JP2000105392A

JP2000105392A - 表示素子及び表示媒体

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Publication number: JP2000105392A
Application number: JP10275011A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Igami; 淳伊神
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP4207265B2

Abstract

(57)【要約】【課題】より応答性及び制御性に優れた表示素子を提
供すること。【解決手段】請求項１記載の表示素子は、二種以上の
帯電粒子及びこれらの帯電粒子を分散させるための分散
媒が封入されたマイクロカプセルからなり、前記マイク
ロカプセル中の前記帯電粒子の分布状態を制御用電界の
作用下で変えることにより、前記マイクロカプセルの所
定領域の光学的反射特性に変化を与えて所要の表示動作
を行わせるようにした表示素子であって、前記帯電粒子
のうちの二種は、その表面領域に、それぞれ等電点がｐ
Ｈａ及びｐＨｂの無機物質を含有するものであり、か
つ、前記分散媒の水素イオン濃度（ｐＨＸ）は、下記の
式（１）を満足するものであることを特徴としている。ｐＨａ＜ｐＨＸ＜ｐＨｂ・・・・・（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分散媒中で電界の
印加に対して、所定の電極方向に移動する特性を有する
帯電粒子を含むマイクロカプセルからなる表示素子、及
び、可撓性シートに該マイクロカプセルの配列層が形成
され、該配列層への制御用電界の印加により画像形成す
るようにした表示媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像や文字情報等を表示する方式
としては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube：陰極線管）方式
から、液晶（Liquid Crystal ）方式、プラズマ発光方
式、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）方式等を利用して
可視化する方式まで、多岐にわたるものが存在してい
る。

【０００３】近年、半導体技術の急速な進歩による各種
電子装置の小型化に伴い、ディスプレイデバイスに対し
ても、小型化、軽量化、低駆動電圧化、低消費電力化、
薄型フラットパネル化等が求められている。

【０００４】上述した要請から、ＰＤＰ（Plasma Disp
lay Panel ）に代表される発光型や、ＬＣＤ（Liquid
Crystal Display ）に代表される受光型等、非常に多
くの種類のフラットパネル型電子ディスプレイデバイス
が提案され、実用に供されている。これらの中でも低消
費電力であるという点で、近年、特に反射型ＬＣＤの研
究が盛んに行われている。

【０００５】反射型ＬＣＤのメリットとしては、小型
化、軽量化、低駆動電圧化、低消費電力化、薄型フラッ
トパネル化等が可能な点や、通常の光源下において印刷
物と同様に、目になじみやすく、外光の影響のない表示
品質を有する点等が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射型
ＬＣＤでは、ゲスト−ホスト液晶にＴＦＴパネルを組み
合わせた構成としても、理論的には、反射率６６％、コ
ントラスト比５：１の画像しか得られない。

【０００７】これは反射率５７％、コントラスト比５：
１の新聞紙の画像に限りなく近い画質であり、カレンダ
ーやレーザープリンタによる出力画像の持つ反射率８０
％、コントラスト比２１：１の画質にはほど遠く、画像
が見にくいという問題があった。また、ＬＣＤは、メモ
リー機能を有さないため、制御電界を遮断すると画像表
示を維持することができず、画像表示をおこなう間、常
に、表示面に外部から電界等の刺激を加え続けなくては
ならず、使いにくく、経済的にも不利であるという問題
があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらの問題を解決する
ため、本発明者は、「低駆動電圧」「反射型方式におけ
る高反射率、高コントラスト」「制御電界遮断時のメモ
リ効果」に着目し、これらの機能を実現する表示機構を
開発するために検討を行った結果、マイクロカプセル中
において、顔料等の着色剤及び電荷調整剤等を含む帯電
粒子を、電界の印加により所定の電極方向に移動させる
ことにより、表示面への画像書き込みをおこなう画像表
示方式が好都合であり、かつ、実現可能であることを見
いだし、先に上記表示機構に関する出願を行った。その
後、上記表示機構において使用する表示素子をより制御
性に優れたものとすることを目的としてさらに検討を行
った結果、帯電粒子に含有させる帯電性付与のための無
機物質の等電点に注目して、帯電粒子と分散媒とを構成
することにより、制御電界に対する表示素子の制御性が
向上することを見いだし、本発明を完成させるに至っ
た。

【０００９】上記目的を達成するために、請求項１記載
の表示素子は、二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電粒
子を分散させるための分散媒が封入されたマイクロカプ
セルからなり、上記マイクロカプセル中の上記帯電粒子
の分布状態を制御用電界の作用下で変えることにより、
上記マイクロカプセルの所定領域の光学的反射特性に変
化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表示素
子であって、上記帯電粒子のうちの二種は、その表面領
域に、それぞれ等電点がｐＨａ及びｐＨｂの無機物質を
含有するものであり、かつ、上記分散媒の水素イオン濃
度（ｐＨＸ）は、下記の式（１）を満足するものである
ことを特徴としている。ｐＨａ＜ｐＨＸ＜ｐＨｂ・・・・・（１）

