(57)【要約】【課題】静電気を利用して画像を繰り返し表示する装置において、駆動電圧を大幅に低下させ、安価な、かつ、安定性に優れると共に、画面上で直接に情報を入力できる画像表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する基板間に、気体中に固体状物質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し、粉流体を移動させる画像表示板と、タッチパネルが一体化されている画像表示装置。【選択図】　　　　　　　　無【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基板間に、気体中に固体状物質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し、粉流体を移動させる画像表示板と、タッチパネルが一体化されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上である請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものである請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
Ｖ１０／Ｖ５　＞０．８
なお、Ｖ５　は最大浮遊時から５分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３　）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３　）を示す。
【請求項４】
粉流体の平均粒径ｄ（０．５）　が０．１〜２０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
タッチパネルが、高分子フィルム上に透明導電薄膜が形成されてなる透明導電フィルムを具備し、位置検出機能を持つものである請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
タッチパネルに用いる透明導電フィルムが、透明導電薄膜上に該透明導電薄膜と異種の材料からなる保護層が形成されているものである請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
保護層が、酸化物、窒化物、炭化物、カーボン及びこれらの複合材料からなる群から選ばれる１種以上を主成分として構成されたものである請求項６に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電気を利用して画像を繰り返し表示、消去できる画像表示板とタッチパネルを一体化した画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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色粒子回転方式などの技術を用いた画像表示装置（ディスプレイ）が提案されている。
これらの画像表示装置は、ＬＣＤに比べて、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から、次世代の安価な表示装置として考えられ、携帯端末用表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。
【０００３】
最近、分散粒子と着色溶液からな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する電気泳動方式が提案されている。しかしながら、電気泳動方式では、低比重の溶液中に酸化チタンなどの高比重の粒子を分散させているために、沈降しやすく、分散状態の安定性維持が難しく、また、色をつけるために溶液に染料等を添加しているために長期保存性に難があり、画像の繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。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、見かけ上、このような欠点が現れ難くしているだけで、本質的な問題は何ら解決されていない。
【０００４】
以上のような溶液中での挙動を利用した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を基板の一部に組み入れた方式も提案されている。例えば、特開平２００１−３４１９８号および特開平２００１−２１５９０２号には、粒子と基板から成る気体中での粒子挙動を利用した方式が示されており、この方式は、溶液を全く用いないために、電気泳動方式で問題となっていた粒子の沈降、凝集等の問題が解決される。
しかしながら、この粒子と基板から成る気体中での粒子挙動を利用した方式では、駆動電圧が大幅に増大し、電気泳動方式が数十ボルト程度で粒子を移動可能であったのに対し、数百ボルト以上でないと粒子を移動できないという新たな問題を生じる。このような乾式表示板では、基板の一部に電荷輸送層、更には電荷発生層を配置するために構造が複雑になると共に、導電性粒子から電荷を一定に逃がすことが難しく、安定性に欠ける。
また、このような乾式表示板は、駅の券売機、携帯情報端末、携帯電話、コンピューター用ディスプレイなどに用いる場合には、単に画像を表示するのみでなく、画面上で直接に情報を入力できるようにすることが求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みて鋭意検討された新しいタイプの乾式画像表示装置に関するものであり、静電気を利用して画像を繰り返し表示する方法において、駆動電圧を大幅に低下させ、安価な、かつ、安定性に優れると共に、画面上で直接に情報を入力でき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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、液体の特徴である流動性と、固体の特徴である一定の外形保持性とを兼ね備えた粉流体を用いることにより、高応答速度を示し、安価な、かつ、安定性向上と駆動電圧低減の両立を達成した画像表示板が得られ、この画像表示板とタッチパネルと一体化することにより、画面上で直接に情報を入力できる新しい画像表示装置が得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
