(57)【要約】【課題】本発明は、安価で画像書き換え可能であり、長期間の放置が可能な、異なる色と帯電特性を持つ表示粒子を用いた画像表示媒体を提供する。【解決手段】画像表示媒体は、基板１、２上に少なくとも一方が透明導電性の上部電極３と下部電極５を有し、異なる帯電特性及び色を有する複数の表示粒子８、９が、上部電極上の絶縁層４と下部電極上の絶縁層６との間に封入されている。上部電極と下部電極に接続された電磁誘導コイル１２は、電気絶縁性の保護体１３で密封され、外部の電磁誘導コイル１５からの磁束を受ける。スイッチＳがオンのとき、上部電極と下部電極との間に電界が形成され、該電界によって表示粒子が移動する。供給される磁束の変化を調整することで、電極間に形成される電界の極性、強さを変える。【選択図】      図１
2004347719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明導電性の第１電極と第２電極を有し、異なる帯電特性及び色を有する複数の表示粒子が、第１電極上の絶縁層と第２電極上の絶縁層との間に封入され、第１電極と第２電極の間に形成された電界によって移動される画像表示媒体において、
電磁誘導コイルが、第１電極と第２電極とに接続され、電気絶縁体により第１電極及び第２電極と共に密封され、
前記電磁誘導コイルに磁束が供給されることにより、第１電極と第２電極の間に前記電界が形成されることを特徴とする画像表示媒体。
【請求項２】
前記表示粒子は、対向する前記絶縁層間に封入された絶縁性流体中に分散されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
【請求項３】
前記磁束は、前記電磁誘導コイルに近接する他の電磁誘導コイルから供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示媒体。
【請求項４】
前記電磁誘導コイルは、スイッチを介して、第１電極又は第２電極に接続され、
前記磁束が前記電磁誘導コイルに供給されているときに、前記スイッチがオンにされることを特徴とする請求項３に記載の画像表示媒体。
【請求項５】
前記他の電磁誘導コイルから供給される前記磁束が、時間的に急峻な変化と緩やかな変化とを有し、
前記磁束の前記急峻な変化と前記緩やかな変化との順によって、前記電界の極性が決ることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示媒体。
【請求項６】
前記電磁誘導コイルと第１電極又は第２電極との間に整流回路が接続されることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示媒体。
【請求項７】
前記電磁誘導コイルは、第１電極と第２電極の周縁部分の前記電気絶縁体内面に形成されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の画像表示媒体。
【請求項８】
透明導電性である第１電極又は第２電極と前記絶縁層との間に、光導電層が形成され、
第１電極又は第２電極を介して前記光導電層に書き込み光が照射されることを特徴とする請求項７に記載された画像表示媒体。
【請求項９】
前記光導電層と対向する側の第１電極又は第２電極の表面上に、カラーフィルタ層が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の画像表示媒体。
【請求項１０】
請求項１乃至９に記載された画像表示媒体に備えられた第１電磁誘導コイルに近接して、該画像表示媒体の第１電極と第２電極との間に電界が形成されるように、磁束を供給する第２電磁誘導コイルと、
第２電磁誘導コイルから発生する前記磁束を変化させる磁束可変手段と、
を有する電源装置を備えた画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載された画像表示媒体に備えられた第１電磁誘導コイルに近接して、該画像表示媒体の第１電極と第２電極との間に電界が形成されるように、磁束を供給する第２電磁誘導コイルと、該第２電磁誘導コイルが発生する磁束量を変化させる磁束可変手段とを有する電源装置と、
前記画像表示媒体に対して書き込み光を照射し、該書き込み光を前記画像表示媒体の面上で走査する走査手段と、前記画像表示媒体を移動する送り手段とを有する露光装置と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電性粒子を用いた静電記録方式による画像表示媒体と、その画像表示媒体を用いた画像形成装置に関し、より詳細には、電磁誘導によって発生した電圧を印加でき、さらには、露光により繰り返し書き換えが可能な単色及びカラー画像表示媒体及びその画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、文字や画像は、コンピューターやデジタルカメラなどで、デジタルデータとして作成され、その確認は、ＣＲＴや液晶ディスプレイの表示により行われている。さらに、デジタルデータを、書類などの形態で、配布し或いは保存する場合には、プリンタを用いて紙媒体に記録する、所謂、ハードコピーが広く使用されている。デジタルデータを、ディスプレイによる表示する場合には、ＣＲＴ、液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬ等が利用されているが、中でも、液晶は、大型化及び薄膜化、反射型の研究が進められ、画像表示媒体として中心的な存在になっている。
【０００３】
これらは、デジタルデータを瞬時に表示し、瞬時に次の画面を表示できる特徴を持っている。しかし、その表示装置を持ち歩くことは大変であり、また、長時間の作業では、目が疲労し、或いは、電源を切ると表示ができないなど、多くの欠点もある。また、ハードコピーは、ディスプレイより文章を読みやすく疲れにくく、自由な姿勢で読むことができる。さらに、軽量で自由に持ち運びが可能である特徴を有する。
【０００４】
しかし、ハードコピーを用いた記録の場合には、以上のような利点があるのに対し、使用された後には廃棄され、リサイクルされるが、そのためには、多くの労力と費用を要するので、省資源の点では問題がある。
