JP2009157224A - 表示媒体用粒子およびそれを用いた情報表示用パネル - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返し書き換えを行っても良好な画像特性を保持する情報表示用パネルおよびそれに用いる表示媒体用粒子を提供する。
【解決手段】母粒子と子粒子と微小粒子とからなり、前記母粒子よりも硬度が高く前記母粒子よりも粒子径が小さい前記子粒子を、前記母粒子の表面に埋め込み、前記子粒子を埋め込んだ前記母粒子に、前記子粒子よりも粒子径が小さい前記微小粒子を付着させてなる表示媒体用粒子であって、前記表示媒体用粒子を情報表示用パネルに用いるにあたり、前記表示媒体用粒子が、前記情報表示用パネルの電極、あるいは前記電極を設けた基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、４．９８×１０^−８Ｎ以下であると定義する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示媒体用粒子で構成した表示媒体を、少なくとも一方が透明な基板間空間に充填し、この表示媒体を移動させることによって画像等の情報を表示することができる情報表示用パネルに用いる表示媒体用粒子およびこの情報表示用パネルに関するものである。

従来、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代わる情報表示装置として、マイクロカプセルを用いた電気泳動粒子駆動型表示パネルや、帯電粒子気体中移動方式表示パネル（例えば、電子粉流体方式表示パネル）や、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層との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）。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。

帯電粒子気体中移動方式表示パネルとしては、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間の空間に、少なくとも１種類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少なくとも２種類以上の表示媒体を封入し、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方式の情報表示用パネルを用いたものが知られている（例えば特許文献１）。
趙 国来、他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 国際公開第２００３／０５０６０６号パンフレット

上述した情報表示用パネルに用いる表示媒体用粒子は流動性を高め表示媒体用粒子間の凝集力を低減したり、あるいは電極や隔壁などの情報表示用パネル部材への付着力を低減させるため、粒子径が１〜１００ｎｍ程度のシリカ、アルミナ、チタニアなどの無機酸化物微小粒子を付与しこれを外添する設計が行われている。しかし、この情報表示用パネルにて繰り返し書き換えを行う、すなわち表示媒体用粒子の反転を多数回繰り返すことで表示媒体用粒子表面に前記微小粒子が埋没していき、表示媒体用粒子の流動性低下、付着力増大などの不具合、また表示媒体用粒子の帯電性能が劣化するなどの問題が発生する。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、繰り返し書き換えを行っても良好な画像特性を保持する情報表示用パネルに用いる表示媒体用粒子の特性を定義し、この表示媒体用粒子を用いた情報表示用パネルを提供することにある。

本発明の表示媒体用粒子は、母粒子と子粒子と微小粒子とからなり、前記母粒子よりも硬度が高く前記母粒子よりも粒子径が小さい前記子粒子を、前記母粒子の表面に埋め込み、前記子粒子を埋め込んだ母粒子と子粒子との複合型粒子に、前記子粒子よりも粒子径が小さい前記微小粒子を付着させてなる表示媒体用粒子であって、前記表示媒体用粒子で構成した表示媒体を、少なくとも一方が透明な基板間空間に充填し、前記表示媒体を移動させることによって画像等の情報を表示することができる情報表示用パネルに用いるにあたり、前記表示媒体用粒子が、前記基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、４．９８×１０^−８Ｎ以下であることを特徴とするものである。

また、本発明の表示媒体用粒子は、前記表示媒体用粒子の、前記情報表示用パネルの電極、あるいは前記電極を設けた基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、前記繰り返し書き換えを行う前の４．９０倍以下であることを特徴とするものである。

また、本発明の表示媒体用粒子は、前記子粒子を構成する主材料が金属酸化物あるいは前記母粒子より架橋密度の高い樹脂であることが好適である。

また、本発明の情報表示用パネルは、上述した本発明の表示媒体用粒子を用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、母粒子と子粒子と微小粒子とからなり、前記母粒子よりも硬度が高く前記母粒子よりも粒子径が小さい前記子粒子を、前記母粒子の表面に埋め込み、前記子粒子を埋め込んだ母粒子と子粒子との複合型粒子に、前記子粒子よりも粒子径が小さい前記微小粒子を付着させてなる表示媒体用粒子であって、前記表示媒体用粒子を情報表示用パネルに用いるにあたり、前記表示媒体用粒子が、前記情報表示用パネルの電極、あるいは前記電極を設けた基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、４．９８×１０^−８Ｎ以下であるようにすることによって、繰り返し書き換えを行っても良好な画像特性を保持する情報表示用パネルおよびそれに用いる表示媒体用粒子を提供することが可能となる。

