(57)【要約】【課題】  画像情報に応じた電圧印加により光学特性が変化して上記画像情報を表示する画像表示装置において、大面積、高精細な画像情報をより高速に表示する。【解決手段】  可視光を透過する第１の電極層１と、電界に応じて光学特性が変化する表示層２と、アドレス光Ｌの照射により導電性を呈する光スイッチング層３と、アドレス光Ｌを透過する線状電極４ａが多数平行に配列された第２の電極層４とをこの順に積層し、線状電極４ａへの電圧の印加と線状のアドレス光の線状電極４ａの長さ方向への走査とにより光スイッチング層３において電荷を発生させて第１の電極層１と光スイッチング層３との間に電界を形成し、その電界により表示層２の光学特性を変化させて画像情報を表示する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を透過する第１の電極層と、
電界に応じて光学特性が変化する表示層と、
電磁波の照射により導電性を呈する光スイッチング層と、
前記電磁波を透過する線状電極が多数平行に配列された第２の電極層とがこの順に積層されたものであって、
画像情報に応じた電圧が前記線状電極に印加されるとともに、前記電磁波が前記第２の電極層側から２次元状に走査され、該走査によって前記光スイッチング層において発生した電荷により前記第１の電極層と前記光スイッチング層との間に電界が形成され、該電界に応じて前記表示層の光学特性が変化して前記画像情報を表示するものであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記線状電極間に絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記絶縁体が、前記電磁波を遮るものであることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記線状電極間に前記電磁波を遮る線状の電磁波非透過電極が平行に配列されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記表示層が、互いに異なる色調および極性を有する２種類の粒子を含有したマイクロカプセルを分散したものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記表示層が、液晶からなるものであることを特徴とする請求項１から５記載の画像表示装置。
【請求項７】
電界に応じて光学特性が変化する画像表示媒体に画像情報に応じた電界を形成して前記画像情報を表示させる画像表示制御装置であって、
電磁波の照射により導電性を呈して前記画像表示媒体に電界を形成する光スイッチング手段と、
前記電磁波を前記光スイッチング手段に照射する電磁波照射手段と、
多数平行に配列された前記電磁波を透過する線状電極を有し、該線状電極により前記光スイッチング手段に前記画像情報に応じた電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴とする画像表示制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報に応じた印加により光学特性が変化して上記画像情報を表示する画像表示装置に関し、特にその電圧印加の方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、いわゆる電子ペーパーと呼ばれる画像表示装置として種々の表示方式のものが提案されている。
【０００３】
上記画像表示装置の表示方式としては、たとえば、画像情報に応じた電圧印加により光学特性が変化して上記画像情報を表示する方式があり、上記表示方式を採用した画像表示装置としては、たとえば、正に帯電した白色粉末と負に帯電した黒色粉末とが充填されたマイクロカプセルを分散した分散層を備え、画像情報に応じた電圧印加により白色粉末および黒色粉末を移動させることにより画像を表示するマクロカプセル型電気泳動ディスプレイや、液晶とアクリルモノマーをセル内に封入した後ＵＶ光を照射して液晶内にポリマーネットワークを形成した液晶層を備え、電圧印加に応じて液晶分子の長軸方向の向きを変えることにより画像を表示するポリマーネットワーク液晶ディスプレイなどが提案されている。
【０００４】
そして、上記のような画像表示装置において分散層や液晶層に電圧印加する方法としては、たとえば、単純マトリクス電極を用いて電圧印加するパッシブ方式や、ＴＦＴを用いて電圧印加するアクティブ駆動方式などがある（非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】堀  浩雄，鈴木幸治、「カラー液晶ディスプレイ」、共立出版、２００１年６月、Ｐ７３〜Ｐ１４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように単純マトリクス電極を用いたパッシブ方式では、表示される画像を構成する画素数が増加するとクロストークによるコントラストの低下などの問題が生じるため、電子新聞や電子地図のような大面積、高精細な情報を表示させるのが困難である。また、ＴＦＴを用いたアクティブ駆動方式では、駆動電圧が最大±１５Ｖ程度に限られるため、このような低い電圧で分散層や液晶層の光学特性を高速に変化させるのは困難である。また、ＴＦＴ基板が高価であるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、上記のような画像情報に応じた電圧印加により光学特性が変化して上記画像情報を表示する画像表示装置において、大面積、高精細な画像情報を高速に表示することができ、また低コスト化を図ることができる画像表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
