專利名稱：用于顯示介質(zhì)的白色顆粒和使用它們的信息顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于信息顯示裝置的白色顆粒，其中將至少包含該白色顆粒的顆?；蛘咧辽侔摪咨w粒的流體粉末(liquidpowders)密封在兩塊基板之間，至少一塊基板是透明的，其中使對其施加有靜電場的顆?；蛄黧w粉末移動(dòng)以顯示信息例如圖像。
背景技術(shù)：
作為可替代液晶顯示器(LCD)的信息顯示裝置，提出了利用技術(shù)例如電泳法、電鉻法、熱法(thermal method)、二色顆粒旋轉(zhuǎn)法的信息顯示裝置。
關(guān)于這些信息顯示裝置，由于具有接近于常規(guī)印刷品的寬視場、具有較小的LCD消耗或者具有記憶功能的優(yōu)點(diǎn)，可將其看作是廉價(jià)的下一代視覺顯示裝置，并且期待其擴(kuò)展至用于便攜式器件和電子紙件的顯示。近年來，提出了由分散顆粒和顯色液制成的微囊分散液并且將該液體布置于面對的基板之間的電泳法，并且其同樣被期待。
然而，在電泳法中有這樣的問題出于因?yàn)轭w粒在電泳液中的遷移而有粘性阻力的原因，靈敏度減緩。另外，有這樣的問題由于具有高比重的氧化鈦顆粒分散于低比重的溶液內(nèi)、其容易沉淀、難以保持分散狀態(tài)的穩(wěn)定性，因此缺乏成像再現(xiàn)穩(wěn)定性。即使在微膠囊化的情形中，將單元尺寸減小至微膠囊的程度以使得其難以出現(xiàn)，然而絲毫沒有克服實(shí)質(zhì)問題。
除了利用在溶液中的性能的電泳法之外，近年來還提出了其中在不使用溶液的條件下將導(dǎo)電顆粒和電荷遷移層設(shè)置在部分基板中的一種方法。[日本成像協(xié)會“Japan Hardcopy‘99”(1999年7月21-23日)Transaction Pages 249-252]。然而，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，因?yàn)閷⒁贾秒姾蛇w移層和另外的電荷產(chǎn)生層。另外，難以從導(dǎo)電顆粒中持續(xù)地驅(qū)散電荷，因此有缺乏穩(wěn)定性的缺陷。
作為克服上述各種問題的方法，包含信息顯示板的信息顯示裝置是公知的，其中由正面基板與背面基板之間的隔墻以彼此獨(dú)立的方式形成小室并且將顆粒或流體粉末密封在小室中，并且其中借助于庫侖力等使對其施加有靜電場的顆?；蛄黧w粉末移動(dòng)以顯示信息例如圖像。
在上述信息顯示裝置中，通常使用包含白色顆粒和黑色顆?；蛘呔哂衅渌伾挠猩w粒的顆粒。通過將樹脂、顏料熔融和混合以得到混合物并且將由此得到的混合物粉碎而將這些顆粒制成平均粒徑例如為9μm的粉碎顆粒。在這種情況下，如果白色顆粒的白色反射率不足夠地高例如40％或更大，則有使得不能獲得顯示圖像的對比度的缺陷。另外，當(dāng)將顆粒密封在基板之間時(shí)，如果顆粒的耐熱性不高于粘合劑的熱硬化溫度例如高于120℃，則還有使得顆粒熔融并且粘結(jié)在基板上的缺陷。正如本領(lǐng)域非常公知的那樣，在使用PP(聚丙烯樹脂)或PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂)作為樹脂的顆粒中難以具有對比度和耐熱性的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除上述缺陷并且提供具有優(yōu)良的白色反射率并因此具有高的顯示圖像對比度以及具有充足的耐熱性的白色顆粒。
根據(jù)本發(fā)明，用于信息顯示裝置的顯示介質(zhì)用的白色顆粒，其中將至少包含該白色顆粒的顆?；蛘咧辽侔摪咨w粒的流體粉末密封在兩塊基板之間，至少一塊基板是透明的，并且其中使對其施加有靜電場的顆粒或流體粉末移動(dòng)以顯示圖像，其特征在于改進(jìn)由甲基戊烯或環(huán)烯烴制得的樹脂和氧化鈦組成。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的用于顯示介質(zhì)的白色顆粒的優(yōu)選實(shí)施方案中，白色反射率不小于40％，并且該改進(jìn)具有這樣的耐熱性使得在將白色顆粒噴射在已于120℃下加熱的玻璃基板上并且將已加熱的玻璃基板的加熱狀態(tài)保持30分鐘之后沒有檢測到熔融粘結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，信息顯示裝置的特征在于使用上述用于顯示介質(zhì)的白色顆粒。


圖1a和1b是分別表示用于使用根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的信息顯示裝置的信息顯示板的驅(qū)動(dòng)方法的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
圖2a和2b是分別表示用于使用根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的信息顯示裝置的信息顯示板的驅(qū)動(dòng)方法的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
