JP2013225031A - 表示用カプセル粒子、画像表示装置、電子機器、展示用媒体、及びカード媒体 - Google Patents

表示用カプセル粒子、画像表示装置、電子機器、展示用媒体、及びカード媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】反射率及び色濃度に代表されるカラー表示特性に優れ、安価で且つ簡易に製造可能な画像表示装置が実現される表示用カプセル粒子、及びそれを備える画像表示装置を提供。
【解決手段】表示用白色粒子(その白色粒子群36)と、電界に応じて移動する白色を除く2種以上の表示用着色粒子(その着色粒子群34)と、表示用着色粒子及び表示用白色粒子を分散する分散媒50と、表示用白色粒子、表示用着色粒子、及び分散媒を内包するカプセル壁42と、を有し、カプセル壁に内包された状態で、2種以上の前記表示用着色粒子は、その移動を開始させる電界強度を付与する電圧が各々異なる表示用カプセル粒子48及びそれを備える画像表示装置である。
【選択図】図1

Description

本発明は、多色表示が可能な画像表示装置に利用される表示用カプセル粒子、及びそれを有する画像表示装置に関する。
また、本発明は、画像表示装置を備える電子機器、展示用媒体、及びカード媒体に関する。
従来から、繰り返し書換えの可能な表示技術として、電気泳動を用いた表示技術が提案されている。このような表示技術としては、例えば、一対の基板間に、分散液を封入すると共に、この分散液内に帯電した粒子からなる粒子群を分散した構成の画像表示装置が知られている。
このような画像表示装置では、画像に応じた電圧を基板間に印加することにより、帯電した粒子を移動させて、粒子の色のコントラストとして画像の表示を行っている(例えば、特許文献1から4参照)。
これら、従来の電気泳動型の画像表示装置は正負粒子を駆動させるだけであるため、ある一定の電圧の正負を変えれば粒子を駆動させることができた。即ち、この方式では、正負2粒子の駆動が出来るのみで、例えば、白と黒の粒子を動かす白黒表示ができるのみであった。この電気泳動方式をカラー化しようとした場合、白黒の表示素子の上にカラーフィルターを装着する等、反射率や解像度が高くできない素子構成にする以外なかった。
これに対し、1つの表示セル内に、複数の着色粒子を入れた電気泳動型表示装置が特許文献5に開示されている。これは、複数の着色粒子にそれぞれ電荷を持たせることで、それぞれの粒子が泳動する時間に時間差ができることで任意の画像を表示するものであるが、この方法では、粒子の泳動時間に大きな分布が発生し、完全な色の分離が難しく、細かい階調の制御ができない等の問題があった。
一方、同じ様に、1つの表示セル内に、複数の着色粒子を入れ、それらの着色粒子を駆動するための電圧に閾値を持たせることで、各泳動着色粒子を個別に動かし、反射率や解像度の低下のない電気泳動型の画像表示装置の技術が、特許文献6や特許文献7に開示されており、色の分離や泳動粒子の制御性においては優れた方法と言える。この様に、粒子に閾値を持たせ、個別に駆動するためには、粒子ばかりではなく、駆動前に付着している電極表面の状態を制御することもまた必要になる(特許文献8〜10)。
また、カプセルの壁材に関する開示は、マイクロカプセルの外側にアラビアゴムを付けてカプセル自体を負帯電にし、メモリー性を向上すること(特許文献11)、壁材をスチレン−ジビニルベンゼン共重合体にし、さらにフッ化アルキル基を導入ことでカプセル壁への粒子の固着を防止すること(特許文献12)、マイクロカプセル表面にポリエチレングリコール鎖を付けて、電流リークによるコントラスト低下を防止すること(特許文献13)などがある。
特開2004−333589号公報 特開2005−107146号公報 特開2005−128141号公報 特開2003−005228号公報 特開2006−343458号公報 特開2007−249188号公報 特開2008−304530号公報 特開2008−122447号公報 特許4631903号明細書 特開2010−78826号公報 特許4582236号明細書 特許4586715号明細書 特許4676716号明細書
電気泳動型の画像表示装置を製造するにあたっては、分散媒中を着色粒子が移動(泳動)する形態であるがゆえ、基板表面上に形成した微小セルに着色粒子を含んだ粒子分散液を充填するよりも、予め粒子分散液を内包したカプセルを使用する方が容易で安価に製造ができる。
しかしながら、良好な表示特性を得るためには、着色粒子がある電界強度に達した時に移動を開始する、即ち、着色粒子の駆動電圧に閾値を持たせ、着色粒子を選択的に制御する必要があるが、この粒子分散液をカプセル化すると、駆動電圧に閾値がなくなり、表示特性が得られないのが現状である。そして、カプセル化に関する記述は上記特許文献6〜10にもなされていない。
一方で、カプセルの壁材に関する開示がなされている特許文献11〜13にも、複数の着色粒子に各々異なる電圧閾値を持たせて、粒子の移動を制御する試みはなされていない。
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、反射率及び色濃度に代表されるカラー表示特性に優れ、安価で且つ簡易に製造可能な画像表示装置が実現される表示用カプセル粒子、及びそれを備える画像表示装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、この画像表示装置を備える電子機器、展示用媒体、及びカード媒体を提供することを課題とする。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
<1> 表示用白色粒子と、
電界に応じて移動する表示用着色粒子であって、白色を除く2種以上の表示用着色粒子と、
前記表示用白色粒子、及び前記2種以上の表示用着色粒子を分散する分散媒と、
表示用白色粒子、前記2種以上の表示用着色粒子、及び前記分散媒を内包するカプセル壁と、
を有し、
前記カプセル壁に内包された状態で、前記2種以上の表示用着色粒子は、その移動を開始させる電界強度を付与する電圧が各々異なる表示用カプセル粒子。
<2> 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーの水素結合成分が、0.02mN/m以上1.5mN/m以下であって、かつ、前記表示用着色粒子の表面自由エネルギーの水素結合成分との差が2mN/m以内である前記<1>に記載の表示用カプセル粒子。
<3> 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーの双極子成分が、0.02mN/m以上1.5mN/m以下である前記<1>又は<2>に記載の表示用カプセル粒子。
<4> 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材が、非水溶性で且つ非油溶性のポリマーである前記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の表示用カプセル粒子。
<5> 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材が、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を少なくともポリマー全体の5質量%以上含有し、且つヒドロキシル基、アミノ基、及びカルボキシル基の少なくとも1種を含有してなるポリマーであることを特徴とする前記<1>〜<4>のいずれかに記載のカプセル粒子。
<6> 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材が、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を持つ化合物により修飾され、前記ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材の少なくとも5質量%以上含有するゼラチンである前記<1>〜<5>のいずれか1つに記載の表示用カプセル粒子。
<7> 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置された前記<1>〜<6>のいずれか1つに記載の表示用カプセル粒子と、
前記一対の基板間に、前記表示用着色粒子を移動させる強度の電界を付与する電界発生手段と、
を備えた画像表示装置。
<8> 前記<7>に記載の画像表示装置を備えた電子機器。
<9> 前記<7>に記載の画像表示装置を備えた展示用媒体。
<10> 前記<7>に記載の画像表示装置を備えたカード媒体。
本発明によれば、反射率及び色濃度に代表されるカラー表示特性に優れ、安価で且つ簡易に製造可能な画像表示装置が実現される表示用カプセル粒子、及びそれを備える画像表示装置を提供するができる。
また、本発明によれば、この画像表示装置を備える電子機器、展示用媒体、及びカード媒体を提供することができる。
本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 本実施形態に係る画像表示装置における、印加する電圧と表示用着色粒子の移動量(表示濃度)との関係を模式的に示す線図である。 本実施形態に係る画像表示装置の基板間へ印加する電圧態様と、表示用着色粒子の移動態様との粒子群の泳動態様を模式的に示す説明図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
[表示用粒子分散液]
本発明の表示用カプセル粒子は、表示用白色粒子と、電界に応じて移動する2種以上の表示用着色粒子であって、白色を除く表示用着色粒子と、表示用着色粒子及び表示用白色粒子を分散する分散媒と、表示用白色粒子、表示用着色粒子、及び分散媒を内包するカプセル壁と、を有する。つまり、本発明の表示用カプセル粒子は、表示用白色粒子と表示用着色粒子と分散媒とを含む表示用粒子分散液がカプセル化されたものである。
そして、カプセル壁に内包された状態で、2種以上の前記表示用着色粒子は、その移動を開始させる電界強度を付与する電圧(以下、「駆動電圧」と称することがある。)が各々異なる。
本発明の表示用カプセル粒子は、カプセル壁に内包された状態で、2種以上の表示用着色粒子の駆動電圧が各々異なることで、これら表示用粒子を個別に移動させる等の粒子の駆動制御が実現される。
また、本発明の表示用カプセル粒子を用いることで、微小セルを作製し、その中に同じ数の表示用粒子を充填していく、複雑で多くの工程を経ることなく、カプセル粒子を前面に塗布するだけという簡易な方法で、画像表示装置を作製することが可能であることから、一対の基板間に配置する作業が容易となり、迅速に行える、また、作業設備の簡便となる。
よって、本発明の表示用カプセル粒子は、反射率及び色濃度に代表されるカラー表示特性に優れ、安価で且つ簡易に製造可能な画像表示装置が実現される。
ここで、表示用着色粒子の駆動電圧とは、表示用着色粒子がカプセル壁の内壁面に付着した状態で、ある一定以上の正電圧又は負電圧を印加したとき、初めて、表示用着色粒子の移動が開始し、その一定未満の正電圧又は負電圧を印加しても、表示用着色粒子の移動が生じないといった閾値を持つ粒子の駆動特性である。この駆動電圧が、互いの粒子毎に異なることで、各粒子が同じ帯電極性を有していても個別に移動させることができる。
そして、この駆動特性をカプセル壁内部で実現するためには、例えば、カプセル壁の内壁面を構成する壁材に、表示用着色粒子を付着・保持・剥離する機能を持たせる条件とカプセル形成とを同時に成立させる技術により実現される。その詳細については、後述する。
以下、本発明の表示用粒子分散液の各構成要素について説明する。
(表示用着色粒子)
表示用着色粒子は、電界に応じて移動する2種以上の表示用着色粒子であって、白色を除く表示用着色粒子である。そして、表示用着色粒子は、例えば、正又は負に帯電されており、予め定められた電界強度以上の電界が形成されることで分散媒中を移動するものである。また、2種以上の表示用着色粒子は、互いに色が異なると共に、帯電特性が異なる粒子である。この帯電特性が異なるとは、互いの粒子の帯電極性若しくは帯電量が異なること、又は、帯電極性及び帯電量の双方が異なることを示している。
なお、画像表示装置における表示色の変化は、この表示用着色粒子の分散媒中の移動によって生じる。
−表示用着色粒子の組成−
表示用着色粒子としては、例えば、樹脂粒子、これらの樹脂粒子の表面に着色剤を固定したもの、樹脂中に着色剤を含有する粒子が挙げられる。表示用着色粒子としては、その他、絶縁性の金属酸化物粒子(例えばガラスビーズ、アルミナ、酸化チタン等の粒子)プラズモン発色機能を有する金属コロイド粒子等も挙げられる。
〜樹脂〜
表示用着色粒子に使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類;、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン;、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル;、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類;、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体、又はこれらの共重合体からなる樹脂が挙げられる。
表示用着色粒子に使用する熱硬化性樹脂としては、例えば、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体や架橋ポリメチルメタクリレート等の架橋樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
表示用着色粒子に使用する代表的な樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、変性ロジン、パラフィンワックス等が挙げられる。