【０００５】
そこで、以上のディスプレイとハードコピーの両方の長所を持ち、書き換え可能なペーパーライクな表示媒体は、画像を記録でき、利用後には、不要となった表示画像を消去して、何度も繰り返し利用可能である。そのため、この観点で表示媒体として省資源化が図れることから、近年、注目を集めている。この様な特徴を有する技術としては、透明白濁型リライタブルマーキング媒体やロイコ染料を利用した発消色型リライタブルマーキング媒体がリライタブルカードとして実用されている。
【０００６】
また、白色粒子と絶縁性流体をマイクロカプセル化し、電気泳動により画像表示を行う電気泳動型表示媒体や、樹脂薄膜中に埋め込まれた２色に色分けした微小な球形粒子の回転により画像表示を行うツイストボール型表示媒体、更には、導電性粒子と色の異なる絶縁性粒子とを用い電荷注入で導電性粒子を動かすことにより画像表示を行う画像表示媒体などが、研究されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３２２９９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの粒子移動型の画像表示媒体は、印加された電界により表示粒子の移動を行い、画像表示を行うことを表示原理としているので、表示粒子を封入した２枚の基板電極を備えており、外部から電界形成用の電圧が印加され、基板電極に接続された電極端子を必要とする。
【０００９】
そのため、画像表示媒体への書き込みが終了した後には、電源装置の電圧供給端子は、電極端子から外されるので、電極端子は、空気中に露出することになる。このままの状態で、長期間放置した場合に、電極端子から外部への自然放電によって、表示粒子が電荷を失うことがある。特に、表示粒子を絶縁性流体として気体中に分散する乾式タイプの画像表示媒体の場合には、画像の書き換えが困難となるという問題があった。
【００１０】
この乾式タイプの画像表示媒体の場合、誘電性である表示粒子への電荷のチャージは、表示粒子間の摩擦帯電によって行われている。従って、表示媒体の製造段階で摩擦帯電が起こり、この段階で、表示粒子は帯電されている。そのため、画像表示媒体での書き換えには、最初の摩擦帯電による電荷を利用し、その後の書き換えは、外部からの比較的低い電圧で行われる。
【００１１】
ところが、一旦、摩擦帯電で得た電荷が、表示粒子から自然放電によって失われると、再度次に、画像表示媒体を書き換えるときには、基板電極に非常に高い電圧を印加しなければ、表示粒子を帯電させることができない。或いは、高周波の交流電界を基板電極間に発生させ、表示粒子を振動させてから、表示粒子に摩擦帯電を起こさせなければならない。この様に、一旦、摩擦帯電による電荷が消失しまうと、特別に用意した電源装置が無い限り、再使用が困難になる。
【００１２】
また、粒子泳動型の画像表示媒体の場合であっても、絶縁膜での誘導電荷が消失した結果、表示画像が不鮮明になる現象が発生する。さらに、電極端子が露出していると、例えば、外部からの静電気の影響を受けて、表示画像が不要に書き換えられる危険性もある。
【００１３】
ところで、これらのような電荷の消失、或いは、外部からの不要な電荷の供給を防止するため、電極端子を封止する部材を別途用意することも考えられるが、ペーパーライクな画像表示媒体に対しては、媒体の特徴を失わせるばかりでなく、画像の書き換えの度に行われる封止操作が煩雑となり、手間がかかる。さらに、その部材を用意しなければならないだけ、コストが嵩むことになる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、画像のコントラストが良好で軽く、カラー表示も可能で、安価で画像書き換え可能であり、自然放電を生じず、長期間の放置が可能な、異なる色と帯電特性を持つ表示粒子を用いた画像表示媒体、及び、その画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、  少なくとも一方が透明導電性の第１電極と第２電極を有し、異なる帯電特性及び色を有する複数の表示粒子が、第１電極上の絶縁層と第２電極上の絶縁層との間に封入され、第１電極と第２電極の間に形成された電界によって移動される画像表示媒体において、電磁誘導コイルが、第１電極と第２電極とに接続され、電気絶縁体により第１電極及び第２電極と共に密封されるようにし、前記電磁誘導コイルに磁束が供給されることにより、第１電極と第２電極の間に前記電界が形成されることとした。さらに、前記表示粒子は、対向する前記絶縁層間に封入された絶縁性流体中に分散されていることとした。
【００１６】
そして、前記磁束は、前記電磁誘導コイルに近接する他の電磁誘導コイルから供給され、前記電磁誘導コイルは、スイッチを介して、第１電極又は第２電極に接続され、前記磁束が前記電磁誘導コイルに供給されているときに、前記スイッチがオンにされることとした。
【００１７】
前記他の電磁誘導コイルから供給される前記磁束が、時間的に急峻な変化と緩やかな変化とを有し、前記磁束の前記急峻な変化と前記緩やかな変化との順によって、前記電界の極性が決るようにし、或いは、前記電磁誘導コイルと第１電極又は第２電極との間に整流回路が接続することとした。
【００１８】
さらに、前記電磁誘導コイルは、第１電極と第２電極の周縁部分の前記電気絶縁体内面に形成されることとした。
【００１９】
また、画像表示媒体では、透明導電性である第１電極又は第２電極と前記絶縁層との間に、光導電層が形成され、第１電極又は第２電極を介して前記光導電層に書き込み光が照射されることとし、前記光導電層と対向する側の第１電極又は第２電極の表面上に、カラーフィルタ層が形成されていることとした。
【００２０】
また、本発明では、上述した画像表示媒体の画像形成装置において、該画像表示媒体に備えられた第１電磁誘導コイルに近接して、該画像表示媒体の第１電極と第２電極との間に電界が形成されるように、磁束を供給する第２電磁誘導コイルと、第２電磁誘導コイルから発生する前記磁束を変化させる磁束可変手段と、を有する電源装置を備えることとした。
