(57)【要約】【課題】粒子を用いた画像表示素子の簡易な製造方法が望まれている。【解決手段】一対の基板および電極と仕切りからなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置において、粒子を有機溶剤に分散して仕切り内に滴下し、前記有機溶剤を気化させた後、対向する基板を仕切りに接着することを特徴とする画像表示装置の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板および電極と仕切りからなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置の製造方法であって，
粒子を有機溶剤に分散して仕切り内に導入し前記有機溶剤を気化させた後対向する基板で封じることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
一対の基板および電極と仕切りからなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置の製造方法であって、
粒子を有機溶剤に分散してそれぞれの基板の仕切り内に導入し前記有機溶剤を気化させた後対向する基板で封じることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
一対の基板および電極と仕切りからなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置の製造方法であって、
粒子を有機溶剤に分散して仕切り内に導入し前記有機溶剤を気化させた後対向する基板で封じ、上下の基板に振動を印加することにより粒子の分散および帯電処理することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
一対の基板および電極と仕切りからなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置の製造方法であって、
粒子を有機溶剤に分散して各基板の仕切り内に導入し前記有機溶剤を気化させた後対向する基板で封じ、上下の基板に振動を印加することにより粒子の分散および帯電処理することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法において、前記有機溶剤中にシランカップリング剤を添加することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１または３に記載の製造方法において、空間に封じる粒子は複数の色からなる粒子から構成され、有機溶剤に同時に混合することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項２または４に記載の製造方法において、空間に封じる粒子は複数の色からなる粒子から構成され、同じ色の粒子を有機溶剤に分散することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書き換え可能な画像表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、書き換え可能な画像表示装置として、電気泳動を用いたものや、サーマルリライタブルなインクを用いた装置が開発されている。前記技術は、メモリー性には優れているが、表示コントラストを向上するのが難しいという問題がある。
【０００３】
そこで、表示コントラストを上げ易い方法としてトナーを用いた表示技術が開発されている。この技術は、特開２００２−２９６６２３号に開示されているように、対向する電極基板間に色および帯電特性が異なる複数種類の粒子群を封入し、電界をかけて粒子を動かすことにより画像を表示する。粒子相互の帯電量を安定化させることにより、高コントラストで均一な表示が可能である。白色粒子により、紙のような高い反射率も達成できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９６６２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高精細の表示をする場合、小さい体積の空間に粒子を封じる必要があるため、スクリーンを通してふるい落とす方法では、各空間に同じ量の粒子を簡易に振り分けることが困難となる。さらに、粒子は微小なため、空気の流れにより飛散したり、スペーサの上に付着すると間隙の高さがばらついたり、仕切り内の粒子量を一定にするのが難しいのでむらの原因となり、均一な画像表示ができる構成を作製する上で問題となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するため、あらかじめ区切った空間に粒子を有機溶剤に混ぜて定量注液することを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明は粒子を有機溶剤に混合することにより、粒子の飛散を抑えることができる。さらに細かい仕切り内に定量注液する事により、粒子のままでは困難な粒子量の制御が簡易となる。さらに、注液後に有機溶剤を気化させることにより、粒子が基板表面に付着し、対向基板を設置する際、粒子が仕切り内から飛散するのを避けることができる。これにより、仕切り内に定量の粒子を保持しながら粒子の飛散なしに組み立てられるため、製造工程が簡易となるメリットがある。
【０００８】
