(57)【要約】【課題】シート型表示装置の担持媒体部に内包された回転粒子が、表示電極から受けた電解に対し俊敏に応答すること。【解決手段】回転粒子の表層にフッ素変性処理された成分を含む、または回転粒子の母体樹脂にフッ素変性ワックスを含む。【選択図】　図３
2004083758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が色分けされ、各色毎に異なる帯電特性を有する回転粒子の組成物であって、
該回転粒子の表層にフッ素変性処理された成分を含むことを特徴とする回転粒子の組成物。
【請求項２】
表面が色分けされ、各色毎に異なる帯電特性を有する回転粒子の組成物であって、
該回転粒子の母体樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアルキド、ポリイミド、ポリカーボネート、カルバナワックス、アマイドワックス、パラフィンワックスから選択された単独、または、２種類以上混合した樹脂からなり、該母体樹脂中にフッ素変性ワックスを含むことを特徴とする回転粒子の組成物。
【請求項３】
前記回転粒子の表面が白色顔料により着色された領域を有し、該白色顔料が酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウムから選択された単独、または２種類以上の混合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の回転粒子の組成物。
【請求項４】
前記回転粒子の表面が非白色無機顔料、非白色有機顔料、又は、非白色染料から選択された単独、または２種類以上の混合物により着色された領域を有し、該非白色無機顔料がカーボン、マグネタイトのいずれかであり、該非白色有機顔料がキナクリドン、銅フタロシアニンのいずれかであり、該非白色染料がジアゾ誘導体、ナフトール誘導体のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の回転粒子の組成物。
【請求項５】
色の異なった母体樹脂をシート状に形成し、複数の着色シートを得る工程と、
該着色シートを張り合わせて多層シートを形成する工程と、
該多層シートを粉砕し、多層シート片を形成する工程と、
該多層シート片を加熱したオイルに浸漬し、球形化する工程と
を含む回転粒子の製造方法において、
前記オイルが、フッ素変性シリコーンであることを特徴とする回転粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転粒子の組成物とその製造方法に関する。詳しくは、異なる色の面を有する回転粒子が、電界の作用により、着色領域の材質に対応した帯電特性に応じて回転あるいは停止する効果を利用したシート型表示装置における回転粒子の組成物とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【０００３】
【従来の技術】
図１、図２参照。
【０００４】
図１は、回転粒子を用いたシート型表示装置の構造模式図である。図１（ａ）は、回転粒子が担持媒体に保持された模式図である。図１（ｂ）は斜視概観を示す模式図である。
【０００５】
電子ペーパ，ペーパライクディスプレイ，デジタルペーパ等と呼ばれる所謂シート型表示装置は、透光性を有したシート状の基材層となる担持媒体３の中に透光性オイルを充填した空隙２を設け、この空隙２中に、色，帯電特性の双方が異なる二つの領域を有する球体たる回転粒子１を有する。そして、担持媒体３を挟むように整然と並べられた複数対の第１の電極１３及び第２の１４のうち、必要な電極を選択して適宜局所的に電界を生じさせることにより、対応する位置に有る回転粒子１の有色面が電気泳動の作用によって切り替わることで、回転粒子１が画素として機能する。電極それぞれに第１の端子１５および第２の端子１６が接続されている。図２は、回転粒子の動作説明断面図であり、担持媒体３に空隙２とともに保持された１個の回転粒子１が（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に回転する様子を示している。
【０００６】
シート型表示装置は、このような画素となる回転粒子１が担持媒体３全面に多数設けられて、表示装置として機能できるようにしたものであり、例えば、米国特許第４，１２６，８５４号や同第４，１４３，１０３号に全体構成が詳述されている。
【０００７】
以下では、このような従来技術による担持媒体の形成方法を従来のシート型表示装置製作断面工程図である図３を用いて説明する。
【０００８】
図３（ａ）参照。回転粒子１を透明な層４へ分散させ、シート成形型５の中で硬化させる。
