(57)【要約】【課題】十分な白色度を示すとともに、駆動電圧を十分に低減できる白色表示粒子を提供すること。【解決手段】少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示粒子を粉体形態で封入し、該基板間に電界を発生させることによって、該表示粒子を移動させて画像を表示する画像表示装置で使用される白色表示粒子であって、バインダー樹脂および比誘電率の異なる２種類の着色剤Ａ，Ｂを含有し、バインダー樹脂の比誘電率をεＲ、着色剤Ａの比誘電率をεＡ、着色剤Ｂの比誘電率をεＢとしたとき、以下の式；εＡ＜εＲ＜εＢ；０．０１≦εＡ／εＢ≦０．０５；８０≦εＢ≦１５０の全てを満足することを特徴とする白色表示粒子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示粒子を粉体形態で封入し、該基板間に電界を発生させることによって、該表示粒子を移動させて画像を表示する画像表示装置で使用される白色表示粒子であって、
バインダー樹脂および比誘電率の異なる２種類の着色剤Ａ，Ｂを含有し、
バインダー樹脂の比誘電率をεＲ、着色剤Ａの比誘電率をεＡ、着色剤Ｂの比誘電率をεＢとしたとき、以下の式（１）〜（３）；
εＡ＜εＲ＜εＢ      （１）
０．０１≦εＡ／εＢ≦０．０５      （２）
８０≦εＢ≦１５０      （３）
の全てを満足することを特徴とする白色表示粒子。
【請求項２】
着色剤Ａが、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウムおよび硫化亜鉛からなる群から選択される少なくとも１種類の着色剤であり、
着色剤Ｂが、酸化チタンであることを特徴とする請求項１に記載の白色表示粒子。
【請求項３】
着色剤Ａおよび着色剤Ｂの数平均一次粒径をそれぞれＲＡおよびＲＢとしたとき、以下の式（４）；
０．１５≦ＲＡ／ＲＢ≦０．７０      （４）
をさらに満足することを特徴とする請求項１または２に記載の白色表示粒子。
【請求項４】
少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示粒子を粉体形態で封入し、該基板間に電界を発生させることによって、該表示粒子を移動させて画像を表示する画像表示装置であって、表示粒子として請求項１〜３のいずれかに記載の白色表示粒子を使用した画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色表示粒子、すなわち表示粒子を気相中で移動させて画像を表示する画像表示装置の表示粒子として使用されるのに適した白色表示粒子、および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示粒子を気相中で移動させて画像を表示する画像表示装置が知られている。画像表示装置は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示粒子が粉体形態で封入されてなり、該基板間に電界を発生させることによって、表示粒子を少なくとも一方の基板に移動・付着させて画像を表示するものである。表示粒子としては一般に、白色表示粒子を含む少なくとも２色の樹脂粒子が使用される。そのような画像表示装置の駆動の際には、基板間に電圧を印加して電界を発生させ、当該電界方向に基づいて表示粒子が移動する。このとき、表示粒子に含まれる２色以上の粒子は、各色の粒子が有する帯電極性の差異に基づいて、一方の基板側に移動したり、または他方の基板側に移動したりする。その結果、画像表示が達成され、電界方向を適宜選択することによって画像の表示および消去を繰り返し実行できる。そのため、画像表示装置には、低い駆動電圧の下でも表示粒子がスムーズに移動できることが求められていた。さらに画像表示装置の表示粒子として使用される粒子には、コントラストの高い明瞭な画像を得るために、着色性に優れた粒子が求められていた。特に白色表示粒子は、画像表示のベースとなるため、当該白色表示粒子からなる層の白色濃度は重要であり、白色度に優れた白色表示粒子が求められていた。
【０００３】
白色度に優れた白色表示粒子は一般に、隠蔽性の高い酸化チタンをバインダー樹脂中に分散させることにより製造されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、酸化チタンは比誘電率が比較的高いため、酸化チタンを、十分な白色度が得られる量まで含有させた白色表示粒子を用いると、駆動電圧が比較的高くなることが問題となっていた。
【０００５】
本発明は、十分な白色度を示すとともに、駆動電圧を十分に低減できる白色表示粒子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示粒子を粉体形態で封入し、該基板間に電界を発生させることによって、該表示粒子を移動させて画像を表示する画像表示装置で使用される白色表示粒子であって、
バインダー樹脂および比誘電率の異なる２種類の着色剤Ａ，Ｂを含有し、
バインダー樹脂の比誘電率をεＲ、着色剤Ａの比誘電率をεＡ、着色剤Ｂの比誘電率をεＢとしたとき、以下の式（１）〜（３）；
εＡ＜εＲ＜εＢ      （１）
０．０１≦εＡ／εＢ≦０．０５      （２）