即ち本発明は、以下の画像表示装置を提供するものである。
１．少なくとも一方が透明な対向する基板間に、気体中に固体状物質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し、粉流体を移動させる画像表示板と、タッチパネルが一体化されていることを特徴とする画像表示装置。
２．粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上である上記１の画像表示装置。
３．粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものである上記１又は２の画像表示装置。
Ｖ１０／Ｖ５　＞０．８
なお、Ｖ５　は最大浮遊時から５分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３　）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の粉流体の見かけ体積（ｃｍ３　）を示す。
４．粉流体の平均粒径ｄ（０．５）　が０．１〜２０μｍである上記１〜３のいずれかの画像表示装置。
５．タッチパネルが、高分子フィルム上に透明導電薄膜が形成されてなる透明導電フィルムを具備し、位置検出機能を持つものである上記１〜４のいずれかの画像表示装置。
６．タッチパネルに用いる透明導電フィルムが、透明導電薄膜上に該透明導電薄膜と異種の材料からなる保護層が形成されているものである上記５の画像表示装置。
７．保護層が、酸化物、窒化物、炭化物、カーボン及びこれらの複合材料からなる群から選ばれる１種以上を主成分として構成されたものである上記６の画像表示装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
静電気を活用した表示方法では、対向する基板間に粒子を封入した表示装置に何らかの手段で基板表面に電荷が付与される。正に帯電した基板部位に向かっては負に帯電した粒子がクーロン力などにより引き寄せられ、また、負に帯電した基板部位に向かっては正に帯電した粒子がクーロン力などにより引き寄せられ、それら粒子が対向する基板間を往復移動することにより、画像表示がなされる。ここで粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力、極板との電気影像力、分子間力、さらに液架橋力、重力などが考えられる。
従って、基板間に封入する粒子は、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移動し、かつ、ディスプレイとしては低電圧で駆動できるように、表示装置を設計する必要がある。
【０００９】
ところが、従来の表示装置では、繰り返し時あるいは保存時の安定性を実現しようとすると、それを阻害する主要因である溶液を全く用いない、粒子と基板を基本構成要素とする、いわゆるトナー方式に代表される乾式タイプの静電表示を選択し、逆に、駆動電圧の低減化を実現しようとすると、溶液中での電気泳動を利用した、粒子と基板と粒子が泳動する十分な溶液を基本構成要素とする、いわゆる湿式タイプの静電表示を選択せざるを得なかった。
すなわち、沈降、凝集を避けた繰り返し時、保存時の安定性向上化と、駆動電圧の低減化とは二律背反し、両立は困難であった。
本発明では、全く新たな状態物質である粉流体をクーロン力などにより移動する表示媒体として利用することにより、繰り返し時、保存時の安定性向上と、低電圧駆動および高応答速度が両立する新しい表示装置を見出したものである。
【００１０】
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とされ、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：物理学辞典）。
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体と呼び、同じく、液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。
【００１１】
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比較的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。
本発明の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な対向する基板間に、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。
【００１２】
本発明の画像表示装置における画像表示は、図１に示すように２種以上の色の異なる粉流体を基板と垂直方向に移動させる表示方式と、図２に示すように１種の色の粉流体を基板と平行方向に移動させる表示方式のいずれへも適用できるが、安定性の上から、前者の方式が好ましい。
図３は本発明の画像表示装置の画像表示板の構造例を示す説明図である。すなわち、本発明の画像表示装置は、透明基板１、対向基板１２と、これらの基板間ある粉流体１３および、必要に応じて設ける隔壁１４により形成される。
【００１３】
本発明の画像表示装置の画像表示板において、基板１は装置外側から粉流体の色が確認できる透明基板であり、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。
