JP4449338B2 - 電気泳動分散液、電気泳動表示装置、電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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分散液とその製造方法、及びこの電気泳動分散液を用いた電気泳動表示装置、並びに、この電気泳動表示装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、偏光板が不要で光利用効率の高い反射型の表示装置として電気泳動表示装置が注目されており、その性能向上のための研究が盛んに行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電気泳動表示装置は、例えば少なくとも一方が透明基板からなる一対の基板が封止部材を介して対向配置され、これらの基板と封止部材とにより形成される閉空間に電気泳動分散液が収容されて構成される。この分散液は、例えば黒色の非水溶媒中に、二酸化チタンからなる白色の帯電粒子を分散させたものであり、粒子の分散性を高めるために、分散媒中には通常、界面活性剤が添加されている。
また、これらの基板の互いに対向する内側の面にはＩＴＯ等の透明電極が形成されており、電極間に電圧を印加することで、上記粒子をいずれか一方の基板側に泳動させるようになっている。
【０００４】
このような電気泳動表示装置において、例えば透明基板側の電極にマイナスの電圧を印加すると、上記粒子はクーロン力によって透明基板側に泳動し、電極に付着する。このような状態の表示装置を透明基板側から観察すると、粒子が付着して層をなした部分は白色に見えることになる。一方、印加電圧の極性を逆にすると、白色の粒子は対面側の電極に付着して層をなし、この層が黒色の分散媒の背後に隠れるため、表示は黒色となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２５１４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１には、界面活性剤に高分子材料を用いることで粒子の分散性が高まり、繰り返し寿命が長く高コントラストな表示を実現できることが記載されている。ところで、電気泳動表示装置の表示特性としてはコントラストと応答速度が重要であるが、応答速度の向上という観点からの研究は、これまで十分にはなされていなかった。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、高速応答が可能な電気泳動分散液、電気泳動表示装置、電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
電気泳動分散液として用いられる強電解質の希薄溶液では、活量，電気伝導率，拡散係数等の諸性質は溶液のイオン強度を用いて表わすことができる。イオン強度Ｉは下式（１）を用いて算出される。
Ｉ＝（ΣＣｉ・Ｚｉ^２）／２・ρ ・・・（１）
ここで、Ｃｉ，Ｚｉはそれぞれ、溶液中のｉ番目のイオンの濃度及び電荷であり、ρは溶液の密度を表わしている。
【０００８】
強電解質希薄溶液に関しては以下のことが知られている。
（ａ）イオン強度Ｉの平方根と電気二重層の厚さとは反比例する。
（ｂ）電気二重層の厚さが増加するとゼータ電位は指数関数的に減少する。
（ｃ）電気泳動粒子の易動度はゼータ電位に比例する。
このことから、溶液のイオン強度が減少するとゼータ電位が急激に減少し、それに伴って電気泳動粒子の易動度は大きく低下することがわかる。逆に、溶液のイオン強度を増大させると粒子の易動度は大きくなるが、イオン強度が所定値以上となるとゼータ電位は飽和し、それ以上イオン強度を大きくしても易動度は殆ど変化しない。また、後述の［実施例］の項で説明するように、本発明者は、上記易動度の大きさが溶液中に添加されるイオン種にあまり影響されず、殆どイオン強度のみに依存することを実験的に確認した。
このような経緯から、本発明者は、電気泳動粒子の易動度と分散液のイオン強度との関係に着目し、本発明を創案するに到った。
【０００９】
すなわち、上記目的を達成するために、本発明の電気泳動分散液は、電気泳動粒子を、上記電気泳動粒子と異なる色相を有する分散媒に分散させてなる分散液であって、イオン強度が１×１０^−４以上、１×１０^−２以下であることを特徴とする。
【００１０】
