JP2002131790A

JP2002131790A - 磁気粒子回転型表示装置

Info

Publication number: JP2002131790A
Application number: JP2000326546A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川; Hiroyuki Takahashi; 裕幸高橋; Tomohiro Inoue; 智博井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】磁性粒子を有するシート状の表示素子と磁場を
発生させる駆動部分を分離可能として表示素子だけを携
帯して運搬できるとともに容易に作製する。【解決手段】強磁性体の回転微粒子５を複数色に色分け
して磁化し、磁界による回転機能を付与して透明支持体
７上に配列した微小表示素子６を有するシート状表示素
子２を、磁界を発生させる表示制御装置３と分離してシ
ート状表示素子２を表示制御装置３に載置して画像を表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁石を設けた
磁気ペンを用いて記録や消去をしたり、カラー粒子やカ
ラーフィルタを用いてカラー画像を得ることができる多
機能型の磁気粒子回転型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回転粒子を磁界によって回転させる画像
表示素子がＭＰＤ(magnetic particledisplay)として19
75年にMagnavox社より提案されている（L.L.Lee：IEEE
Transaction on Electron Devices,ED-22,P758）。この
ＭＰＤ２０は、図４（ａ）の断面図に示すように、基板
２１の上に磁気メモリ層２２と磁場発生用の電気配線層
２３及び表示層となる回転粒子層２４が積層されてい
る。回転粒子層２４には、図４（ｂ）に示すように、半
球面が白色で残りの半球面が黒色に着色された球状の磁
性粒子２５が用いられ、個々の磁性粒子２５をカプセル
２６により卵のようにマイクロカプセル化し、透明シー
トに敷き詰められている。磁気メモリ層２２は数ｍｍの
厚さで、図４（ｃ）に示すように、各画素毎に格子状に
分割された角柱の磁性体層２７を有する。電気配線層２
３は、Ｘ方向に電気配線が張り巡らされたＸ方向配線層
２８と、ポリイミドからなる支持層２９及びＹ方向に電
気配線が張り巡らされたＹ方向配線層３０で形成され、
磁場発生用配線をＸ−Ｙマトリツクス状に配置し、それ
ぞれ２本のＸ方向の電気配線とＹ方向の電気配線で囲ま
れた面の磁場によって、磁気メモリ層２２の各画素部に
相当する部位の磁性体層２７の磁化方向を反転させる。

【０００３】このＭＰＤ２０においては、電気配線層２
３にＸ−Ｙマトリツクス状に配置した磁場発生用配線に
流す電流の方向を制御して発生した磁界で磁気メモリ層
２２の磁性体層２７を高速で磁化した後、磁気メモリ層
２２の磁界で回転粒子層２４の磁性粒子２５をゆっくり
と回転させることにより白，黒又は灰色を表示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
ＭＰＤは、全体の厚さが数ｍｍ以上と厚く、また電気配
線層などの電気回路や電源が一体化しているため、電気
配線層と切り離して持ち運んで使用することはできなか
った。このため表示された画像情報を持ち運んで別の場
所で見たい場合や、同時に複数枚の画像を表示して比較
したりすることもできなかった。

【０００５】また、回転粒子層と電気配線層を分離する
と、双方の表面に保護層が無いためにハンドリングやペ
ンによる記録や消去作業によって傷が付いたり、剥がれ
たつぶれたりして使い物にならなかった。さらに、双方
の密着性が不十分で、画像書き込み時に電気配線層から
発生する磁界強度にばらつきが生じて画像ムラが生じる
とともに、画像書き込み時に振動などによって双方の間
の位置づれが生じて画像ボケが生じ易かった。

【０００６】また、回転磁界を与える磁気メモリ層と磁
性粒子を有する回転粒子層が電気配線層を介して設けら
れて、磁気メモリ層と回転粒子層が離れているため、磁
性粒子に磁気メモリ層の磁界が伝えにくく、磁性粒子の
回転にばらつきが生じて鮮明な画像が得にくかった。こ
れを防止するためには大きな記録磁界強度が必要とな
り、磁気メモリ層を厚くしなければならなかった。

【０００７】さらに、磁気メモリ層の磁性体層を画素毎
に格子状に形成するため、その複雑形状を作製すること
は困難であり、作製コストが高くなってしまう。

【０００８】この発明はかかる短所を改善し、磁性粒子
を有するシート状の表示素子と磁場を発生させる駆動部
分を分離可能として表示素子だけを携帯して運搬できる
とともに容易に作製することができる高精彩，高分解能
で低消費電力な磁気粒子回転型表示装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁気粒子
回転型表示装置は、強磁性体の回転微粒子を複数色に色
分けして磁化し、磁界による回転機能を付与して透明支
持体上に配列した微小表示素子を有するシート状表示素
子と、磁界を発生させる表示制御装置とを有し、シート
状表示素子を表示制御装置に対して載置及び取り外し自
在としたことを特徴とする。