また、本発明は、上記のような画像情報に応じた電圧印加により光学特性を変化させて上記画像情報を表示させる画像表示制御装置において、大面積、高精細な画像情報を高速に表示させることができ、また低コスト化を図ることができる画像表示制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像表示装置は、可視光を透過する第１の電極層と、電界に応じて光学特性が変化する表示層と、電磁波の照射により導電性を呈する光スイッチング層と、電磁波を透過する線状電極が多数平行に配列された第２の電極層とがこの順に積層されたものであって、画像情報に応じた電圧が線状電極に印加されるとともに、電磁波が第２の電極層側から２次元状に走査され、その走査によって光スイッチング層において発生した電荷により第１の電極層と光スイッチング層との間に電界が形成され、その電界に応じて表示層の光学特性が変化して画像情報を表示するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、上記画像表示装置においては、線状電極間に絶縁体を設けるようにすることができる。
【００１１】
また、上記絶縁体を、上記電磁波を遮るものとすることができる。
【００１２】
また、線状電極間に電磁波を遮る線状の電磁波非透過電極を平行に配列するようにすることができる。
【００１３】
また、表示層を、互いに異なる色調および極性を有する２種類の粒子を含有したマイクロカプセルを分散したものとすることができる。
【００１４】
また、表示層を、液晶からなるものとすることができる。
【００１５】
ここで、上記「光学特性が変化する」するとは、視覚により確認できるように光学特性が変化することを意味する。
【００１６】
また、上記「電磁波が第２の電極層側から２次元状に走査され」とは、たとえば、線状の光が第２の電極層の線状電極の長さ方向に走査されるものとしてもよいし、スポット状の光が第２の電極層の線状電極の配列方向および長さ方向に走査されるものとしてもよい。
【００１７】
本発明の画像表示制御装置は、電界に応じて光学特性が変化する画像表示媒体に画像情報に応じた電界を形成して画像情報を表示させる画像表示制御装置であって、電磁波の照射により導電性を呈して画像表示媒体に電界を形成する光スイッチング手段と、電磁波を光スイッチング手段に照射する電磁波照射手段と、多数平行に配列された前記電磁波を透過する線状電極を有し、該線状電極により光スイッチング手段に画像情報に応じた電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の画像表示装置によれば、可視光を透過する第１の電極層と、電界に応じて光学特性が変化する表示層と、電磁波の照射により導電性を呈する光スイッチング層と、電磁波を透過する線状電極が多数平行に配列された第２の電極層とをこの順に積層し、線状電極への電圧の印加と電磁波の走査により第１の電極層と光スイッチング層との間に電界を形成し、その電界により表示層の光学特性を変化させて画像情報を表示するようにしたので、単純マトリクス電極を用いたパッシブ方式により電圧を印加して画像情報を表示させる場合と比較すると、線状電極の長さ方向についてのクロストークを減少させることができ、大面積、高精細な画像情報を良好な画質で表示することができる。また、ＴＦＴを用いたアクティブ駆動方式と比較すると、高い電圧を線状電極に印加することができるので表示層の応答速度の高速化を図ることができる。また、コストの削減も図ることができる。
【００１９】
また、上記画像表示装置において、線状電極間に絶縁体を設けるようにした場合には、線状電極間のクロストークも減少させることができるので、さらに画質の向上を図ることが可能である。
【００２０】
また、上記絶縁体を、上記電磁波を遮るものとした場合には、線状電極間への電磁波の照射による光スイッチング層の放電を減少させることができるので、さらに線状電極間のクロストークを減少させることができる。
【００２１】
また、線状電極間に電磁波を遮る線状の電磁波非透過電極を平行に配列するようにした場合には、線状電極間への電磁波の照射による光スイッチング層の放電を減少させることができるとともに、線状電極間を電磁波非透過電極により接地することができるので、さらに線状電極間のクロストークを減少させることができる。
【００２２】