【０００９】
図３（ｂ）参照。回転粒子１を内包したシート基材８を得る。
【００１０】
図３（ｃ）参照。シート基材８を透光性オイル１２に浸漬することによってシート基材を選択的に膨潤させ、回転粒子１の表面に表示用空隙９を形成する。
【００１１】
その後、浸透槽１１より取り出されたシート基材８は、透光性オイル１２に常温常圧の雰囲気にて蒸発しにくい材料を選ぶことにことによって、空隙９の形状を維持できる。
【００１２】
図３（ｄ）参照。こうして透光性オイル１２を含んだ表示用空隙９内に回転粒子１を保持した担持媒体３を得る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上の手法で製作された担持媒体が優れたシート型表示装置として機能するためには、内包された回転粒子が表示電極から受けた電界に対し、俊敏に応答することが要求される。そこで担持媒体には、回転粒子が動作するに適した空隙が必要となる。
【００１４】
しかしながら、回転粒子の材料に、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）のように比重の小さい樹脂材料を用いることによって、電界の切り替わりに俊敏に応答する回転粒子を内包した担持媒体を得ようとすると、ポリオレフィン樹脂の有する大きな臨界表面張力が災いし、回転粒子とシート基材との密着性を高めてしまい、シート基材を単に透光性オイルへ浸漬するだけでは所望の空隙を安定形成でき得ず、このような担持媒体を用いたシート型表示装置は、回転粒子の動作不良を発生する。
【００１５】
上記問題に対し、特開２００２−９９００４号公報では、回転粒子材料の臨界表面張力がシート基材の臨界表面張力と比較して同等、若しくは、それ以下にする提案が開示されている。その実施例として、回転粒子材料にフッ化樹脂を用いる方法や、回転粒子の表面にフッ素樹脂をコーティングする方法が示されている。しかし、前者の回転粒子の材料にフッ化樹脂を用いる方法では、フッ化樹脂が撥水撥油性であるため、回転粒子を着色する顔料、染料や添加剤を均一に分散することが困難となる。更にフッ化樹脂は、比重が２．１〜２．２と大きいため、回転粒子を動作させるために大きな電界強度を必要とする。また、後者の回転粒子の表面にフッ素樹脂をコーティングする方法では、回転粒子の回転動作を繰り返すとフッ素樹脂が剥がれてしまうような耐久性の問題がある。
【００１６】
本発明は、上記問題を解決するものであり、表面が回転動作に好適な空隙が形成されていて、耐久性に優れ、電界が切り替わるのに俊敏に応答して高速で回転する低密度な樹脂材料を含むシート型表示装置用回転粒子の組成物とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決は、
（１）表面が色分けされ、各色毎に異なる帯電特性を有する回転粒子の組成物であって、該回転粒子の表層にフッ素変性処理された成分を含むことを特徴とする回転粒子の組成物によって該回転粒子の表面の臨界表面張力がにフッ素樹脂の臨界表面張力のように下がるため、該回転粒子の母体樹脂に低密度な樹脂を選択しても、該回転粒子の表面に空隙の形成を妨げないと同時に、前記母体樹脂の分子間にフッ素変性された成分が留まるため、該回転粒子の耐久性を向上する作用を示す。さらにフッ素変性処理をされた該回転粒子の表面は、電子吸引性が高まることによって帯電性を増し、該回転粒子を動作させるために印加された電場を形成する電源電圧を低くできる。あるいは、
（２）表面が色分けされ、各色毎に異なる帯電特性を有する回転粒子の組成物であって、該回転粒子の母体樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアルキド、ポリイミド、ポリカーボネート、カルバナワックス、アマイドワックス、パラフィンワックスから選択された単独、または、２種類以上混合した樹脂からなり、前記回転粒子は、前記母体樹脂と容易に溶融混練されるフッ素変性ワックスを含むため、特殊な合成反応過程を経ずともフッ素樹脂が有する臨界表面張力と同等の特性を有する。さらにフッ素変性ワックスを含む該回転粒子は、電子吸引性が高まることによって帯電性を増し、回転粒子を動作させるために印加された電場を形成する電源電圧を低くできる。あるいは、
（３）前記回転粒子の表面が白色顔料により着色された領域を有し、該白色顔料が酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウムから選択された単独、または２種類以上の混合物である前記（１）又は（２）記載の回転粒子の組成物は、白色度と帯電性を高めながら、フッ素変性処理又は、フッ素変性ワックスを安定して含有するに好適な組成物である。あるいは、