特に、表示用着色粒子に使用する樹脂としては、粒子に帯電を持たせるために帯電基を有する樹脂(以下、「帯電基を有する高分子」と称する)が好ましく用いられる。
帯電基を有する高分子は、例えば、カチオン性基又はアニオン性基を有する高分子である。帯電基としてのカチオン性基は、例えば、アミン基、4級アンモニウム基が挙げられ(これら基の塩も含む)、このカチオン基により粒子に正帯電極性が付与される。一方、帯電基としてのアニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、リン酸基、及びリン酸塩基が挙げられ、このアニオン性基により粒子に負帯電極性が付与される。
帯電基を有する高分子としては、具体的には、例えば、帯電基を有する単量体の単独重合体、帯電基を有する単量体と他の単量体(帯電基を持たない単量体)との共重合体が挙げられる。
帯電基を有する単量体としては、例えば、カチオン性基を有する単量体(以下、カチオン性単量体)、アニオン性基を有する単量体(以下、アニオン性単量体)が挙げられる。
カチオン性単量体としては、例えば、以下のものが挙げられる。具体的には、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ヒドロキシエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−オクチル−N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジヘキシルアミノエチル(メタ)アクリレート等の脂肪族アミノ基を有する(メタ)アクリレート類;、N−メチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−フェニルメチルアクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−p−メトキシ−フェニルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、N−メチル−N−フェニルアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;、ジメチルアミノスチレン、ジエチルアミノスチレン、ジメチルアミノメチルスチレン、ジオクチルアミノスチレン等の含窒素基を有する芳香族置換エチレン系単量体類;、ビニル−N−エチル −N−フェニルアミノエチルエーテル、ビニル−N−ブチル−N−フェニルアミノエチルエーテル、トリエタノールアミンジビニルエーテル、ビニルジフェニルアミノエチルエーテル、N−ビニルヒドロキシエチルベンズアミド、m−アミノフェニルビニルエーテル等の含窒素ビニルエーテル単量体類;等が挙げられる。
カチオン単量体としては、含窒素複素環式化合物類も好適に挙げられるが、このうちN−ビニルピロール等のピロール類;、N−ビニル−2−ピロリン、N−ビニル−3−ピロリン等のピロリン類;、N−ビニルピロリジン、ビニルピロリジンアミノエ ーテル、N−ビニル−2−ピロリドン等のピロリジン類;、N−ビニル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;、N−ビニルイミダゾリン等のイミダゾリン類;、N−ビニルインドール等のインドール類;、N−ビニルインドリン等のインドリン類;、N−ビニルカルバゾール、3,6−ジブロム−N−ビニルカルバゾール等のカルバゾール類;、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピロジン等のピリジン類;、(メタ)アクリルピペリジン、N−ビニルピペリドン、N−ビニルピペラジン等のピペリジン類、2−ビニルキノリン、4−ビニルキノリン等のキノリン類;、N−ビニルピラゾール、N−ビニルピラゾリン等のピラゾール類、2−ビニルオキサゾール等のオキサゾール類;、4−ビニルオキサジン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート等のオキサジン類;などが特に好ましい。
一方、アニオン性単量体としては、例えば、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー、リン酸モノマー等が挙げられる。
カルボン酸モノマーとしては、例えば、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、それらの無水物、そのモノアルキルエステルやカルボキシエチルビニルエーテル、カルボキシプロピルビニルエーテルの如きカルボキシル基を持つビニルエーテル類、及びその塩等が挙げられる。
スルホン酸モノマーとしては、例えば、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリックアシッドエステル、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコニックアシッドエステル等及びその塩が挙げられる。また、スルホン酸モノマーとしては、その他2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリル酸の硫酸モノエステル及びその塩も挙げられる。
リン酸モノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、アシッドホスホキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシプロピル(メタ)アクリレート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジオクチル−2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。
他の単量体としては、例えば、水溶性単量体(例えばヒドロキシル基を有する単量体等)が挙げられ、具体的には、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、エチレンオキシドユニットを持つモノマ−(例えばテトラエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレートなどのアルキルオキシオリゴエチレングリコールの(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールの片末端(メタ)アクリレート)、(メタ)アクリル酸及びその塩、マレイン酸、(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びその塩、ビニルスルホン酸及びその塩。ビニルピロリドンなどが挙げられる。
他の単量体としては、その他周知の非イオン性の単量体が挙げられる。
なお、「(メタ)アクリル」は「アクリル、メタクリル」の双方の表記である。「(メタ)アクリロ」は「アクリロ、メタクリロ」の双方の表記である、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート、メタクリレート」の双方の表記である。
〜着色剤〜
表示用着色粒子に使用する着色剤としては、有機若しくは無機の顔料や、油溶性染料等が挙げれる。
着色剤としては、例えば、マグネタイト、フェライト等の磁性紛、カーボンブラック、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、フタロシアニン銅系シアン色材、アゾ系イエロー色材、アゾ系マゼンタ色材、キナクリドン系マゼンタ色材、レッド色材、グリーン色材、ブルー色材等の公知の着色剤が挙げられる。
着色剤として具体的には、例えば、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3、等が代表的なものとして挙げられる。
着色剤の含有量としては、例えば、表示用着色粒子を構成する樹脂に対し10質量%以上99質量%以下がよく、好ましくは30質量%以上99質量%以下である。
〜その他成分〜
表示用着色粒子には、必要に応じて、帯電制御剤を含んでもよい。帯電制御剤としては、電子写真用トナー材料に使用される公知のものが挙げられ、例えば、セチルピリジルクロライド、BONTRON P−51、BONTRON P−53、BONTRONE−84、BONTRON E−81(以上、オリエント化学工業社製)等の第4級アンモニウム塩、サリチル酸系金属錯体、フェノール系縮合物、テトラフェニル系化合物、酸化金属粒子、各種カップリング剤により表面処理された酸化金属粒子が挙げられる。
表示用着色粒子の表面には、必要に応じて、外添剤を付着させてもよい。外添剤の色は、表示用着色粒子の色に影響を与えないように、透明であることが望ましい。
外添剤としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、アルミナ等の金属酸化物等の無機粒子が挙げられる。外添剤は、表示用着色粒子の帯電性、流動性、及び環境依存性等を調整するために、これらをカップリング剤やシリコーンオイルで表面処理してもよい。
カップリング剤としては、アミノシラン系カップリング剤、アミノチタン系カップリング剤、ニトリル系カップリング剤等の正帯電性のものと、窒素原子を含まない(窒素以外の原子で構成される)シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、エポキシシランカップリング剤、アクリルシランカップリング剤等の負帯電性のものが挙げられる。
シリコーンオイルとしては、アミノ変性シリコーンオイル等の正帯電性のものと、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスルホン変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等の負帯電性のものが挙げられる。
なお、これらカップリング剤やシリコーンオイルは、外添剤の所望の抵抗に応じて選択される。
外添剤の一次粒子は、例えば、1nm以上100nm以下であることがよく、好ましくは5nm以上50nm以下であるが、これに限定されない。
外添剤の外添量は、例えば、表示用着色粒子100質量部に対して、0.01質量部以上3質量部以下であることがよく、好ましくは0.05質量部以上1質量部以下である。
外添剤の外添量は、表示用着色粒子の粒径と外添剤の粒径の兼ね合いから調整することがよい。そして、外添剤の外添量を上記範囲とすると、表示用着色粒子表面から外添剤の少なくとも一部が遊離し、これが他方の表示用着色粒子の表面に付着して、所望の帯電特性が得られなくなるのが防止され易くなる点で有利である。
外添剤は、複数種類の表示用着色粒子の何れか1種にだけ添加してもよいし、複数種又は全種類の表示用着色粒子へ外添してもよい。全表示用着色粒子の表面に外添剤を添加する場合は、表示用着色粒子表面に外添剤を衝撃力で打込んだり、表示用着色粒子表面を加熱して外添剤を表示用着色粒子表面に強固に固着したりすることが望ましい。これにより、外添剤が表示用着色粒子から遊離し、異極性の外添剤が強固に凝集して、電界で解離させることが困難な外添剤の凝集体を形成することが防止され、ひいては画質劣化が防止され易くなる点で有利である。
−表示用着色粒子の特性−
表示用着色粒子の体積平均粒径は、例えば、0.05μm以上20μm以下であることがよく、好ましくは0.1μm以上15μm以下である。なお、表示用着色粒子の大きさは、特に制限はなく、用途に応じて、好ましい範囲を決定することができる。
表示用着色粒子の濃度は、所望の表示色が得られる濃度であれば特に限定されるものではなく、例えば、0.01質量%以上50質量%以下であることがよい。
−表示用着色粒子の製造方法−
表示用着色粒子を製造する方法としては、従来公知のどの方法を用いてもよい。具体的には、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
1)特開平7−325434公報記載のように、樹脂、顔料及び必要に応じて帯電制御剤を目的とする混合比になるように計量し、樹脂を加熱溶融させた後に顔料を添加して混合、分散させ、冷却した後、ジェットミル、ハンマーミル、ターボミル等の粉砕機により、表示用着色粒子を製造する方法。
2)懸濁重合、乳化重合、分散重合等の重合法やコアセルベーション、メルトディスパージョン、エマルジョン凝集法により、表示用着色粒子を製造する方法。
3)樹脂が可塑性を有している場合、分散媒が沸騰せず、かつ、樹脂、着色剤及び必要に応じて帯電制御剤の少なくとも一方の分解点よりも低温で、樹脂、着色剤、分散媒及び必要に応じて帯電制御剤の原材料を分散及び混錬して、粒子を製造する方法(具体的には、表示用着色粒子は、例えば、流星型ミキサー、ニーダー等で樹脂、着色剤、及び必要に応じて帯電制御剤を分散媒中で加熱溶融し、樹脂の溶媒溶解度の温度依存性を利用して、溶融混合物を撹拌しながら冷却し、凝固/析出させて、表示用着色粒子を製造する方法)。
4)分散及び混練のための粒状メデイアを装備した適当な容器、例えばアトライター、加熱したボールミル等の加熱された振動ミル中に上記の原材料を投入し、この容器を望ましい温度範囲、例えば80℃以上160℃以下で分散及び混練して、粒子を作製する方法。
なお、粒状メデイアとしては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鋼、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が望ましく用いられる。粒状メデイアを利用した方法によって、表示用着色粒子を製造するには、あらかじめ流動状態にした原材料をさらに粒状メデイアによって容器内に分散させた後、分散媒を冷却して分散媒から着色剤を含む樹脂を沈殿させることがよい。粒状メデイアは、冷却中及び冷却後にも引き続き運動状態を保ちながら、剪断及び/又は、衝撃を発生させ、得られる表示用着色粒子の粒径を小さくすることがよい。
(表示用白色粒子)
表示用白色粒子は、例えば、白色顔料と樹脂とを含んで構成される。具体的には、表示用白色粒子は、例えば、顔料の表面を樹脂で被覆された構成である。
