(57)【要約】【課題】          多孔質層と、着色電気泳動着色粒子が分散された絶縁性液体とを有する電気泳動型多色表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】      電極を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板を、該電極を内側にして相対向させた基板間に、多孔質層と、少なくとも１種以上の着色電気泳動粒子が分散された絶縁性液体とを有する電気泳動型表示装置であって、前記多孔質層が着色電気泳動粒子とは光学的反射特性が異なる色で２色以上に着色された着色部を有し、該着色部が前記着色電気泳動粒子により隠蔽された状態と隠蔽されない状態により多色表示を行う電気泳動型多色表示装置を提供する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板を、該電極を内側にして相対向させた基板間に、多孔質層と、少なくとも１種以上の着色電気泳動粒子が分散された絶縁性液体とを有する電気泳動型表示装置であって、前記多孔質層が着色電気泳動粒子とは光学的反射特性が異なる２色以上の着色部を有し、該着色部が前記着色電気泳動粒子により隠蔽された状態と隠蔽されない状態により多色表示を行うことを特徴とする電気泳動型多色表示装置。
【請求項２】
前記多孔質層の２色以上の着色部の色が、シアン、イエロー及びマゼンタの３色であり、前記着色電気泳動粒子が白色である請求項１記載の電気泳動型多色表示装置。
【請求項３】
前記電気泳動着色粒子の平均粒子径が１０ｎｍ〜１０μｍである請求項１または２記載の電気泳動型多色表示装置。
【請求項４】
前記多孔質層の孔が、孔径が４０μｍ以下の直行した貫通孔である請求項１〜３のいずれかに記載の電気泳動型多色表示装置。
【請求項５】
前記多孔質層の孔の形状が傾斜構造である請求項１〜３のいずれかに記載の電気泳動型多色表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動する着色電気泳動粒子を含有する分散系と、多孔質層からなる表示装置に電界を作用させることにより、着色電気泳動粒子を多孔質層の孔を通して泳動させ、着色電気泳動粒子と多孔質層との相対的分布位置を変えることにより、視面からの光学的反射特性を変化させて表示を行う電気泳動型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の発展に伴いデジタル情報を視認化する表示媒体のニーズが増大している。これらを実現する技術としてＣＲＴ、液晶、ＥＬ、ＬＥＤ等の自発光型表示技術が開発されてきた。これらの自発光システムの他に、低消費電力であり、人間の目に違和感の少ない反射型表示システム開発が検討されてきた。反射型システムとしては、反射型液晶技術が有力な技術として開発された。しかし、更に視認性に違和感が少なく、安価であり、そして軽量、柔軟性等の携帯性に優れた表示システムへのニーズが大きいが、それを実現する有望な技術が確立されていないのが現状である。候補技術としては、電気泳動、電気酸化還元、ツイストボール等の技術が知られている。中でも電気泳動型表示装置は、低電力、高速応答性に優れ有力な反射型表示装置の一つである。
【０００３】
電気泳動型表示装置の１つとして、媒体中に分散した電気泳動する着色粒子と、該粒子とは光学的反射特性の異なる多孔質層からなる電気泳動型表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。該方式では、着色電気泳動粒子を電気泳動させることにより、その空間的分布状態を変化させ、１）粒子により多孔性層を隠蔽した状態と、２）多孔性層により粒子を隠蔽した状態、の２つの状態により光学的反射特性を変化させることにより表示を行う。
【０００４】
しかしながら、前述の方式では、着色粒子の色と、多孔質層の色との２色の色表示しか得られず、昨今の表示材料へのカラー化の要求に対しては対応できないことが問題であった。
【特許文献１】特公昭５０−１５１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、媒体中に分散した電気泳動する着色粒子と、該粒子とは光学的反射特性の異なる多孔質層からなる電気泳動型表示装置において、３色以上の多色表示を可能とする電気泳動型多色表示装置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】
【０００６】
