画像表示用パネル及びその製造方法
【課題】画像表示媒体を除去する工程が不要であり、重ね合せた後の基板間距離も一定に保たれる、生産性が高く、安価で画像品質に優れた画像表示用パネルおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板1、2間に、隔壁4によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種類の画像表示媒体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であって、画像表示媒体3を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁4を、2枚の基板1、2の双方に設けられたくし型ライン状電極5、6の電極と電極との間にライン形状にて設け、該2枚の基板の双方に設けられた隔壁4およびくし型ライン状電極5、6が互いに直交して対向するように形成する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板1、2間に、隔壁4によって仕切られた複数のセルを形成し、該セル内に、光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種類の画像表示媒体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であって、画像表示媒体3を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁4を、2枚の基板1、2の双方に設けられたくし型ライン状電極5、6の電極と電極との間にライン形状にて設け、該2枚の基板の双方に設けられた隔壁4およびくし型ライン状電極5、6が互いに直交して対向するように形成する。
【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、該セル内に、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及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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、画像繰り返し表示の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。
【0005】
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。
【0006】
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。そして、これらの乾式の画像表示媒体移動式表示方式の場合、画像表示用パネルの基板間に画像表示媒体を封入するが、移動を繰り返すうちに次第に画像表示媒体が偏在するようになることを防ぐために隔壁で囲われた小部屋(セル)に画像表示媒体を封入する方法が用いられている。
【非特許文献1】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
これらの画像表示用パネルにおいては、隔壁で形成されるセル内への画像表示媒体充填を、2枚の基板を重ね合わせる前に行うため、重ね合わせるときの接合部分となる隔壁頂上にわずかでも余分な画像表示媒体の付着があると、基板間距離が不均一になり、表示される画像の品質に悪影響を及ぼすので、基板を重ね合わせる前の十分な画像表示媒体除去が不可欠であり、余計な工程として生産性において問題となっていた。
【0008】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、画像表示媒体を除去する工程が不要であり、重ね合せた後の基板間距離も一定に保たれる、生産性が高く、安価で画像品質に優れた画像表示用パネルおよびその製造方法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】
【0009】
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、該セル内に、光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種類の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であって、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設け、該2枚の基板の双方に設けられた隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように形成することを特徴とするものである。
【0010】
本発明の画像表示用パネルの好適例としては、2枚の基板の双方に設けた隔壁の、接合部分となる隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定すること、2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上となること、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。
【0011】
また、本発明の画像表示用パネルの製造方法は、画像表示用パネルの製造方法であって、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填した後、該2枚の基板の双方に設けられたライン形状隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように重ね合わせることを特徴とするものである。
【0012】
本発明の画像表示用パネルの製造方法の好適例としては、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填する方法として、画像表示媒体を隔壁ライン方向にそってブレードを用いて押し進めることによって行うこと、2枚の基板の双方に設けた隔壁の高さによって基板間の距離を決定すること、及び、2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上となること、がある。
【発明の効果】
【0013】
本発明では、基板にセルを画成する隔壁を設ける際に両方の基板にライン形状の隔壁を設け、基板を重ね合せたときの接合部分の隔壁高さが基板間距離となるようにして、完全に独立したセルを形成する隔壁をもつ基板上セル内に画像表示媒体を充填するのに比べて容易に画像表示媒体の充填が行えるようにし、かつ、画像表示媒体の充填は、隔壁ライン方向にそって、ブレードによって押し進めるようにして行い、隔壁頂上に画像表示媒体が付着することなく充填できるようにしたので、画像表示媒体を除去する工程が不要であり、重ね合せた後の基板間距離も一定に保たれる、生産性が高く、安価で画像品質に優れた画像表示用パネルおよびその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
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。
【0015】
本発明の画像表示用パネルの例を、図1に基づき説明する。図1に示す例では、少なくとも1種以上の粒子で構成される画像表示媒体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。
【0016】
