JP2004093897A - Sheet type display device and its manufacturing method - Google Patents

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Shino Tokuyo
徳世 志野
Naoyuki Hayashi
林 直之
Tsuneo Watanuki
綿貫 恒夫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sheet type display device which has superior contrast and high visibility. <P>SOLUTION: In the device, in which display is conducted by rotating rotary particles, the packing ratio of the rotary particles under a prescribed condition is set to 40 volume % to less than 65 volume % and the ratio between the rotary particles located up to a prescribed depth and the total rotary particles is set to a prescribed ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は少なくとも2色の異なる表面領域を有する回転粒子、およびそれを回転させることにより表示を行うシート型表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子ペーパ、ペーパーライクディスプレイ、デジタルペーパなどと呼ばれ、電界により光学的吸収や光学的反射を変化させて、像表示を行うシート状表示媒体およびシート型表示装置が提案されている。
【0003】
電界により光学的吸収や光学的反射を変化させる素子としては、特開平01−086116号公報のように電気泳動粒子を分散させた溶媒を着色し、この溶媒を内包したマイクロカプセル、特開平8−234686号公報のように色と電気的特性との双方が異なる半球を合わせた回転体を内包したマイクロカプセル、2色性色素とスメクチック液晶とを含む液晶/高分子複合膜などがある。
【0004】
これらの方法では、反射型表示装置が、メモリ性を有し、電源が無くても像情報を保持できるものであるため、紙の代替として期待されている。また素子を電極のあるPETフィルム上に塗布するだけで済むため、薄くて、軽く、曲げることが可能である。
【0005】
特に、米国特許第4,126,854号および第4,143,103号の各明細書に記載されている、回転粒子の半球ずつを異なる色と帯電特性とに分けたものを用いる表示媒体は、他の方式に比べ、優れたコントラスト特性を示すディスプレイとして知られている。
【0006】
図1は、このような表示媒体における、回転粒子1としての2色粒子をシート基材3中の空隙2に保持した様子を表す。2色粒子上の2つの領域は互いに色が異なることを表す。図1は本願発明に係る表示媒体であるシート型表示装置の表示機能をモデル的に説明するためにも使用することができる。
【0007】
図2は、図1の回転粒子1が空隙2中で、上に向かって泳動しつつ、回転する様子を示す。(a)は回転前、(b)は回転中、(c)は回転完了時を表す。
【0008】
また、粒子を4色または3色などに塗り分けた多色化にも対応した粒子も提案されている。
【0009】
なお、本願発明で回転という場合はこのような回転に伴う泳動動作がある場合も含むものである。
【0010】
このような回転粒子の製造方法および材料としては、(1)米国特許第5,262,908号記載の、カルナバワックス、カーボンブラック、酸化チタンを材料として、色の異なる2種類の溶融したワックス粒子を結合させ、表面張力により球形化したのち固化させる方法、(2)特開平11−85067号公報、特開平11−85068号公報記載の、ガラスあるいは樹脂製の光透過性粒子の表面に、金属、カーボンブラック、硫化アンチモンなどを蒸着、塗布する方法、(3)特開平11−85069号公報、特開平11−161206号公報記載の、材料として酸化亜鉛を、発色剤としてトナーを使用する感光材料からなる粒子を用い、露光、現像、定着処理により発色させる方法、たとえば親水性高分子に発色剤としてハロゲン化銀を添加したものなどが提案されている。
【0011】
回転粒子を空隙に保持したシートは、たとえば、次のようにして作製することができる。
【0012】
すなわち、回転粒子を硬化性の液状シリコーンゴムとよく混合し、分散する。この分散体をシート状に成形し、その後、このシリコーンゴムを硬化架橋させる。この回転粒子分散シリコーンゴムのシートを透光性の誘電性液体中に浸漬し、適切な時間放置すると、シリコーンゴム中に透光性液体が浸入してシリコーンゴムが膨潤する。一方、回転粒子は透光性液体を吸収しないか、あるいは吸収が極めて遅いため、回転粒子のまわりに空隙が生じ、かつ、この空隙は透光性液体で満たされることになる。
【0013】
なお、光学的に透明な基材の機械的加工など別の方法であらかじめ空隙をつくり、回転粒子、透光性液体を封入する等の方法でも作製可能である。また、光学的に透明な基材は、シリコーンゴムのようなエラストマーである必要はなく、たとえば、ポリエチレンやポリスチレンなどの硬質の樹脂あるいはケイ酸塩ガラスなどであってもよい。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような方法で作製したシート状デバイスを用いて表示を行うと、所望の反射率や吸収率を示す色の表現や高いコントラストの表現が困難であるという問題が残っている。これは、球と球との隙間に基材や透光性液体を充填した空隙が存在するため、表示面のすべての部分が、回転粒子による表示に使用できるわけではないためである。
【0015】
従って、高いコントラストを得るには、1層分の回転粒子を最密充填して並べる等を行い、表示面に占める回転粒子の存在比率を大きくすることが考えられる。しかしながら、このような回転粒子の充填を行った場合、回転粒子を基材中に分散した分散体が高粘度になり、シート化が困難になる、回転粒子のまわりに空隙ができず、回転粒子としての機能を発揮できない等の問題を生じる。
【0016】
本発明の目的は、このような問題を生じることなく、所望の反射率や吸収率を示す色の表現や高いコントラストの表現が可能となる技術を提供するものである。
【0017】
本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた基材とを含んだシート中で、回転粒子を回転させることにより表示を行うシート型表示装置において、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の当該領域における充填率が、透光性液体を充填した空隙を考慮しない場合に、40体積%以上65体積%未満であり、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の70体積%以上であるシート型表示装置が提供される。
【0019】
また、本発明の他の一態様によれば、色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子を硬化性の基材中に分散した分散体を成形してシートとなす第1のステップと、その後当該基材を硬化させる第2のステップと、その後、当該シートを透光性液体で膨潤し、当該回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた硬化済み基材とを含んだシートを形成する第3のステップとを含むシート型表示装置の製造方法において、第1のステップで、当該硬化性の基材に希釈用溶媒を加えて、当該基材と当該希釈用溶媒とよりなる分散媒の比重が当該回転粒子の比重よりも小さく、当該分散媒中における当該粒子の体積割合が50体積%以下になるようにし、第1のステップと第2のステップとの間に、当該シートを所定時間放置し、ついで当該希釈用溶媒を除去するシート型表示装置の製造方法が提供される。
【0020】
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の90体積%以上になっていることや、前記シートの表示面に、回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない、厚さが1〜20μmの範囲にある基材の層が存在するようにすることが好ましい。
【0021】
さらに、前記回転粒子に磁性材料を含有させ、前記第1のステップと第2のステップとの間に、当該回転粒子を磁力で整列させることが好ましい。
【0022】
これらの態様により、コントラストに優れ、高い視認性を与えるシート型表示装置を実現することが可能となる。
【0023】
なお、以下に説明する発明の実施の形態や図面の中で、本発明の更なる特徴が明らかにされる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、回転粒子として白黒2色粒子を用い、これをシート状の基材中に保持した場合を中心にし、図、表、実施例等を使用して説明するが、これらの図、表、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【0025】
本発明の色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子(単に2色粒子ともいう)を用いた表示媒体は、図1にモデル的に示すように着色層を形成した粒子1と、該2色粒子を回転自在に支持するシート基材3と、シート基材3中に分散した、2色粒子が自在に回転できるための空隙2とで構成されており、該表示媒体と該2色粒子とを、色の異なる領域間における帯電特性等の電気的特性の相違に基づいて回転させ、所望の着色層側を表示させるための電極4,4’と電源5とより構成される駆動手段とからシート型表示装置が構成される。図1には回転粒子が1層しか示されていないが、これは単に詳細な状態を簡略化して描いたに過ぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
