JP4122831B2 - 書き換え可能な表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱および磁界を作用させて、表示装置内に封入した複数種類の着色磁性粒子を磁気泳動させ、カラー表示および表示消去を行う書き換え可能な表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来における電気泳動、磁気泳動を利用した表示装置としては、特開昭６４−８６１１６号公報、特開平８−５４８４１号公報、および特開平８−２９７４７０号公報に開示されている各種装置が挙げられる。
このうち特開昭６４−８６１１６号公報においては、分散媒および電気泳動粒子を封入したマイクロカプセルを適用することにより、均一かつ安定した表示動作を行う電気泳動表示装置が開示されている。
また特開平８−５４８４１号公報においては、同様の磁気泳動表示装置であって、特に、記録速度が速く鮮明な表示を行うことができる表示装置が開示されている。
また特開平８−２９７４７０号公報においては、マイクロカプセルの耐久性を高めるとともに、背面を種々の色に着色した構成の磁気泳動表示装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような各種電気泳動表示装置および磁気泳動表示装置に用いられている画像表示用パネルは、いずれも同時に表示できる色は、背景色、および文字、図柄色に限られてしまい、同時に多数の色を表示するようなフルカラー表示ができるようなものではなかった。
【０００４】
これに対しカラー表示を行うことのできる磁気記録媒体としては、例えば特開平１−６３９９１号公報に記載されているように、磁性粒子のＮ極とＳ極とをそれぞれ異なる色に着色し、磁力の印加により磁性粒子を回転させてカラー表示を行うものが知られている。
【０００５】
また特開平４−１７５１９６号公報には、磁気特性の異なる磁性粒子をそれぞれ異なる色に着色し、磁界強度を制御してカラー表示を行う磁気記録媒体に関する開示がなされている。
【０００６】
ところが特開平１−６３９９１号公報に記載されている磁気記録媒体においては、微小な磁性粒子に対してそれぞれ着色用スプレーをして着色する等の工程や、磁性粒子のＮ極とＳ極を異なる色に着色する等の工程が極めて煩雑であるため、各極の色分けを厳密に行うことが困難であるという問題がある。
【０００７】
また特開平４−１７５１９６号公報に記載されている磁気記録媒体においては、表示時の磁界強度の制御が困難であり、磁界の制御の曖昧さにより、鮮明な画像の表示を行うことが困難であるという問題がある。
【０００８】
一方特開２０００−３５５９８号公報には、異なる色に着色された電気泳動粒子がマイクロカプセル内に封入され、電界を印加させてカラー表示を行う技術が開示されているが、それぞれのカプセル毎に、独立した電極を設ける必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
そこで本発明においては、多色同時表示が可能で、画像の安定性に優れ、安価なフルカラーの磁気泳動を用いた表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法を提供することとした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、非磁性材料よりなる支持体上に記録層を有する表示媒体であって、記録層には、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列されてなり、微小空隙部材の内部には、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなり、記録層に対して磁場を印加し、上記記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱し、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散させた着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行う書き換え可能な表示媒体を提供する。
【００１１】
また、本発明においては、非磁性材料よりなる支持体上に複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列され記録層を有し、微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなる構成の表示媒体と、この表示媒体の記録層に対して磁場を印加する磁場印加手段と、記録層を加熱する加熱手段とを有し、磁場印加手段により磁場を印加し、加熱手段により記録層の表示目標場所を熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱して、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散された着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行う表示装置を提供する。
【００１２】
また、本発明においては、非磁性材料よりなる支持体上に、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列された記録層を有し、微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなる構成の表示媒体を用いて、記録層に対して磁場を印加し、磁場の印加状態で、記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱し、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散された上記着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行う表示方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、磁場を印加した状態で、サーマルヘッド等の加熱手段によって熱溶融性有機化合物を選択的に溶融せしめて上記記録層を構成する着色磁性粒子を選択的に移動させるようにしたことにより、色調が鮮明で、高解像度のフルカラー表示を行うことができ、かつ急峻かつ鮮明な画像表示の消去を行うことができる書き換え可能な表示媒体、表示装置および表示方法を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明の表示媒体、表示装置および表示方法は、以下の例に限定されるものではない。
【００１５】
図１に本発明の表示媒体の一例の概略断面図を示す。
図１に示すように本発明の表示媒体１０は、支持体１１上に記録層１２、および保護層１３が積層形成された構成を有している。記録層１２は、微小空隙部材１４が充填配列された構成を有し、微小空隙部１４内には、無機顔料粒子２０および所定の色の着色磁性粒子２１〜２３よりなる表示用材料２４が、常温で固相状態を示す熱溶融性有機化合物２５に分散されているものとする。
なお図１に示す表示媒体１０においては、イエロー、マゼンダ、シアンのそれぞれに着色された第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が、それぞれ熱溶融性有機化合物２５ａ、２５ｂ、２５ｃに分散されてなり、これらの色によって区別される微小空隙部材１４が支持体１１上に充填配列されているものとする。
また図１においては、微小空隙部材１４は支持体１１上において平面状に充填配列されているが、本発明はこの例に限定されず、表示画像の色調の鮮明さや解像度を考慮した上で、積層されたものとしてもよい。
以下、本発明の表示媒体１０について詳述する。
【００１６】
支持体１１は、非磁性材料によって形成されるものとし、例えばポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂類、天然樹脂、紙、合成紙、金属、セラミックス等を単独または組み合わせたものを適用できる。また支持体１１の形状については、カード状、シート状、フィルム状等の従来公知の形状を用途に応じて選択できるものとし、用途に応じて要求される従来公知の物性、例えば強度、剛性、隠蔽性、光不透過性等を付加させたものとしてもよい。
【００１７】
記録層１２は、内部に空隙を有する微小空隙部材１４が充填配列された構成を有している。微小空隙部材１４は特に限定されるものではないが、例えば分散媒を封入することが可能なマイクロカプセル、キャピラリー、あるいはセル等を適用することができ、微小空隙構造を形成することができるものであれば、従来公知のものをいずれも適用することができる。なお空隙構造をより微細に形成することによって、最終的に得られる表示媒体１０および表示装置における解像度を向上させることができる。
【００１８】
次に、上記微小空隙部材１４内封入されている無機顔料粒子２０、着色磁性粒子２１〜２３、および常温で固相状態を示す熱溶融性有機化合物２５について説明する。
【００１９】
無機顔料粒子２０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、シリカ、チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム等の従来公知の材料を適用することができるが、特に酸化チタン（ＴｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリカ（酸化珪素：ＳｉＯ2）等の白色調の無機系酸化物が最終的に得られる表示媒体１０のコントラストの向上を図るために好適である。
