JP5314998B2 - 表示装置、表示装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置、表示装置の製造方法および電子機器に関するものである。
一般に、液体中に微粒子を分散させた分散系に電界を作用させると、微粒子は、クーロン力(静電力)により液体中で移動(泳動)することが知られている。この現象を電気泳動といい、近年、この電気泳動を利用して、所望の情報(画像)を表示させるようにした電気泳動表示装置が新たな表示装置として注目を集めている。
この表示装置は、電圧の印加を停止した状態でも表示内容を維持する表示メモリー性を備えているため、消費電力が低い。また、特に、一般の印刷物のように反射光を利用して表示するため、広視野角性を有し、高コントラストの表示が可能であること等の特徴を備えている。
従来の電気泳動表示装置として、特許文献1には、液相分散媒中に互いに反対の極性に帯電している2種類の電気泳動粒子を分散してなる電気泳動分散液を用いた電気泳動表示装置が開示されている。また、特許文献2には、液相分散媒中に1種類の電気泳動粒子を分散してなる電気泳動分散液を殻体に内包するマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置が開示されている。そして、これら特許文献1と特許文献2とを組み合わせたもの、すなわち、液相分散媒中に互いに反対の極性に帯電している白色を表示する電気泳動粒子(白色粒子)および黒色を表示する電気泳動粒子(黒色粒子)を分散してなる電気泳動分散液を殻体に内包するマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置も提案されている。
これら従来電気泳動方式と云われる方式では、隔壁、またはカプセルの内壁の持つ正味の帯電量の絶対値が、微粒子の表面の正味の帯電量の絶対値より小さく、互いの帯電極性は反対である。結果として、電界を作用させると、電界を印加した方向と平行に、微粒子表面帯電極性とは逆の極側に微粒子が移動する。
従来の方式の電気泳動表示装置では、白色と黒色の中間調(中間色)である所定階調のグレー色を得るには、粒子間の電気泳動移動度の差等を利用し、完全に白の状態または完全に黒の状態から、完全に黒の状態または完全に白の状態にならないように、1対の電極間に、所定の大きさの電圧を所定時間を印加する。これにより、液相分散媒中の所定の領域に白色粒子と黒色粒子とが分散または凝集した状態となり、一応、グレー色が得られる。
しかしながら、前記従来の方式の電気泳動表示装置では、所定階調のグレー色等の所定の中間調を得るのは困難である。
すなわち、完全に白の状態または完全に黒の状態から、1対の電極間に電圧を印加すると、白色粒子および黒色粒子は、それぞれ、一方の電極から他方の電極に向かって、互いに衝突しつつ液相分散媒中を移動するし、また、グレー色が表示されているときは、白色粒子と黒色粒子とが混在した状態にあるので、再現性が悪く、所定階調のグレー色を得るのは、非常に困難である。
また、1対の電極間への電圧の印加が停止されてグレー色が得られても、その状態は、不安定であり、経時的に変化してしまう。
すなわち、白色粒子および黒色粒子は、それぞれ、液相分散媒中を浮遊しているので、液相分散媒中を経時的に移動してしまうし、また、白色粒子と黒色粒子とは互いに反対の極性に帯電しているので、白色粒子と黒色粒子とが互いに吸着し、複数の白色粒子および黒色粒子が凝集してしまう。このため、たとえ所定階調のグレー色が得られたとしても、そのグレー色は、維持されず、表示された像は、非常に不安定である。
また、次の表示を行う際、互いに吸着している白色粒子と黒色粒子とを分離する必要があり、そのためには、1対の電極間に、大きな電圧を、極性を交互に換えて繰り返し印加したり、また、別途、電極を設けたりする必要がある。このため、制御や構造が複雑化し、また、消費電力が増大してしまう。
特許第800963号公報 特許第2551783号公報
そこで、我々は、鋭意検討した結果、従来の電気泳動方式とは異なる、帯電している接触粒子(微粒子)が、マイクロカプセルのカプセル本体(殻体)の内面を這う様に動く電気這動方式を見出した。電気這動方式に関する、より詳細な説明は後述する。
しかしながら、前記電気這動方式の表示装置では、従来の電気泳動方式の表示装置とは異なり、マイクロカプセルが、表示面側や背面側で扁平になるように配置されると、却ってコントラストが低下してしまうという問題がある。
すなわち、図22に示すように、マイクロカプセル1000の外径は、一定ではなく、大きいものや小さいものが存在するので、特に、大型のマイクロカプセル1000は、変形して、扁平になる。
また、前記電気這動方式の表示装置では、接触粒子がカプセル本体1100の内面に接触しつつその内面に沿って移動するためには、印加される電界が、カプセル本体1100の内面の接線方向の電界成分を有することが必要であり、このため、マイクロカプセル1000が、表示面側や背面側で扁平になり、そのカプセル本体1100の内面が電極1200と平行になってしまうと、この平行領域に接触(付着)した接触粒子は、カプセル本体1100の内面に沿って移動することが困難になる。これにより、例えば、図22に示すように、黒色表示の後、白色表示を行なうと、前記平行領域に接触した接触粒子である黒色粒子1300がその位置に残って、表示色がグレー色となってしまい、また、図示しないが、白色表示の後、黒色表示を行なうと、前記平行領域に黒色粒子1300が移動することができず、表示色がグレー色となってしまい、コントラストが低下してしまう。
本発明の目的は、コントラストが高く、中間調を容易かつ確実に得ることができ、電圧の印加を停止した状態でも中間調を含む各色を確実に維持することができる表示装置、かかる表示装置を容易かつ確実に製造し得る表示装置の製造方法および電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の表示装置は、殻体と、前記殻体の内面に接触し、帯電しかつ着色された接触粒子と、前記殻体に内包され、光を散乱させる散乱体または前記接触粒子と異なる色相を有する着色体とを有するマイクロカプセルを含有するマイクロカプセル含有層と、
電圧を印加すると、前記接触粒子に作用させる電界を発生する1対の電極とを備え、
前記マイクロカプセルの外径の平均値は、20〜60μm、前記マイクロカプセルの外径のCV値は、20%以下であり、
前記1対の電極間に電圧を印加することにより、前記接触粒子が前記殻体の内面に接触しつつ、該内面に沿って移動するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、接触粒子(表示用の粒子)が、常に、マイクロカプセルの殻体の内面のいずれかの部位に接触しているので(内面に接近する方向に付勢されているので)、中間調を容易かつ確実に得ることができ、また、電圧の印加を停止した状態でも中間調を含む各色を確実に維持することができる。すなわち、表示が非常に安定し、所定の表示内容(イメージ)を表示した後に、電圧の印加を停止しても、その表示内容が安定的に保持される(表示状態が劣化するのを防止することができる)。
また、接触粒子は、殻体の内面に接触しているので、散乱体や着色体に付着し難く、これにより、コントラストが向上し、また、色純度が向上する。
また、比較的弱い電界で確実に接触粒子を移動させることができ、これにより、消費電力を低減することができる。
また、マイクロカプセルの外径(粒子径)のCV値(変動係数)が小さいので、マイクロカプセルが扁平にならず、球状となり、これにより、接触粒子を移動させる際は、接触粒子は、殻体の内面に接触しつつ、その内面に沿って確実に移動することができる。これによって、中間調を含む各色を確実に表示することができ、コントラストが非常に高い。
また、マイクロカプセルの外径の平均値が前記範囲内であるので、殻体が潰れ難く、また、殻体内の接触粒子や、散乱体または着色体の量を比較的多くすることができ、これにより、例えば、白色表示の際の白色粒子による黒色粒子の隠蔽能力が高くなり、良好な白色表示を行なうことができ、コントラストが非常に高くなる。
また、いわゆるマイクロカップ型の表示装置に比べ、表示装置を容易かつ確実に製造することができる。
本発明の表示装置では、前記接触粒子は、静電力により前記殻体の内面に接触していることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、接触粒子を殻体の内面に接触させることができる。
本発明の表示装置では、前記殻体の内部に前記接触粒子と同極性の正味の電荷が存在し、これにより、前記接触粒子が前記殻体の内面に接触していることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、接触粒子を殻体の内面に接触させることができる。
本発明の表示装置では、前記1対の電極間の電界により前記接触粒子に作用する静電力よりも、前記接触粒子を前記殻体の内面に保持する力の方が大きくなるよう構成されていることが好ましい。
これにより、接触粒子は、より確実に、殻体の内面に接触しつつ、殻体の内面に沿って移動することができる。
本発明の表示装置では、前記散乱体または前記着色体は、前記殻体内に充填された液体であることが好ましい。
これにより、より優れた表示特性が得られる。
本発明の表示装置では、前記液体は、液相分散媒中に分散粒子を分散してなるものであることが好ましい。
これにより、より優れた表示特性が得られる。
本発明の表示装置では、前記分散粒子は、光を散乱させる粒子または着色された粒子であることが好ましい。
これにより、より優れた表示特性が得られる。
本発明の表示装置では、前記分散粒子は、実質的に帯電していないか、または、前記接触粒子と反対の極性に帯電していることが好ましい。
これにより、分散粒子が壁部の内面に接近する方向に付勢されてその内面に接触してしまうのを防止することができる。
本発明の表示装置では、前記散乱体または前記着色体は、前記殻体内に、前記殻体の内面から所定距離離間するように設けられた構造体であり、
前記接触粒子は、前記殻体と前記構造体との間に位置していることが好ましい。
これにより、より優れた表示特性が得られる。
本発明の表示装置では、前記接触粒子は、着色された粒子であることが好ましい。
これにより、より優れた表示特性が得られる。
本発明の表示装置では、前記1対の電極は、前記マイクロカプセル含有層を介して対向配置されており、
前記殻体は、球殻状をなしていることが好ましい。
これにより、より円滑かつ確実に、接触粒子を殻体の内面に沿って移動させることができ、これによって、より容易かつ確実に中間調を含む各色を得ることができる。
本発明の表示装置では、前記マイクロカプセルの側面視における下記(1)式で表される平均円形度Rは、0.88〜1であることが好ましい。
R=L/L・・・(1)
(但し、上記(1)式中、L[μm]は、測定対象のマイクロカプセルの投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のマイクロカプセルの投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
これにより、さらに円滑かつ確実に、接触粒子を殻体の内面に沿って移動させることができ、これによって、さらに容易かつ確実に中間調を含む各色を得ることができる。
本発明の表示装置では、前記殻体は、それぞれ殻状をなす、第1の層と、該第1の層よりも外側に配置されている第2の層とを有することが好ましい。
これにより、表示装置を容易に製造することができる。
本発明の表示装置では、前記1対の電極間に印加する電圧の大きさおよび/または時間を調整することにより、前記接触粒子の位置を調整し、これにより、表示面側から見たときの、前記殻体内の前記散乱体または前記着色体の前記接触粒子により覆われている部分の面積と、前記殻体内の前記散乱体または前記着色体の全体の面積との比率が調整されるよう構成されていることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、各中間調を得ることができる。
本発明の表示装置の製造方法は、帯電しかつ着色された接触粒子と、光を散乱させる散乱体または前記接触粒子と異なる色相を有する着色体とを殻体に内包し、外径のCV値が20%以下であるマイクロカプセルを製造し、該マイクロカプセルを含有するマイクロカプセル含有層を形成するマイクロカプセル含有層形成工程と、
電圧を印加すると、前記接触粒子に作用させる電界を発生する1対の電極を形成する電極形成工程とを有し、
前記マイクロカプセル含有層形成工程は、前記殻体の内面側の部分または全部を形成した後、前記殻体の内部に前記接触粒子と同極性の正味の電荷を与える帯電工程を有し、該帯電工程により、前記接触粒子が前記殻体の内面に接触することを特徴とする。
これにより、本発明の表示装置を容易かつ確実に製造することができる。



本発明の表示装置の製造方法では、前記殻体は、それぞれ殻状をなす、第1の層と、該第1の層よりも外側に配置されている第2の層とを有しており、
前記第2の層を形成する際に、前記帯電工程を行なうことが好ましい。
これにより、本発明の表示装置をより容易かつ確実に製造することができる。
本発明の表示装置の製造方法では、前記殻体を形成した後、前記マイクロカプセルの外表面に密着して該マイクロカプセルを固定する固定材料を介し、前記帯電工程を行なうことが好ましい。
これにより、本発明の表示装置をより容易かつ確実に製造することができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、優れた表示特性を有する電子機器を提供することができる。
以下、本発明の表示装置、表示装置の製造方法および電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
1.表示装置
まず、本発明の表示装置について説明する。