【0026】
該空隙2は透光性液体で満たされている。2色粒子は、着色した樹脂やワックスを合一化して球形化することにより製造してもよいし、コアとなる球形粒子に色の異なるコート層を半円ずつ設けて製造してもよい。このような構成において、異なる色相は、着色層における反射光の色、反射強度の差を用いることにより実現される。
【0027】
上記着色した樹脂やワックスについて、樹脂としては、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどを用い、ワックスとしてはステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸類、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カリウム、パルミチン酸亜鉛等の高級脂肪酸金属塩類、水添ヒマシ油、ココア脂、メチルヒドロキシステアレート、グリセロールモノヒドロキシステアレート等の高級脂肪酸の誘導体類、木ロウ、密ロウ、カルナバワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス等のワックス類、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルキルエーテル等の低分子量のオレフィン重合体および共重合体等を用いることができる。
【0028】
これらを、たとえば融点近傍まで加熱し、そこに2色を表示するために必要な着色剤(たとえば、白であれば酸化チタン、マイカ、炭酸カルシウム等の白色顔料、黒であれば、カーボンブラック、マグネタイトなどの黒色顔料や黒色染料)や添加剤(帯電制御剤、界面活性剤など)を必要量混練したものを用いて球形の2色粒子を製造することができる。
【0029】
具体的な製造方法としては、たとえば熱可塑性の白色樹脂シートと黒色樹脂シートとを貼り合わせ、チップ状に切断して熱処理により球形化する方法を用いても良いし、溶融した白色樹脂と黒色樹脂とを貼りあわせながら繊維状にし、それを円筒状に切断して熱処理により球形化する方法を用いても良い。
【0030】
また、白色ワックスと黒色ワックスとを加熱して液状にし、それらを接着しながら微量粒子を空気中に飛ばし、ワックス自身の表面張力で球形化する方法を用いても良い。さらに、着色したガラス粒子などの球の半面に別の色の材料(塗料や蒸着膜)を塗布して2色粒子を製造してもよい。
【0031】
このようにして作製した球形の白黒2色粒子をシリコーンゴムに混合分散してシート成形し、硬化し、シリコーンオイルで膨潤して、シート型表示装置を作製し、それを電極ではさんで、たとえば1Hz50V/mmの電界をかけ、白黒表示を行うことができる。
【0032】
本発明においては、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の当該領域における充填率が、透光性液体を充填した空隙を考慮しない場合に、40体積%以上65体積%未満である。
【0033】
理想的には、回転粒子が全て同一の粒子直径を有し、図1に示すように表示面に沿って密に配列した場合には、全ての入射光をこれらの回転粒子で反射または吸収することができると考えられる。
【0034】
しかしながら、このような配列を実現することは実際には困難であり、また、シート中に回転粒子を保持することが物理的に困難になる。さらに、回転粒子の周囲には透光性液体を充填した空隙が必要であり、これらの空隙は互いに独立していることが好ましいことから相互の間にある程度の空間の存在が必須でもある。また、このような回転粒子が完全にシートの表示面に接した状態であると、透光性液体を充填した空隙から透光性液体が流れ出すことになり問題となる。また、回転粒子に全て同一の粒子直径を持たせることは実現困難である。
【0035】
このような状況下において回転粒子の表示面近傍における充填の最適化について検討した結果、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の当該領域における充填率が、透光性液体を充填した空隙が存在する前のシートについて、40体積%以上65体積%未満であることが好ましいことが判明した。
【0036】
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域で充填率を定めたのは、回転粒子の粒子直径のバラツキ等を考慮したものである。粒子直径の非常に均一化された回転粒子の場合は平均粒子直径の1.5倍より小さい数値でも類似の条件が見出される可能性は残されている。
【0037】
充填率が40体積%未満であると入射光がより後方にある回転粒子まで達する率が顕著になり、不利である場合が多い。より後方にある回転粒子で反射された光はその前方にある回転粒子により散乱されたり吸収されたりするため、全体としての光の反射効率が低下することになるからである。65体積%以上であると、透光性液体を充填した空隙同士がくっつき合ったり、表示面に露出する機会が増大するため、好ましくない場合が多い。
【0038】
上記は、透光性液体を充填した空隙が存在する前のシートについて説明したが、透光性液体を充填した空隙が存在するようになった後については、透光性液体を充填した空隙を考慮しないとして考えればよい。すなわち、シートの体積から空隙分を差し引けばよい。これは次のようにして求めることができる。
【0039】
まず、適当な方法で回転粒子の平均粒子直径を求める。たとえば顕微鏡観察による等公知のどのような方法によってもよい。シートを作成する工程においては、シート中に分散する前の回転粒子から求めることができる。
【0040】
ついで、シートの弾性がなくなり、透光性液体を充填した空隙がある場合には、この透光性液体が固化する程度まで冷却してから、シートの所定面積ついて、表示面シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域を切り出し、図3のようなサンプルシートを得る。図3中、回転粒子は省略されている。
【0041】
まず、その全体が当該領域に含まれていない回転粒子を除外する。図3のA方向断面図である図4の斜線Xを施した粒子がこれに該当する。なお、図4中の回転粒子は二色領域の記載を省略してある。さらに、上記断面の側面部分についても、同様に、その全体が当該領域に含まれていない回転粒子を除外する。図4の斜線Yを施した粒子がこれに該当する。
【0042】
こうして残った回転粒子の数を数え、これと平均粒子直径とから、球換算粒子体積を求める。この球換算粒子体積を図3のL1×L2×L3で除し、100を乗じた数値が、本発明に係る充填率である。
【0043】
上記所定の面積は任意に定めることができるが、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の総数が100個程度以上であることが好ましい。本発明においてはシートの一部についてでも上記条件が成立した場合には、本発明の要件を充足することになるが、実際上は、表示面について数カ所適宜評価することが好ましい。
【0044】
さらに、上記表示面近傍にある回転粒子の後方に、これらの回転粒子の間をくぐり抜けた光線を反射または吸収するための回転粒子があることが望ましいが、この後方の粒子は多ければ多いほどよいのではないことが判明した。多すぎると回転粒子を回転させるため、より高い電圧を印加する必要が生じ、また、回転粒子の回転速度が低下し、表示応答性が劣るようになるからである。
【0045】
検討の結果、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の70体積%以上であることが好ましいことが判明した。これより少ないと、上記電圧や表示応答性の問題が現れやすくなるからである。
【0046】
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の90体積%以上であることがより好ましい。これは、粒子直径がほぼ均一の回転粒子を使用した場合には、粒子が2〜3層を成すように見える程度の重なり合いである。
【0047】
なお、この「シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍や3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子」や「全回転粒子」は、上記の「表示面シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子」と同様にして定めることができる。ただし、「全回転粒子」の場合には、図4のXで示すようにして除外される粒子は存在しないことになる。
【0048】
本発明に係るシート型表示装置は、シートの表示面に回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材の層が存在することが好ましい。透光性液体を充填した空隙が表示面に露出しないようにすることが確実にできるからである。この層の厚さは1〜20μmの範囲にあることが好ましい。あまり薄くすると部分的に厚薄が生じるため好ましくないが、厚みの均一性を確保できれば、1〜10μmの範囲にあることがより好ましく、1〜5μmの範囲にあることがさらに好ましい。このような基材の層は、予め作製しておき、その上に上記シートを成形することにより実現することができる。
【0049】
上記第1のステップと第2のステップと第3のステップとを含めることによってシート型表示装置を製造することも本発明の態様の一つである。
【0050】
この場合、第1のステップで、当該硬化性の基材に希釈用溶媒を加えて当該粒子の体積割合を50体積%以下にした分散体を成形してシートとなし、第1のステップと第2のステップとの間に、当該シートを所定時間放置し、ついで当該希釈用溶媒を除去すると、回転粒子が分散される空間が一旦増大するため、その分散が容易になり、好ましい。この様子を図5にモデル的に示す。この所定時間は実験的に定めることができる。
【0051】
また、この際、基材と希釈用溶媒とよりなる分散媒の比重が回転粒子の比重よりも小さくなるように希釈用溶媒の種類を選択しておくと、第1のステップと第2のステップとの間に、当該シートを所定時間放置すれば、回転粒子が底部に沈積する。この様子を図6に示す。
【0052】
