專利名稱：圖像顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括利用庫侖力使顆粒飛行移動從而可以重復顯示或刪除圖像的圖像顯示板的圖像顯示設備。
背景技術：
作為可替代液晶顯示器(LCD)的圖像顯示設備，提出了利用電泳法、電致變色方法(electro-chromic method)、熱法、二色-顆粒-旋轉法(dichronic-particles-rotary method)之類技術的圖像顯示設備。
對于這些圖像顯示設備，由于相對LCD而言具有接近正常印刷品的寬視野、耗電較小、具有記憶功能、且可被期待用于便攜設備的顯示器和電子紙，因此被認為是下一代廉價圖象顯示設備。最近提出了一種電泳法，其中由分散顆粒和著色溶液組成微膠囊化分散液，并將該液體置于相對的基板之間。
但該電泳法的問題在于，顆粒在電泳溶液中遷移的粘滯阻力使響應速度變慢。另外，還存在缺乏成像重復穩(wěn)定性的問題，因為高比重的氧化鈦顆粒散布在低比重溶液內容易沉降，因此難以保持分散狀態(tài)的穩(wěn)定性。即使在微膠囊化的情況下，單元尺寸被減小至微膠囊水平使之難以出現(xiàn)上述的問題，但也沒有從根本上克服這些基本問題。
除了利用溶液中行為的電泳法，最近提出了在基板的一部分安裝導電顆粒和電荷傳輸層而不使用溶液的方法[日本成像協(xié)會“JapanHardcopy‘99”(1999年7月21-23日)會議記錄249-252頁]。但因為要配置電荷傳輸層并進一步配置電荷生成層，使該結構變得復雜。另外，難以持久地從導電顆粒中驅散電荷，因此存在缺乏穩(wěn)定性的缺陷。
作為克服上述各種問題的方法，已知一種包括圖像顯示板的圖像顯示設備，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加靜電場，利用庫侖力使顆粒飛行移動而顯示圖像。
本發(fā)明第一方面所要解決的問題包括第一實施方案和第二實施方案。即，如果在圖像顯示設備中重復顯示和刪除圖像，由于自身的聚聚力和重力，顆粒平行于基板移動，并產生顆粒的粗糙和密實部分，這樣出現(xiàn)圖像顯示缺陷和對比度的下降。因此提出了這樣一個概念，將基板之間的空間用分隔壁細分形成單元結構并抑制顆粒的橫向運動。但在這種采用分隔壁的方法中，存在有效顯示面積減少和對比度劣化的缺陷。另外的缺陷在于，在制造圖像顯示設備時將顆粒填充至單元中的操作變得復雜，并由于生產分隔壁而進一步增加圖像顯示設備的制造成本。
本發(fā)明第二方面所要解決的問題包括第一實施方案和第二實施方案。即，干式顯示設備的操作機理是將兩種具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒的混合物夾在電極板中，通過向電極板施加電壓而在電極板之間產生電場，使具有不同電荷特性的帶電顆粒在不同方向上飛行移動獲得顯示元件。
對于施加到顆粒上的力，有庫侖力引起的顆粒間吸引力、電極板上的成像力、分子間力、液體橋接力和重力。當電場施加到顆粒上的力大于上述力的合力時，顆粒飛行移動。然后，相應顆粒產生圖案，圖案的色差形成對比度并使圖案可被識別。如果對比度較高，可得到具有優(yōu)異可見性的顯示介質。
但在這種干式顯示設備中，在其驅動時需要產生強電場。即，需要向顆粒施加數(shù)百伏電壓以使它們移動，而在電泳法中僅數(shù)十伏就可移動顆粒。因此該方法的缺陷在于需要設計可經(jīng)受這種高電壓的電路，而不能使用一般的電子材料。
另外，本發(fā)明第三方面要解決以下問題。即，上述圖像顯示設備具有記憶性，一旦形成圖像，甚至在去除施加的驅動電壓后該圖像顯示狀態(tài)仍可被保持。因此，獲得了已知圖像顯示設備所不具有的優(yōu)點，預期可應用于大屏幕的高分辨率顯示器、電子紙等。
作為一種更有效地使用上述圖像顯示記憶性能的方法，如果可讀出所保持的圖像顯示狀態(tài)，可將該圖像顯示設備作為信息儲存裝置使用。特別在例如大屏幕高分辨顯示器、電子紙等顯示像素數(shù)目特別多的情況下，與用由半導體元件形成圖像記憶的圖形記憶方法相比，在成本和小型化方面具有很大優(yōu)勢。
另外，用光學傳感器等進行光學讀出圖像顯示狀態(tài)的方法的缺陷在于，因為使用光學傳感器而使成本增加，而且因為必須安裝光學傳感器而使圖像顯示設備變得較大。另外，如果圖像顯示態(tài)可用電子讀出，即可消除上述缺陷。但在通過顆粒飛行移動而顯示圖像的上述圖像顯示設備中，一旦向顆粒施加電場形成圖像，由于在所有圖像保持狀態(tài)過程中電極之間沒有電阻或電容差異，缺陷在于不能利用上述電學性能讀出圖像顯示狀態(tài)。

發(fā)明內容
包括第一實施方案和第二實施方案的本發(fā)明第一方面的目的是提供一種干式快速響應圖像顯示設備，其具有簡單便宜的構造和優(yōu)異的穩(wěn)定性，可抑制在重復圖像顯示操作過程中由于顆粒聚集而造成的圖像劣化，并可提高耐久性。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的第一實施方案，圖像顯示設備包括圖像顯示板，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加靜電場使顆粒飛行移動而顯示圖像，該圖像顯示設備的特征在于電極的部分或全部表面具有微凹部分和/或微凸部分。
通常，由兩個相互平行排列基板上的一對電極施加的使顆粒飛行移動的電場是一種均勻電場。另一方面，在本發(fā)明圖像顯示設備中，可通過電極表面的微凹部分和/或微凸部分而部分地引入微小不均勻電場。由于微凹部分和/或微凸部分產生的微小不均勻電場包括沿橫向即沿平行于基板表面方向的電場分量，橫向移動的顆粒被迅速地吸入或拋出并被固定。因此，可抑制由于顆粒聚集而產生的不均勻顆粒分布。
在本發(fā)明第一方面第一實施方案的圖像顯示設備中，由微凹部分和/或微凸部分得到的不均勻電場對顆粒的影響等級可根據(jù)顆粒的平均顆粒尺寸確定。因此，可通過規(guī)定平均顆粒尺寸和微凹部分和/或微凸部分尺寸的關系而獲得大于預定值的不均勻電場。據(jù)此，優(yōu)選構造微凹部分和/或微凸部分使之滿足下式平均寬度/最大平均顆粒尺寸＞2；平均高度/最大平均顆粒尺寸＞2；其中微凹部分和/或微凸部分相對電極表面的投影形狀的平均對角長被設為平均寬度，微凹部分和微凸部分的深度和/或高度的平均絕對值被設為平均高度(深度)，兩組或多組顆粒的最大平均顆粒尺寸被設為最大平均顆粒尺寸。如果不滿足以上關系，不能得到大于預定值的不均勻電場，不能充分實現(xiàn)抑制重復圖像顯示操作過程中由于顆粒聚集而引起的圖像劣化和提高耐久性的效果。
在本發(fā)明第一方面第一實施方案的圖像顯示設備中，如果微凹部分和/或微凸部分被設置在需要透光性的顯示電極中，從工藝和光學性能角度難以增加通常作為數(shù)十nm級薄膜使用的ITO透明電極的厚度。因此在這種情況下優(yōu)選將透明絕緣層設置在電極上，其上設置微凹部分和/或微凸部分以得到相同效果。另外，可通過絲網(wǎng)印刷法等以點狀圖案印刷絕緣樹脂，并用該點狀圖案作為微凸部分。在這種情況下，當點狀圖案的占有面積比足夠小時，可使用除透明樹脂之外的樹脂。
在本發(fā)明第一方面第一實施方案的圖像顯示設備中，優(yōu)選以一定間隔設置多個微凹部分和/或微凸部分，這樣可將微小不均勻電場施加到大電極表面即大像素上。因此，優(yōu)選微凹部分和/或微凸部分之間的平均距離滿足下式平均距離/最大平均顆粒尺寸＜50。在這種情況下，可連續(xù)地在寬范圍內獲得微凹部分和/或微凸部分產生不均勻電場的效果。
另外，在某些情況下，有時在設置微凹部分和/或微凸部分的區(qū)域檢出輕微的對比度下降。因此，為了保持總體顯示部分的對比度，優(yōu)選電極表面微凹部分和/或微凸部分的投影形狀總面積不超過電極面積的50％。另外，為了充分獲得微凹部分和/或微凸部分的效果，優(yōu)選微凹部分和微凸部分的總面積不低于電極面積的0.1％。
作為用于本發(fā)明第一方面第一實施方案圖像顯示設備的顆粒，優(yōu)選使用平均顆粒直徑是0.1至50μm的顆粒。另外，優(yōu)選使用根據(jù)吹出法用載流子測量的顆粒表面電荷密度的絕對值不低于5μC/m2和不大于150μC/m2的顆粒。另外，在向距離顆粒表面1mm遠處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電而使顆粒表面帶電的情況下，優(yōu)選在電暈放電之后0.3秒時最大表面電勢是300V或更高的顆粒。另外優(yōu)選顆粒的顏色是白色或黑色。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的第二實施方案，圖像顯示設備包括圖像顯示板，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加靜電場使顆粒在其中飛行移動而顯示圖像，其特征在于電極的部分或全部表面具有微切孔。
通常，由位于兩個平行排列基板上的一對電極施加的使顆粒飛行移動的電場是均勻電場。另一方面，在本發(fā)明的圖像顯示設備中，可通過設置在電極表面上的微切孔部分地引入微小不均勻電場。由于微切孔產生的微小不均勻電場包括沿橫向即沿平行于基板表面方向的電場分量，因此橫向移動的顆粒被迅速地吸入或拋出并被固定。因此，可抑制由于顆粒聚集而產生的不均勻顆粒分布。
在本發(fā)明第一方面第二實施方案的圖像顯示設備中，由微切孔得到的不均勻電場對顆粒所施加的影響等級可根據(jù)顆粒的平均顆粒尺寸而確定。因此，可通過限定顆粒的平均顆粒尺寸和微切孔尺寸的關系而得到大于預定值的不均勻電場。據(jù)此，優(yōu)選構造微切孔使之滿足下式最大寬度/最大平均顆粒尺寸＞10；其中微切孔形狀的最大對角長被設為最大寬度，兩組或多組顆粒中的最大平均顆粒尺寸被設為最大平均顆粒尺寸。如果不滿足以上關系，不能得到大于預定值的不均勻電場。因此，不能充分實現(xiàn)抑制重復圖像顯示操作過程中由于顆粒聚集而造成的圖像劣化以及提高耐久性的效果。
在本發(fā)明第一方面第二實施方案的圖像顯示設備中，優(yōu)選以一定間隔設置多個微切孔，因為微小不均勻電場可被施加到大電極表面即大像素上。因此，優(yōu)選構建微切孔的最短小距離滿足下式最短距離/最大平均顆粒尺寸＜50。在這種情況下，可在寬范圍內連續(xù)地獲得由微切孔產生不均勻電場的效果。
另外，在一些情況下，有時在設置微切孔的區(qū)域會檢出輕微的對比度下降。因此，為了保持整體顯示部分的對比度，優(yōu)選電極表面微切孔的總面積不超過電極面積的50％。另外，為了充分獲得微切孔的效果，優(yōu)選微切孔的總面積相對電極面積不低于0.1％。
作為用于本發(fā)明第一方面第二實施方案的圖像顯示設備的顆粒，優(yōu)選使用平均顆粒直徑顆粒是0.1至50μm的顆粒。另外，優(yōu)選使用根據(jù)吹出法用載流子測量的顆粒表面電荷密度絕對值不低于5μC/m2和不大于150μC/m2的顆粒。另外，在向距離顆粒表面1mm遠處的電暈放電設備施加8KV電壓以產生電暈放電而使顆粒表面帶電的情況下，優(yōu)選在電暈放電之后0.3秒時最大表面電勢是300V或更高的顆粒。另外，優(yōu)選顆粒的顏色是白色或黑色。
本發(fā)明第二方面第一實施方案通過研究以上問題而實現(xiàn)，其目的是提供一種具有便宜結構、同時改進穩(wěn)定性和降低驅動電壓的圖像顯示設備。
發(fā)明人經(jīng)過深入研究，在通過移動顆粒而顯示圖像的圖像顯示設備中，發(fā)現(xiàn)以上目的可通過將體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]的絕緣元件薄涂覆在顆粒接觸的基板表面而實現(xiàn)，從而實現(xiàn)了本發(fā)明。
下面解釋獲得第二發(fā)明第一實施方案的技術背景。
在采用靜電的圖像顯示方法中，利用某些種類的方式向密封顆粒的相對基板之間施加電場。帶有低電勢的顆粒被庫侖力等吸向帶有高電勢的基板部分，帶有高電勢的顆粒被庫侖力等吸向帶有低電勢的基板部分。通過在相對基板之間以往復方式移動顆粒而實現(xiàn)圖像顯示。
在此，重要的是將圖像顯示設備設計成顆粒可通過低電壓驅動。
但在已知的圖像顯示設備中仍存在以下缺陷如果要在顆粒往復狀態(tài)和顆粒保持狀態(tài)下都實現(xiàn)穩(wěn)定性，即，如果不使用作為阻礙實現(xiàn)該效果之主要原因的溶液，就不得不選擇以顆粒和基板為基本結構的干式靜電顯示器，其代表為調色劑型顯示器(toner-type display)。另一方面，如果要實現(xiàn)驅動電壓下降，只能選擇以顆粒、基板和足以使顆粒遷移的溶液作為基本結構，利用溶液中的電泳遷移的濕式靜電顯示器。即，通過防止沉降和聚集而改進往復狀態(tài)和保持狀態(tài)下的穩(wěn)定性與降低驅動電壓之間是相矛盾的，因此難以同時實現(xiàn)這些改進。
一個主要原因是，顆粒和基板之間的粘附力在氣相中大于在溶液相中。