図1は、本発明の表示装置の第1実施形態を模式的に示す縦断面図(断面側面図)、図2および図3は、図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図、図4は、図1に示す表示装置における、接触粒子の表面とカプセル本体の内面との間の距離と、接触粒子のポテンシャルとの関係を示すグラフ(ポテンシャル曲線)、図5は、図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図である。また、図6は、図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図であり、図6(a)は、断面図、図6(b)は、側面図、図6(c)は、平面図(表示面側から見た図)である。また、図7および図8は、図1に示す表示装置の製造方法を説明するための模式図、図9は、図1に示す表示装置の原理を説明するための模式図(断面図)、図10〜図13は、図1に示す表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位の構成例を示す模式図(断面図)、図14は、従来の表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位を示す模式図(断面図)である。
なお、以下では、説明の都合上、図1〜図3、図5、図7および図8中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
また、図2、図3、図5、図6、図9〜図13では、カプセル本体401の記載を簡略化して1層に記載している。
また、図6、図9〜図13では、液相分散媒6および分散粒子5の記載および断面を示す斜線が省略されている。
また、図6(b)および図6(c)では、カプセル本体401の内部を示すため、そのカプセル本体401の部分は、断面図とした。
図1に示すように、表示装置20は、表示シート(フロントプレーン)21と、回路基板(バックプレーン)22と、表示シート21と回路基板22とを接合する接着剤層8と、表示シート21と回路基板22との間の間隙を気密的に封止する封止部7とを有している。
表示シート21は、平板状の基部2と基部2の下面に設けられた第2の電極4とを備える基板12と、この基板12の下面(一方の面)側に設けられ、マイクロカプセル40とバインダ41とで構成されたマイクロカプセル含有層400とを有している。
一方、回路基板22は、平板状の基部1と基部1の上面に設けられた複数の第1の電極3とを備える対向基板11と、この対向基板11(基部1)に設けられた、例えばTFT等のスイッチング素子を含む回路(図示せず)とを有している。
以下、各部の構成について順次説明する。
基部1および基部2は、それぞれ、シート状(平板状)の部材で構成され、これらの間に配置される各部材を支持および保護する機能を有する。
各基部1、2は、それぞれ、可撓性を有するもの、硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。可撓性を有する基部1、2を用いることにより、可撓性を有する表示装置20、すなわち、例えば電子ペーパーを構築する上で有用な表示装置20を得ることができる。
また、各基部(基材層)1、2を可撓性を有するものとする場合、その構成材料としては、それぞれ、例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
このような基部1、2の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、可撓性を有するものとする場合、20〜500μm程度であるのが好ましく、25〜250μm程度であるのがより好ましい。これにより、表示装置20の柔軟性と強度との調和を図りつつ、表示装置20の小型化(特に、薄型化)を図ることができる。
これらの基部1、2のマイクロカプセル40側の面、すなわち、基部1の上面および基部2の下面に、それぞれ、層状(膜状)をなす第1の電極3および第2の電極4(1対の電極)が設けられている。すなわち、第1の電極3と第2の電極4とは、マイクロカプセル含有層400を介して対向配置されている。
第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加すると、これらの間に電界が生じ、この電界が、マイクロカプセル含有層400中の後述する接触粒子(表示粒子)50に作用する。なお、後述する分散粒子(表示粒子)5が帯電している場合は、前記電界は、その分散粒子5にも作用する。
本実施形態では、第2の電極4が共通電極とされ、第1の電極3がマトリックス状(行列状)に分割された個別電極(スイッチング素子に接続された画素電極)とされており、第2の電極4と1つの第1の電極3とが重なる部分が1画素を構成する。
なお、第2の電極4も、第1の電極3と同様に複数に分割するようにしてもよい。
また、第1の電極3がストライプ状に分割され、第2の電極も同様にストライプ状に分割され、これらが交差するように配置された形態であってもよい。
各電極3、4の構成材料としては、それぞれ、実質的に導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、NaCl、Cu(CFSO等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物(IO)等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような電極3、4の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、0.05〜10μm程度であるのが好ましく、0.05〜5μm程度であるのがより好ましい。
なお、各基部1、2および各電極3、4のうち、表示面側に配置される基部および電極(本実施形態では、基部2および第2の電極4)は、それぞれ、光透過性を有するもの、すなわち、実質的に透明(無色透明、有色透明または半透明)とされる。これにより、後述する接触粒子50および分散粒子5の状態、すなわち表示装置20に表示された情報(画像)を目視により容易に認識することができる。
表示シート21では、第2の電極4の下面に接触して、マイクロカプセル含有層400が設けられている。
このマイクロカプセル含有層400は、後述する分散液10および接触粒子50をカプセル本体(殻体)401内に封入した複数のマイクロカプセル40を、バインダ(固定材料)41で固定(保持)してなるものである。
以下、マイクロカプセル含有層400について説明するが、マイクロカプセル40については後に詳述する。
バインダ41は、マイクロカプセル40の外表面に密着し、マイクロカプセル40を被覆しており、マイクロカプセル40同士の間に形成された隙間(空隙)は、そのバインダ41で満たされている。
すなわち、バインダ41は、例えば、対向基板11と基板12とを接合する目的、対向基板11および基板12との間にマイクロカプセル40を固定する目的、第1の電極3および第2の電極4間の絶縁性を確保する目的、マイクロカプセル40とマイクロカプセル40との間の空隙を埋めて強い電界を生じさせる目的等により供給される。これにより、表示装置20の耐久性、信頼性および表示性能をより向上させることができる。
このバインダ41には、各電極3、4、カプセル本体401(マイクロカプセル40)との親和性(密着性)に優れ、絶縁性に優れ、かつ、比較的高い誘電率を有する樹脂材料(絶縁性または微小電流のみが流れる樹脂材料)が好適に使用される。
このようなバインダ41としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態では、表示シート21と回路基板22とが、接着剤層8を介して接合されている。これにより、表示シート21と回路基板22とをより確実に固定することができる。
このような接着剤層8は、例えば、ポリウレタンを主材料として構成されているのが好ましい。
ポリウレタンとしては、例えば、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)またはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種をイソシアネート成分とし、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)またはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種をポリオール成分とするものが挙げられる。
なお、接着剤層8の構成材料としては、ポリウレタンには限定されず、その他、例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ABS樹脂、ビニル−アクリル酸エステル共重合体、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
さらに、基部1と基部2との間であって、それらの縁部に沿って、封止部7が設けられている。この封止部7により、各電極3、4、マイクロカプセル含有層400および接着剤層8が気密的に封止されている。これにより、表示装置20内への水分の浸入を防止して、表示装置20の表示性能の劣化をより確実に防止することができる。
封止部7の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂のような熱硬化性樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、封止部7は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
マイクロカプセル40のカプセル本体401の内面には、接触粒子(帯電粒子)50がその内面に接近する方向に付勢されることにより接触(付着)している(カプセル本体401の内面に沿って移動可能に保持されている)。すなわち、接触粒子50は、所定の極性に帯電しており、また、後述するように、カプセル本体401の内部(カプセル本体401自体は含まず)における正味の電荷(接触粒子50の電荷を含む全電荷の合計値(総和))は、ゼロでなく(正味の電荷が存在し)、その極性が接触粒子50の電荷の極性と同一(同極)であるので、接触粒子50は、主に、自己と同極の電荷との間の静電力による斥力(反発力)により、カプセル本体401の内面に、押し付けられ(付勢され)、移動可能に付着している。なお、見かけ上は、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に吸着しているように見える。
以下の説明では、カプセル本体401内において接触粒子50に作用する各力について、それぞれ、特にことわらない限りは、カプセル本体401の内面を基準とし、そのカプセル本体401の内面に接近する方向の力(カプセル本体401の外側に向う力)を「引力」、内面から離間する方向の力(カプセル本体401の中心部側に向う力)を「斥力」と言う。
接触粒子50としては、1種または2種以上用いてもよいが、着色された粒子(着色粒子)を用いるのが好ましい。本実施形態では、接触粒子50として、黒色を表示する黒色粒子(着色粒子)を用いている。
また、カプセル本体401内には、光を散乱させる散乱体または接触粒子50と異なる色相を有する着色体として、液体、すなわち、本実施形態では、分散液10が封入(充填)されている。
分散液10は、液相分散媒6中に、分散粒子5を分散(懸濁)してなるものである。この分散粒子5としては、1種または2種以上用いてもよいが、光を散乱させる粒子か、または、接触粒子50と異なる色相を有する着色粒子を用いる。本実施形態では、分散粒子5として、光を散乱させる粒子(いわゆる白色を表示する白色粒子)を用いている。すなわち、本実施形態では、分散液10として、液相分散媒6中に、光を散乱させる分散粒子5を分散してなるものを用いている。なお、光が散乱することにより、白色が表示される。
なお、分散液10に代えて、例えば、光を散乱させるか、または、接触粒子50と異なる色相を有し、粒子が含まれていない液体を用いてもよい。また、例えば、光を散乱させるか、または、接触粒子50と異なる色相を有する気体を用いてもよい。
ここで、分散粒子5は、帯電していてもよく、また、帯電していなくてもよいが、帯電している場合は、接触粒子50と反対の極性、すなわち、カプセル本体401と同じ極性に帯電している必要がある。これにより、分散粒子5がカプセル本体401の内面に接近する方向に付勢されてその内面に接触(付着)してしまうのを防止することができる。
また、分散粒子5が実質的に帯電していない場合は、分散粒子5と接触粒子50とが互いに吸着してしまうのを防止することができる。
また、分散粒子5が接触粒子50と反対の極性に帯電している場合には、その分散粒子5の電荷の極性は、カプセル本体401の内部の正味の電荷と反対の極性となるので、分散粒子5がカプセル本体401の内面に押し付けられる現象は起こらない。そのため、分散粒子5の分散状態が維持される。
なお、本実施形態では、分散粒子5は、実質的に帯電しておらず、液相分散媒6中に均一に分散しているものとする。
製造時の接触粒子50および分散粒子5の液相分散媒6への分散は、それぞれ、例えば、ペイントシェーカー法、ボールミル法、メディアミル法、超音波分散法、撹拌分散法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて行うことができる。
液相分散媒6としては、カプセル本体401に対する溶解性が低く、かつ比較的高い絶縁性を有するものが好適に使用される。
かかる液相分散媒6としては、例えば、各種水(例えば、蒸留水、純水等)、メタノール等のアルコール類、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、ペンタン等の脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン等の芳香族復素環類、アセトニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、カルボン酸塩またはその他、シリコーンオイル等の各種油類等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。
中でも、液相分散媒6としては、沸点が80度以上の炭化水素、シリコーンオイルが好ましい。
また、液相分散媒6(分散液10)中には、必要に応じて、例えば、電解質、アルケニルコハク酸エステルのような界面活性剤(アニオン性またはカチオン性)、金属石鹸、樹脂材料、ゴム材料、油類、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等の各種添加剤を添加するようにしてもよい。
