JPWO2005098525A1 - 表示媒体用粒子及びそれを用いた情報表示用パネル、情報表示装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも一方が透明な対向する基板間に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示装置に用いる表示媒体を構成する粒子であって、母粒子の表層にその表面を露出させた状態で子粒子を埋設してなる複合粒子から成る。これにより、書き換えを繰り返して行う耐久試験によっても子粒子が解離することなく、初期表示性能を反転耐久試験時にも維持できる情報表示装置に用いる表示媒体を構成する粒子及びそれを用いた情報表示用パネル、情報表示装置を提供する。

Description

本発明は、少なくとも一方が透明な対向する基板間に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示装置に用いる表示媒体用粒子及びそれを用いた情報表示用パネル、情報表示装置に関するものである。

従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる情報表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、２色粒子回転方式等の技術を用いた情報表示装置が提案されている。

これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリー機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な情報表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用情報表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に最近では、分散粒子と着色溶液から成る分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置して成る電気泳動方式が提案され、期待が寄せられている。

しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅くなるという問題がある。さらに、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているため沈降しやすくなっており、分散状態の安定性維持が難しく、情報表示の繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。また、マイクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプセルレベルにして、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。

一方、溶液中での挙動を利用する電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層とを基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている（例えば、趙 国来、外３名、“新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）“Japan Hardcopy’99”論文集、p.249-252参照）。しかし、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するために構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという問題もある。

上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な対向する基板間に粒子群を封入し、粒子群に電界を与えて、粒子を移動させて画像等の情報を表示する情報表示装置が知られている。

上述した情報表示装置に用いる粒子群としては、流動性と帯電量の制御性を有することが必要である。本発明の対象とは異なるが、電子写真用トナーとして、子粒子（チタニア、ヒュームドシリカ微粒子等の外添剤）を母粒子に付着させることにより、流動性を向上させるとともに帯電量を制御可能にする技術が知られている。しかしながら、上述したトナー外添剤付着型の電子写真用トナーを、上述した情報表示装置に用いる表示媒体として用いると、情報表示の反転を繰り返す反転耐久試験時に作用する熱的、力学的ストレスによって、子粒子（外添剤）が母粒子表面から容易に解離する、または、母粒子内部に子粒子が完全に埋没する現象が起こる。このことにより、初期性能を反転耐久試験時に維持できない問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、反転耐久試験によっても子粒子が解離することなく、初期性能を反転耐久試験時にも維持できる情報表示装置に用いる表示媒体用粒子及びそれを用いた情報表示用パネル、情報表示装置を提供しようとするものである。

本発明の表示媒体用粒子は、少なくとも一方が透明な対向する基板間に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示装置に用いる表示媒体用粒子であって、母粒子の表層にその表面を露出させた状態で子粒子を埋設してなる複合粒子から成ることを特徴とするものである。

また、本発明の表示媒体用粒子の好適例としては、母粒子の粒子径ｄ_０と子粒子の粒子径ｄ_１〜ｎをそれぞれ、０．０１＜ｄ_０＜５０（μｍ）、０．０１＜ｄ_１〜ｎ＜１．００（μｍ）で、かつ、ｄ_１〜ｎ／ｄ_０＜０．３３を満たすようにするとともに、以下に定義する平均埋設率Ｗを０．０５＜Ｗ＜０．９５とすることがある；Ｗ＝１−（（Ｓ−Ｓ_０φ_０）／ΣＳ_ｎφ_ｎ）ここで、Ｓは複合粒子の体積あたりの表面積、Ｓ_０は母粒子の体積当たりの表面積、Ｓ_ｎは子粒子の体積当たりの表面積、であり、埋設する子粒子がｎ種類の場合、それぞれの子粒子の粒子径ｄ_１〜ｎ（ｄ_１、ｄ_２、‥‥、ｄ_ｎ）が前記関係を満足するものである。

