JP2006030775A

JP2006030775A - 画像表示用パネル、その製造方法及び画像表示装置

Info

Publication number: JP2006030775A
Application number: JP2004211563A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Yamazaki; 博貴山崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】基板を重ね合わせた後でも画像表示媒体を充填できる、生産容易で耐久性に優れた、安価な画像表示用パネル、その製造方法及び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２枚の基板間に、隔壁４によって仕切られた複数のセルを形成し、セル内に画像表示媒体３を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルにおいて、セルを画成する隔壁４の一部分に画像表示媒体３が通り抜けられる大きさの空間を設けた構造を有する。そして、２枚の基板を重ね合わせた後、パネルの側面から画像表示媒体を分散させた媒体とともに注入し、両側の基板に設けた電極に画像表示媒体の有する帯電極性とは逆極性の電位を掛けながら画像表示媒体を基板間で移動させて、セル内に画像表示媒体を充填することで画像表示用パネルを得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、セル内に画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネル、その製造方法及び画像表示装置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、メモリー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、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である２枚の対向する基板間に、隔壁により互いに隔離されたセルを形成し、セル内に画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を与え、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルが知られている。
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"論文集、p.249-252

しかし、これらの画像表示用パネルにおいては、セルは隔壁によってその四方を完全に囲まれているため、２枚の基板を重ね合わせる前にセル内に画像表示媒体を充填してから基板を重ね合わせて画像表示用パネルとしていた。この方法では、充填時に隔壁頂上部に載った余分な画像表示媒体を取り除いてから基板を重ね合わせなければならず、多くの工数を要したり、基板を接着する場合に用いる接着剤の選択において充填した画像表示媒体に対して悪影響のないものとする必要から制約があり、接合強度の面からも十分とはいえないという問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、基板を重ね合わせた後でも画像表示媒体を充填できる、生産容易で耐久性に優れた、安価な画像表示用パネル、その製造方法及び画像表示装置を提供しようとするものである。

本発明の画像表示用パネルは、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、セル内に画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルにおいて、セルを画成する隔壁の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間を設けた構造を有することを特徴とするものである。

本発明の画像表示用パネルの好適例としては、画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間の位置が、隔壁の交点部分の位置であること、画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間の位置が、隔壁の交点部分以外の位置であること、隔壁に設けた画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間の長さの範囲が２０〜１００μｍであること、セルを画成するために部分的に設けた隔壁の長さが、５０μｍ以上であること、及び、画像表示媒体が粒子群または粉流体であること、がある。

また、本発明の画像表示用パネルの製造方法は、上述した構成の画像表示用パネルの製造方法において、２枚の基板を重ね合わせた後、パネルの側面から画像表示媒体を分散させた媒体とともに注入し、両側の基板に設けた電極に画像表示媒体の有する帯電極性とは逆極性の電位を掛けながら画像表示媒体を基板間で移動させて、セル内に画像表示媒体を充填し、封入することを特徴とするものである。

さらに、本発明の画像表示装置は、上述した構成の画像表示用パネルを搭載したことを特徴とするものである。

本発明では、基板にセルを画成する隔壁を設ける際に、隔壁の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる程度の空間（隙間）を設けることにより、基板を重ね合わせた後でも画像表示媒体を充填できる、生産容易で耐久性に優れた、安価な画像表示用パネル、その製造方法及び画像表示装置を得ることができる。

まず、本発明の画像表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の画像表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した帯電性を有する画像表示媒体（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、帯電した画像表示媒体が電界の力やクーロン力などによって引き寄せられ、画像表示媒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、画像表示媒体が、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、画像表示用パネルを設計する必要がある。ここで、画像表示媒体とする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。