【００２１】
また、本発明では、光書き込み可能な画像表示媒体の画像形成装置において、該画像表示媒体に備えられた第１電磁誘導コイルに近接して、該画像表示媒体の第１電極と第２電極との間に電界が形成されるように、磁束を供給する第２電磁誘導コイルと、該第２電磁誘導コイルが発生する磁束量を変化させる磁束可変手段とを有する電源装置と、前記画像表示媒体に対して書き込み光を照射し、該書き込み光を前記画像表示媒体の面上で走査する走査手段と、前記画像表示媒体を移動する送り手段とを有する露光装置とを備えることとした。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本願発明による画像表示媒体及びその画像形成装置の実施形態について説明する。
【００２３】
本願発明の実施形態では、上部電極及び下部電極に接続された夫々の電極端子が大気中に露出しないように、密閉構造とし、自然放電などによる影響が無いようにした。そのため、電極端子が密閉されていても、外部から上部電極及び下部電極に電圧を供給できるように、密閉構造内に電磁誘導コイルを埋め込んでおくこととした。そして、上部電極及び下部電極間に電界を発せさせるときに、この電磁誘導コイルに密閉構造の外部から磁束を供給することができる外部電磁誘導コイルを備えた電源装置を有する画像形成装置を用意した。
【００２４】
そこで、本実施形態による画像表示媒体は、具体的には、透明な上部電極と、下部電極と、両電極に接続された電磁誘導コイルと、両電極上に夫々設けられた絶縁層、電極間に封入された色と帯電特性の異なる絶縁性表示粒子とが、外部と遮断するように密閉された一体構造で形成される。そして、電磁誘導コイルと上部電極又は下部電極との間に、外部からオン・オフ可能なスイッチを設けておき、電極間に電界を発生させるときだけ、そのスイッチをオンとすることにより、所望の極性の電界が得られるようにする。このスイッチは、書き換え終了後における電荷の逆流を阻止するためのものである。
【００２５】
この様な画像表示媒体の構成とすることにより、大気中に露出することが無い接続端子を用いて電界を印加することができ、粒子移動による画像表示の書き換えを行うことが可能となる。電極端子が露出していないため、長期間放置しても絶縁性表示粒子の電荷が自然放電などの影響を受ないという特徴を有する。
【００２６】
また、下部電極と下部基板についても透明性材料で形成して、絶縁層と光導電層の複合層を設けた構造とし、外部から下部基板に選択的に光を照射することにより、光導電層の電気抵抗を変化させ、所望の絶縁性表示粒子のみを移動させ、任意の画像を表示することができる。
【００２７】
さらに、下部電極と下部基板についても透明性材料で形成し、絶縁層と光導電層の複合層を設けた構造とし、上部基板にカラーフィルタを設けることにより、上部基板のカラーフィルタの画素に対応する位置の光導電層を露光することにより、任意のカラー画像を表示することができるようになる。
【００２８】
本実施形態の画像表示媒体に用いる画像形成装置は、画像表示媒体内に一体的に密封された電磁誘導コイルに近接して磁束を供給できる電磁誘導コイルを備え、さらに、画像表示媒体全幅を走査することのできる露光装置と、画像表示媒体の送り装置を備えることとした。この構成により、画像表示媒体に画素電極を用いずに、所望の画像を形成することができるようになる。
【００２９】
次に、本実施形態の画像表示媒体について、図を参照して説明する。
【００３０】
図１（ａ）は、本実施形態における乾式タイプの画像書き換え可能な画像表示媒体の具体例を示す概略断面図である。ここでは、図示の都合上、画像表示媒体の一端部を示しており、特に、各電極に電磁誘導コイルが接続された側のみを示している。上部電極と下部電極との間に封入される例として、電極間に帯電特性の異なる黒色粒子と白色粒子を有する表示媒体の場合を示すが、この形式にとらわれるものでなく、電極間には表示粒子以外に絶縁性溶媒等を内包することが可能で、粒子の色も所望の色を用いることができる。
【００３１】
図１（ａ）の画像表示媒体では、帯電特性の異なる黒色粒子８と白色粒子９を用いており、黒色粒子が正の、白色粒子が負の帯電特性を持つものとする。画像表示媒体には、透明性材料による上部基板１と下部基板２とがスペーサ７と隔壁１１を介して対向配置され、上部基板１の内面側に、透明性上部電極３と絶縁層４が積層形成されており、下部基板２の内面側には、下部電極５と下部電極６が積層形成されている。
【００３２】
そして、絶縁層４、６と隔壁１１で囲まれた空間には、黒色粒子８と白色粒子９が気体１０中に分散された表示媒体が封入されている。この絶縁層４、６は、電界印加時における表示粒子の保持層として機能する。なお、絶縁層と隔壁とで囲まれた空間に封入される絶縁性流体として、乾燥空気や、窒素などの不活性ガスを含む気体を使用することができる。
【００３３】
上部電極３と下部電極５には、電磁誘導コイル１２が接続されている。電磁誘導コイル１２は、例えば、基板と同じ絶縁性材料で形成された保護体１３によって囲われている。保護体１３は、電磁誘導コイル１２と各電極の接続部を大気から密閉する役割を果たすものであり、基板材料と異なる絶縁性材料であってもよい。ただし、この保護体１３の材料選定にあたっては、電磁誘導コイル１２に、保護体１３の外部から磁束を供給する必要があることを配慮する。
【００３４】
電磁誘導コイル１２は、保護体１３の外部から供給される磁束による電磁誘導によって、上部電極３と下部電極５との間に電界を形成する電圧を発生する。この電圧を発生するときに、オン動作するスイッチＳが挿入されている。図１（ａ）では、上部電極３と電磁誘導コイル１２との間に挿入されているが、下部電極５と電磁誘導コイル１２との間に挿入されてもよい。また、電磁誘導コイル１２に並列であり、上部電極３と下部電極５との間に、コンデンサを接続しておくこともできる。
【００３５】