圖3a和3b是分別表示用于使用根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的信息顯示裝置的信息顯示板的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是表示用于使用根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的信息顯示裝置的信息顯示板中的隔墻的形狀的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。
圖5是說明用于評價(jià)由電暈充電器充電的表面電勢的衰減性能的測量方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先將闡述用于使用包含根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的顆粒的信息顯示裝置的信息顯示板的基本結(jié)構(gòu)。在用于本發(fā)明的信息顯示板中，將靜電場施加到密封在相對的兩塊基板之間的顆粒上。帶電的顆粒沿著借助于庫侖力施加的靜電場的方向以這樣的方式吸引在低電勢下帶電的顆粒朝著高電勢側(cè)吸引并且在高電勢下帶電的顆粒朝著低電勢側(cè)吸引，由此通過由于電勢的轉(zhuǎn)換操作而因此改變靜電場的方向可以使顆粒往復(fù)移動(dòng)。因此可以顯示出圖像。因此，必須以這樣的方式來設(shè)計(jì)信息顯示板使得顯示介質(zhì)可以均勻地移動(dòng)并且在往復(fù)操作期間或者在儲存狀態(tài)期間保持穩(wěn)定性。這里，在將顆?；蛄黧w粉末用作顯示介質(zhì)的情況下，關(guān)于施加在顆粒上的力，有由于庫侖力而在顆粒之間的吸引力、相對于電極板的成像力、分子間力、液體結(jié)合力和重力。
將參照圖1a和1b-圖3a和3b來闡述根據(jù)本發(fā)明的信息顯示板的例子。
在示于圖1a和1b的例子中，具有不同的顏色并且由至少一組或多組顆粒(這里示出了由這些顆粒制得的白色顆粒3W和由這些顆粒制得的黑色顆粒3B)組成的至少兩組或多組顯示介質(zhì)3根據(jù)在基板1和2的外面施加的電場而以相對于基板1和2的垂直方向移動(dòng)，使得通過對于觀察者觀看到黑色顆粒3B而顯示出黑色或者使得通過對于觀察者觀看到白色顆粒3W而顯示出白色。除了示于圖1a中的例子之外，在示于圖1b的例子中，通過將例如網(wǎng)格狀的隔墻4布置在基板1與2之間而形成小室。另外，在圖1b中省略了布置在近側(cè)的隔墻。
在示于圖2a和2b的例子中，具有不同的顏色并且由至少一組或多組顆粒(這里示出了由這些顆粒制得的白色顆粒3W和由這些顆粒制得的黑色顆粒3B)組成的至少兩組或多組顯示介質(zhì)3根據(jù)通過將電壓施加在布置于基板1的電極5與布置于基板2的電極6之間所產(chǎn)生的電場而以相對于基板1和2的垂直方向移動(dòng)，使得通過對于觀察者觀看到黑色顆粒3B而顯示出黑色或者使得通過對于觀察者觀看到白色顆粒3W而顯示出白色。除了示于圖2a中的例子之外，在示于圖2b的例子中，通過將例如網(wǎng)格狀的隔墻4布置在基板1與2之間而形成小室。另外，在圖2b中省略了布置在近側(cè)的隔墻。
在示于圖3a和3b的例子中，具有顏色并且由至少一組或多組顆粒(在這里是由這些顆粒制得的白色顆粒3W)組成的至少一組顯示介質(zhì)3根據(jù)通過將電壓施加在布置于基板1的電極5與布置于基板1的電極6之間所產(chǎn)生的電場而以相對于基板1和2的平行方向移動(dòng)，使得通過對于觀察者觀看到白色顆粒3W而顯示出白色或者使得通過對于觀察者觀看到電極6或基板1的顏色而顯示出電極6或基板1的顏色。除了示于圖3a中的例子之外，在示于圖3b的例子中，通過將例如網(wǎng)格狀的隔墻4布置在基板1與2之間而形成小室。另外，在圖3b中省略了布置在近側(cè)的隔墻。
以上闡述可用于白色顆粒3W被白色流體粉末代替的情形或者黑色顆粒3B被黑色流體粉末代替的情形。
根據(jù)本發(fā)明的用于顯示介質(zhì)的白色顆粒的特征在于由于該白色顆粒由甲基戊烯或環(huán)烯烴制得的樹脂和氧化鈦組成，因此可以除了低的折射率、低的介電常數(shù)之外還考慮耐熱性(維卡氏軟化溫度、熔點(diǎn))來選擇樹脂，并且由此可以得到具有高的白色反射率和優(yōu)良耐熱性的用于顯示介質(zhì)的白色顆粒。在下文中，首先將闡述使用根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)，并且將參考實(shí)驗(yàn)而詳細(xì)闡述上述特征。
在下文中，將詳細(xì)闡述使用根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的信息顯示裝置的各個(gè)元件。
作為基板，至少一塊基板是通過其可以從裝置的外面看到顆粒顏色的透明的正面基板2，并且優(yōu)選使用具有高的可見光透射系數(shù)和優(yōu)良耐熱性的材料。背面基板1可以是透明的或者可以是不透明的。基板材料的例子包括聚合物片料例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰亞胺或丙烯酸類(acryl)，和具有柔性的金屬片料以及大致不具有柔性的無機(jī)片料例如玻璃、石英。基板的厚度優(yōu)選為2至5000μm，更優(yōu)選為5至2000μm。當(dāng)厚度太薄時(shí)，變得難以保持強(qiáng)度和在基板之間的距離均勻性，當(dāng)厚度比5000μm更厚時(shí)，在薄的顯示板上有缺陷。
