(57)【要約】【課題】  高コントラストな電気光学特性と、電界印加後の表示像記憶性を有する電気泳動表示装置を提供する。【解決手段】  一対の基板４ａ，４ｂと、該基板の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの電極５ａ，５ｂと、該基板間に挟持された、光を吸収する着色帯電泳動粒子１、光を透過する透明粒子２および着色帯電泳動粒子と透明粒子を分散させる分散媒３を含有する懸濁液を有する電気泳動表示装置において、該懸濁液の２０℃における剪断速度１０ｓｅｃ-1以上における剪断粘度η0 が０．０１Ｐａ・ｓ以下で、かつ該懸濁液の２０℃における剪断粘度ηが少なくとも剪断速度１から１０ｓｅｃ-1までの範囲でη≧η0 である電気泳動表示装置。【選択図】        図１
2006220969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動表示装置に用いられる懸濁液であって、該懸濁液は光を吸収する着色帯電泳動粒子、光を透過する透明粒子および着色帯電泳動粒子と透明粒子を分散させる分散媒を含有し、かつ該懸濁液の２０℃における剪断速度１０ｓｅｃ-1以上における剪断粘度η0 が０．０１Ｐａ・ｓ以下で、該懸濁液の２０℃における剪断粘度ηが少なくとも剪断速度１から１０ｓｅｃ-1までの範囲でη≧η0 であることを特徴とする電気泳動表示用懸濁液。
【請求項２】
前記懸濁液中に含有する着色帯電泳動粒子と透明粒子との体積和の体積百分率は０．１体積％以上２０体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示用懸濁液。
【請求項３】
前記着色帯電泳動粒子および透明粒子の粒子表面は、ポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類、シラノールのうち少なくとも１つ以上の成分からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気泳動表示用懸濁液。
【請求項４】
少なくともポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類、シラノールのうち少なくとも１つ以上の成分を含む添加物が、前記着色帯電泳動粒子および透明粒子の表面に吸着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の電気泳動表示用懸濁液。
【請求項５】
前記透明粒子の屈折率ｎ1 は、分散液の屈折率ｎ2 に対して１．１４ｎ2≧ｎ1≧０．８６ｎ2であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示用懸濁液。
【請求項６】
一対の基板と、該基板の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの電極と、該基板間に挟持された、光を吸収する着色帯電泳動粒子、光を透過する透明粒子および着色帯電泳動粒子と透明粒子を分散させる分散媒を含有する懸濁液とを有する電気泳動表示装置において、該懸濁液が請求項１乃至５のいずれかに記載の電気泳動表示用懸濁液からなることを特徴とする電気泳動表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気泳動表示用懸濁液および電気泳動表示装置に関し、特に電圧の印加により媒質中の帯電粒子が移動する現象を利用した電気泳動表示装置に用いられる懸濁液及び電気泳動粒子を用いた電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置の市場要求が増しており、これらの市場要求に応じた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。例えば液晶表示装置は、液晶分子の配列を電気的に制御し液晶の光学的特性を変化させる事ができ、上記の市場要求に応える表示装置として活発な開発が行われ商品化されている。
【０００３】
また低消費電力、眼への負担軽減などの観点から反射型表示装置が期待されている。その１つとして、絶縁性溶媒中に分散した帯電泳動粒子が電極間を移動することにより表示が行われる電気泳動表示装置が知られており、特許文献１および特許文献２に例示される電気泳動表示装置が提案されている。
【０００４】
帯電泳動粒子を表示面水平方向に移動を行う方式の電気泳動表示装置の基本的な構造例を図４に示す。該電気泳動表示装置において、帯電泳動粒子は該粒子の帯電極性と表示装置の電極に印加する極性に応じて、画素開口部並びに画素隠蔽部間を泳動する。該電気泳動表示装置は、液晶表示装置等の光学変調用部材として知られる偏光子を用いないため、表示素子に入射する光の利用効率が高く、反射型表示に適した高反射率、広視野角かつ高コントラストな表示を実現することができる。
【０００５】
また低消費電力の反射型表示装置は、書き込み像の長期記憶性能が求められる。この性能要求を実現する提案として、近接的な粘着力や遠隔的な水素結合、双極子−双極子相互作用、Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ力等の粒子間引力を発現させ得る泳動粒子を用いる方法、例えば特許文献３がある。電気泳動表示装置における電圧印加後の書き込み像は、例示の方法によって泳動粒子のマイクロブラウン運動や表示装置への衝撃、振動等の環境外乱に抗して、記憶し留めることができる。