図2(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の一例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。図2(a)〜(c)に示す例では、一例として、一方の基板1上のくし型ライン状電極5を示しているが、もう一方の基板2上のくし型ライン状電極6も同様の構成を有している。図2(a)〜(c)に示す例において、本発明の特徴は、くし型ライン状電極5の電極と電極との間に、ライン形状の隔壁4を基板1と隙間がないように設けた点である。ここで、電極と電極との間隔Lと、隔壁4の幅Dとの関係は、L≧Dとしている。
【0017】
図3(a)、(b)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3(a)に示すように、ライン状電極5の電極と電極との間に隔壁4をライン状に設けた基板1と、ライン状電極6の電極と電極との間に隔壁4をライン状に設けた基板2とを、電極5、6及び隔壁4が互いに直交するように重ね合わせて、図3(b)に示すように、本発明の画像表示用パネルを得ている。本例では、2枚の基板1、2の双方に設けた隔壁4の接合部分となる隔壁高さの総計によって基板1、2間の距離を決定することとなる。
【0018】
図4(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の他の例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。図4(a)〜(c)に示す例では、ライン状電極5の電極と電極との間に設けたライン形状の隔壁4に加えて、隔壁4と隔壁4とを直交させて接合した際互いに接合する部分に、隔壁4の他の部分の高さよりも低い凹部11を形成している。そのため、図5(a)、(b)に示すように、互いの凹部11を接合して基板1、2を接合させた場合、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板1、2間の距離を決定し、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板1、2の双方に設けた双方の隔壁4の高さ以上となっている。
【0019】
上述した構成の本発明の画像表示用パネルでは、画像表示媒体3を充填するセルは完全に密閉されていないが、画像表示媒体3の偏在を防止することができる。その理由を、本発明例を示す図6(a)、(b)と比較例を示す図7(a)、(b)とを参照して説明する。
【0020】
まず、図6(a)、(b)に示すように、隔壁4がライン状電極5、6に平行に形成された2枚の基板1、2を重ね合わせた本発明例では、くし型電極5、6の同じ電極位置では同電位なので、電極5上の画像表示媒体3はAのように電位の異なる対面基板側の電極6に向かって移動するが、B、Cのように隔壁4を越えて移動しないので、繰り返し移動させても画像表示媒体3の偏在は起こらない。一方、図7(a)、(b)に示すように、隔壁4がライン状電極5、6を横切るように形成された2枚の基板1、2を重ね合わせた比較例では、基板5上の画像表示媒体3はAのように対面基板側の電極6に向かって移動するが、電極5上の端部に位置する画像表示媒体3の中には、図7(b)に示すB、Cのように隣の電極5に移動したり、図7(a)に示すように対面基板側の別のセル内の電極6に移動したりして、繰り返し移動させた場合に画像表示媒体3の偏在が起こる。特に、隣の電極との電位差がある場合に、図7(b)にB、Cとして示す画像表示媒体3の移動が起こりやすい。
【0021】
次に、本発明の画像表示用パネルにおける画像表示媒体を充填した状態、画像表示媒体3として白色粒子群3Wと黒色粒子群3Bとを用いた場合の白黒表示の状態、について説明する。
【0022】
図8(a)〜(c)及び図9(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の画像表示用パネルに用いる基板において、画像表示媒体3としての白色粒子群3Wを充填した状態を示す図である。図8(a)〜(c)に示す例では、くし型電極5の電極間に平行なライン状隔壁4を設けた例を示し、白色粒子群3Wを隔壁4で画成されたセル内に充填し、隔壁4上の余分な白色粒子群3Wを除去した状態を示している。図9(a)〜(c)に示す例では、くし型電極5の電極間に凹部11を有する平行なライン状隔壁4を設けた例を示し、白色粒子群3Wを隔壁4で画成されたセル内に充填し、隔壁上の余分な白色粒子群3Wを除去した状態を示している。
【0023】
図10(a)、(b)及び図11(a)、(b)は、それぞれ、画像表示媒体3として白色粒子群3Wと黒色粒子群3Bとを用いた本発明の画像表示用パネルにおいて、透明基板側から中央のライン電極上の黒色表示画像を観察する様子を示す図である。ここで、図10(a)、(b)はライン状隔壁4を単純に重ね合わせた例を示し、図11(a)、(b)は凹部11を有するライン状隔壁4を凹部11同士を嵌合させて重ね合わせた例を示している。図12(a)、(b)及び図13(a)、(b)は、それぞれ、画像表示媒体3として白色粒子群3Wと黒色粒子群3Bとを用いた本発明の画像表示用パネルにおいて、透明基板側から白黒表示画像の状態を観察する様子を示す図である。ここで、図12(a)及び図13(a)はそれぞれ黒色表示の状態を示し、図12(b)及び図13(b)はそれぞれ白色表示の状態を示している。また、図12(a)、(b)はライン状隔壁4を単純に重ね合わせた場合の白黒表示の例を示し、図13(a)、(b)は凹部11を有するライン状隔壁4を凹部11同士を嵌合させて重ね合わせた例を示している。
【0024】
次に、本発明の画像表示用パネルの製造方法における画像表示媒体の充填方法について、図14(a)〜(d)及び図15(a)〜(d)を参照して説明する。
【0025】
図14(a)〜(d)は、それぞれ、ライン状隔壁4を電極5間に設けた基板1に画像表示媒体3としての白色粒子群3Wを充填する例を示す図である。まず、図14(a)、(b)に示すように、基板1をホルダー21にセットする。ホルダー21の表面は隔壁4の表面と同じ位置となるよう設定されている。そして、ホルダー21上にセットした白色粒子群3Wをブレード22によって押し進めることによって、図14(c)、(d)に示すように、隔壁4間に白色粒子群3Wを充填することができる。図14(a)〜(d)に示す例では、隔壁同士の接合部分となる隔壁頂上部にも白色粒子群3Wが付着することなく充填することができ、従来の充填工程で必要であった隔壁頂上部での画像表示媒体除去工程を無くすことができる。
【0026】
図15(a)〜(d)は、それぞれ、凹部11を有するライン状隔壁4を電極5間に設けた基板1に白色粒子群3Wを充填する例を示す図である。図14(a)〜(d)に示す例と同様に、まず、図15(a)、(b)に示すように、基板1をホルダー21にセットする。ホルダー21の表面は隔壁4の表面と同じ位置となるよう設定されている。そして、ホルダー21上にセットした白色粒子群3Wをブレード22によって押し進めることによって、図15(c)、(d)に示すように、隔壁4間に白色粒子群3Wを充填することができる。図15(a)〜(d)に示す例でも、図14(a)〜(d)に示す例と同様に、隔壁同士の接合部分となる隔壁の凹部頂上部にも白色粒子群3Wが付着することなく充填することができ、従来の充填工程で必要であった隔壁頂上部での画像表示媒体除去工程を無くすことができる。
【0027】
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。
【0028】
