(57)【要約】【課題】気相中に帯電粒子を封入してなる画像表示装置であって、良好な画像濃度とコントラストが得られ、かつ、高精細な画質の表示画像が得られる画像表示装置を提供する。【解決手段】対向する２枚の基体と前記基体と接合する隔壁により形成される空間内に粒子を含有してなる画像表示装置であって、前記基体に沿って複数対の電極が配置されるとともに、前記隔壁が少なくとも基体の端部に沿って配置されている。【選択図】図１
2010091908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な２枚の基体を対向させて形成される空間に粒子を含有してなる画像表示装置であって、
前記画像表示装置は、
前記空間に電圧を印加するための複数対の電極が、前記２枚の基体に沿って配置され、かつ、
前記２枚の基体を接合する隔壁が、少なくとも前記基体の端部に沿って配置されているものであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記隔壁が、前記基体の端部に沿ってのみ配置されているものであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記隔壁で囲まれた領域内には、少なくとも２対以上の電極が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相中に形成された電界中で帯電粒子を移動させて画像の表示や消去が行える画像表示装置に関し、特に、表示画面をセルレス構造にすることが可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置の技術分野では、反射型で目に優しく、書き換え時の消費電力が少なく、また、表示画像の保持に電力を消費しない新規の表示装置の検討がさかんに進められている。この様な表示装置の１つに、液相等の相中に数ナノメータから数ミクロンの微細粒子を封入し、電気泳動やエレクトロクロミック等を利用して微細粒子を移動させて画像を表示する様にした技術がある。すなわち、投入した微細粒子を相中に形成した電界の作用で移動させることにより画像形成を行うもので、携帯端末機器用表示素子や電子ペーパー等、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代わる技術として期待されている。つまり、液晶表示装置に比べて広い視野角が得られるので通常の印刷物に近い画質の画像が得られることや、電力消費量が少ないこと、及び、メモリ性と呼ばれる電源ＯＦＦ後も引き続き画像表示を継続できること等のメリットがある。
【０００３】
印加電圧の作用で微細粒子を移動させて画像表示を行う技術の１つに、気相中に帯電粒子を封入して画像表示を行える様にしたものがある。この技術は、電気泳動方式の様に液相中に粒子を投入する技術で課題となっていた液体の漏れや保存性、粒子の沈降等の問題を解消することができる。最近では、粒子と接触する基板面にフッ素樹脂をコーティングすることにより駆動電圧を低減させて、低い印加電圧でも粒子がスムーズに帯電、移動できる様にした技術等も検討されている（たとえば、特許文献１、非特許文献１等参照）。
【０００４】
また、封入した帯電粒子がスムーズに移動して画像表示を的確に行う表示装置の製造方法も検討され、たとえば、帯電粒子を収納する部位に不純物等が存在しない様にフォトレジスト法で表示装置を作製する方法も検討されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４８２４７号公報
【特許文献２】特開２００５−３８９２号公報
【非特許文献１】趙  国来、他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”、ｐ．２４９−２５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画像表示装置により文字や写真等の画像情報を表示する場合には、より多くの情報を一度に画面表示できることが求められている。すなわち、小さな画面でもより多くの情報が一度に表示できる仕様になっていれば、たとえば、装置のコンパクト化等の展開にも有利である。このために、画像表示装置では、細かい画像表示の単位を多数用意し（以下、細かい画像表示の単位を画素ともいう）、それぞれの画像表示の単位ごとに表示が行われる。そして、視認者は表示される多数の画素の集合を見ることにより、その結果として文字や写真の認識が行われる。この様にして文字や写真等の画像表示が行われている。
【０００６】
気相中に帯電粒子を封入した仕様の従来の画像表示装置において、それぞれの画素は、セルと呼ばれる画像形成単位に細かく分割された独立した素子により構成されており、セルは隔壁と呼ばれる仕切りにより各々の独立性が保持されている。そして、各セルには一対の電極が設けられ、この電極間に電圧を印加することにより帯電粒子の移動を実現して画像形成が行われる。したがって、セルを細かくするほど高画質化を実現し易くなるが、セルの大きさを細かくした場合には隔壁の占める割合が相対的に増加してしまい画像表示領域が減少するため、画像濃度やコントラストが低下し、しかも、画面上に表示できる情報量も少なくなる。
【０００７】
そこで、本発明者はセル間の隔壁幅を狭くして画像表示領域の拡大を図ろうと検討したが、隔壁幅が狭くなると生産工程で精度の高いセルと電極の位置合わせが要求される様になった。そして、セルと電極の位置合わせが不十分なものでは、各セルに位相がずれた電圧が印加される様になり、ムラのない均一な画像を表示することができなくなった。また、隔壁幅が狭くなる分、画像表示装置の耐久性を確保することも難しくなった。
【０００８】
