JP5386794B2 - 表示媒体、及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示媒体、及び表示装置に関する。
従来、繰り返し書き換えが可能な画像表示媒体として、着色粒子を用いた表示媒体が知られている。
この表示媒体は、例えば一対の基板と、一対の基板間に形成された電界に応じて基板間を移動可能に該基板間に封入された粒子群と、を含んで構成されている。一対の基板間に封入された粒子群としては、特定の色に着色された1種類の粒子群である場合や、互いに色及び移動に必要な電界強度の異なる複数種類の粒子群である場合等がある。
この表示媒体では、一対の基板間に電圧を印加することにより封入されている粒子を移動させることで、何れか一方の基板側に移動した粒子の量及び移動した粒子の色に応じた色の画像を表示させている。すなわち、表示対象となる画像の色に応じて、移動させる対象となる粒子群を移動させるための強度の電圧を基板間に印加することで、移動対象となる粒子群を一対の基板の何れか一方側へ移動させて表示対象の画像の色に応じた画像を表示している。
上述の表示媒体において、基板間に粒子群とは異なる光学的反射特性を有する反射部材を含有させることで、粒子群の移動による色表示とは異なる色を表示する技術(例えば、特許文献1参照)が知られている。
特許文献1の技術によれば、反射部材として、透明層と中間基板との間に遮蔽性を有する球状体を配置して、粒子がこの球状体の間を通過して透明層側または中間基板側に移動することにより、粒子の色または球状体の色を表示している。また。この特許文献1の技術によれば、球状体を表示面とされる透明層に対向する中間基板側に、紫外線硬化性樹脂を用いて固定化している。
特開2003−186062号公報
本発明は、表示濃度の不均一を抑制可能な表示媒体及び表示装置を提供すること課題とする。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、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封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する第1の粒子と、前記一対の基板間に封入され、前記第1の粒子を分散させる分散媒と、前記一対の基板間の間隙を保持すると共に該基板間を所定の領域に区画し、前記一対の基板の面方向に隣り合う該所定の領域の少なくとも一部が連続するように該面方向に不連続な領域を有する区画部材と、前記一対の基板間に配置された第2の粒子の集合体と、少なくとも一部の領域に存在する該第2の粒子同士を前記一対の基板の向かい合う方向に対して交差する方向に連結し、且つ、少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子と前記区画部材とを更に連結した連結部材と、を含み、前記第1の粒子が通過する孔を有すると共に前記第1の粒子とは異なる光学的反射特性を有する反射部材と、を備えた事を特徴とする表示媒体である。
請求項2に係る発明は、前記連結部材は、前記反射部材の複数の領域に存在する第2の粒子同士を、前記一対の基板の向かい合う方向に対して交差する方向に連結した事を特徴とする請求項1に記載の表示媒体である。
請求項3に係る発明は、前記連結部材は、前記反射部材の少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子同士を、前記反射部材の前記一対の基板の向かい合う方向に更に連結したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示媒体である。
請求項4に係る発明は、前記連結部材は、前記反射部材の少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子と前記一対の基板の少なくとも一方とを更に連結した事を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項5に係る発明は、前記連結部材は、弾性を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項に係る発明は、前記区画部材は、前記不連続な領域を前記面方向に所定間隔毎に有することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の表示媒体である。
請求項に係る発明は、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封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する第1の粒子と、前記一対の基板間に封入され、前記第1の粒子を分散させる分散媒と、前記一対の基板間の間隙を保持すると共に該基板間を所定の領域に区画し、前記一対の基板の面方向に隣り合う該所定の領域の少なくとも一部が連続するように該面方向に不連続な領域を有する区画部材と、前記一対の基板間に配置された第2の粒子の集合体、及び少なくとも一部の領域に存在する該第2の粒子同士を前記一対の基板の向かい合う方向に対して交差する方向に連結し、且つ少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子と前記区画部材とを更に連結した連結部材を含み、前記第1の粒子が通過する孔を有すると共に前記第1の粒子とは異なる光学的反射特性を有する反射部材と、を備える表示媒体と、
前記表示媒体の前記一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置である。
本発明によれば、表示濃度の不均一を抑制することができるという効果を奏する。
以下、本実施の形態の表示装置の一の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置10は、表示媒体12と、表示媒体12内に電界を形成するための電界形成部34と、を含んで構成されている。
表示媒体12は、画像表示面とされる表示基板19、表示基板19に間隙をもって対向する背面基板21、これらの基板間を所定間隔に保持するための間隙部材28、及び第1の粒子22を含んで構成されている。
表示基板19は、支持基板14上に表面電極18が積層されて構成されている。背面基板21は、支持基板16上に背面電極20が積層されて構成されている。表示基板19と背面基板21との間には、分散媒26が封入されている。第1の粒子22は、複数の粒子から構成されており、この分散媒26中に分散され、表示基板19と背面基板21との間に形成された電界強度に応じて表示基板19と背面基板21との基板間を移動する。
表示基板19と背面基板21との間には、第一の粒子22が通過可能な孔を有し、第1の粒子22とは異なる光学的反射特性を有する反射部材25が設けられている(詳細後述)。
支持基板14、または支持基板14と支持基板16との双方は、透光性を有している。ここで、本実施の形態における透光性とは、可視光の透過率が70%以上、望ましくは90%以上であることを示している。
上記支持基板14及び支持基板16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を用いることができる。
表面電極18及び背面電極20には、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を使用することができる。これらは単層膜、混合膜あるいは複合膜として使用でき、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等で形成できる。また、その厚さは、蒸着法、スパッタリング法によれば、通常100Å以上2000Å以下である。背面電極20及び表面電極18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、あるい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することができる。
なお、表示基板19は、表面電極18を支持基板14に埋め込んだ構成であってもよい。また、背面基板21は、背面電極20を支持基板16に埋め込んだ構成であってもよい。この場合、支持基板14及び支持基板16の材料が第1の粒子22の各粒子の電気的特性または磁気的特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、支持基板14及び支持基板16各々の材質は、第1の粒子22の各粒子の組成等に応じて選択する。
なお、背面電極20及び表面電極18各々を表示基板19及び背面基板21と分離させ、表示媒体12の外部に配置してもよい。
また、上記では、表示基板19と背面基板21の双方に電極(表面電極18及び背面電極20)を備える場合を説明したが、何れか一方にだけ設けるようにしてもよい.
