JP2000056341A

JP2000056341A - 電気泳動表示装置

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Publication number: JP2000056341A
Application number: JP10225520A
Authority: JP
Inventors: Masataka Matsude; 雅隆松手
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】泳動粒子の比重を下げて分散媒との比重差に
伴う課題を解決するとともに、反射率とコントラスト比
を向上した電気泳動表示装置の提供が望まれている。【解決手段】透明基板１１とこれに対向して配置され
た対向基板１２との間の間隙に、色素によって着色され
た分散媒１３とこれに分散する電気泳動粒子１４とが封
入されており、透明基板１１と対向基板１２との間の電
圧印加の有無による電気泳動粒子１４の電気泳動作用に
より、表示動作をなす電気泳動表示装置１０である。電
気泳動粒子１４は、樹脂誘電体粒子１４ａの表面に金属
１４ｂが被覆されてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分散媒中に分散し
た電気泳動粒子の電気泳動現象を利用した、電気泳動表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気泳動現象は、ある特定の粒子が媒質
（分散媒）に懸濁されると電気的に帯電し、この状態で
電界がかけられると、この帯電した粒子が分散媒中を通
って反対電荷を有する電極側に移動（泳動）する現象で
ある。

【０００３】このような現象を利用した電気泳動表示装
置（Electrophoretic image display ，ＥＰＩＤ）とし
て、従来、例えば図４に示す構造のものが知られてい
る。図４に示した電気泳動表示装置１は、透明基板２と
これに対向する対向基板３との間の間隙に、液体分散媒
４中に電気泳動粒子（以下、泳動粒子と略称する）５、
すなわちコロイド粒子を懸濁させた状態のものを封入し
て構成されたもので、透明基板２の内面に透明電極６が
設けられ、対向基板３の内面に対向電極７が設けられた
ものである。

【０００４】このような表示装置１では、特に白の表示
を行うため、通常泳動粒子５として白色顔料を用いてい
る。白色顔料としては、ルチル構造のＴｉＯ₂が隠蔽性
および白呈色性に優れていることなどから、最も一般的
に用いられる。しかし、このＴｉＯ₂は比重が３．８〜
４．２と、分散媒４となる有機媒体に比べ４倍程度の比
重があって分散媒４との比重差が大きいことから、表示
装置１を立てた状態、すなわち透明基板２、対向基板３
を立てた状態にすると、その一部が重力により基板２、
３の面方向に沿って沈降してしまう。そして、このよう
にＴｉＯ₂が沈降すると、このＴｉＯ₂が本来の画素と
異なる画素に移ってしまい、表示の安定性が損なわれて
しまう。

【０００５】そのため、仕切りを設けるべく画素をセル
構造（特開昭４９−３２０３８号公報）にしたり、泳動
粒子と分散媒とをマイクロカプセルに内包する（ＪＰ２
５５１７８３）ことによって大きな場所の移動を抑制し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロカプセルに内包することによって大きな場所の移動を
抑制しても、マイクロカプセル内では依然沈降が起こる
ことから、根本的には分散粒子である泳動粒子５と分散
媒４との比重を一致させることが必要であり、そのため
には分散媒４の比重を上げるか、あるいは泳動粒子５の
比重を下げなければならない。

【０００７】分散媒４の比重を上げる一つの方法として
は、従来、塩化物溶媒を使用することがなされていた。
ところが、現在では環境問題によって塩化物の使用が避
けられるようになってきており、今後の使用も望めない
のが実状である。また、ハロゲン化による重溶媒化も考
えられるが、その場合にもこれによって得られる分散媒
４の比重はせいぜい２程度である。したがって、泳動粒
子５と分散媒４との比重を一致させるためには、分散媒
４の比重を上げるよりも、泳動粒子５の比重を下げる方
がより現実的と考えられる。

【０００８】泳動粒子５の比重を下げる方法、すなわち
その軽量化についての文献としては、特開平１−１１４
８２９やB.Comiskey,J.D.Albert,J.Jacobson;p75,SID'9
7Int.Symp.Digestが知られているが、前者では詳しい記
述がなく、また、後者では十分に比重が下がっておら
ず、しかも溶媒（分散媒）に塩化物である四塩化エチレ
ン（比重１．６）を用いている。このように、泳動粒子
５と分散媒４との比重を一致させることはいまだに課題
となっている。