本発明は、気相中に帯電粒子を封入してなる画像表示装置において、良好な画像濃度とコントラストが得られるとともに、高精細な画質の表示画像が得られる画像表示装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、生産工程において高い精度が要求された隔壁と電極の位置合わせ作業の手間を省いて、ムラのない均一な画質の表示画像が得られる信頼性の高い画像表示装置を簡便に作製できる様にすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題が下記に記載のいずれかの構成により解消されるものであることを見出した。すなわち、
請求項１に記載の発明は、
『少なくとも一方が透明な２枚の基体を対向させて形成される空間に粒子を含有してなる画像表示装置であって、
前記画像表示装置は、
前記空間に電圧を印加するための複数対の電極が、前記２枚の基体に沿って配置され、かつ、
前記２枚の基体を接合する隔壁が、少なくとも前記基体の端部に沿って配置されているものであることを特徴とする画像表示装置。』というものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
『前記隔壁が、前記基体の端部に沿ってのみ配置されているものであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。』というものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
『前記隔壁で囲まれた領域内には、少なくとも２対以上の電極が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。』というものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る画像表示装置によれば、表示画面内に配置された電極間の全てに隔壁を配置したものではないので、隔壁の存在により発生した画像濃度やコントラストの低下の問題を抑えることができる様になった。そして、電極の大きさを小さくするほど解像度が上がり高画質化を実現するとともに画像濃度とコントラストの確保された良好な画質の画像表示が行える様になった。特に、本発明によれば、表示画面内に隔壁が全く存在しないセルレス構造と呼ばれる画像表示装置も実現できる様になった。
【００１３】
また、本発明によれば、必要最小限の隔壁を設けて画像表示装置が作製できる様になったので、従来技術で求められた様な精度の高い隔壁と電極の位置合わせが不要になり、信頼性の高い画像表示装置を簡便に作製することも可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
前述した課題を解消するため、本発明者は表示画面の設計方法を見直した。従来技術では、表示画面を設計する際、表示画面を構成する基体領域をセルと呼ばれる画素レベルに細かく分割し、分割した領域の周囲に隔壁を設け、その中に一対の電極を配置して粒子等の構成材料を収納していた。この様に、表示画面を画素レベルの小さなセルからなる集合体の形態にして設計を行っており、限られた狭いスペースに電極等の構成材料を精度よく収納、配置して表示画面を設計していたので作製の手間はたいへんなものであった。特に、画像表示装置の作製にあたり、２枚の電極とセルの位置を合わせるためには、精度の高い製造装置を用意して複雑な工程を用いて電極とセルを貼り合わせることが必要であった。また、表示画面を構成する各セルがそれぞれ所定どおりの性能を発現する様に作製に注意を払う必要があった。
【００１５】
本発明者は、この様な作製の手間をなくすことが信頼性の高い画像表示装置を実現するものと考え、表示画面を構成する基体をあえて分割せず、また、基体の大きさに対応する一対の電極を小間切れに裁断して作製した複数対の電極を基体に沿って配置した。そして、画像形成用の粒子を収納する空間を形成、保持する隔壁は基体端部、すなわち、表示画面の縁にのみ設けた。そして、本発明者はこの構成からなる画像表示装置により良好な画像表示が行えることを見出したのである。
【００１６】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１７】
最初に、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）に示す画像表示装置１は、基体１１、１２上にそれぞれ電極１５ａと１５ｂを設け、電極１５ａと１５ｂ表面にさらに絶縁層１６を設けたものである。図１（ａ）の画像表示装置１には、基体１１上に沿って複数の電極１５ａが配置され、同様に基体１２上に沿って複数の電極１５ｂが配置されており、基体１１と１２に沿って複数の電極１５ａと１５ｂが対向して配置されて複数の電極対１５を形成している。ここで、複数の電極１５ａと１５ｂは視認方向から眺めた場合に互いに９０°の角度で交差している様な角度で配置されている。また、図１（ｂ）に示す画像表示装置は、装置内には電極対１５が配置されていない構造のものであるが、装置外部に設けられた図１（ａ）に示したものと同様の複数の電極対１５より電圧印加されて粒子２１と２２の移動を行える様にしているものである。図１（ｂ）に示すタイプは、装置自体に電極対１５を設けていない分、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１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。
【００１８】
なお、図１の画像表示装置１は、図に示す様に、基体１１側より画像を視認するものとするが、本発明では基体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。
