JPH08137416A - カラー表示装置およびカラー表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は任意の図形や文字等のカラー表示が
できるようにしたカラー表示装置およびカラー表示方法
を提供することを目的とする 【構成】 本発明は、多数の孔状の収納部２０が整列形
成された収納板２１と、この収納板２１の表面側と裏面
側にそれぞれ固着された電極層２７、２８と、電界配列
効果を有する固体粒子３２を電気絶縁性媒体３１中に含
有してなり前記収納部のそれぞれに収納された電気感応
型光機能性流体３０とを具備してなり、前記電極層２
７、２８のうち、少なくとも一方が各収納部に対応して
形成された複数の分割電極層からなり、前記各電極層に
は、収納板の表面側の電極層と裏面側の電極層との間に
所望の電圧を印可する可変電源４１が接続されるととも
に、前記各収納部に収納された電気感応型光機能性流体
の固体粒子３２と電気絶縁性媒体の少なくとも一方に色
素が含まれてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電気感応型光機能性流
体を用いて所望の文字や図形等をカラー表示する装置お
よびカラー表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶を用いた表示装置として、図
１４に示すように、上下の透明ガラス基板１、２の間に
液晶３を封入してなる構成の液晶パネル４が知られてい
る。この液晶パネル４は、上方のガラス基板１の上に偏
光板５を具備し、上方のガラス基板１の下に共通電極６
を具備するとともに、下方の透明基板２の下に偏光板７
を具備して構成され、下方の透明基板２の液晶側の面
に、液晶駆動用の微細な電気回路が形成されている。図
１５に、前記液晶駆動用の微細な電気回路の一般的な構
成を示す。この例は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用い
た駆動回路を示すもので、透明基板２上に形成したゲー
ト電極９をゲート絶縁層１０で覆い、その上に形成した
ａ-Ｓｉ膜１１とエッチストッパ層１２を挟むようにソ
ース電極１３とドレイン電極１４を設け、ドレイン電極
１４を画素電極１５に接続して形成し、ゲート電極９と
ソース電極１３とドレイン電極１４とが形成する薄膜ト
ランジスタでスイッチ素子１６を構成し、このスイッチ
素子１６によって選択的に画素電極１５に通電し、画素
電極１５が液晶３に作用させる電界により液晶分子の配
向制御を行って液晶分子による表示・非表示を切り換え
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在、この種のＴＦＴ
を用いた液晶パネルは、コンピュータのディスプレイや
液晶テレビ用、あるいは、各種電気機器の表示パネルな
どとして需要が増大し、それに伴って急速に開発が進め
られている状況にある。ところがこの種の液晶パネルに
おいては、液晶組成物自体の単価が高いこと、液晶を駆
動する微細な電気回路を製造するには、半導体集積回路
などの微細な電気回路を製造する場合と同等かそれ以上
の回路技術を必要とすること、大面積のものであっても
欠陥が許されないこと、ＴＦＴ回路の形成以外にも、偏
光板やカラーフィルタなどを必要とすることなどから、
製造のために極めて高い費用がかかり、コストが極めて
高くなってしまう問題がある。また、液晶は一度電界を
作用させて配向制御を行っても、その電界を取り去ると
直ちに配向状態が崩れてしまうので、液晶による画像の
連続表示を行うには、液晶に常に所定の電界を印加して
おく必要があり、その分、駆動電力が必要になる問題が
ある。更に、液晶は特定の波長の光を吸収する性質があ
るので、液晶による表示には特定の着色がなされること
があり、この着色のために表示素子としての用途が限定
されてしまう問題がある。

【０００４】ところで本発明者らは、従来全く知られて
いない新規な電界配列性を有する電気感応型光機能性流
体（以下、ＥＡ（Electric Alignment）流体と略す。）
の研究を行っている。このＥＡ流体は、例えば電気絶縁
性の媒体中に固体粒子を分散させて得られる流体であ
り、これに電界を印加すると固体粒子が誘電分極を起こ
し、更に誘電分極に基づく静電引力によって互いに電場
方向に配位連結して整列し、鎖状体構造を示す性質を持
っている。また、固体粒子によっては電気泳動性を有す
ることにより、電界印加時に電極部分に電気泳動して配
列配向し、配列塊状構造を示すものもある。このよう
に、電界下における粒子の配列配向を電界配列効果（以
下、ＥＡ効果と称する）と呼び、そのような性質を有す
る固体粒子を電界配列性粒子（以下、ＥＡ粒子と称す
る）と呼ぶこととする。そして本発明者らは、この新規
な構造の電気感応型光機能性流体の研究を進めることに
より本発明に到達した。

【０００５】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であり、この新規な電界配列効果を有するＥＡ流体を用
いて表示装置を構成し、任意の図形や文字等のカラー表
示ができるようにしたカラー表示装置およびカラー表示
方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、多数
の孔状の収納部が整列形成された収納板と、この収納板
の表面側と裏面側にそれぞれ固着された電極層と、電界
配列効果を有する固体粒子を電気絶縁性媒体中に含有し
てなり前記収納部のそれぞれに収納されたＥＡ流体とを
具備してなり、前記電極層のうち、少なくとも一方を各
収納部に対応して形成された複数の分割電極層から構成
し、前記各電極層に、収納板の表面側の電極層と裏面側
の電極層とに異極電圧を印可する電源を接続するととも
に、前記各収納部に収納されたＥＡ流体のＥＡ粒子と電
機絶縁性媒体の少なくとも一方に色素を含んでなる構造
を採用することを問題解決の手段とした。