【特許文献１】特開平１１−２０２８０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９３６６号公報
【特許文献３】特開２０００−２５９１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に代表される、粒子間引力を発現させ得る泳動粒子を用いた電気泳動表示装置において、電圧印加後の表示像を記憶し留める性能は表示装置中の泳動液充填部分に占める帯電泳動粒子の体積分率が増大すると共に向上する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に代表される、帯電泳動粒子が表示面内の開口部と隠蔽部を往来する方式において、書き込み像の長期記憶性能を高める目的で泳動液中に占める泳動粒子の体積分率を増大させた場合、明表示時での帯電泳動粒子による隠蔽面積域が大きくなり、明表示時の実効開口率を低減させる問題があった。
【０００８】
本発明は、この様な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、高コントラストな電気光学特性と、電界印加後の表示像記憶性をともに満足する電気泳動表示装置、及びそれに用いる電気泳動表示用粒子と分散媒を含有する懸濁液を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明は、電気泳動表示装置に用いられる懸濁液であって、該懸濁液は光を吸収する着色帯電泳動粒子、光を透過する透明粒子および着色帯電泳動粒子と透明粒子を分散させる分散媒を含有し、かつ該懸濁液の２０℃における剪断速度１０ｓｅｃ−１以上における剪断粘度η０が０．０１Ｐａ・ｓ以下で、該懸濁液の２０℃における剪断粘度ηが少なくとも剪断速度１から１０ｓｅｃ−１までの範囲でη≧η０であることを特徴とする電気泳動表示用懸濁液である。
【００１０】
また、本発明は、一対の基板と、該基板の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの電極と、該基板間に挟持された、光を吸収する着色帯電泳動粒子、光を透過する透明粒子および着色帯電泳動粒子と透明粒子を分散させる分散媒とを含有する懸濁液を有する電気泳動表示装置において、該懸濁液が上記の電気泳動表示用懸濁液からなることを特徴とする電気泳動表示装置である。
【００１１】
本発明の電気泳動表示装置は、一対の基板と、該基板の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの電極と、該基板間に挟持された、所望の波長の光を吸収するよう着色された着色帯電泳動粒子と所望の波長の光を透過する透明粒子、該帯電泳動粒子と該透明粒子を分散させる分散媒、該帯電泳動粒子と該透明粒子と該分散媒からなる懸濁液を含有する電気泳動表示装置において、該帯電泳動粒子及び透明粒子が該懸濁液中でチクソトロピー性を示すことを特徴とする。
【００１２】
本発明の説明で用いる「チクソトロピー性」は、「ある懸濁液系に対してせん断を与えると粘稠度が一時的に減少し、静置すると再び粘稠度が高くなる現象」を示し、「ある懸濁液系における等温可逆なゾルゲル転移現象」も含むものとする。
【００１３】
本発明は、上記の電気泳動表示装置に使用される電気泳動表示用懸濁液である。上記着色帯電泳動粒子と透明粒子からなる電気泳動表示装置用粒子を含む懸濁液の２０℃における剪断速度１０ｓｅｃ-1以上における剪断粘度η0 が０．０１Ｐａ・ｓ（Ｐａ・秒）以下で、かつ該懸濁液の２０℃における剪断粘度ηが少なくとも剪断速度１から１０ｓｅｃ-1までの範囲でη≧η0 、より好適にはη≧２×η0 である。
【００１４】
上記着色帯電泳動粒子と透明粒子の、電気泳動表示用懸濁液中に占める体積百分率は０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。
上記着色帯電泳動粒子と透明粒子の表面にポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類、シラノールのうち少なくとも１つ以上の成分が修飾されており、分散媒中でチクソトロピー性を示すことが好ましい。より好適にはポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸、シラノールの修飾がチクソトロピー性の発現に有効である。
【００１５】
上記透明粒子の帯電状態は着色帯電泳動粒子の電気泳動性を妨げなければ特に制約されない。
着色帯電泳動粒子及び透明粒子は、該粒子自体が分散媒中でチクソトロピー性を示さない場合に、ポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類、シラノールのうち少なくとも１つ以上を成分として含む添加物をその粒子表面に吸着させて、チクソトロピー性を誘起させても良い。より好適にはポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸、シラノールを少なくとも１つ以上の成分として含む添加物がチクソトロピー性の発現に有効である。