在將電極布置于信息顯示板上的情形中，作為電極的材料使用的是金屬例如鋁、銀、鎳、銅、金，或者導(dǎo)電性金屬氧化物例如ITO、氧化銦、導(dǎo)電性氧化錫、導(dǎo)電性氧化鋅等，或者導(dǎo)電性聚合物例如聚苯胺、聚噻吩等，并且通過適宜地選擇而使用它們。作為電極成型方法，使用其中借助于濺射法、真空氣相沉積法、CVD(化學(xué)氣相沉積)法、涂覆法等將上述材料制成薄膜的方法，或者其中將導(dǎo)電性材料和溶劑與合成樹脂粘合劑混合并且將混合物噴射的方法。對于布置在觀測側(cè)(顯示面?zhèn)?的基板上的電極而言透明性是必須的，但對于背面的基板而言不是必須的。在這兩種情況下，可以適宜地使用透明的并且具有圖案形成能力的上述材料。另外，除非不存在導(dǎo)電性或者在光學(xué)透明性中存在任何阻礙，那么電極的厚度可以是合適的，并且其優(yōu)選為3至1000nm，更優(yōu)選為5至400nm。布置在背面基板上的電極的材料和厚度與布置在顯示側(cè)的基板上的電極的那些相同，但透明性不是必須的。在該情況下，可以將施加的外部電壓與直流電或交流電疊加。
作為根據(jù)需要而布置的隔墻4，隔墻的形狀適宜地根據(jù)用于顯示的顯示介質(zhì)的類型而設(shè)計(jì)并且沒有限制。然而，優(yōu)選的是將隔墻的寬度設(shè)置成2至100μm，更優(yōu)選3至50μm，并且將隔墻的高度設(shè)置成10至500μm，更優(yōu)選10至200μm。如圖4中示出的從基板的平面看到的那樣，通過各自由肋條制成的隔墻所形成的小室具有正方形、三角形、線形、環(huán)形和六角形，并且具有例如網(wǎng)格狀、蜂窩狀和篩網(wǎng)狀的排列。優(yōu)選的是，對應(yīng)于從顯示側(cè)看到的隔墻橫截面的部分(顯示元件的框架部分的區(qū)域)應(yīng)該被制得盡可能小。在該情況下，可以提高圖像顯示的清晰度。然而，隔墻的成型方法沒有特別限制，有絲網(wǎng)印刷法、噴砂法、光刻法和添加法(additive method)。在它們當(dāng)中，優(yōu)選采用使用樹脂薄膜的光刻法。
然后將闡述根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒。根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒由以下物質(zhì)組成由甲基戊烯或環(huán)烯烴制得的樹脂和氧化鈦?zhàn)鳛橹饕煞?，并且可以如與公知的相同的那樣根據(jù)需要而包括電荷控制劑、無機(jī)添加劑等。
電荷控制劑的例子包括，但不特別限定于，負(fù)電荷控制劑例如水楊酸金屬配合物、含金屬的偶氮染料、含金屬(含金屬離子或金屬原子)的油溶性染料、第四級銨鹽基化合物、杯芳烴化合物、含硼化合物(苯甲酸硼配合物)和硝基咪唑衍生物。正電荷控制劑的例子包括苯胺黑染料、三苯基甲烷化合物、第四級銨鹽化合物、聚胺樹脂、咪唑衍生物等。另外，可以將金屬氧化物例如超細(xì)氧化硅顆粒、超細(xì)氧化鈦顆粒、超細(xì)氧化鋁顆粒等；含氮的環(huán)形化合物例如吡啶等以及這些的衍生物或鹽；和含有多種有機(jī)顏料、氟、氯、氮等的樹脂用作電荷控制劑。
盡管顆粒的制造方法沒有特別限制，但可類似地采用例如用于制備電子照相的調(diào)色劑的混合/粉碎方法。另外，也可采用將樹脂或電荷控制劑等涂覆在粉末例如無機(jī)或有機(jī)顏料的表面的方法。
此外，作為使用的顆粒的平均粒徑d(0.5)，優(yōu)選將d(0.5)設(shè)置為0.1-50μm并且優(yōu)選使用均勻的顆粒。如果平均粒徑d(0.5)超出該范圍，則圖像清晰度有時(shí)劣化，如果平均粒徑小于該范圍，則顆粒之間的凝集力變得更大并且阻止了顆粒的移動(dòng)。
另外，優(yōu)選的是由下式定義的顆粒的粒徑分布跨度不超過5，優(yōu)選不超過3
跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；(這里，d(0.5)是指由μm表示的粒徑值，其中具有粒徑大于或小于該值的顆粒的量為50％，d(0.1)是指由μm表示的粒徑值，其中，具有粒徑小于該值的顆粒的量為10％，d(0.9)是指由μm表示的粒徑值，其中具有粒徑小于該值的顆粒的量為90％)。
如果將顆粒的粒徑分布跨度設(shè)置成不超過5，則粒徑變得均勻并且可以進(jìn)行均勻的顆粒移動(dòng)。
另外，作為顆粒之間的相關(guān)性，優(yōu)選將具有最小直徑的顆粒的d(0.5)相對于具有最大直徑的顆粒的d(0.5)的比例設(shè)置成不超過50，優(yōu)選不超過10。
這里，可以借助于激光衍射/散射法來測量上述的粒徑分布和粒徑。當(dāng)激光照射在將要測量的顆粒上時(shí)，由于衍射/散射光而空間地出現(xiàn)光強(qiáng)度分布圖案。該光強(qiáng)度分布圖案對應(yīng)于粒徑，并且因此可以測量粒徑和粒徑分布。
