JPH086508A

JPH086508A - 表示媒体およびその表示方法

Info

Publication number: JPH086508A
Application number: JP9227895A
Authority: JP
Inventors: Akira Takayama; 暁高山; Masami Sugiuchi; 政美杉内
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】繰り返しの使用回数が多く、かつ画像保持能
力の高い表示媒体を提供する。【構成】支持体１とこの支持体１の上に形成された対
向電極２と、この対向電極２上に形成されたスペーサー
としての柱材料６と、このスペーサーによって前記対向
電極と隔てられた透明電極９と、前記対向電極２及び透
明電極９間に配置された熱溶融性材料３及び帯電性微粒
子４からなる画像形成媒体５と、前記透明電極上に形成
された透明被覆膜７とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、昇温時に電界を印加す
ることで電気泳動特性を示す書換え可能な表示媒体、特
に書換え可能な表示部を持つカード、記録保持エネルギ
ーを必要としない携帯用ディスプレイ（ディスプレイペ
ーパー）に好適な表示媒体およびその表示方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のＯＡ化の普及により各種情報のデ
ータ量は拡大の一途をたどり、情報の出力もそれに合わ
せて増加している。情報の出力は、プリンタによる紙へ
のハードコピー表示とディスプレイ表示に代表される。
しかし、近年においては、第三の記録媒体としてリライ
タブル記録媒体（視認性の高い画像の記録・消去サイク
ルが多数回可能であり、表示の保持にエネルギーを必要
としない全固体もしくは半固体の記録媒体）が、紙を大
量に使う前者からは資源保護の視点から、表示部に大規
模な電気回路を必要とする後者からは記録媒体のコスト
ダウンと携帯性の視点から、様々な分野で期待されてい
る。

【０００３】現在、リライタブル記録媒体として普及し
つつあるものは、サーマルプリンターヘッド（略してＴ
ＰＨ）で記録・消去する有機低分子・高分子樹脂マトリ
クス系（例えば、特開昭55-154198,特開昭57-82086）で
ある。この系は、比較的リライタブル記録媒体としての
特性の要求のバランスがよく、一部プリペイカードとし
て使用されている。しかし、この有機低分子・高分子樹
脂マトリクス系は幾つかの課題があり、また繰り返し回
数が 150〜 500回程度と比較的少ないことは、このリラ
イタブル記録媒体の適用分野を著しく限定するものであ
り、例えば使用環境温度が広い駅務用ＩＯカードなどに
は適用できなかった。

【０００４】一方、電気泳動を示す粒子を利用した電気
泳動素子についての研究が進められており（例えばI.0t
a et.al.,Proceedings. of the IEEE,61,832(1973)) 、
図１２に電気泳動素子の概略断面図を示す。図示するよ
うに、電気泳動素子の基本的構成は、透明基板１２（例
えばガラス）上に形成された透明電極９、泳動粒子とし
ての帯電性微粒子４を分散した懸濁液１３によって構成
される画像形成媒体、支持基体１上に形成された対向電
極２、透明電極９と対向電極２の間隔を保持するスペー
サー１４による。ここで対向電極２と透明電極９の少な
くとも一方は、個別画素に対応して分離されている。画
像信号はその個々の画素に対応して電気的に走査され、
この画素ごとに送られる画像信号によって前記泳動粒子
の移動を制御することで所望の画像を形成している。

【０００５】しかしながら、基本的に電気泳動素子の画
像形成媒体は液体であるため、外部からの電気的なエネ
ルギーの供給がなくなると、形成された画像は経時的に
（例えば顔料の沈降などの）濃度変化を生じるため、カ
ードなどの携帯用には適さなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の方法では繰り返し回数が少ない。あるいは経時的に画
像濃度変化が生じるという問題があった。本発明は、こ
のような問題に鑑み繰り返し使用回数が多く、エネルギ
ーの供給がなくても画像の保持が可能である表示媒体を
供給することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本願第１の発明
は、少なくとも一面が透明材料からなる容器と、この容
器内に配置された熱溶融性材料およびこの熱溶融性材料
中に分散した帯電性微粒子からなる画像形成媒体とを具
備することを特徴とする表示媒体である。

【０００８】本願第２の発明は、前記容器が、対向電極
および前記透明材料としての透明電極を具備することを
特徴とする本願第１の発明に記載の表示媒体である。

【０００９】本願第３の発明は、前記容器が柱材料によ
り素子分離されたことを特徴とする本願第１の発明に記
載の表示媒体である。

【００１０】本願第４の発明は、帯電性微粒子および熱
溶融性材料からなる画像形成媒体を有する表示媒体を加
熱するとともに電界を印加することで前記帯電性微粒子
の電気泳動を制御する工程と、前記加熱が終了した後に
前記画像形成媒体を冷却する工程とを有することを特徴
とする表示媒体の表示方法である。

【００１１】本願第５の発明は、前記画像形成媒体の加
熱を所望の箇所に行い、この加熱により溶融した熱溶融
性材料中の帯電性微粒子のみの電気泳動を制御すること
を特徴とする本願第４の発明に記載の表示媒体の表示方
法である。