樹脂としては、特に制限はなく、例えば、表示用着色粒子で使用される樹脂が挙げられる。但し、表示用白色粒子の移動速度を十分遅くする、又は実質的に電界に応じて移動しなくするため、帯電基量を低減した樹脂を用いることがよい。
白色顔料としては、例えば、酸化亜鉛、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、リトボン、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニア、酸化アンチモン、硫酸バリウムなど、任意の白色顔料が挙げられる。
これらの中でも、白色顔料としては、表示用白色粒子の高反射率と沈降抑制とを両立させる観点から、酸化チタン、酸化ジルコニアが好ましく、酸化チタンが最も好ましい。
ここで、酸化チタン粒子は、硫酸法、塩素法、気相法等いずれの方法により潜像されたものでもよい。酸化チタンの結晶系は、アナターゼ型、ルチル型、又はプルカイト型いずれの結晶系のものでもよいが、ルチル型が好ましい。酸化チタン粒子は、光触媒性を抑制する観点から、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ケイ素などを含有していることが好ましい。
白色顔料の体積平均粒径は、例えば、1nm以上500nm以下であることがよく、10nm以上200nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。
白色顔料の体積平均粒径を上記範囲にすると、表示用白色粒子の白反射率を高くしつつ、沈降が抑制され易くなる点で有利である。
白色顔料の含有量(白色顔料の質量/(白色顔料及び樹脂の総質量))は、30質量%以上90質量%以下であり、40質量%以上70質量%以下が好ましく、40質量%以上60質量%以下がより好ましい。
白色顔料の含有量を30質量%以上とすることにより、表示用白色粒子の白反射率を高くすることができる一方、90質量%以下とすることにより、表示用白色粒子の白反射率を高くしつつ、沈降が抑制される。
表示用白色粒子は、白色表示の反射率が高く、且つ表示用白色粒子の沈降を抑制する観点から、例えば、式(1)を満たす粒子であることがよく、好ましくは式(1−2)、より好ましくは(1−3)を満たす粒子である。
・式(1) 400≧6kT/(πd(ρp−ρs)g)≧30
・式(1−2) 200≧6kT/(πd(ρp−ρs)g)≧40
・式(1−3) 100≧6kT/(πd(ρp−ρs)g)≧40
(式(1)〜(1−3)中、kはボルツマン係数(J・K−1)を示す。Tは絶対温度298(K)を示す。dは表示用白色粒子の体積平均粒径(nm)を示す。ρpは表示用白色粒子の比重(g/cm)を示す。ρsは分散媒の比重(g/cm)を示す。gは重力加速度(m/s)を示す。)
なお、表示用白色粒子を式(1)を満たすようにするには、例えば、表示用白色粒子の体積平均粒径、表示用白色粒子(つまり、粒子を構成する白色顔料及び樹脂)の比重、分散媒の比重を調整することにより実現される。
表示用白色粒子の体積平均粒径は、100nm以上500nm以下であり、150nm以上300nm以下が好ましい。
表示用白色粒子の体積平均粒径を上記範囲にすると、表示用白色粒子の白反射率を高くしつつ、沈降が抑制され易くなる点で有利である。
表示用白色粒子の比重は、例えば、2.1g/cm以上4.3g/cm以下であることがよく、2.4g/cm以上3.6g/cm以下が好ましく、2.4g/cm以上3.3g/cm以下がより好ましい。
表示用白色粒子の比重を上記範囲にすると、表示用白色粒子の白反射率を高くしつつ、沈降が抑制され易くなる点で有利である。
表示用白色粒子は、表示用着色粒子による良好な表示コントラストを得る観点から、表示用着色粒子と逆極性の帯電特性を有するか、又は帯電量が低く、電解に応じて移動する移動速度が表示用着色粒子よりも十分低い粒子であることが好ましく、特に、実質的に、電界に応じて移動しない粒子であることがよい
具体的には、表示用白色粒子は、表示用着色粒子との電界に応じて移動する移動速度比(表示用白色粒子の移動速度Vw/表示用着色粒子の移動速度Vc)が、0.2以下であることがよく、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.05以下である。
この移動速度比を上記範囲にすると、表示用着色粒子による良好な表示コントラストが実現され易くなる点で有利である。また、表示用白色粒子の移動により表示用着色粒子の移動が阻害されることに起因する表示応答性の低下も抑制され易くなる点で有利である。
なお、表示用白色粒子と表示用着色粒子との電界に応じて移動する移動速度比は、両粒子が表示用粒子分散液中に分散された状態において、表示用白色粒子の移動速度と表示用着色粒子のうち最も移動速度が遅い粒子の移動速度との比である。
表示用白色粒子の濃度(画像表示装置の一対の基板間に封入された状態での表示用粒子分散液中の濃度)は、例えば、1体積%以上50体積%以下であることがよく、好ましくは2体積%以上30体積%以下である。
表示用白色粒子の濃度を上記範囲にすると、白表示の反射率を高めつつ、表示用白色粒子の分散による分散媒の粘度上昇を抑え、表示用着色粒子による表示応答性の低下も抑制され易くなる点で有利である。
−表示用白色粒子の製造方法−
表示用白色粒子は、表示用着色粒子の製造方法と同様に手法により製造することができる。
(分散媒)
分散媒としては、絶縁性液体であることが望ましい。ここで、「絶縁性」とは、体積固有抵抗値が1011Ωcm以上であることを示している。
絶縁性液体として具体的には、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、デカン、ヘキサデカン、ケロセン、パラフィン、イソパラフィン、シリコーンオイル、高純度石油、エチレングリコール、アルコール類、エーテル類、エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1−メチル−2−ピロリドン、N−メチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ベンジン、ジイソプロピルナフタレン、オリーブ油、トリクロロトリフルオロエタン、テトラクロロエタン、ジブロモテトラフルオロエタンなどや、それらの混合物が好適に挙げられる。
これらの中でも、分散媒としては、シリコーンオイルを適用することがよい。
シリコーンオイルとして具体的には、シロキサン結合に炭化水素基が結合したシリコーンオイル(例えば、ジメチルシリコーンオイル、ジエチルシリコーンオイル、メチルエチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル等)が挙げられる。これらの中も、ジメチルシリコーンが特に望ましい。
−分散媒の添加剤−
分散媒には、必要に応じて、酸、アルカリ、塩、分散安定剤、酸化防止、紫外線吸収などを目的とした安定剤、抗菌剤、防腐剤などを添加してもよいが、上記で示した特定の体積固有抵抗値の範囲となるように添加することが望ましい。
分散媒には、帯電制御剤として、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、金属石鹸、アルキルリン酸エステル類、コハク酸イミド類等を添加して使用してもよい。
これら界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。
〜ノニオン系界面活性剤〜
・ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルフェノールエーテル類。
ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシプロピレンエーテル等のポリオキシアルキレンエーテル類。
・モノオールタイプのポリオキシアルキレングリコール、ジオールタイプのポリオキシアルキレングリコール、トリオールタイプのポリオキシアルキレングリコール等のグリコール類。
・オクチルフェノールエトキシレート等の第1級直鎖アルコールエトキシレート及び、第2級直鎖アルコールエトキシレート等のアルキルアルコールエーテル類。
ポリオキシエチレンラウリルエステル等のポリオキシアルキレンアルキルエステル類。
ソルビタンモノラウレイト、ソルビタンジラウレイト、ソルビタンセスキパルミテート等のソルビタン脂肪酸エステル類。
・ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレイト、ポリオキシエチレンソルビタンジラウレイト、ポリオキシエチレンソルビタンセスキラウレイト、等のポリオキシエチレンソルビタンエステル類。
・飽和脂肪酸ステアリルエステル、不飽和脂肪酸ステアリルエステル、ステアリン酸ポリエチレングリコールエステル等の脂肪酸エステル類。
・ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸類及び、これら脂肪酸のアミド化化合物類。ポリオキシエチレンアルキルアミン類、高級脂肪酸モノエタノールアミド類、高級脂肪酸ジエタノールアミド類、アミド化合物類及び、アルカノールアミド類。
〜アニオン系界面活性剤〜
・ポリカルボン酸型高分子活性剤、ロジン石鹸等のカルボン酸塩類。ヒマシ油硫酸エステル塩、ラウリルアルコールの硫酸エステルNa塩、ラウリルアルコールの硫酸エステルアミン塩、高級アルコール硫酸エステルNa塩等のアルコール系硫酸エステル塩類及び、ラウリルアルコールエーテルの硫酸エステルアミン塩、ラウリルアルコールエーテルの硫酸エステルNa塩、合成高級アルコールエーテルの硫酸エステルアミン塩、合成高級アルコールエーテルの硫酸エステルNa塩、アルキルポリエーテル硫酸エステルアミン塩、アルキルポリエーテル硫酸エステルNa塩、天然アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルアミン塩、天然アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルNa塩、合成アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルアミン塩、合成アルコールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルNa塩、アルキルフェノールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルアミン塩、アルキルフェノールEO(エチレンオキシド)付加体系硫酸エステルNa塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルアミン塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルNa塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルアミン塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルNa塩等の硫酸エステル塩類。
・各種アルキルアリルスルホン酸アミン塩、各種アルキルアリルスルホン酸Na塩、ナフタレンスルホン酸アミン塩、ナフタレンスルホン酸Na塩、各種アルキルベンゼンスルホン酸アミン塩、各種アルキルベンゼンスルホン酸Na塩、ナフタレンスルホン酸縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等のスルホン酸塩類。
・ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸アミン塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸Na塩などのポリオキシアルキレン系スルホン酸塩類。
〜カチオン系界面活性剤〜
・アルキルトリメチルアミン系4級アンモニウム塩類。テトラメチルアミン系塩、テトラブチルアミン塩等の4級アンモニウム塩類。(RNH)(CHCOO)〔R=ステアリル・セチル・ラウリル・オレイル・ドデシル・ヤシ・大豆・牛脂等〕で表される酢酸塩類。ラウリルジメチルベンジルアンモニウム塩(ハロゲン・アミン塩等)、ステアリルジメチルベンジルアンモニウム塩(ハロゲン・アミン塩等)、ドデシルジメチルベンジルアンモニウム塩(ハロゲン・アミン塩等)等のベンジルアミン系4級アンモニウム塩類。
・R(CH)N(CO)H(CO)・X〔R=ステアリル・セチル・ラウリル・オレイル・ドデシル・ヤシ・大豆・牛脂等/X=ハロゲン・アミン等〕で表されるポリオキシアルキレン系4級アンモニウム塩類。
〜両性系界面活性剤〜
・各種ベタイン型界面活性剤等。
これら帯電制御剤の含有量は、例えば、全粒子固形分に対して0.01質量%以上であることがよく、好ましくは20質量%以下、より好ましくは0.05質量%以上10質量%以下である。
帯電制御剤の含有量を0.01質量%以上にすると、希望とする帯電制御効果が十分発揮され易くなる点で有利であり、20質量%以下にすると、分散媒の過度な電導度の上昇が抑制され易くなる点で有利である。
分散媒は、高分子が添加されていてもよい。この高分子としては、高分子ゲル、高分子ポリマー等であることも望ましい。
−分散媒の特性−
分散媒の粘度は、例えば、温度20℃の環境下において、0.1mPa・s以上100mPa・s以下であることよく、0.1mPa・s以上50mPa・s以下であることが望ましく、0.1mPa・s以上20mPa・s以下であることがより望ましい。
なお、分散媒の粘度の調整は、例えば、分散媒の分子量、構造、組成等を調整することによって行うことができる。
(カプセル壁)
カプセル壁は、表示用白色粒子、表示用着色粒子及び分散媒が内包するためのものである。
