(57)【要約】【課題】  頂上に画像表示媒体が乗らない形状の隔壁を一方の基板に設け、その隔壁を嵌合する凹部を他方の基板に設けることにより、画像表示媒体除去工程を不要にした、表示画像品質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枚の基板間に、隔壁４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３Ｗ，３Ｂ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は、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として、先端部のみが先細り形状を有する隔壁４を透明基板１に設け、もう一方の基板である基板２には隔壁先端部の先細り形状部分が嵌合する凹部１２を設け、隔壁４と凹部１２とが嵌合するように２枚の基板を重ね合せた。【選択図】図６
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【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として先端部のみが先細り形状を有する隔壁を透明な基板に設け、もう一方の基板には前記隔壁先端部の先細り形状部分が嵌合する凹部を設け、前記２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せたことを特徴とする画像表示用パネル。
【請求項２】
前記隔壁先端部の先細り形状が、縦断面形状において、テント張り形、三角形、半円形、半楕円形のいずれかの形状で設けられている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】
前記隔壁先端部の先細り形状部分の長さ方向の高さＨ１と、相手側基板に設けられている凹部の深さＨ２との関係が、Ｈ１≦Ｈ２となるようにした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】
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１〜３のいずれか１項に記載の画像表示用パネル。
【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の製造方法であって、
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として先端部のみが先細り形状を有する隔壁を透明な基板に設け、もう一方の基板には前記隔壁先端の先細り形状部分が嵌合する凹部を設け、前記隔壁が設けられた基板側に画像表示媒体を充填してから２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せることを特徴とする画像表示用パネルの製造方法。
【請求項６】
前記隔壁先端部の先細り形状が、縦断面形状においてテント張り形、三角形、半円形、半楕円形のいずれかの形状で設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項７】
前記隔壁先端部の先細り形状部分の長さ方向の高さＨ１と、相手側基板に設けられている凹部の深さＨ２との関係が、Ｈ１≦Ｈ２となるようにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項８】
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５〜７のいずれか１項に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示用パネルを搭載したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれか１項に記載の画像表示用パネルの製造方法で製造した画像表示用パネルを搭載したことを特徴とする画像表示装置。
【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、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、その製造方法、および、その画像表示用パネルを搭載した画像表示装置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、トナー（粒子）移動方式、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と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（例えば、非特許文献１参照）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、この方式は、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を搭載した画像表示装置が知られている。このような画像表示パネルでは、隔壁で囲われた小部屋（セル）に画像表示媒体を封入する場合、基板を重ね合せる前に画像表示媒体をセル内に充填する。このとき、セルを画成する隔壁の頂上部分に画像表示媒体が付着、堆積してしまうので、隔壁を先細り形状にして頂上に画像表示媒体が付着しないようにする試みもなされていた。
【０００７】
【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”、p.249-252
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、隔壁全体を先細り形状にした場合には、セル内に露出する隔壁部に勾配が形成されるため、画像表示媒体が基板間を移動する場合に、隔壁の勾配が画像表示媒体の移動方向に対して順方向になって画像表示媒体が移動しやすくなったり、逆方向になって画像表示媒体が移動しにくくなったりするため、画像表示品質の安定性を損なうことになる。また、隔壁全体を先細り形状にした場合には、隔壁と基板との接合部分の面積が小さくなるために、十分な接合強度が得られなくなる。
【０００９】
本発明は、頂上に画像表示媒体が乗らない形状の隔壁を一方の基板に設け、その隔壁を嵌合する凹部を他方の基板に設けることにより、画像表示媒体除去工程を不要にした、表示画像品質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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、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として先端部のみが先細り形状を有する隔壁を透明な基板に設け、もう一方の基板には前記隔壁先端部の先細り形状部分が嵌合する凹部を設け、前記２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像表示用パネルの好適例としては、前記隔壁先端部の先細り形状が、縦断面形状において、テント張り形、三角形、半円形、半楕円形のいずれかの形状で設けられていること、前記隔壁先端部の先細り形状部分の長さ方向の高さＨ１と、相手側基板に設けられている凹部の深さＨ２との関係が、Ｈ１≦Ｈ２となるようにしたこと、および、画像表示媒体が粒子群または粉流体であること、がある。