JPH0486784A - 電気泳動表示液およびそれを用いた電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気泳動表示装置に使用する電気泳動表示液
およびその表示液を使用した電気泳動表示装置に関する
。

〔従来の技術〕

電気泳動表示装置は、電界の印加により表示状態の変化
する電気泳動表示液を密封充填した電気泳動表示パネル
と、電気泳動表示パネルに電界を印加する手段とから構
成されており、これまで種々のものが提案されている。

電気泳動表示液は有機溶媒などの分散媒と、酸化チタン
などの泳動微粒子（以下微粒子という）と、この微粒子
と色のコントラストを付けるための分散媒用染料、およ
び分散安定剤、荷電付与剤などの安定化剤などよりなる
。また、電気泳動表示パネルは、透明電極が形成された
透明基板と背面絶縁基板とをスペーサを介して所要間隔
をあけて対向配置し密封空間を形成し、この密封空間に
電気泳動表示液を充填した構成をしている。この電気泳
動表示液に電界を印加することにより、電気泳動表示液
の微粒子が透明基板側へ泳動し、表示面には微粒子の色
が現れる。逆方向の電界印加により微粒子は背面絶縁基
板側へ泳動し、表示面には着色された分散媒の色が現れ
る。このように電気泳動表示装置は、電界の向きを制御
することにより所望の表示を得ることができ、表示にメ
モリ性も有するので低消費電力化が可能であり、高コン
トラストの表示が得られる。

電気泳動表示パネルに電界を印加する手段として、特開
昭６２−３４１８７号公報に示されるコロナイオンの帯
電を用いた装置では、表示を行なおうとする箇所とそう
でない箇所とのクロストークの問題が無いため、大面積
、大容量の表示が可能となり、大形の電子デイスプレィ
として期待されている。

第２図は、この方式の電気泳動表示装置の構成を示すも
のである。電気泳動表示パネル６は透明電極６Ｃの形成
された透明基板（表示面）６ｄと背面絶縁基板６ａとが
スペーサ６ｂを介して所要間隙をあけて対向配置され密
封空間を形成し、この密封空間に電気泳動表示液７が充
填されている。

電気泳動表示パネルへの電界印加はコロナイオンの帯電
による静電像を利用する。その動作を第３図と共に説明
する。金メツキタングステン線（コロナワイヤ）１に、
正または負の電圧を印加してコロナイオンを発生させる
。２は放電フレームである。このイオンは制御回路基板
３によって制御回路基板の通過が制御される。制御回路
基板３は上部制御電極３ａと下部制御電極３ｂが所定間
隔をあけて配置され、中央に設けられた透孔をコロナイ
オン流が通過できるように構成されている。

第３図（ａ）のように上部制御電極３ａが正、下部制御
電極３ｂが負になるように、制御電源８を印加すると電
界が順方向となり、コロナイオンが通過し背面絶縁基板
６ａ上に静電像４を形成する。

逆に第３図（ｂ）のように制御電源８を逆極性に印加す
るとコロナイオンは通過できない。なお、９はバイアス
電源である。制御回路基板を通過して電気泳動表示パネ
ルの背面絶縁基板６ａに帯電している静電像４の消去は
逆極性のコロナイオンを用いて行う。すなわち、第３図
（ａ）に於てコロナワイヤ１に第３図（ａ）と逆の電圧
を印加して負のコロナイオンを発生させ、制御電源８、
バイアス電源９に第３図（ａ）と逆の電圧を印加すれば
負のコロナイオンが制御回路を通過し、静電像４（正の
コロナイオン）に達し、静電像４が消去される。

第４図は電気泳動表示装置の斜視図であり、駆動法につ
いて説明する。１０はイオンフロー制御部でコロナワイ
ヤ１、放電フレーム２、制御回路基板３より構成されて
いる。制御回路基板３には、一定ピツチ（例えば１ｍｍ
）で透孔５’　、５’　　・・・・・・が多数開けられ
、透孔の周囲には第３図で説明した上部制御電極と下部
制御電極が対を成してかつ隣接する電極とは互いに独立
して形成されており（図示せず）、この多数の一対の電
極群が制御電極列を構成する。イオンフロー制御部１０
は上下に一定のピッチ（例えば１ｍｍ）で移動させる（
走査）。第４図の場合、制御電極列の方向（水平方向）
が行であり、イオンフロー制御部１０の上下移動により
生ずる垂直方向の制御電極列が列であり、行と列の交点
が画素となる。駆動は、イオンフロー制御部１０を一定
のピッチで移動させ（走査）、行と列の交点の画素にコ
ロナイオンを選択的に帯電させて静電像４を形成するこ
とにより行う。