【００１２】本願第６の発明は、少なくとも一面が透明
材料からなる容器と、この容器内に配置された熱溶融性
材料およびこの熱溶融性材料中に分散した帯電性微粒子
からなる画像形成媒体とを具備し、前記容器に画像形成
するための熱と電界とを印加することにより前記画像形
成媒体に画像を形成した後、固体化することを特徴とす
る表示媒体である。

【００１３】図１は本発明の表示媒体の一例を示す概略
部分断面図である。以下、図１を用いて本発明をより詳
細に説明する。図示するように、透明電極９および支持
基体１上に形成された対向電極２を具備する容器と、前
記対向電極２および透明電極９間に配置し前記容器を各
セルに分離する柱材料６と、前記柱材料によって分離さ
れた絶縁性の熱溶融性材料３および熱溶融性材料３中に
分散した泳動粒子としての帯電性微粒子４からなる画像
形成媒体５と、前記透明電極上に形成された透明被覆膜
７とから構成される。

【００１４】本発明の表示媒体の表示方法では、前記表
示媒体を加熱することで前記熱溶融性材料３を溶融する
とともに、電極２および９に電圧を印加することで溶融
した前記熱溶融性材料３中で帯電性微粒子４を例えば透
明電極側９に電気泳動させることで透明電極９側からは
帯電性微粒子４に起因する色相を表示し、対向電極２側
に電気泳動させることで透明電極９側からは前記熱溶融
性材料３に起因する色相を表示することが可能になる。
また、この表示された表示媒体に対して熱供給を止め
（自然冷却）前記熱溶融性材料３を固化させることで、
帯電性微粒子４を固定し、電気的なエネルギーの供給の
ない状態でも表示された画像を維持することが可能にな
る。その記録方法とメカニズムについて以下に説明す
る。

【００１５】初めに、電気泳動の帯電性微粒子の泳動時
間を近似する理論式（１）（Ａ．Ｌ．Ｄａｒｉｇａ．Ｉ
ＥＥＥＴｒａｓａｃｔｉｏｎｏｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＤｅｖｉｃｅｓ，ｖｏｌ．ＥＤ−２４（７），８２７
（１９７７））を記載する。

【数１】ここで、ｔは帯電性微粒子４の泳動時間、ηは熱溶融性
材料３の粘性率、Ｌは電極２および９間の距離、εは熱
溶融性材料３の誘電率、Ｅは印加される電界の強度、ζ
はゼータポテンシャル（数〜百数十ｍＶ）、Ｖは印加電
圧をそれぞれ示す。

【００１６】より具体的に加熱により画像信号を入力す
る場合について説明する。まず、画像信号に先立ち、透
明電極９と対向電極２に電圧を印加し画像形成媒体５に
一様なＤＣ電界を加える。その後、１ライン 1ｍｓ以内
の記録速度で例えばＴＰＨによって画像信号が熱の形で
印加される。ＴＰＨから印加された熱は、透明被覆膜７
を介して画像形成媒体５を昇温し、熱溶融性材料３を流
動可能な状態に相変化させる。溶融したことで泳動媒体
となった熱溶融性材料３中を、クーロン力により帯電性
微粒子４が泳動し、溶融状態の熱溶融性材料３が固化す
る前に透明電極９に到達して子の透明電極９上に付着
し、結果として、透明電極９側から見たその部分の色は
帯電性微粒子４の色となる。非溶融状態（非加熱部）の
熱溶融性材料３内の帯電性微粒子４は帯電の有無に関わ
らず固体中に固定・保持され電気泳動を示さないため、
透明電極９側から見た色は、背景色、すなわち熱溶融性
材料３に起因する色になる。その結果、帯電性微粒子４
に起因する色相と熱溶融性材料３に起因する色相とから
なる画像が形成される。さらにこの熱溶融性材料３を冷
却（自然冷却でも構わない）することにより前記画像を
保持したまま固化する。本発明はこのように熱溶融性材
料３を泳動媒体としているため、画像形成媒体５中の帯
電性微粒子４は固化された熱溶融性材料３により固定・
保持され経時的な画像濃度変化がなくなるというもので
ある。

【００１７】また、ここでは電極を介して電界を印加し
たが、例えば電極の代わりに静電体を設置し、その表面
を帯電させることで表示媒体に電界を印加することも可
能である。

【００１８】ここで、前述したようなＤＣ電界が一様に
印加された表示媒体に、熱印加された部分をパターンと
して認識する方法のさらに優れた点は、従来の泳動素子
で表示を行うためには画素毎に印加する電界を印加する
必要があるのに対し、表示媒体全体に電界を印加すれば
よいので表示媒体の製造が簡略化できる点にある。すな
わち、従来の泳動素子で表示を行うためには画素毎に電
界を印加する必要があるのに対し、本発明にあっては表
示媒体全体に電界を印加すればよいので、画素毎に電極
を形成する必要がなくなる。

【００１９】また前述したような熱により画像信号を入
力する方法は、例えば自動改札のように表示媒体を移動
させるとともに短時間で記録を行う場合に画像入力信号
の高速化が可能な点で特に好適である。この点を図２に
より説明する。図２は適当な熱溶融性材料を用いた本発
明の表示媒体に、加熱により画像信号を入力した場合の
駆動タイミング図の一例であるが、図示するように表示
媒体全体に電界を印加し続け、ＴＰＨなどを用い例えば
1ｍｓ程度の加熱で熱溶融性材料を融点以上に加熱する
ことが可能であり、一度加熱された熱溶融性材料の溶融
状態は、蓄熱効果と画像形成媒体の過冷却性により30ｍ
ｓ以上保つことが可能であり、この加熱後の溶融時間は
表示媒体が高速で移動中であっても簡単な装置で電圧の
印加が可能になる。

