JPH11352421A - 表示媒体、それを用いた表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 履歴が少なく良好な画像表示を繰り返し行う
ことができるフレキシブルな表示媒体、それを用いた表
示装置を提供する。 【解決手段】 微小ボールの各半球表面が第１着色層と
第２着色層の異なる色に着色してなる着色ボールが回転
することにより表示を行う表示装置において、導電性基
板と、分極性光導電性層と、前記着色ボールを分散させ
た光透過性絶縁層とをこの順に積層してなる表示媒体
と、該表示媒体の光透過性絶縁層に面して設けられ一次
帯電を行う一次帯電器と、該一次帯電器による一次帯電
と逆極性の直流除電を行う逆極性直流除電器と、前記光
透過性絶縁層の側から像露光を行う光照射手段を具備す
る表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、着色ボールを回転
させることにより表示を行う表示媒体、それを用いた表
示装置および表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器の発達に伴い、各種情報
のデータ量は拡大の一途をたどり、情報の出力も様々な
形態を持ってなされている。一般に、情報の出力は、ブ
ラウン管や液晶などを用いたディスプレイ表示とプリン
タなどによる紙へのハードコピー表示とに大別できる。
ディスプレイ表示においては、低消費電力且つ薄型の表
示装置のニーズが増しており、中でも液晶表示装置は、
こうしたニーズに対応できる表示装置として活発な開発
が行われ商品化されている。しかしながら、現在の液晶
表示装置には、画面を見る角度や、反射光により、画面
上の文字が見ずらく、また光源のちらつき、低輝度等か
ら生じる視覚への負担が、未だ十分に解決されていな
い。またブラウン管を用いたディスプレイ表示では、コ
ントラストや輝度は液晶表示と比較して十分あるもの
の、ちらつきが発生するなど後述するハードコピー表示
と比較して十分な表示品位があるとはいえない。また装
置が大きく重いため携帯性が極めて低い。

【０００３】一方、ハードコピー表示は情報の電子化に
より不要になるものと考えられていたが、実際には依然
膨大な量のハードコピー出力が行われている。その理由
として、情報をディスプレイ表示した場合、前述した表
示品位に係わる問題点に加えて、その解像度も一般的に
は最大でも１２０ｄｐｉ程度と紙へのプリント・アウト
（通常３００ｄｐｉ以上）と比較して相当低い。従っ
て、ディスプレイ表示ではハードコピー表示と比較して
視覚への負担が大きくなる。その結果、ディスプレイ上
で確認可能であっても、一旦ハードコピー出力すること
がしばしば行われることになる。また、ハードコピーさ
れた情報は、ディスプレイ表示のように表示領域がディ
スプレイのサイズに制限されることなく多数並べたり、
また複雑な機器操作を行わずに並べ替えたり、順に確認
していくことができることもディスプレイ表示可能であ
っても、ハードコピー表示も併用される大きな理由であ
る。さらには、ハードコピー表示は、表示を保持するた
めのエネルギーは不要であり、情報量が極端に大きくな
い限り、何時でもどこでも情報を確認することが可能で
あるという優れた携帯性を有する。

【０００４】このように動画表示や頻繁な書き換えなど
が要求されない限り、ハードコピー表示はディスプレイ
表示と異なる様々な利点を有するが、紙を大量に消費す
るという欠点がある。そこで、近年においては、リライ
タブル記録媒体（視認性の高い画像の記録・消去サイク
ルが多数回可能でり、表示の保持にエネルギーを必要と
しない記録媒体）の開発が盛んに進められている。こう
したハードコピーの持つ特性を継承しつつ、書き換え可
能である第３の表示方式をペーパーディスプレイと呼ぶ
ことにする。

【０００５】ペーパーディスプレイの必要条件は、書き
換え可能であること、表示の保持にエネルギーを要さな
いか若しくは十分に小さいこと（メモリー性）、携帯性
に優れること、表示品位が優れていること、などであ
る。現在、ペーパーディスプレイとみなせる表示方式と
しては、例えば、サーマルプリンターヘッドで記録・消
去する有機低分子・高分子樹脂マトリックス系（例え
ば、特開昭５５−１５４１９８号公報、特開昭５７−８
２０８６号公報）を用いた可逆表示媒体を挙げることが
できる。この系は一部プリベイドカードの表示部分とし
て利用されているが、コントラストが余り高くないこと
や、記録・消去の繰り返し回数が１５０〜５００回程度
と比較的少ないなどの課題を有している。