【００１０】上記請求項１記載の表示素子によれば、等
電点のｐＨがａ及びｂの無機物質がそれぞれ別の帯電粒
子に含有されており、分散媒の水素イオン濃度（ｐＨ）
はＸであり、Ｘ、ａ、ｂは上記（１）式を満足するの
で、等電点のｐＨがａの無機物質を含む帯電粒子は負に
帯電し、等電点のｐＨがｂの無機物質を含む帯電粒子は
正に帯電し、しかも、各帯電粒子の帯電性が安定する。
従って、上記マイクロカプセルの電界に対する応答性が
向上し、制御電界に対する制御性がより良好になる。

【００１１】また、請求項２記載の表示素子は、二種以
上の帯電粒子及びこれらの帯電粒子を分散させるための
分散媒が封入されたマイクロカプセルからなり、上記マ
イクロカプセル中の上記帯電粒子の分布状態を制御用電
界の作用下で変えることにより、上記マイクロカプセル
の所定領域の光学的反射特性に変化を与えて所要の表示
動作を行わせるようにした表示素子であって、上記帯電
粒子のうちの一種は、その表面領域に、等電点がｐＨｃ
の無機物質を含有するものであり、上記帯電粒子のうち
の他の一種は、その表面領域に、少なくとも一種の正帯
電性の極性を示す官能基を有する化合物を含有するもの
であり、さらに、上記分散媒の水素イオン濃度（ｐＨ
Ｙ）は、下記の式（２）を満足するものであることを特
徴としている。ｐＨｃ＜ｐＨＹ・・・・・（２）

【００１２】上記請求項２記載の表示機構によれば、等
電点のｐＨがｃの無機物質が一の帯電粒子に含有されて
おり、他の帯電粒子は正帯電性の極性を示し、分散媒の
水素イオン濃度（ｐＨ）はＹであり、Ｙ、ｃは上記
（２）式を満足する。従って、等電点のｐＨがｃの無機
物質を含む帯電粒子は負に帯電し、他の帯電粒子は正に
帯電し、しかも、帯電粒子の帯電性が安定する。従っ
て、上記マイクロカプセルの電界に対する応答性が向上
し、制御電界に対する制御性がより良好になる。

【００１３】また、請求項３記載の表示素子は、二種以
上の帯電粒子及びこれらの帯電粒子を分散させるための
分散媒が封入されたマイクロカプセルからなり、上記マ
イクロカプセル中の上記帯電粒子の分布状態を制御用電
界の作用下で変えることにより、上記マイクロカプセル
の所定領域の光学的反射特性に変化を与えて所要の表示
動作を行わせるようにした表示素子であって、上記帯電
粒子のうちの一種は、その表面領域に、等電点がｐＨｄ
の無機物質を含有するものであり、上記帯電粒子のうち
の他の一種は、その表面領域に、少なくとも一種の負帯
電性の極性を示す官能基を有する化合物を含有するもの
であり、さらに、上記分散媒の水素イオン濃度（ｐＨ
Ｚ）は、下記の式（３）を満足するものであることを特
徴としている。ｐＨＺ＜ｐＨｄ・・・・・（３）

【００１４】上記請求項３記載の表示機構によれば、等
電点のｐＨがｄの無機物質が一の帯電粒子に含有されて
おり、他の帯電粒子は負帯電性の極性を示し、分散媒の
水素イオン濃度（ｐＨ）はＺであり、Ｚ、ｄは上記
（３）式を満足する。従って、等電点のｐＨがｄの無機
物質を含む帯電粒子は正に帯電し、他の帯電粒子は負に
帯電し、しかも、帯電粒子の帯電性が安定する。従っ
て、上記マイクロカプセルの電界に対する応答性が向上
し、制御電界に対する制御性がより良好になる。

【００１５】請求項４記載の表示媒体は、可撓性シート
に、マイクロカプセルの配列層が形成され、上記配列層
中のそれぞれのマイクロカプセルに制御用電界を印加す
ることにより、所要の表示動作を行わせるようにした表
示媒体であって、上記マイクロカプセルとして、上記請
求項１、２又は３記載の表示素子が使用されていること
を特徴としている。請求項４記載の表示媒体によれば、
上記マイクロカプセルとして、上記請求項１、２又は３
記載の表示素子が使用されているので、より制御性に優
れた表示媒体を提供することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表示素子及び表示
媒体の実施の形態について図を参考にしながら説明す
る。本発明の表示素子は、二種以上の帯電粒子及びこれ
らの帯電粒子を分散させるための分散媒が封入されたマ
イクロカプセルからなり、上記マイクロカプセル中の上
記帯電粒子の分布状態を制御用電界の作用下で変えるこ
とにより、上記マイクロカプセルの所定領域の光学的反
射特性に変化を与えて所要の表示動作を行わせるように
した表示素子であって、上記帯電粒子のうちの二種は、
その表面領域に、それぞれ等電点がｐＨａ及びｐＨｂの
無機物質を含有するものであり、かつ、上記分散媒の水
素イオン濃度（ｐＨＸ）は、下記の式（１）を満足する
ものである。ｐＨａ＜ｐＨＸ＜ｐＨｂ・・・・・（１）

【００１７】ここで、等電点とは、あるｐＨの溶媒中に
無機物質を浸漬した際に、見かけ上、その無機物質の表
面電位が０となるときのｐＨをいう。一般に、水素イオ
ン濃度（ｐＨ）がＸの分散媒中に、等電点のｐＨａがＸ
より小さい無機物質を浸漬すると、その無機物質は負に
帯電し、一方、等電点のｐＨｂがＸより大きい無機物質
を浸漬すると、その無機物質は正に帯電する。

