JP2013228611A - 情報表示用パネルの活性化方法および情報表示用パネル - Google Patents

Abstract

【課題】高速書換えや多階調表示をした場合でも、粒子同士の凝集が発生し難く、粒子の帯電保持能力の変化もし難く、コントラストの低下も少ない長期耐久性に優れた情報表示用パネルとすることができる情報表示用パネルの活性化方法および情報表示用パネルを提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する基板間に正帯電性粒子および負帯電性粒子を配置し、配置した粒子を付与した電界で移動させ、透明な基板側に移動した粒子を視認することで情報を得る情報表示用パネルの活性化方法であって、前記情報表示用パネルを準備し、準備した情報表示用パネルに対し、所定の駆動電圧よりも高い電圧を１００００回〜３００００回印加する処理を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、情報表示用パネルの高速表示時や多階調表示時の長期耐久性を向上させるために実施する情報表示用パネルの活性化方法および情報表示用パネルに関するものである。

従来、少なくとも一方が透明な対向する基板間に正帯電性粒子および負帯電性粒子を封入し、封入した粒子を付与した電界で移動させ、透明な基板側に移動した粒子を視認することで画像等の情報を得る情報表示用パネルにおいて、表示向上および表示安定性に優れた情報表示用パネルを得るために、情報表示用パネルに対し、通常の駆動電圧である所定の駆動電圧よりも高電圧を予め印加する前処理を行うことが開示されている（特許文献１参照）。

また、表示品位が良く、初期コントラストが高い情報表示用パネルを得るために、少なくとも１つの情報表示用パネルを有するマザーパネルに対し、電極間に極性を反転しながら電圧を加えることにより表示媒体とする粒子を移動させる初期活性化処理を、好ましくは１０回から１０万回行うことが開示されている（特許文献２参照）。

特開２００４−３４１０１８号公報 特開２００８−１１２１５５号公報

上述した従来技術では、表示向上および表示安定性に優れた情報表示用パネルを得ることができ（特許文献１）、また、表示品位が良く、初期コントラストが高い情報表示用パネルを得ることができる（特許文献２）。しかし、いずれの技術においても、高速書換えや多階調表示をした場合、極性の異なる粒子同士の凝集について、何ら検討されていなかった。

そのため、従来技術で製造された情報表示用パネルについては、高速書換えや多階調表示をした場合、コントラストが低下するという問題が発生していた。
その原因は、粒子の帯電保持能力が変化しやすかったり、極性の異なる粒子同士の凝集が起こりやすかったりすることにあるということが分かってきている。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、高速書換えや多階調表示を含んだ書換えを繰り返しても、コントラスト低下が少なく、初期の表示性能が長期間に亘って維持できる、すなわち、長期耐久性に優れた情報表示用パネルとすることができる情報表示用パネルの活性化方法を提供しようとするものである。ここで言う長期間とは、１年〜５年程度である。そして、具体的には、１時間に３０回程度のタイミングで表示書き換えを実行する表示書き換え駆動を、毎日８時間実行する想定で、表示書き換え回数が４０００００回以上となる５年程度を意味している。

本発明の情報表示用パネルの活性化方法は、少なくとも一方が透明な対向する基板間に正帯電性粒子および負帯電性粒子を配置し、配置した粒子を付与した電界で移動させ、透明な基板側に移動した粒子を視認することで画像等の情報を得る情報表示用パネルの活性化方法であって、前記情報表示用パネルを準備し、準備した情報表示用パネルに対し、所定の駆動電圧よりも高い電圧を１００００回〜３００００回印加する処理を行うことを特徴とするものである。

また、本発明の情報表示用パネルの活性化処理の好適例としては、前記所定の駆動電圧を、対向する基板の各々に設けた電極間に形成する電圧を徐々に高くしていき、粒子を一方の基板側から他方の基板側へと移動させる際、９０％の粒子が一方の基板側から他方の基板側へと移動する電圧とすること、がある。