【０００６】また別のペーパーディスプレイとして利用
可能な表示方式として、Ｎ．Ｋ．Ｓｈｅｒｉｄｏｎ等に
より電界駆動による微小ボールの回転を利用した表示装
置が提案されている。（“Ａ Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｂａ
ｌｌ Ｄｉｓｐｌａｙ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ Ｓ
ＩＤ，第１８巻３／４号、２８９〜２９３頁，１９７７
年、米国特許第４１２６８５４号、同４１４３１０３
号、同５３８９９４５号、特開昭６４−４２６８３号公
報）。この表示装置は、微小なボールを用い、該ボール
は一方の半球面が白色で、他方の半球面が黒色となって
おり、前記ボールを支持体に形成したキャビティ内に配
し、各キャビティ内に高抵抗な液体を充填して、この液
体中でボールが自由に回転できるようにしたものであ
る。この場合、液体の種類により、ボールの黒色と白色
の夫々の半球部分の相互の帯電状態が異なり、外部電界
を与える事によってボールの白色又は黒色の半球面を観
察する側にむけるよう回転を制御することができ、目的
とする表示ができる。

【０００７】このような機械式の表示方法は、温度変
化、電気的優乱ノイズに対して極めて安定であり、メモ
リ性を有する為に表示中に電力を必要としない。さら
に、ボール表面の自然光の反射・散乱を利用して表示す
る為に液晶装置・ブラウン管でみられるような光源のち
らつき等にて起こる眼疲労を抑えることができる理想的
な表示装置である。

【０００８】ところで、ボール回転による表示装置に用
いる二色に着色された着色微小ボールの作製方法として
は、前述したＳｈｅｒｉｄｏｎ等により、図８に示す様
に、微小のガラスボールにＴｉＯ₂ を高濃度に含有させ
ガラスボールを白色化し、この白色ガラスボール２０１
を樹脂層２２に混合し、白色ガラスボール２０１の露出
した半球面に真空蒸着法を用いて絶縁性の黒色層２０２
を形成する方法が提案されている。

【０００９】また、斎藤等（“Ａ Ｎｅｗｌｙ Ｄｅｖ
ｅｌｏｐｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｗｉｓｔｉｎ
ｇ Ｂａｌｌ Ｄｉｓｐｌａｙ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔ
ｈｅＳＩＤ，第２３巻４号，２４９〜２５３頁，１９８
２年）も同様な方法により二色ボールを形成しており、
白色化したガラスボールの半球面に真空蒸着法を用いて
ＭｇＦ₂ とＳｂ₂ Ｓ₃ を同時蒸着し黒色層を成膜して色
分けしている。ガラスボールの白色化に際しては、Ｌｉ
Ｏ₂ とＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の３成分からなるガラスを用
いて、熱処理を行い光散乱が起こるように成分分離し、
異なる成分からなる表面状態を形成することにより作製
する。

【００１０】従来の電極を用いてアドレスする表示装置
の駆動原理の一例を説明する。従来の表示装置は、着色
層を形成した着色ボールと、該着色ボールを回転自在に
支持する光透過性絶縁支持体と、着色ボールが自在に回
転できる為のキャビテイとで構成された表示媒体と、該
着色ボールを回転し所望の着色層側を表示させることで
像を表示するための表示装置である。該キャビテイは誘
電性液体で満たされている。着色層は、反射光の色、反
射強度の差を用いることにより観察側からみて異なる色
相を表示できればよい。微小ボール表面上に着色層を被
覆することにより、反射光の色、反射強度等の光学的特
性の異なる２つの表面を作り出している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の表示装置に
おいて、像表示をおこなうための電気配線は梯子型、単
純マトリックス型、ＴＦＴ型などがあるがいずれもフォ
トリソなどを利用した微細構造であり、駆動速度や表示
画素数などに制限がある。また、絶縁不良などによる欠
陥も生じやすい。また、製造プロセスも複雑で表示装置
のコストが高くなるといった問題がある。

【００１２】これにたいして導電性基板と光導電性材料
層とで着色微小ボールを分散させたシートをサンドイッ
チ構造にし、光導電性層側から一様帯電後に像露光して
静電潜像による電場を形成する光アドレス方式や光導電
性を付与した微小ボール方式は、特開平８−２３４６８
５号公報などで開示されている。