従来の粒子において、繰り返し書き換えによる粒子表面の劣化により、粒子付着力が、４．９８×１０^−８Ｎを超えてしまった場合、例えば電極間距離４０μｍで７０Ｖ電圧印加にて粒子をパネル基板間で反転移動させる書き換え動作において、粒子が電極に貼りついた状態のままになる、あるいは粒子同士が凝集し描画が不可能となる。また書き換えを行う電圧設定をより高電圧とすればさらに付着力が大きい場合でも反転移動は可能となるが、情報表示用パネルに用いる回路構成部品が大型化、高額化してしまうため、通常はより低い電圧回路にて設計される。そのため、情報表示用パネルの電圧設計は初期の表示媒体の反転移動電圧特性より最低限に設定されるため、この場合も繰り返し書き換えにより粒子付着力が増大してしまった場合に画像表示特性が悪化してしまう。粒子の付着力の変化が初期の５倍程度になった場合にこのような情報表示用パネルにおいて画像特性の悪化が発生することがわかっている。

まず、本発明の表示媒体用粒子を帯電性粒子とし、この帯電性粒子を含んだ粒子群を表示媒体として用いる情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。この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用粒子で構成され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、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、表示媒体が電界方向の変化によって移動することにより、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。

本発明の表示媒体用粒子を帯電性粒子とし、この粒子で構成した表示媒体を用いた情報表示用パネルの例を、図１（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、光学的反射率および帯電性を有する粒子を含む少なくとも１種類以上の粒子から構成される、互いに光学的反射率および帯電特性が異なる表示媒体を、少なくとも２種以上（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）、基板間に封入し、隔壁４で形成された各セルにおいて、基板１に設けた電極５（個別電極）と基板２に設けた電極６（個別電極）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と垂直に移動させる。そして、図１（ａ）に示すように白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色ドット表示を行うか、あるいは、図１（ｂ）に示すように黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色ドット表示を行っている。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。電極は基板の外側に設けても、基板の内部に埋め込むように設けてもよい。
なお、上述した電極５、６はともにライン電極として、対向直交交差させる配置としてもよい。また、電極を基板に設けず、外部の電界形成手段を用いて表示媒体の駆動を行うこともできる。

次に、図２に示す、本発明の表示媒体用粒子の基本的な構成を説明する。
表示媒体用粒子１０は、母粒子１１と子粒子１２と微小粒子１３とからなる。母粒子１１の表面に子粒子１２を埋め込み、その周りに微小粒子１３を添加して付着させる。母粒子１１の表面に母粒子１１よりも架橋密度の高い子粒子１２を埋め込むことにより母粒子１１の表面を硬質化することができ、微小粒子１３が母粒子１１の表面に埋没することを抑制できる。ここで、母粒子よりも架橋密度の高い子粒子１２を用いる代わりに、母粒子１１の表面に金属酸化物を主材料とする子粒子１２を用いても同様の効果が得られる。
図２に示す構成の表示媒体用粒子を用いた情報表示用パネルにおいて、繰り返し書き換えを行う、すなわち表示媒体用粒子の反転移動を多数回繰り返しても、表示媒体用粒子表面に微小粒子が埋没することがなく、それゆえ、表示媒体用粒子の流動性低下、付着力増大などの不具合、また表示媒体用粒子の帯電性能が劣化するなどの問題の発生が抑制できる。

以下、本発明の表示媒体用粒子を用い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情報表示用パネル外側から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（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル等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。

情報表示用パネルに電極や導電部材を設ける場合の電極や導電部材の形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム、導電性酸化錫、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、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。電極や導電部材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、金属箔をラミネートする方法（例えば、圧延銅箔がある）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。視認側であり透明である必要のある表示面側基板２に設ける電極や導電部材は透明である必要があるが、背面側基板１に設ける電極や導電部材は透明である必要はない。いずれの場合もパターン形成可能で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、電極や導電部材の厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍが好適である。背面側基板１に設ける電極や導電部材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や導電部材と同様であるが、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。