【００２０】
着色磁性粒子２１〜２３形成用材料としては、例えば鉄、ニッケル、鉄・ニッケル合金、鉄・ニッケル・クロム合金等のステンレススチール、コバルト、コバルト・アルミニウム合金、サマリウム・コバルト合金等が挙げられ、これらの微粒子を、アトマイザーやハンマーミル等を用いてフレーク状としたものを着色磁性粒子２１〜２３として適用することができる。
【００２１】
着色磁性粒子２１〜２３は、最終的に得られる表示媒体１０において表示したい色に応じて着色されているものとし、例えば、表示媒体１０においてフルカラー表示を行う場合においては、３原色であるイエロー、マゼンダ、シアンに着色されている第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が、それぞれ異なる微小空隙部材１４内に封入されているものとする。
【００２２】
上記着色磁性粒子２１〜２３は、例えばＣｏ−Ｍｎ系複合酸化物、あるいはヘマタイト等とポリエステルあるいはアクリル樹脂等からなる合成樹脂塗料を上記磁性粒子被覆することにより着色することができる。なお磁性粒子を着色する材料は上記塗料に限定されるものではなく、従来公知の各種染料を適宜用いることができる。
【００２３】
着色磁性粒子２１〜２３は、後述する磁気印加による移動のしやすさや表示媒体１０における画像コントラスト等を考慮し、粒径が５〜３０μｍのものが好適である。また着色磁性粒子２１〜２３の形状は、球状、針状等、磁気印加による移動を妨げない形状であれば従来公知の各種形状を適用できる。
【００２４】
上記無機顔料粒子２０および着色磁性粒子２１〜２３を分散する熱溶融性有機化合物２５は、常温（約１０〜３０℃程度）で固相状態を示し、常温以上に加熱された温度（約３５〜１２０℃程度）で流動状態となるものであるとし、例えばパラフィンワックス、カルナバワックス等の天然あるいは合成ワックス、天然あるいは合成樹脂、またはカルボン酸エステル等を単独で、あるいは混合して適宜用いることができる。特に固相状態から流動状態への変化が、温度変化に応じて急峻であるものが好適である。
【００２５】
なお、熱溶融性有機化合物２５は、着色磁性粒子の色に対応して融点の異なるものを適用する。
すなわち上述したように、３原色であるイエロー、マゼンダ、シアンに着色されている第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が、それぞれ異なる微小空隙部材１４内に封入されているものとする場合には、これらの着色磁性粒子２１〜２３の色により区別される微小空隙部材１４内に封入された熱溶融性有機化合物２５の融点が、着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定する。
例えば、第１の着色磁性粒子２１を分散する熱溶融性有機化合物２５ａの融点をＴ１、第２の着色磁性粒子２２を分散する熱溶融性有機化合物２５ｂの融点をＴ２、第３の着色磁性粒子２３を分散する熱溶融性有機化合物２５ｃの融点をＴ３としたとき、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるようなものを選定する。
【００２６】
具体的には、イエローの第１の着色磁性粒子２１を分散する熱溶融性有機化合物２５ａは融点が９０℃程度、マゼンダの第２の着色磁性粒子２２を分散する熱溶融性有機化合物２５ｂは融点が６５℃程度、シアンの第３の着色磁性粒子２３を分散する熱溶融性有機化合物２５ｃは融点が４０℃程度のパラフィンワックスをそれぞれ適用することができる。
なお、熱溶融性有機化合物２５の融点は、例えば分子構造中の炭化水素鎖の数を選定することによって好適な範囲のものに特定することができる。
【００２７】
上述したような無機顔料粒子２０、着色磁性粒子２１〜２３および熱溶融性有機化合物２５を封入しているいわゆる殻物質である微小空隙部材１４は、例えばアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、天然樹脂等の従来公知の樹脂材料を単独であるいは２種以上混合した材料によって形成することができる。
【００２８】
上記微小空隙部材１４としては、上述した無機顔料粒子２０、着色磁性粒子２１〜２３、熱溶融性有機化合物２５を主成分とするいわゆる芯物質が封入されてなるマイクロカプセルが好適に用いられるが、このようなマイクロカプセルの製造方法としては下記のようなものが挙げられる。
【００２９】
例えば、ポリマー溶液に分散させた上記芯物質のまわりにポリマーの濃厚相を分離させる相分離法、ポリマー溶液中の上記芯物質のまわりにポリマーの硬化試験薬等によりポリマーを硬化させる液中硬化被膜法、芯物質を分散させたエマルジョンの内相、あるいは外相のいずれか一方からモノマーや重合触媒を供給し、上記芯物質の表面をポリマーで覆うインシチュー重合法、芯物質を分散させたエマルジョンの内相と外相の両方からモノマーを供給する界面重合法等のマイクロカプセル化技法が好適であるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００３０】
上記方法のうち、特にインシチュー重合法、あるいは相分離法を用いて製造することにより、粒径の揃った、かつ上記芯物質が均一に分散されたマイクロカプセルを製造することができる。これらの方法において適用する重合性モノマーとしては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレンおよびその誘導体、イソシアネート、各種アミン、エポキシ基を有する化合物等が挙げられる。
上述したような、例えばマイクロカプセルよりなる微小空隙部材１４を所定のバインダーに分散させ、これを支持体１１上に塗布することによって記録層１２が形成できる。バインダーとしては、例えば水系バインダー、溶剤系バインダー、エマルジョン系バインダー等を適用することができる。
【００３１】
具体的に記録層１２は、オフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法等の従来公知の印刷方式や、ロール塗布法、ナイフエッジ法等の塗布方式、上記マイクロカプセル等の微小空隙部材１４を混入した転写シートによる転写方式、また上述したマイクロカプセル等を混入したインクを支持体１１上に吹き付けるインクジェット方式、支持体１１と後述する保護層１３との間に上述したマイクロカプセル等を混入した溶液を充填する方式等の各種方法によって作製することができ、目的とする表示媒体１０の用途や数量に応じて適宜選択することができる。
【００３２】
次に保護層１３について説明する。
保護層１３形成用材料としては、例えばエポキシ樹脂、テトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂、天然樹脂等が挙げられる。
保護層１３は、支持体１１上に形成された記録層１２を保持するとともに、外部から微小空隙部材１４内に封入された着色磁性粒子２１〜２３、および無機顔料粒子２０が視認できるような光透過性を有しているものとすることが必要である。また表示媒体１０の表示面の機械的な強度を保持するため、適宜必要な膜厚を選定して形成する。
【００３３】
次に、上述した本発明の表示媒体１０に画像形成を行う表示装置、およびこれらを用いた画像表示方法について説明する。
本発明の表示装置の一例の概略構成図を図２に示す。
本発明の表示装置３０は、図１に示した表示媒体１０と、磁場を印加する磁場印加手段３１と、加熱手段３２とをにより構成されているものである。
磁場印加手段３１は、記録層１２の着色磁性粒子２１〜２３に対して磁場を印加する機能を有し、加熱手段３２は、記録層１２の熱溶融性有機化合物２５に対して加熱する機能を有している。
なお図２においては、磁場印加手段３１および加熱手段３２が、表示媒体１０の保護層１３に面した側に配置されている状態を示したが、これらはそれぞれ独立して支持体１１に面した側に配置するようにもでき、後述する画像形成の表示色に応じて適宜移動できるようになされている。
【００３４】
次に、上述した本発明の表示媒体１０および表示装置３０を用いて画像表示を行う方法について説明する。なお本発明の画像表示方法は以下の例に限定されるものではない。
この例においては、図１に示した表示媒体１０において３原色表示を行うものとし、第１の着色磁性粒子２１はイエロー、第２の着色磁性粒子２２はマゼンダ、第３の着色磁性粒子２３はシアンにそれぞれ着色したものを適用した。
【００３５】
上記のようにイエロー、マゼンダ、シアンに着色されている第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３は、それぞれ異なる微小空隙部材１４内に封入されているものとし、着色磁性粒子２１〜２３の色により区別される微小空隙部材１４内に封入された熱溶融性有機化合物２５の融点が、着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定し、第１の着色磁性粒子２１を分散する熱溶融性有機化合物２５ａの融点をＴ１、第２の着色磁性粒子２２を分散する熱溶融性有機化合物２５ｂの融点をＴ２、第３の着色磁性粒子２３を分散する熱溶融性有機化合物２５ｃの融点をＴ３としたとき、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるようにした。
【００３６】
次に、表示方法について説明する。
