(57)【要約】【課題】白または特定の色の表示の明るさが良好な表示媒体や、コントラストの良好な表示媒体や多色表示が可能な表示媒体を提供する。【解決手段】表示形成層中に含ませた回転可能な複数もしくは多数の表示素子の向きを制御することによって情報の表示が可能な表示媒体において、各表示素子を、透明な素子基材の表面に部分的に単層の着色部を設けた構成とし、表示形成層の背面を白または特定の色に着色する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示形成層中に回転可能な複数もしくは多数の表示素子が含まれており、これらの表示素子の向きを制御することによって情報の表示が可能とされた表示媒体であって、
各表示素子が、透明な素子基材の表面に部分的に単層の着色部を設けた構成とされており、
表示形成層の背面が白または特定の色に着色されていることを特徴とする表示媒体。
【請求項２】
各表示素子は、回転体としての形状またはそれに近い形状を有する請求項１記載の表示媒体。
【請求項３】
各表示素子は、球状もしくは円柱状またはこれらに近い形状を有する請求項２記載の表示媒体。
【請求項４】
各表示素子は、平面または平面に近い部分を有し、その部分に単層の着色部が設けられている請求項１記載の表示媒体。
【請求項５】
透明な素子基材は、その周囲を満たす物質の屈折率よりも大きな屈折率を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の表示媒体。
【請求項６】
複数もしくは多数の表示素子における平均値としてみたときに、表示素子１個当たりについて、１つの着色部の面積が表示素子の表面積の半分以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の表示媒体。
【請求項７】
各表示素子の表面には、色の異なる着色部が２ヶ所以上設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の表示媒体。
【請求項８】
複数の表示形成層を積層した構造を有し、各表示形成層ごとに表示素子における着色部の色が異なっている請求項１ないし７のいずれかに記載の表示媒体。
【請求項９】
着色部の構成材料として磁性を有する材料が使用されている請求項１ないし８のいずれかに記載の表示媒体。
【請求項１０】
表示素子の回転制御は磁界を印加することによって行われる請求項１ないし９のいずれかに記載の表示媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示形成層中に含ませた回転可能な表示素子の向きを制御することによって情報の表示を可能とした表示媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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。このような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（表示素子）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いる。その場合の粒子の向きを制御する手段としては、電界や磁界またはこれらを組み合わせたタイプのもの等が提案されている。
【０００３】
具体的には例えば、白黒２種類のワックスから製造した２色粒子を電界で制御するもの（非特許文献１）や、黒いワックスから製造した粒子に半球アルミメッキした２色粒子を磁界で制御するもの（非特許文献２）などが挙げられる。
【０００４】
透明な球体（表示素子基材）の表面の一部に異なる色（例えば白と黒）の着色層を積層して設ける手法も提案されている（特許文献１、２）。そこでは、例えば黒の着色層は、カーボンやＴｉＣ等を真空蒸着法により成膜したり、黒色顔料を分散した樹脂や染料を塗布したりして形成し、白の着色層は、ＴｉＯ２  等の顔料を分散した樹脂や染料を塗布したり、Ｉｎを真空蒸着法により成膜したりして形成している。
【０００５】
透明な表示素子基材の一部に不透明部もしくは着色部を有する表示素子を用いた例としては、特許文献３や特許文献４に記載されたものがある。前者は、半分が透明部で他の半分が不透明部である複数個の表示素子を使用し、このうちの所定個数の表示素子を回動させて後方の光源からの光が前記透明部を透過するように制御することにより、暗い所でも所望の文字や数字を表示できるようにしたものである。後者は、電気的に分極され且つその分極方向に対して交差する方向に沿って着色領域と透明領域とを有する回転可能な分極粒子を画像表示面に沿って多数配置し、これの分極粒子を電界で制御することにより、ディスプレイの透明性を保持できるようにしたものである。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ，  ７／２，  １４１  （１９９９）