また、上記表示媒体12において(図1参照)、アクティブマトリックス駆動を可能にするために、表示基板19及び背面基板21は、表示する画像の画素毎にTFT(薄膜トランジスタ)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、TFTは表示基板ではなく背面基板21に形成することが好ましい。
なお、表示媒体12を単純マトリクス駆動とすると、表示媒体12を備えた詳細を後述する表示装置10の構成を簡易な構成とすることができ、TFTを用いたアクティブマトリックス駆動とすると、単純マトリクス駆動に比べて表示速度を速くすることができる。
上記表面電極18及び背面電極20が、各々支持基板14及び支持基板16上に形成されている場合、表面電極18及び背面電極20の破損や、第1の粒子22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18及び背面電極20各々上に誘電体膜としての表面層を形成することが好ましい。
この表面層を形成する材料としては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、エポキシ、ポリイソシアネート、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリメチルメタクリレート、共重合ナイロン、紫外線硬化アクリル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。
また、誘電体膜を構成する材料として上述した材料の他に、この材料中に電荷輸送物質を含有させたものも使用できる。
電荷輸送物質としては、例えば、正孔輸送物質であるヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、アリールアミン化合物等が挙げられる。また、電子輸送物質であるフルオレノン化合物、ジフェノキノン誘導体、ピラン化合物、酸化亜鉛等も使用できる。さらに、電荷輸送性を有する自己支持性の樹脂を用いることもできる。
具体的には、ポリビニルカルバゾール、米国特許第4806443号に記載の特定のジヒドロキシアリールアミンとビスクロロホルメートとの重合によるポリカーボネート等が挙げられる。誘電体膜としての表面層は、第1の粒子22の帯電特性や流動性に影響を及ぼすことがあるので、第1の粒子22の組成等に応じて選択する。表示媒体12を構成する表示基板19は、上述のように透光性を有する必要があるので、上記各材料のうち透光性を有する材料を使用することが好ましい。
表示基板19と背面基板21との基板間を保持するための間隙部材28は、表示基板19の透光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、金属等で形成することができる。
なお、間隙部材28は表示基板19及び背面基板21の何れか一方と一体化されてもよい。この場合には、表示基板19または背面基板21をエッチングするエッチング処理、レーザー加工処理、予め作製した型を使用してプレス加工処理または印刷処理等を行うことによって作製することができる。
この場合、間隙部材28は、表示基板19側、背面基板21側のいずれか、又は双方に作製することができる。
間隙部材28は有色でも無色でもよいが、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彩色あるいは無色透明であることが好ましく、その場合には、例えば、ポリスチレンやポリエステルやアクリルなどの透明樹脂等を使用することができる。
また、本実施の形態では、表示基板19と背面基板21との間には、表示基板19と背面基板21との間の領域を、これらの基板の面方向に沿って複数領域に区画するための区画部材33が設けられている。
区画部材33は、上記間隙部材28と同様に、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙を保持すると共に、該基板間を所定の領域に区画する部材であって、図3に示すように、これらの基板の面方向に隣り合う前記所定の領域の少なくとも一部が連続するように、該面方向に不連続な領域(以下、不連続領域と称する)33Aを有している。
この不連続領域33Aの大きさは、この表示媒体12に応力が加えられていない状態において、第1の粒子22を構成する粒子の体積平均粒径に対して0.5倍以上20倍以下であることが好ましく、1倍以上10倍以下であることが更に好ましい。
なお、本実施の形態における「不連続領域33Aの大きさ」とは、不連続領域33Aは区画部材33の不連続の領域を示すことから、この不連続領域33Aを介して対向する区画部材33間の最小距離を示している。
また、この不連続領域33Aの大きさは、この表示媒体12に、表示基板19及び背面基板21の何れか一方を内側にして曲率半径が30mmとなるように屈曲された状態において、表示基板19と背面基板21との基板間の間隙に対して0.5倍以上10倍以下であることが好ましく、1倍以上5倍以下であることが更に好ましい。
この区画部材33は、上記間隙部材28と同じ材料を用いても良いし、例えば、紫外光でパターニング可能な感光性の樹脂、ホットメルト材料などの熱可塑性樹脂、射出成形に用いる熱可塑性樹脂や、二液硬化性の樹脂等を用いてもよい。
この区画部材33を配設する方法としては、上記間隙部材28と同様にして、フォトリソグラフィ法、3次元光造形法、ナノインプリンティングを用いる方法や、射出圧縮成形、エンボス加工、熱プレス加工等によって所望の形状に形成する方法を用いる。
第1の粒子22は、表示基板19と背面基板21との間の基板間の分散媒26中に複数分散され、表面電極18と背面電極20との電極間に(すなわち、表示基板19と背面基板21との基板間に)、第1の粒子22に応じて予め定められた電圧範囲を超える電圧が印加されて表示基板19と背面基板21との基板間に所定の電界強度以上の電界が形成されることで分散媒26中を移動する。
表示媒体12における表示色の変化は、この分散媒26中の複数の第1の粒子22の分散媒26中の移動によって生じる。
この第1の粒子22には、表示基板19と背面基板21との基板間を(分散媒26中を)移動するために必要な電圧範囲が定められている。すなわち、上記第1の粒子22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有している。
なお、上記電圧とは、表示基板19と背面基板21との基板間に印加される電圧を示している。
上記「表示濃度が飽和」したときの表示濃度は、表示媒体12の表示基板19側における色濃度を光学濃度(Optical Density=OD)の反射濃度計X-rite社の反射濃度計で測定しながら、表示基板19と背面基板21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除々に変化(印加電圧値を増加または減少)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。
すなわち、上記電圧範囲外の電圧が表示基板19と背面基板21との基板間に印加されているときには、表示媒体12の表示濃度に変化は現れず、上記電圧範囲内の電圧が表示基板19と背面基板21との間に印加されると、第1の粒子22の移動により表示媒体12の表示濃度に変化が現れる。
この「表示媒体12の表示濃度に変化が現れた」状態とは、表示媒体12の表面電極18と背面電極20とに電圧を印加して、この電圧値を0Vから連続的に変化させ、表示濃度の変化を目視観察により評価を行って、変化が現れた状態を表す。また、この評価において表示濃度に変化が現れた状態とは、表示基板19の濃度を濃度計(X−Rite社製、X−Rite404A)によって測定したところ、電圧印加前の濃度に対する濃度変化が、0.1以上の変化量であった状態を表す。
第1の粒子22の上記電圧範囲を調整するためには、第1の粒子22を構成する粒子の平均帯電量、各粒子表面の分散媒に対する流動抵抗、粒子の粒径、及び粒子の形状係数の何れか1つまたは複数を調整すればよい。
なお、第1の粒子22は、上述のような粒子を移動させるために必要な電圧範囲を有さずに、どのような電圧を印加された場合であっても移動する構成であってもよいが、上述のように、電圧範囲を有する方が、表示画像のメモリー性があって、電力の消費無く画像を保存できるので望ましい形態である。
なお、本実施の形態においては、表示媒体12には、第1の粒子22、すなわち一色の粒子のみが封入されている場合を説明するが、このような形態に限られず、互いに色の異なる複数種類の粒子が封入されていてもよい。この場合には、各色の粒子群毎に、互いに上記説明した電圧範囲が異なるように、予め調整すればよい。このようにすれば、特定の電圧範囲の電圧を基板間に印加することによって、基板間において移動対象となる粒子を選択的に移動させることができ、複数色の粒子群による多色表示が可能となる。