８０≦εＢ≦１５０      （３）
の全てを満足することを特徴とする白色表示粒子に関する。
【０００７】
本発明はまた、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示粒子を粉体形態で封入し、該基板間に電界を発生させることによって、該表示粒子を移動させて画像を表示する画像表示装置であって、表示粒子として上記白色表示粒子を使用した画像表示装置に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る白色表示粒子は、表示粒子を気相中で移動させて画像を表示する画像表示装置において、十分な白色度を示すだけでなく、駆動電圧を十分に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［白色表示粒子］
本発明に係る白色表示粒子は、少なくともバインダー樹脂および比誘電率の異なる２種類の着色剤Ａ，Ｂを含有するものである。
【００１０】
本発明の白色表示粒子に含有されるバインダー樹脂および２種類の着色剤Ａ，Ｂは、バインダー樹脂の比誘電率をεＲ、着色剤Ａの比誘電率をεＡ、着色剤Ｂの比誘電率をεＢとしたとき、以下の式（１）〜（３）の全てを満足する組み合わせで使用される。これによって、十分な白色度を示すだけでなく、駆動電圧を十分に低減できる。
εＡ＜εＲ＜εＢ      （１）
０．０１≦εＡ／εＢ≦０．０５      （２）
８０≦εＢ≦１５０      （３）
【００１１】
好ましくは以下の式（１ａ）〜（３ａ）の全てが満足される。
εＡ＋０．３＜εＲ＜εＢ−７５      （１ａ）
０．０１≦εＡ／εＢ≦０．０４      （２ａ）
８０≦εＢ≦１３０      （３ａ）
【００１２】
本発明の効果が得られるメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のメカニズムに基づくものと考えられる。式（３）を満たす着色剤Ｂは一般にバインダー樹脂中での分散性が比較的低いために、所望の白色度が得られる量まで含有させると、バインダー樹脂中で凝集が起こる。その結果、粒子中に導電経路が形成され電荷を保持しにくくなるので、駆動電圧が上昇する。本発明においては、バインダー樹脂よりも比誘電率が適度に小さい着色剤Ａを併用することにより、着色剤Ｂ凝集部位に着色剤Ａがもぐりこむことで分極を抑制でき誘電率が低下するとともに、着色剤Ｂは着色剤Ａにより分散性が改良されるため、導電経路を断ち切ることにつながり駆動電圧の上昇を抑制できる。それらの結果として、十分な白色度を示すだけでなく、駆動電圧を十分に低減できるものと考えられる。
【００１３】
着色剤Ａを含有させないと、着色剤Ｂの分散性を有効に向上させることができず、凝集が起こるので、駆動電圧が上昇する。
着色剤Ａの比誘電率εＡがバインダー樹脂の比誘電率εＲ以上であると、着色剤Ｂの分散性を有効に向上させることができず、凝集が起こるので、駆動電圧が上昇する。
着色剤Ｂを含有させないと、十分な白色度が得られない。
着色剤Ｂの比誘電率εＢが大きすぎると、そもそも比誘電率の大きなチタン酸金属化合物はその色相が黄味寄りのため、十分な白色度が得られず、しかも駆動電圧が上昇する。着色剤Ｂの比誘電率εＢが小さすぎると、所望の白色度は得られない。
εＡ／εＢが大きすぎると、着色剤Ｂに対する誘電率差が小さくなり電荷保持能が低下して駆動電圧の上昇を引き起こしてしまう。εＡ／εＢが小さすぎると、十分な白色度が得られず、しかも駆動電圧が上昇する。
【００１４】
誘電率は絶縁物（誘電体）の特徴を示す物質定数であり、絶縁物の誘電率と真空の誘電率との比を比誘電率という。絶縁物の状態(粉体〜塊、環境、表面処理)により誘電率は変化する。
本明細書中、比誘電率は以下の方法によって測定された値を用いている。電極セルに所定の形状（直径６０ｍｍ、厚み２ｍｍｍ）に成形した試料を挟み、電圧５Ｖ、周波数１００ｋＨｚ印加した際に電極間に蓄えられる電気容量（Ｃ）を安藤電気製ＡＧ−４３１１ＬＣＲ−ＭＥＴＥＲにて測定し、下式より試料の比誘電率（εｒ）を求めた。
ε＝εr・ε0＝Ｃ・ｄ/Ｓ
ｄ：試料厚さ
Ｓ：試料面積
ε0＝真空の誘電率(定数)
【００１５】
着色剤Ａは通常、比誘電率εＡが１〜１０、特に１〜５のものが使用される。そのような着色剤Ａの具体例として、例えば、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウムおよび硫化亜鉛が挙げられ、それらの着色剤からなる群から選択される少なくとも１種類の着色剤が使用される。好ましい着色剤Ａは炭酸カルシウム、酸化亜鉛および硫化亜鉛から選択され、特に炭酸カルシウムおよび酸化亜鉛から選択される。
【００１６】
着色剤Ａは通常、数平均一次粒径ＲＡが３０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜１２０ｎｍのものが使用される。
【００１７】
着色剤Ａは市販品として入手可能である。
例えば、炭酸カルシウムは、ホモカルD（白石工業社製）、VIGOT10（白石工業社製）として入手可能である。
また例えば、酸化亜鉛は、ＮＡＮＯＦＩＮＥシリーズ（堺化学工業社製）、ＪＩＳ酸化亜鉛（ハクスイテック社製）として入手可能である。