後述の［実施例］の項で説明するように、分散液のイオン強度が１×１０^−４よりも小さくなると、電気泳動粒子の易動度が急激に遅くなる。また、イオン強度が１×１０^−２を超えて大きくなると、電気泳動粒子に対流が生じ、Proceedings of the SID,vol.23,4 p.249（1982）に示されるような誘電モーター状態となる。これに対して、本発明のようにイオン強度を１×１０^−４以上、１×１０^−２以下の範囲に設定することで、粒子の応答特性が格段に向上した。また、この範囲では易動度が略飽和状態となるため、分散液の劣化等によるイオン強度の変動に対して安定した応答特性が得られる。
【００１１】
また、本発明の電気泳動分散液は、互いに帯電極性及び色相の異なる複数の電気泳動粒子を、各電気泳動粒子と異なる色相を有する分散媒に分散させてなる分散液であって、イオン強度が１×１０^−４以上、１×１０^−２以下であることを特徴とする。
本分散液は、この分散液に印加される電圧の極性を切り替えることで、各電気泳動粒子の色相に応じた着色表示を可能とするものである。すなわち、本分散液を電気泳動表示装置に適用した場合、印加電圧の切り替えによって、いずれかの電気泳動粒子のみ表示側の電極に移動させることで、所望の着色表示を行なうことができる。
【００１２】
ところで、上述のような分散液では、電気泳動粒子の分散状態を安定させることが難しく、繰り返しスイッチングを行なう際に粒子同士が凝集して沈降し、表示のコントラストが低下する虞がある。このため、上記分散液には界面活性剤を添加することが不可欠となる。本発明者は、界面活性剤の種類や含有量と表示特性（コントラストや応答速度）との相関を詳しく調べ、よりよい応答特性が得られるように、界面活性剤の種類や材料の選定を行なった。
この結果、界面活性剤をイオン性にすると、電気泳動粒子と分散液界面との電気二重層の電荷密度が増加し、また電気二重層の厚さが薄くなってゼータ電位が高くなることがわかった。また、イオン性の低分子界面活性剤の添加は表示特性の内、応答速度に大きく影響し、高分子界面活性剤の添加はコントラストに大きく影響することがわかった。さらに、後述の［実施例］の項で説明するように、応答速度は低分子イオン性界面活性剤の電荷や濃度（即ち、イオン強度）に依存し、その種類（構成材料）にはあまり影響されないこともわかった。
【００１３】
応答速度が低分子イオン性界面活性剤の種類に影響されないのは、低分子イオン性界面活性剤はイオンの大きさがあまり変わらないため、電気二重層の電荷密度及び厚さに差がないことによると考えられる。しかし、高分子イオン界面活性剤では、イオンの大きさが大きいため電気二重層の電荷密度が減少し、また厚さが増加してゼータ電位が現象するため好ましくない。したがって、本発明の課題である応答特性の改善という観点からは、上記分散液には低分子イオン性界面活性剤を添加することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の電気泳動表示装置は、透明電極を有する透明な第１の基板と、上記第１の基板に対向配置され、上記透明電極に対向する位置に電極を有する第２の基板と、上記第１の基板と上記第２の基板との間に挟持された上述の電気泳動分散液とを備えたことを特徴とする。本構成では、易動度の大きい分散液を用いているため、表示を高速で切り替えることができる。
【００１５】
このとき、上記第１の基板と第２の基板との間の領域が隔壁により複数の領域に区画され、上記電気泳動分散液が上記各領域に互いに隔離されて保持されるようにしてもよい。本構成によれば、電気泳動粒子の流動範囲が隔壁によって区画された領域内に限定されるため、電気泳動粒子の分布を均一にできる。これにより、表示面内においてコントラストにばらつきの少ない高品質な表示が得られる。なお、上記隔壁は非表示領域に設けることが望ましい。これにより、開口率の減少を防止でき、明るい表示が可能となる。
【００１６】
また、上記電気泳動分散液をカプセル状の樹脂皮膜に内包させ、このカプセルが上記第１の基板と第２の基板との間に挟持されるようにしてもよい。本構成によれば、電気泳動粒子の流動範囲がカプセル状の樹脂皮膜内に限定されるため、電気泳動粒子の分布を均一にできる。これにより、表示面内においてコントラストのばらつきの少ない高品質な表示が得られる。
【００１７】
また、本発明の電子機器は、上述の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする。これにより、切り替え速度の速い表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
（電気泳動分散液及びその製造方法）
本発明の電気泳動分散液は、染料によって染色された分散媒中に電気泳動粒子を分散させた構成となっている。
