JP4574747B2 - 表示媒体用粒子およびこれを用いた情報表示用パネル - Google Patents
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Description
なお、母粒子のベース樹脂に求められる条件は、より粘度が低く(粘りが少なく)、より耐熱温度が高いものである。現時点において入手できる熱可塑性樹脂から具体的に特定すると、260℃、剪断速度122/sで示される粘度について1000Pa・s以下、熱重量分析測定による加熱減量曲線で示される初期重量から20%減少した時の温度として定義される耐熱温度については430℃以上となる。
図1(a)、(b)に示す例は、少なくとも光学的反射率および帯電性を有する表示媒体用粒子を含んだ粒子群として構成される互いに光学的反射率および帯電特性が異なる少なくとも2種類の表示媒体(ここでは負帯電性白色粒子3Waを含んだ粒子群として構成した白色表示媒体3Wと正帯電性黒色粒子3Baを含んだ粒子群として構成した黒色表示媒体3Bを示す)を、隔壁4で形成された各セルにおいて、基板1に設けた電極5(TFT付き画素電極)と基板2に設けた電極6(共通電極)とで形成する電極対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と垂直に移動させる。そして、図1(a)に示すように白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色表示を、あるいは、図1(b)に示すように黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色表示を、するなど、白黒のドットでマトリックス表示を行うことができる。
なお、図1(a)、(b)においては、手前にある隔壁は省略している。各電極5、6は、基板1、2の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。
なお、図2(a)、(b)において、手前にある隔壁は省略している。各電極5、6は、基板1、2の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。
本例では、カラー表示を行う際には、第1セル21−1〜第3のセル21−3のいずれかのセルで観察側に白色表示媒体を移動させると共に他のセルで観察側に黒色表示媒体を移動させて赤色、緑色、青色ドット表示を行い、図3(a)に示すように、観察者側に、第1セル21−1〜第3のセル21−3の全てにおいて白色表示媒体3Wを移動することで、観察者に対し白色ドット表示を行い、図3(b)に示すように、観察者側に、第1セル21−1〜第3のセル21−3の全てにおいて黒色表示媒体3Bを移動することで、観察者に対し黒色ドット表示を行う。なお、この図3(a)、(b)に例示の構成でも、手前にある隔壁は省略している。各セル内での表示媒体の移動を適宜に行って多色カラー表示を行うことができる。
図6(a)、(b)は、表示媒体用粒子の一例を模式的に示した図である。この表示媒体用粒子は、母粒子の表面に子粒子が付加された複合型粒子である。図6(a)は、母粒子32の表面に子粒子33を固着させて複合型粒子を構成した形態例である。また、図6(b)は、母粒子32の表面に子粒子33を付着させて複合型粒子を構成した形態例である。
また、「付着」とは、子粒子33が母粒子32の表面に静電気力、クーロン力、ファンデルワールス力などにより固定されているため、繰り返して表示書き換えを行った時に子粒子33の移動があるものを意味し、また「固着」とは、子粒子33が母粒子32の表面に埋設、接着、粘着などにより固定されているため、繰り返して表示書き換えを行った時に子粒子33の移動がないものを意味する、と解することができる。
母粒子製造用に所定の樹脂原料(ベース樹脂)を準備する。ベース樹脂として、260℃、剪断速度122/sで示される粘度が1000Pa・s以下であって、かつ、熱重量分析測定による加熱減量曲線で示される初期重量から20%減少した時の温度として定義される耐熱温度が430℃以上である熱可塑性樹脂とするのが好ましい。このような条件を満たしている樹脂を採用すると、後述するように母粒子表面の熱処理(「サフュージョン処理」とも称す)を行ったときに球形化できる。
上記ペレットを、更に凍結粉砕機で例えば粒子径100〜250μm程度となるよう粗粉砕して粗粉砕品を得る。この粗粉砕品を乾燥してから粒子径が8〜10μm程度となるように微粉砕処理し、分級して目的サイズの母粒子を得る。ここまでの工程(図7において破線で囲む領域)は、常法により樹脂原料を混練り、粉砕、分級して母粒子を得るものと同様である。