【０００９】また、泳動粒子５として樹脂製の散乱粒子
を用い、これによりその比重を分散媒とほぼ同等にする
ことも考えられる。ところが、樹脂製散乱粒子は、例え
ば乳白色のものでも通常は多少の透光性を有しているこ
とから、この樹脂製散乱粒子単独では光の散乱を十分に
行うことができず、得られる表示はくすんだ白色となっ
てしまう。また、泳動粒子５として黒色粒子を用いる技
術（特表平８−５１０４８６、ＷＯ９４２４２３６）も
知られているが、このような技術にあっても、一般的な
懸濁溶媒の比重に釣り合うような比重のものを作製する
のが困難である。本発明は前記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、泳動粒子の比重を下げ
て分散媒との比重差に伴う課題を解決するとともに、反
射率とコントラスト比を向上した電気泳動表示装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電気泳動表示装
置では、透明基板とこれに対向して配置された対向基板
との間の間隙に、色素によって着色された分散媒とこれ
に分散する電気泳動粒子とが封入されてなり、前記透明
基板と対向基板との間の電圧印加の有無による前記電気
泳動粒子の電気泳動作用により、表示動作をなす電気泳
動表示装置において、前記電気泳動粒子が、樹脂誘電体
粒子の表面に金属が被覆されてなるものであることを前
記課題の解決手段とした。

【００１１】この電気泳動表示装置によれば、比重が比
較的小さい樹脂誘電体粒子の表面に金属が被覆されて電
気泳動粒子が形成されているので、該電気泳動粒子が従
来のＴｉＯ₂などに比べその比重が軽くなって分散媒と
の間の比重差が小さくなる。また、電気泳動粒子が、金
属で被覆された粒子によって形成されていることから、
入射した光は被覆金属の表面で反射して入射側に出射す
る。このとき、電気泳動粒子は通常その粒径が小さいた
め、その表面で反射した際散乱が起こり、出射光は白色
光となる。また、このように被覆金属による反射である
ため、反射率が高くなって得られる表示のコントラスト
比が向上する。

【００１２】前記電気泳動粒子および分散媒について
は、多数のマイクロカプセルのそれぞれに内包しておく
のが好ましく、このようにマイクロカプセルに内包して
おくことにより、電気泳動粒子の大きな移動が抑えられ
る。また、このように電気泳動粒子および分散媒をマイ
クロカプセルに内包する場合、マイクロカプセルの粒径
としては１μｍ以上１００μｍ以下とするのが好まし
い。１００μｍを越えると、マイクロカプセル自体の大
きさが視認可能になって見たときに違和感が生じるな
ど、表示品質が低下するからであり、１μｍ未満では、
内包し得る電気泳動粒子の数が少なくなって入射光の反
射効率が低下するからである。

【００１３】また、電気泳動粒子の粒径としては１０μ
ｍ以下とするのが好ましく、１０μｍを越えると、マイ
クロカプセルに入る数が少なくなり、特に前述した電気
泳動粒子間の界面での反射効果が十分得られなくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気泳動表示装置
を実施形態例によって詳しく説明する。図１は本発明の
電気泳動表示装置の一実施形態例を示す図であり、図１
中符号１０は電気泳動表示装置である。この電気泳動表
示装置１０は、ガラス板からなる透明（透光性）の透明
基板１１と、同じくガラス板からなる透明の対向基板１
２とが所定の間隙を介して対向させられ、この間隙に、
分散媒１３と電気泳動粒子１４とを内包した多数のマイ
クロカプセル１５…を配し、これらを封入して構成され
たものである。

【００１５】透明基板１１の内面には、ＩＴＯからなる
ストライプ状の透明電極１６…が並列した状態に形成さ
れており、一方、対向基板１２の内面にも、ＩＴＯから
なるストライプ状の対向電極１７…が並列した状態に形
成されている。これら透明電極１６…と対向電極１７…
とは、互いに直交した状態に配置されており、これによ
ってマトリックス駆動が可能になっている。透明基板１
１の外面には拡散フィルム１８が貼設されている。

【００１６】この拡散フィルム１８は、反射型液晶ディ
スプレイなどにも用いられているＩＤＳ（〔商品名〕；
大日本印刷社製）等からなるもので、異方性を有したも
のであり、光がこれを透過した際に散乱を起こさせ、こ
れによって白表示をより鮮明にするためものである。ま
た、この拡散フィルム１８は、後述する電気泳動粒子１
４表面の金属膜１４ｂによる金属的なギラツキ感をやわ
らげる役割も果たしている。