【非特許文献２】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ，  １８／３＆４，  ２８３  （１９７７）
【特許文献１】
特開平１１−８５０６７号公報
【特許文献２】
特開平１１−８５０６８号公報
【特許文献３】
特開昭５２−４８９９９号公報
【特許文献４】
特開平１０−２２２１０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたような白おび黒等の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り表示を行う手法によれば、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が、実際には白表示の明るさを高くすることは難しい。例えば、白黒２種類のワックスから製造した２色粒子を電界で制御するタイプでは、白表示の反射率が２０％弱と低い（非特許文献１）。また、黒いワックスから製造した粒子に半球アルミメッキしたものを磁界で制御するタイプでは、コントラストは高いものの、白表示の外観は白っぽい灰色で紙のような白さとは言い難い（非特許文献２）。
【０００８】
一方、透明な球体の表面の一部に異なる色（例えば白と黒）の着色層を積層して設ける構成としたもの（特許文献１、２）においては、酸化チタン等を分散した層は薄膜では隠蔽性を高くすることが難しいため積層した相手の黒等の色が透けて見え、また金属蒸着層では隠蔽性は高まるものの基本的に金属光沢であるために例え乱反射しても金属色が入る。そのため、いずれの場合においても白表示の白さを上げるには限界があった。
【０００９】
なお、先に述べた特許文献３記載の技術は、後部に配置される光源からの光を通したり遮ったりして表示するものであり、特許文献４記載の技術は、透明な部材に応用して透明なディスプレイを得るものであって、いずれも白さを向上させるための手法については言及されてない。
【００１０】
本発明の第１の目的は、これら従来例の不都合を解消し、白あるいは特定の色の表示の明るさが高い表示媒体を提供することにある。本発明の第２の目的は、コントラストの高い表示媒体や多色表示が可能な表示媒体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、表示形成層中に含ませた回転可能な複数もしくは多数の表示素子の向きを制御することによって情報の表示を可能とした表示媒体において、各表示素子を、透明な素子基材の表面に部分的に単層の着色部を設けた構成とし、かつ表示形成層の背面を白または特定の色に着色することにより、白または特定の色の表示の明るさの高い表示媒体が得られることを見出した。
【００１２】
不透明な素子基材を用いた従来の粒子回転タイプの表示素子は、素子基材それ自体が不透明であり、かつ白表示時には黒い面が下側（表示形成層の表面側から見て裏側、つまり表示形成層の背面と向かい合う側）に存在するために、粒子と粒子の隙間に入り込む光の量が少なく乱反射も少ない。結果、粒子と粒子の間が暗い灰色になり、全体として白表示の明るさを低下させていたと考えられる。このような点を考慮して、本発明では、透明な表示素子基材（例えば透明な粒子）を用いることで、表示素子を含んだ表示形成層に入り込む光の量が多くなるようにした。これにより、暗い影の生成を抑えることができ、白または特定の色の表示の明るさの低下を抑えることが可能となる。
【００１３】
本発明の表示媒体を例えば電子ペーパーに適用する場合、表示素子基材もしくは表示素子として、通常は粒子（例えば、平均粒子サイズが０．０１ｍｍ〜５ｍｍのもの）を使用する。電子ペーパーよりサイズの大きなもの、例えば比較的大きなディスプレイ装置等に適用する場合には、表示素子基材または表示素子として、粒子以上の大きさをもった物も使用することができる。すなわち、表示素子基材や表示素子としては、本発明が適用される対象物の使用目的や、必要とされる解像度等に応じて、適当な大きさのものを用いることができる。なお、本発明の表示媒体では、透明な表示素子基材の表面に部分的に着色部を設けたこと（つまり、表示素子において着色部以外は透明としたこと）や、表示形成層の背面を白または特定の色に着色したことからも分かるように、表示形成層の背面と表示素子における着色部や非着色部（透明部）との組み合わせにより表示全体を完成するものである。したがって、本発明でいう表示素子は、これだけで表示全体を形成するといった意味を有するものではない。
