JP2005292678A - 画像表示板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２枚の基板に対する隔壁の設け方と粒子群または粉流体の充填部位とを調整することにより複数種類の粒子群または粉流体の充填比率や総充填量等を制御可能にした、画像表示板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１と基板２とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体３を充填する構造の画像表示板を製造する画像表示板の製造方法は、基板１および基板２の双方に表示セルを画成する隔壁４を形成する隔壁形成工程と、少なくとも一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体３を充填する充填工程とから成り、表示セル内の粒子群または粉流体３の充填率を、少なくとも一方の基板の隔壁４の高さを調整することにより制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板、すなわち第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する、画像表示板の製造方法に関するものである。

従来より、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色粒子回転方式等の技術を用いた画像表示装置が提案されている。

これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、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、メモリ機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な画像表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用画像表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に、最近では、分散粒子と着色溶液とから成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して成る電気泳動方式（例えば、非特許文献１参照）が提案され、期待が寄せられている。

しかしながら、電気泳動方式では、液中を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くなるという問題がある。さらに、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているため沈降しやすくなっており、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。また、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て、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。

一方、溶液中での挙動を利用する電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層とを基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、この方式は、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するために構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという問題もある。

上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板、すなわち第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を具備する画像表示装置が知られている。

趙 国来、外３名、"新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）"、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）"Japan Hardcopy’99"、p.249-252

このような画像表示装置を製造する製造方法においては、基板上に画成された表示セル内に例えば２種類の粒子群または２種類の粉流体を充填する際に、例えばブレード法（２種類の粒子群または２種類の粉流体を基板上に供給した後、基板に対し所定の角度をなすように支持したブレードを基板上面に沿って移動させることによって、表示セル内に前記２種類の粒子群または２種類の粉流体をかき落として充填する方法）を用いる場合には、通常、隔壁の上端と同一レベルまで粒子群または粉流体が充填されてしまうため、ブレードの材質や設置方法等を変更することにより多少の調整は可能であるが、表示セル内の２種類の粒子群または２種類の粉流体の充填率を任意に制御することは困難である。したがって、通常、第１の粒子群または第１の粉流体をまず充填した後に第２の粒子群または第２の粉流体を充填することになるので、２種類の粒子群または２種類の粉流体の充填比率および総充填量を所望の通りに制御することはさらに困難である。

本発明は、２枚の基板に対する隔壁の設け方と粒子群または粉流体の充填部位とを調整することにより複数種類の粒子群または粉流体の充填比率や総充填量等を制御可能にした、画像表示板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１発明の画像表示板の製造方法は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板、すなわち第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する、画像表示板の製造方法であって、前記第１の基板および前記第２の基板の双方に表示セルを画成する隔壁を形成する隔壁形成工程と、少なくとも一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体を充填する充填工程とから成ることを特徴とする。

また、本発明の画像表示板の製造方法の好適例としては、第２発明〜第７発明に記載の如く、前記充填工程では、一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体を充填すること、前記充填工程では、前記第１の基板および前記第２の基板のそれぞれに異なる粒子群または粉流体を充填すること、前記第１の基板および前記第２の基板を重ね合わせてその間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する際の表示セル内の粒子群または粉流体の充填率を、少なくとも一方の基板の隔壁の高さを調整することにより制御すること、前記充填工程では、一方の基板に予め複数種類の粒子群または粉流体を所定の混合比率に混合した前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を充填すること、前記複数種類の粒子群または粉流体を充填していない方の基板の隔壁上に接着剤を塗布して、前記第１の基板および前記第２の基板を重ね合わせて接着すること、および、前記第１の基板および前記第２の基板の双方に同一形状の隔壁を形成すること、がある。

上記構成の第１発明の画像表示板の製造方法によれば、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板、すなわち第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する際には、第１の基板および第２の基板の双方に表示セルを画成する隔壁を形成した後に、少なくとも一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体を充填するから、「一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体を充填する場合」であっても、「双方の基板のそれぞれに複数種類の粒子群または粉流体の一方および他方をそれぞれ充填する場合」であっても、複数種類の粒子群または粉流体の充填比率や総充填量等を任意に制御することが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。