本発明者らは、多孔質膜について検討を行った結果、着色電気泳動粒子とは光学的反射特性が異なる２色以上の着色部を有する多孔質膜を使用し、該着色部が前記着色電気泳動粒子により隠蔽された状態と隠蔽されない状態により多色表示を行うことにより本発明の課題が達成されることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、電極を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板を、該電極を内側にして相対向させた基板間に、多孔質層と、少なくとも１種以上の着色電気泳動粒子が分散された絶縁性液体とを有する電気泳動型表示装置であって、前記多孔質層が着色電気泳動粒子とは光学的反射特性が異なる２色以上の着色部を有し、該着色部が前記着色電気泳動粒子により隠蔽された状態と隠蔽されない状態により多色表示を行う電気泳動型多色表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、少なくとも粒子色に加え、２色以上の多孔質層の着色部による多色表示が可能となり、さらには、粒子を白色、多孔質層をシアン、イエロー及びマゼンタに着色することでマルチカラーの表示が可能な電気泳動型多色表示装置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】
【０００９】
以下詳細に本発明を詳述する。
[電気泳動型表示装置の基本構成]
図１に本発明の基本構成を示した。
本発明の電気泳動型表示装置の基本構成は、基材１の上に少なくとも一方は透明であるマトリックス駆動用電極２、３を有する２枚の基板間に、電気泳動する着色粒子である電気泳動着色粒子５と、該電気泳動着色粒子が分散した絶縁性液体４と、２色以上の着色部を有する多孔質層６（シアン着色部８、イエロー着色９、マゼンタ着色１０の３色の着色部を有する）とからなる。スペーサーとなる絶縁物質を介して多孔質層を接着、封止（スペーサー及びシール７）することにより本発明の電気泳動型多色表示装置が得られる。
この装置を用いて、電気泳動着色粒子が正荷電の白色粒子の場合の多色表示方法について説明を行う。図２では電極２が陰極の場合の状態を示した。即ち、正電荷の白色粒子である着色電気泳動粒子は、陰極である電極２へ向かい泳動し、多孔質層６と電極３の間にある着色電気泳動粒子は、多孔質層６の穴を通り陰極である電極２に集まる。着色電気泳動粒子は白色であるため、視面に対して背後にある多孔質層６の着色部（８、９、１０）を隠蔽し、視面（図２では上方）からは、電極２を通して白色に見える。
【００１０】
次に、シアン着色部に対応するマトリックス電極のみの極性を反転し、電極３を陰極にした状態を図３に示した。電極３が陰極となるため、着色電気泳動粒子（白粒子）は、多孔質層６を通り電極３に移動する。その際、視面（図３では上方）より電極２を通してシアン部分のみが観察され、他の着色部であるイエロー着色部及びマゼンタ部は白色粒子に隠蔽される。この結果シアン着色部だけが表示され、視面からは青色が見えることとなる。この様に、多孔質層の着色部に対応する電極に対して電圧の印加ができる駆動をすることにより、白色からマルチ色に明度を大きく変化させることができる多色表示システムを提供することができる。
上記マトリックス電極に対して電圧印加する駆動方法は、公知の方法を適用することができ、スタティック駆動法であっても、時分割駆動法であっても、非線形素子によるＴＦＴに代表されるアクティブ駆動であってもよい。
【００１１】
[電気泳動着色粒子]
本発明に使用される電気泳動着色粒子５は、正でも負でも構わないがいずれかの電荷を有することにより、電気泳動することができる。また該電気泳動着色粒子は、多孔質層の上面に配置された場合、粒子の色が表示面の表示色となる必要性から、多孔質層を粒子で隠蔽できることが要求される。したがって、この本発明に使用する電気泳動着色粒子群は、多孔質層を隠蔽する程度の着色力を有することが必要とされる。
【００１２】
（粒径）
また、電気泳動着色粒子の粒子径は、多孔質層を行き来することから、多孔質層の開口径より小さくなければならない。本発明の趣旨にも掛かる多孔質層の開口径は、大きすぎると多孔質層の反射光が多孔質層の色を十分に反射しないことから、できるだけ小さいことが望まれる為、粒子径もそれに準じ、より小さい事が望まれる。更に、媒体中での分散安定性の観点からも、電気泳動着色粒子の粒子径は、より小さい方が望ましい。よって、電気泳動着色粒子の粒径は、隠蔽性が維持できる範囲で、より小さい事が好ましく、具体的には、１０ｎ（ナノ）ｍ〜１０μｍ、より好ましくは、５０ｎｍ〜１μｍである。
【００１３】
（着色）
電気泳動着色粒子の着色は、特に色は限定されないが、粒子色が地色となる為、視認性の観点から白色が好ましい。
