸系含金染料、フッ化物などを用いることができる。または、粒子の外側にあらかじめシリカやアルミナを添加して粒子の流動性を向上させながら、シランカップリング剤で有機物処理を行った粒子を用いることもできる。
【００１９】
さらに、第１の黒色粒子５には、磁性を付加するため、フェライトの粉末を混入している。フェライトは、粒子の母体作製時に練り込んでもよいが、フェライトめっきという手法によりｎｍサイズのフェライト粒子を形成し、母粒子表面に修飾させてもよい。磁性化するために、鉄やコバルト、ニッケルなどの微粒子を混ぜてもよい。
【００２０】
表示する場合、空間部４内に粒子を充填する率により、表示速度やコントラストが変化する。８０％以上の充填率では、表示特性はよいが、粒子同士の存在が邪魔になって移動を妨げられるため、高い電圧を必要とする問題が発生した。このため、５０％〜７０％の充填率が好ましい。
【００２１】
上下の電極９と１０に電圧をかけると、プラス側にマイナスに帯電した第１の黒色粒子５が移動し、マイナス側にプラスに帯電した第２の白色粒子６が移動する。これにより、白黒の２色表示が可能となる。粒子はあらかじめ撹拌などによる帯電処理を行ってもよいし、空間部４内に入れた後に、帯電処理として、電界をかけることで帯電させたり、超音波をかけて、粒子同士を摩擦、撹拌して帯電させてもよい。
【００２２】
上下の電極９、１０をＩＴＯを用いて作製し、各電極の表面にポリカーボネートのコート層１１と１２をスピンコートにより付加した構成のセルで、粒子の動きを調べた。電極１０に＋３００Ｖ印加して第１の黒色粒子５を張り付かせた。上下の基板の間隔は、１００ミクロンに設定した。反射濃度計で測定すると、１．５となった。そこで、電極１０にマイナスの電圧を付加すると、図３の一点鎖線Ａに示すように、−５０Ｖ付近で、第２の白色粒子６が第１の黒色粒子５と置き換わりだし、−１００Ｖ付近で飽和した。この時、反射濃度は、０．３となり、良好なコントラストが得られた。
【００２３】
さらに、図１のように磁石を備えたペン１３を支持体８に触れさせると、第１の黒色粒子５がペン１３にひきつけられて、コート層１２の表面に付着した。付着力より大きい磁力により、第２の白色粒子６が付着している部分が第１の黒色粒子５と置き換わるため、ペン１３が接触した部位が白から黒に変わり、ペン１３の動く軌跡が残る。付着した第１の黒色粒子５は、磁界がなくなっても表面への付着力が大きいため、そのまま残る。これにより、追記が可能となる。
【００２４】
追記する際、白表示上に磁性化した黒色粒子を用いたが、逆に白色粒子を磁性化しておけば、黒表示上に追記することも可能である。
【００２５】
追記を消去する場合は、反対側の支持体７側からペン１３で書くことにより第１の黒色粒子５を反対側へ移動させたり、電極間へ高周波（２ＫＨｚ）をかけることにより、粒子を移動させて表示を消すことができる。
【００２６】
このように、追記の表示が同じ表示面でできるため、表示性能を落とすことなく、構造自体も粒子のみ変えるという簡易な方法でできるという効果がある。さらに、磁気による書き込みができてメモリー性があるため、電力を途中で供給する必要なく追記が可能であり、より紙のイメージに近づけることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
実施の形態２の構成を図４を用いて説明する。実施の形態１では、第１の黒色粒子５にマイナス帯電および磁性を付加したが、第１の黒色粒子５および第２の白色粒子６には帯電制御だけしておき、新たに、黒の磁性粒子１４を追加する。電圧印加により、黒白表示は実施の形態１と同様に行う。その際、黒の磁性粒子１４は、自重により、表示面と反対側に存在する。そして、追記するとき、実施の形態１で用いた磁石を備えたペン１３を支持体８に接触させると、黒の磁性粒子１４が引きつけられて図４に示すように表示面に付着する。
【００２８】
