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技術 情報表示用パネル、表示媒体充填用マスクおよび情報表示用パネルの製造方法

出願人 株式会社ブリヂストン
発明者 山崎博貴
出願日 2004年11月22日 (16年3ヶ月経過) 出願番号 2004-337122
公開日 2006年6月8日 (14年8ヶ月経過) 公開番号 2006-145937
状態 特許登録済
技術分野 光の可変吸収、エレクトロクロミック表示素子 エレクロ、電気泳動、可変反射吸収素子 要素組合せによる可変情報用表示装置2
主要キーワード 接着剤塗布ノズル 凹部溝 散布用ノズル スペース間隔 充填用ノズル ハニカム配置 ブリリアントカーミン6B 充填配置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年6月8日)のものです。
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図面 (11)

課題

隔壁表示媒体充填用マスクとの位置決めが容易でずれることもなく、また、基板接合時の接着剤のはみ出しもない、安価で表示品質に優れた情報表示用パネル、表示媒体充填用マスクおよび情報表示用パネルの製造方法を提供する。

解決手段

少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルであって、表示媒体を封入するセルを形成するために2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁4の少なくとも一方の頂上部に凹部11を設けた。

概要

背景

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、液中粒子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、非特許文献1参照)。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、表示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である2枚の対向する基板間の隔壁によって形成されたセル内に表示媒体封入した後、表示媒体に電界を与え、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用パネル及びこのパネルを用いた情報表示装置が知られている。
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

概要

隔壁と表示媒体充填用マスクとの位置決めが容易でずれることもなく、また、基板接合時の接着剤のはみ出しもない、安価で表示品質に優れた情報表示用パネル、表示媒体充填用マスクおよび情報表示用パネルの製造方法を提供する。少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルであって、表示媒体を封入するセルを形成するために2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁4の少なくとも一方の頂上部に凹部11を設けた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
1件

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請求項1

少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルであって、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設けたことを特徴とする情報表示用パネル。

請求項2

請求項1に記載の情報表示用パネルの製造にあたり、前記隔壁によって仕切られた複数のセル内に表示媒体を充填するときに隔壁に載せる前記セルの開口部と対応する開口部を有するマスクであって、前記2枚の基板の少なくとも一方に設けた隔壁の少なくとも一方の頂上部に設けられた凹部と嵌合する凸部を底面に有することを特徴とする表示媒体充填用マスク

請求項3

少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルの製造方法であって、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設け、請求項2記載の表示媒体充填用マスクを、前記隔壁頂上部に設けた凹部にその凸部を嵌合した状態で、前記隔壁頂上部に配置し、前記隔壁によって仕切られた複数のセル内に表示媒体を充填したことを特徴とする情報表示用パネルの製造方法。

請求項4

少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルの製造方法であって、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設け、前記凹部に接着剤を塗布して前記2枚の基板を貼り合せたことを特徴とする情報表示用パネルの製造方法。

請求項5

少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルの製造方法であって、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設け、請求項2記載の表示媒体充填用マスクを、前記隔壁頂上部に設けた凹部にその凸部を嵌合した状態で、前記隔壁頂上部に配置し、前記隔壁によって仕切られた複数のセル内に表示媒体を充填した後、前記凹部に接着剤を塗布して前記2枚の基板を貼り合せたことを特徴とする情報表示用パネルの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネル表示媒体充填用マスクおよび情報表示用パネルの製造方法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。

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

しかしながら、電気泳動方式では、液中粒子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。

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、非特許文献1参照)。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、表示安定性に欠けるという問題もある。

0006

上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明である2枚の対向する基板間の隔壁によって形成されたセル内に表示媒体を封入した後、表示媒体に電界を与え、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用パネル及びこのパネルを用いた情報表示装置が知られている。
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

発明が解決しようとする課題

0007

これらの表示媒体移動式表示方式の場合、情報表示用パネルの基板間に表示媒体を封入するが、移動を繰り返すうちに次第に表示媒体が偏在するようになることを防ぐために隔壁で囲われた小部屋(セル)に表示媒体を封入する方法が用いられている。この場合、2枚の基板を貼り合せる前に、セル内に表示媒体を充填し、その後、2枚の基板を確実に貼り合せて基板間を密閉することが求められるが、以下の問題があった。

