JP4112784B2 - Display method, display sheet, and display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子の回転により粒子表面の光学的状態が変化して図形や文字等の画像を表示する表示技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報を表示する表示装置としては、その表示品質、経済性の観点から現在でもCRTが主流であるが、小型、軽量、低消費電力などを考慮して、種々のフラットパネルディスプレイが研究開発され、実用化されている。このようなディスプレイとしては、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)、蛍光表示管(VFD)、発光ダイオード(LED)などの発光型ディスプレイおよび液晶ディスプレイ(LCD)などの受光型ディスプレイが挙げられる。
【0003】
これらが主に適用されるOA分野においては、これまで印刷物という媒体に慣れ親しんできたため、ちらつき等による目に疲労の少ないディスプレイが望まれているが、CRTを始めとする発光型ディスプレイではこの点を解決することは難しい。これに対して、受光型のLCDはこの点で有利であり、低消費電力などの利点もあるが、視野角依存性、温度依存性などの特有のデメリットもあるのが実情である。
【0004】
そこで、受光型ディスプレイとして、電気泳動ディスプレイ、磁気泳動ディスプレイ、分散粒子配向型ディスプレイ、電気的または磁気的手段を用いた回転粒子型ディスプレイなどが提案されてきた。特に、回転粒子型ディスプレイは、半球ずつに色分けされた球状回転粒子を電気的または磁気的手段などによって回転制御して画像を形成する方式で、広視野角および高コントラストの表示特性に加えて、大面積化にも有利である。電気的手段を用いたものは、例えば米国特許第4126854号や日本特許第2860790号に、磁気的手段を用いたものは、例えばProceeding of the SID vol.18/3&4283(1977)に提示されている。
【0005】
この回転粒子型ディスプレイの一例を図4に示す。この図に示すように、支持体基板1上に形成された表示層2において、回転粒子3が例えばマイクロカプセル4中に内包されて、粒子間の凝集を防ぐとともに回転する場が確保されている。回転粒子3は半球ずつ色分けされており、画像表示に必要な色が表示層2において上面となるよう、図示しない電気的手段または磁気的手段により回転制御される。マイクロカプセル4は、図5に示すように、透明のシェル5とその中の流動体6および回転粒子3から構成され、回転粒子3がカプセル内で自由に回転できるようになっている。マイクロカプセル4のシェル5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または混合して使用することができる。マイクロカプセル4の製造は、回転粒子3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、回転粒子3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重合法、その他公知のマイクロカプセル化技術を用いることができる。マイクロカプセル4のシェル5は、ある程度の押圧に耐える機械的強度と、透明性および化学的安定性等の特性が求められ、必要に応じて各種樹脂などで表面を覆うなどの表面処理によって補強することもできる。また、マイクロカプセル4内の流動体6には、回転粒子3の回転をスムーズにするための潤滑作用が最も求められ、水、油、アルコール等の液体を用いることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、回転粒子型ディスプレイでは、球状粒子を回転可能とするために、▲1▼個々の球状粒子をマイクロカプセル化したり、▲2▼連続相透明基体中に球状粒子を保持すべき球状形状の空隙部を形成する必要がある。これらにおいて、球状粒子周囲の構造に着目すると、▲1▼ではマイクロカプセルのシェル内に、また▲2▼では透明基体中の球状空隙内に、それぞれオイル状液体の潤滑相を介して球状粒子が保持される構造が必要であって、微細かつ複雑な構造が要求される。このため、マイクロカプセルのシェルの形状や透明基体中の球状空隙の形状および潤滑相の厚みなどの、球状粒子の回転を阻害する原因となる構造上の因子を不具合なく、所定の構造を実現することは難しい。
【0007】
一般的にマイクロカプセル化は界面重合法やin−situ重合法などの化学的方法、あるいは相分離法などの物理化学的方法にしても、作製プロセスがかなり複雑である。また、個々の粒子を確実に別々にカプセル化することも困難であり、粒子が存在しないカプセルや複数個々の粒子を内包したカプセルも生じてしまうことが多く、これらは表示品質を低下させる直接の原因となってしまう。
【0008】
本発明は、上記従来技術の問題点に対処してなされたもので、色分けされた粒子に簡単な作製プロセスによって確実に回転機能を付与し、表示品質の高い回転粒子型画面を得ることができる表示方法、表示シートおよび表示装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項1の発明は、多数の色分けされた粒子の回転状態を制御することにより画像を表示する表示方法において、前記色分けされた粒子が表面に微細凹凸構造が形成されて配置されていることを特徴とする。
【0010】
本発明においては、回転制御される粒子いわゆる回転粒子の表面に微細凹凸構造を形成することによって、隣接する粒子間の付着力が低減され回転機能が付与される。一般に大気中の粒子集合体における粒子間および粒子/基体間の付着力は、主にファンデルワールス力、静電気力、液架橋力からなると考えてよいが、接触した2者間の付着力においては、ほとんどの条件下ではファンデルワールス力の寄与がかなり大きい。したがって、ファンデルワールス力を低減させれば、効果的に付着力を低減することができる。ファンデルワールス力は電子運動に起因して生じる力であり、物体間では必ず作用する普遍的な力であるが、原子間距離の7乗に反比例する近接力であり、表面間の分離距離が増大するとファンデルワールス力は著しく減少する。したがって粒子の表面に微細凹凸構造を形成することによって、相手との接触に寄与する各凸部先端の部分を除き、ファンデルワールス力の作用を著しく減少させることが可能となり、結果として粒子間の付着力が大きく低減する。付着力の低減は、粒子の回転運動における摩擦低減に直結し、粒子集合体中での粒子の回転運動が可能となる。また、粒子間の分離距離が増大することで、例えば磁気的にあるいは電気的に粒子間に引力が働くような構成の粒子を対象にした場合においても、それらの引力による付着を緩和する効果が生じる。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の表示方法において、前記微細凹凸構造の凹凸深さが5nm以上であることを特徴とする。一般に空気中での接触状態にある2物体間の表面距離は0.4nm〜1nmであるとされており、理論計算によれば、上述のようにその状態ではファンデルワールス力が支配的に大きく作用する場合が多い。ところがこの表面間距離が大きくなり、例えば10nm以上となるとファンデルワールス力の寄与は著しく減少することが知られている。本発明者らは、良好な表面平滑性を有する球状粒子の表面に、種々のサイズの微細凹凸構造を形成して、粒子の付着力を測定した結果、付着力は凹凸構造の深さがほぼ5nm以上になると著しく減少することが実験的に確認された。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1の表示方法において、前記微細凹凸構造が前記色分けされた粒子の表面に異なる種類の微粒子を保持させることによって形成されていることを特徴とする。粒子表面に微細凹凸構造を形成する方法は種々考えられるが、形成方法の簡便性、凹凸構造のサイズや存在密度の制御性などの点で上記の方法が好ましい。回転粒子の表面に保持させる微粒子のサイズは、下限について特別な制限はなく、上限については、回転粒子のサイズよりも小さいことが必要で、好ましくは回転粒子のサイズの1/10程度以下であればよく、所望する微細凹凸構造の深さに応じて選択される。回転粒子の表面に微粒子を保持させる方法としては、両者を混合し、機械的応力を印加しながら撹拌する方法が用いられる。