【００１９】
図１（ａ）の画像表示装置１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つの基体１１と１２が対向して配置されている。基体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対１５が設けられ、さらに、電極１５対上にシリコーン構造を有する物質を含有する絶縁層１６が設けられている。
【００２０】
基体１１と１２には、複数の電極対１５と絶縁層１６が設けられているが、電極対１５と絶縁層１６を有する側の面を対向させて形成される空間１８には粒子２が存在する。なお、図１に示す画像表示装置１は、粒子２として黒色粒子２１と白色粒子２２の２種類の粒子が空間１８に存在している。図１の画像表示装置１では、空間１８が基体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、粒子２は空間１８に封入された状態で存在している。また、基体１１と１２の端部に配置された隔壁１７で囲まれ、粒子２による画像表示が行われる領域である画像表示面１８ａを有する。
【００２１】
空間１８の厚さは、封入した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２００μｍである。また、空間１８内における粒子の体積占有率は、５％乃至７０％であり、好ましくは１０％乃至６０％である。粒子の体積占有率を上記範囲にすることにより、空間１８内で粒子２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。
【００２２】
図１に示す様に、本発明に係る画像表示装置は、２枚の基体１１及び１２と接合して空間１８を形成する隔壁１７が少なくとも基体１１と１２の端部に沿って配置されているものである。この構造は、セルと呼ばれる一対の電極を単位とする大きさの独立素子からなる画像形成単位の周囲に隔壁１７を配置した従来の画像表示装置の構造とは異なるものである。前述した様に、従来技術では、表示画面を設計する際、表示画面を構成する基体領域を「セル単位」に細かく分割し、分割した領域の周囲に隔壁を設けて、その中に一対の電極を配置させて画像表示装置を設計していた。この様な設計により、素子を構成する単位であるセルと画像を構成する単位である画素は１：１に対応していた。これに対し、本発明では、１つの素子を構成する単位に対して複数の駆動用電極を配置することで、１つの素子を構成する単位の中に複数の画素を表示できる様にしている。表示画像の解像度を向上させる場合には、さらに小さくしたセルの周囲に隔壁を設けるため、狭いスペースにさらに画像表示に寄与できない隔壁の領域を加えなければならず、出力画像の濃度やコントラストが低くなり画質を低下させていた。また、狭いセル内に電極等の構成材料を精度よく収納、配置し、細かく分割された基体を隔壁に沿って正確に貼り合わせる作業も技術的に高い難易度が要求されていた。
【００２３】
本発明は表示画面上より隔壁を極力なくすことができる様にして、高い解像度を有し、かつ、十分な画像濃度とコントラストを有する表示画像を得られる様にしたものである。また、隔壁を極力なくす様にすることで画像表示装置の作製の手間を従来よりも大幅に低減させることができる様にしている。
【００２４】
図２は、本発明に係る画像表示装置１の隔壁１７の配置を説明する模式図である。また、図３は従来技術の画像表示装置の隔壁の配置を示す模式図である。なお、図２と図３は、空間１８に含有される粒子２１と２２の図示を省略している。図２（ａ）、（ｂ）に示す様に、本発明に係る画像表示装置１は、基体１１及び１２と接合して空間１８を形成する隔壁１７が少なくとも基体１１と１２の端部に沿って配置されているものである。すなわち、図２（ａ）に示す様に、基体１１と１２の端部には隔壁１７ａが配置されているが、表示画面内には隔壁１７ｂが疎らに配置され、一対の電極を囲む様に隔壁を配置するものではない。そして、図２（ｂ）は、基体１１と１２の端部に隔壁１７ａが配置されている他には隔壁が存在せず、「セルレス構造」と呼ばれる基体端部以外に隔壁を配置せず表示画面そのものが１つのセルになっている構造を採っている。図２に示す様に、本発明に係る画像表示装置１は、隔壁１７ａと１７ｂで囲まれた領域に空間１８に電圧印加を行うための電極対１５を複数個含有するもの、言い換えると複数対の電極１５ａと１５ｂを含有するものである。一方、図３に示す従来技術の画像表示装置は、隔壁１７（１７ａと１７ｂ）が１つ１つの電極対１５（電極１５ａと１５ｂ）を囲む様に配置され、画像表示面１８ａに占める隔壁１７ｂ面積の割合は本発明に係る画像表示装置に比べてとても大きなものになる。
【００２５】
次に、画像表示装置１の空間１８における粒子２の挙動について説明する。
【００２６】
本発明に係る画像表示装置は、対向させた２枚の基体の間に粒子を存在させ、２枚の基体間に電圧を印加することにより、粒子を移動させることにより画像表示を行うものである。すなわち、２枚の基体間に電圧を印加して電界が形成されると、基体間に存在する帯電粒子は電界方向に沿って移動する様になる。この様に、粒子が存在する基体間に電圧を印加することにより、帯電した粒子が基体間を移動して画像表示を行うものである。
【００２７】
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、帯電粒子にする。
（２）対向する２枚の基体間に帯電粒子を封入し、この状態で基体間に電圧を印加する。（３）基体間への電圧印加により、基体間に電界が形成される。
（４）帯電粒子は、クーロン力の作用により電界方向に沿って基体表面に引き寄せられることにより帯電粒子が移動し、画像表示が行える様になる。