カプセル壁は、表示用着色粒子を付着・保持・剥離する機能を持たせ、表示用着色粒子の上記駆動特性を実現する観点から、その内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーの水素結合成分が、0.02mN/m以上1.5mN/m以下、より好ましくは0.05mN/m以上1.2mN/m以下)であって、かつ、表示用着色粒子の表面自由エネルギーの水素結合成分との差が2mN/m以内(好ましくは1.5mN/m以内、より好ましくは1mN/m以内)であることがよい。
なお、カプセル壁の内壁面を構成する壁材と表示用着色粒子との表面自由エネルギーの水素結合成分の差は、2以上の表示用着色粒子の全てについて上記範囲を満たすことを意味する。
水素結合成分を0.02mN/m以上にすると、表示用着色粒子がカプセル壁の内壁面に付着・保持され、表示メモリ性が付与される共に、表示用着色粒子の駆動電圧が発現し易くなる点で有利である。
一方で、水素結合成分を1.5mN/m以下にすると、カプセル壁の内壁面に対する表示用着色粒子の固着が抑制され、表示用着色粒子の固着により駆動電圧が極度に高まって、表示色の変更ができなくなる現象が抑制され易くなる点で有利である。
また、水素結合成分の差を2mN/m以内にすると、適度な表示用着色粒子の駆動電圧が発現し、表示メモリ性の実現や、表示色の変更ができなくなる現象が抑制され易くなる点で有利である。
カプセル壁の内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーの双極子成分は、水素結合成分と同様の観点から、0.02mN/m以上1.5mN/m以下であることがよい。
双極子成分を0.02mN/m以上にすると、表示用着色粒子の駆動電圧が発現し易くなる点で有利である。
一方で、双極子成分を1.5mN/m以下にすると、表示用着色粒子の駆動電圧が極度に高まることが抑制され易くなる点で有利である。
ここで、カプセル壁の内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーにおいて、水性結合成分、及び双極子成分の双方が上記範囲を満たすことが最も好ましいが、いずれか一方を満たすことでも好ましい表示特性を得ることができる。
−カプセル壁の組成−
表示用着色粒子を付着・保持・剥離する機能を持たせ、表示用着色粒子の上記駆動特性を実現するために、カプセル壁の内壁面を構成する壁材(以下、「内壁材」と称する)の上記表面エネルギー特性を持たせる観点から、内壁材として具体的には、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を少なくともポリマー全体の5質量%以上含有し、且つヒドロキシル基、アミノ基、及びカルボキシル基の少なくとも1種を含有してなるポリマー(以下、「機能性ポリマー」と称する)であることがよい。
なお、表示用着色粒子の上記駆動特性を実現する観点から、機能性ポリマーにおいて、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位の含有量は、ポリマー全体に対して5 質量%以上90質量%以下が好ましく、5質量%以上70質量%以下がより好ましい。
機能性ポリマーとしては、例えば、以下のものが挙げられる。これらの中でも、特に、分散媒としてシリコーンオイルを適用する場合、ジメチルシロキサン部位を持つ高分子化合物又はゼラチンが好ましい。
1)ジメチルシロキサン部位(シリコーン鎖)を持つ高分子化合物
2)フッ化アルキル部位(フッ化アルキル鎖)を持つ高分子化合物
3)ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を持つ化合物(以下、「修飾材」と称する)により修飾されたゼラチン(つまり、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を持つ化合物により修飾され、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位をカプセル壁の内壁面を構成する壁材(ゼラチン全体)の5質量%以上含有するゼラチン)。
ここで、カプセル壁は、内壁材としての機能性ポリマー層の1層構造であってもよいが、カプセル壁の補強の観点から、機能性ポリマー層を内層とし、1層又は2層以上の外層を持つ2層又は3層構造のカプセル壁であってもよい。
外層を構成する外壁材としては、例えば、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ホルマリン、ポリウレタン等の周知のカプセル壁材である。
特に、機能性ポリマーとして、上記1)及び2)の高分子化合物を適用する場合、その外層の外壁材としては、例えば、当該高分子化合物の機能(表示用着色粒子の上記駆動特性を実現する機能)を影響を与えない観点から、親水性ポリマー、特に、グルタルアルデヒドと含むゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルアルコールを適用することがよい。これら親水性ポリマーは架橋体であってもよい。
また、内壁材は、各粒子及び分散媒を内包してカプセル化する観点から、非水溶性で且つ非油溶性のポリマーであることがよい。
なお、非水溶性又は非油溶性とはポリマーを、105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水又は油100g中に溶解させたときに、その溶解量が10g以下であることをいう。
〜1)ジメチルシロキサン部位(シリコーン鎖)を持つ高分子化合物〜
本高分子化合物として具体的には、例えば、構成単位(A)と下記構成単位(B)とを含む共重合体が挙げられる。

構成単位(A)及び(B)中、Xは、シリコーン鎖を含む基を表す。
Ra、及びRaは、それぞれ独立に水素原子、又はメチル基を表す。
Rbは、−C(=O)−O−Rc(但し、Rcは、水素原子、ヒドロキシアルキル基、ポリオキシアルキル基(−(C2x−O)−H[x,n=1以上の整数])、アミノ基、モノアルキルアミノ基、又はジアルキルアミノ基を表す。)
n1、及びn2は、共重合体全体に対するそれぞれの構成単位のモル%を示し、0<n1<50、0<n2<80を表す。nは、1以上3以下の自然数を表す。
構成単位(A)中、Xが表すシリコーン鎖を含む基は、例えば、直鎖状、又は分枝状のシリコーン鎖(Si−O結合が2つ以上連なったシロキサン鎖)を含む基であり、好適には、ジメチルシロキサン構造(−Si(CH−O−)が2以上連なった、置換基で一部(−CHの一部)が置換されていてもよいジメチルシロキサン鎖を含む基である。 Xが表すシリコーン鎖を含む基として具体的には、例えば、下記構造式(X1)、又は(X2)で示される基が挙げられる。

構造式(X1)及び(X2)中、Rは、水酸基、水素原子、又は炭素数1以上10以下のアルキル基を表す。nは、1以上10以下の整数を表す。
シリコーン鎖を持つ高分子化合物において、構造単位(A)を構成する単量体として具体的には、例えば、片末端に(メタ)アクリレート基を持ったジメチルシリコーンモノマー(例えば、チッソ社製:サイラプレーン:FM−0711,FM−0721,FM−0725等、信越化学工業(株):X−22−174DX,X−22−2426,X−22−2475等)等が挙げられる。これらの中でも、サイラプレーン:FM−0711、FM−0721、FM−0725等が望ましい。
構成単位(B)を構成する単量体としては、例えば、(メタ)アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリルアミド、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、N−ジアルキル置換(メタ)アクリルアミド、ビニルカルバゾール、スチレン、スチレン誘導体、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、イソプレン、ブタジエン、ビニルピロリドン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのうち、好ましくは、(メタ)アクリルアミド、N−ジアルキル置換(メタ)アクリルアミド、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートである。なお、これらの表記において、「(メタ)アクリレート」等の記述は、「アクリレート」および「メタクリレート」等のいずれをも含む表現である。
シリコーン鎖を持つ高分子化合物は、構造単位(A)及び(B)以外に架橋単位を含んでもよい。架橋単位としては、例えば、エポキシ基、オキサゾリン基、イソシアネート基などを含む単量体が利用できる。
シリコーン鎖を持つ高分子化合物の重量平均分子量としては、100以上100万以下が望ましく、より好ましくは400以上100万以下である。なお、重量平均分子量は静的光散乱法又はサイズ排除カラムクロマトグラフィーにより測定され、本明細書に記載の数値は当該方法によって測定されたものである。
〜2)フッ化アルキル部位(フッ化アルキル鎖)を持つ高分子化合物〜
本高分子化合物としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシ樹脂 、四フッ化エチレン/六フッ化プロピレン共重合体、エチレン/四フッ化エチレン共重合体などのフッ素樹脂、ビニリデンフロライド/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素ゴム、フッ素系撥水剤・撥油剤、フッ素系界面活性剤、フッ素オイル等が挙げられる。
〜修飾材により修飾されたゼラチン〜
ゼラチンを修飾する修飾材としては、ジメチルシロキサン部位を持つ化合物、フッ化アルキル部位を持つ化合物が挙げられる。
ジメチルシロキサン部位を持つ化合物としては、例えば、上記ジメチルシロキサン部位を持つ高分子化合物であって、反応性基を持つ高分子化合物(構成単位(A)と下記構成単位(B)とを含む共重合体であって、架橋単位(反応性基)を含んだ共重合体)が挙げられる。
ジメチルシロキサン部位を持つ化合物としては、その他、(メタ)アクリレート基、エポキシ基、オキサゾリン基、イソシアネート基等の反応性基を片末端に持ったシリコーンオイル等も挙げられる。
このシリコーンオイルとしては、例えば、片末端に(メタ)アクリレート基を持ったジメチルシリコーンモノマー(例えば、チッソ社製:サイラプレーン:FM−0711,FM−0721,FM−0725等、信越化学工業(株):X−22−174DX, X−22−2426, X−22−2475等)等が挙げられる。
フッ化アルキル部位を持つ化合物としては、上記フッ化アルキル部位を持つ高分子化合物であって、反応性基を持つ高分子化合物が挙げられる。
フッ化アルキル部位を持つ化合物としては、(メタ)アクリレート基、エポキシ基、オキサゾリン基、イソシアネート基等の反応性基を持つフッ素系界面活性剤も挙げられる。
本フッ素系界面活性剤としては、例えば、フッ素化エポシキ樹脂(例えば、ダイキン工業製:オプトダインUV−1100、2100)、フッ素化アクリレート(例えば、ダイキン工業製:オプトダインUV−3100、3200)等が挙げられる。
修飾材による修飾前のゼラチンとしては、コラーゲンからの誘導過程で石灰などによる処理を伴う所謂アルカリ処理ゼラチン、同じく塩酸などによる処理を伴う所謂酸処理ゼラチン、加水分解酵素などの処理を伴う酸素処理ゼラチン、ゼラチン分子中に含まれる官能基としてのアミノ基、イミノ基、ヒドロキシル基またはカルボキシル基をそれらと反応しうる基を一個持った試薬で処理、改質した例、例えばフタル化ゼラチン、コハク化ゼラチン、トリメトリト化ゼラチン等の所謂ゼラチン誘導体、変性ゼラチン等、例えば特開昭62−215272号222頁左下欄6行目から225頁左上欄末行目などに記載される当業界内で一般に用いられているものが挙げられる。
ゼラチン等の高分子電解質をカプセル壁に用いた場合に使用される架橋剤としては、例えば、グリオキサール、グルタルアルデヒド、スクシンアルデヒド、ジカルボン酸(例えば例えば、シュウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、リンゴ酸、グルタル酸、アジピン酸、2,3−O−イソプロピリデン酒石酸等)、二酸塩化物(例えばスクシニルクロリド、フマリルクロリド、グルタリルクロリド、アジポイルクロリド等)、トリカルボン酸(例えばクエン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸等)が挙げられる。
架橋剤としては、例えば、特表2005−522313に、酵素(トランスグルタミナーゼなど)による架橋反応を用いることが記載されており、この様な架橋反応を生じさせる酵素も挙げられる。
架橋剤としては、例えば、特表2009−531532記載に記載された、エポキシ樹脂、2−ヒドロキシアルキルアミド類、テトラメトキシメチルグリセリル、ポリアジリジン、ポリカルボジイミド、イソシアネート類、ブロック化イソシアネート類、乾性油(例えばトリグリセリド類、グリセロールエポキシエステル類、脂肪酸のトリエステル類等)、脂肪族アミン類、フェノール類、ポリイソシアネート類、アミン類、尿素、カルボン酸類、アルコール類、ポリエーテル類、尿素ホルムアルデヒド、メラミン類、アルデヒド類、多価アニオン類の塩も挙げられる。
架橋剤は、その架橋反応を促進する触媒と併用してもよく、触媒としては、特表2009−531532記載に記載された、アルコール類、フェノール類、弱酸類、アミン類、金属塩類、ウレタン類、キレート類、有機金属材料、光開始剤、フリーラジカル開始剤、強酸類のオニウム塩類が挙げられる。
なお、架橋剤及び/又はその触媒を水相中に添加して用いるか、あるいは内相油相中に添加して有機溶媒中から架橋反応を起こさせるかについては、適宜選択することができる。
−カプセル壁の特性−
カプセル壁の壁厚は、カプセル壁の層数によらず、大きな電圧降下が起こらない壁厚であればよく、例えば、0.01μm以上10μm以下が好ましく、より好ましく0.1μm以上3μm以下である。
−カプセル壁の形成−
カプセル壁は、周知の手法により、内包物を内包して形成できる。