【００１０】この発明に係る他の磁気粒子回転型表示装
置は、強磁性体の回転微粒子を複数色に色分けして磁化
し、磁界による回転機能を付与して透明支持体上に配列
した微小表示素子を有するシート状表示素子と、磁界を
発生させる表示制御装置と、表示制御装置の上に載置し
たシート状表示素子を表示制御装置に密着させる透明の
圧板とを有することを特徴とする。

【００１１】上記シート状表示素子は、微小表示素子
と、表面に微小表示素子を配列した透明支持体と、透明
支持体に配列された微小表示素子の表面に設けたれた保
護膜と、透明支持体の微小表示素子を配列した面と反対
側の面に設けられた透明な保護層を有する。

【００１２】また、シート状表示素子の微小表示素子
は、親油性材料で表面コートされた回転微粒子を透明樹
脂膜でカプセル化すると良い。

【００１３】さらに、シート状表示素子の微小表示素子
は、親油性材料で表面コートされた回転微粒子を透明樹
脂膜でカプセル化し、回転微粒子と透明樹脂膜の間にチ
キソトロピー性材料を潤滑性液体として封入することが
望ましい。

【００１４】また、表示制御装置は、各画素ごとに磁界
を発生する電気配線層を有すると良い。

【００１５】さらに、表示制御装置は、各画素ごとに磁
界を発生する電気配線層と、電気配線層を保護膜を介し
て取り付けられた支持体と、電気配線層の上面を覆う保
護層とを有することが望ましい。

【００１６】また、表示制御装置の電気配線層は、各画
素ごとに複数個のグループ化したコイルを有し、グルー
プ内の各コイルに流す電流を個別に制御すると良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の表示装置は、シート状
表示素子と、シート状表示素子を載置してシート状表示
素子に各種表示をさせる表示制御装置と、表示制御装置
の上部に開閉自在に設けられ、表示制御装置に載置され
たシート状表示素子を表示制御装置に密着させる透明な
板で形成された圧板を有する。シート状表示素子は、磁
性を有する回転微粒子をカプセル化した微小表示素子
と、表面に微小表示素子を配列した透明支持体と、透明
支持体に配列された微小表示素子の表面に設けたれた保
護膜と、透明支持体の微小表示素子を配列した面と反対
側の面に設けられた透明な保護層を有する。シート状表
示素子の回転微粒子は半球面が白色で残りの半球面が黒
色に着色されたり、カラー画像を得たい場合には、白と
例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などのいわゆる３
原色が着色されている。表示制御装置は、各画素ごとに
磁界を発生する電気配線層と、電気配線層を保護膜を介
して取り付けられた支持体と、電気配線層の上面を覆う
保護層とを有する

【００１８】上記のように構成された表示装置により画
像を形成するときは、シート状表示素子を表示制御装置
のあらかじめ定められた位置に載置し、圧板でシート状
表示素子を表示制御装置に押え付けて密着させる。この
状態で表示制御装置の電気配線層に形成する画像に応じ
た電流を流して磁界を発生させる。この表示制御装置で
発生した磁界によりシート状表示素子の微小表示素子の
回転微粒子を回転させて所望の画像を高精細に表示す
る。

【００１９】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示す断面
図である。図１に示すように、表示装置１は、シート状
表示素子２と、シート状表示素子２を載置してシート状
表示素子２に各種表示をさせる表示制御装置３と、表示
制御装置３の上部に開閉自在に設けられ、表示制御装置
３に載置されたシート状表示素子２を表示制御装置３に
密着させる透明な板で形成された圧板４を有する。

【００２０】シート状表示素子２は、図２の断面図に示
すように、磁性を有する回転微粒子５をカプセル化した
微小表示素子６と、表面に微小表示素子６を配列した透
明支持体７と、透明支持体７に配列された微小表示素子
６の表面に設けたれた保護膜８と、透明支持体７の微小
表示素子６を配列した面と反対側の面に設けられた透明
な保護層９を有する。

