(57)【要約】【課題】夜または暗所にて発光する、視認性の良い発光電子ペーパー、及び発光表示装置の提供。【解決手段】少なくとも一方が透明である２つの電極で挟持された電気泳動槽を有し、その電気泳動槽内に誘電性媒体、帯電微粒子、および蓄光材料を含有することを特徴とする発光電気泳動セルを２次元的に複数配列してなる発光電子ペーパー、及び該発光電子ペーパーを駆動し、情報を表示させるための制御回路および、駆動電源として太陽電池を有する発光表示装置。【選択図】図４
2008116855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明である２つの電極で挟持された電気泳動槽を有し、その電気泳動槽内に誘電性媒体、帯電微粒子、および蓄光材料を含有することを特徴とする発光電気泳動セル。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動セルを２次元的に複数配列してなる発光電子ペーパー。
【請求項３】
請求項２記載の発光電子ペーパーを駆動し、情報を表示させるための制御回路および、駆動電源として太陽電池を有する発光表示装置。
【請求項４】
駆動電源が、色素増感太陽電池である請求項３記載の発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜または暗所にて発光する発光電気泳動セル、このセルを２次元的に複数配列してなる電子ペーパー及びこの電子ペーパーを組み込んだ発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルで紙のような表示媒体として電気泳動方式を用いた電子ペーパーの研究が行なわれている。電子ペーパーは常に電源を供給しなくても表示された情報が保持されることから省電力であり、印刷された用紙と同様に扱うことができる。また、表示内容を消去し書き換えることが可能である。
【０００３】
図１は公知の電気泳動方式の電子ペーパーの構造を概念的に示した断面図である。ベースフィルム（支持フィルム）１００ａ、１００ｂと電極層１１０ａ、１１０ｂ（１１０ａは透明電極）とを積層した構造を有し、ベースフィルム（支持フィルム）１００ａ、１００ｂと電極層１１０ａ、１１０ｂとの間に複数のマイクロカップ、マイクロカプセルと呼ばれる２次元アレイ状に配置した電気泳動槽１２０を備えている。電極層１１０ａ、１１０ｂには、電界の極性を個別に変えられる複数の電極がマトリクス状に配置され、電極マトリクスを含む構造を１つの電気泳動セルと呼ぶ。
【０００４】
セル中の電気泳動槽１２０は電極１１０ａ、１１０ｂ間に挟持されており、誘電性媒体１３０中に帯電微粒子１４０が分散封入されている。電極１１０ａ、１１０ｂ間に電位差が付与されると、帯電微粒子１４０が一方または他方の電極へ電気泳動により移動する。コントラストを成す色を有する粒子が帯電微粒子または、誘電性媒体どちらの場合においても、帯電微粒子１４０の泳動により電気泳動槽１２０の上部または下部に移動することにより、コントラストを生じ、これは透明な電極１１０ａおよびベースフィルム１００ａを通じて見ることができる。これら複数のセルにおいて選択的にコントラストを生じさせることにより、電子ペーパー上に情報（画像、イメージ、文字等）を表示することができる。
【０００５】
これらの電子ペーパーはＬＣＤ（liquid crystal display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示媒体とは異なり、発光源を有していないものが一般的である。このような場合には、夜間や暗所では表示内容を確認することが不可能になるという問題点がある。特許文献１には帯電微粒子の表層に蛍光材料を含有又は付着させることにより帯電微粒子自体を発光させることが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−３９２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の蛍光電子ペーパーは表示される情報（画像・イメージ・文字等）の部分のみが発光するため（発光部分の面積が小さいため）、視認性は低く、表示物として掲示した場合に人の目に認識されにくい。本発明はこの問題点に対して、夜間または暗所においても視認性が高く、表示される情報がより人の目に認識され、掲示した場合に注目されやすい電子ペーパーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