また例えば、硫酸バリウムは、ＢＡＲＩＦＩＮＥシリーズ（堺化学工業社製）として入手可能である。
また例えば、硫化亜鉛は、リトポン（堺化学工業社製）として入手可能である。
【００１８】
着色剤Ａの含有量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、通常はバインダー樹脂１００重量部に対して２０〜１２０重量部、好ましくは３０〜１００重量部である。２種類以上の着色剤Ａが含有される場合、それらの合計量が上記範囲内であればよい。
【００１９】
着色剤Ｂは、比誘電率εＢが前記式（３）、特に前記式（３ａ）を満たすものが使用される。そのような着色剤Ｂの具体例として、例えば、酸化チタンが挙げられる。酸化チタンとしては一般に、いわゆるルチル型，アナタース型，ブルカイト型の結晶構造のものが知られており、いずれの結晶構造のものが使用されてよい。好ましく使用される着色剤Ｂはルチル型酸化チタン，アナタース型酸化チタンであり、より好ましくは屈折率が高く、より白色化が実現できるルチル型酸化チタンである。
【００２０】
着色剤Ｂは通常、数平均一次粒径ＲＢが１００〜３００ｎｍ、好ましくは１３０〜２７０ｎｍのものが使用される。
【００２１】
着色剤Ｂは市販品として入手可能である。
例えば、ルチル型酸化チタンは、Ｒ−６３０，Ｒ−５５０，ＣＲ−６０（石原産業社製）、ＪＲ−６００Ａ，ＪＲ−８００（テイカ社製）、ＴＲ−６００，ＴＲ−７００（富士チタン社製）、Ｒ−１０１，Ｒ−１０２，Ｒ１０３（Ｄｕｐｏｎｔ社製）として入手可能である。
また例えば、アナタース型酸化チタンは、Ａ−２２０（石原産業社製）、ＴＡ−２００（富士チタン工業社製）として入手可能である。
【００２２】
着色剤Ｂの含有量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、通常はバインダー樹脂１００重量部に対して５０〜３００重量部、好ましくは８０〜２００重量部である。２種類以上の着色剤Ｂが含有される場合、それらの合計量が上記範囲内であればよい。
【００２３】
白色度をより一層向上させ、かつ駆動電圧をより一層低減する）観点から、着色剤Ａおよび着色剤Ｂの数平均一次粒径ＲＡおよびＲＢは以下の式（４）、特に式（４ａ）を満足することが好ましい。
０．１５≦ＲＡ／ＲＢ≦０．７０      （４）
０．１９≦ＲＡ／ＲＢ≦０．６７      （４ａ）
【００２４】
本明細書中、着色剤の数平均一次粒径は一次粒子の個数平均粒径であり、マイクロトラックＵＰＡ−１５０（日機装社製）によって測定された値を用いている。
測定手順としては、５０ｍｌのメスシリンダーに測定用着色剤粒子を０．１ｇ入れ、純水を２５ｍｌ加え、超音波洗浄機「ＵＳ−１（ａｓ ｏｎｅ社製）」を用いて３分間分散させ測定用試料を作製する。次いで、測定用試料３ｍｌを「マイクロトラックＵＰＡ−１５０」のセル内に投入し、Sample Loadingの値が０．１〜１００の範囲にあることを確認する。そして、下記測定条件にて測定する。
測定条件；
Transparency(透明度)：Yes
Refractive Index(屈折率)：1.59
Particle Density(粒子比重)：1.05g/cm3
Spherical Particles(球形粒子)：Yes
溶媒条件
Refractive Index(屈折率)：1.33
Viscosity(粘度)：Hight(temp) 0.797x10-3Pa・S、Low(temp) 1.002x10-3Pa・S）
【００２５】
バインダー樹脂は通常、比誘電率εＲが１．５〜１０、特に１．５〜５のものが使用される。そのようなバインダー樹脂の具体例として、例えば、スチレンアクリル樹脂（ε＝約２．５）、ポリスチレン樹脂（ε＝２．４〜２．６）、ポリアクリル樹脂（ε＝４）、ポリメタクリル樹脂（ε＝２．２〜３．２）、ポリアミド樹脂（ε＝２．４〜２．６）、ポリエステル樹脂（ε＝２．８〜８．１）、ポリカーボネート樹脂（ε＝２．９〜３．０）、エポキシ樹脂（ε＝約２．５〜６）、ポリエーテル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂（ε＝約５．２）、フッ素系樹脂（ε＝約４．０〜８．０）、シリコーン系樹脂（ε＝約３．５〜５）等が挙げられる。好ましいバインダー樹脂はスチレンアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメタクリル樹脂である。
【００２６】
バインダー樹脂の重量平均分子量は、耐熱性の観点から、５０００〜２０００００、特に１５０００〜１０００００が好ましい。
本明細書中、重量平均分子量はＨＬＣ−８２２０（東ソー社製）によって測定された値を用いている。
【００２７】
本発明の白色表示粒子は所望により荷電制御剤、流動化剤等の添加剤を有してもよい。荷電制御剤は白色表示粒子に内添されてもよいし、または外添されてもよい。流動化剤は白色表示粒子に外添される。
【００２８】