【００１４】
【発明の実態の形態】
本発明の表示媒体では、上記のように少なくとも各表示素子の一部が透明であることから、表示される色のうちの１色は背面の色である。同時に、表示素子による影が抑えられるといった特徴を有する。表示素子において着色部を金属薄膜で構成した場合には高い隠蔽性が得られるが、金属薄膜以外の例えば着色塗膜等で構成した場合には前者に比べて高い隠蔽性が得られにくい。したがって、表示形成層の背面の色を決めるにあたっては、このような点を考慮して適切な色（表示素子の着色部と組み合わせたときに高いコントラストが得られるような色）を選択するのが望ましい。ペーパーライクな表示をしたい場合には、高い白さを表示できるように背面を白にすることが、一般的に表示が見やすく好まれる。この場合には一般の回転粒子による表示媒体とは異なり、表示素子に白色着色部分を設けなくてもよい。また、特定の色を表示したい場合には背面を特定の色に着色すればよく、この場合は表示素子の着色部を見えるようにすることにより混色や濃度変化が可能になる。
【００１５】
表示素子の形状（つまり表示素子基材の形状）は特に限定されないが、回転の抵抗を小さくして駆動エネルギーを下げるためには、回転体としての形状を有していることが好ましい。回転体であると後述のレンズ効果も得られるのでコントラスト的にも有利である。回転体としては、表示素子の製造上も表示媒体の製造上も容易な球が好適に使用される。また、隙間を小さくすることが可能、回転方向を制限することが可能等の利点がある円柱も好適に使用される。
【００１６】
逆にエネルギー的には不利であるが、回転の抵抗を大きくして保持性を高めるために、回転体でない形状を用いるのも場合によっては有効である。具体的には例えば、少なくとも表面の一部が平面である表示素子を用いてその平面を着色すれば、その面を観察方向から表示素子に向かう線に平行にしたときに着色がほとんど無くなりコントラスト的に有効である。
【００１７】
表示素子基材が透明な回転体であり、かつその周囲を満たす物質よりも表示素子の密度が高い場合には、表示素子自身がレンズの特性を有する。このとき着色部の面積が表示素子の表面積の半分以下であると、着色部が観察方向と反対側の後部に来た場合には着色部が大きく見え、着色部が斜め後方に来た場合には着色部が狭く見えることになる。すなわち、着色部と非着色部の面積の比率以上にコントラストを高くすることが可能になる効果を有している。したがって、この効果を有効に発現させるためには、１つの着色部の面積の平均が表示素子の表面積の半分以下であること、つまり複数もしくは多数の表示素子における平均値としてみたときに、表示素子１個当たりについて、１つの着色部の面積が表示素子の表面積の半分以下であることが効果的である。
【００１８】
本発明の表示媒体を用いればカラー表示を行うことも可能である。従来の回転粒子を用いた表示媒体でも可能なように、領域毎に着色の異なる表示素子を配置してやれば、白色度の高い鮮やかな白表示とカラー表示が可能になる。本発明の表示媒体は透明表示が可能であることから、含まれる表示素子の着色部の色が異なる表示形成層を積層して、カラー表示を行うことも可能である。また、背面を細かい領域に分けてシアン、イエロー、マゼンタ等に着色すれば、１種類の表示素子で多色表示が可能になる。さらに、表示素子の着色部を異なる色で２ヶ所以上設けて各々の着色部が見えるように制御すれば、１つの表示素子で多色表示も可能になる。
【００１９】
表示素子を特定の方向に向ける制御には、何れの手段を用いても構わない。ただし、その手段に応じて着色に用いる材料を選択したり、表示素子の外部または表示素子自体に機構を設けたりすることが必要である。例えば、磁界で制御する場合には磁性体を含む着色材を成膜することが有効であり、電界で制御する場合には透明部分と異なる電荷を発生する着色材を成膜することが有効である。また、機械的に制御する場合は軸や回転機構を設けるのが有効である。以上のような手段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における表示素子を用いれば、従来公知の何れの手段をも用いることが可能である。
【００２０】
