(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電極と、該電極間に充填された絶縁性液体中に分散された着色荷電粒子と、該着色荷電粒子が集合する定着面と、前記電極間に電圧を印加することによって前記帯電粒子を該定着面に泳動・定着させる手段とを備え、前記定着面または着色荷電粒子の少なくとも一方の表面に、前記定着面と着色荷電粒子との繰り返し吸着・剥離が可能で、かつ剥離に際して電圧閾値を生じる粘着層を有し、前記電圧の閾値以上の電圧を印加して駆動する電気泳動型表示装置において、前記粘着層が、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類のうち少なくとも１つ以上の成分から成り、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃以上＋３５℃以下の範囲であるポリマーにより形成されていることを特徴とする電気泳動型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報機器の発達に伴い、低消費電力で且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。その中で液晶表示装置は、液晶分子の配列を電気的に制御し液晶の光学的特性を変化させる事ができ、上記のニーズに対応できる表示装置として活発な開発が行われ商品化さてれいる。しかしながら、これらの液晶表示装置では、画面を見る角度や反射光による画面上の文字の見づらさや、光源のちらつき・低輝度等から生じる視覚への負担が未だ十分に解決されていない。この為、視覚への負担の少ない表示装置の研究が盛んに検討されている。特に、低消費電力、眼への負担軽減などの観点から反射型表示装置が期待されている。
【０００３】
その一つとして、絶緑液体中で着色荷電粒子を移動させることによって表示を行なう電気泳動型表示装置が知られている（例えば、米国特許第３６６８１０６号明細書）。図８に最も代表的な電気泳動型表示装置の断面図を示す。
【０００４】
同図８において、電気泳動型表示装置は着色荷電粒子７と着色絶縁性液体６からなる分散層と、この分散層を挟んで対向する一組の電極４、５からなっている。電極を介して分散層に電圧を印加することにより、着色荷電粒子７を反対極性にバイアスされた電極上に泳動・定着させることによって表示を行なう。表示はこの着色荷電粒子７の色と染色された絶縁性液体の色によって行われる。つまり、泳動粒子が観測者に近い第１の電極表面に付着した場合は、泳動粒子の色が表示され、逆に観測者から遠い第２の電極表面に付着した場合は、染色された着色絶縁性液体の色が表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気泳動表示装置には以下に述べるような問題がある。図７は、従来の表示装置の動作を示す説明図である。同図７において、従来の電気泳動装置における表示画像保持性能（以下、メモリー性と称す）は、電圧印加し（図７（ａ）参照）、電圧印加直後に回路をオープン状態にして電極に電荷を保持し、この電極保持電荷のクーロン力で着色帯電微粒子を吸着することによって与えられる（図７（ｂ）参照）。
【０００６】
しかしながら、このメモリー性は回路がショートされると電極保持電荷が開放され消失する（図７（ｃ）参照）。したがって、マトリックス駆動によって画像を書き込む場合には、それぞれの画素に半導体スイッチング素子を設けて、オープン状態のＯＮ／ＯＦＦ制御を独立に行なう必要がある。このようなアクティブマトリックス制御は、構造が複雑であり製造コストが著しく増大するという問題があった。
【０００７】
また、回路をオープンにした状態（図７（ｂ）参照）でも、泳動層内部を経由する電極電荷の微小なリークが徐々に進行するため、泳動層の比抵抗をｌＥ＋１５Ω・ｃｍとしても、メモリー時間はたかだか十数時間〜数十時間であり、決して十分とはいえなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、電極保持電荷によらず、オープン状態のスイッチング制御を必要とせずに、長時間の安定なメモリー性を実現した電気泳動表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、少なくとも２つの電極と、該電極間に充填された絶縁性液体中に分散された着色荷電粒子と、該着色荷電粒子が集合する定着面と、前記電極間に電圧を印加することによって前記帯電粒子を該定着面に泳動・定着させる手段とを備え、前記定着面または着色荷電粒子の少なくとも一方の表面に、前記定着面と着色荷電粒子との