JP2010014777A - 画像表示媒体とそれを用いた画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定な帯電性能が得られ、また疎水化度、表面エネルギーなどの粒子物性・粒子強度が充分得られ、高コントラストで画像品質がよく、着色粒子の粒子強度が高く、割れ、破損がなく、耐久性が高い着色粒子を用いた画像表示媒体とそれを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】表示側基板と背面側基板の間に間隙を設け、該間隙に複数色の画像形成用着色粒子を挟み込んで封入し、表示側基板と背面側基板間に電界を印加することで画像表示を行う画像表示媒体において、封入された着色粒子は多孔質シリカより形成された外壁を有し、内部に着色剤が封入されていることを特徴とする画像表示媒体。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯電させた粒子を電界中で移動させることにより、画像を繰り返し表示し、消去できる様にした画像表示媒体とそれを用いた画像形成方法に関するものである。

従来より、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代わる表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、２色粒子回転方式等の技術を用いた画像表示装置が提案されてきた。

これらの技術は、以下に示すメリットを有することから、携帯端末機器用表示素子や電子ペーパー等、次世代の画像表示装置への展開が注目されている。すなわち、液晶表示装置に比べて広い視野角が得られるので通常の印刷物に近い画質の画像が得られることや、電力消費量が少ないこと、及び、メモリ性と呼ばれる電源ＯＦＦ後も引き続き画像表示を継続する性質を有するといったメリットがある。

このうち、電気泳動方式の画像表示技術は、着色溶液中に分散粒子を添加してなる分散液を対向する基板間に配置させ、基板間に数十ボルト程度の電圧を印加することにより、液相中を粒子が移動して画像表示を行うものである。電気泳動方式の画像表示技術は、分散液をマイクロカプセル化して、これを対向する基板間に配置する技術（たとえば、非特許文献１参照）等が提案され、最も実用化の近い技術と目されて反面、画像表示環境の維持が困難な問題も抱えていた。

具体的には、着色溶液と分散粒子の比重差の問題が挙げられ、両者の比重差が大きくなると分散粒子が着色溶液中で沈降し易くなって、安定した画像表示が行えなくなる問題がある。たとえば、比重の小さな着色溶液に酸化チタン等の比重の大きな分散粒子を用いると、分散粒子は着色溶液中で沈降してしまう。また、着色溶液は、保存性に難点があるとされる染料を用いて形成されることが多く、一定レベルの画像表示状態を維持することが困難な側面を有していた。

一方、溶液を使用せずに画像表示を行う技術も提案されている。たとえば、帯電させた粒子を気相中に封入し、かつ、電圧を印加させて電界方向に沿って粒子を移動させることにより画像表示を行える様にした方式がある。この方式は、粒子の沈降や着色溶液の保存性という問題はないが、基板間に電圧を印加させて粒子を帯電させるとともに、電圧印加により形成された電界方向に沿って帯電粒子を移動させる必要があった。つまり、低い印加電圧の下でも粒子がスムーズに帯電、移動できる環境を基板間に形成させる技術が求められていた。そこで、低い印加電圧の下で粒子の帯電、移動が行える、いわゆる、駆動電圧の低減化技術が検討され、粒子と接触する基板面にフッ素樹脂をコーティングして駆動電圧の低減化を実現させようとする技術が検討された（例えば、特許文献１参照）。

又、従来、樹脂に着色剤を分散して着色粒子を作製していた。しかし、この方法で必要十分な量の着色剤を添加すると、充分な電気的絶縁性及び疎水性を確保する等、所望の表面物性が得られず、結果として安定な帯電性能が得られなかった。又疎水化度、表面エネルギーなどの粒子物性・粒子強度が充分得られないため、画像コントラスト不足による画像品質不足や、着色粒子の割れ、破損等により耐久性に問題が出ていた。
特開２００３−２４８２４７号公報 趙 国来、他３名、"新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）"、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）"Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ’９９"、ｐ．２４９−２５２