（５）また、基体間の電界方向を変えることにより、帯電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。
【００２８】
なお、上述した公知の方法による粒子の帯電方法としては、たとえば、キャリアに粒子を接触させて摩擦帯電により粒子を帯電させる方法、帯電性の異なる２色の粒子を混合して振とう器で撹拌して粒子間の摩擦帯電により粒子を帯電させる方法等が挙げられる。
【００２９】
基体間への電圧印加に伴う粒子２の移動の例を図４と図５に示す。図４（ａ）は、基体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体１１近傍には正に帯電した白色粒子２２が存在している。この状態は画像表示装置１が白色画像を表示しているものである。また、図４（ｂ）は、電極１５に電圧を印加した後の状態を示しており、電圧印加により負に帯電した黒色粒子２１が視認側の基体１１近傍に移動し、白色粒子２２は基体１２側に移動している。この状態は画像表示装置１が黒色画像を表示しているものである。
【００３０】
なお、図５は、図１（ｂ）に示した画像表示装置１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５（ａ））と電圧を印加した後の様子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１も電極１５を有する画像表示装置１と同様、電圧印加により負に帯電した黒色粒子２１が視認側の基体１１近傍に移動し、正に帯電した白色粒子２２は基体１２側に移動している。
【００３１】
以上は、粒子の移動による１つの画素に対する動作の様子を説明したものであるが、図１（ａ）に示した画像表示装置１に電極を有するものであっても、図１（ｂ）に示した画像表示装置１に電極を有さないタイプのものであっても、ともに１５ａと１５ｂの複数の電極対に対して、電源と駆動回路を有するマトリクス駆動を用いることで、可搬記憶媒体やパーソナルコンピュータ等の中にある文字や写真等の画像を表示することができる。マトリクス駆動としては、パッシブマトリクス駆動（単純マトリクス駆動ともいう）、アクティブマトリクス駆動のどちらでも用いることができる。画像表示装置のコスト低減化の観点では単純マトリクス駆動を用いることが好ましい。
【００３２】
次に、本発明に係る画像表示装置１を構成する基体１１、１２、電極１５ａ、１５ｂ（電極対１５）、絶縁層１６、隔壁１７、及び、粒子２（黒色粒子２１、白色粒子２２）について説明する。
【００３３】
先ず、画像表示装置１を構成する基体１１と１２について説明する。画像表示装置１では、観察者は基体１１と１２の少なくとも一方の側から粒子２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体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体は、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１を構成する基体のうち、画像を視認する側の反対側に設けられる基体の材質は必ずしも透明なものである必要はない。
【００３４】
基体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。基体１１、１２の厚さが上記範囲のとき、画像表示装置１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、基体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、拡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体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て表示品質に支障を与えない。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、画像表示装置１を構成する電極対１５（電極１５ａと１５ｂ）について説明する。基体１１と１２の面上に沿って配置される複数の電極１５ａと１５ｂは、空間１８を介して対向して複数の電極対１５を形成し、電極対１５により基板間すなわち空間１８に電圧を印加して電界を形成するものである。なお、電極１５ａと１５ｂは、前述の基体と同様に、少なくとも観察者が画像を視認する側に配置されたものは透明なものを用いる必要がある。
【００３７】
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、基体同様、８０％以上とすることが好ましい。
【００３８】
なお、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。
【００３９】
電極１５ａ、１５ｂ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。
【００４０】
電極１５ａと１５ｂを基体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、この混合物を基体に塗布して電極を形成する方法もある。
【００４１】
次に、画像表示装置１を構成する絶縁層１６について説明する。
【００４２】