繰り返し吸着・剥離が可能で、かつ剥離に際して電圧閾値を生じる粘着層を有し、前記電圧の閾値以上の電圧を印加して駆動する電気泳動型表示装置において、前記粘着層が、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類のうち少なくとも１つ以上の成分から成り、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃以上＋３５℃以下の範囲であるポリマーにより形成されていることを特徴とする電気泳動型表示装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の電気泳動表示装置は、少なくとも２つの電極と、絶縁性液体中に分散された帯電粒子と、該帯電粒子が集合する少なくとも２つの定着面と、前記電極間に電圧を印加することによって前記帯電粒子を該定着面に移動・集合させる手段とを備えた表示装置において、前記定着面または着色荷電粒子の少なくとも一方の表面に繰り返し吸着及び剥離が可能な粘着層を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の特徴である粘着層の配置については、定着面のみ、着色荷電粒子表面のみ、または定着面と着色荷電粒子表面の両方に設けることができる。また、片方のみに配置する場合には、他方に粘着層との相性を調整する誘電層を設けることが好ましい。
【００１３】
粘着層に要求される特性としては、繰り返し吸着・剥離が可能であること、着色絶縁性液体に対して不溶性であること、また着色荷電粒子表面に設けられる場合には着色絶縁性液体中において着色荷電粒子の分散性が損なわれないこと、等が挙げられる。
【００１４】
このような特性を満足する粘着層の材料としては、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリビニルエステル類、ポリビニルエーテル類のうち少なくとも１つ以上の成分から成り、且つガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃以上＋３５℃以下の範囲であるポリマーが好適である。
【００１５】
図１は、本発明の電気泳動表示装置の一実施態様を示す概略断面図である。同図１では、表示セグメントに対応する２つの閉空間を有する構成について示している。電気泳動表示装置において、着色絶縁性液体６及び絶緑性着色液体６中に分散された着色荷電粒子７は、透明表示基板１と対向基板２及び隔壁３によって囲まれた閉空間内に保持されている。各閉空間の透明表示基板１上には透明表示電極４、対向基板２上には対向電極５が配置され、透明表示電極４と対向電極５の上には着色荷電粒子７が集合する定着面１４を有し、該定着面１４の表面に着色荷電粒子が繰り返し吸着及び剥離が可能な粘着層８が配置されている。
【００１６】
以下、図３を用いて本発明の電気泳動表示装置の動作原理を説明する。
同図３におて、本発明の電気泳動表示装置は、対向する２枚の基板１、２と、透光性の上部透明表示基板１上に形成された表示用の透明表示電極４と、下部対向基板２上に形成された対向電極５と、上下電極間に充填された着色絶縁性液体６と、該着色絶縁性液体６中に分散された着色荷電粒子７（仮にプラス帯電とする）と、本発明の特徴である粘着層８とによって構成される。同図では、粘着層８は定着面１４である電極４、５上に形成されている。
【００１７】
外部回路１０を図３（ａ）のように接続し、透明表示電極４にマイナス電荷、対向電極５にプラス電荷を誘導することによって、プラスに帯電した着色荷電粒子７が透明表示電極４上に集まり保持・定着され、表示面が着色粒子の色を呈色する。
【００１８】
この状態で、図３（ｂ）のように、外部回路１０を開放状態に切り替えると、電極上の電荷は保持される。着色荷電粒子７は、この保持電荷の静電引力によって、外部からエネルギーを供給することなく、透明表示電極４上に定着された状態を維持する。
【００１９】
次に、この状態から図３（ｃ）のように外部回路１０を短絡状態に切替えると、両電極の保持電荷は開放され、その静電引力は消失する。しかし、この状態においても、着色荷電粒子７は電極面上に形成された粘着層８によって吸着されており、表示電極４上に定着した状態を維持することができる。
【００２０】
したがって、単純マトリックス駆動のように、実効的には回路の開放状態を維持できないような制御においても、良好なメモリー性を発現することが可能である。また粘着層８上の表面電荷は開放されることがないため、長時間安定なメモリー性が実現できる。
【００２１】
