情報表示用パネル
【課題】情報の表示書き換えを何度行っても、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを提供する。
【解決手段】少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルにおいて、基板１、２上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極５、６を、表示媒体３と接するように設ける。また、好適な例として、表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、隔壁で仕切られた気中空間からなるセルに対応して透明な三原色のカラーフィルターを配置し、１画素を３セルから構成する。
【解決手段】少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルにおいて、基板１、２上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極５、６を、表示媒体３と接するように設ける。また、好適な例として、表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、隔壁で仕切られた気中空間からなるセルに対応して透明な三原色のカラーフィルターを配置し、１画素を３セルから構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、黒色粒子および白色粒子を基板間セル内に封入し、基板に設けた電極から粒子に電界を付与して、封入した粒子を駆動させて画像等の情報表示を行う画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この画像形成装置では、基板の封入した粒子に接触する側の面に絶縁性層を設けて、基板に設けた電極に、封入した粒子が接触しないようにした構造であった。図１０は上述した従来の画像形成装置の一例を説明するための図である。図１０に示す例において、５１、５２は基板、５３、５４はそれぞれ基板５１、５２上に形成された電極、５５は隔壁、５６は電極５３、５４を覆う絶縁層、５７Ｂは黒色粒子、５７Ｗは白色粒子である。
【特許文献１】特開２００１−３１２２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の画像形成装置では、基板５１、５２を絶縁層５６で覆っているため、粒子を駆動させるのに大きな電界を要し、そのため、電極５３、５４間に印加する電圧も数百ボルトと大きなものとなっていた。また、大きなエネルギーを粒子に付加させる結果、粒子を繰り返し駆動させていると、言い換えれば、情報の表示書き換えを何度も行うと、次第に粒子が駆動しなくなってしまい、表示書き換え耐久性においても問題があった。
【０００４】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、情報の表示書き換えを何度行っても、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルにおいて、基板上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極を、表示媒体と接するように設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の情報表示用パネルの好適例としては、帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、三個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターを配設して構成したこと、帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、四個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターと無色透明な一個のカラーフィルターとをそれぞれ配設して構成したこと、三原色が、光の三原色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青紫：Ｂ）であること、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に黒色表示媒体と赤色表示媒体、黒色表示媒体と緑色表示媒体、黒色表示媒体と青紫色表示媒体を封入して構成したこと、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に白色表示媒体とシアン色表示媒体、白色表示媒体とマゼンタ色表示媒体、白色表示媒体とイエロー色表示媒体を封入して構成したこと、がある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極を、表示媒体と接するように設けることで、情報の表示書き換えを何度行っても、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、本発明の情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の対象となる情報表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電位の切替による電界方向の変化によって移動方向を変えることにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子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鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
【０００９】
図１は本発明の情報表示用パネルの一例の構成を説明するための図である。図１に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、基板１の内側に設けた電極５と基板２の内側に設けた電極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、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体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を設けセルを形成している。また、図１において、手前にある隔壁は省略している。
【００１０】
以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを粉流体からなる黒色表示媒体に、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。粉流体については後述する。
【００１１】
上述した本発明において、重要な特徴は、基板１、２に設ける電極５、６をＩＴＯ（酸化インジウム錫）のような導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成し、表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂ）と接触する側の基板表面に設け、これまで電極上にさらに設けられていた絶縁性層がない構造のパネルとした点である。
【００１２】
電極５、６を構成する導電性金属酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）のほか、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫等を用いることができ、また、電極５、６を構成する導電性高分子材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子類を用いることができ、いずれも適宜選択して用いられる。電極５、６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パターニング形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布してパターニング形成する方法が用いられる。
