WO2005071480A1

WO2005071480A1 - 表示媒体用白色粒子及びそれを用いた情報表示装置

Info

Publication number: WO2005071480A1
Application number: PCT/JP2005/001126
Authority: WO
Inventors: Yoneji Kobayashi; Yoichi Nishimuro
Original assignee: Bridgestone Corporation
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2005-08-04
Also published as: US20070171511A1; EP1710618A1; US7639417B2; EP1710618A4; JPWO2005071480A1

Abstract

　少なくとも一方が透明である対向する２枚の基板間１、２に、白色粒子を少なくとも含む粒子群又は白色粒子を粒子物質として少なくとも含む粉流体（３Ｗ）を封入し、粒子群又は粉流体に電界を与え、粒子群又は粉流体を移動させて画像を表示する情報表示装置に用いられる白色粒子を、メチルペンテンまたはシクロオレフィンからなる樹脂と、酸化チタンと、から構成する。また、好ましい態様として、白色反射率が４０％以上であること、および、１２０°Cに加熱したガラス基板上に白色粒子を散布して、ガラス基板を加熱したままの状態で３０分後において、ガラス基板への融着がない耐熱性を有することがある。これにより、白色反射率が高く表示画像において高いコントラストを有するとともに、充分な耐熱性を有する表示媒体用白色粒子を提供する。

Description

明細書

表示媒体用白色粒子及びそれを用いた情報表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、少なくとも一方が透明である対向する 2枚の基板間に、白色粒子を少なくとも含む粒子群又は白色粒子を少なくとも含む粉流体を封入し、粒子群又は粉流体に電界を与え、粒子群又は粉流体を移動させて画像などの情報を表示する情報表示装置に用いられる白色粒子に関するものである。

背景技術

[0002] 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、エレクト口クロミック方式、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。

[0003] 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、携帯端末用画像表示、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。

[0004] し力、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つており、分散状態の安定性維持が難しぐ画像の繰り返し表示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レ、。

[0005] 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（1) "、 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める。

[0006] 上述した種々の問題を解決するための一方法として、前面基板及び背面基板の間に、隔壁により互いに隔離されたセルを形成し、セル内に粒子群あるいは粉流体を封入し、粒子群あるいは粉流体に電界を与え、クーロン力等により粒子あるいは粉流体を移動させて画像などの情報を表示する情報表示用パネルを備える情報表示装置が知られている。

[0007] 上述した情報表示装置では、通常、白色粒子と黒色粒子またはその他の色の着色粒子とからなる粒子群を利用する。これらの粒子は、樹脂、顔料を溶融混練して得られる混和物を粉砕して、例えば平均粒子径 9 μ m程度の粉砕粒子として製造される。ここで、白色粒子の白色反射率が例えば 40%以上と十分に高くないと、表示画像のコントラストが得られなくなる問題があった。また、粒子を基板間に封入する際、粒子の耐熱性が接着剤の加熱硬化温度以上例えば 120°C以上でなレ、と、基板に粒子が融着してしまう問題もあった。従来知られているように、樹脂として PP (ポリプロピレン樹脂）や PBT (ポリブチレンテレフタレート樹脂）を使用した粒子では、これらコントラストと耐熱性の両者の特性を兼ね備えることが難しかった。

発明の開示

[0008] 本発明の目的は上述した問題点を解消して、白色反射率が高く表示画像において高いコントラストを有するとともに、充分な耐熱性を有する表示媒体用白色粒子を提供しょうとするものである。

[0009] 本発明の表示媒体用白色粒子は、少なくとも一方が透明である対向する 2枚の基板間に、白色粒子を少なくとも含む粒子群又は白色粒子を少なくとも含む粉流体を封入し、粒子群又は粉流体に電界を与え、粒子群又は粉流体を移動させて画像を表示する情報表示装置に用いられる白色粒子であって、メチルペンテンまたはシクロォレフィンからなる樹脂と、酸化チタンと、力構成されたことを特徴とするものである [0010] また、本発明の画像表示用白色粒子の好適例としては、白色反射率が 40%以上であること、および、 120°Cに加熱したガラス基板上に白色粒子を散布し、ガラス基板を加熱したままの状態で 30分後において、ガラス基板への融着がない耐熱性を有すること、力 ^sある。

