JP4925774B2 - 表示パネルシートの書込み装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種類以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも１種類以上封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネル（表示パネルシート）に、何度も手書きにて書込み、何度も消去ができるリライタブル型表示パネルシートの書込み装置に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ）に代わる情報表示装置として、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情報表示装置が提案されている。

また、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間の隔壁で形成されたセル内に、少なくとも１種類以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも１種類以上封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルが知られている。

リライタブル型の可逆性画像表示用パネルの従来技術として、少なくとも一方が光透過性を有する２枚のシートと、２枚のシートの間に形成され、周囲を仕切り壁で囲まれた１又は２以上の現像剤収容セルと、各セルに内包された乾式現像剤とを有しており、乾式現像剤は、互いに帯電極性の異なる、且つ、互いに光学的反射濃度の異なる少なくとも２種類の、摩擦帯電性を有する乾式現像粒子を含んでいる可逆性画像表示用パネルが提供されている。また、この可逆性画像表示用パネルを利用した可逆性画像表示方法の従来技術として各セルに内包された現像粒子が摩擦帯電している状態で現像粒子に対し表示しようとする画像に対応させて画素ごとに所定の静電場を形成することで該現像粒子を移動させて画像表示する方法が提供されている（例えば特許文献１）。
特開２００１−２９０１７９号公報

上述したリライタブル型の可逆性画像表示用パネルでは、画像の表示および消去は、専用の画像形成装置にリライタブル型の可逆性画像表示媒体をセットして行うが、表示することができるのは、その画像形成装置に入力された電子データに基づいた画像に限られており、手書きで書込んだ画像等の情報を表示したり、消去したりすることはできなかった。
また、専用の画像表示装置も大型のものであるため、画像表示装置を手元に置いて書換え表示するような作業に用いるには不便があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消し、表示パネルシートへの手書き書込み表示が可能で、書込みや消去の際に大型な装置を必要としない表示パネルシートの書込み装置を提供することにある。

本発明の表示パネルシートの書込み装置は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子からなり、光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも１種以上配置し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する表示パネルシートに、手書き書込み表示を行うものであり、この表示パネルシートは、書込み装置に着脱可能である。本発明の表示パネルシートの書込み装置は、視認側に書込み装置前面透明パネルを設け、書込み装置前面透明パネルに前面側透明電極（導電膜）を配置し、視認側とは反対側に書込み装置背面パネルを設け、書込み装置背面パネルに背面側電極（導電膜）を配置し、書込み装置前面パネルと書込み装置背面パネルとの空間に表示パネルシートを挿入し、書込み装置前面パネルと、挿入した表示パネルシートの間には空間を設け、前面側透明電極と背面側電極との間（対電極間）に、表示媒体が駆動する電界の駆動閾値よりも小さな電界を形成する電圧を印加し、書込み装置前面パネルに書込み器を押し当てて、たわませ、対電極間の距離を小さくすることで、両電極間に形成される電界が前記駆動閾値以上になり、表示媒体が移動し、書込み表示が行えることを特徴とするものである。

また、本発明の表示パネルシートの書込み装置は、書込み装置前面パネルの下面と書込み装置背面パネルの上面との間のギャップ厚が、表示パネルシート厚に対して、１．２〜２倍の間隔を有することを特徴とするものである。

またさらに、本発明の表示パネルシートの書込み装置は、書込んで表示した内容を書込み途中に消去する時には、対電極間に印加している電圧を電位差が逆になるように切り替えて電界方向を逆にし、消去したい部分に書込み器を押し当てることにより行い、表示された情報を消去してから新たに情報を書込む時には、表示パネルシートを書込み装置に挿入し、対電極間に電界の駆動閾値以上の電界を形成する電圧を印加して全面消去を行い、印加電圧を電界の駆動閾値電界を形成する電圧よりも小さくした状態にしてから新規手書き書込みを行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子からなり、光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも１種以上配置し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する着脱可能な表示パネルシートに書込み表示を行う書込み装置において、視認側に書込み装置前面透明パネルを設け、書込み装置前面透明パネルに前面側透明電極（導電膜）を配置し、視認側とは反対側に書込み装置背面パネルを設け、書込み装置背面パネルに背面側電極（導電膜）を配置し、書込み装置前面パネルと書込み装置背面パネルとの空間に表示パネルシートを挿入し、書込み装置前面パネルと、挿入した表示パネルシートの間には空間を設け、前面側透明電極と背面側電極との間（対電極間）に、表示媒体が駆動する電界の駆動閾値よりも小さな電界を形成する電圧を印加し、書込み装置前面パネルに書込み器を押し当てて、たわませ、対電極間の距離を小さくすることで、両電極間に形成される電界が前記駆動閾値以上になり、表示媒体が移動し、書込み情報の表示が行えることにより、手書きでの書込みが可能で、書込みや消去の際に大型な装置を必要としない表示パネルシートの書込み装置を提供することができる。