一方、表示を書き換えるために電圧を印加し着色荷電粒子７を粘着層８から剥離する場合、粘着層８の吸着エネルギーに相当する駆動電圧閾値が付与されるため、粘着力の最適化によって単純マトリックス駆動に不可欠な駆動閾値特性を設計することが可能となる。
【００２２】
本発明は、以上の説明で述べた構成に限定されるものではなく、定着面または荷電粒子を有するあらゆる構成の電気泳動型表示装置に適用可能である。例えば図４に示す様な特開平９−０２１１４９号公報で開示されている表示電極／遮蔽電極型の表示装置、または図５に示す様な特開平１０−００５７２７号公報で開示されている水平移動型表示装置において、定着面１４に粘着層８を形成した場合や、図６に示す様な特開平ｌ−０８６１１６号公報で開示されているマイクロカプセル型において、表面に粘着層を有する粘着性着色荷電粒子１３を用いた場合が挙げられる。
【００２３】
以下、本発明の特徴である粘着層について更に詳しく説明する。
本発明に好適な粘着層の材料としては、例えばポリアクリル酸エステル系樹脂あるいはポリメタクリル酸エステル系樹脂が挙げられる。ポリアクリル酸エステル系樹脂あるいはポリメタクリル酸エステル系樹脂としては、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリ（メタ）アクリル酸エチル、ポリ（メタ）アクリル酸プロピル、ポリ（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、ポリ（メタ）アクリル酸イソブチル、ポリ（メタ）アクリル酸−ｔ−ブチル、ポリ（メタ）アクリル酸シクロヘキシルなどのポリ（メタ）アクリル酸アルキルエステル樹脂や、ポリ（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、ポリ（メタ）アクリル酸−２，２，３，３−テトラフロロプロピル、ポリ（メタ）アクリル酸ベンジルなどの誘導体、芳香族エステルが挙げられる。
【００２４】
これらのうち、記録媒体の通常の使用環境温度において粘着性を示すものはガラス転移温度が室温より低いものが好ましい。更に好適には＋３５℃以下、−３５℃以上であることが好ましい。たとえば、ＧＰＣ測定によるポリスチレン換算の平均分子量が約１０万程度のポリアクリル酸−ｎ−ブチルのガラス転移温度はおよそ−４０〜−６０℃である。
【００２５】
このポリアクリル酸−ｎ−ブチルは、２５℃において粘性液体であり粘着性を有するが、単独では粘凋性が高すぎるため、ポリマーが高いガラス転移温度を持つモノマーと共重合して用いることが望ましい。例えば、アクリル酸−ｎ−ブチルモノマーにメタクリル酸−ｎ−ブチルモノマーを適当な比率で添加することにより、適当なガラス転移温度および粘性を得ることができる。
【００２６】
また、アクリル酸−２，２，３，３−テトラフロロプロピルなどの含フッ素エステルやアクリル酸−２−ヒドロキシプロピルなどの極性基を有するエステル、あるいは（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、酢酸ビニル、ポリエステル等を共重合することで、剥離性や粘着性を制御することができる。さらには、これらポリマーの分子量、配向・結晶性、部分的架橋の有無などによっても剥離性や粘着性を制御することができる。また、共重合以外にも、かかる粘着性樹脂を混合、積層することも可能である。
【００２７】
上記アクリルエステル系樹脂以外にはポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリルアミドあるいはポリビニルエステル類やポリビニルエーテル類を主成分とすることもできる。
【００２８】
それ等のポリマーの単量体としては、具体的にはスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ターシャリーブチルスチレン、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−ｎ−ブチル、アクリル酸−ｎ−プロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸−ｎ−プロピル、メタクリル酸−ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノメチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルエーテル、イソブチルエーテル、β−クロルエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、ｐ−メチルフェニルエーテル、ｐ−クロルフェニルエーテル、ｐ−ブロムフェニルエーテル、ｐ−ニトロフェニルビニルエーテル、ｐ−メトキシフェニルビニルエーテル、２−ビニルピリジン、３−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ビニルイミダゾール、Ｎ−メチル−２−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルイミダゾール、ブタジエン、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸及びこれらの塩等を挙げることができる。
