(57)【要約】【課題】  粒子移動表示装置内での帯電及び／又は磁化された粒子の駆動特性の安定性、表示特性の向上を考慮した帯電及び／又は磁化された粒子の選別する方法を提供する。【解決手段】  少なくとも帯電及び／又は磁化された粒子と媒体とを含む系を一定方向に連続的に流し、これらを複数対の電極から構成され、対を成す電極間に直流と交流を重畳した電圧を印加する場を通す工程を１つ以上行なう。【選択図】  図１
2006119516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数対の電極から構成され、対を成す電極間に直流と交流を重畳した電圧を印加している場所に、少なくとも帯電及び／又は磁化された粒子と媒体とを含む系を一定方向に連続的に流して通す工程を１つ以上行なうことにより、帯電及び／又は磁化された粒子を帯電量／又は磁化率により選別することを特徴とする粒子移動型表示装置用粒子の選別方法。
【請求項２】
前記複数対の電極がＮ重極（Ｎは３以上の整数）からなることを特徴とした請求項１に記載の粒子移動型表示装置用粒子の選別方法。
【請求項３】
前記Ｎが４、６、８であることを特徴とした請求項１に記載の粒子移動型表示装置用粒子選別方法。
【請求項４】
帯電及び／又は磁化された粒子を、帯電量／又は磁化率により選別しながら、粒径による選別も同時に行なうことを特徴とした請求項１に記載の粒子移動型表示装置用粒子選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子を媒体中で移動させて表示を行なう粒子移動型表示装置に用いる粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達に伴い、表示装置への低消費電力や薄型、眼への負担軽減などのニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。その１つの方式として、複数の粒子を移動させ、その分布変化により表示効果を得る粒子移動型表示装置が知られている。この表示装置は各種の方法が提案されており、例えば、電気泳動現象により絶縁性液体（以下、分散媒と称する）に分散した着色した粒子（以下、電気泳動粒子と称する）を移動させ、その分布変化により表示効果を得る電気泳動表示装置、複写機等で用いられているトナーを粒子として用い、気体中で移動させるトナーディスプレイ、磁化した粒子（以下、磁性粒子と称する）を移動させる磁気泳動ディスプレイ、半球ごとに色分けした双極子を持つ粒子を電界により回転させて表示を変化させるエレクトリカルツィスティングボール（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｂａｌｌ）表示装置などが知られている。これらの表示方式では、上記の特徴以外にも一切のエネルギーを供給することなく静止画像を表示し続ける画像のメモリ性や、通常の印刷物に相当した広い画像視野角を有するといった特徴が挙げられる。
【０００３】
以下、一例として電気泳動表示装置を用いて説明をする。
【０００４】
一般に、液体中に粒子を分散させることにより粒子は帯電する。この帯電の発生機構としては、液体と粒子が接触することで発生する接触帯電と、液体と粒子との摩擦により発生する摩擦帯電が考えられている。そこで、この発生機構を利用して、顔料や金属等を直接用いたり（例えば、特許文献１参照）、これらの表面にポリマー等の絶縁体で被覆してさらに帯電性を向上させたり（例えば、特許文献２参照）した電気泳動粒子が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの作製法により作製した粒子を実際に駆動すると、泳動しなかったり、本来とは逆の方向に泳動してしまったりするものがある。この原因は、大部分の粒子は一定量の帯電特性を示すが、一部の粒子は電荷を持たなかったり、逆の帯電特性を示したりすることが考えられている。そこで予め電圧を印加することによって泳動に関与しない、または泳動の妨げになる粒子を取り除いて真に泳動する粒子を選別する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特公昭５０―１５１１５号公報（５頁）
【特許文献２】特開平０２−２４６３３号公報（１頁）
