(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の作用により視認状態が変化する複数個の表示画素からなる表示媒体に対して、画像情報に従った表示の書込みを行う書込装置であって、
書込み前に、隣接する表示画素に対し、符号が正負交互になるように電圧を印加する印加手段と、
書込み時において、隣接する２つの表示画素における泳動させる必要のない一方の表示画素には電圧を印加せず、他方の表示画素には、書込み前に印加された電圧とは逆の電圧を印加する印加手段を備え、
前記泳動させる必要のない表示画素が異符号の電圧を印加された表示画素の間に挟まれることを特徴とする書込装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電圧または電流の作用により可逆的に視認状態を変化させうる表示媒体に画像情報を表示可能な書き込み装置に関し、特に紙の代替となる書換え可能な電子ぺ一パ、デジタルペーパ、ウェッブペーパなどといった表示媒体に、電子情報からなる画像情報を表示せしめる書込装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の書込装置５０の一例を示しており、図１１は、この書込装置５０で書き込む表示媒体２の一例を示している。この表示媒体２は、書込装置５０で書き込むことができる表示媒体であり、紙のように扱える、電圧で画像情報を書き換え可能な表示媒体の一例である。図１２は、図１０の書込装置５０の電極と図１１の表示媒体２の表示画素との位置関係と表示状態を示す概念図である。
【０００３】
図１０において、符号３は電極アレイで、基板５にスクリーン印刷等で形成された電極棒７と一体的に搭載されたスイッチング回路９からなり、これらが図面と垂直方向に多数並べられてアレイ化している。符号１１は電源回路で、画像信号に応じた電圧パルスをスイッチング回路９を経て、電極棒７に供給する。符号１３は送り機構で、この場合は表示媒体２を移動させることにより、全面に視認できる情報を表示させることができる。この代わりに表示媒体２を固定して、電極アレイ３を移動させるような機構を用いてもよい。電極アレイ３、電源回路１１、送り機構１３は図示しないハウジング内に納められ、書込装置５０として機能する。
【０００４】
図１１において、符号１４はガラス、プラスチック等からなる基板で、視認側に用いる場合には透明な材質が選ばれる。符号１５は金属、ITO,Sn02,ZnO:Al等の導電体薄膜からなる共通電極で、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法、塗布法等で形成される。基板１４を視認側に用いる場合には共通電極１５として、ITO,Sn02,ZnO:A1等の透明な材質が選ばれる。
【０００５】
符号１６はマイクロカプセルで、分散液１７を内包している。符号１８はアクリル系、ウレタン系、エポキシ系、エステル系等の樹脂からなるバインダ材である。分散液１７はベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロフルオロエチレン、臭化エチル等のハロゲン化炭(化水)素類等の抵抗率の高い有機溶媒中にアントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染料あるいはカーボンブラック、酸化鉄、有機顔料等の着色微粒子をO.01〜20wt%程度含有させたものからなる分散媒に、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛等の無機顔料や、ダイアリーライドイエロー、フタロシアニンブルー等の有機顔料からなる泳動粒子を分散させたものが用いられる。泳動粒子は分散媒と比重を合わせるため、あるいは凝集を防いで分散性を高めるために表面に他の物質を被覆したり、他の物質と複合化してもよい。粒径としては0.01〜10μm程度が好ましい。また、泳動粒子の表面電荷量を制御したり、分散性を高める目的で、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、チタンカップリング剤等を添加してもよい。マイクロカプセル１６の壁材としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ゼラチン等が使用できる。マイクロカプセル１６は界面重合法、In-Situ重合法、コアセルベーション法等で形成される。カプセル径は1〜1000μm、好ましくは5〜200μmとされる。上記のような方法で形成されるマイクロカプセル１６は一般に水分を含むスラリー状となる。これを乾燥させて粉末状にすることも可能であるが、バインダ材１８として、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、尿素−ホルマリン系、メラミン−ホルマリン系、イソブチレン−無水マレイン酸系等の水溶性の高分子(またはプレポリマー)材料を使用する場合には、バインダ材１８の水溶液にマイクロカプセルのスラリーを混合して塗布液を作製すればよい。これをブレードコート、スクリーン印刷、ロールコート等の手法で共通電極１５の上に塗布し、乾燥させればマイクロカプセル１６とバインダ材１８がひとつの層をなして、共通電極１５の上に強固に固定される。
【０００６】