先ず図２に示す状態においては、３種類の微小空隙部材１４中に封入された無機顔料粒子（白色）が、全て保護層１３側すなわち表示面側にあり、すべての微小空隙部材１４が白表示を行っているので全面にホワイト表示（消去状態）がなされている。
【００３７】
イエローの表示を行う場合には、先ず、図３に示すように、加熱手段３２によって、熱溶融性有機化合物２５ａの融点Ｔ１よりも高い温度（ｔ＞Ｔ１）に加熱し、全ての微小空隙部材１４中の熱溶融性有機化合物２５を溶融させる。そして磁場印加手段３１を保護層１３形成面側、すなわち表示面側に配置して磁場を印加し、第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３を磁気泳動させる。このようにすると、図３に示すように第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が全て表示面側に移動し、全面に黒色表示がなされた状態となる。
次に図４に示すように、加熱手段３２により熱溶融性有機化合物２５ａの融点Ｔ１よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔよりも高い温度（Ｔ１＞ｔ＞Ｔ２）に加熱して、熱溶融性有機化合物２５ａのみを固化させ、他の熱溶融性有機化合物２５ｂ、２５ｃは溶解させた状態とする。そして磁場印加手段３１を支持体１１側に配置して磁場を印加し、第２および第３の着色磁性粒子２２、２３を支持体１１側に泳動させる。
このようにすると、イエローに着色された第１の着色磁性粒子２１のみが表示面に定着され、第２および第３の着色磁性粒子２２、２３は裏面に移行した状態となるので、表示面にイエローの表示を行うことができる。
【００３８】
次に、マゼンダの表示を行う場合について説明する。
先ず、図２に示すように全面にホワイト表示（消去状態）がなされた状態とする。次に図５に示すように、加熱手段３２によって、熱溶融性有機化合物２５ａの融点Ｔ１よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔ２よりも高い温度（Ｔ１＞ｔ＞Ｔ２）とし、熱溶融性有機化合物２５ｂ、２５ｃを溶解させた状態とする。
そして磁場印加手段３１を保護層１３側すなわち表示面側に配置して磁場を印加し、第２および第３の着色磁性粒子２２、２３を表示面側に泳動させる。このようにすると、図５に示すように第２および第３の着色磁性粒子２２、２３が表示面側に移動し、マゼンダとシアンとの混色表示がなされた状態となる。
次に図６に示すように、加熱手段３２により熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔ２よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｃの融点Ｔ３よりも高い温度（Ｔ２＞ｔ＞Ｔ３）にして、熱溶融性有機化合物２５ａと熱溶融性有機化合物２５ｂを固化させ、熱溶融性有機化合物２５ｃのみを溶解させた状態とする。
そして磁場印加手段３１を支持体１１側に配置して磁場を印加し、第３の着色磁性粒子２３を支持体１１側に泳動させる。
このようにすると、マゼンダに着色された第２の着色磁性粒子２２のみが表示面に定着され、第１および第３の着色磁性粒子２１、２３は裏面に移行した状態となるので、表示面にマゼンダの表示を行うことができる。
【００３９】
次に、シアンの表示を行う場合について説明する。
先ず、図２に示すように全面にホワイト表示（消去状態）がなされた状態とする。次に図７に示すように、加熱手段３２により熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔ２よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｃの融点Ｔ３よりも高い温度（Ｔ２＞ｔ＞Ｔ３）にして、熱溶融性有機化合物２５ａと熱溶融性有機化合物２５ｂを固化させ、熱溶融性有機化合物２５ｃのみを溶解させた状態とする。
そして磁場印加手段３１を保護層１３側すなわち表示面側に配置して磁場を印加し、第３の着色磁性粒子２３を表示面側に泳動させる。
このようにすると、シアンに着色された第３の着色磁性粒子２３のみが表示面に定着され、第１および第２の着色磁性粒子２１、２２は裏面に移行した状態となるので、表示面にシアンの表示を行うことができる。
【００４０】
上述したように、本発明の表示媒体１０および表示装置３０においては、磁場を印加し、熱溶融性有機化合物２５ａ〜２５ｃのそれぞれの融点に応じた温度で加熱して熱溶融性有機化合物を選択的に溶融せしめて、溶融した熱溶融性有機化合物に分散された着色磁性粒子２１〜２３を選択的に移動させることによって、最終的に３原色の所望の色やこれらの組み合わせによる中間色の表示、あるいは表示の消去を行うことができる。
【００４１】
本発明の表示媒体１０および表示装置３０は、具体的にポイントカード、診察券、定期券等の各種カード類、記録用掲示板、広告板、メモ板、黒板、ホワイトボード、携帯用メモ帳、幼児用玩具、教材、習字板、各種ゲーム機用表示板等に応用することができる。
【００４２】
次に、本発明の表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法について、具体的な実施例を挙げて説明するが本発明は以下に示す例に限定されるものではない。
【００４３】
〔実施例〕
（表示媒体の作製）
先ず、イエローの着色磁性粒子が封入されたマイクロカプセルを作製する。
７０％のＦｅを主成分とするイエローの着色磁性粒子５重量部と、白色の無機顔料粒子（ＴｉＯ2）１重量部を、１００℃に加熱し融解した融点９０℃のパラフィンワックス６重量部中に均一に分散し、この分散液を９５℃に加熱した１０％ゼラチン水溶液２００重量部中でホモジナイザーを用いて、回転速度２０００ｒｐｍで、平均粒径７５μｍになるまで約５分間分散処理を行った。
上記のようにして得られた分散液に、１０％アラビアゴム水溶液２００重量部を混合し、さらに水１０００重量部を添加し、４０℃に保持し、１０％酢酸水溶液を滴下しｐＨが４になるように調節した。その後、液温を７℃に冷却し、３０％ホルマリン水溶液１０重量部を加え、１０％水酸化ナトリウム水溶液を滴下してｐＨが９になるように調節し、ゼラチン、アラビアゴムの殻のマイクロカプセルＡを作製した。
【００４４】
上記イエローの着色磁性粒子に代えてマゼンダの着色磁性粒子を適用し、上記融点９０℃のパラフィンワックスに代えて、融点６５℃のパラフィンワックスを適用して、上述した工程と同様の工程により、マゼンダの着色磁性粒子が封入されたマイクロカプセルＢを作製した。
【００４５】
上記イエローの着色磁性粒子に代えてシアンの着色磁性粒子を適用し、上記融点９０℃のパラフィンワックスに代えて、融点４０℃のパラフィンワックスを適用して、上述した工程と同様の工程により、シアンの着色磁性粒子が封入されたマイクロカプセルＣを作製した。
【００４６】
次に厚さ３０μｍの透明のポリエチレンテレフタレートフィルム上に、上述のようにして作製したマイクロカプセルＡ、Ｂ、Ｃをポリビニルアルコール水溶液に均一に分散した塗液を塗布し記録層を形成した。
さらに記録層上に、アクリル樹脂を用いて膜厚３μｍの保護層を形成し、目的とする本発明の表示媒体１０を作製した。
【００４７】
（表示の消去状態とする）
上述のようにして作製した表示媒体の支持体側に磁場印加手段を配置して磁場を印加し、さらに９５℃で全面加熱を行った。このようにすることにより、全てのマイクロカプセル中のパラフィンワックスが溶融し、各着色磁性粒子が磁気泳動により支持体側、すなわち表示面側とは反対側に移行した。
これにより、表示面側からは白色の無機顔料粒子のみが見えるようになり、この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、消去状態の表示媒体１０が得られる。
【００４８】
（黒色表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体の表示面側に磁場印加手段を配置して磁場を印加し、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により９０℃以上の温度に加熱する。
このとき、加熱した箇所の全てのマイクロカプセル中のパラフィンワックスが溶融し、各着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
これにより表示面側からはイエロー、マゼンダ、シアンの各色の着色磁性粒子が視認されるようになり、この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的に黒色に表示された表示媒体１０が得られる。
【００４９】
（イエローの表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体の表示面側に磁場印加手段を配置して磁場を印加し、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により９０℃以上の温度に加熱する。このとき、加熱した箇所の全てのマイクロカプセル中のパラフィンワックスが溶融し、各着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
次に、磁場印加手段を支持体側すなわち表示面とは反対側の面側に配置し、表示を行いたい場所のみを選択的に、加熱手段により６５℃以上９０℃以下の温度になるように調節した。これにより、マゼンダ、シアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、マゼンダ、シアンの各着色磁性粒子が磁気泳動により支持体側に移行した。