荷電制御剤は、特に限定されるものではなく、例えば、電子写真用トナーの分野で公知の荷電制御剤が用いられる。具体例として、例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、４級アンモニウム塩化合物、ニトロイミダゾール誘導体等の負荷電制御剤、ならびにニグロシン系染料、トリフェニルメタン化合物、イミダゾール誘導体等の正荷電制御剤が挙げられる。荷電制御剤の配合量は、例えば粒子中に内添される場合、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部が好ましく、また例えば粒子に外添される場合、バインダー樹脂粒子１００重量部に対して０．５〜２重量部が好ましい。
【００２９】
流動化剤は、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子、酸化アルミニウム粒子、炭酸カルシウム粒子等が挙げられる。流動化剤の平均一次粒径は通常、５〜５０ｎｍである。流動化剤の配合量は白色表示粒子１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましい。
【００３０】
本発明の白色表示粒子が有する白色は、後述する画像表示装置において白色画像を表示したとき、０．４０以下、好ましくは０．３２以下の白色度を達成するような白さであればよい。
【００３１】
白色表示粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、たとえば、電子写真方式の画像形成に使用されるトナーの製造方法等のような樹脂粒子を製造する公知の方法を応用することにより対応が可能である。白色表示粒子の具体的な製造方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。
（１）少なくともバインダー樹脂および着色剤Ａ，Ｂを混練し、粉砕・分級した後、所望により外添成分を混合して白色表示粒子を製造する；
（２）水系媒体中で、少なくとも重合性単量体と着色剤Ａ，Ｂを機械的に撹拌して液滴を形成し、重合を行った後、所望により外添成分を混合して白色表示粒子を製造する（懸濁重合法）；
（３）界面活性剤を含有させた水系媒体中に、少なくとも重合性単量体を滴下し、ミセル中で重合反応を行って１００〜１５０ｎｍの重合体粒子を製造した後、着色剤Ａ，Ｂと凝集剤を添加してこれらの粒子を凝集・融着させる。その後、所望により外添成分を混合して白色表示粒子を製造する（乳化重合凝集法）。
【００３２】
白色表示粒子の体積平均粒径は通常、１〜５０μｍであり、好ましくは１〜３０μｍである。
【００３３】
白色表示粒子の体積平均粒径は体積基準メディアン径（ｄ５０径）であって、マルチサイザー３（ベックマン・コールター社製）に、データ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
測定手順としては、サンプル０．０２ｇを界面活性剤溶液２０ｍｌ（粒子を分散させるためのもので、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）で馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、分散液を作製する。この分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（ベックマン・コールター社製）の入ったビーカーに、測定濃度１０％になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを２５００個に設定して測定する。なお、マルチサイザー３のアパチャー径は５０μｍのものを使用する。
【００３４】
［画像表示装置］
本発明に係る画像表示装置は表示粒子として少なくとも上記した白色表示粒子を使用するものである。以下、本発明の画像表示装置について詳細に説明する。なお、本発明に係る画像表示装置は、「粉体ディスプレイ」とも呼ばれるものである。
【００３５】
本発明に係る画像表示装置は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に上記した表示粒子を粉体形態で封入してなり、該基板間に電界を発生させることによって、該表示粒子を移動させて画像を表示するものである。
【００３６】
本発明に係る画像表示装置の代表的な構成断面を図１に示す。図１（ａ）は、基板１１、１２上に層構造の電極１５を設け、電極１５表面に絶縁層１６を設けたものである。図１（ｂ）に示す画像表示装置は、装置内に電極を設けていない構造のもので、装置外部に設けられた電極を介して電界を付与させ、表示粒子の移動を行える様にしたものである。図１（ａ）および図１（ｂ）における同じ符号は同じ部材を意味するものとする。図１は図１（ａ）および図１（ｂ）を包含して意味するものとする。図１の画像表示装置１０は、図に示す様に、基板１１側より画像を視認するものとするが、本発明では基板１１側より画像を視認するものに限定されるものではない。また、図１（ｂ）に示すタイプは、装置自体に電極１５が設けられていない分、装置の構造を簡略化させ、その製造工程を短縮化することができるメリットがある。図１（ｂ）に示すタイプの画像表示装置１０を電圧印加可能な装置にセットして電圧印加を行う様子を示すものを図３に示す。なお、本発明に係る画像表示装置の断面構成は図１（ａ）と（ｂ）に示すものに限定されるものではない。