画像表示装置としての可撓性の有無は用途により適宜選択され、例えば、電子ペーパー等の用途には可撓性のある材料、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン類の携帯機器表示等の用途には可撓性のない材料が好適である。
【００１４】
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、ポリカーボネートなどのポリマーシートや、ガラス、石英などの無機シートが挙げられる。
基板の厚みは、２〜５０００μｍ、好ましくは５〜１０００μｍ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、厚すぎると、表示機能としての鮮明さ、コントラストの低下が発生し、特に、電子ペーパー用途の場合にはフレキシビリティー性に欠ける。
【００１５】
本発明の画像表示装置の画像表示板では、基板に電極を設けない場合と、電極を設ける場合がある。
電極を設けない場合は、基板外部表面に静電潜像を与え、その静電潜像に応じて発生する電界にて、所定の極性に帯電した色のついた粉流体を基板に引き寄せあるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配列した粉流体を透明な基板を通して表示装置外側から視認する。なお、この静電潜像の形成は、電子写真感光体を用い通常の電子写真システムで行われる静電潜像を基板上に転写形成する方法や、イオンフローにより静電潜像を直接形成する等の方法がある。
【００１６】
電極を設ける場合の表示方法は、電極部位への外部電圧入力により、基板上の各電極位置に生じた電界により、所定の極性に帯電した色の粉流体が引き寄せあるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配列した粉流体を透明な基板を通して表示装置外側から視認する。
この際の電極は、透明かつパターン形成可能である導電性材料で形成され、例示すると、酸化インジウム、アルミニウムなどの金属類、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挙げられ、真空蒸着、塗布などの形成手法が例示できる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障なければ良く、５〜５０００ｎｍ、好ましくは５〜５００ｎｍが好適である。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。
【００１７】
本発明の画像表示装置では、粉流体の基板平行方向の余分な移動を阻止するために、対向する基板をつなぐ隔壁を形成し、表示部を複数の表示セルにより構成することが好ましい。
隔壁の形状は、表示にかかわる粉流体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１０〜１０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍに調整され、隔壁の高さは１０〜５０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍに調整される。
また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられるが、本発明の画像表示装置では、接合時のずれを防止する狙いから、片リブ法による隔壁形成が好ましい。
これらリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図４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。
【００１８】
次に粉流体について述べる。
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。
【００１９】
エアロゾル状態の範囲は、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５倍以上、特に好ましくは３倍以上である。上限は特に限定されないが、１２倍以下であることが好ましい。
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍がより小さいと表示上の制御が難しくなり、また、１２倍より大きいと粉流体を装置内に封入する際に舞い過ぎてしまうなどの取り扱い上の不便さが生じる。
なお、最大浮遊時の見かけ体積は次のようにして測定される。すなわち、粉流体が透過して見える密閉容器に粉流体を入れ、容器自体を振動或いは落下させて、最大浮遊状態を作り、その時の容器外側から測定する。具体的には、直径（内径）６ｃｍ、高さ１０ｃｍのプラスチック蓋付き容器に、未浮遊時の粉流体として１／５の体積相当の粉流体を入れ、振とう機に容器をセットし、６ｃｍの距離を３往復／ｓｅｃで３時間振とうさせる。振とう停止直後の見かけ体積を最大浮遊時の見かけ体積とする。
【００２０】
また、本発明の画像表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものが好ましい。
Ｖ１０／Ｖ５　＞０．８
Ｖ５　は最大浮遊時から５分後の見かけ体積（ｃｍ３　）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の見かけ体積（ｃｍ３　）を示す。
なお、本発明において、粉流体の見かけ体積の時間変化（Ｖ１０／Ｖ５　）が０．８５よりも大きいものが更に好ましく、０．９よりも大きいものが特に好ましい。Ｖ１０／Ｖ５　が０．８以下の場合は、通常のいわゆる粒子を用いた場合と同様となり、本発明のような高速応答、耐久性の効果が確保できなくなる。
【００２１】
また、粉流体を構成する物質の平均粒径（ｄ（０．５）　）は、好ましくは０．１〜２０μｍ、更に好ましくは０．５〜１５μｍ、特に好ましくは０．９〜８μｍがである。０．１μｍより小さいと表示上の制御が難しくなり、２０μｍより大きいと、表示はできるものの隠蔽率が下がり装置の薄型化が困難となる。
