(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性液体中での帯電性及び色が異なる２種以上の領域により構成される表面を有する表示用粒子を、絶縁性液体中に分散し、その表示用粒子に加えられる電界を制御して表示用粒子を回転させることにより画像表示を行う画像表示装置であって、
前記表示用粒子は、
強誘電性物質からなる誘電体ボールを水溶液中に分散させ、この分散液を下部電極板上にコーティングし、コーティングされた分散液を乾燥させて皮膜を作り、前記誘電体ボールの上半分を露出させ下半分を皮膜に埋もれるように支持させたあと、下部電極板上に塗布された誘電体ボールの上半分に対して上部電極板を接触させた状態で誘電体ボールを高絶縁性の液体の中に浸し、上部電極板と下部電極板の間に電源を接続して、電圧を印加させることにより電気分極させたものであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
絶縁性液体中での帯電性及び色が異なる２種以上の領域により構成される表面を有する表示用粒子を、絶縁性液体中に分散し、その表示用粒子に加えられる電界を制御して表示用粒子を回転させることにより画像表示を行う画像表示装置に使われる前記表示用粒子であって、
前記表示用粒子は、
強誘電性物質からなる誘電体ボールを水溶液中に分散させ、この分散液を下部電極板上にコーティングし、コーティングされた分散液を乾燥させて皮膜を作り、前記誘電体ボールの上半分を露出させ下半分を皮膜に埋もれるように支持させたあと、下部電極板上に塗布された誘電体ボールの上半分に対して上部電極板を接触させた状態で誘電体ボールを高絶縁性の液体の中に浸し、上部電極板と下部電極板の間に電源を接続して、電圧を印加させることにより電気分極し、その後、誘電体ボールを前記高絶縁性の液体の中から取り出し、上部電極を除去して乾燥させ、分極された誘電体ボールが下部電極板に保持された電極プレートを得、前記電極プレートの露出された誘電体ボールの上半部を着色し、その後、誘電体ボールから前記皮膜を分離させることにより製造されたものであることを特徴とする表示用粒子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及び表示用粒子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米国特許第４，１４３，１０３号、及び同第４，１２６，８５４号の各明細書に記載されているような、球状物質の半球づつが色分けされた構成の表示用粒子を用いて画像表示を行う粒子回転型ディスプレイが知られている。
【０００３】
前記表示用粒子は、例えば、球状のガラス等の半分を染料等で着色することによって得られる。したがって、１つの表示用粒子の表面を構成する材質は、半球づつ異なるように構成される。
【０００４】
ここで、電気化学等の分野でよく知られているように、高絶縁性液体と粒子との界面には電気二重層が形成されるが、前記構成の表示用粒子は、その表面を構成する材料が半球ごとに異なっているため、高絶縁性液体中での帯電性、すなわち表面電荷量も半球ごとに異なり、その結果、高絶縁性液体中の表示用粒子には、電気双極子が形成される。
【０００５】
そして、前記構成の表示用粒子を分散した高絶縁性液体を、２枚の絶縁性板により狭持し、その絶縁性板の一方にＸ電極、他方にＹ電極を、互いに直交するように形成することにより、前記各公報に記載の粒子回転型ディスプレイが構成される。
【０００６】
前記構成の粒子回転型ディスプレイに於いては、適当な電源によって、前記Ｘ電極とＹ電極との間に電圧を加え、その際発生する電界と前記電気双極子との相互作用で、前記表示用粒子の配向方向を制御することにより画像表示を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の粒子回転型ディスプレイに於いては、表示された画像のコントラストが不十分であった。
【０００８】
具体的には、電界の方向を逆転させたときに、回転が不完全な表示用粒子が多数存在していた。この原因としては、表示用粒子の電気双極子モーメントが小さく、外部電界に対する応答性が悪いことが挙げられる。
【０００９】
