JP2010276884A - 表示媒体用粒子の製造方法およびその表示媒体用粒子を用いた情報表示用パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】情報表示用パネルに好適な帯電保持性を改善した複合型の表示媒体用粒子を製造する方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な2枚の基板間に光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を封入し、表示媒体に帯電を付与することによって、表示媒体を移動させて情報画像を表示する情報表示用パネルで使用される表示媒体用粒子の製造方法であって、
前記表示媒体を構成する表示媒体用粒子が、母粒子表面に対して、金属酸化物の子粒子を埋設した構成であり、前記子粒子をモノアルコキシシランカップリング剤で処理してから前記母粒子に複合化する表示媒体用粒子の製造方法である。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも一方が透明な2枚の基板間に光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を封入し、表示媒体に帯電を付与することによって、表示媒体を移動させて情報画像を表示する情報表示用パネルで使用される表示媒体用粒子の製造方法であって、
前記表示媒体を構成する表示媒体用粒子が、母粒子表面に対して、金属酸化物の子粒子を埋設した構成であり、前記子粒子をモノアルコキシシランカップリング剤で処理してから前記母粒子に複合化する表示媒体用粒子の製造方法である。
【選択図】なし
Description
本発明は、少なくとも一方が透明な2枚の基板間に表示媒体を封入し、この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に係る技術に関し、特に母粒子の表面に子粒子が付加されている複合型の表示媒体用粒子に関する。
情報表示装置として液晶表示装置(LCD)が広く普及している。しかし、一般に液晶表示装置は電力消費量が大きく、視野角が狭いなどの欠点があることが知られていた。そこで、液晶表示装置に代わるものとして、少なくとも一方が透明な2枚の基板(例えばガラス基板)間に隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、このセル内に粒子群として構成した表示媒体を封入して、あるいは、マイクロカプセルを形成し、このマイクロカプセル内に粒子群として構成した表示媒体を封入して、この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について提案がある。
上記のような情報表示用パネルは、例えば基板間の表示媒体を、画像等の情報に応じて電気的に移動させることにより所期の画像等を表示するようにしている。ここでは、表示要求のあった情報に応じて、粒子群(表示媒体用粒子)が基板間の空間を繰り返し移動する。その一方、移動後に改めて書き換えのための電界が印加されない間は、その状態を維持して画像等を安定して表示し続けることで電力消費量を抑えることもできる。
上記のような表示媒体用粒子として、その電気特性の安定化や繰り返し表示書き換えを行った場合の帯電特性などを改善する意図で、表示媒体用粒子の母体となる大きな粒子に、他の微小粒子を付加した、いわゆる複合型の粒子に係る技術が提案されている。
例えば、特許文献1は、母粒子の表面に子粒子を配置してある複合型の表示媒体用粒子、およびこれを用いる情報表示用パネルについて開示する。ここで、開示のように母粒子に付加する子粒子の条件を検討することで、表示書き換えのために必要な帯電特性や流動性などを改善できる。
例えば、特許文献1は、母粒子の表面に子粒子を配置してある複合型の表示媒体用粒子、およびこれを用いる情報表示用パネルについて開示する。ここで、開示のように母粒子に付加する子粒子の条件を検討することで、表示書き換えのために必要な帯電特性や流動性などを改善できる。
特許文献1などで開示する母粒子と子粒子とからなる複合粒子では、帯電制御を目的として子粒子の表面を処理することが従来から検討されている。
しかしながら、上記のように複合粒子の子粒子の表面処理に好適である表面処理剤、或いは表面処理方法については、未だ満足できるものが見出せていないというのが実情である。例えば子粒子の表面を不適切な表面処理剤を用いて処理すると、その処理剤由来の官能基(例えば、水酸基など)が残存していた場合には帯電減衰を抑制できなかったり、早めたりする場合がある。
このように長期間の帯電保持を実現できない複合粒子を採用して情報表示用パネルを製造しても、パネル上に表示した文字や画像などの情報表示を長期間放置したときに画像品質を保証できないので信用度の低い表示装置となってしまう。
しかしながら、上記のように複合粒子の子粒子の表面処理に好適である表面処理剤、或いは表面処理方法については、未だ満足できるものが見出せていないというのが実情である。例えば子粒子の表面を不適切な表面処理剤を用いて処理すると、その処理剤由来の官能基(例えば、水酸基など)が残存していた場合には帯電減衰を抑制できなかったり、早めたりする場合がある。
このように長期間の帯電保持を実現できない複合粒子を採用して情報表示用パネルを製造しても、パネル上に表示した文字や画像などの情報表示を長期間放置したときに画像品質を保証できないので信用度の低い表示装置となってしまう。
よって、本発明の主な目的は、上述した課題を解決して、情報表示用パネルに好適な帯電保持性を改善した複合型の表示媒体用粒子を製造する方法を提案することである。
上記目的は、少なくとも一方が透明な2枚の基板間に光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を封入し、表示媒体に帯電を付与することによって、表示媒体を移動させて情報画像を表示する情報表示用パネルで使用される表示媒体用粒子の製造方法であって、