電気泳動粒子は、無機化合物又は有機化合物からなる直径０．０１μｍ〜１０μｍ程度の略球状の微粒子であり、上記分散媒と異なる色相（白色及び黒色を含む）を有している。
【００１９】
例えば、無機化合物としては、二酸化チタン，酸化亜鉛，酸化マグネシウム，クロムイエロー，カドミウムイエロー，ベンガラ，カーボンブラック，酸化アルミニウム，コバルトブルー，硫酸バリウム，黒色低次酸化チタン，酸化クロム，珪酸カルシウム，タルク，カドミウムオレンジ，鉛丹，コバルトクロムグリーン等を用いることができる。また、有機化合物としては、例えば、アニリンブラック，フタロシアニンブルー，ナフトールレッド，トルイジンレッド，ベンズイミダゾインイエロー，フタロシアニングリーン，ファーストイエロー，レーキレッド，ジオキサンバイオレット，アルカリブルー等の有機顔料や、メチルアクリレート，エチルアクリレート，メチルメタクリレート，エチルメタクリレート，メチルビニルエーテル，アクリロニトリル，スチレン，プロピレン，ブタジエン，エチレン，アクリル酸，メタクリル酸，ジメチルアミノエチルアクリレート，及びこれらのモノマーの混合物を懸濁重合，乳化重合，溶液重合，分散重合等により重合させた高分子を用いることができる。
【００２０】
また、このような電気泳動粒子は、単独の微粒子としてだけでなく、各種表面改質を施した状態で用いてもよい。このような表面改質の方法としては、例えば、粒子表面をアクリル樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，ポリウレタン樹脂等のポリマーでコーティング処理する方法や、シラン系，チタネート系，アルミニウム系，弗素系等のカップリング剤でカップリング処理する方法や、アクリル系モノマー，スチレンモノマー，エポキシ系モノマー，イソシアネート系モノマー等とグラフト重合処理する方法等があり、これらの処理を単独又は二種類以上組み合わせて行なうことができる。
【００２１】
分散媒には、炭化水素，ハロゲン化炭化水素，エーテル等の非水系有機溶媒を用いることができる。この分散媒は、スピリトブラック，オイルイエロー，オイルブルー，オイルグリーン，バリファーストブルー，マクロレックスブルー，オイルブラウン，スーダンブラック，ファーストオレンジ等の染料により染色されて、上記電気泳動粒子と異なる色相を呈している。
【００２２】
例えば、上述の炭化水素としては、ヘキサン等のアルカン、石油エーテル，石油ベンジン，石油ナフサ，リグロイン，ドデシルベンゼン等のアルキルベンゼン類、工業ガソリン，灯油，ソルベントナフサ，１−オクテン等の不飽和炭化水素類、ビフェニル誘導体，ビシクロヘキシル誘導体，デカリン誘導体，シクロヘキシルベンゼン誘導体，テトラリン誘導体等の各種誘導体等を用いることができる。また、ハロゲン化炭化水素としては、クロロホルム，ジクロロエタン，トリクロロエタン，テトラクロロエタン，ジクロロエチレン，トリクロロエチレン，テトラクロロエチレン，ジクロロプロパン，トリクロロプロパン，モノクロロアルカン類，クロロフルオロアルカン類，パーフルオロアルカン類，パーフルオロデカリン誘導体，パーフルオロアルキルベンゼン類等を用いることができる。エーテルとしては、ジヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル類、フェネトール等のアルコキシベンゼン類、ジオキサン等の環状エーテル類、ジメトキシエタン等のエチレングリコール誘導体、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のジエチレングリコール誘導体、グリセリンエーテル類、アセタール類等を用いることができる。
【００２３】
さらに、上述の炭化水素，ハロゲン化炭化水素，エーテルの他にも、酢酸ブチル等のエステル類、メチルエチルケトン等のケトン類、カルボン酸類、アルキルアミン類、ドデカメチルペンタシロキサン等のシロキサン類、ＤＭＦ、ＤＭＡ、ＮＭＰ、ＤＭＳＯ、シリコーンオイルを用いることができる。
そして、分散媒には、上述の有機化合物を単独又は二種類以上混合したものが用いられる。
【００２４】
また、この分散媒にはイオン性の低分子界面活性剤が添加されている。この低分子イオン性界面活性剤は、電気泳動粒子と分散液界面に形成される電気二重層の電荷密度を増加させ、また電気二重層の厚さを薄くさせることによりゼータ電気を増加させて電気泳動粒子の易動度を高めるという機能を有し、電気泳動粒子の高速応答性に大きく寄与すると考えられる。
このようなイオン性の低分子界面活性剤としては、以下に示すようなアニオン系，カチオン系，非イオン系，弗素系の材料を用いることができる。