【００１３】
上述した本発明では、表示媒体３と電極５、６とが直接接触する構成とすることで、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを得ることができる。本発明において、導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極５、６を、表示媒体３と接するように配置することで、低電圧駆動ができるようになったり、表示書き換えの耐久性が向上したりする理由は解明されていないが、電極を金属材料で構成した場合には、本発明の効果は得られないので、金属材料で形成した電極の表面状態と本発明のような材料で形成された電極の表面状態との差や、金属電極の導電性と本発明のような材料で形成された電極の導電性との差などが関係していると考えられる。
【００１４】
なお、上述した本発明では、表示媒体３を封入する基板１、２間には、表示媒体３の偏在を防止するために隔壁４を設けた。上記隔壁４は、完全にこの隔壁に囲まれたセルを形成する連続的なものであっても、不完全にこの隔壁で囲まれた断続的なものであってもよく、基板間のギャップを所定の大きさに保持する機能と、表示媒体の偏在を防止する機能とを有していればよい。
【００１５】
図２〜図４はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの他の例を説明するための図である。図２〜図４に示す例において、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２〜図４に示す例はカラー表示が可能な例を示しており、表示面側の透明な基板２において、隔壁４で仕切られた気中空間からなるセル１１に対応して、三原色のカラーフィルター１２Ｒ（赤色）、１２Ｇ（緑色）、１２Ｂ（青紫色）を各別に設け、１画素をカラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを各別に設けた３つのセル１１から構成することで、カラー表示を可能にしている。
【００１６】
図２〜図４に示す例のうち、図２に示す例では、カラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを透明な基板２の外側表面に設けた例を示している。図３に示す例では、カラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを各別の電極６と接して設けた例を示している。図４に示す例では、カラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを透明な基板２の中間部に設けた例を示している。いずれの例でも、本発明におけるカラー表示を好適に実施できる。
【００１７】
図５及び図６はそれぞれ本発明の情報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。図５及び図６に示す例において、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５及び図６の例では、図１等に示すように所定の電極５、６を表示媒体３と接触するよう構成する特徴に加えて、四個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板２側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと無色透明な一個のカラーフィルター１２Ｔとをそれぞれ配置して構成している。図５に示す例と図６に示す例とで異なる点は、無色透明なカラーフィルター１２Ｔの位置を変えた点のみで、両者とも実質的に同じ効果を得ることができる。
【００１８】
図７及び図８はそれぞれ本発明の情報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。図７及び図８に示す例において、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７に示す例では、図１等に示すように所定の電極５、６を表示媒体３と接触するよう構成する特徴に加えて、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に黒色表示媒体３Ｂ（黒色表示媒体用粒子３Ｂａで構成されている）と赤色表示媒体３Ｒ（赤色表示媒体用粒子３Ｒａで構成されている）、黒色表示媒体３Ｂと緑色表示媒体３Ｇ（緑色表示媒体用粒子３Ｇａで構成されている）、黒色表示媒体３Ｂと青紫色表示媒体３ＢＶ（青紫色表示媒体用粒子３ＢＶａで構成されている）を封入して構成している。また、図８に示す例では、図１等に示すように所定の電極５、６を表示媒体３と接触するよう構成する特徴に加えて、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に白色表示媒体３Ｗ（白色表示媒体用粒子３Ｗａで構成されている）とシアン色表示媒体３Ｃ（シアン色表示媒体用粒子３Ｃａで構成されている）、白色表示媒体３Ｗとマゼンタ色表示媒体３Ｍ（マゼンタ色表示媒体用粒子３Ｍａで構成されている）、白色表示媒体３Ｗとイエロー色表示媒体３Ｙ（イエロー色表示媒体用粒子３Ｙａで構成されている）を封入して構成している。
【００１９】
なお、いずれの例においても、隔壁４のうち、１画素の境界を形成する隔壁４（図中、中心部の２本の隔壁）は、基板間ギャップを所定の大きさに保持する役割を担っているが、それ以外の隔壁４（図中、両端の２本の隔壁を除く中心部の２本の隔壁）には、この役割を持たせなくても良く、例えば、隔壁４の先端が透明な基板２と接触していなくても良いし、これらの隔壁を設けなくても良い。
【００２０】
以下、本発明の情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。
【００２１】
基板については、カラーフィルターを設ける一方の基板はパネル外側から表示媒体３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。基板としては、ガラスやセラミックス等の無機系基板や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリルなどの有機高分子系基板を用いることが可能である。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、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。
【００２２】
電極形成材料は、上述した通りの導電性金属酸化物または導電性高分子材料から構成される必要がある。視認側（表示面側）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表示面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。
【００２３】
カラーフィルター形成材料としては、光透過性を損なわないような赤色系、青紫色系、緑色系などの染料や顔料を含有した透明で光透過性に優れた材料が好ましく用いられる。
【００２４】