この後、希釈用溶媒を除去し、この底部を表示面になるようにして、所定に手順に従って本発明に係るシート型表示装置を作製すれば、表示面近傍に回転粒子が密に充填された構造となるため有利である。さらに、前述した要件を有する本発明に係るシート型表示装置を実現する方法としても優れている。
【0053】
希釈用溶媒としては、常圧において、回転粒子の軟化点温度以下で蒸発する溶媒を使用することが好ましい。希釈用溶媒は常温または加熱して除去することができるが、加熱の際、回転粒子が軟化、変形することは好ましくないからである。
【0054】
さらに、本発明に係るシート用基材は通常熱硬化性樹脂を使用して作製されるので、希釈用溶媒の除去が完了する前は、硬化が進行しないか、またはそれほど進行しない方が好ましい。硬化が進行すれば希釈用溶媒の除去が困難になり、その後の希釈用溶媒の除去によりシートが変形する等の問題が生じ得るからである。
【0055】
放置に際して回転粒子の底部への沈積を促進する方法として、前記回転粒子に磁性材料を含有させ、第1のステップと第2のステップとの間に、当該回転粒子を磁力で整列させる方法も有用である。このようにすれば、短時間に所望の配列を実現できるようになる場合が多いからである。磁性材料としては、本発明の趣旨に反しない限り公知のどのようなものでもよい。強磁性物質が好ましいことが多い。
【0056】
図7に、シートの表示面に回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材の層を持つシート型表示装置において、回転粒子が、磁力の作用で配列させれる様子を示す。図7中、番号7は、回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材の層であり、番号6は面状の磁石である。
【0057】
【実施例】
次に本発明の実施例及び比較例を詳述する。
【0058】
[実施例1]
熱可塑性ポリエステル樹脂(花王(株)製)に白色用顔料である酸化チタンを10重量%の割合で加熱混練して白色樹脂シートを作製した。
【0059】
また、ポリエステル樹脂に黒色用顔料であるカーボンブラックを2重量%の割合で加熱混練して黒色樹脂を作製した。
【0060】
ついで、この二つの着色樹脂シートを130℃で加圧下貼り合わせながら引き延ばしてシート厚を調節し、それらをカットしてチップ状にし、オイル中で加熱処理して、平均粒子直径50μmの球状の2色粒子を作製した。
【0061】
信越化学(株)製の常温硬化型シリコーンゴムKE109をシート用の基材とし、これに低粘度のシリコーンオイルを希釈剤として混合した分散媒にこの2色粒子を分散し、生成した分散体中における2色粒子の割合を50体積%とした。
【0062】
この分散体を120μm厚のブレードを用いて塗布し、シート状に成形した後、60分放置して希釈用溶媒を除去しつつ回転粒子を底部に沈積させ、ついで50℃で360分加熱して、希釈用溶媒の除去を完了させつつ基材を硬化した。希釈用溶媒が十分除去されたことはシートの重量変化を測定することで行った。
【0063】
膨潤前のシートの回転粒子の充填率は、このシートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、縦1mm、横1mmの板状体を切り出して、上記の方法により測定した。
【0064】
硬化後、このシートを20mm/sのシリコーンオイルSH200(東レダウコーニングシリコーン社製、比重0.95)中に60時間浸け込み、膨潤させて、回転粒子のまわりにある透光性液体であるシリコーンオイルSH200を充填した空隙が分散したサンプルシートを作製した。
【0065】
希釈剤としてのシリコーンオイルとしては、0.65csのジメチルシリコーンオイルを用いた。このシリコーンオイルは揮発性が高く、常圧における沸点が100℃と、上記熱可塑性ポリエステルの軟化点である120℃よりも低いため、希釈用溶媒の除去により、2色粒子が変形することはなかった。
【0066】
また、シート用の基材であるシリコーンゴムKE109の比重が1.02、希釈用溶媒であるジメチルシリコーンオイルの比重が0.76、これらの混合物である分散媒の比重が0.89である一方、2色粒子の比重は1.25であり、十分な比重差があったため、60分の放置で2色粒子がうまく下面に沈んでいることが、硬化済みシートの断面の観察から明らかになった。
【0067】
回転粒子とシート用基材との使用割合を変更し、膨潤前のシートの、表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の当該領域における充填率が、63体積%,54体積%,45体積%,39体積%となるシートを得た。
【0068】
また、これらのシートをシリコーンオイルSH200で膨潤させて、空隙の粒子直径が回転粒子の平均粒子直径の1.05倍,1.10倍となるようにした。
【0069】
これらのサンプルシートを、上下ITOを蒸着した電極フィルムで挟み、1Hz,50V/mmで2色球を回転させた。
【0070】
膨潤後のシート中における、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子や、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子の割合は、シート断面を顕微鏡観察することにより求めた。
【0071】
その結果、表1に示す結果を得た。充填率が、63体積%,54体積%,45体積%の場合、膨潤後のシート中における、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子は70体積%以上、シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子の割合は90体積%以上であった。
【0072】
なお、反射率測定には測色計マクベス製Spectroeyeを用い、D65光源2度視野で測定した。
【0073】
【表1】

Figure 2004093897
【0074】
これらの結果より本発明に係るシート型表示装置ではコントラスト10:1以上の表示が行え、高い視認性を得られるようになることが理解できる。
【0075】
[実施例2]
表1の番号1のケースにおいて、樹脂中に磁性材料を混合し、磁性材料を含有した回転粒子を作製すれば、さらに容易に2色粒子をうまくシートの下面に沈ませることができる。すなわち、図7に示すように、硬化前のシートの下に磁石を設置する等により、回転粒子を磁力で整列させるとともに、うまく下面に沈ませることができる。上記希釈方法と併用してもよい。
【0076】
[実施例3]
予めシリコーンゴムKE109よりなる平均4μm厚のシートを作製し、この上に120μm厚のブレードを用いて塗布し、シート状に成形した以外は、表1の番号1のケースと同様にした。
【0077】
表1の番号1のケースでは、シートの下面に接してしまったため、透光性液体を充填した空隙をその周囲に形成できなかった回転粒子が、1cm当たり1000個以上見出されたが、実施例3ではこのようなケースは完全に防止できた。この方法は、実施例2の場合にも適用できる。
【0078】
なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。
【0079】
(付記1) 色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた基材とを含んだシート中で、回転粒子を回転させることにより表示を行うシート型表示装置において、
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の当該領域における充填率が、透光性液体を充填した空隙を考慮しない場合に、40体積%以上65体積%未満であり、
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の70体積%以上である、
シート型表示装置。
【0080】
(付記2) シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の90体積%以上である、付記1に記載のシート型表示装置。
【0081】
(付記3) 前記シートの表示面に回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材の層が存在する、付記1または2に記載のシート型表示装置。
【0082】
(付記4) 前記シートの表示面に、回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない、厚さが1〜20μmの範囲にある基材の層が存在する、付記1または2に記載のシート型表示装置。
【0083】
(付記5) 色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子を硬化性の基材中に分散した分散体を成形してシートとなす第1のステップと、
その後当該基材を硬化させる第2のステップと、
その後、当該シートを透光性液体で膨潤し、当該回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた硬化済み基材とを含んだシートを形成する第3のステップと
を含むシート型表示装置の製造方法において、
第1のステップで、当該硬化性の基材に希釈用溶媒を加えて当該粒子の体積割合を50体積%以下にした分散体を成形してシートとなし、
第1のステップと第2のステップとの間に、当該シートを所定時間放置し、ついで当該希釈用溶媒を除去する
シート型表示装置の製造方法。
【0084】
(付記6) 色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子を硬化性の基材中に分散した分散体を成形してシートとなす第1のステップと、
その後当該基材を硬化させる第2のステップと、
その後、当該シートを透光性液体で膨潤し、当該回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた硬化済み基材とを含んだシートを形成する第3のステップと
を含むシート型表示装置の製造方法において、
第1のステップで、当該硬化性の基材に希釈用溶媒を加えて、当該基材と当該希釈用溶媒とよりなる分散媒の比重が当該回転粒子の比重よりも小さく、当該分散媒中における当該粒子の体積割合が50体積%以下になるようにし、
第1のステップと第2のステップとの間に、当該シートを所定時間放置し、ついで当該希釈用溶媒を除去する
