JP2005266641A

JP2005266641A - 画像表示板の製造方法

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Publication number: JP2005266641A
Application number: JP2004082094A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Akusawa; 一嘉阿久沢; Taichi Kobayashi; 太一小林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】複数種類の粒子群または粉流体を予め所定の充填比率に混合した混合物を充填に使用することにより、装置コストおよび充填工程所要時間や切換工数を削減して大幅なコストダウンを実現する、画像表示板の製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一方が表示セルを画成する隔壁４を形成した２枚の基板である基板１と基板２とを重ね合わせ、その間に粒子群または粉流体３を充填する構造の画像表示板を製造する画像表示板の製造方法は、複数種類の粒子群または粉流体３を所定の充填比率に応じて予め混合することにより複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを生成する混合物生成工程と、複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを隔壁が形成された基板１上に供給して、ブレード法またはすりきり法によって充填する充填工程とから成る。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも一方が透明で、少なくとも一方が表面に表示セルを画成する隔壁が形成された対向する２枚の基板を重ね合わせ、その間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する画像表示板の製造方法に関するものである。

従来より、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色粒子回転方式等の技術を用いた画像表示装置が提案されている。

これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、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、メモリ機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な画像表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用画像表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に、最近では、分散粒子と着色溶液とから成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して成る電気泳動方式（例えば、非特許文献１参照）が提案され、期待が寄せられている。

しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅くなるという問題がある。さらに、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているため沈降しやすくなっており、分散状態の安定性維持が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。また、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て、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。

一方、溶液中での挙動を利用する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とを基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、この方式は、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するために構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという問題もある。

上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板を重ね合わせ、その間に形成された隔壁で画成された表示セル内に複数種類の粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を具備する画像表示装置が知られている。

趙国来、外３名、"新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）"、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）"Japan Hardcopy’99"、p.249-252

このような画像表示装置を製造する製造方法においては、基板上に画成された表示セル内に複数種類（例えば２種類）の粒子群または粉流体を充填する際に、第１の粒子群または第１の粉流体を充填した後に、仕切り壁となる隔壁上に乗った不要な粒子群または粉流体を除去し、さらに、帯電特性の異なる第２の粒子群または第２の粉流体を充填した後に、隔壁上に乗った不要な粒子群または粉流体を除去するといった方法で画像表示板を作製する場合には、同一内容の工程を繰り返すため工程が煩雑化してしまう。また、その際、同一装置を用いて、第１の粒子群または第１の粉流体と、第２の粒子群または第２の粉流体とを切り換えて使用する場合には、切り換えのために多大な時間が必要となるので、切換工数を削減するためには同一装置を複数用意しておく必要があり、コストアップを招いてしまう。

本発明は、複数種類の粒子群または粉流体を予め所定の充填比率に混合しておいた混合物を充填に使用することにより、装置コストおよび充填工程所要時間や切換工数を削減して大幅なコストダウンを実現する、画像表示板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１発明の画像表示板の製造方法は、少なくとも一方が透明で、少なくとも一方が表面に表示セルを画成する隔壁が形成された対向する２枚の基板を重ね合わせ、その間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する、画像表示板の製造方法であって、複数種類の粒子群または粉流体を所定の充填比率に応じて予め混合することにより前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を生成する混合物生成工程と、該複数種類の粒子群または粉流体の混合物を隔壁が形成された基板上に供給して充填する充填工程とから成ることを特徴とする。

また、本発明の画像表示板の製造方法の好適例としては、第２発明、第３発明に記載の如く、前記充填工程は、表面に表示セルを画成する隔壁を形成した基板に対し所定の角度をなすように支持した板状部材を基板上面に沿って移動させることによって、表示セル内に前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物をかき落とすことにより行うこと、および、前記充填工程は、前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を表面に表示セルを画成する隔壁を形成した基板上に拡散させた状態で供給した後、基板に対し平行になるように配置した押圧部材を基板上面に向かって接近させることによって、表示セル内に前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を圧入することにより行うこと、がある。