基板に設ける隔壁４については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類や、配置する電極の形状、配置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１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ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１、２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。この発明では、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セルは、図９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。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分（セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、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、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。いずれの方法もこの発明の情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、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。
【００２５】
次に、本発明の情報表示用パネルで表示媒体として例えば用いる粉流体について説明する。なお、本発明の情報表示用パネルで用いる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）：登録番号4636931」の権利を得ている。
【００２６】
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。
【００２７】
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、本発明の情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。
【００２８】
本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、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、小さな電界の力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。
本発明に表示媒体として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、本発明の情報表示用パネルでは、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表示媒体として用いられる。
【００２９】
次に、本発明の情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）について説明する。表示媒体用粒子は、そのまま該表示媒体用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、インダンスレンブルー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。
【００３４】
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、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダン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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。又、本発明の表示媒体用粒子は、上記顔料や染料を組み合わせて所望の色相、色彩を発現するように調整される。
【００３７】
また、本発明の表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）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表示媒体としての移動に支障をきたすようになる。
【００３８】
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、均一な表示媒体としての移動が可能となる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
表示媒体用粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、情報表示用パネルにおける表示媒体用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、特に表示媒体用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。
【００４２】
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、表示媒体に用いる粒子の帯電量測定を行うことにより、表示媒体用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。
【００４３】
特に、表示媒体用粒子で構成する粒子群や粉流体等の表示媒体を適用した本発明の情報表示用パネルでは、基板間の表示媒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以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１〜図８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、表示媒体３の占有部分、隔壁４（隔壁を設けた場合）の占有部分、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる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情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネル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。
【００４４】
本発明の情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、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。
対向する基板間の空間における表示媒体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には表示媒体の移動に支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
【実施例】
【００４５】
＜実施例１＞
図１に示す構成の情報表示用パネルを、ＩＴＯ電極５、６をガラス基板１、２に設けて作製した。ＩＴＯ電極５、６間に７０Ｖの電圧を印加して駆動させ、白色と黒色とを交互に表示する書き換えを行った。その結果、１００万回以上の書き換え耐久性を示した。
【００４６】
＜実施例２＞
図１に示す構成の情報表示用パネルを、ＩＴＯ電極５、６をＰＥＴ基板１、２に設けて作製した。ＩＴＯ電極５、６間に７０Ｖの電圧を印加して駆動させ、白色と黒色とを交互に表示する書き換えを行った。その結果、１００万回以上の書き換え耐久性を示した。
【００４７】
＜比較例＞
図１０に示す構成の情報表示用パネルを、ＩＴＯ電極５３、５４をガラス基板５１、５２に設け、その上にポリカーボネート層５６を設け、ＩＴＯ電極５３、５４が直接粒子に触れない構成となるよう作製した。この構成の情報表示用パネルでは、駆動させるのに３００Ｖの電圧を要した。また、１〜２万回の表示書き換えを実施したところ表示媒体が駆動しなくなった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の情報表示用パネルは、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、情報ボード、電子ＰＯＰ(Point Of Presence, Point Of Purchase advertising)、電子値札、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の情報表示用パネルの一例を示す図である。