【0013】
請求項4の発明は、請求項1の表示方法において、前記色分けされた粒子の回転状態を磁気的方法によって制御することを特徴とする。本発明においては、色分けされた粒子は、磁気的方法によって制御可能とするために、着磁処理されたものが使用される。このように着磁処理された回転粒子が互いに接触しあうように配置された場合、ファンデルワールス力による付着のほかに磁気的な引力による付着も生じるが、回転粒子表面に微細凹凸構造を形成することにより、粒子表面間の実質的な分離距離が大きくなるため、これらの粒子の回転を阻害する粒子同士の付着が抑制される。
【0014】
請求項5の発明は、請求項1の表示方法において、前記色分けされた粒子の回転状態を電気的方法によって制御することを特徴とする。本発明においては、色分けされた粒子は、電気的方法によって制御可能とするために、異なる色の部分に異なる帯電性が付与されている。このように帯電性が付与された回転粒子が互いに接触しあうように配置された場合、ファンデルワールス力による付着のほかに電気的な引力による付着も生じるが、回転粒子表面に微細凹凸構造を形成することにより、粒子表面間の実質的な分離距離が大きくなるため、これらの粒子の回転を阻害する粒子同士の付着が抑制される。
【0015】
請求項6の発明は、対向して配置される一対の支持体基板と、前記支持体基板間に、色分けされ、その表面に微細凹凸構造が形成された回転制御可能な粒子が配列されてなる表示層とを具備することを特徴とする表示シートである。本発明においては、磁気的にあるいは電気的に回転制御可能に構成された粒子が、表面に微細凹凸構造を形成されて支持体基板間に配置されることで、接触する粒子との付着力に妨げられることなく磁気的あるいは電気的による粒子の回転制御が確実に行われるようになり、簡単な製造プロセスで表示品質の高い表示シートが得られる。また、支持体基板にプラスチックフィルムなどのフレキシブルな材料を用いることにより、軽く紙のように取り扱える表示シートが得られる。
【0016】
請求項7の発明は、対向して配置される一対の支持体基板と、前記支持体基板間に、色分けされ、その表面に微細凹凸構造が形成された回転制御可能な粒子が配列されてなる表示層と、前記表示層の画素に対応して前記一対の支持体基板上に形成される電極とを具備することを特徴とする表示シートである。本発明においては、電気的に回転制御可能に構成された粒子が、表面に微細凹凸構造を形成されて支持体基板間に配置されることで、接触する粒子との付着力に妨げられることなく電極を介して印加される電界制御により粒子の回転が確実に行われるようになり、簡単な製造プロセスで表示品質の高い表示シートが得られる。
【0017】
請求項8の発明は、請求項6または7の表示シートにおいて、前記一対の支持体基板の間隔が、前記回転制御可能な粒子の粒径よりも大きく、かつその粒径の2倍よりも小さいことを特徴とする。
【0018】
磁気的方法および電気的方法の違いによらず、回転粒子が印加された磁界あるいは電界により画像信号に対応した回転状態に制御されるためには、粒子の回転が支持体基板との摩擦によって妨げられないことが必要であり、そのためには支持体基板間の間隔が、回転粒子の粒径よりも大きいことが必要となる。ただし、回転粒子は支持体基板には固定されないため、支持体基板間の間隔が大きすぎると回転粒子の移動が起こりやすくなり、表示に悪影響を与える可能性が大きくなる。支持体基板間の間隔は回転粒子の粒径よりも大きく、かつ粒径の2倍、好ましくは1.5倍より小さいことが好ましい。支持体基板間の間隔を所望の間隔に保つ方法としては、その所望の間隔に対応したサイズのスペーサを支持体基板間に適当な密度分布に分散して存在させる方法が用いられる。
【0019】
請求項9の発明は、請求項6または7の表示シートにおいて、前記支持体基板の表示層と接する面に微細凹凸構造が形成されていることを特徴とする。本発明においては、粒子と支持体基板との間の付着力を大きく低減することが可能となり、粒子の回転運動における摩擦がさらに低減し、粒子の回転制御がより確実になり、欠陥のない鮮明な画像の表示が可能となる。
【0020】
請求項10の発明は、対向して配置される一対の支持体基板と、前記支持体基板間に、色分けされ、その表面に微細凹凸構造が形成された回転制御可能な粒子が配列されてなる表示層と、前記表示層内の色分けされ粒子を各画素単位で回転制御する手段とを具備することを特徴とする表示装置である。本発明においては、表示層内に配置される個々の回転粒子が微細凹凸構造の表面を有することで、個々の回転粒子が隣接する回転粒子と付着することなく回転しやすくなり、回転制御手段によって、画素単位に色分けされた回転粒子の回転状態が確実に制御されるため、欠陥のない鮮明な画像の表示が可能となる。
【0021】
請求項11の発明は、請求項10の表示装置において、前記回転制御する手段が、磁気書き込み手段を有することを特徴とする。本発明においては、一次元磁気ヘッドアレイや二次元磁気ヘッドアレイ等の磁気書き込み手段を表示層を形成する支持体基板に密着させて画素単位に印加する磁界の向き切り替えることにより、画素単位に回転粒子の回転状態が容易かつ確実に制御され、鮮明な画像が表示される。
【0022】
請求項12の発明は、請求項10記載の表示装置において、前記回転制御する手段が、前記表示層の画素に対応して前記一対の支持体基板上に形成される電極と、前記電極を介して前記表示層に画像信号に応じた電界を印加する手段を有することを特徴とする。本発明においては、支持体基板上に画素に対応してパターン形成された電極間に、画像信号に応じた電界を印加することにより、画素単位に回転粒子の回転状態が容易かつ確実に制御され、鮮明な画像が表示される。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態の表示装置を概略的に示すもので、支持体基板11、12間に、色分けされた回転粒子13がその表面に微細凹凸構造が形成されて配置され、表示層14が形成されている。また、支持体基板11、12間には一定間隔を保つためのスペーサ15が配置され、この支持体基板11、12間の表示層14内に均一に配置された回転粒子13が磁気ヘッド16等の磁気的手段によって回転制御される構成となっている。
【0024】
回転粒子13は、磁気的方法によって回転制御されるため、従来技術と同様に、磁性体を含み、色分けされた一方がN極、他方がS極になるように着磁されて永久磁石化されている。ただし、本実施の形態では、回転粒子13に回転機能を付与するために、図2に示すように、粒子表面に多数の微粒子が付けられ微細凹凸表面構造に形成されている。
【0025】
