JP2006285008A - 情報表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、表面電荷を安定に保持でき、画像等の情報表示状態を長期に安定させることができる情報表示パネルを提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板５、６間に、少なくとも１種類以上の粒子で構成されるとともに、光学的反射率および帯電特性が異なる少なくとも２種類以上の表示媒体３を封入し、表示媒体に電界を与えて表示媒体を移動させ画像等の情報を表示する情報表示パネルであって、少なくとも１種類の表示媒体を構成する表示媒体用粒子の表面に半導体の電気特性を有する材料を配置するとともに、別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子は絶縁性粒子とする。
【選択図】図１

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、少なくとも１種類以上の粒子で構成されるとともに、光学的反射率および帯電特性が異なる少なくとも２種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて表示媒体を移動させ画像等の情報を表示する情報表示パネルに関するものである。

従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる情報表示装置として、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情報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、次世代の安価な情報表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用情報表示、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、情報表示の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。

上述した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、表示媒体を封入した後、あるいは、隔壁により互いに隔離されたセルを形成し、セル内に表示媒体を封入した後、表示媒体に電界を与え、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示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

これらの表示メカニズムの根本となるものは粒子の表面電荷であり、安定した高精細な表示状態を得るためにはこの粒子表面電荷を安定的に保つ必要がある。しかしながら、表面電荷というものは非常に不安定であり、例えば湿度などの環境によって容易に減衰してしまうし、他物質との接触あるいは摩擦によっても容易に変化が起こってしまう。また、粒子に何らかの物質移動や変形が起これば表面電荷の変化が生じる。これらの表面電荷の変化は、上述した表示メカニズムで明らかなように、表示状態の変化に結びつき、情報表示パネルの長期保管、長期使用などによって表示状態が不安定なものとなってしまう問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、低コストで、表面電荷を安定に保持でき、画像等の情報表示状態を長期に安定させることができる情報表示パネルを提供しようとするものである。

本発明の情報表示パネルは、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種類以上の粒子で構成されるとともに、光学的反射率および帯電特性が異なる少なくとも２種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて表示媒体を移動させ画像等の情報を表示する情報表示パネルであって、少なくとも１種類の表示媒体を構成する表示媒体用粒子の表面に半導体の電気特性を有する材料を配置するとともに、別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子は絶縁性粒子としたことを特徴とするものである。

なお、本発明の情報表示パネルの好適例としては、少なくと１種類の表示媒体を構成する表面に半導体の電気特性を有する材料を配置した表示媒体用粒子として、半導体の電気特性を有する材料が電子輸送性材料であること、電子輸送性材料を表面に配置した粒子が、相対的に正帯電性を示すこと、半導体の電気特性を有する材料が正孔輸送性材料であること、正孔輸送性材料を表面に配置した粒子が、相対的に負帯電性を示すこと、がある。

また、本発明の情報表示パネルの好適例としては、別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子として、絶縁性粒子の表面に疎水化処理された微粒子を付着させた表示媒体用粒子を用いたこと、がある。

本発明によれば、少なくとも１種類の表示媒体を構成する表示媒体用粒子の表面に半導体の電気特性を有する材料を配置するとともに、別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子は絶縁性粒子とすることで、表示媒体用粒子の表面電荷を安定に保持することができ、画像等の情報表示状態が安定な情報表示パネルを得ることができる。また、ひとつの表示媒体用粒子のみを、半導体の電気特性を有する粒子表面からなる粒子としたため、低コストで上記効果を得ることができる。

まず、本発明の情報表示パネルの基本的な構成について説明する。本発明の情報表示パネルでは、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が切り換わることにより、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、表示書き換え時あるいは情報の継続表示時の安定性を維持できるように、情報表示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。

本発明の情報表示パネルの例を、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、それぞれが少なくとも１種以上の粒子から構成されるそれぞれ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（ここでは白色の表示媒体用粒子で構成される粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色の表示媒体用粒子で構成される粒子群からなる黒色表示媒体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、図１（ｂ）に示す例では、図１（ａ）に示す例に加えて、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（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。

図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、それぞれが少なくとも１種以上の粒子から構成されるそれぞれ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（ここでは白色の表示媒体用粒子で構成される粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色の表示媒体用粒子で構成される粒子群からなる黒色表示媒体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、図２（ｂ）に示す例では、図２（ａ）に示す例に加えて、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２（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。

