(57)【要約】【課題】泳動粒子及び分散媒をマイクロカプセルに内包させることにより粒子の偏在化を防止し、画像の安定性に優れ、柔軟性を有する表示用繊維、その製造方法およびそれを用いた表示用シートを提供する。【解決手段】泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセル、および樹脂を主成分とする表示用繊維、その製造方法およびそれを用いた表示用シート。好ましくは、前記繊維を形成する樹脂が、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アミド系樹脂、および塩化ビニリデン系樹脂から選択される少なくとも１種である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセル、および樹脂を主成分とすることを特徴とする表示用繊維。
【請求項２】
泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセルを含有する樹脂混合物を紡糸することにより得られた請求項１に記載の表示用繊維。
【請求項３】
前記樹脂が、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アミド系樹脂、および塩化ビニリデン系樹脂から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の表示用繊維。
【請求項４】
前記分散媒が、シリコーン系オイル、脂肪族炭化水素系オイル、芳香族炭化水素系オイル、脂環式炭化水素系オイル、およびハロゲン化炭化水素系オイルから選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の表示用繊維。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の表示用繊維を、シート状に並べたことを特徴とする表示用シート。
【請求項６】
前記表示用繊維を、互いに接着して、シート状にした請求項５に記載の表示用シート。
【請求項７】
前記表示用繊維を、該表示用繊維と交差するように連結用の繊維を配置して製織し、シート状にした請求項５に記載の表示用シート。
【請求項８】
泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセルを含有する樹脂混合物を、紡糸することにより繊維状にすることを特徴とする表示用繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコン、携帯電話、モバイル端末などのディスプレイとして使用されるか、またはそれらから情報を取得して、独立して運搬できる表示体、例えば電子ペーパーや電子書籍閲覧機などにも使用できる表示用繊維、その製造方法およびそれを用いた表示用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の発達に伴い、低消費電力、薄型且つフレキシブルな表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。従来の表示技術の一つとして、泳動粒子の移動による表示が知られている。
【０００３】
粒子の電気泳動を利用した表示法の基本原理を説明する。２枚の電極間に帯電粒子と分散媒を挟み込み、電極間に電圧を印加することで微粒子の運動を制御し、光学的反射特性を変化させて表示を行う方法である。例えば、青色染料を溶解させた溶媒中に分散させた白色帯電微粒子が、反対の電荷を有する電極に動くことで、白／青の変化を示すことができる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
また、色が異なる２種の粒子を透明液体中に分散させた方式も提案されている。例えば酸化チタンからなる白色粒子と、カーボンブラックからなる黒色粒子が透明液体中に分散されている。粒子はそれぞれ正、または負に帯電しており、各々の粒子は電極の極性に応じて泳動し、表示を行う（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
上記の泳動粒子の移動による表示方式を用いた表示装置の一つとして、粒子及び分散媒を光透過性の管に封入し、その管を複数本並べてシート状にし、シート上下から電極で挟み込んだものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
上記表示装置において、長時間繰り返し使用すると粒子の濃度分布に偏りが生じ、結果的に表示ムラとなるおそれがある。このような濃度分布の偏りを防ぐために、光透過性の管内部に一定間隔で隔壁を形成して小区画に分割した方法がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】米国特許６１２０５８８号明細書
