(57)【要約】【課題】画像保持性が高く、かつ、表示スピードが速い表示媒体、およびこの表示媒体を用いた表示素子を提供する。【解決手段】常温では固体状態で、加熱時には液体状態に変化する分散媒を備え、分散媒中に、電界により電気泳動する少なくとも１種類の電気泳動粒子を含む表示媒体であって、分散媒がライスワックスを主成分とし、かつ、界面活性剤を含有することを特徴とする表示媒体。また、相対向して配置され、少なくとも一方が透明導電性である第１及び第２の電極と、第１及び第２の電極の間に充填された表示媒体と、第１及び第２の電極及び表示媒体に一様な電界を印加する電界印加手段と、表示媒体を一様に加熱する加熱手段を有することを特徴とする表示素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温では固体状態で、加熱時には液体状態に変化する分散媒を備え、上記分散媒中に、電界により電気泳動する少なくとも１種類の電気泳動粒子を含む表示媒体であって、上記分散媒がライスワックスを主成分とし、かつ、界面活性剤を含有することを特徴とする表示媒体。
【請求項２】
前記ライスワックスの融点が６０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示媒体。
【請求項３】
前記界面活性剤が、四級アンモニウム塩エチル硫酸塩、脂肪酸エステル、スルホコハク酸のうち、少なくとも１種類の界面活性剤からなることを特徴とする請求項１または２に記載の表示媒体。
【請求項４】
相対向して配置され、少なくとも一方が透明導電性である第１及び第２の電極と、上記第１及び第２の電極の間に充填された請求項１〜３のいずれかに記載の表示媒体と、上記第１及び第２の電極及び表示媒体に一様な電界を印加する電界印加手段と、上記表示媒体を一様に加熱する加熱手段を有することを特徴とする表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界の作用によって電気泳動する粒子を利用して可逆的に表示状態を変化させることができる画像表示媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動の原理を利用した画像表示装置では、少なくとも一方が透明な２枚の基板が、スペーサを介して所定の間隔をあけた状態で対向配置されており、その基板間において、密閉空間が形成される。この密閉空間内に、電気泳動粒子を、該粒子と異なる色調の分散媒中に分散させた表示液が充填され、表示パネルを形成している。この表示パネルに電界を印加し、電気泳動粒子を電界方向に移動させることにより、パネル表面の色が変わることによって表示を行おうとするもので、透明な基板側が表示面になる。また、表示液をマイクロカプセル化し、スペーサを用いることなく、２枚の基板間に、表示液が充填された複数のマイクロカプセルを挟み込んだマイクロカプセル型電気泳動表示装置も提案されている。
【０００３】
これらの電気泳動の原理を利用した表示装置では、長時間の表示保持特性、すなわち、一旦電圧を印加して画像を表示させた後に電圧の印加を止め、表示された画像を長時間にわたって、電圧を印加することなく保持することが要求されるが、常温で液体の分散媒を用いている場合、外力や、静電気の影響によって、画像がくずれてしまい、十分な画像保持特性があるとはいえなかった。画像保持特性を向上させるための手法として、特許文献１に開示されている方法によれば、荷電極性の異なる２色の粒子が分散される分散媒として、常温では固体性を示し、加熱すると軟化して液体になる材料を用いている。例えば、樹脂、ゴム、ロウ、ワックス等がある。これらの材料を用いると、分散した粒子に電気泳動を行わせるとき、分散媒を加熱し融解させることにより表示状態を変更でき、冷却して分散媒が固体に戻ることにより、表示内容を保持することができる。
【０００４】