本発明の特徴は、少なくとも１種類の表示媒体を構成する表示媒体用粒子の表面に半導体の電気特性を有する材料を配置するとともに、別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子は絶縁性粒子としたことで、低コストで、表面電荷を安定に保持させ、高いコントラストの安定した画像等の情報表示状態を得る点にある。また、ここで、少なくと１種類の表示媒体を構成する表面に半導体の電気特性を有する材料を配置した表示媒体用粒子の好適例として、半導体の電気特性を有する材料が電子輸送性材料であること、電子輸送性材料を表面に配置した粒子が、相対的に正帯電性を示すこと、半導体の電気特性を有する材料が正孔輸送性材料であること、正孔輸送性材料を表面に配置した粒子が、相対的に負帯電性を示すことにより、本発明をより効果的に達成することができる。

本発明では、全ての表示媒体を構成する粒子として、半導体の電気特性を有する材料を表面に配置した粒子を用いることが、表面電荷を安定に保持させ、高いコントラストの安定した画像等の情報表示状態を得られることを前提とし、ここで、半導体材料を表面に配置した粒子を作製することは、操作が煩雑で、コスト的にも高価なものとなってしまう点を考慮した。これを達成するために、１種類の表示媒体を構成する表示媒体用粒子の表面に半導体の電気特性を有する材料を配置するとともに、その他の表示媒体を構成する表示媒体用粒子は絶縁性粒子で構成することで、良好な表示特性と低コストを両立することができる。

半導体材料を表面に配置した粒子は、基板との接触により安定的に電荷を保持することができるので、長期使用においても良好に表示特性を維持することが可能である。本粒子が移動する際には、その他の粒子と接触し、他粒子へ機械的な応力を加えることができる。これにより、他粒子は摩擦帯電を起こし、表面電荷を維持することが可能となる。また、基板に保持された他粒子に対して半導体材料を表面に配置した粒子が衝突することにより、他粒子が移動もしくは回転するために基板との鏡像力が弱まって、移動を促進することができる。よって、パネル内に半導体材料を表面に配置した粒子で構成される表示媒体を１種のみ封入することで、良好な表示特性を得ることができる。

粒子の作製方法としては前述した電子輸送性あるいは正孔輸送性の電気特性が発現できればその手法に特に制限はないが、例示すれば以下の手法が好適に用いられる。まず、基とする粒子を準備し、その表面を電子輸送性あるいは正孔輸送性の半導体物質でコーティングする手法が提示できる。表面コーティングの手法としては、基とする粒子の表面に蒸着あるいはスパッタリングでドライコートする方法、あるいは、溶解・溶融させた電子輸送性あるいは正孔輸送性の半導体物質中に基とする粒子を投入して乾燥・固化させる方法、ヘンシェルミキサーなどの粒子撹拌装置に基とする粒子を投入して撹拌し、その中に溶解・溶融させた電子輸送性あるいは正孔輸送性の半導体物質を固定化する方法、さらに、電子輸送性あるいは正孔輸送性の半導体物質を他の樹脂に分散させ、その混合物を基とする粒子表面に前述の方法でコーティングする方法などが挙げられる。その他の粒子作製方法として、電子輸送性あるいは正孔輸送性の半導体物質を他の樹脂と混練・粉砕して粒子を得る方法や、電子輸送性あるいは正孔輸送性の半導体物質そのものを粒子として用いることも可能である。

表面コーティングされた粒子において、表面被覆（または表面に部分的に配置）する半導体材料の厚みは特に制限はないが、電荷の注入効率を考えた際には薄層であることが望ましく、１００μｍ以下、好適には５０μｍ以下、さらに好適には１μｍ以下であることが好ましい。パネル内に封入する際には、流動性向上を目的として粒子より相当に小さい粒子径をもつシリカや酸化チタンなどの微粒子を適量付与してもよい。

この中で、基とする粒子の表面に半導体材料をコーティングする場合には、基とする粒子の表面は金属などで被覆したものを用いることが好ましい。基とする粒子材料としては特に制限はなく、通常の汎用樹脂、無機材料、金属材料などが好適に用いられる。この場合、表示色は基とする粒子で出すことが好ましく、視認性の良い色調の粒子とすることが必要である。

半導体材料の一例としては、まず、単体の半導体物質として、シリコン、ゲルマニウム、ダイヤモンド、セレン、テルル等が挙げられる。また、化合物半導体としては、ガリウムヒ素、ガリウムリン、インジウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、ガリウムアルミニウムインジウムヒ素、硫化亜鉛、硫化カドミウム、カドミウムセレン、カドミウムテルル、炭化珪素等が挙げられる。さらに、酸化物半導体としては、酸化ニッケル（III）、酸化銅（I）、酸化亜鉛、酸化スズ（IV）等が挙げられる。また、窒化物半導体、硫化物半導体等も含み、さらにこれらへドーピングしたものも含む。