【００１３】しかし、着色微小ボールを分散させたシー
トに、単純に光導電性材料を積層あるいは混合しただけ
では、光導電性材料表面が化学的、機械的、電気的に不
安定であるという問題点がある。

【００１４】さらには、液晶などでよく用いられる手法
として、少なくとも片側が透明な電極と対極で液晶層と
光導電層をサンドイッチし、透明電極側から像露光しな
がら電圧を印加する方式があったが、やはりフレキシビ
リティおよびコストが問題であった。

【００１５】また、導電性基板に光導電性材料層を積層
した上に、微小ボールを分散させた絶縁性シートを積層
配置すると、カールソン式の電子写真プロセスでは潜像
形成ができないという問題点があった。

【００１６】本発明は、この様な問題点を解決するもの
であり、履歴が少なく良好な画像表示を繰り返し行うこ
とができるフレキシブルな表示媒体、それを用いた表示
装置および表示方法を提供することを目的とするもので
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、微小ボ
ールの各半球表面が第１着色層と第２着色層の異なる色
に着色してなる着色ボールが回転することにより表示を
行う表示媒体において、導電性基板と、分極性光導電性
層と、前記着色ボールを分散させた光透過性絶縁層とを
この順に積層してなることを特徴とする表示媒体であ
る。

【００１８】また、本発明は、微小ボールの各半球表面
が第１着色層と第２着色層の異なる色に着色してなる着
色ボールが回転することにより表示を行う表示装置にお
いて、導電性基板と、分極性光導電性層と、前記着色ボ
ールを分散させた光透過性絶縁層とをこの順に積層して
なる表示媒体と、該表示媒体に一次帯電を行う一次帯電
器と、該一次帯電器による一次帯電と逆極性の直流除電
を行う逆極性直流除電器と、前記直流除電と同時に像露
光を行う光照射手段を具備することを特徴とする表示装
置である。

【００１９】さらに、本発明は、微小ボールの各半球表
面が第１着色層と第２着色層の異なる色に着色してなる
着色ボールが回転することにより表示を行う表示方法に
おいて、導電性基板と、分極性光導電性層と、前記着色
ボールを分散させた光透過性絶縁層とをこの順に積層し
てなる表示媒体を用意する工程、該表示媒体に一次帯電
を行う工程、該一次帯電と逆極性の直流除電を行うと同
時に光照射により像露光を行う工程を有することを特徴
とする表示方法である。前記直流除電と同時に像露光を
行なった後、全面露光を行なうのが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の表示媒体は、微小ボール
の各半球表面が第１着色層と第２着色層の異なる色に着
色してなる着色ボールが回転することにより表示を行う
表示媒体において、導電性基板と、分極性光導電性層
と、前記着色ボールを分散させた光透過性絶縁層とをこ
の順に積層してなることを特徴とする。

【００２１】また、本発明の表示装置は、上記の表示媒
体と、該表示媒体の光透過性絶縁層に面して設けられ一
次帯電を行う一次帯電器と、該一次帯電器による一次帯
電と逆極性の直流除電を行う逆極性直流除電器と、前記
光透過性絶縁層の側から直流除電と同時に像露光を行う
光照射手段を具備することを特徴とする。

【００２２】本発明の表示方法は、上記の表示媒体の光
透過性絶縁層に一次帯電器により一次帯電を行う工程、
逆極性直流除電器により前記一次帯電器による一次帯電
と逆極性の直流除電を行うと同時に光照射手段により像
露光を行う工程を有することを特徴とする。

【００２３】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
は、表示媒体を外部電極により一次帯電を行ない、逆極
性の直流除電と同時に像露光をおこない静電潜像による
電場によって着色ボールを回転・保持して表示をおこな
うことを特徴とする。さらには、除電と同時に像露光を
おこなった後、全面露光をおこなうことを特徴とする。

【００２４】図１は、本発明の表示媒体の一実施態様を
示す断面図である。同図において、本発明の表示媒体
は、微小ボール３の各半球表面が第１着色層１と第２着
色層２の異なる色に着色してなる着色ボール４がキャビ
ティ８内に収容され、該着色ボール４が回転することに
より表示を行う表示媒体であり、導電性基板５と、分極
性光導電性層６と、前記着色ボール４を分散させた光透
過性絶縁層７とをこの順に積層してなるものである。

【００２５】導電性基板５としては、アルミニウム、
銅、金などの金属やＩＴＯなどの材料でシート状にした
ものを用いることができる。像露光は光透過性絶縁層７
側からおこなうので、導電性基板としては金属などの不
透明なものも用いることができる。