【００１４】
（濃度）
本発明で使用する電気泳動着色粒子の、分散媒中の濃度は０．５〜５０質量％であることが好ましい。分散媒中の濃度が０．５質量％未満であると、多孔質層を隠蔽しにくくなる。一方、分散媒中の電気泳動着色粒子の濃度が５０質量％を超えると分散安定性が低下し、粒子が、泳動しにくくなったり、凝集する等の問題が発生する。
【００１５】
（種類）
実際に用いられる電気泳動着色粒子としては、特に限定するものではないが、有機顔料、無機顔料、染料、金属粉、着色ガラス、樹脂等の着色微粉末、或いは、これら着色剤を含んでなる樹脂固形物の粉砕着色粒子、カプセル粒子などが挙げられる。ここで言う有機顔料としては、例えばアゾ系顔料、ポリ縮合アゾ系顔料、メタルコンプレックスアゾ系顔料、フラバンスロン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラピリジン系顔料、ピランスロン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、チオインジゴ系顔料、インダンスレン系顔料等が挙げられる。
また無機顔料としては、例えば亜鉛華、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、アンチモン白、カーボンブラック、鉄黒、硼化チタン、ベンガラ、マピコエロー、鉛丹、カドミウムエロー、硫化亜鉛、リトポン、硫化バリウム、セレン化カドミウム、硫酸バリウム、クロム酸鉛、硫酸鉛、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、鉛白、アルミナホワイト等が挙げられる。特に、本発明に特に好ましいとされる白色粒子用顔料としては、酸化チタンが好ましい。
【００１６】
染料としては、たとえば、ニグロシン系染料、フタロシアニン系染料、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キノフタロン系染料、メチン系染料等が挙げられる。
また、これら染料、顔料と分散剤などの添加物の混合系、若しくは、顔料、染料と樹脂の混合物からなる、カプセル化微粒子なども有用である。
【００１７】
[多孔質層] 
本発明の多孔質層は、着色粒子とは光学反射特性の異なる２色以上の着色部を持つ。３色以上のカラー表示が可能であるが、１表示絵素がシアン、イエロー及びマゼンタの３色で着色し分けられた着色部を有する多孔質層を用い、各着色部に対応したマトリックス電極に電圧を印加することにより、３色を着色電気泳動粒子により隠蔽したり、しなかったりすることにより３色のバランスを調製することで、マルチカラー、若しくはフルカラーの表示が可能となる。
【００１８】
たとえば、多孔質層６は、電気泳動着色粒子が多孔質層の下面に配置された場合、多孔質層の色が表示面の表示色となる必要性から、電気泳動着色粒子を多孔質層で隠蔽しなければならない。すなわち、この多孔質層は、電気泳動着色粒子を隠蔽する程度の濃度で隠蔽性がなければならない。
【００１９】
（孔径）
多孔質層には、無数の細孔が必要である。その孔径は、多孔質層が、目視でその層の色目が損なわれず、電気泳動着色粒子を隠蔽する程度の孔径である必要がある。また、電気泳動着色粒子がスムーズにその孔中を泳動できる孔径が必要である。多孔質層の径は、これら条件を満たせば特に限定されるものではない。しかし、多孔質膜の着色部の色を明瞭に表示させるためには、多孔質層の孔径は視認限界とされる４０μｍ以下が好ましく、より好ましくは、１０μｍ以下である。また、細孔の配置は、細孔間隔が狭く細孔の数が多すぎても多孔質層の着色部の色目が損なわれ、また、細孔間隔が広すぎても細孔間に着色電気泳動粒子が堆積し、多孔質層の着色部の色目が損なわれる。
よって、多孔質層の孔は、上下左右２０〜５００μｍの間隔を開けることが望ましい。
本発明による孔径を小さくすることにより、孔の数が同一の場合は、孔総面積が低減可能であることから、多孔質層の総反射率は向上され、多孔質層の色発現性は、向上する。
また、孔の内壁は、電気泳動着色粒子が、孔を行き来する際、孔内壁に引っ掛からない様に平滑であることが好ましい。このため、直行した貫通孔であることが好ましい。更に、孔の形状をすり鉢上に下方に向かい傾斜をつけた傾斜構造であることで着色粒子の付着を軽減することができるため好ましい。
【００２０】
（層厚）
本発明で使用する多孔質層の厚みは、厚いほど電気泳動着色粒子の隠蔽性は上がるが、厚過ぎると電気泳動着色粒子の孔を通っての泳動が遅くなり、また多孔質層への付着も起こりやすくなるため、１０〜５００μｍが好ましい。
【００２１】
（多孔質層の製法）