（４）前記回転粒子の表面が非白色無機顔料、非白色有機顔料、または、非白色染料から選択された単独、または２種類以上の混合物により着色された領域を有し、該非白色無機顔料がカーボン、マグネタイトのいずれかであり、該非白色有機顔料がキナクリドン、銅フタロシアニンのいずれかであり、該非白色染料がジアゾ誘導体、ナフトール誘導体のいずれかである前記（１）又は（２）記載の回転粒子の組成物は黒色を呈しながら帯電性が低い物質として、フッ素変性処理又は、フッ素変性ワックスを安定して含有するに好適な組成物である。あるいは、
（５）色の異なった母体樹脂をシート状に形成し、複数の着色シートを得る工程と、該着色シートを張り合わせて多層シートを得る工程と、該多層シートを粉砕し、多層シート片を得る工程と、該多層シート片を加熱したオイルに浸漬し、球状化する工程とを含む回転粒子の製造方法において、前記オイルが、フッ素変性シリコーンであることによって前記多層シート片の球形化とフッ素変性処理を同時に行えることによりフッ素変性された成分が前記多層シート片の球状化工程において樹脂表層に固定化できることで達成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、いくつかの実施形態を例示して本発明を説明する。
【００１９】
［第１の実施例］
低密度ポリエチレン（東ソー製）７９．５重量％と、フッ素変性ポリエチレンワックス（クラリアント製）０．５重量％と、酸化チタン（チタン工業製）２０重量％とを混合して回転粒子の白色部用材料とした。低密度ポリエチレン（東ソー製）７９．５重量％と、フッ素変性ポリエチレンワックス（クラリアント製）０．５重量％と、マグネタイト（チタン工業製）１８重量％と、カーボン２重量％とを混合して回転粒子の非白色部用材料とした。
【００２０】
回転粒子の主たる組成物となる母体樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアルキド、ポリイミド、ポリカーボネート、カルバナワックス、アマイドワックス、パラフィンワックス等の熱可塑性樹脂から選択された単独、または、２種類以上を混合した樹脂が挙げられる。特にポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン系樹脂は、比重が０．９〜１．０と非常に小さく、該回転粒子の動作に要する消費電力を低減するために有効である。
【００２１】
この母体樹脂に対し、例えば、フッ素変性ポリエチレンワックスのようなフッ素変性ワックスを混合すると、母体樹脂の臨界表面張力を下げることができる。
【００２２】
前記回転粒子の白色部となる樹脂には、白色度を高め、帯電性の強い酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウムなどの白色無機顔料から選択した単独、あるいは２種類以上混合したものを前記母体樹脂に分散する。
【００２３】
回転粒子の非白色部となる樹脂には、可視光の吸収は強いが帯電性の弱い、カーボン、マグネタイト等の無機顔料、キナクリドン、銅フタロシアニン等の有機顔料、ジアゾ誘導体、ナフトール誘導体等の染料から選択した単独、あるいは２種類以上混合したものを前記母体樹脂に分散する。
【００２４】
溶融混練された白色用材料と該非白色用材料のそれぞれがフィルム状に貼り合わさるように、キャストフィルム製造装置を用いて膜厚２０μｍの白黒２層シートを作製した。
【００２５】
２層シートの作製方法としては、キャスト方式、ラミネート方式を用いることができる。これらを用いれば互いのシートが接着されるに十分な熱をシート状に与えることより、２層のシートが混じりあう領域を最小限にし、回転粒子のコントラストの劣化を防げる。
【００２６】
２層シートをアトマイザーにより冷凍粉砕後、２００℃に加熱したジメチルシリコーン（東レダウンシリコーン製）中で球形化し、回転粒子を得た。
【００２７】
この２層シートの粗粉砕には、ジェットミル等で微粉砕し、風力分級機により微細化、または、切削機等を用いて微細にカッティングして、２層シートの断片を得ることができる。
【００２８】
このように粉砕あるいはカッティングした２層シートの断片は、樹脂の溶融温度以上に加熱されたオイル中で表面張力が変化することにより球形化する。この回転粒子をメッシュを用いて分級操作後、数時間乾燥し、２液性シリコーンゴム（信越化学製）の主剤樹脂に分散させ、硬化剤を加えた後４８時間放置して該主剤樹脂を硬化し、シート基材を得た。
【００２９】