さらに、本発明の情報表示用パネルは、情報表示用パネルの活性化方法を実施したことを特徴とするものである。

本発明の情報表示用パネルの活性化方法によれば、準備した情報表示用パネルに対し、所定の駆動電圧よりも高い電圧を１００００回〜３００００回印加する処理を行うことで、高速書換えや多階調表示を含んだ書換えを繰り返しても、コントラストの低下が少なく、初期の表示性能が長期間に亘って維持できる、すなわち、長期耐久性に優れた情報表示用パネルにできる。

また、好適例として、前記所定の駆動電圧が、対向する基板の各々に設けた電極間に形成する電圧を徐々に高くしていき、粒子を一方の基板側から他方の基板側へと移動させる際、９０％の粒子が一方の基板側から他方の基板側へと移動する電圧である場合は、所定の駆動電圧よりも高い電圧を正確に設定することができ、上記情報表示用パネルの活性化方法をより好適に実施することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明を適用する情報表示用パネルの一例を説明するための図である。 本発明の情報表示用パネルの活性化方法における所定の駆動電圧の一例を説明するための図である。 本発明の情報表示用パネルの活性化方法における活性化処理に用いる電圧波形の一例を示すグラフである。 本発明の情報表示用パネルの活性化方法を適用する、短パルス波形を含む駆動波形の一例を示すグラフである。

本発明について実施形態を例示して説明する。
＜本発明の適用対象となる情報表示用パネルについて＞
図１（ａ）、（ｂ）に示す、本発明を適用する情報表示用パネルの一例では、光学的反射率および帯電極性が異なる二種類の粒子群（ここでは、黒色表示媒体である正帯電性黒色粒子３Ｂａを含んだ正帯電性黒色粒子群３Ｂと、白色表示媒体である負帯電性白色粒子３Ｗａを含んだ負帯電性白色粒子群３Ｗとを示す）が、表示画面領域において隔壁４で区画形成された各セル７内に収められる。そして、基板１に設けられた導電性膜５（ここではストライプ電極）と観察側の表示画面領域が透明な基板２に設けられた透明導電性膜６（ここでは透明ストライプ電極）とが対向して形成された電極対の間に形成された電界に応じて、二種類の粒子群（正帯電性黒色粒子群および負帯電性白色粒子群）が、基板１、２が対向する向きに沿ってそれぞれが反対の方向に移動する。そして、図１（ａ）に示すように、負帯電性白色粒子群３Ｗを観察者に表示媒体として視認させて白色の表示をあるいは、図１（ｂ）に示すように正帯電性黒色粒子群３Ｂを観察者に表示媒体として視認させて黒色の表示を行う。ここでは、対向配置された導電性膜（電極）に電圧を印加して、電極対間に電界を形成する。電極対はマトリックス配置してあるので、１電極対を１画素（１ドット）とするドットマトリックス表示を白黒で行うことができる。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、図面手前にある隔壁は省略している。ここではセルと画素（ドット）とが一対一に対応する例を示しているが、セルと画素とは対応していなくてもよい。

＜本発明の情報表示用パネルの活性化方法について＞
本発明の情報表示用パネルの活性化方法について、上述した図１（ａ）、（ｂ）に示す構成の情報表示用パネルを例にとって説明する。本発明の情報表示用パネルの活性化方法を実施するには、表面側の全てのストライプ電極６および裏面側の全てのストライプ電極５をまとめて、まとめたストライプ電極５とストライプ電極６との間に、所定の駆動電圧よりも高い電圧を１００００回〜３００００回印加する。後述する実施例から明らかなように、所定の駆動電圧よりも高い電圧の印加回数が１００００回未満であると、本発明の活性化方法を適用した情報表示用パネルに対する表示書換え回数が２００００回以上になるとコントラスト比が劣化し、所定の駆動電圧よりも高い電圧の印加回数が３００００回を超えると、本発明の活性化方法を適用した情報表示用パネルに対する表示書換え回数が１０００回以下でコントラスト比が劣化するため、本発明の活性化方法で用いる所定の駆動電圧よりも高い電圧の印加回数を１００００回〜３００００回とした。なお、活性化処理に用いる電圧としては、前記所定の駆動電圧の２倍から８倍の電圧を用いる。これが、２倍未満であると活性化処理の効果が少ない場合があり、８倍を超えると帯電性を有する粒子の帯電特性が損なわれるといった粒子への悪影響が発生する場合があるためである。