シート型表示装置の製造方法。
【0085】
(付記7) 前記希釈用溶媒として、常圧において、回転粒子の軟化点温度以下で蒸発する溶媒を使用する、付記5または6に記載のシート型表示装置の製造方法。
【0086】
(付記8) 前記回転粒子に磁性材料を含有させ、
前記第1のステップと第2のステップとの間に、当該回転粒子を磁力で整列させる、付記5〜7のいずれかに記載のシート型表示装置の製造方法。
【0087】
(付記9) 回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材よりなる層の上に前記シートを成形する付記5〜8のいずれかに記載のシート型表示装置の製造方法。
【0088】
(付記10) 前記回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材よりなる層の厚さが1〜20μmの範囲にあるようにする付記9に記載のシート型表示装置の製造方法。
【0089】
【発明の効果】
本発明により、コントラストに優れ、高い視認性を与えるシート型表示装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2色粒子を用いたシート型表示媒体の模式断面図である。
【図2】電界の印加により回転する粒子の様子を示すモデル図である。(a)は電界印加前、(b)は電界印加中、(c)は電圧印加後である。
【図3】充填率測定のためのサンプルシートを表すモデル図である。
【図4】図3のA方向断面図である。
【図5】回転粒子が、基材と希釈用溶媒との混合物中で分散している様子を示すモデル図である。
【図6】シート中で回転粒子が底部に沈積する様子を表すモデル図である。
【図7】シートの表示面に回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材の層を持つシート型表示装置において、回転粒子が、磁力の作用で配列させられる様子を示すモデル図である。
【符号の説明】
1  2色粒子
2  透光性液体(空隙)
3  シート用基材
4  電極
4’ 透明電極
5  電源
6  面状磁石
7  回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない基材の層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating particle having at least two different color surface areas, and a sheet-type display device that performs display by rotating the rotating particle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a sheet-shaped display medium and a sheet-type display device, which are called an electronic paper, a paper-like display, a digital paper, or the like, and perform image display by changing optical absorption or optical reflection by an electric field, have been proposed.
[0003]
As an element for changing optical absorption or optical reflection by an electric field, a solvent in which electrophoretic particles are dispersed as described in JP-A-01-086116 is colored, and a microcapsule containing the solvent is disclosed in JP-A-8-08116. As disclosed in Japanese Patent No. 234686, there is a liquid crystal / polymer composite film containing a dichroic dye and a smectic liquid crystal, including a microcapsule containing a rotating body composed of hemispheres having different colors and electric characteristics.
[0004]
In these methods, since the reflective display device has a memory property and can hold image information without a power supply, it is expected as a substitute for paper. In addition, since it is only necessary to apply the element on a PET film having electrodes, the element can be thin, light, and bendable.
[0005]
In particular, the display media described in U.S. Pat. Nos. 4,126,854 and 4,143,103 which use hemispheres of rotating particles divided into different colors and charging characteristics are disclosed. , Is known as a display exhibiting excellent contrast characteristics as compared with other methods.
[0006]
FIG. 1 shows a state in which two-color particles as rotating particles 1 in such a display medium are held in gaps 2 in a sheet substrate 3. Two regions on the two-color particles represent different colors from each other. FIG. 1 can also be used to modelly describe the display function of a sheet-type display device as a display medium according to the present invention.
[0007]
FIG. 2 shows a state in which the rotating particles 1 of FIG. 1 rotate while migrating upward in the gap 2. (A) shows before rotation, (b) shows during rotation, and (c) shows when rotation is completed.
[0008]
In addition, there has been proposed a particle corresponding to multicoloring in which particles are applied in four colors or three colors.
[0009]
In the present invention, the term “rotation” includes the case where there is an electrophoretic operation accompanying such rotation.
[0010]
The method and material for producing such rotating particles include (1) two kinds of melted wax particles having different colors using carnauba wax, carbon black, and titanium oxide as described in US Pat. No. 5,262,908. (2) a method of forming a sphere by surface tension and then solidifying; (2) a method of forming a metal on the surface of glass or resin light-transmitting particles described in JP-A-11-85067 and JP-A-11-85068. , Carbon black, antimony sulfide and the like, and (3) a photosensitive material described in JP-A-11-85069 and JP-A-11-161206, wherein zinc oxide is used as a material and toner is used as a color former. Using exposure / development / fixing treatment using particles consisting of, for example, silver halide as a color former on a hydrophilic polymer Such as those that were added have been proposed.
[0011]
The sheet holding the rotating particles in the gap can be produced, for example, as follows.