在本發(fā)明中，定義了通過體積標(biāo)準(zhǔn)分布而獲得粒徑和粒徑分布。特別地，可以借助于其中由安裝的分析軟件(其基于歸因于Mie’s理論的體積標(biāo)準(zhǔn)分布)計(jì)算置于氮?dú)饬髦械念w粒的測量裝置Mastersizer 2000(Malvern Instruments Ltd.)來測量粒徑和粒徑分布。
這里，為了進(jìn)一步提高重復(fù)持久性，有效的是控制組成顆粒的樹脂的吸水率和溶劑不溶率。
優(yōu)選的是組成顆粒的樹脂的吸水率不超過3wt％，尤其不超過2wt％。在該情況下，根據(jù)ASTM-D570進(jìn)行吸水率的測量并且測量條件為23℃下24小時(shí)。
關(guān)于顆粒的溶劑不溶率，優(yōu)選的是由下式定義的顆粒的溶劑不溶率不小于50％，更優(yōu)選不小于70％溶劑不溶率(％)＝(B/A)×100；
(這里，A是在浸漬入溶劑之前樹脂組分的重量，B是在25℃下將顆粒浸漬入優(yōu)良溶劑24小時(shí)之后的樹脂組分的重量)。
如果溶劑不溶率小于50％，則當(dāng)長時(shí)間保存時(shí)在組成顆粒的顆粒材料表面上產(chǎn)生滲出。在該情況下，其影響了與顆粒的附著力并且阻止了顆粒的移動(dòng)。因此，有其影響了圖像顯示的持久性這樣的情形。
這里，作為用于測量溶劑不溶率的溶劑(優(yōu)良溶劑)，優(yōu)選使用對于氟塑料為例如甲基乙基酮等、對于聚酰胺樹脂為例如甲醇等、對于丙烯酸系氨基甲酸酯樹脂為例如甲基乙基酮、甲苯等，對于蜜胺樹脂為例如丙酮、異丙醇等，對于硅酮樹脂為例如甲苯等。
根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒具有帶電性能。由于必須使顆粒保持帶電的電荷，因此優(yōu)選體積電阻率為1×1010Ω·cm或更大的顆粒，更優(yōu)選具有通過以下測量方法評定的緩慢的電荷衰減性能的顆粒。
即，將用于顯示介質(zhì)的顆粒布置在離電暈放電器1mm的距離，并且將8kV的電壓施加在電暈放電器上以產(chǎn)生電暈放電，這使得表面帶電。然后測量表面電勢的變化以確定適宜性。在該情況下，優(yōu)先選擇在0.3秒之后其最大的表面電勢將大于300V的材料，更優(yōu)先選擇在0.3秒之后其最大的表面電勢將大于400V的材料作為組成顆粒的材料。可以這樣的方式進(jìn)行上述測量借助于壓制法、加熱/熔融法、壓延法等將用于顯示介質(zhì)的顆粒制成具有厚度為5-100μm的薄膜，并且使薄膜表面與電暈放電器之間的距離為1mm。
另外，借助于如圖5中所示的由QEA Inc.生產(chǎn)的CRT2000來測量上述的表面電勢。在該裝置中，用卡盤21將輥軸的兩端部分固定，并且用預(yù)定的間隔將緊湊的scorotron放電器22和表面電勢計(jì)23隔開以形成測量單元。優(yōu)選采用這樣的方法來測量其表面電勢使測量單元距離用于顯示介質(zhì)的顆?；虮∧さ谋砻?mm的距離對向配置，并且通過使測量單元以均勻的速度從輥軸的一端部分移動(dòng)到另一端部分，伴隨著輥軸保持停止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)給出表面電荷。另外，測量環(huán)境將被設(shè)置為25±3℃的溫度和55±5RH％的濕度。
顯示介質(zhì)的電荷量適宜地取決于測量條件。然而，理解的是用于信息顯示板中的顯示介質(zhì)的顯示介質(zhì)的電荷量主要取決于初始電荷量、相對于隔墻的接觸、相對于基板的接觸、由于流逝的時(shí)間的電荷衰減，并且特別地，在充電行為期間用于顯示介質(zhì)的顆粒的飽和值是一個(gè)主要因素。
在發(fā)明人的各種研究之后，發(fā)現(xiàn)可以通過使用相同的載體顆粒進(jìn)行吹出方法(blow-off method)以測量用于顯示介質(zhì)的顆粒的電荷量來估計(jì)用于顯示介質(zhì)的顆粒的電荷值的適當(dāng)范圍。
后面將詳細(xì)闡述該測量方法。通過進(jìn)行吹出方法，可以使用于顯示介質(zhì)的顆粒與載體顆粒充分接觸并且可以通過測量其飽和的電荷量來測量每單位重量的用于顯示介質(zhì)的各個(gè)顆粒的電荷量。然后，可以通過分別獲得用于顯示介質(zhì)的各個(gè)顆粒的粒徑和比重來計(jì)算用于顯示介質(zhì)的各個(gè)顆粒的表面電荷密度。
在信息顯示裝置中，由于組成顯示介質(zhì)的用于顯示介質(zhì)的顆粒(在下文中稱為顆粒)的粒徑小并且重力的影響太小以至忽略其影響，因此比重不會影響顆粒的移動(dòng)。然而，對于顆粒的電荷量而言，如果顆粒具有相同的粒徑和相同的每單位重量的平均電荷量，則在顆粒的比重不同至兩倍的情況下，所保持的電荷量不同至兩倍。因此，理解的是優(yōu)選通過表面電荷密度(單位μC/m2)來評價(jià)用于信息顯示裝置的顆粒的電荷特性，這與顆粒的比重?zé)o關(guān)。
在作為顯示介質(zhì)的使用兩組顆粒的信息顯示板中，如果將顆粒中表面電荷密度的范圍和表面電荷密度的差異保持在合適的范圍內(nèi)，則兩組顆粒通過彼此接觸而具有足夠的電荷量，并且通過靜電場保持了移動(dòng)功能。
