(57)【要約】【課題】電気泳動式表示装置の溶媒中の着色粒子の分散を改善できると共に、応答スピードを早くできる分散剤を提供する。【解決手段】電気泳動式表示装置１の電気泳動式表示パネル１１に使用される表示液として、炭化水素系の第１の溶媒に、炭素数６〜８のアルコール類、アルデヒド類、またはケトン類の何れかからなる第２の溶媒を添加して製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系の第１の溶媒に、炭素数６〜８のアルコール類、アルデヒド類、またはケトン類の何れかからなる第２の溶媒が添加されていることを特徴とする電気泳動式表示装置用表示液。
【請求項２】
前記第１の溶媒と前記第２の溶媒との混合比（重量比）が２：１〜７：１であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動式表示装置用表示液。
【請求項３】
前記第２の溶媒が炭素数６のアルデヒド類からなり、
前記第１の溶媒と前記第２の溶媒との混合比（重量比）が２：１〜２．５：１であることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動式表示装置用表示液。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電気泳動式表示装置用表示液を備えたことを特徴とする表示パネル。
【請求項５】
請求項４の表示パネルを備えた電気泳動式表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界の作用により可逆的に視認状態を変化させうる電気泳動表示装置用の表示液及びそれを備えた表示パネル、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本や雑誌に用いられる印刷用紙の代わりとなる表示パネルを備えた電気泳動表示装置が知られている。電気泳動表示装置の表示パネルには、一例として、表示面になる透明な基板と画像が形成される基板とがスペーサーを介して所要間隔で対向配置されると共に、その間に表示画素に対応させて密閉可能な空間を構成する隔壁がマトリクス状に設けられる。その画素毎の空間には、各々第１の着色成分（例えば黒）を含んで電気的に一方の極性に帯電する第１の着色粒子と、これと異なる第２の着色成分（例えば白）を含んで電気的に他方の極性に帯電する第２の着色粒子とを溶媒中に含む表示液が充填される。
【０００３】
また、各基板には、画素毎の空間に対応させて、正負両方向に可逆的に電界を発生させることができる電極が設けられる。表示パネルは、画素毎の空間に電界を印加することで表示面である透明基板側に、第１の着色粒子を引き寄せるか、あるいは、第２の着色粒子を引き寄せるかにより、任意の画像を表示させる。また、第２の着色粒子を用いずに、溶媒を第１の着色粒子と異なる色に着色して、第１の着色粒子を透明基板側に引き寄せるか、あるいは、透明基板側から離間させるかにより表示パネルを形成する装置も知られている。
【０００４】
このような電気泳動表示装置の表示パネルには、高コントラストであることが求められている。しかし、表示液を繰り返し用いる際に粒子間の電気的な引力による凝集等が発生することから表示を安定的に維持させることが難しく、凝集による混色が起こり結果的にコントラストを悪化させる場合があった。これに対して、主な溶媒（第１の溶媒）中に高分子型界面活性剤等を第２の溶媒（分散剤）として含有させて、着色粒子表面に吸着層を形成させることで分散状態を安定化させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２５４１７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、上記した界面活性剤等の分散剤を表示液に含有させる方法は、溶媒中に着色粒子が分散した状態を安定的に維持させることが充分にはできなかったことから着色粒子が偏在し、コントラストの低下により表示品質を低下させる場合があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記の課題を解決するために、溶媒中の着色粒子の分散を改善できると共に、応答スピードを早くできる分散剤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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る電気泳動式表示装置用表示液の実施態様では、炭化水素系の第１の溶媒に、炭素数６〜８のアルコール類、アルデヒド類、またはケトン類の何れかからなる第２の溶媒が添加されていることを特徴とする。
【０００８】
本実施態様は、電気泳動式表示装置の表示パネル用の溶媒（第１の溶媒）に分散液（第２の溶媒）を添加する表示液に適用することができる。炭化水素系の第１の溶媒とは、例えば、電気絶縁性を有するイソパラフィン系の炭化水素類であってよい。