第1の粒子22の各粒子としては、ガラスビーズ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物粒子等、熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂粒子、これらの樹脂粒子の表面に着色剤を固定したもの、熱可塑性若しくは熱硬化性樹脂中に着色剤を含有する粒子、及びプラズモン発色機能を有する金属コロイド粒子等が挙げられ、例えば、特願2006−36877に記載されたものを用いることができる。また、第1の粒子22の各粒子を作製する方法についても、特願2006−376877に記載されたものを用いることができる。
第1の粒子22を構成する各粒子の平均帯電量の調整は、具体的には、前記した樹脂に配合する帯電制御剤の種類と量、粒子表面に結合するポリマー鎖の種類と量、粒子表面に添加したり埋め込んだりする外添剤の種類と量、粒子表面に付与する界面活性剤やポリマー鎖やカップリング剤の種類と量、粒子の比表面積(体積平均粒径や粒子の形状係数)等を調整することによって可能である。
また、粒子の粒径の調整は、具体的には、粒子を作製する際に行う。粒子を重合法にて作製する場合は分散剤等の量や分散条件、加熱条件等、また、粒子を混練粉砕分級して作製する場合は分級条件等、また、粒子の構成材料をボールミル粉砕して作製する場合はボールミルに用いられる鋼球のサイズ、回転時間、回転速度等、を調整することによって可能である。上記に限られるわけではない。
また、粒子の形状係数の調整は、具体的には、例えば、特開平10−10775公報記載の溶媒にポリマーを溶解し、着色剤を混合し、無機分散剤の存在下で水系媒体中に分散し粒子化させる、所謂、懸濁重合法において、モノマーと相溶性のある重合性のない有機溶媒を添加し、懸濁重合をおこない、粒子を作製、取り出し、乾燥させる工程で、有機溶媒を除去させる乾燥方法を選択する方法が好適に挙げられる。この乾燥方法としては凍結乾燥法が好適に挙げられ、この凍結乾燥法においては、−10℃から−200℃、さらには−30℃から−180℃の範囲で行うことが好ましい。また、凍結乾燥法は、圧力40Pa以下程度で行うが、特に13Pa以下で行うことが好ましい。また、特開2000−292971公報記載の小粒子を凝集させ、合一させ、所望の粒子径に増大させる方法等でも粒子形状を制御させるができる。
上記第1の粒子22の分散媒26に対する含有量(分散媒26中の第1の粒子22の総質量/(分散媒26中の第1の粒子22の総質量+分散媒質量)×100)(質量%)としては、所望の色相が得られる濃度であれば特に限定されるものではなく、表示媒体12の厚さ(すなわち、表示基板19と背面基板21との基板間の距離)に応じて含有量を調整する。即ち、所望の色相を得るために、表示媒体12の厚みが厚くなるほど含有量は少なくなり、表示媒体12の厚みが薄くなるほど第1の粒子22の含有量を多くする。一般的には、0.01質量%以上50質量%以下である。
第1の粒子22が分散される分散媒26としては、高抵抗液体であることが好ましい。ここで、「高抵抗」とは、体積抵抗率が1010Ω・cm以上、望ましくは1012Ω・cm以上であることを示している。
上記高抵抗液体として具体的には、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、ジククロロエチレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、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、N−メチルピロリドン、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、イソプロパノール、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使用できる。
また、上記体積抵抗値となるよう不純物を除去することで、水(所謂、純水)も、分散媒26として使用することができる。該体積抵抗値としては、103Ωcm以上で使用でき、1010Ωcm以上であることが好適であり、さらに1012Ωcm以上であることがより好ましい。
なお、高抵抗液体には、必要に応じて、酸、アルカリ、塩、分散安定剤、酸化防止や紫外線吸収などを目的とした安定剤、抗菌剤、防腐剤などを添加することができるが、上記で示した特定の体積抵抗値の範囲となるように添加することが好ましい。
また、高抵抗液体には、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、非イオン界面活性剤、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できる。
イオン性および非イオン性の界面活性剤としては、より具体的には以下があげられる。ノニオン活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド等が挙げられる。アニオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタリンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸等がある。カチオン界面活性剤としては、第一級ないし第三級のアミン塩、第四級アンモニウム塩等があげられる。これら帯電制御剤は、粒子固形分に対して0.01重量%以上、20重量%以下が好ましく、特に0.05重量%以上10重量%以下の範囲が好ましい。0.01重量%を下回ると、希望とする帯電制御効果が不充分であり、また20重量%を越えると、現像液の過度な電導度の上昇を引き起こす。
なお、表示媒体12に封入される上記第1の粒子22は、分散媒26として高分子樹脂に分散されていることも好ましい。この高分子樹脂としては、高分子ゲル、ネットワークポリマー等であることも好ましい。
この高分子樹脂としては、アガロース、アガロペクチン、アミロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、イソリケナン、インスリン、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カードラン、カゼイン、カラギーナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルデンプン、カロース、寒天、キチン、キトサン、絹フィブロイン、クアーガム、クインスシード、クラウンゴール多糖、グリコーゲン、グルコマンナン、ケラタン硫酸、ケラチン蛋白質、コラーゲン、酢酸セルロース、ジェランガム、シゾフィラン、ゼラチン、ゾウゲヤシマンナン、ツニシン、デキストラン、デルマタン硫酸、デンプン、トラガカントゴム、ニゲラン、ヒアルロン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、プスツラン、フノラン、分解キシログルカン、ペクチン、ポルフィラン、メチルセルロース、メチルデンプン、ラミナラン、リケナン、レンチナン、ローカストビーンガム等の天然高分子由来の高分子ゲルが挙げられる他、合成高分子の場合にはほとんどすべての高分子ゲルが挙げられる。
更に、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、及びアミドの官能基を繰り返し単位中に含む高分子等が挙げられ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリルアミドやその誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシドやこれら高分子を含む共重合体を挙げることができる。
これら中でも、製造安定性、電気泳動特性等の観点から、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリルアミド等が好ましく用いられる。
これら高分子樹脂は、前記高抵抗液体と共に分散媒26として用いることが好ましい。
反射部材25は、第1の粒子22が移動可能な孔を有する部材であって、第1の粒子22は、この孔内を通じて、表示基板19側から背面基板21側、背面基板21側から表示基板19側等へと移動する。
反射部材25は、第1の粒子22とは異なる光学的反射特性を有している。
ここで、「第1の粒子22とは異なる光学的反射特性を有する」とは、第1の粒子22のみが分散している分散媒26と、孔内に分散媒26を浸透させた反射部材25と、を対比して目視で観察した場合に、色相や明度、鮮度などにおいて、両者の差異が識別できる差異があることを意味している。
このため、第1の粒子22が反射部材25の表示基板19側にある場合には第1の粒子22の色を、反射部材25に対して背面基板21側にある場合には、反射部材25の色が表示され、表示媒体12に第1の粒子22の色とは異なる色を表示させることができる。
反射部材25の厚みは、第1の粒子22の体積平均粒径以上であることが望ましい。反射部材25の孔部分から背面(反射部材25より背面基板21側)に存在する第1の粒子22が観察される場合があるので、反射部材25の厚みは、第1の粒子22の体積平均粒径の3倍程度であることがさらに望ましい。これにより、反射部材25の孔内に第1の粒子22を構成する粒子が入り込んで移動し、表示媒体12において十分な表示濃度を実現することができる。