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の画像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の製造方法であって、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として先端部のみが先細り形状を有する隔壁を透明な基板に設け、もう一方の基板には前記隔壁先端の先細り形状部分が嵌合する凹部を設け、前記隔壁が設けられた基板側に画像表示媒体を充填してから２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せることを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像表示用パネルの製造方法の好適例としては、前記隔壁先端部の先細り形状が、縦断面形状において、テント張り形、三角形、半円形、半楕円形のいずれかの形状で設けられていること、前記隔壁先端部の先細り形状部分の長さ方向の高さＨ１と、相手側基板に設けられている凹部の深さＨ２との関係が、Ｈ１≦Ｈ２となるようにしたこと、および、画像表示媒体が粒子群または粉流体であること、がある。
【００１４】
本発明の画像表示装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示用パネルを搭載するように構成されている。
本発明の画像表示装置は、請求項５〜８のいずれか１項に記載の画像表示用パネルの製造方法で製造した画像表示用パネルを搭載するように構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明の画像表示用パネルによれば、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として先端部のみが先細り形状を有する隔壁を透明な基板に設け、もう一方の基板には前記隔壁先端部の先細り形状部分が嵌合する凹部を設け、前記２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せる構成としたから、頂上に画像表示媒体が乗らない形状の隔壁が一方の基板に設けられるとともに、その隔壁を嵌合する凹部が他方の基板に設けられて、画像表示媒体除去工程が不要になるとともに隔壁と基板との間に十分な接合強度が得られるので、表示画像品質に優れた安価な画像表示用パネルを提供することができる。
【００１６】
本発明の画像表示用パネルの製造方法によれば、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の製造方法であって、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として先端部のみが先細り形状を有する隔壁を透明な基板に設け、もう一方の基板には前記隔壁先端の先細り形状部分が嵌合する凹部を設け、前記隔壁が設けられた基板側に画像表示媒体を充填してから２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せるから、頂上に画像表示媒体が乗らない形状の隔壁が一方の基板に設けられるとともに、その隔壁を嵌合する凹部が他方の基板に設けられて、画像表示媒体除去工程が不要になるとともに隔壁と基板との間に十分な接合強度が得られるので、表示画像品質に優れた安価な画像表示用パネルの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明の画像表示装置の画像表示用パネルの構成について説明する。本発明の画像表示装置では、対向する基板間に画像表示媒体を封入した画像表示用パネルの基板内に何らかの手段で電界が付与される。電界方向に従って帯電した画像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、画像表示媒体が電界方向の切換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、画像表示媒体に例えば用い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。
【００１９】
本発明の画像表示装置に用いる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粒子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、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を設け表示セルを画成している。
図２に示す例では、２種以上の色の異なる粒子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、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を設け表示セルを画成している。
図３に示す例では、１種の色の粒子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、図３に示す例では、基板１、２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できる。
【００２０】
以下、本発明の特徴となる画像表示用パネルの製造方法を図４（ａ）〜（ｄ）および図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて詳細に説明する。
本発明の画像表示用パネルを製造する際には、まず、図４（ａ）に示すように、先端部のみが尖った先細り形状を有する隔壁４を形成しておいた一方の基板（観察者側となる透明基板）１の上方から、散布ノズル１１によって正帯電性の白色画像表示媒体３Ｗを散布し、図４（ｂ）に示すように、隔壁４によって基板上に形成されたセル内に白色画像表示媒体３Ｗを充填する。次に、図４（ｃ）に示すように、白色画像表示媒体３Ｗの充填完了後の基板１の上方から、散布ノズル１１によって負帯電性の黒色画像表示媒体３Ｂを散布し、図４（ｄ）に示すように、隔壁４によって基板上に形成されたセル内に黒色画像表示媒体３Ｂを充填する。
【００２１】
次に、図５（ａ），（ｂ）に示すように、隔壁を形成する代わりに隔壁と嵌合する凹部１２を形成するとともに周辺部に基板間距離を確保するためのギャップスペーサ１３を配置しておいたもう一方の基板（背面基板）２を、白色画像表示媒体３Ｗおよび黒色画像表示媒体３Ｂの充填完了後の基板１の上に重ね、隔壁４が凹部１２に嵌合されるように配置して、２枚の基板を貼り合わせる。その際、隔壁頂上部に付着した画像表示媒体が多少存在しても、背面基板に設けた凹部１２に隔壁４の先端部分とともに収容されるので、散布した画像表示媒体が隔壁頂上部に多少載ってもそれを除去することなしに、そのまま２枚の基板を重ね合せることができる。なお、図５（ａ）は基板上に電極を設けない場合の嵌合状態を示しており、図５（ｂ）は基板上に電極を設けた場合の嵌合状態を示している。
以上により製造した画像表示用パネルは、隔壁を設けた基板である透明基板１側から画像を視認した場合、電極間に印加する駆動電圧に応じて、例えば図５（ｃ）に示すように、観察者に近い電極５側に白色画像表示媒体３Ｗが整列するとともに、観察者から遠い電極６側に黒色画像表示媒体３Ｂが整列した状態となる。
【００２２】