【００２６】分極性光導電性層６としては、亜鉛硫化カ
ドミウムなどの分極性無機光導電性材料や有機光導電性
材料（ＯＰＣ）などを用いることができる。これら光導
電性材料を単独で、もしくは適当な溶媒やバインダーに
溶解・分散させて上記導電性基板上に塗布や蒸着により
積層形成する。

【００２７】該着色ボールを分散させた光透過性絶縁層
７としては、Ｓｈｅｒｉｄｏｎ等による電界駆動型と同
様のものを用いることができる。具体的には、シリコー
ンエラストマーシートなどが挙げられる。

【００２８】図２は本発明の表示媒体に用いる着色ボー
ルの断面図である。図３は自然光を照射した時の観察側
から見える着色ボールの色を説明する説明図である。着
色ボール４は、白色の微小ボール３からなる白色ボール
からなり、半球面に第１着色層１が形成され、他の半球
面には白色の第２着色層２が形成されている。図３よ
り、観察側から見て、微小ボールの着色側が観察側に向
いた場合には第１着色層１の色を見ることとなり（図３
（ａ））、微小ボールの白色の未着色（第２着色層）側
が観察側に向いた場合には自然光９がボール表面で反射
して白色に見える（図３（ｂ））。

【００２９】なお、図２において半球を着色し（第１着
色層）、他の半球が未着色（第２着色層）の場合を例示
したが、未着色部分を第２の色で着色してもよい。着色
すると同時に、誘電率なども材料によって異なる。

【００３０】微小ボールの材料としては、ガラス、酸化
チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニア、アルミナなどが好
ましい。微小ボールの寸法としては、ボールの直径が表
示媒体としての一画素以下の大きさとなるよう、２００
μｍ以下のものが好ましい。

【００３１】本発明の着色ボールの形成方法としては、
例えば微小ボールの半球面に第１着色層を形成すればよ
い。着色層の形成方法としては、着色に用いる材料に適
する薄膜作製方法を用いて行われ、従来公知の技術、例
えば真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、スピン
ナ塗布方法、ディップ塗布方法等の薄膜作製技術を用い
る。

【００３２】図４は本発明の着色ボールの形成方法の工
程を示す断面図である。図４において、図４（ａ）は基
板にレジストなどの樹脂層を適当な厚さに積層し、そこ
に白色微小ボールを埋設した概念図であり、微小ボール
の半球が露出している。図４（ｂ）は蒸着などにより図
４（ａ）の表面全体に第１着色層を形成した図である。
図４（ｃ）は図４（ｂ）の樹脂層を溶解し、着色微小ボ
ールを取り出した図である。図４（ｄ）は着色微小ボー
ルを絶緑性ゴムシート内に包含し、且つキャビテイを形
成したシート、および光導電性層、および基板から成る
表示媒体の構成を説明する図である。

【００３３】図４において、白色微小ボール３ａとして
ガラスボールなどを用いる。シリコンウエハからなる基
板１１上に、樹脂層１２となる環化ゴム系のフォトレジ
スト（商品名ＯＭＲ８３、東京応化（株）製）をバーコ
ート法によりガラスボールの半径と略同等の厚みに塗布
し、ガラスボールを散布し、該フォトレジストに熱処理
を施し硬化することにより図４（ａ）に示す半球が埋め
込まれ微小ボールを形成する。次に、この表面にＴｉＣ
をスパッタ法により１００ｎｍの膜厚に成膜し黒色とな
る第１着色層１を形成する。（図４（ｂ））。この後
に、ＯＭＲ剥離液（商品名、東京応化（株）製）により
フォトレジストを溶解除去することにより黒色の第１着
色層１が形成された半球面を有し、他方の半球面が白色
の着色ボールを形成することができる（図４（ｃ））。
この着色した微小ボールを、前述したＳｈｅｒｉｄｏｎ
等と同様な方法で、エラストマー中に混合し、これをシ
ート状に成形硬化し、このエラストマーシートをシリコ
ーンオイルに浸漬して膨潤させることにより各微小ボー
ルの周囲にキャビテイ８を形成する（図４（ｄ））。