本発明は、上記課題を解決する為になされた。

即ち、本発明の目的は、安定な帯電性能が得られ、また疎水化度、表面エネルギーなどの粒子物性・粒子強度が充分得られ、高コントラストで画像品質がよく、着色粒子の粒子強度が高く、割れ、破損がなく、耐久性が高い着色粒子を用いた画像表示媒体とそれを用いた画像表示方法を提供することにある。

本発明者が、鋭意検討した結果、本発明の目的は下記構成を採ることにより達成されることがわかった。

（１）
表示側基板と背面側基板の間に間隙を設け、該間隙に複数色の画像形成用着色粒子を挟み込んで封入し、表示側基板と背面側基板間に電界を印加することで画像表示を行う画像表示媒体において、封入された着色粒子は多孔質シリカより形成された外壁を有し、内部に着色剤が封入されていることを特徴とする画像表示媒体。

（２）
（１）記載の画像表示媒体を用い、表示側基板と背面側基板の双方に電極を設置して電界を印加し、画像形成することを特徴とする画像表示方法。

本発明により、安定な帯電性能が得られ、また疎水化度、表面エネルギーなどの粒子物性・粒子強度が充分得られ、高コントラストで画像品質がよく、着色粒子の粒子強度が高く、割れ、破損がなく、耐久性が高い着色粒子を用いた画像表示媒体とそれを用いた画像形成方法を提供することにある。

本発明は、帯電粒子を気相中に封入し、電圧を印加して粒子を移動させることにより画像表示を行う画像表示媒体に関する発明で、特に、低い印加電圧でスムーズな画像表示を行える様にした画像形成方法に関するものである。

〔本発明の着色粒子〕
本発明に用いられる着色粒子は、多孔質シリカより形成された外壁を有し、内部に着色剤が封入されているものである。

本発明により作製された着色粒子は、着色剤が粒子表面に露出することがない。従って強度が高く、着色剤に選択性がなく広範囲の着色剤から選択することが出来るため、着色性と共に帯電性が良好である。従って、着色性だけでなく駆動性も良好な着色粒子を得ることができる。

（着色剤）
着色剤としては、通常の静電潜像現像用トナーに用いられる顔料・染料を粒子状にしたものでよい。

即ち、本発明の着色粒子を構成する着色剤としては、各種の無機顔料、有機顔料および染料を挙げることができる。無機顔料としては、従来公知のものを用いることができる。どのような顔料でも使用することができるが、好適な無機顔料を以下に例示する。黒色の顔料としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。これらの無機顔料は所望に応じて、単独または複数を選択併用することが可能である。

本発明の着色粒子における無機顔料の含有割合は、着色粒子１００質量部に対して２０〜３００質量部であることが好ましく、更に好ましくは４０〜２００質量部とされる。

有機顔料としては、従来公知のものを用いることができる。どのような顔料でも使用することができるが、具体的な有機顔料を以下に例示する。マゼンタまたはレッド用の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２等が挙げられる。オレンジまたはイエロー用の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、等が挙げられる。グリーンまたはシアン用の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７等が挙げられる。

また、染料としてはＣ．Ｉ．ソルベントレッド１、同４９、同５２、同５８、同６３、同１１１、同１２２、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、同４４、同７７、同７９、同８１、同８２、同９３、同９８、同１０３、同１０４、同１１２、同１６２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー ２５、同３６、同６０、同７０、同９３、同９５等を用いることができ、またこれらの混合物も用いることができる。

これらの有機顔料および染料も所望に応じて、単独または複数を選択併用することが可能である。

本発明の着色粒子における着色剤の含有割合は、樹脂成分（重合体）１００質量部に対して２０〜３００質量部であることが好ましく、更に好ましくは４０〜２００質量部とされる。

本発明の着色粒子を構成する着色剤は、表面改質されていてもよい。ここに、表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができ、具体的にはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等を好ましく用いることができる。

（外壁形成多孔質シリカ）
ケイ酸ナトリウム（水ガラス）と呼ばれる、無水ケイ酸（ＳｉＯ_２）と酸化ソーダ（Ｎａ_２Ｏ）がいろいろな比率で混合している液状物を用いるのが普通である。