【００２１】回転微粒子５は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄、Ｃｏフェライト、ＭｎＺｎフェライト
などの各種フェライトを単独で使用したり、球の真球度
を向上させるためや粒子同士の磁気的な接合を防止する
ために、ポリエチレンやフェノール樹脂などのポリマー
との複合体とし、表示駆動装置３で発生する磁界により
回転して表示する。この回転微粒子５として、ポリマー
を用いないで黒色磁性体だけを使用した場合は、ポリマ
ーと混合した場合よりも磁化が強くなって回転トルクが
大きくなり、したがって回転に要する磁界強度は小さく
て済み、回転微粒子５を回転させる磁界を発生するため
の電流値が少なくてすみ、省電力を図ることができる。
また、回転微粒子５の形状は楕円体や多角形でも良い
が、回転を滑らかに行うためには球形が好ましい。この
回転微粒子５を形成する強磁性体は保磁力が50エルステ
ッド以上の半硬磁性体又は硬磁性体で、色は一般的に黒
色であるが、黄色や茶色あるいは緑色など他の色でもか
まわない。回転微粒子５の色は、通常、半球面が白色で
残りの半球面が黒色に着色されているが、背景の色を白
以外にしたい場合には、白色の代わりにその背景色を選
択すれば良い。また、カラー画像を得たい場合には、白
と例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などのいわゆる
３原色を着色すれば良い。また、場合によっては３色以
上を着色しても構わない。例えば、黒とＲＧＢの４色に
色分けしておけば、フルカラーを表示することができ
る。黒及びＲＧＢの各色微粒子の片面を白色に着色する
方法には、コーティング法やスプレー法などいろいろ考
えられるが、最も容易な方法としては、回転微粒子５を
１層分形成して固定した後、真空蒸着法を用いてアルミ
ニウム膜を作製する方法がある。アルミニウム膜は金属
光沢を有するが、微小粒子になると、この金属光沢は感
じられなくなり、いわゆる白色として観察される。ま
た、着色材としては、メチレンブルー、コンゴーレッ
ド、ベンゾイエローＴＺ等の染料、オイルブルー、オイ
ルクリーン、オイルイエロー、ベンジジンイエローが用
いられる。さらに、回転微粒子５としてポリマーを用い
ないで黒色磁性体だけを使用した場合とポリマーを用い
場合のいずれでも、例えば表面平滑性を更に向上させる
ためや表面潤滑性を向上させるために、回転微粒子５の
表面に有機物や無機物を薄くコーティングしても良い。
回転可能微粒子上には、反射防止膜が設けられれば、該
色調が明瞭に確認でき好ましい。反射防止膜に用いられ
る材料は、透明でかつ熱的に安定な物質が適し、例えば
金属や半金属の酸化物、窒化物、カルコゲン化物、フッ
カ物、炭化物、およびこれらの混合物であり、具体的に
はＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｔ
ａ₂Ｏ₅、ＴｅＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｏＯ₃、ＷＯ₃、Ｚｒ
Ｏ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｎＳ、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｇＦ、Ｐｂ
Ｆ₂、ＭｎＦ₂、ＮｉＦ₂、ＳｉＣなどの単体あるいはこ
れらの多層膜である。各膜厚は５〜200ｎｍ、好ましく
は５〜30ｎｍの範囲にするのがよい。この反射防止膜は
各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて作製される。

【００２２】また、回転微粒子５の粒子径は30μｍ以下
が好ましい。例えば200ｄｐｉ以上と高分解能画像を得
ようとする場合には、１画素の大きさが126μｍ以下と
なり、回転微粒子５の粒子径が30μｍ以上では大きすぎ
て十分な分解能が得られないためである。また、回転微
粒子５の粒子径があまり小さいと１個当たりの磁化が小
さくなり、磁界に因る回転が不可能となるとともに回転
機能を付与するためのカプセル化などが困難になる。こ
の回転微粒子５に用いる磁性体の飽和磁化の大きさにも
よるが、回転微粒子５の粒子径は５μｍ以上が好まし
い。このように、粒子径が小さくなると磁化が小さくな
るので、磁性体としては飽和磁化の大きい方が回転トル
クが大きくなって好ましい。酸化鉄は飽和磁化が70〜80
ｅｍｕ／ｇであるが、例えば窒化鉄（Ｆｅ₄Ｎ）は飽和
磁化が120〜140ｅｍｕ／ｇと約２倍大きく好ましい。こ
の場合、粒子間が接着することを防止するため、非磁性
材料で表面処理を施しても良い。

【００２３】回転微粒子５に回転機能を付与するため、
回転微粒子５を透明樹脂膜１０にして封入してマイクロ
カプセル化している。この透明樹脂膜１０に封入する数
は、１または数個封入することが好ましい。透明樹脂膜
１０を構成する材料としては、アクリル系、メタクリル
系、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレア、ポリア
ミド、エポキシなど一般的な樹脂を単独又は混合して使
用できる。マイクロカプセル化の方法としては、回転微
粒子５を分散させたエマルジョンの内側と外側の両方か
らモノマーを供給する界面重合法、あるいは回転微粒子
５を分散させたエマルジョンの内相あるいは外相の一方
からモノマーを供給するin-situ法、その他公知のマイ
クロカプセル化技術が用いられる。マイクロカプセル化
した外殻ヲ構成する透明樹脂膜１０は、ある程度の押圧
に耐える機械的強度、透明性、化学的安定性などの特性
が要求される。また、回転微粒子５の回転を円滑にする
ために、透明樹脂膜１０内に、例えば水、油、アルコー
ル等の流動体を含有させると良い。