上記構成の第１発明の画像表示板の製造方法によれば、少なくとも一方が透明で、少なくとも一方が表面に表示セルを画成する隔壁が形成された対向する２枚の基板を重ね合わせ、その間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する際には、複数種類の粒子群または粉流体を所定の充填比率に応じて予め混合することにより前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を生成した後、その混合物を隔壁が形成された基板上に供給して充填するから、１台の装置を用いて、１回の充填工程で、かつ、充填する粒子群または粉流体の切換工程を行うことなく、基板間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造することができる。よって、装置コストおよび充填工程所要時間や切換工数を削減して大幅なコストダウンを実現する、画像表示板の製造方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。

まず、本発明の対象となる画像表示板の基本的な構成について説明する。本発明で用いる画像表示板では、対向する２枚の基板間に封入した粒子群または粉流体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、高電位側に向かっては低電位に帯電した粒子群または粉流体がクーロン力などによって引き寄せられ、また、低電位側に向かっては高電位に帯電した粒子群または粉流体がクーロン力などによって引き寄せられ、それら粒子群または粉流体が電位の切替による電界方向の変化によって往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、粒子群または粉流体が、均一に移動し、かつ、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、画像表示板を設計する必要がある。ここで、粒子または粉流体にかかる力は、粒子同士または粉流体同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。

次に、上述した画像表示板の基本的な構成における画像表示動作について説明する。本発明で用いる画像表示板は、一例として２種の色の異なる粒子３（図１参照、ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を基板１、２と垂直方向に移動させることによる表示方式に用いる画像表示板と、１種の色の粒子３Ｗ（図２参照）を基板１、２と平行方向に移動させることによる表示方式を用いる画像表示板とのいずれへも適用できる。表示のための表示板構造例を図３に示す。なお、図１〜図３において、４はセルを形成するために設ける隔壁、５、６は粒子３に電界を与えるため必要に応じて設けられる電極である。以上の説明は、白色粒子３Ｗは白色粉流体に、黒色粒子３Ｂを黒色粉流体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。

以下、本発明の特徴となる画像表示板の製造方法について詳細に説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の画像表示板の第１の製造方法を説明するための図であり、図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の画像表示板の第２の製造方法を説明するための図である。第１の製造方法（以下、「ブレード法」という）の場合、まず、複数種類の粒子群または粉流体３を所定の充填比率に応じて予め混合することにより複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを生成しておく。次に、図４（ａ）に示すように、供給装置１１によって、複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを表面に表示セルを画成する隔壁を形成した基板１上に設けた粒子置き場１ａに供給した後、図４（ｂ）に示すように、基板１に対し所定の角度（図示例は約６０度）をなすように支持した板状部材であるブレード１２を基板上面に沿って水平に引掃させる。その後、図４（ｃ）に示すように混合物３ｍを基板１上に設けた粒子受１ｂの位置まで移動させて、そこで不要な混合物３ｍを除去する。以上の工程により、基板上に設けられた隔壁（図４各図では、図示を省略している）の上部に乗った不要な混合物３ｍは、ブレード１２の基板上面に沿う水平移動によって表示セル内にかき落とされることになり、それにより複数種類の粒子群または粉流体３を所望の通りの充填状態にすることができる。

上記供給装置１１としては、ホッパー等を用いて、複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを自動的に基板１上に供給するものとするが、混合物３ｍを手動で基板１上に供給するようにすることも可能である。
上記においては、板状部材として、ブレード１２を用いているが、代わりにスキージ等を用いてもよい。また、ブレード１２の材質としては、ウレタン等の樹脂材料や、ＳＵＳ等の金属材が好適に用いられる。また、ブレード１２の厚さ、支持角度、圧力、引掃速度等は、ブレードの材質に応じた適当な条件があるので、適宜設定するものとする。なお、上記においては、基板を固定してブレードを引掃するようにしているが、代わりに、基板を搬送してブレードを固定するようにしてもよい。

