JP2006064815A

JP2006064815A - 画像表示媒体用粒子及びそれを用いた画像表示装置

Info

Publication number: JP2006064815A
Application number: JP2004244862A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yakushiji; 薬師寺　　学; Kazuya Murata; 和也村田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】画像の表示書き換えを繰り返し行っても外添剤が解離することなく、初期性能を繰り返し使用時にも維持できる画像表示装置に用いる画像表示媒体用粒子及びそれを用いた画像表示装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子から構成される少なくとも１種以上の画像表示媒体を封入し、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示装置に用いる画像表示媒体を構成する粒子であって、各粒子に圧力をかけて変形させた時に、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ以上となるよう構成する。また、荷重の測定はフィッシャー硬度計で行うことが好ましい。
【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枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子から構成される少なくとも１種以上の画像表示媒体を封入し、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示装置に用いる画像表示媒体を構成する粒子及びそれを用いた画像表示装置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、メモリー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、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枚の基板間に、互いに帯電特性及び光学反射率の異なる少なくとも２種類の粒子群からなる画像表示媒体を封入し、画像表示媒体を移動させて画像を表示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"論文集、p.249-252

上述した画像表示装置に用いる画像表示媒体としては、流動性と帯電量の制御性を有することが必要である。本発明の対象とは異なるが、電子写真用トナーとして、外添剤（酸化チタン、シリカ微粒子など）を粒子に付着させることにより、流動性を向上させるとともに帯電量を制御可能にする技術が知られている。しかしながら、上述したトナー外添剤付着型の電子写真用トナーを、上述した画像表示装置に用いる画像表示媒体として用いると、画像表示媒体の移動を繰り返して行う画像表示の書き換えを繰り返すうちに粒子同士の衝突や粒子と電極板との衝突によって作用する力学的応力によって、外添剤のアグリゲーションが容易に崩壊し、流動特性悪化や帯電特性変化などの現象が起こる。また、粒子内部に外添剤が完全に埋没する現象が起こる。このことにより、初期性能を繰り返し使用時に維持できない問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、繰り返し使用によっても外添剤が解離することなく、初期性能を繰り返し使用時にも維持できる画像表示装置に用いる画像表示媒体用粒子及びそれを用いた画像表示装置を提供しようとするものである。

本発明の画像表示媒体用粒子は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子から構成される少なくとも１種以上の画像表示媒体を封入し、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示装置に用いる画像表示媒体を構成する粒子であって、各粒子に圧力をかけて変形させた時に、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ以上であることを特徴とするものである。

本発明の画像表示媒体用粒子の好適例としては、各粒子を１０％変形させるのに必要な力をフィッシャー硬度計で求めること、及び、画像表示媒体が粒子群または粉流体であること、がある。

また、本発明の画像表示装置は、上述した構成の画像表示媒体用粒子を画像表示媒体として用いたことを特徴とするものである。

本発明では、各粒子に圧力をかけて変形させた時に、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ以上となる画像表示媒体用粒子とすることで、外添剤の粒子への埋没を抑制でき、繰り返し表示、書き換えを行う使用耐久性能を改善することができる。

まず、本発明の画像表示媒体用粒子を画像表示媒体を構成する粒子として利用する画像表示装置が備える画像表示用パネル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用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した帯電性を有する画像表示媒体（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、画像表示媒体が電界の力やクーロン力などによって引き寄せられ、画像表示媒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、画像表示媒体が、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、画像表示用パネルを設計する必要がある。ここで、画像表示媒体とする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。

本発明の画像表示装置で用いる画像表示用パネルの例を、図１（ａ）、（ｂ）〜図３（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される２種の色と帯電特性の異なる画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１、２の外部から加えられる電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図１（ｂ）に示す例では、図１（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される２種の色と帯電特性の異なる画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１に設けた電極５と基板２に設けた電極６との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図２（ｂ）に示す例では、図２（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される１種の色の粒子３（ここでは白色粒子３Ｗ）を、基板１上に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加させることにより発生する電界に応じて、基板１、２と平行方向に移動させ、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色表示を行うか、あるいは、電極６または基板１の色を観察者に視認させて電極６または基板１の色の表示を行っている。なお、図３（ｂ）に示す例では、図３（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
以上の説明は、白色粒子３Ｗを白色粉流体に、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出来る。

