JP2007240757A - 画像表示媒体および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メモリー性のある反射型の画像表示媒体において、鮮やかなカラー表示を行うことができる画像表示媒体および画像表示方法を提供すること。
【解決手段】画像表示媒体１は、２枚の基板間に封入された粒子によって画像を表示するものであり、リブ７を挟んで対向配置された表面基板２および背面基板３と、リブ７によって仕切られた空間に封入された泳動液８と、泳動液８内に設けられた２色粒子９および泳動粒子１０と、を有して概略構成されている。２色粒子９は、その半球部分が第１の色彩部９ａ、残りの半球部分が第２の色彩部９ｂで構成され、所定の回転閾値電圧を有する。また、泳動粒子１０は、２色粒子９の回転閾値電圧よりも小さい電気泳動の閾値電圧を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、メモリー性のある反射型の画像表示媒体および画像表示方法に関する。特に基板間の粒子を移動させて可逆的にカラー表示を行う画像表示媒体および画像表示方法に関する。

従来のメモリー性のある画像表示媒体として、２色に塗り分けられた粒子を回転させて表示を行うツイストボール方式の画像表示媒体が知られているが、このツイストボール方式の画像表示媒体でカラー表示を行う技術が報告されている（例えば、特許文献１）。

この画像表示媒体は、複数のセル化部材と、各セル化部材内に充填された液体（泳動層）に第１および第２の半球状部分（第１および第２の色彩部）を有する複数の２色ボール（２色粒子）を有して構成され、各２色ボールの第１および／または第２の半球状部分の色が互いに異なり、また、各２色ボールの回転閾値電圧が互いに異なる。

この画像表示媒体によると、異なる色を有する各２色ボールの回転閾値電圧が互いに異なるため、各２色ボールの回転閾値電圧に応じた電圧を印加して、特定の２色粒子を回転させることにより、複数の２色ボールの有する色のうち、任意のものを表示させることができる。
特開２０００−１９４０２２号公報

しかし、従来の画像表示媒体は、色の異なる各２色ボールは同種類の材料から形成されており、各２色ボールの回転閾値電圧を、２色ボール表面の物質のゼータ電位によって制御している。同種類の材料で、回転閾値電圧を大きく異ならせるのは難しく、各２色ボールの有する回転閾値電圧はそれぞれ分布を持つため、互いに分布の裾が重なり合い、彩度の高い色表示が困難という問題がある。

したがって、本発明の目的は、メモリー性のある画像表示媒体において、鮮やかなカラー表示を行うことができる画像表示媒体および画像表示方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。

本発明の第１の態様は、上記目的を達成するため、所定の距離を設けて対向配置された第１および第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された泳動層と、前記泳動層内の所定の位置に配置され、第１の色を有する第１の色彩部と、第２の色を有する第２の色彩部とを有し、前記２つ色彩部が異なる帯電特性を有する２色粒子と、前記泳動層内に電気泳動可能に配置され、所定の色を有する泳動粒子と、を有することを特徴とする画像表示媒体を提供する。

上記第１の態様によれば、第１および第２の色を有する２色粒子と、所定の色を有する泳動粒子を組み合わせ用いることにより、鮮やかなカラー表示ができる。

前記第１および第２の基板には、例えば、透明ガラス基板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル等の透明樹脂フィルム又は透明樹脂シートを用いることができ、さらに半透明又は有色透明の基板を用いることができる。

前記泳動層は、透明な泳動液からなるものであってもよい。前記泳動液は、例えば、電気絶縁性の透明液体、シリコーンオイル、フッ素オイル、イソパラフィンなどの炭化水素に粒子の分散のための界面活性剤などを添加して調整したものを用いることができ、特に、安全性からシリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどを用いることが望ましい。粘度は１〜１００ｍＰａ・ｓ程度が好適である。

前記２色粒子は、例えば、１０μｍ〜１００μｍの粒径を有し、前記第１および第２の色彩部は、それぞれ白色、黒色を有する。白色の色彩部は、例えば、ワックスに酸化チタン粉末等の白色原料を分散させることにより作製し、黒色の色彩部は、例えば、ワックスにマンガンや銅等の酸化物の混合体を分散させることにより作製する。また、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などの樹脂中に酸化チタンやカーボン等を分散したものを積層し、加熱ロール等で厚さ５０μｍ〜１００μｍに圧延した後、冷却したものを粉砕し、熱風による流動床により球形にし、粒径を５０μｍ〜１００μｍとして作成してもよい。

また、前記２色粒子の前記第１および第２の色彩部は、互いに異なる帯電特性を有する。特に、帯電極性が異なることが好ましいが、極性の正負はどちらかに限定されるものではない。