【００１７】マイクロカプセル１５…に内包された分散
媒１３としては、マイクロカプセル１５中で安定であっ
て揮発性が小さい液体が用いられ、具体的には、アルキ
ルナフタリンやジアリルエタン、アルキルビフェニル、
トリアリルジメタンなどの比重が０．９〜１．２程度の
不揮発性油や、低粘性のシリコーンオイル、植物性、動
物性オイルなどが使用可能であり、着色剤によって適宜
な色に着色されて用いられる。なお、このような分散媒
１３としては、フッ素化して比重を大きくしたもの（Ｗ
Ｏ９５３３０８５）を用いてもよい。また、着色につい
ては、異なる色の着色剤を３〜４種類混ぜ、黒色に着色
するのが好ましい。本実施形態例においては、アゾ系色
素（日本感光色素研究所社製）で青色に着色した、比重
が約１のシリコーンオイル（東レダウコーニングシリコ
ーン社製）が用いられている。

【００１８】電気泳動粒子１４は、図２に示すように樹
脂誘電体粒子１４ａに金属膜１４ｂが被覆されてなるも
ので、正か負に帯電したものであり、被覆後の比重が
２．０以下、本例では１．１〜１．２に形成されたもの
である。樹脂誘電体粒子１４ａとしては、比重が小さ
く、粒径も均一であるものが望ましく、例えば電子写真
プロセスでの現像液（トナ−）として用いられる、重合
法によって形成された球形トナーが好適に用いられる。
この重合法によって作製されたトナーは、粒径が数μｍ
で且つ、この粒径が揃っており、本発明の樹脂誘電体粒
子１４ａとして用いるのに最適である。また、このよう
なトナーの他にも、液晶ディスプレイにおいてスペーサ
として用いられる樹脂球もその粒径が非常に均一であ
り、したがって本発明の樹脂誘電体粒子１４ａとして用
いるのに好適である。

【００１９】金属膜１４ｂは、アルミニウム（Ａｌ）や
銀（Ａｇ）など、可視光に対する反射率の大きい金属か
らなっている。その膜厚については、２０ｎｍ未満では
粒子表面を十分に被覆することができず、１００ｎｍを
越えると電気泳動粒子全体の比重が大きくなることか
ら、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とするのが好ましく、
特に、その比重が分散媒１３の比重に等しくなるよう
に、膜厚を調整するのが望ましい。

【００２０】このような金属膜１４ｂの前記樹脂誘電体
粒子１４ａへの被覆については、無電解メッキ法やスパ
ッタ法、ＣＶＤ法等の公知の方法が採用可能である。ま
た、マイクロオーダーの微小粒子表面に金属膜を付けた
コモン剤と称されるものが液晶ディスプレイで使用され
ており、このようなものを本発明の電気泳動粒子１４と
して使用することもできる。なお、本例においては、電
気泳動粒子１４として、粒径３μｍのシリコーン樹脂
（トスパール〔商品名〕；東芝シリコーン社製）に無電
解メッキによって銀を被覆した、比重が１．１〜１．１
のものが用いられている。

【００２１】これら分散媒１３と電気泳動粒子１４と
は、電気泳動粒子１４…が分散媒１３中に分散した状態
で前述したように多数のマイクロカプセル１５…のそれ
ぞれに内包されている。マイクロカプセル１５…は、透
明基板１１の透明電極１６…と対向基板１２の対向電極
１７…との間の間隙に最密充填で１層に敷き詰められて
おり、間隙内を移動しないように透明接着層１９によっ
て両基板１１、１２間に固定されている。

【００２２】ここで、このようなマイクロカプセル１５
は、従来公知の技術で作製された粒径約５０μｍのもの
で、特に化学的製法によって形成されたことによりバリ
ア性等の種々の機能を備えたものである。本例における
マイクロカプセル１５の作製法を具体的に説明すると、
まず、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、フッ素化メ
タクリル酸メチル、ｎ−プロピルメタクリル酸、ｎ−ブ
チルメタクリル酸を原料とし、前記の分散媒１３、電気
泳動粒子１４…とともに水中に分散乳化させる。する
と、水中に滴化したメタクリル酸、メタクリル酸メチル
等の原料中に、分散媒１３、電気泳動粒子１４…が取り
込まれた状態となる。そして、このような状態のもと
で、公知のｉｎｓｉｔｕ重合法によってメタクリル
酸、メタクリル酸メチル等の原料を重合することによ
り、分散媒１３、電気泳動粒子１４…を内包した状態で
マイクロカプセル１５…が作製されるのである。

