JP2003315846A - 画像表示粒子および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透明基板および対向基板の間に、１種類以上の
粒子を封入し、電位の異なる２種類の電極から該粒子に
電界を与えて、粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像
表示装置において、工業的に有利に製造することがで
き、帯電極性の正負の性格付けと帯電量の確保が容易で
あり、飛翔移動が容易に行える画像表示粒子および画像
表示装置を提供する。 【解決手段】画像表示粒子として、アクリル系モノマ
ー、メタクリル系モノマー、スチレン系モノマーから選
ばれる１種以上の樹脂成分を乳化重合し、それに続く会
合において、該重合樹脂微粒子と荷電制御剤と複合させ
て作製された粒子を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電気を利用した粒子
の飛翔移動に伴い画像を繰り返し画像表示、消去できる
画像表示装置に用いられる画像表示粒子および該粒子を
用いた画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶（ＬＣＤ）に代わる画像表示装置と
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色粒子回転方式などの技術を用いた画像表
示装置（ディスプレイ）が提案されている。これらの画
像表示装置は、ＬＣＤに比べて、通常の印刷物に近い広
い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリー機能
を有している等のメリットから、次世代の安価な表示装
置として考えられ、携帯端末用表示、電子ペーパー等へ
の展開が期待されている。

【０００３】最近、分散粒子と着色溶液からなる分散液
をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置
する電気泳動方式が提案されている。しかしながら、電
気泳動方式では、液中に粒子が泳動するために液の粘性
抵抗により応答速度が遅いという問題がある。また、低
比重の溶液中に酸化チタンなどの高比重の粒子を分散さ
せているために、沈降しやすく、分散状態の安定性維持
が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱
えている。マイクロカプセル化にしても、セルサイズを
マイクロカプセルレベルにし、見かけ上、このような欠
点が現れ難くしているだけで、本質的な問題は何ら解決
されていない。

【０００４】以上のような溶液中での挙動を利用した電
気泳動方式に対し、最近では溶液を使わず、色と帯電極
性が異なる２種類の粒子を２枚の基板間において、静電
界をかけて互いに異なる方向の基板に飛翔移動させる表
示装置も提案されている。この方式は電気泳動方式に対
し乾式であるから粒子の移動抵抗が小さく応答速度が早
いという長所がある。このような乾式表示装置の粒子飛
翔による画像表示に用いる粒子は、一般的には、樹脂に
着色剤を混練りしてペレットとした後、数段階の粉砕と
分級を行って作製される。

【０００５】このような乾式表示装置の粒子飛翔による
画像表示に用いる粒子は、帯電極性の正負の性格付けと
帯電量の確保が容易であると共に、基板間への充填性や
飛翔移動性の面から球形であることが望ましいが、上記
の粉砕による粒子作製方法では球形の粒子を得ようとす
る場合には、粉砕に大きなエネルギーを必要とするほ
か、粉砕に続いて、さらに物理的に粒子の角をとる工程
が必要となるために、さらなるエネルギーが必要であ
り、工程もさらに複雑化するという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みて鋭意検討されたものであり、粒子を飛翔移動させ
て行う画像表示装置において、工業的に有利に製造する
ことができ、帯電極性の正負の性格付けと帯電量の確保
が容易であり、飛翔移動が容易に行える画像表示粒子お
よび画像表示装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成するために鋭意検討を重ねた結果、アクリル系モ
ノマーや、メタクリル系モノマー、スチレン系モノマー
を使用して、乳化重合し、それに続く会合において該重
合樹脂微粒子（ポリマー微粒子）と予め該重合系に分散
させた荷電制御剤微粒子とを複合させて作製した球形の
樹脂粒子を、クーロン力により飛翔移動する画像表示粒
子として用いることによって、繰り返し使用時の安定性
向上と低電圧での駆動、更には高応答速度を達成した画
像表示粒子及び画像表示装置が得られることを見出し、
本発明に至った。