本実施の形態における反射部材25は、複数の第2の粒子24Aの集合体(以下、粒子集合体と称する)24と、連結部材32と、を含んで構成されている。
粒子集合体24は、複数の第2の粒子24Aの集合体であって、図1に示すように、表示基板19と背面基板21との間の領域内において少なくとも表示基板19の面方向に第2の粒子24Aが配列されて構成されていればよい。
なお、粒子集合体24は、さらに、表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に複数層の第2の粒子24Aが積層された構成であることが望ましく、2層以上であることが望ましい。このような構成であると、表面側から観察した時に、一層目の粒子層の隙間から2層目以降の粒子が観察されるので、反射部材の見かけ面積率が向上し、よりコントラストが高くなる(白色の反射層の場合はより白色度が高くなる)と言う効果を奏する。
粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの体積平均粒径は、特に限定されるものではないが、この第2の粒子24Aの集合体からなる粒子集合体24を表示基板19と背面基板21との間の領域に配置したときに、粒子集合体24を構成する隣接する第2の粒子24Aの間隙を、第1の粒子22が通過できる程度の体積平均粒径を有していることが望ましい。
このため、第2の粒子24Aの体積平均粒径は、第1の粒子22の体積平均粒径の10倍以上であることが望ましく、25倍以上であることが望ましい。第2の粒子24Aの体積平均粒径が、第1の粒子22の体積平均粒径の10倍未満では、反射部材25の第2の粒子24Aと第2の粒子24Aとの間を介して第1の粒子22が通過することが困難となるため、表示色濃度の変更が困難となる場合がある。なお、粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの体積平均粒径の上限は特に限定されないが、表示基板19と背面基板21との間の距離より小さい。
一例としては、第1の粒子22の平均粒径が0.01μm以上1μm以下である場合には、第2の粒子24Aの平均粒径が1μm以上20μm以下の範囲内であることが望ましい。
連結部材32は、粒子集合体24を構成する複数の第2の粒子24Aの内の、少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24A同士を、表示基板19と背面基板21とが向かい合う方向に対して交差する方向に連結している。このように、連結部材32が、少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24A同士を該方向に連結することにより、連結部材32が設けられていない場合に比べて、第2の粒子24Aが表示基板19と背面基板21との間で移動することを抑制することができる。
本実施の形態における表示媒体12の連結部材32は、図1に示すように、粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの内の、少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24A同士を、表示基板19と背面基板21とが向かい合う方向に対して交差する方向に連結(図1の連結部材32B参照)することが必須であるが、更に、粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの内の複数の領域に存在する第2の粒子24A同士を、表示基板19と背面基板21とが向かい合う方向に対して交差する方向に連結することが更に望ましい。
このように、連結部材32が、複数の領域に存在する第2の粒子24A同士を該方向に連結することにより、連結部材32が一部の領域に存在する第2の粒子A同士のみを該方向に連結する場合に比べて、更に、第2の粒子24Aが表示基板19と背面基板21との間で移動することを抑制することができる。
また、更に、連結部材32は、図1に示すように、粒子集合体24の少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24Aを、表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に連結(図1の連結部材32D参照)している事が好ましい。
このように、連結部材32が、粒子集合体24の少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24Aを表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に更に連結している事により、連結部材32が第2の粒子24A同士を表示基板19と背面基板21との向かい合う方向に交差する方向のみに連結している場合に比べて、更に、第2の粒子24Aが表示基板19と背面基板21との間で移動することを抑制することができる。
また、更に、連結部材32は、図1に示すように、粒子集合体24の少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24Aを、表示基板19と背面基板21との少なくとも一方と連結(図1の連結部材32A、連結部材32E参照)している事が好ましい。
また、更に、連結部材32は、図1に示すように、粒子集合体24の少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24Aを、間隙部材28や区画部材33と連結する(図1の連結部材32C参照)している事が好ましい。
このように、連結部材32が、粒子集合体24の少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24Aを、表示基板19、背面基板21、間隙部材28、及び区画部材33の少なくとも1つと更に連結することによって、これらと連結せずに第2の粒子24A同士のみを連結した場合に比べて、更に、第2の粒子24Aが表示基板19と背面基板21との間で移動することを抑制することができる。
この連結部材32は、弾性を有しており、弾性変形を得られる材料から構成されている。
本実施の形態において、「連結部材32が弾性を有する」とは、この連結部材32の23℃50%RHにおける曲げ弾性率が、100Pa以上100MPa以下の範囲内であることを示している。
この連結部材32の伸びは、23℃50%RHの環境下で100%以上1500%以下であることが好ましい。
また、この連結部材32の23℃50%RHにおける伸びは100%以上600%以下の範囲内であり且つA硬度が20以上80以下の範囲内であることが望ましい。
曲げ弾性率が100MPaを超えると、曲げに対して連結部材が剥がれたり切断したりする場合があり、100Pa未満であると、十分な強度が得られず、連結部が伸びで破断する場合がある。同様に、伸びが1500%を超えると、曲げた部分で連結部材が伸びきって第2の粒子24Aが移動してしまうとなる場合があり、100%未満であると、曲げると連結部材が切断する場合がある。また、A硬度が80を超えると、作製した基板が曲げにくくなり、無理に曲げると連結部材が剥がれたり切断したりする場合があり、20未満であると、連結部材32の変形した部分が伸びて破断する場合がある。
なお、この連結部材32の弾性率の測定は、連結部材32を構成する材料をバルクの状態で切断・切断して曲げ、あるいは変形したときの変形量や変形に要する力を各試験法の定める条件下において測定した測定結果を示している。
また、上記曲げ弾性率は、JIS K7171に準拠し、幅15mm、長さ50mm、厚さ2mmの短冊型試験片を作製し、オートグラフ引張試験機により、押しこみ速度1.0mm/min、支点間距離32mmの条件で測定した。試験片は、各材料をシート状に成型、切断することによって作製した。熱硬化接着材料のように連結部材の原料が液状の場合は、硬後に上記形状に切断・成形して作製した。
また、伸びはJIS K6251準拠、硬さはJIS K6253に準拠して測定した。
また、連結部材32としては、経時的な汚れや、第1の粒子22の固着防止の理由から、表面エネルギーが小さい材料を用いる事が好ましい。
なお、本実施の形態における「表面エネルギーが小さい」とは、固体の表面張力として表され概ね40mN/m以下である。
前記表面エネルギーの測定方法としては、特に制限はなく、公知の測定装置を用いて、公知の測定方法によって、適宜測定することができる。尚、前記表面エネルギーの値は、20℃における測定値である。