図１２において、符号１９は分散液１７に含まれる電気泳動粒子からなる隠蔽部分であり、符号２０は分散液１７に含まれる染料を溶解した着色部分であり、符号７は書込装置１の電極アレイ３の先端部分（電極棒）を示し、図１２(a)は書き込む前の既に画像情報が書き込まれている表示媒体２を示し、図１２(b)は(a)の表示媒体２に対して電極アレイ３で所定の電圧を一定時間印加して書き込んだ表示媒体２を示す。図１２において、泳動粒子が負の電荷をもつ粒子を、二酸化チタン粒子の表面にフェノールを被覆することにより作製してあり、また、染料には青色の染料を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１２を参照して、図１２(a)の状態の表示媒体２に電極先端部７に示す符号の電位で±100Vを共通電極１５に対して印加した場合、マイクロカプセル１６は本来は、左から白(図中の斜線により示す)、青、青、白、青、白を表示したいが、実際には、左から白、青灰色(グレーの混色した青と白の中間色)、青灰色、白、青、白と表示され（図１２(b)）、印加する電圧の符号が左右に不均一に印加させる箇所で、泳動粒子を適切に泳動できなくなり、結果として解像度、コントラスト、信頼性が低下してしまう。これは、符号５１ａ，５１ｂの電気力線に示されるように、異符号の電圧を隣接して電極に印加することにより、電気力線つまりは電界の方向が、異符号の電極間中央付近で表示媒体２に対して水平方向になり、泳動粒子は電界の方向に泳動するためである。
【０００８】
このように、異符号の電圧を印加することにより、青と白といった表示を行う表示媒体２では、全面が青または白という均一な状態では、泳動粒子に対して＋または−のどちらかの符号を印加するだけでよいので、電界が表示媒体２と水平方向になることはなく、しきい値電圧を利用することにより印加電圧または電流を制御して泳動粒子を上か下に適切に配置して実用レベルの表示に書込むことはできるが、一度画像情報を書き込んで青と白とが混在する画像を表示している表示媒体２に対しては、きちんと書込むことができない。さらには、泳動粒子の量を制御して実現する中間調表示を行うことは難しい。
【０００９】
この発明の目的は、表示媒体の高解像度、高コントラスト、高信頼性、高書き込み速度を実現することができる書込装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、電圧の作用により視認状態が変化する複数個の表示画素からなる表示媒体に対して、画像情報に従った表示の書込みを行う書込装置であって、書込み前に、隣接する表示画素に対し、符号が正負交互になるように電圧を印加する印加手段と、書込み時において、隣接する２つの表示画素における泳動させる必要のない一方の表示画素には電圧を印加せず、他方の表示画素には、書込み前に印加された電圧とは逆の電圧を印加する印加手段を備え、前記泳動させる必要のない表示画素が異符号の電圧を印加された表示画素の間に挟まれることを特徴とする書込装置である。
【００１１】
したがって、書込装置は、書込み前に、隣接する表示画素に対し、符号が正負交互になるように電圧を印加する印加手段を備えることにより、目的とする画像情報、例えば、泳動粒子を適切に泳動させることができる電界強度分布を形成して得られる画像情報、を表示させるためのダミー画像を表示することができる。この書込装置は、更に、書込み時において、隣接する２つの表示画素における泳動させる必要のない一方の表示画素には電圧を印加せず、他方の表示画素には、書込み前に印加された電圧とは逆の電圧を印加する印加手段を備えることにより、前記泳動させる必要のない表示画素が異符号の電圧を印加された表示画素の間に挟まれ、泳動粒子を適切に泳動させることができる電界強度分布を形成することができ、解像度、コントラスト、信頼性に優れた書き込みを行うことができる。
【００１４】
上記書込装置において、前記印加手段は、電圧を印加する電極の形状が異なることを特徴とする。
【００１５】
したがって、電極形状が異なる複数の印加手段を用いて、表示媒体に対して高解像度、高コントラスト、高信頼性、高書込み速度である書込装置を実現することができる。
【００１６】
上記書込装置において、前記印加手段は、ローラ状またはベルト状の構造を有することを特徴とする。
【００１７】
したがって、少なくともひとつはローラ状またはベルト状の構造を有する複数の印加手段を用いて、表示媒体に対して高解像度、高コントラスト、高信頼性、高書込み速度である書込装置を実現することができる。
【００１８】
上記書込装置において、前記印加手段は、表示媒体の表面を電子またはイオンで帯電せしめることを特徴とする。
【００１９】
したがって、少なくともひとつは前記表示媒体の表面を電子またはイオンで帯電せしめる複数の印加手段を用いて、表示媒体に対して高解像度、高コントラスト、高信頼性、高書込み速度である書込装置を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
本発明の実施の形態１を図１〜図３に基づいて以下に説明する。図１はこの発明の実施の形態１の書込装置の例を示す正面図であり、図２は、前記書込装置で書込む表示媒体の断面図である。図３は、書込装置の電極と表示媒体の表示画素との位置関係と表示状態を示す概念図である。
【００２１】