表示面の多くが発光し、表示する情報をより人の目に認識させやすくするため、本発明では、電気泳動槽内の誘電性媒体に、蓄光材料を含有させた電気泳動セルを用いる。このことにより、電極間に電位差を付与し、帯電微粒子が電気泳動で電気泳動槽上部に寄せ集められコントラストを成し、表示する情報を形成する場合、表示する情報を除く多くの背景部分が発光することにより、発光部分の面積を大きくできるため、掲示時、人の目による認識を高め、また表示する情報部分の発光が押さえられ、よりコントラストを高めることにより、視認性が高まるものである。
【０００８】
即ち、本発明は
（１）少なくとも一方が透明である２つの電極で挟持された電気泳動槽を有し、その電気泳動槽内に誘電性媒体、帯電微粒子、および蓄光材料を含有することを特徴とする発光電気泳動セル、
（２）（１）記載の電気泳動セルを２次元的に複数配列してなる発光電子ペーパー、
（３）（２）記載の発光電子ペーパーを駆動し、情報を表示させるための制御回路および、駆動電源として太陽電池を有する発光表示装置、
（４）駆動電源が、色素増感太陽電池である（３）記載の発光表示装置、
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
夜間に発光部分の面積が大きく、コントラストが強調されるので、視認性が良好な発光電子ペーパーが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
帯電微粒子
本発明において、「帯電微粒子（電気泳動粒子）」とは、誘電性媒体中で電気泳動性を有する固体粒子、つまり誘電性媒体中で正または負の大きい電荷を有し、外部電場に応答して誘電性媒体中を移動する速度が非電気泳動粒子に比べて非常に大きい固体粒子を意味し、その電気泳動移動度が１．２×１０-6ｃｍ2Ｖ-1ｓｅｃ-1以上である固体粒子を意味する。
【００１１】
帯電微粒子は、有機色素であっても、無機色素であってもよく、例えばＴｉＯ2 、フタロシアニン・ブルー（phthalocyanine blue） 、フタロシアニン・グリーン（phthalocyanine green）、ジアリリド・イェロー（diarylide yellow）、ジアリリド（diarylide）ＡＡＯＴイェロー（Yellow）、およびキナクリドン（quinacridone）、アゾ（azo）、ローダミン（rhodamine）、ペリレン（perylene）色素シリーズ（サン・ケミカル（Sun Chemical）製）、ハンサ・イェロー（Hansa yellow）Ｇパーティクルズ（particles）（関東化学製） 、カーボン・ランプブラック（Carbon Lampblack）（フィッシャー（Fisher） 製）等があげられる。サブミクロンの粒子寸法が好ましい。粒子は、許容できる光学的性質を有する必要があり、誘電性媒体によって膨潤し、軟化してはならず、また、化学的に安定である必要がある。誘電性媒体に帯電微粒子を分散させてなる分散体は、通常の使用条件において、沈降、クリーミングまたは凝集に抗して安定である必要がある。
【００１２】
適当な帯電微粒子は、周知の方法で製造してもよく、そのような方法には、粉砕（grinding）、摩砕（milling）、摩擦（attriting）、マイクロ流動化（microfluidizing） および超音波を利用する技術が含まれる。例えば、微粉末の形態の帯電微粒子を誘電性媒体に加え、得られる混合物をボールミルで数時間粉砕または摩滅させて、非常に凝集した乾燥色素粉末を一次粒子に解砕する。
【００１３】
黒／白電気泳動ディスプレイの場合、帯電微粒子は、誘電性媒体中に分散した帯電黒色粒子を含む。他の着色した懸濁物の場合、多くの可能性がある。減法混色の原色の場合、帯電ＴｉＯ2粒子をシアン、イェローまたはマゼンタ色の誘電性媒体に分散させてよい。シアン、イェローまたはマゼンタ色は、染料または色素を使用することによって発現させることができる。加色法の場合、染料または色素を使用することによって発現させた赤、緑または青色の誘電性媒体中に帯電ＴｉＯ2 粒子を分散させてよい。赤、緑、青色系が大部分の用途に好ましい。
【００１４】
誘電性媒体
誘電性媒体における誘電性とは、物質内に自由に動ける電子が存在せず、電場をかけた際に、電子が束縛され移動できず、その位置の電荷が偏り、プラスとマイナスの電荷が分離、つまり偏極と呼ばれる状態になる性質のことであり、通常、高い誘電性を持つことは、その物質が高い絶縁性を持つことを意味している。誘電性媒体はこの性質を利用し、電気泳動槽内に電位差を発生させ、帯電微粒子を電気泳動で移動することを容易にすることができる。
【００１５】
また誘電性媒体としては、単一の流体であってもよく、２つ以上の流体の混合物であってもよい。誘電性媒体は、単一の流体であっても流体の混合物であっても、カプセル内の粒子の密度と実質的に一致した密度を有し得る。誘電性媒体は、例えば、水、アルコール類、天然または合成の各種の油等、テトラクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素であってもよい。ハロゲン化炭化水素はまた、低分子量ポリマーであってもよい。１つのそのような低分子量ポリマーは、ポリ（ クロロトリフルオロエチレン） である。このポリマーの重合度は、約２から約１０であってもよい。
