JP2007121435A - 情報表示用パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隔壁頂上と基板との間に表示媒体が残りにくく、良好なパネル性能を得ることができる情報表示用パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】（１）一方の基板上に形成された隔壁４上に、断面が隔壁から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスク１１を載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介してセル１２内に充填し、表示媒体充填用マスクを除去後、もう一方の基板を重ね合わせるか、（２）隔壁が形成されていない基板に、隔壁が形成するセル内に収まる、セル面積と等しい面積かセル面積よりも小さい面積の開口部を有する表示媒体充填用マスクであって、断面が隔壁から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介して基板上に載置し、表示媒体充填用マスクを除去後、隔壁が形成されたもう一方の基板と重ね合わせる。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の隔壁により形成されたセル内に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルの製造方法に関するものである。

従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる情報表示装置として、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情報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、次世代の安価な情報表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用情報表示、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、情報表示の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、表示情報を書き換える際の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である２枚の対向する基板間に、表示媒体を封入した後、あるいは、隔壁により互いに隔離されたセルを形成し、セル内に表示媒体を封入した後、表示媒体に電界を与え、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルが知られている。
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

図１３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ従来の情報表示用パネルの製造方法における問題点を説明するための図である。従来の情報表示用パネルの製造方法では、まず図１３（ａ）に示すように、隔壁５１を設けた基板５２に対して隔壁５１の頂上部分を塞ぐマスク５３を載せ、隔壁５１で形成されたセル５４内に、散布ノズル５５から表示媒体５６を散布し、セル５４内に表示媒体５６を充填する。図１３（ｂ）に示すように、表示媒体５６の散布終了後、マスク５３を取り外して、隔壁５１の頂上部分に表示媒体５６が残らないようにしている。しかし、図１３（ｃ）に示すように、マスク５３を取り外した後、隔壁頂上部に表示媒体５６が載ってしまうことがあった。その状態で、もう一方の基板５７を重ね合わせると、図１３（ｄ）に示すように、隔壁頂上に堆積付着した表示媒体５６が隔壁５１と基板５７との間に挟み込まれ、パネル性能において問題となっていた。

上述した従来の製造方法における隔壁頂上に堆積付着して残留する表示媒体５６については、マスク５３を隔壁頂上にぴったり位置合わせして設置することが難しく、少しでもずれていると隔壁頂上にも表示媒体５６が載ってしまうことが一つの原因となっていた。また、マスク５３を隔壁頂上に位置としてはぴったり合わせたとしても、マスク非開口部に載った粒子がマスク取り外しの際に落ちて隔壁頂上に載ってしまい、結果的に隔壁頂上に表示媒体５６が付着してしまうことも原因の一つであった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、隔壁頂上と基板との間に表示媒体が残りにくく、良好なパネル性能を得ることができる情報表示用パネルの製造方法を提供しようとするものである。

本発明の第１発明に係る情報表示用パネルの製造方法は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の隔壁により形成されたセル内に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルの製造方法において、一方の基板上に形成された隔壁上に、断面が隔壁から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介してセル内に充填し、表示媒体充填用マスクを除去後、もう一方の基板を重ね合わせたことを特徴とするものである。

また、本発明の第２発明に係る情報表示用パネルの製造方法は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の隔壁により形成されたセル内に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルの製造方法において、隔壁が形成されていない基板に、隔壁が形成するセル内に収まる、セル面積と等しい面積かセル面積よりも小さい面積の開口部を有する表示媒体充填用マスクであって、断面が基板から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介して基板上に載置し、表示媒体充填用マスクを除去後、隔壁が形成されたもう一方の基板と重ね合わせることを特徴とするものである。

なお、本発明の第１発明および第２発明に係る情報表示用パネルの製造方法の好適例としては、表示媒体用マスクの形成材料を、表示媒体を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料とすること、表示媒体を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料を、表示媒体充填用マスクの頂上部に塗布すること、動摩擦係数の小さな材料が、脂肪族炭化水素系滑剤、脂肪族系滑剤、脂肪族アルコール系滑剤のいずれかであること、がある。