【特許文献３】特公昭６１−６３８７号公報（１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この方法により選別された粒子を実際に駆動しても、駆動特性はある程度向上するものの、粒子の駆動速度の分布、すなわち帯電の分布に幅ができてしまい、これは駆動特性に大きく影響することが判明した。
【０００７】
さらに、このように粒子の特性の分布に幅ができることにより、電気泳動表示装置だけではなく、トナーディスプレイや磁気泳動ディスプレイなどの粒子移動型表示装置に用いられる粒子も同様に、駆動方法に関わらずその駆動特性に大きく影響することも判明した。
【０００８】
本発明は、この様な従来技術に鑑みてなされたものであり、粒子移動表示装置内での帯電及び／又は磁化された粒子の駆動特性の安定性、表示特性の向上を考慮した帯電及び／又は磁化された粒子の選別を連続的に行なうことができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明者は、数対の電極から構成され、対を成す電極間に直流と交流を重畳した電圧を印加している場所に、少なくとも帯電及び／又は磁化された粒子と媒体とを含む系を一定方向に連続的に流して通す工程を１つ以上行なうことにより、駆動特性の分布幅を制御した粒子を連続的に選別でき、さらに同時に粒径分布も選別できることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、数対の電極から構成され、対を成す電極間に直流と交流を重畳した電圧を印加している場所に、少なくとも帯電及び／又は磁化された粒子と媒体とを含む系を一定方向に連続的に流して通す工程を１つ以上行なうことにより、帯電及び／又は磁化された粒子を帯電量／又は磁化率により選別することを特徴とする粒子移動型表示装置用粒子の選別方法である。
【００１１】
また、前記複数対の電極がＮ重極（Ｎは３以上の整数）からなることを特徴とし、さらに前記Ｎが、４、６、８であることを特徴とした粒子移動型表示装置用粒子の選別方法である。
【００１２】
さらに、帯帯電及び／又は磁化された粒子を、帯電量／又は磁化率により選別しながら、粒径による選別も同時に行なうことを特徴とした請求項１に記載の粒子移動型表示装置用粒子選別方法である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明した様に、本発明により、粒子を帯電及び又は磁化の違いに選別し、さらに同時に粒径による選別を行なうことで、粒子移動型表示装置内での駆動特性の安定性、表示特性の向上を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図２は粒子移動型表示装置の選別方法の一実施態様を示す概略図である。
【００１６】
筒状（または角状）の管１１の内部に、長手方向が管１１の長手方向と平行に２対の電極部１２が設置されており、２対の電極部１２にそれぞれ直流と交流が重畳された電圧を印加する手段１５、１６が接続され、電極部１２の長手方向の前後に導入部１４及び回収部１７が設置されている。ここで、管１１の内部全体を媒体で満たし、図中左から右へ一定速度で媒体を連続的に流す（以下連続的に媒体が流れる方向を進行方向と称する）。
【００１７】
電圧印加手段１５、１６に特定の周波数の交流と直流を重畳した電圧を印加し、導入管から媒体と粒子を一定速度で電極部１２中に注入する。電極部１２では、特定の周波数に追従する粒子が電極部１２の間に残り、追従できない粒子は電極部１２に付着するか、電極部の外に発散する。こうして電極部１２の間に残った粒子を、回収管１７を用いて回収することで、特定の特性をもつ粒子のみを選別することができる。
【００１８】
以下、図１における各部分の詳細な説明をする。
【００１９】
導入部１４は媒体と粒子１３を電極部１２に導入するために用いられる。従って、形状は特に限定されない。図１中では導入管という機械的な導入方法を示したが、加速スリットやフォーカススリットを備えたイオン収束レンズなどの電気的、磁気的に駆動する導入方法を用いても良い。また、導入部１４中の媒体と粒子の流れの速度と、管１１中での媒体の流れの速度は一致でも不一致でも良いが、一致しているのが好ましい。一致していない場合は、管１１中での媒体の流れの速度が、導入部１４中の媒体と粒子の流れの速度より速いことが好ましい。また、連続的な流れは層流であることが好ましく、レイノルズ数で２３００以下であれば良い。