まず、本発明の対象となる画像表示板の基本的な構成について説明する。本発明で用いる画像表示板では、対向する２枚の基板間に封入した粒子群または粉流体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、高電位側に向かっては低電位に帯電した粒子群または粉流体がクーロン力などによって引き寄せられ、また、低電位側に向かっては高電位に帯電した粒子群または粉流体がクーロン力などによって引き寄せられ、それら粒子群または粉流体が電位の切替による電界方向の変化によって往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、粒子群または粉流体が、均一に移動し、かつ、繰り返し時あるいは保存時の安定性を維持できるように、画像表示板を設計する必要がある。ここで、粒子または粉流体にかかる力は、粒子同士または粉流体同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。

次に、上述した画像表示板の基本的な構成における画像表示動作について説明する。本発明で用いる画像表示板は、一例として２種の色の異なる粒子３（図１参照、ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を基板１、２と垂直方向に移動させることによる表示方式に用いる画像表示板と、１種の色の粒子３Ｗ（図２参照）を基板１、２と平行方向に移動させることによる表示方式を用いる画像表示板とのいずれへも適用できる。表示のための表示板構造例を図３に示す。なお、図１〜図３において、４はセルを形成するために設ける隔壁、５、６（図２では側方に位置するが図示されない）は粒子３に電界を与えるため必要に応じて設けられる電極である。以上の説明は、白色粒子３Ｗは白色粉流体に、黒色粒子３Ｂを黒色粉流体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。

以下、本発明の特徴となる画像表示板の製造方法について詳細に説明する。図４（ａ）〜（ｇ）は本発明の画像表示板の第１の製造方法を説明するための図であり、図５（ａ）〜（ｅ）は本発明の画像表示板の第２の製造方法を説明するための図である。
第１の製造方法（以下、「混合物充填法」という）の場合、まず、図示しない供給装置を用いて、図４（ａ）に示すように、複数種類（例えば白黒の２種類）の粒子群または粉流体３を予め所定の充填比率に混合した混合物３ｍを基板１上の各々の表示セル内に充填する。次に、図４（ａ）に示すように基板１に対し所定の角度（図示例は約６０度）をなすように支持したブレード１１を基板上面に沿って水平に引掃させる。これにより、基板１上に設けられた隔壁４よりも上にある不要な混合物３ｍ（隔壁４上に乗った不要な混合物３ｍも含む）は、表示セル内にかき落とされて、図４（ｂ）に示すような充填状態となる。次に、図４（ｃ）に示すように、隔壁４によって画成された各々の表示セル内に混合物３ｍを充填していない基板２を用意して、塗布装置（印刷装置等）１２を隔壁４の上面に接触移動させる。これにより、図４（ｄ）に示すように、隔壁４の上面に接着剤１３が塗布された基板２となる。その後、図４（ｅ）に示すように基板１と基板２とを貼り合わせることにより本発明の画像表示板を作製する。

なお、上記においては、混合物３ｍを充填していない基板２のみに接着剤１３を塗布したが、図４（ｂ）の充填状態にした基板１に対し、図４（ｆ）に示すように塗布装置（印刷装置等）１２を隔壁４の上面に接触移動させて、図４（ｇ）のように隔壁４の上面に接着剤１３が塗布された基板１としてから、基板１と基板２とを貼り合わせるようにしてもよい。また、上記においては、基板１，基板２の一方に複数種類の粒子群または粉流体３を予め所定の充填比率に混合した混合物３ｍを充填したが、基板１，基板２の双方に充填するようにしてもよい。