【００１６】
透明粒子は、該粒子の屈折率をｎ1 、分散媒の屈折率をｎ2 とするとき、１．１４ｎ2≧ｎ1≧０．８６ｎ2の関係を満足する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、チクソトロピー性を有する着色帯電泳動粒子と透明粒子を含む粒子群と分散媒からなる懸濁液を用いることにより、懸濁液の低せん断域での粘性増大による平面移動型電気泳動素子での表示記憶性を向上させる効果と、表示画素内に充填される着色粒子量を適正化して実効開口率を向上させる効果を両立させ、高コントラストな電気光学特性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１〜３を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、これらの図は、本発明に係る電気泳動表示装置の構成ならびに帯電泳動粒子の構成を示す図ではあるが、便宜上、一例を模式的に示すものである。
【００１９】
図１は本発明に係る電気泳動表示装置の構成の一例を示す概略図である。
本発明は、着色帯電泳動粒子１が水平移動する電気泳動表示装置（図１参照）に適用される。ここで、水平移動型とは、図１に示すように、第１電極５ａ及び第２電極５ｂの両方をいずれか一方の基板４ａ又は４ｂに沿うように配置し、着色帯電泳動粒子１が基板４ａ，４ｂに沿って移動するように構成したものを意味する。なお、図１に例示する着色帯電泳動粒子は、正極性に帯電しているものとする。
【００２０】
以下、図１の電気泳動表示装置を例として説明する。
本発明に係る電気泳動表示装置は、図１に示すように、着色帯電泳動粒子１（以下着色粒子と略す）と、透明粒子２と、これらの着色粒子１及び透明粒子２が分散された分散媒３を含有する懸濁液を備え、電圧を印加して前記着色粒子１を移動させることにより、画像を表示するよう構成されている。
【００２１】
本発明における着色粒子１は、画素面隠蔽状態選択時に該画素面を隠蔽可能な粒子量が充填されなければならない。その粒子量は画素面に対して着色粒子を最密充填配置で少なくとも１層以上、より好適は２層以上に、各々対応する量である。
【００２２】
着色粒子は分散媒中で水素結合、双極子−双極子相互作用、Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ力等に由来の粒子間引力を持ち、それらの粒子間引力によりチクソトロピー性を発現する。着色粒子は、グラフト重合法やカップリング剤処理等の公知技術により、該粒子表面への粒子間引力を生じ得る官能基を修飾することが好ましい。粒子表面に化学修飾される官能基は粒子間引力によりチクソトロピー性を発現するものが好ましく、例えば特許文献３に記載されている様に、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類、シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）等の電気的に陰性な原子Ｙ（例えばＯ，Ｎ，Ｆ，Ｃｌ）と同様の原子Ｘ（例えばＯ，Ｎ）に水素が共有結合したＸ−Ｈの組（以上、水素結合）、π電子の交換による環構造の重なり合いを起こすベンゼン環構造を含むポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、また特にポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸が挙げられ、前述の成分を少なくとも１種類以上含むことが好ましい。
【００２３】
着色粒子の粘性は、懸濁液中に占める体積分率の増大と共に増大し、また低せん断速度域における該懸濁液の粘性は高せん断域での該懸濁液の粘性より大きい。その結果、電気泳動表示装置における電界印加後の表示像記憶性は該懸濁液の粘性増大とともに環境外乱による着色粒子の移動を防止する効果が得られる。
【００２４】
一方、懸濁液中に占める着色粒子の体積分率が増大すると、電気泳動表示装置における明表示状態選択時に該表示装置画素面上に占める着色粒子の退避域が増大し、その結果、明表示時の実効的な画素開口域を狭める。この現象は電気泳動表示装置における明表示時の最大反射率低下、引いては書き込み像のコントラスト低下をもたらし、該表示装置の画像品位が劣化する。
【００２５】
このように電気泳動表示装置において、着色粒子にチクソトロピー性を与え、かつ該粒子が像書き込み後の環境外乱による着色粒子の移動防止に十分な量を懸濁液中に添加した場合、該表示素子明表示時の反射率及びコントラスト性能が劣化する問題を抱えていた。
【００２６】
本発明は、この技術課題を解決する手段として、懸濁液中においてチクソトロピー性を有する着色粒子並びに透明粒子を混入することを特徴とする。これにより、従来の懸濁液中への着色粒子過剰添加により実効開口率低下を解消し、かつ表示像書き込み後に着色粒子の環境外乱による移動を防止可能な懸濁液のチクソトロピー性を保つことができる。
【００２７】