[0011] 本発明の情報表示装置は、上述した構成の表示媒体用白色粒子を利用したことを特徴とするものである。

図面の簡単な説明

[0012] [図 l] (a)、（b)はそれぞれ本発明の白色粒子を利用する情報表示装置で用いる情報表示用パネルにおける駆動方法の一例を示す図である。

[図 2] (a)、 (b)はそれぞれ本発明の白色粒子を利用する情報表示装置で用いる情報表示用パネルにおける駆動方法の他の例を示す図である。

[図 3] (a)、 (b)はそれぞれ本発明の白色粒子を利用する情報表示装置で用いる情報表示用パネルの構造の一例を示す図である。

[図 4]本発明の白色粒子を利用する情報表示装置で用いる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。

[図 5]コロナ帯電した表面電位の減衰性を評価する測定方法を説明するための図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] まず、本発明の白色粒子を少なくとも粒子群を構成する粒子として利用する情報表示装置が備える情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明で用レ、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粒子群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粒子群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粒子群がクーロン力などによって引き寄せられ、それら粒子群が電位の切替による電界方向の変化によって往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、粒子群が、均一に移動し、かつ、繰り返し時あるいは保存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、粒子に力かる力は、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。

[0014] 本発明の対象とな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。

[0015] 図 1 (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 2 種以上の光学的反射率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の外部力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。また、図 1 (b)において、手前にある隔壁は省略している。

[0016] 図 2 (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 2 種以上の光学的反射率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。また、図 2 (b)において、手前にある隔壁は省略している。

[0017] 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 種以上の光学的反射率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を示す)を、基板 1に設けた電極 5と電極 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の表示を行うか、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の隔壁 4を設けセルを形成している。また、図 3 (b)において、手前にある隔壁は省略している。

[0018] 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。

[0019] 本発明の表示媒体用白色粒子の特徴は、メチルペンテンまたはシクロォレフインからなる樹脂と、酸化チタンと、から白色粒子を構成することで、低屈折、低誘電率に耐熱性 (ピカット軟化点、融点）を考慮した樹脂選択が可能となり、白色反射率が高ぐ耐熱性の優れた表示媒体用白色粒子を得ている点である。以下、まず本発明の白色粒子を利用する情報表示装置の構成を説明した後、この特徴を実施例により詳細に説明する。

[0020] 以下、本発明の白色粒子を利用する情報表示装置を構成する各部材について詳細に説明する。

基板については、少なくとも一方の基板は装置外側から粒子の色が確認できる透明な前面基板 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。背面基板 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、ポリエーテノレサノレフォン、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— 5000 z mが好ましぐさらに 5— 2000 / m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《なり、 5000 / mより厚いと、薄型表示パネルとする場合に不都合力 ^sある。

[0021] 情報表示用パネルに電極を設ける場合の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類や ITO、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリア二リン、ポリピロール、ポリチオフヱンなどの導電性高分子類が例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、 CVD (化学蒸着)法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。視認側（表示面側）基板に設ける電極は透明である必要がある力背面側基板に設ける電極は透明である必要がない。いずれの場合もパターン形成可能である導電性である上記材料を好適に用いることができる。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ぐ 3— 1000nm、好ましくは 5— 400nmが好適である。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した表示側基板に設ける電極と同様であるが、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。

[0022] 必要に応じて基板に設ける隔壁 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— 100 μ m、好ましくは 3 50 μ mに、隔壁の高さは 10 500 μ m、好ましくは 10 200 μ mに調整される。これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、図 4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ゃ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 (セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良ぐ表示の鮮明さが増す。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、アディティブ法が挙げられる。このうち、レジストフイルムを用いるフォトリソ法が好適に用いられる。

[0023] 次に、本発明の白色粒子について説明する。本発明の白色粒子は、その主成分が、メチルペンテンまたはシクロォレフインからなる樹脂と酸化チタンとからなり、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、無機添加剤等を含ませることができる。