さらに、液相分散媒6を着色する場合には、液相分散媒6に、必要に応じて、アントラキノン系染料、アゾ系染料、インジゴイド系染料等の各種染料を溶解するようにしてもよい。
接触粒子50は、荷電を有し、電界が作用することにより、液相分散媒6中をカプセル本体401の内面に沿って移動し得る粒子である。すなわち、接触粒子50は、後述するように、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って移動する。
一方、分散粒子5は、前述したように、荷電を有し、電界が作用することにより、液相分散媒6中を電気泳動し得る粒子であってもよく、また、荷電を有していない粒子であってもよい。
かかる接触粒子50には、荷電を有するものであれば、いかなるものをも用いることができ、また、分散粒子5には、光を散乱させる粒子か、または、接触粒子50と異なる色相を有する着色粒子であれば、荷電の有無にかかわらず、いかなるものをも用いることができ、それぞれ、特に限定はされないが、顔料粒子、樹脂粒子またはこれらの複合粒子のうちの少なくとも1種が好適に使用される。これらの粒子は、製造が容易であるとともに、荷電の制御を比較的容易に行うことができるという利点を有している。
顔料粒子を構成する顔料としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料、酸化チタン、酸化アンチモン等の白色顔料、モノアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛等の黄色顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、樹脂粒子を構成する樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン、ポリエステル等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料や他の顔料で被覆したもの、樹脂粒子の表面を顔料で被覆したもの、顔料と樹脂材料とを適当な組成比で混合した混合物で構成される粒子等が挙げられる。
顔料粒子の表面を他の顔料で被覆した粒子としては、例えば、酸化チタン粒子の表面を、酸化珪素や酸化アルミニウムで被覆したものを例示することができ、かかる粒子は、白色表示用の分散粒子5として好適に用いられる。
また、カーボンブラック粒子、チタンブラック粒子、またはその表面を被覆した粒子は、黒色表示用の接触粒子50として好適に用いられる。
また、接触粒子50および分散粒子5の形状は、それぞれ、特に限定されないが、球形状であるのが好ましい。
接触粒子50および分散粒子5は、それぞれ、比較的小さいものが好適に用いられ、具体的には、その平均粒径が、10nm〜3μm程度であるのが好ましく、20nm〜2μm程度であるのがより好ましく、20nm〜800nm程度が最も好ましい。接触粒子50および分散粒子5の平均粒径を前記範囲とすることにより、接触粒子50および分散粒子5の凝集を防止することができ、また、分散粒子5の液相分散媒6中における沈降を確実に防止して、液相分散媒6中に分散させることができ、その結果、表示装置20の表示品質の劣化を好適に防止することができる。
なお、本実施形態のように、2種の異なる粒子を用いる場合、2種の粒子の平均粒径を異ならせても特に問題はない。本願発明の方法においては、表示装置20の表示コントラストは高い値が得られる。
マイクロカプセル40は、図1に示すように、対向基板11と基板12との間に、縦横に並列するように単層で(厚さ方向に重なることなく1個ずつ)、かつ、マイクロカプセル含有層400の厚さ方向全体に配設されている。
また、マイクロカプセル40は、図示の構成では、1つの第1の電極3に、1つ配置されているが、これに限らず、例えば、1つの第1の電極3に、2以上配置されていてもよい。
また、マイクロカプセル40は、図示の構成では、対向基板11と基板12との間で、第2の電極4と接着剤層8とで挟持されても、上下方向に圧縮(圧迫)されることなく、ほぼ球状(球形状)をなしている。また、分散液10が充填(散乱体または着色体が配置)された空間を画成する壁構造であるカプセル本体(殻体)401は、球殻状をなしている。すなわち、カプセル本体401の内面は、第1の電極3と第2の電極4との間に亘って設けられた(連続的に設けられた)湾曲凹面で構成されている。これにより、カプセル本体401の内面には、第1の電極3および第2の電極4と平行な平面が実質的に存在しない。これによって、接触粒子は、円滑かつ確実に、カプセル本体401の内面に沿って移動することができる。
なお、マイクロカプセル40は、前記球状に限らず、例えば、ほぼ楕円体状等をなしていてもよい。すなわち、カプセル本体401は、球殻状に限らず、例えば、楕円体殻状等をなしていてもよい。
また、カプセル本体401およびその外部は、それぞれ、帯電していてもよく、また、帯電していなくてもよい。なお、この点については、後述する。
ここで、この表示装置20では、カプセル本体401の内部(カプセル本体401自体は含まず)における正味の電荷(接触粒子50の電荷を含む全電荷の合計値(総和))は、ゼロでなく(正味の電荷が存在し)、その極性が接触粒子50の電荷の極性と同一(同極)となるよう構成されている。
したがって、接触粒子50とカプセル本体401間に作用する引力、すなわち、カプセル本体401の内部(カプセル本体401自体は含まず)における正味の電荷(接触粒子50の電荷を含む)による静電力(引力)と、接触粒子50とカプセル本体401との間のファンデルワールス力(引力)と、浸透圧による斥力(グラフトポリマーを用いた立体安定化処理による)との和(合力)である引力により、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触している。
図2に示すように、まず、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧が印加されていないときは、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触(付着)して所定位置に停止しており、また、分散粒子5は、液相分散媒6中に分散されている。
なお、各接触粒子50がすべてカプセル本体401の内面に接触していてもよいが、これに限らず、その一部に、カプセル本体401の内面に接触していないものが存在していてもよい。例えば、接触粒子50が2層に配列される場合は、2層目の接触粒子50は、1層目の接触粒子50に接触する。これは、後述する接触粒子50の移動中も同様である。
次に、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧が印加されると、第1の電極3と第2の電極4との間に電界が生じ、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触(付着)しつつ、その電界にしたがって、カプセル本体401の内面に沿っていずれかの電極に向かって移動し、また、分散粒子5は、液相分散媒6中に分散された状態を保持する。そして、前記電圧の印加を停止すると、接触粒子50は、その移動を停止し、すなわち、カプセル本体401の内面に接触して所定位置に停止し、また、分散粒子5は、液相分散媒6中に分散された状態を保持する。
具体的には、例えば、接触粒子50が負に帯電し、カプセル本体401の内部に正味の負の電荷が存在しており、第1の電極3が第2の電極4に対して正電位になるように、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加すると、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って第1の電極3側(表示面と反対側)に移動する。
また、第1の電極3が第2の電極4に対して負電位になるように、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加すると、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って第2の電極4側(表示面側)に移動する。
この場合、第1の電極3と第2の電極4との間にパルス状の電圧(パルス電圧)を印加すること、すなわち、第1の電極3と第2の電極4との間に印加する電圧の大きさ(電圧値)および時間(印加時間)のうちのいずれか一方、または、両方を調整することにより、接触粒子50の位置を調整することができる。これにより、表示面側(図2中上側)から見たときの、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)の接触粒子50により覆われている部分の面積(S2)と、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)の全体の面積(S1)との比率(S2/S1)が調整される(図6参照)。これによって、マイクロカプセル40からの反射光の光量(明るさ)を変化させることができる。なお、前記面積(S1)および面積(S2)は、それぞれ、基部2(基板12)と平行な平面への投影面積である。
これによって、本実施形態では、白黒表示において、白色および黒色の他に、白色と黒色との間の任意の中間調(中間色)、すなわち、任意の階調(明度)のグレー色を表示することができる。すなわち、表示色を、白色と黒色との間で連続的に変化させることができる。
例えば、図2に示すように、接触粒子50が第1の電極3側に位置している(集まっている)とき、すなわち、接触粒子50がカプセル本体401の下半球(第1の電極3側の半球)に位置し、表示面側から見たとき、その接触粒子50により、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)が全く覆われていないときは、比率(S2/S1)が0となり、表示色は、白色となる。すなわち、マイクロカプセル40への入射光は、略すべて(大部分が)、分散粒子5により散乱し、これにより、表示装置20を表示面側から見ると、白色が見える。
また、接触粒子50が第2の電極4側に位置しているとき、すなわち、接触粒子50がカプセル本体401の上半球(第2の電極4側の半球)に位置し、表示面側から見たとき、その接触粒子50により、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)がすべて覆われているときは、比率(S2/S1)が1となり、表示色は、黒色となる。すなわち、マイクロカプセル40への入射光は、略すべて(大部分が)、接触粒子50により吸収され、これにより、表示装置20を表示面側から見ると、黒色(接触粒子50の色)が見える。
また、接触粒子50が第1の電極3と第2の電極4との間に位置しているとき、すなわち、接触粒子50がカプセル本体401の上半球と下半球とに跨ってベルト状に分布し、表示面側から見たとき、その接触粒子50により、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)のうちの外周側(一部)が環状に覆われているときは、比率(S2/S1)が、0より大きく、かつ1より小さい所定の値となり、表示色は、所定の階調のグレー色となる。すなわち、マイクロカプセル40への入射光のうちの一部は、分散粒子5により散乱し、残部は、接触粒子50により吸収され、これにより、表示装置20を表示面側から見ると、所定の階調のグレー色が見える。
また、表示装置20の制御方式としては、特に限定されないが、例えば、接触粒子50が第1の電極3側に位置している状態、すなわち白色が表示されている状態、または、接触粒子50が第2の電極4側に位置している状態、すなわち黒色が表示されている状態を初期状態(基準状態)として設定し、所定の中間調を表示する際、一旦、前記初期状態にし、この後、第1の電極3と第2の電極4との間に前記パルス電圧を印加するよう構成するのが好ましい。その理由は、第1の電極3と第2の電極4との間に、例えば十分な時間、電圧を印加することで、確実に、前記初期状態にすることができるので(初期状態にするための印加電圧の大きさや時間等の微妙な調整が不要)、その初期状態から前記パルス電圧を印加することで、確実に、目標の中間調を表示することができる。
また、別の制御方式として、中間調が表示されている現時点の表示状態から目標の中間調が表示される表示状態に変化させるのに必要なパルス電圧を印加するよう構成するのも好ましい。その理由は、この表示装置20では、中間調を確実に表示すことができるので、前記初期状態に戻すことなく、連続的に目標の中間調が表示される表示状態に変化させても、確実に、その目標の中間調を表示することができる。
なお、第1の電極3と第2の電極4との間に印加する電圧は、単一のパルス電圧に限らず、例えば、極性の等しい複数のパルス電圧、極性を交互に入れ換えた複数のパルス電圧(交流電圧)等であってもよい。
また、分散粒子5が接触粒子50と反対の極性に帯電している場合は、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧が印加されると、分散粒子5は、前記接触粒子50が向かう電極と反対側の電極に向かって、電気泳動するが、前記電圧の印加を停止すると、分散粒子5は、再び、液相分散媒6中に分散され、前記分散粒子5が帯電していない場合と同様の機能を発揮する。
また、図3に示すように、この表示装置20では、第1の電極3と第2の電極4との間に生じる電界により接触粒子50に作用する静電力(図3中のf)よりも、接触粒子50をカプセル本体401の内面に保持する力(引力)(図3中のf)の方が大きくなるよう構成されている。この接触粒子50をカプセル本体401の内面に保持する力(引力)(f)は、所定の接触粒子50に着目したとき、他の接触粒子50、分散液10およびカプセル本体401等との間の相互作用による引力、すなわち、カプセル本体401の内部(カプセル本体401自体は含まず)における正味の電荷(接触粒子50の電荷を含む)による静電力(引力)と、接触粒子50とカプセル本体401との間のファンデルワールス力(引力)と、浸透圧による斥力(グラフトポリマーを用いた立体安定化処理による)との和(合力)である。前記電界により接触粒子50に作用する静電力(f)よりも接触粒子50をカプセル本体401の内面に保持する力(f)の方が大きくなるようにすることは、例えば、各部の帯電量(電荷量)、電荷密度等、すなわち、カプセル本体401の内部の正味の電荷量や、第1の電極3と第2の電極4との間に印加する電圧の大きさ等を適宜設定することで、実現することができる。