なお、本発明の情報表示用パネルの活性化方法は、高速書換えや多階調表示を含んだ書換えを行う情報表示用パネルのように、駆動電圧に短パルス波形を用いる情報表示用パネルに対し、好適に用いることができる。

＜本発明における所定の駆動電圧について＞
本発明における「所定の駆動電圧」は一般的には、情報表示用パネル内の粒子群を駆動させて画像を表示するために必要な電圧のことを意味し、製品としての情報表示用パネル毎に定められ、表示させたい画像に書換えるために用いる電圧のことを意味する。そして、所定の駆動電圧を、対向する基板の各々に設けた電極間に形成する電圧を徐々に高くしていき、粒子を一方の基板側から他方の基板側へと移動させる際、９０％の粒子が一方の基板側から他方の基板側へと移動する電圧と定義することが好ましい。以下、この定義について説明する。

図２は本発明の情報表示用パネルの活性化方法で利用する駆動電圧の一例を説明するための図である。図２に示す例では、正帯電性黒色粒子３Ｂａと負帯電性白色粒子３Ｗａとについて、それぞれの駆動電圧を説明する。

まず、正帯電性黒色粒子３Ｂａについて、印加電圧値（言い換えれば、電極間に形成した電圧）に対する移動粒子数の関係を以下のようにして調べた。図１（ａ）、（ｂ）に示す構成の情報表示用パネルにおいて、観察側基板側の全てのストライプ電極６が２００Ｖ、背面側基板側の全てのストライプ電極５が０Ｖとなるように、電圧を印加する。これによって、観察側基板側に全ての負帯電性白色粒子３Ｗａが移動するとともに、背面側基板側に全ての正帯電性黒色粒子３Ｂａが移動する。次に、観察側基板側の全てのストライプ電極６の電圧を０Ｖとして、背面側基板側の全てのストライプ電極５の電圧を０Ｖから１Ｖずつ上げながら印加する。１Ｖ上げるごとに、観察側基板側に移動した正帯電性黒色粒子３Ｂａの数を計測する。背面側基板側のストライプ電極５には電圧が１００Ｖになるまで印加する。１００Ｖの電圧はすべての負帯電性白色粒子３Ｗａと正帯電性黒色粒子３Ｂａとが観察側基板側および背面側基板側に別れて配置される電圧である。このときの観察側基板側に移動した正帯電性黒色粒子３Ｂａの数を１と規格化して、印加電圧と移動した黒色粒子数との関係を表したグラフが図２となる。

次に、負帯電性白色粒子３Ｗａについても、同様にして、印加電圧値に対する移動粒子数の関係を調べた。具体的には、観察側基板側の全てのストライプ電極６が０Ｖ、背面側基板側の全てのストライプ電極５が２００Ｖとなるように、電圧を印加する。これによって、観察側基板側には正帯電性黒色粒子３Ｂａが移動するとともに、背面側基板側に負帯電性白色粒子３Ｗａが移動する。次に、背面側基板側の全てのストライプ電極５の電圧を０Ｖとして、観察側基板側の全てのストライプ電極６の電圧を０Ｖから１Ｖずつ上げながら印加する。１Ｖ上げるごとに、観察側基板側に移動した負帯電性白色粒子３Ｗａの数を計測する。観察側基板側のストライプ電極６には電圧が１００Ｖになるまで印加する。このときの観察側基板側に移動した負帯電性白色粒子３Ｗａの数を１と規格化して、印加電圧と移動した白色粒子数との関係を表したグラフが図２となる。