[0012]
That is, the rotating particles are thoroughly mixed and dispersed with the curable liquid silicone rubber. The dispersion is formed into a sheet and then the silicone rubber is cured and cross-linked. When this sheet of rotating particle-dispersed silicone rubber is immersed in a translucent dielectric liquid and left for an appropriate time, the translucent liquid penetrates into the silicone rubber and the silicone rubber swells. On the other hand, the rotating particles do not absorb the light-transmitting liquid or absorb very slowly, so that voids are formed around the rotating particles, and the voids are filled with the light-transmitting liquid.
[0013]
It is to be noted that a gap can be formed in advance by another method such as mechanical processing of an optically transparent base material, and a method of enclosing the rotating particles and the translucent liquid can be used. The optically transparent substrate need not be an elastomer such as silicone rubber, but may be a hard resin such as polyethylene or polystyrene, or silicate glass.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
When display is performed using the sheet-like device manufactured by the above-described method, there remains a problem that it is difficult to express colors showing desired reflectance and absorptivity and high contrast. This is because not all portions of the display surface can be used for the display by the rotating particles because there is a gap filled with the base material or the translucent liquid in the gap between the spheres.
[0015]
Therefore, in order to obtain high contrast, it is conceivable to increase the abundance ratio of the rotating particles on the display surface by performing the closest packing of the rotating particles for one layer and arranging them. However, when such a filling of the rotating particles is performed, the dispersion in which the rotating particles are dispersed in the base material has a high viscosity, and it is difficult to form a sheet. Problems such as the inability to exhibit the function of
[0016]
An object of the present invention is to provide a technique capable of expressing a color showing a desired reflectance or absorptance and expressing a high contrast without causing such a problem.
[0017]
Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to one embodiment of the present invention, in a sheet including a rotating particle having at least two surface regions of different colors, a void surrounding the rotating particle, and a base material having the void dispersed therein, In a sheet-type display device that performs display by rotating the rotating particles, in a region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles, the entire rotating particles are included in the region. Is not less than 40% by volume and less than 65% by volume when the gap filled with the translucent liquid is not taken into account, and from the display surface of the sheet to a depth of twice the average particle diameter of the rotating particles. In addition, the present invention provides a sheet-type display device in which the total amount of the rotating particles is 70% by volume or more of the total rotating particles.
[0019]
According to another aspect of the present invention, a first step of forming a sheet by forming a dispersion in which rotating particles having at least two different surface regions of different colors are dispersed in a curable substrate, Then, a second step of curing the base material, and thereafter, the sheet is swollen with a translucent liquid, and the rotating particles and the surrounding space filled with the translucent liquid and the curing in which the voids are dispersed. And a third step of forming a sheet containing a finished substrate. In the first step, a diluting solvent is added to the curable substrate to form a sheet. And the specific gravity of the dispersion medium composed of the solvent for dilution is smaller than the specific gravity of the rotating particles, and the volume ratio of the particles in the dispersion medium is 50% by volume or less. Between the steps It was left for a predetermined time, and then the production method of the sheet-type display device for removing the diluting solvent is provided.
[0020]
The rotating particles including the entire rotating particles from the display surface of the sheet to the depth of three times the average particle diameter of the rotating particles account for 90% by volume or more of the total rotating particles, It is preferable that a layer of the base material having a thickness in the range of 1 to 20 μm, which does not include voids filled with the particles and the translucent liquid, be present.
[0021]
Further, it is preferable that the rotating particles contain a magnetic material, and the rotating particles are aligned by magnetic force between the first step and the second step.
[0022]
According to these aspects, it is possible to realize a sheet-type display device which is excellent in contrast and provides high visibility.
[0023]
In addition, further features of the present invention will be clarified in the embodiments and drawings of the invention described below.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings, tables, examples, and the like, focusing on the case where black and white two-color particles are used as rotating particles and held in a sheet-like base material. However, these drawings, tables, examples, and the like, and the description are only illustrative of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It goes without saying that other embodiments can also belong to the category of the present invention as long as they conform to the gist of the present invention.
[0025]
The display medium of the present invention using the rotating particles having at least two surface regions having different colors (also simply referred to as two-color particles) is a particle 1 having a colored layer formed as shown in FIG. The display medium is composed of a sheet substrate 3 rotatably supporting the color particles, and a gap 2 dispersed in the sheet substrate 3 so that the two-color particles can rotate freely. And a driving unit including a power supply 5 and electrodes 4 and 4 ′ for rotating the device based on a difference in electrical characteristics such as charging characteristics between regions of different colors to display a desired colored layer side. Constitutes a sheet-type display device. Although only one layer of rotating particles is shown in FIG. 1, this is merely a simplified illustration of the detailed state and does not limit the scope of the invention in any way.
[0026]
The space 2 is filled with a translucent liquid. The two-color particles may be produced by uniting colored resins or waxes to form a sphere, or may be produced by providing spherical core particles with semi-circular coat layers of different colors. In such a configuration, different hues are realized by using the difference between the color of reflected light and the reflection intensity in the colored layer.
[0027]
For the colored resin or wax, as the resin, use polystyrene, polyacryl, polyethylene, polypropylene, polyester, etc., as the wax, stearic acid, palmitic acid, myristic acid, higher fatty acids such as lauric acid, aluminum stearate, Metal salts of higher fatty acids such as potassium stearate and zinc palmitate, derivatives of higher fatty acids such as hydrogenated castor oil, cocoa butter, methylhydroxystearate, glycerol monohydroxystearate, wood wax, beeswax, carnauba wax, micro Using waxes such as crystallin wax and paraffin wax, low molecular weight olefin polymers and copolymers such as polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer and ethylene-vinyl alkyl ether It is possible.
[0028]
These are heated to, for example, the vicinity of the melting point, and a coloring agent necessary for displaying two colors there (for example, white pigments such as titanium oxide, mica and calcium carbonate for white, carbon black for black) Spherical two-color particles can be produced by using a necessary amount of kneading black pigments or black dyes such as magnetite and additives (charge control agent, surfactant, etc.).
[0029]
As a specific manufacturing method, for example, a method of laminating a thermoplastic white resin sheet and a black resin sheet, cutting into a chip shape, and spheroidizing by heat treatment may be used, or a molten white resin and a black resin may be used. A method may be used in which the fibers are bonded together to form a fibrous shape, which is cut into a cylindrical shape and then formed into a sphere by heat treatment.
[0030]
Alternatively, a method may be used in which the white wax and the black wax are heated to be in a liquid state, a small amount of particles are blown into the air while bonding them, and the wax is made spherical by the surface tension of the wax itself. Further, a two-color particle may be produced by applying a material of another color (paint or vapor-deposited film) to a half surface of a sphere such as colored glass particles.
[0031]
The spherical black-and-white two-color particles thus produced are mixed and dispersed in silicone rubber to form a sheet, cured, and swelled with silicone oil to produce a sheet-type display device, which is sandwiched between electrodes, for example. By applying an electric field of 1 V / 50 V / mm, monochrome display can be performed.
[0032]
In the present invention, in the region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles, the filling rate of the rotating particles in the entire region included in the region is the translucent liquid. When the void filled with is not considered, the content is 40% by volume or more and less than 65% by volume.
[0033]
Ideally, if the rotating particles all have the same particle diameter and are closely arranged along the display surface as shown in FIG. 1, all the incident light will be reflected or absorbed by these rotating particles. It is thought that we can do it.
