(57)【要約】【課題】電界により粒子を移動させてブリッジを形成させ、光の透過率を変化させて画像表示を行なう表示装置において、低電圧で応答性に優れた画像を表示できる表示体を提供する。【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する基板間に、気体を媒体として絶縁性粒子を封入し、前記基板間に電界を与えて、前記絶縁性粒子によりブリッジを形成して画像を表示することを特徴とする表示体。また前記絶縁性粒子がジェット気流攪拌法によって研磨されてなる表示体。【選択図】図１
2005115172.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基板間に、気体を媒体として絶縁性粒子を封入し、前記基板間に電界を与えて、前記絶縁性粒子によりブリッジを形成して画像を表示することを特徴とする表示体。
【請求項２】
前記絶縁性粒子が、ジェット気流攪拌法によって研磨されてなる請求項１に記載の表示体。
【請求項３】
前記絶縁性粒子が、無機物と有機物の複合粒子である請求項１または２に記載の表示体。
【請求項４】
前記有機物が、メタクリル系樹脂および／またはアクリル系樹脂である請求項３に記載の表示体。
【請求項５】
前記無機物が、水酸化チタンである請求項３または４に記載の表示体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコン、携帯電話、モバイル端末などのディスプレイとして使用されるか、またはそれらから情報を取得して独立して運搬できる表示体、例えば電子ペーパーやデシタルブックなどにも使用できる表示体、およびそれを形成する表示用粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる電子ペーパーと言われる繰り返し書き換えが可能な画像表示技術として、着色粒子の回転、電気泳動、メモリー性を有する液晶、エレクトロクロミー等の技術が知られている。しかし、いずれの方式も表示を行うのに高電圧が必要という問題があった。
【０００３】
このような技術の中で、エレクトロレオロジー流体（ＥＲ流体）を、対向する表示基板と非表示基板との間に封入した画像表示媒体がある（例えば、非特許文献１参照。）。ＥＲ流体は、絶縁性固体粒子を絶縁性の液体に分散させた混合液であり、電界を印加すると瞬時に固化し、電界を取り去ると可逆的に流動するという性質がある。電界をかけると粒子が分極し、電界方向に粒子のブリッジを形成し、このブリッジ間の引力が流体の粘性を増大させる。ＥＲ流体を表示に応用する原理は、無電界時のＥＲ流体分散系の光透過率と、電界印加時のブリッジ化したＥＲ流体の光透過率との差を利用する。
【０００４】
ところが、実際上、このような表示素子には種々の問題がある。すなわち、上述の構成の場合、絶縁性固体粒子を絶縁性の液体に分散させた混合液であるがゆえ、粒子の沈降、凝集が経時で発生し、耐久性に問題があった。これを改善するためにＥＲ流体を内包したマイクロカプセルを画像表示素子に応用する技術もある（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、上記のＥＲ流体を用いた画像表示技術は、高速応答性に問題があった。
【０００５】
【非特許文献１】Journal of Colloid and Interface Science 177,250-256(1996)
【特許文献１】特願２００２−２１４９７７号（図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、電界により粒子を移動させてブリッジを形成させ、光の透過率を変化させて画像表示を行なう表示装置において、低電圧で応答性に優れた画像を表示できる表示体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、ＥＲ特性を発現する絶縁性粒子が、気体媒体中でブリッジを形成することを見出し、本発明に至った。すなわち本発明は、以下の表示体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、気体を媒体として絶縁性粒子を封入し、前記基板間に電界を与えて、前記絶縁性粒子によりブリッジを形成して画像を表示することを特徴とする表示体。
（２）前記絶縁性粒子が、ジェット気流攪拌法によって研磨されてなる（１）項に記載の表示体。
（３）前記絶縁性粒子が、無機物と有機物の複合粒子である（１）項または（２）項に記載の表示体。
（４）前記有機物が、メタクリル系樹脂および／またはアクリル系樹脂である（３）項に記載の表示体。
（５）前記無機物が、水酸化チタンである（３）項または（４）項に記載の表示体。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の表示装置は、電界を印加すると、気体媒体中で絶縁性粒子が分極して電界方向に絶縁性粒子のブリッジを形成する。電界印加前の分散状態と印加後のブリッジ形成状態とでは光の透過率が異なり、そのコントラストで画像表示がなされる。また、粒子同士の摩擦抵抗を減じて移動しやすいように設計することにより、低電圧駆動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について詳しく説明する。
