(57)【要約】【課題】パネル接合の容易性と強度とを高め、画像表示媒体がセルから抜け出すことがなく、繰返し使用しても画像コントラストが低下しない、耐久性に優れた安価な画像表示用パネルおよびそ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１、２間に、隔壁４によって仕切られた複数のセル１１を形成し、該セル内に、画像表示媒体３を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルであって、画像表示媒体３を封入する前記セル１１を画成するために設ける隔壁４を２枚の基板１、２の双方に該隔壁が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間１２を有するように設け、該空間部分に基板間距離を確保するギャップスペーサ１３を配置した。【選択図】図４
2006053374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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、画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルであって、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を２枚の基板の双方に該隔壁が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間を有するように設け、該空間部分に基板間距離を確保するギャップスペーサを配置したことを特徴とする画像表示用パネル。
【請求項２】
画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために、２枚の基板の双方に互いに対向するように設けた隔壁の高さＨ１、Ｈ２と、一方の基板の隔壁交点部空間部分に配置したギャップスペーサの高さＨ３と、において、３０μｍ≧Ｈ３−Ｈ１−Ｈ２≧１０μｍ、かつ、Ｈ３≧３０μｍ、の関係となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示用パネル。
【請求項３】
画像表示媒体が粒子群または粉流体であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示用パネル。
【請求項４】
請求項１−３のいずれか１項に記載の画像表示用パネルの製造方法において、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を２枚の基板の双方に該隔壁が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間を有するように設け、該空間部分に基板間距離を確保するギャップスペーサを配置した後、２枚の基板をギャップスペーサを介して接合するように重ね合せてから画像表示媒体を充填するものであって、画像表示媒体を分散させた分散媒体を基板側面から注入するとともにセルに対応して配置された電極に該画像表示媒体の有する帯電極性とは逆極性電位を印加させて該画像表示媒体をセル内に捕獲するようにして充填することを特徴とする画像表示用パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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、セル内に画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネル及びそ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）に代わる画像表示装置として、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画像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、次世代の安価な画像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】
しかしながら、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っており、分散状態の安定性維持が難しく、画像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、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、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に、隔壁により互いに隔離されたセルを形成し、セル内に画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を与え、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルが知られている。そして、これらの乾式の画像表示媒体移動式表示方式の場合、画像表示用パネルの基板間に画像表示媒体を封入するが、移動を繰り返すうちに次第に画像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）に画像表示媒体を封入する方法が用いられている。
【非特許文献１】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらの画像表示用パネルを製造する場合においては、隔壁で囲われた小部屋（セル）に画像表示媒体を封入するためには、基板を重ね合せる前に画像表示媒体を充填し、その後基板を重ね合せる方法しかなく、隔壁頂上に付着した画像表示媒体が重ね合わせ後に残っていると画像表示用パネルの機能に対して障害となるので、それら画像表示媒体を除去するための余計な工数が不可欠となったり、基板同士をしっかりと貼り合わせなければならないときに用いる接着剤の選択においても、接着剤を硬化させるまでの工程において充填済みの画像表示媒体の機能を損なわないようにする制約があったりした。