必要に応じて基板に設ける隔壁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に調整される。隔壁の高さは１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整されるが、帯電性粒子を含む粒子群を表示媒体とする場合には、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。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セルは図３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。表示面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。いずれの方法も本発明の情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、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。

次に、本発明の表示媒体用粒子について説明する。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して用いられる。
表示媒体用粒子には、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、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、表示媒体用粒子を構成する樹脂、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、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、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、アクリルフッ素樹脂、ポリスチレン樹脂が好適である。

正帯電性の荷電制御剤としては、ポリアミン樹脂、３級アミノ基含有共重合体および４級アンモニウム塩基含有共重合体等の荷電制御樹脂、イミダゾール化合物、ニグロシン染料、４級アンモニウム塩、並びにトリアミノトリフェニルメタン化合物等を用いることができる。

負帯電性の荷電制御剤としては、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸塩基含有共重合体、カルボン酸基含有共重合体、およびカルボン酸塩基含有共重合体の荷電制御樹脂、並びに元素記号Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、およびＦｅ等で示される金属を含有するアゾ染料、サリチル酸金属化合物、並びにアルキルサリチル酸金属酸化物等がある。

上記の荷電制御剤の中でも、荷電制御樹脂を用いることが好ましく、荷電制御樹脂は帯電性を付与する官能基の含有量が０．５〜１５重量％であることが好ましく、１〜１０重量％であることがさらに好ましい。

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。
上記着色剤を配合して所望の色の表示媒体用粒子を作製できる。

また、本発明の表示媒体用粒子は平均粒子径d(0.5)が、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としての移動に支障をきたすようになる。

更に本発明では、表示媒体用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、各表示媒体用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、複数の表示媒体を使用する場合には、使用した表示媒体を構成する表示媒体用粒子の内、最大の平均粒子径d(0.5)を示す表示媒体用粒子のd(0.5)に対する、最小の平均粒子径を示す表示媒体用粒子のd(0.5)の比を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表示媒体用粒子が互いに反対方向に動くので、互いの表示媒体用粒子サイズが近く、互いの表示媒体用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うことができる。

帯電性を有す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、表示媒体用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表示媒体を気体中空間で駆動させる方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、例えば、図１（ａ）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（隔壁を設けた場合）、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。

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、さらに好ましくは１０〜１００μｍ、特に好ましくは１０〜５０μｍに調整される。
対向する基板間の気体中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としての移動に支障をきたし、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、本発明の表示媒体用粒子を作製し、この表示媒体用粒子を用いた情報表示用パネルを繰り返し多数回書き換えた後の画像品質の評価および、この表示媒体用粒子とパネル基板との付着力の測定を行った。

まず、本発明の表示媒体用粒子を作製する方法を説明する。
母粒子の表面に、母粒子よりも硬質な材料で構成される子粒子を付着させた後、粉体ミキサーなどで母粒子表面に荷重・せん断力をかけることで子粒子を母粒子表面に埋没させた。その後通常外添して用いられる微小粒子を付与することで微小粒子埋没を抑制した表示媒体用粒子を作製した。表１に、表示媒体用粒子を構成する母粒子、子粒子および微小粒子の材料と粒子径を示し、表１に示した子粒子Ａ〜Ｆを母粒子および微小粒子と組み合わせて構成した表示媒体用粒子を表２に示す。なお、表２に示す配合部数および処理部数は母粒子１００重量部数とした値である。
また子粒子を母粒子に埋没させる処理を行う際にミキサーの容器を外部加熱し、母粒子表面を溶融させ埋め込みの効率を上げている。加熱温度は母粒子材料のガラス転移点以下とする。子粒子の母粒子への埋め込み処理はホソカワミクロン（株）社製のメカノフュージョン装置を使用し、処理温度は１００℃、処理粉体量を７０ｇとし、ミキサー回転数４０００ｒｐｍで６０分処理した。その後、子粒子が埋め込まれた母粒子に対して、さらに微小粒子を母粒子重量の４％量添加し、攪拌ミキサーにて混合処理を行った。

＜情報表示用パネルを繰り返し書き換えた後の画像品質評価＞
表示媒体用粒子の対電極間に±７０Ｖ矩形波電圧を１ｋＨｚの頻度で交互に印加し、情報表示用パネル内の表示媒体用粒子を繰り返し反転移動させていく。評価は８０万回反転を行ったときを基準とした。繰り返し書き換え後の画像品質の評価を表３に示す。