本発明の隔壁4については、隔壁を前面基板と背面基板との双方に、基板に設けられたくし型ライン状電極の、電極と電極の間にライン形状にて形成することが重要であり、その高さや幅は表示にかかわる画像表示媒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。これら前面基板と背面基板との双方の基板に設けられたライン形状の隔壁を互いに直交して対向するように基板同士を重ね合わせて形成される表示セルは四角状で格子状配置のものとなる。隔壁形状はライン形状であれば直線である必要はなく、波形ライン形状、ジグザグライン形状であってもよい。この場合基板同士を重ね合わせて形成される表示セルは概ね四角状で格子状配置のものとなる。表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分(隔壁の幅によって形成される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。
【0029】
基板については、少なくとも一方の基板(前面基板)は表示用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、薄型画像表示装置に搭載する画像表示用パネルとする場合に不都合がある。
【0030】
基板に設けるくし型ライン状電極については、視認側であり透明である必要のある前面基板2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、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などから透明なものを、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。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。背面基板1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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
画像表示媒体を構成す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画像表示媒体を構成す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、特に画像表示媒体を構成する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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【実施例】
【0050】
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。
【0051】
「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。
【0052】
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。
【0053】
「画像表示用パネルの作製」
まず、ITOくし型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、それぞれに対して次のようにして隔壁(リブ)の形成を行った。感光性フィルムであるニチゴーモートン社製ドライフィルムフォトレジストNIT250をITO付ガラス上にラミネートし、露光、現像により、所望とするライン30μm、スペース320μm、ピッチ350μmの直線ライン状隔壁および格子状隔壁を形成した。高さは50μmとしたが、所望に応じて100μmのものも準備した。基板同士を重ね合わせるときの接合部分となる隔壁部分の凹部を有する隔壁については、ウェットブラスト法を用いて接合する部分を削り、所望とする隔壁形状、隔壁凹部高さとなるようにした。
【0054】
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)を隔壁と隔壁の間に充填した。まず、粒子群Aを第1の粒子群として隔壁を形成した基板の横に置き、ブレードを用いて隔壁ライン方向に押し進めるようにして基板上隔壁間のセル内に充填した。続いて、粒子群Bを第2の粒子群として、上記と同様にして基板上隔壁間のセル内(すでに粒子群Aが充填されている)に粒子群Aに重ねて充填した。粒子群Aと粒子群Bの充填配置量は同体積量ずつとし、2枚の基板を貼り合わせてできる基板間に対する双方の粒子群が合わさった体積占有率が25vol%となるように調整した。次に、粒子群がセル内に充填配置された基板にもう一方の基板を重ね合わせ、基板周辺の外周部分をエポキシ系接着剤にて接着、シールして粒子群を封入し、画像表示用パネルを作製した。
【0055】
「画像表示用パネルの評価」
作製した画像表示用パネルの基板間距離の均一性を、画像表示用パネルの厚さを四隅と中心との5点で測定することで確認した。また、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10000回繰り返し、10000回後の白色表示時および黒色表示時の表示面を光学顕微鏡で観察してセル内にある画像表示媒体(粒子群)の均一性を調べた。
【0056】
<実施例1>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)を持つ隔壁を形成したものを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0057】
<実施例2>
2枚の基板として、一方はくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)を持つ隔壁を形成したものを用い、もう一方はくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)で、互いに接合する部分が高さ25μmの凹部となった隔壁を形成したものを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0058】
<実施例3>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)で、互いに接合する部分が高さ25μmの凹部となった隔壁を形成したものを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0059】
<実施例4>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)を持つ隔壁を形成したものを用いて、粒子群Aの充填を一方の基板に対して行い、粒子群Bの充填をもう一方の基板に対して行い、それぞれ別の基板に充填してから重ね合わせた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0060】
<実施例5>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)で、互いに接合する部分が高さ25μmの凹部となった隔壁を形成したものを用いて、粒子群Aの充填を一方の基板に対して行い、粒子群Bの充填をもう一方の基板に対して行い、それぞれ別の基板に充填してから重ね合わせた以外は実施例3と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0061】
<比較例1>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の上に一様の高さ(50μm)を持つ四角形セルを画成する格子状隔壁を形成したものを用いた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0062】
<比較例2>
2枚の基板として、一方はくし型電極の上に一様の高さ(100μm)を持つ四角形セルを画成する格子状隔壁を形成したものを用い、もう一方はくし型電極の上に隔壁を形成していないものを用いた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0063】
