(57)【要約】【課題】粒径の異なる２種の粒子で構成される互いに剥がれにくい帯電粒子及びその帯電粒子を用いた電気泳動表示媒体を提供する。【解決手段】主粒子５１と同じ極性に帯電した帯電粒子５は、上部基板上の上部電極２２が帯電粒子５（主粒子５１）と逆極性になったとき、上部電極２２に引きつけられる。上部電極２２と帯電粒子５との距離が近づくと、帯電粒子５表面の小粒子５３と上部電極２２との相互作用が強くなり、小粒子５３と上部電極２２は同じ極性なため反発しあい、帯電粒子５は上部電極２２から離れようとする。小粒子５３と上部電極２２の反発力よりも主粒子５１上部電極２２の引力が大きくなるところまで離れると、主粒子５１と上部電極２２の引力により帯電粒子５は再び上部電極２２に近づく。以上の動きが繰り返され、帯電粒子５は常に振動し、表示面への貼りつきが低減される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な互いに対向する一対の基板間に粒子群を封入し、当該粒子群に電界を与えて移動させることにより画像を表示する電気泳動表示媒体に用いられる帯電粒子であって、
主粒子と、
当該主粒子より小さく、前記主粒子と逆の帯電特性を有する複数の小粒子と、
当該主粒子の表面を覆い、前記主粒子に前記複数の小粒子を接着する接着膜と、
からなる帯電粒子。
【請求項２】
前記接着膜は、
前記主粒子及び前記小粒子よりも軟らかい材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電粒子。
【請求項３】
前記複数の小粒子は、前記主粒子の表面積の５０％以上を被覆するように前記接着膜上に接着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電粒子。
【請求項４】
前記小粒子は、前記主粒子の１００分の１以上１０分の１以下の大きさであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電粒子。
【請求項５】
前記小粒子は、前記主粒子の表面を略均一に覆っていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電粒子。
【請求項６】
前記小粒子は、前記主粒子と同系色もしくは透明であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の帯電粒子。
【請求項７】
前記接着膜の厚さは、前記小粒子の粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の帯電粒子。
【請求項８】
前記接着膜の厚さは、前記小粒子の粒径の２０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の帯電粒子。
【請求項９】
少なくとも一方が透明な互いに対向する一対の基板と、
前記基板間に形成され、電界が発生される表示部と、
前記表示部に内包され、電界の作用により移動する請求項１乃至８のいずれかに記載の複数の帯電粒子と、
を備えたことを特徴とする電気泳動表示媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動現象を利用して画像を表示する電気泳動表示媒体に用いられる帯電粒子、及びそれを用いた電気泳動表示媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気泳動現象を利用して画像を表示する電気泳動表示媒体が知られている。この電気泳動表示媒体では、一方が透明な表示基板と、それに対向配置される背面基板とにより、周囲のギャップスペーサーを介して所定間隔を設けた密閉空間が形成される。そして、着色された球状粒子である帯電粒子が分散された着色液体又は気体からなる分散媒が密閉空間に充填されて表示部が形成される。
【０００３】
このような構成のもと、２つの基板から表示部に電界を発生させることで、分散媒中の帯電粒子を表示基板側に移動させて、帯電粒子の色を表示基板の表面に表示させたり、又は帯電粒子を背面基板側に移動させて、分散媒の色を表示基板の表面に表示させたりして、所望の画像が得られる。
【０００４】
このような従来の電気泳動表示媒体では、電圧を切り替えて電界の方向を反転させても、鏡像力により表示基板側に帯電粒子が付着して残留してしまい、コントラストが低下するという問題点があった。