第２の製造方法（以下、「単色個別充填法」という）の場合、まず、図示しない供給装置を用いて、図５（ａ）に示すように、第１の（例えば白色の）の粒子群または粉流体３を基板１上の隔壁４によって画成された各々の表示セル内に充填する。その際、隔壁４よりも上にある不要な粒子群または粉流体３（隔壁４上に乗った不要な粒子群または粉流体３も含む）を除去しておくものとする。次に、接着シート１４を支持した塗布装置１５を隔壁４の上面に接触させる。これにより、図５（ｃ）に示すように、隔壁４の上面に接着剤１３が転写により塗布された基板１となる。次に、図５（ｄ）に示すように、第２の（例えば黒色の）の粒子群または粉流体３を基板２上の隔壁４によって画成された各々の表示セル内に充填する。その際、隔壁４よりも上にある不要な粒子群または粉流体３（隔壁４上に乗った不要な粒子群または粉流体３も含む）を除去しておくものとする。その後、図５（ｅ）に示すように基板１と基板２とを貼り合わせることにより本発明の画像表示板を作製する。

なお、上記においては、粒子群または粉流体を充填した一方の基板の隔壁上にのみ接着剤を塗布したが、粒子群または粉流体を充填したもう一方の基板の隔壁上にも接着剤を塗布するようにしてもよい。

上記第１の製造方法、第２の製造方法において、少なくとも一方の基板の隔壁４の高さを調整することにより、表示セル内の粒子群または粉流体の充填率や総充填量を図６（ａ）〜（ｄ）に例示するように制御することができる。図６（ａ）は、基板１，基板２に設ける隔壁４の高さを等しくしたもの（すなわち同一形状の隔壁としたもの）であり、基板間隔をＨ１としたものである。この場合は充填率を５０％未満に制御することができる。図６（ｂ）は、基板２に設ける隔壁４の高さを基板１に設ける隔壁４の高さよりも短くして、基板間隔をＨ１よりも狭いＨ２としたものであり、図６（ｃ）は、基板２に設ける隔壁４の高さをさらに短くして、基板間隔をＨ２よりも狭いＨ３ととしたものであり、図６（ｄ）は、基板１に設ける隔壁４の高さを基板２に設ける隔壁４の高さよりも短くして、基板間隔をＨ１よりも狭いＨ２としたものである。図６（ｂ）の場合は５０％以上での充填率を制御することができ、図６（ｃ）の場合は充填率を１００％に近付けるように制御することができ、図６（ｄ）の場合は５０％以下での充填率を制御することができる。

本発明の画像表示板の第１の製造方法、第２の製造方法によれば、基板１に設ける隔壁４の高さ、基板２に設ける隔壁４の高さの少なくとも一方を調整することにより、複数種類（上記の場合、２種類）の粒子群または粉流体の充填比率や総充填量を任意に制御することが可能になる。

以下、本発明の対象となる画像表示板を構成する各部材について説明する。

基板については、少なくとも一方の基板は装置外側から粒子または粉流体の色が確認できる透明な基板であり、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。もう一方の基板は透明でも不透明でもかまわない。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、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるもの、および、ガラス、石英などの可とう性のない無機シートが挙げられる。基板の厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、さらに５〜２０００μｍ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、５０００μｍより厚いと、薄型表示パネルとする場合に不都合がある。

図１において、電極５、６については、視認側であり透明である必要のある基板２側に設ける電極６は、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、例示すると、酸化インジウム、アルミニウム、金、銀、銅などの金属類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が挙げられ、真空蒸着、塗布などの形成手法が例示できる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。視認側でない基板１側に設ける電極５の材質や厚みなどは上述した電極６と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。

隔壁４については、その形状は表示にかかわる粒子群あるいは粉流体の種類により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは２〜５００μｍ、好ましくは５〜２００μｍに調整される。

これらのリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図７に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分（表示セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、画像表示の鮮明さが増す。ここで、隔壁の形成方法を例示すると、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。このうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法が好適に用いられる。

次に、本発明の対象となる画像表示板で用いる粒子について説明する。粒子は、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

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、ポリオレフィン樹脂、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、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、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。

荷電制御剤としては、特に制限はないが、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。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。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、フッ素、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。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、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、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、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、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、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、ウォッチングレッド、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、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、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、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、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等がある。
橙色着色剤としては、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、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

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、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、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等がある。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。

また、本発明で用いる粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜５０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために粒子の移動に支障をきたすようになる。