這里，為了使在信息顯示板中彼此鄰近存在的兩組顆粒的電荷特性充足，則必須獲得一定程度的表面電荷密度差異以區(qū)分這兩種顆粒的移動(dòng)方向，但并不總是必須使表面電荷密度的差異更大。在利用顆粒移動(dòng)的信息顯示裝置中，當(dāng)顆粒的粒徑大時(shí)，用于確定顆粒的飛越/移動(dòng)靜電場(電壓)的主要因素是電成像力。因此，為了通過低的靜電場(電壓)使顆粒移動(dòng)，則優(yōu)選使電荷量低。此外，當(dāng)顆粒的粒徑小時(shí)，用于確定飛越/移動(dòng)靜電場(電壓)的主要因素是非電力，例如分子間力、液體結(jié)合力等。因此，為了通過低的靜電場(電壓)使顆粒移動(dòng)，則優(yōu)選使電荷量高。然而，由于這些現(xiàn)象主要取決于顆粒的表面性質(zhì)(材料、形狀)，則不可能僅僅通過粒徑和電荷量來規(guī)定。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在使用具有平均粒徑為0.1-50μm的顆粒的信息顯示板中，當(dāng)由使用相同類型的顆粒的吹出方法測量的兩組顆?；騼山M流體粉末的表面電荷密度之間的差異的絕對值為10-150μC/m2時(shí)，在表面電荷密度之間的差異的絕對值為20-150μC/m2的情況下，可以獲得可用于信息顯示裝置的顆粒。
然后將闡述至少包含根據(jù)本發(fā)明的白色顆粒的流體粉末。
在本發(fā)明中，術(shù)語“流體粉末”是指具有液體性能和顆粒性能并且在不使用氣體力和液體力的條件下展現(xiàn)出自身流動(dòng)性的中間材料。優(yōu)選地，其是具有優(yōu)良流動(dòng)性以使得不存在定義粉末流動(dòng)性的休止角(repose angle)的材料。例如，液晶被定義為液體與固體之間的中間相，并且具有表現(xiàn)出液體特性的流動(dòng)性和表現(xiàn)出固體特性的各向異性(光學(xué)性能)(Heibonsha Ltd.百科全書)。另一方面，如果其是趨于零地小并且受到重力的吸引，則顆粒的定義是具有有限質(zhì)量的材料(Maruzen Co.，Ltd.物理學(xué)科書籍)。這里，即使在顆粒中也有特殊的狀態(tài)例如氣-固流化體和液-固流化體。如果氣體從底板流到顆粒上，則上部的力響應(yīng)于氣體速度而對顆粒起作用。在該情況下，當(dāng)上部的力與重力平衡時(shí)，氣-固流化體是指容易流化的狀態(tài)。以相同的方式，液-固流化體是指被液體流化的狀態(tài)(Heibonsha Ltd.百科全書)。在本發(fā)明中，發(fā)現(xiàn)可以特別地制得具有液體性能和顆粒性能并且在不使用氣體力和液體力的條件下展現(xiàn)出自身流動(dòng)性的中間材料，并且將其定義為流體粉末。
即，如同與液晶(液體與固體之間的中間相)的定義相同的那樣，根據(jù)本發(fā)明的流體粉末是表現(xiàn)出具有液體性能和顆粒性能的中間狀態(tài)的材料，其極其難以受到表現(xiàn)出上述顆粒性能的重力的影響并且表現(xiàn)出高的流動(dòng)性。這類材料可以氣溶膠狀態(tài)、即以其中固體狀或液體狀材料以相對穩(wěn)定的方式作為分散體漂浮于氣體中的分散體系獲得，因此在根據(jù)本發(fā)明的信息顯示裝置中將固體材料用作分散體。
為本發(fā)明目標(biāo)的信息顯示板具有這樣的結(jié)構(gòu)使得由作為分散體穩(wěn)定地漂浮于氣體中并且在氣溶膠狀態(tài)中展現(xiàn)出高流動(dòng)性的固體材料組成的流體粉末被密封在兩個(gè)相對的基板之間，其中這兩塊基板之一是透明的?？梢越柚谕ㄟ^施加低電壓產(chǎn)生的庫侖力等使這樣的流體粉末容易地并且穩(wěn)定地移動(dòng)。
如上所述，流體粉末是指具有液體性能和顆粒性能并且在不使用氣體力和液體力的條件下展現(xiàn)出自身流動(dòng)性的中間材料。這類流體粉末特別地變成氣溶膠狀態(tài)。在根據(jù)本發(fā)明的信息顯示裝置中，流體粉末以使得固體材料作為分散體相對地并且穩(wěn)定地漂浮于氣體中的狀態(tài)使用。
作為氣溶膠狀態(tài)，優(yōu)選的是最大漂浮狀態(tài)中的表觀體積是非漂浮狀態(tài)中的兩倍或更大，更優(yōu)選為非漂浮狀態(tài)中的2.5倍或更大，最優(yōu)選為非漂浮狀態(tài)中的3倍或更大。在該情形中，上限沒有限制，但優(yōu)選的是表觀體積為非漂浮狀態(tài)中的12倍或更小。
如果最大漂浮狀態(tài)中的表觀體積小于兩倍，則顯示控制變難。另一方面，如果最大漂浮狀態(tài)中的表觀體積大于12倍，則在流體粉末裝填操作進(jìn)入裝置期間，操縱的不便利例如顆粒過度分散會出現(xiàn)。即，這通過以下方式測量將流體粉末裝入通過其看見流體粉末的透明封閉容器；將容器本身振動(dòng)或下落以獲得最大漂浮狀態(tài)；并且在此時(shí)從容器的外面測量表觀體積。特別地，將具有體積為容器的1/5的流體粉末作為流體粉末裝入具有直徑(內(nèi)徑)為6cm、高度為10cm的帶有聚丙烯蓋的容器(產(chǎn)品名稱由As-oneCo.，Ltd.生產(chǎn)的I-boy)，將該容器放入振動(dòng)器并且使其中以3次往復(fù)/秒的速度重復(fù)6cm的距離的振動(dòng)進(jìn)行3小時(shí)。然后，由剛好在振動(dòng)停止之后的表觀體積得到最大漂浮狀態(tài)中的表觀體積。