第４図において、１１は微粒子、１２は光線である。第
４図ではイオンフロー制御部１０を水平に配し、上下に
走査させる方式を示したが、イオンフロー制御部を垂直
に配し、左右に走査させる方式も可能である。

この場合、電気泳動表示液は使用に従って粒子の沈降の
ため、表示の均一性やコントラストの低下により、表示
品質が悪化するという問題があった。従来、この問題を
解決するため、画素に比べ小さい領域に表示液を閉じ込
める方法が提案されている。すなわち、電気泳動セルを
フォトリソグラフィーの手法を用いて微小な領域に分割
したり、マイクロカプセル化する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来用いられている組成の電気泳動表示液（例えば、キ
シレンを分散媒とし、二酸化チタン微粒子、青色染料、
イオン系界面活性剤などを懸濁させたもの）を上述のよ
うな構成の電気泳動表示装置に適用した場合には、コン
トラストの低い不鮮明な画像表示しか得られない。また
、帯電させるイオン量を増加させても、コントラストの
向上が見られず、技術的な課題となっている。

本発明は、表示品質の高い電気泳動表示装置の製造を可
能とする表示液を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述のように画像が不鮮明である原因を究明するため、
画像表示後の表示パネルを仔細に観察したところ、微粒
子の泳動が不十分であることによることが判明した。こ
れは、電気泳動表示液への電圧印加が不十分であること
に起因するものと予想された。そこで、電気泳動表示パ
ネルの等価回路モデルを用いて、電気泳動表示液へ印加
される電圧を検討した。

第５図に電気泳動表示パネルの等価回路を示す。

Ｃ１は背面絶縁基板の容量分、Ｃ２、Ｒは電気泳動表示
液の容量分、抵抗骨をそれぞれ表している。

またＶｅは電気泳動表示液に印加される電圧を表してお
り、この電圧により液中の微粒子が泳動し、画像表示が
得られる。よって微粒子を十分に泳動させ、高コントラ
ストの表示を得るためには、Ｖｅは泳動に必要な電圧値
をもち、かつ微粒子が泳動を完了する時間継続するよう
な波形を持つことが要求される。しかし、背面絶縁基板
上にコロナイオンを帯電させて電圧を印加する方式では
、等価回路構成かられかるようにＶｅは減衰する波形と
なる。このとき、微粒子の泳動よりもＶｅの減衰が速い
場合には、電圧印加が不十分でコントラストの低い画像
しか得られないと考えられる。これはまた、イオン量を
増加させてもコンラスト向上が見られないという現象と
も良く符号する。

ここで、Ｖｅの減衰定数を求めると、等価回路かられか
るようにＣ２ＸＲであり、これは電気泳動表示液の誘電
率εと体積抵抗率（以下抵抗率という）ρの積に等しい
。このうちεを変化させることは困難であるので、ρを
大きくし減衰定数を微粒子の泳動に要する時間より十分
大きくすれば、電圧が十分に印加され粒子の泳動が完全
に行われるものと考えられる。すなわち、電気泳動表示
液の抵抗率を高めることが高コントラストの画像表示を
得るための手段となる。

電気泳動表示液の高抵抗化を実現するにあたり、具体的
には以下に示す点を考慮する必要がある。

極性をもつ溶媒を分散媒として用いると、抵抗率は低く
なってしまう。よって、高抵抗な非極性のものを分散媒
として用いる。微粒子としては、光散乱能力の点からみ
て二酸化チタンが望ましいが、これを液中に分散させる
場合に抵抗率を低下させないようにすることは困難であ
るとされている。

しかし、分散安定剤としてイオン系界面活性剤ではなく
、高分子系のものを用いその量を最適に調整することに
より高抵抗を保つようにする。以上の観点から、抵抗率
の高い電気泳動表示液を作製する。

