(57)【要約】【課題】  透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造を簡便に行うことができる製造方法を提供すること。【解決手段】  レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程と、レーザーにより、前記中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程とを有し、かつ前記中空筒体形成工程および表示素子切断工程において、同一波長のレーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。【選択図】  図１
2005134739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造方法であって、
レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程と、
レーザーにより、前記中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程とを有し、かつ
前記中空筒体形成工程および表示素子切断工程において、同一波長のレーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記レーザーとして、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いる請求項１記載の表示ユニットの製造方法。
【請求項３】
透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造方法であって、
レーザーにより、前記中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程を有し、かつ
前記レーザーとして、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。
【請求項４】
透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造方法であって、
レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程を有し、かつ
前記レーザーとして、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記レーザーとして半導体レーザーを用いる請求項１、３、４のいずれか一項に記載の表示ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種表示装置を構成する表示ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコン、携帯電話、モバイル端末などの情報処理端末のディスプレイ、あるいはそれらの端末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電子ブックなど、の表示装置として、様々な装置が提案されている。
そのなかで、電子ペーパーや電子ブックなどにも使用できる表示装置として、半球ずつ色分けされた球状の表示素子を備えた表示ユニットにより構成される表示装置が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
図６に、そのような表示装置の概略断面図を示す。この表示装置６５は、図６（ａ）に示すように、光学的に透明な板状の基体６２中に形成された球状の空隙６３内に、球状の表示素子６１が誘電性液体６４とともに封入されたカプセル構造を有し、該カプセル構造が基体６２中に複数分散された構造を有している。また、該基体６２の表裏面には、それぞれ、電極６６ａ，６６ｂおよび透明パネル６７ａからなる透明電極６８ａと、電極６６ｃ，６６ｄと透明パネル６７ｂからなる透明電極６８ｂとが密着されている。透明電極はインジュウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜から構成されている。
球状の表示素子６１は、図６（ｂ）に示すように、半球６１ａ、６１ｂずつ、異なる色に色分けされるとともに、帯電状態の異なる二極に分極されており、電極６６ａ，６６ｃに接続された電源６９ａや、電極６６ｂ，６６ｄに接続された電源６９ｂから電界が印加されると、その領域に分散している表示素子が回転し、画像が形成されるようになっている。
また、前記と同様な装置で、粒子が円柱片状のものも開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
つまり、一般に、誘電性液体中に粒子が存在する場合、電界の印加により粒子と誘電性液体との間で電荷の授受が行われ、粒子は正又は負に帯電するとともに電気二重層が形成される。上述したような表示素子は、その表面が少なくとも２つ以上の色の異なる領域を持つとともに、誘電性液体中での帯電特性が異なる２つの領域を持つように調整されている。そのため、このような表示素子に電界を与えると、表示素子には、その極方向を電界方向にそろえようとするトルクが働く。その結果、表示素子は、いずれかの半球面を一方向にそろえるように回転する。電界の方向を逆転すれば、表示素子は反転し、表示される色の領域が変化して、表示の反射色が変化する。