前記表示媒体を構成する表示媒体用粒子が、母粒子表面に対して、金属酸化物の子粒子を埋設した構成であり、前記子粒子をモノアルコキシシランカップリング剤で処理してから前記母粒子に複合化することを特徴とする表示媒体用粒子の製造方法により達成できる。
前記表示媒体を構成する表示媒体用粒子が、母粒子表面に対して、金属酸化物の子粒子を埋設した構成であり、前記子粒子をモノアルコキシシランカップリング剤で処理してから前記母粒子に複合化することを特徴とする表示媒体用粒子の製造方法により達成できる。
前記金属酸化物の子粒子がゾル−ゲル法で作製されたシリカ微粒子であるのが望ましい。
そして、上記に記載の表示媒体用粒子の製造方法で製造された表示媒体用粒子を用いた情報表示用パネルであれば、表示が鮮明で信頼性のある表示装置として提供できる。
本発明によると、金属酸化物の子粒子を配置する前に、この小粒子がモノアルコキシシランカップリング剤で表面処理されてから母粒子の表面に配置されるので、製造される複合型表示媒体用粒子の帯電減衰を抑制して帯電保持性の向上を図った表示媒体用粒子を製造できる。このような表示媒体用粒子を採用すると、表示書き換えを繰り返して行った場合の耐久性に優れた情報表示用パネルを提供できる。
以下、本発明の一実施形態に係る複合型の表示媒体用粒子に好適な粒子の構成、及びその製造方法を、図面に基づき詳細に説明する。ここでは、本発明の理解を容易とするため、表示媒体用粒子として帯電型の粒子を採用し、この表示媒体用粒子を移動して画像等を表示する移動方式の情報表示用パネルを一例として、その概略構成を先ず説明する。
前記帯電粒子移動方式の情報表示用パネルは、対向する2枚の基板間の空間に封入した帯電性を有する母粒子およびその表面に子粒子を有する複合型の表示媒体用粒子で構成した粒子群に電界が付与される。付与された電界方向に沿って、表示媒体用粒子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、表示媒体用粒子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、表示媒体用粒子が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示情報を書き換える時、或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表示媒体用粒子にかかる力は、電界による力、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力、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表示媒体として用いる前記情報表示用パネルの例を、図1(a)、(b)および図2(a)、(b)を参照して説明する。
図1(a)、(b)に示す例は、少なくとも光学的反射率および帯電性を有する表示媒体用粒子を含んだ粒子群として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少なくとも2種類の表示媒体(ここでは負帯電性白色粒子3Waを含んだ粒子群として構成した白色表示媒体3Wと正帯電性黒色粒子3Baを含んだ粒子群として構成した黒色表示媒体3Bを示す)を、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(TFT付き画素電極)と基板2に設けた電極6(共通電極)とで形成する電極対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表示、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表示をするなど、白黒ドットマトリックス表示をすることができる。
なお、図1(a)、(b)においては、手前にある隔壁は省略している。各電極5、6は、基板1、2の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。画素(ドット)とセルとを1対1に対応させた例を示しているが、画素とセルとは対応させなくてもよい。
図1(a)、(b)に示す例は、少なくとも光学的反射率および帯電性を有する表示媒体用粒子を含んだ粒子群として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少なくとも2種類の表示媒体(ここでは負帯電性白色粒子3Waを含んだ粒子群として構成した白色表示媒体3Wと正帯電性黒色粒子3Baを含んだ粒子群として構成した黒色表示媒体3Bを示す)を、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(TFT付き画素電極)と基板2に設けた電極6(共通電極)とで形成する電極対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表示、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表示をするなど、白黒ドットマトリックス表示をすることができる。
なお、図1(a)、(b)においては、手前にある隔壁は省略している。各電極5、6は、基板1、2の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。画素(ドット)とセルとを1対1に対応させた例を示しているが、画素とセルとは対応させなくてもよい。
また、図2(a)、(b)に示す例では、少なくとも光学的反射率および帯電性を有する粒子を含んだ粒子群として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少なくとも2種類の表示媒体(ここでは負帯電性白色粒子3Waを含んだ粒子群として構成した白色表示媒体3Wと正帯電性黒色粒子3Baを含んだ粒子群として構成した黒色表示媒体3Bを示す)を、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(ライン電極)と基板2に設けた電極6(ライン電極)とが対向直交交差に形成する画素電極対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2(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表示、あるいは、図2(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するなど、白黒のドットマトリックス表示をすることができる。