まず、本発明の書込み装置で情報を表示させる情報表示用パネル（表示パネルシート）の基本的な構成について説明する。情報表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した光学的反射率と帯電性とを有する表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電界方向の変化によって移動することにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、表示パネルシートを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。

本発明が用いる情報表示用パネルの例を、以下に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは表示用白色粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと表示用黒色粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、基板１、２の外部から加えられる電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図１（ｂ）に示す例では、図１（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。また、図１（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。
図１（ｃ）に示す例では、基板１に導電部材６を設け、基板２に導電部材５を設けた構成とした以外は、図１（ｂ）に示した構成と同じである。

以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを粉流体からなる黒色表示媒体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することが出来る。粉流体については後述する。また、色の組合せは白黒に限られず、様々な色（光学的反射率）の組合せが可能である。

図２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の表示パネルシートの書込み装置を説明するための図である。
図２（ａ）は、書込み表示用の表示パネルシートを書込み装置に装着した様子を示す概略図である。表示パネルシート２１は取り外し可能であり、書込みを行う際に書込み装置に挿入し、書き込みが終了すると取り外して使用する。書込み装置は、書込み装置前面パネルと、表示パネルシート２１と、書込み装置背面パネルとから構成され、書込み装置前面パネルと書込み装置背面パネルとの間は、表示パネルシート挿入空間となっており、表示パネルシート２１挿入後も、書込み装置前面パネルと表示パネルシート２１の間は空間が開いている。書込み装置前面パネルは、前面側可とう性透明基板１１と、前面側透明電極（導電膜）１２とを構成し、書込み装置背面パネルは、背面側電極（導電膜）１７と、背面側基板１８とを構成する。
図２（ｂ）は、書込み装置に表示パネルシートを差し込み装着する様子を示し、図２（ｃ）は、書込み装置に表示パネルシートを差し込み装着し終わった様子を示す。書込み表示用の表示パネルシート２１は、電界駆動可能なカラー粒子で構成された表示媒体を、少なくとも一方が透明な基板と、もう一方の対向する基板間に封入した構成のものとし、この表示媒体に電界を付与して移動（駆動）させることによって手書き書込みした情報を表示する。