【００２０】さらに後述の実施例で詳細を説明するよう
に、画像形成媒体の形成にスクリーン印刷あるいは熱転
写印刷を導入することで、カラー化素子の作製が容易で
あるという特徴がある。

【００２１】この表示媒体に任意の画像を再記録する場
合は、まず逆バイアスを加えて表示媒体全体を加熱し、
画像をリセット、すなわち対向電極側に帯電性微粒子を
電気泳動させた後に画像の記録を実施する必要がある。
画像リセット時の加熱は、ヒートローラー加熱や赤外ラ
ンプによる面加熱で実施しても良く、リセット直接に書
き込みシステムを配置することによって、書き込み前の
予備加熱を行い、より高速記録をすることが好ましい。
画像信号の入力方法としては加熱に限らず、例えば表示
媒体などに画素ごとに電極などの電界を印加する媒体を
設け、それぞれの電極にかかる電界を制御する方法も可
能であり、この場合には表示媒体全体を加熱させ、熱溶
融性材料を溶融状態にすることができる。

【００２２】次いで、本発明の表示媒体を構成する材料
について説明する。本発明に係る熱溶融性材料は帯電性
微粒子の泳動媒体となるので、溶融状態の粘性率が重要
となる。これは上述の理論式（１）からも判るように、
泳動媒体となる熱溶融性材料の粘性率を下げると帯電性
微粒子の泳動時間を短くすることができる、すなわち表
示速度を速めることができるためである。熱溶融性材料
の溶融状態における粘性率は、 120℃の動粘性率で 5×
10^-5ｍ²ｓ^-1以下が望ましい。また 100℃の動粘性率の
場合は、 1×10^-4ｍ²ｓ^-1以下が望ましく、より望まし
くは 0.2×10^-4ｍ²ｓ^-1以下である。

【００２３】一方、表示媒体が使用される環境温度条件
から、熱溶融性材料の融点は40℃以上、望ましくは50℃
以上、更に望ましくは60℃以上である。これらは、本発
明の表示媒体が密閉車内などの高温雰囲気で使用される
場合があるためである。この融点を挟む20℃の温度範囲
で粘弾性率（動粘性率）が 4桁以上低下する材料が望ま
しい。

【００２４】熱溶融性材料は、分子内にカルボキシル基
（−ＣＯＯＨ）やアルコール性水酸基（−ＯＨ）、アミ
ノ基（−ＮＨ₂）、カルボニル基（＞ＣＯ）などの基を
含有する有機材料が望ましい。また、例えばパラフィン
のような溶融性有機材料には界面活性材などの添加剤を
数％程度含有させることで帯電性微粒子の泳動特性を向
上させることが可能になる。なお当然のことながら熱溶
融性材料は絶縁性物質を用いる必要がある。

【００２５】このような熱溶融性材料としては、例えば
以下に挙げる種々のワックス類、飽和脂肪酸あるいは高
級アルコール類などを例示することができる。

【００２６】ステアリルアルコール、1-エイコサノー
ル、1-ドコサノール、1-テトラコサノール、1-ヘキサコ
サノール、1-オクタコサノールなどの高級 1価アルコー
ル類、1,8-オクタンジオール、 1,10-デカンジオール、
1,12-ドデカンジオール、 1,12-オクタデカンジオー
ル、1,2-ドデカンジオール、1,2-テトラデカンジオー
ル、1,2-ヘキサデカンジオールなどの直鎖高級多価アル
コール類、パルミチン酸、ステアリン酸、1-オクタデカ
ン酸、ベヘン酸、1-ドコサン酸、1-テトラコサン酸、1-
ヘキサコサン酸、1-オクタコサン酸などの高級脂肪酸
類、セバシン酸、ドデカン 2酸、 1,12-ドデカンジカル
ボキシル酸などの直鎖高級多価脂肪酸類、シクロドデカ
ノール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキ
サンジオールなどの脂環族アルコール類、コレステロー
ル、スティグマステロール、ラノステロールなどのステ
ロイド類、カルナバワックス、キャンデリラワックスな
どの植物系ワックス類、蜜蝋、ラノリンなどの動物系ワ
ックス類、モンタンワックスなどの鉱物系ワックス類、
アルコール型ワックス、ウレタン型ワックスなどの石油
系合成ワックス類がある。

【００２７】帯電性微粒子としては、熱溶融性材料が溶
融状態で正または負に帯電することで電気泳動性を有す
るものであり、具体的には、ＴｉＯ₂、ＢａＳＯ₄など
の無機物粉体（あるいは顔料）や、有機物顔料などが使
われる。好適な材料としては以下に示す無機酸化物系の
顔料がある。白色材料としては、ＴｉＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂などの無機酸化物類、赤色材料として
は、Ｃｄ−Ｓｅ系酸化物類、黄色材料としては、Ｔｉ−
Ｂａ−Ｎｉ系酸化物類、青色材料としては、Ｃｏ−Ａｌ
系酸化物類、緑色材料としては、Ｔｉ−Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ系酸化物類、黒色材料としては、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ系
酸化物類を挙げることができる。また、ＴｉＯ₂など無
機物粉体は、異種材料で被覆して用いることもできる。