【００３４】具体的には、２液型シリコーンゴム（ダウ
コーニング社製、シルポット１８４）中に前記着色ボー
ルを分散させ、次に上記した導電性基板５上に積層した
分極性光導電性層（以下、光導電性層と記す）６の上に
この分散系を厚さ約１００μｍの膜状に伸ばし、該シリ
コーンゴムを１００℃、１時間の条件で加熱硬化させ
た。次に上記着色ボールを分散した硬化ゴムシートを、
粘度１ｃｓのシリコーンオイル（東芝シリコーン社製）
中に２４時間浸漬して該ゴムシートを膨潤させ、着色ボ
ールの周囲にキャビテイ（隙間５〜１０μｍ）を形成
し、表示媒体を作製した。

【００３５】上記表示媒体に対して、像表示させる表示
装置としては、一次帯電器、直流コロナ除電器、像露光
光源、全面露光光源からなる表示装置を用いる。帯電お
よび除電はワイヤー型もしくはローラー型のコロナ帯電
器を用いるのが一般的である。

【００３６】像露光は光源からの反射光を直接照射して
もよい。画像信号に応じてレーザーを走査しながら輝度
変調して露光してもよい。像露光の波長と光導電性層の
感度の波長特性を一致させるのが好ましい。また、レン
ズを用いて光導電性層に結像させることが好ましい。

【００３７】像露光は除電と同時におこなうので、コロ
ナ帯電器を通して露光することが好ましい。像露光後に
全面露光をおなってもよく、上記した像露光と同様の波
長分布を持つライン状光源を走査するか面状光源を用い
て一括露光することが好ましい。

【００３８】次に、本発明の表示装置について説明す
る。図５は、本発明の表示装置の一実施態様を示す説明
図である。上記構成の表示媒体に対して、本発明におい
ては、図５に示したように、一次帯電を行ない、一次露
光と逆極性の直流コロナ除電と同時に像露光を行なうこ
とを特徴とする。さらには、除電と同時に像露光を行な
った後、全面露光を行なうことを特徴とする。

【００３９】図５は分極性の光導電性層を用いたときの
電荷分布および微小ボールの回転を示し、図５（ａ）は
表面を正に一次帯電させ、且つ第１着色層が正電場側に
向く場合の例であり、図５（ｂ）は一次帯電と逆極性の
直流除電を像露光と同時に行なった場合の電荷分布であ
り微小ボールは反転し、図５（ｃ）はオプションとレて
全面露光をおこなった場合の電荷分布を示す図である。

【００４０】上記構成の表示媒体に対して、カールソン
式の通常の電子写真工程を作用させる従来法においては
静電潜像形成が困難である。すなわち、カールソン式に
おいては、表面絶縁層を一様帯電させ、像露光された明
部では光導電性層が導電性となるが、そのままでは表面
電位は保持されたままとなる。

【００４１】そこで、本発明においては、絶縁層表面を
一様に一次帯電させ（図５（ａ））、露光と同時に除電
をおこない、明部においては光導電性層が導電性となり
表面電荷が逆極性となり、暗部における表面電位とに差
が生じ、静電潜像が形成される。

【００４２】図５（ａ）で示すように、一次帯電器２１
により光透過性絶縁層の絶縁性ゴムシート７ａの表面を
正に帯電させた場合、光導電性層６内の電子は表面の正
電荷にひかれて絶縁性ゴムシート７ａとの境界まで移動
して捕獲され、正孔は逆に導電性基板５との境界面近く
で捕獲される。この時、着色ボール４は一定の方向を向
いた状態で整列保持される。

【００４３】次に、図５（ｂ）で示すように、逆極性直
流除電器２３と光２２により像露光と同時に負極性の直
流除電をおこなうと暗部においては一次帯電できた内部
分極の影響で、逆極性の電荷は表面にのりにくい。した
がって、一次帯電による絶緑層表面の正電荷は逆極性の
直流除電により中和されるが、電場は変化しないので着
色ボールは回転せず、一次帯電時のままである。

【００４４】一方、明部においては光導電層は導電性に
なるので内部分極は消え、逆極性の直流除電により表面
が逆極性に帯電し、絶縁性ゴムシート内の着色ボールは
反転し逆半球が表面に向く（図５（ｂ））。よって、着
色ボールは暗部と明部との間にコントラストが生じ、画
像が表示される。なお、一次帯電を負極性、除電を正極
性とすることもできる。

【００４５】本発明においては、絶縁性ゴムシートに電
場を印加し着色ボールの回転によって画像表示すること
が目的なので、除電と同時露光後の全面露光は画像表示
のためには必須ではない。しかし、表示媒体の再利用時
の履歴を緩和する目的で、全面露光を行なうことが好ま
しい（図５（ｃ））。