【０００８】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、パネル接合の容易性と強度とを高め、画像表示媒体がセルから抜け出すことがなく、繰返し使用しても画像コントラストが低下しない、耐久性に優れた安価な画像表示用パネルおよびそ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】
【０００９】
本発明の画像表示用パネルは、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、画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルであって、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を２枚の基板の双方に該隔壁が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間を有するように設け、該空間部分に基板間距離を確保するギャップスペーサを配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の画像表示用パネルの好適例としては、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために、２枚の基板の双方に互いに対向するように設けた隔壁の高さＨ１、Ｈ２と、一方の基板の隔壁交点部空間部分に配置したギャップスペーサの高さＨ３と、において、３０μｍ≧Ｈ３−Ｈ１−Ｈ２≧１０μｍ、かつ、Ｈ３≧３０μｍ、の関係となるようにしたこと、及び、画像表示媒体が粒子群または粉流体であること、がある。
【００１１】
また、本発明の画像表示用パネルの製造方法は、画像表示用パネルの製造方法において、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を２枚の基板の双方に該隔壁が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間を有するように設け、該空間部分に基板間距離を確保するギャップスペーサを配置した後、２枚の基板をギャップスペーサを介して接合するように重ね合せてから画像表示媒体を充填するものであって、画像表示媒体を分散させた分散媒体を基板側面から注入するとともにセルに対応して配置された電極に該画像表示媒体の有する帯電極性とは逆極性電位を印加させて該画像表示媒体をセル内に捕獲するようにして充填することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像表示用パネルでは、（１）両方の基板の対向する位置にそれぞれ隔壁交点部分が空間となるような隔壁を設け、どちらか一方の基板の、隔壁交点部の空間に基板を支持し、基板間距離を確保するギャップスペーサを配置し、（２）ギャップスペーサの断面形状を工夫して基板保持強度を高めることで、より好ましくは、（３）高さＨ１の隔壁と高さＨ２の隔壁と高さＨ３のギャップスペーサとにおいて、３０μｍ≧Ｈ−Ｈ１−Ｈ２≧１０μｍ  、かつ、Ｈ≧３０μｍ、として隔壁同士の隙間として１０μｍ以上の、画像表示媒体が通り抜けられる空間を持たせることで、さらに、本発明の画像表示用パネルの製造方法では、（４）画像表示媒体が空気などの媒体に分散させて基板側面から注入し、（５）セルに対応配置した電極に、画像表示媒体の有する帯電極性とは逆極性電位を印加して捕獲するようにして充填することで、パネル接合の容易性と強度とを高め、画像表示媒体がセルから抜け出すことがなく、繰返し使用しても画像コントラストが低下しない、耐久性に優れた安価な画像表示用パネルおよびその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、本発明の画像表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の画像表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した帯電性を有する画像表示媒体（粒子群または粉流体）に電界が付与される。付与された電界方向にそって、帯電した画像表示媒体が電界の力やクーロン力などによって引き寄せられ、画像表示媒体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、画像表示媒体が、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、画像表示用パネルを設計する必要がある。ここで、画像表示媒体とする粒子または粉流体にかかる力は、粒子同士または粉流体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】
本発明の画像表示用パネルの例を、図１〜図３に基づき説明する。
図１に示す例では、２種以上の色の異なる画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子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、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図２に示す例では、２種以上の色の異なる画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子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、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図３に示す例では、１種の色の画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗ）を、基板１上に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加させ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、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色表示を行うか、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、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