図１に示す様に、画像表示装置１は、基体１１、１２に沿って配置された複数の電極１５ａ、１５ｂの表面にシリコーン構造を有する物質を含有する絶縁層１６を設け、絶縁層１６表面で粒子２１と２２が接触する構成にすることができる。絶縁層１６に含有されるシリコーン構造を有する物質の代表例としてシリコーン樹脂が挙げられる。シリコーン樹脂は、その基本骨格がシロキサン結合と呼ばれるケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）との結合であり、側鎖にアルキル基等を有する高分子化合物の総称であり、有機ケイ素化合物とも呼ばれるものである。
【００４３】
絶縁層１６にシリコーン樹脂を含有させる方法としては、図１の様に、電極１５ａと１５ｂの表面に絶縁層１６を形成する場合は、絶縁層形成用の樹脂成分としてシリコーン樹脂を選択し、これを塗布することでシリコーン樹脂を絶縁層に含有させることができる。また、電極１５が結着樹脂中に導電性微粒子を分散させてなる構造の場合は、結着樹脂の構成成分としてシリコーン樹脂を選択することで電極１５ａと１５ｂの表面に含有させることができる。さらに、画像表示装置１の外部より電界を付与する方式の場合は、基板１１と１２の面が粒子２１と２２に直接接触する面となるので、基体１１と１２の対向面にシリコーン樹脂を含有する絶縁層１６を設けたり、基体１１と１２の構成成分として含有させる。
【００４４】
絶縁層１６にシリコーン樹脂を含有させる場合、シリコーン樹脂の含有量は絶縁層１６の構成物質全体に対して１０ｐｐｍ以上とすることが好ましい。同様に、結着樹脂中に導電性微粒子を分散させた構造の電極１５ａと１５ｂを用いる場合は、結着樹脂中にシリコーン樹脂を１０ｐｐｍ以上含有させることが好ましい。さらに、基体１１と１２の対向面に直接絶縁層１６を設ける場合や基体１１と１２の構成成分としてシリコーン樹脂を含有する場合も絶縁層１６中に１０ｐｐｍ以上含有させたり、基体１１、１２中にシリコーン樹脂を１０ｐｐｍ以上含有させることが好ましい。
【００４５】
基体１１、１２の構成成分としてシリコーン樹脂を含有する場合や、導電性微粒子を結着樹脂中に分散させた構造の電極１５ａと１５ｂを用いる場合のシリコーン樹脂の添加方法としては、たとえば、次の様な方法が挙げられる。すなわち、シリコーン樹脂を溶剤に溶解して塗布、乾燥させる方法や、硬化性の原材料を塗布した後、熱や紫外線で硬化する方法、さらには、基体１１、１２や電極１５ａ、１５ｂを作製するときにシリコーン樹脂やその原料を添加して成形する方法や、あるいは、塗布する方法等が挙げられる。
【００４６】
また、絶縁層１６の厚みを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粒子１３と１４を移動でき、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形成が行えるので好ましい。
【００４７】
次に、本発明に使用可能なシリコーン樹脂の具体例について説明する。本発明に使用可能なシリコーン樹脂は、ポリシロキサン樹脂に代表される一般式ＲｎＳｉＯ（４−ｎ）で表される繰り返し単位から構成されるものである。すなわち、基本骨格はシロキサン結合と呼ばれるケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）との結合からなる繰り返し単位より構成され、側鎖にメチル基やフェニル基等の有機基を有するものである。ポリシロキサン樹脂は、モノマーであるオルガノクロロシラン類を加水分解後、重合により得られ、下記に示す様に、主鎖を構成するケイ素原子に側鎖となるｎ個の有機基が結合した構造を有するものである。
【００４８】
【化１】
2010091908.tif 000003
【００４９】
次に、本発明に係る画像表示装置１を構成する隔壁１７について説明する。本発明に係る画像表示装置では、隔壁１７は基盤１１及び１２を接合して空間１８を形成するものであり、図２に示す様に、本発明では、少なくとも基板１１と１２の端部に沿って配置されている。そして、画像表示面１８ａ内への隔壁１７ｂの配置を低減したものであり、特に、画像表示面１８ａ内には隔壁１７ｂを配置せず、基体１１と１２の端部に沿ってのみ隔壁１７ａを配置させたものが好ましいものである。
【００５０】
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体上を加工処理することによりの形成することができる。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。
【００５１】
次に、空間１８に封入される粒子２について説明する。図１の画像表示装置は、白色粒子２２と黒色粒子２１の２種類の粒子が封入されている。粒子の移動による画像表示は、基体１１と１２に設けられた電極１５に電圧が印加されると空間１８に電界が形成され、白色粒子２２と黒色粒子２１は摩擦帯電により帯電し、電界に応じて空間１８を移動する。この様に、電界が形成された空間１８内を粒子が移動することにより画像表示が行われる。なお、白色粒子２２と黒色粒子２１を用いて画像形成を行うことにより、コントラストのある画像が得られる。
【００５２】
空間１８に含有させた粒子２を駆動させるための電界付与（電圧印加）方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、図１（ａ）に示す画像表示装置１は、基体１１と１２に設けられた電極１５を介して空間１８に電界を付与するものである。一方、図１（ｂ）に示す画像表示装置１は、その構造中に電極１５を有するものではなく、この様な画像表示装置１は、画像表示装置１外の電極を有する装置に画像表示装置１を接続させることで、空間１８に電界を形成させ、粒子２の駆動を行うことができる。
【００５３】