また、前記２色粒子は前記泳動層内において、所定の位置に配置されるが、前記２色粒子の周囲には前記２色粒子の回転運動を妨げない程度の微小な空間があり、この微小な空間の中では平行移動ができる。なお、前記２色粒子が配置される所定の位置は、複数の前記２色粒子が前記画像表示媒体の面方向に沿って平行に配列する構成でもよいし、各２色粒子が面方向に垂直な方向の位置を異にする構成でもよい。

前記泳動粒子は、２色粒子の１／１０程度の粒径を有する、樹脂微粒子、ワックス粒子、無機微粒子等に顔料や染料などの色材を分散したもの、あるいは顔料などの色材粒子を樹脂でコートしたもの、あるいは液体トナーの粒子であってもよい。例えば０．０５〜１μｍ程度の粒径を有する、顔料を分散したＰＭＭＡ樹脂等のトナー粒子等を用いてもよい。

前記泳動粒子の前記所定の色は、前記第１および第２の色彩部の前記第１および第２の色と異なるものであってもよい。

前記第１および第２の基板のうち、表示側に位置する前記基板の内側にスペーサを設けてある構成であってもよい。前記スペーサは、格子状や梯子状に配列した突起物等の凹凸構造、または多孔質体等の多孔構造を有するものであってもよい。突起物は、例えば、０．１〜１μｍ程度の粒径を有する熱可塑性の樹脂微粒子を前記基板の内側表面に散布した後、加熱により付着させて作製する。また、フォトリソグラフィー法、印刷法等を用いて形成してもよい。多孔質体は、例えば、ゼラチン、多孔質シリカや、ポリアクリルアミド等の網目構造を持った高分子を用いたり、透明粒子を数層に重なるように静置した状態で加熱融着させることにより作製したりすることができる。

前記泳動層は、透明な泳動液を内部に満たした多孔質体からなり、前記２色粒子は、回転可能な状態で前記多孔質体の内部に格納され、前記泳動粒子は、前記多孔質体の空孔を通じて、前記第１の基板側と前記第２の基板側とを往来可能であるものであってもよい。

前記透明な泳動液を内部に満たした多孔質体は、例えば、液状のシリコーンゴムからなるエラストマー中に２色粒子を混練した後ゲル化して固定し、その後表示粒子の分散されたシリコーンオイルを含浸させることにより形成される。また、前記多孔質体に前記第１および第２の基板の間の空間を区画する区画部材としての機能をもたせることができる。

前記２色粒子は、透明なカプセル内泳動液で満たされたカプセルに封入され、前記カプセル内において回転可能であるものであってもよい。

前記カプセル内泳動液は、例えば、電気絶縁性の透明液体、シリコーンオイル、フッ素オイル、イソパラフィンなどの炭化水素に粒子の分散のための界面活性剤などを添加して調整したものを用いることができ、特に、安全性からシリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどを用いることが望ましい。粘度は１〜１００ｍＰａ・ｓ程度が好適である。

前記２色粒子は、前記第１および第２の色彩部を内包するカプセルからなり、前記第１の色彩部は、前記第１の色を有する粒子からなり、前記第２の色彩部は、前記第２の色を有する液体からなるものであってもよい。

前記２色粒子は、前記第１および第２の色彩部を内包する透明な液体で満たされたカプセルからなり、前記第１の色彩部は、前記第１の色を有する粒子からなり、前記第２の色彩部は、前記第２の色を有する粒子からなるものであってもよい。

前記泳動粒子が移動するのに必要な印加電圧は、前記２色粒子の前記第１および第２の色彩部が移動するのに必要な印加電圧よりも、小さいものであってもよい。

本発明の第２の態様は、上記目的を達成するため、所定の距離を設けて対向配置された表面基板と背面基板の間に、第１の色を有する第１の色彩部および第２の色を有する第２の色彩部を有する２色粒子と、所定の色を有する単色粒子とを有する画像表示媒体の画像表示方法であって、前記単色粒子を前記２色粒子よりも表面基板側に位置させて、前記単色粒子の前記所定の色を表示させるステップと、前記単色粒子を前記２色粒子よりも背面基板側に位置させて、前記２色粒子の前記第１の色彩部を表面基板側に向けて前記第１の色を表示させるステップと、前記単色粒子を前記２色粒子よりも背面基板側に位置させて、前記２色粒子の前記第２の色彩部を表面基板側に向けて前記第２の色を表示させるステップと、を有することを特徴とする画像表示媒体の画像表示方法を提供する。

上記第２の態様によれば、第１および第２の色を有する２色粒子と、所定の色を有する単色粒子を組み合わせ用いることにより、鮮やかなカラー表示ができる。

前記単色粒子には、前記泳動粒子を用いてもよい。また、前記単色粒子の前記所定の色は、前記第１および第２の色彩部の前記第１および第２の色と異なるものであってもよく、いずれかと同じものであってもよい。