また、表示層を、互いに異なる色調および極性を有する２種類の粒子を含有したマイクロカプセルを分散したものとしたり、液晶からなるものとした場合には、比較的簡易かつ低コストで本発明の画像表示装置を構成することができる。
【００２３】
本発明の画像表示制御装置によれば、電磁波照射手段により光スイッチング手段に電磁波を照射するとともに、電圧印加手段の線状電極により光スイッチング手段に画像情報に応じた電圧を印加することにより光スイッチング手段によって画像表示媒体に画像情報に応じた電界を形成して画像情報を表示させるようにしたので、上記と同様に、単純マトリクス電極を用いたパッシブ方式により電圧を印加して画像情報を表示させる場合と比較すると、線状電極の長さ方向についてのクロストークを減少させることができ、大面積、高精細な画像情報を良好な画質で表示することができる。また、ＴＦＴを用いたアクティブ駆動方式と比較すると、高い電圧を線状電極に印加することができるので画像表示媒体の応答速度の高速化を図ることができる。
【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装置の一実施形態を利用した画像表示システムについて説明する。図１は本画像表示システムにおける画像表示装置の斜視図、図２は図１に示す画像表示装置の２−２線断面図である。
【００２５】
本画像表示システムは、図１および図２に示すように、可視光を透過する第１の電極層１、電界に応じて光学特性が変化する表示層２、読取光の照射により導電性を呈する光スイッチング層３、線状のアドレス光を透過する線状電極４ａが多数平行に配列された第２の電極層４をこの順に積層してなる画像表示装置１０と、その画像表示装置１０の線状電極４ａに所定の電圧を印加する電圧印加部２０と、画像表示装置１０の第２の電極層側から線状のアドレス光を照射するライン光源３０とを備えている。なお、ライン光源３０は、線状電極４ａの長さ方向、つまり図１における矢印Ｙ方向に移動するものであるが、その移動機構については図示省略してある。
【００２６】
第１の電極層１としては、可視光を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜（ＳｎＯ２）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができる。
【００２７】
第２の電極層４は、上記のように多数の線状電極４ａからなるものであるが、その材料としてはアドレス光を透過するものであれば如何なるものでもよく、たとえば、第１の電極層１と同様に、ＩＴＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。
【００２８】
表示層２は、正に帯電した白色粉末２１ａと負に帯電した黒色粉末２１ｂを含有したマイクロカプセル２１ｃを分散した分散層２１と黒色のシートからなる光吸収層２２とから構成されている。
【００２９】
光スイッチング層３は、アドレス光の照射により電荷を発生する第１および第２の電荷発生層３１，３２と、その第１の電荷発生層３１と第２の電荷発生層３２との間に挟まれて設けられた正孔輸送層３３とから構成されている。第１および第２の電荷発生層３１，３２としては、アドレス光の照射により電荷を発生するものであれば如何なるものでもよいが、たとえば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。また、正孔輸送層３３としては、正の電荷の移動度と、その逆極性となる負の電荷の移動度の差が大きいもの（例えば１０２以上、望ましくは１０３以上）であればよく、たとえば、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物などの半導体物質が適当である。
【００３０】
電圧印加部３０は、入力された画像データに応じて各線状電極４ａに＋３０Ｖまたは−３０Ｖの電圧を印加するものである。
【００３１】
ライン光源３０は、図示省略した移動機構により矢印Ｙ方向に移動させられ、画像表示装置１０を線状のアドレス光で走査するものである。なお、本実施形態においては、上記のように線状のアドレス光を矢印Ｙ方向に走査することにより画像表示装置１０の全面をアドレス光により走査するようにしたが、必ずしも線状の光に限らず、スポット光により線状電極４ａの配列方向および矢印Ｙ方向に走査することにより画像表示装置１０の全面を走査するようにしてもよい。
【００３２】
次に、本画像表示システムの作用について説明する。
【００３３】
まず、画像表示装置１０に表示させる画像を構成する画素データのうちの１ライン分の画素データが電圧印加部２０に入力される。そして、電圧印加部２０は入力された１ライン分の画素データに応じて各線状電極４ａに電圧を印加する。本実施形態においては、画像表示装置１０を矢印Ａ方向から見た場合に、黒く見える画素に対応する線状電極４ａには−３０Ｖを印加し、白く見える画素に対応する線状電極４ａには＋３０Ｖを印加する。そして、上記のように線状電極４ａに電圧が印加されるとともに、ライン光源３０が駆動され、線状電極４ａの配列方向に延びるアドレス光Ｌが画像表示装置１０の第２の電極層４側から照射される。第２の電極層４側から照射されたアドレス光Ｌは、光スイッチング層３の第２の電荷発生層３２に照射されるとともに、第２の電荷発生層３２および正孔輸送層３３を透過したアドレス光Ｌの一部が第１の電荷発生層３１に照射される。
