(57)【要約】【課題】  画面の切り換え特性を損なうことなく、表示した内容を長期間維持することのできる電気泳動装置を提供する。【解決手段】  本発明の電気泳動装置２０は、一対の基板１１，１２間に、液相分散媒２６と電気泳動粒子２５とを含む電気泳動分散液３０を備えている。電気泳動分散液３０には、揺変剤、長鎖高分子、会合型増粘剤等の粘性調節剤が含まれており、液相分散媒２６が流動状態にあるときよりも静止状態にあるときの方が粘度が高くなるように液相分散媒２６の粘性が調節されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に、液相分散媒と電気泳動粒子とを含む電気泳動分散液を備え、
前記電気泳動分散液には、前記液相分散媒が流動状態にあるときよりも静止状態にあるときの方が粘度が高くなるように前記液相分散媒の粘性を調節する粘性調節剤が含まれていることを特徴とする、電気泳動装置。
【請求項２】
前記粘性調節剤は揺変剤であることを特徴とする、請求項１記載の電気泳動装置。
【請求項３】
前記粘性調節剤は長鎖高分子であることを特徴とする、請求項１記載の電気泳動装置。
【請求項４】
前記粘性調節剤は会合型増粘剤であることを特徴とする、請求項１記載の電気泳動装置。
【請求項５】
前記電気泳動分散液の有機系イオン量は２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項２又は３記載の電気泳動装置。
【請求項６】
前記電気泳動分散液はマイクロカプセルに封入されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの項に記載の電気泳動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの項に記載の電気泳動装置を表示部に備えたことを特徴とする、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動装置及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気泳動装置として、一対の基板間に、液相分散媒と電気泳動粒子とを含む電気泳動分散液を収容した構成のものが知られている。このような電気泳動装置にあっては、電気泳動分散液に電圧を印加することにより、電気泳動粒子の分布状態を変化させることができることから、このような性質を利用することで、電気泳動表示装置への適用が図られている。この電気泳動表示装置は、視野角が通常の印刷物並に広い、消費電力が小さい、メモリー性を有する等の長所を持つことから、安価な表示装置として注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭５０−１５１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした電気泳動装置の表示液中の電気泳動粒子としては、一般に二酸化チタン等の高屈折率の無機顔料が用いられる。しかし、これらの無機顔料は表示液中の分散媒との比重差が大きく異なり、又その表面極性も異なるため、沈降や凝集が生じ易く、表示が短時間しか維持されないという問題があった。これらの電気泳動粒子を長時間分離せずに分散させ続けるためにイオン性界面活性剤など種々の分散剤の添加が検討されているが、いまだに良好な結果を見出すには至っていない。また、分散媒の粘度を大きくして電気泳動粒子同士の凝集を防ぐことも考えられるが、粘度を大きくすると応答速度が遅くなるため、望ましくない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、画面の切り換え特性を損なうことなく、表示した内容を長期間維持することのできる電気泳動装置及び電子機器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】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明の電気泳動装置は、一対の基板間に、液相分散媒と電気泳動粒子とを含む電気泳動分散液を備え、前記電気泳動分散液には、前記液相分散媒が流動状態にあるときよりも静止状態にあるときの方が粘度が高くなるように前記液相分散媒の粘性を調節する粘性調節剤が含まれていることを特徴とする。
この構成によれば、電圧印加時には電気泳動粒子の泳動によって液相分散媒が攪拌され、流動抵抗が低下する。このため、電気泳動粒子は容易に泳動できるようになり、画像の切り換え等が高速に行なわれるようになる。一方、電圧無印加時には液相分散媒に流動が生じないので、流動抵抗は高くなる。このため、電気泳動粒子の動きが抑制され、沈降や凝集が生じにくくなり、電極近傍に電気泳動粒子を長時間留まらせることが可能になる。また、泳動動作に閾値電圧ができるため、パッシブマトリクス駆動が可能となる。