本発明によれば、メモリー性のある反射型の画像表示媒体において、鮮やかなカラー表示を行うことができる。

［第１の実施の形態］
（全体の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。この画像表示媒体１は、２枚の基板間に封入された粒子によって画像を表示するものであり、リブ７を挟んで対向配置された第１および第２の基板としての表面基板２および背面基板３と、リブ７によって仕切られた空間に封入された泳動層としての泳動液８と、泳動液８内に設けられた２色粒子９および泳動粒子１０と、を有して概略構成されている。なお、第１の基板が背面基板３で、第２の基板が表面基板２であってもよい。

表面基板２は、ガラス等からなる表面支持基板２０と、表面支持基板２０の内側に形成されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等からなる列電極２１と、から構成される。なお、ポリカーボネート等からなる誘電体膜を、列電極２１を覆うように表面支持基板２０の内側に形成してもよい。

背面基板３は、ガラス等からなる背面支持基板３０と、背面支持基板３０の内側に形成されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等からなる行電極３１と、から構成される。なお、表面基板と同様に、背面支持基板３０の内側に行電極３１を覆うようポリカーボネート等からなる誘電体膜を形成してもよい。また、列電極と行電極とは上記の組み合わせに限定されるものではない。

リブ７は、例えば、熱硬化性樹脂等の絶縁性材料からなり、フォトリソグラフィー法、印刷法等により形成される。

泳動液８は、例えば、シリコーンオイルからなる。

２色粒子９は、５０μｍ〜１００μｍの粒径を有し、その半球部分が第１の色彩部９ａ、残りの半球部分が第２の色彩部９ｂで構成される。この第１の実施の形態においては、一例として、第１の色彩部は白色で負の帯電極性を有し、第２の色彩部は黒色で正の帯電極性を有するものとする。

また、２色粒子９は、周辺の物質との摩擦や、２色の面の電気的モーメントの平衡状態により、１０〜４０Ｖの回転閾値電圧を有し、この第２の電圧以上の大きさの電圧を印加すると、電界の向きに応じた向きになるように回転する。

泳動粒子１０は、５０〜１００ｎｍ程度の粒径を有する。この第１の実施の形態においては、一例として、泳動粒子１０は、赤色で負の帯電極性を有するものとする。

また、泳動粒子１０は、０．５〜５Ｖの電気泳動の閾値電圧を有し、この第１の電圧以上の大きさの電圧を印加することにより、電界の向きに応じた向きに電気泳動を行う。

なお、２色粒子９および泳動粒子１０の色および帯電特性は上記の組み合わせに限定されるものではない。

画像表示媒体１に電圧を印加する電圧印加部４は、第１および第２の電極２１、３１に接続され、電圧印加部４を制御する制御部５が電圧印加部４に接続され、画像表示媒体１に表示する画像を記憶する画像記憶部６が制御部５に接続されている。

画像記憶部６は、ＨＤＤ等により構成され、画像表示媒体１に画像を表示されるための表示用画像を記憶している。なお、表示画像は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やネットワークを介して画像記憶部６に取り込んでもよい。

制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を有して構成され、ＣＰＵは、ＲＯＭやＨＤＤ等に記憶されているプログラムにしたがい、画像書き込み時に画像表示媒体１への書込制御を行う。

本実施の形態では、１つのセルが複数の画素を含むが、１つのセルで１画素を構成してもよい。ここで、１画素とは、列電極２１と行電極３１の交差する領域をいう。

（画像表示媒体の動作）
図２Ａ（ａ）、（ｂ）、図２Ｂ（ｃ）、（ｄ）は、第１の実施の形態に係る画像表示媒体の動作を示す断面図である。

画像の表示を行う場合は、制御部５は、画像記憶部６に記憶されている表示用画像に基づいて電圧印加部４を制御する。電圧印加部４は、制御部５の制御により、直流電圧発生回路から行電極３１に選択電圧（例えば、０Ｖ）を順次印加し、各列電極２１に表示用画像に応じた正又は負の画像電圧を所定の時間（例えば、３０ｍｓ）印加する。なお、泳動粒子１０が背面基板３側に位置し、２色粒子９の黒色の第２の色彩部９ａが表面基板２側に向き、表面基板２上方から黒色が観察される状態を初期状態とする。

図２Ａ（ａ）は、初期状態の画像表示媒体１に対し、表面基板２と背面基板３の間に、表面基板２側が正の電位になる向きに第１の電圧を印加した様子を示す。第１の電圧は、泳動粒子１０の電気泳動の閾値電圧よりも大きく、２色粒子９の回転閾値電圧よりも小さい値を有する。そのため、負に帯電した赤色の泳動粒子１０が表面基板２側に泳動、堆積し、表面基板２上方からは赤色が観察される（赤色表示）。２色粒子９は、泳動粒子１０の背後に隠れるため、その色は観察されない。