【００２８】用いる帯電性微粒子の粒径としては0.01μ
ｍ〜 5μｍのものを用いることが望ましい。前記粒径が
0.01μｍ以下となると画像形成媒体中での粘抵抗が上が
り、電気泳動速度が低下するため、表示速度が低下する
恐れがある。また前記粒径が5μｍ以上であると、帯電
性微粒子の分散性が悪くなり、画像精度が低下するため
である。

【００２９】前記画像形成媒体中に含有される帯電性微
粒子の混合量としては、通常 5〜50重量％含有させてい
るが、この帯電性微粒子の色が視認できる程度の必要な
量を含有していれば特に制限されず、例えば 1〜90重量
％含んでいればよい。

【００３０】また視認性を向上させるために、熱溶融性
材料あるいは帯電性微粒子に着色染料・顔料を分散させ
ることも可能であるが、帯電特性を考慮した上で着色染
料・顔料を選択し、さらに染料を選択する場合には熱に
よる染料の拡散を考慮する必要がある。好適な材料とし
ては、ベンゼン環と−ＮＲ₂または−ＮＨＲ基（ここで
Ｒは有機基を表す。）を有する染料類があり、アントラ
キノン系染料（ワキセリン類等）、トリフェニルメタン
系染料（ローダミン類等）、媒染アゾ染料（ニグロシン
類等）等を例示することができる。

【００３１】本発明に係る加熱工程において加熱される
部分について、その耐熱性が十分でない場合には、耐熱
性の被覆膜を設けても良い。この被覆膜の熱的な要求と
して、連続使用温度にして 120℃以上、さらに好ましく
は 150℃以上の耐熱性を有するものが好ましく、さらに
高分子シ−トを用いることがそのフレキシビリティから
も好ましい。一般に透明材料に加熱を施すが、このとき
用いる被覆膜は当然透明の物質を用いる必要があり、例
えばＰＥＴフィルム、ＰＢＴフィルムなどのポリエステ
ルフィルム類、ＰＥＳフィルムなどが用いられる。

【００３２】また印加した熱が横方向に伝わると、鮮明
な画像が得られない恐れがある。そのため柱材料などで
表示媒体を素子分離することが望ましい。柱材料として
は、融点が60℃以上かつ 120℃でのメルトインディクス
が50以下の材料か、融点が 150℃以上の材料が好まし
い。ただし、融解時あるいは軟化時に熱溶融性材料と完
全に相溶する材料系は避ける必要がある。具体的な柱材
料に用いる材料としては、アクリル系高分子、シリコー
ン系高分子、ポリエチレン系高分子（例えばＥＥＡ、Ｅ
ＡＡ、ＥＭＡＡ、ＰＥ、ＥＶＡなど）、ポリイミド系高
分子、ポリアミド系高分子、ポリオレフィン系高分子、
ポリエステル系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリカ
ーボネート系高分子あるいはポリビニルアルコール系高
分子などがある。柱材料の形成方法としては、柱材料分
散溶液を画像形成媒体溶液と混合塗液化して塗布するこ
とにより画像形成媒体と同時に形成する方法、溶融性粒
子を分散した柱材料膜から微粒子を溶融除去する方法、
スクリーン印刷、熱転写印刷などがある。さらにこのよ
うな柱材料を設けることで、表示媒体の機械的強度を強
くすることができる。

【００３３】前記柱材料を形成する際は、柱材料によっ
て素子分離された画像形成媒体の各素子の平面図よりみ
た平均径は、柱材料の粘性抵抗を大きくしないために 5
μｍ以上が好ましく、また、繰り返し使用による画像形
成媒体組成分布の変化を防止するために 5ｍｍ以下にす
ることが好ましい。更に、溶融・凝固において熱溶融性
材料の体積変化が 2％以上ある場合は（画像形成媒体の
膜の欠陥により電極間のショートを防止するために） 1
ｍｍ以下にすることが好ましい。

【００３４】前述したように電極上が被覆膜などで被覆
されている場合には、そのシ−ト抵抗は、 500Ω／ｃｍ
²以下が好ましい。また、使用する電界の強度は、 1×
10⁵〜 1×10⁷Ｖ／ｍの範囲（より好ましくは 5×10⁵
〜 5×10⁶Ｖ／ｍの範囲）であれば十分である。

【００３５】画像形成媒体の膜厚範囲は、画像のコント
ラスト比の許容限界から 1μｍ以上、泳動時間の許容限
界から 100μｍ以下が好ましく、更に限定すれば画像形
成媒体の膜の欠陥により電極間のショートを防止するた
めに 3μｍ以上、ＴＰＨなどを用いて熱を画像形成媒体
に高速で供給するために15μｍ以下とすることがより好
ましい。被覆膜の膜厚範囲は、耐摩耗性の観点から 0.3
μｍ以上、ＴＰＨなどを用いて熱を画像形成媒体に高速
で供給するために10μｍ以下とすることが好ましい。