【００２９】
これらの単量体は、単独または混合して使用することができ、好ましい特性が得られるような好適な重合体組成を選択することができる。
【００３０】
本発明に使用する重合開始剤としては、いかなるものでも使用することができるが、かかる重合開始剤としては、２，２′−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、１，１′−アゾビス−（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２′−アゾビスー４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリルの如きアゾ系もしくはジアゾ系重合開始剤；ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドの如き過酸化物系重合開始剤を挙げることができる。
【００３１】
２つの物質の接着・粘着性に関しては、溶解度パラメータ（以下ＳＰ値）が目安となる。ＳＰ値の近いものどうしは互いに溶けあいやすく、また一方が固体のときにはぬれやすいことが一般に知られている。（例えば、「接着ハンドブック」日刊工業新聞社発行などを参照）。ポリマーのＳＰ値はポリテトラフルオロエチレンの６からポリアクリルニトリルの１５など広い範囲にわたっている。従って、本発明では定着面表面または荷電粒子表面のＳＰ値を考慮して粘着層材料を選択することが望ましい。
【００３２】
本発明における粘着性着色荷電粒子は、着色荷電微粒子の表面に粘着層を形成してもよいが、より好適には微粒子の形成プロセス時に粘着性材料を使用するのが望ましい。具体的な形成プロセスとしては、通常の塊状重合や溶液重合以外に懸濁重合や乳化重合をおこなうことが好ましい。
【００３３】
粘着性着色微粒子の平均粒子径によって、微粒子の定着面への吸着力を調整することができる。微粒子の平均粒子径が５μｍ程度未満であると定着面にたいする粘着力が強くなりすぎて剥離性が低下し、逆に７０μｍ程度を超えると定着面との接着面積が低下するので適切な粘着力を得ることが難しくなるため、平均粒子径５〜７０μｍ程度の範囲で粒径を調整することが望ましい。
【００３４】
懸濁重合や乳化重合プロセスおよび泳動表示装置の着色絶縁性液体中において、粘着性着色微粒子間の凝集を防ぎ分散状態を維持するためには、適当な分散剤の添加が望ましい。
【００３５】
分散剤としては燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の無機塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、ベントナイト、アルミナ等の無機酸化物やドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等の界面活性剤あるいは各種鹸化度および分子量のポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンなどの高分子を用いることができる。
【００３６】
荷電微粒子を着色するための着色剤としては、酸化チタン、カーボンブラック、ニグロシン、鉄黒、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーン・オキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド４、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、Ｃ．Ｉ．モーダントレッド３０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１５、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー３、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー５、Ｃ．Ｉ．