＜表示媒体用粒子の付着力測定＞
以下の手順で表示媒体用粒子の付着力測定を行った。
（１）繰り返し書き換えを行った情報表示用パネルを開き、内部の表示媒体用粒子を取り出す。
（２）情報表示用パネルの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）電極と同質の表面を持つＩＴＯスパッタ膜処理したガラス基板上に取り出した表示媒体用粒子を散布して測定基板を準備する。
（３）表示媒体用粒子を散布した測定基板と向かい合わせに粒子捕捉基板を配置させ、その状態で高速遠心機にセットし、遠心機の回転数を段階的に増加させていく。高速回転による遠心力により測定基板上の表示媒体用粒子を捕捉基板に飛翔させていき、回転数ごとに捕捉基板を変えていく。遠心法付着力測定法の高速遠心機の概念図を図４に示す。
（４）回転数ごとで用意した粒子捕捉基板を顕微鏡にて観察し、表示媒体用粒子の粒度分布を計測する。
（５）表示媒体用粒子の飛翔した回転数と粒子径分布、粒子材料密度から表示媒体用粒子が飛翔した際の遠心力を求め、これを各表示媒体用粒子の付着力として分布を求め、その平均値を表示媒体用粒子の付着力とした。測定した表示媒体用粒子の付着力の結果を付着力の分布として図５に示す。
なお、本測定方法は茨城大学竹内教授考案の粉体付着力測定方法であり、高速遠心機は日立工機（株）製のＣＰ８０ＷＸと専用スィングロータ：Ｐ５５ＳＴ２を使用した。

図４に示すように、測定基板の上に表示媒体用粒子をセットし、高速遠心機の回転数ωを増加していき、表示媒体用粒子が飛翔した回転数値と粒子径から遠心力Ｆｒを算出し、付着力Ｆａとする。遠心力Ｆｒは以下の式から求まる。

ｍ：粒子質量
ｄ：粒子径
ρ：粒子比重
Ｒ：高速遠心機の回転中心から表示媒体用粒子までの距離

図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、繰り返し書き換え前と繰り返し書き換え後の表示媒体用粒子の付着力分布の平均値を示す。図５（ａ）に示すように、繰り返し書き換え前には表示媒体用粒子１〜３はいずれも同様の平均付着力を有するが、図５（ｂ）に示すように、繰り返し書き換え後には表示媒体用粒子３が一番高い平均付着力を有する結果となった。また、繰り返し書き換え後の表示媒体用粒子の平均付着力を表３に示す。

表３に示す繰り返し書き換え後の画像品質とは、８０万回反転させて繰り返し書き換えした後に反転する粒子の数を確認し、これが全粒子数に対して占める割合で合否判定を行った。この割合が９５％以上で◎、９０％以上で○、それ以下で×として示した。判定基準は、◎、○を合格、×を不合格とした。

表３の結果より、母粒子の表面に粒子径７０〜２７０ｎｍの無機酸化物、高架橋樹脂の子粒子を埋め込み、その周囲に微小粒子を付着させる構成の表示媒体用粒子を用いることで、母粒子の表面を硬質化することができ、母粒子の周囲に付着させる微小粒子が、情報表示用パネルの繰り返し使用においても、母粒子に埋没し、表示媒体用粒子の付着力を増大させるといった不具合を低減させることができた。また、この表示媒体用粒子において、８０万回の繰り返し書き換え動作後の付着力の増大を４．９倍以下とすることができた。
上述した実施例においては、パネル間距離を４０μｍ、駆動電圧を７０Ｖとしているが、例えば表示装置仕様において７０Ｖ以上の電圧で設計した場合は良好な表示特性を得るための表示媒体用粒子の付着力は、上述した実施例よりも大きな値が許容されることとなるが、この場合も同じく微小粒子の母粒子表面への埋没付着力が増大することで表示媒体用粒子の付着力はより大きな値となり、良好な画像表示が不可能となる。この際も、母粒子表面の硬質化処理を行うことで付着力の増大を低減することが可能となる。