【００３６】

【実施例】まず、帯電性微粒子（泳動粒子）として未コ
ーティングのＴｉＯ₂（平均粒子系 0.3μｍ）を用い、
熱溶融性材料に各種ワックスを用いた場合の帯電極性の
実験結果を表１に記述する。なお熱溶融性材料の着色の
ために、アントラキノン系染料（WAXOLINE RED MP-FW）
を重量比で10％分散した。

【００３７】

【表１】表１の実験結果によれば熱溶融性材料に対する未コーテ
ィングのＴｉＯ₂の帯電極性は、−ＯＨ、−ＣＯＯＨの
基を有する材料に対しては＋に帯電した。またパラフィ
ン（Ｃ_nＨ_2n+2）のような電子の授受に寄与しない材料
では界面活性材の添加なしにはほとんど帯電しなかっ
た。表１のワックスの中で、帯電が再現性良く、かつ比
較的応答の速い材料は、アルコール型ワックス、脂肪酸
グリコールエステル、カルナバワックス、キャンデリラ
ワックスであった。傾向として、未コーティングのＴｉ
Ｏ₂では、水酸基とカルボン酸基を有する熱溶融性材料
が正帯電特性には好ましい特性を有する。逆に負帯電特
性にはアミノ基を有する熱溶融性材料が好ましい。

【００３８】表示素子の画像形成媒体材料として、熱溶
融性材料、帯電性微粒子、場合によっては添加物などの
種類、組成の選択は膨大な組み合わせがある。その中で
この素子に適した材料を選択するためには、電気泳動の
近似式から材料の選定をする必要があるが、それに加え
て、昇温時の画像形成媒体の電気泳動特性を評価し、そ
の特性に優れた組み合わせを抽出する必要がある。表２
および３にその具体的な組み合わせによる泳動特性を示
す。なお、表２および３における測定条件は、試料温度
が 120℃、印加電圧が±100 Ｖ、スペーサーの厚さが 5
0 μｍ、窓サイズが 2ｍｍ× 5ｍｍである。また、試料
の組成は、重量比で熱溶融性材料が 10、帯電性微粒子
が 5、染料が 1の割合である。表２において使用した染
料は、 Waxoline Red MP-FW （日本ＩＣＩ製）、赤と緑
の顔料は Waxoline Blue MP-FW（日本ＩＣＩ製）で、表
３において使用した染料は、 Waxoline Red MP-FW （日
本ＩＣＩ製）である。

【００３９】

【表２】

【表３】図３（Ａ）に電気泳動特性評価セルの概略断面図を、図
３（Ｂ）にその上方からの平面図を示す。なお、図中の
番号は図１で示した番号と同一である。ａ、ｂ、ｔは、
それぞれ直方体セルの長辺、短辺、厚みであり、本発明
者らは試行錯誤の結果、ａ×ｂは 2ｍｍ× 2ｍｍ、ｔは
50μｍとした。ａ、ｂを大きくすること（あるいはｔを
小さくすること）は、横方向の電気泳動を生じて組成ず
れを生じる問題と、溶融時に表面張力によりセルのエッ
ジから画像形成媒体材料が消失する問題と、再結晶化時
に体積変化から亀裂が発生して層間ショートを生じる問
題が発生するために、前述のようにｔとａ×ｂの比率は
例えばｔが50μｍの程度のときにはセルの表面積は 4ｍ
ｍ²以内に押さえることが望ましいことが判った。素子
分離したセルの好適径や画像形成媒体の好適膜厚範囲
は、この電気泳動特性の評価実験を参考にしている。セ
ルの温度は 120℃±10℃に固定し、印加電圧は0Ｖ− 10
0Ｖの方形波を用いた。この実験によって、方形波の応
答周波数と繰り返し回数とコントラスト比を測定し、応
答周波数は10ヘルツ以上、繰り返し回数は10⁴以上、コ
ントラスト比は 1：15以上の組成を選定した。選定した
組成の一例を重量比で示す。

【００４０】アルコール系ワックスＮＰＳ９２１０
59％（日本精ロウ製）二酸化チタン粒子ＴＡ−１００ 32％（富士チ
タン工業製）ＣＣＡＴＮＳ−２ 3％（保土ヶ
谷化学製）染料 WAXOLINE RED 6％（日本Ｉ
ＣＩ）背景色の光安定性を向上させる場合には、染料に代えて
泳動特性（例えば極性や移動度）の異なる有色顔料（例
えば、帯電性微粒子が二酸化チタン粒子とフタロシアニ
ングリーン）を用いる。顔料系は熱拡散もほとんど見ら
れず、熱による透明表面被覆体の染色も無視し得る。反
面、顔料系は染料に比べて溶融時に粘度が高くなる傾向
があるため、高速応答特性では染料系に及ばない。