第２の製造方法（以下、「すりきり法」という）の場合、まず、複数種類の粒子群または粉流体３を所定の充填比率に応じて予め混合することにより複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを生成しておく。次に、図５（ｂ）に示すように供給装置１１を表面に表示セルを画成する隔壁を形成した基板１上面でジグザグに移動させることにより、図５（ａ）に示すように複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを基板１の上面全体（基板１の外枠１ｃを含む範囲）に拡散させた状態で供給する。次に、図５（ｃ）に示すように、基板１に対し平行になるように配置した押圧部材である押し板１３を基板上面に向かって接近させることによって、図５（ｄ）に示すように、基板１上の表示セル内に複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを圧入する。以上の工程により、基板１上に設けられた隔壁（図５各図では、図示を省略している）の上部に乗った不要な混合物３ｍは、押し板１３の基板上面に向かう接近移動によって表示セル内に圧入されることになり、それにより複数種類の粒子群または粉流体３を所望の通りの充填状態にすることができる。

上記供給装置１１としては、ホッパー等を用いて、複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを自動的に基板１上に供給するものとするが、混合物３ｍを手動で基板１上に供給するようにすることも可能である。
上記押し板１３の材質としては、アクリル、ＰＥＴ等の樹脂材料や、ＳＵＳ等の金属材や、ガラス等の無機材料が好適に用いられる。また、押し板１３の圧力等は、押し板の材質に応じた適当な条件があるので、適宜設定するものとする。
なお、上記において、押し板１３を基板１の上部に押し付けた状態で揺動（前後移動、左右移動および回転移動）させるようにすれば、複数種類の粒子群または粉流体３を基板１上に均一に充填することができるようになるので、より好ましい。

なお、上述した「ブレード法」または「すりきり法」によって基板上に複数種類の粒子群または粉流体３を充填する工程は、基板に電極を設ける場合には、「基板１の表面に、ＩＴＯからなるストライプ状の電極をパターニングして設けた後に、基板１の電極上に表示セルを画成する格子状、ハニカム状または網目状の隔壁を形成する工程」の後に行うものとする。そして、上述した「ブレード法」または「すりきり法」によって基板上に複数種類の粒子群または粉流体３を充填する工程の完了後には、「もう一方の基板を、粒子群または粉流体３を表示セル内に充填した基板１に対して重ね合わせ接着して、粒子群または粉流体３を表示セル内に封止する工程」を行うことにより、本発明の画像表示板を作製することができる。
基板に電極を設けない場合に基板上に複数種類の粒子群または粉流体３を充填する工程は、「基板１の表面に、表示セルを画成する格子状、ハニカム状または網目状の隔壁を形成する工程」の後に行うものとする。そして、上述した「ブレード法」または「すりきり法」によって基板上に複数種類の粒子群または粉流体３を充填する工程の完了後には、「もう一方の基板を、粒子群または粉流体３を表示セル内に充填した基板１に対して重ね合わせ接着して、粒子群または粉流体３を表示セル内に封止する工程」を行うことにより、本発明の画像表示板を作製することができる。

本発明の画像表示板の製造方法によれば、複数種類の粒子群または粉流体３を所定の充填比率に応じて予め混合することにより複数種類の粒子群または粉流体の混合物３ｍを生成した後、混合物３ｍを基板１上に供給して充填するから、１台の装置を用いて、１回の充填工程で、かつ、充填する粒子群または粉流体の切換工程を行うことなく、基板間に複数種類の粒子群または粉流体３を充填する構造の画像表示板を製造することができる。よって、装置コストおよび充填工程所要時間や切換工数を削減して大幅なコストダウンを実現する、画像表示板の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の対象となる画像表示板を構成する各部材について説明する。

基板については、少なくとも一方の基板は装置外側から粒子または粉流体の色が確認できる透明な基板２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。基板１は透明でも不透明でもかまわない。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、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるもの、および、ガラス、石英などの可とう性のない無機シートが挙げられる。基板の厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、さらに５〜２０００μｍ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、５０００μｍより厚いと、薄型表示パネルとする場合に不都合がある。