このスイッチＳには、圧接スイッチ、磁気応動するリードスイッチなどを用いることができる。つまり、保護体１３を介して外部からオン・オフ動作を行えるものであればよい。ただし、ペーパーライクな画像表示媒体であることを考慮すれば、できるだけ小型で、薄型のものが好適である。勿論、電磁誘導コイル１２によって発生した電圧に基づいて、上部電極３と下部電極５との間に、必要な極性の電界を形成できるように、スイッチＳの代わりに、コンデンサ、抵抗、スイッチ素子等による整流回路を設けることも可能である。
【００３６】
なお、図１（ａ）では、保護体１３内に密封された電磁誘導コイル１２が、単に模式的に表示されたものであり、実際に、電磁誘導コイル１２は、例えば、画像表示媒体が矩形の形状を有している場合であれば、その矩形の一辺において、外方に延長された基板の内面に、又は、保護体１３の内面に、銅などの細い導電線を必要ターン数だけ平面的に巻かれたコイルを配置することができる。或いは、このコイルを、それらの内面上にプリント配線技術による導電線で形成することもできる。
【００３７】
以上の様に、本実施形態による画像表示媒体では、上部電極と、下部電極と、電磁誘導コイルは、絶縁性の基板及び保護体で覆われ、特に、電磁誘導コイルが、一体化し絶縁性の隔壁と保護体で覆われることにより、外部の大気と遮断されることとなり、表示粒子の帯電電荷を大気中へ自然放電することを防ぎ、長期間の画像表示が可能となる。
【００３８】
次に、図１（ａ）に示された画像表示媒体は、製造直後の初期状態を表しており、図１（ｂ）には、電源装置１４に備えられた電磁誘導コイル１５から供給された磁束による電磁誘導によって、電極間に最初の電界形成を行って書き換えた状態が示されている。ここでは、下部電極５に負電圧を、対向する上部電極３に正電圧を印加したことを示している。その結果、下部電極５側に黒色粒子８が、上部電極３側に白色粒子９が付着することになり、表示媒体全面としては、白色表示が行われたことを示す状態である。
【００３９】
初期状態では、クーロン力によって凝集状態にあった表示粒子は、クーロン力以上の電界が電磁誘導によって電極間に形成されることにより、表示粒子の帯電特性に従って逆極性の電極方向へと移動され、どちらかの電極に付着する。そこで、電界が切断されても、表示粒子は、電極と粒子電荷によるクーロン力とファンデルワールス力によって、それぞれの電極側に保持される。電磁誘導の極性を入れ換えると、上部電極３に黒色粒子９が、そして、下部電極５に白色粒子８がそれぞれ移動し、画像表示媒体が、全面黒色表示となる。
【００４０】
同様にして、黒色粒子９が負帯電性、白色粒子８が正帯電性である場合、下部電極５に正電圧を、上部電極３に負電圧を印加したときには、画像表示媒体は、白色表示を、また、電圧印加の極性を逆にすると、黒色表示を示すことになる。
【００４１】
ここで、図１（ｂ）に示された電源装置１４の電磁誘導コイル１５から、画像表示媒体の電磁誘導コイル１２に磁束を供給する仕方について、図２を参照して説明する。
【００４２】
本実施形態の画像表示媒体の例では、該表示媒体を書き換え状態にするため、上部電極と下部電極との間に一方向の電界を形成する必要があるが、画像表示媒体側には特別な回路を用意しなくても、簡単な方法で、電磁誘導コイル１２によって上部電極と下部電極との間に一方向の電界が得られるようにした。
【００４３】
図２のグラフは、電磁誘導コイル１５が発生する磁束の変化を示したものであり、縦軸が、磁束量Φを、横軸が時間ｔを表している。この磁束量を発生するのに見合った電流が電源装置１４から電磁誘導コイル１５に供給される。そして、電磁誘導コイル１５の面を電磁誘導コイル１２の面に並行となるように近接させたとき、その電流が電磁誘導コイル１５に通電される。
【００４４】
図２の実線で示される磁束変化の場合には、磁束量Φが、時刻ｔ１から徐々に緩やかに増加され、時刻ｔ２において急激に減少される。この様に、所定時間の間で、緩やかな増加と急激な減少とが存在することによって、所定時間内の急激な磁束変化率が電圧誘起に対して支配的となり、電磁誘導コイル１２の両端に一極性の電圧を誘起させることができる。必要に応じて、供給電力を大きくするためには、必要に応じて、所定時間の磁束変化を繰り返せばよい。図２では、３回繰り返した場合を示している。
【００４５】
一方、反対極性の電圧を発生させたい場合には、図２の破線で示した磁束変化とすればよい。つまり、実線の場合と反対の極性の電圧を電磁誘導コイル１２に誘起させるときには、時刻ｔ１において急激に磁束量を増加させ、その後、時刻ｔ２にかけて、緩やかに減少させる。この様に磁束量を変化させると、実線で示された場合と反対極性の電圧を発生させることができる。
【００４６】
以上の様に、保護体で囲まれた電磁誘導コイルに対して、極性が選択された電圧を非接触で誘起させることができる。電源装置１４内には、図２に示されるような磁束変化プロフィールとなるように、制御部を備えておき、さらに、磁束量の大きさを調節できるようにしておく。なお、整流回路などの特別な回路を備えている場合には、この様な磁束変化プロフィールとする必要が無く、電磁誘導コイル１５には、交番磁束変化となる電流が通電されれば良い。また、スイッチＳに、圧接スイッチを用いた場合には、電源装置１４を画像表示媒体上に載置したとき、その重みによって該圧接スイッチがオンとなるようにしても良いし、勿論、手動で圧接してオンにしても良い。
【００４７】
以上で説明した画像表示媒体は、表示媒体全面が、黒表示又は白表示されるだけであったが、図３乃至図５に示した画像表示媒体では、文字、図形などを画像表示できるようにした。図３に示されるように、画像表示媒体の基本構成は、図１に示されものと同様であり、同じ部分には同じ符号が付されている。
【００４８】
図３の画像表示媒体では、下部電極５として、透明電極が用いられ、絶縁層６と、少なくとも電荷発生材料からなる光導電層１６との複合層が形成され、下部電極２も透明な基板となっている。光導電層は、所望の波長の光を露光することにより、正孔−電子対を発生して導電層となり、未露光状態では、絶縁層として機能する。
【００４９】
下部電極５に設けられた光導電層１６と絶縁層６の複合層は、露光時には電気抵抗が変化し、上部電極３の絶縁層４と同値の抵抗となるよう設定されている。その電気抵抗値の関係は、絶縁層の抵抗値Ｒ１としたとき、未露光時の複合層の抵抗値Ｒ２は、Ｒ１＜Ｒ２であり、露光時の複合層の電気抵抗値Ｒ３に対して、Ｒ１＝Ｒ３の関係を持っている。