図１に示すように、符号１は書込装置である。また、図２において、符号２は表示媒体である。図１に示すように、符号３，４は印加手段としての２つの独立した電極アレイで、基板５，６にスクリーン印刷等で形成された電極棒７，８と一体的に搭載されたスイッチング回路９，１０からなり、これらが図面に対して垂直の方向に多数並べられてアレイ化している。符号１１，１２は電源回路で、画像信号に応じた電圧パルスをスイッチング回路９，１０を経て、電極棒７，８に供給する。符号１３は送り機構で、この場合は表示媒体２を移動させることにより、表示媒体２の全面に視認できる情報を表示させることができる。この代わりに表示媒体２を固定して、電極アレイ３，４を移動させるような機構を用いてもよい。電極アレイ３，４、電源回路１１，１２および送り機構１３は図示しないハウジング内に納められ、書込装置１として機能する。
【００２２】
図２において、符号１４はガラス、プラスチック等からなる基板で、視認側に用いる場合には透明な材質が選ばれる。符号１５は金属、ITO,SnO2,ZnO:Al等の導電体薄膜からなる共通電極で、スパッタリング法、真空蒸着法、CDV法、塗布法等で形成される。基板１４を視認側に用いる場合には共通電極１５として、ITO,Sn02,ZnO:A1等の透明な材質が選ばれる。符号１６はマイクロカプセルで、分散液１７を内包している。符号１８はアクリル系、ウレタン系、エポキシ系、エステル系等の樹脂からなるバインダ材である。分散液１７は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロフルオロエチレン、臭化エチル等のハロゲン化炭(化水)素類等の抵抗率の高い有機溶媒中にアントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染料あるいはカーボンブラック、酸化鉄、有機顔料等の着色微粒子をO.01〜20wt%程度含有させたものからなる分散媒に、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛等の無機顔料や、ダイアリーライドイエロー、フタロシアニンブルー等の有機顔料からなる泳動粒子を分散させたものが用いられる。泳動粒子は分散媒と比重を合わせるため、あるいは凝集を防いで分散性を高めるために表面に他の物質を被覆したり、他の物質と複合化してもよい。粒径としては0.01〜10μm程度が好ましい。また、泳動粒子の表面電荷量を制御したり、分散性を高める目的で、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、チタンカップリング剤等を添加してもよい。マイクロカプセル１６の壁材としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ゼラチン等が使用できる。マイクロカプセルは界面重合法、In-Situ重合法、コアセルベーション法等で形成される。カプセル径は1〜1000μm、好ましくは5〜200μmとされる。上記のような方法で形成されるマイクロカプセル１６は一般に水分を含むスラリー状となる。これを乾燥させて粉末状にすることも可能であるが、バインダ材１８として、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、尿素−ホルマリン系、メラミン−ホルマリン系、イソブチレン−無水マレイン酸系等の水溶性の高分子(またはプレポリマー)材料を使用する場合には、バインダ材の水溶液にマイクロカプセルのスラリーを混合して塗布液を作製すればよい。これをブレードコート、スクリーン印刷、ロールコート等の手法で共通電極１５の上に塗布し、乾燥させればマイクロカプセル１６とバインダ材１８がひとつの層をなして、共通電極１５の上に強固に固定される。
【００２３】
図３において、符号１９は分散液１７に含まれる泳動粒子からなる隠蔽部分であり、符号２０は分散液１７に含まれる染料を溶解した着色部分であり、符号２１は書込装置１の電極アレイ３，４の先端部分を示し、図３(a)は書き込む前の既に画像情報が書き込まれている表示媒体２を示し、図３(b)は(a)の表示媒体２に対して電極アレイ３，４で所定の電圧を現在の表示箇所の状態と書込む画像情報に対応して決定し、これを特定の時間印加して書き込んだ表示媒体２を示し、図３(c)は連続して、同一の表示箇所に対して、電極アレイ３，４で所定の電圧を現在の表示箇所の状態と書込む画像情報に対応して決定し、これを特定の時間印加して書き込んだ表示媒体２を示す。
【００２４】
図３において、泳動粒子は負の電荷をもつ粒子を、二酸化チタン粒子の表面にフェノールを被覆することにより作製してあり、また、染料には青色の染料を用いている。このとき、マイクロカプセル１６が図３(a)に示すように、青、白(図中の斜線により表示)、白、青、青、青の表示をしており、これに左から白、青、青、白、青、白を表示させるように書込装置１で書込むとする。このとき、図３(b)に示すように、一度、符号が正負交互になるようにラインアンドスペースの画像を表示する状態を、電極アレイ４で電位で±100Vを共通電極に対して印加して書込み、これに連続して別の電極アレイ３で電位で±100Vを共通電極１５に対して画像情報に対応して書込む。これにより、表示媒体２に、図３(c)に示すように、左から白、青、青、白、青、白を表示させるように書込装置１で書込むとことができる。これは、画像情報を直接に表示媒体２に書込むのではなく、一度、ダミーの画像表示を行うための電圧または電流を印加するか、視認状態に大きな違いはない程度にしきい値以上で泳動粒子を所望する状態に泳動させるための電圧または電流を印加することを行い、その後、目的とする画像情報を表示させるために、２度目として電圧または電流を印加して、表示媒体２に対する書込みを行うことにより、泳動粒子を適切に泳動させることができる電界強度分布を形成することができ、解像度、コントラスト、信頼性に優れた書き込みを行うことができる。