このような表示装置は、受光型であるため印刷物のように目になじみ易く、また、外光によるちらつきを原因とする目の疲労のない表示装置として期待されている。
【０００５】
このような表示装置の製造方法としては、例えば以下のような方法が用いられている。まず、上述のような表示素子を複数、硬化前のエラストマーと混合し、薄いシート状に成形後、熱硬化させる。次に、このシート状のエラストマーを、例えば有機溶媒、あるいは油のような誘電性液体中に浸す。この誘電性液体は可塑剤として働き、エラストマーを膨潤させる。このエラストマーはほぼ均質に膨潤するため、各表示素子の周囲には空隙が生じる。それと同時に、空隙内が誘電性液体によって満たされる。そして、結果的に、表示素子が、この空隙内に誘電性液体を介して配置され、空隙内に自由に回転できるように支持され、図２に示すような、例えば半球面毎に色分けされた表示素子が、球状の空隙３に誘電性液体４を介して封入されたエラストマーシートを得る。このエラストマーシートを対向する透明電極間に配置することにより、表示装置が製造される。
【０００６】
ところが、実際上、このような製造方法と、これによって得た表示装置には種々の問題がある。すなわち、上述の製造方法による場合、シートの成形後に熱硬化が必要であったり、誘電性液体に浸したりと複雑な工程を必要とする。また、エラストマーの膨潤によって空隙３を形成するので、これに用い得る液体の種類は制限される。さらに膨潤状態は温度に依存するので、各部一様の大きさでかつ優れた形状、すなわち一定の直径を有する球状の空隙３を得ることが難しい。このようなばらつきが原因で、目的の画像を再現性よく形成することができないという問題があった。すなわち、空隙が表示素子に対して充分な大きさでなかったり、その形状が歪であったりした場合は、空隙内での表示素子の自由な回転が阻害されるため、外部電界の作用下で表示素子が電気的異方性にしたがって回転し画像を形成する際、画像表示に必要なだけの回転（一般には１８０°）を得られない。一方、空隙が粒子に対して大き過ぎる場合、画像の表示に関与する表示素子部に対して、画像表示に関与しない誘電性液体部の比率が相対的に大きくなり、コントラストの高い良好な画像を得ることが難しくなる。
【０００７】
このような問題に対し、本発明者らは、上記表示装置の製造上、および品質上の問題点を克服するため、「球状、楕円体または柱片状の表示素子と、表示素子の単数、又は複数個を透明な中空筒体に封入した表示ユニットであり、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる少なくとも二極に分極されており、かつ該中空筒体内部において、すべての表示素子が独立して回転可能であることを特徴とする表示ユニット」および該表示ユニットを備えた表示装置を提案している。例えば、特許文献４では、複数の表示素子が誘電性液体と共に中空筒体内に封入された表示ユニットを複数、表示領域に配置した表示装置を提案している。
【０００８】
上記特許文献４記載の表示ユニットの構成によれば、表示ユニットが個々に独立しているため、塗工などの簡便な方法での製造が可能である。例えば、表示ユニットを液体中に分散させ、これをシート状支持体上に塗工することによる製造、あるいは網目状支持体上に広げ、液体を取り除くことによって表示ユニット同士を絡み合わせてシート状にすることによる製造が可能である。製造の際、表示ユニットを一定の方向に向けておけば、表示ユニットを平行に配置すること、それを直交（垂直）方向に積層すれば、格子状に表示領域を形成することも可能である。また、表示ユニットに表示素子や液体を封入する方式であるため、封入用の液体は任意に選定することができる。表示ユニットとしての中空筒体の作製法として、溶融紡糸法などを利用すれば、膨潤による球状空隙の形成に比べ、高い精度で中空筒体を形成することができる。これによって、表示素子の回転が阻害されることなく、良好な画像の形成が可能になる。さらに液体を封入した透明な中空筒体の側面の断面が円周状である場合は、いわゆる凸レンズ効果により、内部の表示素子を実際より太く見せることができるので、表示領域全体に占める、見かけ上の表示素子の面積が大きくなり、結果として良好なコントラストを得ることが可能になる。
【特許文献１】米国特許第４１２６８５４号明細書（第１図）
【特許文献２】特開平１−２８２５８９号公報（第６頁、第１図）
【特許文献３】特開２０００−８９２６０号公報（第２−３頁、第３図）
【特許文献４】特開２００２−２０２５３６号公報（第６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、このような表示ユニットの製造においては、主に回転刃や直線刃などの固体刃を用いて表示素子を細かく切断し、その表示素子を透明な中空繊維内に挿入し、該中空繊維を、加熱したカッターを用いて切断し、その切断面をシールするなど非常に手間がかかり、生産性に問題があった。