モーダントブルー７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン６、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン４、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン６、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ベンジジンオレンジＧ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、ウォッチングレッドカルシウム塩、ブリリアントカーミン３Ｂ、ファストバイオレッドＢ、メチルバイオレッドレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、キナクリドン、ローダミンＢ、ファーストスカイブルー、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等を例示することができる。
【００３７】
磁性着色剤として、金属酸化物磁性材料、例えば、Ｂｅ系フェライト、Ｓｒ系フェライト、Ｐｂ系フェライト等、あるいはγ−Ｆｅ2 Ｏ3 系、Ｃｏ系フェライト等の針状磁性体等を単独でまたはこれらの混合で、あるいはこれら微粒子とソフトフェライトのごとき軟磁性材料粒子とを混合して用いることができる。
【００３８】
本発明における粘着性着色荷電微粒子には、必要に応じて荷電制御剤を含有しても良く、負帯電性微粒子の場合、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸またはナフトエ酸の金属錯塩等の負荷電制御剤が用いられる。正帯電性微粒子の場合は、ニグロシン系化合物、有機四級アンモニウム塩の如き正荷電制御剤が用いられる。
【００３９】
【実施例】
以下実施例によって本発明の実施態様について詳しく説明する。
【００４０】
実施例１
本実施例では、図１に示す、最も一般的な上下電極構造の電気泳動型表示装置の電極面に粘着層を配置する場合について説明する。図１では表示セグメントに対応する２つの閉空間を有する構成について示している。着色絶縁性液体６、及び着色絶緑性液体６中に分散された着色荷電粒子７は、表示側透明基板１と対向基板２及び隔壁３によって囲まれた閉空間内に保持される。各閉空間の表示側透明基板１上には透明表示電極４、対向基板２上には対向電極５が配置され、透明表示電極４と対向電極５の上には、本発明に関わる粘着層８が配置されている。
【００４１】
以下製造プロセスについて説明する。
まず、透明表示基板１に透明表示電極４、対向基板２上に対向電極５を形成した。各基板材料としては、可視光の透過率が高く且つ耐熱性の高い材料を使用する。ガラス、石英等の無機材料のほか、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のポリマーフィルムを使用することができる。本実施例ではガラス基板を用いた。
【００４２】
透明表示電極４は、パターニング可能な導電性材料ならどのようなものを用いてもよく、本実施例では、酸化インジウムすず（ＩＴＯ）を真空蒸着法によって２００ｎｍの厚さに形成した。対向電極５は上記材料の他金属材料を用いてもよく、本実施例では、Ａｌ膜を真空蒸着法によって２００ｎｍの厚さに形成した。
【００４３】
粘着層の材料としては、ポリ−ｎ−ブチルアクリレートとｎ−ブチルメタクリレートの共重合体を使用した。ｎ−ブチルアクリレートモノマー５０部とｎ−ブチルメタクリレートモノマー５０部からなる混合トルエン溶液（１０ｗｔ％）に、重合開始剤として２，２′−アゾビスイソブチロニトリルを１％添加し、７０℃で３時間加熱することによって重合をおこなった。こうして得られたポリマー溶液を、予め電極部のみが露出するようにレジストパターニングされた表示用透明基板１と対向基板２上にそれぞれスピンコートし、各基板の電極上に膜厚約５００ｎｍの透明な粘着層８を形成した。なお、示差走査熱量計（マックサイエンス社製、ＤＳＣ３１００）によってポリマーのガラス転移温度を測定したところ、−１５．４℃であった。
【００４４】
次に、対向基板２上に隔壁３を形成する。隔壁材料としてはポリマー樹脂を使用する。隔壁形成はどのような方法を用いてもよい。例えば、光感光性樹脂層を塗布した後、露光及びウエット現像を行う方法、又は別に作製した隔壁を接着する方法、或いは光透過性の第２基板表面にモールドによって形成しておく方法等を用いることができる。本実施例では、光感光性ポリイミドワニスの塗布・露光・ウエット現像プロセスを３回繰り返すことにより、５０μｍの高さの隔壁３を形成した。
【００４５】