<比較例3>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極を横切るように一様の高さ(50μm)を持つライン形状隔壁を形成したものを用いた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0064】
<比較例4>
粒子群Aおよび粒子群Bの充填を、基板上方のノズルからそれぞれの粒子群を順番に散布することによって行った以外は実施例1と同様の表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0065】
【表1】
【0066】
表1の結果から、電極間にライン状隔壁を形成した実施例1〜5は、隔壁の形状や位置の点で上述した実施例とは異なる比較例1〜4と比べて、隔壁頂上部への画像表示媒体の付着がなく、基板間距離も均一で、表示画像の均一性も良好であることがわかる。
【0067】
なお、上述した例では、画像表示媒体を空気などの気体中を電界によって移動させる乾式の画像表示用パネルについて説明したが、分散媒中の電気泳動粒子を電界によっって移動させる湿式の画像表示用パネルにも本発明を適用することができる。また、上述した例では、すべての電極間に隔壁を設けたが、1つおきに設ける等間引きして隔壁を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【0068】
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。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】本発明の画像表示用パネルの一例を示す図である。
【図2】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の一例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。
【図3】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の一例を説明するための図である。
【図4】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の他の例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。
【図5】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の他の例を説明するための図である。
【図6】(a)、(b)は本発明例の画像表示用パネルにおける画像表示媒体の偏在について説明するための図である。
【図7】(a)、(b)は比較例の画像表示用パネルにおける画像表示媒体の偏在について説明するための図である。
【図8】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルに用いる基板の一例において画像表示媒体を充填した状態を示す図である。
【図9】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルに用いる基板の他の例において画像表示媒体を充填した状態を示す図である。
【図10】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例において黒色表示画像を観察する様子を示す図である。
【図11】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの他の例において黒色表示画像を観察する様子を示す図である。
【図12】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例において白黒表示状態を示す図である。
【図13】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの他の例において白黒表示状態を示す図である。
【図14】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一例において画像表示媒体の充填方法を説明するための図である。
【図15】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の他の例において画像表示媒体の充填方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【0070】
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 電極
11 凹部
21 ホルダー
22 ブレード
【技術分野】
【0001】
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、該セル内に、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及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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、画像繰り返し表示の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。
【0005】
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。
【0006】
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。そして、これらの乾式の画像表示媒体移動式表示方式の場合、画像表示用パネルの基板間に画像表示媒体を封入するが、移動を繰り返すうちに次第に画像表示媒体が偏在するようになることを防ぐために隔壁で囲われた小部屋(セル)に画像表示媒体を封入する方法が用いられている。
【非特許文献1】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
これらの画像表示用パネルにおいては、隔壁で形成されるセル内への画像表示媒体充填を、2枚の基板を重ね合わせる前に行うため、重ね合わせるときの接合部分となる隔壁頂上にわずかでも余分な画像表示媒体の付着があると、基板間距離が不均一になり、表示される画像の品質に悪影響を及ぼすので、基板を重ね合わせる前の十分な画像表示媒体除去が不可欠であり、余計な工程として生産性において問題となっていた。
【0008】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、画像表示媒体を除去する工程が不要であり、重ね合せた後の基板間距離も一定に保たれる、生産性が高く、安価で画像品質に優れた画像表示用パネルおよびその製造方法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】
【0009】
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、該セル内に、光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種類の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であって、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設け、該2枚の基板の双方に設けられた隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように形成することを特徴とするものである。