従って、本発明の目的は、印刷物のように目になじみ易く、また、外光による目の疲労のない受光型表示装置の表示ユニットの製造において、レーザー光を用いて簡便に製造することである。
【００１０】
本発明は、透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造を簡便に行うことができる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】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討の結果、中空繊維の切断およびその切断面のシールと、表示素子の切断とを、同一波長のレーザーにより行うこと、あるいは、中空繊維の切断およびその切断面のシール、または表示素子の切断に、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いることにより上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明は下記態様を含む。
［１］  透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造方法であって、
レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程と、
レーザーにより、前記中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程とを有し、かつ
前記中空筒体形成工程および表示素子切断工程において、同一波長のレーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。
［２］  前記レーザーとして、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いる［１］記載の表示ユニットの製造方法。
［３］  透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造方法であって、
レーザーにより、前記中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程を有し、かつ
前記レーザーとして、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。
［４］  透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造方法であって、
レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程を有し、かつ
前記レーザーとして、半導体レーザーまたはイットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザーを用いることを特徴とする表示ユニットの製造方法。
［５］  前記レーザーとして半導体レーザーを用いる［１］、［３］、［４］のいずれか一項に記載の表示ユニットの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットの製造を簡便に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の製造方法は、透明な中空筒体内に、独立して回転可能な柱片状の表示素子が封入されており、該表示素子の表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ該表示素子が帯電状態の異なる二極に分極されている表示ユニットを製造する方法である。
【００１５】
『態様［１］』
まず、上記態様［１］について説明する。態様［１］は、レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程と、レーザーにより、前記中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程とを有し、かつ前記中空筒体形成工程および表示素子切断工程において、同一波長のレーザーを用いることを特徴とする。
【００１６】
≪中空筒体形成工程≫
本発明において用いられる表示素子は、柱片状であり、表面には表示のための異なる色の領域を区分してあり、かつ帯電状態の異なる二極に分極されているものである。中空筒体内部に独立して回転可能に封入されたこのような表示素子は、外部からの電界によって、回転し、画像を表示する
【００１７】
表示素子の帯電状態を異なる二極に分極する方法としては、エレクトレット繊維の形成、樹脂中へのイオン性物質の混合、樹脂中への磁性物質の混合、単一物質への異物質のコーティングや蒸着などが挙げられる。
