(57)【要約】【課題】  表示画像のコントラストを改善することができる繰り返し使用可能な画像表示媒体を提供する。【解決手段】  相対向して配置され、少なくとも一方が透明導電性である第１及び第２の電極３，５と、上記第１及び第２の電極３，５の間に封入された色の異なる２種以上の粒子１１、１２と、上記第１及び第２の電極３，５に電界を印加して少なくとも１種の粒子を移動させる電界印加手段９と、を有する繰り返し使用可能な画像表示媒体であって、前記２種以上の粒子１１，１２のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、ｒｂ≦ｒａ＜２√３ｒｂであることを特徴とする画像表示媒体。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向して配置され、少なくとも一方が透明導電性である第１及び第２の電極と、上記第１及び第２の電極の間に封入された色の異なる２種以上の粒子と、上記第１及び第２の電極に電界を印加して少なくとも１種の粒子を移動させる電界印加手段と、を有する繰り返し使用可能な画像表示媒体であって、
前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
ｒｂ≦ｒａ＜２√３ｒｂ
であることを特徴とする画像表示媒体。
【請求項２】
相対向して配置され、少なくとも一方が透明である第１及び第２の基板と、上記第１及び第２の基板の間に封入された色の異なる２種以上の粒子と、少なくとも１種の粒子を移動させる電界印加手段および電極と、を有する繰り返し使用可能な画像表示媒体であって、
前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
ｒｂ≦ｒａ＜２√３ｒｂ
であることを特徴とする画像表示媒体。
【請求項３】
前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
ｒｂ×（１０／９）＜ｒａ＜２√３ｒｂ
であることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示媒体。
【請求項４】
前記２種以上の粒子として、３種以上の粒子が封入されてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の画像表示媒体。
【請求項５】
前記２種以上の粒子として、４種以上の粒子が封入されてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の画像表示媒体。
【請求項６】
前記色の異なる２種以上の粒子の他に、透明粒子を有し、
当該透明粒子の平均粒子径ｒｃと、前記色の異なる２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
２√３ｒｃ≦ｒｂ
であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか記載の画像表示媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界の作用によって移動する粒子を利用して可逆的に表示状態を変化させることができる画像表示媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる電子ペーパーの技術として、着色粒子の回転、電界による粒子移動、サーマルリライタブル、液晶、エレクトロクロミー、等の表示技術が多数知られている。
この中で電界による粒子移動を用いたディスプレイ技術として、色の異なる２種以上の粒子を対向する基板間に封入し、基板間の電界により粒子を選択的に移動させ、色のコントラストにより画像表示させることが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
しかし、１種の粒子を移動させたときに他種の粒子も移動してしまうことがあり、混色によってコントラスト低下の原因となることがあった。例えば、白と黒の２色系においては、白の表示中に黒色粒子が点状に入ってしまったり、逆に黒の表示中に白色粒子が点状に入ってしまったりして、画像に濁りを感じることがあった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、表示画像のコントラストを改善することができる繰り返し使用可能な画像表示媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、下記の技術的構成により、前記課題を解決できたものである。
【０００６】
（１）相対向して配置され、少なくとも一方が透明導電性である第１及び第２の電極と、上記第１及び第２の電極の間に封入された色の異なる２種以上の粒子と、上記第１及び第２の電極に電界を印加して少なくとも１種の粒子を移動させる電界印加手段と、を有する繰り返し使用可能な画像表示媒体であって、前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、ｒｂ≦ｒａ＜２√３ｒｂであることを特徴とする画像表示媒体。
（２）相対向して配置され、少なくとも一方が透明である第１及び第２の基板と、上記第１及び第２の基板の間に封入された色の異なる２種以上の粒子と、少なくとも１種の粒子を移動させる電界印加手段および電極と、を有する繰り返し使用可能な画像表示媒体であって、前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、ｒｂ≦ｒａ＜２√３ｒｂであることを特徴とする画像表示媒体。