【０００５】
本発明において、前記粘性調節剤は揺変剤であるものとすることができる。
揺変剤とは、分散媒に対して揺変性を付与する添加剤をいう。揺変性（thixotropy；チクソ性）とは、力が作用すると粘度が減少し、静置すると粘度が元に戻るといった流体の性状をいう。揺変剤を添加すると、液相分散媒中に何らかの連続的な構造が形成され、静止時（電気泳動粒子の泳動がない状態；静止状態）にはゼリー状の状態を維持し、電気泳動粒子の動きを抑制する。一方、泳動時（電気泳動粒子が泳動して液相分散媒が攪拌される状態；流動状態）には前記構造が破壊されるため、流動性が増し、液体のような流動を示す。このため、電気泳動粒子は静止時よりも動き易くなり、例えば画面の切り換え等が高速に行なえるようになる。そして、電気泳動粒子の泳動が終了すると、再び前記構造を回復し、見かけ上の粘度を上昇させるため、表示状態は安定的に保持される。
【０００６】
本発明において、前記粘性調節剤は長鎖高分子であるとすることができる。
この構成によれば、高分子鎖の絡み合いや側鎖間の相互作用による物理的な結合により、静止時は粘度が高く、泳動時は粒子の泳動により系内が攪拌状態となり、粘度が低下する。
【０００７】
本発明において、前記粘性調節剤は会合型増粘剤であるものとすることができる。
会合型増粘剤とは、各種界面活性剤等、物理的な力による電気泳動粒子表面への吸着を示す物質をいう。会合型増粘剤を添加すると、この会合型増粘剤の疎水基が電気泳動粒子の表面に吸着して擬似高分子ネットワークを形成し、一時的に液相分散媒の粘度を上昇させる。電気泳動粒子が泳動し始めると、この相互作用の力が物理的に切断されるので、粘度が低下し、電気泳動粒子は容易に泳動できるようになる。
【０００８】
本発明において、前記電気泳動分散液の有機系イオン量は２００ｐｐｍ以下であることが望ましい。
揺変剤や長鎖高分子を有機溶媒である液相分散媒に溶解させるには、これらの側鎖を有機系イオンで置き換えることが望ましい。しかし、このように有機系イオンに置換すると、不純物として発生する遊離イオンが表示特性に悪影響を及ぼすことがある。例えば、有機イオン量が２００ｐｐｍを超えると、高湿度環境下において表示特性の劣化が顕著となり、アクティブマトリクス型の表示装置に本発明を適用した場合には、ＴＦＴデバイスの動作に悪影響を及ぼすこともある。
【０００９】
本発明においては、前記電気泳動分散液はマイクロカプセルに封入されているものとすることができる。
この構成によれば、電気泳動粒子の沈降や凝集をより生じにくくすることができる。また、電気泳動分散液をマイクロカプセルに封入することにより、分散液の取り扱いが格段に容易となる。
【００１０】
本発明の電子機器は、前述した本発明の電気泳動装置を表示部に備えたことを特徴とする。
この構成によれば、表示品質の高い表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）において符号２０は、本発明の電気泳動装置の一例である電気泳動表示装置である。この電気泳動表示装置２０は、一対の基板１１、１２間に、液相分散媒と電気泳動粒子とを含む電気泳動分散液が収容されてなるもので、該電気泳動分散液に電圧を印加することにより、電気泳動粒子の分布状態が変化することを利用したものである。また、本例では、このような電気泳動表示装置として、特に電気泳動分散液をマイクロカプセルに封入し、該マイクロカプセルを一対の基板間に収容してなる電気泳動表示装置（マイクロカプセル型電気泳動表示装置）を用いている。
【００１２】
図１（ａ）は、マイクロカプセル型の電気泳動表示装置の模式図であって、その要部の断面を示すものである。この電気泳動表示装置２０は、第１基板１１に形成された電極２３と、第２基板１２に形成された透明電極２４とを有してなる。これら電極２３と透明電極２４との間には、マイクロカプセル４０と、必要に応じてバインダ４１とが収容されている。
【００１３】
第２基板１２は、たとえば透明ガラスや透明フィルムなどの光透過性板によって形成されたもので、その内面、すなわち第１基板１１との対向面には、前述したように透明電極２４が形成されている。透明電極２４は、たとえば酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜などによって形成されたもので、後述する画素領域に対応した共通電極となっている。このように、第２基板１２及び透明電極２４の両方を透明な材料で形成することにより、第２基板１２側が電気泳動装置２０の視認側となる。
