(57)【要約】【課題】表示書き換えの安定性が高い表示媒体を提供する。【解決手段】２種類以上の色または透明性の異なる部分を有する球形またはそれに近い形状の表示素子を、回転させて表面に向ける色を変えることによって画像や文字等を表示することが可能な表示媒体において、該表示素子の平均粒径の５０％以下０．１μｍ以上の平均粒径の球形またはそれに近い形状であってかつ表示素子の駆動作用により移動を生じない小粒子を該表示素子とは別に含有させる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の色または透明性の異なる部分を有する球形またはそれに近い形状の表示素子を、回転させて表面に向ける色を変えることによって画像や文字等を表示することが可能な表示媒体において、該表示素子の平均粒径の５０％以下でかつ０．１μｍ以上の平均粒径の球形またはそれに近い形状であってかつ表示素子の駆動作用により移動を生じない小粒子を該表示素子とは別に含有することを特徴とする表示媒体。
【請求項２】
該表示素子および小粒子の周りが少なくとも表示書き換え時以外では流動性が低下する分散媒で満たされている請求項１記載の表示媒体。
【請求項３】
該小粒子がガラス転移温度３０℃以上の樹脂を主成分とする請求項１記載の表示媒体。
【請求項４】
該小粒子が透明または白色である請求項１記載の表示媒体。
【請求項５】
該小粒子が表示素子と壁の間の空間を満たす成分中に体積含率で５％以上含まれる請求項１記載の表示媒体。
【請求項６】
該小粒子が表示素子と壁の間の空間を満たす成分中に体積含率で６０％以下含まれる請求項１記載の表示媒体。
【請求項７】
該表示素子が壁で囲まれた空間内の全組成物中に体積含率で１５％以上含まれる請求項１記載の表示媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類以上の色または透明性の異なる部分を有する回転体またはそれに近い形状の表示素子を、回転させて表面に向ける色を変えることによって画像や文字等を表示することが可能な表示媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報化ネットワークの急速な発展に伴い、さまざまな情報がデジタル化され、ビジネスや日常生活の面で利用されるようになった。その結果、電子情報社会となりペーパーレス化が進むと考えられていたが、紙の消費量そのものは減ることはなかった。このことは、地球環境保護の観点からも好ましいものとは言えない。このような背景を基に最近では、電子ドキュメントの長所である表示内容の書き換えの容易性と紙ドキュメントの長所である形状可変性とを併せ持つ表示媒体いわゆる電子ペーパーの開発が盛んに行われている。
【０００３】
電子ペーパーの候補技術の１つとして、２色以上の部分を有する回転体粒子の向きを制御することによって表示を行う手法が提案されており、何回も書き換えが可能、画像保持のためのエネルギーが不要等電子ペーパーとして必要とされる特性を有しているのに加え、高解像度化、大面積化、低コスト化等が可能になると期待されており、種々の用途が期待されている。また、理論的には白の表示の明るさやコントラストの高いものが得られると言われている。
【０００４】
この手法の粒子の向きの制御には電界、磁界、またはこれらの組み合わせが提案されており、種々の用途が期待されている。
【０００５】
これらの媒体化にあたっては、媒体シート中に多数のドメインやセルを形成してその各々に表示素子１個を液体と共に封じ込めた構成にする手法や、表示素子を各々マイクロカプセル化してシート化する手法や、媒体全面または媒体を複数に分割したセルの１つに多数の表示素子を液体または気体と共に封じ込める手法等が提案されている。
【０００６】
しかしながら、表示素子どうしあるいは表示素子と壁材が接触すると、摩擦力や粘着力等書き換え時の表示素子の回転を阻害する力を生じ、これらの弱い力は表示された画像等の保持能力として働くが、強過ぎると書き換え性が低下するあるいは書き換えができなくなるという問題を生じた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような表示素子の回転の阻害に関わる問題点を解消し、安定した書き換えが可能な表示媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、２種類以上の色または透明性の異なる部分を有する球形またはそれに近い形状の表示素子を、回転させて表面に向ける色を変えることによって画像や文字等を表示することが可能な表示媒体において、該表示素子の平均粒径の５０％以下でかつ０．１μｍ以上の平均粒径の球形またはそれに近い形状であってかつ表示素子の駆動作用により移動を生じない小粒子を該表示素子とは別に含有させることにより、安定した書き換えが可能な表示媒体が得られることを見出した。