[0024] 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、含金属ァゾ染料、含金属 (金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、 4級アンモニゥム塩系化合物、力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、ニグ口シン染料、トリフヱニルメタン系化合物、 4級アンモニゥム塩系化合物、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。 [0025] 粒子の製造方法については特に限定されないが、例えば、電子写真のトナーを製造する場合に準じた混練り/粉砕法が使用出来る。また、無機または有機顔料の粒子の表面に樹脂や荷電制御剤等をコートする方法も用いられる。

[0026] また、用いる粒子は平均粒子径 d(0.5)力 0. 1一 50 μ mの範囲であり、均一で揃つ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。

[0027] 更に、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%がこれより大きぐ 50%がこれより小さいという粒子径を μ m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 μ m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 μ ΐη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レ、、均一な粒子移動が可能となる。

[0028] 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。

[0029] 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、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うことができる。

[0030] また、ここで繰り返し耐久性を更に向上させるためには、該粒子を構成する樹脂の安定性、特に、吸水率と溶剤不溶率を管理することが効果的である。基板間に封入する粒子を構成する樹脂の吸水率は、 3重量％以下、特に 2重量％以下とすることが好ましレ、。なお、吸水率の測定は、 ASTM—D570に準じて行い、測定条件は 23°Cで 24時間とする。

該粒子を構成する樹脂の溶剤不溶率に関しては、下記関係式で表される粒子の溶剤不溶率を 50%以上、特に 70%以上とすることが好ましレ、。

溶剤不溶率（％) = (B/A) X 100

(但し、 Aは樹脂の溶剤浸漬前重量、 Bは良溶媒中に樹脂を 25°Cで 24時間浸漬した後の重量を示す）

この溶剤不溶率が 50%未満では、長期保存時に粒子表面にブリードが発生し、粒子の付着力に影響を及ぼし粒子の移動の妨げとなり、画像表示耐久性に支障をきたす場合がある。

なお、溶剤不溶率を測定する際に用いる溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂ではメチルェチルケトン等、ポリアミド樹脂ではメタノール等、アクリルウレタン樹脂ではメチルェチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂ではアセトン、イソプロパノール等、シリコーン榭脂ではトルエン等が好ましレ、。

[0031] 本発明の白色粒子は帯電性を有するものである。したがって、帯電電荷を保持するために、その体積固有抵抗が 1 X 10^1G Q ' cm以上の絶縁性のものであることが好ましぐさらには以下に述べる方法で評価した電荷減衰の遅い粒子が好ましい。

[0032] すなわち、表示媒体用粒子をコロナ放電器に対して lmmの間隔をもって配置し、コロナ放電器に 8KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させ、その表面電位の変化を測定し判定する。この場合、 0. 3秒後における表面電位の最大値が 300Vより大きぐ好ましくは 400Vより大きくなるように、表示媒体用粒子の構成材料を選択、作製することが肝要である。この測定による判定は、表示媒体用粒子を、別途、プレス、加熱溶融、キャスト等により、厚み 5 100 z mのフィルム状にして、そのフィルム表面とコロナ放電器との間隔を lmmとして行ってもよい。

[0033] なお、上記表面電位の測定は、例えば図 5に示した QEA社製 CRT2000を用いることにより行うことができる。この装置の場合は、前述した表示媒体用粒子またはフィルムを表面に配置したロールのシャフト両端部をチャック 21にて保持し、小型のスコロトロン放電器 22と表面電位計 23とを所定間隔離して併設した計測ユニットを上記表示媒体用粒子またはフィルムの表面と lmmの間隔を持って対向配置し、上記ロールを静止した状態のまま、上記計測ユニットをロール上に配置した表示媒体用粒子またはフィルムの一端力他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用される。なお、測定環境は温度 2 5 ± 3。C、湿度 55 ± 5RH%とする。

[0034] また、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、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ている。

[0035] 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、それぞれの帯電量測定を行うことにより、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、これを表面電荷密度によって規定することにより、情報表示装置として適当な粒子の帯電量を予測できることを見出した。

[0036] 測定方法について述べると、ブローオフ法によって、粒子とキャリア粒子とを十分に接触させ、その飽和帯電量を測定することにより、該粒子の単位重量あたりの帯電量を測定することができる。そして、該粒子の平均粒子径と比重を別途求めることにより、該粒子の表面電荷密度を算出することができる。