シート基材をジメチルシリコーン中に６０時間浸漬し、前記回転粒子とその表面にジメチルシリコーンが充填された空隙を保持した担持媒体を得た。該担持媒体を光学顕微鏡で観察したところほぼ１００％の割合で空隙が確認できた。担持媒体の表裏両面に透明電極を密着させディスプレイデバイスとし、電場２００Ｖを印加し、白黒の反転表示を繰り返したところ１００回以上繰り返しても初期と変わらない良好な応答性を示した。また、１ヶ月後、同様の表示確認を行ったところ初期と同等の繰り返し特性を示した。
【００３０】
回転粒子を駆動するのに用いる電極には、空隙とともに回転粒子を保持した担持媒体を挟み込む構造となるため、表示が確認できるように光透過性を有する透明導電膜としてＩＴＯ（酸化インジウムチタン）やＳｎＯ２を用いるのが好ましい。
【００３１】
［実施例２］
白色部材料と非白色部材料の組成及び、回転粒子の球状化方法以外は、実施例１と同様である。
【００３２】
低密度ポリエチレン（東ソー製）８０重量％と、酸化チタン（チタン工業製）とを２０重量％混合して回転粒子の白色部用材料とした。低密度ポリエチレン（東ソー製）８０重量％と、マグネタイト（チタン工業製）１８重量％と、カーボン２重量％とを混合して非白色部用材料とした。２層化したシートをアトマイザーにより冷凍粉砕後、２００℃に加熱したフッ素変性シリコーン（東レダウンシリコーン製）中で球形化し、回転粒子を得た。該回転粒子を内包した担持媒体をディスプレイデバイスとし、電場２００Ｖを印加し、白黒の反転表示を繰り返したところ１００回以上繰り返しても初期と変わらない良好な応答性を示した。また、１ヶ月後、同様の表示確認を行ったところ初期と同等の繰り返し特性を示した。
【００３３】
前記球形化には前記２層シートの溶融温度以上に加温された、電気絶縁性が高く尚且つ揮発性の少ないフッ素変性シリコーンを用いることにより回転粒子表層をフッ素変性処理することができる。この効果は、母体樹脂中にフッ素変性ワックスを含まなくても回転粒子表層がフッ素樹脂と同等の臨界表面張力を得ることができる。このように、フッ素変性処理された回転粒子は、シート基材との密着性が下がるため、回転粒子の表面に空隙を形成することができる。特にポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン系の樹脂は、臨界表面張力が大きいためシート基材との密着性が高くなるが、フッ素変性処理を行えば、臨界表面張力が下がり、安定して空隙を生成する効果は顕著となる。
【００３４】
また、フッ素変性処理により回転粒子表面は電子吸引性の強いフッ素原子を含むことになり、回転粒子が帯電しやすくなる作用を得る。したがって回転駆動電圧を従来の電圧に比べて低くしても回転動作が可能となる。
【００３５】
実施例１で示したフッ素変性ワックスを母体樹脂に混ぜる効果とともども重要な点は、回転粒子の表面をフッ素変性材料で固定化することである。固定化することにより回転粒子からフッ素変性された成分が剥がれることなく、回転粒子は安定した回転動作を長時間繰り返すことができる。
【００３６】
［実施例３］
回転粒子の球状化方法以外は、実施例１と同様である。
【００３７】
溶融混練された白色部用材料と非白色部用材料との樹脂がフィルム状に貼り合わされた２層シートをアトマイザーにより冷凍粉砕後、２００℃に加熱したフッ素変性シリコーン（東レダウンシリコーン製）中で球形化し、回転粒子を得た。該回転粒子を用いた担持媒体をディスプレイデバイスとし、電場２００Ｖを印加し、白黒の反転表示を繰り返したところ１００回以上繰り返しても初期と変わらない良好な応答性を示した。また、１ヶ月後、同様の表示確認を行ったところ初期と同等の繰り返し特性を示した。
以上の各実施例に対し、条件を変えてみたところ、以下のような結果を得た。
［比較例１］
回転粒子の母体樹脂にフッ素変性ワックスを含まず、尚且つ回転粒子の球状化オイルにフッ素変性シリコーンを用いずに、そのほかは実施例１と同様に行って空隙内に回転粒子を保持した担持媒体を製作した。担持媒体を光学顕微鏡で観察したところ１０％の割合でしか空隙が確認できなかった。担持媒体に透明電極を設けディスプレイデバイスとしたのち電場２００Ｖを印加したところ、ほとんど表示の確認が行えなかった。
【００３８】
この原因は、回転粒子の母体樹脂に臨界表面張力を下げる成分を含まないと、シート基材と回転粒子との密着力が高くなり、シート基材をジメチルシリコーンに浸漬しても、シート基材を膨潤させる力が密着力に勝らないためだと考える。
【００３９】
［比較例２］