【0010】
本発明の画像表示用パネルの好適例としては、2枚の基板の双方に設けた隔壁の、接合部分となる隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定すること、2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上となること、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。
【0011】
また、本発明の画像表示用パネルの製造方法は、画像表示用パネルの製造方法であって、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填した後、該2枚の基板の双方に設けられたライン形状隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように重ね合わせることを特徴とするものである。
【0012】
本発明の画像表示用パネルの製造方法の好適例としては、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填する方法として、画像表示媒体を隔壁ライン方向にそってブレードを用いて押し進めることによって行うこと、2枚の基板の双方に設けた隔壁の高さによって基板間の距離を決定すること、及び、2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上となること、がある。
【発明の効果】
【0013】
本発明では、基板にセルを画成する隔壁を設ける際に両方の基板にライン形状の隔壁を設け、基板を重ね合せたときの接合部分の隔壁高さが基板間距離となるようにして、完全に独立したセルを形成する隔壁をもつ基板上セル内に画像表示媒体を充填するのに比べて容易に画像表示媒体の充填が行えるようにし、かつ、画像表示媒体の充填は、隔壁ライン方向にそって、ブレードによって押し進めるようにして行い、隔壁頂上に画像表示媒体が付着することなく充填できるようにしたので、画像表示媒体を除去する工程が不要であり、重ね合せた後の基板間距離も一定に保たれる、生産性が高く、安価で画像品質に優れた画像表示用パネルおよびその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
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。
【0015】
本発明の画像表示用パネルの例を、図1に基づき説明する。図1に示す例では、少なくとも1種以上の粒子で構成される画像表示媒体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。
【0016】
図2(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の一例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。図2(a)〜(c)に示す例では、一例として、一方の基板1上のくし型ライン状電極5を示しているが、もう一方の基板2上のくし型ライン状電極6も同様の構成を有している。図2(a)〜(c)に示す例において、本発明の特徴は、くし型ライン状電極5の電極と電極との間に、ライン形状の隔壁4を基板1と隙間がないように設けた点である。ここで、電極と電極との間隔Lと、隔壁4の幅Dとの関係は、L≧Dとしている。
【0017】
図3(a)、(b)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3(a)に示すように、ライン状電極5の電極と電極との間に隔壁4をライン状に設けた基板1と、ライン状電極6の電極と電極との間に隔壁4をライン状に設けた基板2とを、電極5、6及び隔壁4が互いに直交するように重ね合わせて、図3(b)に示すように、本発明の画像表示用パネルを得ている。本例では、2枚の基板1、2の双方に設けた隔壁4の接合部分となる隔壁高さの総計によって基板1、2間の距離を決定することとなる。
【0018】
図4(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の他の例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。図4(a)〜(c)に示す例では、ライン状電極5の電極と電極との間に設けたライン形状の隔壁4に加えて、隔壁4と隔壁4とを直交させて接合した際互いに接合する部分に、隔壁4の他の部分の高さよりも低い凹部11を形成している。そのため、図5(a)、(b)に示すように、互いの凹部11を接合して基板1、2を接合させた場合、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板1、2間の距離を決定し、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板1、2の双方に設けた双方の隔壁4の高さ以上となっている。
【0019】
上述した構成の本発明の画像表示用パネルでは、画像表示媒体3を充填するセルは完全に密閉されていないが、画像表示媒体3の偏在を防止することができる。その理由を、本発明例を示す図6(a)、(b)と比較例を示す図7(a)、(b)とを参照して説明する。
【0020】
まず、図6(a)、(b)に示すように、隔壁4がライン状電極5、6に平行に形成された2枚の基板1、2を重ね合わせた本発明例では、くし型電極5、6の同じ電極位置では同電位なので、電極5上の画像表示媒体3はAのように電位の異なる対面基板側の電極6に向かって移動するが、B、Cのように隔壁4を越えて移動しないので、繰り返し移動させても画像表示媒体3の偏在は起こらない。一方、図7(a)、(b)に示すように、隔壁4がライン状電極5、6を横切るように形成された2枚の基板1、2を重ね合わせた比較例では、基板5上の画像表示媒体3はAのように対面基板側の電極6に向かって移動するが、電極5上の端部に位置する画像表示媒体3の中には、図7(b)に示すB、Cのように隣の電極5に移動したり、図7(a)に示すように対面基板側の別のセル内の電極6に移動したりして、繰り返し移動させた場合に画像表示媒体3の偏在が起こる。特に、隣の電極との電位差がある場合に、図7(b)にB、Cとして示す画像表示媒体3の移動が起こりやすい。
【0021】
次に、本発明の画像表示用パネルにおける画像表示媒体を充填した状態、画像表示媒体3として白色粒子群3Wと黒色粒子群3Bとを用いた場合の白黒表示の状態、について説明する。
【0022】
図8(a)〜(c)及び図9(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の画像表示用パネルに用いる基板において、画像表示媒体3としての白色粒子群3Wを充填した状態を示す図である。図8(a)〜(c)に示す例では、くし型電極5の電極間に平行なライン状隔壁4を設けた例を示し、白色粒子群3Wを隔壁4で画成されたセル内に充填し、隔壁4上の余分な白色粒子群3Wを除去した状態を示している。図9(a)〜(c)に示す例では、くし型電極5の電極間に凹部11を有する平行なライン状隔壁4を設けた例を示し、白色粒子群3Wを隔壁4で画成されたセル内に充填し、隔壁上の余分な白色粒子群3Wを除去した状態を示している。
【0023】