【特許文献２】特開２０００−３３０１４２号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２００１−１２５１５０号公報（第２頁）
【非特許文献１】デジタルペーパーの最新技術、（株）シーエムシー、２００１、Ｐ．１９〜３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の表示装置を、管の長さ方向が垂直になるよう立てた時、泳動粒子が重力によって下部に集中してしまう問題があった。泳動粒子が集中して密になった部分では、粒子の良好な泳動は阻害され、疎になった部分では、表示を担う泳動粒子の量が少なすぎて良好なコントラストを得られなかった。
本発明の目的は、上記表示装置の品質上の問題点を克服した表示用繊維、表示用シート、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、泳動粒子をマイクロカプセルに封入し、そのマイクロカプセルを含有した樹脂混合物を紡糸して、シート状に配列することにより、高性能で、生産性に優れる画像表示用繊維が得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、以下の各発明を包含するものである。
（１）泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセル、および樹脂を主成分とすることを特徴とする表示用繊維。
（２）泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセルを含有する樹脂混合物を紡糸することにより得られた（１）項に記載の表示用繊維。
（３）前記樹脂が、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アミド系樹脂、および塩化ビニリデン系樹脂から選択される少なくとも１種である（１）項または（２）項に記載の表示用繊維。
（４）前記分散媒が、シリコーン系オイル、脂肪族炭化水素系オイル、芳香族炭化水素系オイル、脂環式炭化水素系オイル、およびハロゲン化炭化水素系オイルから選択される少なくとも１種である（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載の表示用繊維。
（５）（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の表示用繊維を、シート状に並べたことを特徴とする表示用シート。
（６）表示用繊維を、互いに接着して、シート状にした（５）項に記載の表示用シート。
（７）前記表示用繊維を、該表示用繊維と交差するように連結用の繊維を配置して製織し、シート状にした（５）項に記載の表示用シート。
（８）前記泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセルを含有する樹脂混合物を、紡糸することにより繊維状にすることを特徴とする表示用繊維の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、泳動粒子及び分散媒をマイクロカプセルに内包させることにより粒子の偏在化を防ぐことができ、さらにマイクロカプセルを樹脂に混合させて繊維状にすることにより表示装置にフレキシブル性をもたせることができ、従来の表示装置に比べて製造法も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。図１は本発明の一実施形態の表示用繊維シートを模式的に示す斜視図であり、図２は繊維の長手方向に垂直な断面の拡大図であり、図３は繊維内部に含まれるマイクロカプセルの一実施例を示す断面図である。
なお、ここでは繊維という言葉を使っており、繊維という名称は、一般に、直径が数百μｍ以下の細くて長いという形態に対して与えられた名称であるが、本発明では、特に繊維の直径について限定するものではない。用途に応じて適宜選択され、１０μｍ〜５００μｍ程度の径が表示用として好ましく使用される。
【００１２】
（表示用繊維及びその製法）
図１、２において、３は泳動粒子と分散媒を内包したマイクロカプセル、４は樹脂である。表示用繊維１は、例えば、以下のようにして製造することが可能である。
【００１３】
泳動粒子と分散媒とを内包したマイクロカプセル３と樹脂４を混合し、この樹脂混合物を用いて、例えば溶融紡糸法などにより紡糸し、表示用繊維を得る。溶融紡糸法の具体例の一つを挙げると、例えば、泳動粒子と分散媒を内包したマイクロカプセル３を塩化ビニリデン系樹脂とブレンダーで混合した、塩化ビニリデン系樹脂混合物を溶融押し出ししてノズルより紡出し、次いで冷水層で急冷した後、速度差のあるローラーにより繊維を３ないし５倍程度に延伸し、所望の直径を得ることができる。上記紡糸法は本発明の一実施形態を示すものであり、本発明を限定するものではない。また、本発明の電界刺激により運動する物質を内包したマイクロカプセルと樹脂を混合する方法は、特に限定されず、公知の混合設備を用いて混合することができる。