この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的にイエローに表示された表示媒体１０が得られる。
【００５０】
（マゼンダの表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体を最初に消去状態（白色表示）としておく。磁場印加手段を表示面側に配置して磁場印加を行い、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により６５℃以上９０℃以下の温度に加熱する。これによってマゼンダ、シアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、マゼンダ、シアンの各着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
次に、磁場印加手段を支持体側、すなわち表示面とは反対側の面側に配置して磁場印加を行い、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により４０℃以上６５℃以下の温度に調節した。これにより、シアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、シアンの着色磁性粒子が磁気泳動により支持体側に移行した。
この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的にマゼンダに表示された表示媒体１０が得られる。
【００５１】
（シアンの表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体を最初に消去状態（白色表示）としておく。
磁場印加手段を表示面側に配置して磁場印加を行い、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により４０℃以上６５℃以下の温度に加熱する。これによってシアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、シアンの着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的にマゼンダに表示された表示媒体１０が得られる。
【００５２】
（中間色の表示を行う）
上述したようなイエロー、マゼンダ、およびシアンの表示を組み合わせることによって、任意の中間色の表示を行うことができ、フルカラー画像の表示も可能となる。
【００５３】
上述した本発明の表示媒体および表示装置を用いた画像表示のメカニズムによれば、各色の着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル等の微小空隙部材の大きさ、およびこれに対する加熱処理を施すサーマルヘッド等の加熱手段の解像度を制御することによって、表示媒体の解像度の向上を図ることができる。
【００５４】
上述した画像表示の例においては、図１の表示媒体１０の微小空隙部材１４に封入された着色磁性粒子を、イエロー、マゼンダ、シアンとした場合について説明したが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、最終的に得られる表示画面上で表示したい色に応じて任意の着色磁性粒子を選定することができる。
【００５５】
上述した例に示した表示媒体および表示装置においては、表示を消去した状態とするためには、図１に示したように、微小空隙部材１４中の着色磁性粒子２１〜２３を支持体１１側に吸着させ、相対的に無機顔料粒子２０を表示面側に来るようにしたが、本発明は上述した例に限定するものではなく、分散媒である熱溶融性有機化合物２５ａ〜２５ｃそのものを着色磁性粒子２１〜２３の各色に対して高コントラストが得られるような白色にすることによって、微小空隙部材１４内の無機顔料粒子２０の量を少なくしたり、あるいは全く用いない構成とすることもできる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、磁場を印加した状態で、サーマルヘッド等の加熱手段によって熱溶融性有機化合物を選択的に溶融せしめて、記録層を構成する着色磁性粒子を選択的に移動させるようにしたことにより、色調が鮮明で、高解像度のフルカラー表示を行うことができ、かつ急峻かつ鮮明な画像表示の消去を行うことができる書き換え可能な表示媒体、表示装置および表示方法を提供することができた。
【００５７】
特に着色磁性粒子の色毎に異なった融点を有する熱溶融性有機化合物を適用したことにより、加熱温度を制御するのみで一色毎に画像表示を行うことができ、色の混在がなく、鮮明なカラー画像表示が可能となった。
【００５８】
また、無機顔料粒子として特に白色のものを適用することにより、各着色磁性粒子とのコントラストがとれ、解像度が高く、より鮮明な画像表示が可能となった。
【００５９】
また、本発明の表示媒体および表示装置によれば、熱溶融性有機化合物を溶融させる程度の比較的低温の加熱と、磁気印加とを組み合わせて行うことによって簡易に画像表示を行うことができるため、エネルギー消費量が極めて少なく鮮明な画像表示を行うことが可能となった。
【００６０】
また、本発明の表示媒体および表示装置によれば、微小空隙部材内で着色磁性粒子が常温で固相状態を示す熱溶融性有機化合物よりなる分散媒に分散され、記録消去時以外は固定された状態となっているため、情報記録後に外部から磁気を印加されても、着色磁性粒子は移動することがなく、極めて安定した記録状態が得られる。
【００６１】
また、本発明の表示媒体、表示装置および表示方法においては、加熱手段の操作によって溶融させた熱溶融性有機化合物に分散させた着色磁性粒子を磁気印加により移動させることによって画像の形成および消去を行うので、加熱手段の操作精度を高くすることにより、極めて微細な画像も形成可能となった。
【００６２】
また、本発明の表示媒体を構成する記録層は、微小空隙部材を含有する塗液を支持体上に塗布することによって形成することができるので、極めて簡易な製造工程によって作製することができ、極めて低コストで作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示媒体の概略断面図を示す。
【図２】本発明の表示装置の概略断面図を示す。
【図３】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図４】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図５】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図６】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図７】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【符号の説明】
１０……表示媒体、１１……支持基板、１２……記録層、１３……保護層、１４……微小空隙部材、２０……無機顔料粒子、２１……第１の着色磁性粒子、２２……第２の着色磁性粒子、２３……第３の着色磁性粒子、２４……表示用材料、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ……熱溶融性有機化合物、３０……表示装置、３１……磁場印加手段、３２……加熱手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱および磁界を作用させて、表示装置内に封入した複数種類の着色磁性粒子を磁気泳動させ、カラー表示および表示消去を行う書き換え可能な表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来における電気泳動、磁気泳動を利用した表示装置としては、特開昭６４−８６１１６号公報、特開平８−５４８４１号公報、および特開平８−２９７４７０号公報に開示されている各種装置が挙げられる。
このうち特開昭６４−８６１１６号公報においては、分散媒および電気泳動粒子を封入したマイクロカプセルを適用することにより、均一かつ安定した表示動作を行う電気泳動表示装置が開示されている。
また特開平８−５４８４１号公報においては、同様の磁気泳動表示装置であって、特に、記録速度が速く鮮明な表示を行うことができる表示装置が開示されている。
また特開平８−２９７４７０号公報においては、マイクロカプセルの耐久性を高めるとともに、背面を種々の色に着色した構成の磁気泳動表示装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような各種電気泳動表示装置および磁気泳動表示装置に用いられている画像表示用パネルは、いずれも同時に表示できる色は、背景色、および文字、図柄色に限られてしまい、同時に多数の色を表示するようなフルカラー表示ができるようなものではなかった。
【０００４】
これに対しカラー表示を行うことのできる磁気記録媒体としては、例えば特開平１−６３９９１号公報に記載されているように、磁性粒子のＮ極とＳ極とをそれぞれ異なる色に着色し、磁力の印加により磁性粒子を回転させてカラー表示を行うものが知られている。
【０００５】
また特開平４−１７５１９６号公報には、磁気特性の異なる磁性粒子をそれぞれ異なる色に着色し、磁界強度を制御してカラー表示を行う磁気記録媒体に関する開示がなされている。
【０００６】