【００３７】
図１（ａ）の画像表示装置１０の最外部には、当該画像表示装置を構成する筐体である２つの基板１１と１２が対向して配置されている。基板１１と１２は双方が向き合う側の面上に電圧印加を行うための電極１５が設けられ、さらに、電極１５上に絶縁層１６が設けられている。基板１１と１２には、電極１５と絶縁層１６が設けられ、電極１５と絶縁層１６を有する側の面を対向させて形成される隙間１８には表示粒子が存在する。図１に示す画像表示装置１０は、表示粒子として黒色表示粒子（以下、黒色粒子という）２１と白色表示粒子（以下、白色粒子という）２２の２種類の表示粒子を隙間１８に存在させている。なお、黒色粒子の代わりに他の有色粒子を用いても良い。また、図１の画像表示装置１０では、隙間１８が基板１１と１２及び２つの隔壁１７により四方を囲んだ構造となっており、表示粒子は隙間１８に封入された状態で存在している。
【００３８】
黒色粒子および他の有色粒子等の表示粒子は、画像表示装置の分野で従来から使用されている公知のものが使用可能である。黒色粒子および他の有色粒子等の表示粒子は、例えば、前記着色剤Ａ，Ｂの代わりに、公知の黒色顔料や有色顔料（イエロー顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料）を使用すること以外、前記白色表示粒子の製造方法と同様の方法により製造可能である。黒色顔料や他の有色顔料の含有量は通常、バインダー樹脂１００重量部に対して３〜１５重量部であり、好ましくは５〜１０重量部である。
【００３９】
隙間１８の厚さは、封入された表示粒子が移動可能で画像のコントラストを維持できる範囲であれば、特に限定されるものではなく、通常は１０μｍ乃至５００μｍ、好ましくは１０μｍ乃至１００μｍである。隙間１８内における表示粒子の体積占有率は、５％乃至７０％であり、好ましくは３０％乃至６０％である。表示粒子の体積占有率を上記範囲にすることにより、隙間１８内で表示粒子がスムーズに移動でき、また、コントラストのよい画像が得られる。
【００４０】
次に、画像表示装置１０の隙間１８での表示粒子の挙動について説明する。
本発明に係る画像表示装置は、２枚の基板間に電圧を印加されて電界が形成されると、帯電している表示粒子は電界方向に基づいて移動する様になる。この様に、表示粒子が存在する基板間に電圧を印加することにより、帯電した表示粒子が基板間を移動して画像表示を行うものである。
【００４１】
本発明に係る画像表示装置における画像表示は以下の手順により行われるものである。
（１）表示媒体として用いる表示粒子を、キャリアによる摩擦帯電等の公知の方法により帯電させる。
（２）対向する２枚の基板間に表示粒子を封入し、この状態で基板間に電圧を印加する。
（３）基板間への電圧印加により、基板間に電界が形成される。
（４）表示粒子は、電極間の電界の力の作用により表示粒子の極性と反対側の電界方向に沿って基板表面に引き寄せられ、画像表示が行える様になる。
（５）また、基板間の電界方向を変えることにより、表示粒子の移動方向を切り換える。この移動方向の切換えにより画像表示を様々に変えることができる。
【００４２】
なお、上述した公知の方法による表示粒子の帯電方法としては、たとえば、キャリアに接触させて摩擦帯電により表示粒子を帯電させる方法、帯電極性の異なる２色の表示粒子を混合、撹拌して両者間の摩擦帯電により表示粒子を帯電させる方法等が挙げられるが、本発明では、キャリアを使用し、帯電した表示粒子を基板内に封入することが好ましい。
【００４３】
基板間への電圧印加に伴う表示粒子の移動の例を図２と図３に示す。
図２（ａ）は、基板１１と１２の間に電圧を印加する前の状態を示しており、電圧印加前は視認側の基板１１近傍には正帯電した白色粒子２２が存在している。この状態は画像表示装置１０が白色画像を表示しているものである。また、図２（ｂ）は、電極１５に電圧を印加した後の状態を示しており、基板１１に正の電圧を印加することで負に帯電した黒色粒子２１が視認側の基板１１近傍に移動し、白色粒子２２は基板１２側に移動している。この状態は画像表示装置１０が黒色画像を表示しているものである。
【００４４】
図３は、図１（ｂ）に示した画像表示装置１０に電極を有さないタイプのものを電圧印加装置３０にセットし、この状態で電圧を印加する前の様子（図３（ａ））と電圧を印加した後の様子（図３（ｂ））を示したものである。図１（ｂ）に示すタイプの画像表示装置１０も電極１５を有する画像表示装置１０と同様、基板１１に正の電圧を印加することで負に帯電した黒色粒子２１が視認側の基板１１近傍に移動し、正に帯電した白色粒子２２は基板１２側に移動している。
【００４５】
次に、図１に示す画像表示装置１０を構成する基板１１、１２、電極１５、絶縁層１６、および隔壁１７について説明する。
【００４６】
先ず、画像表示装置１０を構成する基板１１と１２について説明する。画像表示装置１０では、観察者は基板１１と１２の少なくとも一方の側から表示粒子により形成される画像を視認するので、観察者が視認する側に設けられる基板は透明な材質のものが求められる。したがって、観察者が画像を視認する側に使用される基板は、たとえば可視光透過率が８０％以上の光透過性の材料が好ましく、８０％以上の可視光透過率を有することにより十分な視認性が得られる。なお、画像表示装置１０を構成する基板のうち、画像を視認する側の反対側に設けられる基板の材質は必ずしも透明なものである必要はない。