【００１８】例えば、無機物質が酸化珪素である場合、
酸化珪素をあるｐＨの溶媒に浸漬した際、下記の式
（４）〜（６）で表した平衡関係が成立する。すなわ
ち、溶媒のｐＨが酸化珪素の等電点と同じである場合に
は、（５）式に示したように、酸化珪素の表面にはプロ
トンや水酸基が付着せず、そのため表面の電荷は０にな
る。一方、溶媒のｐＨが酸化珪素の等電点より酸性側に
あると、平衡が（４）式側に移行し、末端のＳｉＯＨに
はプロトンが付着するため、酸化珪素表面は正に帯電す
る。また、溶媒のｐＨが酸化珪素の等電点よりアルカリ
側にあると、平衡が（６）式側に移行し、水酸基により
末端のＳｉＯＨからプロトンが奪われるため、酸化珪素
表面は負に帯電する。

【００１９】

【化１】

【００２０】等電点は、例えば、酸化珪素では１．５〜
３．７、α−三酸化二鉄では５．７〜６．９であり、無
機物質の種類によって異なる。従って、無機物質とし
て、酸化珪素及びα−三酸化二鉄を使用し、これらを表
面領域に含有した帯電粒子を作製し、一方、分散媒のｐ
Ｈを４〜５付近に調整すると、帯電粒子に含有させる無
機物質と分散媒のｐＨとの関係が上記（１）式を満足す
るようになり、酸化珪素を含有する帯電粒子が負に帯電
し、α−三酸化二鉄を含有する帯電粒子が正に帯電す
る。従って、これらの帯電粒子及び分散媒をマイクロカ
プセルに封入することにより、表示素子を製造すること
ができる。

【００２１】上記無機物質としては、上記酸化珪素やα
−三酸化二鉄のほかに、例えば、酸化チタン、酸化鉄、
酸化亜鉛、酸化アルミニウム、遷移金属の酸化物等が挙
げられる。無機物質を使用する場合、１種類の材料の等
電点は予めわかっているものも多いが、２種類以上の材
料の混合物では等電点の予測が困難になるときがある。
このような場合は、ゼータ電位計により、実際に等電点
を測定して求めることができる。

【００２２】上記帯電粒子には、帯電粒子に帯電特性を
付与するための無機物質のほか、帯電粒子を着色するた
めの着色剤及びバインダーが含まれている。上記着色剤
としては、例えば、一般に周知の着色コロイド粒子；種
々の有機・無機質顔料、染料、金属粉、ガラス、樹脂等
の粉砕微粉末等が挙げられる。

【００２３】上記有機顔料としては特に限定されず、例
えば、ＨａｎｓａＹｅｌｌｏｗ、ＢｅｎｚｉｎｅＹ
ｅｌｌｏｗ等の黄色顔料；ＰａｒｍａｎｅｎｔＲｅ
ｄ、ｂｅｎｚｉｎｅｏｒａｎｇｅ、ｐｙｒａｚｏｌ
ｏｎｅｏｒａｎｇｅ、ｖｕｌｃａｎｏｒａｎｇｅ、
ｏｒａｎｇｅｌａｋｅ、ｐａｒａｒｅｄ、ｌａｋｅ
ｒｅｄ、ｔｏｌｕｉｄｉｎｅｒｅｄ、ｂｒｉｌｌｆ
ａｓｔｓｃａｒｌｅｔ、ｂｒｉｌｌｃａｒｍｉｎ
ｅ、ｂｒｉｌｌｓｃａｒｌｅｔ、ｂｏｒｄｏ、ｗａ
ｔｃｈｕｎｇｒｅｄ、ｌｉｔｈｏｌｒｅｄ、ｂｏｎ
ｍａｒｏｏｎ、ｌａｋｅｂｏｒｄｏ、ｒｈｏｄａ
ｍｉｎｅ、ｍａｄｄｅｒｌａｋｅ等の赤色顔料；ｒｈ
ｏｄａｍｉｎｅｂｌａｋｅ、ｄｉｏｘａｚｉｎｅ
ｖｉｏｌｅｔ、ｃｒｙｓｔａｌｖｉｏｌｅｔｌａｋ
ｅ等の紫色顔料；ｖｉｃｔｏｒｉａｐｕｒｅｂｌｕ
ｅｌａｋｅ、ｖｉｃｔｏｒｉａｂｌｕｅｌａｋ
ｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｂｌｕｅ、ｆａｓ
ｔｓｋｙｂｌｕｅ、ｔｈｒｅｎｅｂｌｕｅｒｓ
等の青色顔料、ｄｉａｍｏｎｄｅｇｒｅｅｎｌａｋ
ｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｇｒｅｅｎ、ｐｉ
ｇｍｅｎｔｇｒｅｅｎｂ、ｇｒｅｅｎｇｏｌｄ等
の緑色顔料、ｄｉａｍｏｎｄｂｌａｃｋ等の黒色顔料
等が挙げられる。