続いて、隔壁３内に着色絶縁性液体６及び着色帯電泳動粒子７を充填した。着色絶緑性液体６としては、シリコーンオイル、トルエン、キシレン、高純度石油等の絶縁性液体に染料を分散させた分散液を用いる。本実施例ではシリコーンオイルにアントラキノン系の黒色染料を分散させた着色絶縁性液体６を用いた。
【００４６】
着色荷電粒子７としては、着色絶緑性液体６中で帯電しうる顔料粒子あるいは顔料粉末を樹脂に分散させた粒子を用いる。粒子の大きさとしては、通常は平均粒径０．ｌμｍ〜５０μｍ位のものを使用する。本実施例ではポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂に酸化チタンの白色顔料粉末を分散させた平均粒径０．５μｍの白色粒子を用いた。この白色帯電粒子７は上記着色絶縁性液体６中にて正に帯電していることが確認されている。
【００４７】
最後に、隔壁３と透明表示基板１とを接着剤で貼り合わせ、図１に示した構成の表示装置を得た。また比較例１として、全く同様の構成であるが、粘着層を形成しない表示装置も合わせて作成した。
【００４８】
こうして得られた２つの表示装置を不図示の駆動回路によって駆動した。最初に左側のセルの透明表示電極４に対向電極５に対して−５０Ｖ、右側のセルには＋５０Ｖの電圧をそれぞれ印加した。左側のセルでは絶縁性黒色液体６中に分散していた正帯電白色粒子７が透明表示電極４に泳動・定着し、セルは定着帯電粒子の色である白色を呈した。右側のセルでは正帯電白色粒子７が対向電極５に泳動・定着し、セルは着色絶縁性液体６の色である黒色を呈した。応答速度は５０ｍｓｅｃであった。本実施例１による表示装置、および比較例１による表示装置ともにほぼ同様の駆動特性を示した。
【００４９】
比較例１の表示装置について、この状態で外部回路を開放状態にしても変化は見られなかった。しかしながら、５時間放置後の観察では呈色状態の明らかな変化が認められ、一部の着色荷電粒子７の定着面からの脱離・拡散が観察された。次に、再び初期の呈色状態に戻した後、外部回路をショートし透明表示電極４と対向電極５を短絡状態にしたところ、数分以内で呈色状態は失われ、殆どの着色荷電粒子７が液中に脱離・拡散した。
【００５０】
次に本実施例の表示装置を、この状態で外部回路を開放状態にしたが変化は見られなかった。更に、この状態で５０時間保持したが全く変化は見られなかった。続けて、外部回路をショートし透明表示電極４と対向電極５を短絡状態にしたが変化は見られなかった。同様にこの状態で５０時間保持したが全く変化は見られず良好なメモリ性が実現されていることが確認された。
【００５１】
次に、双方の表示装置について、５０ｍｓｅｃの矩形波印加に対するスイッチング特性を比較した。粘着層のない比較例１の表示装置のスイッチング閾値電圧は約１０Ｖであった。一方、本実施例の表示装置では閾値電圧が３５Ｖに上昇し、γ特性が大幅に改善されていることが確認された。また、５０Ｖ、５０ｍｓｅｃ矩形波でのスイッチングを１００サイクル繰り返し行なったが特性に変化は認められなかった。
【００５２】
実施例２
本実施例では、粘着性着色荷電粒子を用いた。図２に本実施例の概略構成図を示す。荷電粒子１３が粘着性であること、および電極上には粘着層がないことを除けば構成は実施例１と全く同様である。
【００５３】
以下、粘着性着色荷電粒子１３の製造プロセスについて説明する。９９％鹸化ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡ）１．５ｇと９０％鹸化ＰＶＡ０．０６ｇ（共に分子量５００）を水２１０ｇに加熱溶解し、ＰＶＡ溶液とした。モノマーとしてｎ−ブチルアクリレート５０部とｎ−ブチルメタクリレート５０部を混合した。
【００５４】
ＰＶＡ溶液にモノマー混合溶液９０ｇ、酸化チタン微粉末１０ｇ、過硫酸アンモニウム１ｇを添加し、窒素雰囲気下で氷冷し、激しく撹拌しながらテトラメチルエチレンジアミンｌｇをゆっくり滴下し、そのまま１２時間かけて重合させた。反応溶液をメタノールに注ぎ、上澄みをデカントして捨て、さらにメタノール、水で洗浄することによって粘着性白色微粒子１３を得た。
【００５５】
示差走査熱量形（マックサイエンス社製、ＤＳＣ３１００）によって得られた白色微粒子のガラス転移温度を測定したところ、−１３．６℃であり、２５℃の室温において粘凋な粒子であった。
【００５６】
着色絶縁性液体６としては、イソパール（Ｉｓｏｐａｒ、Ｅｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ’ｓ社製）を用いた。他の製造プロセスについては実施例１に準じて行った。
【００５７】