【００２５】
また、２つの電極アレイ３，４を連続して用いるため、書込み速度も従来と同じである。これは、最初に図３(a)から(b)という状態へ移行させるには、正負の異符号の電圧を電極アレイ４に交互に印加した場合に、特定のマイクロカプセル１６に隣接する２つのマイクロカプセル１６は同符号の電圧が印加されているため、電気力線の方向つまりは電界の方向が左右に対称となり、電気力線が水平方向になっていても対称のためにつりあって、近接した表示画素であるマイクロカプセル１６に対応した電極の電圧の符号に応じた泳動粒子の泳動が生じて、左右に偏りのない泳動となり、青と白の交互になるように書き込まれる。ただし、図示はしていないが、若干、マイクロカプセル１６中で周辺部への泳動が生じる場合もある。
【００２６】
次に、図３(b)から(c)という状態へは、本来の画像情報に対応して、電極アレイ３に書き込む画像情報に対応して符号を選択して電圧を印加する。このとき、泳動させる必要のない粒子には、電圧を印加しないでおく。これにより、距離に非対称性はあるものの、特定のマイクロカプセル１６に隣接する電圧の印加された２つのマイクロカプセル１６は同符号の電圧が印加されているため、電気力線の方向つまりは電界の方向が左右にほぼ対称となり、電気力線が水平方向になっていても対称のためにつりあって、近接した表示画素であるマイクロカプセル１６に対応した電極の電圧の符号に応じた泳動粒子の泳動が生じて、左右に偏りのない泳動となり、青と白の交互になるように書き込まれる。
【００２７】
また、異符号の電圧を印加されたマイクロカプセル１６の間に挟まれた、電圧を印加されていないマイクロカプセル１６は、共通電極１５との電界強度が小さいため、泳動粒子がマイクロカプセル１６の内壁から離脱して泳動をするしきい値よりも小さくなり、影響されにくい。このため、図３で符号１６ａ，１６ｂ，１６ｃの3つのマイクロカプセル中の泳動粒子が反対側に泳動しているが、どれも反対方向に適切に泳動しており、結果として、左から白、青、青、白、青、白の高解像度の高コントラスト、高信頼性の画像を書き込むことができる。ただし、完全に左右対称でない符号１６ａのマイクロカプセルは、若干泳動粒子が図３の右側に寄せられるが、上部から観察する視認状態には影響しないレベルである。
【００２８】
さらには、この符号の変化に加えて、電圧の大きさを表示箇所単位で２段階で印加することにより、中間調の表示状態も、解俊度を維持したまま書き込みやすくなる。
【００２９】
もちろん、前記の内容は、従来のように単一の電極アレイを用いて、同位置で走査を停止して２度書きすることにより実現することもできる。この場合は、走査速度を1/2倍にするため、書き込み速度が1/2倍となってしまう。また、位置ずれはない利点もあるが、電極形状が同一のため、書き込みに最適な電界強度分布を形成することが難しくなる。しかしながら、単一の電極アレイを用いても、上記のように、印加する電圧または電流を、時間を隔ててまたは連続で異なる２種類とすることにより、解像度、コントラスト、信頼性を向上することはできる。
【００３０】
さらには、全面が均一の白表示または青表示がない場合には、２つの電極アレイ３，４に同じ符号の電圧を印加することにより、印加時間を実質的に２倍にできることから、書き込み速度を２倍にすることができる。このときは、電圧または電流が同一であっても構わない。
【００３１】
また、マイクロカプセル１６の大きさを解像度のピッチに対応した大きさの1/2として、マイクロカプセル１６と電極アレイ３，４とが相対的に位置すれを生じても必要な解像度を確保できる表示媒体２の場合には、単一の電極アレイ３だけによる書き込みでは、電極アレイ３，４の中間に位置するマイクロカプセル１６に対して水平方向に電界の方向が向いてしまうことにより、このマイクロカプセル１６中の泳動粒子がほとんど水平方向に泳動してしまい、中間色である青灰色を表示して、解像度の向上に効果的でないばかりか、画像のノイズを増加する結果となってしまい、マイクロカプセル１６が小さくなった分だけ、絶対的な大きさや泳動粒子や染料の濃度の増加により泳動粒子の水平方向の泳動の影響を受けやすくなり、その劣化は通常の大きさのマイクロカプセル１６の場合よりも大きくなる。しかしながら、2つの電極アレイ３，４を用いて書込む場合には、上記の通常の動作と同様にすることにより、高解像度、高コントラスト、高信頼性の書き込みを行うことができる。
【００３２】
また、その電極アレイ３，４の位置を解像度のピッチに対応した大きさの1/2分だけ横にずらして配置することにより、最初に書き込んだ電極アレイ４の中間に位置するマイクロカプセル１６に、次に書き込む電極アレイ３によって効果的に電圧を印加することができるようになり、さらに解像度を向上することもできる。
【００３３】
また、この実施形態の２つの電極アレイ３，４は、書き込みの電圧の符号のみを変化させているが、２つの電極アレイ３，４において、これと対応した電流の方向以外にも、電圧または電流の印加の大きさ、印加時間、波形等を変化させることも効果的である。
【００３４】
この実施形態の表示媒体２は、液晶、エレクトロクロミック、電気泳動、有機EL,無機EL,LED等の電圧または電流の作用により、その視認性を変化させうるものであればよく、また、その表示に電圧または電流を光、磁界、熱、圧力等と補助的に使用する場合に対しても同様に効果的である。
【００３５】