本発明の画像表示用パネルの例を、図１〜図３に基づき説明する。
図１に示す例では、２種以上の色の異なる画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１、２の外部から加えられる電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図２に示す例では、２種以上の色の異なる画像表示媒体３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１に設けた電極５と基板２に設けた電極６との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図３に示す例では、１種の色の粒子３（ここでは白色粒子３Ｗ）を、基板１上に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加させることにより発生する電界に応じて、基板１、２と平行方向に移動させ、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色表示を行うか、あるいは、電極６または基板１の色を観察者に視認させて電極６または基板１の色の表示を行っている。なお、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
以上の説明は、白色粒子３Ｗを白色粉流体に、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出来る。

本発明の画像表示用パネル及び画像表示装置の特徴は、セルを画成する隔壁を設けるに際し、セルを完全に孤立させないように、隔壁の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間を残した状態で基板間にセル（不完全なセル）を形成し、その中に画像表示媒体を充填する点である。空間を設ける位置としては、隔壁の交点部分の位置、あるいは、隔壁の交点部分以外の位置、であることが、画像表示媒体の偏在防止のためには好ましい。本発明は、粒子群または粉流体のような乾式の画像表示媒体の充填に好適に適用できるが、電気泳動粒子のような湿式の画像表示媒体の充填にも適用することができる、また、基板間に画像表示媒体を充填するに際して、基板重ね合わせ前に充填することも、基板重ね合わせ後にい充填することもできる。この点で、本発明は、特に重ね合わせた基板に対して画像表示媒体を充填できるので、生産が容易である。

図４〜図６はそれぞれ本発明の画像表示用パネルにおける隔壁の一例を示す図である。図４〜図６に示す例では、説明の都合上、２セルの例を示しているが、実際の画像表示用パネルではもっと多数のセルからパネルが構成されている。図４に示す例では、四角形のセルを画成する隔壁４において、交点部分以外の部分を空間とした構造を示している。図５に示す例では、四角形のセルを画成する隔壁４において、交点部分を空間とした構造を示している。図６に示す例では、六角形のセルを画成する隔壁４において、交点部分を空間とした構造を示している。

図４に示す例のように、隔壁４として隔壁の交点部分を利用する場合、隔壁４とする範囲は画成するセルの一辺の長さＬの両端部分にＬ１およびＬ２として設ける場合に、１００μｍ≧Ｌ−Ｌ１−Ｌ２≧２０μｍ、かつ、Ｌ１≧５０μｍ、Ｌ２≧５０μｍであることが好ましい。また、本例において、基板を貼り合わせてから画像表示媒体３を充填する場合には、隔壁４として残す範囲は画成するセルの一辺の長さＬの両端部分にＬ１およびＬ２として設ける場合に、空間部分となる長さが画像表示媒体３を構成する粒子の粒子径よりも大きくなるようにするが、粒子径が１０μｍ程度の画像表示媒体３を用いる場合が上記範囲となる。これは経験的に得た知見であり、より小さな画像表示媒体３を用いる場合には好適な範囲がずれてくることが予想できる。さらに、本例において、隔壁とする長さＬ１、Ｌ２として設ける場合には、基板間隔を支えるスペーサとしての強度面からの制約から、Ｌ１＋Ｌ２＋隔壁の幅≧５０μｍとすることが好ましい。

図５及び図６に示す例のように、隔壁４として隔壁の交点部分を空間とする場合では、セルとセルの間に形成する隔壁空間部は充填する画像表示媒体３よりも大きな隙間とし、充填時にはセル間を画像表示媒体３が移動可能な間隔を持たせる。画像表示時に画像表示媒体３が移動するのは基板上下方向なので、セル間を画像表示媒体３が移動することはない。また、本例において、隔壁４とする長さＬ３は、基板間隔を支えるスペーサとしての強度面からの制約から、Ｌ３≧５０μｍとすることが好ましい。