本発明の透明粒子２は分散媒に対して不溶で、着色粒子１と同様に粒子間引力に由来するチクソトロピー性を持つ。透明粒子にチクソトロピー性を付与する手段は着色粒子と同様に粒子表面に化学修飾を施す方法が採り得る。修飾される官能基はチクソトロピー性を発現するものが好ましく、特許文献３に記載のポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類やシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）等の電気的に陰性な原子Ｙ（例えばＯ，Ｎ，Ｆ，Ｃｌ）と同様の原子Ｘ（例えばＯ，Ｎ）に水素が共有結合したＸ−Ｈの組（以上、水素結合）、π電子の交換による環構造の重なり合いを起こすベンゼン環構造を含むポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、また特にポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸が挙げられる。前述の成分は粒子表面に少なくとも１種類以上含まれている。また前述成分が異なる組成比で粒子表面に含まれている２組以上の透明粒子群を混合して用いても良い。
【００２８】
透明粒子２は、該透明粒子の屈折率ｎ1 、分散媒の屈折率ｎ2 において、１．１４ｎ2≧ｎ1≧０．８６ｎ2を満足する。さらに電気泳動表示素子用懸濁液から着色粒子を取り除いた、透明粒子と分散媒のみから成る懸濁液状態での吸光度Ａ（該吸光度計測時の懸濁液層厚さは電気泳動表示装置に懸濁液を充填した場合の液層厚を適用する）は、Ａ≦０．１５０５が好適である。透明粒子粒径は着色粒子１による画素面隠蔽を妨げない必要があるため、着色粒子による画素面隠蔽時の平均層厚未満が許される。
【００２９】
これらの性質を満足する透明粒子として、具体的には、例えばケミスノーＭＳ，ＳＳ（綜研化学（株）製）、ハイプレシカ（宇部日東化成（株））等の上市品が挙げられる。なお、透明粒子の電界印加に対する電気泳動性は必須ではなく、透明粒子の帯電極性は着色粒子１の電気泳動性を妨げなければ特に限定されない。
【００３０】
また着色粒子１及び透明粒子２のいずれかあるいは双方がチクソトロピー性を持たない場合、チクソトロピー性のない粒子表面にチクソトロピー性を誘起する添加剤を吸着させ、該粒子含有分散媒にチクソトロピー性を発現させても良い。
【００３１】
着色粒子及び、透明粒子のいずれかあるいは双方に吸着させる添加剤は、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類やシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）等の電気的に陰性な原子Ｙ（例えばＯ，Ｎ，Ｆ，Ｃｌ）と同様の原子Ｘ（例えばＯ，Ｎ）に水素が共有結合したＸ−Ｈの組（以上、水素結合）、π電子の交換による環構造の重なり合いを起こすベンゼン環構造を含むポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、また特にポリフロロアルキルアクリル酸、ポリフロロアルキルメタクリル酸の成分を少なくとも１種類以上含むことが好ましい。具体的には架橋ポリメチルメタクリレート、架橋ポリスチレン等の有機高分子微粒子、微細シリカ等の無機高分子微粒子、スメクタイト等の膨潤性層状粘度鉱物が使用可能である。市販の材料としては、ケミスノー（綜研化学（株））、ＡＥＲＯＳＩＬ（日本アエロジル（株）製）、ルーセンタイト（コープケミカル（株）製）が挙げられる。
【００３２】
チクソトロピーを誘起する添加剤を吸着する着色粒子１は分散媒に不溶で、添加剤吸着後も外部電界に対する泳動性と光の隠蔽性が保たれれば特に素材の制約はない。またチクソトロピーを誘起する添加剤を吸着する透明粒子２は、分散媒に不溶で、少なくとも２０℃、λ＝５８９ｎｍでの透明粒子の屈折率ｎ1 及び分散媒の屈折率ｎ2 において１．１４ｎ2≧ｎ1≧０．８６ｎ2を満足し、かつ透明粒子と分散媒のみから成る懸濁液状態での吸光度Ａ（該吸光度計測時の懸濁液層厚さは電気泳動表示装置に懸濁液を充填した場合の液層厚を適用する）はＡ≦０．１５０５であり、さらに着色粒子１の外部電界に対する泳動性を妨げなければ特に素材の制約はない。
【００３３】
本発明の着色粒子１及び透明粒子２を分散させる分散媒３としては、導電率の低い高絶縁性有機溶媒が使用される。具体的には、ベンゼン、エチルベンゼン、ドデシルベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素などの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素溶媒ならびにイソパラフィン系炭化水素溶媒の脂肪族炭化水素溶媒、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、トリクロロトリフルオロエチレン、臭化エチルなどのハロゲン化炭化水素溶媒、あるいはシリコンオイル、高純度石油等が挙げられるが、中でも脂肪族炭化水素溶媒が好適に使用され、具体的にはアイソパーＧ、Ｈ，Ｍ，Ｌ、Ｐ、Ｖ（いずれもエクソン化学社製）、Ｓｈｅｌｌｓｏｌ（昭和シェルジャパン）、ＩＰソルベント１０１６、１６２０、２０２８、２８３５（出光石油化学）、日石アイソゾール２００、３００、４００（いずれも日本石油化学）が挙げられる。これらを単独、あるいは２種類以上混合して用いることができる。