【００２４】上記無機顔料としては、特に限定されず、
例えば、カーボンブラック等の黒色顔料；酸化チタン、
酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化すず等の白
色顔料等が挙げられる。上記無機顔料は、帯電特性を付
与するための無機物質としての役割を兼ねていてもよ
い。上記無機顔料及び有機顔料は、単独で用いてもよ
く、２種以上を併用してもよい。

【００２５】上記染料としては特に限定されず、例え
ば、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アント
ラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノ
イミン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染
料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染
料、ナフタルイミド染料、ペノリン染料、フタロシアニ
ン染料等が挙げられる。上記染料は、単独で用いてもよ
く、２種以上を併用してもよい。

【００２６】上記バインダーは、上記着色剤や無機物質
等を溶解又は分散させるものであり、例えば、ワック
ス、樹脂等が挙げられる。上記ワックスは、合成高分子
からなる合成ワックスと天然の材料からなる天然ワック
スとに分けられ、上記樹脂も、合成樹脂や天然樹脂とに
分けられる。上記合成ワックス又は上記合成樹脂は、重
合性不飽和結合を有する単量体又は上記単量体の２種以
上を混合した単量体混合物を重合させることにより得ら
れるものである。また、上記合成ワックスは、上記樹脂
と比べて分子量が低く、８０〜１５０℃程度で容易に液
状化するものをいい、それよりも高分子量のものを樹脂
という。

【００２７】上記合成ワックス又は合成樹脂の製造に使
用する単量体成分としては、例えば、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉ
−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレー
ト、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフリル
アクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリ
レート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｉ−ブチルメタク
リレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ステア
リルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチル
ビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピル
ビニルエーテル、ｉ−ブチルビニルエーテル、ｎ−ブチ
ルビニルエーテル、スチレン、α−メチルスチレン、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニ
リデン、エチレン、プロピレン、イソプレン、クロロプ
レン、ブタジエン等が挙げられる。

【００２８】また、上記単量体成分は、その化合物中
に、例えば、カルボキシル基、水酸基、メチロール基、
アミノ基、アミド基、酸アミド基、グリシジル基等の官
能基を含むものであってもよい。上記カルボキシル基を
有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリ
ル酸、イタコン酸等が挙げられ、上記水酸基を有する単
量体としては、例えば、β−ハイドロキシエチルアクリ
レート、β−ハイドロキシエチルメタクリレート、β−
ハイドロキシプロピルアクリレート、β−ハイドロキプ
ロピルメタクリレート、アリルアルコール等が挙げられ
る。

【００２９】上記メチロール基を有する単量体として
は、例えば、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチ
ロールメタクリルアミド等が挙げられ、アミノ基を有す
る単量体としては、例えば、ジメチルアミノエチルアク
リレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等が挙
げられる。

【００３０】上記酸アミド基を有する単量体としては、
例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド等が挙げら
れ、グリシジル基を有する単量体としては、例えば、グ
リシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グ
リシジルアリルエーテル等が挙げられる。

【００３１】上記天然ワックスは、植物系、動物系、鉱
物系、石油系に分類される。植物系ワックスとしては、
例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ラ
イスワックス、木ろう、ホホバ油等が挙げられる。動物
系ワックスとしては、例えば、みつろう、ラノリン、鯨
ろう等が挙げられる。

【００３２】鉱物系ワックスとしては、例えば、モンタ
ンワックス、オゾケライト、セレシン等が挙げられる。
石油ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックス、ペトロラム等が挙げら
れる。これらの天然ワックスは、単独で使用されるほ
か、２種以上が併用される。

【００３３】上記天然樹脂としては、例えば、サンダラ
ック、マニラコバール、ペリーバラサム、トルーバルサ
ム、アラビアゴム、カシューゴム、ゼオルゴム、アンモ
ニアゴム、ジュルトン、クチルゴム等が挙げられる。こ
れらの天然樹脂は、単独で使用されるほか、２種以上が
併用される。

【００３４】上記分散媒としては、無色透明性を有して
いるものが好ましく、このような特性を有する分散媒と
しては、例えば、水系の溶媒等が挙げられる。この場
合、分散媒のｐＨの調整は、酸又は塩基の添加により行
う。これらの分散媒は、単独で使用されるほか、２種以
上が併用される。

【００３５】上記分散媒中には、帯電粒子の分散状態を
良好にするために、界面活性剤が含まれていてもよい。
上記界面活性剤は、パラフィン、オレフィン、アルキル
ベンゼン等の疎水基に結合している水酸基の種類によ
り、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両
性界面活性剤、非イオン系界面活性剤等に分類され、本
発明では、上記いずれの界面活性剤も使用することがで
きる。

【００３６】本発明においては、帯電粒子に帯電特性を
付与するため、上記無機物質のほかに、上記ワックスや
樹脂の官能基を利用することができる。すなわち、上記
ワックスや樹脂中に、カルボキシル基等を含むカルボニ
ル基、ニトリル基等を含むニトロ基、スルホン基等を含
むスルホニル基、ニトロソ基、トリフルオロエチル基、
トリクロロエチル基等のハロゲルを含む基が存在する
と、帯電粒子はマイナスに帯電し、上記ワックスや樹脂
中に、アミノ基やアミド結合が存在すると、粒子はプラ
スに帯電する。