そこで、高いコントラストを得るために、帯電粒子を粒径及び帯電性の異なる２種類の粒子の組み合わせにより構成することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２４１７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の電気泳動表示媒体では、粒径が小さい方の粒子と大きい粒子とが逆の帯電特性を有するために、電圧の印加時に小さい粒子が大きい粒子と逆方向へ引き寄せられ、このために小さい粒子が大きい粒子からはがれてしまう問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、粒径の異なる２種の粒子で構成される互いに剥がれにくい帯電粒子及びその帯電粒子を用いた電気泳動表示媒体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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の帯電粒子は、少なくとも一方が透明な互いに対向する一対の基板間に粒子群を封入し、当該粒子群に電界を与えて移動させることにより画像を表示する電気泳動表示媒体に用いられる帯電粒子であって、主粒子と、当該主粒子より小さく、前記主粒子と逆の帯電特性を有する複数の小粒子と、当該主粒子の表面を覆い、前記主粒子に前記複数の小粒子を接着する接着膜とからなる。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の帯電粒子は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記接着膜が、前記主粒子及び前記小粒子よりも軟らかい材料により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の帯電粒子は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記複数の小粒子が、前記主粒子の表面積の５０％以上を被覆するように前記接着膜上に接着されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載の帯電粒子は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記小粒子が、前記主粒子の１００分の１以上１０分の１以下の大きさであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載の帯電粒子は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記小粒子が、前記主粒子の表面を略均一に覆っていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６に記載の帯電粒子は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記小粒子が、前記主粒子と同系色もしくは透明であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項７に記載の帯電粒子は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記接着膜の厚さが、前記小粒子の粒径よりも小さいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項８に記載の帯電粒子は、請求項７に記載の発明の構成に加え、前記接着膜の厚さが、前記小粒子の粒径の２０％以上８０％以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項９に記載の電気泳動表示媒体は、少なくとも一方が透明な互いに対向する一対の基板と、前記基板間に形成され、電界が発生される表示部と、前記表示部に内包され、電界の作用により移動する請求項１乃至８のいずれかに記載の複数の帯電粒子とを備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１に記載の帯電粒子は、主粒子よりも小さく主粒子と逆の帯電特性を有する小粒子を接着膜で主粒子に接着して構成した。従って、帯電粒子が電界により主粒子の帯電特性に従って基板に向かって移動したとき、基板近くでは小粒子の帯電が基板と逆であるために反発し、帯電粒子全体が基板から離れようとするので、帯電粒子の基板への貼りつきを抑えることができる。また、電界の作用により、逆の帯電特性を有する主粒子と小粒子が逆方向に移動しようとしたり、移動中に他の帯電粒子や部材と衝突したり等しても、小粒子が主粒子に接着膜でしっかりと接着されているために、小粒子が主粒子から剥がれて移動することがない。
【００１７】
また、本発明の請求項２に記載の帯電粒子は、請求項１に記載の発明の効果に加え、接着膜が主粒子や小粒子よりも軟らかい材料で形成されているので、小粒子が主粒子に接着膜でしっかりと接着されているために、小粒子が主粒子から剥がれて移動することがない。さらに、小粒子が主粒子にめり込んでしまうこともない。
【００１８】
また、本発明の請求項３に記載の帯電粒子は、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、小粒子が主粒子の表面積の５０％以上を被覆するように接着したので、被覆率が低い場合に比べ、被覆されていない部分が基板に貼りつくことが少なく、効果的に貼りつきを防止できる。
【００１９】