在第二項發(fā)明的第一實施方案中，通過使用薄涂覆了體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]的絕緣元件的基板可以同時實現(xiàn)顆粒保持狀態(tài)穩(wěn)定性的改進和驅動電壓的降低。
即，本發(fā)明第二項發(fā)明的第一實施方案提供以下圖像顯示設備。
(1)一種圖像顯示設備，其中顆粒被密封在其中至少一個是透明的基板之間，顆粒在其中移動以顯示圖像，其特征在于在基板與顆粒接觸的表面薄涂覆了體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]的絕緣元件以提供薄絕緣膜。
(2)根據(jù)以上(1)的圖像顯示設備，其中薄絕緣膜的厚度不超過5μm。
(3)根據(jù)以上(1)或(2)的圖像顯示設備，其中涂覆在基板上的絕緣元件是在向距離絕緣元件表面1mm遠處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電而使絕緣元件表面帶電的情況下在電暈放電之后0.3秒時最大表面電勢是300V或更高的元件。
(4)根據(jù)以上(1)-(3)之一的圖像顯示設備，其中設備中的間隙被填充以25℃下相對濕度不超過60％RH的氣體。
(5)根據(jù)以上(1)-(4)之一的圖像顯示設備，其中由下式確定的顆粒尺寸分布跨度(Span)小于5跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于或小于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.1)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為10％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.9)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為90％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
(6)根據(jù)以上(1)-(5)之一的圖像顯示設備，其中由下式確定的顆粒的溶劑不溶率不低于50％溶劑不溶率(％)＝(B/A)(100；(在此，A是顆粒在浸入溶劑前的重量，B是顆粒在25℃下浸入良溶劑中24小時之后的重量)。
(7)根據(jù)以上(1)-(6)之一的圖像顯示設備，其中圖像顯示設備由多個由分隔壁限定的顯示單元形成。
(8)根據(jù)以上(7)的圖像顯示設備，其中分隔壁通過絲網(wǎng)印刷法、噴砂法、光導體糊法和疊加法之一而形成。
(9)根據(jù)以上(7)的圖像顯示設備，其中分隔壁具有懸臂結構。
本發(fā)明第二方面的第二實施方案通過研究以上問題而實現(xiàn)，其目的是提供一種圖像顯示設備，其中無需在驅動時產生強電場，可用通用電子材料來組裝電路，并且可同時實現(xiàn)穩(wěn)定性的改進和驅動電壓的降低。
發(fā)明人經(jīng)過深入研究，發(fā)現(xiàn)上述目的可通過下述圖像顯示設備實現(xiàn)顆粒被密封在其中至少一個是透明的基板之間，顆粒在其中飛行移動以顯示圖像，其特征在于與顆粒接觸的基板表面的算術平均粗糙度(Ra)和凹凸平均間距(Sm)滿足下式(1)和(2)d(0.5)/10≥Ra≥d(0.5)/200……(1)d(0.5)/10≥Sm≥d(0.5)/1000……(2)(在此，d(0.5)是大于該值的的顆粒材料量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
本發(fā)明第二方面的第二實施方案通過以上認識而實現(xiàn)。
本發(fā)明第三方面的目的是提供一種圖像顯示設備，它具有干型設備中的快速響應，簡單和便宜的結構和優(yōu)異的穩(wěn)定性，可讀出顯示圖像的圖像顯示狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，圖像顯示設備包括圖像顯示板，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加靜電場使顆粒飛行移動而顯示圖像，其特征在于通過檢測顆粒在像素中飛行移動時產生的飛行移動電流而讀出圖像顯示態(tài)。
在本發(fā)明第三方面的圖像顯示設備中，當顆粒在電極之間飛行移動時流過飛行移動的電流。飛行移動電流的積分值是飛行移動顆粒的電荷之和。因此，如果預先測量顆粒的電荷量，即可了解移動的顆粒量。在這種情況下，如果將移動顆粒的量除以電極面積，可計算出單位面積的顆粒密度。在此，可通過光學計算顆粒表面密度或可實際測定顆粒表面密度。這樣，如果預先準備一個表示實際使用電極面積上的顯示密度和飛行移動電流積分值之間關系的圖，可通過檢測飛行移動電流的積分值來檢測顯示密度即圖像顯示狀態(tài)。
在本發(fā)明的第三方面，因為可更有效地進行本發(fā)明，優(yōu)選圖像顯示狀態(tài)的讀出步驟以下述方式進行相對顯示圖像進行總體黑色圖像記錄或總體白色圖像記錄，當進行圖像記錄步驟時由流過相應像素的飛行移動電流的積分值獲得相應像素的顯示密度。另外優(yōu)選該設備進一步包括用于檢測飛行移動電流的飛行移動電流檢測部分和用于飛行移動電流積分的積分器，用進行圖像記錄步驟時使用的電極來檢測飛行移動電流，以及在讀出圖像顯示狀態(tài)的基礎上進行圖像重記錄步驟。
作為用于本發(fā)明圖像顯示設備的顆粒，顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選是0.1-50μm。另外，根據(jù)吹出法用載流子測量的顆粒表面電荷密度的絕對值優(yōu)選不低于5μC/m2和不大于150μC/m2。在向距離顆粒表面1mm遠處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電而使顆粒表面帶電的情況下，優(yōu)選在電暈放電之后0.3秒時最大表面電勢是300V或更高的顆粒。另外優(yōu)選顆粒的顏色是白色或黑色。還優(yōu)選圖像顯示板包括具有多個掃描電極和與其基本平行設置的數(shù)據(jù)電極的矩陣電極。
附圖簡述

圖1a-1c示意圖分別說明用于本發(fā)明第一方面圖像顯示設備圖像顯示板的顯示元件的一個實施方案，和其顯示驅動方法。
圖2a-2h示意圖分別解釋本發(fā)明第一方面第一實施方案中電極表面微凹部分和/或微凸部分的一個實施方案。
圖3示意圖說明應用于本發(fā)明第一方面第一實施方案的節(jié)本發(fā)明節(jié)段顯示設備(segment display device)的一個實施方案。
圖4示意圖說明本發(fā)明第一方面第一實施方案節(jié)段顯示設備中相對基板的一個實施方案。
圖5示意圖說明本發(fā)明第一方面第一實施方案節(jié)段顯示設備中透明電極的一個實施方案。
圖6示意圖說明本發(fā)明第一方面第一實施方案節(jié)段顯示設備中屏幕圖案(光致抗蝕圖)的一個實施方案。
圖7a-7g示意圖分別解釋本發(fā)明第一方面第二實施方案電極表面通過切出形成的微切孔的一個實施方案。
圖8示意圖描繪了本發(fā)明應用于本發(fā)明第一方面第二實施方案節(jié)段顯示設備的一個實施方案。
圖9示意圖說明本發(fā)明應用于本發(fā)明第一方面第二實施方案節(jié)段顯示設備的另一實施方案。
圖10示意圖說明顆粒表面電勢的測量方法。
圖11示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備之顯示方法的一個實施方案。
圖12示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備之顯示方法的另一實施方案。
圖13示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備的一個實施方案。
圖14示意圖描繪了本發(fā)明第二方面圖像顯示設備之基板形狀的一個實施方案。
圖15示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備中通過絲網(wǎng)印刷法形成分隔壁的相應步驟。
圖16示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備中通過噴砂法形成分隔壁的相應步驟。
圖17示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備中通過光導體糊法形成分隔壁的相應步驟。
圖18示意圖解釋本發(fā)明第二方面圖像顯示設備中通過疊加法形成分隔壁的相應步驟。
圖19a-19c示意圖分別說明用于本發(fā)明第三方面圖像顯示設備圖像顯示板的顯示元件的一個實施方案和其顯示驅動方法。
圖20a和20b示意圖分別說明本發(fā)明第三方面圖像顯示設備圖像的顯示板的一個實施方案。
圖21a和21b示意圖分別解釋本發(fā)明第三方面圖像顯示設備中進行中間色調圖像顯示時校正飛行移動電流的方法。
圖22示意圖解釋本發(fā)明第三方面圖像顯示設備的圖像讀出操作。
圖23顯示在本發(fā)明圖象顯示裝置的功能評價中測量最低驅動電壓之方法的圖。
本發(fā)明最佳實施方式首先解釋本發(fā)明第一方面的圖像顯示設備。
圖1a-1c示意圖分別說明用于本發(fā)明第一方面圖像顯示設備的圖像顯示板顯示元件的第一和第二實施方案和其顯示驅動方法。在圖1a至1c所示的實施方案中，數(shù)字1是透明基板，數(shù)字2是相對基板，數(shù)字3是顯示電極(透明電極)，數(shù)字4是相對電極，數(shù)字5是可帶負電的顆粒，數(shù)字6是可帶正電的顆粒。
圖1a顯示可帶負電的顆粒5和可帶正電的顆粒6排列在相對基板(透明基板1和相對基板2)之間的一種狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，當顯示電極3側為低電勢、相對電極4側為高電勢施加電壓時，如圖1b所示，由于庫侖力的作用使可帶正電的顆粒6飛行移動至顯示電極3側，可帶負電的顆粒5飛行移動至相對電極4側。在這種情況下，從透明基板1側觀察顯示面看到的是可帶正電的顆粒6的顏色。如圖1c所示，當反轉電勢使顯示電極3側變成高電勢、相對電極4側變成低電勢時，庫侖力使帶正電的顆粒6飛行移動至顯示電極3側，帶負電的顆粒5飛行移動至相對電極4側。在這種情況下，從透明基板1側觀察顯示面看到的是可帶負電的顆粒5的顏色。
圖1b和1c所示的顯示狀態(tài)僅通過反轉電源的電勢而重復改變，因此可通過如上所述反轉電源的電勢可逆地改變顯示面上的顏色。顆粒的顏色可任意選擇。例如，當可帶負電的顆粒5是白色、可帶正電的顆粒6是黑色時，或者當可帶負電的顆粒5是黑色、可帶正電的顆粒5是白色時，可進行白色和黑色之間的可逆圖像顯示。在該方法中，因為顆粒一旦被成像力粘附到電極上，顯示圖像可在停止施加電壓之后長時間保持，這樣表現(xiàn)出優(yōu)異的記憶性能。
在本發(fā)明中，因為可帶電顆粒在氣體中飛行移動，圖像顯示的響應速度非?？烨翼憫俣瓤赡艿陀?毫秒。另外，無需使用取向膜和偏振板作為液晶顯示器，因此可使結構簡單并在較低成本下獲得具有大顯示面積的圖像顯示設備。另外，溫度變化穩(wěn)定，并可在從低溫至高溫的寬溫度范圍內使用。另外，它不受視野角度的影響并具有高反射率。因此容易觀看并電消耗低。另外，它具有優(yōu)異的記憶性能，因此無需在保持圖像時使用電能。
在圖1a-1c中說明的本發(fā)明第一方面第一實施方案的圖像顯示設備中，電極(在此，顯示電極3和相對電極4)的部分或全部表明具有微凹部分、微凸部分、或微凹部分和微凸部分。在這種情況下，微凹部分和/或微凸部分的形狀是重要的。據(jù)此，優(yōu)選構造微凹部分和/或微凸部分使之滿足下式平均寬度/最大平均顆粒尺寸＞2；和平均高度/最大平均顆粒尺寸＞2；其中微凹部分和/或微凸部分相對電極表面的投影形狀的平均對角長被設為平均寬度，微凹部分和微凸部分的深度和/或高度的平均絕對值被設為平均高度(深度)，兩組或多組顆粒中的最大平均顆粒尺寸被設為最大平均顆粒尺寸。
在本發(fā)明第一方面第一實施方案的圖像顯示設備中，電極表面的微凹部分和/或微凸部分的形狀可以是環(huán)形、橢圓形、正方形，長方形、多邊形、線形、曲線形、不定形或其組合。另外，即使在一個像素面積變得特別大的節(jié)段顯示器情況下，也可通過重復設置微凹部分和/或微凸部分而得到相同效果。在這種情況下，可使用晶格排列、犬齒排列、間距可變排列、無規(guī)排列等進行重復設置。
圖2a-2h示意圖分別說明電極表面微凹部分和/或微凸部分的一個實施方案。在圖2a中，環(huán)形的微凹面部分11以晶格排列被設置在電極12的表面。在圖2b中，跑道形的微凹部分11以晶格排列被設置在電極12的表面。在圖2c中，環(huán)形的微凹部分11以犬齒排列被設置在電極12的表面。在圖2d中，跑道形的微凹部分11以犬齒排列被設置在電極12的表面。在圖2e中，環(huán)形的微凸部分13以晶格排列被設置在電極12的表面。在圖2f中，狹縫線形的微凹部分11以平行排列被設置在電極12的表面。在圖2g中，錐形的微凸部分13以晶格排列被設置在電極12的表面。在圖2h中，正方形的微凹部分11以格柵形被設置在電極12的表面。