本発明の多孔質層は、着色電気泳動粒子と光学反射特性が異なる２色以上着色部を有していれば特に製法は、限定されるものではないが、例えば、透明または着色フィルムに、印刷手法にてインキを数回に分けて印刷する等して得られたカラーフィルムにレーザー光線などで微細孔を加工する方法などが挙げられる。着色部を形成前のポリマーフィルムは、多色着色部を形成時に鮮鋭な色を発色するためにも下地を白色などに着色しておくことが好ましい。
また、細孔径が４０μｍ以下の孔を有する多孔質層の作製法は、特に手段は限定するものではないが、エキシマレーザー等を用いたレーザー加工が適する。
多孔質層を形成する材質は、特に限定するものではないが、膜を形成可能な樹脂などが挙げられる。実際に用いられる樹脂ポリマーは、例えば、アクリル（スチレン）樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
これら樹脂にあらかじめ顔料や染料などの着色剤を練り込んでフィルム化し、印刷手法などで着色し、次いでレーザー加工機で４０μｍの孔を開ける事で目的とする多孔質層を得られる。
【００２２】
（シート化）
本発明の多色表示装置は、着色部を有する多孔質層表面が多色表示面となる為、多孔質層と電極間の隙間厚が広すぎる場合、斜め方向から視認した時に限り、本来、着色電気泳動粒子で隠蔽したはずの多孔質層の着色部が見える事が原因となり、表示画像が乱れる問題が発生する。よって、多孔質層と電極間距離は、着色電気泳動粒子の隠蔽が可能な範囲の厚さで、できる限り狭い事が好ましい。
【００２３】
[絶縁性液体：着色電気泳動粒子分散媒]
分散系中の着色電気泳動粒子分散媒である絶縁性液体は、透明であり、且つ低粘度の絶縁性液体であり、着色電気泳動粒子を良好に分散すれば良い。その例としては、各種動植物油、シリコンオイル、有機溶剤等が挙げられる。絶縁性液体の粘度は、高すぎると応答速度が低下し、それを補う為に消費電力が増加するなど、粒子が電気泳動する際の応答速度、消費電力に大きく影響する。よって、粘度は０．５ｍｍ２／ｓｅｃ〜１００ｍｍ２／ｓｅｃが好ましい。
【００２４】
（他の添加剤）
分散系は、必ずしも電極、着色電気泳動粒子、多孔質層だけから構成されるものではなく、必要に応じて、電荷制御材、分散安定剤、粘度調製剤、界面活性剤、樹脂、電解質等を添加しても構わない。
【００２５】
[基板]
基板は、電極と基材とからなる。
（電極）
通常の表示記録用途では、表示は一方側からだけ観察できれば良い為、電極２、３の内の一方が透明であれば良く、たとえば電極３は、不透明でも構わない。透明電極は、一般に知られている、たとえばＩＴＯ、ＡＴＯ、ＦＴＯ、ＡＺＯ等の透明電極が用いることができる。
また、表示を観察する際は、透明電極を介して分散系を見ることから、透明電極の透明度はより高い方が望ましく、透過率７５％以上であることが望ましく、より好ましくは８０％以上である。また、電極の抵抗値は、より小さい方が望ましく、好ましくは１００オーム以下、より好ましくは５０オーム以下である。
電極は、着色電気泳動粒子を視面側に電気泳動させて、多孔質層の着色部を隠蔽させたり、視面とは反対の電極に着色電気泳動粒子を泳動させて、視面から多孔質層の着色部が視認されるようにする役割を持つ。このため、電極は多孔質層の着色部を隠蔽できる位置と大きさを有することが好ましい。具体的には、視面から見たときに、背面の多孔質層の着色部を重なった位置に少なくとも電極が配置されていることが好ましい。
【００２６】
（基材）
また、一般に電極の透明導電物質を保持している基材は、ガラスもしくはポリーマーフィルムなどであり、いずれの利用も可能であるが、表示装置に柔軟性を付与できることを考慮するとポリマーフィルムや薄層ガラスであることが、より望ましい。
また、電極２、３の導電性物質は、一方或いは両方が線、又は点などのマトリックス状、或いはセグメント状に分割エッチングされていてもよい。これらの線又は、点状電極を組み合わせて文字、数字、画像など所定の形状を構成し、それら電極に同時に電圧を印加するか、走査によって時分割に電圧を印加し、静止画像、或いは動画像を表示することができる。
【００２７】
[スペーサー]
スペーサー７は、電極間に配置する為、絶縁物質である必要がある。材質は特に限定するものではないが、柔軟性や、接着剤との密着性から考慮するとポリマーフィルムであることが望ましい。スペーサーの形状は特に限定するものではないが、着色電気泳動粒子の表示装置内での移動等による粒子濃度の偏りを防止する為に格子状にする等して、分散系を均等配置する役割をもつ形状がより好ましい。
【００２８】