これにより、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧が印加されて、これらの間に生じた電界が接触粒子50に作用したとき、前記静電力(f)と接触粒子50をカプセル本体401の内面に保持する力(f)との和(図3中のf)の方向は、図3に示すようになり、その接触粒子50がカプセル本体401から離間していってしまうのを防止することができ、これによって、接触粒子50は、確実に、カプセル本体401の内面に接触しつつ、カプセル本体401の内面に沿って移動することができる。
前記接触粒子50がカプセル本体401の内面に接触しつつその内面に沿って移動する現象を微視的に見ると、もう少し複雑である。以下、それを説明する。
すなわち、接触粒子50とカプセル本体401との間の関係(引力、斥力等)は、もう少し複雑であり、所定の接触粒子50と、他の接触粒子50、分散液10およびカプセル本体401等との間の相互作用は、図4に示すポテンシャル曲線で記述される。この場合、カプセル本体401の内部の正味の電荷による静電力と、接触粒子50とカプセル本体401との間のファンデルワールス力と、浸透圧による斥力との和によって、図4に示すポテンシャルの凹みができる。
まず、図4中の接触粒子50の表面とカプセル本体401の内面との間の距離がZのときは、接触粒子50は、その表面とカプセル本体401の内面とが距離Zだけ離間した位置に保持されているが、この距離Zは、ナノメートルオーダーの距離であり、実際は、互いのポリマー鎖が接触した状態にある。
ここに、第1の電極3と第2の電極4との間に電界が生じると、前記距離Zだけ離間した位置は、ポテンシャル曲線の傾きがゼロであるので、接触粒子50は、容易にカプセル本体401の内面から離間する方向へ移動する。
しかし、接触粒子50が距離Zだけ離間した位置に接近すると、ポテンシャル曲線の傾きが大きくなり、接触粒子50に対して大きな引力が作用し、これにより、接触粒子50は、カプセル本体401の内面からそれ以上離間することができなくなり、逆に、カプセル本体401の内面に接近する方向へ移動する。
その結果、第1の電極3と第2の電極4との間に電界が生じると、接触粒子50は、カプセル本体401の内面上を、その内面に沿って移動する。この際、接触粒子50は、図5に示すように、接触粒子50の表面とカプセル本体401の内面との間の距離を僅かに変化させながら(接触粒子50が僅かに飛び跳ねながら)、カプセル本体401の内面に沿って移動する。
また、本実施形態では、分散液10および接触粒子50を内包するカプセル本体(殻体)401は、図1に示すように、第1のカプセル層(第1の層)402と、この第1のカプセル層402よりも外側に配置されている第2のカプセル層(第2の層)403とで構成されている。第1のカプセル層402および第2のカプセル層403は、それぞれ球殻状(殻状)をなし、第2のカプセル層403により、第1のカプセル層402の外面が覆われている。これにより、カプセル本体401に、第1のカプセル層402および第2のカプセル層403がそれぞれ有する特性を相乗的に付与することができる。
なお、カプセル本体401は、これら第1のカプセル層402と第2のカプセル層403とのうち、いずれか一方のみが帯電していてもよく、また、両方が帯電していてもよく、また、帯電していなくてもよい。
第1のカプセル層402および第2のカプセル層403の構成材料としては、それぞれ、例えば、アラビアゴムなどのゴムを含む材料、アラビアゴムとゼラチンとの複合材料、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、尿素樹脂、ポリアミド、ポリエーテルのような各種樹脂材料が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、第1のカプセル層402および第2のカプセル層403を構成する樹脂には、それぞれ、架橋剤により架橋(立体架橋)構造を形成するようにしてもよい。これにより、第1のカプセル層402や第2のカプセル層403の強度をさらに向上させることができる。その結果、マイクロカプセル40が崩壊するのをより確実に防止することができる。
ここで、第1のカプセル層402および第2のカプセル層403のぞれぞれの帯電の有無、帯電量や電荷密度、極性等は、液相分散媒6との関係も関与する。したがって、第1のカプセル層402および第2のカプセル層403は、それぞれ、使用する液相分散媒6に応じて、構成材料(構成材料の組み合わせ)、その配合比、形成時の諸条件等を適宜設定し、カプセル本体401の内部に正味の電荷を与えるとともに、その極性や電荷量を調整する。この場合、例えば、帯電付与剤等の添加材を添加してもよい。
また、第1のカプセル層402と第2のカプセル層403とは、これらの界面において化学的に結合しているのが好ましい。これにより、回路基板22と表示シート21との間に圧力を付与したとしても、第1のカプセル層402と第2のカプセル層403との間で剥離が生じるのを確実に防止することができる。その結果、マイクロカプセル含有層400と回路基板22とを接合する際の圧力や、表示装置として使用・保存している間に加わる衝撃や押圧により、マイクロカプセル40が崩壊してしまうのをより確実に防止することができる。
カプセル本体401の厚さ(本実施形態では、第1のカプセル層402の厚さと第2のカプセル層403の厚さの合計)は、特に限定されないが、湿潤状態で、0.1〜5μmであるのが好ましく、0.1〜4μmであるのがより好ましく、0.1〜3μmであるのがさらに好ましい。カプセル本体401の厚さが小さいと、第1のカプセル層402と第2のカプセル層403との構成材料の組み合わせによっては、十分なカプセル強度が得られない恐れがある。逆に、カプセル本体401の厚さが大きいと、第1のカプセル層402と第2のカプセル層403との構成材料の組み合わせによっては、透明性が低下して、表示装置のコントラストの低下を招く恐れがある。
なお、本実施形態では、カプセル本体401は、第1のカプセル層402と第2のカプセル層403からなる2層構成とされているが、このような2層構成に限らず、単層または3層以上の多層構成であっても構わない。
カプセル本体401の外径(粒径)としては、体積平均粒子径(平均値)が20〜60μmであり、20〜50μmであることが好ましく、30〜45μmであることがより好ましい。カプセル本体401の外径がこのような範囲であることにより、寸法精度よくマイクロカプセル含有層400を形成することができる。
この場合、カプセル本体401の外径が前記下限値よりも小さいと、接触粒子50や分散粒子5の量を少なくしなければならず、例えば、白色表示の際、白色粒子による黒色粒子の隠蔽能力が低下し、良好な白色表示ができず(例えば、グレー色になり)、表示のコントラストが低下するおそれがある。
一方、カプセル本体401の外径が前記上限値よりも大きいと、基板12と対向基板11(回路基板22)との間の、カプセル本体401によって構成される壁の密度が小さくなり、これにより、カプセル本体401が潰れ易くなり、表示のコントラストが低下するおそれがある。
また、マイクロカプセル40は、その大きさ(粒径)がほぼ均一(同一)に形成されているのが好ましい。
具体的には、マイクロカプセル40(カプセル本体401)の外径(粒子径)のCV値(変動係数)は、20%以下とされ、好ましくは15%以下とされ、より好ましくは10%以下とされる。また、マイクロカプセル40の外径のCV値の下限値は、3%であるのが好ましい。なお、前記CV値は、マイクロカプセル40の外径の標準偏差(σ)を平均値で除した(割った)値である。このCV値が小さいほど、マイクロカプセル40の粒度分布(径分布)が小さく、外径が良く揃っていることを示す。
マイクロカプセル40の外径のCV値が、前記上限値を超えると、比較的大きいマイクロカプセル40が扁平になり、これにより、接触粒子50がカプセル本体401の内面に沿って移動し難くなる。すなわち、前述したように、図22に示すように、黒色表示の後、白色表示を行なうと、平行領域に接触(付着)した接触粒子である黒色粒子1300がその位置に残って(「中抜け」と呼ばれる現象が生じ)、表示色がグレー色となってしまい、また、図示しないが、白色表示の後、黒色表示を行なうと、平行領域に黒色粒子1300が移動することができず(「中抜け」と呼ばれる現象が生じ)、表示色がグレー色となってしまい、表示のコントラストが低下してしまう。
また、マイクロカプセル40の外径のCV値が、前記下限値未満であると、バインダ41とマイクロカプセル40とを混合してなるマイクロカプセル塗料において、マイクロカプセル40の細密充填構造が生じ、そのマイクロカプセル塗料の流動性が低下し、マイクロカプセル塗料を基板12上に塗布し難くなる。
また、マイクロカプセル40の外径の標準偏差(σ)は、4μm以下とされ、好ましくは3μm以下とされ、より好ましくは2μm以下とされる。また、マイクロカプセル40の外径の標準偏差の下限値は、0.6μmであるのが好ましい。
また、マイクロカプセル40の外径の標準偏差が、前記上限値を超えると、比較的大きいマイクロカプセル40が扁平になり、これにより、接触粒子50がカプセル本体401の内面に沿って移動し難くなる。すなわち、前述したように、図22に示すように、黒色表示の後、白色表示を行なうと、平行領域に接触(付着)した接触粒子である黒色粒子1300がその位置に残って、表示色がグレー色となってしまい、また、図示しないが、白色表示の後、黒色表示を行なうと、平行領域に黒色粒子1300が移動することができず、表示色がグレー色となってしまい、表示のコントラストが低下してしまう。
また、マイクロカプセル40の外径の標準偏差が、前記下限値未満であると、バインダ41とマイクロカプセル40とを混合してなるマイクロカプセル塗料において、マイクロカプセル40の細密充填構造が生じ、そのマイクロカプセル塗料の流動性が低下し、マイクロカプセル塗料を基板12上に塗布し難くなる。
また、マイクロカプセル40は、側面視(図1の紙面に対して垂直な方向を見たとき)における下記(1)式で表される平均円形度Rが、0.88〜1であるのが好ましく、0.90〜1であるのがより好ましく、0.90〜0.99であるのがさらに好ましい。平均円形度Rが前記下限値未満であると、他の条件によっては、前述したように、接触粒子50がカプセル本体401の内面に沿って移動し難くなり、表示のコントラストが低下する。
R=L/L・・・(1)
但し、上記(1)式中、L[μm]は、測定対象のマイクロカプセル40の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のマイクロカプセル40の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。
また、後述するように、表示装置20は、本実施形態では、回路基板22と表示シート21との間に接着剤層8を介在させた状態で、これら同士を接合することにより得られるが、この接合は、回路基板22と表示シート21とを接近させた状態で行われる。このように回路基板22と表示シート21とを接近させるために、これら同士の間に圧力が付与される。また、本発明の表示装置20を可撓性が求められる電子ペーパーに組み込んだ際には、電子ペーパーを撓ませる度に、表示装置20にも同様に撓みが生じることになるが、このたびに、回路基板22と表示シート21との間に圧力が付与される。
これらの圧力が回路基板22と表示シート21との間に付与されたとしても、マイクロカプセル40を、第2の電極4と接着剤層8との間で、球状を維持するような強度を有するものとする。かかる構成とすることにより、マイクロカプセル40の耐圧性および耐ブリード性の双方を高めることができることから、表示装置20は、長期間安定的に動作し得るものとなる。前記マイクロカプセル40の耐圧性とは、「マイクロカプセル40に圧力がかかったとき、マイクロカプセル40が潰れずに耐えること」を言い、前記マイクロカプセル40の耐ブリード性とは、「マイクロカプセル40内に封入された液相分散媒6等がマイクロカプセル40の外側に散逸されないこと」を言う。
次に、図9に基づいて、表示装置20の原理を説明する。
まず、図9(a)は、球殻状のカプセル本体401が一様に正に帯電した状態を示す。これは、静電気によって帯電した状態と言ってもよい。このとき、カプセル本体401の内部に電界が発生しないことは、ガウスの法則からも明らかなことである。なお、カプセル本体401内のあらゆる点で、カプセル本体401上の電荷が作る電界が打ち消しあって、電界の総和がゼロになると解釈してもよい。このため、カプセル本体401の内部に負のゼータ電位を有する粒子(負に帯電した粒子)を含有する分散液を導入しても、分散液中の粒子が静電力によってカプセル本体401の内面に引き付けられることはない。なお、特開2006−343782号公報には、前記と同様の構成が開示されているが、その場合も、前記の理論により、カプセル本体401の内部の粒子は、カプセル本体401の内面に引き付けられることはない。
また、図9(a)では、分散液中の粒子が負に帯電している場合を想定しているが、この場合、その粒子の周囲を、その粒子の極性と反対の極性の対イオン、すなわち陽イオンが取り囲み、分散液全体で見た場合、電気的には中性である。すなわち、カプセル本体401の内部の電荷の総和はゼロである(カプセル本体401の内部に正味の電荷は存在しない)。
図9(b)は、カプセル本体401が帯電する機構として、静電気ではなく、塩の解離による形態を示している。液体が関与する系では、この機構による帯電が支配的である。図9(b)では、塩がイオンに解離して、カチオン(陽イオン)がカプセル本体401に優先的に取り込まれ(吸着し)、アニオン(陰イオン)がカプセル本体401を取り囲む水やバインダ中に浮遊する様子を示している。非水系の液体を封じ込めたマイクロカプセルの製造方法においては、水中で非水系溶媒(分散媒)を乳化させたO/Wエマルジョンを経ることが一般的である。そのため、水中で解離したイオンが図9(b)のような選択的吸着を起こし、カプセル本体401の全体が帯電することが起こり易い。しかしながら、この場合もカプセル本体401の内部に、粒子をカプセル本体401の内面に引き付けるために有効な電界は発生しない。その理由は、図9(a)で説明したものと同じで、カプセル本体401上の電荷の作る電界は、総和を取ると互いにち消し合ってゼロになってしまうためである。従って、このカプセル本体401の内部に、負のゼータ電位を有する粒子を導入としても、その粒子がカプセル本体401の内面に引き付けられることはない。