0008

(1)基板上に隔壁によって形成されたセル内に表示媒体を充填する際に、隔壁頂上に表示媒体が付着しないようにするためにマスクを載せるが、セル開口部とマスク開口部との位置決めが困難であった。
(2)位置決め後にもマスクがずれることがあった。
(3)基板同士の接合面となる隔壁頂上部に接着剤を塗布すると、接着剤が塗布部以外の隔壁側面(すなわちセル内)に流れ出すことがあった。
(4)また、隔壁頂上部に塗布された接着剤が、貼り合せ時の押し圧力によって、隔壁側面(すなわちセル内)にはみ出すことがあった。
(5)マスクのずれによる表示媒体充填の不具合、セル内への接着剤はみ出しによる表示媒体移動性の不具合により、情報表示用パネルの表示性能が損なわれていた。

0009

本発明は上述した問題点を解消して、製造にあたり、隔壁と表示媒体充填用マスクとの位置決めが容易でずれることもなく、また、基板接合時の接着剤のはみ出しもない、安価で表示品質に優れた情報表示用パネル、表示媒体充填用マスクおよび情報表示用パネルの製造方法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0010

本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルであって、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設けたことを特徴とするものである。

0011

また、本発明の表示媒体充填用マスクは、上述した情報表示用パネルの製造にあたり、前記隔壁によって仕切られた複数のセル内に表示媒体を充填するときに隔壁に載せる前記セルの開口部と対応する開口部を有するマスクであって、前記2枚の基板の少なくとも一方に設けた隔壁の少なくとも一方の頂上部に設けられた凹部と嵌合する凸部を底面に有することを特徴とするものである。

0012

さらに、本発明の情報表示用パネルの製造方法は、少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルの製造方法であって、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設け、(1)上述した表示媒体充填用マスクを、前記隔壁頂上部に設けた凹部にその凸部を嵌合した状態で、前記隔壁頂上部に配置し、前記隔壁によって仕切られた複数のセル内に表示媒体を充填したこと、および/または、(2)前記凹部に接着剤を塗布して前記2枚の基板を貼り合せたこと、を特徴とするものである。

発明の効果

0013

本発明によれば、表示媒体を封入する前記セルを形成するために前記2枚の基板の少なくとも一方に設ける隔壁の少なくとも一方の頂上部に凹部を設けたことで、表示媒体充填用マスクを、前記隔壁頂上部に設けた凹部にその凸部を嵌合した状態で、前記隔壁頂上部に配置し、前記隔壁によって仕切られた複数のセル内に表示媒体を充填すること、および/または、(2)前記凹部に接着剤を塗布して前記2枚の基板を貼り合せること、ができ、隔壁と表示媒体充填用マスクとの位置決めが容易でずれることもなく、また、基板接合時の接着剤のはみ出しもない、安価で表示品質に優れた情報表示用パネルを得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

まず、本発明の情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の情報表示用パネルでは、対向する2枚の基板間の隔壁によって形成されたセル内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帯電した表示媒体が電界による力や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電界による力や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、画像等の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、繰り返し表示時あるいは表示情報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、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、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。

0015

本発明の情報表示用パネルの例を、図1図3に基づき説明する。

0016

図1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、光学的反射率が異なり、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に示す例では、基板1、2との間に例えば格子状に隔壁4を設け表示セルを形成している。また、図1において、手前にある隔壁は省略している。

0017

図2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、光学的反射率が異なり、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に示す例では、基板1、2との間に例えば格子状に隔壁4を設け表示セルを形成している。また、図2において、手前にある隔壁は省略している。

0018

図3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光学的反射率と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に示す例では、基板1、2との間に例えば格子状の隔壁4を設け表示セルを形成している。また、図3において、手前にある隔壁は省略している。