【００４６】なお、前述したように、除電工程がない通
常のカールソン式のプロセスにおいては、露光しても絶
縁層表面の電荷は一次帯電のまま残留し、よって明部・
暗部ともに微小ボールは一定の方向をむいたままで、画
像が表示されない（図６（ａ）〜（ｂ）参照）。

【００４７】図６（ｂ）のカールソン式においては像露
光のみで除電をおこなわず、絶縁層により隔離されてい
る電荷の中和がおこなえず、電荷分布は変化するもの
の、電場の向きは一次帯電のままである。

【００４８】また、像露光や全面露光は着色ボールを含
有する光透過性絶縁層を通過しておこなわれるが、着色
ボール間には上述したキャビテイやキャビテイ間の隙間
があり、この部分を光が通過する。

【００４９】光は直線的に進む成分と、散乱・回折しな
がら進む成分があり、着色ボールの下側の光導電性層に
も照射される。光の散乱・回折、光導電性領域の広が
り、電荷の面内分布の広がりおよび静電潜像による電場
の広がりにより、十分な解像度を保ちながら光によるボ
ールの回転制御が可能である。

【００５０】本発明において、微小ボールの形状として
は、球体のような曲面形状のものであれば良い。

【００５１】液体中の粒子は、粒子と液体の間で電荷の
授受が行われ電気二重層が形成され、粒子は正または負
に帯電することが知られている。本発明の微小ボールで
は、半球表面に着色層が形成され、他の半球面は未着色
である為、２つの異なる物質からなる領域を有する。よ
って、絶緑性液体から着色ボール表面に正イオン粒子又
は負イオン粒子が特異吸着して、着色ボール表面に表面
電位が生じる。この為、絶縁性液体中では各領域で帯電
電荷特性が異なることとなり、着色ボールの極方向に双
極子モーメントを持つようになる。この着色ボールに電
場を印加すると着色ボールにはその極方向を電界方法に
揃えようとするトルクが働き、着色ボールはいずれかの
半球面を一方向に揃える。未着色領域がマイナス帯電
し、着色層がプラス帯電しているとすると電源にてプラ
スが印加された電極に未着色側が、マイナスが印加され
た電極に着色側がくる。これにより上部より本発明の表
示装置を観察すると着色層（黒色）が見える。電界の方
向を逆転すれば着色ボールは反転し、着色側を観察側に
向け光導電性ボールが白色材料である場合は、白色が見
える。

【００５２】従来、着色ボール、絶縁性液体で満たされ
たキャビテイを有する支持体で構成された表示媒体を整
形し、表示媒体の上下面に複数の電極を配置し、対向配
置された電極間に電圧を印加することにより、該電圧の
極性に従う表示色を表示していた。

【００５３】着色ボールを駆動するに用いる電極として
は、観察側からみて、微小ボールの表面に形成した着色
層を観察できるよう、光透過であることが必要であり、
ＳｎＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜を
用いていた。

【００５４】前記の絶縁性液体に用いる液体としては、
電気的絶縁性の高い液体であればよくトルエン、アセト
ン等の有機溶剤や水を用いることが可能であるが、キャ
ビテイを満たす誘電性液体が揮発しないよう、不揮発性
の液体を用いることが好ましい。特にシリコーンオイル
はイオンや不純物の含有量が低く、高抵抗な液体であり
好ましい。また、絶縁性液体は、着色ボールと接触し
て、２つの異なる物質からなる領域を有する着色ボール
表面を界面活性化させ、異なる２つの帯電電荷状態を誘
発する性質を有する。

【００５５】キャビテイの寸法としては、着色ボールの
並進をなるべく防止し、メモリ性を有するため、着色ボ
ールより少し大きいぐらいが好ましい。支持体（光透過
絶縁性シート）としては、着色ボールの着色層を表示す
る為に、光学的に透明であることが必要であり、ポリエ
チレン、ポリスチレン等の硬質の樹脂やシリコーンゴ
ム、ガラス等を用いる。

【００５６】本発明の表示装置は、キャラクタ、グラフ
ィック、ビデオ等の画像情報を表示する受光型表示装置
に適用できる。また、紙のように見れ、紙のように動か
せ、画像を書き込め、画像を複写でき、画像を読み込
め、画像を消去できるペーパーディスプレイにも適用で
きる。