【０００９】
従来の粒子回転タイプの表示媒体では、表示素子どうしあるいは表示素子と壁材が接触すると、これらの表示素子は比較的粒径が大きいために接触面積が大きくなり、表示素子の回転を阻害する大きな摩擦力や粘着力等を生じてしまうことに気がつき、本発明に至った。本発明では、表示素子とは別に粒径の小さな小粒子を含有させることにより、表示素子が直接接するのが小粒子だけとなって接触面積が非常に小さくなり、かつ小粒子が回転可能なためにベアリングとして働いて、従来の粒子回転タイプの表示媒体に比べて表示素子の回転を安定化できたと考えられる。
【００１０】
本発明の表示素子の形状は球形またはそれに近い形状であればよく、これにより容易に観察側に向ける色を変えることができ、画像や文字等の表示に好適である。
【００１１】
本発明の表示素子とは別に含有させる小粒子の形状も球形またはそれに近い形状であるのが好ましく、これにより表示素子との接触面積を非常に小さくすることができ、またそれ自身も自由に回転が可能になるために、ベアリングとしての役割を果たすことが可能になる。
【００１２】
該小粒子の材質は上記効果を発揮するために、硬く、非粘着性であるものが好ましく、樹脂、セラミックス、金属等有機物、無機物いずれであってもよい。特に樹脂は比重が周りを満たす分散媒と近くできるため好適に使用される。樹脂の中でもガラス転移温度が高いものが、硬さ、非粘着性の点で好適であり、具体的にはガラス転移温度３０℃以上のものが好ましく、５０℃以上のものがさらに好ましく、８０℃以上のものがさらに好ましい。
【００１３】
本発明の表示素子とは別に含有させる小粒子は、表示素子の回転を安定化するのが目的で含有させるものであるため、表示素子と表示素子の間、あるいは表示素子と壁の間に存在している必要がある。したがって表示の書き換えのために表示素子を駆動する作用、例えば磁場や電場によって移動を生じないものであることが望ましい。
【００１４】
本発明の表示素子とは別に含有させる小粒子は、表示素子どうしの接触よりも接触面積が小さくなければ効果は得られない。接触面積は表示素子や小粒子の弾性等にもよるが、一般に小粒子が表示素子の５０％以下の平均粒径であれば効果を得ることが可能である。小粒子は表示素子と表示素子の間、あるいは表示素子と壁の間に存在して表示素子と表示素子の間を広げる効果を有しているため、表示特性を上げるために小粒子の平均粒径は表示素子の平均粒径の２５％以下であることがより好ましい。これらの効果をさらに発揮するためには小粒子の平均粒径は表示素子の平均粒径の１０％以下であることがさらに好ましい。
【００１５】
一方該小粒子が小さ過ぎても凝集や吸着等を起こし易くなって効果が低下するため、小粒子の粒径は０．１μｍ以上が好ましい。０．５μｍ以上がより好ましく、１μｍ以上がさらに好ましい。
【００１６】
本発明の表示素子とは別に含有させる小粒子は、表示の書き換えにおいて表示濃度変化には寄与しないので、透明な粒子が好適に使用される。また、小粒子は常に見えるため、特定の色を付与または強めるために着色したものを用いるのも有効で、例えば白等の背景の色を強調するために背景色と同色の白等の粒子を用いるのも有効である。
【００１７】
本発明の表示素子とは別に含有させる小粒子は、表示素子と表示素子の間、あるいは表示素子と壁の間に存在している必要があるため、表示素子と壁の間の空間を満たす成分中に体積含率で５％以上含まれることが好ましく、これ以下では回転性安定化の効果が得られにくい。高い安定性を得るためには体積含率で１０％以上含まれることがより好ましく、１５％以上含まれることがさらに好ましい。
【００１８】
一方該小粒子が多く含まれ過ぎると逆に小粒子に関係する摩擦等が大きくなって表示素子の回転を阻害するため、表示素子と壁の間の空間を満たす成分中の該小粒子の体積含率は６０％以下であることが好ましい。５０％以下がより好ましく、４０％以下がさらに好ましい。
【００１９】