また、電界の消去後も表示された画像を保持できる、すなわちメモリー性を有する表示媒体２が好ましく、強誘電性液晶、メモリー性高分子分散型液晶、双安定性コレステリック液晶、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、光、熱、磁界、圧力等を複合して用いるものでもよい。これは、メモリー性を有しない場合には、表示媒体２を単独にすると同時に、消去工程を行うことになるので、その用途が限定される。このため、紙と同様に使用したいときには、表示媒体２になんらかのメモリー性を保持する電源、または構造を設ける必要がある。しかしながら、メモリー性を有する場合には、上記の紙と同様に、特別な手段を設ける必要なく画像データを保持することができる。
【００３６】
また、表示材料をマイクロカプセル１６に封入しなくても、そのまま用いたり、単体または他の材料と共に塗工したり、平板の中に挿んだり、平板と隔壁からなる空間に封入したりしてもよい。さらには、これらの書き込みは２回に限定されるものではなく、複数回行うことにより、より解像度やコントラストを向上することができる。
【００３７】
［発明の実施の形態２］
この発明の実施の形態２を、図４に基づいて以下に説明する。図４は、図1の書込装置１の電極アレイ３，４と図２の表示媒体の表示画素２との位置関係と表示状態を示す概念図である。図４および以下の説明において、図１〜図３と同一符号の部材は発明の実施の形態１の場合と同様であり、以下では、この発明の実施の形態２が発明の実施の形態１と相違する点を中心に説明し、共通点については詳細な説明を省略する。
【００３８】
図４において、泳動粒子は，負の電荷をもつ粒子を，二酸化チタン粒子の表面にフェノールを被覆することにより作製してあり、また、染料には青色の染料を用いている。このとき、図４(a)に示すように、マイクロカプセル１６が、図の左から青、白(図中の斜線により示している)、白、青、青、青の表示をしており、これに左から白、青、青、自、青、白を表示させるように書込装置１で書込むとする。このとき、図４(b)に示すように、一度、符号がすべて負になるように青ベタ画像を表示する状態を、電極アレイ４で電位で−100Vを共通電極１５に対して印加して書き込み、これに連続して別の電極アレイ３で電位で＋100Vを共通電極１５に対して画像情報に対応して書き込む。これにより、表示媒体２に、左から青、青、自、青、自、青を表示させるように書き込み装置で書き込むとことができる。これは、画像情報を直接に表示媒体２に書き込むのではなく、１度、ダミーのベタ画像表示を行うための電圧または電流を印加することを行い、その後、目的とする画像情報を表示させるために、２度めとして電圧または亀流を印加して、表示媒体２に対する書き込みを行うことにより、泳動粒子を適切に泳動させることができる電界強度分布を形成することができ、解像度、コントラスト、信頼性に優れた書き込みを行うことができる。
【００３９】
これは、最初に図４(a)から(b)という状態からすべての負の電圧を電極アレイ４に印加した場合に、すべてのマイクロカプセル１６が青を表示して、結果として青ベタ画像を書き込んだことになる。この場合、すべてのマイクロカプセル１６中の泳動粒子が共通電極１５面に泳動しており、均一な状態にある。さらに、次に図４(b)から(c)という状態へは、本来の画像情報に対応して、電極アレイ３に書き込む画像情報に対応して正の符号の電圧を印加する。このとき、泳動させる必要のない粒子には、電圧を印加しないでおく。これにより、泳動させる必要のあるマイクロカプセル１６のみ正の同じ符号の電圧を印加するだけでよいので、隣接する電極同士が異符号の電位をもって大きい強度を持つ電界を形成することはないので、正の電圧を印加した電極に対して適切に泳動粒子を泳動することにより、白を表示することができる。また、電圧を印加されていないマイクロカプセル１６は、隣接したマイクロカプセル１６に電圧が印加されていても、共通電極１５との電界強度が小さいため、泳動粒子がマイクロカプセル１６の内壁から離脱して泳動をするしきい値よりも小さくなり、影響されにくい。
【００４０】
これは、一度、符号がすべて正になるように白ベタ画像を表示する状態を、電極アレイ４で電位で＋100Vを共通電極１５に対して印加して書き込み、これに連続して別の電極アレイ３で電位で−100Vを共通電極１５に対して画像情報に対応して書き込む場合にも、同様に効果的である。
【００４１】
また、ベタ画像を書き込む場合には、全面が均一であればよいので、特定の表示箇所のマイクロカプセル１６と隣接したマイクロカプセル１６のしきい値を考慮する必要がないため、印加電圧を通常より大きくしたり、また印加時間を通常より長くすることは、マイクロカプセル１６の本来の光学濃度までは反射率にベタ画像の特性を向上させたり、高速にベタ画像を書き込むためには非常に効果的である。
【００４２】
［発明の実施の形態３］
本発明の実施の形態３を、図５に基づいて以下に説明する。図５は、書込装置１の電極アレイ３，４の先端を表示媒体２側から見た場合の概念図である。図５および以下の説明において、図１〜図３と同一符号の部材は発明の実施の形態１の場合と同様であり、以下では、この発明の実施の形態３が発明の実施の形態１と相違する点を中心に説明し、共通点については詳細な説明を省略する。
【００４３】
符号２１は最初に書き込む電極アレイ４の先端であり、符号２２は２度目に書き込む電極アレイ３の先端であり、２１ａ〜２１ｆ、２２ａ〜２２ｆは個々の電極アレイ３，４の露出面であり、これらはスタイラスヘッド構造をとると同時にヘッド側面をシールド処理してある。