次に、上記構成の各部分についてさらに詳細に説明する。回転粒子13は、磁性体からなる球状粒子、またはポリスチレン、ポリエチレン等の樹脂にマグネタイト、フェライト等の磁性体を含有させた球状粒子などでもよく、その形状としては、粒子の回転状態が制御しやすい形状が好ましく、実質的には球状が好ましい。また、大きさは表示装置および表示画素(解像度)、光の散乱、製造の容易さなどとも関連して決められるが、これまで数μm〜数百μm程度のものが使用されている。磁性体/樹脂複合粒子は、これらの材料を混練後、粉砕するか、または磁性体粒子を分散したモノマーを乳化重合、懸濁重合、分散重合等の方法を用いて作製される。
【0026】
回転粒子13の着色方法としては、▲1▼二酸化チタン、硫化亜鉛などの無機顔料、フタロシアニンなどの有機顔料、各種染料などを、溶媒や必要に応じてバインダー樹脂に分散し、スプレーなどで塗布する方法、▲2▼メッキなどの電気化学的に処理する方法、または▲3▼前記色素、Au、Ag、Alなどの金属をスパッタリングあるいは蒸着する方法、などが挙げられる。色分けするには、非着色面を接着剤や樹脂層に埋め込んで固定したり、比重を調節した液体中に浮かべるなどの方法により、露出面にのみ着色を行なう。磁性体粒子の場合には、磁性体の色がほとんど黒色であることから、2色のうち、一方に黒を用いる場合には、もう一方に、白、赤、緑、青などの他の色を着色するだけで、色分けされることになる。
【0027】
このように着磁、着色処理された回転粒子13に、これとは異なる別の種類の微粒子を接触した状態で保持、付着させて、粒子表面に好ましくは約5nm以上の凹凸深さの微細凹凸構造を形成する。このような微細凹凸構造を回転粒子13の表面に形成することによって、接触状態にある回転粒子13の表面間距離が大きくなり、空気中で接触状態にある2物体間の表面間距離0.4nm〜1nmで支配的に最も大きく作用するといわれるファンデルワールス力を著しく低減させることができるとともに回転粒子13の磁気的作用を緩和させることができ、その結果、回転粒子13間の付着力を大きく低減させることができ、回転粒子集合体における回転粒子13の回転運動を可能とすることができる。粒子表面に微細凹凸構造を形成する方法は種々考えられるが、形成方法の簡便性、凹凸構造のサイズや存在密度の制御性等の点で、図2に示すように微粒子を付着させる方法が好ましい。
【0028】
回転粒子13表面に接触した状態で保持させる微粒子(以下、外添微粒子という。)の材料としては、シリカ、酸化チタン、アルミナなどの無機微粒子および各種ポリマー微粒子等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、外添微粒子の材料選択の幅は広い。
【0029】
外添微粒子のサイズについては、下限については特別な制約はなく、例えば数nmの超微粒子を用いてもよい。上限については、回転粒子13のサイズとの兼ね合いという要素が考慮され、少なくとも回転粒子13より小さいことが必要である。好ましくは回転粒子のサイズの概ね1/10程度以下であればよく、あとは所望する微細凹凸構造の深さ等を考慮して選択すればよい。なお、回転粒子の表面に接触した状態で保持された外添微粒子は、一次粒子の状態で存在しているとは限らず、処理の方法および条件によっては、ある程度の数の粒子が凝集した凝集体粒子の状態で存在している場合もあり、回転粒子の表面に形成された微細凹凸構造の凹凸の深さは、外添微粒子の一次粒径よりも大きくなり得るものである。外添微粒子の形状については特別な制約はない。
【0030】
外添微粒子は、必要に応じて例えば疎水化等の表面処理を施したものを用いてもよい。このような表面処理は、液架橋力等による外添微粒子自体の凝集を防ぎ、回転粒子13上での外添微粒子の分散性を向上させる場合がある。また、回転粒子13に外添微粒子を保持させた後の、環境(主に湿度)による回転機能の変動を防止するという点においても有利である。
【0031】
回転粒子13表面に接触保持させる外添微粒子の量については、明確な制限はないが、少なすぎると回転粒子13表面上での凸部の存在密度が小さくなって、結果として回転粒子13の付着力低減が不十分になり、回転機能が低下する。反対に多すぎると、回転粒子13表面に保持しきれない外添微粒子が発生し、コントラスト比低下など、表示画像への悪影響につながる。
【0032】
回転粒子13に外添微粒子を接触状態で保持させるための処理方法としては、両者を混合し、機械的応力を加えながら撹拌する方法が好適に用いられる。これは、メカニカルブレンディング、あるいは乾式混合法、機械的混合法、機械的複合法等と呼ばれる方法で、簡便な機械的混合で回転粒子間での外添微粒子の存在状態にほとんどバラツキがない、均一な分散状態が得られ、これに加えられる機械的応力の印加方法や強度によって保持の状態(形態)が決まることになる。この保持の状態というのは、固定化されずに単に付着している状態、外添微粒子の一部が回転粒子13と一体化するように固定化された状態、および外添微粒子が回転粒子13にある程度埋没するように複合化した状態などが挙げられる。ただし、外添微粒子および回転粒子13の材質的な硬さおよび印加する機械的応力にもよるが、外添微粒子が回転粒子13中に完全に埋没したり、あるいは外添微粒子が回転粒子13表面にフィルミング(膜化)してしまうような状態では、やはり回転粒子13間の付着力の低減が不十分になるので好ましくない。
【0033】
このように着磁、着色処理が施され、さらに回転機能が付与された回転粒子13は、少なくとも一方が透明性を有する2枚の支持体基板11、12間に配置されて表示層14が形成される。透明性を有する基板は観察者側である上側に配置される(図1において、支持体基板12)。下側の支持体基板11には必要に応じて、回転粒子13の回転状態の制御を補助し安定化させるためのメモリー層を組み合わせてもよい。そしてこの下側の支持体基板11の反対側から磁気ヘッド16等で表示層14の各画素に対応する領域に印加される磁界の向きを切り替えることにより、回転粒子13の回転状態を制御して、色分けされた回転粒子13のどちら側を上面(観察者側)に向けるかを決めることが可能になる。なお、支持体基板11、12間に表示層14が形成され、必要に応じてメモリー層が形成される表示部は、磁気ヘッド16等の書き込み/消去する入力部と分離して表示シートとして使用することもできる。この場合、表示シートの各種構成材料としてプラスチックフィルムなどのフレキシブルな材料を用いることにより、軽く紙のように取り扱える表示手段が実現される。
【0034】
支持体基板11、12はポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンなどの樹脂フィルムあるいは樹脂プレートを用いることができるが、特に限定されるものではなく、厚みは書き込み/消去を行うことを考慮すると薄い方が好ましい。一方、表示シートとした場合、その扱い易さを考慮するとあまり薄すぎるのも問題であり、10〜1000μm程度が好ましい。
【0035】
また、支持体基板11、12の間隔は、スペーサ15によって回転粒子13の粒径よりも大きい間隔を保った状態に保持される。回転粒子13が印加された磁界により画像信号に対応した回転状態に制御されるためには、回転粒子13の回転が支持体基板11、12との摩擦によって妨げられないことが必要であり、そのためには支持体基板11、12間の間隔が、回転粒子13の粒径よりも大きいことが必要となる。ただし、回転粒子13は支持体基板11、12には固定されないため、支持体基板11、12間の間隔が大きすぎると回転粒子13の移動が起こりやすくなり、表示に悪影響を与える可能性が大きくなる。支持体基板11、12間の間隔は回転粒子13の粒径よりも大きく、かつ粒径の2倍(好ましくは1.5倍)より小さいことが好ましい。支持体基板11、12間の間隔を所望の間隔に保つ方法としては、その所望の間隔に対応したサイズのスペーサ15を支持体基板11、12間に適当な密度分布に分散して存在させる方法が用いられる。スペーサ15の材料や形状に特別な制限はなく、密度分布については使用する支持体基板11、12の剛性を考慮して設定すればよい。スペーサ15は予め一方の支持体基板11または12に設置形成してもよいし、回転粒子13と混合して一緒に支持体基板11または12上に形成してもよい。