なお、粉流体を構成する物質の平均粒径（ｄ（０．５）　）は、次の粒径分布Ｓｐａｎにおけるｄ（０．５）　と同様である。
【００２２】
粉流体を構成する物質は、下記式に示される粒径分布Ｓｐａｎが５未満であることが好ましく、更には好ましく３未満である。
粒径分布Ｓｐａｎ＝（ｄ（０．９）　−ｄ（０．１）　）／ｄ（０．５）
ここで、ｄ（０．５）　は粉流体を構成する物質の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）　はこれ以下の粉流体の比率が１０％である粒径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）　はこれ以下の粉流体が９０％である粒径をμｍで表した数値である。
粉流体を構成する物質の粒径分布Ｓｐａｎを５以下とすることにより、サイズが揃い、均一な粉流体移動が可能となる。
なお、以上の粒径分布及び粒径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粉流体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径と対応関係があることから、粒径及び粒径分布が測定できる。
この粒径及び粒径分布は、体積基準分布から得られる。具体的には、Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００　（Ｍａｌｖｅｒｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｌｔｄ．　）測定機を用いて、窒素気流中に粉流体を投入し、付属の解析ソフト（Ｍａｉｌ理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、測定を行なうことができる。
【００２３】
粉流体の作製は、必要な樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を混練り粉砕しても、モノマーから重合しても、既存の粒子を樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤でコーティングしても良い。
粉流体を構成する樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、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、フッ素樹脂などが挙げられ、２種以上混合することもでき、特に、基板との付着力を制御する上から、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、ウレタン樹脂、フッ素樹脂が好適である。
【００２４】
荷電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、４級アンモニウム塩系化合物、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられ、負電荷付与の場合には、含金属アゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体などが挙げられる。
着色剤の例としては、塩基性、酸性などの染料が挙げられ、ニグロシン、メチレンブルー、キノリンイエロー、ローズベンガルなどが例示される。
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。
【００２５】
しかしながら、このような材料を工夫無く混練り、コーティングなどを施しても、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することはできない。エアロゾル状態を示す粉流体の決まった製法は定かではないが、例示すると次のようになる。
まず、粉流体を構成する物質の表面に、平均粒径が２０〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜８０ｎｍの無機微粒子を固着させることが適当である。更に、その無機微粒子が２種以上の微粒子から成ることが適当である。更にはそれらの無機微粒子がシリコーンオイルで処理されていることが適当である。
ここで、無機微粒子としては、二酸化珪素（シリカ）、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅等が挙げられる。
この無機微粒子を固着させる方法が重要であり、例えば、ハイブリダイザー（奈良機械製）やメカノフージョン（ホソカワミクロン製）などを用いて、ある限定された条件下（例えば処理時間）で、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することができる。
【００２６】
ここで繰り返し耐久性を更に向上させるためには、粉流体を構成する樹脂の安定性、特に、吸水率と溶剤不溶率を管理することが効果的である。
基板間に封入する粉流体を構成する樹脂の吸水率は、３重量％以下、特に２重量％以下とすることが好ましい。なお、吸水率の測定は、ＡＳＴＭ−Ｄ５７０に準じて行い、測定条件は２３℃で２４時間とする。
粉流体を構成する樹脂の溶剤不溶率に関しては、下記関係式で表される粉流体の溶剤不溶率を５０％以上、特に７０％以上とすることが好ましい。
溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（但し、Ａは樹脂の溶剤浸漬前重量、Ｂは良溶媒中に樹脂を２５℃で２４時間浸漬した後の重量を示す）
この溶剤不溶率が５０％未満では、長期保存時に粒子表面にブリードが発生し、粉流体との付着力に影響を及ぼし粉流体の移動の妨げとなり、画像表示耐久性に支障をきたす場合がある。
なお、溶剤不溶率を測定する際の用の溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂ではメチルエチルケトン等、ポリアミド樹脂ではメタノール等、アクリルウレタン樹脂ではメチルエチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂ではアセトン、イソプロパノール等、シリコーン樹脂ではトルエン等が好ましい。