本発明の情報表示用パネルに用いる表示媒体を後述する粉流体とする場合、粉流体を構成する粒子物質として上述した表示媒体用粒子を利用した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は、上述した表示媒体用粒子を表示媒体として利用したり、上述した表示媒体用粒子を粉流体になるように調整して利用したりしたことを特徴とするものである。さらに、本発明の情報表示装置は、上述した情報表示用パネルを搭載したことを特徴とするものである。

本発明によれば、母粒子の表層にその表面を露出させた状態で子粒子を埋設してなる複合粒子を表示媒体として利用することにより、反転耐久試験によっても子粒子が解離することなく、初期性能を反転耐久試験時にも維持することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の粒子を用いる情報表示用パネルの一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の粒子を用いる情報表示用パネルの他の例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の粒子を用いる情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の表示媒体に用いる粒子の一例を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）に示す粒子のＳＥＭ写真を示す図である。 本発明の粒子において母粒子に子粒子を埋設させる方法の一例を説明するための図である。 本発明の粒子において母粒子に子粒子を埋設させる方法の他の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における隔壁の形状の一例を示す図である。

まず、本発明の粒子を表示媒体（粒子群または粉流体）を構成する粒子として利用する情報表示装置が備える画像等の情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明で用いる情報表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、高電位側に向かっては低電位に帯電した表示媒体がクーロン力などによって引き寄せられ、また、低電位側に向かっては高電位に帯電した表示媒体がクーロン力などによって引き寄せられ、それら表示媒体が電位の切替による電界方向の変化によって移動方向を変えることにより、情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、表示書き換え時あるいは表示継続時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体用粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。

本発明の情報表示装置で用いる情報表示用パネルの例を、図１（ａ）、（ｂ）〜図３（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、それぞれが少なくとも１種類以上の粒子から構成される少なくとも２種類以上の色および帯電特性の異なる表示媒体３（ここでは粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、基板１、２の外部から加えられる電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図１（ｂ）に示す例では、図１（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。
図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、それぞれが少なくとも１種類以上の粒子から構成される少なくとも２種類以上の色および帯電特性の異なる表示媒体３（ここでは粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、基板１に設けた電極５と基板２に設けた電極６との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図２（ｂ）に示す例では、図２（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。
図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される少なくとも１種の色および帯電性を有する表示媒体３（ここでは粒子群からなる白色表示媒体３Ｗ）を、基板１上に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加させることにより発生する電界に応じて、基板１、２と平行方向に移動させ、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色表示を行うか、あるいは、電極６または基板１の色を観察者に視認させて電極６または基板１の色の表示を行っている。なお、図３（ｂ）に示す例では、図３（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設けセルを形成している。
以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを粉流体からなる黒色表示媒体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することが出来る。

図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の表示媒体に用いる粒子の一例を示す図であり、図４（ａ）はその正面図を示し、図４（ｂ）はその断面図を示している。図４（ａ）、（ｂ）に示す例において、本発明の表示媒体に用いる粒子１１の特徴は、母粒子１２の表層にその表面を露出させた状態で子粒子１３を埋設してなる複合粒子から粒子１１を構成した点である。なお、本例では子粒子１３が一層の例を示しているが、その層数は特に限定するものではなく、二層以上の層数であっても良い。図５に図４（ａ）、（ｂ）に示す本発明の表示媒体に用いる粒子のＳＥＭ写真を示す。

本発明の表示媒体に用いる粒子では、母粒子１２の表層にその表面を露出させた状態で子粒子１３を埋設してなる複合粒子とすることで、言い換えると、母粒子１２の表面に子粒子１３を埋設深度を制御して埋設させた構成／形状の複合粒子とすることで、耐久時の子粒子１３の解離を防止することができる。この点で、埋設深度が小さすぎると耐久時に母粒子１２の表面から子粒子１３が解離する場合があり、一方、埋設深度が大きすぎると初期の流動性が小さくなり、初期反転性能が劣る場合がある。そのため、以下に定義する埋設率Ｗを０．０５〜０．９５の範囲にすることが好ましい。