【００１６】
また誘電性媒体は、染料または色素（顔料）により着色してよい。ノニオン性アゾおよびアントラキノン染料が特に有用である。有用な染料の例には次のものが含まれるが、それらに限定されるものではない：オイル・レッド（Oil Red）ＥＧＮ、スーダン・レッド（SudanRed）、スーダン・ブルー（Sudan Blue）、オイル・ブルー（Oil Blue）、マクロレックス・ブルー（Macrolex Blue）、ソルベント・ブルー（Solvent Blue）３５、ピラム・スピリット・ブラック Pylam Sprit Black）およびファスト・スピリット・ブラック（Fast Spirit Black）（ピラム・プロダクツ（Pylam Products）社（アリゾナ）製）、スーダン・ブラック（Sudan Black）Ｂ（アルドリッチ（Aldrich）製）、サーモプラスチック・ブラック（Thermoplastic Black）Ｘ−７０（バスフ（BASF）製）、アントロキノン・ブルー（anthroquinone blue）、アントロキノン・イェロー（anthroquinone yellow）１１４、アントロキノン・レッド（anthroquinone red）１１１，１３５、アントロキノン・グリーン（anthroquinone green）２８（アルドリッチ製）。非溶解性色素の場合、媒体の色をもたらす色素粒子を誘電性媒体中に分散させてもよい。これらの色粒子は帯電していないのが好ましい。媒体の色を生じさせる染料または色素は、化学的に安定であり、また、誘電性媒体中の他の成分との適合性を有する必要がある。
【００１７】
着色剤としての顔料微粒子は帯電粒子より小さく、非電気泳動性であることが好ましい。
【００１８】
蓄光材料
蓄光とは、外部からのエネルギーによる刺激に対して発光する現象（ルミネッセンス）を有し、且つ上記の刺激を停止しても発光が続く、いわゆる、残光を示すものであり、上記残光が刺激中の発光強度ｅの１／ｅまで減衰するのに要する時間を残光時間といい、蓄光は一般に残光時間の長さにより１０-5〜１０-8秒程度を蛍光、１０-4〜数秒程度を準安定蛍光、数秒以上の場合燐光と分けられる。
【００１９】
上記残光の減衰は蛍光及び準安定蛍光の場合には時間に対して指数関数的（１分子反応形）であり、又、燐光の場合には双曲線（２分子反応形）に減衰する。又、蛍光の残光と燐光の残光の違いは、蛍光の場合には刺激光を強くすると残光も比例して強くなるのに対し、燐光の場合には刺激光を強くしても残光強度は一定値で飽和する等の違いがある。本発明の蓄光とはこれら、蛍光、準安定蛍光、燐光を含む。燐光が好ましい。
【００２０】
蓄光材料の好適な例として、ストロンチウム化合物に微量の希土類元素を混入した蓄光性蛍光体を挙げることができる。この蓄光性蛍光体は商品名「ルミノーバ」（根本特殊化学株式会社） として知られている。「ルミノーバ」はアルミン酸塩化合物を主成分に希土類元素の賦活剤を添加焼成することにより製造される長残光の蓄光性蛍光体である。硫化亜鉛タイプ(ZnS:Cu)）の蓄光性蛍光体と比較して、初輝度で10倍、残光輝度で10倍の明るさを持つ。しかも、光の吸収−発光− 吸収−発光を何回でも繰り返すことができる。アルミナを主成分とした酸化物であるため、自然界において安定で耐光性に優れており、直射日光下での屋外使用が可能である。特に有害な物質は含まない。（特許第２５４３８２５号、特許第３５８６１９９号、特許第３４５６５５３号、等参照）蛍光材料の明るさや耐光性、残光性をさほど高く要求しないならば、ＣａＳ：Ｂｉ（紫青色発光）ＣａＳｒＳ：Ｂｉ（青色発光），ＺｎＳ：Ｃｕ（緑色発光），ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ（黄色〜橙色発光）等の硫化物蛍光体を使用してもかまわない。この蓄光材料は蓄光性を除き着色材料と同様の性質を有することが好ましい。また、顔料タイプのものが好ましい。
【００２１】
また、蛍光材料として白色蓄光材を用いてもよい。白色蓄光材の例として、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ，Ｄｙ からなる蓄光性蛍光体に、Ｅｒ2Ｏ3をＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ，Ｄｙに対して１〜１５重量％添加したものを挙げることができる。
【００２２】
電気泳動セル構成