【００２５】
例えば、アニオン系低分子界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ラウリル酸ナトリウム等のカルボン酸塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等の硫酸塩類を用いることができる。また、カチオン系低分子界面活性剤としては、塩化セチルトリメチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩類、ドデシルピリジニウムブロミド等のピリジニウム塩類、ラウリルアミン塩酸塩等のアミン塩類等を用いることができる。非イオン系低分子界面活性剤としては、ソルビタントリオリエート等の多価アルコールの脂肪酸エステル類等を用いることができる。さらに、弗素系低分子界面活性剤としては、パーフルオロデカン酸ナトリウム等のパーフルオロカルボン酸塩、パーフルオロノニルアルコール等のパーフルオロアルコール類等を用いることができる。
そして、分散媒に添加される界面活性剤として、上述の低分子イオン材料を単独又は二種類以上混合したものが用いられる。
【００２６】
また、上述の低分子イオン性界面活性剤の他に、以下に示すようなアニオン系，カチオン系，非イオン系の高分子界面活性剤を併用してもよい。
例えば、アニオン系高分子界面活性剤としては、スチレン無水マレイン酸共重合体等の含カルボン酸共重合体類、ポリアクリル酸等のポリカルボン酸類等を用いることができる。また、カチオン系高分子界面活性剤としては、ポリエチレンイミン類、ポリビニルイミダゾリン類、ポリビニルピリジン類等を用いることができる。さらに、非イオン系界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ヒドロキシ脂肪酸のオリゴマー、ポリエチレングリコールジステアラート、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリスチレン、ポリ（１−ビニルピロリドン−ｃｏ−ビニルアセタート）等を用いることができる。
【００２７】
このような高分子界面活性剤は、電気泳動粒子に吸着して粒子表面に吸着層を形成し、浸透圧効果とエントロピー効果とにより、界面活性剤に低分子のものを用いた場合に比べて、粒子の分散安定化に大きく寄与すると考えられる。なお、「高分子」とは、分子量が数百程度の所謂「低分子」よりも分子量の大きい重合体を意味し、上述の高分子材料には、一般に高分子と呼ばれる分子量１００００以上の重合体の他に、分子量が１００００以下のオリゴマーと呼ばれる低重合体が含まれる。
【００２８】
ところで、本実施形態の電気泳動分散液のような強電解質希薄溶液では、電気泳動粒子の易動度は溶液中のイオン濃度や電荷量（即ち、イオン強度）に依存する。そして、このイオン強度を適切な値に設定することで高速応答を実現できる。具体的には、分散液のイオン強度を高めることで電気泳動粒子のゼータ電位が上昇し、易動度が高まる。そして、後述の［実施例］の項で説明するように、分散液のイオン強度を１×１０^−４以上とすると、電気泳動粒子のゼータ電位が飽和傾向となり、それ以上イオン強度を高くしても易動度は殆ど変化しなくなる。一方、イオン強度を１×１０^−２より大きくすると、電気泳動粒子が誘電モーター状態（即ち、対流状態）となる。この傾向は、添加される界面活性剤の種類にあまり影響されない。このため、本実施形態では、上記イオン強度を１×１０^−４以上、１×１０^−２以下の範囲に設定している。
【００２９】
上述の電気泳動分散液は、例えば、以下のように製造される。
まず、電気泳動粒子を表面改質剤と共に分散媒と同じ溶媒か、または異なる適切な溶媒に混合して攪拌する。なお、必要であれば適切な温度に加熱しながら攪拌する。そして、この懸濁液を遠心分離機等にかけて上澄み液を除去し、沈殿物を得る。これにより、表面改質処理された電気泳動粒子が得られる。
次に、得られた沈殿物を界面活性剤，染料と共に分散媒に混合して超音波洗浄機中で攪拌し、分散液を得る。この際、イオン強度が上記範囲となるように、例えば上述のイオン性の低分子界面活性剤の添加量を調節する。
以上により、電気泳動分散液が得られる。
【００３０】
したがって、本電気泳動分散液によれば、電気泳動粒子の易動度を格段に高めることができるため、この分散液を電気泳動表示装置に用いることで高速応答が可能となる。また、イオン強度を１×１０^−４以上、１×１０^−２以下の範囲としているため易動度が飽和状態となり、分散液の劣化等によるイオン強度の変動に対して安定した応答特性が得られる。