さらにまた、有機半導体のうち低分子のものとしては、アントラセン系化合物、ビオラントロン系化合物、ポリフィリン系化合物、フタロシアニン系化合物、ペリレン系化合物、キノン系化合物、アゾ系化合物、スクアリリウム系化合物、アズレニウム系化合物、ビリリウム系化合物、シアニン系化合物、芳香族アミン系化合物、芳香族ジアミン系化合物、オキサジアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、ピラゾリン系化合物、芳香族メタン系化合物、ヒドラゾン系化合物、カルバゾール系化合物、およびこれらの誘導体等が挙げられる。また、有機半導体のうち高分子のものとしては、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、およびこれらの誘導体等が挙げられる。 さらに、上記物質に不純物をドープしたものも含む。

表面にコーティングする層厚としては、あまり厚層化して抵抗上昇が起こり電荷注入効率が低下しない程度に抑える必要があり、通常は１０μｍ以下、望ましくは１μｍ以下にすることが好ましい。
用いる絶縁性粒子は特に制限はないが、荷電制御剤などを含有した樹脂からなる粒子が用いられる。ここで、絶縁性のレベルとしては電極基板より電荷の注入が容易に起こらない程度高ければよく、通常体積固有抵抗が１×１０^１０Ωｃｍ以上、好ましくは１×１０^１２Ωｃｍ以上のものが好適に用いられる。また、流動性の向上や帯電の均一性を確保する目的で金属酸化物や無機物、樹脂などで形成された微小粒子を外添剤として加えることも可能である。

以下、本発明の情報表示パネルで用いる表示媒体用粒子（単に粒子ともいう）の基本的な構成について説明する。
粒子は球形であることが好ましい。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。

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。

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。

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、０．１〜２０μｍ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。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、本発明の粒子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。

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。

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。

更に、表示媒体用粒子で構成する表示媒体を乾式の情報表示パネルに適用する場合には、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、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（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）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（電極を設けた場合）、表示媒体３の占有部分、隔壁４の占有部分（隔壁を設けた場合）、情報表示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。

微粒子表面を疎水化する機構は幾つか考えられるが、発明者らの詳細な検討の結果、単に表面を疎水性の物質(例えばジメチルポリシロキサン)で被覆するだけでは不十分であり、疎水性の発現機構は特に問わないが、反応性の処理剤によって、微粒子表面の親水性基と疎水性構造が、化学的に強固な結合を形成する事が重要である事を見出した。これは、疎水性物質と微粒子表面間の相互作用が、粒子表面・疎水性物質間、ないし基板・疎水性物質間の相互作用に対して近しい、ないしそれ以下である場合、粒子の飛翔による粒子・粒子間、粒子・基板間での衝突により、当該物質が微粒子表面から脱離してしまい、その結果、親水性の表面を露呈する事による強い凝集力が発生してしまうためと推定される。

また、微粒子表面の疎水化処理に用いられる反応性処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、オクチルシラン、(オクチル/デシル/ノニル/(4-イソプロプルフェニル)/(4-tert.ブチルフェニル))(トリクロロ/トリメトキシ/トリエトキシ)シラン、ジ(ペンチル/ヘキシル/オクチル/ノニル/デシル/ドデシル/(4-tert.ブチルフェニル)オクチル/セニル/ノネニル/-2-エチルヘキシル/-3,3-ジメチルペンチル)(ジクロロ/ジメトキシ/ジエトキシ)シラン、トリ(イソプロピル/ヘキシル/オクチル/デシル/メチル/)(クロロ/メトキシ/エトキシ)シラン、(ジオクチルメチル/オクチルジメチル/(4-イソプロピルフェニル)ジエチル)(クロロ/メトキシ/エトキシ)シラン、メチルハイドロジェン(ポリ)シロキサン、メチルハイドロジェン(ポリ)シロキサンとジメチル(ポリ)シロキサンの(ランダム/コ)(ポリマー/オリゴマー)、トリメチルシロキシケイ酸、(ステアリン/ラウリン)酸アルミニウム、ステアリン酸鉄、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、イソプロピル(トリイソステアロイル/トリドデシルベンゼンスルホニル)チタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェート)チタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェート)(オキシアセテート/エチレン)チタネート、ジイソプロピルビス(ジオクチルピロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート等を挙げる事が出来る。更に、その処理法としては特に限定されるものでは無いが、処理対象となる微粒子をヘンシェルミキサー等の高速回転羽式攪拌機で攪拌しつつ、上記処理剤を適当な溶媒に分散した溶液を滴下し、加温乾燥させる手法や、上記処理剤を適当な溶媒に分散した溶液中に対象微粒子を混合分散した後、得られた溶媒をミキサーで攪拌しつつ加温乾燥するといった手法が挙げられる。