【０００８】すなわち本発明は、以下の画像表示粒子お
よび画像表示装置を提供するものである。 １．透明基板及び対向基板の間に、１種類以上の粒子を
封入し、電位の異なる２種類の電極から該粒子に電界を
与えて粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像表示装置
に用いられる画像表示粒子であって、アクリル系モノマ
ー、メタクリル系モノマー、スチレン系モノマーから選
ばれる１種以上の樹脂成分を乳化重合し、それに続く会
合において、該重合樹脂微粒子と荷電制御剤とを複合さ
せて作製されたものであることを特徴とする画像表示粒
子。 ２．粒子が球形である上記１の画像表示粒子。 ３．粒子を構成する樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が６
０℃以上である上記１又は２の画像表示粒子。 ４．粒子の平均径が０．１〜５０μｍである上記１〜３
のいずれかの画像表示粒子。 ５．粒子の帯電量が絶対値で１０〜１００μＣ／ｇであ
る上記１〜４のいずれかの画像表示粒子。 ６．粒子が、その表面と１ｍｍの間隔をもって配置され
たコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電
を発生させて表面を帯電させた場合に、０．３秒後にお
ける表面電位の最大値が３００Ｖより大きい粒子である
上記１〜５のいずれかの画像表示粒子。 ７．透明基板及び対向基板の間に、１種類以上の粒子を
封入し、電位の異なる２種類の電極から該粒子に電界を
与えて粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像表示装置
において、該粒子の中の少なくとも１種類の粒子が、ア
クリル系モノマー、メタクリル系モノマー、スチレン系
モノマーから選ばれる１種以上の樹脂成分を乳化重合
し、それに続く会合において、該重合樹脂微粒子と荷電
制御剤とを複合させて作製された粒子であることを特徴
とする画像表示装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の画像表示装置は、透明基
板および対向基板の間に、１種類以上の粒子を封入し、
電位の異なる２種類の電極から該粒子に電界を与えて、
粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像表示装置であ
る。この画像表示は、図１に示すように２種以上の色の
異なる粒子を基板と垂直方向に移動させることによる表
示方式と、図２に示すように１種の色の粒子を基板と平
行方向に移動させることによる表示方式があり、そのい
ずれへも適用できるが、安定性の上から、前者の方式に
適用するのが好ましい。図３は画像表示装置の構造を示
す説明図であり、対向する基板１、基板２及び粒子３に
より形成され、必要に応じて隔壁４が設けられる。

【００１０】基板に関しては、基板１、基板２の少なく
とも一方は装置外側から粒子の色が確認できる透明基板
であり、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。画像表示装置としての可撓性の有無は用途
により適宜選択され、例えば、電子ペーパー等の用途に
は可撓性のある材料、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコ
ン類の携帯機器表示等の用途には可撓性のない材料が用
いられる。

【００１１】基板材料を例示すると、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、
ポリカーボネイトなどのポリマーシートや、ガラス、石
英などの無機シートが挙げられる。基板厚みは、２〜５
０００μｍ、好ましくは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、厚すぎると、表示機能としての鮮明さ、コント
ラストの低下が発生し、特に、電子ペーパー用途の場合
には可撓性に欠ける。

【００１２】基板には、電極を設けない場合と電極を設
ける場合がある。電極を設けない場合の表示方法は、基
板外部表面に静電潜像を与え、その静電潜像に応じて発
生する電界にて、所定の極性に帯電した、色のついた粒
子を基板に引き寄せあるいは反発させることにより、静
電潜像に対応して配列した粒子を透明な基板を通して表
示装置外側から視認する方法である。なお、この静電潜
像の形成は、電子写真感光体を用い通常の電子写真シス
テムで行われる静電潜像を本発明の表示装置基板上に転
写形成する、あるいは、イオンフローにより静電潜像を
直接形成する等の方法で行うことができる。

【００１３】電極を設ける場合の表示方法は、電極部位
への外部電圧入力により、基板上の各電極位置に生じた
電界により、所定の極性に帯電した色の粒子が引き寄せ
あるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配
列した粒子を透明な基板を通して表示装置外側から視認
する方法である。電極は透明基板上に透明かつパターン
形成可能である導電性材料で形成され、アルミニウム、
銀、ニッケル、銅、金等の金属やＩＴＯ、導電性酸化
錫、導電性酸化亜鉛等の透明導電金属酸化物をスパッタ
リング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、塗布法等で薄膜状に
形成したものや、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダに混
合して塗布したものが用いられる。