本発明の効果は表示素子が回転し難くなり易い表示素子濃度の高い場合に特に有用であり、表示素子が壁で囲まれた空間内の全組成物中に体積含率で１５％以上含まれる場合に効果的である。２０％以上含まれる場合にはより効果的であり、３０％以上含まれる場合にはさらに効果的である。
【００２０】
本発明の表示素子とは別に含有させる小粒子は、表示素子と表示素子の間、あるいは表示素子と壁の間に存在している必要があるため、該表示素子および小粒子の周りを満たす分散媒が、少なくとも表示書き換え時以外では流動性が低下する物質または組成物であることが好ましい。これにより該小粒子の移動が抑制され、表示素子の回転の安定性が長期に渡って保持される。
【００２１】
少なくとも表示書き換え時以外では流動性が低下する物質または組成物としては、少なくとも表示書き換え時以外では粘性の高い、溶剤に有機または無機のチキソトロピック剤、増稠剤等を添加したものが好適に使用される。このような添加剤の代表的な例として、シリカ微粒子、ベントナイト、有機ベントナイト等が挙げられる。また、温度を高くしたときに流動性を発現するワックス類や流動性の低下する粘性液状物等、特定の状況、作用等により流動性が変化する物質または組成物等も好適に使用される。
【００２２】
使用する表示素子の粒径は用途に応じて適宜選択可能である。たとえばＡ４サイズで画像解像度が２５０ｄｐｉを必要とするならば、表示素子の粒径は、１００μｍ以下が好ましく、大型表示あるいは看板用途として使用するならば実際に見る距離で個々の表示素子が気にならない程度まで素子サイズを大きくしてもかまわない。また、実用上表示素子の粒径の下限は１μｍである。
【００２３】
表示素子および小粒子の粒径の測定は、粒径に応じて撮影レンズ、顕微鏡、電子顕微鏡等を適宜選択してこれらの写真を撮影し、粒子像の面積を計測して円形と仮定したときの直径を求めるか、長径と短径を計測してその平均を求めればよく、以上の計測は３０個の粒子像について行ってその平均を平均粒径とする。撮影した画像をコンピュータに取り込んで画像処理ソフト等で上記処理を行っても良い。
【００２４】
本発明中の表示素子を特定の方向に向ける制御には、何れの手法を用いても構わない。例えば、磁界、電界等を作用させて制御する手法が挙げられる。これらの中でも、通常片側からのみ作用させるために表示素子の移動を生じやすい磁場を用いる方式において特に効果的である。以上のような手法はこれまでに種々提案されており、従来の表示素子の代わりに本発明の表示媒体を用いれば、従来公知の何れの手法も用いることが可能である。
【００２５】
本発明の表示素子は、いずれの手法を用いて製造しても良い。例えば従来公知の製造法によって製造したものを用いることができる。樹脂、ワックス、これらに染料・顔料や磁性粉等を練り込んだものあるいは磁石等の球状の素子材を樹脂等に埋め込んで噴霧、蒸着、感光等で着色したもの、素子材を埋め込まずに蒸着やスパッタ等で着色したもの、メッキ槽に半分浮かべてメッキしたもの、２種類の溶融ワックス等を合体・飛翔させて粒子化したもの等が挙げられる。また、素子材を一時的に固定して塗料を塗工して着色する手法は、色だけではなく磁性や特定の電気特性を持った塗料等を塗工することができ、効果的である。また、以上の製造に用いられる材料も、必要な表示特性、耐久性等の特性が得られるものであればいずれを用いても構わない。
【００２６】
本発明の表示媒体は、表示素子、小粒子、分散媒、そして必要であればその他の添加物を混合した組成物を、均一に入れることができればいずれの手法によって表示媒体化してもよく、該組成物を均一に入れることが可能な手法であれば従来公知のいずれの手法も用いることが可能である。例えば、２枚のシート間に該組成物を入れる方法、表示媒体を小さなセルに分けてそれぞれに該組成物を入れる方法、該組成物をマイクロカプセル化する方法等が挙げられる。また、素子材に磁気塗料を塗工した場合等、表示素子どうしの相互作用が弱い場合等には、個々のセルに複数の表示素子を入れるのも有効である。
【００２７】
【実施例】
以下、表示素子の回転の安定性を向上させる実施例によって本発明を詳細に説明するが、これは本発明の効果を具体的に説明するためのものであって、これによって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
＜実施例１＞
〔材料〕