【図２】本発明の情報表示用パネルの他の例を示す図である。
【図３】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図４】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図５】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図６】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図７】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図８】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図９】本発明の情報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。
【図１０】従来の情報表示用パネルの一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２ 基板
３ 表示媒体（粒子群、粉流体）
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｗａ 白色表示媒体用粒子
３Ｂ 黒色表示媒体
３Ｂａ 黒色表示媒体用粒子
３Ｒ 赤色表示媒体
３Ｒａ 赤色表示媒体用粒子
３Ｇ 緑色表示媒体
３Ｇａ 緑色表示媒体
３ＢＶ 青紫色表示媒体
３ＢＶａ 青紫色表示媒体用粒子
３Ｃ シアン色表示媒体
３Ｃａ シアン色表示媒体用粒子
３Ｍ マゼンタ色表示媒体
３Ｍａ マゼンタ色表示媒体用粒子
３Ｙ イエロー色表示媒体
３Ｙａ イエロー色表示媒体用粒子
４ 隔壁
５、６ 電極
１１ セル
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｔ カラーフィルター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、黒色粒子および白色粒子を基板間セル内に封入し、基板に設けた電極から粒子に電界を付与して、封入した粒子を駆動させて画像等の情報表示を行う画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この画像形成装置では、基板の封入した粒子に接触する側の面に絶縁性層を設けて、基板に設けた電極に、封入した粒子が接触しないようにした構造であった。図１０は上述した従来の画像形成装置の一例を説明するための図である。図１０に示す例において、５１、５２は基板、５３、５４はそれぞれ基板５１、５２上に形成された電極、５５は隔壁、５６は電極５３、５４を覆う絶縁層、５７Ｂは黒色粒子、５７Ｗは白色粒子である。
【特許文献１】特開２００１−３１２２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の画像形成装置では、基板５１、５２を絶縁層５６で覆っているため、粒子を駆動させるのに大きな電界を要し、そのため、電極５３、５４間に印加する電圧も数百ボルトと大きなものとなっていた。また、大きなエネルギーを粒子に付加させる結果、粒子を繰り返し駆動させていると、言い換えれば、情報の表示書き換えを何度も行うと、次第に粒子が駆動しなくなってしまい、表示書き換え耐久性においても問題があった。
【０００４】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、情報の表示書き換えを何度行っても、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルにおいて、基板上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極を、表示媒体と接するように設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の情報表示用パネルの好適例としては、帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、三個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターを配設して構成したこと、帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、四個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターと無色透明な一個のカラーフィルターとをそれぞれ配設して構成したこと、三原色が、光の三原色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青紫：Ｂ）であること、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に黒色表示媒体と赤色表示媒体、黒色表示媒体と緑色表示媒体、黒色表示媒体と青紫色表示媒体を封入して構成したこと、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に白色表示媒体とシアン色表示媒体、白色表示媒体とマゼンタ色表示媒体、白色表示媒体とイエロー色表示媒体を封入して構成したこと、がある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極を、表示媒体と接するように設けることで、情報の表示書き換えを何度行っても、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、本発明の情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の対象となる情報表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電位の切替による電界方向の変化によって移動方向を変えることにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子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鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
【０００９】
図１は本発明の情報表示用パネルの一例の構成を説明するための図である。図１に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、基板１の内側に設けた電極５と基板２の内側に設けた電極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、黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体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を設けセルを形成している。また、図１において、手前にある隔壁は省略している。
【００１０】
以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを粉流体からなる黒色表示媒体に、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。粉流体については後述する。
【００１１】