なぜなら、前記表示用粒子は、粒子の半球を着色する染料等により着色と電気双極子の形成とを行うので、大きな電気双極子モーメントを得るための帯電制御性と、良好な着色性とを兼ね備えた染料が選択される必要があるが、現実には、十分な帯電制御性と着色性とを示す染料がなく、画像表示のために着色性を優先して帯電制御性に劣る染料を選択せざるを得ず、したがって、高絶縁性液体の中に於ける表示用粒子の帯電性が不十分となり、電気双極子モーメントが小さくなるからである。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、外部電界による表示制御が良好で、応答が速く、コントラストが高いディスプレイパネルあるいは表示用媒体を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の画像表示装置は、絶縁性液体中での帯電性及び色が異なる２種以上の領域により構成される表面を有する表示用粒子を、絶縁性液体中に分散し、その表示用粒子に加えられる電界を制御して表示用粒子を回転させることにより画像表示を行う画像表示装置であって、前記表示用粒子は、強誘電性物質からなる誘電体ボールを水溶液中に分散させ、この分散液を下部電極板上にコーティングし、コーティングされた分散液を乾燥させて皮膜を作り、前記誘電体ボールの上半分を露出させ下半分を皮膜に埋もれるように支持させたあと、下部電極板上に塗布された誘電体ボールの上半分に対して上部電極板を接触させた状態で誘電体ボールを高絶縁性の液体の中に浸し、上部電極板と下部電極板の間に電源を接続して、電圧を印加させることにより電気分極させたものであることを特徴としている。
【００１２】
強誘電性物質を所定の電界下で電気分極させることにより、分極された誘電性物質が得られる。
【００１３】
前記強誘電性物質は、外部の電界によって電気分極し、電界がなくなっても分極を維持するものであり、一般的に誘電率が高い物質である。具体的には、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコニア酸鉛、チタン酸ジルコニア酸鉛、ニオブ酸リチウムなどが挙げられる。
【００１４】
このような誘電性物質からなる粒子を電気分極させると共に、その分極方向に応じて、その粒子表面が異なる色に配色されるように、その粒子表面の少なくとも一部を着色することにより表示用粒子が得られる。
【００１５】
この場合、分極によって電気双極子モーメントが形成されるため、粒子の着色に用いられる染料等は、帯電制御性を考慮する必要がなく、色のみによって選択することができる。したがって、大きな電気双極子モーメントと鮮明な色表示とを有する表示用粒子を得ることができ、外部電界による表示用粒子の回転及び配向制御が良好に行われ、画像表示動作時の応答が速く、表示画像のコントラストも高い。
【００１６】
また、請求項２記載の表示用粒子は、絶縁性液体中での帯電性及び色が異なる２種以上の領域により構成される表面を有する表示用粒子を、絶縁性液体中に分散し、その表示用粒子に加えられる電界を制御して表示用粒子を回転させることにより画像表示を行う画像表示装置に使われる前記表示用粒子であって、
強誘電性物質からなる誘電体ボールを水溶液中に分散させ、この分散液を下部電極板上にコーティングし、コーティングされた分散液を乾燥させて皮膜を作り、前記誘電体ボールの上半分を露出させ下半分を皮膜に埋もれるように支持させたあと、下部電極板上に塗布された誘電体ボールの上半分に対して上部電極板を接触させた状態で誘電体ボールを高絶縁性の液体の中に浸し、上部電極板と下部電極板の間に電源を接続して、電圧を印加させることにより電気分極し、その後、誘電体ボールを前記高絶縁性の液体の中から取り出し、上部電極を除去して乾燥させ、分極された誘電体ボールが下部電極板に保持された電極プレートを得、前記電極プレートの露出された誘電体ボールの上半部を着色し、その後、誘電体ボールから前記皮膜を分離させることにより製造されたものであることを特徴としている。
【００１７】
この表示用粒子は、分極によって電気双極子モーメントが形成されるため、粒子の着色に用いられる染料等は、帯電制御性を考慮する必要がなく、色のみによって選択することができる。したがって、大きな電気双極子モーメントと鮮明な色表示とを有する表示用粒子を得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第一の実施の形態である、画像表示装置としてのディスプレイ装置１について、その構造を示す図である。なお、本ディスプレイ装置１は、図１に於ける上側から画像表示が確認できる構成のものとする。
【００２０】
前記ディスプレイ装置１は、パネル基材２と、表示用粒子３と、絶縁性液体８と、Ｘ電極５と、Ｙ電極６、７と、制御用電源９、１０と、絶縁体基盤１１と、絶縁保護層１２とから構成される。
【００２１】
前記パネル基材２の内部には、多数の空隙４が設けられ、その各空隙４の内部には、絶縁性液体８と、表示用粒子３とが内包される。
【００２２】
前記パネル基材２は、表示用粒子３の着色が判別できる程度に透明で、かつパネルとしての強度が十分なものであれば良く、例えば、ポリエチレンあるいはポリスチレン等のプラスティック、エラストマー等を用いることができる。
【００２３】
前記パネル基材２に形成される空隙４の直径は、表示用粒子３が回転することが可能なように、表示用粒子３の平均粒径の１．５乃至２倍前後が好ましい。
【００２４】
前記絶縁性液体８としては、シリコンオイル、トルエン、キシレン、イソパラフィン等の高絶縁性液体が適している。
【００２５】