0019

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。

0020

図4(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルにおける隔壁の構造の一例を示す図であり、図4(a)はその平面図を示し、図4(b)は図4(a)におけるA−A線に沿った断面図を示している。図4(a)、(b)に示す例においては、基板1上に設けた隔壁4の頂上部に、断面が四角形の凹部11を設けている。なお、凹部11の断面形状は四角形に限定されず、図5(a)、(b)に示すように凹部11の断面形状を半円形にしたり、その他の形状にすることもできる。

0021

図6(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルを製造する際に用いる表示媒体充填用マスクの一例を示す図であり、図6(a)はその平面図を示し、図6(b)は図6(a)のA−A線に沿った断面図を示している。この表示媒体充填用マスク12は、隔壁4によって仕切られた複数のセル内に表示媒体3を充填するときに対応する開口部13を有している。図6(a)、(b)に示す例においては、隔壁4の頂上部に設けられた凹部(例えば図4(a)、(b)に示す凹部11)と嵌合可能な位置に設けた断面が四角形の凸部14をその底面(隔壁4と対向する面)に設けている。なお、凸部14の断面形状は四角形に限定されず、図7(a)、(b)に示すように凹部11の断面形状を半円形にしたり、その他の形状にすることができる。

0022

図8(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法においてマスクを隔壁に載せた状態を説明するための図である。図8(a)に示す例は、断面四角形の凹部11を有する図4(a)、(b)に示す隔壁4上に、断面四角形の凸部14を有する図6(a)、(b)に示す表示媒体充填用マスク12を嵌合させて載せる例を示している。また、図8(b)に示す例は、断面半円形の凹部11を有する図5(a)、(b)に示す隔壁4上に、断面半円形の凸部14を有する表示媒体充填用マスク12を嵌合させて載せる例を示している。

0023

図9(a)〜(g)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法の一例を工程順に示す図である。図9(a)〜(g)に示す例において、21は表示媒体散布ノズル、22はノズル21を装着した容器、23は接着剤塗布ノズルである。まず、図9(a)に示すように、容器22内において、隔壁4の凹部11と表示媒体充填用マスク12の凸部14とを嵌合させた状態で隔壁4上に表示媒体充填用マスク22を載せた基板1に対し、表示媒体散布ノズル21から、第1の表示媒体としての白色表示媒体3Wを散布し、隔壁4により形成されるセル内に白色表示媒体3Wを充填する。次に、同様にして、図9(b)に示すように、第2の表示媒体としての黒色表示媒体3Bを表示媒体散布ノズル21より散布し、隔壁4により形成されるセル内に黒色表示媒体3Bを充填する。

0024

そして、図9(c)に示すように、表示媒体の充填を終了する。その後、図9(d)に示すように、表示媒体充填用マスク12を取り外し、隔壁4上の表示媒体3を除去する。次に、図9(e)に示すように、接着剤塗布ノズル23により隔壁4の頂上部に設けた凹部11に接着剤を塗布する。次に、図9(f)に示すように、対向する基板2を基板1に対して貼り合わせることで、図9(g)に示すように、情報表示用パネルの組み立てを終了する。

0025

上述した構成の情報表示用パネルにおいて、セルを形成するための隔壁4の頂上部に凹部11を設けるとともに、2枚の基板の少なくとも一方に設けた隔壁4の少なくとも一方の頂上部に設けられた凹部11と嵌合する凸部14を底面に有する表示媒体充填用マスク12を利用している。本発明では、隔壁頂上部に設けた凹部11に対して嵌合するような凸部14を底面に持つマスク12を表示媒体充填時に用いることで、マスク開口部と、隔壁4が形成するセル開口部12との位置決めが容易になり、かつ、位置決めされた所定位置からマスク12がずれることもないので、表示媒体3をセル内に確実に充填することができる。また、隔壁頂上部に設けた凹部11に接着剤を塗布することで、2枚の基板を接着剤を用いて確実に貼り合せることができ、かつ、セル内への接着剤のはみ出しも確実に防止できる。