（３）前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、ｒｂ×（１０／９）＜ｒａ＜２√３ｒｂであることを特徴とする前記（１）または（２）記載の画像表示媒体。
（４）前記２種以上の粒子として、３種以上の粒子が封入されてなることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか記載の画像表示媒体。
（５）前記２種以上の粒子として、４種以上の粒子が封入されてなることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか記載の画像表示媒体。
（６）前記色の異なる２種以上の粒子の他に、透明粒子を有し、当該透明粒子の平均粒子径ｒｃと、前記色の異なる２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、２√３ｒｃ≦ｒｂであることを特徴とする前記（１）ないし（５）のいずれか記載の画像表示媒体。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、表示画像のコントラストを改善することができる繰り返し使用可能な画像表示媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、本発明の画像表示媒体の特徴である色の異なる２種以上の粒子について説明する。
本発明者は、第１及び第２の電極間または第１及び第２の基板間に封入される色の異なる２種以上の粒子の粒子径を以下の一定の関係に保つことで、表示画像のコントラストが顕著に改善されることを見出して、本発明を完成させるに到った。
すなわち、２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
ｒｂ≦ｒａ＜２√３ｒｂ
を満たす関係である。
なお、粒子の形状が球形に近いほど、また粒度分布が狭い範囲にある（シャープな形状である）ほど、上記のような粒子径の関係を保つことによってコントラストが改善される。
【０００９】
なお、２種以上の粒子の平均粒子径は同一でもよいが、平均粒子径を変えることによって印加電圧に対する付着力に差を設けることができ、これらを独立に駆動させることができて好ましい。
例えば、前記２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も大きい１種の粒子の平均粒子径ｒａと、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
ｒｂ×（１０／９）＜ｒａ＜２√３ｒｂ
であれば、最も小さい粒子が隙間に入ることがなくなり、かつ、最も大きい１種の粒子と最も小さい１種の粒子の付着力に差を設けることができる。
例えば、白色粒子として平均粒子径５．０μｍのナイロン粒子の表面に酸化チタンを担持したもの、黒色粒子として平均粒子径５．０μｍのアクリル粒子の表面にカーボンブラックを担持したもの、グレー粒子として平均粒子径１５μｍの樹脂粒子の表面に酸化チタンとカーボンブラックを担持したもの、を用いることで、粒子が隙間に入ることがなくなり、かつ、粒子の付着力に差を設けることができる。
なお、全ての粒子の平均粒子径は０．０１〜５０μｍであることが好ましい。
また、粒子の付着力は、平均粒子径の違いだけでなく、物質の違い、帯電制御剤の有無と使用量の違い等により、より広い範囲で制御することもできる。さらに、液系（後述の間隙Ｓを液体またはワックス等で満たした画像表示媒体）にあっては界面活性剤を用いることで、より広い範囲で制御することもできる。
【００１０】
本発明における色の異なる２種以上の粒子としては、導電性粒子または絶縁性粒子に種々の色（有彩色、無彩色）を担持するものが挙げられる。
例えば、黒色導電性粒子（カーボンブラック等）、白色絶縁性粒子（白色溶融アルミナ粒子等）のほか、樹脂粒子の表面に白、黒、イエロー、マゼンタ、シアン、赤、緑、青などの顔料を担持した粒子を本発明に適用できる。
なお、着色粒子を用いることによりフルカラーの画像表示も可能となる。
【００１１】
さらに、前記色の異なる２種以上の粒子の他に透明粒子を有し、当該透明粒子の平均粒子径ｒｃと、前記色の異なる２種以上の粒子のうち、平均粒子径が最も小さい１種の粒子の平均粒子径ｒｂとが、
２√３ｒｃ≦ｒｂ
であることが好ましい。
このようにすることで、透明粒子が色の異なる２種以上の粒子の隙間に入り込んで塞ぎ、混色を防ぐことができる。
また、透明粒子が入ることで光沢が増し、通常の紙媒体の白黒プリント画像のように自然な、かつ高コントラストの画像表示が可能となる。
【００１２】
次に、実施形態を用いて本発明の画像表示媒体について説明する。
図１は、本発明の画像表示媒体の実施形態Ｉを示している。
１は実施形態Ｉの画像表示媒体、３は第１の電極、４は第１の基板、５は第２の電極、６は第２の基板、７はスペーサ、９は電界印加手段、１１は白色粒子、１２は黒色粒子、Ｓは間隙である。
白色粒子１１および黒色粒子１２が本発明の色の異なる２種以上の粒子を構成する。
白色粒子１１および黒色粒子１２は、第１の電極３を備えた第１の基板４と第２の電極５を備えた第２の基板６に挟まれ、さらにスペーサ７に囲まれた密閉空間である間隙Ｓに充填されている。これら２組の基板−電極の組み合わせのうち、少なくとも一組、例えば第１の基板４−第１の電極３は透明である必要があり、透明基板上に透明電極が形成されている必要がある。