＜埋設率Ｗの定義＞
複合粒子、母粒子、子粒子のそれぞれの体積あたりの表面積（表面積は気体吸着法等で測定）をＳ、Ｓ_０、Ｓ_１（ｃｍ^−１）、母粒子、子粒子のそれぞれの体積配合量をφ_０、φ_１（φ_０＋φ_１＝１）としたとき、平均埋設率Ｗを以下の（１）式で定義する。
Ｗ＝１−（（Ｓ−Ｓ_０φ_０）／Ｓ_１φ_１） ‥（１）
子粒子を２種以上のｎ種用いる場合、それぞれの体積あたりの表面積をＳ_１、Ｓ_２‥‥Ｓ_ｎ（ｃｍ^−１）、それぞれの体積配合量をφ_１、φ_２‥‥φ_ｎ（φ_０＋Σφ_ｎ＝１）としたとき、平均埋設率Ｗを以下の（２）式で定義する。
Ｗ＝１−（（Ｓ−Ｓ_０φ_０）／ΣＳ_ｎφ_ｎ） ‥（２）

なお、表面積を気体吸着法で測定する場合の条件の一例を以下に示す。使用装置：全自動ガス吸着量測定装置Autosorb-1-C(Quantachrome社製)、制御解析ソフトウェア：AS1WIN(Quantachrome社製)、使用ガス：Ｎ_２、吸着温度：７７Ｋ、前処理条件：６０℃×１０時間、測定サンプル量：０．２ｇ、解析方法：ＢＥＴ法。

また、本発明の表示媒体に用いる粒子において、母粒子１２と子粒子１３の粒子径は、母粒子１２の粒子径ｄ_０が０．１＜ｄ_０＜５０（μｍ）の範囲内であり、子粒子１３の粒子径ｄ_１〜ｎが０．０１＜ｄ_１〜ｎ＜１．００（μｍ）の範囲内にあり、かつ、ｄ_１〜ｎ／ｄ_０＜０．３３であることが好ましい。ここで、母粒子１２の粒子径ｄ_０が０．１μｍ以下であると粒子同士の凝集力が強く、表示媒体の駆動に要する電圧が高くなり表示媒体に用いる粒子として好ましくないことがあり、母粒子１２の粒子径ｄ_０が５０μｍ以上であると
表示上の鮮明さに欠け、また基板間隔を大きくとらなければならなくなり、表示媒体の駆動に要する電圧が高くなり表示媒体に用いる粒子として好ましくないことがある。また、子粒子１３の粒子径ｄ_１〜ｎが０．０１μｍ以下であると、表示書き換えを繰り返し行う耐久試験時に子粒子１３が母粒子１２内部に埋没することがあり、子粒子１３の粒子径ｄ_１が１．００μｍ以上であると、初期の表示媒体流動性が小さく、初期表示書き換え性能が劣る。さらに、ｄ_１〜ｎ／ｄ_０が０．３３以上であると、子粒子同士、あるいは母粒子同士の凝集体が発生し、表示媒体の流動性が小さくなり初期の表示書き換え性能が劣る。

さらに、本発明の表示媒体に用いる粒子において、子粒子１３を母粒子１２に所定の状態に埋設する方法についても特に限定しないが、子粒子１３を一層埋設させる場合を示す図６に示す方法や子粒子１３を多層埋設させる場合を示す図７に示す方法をとることが好ましい。