【００４７】
基板１１、１２の厚さは、それぞれ２μｍ〜５ｍｍが好ましく、さらに、５μｍ〜２ｍｍがより好ましい。基板１１、１２の厚さが上記範囲のとき、画像表示装置１０に十分な強度を付与するとともに基板の間隔を均一に保つことができる。また、基板の厚さを上記範囲とすることでコンパクトで軽量な画像表示装置を提供することができるので、広い分野での当該画像表示装置の使用を促進させる。さらに、画像を視認する側の基板の厚みを上記範囲とすることにより、表示画像の正確な視認が行え表示品質に支障を与えない。
【００４８】
可視光透過率が８０％以上の材料としては、ガラスや石英等の可撓性を有さない無機材料や、後述する樹脂材料に代表される有機材料や金属シート等が挙げられる。このうち、有機材料や金属シートは画像表示装置にある程度の可撓性を付与することができる。可視光透過率を８０％以上とすることが可能な樹脂材料としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等に代表されるポリエステル樹脂や、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に代表されるアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの重合体であるアクリル樹脂やポリエチレン樹脂等のビニル系の重合性単量体をラジカル重合して得られる透明樹脂も挙げられる。
【００４９】
電極１５は基板１１と１２の面上に設けられ、電圧印加により基板間すなわち隙間１８に電界を形成するものである。電極１５は、前述の基板と同様に、観察者が画像を視認する側に透明なものを設ける必要がある。
【００５０】
画像を視認する側に設けられる電極の厚みは、導電性を確保するとともに光透過性に支障を来さないレベルにすることが求められ、具体的には３ｎｍ〜１μｍが好ましく、５ｎｍ〜４００ｎｍがより好ましい。なお、画像を視認する側に設けられる電極の可視光透過率は、基板同様、８０％以上とすることが好ましい。画像を視認する側の反対側に設けられる電極の厚みも上記範囲とすることが好ましいが、透明なものにする必要はない。
【００５１】
電極１５の構成材料としては、金属材料や導電性金属酸化物、あるいは、導電性高分子材料等が挙げられる。具体的な金属材料としては、たとえば、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等が挙げられ、導電性金属酸化物の具体例としては、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム、アンチモン・スズ酸化物（ＡＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。さらに、導電性高分子材料としては、たとえば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等が挙げられる。
【００５２】
電極１５を基板１１や１２上に形成する方法としては、たとえば、薄膜上の電極を設ける場合には、スパッタリング法や真空蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ法；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、塗布法等が挙げられる。また、導電性材料を溶媒やバインダ樹脂に混合させ、この混合物を基板に塗布して電極を形成する方法もある。
【００５３】
絶縁層１６は電極１５の表面に設けられ、絶縁層１６表面で表示粒子２１，２２と接触する構成となっているが、必ずしも設けなければならないというわけではない。絶縁層１６は表示粒子２１、２２を移動させる際に印加される電圧によって帯電量の変化を緩和する役割をもっている。また、疎水性の高い構造をもつ樹脂、例えばカルボキシル基などの親水性基を有さない樹脂に、凹凸を付与することによって、表示粒子との物理的な付着力を低減でき、駆動電圧を低減させる働きももっている。絶縁層１６を構成する材料としては、電気絶縁性を有する薄膜化可能な材料であって、所望により透明性を有するものである。画像を視認する側に設けられる絶縁層は可視光透過率を、基板同様、８０％以上とすることが好ましい。具体例として、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
【００５４】
絶縁層１６の厚みは０．０１μｍ以上１０．０μｍ以下とすることが好ましい。すなわち、絶縁層１６の厚みが上記範囲の時は、電極１５間にそれほど大きな電圧を印加せずに表示粒子２１，２２が移動でき、たとえば、電気泳動法による画像形成で印加したレベルの電圧を付与して画像表示が行えるので好ましい。
【００５５】
隔壁１７は、上下基板間の隙間１８を確保するものであり、図４上段の右側および左側の図に示すように基板１１，１２の縁部だけでなく、必要に応じて内部にも形成できる。隔壁１７の幅、特に画像表示面１８ａ側の隔壁の厚みは、例えば図４上段の右側の図に示すように、表示画像の鮮明性を確保する上からできるだけ薄くした方がよい。