図４は本発明の画像表示媒体用粒子の一例を示す図である。図４に示す例では、本発明の画像表示媒体用粒子１１を、粒子１２の表面に外添剤１３を固着させて構成している。本発明の特徴は、画像表示媒体用粒子１１を構成する粒子１２の硬度を、各粒子に圧力をかけて変形させた時に、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ以上と規定した点にある。具体的には、粒子１個に力をかけて変形させ、粒子の大きさの１０％変形させるのに必要な力を測定する。その力が１ｍＮ以上で大きければ大きいほど耐久性能は改善される。本発明において、画像表示媒体用粒子１１を２種以上の複数種類使用する場合は、すべての種類の画像表示媒体用粒子１１を構成する粒子１２が、上記硬度の規定を満たしている必要がある。言い換えると、１種類でも上記硬度の規定を満たしていなければ、本発明を達成することができない。なお、本発明において、粒子の硬度を、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ以上と規定するのは、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ未満であると、粒子の硬度が低すぎて、初期の表示状態では問題なくても、表示書き換え回数が増えるに従って、言い換えると画像表示媒体の移動回数が増えるに従って、粒子１２に外添剤１３が埋没してしまい、表示性能が劣化してしまうためである。

本発明において、硬度の測定は、フィッシャー硬度計（フィッシャー・インスツルメンツ製）により測定することが好ましい。以下、フィッシャー硬度計を用いた粒子硬度の測定方法について説明する。

＜粒子硬度の測定方法＞
まず、ガラスプレート上に、粒子数個を分散させる。フィッシャー硬度計ＨＵ２００（フィッシャー・インスツルメンツ製）にこのガラスプレートをセットし、装置付属のＣＣＤカメラの映像を見ながら、粒子が圧子の真下に来るようにガラスプレートの位置を調整する。なお、圧子はビッカース硬度測定用の圧子の先端を一辺が５０μmの正方形になるように研磨したものを使用する。圧子を粒子上に降下させてゆき、圧子と粒子が接触した点を零点として、そこから一定速度（１．７ｍＮ／ｓｅｃ）で荷重を加え、粒子を変形させる。各荷重における粒子の変形を観測し、粒子径の１０％の変形が起こった時の荷重の大小により粒子の硬さを表す。

以下、本発明の対象となる画像表示用パネル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パネル外側から画像表示媒体の色が確認できる透明な基板２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。基板１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、薄型画像表示用パネルとする場合に不都合がある。

基板側に設ける電極の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類やＩＴＯ、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、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例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。視認基板側に設ける電極は透明である必要があるが、背面基板側に設ける電極は透明である必要がない。いずれの場合もパターン形成可能である導電性である上記材料を好適に用いることができる。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。背面基板側に設ける電極の材質や厚みなどは上述した視認基板側に設ける電極と同様であるが、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。

必要に応じて設ける隔壁４については、その形状は表示にかかわる画像表示媒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１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。本発明では、いずれの方法も好適に用いられる。

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５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、金型転写法、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や金型転写法が好適に用いられる。いずれの方法においても本発明を好適に用いることができる。

次に、本発明の画像表示媒体用粒子を用いる画像表示媒体としての粉流体について説明する。なお、本発明の画像表示媒体としての粉流体の名称については、本出願人が「電子粉流体（登録商標）」の権利を得ている。

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用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、画像表示媒体として例えば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。
本発明に例えば用いる粉流体とは、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。

次に、本発明の画像表示媒体用粒子を用いる画像表示媒体としての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、本発明の画像表示媒体としての粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜２０μｍ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。

更に本発明では、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。

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。

画像表示媒体を構成す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画像表示媒体を構成す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、特に画像表示媒体を構成する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。

更に、本発明において画像表示媒体として粒子群または粉流体を用いる場合には基板間の画像表示媒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（ａ）、（ｂ）〜図３（ａ）、（ｂ）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、画像表示媒体（粒子群あるいは粉流体３）の占有部分、隔壁４の占有部分（隔壁を設けた場合）、画像表示用パネルシール部分を除いた、いわゆる画像表示媒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パネル基板間に封入することが必要であり、例えば、画像表示媒体の充填、画像表示用パネル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。

本発明の画像表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、画像表示媒体が移動できて、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画像表示媒体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には画像表示媒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、実施例及び比較例を示して、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。

＜実施例１＞
まず、以下の粒子群Ａと粒子群Ｂを準備した。

粒子群Ａ
スチレンモノマー（関東化学試薬）９５ｍｏｌ％とトリメチロールプロパントリアクリレート（Ａ−ＴＭＰＴ、新中村化学製）５ｍｏｌ％に、酸化チタン（タイペークＣＲ−５０、石原産業製）を４０重量部、負帯電性の荷電制御剤（ボントロンＥ８９、オリエント化学製）５重量部をサンドミルにより分散させ、さらに２重量部のラウリルパーオキサイド（パーロイルＬ、日本油脂製）を溶解させた液を、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム（ラテムルＥ−１１８Ｂ、花王製）を０．５％添加した精製水に懸濁、重合させ、濾過、乾燥させた後、気流式分級機を用いて分級を行い粒子を得た。得られた粒子に対し、上述した方法に従ってフィッシャー硬度計ＨＵ２００を用いて粒子の硬度、すなわち、１０％変形に必要な荷重を求めた。また、この粒子にヘンシェルミキサーにて外添剤としてシリカ微粒子（Ｈ３００４、クラリアント・ジャパン製）を２重量％混合し、得られた粒子群を粒子群Ａとした。

