(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または両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、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において、
表示しようとする画像を形成する過程が、次に書き込むｎ行×ｍ列の画像の、それぞれがｍ個の画素よりなる１〜ｎ行のパターンをＰ１〜Ｐｎとし、それらの反転（ネガ）パターンをＮｏｔ（Ｐ１）〜Ｎｏｔ（Ｐｎ）としたとき、１行目にパターンＰ１を粒子Ａが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅａで書き込み、次に反転パターンＮｏｔ（Ｐ１）を粒子Ａとは色および帯電特性の異なる粒子Ｂが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅｂで書き込み、２行目にパターンＰ２を電界Ｅａで書き込み、次にパターンＮｏｔ（Ｐ２）を電界Ｅｂで書き込み、これをｎ行まで繰り返し、次に書き込むｎ行×ｍ行の画像を表示する過程からなり、表示しようとする画像を形成する過程に先立つ画像消去の過程を省略した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種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または両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、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において、
表示しようとする画像を形成する過程が、次に書き込むｎ行×ｍ列の画像の、それぞれがｍ個の画素よりなる１〜ｎ行のパターンをＰ１〜Ｐｎとし、それらの反転（ネガ）パターンをＮｏｔ（Ｐ１）〜Ｎｏｔ（Ｐｎ）としたとき、１行目にパターンＰ１を粒子Ａが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅａで書き込み、次に２行目にパターンＰ２を電界Ｅａで書き込み、これをｎ行まで繰り返し、続いて、１行目にパターンＮｏｔ（Ｐ１）を粒子Ａとは色および帯電特性の異なる粒子Ｂが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅｂで書き込み、次に２行目にパターンＮｏｔ（Ｐ２）を電界Ｅｂで書き込み、これをｎ行まで繰り返し、次に書き込むｎ行×ｍ行の画像を表示する過程からなり、表示しようとする画像を形成する過程に先立つ画像消去の過程を省略したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
粒子の平均粒子径が０．１〜５０μｍである請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
粒子のキャリヤを用いてブローオフ法により測定した表面電荷密度が絶対値で５μＣ／ｍ２以上１５０μＣ／ｍ２以下である請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
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１〜４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
粒子の色が白色及び黒色である請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
画像表示板が、マトリックス電極の各電極対を隔壁によりお互いに隔離した１つ以上の画像表示素子を有する請求項１〜６のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クーロン力を利用した粒子の飛翔移動に伴い、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する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。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。
【０００６】
【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”、p.249-252
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または両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、クーロン力により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が知られている。
【０００８】
この画像表示装置は、表示メモリー性（電源を切っても表示状態を保持すること）を有している。このように表示メモリー性のある画像表示装置の場合、粒子Ａが表示基板側に飛翔する電界方向（極性）であるＥａと、粒子Ａとは色および帯電特性の異なる粒子Ｂが表示基板側に飛翔する電界方向Ｅｂの両方を順次切り替えてひとつの画像を形成する必要がある。なぜならば、粒子Ａと粒子Ｂでできた画像１から同様に粒子Ａと粒子Ｂでできた画像２に書き換える場合、Ｅａで画像を形成すると画像２に粒子Ａで新たに書き加えられる部分のみが変化し、粒子Ｂで書き加えなければならない部分は変化しないからである。
【０００９】
そのため、図６に示すように、画像形成に先立ち画像消去過程（粒子Ａもしくは粒子Ｂのみで形成された画面にしておく）を実行した後、画像消去で使用した電界方向とは異なる電界方向で画像を形成するという方法が考えられる。