【００３４】
本発明に用いる分散媒３は、使用する電気泳動表示装置の表示方法に合わせて粒子と異なる色に着色することができる。着色剤としては、分散媒に溶解可能な油溶性染料であれば特に限定はされない。
【００３５】
本発明の分散媒３には、本発明の着色粒子１の帯電を安定化させるために、ロジンエステルまたはロジン誘導体を含有する。使用するロジンエステルまたはロジン誘導体としては分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、たとえばガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、ロジン変性マレイン酸、ロジン変性ペンタエリスリトール、ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジンメチルエステル、部分水素添加ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジントリエチレングリコールエステル、完全水素添加ロジンペンタエリスリトールエステル、マレイン酸変性ロジンエステル、フマル酸変性ロジンエステル、アクリル酸変性ロジンエステル、マレイン酸変性ロジンペンタエリスリトールエステル、フマル酸変性ロジンペンタエリスリトールエステル、アクリル酸変性ロジングリセリンエステル、マレイン酸変性ロジングリセリンエステル、フマル酸変性ロジングリセリンエステル、アクリル酸変性ロジングリセリンエステル等が挙げられる。具体的には、例えばネオトール（ハリマ化成）、ペンセル、エステルガム、スーパーエステル（いずれも荒川化学工業（株））が挙げられる。分散媒中にロジンエステルまたはロジン誘導体が含有されない場合には、着色粒子１の帯電が安定せず、該粒子１の帯電極性が逆転したり、該粒子１が電気泳動しなくなる場合がある。ロジンエステルまたはロジン誘導体は、分散媒１００重量部に対して、０．０１重量部以上５重量部以下、好ましくは０．０５重量部以上３重量部以下の範囲で含有することができる。
【００３６】
本発明の分散媒３には、着色粒子１に帯電を付与する、あるいは帯電を補助するために、帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤は分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、たとえばナフテン酸コバルト、ナフテン酸ジルコニウム、ナフテン酸銅、ナフテン酸鉄、ナフテン酸鉛、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸亜鉛のナフテン酸系金属石鹸、オクタン酸コバルト、オクタン酸ジルコニウム、オクタン酸鉄、オクタン酸鉛、オクタン酸ニッケル、オクタン酸マンガン、オクタン酸亜鉛のオクタン酸系金属石鹸、ステアリン酸系金属石鹸等の金属石鹸、ポリアミノポリブテルコハク酸イミド、レシチン等の公知のものが挙げられる。
【００３７】
さらに、本発明の分散媒３には、着色粒子１の分散安定剤あるいは壁への付着抑制剤として、分散媒に可溶する高分子樹脂を含有してもよい。具体的には、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、スチレンブタジエン共重合体、スチレンイソプレン共重合体、スチレン無水マレイン酸共重合体、ノルボルネン樹脂、ポリエチレンワックスが挙げられる。中でも、スチレンブタジエン共重合体が好ましく、例えば市販の材料としては、Ｅ−ＳＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ（ＪＳＲ（株）製）、ＮＩＰＯＬ  １５０２、ＮＩＰＯＬ  １７１２、ＮＩＰＯＬ  ＮＳ１１２、ＮＩＰＯＬ  ＮＳ１１６、ＮＩＰＯＬ  １００６、ＮＩＰＯＬ  １００９（日本ゼオン（株）製）、タフデン、タフプレン、アサプレン（旭化成（株）製）、住友ＳＢＲ（住友化学（株）製）を使用することができる。
【００３８】
本発明においては、分散媒３に含有する上記成分を単独または２種類以上混合して用いることができる。また、本発明の分散媒には、必要に応じて分散媒に可溶な陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤、フッ素系界面活性剤を含有してもよく、これらは単独、または２種以上混合して用いても良い。
【００３９】
本発明の着色粒子１、透明粒子２及び分散媒３から成る懸濁液の粘性（チクソトロピー性）は該懸濁液中に占める該着色粒子１及び該透明粒子２を足し合わせた体積分率により変化する。本発明の実施に好適な粒子の総和体積百分率は、０．１体積％以上２０体積％以下、好ましくは４体積％以上１６体積％以下の範囲である。
【００４０】
また該着色粒子１及び該透明粒子２と分散媒を含む懸濁液の粘性は、２０℃における剪断速度１０ｓｅｃ-1以上における剪断粘度η0 で０．０１Ｐａ・ｓ以下、より好適には０．００５Ｐａ・ｓ以下で、かつ該懸濁液の剪断粘度ηが少なくとも剪断速度１から１０ｓｅｃ-1までの範囲でη≧η0 、より好適にはη≧２×η0 である。
【００４１】