【００１４】
表示用繊維において、樹脂に対する前記マイクロカプセルの含有量は、１０〜６０体積％が好ましく、より好ましくは２０〜４０体積％である。含有量が１０体積％未満では、鮮明さが欠けて良好な表示が得られないことがあり、一方６０体積％を超えると繊維の強度が不十分となり、紡糸中に糸切れが発生することがある。
【００１５】
表示用繊維を形成する樹脂としては、特に限定するものではないが、透明度が高いものが好ましい。具体例としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アミド系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、フッ素系樹脂、塩化ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。これらに樹脂は紡糸方法によって適宜選択して使用され、例えば溶融紡糸法の場合には、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アミド系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等が好ましく使用される。
【００１６】
（マイクロカプセル及びその製法）
図３において、５は壁剤、６は分散媒、７は泳動粒子である。マイクロカプセル３は、例えば以下のようにして製造することが可能である。
【００１７】
分散媒６に泳動粒子７を分散させた分散系を、マイクロカプセル化により壁剤５で覆うことにより、所望のマイクロカプセルを得ることができる。従来公知のマイクロカプセル化方法としては、コアセルベーション法、ｉｎ  ｓｉｔｅ重合法、界面重合法など、様々な方法が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。マイクロカプセルの平均粒径としては５〜２５０μｍが好ましい。マイクロカプセルの平均粒径が５μｍ未満では、粒子による隠蔽力が低下して十分に鮮明な画像を得ることができないことがある。一方２５０μｍを超えると、繊維の強度が不十分となり、さらに紡糸中に糸切れが発生することがある。
【００１８】
分散媒６及び泳動粒子７の色は、材料自身の色でも適宜着色剤を添加したものでもよく、また粒子表面に他の材料を積層、混合したものでもよい。また、分散媒６及び泳動粒子７は、１種類あるいは２種類以上の材料で構成されてもよい。また、泳動粒子７として色が異なる二種類の粒子を同時に用いてもよい。
【００１９】
本発明の泳動粒子７としては、一般に電界によって移動可能な粒子が好ましく用いられ、周知のコロイド粒子、種々の有機・無機顔料、染料、金属紛、ガラス、あるいは樹脂等の粉砕微粉末等が挙げられるが、所望の組成、色調、粒子径が実現できるものであればいかなるものでもよい。例えば、組成材料がメタクリル酸系、アクリル酸系、スチレン系、アクリロニトリル系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ナイロン系、ウレタン系等の樹脂を含む重合粒子や、カーボンブラック、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の無機顔料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。泳動粒子の平均粒径は０．０５〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜２μｍである。
【００２０】
分散媒６として、シリコーン系オイル、脂肪族炭化水素系オイル、芳香族炭化水素系オイル、脂環式炭化水素系オイル、ハロゲン化炭化水素系オイル、各種エステル類、またはその他の種々の油等を単独、または適宜混合したものが使われるが、これらに限定されるものではない。中でも、シリコーン系オイル、脂肪族炭化水素系オイル、芳香族炭化水素系オイル、脂環式炭化水素系オイル、およびハロゲン化炭化水素系オイル等が好ましく使用される。また、分散媒６への着色剤は分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、例えばアゾ系、ビスアゾ系、トリアゾ系、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、スチルベン系、フェロシアン化合物、酸化コバルト化合物、フタロシアニン化合物、イソインドリノン化合物、モリブテン化合物などの各顔料や染料などが使われる。
【００２１】
また、本発明の分散剤６には、必要に応じて分散媒に可溶な帯電制御剤、分散安定剤を含有してもよく、これらは単独、あるいは２種以上混合して用いてもよい。