コーティングや蒸着などに用いられる材料としては、ニグロシンやサリチル酸塩のように着色剤を兼ねた電荷制御剤や、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＭｇＦ２などの金属塩などが挙げられるが、これに制約されるものではない。
尚、ここで言う帯電状態の分極には、電気的なプラス・マイナスの組み合わせだけでなく、強いプラスと弱いプラス、強いマイナスと弱いマイナスなどの組み合わせが含まれる。
【００１８】
表示素子の表面に、表示のため、少なくとも２種の異なる色の領域を区分する方法としては、表示素子の表面に二種以上の着色剤を蒸着あるいは塗工する方法、前述したようなイオン性物質あるいは磁性物質が混合された樹脂自体の色を一色とし、その他、１種以上の着色剤を蒸着あるいは塗工する方法、着色物質を混合する等により、色が異なる２以上の樹脂を用意し、これらを共押出ししたサイドバイサイド繊維を利用する方法などが挙げられる。
表示素子の表面の色の領域は、少なくとも１つは、後述する表示素子切断工程において当該表示素子の切断に使用するレーザーの波長に対して吸収を有する色を用いる。代表的には、淡色と濃色との２色の領域に区分される。
このような区分の例としては、例えば、柱片の周半側面が白であり、残りの周半側面が黒である場合が例示される。このような区分に用いられる材料（着色剤または着色物質）としては、例えば、白色系では二酸化チタン、黒色系ではカーボンブラック、「ニグロシン」（和光純薬工業（株）製）などが使用される。
【００１９】
また、前記表示素子の形状は、柱状であって、中空筒体内で独立して回転可能であれば特に制限はなく、真円柱片、楕円柱片等の円柱片状；三角柱片、四角柱片、六角柱片等の角柱片状；あるいは横断面が星形などの不定形柱状片状でもよい。さらに、どのような形状であっても、前述の色分けは、二つ以上の領域となるように構成されている。
【００２０】
表示素子を構成する材料としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体（塩ビ樹脂）、ナイロン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
【００２１】
中空繊維を構成する材料としては、外部から、中空筒体の内部に封入される表示素子が視認できるよう、透明な材料が用いられる。そのような透明材料としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコン樹脂、ナイロン樹脂、塩ビ樹脂等が挙げられる。
【００２２】
中空筒体は、例えば、以下の（１）〜（４）ようにして形成することが可能である。
（１）まず、略同心円状の二層構造のポリマー繊維を溶融紡糸法などにより製造し、該繊維を延伸して外形２０〜２００μｍ程度の繊維を得る。このとき、内層を構成する樹脂は、成形後に水や有機溶剤などにより溶解する樹脂である。そして、水や有機溶剤などにより内層をの樹脂を溶解させ、内層の樹脂を取り除くことにより、中空繊維を得ることができる。あるいは、内層の溶解性樹脂の代わりに予め流体を導入しておけば、後から樹脂を取り除く必要がなくなり、より簡便に中空繊維を製造することが可能になる。この際導入する流体としては、窒素ガスや空気のような気体が好ましい。
次に、予め表示素子を分散させた分散液を用意しておき、該分散液を、前記透明中空繊維内に含浸させ、少なくとも１個の表示装置を内部に有する中空繊維を得る。含浸方法として具体的には、中空繊維を多数本束ねてチャンバー内に置き、チャンバーを真空に引き、続いて、表示素子を分散させた分散液をチャンバー内に導入することにより、該分散液で中空繊維を充満することができる。
【００２３】
尚、表示素子を分散させる液体としては、誘電性を有するものを使用する。該液体は、表示素子と比重が近いものが好ましい。液体の比重が大き過ぎる場合には表示素子にかかる浮力のため、また小さ過ぎる場合には表示素子にかかる重力のため、いずれも表示素子が中空筒内と強く接するようになってしまい、電界がかかったときの回転運動を阻害される恐れがあるからである。適当な液体が見出せない場合には、表示素子より比重が大きい液体と小さい液体の二液系で構成してもよい。例えば、誘電性を有する液体としては、シリコーンオイル単独、あるいはテトラクロロエチレン、フッ素系液体などの比重の高い液体と「アイソパーＧ」（エクソン化学（株）製）などの比重の小さい液体との併用等が挙げられる。
【００２４】
次いで、表示素子を内部に有する中空繊維を、レーザーにより任意の長さに切断（溶断）しながら各切断面をシールすることにより、少なくとも１つの表示素子を内部に有する中空筒体を形成する。
【００２５】
（２）まず、略同心円状の三層構造のポリマー繊維を溶融紡糸法などにより製造し、該繊維を延伸して外形２０〜２００μｍ程度の繊維を得る。この際、最内層は表示素子を構成する層であり、最外層は中空繊維を構成する層であり、中間層は、溶剤溶解性の層である。
次いで、得られた繊維の長さ方向に対して垂直方向に最外層から最内層まで切断し、この繊維を中間層のみを溶解する溶剤に浸漬して中間層を溶解させて、表示素子を構成する繊維を内部に有する中空繊維を得る。