[0037] 情報表示用パネルにおいては、用いる粒子の粒子径は小さぐ重力の影響はほぼ無視できるほど小さいため、粒子の比重は粒子の動きに対して影響しなレ、。しかし、粒子の帯電量においては、同じ粒子径の粒子で単位重量あたりの平均帯電量が同じであっても、粒子の比重が 2倍異なる場合に保持する帯電量は 2倍異なることとなる。従って、情報表示装置に用いられる粒子の帯電特性は粒子の比重に無関係な表面電荷密度（単位： μ C/m²)で評価するのが好ましいことが分かった。

[0038] そして、 2種の粒子を用いる情報表示用パネルでは、粒子間においてこの表面電荷密度の範囲および表面電荷密度の差が適当な範囲にある時、 2種類の粒子はお互いの接触により十分な帯電量を保持し、電界により移動する機能を保持するのである。 [0039] ここで、表示用パネル内で互いに近接して存在する 2種の粒子の帯電性を十分なものにするために、 2種の粒子の表面電荷密度はある程度の差が必要である力大きいほどよいというものではなレ、。粒子移動による情報表示装置においては粒子の粒子径が大きいときは主に電気影像力が粒子の飛翔電界 (電圧)を決定する因子となる傾向が強いため、この粒子を低い電界 (電圧)で動かすためには帯電量が低いほうがょレ、こととなる。また、粒子の粒子径が小さいときは分子間力 '液架橋力等の非電気的な力が飛翔電界 (電圧)決定因子となることが多いため、この粒子を低い電界 (電圧) で動かすためには帯電量が高いほうがよいこととなる。しかし、これは粒子の表面性（材料 ·形状)にも大きく依存するため一概に粒子径と帯電量で規定することはできなレ、。

[0040] 本発明者らは平均粒子径が 0. 1 50 μ πιの粒子においては、同一のキャリア粒子を用いてブローオフ法により測定した 2種の粒子の表面電荷密度の絶対値が 10— 1 50 /i C/m²の範囲であり、表面電荷密度の差の絶対値が 20— 150 /i C/m²である場合に情報表示用パネルとして好適と成り得ることを見出した。

[0041] 次に、本発明の白色粒子を少なくとも含む粉流体について説明する。

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、同じぐ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。 [0042] 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ぐ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ノレ状態、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、本発明の情報表示装置で固体状物質を分散質とするものである。

[0043] 本発明の対象となる情報表示装置は、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。

[0044] 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、本発明の情報表示装置では、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。

[0045] 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ぐ更に好ましくは 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力測定する。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:ァズワン (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。

[0046] 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レ、。 V /V >0.8

10 5

ここで、 Vは最大浮遊時から 5分後の見かけ体積（cm³)、 V は最大浮遊時から 10

5 10

分後の見かけ体積 (cm³)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 /Vが 0. 85よりも大きいものが好ましぐ 0. 9よりも大きいも

10 5

のが特に好ましい。 V /Vが 0. 8以下の場合は、通常のいわゆる粒子を用いた場

10 5

合と同様となり、本発明のような高速応答、耐久性の効果が確保できなくなる。

[0047] 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. 1-2 O zm、更に好ましくは 0. 5 15 xm、特に好ましくは 0. 9 8 xmである。 0. l xm より小さいと表示上の制御が難しくなり、 20 zm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。

[0048] 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ぐ更に好ましくは 3未満である。

粒子径分布 Span= (d(0. 9)-d(0. l))/d(0. 5)

ここで、 d(0. 5)は粉流体を構成する粒子物質の 50%がこれより大きぐ 50%がこれより小さいという粒子径を m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/ im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/ m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。

[0049] なお、以上の粉流体を構成する粒子物質の粒子径分布および粒子径は、レーザ一回折/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。 [0050] 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。

[0051] 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、ウレタン変性ァクリル樹脂、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、プチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フエノール樹脂、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、アタリノレウレタン樹脂、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。

[0052] 荷電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、 4級アンモニゥム塩系化合物、ニグ口シン染料、トリフエ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、含金属ァゾ染料、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。