【００１４】導電剤としてはベンジルトリメチルアンモ
ニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムパークロ
レート等のカチオン性高分子電解質、ポリスチレンスル
ホン酸塩、ポリアクリル酸塩等のアニオン性高分子電解
質や導電性の酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム微粉
末等が用いられる。なお、電極厚みは、導電性が確保で
き光透過性に支障なければ良く、３〜１０００ｎｍ、好
ましくは５〜４００ｎｍが好適である。対向基板上には
透明電極材料を使用することもできるが、アルミニウ
ム、銀、ニッケル、銅、金等の非透明電極材料も使用で
きる。この場合の外部電圧印加は、直流あるいはそれに
交流を重畳しても良い。各電極は帯電した粒子の電荷が
逃げないように絶縁性のコート層を形成することが好ま
しい。このコート層は、負帯電粒子に対しては正帯電性
の樹脂を、正帯電粒子に対しては負帯電性の樹脂を用い
ると粒子の電荷が逃げ難いので特に好ましい。

【００１５】隔壁は各表示素子の四周に設けるのが好ま
しい。隔壁を平行する二方向に設けることもできる。こ
れにより、基板平行方向の余分な粒子移動を阻止し、耐
久繰り返し性、メモリー保持性を介助すると共に、基板
間の間隔を均一にかつ補強し画像表示板の強度を上げる
こともできる。隔壁の形成方法としては、特に限定され
ないが、例えば、スクリーン版を用いて所定の位置にペ
ーストを重ね塗りするスクリーン印刷法や、基板上に所
望の厚さの隔壁材をベタ塗りし、隔壁として残したい部
分のみレジストパターンを隔壁材上に被覆した後、ブラ
スト材を噴射して隔壁部以外の隔壁材を切削除去するサ
ンドブラスト法や、該基板上に感光性樹脂を用いてレジ
ストパターンを形成し、レジスト凹部へペーストを埋込
んだ後レジスト除去するリフトオフ法（アディティブ
法）や、該基板上に、隔壁材料を含有した感光性樹脂組
成物を塗布し、露光・現像により所望のパターンを得る
感光性ペースト法や、該基板上に隔壁材料を含有するペ
ーストを塗布した後、凹凸を有する金型等を圧着・加圧
成形して隔壁形成する鋳型成形法等、種々の方法が採用
される。さらに鋳型成形法を応用し、鋳型として感光性
樹脂組成物により設けたレリーフパターンを使用する、
レリーフ型押し法も採用される。

【００１６】本発明の画像表示粒子は、負又は正帯電性
の着色粒子で、クーロン力などにより飛翔移動するもの
であり、該粒子の中の少なくとも１種類の粒子が、アク
リル系モノマー、メタクリル系モノマー、スチレン系モ
ノマーから選ばれる１種以上の樹脂成分を乳化重合し、
それに続く会合において該重合樹脂微粒子と荷電制御剤
とを複合させて作製される。本発明の画像表示粒子の製
造方法の手順の一例を示せば次のようになる。先ず、モ
ノマー中に着色剤等を添加し、ホモジナイザーやホモミ
キサー等の各種攪拌装置を用いてモノマーに着色剤等を
溶解あるいは分散させる。この溶液あるいは分散液と併
せて必要とする荷電制御剤を、乳化剤及び／又は分散安
定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイ
ザーなどの攪拌機を使用して乳化分散させる。この系に
水溶性の重合開始剤を加えて加熱して乳化重合を進行さ
せて、重合樹脂微粒子（ポリマー微粒子）を作製する。
その後、凝集剤を加え塩析、会合させるとポリマー微粒
子と荷電制御剤微粒子が複合した粒子が形成されてくる
ので、それと同時に、形成されたポリマー自体のガラス
転移点温度（Ｔｇ）以上の温度で加熱してポリマーと荷
電制御剤の複合粒子同士を融着させて融着粒子を形成し
ながら、徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったと
ころで水を多量に加えて粒径成長を停止させ、さらに加
熱、攪拌しながら粒子形状を球形になるように制御す
る。続いて濾過、洗浄を数回繰り返したのち、加熱乾燥
することにより、本発明の画像表示粒子が作製される。

