(57)【要約】【課題】            着色多孔質層と、少なくとも１種以上の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高コントラストの電気泳動型表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】        電極を有し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、着色多孔質層と、少なくとも１種以上の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表示装置であって、前記着色多孔質層の細孔が傾斜構造をなし前記電気泳動着色粒子とは異なる光学的反射特性を有することを特徴とする電気泳動型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】
電極を有し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、少なくとも１種以上の電気泳動着色粒子が分散された絶縁性液体と前記電気泳動着色粒子とは異なる光学的反射特性を有する着色多孔質層とを有する電気泳動型表示装置であって、前記着色多孔質層の孔の孔径が４０μｍ以下であることを特徴とする電気泳動型表示装置。
【請求項２】
前記電気泳動着色粒子の平均粒子径が１０〜１００００ｎｍである請求項１記載の電気泳動型表示装置。
【請求項３】
前記着色多孔質層の孔が直行した貫通孔である請求項１または２記載の電気泳動型表示装置。
【請求項４】
前記着色多孔質層が白色多孔質層である請求項１から３のいずれかの請求項に記載の電気泳動型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動する着色粒子を含有する分散系と、着色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、着色粒子を泳動させ、着色粒子と着色多孔質層との相対的分布状態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着色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）粒子により着色多孔質層を隠蔽した状態と、２）着色多孔質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、着色多孔質層が、網のように平滑性に劣る場合や孔径が大きい場合は、その隆起や穴の影が反射強度を低下させ着色多孔質層の有する色発現性が十分得られ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着色多孔質層を有する電気泳動型表示装置において、着色多孔質層の色を十分に反射発色させ、高いコントラストを有する電気泳動型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、多孔質膜の形状について検討を行った結果、平面平滑フィルムの着色多孔質層に貫通孔構造をとった孔を有し、また孔の内径が４０μｍ以下にする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、電極を有し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、着色多孔質層と、少なくとも１種以上の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表示装置であって、前記着色多孔質層が前記電気泳動着色粒子とは異なる光学的反射特性を有する着色多孔質層の孔径が４０μ以下である電気泳動型表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、多孔質膜の本来有する反射光色特性を十分に発現でき、かつ、着色多孔質層による電気泳動着色粒子の隠蔽が十分に行える。このため、視面からの光学的反射特性の変化が大きく、高いコントラストの電気泳動型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形態]
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、着色多孔質層６からなる分散系を配置し、スペーサーとなる絶縁物質を介し電極、着色多孔質層を接着、封止し（スペーサー及びシール７）、電気泳動型表示装置が得られる。
図２には、電気泳動着色粒子に正荷電の黒色粒子、また着色多孔質層に白色膜を用いて電気泳動型表示装置を構成し、電極３から電極２に電圧を印加した状態を示した。即ち、正電荷である黒色粒子は、陰極である電極２へ向かい泳動し、着色多孔質層６と電極３の間にある泳動粒子は、着色多孔質層６の穴を通り陰極である電極２に集まる。粒子群が黒色であるため、上方から電極２を通して表示面を見ると黒色に見える。
【００１０】
次に、極性を反転し電圧を印加した状態を図３に示した。電極３が陰極となるため、泳動黒粒子は、着色多孔質層６を通り電極３に移動する。その際、上方より電極２を通して表示面を観察すれば、着色多孔質層の白色が見えることとなる。この様に逆電荷の電圧を印加することによって黒色から白色に明度を大きく変化させることができるシステムとなる。
【００１１】
特に本発明では、着色多孔質層６の微細孔の孔径が人間の視認限界とされる４０μｍ以下であるため、白色多孔質膜中の黒点を視認できない事から、均一白色膜の様に見え、また、孔総面積も低減可能なため、光反射率や光の吸収量等の変化量が大きく、高い繰り返し安定性を持ち、低電圧駆動が可能な電気泳動式表示および記録材料を提供することができる。
【００１２】
[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、着色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、着色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は、着色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。
【００１３】
（粒径）
また、電気泳動着色粒子の粒子径は、着色多孔質層を行き来することから、着色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着色多孔質層の開口径は、大きすぎると着色多孔質層の反射光が着色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。
【００１４】
（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、隠蔽性が高い色が好ましい。
【００１５】
（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、着色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。
（種類）
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
[着色多孔質層] 
本来、着色多孔質層は電気泳動着色粒子を通す程度の穴が開いており、また電気泳動着色粒子を隠蔽する層を用いれば、ある程度の表示特性は示すが、視認性に優れた表示特性を満足させるためには、着色多孔質層の反射光が着色多孔質層の色を十分に反射することが要求される。
【００１９】
本発明では、着色多孔質層の反射光が着色多孔質層の色を十分に反射するために着色多孔質層６の孔径を４０μｍ以下にすることで解決した。
これは、孔の孔径が人間の視認限界とされる４０μｍ以下にする事で、多孔質膜中の影を目視で黒暗点と認識させないことで、均一白色膜の様に見え、また、孔総面積も低減可能なため、膜の色を十分に反射する事が可能となった。
これによって、膜本来の発色が得られる様になり、視面からの光学的反射特性の変化が大きく、高いコントラストの電気泳動型表示装置を提供することができる。
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直行であり、平滑であることが好ましい。また、表面にシリコン変性、フッ素変性、有機官能基修飾等をする等して孔内壁の滑性を向上するなどの処理を施しても良い。また、膜素材にシリコンエラストマー等のシリコンゴム架橋塗膜を用い、また絶縁性分散媒にシリコンオイルを用いる事でも膜表面への電気泳動着色粒子の付着を抑制できる。