間隙Ｓ内は空気であってもよいし、液体、ワックス等で満たしてあってもよい。
電源およびスイッチ等からなる電界印加手段９により電極３，５間に電界が印加されると、密閉空間中の白色粒子１１および黒色粒子１２が物理的に移動することにより画像が表示される。
そして、電源をＯＦＦしても粒子の電荷は残り画像は保持される。
なお、両電極３，５が十分に強度を備える場合には、両基板４，６を省略することもできる。
【００１３】
図２は、電極を別に備えた本発明の画像表示媒体の実施形態ＩＩを示している。
１ａは実施形態ＩＩの画像表示媒体、５ａ、５ｂは電極である。
実施形態ＩＩでは、少なくとも第１の基板４は透明である必要がある。
電界印加手段９および電極５ａ，５ｂにより電界が印加されると、白色粒子１１および黒色粒子１２が物理的に移動することにより画像が表示される。
なお、電極５ａ，５ｂ、電界印加手段９を書き換えプリンタとして一体的に構成し、第１の基板４，第２の基板６、スペーサ７、白色粒子１１および黒色粒子１２をリライタブルペーパとして構成し、書き換えプリンタ内をリライタブルペーパが通過することで画像を形成するようにすることもできる。
【００１４】
実施形態ＩおよびＩＩにおいて、印加電圧としては１０〜４００Ｖが好ましい。これより電圧が低い場合は、粒子の移動が遅くなったり、移動しない。印加電圧が高いと電源ユニットが大きくなり、省スペース用途に用いることが困難になる。また、スペーサ７の厚さは、１０〜５００μｍが好ましい。
【００１５】
第１の基板４と第２の基板６としては、ガラス以外に各種樹脂を用いることができる。具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂（ＡＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系（ＰＡ）樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、フッ素系樹脂等を用いる事ができる。基板の厚みは２５μｍ〜数ｍｍ程度である。また、透明基板４としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などが好ましい。
【００１６】
第１の透明電極３としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物等を薄層にして用いることができる。透明電極の作製法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の中から前記材料との適性を考慮して適宜選択すればよい。透明電極のパターニングは、フォトリソグラフィーによる化学的エッチング法、レーザー等による物理的エッチング法、マスクを用いる真空蒸着法やスパッタリング法、又はリフトオフ法や印刷法等により行うことができる。
第２の電極５の材料には、前述の透明電極と同一の材料に加えて、金、銀、アルミニウムなどの金属も用いることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例および比較例を用いてより詳細に本発明を説明する。
＜実施例１＞
白色粒子は、平均粒子径５．０μｍのナイロン粒子（東レ社製、商品名：ＳＰ５００）１重量部に対して、酸化チタン（テイカ社製、商品名：ＪＲ−６００Ｅ）０．５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
黒色粒子は、平均粒子径５．０μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ５００）１重量部に対して、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−１００）０．０５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
ＩＴＯガラスからなる２枚の透明電極に１００μｍの絶縁フィルムをスペーサーとして挟み込み、間隙の体積の５０％を占めるよう上記白色粒子と黒色粒子を１：１の比率になるよう装填して図１の実施形態Ｉにおいて基板を省略した状態の画像表示媒体を作製した。
なお、上記平均粒子径は、粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製、商品名：マルチザイザーＩＩ）による体積累計５０％の体積平均粒子径である（以下同じ）。
【００１８】
＜実施例２＞
白色粒子は、平均粒子径５．０μｍのナイロン粒子（東レ社製、商品名：ＳＰ５００）１重量部に対して、酸化チタン（テイカ社製、商品名：ＪＲ−６００Ｅ）０．５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
黒色粒子は、平均粒子径１．５μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ１５０）１重量部に対して、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−１００）０．０５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
以下実施例１と同様にして図１の実施形態Ｉにおいて基板を省略した状態の画像表示媒体を作製した。
【００１９】
＜実施例３＞