本発明によれば、（１）一方の基板上に形成された隔壁上に、断面が隔壁から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介してセル内に充填し、表示媒体充填用マスクを除去後、もう一方の基板を重ね合わせることで、あるいは、（２）隔壁が形成されていない基板に、隔壁が形成するセル内に収まる、セル面積と等しい面積かセル面積よりも小さい面積の開口部を有する表示媒体充填用マスクであって、断面が隔壁から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介して基板上に載置し、表示媒体充填用マスクを除去後、隔壁が形成されたもう一方の基板と重ね合わせることで、隔壁頂上と基板との間に表示媒体が残りにくく、良好なパネル性能を得ることができる情報表示用パネルの製造方法を得ることができる。

まず、本発明の製造方法の対象となる情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の対象となる情報表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電位の切替による電界方向の変化によって移動方向を変えることにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子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鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。

本発明の製造方法の対象となる情報表示用パネルの基本的な構成を、図１〜図３に基づき説明する。

図１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光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体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、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。

図２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光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、基板１の内側に設けた電極５と基板２の内側に設けた電極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、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。

図３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光学的反射率および帯電性を有する１種の表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを示す）を、基板１に設けた電極５と電極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と水平方向に移動させ、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行うか、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、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。

以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを粉流体からなる黒色表示媒体に、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（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法の一例を工程順に示す図である。図４（ａ）〜（ｅ）に示す例において、図１〜図３に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４（ａ）〜（ｅ）に従って本発明の情報表示用パネルの製造方法を説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、隔壁４上に表示媒体充填用マスク１１を載せる。表示媒体充填用マスク１１は、隔壁４に対応した形状を有しており、セル１２に対応する部分は開口部になっている。また、表示媒体充填用マスク１１は、その横断面が隔壁４の頂上部から遠ざかるほど幅の小さい形状、ここでは、横断面が鋭角三角形状の非開口部を有している。そして、第１の表示媒体３（ここでは白色表示媒体３Ｗ）を、上方に設けた散布ノズル１３から散布し、表示媒体充填用マスク１１の開口部を通って、セル１２内に充填している。

本例では、散布ノズル１３から表示媒体３を散布してセル１２内に充填する際、表示媒体用マスク１１が断面鋭角三角形状を有しているため、表示媒体３が表示媒体充填用マスク１１上に残りにくくなる。そのため、表示媒体充填用マスク１１を隔壁４上から除去する際にも、隔壁４上に表示媒体３が残りにくくなるとともに、常に一定量の表示媒体３をセル１２内に充填することができる。

なお、表示媒体充填用マスク１１の材質は特に限定するものではないが、表示媒体３を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料とすることが、表示媒体充填用マスク１１を介して表示媒体３のスムーズな通過を達成できる点で好ましい。また、表示媒体３を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料を、表示媒体充填工程を実施する前において、表示媒体充填用マスク１１の頂上部近辺に塗布することも、表示媒体充填用マスク１１を介して表示媒体３のスムーズな通過を達成できる点で好ましい。さらに、動摩擦係数の小さな材料が、脂肪族炭化水素系滑剤、脂肪族系滑剤、脂肪族アルコール系滑剤のいずれかであることが、表示媒体充填用マスク１１に上記効果を発揮させる上で好ましい。

次に、本例では、図４（ｂ）に示すように、第２の表示媒体３（ここでは黒色表示媒体３Ｂ）を、上述した例と同様に散布ノズル１３から散布し、表示媒体充填用マスク１１の開口部を通って、すでに白色表示媒体３Ｗを充填してあるセル１２内に、白色表示媒体３Ｗに重ねて充填する。次に、図４（ｃ）に示すように、第２の表示媒体としての黒色表示媒体３Ｂの散布終了後、図４（ｄ）に示すように、表示媒体充填用マスク１１を除去する。この際、表示媒体充填用マスク１１への表示媒体３の付着はないので、表示媒体３が隔壁４の頂上に表示媒体充填用マスク１１から移ることはない。表示媒体３の散布終了時に、表示媒体充填用マスク１１の部分に表示媒体３が残ってしまった場合でも、マスクを取り外す前にマスクの載った基板全体を軽くたたくようにして振動を加えることによって、表示媒体充填用マスク１１の部分に残った表示媒体３をマスク開口部内へ落としてセル内に充填することができる。最後に、図４（ｅ）に示すように、もう一方の基板２を重ね合わせて、本発明の対象となる情報表示用パネルを得ている。