【００２４】また、回転微粒子５が回転してコントラス
トを得た後、粒子が回転しにくいように、回転微粒子５
と透明樹脂膜１０との間の潤滑剤にチキソトロピー性を
有する液体材料を加えると良い。これにより画像記録時
には、磁界が加わって回転微粒子５に、粘性に打ち勝つ
回転トルクが生じると、流動性が生じて回転するが、磁
界が無くなる即ち静止状態では、回転微粒子５に多少の
振動などによる回転トルクが加わっても粘性が大きく回
転でき図、表示状態を保持する。この回転微粒子５と透
明樹脂膜１０の間に用いられる、チキソトロピー性を与
える液体材料としては、アルギン酸ナトリウム、ポリビ
ニルアルコール、変性ポリアクリル酸ナトリウム、変性
ポリアクリル酸エマルジョン、変性ポリアクリル酸スル
ホン酸塩などが加えられる。特に好ましい液体材料とし
てはアルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコールであ
る。

【００２５】このような液体材料を回転微粒子５の回り
に設ける方法はいろいろあるが、例えば常温で固体のオ
イル等を付着させカプセル化した後、加熱手段を用いて
液化する方法や、回転微粒子５が１個だけようやく通過
できる小さなオリフィスを回転微粒子５を通過させて、
粘度調整材料をオリフィスの外側から付着させる方法
や、回転微粒子５の表面を強い親油性材料で覆い、その
上をオイルで包み込むようにするときに、粘度調整材料
を加えてゼラチンなどでカプセル化する方法、又は回転
微粒子５を透明樹脂膜１０でカプセル化した後に、透明
樹脂膜１０の外側からしみ込ませる方法などがある。こ
のなかで回転微粒子５の表面を強い親油性材料で覆い、
その上をオイルで包み込むようにするときに、粘度調整
材料を加えてゼラチンなどでカプセル化する方法は作製
が容易で、回転微粒子５と透明樹脂膜１０の間の潤滑材
料の量を制御し易い。また、回転微粒子５の表面を覆う
親油性材料には色々あるが、各種脂肪酸で処理すること
が強い親油性が得られて好ましい。

【００２６】シート状表示素子２の透明支持体７は合成
樹脂、例えばＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネット、ポ
リプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテ
ルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４−メチルペンテ
ン−１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノキシ
樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂などの透明
樹脂が用いられる。また、微小表示粒子６の傷や剥離な
どの損傷を防止するための保護膜８に用いられる材料と
しては、Ｃｒなどの金属、ＳｎＳ、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、
ＩＴＯ、ＺｒＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＭｇＦ₂、ＭｇＯ、
ＢｅＯ、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃／Ｔａ₂
Ｏ₅、ＳｉＡｌＯＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣＮ：Ｈ
などが用いられる。この保護膜８の形成方法としては、
蒸着やスパッタ、イオンプレーティングあるいはＣＶＤ
で代表されるドライプロセスが用いられる。保護膜８を
有機樹脂で形成する場合は、重合性モノマーおよびオリ
ゴマーを主成分とする。光硬化性樹脂組成物や熱光硬化
性樹脂組成物を用いることが出来る。膜厚は50〜1000ｎ
ｍが望ましい。

【００２７】表示制御装置３は、図３の断面図に示すよ
うに、電気配線層１１と、電気配線層１１を保護膜１２
を介して取り付けられた支持体１３と、電気配線層１１
の上面を覆う保護層１４を有する。電気配線層１１は、
Ｘ方向配線層１５とＹ方向配線層１６が絶縁層１７を介
して接合されている。Ｘ方向配線層１５とＹ方向配線層
１６には磁界を発生する複数ターンのコイルが各画素位
置に対応して設けてある。このＸ方向配線層１５とＹ方
向配線層１６を形成するときは、ポリイミドフィルムな
どの絶縁層１７の裏と表の両面に銅層が蒸着法などで設
けられ、この銅層がエッチングによって配線パターンを
作製したり、転写法で配線パターンを作製する。また、
フォトリソグラフィー法でも配線パターンを作製できる
が、コスト的には必ずしも好ましくない。転写法は、導
電性基板上にレジストを形成後、パターン化し、この上
に電気メッキ法で金属たとえば銅を設ける。さらに、こ
の上に例えばメッキ法で接着剤を形成し、この接着剤面
を下にして、銅のパターンを例えはプラスチック基板の
絶縁層１７上に転写して配線パターンを作製する。この
方法によると、大面積の電気配線層１１を低コストで容
易に対応できるとともに極細線配線や立体配線を容易に
作製することができる。この電気配線層１１の磁界を発
生する配線パターンの各パターンはシート状表示素子２
の回転微粒子５の位置と一致するように作製される。こ
の配線パターンを形成する材料は、一般的な銅が電気抵
抗値の点から好ましいが、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔなど
その他の導電性材料を用いても良い。また、透明導電膜
として一般的なＩＴＯ膜を用いても良い。