図６に示す子粒子１３を一層埋設させる場合は、準備した例えば熱可塑性樹脂からなる母粒子１２と子粒子１３を所定の割合で混合した粉体を、ヘンシェルタイプのミキサーで混合することで、まず、子粒子１３を解砕し母粒子１２の表面に１層付着させ、その後加熱により母粒子１３を軟化させ、子粒子１３に対して母粒子１２中心方向に押し込み作用力を働かせ、子粒子１３を母粒子１２表面に埋設した形状の複合化粒子を得る。
子粒子１３を多層埋設させる場合は、図７に示すように、上記図６に示した方法で得た複合粒子を新たな母粒子１４とし、母粒子１４と子粒子１３を所定の割合で混合した粉体を、ヘンシェルタイプのミキサーで混合することで、まず、子粒子１３を解砕し母粒子１４の表面にさらに１層以上付着させ、その後加熱により母粒子１４を軟化させ、子粒子１３に対して母粒子１４中心方向に押し込み作用力を働かせ、子粒子１３を母粒子１４表面に埋設した形状の複合化粒子を得る。

以下、本発明の対象となる情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。

基板については、少なくとも一方の基板は表示用パネル外側から表示媒体の色が確認できる透明な基板２であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。基板１は透明でも不透明でもかまわない。基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるもの、および、ガラス、石英などの可とう性のない無機シートが挙げられる。基板の厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、さらに５〜２０００μｍが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、５０００μｍより厚いと、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。

必要に応じて設ける電極については、視認側であり透明である必要のある基板２側に設ける電極６は、透明かつパターン形成可能である導電性材料で形成され、例示すると、アルミニウム、金、銀、銅などの金属類、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化亜鉛、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が挙げられ、真空蒸着、塗布などの形成手法が例示できる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。基板１側に設ける電極５の材質や厚みなどは上述した電極６と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。

必要に応じて設ける隔壁４については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。本発明では、いずれの方法も好適に用いられる。

これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、図８に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分（表示セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、情報表示状態の鮮明さが増す。ここで、隔壁の形成方法を例示すると、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法、金型転写法が挙げられる。このうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。

次に、本発明の表示媒体に用いる粒子について説明する。粒子は、母粒子１２および子粒子１３とも、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。

荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。

また、本発明の粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜２０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために粒子の移動に支障をきたすようになる。

更に本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、ｄ(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。

さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。

なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mie理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。

粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、情報表示用パネルにおける粒子の帯電量はほぼ、初期帯電量、隔壁との接触、基板との接触、経過時間に伴う電荷減衰に依存し、特に粒子の帯電挙動の飽和値が支配因子となっているということが分かった。

本発明者らは鋭意検討の結果、ブローオフ法において同一のキャリア粒子を用いて、粒子の帯電量測定を行うことにより、表示媒体に用いる粒子の適正な帯電特性値の範囲を評価できることを見出した。

次に、本発明の表示媒体として例えば用いる粉流体について説明する。なお、本発明で例えば用いる粉流体の名称については、本出願人が「電子粉流体（登録商標）：登録番号４６３６９３１」の権利を得ている。

本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。

すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。

本発明の対象となる情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、低電圧の印加でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の情報表示用パネルでは、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で用いられる。

エアロゾル状態の範囲は、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５倍以上、特に好ましくは３倍以上である。上限は特に限定されないが、１２倍以下であることが好ましい。
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍より小さいと表示上の制御が難しくなり、また、１２倍より大きいと粉流体を装置内に封入する際に舞い過ぎてしまうなどの取扱い上の不便さが生じる。なお、最大浮遊時の見かけ体積は次のようにして測定される。すなわち、粉流体が透過して見える密閉容器に粉流体を入れ、容器自体を振動或いは落下させて、最大浮遊状態を作り、その時の見かけ体積を容器外側から測定する。具体的には、直径（内径）６ｃｍ、高さ１０ｃｍのポリプロピレン製の蓋付き容器（商品名アイボーイ：アズワン（株）製）に、未浮遊時の粉流体として１／５の体積相当の粉流体を入れ、振とう機に容器をセットし、６ｃｍの距離を３往復／ｓｅｃで３時間振とうさせる。振とう停止直後の見かけ体積を最大浮遊時の見かけ体積とする。