【００４１】図４（Ａ）は本発明の別の一例を示す表示
媒体の縦断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の上方
からの平面図である。図４に示される表示媒体が図３の
電気泳動特性評価セルと異なる点は、画像形成媒体５が
アクリル樹脂からなる柱材料６によって素子分離されて
おり、かつ厚みが10μｍ以下であること、基体１がフレ
キシビリティのあるＰＥＴを用いていること、透明被覆
膜７がＴＰＨやサーマルスタンプによる熱記録を対象と
しているため、 4.5μｍ厚のＰＥＴフィルムに透明電極
９としてＩＴＯを形成した構成であることなどである。
また本発明をカード化するにあたり、表示部外に取り出
し電極８が形成されている。なお、１４はスペーサーで
ある。（書き込み寿命試験サンプルには形成しなかった
ため、磁気記録部や非書換えの表示部については図から
省略している。）このカード状の表示媒体に関して、ＴＰＨによる書き込
み寿命試験を実施した。書き込みは、速度１ライン 1ｍ
ｓ、最大パワーは0.45ｍｊ／ｄｏｔ（画像密度は 8ｄｐ
ｍ× 15.41ｐｍ）、消去はヒートローラで実施した。印
加電圧はそれぞれ±30Ｖとした。繰り返し回数とコント
ラストの試験結果を図５に示す。図示するようにコント
ラストが初期状態の半分に低下するまでに約2500回の動
作が確かめられた。コントラストの低下の原因は熱変化
と摩耗でＰＥＴフィルムが半透明化したためであり、熱
変化と摩耗に強い透明媒体を選択すれば、3000回までの
動作はできると考えられる。

【００４２】図６（Ａ）〜（Ｇ）に本発明の表示媒体の
製造方法の一例を示す。図６（Ａ）に示すように支持体
１はフレキシビリティのあるＰＥＴフィルムを用い、そ
の片面に対向電極２として例えば真空蒸着法、スパッタ
リング法、無電解メッキ、スクリーン印刷、グラビア印
刷などにより例えば厚さ 1μｍ以下のＡｌ薄膜を形成す
る。電極のパターニングには、マスク蒸着（スパッタリ
ング、メッキ）や、フォトエッチング等を用いる。ある
いは、ベタ電極を形成したフィルムを支持体に張り合わ
せても良い。また、導電性ペーストもしくは樹脂をグラ
ビア印刷で形成して加熱硬化する工程は生産性が良く実
用的である。パターニングにより、対向電極２及び取り
出し電極８が形成される。次に図６（Ｂ）に示すように
必要に応じてフィルム状のスペーサ１４を接着する。次
いで図６（Ｃ）に示すように、溶媒（例えばトルエン）
に熱溶融性材料としてのアルコール系ワックス、帯電性
微粒子４としての二酸化チタン粒子、添加剤、染料を分
散した分散溶媒Ａ液と、溶媒（例えばメチルエチルケト
ン）にアルコール系ワックスと相溶性が良くない樹脂
（例えばポリエステル系樹脂）と染料を分散した分散溶
媒Ｂ液とを混ぜ合わせた柱材料分散溶液１５を、図６
（Ｄ）に示すように塗布・乾燥させる。乾燥のプロセス
の結果、図６（Ｅ）に示すようなアルコール系ワック
ス、二酸化チタン粒子、添加剤、染料を主成分とする画
像形成媒体エリアと樹脂と染料を主成分とする柱材料エ
リアが分離したウミシマ構造と呼ばれる状態が出来上が
る。この構造では画像形成媒体セルの径分布が大きい反
面、単一形成プロセスで画像形成媒体５と柱材料６を形
成できるメリットを有する。さらに図６（Ｆ）に示すよ
うに画像形成媒体と柱材料を形成した後、溶剤で柱材料
樹脂の表面を溶かし、透明電極９としてＩＴＯを形成し
た被覆膜７としてのＰＥＴフィルム（ 4.5μｍ厚）のＩ
ＴＯ側を柱材料樹脂の表面側にして、空気が入らないよ
うに接着する。接着後、図６（Ｇ）に示すように画像形
成媒体の融点以上に加熱して、ＩＴＯと画像形成媒体５
の電気的接続を確実にする。透明電極９と取り出し電極
８の接続は、それぞれ必要に応じてフレキシブル導体や
導電性ペーストなどで接続する。最後にサイズに合わせ
てカードを切り出して終了する。

【００４３】図７（Ａ）〜（Ｄ）に画像形成媒体と柱材
料の製造方法の一例を示す。図７（Ａ）に示すように、
支持基体１表面に形成された対向電極２上に、ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ） 5％水溶液に例えば未重合のポ
リメチルメタアクリエート（ＰＭＭＡ）微粒子１０（20
μｍ径）を分散した溶液６ａを、例えばバーコート法、
グラビアコート法により塗布する。図７（Ｂ）に示すよ
うに、対向電極２上に形成された前記溶液６ａを乾燥す
ることで柱材料６を形成した後に、図７（Ｃ）に示すよ
うに、溶媒（例えばメチルエチルケトン）中で超音波を
加えＰＭＭＡ１０微粒子を溶出する。最後に柱材料膜の
ＰＭＭＡ微粒子１０が欠落した空間に、溶融状態の画像
形成媒体５を注入して図７（Ｄ）に示すような表示媒体
を得ることができる。