さらに、本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、d(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、d(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。

さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。

なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mie 理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。

粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、画像表示用パネルにおける粒子の帯電量はほぼ、初期帯電量、隔壁との接触、基板との接触、経過時間に伴う電荷減衰に依存し、特に粒子の帯電挙動の飽和値が支配因子となっているということが分かった。

本発明者らは鋭意検討の結果、ブローオフ法において同一のキャリア粒子を用いて、それぞれの粒子の帯電量測定を行うことにより、用いる粒子の適正な帯電特性値の範囲を評価できることを見出した。

次に、本発明の対象となる画像表示板で用いる粉流体について説明する。
本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。

すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の画像表示装置で固体状物質を分散質とするものである。

本発明の対象となる画像表示板は、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、低電圧の印加でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の画像表示装置では、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で用いられる。

エアロゾル状態の範囲は、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５倍以上、特に好ましくは３倍以上である。上限は特に限定されないが、１２倍以下であることが好ましい。
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍より小さいと表示上の制御が難しくなり、また、１２倍より大きいと粉流体を装置内に封入する際に舞い過ぎてしまうなどの取扱い上の不便さが生じる。なお、最大浮遊時の見かけ体積は次のようにして測定される。すなわち、粉流体が透過して見える密閉容器に粉流体を入れ、容器自体を振動或いは落下させて、最大浮遊状態を作り、その時の見かけ体積を容器外側から測定する。具体的には、直径（内径）６ｃｍ、高さ１０ｃｍのポリプロピレン製の蓋付き容器（商品名アイボーイ：アズワン（株）製）に、未浮遊時の粉流体として１／５の体積相当の粉流体を入れ、振とう機に容器をセットし、６ｃｍの距離を３往復／ｓｅｃで３時間振とうさせる。振とう停止直後の見かけ体積を最大浮遊時の見かけ体積とする。

また、本発明では、粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものが好ましい。
Ｖ_１０／Ｖ_５＞０．８
ここで、Ｖ_５ は最大浮遊時から５分後の見かけ体積（ｃｍ^３ ）、Ｖ_１０は最大浮遊時から１０分後の見かけ体積（ｃｍ^３ ）を示す。なお、本発明の画像表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化Ｖ_１０／Ｖ_５ が０．８５よりも大きいものが好ましく、０．９よりも大きいものが特に好ましい。Ｖ_１０／Ｖ_５ が０．８以下の場合は、通常のいわゆる粒子を用いた場合と同様となり、本発明のような高速応答、耐久性の効果が確保できなくなる。

また、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、好ましくは０．１〜２０μｍ、更に好ましくは０．５〜１５μｍ、特に好ましくは０．９〜８μｍである。０．１μｍより小さいと表示上の制御が難しくなり、２０μｍより大きいと、表示上の鮮明さに欠けるようになる。なお、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、次の粒子径分布Spanにおけるｄ（０．５）と同様である。

粉流体を構成する粒子物質は、下記式に示される粒子径分布Spanが５未満であることが好ましく、更に好ましくは３未満である。
粒子径分布Span＝（ｄ（０．９）−ｄ（０．１））／ｄ（０．５）
ここで、ｄ（０．５）は粉流体を構成する粒子物質の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質の比率が１０％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質が９０％である粒子径をμｍで表した数値である。粉流体を構成する粒子物質の粒子径分布Spanを５以下とすることにより、サイズが揃い、均一な粉流体移動が可能となる。

なお、以上の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粉流体にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。この粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られる。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.) 測定機を用いて、窒素気流中に粉流体を投入し、付属の解析ソフト（Mie 理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、測定を行うことができる。

粉流体の作製は、必要な樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を混練り粉砕しても、モノマーから重合しても、既存の粒子を樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤でコーティングしても良い。以下、粉流体を構成する樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、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、フッ素樹脂などが挙げられ、２種以上混合することもでき、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、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂が好適である。