第１図は本発明による電気泳動表示液を使用した電気泳
動表示装置の一実施例を示す断面図である。電気泳動表
示液７は、分散媒としてパラフィン系炭化水素（商品名
アイソパー６１エクソン化学社製）、微粒子として二酸
化チタン（商品名Ｒ３Ｌ−８Ｎ、堺化学社製）、青色染
料（商品名マクロレックスブルーＲＲ，バイエル社製）
および安定化剤などを懸濁させて得る。背面絶縁基板６
ａとしては厚さ０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレー
トフィルムを用い、厚さ０．１ｍｍのスペーサ６ｂを介
して透明電極６ｃを形成した透明基板６ｄと接着固定し
、密封空間を形成した。以上のような構成で、透明基板
６ｄと背面絶縁基板６ａとの間のスペースを二酸化チタ
ン粒子が泳動するのに要する時間は約１０ｍ５ｅｃであ
る。一方、電気泳動表示液の誘電率は約１９．５Ｘ１０
−１２Ｆ／ｍであるので、抵抗率が１．５Ｘ１０１１Ω
ｍとなるように調整すれば減衰定数は約３０ｍ５ｅｃと
なり、粒子の泳動に十分な時間電圧が印加される。そこ
で安定化剤の量等を調整し所望の抵抗率を持つ電気泳動
表示液を作製し、これを密封充填して電気泳動表示パネ
ルを作製した。この電気泳動表示パネルに対して、前述
の方法でコロナイオンを選択的に帯電させ画像表示実験
を行ったところ、コントラスト５．５の画像表示が得ら
れた。コントラストはパネル表示面での反射光の輝度の
非表示部分（分散媒が表われている部分）に対する表示
部分（粒子が表われている部分）の比である。

更に、抵抗率が６　Ｘ　１０１０ΩｃＴｒｌ（減衰定数
約１２ｍ５ｅｃ）　、３　Ｘ　１０”ΩＣｒｒｌ（減衰
定数約６　ｍ５ｅｃ　）の電気泳動表示液をそれぞれ作
製し、同様の表示実験を行った。その結果６　Ｘ　１０
１０Ωｍのものではコントラスト２．０の画像表示が得
られた。−方、ｌＸ１０１０Ωｍのものはコントラスト
１３の画像表示しか得られなかった。

また、従来の電気泳動表示液の抵抗率を測定したところ
、５Ｘ１０”０国であり減衰定数は約０゜１　ｍ５ｅｃ
であるので、前述のように不鮮明な画像しか得られない
ことも理解できる。

〔作用〕

通常のドツトマトリックスデイスプレィのように、ＸＹ
マトリックス状に配した電極間に電気泳動表示液を挟持
して電圧を印加する方式では、電気泳動表示液の抵抗率
は特に問題とはならない。

しかし、本発明における電気泳動表示装置のように、背
面絶縁基板上にコロナイオンを帯電させる方式では、抵
抗率を高くすることは重要である。

そこで本発明者らは、表示パネル構成の等価回路での検
討、電気泳動表示液を構成する材料についての検討を行
い、抵抗率と表示品質との関連について調べた。その結
果は上述の通り、抵抗率を６ＸＩＯＩＯΩ印以上とする
ことにより大幅な改善が見られ、良好な画像表示が得ら
れた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、表示品質の高い電気泳動表示装置を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気泳動表示装置の断
面図、第２図は電気泳動表示パネルの構成を示す断面図
、第３図（ａ）（ｂ）は静電像の形成を説明する回路図
、第４図は電気泳動表示装置の斜視図、第５図は電気泳
動表示パネルの等価回路図である。 符号の説明 ６　電気泳動表示パネル ７　電気泳動表示液

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コロナイオンの帯電により形成される静電像により
   画像表示を行う電気泳動表示装置に使用する電気泳動表
   示液であって、分散媒と泳動微粒子を含み、かつ体積抵
   抗率が６×１０＾１＾０Ωｃｍ以上であることを特徴と
   する電気泳動表示液。 ２、透明電極が形成された透明基板と背面絶縁基板とを
   スペーサを介して所要間隔をあけて対向配置して密封空
   間を形成し、この密封空間に請求項１記載の電気泳動表
   示液を充填した電気泳動表示パネルと絶縁基板面に選択
   的にコロナイオンを帯電させ、静電像を形成する手段を
   備えた電気泳動表示装置。