請求項２記載の発明は、対向する基板それぞれに仕切りを設け、互いに帯電や色の違う粒子をそれぞれ有機溶媒に混合して定量注液することにより、それぞれの基板に別の種類の粒子を付着させることを特徴とする。これにより、複数の粒子で表示する場合、比重が違う粒子を有機溶媒に同時混合すると、それぞれの粒子を定量注液することが難しいが、１種類にすれば簡易に注液出来る。さらに、有機溶媒を気化させたときそれぞれの基板に粒子を付着させているため、粒子が表示素子を組み立てる際に飛散しないので、ロールｔｏロールの方法で表示素子を組み立てることが可能となり、大量生産に向けて低コスト化が可能となる。
【０００９】
請求項３および４記載の発明は、請求項１と２で作製した表示装置を動かす際、上下の基板に超音波をかけて基板に付着した粒子をはがし、かつ複数の粒子の場合は仕切り内でそれぞれの粒子を衝突させて帯電させ、上下の基板に電圧をかけた際、それに応じて各基板に移動して表示できるようにする方法である。超音波をかけることにより、基板に付着した粒子が基板から離れ、さらに凝集した粒子がもとの粒子に解砕されるため、流動性がよくなり、高い表示性能を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態に係る画像表示装置の製造工程図を示す。基板１にはガラス、アクリル樹脂などを使用する（Ａ）。その上に電極２を形成する（Ｂ）。この電極２はＩＴＯや、アルミニウム、金などをスパッタまたは蒸着処理により形成する。Ｃは仕切り３を形成する工程で、融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたり、スピンコートした光感受性の樹脂材料をマスクを介してフォト工程を行い、パターン化した後、硬化させる方式などが使用できる。表示において、ギャップの高さがばらつくと表示むらになるため、高さがそろえられる方式が望ましい。
【００１２】
次に、有機溶媒６に白色粒子４および黒色粒子５を混合して各仕切り内に定量注液する（Ｄ）。有機溶媒は、アセトンやエタノール、プロパノール、ＴＨＦなど気化しやすい有機溶剤が好ましい。定量注液については、インクジェットにより同時に複数の仕切り内に注液すれば効率よく多数の仕切り内に粒子を分配することができる。各仕切り内に粒子を定量封入しないと表示する際、同じ白を表示しても、粒子の層の厚みの影響を受けて反射率に差が出るため、不均一な表示となる。粒子の状態でわずか１ｍｇ以下の微量を定量としながら仕切り内に入れるのは困難である。さらに、従来例では、粒子を凹部に散布後、余剰の粒子をブレードで摩擦して除去する方法が示されているが、この方式だと、仕切り内からあふれた粒子しか除去できない。表示する場合、仕切り内に粒子を充填する率により、表示速度やコントラストが変化する。８０％以上の充填率では、表示特性はよいが、粒子同士の存在が邪魔になって移動を妨げられるため、高い電圧を必要とするという問題が発生した。このため、５０％〜７０％の充填率が好ましいが、上記のようにブレードで掻きだす方式では制御できない。さらに、粒子が数ミクロンと微粒なため、一度仕切りの上に付着するとなかなか引き剥がすのは困難で残ってしまい、ギャップが５０ミクロン以下の場合は残った粒子によりギャップが大きく影響を受ける。
【００１３】
これにより、粒子をそのまま扱うのが難しいことは明らかであり、有機溶剤中に分散することによる定量性は、表示および製造上大きな効果が得られると考える。
【００１４】
粒子については、白色粒子４と黒色粒子５を用いることにより、黒白の２色表示が可能となる。黒粒子はマイナスに、白粒子はプラスに帯電しやすい材料で作製してある。例えば、スチレンアクリル系共重合体にプラス帯電用として、４級アンモニウム塩化物、マイナス帯電用としてサリチル酸系金属錯体を添加して作製した。または、粒子の外側にあらかじめシリカやアルミナを添加して粒子の流動性を向上させながら、シランカップリング剤で有機物処理を行った粒子を用いることもできる。なお、黒と白の有色粒子を用いたが、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の粒子を用いれば、カラー化も可能となる。それぞれ帯電処理をしておいてもよい。有機溶媒が速やかに仕切り内に広がることにより、各粒子も仕切り内で広がる（Ｅ）。
【００１５】
有機溶媒は、数マイクロリットルと微量なため、速やかに気化する。この際、混合された粒子は、凝集して基板に付着する（Ｆ）。これにより、粒子をそのまま仕切りに入れると、粒子の大きさが数μｍ〜数１０μｍと小さいために粒子が飛散するという問題を解決することができた。また、エタノールなどは水分を含みやすいため、加熱を行うと短時間で気化させることができる。ゆっくり気化させると粒子が大きな凝集体を作り、動作させる時に大きな電界が必要となるため、短時間の気化が好ましい。
【００１６】
さらに、電極７を形成した透明基板８を仕切り３に接着層を介して付着させることにより、画像表示素子が形成できる（Ｇ）。画像は透明基板８側から見るため、電極７には透明電極を用いる必要があり、ＩＴＯをスパッタして用いた。
【００１７】
上下の電極２と７に電圧をかけると、プラス側にマイナスに帯電した黒色粒子５が移動し、マイナス側にプラスに帯電した白色粒子４が移動する。これにより、白黒の２色表示が可能となる。粒子はあらかじめ帯電処理を行ってもよいし、仕切り内に入れた後に、帯電処理として電界をかけることで帯電させたり、超音波をかけて粒子同士を摩擦、撹拌して帯電させてもよい。
【００１８】
（実施の形態２）
実施の形態１では、有機溶媒に複数の種類の粒子を混合したが、１種類の粒子を有機溶媒に混合して気化させ、さらに違う種類の粒子を有機溶媒に混合して上から重ねて注液して気化させてもよい。この方式を用いれば、各粒子をさらに精度よく仕切り内に分配することができる。各粒子の素材が違って比重に差が有る場合、定量注液しても粒子の混合比が変化してしまう場合があり、粒子ごとに注液する方が工程は増えるが精度を向上させることができた。