ところが特開平１−６３９９１号公報に記載されている磁気記録媒体においては、微小な磁性粒子に対してそれぞれ着色用スプレーをして着色する等の工程や、磁性粒子のＮ極とＳ極を異なる色に着色する等の工程が極めて煩雑であるため、各極の色分けを厳密に行うことが困難であるという問題がある。
【０００７】
また特開平４−１７５１９６号公報に記載されている磁気記録媒体においては、表示時の磁界強度の制御が困難であり、磁界の制御の曖昧さにより、鮮明な画像の表示を行うことが困難であるという問題がある。
【０００８】
一方特開２０００−３５５９８号公報には、異なる色に着色された電気泳動粒子がマイクロカプセル内に封入され、電界を印加させてカラー表示を行う技術が開示されているが、それぞれのカプセル毎に、独立した電極を設ける必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
そこで本発明においては、多色同時表示が可能で、画像の安定性に優れ、安価なフルカラーの磁気泳動を用いた表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法を提供することとした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、非磁性材料よりなる支持体上に記録層を有する表示媒体であって、記録層には、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列されてなり、微小空隙部材の内部には、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなり、記録層に対して磁場を印加し、上記記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱し、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散させた着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行う書き換え可能な表示媒体を提供する。
【００１１】
また、本発明においては、非磁性材料よりなる支持体上に複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列され記録層を有し、微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなる構成の表示媒体と、この表示媒体の記録層に対して磁場を印加する磁場印加手段と、記録層を加熱する加熱手段とを有し、磁場印加手段により磁場を印加し、加熱手段により記録層の表示目標場所を熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱して、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散された着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行う表示装置を提供する。
【００１２】
また、本発明においては、非磁性材料よりなる支持体上に、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列された記録層を有し、微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなる構成の表示媒体を用いて、記録層に対して磁場を印加し、磁場の印加状態で、記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱し、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散された上記着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行う表示方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、磁場を印加した状態で、サーマルヘッド等の加熱手段によって熱溶融性有機化合物を選択的に溶融せしめて上記記録層を構成する着色磁性粒子を選択的に移動させるようにしたことにより、色調が鮮明で、高解像度のフルカラー表示を行うことができ、かつ急峻かつ鮮明な画像表示の消去を行うことができる書き換え可能な表示媒体、表示装置および表示方法を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明の表示媒体、表示装置および表示方法は、以下の例に限定されるものではない。
【００１５】
図１に本発明の表示媒体の一例の概略断面図を示す。
図１に示すように本発明の表示媒体１０は、支持体１１上に記録層１２、および保護層１３が積層形成された構成を有している。記録層１２は、微小空隙部材１４が充填配列された構成を有し、微小空隙部１４内には、無機顔料粒子２０および所定の色の着色磁性粒子２１〜２３よりなる表示用材料２４が、常温で固相状態を示す熱溶融性有機化合物２５に分散されているものとする。
なお図１に示す表示媒体１０においては、イエロー、マゼンダ、シアンのそれぞれに着色された第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が、それぞれ熱溶融性有機化合物２５ａ、２５ｂ、２５ｃに分散されてなり、これらの色によって区別される微小空隙部材１４が支持体１１上に充填配列されているものとする。
また図１においては、微小空隙部材１４は支持体１１上において平面状に充填配列されているが、本発明はこの例に限定されず、表示画像の色調の鮮明さや解像度を考慮した上で、積層されたものとしてもよい。
以下、本発明の表示媒体１０について詳述する。
【００１６】
支持体１１は、非磁性材料によって形成されるものとし、例えばポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂類、天然樹脂、紙、合成紙、金属、セラミックス等を単独または組み合わせたものを適用できる。また支持体１１の形状については、カード状、シート状、フィルム状等の従来公知の形状を用途に応じて選択できるものとし、用途に応じて要求される従来公知の物性、例えば強度、剛性、隠蔽性、光不透過性等を付加させたものとしてもよい。
【００１７】
記録層１２は、内部に空隙を有する微小空隙部材１４が充填配列された構成を有している。微小空隙部材１４は特に限定されるものではないが、例えば分散媒を封入することが可能なマイクロカプセル、キャピラリー、あるいはセル等を適用することができ、微小空隙構造を形成することができるものであれば、従来公知のものをいずれも適用することができる。なお空隙構造をより微細に形成することによって、最終的に得られる表示媒体１０および表示装置における解像度を向上させることができる。
【００１８】
次に、上記微小空隙部材１４内封入されている無機顔料粒子２０、着色磁性粒子２１〜２３、および常温で固相状態を示す熱溶融性有機化合物２５について説明する。
【００１９】
無機顔料粒子２０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、シリカ、チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム等の従来公知の材料を適用することができるが、特に酸化チタン（ＴｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリカ（酸化珪素：ＳｉＯ2）等の白色調の無機系酸化物が最終的に得られる表示媒体１０のコントラストの向上を図るために好適である。
【００２０】
着色磁性粒子２１〜２３形成用材料としては、例えば鉄、ニッケル、鉄・ニッケル合金、鉄・ニッケル・クロム合金等のステンレススチール、コバルト、コバルト・アルミニウム合金、サマリウム・コバルト合金等が挙げられ、これらの微粒子を、アトマイザーやハンマーミル等を用いてフレーク状としたものを着色磁性粒子２１〜２３として適用することができる。
【００２１】
着色磁性粒子２１〜２３は、最終的に得られる表示媒体１０において表示したい色に応じて着色されているものとし、例えば、表示媒体１０においてフルカラー表示を行う場合においては、３原色であるイエロー、マゼンダ、シアンに着色されている第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が、それぞれ異なる微小空隙部材１４内に封入されているものとする。
【００２２】
上記着色磁性粒子２１〜２３は、例えばＣｏ−Ｍｎ系複合酸化物、あるいはヘマタイト等とポリエステルあるいはアクリル樹脂等からなる合成樹脂塗料を上記磁性粒子被覆することにより着色することができる。なお磁性粒子を着色する材料は上記塗料に限定されるものではなく、従来公知の各種染料を適宜用いることができる。
【００２３】
着色磁性粒子２１〜２３は、後述する磁気印加による移動のしやすさや表示媒体１０における画像コントラスト等を考慮し、粒径が５〜３０μｍのものが好適である。また着色磁性粒子２１〜２３の形状は、球状、針状等、磁気印加による移動を妨げない形状であれば従来公知の各種形状を適用できる。
【００２４】
上記無機顔料粒子２０および着色磁性粒子２１〜２３を分散する熱溶融性有機化合物２５は、常温（約１０〜３０℃程度）で固相状態を示し、常温以上に加熱された温度（約３５〜１２０℃程度）で流動状態となるものであるとし、例えばパラフィンワックス、カルナバワックス等の天然あるいは合成ワックス、天然あるいは合成樹脂、またはカルボン酸エステル等を単独で、あるいは混合して適宜用いることができる。特に固相状態から流動状態への変化が、温度変化に応じて急峻であるものが好適である。
【００２５】