【００１４】
一方、第１基板１１は、必ずしも透明である必要はなく、たとえばガラス基板やフィルム基板によって形成されている。また、第１基板１１の第２基板１２との対向面には、電極２３が形成される。電極２３も、必ずしも透明電極である必要はないが、本実施形態では前述した透明電極２４と同様に、ＩＴＯ膜によって形成されている。また、電極２３は、所望の画像パターンを表示すべく、多数の画素に対応して分割された画素電極となっていてもよい。
【００１５】
マイクロカプセル４０には、液相分散媒２６と、この液相分散媒２６中に分散された電気泳動粒子２５と、液相分散媒２６の粘性を調節する粘性調節剤（図示略）とを含む電気泳動分散液３０が封入されており、例えばこの一つのマイクロカプセル４０によって単一の電気泳動素子を形成することができる。
ここで、液相分散媒２６としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。特に、電気泳動粒子２５に対する溶解度が小さく、粘性調節剤や電気泳動粒子２５を安定に溶解又は分散でき、イオンを含まず且つ、電圧印加によりイオンを生じない絶縁性のものが好ましい。
【００１６】
また、電気泳動粒子２５としては、前記の液相分散媒２６中で電位差による電気泳動によって移動する性質を有した、有機あるいは無機の粒子（高分子あるいはコロイド）が用いられる。たとえば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン、酸化アルミニウム等の白色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等を用いることができる。これらの粒子は単独で使用してもよいし、或いは２種以上を共に用いてもよい。さらに、これらの顔料には、必要に応じて、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。
【００１７】
このような構成からなる電気泳動粒子２５は、予め正または負に帯電させられており、また、液相分散媒２６と電気泳動粒子２５とは、互いに異なる着色がなされている。なお、マイクロカプセル４０中に封入する電気泳動粒子２５としては、例えば色の異なる二種類のものを用い、これらの二種類のものについて、一方を正に、他方を負に帯電させるようにしてもよい。
【００１８】
マイクロカプセル４０のカプセル壁膜を構成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチンの複合膜、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、尿素樹脂、などを用いることができる。特に、柔軟性を有するものを用いるのが好ましい。また、マイクロカプセル４０の作製方法としては、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、相分離法、界面沈殿法、スプレードライング法、等の公知のマイクロカプセル化手法を採用することができる。このようにして形成されるマイクロカプセル４０は、特に内部に液相分散媒２６を充填する必要上、通常はそのカプセル膜壁部分が親液性となる。
マイクロカプセル４０は、その大きさがほぼ均一であるのが、優れた表示機能を発揮させるうえで好ましい。大きさが略均一なマイクロカプセルは、たとえば濾過法や比重差分級法等を用いることで得ることができる。マイクロカプセルの大きさとしては、通常３０〜６０μｍ程度とされる。
マイクロカプセル化技術により、電気泳動表示装置２０を電気泳動表示用シートとしてシート化することができる。例えば、マイクロカプセルをバインダ水溶液に分散し、これをブレードコーター等を利用して均一に導電膜付きフィルムに塗工し乾燥することで、電気泳動表示用シートが得られる。連続塗工機を用いればロールトゥロールも可能である。
【００１９】
粘性調節剤は、液相分散媒２６の粘度をその流動状態に応じて変化させるものである。すなわち、液相分散媒２６が流動状態にあるときよりも静止状態にあるときの方が粘度が高くなるように液相分散媒２６の粘性を調節する。この構成によれば、電圧印加時には電気泳動粒子２５の泳動によって液相分散媒２６が攪拌され、流動抵抗が低下する。このため、電気泳動粒子２５は容易に泳動できるようになり、画像の切り換え等が高速に行なわれるようになる。一方、電圧無印加時には液相分散媒２６に流動が生じないので、流動抵抗は高くなる。このため、電気泳動粒子２５の動きが抑制され、沈降や凝集が生じにくくなり、電極近傍に電気泳動粒子２５を長時間留まらせることが可能になる。また、泳動動作に閾値電圧ができるため、パッシブマトリクス駆動が可能となる。