【００１９】
（実施の形態３）
実施の形態１、２では、下の基板１の電極２上に粒子を固定化させたが、白色粒子４と黒色粒子５を上下の基板１、８に分けて保持する場合を図２に示した。
【００２０】
Ａは各基板１、８上に電極２、７および仕切り３を形成している図を示しており、形成方法は実施の形態１と同様である。基板１は透明である必要はないが、透明基板８と同じものでもよい。
【００２１】
Ｂは、各粒子４、５を上下の基板１、８の仕切り３内に注液する工程を表している。実施の形態２でも説明したが、それぞれの粒子の比重が異なった場合、定量性が悪くなる。さらに、前もって帯電処理をしている場合、混合することにより異種の帯電のため引き合って粒子が凝集し移動しにくくなり、引き離す処理が必要になったり、移動させるために必要な電圧が高くなるという問題が生じた。そこで、粒子を別々に基板に付着させることにより、粒子を表示過程まで別々にしておくことにより工程を簡易にすることができた。
【００２２】
Ｃはそれぞれの基板１、８上に各粒子４、５を保持する工程で、Ｄにおいてそれぞれの仕切り３を接着させることにより表示素子を作製する（Ｅ）。Ｄの工程において、基板に薄いガラスまたは樹脂を用いることにより、ロールｔｏロールの方式を採用でき、一度に多数の表示素子を作製することができ、低コスト化を実現できる。粒子が基板に付着していない場合は、作製の際、仕切りから飛散したり、仕切りの上に粒子が付着してその掃除工程が必要であったり手間が多かった。各仕切り内に粒子を混合した有機溶媒を注液することで粒子を簡易に基板に付着させられ、粒子の飛散を防ぐことができた。
【００２３】
（実施の形態４）
実施の形態１〜３においては、粒子を各基板に付着させる方法を述べた。この粒子を基板からはがす方法として、電界をかけて基板から引き離す方法もあるが、確実に基板から引き離す方法として、超音波をかければよいことが判明した。５ＫＨｚの超音波を上下基板の外部からかけると、粒子が基板から引き離され、振動する。これにより、粒子が粒子同士および仕切りや電極面にぶつかって摩擦され帯電する。また、２０ＫＨｚの超音波をかけると、粒子同士の凝集が砕けてもとの微粒子に解砕された。
【００２４】
粒子が凝集すると電極間を移動させるために必要な電圧が高くなる。１５０ミクロンの電極間隔において、粒子が凝集していると３００Ｖ必要なのに比較して、粒子が５ミクロンに粉砕された場合、１５０Ｖと半分の電圧で移動が可能となった。また、凝集した粒子の場合、表示の際、ざらざらしたり、むらのある表示となったが、粒子が粉砕されていると、滑らかな均一表示ができた。超音波をかけることで、低電圧化および表示性能向上が可能となった。
【００２５】
（実施の形態５）
実施の形態１〜４において、有機溶剤中に粒子を混合する際、シランカップリング剤を含ませることにより、粒子表面の処理を同時にできることを見出した。ポリビニルアルコールにアミノ系のカップリング剤：ＮＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を１％混ぜて、表面にシリカの微粒子を付着させた白色粒子を混合して仕切り内に注液すると、粒子がプラスに帯電し、さらに湿度の影響を受けにくくなった。これは、シリカの表面の活性度をカップリング剤により落として、湿度依存を低減させたと考えられる。黒色粒子の方は、ハロゲン化化合物系カップリング剤：ＣｌＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を１％ポリビニルアルコールに溶解して表面にシリカの微粒子を付着させた黒色粒子を混合して仕切り内に注液すると、粒子がマイナスに帯電し、さらに湿度の影響を受けにくくなった。
【００２６】
以上のように、粒子を混合する有機溶剤、粒子の表面処理剤や電極表面のコート剤などを添加して仕切り内に粒子を定量分注すると同時に粒子の表面処理や仕切り内の表面処理ができるため、粒子の帯電特性を制御したり、粒子の凝集が起こりにくい仕切りの表面処理などが簡易にできる。これにより、低コスト化に貢献することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、一対の基板および電極と仕切りからなる空間に粒子群が封じられた構成で電圧を前記電極に印加することにより粒子を動かして画像を表示する装置において、粒子を有機溶剤に分散して仕切り内に滴下し、前記有機溶剤を気化させた後、対向する基板を仕切りに接着することにより、粒子の飛散を防ぎ、精度よく仕切り内に粒子を封じ込めることが可能となる。さらに、前記有機溶剤の中に粒子の表面を処理する処理剤（シランカップリング剤など）を添加することにより、粒子の表面処理や仕切り内の表面処理が同時にできるというメリットもある。
【００２８】
また、粒子を封じ込めた後で、前記表示素子に超音波をかけて、粒子を細かく粉砕することにより、滑らかな表示が低電圧で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示素子の製造工程の模式図
【図２】画像表示素子の製造工程の模式図
【符号の説明】
１  基板
２  電極
３  仕切り
４  白色粒子
５  黒色粒子
６  有機溶媒
７  電極
８  透明基板
【図１】
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【図２】
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