【００３１】
（電気泳動表示装置）
次に、本発明の第１実施形態に係る電気泳動表示装置について、図１，図２を用いて説明する。
図１，図２は、それぞれ本実施形態の電気泳動表示装置の構成を示す断面図，部分平面図あり、図１は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態の電気泳動装置１０は、対向して配置された第１基板１と第２基板８との間に上述の電気泳動層（電気光学層）１１を備えて構成されている。
第１基板１は、例えば透明ガラスや透明フィルムなどの透光性を有する基板からなり、内面側（電気泳動層１１側）にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明な導電材料からなる共通電極２が形成されている。そして、第１基板１外面がこの電気泳動装置１０の表示面とされている。
【００３３】
第２基板８は必ずしも透明である必要はなく、例えばガラス基板や樹脂フィルム基板などの他、ステンレスプレート等の金属板に絶縁層を形成したもの等を用いることができる。この第２基板８上には、図２に示すように、それぞれ行方向，列方向に走査線７１ａ，データ線７０ａが互いに絶縁されて複数形成されており、走査線７１ａとデータ線７０ａとによりマトリクス状に区画された画素領域には、画素電極７ａと、この画素電極７ａへの通電制御を行なうためのＴＦＴ素子（スイッチング素子）７ｂとが形成されている。そして、マトリクス状に配された複数の画素領域によって表示領域が構成されている。
【００３４】
データ線７０ａはＴＦＴ素子７ｂのソース７０ｂに電気的に接続されており、画像信号はデータ線７０ａに対して線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線７０ａに対してグループ毎に供給されるようになっている。また、走査線７１ａはＴＦＴ素子７１ｂのゲートに電気的に接続されており、複数の走査線７１ａに対して走査信号が所定のタイミングでパルス的に線順次で供給されるようになっている。さらに、画素電極７ａはＴＦＴ素子７ｂのドレイン７２ｂに電気的に接続されており、ゲート７１ｂにパルス電圧を印加してＴＦＴ素子７ｂを一定期間だけオンすることで、データ線７０ａから供給される画像信号が所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
【００３５】
第１基板１と第２基板８とは、表示領域の周囲を囲むように枠状に形成された封止部材（図示略）によって貼り合わされ、スペーサ（図示略）により一定に離間された状態で保持されている。そして、本実施形態の電気泳動表示装置１０では、基板１，８と封止部材とにより形成された閉空間に、上述のように構成された分散媒５，電気泳動粒子６等を有する電気泳動分散液が封入され、電気泳動層１１が形成されている。
【００３６】
本実施形態の電気泳動表示装置１０は、上述のように構成されているので、第１基板１側の共通電極２が電気泳動粒子６の帯電極性と逆極性となるように電圧印加を行なうと、粒子６はクーロン力によって共通電極２側に速やかに泳動し、電極表面に付着する。そして、表示面には、このように第１基板１に付着して層をなす領域が粒子６の色相に着色されて表示される。一方、第１基板１側の共通電極２が粒子６の帯電極性と同じ極性となるように電圧印加を行なうと、粒子６は第２基板８に付着して層を形成する。この場合、この層は分散媒５の背後に隠れるため、分散媒５の色相に着色された表示となる。
したがって、本発明の電気泳動表示装置によれば、電気泳動層１１に、粒子６の易動度の大きい電気泳動分散液を用いているため、高速応答表示を実現できる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電気泳動表示装置について、図３及び図４を用いて説明する。図３，図４は、それぞれ本実施形態の電気泳動表示装置の断面構成図，部分平面図であり、図３は図４のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態の電気泳動表示装置は、上記第１実施形態の構成において、対向する第１基板１と第２基板８との間に一定の厚みを有する平面視格子状の隔壁２７が設けられた構成となっている。
この隔壁２７は、図４に示すように、第２基板８に形成された走査線７１ａ及びデータ線７０ａと平面視で重なるように設けられており、隔壁２７と基板１，８により密閉された複数の分割セルＣのそれぞれに上述の電気泳動分散液が封入されている。