ここで、カプセル壁を形成のための乳化分散工程において用いられる乳化分散装置として、高速撹拌機(ディゾルバー)、ホモジナイザー、インラインミキサー等の通常の乳化手段が挙げられるが、特に、マイクロリアクター又はマイクロミキサーを利用することが好適である。
通常の乳化手段は、乳化に必要な剪断力の働く領域が、乳化翼の極く近傍に限られているため、剪断力が乳化翼の遠近で不均一になり、分散液滴の粒子径分布が広くなる問題があった。また超音波分散装置は実験室スケールないし小規模での工業生産スケールで用いられる場面があるが、高度の生産性を訴求した生産システムにおいては生産量、コスト、及び粒子径分布の制御などに課題が残っている。
この点に関して、特許第2630501号明細書には、前記のような乳化手段を用いることにより生ずる粒径分布の問題を解決する乳化方法として、いわゆるシリンドリカルミルを用いる乳化方法が開示されている。この乳化方法は、固定した外側円筒の中で内側円筒を回転させて、内側円筒と外側円筒との間隙に分散媒と分散液との混合液を通して乳濁液を得る乳化方法であり、混合液を外側円筒の一端部の側面より円周に沿って接線方向から供給し、混合液が内外円筒間の間隙を回転しつつ移動する間、内側円筒の長さにわたって均一な剪断力を働かせるようにして充分に乳化させる方法である。この乳化方法によると、極めて狭い粒径分布を有する乳化液が得られるが、この方法で得られる液滴粒径の大きさは、内側円筒と外側円筒との間隙の大きさに依存するので、ある限度以下の粒径の乳化粒子を得にくく、この方法で得られる液滴の粒径は、通常10μm程度が限度で、数μm以下の粒径の液滴を得ることはでき難いのが現状である。
これに対して、いわゆるマイクロリアクターと称される装置が、ファインケミカル分野、バイオケミカル分野等で用いられるようになり、最近大きな発展を遂げている(W.Ehrfeld, V.Hessel, H.Lowe, "Microreactor", 1Ed.(2000), WILEY-VCHを参照)。
マイクロリアクターは、マイクロスケールの複数の流路(チャンネル)を有する反応装置を一般に総称するものであり、たとえば二種類の液体が異なる流路を通る間に、極めて薄い液膜として互いに接触するもので、その間に層の界面を通して物質移動が行われ、反応が生ずる。
マイクロリアクターは、化学反応だけでなく、2種以上の液体を混合したりあるいは分離を行うことにも利用される。特に、混合のために用いるマイクロリアクターはマイクロミキサーと称され、混合すべき互いに異なる液体の液膜を積層構造に作り、これを狭い通路を通すことにより相互に混合するものであり、例えば、液体として油相液と水相液を用いることにより乳化分散液を調製することができる。WO00/62913号公報には、このようなマイクロリアクターを用いて分散を行わせる分散機(マイクロミキサー)が提案されている。この分散機は、液体Aおよび液体Bの液流をそれぞれ、マイクロスケールの流路(チャンネル)に別々に通すことによって、空間的に分割された液層(液膜)に分割し、次いで分割した液流を結合し狭い通路を通すことにより液体Aまたは液体Bを細かい液滴に分散させ、その際、機械的なオシレーターを用いて液滴化を促進する方法である。
このようなマイクロチャンネルを有するマイクロリアクター又はマイクロミキサーを用いた乳化分散によりカプセル壁を作製する技術については特開2002−282678及び特開2002−282679に詳述されており、本発明ではこれを利用することがよい。
(表示用カプセル粒子の特性)
本発明の表示用カプセル粒子の体積平均粒径は、適用する画像表示装置の一対の基板(一対の電極)に接して配置できる大きさ以上であれば、特に制限はない。
例えば、一対の基板間(一対の電極間)の距離が50μmであった場合には、表示用カプセル粒子の体積平均粒径は、50μm以上200μm以下であることが好ましく、一対の基板間(一対の電極間)の距離を超える表示用カプセル粒子については、表示用カプセル粒子を押し潰して変形させることで一対の基板(一対の電極)に接しさせて配置できる。表示用カプセル粒子の強度の観点も含めると、その体積平均粒径は50μm以上150μm以下であることがより好ましい。
本発明の表示用カプセル粒子の粒度分布は、粒度分布が広い場合には、粒子を容易に最密充填することができ、粒度分布が狭い場合にも規則構造を作り易くなるため、いずれも適用することができる。
但し、一対の基板(一対の電極)の距離より小さい表示用カプセル粒子は、電界に応じて移動する表示用着色粒子にかかる電界が弱くなり、駆動電圧の均一性が保ちにくくなるために好ましくなく、粒度分布が広い場合にも、体積平均粒径の下限は25μm以上であることが好ましい。
(表示用カプセル粒子の配置方法)
本実施形態に係る表示用カプセル粒子は、画像表示装置の一対の基板(一対の電極)間に配置されるが、その方法としては、例えば、表示用カプセル粒子を分散媒に分散し、その表示用カプセル粒子分散液を基板(電極)上に塗布により配置した後、他方の基板(電極)を重ねる方法が挙げられる。なお、塗布する基板(電極)は、表示側、背面側のいずれの基板(電極)であってもよい。
表示用カプセル粒子分散液には、表示用カプセル粒子同士を結着するバインダー樹脂を添加してもよい。但し、カプセル壁の壁材としてゼラチンを適用した表示用カプセル粒子水中に分散した表示用カプセル粒子を用いる場合、バインダー樹脂を添加しなくてもよい。
なお、本実施形態に係る表示用カプセル粒子を基板(電極)に固定(接触)するには、任意の接着剤を適用することができる。
[画像表示装置]
本実施形態に係る画像表示装置は、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、一対の基板間に配置された表示用カプセル粒子と、一対の基板間に、表示用着色粒子を移動させる強度の電界を付与する電界発生手段と、を備える。
そして、表示用カプセル粒子として、上記本実施形態に係る表示用カプセル粒子が適用される。
以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係る画像表示装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る画像表示装置を示す概略構成図である。
なお、本実施形態に係る画像表示装置10は、一対の基板としての表示基板20及び背面基板22間に、本実施形態に係る表示用カプセル粒子48を配置した形態である。つまり、その表示媒体12の着色粒子群34として表示用着色粒子の群、白色粒子群36としての表示用白色粒子の群、及び分散媒50がカプセル壁42に内包された状態で、表示基板20及び背面基板22間に配置した形態である
本実施形態に係る画像表示装置10は、図1に示すように、表示媒体12と、電圧印加部16(電界発生手段の一例)と、制御部18と、を含んで構成されている。
(表示媒体)
表示媒体12は、図1に示すように、表示面とされる表示基板20と、表示基板20に間隙をもって対向する背面基板22と、これらの基板間を所定間隔に保持すると共に、表示基板20と背面基板22との間を複数のセルに区画する間隙部材24と、を含んで構成されている。
ここで、上記セルとは、表示基板20と、背面基板22と、間隙部材24と、によって囲まれた領域を示している。このセル中には、着色粒子群34と、白色粒子群36と、それら粒子群を分散する分散媒50と、を内包したカプセル壁42(表示用マイクロカプセル)が封入されている。カプセル壁42内において、着色粒子群34及び白色粒子群36はこの分散媒50中に分散され、着色粒子群34はセル内に形成された電界強度に応じて表示基板20と背面基板22との間を移動する。
なお、この表示媒体12に画像を表示したときの各画素に対応するように間隙部材24を設け、各画素に対応するようにセルを形成することで、表示媒体12を、画素毎の色表示が可能となるように構成してもよい。
そして、表示媒体12の分散媒50中には、互いに色が異なる複数種類の着色粒子群34が分散されている。複数種類の着色粒子群34は、基板間を電気泳動する粒子であり、電界に応じて移動するために必要な電圧の絶対値が各色の粒子群でそれぞれ異なる。
−表示基板・背面基板−
表示基板20は、支持基板38上に、表面電極40及び表面層42を順に積層した構成となっている。背面基板22は、支持基板44上に、背面電極46及び表面層48を順に積層した構成となっている。
支持基板38及び支持基板44の材料としては、ガラスや、プラスチック、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等が挙げられる。
表面電極40及び背面電極46の材料としては、インジウム、スズ、カドミウム、アンチモン等の酸化物、ITO等の複合酸化物、金、銀、銅、ニッケル等の金属、ポリピロールやポリチオフェン等の有機材料等が挙げられる。表面電極40及び背面電極46は、これらの単層膜、混合膜又は複合膜のいずれであってもよく、例えば、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等で形成される。
表面電極40及び背面電極46の膜厚は、所望の導電率が得られるように適宜調整されるが、一般には、10nm以上1μm以下である。
背面電極46及び表面電極40は、従来の液晶表示素子あるいはプリント基板のエッチング等従来公知の手段により、所望のパターン、例えば、マトリックス状、又はパッシブマトリックス駆動を可能とするストライプ状に形成される。
表面電極40を支持基板38に埋め込んでもよい。同様に、背面電極46を支持基板44に埋め込んでもよい。背面電極46及び表面電極40各々を表示基板20及び背面基板22と分離させ、表示媒体12の外部に配置してもよい。
なお、上記では、表示基板20と背面基板22の双方に電極(表面電極40及び背面電極46)を備える場合を説明したが、何れか一方にのみ設けるようにしてもよい。
また、アクティブマトリックス駆動を可能にするために、支持基板38及び支持基板44は、画素毎にTFT(薄膜トランジスタ)、TFD(薄膜ダイオード)、MIM(Metal−Insulator−Metal)素子、バリスタなどの能動素子を備えていてもよい。配線の積層化及び部品実装が容易であることから、能動素子は表示基板20ではなく背面基板22に形成することが好ましい。
表面電極40及び背面電極46が、各々支持基板38及び支持基板44上に形成されている場合、表面電極40及び背面電極46の破損や、着色粒子群34の各粒子の固着を招く電極間のリークの発生を防止するため、必要に応じて表面電極40及び背面電極46各々上に誘電体膜としての表面層42及び表面層48を形成することが好ましい。
なお、本実施形態では、表示基板20と背面基板22の対向面の双方に表面層(表面層42及び表面層48各々)が設けられている場合を説明するが、表示基板20と背面基板22の対向面の何れか一方にのみ設けられた構成であってもよい。また、これらが異なる材質であってもよい。
−間隙部材−
間隙部材24は、表示基板20と背面基板22との間隙を保持するための部材であり、表示基板20の透明性を損なわないように形成され、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化樹脂、ゴム、金属等で形成される。
間隙部材24には、セル状のものと、粒子状のものがある。セル状のものとしては、例えば、網や、エッチングやレーザー加工等によりマトリックス状に穴を開けたシートが挙げられる。
間隙部材24は表示基板20及び背面基板22の何れか一方と一体化されてもよく、支持基板38又は支持基板44をエッチング処理、レーザー加工したり、予め作製した型を使用し、プレス加工、印刷等によって、任意のサイズのセルパターンを有する支持基板38又は支持基板44、及び間隙部材24が作製される。この場合、間隙部材24は、表示基板20側、背面基板22側のいずれか、又は双方に作製し得る。間隙部材24は有色でもよいが、表示媒体12に表示される表示画像に悪影響を及ぼさないように無色透明であることが好ましい。
(電圧印加部)
電圧印加部16は、表面電極40及び背面電極46に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、表面電極40及び背面電極46の双方が、電圧印加部16に電気的に接続されている場合を説明するが、表面電極40及び背面電極46の一方が接地されており、他方が電圧印加部16に接続されていてもよい。
電圧印加部16は、表面電極40及び背面電極46に電圧を印加するための電圧印加装置であり、制御部18の制御に応じた電圧を表面電極40及び背面電極46間に印加する。
(制御部)
制御部18は、電圧印加部16に信号授受可能に接続されている。
制御部18は、図示しないが、装置全体の動作を司るCPU(中央処理装置)と、各種データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、装置全体を制御する制御プログラムや処理ルーチンによって示されるプログラムを含む各種プログラムが予め記憶されたROM(Read Only Memory)と、を含むマイクロコンピュータとして構成されている。
(駆動方法)
本実施形態に係る画像表示装置10では、表示媒体12において、表示基板20と背面基板22との間に印加する印加電圧(V)を変えることによって、異なる色を表示する。
表示媒体12では、表示基板20と背面基板22との間に形成された電界に応じて移動することによって、表示媒体12の各画素に対応するセル毎に、画像データの各画素に応じた色を表示することができる。
ここで、表示媒体12において、上述のように、図2に示すように、着色粒子群34においては、各色毎に、着色粒子群34が基板間を電気泳動する際の電界に応じて移動するために必要な電圧の絶対値がそれぞれ異なる。そして、各色の着色粒子群34は、各色毎に各色の着色粒子群34を移動させるために必要な電圧範囲を有し、当該電圧範囲がそれぞれ異なる。言い換えれば、当該電圧の絶対値は、当該電圧範囲を有し、着色粒子群34の各色毎に当該電圧範囲がそれぞれ異なる。