なお、熱溶融性有機化合物２５は、着色磁性粒子の色に対応して融点の異なるものを適用する。
すなわち上述したように、３原色であるイエロー、マゼンダ、シアンに着色されている第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が、それぞれ異なる微小空隙部材１４内に封入されているものとする場合には、これらの着色磁性粒子２１〜２３の色により区別される微小空隙部材１４内に封入された熱溶融性有機化合物２５の融点が、着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定する。
例えば、第１の着色磁性粒子２１を分散する熱溶融性有機化合物２５ａの融点をＴ１、第２の着色磁性粒子２２を分散する熱溶融性有機化合物２５ｂの融点をＴ２、第３の着色磁性粒子２３を分散する熱溶融性有機化合物２５ｃの融点をＴ３としたとき、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるようなものを選定する。
【００２６】
具体的には、イエローの第１の着色磁性粒子２１を分散する熱溶融性有機化合物２５ａは融点が９０℃程度、マゼンダの第２の着色磁性粒子２２を分散する熱溶融性有機化合物２５ｂは融点が６５℃程度、シアンの第３の着色磁性粒子２３を分散する熱溶融性有機化合物２５ｃは融点が４０℃程度のパラフィンワックスをそれぞれ適用することができる。
なお、熱溶融性有機化合物２５の融点は、例えば分子構造中の炭化水素鎖の数を選定することによって好適な範囲のものに特定することができる。
【００２７】
上述したような無機顔料粒子２０、着色磁性粒子２１〜２３および熱溶融性有機化合物２５を封入しているいわゆる殻物質である微小空隙部材１４は、例えばアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、天然樹脂等の従来公知の樹脂材料を単独であるいは２種以上混合した材料によって形成することができる。
【００２８】
上記微小空隙部材１４としては、上述した無機顔料粒子２０、着色磁性粒子２１〜２３、熱溶融性有機化合物２５を主成分とするいわゆる芯物質が封入されてなるマイクロカプセルが好適に用いられるが、このようなマイクロカプセルの製造方法としては下記のようなものが挙げられる。
【００２９】
例えば、ポリマー溶液に分散させた上記芯物質のまわりにポリマーの濃厚相を分離させる相分離法、ポリマー溶液中の上記芯物質のまわりにポリマーの硬化試験薬等によりポリマーを硬化させる液中硬化被膜法、芯物質を分散させたエマルジョンの内相、あるいは外相のいずれか一方からモノマーや重合触媒を供給し、上記芯物質の表面をポリマーで覆うインシチュー重合法、芯物質を分散させたエマルジョンの内相と外相の両方からモノマーを供給する界面重合法等のマイクロカプセル化技法が好適であるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００３０】
上記方法のうち、特にインシチュー重合法、あるいは相分離法を用いて製造することにより、粒径の揃った、かつ上記芯物質が均一に分散されたマイクロカプセルを製造することができる。これらの方法において適用する重合性モノマーとしては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレンおよびその誘導体、イソシアネート、各種アミン、エポキシ基を有する化合物等が挙げられる。
上述したような、例えばマイクロカプセルよりなる微小空隙部材１４を所定のバインダーに分散させ、これを支持体１１上に塗布することによって記録層１２が形成できる。バインダーとしては、例えば水系バインダー、溶剤系バインダー、エマルジョン系バインダー等を適用することができる。
【００３１】
具体的に記録層１２は、オフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法等の従来公知の印刷方式や、ロール塗布法、ナイフエッジ法等の塗布方式、上記マイクロカプセル等の微小空隙部材１４を混入した転写シートによる転写方式、また上述したマイクロカプセル等を混入したインクを支持体１１上に吹き付けるインクジェット方式、支持体１１と後述する保護層１３との間に上述したマイクロカプセル等を混入した溶液を充填する方式等の各種方法によって作製することができ、目的とする表示媒体１０の用途や数量に応じて適宜選択することができる。
【００３２】
次に保護層１３について説明する。
保護層１３形成用材料としては、例えばエポキシ樹脂、テトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂、天然樹脂等が挙げられる。
保護層１３は、支持体１１上に形成された記録層１２を保持するとともに、外部から微小空隙部材１４内に封入された着色磁性粒子２１〜２３、および無機顔料粒子２０が視認できるような光透過性を有しているものとすることが必要である。また表示媒体１０の表示面の機械的な強度を保持するため、適宜必要な膜厚を選定して形成する。
【００３３】
次に、上述した本発明の表示媒体１０に画像形成を行う表示装置、およびこれらを用いた画像表示方法について説明する。
本発明の表示装置の一例の概略構成図を図２に示す。
本発明の表示装置３０は、図１に示した表示媒体１０と、磁場を印加する磁場印加手段３１と、加熱手段３２とをにより構成されているものである。
磁場印加手段３１は、記録層１２の着色磁性粒子２１〜２３に対して磁場を印加する機能を有し、加熱手段３２は、記録層１２の熱溶融性有機化合物２５に対して加熱する機能を有している。
なお図２においては、磁場印加手段３１および加熱手段３２が、表示媒体１０の保護層１３に面した側に配置されている状態を示したが、これらはそれぞれ独立して支持体１１に面した側に配置するようにもでき、後述する画像形成の表示色に応じて適宜移動できるようになされている。
【００３４】
次に、上述した本発明の表示媒体１０および表示装置３０を用いて画像表示を行う方法について説明する。なお本発明の画像表示方法は以下の例に限定されるものではない。
この例においては、図１に示した表示媒体１０において３原色表示を行うものとし、第１の着色磁性粒子２１はイエロー、第２の着色磁性粒子２２はマゼンダ、第３の着色磁性粒子２３はシアンにそれぞれ着色したものを適用した。
【００３５】
上記のようにイエロー、マゼンダ、シアンに着色されている第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３は、それぞれ異なる微小空隙部材１４内に封入されているものとし、着色磁性粒子２１〜２３の色により区別される微小空隙部材１４内に封入された熱溶融性有機化合物２５の融点が、着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定し、第１の着色磁性粒子２１を分散する熱溶融性有機化合物２５ａの融点をＴ１、第２の着色磁性粒子２２を分散する熱溶融性有機化合物２５ｂの融点をＴ２、第３の着色磁性粒子２３を分散する熱溶融性有機化合物２５ｃの融点をＴ３としたとき、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるようにした。
【００３６】
次に、表示方法について説明する。
先ず図２に示す状態においては、３種類の微小空隙部材１４中に封入された無機顔料粒子（白色）が、全て保護層１３側すなわち表示面側にあり、すべての微小空隙部材１４が白表示を行っているので全面にホワイト表示（消去状態）がなされている。
【００３７】
イエローの表示を行う場合には、先ず、図３に示すように、加熱手段３２によって、熱溶融性有機化合物２５ａの融点Ｔ１よりも高い温度（ｔ＞Ｔ１）に加熱し、全ての微小空隙部材１４中の熱溶融性有機化合物２５を溶融させる。そして磁場印加手段３１を保護層１３形成面側、すなわち表示面側に配置して磁場を印加し、第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３を磁気泳動させる。このようにすると、図３に示すように第１〜第３の着色磁性粒子２１〜２３が全て表示面側に移動し、全面に黒色表示がなされた状態となる。
次に図４に示すように、加熱手段３２により熱溶融性有機化合物２５ａの融点Ｔ１よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔよりも高い温度（Ｔ１＞ｔ＞Ｔ２）に加熱して、熱溶融性有機化合物２５ａのみを固化させ、他の熱溶融性有機化合物２５ｂ、２５ｃは溶解させた状態とする。そして磁場印加手段３１を支持体１１側に配置して磁場を印加し、第２および第３の着色磁性粒子２２、２３を支持体１１側に泳動させる。
このようにすると、イエローに着色された第１の着色磁性粒子２１のみが表示面に定着され、第２および第３の着色磁性粒子２２、２３は裏面に移行した状態となるので、表示面にイエローの表示を行うことができる。
【００３８】
次に、マゼンダの表示を行う場合について説明する。
先ず、図２に示すように全面にホワイト表示（消去状態）がなされた状態とする。次に図５に示すように、加熱手段３２によって、熱溶融性有機化合物２５ａの融点Ｔ１よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔ２よりも高い温度（Ｔ１＞ｔ＞Ｔ２）とし、熱溶融性有機化合物２５ｂ、２５ｃを溶解させた状態とする。
そして磁場印加手段３１を保護層１３側すなわち表示面側に配置して磁場を印加し、第２および第３の着色磁性粒子２２、２３を表示面側に泳動させる。このようにすると、図５に示すように第２および第３の着色磁性粒子２２、２３が表示面側に移動し、マゼンダとシアンとの混色表示がなされた状態となる。