上述した本発明において、重要な特徴は、基板１、２に設ける電極５、６をＩＴＯ（酸化インジウム錫）のような導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成し、表示媒体３（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂ）と接触する側の基板表面に設け、これまで電極上にさらに設けられていた絶縁性層がない構造のパネルとした点である。
【００１２】
電極５、６を構成する導電性金属酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）のほか、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫等を用いることができ、また、電極５、６を構成する導電性高分子材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子類を用いることができ、いずれも適宜選択して用いられる。電極５、６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パターニング形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布してパターニング形成する方法が用いられる。
【００１３】
上述した本発明では、表示媒体３と電極５、６とが直接接触する構成とすることで、良好な表示書き換え耐久性を有する情報表示用パネルを得ることができる。本発明において、導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極５、６を、表示媒体３と接するように配置することで、低電圧駆動ができるようになったり、表示書き換えの耐久性が向上したりする理由は解明されていないが、電極を金属材料で構成した場合には、本発明の効果は得られないので、金属材料で形成した電極の表面状態と本発明のような材料で形成された電極の表面状態との差や、金属電極の導電性と本発明のような材料で形成された電極の導電性との差などが関係していると考えられる。
【００１４】
なお、上述した本発明では、表示媒体３を封入する基板１、２間には、表示媒体３の偏在を防止するために隔壁４を設けた。上記隔壁４は、完全にこの隔壁に囲まれたセルを形成する連続的なものであっても、不完全にこの隔壁で囲まれた断続的なものであってもよく、基板間のギャップを所定の大きさに保持する機能と、表示媒体の偏在を防止する機能とを有していればよい。
【００１５】
図２〜図４はそれぞれ本発明の情報表示用パネルの他の例を説明するための図である。図２〜図４に示す例において、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２〜図４に示す例はカラー表示が可能な例を示しており、表示面側の透明な基板２において、隔壁４で仕切られた気中空間からなるセル１１に対応して、三原色のカラーフィルター１２Ｒ（赤色）、１２Ｇ（緑色）、１２Ｂ（青紫色）を各別に設け、１画素をカラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを各別に設けた３つのセル１１から構成することで、カラー表示を可能にしている。
【００１６】
図２〜図４に示す例のうち、図２に示す例では、カラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを透明な基板２の外側表面に設けた例を示している。図３に示す例では、カラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを各別の電極６と接して設けた例を示している。図４に示す例では、カラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを透明な基板２の中間部に設けた例を示している。いずれの例でも、本発明におけるカラー表示を好適に実施できる。
【００１７】
図５及び図６はそれぞれ本発明の情報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。図５及び図６に示す例において、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５及び図６の例では、図１等に示すように所定の電極５、６を表示媒体３と接触するよう構成する特徴に加えて、四個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板２側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルター１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと無色透明な一個のカラーフィルター１２Ｔとをそれぞれ配置して構成している。図５に示す例と図６に示す例とで異なる点は、無色透明なカラーフィルター１２Ｔの位置を変えた点のみで、両者とも実質的に同じ効果を得ることができる。
【００１８】
図７及び図８はそれぞれ本発明の情報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。図７及び図８に示す例において、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７に示す例では、図１等に示すように所定の電極５、６を表示媒体３と接触するよう構成する特徴に加えて、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に黒色表示媒体３Ｂ（黒色表示媒体用粒子３Ｂａで構成されている）と赤色表示媒体３Ｒ（赤色表示媒体用粒子３Ｒａで構成されている）、黒色表示媒体３Ｂと緑色表示媒体３Ｇ（緑色表示媒体用粒子３Ｇａで構成されている）、黒色表示媒体３Ｂと青紫色表示媒体３ＢＶ（青紫色表示媒体用粒子３ＢＶａで構成されている）を封入して構成している。また、図８に示す例では、図１等に示すように所定の電極５、６を表示媒体３と接触するよう構成する特徴に加えて、三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に白色表示媒体３Ｗ（白色表示媒体用粒子３Ｗａで構成されている）とシアン色表示媒体３Ｃ（シアン色表示媒体用粒子３Ｃａで構成されている）、白色表示媒体３Ｗとマゼンタ色表示媒体３Ｍ（マゼンタ色表示媒体用粒子３Ｍａで構成されている）、白色表示媒体３Ｗとイエロー色表示媒体３Ｙ（イエロー色表示媒体用粒子３Ｙａで構成されている）を封入して構成している。
【００１９】
なお、いずれの例においても、隔壁４のうち、１画素の境界を形成する隔壁４（図中、中心部の２本の隔壁）は、基板間ギャップを所定の大きさに保持する役割を担っているが、それ以外の隔壁４（図中、両端の２本の隔壁を除く中心部の２本の隔壁）には、この役割を持たせなくても良く、例えば、隔壁４の先端が透明な基板２と接触していなくても良いし、これらの隔壁を設けなくても良い。
【００２０】
以下、本発明の情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。
【００２１】
基板については、カラーフィルターを設ける一方の基板はパネル外側から表示媒体３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。基板としては、ガラスやセラミックス等の無機系基板や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリルなどの有機高分子系基板を用いることが可能である。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、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。
【００２２】
電極形成材料は、上述した通りの導電性金属酸化物または導電性高分子材料から構成される必要がある。視認側（表示面側）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表示面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。