また、図１に於ける前記パネル基材２の上側及び下側には、Ｘ電極５とＹ電極６、７とが設けられる。
【００２６】
Ｘ電極５は、図１に於ける紙面と垂直方向に複数本配列して形成された直線状の電極パターンである。
【００２７】
Ｙ電極６、７は、図１に於ける紙面と垂直方向に延伸された、直線状の電極パターンであり、ＩＴＯ等の透明電極により構成される。
【００２８】
Ｙ電極６、７とＸ電極５とは、互いに直交またはそれに近い角度で交差するように構成され、Ｘ電極５とＹ電極６の間、及びＸ電極５とＹ電極７との間には、制御用電源９及び１０が接続される。したがって、Ｙ電極６または７と、Ｘ電極５とが重なり合う交差部分は、前記パネル基材２の全面にわたって、いわゆるマトリックスを形成し、時分割で駆動される。この時分割駆動は、図示しないＩＣ等の駆動素子によって行われる。
【００２９】
また、前記Ｘ電極５の周囲及び下部は、絶縁体基盤１１によって覆われ、前記Ｙ電極６、７の周囲及び上部は、透明な絶縁保護層１２によって覆われる。前記絶縁体基盤１１は特に透明でなくとも良く、ガラス、フェノール樹脂等が用いられ、前記絶縁保護層１２としては、透明性の良好な、ポリカーポネート、ポリスチレン、アクリル等の合成樹脂やガラス等が用いられる。
【００３０】
前記表示用粒子３は、図２に示されるように、平均粒径０．０５ｍｍ程度のチタン酸バリウムからなる白色の強誘電体ボールを原料として、その強誘電体ボールの上半球部分は青色を呈し（以下、青色部分と称する）、下半球部分は白色を呈する（以下、白色部分と称する）と共に、前記上半球部分は、前記下半球部分に比較して負電荷がより多数存在するように分極されて構成される。
【００３１】
したがって、Ｘ電極５とＹ電極６と間に挟まれた表示用粒子３は、電源９の極性に従って配向する。すなわち、図１に示すように、Ｙ電極６が陽極である場合は、負電荷が多い青色部分がＹ電極６に近づくように回転し、その青色部分の頂点が前記Ｙ電極６に最も近接した状態で安定する。
【００３２】
また、Ｘ電極５とＹ電極７との間に挟まれた表示用粒子３は、前記と同様に、電源１０の極性に従って配向する。すなわち、Ｙ電極７が陰極である場合は、正電荷が多い白色部分がＹ電極７に近づくように回転し、その白色部分の頂点が前記Ｙ電極７に最も近接した状態で安定する。
【００３３】
そして、電源９、１０の極性を、表示すべき画像データに対応してスイッチングすることにより、任意の画像を表示することができる。
【００３４】
ここで、前記表示用粒子３の製造方法について、図３乃至図５を用いて説明する。
【００３５】
図３は、電気分極工程を示す図である。
【００３６】
まず、誘電体ボール２４をポリビニルアルコールの水溶液中に分散させ、この分散液を、スピンコータによって下部電極板２１の上にコーティングし、これを乾燥させることによって、下部電極板２１の上にポリビニルアルコールの皮膜２２が形成される。このとき、水分の蒸発によるポリビニルアルコール皮膜２２の体積減少のため、図３に示すように、誘電体ボール２４の上半分は露出し、下半分はポリビニルアルコール皮膜２２に埋もれるように支持される。
【００３７】
そして、下部電極板２１上に塗布された誘電体ボール２４の前記上半分に対して上部電極板２３を接触させた状態で、容器２８に満たされた高絶縁性の液体２６の中に浸し、上部電極板２３と下部電極板２１の間に電源２５接続して、例えば、３ｋＶ程度の電圧を１０時間程度印加することにより、誘電体ボール２４を電気分極させる。その後、容器２８から取り出し、上部電極板２３を除去して十分に乾燥させる。
【００３８】
以上の方法により、上部が正極性、下部が負極性となるように分極された誘電体ボール２４が下部電極板２１に保持された、図４に示す分極プレート２０が得られる。
【００３９】
次に、図５に示すように、蒸着装置３０のサンプルテーブル３１に前記分極プレート２０を装着し、青色を呈する銅フタロシアニンの蒸着用材料３３を加熱プレート３２の上に乗せた後、蒸着装置３０内を高真空状態に設定し、前記加熱プレート３２で前記蒸着用材料３３の加熱を行うことにより、誘電体ボール２４の露出している半球部分の表面に、青色を呈する銅フタロシアニンの膜が蒸着される。
【００４０】
蒸着終了後、前記分極プレート３２を蒸着装置３０から取り出し、界面活性剤を添加したアセトンに浸すと、ポリビニルアルコール皮膜２２が膨潤、軟化することにより、前記誘電体ボール２４が前記ポリビニルアルコール皮膜から分離される。
【００４１】
以上の工程により、図２に示すような、大きな電気双極子モーメントに電気分極され、かつその分極方向に沿って２色を配された表示用粒子３が得られる。
【００４２】
前記のように得られた表示用粒子３を分散した２液性シリコーンゴムを、コーティング装置を用いて、厚さ２ｍｍの板状に成形し、約７０℃で９０分程度加熱硬化させる。そして、得られたシリコーンゴム板をシリコーンオイル中に約４８時間浸し、シリコーンゴムを膨張させることによって、シリコーンオイルからなる絶縁性液体８で満たされた球状の空隙４の中に表示用粒子３を備えるパネル基材２が得られる。