【００３７】従って、本発明では、別の実施形態とし
て、帯電粒子のうちの一種を、その表面領域に等電点が
ｐＨｃの無機物質を含有するものとし、帯電粒子のうち
の他の一種を、その表面領域に少なくとも一種の正帯電
性の極性を示す官能基を有する化合物を含有するものと
し、さらに、分散媒の水素イオン濃度（ｐＨＹ）を、下
記の式（２）を満足するように調整してもよい。ｐＨｃ＜ｐＨＹ・・・・・（２）この場合、分散媒中で等電点がｐＨｃの無機物質を含有
する帯電粒子は負に帯電し、他の帯電粒子はバインダー
に起因して正に帯電する。従って、これらの帯電粒子及
び分散媒をマイクロカプセルに封入することにより、表
示素子を製造することができる。

【００３８】また、本発明では、さらに別の実施形態と
して、帯電粒子のうちの一種を、その表面領域に等電点
がｐＨｄの無機物質を含有するものとし、帯電粒子のう
ちの他の一種を、その表面領域に少なくとも一種の負帯
電性の極性を示す官能基を有する化合物を含有するもの
とし、さらに、上記分散媒の水素イオン濃度（ｐＨＺ）
を、下記の式（３）を満足するように調整してもよい。ｐＨＺ＜ｐＨｄ・・・・・（３）この場合、分散媒中で等電点がｐＨｄの無機物質を含有
する帯電粒子は正に帯電し、他の帯電粒子はバインダー
に起因して負に帯電する。従って、これらの帯電粒子及
び分散媒をマイクロカプセルに封入することにより、表
示素子を製造することができる。

【００３９】上記帯電粒子の製造方法としては、例え
ば、上記着色剤、上記無機物質等が分散又は溶解したワ
ックス等を液中に投入した後、液を加熱して上記ワック
スを液状化し、続いて、攪拌によりワックスを微粒子状
に分散させた後冷却して上記ワックスを固化させ、帯電
粒子を製造する方法をとることができる。この場合、分
散性を向上させるため、界面活性剤を添加してもよい。
この場合、無機物質が帯電粒子の表面に露出するような
条件を選択する必要がある。

【００４０】上記した構成の帯電粒子において、着色剤
として酸化チタンが使用された帯電粒子は、白色度及び
隠蔽性の点で優れており、着色剤として使用するカーボ
ンブラックは完全な黒色を示すため、カーボンブラック
が使用された帯電粒子は、黒色度に優れている。なお、
例えば、帯電特性を付与するために添加する酸化珪素等
の無機物質は、着色剤を兼ねることができるものもあ
る。

【００４１】酸化チタン及びカーボンブラックを着色剤
として使用した帯電粒子を用いることにより、反射率や
コントラスト比が高く、見やすい画像等を有する表示媒
体を実現することができる。帯電粒子に含有される着色
剤の含有量は、酸化チタンの場合には、５〜６０重量％
が好ましく、カーボンブラックの場合には、３〜３０重
量％が好ましい。

【００４２】上記帯電粒子は、上記分散媒に分散された
状態でマイクロカプセル中に封入されて使用されるが、
以下に説明するような構成の表示素子、表示媒体として
使用することができる。

【００４３】図１は、本発明の表示素子として機能する
マイクロカプセルの一例を模式的に示した説明図であ
り、図２は、マイクロカプセルに電界を作用させた後の
黒色帯電粒子及び白色帯電粒子の状態を模式的に示した
説明図である。

【００４４】図１に示されるように、このマイクロカプ
セル１０には、例えば、多数の黒色帯電粒子１２ａ及び
白色帯電粒子１２ｂからなる帯電粒子１２と、液体分散
媒１４とが封入されている。黒色帯電粒子１２ａは、例
えば、カーボンブラックとワックスとα−三酸化二鉄と
から構成されており、白色帯電粒子１２ｂは、例えば、
酸化チタンとワックスと酸化珪素とから構成されてお
り、分散媒はｐＨが４〜５の水系溶媒が用いられてい
る。従って、黒色帯電粒子１２ａは、正に帯電し、白色
帯電粒子１２ｂは、負に帯電している。そして、電界が
作用していない場合には、図１に示されるように、黒色
帯電粒子１２ａと白色帯電粒子１２ｂとは、無秩序に分
散している。

【００４５】次に、このマイクロカプセル１０に電界を
作用させると、液体分散媒１４中に分散浮遊している黒
色帯電粒子１２ａと白色帯電粒子１２ｂとは、電界の作
用により、各々逆方向に泳動し、例えば、図２に示され
るように、上方に白色帯電粒子１２ｂが凝集し、一方、
下方には、黒色帯電粒子１２ａが凝集する。

【００４６】このため、上方からこのマイクロカプセル
１０を見た場合、下側で凝集している黒色帯電粒子１２
ａは、白色帯電粒子１２ｂに隠蔽されて見えず、マイク
ロカプセル１０の部分は白色に見える。

【００４７】一方、図には示していないが、図２と反対
方向の電界が印加された場合、黒色帯電粒子１２ａは上
側に凝集し、白色帯電粒子１２ｂは下側に凝集するた
め、このマイクロカプセル１０の部分は上方から黒色に
見える。