【００２８】電気配線層１１と支持体１３の間に設けた
保護膜１２と電気配線層１１の表面に設けられた保護層
１４は、Ｘ方向配線層１５とＹ方向配線層１６の配線パ
ターンの銅線の錆防止や傷発生防止及び電気絶縁性を確
保する。支持体１３はシート状表示素子２の透明支持体
７と同様に合成樹脂材料で形成されている。このように
支持体１３とシート状表示素子２の透明支持体７を合成
樹脂で形成すると、表示装置１全体を軽量でかつ薄くで
きるが、熱や湿度による伸縮し易い。支持体１３や透明
支持体７が伸縮すると、一度表示した画像の画素位置が
元の位置からずれる。このずれは大きな画面になる程大
きくなる。また、新たな画像を同一のシート状表示素子
２に表示する場合、元の画素位置と異なると、オーバー
ライトできない画像部位が生ずる。これらを防ぐため
に、支持体１３と透明支持体７の熱等による伸縮が同一
になるように、同一の材料を用いると良い。

【００２９】上記のように構成された表示装置１により
画像を形成するときは、シート状表示素子２を表示制御
装置３のあらかじめ定められた位置に載置し、例えば厚
さが３ｍｍのアクリル板からなる圧板４でシート状表示
素子２を表示制御装置３に押え付けて密着させる。この
状態で表示制御装置３の電気配線層１１に形成する画像
に応じた電流を流して磁界を発生させる。この表示制御
装置３で発生した磁界によりシート状表示素子２の微小
表示素子６の回転微粒子５を回転させて所望の画像を高
精細に表示する。この画像を表示するときに、表示制御
装置３の電気配線層１１で発生した磁界の強度は距離の
２乗に反比例して減少する。このためにシート状表示素
子１１を圧板４で表示制御装置３に押し付けて密着させ
て電気配線層１１とシート状表示素子２の微小表示素子
６の回転微粒子５との距離を短くする。また、圧板４を
透明な板とすることにより、画像形成過程が目視でき、
間違って表示した場合には、直ちに表示を停止させるこ
とができる。さらに、圧板４は均一に押し付けやすいよ
うに、クラウンが付いていても良いし、透明で弾力性の
あるシートを張り合わせても良い。この圧板４の厚さは
材質にもよるが、１から５ｍｍ程度が好ましく、２種類
以上の板を張り合わせても良い。

【００３０】このようにシート状表示素子２に画像を表
示するときに、電気配線層１１で発生する磁界方向は電
流方向により変化し、発生した磁界方向によって指定し
た場所（画素）をプラスまたはマイナスに磁化する。こ
の磁化は１画素毎でも良いし、複数画素毎でも良い。こ
の磁化の速度は１μｓ以下と高速で行うことが可能であ
るので、例えばＡ４サイズのような大画面でも秒のオー
ダーで磁化することができる。この磁界発生方法は各種
あり、同時に複数画素に印加していく方法を用いれば速
く画像が得られる。また、同時に印加する画素数が多く
なればなるほど、同時に流れる電流値も多くなるが、表
示制御装置３の電気配線層１１とシート状表示素子２の
微小表示素子６の距離を大幅に近づけば、必要とする磁
界強度が小さくても良く、各画素のために流れる電流値
を小さくすることができ、複数画素への同時に電流を流
すことができる。また、回転微粒子10ガウス程度の磁界
強度で回転できるため、電気配線層１１に流す電流値は
最大でも100ｍＡ以下、通常は10ｍＡ以下で十分であ
る。

【００３１】また、シート状表示素子２に階調性を有す
る画像を表示する場合、例えば白黒画像の場合には、電
気配線層１１の各画素毎に複数個のグループ化したコイ
ルを形成し、グループ内の各コイルに流す電流を個別に
制御する。例えば、１画素を、縦×横＝２×２＝４個の
コイルや３×３＝９個のコイルで構成する。１画素が４
個のコイルの場合、各コイルはすべて同時に白または黒
にするのではなく、全部黒、３個黒、２個黒、１個黒、
全部白とすると、５つの階調を得ることができる。ま
た、画像は電気配線層１１で発生する磁界だけでなく、
シート状表示素子２の保護層９の表面でも形成すること
ができる。例えばコイル中に鉄心を設けてペン先とした
磁気ペンを用いて保護層９の表面から磁界を与えること
により、回転微粒子５を回転させて画像形成することも
できる。この保護層９の表面から磁気ペンを用いて画像
を形成する場合、磁気ペンのある方向に通電したときに
書き込みができ、この書き込みと逆の方向に通電したと
きに画像を消去すことができるようにすることができ
る。また、円筒状の細い永久磁石をペン先として記録す
ることも可能である。さらに、磁気ペンの移動に伴って
画素部に磁界が発生した場合、表示制御装置３の電気配
線層１１に電流が流れる。この電流を検知する電流検知
器を電気配線層１１の各配線端に配置すれば、タッチパ
ネルなどの画像検出素子を特別に配置しなくても、画像
の表示と同時に表示した画像を記録することができる。