ＳｉＯ_２がモル比で全体の２０〜４０％、Ｎａ_２Ｏが９〜３０％程度であることが多く、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ １４０８）において、１号、２号、３号等として規定されているのがその代表的なものである。

（着色粒子の作製方法）
特に限定されるものではないが、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル等分散剤を混合した有機溶媒中に体積メディアン径が０．１〜１．０μｍ程度の着色剤２を混合・撹拌し、さらによく撹拌して分散懸濁液を作製する。

次に、上記懸濁液を水ガラス１に加えて、再び高速でよく撹拌してＯ／Ｗ型のエマルジョンを調製し（図１のＡ参照）、このエマルジョン液に分散剤を添加した有機溶媒３中に投入して再び高速で撹拌する（図１のＢ参照）。これによりＯ／Ｗ／Ｏ型のエマルジョン液を造り、硫酸アンモニウム等の沈殿剤を加えて沈降させ、生成してきた着色粒子を濾過分離して、水洗乾燥し加熱すると着色粒子内部の有機溶媒も揮発するので多孔質シリカより形成された外壁４を有する着色粒子が出来る（図１のＣ参照）。

尚、着色粒子は必要により、静電潜像現像用のトナーの如く微粒子の外添剤を加えてもよく、又、出来上がった着色粒子の粒径や形状をより一定の範囲に収めるため、分級操作を行ってもよい。

〔画像表示媒体及び画像形成方法〕
次に、本発明に係る画像表示媒体と画像形成方法の具体的な説明をする。

最初に、本発明に係る画像表示媒体の代表的な構成断面を図２に示す。図２（ａ）は、基体１１、１２上に層構造の電極１５を設け、電極１５表面に絶縁層１６を設けたものである。また、図２（ｂ）に示す画像表示媒体は、装置内に電極を設けていない構造のもので、装置外部に設けられた電極を介して電界を付与させ、粒子の移動を行える様にしたものである。なお、図２の画像表示媒体１０は、図に示す様に、基体１１側より画像を視認するものとするが、本発明では基体１１側より画像を視認するものに限定されるものではない。また、図２（ｂ）に示すタイプは、装置自体に電極１５が設けられていない分、装置の構造を簡略化させ、その製造工程を短縮化することができるメリットがある。図２（ｂ）に示すタイプの画像表示媒体１０を電圧印加可能な装置にセットして電圧印加を行う様子を示すものを図４に示す。なお、本発明に係る画像表示媒体の断面構成は図２（ａ）と（ｂ）に示すものに限定されるものではない。

図２（ａ）の画像表示媒体１０の最外部には、当該画像表示媒体を構成する筐体である２つの基体１１と１２が対向して配置されている。基体１１と１２は双方が向き合う側の面上に電圧印加を行うための電極１５が設けられ、さらに、電極１５上にシリコーン構造を有する物質を含有する絶縁層１６が設けられている。

基体１１と１２には、電極１５と絶縁層１６が設けられているが、電極１５と絶縁層１６を有する側の面を対向させて形成される隙間１８には粒子が存在する。なお、図２に示す画像表示媒体１０は、粒子として黒色粒子２１と白色粒子２２の２種類の粒子を用いている。また、図２の画像表示媒体１０では、隙間１８が基体１１と１２及び２つの隔壁１７により四方を囲んだ構造となっており、粒子は隙間１８に封入された状態で存在している。

隙間１８の厚さは、封入した粒子が移動可能で画像のコントラストを維持できる範囲であれば、特に限定されるものではなく、通常は１０μｍ乃至５００μｍ、好ましくは１０μｍ乃至２００μｍである。また、隙間１８内における粒子の体積占有率は、５％乃至７０％であり、好ましくは１０％乃至６０％である。粒子の体積占有率を上記範囲にすることにより、隙間１８内で粒子がスムーズに移動でき、また、コントラストのよい画像が得られる。