なお、白色粒子２２と黒色粒子２１の２種類の粒子で画像表示を行うときには、公知の方法で白色粒子２２と黒色粒子２１の帯電性に差を持たせることにより、２種類の粒子の移動性を制御することができる。具体的な方法としては、たとえば、キャリアとの帯電序列を変える様に粒子の設計を行ったり、粒子表面に添加する外添剤とキャリアとの帯電序列を変える様に外添剤を選択する等の方法がある。
【００５４】
画像表示装置１に使用可能な粒子２の粒径は、体積基準メディアン径で０．１μｍ〜５０μｍのものが好ましく、粒子２の粒径を上記範囲とすることにより、均一でムラのない鮮明が画像が得られる。また、粒子同士の凝集のおそれもなく、スムーズな移動により、適度な画像濃度とコントラストを有する画像が得られる。
【００５５】
なお、粒子２の体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）は、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。
【００５６】
測定手順としては、粒子２  ０．０２ｇを界面活性剤溶液２０ｍｌ（粒子２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、粒子分散液を作製する。この粒子分散液を、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−径は５０μｍのものを使用する。
【００５７】
次に、基体１１と１２の空間１８に含有する粒子２の構成材料について説明する。画像表示装置１に使用される粒子２は、少なくとも樹脂と着色剤とを含有し、摩擦力等の作用で帯電性を発現することが求められる。粒子２は、画像表示装置１でコントラストのある画像表示を行うことが求められることから、着色剤により着色されたものが好ましい。また、粒子表面に酸化チタンやシリカ、炭酸カルシウム等の無機化合物粒子を外部添加することも可能である。
【００５８】
粒子２を構成する樹脂は、特に限定されるものではなく、下記に示すビニル系樹脂と呼ばれる重合体がその代表的なものであり、ビニル系樹脂の他に、ポリアミド樹脂やポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の縮合系の樹脂もある。ビニル系樹脂の具体例としては、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂の他、エチレン単量体やプロピレン単量体より形成されるポリオレフィン樹脂等が挙げられる。
【００５９】
また、ビニル系樹脂以外の樹脂としては、前述した縮合系樹脂の他に、ポリエーテル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等がある。
【００６０】
粒子２に使用可能な樹脂を構成する重合体は、これらの樹脂を形成する重合性単量体を少なくとも１種類用いて得られるものの他、複数種類の重合性単量体を組み合わせて作製することもできる。複数種類の重合性単量体を組み合わせて樹脂を作製する場合、たとえば、ブロック共重合体やグラフト共重合体、ランダム共重合体といった共重合体を形成する方法の他、複数種類の樹脂を混ぜ合わせるポリマーブレンド法による樹脂形成もある。
【００６１】
次に、粒子２に含有される着色剤も、特に限定されるものではなく、公知の顔料が用いられる。このうち、白色粒子２１を構成する白色顔料としては、たとえば、酸化亜鉛（亜鉛華）、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等が挙げられ、その中でも酸化チタンが好ましい。また、黒色粒子２２を構成する黒色顔料としては、たとえば、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、活性炭等が挙げられ、その中でもカーボンブラックが好ましい。
【００６２】
粒子２の作製方法は、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、樹脂と着色剤を含有する粒子を作製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。粒子２の具体的な作製方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。
（１）樹脂と着色剤とを混練した後、粉砕、分級の各工程を経て粒子を作製する方法。
（２）水系媒体中で重合性単量体と着色剤を機械的に撹拌して液滴を形成した後、重合を行って粒子を作製する、いわゆる懸濁重合法によるもの。
（３）界面活性剤を含有させた水系媒体中に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の重合体粒子を作製した後、着色剤粒子と凝集剤を添加してこれらの粒子を会合させて粒子を作製する、いわゆる乳化会合法によるもの。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６４】
１．画像表示装置の作製
以下の手順により、正帯電性の白色粒子と負帯電性の黒色粒子を用いて画像表示を行う画像表示装置を作製した。
【００６５】
１−１．粒子の作製
（１）「白色粒子１」の作製
下記樹脂及び酸化チタン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。
【００６６】
スチレンアクリル樹脂（重量平均分子量２０，０００）          １００質量部
アナタース型酸化チタン（平均一次粒径１５０ｎｍ）              ３０質量部
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、体積基準メディアン径が８．２μｍの白色粒子を作製した。
【００６７】