なお、静止状態における液相分散媒２６の粘度は電気泳動粒子２５の沈降を阻害する程度の粘度があればよい。あまり粘度を大きくすると、流動状態の粘度が大きくなり過ぎ、画像の切り換え等に不具合を生じることになる。
【００２０】
このような粘性調節剤としては、揺変剤を用いることができる。揺変剤とは、分散媒に対して揺変性を付与する添加剤をいう。揺変性（thixotropy；チクソ性）とは、力が作用すると粘度が減少し、静置すると粘度が元に戻るといった流体の性状をいう。揺変剤を添加すると、液相分散媒２６中に何らかの連続的な構造が形成され、静止時（電気泳動粒子の泳動がない状態；静止状態）にはゼリー状の状態を維持し、電気泳動粒子２５の動きを抑制する。一方、泳動時（電気泳動粒子が泳動して液相分散媒が攪拌される状態；流動状態）には前記構造が破壊されるため、流動性が増し、液体のような流動を示す。このため、電気泳動粒子２５は静止時よりも動き易くなり、例えば画面の切り換え等が高速に行なえるようになる。そして、電気泳動粒子２５の泳動が終了すると、再び前記構造を回復し、見かけ上の粘度を上昇させるため、表示状態は安定的に保持される。
ここで、添加する揺変剤としては有機系揺変剤が好ましく、例えば水素添加ひまし油系、アマイド系、酸化ポリエチレン系、植物油重合油系、界面活性剤系等の１種又はこれらを２種以上併用してもよい。
【００２１】
また、粘性調節剤としては、長鎖高分子を用いることもできる。長鎖高分子を添加すると、高分子鎖の絡み合いや側鎖間の相互作用による物理的な結合により、静止時は粘度が高く、泳動時は粒子の泳動により系内が攪拌状態となり、粘度が低下する。
添加する長鎖高分子としては、例えばセルロース誘導体、ＤＮＡ、ペプチド誘導体等の繊維状高分子や、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等の炭化水素系ビニル高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有高分子等を用いることができる。
【００２２】
さらに、粘性調節剤としては、会合型増粘剤を用いることもできる。会合型増粘剤とは、各種界面活性剤等、物理的な力による電気泳動粒子表面への吸着を示す物質をいう。比較的アルキル基の長いものが好ましい。会合型増粘剤を添加すると、この会合型増粘剤の疎水基が電気泳動粒子２５の表面に吸着して擬似高分子ネットワークを形成し、一時的に液相分散媒２６の粘度を上昇させる。電気泳動粒子２５が泳動し始めると、この相互作用の力が物理的に切断されるので、粘度が低下し、電気泳動粒子２５は容易に泳動できるようになる。
【００２３】
電気泳動分散液３０は、例えば以下のようにして調製することができる。
まず、フラスコ内に酸化チタン微粒子１００ｇとｎ−ヘキサン１００ｇを入れ、プロペラ攪拌機にて攪拌を行ないながら、５５℃に保持した超音波浴槽にて分散処理を２時間行なう。その後、フラスコ内にオクタデシルトリクロロシラン４ｇを添加し、更に２時間超音波浴槽内にてカップリング処理を行なう。得られた分散液を遠心分離機にかけ、表面修飾された酸化チタンを単離する。
続いて、トリメチルベンゼン１００ｇに前記酸化チタン１０ｇとアントラキノン系青色染料１ｇと酸化ポリエチレン系揺変剤１ｇとを添加し、プロペラ攪拌機にて攪拌を行なうと同時に超音波浴槽内で１２時間分散処理を行なう。なお、長鎖高分子を粘性調節剤として用いる場合には例えばポリビニルブチラート０．４ｇを、会合型増粘剤を粘性調節剤として用いる場合には例えばサーフィーノール（登録商標、日信化学工業株式会社製）０．２ｇを、それぞれ揺変剤の代わりに添加する。
以上により、電気泳動分散液が調製される。
【００２４】
なお、電気泳動分散液３０の有機系イオン量は２００ｐｐｍ以下であることが望ましい。揺変剤や長鎖高分子を有機溶媒である液相分散媒に溶解させるために、これらの側鎖を有機系イオンで置き換えた場合、このとき不純物として発生する遊離イオンが表示特性に悪影響を及ぼすことがある。例えば、有機イオン量が２００ｐｐｍを超えると、高湿度環境下において表示特性の劣化が顕著となる。また、アクティブマトリクス型の表示装置に本発明を適用した場合、ＴＦＴデバイスの動作に悪影響を及ぼす場合がある。
電気泳動分散液３０の有機系イオン量は、イオン交換樹脂等を用いた脱脂処理によって調節することができる。具体的には、電気泳動分散液３０をイオン交換樹脂の存在下で攪拌する、或いは、電気泳動分散液３０をイオン交換樹脂を充填したフィルターに通過させる等により脱塩することができる。