電極を設ける場合の電極５、６については、視認側であり透明である必要のある基板側に設ける電極６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、金、銀、銅などの金属類、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がなければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。もう一方の基板側に設ける電極５の材質や厚みなどは上述した電極６と同様であるが、透明である必要はない。なお、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。

隔壁４については、その形状は表示にかかわる粒子群あるいは粉流体の種類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２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ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。本発明では、いずれの方法も好適に用いられる。

これらのリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図６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、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状、網目状が例示される。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。ここで、隔壁の形成方法を例示すると、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。このうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法が好適に用いられる。

次に、本発明の対象となる画像表示板で用いる粒子について説明する。粒子は、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、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、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、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、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、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、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。

荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。

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。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。

また、本発明で用いる粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜５０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために粒子の移動に支障をきたすようになる。

さらに、本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、d(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、d(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。

さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。

なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子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子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mie 理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。

粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、画像表示用パネルにおける粒子の帯電量はほぼ、初期帯電量、隔壁との接触、基板との接触、経過時間に伴う電荷減衰に依存し、特に粒子の帯電挙動の飽和値が支配因子となっているということが分かった。

本発明者らは鋭意検討の結果、ブローオフ法において同一のキャリア粒子を用いて、それぞれの粒子の帯電量測定を行うことにより、用いる粒子の適正な帯電特性値の範囲を評価できることを見出した。

次に、本発明の対象となる画像表示板で用いる粉流体について説明する。
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：物理学事典）。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層体と呼び、同じく、流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。

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。

本発明の対象となる画像表示板は、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、低電圧の印加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。
本発明に用いる粉流体とは、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。

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、その時の見かけ体積を容器外側から測定する。具体的には、直径（内径）６ｃｍ、高さ１０ｃｍのポリプロピレン製の蓋付き容器（商品名アイボーイ：アズワン（株）製）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。

また、本発明では、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。
Ｖ_１０／Ｖ_５＞０．８
ここで、Ｖ_５は最大浮遊時から５分後の見かけ体積（ｃｍ^３）、Ｖ_１０は最大浮遊時から１０分後の見かけ体積（ｃｍ^３）を示す。なお、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Ｖ_１０／Ｖ_５が０．８５よりも大きいものが好ましく、０．９よりも大きいものが特に好ましい。Ｖ_１０／Ｖ_５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。

また、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（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、表示上の鮮明さに欠けるようになる。なお、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、次の粒子径分布Spanにおけるｄ（０．５）と同様である。

粉流体を構成する粒子物質は、下記式に示される粒子径分布Spanが５未満であることが好ましく、更に好ましくは３未満である。
粒子径分布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粒子物質の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質の比率が１０％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質が９０％である粒子径をμｍで表した数値である。粉流体を構成する粒子物質の粒子径分布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、以上の粒子径分布および粒子径は、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子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。この粒子径および粒子径分布は、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（Mie 理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、測定を行うことができる。

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。以下、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。

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。

さらに、本発明においては基板間の粒子群あるいは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。
この空隙部分とは、図１〜図３において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、電極５、６、粒子群（あるいは粉流体）３の占有部分、隔壁４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粒子群（あるいは粉流体）が接する気体部分を指すものとする。
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、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。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、粒子群あるいは粉流体の充填、基板の組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、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。

本発明の画像表示板における基板と基板との間隔は、粒子群又は粉流体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
対向する基板間の空間における粒子群又は粉流体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には粒子又は粉流体の移動の支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。

以下、粒子群を用いる場合についての実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではなく、粉流体を用いる場合についても同様の効果を得ることができる。

＜実施例１＞
複数種類（本実施例の場合、２種類）の粒子群３を所定の充填比率に応じて予め混合することにより複数種類の粒子群の混合物３ｍを生成した後、図４に示す画像表示板の製造方法（ブレード法）を用いて、混合物３ｍを基板１上に供給して充填することにより、画像表示板を作製した。

＜実施例２＞
複数種類（本実施例の場合、２種類）の粒子群３を所定の充填比率に応じて予め混合することにより複数種類の粒子群の混合物３ｍを生成した後、図５に示す画像表示板の製造方法（すりきり法）を用いて、混合物３ｍを基板１上に供給して充填することにより、画像表示板を作製した。