【００５０】
この画像表示媒体でも、図１の場合と同様に、電磁誘導コイル１２が、保護体１３によって、上部電極３、下部電極５とともに一体的に密閉され、電極間に電圧を印加する電磁誘導コイル１２が外部と遮断されているため、長期間の画像保持が可能となる。図３の画像表示媒体は、製造直後で、書き換え前の初期状態を示しており、表示媒体の端部の概略断面が表されている。なお、この初期状態では、書き換えが行われていないので、スイッチＳは、オフとなっている。
【００５１】
図４に示された画像表示媒体では、スイッチＳがオンとされ、電磁誘導コイル１５の磁束供給により、上部電極３に相対的に正電圧が、下部電極５に負電圧が印加された状態である。このとき、この印加された電圧による電場下で、下部電極５側から画像表示媒体全面を所望の光で露光する。これにより、複合層の電気抵抗が小さくなるため、表示粒子への実効電圧が大きくなり、負帯電性の白色粒子９が上部電極３側へ、正帯電性の黒色粒子８が下部電極５側へ移動し、表示媒体全面で白色表示状態となる。
【００５２】
或いは、電磁誘導の極性を入れ換えると、上部電極３側が黒色粒子８、下部電極５側が白色粒子９となり、全面黒色表示となる。同様にして、黒色粒子８が負帯電性、白色粒子８が正帯電性である場合には、下部電極５に正電圧を、上部電極３に負電圧を印加したとき、白色表示になり、また、逆電界を形成した場合には、黒色表示とすることができる。これらの全面黒色又は白色の表示状態が、画像表示媒体の書き換えのための初期化になる。
【００５３】
次いで、図５では、図４に示される初期化状態を経た画像表示媒体により、初期化され全面白色表示となった画像表示媒体に対して、図４で電磁誘導によって形成された電界と同じ大きさの逆電界を電磁誘導により形成したことが示されている。
【００５４】
この時、下部電極５側から、微小スポットを形成できる露光装置による書き込み光Ｌで、光導電層１６を所定部分だけ露光を行う。これにより、露光部分の光導電層１６の電気抵抗が小さくなり、表示粒子の移動が生じ、この露光部分だけ、黒色粒子８と白色粒子９の入れ換えられる。未露光部分については、光導電層１６の電気抵抗が変化しないため、表示粒子に印加される実効電圧が変化せず、小さいままなので、表示粒子の移動は生じない。よって、電磁誘導による電圧印加と光導電層に所望の書き込み露光を行うことによって、所望の画像を形成することができる。
【００５５】
次に、これまでの画像表示媒体では、単色表示、例えば、黒色粒子と白色粒子によるモノクロ表示がされた中で、書き換えが可能であったが、図６の概略断面で示された画像表示媒体では、カラー表示を可能とした。この場合には、その基本的構成は、単色表示の画像表示媒体と同様であるが、下部電極５に、絶縁層６と、少なくとも電荷発生材料からなる光導電層１６の複合層を形成された透明な下部基板２を有し、上部基板１にカラーフィルタＦを設けた。図６でも、前述の画像表示媒体と同様に、電極間に正帯電性の黒色粒子と負帯電性の白色粒子が分散された媒体の一例が示されている。
【００５６】
なお、図６に示された画像表示媒体のカラーフィルタＦは、代表的に、画素Ｐ１、Ｐ２の２つ分を表示しており、画素Ｐ１は、赤色フィルタＲ１、緑色フィルタＧ１、及び青色フィルタＢ１からなり、画素Ｐ２は、赤色フィルタＲ１、緑色フィルタＧ２、及び青色フィルタＢ２からなり、画素毎に、ＲＧＢフィルタが規則的に整列されている。
【００５７】
上部基板１には、上部電極３との間にカラーフィルタＦが設けられるが、本実施形態の画像表示媒体では、フィルタのＲＧＢの画素、若しくはＣＭＹ画素の各々に対応した画素電極を必要とすることなく、加法混色法により、フルカラー表示が可能である。ここでは、一例として、ＲＧＢフィルタを用いた画像表示媒体とする。また、電極間に電圧を印加する電磁誘導コイルが、保護体１３によって外部と遮断されているため、画像表示媒体への書き込み終了後においても、長期間の画像保持が可能となっている。
【００５８】
図７は、図６に示された画像表示媒体に対する書き込みのための初期化処理を示し、図４と同様の状態である。電磁誘導により、上部電極３に相対的に正電圧を、下部電極５に負電圧を印加した状態が示されている。このとき、この印加された電圧による電場下で、下部電極５側から、画像表示媒体全面を所望の光で露光する。
【００５９】
これにより、複合層の電気抵抗が小さくなるため、表示粒子への実効電圧が大きくなり、負帯電性の白色粒子９が上部電極３側へ、そして、正帯電性の黒色粒子８が下部電極５側へ移動する。表示媒体全面でカラーフィルタＦによる加法混色により、白色表示を示す状態となる。ここで、電磁誘導の極性を入れ換えると、上部電極３側には、黒色粒子８が、下部電極５側には、白色粒子９が移動することになり、上部電極３側が、透過する光を吸収するため全面黒色表示となる。
【００６０】
同様にして、黒色粒子８が負帯電性、白色粒子９が正帯電性である場合には、下部電極５に正電圧を、上部電極３に負電圧を印加したとき、表示媒体は、白色表示を、その逆を印加した場合には、黒色表示を示すこととなる。
【００６１】
そこで、図８に示されるように、図７の処理を経て初期化され、全面が白色表示となった画像表示媒体に対して、図７で電磁誘導によって形成された電界と同じ大きさであって、その逆の電界を電磁誘導により形成する。
【００６２】
この時、下部電極５側から、微小スポットを形成できる光ビームの書き込み光Ｌで所望部分の露光を行う。これにより、露光された部分の光導電層１６の電気抵抗が小さくなり、実効電圧が大きくなるので、露光部分のみにおいて、黒色粒子８と白色粒子９の入れ換えが行われる。この時、例えば、マゼンタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素中のうち、緑色画素の部分のみを露光し、黒色粒子８を上部電極３側へ移動させることにより表示できる。また、シアンの場合には、赤色画素の部分を、イエローの場合は、青色画素の部分を露光することにより、その部分を暗表示として、表示することができる。
【００６３】