図５（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法の他の例を工程順に示す図である。まず、図５（ａ）に示すように、表示媒体３（ここでは白色表示媒体３Ｗ）を散布する基板としては、隔壁４が形成されていない方の基板ここでは透明な前面基板となる基板１を用いる。本例では、この基板１に表示媒体充填用マスク１１を載せる。表示媒体充填用マスク１１の形状は、パネルを構成した際隔壁４が存在する位置を覆うことができる形状であり、しかも、横断面が基板から遠ざかるほど幅の小さい形状とする。そのため、基板１上に表示媒体充填用マスク１１を載せることで、表示媒体３を散布充填するためのセル１２とほぼ同じ形状の空間が形成される。

上記例では、ノズル１３を用いて表示媒体を散布する方法について述べたが、表示媒体の充填あるいは載置は、マスク上方に配置したスクリーンメッシュを通して行ったり、マスクの上に直接載せた表示媒体をスキージのような板状部材でマスク開口部内へ押し込むようにして行ったりしてもよい。

なお、表示媒体充填用マスク１１の開口部形状および面積をセル形状および面積よりも小さめにしておくことで、ぴったり合わせて表示媒体充填用マスク１１を設置できなくても、表示媒体充填用マスク１１で覆われた部分（後でもう一方の基板２側に形成された隔壁４と接合される部分）に表示媒体３が載ることがなく好ましい。

また、本例でも、上述した例と同様に、表示媒体充填用マスク１１の材質は特に限定するものではないが、表示媒体３を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料とすることが、表示媒体充填用マスク１１を介して表示媒体３のスムーズな通過を達成できる点で好ましい。また、表示媒体３を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料を、表示媒体充填工程を実施する前において、表示媒体充填用マスク１１の頂上部近辺に塗布することも、表示媒体充填用マスク１１を介して表示媒体３のスムーズな通過を達成できる点で好ましい。さらに、動摩擦係数の小さな材料が、脂肪族炭化水素系滑剤、脂肪族系滑剤、脂肪族アルコール系滑剤のいずれかであることが、表示媒体充填用マスク１１に上記効果を発揮させる上で好ましい。

次に、図５（ａ）に示すように、散布ノズル１３から表示媒体３を散布し、表示媒体充填用マスク１１の空間１２内に表示媒体３（第１の表示媒体として白色表示媒体３Ｗおよび第２の表示媒体として黒色表示媒体３Ｂ）を充填する。ここで、図５（ｂ）に示すように、表示媒体３の散布終了時に、表示媒体充填用マスク１１の部分に表示媒体３が残りにくい。表示媒体３の散布終了時に、表示媒体充填用マスク１１の部分に表示媒体３が残ってしまった場合でも、マスクを取り外す前にマスクの載った基板全体を軽くたたくようにして振動を加えることによって、表示媒体充填用マスク１１の部分に残った表示媒体３をマスク開口部内へ落として基板上に載置することができる。また、図５（ｃ）に示すように表示媒体充填用マスク１１を基板１から取り外すことで、残留した表示媒体３は除去される。ここで、図５（ｃ）に示すように、表示媒体充填用マスク１１を基板１から取り外した後は、基板１上隔壁４を設ける箇所以外の箇所に表示媒体３が存在する構成となる。次に、図５（ｄ）に示すように、隔壁４を有するもう一方の基板２を基板１に対して重ね合わせることで、図５（ｅ）に示すように、本発明の対象となる情報表示用パネルを得ることができる。

上記例では、ノズル１３を用いて表示媒体を散布する方法について述べたが、表示媒体の充填あるいは載置は、マスク上方に配置したスクリーンメッシュを通して行ったり、マスクの上に直接載せた表示媒体をスキージのような板状部材でマスク開口部内へ押し込むようにして行ったりしてもよい。