しかしながら、画像保持特性を向上させるための分散媒、即ち、常温では固体性を示し、加熱すると液体になる分散媒を用いた場合は、常温で液体の分散媒を用いる場合に比べ、画像保持性は格段に向上する一方、分散媒の粘度が高いために電気泳動速度が遅く、表示に要する時間が長くなるという問題があった。また、電気泳動速度を上げ表示スピードを向上させるには分散媒の粘度を低くする必要があるが、この場合は、分散媒の温度を上げる必要があり、逆に画像固定時には、分散媒の冷却固化に時間がかかるという問題が生じていた。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５０−１５１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は、常温では固体状態に、加熱時には液体状態に変化する分散媒と、電界により電気泳動する少なくとも１種類の電気泳動粒子を分散媒中に含む表示媒体において、画像保持性が高く、かつ、表示スピードが速い表示媒体を提供することを目的としている。また、その表示媒体を用いた表示素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、画像保持性が高く、かつ、電気泳動粒子の電気泳動速度が高い分散媒体を検討し、分散媒としてライスワックスを用い、これに界面活性剤を添加することによって、上記課題を解決できることを見出し、本願発明を完成させた。即ち、本願発明の表示媒体は、常温では固体状態で、加熱時には液体状態に変化する分散媒を備え、分散媒中に、電界により電気泳動する少なくとも１種類の電気泳動粒子を含む表示媒体であって、分散媒がライスワックスを主成分とし、かつ、界面活性剤を含有することを特徴としている（請求項１）。また、本願発明では、前記ライスワックスの融点は、６０℃以下であることを好ましい形態としている（請求項２）。また、前記界面活性剤は、四級アンモニウム塩エチル硫酸塩、脂肪酸エステル、スルホコハク酸のうち、少なくとも1種類の界面活性剤からなることが好ましい（請求項３）。
【０００８】
さらに、本願発明の表示素子は、相対向して配置され、少なくとも一方が透明導電性である第１及び第２の電極と、第１及び第２の電極の間に充填された上述の表示媒体と、第１及び第２の電極及び表示媒体に一様な電界を印加する電界印加手段と、表示媒体を一様に加熱する加熱手段を有することを特徴としている（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
上述した本発明の構成により、画像保持性が高く、かつ、電気泳動粒子の電気泳動速度が速い表示媒体を提供することが可能となる。また、表示速度が速い表示素子の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明における電気泳動粒子は、分散材である熱溶融性物質のライスワックスが溶融状態であるときに、正または負に帯電することで電気泳動性を示すものであり、具体的には、ＴｉＯ２ 、ＢａＳＯ４などの無機物粉体（あるいは顔料）や、有機物顔料などを用いることができる。電気泳動粒子の色は特に限定されず、各色のものを使用することができる。電気泳動粒子を構成する好適な材料として、以下に示す無機酸化物系の顔料が挙げられる。白色材料としては、ＴｉＯ２ 、ＺｎＯ２、Ａｌ２ Ｏ３、ＳｉＯ２ などの無機酸化物類、赤色材料としては、Ｃｄ−Ｓｅ系酸化物類、黄色材料としては、Ｔｉ−Ｂａ−Ｎｉ系酸化物類、青色材料としては、Ｃｏ−Ａｌ系酸化物類や、フタロシアニンブルー等、緑色材料としては、Ｔｉ−Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系酸化物類や、フタロシアニングリーン等、黒色材料としては、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ系酸化物類や、カーボンブラック等を挙げることができる。電気泳動粒子の粒径は、０．０１〜５μｍの範囲内が好ましく、この範囲内の大きさであれば良好な電気泳動特性が得られる。熱溶融性物質であるライスワックス中に分散させる電気泳動性微粒子の量は、良好な電気泳動特性および視認性が得られるように適宜設定可能であり、１〜９０重量％の範囲内、好ましくは５〜５０重量％の範囲内が適当である。
【００１１】
本発明のライスワックスとは、米糠から注出された米油及び米油を精製する際に分離した蝋油を精製したもの及びそれに水添したものをいう。成分としては、蝋エステル９３〜９６％、遊離脂肪酸４〜７％、リン脂質とスクワレンを微量含んでいる。エステルの炭素範囲が狭いのも特徴であり、エステルのアルコール成分はＣ２２からＣ３６、脂肪酸成分はＣ１６〜Ｃ３４の範囲である。融点は５０℃以下であるが、水添することにより、融点の高いものも得られる。たとえばライスワックス（Ｓ−１００）は上記蝋油に水添したものであり、融点は８０℃である。ライスワックスの融点は、６０℃以下であることが好ましい。融点がこれより高い場合は、表示速度が遅くなるためである。