図３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の表示パネルシートの書込み装置をさらに説明するための図であり、負帯電白色表示媒体と、正帯電黒色表示媒体を封入した表示パネルシートを書込み装置に装着した様子を示す。書込み装置前面パネルは、前面側可とう性透明基板１１と、前面側透明電極（導電膜）１２と、前面側保護層１３とを構成し、書込み装置背面パネルは、背面側電極（導電膜）１７と、背面側基板１８と、背面側保護層１６を構成する。
保護層は、書込み装置のパネルに形成された電極（導電膜）を、表示パネルシート着脱時の摩擦損傷から守るために設けるもので、前面側透明電極（導電膜）１２を有する書込み装置前面パネルには設けることが好ましく、さらに透明である必要がある。書込み装置背面パネルの背面側電極（導電膜）１７は不透明でも良いので、金属のように摩擦損傷が少ないものを選べば、保護層はなくてもよい。
書込み装置前面パネルの下面と書込み装置背面パネルの上面との間のギャップが、表示パネルシート挿入空間となる。この表示パネルシート挿入空間は、表示パネルシート厚に対して、１．２〜２倍の間隔を、好ましくは１．５〜２倍の間隔を有するようにする。間隔が１．２倍未満であると、書込み装置前面パネルの電極（導電膜）の変形量が十分にとれず駆動閾値以上の電界が得られないことがあり、間隔が２倍より広いと、書込み装置前面パネルの電極（導電膜）の変形量が大きくなりすぎ、電極（導電膜）が割れたり、パネル基板から剥がれたりして電極（導電膜）として機能しなくなることがある。
書込み装置のパネル水平方向の大きさは、対導電膜（対電極）配置エリアに表示パネルシートが挿入装着できるようになっていればよい。
図３（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、書込み器２０を書込み装置前面パネルに押し付け、表示パネルシート内の表示媒体を移動させる様子を示し、図３（ｂ）は書込み前、図３（ｃ）は書込み中、図３（ｄ）は書込み後の様子を示す。
前面側透明電極（導電膜）１２と背面側電極（導電膜）１７との間（対電極間）には、予め、表示媒体が駆動する電界強度となる閾値よりも小さな電界が付与される電位差（電圧）を与えておく。ペン等の書込み器２０を書込み装置前面パネルに押し付けると、書込み装置前面パネルの変形により対電極間距離が小さくなり、対電極間に形成される電界が大きくなり表示媒体が駆動する閾値以上の電界になり、表示媒体が駆動され、表示がなされる。
図３（ｃ）に示すように、書込み器２０を書込み装置前面パネルに押し付けることで、表示パネルシートの方向に変形させて、対電極間距離が小さくなり、正帯電黒色表示媒体が表示装置前面パネル側に移動する。書込みが終了した後、表示パネルシートを書込み装置から取り出すと、電界付与状態から開放されることになるが、一旦移動した表示媒体はパネル基板内側に付着した状態を保つ（表示メモリー性）ので、書込んだ情報はそのまま表示され続ける。

書込み装置に、書込んで表示した内容を書込み途中で消去するときには、対電極に印加している電圧を電位差が逆になるように切り替えて電界方向を逆にし、消去したい部分に書込み器２０を押し当てることで行える。書込み情報が表示された表示パネルシートに、新たに情報を書込む時には、表示パネルシートを書込み装置に装着した後、書込み装置に駆動閾値以上の電界を与える電圧を印加して全面消去を行い、続いて、印加電圧を閾値よりも小さな電界を与える電圧を印加した状態にしてから新規手書き書込みを行う。

図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、表示パネルシートを全面表示する構成例を示す。図４（ａ）は、白色表示媒体３Ｗａと黒色表示媒体３Ｂａを用い、白色背景で黒色表示、あるいは黒色背景で白色表示の全画面表示を行う。図４（ｂ）は、黄色表示媒体３Ｙａと黒色表示媒体３Ｂａを用い、黄色背景で黒色表示、あるいは黒色背景で黄色表示の全画面表示を行う。表示パネルシートは、前面側基板１４と背面側基板１５との間のセル（隔壁４で形成）内に、表示媒体を封入する。表示パネルシートに封入する２色の表示媒体はそれぞれ異なる帯電特性を有し、表示媒体として組み合わせる２色は、淡明色と濃暗色との組合せが良い。表示する目的によっては類似色の組合せであってもよいが、白黒、黄黒、赤白、青白等の組合せが好ましく用いられる。

図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、表示パネルシートをエリアカラー表示する構成例を示す。図５（ａ）では、左側半分のセル（隔壁４により形成）に表示用白色粒子３Ｗａからなる白色表示媒体３Ｗと表示用黒色粒子３Ｂａからなる黒色表示媒体３Ｂとを封入し、右側半分のセルに表示用白色粒子３Ｗａからなる白色表示媒体３Ｗと表示用赤色粒子３Ｒａからなる赤色表示媒体３Ｒとを封入することで、白色／黒色表示エリアと、白色／赤色表示エリアとのエリアカラー表示を行う。図５（ｂ）では、左側半分のセルに表示用黒色粒子３Ｂａからなる黒色表示媒体３Ｂと表示用黄色粒子３Ｙａからなる黄色表示媒体３Ｙとを封入し、右側半分のセルに表示用白色粒子３Ｗａからなる白色表示媒体３Ｗと表示用赤色粒子３Ｒａからなる赤色表示媒体３Ｒとを封入することで、黒色／黄色表示エリアと、白色／赤色表示エリアとのエリアカラー表示を行う。