【００４４】
図５において、電極アレイ３の先端２２について、図２で示す表示媒体２に対して、すべての電極に負の電圧を印加する場合には通常の２倍の時間、電圧を印加することができるため、確実にベタ画像を形成できるようになる。これは、通常と同様のステップ走査速度で表示媒体２を搬送しても、電極の長さが２倍であるために、２回分の電圧印加が行われることによる。
【００４５】
また、電極の長さ以外にも、幅、形状そのもの、シールド部材の配置や形状、表示媒体２との距離を２つの電極アレイ３，４で異ならせることも同様に効果的である。
【００４６】
さらには、最初にベタ画像を書き込むのではなく、ラインアンドスペースの画像を書き込む場合には、表示画素をアレイ方向に２ヶ周期で形状を変化させたりすることも効果的である。また、泳動粒子を部分的に泳動する場合のときには、電極の露出面積を通常よりも小さくしたり、オフセットにしたりすることも効果的である。また、電極アレイの数を変えたり、ピッチを変化させたりすることも効果的である。
【００４７】
［発明の実施の形態４］
本発明の実施の形態４を、図６に基づいて以下に説明する。図６は、書込装置１の電極アレイ３，４の先端を表示媒体２側から見た場合の概念図である。図６および以下の説明において、図１〜図３、図５と同一符号の部材は発明の実施の形態３の場合と同様であり、以下では、この発明の実施の形態４が発明の実施の形態３と相違する点を中心に説明し、共通点については詳細な説明を省略する。
【００４８】
符号２１は最初に書き込む電極アレイ４の先端であり、符号２２は２度目に書き込む電極アレイ３の先端である。符号２１ａ〜２１ｆは個々の電極アレイ４の露出面であり、符号２２ｇは電極アレイ３の露出面であり、これらはスタイラスヘッド構造をとると同時にヘッド側面をシールド処理してある。
【００４９】
図６において、図２で示す表示媒体２に対して、すべての電極に負の電圧を印加する場合には、露出面２２ａ〜２２ｆのように（図５）、個別のアレイとしなくても構わないため、電極アレイ３の露出面２２ｇは、走査方向と垂直の方向につながった共通の幅広電極構造とすることにより、通常の２倍の時間で電圧を印加することができると同時に、電極アレイ３，４同士の隙間の部分の表示媒体２にも電圧を直接に印加できるようになり、かつ電界の方向を理想的にな垂直かつ電気力線を平行にできるので、確実にベタ画像を形成できるようになる。これは、1つの共通電極１５ではなくとも、複数に分割して異なる電圧を印加して分布を均一にすることも効果的である。また、走査方向に分割して、異なる電圧を印加することも効果的である。
【００５０】
［発明の実施の形態５］
この発明の実施の形態５を、図７に基づいて以下に説明する。図７は、この発明の実施の形態５にかかる書込装置１の正面図である。図７および以下の説明において、図１〜図３と同一符号の部材は発明の実施の形態１の場合と同様であり、以下では、この発明の実施の形態５が発明の実施の形態１と相違する点を中心に説明し、共通点については詳細な説明を省略する。
【００５１】
符号２は表示媒体で例えば図２に示す構造のものが使用される。符号３は電極アレイで、これは図１の電極アレイ３と全く同様の構成であり、基板５にスクリーン印刷等で形成された電極棒７と一体的に搭載されたスイッチング回路９からなり、これらが図面上に対して垂直方向に多数並べられてアレイ化している。符号１１は電源回路で、画像信号に応じた電圧パルスをスイッチング回路９を経て、電極棒７に供給する。符号１２は符号１１とは別の電源回路であり、これは画像信号に応じた電圧パルスをスイッチングする回路を内蔵しており、印加手段である符号２３の導伝体からなる電極ロ一ラに供給する。符号１３は送り機構で、この場合は表示媒体２を移動させることにより、全面に視認できる情報を表示させることができる。この代わりに表示媒体２を固定して、電極アレイ３、電極ローラ２３を移動させるような機構を用いてもよい。電極アレイ３、電極ローラ２３、電源回路１１，１２は図示しないハウジング内に納められ、書込装置１として機能する。
【００５２】
図２で示す表示媒体２に対し、すべての電極に負の電圧を印加する場合には、個別のアレイとしなくても構わないため、図７に示すように電極ローラ２３全体に負の電圧を印加することにより、表示媒体２に密着させながらかつ表示媒体２面を擦ることなく電圧を確実に印加することができ、また、発明の実施の形態１における電極アレイ３，４同士の隙間の部分の表示媒体２にも電圧を直接に印加できるようになり、かつ電界の方向を理想的な垂直にかつ電気力線を平行にできるので、確実にべタ画像を形成できるようになる。このとき、電極ローラ２３のカーボンとゴムとからなる弾性体を用いた場合には、その接触面積を大きくすることにより、電圧を印加する時間を増大することもできる。また、ロ一ラ以外にもベルト、シームレスベルト等を用いても同様に効果的である。
【００５３】
［発明の実施の形態６］
この発明の実施の形態６を、図８に基づいて以下に説明する。図８は、この発明の実施の形態６にかかる書込装置１の正面図である。図８および以下の説明において、図１〜図３と同一符号の部材は発明の実施の形態１の場合と同様であり、以下では、この発明の実施の形態６が発明の実施の形態１と相違する点を中心に説明し、共通点については詳細な説明を省略する。
【００５４】