【００２７】
また、粉流体の充填量については、粉流体の占有体積が、対向する基板間の空隙部分の５〜８５％、好ましくは１０〜６５％、更に好ましくは１５〜５５％になるよるように調整することが好ましい。
粉流体がエアロゾル状態を示すために、表示装置内への封入は通常の方法では困難であり、静電塗装機を用いて、強制的に基板に粉流体を付着させることが、取り扱いの上で、好適である。この場合は、片方の基板にのみ、あるいは、両方の基板に付着させて合わせるのいずれの方法でも良い。
【００２８】
更に、本発明における画像表示板は基板間の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。
以上の空隙部分とは、図３において、透明基板１および対向基板１２に挟まれる部分から、粉流体１３の占有部分、隔壁１４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粉流体が接する気体部分を指すものとする。
【００２９】
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、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが好適である。
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、粉流体、基板などを所定湿度環境下にて組み立て、更に、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。
【００３０】
本発明の画像表示装置は、上記の如き画像表示板とタッチパネルが一体化されているものである。
このタッチパネルには、高分子フィルム上に透明導電薄膜が形成された透明導電フィルムを具備することにより、位置検出機能を持ち、画面上で直接に情報を入力できるものが好ましく、以下に示す抵抗膜式タッチパネルが好適に用いられる。抵抗膜式タッチパネルは、指で押したり、専用ペンで描画すると、その部分が対面電極と接触、通電して信号が入力され、小型、軽量、薄型化に有利であることから、各種の家電や携帯端末の入力機器として広く用いられている。
【００３１】
抵抗膜式タッチパネルの構造は、図５に示す如く、透明基板（ガラス板）１の上に透明導電薄膜２を形成してなる下部電極３の上に、高分子フィルム４に透明導電薄膜５を形成してなる上部電極６を、透明導電薄膜２および透明導電薄膜５が対面するようにミクロドットスペーサ７を介して積層したものであり、上部電極６の表示面を指やペンで押すと、上部電極６と下部電極３とが接触して通電し信号が入力される。上部電極６の表面には、高分子フィルム４の保護のためにハードコート層８が設けられている。即ち、上部電極６上のタッチ面を指やペンで擦るため、その際の耐擦傷性が極めて重要な特性となるが、この上部電極６の耐擦傷性を向上させるためにタッチ面側にハードコート層８が設けられている。
【００３２】
本発明において、タッチパネルに用いる透明導電フィルムが、高分子フィルム上に透明導電薄膜が形成され、透明導電薄膜上に該透明導電薄膜とは異種の材料からなる保護層が形成されているものが好ましい。
透明導電薄膜の表面を、該透明導電薄膜とは異種の材料からなる保護層で覆うことにより、タッチパネルの入力時の物理的ないし化学的な応力が直接に透明導電薄膜に影響することが無くなり、透明導電薄膜の損傷、剥離が防止される。
また、保護層を形成することによる透明導電フィルムの強度向上で耐擦傷性を高めることができる。
このように保護層は透明導電薄膜の耐久性の向上のために設けられるものであるが、保護層の材料や屈折率や膜厚、積層構成等を適宜設計することにより、透明導電フィルムの全光線透過率の向上や色調の制御を行なうことも可能であり、透明導電フィルムの特性ないし機能特性をより一層高めることができる。
【００３３】
保護層としては、酸化物、窒化物、炭化物、カーボン及びこれらの複合材料（例えば酸窒化物等）からなる群から選ばれる１種以上を主成分として構成されたものが好適に用いられる。より具体的には、Ｃ、ＣＮｘ　、ＢＮｘ　、Ｂｘ　Ｃ及びＳｉＣｘ　，Ｓｉ，Ｔｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｔａ及びＺｎの酸化物、窒化物或いは酸窒化物、すなわち、ＳｉＯｘ　、ＴｉＯｘ　、ＳｎＯｘ　、ＮｂＯｘ　、ＩｎＯｘ　、ＭｇＦｘ　、ＴａＯｘ　及びＺｎＯｘ　などが挙げられる。
このような保護層の膜厚は５〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００３４】
保護層は、真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング、レーザーアブレージョン等の物理蒸着法、又はＣＶＤ等の化学蒸着法で形成された、特にＳｉＣをターゲットとするスパッタリングにより形成されたＳｉＣｘ　、ＳｉＣｘ　Ｏｙ　、ＳｉＣｘ　Ｎｚ　、又はＳｉＣｘ　Ｏｙ　Ｎｚ　よりなる薄膜であることが好ましい。この場合、ＳｉＣターゲットとしては、密度２．９ｇ／ｃｍ３　以上のものが好ましく、とりわけ、炭化ケイ素粉末と非金属系焼結助剤との混合物を焼結させることにより得られたＳｉＣターゲットを用いることが好ましい。
【００３５】
保護層はまた、保護層材料をそのまま、或いはアルコール、ケトン、トルエン、ヘキサン等の溶剤に溶解した液状物を透明導電薄膜上に塗布することにより形成されていても良い。
透明導電フィルムは、保護層側の表面抵抗値が３００〜２０００Ω／ｃｍ２　であり、リニアリティ値が１．５％以下であることが好ましい。
リニアリティ値は、透明導電フィルムの抵抗値の均一性を表す指標であり、次のようにして求めることができる。