磁性粒子１４の形状は、球に近いものでも、とがったものでもよいが、大きさを帯電させた各粒子５、６より小さくすることにより、帯電粒子の隙間を移動して電極１２の表面に付着しやすくできる。逆に、磁性粒子１４を各帯電粒子５、６より大きくすると、各帯電粒子５、６の移動を妨げ、表示の際、充填率をあげて応答速度を遅くしたり、追記するときも大きな磁力が必要となる。
【００２９】
磁性粒子１４の色は黒に限らない。赤や青にすることにより、追記部位が色により明確となる。磁性粒子１４の大きさをいろいろ変えることにより、太い線や細い線を表示することも可能である。
【００３０】
（実施の形態３）
上記実施の形態１〜２において、粒子群を２種類以上用いる表示装置について述べたが、粒子群は１種類でも表示および追記が可能である。図５に示すように、第１の基板１と第２の基板２と、電極間距離を一定に保つスペーサ３より形成された空間部４に、第１の粒子群５を複数封入して構成されている。この第１の粒子群５には、マイナスに帯電した黒色粒子を用い、フェライトを混入することにより磁性を持たせた。第１の基板１の表面にアルミニウムからなる電極９および１０を形成した。電極表面はそのままでも、コート層１１、１２でカバーしてもよい。前記電極９、１０に電圧を印加して、電極９をプラス、電極１０をマイナスにすると、プラス側の電極９にマイナスに帯電した第１の黒色粒子群５が付着する。その際、第２の基板２を透明にし、かつその上に黒色で光を通さない素材からなる遮蔽層１５を形成することにより、電極９上の第１の黒色粒子群５は第２の基板２側からは隠れて見えないため、電極１０またはアクリル樹脂製のコート層１２が見える。そして、アルミニウムにより形成された電極１０は，第２に基板２を通して進入する光を反射するので白表示ができる。電極１０の表面を荒らすことにより効果的に白表示ができる。
【００３１】
次に、電極の極性を反転させて、電極９をマイナスに、電極１０をプラスにすると、第１の黒色粒子群５が電極１０の表面に付着する。第２の基板２側からみると、電極１０の表面に第１の黒色粒子群５が張り付いているのがわかり、黒を表示していることになる。
【００３２】
上記のような電界により粒子を動かして表示する表示装置において、白を表示している画素に磁石を備えたペン１３を第２の基板２に接触させると、第１の黒色粒子群５が基板表面に引きつけられて、第２の基板２に付着し、黒表示となる（図６参照）。付着した第１の黒色粒子群５はペン１３を離しても付着力により動かないため、ペン１３で接触した部分は黒表示となり、追記が可能となる。
【００３３】
電界をかけて電極９をプラスにすることで、第１の黒色粒子群５は電極９側に移動し、追記部分は消去される。このように、上記構成では、粒子群１種類と同一平面での電極構成という簡易構成で、表示および追記が可能となる。もちろん、白と黒の帯電極性が逆の粒子群を同様の空間部４に封入し、黒色粒子群を磁性化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における画像表示素子の模式図
【図２】本発明の実施の形態１における画像表示素子の模式図
【図３】本発明の実施の形態１における画像表示素子の表示と電圧の特性を表した図
【図４】本発明の実施の形態２における画像表示素子の模式図
【図５】本発明の実施の形態２における画像表示素子の模式図
【図６】本発明の実施の形態３における画像表示素子の模式図
【符号の説明】
【００３５】
１    第１の基板
２    第２の基板
３    スペーサ
４    空間部
５    第１の粒子
６    第２の粒子
７    支持体
８    支持体
９    電極
１０    電極
１１    コート層
１２    コート層
１３    ペン
１４    磁性粒子
１５    遮蔽層
【図１】
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【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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