＊表示素子用粒子：平均粒子径１００μｍの白色の架橋アクリル球状微粒子  （タフチックＡＲ６５０Ｌ−Ｗ、東洋紡績社製）
＊粒子に塗工する着色塗料：金属鉄磁性分（ＤＭ−８６、同和鉱業社製）と塩化ビニル・酢酸ビニル・ビニルアルコール共重合体（ＭＲ−１１０、日本ゼオン社製）とを分散させた黒色の磁性塗料
＊小粒子：平均粒子径８μｍの透明の架橋アクリル球状微粒子（ＭＢＸ−８、積水化成品工業社製）
＊粒子と共にセルに入れる液体：溶剤（アイソパーＭ、エクソン化学社製）に微細なシリカ（アエロジル２００，アエロジル社製）を分散させたチキソ性液体。
【００２９】
上記の着色塗料を白色粒子に着色部の表面積が粒子の表面積の約半分になるように塗工した後、塗工部中心がＳ極になるように着磁させ、磁石に付着するものだけを分級して、表示媒体用表示素子を製造した。横向きの磁場を与えて該表示素子の塗工部を横に向けた写真を撮影し、その１０個について塗工領域を求めたところ、表示素子を地球に見立てると平均で北緯１２度以北（最大南緯２９度以北、最小北緯４９度以北）の領域が塗工されていた。また、その３０個について長径と短径を計測してその平均を求めたところ、１２０μｍであった。粒径が原材料よりも大きくなったのは、小さい粒子には磁性の塗料が塗工されず、それらが磁石による分級で除かれたためと推測される。
【００３０】
得られた表示素子３３．３重量部、上記の小粒子１６．７重量部および溶剤（アイソパーＭ）５０重量部の混合物を、背面は白、表面は透明の２枚の１８８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの間にギャップが０．５ｍｍになるようなスペーサと共に挟んで密封し、表示媒体を作製した。各々の比重は、表示素子１．３、小粒子１．２、分散媒０．７９であるので、表示素子は全組成物中体積含率で２５％含まれ、小粒子は表示素子以外の成分中１８％含まれる。
【００３１】
＜実施例２＞
溶剤（アイソパーＭ）の替わりにチキソ性液体を３７．５重量部用いた他は実施例１と同様にして表示媒体を作製した。表示素子は全組成物中体積含率で２５％含まれ、小粒子は表示素子以外の成分中１８％含まれる。
【００３２】
＜実施例３＞
上記の表示素子を５０重量部、小粒子を１２．５重量部および溶剤（アイソパーＭ）を３７．５重量部用いた他は実施例１と同様にして表示媒体を作製した。表示素子は全組成物中体積含率で４０％含まれ、小粒子は表示素子以外の成分中１８％含まれる。
【００３３】
＜実施例４＞
溶剤（アイソパーＭ）の替わりにチキソ性液体を３７．５重量部用いた他は実施例３と同様にして表示媒体を作製した。表示素子は全組成物中体積含率で４０％含まれ、小粒子は表示素子以外の成分中１８％含まれる。
【００３４】
＜比較例１＞
上記の表示素子を３５．３重量部および上記チキソ性液体６４．７重量部用いて上記小粒子を用いなかった他は実施例１と同様にして表示媒体を作製した。表示素子は全組成物中体積含率で２５％含まれ、小粒子は含まれない。
【００３５】
＜比較例２＞
上記の表示素子を５２．２重量部および上記チキソ性液体４７．８重量部用いて上記小粒子を用いなかった他は実施例１と同様にして表示媒体を作製した。表示素子は全組成物中体積含率で２５％含まれ、小粒子は含まれない。
【００３６】
〔評価〕
得られた表示媒体の背面にフェライト磁石のＮ極を接して置いた後Ｓ極を接して置いて、表示素子の反転による白表示および黒表示が可能か観察した。表示の反転が可能であった部分についてマクベス濃度計ＲＤ９１５にて反射濃度を測定し、白表示時の反射率およびコントラストを求めた。
【００３７】
実施例１〜２および比較例１〜２の表示媒体に対して、表示の状況、得られた白表示時の反射率およびコントラストの値を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2004271932.tif 000002
【００３９】
表１のように該表示素子の平均粒径の５０％以下０．１μｍ以上の平均粒径の球形またはそれに近い形状であってかつ表示素子の駆動作用により移動を生じない小粒子を該表示素子とは別に含有する表示媒体を用いた実施例１〜３の表示媒体は、小粒子を用いない比較例１〜３に比べて、表示素子の回転の安定性を高くすることができた。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、表示書き換えの安定性を高くすることが可能になる。