同様にして、図８に示されているように、赤色表示の場合は、ＲＧＢ画素中の緑色画素Ｇ１と青色画素Ｂ１の部分を書き込み光Ｌ１、Ｌ２で露光することにより、２画素部分の黒色粒子８を上部電極３側へ移動させると、赤色表示できる。緑色表示の場合は、赤色画素と青色画素の部分を、青色表示の場合は、赤色画素と緑色画素の部分を書き込み光で露光することにより、表示することが可能である。
【００６４】
よって、電磁誘導による電界形成と、光導電層の所望部分への書き込み光の露光を行うことによって、所望のカラー画像を形成することができる。
【００６５】
以上では、本実施形態の画像表示媒体において、電磁誘導コイルを用いた電界形成によって、画像表示することを説明したが、図９は、本実施形態の画像表示媒体に画像形成するための画像形成装置の具体例を説明する概略図である。画像形成装置は、少なくとも、電磁誘導コイル１５と、該コイルに種々の態様の磁束を発生させる電源装置１４、初期化用露光装置１７、光ビーム走査装置１８、そして、画像表示媒体の送り装置１９を含んでいる。
【００６６】
初期化用露光装置１７は、画像表示媒体内に備えられた電磁誘導コイル１２の電磁誘導によって電界を形成されたとき、表示媒体の下側全面を露光する役割を持ち、この露光によって、表示媒体を初期化状態とする。光ビーム走査装置１８は、書き込み光を表示媒体に対して一方向に走査し、光導電層の所望部分を露光する。そして、送り装置１９は、図９では、黒い矢印によって便宜的に表示されているが、光ビーム走査装置１８による横方向走査が縦方向にも行えるように、画像表示媒体を保持し移動させ、或いは、搬出するものである。
【００６７】
この画像形成装置は、図３乃至図５で示したモノクロ表示の画像表示媒体、及び、図６乃至図８のフルカラー表示できる画像表示媒体のどちらにも用いることができる。
【００６８】
本実施形態における書き換え可能な画像表示媒体は、ガラス基板あるいはフィルム基板上に、セル状に構成された本表示媒体を用いることで実現化される。このセルは、任意の大きさであって、表示画素に相当するものではなく、表示粒子の横方向に係る拡散移動を防ぐものである。表示媒体全面を黒色及び白色に、電磁誘導によって発生した印加電圧の極性を制御することにより表示することができる。
【００６９】
また、画像表示媒体全面に白色表示を行った後、逆極性の電界を形成し、上部基板に設けられたカラーフィルタの３原色画素に対応する位置の光導電層を、光ビーム走査装置を用いて選択的に光書き込みすることにより、白色表示画面に所望のカラー画像表示を行うことができる。同様にして、全面黒色表示から、選択的露光により、所望のカラー画像表示を得ることもできる。
【００７０】
本実施形態の画像表示媒体における表示粒子は、異なる帯電特性を持った２色の粒子であることを要件としているが、高いコントラストを得るためには、黒色粒子と白色粒子の組合せであることが望ましい。帯電特性は、黒色粒子が正帯電性であれば、白色粒子が負帯電性を示し、黒色粒子が負帯電性であれば白色粒子が正帯電性を示すものが組み合わされるが、ここで云う正帯電性、負帯電性は、両表示粒子を比較したときの相対的なものであり、絶対的な帯電極性を示すものではない。
【００７１】
表示粒子は、粒子同士の凝集力が小さく流動性の高いものが望ましいが、所望の粒度分布を持つ粒子であれば何でも使用できる。例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレンメタクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、ポリエチレン共重合体、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂に顔料、荷電制御剤を分散したものを粉砕、分級して得られる粒子や、スチレン−アクリレート共重合体の真球状粒子を用いることができる。また、ゾルゲル法などによって作製されたシリカ、アルミナ、チタニア等の無機系白色物も挙げられる。
【００７２】
また、これらの粒子を必要に応じて、熱的、物理的処理を加え、球形化処理を加え、表面形状の調整を図ることができる。
【００７３】
表示粒子内には、着色するための顔料として、既知の顔料を用いることができる。例えば、黒色粒子であれば、カーボンブラック、四三酸化鉄等が挙げられ、白色顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、タルク等が挙げられる。また、所望の帯電特性を付与するため、既知の荷電制御剤を内包することができる。正帯電性荷電制御剤の例としては、ニグロシン系、トリフェニルメタン系、４級アンモニウム塩系化合物が挙げられ、負帯電性荷電制御剤の例としては、アゾ系錯体、サリチル酸系錯体、カリックスアレン系、硼素系の化合物が挙げられる。
【００７４】
表示粒子は、電圧印加時の画像の切り換えに適した帯電特性を持たせることができる。或いは、流動性を向上させるために、シリカ、アルミナ、チタニア等のように、トナーによく用いられる外添削や、絶縁性粒子として良好な動きを示すことがわかっている少量の弗化炭素を周囲に固定化してもよい。また、シリコン−アクリルポリマー、弗素系ポリマー等で表面処理を施してもよい。
【００７５】
本実施形態の画像表示媒体に用いられる光導電層としては、電子写真感光体に用いられている既知の電荷発生材料を用いることができる。例えば、アゾ系顔料、キノン系顔料、ペリレン系顔料、インジゴ系顔料、チオインジゴ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクドリン系顔料等の有機顔料や、アモルファスシリコン、アモルファスセレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛等の無機材料を挙げることができる。
【００７６】
光導電層に用いることができるバインダー樹脂としては、電気絶縁性のフィルム形成可能な高分子重合体が好ましいが、そのような高分子重合体としては、ポリカーボネート、ポリエステル、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂等が用いられる。なお、バインダー樹脂は、これらに限定されるものではなく、これらのバインダー樹脂は、単独又は２種以上を混合して用いることができる。また、本画像表示媒体における絶縁膜、隔壁及び保護体においても同様の絶縁性樹脂を用いることができる。