【００４８】このようなマイクロカプセル１０を可撓性
シートの表面等に配列させ、マイクロカプセル１０に印
加する電界の方向を変えることにより、表示面に所定の
画像を形成することが可能になる。また、マイクロカプ
セル１０中に赤、青、黄色等の色を含む帯電粒子１２を
封入することにより、赤、青、黄色等の色を含む画像を
表示することも可能となる。本発明においては、粒径の
整った帯電粒子１２を使用するので、電界を印加した場
合の帯電粒子１２の移動がスムーズに行われ、より高性
能の表示が可能になる。

【００４９】上記マイクロカプセルは、すでに当業界に
おいて公知の技術となっている方法で作製することが可
能である。マイクロカプセルの製造方法としては、例え
ば、米国特許第２８００４５７号、同第２８００４５８
号明細書等に示されるような水溶液からの相分離法、特
公昭３８−１９５７４号、特公昭４２−４４６号、特公
昭４２−７７１号公報等に示されるような界面重合法、
特公昭３６−９１６８号、特開昭５１−９０７９号公報
等に示される単量体の重合によるｉｎ−ｓｉｔｕ法、英
国特許第９５２８０７号、同第９６５０７４号明細書に
示される融解分散冷却法等があるが、これに限定される
ものではない。

【００５０】マイクロカプセル１０の外壁部の形成材料
としては、上記のカプセル製造方法にて外壁部が作製可
能であれば特に限定されず、無機物質でも有機物質でも
よいが、光を充分に透過させるような材質が好ましい。

【００５１】上記外壁部の形成材料の具体例としては、
例えば、ゼラチン、アラビアゴム、デンプン、アルギン
酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリユリア、ポ
リスチレン、ニトロセルロース、エチルセルロース、メ
チルセルロース、メラミン／ホルムアルデヒド樹脂、尿
素／ホルムアルデヒド樹脂、これらの共重合物等が挙げ
られる。

【００５２】マイクロカプセル１０中の各帯電粒子１２
の体積は、マイクロカプセル１０の容積に対して、それ
ぞれ１．５〜２５容量％であるのが好ましく、すべての
帯電粒子１２の体積の総和は、マイクロカプセル１０の
容積に対して、１．５〜５０容量％であることが好まし
い。

【００５３】各帯電粒子１２の体積が１．５容量％未満
であると、目的とする表示色ではない反対色粒子も観察
者の目に触れてしまい、そのためにコントラストが低下
して見える。一方、２５容量％を超えると、帯電粒子１
２が大きすぎるためにマイクロカプセル１０の内部を移
動しにくくなる。また、すべての帯電粒子１２の体積の
総和が１．５容量％未満であると、帯電粒子１２の量が
少なすぎるため、はっきりした画像が形成されず、一
方、５０容量％を超えると、帯電粒子１２の量が多すぎ
るためにマイクロカプセル１０の内部を移動しにくくな
り、そのため、制御電界に対する応答性が低下する。

【００５４】帯電粒子１２の粒子径は、マイクロカプセ
ル１０の粒子径に対して１／１０００〜１／５であるの
が好ましく、帯電粒子１２の粒度分布の分散度は、体積
平均粒子径／個数平均粒子径で表した場合、１〜２であ
るのが好ましい。また、マイクロカプセル１０の粒子径
は、５０〜５００μｍであるのが好ましい。

【００５５】図３は、本発明の表示素子を利用した表示
媒体の一例を模式的に示した断面図である。この表示媒
体２０においては、マイクロカプセル１０が多数内部に
分散、配列された可撓性シート２２の上面側に、多数の
透明電極２４が平面視アレー状に設けられており、下面
側に透明又は不透明の電極２５が設けられている。

【００５６】また、これら個々の透明電極２４と電極２
５には、図示しない電源が接続され、各透明電極２４と
電極２５との間に、電極２５の電圧を基準として、＋又
は−の電圧がそれぞれ独立して印加されるようになって
いる。

【００５７】また、透明電極２４は、マイクロカプセル
１０を平面視した形状よりも大きくなっており、１個の
透明電極２４につき、少なくとも１個のマイクロカプセ
ル１０が対応して設けられている。

【００５８】可撓性シート２２としては、樹脂製のフィ
ルム、紙等が挙げられる。表示しようとする画像等に応
じた電圧を、この表示装置２０の各透明電極２４と電極
２５との間にそれぞれ印加すると、図３に示したよう
に、上側に黒色帯電粒子１２ａ又は白色帯電粒子１２ｂ
が凝集し、これにより表示しようとする画像に対応した
画像が形成される。

【００５９】また、電源をオフにしても、帯電粒子１２
の凝集状態は変化しないので、別の画像に対応する電圧
を、各透明電極２４と電極２５との間にそれぞれ印加し
ないかぎり、その画像の表示状態が維持される。表示媒
体には電極を設けず、外部の電界印加装置を使用して、
個々のマイクロカプセルに電界を印加するようにしても
よい。

【００６０】以上のように、本発明の表示媒体において
は、可撓性シートに、その表面領域に帯電性を付与する
無機物質を含有する帯電粒子及びｐＨが調整された分散
媒が封入されたマイクロカプセルの配列層が形成され、
上記配列層中のそれぞれのマイクロカプセルに制御用電
界を印加することにより所要の表示動作を行わせるよう
にした表示媒体が使用されているので、より制御性に優
れた表示媒体を実現することができる。