【００３２】シート状表示素子２の微小表示素子６を構
成する回転微粒子５は、白黒だけでなく、Ｒ、Ｇ、Ｂを
付加出来るので、電気は電気配線層１１によって発生す
る磁界強度によって回転微粒子５の回転を制御するとカ
ラー画像も表示することができる。この場合、白黒とＲ
ＧＢの各色は回転微粒子５の保磁力や磁性の種類（反強
磁性など）を変えて配置することによってもカラー画像
を表示することができる。

【００３３】このように回転微粒子５を回転して表示し
た画像は、再度書き換えをするまで画像が変化しないよ
うに保存することができる。すなわち、シート状表示素
子２の微小表示素子６は、回転微粒子５と透明樹脂膜１
０との間の潤滑剤にチキソトロピー性を有する液体材料
を加えられているから、回転微粒子５に磁界を加えない
限り回転が制限され、長期間保存することができる。し
たがって画像が表示されたシート状表示素子２を表示制
御装置３から取り外して他の位置に移動しても、表示さ
れた画像をそのまま保持することができる。

【００３４】［具体例］回転微粒子５として例えば平
均粒子径が18μｍである球状Ｆｅ₃Ｏ₄の微粒子（同和鉱
業製）を、市販の粘着シート上に１層だけとなるように
散布した後、空隙を更に回転微粒子５で充填して固定し
た。この回転微粒子５は真球に近い球形であった。この
回転微粒子５上に真空蒸着法を用いて、アルミニウム薄
膜を約100μｍの厚さに作製した。アルミニウム膜は回
転微粒子５の上半分（白色面積約50％）にだけ作製し
た。この粘着シート上の回転微粒子５は微小粒子のた
め、メタリックな色でなく、いわゆる白色に観察でき
た。この回転微粒子５の振動試料型磁力計で測定した保
磁力は96Ｏｅ、残留磁化は78ｅｍｓ／ｇであった。この
回転微粒子５を固定したシートをそのまま、電磁石のポ
ールピース間に配置し、500ガウスの磁界を印可して白
色と黒色の中心を結ぶ線と磁化の方向が揃うように磁化
した。その後、回転微粒子５をシートから剥離し、ステ
アリン酸溶解液に分散して、表面を親油化した。次に55
℃のゼラチン水溶液に回転微粒子５を入れ攪拌した。こ
の溶液にアラビアゴムを加え、ＰＨを下げて酸性にし更
に液温を20℃以下に下げて、ゼラチン／アラビアゴムの
重合体膜の透明樹脂膜１０を生成し、硬化してマイクロ
カプセル化した。このマイクロカプセルをシリコンオイ
ル中に浸漬して透明樹脂膜１０と回転微粒子５の間にし
み込ませ、透明樹脂膜１０の中で回転微粒子５が回転で
きるようにした。この状態で透明樹脂膜１０を通して白
黒の色を確認できた。次に厚さが100μｍのポリカーボ
ネートフィルムの片面に、厚さが100ｎｍのＴｉＮ膜を
イオンプレーティング法で設けた。このように高硬度膜
を設けたことにより、３Ｈの鉛筆で書いても傷は発生し
なかった。このポリカーボネートフィルムの反射防止膜
を設けなかった面に、紫外線硬化樹脂をコーティングし
た。上記で作製したをマイクロカプセル水溶液を、ポリ
カーボネートフィルム上の紫外線硬化樹脂面上に垂らし
て、１〜２層の厚みでマイクロカプセルが配列するよう
に振動を加えて配列した。この後紫外線硬化樹脂にＵＶ
光を照射して硬化させ、各マイクロカプセル位置を固定
した。このマイクロカプセル配列層の上に、ＵＶ硬化性
樹脂をスピンコート法で約10μｍの厚さで成膜した後、
ＵＶ光を照射して保護膜８とした。この保護膜８を設け
たことにより、鉛筆硬度試験では３Ｈの値が得られ、指
でのひっかき傷やマイクロカプセルのつぶれは大幅に減
少した。