基板４ａ，４ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレ−ト（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリマーフィルム、ガラス、石英等の無機材料、あるいは表面に絶縁層を有するステンレス基板を使用することができる。なお、観察者側の基板４ａには、可視光の透過率が高い材料、たとえば透明なポリマーフィルムやガラスを使用するとよい。また、基板４ａの分散液と接する面にはゴム硬度が１０以上９０以下の範囲にある高分子材料、具体的にはシリコン樹脂、天然ゴム、熱可塑性エラストマー樹脂等を形成させてもよい。
【００４２】
電極５ａ，５ｂには、パターニング可能な導電性材料なら特に限定されないが、例えば酸化インジウムすず（ＩＴＯ）、アルミ、チタンなどを挙げることができる。なお、図１に示す水平移動型電気泳動表示装置では、一方の電極５ｂが画素全体に形成され、他方の電極５ａは、電極５ｂとは異なる高さに、画素の一部に該電極５ｂと重なるように形成されているが、もちろんこれに限られるものではなく、両電極５ａ，５ｂを同一高さに形成しても良く、その場合、電極５ｂは画素全体には形成できず、電極５ａ，５ｂは重なり合うことはない。あるいは電極が画素毎に分割されて形成されていても良い。
【００４３】
さらに、電極５ａ，５ｂ等を覆うように絶縁層８を形成すると良く、絶縁層を形成した場合には、各電極５ａ，５ｂから着色粒子１及び透明粒子２への電荷注入を防止できる。この絶縁層８に用いる材料としては、薄膜でピンホールが形成されにくいものが良い。具体的には、高い透明性を有するポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
また、隔壁６にはポリマー樹脂を使用すれば良い。具体的には、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００４５】
隔壁６を形成する方法としては、光感光性樹脂層を塗布した後露光及びウエット現像を行う方法、印刷法によって形成する方法、隔壁を形成した後に基板に接着する方法、光透過性の基板表面にモールドによって形成しておく方法等を挙げることができる。
【００４６】
上述の第１電極５ａ及び第２電極５ｂの内、いずれか一方の電極が配置される領域には着色粒子１と同じ色を付し、他方の電極が配置された領域には異なる色に着色することができる。この場合、電極自体を着色してもよく、あるいは着色層を電極とは別に設けてもよく、電極と重なるように絶縁層を配置すると共に、その絶縁層を着色してもいずれでも良い。
【００４７】
図２は本発明に係る電気泳動表示装置の構成の他の例を示す概略図である。
図２は、泳動粒子が移動する電圧値にしきい特性を与えるために構造障壁を設けている、水平移動型の電気泳動表示素子を示す。
【実施例】
【００４８】
以下、水平移動型の電気泳動表示装置の実施例及び比較例に沿って本発明を更に詳細に説明する。なお、懸濁液の粘性評価はレオメータＤＡＲ−１００（Ｒｅｏｌｏｇｉｃａ社）を用いている。
【００４９】
本発明における粒子としては、下記の２種類を用いる。
着色粒子Ａ１：
ポリスチレン（ＰＳ）からなる重合粒子を、染料Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｂｌａｃｋ  ３８１０、Ｏｒｉｅｎｔ  Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ〔オリエント化学工業（株）製〕によって黒色に染色し、さらに粒子表面にポリトリフロロメチルメタクリレートをグラフト重合法により被覆した粒子であり、平均粒径は２．５μｍである。後述の分散液Ｃ１に該粒子を１０質量％投入した際の粘性は、せん断速度１ｓｅｃ-1で１．８８×１０-2Ｐａ・ｓ（２０℃）、せん断速度１０3 ｓｅｃ- 1 で３．５×１０-3Ｐａ・ｓ（２０℃）である。
【００５０】
透明粒子Ｂ１：
架橋ポリメチルメタクリレートからなる重合粒子であり、平均粒径は０．１〜１．５μｍである。後述の分散液Ｃ１に該粒子を１０質量％投入した際の粘性は、せん断速度１ｓｅｃ-1で１．８３×１０-2Ｐａ・ｓ（２０℃）、せん断速度１０3 ｓｅｃ-1で３．１×１０-3Ｐａ・ｓ（２０℃）である。
【００５１】
透明粒子の屈折率は２０℃、λ＝５８９ｎｍで、ｎD ＝１．４９である。屈折率の測定は、液浸法計測により測定する。
本発明は下記の分散液を用いる。
【００５２】
分散液Ｃ１：
分散媒として脂肪族炭化水素溶媒であるアイソパーＨ（エクソン社製）１００質量部、ロジンエステルとしてネオトール１２５Ｈ（ハリマ化成（株）製）２．５質量部、スチレンブタジエン共重合体としてアサプレン１２０５（旭化成（株）製）０．８質量部とを混合し、１時間攪拌する。分散液単体での屈折率は２０℃、λ＝５８９ｎｍでｎD＝１．４０である。
【００５３】
実施例１
図３は、本実施例の電気泳動表示装置の製造方法を示す。
まず、基板４ｂのポリイミド（ＰＩ）フィルムの表面に厚み１００ｎｍでアルミを蒸着して第２電極５ｂを形成する（図３（ａ）参照）。なお、ポリイミドフィルムには５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法で２００μｍの厚さのものを用いる。