【００１７】このように、画像表示粒子として、アクリ
ル系モノマーや、メタクリル系モノマー、スチレン系モ
ノマーを使用したラジカル重合タイプの樹脂成分を使用
し、かつ、荷電制御剤と複合化することにより、帯電極
性の正負の性格付けと帯電量の確保が容易となる。たと
えば、負帯電の樹脂粒子を得たい場合には、スチレン主
体で重合を行い、負荷電制御剤と複合化する方法が、正
帯電の樹脂粒子を得たい場合には、アクリル系モノマー
やメタクリル系モノマーに、メタクリル酸２−（ジエチ
ルアミノ）エチル等を共重合させ、正荷電制御剤と複合
化する方法が採られる。このようにモノマー及び荷電制
御剤の選択と配合割合により帯電の制御が可能である。
モノマーのみで帯電量が大きすぎる場合には、逆極性の
荷電制御剤を選択することにより、帯電量の制御が可能
である。

【００１８】本発明の粒子原料に用いられるアクリル系
モノマーとしては、アクリル酸モノマー、アクリル酸メ
チルモノマー、アクリル酸ブチルモノマー、アクリロニ
トリルモノマーが挙げられ、メタクリル系モノマーとし
ては、メタクリル酸モノマー、メタクリル酸メチルモノ
マー、メタクリル酸ｎ−ブチルモノマー、メタクリル酸
ｔ−ブチルモノマー、メタクリル酸グリシジルモノマ
ー、メタクリル酸ヒドロキシエチルモノマー、メタクロ
ロニトリルモノマー、メタクリル酸２−（ジエチルアミ
ノ）エチルモノマー、メタクリル酸２−（ジメチルアミ
ノ）エチルモノマーが挙げられ、スチレン系モノマーと
しては、スチレンモノマーおよびメチルスチレンモノマ
ーが挙げられる。また、このようなモノマーを２種以上
混合することもできる。

【００１９】乳化重合する際の重合開始剤としては、水
溶性ラジカル重合開始剤を使用することができる。水溶
性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸
塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素等
を挙げることができる。乳化剤（分散安定剤）として
は、高級アルコール硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、メチル
セルロース、エチレンオキサイド付加物、ゼラチン等、
一般的な界面活性剤を使用することができる。また、分
散安定剤として酸化チタン、シリカ、アルミナ（酸化ア
ルミニウム）、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウ
ム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグ
ネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウ
ム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト等を
挙げることができる。

【００２０】得られたポリマー粒子を水系媒体中で会合
させる際に用いる凝集剤には特に限定はないが、金属塩
から選択されるものが好適に用いられる。具体的には、
一価の金属塩として、例えばナトリウム、カリウム、リ
チウム等のアルカリ金属の塩、二価の金属塩として例え
ばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類の金属
塩、マンガン、銅等の二価の金属塩、鉄、アルミニウム
等、三価の金属塩等が挙げられ、具体的な塩としては、
塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カ
ルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸
マンガン等を挙げることができる。これらは組み合わせ
て使用してもよい。

【００２１】本発明の画像表示粒子（以下、単に粒子と
云う）の特徴は以上の乳化重合および会合により球形粒
子を得ることであり、球形であるため流動性に優れてい
る。粒子を構成する樹脂としては、ガラス転移点温度
（Ｔｇ）が６０℃以上のものが好ましく、さらに好まし
くは８０℃以上のものである。Ｔｇが６０℃未満では、
粒子の変形が起きやすく、繰り返し耐久性が悪くなる。