次に、図２Ａ（ｂ）に示すように、表面基板２と背面基板３の間に、表面基板２側が正の電位になる向きに第２の電圧を印加する。第２の電圧は、２色粒子９の回転閾値電圧よりも大きい値を有する。そのため、２色粒子９は、負に帯電した白色の第１の色彩部９ａが表面基板２側を向くように回転する。一方、負に帯電した赤色の泳動粒子１０は表面基板２側に力を受けるが、既に表面基板２の内側表面に堆積しているため、位置の変化は起こらない。そのため、泳動粒子１０の色である赤色が観察される（赤色表示）。２色粒子９は、泳動粒子１０の背後に隠れるため、その色は観察されない。

なお、泳動粒子１０の密度が薄い場合、例えば表面基板２に堆積する量が少ないように設計されている場合、堆積した泳動粒子１０の隙間から２色粒子９の表面色が観察される。図２Ａ（ａ）の場合は、２色粒子９の第２の色彩部９ｂの色が隙間から観察されるため、黒背面に赤表示となり、彩度の高い赤表示となる。一方、図２Ａ（ｂ）の場合は、２色粒子９の第１の色彩部９ａの色が隙間から観察されるため、白背面に赤表示となるので、明度の高い赤表示となる。これにより、これらの２種類の赤色表示を使い分けることが可能となる。なお、電気泳動粒子の密度が高い場合は、赤により背面が隠蔽されるので図２（ａ）、（ｂ）の場合とも表示色は変わらない。

次に、図２Ｂ（ｃ）に示すように、表面基板２と背面基板３の間に、表面基板２側が負の電位になる向きに第１の電圧を印加する。そのため、負に帯電した赤色の泳動粒子１０が背面基板３側に泳動、堆積する。一方、第１の印加電圧は、２色粒子９の回転閾値電圧よりも小さいため、２色粒子９は回転せず、白色の第１の色彩部９ａが表面基板２側を向いた状態で静止したままである。そのため、表面基板２上方からは白色が観察される（白色表示）。泳動粒子１０は、２色粒子９の背後に隠れるため、その色は観察されない。

次に、図２Ｂ（ｄ）に示すように、表面基板２と背面基板３の間に、表面基板２側が負の電位になる向きに第２の電圧を印加する。そのため、２色粒子９は、正に帯電した黒色の第２の色彩部９ｂが表面基板２側を向くように回転する。一方、負に帯電した赤色の泳動粒子１０は背面基板３側に力を受けるが、既に背面基板３の内側表面に堆積しているため、位置の変化は起こらない。そのため、表面基板２上方からは黒色が観察される（黒色表示）。泳動粒子１０は、２色粒子９の背後に隠れるため、その色は観察されない。

なお、赤、白、黒の各色を表示した状態では、泳動粒子１０は、電極基板内側の表面に静電気力により付着、堆積した状態となり、２色粒子９は電界の方向に極性が安定して静止し、電極基板内側の表面に接触、付着して静止した状態となる。この状態は、静電気力等により電圧の印加を停止しても保たれ、重力や、外力による振動、液体分子のブラウン運動などにより次第に解除されるが、静止状態に保たれる時間は、液体の組成や粘度等により異なり、液体粘度が大きいほど安定になる。逆に、液体粘度を下げると、静止時間は短くなるが、電圧印加に対する応答性を向上させることができる。なお、電極基板内側の表面に誘電体膜が形成されている場合は、誘電体膜と泳動粒子１０、２色粒子９との間に付着力が働き、上記の静止時間を長くする効果を奏する。

また、赤、白、黒の各色を表示させる順番は上に示したものに限られない。

また、３つの色は、上記に限定させることはなく、例えば、赤、緑、青として、３色の画素からなるカラー表示を行うことも可能である。

また、第１の電圧、第２の電圧の大きさ、および印加時間を制御することで、各粒子の移動状態を中間の状態で停止することができる。この場合、移動や回転により表示される色は完全に飽和することはなく、その程度（例えば電圧の印加時間）を制御して階調を表現することが可能である。

（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態によれば、２色粒子９の回転閾値電圧よりも低い電圧で泳動する電気泳動粒子１０を用いることにより、印加電圧の大きさ、向き、および印加時間を制御して、鮮やかな多色表示を行うことができる。