また、本発明では、粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものが好ましい。
Ｖ_１０／Ｖ_５＞０．８
ここで、Ｖ_５は最大浮遊時から５分後の見かけ体積（ｃｍ^３）、Ｖ_１０は最大浮遊時から１０分後の見かけ体積（ｃｍ^３）を示す。なお、本発明の情報表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化Ｖ_１０／Ｖ_５が０．８５よりも大きいものが好ましく、０．９よりも大きいものが特に好ましい。Ｖ_１０／Ｖ_５が０．８以下の場合は、通常のいわゆる粒子を用いた場合と同様となり、本発明のような高速応答、繰り返し表示書き換えを行う耐久性の効果が確保できなくなる。

また、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、好ましくは０．１〜２０μｍ、更に好ましくは０．５〜１５μｍ、特に好ましくは０．９〜８μｍである。０．１μｍより小さいと表示上の制御が難しくなり、２０μｍより大きいと、表示上の鮮明さに欠けるようになる。なお、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、次の粒子径分布Spanにおけるｄ（０．５）と同様である。

粉流体を構成する粒子物質は、下記式に示される粒子径分布Spanが５未満であることが好ましく、更に好ましくは３未満である。
粒子径分布Span＝（ｄ（０．９）−ｄ（０．１））／ｄ（０．５）
ここで、ｄ（０．５）は粉流体を構成する粒子物質の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質の比率が１０％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質が９０％である粒子径をμｍで表した数値である。粉流体を構成する粒子物質の粒子径分布Spanを５以下とすることにより、サイズが揃い、均一な粉流体移動が可能となる。

なお、以上の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粉流体にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。この粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られる。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.)測定機を用いて、窒素気流中に粉流体を投入し、付属の解析ソフト（Mie理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、測定を行うことができる。

粉流体の作製は、必要な樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を混練り粉砕しても、モノマーから重合しても、既存の粒子を樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤でコーティングしても良い。以下、粉流体を構成する樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ、２種以上混合することもでき、特に、基板との付着力を制御する上から、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂が好適である。

荷電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、４級アンモニウム塩系化合物、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられ、負電荷付与の場合には、含金属アゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体などが挙げられる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。

更に、本発明においては基板間の表示媒体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、２５℃における相対湿度を６０％RH以下、好ましくは５０％RH以下、更に好ましくは３５％RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１（ａ）、（ｂ）〜図３（ａ）、（ｂ）において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、電極５、６、表示媒体３（粒子群あるいは粉流体）の占有部分、隔壁４の占有部分（隔壁を設けた場合）、情報表示用パネルシール部分を除いた、いわゆる表示媒体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネルの組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。

本発明の情報表示装置が備える情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
対向する基板間の空間における表示媒体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には表示媒体の移動の支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。

以下、実施例及び比較例を示して、本発明を更に具体的に説明する。但し本発明は以下の実施例により限定されるものではない。

まず、以下の表１に示すように、１種類の母粒子に対して１種類の子粒子を埋設した複合粒子からなる、または、子粒子が埋設されていない母粒子のみからなる、黒粒子と白粒子を準備した。母粒子は、以下の表１に配合比を示すように、ベース樹脂と顔料とを２軸の混練機で混練し、その後、ジェットミルにて微粉砕して作製した。母粒子のみで粒子を構成する場合は、得られた粒子を黒粒子、白粒子とした。

一方、母粒子と子粒子との複合粒子とする場合は、表１に配合比を示すように母粒子と子粒子を混合し、カーボンミキサーＨＦＭ−００１Ｃ（（株）エスエムテー製）に投入し、５０℃、４０００ｒｐｍの条件において１２０分間処理を行って母粒子の表面に子粒子を埋設させ、複合粒子を得た。得られた複合粒子を目開き１５０μｍのＳＵＳ篩を通過させ、通過したものを黒粒子、白粒子とした。