本発明の表示媒体では、着色部が表示素子の（ａ）観察方向、あるいは表示素子の観察方向と反対側、（ｂ）表示素子の観察方向に垂直な方向または（ｃ）表示素子の観察方向に斜め反対側となるように表示素子の向きを制御する必要があるが、このような制御には、先の制御手段の中でも磁界によるものが、表示素子やこれを含む表示形成層に特別な機構を設けなくても済むため効果的である。所望の表示素子の向きに合うように表示素子を通る磁力線の方向を調整すれば良く、例えば、図４に示すように着色部がＳ極になるように着磁した表示素子を用いる場合には、磁石１０のＮ極−Ｓ極の軸を表示形成層１の面方向に対して垂直に配置すれば、磁石１０の真上では磁力線ｆは垂直なため前記（ａ）方向に表示素子２は配向し、磁石１０から少し離れた位置では磁力線ｆは表示形成層１の面方向と平行となるため前記（ｂ）方向に表示素子２は配向し、それらの間の磁石１０の斜め上部では磁力線ｆは斜め方向となるため前記（ｃ）方向に表示素子２は配向する。一方、図５に示すように、磁石１０のＮ極−Ｓ極の軸を表示形成層１の面方向に平行に配置すれば、磁石１０の真上では前記（ｂ）方向、磁石１０の端部付近では前記（ａ）方向、それらの間では前記（ｃ）方向に表示素子２は配向する。これらの図４および図５において、符号３は表示素子基材、符号４は着色部をそれぞれ示す。また、符号６で示した部分は背面層である。
【００２１】
磁界を加えるには、永久磁石、コイル、電磁石、ソレノイド等、従来公知のいずれの手段も好適に使用できる。これらの磁界発生装置類は、単独で用いても複数用いてもよく、また表示形成層に対して片面側から用いても、両面側から用いても良い。これらは表示媒体に対して固定して使用しても移動する機構を設けて使用しても良い。逆に、磁界発生装置類は固定状態とし、表示媒体自体が移動するような機構を設けた構成とすることもできる。また、表示形成層の下側または背後側に磁化の書き換えが可能な層を設けて、この層の磁化を書き換えることによって表示素子の向きを制御するようにしても良い。
【００２２】
磁界で制御する場合に、表示素子に磁性を付与するために磁性体を含む着色材を用いることが有効であるが、このとき用いる着色材には磁性粉を含有させることが有効である。例えば、磁性酸化物粉、金属磁性粉等が好適に使用される。軟磁性のものは磁化が不要であるが、表示素子の向きを制御するには表示形成層の表裏両面側からの磁界が必要である。これに対し、硬磁性のものは着色部の中心軸と磁化軸を平行にする等、これら２つの軸を一定の角度に揃える必要があるが、表示素子の向きの制御は表示形成層の片面側からの磁界でよい。着色部の構成材料として磁性粉を用いる場合には、この他に樹脂等の結着剤が必要であるが、その際、分散剤、架橋剤、硬化剤、潤滑剤、非磁性粉、安定化剤、表面調整剤等を併用しても良い。また、着色部は、金属磁性体や磁性酸化物を蒸着、スパッタ、イオンプレーティング等、ドライな手法で成膜することによっても形成することができる。
【００２３】
図１に、本発明の表示媒体による表示態様の一具体例を示す。この例は、表示素子２を構成する素子基材として球や円柱等の回転体からなる粒子３を使用し、この粒子３の１箇所に着色部４を設けた場合のものである。図１において、観察者側にａまたはｂの部位を向ければ着色された色が表示され、ｃやｃ’の部位を向ければ背面の色が透過して表示される。この図のように１つの着色部４の面積が粒子の表面積の半分以下でかつレンズ効果が得られるときには、ａよりもｂの部位を観察者側に向けた方が着色部４がより大きく見えるので、色を濃く表示したい場合にはｂの部位を観察者側に向ける方が好ましい。なお、ａとｂの各部位のどちらも観察者側に向けることが可能であれば、観察者側に向ける部位をａ，ｂ切り替えることにより２つの階調の表現も可能になる。また、レンズ効果が得られるときには、ｃよりもｃ’の部位を観察者側に向けた方が着色部４が小さく見え、より背面の色を強く表示することが可能になる。
【００２４】
図２および図３に例示するように、各粒子（表示素子基材）３の表面には、互いに色の異なる着色部４・４を２ヶ所以上設けてもよい。このようにすると、表示形成層を積層しなくても多色表示が可能になる。２ヶ所以上の着色部４・４の設け方は種々可能である。図２は粒子３の互いに反対の面に着色部４・４をそれぞれ設けたもので、観察者側にａまたはｂの部位を向ければ着色された各々の色が表示され、ｃの部位を向ければ背面の色が透過して表示される。また、同図に示したように１つの着色部４の面積が粒子３の表面積の半分以下でかつレンズ効果が得られるときには、先に述べたように観察者と反対側の面の着色部４（４ａ）の色が手前の着色部４（４ｂ）の回りに見え、多少の混色を生じることがあり得るので、その場合には混色を考慮した各色を選択するのが望ましい。なお、この場合、同系色を用いれば、ａ、ｂの向きで２つの階調の表現が可能になる。
【００２５】
図３はレンズ効果を積極的に利用したもので、観察者側に粒子２におけるａまたはｂの部位を向ければ着色された各々の色が表示され、ｃの部位を向ければ背面の色が透過して表示される。レンズ効果が強い場合には着色部４・４の拡大率が大きくなるので各着色部４・４を小さくでき、より多くの着色部を設けることが可能になる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、白表示の白さおよびコントラストを向上させる場合に関するもので、本発明が以下のものに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００２７】