[0034]
However, it is actually difficult to achieve such an arrangement, and it is physically difficult to hold the rotating particles in the sheet. Further, voids filled with the translucent liquid are required around the rotating particles, and it is preferable that these voids are independent of each other. Therefore, it is essential that some space exists between the voids. In addition, when such rotating particles are completely in contact with the display surface of the sheet, the translucent liquid flows out of the gap filled with the translucent liquid, causing a problem. Further, it is difficult to realize that all the rotating particles have the same particle diameter.
[0035]
In such a situation, as a result of studying the optimization of the filling of the rotating particles in the vicinity of the display surface, as a result, in the region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles, It has been found that the filling rate of the rotating particles contained in the region in the region is preferably 40% by volume or more and less than 65% by volume with respect to the sheet before the void filled with the translucent liquid.
[0036]
The reason why the filling rate is determined in a region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles is in consideration of a variation in the particle diameter of the rotating particles. In the case of rotating particles with a very uniform particle diameter, it is possible that similar conditions can be found even with a value smaller than 1.5 times the average particle diameter.
[0037]
When the filling rate is less than 40% by volume, the rate at which incident light reaches the rotating particles at the rear becomes remarkable, which is often disadvantageous. This is because the light reflected by the rotating particles at the rear is scattered or absorbed by the rotating particles at the front thereof, so that the overall light reflection efficiency is reduced. When the content is 65% by volume or more, the gaps filled with the translucent liquid are stuck together or the chance of exposure to the display surface increases, which is not preferable in many cases.
[0038]
The above describes the sheet before the gap filled with the translucent liquid exists, but after the gap filled with the translucent liquid is present, the gap filled with the translucent liquid is referred to as It should be considered as not considering. That is, the gap may be subtracted from the volume of the sheet. This can be determined as follows.
[0039]
First, the average particle diameter of the rotating particles is determined by an appropriate method. For example, any known method such as microscopic observation may be used. In the step of forming a sheet, the value can be determined from the rotating particles before being dispersed in the sheet.
[0040]
Then, if the sheet loses elasticity and there are voids filled with the translucent liquid, cool the translucent liquid until it solidifies, and then, for a predetermined area of the sheet, from the display surface of the display surface sheet. A region up to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles is cut out to obtain a sample sheet as shown in FIG. In FIG. 3, the rotating particles are omitted.
[0041]
First, rotating particles that are not entirely included in the region are excluded. The particles indicated by oblique lines X in FIG. 4, which is a sectional view in the direction A in FIG. 3, correspond to this. In addition, the description of the two-color area is omitted for the rotating particles in FIG. Further, also for the side surface portion of the cross section, similarly, the rotating particles that are not entirely included in the region are excluded. The particles hatched in FIG. 4 correspond to this.
[0042]
The number of rotating particles remaining in this way is counted, and a sphere-converted particle volume is determined from this and the average particle diameter. The sphere-converted particle volume is divided by L1 × L2 × L3 in FIG. 3 and multiplied by 100 is the filling rate according to the present invention.
[0043]
Although the predetermined area can be arbitrarily determined, it is preferable that the total number of the rotating particles included in the entire area is about 100 or more. In the present invention, if the above condition is satisfied even for a part of the sheet, the requirements of the present invention are satisfied. In practice, however, it is preferable to appropriately evaluate several places on the display surface.
[0044]
Furthermore, it is desirable that there be rotating particles behind the rotating particles near the display surface for reflecting or absorbing the light rays that have passed through these rotating particles, but the more particles behind the rotating particles, the better. It turned out not. If the amount is too large, it is necessary to apply a higher voltage to rotate the rotating particles, and further, the rotation speed of the rotating particles decreases and the display responsiveness deteriorates.
[0045]
As a result of the study, it has been found that it is preferable that the rotating particles including the entire rotating particles from the display surface of the sheet to a depth twice as large as the average particle diameter of the rotating particles is 70% by volume or more of all the rotating particles. If the number is less than this, the above-mentioned problems of the voltage and display responsiveness are likely to appear.
[0046]
It is more preferable that the rotating particles including the entire rotating particles from the display surface of the sheet to a depth three times the average particle diameter of the rotating particles is 90% by volume or more of all the rotating particles. This is such an overlap that the particles appear to form two to three layers when using rotating particles having a substantially uniform particle diameter.
[0047]
Note that the “rotated particles that are entirely contained from the display surface of the sheet to a depth of twice or three times the average particle diameter of the rotated particles” and the “all-rotated particles” are the above “display surface of the display surface sheet”. In a region from to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles, the entirety can be determined in the same manner as the "rotating particles included in the region". However, in the case of “all rotating particles”, no particles are excluded as shown by X in FIG.
[0048]
In the sheet-type display device according to the present invention, it is preferable that the display surface of the sheet has a base material layer that does not include voids filled with the rotating particles and the translucent liquid. This is because the space filled with the translucent liquid can be reliably prevented from being exposed on the display surface. The thickness of this layer is preferably in the range from 1 to 20 μm. If the thickness is too small, it is not preferable because the thickness is partially reduced, but if uniformity of the thickness can be ensured, it is more preferably in the range of 1 to 10 μm, and further preferably in the range of 1 to 5 μm. Such a base material layer can be realized by preparing in advance and then forming the above-mentioned sheet thereon.
[0049]
It is also an aspect of the present invention to manufacture a sheet-type display device by including the above-described first step, second step, and third step.
[0050]
In this case, in the first step, a diluting solvent is added to the curable base material to form a dispersion in which the volume ratio of the particles is reduced to 50% by volume or less to form a sheet. If the sheet is left for a predetermined time between steps 2 and 3, and then the diluting solvent is removed, the space in which the rotating particles are dispersed once increases, which facilitates the dispersion, which is preferable. This is schematically shown in FIG. This predetermined time can be determined experimentally.
[0051]
At this time, if the type of the diluting solvent is selected so that the specific gravity of the dispersion medium composed of the base material and the diluting solvent is smaller than the specific gravity of the rotating particles, the first step and the second step are performed. If the sheet is left for a predetermined period of time, the rotating particles are deposited on the bottom. This is shown in FIG.
[0052]
Thereafter, the solvent for dilution was removed, and the bottom portion was made to be a display surface, and if the sheet-type display device according to the present invention was manufactured according to a predetermined procedure, the rotating particles were densely filled in the vicinity of the display surface. This is advantageous because it has a structure. Further, the method is excellent as a method for realizing the sheet-type display device according to the present invention having the above-described requirements.
[0053]
As the solvent for dilution, it is preferable to use a solvent that evaporates at a normal pressure or lower than the softening point temperature of the rotating particles. The diluting solvent can be removed at room temperature or by heating, but it is not preferable that the rotating particles are softened or deformed during heating.
[0054]
Further, since the sheet base material according to the present invention is usually produced using a thermosetting resin, it is preferable that the curing does not progress or does not progress so much before the removal of the dilution solvent is completed. This is because if the curing proceeds, it becomes difficult to remove the diluting solvent, and the removal of the diluting solvent may cause problems such as deformation of the sheet.
[0055]
As a method of accelerating the deposition of the rotating particles on the bottom when left unattended, a method of causing the rotating particles to contain a magnetic material and aligning the rotating particles with a magnetic force between the first step and the second step is also useful. It is. This is because in this case, a desired arrangement can often be realized in a short time. Any known magnetic material may be used without departing from the spirit of the present invention. Ferromagnetic materials are often preferred.