【0036】
さらに、支持体基板11、12の対向する表面に微細凹凸構造を形成してもよい。回転粒子13と接触する基板表面に微細凹凸構造を形成することにより、粒子との接触に寄与する各凹凸部先端の部分を除き、ファンデルワールス力の作用を著しく減少させ、結果として粒子/支持体基板間の付着力を大きく低減することが可能となり、粒子の回転運動における摩擦がさらに低減し、粒子の回転運動がより容易となる。
【0037】
下側の支持体基板12に必要に応じて形成されるメモリー層は、主に半硬質磁性材料によって構成される。これは、磁気的手段によって書き込んだ表示情報を書き込みの磁界を切っても、また使用環境にある程度の磁場が存在しても、メモリー層の磁化によって保持するためのものであり、厚みは用いる磁性材料および作製方法にもよるが、0.1〜10μm程度が好ましい。メモリー層を設けない場合には、必要に応じて表示情報を保持するために、例えば印加する磁界強度と粒子の回転挙動の関係においてしきい値特性をもたせるなどの方法が考えられる。
【0038】
上記のように構成された表示部に対して、表示層14の回転粒子13を各画素単位で回転制御することによって画像情報の書き込みまたは消去する入力部が分離可能にまたは一体化されてとして設置される。このような入力部としては、観察者側と反対の基板支持体基板11の下側に1次元または2次元の磁気ヘッドアレイが各画素単位に対応するように位置決めされて用いられる。また、一部分の追記/消去には、表示層上面側から磁気ペンなどを用いる方法がある。なお、1次元磁気ヘッドアレイを用いる場合には、主走査方向に移動する手段を用いて表示領域全体の画像を記録する。
【0039】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態においては、色分けされた回転粒子の表面に微細凹凸構造を形成することにより、接触状態にある回転粒子間に一定以上の分離距離を確保することができ、これにより接触状態にある回転粒子間に作用するファンデルワールス力による付着力を大幅に低減できるとともに粒子間の磁気的引力による付着力を緩和することができるため、接触状態にある回転粒子の個々の回転運動の抵抗を小さくして回転しやすくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、回転粒子に簡単な作製プロセスで確実に回転機能は付与することができ、回転粒子を個々にカプセル化するような複雑な作製プロセスを要することなく、表示品質の高い表示シートないし表示装置を得ることができる。
【0040】
図3は本発明の第2の実施の形態の表示装置を概略的に示すもので、第1の実施の形態と異なる点は、支持体基板11、12間に形成される表示層14内の色分けされた回転粒子20が、電気的手段によって回転制御される構成となっていることである。電気的手段として、支持体基板11、12には各画素単位で電界を印加するための電極21、22が形成されている。回転粒子20は、電気的方法によって回転制御されるため、色分けされた部分が異なる帯電特性を有するよう構成され、さらに磁気的方法によって回転制御される回転粒子13の場合と同様に、回転機能を付与するために、表面が微細凹凸構造に形成されている。
【0041】
次に、上記構成において、第1の実施の形態と異なる部分についてさらに詳細に説明し、共通する部分については重複する説明を省略する。回転粒子20は、色分けされた部分が異なる帯電特性を持つよう作製されるが、これは回転粒子表面を半球ずつ異なる物質で覆うことによって達成される。つまり、色分けする際に、通常、表面を色の異なる物質で覆うわけであり、そのままそれが異なる帯電特性を持った部分ができることになる。ただし、実際には、それが粒子回転に寄与できるとは限らないため、帯電特性の大きく異なるような材料を添加することにより粒子回転が可能となる。これには、帯電制御の容易さから、ワックス状物質が良く用いられる。これらの例としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸などの高級脂肪酸類、ステアリン酸アルミニウムなどの高級脂肪酸金属塩類や高級脂肪酸誘導体類、カルナバワックス、パラフィンワックスなどのワックス類、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
【0042】
このようにして色分けされ、帯電性を付与された回転粒子20は、第1の実施の形態と同様の回転機能付与処理が施され、表面に微細凹凸構造が形成される。回転機能を付与された回転粒子20は、各画素に対応した書き込み用の電極21、22が形成された2つの支持体基板間11、12に配置されて表示層14が形成される。この場合も、2つの支持体基板11、12にうち少なくとも観察者側である支持体基板12には透明性を有する基板が用いられる。そして電極21、22を介して印加される電界により各画素単位で表示層14の回転粒子20を回転制御することより、色分けされた粒子のどちら側を上面(観察者側)に向けるかを決めることが可能となる。なお、支持体基板11、12間に表示層14が形成され、各画素に対応して支持体基板11、12上に電極21、22がパターン形成される表示部は、画像信号に応じて電極21、22間を介して各画素単位に印加する電界を制御する手段(図示せず)と分離して表示シートとして使用することもできる。この場合も、表示シートの各種構成材料としてプラスチックフィルムなどのフレキシブルな材料を用いることにより、軽く紙のように取り扱える表示手段が実現される。
【0043】
各画素に対応した書き込み用の電極21、22は、支持体基板11、12の表示層14側に形成してもよいし、その反対側に形成してもよい。また、表示層14の上面側に配置される電極22は透明電極であることが必要であるが、下面側に配置される電極21は光反射率の高い電極を用いることにより、表示の明るさを向上することできる。上面側に用いる透明電極としては、In2 O3 、SnO2 、ZnO、CdO、TiO2 、In2 O3 −Sn、SnO2 −Sbなどの酸化物半導体薄膜等公知のものが用いられる。また、書き込んだ表示情報を書き込みの電界を切っても、また使用環境にある程度の電場が存在しても保持するために、たとえば印加する電界強度と粒子の回転挙動の関係においてしきい値特性をもたせるなどの方法が考えられる。
【0044】
その他、支持体基板11、12の材料、厚み、基板の表面処理、基板間の間隔、基板間への回転粒子20およびスペーサ15の配置方法等は第1の実施の形態と同様である。
【0045】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態においては、色分けされた回転粒子の表面に微細凹凸構造を形成することにより、接触状態にある回転粒子間に一定以上の分離距離を確保することができ、これにより接触状態にある回転粒子間に作用するファンデルワールス力による付着力を大幅に低減できるとともに粒子間の電気的引力による付着力を緩和することができるため、接触状態にある回転粒子の個々の回転運動の抵抗を小さくして回転しやすくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、回転粒子に簡単な作製プロセスで確実に回転機能は付与することができ、回転粒子を個々にカプセル化するような複雑な作製プロセスを要することなく、表示品質の高い表示シートないし表示装置を得ることができる。