微粒子表面に対して、最終的に付与された疎水性の度合いが、当該発明を実現し得る水準に達しているか否かを判断するために、以下に示す手法用いる事が出来る。当該発明においては、本評価法にて得られる接触角CAが、CA≧90°の条件を満たし、好ましくはCA≧105°の条件を満たし、更に好ましくはCA≧120°の条件を満たす微粒子Ｂが特に好適に用いられる。
a) 協和界面科学(株)製接触角計CA-Xに超撥水用32G針を設置し、接触角測定用液体に蒸留水を用いる。
b) 25℃、50%RHの環境下に、上記測定装置を評価ステージが水平になるよう設置する。
c) ガラス製プレパラートを準備し、蒸留水槽、エタノール槽の順に浸積して、超音波洗浄機で洗浄し、十分に風乾させる。
d) 疎水化処理された微粒子を、上記プレパラート表面へ稠密充填するよう配列する。
e) 上記測定試料表面に対して、上記接触角計を用いて4.9μl(当該装置7目盛分)の水滴にて接触角を測定する。

なお、上記手法中に於ける微粒子をプレパラート表面に稠密配列した試料については、微粒子を適当な溶媒に分散させたもの用意し、これをプレパラート上に滴下した後に乾燥する事で容易に得られるが、特に当該手法に限定されるものでは無い。但し、微粒子配置の稠密度が不十分である場合、隙間から水滴が漏れ広がってしまい、測定に耐えないので注意が必要である。又、乾燥の際に、微粒子の凝集塊が成長し過ぎて測定面の平滑性が著しく損なわれると、測定ばらつきが大きくなり、正確な測定が困難になるため、やはり注意が必要である。

微粒子の素材としては、対粒子・基板との衝突・剪断に耐えうる硬度・強度を持つ事が求められると推定される。この条件を満足する素材としてはシリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、イットリア、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物系の無機微粒子、並びに架橋樹脂微粒子が挙げられるが、当該目的にはシリカ、チタニア、架橋樹脂微粒子が特に好適に用いられる。

一方の表示媒体を構成する表示媒体用粒子とする絶縁性粒子とその表面に付着する微粒子の粒子径には好適な相関関係がある。微粒子の粒子径が絶縁性粒子の粒子径に比べて著しく小いと、絶縁性粒子表面に形成される微粒子による微小凹凸が事実上無いのと同じ事になり、粒子同士間および粒子と基板間での凝着抑制効果が期待出来なくなる。一方、微粒子の粒子径が過度に大きくなると、今度は微粒子自体を一つの粒子と捉える必要が出てくるため、微粒子自体の凝集力を考慮する必要が出てくる。この時、一般的に微粒子間の凝集力は大きく、結果的に全体の凝集力としては不利に働いているものと推測される。こうした粒子群は凝集力・付着力の分布が広くなる事が予想され、情報表示パネル内で実際に粒子を電界飛翔させた時、低電圧で動く粒子と高電圧印加後初めて動く粒子が混在し、結果として全面均一に粒子飛翔させるには高電圧が必要となる。或いは、低電圧で駆動させた場合、駆動不良領域が反転斑として現れる事となる。本発明においては、絶縁性粒子の粒子径D1と、微粒子の平均一次粒子径D2の比が、0.0001≦D2/D1≦0.3の関係を満たし、好ましくは0.0003≦D2/D1≦0.1の関係を満たし、更に好ましくは、0.0005≦D2/D1≦0.05の関係を満たすものが特に好適に用いられる。更に、微粒子の平均一次粒子径D2が、1〜1000nmであり、好ましくは2〜700nmであり、更に好ましくは3〜500nmであるものが特に好適に用いられる。