【００５７】本発明は、別の実施形態をとっても良い。
本発明の第２の表示装置では、着色ボールを透明な絶縁
性液体と共に支持体（光透過シート）に形成されたキャ
ビテイ（空洞）中に分散させる以外の構成をとる。着色
ボール間に単に絶縁性液体のみを介在させる構成をとる
ものである。

【００５８】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００５９】実施例１ 図４に示す方法により表示媒体を作成した。シリコンウ
エハからなる基板１１上に、樹脂層１２となる環化ゴム
系のフォトレジスト（商品名ＯＭＲ８３、東京応化
（株）製）をバーコート法により約２０μｍの厚みに塗
布し、平均半径２０±ｌμｍの白色ジルコニアボールを
散布し、該フォトレジストに熱処理を施し硬化すること
により図４（ａ）に示す半球が埋め込まれた微小ボール
を形成した。

【００６０】次に、この表面にＴｉＣをスパッタ法によ
り１００ｎｍの厚さに成膜し黒色となる着色層１を形成
した（図４（ｂ））。この後に、ＯＭＲ剥離液（商品
名、東京応化（株）製）によりフォトレジストを溶解除
去することにより黒色の着色層が形成された半球面を有
し、他方の半球面が白色の着色ボールを形成することが
できた（図４（ｃ））。次に、３０μｍの厚さのアルミ
導電性基板５上に硫化亜鉛カドミウムをポリカーボネー
ト樹脂に分散させ塗布後、１５０℃に加熱し光導電層６
を形成した。

【００６１】次に、２液型シリコーンゴム（ダウコーニ
ング社製、シルポット１８４）中に前記着色ボールを分
散させ、上記した導電性基板上に積層した光導電層の上
にこの分散系を厚さ約１００μｍの膜状に伸ばし、該シ
リコーンゴムを１００℃、１時間の条件で加熱硬化させ
た。次に上記着色ボール分散硬化ゴムシートを、粘度１
ｃｓのシリコーンオイル（東芝シリコーン社製）中に２
４時間浸漬して該ゴムシートを膨潤させ、着色ボールの
周囲にキャビテイ（隙間５〜１０μｍ）を形成し、表示
媒体を作製した。

【００６２】これに図５（ａ）のように直流＋ｌＫＶの
一次帯電器で表示媒体の絶縁性表面上５０μｍの空間を
走査したところ、表面電位＋５００Ｖに帯電し、着色ボ
ールはすべて黒色に着色された半球を表面に向けて整列
した。

【００６３】次に図５（ｂ）のように、像露光しながら
マイナスｌＫＶの直流除電をおこなったところ、明部で
は表面電位がマイナス５００Ｖに帯電し、且つ絶縁性の
ゴムシートの反対側では光導電性層内にプラス電位が誘
起されて、一次帯電と逆の電場が形成され、微小ボール
はすベて反転し白く見えた。

【００６４】一方、暗部では表面電位はマイナス１０Ｖ
であり、しかも絶縁性のゴムシートの反対側でもマイナ
スに帯電したままであり、よって着色ボールは一次帯電
時のまま保持されていて、黒く見えた。明部において着
色ボールの反転が起こるので、コントラストが高く１
０：１であった。

【００６５】比較例１ 露光と同時に除電をしない方法（カールソン方式）図６
に示したように、除電をしないと明部・暗部ともに表面
電荷が残り、着色ボールは一定の方向を向いたままで、
画像が表示されない。

【００６６】図６においては分極性光導電層で図示した
が、硫化カドミウムなどでは図６（ａ）の一次帯電時お
よび図６（ｂ）の暗部において光導電性層内の電荷がな
いだけで、絶縁性ゴムシートにかかる電場は同じであ
る。

【００６７】比較例２ 着色ボールを含有する絶縁層を光導電層と電極でサンド
イッチする構成図７（ａ）のサンドイッチ構成におい
て、光露光しただけ（カールソン方式）では、図７
（ｂ）（光導電性層側から露光）や図７（ｃ）（透明基
板側から露光）のように電荷の移動はあるが絶縁層によ
り反対極性の電荷との再結合が妨げられているので絶縁
層にかかる極性は変化せず、よって着色ボールの回転も
起こらず、画像が表示されない。

【００６８】図７（ａ）および図７（ｂ）の表面が光導
電性層である構成においてもやはり電場の向きに変化は
なく、よって着色ボールの回転による表示はおこなえな
い。また、表面が光導電性層である場合には像露光と同
時に除電をおこなっても像形成をおこなうことはできな
い。図７（ｃ）の電極基板でサンドイッチした構成にお
いても、やはり着色ボールの回転による表示はおこなえ
ない。