【０００９】
炭素数６〜８のアルコール類とは、炭素数６〜８の骨格化合物に水酸基（-OH）が結合した化合物である。例えば、炭素数が６の非環式炭化水素のヘキサン骨格を有する場合にはヘキサノールである。炭素数が７であればヘプタン骨格を有するヘプタノールであり、炭素数が８であればオクタン骨格を有するオクタノールである。
【００１０】
炭素数６〜８のアルデヒド類とは、炭素数６〜８の骨格化合物にアルデヒド基（HCO-：ホルミル基）が結合した化合物である。例えば、炭素数が６の非環式炭化水素のヘキサン骨格を有する場合にはヘキサナールである。炭素数が７であればヘプタン骨格を有するヘプタナールであり、炭素数が８であればオクタン骨格を有するオクタナールである。
【００１１】
炭素数６〜８のケトン類とは、炭素数６〜８の骨格化合物にカルボニル基（-CO-）が２個の炭素原子に結合した化合物である。例えば、炭素数が６の非環式炭化水素のヘキサン骨格を有する場合にはヘキサノンである。炭素数が７であればヘプタン骨格を有するヘプタノンであり、炭素数が８であればオクタン骨格を有するオクタノンである。
【００１２】
炭化水素系の第１の溶媒に炭素数６〜８のアルコール類等を添加した場合、アルコール類等の炭素数が６〜８であり、比較的低粘度であることから着色粒子を速い速度で移動させることができる。したがって、本実施態様では、表示パネルの電極への電力供給が５０ｍS等の短いパルス幅であっても、その供給時間内で着色粒子を表示パネル側に引き寄せたり、表示パネルから離間させたりすることができる。また、着色粒子の移動速度を速めることで溶媒中の着色粒子の凝集を抑制して分散を安定的に維持させることができるため、コントラストの低下を改善することができる。
【００１３】
コントラストは、画面を表示したときの明るい部分と暗い部分の明度の差であり、差が大きいほどコントラストが高いことになる。逆にコントラストを高くするには、明るい（白っぽい）部分を一層明るく（白っぽく）するか、暗い（黒っぽい）部分をより暗く（黒っぽく）するか、あるいは、その両者を同時に実施する。
【００１４】
また、電極に電圧をかけなくても表示が安定している時間が長ければ、電力供給量を減らせるので、これによっても消費電力を低くすることができる。画面全体に各着色粒子がまんべんなく分散して表示の均等性が高ければ、着色粒子の偏在が解消され、部分的に文字が濃くなる部分と逆に淡くなる部分が発生する表示不良を減らすことができる。
【００１５】
好ましくは、請求項２に係る本発明のように、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）が２：１〜７：１であるようにしてもよい。第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）が２：１とは、最終的な溶媒の総重量が２４０ｇの場合に、第１の溶媒が１６０ｇと第２の溶媒を８０ｇとを混合することである。同様に第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）が７：１とは、最終的な溶媒の総重量が２４０ｇの場合に、第１の溶媒が２１０ｇと第２の溶媒を３０ｇとを混合することである。最終的な溶媒の総重量が２４０ｇの場合には、第１の溶媒は１６０ｇ〜２１０ｇの間の値をとることができ、第２の溶媒は第１の溶媒の残りの８０ｇ〜３０ｇの値をとることができる。
【００１６】
第１の溶媒と第２の溶媒との混合比を上記の範囲内とすることにより、第２の溶媒として絶縁性ではないアルコール類等を添加しても第１の溶媒の電気絶縁性を維持できる。したがって、本実施態様では、最終的な溶媒が絶縁性であるので、着色粒子を帯電させることができる。
【００１７】
さらに好ましくは、請求項３に係る本発明のように、第２の溶媒が炭素数６のアルデヒド類からなり、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）が２：１〜２．５：１であるようにしてもよい。
【００１８】
第１の溶媒と第２の溶媒との混合比を上記の範囲内とすることにより、着色粒子をさらに早い速度で移動させることができる。したがって、本実施態様では、表示パネルの電極への電力供給が５０ｍS等の短いパルス幅であっても、その供給時間内で着色粒子を表示パネル側に飽和状態まで引き寄せたり、表示パネルから飽和状態まで離間させたりすることができる。また、着色粒子の移動速度をさらに速めることで溶媒中の着色粒子の凝集をさらに抑制して分散を安定的に維持させることができるため、コントラストの低下もさらに改善することができる。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項４に係る表示パネルの実施態様では、上述した本発明に係る何れかの電気泳動式表示装置用分散液を備えたことを特徴とする。