次に、上記白色粒子にアミノシランカップリング剤処理を施したシリカ微粒子（平均一次粒径５０ｎｍ）０．６質量部を添加し、バイブリダイザー（奈良機械（株）製）を用い、その回転数を１５，０００ｒｐｍに設定し、１０分間の処理を行った。引き続き、アミノシランカップリング剤処理を行った平均一次粒径が１５ｎｍのシリカ粒子を１．０質量部添加して、同様の処理を行うことにより「白色粒子１」を作製した。
【００６８】
（２）「黒色粒子１」の作製
下記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。
【００６９】
スチレンアクリル樹脂（重量平均分子量２０，０００）          １００質量部
カーボンブラック（平均一次粒径２５ｎｍ）                      １０質量部
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、体積基準メディアン径が８．０μｍの黒色粒子を作製した。
【００７０】
次に、上記黒色粒子にアミノシランカップリング剤処理を施したシリカ微粒子（平均一次粒径５０ｎｍ）０．６質量部を添加し、バイブリダイザー（奈良機械（株）製）を用い、その回転数を１５，０００ｒｐｍに設定し、１０分間の処理を行った。引き続き、アミノシランカップリング剤処理を行った平均一次粒径が１５ｎｍのシリカ粒子を１．０質量部添加して、同様の処理を行うことにより「黒色粒子１」を作製した。
【００７１】
１−２．「画像表示装置筐体１〜４」の作製
（１）「画像表示装置筐体１」の作製
長さ１００ｍｍ、幅１４０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基体を２枚用意し、各基体面上には、厚さ３００ｎｍのインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）被膜からなる電極を蒸着法により形成した。次に、上記電極を複数の電極から構成されるものにするため、幅８０μｍ四方の電極が２０μｍ間隔で配列した構造のものになる様、公知の方法で電極を分割処理した。さらに、２枚のうち視認側ではない位置に用いる１枚のガラス基体に対しては、フォトレジスト法により基体端部のみに沿って幅８０μｍ、高さ５０μｍの隔壁を形成し、画像表示面内に隔壁を有さないものにした。
【００７２】
この様に形成した複数の電極上に、粘度平均分子量３０，０００の下記構造のポリカーボネート樹脂１２質量部をテトラヒドロフランとトルエンの混合溶媒（体積比＝テトラヒドロフラン８０：トルエン２０）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絶縁層１を形成した。なお、絶縁層の形成は、乾燥時の膜厚が３μｍになる様に塗布を行い、また、前記塗布液は、粘度平均分子量が１００，０００のジメチルシリコーン樹脂を１００ｐｐｍ含有させる様に調製した。
【００７３】
【化２】
2010091908.tif 000004
【００７４】
上記２枚のガラス基体上に以上の処理を施して、図２（ｂ）に示す画像表示面内に隔壁が存在しない構造となる２枚セットの「画像表示装置筐体１」を作製した。
【００７５】
（２）「画像表示装置筐体２」の作製
「画像表示装置筐体１」の作製で使用したガラス基体よりも大きめの２枚のガラス基体（長さ１５０ｍｍ、幅２２０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）を用意し、各基体面上に厚さ３００ｎｍのインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）被膜からなる電極を蒸着法により形成した。
【００７６】
次に、前記電極を幅８０μｍ四方の電極が２０μｍ間隔で配列した構造になる様に公知の方法で電極を分割処理した。次に、２枚のうち視認側ではない位置に用いる１枚のガラス基体に対しては、フォトレジスト法により基体端部に沿って幅８０μｍ、高さ５０μｍの隔壁を形成するとともに、画像表示面内にも原則１６個の電極を１単位にしてそのまわりに幅２０μｍ、高さ５０μｍの隔壁を形成した。この様にして、図２（ａ）に示す画像表示面内に複数の電極を囲んだ隔壁を有する構造となる２枚セットの「画像表示装置筐体２」を作製した。
【００７７】
（３）「画像表示装置筐体３」の作製
前記「画像表示装置筐体２」の作製で用いたものと同寸法の２枚のガラス基体上に蒸着法により前記電極を形成後、幅８０μｍ四方の電極が２０μｍ間隔で配列した構造になる様に公知の方法で電極を分割処理した。次に、２枚のうち視認側ではない位置に用いる１枚のガラス基体に対しては、フォトレジスト法により基体端部に沿って幅８０μｍの隔壁を形成してセルを設けるとともに、分割処理により形成した８０μｍ四方の全ての電極の周囲に幅２０μｍ、高さ５０μｍの隔壁を形成した。この様にして、図３に示す全ての電極の周りにも隔壁を配置した構造となる２枚セットの「画像表示装置筐体３」を作製した。
【００７８】
（４）「画像表示装置筐体４」の作製
前記「画像表示装置筐体３」の作製において、幅６０μｍ四方の電極が４０μｍ間隔で配列した構造になる様に公知の方法で電極を分割処理するとともに、２枚のうち視認側ではない位置に用いる１枚のガラス基体に対しては、形成した６０μｍ四方の各電極の周囲に幅４０μｍ、高さ５０μｍの隔壁を形成した。その他は同様の手順で図３に示す全ての電極の周りに隔壁を配置した構造となる２枚セットの「画像表示装置筐体４」を作製した。
【００７９】
１−３．「画像表示装置１〜４」の作製
前述の「白色粒子１」と「黒色粒子１」のそれぞれを、振とう器で３０分間撹拌して、「白色粒子１」と「黒色粒子１」を予め摩擦帯電させ、白色粒子は正帯電させ、黒色粒子は負帯電させておいた。
【００８０】