視認側(表示面側)基板の情報表示画面領域に設ける電極は透明である必要があるが、それ以外の領域や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、視認側基板の情報表示画面領域に設ける電極の厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、0.01〜10μm、好ましくは0.05〜5μmが好適である。それ以外の領域や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。
これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、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よく、表示状態の鮮明さを増すことができる。
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装置に搭載する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を好適に用いられる。
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。上記着色剤を配合して所望の色の表示媒体用粒子を作製できる。
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。
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。例えば、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うことができる。
この空隙部分とは、上記図1(a)、(b)〜図4(a)、(b)、図5(a)〜(d)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(電極を基板の内側に設けた場合)、表示媒体3W、3Bの占有部分、隔壁4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。
対向する基板間の気体中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。なお、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。
シクロオレフィン系の樹脂4種類を母粒子用ベース樹脂として準備した。エチレンとシクロオレフィンとの共重合体であるシクロオレフィン系樹脂A(TOPAS 6013:ポリプラスチック(株)製)、エチレンとシクロオレフィンとの共重合体であるシクロオレフィン系樹脂B(TOPAS 5013:ポリプラスチック(株)製)、シクロオレフィンの単独共重合体であるシクロオレフィン系樹脂C(ZEONEX 330R:日本ゼオン(株)製)、エチレンとシクロオレフィンとの共重合体であるシクロオレフィン系樹脂D(TOPAS 6015:ポリプラスチック(株)製)である。
なお、下記、(表1)に樹脂A〜樹脂D及び後述する配合剤A、配合剤B並びに処理、測定で用いた各装置のメーカ、名称/型式や機能、条件など、をまとめて示してある。
なお、実施例3における樹脂Aと樹脂Dとのブレンド物については樹脂のブレンド常法である2軸混練機を使用してペレットを作製した後、粒度と耐熱温度の測定に供した。
実施例4〜6、比較例3〜4(白母粒子)
白母粒子を作製するため、下記の表(2−2)に示すように表(2−1)のベース樹脂100重量部と、配合剤Aとして二酸化チタン(TiO2)(タイペーク CR−90:石原産業(株)製)100重量部とを、2軸混練機により溶融混練して、ペレットを製造して一旦、粗粉砕品とし、これを更に微粉砕、分級し平均粒子径d(0.5)を9μmとした。
黒母粒子を作製するため、下記の表(2−3)に示すように、表(2−1)のベース樹脂100重量部と、配合剤としてカーボンブラック(C/B)(Special Black4:エボニック デクサ ジャパン(株)製)5重量部を2軸混練機により溶融混練して、ペレットを製造した。この後、白母粒子と同様に粉砕、分級し平均粒子径d(0.5)を9μmとした。
さらに、上記実施例4〜9の母粒子、また、比較例3〜6の母粒子を用いた表示媒体用粒子を以下で記載するように作製して、これをパネル基板間に封入して、実施例10、11、12および比較例7、8の情報表示用パネルを作製し、コントラストおよび耐久性について評価した。その結果を下記の表(2−4)に示した。
市販のメラミン樹脂の微粒子(EPOSTER−S:(株)日本触媒 製 平均粒子径240[nm])を用いて、正帯電性の子粒子とした。
2)負帯電性の子粒子