また、泳動粒子１０の粒径を、２色粒子９よりも小さくすることにより、流動性を向上させ、画像表示の応答時間を短くすることができる。

また、各色を表示した後、２色粒子９および泳動粒子１０は所定の時間、安定して静止状態にあるので、電圧の印加を停止しても表示画像を保持させることができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る画像表示媒体１においては、表面基板２の内側表面にスペーサが設けられている。その他の構成及び動作は、第１の実施の形態と同様である。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る画像表示媒体の一部拡大図である。凹凸構造を有するスペーサとしての第１のスペーサ１１は、例えば熱可塑性樹脂からなる複数の突起が並んで構成されている。同図に示すように、第１のスペーサ１１は、各突起間に泳動粒子１０が入り込めるような構成を有する。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態によれば、第１のスペーサ１１が形成されたことにより、２色粒子９と表面基板との接触部における面積が小さくなり、また、第１のスペーサ１１の突起間に泳動粒子１０が入り込む空間があるため、表面基板２側に堆積した泳動粒子１０による２色粒子９の隠蔽が良くなり、電気泳動粒子１０による表示色の鮮やかさが向上するという効果が得られる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態に係る画像表示媒体１においては、第２の実施の形態と同様に、表面基板２の内側表面にスペーサが設けられている。その他の構成及び動作は、第１の実施の形態と同様である。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示媒体の一部拡大図である。多孔構造を有するスペーサとしての第２のスペーサ１２は、例えばゼラチン等の多孔質体から形成される。同図に示すように、第２のスペーサ１２は、泳動粒子１０が入り込めるような大きさの複数の空隙を有する。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、第２のスペーサ１２が形成されたことにより、２色粒子９と表面基板との接触が完全に無くなり、また、第２のスペーサ１２の空隙に泳動粒子１０が入り込むため、表面基板２側に堆積した泳動粒子１０による２色粒子９の隠蔽が良くなり、電気泳動粒子１０による表示色の鮮やかさが向上するという効果が得られる。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態に係る画像表示媒体１は、第１の実施の形態に係る画像表示媒体１を３種類並置したものである。泳動粒子１０の色を赤とした画素（白、黒、赤表示）、緑とした画素（白、黒、緑表示）、青とした画素（白、黒、青表示）の３種を均等になるように並べる。面積階調によりカラー表示を行うことも可能となる。その他の構成及び動作は、第１の実施の形態と同様である。

図５は、本発明の第４の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。図５においては、一例として、左側から、赤色の泳動粒子としての泳動粒子１０ａ、緑色の泳動粒子としての泳動粒子１０ｂ、青色の泳動粒子としての泳動粒子１０ｃがそれぞれセルに封入された構成となっている。

なお、各泳動粒子の色、およびセルの並べ方はこれに限られない。例えば、減色混合のシアン、イエロー、マゼンタを泳動粒子の色としても用いてカラー表示を行う構成であっても構わない。

（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態によれば、カラー表示の中で白色と黒色を色の重ね合わせではなく粒子固有の色を用いて表示することができ、また、赤、緑、青のフィルターをかぶせてカラー表示を行う従来の技術のように、フィルターにより反射光が吸収される等の問題が生じないため、白の明るさ、白、黒のコントラストを保ちつつ、カラー表示ができるという効果が得られる。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。第５の実施の形態に係る画像表示媒体１においては、シリコーンオイル等の泳動液を内部に満たしたシリコーンゴム等からなる多孔質体１３を泳動層として用いる。その他の構成及び動作は、第１の実施の形態と同様である。

多孔質体１３は、例えば、液状のシリコーンゴムからなるエラストマー中に２色粒子９を混練した後ゲル化させて固定し、その後泳動粒子１０の分散されたシリコーンオイルを含浸させることにより作製する。なお、２色粒子９の周囲には微小なキャビティ１４が形成され、このキャビティ１４は、２色粒子９の回転運動を妨げない程度の大きさを有する。

多孔質体１３は、泳動粒子１０が入り込めるような大きさの複数の空隙を有する網目構造を有し、泳動粒子１０は、泳動液で満たされたこの空隙を通って表面基板２と背面基板３の間を往来することができる。

（第５の実施の形態の効果）
この第５の実施の形態によれば、２色粒子９の位置を個々にほぼ固定できるので、２色粒子９同士の回転による干渉が起こりにくく、回転の応答が早く、画像表示の応答時間を短くすることができる。

また、２色粒子の位置的な偏りをなくし、安定した表示を行うことができる。

［第６の実施の形態］
図７は、本発明の第６の実施の形態の画像表示媒体の構成図である。第６の実施の形態に係る画像表示媒体１は、第５の実施の形態に係る画像表示媒体１と、２色粒子９の構成において異なる。第６の実施の形態に係る画像表示媒体１においては、２色粒子９を透明なカプセル内泳動液１６で満たされた透明なカプセル１５に回転可能な状態で封入したものを用いる。その他の構成及び動作は、第５の実施の形態と同様である。

（第６の実施の形態の効果）
この第６の実施の形態によれば、カプセル内泳動液１６と、多孔質体１３内の泳動液とを別に選択できるため、２色粒子９の回転閾値電圧および泳動粒子１０の電気泳動の閾値電圧に応じてそれぞれの組成や粘性を適宜選択することで、表示色のコントラストを向上させる効果が得られる。