図10(a)、(b)及び図11(a)、(b)は、それぞれ、画像表示媒体3として白色粒子群3Wと黒色粒子群3Bとを用いた本発明の画像表示用パネルにおいて、透明基板側から中央のライン電極上の黒色表示画像を観察する様子を示す図である。ここで、図10(a)、(b)はライン状隔壁4を単純に重ね合わせた例を示し、図11(a)、(b)は凹部11を有するライン状隔壁4を凹部11同士を嵌合させて重ね合わせた例を示している。図12(a)、(b)及び図13(a)、(b)は、それぞれ、画像表示媒体3として白色粒子群3Wと黒色粒子群3Bとを用いた本発明の画像表示用パネルにおいて、透明基板側から白黒表示画像の状態を観察する様子を示す図である。ここで、図12(a)及び図13(a)はそれぞれ黒色表示の状態を示し、図12(b)及び図13(b)はそれぞれ白色表示の状態を示している。また、図12(a)、(b)はライン状隔壁4を単純に重ね合わせた場合の白黒表示の例を示し、図13(a)、(b)は凹部11を有するライン状隔壁4を凹部11同士を嵌合させて重ね合わせた例を示している。
【0024】
次に、本発明の画像表示用パネルの製造方法における画像表示媒体の充填方法について、図14(a)〜(d)及び図15(a)〜(d)を参照して説明する。
【0025】
図14(a)〜(d)は、それぞれ、ライン状隔壁4を電極5間に設けた基板1に画像表示媒体3としての白色粒子群3Wを充填する例を示す図である。まず、図14(a)、(b)に示すように、基板1をホルダー21にセットする。ホルダー21の表面は隔壁4の表面と同じ位置となるよう設定されている。そして、ホルダー21上にセットした白色粒子群3Wをブレード22によって押し進めることによって、図14(c)、(d)に示すように、隔壁4間に白色粒子群3Wを充填することができる。図14(a)〜(d)に示す例では、隔壁同士の接合部分となる隔壁頂上部にも白色粒子群3Wが付着することなく充填することができ、従来の充填工程で必要であった隔壁頂上部での画像表示媒体除去工程を無くすことができる。
【0026】
図15(a)〜(d)は、それぞれ、凹部11を有するライン状隔壁4を電極5間に設けた基板1に白色粒子群3Wを充填する例を示す図である。図14(a)〜(d)に示す例と同様に、まず、図15(a)、(b)に示すように、基板1をホルダー21にセットする。ホルダー21の表面は隔壁4の表面と同じ位置となるよう設定されている。そして、ホルダー21上にセットした白色粒子群3Wをブレード22によって押し進めることによって、図15(c)、(d)に示すように、隔壁4間に白色粒子群3Wを充填することができる。図15(a)〜(d)に示す例でも、図14(a)〜(d)に示す例と同様に、隔壁同士の接合部分となる隔壁の凹部頂上部にも白色粒子群3Wが付着することなく充填することができ、従来の充填工程で必要であった隔壁頂上部での画像表示媒体除去工程を無くすことができる。
【0027】
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。
【0028】
本発明の隔壁4については、隔壁を前面基板と背面基板との双方に、基板に設けられたくし型ライン状電極の、電極と電極の間にライン形状にて形成することが重要であり、その高さや幅は表示にかかわる画像表示媒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。これら前面基板と背面基板との双方の基板に設けられたライン形状の隔壁を互いに直交して対向するように基板同士を重ね合わせて形成される表示セルは四角状で格子状配置のものとなる。隔壁形状はライン形状であれば直線である必要はなく、波形ライン形状、ジグザグライン形状であってもよい。この場合基板同士を重ね合わせて形成される表示セルは概ね四角状で格子状配置のものとなる。表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分(隔壁の幅によって形成される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。
【0029】
基板については、少なくとも一方の基板(前面基板)は表示用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、薄型画像表示装置に搭載する画像表示用パネルとする場合に不都合がある。
【0030】
基板に設けるくし型ライン状電極については、視認側であり透明である必要のある前面基板2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、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などから透明なものを、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。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。背面基板1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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
画像表示媒体を構成す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画像表示媒体を構成す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、特に画像表示媒体を構成する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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【実施例】
【0050】
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。
【0051】
「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。
【0052】
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。
【0053】
「画像表示用パネルの作製」
まず、ITOくし型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、それぞれに対して次のようにして隔壁(リブ)の形成を行った。感光性フィルムであるニチゴーモートン社製ドライフィルムフォトレジストNIT250をITO付ガラス上にラミネートし、露光、現像により、所望とするライン30μm、スペース320μm、ピッチ350μmの直線ライン状隔壁および格子状隔壁を形成した。高さは50μmとしたが、所望に応じて100μmのものも準備した。基板同士を重ね合わせるときの接合部分となる隔壁部分の凹部を有する隔壁については、ウェットブラスト法を用いて接合する部分を削り、所望とする隔壁形状、隔壁凹部高さとなるようにした。
【0054】
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)を隔壁と隔壁の間に充填した。まず、粒子群Aを第1の粒子群として隔壁を形成した基板の横に置き、ブレードを用いて隔壁ライン方向に押し進めるようにして基板上隔壁間のセル内に充填した。続いて、粒子群Bを第2の粒子群として、上記と同様にして基板上隔壁間のセル内(すでに粒子群Aが充填されている)に粒子群Aに重ねて充填した。粒子群Aと粒子群Bの充填配置量は同体積量ずつとし、2枚の基板を貼り合わせてできる基板間に対する双方の粒子群が合わさった体積占有率が25vol%となるように調整した。次に、粒子群がセル内に充填配置された基板にもう一方の基板を重ね合わせ、基板周辺の外周部分をエポキシ系接着剤にて接着、シールして粒子群を封入し、画像表示用パネルを作製した。
【0055】
「画像表示用パネルの評価」