上記特性を有する連結部材32としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリブタジエン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、スチレン−エチレン−ブテン−スチレン共重合体(SEBS)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体(NBR)、ポリイソプレン樹脂(IR)、スチレン−イソプレン共重合体(SIS)、アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ブチルゴム、ポリノルボルネン、スチレン・ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハイパロン、シリコンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴムなどが挙げられ、これらの材料を主成分として含む事が好ましい。
なお、上記「主成分である」とは、連結部材32を構成する材料中の含有量が50質量%以上であることを意味する。
上記列挙した連結部材32を構成する材料の中でも、溶剤への可溶性の理由から、スチレン−イソプレン共重合体(SIS)を用いる事が好ましい。
なお、連結部材32は、上述のように、反射部材25の少なくとも一部の領域に存在する第2の粒子24Aを表示基板19と背面基板21との対向方向に交差する方向に連結しているが、この連結部材32が設けられることによっても、反射部材25の粒子集合体24を構成する第2の粒子24A同士の間隙(すなわち、反射部材25の孔)の全てが埋まることはなく、本実施の形態では、反射部材25には、第1の粒子22が表示基板19と背面基板21との間を、双方向に通過する孔が存在している。
この連結部材32は、上記連結部材32を構成する材料を溶媒に分散あるいは溶解した溶液を粒子集合体24へ供給し、該溶液を、粒子集合体24を構成する第2の粒子24A同士の間の空間に充填した後に、該溶液中の溶媒を乾燥または該溶液中の溶媒の乾燥と共に連結部材32を構成する上記材料を熱硬化させることによって作製する。
この上記連結部材32を構成する材料の上記溶媒としては、連結部材32を構成する材料に応じて適宜選択すればよいが、アルコール類、アセトン、トルエン、ケトン類、エーテル類、テトラヒドロフラン、ヘキサン等が挙げられ、これらの中でも、低沸点溶媒の方が蒸発に要する時間が短く、また加熱して揮発させる必要がないという観点から、アセトン、トルエンを用いる事が好ましい。
粒子集合体24を構成する第2の粒子24A同士の間の空間に、上記連結部材32を構成する材料を溶媒に分散あるいは溶解した溶液を充填する方法としては、公知のスクリーンコートバーコート、ロールコート、ブレードコート、スクリーンコート、タンポコート等の接触塗布や、スプレーコート、スピンコート、カーテンコート、ディップコート、インクジェット印刷等の非接触塗布等を用いる。
例えば、粒子集合体24に、上記連結部材32を構成する材料としてのスチレン−イソプレン共重合体(SIS)を溶媒としてのトルエンに溶解した溶液を第2の粒子24A同士の間の空間に充填した後に、溶媒を乾燥させることで、粒子集合体24と連結部材32とを含む反射部材25を構成することができる。
得られた反射部材25には、第1の粒子22が表示基板19側から背面基板21側へ、または背面基板21側から表示基板19側へと通過する孔が設けられている。
この孔は、連結部材32形成において溶媒が乾燥するときに、溶媒の乾燥に応じて第2の粒子24A同士の間の空間に充填していた溶液の体積が減少することで形成される。すなわち、第2の粒子24A同士の間の空間に充填していた溶液の体積減少により、第2の粒子24A間に第1の粒子22が通過する孔が形成されて、該孔を有する反射部材25が作製される。
この反射部材25の空隙率は、第1の粒子22が泳動して通過できることが必要であるとの理由から、第1の粒子22の平均孔径の5倍以上50倍以下の範囲内であることが好ましく、10倍以上20倍以下の範囲内であることがより好ましい。
この空隙率は、上記のような連結部材32の構成時に、連結部材32を構成する材料を溶媒に溶解または分散した溶液中の連結部材32を構成する材料の濃度を調整することによって、所定の値に調整することができる。
このように、反射部材25を、粒子集合体24と連結部材32とを含んだ構成とすることによって、連結部材32が粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの少なくとも一部を連結していることから、反射部材25が連結部材32を含まない構成である場合に比べて、表示媒体12の屈曲等により表示媒体12に外部から力が加えられること等に起因する表示基板19と背面基板21との間の反射部材25の移動が抑制される。
また、表示媒体12が表示基板19の面方向が水平方向に対して交差するように傾けられた状態で放置された場合であっても、連結部材32によって粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの少なくとも一部が連結されていることから、反射部材25が連結部材32を含まない構成である場合に比べて、表示基板19と背面基板21との間の反射部材25の移動が抑制される。
次に、表示媒体12の作製方法について説明する。
表示媒体12は、以下の工程を経て作製される。
表示媒体12の作製には、まず、背面基板21上に間隙部材28及び区画部材33を設けた後に、背面基板21上の区画部材33によって区切られた各領域内に複数の第2の粒子24Aを供給することによって、各領域内に粒子集合体24を配設する。
次に、この背面基板21上の区画部材33によって区切られた各領域内に、連結部材32を構成する材料を溶媒に溶解または分散した溶液を供給することによって、粒子集合体24を構成する第2の粒子24A間の空間に該溶液を充填する。
このとき、区画部材33は図3に示すように不連続領域33Aを有していることから、この溶液は、区画部材33によって区切られた各領域内各々に供給することなく、区画部材33によって区切られた複数領域の内の任意の一つの領域に供給することで、他の複数の領域内へと区画部材33の不連続領域33Aを介して供給される。このため、区画部材33に不連続領域33Aが設けられていない場合に比べて、表示媒体12の製造効率が向上する。
また、この区画部材33に不連続領域33Aが設けられていることによって、作製した表示媒体12が面方向に屈曲されたときに、屈曲による応力が不連続領域33Aの存在によって区画部材33の特定領域に集中することが抑制され、区画部材33の破壊が抑制される。
次に、区画部材33によって区切られた各領域内に供給された、すなわち各領域内の粒子集合体24の第2の粒子24A間に充填された溶液中の溶媒を上述のように乾燥、または乾燥及び連結部材32を構成する材料を熱硬化することによって、連結部材32を構成する。このようにして、連結部材32と、連結部材によって粒子集合体24の少なくとも一部の領域の第2の粒子24A同士が連結された反射部材25が形成される。
なお、この反射部材25の形成において、区画部材33によって区切られた各領域内に供給された溶液は、粒子集合体24の第2の粒子24A間の空間のみではなく、粒子集合体24の第2の粒子24Aと背面基板21、間隙部材28、及び区画部材33との間にも充填された状態となっている。このため、この溶液中の溶媒の乾燥により、さらに、粒子集合体24の少なくとも一部の第2の粒子24Aと背面基板21、間隙部材28、及び区画部材33とを連結する連結部材32が形成される。
この粒子集合体24と連結部材32とを含んで構成される反射部材25が設けられた各領域内(区画部材33によって区切られた各領域内)に、第1の粒子22を分散媒26に分散させた分散液をディスペンサ等によって供給して、背面基板21上の間隙部材28内の領域を満たす。そして、背面基板21と表示基板19とを、間隙部材28及び区画部材33を介して挟み込んだ後に、間隙部材28及び区画部材33と表示基板19とを貼り合わせることによって、表示媒体12を作製する。
このように構成される表示媒体12は、画像の保存及び書換えが可能な掲示板、回覧版、電子黒板、広告、看板、点滅標識、電子ペーパー、電子新聞、電子書籍、及び複写機・プリンタと共用できるドキュメントシート等に使用することができる。
次に、本実施の形態の表示装置10について説明する。
上記に示したように、本実施の形態に係る表示装置10は、表示媒体12と、表示媒体12に電圧を印加する電界形成部34と、を含んで構成されている(図1参照)。
なお、表示媒体12が本発明の表示媒体に相当し、表示装置10が本発明の表示装置に相当し、電界形成部34が、本発明の表示装置の電界形成手段に相当する。
また、分散媒26が本発明の表示媒体の分散媒に相当し、表示基板19及び背面基板21が本発明の表示媒体の一対の基板に相当し、反射部材25が本発明の表示媒体の反射部材に相当する。また、連結部材32が、本発明の表示媒体の連結部材32に相当し、区画部材33が本発明の表示媒体の区画部材に相当する。
電界形成部34は、表面電極18及び背面電極20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18及び背面電極20の双方が、電界形成部34に電気的に接続されている場合を説明するが、表面電極18及び背面電極20の一方が、接地されており、他方が電界形成部34に接続された構成であってもよい。