【００２０】
（着色）
また、着色多孔質層６は、電気泳動着色粒子が着色多孔質層の下面に配置された場合、着色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着色多孔質層で隠蔽しなければならない。すなわち、この着色多孔質層は、分散媒中で無色透明なものは適さず、電気泳動着色粒子を隠蔽する程度の隠蔽性がなければならない。
したがって、本発明で使用する着色多孔質層は、孔の口径が４０μｍ以下である、本発明で使用する電気泳動着色粒子と異なる光学的特性を有する着色多孔質層である。また、これまでは、着色多孔質層の色は、明彩色であると穴の影が黒色に見えることから、膜色がくすみ易く、よって、高いコントラストを得るためには、影と同系色となる暗色系、特に黒色に限定されるものであったが、本発明の適用により、明彩色、特に白色の膜の利用が可能となった。
【００２１】
（孔径）
着色多孔質層には、無数の細孔が必要である。その孔径は、着色多孔質層が、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。よって、着色多孔質層の孔径は視認限界とされる４０μｍ以下であって、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着色多孔質層の色目が損なわれ、また、細孔間隔が広すぎても細孔間に電気泳動着色粒子が堆積し、着色多孔質層の色目が損なわれる。
よって、着色多孔質層の孔は、上下左右２０〜５００μｍの間隔を開けることが好ましく、更に好ましくは４０〜２００μｍの間隔である。
本発明による孔径を小さくする事により、孔の数が同一の場合は、孔総面積が低減可能である事から、着色多孔質層の総反射率は向上され、着色多孔質層の色発現性は、向上する。
【００２２】
（層厚）
本発明で使用する着色多孔質層の厚みは、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、また着色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。
【００２３】
（着色多孔質層の製法）
４０μｍ以下の孔を有する着色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、たとえば、金型を用いた鋳型法や、レーザー光線を用いた加工法が望ましい。特に、孔径４０μｍ以下で、尚且つ壁面が平滑な孔を加工するためには、エキシマレーザー等を用いたレーザー加工が適する。
また、着色多孔質層を着色するには、あらかじめ膜形成材料の樹脂等に顔料や染料などの着色剤を練り込んでおくことで得られる。
着色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、シリコンゴムなどが挙げられる。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、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着色多孔質層を得られる。
【００２４】
[絶縁性液体：電気泳動着色粒子分散媒]
分散系中の電気泳動着色粒子分散媒である絶縁性液体は、透明、もしくは、多孔質膜と同系色の着色系であり、且つ低粘度の絶縁性液体であり、着色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。
【００２５】
（他の添加剤）
分散系は、必ずしも絶縁性液体と電気泳動着色粒子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。
【００２６】
[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。
【００２７】
（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。
【００２８】
[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、電気泳動着色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。
【００２９】
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、電気泳動着色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着色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着色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】
【００３０】
（調製例１）  ＜孔径１０μｍの着色多孔質層の作製＞
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−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。得られた白色フィルムにエキシマレーザーを用い、孔径１０μｍ、穴ピッチ５０μｍの細孔を開けることで白色多孔質層が得られた。
【００３１】
（調製例２）  ＜ポリエーテルサルフォン樹脂製着色多孔質層の作製＞
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−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。得られた白色フィルムにＣＯ２レーザー加工機を用い、孔径８０μｍ、穴ピッチ１５０μｍの細孔を開けることで白色多孔質層が得られた。
【００３２】
（調製例３）  ＜黒色電気泳動着色粒子分散系（シリコンオイル）の調製＞
ＭＡ１００（三菱化学製カーボンブラック）０．５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、黒色電気泳動着色粒子シリコンオイル分散系が得られた。
【００３３】
（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白色多孔質層の上下に、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、さらにその上下を２枚のＩＴＯガラスで挟み、接着固定した。その空間に調製例３で得られた黒色電気泳動着色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１秒毎に交互に極性を反転するように継続的に印加した。５分間、電圧を印加後の、表示上方電極が陰極時と陽極時の表示面の光反射率をＩＴＯガラスを通してマクベス社製光学濃度計で測定した。得られた光学濃度値を光反射率に換算した値とコントラストを表１にまとめた。
【００３４】
（比較例１）
調製例２で得られたポリエーテルサルフォンの白色多孔質層の上下に、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、さらにその上下を２枚のＩＴＯガラスで挟み、接着固定した。その空間に調製例３で得られた黒色電気泳動着色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１秒毎に交互に極性を反転するように継続的に印加した。５分間、電圧を印加後の、表示上方電極が陰極時と陽極時の表示面の光反射率をＩＴＯガラスを通してマクベス社製光学濃度計で測定した。得られた光学濃度値を光反射率に換算した値とコントラストを表１にまとめた。
【００３５】
【表１】
2005128143.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の電気泳動型表示装置は、コントラストに優れた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】
【００３７】
【図１】本発明の表示記録装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の表示記録装置の透明電極２に粒子が集まった図である。
【図３】本発明の表示記録装置の電極３に粒子が集まった図である
【符号の説明】
【００３８】
１  基材
２  透明電極
３  電極
４  絶縁性液体
５  電気泳動着色粒子
６  着色多孔質層
７  スペーサー
【図１】
2005128143.tif 000003
【図２】
2005128143.tif 000004
【図３】
2005128143.tif 000005