【0046】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例1
磁性体としてフェライト微粒子を含有した粒径約6μmのポリマー球状粒子を公知の懸濁重合法にて作製した。これらを耐熱性アクリル接着層をつけたガラス基板上に粒子の下部が埋没するように接着し、半球上部を白の着色液(酸化チタン/ポリビニルブチラール/メチルエチルケトン)でスプレー塗布し、続いて1KGの電磁石で着磁を行い、接着層から剥がし、白/黒に色分けされ、着磁された粒子を作製した。このフェライト含有ポリマー球状粒子に、粒径約16nmの疎水処理シリカを1.5重量%添加し、ミキサーで機械的に混合撹拌処理した。これをSEMで観察したところ、シリカ粒子がフェライト含有ポリマー球状粒子の周囲表面に均一に分布して付着した構造が確認された。この粒子にスペーサとして粒径約9μmのポリスチレン粒子を5.0重量%添加して混合した後、表面に約50nmの微細凹凸構造が形成処理された125μm厚のPETフィルム上に単粒子層として配列させ、さらにもう一枚のPETフィルムを対向させて周囲を封止処理し、表示層を内蔵した表示シートを作製した。この表示シートを二次元磁気ヘッドアレイに密着して書き込み/消去を行ったところ、鮮明な白黒画像が形成された。
【0047】
実施例2
実施例1と同様に表示シートを作製した。ただし、疎水処理シリカとして粒径約7nmのものを用いた。機械的に混合撹拌処理した後、これをSEMで観察したところ、やはりシリカ粒子がフェライト含有ポリマー球状粒子の周囲表面に均一に分布して付着した構造が確認された。作製された表示シートを二次元磁気ヘッドアレイに密着して書き込み/消去を行ったところ、実施例1と同様に鮮明な画像が形成された。
【0048】
比較例1
実施例1と同様に表示シートを作製した。ただし、フェライト含有ポリマー球状粒子には何も回転機能付与の処理しないで、つまり微細凹凸構造を形成しないで表示シートを作製した。作製された表示シートを二次元磁気ヘッドアレイに密着して書き込み/消去を行ったところ、画像に多数の欠陥部分が発生し、かなりの表示品質の低い画像が形成された。
【0049】
比較例2
実施例2と同様に疎水処理シリカとして粒径約7nmのものを用いて表示シートを作製した。ただし、実施例2の場合よりもさらに強力に機械的撹拌混合処理を行った。これをSEMで観察したところ、やはりシリカ粒子がフェライト含有ポリマー球状粒子の周囲表面に均一に分布して存在していたが、粒径の半分以上の部分がフェライト含有ポリマー球状粒子の表面に埋没した構造が確認された。作製された表示シートを二次元磁気ヘッドアレイに密着して書き込み/消去を行ったところ、画像に多数の欠陥部分が発生し、かなりの表示品質の低い画像が形成された。
【0050】
比較例3
実施例1と同様に表示シートを作製した。ただし、表示層を形成する際にスペーサを用いなかった。作製された表示シートを二次元磁気ヘッドアレイに密着して書き込み/消去を行ったところ、画像に多数の欠陥部分が発生し、かなりの表示品質の低い画像が形成された。
【0051】
比較例4
実施例1と同様に表示シートを作製した。ただし、スペーサとして粒径約20μmのポリスチレン粒子を用いた。作製された表示シートを二次元磁気ヘッドアレイに密着して書き込み/消去を行ったところ、初期的には実施例1と同様に鮮明な画像が形成されたが、使用しているうちにまもなく画像中に欠陥部分が発生し始め、それが増加していった。
【0052】
実施例3
サンワックスF−200(三洋化成工業製)とカーボンブラックを混練し、スプレードライヤー法にて造粒し、分級して約15μmの黒色粒子を作製した。これを実施例1と同様な方法にて色分けし、シリカ粒子の付着処理を行った。この粒子にスペーサとして粒径約9μmのポリスチレン粒子を5.0重量%添加して混合した後、ITOのストライプ状パターンが形成された125μm厚のPETフィルム上に単粒子層として配列させ、さらにもう一枚のITOのストライプ状パターンが形成されたPETフィルムを対向させて周囲を封止処理し、表示層を内蔵した表示シートを作製した。この表示シートの表示層を挟む両側の電極間に画像信号に対応した電界を与えるよう電圧を印加したところ、鮮明な画像が形成された。
【0053】
【発明の効果】
上述したように、請求項1および2の発明によれば、色分けされた粒子の表面に微細凹凸構造を形成することにより、接触する粒子間の実質的な分離距離が増大するため、例えば粒子の磁性あるいは帯電性により粒子間に引力が働くような場合でも、粒子間の凝集を防ぐとともに粒子集合体中での粒子の回転運動を可能にすることができ、表示品質の向上を図ることができる。また、この表示方法は、簡単な構成とプロセスで対応可能なため、歩留まりの向上とコストの低減にも寄与することができる。
【0054】
請求項3の発明によれば、色分けされた粒子の表面に異なる種類の微粒子を保持させて微細凹凸構造を形成する方法は、産業界で一般的によく使用される微粒子材料を用いて簡便な機械的混合撹拌処理で可能なため、表示品質の優れたディスプレイを、より簡単なプロセスで、かつ低コストで製造することができる。
【0055】
請求項4の発明によれば、色分けされた粒子の回転状態を磁気的方法によって制御する場合は、表示シートの片側から書き込みが可能であり、書き込み系の構成を簡単にすることができるとともに表示系から書き込み系の分離が容易である。
【0056】
請求項5の発明によれば、色分けされた粒子の回転状態を電気的方法によって制御する場合は、表示シートの両側から書き込むことになるが、それにより高解像度の表示が可能となる。
【0057】
請求項6ないし10の発明によれば、広視野角で目に優しく表示品質の高いペーパーライクな表示シートを低コストで作製することができる。
【0058】
請求項11ないし12の発明によれば、広視野角で目に優しく表示品質の高い表示装置を複雑な製造プロセスを要することなく低コストで作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の表示装置を概略的に示す断面図である。
【図2】本発明にかかる回転粒子の表面の微細凹凸構造の一例を示す斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の表示装置を概略的に示す断面図である。
【図4】従来の回転粒子型ディスプレイの一例を示す断面図である。
【図5】従来技術の回転粒子を内包したマイクロカプセルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
1、11、12……支持体基板
2、14……表示層
3、13、20……回転粒子
15……スペーサ
16……磁気ヘッド
21、22……電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display technique for displaying an image such as a figure or a character by changing the optical state of a particle surface by the rotation of the particle.