電界形成部34から表面電極18に第1の粒子22を表示基板19側へと移動させるための電圧として、例えば、第1の粒子22の帯電極性とは逆極性の電圧が印加され、背面電極20に第1の粒子22の帯電極性と同極性の電圧が印加されると、図1に示すように、第1の粒子22は、表面電極18の設けられた表示基板19側に移動する。このとき、表示基板19側に到着した第1の粒子22の色が、表示媒体12の色として視認される。
例えば、この状態で、図4及び図5に示すように、表示媒体12が表示基板19の面方向に屈曲された場合には、反射部材25に含まれる粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aが、表示媒体12の表示基板19の面方向への屈曲に伴って該面方向、すなわち屈曲方向へと移動する可能性があるが、本実施の形態の表示媒体12においては、第2の粒子24Aは連結部材32によって上述のように連結されていることから、表示媒体12に力が加えられることによる第2の粒子24Aの移動が抑制される。
また、表示媒体12が表示基板19の面方向が水平方向に対して交差するように傾けられた状態で放置された場合であっても、連結部材32によって粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの少なくとも一部が連結されていることから、反射部材25が連結部材32を含まない構成である場合に比べて、表示基板19と背面基板21との間の反射部材25の移動が抑制される。
従って、表示媒体12が表示基板19の面方向に屈曲された場合や、表示媒体12の表示基板19に力が加えられた場合や、表示媒体12が傾けられた場合であっても、表示基板19と背面基板21との間の反射部材25に含まれる第2の粒子24Aの移動が抑制され、反射部材25の反射率の変化に起因する表示媒体12の表示濃度の変化が抑制される。
一方、電界形成部34から表面電極18に第1の粒子22を背面基板21側へと移動させるための電圧として、第1の粒子22の帯電極性と同極性の電圧が印加され、背面電極20に第1の粒子22の帯電極性と逆極性の電圧が印加されると、図2に示すように、第1の粒子22は、表面電極18の設けられた表示基板19側から背面電極20の設けられた背面基板21側へと移動する。このとき、反射部材25の色が、表示媒体12の色として視認される。
例えば、この状態において、表示媒体12が表示基板19の面方向に屈曲された場合においても、本実施の形態の表示媒体12においては、反射部材25の粒子集合体24の第2の粒子24Aが連結部材32によって連結されていることから、第2の粒子24Aの移動が抑制される。
また、表示媒体12が表示基板19の面方向が水平方向に対して交差するように傾けられた状態で放置された場合であっても、連結部材32によって粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aの少なくとも一部が連結されていることから、反射部材25が連結部材32を含まない構成である場合に比べて、表示基板19と背面基板21との間の反射部材25の移動が抑制される。
従って、表示媒体12が表示基板19の面方向に屈曲された場合や、表示媒体12の表示基板19に力が加えられた場合や、表示媒体12が傾けられた場合であっても、表示基板19と背面基板21との間の反射部材25に含まれる第2の粒子24Aの移動が抑制され、反射部材25の反射率の変化に起因する表示媒体12の表示濃度の変化が抑制される。
本実施の形態の作用を確認するため、以下のような試験を行った。
(実施例1)
<第1の粒子22の調整>
第1の粒子22を構成する粒子としては、懸濁重合法により作製される黒色のカーボンを分散したPMMA(polymethylmethacrylate)樹脂の粒子を用いた。この電気泳動粒子の体積平均粒径は、0.2μmであった。
―反射部材25―
<粒子集合体24の調整>
粒子集合体24を構成する第2の粒子24Aとしては、下記粒子を作製して用いた。
まず、メタクリル酸シクロヘキシル:53重量部、酸化チタン:(タイペークCR63:石原産業社製):45重量部、およびシクロヘキサン:5重量部を直径10mmのジルコニアボールを使用し、ボールミル粉砕を20時間実施することにより、分散液Aを作製した。
次に、炭酸カルシウム:40重量部および水:60重量部をボールミルにて微粉砕することにより、炭カル分散液Bを作製した。
さらに、2%セロゲン水溶液:4.3g、上記炭カル分散液B8.5g、および20%食塩水:50gを混合し、超音波機で脱気を10分間行い、乳化機で攪拌することにより、混合液Cを作製した。
上記作製した分散液A35gとジビニルベンゼン1g、重合開始剤AIBN:0.35gを、充分混合し、超音波機で脱気を10分行った。これを混合液Cの中にいれ、乳化機で乳化を実施した。次にこの乳化液をビンにいれてシリコン詮をし、注射針を使用して減圧脱気を充分行った後に、窒素ガスで封入した。
次に60℃で10時間反応させて粒子を作製した。20℃へ冷却した後、この分散液を、凍結乾燥機により−35℃、0.1Paの下で2日間シクロヘキサンを除いた。得られた粒子粉をイオン交換水中に分散させて、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させて、ろ過を行った。その後充分な蒸留水で洗浄し、粒度を揃え、これを乾燥させた。なお、得られたこの粒子(粒子集合体24を構成する第2の粒子24A)の色は、白色であり、体積平均一次粒子径は、12μmであった。
<連結部材32の調整>
連結部材32を構成する材料としては、スチレン−イソプレン共重合体(SIS)(日本ゼオン社製、商品名 クインタック3421、曲げ弾性率 3MPa、硬度 36、伸び1400%)を用意した。
なお、上記曲げ弾性率は、JIS K7171に準拠し、幅15mm、長さ50mm、厚さ2mmの短冊型試験片を作製し、オートグラフ引張試験機により、押しこみ速度1.0mm/min、支点間距離32mmの条件で測定した。試験片は、各材料をシート状に成型、切断することによって作製した。熱硬化接着材料のように連結部材の原料が液状の場合は、硬後に上記形状に切断・成形して作製した。
また、伸びはJIS K6251準拠、硬さはJIS K6253に準拠して測定した。
<分散媒26>
分散媒26として、本試験例では、シリコーンオイルを用いた。この分散媒の粘度は、 2cSであった。
<表示媒体>
以下に示す手順で、図1に示す表示媒体12を作製した。
まず、150mm×110mmの住友ベークライト社製、PESフィルム(厚さ100μm)をITO蒸着器によって表面にITO膜(抵抗200Ω)を着膜することによって、背面基板21を作製した。
この背面基板21のPES・ITOフィルムを、イソプロピルアルコールで2分間超音波洗浄した後に、流水にて5分間洗浄して、乾燥させた。
次に、日立化成工業社、感光フィルムHW-450を、ロール圧0.4MPaでラミネートした後に、下記形状のマスクパターンを介してUV照射装置100mJ/cmによって90秒間UV露光した。
その後、1.0%炭酸ナトリウム水溶液で現像した後に、水洗い及び乾燥することで、下記形状の区画部材33(間隙部材28を含む)を背面基板21上に形成した。
上記マスクパターンとしては、区画部材の幅50μm、1mmピッチの正方格子状、区画部材の不連続部の開口長さ50μm、不連続部の位置が区画部材の交点間の中央にある形状のマスクパターンを用いた。
作製した区画部材33(間隙部材28を含む)は、高さ40μm、幅30μmであり、図3(A)及び図3(B)に示すように、背面基板21の面方向の区画化された所定の領域として、背面基板21の面方向に沿って1辺1mmの正方形状の領域が形成されていた。そして、各領域を構成する1辺1mmの正方形の各辺(4辺)の中央部には、50μmの大きさの不連続領域33Aが形成されていた。このようにして、背面基板21の基板面を面方向に沿って1mm×1mmの正方形状の複数の領域に区画化し且つ、この区画化された隣り合う領域が連続した領域を有するための不連続領域33Aが設けられた区画部材33を作製した。
上記区画化された正方形状の各領域内に、上記作製した第2の粒子24Aを略最密充填となるように充填した後に、区画部材33上の余剰の粒子をローラで剥離した。これにより、各領域内に、粒子集合体24を4層に配置した。
次に、上記用意した連結部材32としての材料である、スチレン−イソプレン共重合体(SIS)(日本ゼオン社製、商品名 クインタック3421)2重量部を、溶媒としてのトルエン(和光純薬工業社製、98重量部に溶解した溶液を、該区画化された正方形状の各領域内の粒子集合体24の第2の粒子24A間の全ての空間内に充填するように供給した。
さらに、上記粒子集合体24の第2の粒子24A間に連結部材32の溶液が充填された背面基板21を真空チャンバによって40℃で2時間減圧下で加熱することによって該溶媒に熱を加えて、この溶液中の溶媒を乾燥させて、連結部材32を形成し、反射部材25を作製した。