前記「画像表示装置筐体１〜４」に「白色粒子１」と「黒色粒子１」の混合物を白色粒子の占有体積が１５％、黒色粒子の占有体積が１５％となる様に充填した後、２枚の筐体を隔壁に沿って向かい合わせに市販の接着剤を用いて貼り合わせた。この様にして「画像表示装置１〜４」を作製した。これらの中でも形成された８０μｍ四方の全ての電極の周囲に幅２０μｍの隔壁を形成した「画像表示装置３」は同寸法の「画像表示装置２、４」に比べて貼り合わせ作業に手間を要した。具体的には、隔壁に沿って接着剤を配する際、接着剤が隔壁から電極に向かって流れない様に接着剤を配さなくてはならなかったので手間を要した。
【００８１】
また、２枚のガラス基体を貼り合わせる際、幅２０μｍ、高さ５０μｍの隔壁を形成した視認側ではない基体上の多数の隔壁と、隔壁を形成していない視認側の基体に形成した多数の電極の位置を全て揃えることができなかった。その結果、一部のセルではセルの位置と基体上に設けた電極の位置にずれが生じて、セルと電極の位相が揃っていない部分が生まれた。なお、「画像表示装置１〜４」は何れも同じ数の電極対を有するものであるが、「画像表示装置１〜４」のうち、画像表示面内に隔壁が存在しない「画像表示装置１」は他の「画像表示装置２〜４」に比べて小型のものになっている。
【００８２】
２．評価実験
上記手順により作製した「画像表示装置１、２」を「実施例１、２」、「画像表示装置３、４」を「比較例１、２」とした。
【００８３】
各画像表示装置に対して以下の手順で直流電圧を印加し、電圧印加により得られる画像表示装置の反射濃度を測定することにより、表示特性を評価した。なお、電圧印加は、以下の手順で行い、印加電圧を０Ｖからプラス側に変化させた後、続いてマイナス側に変化させ、再び０Ｖに戻る経路のヒステリシス曲線を描く様に電圧を印加した。すなわち、
（１）０Ｖから＋１００Ｖまで２０Ｖ間隔で電圧変化させながら印加を行う。
（２）＋１００Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖ間隔で電圧を変化させながら印加を行う。
（３）−１００Ｖより０Ｖまで２０Ｖ間隔で電圧を変化させながら印加を行う。
【００８４】
上記手順で各画像表示装置に直流電圧を印加したところ、白表示の状態で視認側の基体上に設けた電極に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、評価にあたっては視認側の基体上に設けた全ての電極を１つに結線し、視認側でない基体上に設けた全ての電極を１つに結線して、その結果できた２本の結線端子に電圧を印加して行った。
【００８５】
評価は、表示特性として黒色濃度、白色濃度、コントラストを測定するとともに、表示ムラの発生を目視で評価した。ここで、黒色濃度は画像表示装置の視認方向電極に＋１００Ｖの電圧を印加した時に得られる表示面の反射濃度であり、白色濃度は上記のヒステリシス曲線により−１００Ｖの電圧印加を行った時に得られる表示面の反射濃度を示すものである。
【００８６】
また、コントラストは上記（１）で得られた黒色濃度と（２）で得られた白色濃度の差、すなわち、
コントラスト＝（（１）で得られた黒色濃度）−（（２）で得られた白色濃度）
で定義するものである。
【００８７】
前述の各濃度は、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て、その平均値とした。そして、白色濃度は０．５５以下、黒色濃度は１．２５以上、コントラストは０．７０以上を合格とした。
【００８８】
以上の結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
2010091908.tif 000005
【００９０】
表１に示す様に、本発明に該当する「実施例１、２」の画像表示装置は、いずれも黒色濃度１．２５以上、白色濃度０．５０以下、コントラスト０．７０以上の値を有し、本発明で規定する合格値をクリアする結果になった。一方、本発明外に該当する比較例１と２の画像表示装置は、白色濃度、黒色濃度とも低い値となり画像表示部に隔壁が多数存在することによる画質低下が表れるものになった。とりわけ、比較例１では２枚の基体を貼り合わせる際に基体間で電極及び隔壁の位置ずれが生じて画像上にムラが見られるものになった。
【００９１】
この様に、「実施例１、２」は「比較例１、２」よりもはるかに優れた表示特性が得られる結果になった。以上の結果から、本発明の構成により、良好な画像濃度とコントラストを有する画像表示装置が得られることが確認された。また、本発明の構成により、画像表示装置の作製時の手間を低減させることができることも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成断面を示す模式図である。
【図２】本発明に係る画像表示装置と従来の画像表示装置の構成断面模式図である。
【図３】従来の画像表示装置の構成断面模式図である。
【図４】基体間への電圧印加による粒子の移動の例を示す模式図である。
【図５】基体間への電圧印加による粒子の移動の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  画像表示装置
１１、１２  基体
１５  電極対
１５ａ、１５ｂ  電極
１６  絶縁層
１７（１７ａ、１７ｂ）  隔壁
１８  空間
１８ａ  画像表示面
２  粒子
２１  黒色粒子
２２  白色粒子
【図１】
2010091908.tif 000006
【図２】
2010091908.tif 000007
【図３】
2010091908.tif 000008
【図４】
2010091908.tif 000009
【図５】
2010091908.tif 000010