粒子群Ｂ
メチルメタクリレートモノマー（関東化学試薬）９５ｍｏｌ％とＡ−ＴＭＰＴ５ｍｏｌ％に、カーボンブラック（SpecialBlack5、デグッサ・ジャパン製）５部、正帯電性の荷電制御剤（ボントロンＮ０７、オリエント化学製）５部をサンドミルにより分散させ、さらに２部のパーロイルＬを溶解させた液を、界面活性剤としてラテムルＥ−１１８Ｂを０．５％添加した精製水に懸濁、重合させ、濾渦、乾燥させた後、気流式分級機を用いて分級を行い粒子を得た。得られた粒子に対し、上述した方法に従ってフィッシャー硬度計ＨＵ２００を用いて粒子の硬度、すなわち、１０％変形に必要な荷重を求めた。また、この粒子にヘンシェルミキサーにて外添剤としてシリカ微粒子（Ｈ３０５０、クラリアント・ジャパン製）を２重量％混合し、得られた粒子群を粒子群Ｂとした。

粒子群Ａ、Ｂの特性と、粒子群Ａ、Ｂを画像表示媒体として用いて画像表示装置を作製し、±２００Ｖを印加した時の白黒の光学濃度差をコントラストとし、初期と１万回電圧印加後のコントラストの値を表１に示す。１万回後もコントラストの変化は少なく、良好な反転表示が得られた。また、１万回反転した後の粒子群Ａ、ＢそれぞれのＳＥＭ写真を撮影し表面状態を確認したが、特に変化は見られなかった。なお、コントラストは、黒色表示及び白色表示時の反射濃度を反射画像濃度計を用いて測定し、コントラスト＝黒色表示時反射濃度／白色表示時反射濃度として求めた。

＜比較例１＞
実施例１において、各粒子を作製する時に架橋剤を除いた以外は、実施例１と同様にして画像表示用粒子を作製した。得られた粒子群を画像表示媒体として用いた場合の特性及びコントラスト変化を表１に示す。１万回電圧印加後はコントラストが低下した。１万回後の粒子群Ａ、ＢそれぞれのＳＥＭ写真は、粒子群Ｂに、シリカ微粒子が微粒子自体の大きさの半分ほど埋没しているのが観察された。

＜比較例２＞
実施例１において、各粒子を作製する時に架橋剤の替わりに可塑剤としてＤＯＰを５ｍｏｌ％配合した以外は、実施例１と同様にして画像表示用粒子を作製した。得られた粒子群を画像表示媒体として用いる場合の特性及びコントラスト変化を表１に示す。１万回電圧印加後は、ほとんど反転しなかった。１万回後の粒子群Ａ、ＢそれぞれのＳＥＭ写真は、粒子群Ａ、Ｂ共にシリカ微粒子が完全に埋没しているのが観察された。

表１の結果から、粒子群Ａを構成する画像表示用粒子、粒子群Ｂを構成する画像表示用粒子ともに１０％変形に必要な荷重が１ｍＮ以上の実施例１は、粒子群Ａを構成する画像表示用粒子、粒子群Ｂを構成する画像表示用粒子のいずれかあるいは両方において、１０％変形に必要な荷重が１ｍＮ未満の比較例１、比較例２と比べて、１万回反転後のコントラストが初期のコントラストと変わらず、良好な表示耐久性を有していることがわかる。

本発明の画像表示媒体用粒子を用いた画像表示装置の備える画像表示用パネル、画像表示装置は、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。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の粒子を用いる画像表示装置の一例を示す図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の粒子を用いる画像表示装置の他の例を示す図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の粒子を用いる画像表示装置のさらに他の例を示す図である。本発明の画像表示媒体用粒子の一例を示す図である。本発明の画像表示装置が備える画像表示用パネル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粒子群（粉流体）
３Ｗ白色粒子（白色粉流体）
３Ｂ黒色粒子（黒色粉流体）
４隔壁
５、６電極
１１画像表示媒体用粒子
１２粒子
１３外添剤

Claims

少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種以上の粒子から構成される少なくとも１種以上の画像表示媒体を封入し、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示装置に用いる画像表示媒体を構成する粒子であって、各粒子に圧力をかけて変形させた時に、各粒子を１０％変形させるのに必要な力が１ｍＮ以上であることを特徴とする画像表示媒体用粒子。
各粒子を１０％変形させるのに必要な力をフィッシャー硬度計で求めることを特徴とする請求項１に記載の画像表示媒体用粒子。
画像表示媒体が粒子群または粉流体であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示媒体用粒子。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示媒体用粒子を画像表示媒体として用いたことを特徴とする画像表示装置。