＜比較例１＞
図示しない散布機を用いて、複数種類（本実施例の場合、２種類）の粒子群３を、散布機から基板１上に散布して充填することにより、画像表示板を作製した。

上記実施例１、実施例２および比較例１のそれぞれについて、各装置で所定の大きさ（例えば３０ｃｍ□）の基板１枚に粒子群を充填した場合の所要時間を測定したところ、表１の結果が得られた。なお、表１中、「付帯作業時間」とは、装置の交換、配管部品等の部品の交換、粒子群の異なる種類への交換、清掃および調整等に要する時間の合計時間のことである。

以上により作製された画像表示板は、実施例１および実施例２のものは、比較例１のものに比べて、所要時間が大幅に短縮されたものになった。その理由としては、（１）２種類の粒子群３を所定の充填比率に応じて予め混合した混合物３ｍを用いたこと、（２）粒子群の充填に、高速な「ブレード法」または「すりきり法」を用いたこと、（３）粒子群の充填時に、同時に隔壁上の不要な粒子群の除去ができること、がある。

なお、参考までに、「２種類の粒子群３の混合物３ｍ」を用いる代わりに「２種類の粒子群３」をそれぞれ用いて２回散布した場合の実施例１、実施例２および比較例１の所要時間を測定したところ、表２の結果が得られた。この場合も、「ブレード法」や「すりきり法」を用いることが所要時間の大幅な短縮に寄与していることが分かる。

以上から、複数種類の粒子群（または粉流体）３を所定の充填比率に応じて予め混合した混合物３ｍを、高速な「ブレード法」または「すりきり法」を用いて、基板１上に供給して充填するから、１台の装置を用いて、１回の充填工程で、かつ、充填する粒子群（または粉流体）の切換工程を行うことなく、基板間に複数種類の粒子群（または粉流体）３を充填する構造の画像表示板を製造することができ、装置コストおよび充填工程所要時間や切換工数を削減して大幅なコストダウンを実現することができる。

本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板は、画像ムラがなく、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ、電子値札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。

本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板における駆動方法の一例を示す図である。本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板における駆動方法の他の例を示す図である。本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板の構造の一例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の画像表示板の第１の製造方法を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の画像表示板の第２の製造方法を説明するための図である。本発明の画像表示板の製造方法によって製造した画像表示板における隔壁の形状の一例を示す図である。

符号の説明

１，２基板
１ａ粒子置き場
１ｂ粒子受け
１ｃ外枠
３粒子、粉流体
３Ｗ白色粒子、白色粉流体
３Ｂ黒色粒子、黒色粉流体
３ｍ複数種類の粒子群または粉流体の混合物
４隔壁
５電極
６電極
１１供給装置
１２ブレード（板状部材）
１３押し板（押圧部材）

Claims

少なくとも一方が透明で、少なくとも一方が表面に表示セルを画成する隔壁が形成された対向する２枚の基板を重ね合わせ、その間に複数種類の粒子群または粉流体を充填する構造の画像表示板を製造する、画像表示板の製造方法であって、
複数種類の粒子群または粉流体を所定の充填比率に応じて予め混合することにより前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を生成する混合物生成工程と、
該複数種類の粒子群または粉流体の混合物を隔壁が形成された基板上に供給して充填する充填工程とから成ることを特徴とする画像表示板の製造方法。
前記充填工程は、表面に表示セルを画成する隔壁を形成した基板に対し所定の角度をなすように支持した板状部材を基板上面に沿って移動させることによって、表示セル内に前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物をかき落とすことにより行うことを特徴とする請求項１記載の画像表示板の製造方法。
前記充填工程は、前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を表面に表示セルを画成する隔壁を形成した基板上に拡散させた状態で供給した後、基板に対し平行になるように配置した押圧部材を基板上面に向かって接近させることによって、表示セル内に前記複数種類の粒子群または粉流体の混合物を圧入することにより行うことを特徴とする請求項１記載の画像表示板の製造方法。