【００５６】
基板１１，１２の内部に形成される隔壁１７は、図４上段の右側および左側の図中、表裏方向に連続的に形成されても、断続的に形成されてもよい。
隔壁１７の形状および配置を制御することにより、隔壁１７により仕切られた隙間１８のセルを様々な形状で配置できる。隙間１８を基板１１の視認方向から見た時のセルの形状および配置の例を図４下段の図に示す。セルは、図４下段の図に示すように、四角形状、三角形状、ライン状、円形状、六角形状等にて、複数個で、ハニカム状や網目状に配置することができる。
【００５７】
隔壁１７は、たとえば以下に挙げる方法を用いて画像を視認する側の反対側の基板上を加工処理することにより形成できる。隔壁１７を形成する方法としては、たとえば、樹脂材料等によるエンボス加工や熱プレス射出成形による凹凸形成、フォトリソグラフ法やスクリーン印刷等が挙げられる。
【００５８】
画像表示装置は、例えば以下に示す電子写真現像方式によって製造可能である。
２枚の基板１１に、電極１５および所望により絶縁層１６を形成し、一対の電極付き基板を得る。表示粒子２１およびキャリア２１０を混合することにより表示粒子２１を負帯電させ、混合物（２１，２１０）を、図５（ａ）に示すように、導電性のステージ１００上に置き、一方の電極付き基板を、ステージ１００と所定の間隔を空けて設置する。次いで、図５（ａ）に示すように、電極１５に正極性の直流電圧と交流電圧を印加して、負帯電の表示粒子２１を付着させる。
表示粒子２２およびキャリア２２０を混合することにより表示粒子２２を正帯電させ、混合物（２２，２２０）を、図５（ｂ）に示すように、導電性のステージ１００上に置き、他方の電極付き基板を、ステージ１００と所定の間隔を空けて設置する。次いで、図５（ｂ）に示すように、電極１５に負極性の直流電圧と交流電圧を印加して、正帯電の表示粒子２２を付着させる。負帯電の表示粒子を付着させた電極付き基板と、正帯電の表示粒子を付着させた電極付き基板とを、図５（ｃ）に示すように、所定の間隔になるように隔壁で調整して重ね、基板周辺を接着し、画像表示装置を得ることができる。
【実施例】
【００５９】
［白色表示粒子の製造］
＜実施例１＞
下記した樹脂及び着色剤をヘンシェルミキサ（三井三池鉱業社製）に投入し、撹拌羽根の周速を２５ｍ／秒に設定して５分間混合処理して混合物とした。
スチレンアクリル樹脂（εR＝２．５）                        １００重量部
酸化亜鉛（εA＝１．７２、ＲＡ＝１００ｎｍ）                  ３５重量部
アナタース型酸化チタン（εＢ＝９７、ＲＢ＝１５０ｎｍ）      １６０重量部
上記混合物を二軸押出混練機で混練し、次いで、ハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミル粉砕機（ターボ工業社製）で粉砕処理し、さらに、コアンダ効果を利用した気流分級機で微粉分級処理を行って、体積平均粒径が１０．０μｍの白色母体粒子を得た。次に、白色母体粒子１００重量部に、流動化剤として平均一次粒径が１５ｎｍのシリカ粒子（RA200；アエロジル社製）５重量部を添加し、ハイブリダイザー装置（奈良機械製作所社製）に投入し、混合処理を行い、白色表示粒子を得た。
【００６０】
＜実施例２〜６／比較例１〜５＞
表１に示すように所定の樹脂および着色剤を所定の量で使用したこと以外、実施例１の白色表示粒子の製造方法と同様の方法により、白色表示粒子を得た。
【００６１】
［黒色表示粒子の製造］
下記した樹脂及びカーボンブラックをヘンシェルミキサ（三井三池鉱業社製）に投入し、撹拌羽根の周速を２５ｍ／秒に設定して５分間混合処理して混合物とした。
スチレンアクリル樹脂（重量平均分子量２０，０００）          １００重量部
カーボンブラック（平均一次粒径２５ｎｍ）                      １０重量部
上記混合物を二軸押出混練機で混練し、次いで、ハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミル粉砕機（ターボ工業社製）で粗粉粉砕し、さらに、コアンダ効果を利用した気流分級機で微粉分級処理を行って、体積平均粒径が１０．０μｍの黒色母体粒子を得た。次に、黒色母体粒子１００重量部に、流動化剤として平均一次粒径が１５ｎｍのシリカ粒子（R-805;アエロジル社製）４重量部を添加し、ハイブリダイザー装置（奈良機械製作所社製）に投入し、混合処理を行い、黒色表示粒子を得た。
【００６２】
［白色表示粒子を帯電させるためのキャリアＡ］
平均粒子径８０μｍのフェライトコア１００重量部に対して、フッ素化アクリレート樹脂粒子を２重量部加え、これら原料を水平回転翼型混合機に投入し、水平回転翼の周速が８ｍ／秒となる条件で２２℃で１０分間混合攪拌した後、９０℃に加熱し４０分攪拌して、キャリアＡを製造した。
【００６３】
［黒色表示粒子を帯電させるためのキャリアＢ］
平均粒子径８０μｍのフェライトコア１００重量部に対して、シクロヘキシルメタクリレート樹脂粒子を２重量部加え、これら原料を水平回転翼型混合機に投入し、水平回転翼の周速が８ｍ／秒となる条件で２２℃で１０分間混合攪拌した後、９０℃に加熱し４０分攪拌して、キャリアＢを製造した。