【００３４】
そして、アドレス光Ｌの照射により第１および第２の電荷発生層３１，３２において電荷対が発生し、第１の電荷発生層３１において発生した電荷対のうちの正の電荷は、負に帯電した線状電極４ａに向かって正孔輸送層３３内を移動し、線状電極４ａに帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は第１の電荷発生層３１付近に留まる。また、第２の電荷発生層３２において発生した電荷対のうちの負の電荷は、線状電極４ａに帯電した正の電荷に向かって移動し、線状電極４ａに帯電した正の電荷と結合して消滅し、正の電荷は第１の電極層１に帯電した負の電荷に向かって正孔輸送層３３内を移動し、第１の電荷発生層３１付近で留まる。上記のような作用の結果、正の電圧が印加された線状電極４ａに対応する第１の電荷発生層３１付近には正の電荷が蓄積され、負の電圧が印加された線状電極４ａに対応する第１の電荷発生層３１付近には負の電荷が蓄積される。
【００３５】
そして、上記のようにして第１の電荷発生層３１付近に蓄積された電荷の極性に応じて第１の電荷発生層３１と第１の電極層との間に電界が形成され、その電界に応じて分散層２１に分散されたマイクロカプセル２１ｃ内の白色粉末２１ａおよび黒色粉末２１ｂが移動する。上記白色粉末２１ａおよび黒色粉末２１ｂの移動の結果、第１の電極層１側に白色粉末２１ａが集まっている部分については、矢印Ａ方向から見た際、白く表示されて見え、第１の電極層１側に黒色粉末２１ｂが集まっている部分については、矢印Ａ方向から見た際、黒く表示されて見える。
【００３６】
そして、上記のように１ラインの表示が終わった後は、ライン光源が矢印Ｙ方向に移動するととともに、次のラインの１ライン分の画素データが電圧印加部２０に入力され、上記と同様の作用により次の１ラインの白黒表示がされる。そして、全てのラインについて順次上記と同様の作用を繰り返すことにより最終的には画像表示装置１０全体に画像が表示される。
【００３７】
なお、上記のようにして画像表示装置１０に画像が表示された後は、電圧印加部３０による電圧印加を停止しても画像は変化することなく、再び電圧印加およびライン光の照射がされるまでは、同じ画像の表示が維持されることになる。
【００３８】
上記実施形態の画像表示システムによれば、線状電極４ａへの電圧の印加とアドレス光の走査により第１の電極層１と光スイッチング層３との間に電界を形成し、その電界により表示層２の光学特性を変化させて画像情報を表示するようにしたので、単純マトリクス電極を用いたパッシブ方式により電圧を印加して画像情報を表示させる場合と比較すると、線状電極４ａの長さ方向についてのクロストークを減少させることができ、大面積、高精細な画像情報を良好な画質で表示することができる。また、ＴＦＴを用いたアクティブ駆動方式と比較すると、高い電圧を線状電極４ａに印加することができるので表示層の応答速度の高速化を図ることができる。また、コストの削減も図ることができる。
【００３９】
また、上記実施形態の画像表示装置においては、図３に示すように、線状電極４ａの間および線状電極４ａの端部に絶縁体５を設けるようにしてもよい。上記絶縁体５としては、アドレス光を遮光するものが望ましく、たとえば、カーボンブラック含有のアクリル樹脂などを利用することができる。上記のように線状電極４ａ間に絶縁体５を設けるようにした場合には、線状電極４ａ間のクロストークを減少させることができる。また、絶縁体５の材料をアドレス光を遮光するものとした場合には、線状電極４ａ間へのアドレス光の照射による光スイッチング層３の放電を減少させることができるので、さらに線状電極４ａ間のクロストークを減少させることができる。
【００４０】
また、上記のように線状電極４ａの間に絶縁体５を設けるだけでなく、図４に示すように、線状電極４ａの間にライン光を遮光する線状の電磁波非透過電極４ｂを平行に配列して設け、その電磁波非透過電極４ｂを接地するようにしてもよい。なお、上記のように絶縁体５を設けることなく電磁波非透過電極４ｂのみを線状電極４ａの間に設けるようにしてもよい。上記のようにした場合には、線状電極４ａ間へのアドレス光の照射による光スイッチング層３の放電を減少させることができるとともに、線状電極４ａ間を電磁波非透過電極４ｂにより接地することができるので、さらに線状電極４ａ間のクロストークを減少させることができる。
【００４１】