図9(c)は、図9(b)と同様に塩がイオンに解離してカチオンがカプセル本体401に選択的に吸着している様子を示している。ただし、イオンへの解離がカプセル本体401の内部の液体中で起こり、そのためアニオンはカプセル本体401内に封じ込められている。この構成では、カプセル本体401の内部の液体とカプセル本体401との境界には電気二重層が形成される結果、カプセル本体401の内部に電界が生じる。従って、このカプセル本体401の内部に、負のゼータ電位を有する粒子を導入すると、この粒子はカプセル本体401の内面に向って移動してその内面に接触(付着)する。一見、カプセル本体401の内面に吸着している陽イオン(カチオン)との間の静電力(引力)によって粒子がカプセル本体401の内面に吸着されているように見える。しかしながら、上述したように、カプセル本体401上の電荷の作る電界の総和はゼロであるので、粒子をカプセル本体401の内面に付着させている力(付勢力)の源は、カプセル本体401内の液体に分散したアニオンによるものである。すなわち、カプセル本体401が粒子を引き付けているのではなく、アニオンとの間の静電力による反発力(斥力)によって、粒子は、カプセル本体401の内面に押し付けられている(保持されている)というのが、実際の作用である。
従って、図9(d)に示すように、カプセル本体401は電荷を有しておらず、カプセル本体401の内部の液体が電荷を有する形態においても、図9(c)の場合と同様に、カプセル本体401の内部に有効な電界が発生する。図示のようにカプセル本体401内の液体の電荷が負の場合、そのカプセル本体401の内部に、負のゼータ電位を有する粒子を導入すると、この粒子はカプセル本体401の内面に向って移動してその内面に接触(付着)する。
このように、粒子がカプセル本体401の内面に接触(付着)するためには、カプセル本体401の内部の電荷の総和がゼロでなく、その電荷の極性が粒子の極性と同一であることが必要である。このため、例えば、カプセル本体401の内部の液体中の塩が解離して、そのアニオンおよびカチオンがカプセル本体401の内部に留まっている場合は、カプセル本体401の内部の電荷の総和はゼロになるため、本発明に必要な、粒子をカプセル本体401の内面に接触させる力は生じない。
しかし、図9(e)に示すように、カプセル本体401の内部で解離したアニオンとカチオンの一方が選択的にカプセル本体401の外部へ拡散した場合には、カプセル本体401の内部の電荷の総和は非ゼロとなり、カプセル本体401の内部に有効な電界が発生する。もちろん、元々カプセル本体401の外部にあった塩が解離してアニオンとカチオンとが生じ、図9(e)に示すように、アニオンがカプセル本体401の内部に選択的に拡散した平衡状態が成り立つ場合も、カプセル本体401の内部に有効な電荷が発生する。カプセル本体401は、通常、高分子で形成されているため、イオンが拡散するのに大きな障害にはならないことが多い。
なお、非水系の液体を封じ込めたマイクロカプセルは、上述したように、水中での乳化を経て作製される。この工程で、例えば、親水性の高いカチオンと疎水性の高いアニオンに解離する塩が導入された場合、図9(e)に示すような平衡状態が得られる。この場合、マイクロカプセル全体は、水中で負に帯電したように観測される。
以上説明したように、本発明の這動方式の表示装置20に必要なカプセル本体401の内部の電界は、カプセル本体401上の電荷では生じない。すなわち、カプセル本体401の内部に、粒子と同極の正味の電荷を有する場合に、粒子をカプセル本体401の内面に押し付ける静電力を発現する電界が発生する。
次に、図10〜図13に基づいて、具体的な構成例を説明する。この場合、吸着粒子50を黒粒子51として説明する。
まず、図14に示すように、従来の表示装置では、負に帯電した黒粒子51は、その周囲が対イオン(陽イオン)で取り囲まれており、電気的に中性の状態が保たれている。この図14では、黒粒子51に吸着されたアニオンの数と対イオンとの数とを同数にして示すことによって、この電気的中性を表している。この場合、黒粒子51の電荷により作られ、黒粒子51間に作用する電界は、対イオンの電荷により作られる電界で遮蔽される結果(黒粒子51の電荷と対イオンの電荷が作る電界が打ち消しあって)、黒粒子51間には、ミクロンオーダーまで接近した場合を除いて、斥力は作用しない。そのため、図14に示すように、黒粒子51がカプセル本体401内の液体に分散された状態が維持される。
図10に示す構成例では、黒粒子51の帯電の原因となっているアニオン、カチオン(□中に−、+で表示)に加えて、別種の塩起因のアニオン、カチオン(○中に−、+で表示)が導入されることにより、黒粒子51がカプセル本体401の内面に接触(付着)している。別種の塩起因のカチオン(○中に+で表示)はカプセル本体401に取り込まれ、別種の塩起因のアニオン(○中に−で表示)がカプセル本体401内の液体に残され、これにより、カプセル本体401の内部に正味の負の電荷が存在することになる。その正味の負の電荷、すなわち、カプセル本体401内の液体に分散しているアニオンの電荷より、カプセル本体401の内部に有効な電界が発生して黒粒子51はカプセル本体401の内面に押し付けられる。なお、図10では、黒と色調の異なる分散粒子(白粒子)5は省略されている(図11〜図13も同様)。その分散粒子5は帯電していないか、または黒粒子51と逆の極性(正)に帯電している。そのため、カプセル本体401の内部に分散したままの状態を維持する。ただし、イオンの分布に依存して、例えば、カプセル本体401の内面に保持された黒粒子51の近傍に位置したり、または、カプセル本体401の内面から遠ざかる等、種々の分布を採り得る。
図11に示す構成例では、別種の塩起因のカチオン(○中に+で表示)がバインダ41中に拡散し、別種の塩起因のアニオン(○中に−で表示)がカプセル本体401内の液体に残されて、これにより、カプセル本体401の内部に正味の負の電荷が存在することになる。この場合も図10に示す構成例と同様に、その正味の負の電荷、すなわち、カプセル本体401内の液体に分散しているアニオンの電荷より、カプセル本体401の内部に有効な電界が発生して黒粒子51はカプセル本体401の内面に押し付けられる。
図12および図13に示す構成例では、それぞれ、別種の塩起因のイオンを必要としないようになっている。すなわち、黒粒子51の帯電に関与したイオン対のみが考慮されている。黒粒子51の帯電に関与したアニオン、カチオン(□中に−、+で表示)のうち、アニオンが黒粒子51に選択的に吸着する結果、黒粒子51が負に帯電している。通常、この黒粒子51をカチオン(対イオン)が取り囲んで電的的に中性な状態が保たれるが、図12に示す構成例では、カチオンの一部がカプセル本体401に取り込まれている。この結果、カプセル本体401の内部に正味の負の電荷が存在することになり、カプセル本体401の内部に有効な電界が発生して黒粒子51はカプセル本体401の内面に押し付けられる。これは、黒粒子51間に静電力による斥力が作用する結果、黒粒子51が互いに反発して、黒粒子51がカプセル本体401の内面に押し付けられると解釈することもできる。
図13に示す構成例では、黒粒子51の帯電に関与したアニオン、カチオン(□中に−、+で表示)のうち、カチオンの一部がバインダ41に取り込まれている。この場合も図12に示す構成例と同様に、カプセル本体401の内部に正味の負の電荷が存在することになり、カプセル本体401の内部に有効な電界が発生して黒粒子51はカプセル本体401の内面に押し付けられる。
2.表示装置の動作方法
このような表示装置20は、次のようにして作動する。
以下、図6に基づき、表示装置20の作動(動作)方法について説明する。なお、代表的に、接触粒子50が負に帯電し、カプセル本体401の内部に正味の負の電荷が存在し、さらに、接触粒子50が第1の電極3側に位置している状態(白色が表示されている状態)が初期状態として設定されている場合を説明する。
まず、白色を表示する際は、第1の電極3が第2の電極4に対して正電位になるように、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加する。この電圧は、確実を期すため、接触粒子50が第2の電極4側から第1の電極3側まで移動するのに十分な時間印加するのが好ましい。
これにより、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って第1の電極3側に向かって移動し、その第1の電極3側に停止する。一方、分散粒子5は、液相分散媒6中に分散された状態を保持する。これにより、表示面側から見たとき、接触粒子50により、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)が全く覆われていない状態、すなわち、比率(S2/S1)が0となり、白色が表示される。
また、黒色を表示する際は、第1の電極3が第2の電極4に対して負電位になるように、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加する。この電圧は、確実を期すため、接触粒子50が第1の電極3側から第2の電極4側まで移動するのに十分な時間印加するのが好ましい。
これにより、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って第2の電極4側に向かって移動し、その第2の電極4側に停止する。一方、分散粒子5は、液相分散媒6中に分散された状態を保持する。これにより、表示面側から見たとき、接触粒子50により、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)がすべて覆われた状態、すなわち、比率(S2/S1)が1となり、黒色が表示される。
また、中間調であるグレー色を表示する際は、一旦、前記のようにして初期状態(白色が表示されている状態)に戻し、この後、第1の電極3が第2の電極4に対して負電位になるように、第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加する。この場合、各階調のグレー色(各中間調)と、電圧の印加時間との対応を示す検量線(例えば、演算式、テーブル等)が、予め、実験的に求められており、図示しない記憶手段に記憶されている。図示しない制御手段は、この検量線に基づいて、目標の階調のグレー色(目標の中間調)を得るための電圧の印加時間を求め、その時間だけ、電圧を印加する。
これにより、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って第2の電極4側に向かって移動し、所定の位置で停止する。一方、分散粒子5は、液相分散媒6中に分散された状態を保持する。これにより、表示面側から見たとき、接触粒子50により、カプセル本体401内の分散粒子5および液相分散媒6(液体)の外周側が環状に覆われた状態、すなわち、比率(S2/S1)が0より大きく、かつ1より小さい所定の値となり、目標の階調のグレー色が表示される。
例えば、図6中左から2番目の表示例では、比較的明るい(白色に近い)グレー色が表示され、また、図6中左から3番目の表示例では、比較的暗い(黒色に近い)グレー色が表示される。
前記各色の表示およびその組み合わせにより、所望の情報(画像)を表示することができる。
なお、接触粒子50として、他の着色粒子(例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)等)を用いてもよいことは、言うまでもなく、この場合も、前記と同様にして、その色と白色との間の任意の中間調を表示することができる。この場合は、カラー表示を行うことができる。また、フルカラー表示も可能である。
また、分散粒子5として、接触粒子50と色相の異なる着色粒子を用いてもよい。
3.表示装置の製造方法
このような表示装置20は、次のようにして製造することができる。
以下、図7および図8に基づき、表示装置20の製造方法について説明する。
図7および図8に示す表示装置20の製造方法は、マイクロカプセル40を作製するマイクロカプセル作製工程[A1]と、マイクロカプセル40を含むマイクロカプセル塗料(マイクロカプセル分散液)を調製するマイクロカプセル塗料調製工程[A2]と、基板12の一方の面側にマイクロカプセル40を含むマイクロカプセル含有層400を形成するマイクロカプセル含有層形成工程[A3]と、マイクロカプセル含有層400の基板12と反対の面側に接着剤層8を形成する接着剤層形成工程[A4]と、接着剤層8のマイクロカプセル含有層400と反対の面側に対向基板11を接触して、接着剤層8と対向基板11とを接合する接合工程[A5]と、封止部7を形成する封止工程[A6]とを有している。
なお、前記マイクロカプセル作製工程[A1]と、マイクロカプセル塗料調製工程[A2]と、マイクロカプセル含有層形成工程[A3]とで、本発明の表示装置の製造方法におけるマイクロカプセル含有層形成工程が構成される。
また、前記マイクロカプセル含有層形成工程[A3]で用意する基板12を製造する工程は、基部2の下面に、第2の電極4を形成する第2の電極形成工程を有し、前記接合工程[A5]で用意する回路基板22を製造する工程は、基部1の上面に、第1の電極3を形成する第1の電極形成工程を有している。この第2の電極形成工程と、第1の電極形成工程とで、本発明の表示装置の製造方法における電極形成工程が構成される。
以下、各工程について説明する。
[A1]マイクロカプセル40の作製工程
[A1−1]第1のカプセル層402の形成
まず、分散液10および接触粒子50を第1のカプセル層402に内包するマイクロカプセルを得る。なお、以下、説明の便宜上、このマイクロカプセルを「マイクロカプセル前駆体」と言うこととする。