白色粒子は、平均粒子径５．０μｍのナイロン粒子（東レ社製、商品名：ＳＰ５００）１重量部に対して、酸化チタン（テイカ社製、商品名：ＪＲ−６００Ｅ）０．５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
黒色粒子は、平均粒子径５．０μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ５００）と平均粒子径１．５μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ１５０）とを混合して、平均粒子径４．４μｍに調整したアクリル粒子１重量部に対して、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−１００）０．０５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
以下実施例１と同様にして図１の実施形態Ｉにおいて基板を省略した状態の画像表示媒体を作製した。
【００２０】
＜実施例４＞
白色粒子は、平均粒子径５．０μｍのナイロン粒子（東レ社製、商品名：ＳＰ５００）１重量部に対して、酸化チタン（テイカ社製、商品名：ＪＲ−６００Ｅ）０．５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
黒色粒子は、平均粒子径５．０μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ５００）と平均粒子径１．５μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ１５０）とを混合して、平均粒子径４．４μｍに調整したアクリル粒子１重量部に対して、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−１００）０．０５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
さらに、本実施例では透明粒子を用いた。
透明粒子として、平均粒子径１．５μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ１５０）と平均粒子径１．０μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＲ−２Ｇ）とを混合して、平均粒子径１．２μｍに調整した透明のアクリル粒子を用いた。
ＩＴＯガラスからなる２枚の透明電極に１００μｍの絶縁フィルムをスペーサーとして挟み込み、間隙の体積の５０％を占めるよう上記白色粒子と黒色粒子と透明粒子を１：１：０．１の比率になるよう装填して図１の実施形態Ｉにおいて基板を省略した状態の画像表示媒体を作製した。
【００２１】
＜比較例１＞
白色粒子は、平均粒子径５．０μｍのナイロン粒子（東レ社製、商品名：ＳＰ５００）１重量部に対して、酸化チタン（テイカ社製、商品名：ＪＲ−６００Ｅ）０．５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
黒色粒子は、平均粒子径１．５μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＸ１５０）と平均粒子径１．０μｍのアクリル粒子（綜研化学社製、商品名：ＭＲ−２Ｇ）とを混合して、平均粒子径１．４μｍに調整したアクリル粒子１重量部に対して、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−１００）０．０５重量部を、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所）にて付着、担持させて作製した。
以下実施例１と同様にして図１の実施形態Ｉにおいて基板を省略した状態の画像表示媒体を作製した。
【００２２】
実施例および比較例の主な条件を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2008164651.tif 000003
【００２４】
この実施例および比較例の画像表示媒体に２５０Ｖの電圧をかけ、粒子を移動させた。電位を反転させることで表示も反転する。
１０００回反転させたあとに白を表示させた面について顕微鏡観察し、中に含まれる黒色粒子の数をカウントし、その面積の割合を黒色粒子の含有率として表２に示した。
なお、黒色粒子の含有率が５％を越えると、目視で白部に濁りを感じる。
【００２５】
【表２】
2008164651.tif 000004
【００２６】
（評価結果）
表２に示されるように、実施例１〜実施例４では黒色粒子の含有率が５％以下であり、表示画像のコントラストが実用上問題ない程度のものであることを確認した。
これに対し、比較例１では黒色粒子の含有率が７．２％であり、表示画像のコントラストが十分でなく実用上問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の画像表示媒体の実施形態Ｉを示す模式断面図
【図２】本発明の画像表示媒体の実施形態ＩＩを示す模式断面図
【符号の説明】
【００２８】
１、１ａ  表示素子
３  第１の電極（透明電極）
４  第１の基板（透明基板）
５、  第２の電極
５ａ、５ｂ  電極
６  第２の基板
７  スペーサ
９  電界印加手段
１１  白色粒子
１２  黒色粒子
Ｓ  間隙
【図１】
2008164651.tif 000005
【図２】
2008164651.tif 000006