なお、表１において、ＰＢＴ樹脂としては東レ（株）製トレコン１４０１Ｘ３１を用いた。ＰＡ樹脂としては宇部興産（株）製ＵＢＥナイロン１０１１ＦＢを用いた。ＨＩＰＳ樹脂としてはトーヨースチロール（株）製Ｅ−６４０を用いた。Ｃ／Ｂとしてはデグサ社製スペシャルブラック４を用いた。ＴｉＯ_２としては、石原産業（株）製タイペークＣＲ−５０を用いた。シリカ微粒子としては（株）日本触媒製シーホスターＫＥ−Ｐ１０を用いた。メラミン樹脂微粒子としては（株）日本触媒製エポスターＳを用いた。ＰＭＭＡ樹脂微粒子としては綜研化学（株）製ケミスノーＭＰ３００を用いた。

その後、黒粒子及び白粒子を構成する、母粒子の粒子径ｄ_０、及び、子粒子を使用する場合は子粒子の粒子径ｄ_１を測定するとともに、子粒子を使用する場合は、上述した表面積測定法により求めた表面積から平均埋設率Ｗを計算して求めた。実施例では１種類の母粒子に対して、１種類の子粒子を埋設しており、その母粒子（白用又は黒用）の粒子径がｄ_０であり、その子粒子（白用又は黒用）の粒子径がｄ_１である。

そして、準備した黒粒子及び白粒子を使用して、上述した方法に従って情報表示装置に用いる情報表示用パネルを作製し、表示機能の評価として、初期の表示状態コントラスト、１００００００回書き換え後の表示状態コントラストを測定し、その結果から繰り返し書き換え耐久性の良否を判断した。表示機能の評価は、情報表示用パネルに２５０Ｖの電圧を印加して電位を反転させることにより、黒色〜白色の表示を繰り返した。そして、初期と１００００００回書き換え表示後のコントラストを測定した。コントラストは、黒色表示及び白色表示時の反射濃度を反射画像濃度計を用いて測定し、コントラスト＝黒色表示時反射濃度／白色表示時反射濃度として求めた。結果を以下の表１に示す。

表１の結果から、表示媒体として用いる黒粒子群、白粒子群のいずれか一方または両方を構成する粒子を、子粒子を母粒子に埋設させた複合粒子から構成した実施例１〜３は、表示媒体として用いる黒粒子群、白粒子群のいずれにおいてもそれを構成する粒子として複合粒子を使用しなかった比較例１と比べて、表示書き換えを繰り返して行う耐久試験の結果が良好であることがわかる。

本発明の粒子を用いた情報表示装置の備える情報表示用パネル、情報表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、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、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、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、電子ＰＯＰ、電子棚札、電子値札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。

Claims (6)

1. 少なくとも一方が透明な対向する基板間に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示装置に用いる表示媒体を構成する粒子であって、母粒子の表層にその表面を露出させた状態で子粒子を埋設してなる複合粒子から成ることを特徴とする表示媒体用粒子。
2. 母粒子の粒子径ｄ_０と子粒子の粒子径ｄ_１〜ｎをそれぞれ、０．１＜ｄ_０＜５０（μｍ）、０．０１＜ｄ_１〜ｎ＜１．００（μｍ）で、かつ、ｄ_１〜ｎ／ｄ_０＜０．３３を満たすようにするとともに、以下に定義する平均埋設率Ｗを０．０５＜Ｗ＜０．９５とすることを特徴とする請求項１に記載の表示媒体用粒子；
   Ｗ＝１−（（Ｓ−Ｓ_０φ_０）／ΣＳ_ｎφ_ｎ）
   ここで、Ｓは複合粒子の体積あたりの表面積、
   Ｓ_０は母粒子の体積当たりの表面積、
   Ｓ_ｎは子粒子の体積当たりの表面積、である。
3. 表示媒体が粒子群である請求項１に記載の表示媒体用粒子。
4. 表示媒体が粉流体である請求項１に記載の表示媒体用粒子。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示媒体用粒子を用いることを特徴とする情報表示用パネル。
6. 請求項５に記載の情報表示用パネルを搭載したことを特徴とする情報表示装置。