すなわち、透明導電フィルムの対向する２辺に銀ペースト等で電極を設け、両電極間に直流電圧を印加する。このとき両電極間の距離をＬ、印加電圧をＶとする。次に、透明導電フィルム上の任意の点について、マイナス電極からの距離Ｉとその点におけるマイナス電極との電位差ｖを測定する。
リニアリティ値は下記式で算出され、小さいほど抵抗値の均一性が良好であり、０％であれば抵抗値は完全に均一である。一般に、抵抗膜式のアナログタッチパネルでは、このリニアリティ値が１．５％以下であることが好ましい。
リニアリティ（％）＝｜Ｉ／Ｌ−ｖ／Ｖ｜×１００
なお、透明導電膜は、酸化インジウム系（ドービングを含む）、酸化インジウムと酸化スズの焼結体（ＩＴＯ）、又は酸化インジウムと酸化亜鉛の焼結体（ＩＺＯ）であることが好ましい。
透明導電膜は、常法に従って成膜することができるが、一般的には、保護層と同様にスパッタリング法で成膜するのが好ましく、この場合には、ターゲットのみ変えて同一のスパッタリング装置内で透明導電膜及び保護層を順次連続的にスパッタリング成膜することができる。
【００３６】
高分子フィルム上に透明導電薄膜が形成され、該透明導電薄膜上に保護層が形成されているタッチパネルとして、図６および図７に示すように高分子フィルム上に透明導電薄膜が形成され、該透明導電薄膜上に異種の材料からなる保護層が形成されている透明導電フィルムを上部電極として用いる場合と、図８に示すように該透明導電フィルムを上部電極及び下部電極として用いる場合がある。
図６〜８において図５に示す部材と同一機能を奏する部材は同一符号を付してある。
【００３７】
透明導電フィルムにおいて基材となる高分子フルム（４，４Ａ）の樹脂材料としては、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、トリアセテート（ＴＡＣ）、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、金属イオン架橋エチレン、メタクリル酸共重合体、ポリウレタン、セロファン等が挙げられるが、特に強度の面でＰＥＴ，ＰＣ，ＰＭＭＡ、ＴＡＣ，とりわけＰＥＴ，ＴＡＣが好ましい。
【００３８】
このような高分子フルムの厚さは、画像表示装置の用途等によっても異なるが、タッチパネルの上部電極として用いる場合、通常１３μｍ〜０．５ｍｍである。この高分子フルムの厚さが１３μｍ未満では上部電極としての十分な耐久性を得ることができず、０．５ｍｍを超えると得られるタッチパネルの厚肉化を招き、また、上部電極としての柔軟性も失われるので好ましくない。
透明導電フィルムをタッチパネルの下部電極として用いる場合、高分子フルムの厚さは、上記範囲より厚く、０．５〜２ｍｍ程度とすることができるが、ガラスやプラスチック板等の基板に貼り合せることにより、上部電極として用いる場合と同等の厚さを採用することもできる。
【００３９】
透明導電フィルムの光透過性については、通常、発光の弱いＰＤＰや液晶に用いられる透明導電フィルムにあっては、光透過率８０％以上であることが望まれるため、このような光透過率を維持できる範囲で保護層の膜厚が決定される。
透明導電フィルムは、図５〜８に示す如く、高分子フィルム４の透明導電薄膜５を成膜するとは反対側の面にハードコート層８を形成しても良い。このハードコート層８としては、アクリル層、エポキシ層、ウレタン層、シリコン層等が挙げられ、その厚さは通常１〜５０μｍ程度である。
【００４０】
また、透明導電薄膜は高分子フィルムに直接成膜しても良いが、図７，８に示す如く、高分子フィルム（４、４Ａ）と透明導電薄膜（５，５Ａ）との間に下地層（１０，１０Ａ）を形成することにより、高分子フィルム（４、４Ａ）に対する透明導電薄膜（５，５Ａ）の密着性を高め、繰り返し変形による透明導電薄膜（５，５Ａ）の剥離を防止することができる。即ち、高分子フィルム（４、４Ａ）に下地層（１０，１０Ａ）を形成することにより、成膜時に高分子フィルム（４、４Ａ）からガスが発生することを防止して、高分子フィルム（４、４Ａ）に対して透明導電薄膜（５，５Ａ）を密着性良く形成することができるようになる。また、下地層（１０，１０Ａ）が高分子フィルム（４、４Ａ）と透明導電薄膜（５，５Ａ）との中間層として両者の密着性を高める。更に、下地層（１０，１０Ａ）を形成することによる透明導電フィルムの強度向上で耐擦傷性を高めることもできる。
下地層（１０，１０Ａ）の形成材料としては、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系等の樹脂層や、有機珪素化合物の加水分解物等が挙げられる。
【００４１】
また、高分子フィルム（４、４Ａ）に下地層（１０，１０Ａ）や透明導電薄膜（５，５Ａ）を成膜するに先立ち、形成される薄膜に接着強度を高めるために、高分子フィルム（４、４Ａ）の表面に常法に従ってプラズマ処理、コロナ処理や溶剤洗浄等の処理を施しても良い。
また、透明導電フィルムの光学特性の向上を目的として、透明導電薄膜５の下地層１０を低屈折率膜と高屈折率膜の２層膜、或いはこれらの交互積層膜としたり、ハードコート層８の表面をアンチグレア加工したり、反射防止（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）　処理（ＡＲ処理）したりしても良い。
【００４２】
図６に示すタッチパネルは、上部電極６Ａとして、高分子フィルム４の一方の面に透明導電薄膜５と保護層９とを積層し、他方の面にハードコート層８を形成した透明導電フィルムを用いたものであり、信号入力による上部電極６Ａの透明導電薄膜５の損傷、剥離が防止され、電気特性の耐久性、信頼性に優れる。
図７に示すタッチパネルは、上部電極６Ｂとして、高分子フィルム４の一方の面に下地層１０、透明導電薄膜５及び保護層９を積層し、他方の面にハードコート層８を形成した透明導電フィルムを用いたものであり、図６のタッチパネルに比べて、更に透明導電薄膜５の密着性が良好であり、より一層耐久性、信頼性に優れる。