なお、図2(a)、(b)において、手前にある隔壁は省略している。各電極5、6は、基板1、2の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。画素(ドット)とセルとを1対1に対応させた例を示しているが、画素とセルとは対応させなくてもよい。
なお、図2(a)、(b)において、手前にある隔壁は省略している。各電極5、6は、基板1、2の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。画素(ドット)とセルとを1対1に対応させた例を示しているが、画素とセルとは対応させなくてもよい。
なお、上記基板1、2としては、ガラス基板、樹脂シート基板、樹脂フィルム基板等の基板を用いることができる。表示面側(観察側)とする基板2は、透明基板とする。この基板2の情報表示画面領域に、所定の電圧および極性(正・負)を有する電圧を印加するための電極(図1などで説明した、共通電極またはライン電極5)を配設する場合には透明電極とする。図1及び図2に示した情報表示用パネルを構成する基板1の表面には、マトリックス状電極対を構成するように薄膜トランジスタ(TFT)付き画素電極もしくはライン電極が形成されている。この対向電極対に電圧を印加したときに、表示媒体(粒子群)に電界が印加されることによって移動して所望の表示を行う前述の構造が実現できる。
さらに、本発明の対象となる表示媒体用粒子について詳細に説明する。本発明の表示媒体用粒子は、図1(a)、(b)及び図2(a)、(b)の情報表示用パネルなどに適用することができ少なくとも一方が透明な2枚の基板の間に表示媒体を構成して封入されるものである。
そして、特に、本発明の表示媒体用粒子は、母粒子の表面に子粒子が埋設されている、いわゆる複合型粒子であって、子粒子表面を新規な表面処理を採用することにより粒子全体の帯電性能が向上するように製造されるものである。
そして、特に、本発明の表示媒体用粒子は、母粒子の表面に子粒子が埋設されている、いわゆる複合型粒子であって、子粒子表面を新規な表面処理を採用することにより粒子全体の帯電性能が向上するように製造されるものである。
ここで、先ず複合型の表示媒体用粒子での母粒子について説明する。母粒子の主成分となるベース樹脂に、必要に応じて、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含めることができる。以下で樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
表示媒体用粒子の母粒子は、その主成分となるベース樹脂に着色剤として顔料を含み、更に必要に応じて、荷電制御剤、無機添加剤等を含ませることができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
母粒子用の樹脂の例としては、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ることができる。これらを、2種以上混合してもよい。また、予め重合した樹脂を粉砕処理したものを使用してもよいし、懸濁重合で形成したもの使用してもよい。なお、懸濁重合の場合、その容易さからアクリル樹脂、アクリルフッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂が好適である。
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。
また、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前駆体である母粒子を作製できる。
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前駆体である母粒子を作製できる。
そして、上記母粒子の表面に埋設する子粒子は金属酸化物とするのが好ましい。このような金属酸化物としては、例えばチタン酸バリウム、アルミナ、チタニア、シリカ粒子などとすることができ、特に適当な粒径を比較的容易に得やすりという点からシリカ粒子を好適に採用できる。このシリカ粒子は、球状化の理由からゾル−ゲル法により製造するのが好ましい。
そして、子粒子の表面を、モノアルコキシシランカップリング剤で表面処理してから、前記母粒子表面に配置する複合化処理をすると帯電保持性に優れた複合型粒子とすることができる。モノアルコキシシランカップリング剤は、シリカ粒子等の金属酸化物のヒドロキシル基の様な表面官能基と反応して強固な結合を形成し得るので、これを含有している金属酸化物による子粒子の帯電保持性を高めることができると考えられる。
以下では、更に、本発明による複合型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。
前述した基板としては、少なくとも一方の基板はパネル外側から表示媒体の色が確認できる透明基板であり、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。もう一方の基板となる背面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(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルサルフィン(PES)、アクリル等の有機高分子系基板や、ガラスシート、石英シート、金属シート等を用い、表示面側にはこのうち透明なものを用いる。基板の厚みは、2〜2000μmが好ましく、さらに5〜1000μm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、2000μmより厚いと、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合となる。