圖3示意圖給出了將本發(fā)明第一方面第一實施方案應用于節(jié)段顯示設備的一個實施方案。在圖3所示的實施方案中，通過堆疊透明基板22、隔板23和相對基板24構建節(jié)段顯示設備21。在隔板23側的透明基板22表面設置對應于顯示圖案相應節(jié)段形狀的透明電極(未示出)。作為隔板23，使用具有對應顯示圖案相應節(jié)段的開口27的黑色隔板。在隔板23側的相對基板24表面形成具有多個環(huán)形微凹部分25的七個節(jié)段電極26。在透明電極和節(jié)段電極26上設置記錄線(未顯示)使它們與驅動電路(未顯示)連接。兩種或多種具有不同顏色和不同電荷性能的顆粒即可帶正電的顆粒和可帶負電的顆粒如以上實施方案所示被填充在隔板23的相應七個開口27中。應該注意，控制隔板23的厚度使電極間的距離達到預定距離。圖3所示節(jié)段顯示器的操作與上述圖像顯示設備相同。
在上述節(jié)段顯示設備21中，具有微凹部分25的節(jié)段電極26可如下制造正方形例如100mm×100mm、厚度1mm的鋁板的一個表面被刻蝕以形成多個微凹部分25并將刻蝕的鋁板切成相應的節(jié)段形狀。
作為另一個實例，可如下制造相對基板24(圖4)(其上設置了具有微凸部分的節(jié)段電極26)。首先，如圖5所示，利用ITO透明電極在玻璃基板上形成對應于顯示圖案的節(jié)段電極26。然后，如圖6所示，制備出網(wǎng)板28(其上具有對應于微凸部分的開口)。將該網(wǎng)板疊置在其上形成節(jié)段電極26的玻璃基板上。通過開口將用于形成PDP肋的糊粘附到節(jié)段電極26的表面上。這樣，制造出預定的相對基板24。在這種情況下，通過控制糊的粘度和開口的尺寸而將微凸部分的高度調節(jié)可至預定值。
作為另一實例，可如下制造相對基板24(圖4)(其上設置具有微凹部分的節(jié)段電極26)。首先，如圖5所示，利用ITO透明電極在玻璃基板上形成對應于顯示圖案的節(jié)段電極26。然后，將厚度50μm的光致抗蝕膜粘附在玻璃基板的整個表面上。光致抗蝕膜被透過光掩模28(參見圖6)(對應于顯示圖案)的UV曝光并被刻蝕形成節(jié)段電極26的微凹部分。這樣，微凹部分的深度可通過控制刻蝕操作的時間而被調節(jié)至預定值。
在圖1a-1c說明的圖像顯示設備中，本發(fā)明第一方面第二實施方案特征在于，電極(在此，顯示電極3和相對電極4)的部分或全部表面具有微切孔(以下解釋)。在這種情況下，微切孔的形狀是重要的。據(jù)此，優(yōu)選滿足下式最大寬度/最大平均顆粒尺寸＞10；其中微切孔的形狀的最大對角長被設為最大寬度，兩組或多組顆粒中的最大平均顆粒尺寸被設為最大平均顆粒尺寸。
在該實施方案中，電極表面微切孔的形狀可以是環(huán)形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形、線形、曲線形、不定形或其組合。另外，即使在一個像素面積變得特別大的節(jié)段顯示器的情況下，通過重復設置微切孔而得到相同的效果。在這種情況下，可使用晶格排列、犬齒排列、間距可變排列、無規(guī)排列等進行重復設置。
圖7a-7g示意圖分別解釋通過切割在電極表面形成微切孔的一個實施方案。在圖7a中，電極32的表面具有晶格排列的環(huán)形微切孔31。在圖7b中，電極32的表面具有晶格排列的橢圓形微切孔31。在圖7c中，電極32的表面具有犬齒排列的環(huán)形微切孔31。在圖7d中，電極32的表面具有犬齒排列的橢圓形微切孔31。在圖7e中，電極32的表面具有平行排列的狹縫形的微切孔31。在圖7f中，電極32的表面具有相互成90度的兩個不同的方向上的狹縫形微切孔31。在圖7g中，電極32的表面具有犬齒排列的曲線形微切孔31。
圖8示意圖顯示本發(fā)明第一方面第二實施方案應用于節(jié)段顯示設備的一個實施方案。在圖8所示的實施方案中，節(jié)段顯示設備41通過堆疊透明基板42、隔片43和相對基板44構成。在隔片43側的透明基板42表面分別形成七個具有多個點狀微切孔45的節(jié)段電極46。使用具有對應于顯示圖案相應節(jié)段的開口47的藍色隔片作為隔片43。與透明基板42相同，在隔片43側的相對基板44表面形成七個具有多個點狀微切孔45的節(jié)段電極46。
然后，將兩種或多種具有不同顏色和不同電荷性能的顆粒(即可帶正電的顆粒和可帶負電的顆粒)填充在隔片43的相應七個開口47中。圖8所示的節(jié)段顯示設備41的操作與上述圖像顯示設備相同。在圖8所示的實施方案中，相應節(jié)段的尺寸是例如寬度約1cm、長度約5cm，字母“8”的整個高度約10cm。另外，微切孔45的形狀不特別局限于以上形狀，而且如圖9所示，相應節(jié)段可以具有晶格排列的環(huán)形微切孔45。
以下解釋本發(fā)明第一方面第一和第二實施方案圖像顯示設備的基板。對于基板，至少一個基板必須是能夠從顯示板的外部識別顯示顏色的透明基板，優(yōu)選可見光透過率大、耐熱性優(yōu)異的材料。根據(jù)用途適當選擇圖像顯示設備是否具有柔韌性，例如，選擇柔性材料用作電子紙等，選擇沒有柔韌性的材料用作便攜設備如便攜電話、PDAs和筆記本個人計算機的顯示單元。
基板材料的實例包括聚合物片材如聚對苯二甲酸乙二酯、聚合物砜、聚乙烯或聚碳酸酯，和無機片材如玻璃、石英等。基板的厚度優(yōu)選為2至5000μm，更優(yōu)選5至1000μm。如果厚度太薄，難以保持強度和基板之間的距離均勻性，而如果厚度太厚，作為顯示能力的清晰度和對比度下降，尤其是用于電子紙時的柔韌性下降。
以下解釋本發(fā)明用于圖像顯示設備的顆粒?？墒褂萌魏文軌蛲ㄟ^庫侖力而飛行移動的可帶負電或正電的著色顆粒，尤其優(yōu)選比重輕的球形顆粒。平均顆粒直徑優(yōu)選是0.1至50μm，尤其是1至30μm。如果顆粒直徑低于該范圍，顆粒的電荷密度過大使得電極和基板上的成像力變得太強；導致在電場倒置時跟隨性不好(盡管對記憶特性是有利的)。相反，如果顆粒直徑超過該范圍，對跟隨性有利，但記憶特性下降。
盡管對使這些顆粒帶負電或正電的方法沒有特別限定，但可使用電暈放電方法、電極注入方法、摩擦帶電方法等。優(yōu)選通過吹出法用載流子測定的顆粒表面電荷密度之間差值的絕對值不低于5μC/m2和不大于150μC/m2。如果表面電荷密度的絕對值低于該范圍，對電場變化的響應速度延遲，記憶性能下降。如果表面電荷密度的絕對值超過該范圍，電極或基板的成像力太強，雖然對記憶性能有利，但在電場倒置時跟隨性變差。
下面解釋測量顆粒帶電量的方法和測量顆粒比重的方法，這兩者都是本發(fā)明計算表面電荷密度所需的。
〈吹出測量理論和方法〉在吹出法中，將顆粒和載流子的混合物放入兩端有網(wǎng)的圓柱形容器中，并將高壓氣體從一端吹入以分離顆粒和載流子，并隨后僅將顆粒從網(wǎng)的網(wǎng)眼吹出。此時，與從容器中帶走的顆粒電荷量相同的逆吹極性(reverse blown polarity)電荷量留在載流子上。然后，將該電荷的所有電通量收集至法拉第籠，并在電容器上用該量充電。通過測量電容器兩端的電勢確定顆粒的電荷量為Q＝CV(C電容量，V電容器兩端上的電壓)。
作為吹出粉末電荷量測量儀器，使用由Toshiba Chemical Co.，Ltd.制造的TB-200。采用兩種可帶正電的和可帶負電的樹脂作為載流子，分別測定每單位面積的電荷密度(單位μC/m2)。即，用Powder TECCo.，Ltd.的F963-2535作為可帶正電的載流子(該載流子的對方帶正電荷，而它本身往往帶負電)和用Powder TEC Co.，Ltd.的F921-2535作為可帶負電的載流子(該載流子的對方帶負電荷，而它自己往往帶正電)。顆粒的表面電荷密度得自測定的電荷量，分開測量顆粒的平均顆粒直徑和比重。
〈顆粒比重測量方法〉比重使用由Shimadzu Seisakusho Ltd.生產的液體比重計(商標名Multi volume Density Meter H1305)測定。
因為顆粒需要保持已帶有的電荷，優(yōu)選體積電阻率為1×1010Ω·cm或更高的絕緣顆粒，特別優(yōu)選體積電阻率為1×1012Ω·cm或更高的絕緣顆粒。另外，更優(yōu)選被以下測量方法評估為慢電荷減少性的顆粒。
即，將8kV電壓施加到距離顆粒表面1mm的電暈發(fā)生器產生電暈放電使表面帶電，隨后測量表面電勢的變化，確定適應性。在這種情況下，優(yōu)選在0.3秒之后最大表面電勢是300V或更高的材料，更優(yōu)選在0.3秒之后最大表面電勢是400V或更高的材料作為構成顆粒的材料。
另外，前述表面電勢利用如圖10所示儀器(由QEA Inc.制造的CRT2000)測定。在該儀器中，輥軸的兩端用卡盤51固定，小型scorotron放電器52和表面電勢計53以預定間隔隔開形成測量單元。優(yōu)選使用下述方法測量表面電勢朝向顆粒表面以1mm距離設置測量單元，使測量單元以均勻速度從輥軸的一個端部移動至另一端部，在產生表面電荷的同時輥軸保持靜止狀態(tài)。另外，測量環(huán)境應該設定為溫度25±3℃、濕度在55±5％RH以下。
只要顆粒滿足靜電性能等，可用任何材料形成顆粒。例如，由樹脂、電荷控制劑、著色劑，無機添加劑等制成等，或僅由著色劑等形成。
樹脂的典型實例包括聚氨酯樹脂、尿素樹脂、丙烯酸類樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸類聚氨酯樹脂、丙烯酸類聚氨酯硅氧烷樹脂、丙烯酸類聚氨酯氟烴聚合物、丙烯酸類氟烴聚合物、硅氧烷樹脂、丙烯酸類硅氧烷樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯樹脂，苯乙烯丙烯酸類樹脂、聚烯烴樹脂、丁醛樹脂、偏二氯乙烯樹脂、蜜胺樹脂、酚醛樹脂、氟烴聚合物、聚碳酸酯樹脂、聚砜樹脂、聚醚樹脂和聚酰胺樹脂。為了控制與基板的附著力，尤其優(yōu)選丙烯酸類聚氨酯樹脂、丙烯酸類硅氧烷樹脂、丙烯酸類氟烴聚合物、丙烯酸類聚氨酯硅氧烷樹脂、丙烯酸類聚氨酯氟烴聚合物、氟烴聚合物、硅氧烷樹脂。兩種或多種這些物質可混合使用。
電荷控制劑的實例包括不局限負電荷控制劑如水楊酸金屬配合物、含金屬的偶氮染料、含金屬的(包含金屬離子或金屬原子)的油溶性染料、季銨鹽-基化合物、杯芳烴(calixarene)化合物、含硼的化合物(芐基酸硼配合物)和硝基咪唑衍生物。正電荷控制劑的實例包括苯胺黑染料、三苯基甲烷化合物、季銨鹽化合物、聚胺樹脂、咪唑衍生物等。另外，金屬氧化物如硅石的超微顆粒、氧化鈦的超微顆粒、礬土的超微顆粒等；含氮環(huán)狀化合物如吡啶等，以及這些衍生物或鹽；包含各種有機顏料、氟、氯、氮等的樹脂可用作電荷控制劑。
至于著色劑，可使用以下描述的各種有機或無機顏料或染料。
黑色顏料的實例包括炭黑、氧化銅、二氧化錳、苯胺黑和活性碳。黃色顏料的實例包括鉻黃、鉻酸鋅、鎘黃、黃色氧化鐵、mineral firstyellow、鎳鈦黃、臍橙黃、萘酚黃S、漢撒黃G、漢撒黃10G、聯(lián)苯胺黃G、聯(lián)苯胺黃GR、喹啉黃色淀、永久黃NCG和四嗪色淀。橙色顏料的實例包括紅色鉻黃、鉬橙、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、Balkan orange、indusren bright orange RK、聯(lián)苯胺橙G和Indusren bright orangeGK。紅色顏料的實例包括鐵丹、鎘紅、四氧化三鉛、硫化汞、鎘、永久紅4R、立索爾紅、吡唑啉酮紅、顏料紅、鈣鹽、色淀紅D、亮洋紅6B、曙紅色淀、若丹明色淀B、茜素色淀和亮洋紅3B。
紫色顏料的實例包括錳紫、第一紫B和甲基紫色淀。藍色顏料的實例包括柏林藍、鈷藍、堿藍色淀、維多利亞藍色淀、酞菁藍、無金屬的酞菁藍、部分氯化酞菁藍、第一天藍和Indusren blue BC。綠色顏料的實例包括鉻綠、氧化鉻、顏料綠B、孔雀綠色淀和最終黃綠G。另外，白色顏料的實例包括鋅白、氧化鈦、銻白和硫化鋅。
補充劑的實例包括氧化鋇粉末、碳酸鋇、粘土、硅石、白色碳、滑石和礬土白。另外，有苯胺黑、亞甲藍、玫瑰紅、喹啉黃和群青藍作為各種染料如堿性染料、酸性染料、分散染料、直接染料等。這些著色劑可單獨或兩種或多種結合使用。尤其，炭黑是優(yōu)選的黑色著色劑，氧化鈦是優(yōu)選的白色著色劑。
盡管對顆粒的制造方法沒有具體限定，但可類似地使用例如混合/研磨方法或用于生產電子照相調色劑的聚合反應方法。另外也可采用將樹脂或電荷控制劑等涂覆到粉末如無機或有機顏料表面的方法。
適當調節(jié)相對基板之間的距離使得顆?？梢苿硬⒈３謭D像顯示的對比度；通常在10至5000μm內、優(yōu)選在30至500μm內調節(jié)。存在于相對基板之間空間中的顆?？傮w積優(yōu)選為10至90％，更優(yōu)選為20至70％。如果總體積超過80％，在顆粒運動時會造成一些干擾，而如果低于10％，對比度往往不明顯。