このようにして求めた図２に示す正帯電性黒色粒子３Ｂａの特性を示すグラフと負帯電性白色粒子３Ｗａの特性を示すグラフにおいて、９０％の粒子が動く電圧をそれぞれ、正帯電性黒色粒子３Ｂａの駆動電圧および負帯電性白色粒子３Ｗａの駆動電圧とした。図２に示した黒色粒子および白色粒子をパネル基板間に配置した情報表示用パネルの所定の駆動電圧は、上記駆動電圧の高い方の電圧となる。図２に示した本実施例では、正帯電性黒色粒子３Ｂａの駆動電圧は、７０Ｖであり、負帯電性白色粒子３Ｗａの駆動電圧は、８０Ｖであり、したがって、この情報表示用パネルの所定の駆動電圧は、８０Ｖとなる。このように定義した「所定の駆動電圧」を用いることで、表示画像の書換えに使用する所定の駆動電圧を正確に設定することができ、所定の駆動電圧よりも高い電圧を用いる上記情報表示用パネルの活性化方法をより好適に実施することができる。

このように、情報表示用パネルの所定の駆動電圧は、正帯電性粒子、負帯電性粒子および情報表示用パネルの構成によって決まってくるので、前記三者の種類や構成が異なれば異なるものとなる。作製する情報表示用パネルに対応する所定の駆動電圧を予め把握しておき、この「所定の駆動電圧」を用いることで、表示画像の書換えに使用する所定の駆動電圧を正確に設定することができ、所定の駆動電圧よりも高い電圧を用いる上記情報表示用パネルの活性化方法をより好適に実施することができる。

＜本発明の好適例として利用する熱処理について＞
本発明の情報表示用パネルの活性化方法を実施した後に、活性化方法を実施した情報表示用パネルに対し熱処理を行うと、活性化処理により粒子同士の摩擦で若干高くなった粒子の帯電量を初期の値に戻す効果を得ることができる。そのため、本発明において、活性化方法を実施した後熱処理を行うことが好ましい。ただし、一般的には、粒子や樹脂において、熱刺激電荷減衰 (Thermally Stimulated Charge Decay;以下TSCD と略記) 測定により、帯電電化量や帯電電荷の温度特性について直接調べる研究が行われているが、室温より温度が高くなるにつれて、徐々に電荷は減衰しやすくなり、１００℃を超えると急激に電荷減衰しやすくなる物質が多々存在しており、１００℃を超える高温で熱処理を行うと、帯電が低下しすぎてしまうという問題があるため、１００℃以下の温度で熱処理することが好ましい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（１）情報表示用パネルの準備について
以下のようにして、正帯電性黒色粒子を含む粒子群および負帯電性白色粒子を含む粒子群を準備し、準備した黒色粒子群および白色粒子群を利用して情報表示用パネルを準備した。

＜正帯電性黒色粒子を含む粒子群＞
黒色粒子群およびそれを構成する正帯電性黒色粒子群の作製法を説明する。
メチルメタクリレートモノマー（関東化学株式会社製）６０質量部及びエチレングリコールジメタクリレート（和光純薬工業株式会社製）４０質量部（約２５ｍｏｌ％）に、正帯電の荷電制御剤としてニグロシン化合物「ボントロンＮ０７」（オリエント化学工業株式会社製）３質量部を、そして、黒色顔料としてカーボンブラック（スペシャルブラック、デグッサ社製）５質量部を、それぞれサンドミルにより分散させ、（メタ）アクリル系樹脂−炭化水素系樹脂ブロックコポリマー「モディパーＦ６００」（日油株式会社製）５質量部を溶解させ、さらにラウリルパーオキサイド「パーロイルＬ」（日油株式会社製）２質量部を溶解させた。得られた溶液を、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム「ラテムルＥ−１１８Ｂ」（花王株式会社製）が０．５％添加された精製水に懸濁して重合させた。
得られた懸濁液をろ過した後、乾燥し、分級機「ＭＤＳ−２」（日本ニューマチック工業株式会社製）を用いて分級して、平均粒子径１０μｍ程度の正帯電性黒色粒子を得た。
次に、シリカ微小粒子（Ｗａｃｋｅｒ社製 Ｈ３０５０ＶＰ）を黒色粒子表面に外添して付着させて、黒色表示媒体とする正帯電性黒色粒子を含む黒色の粒子群を得た。