第1のカプセル層402は、例えば、分散液10および接触粒子50からなる調整液を芯物質として、各種マイクロカプセル化手法を用いて形成することができる。
マイクロカプセル化手法(第1のカプセル層402への調整液の封入方法)としては、特に限定されないが、例えば、界面重合法、In−situ重合法、相分離法(または、コアセルベーション法)、界面沈降法、スプレードライ法等の各種マイクロカプセル化手法を用いることができる。このマイクロカプセル化手法は、第1のカプセル層402の構成材料等に応じて、適宜選択するようにすればよい。
ここで、前記第1のカプセル層402の形成の際は、カプセル本体401の内部に接触粒子50と同極性の正味の電荷を与える帯電工程を行わず、この後に、帯電工程を行う。第1のカプセル層402の形成の際に、帯電工程を行うと、接触粒子50が静電力により第1のカプセル層402に押し付けられて埋め込まれてしまう(固定されてしまう)が、帯電工程を行わないので、それを確実に防止することができる。
なお、均一な大きさのマイクロカプセル前駆体は、例えば、ふるいにかけて選別する方法、濾過法、比重差分級法等を用いることにより得ることができる。
[A1−2]第2のカプセル層403の形成
次に、工程[A1−1]で得たマイクロカプセル前駆体(第1のカプセル層402)の外周面に、第2のカプセル層403を形成し、分散液10および接触粒子50を内包するマイクロカプセル40を得る。
第2のカプセル層403は、例えば、マイクロカプセル前駆体を水系媒体中に分散させたカプセル分散液に、樹脂のプレポリマーを徐々に添加し、マイクロカプセル前駆体の表面に吸着したプレポリマーを、重合反応させることによって形成することができる。これにより、マイクロカプセル前駆体の表面に第2のカプセル層403が形成され、分散液10および接触粒子50を内包するマイクロカプセル40が得られる。
ここで、前記第2のカプセル層403の形成の際は、カプセル本体401の内部に、接触粒子50と同極性の正味の電荷を与える(生じさせる)(帯電工程)。この場合、例えば、使用する液相分散媒6に応じて、第1のカプセル層402および第2のカプセル層403のそれぞれについて、構成材料(構成材料の組み合わせ)、その配合比、形成時の諸条件等を適宜設定し、分散液10に接触粒子50と同極性の電荷を付与することにより、カプセル本体401の内部に接触粒子50と同極性の正味の電荷を与えるとともに、その帯電量や電荷密度等を調整する。この帯電工程により、接触粒子50は、静電力によってカプセル本体401の内面に接触する。
なお、カプセル本体401の内部に接触粒子50と同極性の正味の電荷を与える方法は、前記の方法に限定されないことは言うまでない。
また、均一な大きさのマイクロカプセル40、すなわち、外径の平均値、CV値、標準偏差が前述した範囲内のマイクロカプセル40は、例えば、ふるいにかけて選別する方法、濾過法、比重差分級法等を用いることにより得ることができる。
このように、本実施形態の製造方法では、このマイクロカプセル作製工程[A1]において、カプセル本体401の内面側の部分(一部分)を構成する第1のカプセル層402を形成した後、帯電工程が行われる。
ここで、マイクロカプセル40の外径のCV値や標準偏差の調整は、前述したように、例えば、ふるいにかけて選別する方法、濾過法、比重差分級法等、種々の方法を用いることができる。しかし、特に、マイクロリアクターを用いるマイクロ乳化と呼ばれる方法または、インクジェット方式(分散液10および接触粒子50からなる調整液を液滴吐出ヘッドのノズルからインクジェット方式で吐出する方法)を用いることが好ましい。これにより、ふるい等を用いることなく、外径のCV値や標準偏差の小さいマイクロカプセル40を製造することができる。なお、さらに、ふるいにかけて選別する方法、濾過法、比重差分級法等を併用してもよいことは、言うまでもない。
次に、マイクロリアクターを用いる方法について、簡単に説明する。
図15は、マイクロリアクター9の主要部の構成例を模式的に示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図15中の左側を「基端」または(上流側)、右側を「先端」または(下流側)として説明を行う。
図15に示すように、マイクロリアクター9は、それぞれ微小な内径を有する第1の管(流路)91、第2の管(流路)92および第3の管(流路)93を有している。第1の管91と第2の管92は、それらの先端で合流し、第3の管93の基端に接続されている。
第1の管91には、分散液10および接触粒子50からなる調整液が流れ、また、第2の管92には、例えば、乳化剤等の乳化に必要な液体が流れ、これらは、第3の管93の先端部で合流する。この際、調整液は、所定の大きさの球状の液滴になり、その第3の管93を流れる。なお、調整液の流量や乳化剤の流量等の諸条件を調整することにより、調整液を所望の大きさに調整することができる。以下、所定の工程を経て、分散液10および接触粒子50を第1のカプセル層402に内包するマイクロカプセル前駆体を得、さらに、前述したようにして、マイクロカプセル40が得られる。
この方法によれば、ふるい等を用いて分級することなく、外径のCV値や標準偏差の小さいマイクロカプセル40を製造することができ、収率が良い。
また、インクジェット方式では、簡単に説明すると、大気中に設置された液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに分散液および接触粒子からなる調整液を導入し、液滴吐出ヘッドのノズルから、乳化剤を溶解した水溶液に向けて、その調整液の液滴を吐出する。これにより、調整液の液滴は、前記水溶液内で所定の大きさの球状の液滴になる。吐出する液滴の速度は、8m/s以下が好ましく、4m/s以下がより好ましい。液滴の速度を前記のように設定することにより、サテライトの発生を防止(または抑制)することができる。
[A2]マイクロカプセル塗料の調製工程
次に、バインダ41および溶剤を用意し、このバインダ41および溶剤と、前記工程[A1]で作製されたマイクロカプセル40とを混合してマイクロカプセル塗料を調製する。
バインダ41と前記工程[A1]で作成されたマイクロカプセル40との混合比は、マイクロカプセル40およびバインダ41に対するバインダ41の量が、20〜45vol%程度であるのが好ましい。
バインダ41の量が前記下限値未満であると、他の条件によっては、マイクロカプセル塗料が乾燥した際、マイクロカプセル40とマイクロカプセル40との間の隙間に空間が形成されてしまい、マイクロカプセル40が、自重で、または後述する回路基板22の接合工程(A5)で潰れてしまうおそれがある。
また、バインダ41の量が前記上限値を超えると、他の条件によっては、マイクロカプセル40とマイクロカプセル40との間の間隔が広くなってしまい、表示のコントラスト等、表示性能が低下する。
また、マイクロカプセル塗料中におけるマイクロカプセル40の含有量は、30〜60wt%程度であるのが好ましく、40〜60wt%程度であるのがより好ましい。
マイクロカプセル40の含有量を前記範囲に設定すると、マイクロカプセル40が厚さ方向に重ならないように(単層で)、マイクロカプセル含有層400において移動(再配置)させて配設する上で、非常に有利である。
[A3]マイクロカプセル含有層400の形成工程
次に、図7(a)に示すように、基板12を用意する。そして、図7(b)に示すように前記工程[A2]で調製したマイクロカプセル塗料を基板12上に塗布する。
マイクロカプセル塗料を塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、アプリケーター、バーコーター、ダイコーター、エアナイフコーター、キスコーター、グラビアコーター等の各種塗布法を用いることができる。
必要に応じて、基板12の各部において、マイクロカプセル塗料の厚さ(量)が均一になるように、好ましくはマイクロカプセル40が厚さ方向に重ならないように1個ずつ(単層に)配置されるように塗布する。
これは、例えば、図7(c)に示すように、スキージ(平板状の治具)100を基板12上を通過させ、マイクロカプセル40を掃くことにより行うことができる。
これにより、マイクロカプセル含有層400が形成され、図7(d)に示すような表示シート21が得られる。
なお、前述したように、ダイコーターのヘッドにマイクロカプセル塗料を導入して、塗工することもできる。
[A4]接着剤層8の形成工程
次に、図8(e)に示すように、マイクロカプセル含有層400上に、接着剤層8を形成する。
これは、例えば、シート状の接着剤層8を、オーバーコート法、転写法等により、マイクロカプセル含有層400上に配置することにより行うことができる。
[A5]回路基板22の接合工程
次に、図8(f)に示すように、接着剤層8上に、別途用意した回路基板22を、第1の電極3が接着剤層8に接触するように重ね合わせる。
これにより、接着剤層8を介して、表示シート21と回路基板22とが接合される。
このとき、接着剤層8および回路基板22の自重や、回路基板22と表示シート21とを接近するように加圧する(マイクロカプセル含有層400の厚さを減少させる)ことにより、マイクロカプセル含有層400において、マイクロカプセル40の配設密度を均一にすることができる。
ここで、回路基板22と表示シート21とを接近させる際に、これら同士の間に付与する圧力の大きさは、通常、0.05〜0.6MPa程度に設定される。しかしながら、この表示シート21(表示装置20)では、このような大きさの圧力が回路基板22と表示シート21との間に付与した状態で、マイクロカプセル含有層400が第2の電極4と接着剤層8とで狭持されたとしても、マイクロカプセル含有層400中に含まれるマイクロカプセル40は、上下方向に圧縮(圧迫)されることなく、ほぼ球状(球形状)をなすように設定されている。その結果、回路基板22と表示シート21との間に圧力を付与することに起因する、マイクロカプセル40の崩壊や分散液10および接触粒子50等の散逸が確実に防止される。また、接触粒子50は、円滑かつ確実に、カプセル本体401の内面に沿って移動することができる。
[A6]封止工程
次に、図8(g)に示すように、表示シート21および回路基板22の縁部に沿って、封止部7を形成する。
これは、表示シート21(基部2)と回路基板22(基部1)との間であって、これらの縁部に沿って封止部7を形成するための材料を、例えば、ディスペンサ等により供給し、固化または硬化させることにより形成することができる。
以上の工程を経て、表示装置20が得られる。
なお、接着剤層8は、回路基板22側に設けておき、回路基板22と表示シート21とを接合するようにしてもよく、回路基板22および表示シート21の双方に設けておき、回路基板22と表示シート21とを接合するようにしてもよい。
また、例えば、シート状の接着剤層8は、これを撓ませた状態で、その一端部をマイクロカプセル含有層400に接触させ、他端側に向かって順にマイクロカプセル含有層400に接触させて、マイクロカプセル含有層400上に配置するのが好ましい。これにより、マイクロカプセル含有層400と接着剤層8との間に気泡が生じるのを防止することができるとともに、マイクロカプセル40の再配置をより確実に行うことができる。
また、接着剤層8を省略し、他の方法で、表示シート21と回路基板22とを接合してもよい。他の方法としては、例えば、バインダ41により、表示シート21と回路基板22とを接合することができる。
以上説明したように、この表示装置20によれば、接触粒子50は、常に、カプセル本体401の内面のいずれかの部位に接触しており、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って移動し、さらには、接触粒子50と分散粒子5とが吸着してしまうこともないので、中間調を容易かつ確実に得ることができる。
また、第1の電極3と第2の電極4との間への電圧の印加を停止した状態でも接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触し、保持されているので、中間調を含む各色を確実に維持することができる。これにより、電圧の印加を停止しても、表示内容(イメージ)は、その表示状態が劣化することなく、安定的に保持される。
また、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しており、接触粒子50と分散粒子5とが吸着してしまうこともないので、高いコントラストが得られ、また、色純度も向上する。
また、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って移動するので、比較的弱い電界で確実に接触粒子50を移動させることができ、これにより、消費電力を低減することができる。
また、マイクロカプセル40の外径のCV値が小さいので、マイクロカプセル40が扁平にならず、球状となり、これにより、接触粒子50を移動させる際は、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って確実に移動することができる。これによって、中間調を含む各色を確実に表示することができ、コントラストが非常に高い。
また、マイクロカプセル40の外径の平均値が前述した範囲内であるので、カプセル本体401が潰れ難く、また、カプセル本体401内の接触粒子50や分散粒子5の量を比較的多くすることができ、これにより、例えば、白色表示の際の白色粒子による黒色粒子の隠蔽能力が高くなり、良好な白色表示を行なうことができ、コントラストが非常に高くなる。
また、従来の電気泳動方式の表示装置では、電気泳動分散液の黒色粒子や白色粒子の分散性を良くすると、表示色の変更(切り換え)を迅速に行なうことができるものの、表示状態において、黒色粒子や白色粒子が移動し易く、所定の色の表示状態を保持することができず、逆に、電気泳動分散液の黒色粒子や白色粒子の分散性を悪くすると、表示状態において、黒色粒子や白色粒子が移動し難く、所定の色の表示状態を比較手長く保持することができるものの、表示色の変更を迅速に行なうことができない。これに対して、この表示装置20では、接触粒子50は、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って移動するので、分散液10の分散粒子5の分散性を非常に良くしても、中間調を含む各色の表示状態を確実に維持することができ、また、表示色の変更を迅速に行なうことができる。