図８において、符号２は表示媒体で、例えば図２に示す構造のものが使用される。符号２４は印加手段であるイオン銃アレイで、コロナワイヤ２５、放電フレーム２６、制御電極２７ａ，２７ｂからなり、これらが紙面と垂直方向に多数並べられてアレイ化している。符号２８はコロナイオン発生用高圧電源、符号２９はイオン流制御用電源である。符号１３は送り機構で、この場合は表示媒体２を移動させることにより、全面に視認できる情報を表示させることができる。この代わりに表示媒体２を固定して、イオン銃アレイ２４、電極アレイ３を移動させるような機構を用いてもよい。
【００５５】
以下にイオン銃アレイ２４による泳動粒子の動作の例を説明する。まず、表示媒体２中の泳動粒子の表面電荷と逆の極性の電圧(例えば泳動粒子が酸化チタンのみで正電荷をもつ場合には負電圧)をコロナワイヤ２５に印加して、表示媒体２の表面に負電荷を供給する。すると、この電荷と共通電極１５との間に形成される電界によって、泳動粒子が表面に移動し、泳動粒子の色が観測される。次に正電圧をコロナワイヤ２５に印加して、画像信号に応じて制御電極２７ａに印加する電圧の極性および大きさを変える。すなわち、正電圧を印加した場合にはイオン流がアパーチャ３０を通過して、表示媒体２の表面に正電荷が供給されるため、泳動粒子は共通電極１５側に移動し、表面からは分散媒の色が観測される。負電圧を印加した場合にはイオン流がアパーチャ３０を通過できないため、表示媒体２の表面には電荷が供給されず、泳動粒子の移動が起こらず、表面からは泳動粒子の色が観測される。イオン銃アレイ２４は図示しないハウジング内に納められ、書込装置１として機能する。
【００５６】
また、図８において、符号３は電極アレイで、これは図１の電極アレイ３と全く同様の構成であり、基板５にスクリーン印刷等で形成された電極棒７と一体的に搭載されたスイッチング回路９からなり、これらが紙面と垂直方向に多数並べられてアレイ化している。符号１１は電源回路で、画像信号に応じた電圧パルスをスイッチング回路９を経て、電極棒７に供給する。符号１３は共通の送り機構で、この場合は表示媒体２を移動させることにより、全面に視認できる情報を表示させることができる。この代わりに表示媒体２を固定して、電極アレイ３、イオン銃アレイ２４を移動させるような機構を用いてもよい。電極アレイ３、電源回路１１などは図示しないハウジング内に納められ、書込装置１として機能する。
【００５７】
図８において、イオン銃アレイ２４と電極アレイ３のどちらを最初に書き込む電極として用いても構わない。最初にベタ画像を均一にきれいに書き込むためにイオン銃アレイ２４を用いた場合には、電荷が表示媒体表面に保持されるので、電圧を印加する実効的な時間を長くすることができ、かつ複雑な制御がいらない点では非常に効果的である。また、２回目にイオン銃アレイ２４で書き込む場合には、これもまた電荷が電荷が表示媒体２表面に保持されるので、書き込み速度を大きくすることが可能である。この場合には、最初に書き込む電極の長さを長くしたり電圧を大きくしたり、またはローラ構造と組み合わせることにより、２つの書き込みヘッドとも高速の書き込みに調整することが効果的である。また、電極アレイ３の代わりにイオン銃アレイ２４を用いてもよい（つまり、イオン銃アレイ２４を２列配してもよい）。この場合、１回目、２回目ともにイオン銃アレイ２４で書込むことにより、単純な操作で高速の書込みが可能となる。さらには、イオン銃アレイ２４以外にも、単純なコロナ放電のみや、ローラ帯電、ブラシ帯電等を用いても電荷を長時間保持することができるので同様に効果的である。
【００５８】
【実施例】
以下、具体的な実施例について説明する。
【００５９】
(実施例１)
可逆的に書き換え可能な表示媒体２は以下のように作製した。分散媒としてテトラクロロエチレンに0.5wt%の青色染料(マクロレックスブルーＲＲ：バイエル社)を溶解したものを用い、泳動粒子として、表面をＡｌで処理した平均粒径O.21μmmの二酸化チタン(CR60:石原産業(株))を用いた。この粒子とオレイン酸を分散媒に各々10wt%と0.5wt%混合して、分散液１７とした。
【００６０】
この分散液１７を内包するマイクロカプセル１６を以下のように作製した。すなわち、ゼラチン水溶液とアラビアゴム水溶液を混合して、50℃に昇温し水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを9に調整する。この中に分散液１７を加え、攪拌して乳化する。さらにpHを4まで除々に下げて分散液１７の界面にゼラチン/アラビアゴムの濃厚液を析出させた後、温度を下げて皮膜をゲル化し、グルタールアルデヒド水溶液を加えて硬化した。このようにしてゼラチンを壁材とするマイクロカプセル１６のスラリーを得た。カプセル径は平均60μmとなるように乳化条件を制御した。
【００６１】
基板１４として100μm厚のPETを用い、ITO薄膜をスパッタリング法により形成して共通電極１５とした。この上に、ポリビニルアルコール10%水溶液に等重量の上記マイクロカプセル１６のスラリーを加えたものをブレードコーターで塗布し、乾燥することによりマイクロカプセル１６とポリビニルアルコールがひとつの層をなして、共通電極１５に固定された。
【００６２】
ここで、この表示媒体２に図1に示す２つの電極アレイ３，４を具備する書込装置１で書き込みを行った。電極アレイ３，４は125μmピッチで各400個の電極棒７，８を配列したものを用いた。画像信号に応じた電圧パルスをスイッチング回路９，１０を経て、電極棒７，８に供給した。表示媒体２の表面が青表示となる電圧を−150V、白表示となる電圧を＋150Vとし、パルス幅を100msとした。送り機構１３によって表示媒体２を移動させることにより、表示媒体２の全面に画像を表示することができた。送り速度は1.25mm/secとした。