[0056]
FIG. 7 shows a state in which the rotating particles are arranged by the action of a magnetic force in a sheet-type display device having a substrate layer that does not include voids filled with the rotating particles and the translucent liquid on the display surface of the sheet. In FIG. 7, reference numeral 7 denotes a layer of a base material which is filled with rotating particles and a translucent liquid and does not include voids, and reference numeral 6 denotes a planar magnet.
[0057]
【Example】
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described in detail.
[0058]
[Example 1]
Titanium oxide as a white pigment was heated and kneaded at a ratio of 10% by weight with a thermoplastic polyester resin (manufactured by Kao Corporation) to produce a white resin sheet.
[0059]
Further, a black resin was prepared by heating and kneading carbon black as a black pigment at a ratio of 2% by weight to a polyester resin.
[0060]
Then, the two colored resin sheets are stretched while being laminated under pressure at 130 ° C. to adjust the thickness of the sheets, cut into chips, and heat-treated in oil to form spherical particles having an average particle diameter of 50 μm. Color particles were produced.
[0061]
The two-color particles are dispersed in a dispersion medium in which a room temperature-curable silicone rubber KE109 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. is used as a base material for a sheet and low-viscosity silicone oil is used as a diluent. Was 50% by volume.
[0062]
This dispersion was applied using a blade having a thickness of 120 μm, formed into a sheet, and left standing for 60 minutes to remove the solvent for dilution, thereby depositing the rotating particles on the bottom, and then heating at 50 ° C. for 360 minutes. The substrate was cured while removing the dilution solvent was completed. The sufficient removal of the diluting solvent was performed by measuring the weight change of the sheet.
[0063]
The filling ratio of the rotating particles of the sheet before swelling is obtained by cutting a 1 mm long, 1 mm wide plate-like body in a region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles. Was measured according to the method described above.
[0064]
After curing, this sheet is 2 / S silicone oil SH200 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., specific gravity 0.95) for 60 hours to swell, and the gap filled with the silicone oil SH200, which is a translucent liquid, around the rotating particles is formed. A dispersed sample sheet was prepared.
[0065]
As the silicone oil as a diluent, 0.65 cs dimethyl silicone oil was used. Since the silicone oil has high volatility and a boiling point at normal pressure of 100 ° C., which is lower than 120 ° C., which is the softening point of the thermoplastic polyester, the two-color particles are not deformed by removing the diluting solvent. Was.
[0066]
The specific gravity of the silicone rubber KE109 as the base material for the sheet is 1.02, the specific gravity of dimethyl silicone oil as the diluting solvent is 0.76, and the specific gravity of the dispersion medium as a mixture thereof is 0.89. The specific gravity of the two-color particles was 1.25, and there was a sufficient difference in specific gravity. Therefore, it was evident from the observation of the cross section of the cured sheet that the two-color particles were well settled on the lower surface after being left for 60 minutes. Was.
[0067]
The usage ratio between the rotating particles and the base material for the sheet is changed, and the entire area of the sheet before swelling is included in the region from the display surface to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles. Sheets in which the filling rate of the rotating particles in this region was 63% by volume, 54% by volume, 45% by volume, and 39% by volume were obtained.
[0068]
Further, these sheets were swollen with silicone oil SH200 so that the particle diameter of the voids was 1.05 times and 1.10 times the average particle diameter of the rotating particles.
[0069]
These sample sheets were sandwiched between electrode films on which upper and lower ITOs were deposited, and a two-color sphere was rotated at 1 Hz and 50 V / mm.
[0070]
In the sheet after swelling, the rotating particles are entirely contained from the display surface of the sheet to a depth twice as large as the average particle diameter of the rotating particles, or are three times the average particle diameter of the rotating particles from the display surface of the sheet. By the way, the ratio of the rotating particles included in the whole was determined by observing the cross section of the sheet with a microscope.
[0071]
As a result, the results shown in Table 1 were obtained. When the filling rate is 63% by volume, 54% by volume, and 45% by volume, in the sheet after swelling, the rotating particles that are entirely contained from the display surface of the sheet to a depth of twice the average particle diameter of the rotating particles Was 70% by volume or more, and the ratio of the rotating particles contained entirely from the display surface of the sheet to a depth three times the average particle diameter of the rotating particles was 90% by volume or more.
[0072]
The reflectance was measured using a colorimeter, Spectroeye manufactured by Macbeth, with a D65 light source in a 2-degree visual field.
[0073]
[Table 1]
Figure 2004093897
[0074]
From these results, it can be understood that the sheet-type display device according to the present invention can perform display with a contrast of 10: 1 or more and obtain high visibility.
[0075]
[Example 2]
In the case of No. 1 in Table 1, if the magnetic material is mixed with the resin to produce the rotating particles containing the magnetic material, the two-color particles can be more easily settled on the lower surface of the sheet. That is, as shown in FIG. 7, by placing a magnet below the sheet before curing, the rotating particles can be aligned with the magnetic force and can be well settled on the lower surface. You may use together with the said dilution method.
[0076]
[Example 3]
A sheet made of silicone rubber KE109 having an average thickness of 4 μm was prepared in advance, and was coated thereon using a 120 μm-thick blade, and was formed into a sheet shape.
[0077]
In the case of No. 1 in Table 1, the rotating particles that could not form a void filled with the translucent liquid around the lower surface of the sheet because of contact with the lower surface of the sheet were 1 cm. 2 1000 or more were found per case, but in Example 3, such a case could be completely prevented. This method is also applicable to the second embodiment.
[0078]
From the contents disclosed above, the inventions shown in the following supplementary notes can be derived.
[0079]
(Supplementary Note 1) The rotating particles are rotated in a sheet including the rotating particles having at least two surface regions of different colors, the voids surrounding the rotating particles, and the base material in which the voids are dispersed. In a sheet-type display device that performs display by causing
In the region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles, the filling rate of the rotating particles included in the entire region in the region is equal to the gap filled with the translucent liquid. When not considered, it is 40% by volume or more and less than 65% by volume,
The rotating particles that are entirely contained from the display surface of the sheet to a depth of twice the average particle diameter of the rotating particles are 70% by volume or more of all the rotating particles.
Sheet type display device.
[0080]
(Supplementary Note 2) The sheet-type display according to Supplementary Note 1, wherein the rotating particles that are entirely contained from the display surface of the sheet to a depth three times the average particle diameter of the rotating particles are 90% by volume or more of all the rotating particles. apparatus.
[0081]
(Supplementary Note 3) The sheet-type display device according to Supplementary Note 1 or 2, wherein a layer of a base material that does not include a void filled with the rotating particles and the translucent liquid is present on a display surface of the sheet.
[0082]
(Supplementary Note 4) The supplementary note 1 or 2, wherein the display surface of the sheet includes a base material layer having a thickness in the range of 1 to 20 µm, which does not include the gap filled with the rotating particles and the translucent liquid. Sheet type display device.