図６は、表示パネルシートの他の構成例を示す。表示媒体として、表示用白色粒子３Ｗａからなる白色表示媒体と表示用黒色粒子３Ｂａからなる黒色表示媒体とを基板間のセル空間に絶縁性液体３０とともに封入している。

図７は、表示パネルシートの別の構成例を示す。マイクロカプセル３１内に絶縁性液体３０と、表示媒体として表示用白色粒子３Ｗａからなる白色表示媒体と表示用黒色粒子３Ｂａからなる黒色表示媒体とを絶縁性液体３０とともに封入したものを基板間の空間に封止している。

図８は、表示パネルシートのさらに別の構成例を示す。マイクロカプセル３１内に表示媒体としての回転ボールとを含む。回転ボールは、白色の帯電部分と黒色の帯電部分とを有し、この白黒帯電部分は互いに反対の極性に帯電しており、電界に応じて回転（移動）し白・黒表示を行う。

図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の書込み装置を用いて表示パネルシートに書込みを行う様子を示す。図９（ａ）、（ｂ）ともに、矢印の左側は、書込み装置２２に表示パネルシート２１を挿入し、書込み装置の前面パネルにペン等の書込み器２０を押し当て書込んでいる様子を示し、矢印の右側は、書込みを終了した表示パネルシートを取り出した様子を示す。図９（ａ）は、白色背景で黒色表示の全面表示を行う。図９（ｂ）は、左右に半面ずつ、左側は白色背景で黒色表示、右側は白色背景で赤色表示のエリアカラー表示を行う。
書込み表示するポイントの大きさ（連続書込みの場合には線の太さになる）は書込み器２０のペン先の大きさによって決まる。書込み時には、ペン先を書込み装置前面パネルに押し付けるので、パネルへのダメージを低減できるように、ペン先は丸みを付けておくことが好ましい。

以下、本発明の書込み装置を構成する各部材および本発明で書込み表示させる対象となる情報表示用パネル（表示パネルシート）を構成する各部材について説明する。

まず、本発明の書込み装置の書込み装置前面パネル（以下前面パネル）、書込み装置背面パネル（以下背面パネル）を構成するパネル用基板と、電極（導電膜）と、場合によって構成する電極保護層とを説明する。

前面パネルの電極は透明であることを要するが、背面パネルの電極は透明でなくても良い。表示パネルシート着脱時の摩擦損傷を考慮すれば、背面パネルの電極は金属にすることが好ましい。電極厚みについては、前面側では３〜４００ｎｍの範囲で、できるだけ薄いことが好ましいが、背面側では特に薄くする必要はなく、表示パネルシートの着脱時の摩擦損傷を考慮すればある程度の厚さがあったほうが良いので、３〜３０００ｎｍの範囲とする。
電極（導電膜）材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のほか、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類のほか、銅、アルミニウム、金、銀等、導電性のある一般的な金属材料が例示され、前面パネル側には透明なものを適宜選択して用いる。背面パネルに形成する電極（導電膜）材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のほか、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類のほか、銅、アルミニウム、金、銀等、導電性のある一般的な金属材料を用いることができる。
電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。いずれの場合もパターン形成可能で導電性である上記材料を好適に用いることができる。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
電極は、全面を導電膜とした、いわゆるベタ電極で構成してもよいし、画素に対応する対電極をマトリックス状に対向させて構成してもよい。対電極を互いにマトリックス状に配置する場合のマトリックス状配置は、ライン電極を互いに直交させて構成してもよいし、個別電極を対向させて構成してもよい。

前面パネルを構成する前面側透明基板１１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル等の材料のうち透明で可とう性のあるものを用いる。
背面パネルを構成する基板１８としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル等の他、ガラスシート、金属シート、石英シートを用いることができる。

電極（導電膜）の保護層は、場合に応じて前面パネルと背面パネルとに設ける。前面パネルに設ける場合は、透明材料で構成し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル樹脂等のアクリル系透明樹脂が好適である。背面パネルの電極（導電膜）を金属にした場合には、背面パネルに保護層を設けなくてもよいが、設ける場合にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル樹脂等のアクリル系樹脂が好ましい。