図６（ａ）〜（ｃ）および図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法に用いる表示媒体充填用マスク１１の一例を説明するための図であり、図６（ａ）および図７（ａ）はそれぞれ表示媒体充填用マスク１１の一部分の平面図を、図６（ｂ）、（ｃ）および図７（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）および図７（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。本発明の情報表示用パネルの製造方法に用いる表示媒体充填用マスク１１では、図６（ｂ）、（ｃ）および図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、非開口部分が上側ほど横断面の幅が狭くなる形状であることが必要である。言い換えると、本発明の情報表示用パネルの製造方法で用いる表示媒体充填用マスク１１は、セル１２の開口部と対応する開口部を有するマスクであって、マスク非開口部を形成する部分の頂上付近が細くなるような断面形状を有する。具体的には、図６（ｂ）に示す例では断面が三角形状であり、図６（ｃ）に示す例では断面において基部が四角形で上部が三角形状であり、図７（ｂ）に示す例では断面において楕円形状の半分の形状であり、図７（ｃ）に示す例では断面においてレーストラック形状の半分の形状である。

図８（ａ）、（ｂ）〜図１１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法で用いる表示媒体充填用マスクとその表示媒体充填用マスクを使用する際の隔壁の一例を示す図である。図８（ａ）は開口が六角形でハニカム配置の表示媒体充填用マスク１１を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）の表示媒体充填用マスク１１を使用する際用いる、開口が六角形でハニカム配置の隔壁４を示している。図９（ａ）は開口が円形でハニカム配置の表示媒体充填用マスク１１を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）の表示媒体充填用マスク１１を使用する際用いる、セルが六角形でハニカム配置の隔壁４を示している。図１０（ａ）は開口が四角形で格子状配置の表示媒体充填用マスク１１を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の表示媒体充填用マスク１１を使用する際用いる、開口が四角形で格子状配置の隔壁４を示している。図１１（ａ）は開口が円形でハニカム配置の表示媒体充填用マスク１１を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の表示媒体充填用マスク１１を使用する際用いる、セルが四角形でハニカム配置の隔壁４を示している。

上述した例において、隔壁４により形成されるセルは、図１２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（セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、表示状態の鮮明さが増す。ここで、隔壁４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。

以下、本発明の製造方法の対象となる情報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表示媒体３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、ポリエチレンナフタレート、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、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。

必要に応じて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パターニング形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布してパターニング形成する方法が用いられる。視認側（表示面側）基板に設ける電極は透明である必要があるが、背面側基板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。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した表示面側基板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。

隔壁４については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類や、配置する電極の形状、配置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１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ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１、２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。この発明では、いずれの方法も好適に用いられる。

次に、本発明の情報表示用パネルで表示媒体として例えば用いる粉流体について説明する。なお、本発明の情報表示用パネルで用いる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）：登録番号4636931」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、本発明の情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。

本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、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、小さな電界の力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。
本発明に表示媒体として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、本発明の情報表示用パネルでは、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表示媒体として用いられる。

次に、本発明の情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）について説明する。表示媒体用粒子は、そのまま該表示媒体用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、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、インダンスレンブルー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、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダン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、本発明の表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）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表示媒体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、均一な表示媒体としての移動が可能となる。

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。

表示媒体用粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、情報表示用パネルにおける表示媒体用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、特に表示媒体用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、表示媒体に用いる粒子の帯電量測定を行うことにより、表示媒体用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。

更に、表示媒体用粒子で構成する粒子群や粉流体等の表示媒体を乾式の情報表示用パネルに適用する場合には、基板間の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（電極を基板の内側に設けた場合）、表示媒体３の占有部分、隔壁４の占有部分、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる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情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報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。

本発明の対象となる情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、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。

実際に、以下に示すようにして製造した情報表示用パネルの基板および表示媒体充填用マスクを使用して、図４（ａ）〜（ｅ）および図５（ａ）〜（ｅ）に従って表示媒体の充填を行い、情報表示用パネルを作製した。作製したいずれの情報表示用パネルとも、隔壁の頂上部に余分な表示媒体が残らず、隔壁と基板との接合が要項な情報表示用パネルを得ることができた。