[0083]
(Supplementary Note 5) a first step of forming a sheet by forming a dispersion in which rotating particles having at least two surface regions having different colors are dispersed in a curable substrate;
A second step of subsequently curing the substrate;
Thereafter, the sheet is swollen with the light-transmissive liquid to form a sheet including the rotating particles, the voids filled with the light-transmissive liquid around the rotating particles, and the cured base material in which the voids are dispersed. Steps and
In the method for manufacturing a sheet-type display device including
In a first step, a dispersion in which the volume ratio of the particles is reduced to 50% by volume or less by adding a diluting solvent to the curable substrate is formed into a sheet,
The sheet is left for a predetermined time between the first step and the second step, and then the diluting solvent is removed.
A method for manufacturing a sheet-type display device.
[0084]
(Supplementary Note 6) a first step of forming a dispersion by dispersing rotating particles having at least two surface regions having different colors in a curable substrate to form a sheet;
A second step of subsequently curing the substrate;
Thereafter, the sheet is swollen with the light-transmissive liquid to form a sheet including the rotating particles, the voids filled with the light-transmissive liquid around the rotating particles, and the cured base material in which the voids are dispersed. Steps and
In the method for manufacturing a sheet-type display device including
In the first step, a diluting solvent is added to the curable base material, and the specific gravity of the dispersion medium including the base material and the diluent solvent is smaller than the specific gravity of the rotating particles. So that the volume ratio of the particles is 50% by volume or less;
The sheet is left for a predetermined time between the first step and the second step, and then the diluting solvent is removed.
A method for manufacturing a sheet-type display device.
[0085]
(Supplementary Note 7) The method for producing a sheet-type display device according to Supplementary Note 5 or 6, wherein a solvent that evaporates at a normal pressure or lower than the softening point temperature of the rotating particles is used as the diluting solvent.
[0086]
(Supplementary Note 8) The rotating particles contain a magnetic material,
8. The method for manufacturing a sheet-type display device according to any one of supplementary notes 5 to 7, wherein the rotating particles are aligned by magnetic force between the first step and the second step.
[0087]
(Supplementary Note 9) The method of manufacturing a sheet-type display device according to any one of Supplementary Notes 5 to 8, wherein the sheet is formed on a layer made of a substrate that does not include a void filled with the rotating particles and the translucent liquid.
[0088]
(Supplementary Note 10) The method for manufacturing a sheet-type display device according to Supplementary Note 9, wherein the thickness of the layer made of the base material that does not include the gap filled with the rotating particles and the translucent liquid is in a range of 1 to 20 μm. .
[0089]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a sheet-type display device having excellent contrast and high visibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sheet-type display medium using two-color particles.
FIG. 2 is a model diagram showing a state of particles rotating by application of an electric field. (A) before the electric field application, (b) during the electric field application, and (c) after the voltage application.
FIG. 3 is a model diagram showing a sample sheet for filling factor measurement.
FIG. 4 is a sectional view in the direction A of FIG. 3;
FIG. 5 is a model diagram showing a state in which rotating particles are dispersed in a mixture of a substrate and a diluting solvent.
FIG. 6 is a model diagram showing a state in which rotating particles are deposited on the bottom in a sheet.
FIG. 7 is a model showing a state in which rotating particles are arranged by the action of a magnetic force in a sheet-type display device having a layer of a base material without a void filled with rotating particles and a translucent liquid on a display surface of a sheet. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Two-color particles
2 translucent liquid (void)
3 Base material for sheet
4 electrodes
4 'transparent electrode
5 Power supply
6 planar magnets
7. Layer of base material without voids filled with rotating particles and translucent liquid

Claims (5)

色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた基材とを含んだシート中で、回転粒子を回転させることにより表示を行うシート型表示装置において、
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の1.5倍の深さまでの領域において、その全体が当該領域に含まれる回転粒子の当該領域における充填率が、透光性液体を充填した空隙を考慮しない場合に、40体積%以上65体積%未満であり、
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の2倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の70体積%以上である、
シート型表示装置。
Display by rotating the rotating particles in a sheet containing rotating particles having at least two surface regions of different colors, a gap surrounding the rotating particles filled with a translucent liquid, and a base material in which the gaps are dispersed. In the sheet type display device that performs
In the region from the display surface of the sheet to a depth of 1.5 times the average particle diameter of the rotating particles, the filling rate of the rotating particles included in the entire region in the region is equal to the gap filled with the translucent liquid. When not considered, it is 40% by volume or more and less than 65% by volume,
The rotating particles that are entirely contained from the display surface of the sheet to a depth of twice the average particle diameter of the rotating particles are 70% by volume or more of all the rotating particles.
Sheet type display device.
シートの表示面から回転粒子の平均粒子直径の3倍の深さまでにその全体が含まれる回転粒子が、全回転粒子の90体積%以上である、請求項1に記載のシート型表示装置。2. The sheet-type display device according to claim 1, wherein the rotating particles including the entire rotating particles from the display surface of the sheet to a depth three times the average particle diameter of the rotating particles are 90% by volume or more of the total rotating particles. 前記シートの表示面に、回転粒子および透光性液体を充填した空隙を含まない、厚さが1〜20μmの範囲にある基材の層が存在する、請求項1または2に記載のシート型表示装置。3. The sheet mold according to claim 1, wherein the display surface of the sheet has a layer of a base material having a thickness in a range of 1 to 20 μm which does not include a void filled with the rotating particles and the translucent liquid. 4. Display device. 色の異なる少なくとも2つの表面領域を有する回転粒子を硬化性の基材中に分散した分散体を成形してシートとなす第1のステップと、
その後当該基材を硬化させる第2のステップと、
その後、当該シートを透光性液体で膨潤し、当該回転粒子とそのまわりにある透光性液体を充填した空隙とこの空隙を分散させた硬化済み基材とを含んだシートを形成する第3のステップと
を含むシート型表示装置の製造方法において、
第1のステップで、当該硬化性の基材に希釈用溶媒を加えて、当該基材と当該希釈用溶媒とよりなる分散媒の比重が当該回転粒子の比重よりも小さく、当該分散媒中における当該粒子の体積割合が50体積%以下になるようにし、
第1のステップと第2のステップとの間に、当該シートを所定時間放置し、ついで当該希釈用溶媒を除去する
シート型表示装置の製造方法。
A first step of forming a dispersion into a sheet by dispersing rotating particles having at least two different color surface areas in a curable substrate;
A second step of subsequently curing the substrate;
Thereafter, the sheet is swollen with the light-transmissive liquid to form a sheet including the rotating particles, the voids filled with the light-transmissive liquid around the rotating particles, and the cured base material in which the voids are dispersed. And a method of manufacturing a sheet-type display device comprising the steps of:
In the first step, a diluting solvent is added to the curable base material, and the specific gravity of the dispersion medium including the base material and the diluent solvent is smaller than the specific gravity of the rotating particles. So that the volume ratio of the particles is 50% by volume or less;
A method of manufacturing a sheet-type display device, in which the sheet is left for a predetermined time between the first step and the second step, and then the diluting solvent is removed.
前記回転粒子に磁性材料を含有させ、
前記第1のステップと第2のステップとの間に、当該回転粒子を磁力で整列させる、請求項4に記載のシート型表示装置の製造方法。
The rotating particles contain a magnetic material,
The method of manufacturing a sheet-type display device according to claim 4, wherein the rotating particles are aligned by magnetic force between the first step and the second step.
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