こうして得られた図２の表示装置を不図示の駆動回路によって駆動した。最初に左側のセルの透明表示電極４に対向電極５に対して−５０Ｖ、右側のセルには＋５０Ｖの電圧をそれぞれ印加した。左側のセルでは絶縁性黒色液６中に分散していた正荷電白色粒子７が透明表示電極４に泳動・定着し、セルは定着荷電粒子の色である白色を呈した。右側のセルでは正荷電白色粒子７が対向電極５に泳動・定着し、セルは着色絶縁性液体６の色である黒色を呈した。応答速度は５０ｍｓｅｃであった。
【００５８】
次に本実施例の表示装置を、この状態で外部回路を開放状態にしたが変化は見られなかった。更に、この状態で５０時間保持したが全く変化は見られなかった。続けて、外部回路をショートし透明表示電極４と対向電極５を短絡状態にしたが変化は見られなかった。同様にこの状態で５０時間保持したが全く変化は見られず良好なメモリ性が実現されていることが確認された。
【００５９】
次に、５０ｍｓｅｃの矩形波印加に対するスイッチング特性を測定した。本実施例の表示装置の閾値電圧は３０Ｖであり、実施例１と同様良好なγ特性が得られていることが確認された。また、５０Ｖ，５０ｍｓｅｃ矩形波でのスイッチングを１００サイクル繰り返し行なったが特性に変化は認められなかった。
【００６０】
実施例３
本実施例では、本発明を特願平１０−００５７２７号公報において開示された水平移動型の電気泳動表示装置に適用した場合について説明する。
【００６１】
図５に本発明による表示装置の概略断面図を示す。図５では一画素に対応する２つの閉空間を有する構成について示している。表示基板１上の画素面全面には白色表示電極２５が配置され、さらに絶緑層１５を介して黒色表示電極２４が画素面の一部に配置されている。黒色表示電極２４上面、及び白色表示電極２５上の絶緑層１５の上面には本発明に関わる粘着層８が形成される。表示基板１、対向基板２及び隔壁３によって囲まれた空間内には、透明絶縁性液体２６及び黒色帯電粒子２７が充填される。水平移動型の電気泳動表示装置では、帯電粒子２７を表示基板１に対して水平に移動し、表示基板上に形成された黒色表示電極２４または白色表示電極２５の上に集めることによって表示を行う。
【００６２】
透明絶縁性液体２６中の黒色帯電粒子２７を電極への電圧印加によって白色表示電極２５上に集めると、観測者（対向基板側）からは、黒色帯電粒子２７と黒色表示電極２４が観察（表示）される。一方、電極の極性を変えて黒色帯電粒子２７を黒色表示電極２４上に集めると、白色表示電極２５が露出し呈色が変化する。黒色表示電極２４に比べて白色表示電極２５の面積を大きくすれば白色表示電極２５の着色が支配的な呈色を示す。白色表示電極２５の呈色は絶緑層１５或いは白色表示電極２５或いは表示基板１等の着色によって形成される。
【００６３】
以下、本実施例による表示装置の製造方法について説明する。表示基板１は、厚さ２００μｍの光透過性のＰＥＴフィルムを用いた。表示基板１上に白色表示電極２５としてＩＴＯを成膜しライン状にパターニングした。次に、白色表示電極２５上に絶緑層１５として酸化チタン微粒子を混合して白色化したＰＥＴフィルムを形成した。次に、黒色表示電極２４として暗黒色の炭化チタンを成膜しライン状にパターニングした。線幅は５０μｍとした。
【００６４】
次に本発明に関る粘着層８の形成方法について説明する。粘着層材料としてはポリｎ−ブチルアクリレートとｎ−ブチルメタクリレートの共重合体を使用した。ｎ−ブチルアクリレートモノマー５０部とｎ−ブチルメタクリレートモノマー５０部からなる混合トルエン溶液（１０ｗｔ％）に、重合開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリルを１％添加し、７０℃で３時間加熱することによって重合をおこなった。こうして得られたポリマー溶液を、黒色表示電極２４及び白色表示電極２５上の絶縁層１５上にスピンコートし約５００ｎｍの膜厚の透明な粘着層８を形成した。なお、示差走査熱量計（マックサイエンス社製、ＤＳＣ３１００）によってポリマーのガラス転移温度を測定したところ、−１５．４℃であった。
【００６５】
次に、隔壁３を形成した。隔壁３は、光感光性厚膜レジスト（商品名：ＳＵ−８、３Ｍ社製）を膜厚５０μｍの条件で塗布した後、露光及びウエット現像を行うことによって形成した。対向基板２との接合面に熱融着性の接着層を形成した後、隔壁内に透明絶縁性液体２６及び黒色帯電粒子２７を充填した。透明絶縁性液体２６としては、シリコーンオイルを使用した。使用したシリコーンオイル中には、予め有極性イオン吸着剤であるアルミナ及びシリカの超微粒子をそれぞれ０．５ｗｔ％添加した。黒色帯電粒子２７としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、粒子の大きさがｌμｍ〜２μｍ位のものを使用した。次に、対向基板２の表示基板１との接着面に熱融着性の接着層パターンを形成し、表示基板１の隔壁３と対向基板２の接着層の位置を合わせ加熱状態で貼り合わせた。こうして得られた表示シートに駆動回路を設置して表示装置を完成させた。