【００２０】
電極部１２は、進行方向と同じ方向に長手方向を持つ複数対の電極である。また、複数対の電極がＮ重極（Ｎは３以上の整数）構造をとり、４重極、６重極、８重極であるのが特に好ましい。進行方向における、対になっている電極間及び対同士の間隔は一定であればよく、電極の中心軸が直線ではなく彎曲していても良い。電極の形状は図１中に示すような円筒状や、電極間の中心部に面する内側のみに円弧状凸部を有し、断面が扇状のような形状をしているのが好ましい。電極の材料は特に限定しない。また、電極表面に樹脂などの絶縁体や半導体等を被覆しても良い。
【００２１】
印加する電圧は電極間の距離によって異なるが、電極間にかかる最大電界強度が０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下、好ましくは０ｋＶ／ｍｍ以上１０ｋＶ／ｍｍ以下になるように調節する。また、交流の周波数は、０Ｈｚ以上１０ＭＨｚ以下、好ましくは０．０１Ｈｚ以上４ＭＨｚである。また、印加時間、粒子の進行方向に対する電極の長さ等は、粒子の種類により粒子（媒体）の流れる速度等などと調整して用いられる。
【００２２】
また、電極に磁界を発生させ、磁界による粒子の選別を行なうことができる。一例として、図４のような導体に導線をコイル状に巻きつけ、これを電極部（コイル）４２として磁場を発生させて用いることが挙げられる。導入管４４より導入された磁性粒子４３は電極部（コイル）４２からの磁界により特定の周波数に追従する磁性粒子が電極部（コイル）４２のあいだに残り、追従できない磁性粒子は電極部（コイル）４２に付着するか、電極部（コイル）４２の外に発散する。こうして電極部の間に残った磁性粒子を、回収管４７を用いて回収することで、特定の駆動特性をもつ磁性粒子４９のみを選別することができる。
【００２３】
この場合、コイルは電極部（コイル）４２の間に磁界が発生するように設置されることが好ましい。
【００２４】
さらに、電界と磁界を同時に印加することも可能である。
【００２５】
また、電極部１２は複数個設置することができる。複数個設置し、それぞれの電極部１２で選別する条件を変えることで、より駆動特性が揃った粒子の選別が可能である。例えば、図２のような駆動特性の分布を持つ粒子に対し、第１の電極部で分布領域（Ｂ）と（Ｃ）を選別して（Ａ）を除去し、第２の電極部で分布領域（Ｂ）を選別して（Ｃ）を除去する、といった工程を行なうことで、駆動特性の分布幅をさらに揃えることが可能となる。
【００２６】
回収部１７は電極部１２で選別された媒体と粒子を回収するために用いられる。従って、形状は特に限定されない。図１中では回収管という機械的な回収方法を示したが、加速スリットやフォーカススリットを備えたイオン収束レンズなどの電気的、磁気的に駆動して回収する方法を用いても良い。また、電界または／及び磁界に対し反応しない粒子が存在する場合、これらの粒子も電極部１２の間に残ってしまうが、電極部１２の進行方向と平行な中心軸からずらして回収部を設置したり、電極部１２の出口（又は入り口）に電界や磁界を発生させる装置を設置し、本来回収したい粒子の流れの方向を進行方向からずらしたりすることで、電界及び／又は磁界に対し反応しない粒子と分別することができる。
【００２７】
媒体は気体、液体、固体のいずれかから選ばれるが、好ましくは、粒子移動型表示装置で用いられる媒体が好ましい。従って、電気泳動粒子や磁性粒子では液体が、トナーには気体が特に好ましい。しかし、選別に最適な媒体を用いて選別した後、粒子移動型表示装置で用いられる媒体に交換して粒子移動型表示装置に用いても良い。また、管１１中を減圧にしても良い。さらに、粒子移動型表示装置で用いられる媒体が固体（またはゲル状固体）の場合、加熱により液体状にしたまま本発明の選別方法の媒体として用いることも可能である。
【００２８】
また、本発明においては、粒子に媒体からの流体抵抗力を受ける。この流体抵抗力は、粒子の粒径に応じて大きさが変わるため、粒径での選別も可能である。これは媒体の粘度、印加する電圧と周波数、電極間距離と電場や磁場を受ける場を通過する時間等の条件を変化させることにより、粒径分布の精度を調整することができる。
【００２９】