しかし、例えばマトリックス表示において、図７に示すように、フレームタイムの先頭で画像消去を行った場合、フレームタイムの前半で画像形成される部分（ライン）とフレームタイムの後半で画像形成される部分（ライン）では、画像形成されてから次のフレームの先頭で画像消去されるまでの時間が異なるため濃度ムラを生じ、著しく表示画質を損ねるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、乾式で応答性能が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れる画像表示装置において、濃度ムラを減少でき表示画質を維持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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、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種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または両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、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において、表示しようとする画像を形成する過程が、次に書き込むｎ行×ｍ列の画像の、それぞれがｍ個の画素よりなる１〜ｎ行のパターンをＰ１〜Ｐｎとし、それらの反転（ネガ）パターンをＮｏｔ（Ｐ１）〜Ｎｏｔ（Ｐｎ）としたとき、１行目にパターンＰ１を粒子Ａが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅａで書き込み、次に反転パターンＮｏｔ（Ｐ１）を粒子Ａとは色および帯電特性の異なる粒子Ｂが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅｂで書き込み、２行目にパターンＰ２を電界Ｅａで書き込み、次にパターンＮｏｔ（Ｐ２）を電界Ｅｂで書き込み、これをｎ行まで繰り返し、次に書き込むｎ行×ｍ行の画像を表示する過程からなり、表示しようとする画像を形成する過程に先立つ画像消去の過程を省略したことを特徴とするものである。
また、本発明の画像表示装置は、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種類以上の粒子を封入し、前記基板の一方または両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、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において、表示しようとする画像を形成する過程が、次に書き込むｎ行×ｍ列の画像の、それぞれがｍ個の画素よりなる１〜ｎ行のパターンをＰ１〜Ｐｎとし、それらの反転（ネガ）パターンをＮｏｔ（Ｐ１）〜Ｎｏｔ（Ｐｎ）としたとき、１行目にパターンＰ１を粒子Ａが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅａで書き込み、次に２行目にパターンＰ２を電界Ｅａで書き込み、これをｎ行まで繰り返し、続いて、１行目にパターンＮｏｔ（Ｐ１）を粒子Ａとは色および帯電特性の異なる粒子Ｂが表示側の基板に飛翔する方向の電界Ｅｂで書き込み、次に２行目にパターンＮｏｔ（Ｐ２）を電界Ｅｂで書き込み、これをｎ行まで繰り返し、次に書き込むｎ行×ｍ行の画像を表示する過程からなり、表示しようとする画像を形成する過程に先立つ画像消去の過程を省略したことを特徴とするものである。
【００１２】
上述した構成の本発明の画像表示装置では、粒子に直接的に静電界を与えてクーロン力により粒子を飛翔移動させることができる画像表示素子をマトリックス状に配置させて新規な画像表示装置を構成することで、応答速度が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れる画像表示装置を提供することができる。また、表示しようとする画像を形成する過程に先立つ画像消去の過程を省略することで、濃度ムラを減少でき表示画質を維持することができる。
【００１４】
本発明の画像表示装置における粒子としては、粒子の平均粒子径が０．１〜５０μｍであることが好ましい。また、粒子のキャリヤを用いてブローオフ法により測定した表面電荷密度が絶対値で５μＣ／ｍ２以上１５０μＣ／ｍ２以下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。さらにまた、粒子の色が白色及び黒色であることが好ましい。
【００１５】
本発明の画像表示装置における画像表示板としては、画像表示板が、マトリックス電極の各電極対を隔壁によりお互いに隔離した１つ以上の画像表示素子を有する構成とすることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の対象となる画像表示装置は、後ほど詳細に説明するように、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種類以上の粒子を封入し、基板の一方または両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して構成されている。この構成の画像表示装置において、表示しようとする画像を形成する過程が、粒子Ａが表示側の基板に飛翔する方向の電界パターンを電極間に印加して画像を形成する過程と、粒子Ａとは色および帯電特性の異なる粒子Ｂが表示側の基板に飛翔する電界方向で上記パターンの反転（ネガ）パターンを印加することで画像を形成する過程とを含むことを特徴とする。本発明では、具体的な書込方法として、例えばＥａで２進数パターンＰを書き込んだ後、ＥｂでパターンＰの反転(not(P))（ネガ）を書き込むことで所望の画像パターンを形成することができ、画像消去（同一色書込）の過程を排除することにより濃度ムラを減少でき表示画質を維持することができる。
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の画像表示装置の特徴となる画像消去を省略した書き込み手段について説明する。図１および図２はそれぞれ本発明の画像表示装置における画像消去過程を省略した書き込み手段の一例を説明するための図である。図１および図２に示す例においては、いずれも７行×５列のマトリックス表示において、数字の１を数字の２に書き換える例を示している。
【００１８】
図１に示す例では、７行×５列のマトリックス表示において、同時に表示を書き換えることができる部分（通常１行ごと）の画像形成過程に際し逐次電界の方向を切り替えて画像を形成している。具体的には、次に書き込む画像である数字の２の１‥‥ｎ行のパターンをＰ１‥‥Ｐｎとしたとき、１行ごとに逐次電界の方向を切り替えるにあたり、１行目にパターンＰ１をＥａで書き込み、次にパターンＮｏｔ（Ｐ１）をＥｂで書き込み、２行目にパターンＰ２をＥａで書き込み、次にパターンＮｏｔ（Ｐ２）をＥｂで書き込み、これを繰り返し、最終的にｎ行目にパターンＰｎを書き込み、次にパターンＮｏｔ（Ｐｎ）を書き込むことで、数字の１を数字の２に書き換えることができる。
【００１９】
本例では、マトリックス表示の場合、１行ごとに逐次Ｅａ、Ｅｂと電界方向を切り替えて書き込むことで、後述する図２の場合と比較して、残像のない動画表示を行うことができる。
【００２０】