【００２３】
カラーフィルター形成材料としては、光透過性を損なわないような赤色系、青紫色系、緑色系などの染料や顔料を含有した透明で光透過性に優れた材料が好ましく用いられる。
【００２４】
基板に設ける隔壁４については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類や、配置する電極の形状、配置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１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ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１、２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。この発明では、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セルは、図９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。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分（セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、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、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。いずれの方法もこの発明の情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、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。
【００２５】
次に、本発明の情報表示用パネルで表示媒体として例えば用いる粉流体について説明する。なお、本発明の情報表示用パネルで用いる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）：登録番号4636931」の権利を得ている。
【００２６】
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。
【００２７】
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、本発明の情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。
【００２８】
本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、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、小さな電界の力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。
本発明に表示媒体として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、本発明の情報表示用パネルでは、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表示媒体として用いられる。
【００２９】
次に、本発明の情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）について説明する。表示媒体用粒子は、そのまま該表示媒体用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、インダンスレンブルー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。
【００３４】
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、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダン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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。又、本発明の表示媒体用粒子は、上記顔料や染料を組み合わせて所望の色相、色彩を発現するように調整される。
【００３７】
また、本発明の表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）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表示媒体としての移動に支障をきたすようになる。
【００３８】
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、均一な表示媒体としての移動が可能となる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
表示媒体用粒子の帯電量は当然その測定条件に依存するが、情報表示用パネルにおける表示媒体用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、特に表示媒体用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。
【００４２】
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、表示媒体に用いる粒子の帯電量測定を行うことにより、表示媒体用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。
【００４３】
特に、表示媒体用粒子で構成する粒子群や粉流体等の表示媒体を適用した本発明の情報表示用パネルでは、基板間の表示媒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以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１〜図８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、表示媒体３の占有部分、隔壁４（隔壁を設けた場合）の占有部分、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる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情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネル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。
【００４４】
本発明の情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、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。
対向する基板間の空間における表示媒体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には表示媒体の移動に支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
【実施例】
【００４５】
＜実施例１＞
図１に示す構成の情報表示用パネルを、ＩＴＯ電極５、６をガラス基板１、２に設けて作製した。ＩＴＯ電極５、６間に７０Ｖの電圧を印加して駆動させ、白色と黒色とを交互に表示する書き換えを行った。その結果、１００万回以上の書き換え耐久性を示した。