荷電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、４級アンモニウム塩系化合物、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられ、負電荷付与の場合には、含金属アゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体などが挙げられる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、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、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、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、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、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、ウォッチングレッド、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、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、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、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、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等がある。
橙色着色剤としては、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、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

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、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、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等がある。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。

さらに、本発明においては基板間の粒子群あるいは粉流体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、２５℃における相対湿度を６０％RH以下、好ましくは５０％RH以下、更に好ましくは３５％RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１〜図３において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、電極５、６、粒子群（あるいは粉流体）３の占有部分、隔壁４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粒子群（あるいは粉流体）が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように装置に封入することが必要であり、例えば、粒子群あるいは粉流体の充填、基板の組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。

本発明の画像表示板における基板と基板との間隔は、粒子群又は粉流体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
対向する基板間の空間における粒子群又は粉流体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には粒子群又は粉流体の移動の支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。

以下、本発明の実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。

＜実施例１＞
図４（ａ）〜（ｇ）に示す第１の製造方法（混合物充填法）を用いて画像表示板を作製した。その際、所望に応じて図６（ａ）〜（ｄ）の何れかに例示されるようにして、基板１に設ける隔壁４の高さおよび基板２に設ける隔壁４の高さを調整した。

＜実施例２＞
図５（ａ）〜（ｅ）に示す第２の製造方法（単色個別充填法）を用いて画像表示板を作製した。その際、所望に応じて図６（ａ）〜（ｄ）の何れかに例示されるようにして、基板１に設ける隔壁４の高さおよび基板２に設ける隔壁４の高さを調整した。

実施例１および実施例２によれば、基板１の隔壁４、基板２の隔壁４の少なくとも一方の高さ調整によって、複数種類（例えば２種類）の粒子群または粉流体の充填比率や総充填量を任意に制御することができた。

本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板は、画像ムラがなく、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ、電子値札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。

本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板における駆動方法の一例を示す図である。 本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板における駆動方法の他の例を示す図である。 本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板の構造の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｇ）は本発明の画像表示板の第１の製造方法を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の画像表示板の第２の製造方法を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の画像表示板の表示セル内の粒子群または粉流体の充填率等を制御するための構成を例示する図である。 本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板における隔壁の形状の一例を示す図である。

符号の説明

１，２ 基板
３ 粒子、粉流体
３Ｗ 白色粒子、白色粉流体
３Ｂ 黒色粒子、黒色粉流体
３ｍ 複数種類の粒子群または粉流体の混合物
４ 隔壁
５ 電極
６ 電極
１１ ブレード
１２ 塗布装置
１３ 接着剤
１４ 接着シート
１５ 塗布装置

Claims (7)

1. 少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板、すなわち第１の基板と第２の基板とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する、画像表示板の製造方法であって、
   前記第１の基板および前記第２の基板の双方に表示セルを画成する隔壁を形成する隔壁形成工程と、
   少なくとも一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体を充填する充填工程とから成ることを特徴とする画像表示板の製造方法。
2. 前記充填工程では、一方の基板に複数種類の粒子群または粉流体を充填することを特徴とする請求項１記載の画像表示板の製造方法。
3. 前記充填工程では、前記第１の基板および前記第２の基板のそれぞれに異なる粒子群または粉流体を充填することを特徴とする請求項１記載の画像表示板の製造方法。
4. 前記第１の基板および前記第２の基板を重ね合わせてその間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する際の表示セル内の粒子群または粉流体の充填率を、少なくとも一方の基板の隔壁の高さを調整することにより制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の画像表示板の製造方法。
5. 前記充填工程では、一方の基板に予め複数種類の粒子群または粉流体を所定の混合比率に混合した前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を充填することを特徴とする請求項２記載の画像表示板の製造方法。
6. 前記複数種類の粒子群または粉流体を充填していない方の基板の隔壁上に接着剤を塗布して、前記第１の基板および前記第２の基板を重ね合わせて接着することを特徴とする請求項２記載の画像表示板の製造方法。
7. 前記第１の基板および前記第２の基板の双方に同一形状の隔壁を形成することを特徴とする請求項１記載の画像表示板の製造方法。

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