本実施態様によれば、コントラストの低下を改善した電気泳動式の表示パネルを提供することができる。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項５に係る電気泳動式表示装置の実施態様では、上述した本発明に係る請求項４の表示パネルを備えたことを特徴とする。本実施態様によれば、コントラストの低下を改善した電気泳動式の画像表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明に係る電気泳動式表示装置用表示液は、着色粒子の移動速度を速めることで溶媒中の着色粒子の凝集を抑制して分散を安定的に維持させることができるため、表示パネル及び表示装置のコントラストの低下を改善することができ、画面の均等性を高めて表示不良を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の電気泳動式表示装置用表示液の実施の形態、及びこの表示液を用いた表示パネルを実装する画像表示装置の実施形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態の電気泳動表示装置の概略構成を示すブロック図である。
電気泳動表示装置１（画像表示装置）は、マトリクス状に並んだ複数の画素ブロック毎に第１表示色（例えば白）か第２表示色（例えば黒）かを表示させることで表面に文字又は画像を表示させる電気泳動式表示パネル１１（以下、表示パネル１１とも記載する）、キーパッド又はタッチパネル等により使用者の入力を受け付ける操作入力部１２、表示パネル１１の各画素毎に電界を発生させて画像等を表示させる表示駆動／制御部１３を有する。
【００２４】
また、電気泳動表示装置１は、さらに表示パネル１１に表示させる画像等のデータ及びオペレーションシステム／画像表示ソフトウエア等を記憶する情報記録部１４、外部から情報記録部１４に画像等のデータを入力させることができる外部入力部１５、表示駆動／制御部１３及び情報記録部１４等に適した電圧を供給する電源部１６、電源部１６に電源電力を供給するバッテリー１７を有する。また、情報記録部１４に記憶させる画像等のデータは、脱着自在な記憶素子等を装着することで入力されてもよく、バッテリー１７に代えて商用電源から電力が供給されてもよい。
【００２５】
図２は、表示パネル１１の概略構成を示すブロック図である。
表示パネル１１は、使用者が各画素ブロック毎の色差により画像を視認できるように可視光を透過する材質で形成されて表示パネル１１の前面側に配置される透明基板２１、表示パネル１１の背面側に配置される背面基板２２、透明基板２１の内側（背面側）に設けられる前面側電極３１、背面基板２２の内側（前面側）に設けられる背面側電極３２、隣接する各画素ブロックの間を仕切る壁状のリブ３３とを有している。
【００２６】
各画素ブロック毎に、透明基板２１の内側と背面基板２２の内側とリブ３３の内壁により囲まれた空間が形成される。各画素ブロックの空間の前面側に透明基板２１の内側に接して前面側電極３１が配置され、各画素ブロックの空間の背面側に背面基板２２の内側に接して背面側電極３２が配置されている。各電極３１、３２は、各々個別に正負何れかの電圧が表示駆動／制御部１３により供給される。又、少なくとも透明基板２１に設けられる前面側電極３１は、透明電極の材料（酸化インジウムスズ：ＩＴＯ等）により形成される。
【００２７】
各画素ブロックの空間には、表示液５１が充てんされる。表示液５１は、電気絶縁性を有するイソパラフィン系の炭化水素類を第１の溶媒として、白色の酸化チタンを含有するポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂）の着色粒子４１と、黒色のカーボンブラックを含有するＰＭＭAの着色粒子４２、及び分散剤として第２の溶媒が添加されている。また、各着色粒子４１、４２としては、二酸化ケイ素（シリカ）を着色粒子の表面もしくは表面近傍に配置したものを用いてもよい。
【００２８】
＜分散剤として適している溶媒についての検討＞
まず、どのような媒質が分散剤である第２の溶媒として適しているのかを検討した。第１の溶媒中に白色の着色粒子４１と黒色の着色粒子４２及び第２の溶媒を添加した表示液５１を複数種類作成してコントラストを検討した。第２の溶媒としては、炭素数６のヘキサノール（アルコール類）、ヘキサナール（アルデヒド類）、及びヘキサノン（ケトン類）を使用し、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）は２．３：１とした。又、比較用としてヘキサン酸メチル、ヘキシルベンゼン、親水性部分が非イオン性であるノニオン性界面活性剤Ａ、ノニオン性界面活性剤Ｂ、水中で解離したとき親水性部分が陰イオンとなるアニオン性界面活性剤Ａ、水中で解離したとき親水性部分が陽イオンとなるカチオン性界面活性剤Ａを第２の溶媒として同条件で用いた場合についても検討した。