【００３５】次に、厚さが100μｍのポリカーボネート
フィルムの片面に、厚さが５μｍの銅膜を真空蒸着法で
作製した。この銅膜をフォトリソグラフィー法でパター
ニングし、エッチング法で銅配線を形成した。配線パタ
ーンは３ターンのコイル状とした。またコイル間即ち画
素間のピッチは127μｍ（200ｄｐｉ）とした。その後、
スパッタ法で配線パターン上に約200ｎｍ厚のＳｉＮ膜
を保護層１４として設けた。各配線端には、ＸとＹ方向
の配線の交点に順次１つづつコイルによる磁界が発生す
るような駆動回路を設けた。以上のようにして作製した
電気配線層１１を有する表示制御装置３の上にシート状
表示素子２を載置し、厚さが２ｍｍの透明アクリル板か
らなる圧板４で押さえて密着させた。

【００３６】この状態で電気配線層１１にの駆動回路を
用いて順次電流を流した。電流は各コイル上の粒子の磁
極とは反発するように方向を制御した。このとき回転微
粒子５は回転して黒色を示した。また、同様にして白黒
への移動を生じさせてシート状表示素子２に画像を表示
することができた。この表示された画像は透明支持体７
の表面での反射光によってちらついて見えることもなく
鮮明であり、繰り返して表示を変えることができた。ま
た、回転微粒子５の凹凸は気にならなかった。さらに、
シート状表示素子２を表示制御装置３から取り外して放
置しておいても、表示された画像は２週間は消えること
がなかった。

【００３７】また、電気配線層１１の複数個のコイルを
１つのグループとし、グループ内の各コイルに流す電流
を個別に制御して、グループ全体のコントラストを４段
階に変化させた。すなわち、グループ全体のコイルをす
べて黒色表示とした場合と、グループ内のコイルの３分
の２をランダムに黒色表示し、３分の１を白色表示とし
た場合と、グループ内の内３分の１をランダムに黒色表
示し、３分の２を白色表示とした場合、及びグループ全
体のコイルをすべて白色表示とした場合の４種類の階調
表示によりシート状表示素子２に画像を表示させたとこ
ろ、シート状表示素子２にはコントラストの異なる４種
類の画像を表示することができた。

【００３８】また、直径0.8ｍｍ、長さが15ｍｍの鉄棒
にコイルを形成して電磁石とし、電池とスイッチによっ
て、電流が正負の両方向に流れるようにして、シート状
表示素子２の保護層８の上から画像を記入することがで
きる磁界発生用磁気ペンを作製した。そして表示制御装
置３の電気配線層１１に電流を流してシート状表示素子
２に画像を表示した後、作製した磁気ペンに正方向に電
流を流して保護層８の上から磁気ペンを走らせ画像を消
去することにより、表示された画像を確実に消去するこ
とができた。また、負方向に電流を流して新たに線画像
を追加したところ、所定の線画像を表示することができ
た。さらに、シート状表示素子２の透明支持体７と表示
制御装置３の支持体１３には、同一のボリカーボネート
フィルムを用いたので、画像の書き換えができなかった
部位が少なく、画像は鮮明であった。

【００３９】［比較例１］上記具体例で作製したシー
ト状表示素子２と表示制御装置３を張り合わせて一体化
して磁気粒子回転型表示素子を作製した。この磁気粒子
回転型表示素子の画像品質は具体例と同程度であった
が、重量が重くて体積が大きすぎるため、持ち運ぶには
不便であった。また、同時に多数の画面をシート状表示
素子２に表示することはできなかった。

【００４０】［比較例２］具体例のシート状表示素子
２に保護膜８を設けなかった場合、持ち運びや磁気ペン
による読み書きにより、微小表示素子６の回転微粒子５
を有するカプセルが短期間でつぶれて使用不能となっ
た。

【００４１】［比較例３］具体例のシート状表示素子
２に傷防止のための高硬度膜からなる保護層９を設けな
い場合、透明支持体７は鉛筆硬度試験でＨの固さであ
り、透明支持体７の表面は磁気ペンによる追記操作によ
って傷が付いて表示された画像は読みづらいものとなっ
た。

【００４２】［比較例４］回転微粒子５の表面に脂肪
酸でコートしなかった以外は具体例と同様にしてマイク
ロカプセルを作製した。この場合、カプセル内にはオイ
ルを含ませることはできなく、回転微粒子５を回転する
ことができず、コントラストの変化は生じなかった。

【００４３】［比較例５］表示制御装置３の電気配線
層１１上に保護層１４を設けなかった場合、シート状表
示素子２を繰り返して載置して密着させたり、除去した
ときに、電気配線層１１の配線パターンが断線したり、
ごみなどによる短絡が生じて使用不能となった。

【００４４】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、強磁性
体の回転微粒子を複数色に色分けして磁化し、磁界によ
る回転機能を付与して透明支持体上に配列した微小表示
素子を有するシート状表示素子を、磁界を発生させる表
示制御装置と分離し、シート状表示素子を表示制御装置
に載置して画像を表示するようにしたから、シート状表
示素子を薄く形成できるとともに、同時に多数の画面を
シート状表示素子上に表示して比較したり、持ち運びす
ることができる。