【００２５】
このような電気泳動表示装置２０には、互いに逆方向の電圧を印加するための電圧源２９ａ及び２９ｂが、切換スイッチ２８を介して接続されている。つまり、電極２３は電圧源２９ａ及び２９ｂの一端に接続され、透明電極２４は切換スイッチ２８を介して電圧源２９ａ及び２９ｂの他端に接続されている。
【００２６】
このような接続をしておけば、切換スイッチ２８の切換えにより、電極２３、２４間に印加する電圧の方向を変えることができる。そして、印加する電圧の方向を変えることにより、電気泳動粒子２５を所望の電極側に集めて所望の表示を行うことができる。すなわち、電気泳動粒子２５が例えば正に帯電している場合、図１（ｂ）に示すように、電圧源２９ａによる電圧を印加することによって観測者に近い透明電極２４側に電気泳動粒子２５を集めることができる。この状態において、観測者は電気泳動粒子２５の色を見ることになる。一方、図１（ｃ）に示すように、電圧源２９ｂによる電圧を印加することによって観測者から遠い電極２３側に電気泳動粒子２５を集めることができる。この状態において、観測者は液相分散媒２６の色を見ることになる。電気泳動粒子２５が負に帯電している場合には、粒子の動く方向は前記の説明と逆になる。
【００２７】
このように、図１（ａ）に示した構成を採用すれば、電圧を印加する方向に対応する２種類の色を表示することができるので、同図に示す構成を例えば１画素に適用し、これをマトリクス状に配置することにより、所望の表示を可能とする電気泳動表示装置２０とすることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の電気泳動装置においては、電気泳動分散液３０に液相分散媒２６の流動状態に応じて粘性を変化させる粘性調節剤が添加されているので、電圧印加時と電圧無印加時の双方において良好な特性を得ることができる。すなわち、電圧印加時においては、液相分散媒２６の流動抵抗を低減して、画面の切り換え速度を向上することができる。一方、電圧無印加時においては、電気泳動粒子２５を沈降させることなく電極近傍に長時間留まらせ、長期にわたり表示状態を安定的に保持することができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、画素電極２３と共通電極２４を別々の基板に設け、これら電極２３，２４の間に電気泳動分散液を保持した構成を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電極２３，２４を同一基板上に設け、これらの間に生じる横電界を使って面内方向に電気泳動を生じさせる、いわゆるインプレーン型の電気泳動装置としても良い。この場合、基板面内に表示領域と非表示領域（例えばブラックマトリクスが形成されている平面領域）を設け、これらの領域の電気泳動粒子の分布を変えることによって、表示と非表示とを切り換えることができる。本発明は係る構成の電気泳動装置に対しても適用可能である。
【００３０】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器の一例として、本発明の電気泳動装置をフレキシブルな電子ペーパーに適用した例について説明する。図２はこの電子ペーパーの構成を示す斜視図であり、図２中符号１１０は電子ペーパーである。この電子ペーパー１１０は、紙に近い質感および柔軟性（フレキシブル性）を有する本体１１１と、前記電気光学装置１０（電気泳動表示装置２０）によって構成された表示部６４とを備えて構成されたものである。この電子機器によれば、前述の電気泳動装置を表示部に備えているので、画面の切り換えが容易で安定した表示を行なうことが可能な電子機器となる。
【００３１】
なお、本発明の電気泳動装置は、電子ペーパーに限らず、種々の電子機器に搭載することができる。この電子機器としては例えば、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等があり、前記電気泳動装置はこれらの表示手段として好適に用いることができる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の電気泳動装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１，１２…基板、２０…電気泳動表示装置、２５…電気泳動粒子、２６…液相分散媒、３０…電気泳動分散液、４０…マイクロカプセル、１１０…電子機器
【図１】
2006195049.tif 000003
【図２】
2006195049.tif 000004