図２は帯電粒子の電気泳動性を応用した本発明のセル構造を概念的に示した断面図である。このセルは、ベースフィルム（支持フィルム）２００ａ、２００ｂと電極２１０ａ、２１０ｂを配し、その間に誘電性媒体２２０中に帯電微粒子２３０と蓄光材料２４０を分散させた分散体を包含するマイクロカップ、または、マイクロカプセルとよばれる電気泳動槽２５０を設けた構造である。電極２１０ａ、 ２１０ｂ間に電位差が付与されると、電気泳動性を有した帯電微粒子が一方または他方の電極へ電気泳動により移動する。帯電微粒子の電気泳動にて電気泳動槽の上部または下部に移動することにより、コントラストを生じるとともに、帯電微粒子２３０が上部に移動することにより、蓄光材料２４０の光を遮断することができ、下部に移動することにより、蓄光材料２４０の発光を見ることができる。
【００２３】
電子ペーパー
図３−１に電気泳動セルを２次元アレイ状に複数配列して成る電子ペーパーの一部の概略図を示す。また図３−２は図３−１のＡ−Ｂにおける断面図である。このような電子ペーパー３００は、例えば次のような工程によって形成することができる。導電性フィルム３１０ａ上にレジンをコーティングし、このレジンをエンボス加工しかつ硬化させる。これによって、導電性フィルム３１０上には、垂直方向および水平方向に延在するパーティション３２０が形成され、パーティション３２０によって電気泳動槽３３０の空間が二次元アレイ状に形成される。次に、各電気泳動槽３３０内に、誘電性媒体３４０に帯電微粒子３５０、蓄光材料３６０を分散し注入する。そして、電気泳動槽３３０の露出した上面を封止層３７０によって封止し、封止層３７０上に導電性フィルム３１０ｂを積層する。このとき、表示装置全体の厚さＴは、おおよそ０．１５ｍｍ程度である。また電気泳動槽３３０の空間は、深さＤが約２０〜４０μｍ、一辺の幅Ｗ が１００μｍである。電気泳動槽３３０の空間の側面を包囲するパーティション３２０の厚さＰは、約１０〜３０μｍの厚さである。
【００２４】
夜間の電子ペーパーの発光の原理を示す。図４に電子ペーパー４００の電極４１０により選択的に電位差を付与させ、電気泳動槽４２０上部、または下部に帯電粒子４３０を電気泳動させたものである。例えば電気泳動セル４６０ａは電気泳動槽４２０下部に帯電微粒子４３０が寄せられているものであり、電気泳動セル４６０ｂは電気泳動槽４２０上部に帯電微粒子４３０が寄せられているものである。電気泳動セル４６０ａは帯電微粒子４３０が電気泳動槽４２０下部に移動しており、電気泳動槽４２０内の誘電性媒体４４０中に分散された蓄光材料４５０が残光により発光する。また、電気泳動セル４６０ｂは電気泳動槽４２０上部に帯電微粒子４３０が寄せられているため、帯電微粒子４３０により、誘電性媒体４４０中に分散された蓄光材料４５０の残光による外部への発光が遮断され、発光部分と、非発光部分により、コントラストを成すことにより、視認性を高めることができる。
【００２５】
図５はこれら電子ペーパーを用いた発光表示装置５００の概略図である。５１０は発光部５３０と発光遮断部５４０を制御する制御回路であり、５２０は太陽電池である。制御回路により、発光遮断部の発光電気泳動セルを図４における電気泳動セル４６０ｂの状態にすることにより情報を表示するとともに情報部以外の背景は電気泳動セル４６０ａの状態となりこの発光部が発光し視認性の高い表示装置とすることができる。
【００２６】
５２０は太陽電池であり、この太陽電池５２０から得られる電力は二次電池、あるいはキャパシター等に充電し、電子ペーパーの駆動に使用される。また太陽電池はシリコンを用いた無機太陽電池、有機色素を用いた色素増感太陽電池などを用いても良い。色素増感太陽電池は高電圧を得ることができ、僅かな光量でもはつでんすることができるため、無機太陽電池と比較して好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】公知の電子ペーパーの構造の概念的に示した断面図である。
【図２】本発明の発光電気泳動セルの概念図である。
【図３−１】電気泳動セルを２次元アレイ状に複数配列して成る発光電子ペーパーの一部の概略図である。
【図３−２】図３−１のＡ−Ｂにおける断面図である。
【図４】本発明の発光電子ペーパーの発光の原理の概念図である。
【図５】本発明の発光表示装置の概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
２００ａ  ベースフィルム
２００ｂ  ベースフィルム
２１０ a  電極
２１０ b  電極
２２０  誘電性媒体
２３０  帯電微粒子
２４０  蓄光材料
２５０  電気泳動槽
５００  発光表示装置
５１０  制御回路
５２０  太陽電池
５３０  発光部
５４０  発光遮断部
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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