在用于本發(fā)明圖像顯示設備的圖像顯示板中，多個前述顯示元件以矩陣形式設置，并可顯示圖像。在單色顯示的情況下，一個顯示元件產生一個像素。在全色顯示時，三種顯示元件，即，一組分別具有R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)顯色板和分別具有黑色顆粒的顯示元件構成一組配置的元件，優(yōu)選地形成具有多組元件的可逆圖像顯示板。
本發(fā)明第一方面的圖像顯示設備可用于移動設備如筆記本個人計算機、PDAs、便攜式電話等的圖像顯示單元；電子書、電子報紙等的電子紙；公告板如招牌、海報、黑板等；和電子計算器、家用電器產品、自動化器材等的圖像顯示單元。
在上述的實施方案中，已經(jīng)說明了不使用分隔壁的圖像顯示設備，但也可以使用分隔壁。在這種情況下，因為單元尺寸可變得較大，分隔壁相對顯示面積的面積比可變得較小，可以得到較高對比度。
下面說明本發(fā)明第二方面的圖像顯示設備。
本發(fā)明第二方面第一和第二實施方案的圖像顯示設備可應用于兩種或多種具有不同顏色和不同電荷性能的顆粒在相對基板垂直的方向上移動的顯示方法(參見圖11)，以及應用于具有一種顏色的一種顆粒在相對基板平行的方向上移動的顯示方法(參見圖12)?？紤]到穩(wěn)定性，優(yōu)選該實施方案的圖像顯示設備應用于前者顯示方法。
本發(fā)明圖像顯示設備的一個實施方案在圖13中給出。
它由相對基板101和102、顆粒103和根據(jù)需要設置的分隔壁104構成。
基板101和102中的至少一個必須是能夠從顯示板外部識別顯示顏色的透明基板，優(yōu)選具有大的可見光透過率和具有優(yōu)異耐熱性的材料。根據(jù)用途適當選擇圖像顯示設備是否具有柔韌性，例如，選擇柔性材料用作電子紙等，選擇沒有柔韌性的材料用作便攜設備如便攜式電話、PDAs和筆記本個人計算機的顯示單元。
基板材料的實例包括聚合物片材如聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚砜、聚乙烯或聚碳酸酯，和無機片材如玻璃，石英等。
基板的厚度優(yōu)選為2至5000μm，更優(yōu)選5至1000μm。如果厚度太薄，難以保持強度和基板之間的距離均勻性，而如果厚度太厚，作為顯示能力的清晰度和對比度下降，尤其在用于電子紙時柔韌性下降。
根據(jù)需要可在基板上設置電極。
如果基板上沒有設置電極，通過在基板外表面施加靜電潛像而產生的電場使以預定特性帶電和具有顏色的顆粒相對基板被吸引或彈回。然后，可通過透明基板從顯示設備的外部觀察到按照靜電潛像排列的顆粒。在這種情況下，上述靜電潛像可通過以下方法產生，例如在使用電子照相光導體的已知電子照相體系中產生的靜電潛像被轉移并在本發(fā)明圖像顯示設備的基板上形成，或者，通過離子流動直接在基板上形成靜電潛像。
在基板上設置電極的情況下，向基板上形成的相應電極施加外電壓產生電場使以預定特性帶電和具有顏色的顆粒相對基板被吸引或彈回。然后，可通過透明基板從顯示設備的外部觀察到按照靜電潛像排列的顆粒。
在這種情況下，電極可由透明的和具有圖案形成能力的導電材料形成?？梢酝ㄟ^例如真空蒸氣沉積、涂覆等使氧化銦、金屬如鋁、導電聚合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等形成這樣的導電材料。另外，只要具有導電性，并且在光學透明度方面不存在任何障礙，電極的厚度可以是合適的厚度，優(yōu)選為3至1000nm，更優(yōu)選為5至400nm。
在這種情況下，所施加的外電壓可與直流或交流電疊加。
如上所述，在本發(fā)明第二方面第一實施方案的圖像顯示設備中，與顆粒接觸的基板的表面被薄涂覆以體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]的絕緣元件以提供薄絕緣膜。在這種情況下，顆粒和壁表面之間的粘附力可極大地下降且顆粒容易從壁表面上落下。因此，可實現(xiàn)驅動電壓的下降。
在此，作為顆粒與壁表面的粘附力，有電成像力、分子間力、液體橋接力、電介質極化力、接觸電荷粘附力、顆粒變形產生的粘附力等。尤其，在用于干式顯示的顆粒中，電成像力是最有影響的因素。
在本發(fā)明中，作為用于涂覆基板的絕緣元件，使用具有低介電常數(shù)的聚合物樹脂如氟烴樹脂、丙烯酸酯樹脂、硅氧烷樹脂、聚碳酸酯樹脂；無機物質如SiO2、金屬氧化物；透明填料如硅石細顆粒；或將它們共混的元件。如果進一步考慮到液體橋接力、分子間力等，特別優(yōu)選使用氟烴樹脂、SiO2。
在本發(fā)明中，絕緣元件的體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]，優(yōu)選不低于1×1014[Ω·cm]。
涂覆在基板上的薄絕緣膜的厚度優(yōu)選不超過5μm，進一步優(yōu)選0.1-2μm。
如果薄絕緣膜的厚度超過5μm，電成像力可下降，但與向沒有絕緣涂層的基板上施加相同電壓產生的電場相比，電場有時下降，這樣用于移動顆粒的庫侖力下降。如果涂層厚度不超過5μm，該現(xiàn)象幾乎消失。
如果薄絕緣膜的厚度太薄如低于0.1μm，電成像力的下降有時不足。
作為涂覆絕緣元件的方法，可以使用印刷方法、浸漬方法、靜電涂覆法、濺射法、沉積方法、輥涂器方法、等離子處理方法，但不局限于以上方法。
作為涂覆基板的絕緣元件，優(yōu)選使用具有低電荷減少性和滿足以下條件的樹脂。
具體地，作為要涂覆到基板上的絕緣元件，使用這樣的樹脂絕緣元件當要被涂覆到基板上的絕緣元件被制成具有實際涂膜厚度的膜時，如果向位于絕緣元件表面1mm遠處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電使表面帶電，那么在電暈放電之后0.3秒時最大表面電勢是300V或更高，優(yōu)選400V或更高。
另外，前述表面電勢利用如圖10所示儀器(QEA Inc.制造的CRT2000)測定。在該儀器中，輥軸的兩端用卡盤51固定，以預定間隔隔開小型scorotron放電器52和表面電勢計53形成測量單元。優(yōu)選使用下述方法測量表面電勢朝向顆粒表面以1mm距離設置測量單元，使測量單元以均勻速度從輥軸的一個端部移動至另一端部，在產生表面電荷的同時輥軸保持靜止狀態(tài)。另外，測量環(huán)境應該設定為溫度25±3、濕度55±5％RH。
對于要被涂覆的絕緣元件的溶劑不溶率，優(yōu)選由下式定義的絕緣元件的溶劑不溶率不低于50％，更優(yōu)選不低于70％溶劑不溶率(％)＝(B/A)×100；(在此，A是樹脂組分被浸漬到溶劑中之前的重量，B是樹脂組分在顆粒于25℃下被浸漬到良溶劑中24小時之后的重量)。
如果溶劑不溶率低于50％，在長時間保存時會在顆粒的表面發(fā)生滲出。在這種情況下，影響與顆粒的粘附力并阻止顆粒運動。因此，影響圖像顯示的耐久性。
在此，作為測量溶劑不溶率的溶劑(良溶劑)，優(yōu)選對氟塑料使用甲基乙基酮等，對聚酰胺樹脂使用甲醇等，對丙烯酸酯聚氨酯樹脂使用如甲基乙基酮、甲苯等，對蜜胺樹脂使用如丙酮、異丙醇等，對硅氧烷樹脂使用甲苯等。
在第二方面第二實施方案的圖像顯示設備中，接觸顆粒的基板表面之算術平均粗糙度(Ra)和凹凸平均間距(Sm)滿足下式(1)和(2)d(0.5)/10≥Ra≥d(0.5)/200......(1)
d(0.5)/10≥Sm≥d(0.5)/1000......(2)(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于該值的顆粒量為是50％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
如果Ra和Sm滿足上式，相對基板壁表面的顆粒粘附力下降。在此，相對基板壁表面的顆粒粘附力指粘附力如電成像力、分子間力、液體橋接力、電介質極化力、接觸電荷粘附力、顆粒變形產生的粘附力等的合力。尤其，如果干式圖像顯示設備顆粒的d(0.5)在0.1-50μm范圍內，分子間力是最有影響的因素。即，通過將Ra和Sm的值控制在特定范圍內，顆粒和壁表面之間的接觸面積急劇下降，顆粒和壁表面之間的粘附力極大地下降，顆粒容易從壁表面上移開。這樣，可實現(xiàn)驅動電壓的下降。
在此，Ra需要滿足d(0.5)/10≥Ra≥d(0.5)/200。如果Ra超過該范圍，會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象顆粒容易產生變形且被基板上突出部分的角粘住。另外，如果Ra小于該范圍，顆粒有可能接觸到基板上突出部分的凹陷部分，從而不能充分實現(xiàn)分子間力的下降。根據(jù)以上觀點，優(yōu)選Ra滿足d(0.5)/20≥Ra≥d(0.5)/100。
另外，Sm需要滿足d(0.5)/10≥Sm≥d(0.5)/1000。如果Sm超過該范圍，顆粒和壁表面之間的接觸面積反而變得較大，因此不能實現(xiàn)分子間力的下降。另外，如果Sm小于該范圍，顆粒和基板之間的接觸點增加，因此不能充分實現(xiàn)分子間力的下降。根據(jù)以上觀點，優(yōu)選Sm滿足d(0.5)/20≥Sm≥d(0.5)/500。
為了將Ra和Sm分別控制在以上范圍內，需要使基板粗糙。對用于使之粗糙的方法沒有限制，可使用涂覆方法如印刷方法、浸漬法、靜電涂覆法、濺射法、輥涂器法、等離子處理方法和采用激光照射的刻蝕法。
在本發(fā)明的圖像顯示設備中，可在相對基板之間形成分隔壁，且顯示部分可由多個顯示單元組成。
分隔壁的形狀根據(jù)顯示顆粒的尺寸而適當設計且不受局限。但優(yōu)選將分隔壁的寬度設定為10-1000μm，更優(yōu)選10-500μm，將分隔壁的高度設定為10-5000μm，更優(yōu)選10-500μm。
另外，作為形成分隔壁的方法，可使用在相對基板上分別形成肋且使它們之間相互接觸的雙肋法，和僅在相對基板之一上形成肋的單肋法。在本發(fā)明的圖像顯示設備中，為了防止在連接操作過程中的連接偏差，優(yōu)選使用單肋法形成分隔壁。
如圖14所示，從基板的平面表面觀察，由肋制成的分隔壁形成的顯示單元具有正方形形狀、三角形狀、圓形形狀。
最好使從顯示側觀察到的分隔壁橫截面部分(顯示單元的框部分區(qū)域)最小化。在這種情況下，可提高圖像顯示的透明度。
分隔壁形成方法的典型實例包括絲網(wǎng)印刷法、噴砂法、光導體糊法和疊加法。
如下是圖15所示絲網(wǎng)印刷法的具體工藝。
(1)生產用于分隔壁材料的糊。
(2)準備用于印刷分隔壁圖案的制版，如不銹鋼網(wǎng)、聚酯網(wǎng)等等。
(3)通過制版將糊施用和轉移到一個基板(根據(jù)需要，其上形成有上述電極圖案的基板)上。
(4)通過加熱使基板上的糊硬化。
(5)重復(3)-(4)步驟直至預定厚度(對應于分隔壁的高度)和形成預定的分隔壁形狀。
在此，作為用于以上(3)的制版，只要能印刷預定的分隔壁圖案，可使用任何裝置，例如，可使用確保高張力的板網(wǎng)(plated mesh)、由高張力材料等制成的金屬網(wǎng)、化學纖維網(wǎng)如聚酯網(wǎng)、tetoron網(wǎng)孔等，和在制版和印刷區(qū)域之間設置聚酯網(wǎng)孔的組合型網(wǎng)孔。
在絲網(wǎng)印刷機中，利用涂刷器和刮刀通過上述制版將糊轉移到基板上。在這種情況下，優(yōu)選將涂刷器的沖角設定為10-30度更優(yōu)選15-25度，將涂刷器的速度設定為5-500mm/sec更優(yōu)選20-100mm/sec，將涂刷器的使用壓力設定為0.1-10kg/cm2更優(yōu)選0.5-3kg/cm2。
如下是圖16所示噴砂法的具體工藝。
(1)生產用于分隔壁材料的糊。
(2)將糊施用在一個基板(根據(jù)需要，其上形成上述電極圖案的基板)上，并干燥和硬化該糊。
(3)將光致抗蝕膜粘附在糊上。
(4)曝光和刻蝕糊，只留下成為分隔壁的圖案部分。
(5)刻蝕剩余的圖案部分，通過噴砂從中去除光致抗蝕劑得到預定肋形狀。
在噴砂法中，應該注意通過調節(jié)施加到磨光劑上的氣壓和磨光劑排出量之間的平衡而控制磨光劑使之直接從噴砂裝置的噴嘴排出。由于可減少不必要的磨光劑鋪展，尤其可減少分隔壁側邊的產生，因此可得到極好形狀的分隔壁(尤其，可減少分隔壁的側邊)。
用于噴砂的磨光劑，可以使用玻璃珠粒、滑石、碳酸鈣、金屬粉末等。
以下是圖17所示的光導體糊法的具體工藝。
(1)生產含光敏樹脂的光敏糊。
(2)將光敏糊施用在一個基板(根據(jù)需要，其上形成上述電極圖案的基板)上。
(3)利用光掩模使光敏糊在僅對應于分隔壁的部分曝光并硬化光敏糊(根據(jù)需求，重復步驟(2)和(3)直至分隔壁具有預定高度)。
(4)通過顯影去除光敏樹脂的非硬化部分。
(5)根據(jù)需要焙燒光敏糊的硬化部分。
在此，光敏糊的硬化部分至少包含無機粉末、光敏樹脂、光引發(fā)劑，并進一步包括溶劑、樹脂和添加劑。
以下是圖18所示的疊加法的具體工藝。
(1)將光致抗蝕膜粘附在基板上。