【００１２】
本願発明の界面活性剤としては、イオン性のものでも非イオン性のものでも構わない。非イオン性の界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル類やポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類などの脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、フルオロアルキルエチレンオキシド付加物類、ポリエチレングルコール類があげられる。イオン性の界面活性剤としては、カルボン酸またはその塩、スルホン酸またはその塩、硫酸またはその塩、アミンまたはその塩等を組み合わせた化合物等が挙げられる。これらの中では、特に四級アンモニウム塩エチル硫酸塩、脂肪酸エステル、スルホコハク酸を単独で、あるいは混合して用いるのが好ましい。界面活性剤は、ライスワックス１００重量部に対して、０．１〜２重量部が配合される。
【００１３】
図１は、本発明の表示媒体を用いた表示素子１の一実施形態を示している。表示媒体２は、電極３を備えた基板４と電極５を備えた基板６に挟まれ、さらにスペーサ７に囲まれた密閉空間を満たしている。これら２組の基板−電極の組み合わせのうち、少なくとも一組、すなわち基板４−電極３は透明である必要があり、透明基板上に透明電極が形成されている必要がある。また、多数の分割された表示要素を形成するためには、電極は多数に分割されている必要がある。基板６の外側には、表示媒体２を加熱するための加熱手段、すなわち、面ヒータ８が備えられている。面ヒータ８が表示媒体２を加熱し、ライスワックスが液状になる。このとき、電極３，５間に電圧が印加されると、表示媒体２中の電気泳動粒子が物理的に移動することにより画像が表示される。また、面ヒータ８がＯＦＦとなり、表示媒体２が常温に戻ると、ライスワックスは固体となる。このとき、ライスワックスが固体となって電気泳動粒子を固定するので、表示素子への電圧の印加を解除しても、この表示は保持されたままとなる。
【００１４】
表示媒体の加熱温度は、ライスワックスの融点に依存するが、５０〜９０℃の加熱温度範囲で表示媒体の溶融・凝固を切り替えることができることが好ましい。この範囲より高い加熱温度を要する場合、加熱による消費エネルギーが増大して好ましくない。逆に上記範囲より低い加熱温度で動作する場合は、例えば他に併用する機器などから流入してくる少量の熱エネルギーで溶融し、誤表示の原因となって好ましくない。印加電圧としては３〜２００Ｖが好ましい。これより電圧が低い場合は、粒子の移動が遅くなったり、移動しない。印加電圧が高いと電源ユニットが大きくなり、省スペース用途に用いることが困難になる。また、スペーサの厚さは、１０〜５００μｍが好ましい。
【００１５】
基板材料としては、ガラス以外に各種樹脂を用いることができる。具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂（ＡＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系（ＰＡ）樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、フッ素系樹脂等を用いる事ができる。基板の厚みは１００μｍ〜数ｍｍ程度である。また、透明基板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などが好ましい。
【００１６】
透明電極層としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物や透明陽極の作製法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の中から前記材料との適性を考慮して適宜選択すればよい。透明陽極のパターニングは、フォトリソグラフィーによる化学的エッチング法、レーザー等による物理的エッチング法、マスクを用いる真空蒸着法やスパッタリング法、又はリフトオフ法や印刷法等により行うことができる。透明性を有しない電極材料には、金、銀、アルミニウムなどの金属を用いることができる。