[0053] 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。

[0054] 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、ァニリンブラック、活性炭等がある。

青色着色剤としては、 C. I.ビグメントブルー 15 : 3、 C. I.ビグメントブルー 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、ェォシンレーキ、ローダミンレーキ B、ァリザリンレーキ、ブリリアントカーミン 3B、 C. I.ビグメントレッド 2等がある。

[0055] 黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイェロー、黄色酸化鉄、ミネラルファ一ストイェロー.ニッケノレチタンイェロー. ネーブノレイエロー、ナフトーノレイェロー S. ハンザイェロー G、ハンザイェロー 10G、ベンジジンイェロー G、ベンジジンイェロー GR、キノリンイェローレーキ、パーマネントイェロー NCG、タートラジンレーキ、 C. I. ビグメントイエロー 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、ファイナルイェローグリーン 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、ノノレカンオレンジ、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.ビグメントオレンジ 3 1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。

[0056] 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、ニグ口シン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイェロー、ウルトラマリンブノレ一等がある。

[0057] 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、ケィ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムィエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイェロー、紺青、群青、コバルトブノレ一、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、マンガンフエライトブラック、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力白色顔料として酸化チタンが好ましい。

[0058] し力、しながら、このような材料を工夫無く混練り、コーティングなどを施しても、エア口ゾル状態を示す粉流体を作製することはできなレ、。エアロゾル状態を示す粉流体の決まった製法は定かではなレ、が、例示すると次のようになる。

[0059] まず、粉流体を構成する粒子物質の表面に、平均粒子径が 20 100nm、好ましくは 20— 80nmの無機微粒子を固着させることが適当である。更に、その無機微粒子がシリコーンオイルで処理されていることが適当である。ここで、無機微粒子としては、二酸化珪素（シリカ）、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅等が挙げられる。この無機微粒子を固着させる方法が重要であり、例えば、ハイブリダィザー（奈良機械製作所 (株)製)ゃメカノフュージョン (ホソカワミクロン (株)製)などを用いて、ある限定された条件下 (例えば処理時間）で、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することができる。

[0060] 更に、本発明においては基板間の粒子群あるいは粉流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°C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、粒子群（あるいは粉流体） 3の占有部分、隔壁 4 (隔壁を設けた場合）の占有部分、表示用パネルシール部分を除いた、いわゆる粒子群 (あるいは粉流体）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表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、粒子群あるいは粉流体の充填、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。

[0061] 本発明で用いる情報表示用パネルにおける基板と基板の間隔は、粒子群又は粉流体が移動できて、コントラストを維持できる間隔であれば良レ、が、通常 10— 500 μ m、好ましくは 10 200 μ mに調整される。

対向する基板間の空間における粒子群又は粉流体の体積占有率は、 5 70vol% が好ましぐさらに好ましくは 5— 60vol%で、もっとも好ましくは 5— 55vol%である。 7 0vol%を超える場合には粒子群又は粉流体の移動の支障をきたし、 5vol%未満の場合にはコントラストが不明瞭となり易い。 [0062] 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に示す種々の樹脂材料及び表 2に示す種々の顔料を準備した。

[0063] [表 1]

[0064] [表 2]

[0065] 次に、以下のようにして、準備した樹脂材料及び顔料に対し、混練、造粒を行った。

まず、表 1に示す各種樹脂材料からなる樹脂ペレットを、凍結粉砕機: TAP— ULF— 1C型 (東京アトマイザ一 (株)）を用いた凍結粉砕法により粉砕して、粒子径 200— 3 00 ^ mの粉砕樹脂を得た。次に、得られた粉砕樹脂と顔料とをヘンシェルミキサー： FM50 - 1 (三井鉱山（株） )で混合した。混合により、以下の表 3に示す組成を有する実施例 1一 5及び比較例 1一 3の混合物を得た。次に、得られた混合物を 2軸押出機： KZW15— 45MG ( (株)テクノベル)を使用して混練、造粒してペレット化した。この際、 2軸押出機のシリンダー温度は 200— 250°Cであり、スクリュー回転数は 150rp mであつに。