図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一工程を示す図である。以下、図７（ａ）〜（ｃ）に従って、本発明の画像表示用パネルの製造方法を説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、２枚の基板を重ね合わせた後、パネルの側面の隔壁４を設けていない部分から、画像表示媒体３を分散させた流動分散媒（気中分散または液中分散）を２枚の重ね合わされた基板側面から注入する。次に、図７（ｂ）に示すように、両側の基板に設けた電極１１ａと電極１１ｂ（図示せず）に画像表示媒体３の有する帯電極性とは逆極性の電位を掛けながら画像表示媒体３を基板間で移動させる。すなわち、各セルに対応して基板上に予め設けられた電極に充填したい画像表示媒体３が有する帯電極性とは逆の極性電位を印加しておく。画像表示媒体３は通過するセル位置で逆極性電位に引っ張られて所定のセルに充填され、続いて隔壁の隙間を通って次のセル位置へ移り同様の工程が繰り返され、全セル内に画像表示媒体３の充填が完了する。最後に、図７（ｃ）に示すように、画像表示媒体注入口および隔壁４の周囲をシール材１２でシールして封止することで、画像表示用パネルを得ることができる。

なお、上述した製造工程において、基板上に設ける電極１１ａ、１１ｂは、画像表示用パネルとして画像表示の際に、画像表示用パネルの基板間に電界を与えるための電極を利用できる他、別途基板外側に設けた電極としてもよい。この電極に充填する画像表示媒体３の有する帯電極性とは逆の極性電位を印加した状態で充填する。この電極はセルに対応した個別電極であっても、セルとは関係なく設けられたライン電極であっても良い。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、帯電特性の異なる２種類の画像表示媒体３（３Ｗと３Ｂ）を充填する場合には、それぞれ別々の画像表示媒体３を分散させた媒体を準備して、２回に分けた充填を行う。電極は基板の上下面に配置されているので、充填時に印加する電極はどちらか一方である。２種類の画像表示媒体３に対して、別の電極を印加することになる。

また、上述した製造工程において、セル最外周部分の隔壁４の隙間は、後述する図からわかるように、全てに設けた方が画像表示媒体３の充填を容易に行うことができるが、部分的に設けたり、場合によっては設けなくても良い。さらに、図７（ａ）〜（ｃ）に示す例のように、基板の周囲を囲む隔壁４は、画像表示媒体３の分散した媒体を注入する側と排出する側は一部を開けて、それ以外の部分は連続していても構わない。シールを施すのは注入口と排出口だけでよいが、もちろん、全周を画像表示媒体３の充填後に封止しても構わない。隔壁４の幅は、強度上の制約から、２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍとすることが良い。各隔壁の長さ（セルの大きさに関係する）は２００〜５００μｍとすることが好ましい。隔壁の隙間間隔は２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍで画像表示媒体３の粒子径よりも大きくする。

上述した例において、隔壁４により形成される表示セルは、図８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や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４の形成方法を例示すると、金型転写法、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や金型転写法が好適に用いられる。いずれの方法においても本発明を好適に用いることができる。なお、図８に示す例では、説明の都合上、隔壁４に空間部を設けていない例を示したが、本発明では、セルを画成する隔壁４の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間
を設けることはいうまでもない。

図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例を説明するための図である。図９（ａ）〜（ｄ）に示す例では、いずれも、隔壁４の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間を設けた例として、交点部分２１を空間とした隔壁４を示しており、四角形セルを格子状に配置した例を示す。セルの形状及び配置の方法はこれらに限定されるものではなく、上述した種々の形状及び配置をとることができる。図９（ａ）、（ｂ）では電極を設けない例を示し、図９（ｃ）、（ｄ）では隔壁４にライン電極５−１、６−１をマトリックス状に組み合わせた例を示す。図９（ｃ）、（ｄ）において、ライン電極５−１、６−１とライン電極５−１、６−１で形成される画素（セル）とを１対１に対応させているが、対応させなくてもよい。