【００４３】
続いて、前記パネル基材２を、透明電極からなるＸ電極５が形成されたガラス板である絶縁性基盤１１と、透明電極からなるＹ電極６及び７が形成されたガラス板である絶縁保護層１２との間に挟み込むことにより、ディスプレイ装置１が得られる。
【００４４】
次に、本発明の第二の実施の形態である画像表示媒体４０について、図面を参照して説明する。
【００４５】
図６に於いて、画像表示媒体４０は、支持体４１の表面にバインダー層４２が形成され、そのバインダー層４２には表示用カプセル４４が保持されている。ここで、表示用カプセル４４は、その下側半球部分がバインダー層４２に埋もれることによりバインダー層４２に保持され、上側半球部分は画像表示のために露出する。
【００４６】
前記表示用カプセル４４は、表示用粒子４３と高絶縁性液体４５とを内包物として、この内包物が樹脂等の壁材に封入されて構成される。
【００４７】
前記支持体４１としては、各種紙類、プラスティックフィルム、紙とフィルムの合成紙などが用いられる。
【００４８】
表示用粒子４３及び高絶縁性液体４５としては、前記第一の実施の形態と同様のものを使用することができる。
【００４９】
前記構成の表示用カプセル４４は、以下のようにして得られる。
【００５０】
すなわち、界面活性剤等を用いて、表示用粒子４３を高絶縁性の液体中に分散させ、この分散液とほぼ等量の、乳化剤が添加された水を、前記分散液と混合、撹拌することによって、Ｏ／Ｗ乳化物を得て、次に水相側から、前記壁材となる物質、例えば、メラミンホルムアルデヒド樹脂のプレポリマーを加え、約７０℃で２時間、前記プレポリマーを硬化反応させることにより、前記構成の表示用カプセル４４が得られる。
【００５１】
こうして得られた表示用カプセル４４を、バインダー層４２を構成するポリビニルピロリドン等の高分子物質の水溶液に分散させ、この分散液をコーテイング装置を用いて支持体４１に塗布し、これを乾燥させることにより、図６に示す画像表示媒体４０が得られる。
【００５２】
前記構成の画像表示媒体４０は、前記第一の実施の形態に於ける絶縁体基盤１１及び絶縁保護層１２の如く、マトリックス状に電極が形成された一組の板状部材またはフィルムの間に挟み込んで、画像信号に応じた電界を印加することにより、表示用粒子４３を回転させて画像表示をすることができる。
【００５３】
また、所定の間隙を隔てて対向する２本の針電極をライン状に配置した構成の外部電界発生装置を用い、各針電極に対して画像信号に応じた電圧を印加しつつ前記間隙に前記画像表示媒体４０を通すことによっても、その画像表示媒体４０に任意の画像を表示することができ、画像を表示した画像表示媒体４０は、印刷した紙等と同様に、軽量で携帯性に優れ、取り扱いが容易なものである。
【００５４】
尚、本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内に於いて、種々の変更が可能である。
【００５５】
例えば、電気分極と着色とは、上述した実施の形態の如く、別個に行われても良いし、同時に行われても良い。
【００５６】
また、表示用粒子表面の配色は、２色に限らず、それ以上でもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したことから明かなように、本発明の請求項１に記載の画像表示装置によれば、外部電界による表示用粒子の回転制御が良好に行われ、画像表示動作時の応答が速く、高いコントラストの画像表示を行うことができる。
【００５８】
また、請求項２に記載の表示用粒子によれば、外部電界による表示用粒子の回転制御が良好に行われ、画像表示動作時の応答が速く、高いコントラストの画像表示を行うことができる画像表示装置を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態であるディスプレイ装置の概略構成を示す図である。
【図２】  前記ディスプレイ装置に用いられる表示用粒子の拡大図である。
【図３】  前記表示用粒子の作製方法を説明する図である。
【図４】  前記表示用粒子の作製方法を説明する図である。
【図５】  前記表示用粒子の作製方法を説明する図である。
【図６】  本発明の第二の実施の形態である画像表示媒体の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ディスプレイ装置
２  パネル基材
３  表示用粒子
８  絶縁性液体
２４  誘電体ボール
４０  画像表示媒体
４４  表示用カプセル
【図１】
0003677918.tif 000002
【図２】
0003677918.tif 000003
【図３】
0003677918.tif 000004
【図４】
0003677918.tif 000005
【図５】
0003677918.tif 000006
【図６】
0003677918.tif 000007