另外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是流體粉末的表觀體積的時(shí)間變化滿足下式V10/V5＞0.8；這里，V5表示在離最大漂浮狀態(tài)5分鐘之后的流體粉末的表觀體積(cm3)；V10表示在離最大漂浮狀態(tài)10分鐘之后的流體粉末的表觀體積(cm3)。在該情況下，在根據(jù)本發(fā)明的信息顯示板中，優(yōu)選將流體粉末的表觀體積的時(shí)間變化V10/V5設(shè)置為大于0.85，更優(yōu)選大于0.9，最優(yōu)選大于0.95。如果該時(shí)間變化V10/V5不大于0.8，則流體粉末基本等同于常規(guī)的顆粒，并且因此不可能根據(jù)本發(fā)明保持高速響應(yīng)和持久性。
另外，優(yōu)選的是組成流體粉末的顆粒材料的平均粒徑d(0.5)為0.1-20μm，更優(yōu)選為0.5-15μm，最優(yōu)選為0.9-8μm。如果平均粒徑d(0.5)小于0.1μm，則顯示控制變難。另一方面，如果平均粒徑d(0.5)大于20μm，則顯示是可能的但是不透明的粉末減少并且因此薄的形狀的裝置難以解決。這里，組成流體粉末的顆粒材料的平均粒徑d(0.5)等同于下面的粒徑分布跨度中的d(0.5)。
優(yōu)選的是，由下式定義的組成流體粉末的顆粒材料的粒徑分布跨度不超過5，優(yōu)選不超過3粒徑分布跨度＝(d(0.9)-d(0.1))/d(0.5)；這里，d(0.5)是指由μm表示的粒徑值，其中具有粒徑大于該值的組成流體粉末的顆粒材料的量為50％，d(0.1)是指由μm表示的粒徑值，其中具有粒徑小于該值的組成流體粉末的顆粒材料的量為10％，d(0.9)是指由μm表示的粒徑值，其中具有粒徑小于該值的組成流體粉末的顆粒材料的量為90％。如果將組成流體粉末的顆粒材料的粒徑分布跨度設(shè)置成不超過5，則粒徑變得均勻并且可以進(jìn)行均勻的流體粉末移動(dòng)。
這里，可以借助于激光衍射/散射法來測量上述的粒徑分布和粒徑。當(dāng)激光照射在將要測量的顆粒上時(shí)，由于衍射/散射光而因此空間地出現(xiàn)光強(qiáng)度分布圖案。該光強(qiáng)度分布圖案對應(yīng)于粒徑，并且因此可以測量粒徑和粒徑分布。在本發(fā)明中，定義了通過體積標(biāo)準(zhǔn)分布而獲得粒徑和粒徑分布。特別地，可以借助于其中由安裝的分析軟件(其基于歸因于Mie’s理論的體積標(biāo)準(zhǔn)分布)計(jì)算置于氮?dú)饬髦械念w粒的測量裝置Mastersizer 2000(MalvernInstruments Ltd.)來測量粒徑和粒徑分布。
可以通過將必要的樹脂、電荷控制劑、著色劑、添加劑等混合并且將它們粉碎，或通過由單體聚合，或者通過用樹脂、電荷控制劑、著色劑和添加劑等將顆粒涂覆來形成流體粉末。在下文中將闡述組成流體粉末的樹脂、電荷控制劑、著色劑、添加劑等的典型例子。
樹脂的典型例子包括氨基甲酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸基氨基甲酸酯樹脂、硅酮樹脂、尼龍樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯樹脂、丁醛樹脂、偏二氯乙烯樹脂、蜜胺樹脂、酚醛樹脂、氟碳聚合物，并且可以將兩種或多種樹脂組合。出于控制與基板的吸引力的目的，優(yōu)選丙烯酸基氨基甲酸酯樹脂、丙烯酸基氨基甲酸酯硅酮樹脂、丙烯酸基氨基甲酸酯氟碳聚合物、氨基甲酸酯樹脂、氟碳聚合物。
電荷控制劑的例子包括正電荷控制劑，包括第四級銨鹽化合物、苯胺黑染料、三苯基甲烷化合物、咪唑衍生物等，和負(fù)電荷控制劑例如含金屬的偶氮染料、水楊酸金屬配合物、硝基咪唑衍生物等。
關(guān)于著色劑，可以使用各種有機(jī)或無機(jī)顏料或染料。
黑色顏料的例子包括炭黑、氧化銅、二氧化錳、苯胺黑和活性炭。
藍(lán)色顏料的例子包括C.I.顏料藍(lán)15:3、C.I.顏料藍(lán)15、柏林藍(lán)、鈷藍(lán)、堿性藍(lán)色淀、維多利亞藍(lán)色淀、酞菁藍(lán)、不含金屬的酞菁藍(lán)、部分氯化的酞菁藍(lán)、初級天藍(lán)和陰丹士林藍(lán)BC。
紅色顏料的例子包括紅色氧化物、鎘紅、鉛膏、硫化汞、鎘、永久紅4R、立索紅、吡唑啉酮紅、watching red、鈣鹽、色淀紅D、亮洋紅6B、曙紅色淀、若丹明色淀B、茜素色淀、亮洋紅3B和C.I.顏料紅2。
黃色顏料的例子包括鉻黃、鉻酸鋅、鎘黃、黃色氧化鐵、無機(jī)初級黃(mineral first yellow)、鎳鈦黃、臍橙黃、萘酚黃S、漢撒黃(hanzayellow)G、漢撒黃10G、聯(lián)苯胺黃G、聯(lián)苯胺黃GR、喹啉黃色淀、永久黃NCG、酒石黃色淀和C.I.顏料黃12。
綠色顏料的例子包括鉻綠、氧化鉻、顏料綠B、C.I.顏料綠7、孔雀石綠色淀和終極黃綠G(final yellow green G)。