絶縁性粒子の表面に微粒子を付着させる手法としては、特に限定されるものではないが、例えばヘンシェルミキサー等の高速回転羽式攪拌機で攪拌する方法が挙げられる。この時、絶縁性粒子と微粒子は予め解砕した後に混合・攪拌しても良く、予め両者を混合してから連続して解砕・攪拌を行っても良い。又、この処理は一度に実施しても微粒子添加を数度に分けて段階的に実施しても良い。この時、解砕・分散・被覆が好適に進行する様に、処理容器の温度および湿度を適宜制御する事が好ましい。

さらに、絶縁粒子と微粒子をより強固に付着させて一体化させるために、上記処理を継続して微粒子を絶縁性粒子の表面に或る程度埋没させても良く、絶縁性粒子と微粒子の間に接着層として機能する第３の物質を介在させても構わない。接着層の適用手法としては特に限定されるものでは無いが、例えば絶縁性粒子について、予め表面に接着機能を持つ材料を薄く被覆したコアシェル構造体とし、これに対して微粒子を付着（固着）処理する方法が挙げられる。

本発明の情報表示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、本発明の情報表示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、薄型情報表示パネルとする場合に不都合がある。

情報表示パネルに電極を設ける場合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（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。

必要に応じて基板に設ける隔壁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。これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、図３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。

以下、実施例、比較例を示して、本発明を更に具体的に説明する。但し本発明は以下の各例により限定されるものではない。

以下のように実施例１〜５、比較例１の情報表示パネルを作製し、作製した情報表示パネルの種々の特性を求めて比較した。まず、以下の各例において、利用した整流性接触の確認方法、及び、情報表示パネルの種々の測定の測定方法について説明した後、各例について説明する。

「整流性接触の確認方法」
整流性の確認は、電流−電圧特性を調べることで実施することができる。まず、図４に示すように、半導体膜を挟んで、その一方の面にＡｌ電極、Ａｕ電極を設け、その他方の面にＩＴＯ電極、Ａｌ電極、Ａｕ電極を設けて積層した測定サンプルを作製した。電極材料の仕事関数の関係はＡｌ＜ＩＴＯ＜Ａｕとなる。サンプルの作製について、電極については蒸着法、半導体膜については蒸着法、あるいは、任意の溶剤に溶解させた塗液をスピンコートにより成膜した。

そして、Ａｌ−Ａｌ間に電圧を印加したとき、電流−電圧特性が図５に一例を示すようにオーミック接触を示し、Ａｌ−ＩＴＯ間に電圧を印加したとき、電流−電圧特性が図６に一例を示すように整流性接触を示し、且つ、ＩＴＯが正極となる極性が順方向バイアスであったとき、この半導体膜はＩＴＯと整流性接触となる電子輸送性の半導体物質といえる。一方、Ａｕ−Ａｕ間に電圧を印加したとき、電流−電圧特性が図５に一例を示すようにオーミック接触を示し、Ａｕ−ＩＴＯ間に電圧を印加したとき、電流−電圧特性が図６に一例を示すように整流性接触を示し、且つ、ＩＴＯが負極となる極性が順方向バイアスであったとき、この半導体膜はＩＴＯと整流性接触となる正孔輸送性の半導体物質といえる。

「各種特性の測定方法」
平均粒子径ｄ（０．５）、粒子径Ｓｐａｎについては、上述した例に従って測定した。表面層のコーティング厚は、粒子を切断後、実施例１、２、３、５はＳＥＭを利用して、実施例４はＴＥＭを利用して、それぞれ観察して計測した。帯電性及び帯電量は、情報表示パネルで１００回表示書き換えを繰り返した後にパネルを開き、パネル基板に付着した粒子を吸引式のファラデーケージを用いて計測した。コントラストは、初期の表示状態及び±１５０Ｖの電圧を印加して表示書き換えを５００万回繰り返した後の表示状態とを目視で確認した。表示品位も、初期の表示状態及び±１５０Ｖの電圧を印加して表示書き換えを５００万回繰り返した後の表示状態とを目視で確認した。

＜実施例１＞
以下の表１に従って、樹脂粒子表面を有機半導体でコーティングした粒子１及び絶縁性粒子からなる粒子２を準備した。準備した粒子１及び粒子２を用いて、それぞれ電極を有する２枚のＩＴＯ基板間に封入し、情報表示パネルを作製した。粒子１と粒子２の混合率は同重量ずつとし、それらの粒子の基板間への充填量は３０容量％となるように調整した。結果を以下の表１に示す。