作製した画像表示用パネルの基板間距離の均一性を、画像表示用パネルの厚さを四隅と中心との5点で測定することで確認した。また、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10000回繰り返し、10000回後の白色表示時および黒色表示時の表示面を光学顕微鏡で観察してセル内にある画像表示媒体(粒子群)の均一性を調べた。
【0056】
<実施例1>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)を持つ隔壁を形成したものを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0057】
<実施例2>
2枚の基板として、一方はくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)を持つ隔壁を形成したものを用い、もう一方はくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)で、互いに接合する部分が高さ25μmの凹部となった隔壁を形成したものを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0058】
<実施例3>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)で、互いに接合する部分が高さ25μmの凹部となった隔壁を形成したものを用いて、表示用パネルを前述の手順で作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0059】
<実施例4>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)を持つ隔壁を形成したものを用いて、粒子群Aの充填を一方の基板に対して行い、粒子群Bの充填をもう一方の基板に対して行い、それぞれ別の基板に充填してから重ね合わせた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0060】
<実施例5>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極の間に一様の高さ(50μm)で、互いに接合する部分が高さ25μmの凹部となった隔壁を形成したものを用いて、粒子群Aの充填を一方の基板に対して行い、粒子群Bの充填をもう一方の基板に対して行い、それぞれ別の基板に充填してから重ね合わせた以外は実施例3と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0061】
<比較例1>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の上に一様の高さ(50μm)を持つ四角形セルを画成する格子状隔壁を形成したものを用いた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0062】
<比較例2>
2枚の基板として、一方はくし型電極の上に一様の高さ(100μm)を持つ四角形セルを画成する格子状隔壁を形成したものを用い、もう一方はくし型電極の上に隔壁を形成していないものを用いた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0063】
<比較例3>
2枚の基板として、両方ともくし型電極の電極と電極を横切るように一様の高さ(50μm)を持つライン形状隔壁を形成したものを用いた以外は実施例1と同様の手順で表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0064】
<比較例4>
粒子群Aおよび粒子群Bの充填を、基板上方のノズルからそれぞれの粒子群を順番に散布することによって行った以外は実施例1と同様の表示用パネルを作製し、評価した。結果を表1に示す。
【0065】
【表1】
【0066】
表1の結果から、電極間にライン状隔壁を形成した実施例1〜5は、隔壁の形状や位置の点で上述した実施例とは異なる比較例1〜4と比べて、隔壁頂上部への画像表示媒体の付着がなく、基板間距離も均一で、表示画像の均一性も良好であることがわかる。
【0067】
なお、上述した例では、画像表示媒体を空気などの気体中を電界によって移動させる乾式の画像表示用パネルについて説明したが、分散媒中の電気泳動粒子を電界によっって移動させる湿式の画像表示用パネルにも本発明を適用することができる。また、上述した例では、すべての電極間に隔壁を設けたが、1つおきに設ける等間引きして隔壁を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【0068】
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。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】本発明の画像表示用パネルの一例を示す図である。
【図2】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の一例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。
【図3】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の一例を説明するための図である。
【図4】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の他の例を説明するための平面図、正面図及び側面図である。
【図5】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルを構成する基板の他の例を説明するための図である。
【図6】(a)、(b)は本発明例の画像表示用パネルにおける画像表示媒体の偏在について説明するための図である。
【図7】(a)、(b)は比較例の画像表示用パネルにおける画像表示媒体の偏在について説明するための図である。
【図8】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルに用いる基板の一例において画像表示媒体を充填した状態を示す図である。
【図9】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルに用いる基板の他の例において画像表示媒体を充填した状態を示す図である。
【図10】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例において黒色表示画像を観察する様子を示す図である。
【図11】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの他の例において黒色表示画像を観察する様子を示す図である。
【図12】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの一例において白黒表示状態を示す図である。
【図13】(a)、(b)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの他の例において白黒表示状態を示す図である。
【図14】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の一例において画像表示媒体の充填方法を説明するための図である。
【図15】(a)〜(d)はそれぞれ本発明の画像表示用パネルの製造方法の他の例において画像表示媒体の充填方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【0070】
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 電極