【００４４】図８（Ａ）〜（Ｄ）に画像形成媒体と柱材
料の製造方法の他の一例を示す。図８（Ａ）に示すよう
に紫外線硬化型アクリル系モノマーに、例えば未重合の
ＰＭＭＡ微粒子１０（20μｍ径）を分散した溶液６ａ
を、支持基体１上に形成された対向電極２上に、例えば
バーコート法により厚み10μｍ程度、塗布する。次に図
８（Ｂ）に示すように前記溶液に紫外線を照射して硬化
することで柱材料６を形成した後、図８（Ｃ）に示すよ
うに溶媒（例えばメチルエチルケトン）中で超音波を加
え、ＰＭＭＡ微粒子１０を溶出する。図８（Ｄ）に示す
ように、最後に柱材料６のＰＭＭＡ微粒子が欠落した空
間に、溶融状態の画像形成媒体５を注入して表示媒体を
得ることができる。

【００４５】本実施例の帯電性微粒子としての二酸化チ
タン粒子は白色であるが、本発明は白色顔料に拘らず任
意の色の組み合わせが可能である。したがって有色色素
の組み合わせを選択することによって、任意の多色画像
にパターンを形成する。すなわち、例えば柱材料などに
よって仕切られたスペースそれぞれに、融点の異なる複
数の熱溶融性材料に各色の顔料を配分し、高融点の熱溶
融性材料を配分した色から書き込むプロセスを繰り返す
ことによって無地にマルチカラー画像を形成することも
可能である。

【００４６】図９（Ａ）〜（Ｅ）は、画像形成媒体の多
色化に好適な画像形成媒体と柱材料の製造工程の一例を
示す（スクリーン印刷応用）。この方法は、例えば図９
（Ａ）に示すように熱硬化型エポキシ樹脂をスクリーン
印刷で10μｍ程度基材１に柱材料となるダム６ａを転写
する。次いで図９（Ｂ）に示すように前記ダムを加熱に
より硬化させ、素子分離用の柱材料６を形成する。その
後、図９（Ｃ）に示すように画像形成媒体５の背景色の
うちの１色を所定の位置にスクリーン印刷などで形成
し、図９（Ｄ）に示すように熱処理により画像形成媒体
５を乾燥する。図９（Ｃ）、（Ｄ）に示す工程を必要な
色の数だけ繰り返した後、さらに画像形成材料５を熱溶
融することで図９（Ｅ）に示すような画像形成媒体と柱
材料が形成される。

【００４７】図９（Ａ）〜図９（Ｅ）に示した画像形成
媒体と柱材料の製造工程の一部（画像形成媒体の転写工
程）に、熱転写記録方法を用いることもできる。この方
法は、それぞれの色の帯電性微粒子を有する画像形成媒
体を、熱転写記録システムで転写移動することに特徴が
ある。この方法のメリットは、特に 5μｍ以下の膜厚形
成においては製造歩留まりが上がること、また、工程に
有機溶剤を必要としないことである。また、位置合わせ
の容易さから、高精彩画像の形成にメリットがある。取
り出し電極は導電ローラー等で電気的な接続を実現す
る。また、電界の印加方法としては、接触による電気的
な接続を実現する方法のほかに、例えばコロナチャージ
ャーによるイオンを、電極に非接触で供給する方法など
がある。

【００４８】図１０は、本発明の表示媒体の他の一例を
示す概略断面である。この構成は、図１の実施例では不
可能であったオーバーライト特性を付加した構造であ
る。オーバーライトを可能とするために、本発明の構成
は、透明電極９を内側にして透明被覆膜７に積層したフ
ィルム、柱材料６によって素子分離され、帯電性微粒子
４を含有する画像形成媒体５、焦電体膜１１、対向電極
２を支持基体１に積層した構造を表示部の基本としてい
る。ここで焦電体膜１１は昇温により、印加する電界と
逆方向の電界を発生するように結晶状態を制御して形成
している。

【００４９】図１１に本発明の駆動タイミング図の別の
一例を示し、オーバーライト画像表示動作原理について
説明する。まず、画像信号に先立ち、透明電極９と対向
電極２に電圧を印加し、画像形成媒体５に一様な電界を
加える。その後、例えばＴＰＨによって画像信号が熱の
形で印加される。ＴＰＨから印加された熱は画像形成媒
体５を流動可能な状態に相変化させることで、帯電性微
粒子４をクーロン力で熱溶融性材料３中を移動させる。
焦電体膜１１は昇温により印加する電界と逆方向の電界
を発生するが、消去（記録）条件では、印加した電界の
強度が勝り、帯電性微粒子４は溶融材料の熱溶融性材料
３が固化する前に透明電極９に到達して上に付着し、結
果として帯電性微粒子４の色となる。それに対して、記
録（消去）条件では、消去（記録）条件より十分に大き
な熱量がＴＰＨから印加される。十分に加熱された焦電
体膜１１は、印加した電界強度に勝る焦電電界を発生さ
せ、帯電性微粒子４は溶融状態の熱溶融性材料３が固化
する前に透明電極９から離脱し、結果として背景色とな
る。ここで特に重要なのは、ＴＰＨに印加された信号パ
ルスは 1ｍｓ以内であるのに対して、熱溶融性材料の溶
融状態は数十ｍｓ保たれ、更に焦電電界はフォーリング
特性がより遅く数百ｍｓ保たれることである。この効果
により、本来の電気泳動素子では追従できない高速の画
像信号入力において画像表示を可能とし、また図１の基
本実施例では不可能であったオーバーライト画像表示動
作を可能とした。