【００５４】
次に、第２電極５ｂの表面には、酸化チタン微粒子を混合させて白色化させたポリウレタン樹脂層を形成し、絶縁層８とする。
この絶縁層８の表面には第１電極５ａを、図３（ｂ）に示すように、第２電極５ｂと重なるように１つの画素における一部の領域に形成する。そして、この第１電極５ａを覆うように絶縁層８上にポリアクリレート樹脂（オプトマーＳＳ６６９９、ＪＳＲ（株）製）からなる絶縁透明樹脂層１０を形成する。なお、この第１電極５ａは、暗黒色の炭化チタンを成膜し、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりライン状にパターニングして形成する。第１電極５ａの厚みは５０ｎｍであり、線幅は３５μｍとする。
【００５５】
そして、絶縁層８の表面には、画素と画素とを仕切るように隔壁６を形成する。この隔壁６は、光感光性エポキシ樹脂（ＳＵ８、日本マグダーミッド（株）製）の塗布、露光及びウエット現像の各工程を行うことにより、高さ３０μｍ、幅１２μｍ、間隔１２０μｍで形成する。その後、隔壁６の上面（基板４ａとの接合面）に熱融着性の接着層９を形成する。
【００５６】
次に、着色粒子Ａ１を１質量部（１．４体積％）、透明粒子Ｂ１を１質量部（１．４体積％）、分散液Ｃ１を１０３．５質量部、混合して１時間攪拌後、電気泳動表示用懸濁液を調製する。
【００５７】
懸濁液の２０℃、剪断速度１ｓｅｃ-1における剪断粘度η0 は、６．３×１０-3Ｐａ・ｓである。また、該懸濁液の２０℃、１０3ｓｅｃ-1における剪断粘度ηは３．１８×１０-3Ｐａ・ｓである。
【００５８】
このように調製された懸濁液を隔壁６内に充填する（図３（ｃ）参照）。
また、厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムからなる基板４ａと接着層９の位置合せを行った後（図３（ｄ）参照）、基板４ａを隔壁（端部支持部材）６に加熱接着し、本発明の電気泳動表示装置を作製する（図３（ｅ）参照）。なお、第１電極５ａの上部は黒色に視認され、第１電極５ａが配置されていない領域の上部は絶縁層８の白色が視認される。
【００５９】
このように作製した表示装置に、電圧±１５Ｖ、周波数０．２５Ｈｚの矩形波を印加、書き込みを行った後、２０ｓをかけて印加電圧を０Ｖまで減衰する。電圧印加停止直後並びに５分経過後の表示素子反射率を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2006220969.tif 000003
【００６１】
本発明において、懸濁液中の粒子は着色粒子並びに透明粒子共にチクソトロピー性を有しており、マイクロブラウン運動等の外乱による書き込み後の泳動粒子の移動を抑制している。その結果、本例は電圧印加停止直後から白黒コントラストの高い表示状態を示し、電圧印加停止５分後も表示状態の維持することを確認できる。
【００６２】
比較例１
比較例１では、下記着色粒子Ａ２を用いる。
着色粒子Ａ２：
ポリスチレン（ＰＳ）からなる重合粒子を、染料Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｂｌａｃｋ  ３８１０、Ｏｒｉｅｎｔ  Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ〔オリエント化学工業（株）製〕によって黒色に染色し、さらに粒子表面にポリステアリルメタクリレート（ＰＳｔＭＡ）を厚み２０ｎｍでグラフト重合法により被覆した粒子であり、平均粒径は、２．５μｍである。分散液Ｃ１へ該粒子を１０質量％（１３．８体積％）投入した際の粘性は、せん断速度１０〜１０3 ｓｅｃ- 1 において３．５×１０-3Ｐａ・ｓ（２０℃）で、チクソトロピー性は認められない。
【００６３】
実施例１に倣い、電気泳動表示用懸濁液に含有される着色粒子としてチクソトロピー性のない泳動粒子Ａ２に変更する以外は同条件で電気泳動表示装置を作製し、該表示素子に実施例と同条件での表示素子反射率を測定した。その結果を表２に示す。表中の白表示、電圧印加停止５分後条件における反射率の負値は、電圧印加状態での黒表示に対して、反射率が下回ることを示す。
【００６４】
なお、懸濁液の２０℃、剪断速度１ｓｅｃ-1における剪断粘度η0 は、３．６×１０-3Ｐａ・ｓである。また、該懸濁液の２０℃、剪断速度１０3ｓｅｃ-1における剪断粘度ηは３．１８×１０-3Ｐａ・ｓである。
【００６５】
【表２】
2006220969.tif 000004
【００６６】
本例において懸濁液中の粒子は透明粒子のみチクソトロピー性を有しており、マイクロブラウン運動等の外乱による泳動粒子の移動を十分抑制できていない。その結果実施例に比較して、書き込み後の表示状態が時間の経過と共に急速に劣化している。
【００６７】
比較例２
比較例２では、下記透明粒子Ｂ２を用いる。
透明粒子Ｂ２：
架橋ポリスチレンからなる重合粒子であり、粒径は０．１〜１．５μｍである。分散液Ｃ１に該粒子を１０質量％（１３．８体積％）投入した際の粘性は、剪断速度１ｓｅｃ-1で１．２５×１０-1Ｐａ・ｓ（２０℃）、同１０3 ｓｅｃ-1で６．８×１０-3Ｐａ・ｓ（２０℃）である。２０℃、λ＝５８９ｎｍでの屈折率はｎD ＝１．６０（液浸法計測）である。
【００６８】