(2)利用曝光和刻蝕手段使光刻膠膜僅留在分隔壁之間的部分上。
(3)將要成為分隔壁的糊填充到光刻膠膜之間的空隙，并硬化該糊。
(4)去除光刻膠膜以形成具有預定形狀的分隔壁。
用于形成分隔壁的糊至少包括無機粉末和樹脂，并包括溶劑、添加劑等。
作為無機粉末，可以使用陶瓷粉末、玻璃粉末或一種或多種的組合。
典型的陶瓷粉末包括氧化陶瓷如ZrO2、Al2O3、CuO、MgO、TiO2、ZnO等，和非氧化陶瓷如SiC、AlN、Si3O4等。
典型的玻璃粉末包括通過熔化含有SiO2、A12O3、B2O3、Bi2O3、ZnO等的原料，并冷卻和研磨熔化原料所得到的物質。在這種情況下，優(yōu)選玻璃轉變點Tg是300-500℃。在該玻璃轉變溫度范圍內，因為燒制步驟可在相對低的溫度下進行，所以具有樹脂損害小的優(yōu)點。
在形成分隔壁的糊中，優(yōu)選由下式確定的無機粉末的顆粒尺寸分布跨度不超過8，更優(yōu)選不超過5跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于或小于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.1)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為10％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.9)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為90％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
通過將跨度值設定不超過8，可使糊中無機粉末的尺寸均勻。因此，如果重復施用硬化糊的過程來制造層壓品，可準確地形成分隔壁。
另外優(yōu)選糊中無機粉末的平均顆粒尺寸d(0.5)是0.1-20μm，更優(yōu)選0.3-10μm。這樣如果重復以上過程來制造層壓品，也可準確地形成分隔壁。
在此，上述的顆粒尺寸分布和顆粒尺寸可利用激光衍射/散射方法測定。如果將激光射到所要測定的顆粒上，由于衍射/散射光而在空間上發(fā)生光強度分布圖案。該光強度分布圖案對應于顆粒尺寸，因此可測定顆粒尺寸和顆粒尺寸分布。在本發(fā)明中，規(guī)定通過體積標準分布得到顆粒尺寸和顆粒尺寸分布。具體地，顆粒尺寸和顆粒尺寸分布可利用測量裝置Mastersizer 2000(Malvern儀器有限公司)測量，其中沉降在氮氣流中的顆粒通過安裝的分析軟件(根據(jù)Mie’s理論，基于體積標準分布)計算。
如果可形成預定分隔壁，形成分隔壁的糊中的樹脂可包括上述無機粉末。這種樹脂的典型實例是熱塑性樹脂、熱固樹脂和反應性樹脂。如果考慮到分隔壁所需的固態(tài)性能，優(yōu)選使用具有高分子量和高玻璃轉變點Tg的樹脂。例如，優(yōu)選使用丙烯酸類-系列、苯乙烯-系列、環(huán)氧-系列、聚氨基甲酸乙酯-系列、聚酯-系列和尿素-系列的樹脂，特別優(yōu)選使用丙烯酸類-系列、環(huán)氧-系列、聚氨酯-系列和聚酯-系列的樹脂。
作為加入形成分隔壁的糊中的溶劑，可以使用任何溶劑，只要它可溶解上述無機粉末和樹脂。這種溶劑的典型實例是芳香族溶劑如鄰苯二甲酸酯、甲苯、二甲苯、苯；醇溶劑如氧代-醇、己醇、辛醇；和酯溶劑如乙酸酯等。通常，0.1-50重量份溶劑加入100重量份無機粉末中。
另外，根據(jù)需要，可加入染料、聚合反應防止劑、增塑劑、樹膠、分散劑、氧化抑制劑、硬化劑、硬化促進劑和防沉降劑。
上述的糊材料按照預定組成利用捏合機、攪拌器或三輥研磨機分散和混合。如果考慮到可加工性，優(yōu)選將粘度設定為500-300000cps(500-300000mPas)。
隨后說明用于本發(fā)明第二方面圖像顯示設備的圖像顯示用顆粒(以下稱作顆粒)。
顆粒可通過混合必需的樹脂、電荷控制劑、著色劑、添加劑等并將它們研磨，或通過單體聚合，或通過將將樹脂、電荷控制劑、著色劑和添加劑涂覆在顆粒上等而形成。
以下說明樹脂、電荷控制劑、著色劑、添加劑等的典型實例。
樹脂的典型實例包括聚氨酯樹脂、丙烯酸類樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸類聚氨酯樹脂、硅氧烷樹脂、尼龍樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯樹脂、丁醛樹脂、偏二氯乙烯樹脂、蜜胺樹脂、酚醛樹脂、氟烴聚合物和可組合兩種或多種樹脂。為了控制與基板的連接力，尤其優(yōu)選丙烯酸類聚氨酯樹脂、丙烯酸類聚氨酯硅氧烷樹脂、丙烯酸類聚氨酯氟烴聚合物、聚氨酯樹脂、氟烴聚合物。
電荷控制劑的實例包括，正電荷控制劑包括季銨鹽化合物、苯胺黑染料、三苯甲烷化合物、咪唑衍生物等，負電荷控制劑如含金屬的偶氮染料、水楊酸金屬配合物、硝基咪唑衍生物等。
至于著色劑，可采用各種堿性或酸性染料。實例包括苯胺黑、亞甲藍、喹啉黃、玫瑰紅等。
無機添加劑的實例包括氧化鈦、中國白、硫化鋅、銻氧化物、碳酸鈣、鋅白、滑石、硅石、硅酸鈣、礬土白、鎘黃、鎘紅、鎘橙、鈦黃、鐵藍、群青藍、鈷藍、鈷綠、鈷紫、氧化鐵、炭黑、銅粉末、鋁粉末等等。
在此，為了進一步提高重復耐久性，需要控制構成顆粒的樹脂的水吸收速率和溶劑不溶率。
優(yōu)選構成顆粒的樹脂的水吸收速率不超過3％，尤其不超過2％。在這種情況下，根據(jù)ASTM-D570測量水吸收速率，測量條件是23℃下24小時。
至于顆粒的溶劑不溶率，優(yōu)選由下式確定的顆粒的溶劑不溶率不低于50％，更優(yōu)選不低于70％溶劑不溶率(％)＝(B/A)×100；(在此，A是浸漬到溶劑中之前的樹脂組分重量，B是顆粒于25℃下被浸漬到良溶劑中24小時之后的樹脂組分重量)。
如果溶劑不溶率低于50％，在長時間保存時會在顆粒表面發(fā)生滲出。在這種情況下，影響與顆粒的粘附力并阻止顆粒運動。因此，影響圖像顯示的耐久性。
在此，作為用于測量溶劑不溶率的溶劑(良溶劑)，優(yōu)選氟塑料使用甲基乙基酮等，聚酰胺樹脂使用甲醇等，丙烯酸類聚氨酯樹脂使用甲基乙基酮、甲苯等，蜜胺樹脂使用丙酮、異丙醇等，硅氧烷樹脂使用甲苯等。
優(yōu)選用于本發(fā)明圖像顯示設備的顆粒具有圓形形狀。
優(yōu)選由下式確定的顆粒的顆粒尺寸分布跨度不超過5，優(yōu)選不超過3跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于或小于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.1)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為10％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.9)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為90％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
如果顆粒的顆粒尺寸分布跨度被設定為不超過5，顆粒尺寸變得均勻并可進行均勻顆粒運動。
另外，作為用于圖像顯示的顆粒的平均顆粒尺寸，優(yōu)選將d(0.5)設定為0.1-50μm。如果平均顆粒尺寸超過該范圍，圖像透明度有時劣化，如果平均顆粒尺寸小于該范圍，顆粒之間的聚集力變得較大，并阻止顆粒的運動。
另外，作為顆粒之間的相關性，優(yōu)選將最小直徑顆粒的d(0.5)相對最大直徑顆粒的d(0.5)的比率設定為不超過50，優(yōu)選不超過10。因為即使顆粒尺寸分布跨度變得較小，具有不同電荷性能的顆粒也能在相對方向上移動，因此優(yōu)選顆粒尺寸彼此接近，等量的顆粒容易在相對方向上移動。
在這種情況下，與上述無機粉末相同，可測定顆粒尺寸分布和顆粒尺寸。
另外，在本發(fā)明中，控制基板之間顆粒周圍間隙中的氣體很重要，適宜控制氣體能夠提高顯示穩(wěn)定性。具體地，重要的是將間隙氣體的濕度控制在25℃下不超過60％RH，優(yōu)選不超過50％RH，更優(yōu)選不超過35％RH。
在圖13所示的圖像顯示設備中，以上間隙指相對基板101和102之間的空間中除去顆粒103占據(jù)部分、分隔壁104占據(jù)部分和該設備密封部分之外的顆粒周圍的氣體部分。
對間隙氣體的種類沒有限制，只要它具有上述濕度，但優(yōu)選使用干燥空氣、干燥氮氣、干燥氦氣體、干燥二氧化碳氣體、干燥甲烷氣體等。
需要將該氣體密封在設備中以保持上述濕度。例如，重要的是填充顆粒并在具有預定濕度的氣氛下安裝基板，并應用密封元件和密封方法防止從設備外部進入水汽。
本發(fā)明的圖像顯示設備可用于移動設備如筆記本個人計算機、PDAs、便攜式電話等的圖像顯示單元；電子書、電子報紙等的電子紙；公告板如招牌、海報、黑板等等；替代復印機，打印機等用紙的可再寫紙；和電子計算器、家用電器產品、自動化器材等的圖像顯示單元。
下面解釋本發(fā)明第三方面的圖像顯示設備。
圖19a-19c示意圖分別說明用于本發(fā)明第三方面圖像顯示設備之圖像顯示板的顯示元件的一個實施方案和其顯示驅動方法。在圖19a-19c所示的實施方案中，數(shù)字201是透明基板，數(shù)字202是相對基板，數(shù)字203是顯示電極(透明電極)，數(shù)字204是相對電極，數(shù)字205是可帶負電的顆粒，數(shù)字206是可帶正電的顆粒，數(shù)字207是分隔壁。
圖19給出了可帶負電的顆粒205和可帶正電的顆粒206被排列在相對基板(透明基板201和相對基板202)之間的一種狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，如果以顯示電極203側為低電勢相對電極204側面為高電勢施加電壓，如圖19b所示，在庫侖力作用下可帶正電的顆粒206飛行移動至顯示電極203側，可帶負電的顆粒205飛行移動至相對電極204側。在這種情況下，從透明基板201側觀察顯示面看到的是可帶正電顆粒206的顏色。如果反轉電勢使顯示電極203側面變成高電勢相對電極204側面變成低電勢，如圖19c所示，在庫侖力作用下可帶負電的顆粒205飛行移動至顯示電極203側，可帶正電的顆粒206飛行移動至相對電極204側。在這種情況下，從透明基板201側觀察顯示面看到的是可帶負電顆粒205的顏色。
圖19b和19c所示的顯示狀態(tài)僅通過反轉電源的電勢即可重復改變，因此可通過如上所述反轉電源的電勢而可逆地改變顯示面上的顏色。顆粒的顏色可任意選擇。例如，在可帶負電的顆粒205是白色、可帶正電的顆粒206是黑色時，或者可帶負電的顆粒205是黑色、可帶正電的顆粒206是白色時，可進行白色和黑色之間的可逆圖像顯示。在該方法中，因為顆粒曾被成像力粘附到電極上，可在停止施加電壓之后長時間保持顯示圖像，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的記憶性能。
在本發(fā)明中，因為可帶電顆粒在氣體中飛行移動，圖像顯示的響應速度非常快且響應速度可能低于1毫秒。另外，無需使用取向膜和偏振板作為液晶顯示器，因此可使結構簡單并在較低成本下獲得具有大顯示面積的圖像顯示設備。另外，溫度變化穩(wěn)定，并可在從低溫至高溫的寬溫度范圍內使用。另外，它不受視野角度的影響并具有高反射率。因此容易觀看并且電消耗低。另外，它具有優(yōu)異的記憶性能，因此無需在保持圖像時使用電能。
本發(fā)明第三方面的圖像顯示設備由上述圖像顯示元件以矩陣形式排列的圖像顯示板構成。圖20a和20b示意圖分別顯示其一個實施方案。在該實施方案中，為了便于說明而顯示3×3矩陣。如果電極的數(shù)目是n，可構造任意的n×n矩陣。
在圖20a和20b所示的實施方案中，基本上相互平行設置的顯示電極203-1至203-3和基本上相互平行排列的相對電極204-1至204-3分別被提供在透明基板201和相對基板202上使得它們相互交錯。行驅動電路(row driver circuit)208分別連接至顯示電極203-1至203-3上。按照相同的方式將幀緩存器210分別通過列驅動電路(columndriver circuit)209連接至相對電極204-1至204-3上。如圖20b所示，相應的列驅動器電路209包括電壓生成電路211、電流/電壓轉化電路212、反轉電流檢測器213、積分器214和比較器215。列驅動器電路209構成一個簡單、便宜的調節(jié)電路，用于調節(jié)施加到電極之間的灰階電壓的電壓值。
連接至顯示電極側的行驅動器電路208能夠產生掃描信號，接續(xù)掃描顯示電極203-1至203-3。另外，連接至相對電極側的幀緩存器210能夠將所選相對電極上的灰階指示電壓輸出至列驅動器電路209。另外，列驅動器電路209能夠將對應于輸入灰階指示電壓的灰階電壓輸出至相對電極，并能夠如下所述校正飛行移動電流。所有的行驅動器電路208、列驅動器電路209和幀緩存器210構成一個矩陣驅動電路。在該實施方案中，利用分隔壁207將它們隔離而構成3×3圖像顯示元件，但分隔壁207不是必要元件，可省略。