必要に応じて、上記基板に設ける電極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)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛アルミニウム(AZO)、酸化インジウム、導電性酸化錫、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、ポリピローラ、ポリチオフェンなどの導電性高分子類を例示でき、これらを適宜に選択して用いることができる。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、金属箔をラミネートする方法(例えば圧延銅箔法)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を用いることができる。
視認側(表示面側)基板の情報表示画面領域に設ける電極は透明である必要があるが、情報表示画面領域外や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、0.01〜10μm、好ましくは0.05〜5μm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。
視認側(表示面側)基板の情報表示画面領域に設ける電極は透明である必要があるが、情報表示画面領域外や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、0.01〜10μm、好ましくは0.05〜5μm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。
基板に設ける隔壁については、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である。隔壁の高さは、基板間ギャップ以内で、基板用ギャップ確保用部分は基板間ギャップと同じに、それ以外のセル形成用部分は基板間ギャップと同じか、それよりも低くすることができる。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。隔壁の高さは、基板間距離に合わせるが、部分的に基板間距離よりも低くすることもできる。
これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、その形状として例えば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よく、表示状態の鮮明さを増すことができる。
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。いずれの方法もこの発明の情報表示装置に搭載する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を好適に用いられる。
これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、その形状として例えば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よく、表示状態の鮮明さを増すことができる。
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。いずれの方法もこの発明の情報表示装置に搭載する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を好適に用いられる。
また、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過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。
さらに本発明では、各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(スパン)を5未満、好ましくは3未満とするのが望ましい。
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。
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、帯電極性が互いに異なる2種類の表示媒体用粒子を用いて構成した2種類の表示媒体を用いた情報表示用パネルでは、平均粒子径d(0.5)が大きい方の表示媒体の平均粒径と平均粒子径d(0.5)が小さい方の表示媒体の平均粒径との比を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、互いに帯電極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、互いの粒子サイズを同程度にし、互いの表示媒体用粒子が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。例えば、Mastersizer2000(シスメックス(株))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。
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。例えば、Mastersizer2000(シスメックス(株))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。
さらに、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乾式の情報表示用パネルでは、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、上記図1(a)、(b)、図2(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(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。