【００２２】
上記帯電制御剤は分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、例えばナフテン酸系金属石鹸、オクタン酸系金属石鹸、ステアリン酸系金属石鹸等の金属石鹸など、公知のものが挙げられる。
【００２３】
同様に上記分散安定剤は分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、例えばロジンエステル、ロジン誘導体、ブタジエン系共重合体、スチレン系共重合体や、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤など、公知のものが挙げられる。
【００２４】
（表示用シート及びその製法）
図４は、本発明に係る表示用繊維シートの一実施形態を示す平面図であり、本発明を限定するものではない。表示用繊維１は、泳動粒子と分散媒を内包したマイクロカプセル３を含有する樹脂混合物を紡糸して得られる。例えば、図４（１）において、表示用繊維１をシート状に加工する方法として、複数の表示用繊維１を並べて接着し、シート化する方法を示す。
表示用繊維をシート状に接着加工するには、例えば、水系接着剤、エマルジョン系接着剤、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系、アルキド系、アミド系、アクリル系等の接着剤を塗布し、束ねてシート化する。あるいは表示用繊維同士を接触させ、加熱することより繊維を熱融着させることにより、容易にシート化することが可能である。
【００２５】
また図４（２）において、複数の表示用繊維１を、この表示用繊維と交差するように連結用の繊維２を配置して製織し、シート状にした表示用シートを示す。例えば、表示用繊維１を経糸とし、この経糸の略垂直方向から連結用の緯糸２を通して織り、シート化する方法などが挙げられる。適宜、経糸と緯糸を入れ替えて、表示用繊維を緯糸とし、経糸として連結用の繊維を用いて製織し、シート化することも可能である。さらに、経糸と緯糸の両方に表示用繊維を用いて製織し、シート化してもよい。
【００２６】
表示用シートにおいて、表示部分の有効面積を大きくするには、表示用繊維１を形成する繊維の直径を大きくし、連結用の繊維２の直径を小さくするか、あるいは、表示用繊維１の間隔を狭くして、連結用の繊維２の間隔を広くするのがよい。但し、連結用の繊維２の直径を小さくし過ぎたり、間隔を過度に広くすると、表示用シートの強度が不十分となるおそれがあり、表示面積とシート強度のバランスには注意する必要がある。
【００２７】
表示部の面積割合、シート強度等の点から、繊維の直径（外径）は１０μｍ以上が好ましく、５０〜２００μｍがより好ましい。一方、連結用繊維の直径は５０μｍ以下が好ましく、１０〜４０μｍがより好ましい。製織された表示用繊維シートにおいて、繊維の間隔は２０μｍ以下が好ましく、１〜１５μｍがより好ましい。また、連結用繊維の間隔は５０μｍ以上が好ましく、５０〜５００μｍがより好ましい。
【００２８】
連結用の繊維材料としては、ポリエステル、アクリル、ナイロン、セルロース、ウレタン、ポリエチレン、絹などの公知の繊維材料を使用することが可能である。
【００２９】
（表示装置及びその製法）
繊維シートの各部に例えば電界を与える装置を配置することで、情報の記入・消去・書換えが可能となる。電界を与える装置は、公知の手段を適用できる。例えば、シート上下に電極版を設置する、繊維上に直接電極を形成する、などがある。繊維シートに電極板を設置する場合には、上側の電極板の材質として、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂フィルム、あるいはガラス、石英等の無機材料のような耐熱性の高い材料を用いることができる。電極には、パターニング可能な導電性材料で、透明であればどのような材料を用いてもよい。一方、下側に設置する電極板は、特に透明性を必要としないので、金属など不透明な電極材料を用いてもよい。
【００３０】
本発明の表示装置を用いればカラー表示も可能である。異なる表示色を示す表示用繊維を用いるか、あるいはシート上下どちらかに着色層を設けることにより、カラー表示を行う。例えば、（１）イエロー色と白色を表示する繊維、（２）マゼンタ色と白色を表示する繊維、（３）シアン色と白色を表示する繊維、の３種類を規則的な順番で配列し、画素毎に適宜発色させることでカラー表示を行うことができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお実施例中の「％」および「部」は、特に断らない限り、それぞれ「質量％」および「質量部」を意味する。
【００３２】
実施例１