【００６１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるも
のではない。

【００６２】実施例１帯電粒子のコア材料としてポリエチレンワックスを使用
し、カーボンブラックが１０重量％、α−三酸化二鉄が
３０重量％含有されるように、ロールミルを使用してカ
ーボンブラック及びα−三酸化二鉄をワックスに練り込
み、着色ワックス材料を得た。

【００６３】次に、蒸留水に上記着色ワックス材料及び
中性の界面活性剤を投入し、１２０℃になるまで加熱し
た後、充分に攪拌し、着色ワックス材料を微粒子状に分
散させた後冷却して着色ワックス材料を固化させ、平均
粒子径が５μｍの黒色の帯電粒子を製造した。次に、こ
のようにして製造された帯電粒子を蒸留水で洗浄し、乾
燥させた。これらの帯電粒子の表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察したところ、α−三酸化二鉄が表面に
露出していることが確認できた。

【００６４】実施例２帯電粒子のコア材料としてポリエチレンワックスを使用
し、酸化珪素が３０重量％含有されるように、ロールミ
ルを使用して酸化珪素をワックスに練り込み、着色ワッ
クス材料を得た。

【００６５】次に、蒸留水に上記着色ワックス材料及び
中性の界面活性剤を投入し、１２０℃になるまで加熱し
た後、充分に攪拌し、着色ワックス材料を微粒子状に分
散させた後冷却して着色ワックス材料を固化させ、平均
粒子径が５μｍの白色の帯電粒子を製造した。次に、こ
のようにして製造された帯電粒子を蒸留水で洗浄し、乾
燥させた。これらの帯電粒子の表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察したところ、酸化珪素が表面に露出し
ていることが確認できた。

【００６６】実施例３乳化剤である５％ポリスチレンスルホン酸の一部ナトリ
ウム塩水溶液と脂肪族飽和炭化水素溶液の１：１水溶液
１００ｃｃ中に、上記実施例１において製造された黒色
帯電粒子及び上記実施例２において製造された白色帯電
粒子を加え、ホモジナイザーで６０００回転、５分間攪
拌して、水溶液中に白色帯電粒子及び黒色帯電粒子を含
む液体分散媒が均一に分散したエマルジョンを得た。

【００６７】別に、ホルムアルデヒド３７％水溶液に市
販のメラミン粉末を加え、水酸化ナトリウム溶液によっ
てＰＨ９．０に調整し、水温６０℃で３０分間加熱して
メラミン／ホルムアルデヒドプレポリマーを得た。次
に、上記エマルジョンにメラミン／ホルムアルデヒドプ
レポリマーを加え、アジホモミキサーなどによって１０
０〜３００回転で攪拌しつつ水温が８０℃になるように
加熱した状態で５時間保持し、その後ＰＨ７に調整して
常温まで冷却した。

【００６８】この結果、白色帯電粒子及び黒色帯電粒子
を含む液体分散媒のまわりにメラミン／ホルムアルデヒ
ド樹脂からなる壁部材が析出し、帯電粒子を内包するマ
イクロカプセルが得られた。マイクロカプセルの平均粒
子径は４０〜７０μm であった。

【００６９】次に、上記方法により製造されたマイクロ
カプセルを取り出し、可撓性シート上に分散、配列させ
た後、電極間に配置し、１００Ｖ／ｍｍの制御電界を引
加して画像表示を行い、下記に示す画像の評価を行っ
た。

【００７０】評価方法（１）白色反射率測定器として反射濃度計（マクベス社製ＲＤ９１４）
を使用してＯＤ値（オプティカルデンシティ）を測定
し、反射率Ｔ（％）を、−ｌｏｇ₁₀Ｔ＝ＯＤで算出し
た。（２）コントラスト比白色反射率の場合と同様に、黒印字部分についても、反
射率Ｔ_black を測定し、コントラスト比＝Ｔ_black ：Ｔ
_white ＝１：（Ｔ_white ／Ｔ_black ）で求めた。上記し
た画質の評価基準（スレッシ値）には、様々な条件下で
のレーザプリンタ画像サンプルの平均値（白色反射率７
２％、コントラスト比１５：１）を適用した。

【００７１】この結果、この表示媒体の白色反射率は７
４％、黒色反射率は４．６％、コントラスト比は１６：
１であり、高反射率、高コントラスト比の画像が形成さ
れていた。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の表
示素子によれば、二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電
粒子を分散させるための分散媒が封入されたマイクロカ
プセルからなり、上記マイクロカプセル中の上記帯電粒
子の分布状態を制御用電界の作用下で変えることによ
り、上記マイクロカプセルの所定領域の光学的反射特性
に変化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表
示素子であって、等電点のｐＨがａ及びｂの無機物質が
それぞれ別の帯電粒子に含有されており、分散媒の水素
イオン濃度（ｐＨ）はＸであり、Ｘ、ａ、ｂは上記
（１）式を満足するので、等電点のｐＨがａの無機物質
を含む帯電粒子は負に帯電し、等電点のｐＨがｂの無機
物質を含む帯電粒子は正に帯電し、しかも、各帯電粒子
の帯電性が安定する。従って、上記マイクロカプセルの
電界に対する応答性を向上させることができ、制御電界
に対する制御性をより良好にすることができる。