また、図９（ａ）と図９（ｃ）に示す例では、すべての隔壁４の交点部分２１を空間にしているのに対し、図９（ｂ）と図９（ｄ）に示す例では左右の最外周の隔壁４には空間部分を設けていない。隙間（空間）をすべてに設けた方が画像表示媒体充填は容易に行える。さらに、図９（ａ）〜（ｄ）に示す例では、それぞれ、左側に隔壁最外周部をそのまま示した隔壁最外周部の例を示すとともに、右側に隔壁最外周部にシール材１２を配置した隔壁最外周処理部を示している。図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、最外周に位置する部分の隔壁空間については、外気を遮断するためにシール材１２で囲んで封止することが好ましい。なお、図９（ｃ）は以下の実施例１に対応し、図９（ｄ）は以下の実施例３に対応する。

図１０（ａ）、（ｂ）及び図１１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの他の例を説明するための図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示す例は図９（ａ）、（ｂ）と近似した例を示しており、図１０（ａ）、（ｂ）では、隔壁４の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間を設けた例として、隔壁４の交点部分以外の位置２２を隙間（空間）とした例を示している。図１１（ａ）〜（ｃ）に示す例では、隔壁４の交点部分２１に空間を設けた種々の例において、画像表示媒体３を充填後にシール材１２で封止する例を示している。

以下、本発明の画像表示用パネル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パネル外側から画像表示媒体の色が確認できる透明な基板１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２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、薄型画像表示用パネルとする場合に不都合がある。

必要に応じて設ける電極の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類やＩＴＯ、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、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例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。視認側基板に設ける電極は透明である必要があるが、背面側基板に設ける電極は透明である必要がない。いずれの場合もパターン形成可能である導電性である上記材料を好適に用いることができる。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。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した視認側基板に設ける電極と同様であるが、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。本発明の画像表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、画像表示媒体が移動できて、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。

次に、本発明の画像表示用パネルで用いる画像表示媒体としての粉流体について説明する。なお、本発明の画像表示媒体としての粉流体の名称については、本出願人が「電子粉流体（登録商標）」の権利を得ている。

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。

本発明の画像表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、画像表示媒体として例えば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。
本発明に例えば用いる粉流体とは、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。

次に、本発明の画像表示用パネルで用いる画像表示媒体としての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、本発明の画像表示用パネルで用いる画像表示媒体として用いる粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜２０μｍ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。

更に本発明では、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。

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。

画像表示媒体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画像表示媒体の帯電量はほぼ、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、特に画像表示媒体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。

更に、本発明において画像表示媒体に粒子群又は粉流体を用いる場合は、基板間の画像表示媒体３（粒子群又粉流体）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、画像表示媒体（粒子群あるいは粉流体３）の占有部分、隔壁４の占有部分（不完全なセルを画成している隔壁が存在する部分）、装置シール部分を除いた、いわゆる画像表示媒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、画像表示媒体の充填、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。

対向する基板間の空間における画像表示媒体（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％を超える場合には画像表示媒体（粒子群又粉流体）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、本発明、比較例を示して、本発明を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い。なお、実施例および比較例の画像表示用パネルは、下記の方法にて作製したものを、下記の基準に従い評価した。

「画像表示用パネルの作製」
まず、ＩＴＯ電極付きの透明なガラス基板（７ｃｍ×７ｃｍ□）を前面基板および背面基板として準備し、高さ１００μｍのリブにより隔壁を一方の基板に形成した。
リブの形成は以下の手順による。
ペーストは、無機粉体としてＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＺｎＯ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１２０００ｃｐｓになるように調整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）１００μｍになるように調整した。次に、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、所望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、所望とする形状の隔壁を形成した。隔壁を形成した基板にもう一方のＩＴＯ電極付きのガラス基板をエポキシ接着剤で貼り合わせたパネルを準備した。