次に、画像表示媒体１０の隙間１８での粒子の挙動について説明する。

本発明に係る画像表示媒体は、対向させた２枚の基体の間に粒子を存在させ、対向する２枚の基体面間に存在させた粒子により画像表示を行うものである。２枚の基体間に電圧を印加して電界が形成されると、基体間に存在する粒子は帯電し、粒子は電界方向に沿って移動する様になる。この様に、粒子が存在する基体間に電圧を印加することにより、帯電した粒子が基体間を移動して画像表示を行うものである。

本発明に係る画像表示媒体１０における画像表示は以下の手順により行われるものである。
（１）表示媒体として用いる粒子を、摩擦帯電等の公知の方法により帯電させ、帯電粒子にする。
（２）対向する２枚の基体間に帯電粒子を封入し、この状態で基体間に電圧を印加する。（３）基体間への電圧印加により、基体間に電界が形成される。
（４）帯電粒子は、クーロン力の作用により電界方向に沿って基体表面に引き寄せられることにより帯電粒子が移動し、画像表示が行える様になる。
（５）また、基体間の電界方向を変えることにより、帯電粒子の移動方向を切り換える。この移動方向の切換えにより画像表示を様々に変えることができる。

なお、上述した公知の方法による粒子の帯電方法としては、たとえば、キャリアに粒子を接触させて摩擦帯電により粒子を帯電させる方法、帯電性の異なる２色の粒子を混合して振とう器で撹拌して粒子間の摩擦帯電により粒子を帯電させる方法等が挙げられる。

基体間への電圧印加に伴う粒子の移動の例を図３と図４に示す。図３（ａ）は、基体１１と１２の間に電圧を印加する前の状態を示しており、電圧印加前は視認側の基体１１近傍には例えば正に帯電した白色粒子２２が存在している。この状態は画像表示媒体１０が白色画像を表示しているものである。また、図３（ｂ）は、電極１５に電圧を印加した後の状態を示しており、電圧印加により負に帯電した黒色粒子２１が視認側の基体１１近傍に移動し、白色粒子２２は基体１２側に移動している。この状態は画像表示媒体１０が黒色画像を表示しているものである。

なお、図４は、図２（ｂ）に示した画像表示媒体１０に電極を有さないタイプのものを電圧印加装置３０にセットし、この状態で電圧を印加する前の様子（図４（ａ））と電圧を印加した後の様子を示したものである。図２（ｂ）に示すタイプの画像表媒体１０も電極１５を有する画像表示媒体１０と同様、電圧印加により負に帯電した黒色粒子２１が視認側の基体１１近傍に移動し、正に帯電した白色粒子２２は基体１２側に移動している。

次に、図２に示す画像表示媒体１０を構成する基体１１、１２、電極１５、絶縁層１６、隔壁１７，及び、画像形成用粒子（黒色粒子２１、白色粒子２２）について説明する。

先ず、画像表示媒体１０を構成する基体１１と１２について説明する。画像表示媒体１０では、観察者は基体１１と１２の少なくとも一方の側から粒子２により形成される画像を視認するので、観察者が視認する側に設けられる基体は透明な材質のものが求められる。したがって、観察者が画像を視認する側に使用される基体は、たとえば可視光透過率が８０％以上の光透過性の材料が好ましく、８０％以上の可視光透過率を有することにより十分な視認性が得られる。なお、画像表示媒体１０を構成する基体のうち、画像を視認する側の反対側に設けられる基体の材質は必ずしも透明なものである必要はない。

基体１１、１２の厚さは、それぞれ２〜５０００μｍが好ましく、さらに、５〜２０００μｍが好ましい。基体１１、１２の厚さは、画像表示媒体１０に十分な強度を付与するとともに基板の間隔を均一に保つことができる範囲であればよい。また、基体の厚さを上記範囲とすることでコンパクトで軽量な画像表示媒体を提供することができるので、拡い分野での当該画像表示媒体の使用を促進させる。さらに、画像を視認する側の基体の厚みを上記範囲とすることにより、表示画像の正確な視認が行え表示品質に支障を与えない。