また、この表示装置20は、いわゆるマイクロカプセル型であるので、いわゆるマイクロカップ型の表示装置に比べて、容易かつ確実に製造することができる。
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について説明するが、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
第2実施形態の表示装置20では、その製造方法において、カプセル本体401を形成する際は、帯電工程を行わない。そして、カプセル本体401の全部を形成した後、すなわち、マイクロカプセル作製工程[A1]を行った後、マイクロカプセル塗料調製工程[A2]において、バインダ41を介してカプセル本体401の内部に接触粒子50と同極性の正味の電荷を与える帯電工程が行われる。
この場合、例えば、バインダ41に、接触粒子50の極性に応じて、正または負の帯電付与剤等を所定量添加することで、カプセル本体401の内部に接触粒子50と同極性の正味の電荷を与えるとともに、その帯電量や電荷密度等を調整することができる。なお、バインダ41は、帯電していてよく、また、帯電していなくてもよい。
この表示装置20によれば、前述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
<第3実施形態>
以下、第3実施形態について説明するが、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図16は、図1に示す表示装置の製造方法の他の方法を説明するための模式図である。
なお、以下では、説明の都合上、図16中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
第3実施形態は、マイクロカプセル含有層400の形成工程(A3)が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
すなわち、第3実施形態では、マイクロカプセル含有層400の形成工程(A3)において、バインダ41の含有量(含有比)の比較的少ないマイクロカプセル塗料を用いる。具体的には、マイクロカプセル40およびバインダ41に対するバインダ41の量が、20〜30vol%程度であるマイクロカプセル塗料を用いるのが好ましい。
マイクロカプセル塗料中のバインダ41の量が多過ぎると、マイクロカプセル40が緻密になるようにマイクロカプセル塗料を塗布できなかったり、また、マイクロカプセル40と、第2の電極4や接着剤層8(第1の電極3)との間に、余計なバインダ41が入り込んだり、また、マイクロカプセル40が多層化し易くなる。
そこで、本実施形態では、まず、バインダ41の含有量の比較的少ないマイクロカプセル塗料を用いて、図16(a)に示すように、そのマイクロカプセル塗料を基板12上に塗布し、乾燥させ、平滑処理を行なう。
これにより、マイクロカプセル40が緻密になるようにマイクロカプセル塗料を塗布することができ、また、マイクロカプセル40を、第2の電極4や接着剤層8(第1の電極3)に接触(定着)させることができ、また、マイクロカプセル40を単層に配列することができる。
但し、マイクロカプセル塗料中のバインダ41の量が比較的少ないので、バインダ41でマイクロカプセル40の全体を覆うことはできない(図示の構成では、バインダ41でマイクロカプセル40の略半分が覆われている)。
次に、図16(b)に示すように、バインダ41および溶剤を混合してなるバインダ液をさらに塗布し、これより、残りの量のバインダ41を追加する。これにより、バインダ41でマイクロカプセル40の全体が覆われる。
以降の工程は、前記第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
<第4実施形態>
図17は、本発明の表示装置の第4実施形態を模式的に示す縦断面図である。
なお、以下では、説明の都合上、図17中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。また、図17では、カプセル本体401の記載を簡略化して1層に記載している。
以下、第4実施形態について説明するが、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
第4実施形態の表示装置20では、マイクロカプセル40は、散乱体または着色体として、カプセル本体401内の空間に、カプセル本体401の内面から所定距離離間するように設けられた構造体13を有している。
構造体13は、本実施形態では、その外形がカプセル本体401の内形と略相似形をなしており、支持部131により、カプセル本体401の所定の部位(図示の構成では、表示面と反対側の部位)に固定されている。接触粒子50は、構造体13の外面と、カプセル本体401の内面との間の空間(間隙空間)14に位置し、カプセル本体401の内面に接触しつつ、その内面に沿って移動する。なお、支持部131は、例えば、カプセル本体401や構造体13に比べて非常に細い棒状をなしており、接触粒子50の移動の際に邪魔になることはない。
構造体13としては、光を散乱させる機能を有するもの、または接触粒子50と異なる色相を有するものであれば、特に限定されず、例えば、殻体に、粒子(粉体)、液体および気体のうちの1つまたは2以上を内包したものや、中実の固体(バルク体)等を用いることができる。
なお、空間14には、例えば、空気等の気体が充填されていてもよく、また、真空に近い状態(実質的に真空)であってもよい。
この表示装置20によれば、前述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
<電子機器>
以上のような表示装置20は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、表示装置20を備える本発明の電子機器について説明する。
<<電子ペーパー>>
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
図18は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
図18に示す電子ペーパー600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。
このような電子ペーパー600では、表示ユニット602が、前述したような表示装置20で構成されている。
<<ディスプレイ>>
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図19は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。このうち、図19中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図19に示すディスプレイ(表示装置)800は、本体部801と、この本体部801に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー600とを備えている。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図19に示す構成と同様のものである。
本体部801は、その側部(図19(a)中、右側)に電子ペーパー600を挿入可能な挿入口805が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対802a、802bが設けられている。電子ペーパー600を、挿入口805を介して本体部801内に挿入すると、電子ペーパー600は、搬送ローラ対802a、802bにより挟持された状態で本体部801に設置される。
また、本体部801の表示面側(図19(b)中、紙面手前側)には、矩形状の孔部803が形成され、この孔部803には、透明ガラス板804が嵌め込まれている。これにより、本体部801の外部から、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を視認することができる。すなわち、このディスプレイ800では、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を、透明ガラス板804において視認させることで表示面を構成している。
また、電子ペーパー600の挿入方向先端部(図19中、左側)には、端子部806が設けられており、本体部801の内部には、電子ペーパー600を本体部801に設置した状態で端子部806が接続されるソケット807が設けられている。このソケット807には、コントローラー808と操作部809とが電気的に接続されている。
このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600は、本体部801に着脱自在に設置されており、本体部801から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600が、前述したような表示装置20で構成されている。
なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、本発明の表示装置20を適用することが可能である。
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、1対の電極が対向して設けられた構成のものについて示したが、本発明は、これに限らず、例えば、1対の電極を同一基板上に設ける構成のものに適用することもできる。
また、前記実施形態では、1対の基板が対向して設けられた構成のものについて示したが、本発明は、これに限らず、例えば、単一の基板を有するものに適用することもできる。
また、前記実施形態では、マイクロカプセルは、隣り合う画素電極(電極)にまたがらないように配置されているが、本発明では、これに限らず、例えば、マイクロカプセルは、隣り合う2つの画素電極にまたがるように配置されていてもよく、また、隣り合う3つ以上の画素電極にまたがるように配置されていてもよく、また、これらが混在していてもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.表示装置の製造
下記合成例1を製造した。
(合成例1)
攪拌羽根、温度計、冷却管を備えた300mlのセパラブルフラスコに、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルへキシル(組成比85:15)からなる共重合体(MW:5300)2g、接触粒子(黒色粒子)として正帯電性のカーボンブラック(帯電量:+85μc/g)(Printex60 デグサ社製)20g、アイソパーM78gを仕込み、さらに、セパラブルフラスコに、1mmφのジルコニア製のビーズ800gを仕込んだ。そして、回転数300rpmで攪拌しながら60℃で2時間、分散操作を行った。なお、前記接触粒子等の各粒子の帯電量の測定方法は、後述する。
次いで、セパラブルフラスコに、アイソパーMを100g添加し、混合した。
この混合物とビーズとを分離し、カーボンブラックを10wt%含有するカーボンブラック分散液を得た。
一方、攪拌羽根を備えた300mlのセパラブルフラスコに、分散粒子(光を散乱させる粒子)として負帯電性の酸化チタン(帯電量:−36μc/g)(タイペークPC-3 石原産業社製)50g、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルへキシル、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(組成比80:15:5)からなる共重合体(MW:6800)5g、ヘキサン100gを仕込み、55℃の超音波浴槽(BRANSON5210 ヤマト社製)に入れ、攪拌しながら2時間、超音波分散を行なった。
次いで、セパラブルフラスコを温水槽に移し、溶剤を流去し、粉体状となった酸化チタンをセパラブルフラスコから取り出し、バットに移した後、乾燥機中で150℃―5時間熱処理を行った。
処理された酸化チタンをヘキサン100gに分散させ、遠心沈降器で遠心分離し、酸化チタンを洗浄する操作を3回行った後、100℃で乾燥した。
この処理された酸化チタン50g、アイソパーM50gを仕込み、55℃の超音波浴槽(BRANSON5210 ヤマト社製)に入れ、攪拌しながら超音波分散を2時間行ない、処理された酸化チタン50wt%含有する酸化チタン分散液を得た。
前記カーボンブラック分散液6.0g、酸化チタン分散液75g、アイソパーM15gを200mlのマヨネーズビンに仕込み、混合して、正帯電のカーボンブラック/負帯電の酸化チタン分散液を得た。
前記合成例1を用いて、下記実施例1〜25、比較例1〜12の表示装置を製造した。
〔実施例1〕
500mlの平底セパラブルフラスコに、ポリビニルアルコール(クラレポバール205 クラレ社製)6gを溶解した水溶液120gを仕込み、ディスパー(製品名:ROBOMICS 特殊機化工業社製)による攪拌下に、合成例1のカーボンブラック/酸化チタン分散液100gに、メチルメタクリレート10g、グリシジルメタクリレート2g、テトラエチレングリコールジアクリレート1g、アゾビスイソブチロニトリル0.15gを溶解した分散液を添加した。その後、攪拌速度2000rpmで2分間攪拌した後、攪拌速度を1700rpmにし、水200gを添加して縣濁液を得た。
この縣濁液を温度計、冷却管を装備した4つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素ガスを流通し、70℃に保持したまま5時間反応を行い、アクリル系樹脂よりなる第1のカプセル層が形成され、分散液および接触粒子を内包するマイクロカプセル前駆体を得た。
そして、得られたマイクロカプセル前駆体を25℃まで冷却し、目開き32μmの標準ふるいaで粗大粒子をカットした。
次いで、マイクロカプセル前駆体が分散しているカプセル分散液を2Lのビーカーに入れ、全体量を1000mlとし、そのまま静置し、マイクロカプセル前駆体を沈降させ、洗浄と沈降分級操作を行なった。この操作を3回繰り返し、マイクロカプセル前駆体を洗浄した。
次いで、前記500mlの平底セパラブルフラスコに、このマイクロカプセル前駆体をすべて入れ、脱イオン水を加え、200gとし、攪拌しながら50℃に昇温した。