＜負帯電性白色粒子を含む粒子群＞
白色粒子群およびそれを構成する負帯電性白色粒子群の作製法を説明する。
ポリメチルペンテン「ＴＰＸ−Ｒ１８」（三井化学株式会社製）１００質量部と、着色剤として二酸化チタン「タイペークＣＲ−９０」（石原産業株式会社製）１００質量部と、負帯電の荷電制御剤としてフェノール系縮合物「ボントロンＥ８９」（オリエント化学工業株式会社製）５質量部とを、二軸混練機により溶融混練し、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式会社製）で細かく粉砕し、分級機「ＭＤＳ−２」（日本ニューマチック工業株式会社製）を用いて分級し、次いで溶融球状化装置「ＭＲ−１０」（日本ニューマチック工業株式会社製）を用いて溶融球状化し、平均粒子径１０μｍ程度の負帯電性白色粒子を得た。
次に、シリカ微小粒子（Ｗａｃｋｅｒ社製 Ｈ３００４）を白色粒子表面に外添して付着させて、白色表示媒体とする負帯電性白色粒子を含む白色の粒子群を得た。

＜情報表示用パネル＞
厚さ７００μｍのガラス基板を二枚準備し、一方の面上にライン２８０μｍ、スペース２０μｍでストライプ状のＩＴＯ（酸化インジウム錫）電極を形成した。そして、一方のガラス基板のＩＴＯ電極上に高さ４０μｍで格子状の隔壁を形成し、開口が３００μｍ×３００μｍの正方形セルをマトリックス配置した。そして、セル内に二種類の粒子群を表示媒体として配置した後、二枚のガラス基板を貼り合わせて情報表示用パネルを得た。セルと対向電極対とは一対に配置されるように対応させた。

（２）情報表示用パネルに対する活性化処理について
準備した情報表示用パネルに対し、図３に示す活性化処理波形を有する、所定の駆動電圧である８０Ｖよりも高い電圧である２００Ｖの電圧を、以下の表１に示すように５０００回から５００００回まで印加した。具体的には、図３に示す活性化処理波形を有する電圧を、背面側基板側の電極を０Ｖとした状態で、観察側基板側の電極に印加した。そして、５００ｍｓ幅のパルス波形を印加した後極性反転したパルス波形を印加する操作を１回の活性化処理として、以下の表１に示すように５０００回の活性化処理を行う場合から５００００回の活性化処理を行う場合まで、活性化処理の回数を変えて実験した。

（３）表示性能に関する耐久特性の評価について
活性化処理を終了した情報表示用パネルに対し、図４に示す駆動電圧（短いパルス幅の駆動波形を有する電圧）を情報表示用パネルに印加し、以下の表１に示すように、表示画像の書換えを５００回から１００００００回まで行った。具体的には、図４に示す駆動電圧８０Ｖを、背面側基板側の電極を０Ｖとした状態で、観察側基板側の電極に印加した。

図４に示す駆動電圧の波形において、初期化部では、１０μｓ幅の短パルス波形を有する電圧を印加し、複数回を１群として、書込みの極性とは逆の極性の電圧を書込み部の直前に印加した。なお、１群内の短パルス波形の数は任意であり、印加する群の数も任意である。表示画像の書込みを行う書込み部では、１０μｓ幅の短パルス波形の電圧を印加した。