［第７の実施の形態］
図８Ａは、本発明の第７の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。第７の実施の形態に係る画像表示媒体１は、第５の実施の形態に係る画像表示媒体１と、２色粒子９の構成において異なる。第７の実施の形態に係る画像表示媒体１においては、第１の色彩部としてのカプセル内泳動液１６と、第２の色彩部としての着色粒子１７とをカプセル１５内に封入したものを２色粒子９として用いる。その他の構成及び動作は、第５の実施の形態と同様である。

第７の実施の形態においては、第１〜第６の実施の形態と異なり、２色粒子９の回転ではなく、カプセル１５内の着色粒子１７の泳動により２色粒子９による表示色を切り換える。例えば、カプセル内泳動液１６が白色であり、着色粒子１７が黒色で正に帯電しているとして、着色粒子１７の電気泳動の閾値電圧より大きい電圧を表面基板２側が負の電位になる向きに印加すると、図８Ｂ（ａ）に示すように、着色粒子１７はカプセル内泳動液１６を泳動してカプセル１５の上部（表面基板２側）に堆積する。このとき、泳動粒子１０が背面基板３側に位置していれば、着色粒子１７による黒色が表示される。

一方、表面基板２側が正の電位になる向きに電圧を印加すると、図８Ｂ（ｂ）に示すように、着色粒子１７はカプセル内泳動液１６を泳動してカプセル１５の下部（背面基板３側）に堆積する。このとき、泳動粒子１０が背面基板３側に位置していれば、カプセル内泳動液１６による白色が表示される。

なお、カプセル内泳動液１６と着色粒子１７の色は上記の組み合わせに限られない。

（第７の実施の形態の効果）
この第７の実施の形態によれば、カプセル内泳動液１６と、着色粒子１７とをカプセル１５内に封入したものを２色粒子９として用いることにより、第１〜第６の実施の形態に係る回転により色を切り換える２色粒子９よりも、低い駆動電圧で色を切り換えることができる。

また、低い駆動電圧で色を切り換えることができるため、カプセル内泳動液１６と多孔質体１３内の泳動液との粘度の違いを大きくすると、２色粒子９と泳動粒子１０による表示色の濃度が飽和するのに要する時間を大きく変えることができ、印加する電圧の大きさを表示色毎に変えなくても、電圧印加時間を制御することにより３色の表示を行うことができる。

［第８の実施の形態］
図９Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。第８の実施の形態に係る画像表示媒体１は、第７の実施の形態に係る画像表示媒体１と、２色粒子９の構成において異なる。第８の実施の形態に係る画像表示媒体１においては、第１の色彩部としての第１の着色粒子１８と、第２の色彩部としての第２の着色粒子１９とをカプセル内泳動液１６で満たされたカプセル１５内に封入したものを２色粒子９として用いる。その他の構成及び動作は、第７の実施の形態と同様である。

第８の実施の形態においては、カプセル１５内の第１の着色粒子１８および第２の着色粒子１９の泳動により２色粒子９による表示色を切り換える。例えば、第１の着色粒子１８が白色で負に帯電しており、第２の着色粒子１９が黒色で正に帯電しているとして、第１の着色粒子１８および第２の着色粒子１９の電気泳動の閾値電圧より大きい電圧を表面基板２側が負の電位になる向きに電圧を印加すると、図９Ｂ（ａ）に示すように、第１の着色粒子１８はカプセル内泳動液１６を泳動してカプセル１５の下部（背面基板３側）に堆積し、第２の着色粒子１９はカプセル１５の上部（表面基板２側）に堆積する。このとき、泳動粒子１０が背面基板３側に位置していれば、第２の着色粒子１９による黒色が表示される。

一方、表面基板２側が正の電位になる向きに電圧を印加すると、図９Ｂ（ｂ）に示すように、第１の着色粒子１８はカプセル内泳動液１６を泳動してカプセル１５の上部（表面基板２側）に堆積し、第２の着色粒子１９はカプセル１５の下部（背面基板３側）に堆積する。このとき、泳動粒子１０が背面基板３側に位置していれば、第１の着色粒子１８による白色が表示される。

なお、第１の着色粒子１８および第２の着色粒子１９の色は上記の組み合わせに限られない。また、カプセル内泳動液１６は、透明であることが好ましいが、第１の着色粒子１８または第２の着色粒子１９のいずれか一方と同じ色とした場合は、その表示色の彩度を向上させることができる。

（第８の実施の形態の効果）
この第８の実施の形態によれば、第１の着色粒子１８および第２の着色粒子１９により２色を表示するため、カプセル内泳動液１６の色で色表示を行う第７の実施の形態に係る画像表示媒体１よりも、彩度の高い表示を行うことができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々と変形実施が可能である。また、上記各実施の形態の構成要素を発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に組み合わせることができる。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。