〈実施例１〉
〔使用した材料〕
・  粒子（表示素子基材）：  東洋紡績（株）製タフチックＡＲ６５０Ｌ  （平均粒子径１００μｍの透明な架橋アクリル球状微粒子）
・  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
・  粒子と共にセルに入れる液体（表示素子の周囲を満たす物質）：  溶剤（アイソパーＭ）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（チキソトロピック性を有する液体）。
【００２８】
上記の着色塗料を透明粒子に着色部の面積が粒子表面積の半分以下になるように１層塗工した後、その塗工面の回転軸方向に磁化し、表示媒体用粒子（表示素子）を製造した。
【００２９】
得られた表示媒体用粒子と上記チキソ性液体の混合物を、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て、表示媒体を作製した。このようにして、表示形成層として、上記チキソ性液体と表示媒体用粒子との混合物を密封してなる層を有し、その表面が上記透明なＰＥＴフィルムで形成され、かつ背面が上記白色のＰＥＴフィルムで形成された表示媒体を得た。
【００３０】
〈比較例１〉
粒子として東洋紡績（株）製タフチックＡＲ６５０Ｌ−Ｗ  （平均粒子径１００μｍの白色の架橋アクリル球状微粒子）を用いた他は、実施例１と同様にして表示媒体を製造した。
【００３１】
〔評価〕
得られた表示媒体の表面近傍に、白および黒の表示濃度が最大になるようにフェライト磁石のＮ、Ｓ極または磁石の側面を近づけた後、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。
【００３２】
実施例１および比較例１の表示媒体に対して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。
【００３３】
【表１】
2004239983.tif 000003
【００３４】
表１のように、表示素子基材として透明な球状の粒子を用いた実施例１の表示媒体は、白色不透明な球状の粒子を用いた比較例１に比べて、白表示の白さ、すなわち反射率高くすることができ、さらにはコントラストも高くすることができた。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、白表示の白さを高くすることができ、コントラストを高くすることも可能になる。また、各表示素子の表面に、色の異なる着色部を２ヶ所以上設けた場合、および／または、複数の表示形成層を積層し且つその各表示形成層ごとに表示素子における着色部の色を異ならせた場合には、多色表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示媒体による表示態様の具体例を示すもので、表示素子基材として球や円柱等の回転体からなる粒子を用い、この粒子の表面の１ヶ所に着色部を設けた場合について説明するために使用した説明図である。
【図２】本発明の表示媒体による表示態様の他の具体例を示すもので、表示素子基材として球や円柱等の回転体からなる粒子を用い、この粒子の表面の２ヶ所に着色部を設けた場合について説明するために使用した説明図である。
【図３】同じく本発明の表示媒体による表示態様の他の具体例を示すもので、表示素子基材として球や円柱等の回転体からなる粒子を用い、この粒子の表面の２ヶ所に着色部を設けた場合について説明するために使用した説明図である。
【図４】磁界により表示素子の向きを制御する場合の表示態様を説明するために使用したもので、磁石のＮ極−Ｓ極の軸を、表示素子を含む表示形成層に対して垂直に配置した場合についての説明図である。
【図５】同じく磁界により表示素子の向きを制御する場合の表示態様を説明するために使用したもので、磁石のＮ極−Ｓ極の軸を、表示形成層の面方向に平行に配置した場合についての説明図である。
【符号の説明】
１  表示形成層
２  表示素子（円柱等の回転体からなる粒子）
３  表示素子基材
４  着色部
１０  磁石
【図１】
2004239983.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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