上記において、基板２に形成する凹部１２の深さを、隔壁４の先端部の尖った先細り形状部分の高さよりも大きくなるようにして、隔壁４の先端部の尖った先細り形状部分の勾配がセル内に出っ張らないようにするのが好ましい。そのためには、例えば図５に示すように、隔壁４の先端部の尖った先細り形状部分の長さ方向の高さＨ１と、基板２に設けられている凹部１２の深さＨ２との関係が、Ｈ１≦Ｈ２となるようにして、隔壁４の先端部の尖った先細り形状部分が凹部１２に完全に収納されるようにすればよい。
【００２３】
透明基板１に形成する先端部のみが先細り形状を有する隔壁４としては、図５（ａ）〜（ｃ）に示す縦断面形状（テント張り形）の他、図６（ａ）〜（ｃ）に示す三角形や、図７（ａ）〜（ｃ）に示す半円形や、半楕円形（図示せず）のいずれかの形状のものを用いることが好ましい。
なお、上記隔壁４の先細り形状（テント張り形、三角形、半円形、半楕円形）は、隔壁全体を先細り形状とした場合に比べて「隔壁の頂上に画像表示媒体が付着しないようにする効果」が少なくなるが、画像表示媒体の散布時に基板に適度な振動を加えることによって、隔壁先端部の先細り形状との相乗効果で、十分な画像表示媒体付着防止効果を得られるようになる。
【００２４】
本発明によれば、画像表示媒体を封入するセルを画成するために設ける隔壁として先端部のみが先細り形状を有する隔壁４を透明基板１に設け、もう一方の基板である背面基板２には隔壁先端部の先細り形状部分が嵌合する凹部１２を設け、２枚の基板を、隔壁と凹部とが嵌合するように重ね合せる構成としたから、隔壁の頂上に画像表示媒体が付着しないようにすることができ、「隔壁の頂上の画像表示媒体の除去工程」が不要になるので、表示画像品質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ことができる。また、透明基板１に形成した先端部のみが先細り形状を有する隔壁４を、背面基板２に設けた凹部１２に嵌合する構成としたため、セル内に露出する隔壁部に勾配が形成されず、画像表示媒体が基板間を移動する場合に隔壁に対して順傾斜勾配／逆傾斜勾配になることはなく、かつ、隔壁と基板との接合部分の面積が増大して十分な接合強度が得られるので、表示画像品質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ことができる。
【００２５】
以下、本発明の対象となる画像表示装置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。
【００２６】
基板については、少なくとも一方の基板は装置外側から画像表示媒体の色が確認できる透明な基板であり、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。もう一方の基板となる背面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、薄型画像表示装置とする場合に不都合がある。
【００２７】
必要に応じて設ける電極５、６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透明導電金属酸化物類、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。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。背面基板１側に設ける電極５の材質や厚みなどは上述した電極６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。
【００２８】
隔壁４については、観察者側となる透明基板上に設けることが重要であり、さらに隔壁の縦断面形状において頂上部分付近のみが、テント張り形、三角形、半円形または半楕円形であることが好ましく、その形状は表示にかかわる画像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。また、隔壁を形成するにあたり、片側の基板上（透明基板上が好ましいが、背面基板上でもよい）にのみリブを形成する片リブ法が本発明では好適に用いられる。
【００２９】
これらのリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図８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。
【００３０】
次に、本発明の対象となる画像表示用パネルで画像表示媒体として用いる粉流体について説明する。
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。
【００３１】
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。
【００３２】
本発明の対象となる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、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。
【００３３】
次に、本発明の対象となる画像表示用パネルで画像表示媒体として用いる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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、本発明で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。
【００４２】
さらに、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
さらに、本発明において画像表示媒体として粒子群または粉流体を用いる場合は基板間の粒子群あるいは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、粒子群（あるいは粉流体）３の占有部分、隔壁４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粒子群（あるいは粉流体）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、粒子群あるいは粉流体の充填、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。
【００４６】
本発明の対象となる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。
対向する基板間の空間における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％を超える場合には粒子又は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。
本発明に用いる画像表示媒体として、気体中で用いる粒子群や粉流体について説明してきたが、本発明は電気泳動粒子群が内包されたマイクロカプセル型などの画像表示媒体を充填する場合にも適用できる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、本発明の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。
【００４８】
［画像表示用パネルの作製］