実施例１においては、第１の実施の形態と同様の構成を有する画像表示媒体１を作製し、動作試験を行った。

（画像表示媒体の構成）
表面基板２として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板にＩＴＯを蒸着した透明電極基板を用いた。また、背面基板３として、ガラスエポキシ基板上に銅電極を形成した厚さ０．２ｍｍの電極基板を用いた。リブ７は、フォトリソグラフィー法により形成した。

泳動液８として、ジメチルシリコーンオイルを用いた。

２色粒子９として、ワックスに酸化チタン粉末を分散した白色層と、ワックスにマンガン、銅等の酸化物の混合体を分散した黒色層を、回転円板の両面から溶融した状態で供給し、円板面から飛散する過程で両層を１つの粒子に合体させて、これを分級して平均粒径を約８０μｍとしたものを用いた。

２色粒子９は、ジメチルシリコーンオイル中で白色部が負に、黒色部が正に帯電した。これを１５０μｍの距離を設けて対向配置した表面基板２と背面基板３の間に泳動液８と共に封入し、電圧を印加したところ、１０Ｖでは回転せず、２０Ｖ〜５０Ｖでほぼ全ての２色粒子が回転し、５０Ｖ以上では安定して回転した。

泳動粒子１０として、赤色の顔料をＰＭＭＡの樹脂中に分散した、平均粒径が約５０ｎｍの粒子を用いた。この粒子を界面活性剤によりジメチルシリコーン液体中に１０ｗｔ％分散させた。

泳動粒子１０は界面活性剤により分散された状態で電気二重層の効果によりジメチルシリコーンオイル中で正に帯電した。これを１５０μｍの距離を設けて対向配置した表面基板２と背面基板３の間に泳動液８と共に封入し、電圧を印加したところ、５Ｖで基板間を移動した。

（画像表示媒体の作製）
２色粒子９を、背面基板３とリブ７とで形成されたスペース内に単層で均一になるように散布した後、表面基板２を重ね、一部を除いて周囲を封止する。泳動粒子１０を分散した泳動液８を収容した容器に、貼り合わせた基板を封止していない一部を沈めた状態で固定する。この容器を基板ごと真空チャンバ内にて一旦低圧にした後に常圧に戻すことで、基板内部の空気を追い出して泳動液８を基板内に注入する真空充填をする。

（動作試験）
上記の２色粒子９および泳動粒子１０を１００μｍの距離を設けて対向配置した表面基板２と背面基板３の間に泳動液８と共に封入し、電圧を印加した。なお、背面基板３側の電極は接地した。

表面基板２側の電極電位を−５Ｖとしたところ、泳動粒子８が表面基板２側に移動して数秒後に堆積し、赤色が表示された。

次に、表面基板２側の電極電位を−５０Ｖとしたところ、２色粒子９が回転して黒色部を表示基板側に向けたが、泳動粒子８が表面基板２側に堆積したままであるので、赤色が表示された。

次に、表面基板２側の電極電位を＋５Ｖとしたところ、泳動粒子８が背面基板３側に移動して数秒後に堆積し、２色粒子９の黒色部による黒色が表示された。

次に、表面基板２側の電極電位を＋５０Ｖとしたところ、２色粒子９が回転して白色部を表示基板側に向け、２色粒子９の白色部による白色が表示された。

以上の結果より、画像表示媒体１が目的の動作を行うことができることが分かった。

実施例１における２色粒子９の代わりに、ＰＭＭＡ樹脂中に酸化チタンやカーボン等を分散したものを積層し、加熱ロール等で厚さ５０μｍ〜１００μｍに圧延した後、冷却したものを粉砕し、熱風による流動床により球形にし、粒径を５０μｍ〜１００μｍとしたものを用いた。他の構成は実施例１と同じとした。

（動作試験）
実施例１と同様の試験を行ったところ、同様に画像表示媒体１が目的の動作を行うことができた。

実施例３においては、第５の実施の形態と同様の構成を有する画像表示媒体１を作製し、動作試験を行った。

多孔質体１３となる液状のシリコーンゴムからなるエラストマー中に２色粒子９を混練し、これをゲル化して固定し、その後、泳動粒子１０の分散された泳動液としてのシリコーンオイルを含浸させ、泳動層とした。なお、多孔質体１３の厚さは、初期に１３０μｍ、シリコーンオイルを含浸させた後に１５０μｍとなった。その他の構成等については実施例１と同様である。

（動作試験）
背面基板３側の電極を接地し、表面基板２側の電極電位を−５Ｖとしたところ、泳動粒子８が表面基板２側に移動して数秒後に堆積し、赤色が表示された。

次に、表面基板２側の電極電位を−５０Ｖとしたところ、２色粒子９が回転して黒色部を表示基板側に向けたが、泳動粒子８が表面基板２側に堆積したままであるので、赤色が表示された。