【００４６】
＜実施例２＞
図１に示す構成の情報表示用パネルを、ＩＴＯ電極５、６をＰＥＴ基板１、２に設けて作製した。ＩＴＯ電極５、６間に７０Ｖの電圧を印加して駆動させ、白色と黒色とを交互に表示する書き換えを行った。その結果、１００万回以上の書き換え耐久性を示した。
【００４７】
＜比較例＞
図１０に示す構成の情報表示用パネルを、ＩＴＯ電極５３、５４をガラス基板５１、５２に設け、その上にポリカーボネート層５６を設け、ＩＴＯ電極５３、５４が直接粒子に触れない構成となるよう作製した。この構成の情報表示用パネルでは、駆動させるのに３００Ｖの電圧を要した。また、１〜２万回の表示書き換えを実施したところ表示媒体が駆動しなくなった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の情報表示用パネルは、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、情報ボード、電子ＰＯＰ(Point Of Presence, Point Of Purchase advertising)、電子値札、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の情報表示用パネルの一例を示す図である。
【図２】本発明の情報表示用パネルの他の例を示す図である。
【図３】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図４】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図５】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図６】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図７】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図８】本発明の情報表示用パネルのさらに他の例を示す図である。
【図９】本発明の情報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。
【図１０】従来の情報表示用パネルの一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２ 基板
３ 表示媒体（粒子群、粉流体）
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｗａ 白色表示媒体用粒子
３Ｂ 黒色表示媒体
３Ｂａ 黒色表示媒体用粒子
３Ｒ 赤色表示媒体
３Ｒａ 赤色表示媒体用粒子
３Ｇ 緑色表示媒体
３Ｇａ 緑色表示媒体
３ＢＶ 青紫色表示媒体
３ＢＶａ 青紫色表示媒体用粒子
３Ｃ シアン色表示媒体
３Ｃａ シアン色表示媒体用粒子
３Ｍ マゼンタ色表示媒体
３Ｍａ マゼンタ色表示媒体用粒子
３Ｙ イエロー色表示媒体
３Ｙａ イエロー色表示媒体用粒子
４ 隔壁
５、６ 電極
１１ セル
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｔ カラーフィルター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルにおいて、基板上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極を、表示媒体と接するように設けたことを特徴とする情報表示用パネル。
【請求項２】
帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、三個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターを配設して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項３】
帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、四個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターと無色透明な一個のカラーフィルターとをそれぞれ配設して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項４】
前記三原色が、光の三原色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青紫：Ｂ）である請求項１〜３のいずれか1項に記載の情報表示用パネル。
【請求項５】
三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に黒色表示媒体と赤色表示媒体、黒色表示媒体と緑色表示媒体、黒色表示媒体と青紫色表示媒体を封入して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項６】
三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に白色表示媒体とシアン色表示媒体、白色表示媒体とマゼンタ色表示媒体、白色表示媒体とイエロー色表示媒体を封入して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項１】
少なくとも一方の基板が透明な対向する２枚の基板間に、基板間ギャップを保持し、かつ、基板間の空間を仕切る隔壁を、連続的に、または、断続的に設け、仕切られた気中空間に光学的反射率および帯電特性を有する表示媒体を封入した構造の情報表示用パネルにおいて、基板上に導電性金属酸化物または導電性高分子材料で構成された電極を、表示媒体と接するように設けたことを特徴とする情報表示用パネル。
【請求項２】
帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、三個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターを配設して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項３】
帯電性を有する表示媒体として白色表示媒体と黒色表示媒体を用いるとともに、四個のセルで単位画素を構成し、少なくとも表示面側となる基板側に、透明な三原色カラーを有する三個のカラーフィルターと無色透明な一個のカラーフィルターとをそれぞれ配設して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項４】
前記三原色が、光の三原色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青紫：Ｂ）である請求項１〜３のいずれか1項に記載の情報表示用パネル。
【請求項５】
三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に黒色表示媒体と赤色表示媒体、黒色表示媒体と緑色表示媒体、黒色表示媒体と青紫色表示媒体を封入して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【請求項６】
三個のセルで単位画素を構成し、各セル別に白色表示媒体とシアン色表示媒体、白色表示媒体とマゼンタ色表示媒体、白色表示媒体とイエロー色表示媒体を封入して構成したことを特徴とする請求項１に記載の情報表示用パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１７１６５０（Ｐ２００７−１７１６５０Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７０３４１（Ｐ２００５−３７０３４１）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
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