[0002]
[Prior art]
As a display device for displaying information, CRT is still mainstream from the viewpoint of display quality and economy, but various flat panel displays have been researched and developed in consideration of small size, light weight, low power consumption, It has been put into practical use. Examples of such a display include a light emitting display such as a plasma display (PDP), an electroluminescence display (ELD), a fluorescent display tube (VFD), a light emitting diode (LED), and a liquid crystal display (LCD). It is done.
[0003]
In the OA field, where these are mainly applied, until now, we have become accustomed to the medium of printed matter, so a display with less eye fatigue due to flickering or the like is desired, but this point is necessary for light-emitting displays such as CRT. It is difficult to solve. On the other hand, the light-receiving LCD is advantageous in this respect and has advantages such as low power consumption, but there are also actual demerits such as viewing angle dependency and temperature dependency.
[0004]
Therefore, electrophoretic displays, magnetophoretic displays, dispersed particle orientation displays, rotating particle displays using electrical or magnetic means, and the like have been proposed as light receiving displays. In particular, the rotating particle display is a method in which spherical rotating particles color-coded into hemispheres are rotated and controlled by electrical or magnetic means to form an image. In addition to the wide viewing angle and high contrast display characteristics, It is also advantageous for increasing the area. Those using electrical means are, for example, US Pat. No. 4,126,854 and Japanese Patent No. 2860790, and those using magnetic means are, for example, Proceeding of the SID vol. 18/3 & 4283 (1977).
[0005]
An example of this rotating particle display is shown in FIG. As shown in this figure, in the display layer 2 formed on the support substrate 1, the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the rotating particle type display, in order to make the spherical particles rotatable, (1) individual spherical particles are microencapsulated, or (2) the spherical particles to be retained in the continuous phase transparent substrate. It is necessary to form a void having a shape. In these, when focusing on the structure around the spherical particles, the spherical particles are formed in the shell of the microcapsule in (1) and in the spherical voids in the transparent substrate in (2), respectively, via the lubricating phase of the oily liquid. A structure to be held is required, and a fine and complicated structure is required. For this reason, a predetermined structure is realized without any defects in structural factors that inhibit the rotation of the spherical particles, such as the shape of the shell of the microcapsule, the shape of the spherical void in the transparent substrate, and the thickness of the lubricating phase. It ’s difficult.
[0007]
In general, the microencapsulation is considerably complicated even if it is a chemical method such as an interfacial polymerization method or an in-situ polymerization method or a physicochemical method such as a phase separation method. In addition, it is difficult to reliably encapsulate individual particles separately, often resulting in capsules that do not contain particles or capsules that contain multiple individual particles, which directly reduces display quality. It becomes a cause.
[0008]
The present invention has been made in response to the above-mentioned problems of the prior art, and can reliably provide a rotation function to the color-coded particles by a simple production process, thereby obtaining a rotating particle type screen with high display quality. An object is to provide a display method, a display sheet, and a display device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first aspect of the present invention, in the display method for displaying an image by controlling the rotation state of a number of color-coded particles, the color-coded particles are arranged with a fine concavo-convex structure formed on the surface. It is characterized by.
[0010]
In the present invention, by forming a fine concavo-convex structure on the surface of so-called rotating particles whose rotation is controlled, the adhesion between adjacent particles is reduced and a rotating function is imparted. In general, the adhesion force between particles and particle / substrate in a particle aggregate in the atmosphere may be mainly composed of van der Waals force, electrostatic force, and liquid crosslinking force. Under most conditions, the van der Waals force contributes significantly. Therefore, if the van der Waals force is reduced, the adhesion force can be effectively reduced. Van der Waals force is a force caused by electron motion and is a universal force that always acts between objects, but is a proximity force that is inversely proportional to the seventh power of the interatomic distance, and the separation distance between surfaces is As it increases, van der Waals forces decrease significantly. Therefore, by forming a fine concavo-convex structure on the surface of the particles, it is possible to significantly reduce the action of van der Waals force, excluding the portion of the tip of each convex portion that contributes to contact with the counterpart, and as a result, between the particles Adhesion is greatly reduced. The reduction of the adhesion force is directly connected to the friction reduction in the rotational motion of the particles, and the rotational motion of the particles in the particle assembly becomes possible. In addition, when the separation distance between particles increases, for example, when particles having a configuration in which an attractive force acts between particles magnetically or electrically are targeted, the effect of reducing adhesion due to the attractive force is reduced. Arise.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the display method according to the first aspect, the concave / convex depth of the fine concavo-convex structure is 5 nm or more. In general, the surface distance between two objects in contact with each other in the air is 0.4 nm to 1 nm. According to theoretical calculations, the van der Waals force is dominantly large in that state as described above. Often acts. However, it is known that the contribution of van der Waals force is remarkably reduced when the distance between the surfaces becomes large, for example, 10 nm or more. As a result of forming fine concavo-convex structures of various sizes on the surface of spherical particles having good surface smoothness and measuring the adhesion force of the particles, the present inventors have found that the adhesion force is almost equal to the depth of the concavo-convex structure. It was experimentally confirmed that when the thickness was 5 nm or more, it decreased significantly.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the display method of the first aspect, the fine concavo-convex structure is formed by holding different kinds of fine particles on the surface of the color-coded particles. Various methods for forming a fine concavo-convex structure on the particle surface are conceivable, but the above method is preferable from the viewpoints of simplicity of the formation method, control of the size and density of the concavo-convex structure, and the like. The size of the fine particles to be held on the surface of the rotating particles is not particularly limited with respect to the lower limit, and the upper limit needs to be smaller than the size of the rotating particles, and preferably about 1/10 or less of the size of the rotating particles. What is necessary is just to select according to the depth of the desired fine uneven structure. As a method of holding the fine particles on the surface of the rotating particles, a method of mixing them and stirring them while applying mechanical stress is used.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the display method of the first aspect, the rotational state of the color-coded particles is controlled by a magnetic method. In the present invention, the color-coded particles are magnetized so as to be controllable by a magnetic method. When the magnetized rotating particles are arranged so that they are in contact with each other, adhesion due to magnetic attraction occurs in addition to adhesion due to van der Waals force, but a fine uneven structure is formed on the surface of the rotating particles. By doing so, the substantial separation distance between the particle surfaces is increased, so that the adhesion of particles that inhibit the rotation of these particles is suppressed.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the display method of the first aspect, the rotation state of the color-coded particles is controlled by an electric method. In the present invention, the colored particles are given different chargeability to different color portions in order to be controllable by an electrical method. In this way, when rotating particles with chargeability are arranged so that they are in contact with each other, adhesion due to electrical attraction occurs in addition to adhesion due to van der Waals force. By forming, the substantial separation distance between the particle surfaces increases, so that adhesion between particles that inhibits rotation of these particles is suppressed.