図８に示すタッチパネルは、図７において、更に下部電極としても上部電極６Ｂと同様の透明導電フィルムを用いたものであり、このタッチパネルの下部電極３Ａは、高分子フィルム４Ａ上に下地層１０Ａを介して透明導電薄膜５Ａを形成し、この透明導電薄膜５Ａ上に、マイクロドットスペーサ７を形成し、粘着剤１１により、画像表示板の透明基板（プラスチック板）１に貼り合せたものであり、上部電極６Ｂ及び下部電極３Ａの透明導電薄膜（５，５Ａ）が共に保護層（９，９Ａ）で保護されると共に、下地層（１０，１０Ａ）で密着性が高められ、耐久性、信頼性が著しく高いものとなる。
【００４３】
本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル機器の画像表示部、電子ブック、電子新聞などの電子ペーパー、看板、ポスター、黒板などの掲示板、電卓、家電製品の画像表示部および銀行のＡＴＭやＣＤ、駅の券売機などに用いられる。
【００４４】
【実施例】
次に実施例および比較例を示して、本発明を更に具体的に説明する。但し本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
なお、実施例および比較例における粉流体の物性および表示装置の機能について、下記の基準に従い、評価を行った。
【００４５】
（１）粉流体の平均粒径及び粒径分布Ｓｐａｎ
Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００（Ｍａｌｖｅｒｎ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｌｔｄ．）測定機に各粉流体を投入し、付属のソフト（体積基準分布を基に粒径分布、粒径を算出するソフト）を用いて、下記値を求めた。
粒径分布Ｓｐａｎ＝（ｄ（０．９）　−ｄ（０．１）　）／ｄ（０．５）
（但し、ｄ（０．５）　は粉流体の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）　はこれ以下の粉流体の比率が１０％である粒径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）　はこれ以下の粉流体が９０％である粒径をμｍで表した数値である。）
平均粒径（μｍ）：上記のｄ（０．５）　である。
【００４６】
（２）粉流体の最大浮遊時の見かけ体積／未浮遊時の見かけ体積の比率（Ｖｍａｘ　／Ｖ０　）
本文に記載した方法により測定した。
（３）粉流体の見かけ体積の時間変化（Ｖ１０／Ｖ５　）
本文に記載した方法により最大浮遊時から５分後の見かけ体積Ｖ５　（ｃｍ３　）および最大浮遊時から１０分後の見かけ体積Ｖ１０（ｃｍ３　）を測定した。
（４）粉流体の溶剤不溶率
粉流体をメチルエチルケトン溶媒中に２５℃で２４時間浸漬し、１００℃で５時間乾燥した後の重量を測定した。浸漬前後の重量変化より、次の式に従って溶剤不溶率を測定した。
溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（ただし、Ａは粉流体の溶剤浸漬前重量を示し、Ｂはメチルエチルケトン溶媒中に粉流体を２５℃で２４時間浸漬後の重量を示す）
【００４７】
（５）表示装置の表示機能の評価
作成した表示装置に、印加する電圧を上げ、粉流体が移動して表示が可能となる電圧を最低駆動電圧として測定した。具体例を示すと、図９のように閾値となる電圧を最低駆動電圧とした。
次に、その最低駆動電圧＋１０Ｖの電圧を印加し、極性を反転させることにより、黒色〜白色の表示を繰り返した。
表示機能の評価は、コントラスト比を黒色表示時反射濃度／白色表示時反射濃度とした。また、初期対比のコントラスト比を保持率とした。
応答速度は、フォトマルを用いて出力値の変化から求めた。
【００４８】
実施例１
（ワンタッチパネルの作製）
基材として厚み１８８μｍのＰＥＴフィルムを用い、まず片面に湿式塗装によりＪＳＲ製アクリル系光硬化型ハードコート剤（Ｚ７５０１：固形分濃度３５重量％、溶剤ＭＥＫ）を用いて厚み５μｍのハードコート層を形成した。
このフィルムを、マグネトロンＤＣスパッタリング装置に、透明導電薄膜のターゲットとして酸化錫１０重量％、純度９９．９９％のＩＴＯターゲットと、純度９９％のグラファイトターゲットと共にセットした。
まず、装置内をターボ分子ポンプで１×１０４　Ｐａまで排気した後、Ａｒガスを１９６ｃｃ／ｍｉｎ、Ｏ２　ガスを４ｃｃ／ｍｉｎの流量で混合ガスとして導入して０．５Ｐａの雰囲気圧力となるように調整した。その後、ＩＴＯターゲットに電圧を印加して、ＰＥＴフィルムのハードコート層形成面と反対側の面に約２０ｎｍ厚さのＩＴＯ薄膜を成膜した。その後、装置内をＡｒガスに置換した後、雰囲気圧力０．５Ｐａに調製し、グラファイトターゲットに電圧を印加して、ＩＴＯ薄膜上に保護層として約３ｎｍのカーボン薄膜を成膜した。なお、スパッタリング装置のＤＣ投入電力は４ｋＷとした。
得られた透明導電フィルムについて、表面抵抗測定装置（三菱化学（株）製「ロレスタＡＰ」）により保護層側の表面抵抗値を測定したところ、表面抵抗値は約４５０Ω／ｃｍ２　であった。
また、摺動筆記試験を次のように行なった。すなわち、透明導電フィルムの透明導電薄膜（保護層）面側をマイクロドットスペーサ付きのＩＴＯガラス基板と対向させてこれらを張り合わせ、透明導電フィルムのハードコート層形成面をポリアセタール樹脂製の入力ペン（先端部０．８Ｒ）を用い、２５０ｇ／ｃｍ２　ｆの荷重をかけて摺動筆記試験を行なった。その結果、１０万回の往復摺動筆記後においてもリニアリティ値が１．５％以下であり、外観の変化はなかった。
【００４９】
（粉流体の作製）
次に２種類の粉流体（粉流体Ｘ、粉流体Ｙ）を作製した。
粉流体Ｘは、まず、メチルメタクリレートモノマー、ＴｉＯ２　（２０ｐｈｒ）、荷電制御剤ボントロンＥ８９（オリエント化学製、５ｐｈｒ）、開始剤ＡＩＢＮ（０．５ｐｈｒ）を用いて懸濁重合した後、分級装置にて粒径を揃えた。次にハイブリダイザー装置（奈良機械製）を用いて、これらの粒子に外添剤Ａ（シリカＨ２０００／４、ワッカー社製）と外添剤Ｂ（シリカＳＳ２０、日本シリカ製）を投入し、４８００回転で５分間処理し、外添剤を重合した粒子表面に固定化し、粉流体になるように調整した。