次に、色と帯電特性の異なる２種類の粒子群（粒子群Ａ、粒子群Ｂ）をそれぞれ準備した。貼り合わせた基板の側面から、まず、粒子群Ａを第１の粒子群として分散媒として４０％ＲＨ以下の空気を用いて、基板に設けた電極に粒子群Ａの有する帯電極性とは逆極性の電位を印加させながら注入した。粒子群Ａの体積占有率が１２ｖｏｌ％となったところで粒子群Ａの充填を終了した。続いて、粒子群Ｂを第２の粒子群として、電極に印加する電位の極性を粒子群Ａのときと逆にした以外は同様にして注入充填し、粒子群Ｂの体積占有率が１２ｖｏｌ％となったところで粒子群Ｂの充填を終了した。次に、基板周辺をエポキシ系接着剤にて接着シールして画像表示用パネルを作製した。

「表示機能の評価」
作製した表示用パネルを組み込んだ表示装置に、２５０Ｖの電圧を印加して電位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、白色表示時および黒色表示時の表示面のコントラスト比について、初期、１０００００回繰り返し後を、反射画像濃度計としてマクベス濃度計を用いて測定して行った。ここで、コントラスト比とは、コントラスト比＝黒色表示時反射濃度／白色表示時反射濃度とした。

「画像表示媒体」
実施例、比較例では画像表示媒体として、帯電特性の異なる白黒２色の粒子群（粒子群Ａ、粒子群Ｂ）を用いた。
粒子群Ａは、アクリルウレタン樹脂ＥＡＵ５３Ｂ（亜細亜工業(株)製）/ＩＰＤＩ系架橋剤エクセルハードナーＨＸ（亜細亜工業(株)製）にカーボンブラック（ＭＡ１００三菱化学(株)）４重量部、荷電制御剤ボントロンＮ０７（オリエント化学(株)製）２重量部を添加し、混練り後、ジェットミルにて粉砕し、さらにハイブリダイザー装置（奈良機械製作所(株)製）を用いて機械的衝撃力を加えて略球状としてから分級して作製した。作製された粒子群Ａは、平均粒子径が９．１μｍ、略球状で負帯電性の黒色粒子群であった。

粒子群Ｂは、ターシャリーブチルメタクリレ−トモノマー８０重量部とメタクリル酸２−（ジエチルアミノ）エチルモノマ−２０重量部に０．５重量部のＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を溶解し、カップリング剤処理して親油性とした酸化チタン２０重量部を分散させて得られた液を、１０倍量の０．５％界面活性剤（ラウリル硫酸ナトリウム）水溶液に懸濁、重合させ、濾過、乾燥させた後、分級機（ＭＤＳ−２：日本ニュ−マチック工業）を用いて作製した。作製された粒子群Ｂは、平均粒子径が８．５μｍで正帯電性の球状白色粒子であり、これを粒子群Ｂとした。

＜実施例１＞
セルが四角形状で格子状配置になるように、かつ、隔壁の交点となる部分が２０μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。

＜実施例２＞
セルが六角形状でハニカム状配置になるように、かつ、隔壁の交点となる部分が２０μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
セルが四角形状で格子状配置になるように、かつ、隔壁の交点となる部分のみを残した隔壁とし、隔壁の長さを５０μｍとし、隔壁の隙間として１００μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。

＜実施例４＞
セルが四角形状で格子状配置になるように、かつ、隔壁の交点となる部分のみを残した隔壁とし、隔壁の長さを１００μｍとし、隔壁の隙間として２０μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、表示機能を評価した。結果を表１に示す。

＜比較例１＞
セルが四角形状で格子状配置になるように隔壁を形成し、隔壁の交点となる部分が１５μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、前述の手順で表示用パネルの作製を試みたが粒子群を充填することができなかった。結果を表１に示す。

＜比較例２＞
セルが六角形状でハニカム状配置になるように隔壁を形成し、隔壁の交点となる部分が１５μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、前述の手順で表示用パネルの作製を試みたが粒子群を充填することができなかった。結果を表１に示す。