そして、これ以外の構成は、上記第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００３９】
したがって、本実施形態の電気泳動表示装置でも、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、電気泳動粒子６の流動範囲が分割セルＣの内部に限定されるため、電気泳動層１１内で粒子が偏って分布されたり、複数の粒子６が凝集して大きな凝結塊を形成したりすることが効果的に防止される。この際、隔壁２７は表示に寄与しない非表示領域（走査線７１ａ，データ線７０ａ，ＴＦＴ７ｂの形成領域）に設けられているため、表示の明るさを損なうことはない。
【００４０】
なお、本実施形態では、全ての配線７１ａ，７０ａに対して隔壁２７が設けられているが、走査線７１ａ又はデータ線７０ａに対して一本おき或いは複数本おきに隔壁２７を設け、１つの分割セルＣ内に複数の画素領域が配置されるようにしてもよい。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る電気泳動表示装置について、図５，図６を用いて説明する。図５，図６は、それぞれ本実施形態の電気泳動表示装置の断面構成図，部分平面図であり、図５は図６のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。
【００４２】
図５に示すように、本実施形態の電気泳動表示装置は、上記第1実施形態の構成において、電気泳動分散液をカプセル状の樹脂皮膜で覆ってマイクロカプセル化し、マイクロカプセル６０を第１基板１と第２基板２との間に配置した構成となっている。
マイクロカプセル６０は、図６に示すように、画素電極７ａと同程度の大きさとされ、表示領域全域を覆うように複数配置されている。なお、図６では、マイクロカプセル６０を円形で示したが、実際には隣接するマイクロカプセル６０同士は密着するため、表示領域はマイクロカプセル６０によって平面視で隙間なく覆われている。
そして、これ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００４３】
したがって、本実施形態の電気泳動表示装置でも、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、電気泳動粒子６の流動範囲がマイクロカプセル６０の内部に限定されるため、電気泳動層１１内で粒子が偏って分布されたり、複数の粒子６が凝集して大きな凝結塊を形成したりすることを効果的に防止できる。
【００４４】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る電気泳動表示装置について、図７，図８を用いて説明する。図７は、本実施形態の電気泳動表示装置の断面構成図であり、図８はその動作を説明するための図である。
【００４５】
図７に示すように、本実施形態の電気泳動表示装置は、上記第３実施形態の構成において、１つのマイクロカプセル内に色相及び帯電極性の異なる２種類の電気泳動粒子６ａ，６ｂを分散させた構成となっている。この構成では、一方の粒子の色を背景色とし、他方の粒子の色を表示色とした表示を行なうことができる。
本実施形態では例えば、電気泳動粒子６ａとして、プラスに帯電させた酸化チタン（チタンホワイト）を用い、電気泳動粒子６ｂとしてマイナスに帯電させたカーボンブラックを用いている。なお、分散媒には、上記粒子６ａ，６ｂと異なる色相（透明状態を含む）のものが用いられる。そして、これ以外の構成については、上記第３実施形態と同様である。
【００４６】
この構成において、第1基板１側の共通電極２が負極性となるように電圧印加を行なうと、図８（ａ）に示すように、粒子６ａが共通電極２側に速やかに泳動し、カプセル内面に付着する。そして、表示面には、このように付着して層をなす領域が粒子６ａの色相に着色されて表示される。一方、共通電極２が正極性となるように電圧印加を行なうと、図８（ｂ）に示すように、粒子６ｂが共通電極２側のカプセル内面に付着する。そして、表示面には、このように付着して層をなす領域が粒子６ｂの色相に着色されて表示される。
したがって、本実施形態でも、粒子６ａ，６ｂの易動度の大きい電気泳動分散液を用いているため、高速応答表示を実現できる。
【００４７】
（電子機器）
本発明の電気泳動表示装置は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。