この際、中間層を溶剤にて溶解した後の溶液の比重は、前記と同様の理由から、表示素子の比重と同等になることが好ましい。
次いで、表示素子を内部に有する中空繊維を、レーザーにより任意の長さに切断（溶断）しながら各切断面をシールすることにより、少なくとも１つの表示素子を内部に有する中空筒体を形成する。
【００２６】
（３）略同心円状の二層構造のポリマー繊維を溶融紡糸法などにより製造し、該繊維を延伸して外形２０〜２００μｍ程度の繊維を得る。この際、内層は表示素子を構成する層であり、外層は中空繊維を構成する層である。この溶融紡糸の際に、ポリマー層間にシリコーンオイルのような剥離性物質を介在させるようにしておくことにより、表示素子を構成する繊維を内部に有する中空繊維が得られる。
この際使用するシリコーンオイル等の剥離性物質は、前記方法（１）、（２）における溶液と同様、その比重が表示素子の比重と同等であることが好ましい。
次いで、表示素子を内部に有する中空繊維を、レーザーにより任意の長さに切断（溶断）しながら各切断面をシールすることにより、少なくとも１つの表示素子を内部に有する中空筒体を形成する。
【００２７】
（４）略同心円状の三層構造のポリマー繊維を溶融紡糸法などにより製造し、該繊維を延伸して外形２０〜２００μｍ程度の繊維を得る。この際、最内層は表示素子を構成する層であり、最外層は中空繊維を構成する層であり、中間層は、光溶解性の層である。
次いで、得られた繊維の長さ方向に対して垂直方向に最外層から最内層までレーザーにより切断しながら各切断面をシールする。
次いで、切断された繊維に光を照射すると、透明な最外層を通過した光が光溶解性の中間層を溶解し、柱片状の表示素子を内部に有する中空筒体が得られる。
この際、予め最内層を複数個に切断しておいて、筒体内の表示素子を複数個に切断しておくこともある。また、中間層を光にて溶解した溶液の比重は、前記方法（１）、（２）における溶液と同様、表示素子の比重と同等になることが好ましい。
【００２８】
≪表示素子切断工程≫
次いで、レーザーにより、上述のようにして得られた中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程を行う。図１にその概念図を示す。図１では、末端がそれぞれレーザーで切断され、シールされた中空筒体１１内に封入された１個の表示素子１２が、レーザーにより切断され、微細な表示素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃが形成されている。このとき、表示素子を切断するレーザーによっては、中空筒体１１は切断されない。
【００２９】
≪レーザー≫
本態様［１］において、上記の各工程で、中空繊維の切断とその切断面のシールに用いられるレーザーと、中空筒体内に封入された表示素子の切断に用いるレーザーとは、同一波長のものが用いられる。
すなわち、本発明においては、透明な中空筒体内に、レーザー光の吸収性の高い色領域を有する表示素子が配置されている。そのため、中空筒体に外側からレーザー光を照射すると、レーザーの出力が低い場合、図１にその概念図を示すように、レーザー光は、透明な中空筒体を傷つけることなく透明な中空筒体を透過し、表示素子表面に達したところで熱源となり、表示素子を溶融させる。その結果、中空筒体内部の表示素子だけが選択的に任意の長さに切断され、独立して回転可能な表示素子が形成される。一方、出力を挙げると、透明中空筒体が切断されると同時にその切断面がシールされる。
【００３０】
つまり、本発明においては、レーザー光の波長を変えることなく、出力を調整するだけで、中空繊維の切断およびその切断面のシールと、中空筒体内に封入された表示素子の切断の両方を行うことができる。
このようなレーザーを用いた切断法によれば、さらに、以下に示すような特長が発現される。
・小さなビームサイズに集光できるため、局所的な切断が可能である。
・レーザー出力やビームサイズなど切断条件が正確に制御できる。
・騒音、振動が無く、作業環境が改善される。
【００３１】
一般的に、レーザーには、媒質の種類により、イットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶レーザー（以下、ＹＡＧレーザーと略記する）等の固体レーザー、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザー等の気体レーザー、半導体レーザーなど様々な種類のレーザーがあり、従来、生産現場で一般的に使われている加工用レーザーはＣＯ２レーザーであり、ＣＯ２レーザーは比較的安価であり、出力が高く、取扱いが簡単なため、樹脂の切断、穴あけに広く用いられている。しかし、発振波長が１０．６μｍ付近であり、中空筒体を構成する材料に対して透過性がほとんどないため、透明中空筒体を透過する過程が必要な表示素子の切断には向かない。また、装置も非常に大型で、使いにくいという欠点がある。