在針對由顯示電極203-1至203-3和相對電極204-1至204-3組成的矩陣電極進行驅動控制時通過控制對應于所要顯示圖像的排序器(未示)來控制行驅動器電路208、列驅動器電路209和幀緩存210的操作，使得3×3圖像顯示元件一個接一個地分別顯示。該操作基本上與已知的相同。另外，根據(jù)本發(fā)明，進行顯示中間色圖像(灰階顯示)的操作。
如果在透明基板上設置顯示電極，矩陣電極構成的相應電極由透明和具有圖案形成能力的導電材料形成。作為這些導電材料，使用通過濺射法、真空蒸氣沉積法、CVD(化學蒸氣沉積)法和涂覆法形成薄膜狀的金屬如鋁、銀、鎳、銅和金，或透明導電金屬氧化物如ITO、導電氧化錫和導電氧化鋅，或通過施用導電劑與溶劑或合成樹脂粘結劑的混合溶液而得到的涂覆材料。
導電材料的典型實例包括陽離子聚電解質如氯化芐基三甲基銨、過氯酸四丁基銨等，陰離子聚電解質如聚苯乙烯磺酸酯、聚丙烯酸酯等，或氧化鋅、氧化錫或氧化銦的導電細粉末。另外，只要確保導電率并不影響透光性，電極可以是任意厚度，優(yōu)選為3至1000nm，更優(yōu)選為5至400nm。前述透明電極材料可用作相對電極，但也可采用非透明電極材料如鋁，銀，鎳，銅，和金。
優(yōu)選將絕緣涂層設置在相應電極上從而不使帶電顆粒的電荷逃逸。因為要達到涂層不使顆粒電荷逃選的目的，對于可帶負電的顆粒最優(yōu)選使用可帶正電的樹脂，或對于可帶正電的顆粒使用可帶負電的樹脂。
作為構成本發(fā)明第三方面圖像顯示設備的基板、顆粒和分隔壁，可以使用與本發(fā)明第一方面和第二方面相同的元件，因此在此省略對其解釋。
以下按順序說明本發(fā)明第三方面圖像顯示設備中的圖像記錄方法和圖像讀取方法。首先，圖像記錄方法的一個實施方案如下。
首先解釋在本發(fā)明的圖像顯示設備中進行的中間色顯示(灰度顯示)操作和用于其操作的灰度指示電壓。在本發(fā)明第三方面的圖像顯示設備中，當顆粒在顯示電極203和相對電極204之間飛行移動時，產生飛行移動電流。據(jù)此，如果得到對應于實際飛行移動顆粒電荷總量的飛行移動電流的積分值，可通過將該積分值與預先測定的顆粒電荷平均量比較而得到移動顆粒的量。如果將如此得到的移動顆粒的量除以電極面積，可得到單位面積的顆粒密度。然后，可基于該顆粒密度進行光學計算而得到顯示密度。在這種情況下，即使不用光學計算也可以實際測定顯示密度。
根據(jù)以上解釋，在本發(fā)明第三方面圖像顯示設備中，將通過預先繪制實際使用電極面積上的顯示密度和飛行移動電流積分值之間的關系而得到的數(shù)據(jù)儲存在圖20b所示的幀緩存器210中。作為繪制數(shù)據(jù)，使用預先測定的灰度指示電壓數(shù)據(jù)，其中顆粒飛行移動時產生的飛行移動電流的積分值對應于目的灰階的顯示密度。
在本發(fā)明第三方面圖像顯示設備中進行中間色顯示時，因為飛行移動電流的積分值被如下控制為對應于目的灰度的顯示密度值將灰度指示電壓(對應于要從幀緩存器210顯示的像素灰度)輸出至總驅動器電路209的電壓生成電路211；響應灰度指示電壓而從電壓生成電路211產生灰度電壓；將由電流/電壓轉化電路212轉化灰度電壓而得到的電流輸出至電極，所以可顯示具有優(yōu)異再現(xiàn)性的所需中間色密度。
另外，在圖20b所示的驅動器電路209中，由于如下進行反饋操作通過反轉電流檢測器213檢測電流/電壓轉化電路212的飛行移動電流輸出；通過積分器21對飛行移動電流進行積分；和通過比較器215將如此得到的積分值與幀緩存器210輸入的灰度指示電壓進行比較，因此可校正飛行移動電流的積分值和對應于上述灰度的灰度指示電壓之間的偏差，這樣可進一步提高圖像顯示時的再現(xiàn)性。
下面參考圖21a和21b解釋用來校正本發(fā)明第三方面中間色圖像顯示(灰度顯示)中的飛行移動電流的方法。
圖21a和21b示意圖分別解釋在本發(fā)明第三方面圖像顯示設備中進行中間色圖像顯示時用來校正飛行移動電流的方法。在該實施方案中，認為當在圖像顯示設備的圖像顯示板電極之間施加電壓時，產生顆粒飛行移動形成的飛行移動電流以及用于電極之間電容充電的充電電流的流動。首先單純地觀察在電極之間施加電壓時的電流流動，然后得出作為飛行移動電流和充電電流之和的觀察電流。
因為用電極距離、充入電極之間的氣體、顆粒的介電常數(shù)等進行計算而預先得到充電電流，可通過該計算值由電流觀察值得到飛行移動電流。但如果按原樣使用計算值，在圖像顯示板電極之間的單元間隙變化而產生充電電流波形變化時，不能校正顯示密度的變化。
因此，在該實施方案中，對于所要顯示的電流像素和鄰近電流像素的像素，如圖21a所示，觀察到第一電流波形(圖21b左側顯示的電流波形，是當電壓A低于顆粒飛行移動閾電壓時產生的充電電流波形)和第二電流波形(圖21b右側顯示的電流波形，當電壓B大于顆粒飛行移動閾電壓時產生的觀察電流波形)，并在充電電流波形的基礎上校正觀察電流波形。具體地，通過計算(飛行移動電流)＝(觀察電流)-(充電電流×B/A)得到校正后的飛行移動電流，其中用對應于實際所要顯示的中間色圖像的施加電壓作為電壓B。在這種情況下，在顆粒飛行移動電流積分值的基礎上進行校正。
這樣，在本發(fā)明圖像顯示設備中進行中間色圖像顯示時，用于計算飛行移動電流的電流波形被優(yōu)化，可校正顯示密度的變化。
在上述實施例中，通過調節(jié)施加在電極之間的電壓值實現(xiàn)中間色圖像顯示。但除了調節(jié)上述電壓值之外，還可調節(jié)施加在電極之間的電壓波形、施加時間和施加數(shù)目中的一項或多項。
下面解釋按照以上方式形成圖像的圖像讀出操作，這是本發(fā)明最重要的特點。圖22示意圖解釋本發(fā)明第三方面圖像顯示設備的圖像狀態(tài)讀出操作。在圖22所示的實施方案中，說明了一種不同于圖像記錄操作實施方案的n×n矩陣。在上述實施方案中，數(shù)字231是列驅動器電路，數(shù)字232是電壓生成電路，數(shù)字233是電流/電壓轉化電路，數(shù)字234是反轉電流檢測器，數(shù)字235是積分器，數(shù)字236是A/D轉化電路，數(shù)字237是行驅動器電路，數(shù)字238是幀緩存器，數(shù)字239是掃描電極，數(shù)字240是數(shù)據(jù)電極。掃描電極239和數(shù)據(jù)電極240的構造對應于在上述圖像記錄操作中說明的實施方案。
如圖22所示構造矩陣電極，數(shù)據(jù)電極240除了連接于列驅動器231之外還連接于電流/電壓轉化電路233上以檢測飛行移動電流。用積分器235對檢測到的飛行移動電流積分，并將積分值通過A/D轉化電路236轉化成數(shù)字數(shù)據(jù)，然后提供給CPU(未顯示)。在該實施方案中，采用在圖像顯示設備(白色和黑色顆粒如圖20a所示被填充至由分隔壁207確定的相應像素中)中通過圖像記錄操作預先形成圖像，通過使用圖像保持性能而保持圖像。在處于上述條件下的本發(fā)明圖像顯示設備中，顯示圖像信息的讀出操作如下。
首先，記錄黑色純色圖像(全黑色)。按照已知驅動的相同方式構造無源矩陣驅動。在這種情況下，在形成相應圖像時對列驅動器231提供給數(shù)據(jù)電極240的電流進行積分得到積分值，利用A/D轉化電路236將該積分值轉化成數(shù)字值(對應于通過行驅動器電路236掃描相應掃描電極的計時器(時鐘))。然后，重復上述操作直至掃描電極239結束對一個圖像的的掃描操作。在上述圖像記錄操作中，當在相應像素上顯示黑色時通過對飛行移動電流的流動進行積分得到對應于相應像素的“非黑度”即“白度”的值。因此，可沿著總表面讀出相應像素的圖像密度作為數(shù)值。
另外，如果對白色純色圖像(全白色)進行相同的操作，可讀出相應像素的“非白度”即“黑度”。理論上講，對白色純色圖像或黑色純色圖像中的一個圖像進行寫入操作，可讀出圖像顯示狀態(tài)。但如果針對兩種圖像進行相同的操作，可通過對白色純色圖像和黑色純色圖像比較得出的數(shù)據(jù)進行校正，從而實現(xiàn)再現(xiàn)性更高的圖像顯示狀態(tài)讀出操作。在這種情況下，如果圖像顯示狀態(tài)被讀出，顯示圖像是黑色純色圖像或白色純色圖像。因此，根據(jù)需要，在預先獲得的圖像顯示狀態(tài)基礎上進行圖像形成。
在該實施方案中，與上述的圖像記錄操作一樣，優(yōu)選考慮以下方面。首先，通過上述圖像讀出操作而改變的圖像顯示狀態(tài)可通過在讀出圖像信息的基礎上進行重記錄操作而再現(xiàn)。在這種情況下，無需將圖像顯示狀態(tài)重記錄成相同的讀出圖像顯示狀態(tài)。例如，如果預先知道圖像顯示狀態(tài)隨時間的劣化，圖像顯示態(tài)可被再現(xiàn)為在隨時間劣化的基礎上校正的圖像顯示態(tài)。
另外，在圖像顯示板的電極之間施加電壓時產生的電流流動不僅包括由于顆粒飛行移動而產生的飛行移動電流流動，還包括用于電極之間電容充電的充電電流。因此，如果僅測量電極之間施加電壓時的電流流動，可得到飛行移動電流和充電電流的總和。因為充電電流的波形可用電極之間的距離和填充在電極之間的氣體與顆粒的介電常數(shù)而預先計算，可用該預先計算值由觀察電流值計算出飛行移動電流的波形。
但在充電電流自身的波形由于板平面上單元間隙的變化而產生偏差的情況下，不能通過上述方法完全校正圖像密度的偏差。為了改善該問題，可設想以下方法將低于顆粒開始移動的閾電壓的電壓施加至目標像素本身或目標像素的鄰接像素，此時產生的電流被設為充電電流，由下式計算飛行移動電流(測定電流)-A×(充電電流)＝(飛行移動電流)；(在此，A是當僅觀察到充電電流時施加的電壓和實際進行中間色顯示時施加的電壓之間的比率)。
在以上說明的本發(fā)明第三方面圖像顯示設備中，具有中間色密度的圖像在相應像素上顯示，并且圖像顯示設備具有記憶性能使得中間色密度被讀出。在這種情況下，如果可顯示例如0-255個中間色密度，可用相應的一個像素作為1字節(jié)存儲器。另外在該實施方案中，解釋了圖像顯示設備具有記憶性能，可構造一個僅采用記憶性能的圖像調節(jié)設備。在這種情況下，無需使用透明基板。
以下，參考實際實施例對本發(fā)明第一方面和第二方面的圖像顯示設備進行詳細解釋，但本發(fā)明不限于以下實施例。
〈實驗1(本發(fā)明第一方面的第一實施方案)〉
在具有上述結構的本發(fā)明第一方面第一實施方案的圖像顯示設備中，為了檢查顆粒的最大平均顆粒尺寸R和微凹部分和/或微凸部分之間的關系，制備根據(jù)實施例1-6的圖像顯示設備，其中一個電極的微凹部分具有下表1所示的形狀、排列以及下表1所示的平均寬度W、平均高度(深度)H和平均間隔I，其中按照下表1所示的方式調節(jié)基板間隔D和顆粒最大平均顆粒尺寸R。對于這樣制成的實施例1-6的圖像顯示設備，進行如下評估將4(kV/mm)的長方形波形以1(Hz)施加10分鐘并隨后以10(Hz)施加30分鐘，此后在以1(Hz)的重復反轉操作過程中用肉眼觀察由于顆粒聚集而產生的圖像劣化速度。在表1中，符號“◎”表示沒有檢測到圖像劣化的情形，符號“○”表示幾乎沒有檢測出圖像劣化的情形，符號“△”描述檢測出部分圖像劣化但不影響實際使用的情形。


根據(jù)表1所示的結果，研究這樣得到的評估結果以及W/R、H/R和I/R的關系。認為優(yōu)選將W/R設定為2或更多，H/R設定為2或更多，I/R設定為50或更低。
在以上實施例中，電極被設置在基板上。但為了實現(xiàn)本發(fā)明，只要存在用于產生電場的電極，無需總將電極設置在基板上?？蛇h離基板設置電極。
〈實驗2(本發(fā)明第一方面的第二實施方案)〉在具有上述結構的本發(fā)明第一方面第二實施方案的圖像顯示設備中，為了檢查最大平均尺寸R(即兩種或多種顆粒的平均顆粒尺寸的最大值)和微切孔之間的關系，制造根據(jù)實施例11-16的圖像顯示設備，其中一個電極上的微切孔具有下表2所示的形狀和排列以及下表2所示的平均寬度W和平均間隔I，其中基板間隔和顆粒的最大平均顆粒尺寸R按照下表2所示進行調節(jié)。對于如此制成的根據(jù)實施例11-16的圖像顯示設備，如下進行評估將4(kV/mm)的長方形波形以1(Hz)施加10分鐘并隨后以10(Hz)施加30分鐘，隨后在1(Hz)重復反轉操作過程中通過肉眼觀察由于顆粒聚集而產生的圖像劣化速度。在表2中，符號“◎”表示沒有檢測到圖像劣化的情形，符號“○”表示幾乎沒有檢測出圖像劣化的情形，符號“△”表示檢測出部分圖像劣化被不影響實際使用的情形。


根據(jù)表2所示的結果研究平均寬度H和最大平均顆粒尺寸R之間的關系以及平均間隔I和最大平均顆粒尺寸R之間的關系。認為優(yōu)選將W/R設定為10或更多，將I/R設定為50或更低。
在以實施例中，電極被設置在基板上。但為了實現(xiàn)本發(fā)明，只要存在用于產生電場的電極，無需總是將電極設置在基板上。因此，電極可遠離基板設置。
〈實驗3(本發(fā)明第二方面的第一實施方案)〉對于相應的實施例和比較實施例，如下測定和評估顆粒的性能和圖像顯示設備的功能。