【００４５】また、表示制御装置の上に載置したシート
状表示素子を透明の圧板で表示制御装置に密着させるこ
とにより、シート状表示素子の回転微粒子に表示制御装
置で発生する磁界を効率良く与えることができ、高画質
の画像をシート状表示素子に表示することができる。

【００４６】さらに、シート状表示素子の回転微粒子を
有し、透明支持体に配列された微小表示素子の表面に保
護膜を設け、表面に微小表示素子を配列した透明支持体
の表面に保護層を設けることにより、シート状表示素子
に傷が付いたり、回転微粒子層がつぶれたりすることを
防ぐことができ、シート状表示素子の耐久性を向上する
ことができる。

【００４７】また、シート状表示素子の微小表示素子
は、親油性材料で表面がコートされた回転微粒子を透明
樹脂膜でカプセル化することにより、回転微粒子を確実
に回転させることができる。

【００４８】さらに、シート状表示素子の微小表示素子
は、親油性材料で表面コートされた回転微粒子を透明樹
脂膜でカプセル化し、回転微粒子と透明樹脂膜の間にチ
キソトロピー性材料を潤滑性液体として封入することに
より、回転微粒子に回転機能を付与するとともに、表示
した画像を長期間そのまま保存することができる。

【００４９】また、表示制御装置に各画素ごとに磁界を
発生する電気配線層を設けることにより、高精度な画像
を安定して表示することができる。

【００５０】さらに、表示制御装置の各画素ごとに磁界
を発生する電気配線層を保護膜を介して支持体に取り付
けるとともに、電気配線層の上面を保護層で覆うことに
より、シート状表示素子を多数回載置したり、取り除い
ても、電気配線層の断線やごみなどによる短絡が発生す
ることを防ぐことができ、長期間安定して画像を表示さ
せることができる。

【００５１】また、表示制御装置の電気配線層は、各画
素ごとに複数個のグループ化したコイルを有し、グルー
プ内の各コイルに流す電流を個別に制御することによ
り、複数画素のコントラストに変化を与えることがで
き、階調性のある画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成図である。

【図２】シート状表示素子の構成を示す断面図である。

【図３】表示制御装置の構成を示す断面図である。

【図４】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１；表示装置、２；シート状表示素子、３；表示制御装
置、４；圧板、５；回転微粒子、６；微小表示素子、
７；透明支持体、８；保護膜、９；保護層、１０；透明
樹脂膜、１１；電気配線層、１２；保護膜、１３；支持
体、１４；保護層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性体の回転微粒子を複数色に色分け
して磁化し、磁界による回転機能を付与して透明支持体
上に配列した微小表示素子を有するシート状表示素子
と、磁界を発生させる表示制御装置とを有し、シート状
表示素子を表示制御装置に対して載置及び取り外し自在
としたことを特徴とする磁気粒子回転型表示装置。
【請求項２】強磁性体の回転微粒子を複数色に色分け
して磁化し、磁界による回転機能を付与して透明支持体
上に配列した微小表示素子を有するシート状表示素子
と、磁界を発生させる表示制御装置と、表示制御装置の
上に載置したシート状表示素子を表示制御装置に密着さ
せる透明の圧板とを有することを特徴とする磁気粒子回
転型表示装置。
【請求項３】上記シート状表示素子は、微小表示素子
と、表面に微小表示素子を配列した透明支持体と、透明
支持体に配列された微小表示素子の表面に設けたれた保
護膜と、透明支持体の微小表示素子を配列した面と反対
側の面に設けられた透明な保護層を有する請求項１又は
２記載の磁気粒子回転型表示装置。
【請求項４】上記シート状表示素子の微小表示素子
は、親油性材料で表面コートされた回転微粒子を透明樹
脂膜でカプセル化した請求項１又は２記載の磁気粒子回
転型表示装置。
【請求項５】上記シート状表示素子の微小表示素子
は、親油性材料で表面コートされた回転微粒子を透明樹
脂膜でカプセル化し、回転微粒子と透明樹脂膜の間にチ
キソトロピー性材料を潤滑性液体として封入した請求項
４記載の磁気粒子回転型表示装置。
【請求項６】上記表示制御装置は、各画素ごとに磁界
を発生する電気配線層を有する請求項１乃至５のいずれ
かに記載の磁気粒子回転型表示装置。
【請求項７】上記表示制御装置は、各画素ごとに磁界
を発生する電気配線層と、電気配線層を保護膜を介して
取り付けられた支持体と、電気配線層の上面を覆う保護
層とを有する請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気粒
子回転型表示装置。
【請求項８】上記表示制御装置の電気配線層は、各画
素ごとに複数個のグループ化したコイルを有し、グルー
プ内の各コイルに流す電流を個別に制御する請求項６又
は７記載の磁気粒子回転型表示装置。