また、本発明の請求項４に記載の帯電粒子は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、小粒子が主粒子の１００分の１以上１０分の１以下の大きさとなるようにした。小粒子が主粒子の１０分の１よりも大きいと、小粒子の作用により基板から離れた場合に、帯電粒子の色が表示に反映されない距離まで帯電粒子が基板から移動してしまい、コントラストが低下する。また、帯電粒子が基板に最も近づいたときでも小粒子により主粒子と基板との間に隙間ができてしまい、その隙間に分散媒が入り込んでコントラストが低下する可能性がある。さらに、移動中に分散媒から受ける抵抗が大きく、移動速度が低下してしまう。しかし本発明の構成をとることにより、そのようなコントラストの低下や粒子の移動速度の低下を防止できる。
【００２０】
また、本発明の請求項５に記載の帯電粒子は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、小粒子が主粒子の表面を略均一に覆っているので、粒子のどの面が表示面側にきても小粒子の効果を発揮できる。またどの面がほかの粒子と近づいても張り付いてしまうことがない。
【００２１】
また、本発明の請求項６に記載の帯電粒子は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、小粒子が主粒子と同系色もしくは透明であるので、主粒子の色を低下させずコントラストが低下しない。
【００２２】
また、本発明の請求項７に記載の帯電粒子は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の効果に加え、接着膜の厚さが、小粒子の粒径よりも小さいので、小粒子をしっかりと主粒子に接着できるとともに、小粒子が接着膜内に埋まってしまい基板との間でうまく反発することができなくなることがない。
【００２３】
また、本発明の請求項８に記載の帯電粒子は、請求項７に記載の発明の効果に加え、接着膜の厚さを小粒子の粒径の２０％以上８０％以下としたので、小粒子をよりしっかりと主粒子に接着できるとともに、小粒子が接着膜内に埋まってしまい基板との間でうまく反発することができなくなることがない。
【００２４】
また、本発明の請求項９に記載の電気泳動表示媒体は、基板間に形成され、電界が発生される表示部内に請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の帯電粒子を備えたので、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る電気泳動表示媒体を具体化した画像表示媒体１について図面を参照して説明する。まず、本実施の形態の画像表示媒体１の物理的構成の概略について、図面を参照して説明する。図１は、画像表示媒体１の概略構成を示す断面図である。尚、図１における上方向が、画像表示媒体１の正面とする。
【００２６】
図１に示すように、画像表示媒体１は、その下面部分に設けられる下部基板１０と、その上面部分に設けられる上部基板２０とが対向配置され、下部基板１０と上部基板２０との間に表示部３０を備える。
【００２７】
下部基板１０は、表示部３０に電界を発生させる下部電極１２と、下部電極１２の上面側に絶縁材料を塗布等して形成した絶縁膜である下部電極保護膜１１と、下部電極１２の下面側に設けられて画像表示媒体１を支持する筐体支持部１３とを備える。下部電極保護膜１１は、ポリエチレンテレフタレートやシリカ等の樹脂フィルムやガラスなどの無機材料等の高い絶縁性を発揮可能な材料により形成される。尚、本実施の形態では、下部電極保護膜１１及び筐体支持部１３は、可撓性のあるポリエチレンテレフタレートにより構成されたプラスチック基板（樹脂フィルム）である。また、下部電極１２は、一定の電圧が印加されるように線状の電気導電体が図１の横方向に平行に配設された、複数の電極を具備する基板である。
【００２８】
下部基板１０の上方向（図１の上方向）には、下部基板１０に対向して、かつ平行に所定間隔を空けて上部基板２０が設けられる。上部基板２０は、表示部３０に電界を発生させる上部電極２２と、上部電極２２の下面側に絶縁材料を塗布等して形成した絶縁膜である上部電極保護膜２１と、上部電極２２の上面側に設けられて透明な部材により構成されて表示画面として機能する表示層２３とを備える。上部電極保護膜２１はポリイミド，ポリエチレンテレフタレート，ガラスなどの高い透明性を発揮可能な材料により形成される。また、上部電極２２は、一定の電圧が印加されるように線状の電気導電体が、下部電極１２と直交する方向に平行に配設された、複数の電極を具備する基板であり、かつ高い透明性を発揮可能な材料により構成される。本実施の形態では、上部電極保護膜２１はポリエチレンテレフタレートにより構成されたプラスチック基板（樹脂フィルム）である。また、上部電極２２は酸化インジウムすず（ＩＴＯ）により形成された透明電極であり、表示層２３はガラス基板である。つまり、上部基板２０は透明体であるから、利用者が上部基板２０の上方向（図１上方向）から表示部３０を視認可能な表示基板として機能する。
【００２９】
また、下部電極１２にはチャネルＣＨ１が、上部電極２２にはチャネルＣＨ２が接続され、電圧印加手段である図示外の制御装置がこれらのチャネルＣＨ１、チャネルＣＨ２を制御して、下部電極１２、上部電極２２に電圧を印加し、表示部３０に電界を発生させる。