さらに、本発明で用いられる粒子は帯電及び／又は磁性を有するものであれば良く、特に限定しない。なお、本発明における選別方法は、高精度で選別できるため、本選別方法を行なう前に、電界及び／または磁界に対し全く移動しない粒子を前処理として除去しておくと、さらに高精度で選別が可能となる。
【００３０】
また、これら選別された粒子の帯電又は磁化の分布は、帯電であるならば、顕微鏡電気泳動法によるゼータ電位測定方法などが挙げられる。また、この方法における電極を電磁石等に変更することにより、粒子の磁化率の分布を求めることが可能になる。
【００３１】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１示す方法により電気泳動表示装置に用いられる電気泳動粒子を選別する一例を示す。
【００３３】
まず、媒体や電気泳動粒子等を含む分散液を作製する。媒体として界面活性剤（オロナイトジャパン（株）製  商品名「OLOA１２００」）を０．５重量％添加したイソパラフィン系溶剤（エクソンモービル製  商品名「アイソパーM」）を、導入管に注入するための媒体として、黒色の電気泳動粒子にチタンブラック（三菱化学（株）製  商品名「１３Ｍ−Ｔ」）を１０重量％前記媒体に添加した溶液を作製する。
【００３４】
次に、前記媒体を管１１に満たし、流速１ｍｍ／秒で進行方向へ連続的に流す。そこへ四重極（直径６ｍｍ、長手方向の長さが２５０ｍｍの円柱電極を間隔５．３ｍｍで四重極にしたもの）に直流電圧８００Ｖ、交流電圧４００Ｖ、周波数３Ｈｚを印加する。その状態で前記電気泳動粒子を含む溶液を流速１ｍｍ／秒になるように導入管に注入し、四重極へ導入する。そこで選別された溶液を，回収管を用いて回収する。
【００３５】
さらに、回収した電気泳動粒子を用いた電気泳動表示素子を作製する。
【００３６】
ガラス基板にアルミニウムを１００Å蒸着し第１電極とする。その後ポリカーボネート樹脂（アルドリッチ社製  商品名「ポリカーボネート」）１重量％溶解させたトルエン溶液をスピンコートし、１３０度で乾燥させた基板を２枚作製する。
【００３７】
２枚の基板の間に１５μｍのスペーサーを挟み、前記回収した溶液を注入し、２枚の基板を密着させて封止し、電圧印加手段を設けて電気泳動表示素子とする。
【００３８】
こうして作製された電気泳動表示素子を、３０Ｖの電圧を１Ｈｚで印加し、黒表示と白表示の駆動応答性の評価を行なう。黒表示及び白表示にかかる時間の経過安定性が増し、表示劣化も少なくなる結果、駆動特性の安定性、表示特性の向上が図ることが可能となる。
【実施例２】
【００３９】
図３示す方法により電気泳動表示装置に用いられる電気泳動粒子を選別する一例を示す。
【００４０】
まず図３と図１の違いは電極部の後に、直流電界を印加するための電極３０を備え、回収部３７の位置を変えたことにある。これにより、選別された電気泳動粒子３９は電極３０からの電界により進行方向を変えられるが、全く応答しない電気泳動粒子３８は応答せずに直進するため、電界により選別された電気泳動粒子３９とを分離することができる。
【００４１】
媒体や電気泳動粒子３３等を含む媒体、及びこれらの流速、電極部３２での電界印加条件は実施例１と同じである。直流電界を印加するための電極３０は、電極間距離を２０ｍｍとし、図３のように一方の電極の高さは、電極部３２の間、すなわち選別された電気泳動粒子３９が通過する空間の上部（または下部）と同じ高さとする。ここで、電気泳動粒子が正帯電しているものを選別する際には、図中の下の電極が−３００Ｖになるように電圧を印加する。この状態で導入管３４から電気泳動粒子等を含む媒体を電極部３２に導入する。電極部３２で選別された電気泳動粒子は、電極３０の電界により図中の下方向に向うように力を受ける。全く応答しない電気泳動粒子３８と電界により選別された電気泳動粒子３９が十分分離された場所で回収管３７によって回収される。
【実施例３】
【００４２】
図４示す方法により磁気泳動表示装置に用いられる磁性粒子を選別する一例を示す。
【００４３】
まず、分散媒や磁性粒子等を含む分散液を作製する。媒体として０．５重量％界面活性剤（オロナイトジャパン（株）製  商品名「OLOA１２００」）をイソパラフィン系溶剤（エクソンモービル製  商品名「アイソパーM」）に加え、十分かく拌する。次に黒色の磁性粒子としてSUS粉（大同特殊鋼製  商品名「SUS４１０」）をカーボンブラックと樹脂と混練して溶剤中に分散させ、スプレードライにて造粒し平均粒径５ミクロン粒子を分級したものを磁性粒子として用い、導入管に注入するために前記媒体に１０重量％添加した溶液を作製する。