図２に示す例では、７行×５列のマトリックス表示において、７×５の書き込みパターンである数字の２を同一電界方向のＥａで書き込み、次に７行×５列の書き込みパターンである数字の２を反転させて形成した反転パターンを電界を切り換えてＥｂで書き込むことで、数字の１を数字の２に書き換えることができる。
【００２１】
本例では、マトリックス表示の場合、Ｅａで書き込みパターンである数字の２を一画面分画像形成した後、Ｅｂに切り換えて書き込むパターンである数字の２のネガを一画面分形成している。この場合は、Ｅａで画像形成した後にも、本来粒子Ｂで置き換えられなければならない前画面の粒子Ａの部分が残っているため、動画表示上は残像となって認識されてしまう。しかし、Ｅａ⇔Ｅｂ間の電界切り換えの周波数が、図１に示す実施例と比較して、著しく低くてよいため、表示素子駆動にともなう電磁波ノイズの発生が小さく、表示素子電極間の静電容量によるフレーム操作速度の限界も高くできる。
【００２２】
図３は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一例とその表示駆動原理を示す図である。図３（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（透明電極）、４は対向電極、５は負帯電粒子、６は正帯電粒子、７は隔壁である。
【００２３】
図３（ａ）は対向する基板（透明基板１と対向基板２）の間に負帯電粒子５及び正帯電粒子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３（ｂ）に示すように、クーロン力によって、正帯電粒子６は表示電極３側飛翔移動し、負帯電粒子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粒子６の色に見える。次に、極性を切り換えて、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３（ｃ）に示すように、クーロン力によって、負帯電粒子５は表示電極３側に飛翔移動し、正帯電粒子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粒子６の色に見える。
【００２４】
図３（ｂ）と図３（ｃ）の間は電源の極性を反転するだけで繰り返し表示することができ、このように電源の極性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、負帯電粒子５を白色とし、正帯電粒子６を黒色とするか、負帯電粒子５を黒色とし、正帯電粒子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、電圧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。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明の画像表示装置は、上記画像表示素子がマトリックス状に配置された画像表示板から構成される。図４（ａ）、（ｂ）にその模式図の一例を示す。この例では説明の都合上３×３のマトリックスを示す。各電極の数をｎ個とすることで、任意のｎ×ｎのマトリックスを構成することができる。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）に示す例において、ほぼ平行に配置した表示電極３−１〜３−３と同じくほぼ平行に配置した対向電極４−１〜４−３とは、互いにほぼ直交した状態で、透明基板１上及び対向基板２上に設けられている。表示電極３−１〜３−３には、それぞれ連続して２個設けられたＳＷ３−１−１とＳＷ３−１−２；ＳＷ３−２−１とＳＷ３−２−２；ＳＷ３−３−１とＳＷ３−３−２；が各別に接続されている。同様に、対向電極４−１〜４−３には、それぞれ連続して２個設けられたＳＷ４−１−１とＳＷ４−１−２；ＳＷ４−２−１とＳＷ４−２−２；ＳＷ４−３−１とＳＷ４−３−２；が各別に接続されている。
【００２８】
ＳＷ３−ｎ−１（ｎ＝１〜３）とＳＷ４−ｎ−１（ｎ＝１〜３）とは、グラウンドへの接続と次段のＳＷへの接続とを切り替える役目を果たす。ＳＷ３−ｎ−２（ｎ＝１〜３）とＳＷ４−ｎ−２（ｎ＝１〜３）とは、高電圧発生回路８への接続と低電圧発生回路９への接続とを切り替える役目を果たす。これらＳＷの全体がマトリックスドライブ回路１０を構成する。また、本例では、隔壁７によりお互いを隔離して３×３個の画像表示素子を構成しているが、この隔壁７は必須ではなく、省くこともできる。
【００２９】
上述した表示電極３−１〜３−３と対向電極４−１〜４−３とからなるマトリックス電極の動作は、表示したい画像に応じて、図示しないシーケンサの制御により各ＳＷの開閉を制御して、３×３個の画像表示素子を順に表示させることが行われる。この動作は従来から知られているものと同じである。
【００３０】
マトリックス電極を構成する各電極は、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。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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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、負帯電粒子に対しては正帯電性の樹脂を、正帯電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。
【００３３】
以下、本発明の画像表示装置で用いる基板について述べる。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。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、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。
【００３４】
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。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。
【００３５】
また、図３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共に、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。
【００３６】
以下、本発明の画像表示装置で用いる粒子について述べる。本発明では、表示のための粒子は負又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。