なお、本実施形態では、表示媒体12の同一セル内に封入されている着色粒子群34としては、図1に示すように、マゼンタ色のマゼンタ粒子群34M、シアン色のシアン粒子群34C、及びイエロー色のイエロー粒子群34Yの3色の着色粒子群34が封入されているとして説明する。
マゼンタ色のマゼンタ粒子群34M、シアン色のシアン粒子群34C、及びイエロー色のイエロー粒子群34Yの3色の粒子群各々が移動を開始するときの電圧の絶対値として、マゼンタ色のマゼンタ粒子群34Mが|Vtm|、シアン色のシアン粒子群34Cが|Vtc|、イエロー色のイエロー粒子群34Yが|Vty|であるとして説明する。また、各色粒子群34のゼンタ色のマゼンタ粒子群34M、シアン色のシアン粒子群34C、及びイエロー色のイエロー粒子群34Yの3色の粒子群各々をほぼ全て移動させるための最大電圧の絶対値として、マゼンタ色のマゼンタ粒子群34Mが|Vdm|、シアン色のシアン粒子群34Cが|Vdc|、イエロー色のイエロー粒子群34Yが|Vdy|であるとして説明する。
以下で説明するVtc、−Vtc、Vdc、−Vdc、Vtm、−Vtm、Vdm、−Vdm、Vty、−Vty、Vdy、及び−Vdyの絶対値は、|Vtc|<|Vdc|<|Vtm|<|Vdm|<|Vty|<|Vdy|の関係であるとして説明する。
具体的には、図2に示すように、例えば、着色粒子群34はすべて同極性に帯電され、シアン粒子群34Cを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtc≦Vc≦Vdc|(VtcからVdcの間の値の絶対値)、マゼンタ粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtm≦Vm≦Vdm|(VtmからVdmの間の値の絶対値)、及びイエロー粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vty≦Vy≦Vdy|(VtyからVdyの間の値の絶対値)が、この順で重複することなく、大きくなるように設定されている。
また、各色の着色粒子群34を独立駆動するために、シアン粒子群34Mをほぼ全て移動させるための最大電圧の絶対値|Vdc|が、マゼンタ粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vtm≦Vm≦Vdm|(VtmからVdmの間の値の絶対値)、及びイエロー粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vty≦Vy≦Vdy|(VtyからVdyの間の値の絶対値)よりも小さく設定されている。また、マゼンタ粒子群34Mをほぼ全て移動させるための最大電圧の絶対値|Vdm|が、イエロー粒子群34Mを移動させるために必要な電圧範囲の絶対値|Vty≦Vy≦Vdy|(VtyからVdyの間の値の絶対値)よりも小さく設定されている。
即ち、本実施形態では、各色の着色粒子群34を移動させるために必要な電圧範囲が重ならないように設定することによって、各色の着色粒子群34が独立駆動されるようにしている。
なお、「着色粒子群34を移動させるために必要な電圧範囲」とは、粒子が移動開始するために必要な電圧と移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和するまでの電圧範囲を示す。
また、「着色粒子群34をほぼ全て移動させるために必要な最大電圧」とは上記の移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和する電圧を示す。
また、「ほぼ全て」とは、各色の着色粒子群34の特性ばらつきがあるため、一部の粒子群34の特性が表示特性に寄与しない程度異なるものがあることを表す。すなわち上述した移動開始からさらに電圧及び電圧印加時間を増加させても、表示濃度の変化が生じなくなり、表示濃度が飽和した状態である。
また、「表示濃度」は、表示面側における色濃度を光学濃度(Optical Density=0D)の反射濃度計X−rite社の反射濃度計で測定しながら、表示面側と背面側との間に電圧を印加して且つこの電圧を測定濃度が増加する方向に徐々に変化(印加電圧を増加又は減少)させて、単位電圧あたりの濃度変化が飽和し、且つその状態で電圧及び電圧印加時間を増加させても濃度変化が生じず、濃度が飽和したときの濃度を示している。
そして、本実施形態に係る表示媒体12では、表面基板20と背面基板22との基板間に0Vから電圧を印加して除々に印加電圧の電圧値を上昇させて、基板間に印加された電圧が+Vtcを超えると、表示媒体12においてシアン粒子群34Cの移動により表示濃度に変化が現れ始める。さらに、電圧値を上昇させて、基板間に印加された電圧が+Vdcとなると、表示媒体12においてシアン粒子群34の移動による表示濃度の変化が止まる。
さらに、電圧値を上昇させて、表面基板20と背面基板22との基板間に印加された電圧が+Vtmを超えると、表示媒体12においてマゼンタ粒子群34Mの移動による表示濃度の変化が現れ始める。さらに電圧値を上昇させて、表面基板20と背面基板22との基板間に印加された電圧が+Vdmとなると、表示媒体12においてマゼンタ粒子群34Mの移動による表示濃度の変化が止まる。
さらに、電圧値を上昇させて、基板間に印加された電圧が+Vtyを超えると、表示媒体12においてイエロー粒子群34Yの移動による表示濃度の変化が現れ始める。さらに電圧値を上昇させて、基板間に印加された電圧が+Vdyとなると、表示媒体12においてイエロー粒子群34Yの移動による表示濃度の変化が止まる。
反対に、表面基板20と背面基板22との基板間に0Vからマイナス極の電圧を印加して除々に電圧の絶対値を上昇させ、基板間に印加された電圧−Vtcの絶対値を超えると、表示媒体12においてイエロー粒子群34Cの基板間の移動により表示濃度に変化が現れ始める。さらに、電圧値の絶対値を上昇させ、表面基板20と背面基板22との基板間に印加された電圧が−Vdc以上となると、表示媒体12においてシアン粒子群34Cの移動による表示濃度の変化が止まる。
さらに、電圧値の絶対値を上昇させてマイナス極の電圧を印加し、表面基板20と背面基板22との基板間に印加される電圧が−Vtmの絶対値を超えると、表示媒体12においてマゼンタ粒子群34Mの移動による表示濃度の変化が現れ始める。さらに電圧値の絶対値を上昇させて、表面基板20と背面基板22との基板間に印加された電圧が−Vdmとなると、表示媒体12においてマゼンタ粒子群34Mの移動による表示濃度の変化が止まる。
さらに、電圧値の絶対値を上昇させてマイナス極の電圧を印加し、表面基板20と背面基板22との基板間に印加される電圧が−Vtyの絶対値を超えると、表示媒体12においてイエロー粒子群34Yの移動により表示濃度に変化が現れ始める。さらに電圧値の絶対値を上昇させて、基板間に印加された電圧が−Vdyとなると、表示媒体12においてイエロー粒子群34Cの移動による表示濃度の変化が止まる。
すなわち、本実施形態では、図2に示すように、基板間に印加される電圧が−VtcからVtcの範囲内(電圧範囲|Vtc|以下)となるような電圧が表面基板20と背面基板22との基板間に印加された場合には、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の着色粒子群34(シアン粒子群34C、マゼンタ粒子群34M、及びイエロー粒子群34Y)の粒子の移動は生じていないといえる。そして、基板間に、電圧+Vtc及び電圧−Vtcの絶対値以上の電圧が印加されると、3色の着色粒子群34の内のシアン粒子群34Cについて表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じはじめて表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdc及び電圧Vdcの絶対値|Vdc|以上の電圧が印加されると、単位電圧あたりの表示濃度に変化は生じなくなる。
さらに、基板間に印加される電圧が−VtmからVtmの範囲内(電圧範囲|Vtm|以下)となるような電圧が表面基板20と背面基板22との基板間に印加された場合には、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度のマゼンタ粒子群34M及びイエロー粒子群34Yの粒子の移動は生じていないといえる。そして、基板間に、電圧+Vtm及び電圧−Vtmの絶対値以上の電圧が印加されると、マゼンタ粒子群34M及びイエロー粒子群34Yの内のマゼンタ粒子群34Mについて、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じはじめて単位電圧あたりの表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdm及び電圧Vdmの絶対値|Vdm|以上の電圧が印加されると、表示濃度に変化は生じなくなる。
さらに、基板間に印加する電圧が−VtyからVtyの範囲内(電圧範囲|Vty|以下)となるような電圧が表面基板20と背面基板22との基板間に印加された場合には、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度のイエロー粒子群34Yの粒子の移動は生じていないといえる。そして、基板間に、電圧+Vty及び電圧−Vtyの絶対値以上の電圧が印加されると、イエロー粒子群34Yについて、表示媒体12の表示濃度に変化が発生する程度の粒子の移動が生じ始めて表示濃度に変化が生じはじめ、電圧−Vdy及び電圧Vdyの絶対値|Vdy|以上の電圧が印加されると、表示濃度に変化は生じなくなる。
次に、図3を参照して、本実施形態に係る画像表示装置10において、表示媒体12に画像を表示するときの駆動方法を説明する。
はじめに、表示基板20と背面基板22との間に電圧−Vdyを印加する。これにより、マゼンタ粒子群34M、シアン粒子群34C、及びイエロー粒子群34Yの全てが背面基板22側に位置される(図3(A)参照)。
つぎに、もっとも移動開始電圧が高いイエロー粒子群34Yを移動させるか、そのままの状態とするかを選択する。電圧+Vdyを印加した場合は、マゼンタ粒子群34M、シアン粒子群34C、及びイエロー粒子群34Yの全てが表示基板20側に移動して黒(K)表示となる(図3(B)参照)。一方、電圧+Vtyを印加した場合は、マゼンタ粒子群34M、シアン粒子群34Cは表示基板20側に移動するが、イエロー粒子群34Yはそのままの状態となり青色(B)表示となる(図3(C)参照)。電圧が+Vty以上、+Vdy以下の場合には、イエロー粒子群34Yの一部が移動するので、中間調を得ることができる。
つぎに、2番目に移動開始電圧が高いマゼンタ粒子群34Mを移動させるか、そのままの状態とするかを選択する。電圧−Vdmを印加した場合は、マゼンタ粒子群34Mは背面基板22側へ移動し、一方、電圧−Vtmを印加した場合は、マゼンタ粒子群34Mは表示基板20側に残る。移動開始電圧がマゼンタ粒子34Mより低いシアン粒子34Cは、いずれの場合も背面基板22側へ移動する。一方、移動開始電圧がマゼンタ粒子34Mより高いイエロー粒子34Yは、いずれの場合もそれ以前の状態を維持する。電圧が−Vtm以上、−Vdm以下の場合には、マゼンタ粒子群34Mの一部が移動するので、中間調を得ることができる。
したがって、図3(B)の状態で電圧−Vdmを印加した場合は、イエロー粒子34Yは表示基板20側に残ったままで、マゼンタ粒子34Mとシアン粒子34Cが背面電極22側へ移動して、結果として黄色(Y)表示となる(図3(D)参照)。
図3(B)の状態で電圧−Vtmを印加した場合は、イエロー粒子34Yとマゼンタ粒子34Mが表示基板20側に残ったままで、シアン粒子34Cが背面電極22側へ移動して、結果として赤色(R)表示となる(図3(E)参照)。
図3(C)の状態で電圧−Vdmを印加した場合は、イエロー粒子34Yは背面基板22側に残ったままで、マゼンタ粒子34Mとシアン粒子34Cが背面電極22側へ移動して、結果として白色(W)表示となる(図3(F)参照)。
図3(C)の状態で電圧−Vtmを印加した場合は、イエロー粒子34Yは背面基板22側に残ったまま、マゼンタ粒子34Mは表示基板20側に残ったままで、とシアン粒子34Cが背面電極22側へ移動して、結果としてマゼンタ(M)表示となる(図3(G)参照)。
最後に、移動開始電圧がもっとも低いシアン粒子34Cを移動させるか、そのままの状態とするかを選択する。電圧+Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側へ移動し、一方、電圧Vtcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは背面基板22側に残る。移動開始電圧がシアン粒子群34Cよりも高いマゼンタ粒子34Mとイエロー粒子34Yは、いずれの場合もそれ以前の状態を維持する。それゆえ、電圧Vtcを印加した場合は、それ以前の表示色を維持する。電圧が+Vtc以上、+Vdc以下の場合には、シアン粒子群34Cの一部が移動するので、中間調を得ることができる。
したがって、図3(D)の状態で電圧Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側へ移動し、イエロー粒子34Yは表示基板20側に、マゼンタ粒子34Mが背面電極22側に残ったままで、結果として緑色(G)表示となる(図3(H)参照)。
図3(E)の状態で電圧Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側へ移動し、イエロー粒子34Yとマゼンタ粒子34Mは表示基板20側に残ったままで、結果として黒色(K)表示となる(図3(I)参照)。
図3(F)の状態で電圧Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側へ移動し、イエロー粒子34Yはとマゼンタ粒子34M背面電極22側に残ったままで、結果としてシアン(C)表示となる(図3(J)参照)。