以上の説明は、白色粒子３Ｗを白色粉流体に、黒色粒子３Ｂを黒色粉流体に、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。
【００１５】
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例を説明するための図である。図４（ａ）、（ｂ）に示す例において、本発明の画像表示用パネルの特徴は、まず、図４（ａ）に一方の基板１を示すように、画像表示媒体を封入するセル１１を画成するために設ける隔壁４を２枚の基板１、２の双方に隔壁４が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間１２を有するように設け、図４（ｂ）に示すように、それぞれに隔壁４を設けた基板１、２を重ね合わせるに際し、空間１２の部分に基板間距離を確保するギャップスペーサ１３を配置して接合する点である。なお、本例では視認側基板１に空間１２を設けた例について説明したが、背面側基板２に空間１２を設けてもかまわない。
【００１６】
上述した構成の本発明の画像表示用パネルでは、セル１１を画成するための隔壁４を両方の基板１、２に設ける。これにより、基板１、２を重ね合せたときの主たる隔壁頂上と主たる隔壁頂上との接合面が基板表面から離れた位置に形成されることになるので、基板表面と隔壁頂上部分が接合面となる、言い換えれば主たる隔壁頂上の接合面が基板表面に形成される場合において問題となっていた、収納したセル１１から画像表示媒体が抜け出すことを防ぐことができる。
【００１７】
また、上述した構成の本発明の画像表示用パネルでは、両方の基板１、２に互いに対向して設けた隔壁４はその隔壁交点部分において、基板間距離を確保する高さを有するギャップスペーサ１３を設けるための空間１２をもつように形成される。この際、図４（ｂ）に示すように、両方の基板１、２の隔壁４の互いに対向して接合面となる主たる隔壁部分の高さをそれぞれＨ１、Ｈ２とし、基板間距離を確保するギャップスペーサの高さをＨ３とするとき、Ｈ３＞Ｈ１＋Ｈ２となる。また、図５に示すように、基板１、２を重ね合わせて画像表示用パネルを構成した時、好ましくは、３０μｍ≧Ｈ３−Ｈ１−Ｈ２≧１０μｍ、かつ、Ｈ３≧３０μｍ、であって、隔壁はそれぞれで一定の高さであればよく、基板１に設けた隔壁の高さＨ１と基板２に設けた隔壁の高さＨ２は同じであっても、異なっていてもよい。
【００１８】
さらにまた、強度上の制約から、隔壁４の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍとすることが好適である。また、セル１１の大きさに関係する隔壁４の長さは１００〜５００μｍであることが好ましい。隔壁４の隙間間隔は２〜５０μｍ、好ましくは２〜２０μｍであることが好ましい。ここで、隙間間隔が２μｍより小さいと、隙間（空間部分）に配置するギャップスペーサ１３の断面積が小さすぎて保持強度が不十分になる不具合があり、５０μｍを超えると、配置するギャップスペーサ１３の断面積による画像表示画開口率が小さくなるので好ましくない（図４（ａ）における破線丸印部分）。
【００１９】
隔壁４を形成後にその空間１２の部分に配置するギャップスペーサ１３は、隔壁４に代わって、基板１、２を支持し、基板間距離を確保することになるので十分な強度が要る。そのため、横断面形状を工夫する必要があり、断面が四角形以上の多角形であることが好ましく、円形、楕円形であることがさらに好ましい。縦断面形状には特に制限がなく何でも良いが、長方形、台形、樽形、円形、楕円形が好ましい。隔壁交点部の空間１２にギャップスペーサ１３を配置した後のギャップスペーサ１３と隔壁４との間は、密接していても、隙間があってもよい。ギャップスペーサ１３は一方の基板の隔壁交点部の空間１２の部分に配置し、もう一方の基板表面と、隔壁交点部の空間部分で接合される。
【００２０】
図６（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ基板上の隔壁４とギャップスペーサ１３との関係を示す図である。図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、ギャップスペーサ１３の断面が矩形で隔壁４とギャップスペーサ１３とが接触してる例において、セル１１がロウ方向及びカラム方向とも同じ位置に並んでいる例と異なる位置に並んでいる例を示し、図６（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、ギャップスペーサ１３の断面が円形で隔壁４とギャップスペーサ１３とが接触している例において、セル１１がロウ方向及びカラム方向とも同じ位置に並んでいる例と異なる位置に並んでいる例を示し、図６（ｅ）、（ｆ）は、それぞれ、ギャップスペーサ１３の断面が円形で隔壁４とギャップスペーサ１３とが接触していない例において、セル１１がロウ方向及びカラム方向とも同じ位置に並んでいる例と異なる位置に並んでいる例を示している。
【００２１】
上述した構成の画像表示用パネルでは、セル１１における主たる隔壁４の対向面は基板１、２を重ね合せた後、隙間となることが重要で、注入される画像表示媒体が通り抜けられる大きさを有する。基板表面と隔壁頂上との接合面に隙間があるとこの隙間から画像表示媒体が抜け出してしまう問題があったが、基板表面から離れた位置の隙間なのでその問題がない。
【００２２】