【００３７】
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する方法が用いられる。粒子のキャリヤを用いてブローオフ法により測定した表面電荷密度が絶対値で５μＣ／ｍ２以上１５０μＣ／ｍ２以下の範囲が好ましい。表面電荷密度がこの範囲より低いと、電界の変化に対する応答速度が遅くなり、メモリ性も低くなる。表面電荷密度がこの範囲より高いと、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。
【００３８】
本発明において用いた、表面電荷密度を求めるのに必要な、帯電量の測定および粒子比重の測定は以下によって行った。
＜ブローオフ測定原理及び方法＞
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正帯電性・負帯電性の２種類のものを用い、それぞれの場合の単位面積あたり電荷密度（単位：μC/m2）を測定した。すなわち、正帯電性キャリヤ(相手を正に帯電させ自らは負になりやすいキャリヤ)としてはパウダーテック社製のF963-2535を、負帯電性キャリヤ(相手を負に帯電させ自らは正に帯電しやすいキャリヤ)としてはパウダーテック社製のF921-2535を用いた。
＜粒子比重測定方法＞
粒子比重は、株式会社島津製作所製比重計、マルチボリウム密度計H1305にて測定した。
【００３９】
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以上の絶縁粒子が好ましく、特に体積固有抵抗が１×１０１２Ω・ｃｍ以上の絶縁粒子が好ましい。また、以下に述べる方法で評価した電荷減衰性の低い粒子が更に好ましい。
【００４０】
即ち、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、作成することが肝要である。
【００４１】
なお、上記表面電位の測定は、例えば図５に示した装置（ＱＥＡ社製ＣＲＴ２０００）により行うことが出来る。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２１にて保持し、小型のスコロトロン放電器２２と表面電位計２３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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
着色剤としては、以下に例示するような、有機又は無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
【００４６】
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。
【００４７】
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレット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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、１０〜９０％、好ましくは３０〜８０％を占める体積になるように充填するのが良い。
【００５１】
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、一つの表示素子が一つの画素となる。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、即ち、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一組とし、それらを複数組み配置して表示板とするのが好ましい。
【００５２】
本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話等のモバイル機器の画像表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の画像表示部などに用いられる。
【００５３】
なお、上述した実施例では、電極を基板上に設けた例を示しているが、本発明を達成するためには、電界を発生するための電極が存在しさえすれば電極は基板上に必ずしも存在する必要はなく、電極を基板とは離して設けることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像表示装置によれば、粒子に直接的に静電界を与えて粒子を飛翔移動させることができる画像表示素子をマトリックス状に配置させて新規な画像表示装置を構成しているため、応答速度が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れる画像表示装置を提供することができる。また、表示しようとする画像を形成する過程に先立つ画像消去の過程を省略できるため、濃度ムラを減少でき表示画質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置における画像消去過程を省略した書き込み手段の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の画像表示装置における画像消去過程を省略した書き込み手段の他の例を説明するための図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の表示素子の一例とその表示駆動原理を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ表示素子をマトリックス状に配置した本発明の画像表示装置の一例を示す図である。
【図５】粒子の表面電位の測定要領を示す図である。
【図６】従来の画像表示装置における画像の書き換え手段を説明するための図である。
【図７】図６に示す従来例における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１  透明基板
２  対向基板
３  表示電極
４  対向電極
５  負帯電粒子
６  正帯電粒子
７  隔壁
８  高電圧発生回路
９  低電圧発生回路
１０  マトリックスドライブ回路
２１  チャック
２２  スコロトロン放電器
２３  表面電位計
【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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【図７】
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