この空隙部分とは、上記図1(a)、(b)、図2(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(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。
本発明による表示媒体用粒子が採用され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、帯電粒子移動方式の情報表示用パネルでは10〜100μm、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。なお、70%を超える場合には表示媒体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。
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。なお、70%を超える場合には表示媒体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、更に、本発明の実施例として複合型の表示媒体用粒子の製造方法を説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(負帯電粒子の製造)
負帯電母粒子としてシクロオレフィン樹脂(ゼオネックス330R:日本ゼオン(株)製)100重量部、二酸化チタン(タイペークCR−90:石原産業(株)製)100重量部とを2軸混錬機により溶融混錬し、ジェットミル(ラボジェットミルIDS−LJ型:日本ニューマチック工業(株)製)で細かく粉砕し、分級機(MDS−2:日本ニューマチック工業(株)製)を用いて分級し、溶融球状化装置(MR−10:日本ニューマチック工業(株)製)を用いて溶融球状化し平均粒子径R0=8.1μmの負帯電母粒子Aを得た。
負帯電母粒子としてシクロオレフィン樹脂(ゼオネックス330R:日本ゼオン(株)製)100重量部、二酸化チタン(タイペークCR−90:石原産業(株)製)100重量部とを2軸混錬機により溶融混錬し、ジェットミル(ラボジェットミルIDS−LJ型:日本ニューマチック工業(株)製)で細かく粉砕し、分級機(MDS−2:日本ニューマチック工業(株)製)を用いて分級し、溶融球状化装置(MR−10:日本ニューマチック工業(株)製)を用いて溶融球状化し平均粒子径R0=8.1μmの負帯電母粒子Aを得た。
上記母粒子Aを共通にして、その表面に表面処理条件を変更して製造した小粒子aを製造して、負帯電母粒子Aを95重量部と小粒子aとを、メカノフュージョン装置(ホソカワミクロン製)にて回転数4000rpm、運転時間90分で複合化させて複合型粒子Aaを得た。
さらに、この粒子Aaに、気相法で作製されたシリカ微粒子(H3004:日本クラリアント(株))を2重量%添加し、ヘンシェルミキサー(KM5C:三井金属鉱山(株))にて撹拌して、負帯電白色粒子Aa1を得た。
さらに、この粒子Aaに、気相法で作製されたシリカ微粒子(H3004:日本クラリアント(株))を2重量%添加し、ヘンシェルミキサー(KM5C:三井金属鉱山(株))にて撹拌して、負帯電白色粒子Aa1を得た。
ゾル−ゲル法で製造したシリカ(以下、ゾル−ゲルシリカという)に異なる表面処理を施して、上記として種々の小粒子aを製造して、実施例1、実施例2および比較例1となる複合型粒子Aaを製造した。
これら実施例1、実施例2および比較例1を下記の表1に示す。
これら実施例1、実施例2および比較例1を下記の表1に示す。
表1に示すように、実施例1ではモノアルコキシシランカップリング剤としてトリメチルメトキシシラン、実施例2では表面処理剤としてジメチルフェニルエトキシシランが採用されている。これに対して、比較例1は表面処理剤としてメチルトリメトキシシランを採用した場合を示している。
*1 250ml容器中に小粒子:10gと溶剤(トルエン):150g、表面処理剤:0.3g、過剰量の水:1g、さらに分散メディアとして、ガラスビーズ:100gを入れ、1時間ペイントシェカーにて分散した後、遠心分離にて個液分離し、さらにメタノールでリスラリーと遠心分離を2回繰り返しえ洗浄し、処理された小粒子を金属パットに展開して、熱風オーブンにて120℃、2時間反応させた。
*2 熱量分析(TGA)による減量から算定された小粒子対比の表面処理剤の反応量である。
*3 粒子層に対しコロナ放電で表面電圧1000Vを与えた時の、12時間後の表面電位の減衰率である。
*4 コントラスト値は7以上が好ましいレベル、3以下は使用不可能なレベルである。
*2 熱量分析(TGA)による減量から算定された小粒子対比の表面処理剤の反応量である。
*3 粒子層に対しコロナ放電で表面電圧1000Vを与えた時の、12時間後の表面電位の減衰率である。
*4 コントラスト値は7以上が好ましいレベル、3以下は使用不可能なレベルである。
上記表1に示すように、比較例1のメチルトリメトキシシランで処理した場合は電荷減衰が50%と高くなり不良となってしまう。
これに対して、実施例1、2の複合型粒子Aaは電荷減衰が15%、10%と良好(○)であり、格段に電荷減衰が抑制されている。このようにモノアルコキシシランカップリング剤で表面処理した小粒子を用いると電荷減衰を抑制して、帯電保持性の高い複合型粒子を製造できる。
これに対して、実施例1、2の複合型粒子Aaは電荷減衰が15%、10%と良好(○)であり、格段に電荷減衰が抑制されている。このようにモノアルコキシシランカップリング剤で表面処理した小粒子を用いると電荷減衰を抑制して、帯電保持性の高い複合型粒子を製造できる。
更に、上記実施例1、2及び比較例1として製造した、負帯電白色の複合型粒子Aaを、下記のように製造した正帯電母粒子と組み合わせて表示用パネルの基板(ガラス基板)1、2間に封入して情報表示用パネルを製造して評価した。
ここでの評価は、初期コントラスト値と40度放置後のコントラスト値との差を確認し、コントラスト差が2以下であった場合を良、4以上であった場合を不可としている。