【００２３】また、このようにして得られたマイクロカ
プセル１５…を対向基板１２上に１層で敷き詰めるに
は、図３に示すように対向基板１２の内面の対向電極
（図３中では図示略）上に予め硬化前（あるいは半硬化
状態）の接着剤２０を塗布しておき、その状態でこの上
にドクターブレード２１とこれの前面側に配置した調整
板２２とを配置する。ドクターブレード２１について
は、その底面２１ａと前記接着剤２０の表面との間の隙
間がマイクロカプセル１５のほぼ粒径分となるように配
置し、調整板２２については、ドクターブレード２１の
前面との間にマイクロカプセル１５が入るような一定間
隔をおいて配置するとともに、その底面と前記接着剤２
０の表面との間の隙間がマイクロカプセル１５の粒径よ
り狭くなるように配置する。

【００２４】このようにして配置したドクターブレード
２１と調整板２２との間にマイクロカプセル１５…を充
填供給し、さらにその状態でドクターブレード２１およ
び調整板２２を図３中矢印方向に移動させることによ
り、マイクロカプセル１５…を対向基板１２上に１層で
敷き詰めていく。このとき、予め接着剤２０を塗布して
おいたことにより、この上に敷き詰められたマイクロカ
プセル１５…はその移動が規制され、したがって敷き詰
められた状態が保持されるようになっている。

【００２５】そして、このようにしてマイクロカプセル
１５…を対向基板１２上に１層で敷き詰めたら、これら
マイクロカプセル１５…を挟んで透明基板１１を載せる
とともに、該透明基板１１と対向基板１２との間に透明
接着剤を充填し硬化させ、透明接着層１９を形成する。
ここで、この透明接着層１９を形成する接着剤として
は、透明であれば特に限定されることなく、メタクリル
酸系のものなど種々のものが使用可能であり、特に、製
造上マイクロカプセル１５…への悪影響が少ないことか
ら紫外線照射硬化型のものが好ましい。また、マイクロ
カプセル１５…を敷き詰めた状態に保持する接着剤２０
については、バインダーなどとしても機能するものでも
よく、例えば塩化ビニルや酢酸ビニル、ポリウレタンな
どが用いられる。

【００２６】このような構成の電気泳動表示装置１にあ
っては、白表示をなすべく電気泳動粒子１４…を図１中
左側に示すように透明基板１１側に片寄らせると、外部
より入射し、拡散フィルム１８、透明基板１１、透明電
極１６を透過してマイクロカプセル１５に至った入射光
が、図１中矢印で示すように電気泳動粒子１４の金属膜
１４ｂによって反射し、再び拡散フィルム１８、透明基
板１１、透明電極１６を透過した反射光が外部に出射す
る。このとき、電気泳動粒子１４はその粒径が約３μｍ
と小さいため、その表面で反射した際散乱が起こって出
射光（反射光）は白色光となる。したがって、電気泳動
表示装置１は白色表示をなすのである。

【００２７】一方、暗色（分散媒１３中の着色剤による
色）表示をなすべく、図１中右側に示すように電気泳動
粒子１４…を対向基板１２側に片寄らせ、透明基板１１
側には着色された分散媒１３のみが存在するようにする
と、外部より入射し、拡散フィルム１８、透明基板１
１、透明電極１６を透過してマイクロカプセル１５に至
った入射光は分散媒１３中の着色色素に吸収され、これ
により該色素によって着色された暗色表示がなされる。

【００２８】このように本例の電気泳動表示装置１０に
よれば、電気泳動粒子１４が樹脂誘電体粒子からなって
いるので、従来のＴｉＯ₂などに比べその比重が軽くな
って分散媒１３との間の比重差が小さくなり、電気泳動
粒子１４の沈降を抑えることができ長時間の安定した表
示及び応答速度の改善が可能となる。また、電気泳動粒
子１４は分散媒１３の比重とほぼ一致しているため比重
差による重力の影響を受けずにファンデルワールス力に
よってその位置を維持することができる。したがって、
電圧が印加されなくてもメモリー性があり、書き込まれ
た情報をそのまま保持し得るものとなる。

【００２９】電気泳動粒子１４…による反射が、実質的
にはその金属膜１４ｂによってなされるため、従来のよ
うな単に樹脂誘電体粒子１４ａで反射するのに比較して
反射率が大幅に高くなり、したがって得られる表示の明
るさとコントラストの比が高くなり表示性能が向上す
る。

【００３０】分散媒１３と電気泳動粒子１４…とからな
る分散溶液層をマイクロカプセル化したことにより、表
示の安定性を増すことができ、しかもマイクロカプセル
１５…のサイズを揃えていることによって高い表示画質
を得ることができる。また、光の入射側となる透明基板
１１側に拡散フィルム１８を設けたので、電気泳動粒子
１４表面の金属膜１４ｂによる金属的なギラツキ感をや
わらげて高品位の表示を行うことができる。