【００５０】ただし、オーバーライト記録は熱エネルギ
ーの thresholdだけで記録と消去を分けているため、本
質的に 2pass記録より環境温度などに対する安定性のマ
ージンが小さく、オーバーライト記録と 2pass記録は一
長一短である。また、表示媒体として 2枚の導電媒質に
画像形成媒体を挟んで形成した実施例を中心に説明して
きた。しかしながら、本発明の基本的な構成としては、
表示媒体内部に導電媒質を形成する必要性はない。した
がって、表示媒体外部に（記録・消去工程システムとし
て）導電媒質を具備する応用もある。このように本発明
は、実施例で記載した例以外にも様々な材料及び組成の
選択範囲があり、また応用範囲が広い。

【００５１】本発明の具体的な応用例としては、例え
ば、リライタブル記録媒体として、交通分野におけるプ
リペイカード、定期券、回数券、通行券や流通分野にお
けるプリペイカード、入場券、価格表示カードなどのカ
ード類、およびＯＡ分野における多数回使用可能なＰＰ
Ｃ用紙、多数回使用可能な感熱紙などの記録紙類を挙げ
ることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１から請求
項６に係る本発明の表示媒体およびその表示方法を用い
れば、繰り返し使用回数が多くなり、さらにエネルギー
の供給がなくとも画像の保持が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示媒体の一例を示す概略部分断面図
である。

【図２】本発明に係る駆動タイミング図の一例である。

【図３】図３（Ａ）は、本発明に係る電気泳動特性評価
セルの概略断面図である。図３（Ｂ）は、本発明に係る
電気泳動特性評価セルの概略平面図である。

【図４】図４（Ａ）は、本発明の別の一例を示す表示媒
体の縦断面図である。図４（Ｂ）は、本発明の別の一例
を示す表示媒体の平面図である。

【図５】本発明の表示媒体の繰り返し回数とコントラス
トの試験結果を示す図である。

【図６】図６（Ａ）は本発明の表示媒体の製造方法を示
す一工程図である。（Ｂ）は（Ａ）に続く工程である。
（Ｃ）は（Ｂ）に続く工程である。（Ｄ）は（Ｃ）に続
く工程である。（Ｅ）は（Ｄ）に続く工程である。
（Ｆ）は（Ｅ）に続く工程である。（Ｇ）は（Ｆ）に続
く工程である。

【図７】図７（Ａ）は本発明に係る画像形成媒体と柱材
料の製造方法を示す一工程図である。（Ｂ）は（Ａ）に
続く工程である。（Ｃ）は（Ｂ）に続く工程である。
（Ｄ）は（Ｃ）に続く工程である。

【図８】図８（Ａ）は本発明に係る画像形成媒体と柱材
料の別の製造方法を示す一工程図である。（Ｂ）は
（Ａ）に続く工程である。（Ｃ）は（Ｂ）に続く工程で
ある。（Ｄ）は（Ｃ）に続く工程である。

【図９】図９（Ａ）は画像形成媒体の多色化に好適な画
像形成媒体と柱材料の製造方法を示す一工程図である。
（Ｂ）は（Ａ）に続く工程である。（Ｃ）は（Ｂ）に続
く工程である。（Ｄ）は（Ｃ）に続く工程である。
（Ｅ）は（Ｄ）に続く工程である。

【図１０】本発明の表示媒体の他の一例を示す概略断面
図である。

【図１１】本発明に係る駆動タイミング図の別の一例で
ある。

【図１２】電気泳動素子の概略断面図である。

【符号の説明】

１………支持基体、２………対向電極、３………熱溶融
性材料、４………帯電微粒子、５………画像形成媒体、
６………柱材料、７………透明表面被覆膜、８………取
り出し電極、９………透明電極、１０………ＰＭＭＡ微
粒子、１１………焦電体膜、１２………透明基板、１３
………懸濁液、１４………スペーサー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一面が透明材料からなる容器
と、この容器内に配置された熱溶融性材料およびこの熱
溶融性材料中に分散した帯電性微粒子からなる画像形成
媒体とを具備することを特徴とする表示媒体。
【請求項２】前記容器が、対向電極および前記透明材
料としての透明電極を具備することを特徴とする請求項
１記載の表示媒体。
【請求項３】前記容器が、柱材料により素子分離され
たことを特徴とする請求項１記載の表示媒体。
【請求項４】帯電性微粒子および熱溶融性材料からな
る画像形成媒体を有する表示媒体を加熱するとともに電
界を印加することで前記帯電性微粒子の電気泳動を制御
する工程と、前記加熱が終了した後に前記画像形成媒体
を固体化する工程とを有することを特徴とする表示媒体
の表示方法。
【請求項５】前記画像形成媒体の加熱を所望の箇所に
行い、この加熱により溶融した熱溶融性材料中の帯電性
微粒子のみの電気泳動を制御することを特徴とする請求
項４に記載の表示媒体の表示方法。
【請求項６】少なくとも一面が透明材料からなる容器
と、この容器内に配置された熱溶融性材料およびこの熱
溶融性材料中に分散した帯電性微粒子からなる画像形成
媒体とを具備し、前記容器に画像形成するための熱と電
界とを印加することにより前記画像形成媒体に画像を形
成した後、固体化することを特徴とする表示媒体。