実施例１に倣い、電気泳動表示用懸濁液に含有される透明粒子をＢ２に変更する以外は同条件で電気泳動表示装置を作製し、実施例１と同条件で該表示装置の反射率を測定する。その結果を表３に示す。
【００６９】
なお、懸濁液の２０℃、剪断速度１ｓｅｃ-1における剪断粘度η0 は、１．４１×１０-2Ｐａ・ｓである。また、該懸濁液の２０℃、剪断速度１０3ｓｅｃ-1における剪断粘度ηは３．７４×１０-3Ｐａ・ｓである。
【００７０】
【表３】
2006220969.tif 000005
【００７１】
表３より、電圧印加停止後５分での白表示反射率が比較例１より高い値を示しており、泳動粒子Ａ２及び透明粒子Ｂ２がチクソトロピー性を有する効果が現れている。
また、実施例１と比較例２の相対反射率を比較した結果を表４に示す。
【００７２】
【表４】
2006220969.tif 000006
【００７３】
（注）比較例２の白反射率を１００、比較例２の黒反射率を０とする。
表４で実施例１と比較例２の相対反射率比較を行った場合、比較例２の白表示時反射率は実施例１の白表示時反射率の５割強に留まる。この現象は透明粒子と分散媒との屈折率差が大きく、また該透明粒子の懸濁液中の濃度が高いため、表示素子に入射した光束の一部は懸濁液層内で散乱、散逸することによる。
【００７４】
このような表示素子への入射光散逸を防ぐため、透明粒子の屈折率ｎ1 と分散媒の屈折率ｎ2 は、１．１４ｎ2≧ｎ1≧０．８６ｎ2であることが好ましく、より好適には１．０５ｎ2≧ｎ1≧０．９５ｎ2がよい。
【００７５】
また、透明粒子と分散媒のみから成る懸濁液状態での吸光度Ａは、Ａ≦０．１５０５が好適である。
実施例２
実施例２では、着色粒子Ａ２並びに下記透明粒子Ｂ３を用いる。
【００７６】
透明粒子Ｂ３：
ポリスチレン（ＰＳ）からなる重合粒子表面にポリステアリルメタクリレート（ＰＳｔＭＡ）を厚み２０ｎｍでグラフト重合法により被覆した粒子であり、平均粒径は、２．５μｍである。分散液Ｃ１へ該粒子を１０質量％（１３．８体積％）投入した際の粘性は、せん断速度１０〜１０3 ｓｅｃ-1において３．５×１０-3Ｐａ・ｓ（２０℃）で、チクソトロピー性は認められない。
【００７７】
実施例２では、電気泳動表示用分散液の調製を下記の通り変更する。
分散液Ｃ２：
分散媒として脂肪族炭化水素溶媒であるアイソパーＨ（エクソン社製）１００質量部、ロジンエステルとしてネオトール１２５Ｈ（ハリマ化成（株）製）２．５質量部、スチレンブタジエン共重合体としてアサプレン１２０５（旭化成（株）製）０．８質量部、オクタン酸ジルコニウム（ニッカオクチックスジルコニウム、日本化学産業（株）製）０．２５質量部とを混合し、１時間攪拌して分散液を調製する。着色粒子Ａ２及び透明粒子Ｂ３を除いた分散媒の屈折率は２０℃、λ＝５８９ｎｍでｎD＝１．４１である。
【００７８】
次に、電気泳動表示懸濁液を調製する。着色粒子Ａ２を１質量部（１．４体積％）、透明粒子Ｂ３を０．１７質量部（０．３体積％）、分散液Ｃ２を１０３．５５質量部、着色粒子Ａ２及び透明粒子Ｂ３にチクソトロピー性を与える添加剤ＤとしてアエロジルＲ９７２（日本アエロジル（株）製）１質量部とを混合し、１時間攪拌する。
【００７９】
なお、懸濁液の２０℃、剪断速度１ｓｅｃ-1における剪断粘度η0 は、１．７６×１０-2Ｐａ・ｓである。また、該懸濁液の２０℃、剪断速度１０3ｓｅｃ-1における剪断粘度ηは３．６５×１０-3Ｐａ・ｓである。
【００８０】
実施例１に倣い、上記電気泳動用分散液Ｃ２を用いる以外は同条件で電気泳動表示装置を作製し、該表示装置の反射率を測定する。その結果を表５に示す。
【００８１】
【表５】
2006220969.tif 000007
【００８２】
実施例５において懸濁液中の添加剤Ｃは着色粒子及び透明粒子と分散媒との吸着平衡状態を成し、懸濁液中の着色粒子及び透明粒子にチクソトロピー性を付与して、マイクロブラウン運動等の外乱による書き込み後の着色粒子の移動を抑制している。その結果、実施例２は電圧印加停止直後から白黒コントラストの高い表示状態を示し、電圧印加停止５分後もその表示状態の維持している。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の電気泳動表示装置は、高コントラストな電気光学特性と、電界印加後の表示像記憶性をともに満足するので、電子書籍、電子地図、携帯情報端末等の表示画面に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る電気泳動表示装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】従来の電気泳動表示装置の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  着色粒子
２  透明粒子
３  分散媒
４ａ、４ｂ  基板
５ａ  第１電極
５ｂ  第２電極
５ｃ  制御電極
６  隔壁
７  構造隔壁
８  絶縁層
９  接着層
１０  透明樹脂層
【図１】
2006220969.tif 000008
【図２】
2006220969.tif 000009
【図３】
2006220969.tif 000010
【図４】
2006220969.tif 000011