分散媒として、イソパラフィン（商品名：アイソパーＧ、エクソン製）１００部に、ロジンエステル（商品名：ネオトール１２５Ｈ、ハリマ化成（株）製）を２．５部混合し、２４時間攪拌した。この分散媒に、酸化チタン粒子（商品名：Ｒ−９８０、石原産業（株）製、平均粒径０．２４μｍ）とカーボンブラック粒子（商品名：ＭＩＣＲＯＪＥＴ、オリエント化学工業（株）製）が、それぞれ３％となるように投入し、攪拌装置で混合分散することにより、分散液Ａを得た。
【００３３】
この分散液Ａ１０部に純水４００部を添加し、２０００回転で攪拌しながらｐＨが３．６になるよう１０％酢酸水溶液で調整した。続いて液の温度を８０℃まで上昇させ、攪拌を続けながらメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物（商品名：ユーラミンＰ−６３００、三井東圧化学（株）製）を３０部加え、８０℃のまま約１８０分間加熱した。冷却後、ＰＨ８に調節してろ過洗浄し、メラミン−ホルムアルデヒド系マイクロカプセルＢ（平均粒径３０μｍ）が得られた。
【００３４】
塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体樹脂（モノマー組成：塩化ビニリデン８５％、塩化ビニル１５％）に、前記マイクロカプセルＢが３５体積％となるよう混合した。この樹脂混合物をスクリュー径５０ｍｍφサイズの単軸押出機で、押出温度１８０℃で溶融紡出し、冷水槽で急冷した後、速度差ローラーで延伸して表示用繊維（外径１００μｍ）を得た。この表示用繊維を複数本、並列に並べて接着剤（商品名：セメダインスーパーＸ、セメダイン（株）製）で接着させ、表示用シートを作製した。
【００３５】
得られた表示用シートをＩＴＯ電極で挟み込み、表示装置を作製した。評価方法として、上電極を正、下電極を負にすることにより全面黒表示、上電極を負、下電極を正にすることにより全面白表示になった。また、表示装置の向きに関わらず表示は安定し、良好なコントラストが得られた。
【００３６】
実施例２
実施例１と同様の方法で表示用繊維を得た。この表示用繊維を経糸に、直径２０μｍのナイロン繊維を緯糸にして平織して、表示用シートを作製した。経糸の間隔は２０μｍ、緯糸の間隔は１００μｍにした。
得られた表示用シートをＩＴＯ電極で挟み込み、表示装置を作製した。実施例１と同様の評価方法を行ったところ、同様に全面黒表示および白表示を示した。また、表示装置の向きに関わらず表示は安定し、良好なコントラストが得られた。
【００３７】
比較例１
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる内径２００μｍの光透過性の管を一定周期で加熱することにより、２００μｍ周期で隔壁を形成した。隔壁のある位置では内径が１００μｍ程度になっていた。実施例１と同様な分散液Ａをよく攪拌しながら管の一端を入れ、毛管力により分散液Ａを管内に充填した。充填終了後、管の両端のヒートシールを行って封止した。この管を複数本、並列に並べて接着剤で接着させ、表示用シートを作製した。
【００３８】
得られた表示用シートをＩＴＯ電極でシートを挟み込み、表示装置を作製した。評価方法として、上電極を正、下電極を負にすることにより全面黒表示、上電極を負、下電極を正にすることにより全面白表示になった。しかし、表示装置の向きを管の長さ方向が垂直になるように立てると、時間経過と共に泳動粒子の濃度ムラが生じてしまい、良好なコントラストが得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、マイクロカプセルを樹脂に混合させて繊維状にすることにより、表示装置にフレキシブル性をもたせることができ、表示用繊維シートは、パソコン、携帯電話、モバイル端末などのディスプレイとして使用されるか、またはそれらから情報を取得して、独立して運搬できる表示体、例えば電子ペーパーや電子書籍閲覧機などにも利用できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の表示用繊維シートの一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の表示用繊維の部分断面模式図である。
【図３】本発明の表示用繊維内部に含まれるマイクロカプセルの一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の表示用繊維シートの一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    表示用繊維（経糸）
２    連結用の繊維（緯糸）
３    マイクロカプセル
４    樹脂
５    壁剤
６    分散媒
７    泳動粒子
【図１】
2006276792.tif 000003
【図２】
2006276792.tif 000004
【図３】
2006276792.tif 000005
【図４】
2006276792.tif 000006