また、上記画像表示装置１０のようにライン光源３０を用いるのではなく平面形状の有機ＥＬ光源を利用するようにしてもよい。具体的には、図５に示すように、上記実施形態で利用した画像表示装置１０に有機ＥＬ光源６を貼り合わすようにすればよい。画像表示装置１０の第２の電極層４側の表面と有機ＥＬ光源６との表面には、図５に示すように、透明フィルムからなる支持体７がそれぞれ設けられており、これらを接着することにより画像表示装置１０と有機ＥＬ光源６とが貼り合わされている。有機ＥＬ光源６は、電圧印加により有機ＥＬ層６ｂから発せられた発光を透過する透明線状電極が、画像表示装置１０の線状電極４ａの長さ方向に多数配列されたアノード電極層６ａと有機ＥＬ層６ｂと平面電極からなるカソード電極層６ｃとから構成される。そして、アノード電極層６ａの各透明線状電極に順次電圧が印加され、その電圧印加に応じて有機ＥＬ層６ｂから発せられたライン状の発光光がアドレス光として透明線状電極を透過して画像表示装置１０に照射される。
【００４２】
また、上記実施形態の画像表示装置１０における表示層２を分散層２１と光吸収層２２とから構成するのではなく、図６に示すように、液晶からなる液晶層８１と光吸収層８２とから構成するようにしてもよい。上記のように液晶を使用した場合には、正の電圧を線状電極４ａに印加することにより、その線状電極４ａに対応した部分の液晶分子の長軸方向が矢印Ｂ方向に沿った方向となり、矢印Ｂ方向から見た場合、黒く表示される。また、線状電極４ａに電圧印加しなかった場合には、その線状電極４ａに対応する部分の液晶分子の長軸方向が不規則状態になるため光が散乱し、矢印Ｂ方向から見た場合、白く表示される。液晶層８１に使用する液晶としては、ポリマーネットワーク液晶（ＰＮＬＣＤ）を用いることが望ましい。また、コレステリック液晶を用いるようにしてもよい。液晶層８１の液晶としてコレステリック液晶を用いるようにした場合には、線状電極４ａに印加する電圧はパルス波形からなる交流電圧を印加することが望ましい。また、コレステリック液晶を用いた場合には、全ての線状電極４ａに電圧を印加するとともにパターン光を画像表示装置の第２の電極層側から照射することにより、そのパターン光に応じた画像を表示させるようにすることができる。
【００４３】
また、本画像表示システムにおける画像表示装置の層構成は上記実施形態のような層構成に限らずその他の層を加えたりしてもよい。
【００４４】
次に、本発明の画像表示制御装置の一実施形態について説明する。なお、本画像表示制御装置の構成は、図１および図２に示した画像表示システムの構成の一部とほぼ同様であるため図示省略する。
【００４５】
本画像表示制御装置は、上記画像表示システムにおける画像表示装置１０の光スイッチング層３および第２の電極層４と、電圧印加部２０と、ライン光源３０とを備えたものである。そして、本画像表示制御装置には、上記画像表示装置１０における第１の電極層１、表示層２、および光吸収層２２を備えた画像表示媒体が、図２に示すのと同様に設置可能であるが、上記画像表示媒体に設けられた光吸収層２２とは別の光吸収層が光スイッチング層３の画像表示媒体側に設けられ、上記画像表示媒体と上記画像表示制御装置とが２層の光吸収層の間で離れて着脱可能となるように構成されている。
【００４６】
また、上記実施形態の画像表示制御装置においても、上記画像表示装置１０と同様に、線状電極４ａの間および線状電極４ａの端部に絶縁体５を設けたり、線状電極４ａの間にライン光を遮光する線状の電磁波非透過電極４ｂを平行に配列して設けたりしてもよい。
【００４７】
また、上記画像表示装置１０ようにライン光源３０を用いるのではなく平面形状の有機ＥＬ光源を利用するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記画像表示媒体としては、上記画像表示装置１０と同様に、液晶層８１と光吸収層８２を備えたものとしてもよい。
【００４９】
また、上記画像表示制御装置における光スイッチング層などの層構成は上記実施形態のような層構成に限らずその他の層を加えたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の画像表示装置の一実施形態を示す図
【図２】図１に示す画像表示装置の２−２線断面図
【図３】本発明の画像表示装置のその他の実施形態を示す図
【図４】本発明の画像表示装置のその他の実施形態を示す図
【図５】本発明の画像表示装置のその他の実施形態を示す図
【図６】本発明の画像表示装置のその他の実施形態を示す図
【符号の説明】
【００５１】
１    第１の電極層
２,８    表示層
３    光スイッチング層
４    第２の電極層
４ａ    線状電極
４ｂ    電磁波非透過電極
５    絶縁体
６    有機ＥＬ光源
７    支持体
１０    画像表示装置
２０    電圧印加部
２１    分散層
２１ａ    白色粉末
２１ｂ    黒色粉末
２１ｃ    マイクロカプセル
２２    光吸収層
３０    ライン光源
３１    第１の電荷発生層
３２    第２の電荷発生層
３３    正孔輸送層
８１    液晶層
８２    光吸収層
【図１】
2005189681.tif 000003
【図２】
2005189681.tif 000004
【図３】
2005189681.tif 000005
【図４】
2005189681.tif 000006
【図５】
2005189681.tif 000007
【図６】
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