＜実施例２＞
以下の表２に従って、絶縁性粒子からなる粒子１及び樹脂粒子表面を有機半導体でコーティングした粒子２を準備した。準備した粒子１及び粒子２を用いて、それぞれ電極を有する２枚のＩＴＯ基板間に封入し、情報表示パネルを作製した。粒子１と粒子２の混合率は同重量ずつとし、それらの粒子の基板間への充填量は３０容量％となるように調整した。結果を以下の表２に示す。

＜実施例３＞
以下の表３に従って、樹脂表面を金属酸化物で表面処理した後に有機半導体で表面をコーティングした粒子１及び絶縁性粒子からなる粒子２を準備した。なお、表示媒体用粒子の基とする粒子となる樹脂粒子表面処理を、平板上に表３に示す基とする粒子を均一に散布し、上部よりレーザー蒸着にて表面処理後、処理半ばの樹脂粒子を微小に移動させて未処理面を表に出し同様に表面処理をする工程を繰り返すことで、粒子表面を均一に蒸着処理した。その後、準備した粒子１及び粒子２を、実施例１と同様にして、ＩＴＯ基板間に封入して、情報表示パネルを作製した。結果を以下の表３に示す。

＜実施例４＞
以下の表４に従って、基とする粒子表面を金属酸化物でスパッタ処理した粒子１及び絶縁性粒子からなる粒子２を準備した。準備した粒子１及び粒子２を、実施例１と同様にして、ＩＴＯ基板間に封入して、情報表示パネルを作製した。結果を以下の表４に示す。

＜実施例５＞
以下の表５に従って、本実施例の粒子１は実施例１記載の粒子１をそのままとし、本実施例の粒子２は実施例１記載の粒子２に疎水化処理された微粒子を添加して準備した。疎水化処理された微粒子の添加は、表５に示す疎水化された微粒子を投入し、ヘンシェルミキサーで均一に分散させ、疎水化された微粒子を粒子表面に付着させて行った。得られた粒子１及び粒子２を、実施例１と同様にして、ＩＴＯ基板間に封入して、情報表示パネルを作製した。結果を以下の表５に示す。

＜比較例１＞
以下の表６に従って、実施例１より半導体処理をなくして粒子１及び粒子２を準備した。準備した粒子１及び粒子２を、実施例１と同様にして、ＩＴＯ基板間に封入して、情報表示パネルを作製した。結果を以下の表６に示す。

以上の結果から、本発明に従った実施例１〜５は、本発明の範囲外の比較例１と比較して、初期及び５００万回表示書き換え後の帯電量、コントラスト、表示品位ともに良好であることがわかる。また、実施例の中では、実施例５は低い駆動電圧で作動することが可能であることがわかった。

本発明の情報表示パネルは、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。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示パネルの一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示パネルの他の例を示す図である。 本発明の表示媒体用粒子を表示媒体として用いた情報表示パネルにおける隔壁の形状の一例を示す図である。 本発明における半導体膜の整流性接触の確認方法の一例を説明するための図である。 図４に示す整流性接触の確認方法におけるオーミック接触を示す電流−電圧特性の一例を説明するための図である。 図４に示す整流性接触の確認方法における整流性接触を示す電流−電圧特性の一例を説明するための図である。

符号の説明

１、２ 基板
３ 表示媒体
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｂ 黒色表示媒体
４ 隔壁
５、６ 電極

Claims (6)

1. 少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板間に、少なくとも１種類以上の粒子で構成されるとともに、光学的反射率および帯電特性が異なる少なくとも２種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を与えて表示媒体を移動させ画像等の情報を表示する情報表示パネルであって、少なくとも１種類の表示媒体を構成する表示媒体用粒子の表面に半導体の電気特性を有する材料を配置するとともに、別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子は絶縁性粒子としたことを特徴とする情報表示パネル。
2. 半導体の電気特性を有する材料が電子輸送性材料であることを特徴とする請求項１に記載の情報表示パネル。
3. 電子輸送性材料を表面に配置した粒子が、相対的に正帯電性を示すことを特徴とする請求項２に記載の情報表示パネル。
4. 半導体の電気特性を有する材料が正孔輸送性材料であることを特徴とする請求項１に記載の情報表示パネル。
5. 正孔輸送性材料を表面に配置した粒子が、相対的に負帯電性を示すことを特徴とする請求項４に記載の情報表示パネル。
6. 別の表示媒体を構成する表示媒体用粒子として、絶縁性粒子の表面に疎水化処理された微粒子を付着させた表示媒体用粒子を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の情報表示パネル。

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