図3(G)の状態で電圧Vdcを印加した場合は、シアン粒子群34Cは表示基板20側へ移動し、イエロー粒子34Yは背面電極22側に、とマゼンタ粒子34Mは表示基板20側に残ったままで、結果として青色(B)表示となる(図3(K)参照)。
このように、移動開始電圧が高い各着色粒子群34から順に、その粒子群に応じた電圧を基板間に印加することで、所望の粒子を選択的に移動させて、任意のカラー表示が可能となる。
[画像表示装置を備えた電子機器等]
本発明の画像表示装置は、電子機器、展示用媒体、カード媒体等に備えられる。
具体的には、本発明の画像表示装置は、例えば、画像の保存及び書換えが可能な電子掲示板、電子回覧版、電子黒板、電子広告、電子看板、点滅標識、電子ペーパー、電子新聞、電子書籍、複写機・プリンタと共用できる電子ドキュメントシート、ポータブルコンピューター、タブレットコンピューター、携帯電話、スマートカード、署名機器、時計、棚ラベル、フラッシュドライブ等に備えられる。
以下に本発明を実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
なお、本実施例における各測定方法は、以下の通りである。
[測定方法]
(粒子の体積平均粒径の測定)
粒子の体積平均粒径は、コールターマルチサイザー−II型(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で測定した。この時、測定は粒子を電解質水溶液(アイソトン水溶液、ベックマン−コールター社製)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
測定法としては、分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5〜50mg加え、これを電解液100〜150ml中に添加する。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000である。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を体積平均粒径と定義する。
(表面自由エネルギーの各成分の測定)
表面自由エネルギーの水素結合成分及び双極子成分は、純水、ヨウ化メチレン、n−ヘキサデカンの接触角から求めた。
(粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度の測定)
ガラス転移温度は、示差走査熱量計(島津製作所製のDSC−50)を用い、JIS 7121−1987に準拠して測定した。この装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。
粒子をそのままアルミニウム製パンに入れ、粒子の入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行った。
測定により得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とした。
[実施例1:CRW混合系]
(シアン粒子C1の作製)
1)コア粒子の作製
−分散相の調製−
下記成分を60℃に加温しながら混合し、インク固形分濃度が15%、乾燥後の顔料濃度が50%となるように分散相を調製した。
・スチレンアクリル系ポリマーX345(星光PMC社製): 7.2g
・シアン顔料PB15:3の水分散液: 18.8g
(Emacol SF Blue H524F(山陽色素社製、固形分26質量%))
・蒸留水: 24.1g
−連続相の調製−
下記成分を混合して連続相を準備した。
・界面活性剤KF−6028(信越化学工業社製): 3.5g
・シリコンオイルKF−96−2cs(信越化学工業社製): 346.5g
−粒子作製−
上記分散相50gと、上記連続相350gとを混合し、内歯式卓上分散機ROBOMICS(特殊機化工業社製)を用い回転数10,000rpm、温度30℃で10分間乳化を行った。その結果、乳化液滴径が約2μmの乳化液を得た。これをロータリーエバポレーターにより真空度20mbar、水浴温度40℃で18時間乾燥を行った。
得られた粒子懸濁液を6,000rpmで15分間遠心分離し,上澄み液を除去した後,シリコーンオイルKF−96−2CSを用いて再分散させる洗浄工程を3回繰り返した。このようにしてコア粒子6gを得た。SEM画像解析した結果、平均粒径は0.6μmであった。
2)シェル形成(コアセルベーション法)
−シェル樹脂の合成−
下記成分を混合し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。
・サイラプレーンFM−0721(チッソ社製): 50g
・ヒドロキシエチルメタクリレート(アルドリッチ社製): 32g
・フェノキシ基を含むモノマーAMP−10G(新中村化学社製): 18g
・ブロックイソシアネート基を含むモノマー: 2g
(カレンズMOI−BP(昭和電工社製))
・イソプロピルアルコール(関東化学社製): 200g
・重合開始剤AIBN: 0.2g
(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、アルドリッチ社製)
そして、生成物をシクロヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥しシェル樹脂を得た。このシェル樹脂2gをt−ブタノール溶媒20gに溶解し、シェル樹脂溶液を作製した。
−シェル樹脂による粒子被覆−
上記コア粒子1gを200mLのナスフラスコに取り、シリコンオイルKF−96−2csを15g加え、超音波を加えながら撹拌分散した。これに、t−ブタノールを7.5g、上記シェル樹脂溶液22g、シリコンオイルKF−96−2cs(信越化学工業社製)12.5gを順次加えた。投入速度は全て2mL/sとした。上記ナスフラスコをロータリーエバポレーターに接続し、真空度20mbar、水浴温度50℃で1時間、t−ブタノール除去を行った。
これをさらに撹拌しながらオイルバス中で加温した。まず100℃で1時間加温し、残留水分と残留するt−ブタノールを除いた後、続けて130℃で1.5時間の加熱を行い、ブロックイソシアネート基のブロック基を脱離させ、シェル樹脂の架橋反応を行った。
冷却後、得られた粒子懸濁液を6,000rpmで15分間遠心分離し,上澄み液を除去した後、シリコーンオイルKF−96−2cs(信越化学工業社製)を用いて再分散させる洗浄工程を3回繰り返した。このようにしてシアン粒子C1を0.6g得た。
(赤色粒子R1の作製)
−分散液A−1Aの調製−
下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施
して分散液A−1Aを調製した。
・メタクリル酸メチル(アルドリッチ社製): 53g
・メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル(アルドリッチ社製): 0.3g
・赤色顔料Red3090(山陽色素社製): 1.5g
−分散液A−1Bの調製−
下記成分を混合し、上記と同様にボールミルにて微粉砕して炭酸カルシウム分散液A−
1Bを調製した。
・炭酸カルシウム: 40g
・水: 60g
−混合液A−1Cの調製−
下記成分を混合し、超音波機で脱気を10分間おこない、ついで乳化機で攪拌して混合
液A−1Cを調製した。
・炭酸カルシウム分散液A−1B: 4g
・20%食塩水: 60g
−着色粒子の調製−
下記成分を混合後、超音波機で脱気を10分行った。
・分散液A−1A: 20g、
・ジメタクリル酸エチレングリコール: 0.6g、
・重合開始剤V601: 0.2g
(Dimethyl 2,2’−azobis(2−methylpropionate)和光純薬工業社製)
これを混合液A−1Cに加え、乳化機で乳化を実施した。次にこの乳化液をフラスコにいれ、減圧脱気を充分行い、窒素ガスで封入した。次に65℃で15時間反応させ粒子を調製した。冷却後、粒子を濾過し、得られた粒子粉をイオン交換水中に分散させ、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させ、ろ過を行った。充分な蒸留水で洗浄し、目開き:15μm、10μmのナイロン篩にかけ、粒度を揃えた。得られた粒子は、体積平均粒径13μmであった。
−4級アンモニウム化処理−
得られた粒子をシリコーンオイルKF96−1cs(信越化学工業社製)に分散し、臭化ドデシル(4級化剤)を、粒子の調整に用いたメタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチルと等モル量加え、90℃で6時間加熱した。
冷却後、この分散液を多量のシリコーンオイルにて洗浄し、減圧乾燥させることにより
赤色粒子R1を得た。この粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度は145℃であった。
(白色粒子W1の作製)
還流冷却管を取り付けた500ml三口フラスコに、2−ビニルナフタレン(新日鐵化学社製)を45g、サイラプレーンFM−0721(チッソ社製)を45g、シリコーンオイルKF −96L−1cs(信越化学工業社製)を240g加えた。65℃に昇温した後,窒素ガスによるバブリングを15分間行い,開始剤として過酸化ラウロイル(アルドリッチ社製)を2.3g投入した。窒素雰囲気下にて65℃、24時間の重合を行った。
得られた粒子懸濁液を8,000rpmで10分間遠心分離し,上澄み液を除去した後尾,シリコーンオイルKF−96−2cs(信越化学工業社製)を用いて再分散させる洗浄工程を3回繰り返した。最後にシリコーンオイルにて粒子固形分濃度40質量%に調製して、白色粒子W9の分散液を得た。白色粒子W1の体積平均粒径は450nmであった。
(表示用粒子分散液1(CRW混合粒子分散液)の調製)
シアン粒子C1と赤色粒子R1と白色粒子W1とを、固形分でシアン粒子C1が0.1g、赤色粒子R1が1.3g、白色粒子W1が2.0gとなるように秤量・混合し、液量が10gとなるようにシリコーンオイルKF−96L−2cs(信越化学工業社製)を加え、超音波撹拌して表示用粒子分散液1を調製した。
(表示用カプセル粒子の作製)
−表示用カプセル粒子C0の作製(セラチンカプセル粒子:比較例(1))−
表示用粒子分散液1: 10.7gを40℃に保たれている2.5質量%ゼラチン(内壁材)水溶液40gに添加し、30分間撹拌した。この溶液に、10質量%アラビアゴム水溶液を添加の後、pHを4.1とし、40℃でさらに30分撹拌した。30分後、溶液の温度を10度とし、30分撹拌した後、25%グルタルアルデヒド水溶液0.56gを添加、撹拌しながら室温に戻して、さらに120分間撹拌した。これにより得られたカプセル粒子を水洗の後、ろ過することで、体積平均粒子80μmの表示用カプセル粒子C0を得た。
−表示用カプセル粒子1の作製(本発明(1))−
下記成分を、窒素下で70℃、6時間重合を行なうことで、シリコーン鎖を有する高分子化合物(内壁材)を得た。なお、このシリコーン鎖を有する高分子化合物(内壁材)のジメチルシロキサン部位の内壁材(ポリマー)全体に対する含有量は9質量%であった。また、このシリコーン鎖を有する高分子化合物(内壁材)は、水及びシリコーンオイルに各々添加したところ、非水溶性で且つ非油溶性であることが確認できた。
・サイラプレーンFM−0721: 5g
(チッソ社製、重量平均分子量Mw=5000)
・フェノキシエチレングリコールアクリレート: 5g
(NKエステルAMP−10G(新中村化学社製))
・ヒドロキシエチルメタクリレート(和光純薬社製): 90g
・イソプロピルアルコール(IPA): 300g
・重合開始剤AIBN: 1g
(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、アルドリッチ社製)
得られた生成物を、ヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥し内壁材を得た。
このシリコーン鎖を有する高分子化合物(内壁材)をイソプロパノールに溶解し、表示用粒子分散液1/高分子化合物イソプロパノール溶液の質量比1/0.2で、この高分子化合物イソプロパノール溶液を表示用粒子分散液1に添加し、この表示用粒子分散液を使用したこと以外は、表示用カプセル粒子C0と同様にして、表示用カプセル粒子1を作製した。
−表示用カプセル粒子2の作製(本発明(2))−
シリコーンオイルの片方の末端がエポシキに変性したシリコーンオイルとゼラチンとを反応させ、シリコーン鎖修飾ゼラチンを得た。
このシリコーン鎖修飾ゼラチン(内壁材)を使用した以外は、表示用カプセル粒子C0と同様にして、表示用カプセル粒子2を作製した。
−表示用カプセル粒子3の作製(本発明(3))−
フッ素化エポシキ樹脂とゼラチンとを反応させ、フッ化アルキル鎖修飾ゼラチンを得た。
このフッ化アルキル鎖修飾ゼラチン(内壁材)を使用した以外は、表示用カプセル粒子C0と同様にして、表示用カプセル粒子3を作製した。
(評価用セルの作製)
表示用カプセル粒子C0の水分散液を用意した。一方、電極として厚さ50nmのITO(酸化スズインジウム)をスパッタリング法で成膜したITO電極付きガラス基板を2枚準備し、表示基板及び背面基板とした。
次に、表面基板の電極面上に、表示用カプセル粒子C0の水分散液をにて塗布後、乾燥して表示用カプセル粒子を配置した。そして、厚さ50μmのテフロン(登録商標)シートをスペーサーとして、互いの電極面を対向させて表示基板上に背面基板を重ね合わせて、固定した。
このようにして、評価用セルC0を作製した。
同様に、表示用カプセル粒子C0に代えて、表示用カプセル粒子1〜3を用いて、評価セル1〜3を作製した。
(表示特性の評価)
前記作製した評価用セルを用いて、電極間に最大15Vの電位差を5秒間印加して表示特性を評価した。この時のシアン粒子、赤色粒子の移動に伴う色変化は、反射濃度として分光測色計(X−Rite社製X−Rite939)を用いて測定した。