＜使用した情報表示用パネルの基板＞
まず、ＩＴＯ電極付きの透明なガラス基板（７ｃｍ×７ｃｍ□）を前面側基板および背面側基板として準備し、前面側基板に対して次のようにして隔壁（リブ）の形成を行った。前面側基板については、ＩＴＯ付きガラス上にそのまま感光性フィルムであるニチゴーモートン社製ドライフィルムフォトレジストＮＩＴ２５０をラミネートし、露光、現像により、所望とするライン幅３０μｍ、スペース間隔３２０μｍ、ピッチ３５０μｍ、高さ５０μｍの四角形状で格子状配置の隔壁を形成した。背面側基板については、ＩＴＯ付きガラス基板をそのまま用いた。

＜使用した表示媒体充填用マスク＞
表示媒体充填用マスクの作製は、所望とするライン幅３０μｍ、スペース間隔３２０μｍ、ピッチ３５０μｍ、の四角形状で格子状配置の隔壁に対応する形状の開口部を、セル開口部よりも小さめに形成後、さらにマスク非開口部となる部分の断面形状が三角形になるようにウェットブラスト法を用いてテーパー形状になるようにして行った。

本発明の製造方法の対象となる情報表示用パネルは、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、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。

本発明の対象となる情報表示用パネルの一例を示す図である。 本発明の対象となる情報表示用パネルの他の例を示す図である。 本発明の対象となる情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法の一例を工程順に示す図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法の他の例を工程順に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法に用いる表示媒体充填用マスクの一例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法に用いる表示媒体充填用マスクの他の例を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法で用いるマスクとそのマスクを使用する際の隔壁の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法で用いるマスクとそのマスクを使用する際の隔壁の他の例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法で用いるマスクとそのマスクを使用する際の隔壁のさらに他の例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法で用いるマスクとそのマスクを使用する際の隔壁のさらに他の例を示す図である。 本発明の製造方法の対象となる情報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。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ従来の情報表示用パネルの製造方法における問題点を説明するための図である。

符号の説明

１、２ 基板
３ 表示媒体（粒子群、粉流体）
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｗａ 白色表示媒体用粒子
３Ｂ 黒色表示媒体
３Ｂａ 黒色表示媒体用粒子
４ 隔壁
５、６ 電極
１１ 表示媒体充填用マスク
１２ セル
１３ 散布ノズル

Claims (5)

1. 少なくとも一方が透明な２枚の基板間の隔壁により形成されたセル内に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルの製造方法において、一方の基板上に形成された隔壁上に、断面が隔壁から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介してセル内に充填し、表示媒体充填用マスクを除去後、もう一方の基板を重ね合わせたことを特徴とする情報表示用パネルの製造方法。
2. 少なくとも一方が透明な２枚の基板間の隔壁により形成されたセル内に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルの製造方法において、隔壁が形成されていない基板に、隔壁が形成するセル内に収まる、セル面積と等しい面積かセル面積よりも小さい面積の開口部を有する表示媒体充填用マスクであって、断面が基板から遠ざかるほど小さい形状の非開口部を有する表示媒体充填用マスクを載せ、表示媒体を表示媒体充填用マスクを介して基板上に載置し、表示媒体充填用マスクを除去後、隔壁が形成されたもう一方の基板と重ね合わせることを特徴とする情報表示用パネルの製造方法。
3. 表示媒体用マスクの形成材料を、表示媒体を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料とすることを特徴とする請求項１または２に記載の情報表示用パネルの製造方法。
4. 表示媒体を構成する粒子に対して動摩擦係数の小さな材料を、表示媒体充填用マスクの頂上部に塗布することを特徴とする請求項１または２に記載の情報表示用パネルの製造方法。
5. 動摩擦係数の小さな材料が、脂肪族炭化水素系滑剤、脂肪族系滑剤、脂肪族アルコール系滑剤のいずれかであることを特徴とする請求項３または４に記載の情報表示用パネルの製造方法。

Images