回転粒子の作製後、撥水撥油剤スミフロン（サカタインクス製）溶液中に浸漬する工程を追加し、該回転粒子表面へ撥水撥油膜をコーティングした以外は比較例１と同様に作製して担持媒体を得た。担持媒体を光学顕微鏡で観察したところほぼ１００％の割合で空隙が確認できた。担持媒体に透明電極を設けディスプレイデバイスとし、電場２００Ｖを印加し白黒の反転表示を繰り返したところ１００回以上繰り返しても初期と変わらない良好な応答性を示した。しかし、１ヶ月後、同様の表示確認を行ったところ回転粒子がほとんど動作できなかった。担持媒体中の空隙を観察したところ、わずかに白濁していることから前記撥水撥油膜が脱離し、該空隙中に浮遊して回転の障害となったため、表示動作を示さないことが分かった。
以下本発明の諸形態を付記としてまとめて記載する。
【００４０】
（付記１）表面が色分けされ、各色毎に異なる帯電特性を有する回転粒子の組成物であって、
該回転粒子の表層にフッ素変性処理された成分を含むことを特徴とする回転粒子の組成物。（１）
（付記２）表面が色分けされ、各色毎に異なる帯電特性を有する回転粒子の組成物であって、
該回転粒子の母体樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアルキド、ポリイミド、ポリカーボネート、カルバナワックス、アマイドワックス、パラフィンワックスから選択された単独、または、２種類以上混合した樹脂からなり、該母体樹脂中にフッ素変性ワックスを含むことを特徴とする回転粒子の組成物。（２）
（付記３）前記回転粒子の表面が白色顔料により着色された領域を有し、該白色顔料が酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウムから選択された単独、または２種類以上の混合物であることを特徴とする付記１又は２記載の回転粒子の組成物。（３）
（付記４）前記回転粒子の表面が非白色無機顔料、非白色有機顔料、又は、非白色染料から選択された単独、または２種類以上の混合物により着色された領域を有し、該非白色無機顔料がカーボン、マグネタイトのいずれかであり、該非白色有機顔料がキナクリドン、銅フタロシアニンのいずれかであり、該非白色染料がジアゾ誘導体、ナフトール誘導体のいずれかであることを特徴とする付記１又は２記載の回転粒子の組成物。（４）
（付記５）色の異なった母体樹脂をシート状に形成し、複数の着色シートを得る工程と、
該着色シートを張り合わせて多層シートを得る工程と、
該多層シートを粉砕し、多層シート片を得る工程と、
該多層シート片を加熱したオイルに浸漬し、球形化する工程と
を含む回転粒子の製造方法において、
前記オイルが、フッ素変性シリコーンであることを特徴とする回転粒子の製造方法。（５）
（付記６）前記多層シート片を加熱したオイルに浸漬し、球形化する工程において、
該多層シート片の溶融温度よりも高い温度条件で球形化することを特徴とする付記５記載の回転粒子の製造方法。
【００４１】
（付記７）着色した母体樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアルキド、ポリイミド、ポリカーボネート、カルバナワックス、アマイドワックス、パラフィンワックスから選択された単独、または、２種類以上混合した樹脂からなり、該母体樹脂中にフッ素変性ワックスを含むことを特徴とする付記５又は６記載の回転粒子の製造方法。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば回転粒子の母体樹脂にあらかじめフッ素変性ワックスを混合する、あるいは、回転粒子の球形化で使用するオイルにフッ素変性シリコーンを用いることにより、回転粒子の表面における臨界表面張力を抑制し、シート基材と回転粒子の間に回転粒子の動作に好適な空隙を形成することができる。しかも、回転粒子の表面からフッ素成分が脱離しにくいため、回転動作を繰り返しても安定した回転動作を繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転粒子を用いたシート型表示装置の構造模式図（ａ）回転粒子が担持媒体に保持された断面模式図
（ｂ）斜視概観を示す模式図
【図２】回転粒子の動作説明断面図
（ａ）電界印加前、（ｂ）電界印加中、（ｃ）電圧印加後
【図３】従来のシート型表示装置製作工程断面図
【符号の説明】
１：回転粒子
２：空隙
３：担持媒体
４：透明な層
５：シート形成用型
８：シート基材
９：表示用空隙
１１：浸漬槽
１２：透光性オイル
１３：第１の透明電極
１４：第２の透明電極
１５：第１の端子
１６：第２の端子
【図１】
2004083758.tif 000003
【図２】
2004083758.tif 000004
【図３】
2004083758.tif 000005