【００４４】
次に、前記媒体を管４１に満たし、流速１ｍｍ／秒で図中右方向へ連続的に流す。そこへ電極部（コイル）４２に直流電圧４００Ｖ、交流電圧３００Ｖ、周波数１ＭＨｚを印加する。その状態で前記電気泳動粒子を含む溶液を流速１ｍｍ／秒になるように導入管に注入し、電極部（コイル）４２へ導入する。そこで選別された溶液を、回収管を用いて回収する。
【００４５】
さらに、回収した磁性粒子を用いた磁気泳動表示素子を作製する。
【００４６】
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の基板の全面に、光感光性エポキシ樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ法によって表示画素同士の間に、幅７μｍ、高さ１５μｍの隔壁を形成する。これに前記選別された磁性粒子を含む回収された溶液に１重量％の酸化チタン（石原産業製  商品名「CR６３」）を加えかく拌した溶液を注入し、エポキシ製接着剤を塗布した第２のＰＥＴ製の基板を加圧しながら前記ＰＥＴ製の基板に貼り合わせて完全に密封し、乾燥させ、磁気泳動表示素子とする。
【００４７】
こうして作製された磁気泳動表示素子に、書き込み用の磁石、消去用の磁石を用いて黒表示と白表示の駆動応答性を評価する。黒表示及び白表示にかかる時間の経過安定性が増し、表示劣化も少なくなる結果、駆動特性の安定性、表示特性の向上が図ることが可能となる。
【実施例４】
【００４８】
実施例１において、媒体に用いられるイソパラフィン系溶剤（エクソンモービル製  商品名「アイソパーM」、粘性率２．４３ｍｍ2／ｓ）から流動パラフィン（キシダ化学製  商品名「流動パラフィン」、粘性率７５．８ｍｍ2／ｓ）に変えた以外はすべて同じである。これにより粘性抵抗は約３０倍（同一粒径の場合）となり、粒径の違いによる粘性抵抗の違いも大きなる結果、帯電分布と同時に粒径分布を制御した電気泳動粒子を選別することができる。これを粒子径分布測定装置（日機装（株）製  商品名「マイクロトラック粒子径分布測定装置  ９３２ＨＲＡ（Ｘ−１００）」）を用いて測定すると、実施例１と比較して、粒度分布の幅が狭くなることがわかる。さらに、ゼータ電位測定装置（日本ルフト製  商品名「Ｍｏｄｅｌ１５０２」）を用いてζ電位を測定し、選別前と、実施例１及び本実施例との電位の分布幅とを比較すると、後者の方が狭いことが分かる。
【００４９】
この選別された電気泳動粒子を用いて、実施例１と同様に作製した電気泳動表示素子を、３０Ｖの電圧を１Ｈｚで印加し、黒表示と白表示の駆動応答性の評価を行なう。実施例１と比較し、黒表示及び白表示にかかる時間の経過安定性がさらに増し、表示劣化もさらに少なくなる結果、駆動特性の安定性、表示特性の向上が図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】電気泳動表示装置の一実施態様を示す概略図である。
【図２】本発明における選別前の電気泳動粒子の駆動特性の数分布の一例を示す概略図である。
【図３】本発明における電気泳動粒子の選別方法の一実施態様を示す概略図である。
【図４】本発明における電気泳動粒子の選別方法の一実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  管
１２  電極部
１３  粒子
１４  導入部
１５  電圧印加手段
１６  電圧印加手段
１７  回収部
１８  回収されなかった粒子
１９  選別され回収される粒子
３０  電極
３１  管
３２  電極部
３３  粒子
３４  導入管
３５  電圧印加手段
３６  電圧印加手段
３７  回収管
３８  回収されなかった電気泳動粒子
３９  選別され回収される電気泳動粒子
４１  管
４２  電極部（コイル）
４３  粒子
４４  導入管
４５  電圧印加手段
４６  電圧印加手段
４７  回収管
４８  回収されなかった磁性粒子
４９  選別され回収される磁性粒子
【図１】
2006119516.tif 000003
【図２】
2006119516.tif 000004
【図３】
2006119516.tif 000005
【図４】
2006119516.tif 000006