本発明の情報表示用パネルは、ノートパソコン、電子手帳、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯電話、ハンディーターミナル等のモバイル機器の表示部、電子書籍、電子新聞、電子マニュアル（取扱説明書）等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板（ホワイトボード）等の掲示板、電子卓上計算機、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、情報ボード、電子ＰＯＰ（Point Of Presence、Point Of Purchase advertising）、電子値札、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部のほか、ＰＯＳ端末、カーナビゲーション装置、時計など様々な電子機器の表示部に好適に用いられる他、外部電界形成手段を用いて表示媒体駆動を行うリライタブルペーパーや書き換え装置と接続して表示媒体駆動を行うリライタブルペーパーとしても好適に用いられる。

なお、本発明の情報表示用パネルには、パネル自体にスイッチング素子を用いない単純マトリックス駆動方式やスタティック駆動方式、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で代表される三端子スイッチング素子あるいは薄膜ダイオード（ＴＦＤ）で代表される二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリックス駆動方式や、外部電界形成手段を用いた外部電界駆動方式など、種々のタイプの駆動方式を適用することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの一例を示す図である。 本発明の表示媒体用粒子の基本的な構成を示す図である。 本発明の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。 遠心法付着力測定法の高速遠心機の概念図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、繰り返し書き換え前と繰り返し書き換え後の表示媒体用粒子の付着力分布を示す。

符号の説明

１ 背面側基板
２ 表示面側透明基板
３ 表示媒体
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｗａ 表示媒体用白色粒子
３Ｂ 黒色表示媒体
３Ｂａ 表示媒体用黒色粒子
３Ｒ 赤色表示媒体
４ 隔壁
５、６ 電極
１０ 表示媒体用粒子
１１ 母粒子
１２ 子粒子
１３ 微小粒子

Claims (7)

1. 母粒子と子粒子と微小粒子とからなり、前記母粒子よりも硬度が高く前記母粒子よりも粒子径が小さい前記子粒子を、前記母粒子の表面に埋め込み、前記子粒子を埋め込んだ前記母粒子に、前記子粒子よりも粒子径が小さい前記微小粒子を付着させてなる表示媒体用粒子であって、
   前記表示媒体用粒子で構成した表示媒体を、少なくとも一方が透明な基板間空間に充填し、前記表示媒体を移動させることによって画像等の情報を表示することができる情報表示用パネルに用いるにあたり、
   前記表示媒体用粒子が、前記基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、４．９８×１０^−８Ｎ以下であることを特徴とする表示媒体用粒子。
2. 請求項１に記載の表示媒体用粒子であって、
   前記表示媒体用粒子で構成した表示媒体を、少なくとも一方が透明な基板間空間に充填し、前記表示媒体を基板間に発生させた電界に応じて移動させることによって画像等の情報を表示することができる情報表示用パネルに用いるにあたり、
   前記表示媒体用粒子が、前記情報表示用パネルの電極、あるいは前記電極を設けた基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、４．９８×１０^−８Ｎ以下であることを特徴とする表示媒体用粒子。
3. 請求項１に記載の表示媒体用粒子であって、
   前記表示媒体用粒子で構成した表示媒体を、少なくとも一方が透明な基板空間に充填し、基板に設けられた一対の電極間に電圧を印加することで発生させた電界に応じて前記表示媒体を移動させることによって画像等の情報を表示することができる情報表示用パネルに用いるにあたり、
   前記表示媒体用粒子が、前記情報表示用パネルの電極、あるいは前記電極を設けた基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、４．９８×１０^−８Ｎ以下であることを特徴とする表示媒体用粒子。
4. 前記表示媒体用粒子の、前記情報表示用パネルの電極、あるいは前記電極を設けた基板に対して付着する力が、前記情報表示用パネルの繰り返し書き換えを８０万回以上行った後に、前記繰り返し書き換えを行う前の４．９０倍以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示媒体用粒子。
5. 前記子粒子を構成する主材料が金属酸化物あるいは前記母粒子より架橋密度の高い樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示媒体用粒子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示媒体用粒子を用いたことを特徴とする情報表示用パネル。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示媒体用粒子を、少なくとも一方が透明な基板間空間に充填し、基板に設けられた一対の電極間に電圧を印加することで発生させた電界に応じて前記表示媒体を移動させることによって画像等の情報を表示することができる情報表示用パネル。

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