この状態で、電子顕微鏡を用いて反射部材25を観察したところ、粒子集合体24の一部の第2の粒子24Aが、連結部材32によって網目状に連結されている事が観察された。また、粒子集合体24の第2の粒子24A間には、第1の粒子22が通過可能な程度の孔が観察された。
また、背面基板21を面方向に交差する方向に切断して反射部材25を光学顕微鏡によって拡大して観察したところ、背面基板21の面方向に交差する方向に連結部材32が数カ所形成されていることが確認された。
また、第2の粒子24A間の空隙の10%以下が埋まっていた。
次に、表示基板19(上記作製した背面基板21と同一構成)を重ねて、上記調整した第1の粒子22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を注入するための注入口以外をUV硬化性のアクリル樹脂シール剤によってシールして、UV照射装置により100mJ/cmの紫外線を照射して、表示基板19と区画部材33及び間隙部材28との接触領域の内の、この注入口以外の領域を封止した。
このとき、表示基板19側から視認すると、区画部材33の不連続領域33Aにも反射部材25の粒子集合体24を構成する粒子が充填されており、全面的に均一な白色が観察された。
この封止口以外の領域が封止された表示媒体12を、上記調整した第1の粒子22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を満たした容器に、この封止口側を下になるようにして浸した。この状態で、真空チャンパ内で0.1Torrまで圧力を低下させて表示媒体内部の空気を除去した後に、大気圧に戻して、表示媒体12内を該分散液で満たした。
この表示媒体12を分散液から引き上げて、10分間乾燥させた後に、封止口を清掃後、スリーボンド社のアクリル−エポキシ系のUV接着剤(3025シリーズ)で封止して、図1に示す表示媒体12を作製した。
この表示媒体12を作製した状態で、上記JIS K7171に準拠した方法と同様に試験片を切り出して、オートグラフ試験器にて曲げ試験を行ったところ、曲げに対して背面基板21や表示基板19が壊れたり、連結部材32が破断したり、剥がれたりする等して粒子集合体24の第2の粒子24Aがばらばらになることはなく、全体として10MPaの曲げ弾性値を示した。
この実施例1で作製した表示媒体12の、表示基板19及び背面基板21各々のITO電極に電源を接続し、電位差が15Vとなるように電圧を印加して、電界の方向を表示基板19側及び背面基板21側との間で切替えて表示を行ったところ、表示基板19側に第1の粒子22を移動させた場合には、黒色が表示され、背面基板21側に第1の粒子22を移動させた場合には、白色が表示された。
この表示媒体12に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体12の曲率半径が30mmになるように、繰り返し10回屈曲させたときに、この10回の屈曲前と屈曲後において、表示が乱れたり、不鮮明な部分が生じたりすることはなかった。
また、この10回の屈曲前と屈曲後との各々において、表示媒体12の表示基板19の面の反射率をX−Rite社製X−Rite404により求めて差を算出したところ、白色表示時、及び黒色表示時の各々において、屈曲前と屈曲後の反射率の差は3%以下であった。
なお、この表示媒体12の表示基板19の面の反射率の測定は、表示基板19の板上の任意の10点について測定した測定値の平均値を、反射率として求めた。
また、この表示媒体12に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体12の表示基板19の面方向が水平方向に対して90°交差するように傾けた状態で36時間放置した後と、放置前との反射率の差を上記と同様にして測定して求めたところ、1%以下であった。
従って、本実施例1で作製した表示媒体12においては、表示濃度の低下が抑制された。
(実施例2)
上記実施例1においては、連結部材32を構成する材料として、スチレン−イソプレン共重合体(SIS)を用いたが、本実施例2では、シリコーン系UV硬化型樹脂(信越化学社製)を用いる場合を説明する。
<連結部材32の調整>
連結部材32を構成する材料としては、紫外線硬化樹脂(スリーボンド社製、商品名 3163)を用意した。
<表示媒体>
実施例1で調整した第1の粒子22、第2の粒子24A、分散媒26、背面基板21、及び表示基板19を用いて、表示媒体を作製した。
まず、実施例1と同様にして、区画部材33を背面基板21上に形成した。そして、区画化された正方形状の各領域内に、実施例1で調整した第2の粒子24Aを略最密充填となるように充填した後に、区画部材33上の余剰の粒子をローラで剥離した。これにより、各領域内に、粒子集合体24を2層に配置した。
次に、上記用意した連結部材32としての材料である、紫外線硬化樹脂(スリーボンド社製、商品名 3163)を、ディスペンサによって粒子集合体24の各第2の粒子24Aの表面を伝わらせるようにして供給した後に、粒子集合体24の上面(背面基板21側とは反対の面)から照度150mW/cmの紫外線を2分照射した。これにより、紫外線硬化樹脂からなる連結部材32が形成された、反射部材25を作製した。
この状態で、電子顕微鏡を用いて反射部材25を観察したところ、第2の粒子24Aの間隙に紫外線硬化樹脂が充填され、粒子間が連結されていることが観察された。しかし、実施例1と比較すると、粒子間の連結部材の体積割合が大きく、粒子間の空隙の50%程度が埋まっている事が観察された。また、粒子集合体24の第2の粒子24A間には、第1の粒子22が通過可能な程度の孔が観察された。
また、背面基板21を面方向に交差する方向に切断して反射部材25を光学顕微鏡によって拡大して観察したところ、背面基板21の面方向に交差する方向に連結部材32が数カ所形成されていることが確認された。ただし、背面基板側に近い部分では、紫外線硬化樹脂が十分に硬化していない箇所があり、液状のまま、連結が途切れている部分も観察された。これは、紫外線照射時に、表面側の第2の粒子の陰になって、十分に紫外線が照射されなかったためと考えられる。
次に、実施例1と同様にして、表示基板19(上記作製した背面基板21と同一構成)を重ねて、上記調整した第1の粒子22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を注入するための注入口以外をUV硬化性のアクリル樹脂シール剤によってシールして、UV照射装置により100mJ/cmの紫外線を照射して、表示基板19と区画部材33及び間隙部材28との接触領域の内の、この注入口以外の領域を封止した。
このとき、表示基板19側から視認すると、区画部材33の不連続領域33Aにも反射部材25を構成する粒子が充填されており、全面的に均一な白色が観察された。
この封止口以外の領域が封止された表示媒体12を、上記調整した第1の粒子22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を満たした容器に、この封止口側を下になるようにして浸した。この状態で、真空チャンパ内で0.1Torrまで圧力を低下させて表示媒体内部の空気を除去した後に、大気圧に戻して、表示媒体12内を該分散液で満たした。
この表示媒体12を分散液から引き上げて、10分間乾燥させた後に、封止口を清掃後、スリーボンド社のアクリル−エポキシ系のUV接着剤(3025シリーズ)で封止して、図1に示す表示媒体12を作製した。
この実施例2で作製した表示媒体12について、上記JIS K7171に準拠した方法と同様に試験片を切り出して、オートグラフ試験器にて曲げ試験を行ったところ、曲げに対して背面基板21や表示基板19が壊れたり、連結部材32が破断したり、剥がれたりする等して粒子集合体24の第2の粒子24Aがばらばらになることはなく、全体として50MPaの曲げ弾性値を示した。
この実施例2で作製した表示媒体12の、表示基板19及び背面基板21各々のITO電極に電源を接続し、電位差が15Vとなるように電圧を印加して、電界の方向を表示基板19側及び背面基板21側との間で切替えて表示を行ったところ、表示基板19側に第1の粒子22を移動させた場合には、黒色が表示され、背面基板21側に第1の粒子22を移動させた場合には、白色が表示された。
この表示媒体12に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体12の曲率半径が30mmになるように、繰り返し10回屈曲させたときに、この10回の屈曲前と屈曲後において、表示が乱れたり、不鮮明な部分が生じたりすることはなかった。しかし、黒色の表示濃度は、実施例より低く(実施例1の黒色表示の反射濃度1.9、実施例2の反射濃度1.3 X−Rite社製、反射濃度計404で測定。)部分的な表示コントラストは低く観察された。これは、実施例1に比較して、充填した連結部材32の硬化後の体積率が高く、空隙が小さいために、表示に寄与する第1の粒子22が少ないためだと考えられる。