【００２２】本発明の画像表示粒子の平均粒径は、０．
１〜５０μｍが好ましく、特に１〜３０μｍが好まし
い。粒径がこの範囲より小さいと粒子の電荷密度が大き
すぎて電極や基板への鏡像力が強すぎ、メモリー性はよ
いが、電界を反転した場合の追随性が悪くなる。反対に
粒子径がこの範囲より大きいと、追随性は良いが、メモ
リー性が悪くなる。なお、本発明において平均粒子径
（μｍ）は、Mastersizer2000(Malvern instruments Lt
d.) 測定機に各粒子を投入し、付属のソフト（体積基準
分布を基に粒子径分布、粒子径を算出するソフト）を用
いて、粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小
さいという粒径をμｍで表した数値である。

【００２３】粒子を負又は正に帯電させる方法は、特に
限定されないが、コロナ放電法、電極注入法、摩擦法等
の粒子を帯電する方法が用いられる。粒子の帯電量は絶
対値で１０〜１００μＣ／ｇの範囲が好ましく、特に２
０〜６０μＣ／ｇが好ましい。帯電量がこの範囲より低
いと電界の変化に対する応答速度が低くなり、メモリー
性も低くなる。帯電量がこの範囲より高いと電極や基板
への鏡像力が強すぎ、メモリー性はよいが、電界を反転
した場合の追随性が悪くなる。粒子はその帯電電荷を保
持する必要があるので、１０¹⁰Ω・cm以上の絶縁粒子が
好ましく、特に１０¹²Ω・cm以上の絶縁粒子が好まし
い。

【００２４】また、本発明の画像表示粒子は、以下の述
べる方法で評価した電荷減衰性の低い粒子が更に好まし
い。即ち、粒子を、別途、プレス、加熱溶融、キャスト
などにより、厚み５〜１００μｍ範囲のフィルム状にし
て、そのフィルム表面と１ｍｍの間隔をもって配置され
たコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を印加してコロナ放電
を発生させて表面を帯電させ、その表面電位の変化を測
定し判定する。この場合、０．３秒後における表面電位
の最大値が３００Ｖより大きく、好ましくは４００Ｖよ
り大きくなるように、粒子構成材料を選択、作成するこ
とが望ましい。なお、上記表面電位の測定は、例えば図
４に示した装置（ＱＥＡ社製ＣＲＴ２０００）により行
なうことが出来る。この装置の場合は、前述したフィル
ムを表面に配置したロールシャフト両端部をチャック２
１にて保持し、小型のコロトロン放電器２２と表面電位
計２３とを所定間隔離して併設した計測ユニットを上記
ロールシャフトに配置したフィルムの表面と１ｍｍの間
隔を持って対向配置し、上記ロールシャフトを静止した
状態のまま、上記計測ユニットをロールシャフトの一端
から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電
荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用
される。測定環境は温度２５±３℃、湿度５５±５ＲＨ
％とする。

【００２５】本発明の画像表示装置における粒子には、
上記の樹脂構造を持つ粒子とは異なる他粒子を含むこと
ができる。この他粒子は、例えば樹脂、荷電制御剤、着
色剤、無機添加剤等から選択することができる。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、ポリオレフイン樹脂、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、ポリアミド樹脂などが挙げ
られ、特に基板との付着力を制御する上から、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。２種以上混合することもできる。

【００２６】荷電制御剤としては、特に制限はないが、
正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフ
エ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。
また、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。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、弗素、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。

【００２７】着色剤としては、以下に例示すような、有
機又は無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能であ
る。黒色顔料としては、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、活性炭などがある。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロ
ー、黄色酸化鉄、ミネラルフアストイエロー、ニッケル
チタンエロー、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
ジンレーキなどがある。橙色顔料としては、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
ダスレンブリリアントオレンジＧＫなどがある。

【００２８】赤色顔料としては、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
チングレツド、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な
どがある。紫色顔料としては、マンガン紫、フアストバ
イオレットＢ、メチルバイオレットレーキなどがある。
青色顔料としては、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、ファストスカイブルー、インダス
レンブルーＢＣなどがある。緑色顔料としては、クロム
グリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、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な
どがある。