【００３０】
上部基板２０の上面（下部基板１０と対向しない面）には、正面視、小区画セルが存在しない表示部３０の周縁部を、利用者が視認できないように隠蔽するためのマスク部４０が設けられる。マスク部４０は、上部基板２０の四辺に沿って一定幅で設けられ、表示部３０を利用者が視認できるように貫通孔が設けられたロの字型形状の板状部材であり、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂を着色したものを接着したり、表示層２３の表面に印刷したインク層で形成すればよい。そして、画像表示媒体１をその上方からみると、マスク部４０に設けられた貫通孔から、表示部３０を視認することができる構成となっている。
【００３１】
次に、表示部３０について説明する。対向して設けられる下部基板１０及び上部基板２０と、スペーサー３１とで形成される間隙が、表示部３０である。スペーサー３１は、下部基板１０及び上部基板２０との間隙に架設され、その間隙を格子状に均等に分割して複数の小区画セルを形成するとともに、下部基板１０及び上部基板２０を支持する。スペーサー３１は、格子状に複数の貫通孔が形成された板状部材として構成された可撓性部材であり、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂で構成されればよい。
【００３２】
表示部３０の内部には、分散媒３４が充填され、分散媒３４中に帯電粒子５，６が分散される。分散媒３４は、高絶縁性を発揮可能で、かつ粘性の低い、アルコール類，炭化水素，シリコーンオイルなどを利用できる。本実施の形態では、パラフィン系溶剤であるエクソンモービル社製Ｉｓｏｐａｒ（７３ｗｔ％）を使用する。尚、分散媒３４には添加剤としてエタノール（１０ｗｔ％）が加えられている。帯電粒子５，６は、分散媒３４中において帯電可能な材料が用いられ、有機化合物や無機化合物からなる顔料や染料、もしくは顔料や染料を合成樹脂で包んだものからなる。本実施の形態では、帯電粒子６はスチレン樹脂とカーボンブラックの混合物で、平均粒子径が５μｍのもの（１０ｗｔ％）であって、粒子中のカーボンブラックの量が１０ｗｔ％のものを使用している。帯電粒子６は黒色の色調である。
【００３３】
次に、帯電粒子５について図２及び図３を参照して説明する。図２は、帯電粒子５の正面図である。図３は、帯電粒子５のＡ−Ａ線（図２）における断面図である。図２及び図３に示すように、帯電粒子５は、主粒子５１の表面に小粒子５３が接着されてなっている。主粒子５１は、帯電可能な材料で形成され、例えば、架橋ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の樹脂で形成されている。
【００３４】
また、後述するように、主粒子５１の表面に逆の帯電性を有する小粒子５３を付着させるため、主粒子５１の硬さは、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０２に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定で、ロックウェル硬さがＭ９０よりも大きいものが望ましい。電圧を印加すると、逆の帯電性を有する主粒子５１と小粒子５３とは逆方向に移動しようとしたり、移動中に他の帯電粒子や部材と衝突したり等して、主粒子５１が軟らかいと小粒子５３がめり込んでしまうおそれがある。これを避けるため、主粒子５１はロックウェル硬さがＭ９０よりも大きいものとする。
【００３５】
また、図３に示す主粒子５１の粒子径ｒａは、好ましくは０．１〜２０μｍである。０．１μｍよりも粒子径が小さいと、表示制御が難しくなる。一方、２０μｍよりも大きい粒子を用いると、表示面に粒子が並んだときに粒子と粒子の間に分散媒３４が大量に入り込み、表示の鮮明度が低下する問題があるためである。また、さらに好ましくは０．５〜１５μｍ、特に好ましくは１〜１０μｍである。
【００３６】
主粒子５１の表面に接着される小粒子５３は、帯電可能な材料であるシリカ微粒子や酸化チタン微粒子等の無機粒子、又は樹脂微粒子で形成される。また、小粒子５３は、主粒子５１の色を低下させないよう、主粒子５１と同系色もしくは透明な材料が望ましい。そして、主粒子５１とほぼ同等の硬さ、すなわちロックウェル硬さがＭ９０よりも大きいものが望ましい。また、図３に示すように、小粒子５３の粒径ｒｂは、主粒子５１の１０分の１〜１００分の１、すなわち、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。小粒子５３が主粒子５１の表面のどの程度を覆っているかを示す被覆率は、５０％以上が望ましい。被覆率が５０％よりも小さいと、表示基板に帯電粒子５が近づいたときに、逆の帯電性を持つ小粒子５３が電極に反発する力が弱く、上部基板２０に付着することを防ぐという効果が薄れるためである。さらに、小粒子５３は、主粒子５１の表面をほぼ均一に覆っている。このため、帯電粒子５のどの面が上部基板２０側に来たとしても、小粒子５３が電極に反発する作用により上部基板２０への貼りつきを防止できる。