0026

以下、本発明の情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。

0027

本発明の隔壁4については、隔壁の高さや幅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。隔壁形状は、図10に示すように、ライン形状波形ライン形状、ジグザグライン形状も含む)や四角形状、三角形形状六角形状、円形状などいずれであってもよく、隔壁配置は格子状配置、ハニカム配置、網状配置などいずれであってもよい。また、表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分(隔壁の幅によって形成される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、表示情報画像の鮮明さが増す。

0028

基板については、少なくとも一方の基板(前面側基板)は情報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であり、可視光透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。背面側基板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。

0029

基板上に電極を配置する場合については、視認側であり透明である必要のある前面側基板に設ける電極は、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、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例示され適宜、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、導電剤溶媒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。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。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した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、直流あるいは交流重畳しても良い。

0030

次に、本発明の情報表示用パネルで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、本発明の表示媒体としての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。

0031

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。

0032

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。

0033

本発明の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、表示媒体として例えば、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。
本発明に表示媒体として例えば用いる粉流体とは、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。

0034

次に、本発明の情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示媒体用粒子(以下、粒子ともいう)について説明する。表示媒体用粒子は、そのまま該表示媒体用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、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。

0035

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。

0036

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金属原子を含む)の油溶性染料、4級アンモニウム塩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。

0037

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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照射すると空間的に回折/散乱光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。

0046

表示媒体に用い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表示媒体に用い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、特に表示媒体に用いる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。

0047

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、表示媒体に用いる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。

0048

更に、本発明のパネルを粒子群や粉流体等の表示媒体を乾式の情報表示用パネルに適用する場合において、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図3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(粒子群あるいは粉流体)3の占有部分、隔壁4の占有部分、情報表示用パネルの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。

0049

本発明の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。
表示媒体に粒子群または粉流体を用いる場合、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。

0050

以下、本発明例、比較例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。なお、実施例および比較例の情報表示用パネルは、下記の方法にて作製したものを、下記の基準に従い、評価した。

0051

「表示媒体」
実施例、比較例では表示媒体として、帯電特性の異なる白黒2色の粒子群(粒子群A、粒子群B)を用いた。
粒子群Aは、アクリルウレタン樹脂EAU53B(亜細亜工業(株)製)/IPDI架橋エクセルハードナーHX(亜細亜工業(株)製)にカーボンブラック(MA100 三菱化学(株))4重量部、荷電制御剤ボントロンN07(オリエント化学(株)製)2重量部を添加し、混練り後ジェットミルにて粉砕し、さらにハイブリダイザー装置(奈良機械製作所(株)製)を用いて機械的衝撃力を加えて略球状としてから分級して作製した。作製された粒子群Aは、平均粒子径が9.1μm、略球状で負帯電性黒色粒子群であった。
粒子群Bは、ターシャリーブチルメタクリレ−トモノマー80重量部とメタクリル酸2−(ジエチルアミノエチルモノマ−20重量部に0.5重量部のAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を溶解し、カップリング剤処理して親油性とした酸化チタン20重量部を分散させて得られた液を、10倍量の0.5%界面活性剤ラウリル硫酸ナトリウム水溶液に懸濁、重合させ、濾過、乾燥させた後、分級機(MDS−2:日本ニュマチック工業)を用いて作製した。作製された粒子群Bは、平均粒子径が8.5μmで正帯電性の球状白色粒子群であり、これを粒子群Bとした。

0052

「情報表示用パネルの作製」
まず、ITO電極付きの透明なガラス基板(7cm×7cm□)を前面側基板および背面側基板として準備し、前面側基板に対して次のようにして隔壁(リブ)の形成を行った。
前面側基板については、ITO付ガラス上にそのまま感光性フィルムであるニチゴーモートン社製ドライフィルムフォトレジストNIT250をラミネートし、露光現像により、所望とするライン幅30μm、スペース間隔320μm、ピッチ350μm、で頂上中央部分に凹部溝を有する高さ50μmの四角形状で格子状配置の隔壁を形成した。凹部溝は形成された隔壁に対してウェットブラスト法を用いて作製した。背面側基板については、ITO付ガラス基板をそのまま用いた。