図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一工程を説明するための図である。図７（ａ）〜（ｃ）に示す本発明の画像表示用パネルの製造方法においては、まず、図７（ａ）に示すように、画像表示媒体を封入するセル１１を画成するために設ける隔壁４を２枚の基板１、２の双方に隔壁４が互いに対向するように、かつ、隔壁交点部分に空間１２を有するように設け、空間部分に基板間距離を確保するギャップスペーサ１３を配置した後、２枚の基板１、２をギャップスペーサを介して接合するように重ね合せる。次に、同じく図７（ａ）に示すように、画像表示媒体３を空気などの乾燥した分散媒体２１に分散させて基板側面から注入する。その後図７（ｂ）に示すように、セル１１に対応して配置された電極５、６に画像表示媒体３の有する帯電極性とは逆極性電位を印加させて画像表示媒体３をセル１１内に捕獲するようにして充填する。最後に、図７（ｃ）に示すように、隔壁４の周囲をシール剤２２でシールして封止する。
【００２３】
図７（ａ）〜（ｃ）に示す例では、基板１、２同士を重ね合せてから基板側面から画像表示媒体３を、他の媒体（空気などの気体）に分散させて注入して充填できるので、基板１、２を重ね合せる前に充填を行う場合に問題となっていた隔壁頂上に付着した不要な画像表示媒体除去の工数が要らず、画像表示用パネルの作製が容易になる。媒体に分散させて画像表示媒体３を注入すると、入り口から注入された多くの画像表示媒体３はそのまま出口から出て行ってしまう。注入された画像表示媒体３をセル１１内に配置するためには、セル位置で画像表示媒体３を捕獲する必要がある。このとき、セル１１に対応して配置された画像表示媒体捕獲用電極２１を用いる。すなわち、画像表示媒体３のもつ帯電極性と逆極性の電位をその電極２１に印加しながら画像表示媒体３を注入する方法を用いる。互いに逆極性のため画像表示媒体３は電極２１に引き寄せられて所定のセル１１に配置される。電極２１は、予め基板に設けられたパネル用電極５（または６）を用いても良いし、別途基板の外側に、セル位置に対応するように設けても良い。なお、２種類以上の画像表示媒体３を充填する場合には、上記操作を繰り返せばよい。
【００２４】
図８（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一具体例を示す図である。本例では、まず、図８（ａ）に示すように隔壁４と隔壁交点部分の空間１２にギャップスペーサ１３とロウ側ライン電極５とを設けた背面基板２と、図８（ｂ）に示すように隔壁４と隔壁交点部分の空間１２と透明なカラム側ライン電極６とを設けた透明な前面基板１と、を準備し、この２枚の基板を重ね合わせ、図８（ｃ）に示すようにギャップスペーサ１３を介して背面基板２と前面基板１とを接合する。まだ、画像表示媒体が充填されていないので、接着剤を用いて２枚の基板をしっかりと接合することができる。その後、図８（ｄ）に示すように、画像表示媒体３のうちの白色粒子群３Ｗが媒体（空気）とともに基板側面から注入され、ロウ電極５を使ってセル１１内に捕獲され、次に画像表示媒体３のうちの黒色粒子群３Ｂが媒体（空気）とともに基板側面から注入され、カラム電極６を使ってセル１１内に捕獲され、２色の画像表示媒体３がセル１１内に充填されることで、本発明の画像表示用パネルを得ることができる。
【００２５】
図９は本発明の画像表示用パネルの他の例を示す図である。図９に示す例では、隔壁４で画成されるセル１１が六角形状の例を示し、さらに、電極５をセル毎に対応して設けた例を示している。このように、セル１１の形状が上述した例の四角形状と異なっていても、本発明を好適に利用することができる。
【００２６】
上述した例において、隔壁４により形成される表示セルは、図１０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やハニカム状や網目状が例示される。表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分（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、画像表示の鮮明さが増す。ここで、隔壁４の形成方法を例示すると、金型転写法、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、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。いずれの方法においても本発明を好適に用いることができる。なお、図１０に示す例では、説明の都合上、隔壁４に空間１２の部分を設けておらず、さらに、ギャップスペーサ１３を設けていない例を示したが、本発明では、セル１１を画成する隔壁４に空間１２が存在し、さらに、ギャップスペーサ１３も存在することはすることはいうまでもない。
【００２７】
以下、本発明の画像表示用パネルを構成する各部材について説明する。
【００２８】
基板については、少なくとも一方の基板はパネル外側から画像表示媒体の色が確認できる透明な基板１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。基板２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、薄型画像表示用パネルとする場合に不都合がある。
【００２９】
必要に応じて設ける電極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。視認側基板に設ける電極は透明である必要があるが、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視認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。本発明の画像表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、画像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。
【００３０】
次に、本発明の画像表示用パネルで用いる画像表示媒体としての粉流体について説明する。なお、本発明の画像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）」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、本発明の画像表示装置で固体状物質を分散質とするものである。
【００３３】