粉流体Ｙは、まず、スチレンモノマー、アゾ系化合物（５ｐｈｒ）、荷電制御剤ボントロンＮ０７（オリエント化学製、５ｐｈｒ）、開始剤ＡＩＢＮ（０．５ｐｈｒ）を用いて懸濁重合した後、分級装置にて粒子径を揃えた。次に、ハイブリダイザー装置（奈良機械製）を用いて、これらの粒子に外添剤Ａ（シリカＨ２０５０、ワッカー社製）と外添剤Ｂ（シリカＳＳ２０、日本シリカ製）を投入し、４８００回転で５分間処理し、外添剤を重合した粒子表面に固定化し、粉流体になるように調整した。
【００５０】
粉流体Ｘ及び粉流体Ｙの物性、すなわち前述の（１）粉流体の平均粒径及び粒径分布、（２）粉流体の最大浮遊時の見かけ体積／未浮遊時の見かけ体積の比率、（３）粉流体の見かけ体積の時間変化（Ｖ１０／Ｖ５　）および（４）粉流体の溶剤不溶率を以下に示す。
2004045519.tif 000002
【００５１】
（画像表示装置の作製）
透明基板として上記のワンタッチパネルを装着したガラス基板を用い画像表示装置を作製した。
先ず、次に述べる隔壁を形成した電極付きの基板を作製した。
ワンタッチパネルを装着した約５００Å厚みの酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に、高さ２５０μｍのリブを作り、ストライプ状の片リブ構造の隔壁を形成した。
リブの形成は次のように行なった。先ずペーストは、無機粉体としてＳｉＯ２　、Ａｌ２　Ｏ３　、Ｂ２　Ｏ３　およびＺｎＯの混合物を、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１５０００ｃｐｓになるように調製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（隔壁の高さに相当）２００μｍになるように調製した（サンドブラスト法）。
これ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、ライン５０μｍ、スペース２００μｍ、ピッチ２５０μｍ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、所定の隔壁形状になるように余分な部分を除去し、所望とするストライプ状隔壁を形成した。
静電塗装機を用いて、先の酸化インジウム電極を設けたガラス基板上に粉流体Ｘを仮付着させ、もう一方のガラス基板上に粉流体Ｙを仮付着させ、間隔１２０μｍになるようにスペーサーで調整し、両ガラス基板を合わせ、ガラス基板周辺をエポキシ系接着剤にて接着し、粉流体を封入した表示装置を作成した。粉流体Ｘと粉流体Ｙの混合率は同重量づつとし、それら粉流体のガラス基板間への充填率は６０容量％となるように調整した。ここで、基板間の粉流体を取り巻く空隙部分の気体は、相対湿度３５％ＲＨの空気とした。
得られた画像表示装置の表示機能は、最低駆動電圧が１０Ｖであり、黒色表示時反射濃度／白色表示時反射濃度の初期コントラスト比が９．２で、応答速度は０．１ｍｓｅｃであった。
また、２００００回後のコントラスト比が８．３７（保持率９１％）、５日放置後のコントラスト比が８．１９（保持率８９％）であった。
【００５２】
【発明の効果】
本発明では、基板間に気体中に固体状物質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し、クーロン力などにより粉流体を移動させることにより、高応答速度を示し、安価な、かつ、安定性向上と駆動電圧低減の両立を達成した画像表示板を得ることができる。
また、本発明の画像表示装置は、このような画像表示板と位置検出機能を持つタッチパネルと一体化することにより、画面上で直接に情報を容易に入力でき、入力ミスなども解消される。
さらに、ワンタッチパネルの透明導電薄膜に保護層を形成することにより、透明導電薄膜の損傷、剥離が有効に防止され、透明導電薄膜の損傷、剥離による電気特性の劣化の問題が解決される。従って、耐久性および信頼性に優れたワンタッチパネル一体型の画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置の表示方式を示す説明図である。
【図２】本発明の画像表示装置の表示方式を示す説明図である。
【図３】本発明の画像表示装置の構造を示す説明図である。
【図４】本発明の画像表示装置における隔壁の形状の一例を示す図である。
【図５】本発明の画像表示装置に装備されるワンタッチパネルの一例としての抵抗式ワンタッチパネルの断面図である。
【図６】図５において上部電極の透明導電薄膜に保護層を設置した態様を示す抵抗式ワンタッチパネルの断面図である。
【図７】図５において上部電極の透明導電薄膜に保護層と下地層を設置した態様を示す抵抗式ワンタッチパネルの断面図である。
【図８】図６において下部電極にも透明導電フィルムを用い、透明導電薄膜に保護層と下地層を設置した態様を示す抵抗式ワンタッチパネルの断面図である。
【図９】本発明の画像表示装置の表示機能の評価における印加電圧と反射濃度の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１：透明基板
２：透明誘電薄膜
３、３Ａ：下部電極
４，４Ａ：高分子フィルム
５，５Ａ：透明誘電薄膜
６，６Ａ，６Ｂ：上部電極
７：スペーサ
８：ハードコート層
９，９Ａ：保護層
１０，１０Ａ：下地層
１１：粘着剤
１２：対向基板
１３：粉流体
１４：隔壁
【図１】
2004045519.tif 000003
【図２】
2004045519.tif 000004
【図３】
2004045519.tif 000005
【図４】
2004045519.tif 000006
【図５】
2004045519.tif 000007
【図６】
2004045519.tif 000008
【図７】
2004045519.tif 000009
【図８】
2004045519.tif 000010
【図９】
2004045519.tif 000011