乳化重合法の標準的な手法に基づいて作製し、精製水で十分に洗浄して真空オーブンで水分を蒸発させ乾燥粉体としたポリジビニルベンゼン粒子(以下、DVB粒子ともいう)(平均粒子径250[nm])を負帯電性の子粒子とした。
下記複合化装置で母粒子と子粒子とを固着複合化した。母粒子と子粒子の組合として、例えば(黒色正帯電母粒子+メラミン樹脂子粒子)、(白色負帯電母粒子+ポリジビニルベンゼン子粒子)とすることができる。
装置:サンプルミル SK−M10((株)協立理工社 製)
条件:70℃、16500rpm×30〜90分間
表(2−4)に示す組合せにより母粒子100重量部に対して子粒子8重量部の割合で混合した混合粉体(嵩体積=みかけの体積130cm3)を上記装置に一括投入し所定条件において複合化処理を行った後、目開き150μmのステンレス製篩で篩い分けして篩を通過したものを複合型の表示媒体用粒子とした。
さらに、この複合化した粒子に対して市販のシリカ微粒子(HDK H3004:ワッカー社 製)を表面に付着処理を行った。
カーボンミキサー(エスエムテー社 製)
条件:25℃、4000rpm×15分間
複合粒子に対してシリカ微粒子(HDK H3004:ワッカー社 製)を重量分率2%で混合した混合粉体(嵩体積=みかけの体積200cm3)を上記装置に一括投入し上記条件において付着処理を行った後、目開き150μmのステンレス製篩で篩い分けして篩を通過させて処理粉体を表示媒体とする粒子群として得た。
黒色粒子群と白色粒子群とを当体積量混合撹拌して摩擦帯電を行い、100μmのスペーサーを介して配置された、一方が内側ITO処理された電源に接続されたガラス基板と、もう一方が銅基板であるセル中に体積占有率30%で充填して、評価用に簡易な情報表示用パネルを得た。
ITOガラス基板、銅基板それぞれを電源に接続し、ITOガラス基板を低電位に、銅基板を高電位となる様に直流電圧をかけると、正帯電の黒色粒子群は低電位極側に、負帯電の白色粒子群は高電位極側にそれぞれ移動し、ガラス基板を通して黒色の表示状態が観察された。次に印加電圧の電位を逆にすると、粒子群(表示媒体)はそれぞれ逆方向に移動して、白色の表示状態が観察された。印加電圧を−200[V]〜+200[V]まで、10[V]ごとに変化させ、それぞれの表示状態において反射率を測定し、同絶対値の電圧印加時の白表示時反射率と黒表示時反射率の比をその電圧におけるコントラスト比として、耐久性評価前に±200[V]印加した時のコントラスト比を初期のコントラスト比(初期C200)として表示粒子としての鮮明表示性の指標とした。
初期のコントラスト比を求めた後、情報表示用パネルに電圧±200[V]を周波数1[kHz]で100万回交互に印加して表示媒体を反転移動させた後に、上記同様に各印加電圧におけるコントラスト比を測定して100万回反転移動を繰り返した後に電圧±200[V]を印加した時のコントラスト比 を求め、それを耐久試験後のコントラスト比(耐久後C200)として鮮明表示性の指標とした。
なお、情報表示用パネルの駆動方式については、パネル自体にスイッチング素子を用いない単純マトリックス駆動方式やスタティック駆動方式、また、薄膜トランジスタ(TFT)で代表される三端子スイッチング素子あるいは薄膜ダイオード(TFD)で代表される二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリックス駆動方式や、外部電界形成手段を用いた外部電界駆動方式など、種々のタイプの駆動方式が適用できる。
Claims (2)
- 少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に粒子群として構成した表示媒体を封入し、当該表示媒体を移動させて情報を表示する情報表示用パネルに用いる表示媒体用粒子であって、
前記表示媒体用粒子が、ベース樹脂を含む原料により形成した母粒子、およびその表面に子粒子が付加されている複合型粒子として構成され、
前記ベース樹脂は260℃、剪断速度122/sで示される粘度が1000Pa・s以下であって、かつ、耐熱温度が430℃以上である熱可塑性樹脂とされていると共に、当該熱可塑性樹脂が、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、メチルペンテン樹脂およびシクロオレフィン系樹脂からなる群から選択される樹脂またはこの群から選択される2種類以上の樹脂を混合した樹脂である、ことを特徴とする表示媒体用粒子。 - 請求項1に記載の表示媒体用粒子を含む粒子群を表示媒体として採用したことを特徴とする情報表示用パネル。
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