そのため、本発明において、中空繊維の切断及びその切断面のシールと、中空筒体内に封入された表示素子の切断とを同一波長で行うことができるレーザーとしては、透明中空筒体を透過しやすく、低出力では透明中空筒体を傷つけることのない波長のレーザー光であって、出力を十分に上げれば、透明中空筒体を熱で切断することができるレーザーが用いられる。そのようなレーザーとしては、半導体レーザーまたはＹＡＧレーザーが好ましく用いられる。
【００３２】
ＹＡＧレーザーは集光性が高く、ピークの高い短パルス発振が可能であり、しかも発振波長が透過性のある１．０６μｍ付近であるため、透明中空筒体を透過する。そのため、低出力では、中空筒体内部の表示素子だけを任意に切断することができ、一方、出力を充分に上げることにより、同一波長で中空筒体の溶断を行うことができる。また、装置も、ＣＯ２レーザーに比べて小型である。
ＹＡＧレーザーの出力は、０．５〜１０００Ｗ程度の範囲で好ましく使用できる。
【００３３】
また、半導体レーザーは、ＣＯ２レーザーやＹＡＧレーザーほど集光性は高くないが、近年加工用に用いられるようになってきたレーザーである。本発明の表示ユニットの製造のように、金属加工のような高い集光性を必要としない用途に向いていると言える。一般的に、発振波長６００ｎｍから９８０ｎｍまで、多様な波長の装置が市販されており、対象となる透明中空筒体や表示素子のに適する波長が選択できる。
また、半導体レーザーは、透明中空筒体を透過するため、低出力では、中空筒体内部の表示素子だけを任意に切断することができ、一方、出力を充分に上げることにより、同一波長で中空筒体の溶断を行うことができる。
さらに、半導体レーザーは、小型である、微細加工がし易い、発振器の構造がシンプルでメンテナンスが容易である等の利点も有しており、本発明において最も好適に用いられる。
半導体レーザーの素子としては、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）（波長６００〜８００ｎｍ）等がある。
半導体レーザーの出力は、０．１〜５００Ｗ程度の範囲で好ましく使用できる。
【００３４】
レーザーによる表示素子の切断は、レーザーにより切断される断面に対して垂直方向の長さが５〜１００μｍ程度となるように行うことが好ましい。
一方、レーザーによる中空繊維の切断は、レーザーにより切断される断面に対して垂直方向の長さが５μｍ〜表示装置の幅までとなるように行うことが好ましく、さらには１ｍｍ〜表示装置の幅までとなるように行うことが好ましい。
【００３５】
図２に、本態様の製造方法により製造される表示ユニットの一例を示す。この表示ユニット１は、末端が封止された円筒形の透明な中空筒体２内に、３つの円柱片状の表示素子３ａ、３ｂ、３ｃが封入されたものである。表示素子３ａ、３ｂ、３ｃの表面は、それぞれ、色および帯電状態が異なる２つの領域Ａ、Ｂに色分けされている。また、中空筒体２内には、表示素子３ａ、３ｂ、３ｃとともに、誘電性液体４が封入されており、表示素子３ａ、３ｂ、３ｃが、中空筒体３内を、それぞれ独立して回転可能になっている。
【００３６】
『態様［３］』
次に、本発明の態様［３］について説明する。態様［３］は、レーザーにより、中空筒体内に封入された少なくとも１個の表示素子を少なくとも２個に切断する表示素子切断工程を有し、かつ前記レーザーとして、半導体レーザーまたはＹＡＧレーザーを用いることを特徴とする。
本態様［３］における表示素子切断工程は、上記態様［１］における表示素子切断工程と同様にして行うことができる。
レーザーとしては、上記と同様の理由により、半導体レーザーが好ましく用いられる。
【００３７】
一方、本態様［３］において、中空筒体の形成、すなわち中空繊維の切断とその切断面のシールは、レーザーにより行っても、あるいは回転刃、直線刃により行ってもよい。
また、レーザーも、半導体レーザーまたはＹＡＧレーザーを用いるのであれば、必ずしも表示素子切断工程と同一波長のレーザーを用いる必要はなく、例えば中空繊維の切断を、該中空繊維を構成する樹脂を透過しない波長のレーザーを用いてもよい。例えば、ＣＯ２レーザーは、透明中空筒体を切断し、かつその切断面をシールする、いわゆる溶断には適している。しかし、製造工程の簡便さを考慮すると、同一波長で行うことが好ましい。
【００３８】
本態様の製造方法により、上記態様［１］の製造方法により製造される表示ユニット、例えば図２に示す表示ユニット１と同様の構成の表示ユニットを製造することができる。
【００３９】
『態様［４］』
次に、本発明の態様［４］について説明する。態様［４］は、レーザーにより、少なくとも１個の表示素子を内部に有する中空繊維の切断と、その切断面のシールとを行うことによって、少なくとも１個の表示素子が封入された中空筒体を形成する中空筒体形成工程を有し、かつ前記レーザーとして、半導体レーザーまたはＹＡＧレーザーを用いることを特徴とする。
本態様［４］における中空筒体形成工程は、上記態様［１］における中空筒体形成工程と同様にして行うことができる。
レーザーとしては、上記と同様の理由により、半導体レーザーが好ましく用いられる。
【００４０】
一方、本態様［４］において、表示素子の切断は、レーザーにより行っても、あるいは回転刃、直線刃により行ってもよい。