【００７７】
電荷発生材料と合わせて電荷輸送材料を前述のバインダー樹脂中に分散させ、光導電層とすることもできる。この光導電層で用いられる電荷輸送材料として、例えば、スチルペン化合物、アリールアミン化合物、ヒドラゾン化合物等が挙げられる。
【００７８】
本実施形態の画像表示媒体が有する電磁誘導により電極間に電界を形成するコイルは、所望の電圧が得られるよう巻き数が設定される。また、該コイルには、必要に応じて電極間の印加電圧を変更できるよう、切換タップを備えておくこともできる。
【００７９】
同様に、画像表示媒体の電磁誘導コイルに外部磁界により相互誘導を与える画像形成装置の電磁誘導コイルも、所望の電圧が得られるように巻き数が設定され、必要に応じて巻き数の変更ができるような切換タップを設けることもできる。
【００８０】
また、画像表示媒体は、電磁誘導コイルと、上部電極及び下部電極間に必要に応じて、圧力スイッチやコンデンサや抵抗等の公知のデバイスを組み込むことにより、より安定に表示粒子の切り換えが行えるように、回路設計を行うことができる。
【００８１】
本実施形態の画像表示媒体に用いる画像形成装置に用いられる露光装置は、レーザー光源を走査光学系により、一次元、又は二次元的に走査する仕方や、蛍光表示管、プラズマ発光素子、ＥＬ発光素子、ＬＥＤ発光素子などをライン状或いは面状に配列した一次元光書き込みまたは二次元光書き込み装置などにより構成された機器等を用いることができる。また、フォトマスクの配設や、反射光による露光することができる光源と鏡の組合せでも良い。
【００８２】
また、本実施形態の画像形成装置は、光ビーム走査装置による書き込みを、迅速かつ精密に行うのに適する画像表示媒体の送り装置を有する。この送り装置には、電子写真プリンタ及び印刷機で用いられている既知の搬送技術を用いることができる。
【００８３】
本実施形態の画像表示媒体における透明電極には、インジュウム及びスズを主体とした酸化薄膜をガラス表面あるいは透明フィルム上に形成したものを用いることができる。また、表示粒子として、前述した種類の粒子を全て使用可能であり、電極間への封入法として予めマイクロカプセル化した表示粒子を用いることも可能である。
【００８４】
次に、本発明による画像表示媒体に関する具体的なの実施例について、説明する。ただし、ここでは、画像表示媒体を例示するものであって、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。また、電極間の電界形成のために、電磁誘導コイルによって給電することは、表示粒子が分散される絶縁性流体として、気体を用いた乾式画像表示媒体だけでなく、絶縁性液体を用いた泳動型画像表示媒体にも適用することができる。
〔実施例１〕
（表示粒子の作製）  ポリエステル樹脂（三菱レイヨン製）にカーボンブラックと荷電制御剤（トリフェニルメタン誘導体、クラリアント製）を分散、粉砕、分級、外添処理を行い、中心粒径１０μｍの正帯電性黒色粒子を得た。
【００８５】
同様にして、上記ポリエステル樹脂に酸化チタンと荷電安定剤（変性ポリエステル塩、クラリアント製）を分散、粉砕、分級、外添処理を行い、中心粒径１０μｍの負帯電性白色粒子を得た。
（絶縁層の作成）  バインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）をテトラヒドロフラン中に溶解し、ドクターバーによりＩＴＯ膜付きＰＥＴフィルム基板上に塗布、乾燥させて、絶縁層とした。
（粒子表示セルの作製）  光導電層による電荷発生層を有する下部電極と絶縁層を持つ上部電極の両基板間に１００μｍの透明フィルムを挟み、空間を作る。その空間に黒色粒子と白色粒子を混合したものを乾燥空気と共に封入し、電磁誘導コイルを取り付け、表示セルとした。
（表示動作）  外部電磁誘導コイルを用いた誘導磁界により、ＩＴＯ下部電極に負電圧３００Ｖを印加すると、上部電極側では、全面で白色を呈し、或いは、正電圧３００Ｖを印加した場合は、全面で黒色表示となった。
〔実施例２〕
（表示粒子の作製）  ポリエステル樹脂（三菱レイヨン製）にカーボンブラックと荷電制御剤（トリフェニルメタン誘導体、クラリアント製）を分散、粉砕、分級、外添処理を行い、中心粒径１０μｍの正帯電性黒色粒子を得た。同様にして、上記ポリエステル樹脂に酸化チタンと荷電安定剤（変性ポリエステル塩、クラリアント製）を分散、粉砕、分級、外添処理を行い、中心粒径１０μｍの負帯電性白色粒子を得た。
（光導電層と絶縁層の複合層の作製）  電荷発生材料（チタニルフタロシアニン）１部、バインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）１部をテトラヒドロフラン中に溶解し、ドクターバーにより下部電極基板となるＩＴＯ膜付きＰＥＴフィルム基板上に塗布、乾燥させて、光導電層とした。
【００８６】
光導電層の上に、テトラヒドロフラン中に溶解したバインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）をスピンコート法により塗布し、乾燥させて絶縁層と光導電層の複合層とした。
（絶縁層の作成）  バインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）をテトラヒドロフラン中に溶解し、ドクターバーによりカラーフィルタ上に塗布し、乾燥させて、絶縁層とした。
（粒子表示セルの作製）  光導電層による電荷発生層を有する下部電極と絶縁層を持つ上部電極の両基板間に１００μｍの透明フィルムを挟み空間を作る。その空間に黒色粒子と白色粒子を混合したものを乾燥空気と共に封入し、電磁誘導コイルを取り付け、表示セルとした。
（表示動作）  外部電磁誘導コイルを用いた誘導磁界により、ＩＴＯ下部電極に負電圧３００Ｖを印加すると、上部電極側では、全面で白色を呈し、正電圧３００Ｖを印加した場合は、全面で黒色表示となった。