【００２９】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
ルミナホワイトなどがある。更に、塩基性、酸性、分
散、直接染料などの各種染料として、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
トラマリンブルーなどがある。これらの着色剤は、単独
で或いは複数組合せて用いることができる。

【００３０】本発明の画像表示装置における透明基板と
対向基板の間隔は、粒子が飛翔移動でき、コントラスト
を維持できれば良いが、通常１０〜５０００μｍ、好ま
しくは３０〜５００μｍに調整される。粒子充填量は、
基板間の空間体積に対して、１０〜８０％、好ましくは
２０〜７０％を占める体積になるように充填するのが良
い。

【００３１】本発明の画像表示粒子および画像表示装置
は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル
機器の画像表示部、電子ブック、電子新聞などの電子ペ
ーパー、看板、ポスター、黒板などの掲示板、コピー
機、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、電
卓、家電製品の画像表示部、ポイントカードなどのカー
ド画像表示部などに用いられる。

【００３２】

【実施例】次に実施例を示して、本発明を更に具体的に
説明する。但し本発明は以下の実施例により限定される
ものではない。

【００３３】実施例１ 正帯電粒子とする画像表示粒子を次の方法によって作製
した。まず、ターシャリーブチルメタクリレートモノマ
ー８０質量部とメタクリル酸２−（ジアチルアミノ）エ
チルモノマー２０質量部に、カップリング剤処理して親
油性とした酸化チタン２０質量部を分散させて着色剤と
の混合モノマー液を調整した。この混合モノマー液を、
荷電制御剤としての酸化チタン微粒子３質量部と共に、
乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを
加えた水系乳化液中に、ホモジナイザー（特殊機化工業
（株）製）を用いて乳化分散させて、ここに重合開始剤
として過硫酸カリウムを加えて乳化重合を行い、ポリマ
ー微粒子を調製した後に、凝集剤として２２重量％塩化
ナトリウム水溶液を添加してポリマー微粒子と酸化チタ
ン微粒子を会合させた。得られた粒子は球形で白色で、
粒子の粒径は５〜１０μｍであり、帯電量は＋４５μＣ
／ｇであった。また、該粒子を、その表面がコロナ放電
器から１ｍｍの位置において、コロナ放電器に８ｋＶの
電圧を印加してコロナ放電を発生させて粒子表面を帯電
させ、０．３秒後における表面電位の最大値を測定した
ところ、４２０Ｖであった。該粒子の樹脂成分のガラス
転移点温度（Ｔｇ）は９１℃であった。

【００３４】負帯電粒子とする画像表示粒子は次の方法
によって作製した。まず、スチレンモノマー１００質量
部に黒色顔料としてカーボンブラック（ＭＡ１００：三
菱化学（株）製、商品名）３質量部を分散させて着色剤
との混合モノマー液を調整した。この混合モノマー液
を、負帯電の荷電制御剤としての含金属アゾ系化合物
（ボントロンＳ３４：オリエント化学（株）製、商品
名）５質量部とともに、乳化剤としてドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウムを加えた水系乳化液中に、ホモジ
ナイザー（特殊機化工業（株）製）を用いて乳化分散さ
せて、ここに重合開始剤として過硫酸カリウムを加えて
乳化重合を行い、ポリマー微粒子を調製した後に、凝集
剤として２２重量％塩化ナトリウム水溶液を添加してポ
リマー微粒子と荷電制御剤微粒子を会合する方法で作製
した。得られた粒子は球形で黒色で、粒子の粒径は５〜
１０μｍであり、帯電量は−４８μＣ／ｇであった。ま
た、該粒子を、その表面がコロナ放電器から１ｍｍの位
置において、コロナ放電器に８ｋＶの電圧を印加してコ
ロナ放電を発生させて粒子表面を帯電させ、０．３秒後
における表面電位の最大値を測定したところ、４４０Ｖ
であった。該粒子の樹脂成分のガラス転移点温度（Ｔ
ｇ）は１０５℃であった。