また、表示素子の切断は、必ずしも中空筒体の形成の後に行う必要はなく、レーザーあるいは回転刃、直線刃により切断した表示素子を中空繊維内に入れ、これをレーザーで切断して中空筒体としてもよい。
【００４１】
本態様の製造方法により、上記態様［１］の製造方法により製造される表示ユニット、例えば図２に示す表示ユニット１と同様の構成の表示ユニットを製造することができる。
【００４２】
＜表示装置＞
上記本発明の表示ユニットの製造方法により製造される表示ユニットは、表示装置の製造に用いられる。
表示装置は、例えば、極めて薄いシート状支持体上に、前記の表示ユニットを液体中で分散したものを塗工して、シート状に成形する。あるいは、網目状の支持体上に広げ、前記分散液から液分を取り除くことにより、複数の表示ユニットの絡み合いによるシートとして成形してもよい。
前記のシートの各部に、例えば電界を与える装置を配置することで、情報の記入・消去・書替えが可能となる。電界を与える装置は、公知の手段を適用できる。
【００４３】
前記表示ユニットに電極板を設置する場合には、上側の電極板の材質としては、一般にはガラスを用いるが、透明性プラスチック、例えば、ポリカーボネート樹脂、またはアクリル系ではポリメチルメタクリレート、あるいは、スチレン系では、スチレン−アクリロニトリル共重合体等を用いてもよい。前記電極板の極線はＩＴＯを蒸着したものが望ましい。一方、下側に設置する電極板の場合は、特に透明性を必要としないので、不透明性の高い材料を用いてもかまわない。
【００４４】
上述したように、表示素子は、帯電状態が異なる二極に分極するように設計されているので、画像信号に応じて外部から表示装置に電界を印加すると、各表示素子は、表面電荷が電界によって受ける力を駆動力として電界の方向に対応して向きを変える。表示素子の外周面の色のうち画像信号に応じた色が、透明な筒体を通して外部から見える。表示素子が向きを変えて一旦固定化すると、電界が除去されても、表示素子の外周面と筒体の内周面、あるいは表示素子の外周面と封入された液体との間に作用する静摩擦力によりその固定化状態、すなわち表示状態が保持される。
【００４５】
前記表示素子を並べた表示装置の表面から見える柱片の部分が１つのドットの色であり、複数のドットが文字や画像を表示することになる。
【００４６】
以下、本発明の製造方法により製造される表示ユニットを用いた表示装置の一例を、図面を参照して説明する。
図３は、表示装置３０の模式図である。表示装置３０は、８つの表示素子が封入された複数の表示ユニット３１が平行に配置された画像表示部３２と、各表示素子に電界を与えるために画像表示部３２の上下に配置された電極板（図示せず）と、電源３３ａ、３３ｂと、該電源３３ａ、３３ｂと電極板とを接続する配線３４ａ、３４ｂとを備えたものである。
なお、図３では各表示ユニット３１の中空筒体（外筒）が正確に図示されていないが、図２に示したのと同様の構成である。また、電極板は、少なくとも上部の電極板は透明である。
【００４７】
また、図４はこの表示装置３０内の１つの表示ユニット３１の断面模式図であり、図４（ａ）は表示装置駆動前、図４（ｂ）は表示装置駆動後の画像表示状態を示す。
この表示装置３０では、二つの電極板の間に発生する電界により、表示ユニット３１内の任意の表示素子に対してクーロン力による回転モーメントが発生し、表示素子の任意の外周面が見える状態となる。なお、１つの電界に対応する表示素子は単数でも複数でもよい。
【００４８】
なお、図３では、表示ユニット３１の長さは画像表示部３２の幅と同等で、かつ表示ユニット３１はそれぞれ平行に配置してあるが、表示ユニット３１の長さはこれより短くてもよいし、また表示ユニット３１は平行配置でなく、例えば絡み合った状態で配置されてもよい。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
実施例１
＜表示素子の作成＞
ポリスチレン繊維を用いて、図２に示したのと同様の構成の円柱片状の表示素子を作製した。即ち、幅約１０ｃｍのポリエステルフィルムより成る基体の一方の面に、厚さ５０μｍの耐熱性アクリル系粘着層を塗着した。概ね９ｃｍの長さになるように切断したポリスチレン糸（太さは約１００μｍ、伸光精線工業（株）製）を、前記粘着層上に単層に配列した。この糸の配列は、基体の粘着層上に糸を十分散布した後、厚さ５０μｍのポリテトラフルオロエチレン製シートを介してシリコンゴムローラ等によるローラがけをして糸を粘着層にその外半周面分が埋没するように圧着させた。その後、粘着層から浮き上がっている余分の糸を手で除去して、基体に単層に糸の配列接着をなした。このとき、予め粘着層の厚さを５０μｍに設定しておくことにより、糸の粘着層への埋没が半外周分程度になるように調節した。
【００５０】
さらに、その上から塗料（ニグロシン（試薬、和光純薬工業（株）製）１．９質量％トルエン溶液）を用いて、糸の埋没させていない半外周面全てを黒く着色した。なお、この塗料が着色された半外周面は、着色されていない半外周面と異なる表面電荷分布状態をとる。