可視光透過率が８０％以上の材料としては、ガラスや石英等の可撓性を有さない無機材料や、後述する樹脂材料に代表される有機材料や金属シート等が挙げられる。このうち、有機材料や金属シートは画像表示媒体にある程度の可撓性を付与することができる。可視光透過率を８０％以上とすることが可能な樹脂材料としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等に代表されるポリエステル樹脂や、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に代表されるアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの重合体であるアクリル樹脂やポリエチレン樹脂等のビニル系の重合性単量体をラジカル重合して得られる透明樹脂も挙げられる。

次に、画像表示媒体１０を構成する電極１５について説明する。基体１１と１２の面上に設けられる電極１５は、電圧印加により基板間すなわち隙間１８に電界を形成するものである。電極１５は、前述の基体と同様に、観察者が画像を視認する側に透明なものを設ける必要がある。

画像を視認する側に設けられる電極の厚みは、導電性を確保するとともに光透過性に支障を来さないレベルにすることが求められ、具体的には３ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜４００ｎｍがより好ましい。なお、画像を視認する側に設けられる電極の可視光透過率は、基体同様、８０％以上とすることが好ましい。

なお、画像を視認する側の反対側に設けられる電極の厚みも上記範囲とすることが好ましいが、透明なものにする必要はない。

電極１５の構成材料としては、金属材料や導電性金属酸化物、あるいは、導電性高分子材料等が挙げられる。具体的な金属材料としては、たとえば、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等が挙げられ、導電性金属酸化物の具体例としては、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム、アンチモン・スズ酸化物（ＡＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。さらに、導電性高分子材料としては、たとえば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等が挙げられる。

電極１５を基体１１や１２上に形成する方法としては、たとえば、薄膜上の電極を設ける場合には、スパッタリング法や真空蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ法；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、塗布法等が挙げられる。また、導電性材料を溶媒やバインダ樹脂に混合させ、この混合物を基体に塗布して電極を形成する方法もある。

次に、画像表示媒体１０を構成する絶縁層１６について説明する。

図２に示す様に、本発明に係る画像表示媒体１０は、電極１５の表面には絶縁層１６が設けられており、絶縁層１６表面で粒子２１と２２が接触する構成となっている。絶縁層１６に含有される物質の代表例としてシリコーン樹脂が挙げられる。シリコーン樹脂は、その基本骨格がシロキサン結合と呼ばれるケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）との結合であり、側鎖にアルキル基等を有する高分子化合物の総称であり、有機ケイ素化合物とも呼ばれるものである。またよく知られて高分子であるポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を用いてもよい。

次に、画像形成媒体１０を構成する隔壁１７について説明する。図２に示す画像表示媒体１０では、本発明でいう基板間に該当する隙間１８を対向する基体１１と１２で形成しているが、必要に応じて基体１１と１２にそれぞれ直交する様に２つの隔壁１７を配置させて形成することもできる。基体１１と１２に２つの隔壁１７を用いることにより、四方を基体と隔壁で囲まれた隙間１８を形成することができる。隔壁１７を用いて画像表示媒体１０を形成することにより隙間１８を基体１１の視認方向から見た時に得られる画像表示面１８ａを図５に示す様な様々な形状にすることができる。

図５は画像表示面１８ａの形状の例を示す模式図である。図５に示す様に、画像表示面１８ａは隔壁１７の配置により、四角形状、三角形状、ライン状、円形状、六角形状等のものが得られ、これらを複数個配置させることにより、ハニカム形状や網目形状の画像表示面を形成することができる。なお、隔壁１７により仕切られた隙間１８をセルと呼ぶこともある。隔壁１７の幅、すなわち、画像表示面１８ａ側の隔壁の厚みは、表示画像の鮮明性を確保する上からできるだけ薄くした方がよい。

隔壁１７は、たとえば以下に挙げる方法を用いて画像を視認する側の反対側の基体上を加工処理することによりの形成することができる。隔壁１７を形成する方法としては、たとえば、樹脂材料等によるエンボス加工や熱プレス射出成形による凹凸形成、フォトリソグラフ法やスクリーン印刷等が挙げられる。