次に図６に示すように、加熱手段３２により熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔ２よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｃの融点Ｔ３よりも高い温度（Ｔ２＞ｔ＞Ｔ３）にして、熱溶融性有機化合物２５ａと熱溶融性有機化合物２５ｂを固化させ、熱溶融性有機化合物２５ｃのみを溶解させた状態とする。
そして磁場印加手段３１を支持体１１側に配置して磁場を印加し、第３の着色磁性粒子２３を支持体１１側に泳動させる。
このようにすると、マゼンダに着色された第２の着色磁性粒子２２のみが表示面に定着され、第１および第３の着色磁性粒子２１、２３は裏面に移行した状態となるので、表示面にマゼンダの表示を行うことができる。
【００３９】
次に、シアンの表示を行う場合について説明する。
先ず、図２に示すように全面にホワイト表示（消去状態）がなされた状態とする。次に図７に示すように、加熱手段３２により熱溶融性有機化合物２５ｂの融点Ｔ２よりも低く、熱溶融性有機化合物２５ｃの融点Ｔ３よりも高い温度（Ｔ２＞ｔ＞Ｔ３）にして、熱溶融性有機化合物２５ａと熱溶融性有機化合物２５ｂを固化させ、熱溶融性有機化合物２５ｃのみを溶解させた状態とする。
そして磁場印加手段３１を保護層１３側すなわち表示面側に配置して磁場を印加し、第３の着色磁性粒子２３を表示面側に泳動させる。
このようにすると、シアンに着色された第３の着色磁性粒子２３のみが表示面に定着され、第１および第２の着色磁性粒子２１、２２は裏面に移行した状態となるので、表示面にシアンの表示を行うことができる。
【００４０】
上述したように、本発明の表示媒体１０および表示装置３０においては、磁場を印加し、熱溶融性有機化合物２５ａ〜２５ｃのそれぞれの融点に応じた温度で加熱して熱溶融性有機化合物を選択的に溶融せしめて、溶融した熱溶融性有機化合物に分散された着色磁性粒子２１〜２３を選択的に移動させることによって、最終的に３原色の所望の色やこれらの組み合わせによる中間色の表示、あるいは表示の消去を行うことができる。
【００４１】
本発明の表示媒体１０および表示装置３０は、具体的にポイントカード、診察券、定期券等の各種カード類、記録用掲示板、広告板、メモ板、黒板、ホワイトボード、携帯用メモ帳、幼児用玩具、教材、習字板、各種ゲーム機用表示板等に応用することができる。
【００４２】
次に、本発明の表示媒体、表示装置およびこれらを用いた表示方法について、具体的な実施例を挙げて説明するが本発明は以下に示す例に限定されるものではない。
【００４３】
〔実施例〕
（表示媒体の作製）
先ず、イエローの着色磁性粒子が封入されたマイクロカプセルを作製する。
７０％のＦｅを主成分とするイエローの着色磁性粒子５重量部と、白色の無機顔料粒子（ＴｉＯ2）１重量部を、１００℃に加熱し融解した融点９０℃のパラフィンワックス６重量部中に均一に分散し、この分散液を９５℃に加熱した１０％ゼラチン水溶液２００重量部中でホモジナイザーを用いて、回転速度２０００ｒｐｍで、平均粒径７５μｍになるまで約５分間分散処理を行った。
上記のようにして得られた分散液に、１０％アラビアゴム水溶液２００重量部を混合し、さらに水１０００重量部を添加し、４０℃に保持し、１０％酢酸水溶液を滴下しｐＨが４になるように調節した。その後、液温を７℃に冷却し、３０％ホルマリン水溶液１０重量部を加え、１０％水酸化ナトリウム水溶液を滴下してｐＨが９になるように調節し、ゼラチン、アラビアゴムの殻のマイクロカプセルＡを作製した。
【００４４】
上記イエローの着色磁性粒子に代えてマゼンダの着色磁性粒子を適用し、上記融点９０℃のパラフィンワックスに代えて、融点６５℃のパラフィンワックスを適用して、上述した工程と同様の工程により、マゼンダの着色磁性粒子が封入されたマイクロカプセルＢを作製した。
【００４５】
上記イエローの着色磁性粒子に代えてシアンの着色磁性粒子を適用し、上記融点９０℃のパラフィンワックスに代えて、融点４０℃のパラフィンワックスを適用して、上述した工程と同様の工程により、シアンの着色磁性粒子が封入されたマイクロカプセルＣを作製した。
【００４６】
次に厚さ３０μｍの透明のポリエチレンテレフタレートフィルム上に、上述のようにして作製したマイクロカプセルＡ、Ｂ、Ｃをポリビニルアルコール水溶液に均一に分散した塗液を塗布し記録層を形成した。
さらに記録層上に、アクリル樹脂を用いて膜厚３μｍの保護層を形成し、目的とする本発明の表示媒体１０を作製した。
【００４７】
（表示の消去状態とする）
上述のようにして作製した表示媒体の支持体側に磁場印加手段を配置して磁場を印加し、さらに９５℃で全面加熱を行った。このようにすることにより、全てのマイクロカプセル中のパラフィンワックスが溶融し、各着色磁性粒子が磁気泳動により支持体側、すなわち表示面側とは反対側に移行した。
これにより、表示面側からは白色の無機顔料粒子のみが見えるようになり、この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、消去状態の表示媒体１０が得られる。
【００４８】
（黒色表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体の表示面側に磁場印加手段を配置して磁場を印加し、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により９０℃以上の温度に加熱する。
このとき、加熱した箇所の全てのマイクロカプセル中のパラフィンワックスが溶融し、各着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
これにより表示面側からはイエロー、マゼンダ、シアンの各色の着色磁性粒子が視認されるようになり、この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的に黒色に表示された表示媒体１０が得られる。
【００４９】
（イエローの表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体の表示面側に磁場印加手段を配置して磁場を印加し、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により９０℃以上の温度に加熱する。このとき、加熱した箇所の全てのマイクロカプセル中のパラフィンワックスが溶融し、各着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
次に、磁場印加手段を支持体側すなわち表示面とは反対側の面側に配置し、表示を行いたい場所のみを選択的に、加熱手段により６５℃以上９０℃以下の温度になるように調節した。これにより、マゼンダ、シアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、マゼンダ、シアンの各着色磁性粒子が磁気泳動により支持体側に移行した。
この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的にイエローに表示された表示媒体１０が得られる。
【００５０】
（マゼンダの表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体を最初に消去状態（白色表示）としておく。磁場印加手段を表示面側に配置して磁場印加を行い、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により６５℃以上９０℃以下の温度に加熱する。これによってマゼンダ、シアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、マゼンダ、シアンの各着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
次に、磁場印加手段を支持体側、すなわち表示面とは反対側の面側に配置して磁場印加を行い、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により４０℃以上６５℃以下の温度に調節した。これにより、シアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、シアンの着色磁性粒子が磁気泳動により支持体側に移行した。
この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的にマゼンダに表示された表示媒体１０が得られる。
【００５１】
（シアンの表示を行う）
上述のようにして作製した表示媒体を最初に消去状態（白色表示）としておく。
磁場印加手段を表示面側に配置して磁場印加を行い、表示を行いたい場所のみを選択的にサーマルヘッドやレーザ等の加熱手段により４０℃以上６５℃以下の温度に加熱する。これによってシアンの着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル中のパラフィンワックスのみが溶融した状態になり、シアンの着色磁性粒子が磁気泳動により表示面側に移行した。
この状態で加熱および磁場印加を停止することによって、パラフィンワックスが固化し、視覚的にマゼンダに表示された表示媒体１０が得られる。
【００５２】
（中間色の表示を行う）
上述したようなイエロー、マゼンダ、およびシアンの表示を組み合わせることによって、任意の中間色の表示を行うことができ、フルカラー画像の表示も可能となる。
【００５３】