橙色顏料的例子包括鉻紅黃、鉬橙、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、Balkan橙、陰丹士林亮橙RK、聯(lián)苯胺橙G、吡唑啉酮亮橙GK和C.I.顏料橙31。
紫色顏料的例子包括錳紫、初級紫B和甲基紫色淀。
白色顏料的例子包括鋅白、氧化鈦、銻白和硫化鋅。
補(bǔ)充劑的例子包括氧化鋇粉末、碳酸鋇、粘土、硅石、白炭黑、滑石和礬土白。另外有苯胺黑、亞甲基藍(lán)、玫瑰紅、喹啉黃和群青色作為各種染料，例如堿性染料、酸性染料、分散染料、直接染料等。
無機(jī)添加劑的例子包括氧化鈦、鋅白、硫化鋅、氧化銻、碳酸鈣、珍珠白、滑石、硅石、硅酸鈣、礬土白、鎘黃、鎘紅、鈦黃、普魯士藍(lán)、亞美尼亞藍(lán)、鈷藍(lán)、鈷綠、鈷紫、氧化鐵、炭黑、錳鐵氧體黑、鈷鐵氧體黑、銅粉、鋁粉。
這些著色劑和無機(jī)添加劑可以單獨(dú)或者以其兩種或多種的組合使用。特別地，炭黑被優(yōu)選為黑色著色劑，氧化鈦被優(yōu)選為白色著色劑。
然而，如果僅僅將以上材料混合或者沒有用發(fā)明物(contrivance)涂覆，則不能獲得展現(xiàn)出氣溶膠狀態(tài)的流體粉末。形成展現(xiàn)出氣溶膠狀態(tài)的流體粉末的常規(guī)方法沒有限定，但優(yōu)選采用以下方法。
首先，優(yōu)選將具有平均粒徑為20-100nm，優(yōu)選20-80nm的無機(jī)細(xì)顆粒固定在組成流體粉末的材料的表面上。此外，優(yōu)選這些無機(jī)細(xì)顆粒由兩組或多組細(xì)顆粒制成。進(jìn)一步優(yōu)選通過硅油來處理無機(jī)細(xì)顆粒。這里，關(guān)于無機(jī)細(xì)顆粒，可以使用二氧化硅(硅石)、氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈰、氧化鐵、氧化銅等。在該情況下，固定無機(jī)細(xì)顆粒的方法是重要的。例如，可以使用雜混機(jī)(NARA Machinery Industry Co.，Ltd.)或者機(jī)械熔融(Hosokawa Micron Co.，Ltd.)并且在預(yù)定條件(例如加工時(shí)間)下形成表現(xiàn)出氣溶膠狀態(tài)的流體粉末。
另外，在本發(fā)明中重要的是控制環(huán)繞在基板之間的顆粒和流體粉末的間隙中的氣體，并且合適的氣體控制有助于提高顯示穩(wěn)定性。特別地，重要的是將間隙氣體的濕度控制到在25℃下不超過60％RH，優(yōu)選不超過50％RH，更優(yōu)選不超過35％RH。
上面的間隙是指例如圖1a和1b-圖3a和3b中的那樣，通過將從基板1與基板2之間的空間中排除電極5、6、顆粒3(或流體粉末)的占有部分、隔墻4的占有部分(在布置隔墻的情況下)和裝置的密封部分所獲得的環(huán)繞粉末(或流體粉末)的氣體部分。
如果其具有上述濕度的話，則間隙氣體的類型沒有限制，但優(yōu)選使用干燥空氣、干燥氮?dú)狻⒏稍锖?、干燥二氧化碳?xì)怏w、干燥甲烷氣體等。必須將該氣體密封在裝置中以保持上述濕度。例如，重要的是在具有預(yù)定濕度的氣氛下進(jìn)行裝填顆?；蛄黧w粉末并且將基板組裝的操作，以及使用密封元件和密封方法以阻止裝置的外面的濕度夾雜。
在根據(jù)本發(fā)明的信息顯示板中，如果顆?；蛄黧w粉末可以移動(dòng)并且可以保持對比度，則基板之間的間隔沒有限制，并且通常將其調(diào)節(jié)至10-500μm，優(yōu)選為10-200μm。
另外，優(yōu)選將顆粒或流體粉末在相對的基板之間的間隔中的體積占有率控制到5-70體積％，更優(yōu)選為5-60體積％。如果顆?；蛄黧w粉末的體積占有率超過70體積％，則顆粒或流體粉末變得難以移動(dòng)，如果其小于5體積％，則不能獲得充分的對比度并且不能進(jìn)行清晰的圖像顯示。
在下文中，將特別地根據(jù)實(shí)施例和比較例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于下面的實(shí)驗(yàn)。
首先制備示于下表1中的各種樹脂材料和示于下表2中的各種顏料。



然后如下所述，對由此制備的樹脂材料和顏料進(jìn)行混合、捏合和?；僮?。首先借助于采用冷凍粉碎機(jī)TAP-ULF-1C類型(Tokyo Atomizer Co.，Ltd.)的冷凍粉碎方法將由表1中所示的各種樹脂材料制成的樹脂小球粉碎，得到具有粒徑為200-300μm的粉碎樹脂。然后借助于亨舍爾(HENSCHEL)混合機(jī)FM50-1(MITSUIMINING CO.，LTD)將由此得到的粉碎樹脂和顏料混合。在混合操作后，得到各自具有示于下表3中的組成的實(shí)施例1-5和比較例1-3的混合物。然后通過使用雙螺桿擠出機(jī)KZW15-45MG(TECHNOVEL CORPORATION)將由此得到的混合物捏合以形成小球。在該情況下，雙螺桿擠出機(jī)的汽缸溫度為200-250℃，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm。