ここでの評価は、初期コントラスト値と40度放置後のコントラスト値との差を確認し、コントラスト差が2以下であった場合を良、4以上であった場合を不可としている。
(正帯電粒子の製造)
正帯電母粒子としては、メチルメタクリレ−ト(関東化学試薬)65重量部及び、1分子中に重合反応基を複数持つ多官能性モノマーとしてエチレングリコ−ルジメタクリレ−ト(和光純薬試薬)35重量部に、正帯電性の荷電制御剤としてニグロシン化合物(ボントロンN07:オリエント化学(株)製)3重量部及び、黒色着色剤として、カ−ボンブラック(スペシャルブラック5:デグッサ(株)製)5重量部を、サンドミルにより分散させた後、さらに重合の開始剤として、アゾビスイソブチロニトリル(V−60:和光純薬製)2重量部を溶解させた液を、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエ−テル硫酸ナトリウム(ラテムルE−118B:花王(株)製)を0.5wt%添加した精製水に懸濁、重合させ、濾過、乾燥させた後、分級機(MDS−2:日本ニュ−マチック工業(株))を用いて分級を行い、平均粒子径9.1μmの正帯電母粒子Bを得た。この粒子Bの帯電量は、+22.0μC/gで表示媒体用粒子として適正な値であった。この粒子Bに、シリカ微粒子(H3050:日本クラリアント(株))を2重量%添加し、ヘンシェルミキサー(KM5C:三井金属鉱山(株))にて攪拌し、正帯電黒色粒子B2を得た。
正帯電母粒子としては、メチルメタクリレ−ト(関東化学試薬)65重量部及び、1分子中に重合反応基を複数持つ多官能性モノマーとしてエチレングリコ−ルジメタクリレ−ト(和光純薬試薬)35重量部に、正帯電性の荷電制御剤としてニグロシン化合物(ボントロンN07:オリエント化学(株)製)3重量部及び、黒色着色剤として、カ−ボンブラック(スペシャルブラック5:デグッサ(株)製)5重量部を、サンドミルにより分散させた後、さらに重合の開始剤として、アゾビスイソブチロニトリル(V−60:和光純薬製)2重量部を溶解させた液を、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエ−テル硫酸ナトリウム(ラテムルE−118B:花王(株)製)を0.5wt%添加した精製水に懸濁、重合させ、濾過、乾燥させた後、分級機(MDS−2:日本ニュ−マチック工業(株))を用いて分級を行い、平均粒子径9.1μmの正帯電母粒子Bを得た。この粒子Bの帯電量は、+22.0μC/gで表示媒体用粒子として適正な値であった。この粒子Bに、シリカ微粒子(H3050:日本クラリアント(株))を2重量%添加し、ヘンシェルミキサー(KM5C:三井金属鉱山(株))にて攪拌し、正帯電黒色粒子B2を得た。
上記白色粒子Aa1と黒色粒子B2とを当量混合攪拌して摩擦帯電を行い、100μmのスペ−サ−を介して配置された、一方が内側ITO処理され電源に接続されたガラス基板と、もう一方が銅基板であるセル中に体積占有率30%で充填し、表示用パネルを得た。ITOガラス基板、銅基板それぞれを電源に接続し、ITOガラス基板を低電位に、銅基板を高電位となる様に直流電圧をかけると、黒色粒子は低電位極側に、白色粒子は高電位極側にそれぞれ移動した。
ここで黒色粒子は正帯電、白色粒子が負帯電であるので、ガラス基板を通して黒色の表示状態が観察され、次に印可電圧の電位を逆にすると、粒子はそれぞれ逆方向に移動して、白色の表示状態が観察される。印加電圧が±200V印加時の白表示時反射率と黒表示時反射率の比をコントラスト比とし、この情報表示用パネルの初期コントラスト比は8.1であった。
また、同様に作製した表示用パネルを40℃のオーブンに2週間放置し、コントラスト比を測定したところ、7.7でありほとんど変わらなかった。
また、同様に作製した表示用パネルを40℃のオーブンに2週間放置し、コントラスト比を測定したところ、7.7でありほとんど変わらなかった。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明に係る複合型の表示媒体用粒子を採用する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(電子取扱説明書)等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板や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。他に、外部電界形成手段で表示書換えを行う表示パネルや外部表示書換え手段に接続して表示書換えを行う表示パネル(いずれも、いわゆるリライタブルペーパー)としても好適に用いられる。
なお、情報表示用パネルの駆動方式については、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が適用できる。
なお、情報表示用パネルの駆動方式については、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が適用できる。
1、2 基板
3Wa、3Ba 表示媒体用粒子
3W、3B 表示媒体(粒子群)
3Wa、3Ba 表示媒体用粒子
3W、3B 表示媒体(粒子群)
Claims (3)
- 少なくとも一方が透明な2枚の基板間に光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を封入し、表示媒体に帯電を付与することによって、表示媒体を移動させて情報画像を表示する情報表示用パネルで使用される表示媒体用粒子の製造方法であって、
前記表示媒体を構成する表示媒体用粒子が、母粒子表面に対して、金属酸化物の子粒子を埋設した構成であり、前記子粒子をモノアルコキシシランカップリング剤で処理してから前記母粒子に複合化する、ことを特徴とする表示媒体用粒子の製造方法。 - 前記金属酸化物の子粒子がゾル−ゲル法で作製されたシリカ微粒子である、ことを特徴とする請求項1に記載の表示媒体用粒子の製造方法。
- 請求項1または2に記載の表示媒体用粒子の製造方法で製造された表示媒体用粒子を用いた情報表示用パネル。
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