【００３１】なお、前記例では透明基板１１、対向基板
１２の内面にそれぞれ透明電極１６、対向電極１７を設
けたが、本発明はこれに限定されることなく、透明基板
１１、対向基板１２の外側などから該基板１１、１２間
に電界をかけられるようにすれば、前記透明電極１６、
対向電極１７を必ずしも設ける必要はない。また、前記
例では透明基板１１、対向基板１２としてガラス板を用
いたが、本発明はこれに限定されることなく、柔軟なプ
ラスチックフィルムを用いることもでき、その場合に透
明接着層１９を構成する接着剤としては、柔軟性を損な
わないように硬化後のガラス転移温度が低いものを使用
する。また、透明基板として柔軟なプラスチックフィル
ムを用いる場合、このフィルムとして、その内面に透明
電極を形成した拡散フィルム１８をそのまま用いてもよ
い。

【００３２】また、透明基板１１については、入射光の
表面反射によって写り込みなどが起こることから、これ
を防止するため、ＡＲコートやＡＧコートを施しておい
てもよく、このようなコーティングを行うことにより、
写り込みを抑えてより高い画質を得ることができる。ま
た、対向基板１２、対向電極１７については、透明基板
１１側からの入射光がこれらを透過することはないた
め、非透明の材料によって形成してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電気泳動表
示装置は、比重が比較的小さい樹脂誘電体粒子の表面に
金属が被覆されて電気泳動粒子が形成されているので、
該電気泳動粒子は従来のＴｉＯ₂などに比べその比重が
軽くなって分散媒との間の比重差が小さくなる。したが
って従来のごとく表示装置を立てたときに電気泳動粒子
が沈降してしまうなどの比重差に起因する不都合が解消
される。

【００３４】また、電気泳動粒子が、金属で被覆された
粒子によって形成されていることから、入射した光は被
覆金属の表面で反射して入射側に出射する。このとき、
電気泳動粒子は通常その粒径が小さいため、その表面で
反射した際散乱が起こり、出射光は白色光となる。ま
た、このように被覆金属による反射であるため、反射率
が高くなって得られる表示のコントラスト比が向上し、
これによりその表示性能が向上する。

【００３５】また、本発明の電気泳動表示装置はきわめ
て簡単な構造であり、軽量、薄型、低消費電力であるこ
とから、携帯端末等のディスプレイとしても使用でき、
さらには電子本や電子ノートにも適用可能である。ま
た、通信機能などを装備させれば携帯可能な情報端末と
しての使用も可能である。また、透明基板や対向基板と
して柔軟性のあるプラスチック基板を用いれば、この電
気泳動表示装置を現状の紙に近いフレキシブルな表示シ
ートに作製することができ、その場合にこれを書換えの
可能な紙のようなプリントメディアとして使用すること
ができる。さらに、薄いシート状に作製することができ
るため、一枚毎の使用形態とすることなく、複数枚を重
ね本のようにしてまとめて使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における電気泳動表示装置の一実施形態
例の、概略構成を示す側断面図である。

【図２】電気泳動粒子の構成を示す拡大断面図である。

【図３】マイクロカプセルの敷き詰め方法を説明するた
めの図である。

【図４】従来の電気泳動表示装置の一例の、概略構成を
示す側断面図である。

【符号の説明】

１０…電気泳動表示装置、１１…透明基板、１２…対向
基板、１３…分散媒、１４…電気泳動粒子、１４ａ…樹
脂誘電体粒子、１４ｂ…金属膜、１５…マイクロカプセ
ル、１８…拡散フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板とこれに対向して配置された対
向基板との間の間隙に、色素によって着色された分散媒
とこれに分散する電気泳動粒子とが封入されてなり、前
記透明基板と対向基板との間の電圧印加の有無による前
記電気泳動粒子の電気泳動作用により、表示動作をなす
電気泳動表示装置において、前記電気泳動粒子は、樹脂誘電体粒子の表面に金属が被
覆されてなるものであることを特徴とする電気泳動表示
装置。
【請求項２】前記電気泳動粒子と分散媒とは多数のマ
イクロカプセルのそれぞれに内包されてなり、該マイク
ロカプセルの粒径が１〜１００μｍであることを特徴と
する請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項３】前記電気泳動粒子の粒径が１０μｍ以下
であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装
置。
【請求項４】前記電気誘電体粒子の表面に被覆された
金属の膜厚が２０〜１００ｎｍであることを特徴とする
請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項５】前記透明基板の光入射側に拡散フィルム
が備えられ、あるいは前記透明基板が拡散フィルムから
なることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装
置。