【００２９】
透明基板２１と背面基板２２とを、前面側電極３１と背面側電極３２とが３０μｍの間隔で対向するように配置し、各基板の間に表示液を注入した。表示駆動／制御部１３と各電極とを接続して全画素が白表示の場合の輝度と、全画素が黒表示の場合の輝度を、トプコン社製輝度計ＢＭ−７により測定した。白表示の場合の輝度と黒表示の場合の輝度との比をコントラストとして求めた。新聞紙の紙面の白部と印刷部（黒インク部）の黒部のコントラストが８：１であるので、それを基準として、それ以上を使用可能、それ未満を使用不可として可否判定を行った。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示された測定結果及び判定結果によれば、第２の溶媒として炭素数６のヘキサノール、ヘキサナール、及びヘキサノンを用いた場合には、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）を２．５：１にした場合に、全てコントラストが８：１以上になり判定が使用可能（○）になった。それに対して、第２の溶媒としてヘキサン酸メチル、ヘキシルベンゼン、ノニオン性界面活性剤Ａ、ノニオン性界面活性剤Ｂ、アニオン性界面活性剤Ａ、及びカチオン性界面活性剤Ａを用いた場合には、同条件で全てコントラストが８：１未満になり判定が使用不可（×）になった。
【００３２】
以上の測定結果から、少なくとも炭素数６のヘキサノール、ヘキサナール、及びヘキサノンを第２の溶媒として用いた場合は、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）を２．５：１にした場合に、界面活性剤を用いるよりも良好なコントラストを得られる。また、ヘキサナール（アルデヒド類）が最もコントラストが良く（１４：１）、次いで、ヘキサノン（ケトン類）の（１２：１）、その次がヘキサノール（アルコール類）の（８：１）である。但し、炭素数が６であっても環式炭化水素のヘキシルベンゼンはコントラストを改善できない。また、炭素数が６の非環式炭化水素であっても、ヘキサン酸メチル（エステル）等もコントラストを改善できない。
【００３３】
＜第１の溶媒に分散剤を添加する割合の検討＞
次に、第１の溶媒に対して分散剤である第２溶媒をどの程度の割合で添加するのが適しているのかを検討した。分散剤として適している溶媒の検討結果からヘキサノール、ヘキサナール、及びヘキサノンのみを第２の溶媒として、第１の溶媒に割合を変えて添加した表示液５１を複数種類作成してコントラストを検討した。コントラストの測定方法及び判定方法は分散剤として適している溶媒の検討と同様とした。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２に示された測定結果及び判定結果によれば、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）を１．６：１にした場合には、全ての第２の溶媒でコントラストが１：１（８：１未満）になり判定が使用不可（×）になった。それに対して、混合比（重量比）を２．３：１にした場合には、全ての第２の溶媒でコントラストが８：１以上になり判定が使用可能（○）になった。同様に、混合比（重量比）を２．５：１にした場合と６．３：１にした場合には、全ての第２の溶媒でコントラストが８：１以上になり判定が使用可能（○）になった。ところが、混合比（重量比）を３２：１にした場合には、全ての第２の溶媒でコントラストが３：１（８：１未満）になり判定が使用不可（×）になった。
【００３６】
以上の測定結果から、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）は、１．６：１と２．３：１の間に使用可能か使用不可かの一方の境界があることになり、６．３：１と３２：１の間に使用可能か使用不可かのもう一方の境界があることになる。従って、概略的に第１の溶媒と前記第２の溶媒との混合比（重量比）が２：１〜７：１の範囲内であれば、良好なコントラストが得られる。また、混合比（重量比）を２．５：１にした場合が測定した中では最もコントラストが良く（ヘキサナールで１４：１、ヘキサノンで１２：１）、２．３：１と６．３：１の場合は少しコントラストが悪くなる（ヘキサナールで１０：１、ヘキサノンで１０：１）。以上から、コントラストが最も良い混合比（重量比）は、２．０：１〜２．５：１の近辺である。
【００３７】
＜炭素数６以外の分散剤の検討＞