図１は本発明の表示装置構造の一例を示す説明図である。図１において、電極を設けた対向する基板１、基板２が所定の間隔で設置されており、窒素ガスや空気などの気体を媒体として絶縁性粒子３が封入されている場合を示す。絶縁性オイル等の液体は封入されていない。基板１および基板２の少なくとも一方は、観察者により装置外側から粒子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。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用いられる。
【００１０】
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。基板厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、より好ましくは５〜１０００μｍであり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性等を保ちにくくなり、厚すぎると、表示機能としての鮮明さや、コントラスト等が低下することがあり、特に、電子ペーパー用途の場合には可撓性が不足することがある。
【００１１】
本発明に使用可能な絶縁性粒子としては、無機系粒子、有機ポリマー粒子、あるいは無機物と有機物の複合粒子等が使用されるが、特に、これらに制約されるわけではない。無機系粒子としては、酸化チタン、水酸化チタン、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、ホウ酸アルミニウム、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。また、有機ポリマー粒子としては、アクリル系、メタクリル系、ウレタン系、ナイロン系、フッ素系、シリコーン系、メラミン系、フェノール系、スチレン系、スチレン−アクリル系、ウレタン−アクリル系などの有機高分子粒子が挙げられる。また、スチレン−アクリル系から成る中空粒子も挙げられる。これらの粒子は顔料や染料により着色されたものであってもよい。
【００１２】
絶縁性粒子として、好ましくは無機物と有機物の複合粒子が使用される。一般的に有機物としては有機高分子、また無機物としては無機微粒子が用いられ、例えば有機高分子をコアにしてその表面に無機微粒子を付着させた２重構造の無機・有機複合粒子が示される。コアーの有機高分子としては、アクリル系、メタクリル系、スチレン系等のビニルモノマーの単独重合樹脂あるいは共重合樹脂等が例示でき、中でもアクリル系、メタクリル系の樹脂、あるいはこれらの共重合体が好ましく使用され、単独でも併用でもよい。また無機微粒子としては、酸化チタン系、水酸化チタン系、酸化スズ系、水酸化ニオブ系、酸化鉄系等が例示でき、水酸化チタンが好ましく使用される。無機・有機複合粒子は、有機高分子前駆体であるモノマーと無機微粒子を混合し、それを油滴として水中に分散させた後、縣濁重合を行うことによって得られ、モノマーが重合して高分子粒子を形成する際に、無機微粒子が高分子粒子の表面に集まって表層が形成される。
絶縁性粒子の平均粒子径は、表示装置によっても異なり一概に言えないが、５〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の特徴として、絶縁性粒子表面を研磨して、粒子同士の摩擦抵抗を減じて移動しやすいように設計することにより、低電圧駆動が可能となり、ブリッジの形成を格段に向上させることができる。研磨は種々の方法で行うことができる。例えば、絶縁性粒子を、水などの分散媒体中に分散させて、これを攪拌する方法によって行うことができる。この際、分散媒体中に砂粒やボールなどの研磨材を混入して絶縁性粒子と共に攪拌する方法、あるいは研削砥石を用いて攪拌する方法等によって行うこともできる。また、分散媒体を使用せず、絶縁性粒子と上記のような研磨材、研削砥石を用いて乾式で攪拌して行うこともできる。
【００１４】
さらに好ましい研磨方法は、絶縁性粒子をジェット気流等によって気流攪拌する方法である。これは該絶縁性粒子自体を相互に気相において激しく衝突させて研磨する方法であり、他の研磨材を必要とせず、絶縁性粒子表面から剥離した不活性物質を分級によって容易に分離し得る点で好ましい方法である。上記のジェット気流攪拌においては、それに用いられる装置の種類、攪拌速度、絶縁性粒子の材質等により研磨条件を特定するのが難しいが、一般的には６０００ｒｐｍの攪拌速度で０．５〜１５分程度ジェット気流攪拌するのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の画像表示用絶縁性粒子では、色特性を補助するために、必要に応じて着色剤、滑剤を添加してもよい。着色剤としては、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。