上述した本発明の表示媒体および表示装置を用いた画像表示のメカニズムによれば、各色の着色磁性粒子を封入したマイクロカプセル等の微小空隙部材の大きさ、およびこれに対する加熱処理を施すサーマルヘッド等の加熱手段の解像度を制御することによって、表示媒体の解像度の向上を図ることができる。
【００５４】
上述した画像表示の例においては、図１の表示媒体１０の微小空隙部材１４に封入された着色磁性粒子を、イエロー、マゼンダ、シアンとした場合について説明したが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、最終的に得られる表示画面上で表示したい色に応じて任意の着色磁性粒子を選定することができる。
【００５５】
上述した例に示した表示媒体および表示装置においては、表示を消去した状態とするためには、図１に示したように、微小空隙部材１４中の着色磁性粒子２１〜２３を支持体１１側に吸着させ、相対的に無機顔料粒子２０を表示面側に来るようにしたが、本発明は上述した例に限定するものではなく、分散媒である熱溶融性有機化合物２５ａ〜２５ｃそのものを着色磁性粒子２１〜２３の各色に対して高コントラストが得られるような白色にすることによって、微小空隙部材１４内の無機顔料粒子２０の量を少なくしたり、あるいは全く用いない構成とすることもできる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、磁場を印加した状態で、サーマルヘッド等の加熱手段によって熱溶融性有機化合物を選択的に溶融せしめて、記録層を構成する着色磁性粒子を選択的に移動させるようにしたことにより、色調が鮮明で、高解像度のフルカラー表示を行うことができ、かつ急峻かつ鮮明な画像表示の消去を行うことができる書き換え可能な表示媒体、表示装置および表示方法を提供することができた。
【００５７】
特に着色磁性粒子の色毎に異なった融点を有する熱溶融性有機化合物を適用したことにより、加熱温度を制御するのみで一色毎に画像表示を行うことができ、色の混在がなく、鮮明なカラー画像表示が可能となった。
【００５８】
また、無機顔料粒子として特に白色のものを適用することにより、各着色磁性粒子とのコントラストがとれ、解像度が高く、より鮮明な画像表示が可能となった。
【００５９】
また、本発明の表示媒体および表示装置によれば、熱溶融性有機化合物を溶融させる程度の比較的低温の加熱と、磁気印加とを組み合わせて行うことによって簡易に画像表示を行うことができるため、エネルギー消費量が極めて少なく鮮明な画像表示を行うことが可能となった。
【００６０】
また、本発明の表示媒体および表示装置によれば、微小空隙部材内で着色磁性粒子が常温で固相状態を示す熱溶融性有機化合物よりなる分散媒に分散され、記録消去時以外は固定された状態となっているため、情報記録後に外部から磁気を印加されても、着色磁性粒子は移動することがなく、極めて安定した記録状態が得られる。
【００６１】
また、本発明の表示媒体、表示装置および表示方法においては、加熱手段の操作によって溶融させた熱溶融性有機化合物に分散させた着色磁性粒子を磁気印加により移動させることによって画像の形成および消去を行うので、加熱手段の操作精度を高くすることにより、極めて微細な画像も形成可能となった。
【００６２】
また、本発明の表示媒体を構成する記録層は、微小空隙部材を含有する塗液を支持体上に塗布することによって形成することができるので、極めて簡易な製造工程によって作製することができ、極めて低コストで作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示媒体の概略断面図を示す。
【図２】本発明の表示装置の概略断面図を示す。
【図３】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図４】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図５】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図６】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【図７】本発明の表示媒体および表示装置における画像形成を行う状態図を示す。
【符号の説明】
１０……表示媒体、１１……支持基板、１２……記録層、１３……保護層、１４……微小空隙部材、２０……無機顔料粒子、２１……第１の着色磁性粒子、２２……第２の着色磁性粒子、２３……第３の着色磁性粒子、２４……表示用材料、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ……熱溶融性有機化合物、３０……表示装置、３１……磁場印加手段、３２……加熱手段
Claims (11)
- 非磁性材料よりなる支持体上に記録層を有する表示媒体であって、
上記記録層には、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列されてなり、
上記微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、
上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなり、
上記記録層に対して磁場を印加し、上記記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱し、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散させた着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行うことを特徴とする書き換え可能な表示媒体。 - 上記微小空隙部材の内部においては、上記着色磁性粒子と無機顔料粒子とが、常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなることを特徴とする請求項１に記載の書き換え可能な表示媒体。
- 上記記録層を構成する上記微小空隙部材が、上記支持体上において平面状に充填配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の書き換え可能な表示媒体。
- 上記着色磁性粒子は３原色のいずれかに着色されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の書き換え可能な表示媒体。
- 上記常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物の融点が、３５℃以上１２０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の書き換え可能な表示媒体。
- 非磁性材料よりなる支持体上に、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列された記録層を有し、上記微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなる構成の表示媒体と、
上記記録層に対して磁場を印加する磁場印加手段と、
上記記録層を加熱する加熱手段とを有し、
上記磁場印加手段により磁場を印加した状態で、上記加熱手段により、上記記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱して、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散された着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行うことを特徴とする表示装置。 - 上記微小空隙部材の内部においては、上記着色磁性粒子と無機顔料粒子とが、常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
- 上記記録層を構成する記微小空隙部材が、上記支持体上において平面状に充填配列されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の表示装置。
- 上記着色磁性粒子は３原色のいずれかに着色されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の表示装置。
- 上記熱溶融性有機化合物の融点が、３５℃以上１２０℃以下であることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の表示装置。
- 非磁性材料よりなる支持体上に記録層を有し、上記記録層には、複数の内部に空隙を有する微小空隙部材が配列されてなり、上記微小空隙部材の内部においては、それぞれ着色磁性粒子が常温において固相状態を示す熱溶融性有機化合物に分散されてなり、上記着色磁性粒子は複数色のいずれかの色に着色され、当該着色磁性粒子の色により区別される上記微小空隙部材内に封入された上記熱溶融性有機化合物の融点が、上記微小空隙部材内に分散されている着色磁性粒子の色毎に異なるものとなるように選定されてなる構成の表示媒体を用いて、
上記記録層に対して磁場を印加し、上記記録層の表示目標場所を上記熱溶融性有機化合物の複数の融点で区切られる複数の温度領域から選択される一の温度領域に応じた温度で加熱し、任意の熱溶融性有機化合物を溶融することによって、当該溶融した熱溶融性有機化合物に分散された上記着色磁性粒子を選択的に移動させて、画像表示を行うことを特徴とする表示方法。
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