【００７３】また、請求項２記載の表示素子によれば、
二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電粒子を分散させる
ための分散媒が封入されたマイクロカプセルからなり、
請求項１記載の表示素子と同様の機能を有する表示素子
であって、等電点のｐＨがｃの無機物質が一の帯電粒子
に含有されており、他の帯電粒子は正帯電性の極性を示
し、分散媒の水素イオン濃度（ｐＨ）はＹであり、Ｙ、
ｃは上記（２）式を満足するので、等電点のｐＨがｃの
無機物質を含む帯電粒子は負に帯電し、他の帯電粒子は
正に帯電し、しかも、帯電粒子の帯電性が安定する。従
って、上記マイクロカプセルの電界に対する応答性を向
上させることができ、制御電界に対する制御性をより良
好にすることができる。

【００７４】また、請求項３記載の表示素子によれば、
二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電粒子を分散させる
ための分散媒が封入されたマイクロカプセルからなり、
請求項１記載の表示素子と同様の機能を有する表示素子
であって、等電点のｐＨがｄの無機物質が一の帯電粒子
に含有されており、他の帯電粒子は負帯電性の極性を示
し、分散媒の水素イオン濃度（ｐＨ）はＺであり、Ｚ、
ｄは上記（３）式を満足するので、等電点のｐＨがｄの
無機物質を含む帯電粒子は正に帯電し、他の帯電粒子は
負に帯電し、しかも、帯電粒子の帯電性が安定する。従
って、上記マイクロカプセルの電界に対する応答性を向
上させることができ、制御電界に対する制御性をより良
好にすることができる。

【００７５】請求項４記載の表示媒体によれば、上記マ
イクロカプセルとして、上記請求項１、２又は３記載の
表示素子が使用されているので、より制御性に優れた表
示媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示素子として機能するマイクロカプ
セルの一例を模式的に示した説明図である。

【図２】本発明の表示素子として機能するマイクロカプ
セルに電界を作用させた後の黒色帯電粒子及び白色帯電
粒子の状態を模式的に示した説明図である。

【図３】本発明の表示素子を利用した表示媒体の一例を
模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１０マイクロカプセル１２帯電粒子１２ａ黒色帯電粒子１２ｂ白色帯電粒子１４液体分散媒２０表示媒体２２可撓性シート２４透明電極２５電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電粒
子を分散させるための分散媒が封入されたマイクロカプ
セルからなり、前記マイクロカプセル中の前記帯電粒子
の分布状態を制御用電界の作用下で変えることにより、
前記マイクロカプセルの所定領域の光学的反射特性に変
化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表示素
子であって、前記帯電粒子のうちの二種は、その表面領
域に、それぞれ等電点がｐＨａ及びｐＨｂの無機物質を
含有するものであり、かつ、前記分散媒の水素イオン濃
度（ｐＨＸ）は、下記の式（１）を満足するものである
ことを特徴とする表示素子。ｐＨａ＜ｐＨＸ＜ｐＨｂ・・・・・（１）
【請求項２】二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電粒
子を分散させるための分散媒が封入されたマイクロカプ
セルからなり、前記マイクロカプセル中の前記帯電粒子
の分布状態を制御用電界の作用下で変えることにより、
前記マイクロカプセルの所定領域の光学的反射特性に変
化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表示素
子であって、前記帯電粒子のうちの一種は、その表面領
域に、等電点がｐＨｃの無機物質を含有するものであ
り、前記帯電粒子のうちの他の一種は、その表面領域
に、少なくとも一種の正帯電性の極性を示す官能基を有
する化合物を含有するものであり、さらに、前記分散媒
の水素イオン濃度（ｐＨＹ）は、下記の式（２）を満足
するものであることを特徴とする表示素子。ｐＨｃ＜ｐＨＹ・・・・・（２）
【請求項３】二種以上の帯電粒子及びこれらの帯電粒
子を分散させるための分散媒が封入されたマイクロカプ
セルからなり、前記マイクロカプセル中の前記帯電粒子
の分布状態を制御用電界の作用下で変えることにより、
前記マイクロカプセルの所定領域の光学的反射特性に変
化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表示素
子であって、前記帯電粒子のうちの一種は、その表面領
域に、等電点がｐＨｄの無機物質を含有するものであ
り、前記帯電粒子のうちの他の一種は、その表面領域
に、少なくとも一種の負帯電性の極性を示す官能基を有
する化合物を含有するものであり、さらに、前記分散媒
の水素イオン濃度（ｐＨＺ）は、下記の式（３）を満足
するものであることを特徴とする表示媒体。ｐＨＺ＜ｐＨｄ・・・・・（３）
【請求項４】可撓性シートに、マイクロカプセルの配
列層が形成され、前記配列層中のそれぞれのマイクロカ
プセルに制御用電界を印加することにより、所要の表示
動作を行わせるようにした表示媒体であって、前記マイ
クロカプセルとして、請求項１、２又は３記載の表示素
子が使用されていることを特徴とする表示媒体。