【００１６】
本発明の表示装置における基板１と基板２の間隔は、基板間で絶縁性粒子が移動でき、画像表示のコントラストを維持できればよいが、通常１０〜５０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍに調整される。また、絶縁性粒子の体積占有率は、基板１と基板２の間の空間体積に対して、１２容量％以上が好ましく、より好ましくは１５〜８０容量％であり、特に好ましくは２０〜７０容量％である。絶縁性粒子の体積占有率が１２容量％未満では、表示画像のコントラストが不十分となることがある。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
水酸化チタン（商品名：C-II、石原産業株式会社製、平均粒子径０．０４μｍ）２０ｇ、アクリル酸ブチル３００ｇ、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート１００ｇ及び重合開始剤の混合物を、第三リン酸カルシウム２５ｇを分散安定化剤として含有する１８００ｍｌの水中に分散し、６０℃で１時間攪拌下に懸濁重合を行った。得られた生成物を濾過、酸洗浄し、さらに水洗後、乾燥して無機・有機複合粒子Ａ（平均粒子径１５μｍ）を得た。
【００１９】
表示装置は以下のように作製した。すなわち、約５００Å厚みの酸化インジウム電極を設けた一対のガラス基板を、間隔５００μｍになるようにスペーサーで調整したガラス基板間に、絶縁性粒子として前述の無機・有機複合粒子Ａを入れ、ガラス基板周辺をエポキシ系接着剤にて接着すると共に、粒子を封入し、表示装置を作製した。無機・有機複合粒子Ａ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。
作製した表示装置に電圧を印加し、表示装置を不透明から透明（ブリッジ形成）に変化させた。その時の印加電圧を表１に示す。
【００２０】
実施例２
実施例１と同様にして得られた無機・有機複合粒子Ａを用いて、ジェット気流攪拌機（商品名：ハイブリダイザーNHS-0型、株式会社奈良機械製作所製）により、６０００ｒｐｍで５分間ジェット気流攪拌して、表面研磨した無機・有機複合粒子粒子Ｂを得た。
絶縁性粒子として無機・有機複合粒子粒子Ｂを使用した以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製し、不透明から透明に変化する印加電圧を測定した。評価結果を表１に示す。
【００２１】
実施例３
絶縁性粒子として針状ホウ酸アルミニウム（商品名：アルボレックスM20、四国化成製、繊維長１０〜３０μｍ、直径０．５〜１μｍ）を使用した以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。評価結果を表１に示す。
【００２２】
比較例１
実施例１で使用した無機・有機複合粒子Ａを、絶縁性オイル（商品名：TSF451-10、GE東芝シリコン製）に分散させて封入した以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。評価結果を表１に示す。
【００２３】
比較例２
実施例２で使用した無機・有機複合粒子Ｂを、絶縁性オイル（商品名：TSF451-10、GE東芝シリコン製）に分散させて封入した以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。評価結果を表１に示す。
【００２４】
比較例３
実施例３で使用した針状ホウ酸アルミニウム粒子を、絶縁性オイル（商品名：TSF451-10、GE東芝シリコン製）に分散させて封入した以外は、実施例１と同様にして表示装置を作製した。評価結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2005115172.tif 000003
各実施例において、気体媒体中で本発明の絶縁性粒子は低電圧で良好な応答性を示すことが判る。さらに実施例２において、表面研磨された絶縁性粒子を用いることで、より低電圧で優れた応答性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
絶縁性粒子を、気体媒体中で表示に利用することが可能となり、さらに表面を研磨した絶縁性粒子を用いることにより、表示装置の低電圧駆動を図ることができ、電子ペーパーなどの分野で産業上の利用の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】電界による絶縁性粒子の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      基板１
２      基板２
３      絶縁性粒子
【図１】
2005115172.tif 000004