本発明の画像表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、画像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、本発明の画像表示装置では、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。
【００３４】
次に、本発明の画像表示用パネルで用いる画像表示媒体としての粒子について説明する。粒子は、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、ポリスルフォン樹脂、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（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、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。
【００３８】
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、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー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、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。
【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、本発明の画像表示用パネルで用いる画像表示媒体として用いる粒子は平均粒子径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。
【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、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なうことができる。
【００４６】
画像表示媒体の帯電量は当然その測定条件に依存するが、画像表示用パネルにおける画像表示媒体の帯電量はほぼ、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、特に画像表示媒体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】
更に、本発明において画像表示媒体に粒子群又は粉流体を用いる場合は、基板間の画像表示媒体３（粒子群又粉流体）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℃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、画像表示媒体（粒子群あるいは粉流体３）の占有部分、隔壁４の占有部分（不完全なセルを画成している隔壁が存在する部分）、装置シール部分を除いた、いわゆる画像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装置に封入することが必要であり、例えば、画像表示媒体の充填、基板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。
【００４８】
対向する基板間の空間における画像表示媒体（粒子群又は粉流体）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％を超える場合には画像表示媒体（粒子群又粉流体）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。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明、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画像表示用パネルは、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。
【００５０】
以上は、画像表示媒体として粉流体や粒子群を用いる乾式の粒子移動方式の画像表示用パネルについて述べてきたが、本発明は、電気泳動粒子を液体中で移動させる方式の画像表示用パネルや、液晶を用いる画像表示用パネルの場合にも好適に適用できるものである。
【００５１】
「画像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□）を前面基板および背面基板として準備し、高さ２０μｍのリブを基板に形成した。
リブの形成は以下の手順による。
ペーストは、無機粉体としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯを溶融、冷却、粉砕したガラス粉体を、樹脂として熱硬化性のエポキシ樹脂を準備して、溶剤にて粘度１２０００ｃｐｓになるように調整したペーストを作製した。次に、ペーストを前述基板全面上に塗布し、１５０℃で加熱硬化させ、この塗布〜硬化を繰り返す事により、厚み２０μｍになるように調整した。次に、ドライフォトレジストを貼り付けて、露光〜エッチングにより、所望の隔壁パターンが形成されるようなマスクを作製した。次に、サンドブラストにより、所定の隔壁形状となるように余分な部分を除去し、所望とする形状で隔壁交点部分に空間をもつ隔壁を形成した。
そして、一方の基板の隔壁空間部分にギャップスペーサとして高さが４５μｍ、５０μｍ、７０μｍ、８０μｍの４種類で、横断面が円形で直径が５０μｍ、縦断面が長方形のものを配置し、ギャップスペーサの両端面にエポキシ系接着剤を塗って基板同士を貼り合わせて４種類の画像表示媒体充填用パネルを準備した。
【００５２】
「画像表示媒体」
実施例、比較例では画像表示媒体として、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系架橋剤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、略球状で負帯電性の黒色粒子群であった。