次に、表示パネルシートに設ける基板、隔壁について説明する。

表示パネルシートの前面側基板１４は、表示媒体が見えるように透明であればよく、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。基板材料としては、ガラスシート、石英シート等の可とう性のないものや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル等の透明で可とう性のある材料を用いることができる。表示パネルシートの背面側基板１５は、透明である必要がないため、前面側基板１４用として前記したものの他、補強材の入った樹脂シートや金属シートを用いることもできる。基板の厚みは、２〜２０００μｍが好ましく、さらに５〜１０００μｍが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、２０００μｍより厚いと、挿入する書込み装置の電極間距離が大きくなりすぎるため書込み装置で書込み表示できなくなる場合が発生するという不都合がある。

必要に応じて表示パネルシートの基板に設ける隔壁の高さや幅は表示にかかわる表示媒体の種類により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。表示側基板と背面側基板とを重ね合わせて得られる表示パネルシートにおけるセルは図１０に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。隔壁形状によって様々な形状のものが用いられる。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分（隔壁の幅によって形成されるセルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、表示状態の鮮明さが増す。
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。いずれの方法もこの発明の情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。
表示パネルシートの前面基板および背面基板の内側（表示媒体と接する側）には、導電性部材５又は６が設けられていることが好ましく、この導電部材としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電性セラミック系の他、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子が好ましく、前面パネル側には透明なものを適宜選択して用いる。
本発明の書込み装置で用いる表示パネルシートの総厚は、４０〜１０００μｍが好ましい。

さらに次に、本発明の書込み装置で書込み表示を行う情報表示用パネルで表示媒体として例えば用いる粉流体について説明する。なお、本発明が用いる情報表示用パネルで用いる粉流体の名称については、本出願人が「電子粉流体（登録商標）：登録番号4636931」の権利を得ている。

本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。

すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明が用いる情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。

本発明の書込み装置で書込み表示を行う情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、例えば気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、粉体の流動性を示す指数である安息角を形成しないほど流動性に富んだ状態を示すものであり、低電圧の印加等で形成される電界でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に表示媒体として例えば用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明が用いる情報表示用パネルでは、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態を容易に作り出せる表示媒体として用いられる。

次に、本発明の書込み装置で書込み表示を行う情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示用粒子（以下、粒子ともいう）について説明する。表示用粒子は、そのまま該表示用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。

荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、
タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。
上記着色剤を配合して所望の色の表示用粒子を作製できる。

また、前記表示媒体に用いる表示用粒子は平均粒子径d(0.5)が、１〜２０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために表示媒体としての移動に支障をきたすようになる。

更に前記表示媒体に用いる表示用粒子では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、ｄ(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、表示媒体としての均一な移動が可能となる。

さらにまた、各表示用粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。

なお、上記表示用粒子の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.)測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Ｍｉｅ理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行うことができる。

表示用粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、情報表示用パネルにおける表示用粒子の帯電量はほぼ、初期帯電量、隔壁との接触、基板との接触、経過時間に伴う電荷減衰に依存し、特に表示用粒子の帯電挙動の飽和値が支配因子となっているということが分かった。

本発明者らは鋭意検討の結果、ブローオフ法において同一のキャリア粒子を用いて、表示用粒子の帯電量測定を行うことにより、表示用粒子の適正な帯電特性値の範囲を評価できることを見出した。

更に、情報表示用パネルが気中空間で表示媒体を駆動する乾式の情報表示用パネルの場合には、表示媒体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、２５℃における相対湿度を６０％RH以下、好ましくは５０％RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、表示媒体３（粒子群あるいは粉流体）の占有部分、隔壁４の占有部分（隔壁を設けた場合）、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる表示媒体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネルの組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。

本発明の書込み装置で書込み表示を行う情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
乾式の情報表示用パネルとする場合、対向する基板間の空間における表示媒体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には表示媒体の移動に支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。