次いで、エポキシ化合物であるポリグリセロールポリグリシジルエーテル(デナコールEX521 ナガセケムテック社製)15gを溶解した水溶液100gを添加した。30分後に、架橋剤として5wt%ポリアリルアミン(重量平均分子量1000、製品名:ポリアリルアミンPAA-01 日東紡社製)水溶液50gを5分間かけて滴下した。
そして、50℃で5時間反応を行い、マイクロカプセル前駆体(第1のカプセル層)の表面に、帯電付与シェルを析出させ、エポキシ系樹脂よりなる第2のカプセル層を形成した。このようにして、第1のカプセル層と第2のカプセル層とで構成されるカプセル本体内に分散液および接触粒子を内包するマイクロカプセルを得た。
なお、第2のカプセル層の形成工程では、第2のカプセル層(カプセル本体)の色が徐々に黒さを増すことが確認された。
なお、実施例1におけるマイクロカプセルの接触粒子は、正に帯電し、分散粒子は、負に帯電し、カプセル本体は、負に帯電している。
次いで、得られたマイクロカプセルを前記マイクロカプセル前駆体と同様に、25℃まで冷却し、目開き32μmの標準ふるいで粗大粒子をカットし、その後、洗浄し、目開き16μmの標準ふるいで微小粒子をカットした。すなわち、目開き32μmの標準ふるいaを通過し、目開き16μmの標準ふるいbを通過しなかったマイクロカプセルを採取した。マイクロカプセルの黒さは、洗浄後も維持された。
この様にして得られたマイクロカプセルを含むペーストの固形分の比率は、65wt%であり、これをマイクロカプセルペースト(1)とした。
次いで、マイクロカプセルペースト(1)30gに、アクリル酸ブチル/アクリル酸2―エチルヘキシル/メタアクリル酸メチル/メタアクリル酸ヒドロキシエチル(組成比45/45/9/1)からなる固形分50wt%のエマルション13g、水10gを添加し、混合機(製品名:あわとり練太郎AR−100、シンキー社製)で10分間混合し、マイクロカプセル塗料を得た。
次いで、ITOで構成される第2の電極が形成された基板の第2の電極上に、前記マイクロカプセル塗料をアプリケーターで塗布した後、90℃で10分間乾燥させ、マイクロカプセル含有層を形成し、表示シート(1)を得た。
次いで、表示シート(1)を用い、下記のようにして、表示装置を製造した。
一辺にマイクロカプセル含有層が形成されていない部分(導電部分)があり、マイクロカプセル含有層が形成されている部分が、縦5cm×横3cmの動表示シート(1)と、ITOよりなる第1の電極が形成され、縦6cm×横4cmで厚さ75μmの回路基板とを、接着剤層を介して張り合わせ(任意2箇所をセロテープ(セロテープは登録商標)で止める)、厚さ2mmのガラス板上に載置し、ロールラミネータの2本のロール間を通過させ、接合した。
ロールラミネータの各ロールは、シリコンゴムロールであり、ロール径は、3インチ、2本のロール間のクリアランスは、0mmであった。また、上方ロールは、熱媒により加熱されており、ロール表面温度は、120℃であり、また、上方ロールは、駆動回転しており、ロール位置は固定されている。また、下方ロールは、加熱されておらず、フリー回転で、0.2mPasの空気圧で上方ロールに圧着されている。
なお、マイクロカプセル含有層側が、熱媒により加熱されている上方ロール側に位置するように配置し、また、送り速度は、6cm/分とした。
〔実施例2〜25〕〔比較例1〜11〕
また、下記表1に示す目開きのふるいを用いてマイクロカプセルの粒度分布の調整を行なった他は、前記実施例1と同様にして、表示装置を製造した。すなわち、実施例2〜25、比較例1〜11では、それぞれ、マイクロカプセル塗料の製造に際し、下記表1に示す標準ふるいaを通過し、標準ふるいbを通過しなかったマイクロカプセルを採取し、そのマイクロカプセルを用いた。
Figure 0005314998
2.各粒子の帯電量の測定
粒子0.4gと鉄粉(DSP-128 同和鉄粉社製)20gとを容量が50mlのポリプロピレン製の容器に入れ、ボールミル回転数100rpmで5分間混合した。
そして、この混合粉体の帯電量をブローオフ粉体帯電量測定装置(モデルTB-200 東芝ケミカル社製)で測定した。その結果は、前述した通りである。
3.CV値等の測定
各実施例および各比較例について、粒度分布測定装置(Mdtisizer3型システム ベックアン・コールター社製)および顕微鏡写真の画像処理により、マイクロカプセルの外径の平均値(平均カプセル径)および標準偏差を測定し、マイクロカプセルの外径のCV値(%)(=標準偏差/平均カプセル径×100)を求めた。その結果は、下記表2に示す通りであった。
4.評価
各実施例および各比較例について、第1の電極と第2の電極との間に、15V、400m秒の電圧パルスを印加して、黒色を表示し、反射濃度計(製品名:SpectroEye、グレタグマクベス社製 )で明度を測定した。次いで、印加する電圧の極性を切り換えて、第1の電極と第2の電極との間に、15V、400m秒の電圧パルスを印加して、白色を表示し、前記反射濃度計で明度を測定し、コントラストを求めた。その結果は、下記表2に示す通りであった。
Figure 0005314998
上記表2から明らかなように、実施例1〜25では、コントラストが高い。
これに対して、比較例1〜12では、コントラストが低いのが判る。
また、図20は、実施例23について、黒色表示を行なった後、白色表示を行なったときのマイクロカプセルの電子顕微鏡写真を示す図であり、図21は、比較例10について、黒色表示を行なった後、白色表示を行なったときのマイクロカプセルの電子顕微鏡写真を示す図である。
図20に示すように、実施例23では、中抜けが生じることなく、マイクロカプセル全体が白色になっている。
これに対して、図21に示すように、比較例10では、マイクロカプセルの中央部が黒色になっており、中抜けが生じていることが判る。
本発明の表示装置の第1実施形態を模式的に示す縦断面図(断面側面図)である。 図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図である。 図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図である。 図1に示す表示装置における、接触粒子の表面とカプセル本体の内面との間の距離と、接触粒子のポテンシャルとの関係を示すグラフ(ポテンシャル曲線)である。 図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図である。 図1に示す表示装置の作用を説明するための模式図である。 図1に示す表示装置の製造方法を説明するための模式図である。 図1に示す表示装置の製造方法を説明するための模式図である。 図1に示す表示装置の原理を説明するための模式図(断面図)である。 図1に示す表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位の構成例を示す模式図(断面図)である。 図1に示す表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位の構成例を示す模式図(断面図)である。 図1に示す表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位の構成例を示す模式図(断面図)である。 図1に示す表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位の構成例を示す模式図(断面図)である。 従来の表示装置におけるマイクロカプセルおよびその近傍の部位を示す模式図(断面図)である。 マイクロリアクター9の主要部の構成例を模式的に示す平面図である。 図1に示す表示装置の製造方法の他の方法を説明するための模式図である。 本発明の表示装置の第4実施形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。 本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。 実施例23について、黒色表示を行なった後、白色表示を行なったときのマイクロカプセルの電子顕微鏡写真を示す図である。 比較例10について、黒色表示を行なった後、白色表示を行なったときのマイクロカプセルの電子顕微鏡写真を示す図である。 電気這動方式の表示装置を模式的に示す縦断面図(断面側面図)である。
符号の説明
1‥‥基部 2‥‥基部 3‥‥第1の電極 4‥‥第2の電極 5‥‥分散粒子 50‥‥接触粒子 51‥‥黒粒子 6‥‥液相分散媒 7‥‥封止部 8‥‥接着剤層 9‥‥マイクロリアクター 91‥‥第1の管 92‥‥第2の管 93‥‥第3の管 10‥‥分散液 11‥‥対向基板 12‥‥基板 13‥‥構造体 131‥‥支持部 14‥‥空間 20‥‥表示装置 21‥‥表示シート 22‥‥回路基板 40‥‥マイクロカプセル 41‥‥バインダ 100‥‥スキージ 400‥‥マイクロカプセル含有層 401‥‥カプセル本体 402‥‥第1のカプセル層 403‥‥第2のカプセル層 600‥‥電子ペーパー 601‥‥本体 602‥‥表示ユニット 800‥‥ディスプレイ 801‥‥本体部 802a、802b‥‥搬送ローラ対 803‥‥孔部 804‥‥透明ガラス板 805‥‥挿入口 806‥‥端子部 807‥‥ソケット 808‥‥コントローラー 809‥‥操作部 1000‥‥マイクロカプセル 1100‥‥カプセル本体 1200‥‥電極 1300‥‥黒色粒子

Claims (16)

  1. 殻体と、前記殻体の内面に接触し、帯電しかつ着色された接触粒子と、前記殻体に内包され、光を散乱させる散乱体または前記接触粒子と異なる色相を有する着色体とを有するマイクロカプセルを含有するマイクロカプセル含有層と、
    電圧を印加すると、前記接触粒子に作用させる電界を発生する1対の電極とを備え、
    前記マイクロカプセルの外径の平均値は、20〜60μm、前記マイクロカプセルの外径のCV値は、20%以下であり、
    前記1対の電極間に電圧を印加することにより、前記接触粒子が前記殻体の内面に接触しつつ、該内面に沿って移動するよう構成されていることを特徴とする表示装置。
  2. 前記接触粒子は、静電力により前記殻体の内面に接触している請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記殻体の内部に前記接触粒子と同極性の正味の電荷が存在し、これにより、前記接触粒子が前記殻体の内面に接触している請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記1対の電極間の電界により前記接触粒子に作用する静電力よりも、前記接触粒子を前記殻体の内面に保持する力の方が大きくなるよう構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の表示装置。
  5. 前記散乱体または前記着色体は、前記殻体内に充填された液体である請求項1ないし4のいずれかに記載の表示装置。
  6. 前記液体は、液相分散媒中に分散粒子を分散してなるものである請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記分散粒子は、光を散乱させる粒子または着色された粒子である請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記分散粒子は、実質的に帯電していないか、または、前記接触粒子と反対の極性に帯電している請求項6または7に記載の表示装置。
  9. 前記散乱体または前記着色体は、前記殻体内に、前記殻体の内面から所定距離離間するように設けられた構造体であり、
    前記接触粒子は、前記殻体と前記構造体との間に位置している請求項1ないし4のいずれかに記載の表示装置。
  10. 前記マイクロカプセルの側面視における下記(1)式で表される平均円形度Rは、0.88〜1である請求項1ないし9のいずれかに記載の表示装置。
    R=L0/L1・・・(1)
    (但し、上記(1)式中、L1[μm]は、測定対象のマイクロカプセルの投影像の周囲長、L0[μm]は、測定対象のマイクロカプセルの投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
  11. 前記殻体は、それぞれ殻状をなす、第1の層と、該第1の層よりも外側に配置されている第2の層とを有する請求項1ないし10のいずれかに記載の表示装置。
  12. 前記1対の電極間に印加する電圧の大きさおよび/または時間を調整することにより、前記接触粒子の位置を調整し、これにより、表示面側から見たときの、前記殻体内の前記散乱体または前記着色体の前記接触粒子により覆われている部分の面積と、前記殻体内の前記散乱体または前記着色体の全体の面積との比率が調整されるよう構成されている請求項1ないし11のいずれかに記載の表示装置。
  13. 帯電しかつ着色された接触粒子と、光を散乱させる散乱体または前記接触粒子と異なる色相を有する着色体とを殻体に内包し、外径のCV値が20%以下であるマイクロカプセルを製造し、該マイクロカプセルを含有するマイクロカプセル含有層を形成するマイクロカプセル含有層形成工程と、
    電圧を印加すると、前記接触粒子に作用させる電界を発生する1対の電極を形成する電極形成工程とを有し、
    前記マイクロカプセル含有層形成工程は、前記殻体の内面側の部分または全部を形成した後、前記殻体の内部に前記接触粒子と同極性の正味の電荷を与える帯電工程を有し、該帯電工程により、前記接触粒子が前記殻体の内面に接触することを特徴とする表示装置の製造方法。
  14. 前記殻体は、それぞれ殻状をなす、第1の層と、該第1の層よりも外側に配置されている第2の層とを有しており、
    前記第2の層を形成する際に、前記帯電工程を行なう請求項13に記載の表示装置の製造方法。
  15. 前記殻体を形成した後、前記マイクロカプセルの外表面に密着して該マイクロカプセルを固定する固定材料を介し、前記帯電工程を行なう請求項13に記載の表示装置の製造方法。
  16. 請求項1ないし12のいずれかに記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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