【００５３】
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であり、これを粒子群Ｂとした。
【００５４】
「画像表示媒体の充填および表示用パネルの作製」
まず粒子群Ａを乾燥した空気とともに基板側面からポンプ注入する。このとき一方の基板電極に粒子群Ａの帯電極性とは逆極性、すなわち正極性の電位を与えながら行った。次に粒子群Ｂを乾燥した空気とともに基板側面からポンプ注入する。このときもう一方の基板電極に粒子群Ｂの帯電極性とは逆極性、すなわち負極製の電位を与えながら行った。こうしてＡ、Ｂ、２種類の画像表示媒体（粒子群）の充填が完了したパネルについては基板側面にはすべてエポキシ系の接着剤にて接着およびシールを施し表示用パネルとした。
【００５５】
「表示機能の評価」
作製した表示用パネルを組み込んだ表示装置に、２５０Ｖの電圧を印加して電位を反転させることにより、黒色〜白色の表示反転を繰り返した。表示機能の評価は、白色表示時および黒色表示時のコントラスト比について、初期、１０００００回繰り返し後を、反射画像濃度計としてマクベス濃度計を用いて測定して行った。ここで、コントラスト比とは、コントラスト比＝黒色表示時反射濃度／白色表示時反射濃度とした。
【００５６】
＜実施例１＞
セルが四角形状で格子状配置になるように高さ２０μｍの隔壁を形成し、かつ、隔壁の交点となる空間部分に高さ５０μｍのギャップスペーサを配置して貼り合わせたパネルに画像表示媒体として白黒２種類の粒子を前述の充填方法によって充填し、前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。
【００５７】
＜実施例２＞
セルが六角形状でハニカム状配置になるように高さ２０μｍの隔壁を形成し、かつ、隔壁の交点となる空間部分に高さ５０μｍのギャップスペーサを配置して貼り合わせたパネルに画像表示媒体として白黒２種類の粒子を前述の充填方法によって充填し、前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。
【００５８】
＜実施例３＞
セルが四角形状で格子状配置になるように高さ２０μｍの隔壁を形成し、かつ、隔壁の交点となる空間部分に高さ７０μｍのギャップスペーサを配置して貼り合わせたパネルに画像表示媒体として白黒２種類の粒子を前述の充填方法によって充填し、前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。
【００５９】
＜比較例１＞
セルが四角形状で格子状配置になるように高さ２０μｍの隔壁を形成し、かつ、隔壁の交点となる空間部分に高さ４５μｍのギャップスペーサを配置して貼り合わせたパネルに画像表示媒体として白黒２種類の粒子を前述の充填方法によって充填しようとしたが充填できなかった。結果を表１に示す。
【００６０】
＜比較例２＞
セルが四角形状で格子状配置になるように高さ２０μｍの隔壁を形成し、かつ、隔壁の交点となる空間部分に高さ８０μｍのギャップスペーサを配置して貼り合わせたパネルに画像表示媒体として白黒２種類の粒子を前述の充填方法によって充填し、前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2006053374.tif 000003
【００６２】
表１の結果から、実施例１〜実施例３ではコントラスト比が初期から１０００００回後においても良い状態が保たれていて、画像表示媒体（粒子）の偏在がなく、セル内封止性もよいことが推察される。また、比較例１では、隔壁上部空間部分の隙間間隔が充填しようとする粒子群の粒子径に比較して十分な大きさでないため、粒子群の注入充填が出来なかった。さらに、比較例２では、隔壁上部空間部分の隙間間隔が大きすぎるため、画像反転表示を繰り返すことによって粒子群がセルから抜け出すためと考えられるコントラスト比の低下があった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の画像表示用パネルは、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】
【００６４】
【図１】本発明の画像表示用パネルの一例を示す図である。
【図２】本発明の画像表示用パネルの他の例を示す図である。
【図３】本発明の画像表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例を説明するための図である。
【図５】本発明の画像表示用パネルの一具体例を説明するための図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ基板上の隔壁４とギャップスペーサ１３との関係を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一工程を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の他の一工程を示す図である。
【図９】本発明の画像表示用パネルの他の例を示す図である。
【図１０】本発明の画像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】
【００６５】
１、２  基板
３  画像表示媒体（粒子または粉流体）
３Ｗ  白色粒子（白色粉流体）
３Ｂ  黒色粒子（黒色粉流体）
４  隔壁
５、６  電極
１１  セル
１２  空間
１３  ギャップスペーサ
２１  画像表示媒体捕獲用電極
２２  シール剤
【図１】
2006053374.tif 000004
【図２】
2006053374.tif 000005
【図３】
2006053374.tif 000006
【図４】
2006053374.tif 000007
【図５】
2006053374.tif 000008
【図６】
2006053374.tif 000009
【図７】
2006053374.tif 000010
【図８】
2006053374.tif 000011
【図９】
2006053374.tif 000012
【図１０】
2006053374.tif 000013