(1)用于涂覆的絕緣元件(樹脂)的體積電阻用于涂覆的絕緣元件(樹脂)被涂覆于銅板，并根據(jù)JIS H0505-1975進行測量。
(2)用于涂覆的絕緣元件(樹脂)的電荷電勢通過僅鑄造用于涂覆的絕緣元件(樹脂)而制備用于測量電荷減少的樣品。然后，用QEA制造的CRT2000裝置，在向距離顆粒表面1mm遠處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電而使顆粒表面帶電的情況下，在電暈放電之后0.3秒時測量表面電勢。在這種情況下，測量條件是溫度22℃和濕度50RH％。
(3)用于圖像顯示的顆粒的含水量用Karl Fischer裝置測量圖像顯示設備中顆粒的含水量。
(4)溶劑不溶率將用于圖像顯示的顆粒在25℃下浸入MEK溶劑中24小時，在100℃下干燥5小時。然后測量顆粒的重量。根據(jù)下式在浸入前后顆粒重量偏差的基礎上測量溶劑不溶率溶劑不溶率(％)＝(B/A)×100；(在此，A是顆粒被浸入溶劑之前的重量，B是顆粒在25℃下被浸入良溶劑中24小時之后的重量)。
(5)顆粒的顆粒尺寸分布和顆粒尺寸將相應顆粒裝入Mastersizer 2000裝置(Malvern InstrumentsLtd.)中，用附帶的軟件(在體積標準分布基礎上計算顆粒尺寸分布和顆粒尺寸的軟件)由下式得到顆粒尺寸分布跨度跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于或小于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.1)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為10％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.9)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為90％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
(6)圖像顯示設備的功能評估對于所制的圖像顯示設備，通過增加施加的電壓進行測量，并將顆粒開始移動顯示圖像的電壓設為最低驅動電壓。具體地，圖23所示的閾電壓被設為最低驅動電壓。
然后，施加最低驅動電壓+10V的電壓并將電勢反轉，這樣重復顯示黑色-白色。
用反射圖像光密度計測量起始對比率、10000次重復后的對比率和放置5天之后的對比率，評估顯示功能。在此，對比率得自下式對比率＝黑色顯示時的反射密度/白色顯示時的反射密度。作為參考，測量10000次重復之后和放置5天之后相對起始對比率的對比率保持率。
(實施例21)圖像顯示設備制造如下。
(A)絕緣薄膜的形成首先，將氟烴樹脂LF710N(ASAHI GLASS CO.，LTD.)涂覆在厚度約500的玻璃基板上形成厚度1.0μm的絕緣薄膜。
(B)分隔壁的形成通過熔化、冷卻和研磨SiO2、Al2O3、B2O3、Bi2O3和ZnO的混合物制成玻璃粉末作為無機粉末。制備具有熱硬化性能的環(huán)氧樹脂作為樹脂。然后，將玻璃粉末和環(huán)氧樹脂與溶劑混合并將粘度控制在12000cps，制成糊。然后，將糊施用到根據(jù)以上(A)步驟其上形成絕緣薄膜的基板上，并在150℃下加熱硬化。通過重復以上施用糊和加熱步驟，將厚度(對應于分隔壁的高度)控制為20Oμm。隨后附著干光致抗蝕劑。對于附著的干光致抗蝕劑進行曝光步驟和刻蝕步驟，制成可用于形成具有線50μm、空間200μm和節(jié)距250μm的分隔壁的掩模。然后，通過噴砂處理去除多余部分形成條形的預定分隔壁。
(C)圖像顯示設備的生產用于圖像顯示的顆粒A這樣制成加入丙烯酸類聚氨酯樹脂EAU65B(Asia Industry Co.，Ltd.)/IPDI交聯(lián)劑Excel-HardenerHX(Asia Industry Co.，Ltd.)、CB(Carbon Black)4phr、電荷控制劑BontronN07(Orient Chemical Industries Ltd.)2phr(在此，phr是相對100重量份樹脂的重量份)，通過噴射式研磨機混合、研磨和分粒。
用于圖像顯示的顆粒B這樣制成加入丙烯酸類聚氨酯樹脂EAU204B(Asia Industry Co.，Ltd.)/IPDI交聯(lián)劑Excel-Hardener HX(Asia Industry Co.，Ltd.)、氧化鈦10phr、電荷控制劑BontronE89(Asia Industry Co.，Ltd.)2phr，通過噴射式研磨機混合、研磨和分粒。
然后，組裝其上設置有厚度約500的氧化銦電極和根據(jù)以上(B)步驟形成的分隔壁的一對玻璃基板，用隔片控制基板之間的間隔為400μm。然后，將顆粒A和顆粒B填充在玻璃基板之間，并將玻璃基板的外周部分用環(huán)氧粘合劑連接以密封顆粒，這樣制成圖像顯示設備。
顆粒A和顆粒B的混合量相等，且玻璃基板之間顆粒的填充率(體積占有率)被控制為20vol％。
另外，用于填充圖像顯示設備中空隙的氣體是相對濕度為40％RH的空氣。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備的功能評估結果在表3中給出。
(實施例22)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是用輥涂器涂覆甲基丙烯酸甲酯(90wt％)和甲基丙烯酸全氟辛基乙酯(10wt％)，并用UV硬化以在玻璃基板上形成厚度800nm的涂層，除了氟烴樹脂涂層，玻璃基板上還有厚度約500的氧化銥電極。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備的功能評估結果在表3中給出。
(實施例23)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是SiO2被濺射在基板上形成厚度200nm的涂層，除了氟烴樹脂涂層，玻璃基板上還有厚度約500的氧化銥電極。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備的功能評估結果在表3中給出。
(實施例24)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是C3F6被等離子聚合在基板上形成厚度1.5μm的涂層，除了氟烴樹脂涂層，玻璃基板上還有厚度約500的氧化銥電極。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備的功能評估結果在表3中給出。
(實施例25)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是氟烴碳樹脂KYNAR2500(ATOFINA JAPAN)被涂覆在玻璃基板上形成厚度3.0μm的涂層，除了氟烴樹脂LF710N涂層，玻璃基板上還有厚度約500的氧化銥電極。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備的功能評估結果在表3中給出。
在該實施例中，使用相同種類的氟烴樹脂作為樹脂，但因為電荷減少速度較快，在顯示功能評估方面對比度保持率稍微下降。
(實施例26)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是改變顆粒A和B生產方法中的研磨條件以改變顆粒的跨度。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備功能評估的結果在表3中給出。
在該實施例中，因為顆粒的跨度較大，在顯示功能評估方面耐久性稍微下降。
(實施例27)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是沒有分隔壁。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備功能評估的結果在表3中給出。
在該實施例中，因為沒有分隔壁，在顯示功能評估方面耐久性稍微下降。
(比較實施例1)圖像顯示設備按照實施例21的相同方式制成，只是在基板上沒有絕緣薄膜涂層。
根據(jù)以上(1)-(6)步驟的絕緣元件特性、顆粒特性和圖像顯示設備功能評估的結果在表3中給出。
在該比較實施例中，因為基板上沒有涂覆絕緣元件，驅動電壓急劇劣化。


〈實驗4(本發(fā)明第二方面的第二實施方案)〉在相應的實施例、比較實施例和參考實施例中，如下測定和評估絕緣元件的特性、顆粒的特性和圖像顯示設備的功能評估。
(評估方法)1.基板的表面粗糙度用原子力顯微鏡(“AFM”Seiko Instruments Inc.)測量算術平均粗糙度(Ra)和凹凸平均間距(Sm)。
2.顆粒的固態(tài)性能(1)顆粒的含水量用Karl Fischer裝置(“VA-U5”MitsubishiEngineering-Plastics Corporation)測量顆粒的水含量。
(2)溶劑不溶率(Nd)將顆粒在25℃下浸入甲基乙基酮溶劑中24小時，在100℃下干燥5小時。然后測量顆粒的重量。根據(jù)下式(IV)在浸入前后顆粒重量偏差的基礎上測定溶劑不溶率Nd(％)＝(B/A)×100(IV)；(在此，A是顆粒被浸入溶劑之前的重量，B是在顆粒在25℃下被浸入良溶劑中24小時之后的重量)。
(3)顆粒尺寸分布和顆粒尺寸將相應顆粒裝入在Mastersizer 2000裝置(Malvern InstrumentsLtd.)中，測量顆粒尺寸d(0.1)、d(0.5)和d(0.9)，用附帶的軟件(在體積標準分布基礎上用于計算顆粒尺寸分布和顆粒尺寸的軟件)由下式(III)得到顆粒尺寸分布跨度跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)(III)；(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于或小于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.1)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為10％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.9)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為90％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
3.顯示功能評估
(1)最低驅動電壓對于所制的圖像顯示設備，通過增加施加的電壓達到使顆粒開始移動并顯示圖像的電壓來進行測量，即將圖23所示的閾電壓設為最低驅動電壓。
(2)對比率施加最低驅動電壓+10V的電壓并將電勢反轉，這樣重復顯示黑色-白色。用反射圖像光密度計(“D19C”GretagMacbeth Inc.)測量起始時、10,000次重復之后和放置5天之后的反射密度。在此，對比率得自下式對比率＝黑色顯示時的反射密度/白色顯示時的反射密度。作為參考，測量10000次重復之后和放置5天之后相對于起始對比率的對比率保持率。
(用于圖像顯示的顆粒的生產)兩種顆粒A和B如下制成。
(1)顆粒A；用于圖像顯示的顆粒A這樣制成加入丙烯酸類聚氨酯樹脂EAU65B(Asia Industry Co.，Ltd.)/IPDI交聯(lián)劑Excel-Hardener HX(Asia Industry Co.，Ltd.)，CB(Carbon Black)4phr、電荷控制劑BontronN07(Orient Chemical Industries Ltd.)2phr(在此，phr是相對100重量份樹脂的重量份)，通過噴射式研磨機混合、研磨和分粒。
(2)顆粒B；用于圖像顯示的顆粒B這樣制成加入丙烯酸類聚氨酯樹脂EAU204B(Asia Industry Co.，Ltd.)/IPDI交聯(lián)劑Excel-Hardener HX(Asia Industry Co.，Ltd.)、氧化鈦10phr、電荷控制劑BontronE89(Asia Industry Co.，Ltd.)2phr，通過噴射式研磨機混合、研磨和分粒。
(實施例31)在設置有約500厚氧化銦電極的110μm厚玻璃基板上進行濺射，制造高度200μm的肋形成條形分隔壁。如下制造肋將通過熔化、冷卻和研磨SiO2、A12O3、B2O3、Bi2O3和ZnO制成的玻璃粉末和具有熱硬化性能的環(huán)氧樹脂與溶劑混合，并將粘度控制為12,000cps，制成糊。然后，將糊施加到基板上并在150℃下加熱硬化。通過重復以上施加糊和加熱步驟，將厚度(對應于分隔壁的高度)控制為200μm。
隨后附著干光致抗蝕劑。對于附著的干光致抗蝕劑進行曝光步驟和刻蝕步驟形成具有線50μm、空間200μm和節(jié)距250μm的分隔壁的掩模。然后，通過噴砂處理去除多余部分形成條形的預定分隔壁。