【実施例】
【００１７】
実施例1（試料の作成）
下記の処方の原料を秤量し５００ｃｍ３のポリエチレン瓶に入れ、そこに直径１ｍｍのジルコニア製のビーズを秤量した薬品とほぼ同量入れた。この試料の入ったポリエチレン瓶を１２０℃に設定した高温槽に３０分間放置し。３０分後に取り出し、すばやく攪拌機（レッドデビル）にセットし１５分間攪拌した。攪拌後、再び１２０℃の恒温槽に３０分放置し、取り出して攪拌機で１５分攪拌した。攪拌後再度１２０℃放置と１５分攪拌を行った。以上で分散を終了した。１５分×３回の攪拌を終えたサンプルは、再び１２０℃環境に３０分放置して、取り出し、目開き５００μｍ以下のメッシュを使って、ろ過し、試料とビーズを分離した。
（原料の処方）
・ライスワックス（商品名ＨＣ−３５、ＮＳケミカル製）                １００ｗｔ％
・黒染料（商品名ＯＩＬＢＬＡＣＫ  ＨＢＢ、オリエント化学製）            １ｗｔ％
・酸化チタン（商品名ＪＲ−６０３、テイカ製）                            ５ｗｔ％
・界面活性材（四級アンモニウム塩エチル硫酸塩、商品名ＳＡＴ−６０、日本純薬製）
０．５ｗｔ％
【００１８】
（試験方法）
上記で作成したサンプルを、２００μｍのフィルム（スペーサ）を挟んだＩＴＯガラス間に注入した。この試験片を６０℃の恒温槽に１５分以上放置しワックスを溶解させた。この上下のＩＴＯに６０℃で電圧１００Ｖをかけ、酸化チタンを移動させた。次に＋−を逆転し酸化チタンを逆側に移動させた。このとき暗部から酸化チタンの白色が飽和するまでの時間の１／２を移動時間とした。飽和までの時間はＩＴＯ表面をビデオ撮影し、その濃度変化を撮影コマ数とＩＤ（画像濃度Ｉｍａｇｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）から算出した。上記試験の結果、移動時間は６秒であった。試験後常温に冷却するとワックスは固化して、表示が安定して維持された。
【００１９】
比較例１
実施例１の処方から界面活性剤を除き、それ以外は同様に試料を作製し、試験を行った。その結果、移動時間は１０秒であった。
【００２０】
実施例２
実施例１の酸化チタンを商品名ＪＲ−６００Ｅ（テイカ製）に変更し、界面活性剤を脂肪酸エステル（商品名ケミスタット１１００、サンノプコ製）に変更した以外は、実施例１と同様に試料を作製し、試験を行った。その結果、移動時間は７秒であった。
【００２１】
比較例２
実施例２の処方から界面活性剤を除き、それ以外は同様に試料を作製し、試験を行った。その結果、移動時間は１５秒であった。
【００２２】
実施例３
実施例１の酸化チタンをＪＲ−６００Ａ（テイカ製）に変更し、界面活性剤をスルホコハク酸（商品名エアロゾル、タイセー製）に変更した以外は、実施例１と同様に試料を作製し、試験を行った。その結果、移動時間は４秒であった。
【００２３】
比較例３
実施例３の処方から界面活性剤を除き、それ以外は同様に試料を作製し、試験を行った。その結果、移動時間は１２秒であった。
【００２４】
比較例４
実施例１のワックスをカルナバワックス（融点約８５℃、商品名ダイヤカルナ３０、三菱化学製）に変更した以外は、実施例１と同様に試料を作製し、試験を行った。その結果、移動時間は１８０秒以上（移動しない）であった。
以上の各実施例および比較例の試験結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示すように、本発明の表示媒体は、電気泳動粒子の移動時間が短く、電圧の入力に対して素早く表示を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
従来の画像表示素子に比べて画像保持性や表示スピード等の諸特性が向上した画像表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の表示素子の模式断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    表示素子
２    表示媒体
３    電極（透明電極）
４    基板（透明基板）
５    電極
６    基板
７    スペーサ
８    面ヒータ
【図１】
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