【００６６】
一方、平行して比較用表示装置を作成した。粘着層８の代わりに透明ポリイミド薄膜を約５００ｎｍの厚さに形成した。その他の使用材料、製造プロセスは全く同様である。
【００６７】
こうして得られた２つの表示装置を不図示の駆動回路によって駆動した。白色表示電極２５をコモン電極として接地電位に設定し、最初に黒色表示電極２４に対して、左側の画素に−５０Ｖ、右側の画素に＋５０Ｖの電圧をそれぞれ印加した。左側の画素では黒色正帯電粒子２７が黒色表示電極の上面に泳動・定着し白色を呈した。右側の画素では黒色正帯電粒子２７が白色表示電極２５の上面に泳動・定着し黒色を呈した。応答速度は５０ｍｓｅｃであった。本発明の実施例による表示装置、及び比較用表示装置ともにほぼ同様の駆動特性を示した。
【００６８】
比較用表示装置について、この状態で外部回路を開放状態にしても変化は見られなかった。しかしながら５時間放置後の観察では、一部の帯電粒子２７の定着面からの脱離・拡散が認められ呈色状態に明らかな変化が観察された。次に、再び初期の呈色状態に戻した後、外部回路をショートし黒色表示電極２４と白色表示電極２５を短絡状態にしたところ、数分以内で呈色状態は損なわれ、多くの帯電粒子２７が液体中に脱離し、画素内に拡散した。
【００６９】
次に本実施例の表示装置に対して、この状態で外部回路を開放状態にしたが変化は見られなかった。更に、この状態で５０時間保持したが全く変化は見られなかった。続けて、外部回路をショートし黒色表示電極２４と白色表示電極２５を短絡状態にしたが変化は見られなかつた。同様にこの状態で５０時間保持したが全く変化は見られず良好なメモリ性が実現されていることが確認された。
【００７０】
次に、双方の表示装置について、５０ｍｓｅｃの矩形波印加に対するスイッチング特性を比較した。粘着層のない比較例の表示装置のスイッチング閾値電圧は約５Ｖだった。一方、本発明の表示装置では閾値電圧が３５Ｖに上昇し、γ特性が大幅に改善されていることが確認された。また、５０Ｖ，５０ｍｓｅｃ矩形波でのスイッチングを１００サイクル繰り返し行なったが特性に変化は認められなかった。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によって、単純マトリックス駆動制御のように、実効的には回路の開放状態を維持できないような制御においても、良好なメモリー性を発現することができ、また荷電膜上の表面電荷は開放されることがないため、長時間安定なメモリー性が実現可能で、さらに粘着層の吸着エネルギーに相当する閾値電圧が付与され、γ特性が大幅に改善された電気泳動型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気泳動表示装置の一実施態様を示す概略断面図である。
【図２】本発明の電気泳動表示装置の他の実施態様を示す概略断面図である。
【図３】本発明の電気泳動表示装置の動作原理を説明する説明図である。
【図４】本発明の電気泳動表示装置の他の実施態様を示す概略断面図である。
【図５】本発明の電気泳動表示装置の他の実施態様を示す概略断面図である。
【図６】本発明の電気泳動表示装置の他の実施態様を示す概略断面図である。
【図７】従来の表示装置の動作原理を説明する説明図である。
【図８】従来の表示装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  透明表示基板
２  対向基板
３  隔壁
４  透明表示電極
５  対向電極
６  着色絶縁性液体
７  着色荷電粒子
８  粘着層
９  マイクロカプセル
１０  外部回路
１１  遮光部
１２  高分子バインダー
１３  粘着性着色荷電粒子
１４  定着面
１５  絶縁層
２４  黒色表示電極
２５  白色表示電極
２６  透明絶縁性液体
２７  黒色帯電粒子
【図１】
0004227266.tif 000002
【図２】
0004227266.tif 000003
【図３】
0004227266.tif 000004
【図４】
0004227266.tif 000005
【図５】
0004227266.tif 000006
【図６】
0004227266.tif 000007
【図７】
0004227266.tif 000008
【図８】
0004227266.tif 000009