接觸顆粒的基板表面的算術平均粗糙度(Ra)和凹凸平均間距(Sm)在表4中給出。
然后，組裝一對玻璃基板，用隔片使基板之間的間隔被控制為400μm。然后，將d(0.5)為6μm的顆粒A和顆粒B填充在玻璃基板之間，并將玻璃基板的外周部分通過環(huán)氧粘合劑連接以密封顆粒，這樣制成圖像顯示設備。顆粒A和顆粒B的混合含量相等，且玻璃基板之間的顆粒填充率被控制為20vo1％。另外，填充圖像顯示設備空隙的氣體是相對濕度40％RH的空氣。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。
(實施例32，33和比較實施例11，12)圖像顯示設備按照實施例31的相同方式制成，只是如表4所示通過改變?yōu)R射條件來改變算術平均粗糙度(Ra)和凹凸平均間距(Sm)。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。
(參考實施例1)圖像顯示設備按照實施例31的相同方式制成，只是如表4所示通過改變顆粒生產步驟過程中的研磨條件而改變顆粒尺寸分布跨度。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。
(參考實施例2)圖像顯示設備按照實施例31的相同方式制成，只是不形成分隔壁。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。
(實施例34，35和比較實施例13)圖像顯示設備按照實施例31的相同方式制成，只是顆粒A和B的d(0.5)值是20μm，算術平均粗糙度(Ra)和凹凸平均間距(Sm)如表4所示改變。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。
(實施例36)圖像顯示設備按照實施例34的相同方式制成，只是用輥涂器將含硅石細顆粒SS 20(Japan Silica Ltd.)的氟烴樹脂LF710N(ASAHIGLASS CO.，LTD.)進一步涂覆到基板上形成厚度1μm的涂層。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。
(對比例14)圖像顯示設備按照實施例34的相同方式制成，只是用輥涂器將氟烴樹脂LF710N(ASAHI GLASS CO.，LTD.)進一步涂覆到基板上形成厚度1μm的涂層。最低驅動電壓和對比率的測定結果在表4中給出。



工業(yè)應用根據(jù)本發(fā)明第一方面的第一實施方案，可通過設置在電極表面上的微凹部分和/或微凸部分部分地引入微小不均勻電場。由于微凹部分和/或微凸部分產生的微小不均勻電場包括沿橫向即沿平行于基板表面方向的電場分量，橫向移動的顆粒被迅速地吸入或拋出并被固定。因此，可抑制由于顆粒聚集而產生的不勻顆粒分布。結果，可改善長期使用過程中的圖像質量劣化。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的第二實施方案，通常，由位于兩個平行排列基板上的一對電極施加的使顆粒飛行移動的電場是均勻電場。另一方面，在本發(fā)明的圖像顯示設備中，可通過設置在電極表面上的微切孔部分地引入微小不均勻電場。由于微切孔產生的微小不均勻電場包括沿橫向即沿平行于基板表面方向的電場分量，因此橫向移動的顆粒被迅速地吸入或拋出并被固定。因此，可抑制由于顆粒聚集而產生的不均勻顆粒分布。結果，可改善長期使用過程中的圖像質量劣化。
本發(fā)明第二方面第一實施方案的圖像顯示設備中顆粒被密封在其中至少一個基板是透明的基板之間，顆粒移動以顯示圖像，其特征在于與顆粒接觸的基板表面被薄涂覆以體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]的絕緣元件以提供薄絕緣膜。因此，可提供具有便宜結構、穩(wěn)定性改進和驅動電壓下降的圖像顯示設備。
在本發(fā)明第二方面第二實施方案的圖像顯示設備中，無需在驅動時產生強電場，可用通用電子材料來組裝電路，并且可同時實現(xiàn)穩(wěn)定性的改進和驅動電壓的下降。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過檢測顆粒在像素中飛行移動時產生的飛行移動電流而讀出圖像顯示態(tài)，具體地，圖像顯示態(tài)讀出步驟如下進行相對顯示圖像進行總體黑色圖像記錄或總體白色圖像記錄，當進行圖像記錄步驟時由流過相應像素的飛行移動電流的積分值獲得相應像素的顯示密度從而讀出圖像顯示密度，因此可得到有干式設備的飛行響應性、簡單和便宜的結構和優(yōu)異穩(wěn)定性的圖像顯示設備，該設備能讀出顯示圖像的圖像顯示狀態(tài)。
權利要求
1.一種包括圖像顯示板的圖像顯示設備，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加靜電場使顆粒飛行移動從而顯示圖像，其特征在于電極的部分或全部表面具有微凹部分和/或微凸部分。
2.根據(jù)權利要求1的圖像顯示設備，其中微凹部分和/或微凸部分滿足下式平均寬度/最大平均顆粒尺寸＞2；和平均高度/最大平均顆粒尺寸＞2；其中微凹部分和/或微凸部分相對電極表面的投影形狀的平均對角長被設為平均寬度，微凹部分和微凸部分的深度和/或高度的平均絕對值被設為平均高度(深度)，兩組或多組顆粒中的最大平均顆粒尺寸被設為最大平均顆粒尺寸。
3.根據(jù)權利要求2的圖像顯示設備，其中同一電極具有多個微凹部分和/或微凸部分，這些部分之間的平均距離滿足下式平均距離/最大平均顆粒尺寸＜50。
4.根據(jù)權利要求2或3的圖像顯示設備，其中電極表面具有絕緣層，絕緣層具有微凹部分和/或微凸部分。
5.根據(jù)權利要求2-4任一項的圖像顯示設備，其中電極表面微凹部分和/或微凸部分的投影形狀的總面積是電極面積的0.1-50％。
6.一種包括圖像顯示板的圖像顯示設備，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加靜電場使顆粒飛行移動從而顯示圖像，其特征在于電極的部分或全部表面具有微切孔。
7.根據(jù)權利要求6的圖像顯示設備，其中微切孔滿足下式最大寬度/最大平均顆粒尺寸＞10；其中微切孔形狀的最大對角長被設為最大寬度，兩組或多組顆粒中的最大平均顆粒尺寸被設為最大平均顆粒尺寸。
8.根據(jù)權利要求6或7的圖像顯示設備，其中同一電極具有多個微切孔，孔間的最小距離滿足下式最小距離/最大平均顆粒尺寸＜50。
9.根據(jù)權利要求6-8任一項的圖像顯示設備，其中微切孔總面積是電極面積的0.1-50％。
10.根據(jù)權利要求1至9任一項的圖像顯示設備，其中顆粒的平均顆粒尺寸是0.1至50μm。
11.根據(jù)權利要求1-10任一項的圖像顯示設備，其中根據(jù)吹出法用載流子測量的顆粒表面電荷密度的絕對值不低于5μC/m2和不大于150μC/m2。
12.根據(jù)權利要求1-11任一項的圖像顯示設備，其中在向距離顆粒表面1mm處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電使顆粒表面帶電情況下，所述顆粒在電暈放電后0.3秒時最大表面電勢為300V或更高。
13.根據(jù)權利要求1-12任一項的圖像顯示設備，其中顆粒的顏色是白色或黑色。
14.一種圖像顯示設備，其中顆粒被密封在其中至少一個是透明的基板之間，顆粒在其間移動以顯示圖像，其特征在于在與顆粒接觸的基板表面薄涂覆體積電阻不低于1×1012[Ω·cm]的絕緣膜以提供薄絕緣膜。
15.根據(jù)權利要求14的圖像顯示設備，其中薄絕緣膜的厚度不超過5μm。
16.根據(jù)權利要求14或15的圖像顯示設備，其中在向距離絕緣膜表面1mm處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電使絕緣膜帶電的情況下，基板上所要涂覆的絕緣膜是在電暈放電后0.3秒時最大表面電勢為300V或更高的絕緣膜。
17.一種圖像顯示設備，其中顆粒被密封在其中至少一個是透明的基板之間，顆粒在其中飛行移動以顯示圖像，其特征在于接觸顆粒的基板表面的算術平均粗糙度(Ra)和凹凸面平均間隔(Sm)滿足下式(1)和(2)d(0.5)/10≥Ra≥d(0.5)/200(1)d(0.5)/10≥Sm≥d(0.5)/1000(2)(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
18.根據(jù)權利要求17的圖像顯示設備，其中值d(0.5)是0.1-50μm。
19.根據(jù)權利要求14-18任一項的圖像顯示設備，其中設備內的空間被填充以25℃下相對濕度不超過60％的氣體。
20.根據(jù)權利要求14-19任一項的圖像顯示設備，其中由下式定義的顆粒尺寸分布跨度小于5跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；(在此，d(0.5)是顆粒尺寸大于或小于該值的顆粒量為50％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.1)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為10％時以μm表示的顆粒尺寸值，d(0.9)是顆粒尺寸小于該值的顆粒量為90％時以μm表示的顆粒尺寸值)。
21.根據(jù)權利要求14-20任一項的圖像顯示設備，其中由下式定義的顆粒的溶劑不溶率不低于50％溶劑不溶率(％)＝(B/A)×100；(在此，A是浸入溶劑前的顆粒重量，B是25℃下浸入良溶劑中24小時后的顆粒重量)。
22.根據(jù)權利要求14-21任一項的圖像顯示設備，其中圖像顯示設備由多個由分隔壁界定的顯示單元組成。
23.根據(jù)權利要求22的圖像顯示設備，其中分隔壁通過絲網(wǎng)印刷法、噴砂法，光導體糊法和疊加法之一形成。
24.根據(jù)權利要求22的圖像顯示設備，其中分隔壁具有懸臂結構。
25.一種包括圖像顯示板的圖像顯示設備，其中兩組或多組具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒被密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，由相應基板上的一對電極向顆粒施加電場使顆粒飛行移動而顯示圖像，其特征在于通過檢測顆粒在像素中飛行移動時產生的飛行移動電流而讀出圖像顯示狀態(tài)。
26.根據(jù)權利要求25的圖像顯示設備，其中圖像顯示狀態(tài)讀出步驟以下述方式進行相對顯示圖像進行總體黑色圖像寫入或總體白色圖像寫入，在進行圖像寫入步驟時，由流過相應像素的飛行移動電流的積分值獲得相應像素的顯示密度。
27.根據(jù)權利要求25或26的圖像顯示設備，進一步包括用于檢測飛行移動電流的飛行移動電流檢測部分和用于積分飛行移動電流的積分器。
28.根據(jù)權利要求25-27任一項的圖像顯示設備，其中用進行圖像記錄步驟時使用的電極來檢測飛行移動電流。
29.根據(jù)權利要求25-28任一項的圖像顯示設備，其中在讀出圖像顯示狀態(tài)的基礎上進行圖像重記錄步驟。
30.根據(jù)權利要求25-29任一項的圖像顯示設備，其中顆粒的平均顆粒尺寸是0.1-50μm。
31.根據(jù)權利要求25-30任一項的圖像顯示設備，其中根據(jù)吹出法用載流子測量的顆粒表面電荷密度的絕對值不低于5μC/m2且不大于150μC/m2。
32.根據(jù)權利要求25-31任一項的圖像顯示設備，其中在向距離顆粒表面1mm處的電暈放電設備施加8KV電壓產生電暈放電使顆粒表面帶電的情況下，所述顆粒在電暈放電后0.3秒時最大表面電勢為300V或更高。
33.根據(jù)權利要求25-32任一項的圖像顯示設備，其中顆粒的顏色是白色或黑色。
34.根據(jù)權利要求25-33任一項的圖像顯示設備，其中圖像顯示板包括具有多個掃描電極和基本上與其平行設置的數(shù)據(jù)電極的矩陣電極。
全文摘要
本申請的第一至三項發(fā)明涉及一種具有圖像顯示板的圖像顯示設備，其中通過將至少兩種具有不同顏色和不同電荷特性的顆粒密封在其中至少一個是透明的兩個基板之間，并由基板上電極組成的電極對向顆粒施加電場使顆粒飛行移動來顯示圖像。在第一項發(fā)明中，電極的部分或全部表面具有微小凹陷和/或微小凸起(25)，或電極的部分或全部表面具有微小切孔。第二項發(fā)明中，在接觸顆粒的基板表面涂覆體積電阻率至少為1×10
文檔編號G02F1/1343GK1653694SQ03811308
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月17日 優(yōu)先權日2002年4月17日
發(fā)明者二瓶則夫, 北野創(chuàng), 高木光治, 藥師寺學, 村田和也, 櫻井良, 巖淵芳典, 山崎博貴, 增田善友, 服部勵治 申請人:株式會社普利司通