然后，如下所述對由此得到的小球進(jìn)行粉碎操作。首先如同與以上方法相同的那樣，將樹脂材料和顏料混合、捏合并且?；缘玫叫∏?，并且將由此得到的小球冷凍粉碎以得到具有粒徑為200-400μm的粗顆粒。然后借助于噴磨機(jī)LAB JET MILLLJ/MDS2(Nippon Pneumatic Mfg.Co.，Ltd.)將由此得到的粗顆粒細(xì)碎，以得到具有粒徑約9μm范圍的細(xì)顆粒。然后將由此得到的細(xì)顆粒分級，以得到平均中心粒徑為9μm的顆粒。
然后測量組成根據(jù)由此獲得的實(shí)施例1-5和比較例1-3的顆粒的樹脂性能(介電常數(shù)、透明度)。結(jié)果概述于下表4中。這里，介電常數(shù)和透明度從各自產(chǎn)品的編類(catalogue)獲得。通過基于顏料的體積含量的計(jì)算來測量PVC。通過以下方式測量白色反射率根據(jù)自由下落方法將顆粒噴射在ITO玻璃基板的表面上；測量每層的白色反射率；根據(jù)層的數(shù)目繪制白色反射率；并且在10μm的厚度測量白色反射率。通過以下方式測量耐熱性將顆粒噴射在由電爐加熱至120℃的表面溫度的玻璃基板上；并且在通過電爐將玻璃基板的加熱狀態(tài)保持30分鐘之后確定是否出現(xiàn)了顆粒相對于玻璃基板的熔融粘結(jié)。在該測定中，符號○表示在120℃下沒有出現(xiàn)顆粒相對于玻璃基板熔融粘結(jié)的狀態(tài)，符號×表示在120℃下出現(xiàn)顆粒相對于玻璃基板熔融粘結(jié)的狀態(tài)。


從示于表4中的結(jié)果，理解的是與比較例1-3的、其中它們由PP、PBT或無定形聚酯和氧化鈦組成的白色顆粒相比，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-5的、其中它們由甲基戊烯或環(huán)烯烴和氧化鈦組成的白色顆粒具有高的白色反射率(超過40％)和耐熱性。此外，理解的是如果可以實(shí)現(xiàn)低的介電常數(shù)和高的透明度作為樹脂性能，則可以提高白色反射率。另外，理解的是如果增加PVC，則白色反射率變得更高。在這些情況下，一般而言，由于PVC變得過度的更高，則可加工性變得格外地劣化，因此理解的是有最合適的PVC范圍。另外，如果氧化鈦的類型變化(粒徑和表面處理彼此不同)，則白色反射率不同并且理解的是有最合適類型的氧化鈦。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的用于顯示介質(zhì)的白色顆?？蓛?yōu)選用于這樣的應(yīng)用使得在其中通過使顆粒或流體粉末移動(dòng)而進(jìn)行圖像顯示的圖像顯示裝置中對比度提高，并且使用上述白色顆粒的圖像顯示裝置可用于移動(dòng)設(shè)備例如筆記本個(gè)人電腦、PDAs、便攜式電話等用的圖像顯示元件；用于電子書籍、電子報(bào)紙等用的電子紙張；用于公告牌例如招牌、招貼、黑板等；用于電子計(jì)算器、家用電子應(yīng)用產(chǎn)品、自動(dòng)用品等用的圖像顯示元件；用于觸點(diǎn)卡、IC卡等用的卡顯示元件；和用于電子POP、電子廣告、電子價(jià)格標(biāo)簽、電子樂譜、RF-ID設(shè)備等用的顯示元件。
權(quán)利要求
1.用于信息顯示裝置的顯示介質(zhì)用的白色顆粒，其中將至少包含該白色顆粒的顆?；蛘咧辽侔摪咨w粒的流體粉末密封在兩塊基板之間，至少一塊基板是透明的，并且其中使對其施加有靜電場的顆粒或流體粉末移動(dòng)以顯示圖像，其特征在于該白色顆粒包含由甲基戊烯或環(huán)烯烴制得的樹脂和氧化鈦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示介質(zhì)用的白色顆粒，其中，白色反射率不小于40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示介質(zhì)用的白色顆粒，其中該改進(jìn)具有這樣的耐熱性使得在將白色顆粒噴射在于120℃下加熱的玻璃基板上并且將被加熱的玻璃基板的加熱狀態(tài)保持30分鐘之后沒有檢測到熔融粘結(jié)。
4.一種信息顯示裝置，其特征在于使用根據(jù)權(quán)利要求1-3的其中一項(xiàng)所述的顯示介質(zhì)用的白色顆粒。
全文摘要
用于信息顯示裝置的顯示介質(zhì)用的白色顆粒，其中將至少包含該白色顆粒的顆粒或者至少包含該白色顆粒(3W)的流體粉末密封在兩塊基板1、2之間，至少一塊基板是透明的，并且其中使對其施加有靜電場的顆?；蛄黧w粉末移動(dòng)以顯示圖像，其特征在于改進(jìn)由甲基戊烯或環(huán)烯烴制得的樹脂和氧化鈦組成。此外，作為優(yōu)選的實(shí)施方案，白色反射率不小于40％，并且改進(jìn)具有這樣的耐熱性使得在將白色顆粒噴射在于120℃下加熱的玻璃基板上并且將加熱的玻璃基板的加熱狀態(tài)保持30分鐘之后，沒有檢測到熔融粘結(jié)。以這樣的方式可以提供具有優(yōu)良的白色反射率、高的顯示圖像對比度和充足的耐熱性的用于顯示介質(zhì)的白色顆粒。
文檔編號G02F1/17GK1926464SQ20058000644
公開日2007年3月7日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
發(fā)明者小林米次, 西室陽一 申請人:株式會社普利司通