【００３５】次にこの２種類の粒子を等量混合攪拌して
摩擦帯電させる方法で粒子を帯電させてから、この混合
粒子を、２００μｍのスペーサーを介して配置され、一
方が内側ＩＴＯ処理されたガラス基板と、もう一方が銅
基板であるセル中に空間率７０％で充填し、画像表示装
置を得た。ＩＴＯガラス基板、銅基板それぞれを電源に
接続し、ＩＴＯガラス基板を低電位に、銅基板を高電位
になるように２５０Ｖの直流電圧を印加すると、正帯電
粒子は低電位極に、負帯電粒子は高電位極にそれぞれ飛
翔し、ガラス基板を通して観察される画像表示装置は白
色に表示された。次に印加電圧の電位を逆にすると、粒
子はそれぞれ逆極に飛翔して、ガラス基板を通して観察
される画像表示装置は黒色に表示された。電圧印加に対
する応答時間を測定したところ１ｍsec であった。各表
示において、電圧印加を停止して１日間放置したが、粒
子は基板に付着したままで、表示は保たれていた。ま
た、印加電圧の電位反転を１００００回繰り返したが、
応答時間に変化は見られなかった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の画像表示粒子は、アクリル系モ
ノマー、メタクリル系モノマー、スチレン系モノマーか
ら選ばれる１種以上を重合してなり、該粒子の内、少な
くとも１種以上の粒子が上記モノマーを含む粒子原料を
乳化重合し、それに続く会合において該重合樹脂微粒子
と予め該重合系に分散させた荷電制御剤微粒子とを複合
させて作製される球形粒子を用いるものであるが、 この
粒子作製方法では、樹脂ペレット粉砕や物理的に粒子の
角をとる工程が不要であり、複雑な工程や大きなエネル
ギーを必要しない。また、該粒子は帯電極性の正負の性
格付けが容易で、帯電性の付与が十分に行われ、小さい
駆動電圧により飛翔移動が行えるので、応答速度が速
く、繰り返し表示に対する耐久性も高い。従って、本発
明の画像表示粒子は、乾式画像表示装置に工業的に極め
て有利に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電画像表示装置における表示方式を
示す説明図である。