以下の表１に示すように、表示画像の書換えを５００回から１００００００回まで行った情報表示用パネルの各々の表示性能について比較した。
図４に示した駆動電圧８０Ｖで、白黒チェッカー模様のテスト画像を表示させるように書込みを行い、白表示部の光学濃度および黒表示部の光学濃度を測定し、それぞれ白反射率、黒反射率に換算した後、その比、すなわち、（白反射率）／（黒反射率）をコントラスト比として求め、比較した。光学濃度は、温度２３℃、湿度４５％の条件下、グレタグマクベス社製のＳｐｅｃｔｒｏ Ｅｙｅ ＬＴを用いて測定した。結果を以下の表１に示す。コントラスト比が３以上であれば、視認者には良好と思える表示状態といえるので、このコントラスト比が、表示状態を判断するメジャーとなる。

表１の結果から、情報表示用パネルに対する活性化処理をそれぞれ１００００回、１５０００回、２００００回、３００００回実施した例では、表示書換えを５００回から１００００００回まで実施した場合でも、コントラスト比が３以上の良好な状態を維持することができ、表示書換えに対する良好な長期耐久性があることがわかる。一方、情報表示用パネルに対する活性化処理を７５００回実施した例では５０００００回以上の表示書換えで、情報表示用パネルに対する活性化処理を５０００回実施した例では５００００回以上の表示書換えで、コントラスト比が３未満となり、表示書換えに対する良好な長期耐久性が得られないことがわかる。さらに、情報表示用パネルに対する活性化処理を４００００回実施した例では、表示書換えに対する良好な長期耐久性はあるものの１０００回以下の表示書換えで良好なコントラスト比を得ることができず、また、情報表示用パネルに対する活性化処理を５００００回実施した例でも、表示書換えに対する良好な長期耐久性はあるものの１０００回以下の表示書換えで良好なコントラスト比を得ることができず、いずれも十分な初期表示性能を得ることができないことがわかる。

以上の結果から、情報表示用パネルに対し、所定の駆動電圧よりも高い電圧を１００００回−３００００回印加する処理を行うことで、高速書換えや多階調表示を含んだ書換えを繰り返しても、コントラスト低下が少なく、初期の表示性能が長期間に亘って維持できる、すなわち、長期耐久性に優れた情報表示用パネルにできることがわかる。

本発明の情報表示用パネルの活性化方法によれば、高速書換えや多階調表示を含んだ書換えを繰り返しても、コントラスト低下が少なく、初期の表示性能が長期間に亘って維持できる、すなわち、長期耐久性に優れた情報表示用パネルを得ることができる。このような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。

１ 背面側基板（基板）
２ 観察側基板（基板）
３Ｂ 正帯電性黒色粒子を含む粒子群（黒色粒子群）
３Ｗ 負帯電性白色粒子群を含む粒子群（白色粒子群）
３Ｂａ 正帯電性黒色粒子
３Ｗａ 負帯電性白色粒子
４ 隔壁
５、６ 導電性膜（電極）
７ セル

Claims (3)

1. 少なくとも一方が透明な対向する基板間に正帯電性粒子および負帯電性粒子を配置し、配置した粒子を付与した電界で移動させ、透明な基板側に移動した粒子を視認することで情報を得る情報表示用パネルの活性化方法であって、前記情報表示用パネルを準備し、準備した情報表示用パネルに対し、所定の駆動電圧よりも高い電圧を１００００回〜３００００回印加する処理を行うことを特徴とする情報表示用パネルの活性化方法。
2. 前記所定の駆動電圧を、対向する基板の各々に設けた電極間に形成する電圧を徐々に高くしていき、粒子を一方の基板側から他方の基板側へと移動させる際、９０％の粒子が一方の基板側から他方の基板側へと移動する電圧とする、請求項１に記載の情報表示用パネルの活性化方法。
3. 請求項１または２に記載の情報表示用パネルの活性化方法を実施したことを特徴とする情報表示用パネル。
   

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