[0015]
According to the invention of
[0016]
According to the invention of claim 7, a pair of support substrates arranged opposite to each other and color-coded, controllable particles having fine concavo-convex structures formed on the surface thereof are arranged between the support substrates. A display sheet comprising: a display layer; and electrodes formed on the pair of support substrates corresponding to pixels of the display layer. In the present invention, the particles configured to be electrically rotationally controllable are formed between the support substrates with a fine concavo-convex structure formed on the surface, so that the adhesion force with the contacting particles is not hindered. By controlling the electric field applied through the electrodes, the particles are reliably rotated, and a display sheet with high display quality can be obtained by a simple manufacturing process.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the display sheet according to the sixth or seventh aspect, an interval between the pair of support substrates is larger than a particle size of the particles whose rotation can be controlled and smaller than twice the particle size. It is characterized by that.
[0018]
Regardless of the difference between the magnetic method and the electrical method, in order for the rotating particles to be controlled in a rotating state corresponding to the image signal by the applied magnetic field or electric field, the rotation of the particles is hindered by friction with the support substrate. For this purpose, it is necessary that the distance between the support substrates is larger than the particle diameter of the rotating particles. However, since the rotating particles are not fixed to the support substrate, if the distance between the support substrates is too large, the rotating particles are likely to move, which increases the possibility of adversely affecting the display. The spacing between the support substrates is preferably larger than the particle size of the rotating particles and smaller than twice the particle size, preferably smaller than 1.5 times. As a method for keeping the distance between the support substrates at a desired distance, a method is used in which spacers having a size corresponding to the desired distance are distributed in an appropriate density distribution between the support substrates.
[0019]
The invention according to claim 9 is the display sheet according to
[0020]
According to the invention of claim 10, a pair of support substrates arranged opposite to each other, and color-coded between the support substrates, and particles capable of rotation control having a fine concavo-convex structure formed on the surface thereof are arranged. A display device comprising: a display layer; and means for controlling rotation of color-coded particles in the display layer in units of pixels. In the present invention, the individual rotating particles arranged in the display layer have a surface with a fine concavo-convex structure, so that the individual rotating particles can be easily rotated without adhering to the adjacent rotating particles. Since the rotation state of the rotating particles color-coded in units of pixels is reliably controlled, a clear image free from defects can be displayed.
[0021]
The invention according to an eleventh aspect is the display device according to the tenth aspect, wherein the means for controlling rotation includes magnetic writing means. In the present invention, a magnetic writing means such as a one-dimensional magnetic head array or a two-dimensional magnetic head array is brought into close contact with a support substrate on which a display layer is formed, and the direction of a magnetic field applied to the pixel unit is switched to rotate the pixel unit. The rotation state of the particles is easily and reliably controlled, and a clear image is displayed.
[0022]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the display device according to the tenth aspect, the means for controlling the rotation includes electrodes formed on the pair of support substrates corresponding to the pixels of the display layer, and the electrodes. And means for applying an electric field corresponding to an image signal to the display layer. In the present invention, by applying an electric field according to an image signal between electrodes patterned in correspondence with pixels on a support substrate, the rotation state of the rotating particles can be easily and reliably controlled for each pixel. A clear image is displayed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a display device according to a first embodiment of the present invention, in which color-coded
[0024]
Since the rotating
[0025]
Next, each part of the above configuration will be described in more detail. The rotating
[0026]
As the coloring method of the
[0027]
A fine irregularity having an irregularity depth of preferably about 5 nm or more is preferably formed on the particle surface by holding and adhering another kind of fine particles different from this to the magnetized and colored
[0028]
Examples of the material of the fine particles to be held in contact with the surface of the rotating particles 13 (hereinafter referred to as externally added fine particles) include inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, and alumina, and various polymer fine particles. The material selection for the externally added fine particles is not limited.
[0029]
The size of the externally added fine particles is not particularly limited with respect to the lower limit, and for example, ultrafine particles of several nm may be used. Regarding the upper limit, the factor of balance with the size of the rotating
[0030]
The externally added fine particles may be subjected to surface treatment such as hydrophobization, if necessary. Such surface treatment may prevent aggregation of the externally added fine particles themselves due to a liquid crosslinking force or the like, and may improve the dispersibility of the externally added fine particles on the
[0031]
The amount of externally added fine particles to be held in contact with the surface of the
[0032]
As a treatment method for holding the externally added fine particles in contact with the
[0033]
The
[0034]
The support substrates 11 and 12 can use resin films or resin plates such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polyethylene, but are not particularly limited, and the thickness is preferably thinner in consideration of writing / erasing. . On the other hand, when it is set as a display sheet, it is a problem that it is too thin considering the ease of handling, and about 10-1000 micrometers is preferable.
[0035]
Further, the distance between the
[0036]
Furthermore, a fine uneven structure may be formed on the opposing surfaces of the
[0037]
The memory layer formed on the
[0038]
An input unit for writing or erasing image information by controlling rotation of the
[0039]
As is clear from the above description, in the present embodiment, a fine uneven structure is formed on the surface of the color-coded rotating particles, thereby ensuring a certain separation distance between the rotating particles in contact. This can greatly reduce the adhesion force due to van der Waals force acting between rotating particles in contact state, and can reduce the adhesion force due to magnetic attraction between particles, so that it is in contact state. The resistance of the individual rotational motion of the rotating particles can be reduced to facilitate rotation. Therefore, according to the present embodiment, the rotating function can be surely imparted to the rotating particles with a simple manufacturing process, and the display quality can be reduced without requiring a complicated manufacturing process for encapsulating the rotating particles individually. High display sheet or display device can be obtained.
[0040]
FIG. 3 schematically shows a display device according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is in the
[0041]
Next, in the above configuration, parts different from those of the first embodiment will be described in more detail, and overlapping description of common parts will be omitted. The
[0042]
The
[0043]
The writing
[0044]
In addition, the material and thickness of the
[0045]
As is clear from the above description, in the present embodiment, a fine uneven structure is formed on the surface of the color-coded rotating particles, thereby ensuring a certain separation distance between the rotating particles in contact. This can greatly reduce the adhesion force due to van der Waals force acting between rotating particles in contact state, and can reduce the adhesion force due to electric attraction between particles, so that the contact state is maintained. The resistance of the individual rotational motion of the rotating particles can be reduced to facilitate rotation. Therefore, according to the present embodiment, the rotating function can be surely imparted to the rotating particles with a simple manufacturing process, and the display quality can be reduced without requiring a complicated manufacturing process for encapsulating the rotating particles individually. High display sheet or display device can be obtained.