図９はこの電子機器の一例としてのパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であり、パーソナルコンピュータ１２００は、本発明の電気泳動表示装置を表示部１２０１として備える。パーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０３を備えた本体部１２０２を備えて構成されている。
【００４８】
本発明の電子機器としては、上述した例の他にも、携帯電話や電子ペーパー、電子ブック、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができる。本発明に係るの電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用することができる。
このような構成とすることで、高速応答可能な表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００４９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第４実施形態では電気泳動粒子の種類を２種類としたが、３種類以上とすることも可能である。
また、図１〜図８に示した電気泳動表示装置の構成はほんの一例に過ぎず、各種配線構造やＴＦＴ７ｂ等の素子構造に関しては公知のものを採用することができる。
【００５０】
【実施例】
本発明者らは、本発明の効果を実証するために、本発明に係る構成の電気泳動表示装置を実際に作製し、その応答特性を測定した。その結果について以下、報告する。
【００５１】
本実施例では、分散液のイオン強度や界面活性剤の種類を変えた電気泳動セルＣ１−１〜Ｃ１−６，Ｃ２−１〜Ｃ２−６，Ｃ３−１〜Ｃ３−６を以下の手順により作製した。
【００５２】
セルを作製するに当たって、まず、分散媒と同じ溶媒であるドデシルベンゼン（関東化学製）５０ｍｌに、白色の電気泳動粒子である二酸化チタン微粒子ＣＲ−９０（味の素製）１０ｇと、表面改質剤であるチタネート系カップリング剤ＫＲ ＴＴＳ（味の素製）１ｇとを混合し、７０℃で１時間攪拌した。そして、この懸濁液を卓上遠心機を用いて３０００ｒｐｍで１時間遠心分離を行ない、上澄み液をデカンテーションにより除いた。そして、得られた沈殿物をドデシルベンゼン５０ｍｌに混合し、３０分間攪拌下に超音波分散した後、上澄み液を除く工程を３回繰り返した。これにより、疎水化処理された電気泳動粒子の沈殿物を得た。
【００５３】
次に、得られた沈殿物に、分散媒であるドデシルベンゼン５０ｍｌと、高分子界面活性剤であるポリメタクリル酸オクチル３ｇと、アントラキノン系青色染料（バイエル社製）０．５ｇとを加え、更に、分散液のイオン強度を制御するために低分子イオン性界面活性剤を所定量添加し、３０分攪拌下に超音波分散して分散液を得た。
【００５４】
一方、二枚のガラス基板の片面にＩＴＯからなる透明電極（電極面積０．２５ｃｍ^２）を形成し、このＩＴＯ面が内側になるように二枚のガラス基板を厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを介して貼り合わせて空セルを作製した。そして、上記空セルに上述の分散液を注入して電気泳動セルを作製した。
【００５５】
次に、この電気泳動セルの透明電極間に５０Ｖの直流電圧を印加し、表示が青から白に変化するのに要する時間（応答時間）を測定した。
下表１に、各電気泳動セルＣ１−１〜Ｃ１−６のイオン濃度と応答時間を示す。なお、表１にはイオン濃度に基づいて算出したイオン強度を併記している。また、セルＣ１−１〜Ｃ１−６では、添加する低分子イオン性界面活性剤として、ビス（２−エチルオヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム塩を用いている。
【００５６】
【表１】

【００５７】
また、本実施例では、添加されるイオン種の違いによる応答特性の変化を調べるために、上記セルＣ１−１〜Ｃ１−６に対して、界面活性剤の種類のみを変えたセルＣ２−１〜Ｃ２−６、及び、セルＣ３−１〜Ｃ３−６を作製した。すなわち、セルＣ２−１〜Ｃ２−２では、界面活性剤としてモノドデシルスルホコハク酸ジナトリウム塩を用い、セルＣ３−１〜Ｃ３−６では、モノオクタデシル燐酸マグネシウム塩を用いた。これらはいずれも低分子イオン性界面活性剤である。また、比較例として、高分子界面活性剤であるポリアクリル酸ナトリウム塩（分子量：約２１００）を添加したセルＣ４−１〜Ｃ４−６を作製した。
下表２〜４にそれぞれ電気泳動セルＣ２−１〜Ｃ２−６，セルＣ３−１〜Ｃ３−６，セルＣ４−１〜Ｃ４−６のイオン濃度，イオン強度，応答時間を示す。
【００５８】
【表２】