本発明の書込み装置によれば、表示パネルシートに対して、手書き書込みを何度でも繰り返して行えるので、表示パネルシートをリサイクルメモ用紙、リサイクルノート、リサイクル宣伝カード等としても使用できる。
また、本発明の書込み装置は、表示メモリー性を有する帯電粒子駆動型の表示パネルシートに対して、画像等の情報を手書き書込みして表示することができるものであり、表示させる表示パネルシートにあわせて設計する。表示パネルシートとして、Ａ４サイズ以下の小型のものを対象にした場合には、本発明の書込み装置もＡ４サイズ以下の小型のものとできるため、携帯性に優れた書込み装置とすることができる。前面パネル電極、背面パネル電極に電圧を印加するための表示媒体駆動用電源として、小型電池や薄型電池を用いることによって、書込みを行う場所を選ばない書込み装置とすることができる。本発明の書込み装置に、１枚の表示パネルシートを挿入したままの状態で、情報の手書き書込み表示装置として使用することもできる。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明が用いる情報表示用パネルの一例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の書込み装置を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の書込み装置をさらに説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、表示パネルシートを全面表示する構成例を示す。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、表示パネルシートをエリアカラー表示する構成例を示す。 表示パネルシートの構成例を示す 表示パネルシートの別の構成例を示す 表示パネルシートのさらに別の構成例を示す （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の書込み装置にて表示パネルシートに書込みを行う様子を示す。 本発明の書込み装置で書込み表示を行う情報表示用パネル（表示パネルシート）における隔壁の形状の一例を示す図である。

符号の説明

１、２ 基板
３ 表示媒体
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｗａ 表示用白色粒子
３Ｂ 黒色表示媒体
３Ｂａ 表示用黒色粒子
３Ｙ 黄色表示媒体
３Ｙａ 表示用黄色粒子
３Ｒ 赤色表示媒体
３Ｒａ 表示用赤色粒子
４ 隔壁
５、６ 導電部材
１１ 書込み装置前面側可とう性透明基板
１２ 書込み装置前面側透明電極（導電膜）
１３ 書込み装置前面側保護層
１４ 表示パネルシートの前面側基板
１５ 表示パネルシートの背面側基板
１６ 書込み装置背面側保護層
１７ 書込み装置背面側電極（導電膜）
１８ 書込み装置背面側基板
２０ 書込み器
２１ 表示パネルシート
２２ 書込み装置
３０ 絶縁性液体
３１ マイクロカプセル

Claims (4)

1. 少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子からなり、光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも１種以上配置し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する表示パネルシートに書込み表示を行う書込み装置において、
   前記表示パネルシートは、書込み装置に着脱可能であり、
   書込み装置の視認側に、書込み装置前面透明パネルを設け、
   前記書込み装置前面透明パネルに、前面側透明電極を配置し、
   書込み装置の視認側とは反対側に、書込み装置背面パネルを設け、
   前記書込み装置背面パネルに、背面側電極を配置し、
   前記書込み装置前面パネルと前記書込み装置背面パネルとの空間に前記表示パネルシートを挿入し、
   前記書込み装置前面パネルと、挿入した前記表示パネルシートの間には空間を設け、
   前記前面側透明電極と前記背面側電極との間に、前記表示媒体が駆動する電界の駆動閾値よりも小さな電界を形成する電圧を印加し、
   前記書込み装置前面パネルに書込み器を押し当てて、たわませ、
   前記前面側透明電極と前記背面側電極との間の距離を小さくすることで、両電極間に形成される電界が前記駆動閾値以上になり、
   前記表示媒体が移動し、書込み表示が行える
   ことを特徴とする表示パネルシートの書込み装置。
2. 前記書込み装置前面パネルと前記書込み装置背面パネルとによって形成される表示パネルシート挿入空間のギャップ厚が、表示パネルシート厚に対して、１．２〜２倍の間隔を有することを特徴とする請求項１に記載の表示パネルシートの書込み装置。
3. 書込んで表示した内容を書込み途中に消去する時には、前記前面側透明電極と前記背面側電極との間に印加している電圧を電位差が逆になるように切り替えて電界方向を逆にし、消去したい部分に書込み器を押し当てることを特徴とする請求項１に記載の表示パネルシートの書込み装置。
4. 表示された情報を消去してから新たに情報を書込む時には、前記表示パネルシートを書込み装置に挿入し、前記前面側透明電極と前記背面側電極との間に前記電界の駆動閾値以上の電界を形成する電圧を印加して全面消去を行い、印加電圧を前記電界の駆動閾値電界を形成する電圧よりも小さくした状態にしてから新規書込みを行うことを特徴とする請求項１に記載の表示パネルシートの書込み装置。
   

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