[0046]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
Polymer spherical particles having a particle diameter of about 6 μm containing ferrite fine particles as a magnetic material were prepared by a known suspension polymerization method. These are bonded on a glass substrate with a heat-resistant acrylic adhesive layer so that the lower part of the particles is buried, and the upper part of the hemisphere is spray-coated with a white coloring liquid (titanium oxide / polyvinyl butyral / methyl ethyl ketone), followed by 1 KG. Magnetization was performed with an electromagnet, peeled off from the adhesive layer, and white / black color-coded and magnetized particles were produced. To the ferrite-containing polymer spherical particles, 1.5% by weight of hydrophobically treated silica having a particle size of about 16 nm was added, and mechanically mixed and stirred with a mixer. When this was observed by SEM, a structure in which the silica particles were uniformly distributed and adhered to the peripheral surface of the ferrite-containing polymer spherical particles was confirmed. After adding 5.0% by weight of polystyrene particles having a particle size of about 9 μm as spacers to the particles and mixing them, they are arranged as a single particle layer on a 125 μm-thick PET film having a surface with a fine uneven structure of about 50 nm formed thereon. Then, another sheet of PET film was opposed to seal the periphery, and a display sheet with a built-in display layer was produced. When this display sheet was in close contact with the two-dimensional magnetic head array for writing / erasing, a clear black and white image was formed.
[0047]
Example 2
A display sheet was produced in the same manner as in Example 1. However, the silica having a particle size of about 7 nm was used as the hydrophobic treated silica. After mechanically mixing and stirring, this was observed with an SEM. As a result, a structure in which silica particles were uniformly distributed and adhered to the peripheral surface of the ferrite-containing polymer spherical particles was confirmed. When the produced display sheet was in close contact with the two-dimensional magnetic head array for writing / erasing, a clear image was formed as in Example 1.
[0048]
Comparative Example 1
A display sheet was produced in the same manner as in Example 1. However, the ferrite-containing polymer spherical particles were not subjected to any rotation function imparting treatment, that is, a display sheet was produced without forming a fine uneven structure. When the produced display sheet was in close contact with the two-dimensional magnetic head array and writing / erasing was performed, many defective portions were generated in the image, and an image having a considerably low display quality was formed.
[0049]
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 2, a display sheet was produced using hydrophobically treated silica having a particle size of about 7 nm. However, the mechanical stirring and mixing treatment was performed more strongly than in the case of Example 2. When this was observed by SEM, the silica particles were uniformly distributed on the peripheral surface of the ferrite-containing polymer spherical particles, but more than half of the particle size was buried in the surface of the ferrite-containing polymer spherical particles. The structure was confirmed. When the produced display sheet was in close contact with the two-dimensional magnetic head array and writing / erasing was performed, many defective portions were generated in the image, and an image having a considerably low display quality was formed.
[0050]
Comparative Example 3
A display sheet was produced in the same manner as in Example 1. However, no spacer was used when forming the display layer. When the produced display sheet was in close contact with the two-dimensional magnetic head array and writing / erasing was performed, many defective portions were generated in the image, and an image having a considerably low display quality was formed.
[0051]
Comparative Example 4
A display sheet was produced in the same manner as in Example 1. However, polystyrene particles having a particle size of about 20 μm were used as spacers. When the produced display sheet was in close contact with the two-dimensional magnetic head array and writing / erasing was performed, a clear image was initially formed in the same manner as in Example 1, but the image was soon to be used. Defects began to appear inside and increased.
[0052]
Example 3
Sunwax F-200 (manufactured by Sanyo Chemical Industries) and carbon black were kneaded, granulated by a spray dryer method, and classified to produce about 15 μm black particles. This was color-coded by the same method as in Example 1 to perform silica particle adhesion treatment. After adding 5.0% by weight of polystyrene particles having a particle size of about 9 μm as spacers to the particles and mixing them, they were arranged as a single particle layer on a 125 μm-thick PET film on which an ITO stripe pattern was formed. A PET sheet on which a single ITO stripe pattern was formed was faced to seal the periphery, and a display sheet incorporating a display layer was produced. When a voltage was applied between the electrodes on both sides of the display sheet of this display sheet to apply an electric field corresponding to the image signal, a clear image was formed.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, by forming a fine relief structure on the surface of the color-coded particles, the substantial separation distance between the contacting particles is increased. Even when attractive force acts between particles due to magnetism or electrification, it is possible to prevent aggregation between particles and to enable rotational movement of particles in a particle assembly, thereby improving display quality. . In addition, since this display method can be handled with a simple configuration and process, it can contribute to an improvement in yield and a reduction in cost.
[0054]
According to the invention of
[0055]
According to the fourth aspect of the present invention, when the rotation state of the color-coded particles is controlled by a magnetic method, writing can be performed from one side of the display sheet, and the configuration of the writing system can be simplified and displayed. The writing system can be easily separated from the system.
[0056]
According to the fifth aspect of the present invention, when the rotation state of the color-coded particles is controlled by an electric method, writing is performed from both sides of the display sheet, thereby enabling high-resolution display.
[0057]
According to the inventions of
[0058]
According to the eleventh to twelfth aspects of the present invention, a display device having a wide viewing angle and being easy on the eyes and high in display quality can be manufactured at a low cost without requiring a complicated manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a fine uneven structure on the surface of a rotating particle according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a conventional rotating particle type display.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a microcapsule including a rotating particle according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1, 11, 12 ... Support substrate
2, 14 ... Display layer
3, 13, 20 ... rotating particles
15 …… Spacer
16. Magnetic head
21, 22 ... Electrodes
Claims (12)
前記支持体基板間に、色分けされ、その表面に微細凹凸構造が形成された回転制御可能な粒子が配列されてなる表示層
とを具備することを特徴とする表示シート。A pair of support substrates disposed opposite to each other;
A display sheet comprising: a display layer in which rotation-controllable particles, which are color-coded and have a fine concavo-convex structure formed thereon, are arranged between the support substrates.
前記支持体基板間に、色分けされ、その表面に微細凹凸構造が形成された回転制御可能な粒子が配列されてなる表示層と、
前記表示層の画素に対応して前記一対の支持体基板上に形成される電極
とを具備することを特徴とする表示シート。A pair of support substrates disposed opposite to each other;
A display layer in which rotation-controllable particles that are color-coded between the support substrates and have fine concavo-convex structures formed on the surface thereof are arranged;
A display sheet comprising electrodes formed on the pair of support substrates corresponding to the pixels of the display layer.
前記支持体基板間に、色分けされ、その表面に微細凹凸構造が形成された回転制御可能な粒子が配列されてなる表示層と、
前記表示層内の色分けされ粒子を各画素単位で回転制御する手段
とを具備することを特徴とする表示装置。A pair of support substrates disposed opposite to each other;
A display layer in which rotation-controllable particles that are color-coded between the support substrates and have fine concavo-convex structures formed on the surface thereof are arranged;
And a means for controlling the rotation of the color-coded particles in the display layer in units of pixels.
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