また、この10回の屈曲前と屈曲後との各々において、表示媒体12の表示基板19の面の反射率をX−Rite社製X−Rite404により求めて差を算出したところ、白色表示時、及び黒色表示時の各々において、屈曲前と屈曲後の反射率の差は5%であった。
また、この実施例2で作製した表示媒体12に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体12の表示基板19の面方向が水平方向に対して90°交差するように傾けた状態で36時間放置した後と、放置前との反射率の差を上記と同様にして測定して求めたところ、3%であった。
従って、本実施例2で作製した表示媒体は、画質劣化を抑制することができるものの、実施例1に比べて画質劣化抑制効果は劣るといえる。これは、紫外線照射が十分でなく、連結されなかった第2の粒子24Aが移動してムラを生じたためであると考えられる。
(比較例1)
上記実施例1において、反射部材25に連結部材32が設けられていない、すなわち反射部材25の第2の粒子24Aが連結されていない構成である以外は、上記実施例1と同様にして表示媒体を作製した。
比較例1の表示媒体の作製は、まず、実施例1と同様にして、区画部材33を背面基板21上に形成した。そして、区画化された正方形状の各領域内に、実施例1で調整した第2の粒子24Aを略最密充填となるように充填した後に、区画部材33上の余剰の粒子をローラで剥離した。これにより、各領域内に、粒子集合体24を2層に配置して、反射部材とした。
次に、実施例1と同様にして、表示基板19(上記作製した背面基板21と同一構成)を重ねて、上記調整した第1の粒子22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を注入するための注入口以外をUV硬化性のアクリル樹脂シール剤によってシールして、UV照射装置により100mJ/cmの紫外線を照射して、表示基板19と区画部材33及び間隙部材28との接触領域の内の、この注入口以外の領域を封止した。
この封止口以外の領域が封止された表示媒体12を、上記調整した第1の粒子22(15重量部)を分散媒26(85重量部)に分散した分散液を満たした容器に、この封止口側を下になるようにして浸した。この状態で、真空チャンパ内で0.1Torrまで圧力を低下させて表示媒体内部の空気を除去した後に、大気圧に戻して、表示媒体12内を該分散液で満たした。
この表示媒体12を分散液から引き上げて、10分間乾燥させた後に、封止口を清掃後、スリーボンド社のアクリル−エポキシ系のUV接着剤(3025シリーズ)で封止して、比較例1の表示媒体を作製した。
すなわち、比較例1で作製した表示媒体の反射部材は、反射部材を構成する第2の粒子24Aが連結部材32によって連結されておらず、単に、区画部材33によって区画された領域内に第2の粒子22が2層に配列された構成となっていた。
この比較例1で作製した表示媒体の、表示基板19及び背面基板21各々のITO電極に電源を接続し、電位差が15Vとなるように電圧を印加して、電界の方向を表示基板19側及び背面基板21側との間で切替えて表示を行ったところ、表示基板19側に第1の粒子22を移動させた場合には、黒色が表示され、背面基板21側に第1の粒子22を移動させた場合には、白色が表示された。
この表示媒体に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体12の曲率半径が30mmになるように、繰り返し10回屈曲させたときに、この10回の屈曲前と屈曲後において、表示が乱れたり、不鮮明な部分が生じた。
また、この10回の屈曲前と屈曲後との各々において、表示媒体12の表示基板19の面の反射率をX−Rite社製X−Rite404により求めて差を算出したところ、白色表示時、及び黒色表示時の各々において、屈曲前と屈曲後の反射率の差は15%であった。このため、本実施例においては、実施例1及び実施例2に比べて屈曲前と屈曲後の反射率の差が大きく、画質劣化が生じていると言える。
また、この比較例1で作製した表示媒体に黒色が表示された状態、及び白色が表示された状態の各々の状態において、表示媒体の表示基板19の面方向が水平方向に対して90°交差するように傾けた状態で36時間放置したところ、第2の粒子が重力方向へ下側へ沈み込んだ箇所が発生しており表示ムラとして観察された。また、表示後と、放置前との反射率の差を上記と同様にして測定して求めたところ、10%であった。
従って、本比較例1で作製した表示媒体は、実施例1及び実施例2に比べて画質劣化抑制効果は低いといえる。
本実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る表示装置の一例を示す概略構成図である。 (A)(B)本実施の形態に係る表示媒体を表示基板側から見たときの概略構成図である。 本実施の形態に係る表示媒体が屈曲された状態の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る表示媒体が屈曲された状態の一例を示す模式図である。
符号の説明
10 表示装置
12 表示媒体
19 表示基板
21 背面基板
22 第1の粒子
24A 第2の粒子
24 粒子集合体
25 反射部材
26 分散媒
32 連結部材
33 区画部材
33A 不連続領域
34 電界形成部

Claims (7)

  1. 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封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する第1の粒子と、
    前記一対の基板間に封入され、前記第1の粒子を分散させる分散媒と、
    前記一対の基板間の間隙を保持すると共に該基板間を所定の領域に区画し、前記一対の基板の面方向に隣り合う該所定の領域の少なくとも一部が連続するように該面方向に不連続な領域を有する区画部材と、
    前記一対の基板間に配置された第2の粒子の集合体と、少なくとも一部の領域に存在する該第2の粒子同士を前記一対の基板の向かい合う方向に対して交差する方向に連結し、且つ、少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子と前記区画部材とを更に連結した連結部材と、を含み、前記第1の粒子が通過する孔を有すると共に前記第1の粒子とは異なる光学的反射特性を有する反射部材と、
    を備えた事を特徴とする表示媒体。
  2. 前記連結部材は、前記反射部材の複数の領域に存在する第2の粒子同士を、前記一対の基板の向かい合う方向に対して交差する方向に連結した事を特徴とする請求項1に記載の表示媒体。
  3. 前記連結部材は、前記反射部材の少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子同士を、前記反射部材の前記一対の基板の向かい合う方向に更に連結したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の表示媒体。
  4. 前記連結部材は、前記反射部材の少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子と前記一対の基板の少なくとも一方とを更に連結した事を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の表示媒体。
  5. 前記連結部材は、弾性を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の表示媒体。
  6. 前記区画部材は、前記不連続な領域を前記面方向に所定間隔毎に有することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の表示媒体。
  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封入され、該基板間に形成された電界に応じて該基板間を移動する第1の粒子と、前記一対の基板間に封入され、前記第1の粒子を分散させる分散媒と、前記一対の基板間の間隙を保持すると共に該基板間を所定の領域に区画し、前記一対の基板の面方向に隣り合う該所定の領域の少なくとも一部が連続するように該面方向に不連続な領域を有する区画部材と、前記一対の基板間に配置された第2の粒子の集合体、及び少なくとも一部の領域に存在する該第2の粒子同士を前記一対の基板の向かい合う方向に対して交差する方向に連結し、且つ少なくとも一部の領域に存在する前記第2の粒子と前記区画部材とを更に連結した連結部材を含み、前記第1の粒子が通過する孔を有すると共に前記第1の粒子とは異なる光学的反射特性を有する反射部材と、を備える表示媒体と、
    前記表示媒体の前記一対の基板間に電界を形成する電界形成手段と、
    を備えたことを特徴とする表示装置。
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