その後、基体をポリスチレン糸が埋没している面とは反対の面からエタノールに浸けて粘着層を溶解させながら、ポリスチレン糸を粘着剤から剥離した。粘着層に埋没していた半外周面は着色がされず、粘着層より露出していた半外周面は黒く着色されていた。
このポリスチレン糸を、カッターを用いて、カット長が概ね５〜８ｍｍになるように切断した。
【００５１】
＜中空筒体の形成＞
次に中空筒体を作製した。図５に示す口金吐出孔５１を有する押出機を用い、該口金吐出孔５１の中心部のガス吐出孔５２から窒素ガスを流しつつ、該中心部の周りの樹脂吐出孔５３から、ポリエステル樹脂を押し出した。押出機温度は２５０℃にし、窒素ガスをほぼ大気圧に保った。溶融したポリエステル樹脂の押し出し速度は０．１５ｋｇ／ｈｒであった。押出機出口の溶融繊維を引き伸ばし、外径２７０μｍ、内径１６０μｍの中空繊維を得た。
【００５２】
続いて、前記中空繊維を多数本束ねてチャンバー内に置き、チャンバーを真空に引き、前記ポリスチレン糸を分散させた液をチャンバー内に導入することにより、該分散液で中空繊維を充満した。このとき、表示素子を分散させる液体としては、シリコーンオイルＴＳＦ４５１−１０（ＧＥ東芝シリコーン（株）製）を用いた。
【００５３】
その後、内部にポリスチレン糸と液体を含む前記中空繊維を、半導体レーザーＵＤＬ−１５Ｖ（オリンパスプロマーケティング（株）製）によって、カット長が概ね１０ｍｍになるように切断した。レーザー光はシングルモードで、波長８１０ｎｍの連続波を３０Ｗの出力で４０ｍｓ照射した。切断時に中空繊維の切断面部分が溶かされながら潰れることにより端部はシールされ、中空筒体の内部にポリスチレン糸を有する表示ユニットが形成できた。
【００５４】
＜中空筒体内の表示素子の切断＞
次いで、半導体レーザーＵＤＬ−１５Ｖを用いて、中空筒体を傷つけることなく、中空筒体の内部のポリスチレン糸を切断した。レーザー光はシングルモードで、波長８１０ｎｍの連続波を１Ｗの出力で４０ｍｓ照射することにより、ポリスチレン糸を切断し１ｍｍ長の表示素子を作製した。
このようにして、レーザーによるポリスチレン糸の切断により、内部に複数個の表示素子を有する表示ユニットが形成できた。
【００５５】
＜表示装置の作製＞
前記で得られた複数個の表示ユニットを、概ね均一なウェブとし、ポリエステル繊維のフィラメントヤーンで作製された基布にニードリングさせて絡合させてシート状にした。このときシートの厚みは約４００μｍであった。
【００５６】
次に、前記表示ユニットからなるシートを、上下から透明な電極板で挟み、表示装置とした。電極板はガラス板の片面にＩＴＯを蒸着したものを用いた。
【００５７】
＜表示装置の評価＞
直流電源を用いて、上側の電極にプラス、下側の電極にマイナスの電荷を与えて、電極間の電圧差を２００Ｖにしたとき、ほとんどの表示素子が白表面を上側電極（表示面）に向けた。電極の向きを逆にしたときは、ほとんどの表示素子が黒表面を表示面に向けた。
また、このときの光学的画像濃度をマクベス濃度計にて測定し、黒表示時の画像濃度と、白表示時の画像濃度の比をコントラスト比として求めたところ、この表示装置のコントラスト比は、６：１であった。
このようなコントラスト比を有しているので、上記表示装置により形成される画像は、印刷物のように目になじみ易く、また、外光による目の疲労のないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、受光型の表示装置を構成する表示ユニットの製造に利用でき、産業界への寄与が大である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のレーザーによる表示素子作製の概念図である。
【図２】本発明の製造方法により製造される表示ユニットの一例を示す模式図である。
【図３】本発明の製造方法により製造される表示ユニットを備えた表示装置の一例を示す模式図である。
【図４】表示装置内の１つの表示ユニットにおける（ａ）表示装置駆動前、および（ｂ）表示装置駆動後の画像表示状態を示す断面模式図である。
【図５】実施例で中空筒体作製のために使用した押出機の口金吐出孔の模式図（断面）である。
【図６】従来公知の表示装置（ａ）および表示素子（ｂ）の模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…表示ユニット、２…中空筒体、３ａ〜３ｃ…表示素子、４…誘電性液体、１１…中空筒体、１２…表示素子、１３ａ〜１３ｃ…切断された表示素子、３０…表示装置、３１…表示ユニット、３２…画像表示部、３３ａ〜３３ｂ…電源、３４ａ〜３４ｂ…配線、５１…口金吐出孔、５２…ガス吐出孔、５３…樹脂吐出孔、６１…表示素子、６２…基体、６３…空隙、６４…誘電性液体、６５…表示装置、６６ａ〜６６ｄ…電極、６７ａ〜６７ｂ…透明パネル、６８ａ，６８ｂ…透明電極、６９ａ，６９ｂ…電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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