次に、炭素数６以外のアルコール類、アルデヒド類、及びケトン類を分散剤である第２溶媒として用いた場合にも、上記の検討結果を適用できるかを検討した。第２の溶媒としては、炭素数６のヘキサノールに加えて炭素数２、４、１０、１２のアルコール類、炭素数６のヘキサナールに加えて炭素数８と１２のアルデヒド類、及び炭素数６のヘキサノンに加えて炭素数８のケトン類を使用した。第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）は２．５：１として、第２の溶媒として炭素数が異なるものを添加した表示液５１を複数種類作成してコントラストを検討した。コントラストの測定方法及び判定方法は分散剤として適している溶媒の検討と同様とした。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
表３に示された測定結果及び判定結果によれば、炭素数２と４のアルコール類（エタノールとブタノール）は、コントラストが２：１（８：１未満）になり判定が使用不可（×）になった。炭素数６のヘキサノール、ヘキサナール、及びヘキサノンについては、分散剤として適している溶媒の検討及び第１の溶媒に分散剤を添加する割合の検討に示したように８：１以上で判定が使用可能（○）になった。炭素数８のオクタノール、オクタナール、及びオクタノンについても、８：１以上で判定が使用可能（○）になった。炭素数１０のデカノールについては、３：１（８：１未満）で判定が使用不可（×）であった。炭素数１２のドデカノールについては、３：１（８：１未満）で判定が使用不可（×）であり、ドデカナールは、５：１（８：１未満）で判定が使用不可（×）であった。
【００４０】
以上の測定結果から、分散剤である第２溶媒として使用が可能であるのは、炭素数６と炭素数が８のアルコール類、アルデヒド類、及びケトン類のみであり、炭素数８のアルデヒド類及びケトン類よりも、他素数６のアルデヒド類及びケトン類の方が、よりコントラストが良くなる。炭素数４以下及び炭素数１０以上のアルコール類、アルデヒド類、及びケトン類は、第２の溶媒として利用するとコントラストが悪くなる。
【００４１】
又、上記の測定結果から、炭化水素系の第１の溶媒に炭素数６〜８のアルコール類、アルデヒド類、及びケトン類を第２の溶媒として添加した場合、その第２の溶媒は、炭素数が６〜８で比較的低粘度であることから着色粒子を速い速度で移動させることができ、コントラストを改善できるが、添加量が多過ぎても少な過ぎてもコントラストを低下させる。また、上記各検討から、第２の溶媒としては、炭素数６のアルデヒド類であるヘキサナールを用いて、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）を２．５：１として用いた場合に最もコントラストを良好にできる。また、第２の溶媒として効果が得られるのは、炭素数６及び８のアルコール類、アルデヒド類、及びケトン類であり、第１の溶媒と第２の溶媒との混合比（重量比）を２：１〜７：１の範囲とした場合である。
【００４２】
このように本実施形態に係る電気泳動式表示装置用表示液は、着色粒子の移動速度を速めることで溶媒中の着色粒子の凝集を抑制して分散を安定的に維持させることができるため、コントラストの低下を改善することができる。さらに、本実施形態の表示液を使用することで電気泳動式表示装置は、電力供給量を減らせることから消費電力を低減させ、屋外等でのバッテリー使用時の使用時間を延長させることができ、画面の均等性を高めて表示不良を低減させることができる。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。第１の溶媒としては、イソパラフィン系以外の炭化水素類であってもよいし、着色粒子を１種類のみにして表示液に別の色を付けて表示させる表示パネルに適用してもよい。また、上記の本発明を実施の形態では、マトリクス状に隔壁により仕切られた複数の画素ブロックにより文字又は画像を表示させる表示パネルについて説明したが、本発明はこれに限らず、画素ブロックの隔壁を備えない表示パネルに対して適応しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態の電気泳動表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】表示パネル１１の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  電気泳動式表示装置
１１  電気泳動式表示パネル
１２  操作入力部
１３  表示駆動／制御部
１４  情報記録部
１５  外部入力部
１６  電源部
１７  バッテリ
２１  透明基板
２２  背面基板
３１  前面側電極
３２  背面側電極
３３  リブ
４１  着色粒子（白色）
４２  着色粒子（黒色）
５１  表示液。
【図１】
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【図２】
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