次に、表面基板２側の電極電位を＋５Ｖとしたところ、泳動粒子８が背面基板３側に移動して数秒後に堆積し、２色粒子９の黒色部による黒色が表示された。

次に、表面基板２側の電極電位を＋５０Ｖとしたところ、２色粒子９が回転して白色部を表示基板側に向け、２色粒子９の白色部による白色が表示された。

以上の結果より、画像表示媒体１が目的の動作を行うことができることが分かった。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。 （ａ）,（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る画像表示媒体の動作説明図である。 （ｃ）,（ｄ）は本発明の第１の実施の形態に係る画像表示媒体の動作説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像表示媒体の一部拡大図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像表示媒体の一部拡大図である。 本発明の第４の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。 本発明の第５の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。 本発明の第６の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。 本発明の第７の実施の形態に係る画像表示媒体の構成図である。 （ａ）,（ｂ）は本発明の第７の実施の形態に係る画像表示媒体の２色粒子の動作を表す拡大図である。 本発明の第８の実施の形態の画像表示媒体の構成図である。 （ａ）,（ｂ）は本発明の第８の実施の形態に係る画像表示媒体の２色粒子の動作を表す拡大図である。

符号の説明

１ 画像表示媒体
２ 表面基板
２０ 表面支持基板
２１ 列電極
３ 背面基板
３０ 背面支持基板
３１ 行電極
４ 電圧印加部
５ 制御部
６ 画像記憶部
７ リブ
８ 泳動液
９ ２色粒子
９ａ 第１の色彩部
９ｂ 第２の色彩部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 泳動粒子
１１ 第１のスペーサ
１２ 第２のスペーサ
１３ 多孔質体
１４ キャビティ
１５ カプセル
１６ カプセル内電気泳動液
１８ 第１の着色粒子
１９ 第２の着色粒子

Claims (11)

1. 所定の距離を設けて対向配置された第１および第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された泳動層と、
   前記泳動層内の所定の位置に配置され、第１の色を有する第１の色彩部と、第２の色を有する第２の色彩部とを有し、前記２つ色彩部が異なる帯電特性を有する２色粒子と、
   前記泳動層内に電気泳動可能に配置され、所定の色を有する泳動粒子と、
   を有することを特徴とする画像表示媒体。
2. 前記泳動粒子が、前記２色粒子より小さい粒径を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
3. 前記第１および第２の基板のうち、表示側に位置する前記基板の内側にスペーサを設けてあることを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
4. 前記スペーサは、凹凸構造、または多孔構造を有することを特徴とする請求項３に記載の画像表示媒体。
5. 前記泳動層は、透明な泳動液からなることを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
6. 前記泳動層は、透明な泳動液を内部に満たした多孔質体からなり、
   前記２色粒子は、回転可能な状態で前記多孔質体の内部に格納され、
   前記泳動粒子は、前記多孔質体の空孔を通じて、前記第１の基板側と前記第２の基板側とを往来可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
7. 前記２色粒子は、透明なカプセル内泳動液で満たされたカプセルに封入され、前記カプセル内において回転可能であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示媒体。
8. 前記２色粒子は、前記第１および第２の色彩部を内包するカプセルからなり、
   前記第１の色彩部は、前記第１の色を有する粒子からなり、
   前記第２の色彩部は、前記第２の色を有する液体からなることを特徴とする請求項６に記載の画像表示媒体。
9. 前記２色粒子は、前記第１および第２の色彩部を内包する透明な液体で満たされたカプセルからなり、
   前記第１の色彩部は、前記第１の色を有する粒子からなり、
   前記第２の色彩部は、前記第２の色を有する粒子からなることを特徴とする請求項６に記載の画像表示媒体。
10. 前記泳動粒子が移動するのに必要な印加電圧は、前記２色粒子の前記第１および第２の色彩部が移動するのに必要な印加電圧よりも、小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体。
11. 所定の距離を設けて対向配置された表面基板と背面基板の間に、第１の色を有する第１の色彩部および第２の色を有する第２の色彩部を有する２色粒子と、所定の色を有する単色粒子とを有する画像表示媒体の画像表示方法であって、
    前記単色粒子を前記２色粒子よりも表面基板側に位置させて、前記単色粒子の前記所定の色を表示させるステップと、
    前記単色粒子を前記２色粒子よりも背面基板側に位置させて、前記２色粒子の前記第１の色彩部を表面基板側に向けて前記第１の色を表示させるステップと、
    前記単色粒子を前記２色粒子よりも背面基板側に位置させて、前記２色粒子の前記第２の色彩部を表面基板側に向けて前記第２の色を表示させるステップと、
    を有することを特徴とする画像表示媒体の画像表示方法。

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