【００６４】
［画像表示装置の製造］
画像表示装置は、図１（ａ）と同様の構造を有するように、電子写真現像方式に従って製造した。長さ８０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板１１を２枚用意し、各基板面上には、厚さ３００ｎｍのインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）被膜（抵抗３０Ω／□）からなる電極１５を蒸着法により形成した。上記電極上に、ポリカーボネート樹脂１２ｇを、テトラヒドロフラン８０ｍｌとシクロヘキサノン２０ｍｌの混合溶媒に溶解させてなる塗布液を、スピンコート法により塗布して厚さ３μｍの絶縁層１６を形成し、一対の電極付き基板を得た。
【００６５】
黒色表示粒子１ｇおよびキャリアＢ ９ｇを振とう機（ＹＳ−ＬＤ（株）ヤヨイ製）により３０分間混合することにより、表示粒子を帯電させた。得られた混合物（２１，２１０）を、図５（ａ）に示すように、導電性のステージ１００上に置き、一方の電極付き基板を、ステージ１００と約２ｍｍの間隔を空けて設置した。電極１５とステージ１００との間に、ＤＣバイアス＋５０Ｖ，ＡＣバイアス２．０ｋＶ，周波数２．０ｋＨｚを１０秒間印加して、絶縁層１６上に黒色表示粒子２１を付着させた。
【００６６】
白色表示粒子１ｇおよびキャリアＡ ９ｇを振とう機（ＹＳ−ＬＤ（株）ヤヨイ製）により３０分間混合することにより、表示粒子を帯電させた。得られた混合物（２２，２２０）を、図５（ｂ）に示すように、導電性のステージ１００上に置き、他方の電極付き基板を、ステージ１００と約２ｍｍの間隔を空けて設置した。電極１５とステージ１００との間に、ＤＣバイアス−５０Ｖ，ＡＣバイアス２．０ｋＶ，周波数２．０ｋＨｚを１０秒間印加して、絶縁層１６上に白色表示粒子２２を付着させた。
【００６７】
黒色表示粒子を付着させた電極付き基板と、白色表示粒子を付着させた電極付き基板とを、図５（ｃ）に示すように、間隔５０μｍになるように隔壁で調整して重ね、基板周辺をエポキシ系接着剤にて接着し、画像表示装置とした。なお、２種類の表示粒子のガラス基板間への体積占有率は５０％であった。白色表示粒子と黒色表示粒子との含有割合は白色表示粒子／黒色表示粒子の個数比でほぼ１／１にしてある。
【００６８】
［評価］
画像表示装置に対して＋１００Ｖと−１００Ｖの直流電圧を交互に印加し、電圧印加により得られる表示画像の反射濃度を測定することにより、表示特性を評価した。白表示の状態でプラスの電圧を印加した時に、表示が白から黒に変化することが確認された。なお、画像表示装置の視認方向上流側の電極に印加する電圧を変化させ、他方の電極は電気的に接地させた。
【００６９】
（白色度）
画像表示装置の視認方向上流側の電極に−１００Ｖの電圧を印加した時に得られる表示面の反射濃度を測定した。反射濃度は、反射濃度計「ＲＤ−９１８（マクベス社製）」を用いて、表示面上の５カ所をランダムに測定し、その平均値を白色度とした。白色度は０．４０以下が実用上問題のない範囲（○）であり、０．３２以下が好ましい範囲（◎）であり、０．４０を超えると実用上問題がある範囲（×）である。
【００７０】
（最低駆動電圧）
最低駆動電圧は、印加電圧を０Ｖから＋２５０Ｖまで５Ｖ間隔で変化させた時、反射濃度の値が下記の値となる時の電圧Ｖ１である。Ｖ１は、１２０Ｖ以下が実用上問題のない範囲（○）であり、８０Ｖ以下が好ましい範囲（◎）であり、１２０Ｖを超えると実用上問題がある範囲（×）である。
反射濃度＝ＣＷ＋｛（ＣＢ−ＣＷ）×０．１｝
ＣＢは＋２５０Ｖを印加したときの濃度（黒濃度）であり、任意の５箇所の平均値である。
ＣＷは−２５０Ｖを印加したときの濃度（白濃度）であり、任意の５箇所の平均値である。
【００７１】
【表１】
2010122256.tif 000002
【００７２】
表１中のバインダー樹脂および着色剤Ａ、Ｂは表２に示す市販品を用いた。
スチレンアクリル樹脂の重量平均分子量は２０，０００であった。
ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は１５，０００であった。
【００７３】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】画像表示装置の断面構成の一例を示す概略図である。
【図２】基体間への電圧印加による表示粒子の移動の例を示す模式図である。
【図３】基体間への電圧印加による表示粒子の移動の例を示す模式図である。
【図４】画像表示面の形状例を示す模式図である。
【図５】表示粒子の封入方法の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０：画像表示装置、１１：１２：基板、１５：電極、１６：絶縁層、１７：隔壁、１８：隙間、１８ａ：画像表示面、２１：黒色表示粒子、２２：白色表示粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010122256.tif 000007
【図５】
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