次に、隙間１８に封入される粒子２について説明する。図２の画像表示媒体は、白色粒子２２と黒色粒子２１の２種類の粒子が封入されている。粒子の移動による画像表示は、基体１１と１２に設けられた電極１５に電圧が印加されると隙間１８に電界が形成され、白色粒子２２と黒色粒子２１は摩擦帯電により帯電し、電界に応じて隙間１８を移動する。この様に、電界が形成された隙間１８内を粒子が移動することにより画像表示が行われる。なお、白色粒子２２と黒色粒子２１を用いて画像形成を行うことにより、コントラストのある画像が得られる。

隙間１８に含有させた粒子２を駆動させるための電界付与（電圧印加）方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、図２（ａ）に示す画像表示媒体１０は、基体１１と１２に設けられた電極１５を介して隙間１８に電界を付与するものである。一方、図２（ｂ）に示す画像表示媒体１０は、その構造中に電極１５を有するものではなく、この様な画像表示媒体１０は、画像表示媒体１０外の電極を有する装置に画像表示媒体１０を接続させることで、隙間１８に電界を形成させ、粒子２の駆動を行うことができる。

なお、白色粒子２２と黒色粒子２１の２種類の粒子で画像表示を行うときには、公知の方法で白色粒子２２と黒色粒子２１の帯電性に差を持たせることにより、２種類の粒子の移動性を制御することができる。具体的な方法としては、たとえば、キャリアとの帯電序列を変える様に粒子の設計を行ったり、粒子表面に添加する外添剤とキャリアとの帯電序列を変える様に外添剤を選択する等の方法がある。

画像形成装置１に使用可能な粒子２の粒径は、体積メディアン径で０．１μｍ乃至５０μｍのものが用いられる。粒子２１、２２の粒径を上記範囲とすることにより、均一でムラのない鮮明が画像が得られる。また、粒子同士の凝集のおそれもなく、スムーズな移動により、適度な画像濃度とコントラストを有する画像が得られる。

なお、粒子２１、２２の体積メディアン径（Ｄ５０ｖ径）は、マルチサイザー３（ベックマン・コールター社製）に、データ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。

測定手順としては、粒子 ０．０２ｇを界面活性剤溶液２０ｍｌ（粒子２を分散させるためのもので、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）で馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、粒子分散液を作製する。この粒子分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（ベックマン・コールター社製）の入ったビーカーに、測定濃度１０％になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを２５００個に設定して測定する。なお、マルチサイザー３のアパチャ−径は５０μｍのものを使用する。

〔画像表示用の粒子〕
次に、基体１１と１２の隙間１８に含有される粒子の構成材料については前記した。画像表示媒体１０に使用される着色粒子は、摩擦力等の作用で帯電性を発現することが求められる。

前記着色粒子は帯電量の絶対値が０．５〜４．０μＣ／ｇの範囲にあることが望ましい。又、帯電性や移動性を上げる意味からも、円形度が比較的高いことが望ましく、円形度０．８５〜０．９７であることが望ましい。

尚、着色粒子の帯電量は、画像表示媒体より以下の方法に基づいて測定する。

先ず、画像表示媒体の上下電極間に５００Ｖの直流電圧を印加し、正帯電着色粒子と負帯電着色粒子とを当該装置内で分離した後、当該装置を分解する。次いで、正帯電着色粒子と負帯電着色粒子とをそれぞれ２〜４ｍｇ採取して、Ｅ−Ｓｐａｒｔ測定機（Ｍｏｄｅｌ ＥＳＴ−II：ホソカワミクロン製）によりそれぞれ着色粒子の帯電量を測定する。

又、着色粒子の円形度については「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）を用いて測定する。

具体的には、着色粒子を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散機を用いて１分間撹拌を行い分散した後、「ＦＰＩＡ−２１００」を用い、測定条件ＨＰＦ（高倍率撮像）モードにて、ＨＰＦ検出数３，０００〜１０，０００個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある同一測定値が得られる。この値に基づき下記式にて定義された円形度を算出する。