【００５９】
【表３】

【００６０】
【表４】

【００６１】
表１に示すように、セルＣ１−１では、分散液のイオン強度が小さすぎて（即ち、電気泳動粒子表面のゼータ電位が低すぎて）応答速度が他のセルＣ１−２〜Ｃ１−５に比べて著しく遅い。
このセルＣ１−１に対してイオン濃度を１０倍に高め、イオン強度を概ね１×１０^−４としたセルＣ１−２では応答速度も１桁程度速くなっており、イオン強度の増大に伴って応答特性が大きく改善されることがわかる。
【００６２】
これに対して、セルＣ１−２に対して更にイオン濃度を１０倍に高めた（即ち、イオン強度を１０倍とした）セルＣ１−３では、応答速度は２倍程度にしかならない。また、これよりもイオン強度の大きいセルＣ−４，Ｃ−５でも、同様に、応答特性は殆ど改善されないことがわかる。すなわち、イオン強度が１×１０^−４以上になると、ゼータ電位が飽和傾向になり、これ以上イオン強度を大きくしても易動度は殆ど変化しなかったものと思われる。また、これよりもイオン強度を大きくして１．２×１０^−１としたセルＣ１−６では、電気泳動粒子に対流が発生した。これは、イオン強度が大きすぎて、電気泳動粒子が所謂誘電モーター状態になったと思われる。
【００６３】
一方、表２，表３に示すように、低分子イオン性界面活性剤の種類を変えたセルＣ２−１〜Ｃ２−６とＣ３−１〜Ｃ３−６でも、表１に示した上記セルＣ１−１〜Ｃ１−６と同様の応答特性が得られた。すなわち、イオン強度が概ね１×１０^−４以上、１×１０^−２以下の範囲で応答速度が速く、且つ、安定した。このことから、電気泳動粒子の応答速度は、添加されるイオン種に依ることなく、殆どイオン強度のみによって決定されることがわかる。
【００６４】
また、表４に示すように、高分子界面活性剤を添加したセルＣ４−１〜Ｃ４−６は、低分子イオン性界面活性剤を添加したものに比べて応答速度が１桁程度遅く、高速応答デバイスには不向きであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の電気泳動表示装置の断面図である。
【図２】 同、電気泳動表示装置の部分平面図である。
【図３】 本発明の第２実施形態の電気泳動表示装置の断面図である。
【図４】 同、電気泳動表示装置の部分平面図である。
【図５】 本発明の第３実施形態の電気泳動表示装置の断面図である。
【図６】 同、電気泳動表示装置の部分平面図である。
【図７】 本発明の第4実施形態の電気泳動表示装置の断面図である。
【図８】 同、電気泳動表示装置の動作を説明するための図である。
【図９】 本発明の電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…第１基板、２…共通電極、５…分散媒、６…電気泳動粒子、８…第２基板、２７…隔壁、６０…マイクロカプセル

Claims (8)

1. 電気泳動粒子を、上記電気泳動粒子と異なる色相を有する分散媒に分散させてなる分散液であって、
   イオン強度が１×１０^−４以上、１×１０^−２以下であることを特徴とする、電気泳動分散液。
2. 互いに帯電極性及び色相の異なる複数の電気泳動粒子を、各電気泳動粒子と異なる色相を有する分散媒に分散させてなる分散液であって、
   イオン強度が１×１０^−４以上、１×１０^−２以下であることを特徴とする、電気泳動分散液。
3. 上記分散媒は低分子イオン性界面活性剤を含有することを特徴とする、請求項１又は２記載の電気泳動分散液。
4. 透明電極を有する透明な第１の基板と、
   上記第１の基板に対向配置され、上記透明電極に対向する位置に電極を有する第２の基板と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に挟持された請求項１〜３のいずれかの項に記載の電気泳動分散液とを備えたことを特徴とする、電気泳動表示装置。
5. 上記第１の基板と第２の基板との間の領域が隔壁により複数の領域に区画されており、上記電気泳動分散液が上記各領域に互いに隔離されて保持されたことを特徴とする、請求項４記載の電気泳動表示装置。
6. 上記隔壁が非表示領域に設けられたことを特徴とする、請求項５記載の電気泳動表示装置。
7. 上記電気泳動分散液がカプセル状の樹脂皮膜に内包されたことを特徴とする、請求項４記載の電気泳動表示装置。
8. 請求項４〜７のいずれかの項に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする、電子機器。

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