【００３７】
図３に示すように、主粒子５１と小粒子５３の間には、小粒子５３を主粒子５１に接着するための透明の膜である接着膜５２が、主粒子５１の表面を覆うように設けられている。接着膜５２は、非架橋ＰＳ（ポリスチレン），非架橋ＰＭＭＡ，ＡＳ，ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等の樹脂で形成されている。これらの材料は、小粒子５３を接着するため、小粒子５３よりも軟らかいものが用いられている。すなわち、ロックウェル硬さがＭ９０よりも小さいものが望ましい。また、前述のように、主粒子５１と小粒子５３は同程度の硬さであるから、接着膜５２は、どちらの粒子よりも軟らかい材料で形成されることとなる。
【００３８】
また、接着膜５２の膜厚は、その表面に付着する小粒子５３の粒子が全て接着膜５２の中に入ってしまわないように、小粒子５３の粒径の２０〜８０％、すなわち、２ｎｍ〜１６０ｎｍに形成されている。接着膜５２が薄すぎると、小粒子５３を主粒子５１に接着する力が弱くなり、逆の帯電性を有する主粒子５１と小粒子５３とが逆方向に移動しようとしたり、移動中に他の帯電粒子や部材と衝突したり等したときに小粒子５３が主粒子５１から剥がれてしまうおそれがある。また、小粒子５３の粒子が全て接着膜５２の中に入ってしまうと、表示基板に帯電粒子５が近づいたときに、逆の帯電性を持つ小粒子５３が電極に反発しにくくなってしまい、基板に付着することを防ぐという効果が薄れるためである。
【００３９】
以上説明したように、主粒子５１、接着膜５２、小粒子５３から形成される帯電粒子５は、主粒子５１の色調を反映して白色の色調である。また、帯電粒子５全体の帯電性は、主粒子５１と同じであり、小粒子５３とは逆となる。
【００４０】
以上の構成を有する画像表示媒体１において、電圧を切り替えた場合の帯電粒子５の動作について、図４を参照して説明する。図４は、帯電粒子５の動きを示す遷移図である。まず、図４（１）に示すように、主粒子５１と同じ極性に帯電した帯電粒子５は、上部基板２０上の上部電極２２が帯電粒子５（主粒子５１）と逆極性になったとき、上部電極２２にひきつけられる。
【００４１】
次に、図４（２）に示すように、上部電極２２と帯電粒子５との距離が近づくと、帯電粒子５表面の小粒子５３と上部電極２２との相互作用が強くなり、小粒子５３と上部電極２２は同じ極性であるために反発しあい、帯電粒子５は上部電極２２から離れようとする。このとき分散媒４０からの抵抗や他の帯電粒子５との衝突などで帯電粒子５は回転する。
【００４２】
さらに、図４（３）に示すように、小粒子５３と上部電極２２との反発力よりも主粒子５１上部電極２２の引力が大きくなるところまで離れると、主粒子５１と上部電極２２の引力により帯電粒子５は再び上部電極２２に近づく。
【００４３】
以上の動きが繰り返され、図４（４）に示すように、電圧印加時に上部電極２２表面で帯電粒子５は常に振動することになる。従って、帯電粒子５は、上部基板２０に固定されることがなく、表示面への貼りつきが低減され、コントラストが向上する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の画像表示媒体１では、帯電粒子５を、主粒子５１の表面に小粒子５３を接着膜５２により接着させて構成し、主粒子５１と小粒子５３に相互に異なる帯電性をもたせた。このため、帯電粒子５と逆極性の電圧が上部電極２２にかけられたときに、上部基板２０のごく近くまで引きつけられると、上部電極２２と同極性を持つ小粒子５３が反発して上部基板２０から離れようとするため、帯電粒子５が振動・回転を繰り返すこととなる。従って、帯電粒子５が上部基板２０に貼りついて、電圧を切り替えたときにも下部基板１０側に移動せずコントラストが低下する現象を避けることができる。さらに、帯電粒子５は、小粒子５３を接着膜５２により主粒子５１に接着するという３層構造としたので、小粒子５３と主粒子５１とが逆極性であっても、互いに離れることがなく、表示面への貼りつきを防止するという効果を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】画像表示媒体１の概略構成を示す断面図である。
【図２】帯電粒子５の正面図である。
【図３】帯電粒子５のＡ−Ａ線（図２）における断面図である。
【図４】帯電粒子５の動きを示す遷移図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      電気泳動表示媒体
５，６      帯電粒子
１０      下部基板
２０      上部基板
３１      スペーサー
３４      分散媒
５１      主粒子
５２      接着膜
５３      小粒子
【図１】
2007240901.tif 000003
【図２】
2007240901.tif 000004
【図３】
2007240901.tif 000005
【図４】
2007240901.tif 000006