【００６９】比較例３ 着色ボールを含有する絶縁層および光導電性層を電極で
サンドイッチ構成電極でサンドイッチすると一次帯電は
おこなわず、像露光と同時に電圧を印加して電荷を注入
すれば、注入された電荷は絶縁層によりトラップされ、
像表示は可能であるが、構成が複雑であり、フレキシビ
リティやコスト面で本発明に劣る。

【００７０】実施例２ 像露光後に全面露光 実施例１おいて、像露光後に全面露光することで、次に
表示させたときの履歴が少なく良好な画像表示を繰り返
しおこなうことができた。これは光導電性層内の分極が
保持されたままでは、次の像露光時に抵抗が十分に下が
らず除電されにくくなるのを回避するためである。

【００７１】なお、前述したように、本発明において
は、絶縁性のゴムシート層にかかる電場のみで着色ボー
ルが回転もしくは保持されるので、全面露光は画像表示
のためには必須ではなく、繰り返し表示する場合の履歴
を消すのが目的である。

【００７２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、、
履歴が少なく良好な画像表示を繰り返し行うことができ
る表示をおこなうことができる。また、本発明では、絶
縁層に対して光導電性層を用いて光書き込みをおこなう
場合には、一次帯電と逆極性の直流除電を露光と同時に
おこなうことにより、像表示が可能である。

【００７３】本発明の構成は基板として用いる電極のみ
で、従来の光書き込み液晶のように透明導電性電極でサ
ンドイッチする必要がなく、フレキシブルであり、且つ
原料・製造コストも安くすることができた。光導電性物
質として、硫化亜鉛カドミウムのような分極性のものな
どを利用でき、選択の幅が広い。表面は基板と絶縁層で
あり、機械的・電気的・化学的に安定である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示媒体の一実施態様を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の表示装置に用いる着色ボールの断面図
である。

【図３】着色ボールが回転した場合に観察される着色層
を説明する図である。

【図４】本発明の着色ボールの形成方法の工程を示す断
面図である。

【図５】本発明の表示装置の一実施態様を示す説明図で
ある。

【図６】本発明の表示媒体に対してカールソン式の表示
プロセスを作用させた場合の説明図である。

【図７】表示媒体の構成を変えた比較例２を説明する図
である。

【図８】従来の着色微小ボールの作製方法を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 第１着色層 ２ 第２着色層 ３ 微小ボール ４ 着色ボール ５ 導電性基板 ６ 分極性光導電性層 ７ 光透過性絶縁層 ８ キャビティ ９ 自然光 ２１ 一次帯電器 ２２ 光 ２３ 逆極性直流除電器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小ボールの各半球表面が第１着色層と
   第２着色層の異なる色に着色してなる着色ボールが回転
   することにより表示を行う表示媒体において、導電性基
   板と、分極性光導電性層と、前記着色ボールを分散させ
   た光透過性絶縁層とをこの順に積層してなることを特徴
   とする表示媒体。
2. 【請求項２】 微小ボールの各半球表面が第１着色層と
   第２着色層の異なる色に着色してなる着色ボールが回転
   することにより表示を行う表示装置において、導電性基
   板と、分極性光導電性層と、前記着色ボールを分散させ
   た光透過性絶縁層とをこの順に積層してなる表示媒体
   と、該表示媒体に一次帯電を行う一次帯電器と、該一次
   帯電器による一次帯電と逆極性の直流除電を行う逆極性
   直流除電器と、前記直流除電と同時に像露光を行う光照
   射手段を具備することを特徴とする表示装置。
3. 【請求項３】 微小ボールの各半球表面が第１着色層と
   第２着色層の異なる色に着色してなる着色ボールが回転
   することにより表示を行う表示方法において、導電性基
   板と、分極性光導電性層と、前記着色ボールを分散させ
   た光透過性絶縁層とをこの順に積層してなる表示媒体を
   用意する工程、該表示媒体に一次帯電を行う工程、該一
   次帯電と逆極性の直流除電を行うと同時に光照射により
   像露光を行う工程を有することを特徴とする表示方法。
4. 【請求項４】 前記直流除電と同時に像露光を行なった
   後、全面露光を行なうことを特徴とする請求項３に記載
   の表示方法。