0053

次に、光学的反射率と帯電特性の異なる2種類の粒子群(粒子群A、粒子群B)を隔壁で形成されたセル内に充填した。
まず、粒子群Aを第1の粒子群として隔壁を形成した基板の上に設置した散布用ノズルから散布してセル内に充填した。このとき、隔壁上にはセルに対応した開口部を有し、かつ、隔壁頂上中央部分に設けた凹部溝と嵌合する凸部を底面に有するマスクを前記凹部溝と凸部とが嵌合するように載せて、隔壁頂上への粒子群(表示媒体)付着を防止した。
続いて、粒子群Bを第2の粒子群として、上記と同様にして基板上のセル内(すでに粒子群Aが充填されている)に粒子群Aに重ねて充填した。
粒子群Aと粒子群Bの充填配置量は同体積量ずつとし、2枚の基板を貼り合わせてできる基板間に対する双方の粒子群が合わさった体積占有率が25vol%となるように調整した。次に、粒子群がセル内に充填配置された基板に設けた隔壁頂上にエポキシ系接着剤を塗布し、もう一方の基板を重ねて貼り合せ、さらに基板周辺の外周部分をエポキシ系接着剤にて接着、シールして粒子群を封入し、情報表示用パネルを作製した。

0054

「情報表示用パネルの評価」
作製した情報表示用パネルを組み込んだ表示装置に、表示情報に対応するように電極に電圧を印加して白地黒色表示した場合と、黒地白色表示した場合とで、表示された情報画像品質目視にて観察して評価した。

0055

<実施例1>
隔壁頂上に設ける凹部を、幅10μm、深さ5μm、とし、粒子群(表示媒体)充填時に用いるマスク底面の凸部が、マスクを載せる隔壁頂上に設けた凹部の幅よりもやや狭く8μmとし、凹部に対してゆるやかに嵌合するものを用いて、前述した情報表示用パネルの作製方法にしたがって情報表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。

0056

<実施例2>
粒子群(表示媒体)充填時に用いるマスク底面の凸部が、マスクを載せる隔壁頂上に設けた凹部の幅よりもやや狭く5μmとし、凹部に対して実施例1の場合よりもゆるやかに嵌合するものを用いて、前述した情報表示用パネルの作製方法にしたがって情報表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。

0057

<実施例3>
隔壁頂上に設ける凹部を、幅10μm、深さ10μm、とした以外は実施例1と同様にして、前述した情報表示用パネルの作製方法にしたがって情報表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。

0058

<比較例1>
隔壁の頂上に凹部を設けず、粒子群(表示媒体)充填時に用いるマスクに底面が平坦なものを用いた以外は、実施例1と同様の情報表示用パネルの作製方法にしたがって情報表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。

0059

<比較例2>
粒子群(表示媒体)充填時に用いるマスクに底面が平坦なものを用いた以外は、実施例1と同様の情報表示用パネルの作製方法にしたがって情報表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。

0060

0061

本発明の情報表示用パネルは、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。

図面の簡単な説明

0062

本発明の情報表示用パネルの一例を示す図である。
本発明の情報表示用パネルの他の例を示す図である。
本発明の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情報表示用パネルにおける隔壁の構造の一例を示す図である。
(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルにおける隔壁の構造の他の例を示す図である。
(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルを製造する際に用いる表示媒体充填用マスクの一例を示す図である。
(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルを製造する際に用いる表示媒体充填用マスクの他の例を示す図である。
(a)、(b)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法においてマスクを隔壁に載せた状態を説明するための図である。
(a)〜(g)はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの製造方法の一例を工程順に示す図である。
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。

符号の説明

0063

1、2基板
3表示媒体(粒子群または粉流体)
3W白色表示媒体
3B黒色表示媒体
4隔壁
5、6電極
11 凹部
12 表示媒体充填用ノズル
13 開口部
14 凸部
21 表示媒体散布ノズル
22容器
23 接着剤塗布ノズル

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