＜比較例３＞
セルが四角形状で格子状配置になるように隔壁を形成し、隔壁の交点となる部分のみを残した隔壁とし、隔壁の長さを５０μｍとし、隔壁の隙間として１２０μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、前述の手順で表示用パネルの作製を試みた。結果を表１に示す。

＜比較例４＞
セルが四角形状で格子状配置になるように隔壁を形成し、隔壁の交点となる部分のみを残した隔壁とし、隔壁の長さを４０μｍとし、隔壁の隙間として１００μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、前述の手順で表示用パネルの作製を試みたが粒子群を充填することができなかった。結果を表１に示す。

＜比較例５＞
セルが四角形状で格子状配置になるように、かつ、隔壁の交点となる部分のみを残した隔壁とし、隔壁の長さを４０μｍとし、隔壁の隙間として１００μｍの空間となるように隔壁を形成した基板を用いて、前述の手順で表示用パネルの作製を試みたが、基板の重ね合わせ時に隔壁が壊れてしまい表示用パネルを作製出来なかった。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１〜実施例４ではコントラストが初期から１０００００回後においても良い状態が保たれていて、画像表示媒体（粒子）の偏在がなく、セル内封止性もよいことが推察される。また、比較例１、２、４では、隔壁の空間部分の隙間間隔が充填しようとする粒子群の粒子径に比較して十分な大きさではない（２０μｍよりも小さい）ため、粒子群の注入充填が出来なかった。さらに、比較例５では、隔壁部分の長さが５０μｍよりも小さいので、基板間距離を確保する支持強度不足のため基板を貼り合わせるときに隔壁が壊れてしまった。さらにまた、比較例３では、パネルを作製することはできたが、白黒画像表示初期には大きなコントラスト比を示したものの、繰り返し反転１０００００回後にはコントラスト比の大幅な低下があり、画像表示媒体（粒子）の偏在が確認された。

本発明の画像表示用パネルは、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。

本発明の対象となる画像表示用パネルの一例を示す図である。本発明の対象となる画像表示用パネルの他の例を示す図である。本発明の対象となる画像表示用パネルのさらに他の例を示す図である。本発明の画像表示用パネルにおける隔壁の一例を示す図である。本発明の画像表示用パネルにおける隔壁の他の例を示す図である。本発明の画像表示用パネルにおける隔壁のさらに他の例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一工程を示す図である。本発明の画像表示用パネルにおける隔壁の形状の一例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例を説明するための図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの他の例を説明するための図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示用パネルのさらに他の例を説明するための図である。

符号の説明

１、２基板
３画像表示媒体（粒子または粉流体）
３Ｗ白色粒子（白色粉流体）
３Ｂ黒色粒子（黒色粉流体）
４隔壁
５、６、１１ａ、１１ｂ電極
１２シール材
２１交点部分
２２交点部分以外の部分

Claims

少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、隔壁によって仕切られた複数のセルを形成し、セル内に画像表示媒体を封入し、画像表示媒体に電界を付与することによって、画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示用パネルにおいて、セルを画成する隔壁の一部分に画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間を設けた構造を有することを特徴とする画像表示用パネル。
画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間の位置が、隔壁の交点部分の位置であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示用パネル。
画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間の位置が、隔壁の交点部分以外の位置であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示用パネル。
隔壁に設けた画像表示媒体が通り抜けられる大きさの空間の長さの範囲が２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示用パネル。
セルを画成するために部分的に設けた隔壁の長さが、５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示用パネル。
画像表示媒体が粒子群または粉流体であることを特徴とする画像表示用パネル。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示用パネルの製造方法において、２枚の基板を重ね合わせた後、パネルの側面から画像表示媒体を分散させた媒体とともに注入し、両側の基板に設けた電極に画像表示媒体の有する帯電極性とは逆極性の電位を掛けながら画像表示媒体を基板間で移動させて、セル内に画像表示媒体を充填し、封入することを特徴とする画像表示用パネルの製造方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示用パネルを搭載したことを特徴とする画像表示装置。