色分離はシアンと赤の混色の程度を評価し、メモリ性は24時間後の色濃度変化を評価した。粒子の固着は15Vの電圧で剥離しない粒子の割合を評価した。
各評価について、Aは色分離、メモリ性などが極めて良好なもの、Bはやや混色があるものや若干の濃度低下があるもの、Cは実用レベルにないもの、Dは色分離しなかったり、駆動出来ないレベルにあるものとした。
上記結果から、本発明の表示用カプセル粒子は、色分離、メモリ性、粒子固着の評価について、良好な結果が得られたことがわかる。
これにより、本発明の表示用カプセル粒子は、カプセル壁に内包された状態で、2種以上の表示用着色粒子の駆動電圧が各々異なり、反射率及び色濃度に代表されるカラー表示特性に優れる画像表示装置が実現できることがわかる。
[実施例2:表示パネル]
−表示用カプセル粒子を使用しない表示パネルC0の作製(比較例(2))−
ガラス基板上に厚さ50nmのITOをスパッタリング法で成膜し、ITO電極基板を得た。このITO電極基板の電極面上に、表示用カプセル粒子1で使用したシリコーン鎖を有する高分子化合物(内壁材)を200nmになるようスピンコートで塗布し、乾燥して表面層を得た。これを表示基板とした。
この表示基板の表面層(電極面)側をイソプロピルアルコールで2分間超音波洗浄し、嵌挿後、表面層(電極面)上に感光フィルム(日立化成株式会社製、ME−1050)を温度110℃、ロール圧0.4MPaでラミネートし、マスクパターンを被せ、紫外光で露光し、1.0%炭酸ナトリウム水溶液で現像したのち、水洗、乾燥し、高さ40μm、幅30μm、ピッチ500μmの格子状のリブを作製した。
このリブ付き表示基板のリブ間に、スプレー塗布により表示用粒子分散液1を充填した後、背面基板として画素電極となるTFT基板をリブ付き表示基板に対して貼り合せた。表示基板及び背面基板の周辺部を、アクリル−エポキシ系紫外線硬化型接着剤(スリーボンド社製、3025シリーズ)で封止して、表示用カプセル粒子を使用しない表示パネルC0を作製した。
−表示用カプセル粒子を使用した表示パネル1の作製(本発明(4))−
電極として厚さ50nmのITOをスパッタリング法で成膜したITO電極付きガラス基板を準備し、表示基板とした。
次に、表面基板の電極面上に、表示用カプセル粒子1(本発明(1))の水分散液をブレードコートにて塗布後、乾燥して表示用カプセル粒子を配置した。背面基板として画素電極となるTFT基板を表示基板に対して貼り合せた。表示基板及び背面基板の周辺部を、アクリル−エポキシ系紫外線硬化型接着剤(スリーボンド社製、3025シリーズ)で封止して、表示用カプセル粒子を使用した表示パネル1を作製した。
−評価−
表示パネルC0(比較例(2))及び表示パネル1(本発明(4))について、実施例1と同様に評価したところ、両者とも色分離、メモリ性、粒子固着の評価は同等であったが、表示パネル1(本発明(4))は表示用カプセル粒子の作製を合せても、表示パネルC0(比較例(2))に対して、表示パネル作製の時間が4分の1であった。
このことから、本発明の表示用カプセル粒子は、安価で且つ簡易に製造可能な画像表示装置が実現できることがわかる。
[実施例3:YMCW混合系]
(黄色粒子Y1の作製)
−分散液A−1Aの調製−
下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施
して分散液A−1Aを調製した。
・メタクリル酸メチル: 53g
・メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル: 0.3g
・黄色顔料(FY7416:山陽色素社製): 1.5g
−分散液A−1Bの調製−
下記成分を混合し、上記と同様にボールミルにて微粉砕して炭酸カルシウム分散液A−
1Bを調製した。
・炭酸カルシウム: 40g
・水: 60g
−混合液A−1Cの調製−
下記成分を混合し、超音波機で脱気を10分間おこない、ついで乳化機で攪拌して混合
液A−1Cを調製した。
・炭酸カルシウム分散液A−1B: 4g
・20%食塩水: 60g
−着色粒子の調製−
下記成分を混合後、超音波機で脱気を10分おこなった。
・分散液A−1A: 20g
・ジメタクリル酸エチレングリコール: 0.6g
・重合開始剤V601: 0.2g
(Dimethyl 2,2’−azobis(2−methylpropionate):和光純薬工業社製)
これを混合液A−1Cに加え、乳化機で乳化を実施した。次にこの乳化液をフラスコにいれ、減圧脱気を充分行い、窒素ガスで封入した。次に65℃で15時間反応させ粒子を調製した。冷却後、粒子を濾過し、得られた粒子粉をイオン交換水中に分散させ、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させ、ろ過を行った。充分な蒸留水で洗浄し、目開き:15μm、10μmのナイロン篩にかけ、粒度を揃えた。得られた粒子は、体積平均粒径13μmであった。
−4級アンモニウム化処理−
得られた粒子をシリコーンオイルKF96−1cs(信越化学工業社製)に分散し、臭化ドデシル(4級化剤)を、粒子の調整に用いたメタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチルと等モル量加え、90℃で6時間加熱した。
冷却後、この分散液を多量のシリコーンオイルにて洗浄し、減圧乾燥させることにより
黄色粒子Y1を得た。この粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度は145℃であった。
(マゼンタ粒子M1の作製)
1)コア粒子の作製
−分散相の調製−
下記成分を60℃に加温しながら混合し、インク固形分濃度が15%、乾燥後の顔料濃度が50%となるように分散相を調製した。
スチレンアクリル系ポリマーX345(星光PMC社製): 7.2g
マゼンタ顔料PR122の水分散液Emacol SF Blue H502F (山陽色素社製、固形分21質量%): 20g
蒸留水:22.8g
−連続相の調製−
下記成分を混合して連続相を準備した。
・界面活性剤KF−6028(信越化学工業社製): 3.5g
・シリコンオイルKF−96−2cs(信越化学工業社製): 346.5g
−粒子作製−
上記分散相50gと、上記連続相350gとを混合し、内歯式卓上分散機ROBOMICS(特殊機化工業社製)を用い回転数10,000rpm、温度30℃で10分間乳化を行った。その結果、乳化液滴径が約2μmの乳化液を得た。これをロータリーエバポレーターを用いて真空度20mbar、水浴温度40℃で18時間乾燥を行った。
得られた粒子懸濁液を6,000rpmで15分間遠心分離し,上澄み液を除去した後,シリコーンオイルKF−96−2CSを用いて再分散させる洗浄工程を3回繰り返した。このようにしてコア粒子6gを得た。SEM画像解析した結果、平均粒径は0.6μmであった。
2)シェル形成(コアセルベーション法)
−シェル樹脂の合成−
下記成分を混合し、窒素下で70℃、6時間重合を行なった。
・サイラプレーンFM−0721(チッソ社製): 50g
・ヒドロキシエチルメタクリレート(アルドリッチ社製): 32g
・メタクリル酸(アルドリッチ社製): 14g
・1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレート: 4g
(アルドリッチ社製)
・ブロックイソシアネート基を含むモノマー: 2g
(カレンズMOI−BP(昭和電工社製))
・イソプロピルアルコール(関東化学社製): 200g
・重合開始剤AIBN: 0.2g
(2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル))(アルドリッチ社製)
生成物をシクロヘキサンを再沈殿溶媒として精製、乾燥しシェル樹脂を得た。このシェル樹脂2gをt−ブタノール溶媒20gに溶解し、シェル樹脂溶液を作製した。
−シェル樹脂による粒子被覆−
上記コア粒子1gを200mLのナスフラスコに取り、シリコンオイルKF−96−2csを15g加え、超音波を加えながら撹拌分散した。これに、t−ブタノール7.5g、上記シェル樹脂溶液22g、シリコンオイルKF−96−2cs(信越化学工業社製)12.5gを順次加えた。投入速度は全て2mL/sとした。上記ナスフラスコをロータリーエバポレーターに接続し、真空度20mbar、水浴温度50℃で1時間、t−ブタノール除去を行った。
これをさらに撹拌しながらオイルバス中で加温した。まず100℃で1時間加温し、残留水分と残留するt−ブタノールを除いた後、続けて130℃で1.5時間の加熱を行い、ブロックイソシアネート基のブロック基を脱離させ、シェル樹脂の架橋反応を行った。
冷却後、得られた粒子懸濁液を6,000rpmで15分間遠心分離し,上澄み液を除去した後,シリコーンオイルKF−96−2CSを用いて再分散させる洗浄工程を3回繰り返した。このようにしてマゼンタ粒子M1を0.6gを得た。
(表示用粒子分散液2(YMCW混合粒子分散液)の調製)
シアン粒子C1とマゼンタ粒子M1と黄色粒子Y1と白色粒子W1とを、固形分でシアン粒子C1が0.1g、マゼンタ粒子M1が0.1g、黄色粒子Y1が1.3g、白色粒子W1が2.0gとなるように秤量・混合し、液量が10gとなるようにシリコーンオイルKF−96L−2cs(信越化学工業社製)を加え、超音波撹拌して表示用粒子分散液2を調製した。
(表示用カプセル粒子の作製)
−表示用カプセル粒子C4の作製(比較例(3))−
表示用粒子分散液1に代えて、表示用粒子分散液2を用いた以外は、表示用カプセル粒子C0(比較例(1))と同様にして、表示用カプセル粒子C4を作製した。
−表示用カプセル粒子5の作製(本発明(5))−
表示用粒子分散液1に代えて、表示用粒子分散液2を用いた以外は、表示用カプセル粒子1(本発明(1))と同様にして、表示用カプセル粒子5を作製した。
(評価用セルの作製・評価)
表示用カプセル粒子C0に代えて、表示用カプセル粒子C4、5をそれぞれ用いた以外は、評価用セルC0と同様にして、評価セルC4、5を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。
得られた結果から、シアン粒子、マゼンタ粒子、シアン粒子の3色によるカラー表示が可能な評価セルにおいても、実施例1と同様に、色分離、メモリ性、粒子固着の評価について、良好な結果が得られたことが確認できた。
10画像表示装置
12 表示媒体
16 電圧印加部
18 制御部
20 表示基板
22 背面基板
24 間隙部材
34、34A、34B粒子群
36 白色粒子群
38 支持基板
40 表面電極
42 カプセル壁
44 支持基板
46 背面電極
48 表示用カプセル粒子
50 分散媒

Claims (10)

  1. 表示用白色粒子と、
    電界に応じて移動する表示用着色粒子であって、白色を除く2種以上の表示用着色粒子と、
    前記表示用白色粒子、及び前記2種以上の表示用着色粒子を分散する分散媒と、
    表示用白色粒子、前記2種以上の表示用着色粒子、及び前記分散媒を内包するカプセル壁と、
    を有し、
    前記カプセル壁に内包された状態で、前記2種以上の表示用着色粒子は、その移動を開始させる電界強度を付与する電圧が各々異なる表示用カプセル粒子。
  2. 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーの水素結合成分が、0.02mN/m以上1.5mN/m以下であって、かつ、前記表示用着色粒子の表面自由エネルギーの水素結合成分との差が2mN/m以内である請求項1に記載の表示用カプセル粒子。
  3. 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材の表面自由エネルギーの双極子成分が、0.02mN/m以上1.5mN/m以下である請求項1又は2に記載の表示用カプセル粒子。
  4. 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材が、非水溶性で且つ非油溶性のポリマーである請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示用カプセル粒子。
  5. 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材が、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を少なくともポリマー全体の5質量%以上含有し、且つヒドロキシル基、アミノ基、及びカルボキシル基の少なくとも1種を含有してなるポリマーであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のカプセル粒子。
  6. 前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材が、ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を持つ化合物により修飾され、前記ジメチルシロキサン部位又はフッ化アルキル部位を前記カプセル壁の内壁面を構成する壁材の5質量%以上含有するゼラチンである請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示用カプセル粒子。
  7. 少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
    前記一対の基板間に配置された請求項1〜6のいずれか1項に記載の表示用カプセル粒子と、
    前記一対の基板間に、前記表示用着色粒子を移動させる強度の電界を付与する電界発生手段と、
    を備えた画像表示装置。
  8. 請求項7に記載の画像表示装置を備えた電子機器。
  9. 請求項7に記載の画像表示装置を備えた展示用媒体。
  10. 請求項7に記載の画像表示装置を備えたカード媒体。
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