（カラー表示動作）  波長７８０ｎｍ、露光面出力１ｍＷ／ｃｍ２のレーザーユニットと、外部誘導磁界コイルを用いて、本実施例の画像表示媒体に対する電圧印加、露光、カラー表示を行う装置を作製した。本装置を用いて、−３００Ｖの電圧を下部電極に印加、そして、下部電極側からの全面露光により、全面白色表示とした後、下部電極に＋３００Ｖの電圧を印加して、所望の画像データをレーザー光で部分的に書き込み露光を行い、所望の画像表示を行うことができた。
〔実施例３〕
（表示粒子の作製）  ポリエステル樹脂（三菱レイヨン製）にカーボンブラックと荷電制御剤（トリフェニルメタン誘導体、クラリアント製）を分散、粉砕、分級、外添処理を行い、中心粒径１０μｍの正帯電性黒色粒子を得た。
【００８７】
同様にして、上記ポリエステル樹脂に酸化チタンと荷電安定剤（変性ポリエステル塩、クラリアント製）を分散、粉砕、分級、外添処理を行い、中心粒径１０μｍの負帯電性白色粒子を得た。
（光導電層と絶縁層の複合層の作製）  電荷発生材料（チタニルフタロシアニン）１部、バインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）１部をテトラヒドロフラン中に溶解し、ドクターバーにより下部基板となるＩＴＯ膜付きＰＥＴフィルム基板上に塗布し、乾燥させて、光導電層とした。
【００８８】
光導電層の上に、テトラヒドロフラン中に溶解したバインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）をスピンコート法により塗布し、乾燥させて、絶縁層と光導電層の複合層とした。
（絶縁層の作成）  バインダー（ポリカーボネート、三菱ガス化学製）をテトラヒドロフラン中に溶解し、ドクターバーによりカラーフィルタ上に塗布し、乾燥させて、絶縁層とした。
（粒子表示セルの作製）  光導電層による電荷発生層を有する下部電極と絶縁層を持つ上部電極の両基板間に１００μｍの透明フィルムを挟み空間を作る。その空間に黒色粒子と白色粒子を混合したものを乾燥空気と共に封入し、電磁誘導用コイルを取り付け、上部基板面上にカラーフィルタを設け、表示セルとした。
（表示動作）  外部電磁誘導コイルを用いた誘導磁界により、ＩＴＯ下部電極に負電圧３００Ｖを印加すると、上部電極側では、全面で白色を呈し、正電圧３００Ｖを印加した場合には、全面で黒色表示となった。
（カラー表示動作）  波長７８０ｎｍ、露光面出力１ｍＷ／ｃｍ２のレーザーユニットと、外部電磁誘導コイルを用いて、本実施例の画像表示媒体に対して、電圧印加、露光、カラー表示を行う装置を作製した。本装置を用いて、−３００Ｖの電圧を下部電極に印加、下部電極側からの光導電層の全面露光により、全面白色表示とした後、下部電極に＋３００Ｖの電圧を印加して、所望の画像データをレーザー光で書き込み、部分露光を行い、書き込み露光を行った部分のみのカラー画像表示を行うことができた。
【００８９】
【発明の効果】
以上の様に、本発明の画像表示媒体では、異なる帯電特性と色の異なる２種類の表示粒子とを上部電極と下部電極との間に媒体と共に封入し、画像書き換え時において電極間に電界を形成するための電磁誘導コイルを、外部から遮断するように密封構造としたので、書き込み終了後においても、表示粒子の電荷が自然放電することを防止でき、長期間の画像保持を可能とした。
【００９０】
また、画像表示媒体内の電磁誘導コイルには、画像形成装置の電磁誘導コイルから磁束が供給され、書き込み時のみオンとなるスイッチが挿入されているので、上部電極と下部電極との間の電界形成が、簡単な回路構成により実現でき、画像形成装置の電磁誘導コイルから供給される磁束を変化させることで、上部電極と下部電極との間の電界の極性、強さを任意に変更することが可能となり、画像の書き換え処理を容易に行えるようになった。
【００９１】
従って、本発明により、画像のコントラストが良好で、しかも、軽く、長期間の画像保持が可能であり、かつ、画像書き換え可能で、安価な画像表示媒体又はカラー画像表示媒体を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像表示媒体の概略断面を示し、外部電磁誘導コイルで発生した電圧印加による書き換えの原理を説明する図である。
【図２】電圧印加時の外部電磁誘導コイルにおける磁束変化のグラフである。
【図３】光書き込み可能な画像表示媒体の初期状態を説明する概略断面図である。
【図４】光書き込み可能な画像表示媒体の場合における電圧を印加した状態を説明する概略断面図である。
【図５】光書き込み可能な画像表示媒体の場合における光書き込み状態を説明する概略断面図である。
【図６】カラーフィルタを有する画像表示媒体の場合の初期状態を説明する概略断面図である。
【図７】カラーフィルタを有する画像表示媒体に電圧を印加した状態を説明する概略断面図である。
【図８】カラーフィルタを有する画像表示媒体における光書き込み状態を説明する概略断面図である。
【図９】カラーフィルタを有する画像表示媒体を使用した光書き込み可能な画像形成装置を説明する概略図である。
【符号の説明】
１…上部基板
２…下部基板
３…上部電極
４、６…絶縁層
５…下部電極
７…スペーサ
８…黒色粒子
９…白色粒子
１０…気体
１１…隔壁
１２、１５…電磁誘導コイル
１３…保護体
１４…電源装置
１６…光導電層
１７…初期化用露光装置
１８…光ビーム走査装置
１９…送り装置
Ｓ…圧接スイッチ
Ｌ１〜Ｌ３…書き込み光
Ｆ…カラーフィルタ
Ｒ１、Ｒ２…赤色フィルタ
Ｇ１、Ｇ２…緑色フィルタ
Ｂ１、Ｂ２…青色フィルタ
【図１】
2004347719.tif 000003
【図２】
2004347719.tif 000004
【図３】
2004347719.tif 000005
【図４】
2004347719.tif 000006
【図５】
2004347719.tif 000007
【図６】
2004347719.tif 000008
【図７】
2004347719.tif 000009
【図８】
2004347719.tif 000010
【図９】
2004347719.tif 000011