円形度＝（粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
更に、帯電性や移動性を高める観点から、粒子表面に酸化チタンやシリカ、炭酸カルシウム等の無機化合物粒子を外部添加することも可能である。

次に本発明の代表的な実施態様を示し、本発明を具体的に説明する。

〔着色粒子の作製〕
（白色粒子）
ポリオキシエチレン（ｎ＝１０）ラウリルエーテル２．０質量％の酢酸エチル溶液に疎水化処理を施した粒径０．３μｍのルチル型酸化チタンを５０質量％混合した懸濁液を準備し、高速撹拌して懸濁状態を維持した。この懸濁液１００ｍｌを水ガラス１号（ＳｉＯ_２として４モル／Ｌ）を５００ｍｌに加えて、高速撹拌してＯ／Ｗ型エマルジョンを調製した。これをポリオキシエチレンラウリルエーテル３．０質量％酢酸エチル溶液２０００ｍｌ中に加え、高速撹拌してＯ／Ｗ／Ｏ型エマルジョンを作製した。

この様にして得られたＯ／Ｗ／Ｏ型エマルジョンを１モル／Ｌの硫酸アンモニウム３０００ｍｌに加えて撹拌して反応させ、２時間放置して濾過分離し、水洗乾燥して多孔質粒子内の酢酸エチルを蒸発させた。この様にして得られ粒子の粒径は１〜１０μｍで、膜厚が粒子径に対して８．０質量％である、酸化チタンを質量比が５０％を占める粒子１１０ｇを得た。この粒子を分級してＣＶ値２０％の体積メディアン径６．０μｍの酸化チタン内包粒子を得た。

この粒子にヘキサメチルジシラザン処理を施し、正帯電性を有する酸化チタン内包白色粒子を得た。円形度は０．９５であった。

（黒色粒子）
酸化チタンの代わりに疎水化処理を施した粒径０．３μｍのカーボンブラックを混合・添加して、ＣＶ値２０％の体積メディアン径６．０μｍのカーボンブラック内包粒子を得た。これより負帯電性を有する黒色粒子を得た。円形度は０．９４であった。

（画像表示媒体の作製）
作製した白色粒子と黒色粒子を体積比で等量混合して摩擦帯電させることにより、白色粒子は＋１．２μＣ／ｇ、黒粒子は−２．６μＣ／ｇに帯電した粒子を得た。

これをギャプ幅３８μｍの対向電極間に封入して画像表示媒体を得た。ガラス基板上のＩＴＯ電極の上に絶縁層としてシリコーン樹脂を３μｍ設置して対向電極とした。この素子は８０Ｖの直流印加電圧で白色濃度０．２０、黒色濃度１．６の画像表示が可能であり、繰り返し特性１０，０００回においても濃度変化は認められなかった。

着色粒子の作製方法を説明図。 画像表示装置の断面構成の一例を示す概略図。 基体間への電圧印加による粒子の移動の例を示す模式図。 基体間への電圧印加による粒子の移動の例を示す模式図。 画像表示面の形状例を示す模式図。

符号の説明

１ 水ガラス
２ 着色剤
３ 有機溶媒
４ 外壁
１０画像表示媒体
１１、１２ 基体
１５ 電極
１６ 絶縁層
１７ 隔壁
１８ 隙間
２１ 黒色粒子
２２ 白色粒子

Claims (2)

1. 表示側基板と背面側基板の間に間隙を設け、該間隙に複数色の画像形成用着色粒子を挟み込んで封入し、表示側基板と背面側基板間に電界を印加することで画像表示を行う画像表示媒体において、封入された着色粒子は多孔質シリカより形成された外壁を有し、内部に着色剤が封入されていることを特徴とする画像表示媒体。
2. 請求項１記載の画像表示媒体を用い、表示側基板と背面側基板の双方に電極を設置して電界を印加し、画像形成することを特徴とする画像表示方法。

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