11 凹部
21 ホルダー
22 ブレード
【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、該セル内に、光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種類の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であって、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設け、該2枚の基板の双方に設けられた隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように形成することを特徴とする画像表示用パネル。
【請求項2】
前記2枚の基板の双方に設けた隔壁の、接合部分となる隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定す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。
【請求項3】
前記2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上とな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。
【請求項4】
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請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像表示用パネル。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像表示用パネルの製造方法であって、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填した後、該2枚の基板の双方に設けられたライン形状隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように重ね合わせ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6】
前記2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填する方法として、画像表示媒体を隔壁ライン方向にそってブレードを用いて押し進めることによって行うことを特徴とする請求項5に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項7】
前記2枚の基板の双方に設けた隔壁の高さによって基板間の距離を決定することを特徴とする請求項5または6に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項8】
前記2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上となることを特徴とする請求項6または7に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項1】
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、該セル内に、光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種類の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であって、画像表示媒体を封入する前記セルを画成するために設ける隔壁を、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設け、該2枚の基板の双方に設けられた隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように形成することを特徴とする画像表示用パネル。
【請求項2】
前記2枚の基板の双方に設けた隔壁の、接合部分となる隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定す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。
【請求項3】
前記2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上とな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。
【請求項4】
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請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像表示用パネル。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像表示用パネルの製造方法であって、2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填した後、該2枚の基板の双方に設けられたライン形状隔壁およびくし型ライン状電極が互いに直交して対向するように重ね合わせ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6】
前記2枚の基板の双方に設けられたくし型ライン状電極の電極と電極との間にライン形状にて設けられた隔壁間の少なくともどちらか一方の基板側に画像表示媒体を充填する方法として、画像表示媒体を隔壁ライン方向にそってブレードを用いて押し進めることによって行うことを特徴とする請求項5に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項7】
前記2枚の基板の双方に設けた隔壁の高さによって基板間の距離を決定することを特徴とする請求項5または6に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【請求項8】
前記2枚の基板の双方に設けた少なくとも一方の隔壁が、互いに接合する部分において隔壁の他の部分の高さよりも低い凹部となっているものであって、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計によって基板間の距離を決定するものであって、かつ、この互いに接合する隔壁部分の隔壁高さの総計が、基板の双方に設けた双方の隔壁の高さ以上となることを特徴とする請求項6または7に記載の画像表示用パネルの製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
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【図14】
【図15】
【公開番号】特開2006−58521(P2006−58521A)
【公開日】平成18年3月2日(2006.3.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−239294(P2004−239294)
【出願日】平成16年8月19日(2004.8.19)
【出願人】(000005278)株式会社ブリヂストン (11,469)
【公開日】平成18年3月2日(2006.3.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年8月19日(2004.8.19)
【出願人】(000005278)株式会社ブリヂストン (11,469)
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