【００６３】
書き換え特性を測定するために、図３(a)、(c)のように書き換え時の解像度が劣化やすい画像情報をチェックパターンA、チェンクパターンBとして決定し、あらかじめ電極棒７のみを使用して、まず何も書き込んだことのない全面青表示の表示媒体２に対して、チェックパターンAを書き込んでチェックシートとした。このチェックシートに対して、電極棒８，７の順に、図１１(a)、(b)、図３(b)、(c)のように符号を決定して電圧を印加してチェックパターンBを最終的に書き込んだ、チェックシートのチェックパターンBの評価としては、解像度は、あらかじめチェックパターンBに縦、横、斜めラインアンドスペース(L&S)や格子や画数の多い漢字を取り入れ、レーザプリンタ(リコー製NS500)で出力した各種の画像とを目視比較して総合的に解像度を決定した。コントラスト評価のためにベタ画像等の光学濃度を光学濃度測定装置(東京電飾DENSITOMETER TC-6MC)で測定した。ただし、ベタ画像等のコントラストよりは、画像のエッジのコントラストが実際の目視の見易さに大きく影響するが、これは解像度の目視評価により評価することができる。
【００６４】
(比較例１)
実施例１と同じチェックシートを用いて、同じ書込装置１によって、電極棒７のみで図１１(b)のように符号を決定して電圧を印加してチェックパターンBを1回のみで書き込んだ。評価は、実施例1と同様である。
【００６５】
(参考例２)
実施例１と同じチェックシートを用いて、同じ書込装置１によって、電極棒８，７の順に、図４(b)、(c)のように符号を決定して電圧を印加してチェックパターンBを最終的に書き込んだ。評価は、実施例1と同様である。
【００６６】
(参考例３)
実施例１の書込装置１の２つの電極アレイ３，４のうちの電極棒８に対応する片方の電極アレイ４を、アレイではなく共通電極として書き込みを行った。他は、参考例２と同様に行った。
【００６７】
(参考例４)
実施例１の書込装置１の２つの電極アレイ３，４のうちの電極棒８に対応する片方の電極アレイ４を、金属ローラ２３とし、表示媒体２を、この金属ローラ２３とシリコンゴムローラを挿む構造の共通電極１５として書き込みを行った。他は、参考例２と同様に行った。
【００６８】
(参考例５)
実施例１の書込装置１の２つの電極アレイ３，４のうちの電極棒８に対応する片方の電極アレイ４を、図８に示すイオン銃アレイ２４とした書込装置１で書き込みを行った。実際には、グリッド電極を設けずに、コロナワイヤ２５に＋5kVの電圧を印加して、表示媒体２の全面を青表示とした。その後、残った電極アレイ３で、図４(c)のように符号を決定して電圧を印加してチェックパターンBを最終的に書き込んだ。評価は、実施例１と同様である。
【００６９】
図９は、前記各実施例、参考例、比較例における、表示媒体２への書込画像の評価を示すもので、チェックシートの解像度(dpi)および光学濃度(反射率％表示)の表である。ただし、この表において、◎は極めて良好、○は良好、△は普通、×は悪い、という水準での目視評価である。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、表示媒体に対して高解像度、高コントラスト、高信頼性、高書込み速度である書込装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である書込装置の正面図である。
【図２】前記書込装置で書込みを行う表示媒体の縦断面図である。
【図３】前記書込装置の電極アレイと前記表示媒体の表示画素との位置関係と表示状態を示す概念図である。
【図４】この発明の実施の形態２における書込装置の電極アレイと表示媒体の表示画素との位置関係と表示状態を示す概念図である。
【図５】この発明の実施の形態３における書込装置の電極アレイの先端を表示媒体側から見た場合の概念図である。
【図６】この発明の実施の形態４における書込装置の電極アレイの先端を表示媒体側から見た場合の概念図である。
【図７】この発明の実施の形態５にかかる書込装置の正面図である。
【図８】この発明の実施の形態６にかかる書込装置の正面図である。
【図９】この発明の実施例、比較例における、表示媒体への書込画像の評価を示す、チェックシートの解像度および光学濃度の表である。
【図１０】従来の書込装置の正面図である。
【図１１】従来の表示媒体の縦断面図である。
【図１２】従来の書込装置の電極アレイと表示媒体の表示画素との位置関係と表示状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１      書込装置
３      印加手段
４      印加手段
２３    印加手段
２４    印加手段
【図１】
0003946378.tif 000002
【図２】
0003946378.tif 000003
【図３】
0003946378.tif 000004
【図４】
0003946378.tif 000005
【図５】
0003946378.tif 000006
【図６】
0003946378.tif 000007
【図７】
0003946378.tif 000008
【図８】
0003946378.tif 000009
【図１０】
0003946378.tif 000010
【図１１】
0003946378.tif 000011
【図１２】
0003946378.tif 000012
【図９】
0003946378.tif 000013