[0066] [表 3] 試料 No. 榭脂酸化チタン

種類品名 ΰρ番 phr CR90 CR60-2

実施例 1 m ンテン TPX RT18 100 100

実施例 2 シク口才レフインセ'才〃 1410R 100 100

実施例 3 シク πォレフィンセ.才ノア 1410R 100 100

実施例 4 メチルへ。ンテン TPX RT18 100 218

実施例 5 シク口才レフインセ *才ノア 1410R 100 179

比較例 1 PP )\'テック Α03 】00 100

比較例 2 PBT シエラネックス 300FT 100 100

比較例 3 非晶性ホ' リエステルィ -スタ nィ DA0003 100 100

[0067] 次に、以下のようにして、得られたペレットに対し粉碎を行った。まず、上述したように樹脂材料及び顔料を混練、造粒して得られたペレットを凍結粉砕して、粒子径 20 0—400 mの粗粒子を得た。次に、得られた粗粒子をジェットミル：ラボジェットミル L J/MDS2 (日本ニューマチック (株））により微粉砕して、粒子径 9 μ m程度の微粒子を得た。次に、得られた微粒子を分級して、平均中心粒子径 9 μΐηの粒子を得た。

[0068] 次に、得られた実施例 1一 5及び比較例 1一 3の粒子を構成する樹脂特性 (誘電率、透明度）を求めるとともに、配合物特性 (PVC、白色反射率、耐熱性）を求め、以下の表 4にまとめた。ここで、誘電率、透明度は各製品のカタログから求めた。 PVCは顔料体積含有率を示し、計算により求めた。白色反射率は、 ITOガラス基板面に自由落下法で粒子を散布し、層数毎の白色反射率を測定し、プロットして、厚み ΙΟμ mの反射率を求めることで測定した。耐熱性は、ホットプレートにて表面温度 120°C にしたガラス基板に粒子を散布して、そのままホットプレート上にて 30分後におけるガラス基板に対する粒子の融着の有無を判定した。判定は、〇が 120°Cにおいてガラス基板に粒子が融着しなかったことを示し、 X力 S120°Cにおいてガラス基板に粒子が融着したことを示す。

[0069] [表 4]

4の結果から、メチルペンテンまたはシクロォレフインと酸化チタンとから構成した実施例 1一 5に係る本発明の白色粒子は、 PP、 PBTまたは非晶ポリエステルと酸化チタンとから構成した比較例 1一 3の白色粒子と比べて、高い白色反射率 (40%以上 )を有するとともに耐熱性をも有することがわかる。また、樹脂特性として低誘電率で高い透明度を有する程、白色反射率が向上することがわかる。さらに、 PVCが増すに従い、白色反射率が高くなることがわかる。ただし、一般に、 PVCが高過ぎるとカロェ性が著しく悪くなるため、 PVCに最適範囲があることがわかる。さらにまた、酸化チタンの種類 (粒子径、表面処理が互いに異なる）によっても、白色反射率が異なり、酸化チタンの最適な種類があることがわかる。

産業上の利用可能性

本発明の表示媒体用白色粒子は粒子又は粉流体の移動により画像表示を行う情報表示装置においてコントラストを増す用途に好適に使用でき、また、この白色粒子を利用した情報表示装置は、ノートパソコン、 PDA,携帯電話、ハンディターミナル等のモパイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ボスター、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、 I Cカード等のカード表示部、電子広告、電子 POP、電子値札、電子棚札、電子楽譜、 RF— ID機器の表示部などに好適に用いられる。

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも一方が透明である対向する 2枚の基板間に、白色粒子を少なくとも含む粒子群又は白色粒子を粒子物質として少なくとも含む粉流体を封入し、粒子群又は粉流体に電界を与え、粒子群又は粉流体を移動させて画像を表示する情報表示装置に用いられる白色粒子であって、メチルペンテンまたはシクロォレフインからなる樹脂と、酸化チタンと、力構成されたことを特徴とする表示媒体用白色粒子。

[2] 白色反射率が 40%以上である請求項 1記載の表示媒体用白色粒子。

[3] 120°Cに加熱したガラス基板上に白色粒子を散布して、ガラス基板を加熱したままの状態で 30分後において、ガラス基板への融着がない耐熱性を有する請求項 1または 2に記載の表示媒体用白色粒子。

[4] 請求項 1一 3のいずれか 1項に記載の表示媒体用白色粒子を利用したことを特徴とする情報表示装置。