まず、電極付き透明ガラス基板（７ｃｍ×７ｃｍ□）を準備し、基板上にリブを作り、隔壁を形成した。
リブの形成は次のように行った。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ＩＴＯ付ガラス上にラミネートし、露光、現像により、先端部のみが先細り形状となる所望の形状で、先端部の先細り部分を除いた高さが５０μｍでライン３０μｍ、スペース３２０μｍ、ピッチ３５０μｍの隔壁を形成した。次に、背面側基板として、ＩＴＯ電極付きの基板（７ｃｍ×７ｃｍ□、厚さ：１００μｍ）を準備し、相手基板の隔壁形状に対応する凹部を、ＩＴＯ電極が形成されていない部分をウェットブラストすることによって形成した。この背面側基板としては、非透明基板（ガラスエポキシ）を用いて、凹部深さを調整したものを準備した。また、背面基板には、基板間隔を確保するためのギャップスペーサ（高さ：５０μｍ）を基板の四隅に設けた。
【００４９】
次に、色および帯電特性の異なる２種類の粒子群（粒子群Ａ、粒子群Ｂ）をそれぞれ準備した。
次に、隔壁を形成した基板を、湿度４０％ＲＨ以下の乾燥した容器内に移し、まず、粒子群Ａを第１の粒子群として、容器内上部に設けられたノズルから容器内に分散させて、容器下部に置かれた基板上のセル内に散布することにより、粒子群Ａを充填した。
続いて、粒子群Ｂを第２の粒子群として、容器内上部に設けられた別のノズルから容器内に分散させて、容器下部に置かれた基板上のセル内（すでに粒子群Ａが充填されている）に散布することにより、粒子群Ａに重ねて充填した。
粒子群Ａおよび粒子群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。
【００５０】
次に、粒子群がセル内に充填配置された基板にもう一方の凹部付基板を重ね合わせ、基板周辺およびギャップスペーサをエポキシ系接着剤にて接着すると共に、粒子群を封入し、画像表示用パネルを作製した。
【００５１】
［表示機能の評価］
作製した画像表示用パネルを組み込んだ画像表示装置に、２５０Ｖの電圧を印加して電位を繰り返し反転させることにより、黒色〜白色のベタ画像を繰り返し表示させて、表示されるベタ画像の品質を目視観察することによって、画像表示の安定性を評価した。
【００５２】
［画像表示媒体］
実施例および比較例では、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。
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。
【００５３】
＜実施例１＞
セルが四角形状で格子状配置になるように、先端部のみ縦断面形状がテント張り形でその部分の高さが２０μｍの隔壁を形成した透明な前面基板と、深さが２５μｍで隔壁形状に対応するような凹部が形成された背面基板とを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。評価結果は表１に示すようになった。
【００５４】
＜実施例２＞
先端部のみ縦断面形状が三角形でその部分の高さが２０μｍの隔壁を形成した透明な前面基板を用いた以外は実施例１と同様にして、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。評価結果は表１に示すようになった。
【００５５】
＜実施例３＞
先端部のみ縦断面形状が三角形となる部分の高さが１０μｍの隔壁を形成した透明な前面基板を用い、粒子群を充填するときに基板に振動を加えながら粒子群を散布して充填した以外は実施例２と同様にして、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。評価結果は表１に示すようになった。
【００５６】
＜比較例１＞
背面基板に設けた凹部の深さを１０μｍとした以外は実施例２と同様にして表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。評価結果は表１に示すようになった。
【００５７】
＜比較例２＞
全体を先細りとした縦断面形状が三角形の隔壁を形成した透明な前面基板を用い、かつ、凹部を設けていない背面基板を用いた以外の手順については各実施例と同様にして、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。評価結果は表１に示すようになった。
【００５８】
＜比較例３＞
隔壁先端部形状を矩形（頂上平坦、すなわち先細りではない）とした以外は実施例３と同様にして、表示用パネルを作製し、表示機能を評価した。比較結果は表１に示すようになった。
【００５９】
【表１】
2006058544.tif 000003
【００６０】
以上のとおり、本発明によれば、隔壁先端部のみを先細りとすることで、セル内に露出する隔壁部分の勾配がなくなり、安定した画像表示が行えることが分かった。なお、隔壁先端部の先細り部分の高さによっては、画像表示媒体付着を防止する効果が不十分となる場合もあるが、そのような場合であっても、画像表示媒体付着を充填するときに基板に振動を加えながら充填する方法を用いれば、この問題も解決できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の画像表示装置が備える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】
【００６２】
【図１】本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の一例を示す図である。
【図２】本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の他の例を示す図である。
【図３】本発明の画像表示装置に用いる画像表示板のさらに他の例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の画像表示用パネルの製造方法を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の画像表示用パネルの製造方法を説明するための図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の画像表示用パネルの製造方法の変形例を説明するための図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の画像表示用パネルの製造方法の変形例を説明するための図である。
【図８】本発明の画像表示装置の画像表示板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  画像表示媒体（粒子、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  電極
６  電極
１１  散布ノズル
１２  凹部
１３  ギャップスペーサ
【図１】
2006058544.tif 000004
【図２】
2006058544.tif 000005
【図３】
2006058544.tif 000006
【図４】
2006058544.tif 000007
【図５】
2006058544.tif 000008
【図６】
2006058544.tif 000009
【図７】
2006058544.tif 000010
【図８】
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