また、スペーサーは、分散系を配置する厚みを与えるのもであることから、その厚さは、着色電気泳動粒子の必要隠蔽層厚と分散系の粒子濃度で決定される。しかし、スペーサーの厚みが厚いと消費電力が大きくなるため、好ましくはより薄いことが望まれ、例えば５００μｍ以下が好ましく、更に５０〜３００μｍが好ましい。
スペーサーを接着剤等で電極或いは多孔質層と張り合わせることや、シール材中にスペーサーを添加して基板と多孔質層を接着することにより、本発明の表示記録装置を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
（調製例１）  ＜着色部を有する多孔質層の作製＞
スミカエクセルＰＥＳ４８００Ｐ（住友化学工業（株）製ポリエーテルサルフォン）１０部をｎーメチルピロリドン５０部に溶解した溶液に、ＣＲ−２４（堺化学製メチルシロキサン変性酸化チタン：粒径２００μｍ）１部を混合し、次いでＰＴ−３１００（KINEMATICA社ポリトロンロータ・ステータ式ホモジナイザー）にて５分混練した。得られた混練物を４００μアプリケーターにてガラス上に塗装し、１５０℃で２時間乾燥した。ガラスより塗膜を剥離することにより、膜厚７５μｍの白色ポリエーテルサルフォンフィルムが得られた。次いで、得られた白色フィルムに、ＬＳ−３４ＴＶＡ（ニューロング精密工業株式会社製スクリーン印刷機）を用いて、シアンインキにより縦３ｍｍ、横１ｍｍのマスを横に３.５ｍｍ、縦０．５ｍｍの間隔をあけ塗布し、１００℃で５分乾燥した。シアンインキを塗布した着色部から、縦へ０．５ｍｍの間隔おいた部分に、同様にイエローインキを塗布し、これをマゼンタインキでも同様に塗布することで、３ｍｍ角のシアン、イエロー、マゼンタの順で着色されたセグメントの繰り返しパターンが上下に０．５ｍｍ間隔で配置着色された多色の着色部を有するポリマーフィルムが得られた。
得られた多色の着色部を有するフィルムにレーザープロ（コムネット社製ＣＯ２レーザー加工機）を用い、孔径５０μｍ、穴ピッチ２００μｍの細孔を開けることで３原色の着色部を有する多孔質層が得られた。
【００３０】
（調製例２）＜白色電気泳動粒子分散系（シリコンオイル）の調製＞
ＣＲ−２４（堺化学製メチルシロキサン変性酸化チタン：粒径２００μｍ）１部、ＫＦ−９６−１０（信越化学製メチルフェニルシリコンオイル：粘度１０ｍｍ２／ｓｅｃ）７部、Ｘ−２２（信越化学製カルボキシル基含有シリコンオイル）３部、ＫＰ−５４５：アクリルシリコン分散剤（信越化学製：アクリル酸アルキル共重合体メチルポリシロキサン）０．５部を攪拌混合し、白色電気泳動粒子シリコンオイル分散系が得られた。
【００３１】
（実施例１）
調製例１で得られたポリエーテルサルフォンの３原色の着色部を有する多孔質層の上下に２枚の２ｍｍの淵を残して真ん中が繰り抜かれた膜厚１００μｍのＰＥＴフィルムを配置、接着し、さらにその下に幅３ｍｍ幅、間隔０．５ｍｍに線状マトリックスエッチングされたＩＴＯガラス、上に３本毎に０．５ｍｍ間隔で一本毎は、０．８ｍｍ幅、２００μｍ間隔に線状マトリックスエッチングされたＩＴＯガラスで挟み、接着固定した。その空間に調製例３で得られた白色電気泳動粒子シリコンオイル分散体を注入し、電気泳動型表示装置が得られた。得られた電気泳動型表示装置に３０Ｖの直流電圧を一本目から３本毎にプラス走査印加、２本目、３本目を３本毎にマイナス印加する事で青色表示した。次いで、同様に２本目をプラス印加、１本目と３本目をマイナス印加する事で、赤色表示された。更に同様に３本目をプラス印加、１本目と２本目をマイナス印加する事で、赤色表示された。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の電気泳動型表示装置は、カラー表示が可能な反射型表示装置として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の電気泳動多色表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の電気泳動多色表示装置の透明電極２に着色電気泳動粒子が集まった図である。
【図３】本発明の電気泳動多色表示装置で青色表示を行った図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基材
２  透明電極
３  電極
４  絶縁性液体：着色電気泳動粒子分散媒体
５  着色電気泳動粒子
６  多孔質層
７  スペーサー
８  シアン着色部
９  イエロー着色部
１０  マゼンタ着色部
【図１】
2005156808.tif 000002
【図２】
2005156808.tif 000003
【図３】
2005156808.tif 000004