【図２】本発明の静電画像表示装置における表示方式を
示す説明図である。

【図３】本発明の静電画像表示装置の構造を示す説明図
である。

【図４】表面電位の測定法を示す説明図である。

【符号の説明】

１、２：基板 ３：粒子 ４：隔壁 ２１：チャック ２２：コロトロン放電器 ２３：表面電位計

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年８月２６日（２００２．８．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】以上のような溶液中での挙動を利用した電
気泳動方式に対し、最近では溶液を使わず、色と帯電極
性が異なる２種類の粒子を２枚の基板間において、静電
界をかけて互いに異なる方向の基板に飛翔移動させる表
示装置も提案されている。この方式は電気泳動方式に対
し乾式であるから粒子の移動抵抗が小さく応答速度が速
いという長所がある。このような乾式表示装置の粒子飛
翔による画像表示に用いる粒子は、一般的には、樹脂に
着色剤を混練りしてペレットとした後、数段階の粉砕と
分級を行って作製される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】粒子を負又は正に帯電させる方法は、特に
限定されないが、コロナ放電法、電極注入法、摩擦法等
の粒子を帯電する方法が用いられる。粒子の帯電量は絶
対値で１０〜１００μＣ／ｇの範囲が好ましく、特に２
０〜６０μＣ／ｇが好ましい。帯電量がこの範囲より低
いと電界の変化に対する応答速度が遅くなり、メモリー
性も低くなる。帯電量がこの範囲より高いと電極や基板
への鏡像力が強すぎ、メモリー性は良いが、電界を反転
した場合の追随性が悪くなる。粒子はその帯電電荷を保
持する必要があるので、１０¹⁰Ω・cm以上の絶縁粒子が
好ましく、特に１０¹²Ω・cm以上の絶縁粒子が好まし
い。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】また、本発明の画像表示粒子は、以下に述
べる方法で評価した電荷減衰性の低い粒子が更に好まし
い。即ち、粒子を、別途、プレス、加熱溶融、キャスト
などにより、厚み５〜１００μｍ範囲のフィルム状にし
て、そのフィルム表面と１ｍｍの間隔をもって配置され
たコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電
を発生させて表面を帯電させ、その表面電位の変化を測
定し判定する。この場合、０．３秒後における表面電位
の最大値が３００Ｖより大きく、好ましくは４００Ｖよ
り大きくなるように、粒子構成材料を選択、作製するこ
とが望ましい。なお、上記表面電位の測定は、例えば図
４に示した装置（ＱＥＡ社製ＣＲＴ２０００）により行
なうことが出来る。この装置の場合は、前述したフィル
ムを表面に配置したロールシャフト両端部をチャック２
１にて保持し、小型のコロトロン放電器２２と表面電位
計２３とを所定間隔離して併設した計測ユニットを上記
ロールシャフトに配置したフィルムの表面と１ｍｍの間
隔を持って対向配置し、上記ロールシャフトを静止した
状態のまま、上記計測ユニットをロールシャフトの一端
から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電
荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用
される。測定環境は温度２５±３℃、湿度５５±５ＲＨ
％とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】荷電制御剤としては、特に制限はないが、
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。
また、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。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、弗素、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。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】着色剤としては、以下に例示すような、有
機又は無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能であ
る。黒色顔料としては、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、活性炭などがある。
黄色顔料としては、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
ラジンレーキなどがある。橙色顔料としては、赤色黄
鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴ
Ｒ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダス
レンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジ
Ｇ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫなどがあ
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】赤色顔料としては、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
チングレツド、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な
どがある。紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバ
イオレットＢ、メチルバイオレットレーキなどがある。
青色顔料としては、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、ファストスカイブルー、インダス
レンブルーＢＣなどがある。緑色顔料としては、クロム
グリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、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な
どがある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加賀 紀彦 東京都小平市小川東町３−５−５ (72)発明者 北野 創 東京都小平市小川東町３−５−５ (72)発明者 二瓶 則夫 東京都小平市小川東町３−５−５ (72)発明者 増田 善友 東京都羽村市神明台３−５−28

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板及び対向基板の間に、１種類以
   上の粒子を封入し、電位の異なる２種類の電極から該粒
   子に電界を与えて粒子を飛翔移動させ画像を表示する画
   像表示装置に用いられる画像表示粒子であって、アクリ
   ル系モノマー、メタクリル系モノマー、スチレン系モノ
   マーから選ばれる１種以上の樹脂成分を乳化重合し、そ
   れに続く会合において、該重合樹脂微粒子と荷電制御剤
   とを複合させて作製されたものであることを特徴とする
   画像表示粒子。
2. 【請求項２】 粒子が球形である請求項１に記載の画像
   表示粒子。
3. 【請求項３】 粒子を構成する樹脂のガラス転移温度
   （Ｔｇ）が６０℃以上である請求項１又は請求項２に記
   載の画像表示粒子。
4. 【請求項４】 粒子の平均径が０．１〜５０μｍである
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示粒子。
5. 【請求項５】 粒子の帯電量が絶対値で１０〜１００μ
   Ｃ／ｇである請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示
   粒子。
6. 【請求項６】 粒子が、その表面と１ｍｍの間隔をもっ
   て配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加して
   コロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、０．
   ３秒後における表面電位の最大値が３００Ｖより大きい
   粒子である請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示粒
   子。
7. 【請求項７】 透明基板及び対向基板の間に、１種類以
   上の粒子を封入し、電位の異なる２種類の電極から該粒
   子に電界を与えて粒子を飛翔移動させ画像を表示する画
   像表示装置において、該粒子の中の少なくとも１種類の
   粒子が、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー、
   スチレン系モノマーから選ばれる１種以上の樹脂成分を
   乳化重合し、それに続く会合において、該重合樹脂微粒
   子と荷電制御剤とを複合させて作製された粒子であるこ
   とを特徴とする画像表示装置。