【０００７】また、前記多数の収納部に収納されたＥＡ
流体が、色の３原色である赤、青、黄のいずれか１つの
色素を含み、前記赤の色素を含むＥＡ流体が収納された
収納部と、前記青の色素を含むＥＡ流体が収納された収
納部と、前記黄の色素を含むＥＡ流体が収納された収納
部が、対をなして隣接配置されてなる構造としても良
い。

【０００８】更に、前記ＥＡ流体の電気絶縁性媒体が色
の３原色である赤、青、黄のいずれか１つの色素を含
み、固体粒子に、黒の色素が含まれていても良い。ま
た、前記収納板が黒色に着色されていても良い。更にま
た、前記収納板の表面側と裏面側のいずれか一方にバッ
クライトが設けられていても良い。

【０００９】次に本発明のカラー表示方法にあっては、
電界配列効果を有する固体粒子を電気絶縁性媒体中に含
有してなり、ＥＡ粒子と電気絶縁性媒体の少なくとも一
方に色素を含ませてなるＥＡ流体を用い、このＥＡ流体
のうち、前記色素の色を替えた複数のＥＡ流体を用い、
これらの色素の異なる個々のＥＡ流体で１つの画素を構
成し、この画素を複数並べて配置し、各画素を構成する
ＥＡ流体に電界を印加するか否かを切り換えて各画素の
色を変えることでカラー表示することで前記問題点を解
決した。

【００１０】また、他の方法として、電界配列効果を有
するＥＡ粒子を電気絶縁性媒体中に含有してなり、赤の
色素を含むＥＡ流体と、青の色素を含むＥＡ流体と、黄
の色素を含むＥＡ流体をそれぞれ１つ以上用い、前記各
ＥＡ流体に電界を印加するか否かを切り換えて各画素を
構成するＥＡ流体の色を変えることでカラー表示するこ
ともできる。

【００１１】更に、請求項６または７記載のカラー表示
方法において、全てのＥＡ流体の固体粒子に黒の色素を
含ませ、各ＥＡ流体の電気絶縁性媒体に赤と青と黄のい
ずれかの色素を選択して含ませ、ＥＡ流体に対する電界
の印加により固体粒子を電界に沿って集合整列させて電
気絶縁性媒体の色素を見えるようにするか、ＥＡ流体に
対する電界の非印加時に固体粒子のランダム分散による
固体粒子の黒色素の色を見えるようにしても良い。

【００１２】

【作用】本発明においては、収納板の収納部にＥＡ流体
が収納され、各収納部のＥＡ流体が電極層で挟まれた状
態になっている。各収納部のＥＡ流体を挟む電極層に電
圧が印加されていない状態では、ＥＡ効果を有するＥＡ
粒子は電気絶縁性媒体中に不規則にランダムに浮遊・分
散しており、これらのＥＡ粒子が光を乱反射するために
収納部は不透明に見え、ＥＡ粒子の呈する色か、電気絶
縁性媒体の色が見えるか、ＥＡ粒子の色と電気絶縁性媒
体の色の配合された色が見える。ここでＥＡ粒子が黒の
色素を含むならば、収納部は黒色に見え、ＥＡ粒子が赤
の色素を含むならば収納部は赤色に見え、ＥＡ粒子が青
の色素を含むならば収納部は青色に見え、ＥＡ粒子が黄
の色素を含むならば収納部は黄色に見える。

【００１３】そして、可変電源から、収納部を挟む導電
層に電圧を印加すると、ＥＡ粒子は鎖状に配列結合して
鎖状体（粒子鎖）を形成し、この鎖状体が電界方向に平
行して配列する。すると平行に多数配列した鎖状体の間
隙を光が透過するようになるので、収納部内のＥＡ粒子
の色はほとんど見えなくなり、収納部は電気絶縁性媒体
の色に見えるようになる。ここで電気絶縁性媒体が赤の
色素を含んでいるならば収納部は赤色に見え、電気絶縁
性媒体が青の色素を含んでいるならば収納部は青色に見
え、電気絶縁性媒体が黄の色素を含んでいるならば収納
部は黄色に見える。また、電気絶縁性媒体が着色されて
いなければ、無色透明に見える。従って多数の収納部の
電極層にそれぞれ別個に通電することで、所望の収納部
のみを赤か青か黄、あるは黒色にするかを切り換えるこ
とができる。よって、通電により電界を印加する収納部
を適切に選択して種々の色を見えるようにすることによ
り所望の文字や図形等のカラー表示ができる。

【００１４】次に、収納板を黒色に着色していると、収
納部が特定の色になった場合にその周囲を黒で囲む発色
形態になるので、収納部での色の発色がより鮮明にな
る。更に、収納板の表面側か裏面側にバックライトを設
けるならば、バックライトから出された光によって、収
納部の色が鮮やかに見えるとともに、遠方から見た場合
の表示の確認も容易になり、表示が鮮明になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１は本発明に係るカラー表示
装置の第１実施例の分解斜視図であり、この例のカラー
表示装置Ａは、多数の孔状の収納部２０が形成された透
明の収納板２１と、この収納板２１の上面側を覆って被
着された上部透明基板２２と、収納板２１の裏面側を覆
って被着された下部透明基板２３と、下部透明基板２３
の裏面側に配された板状のバックライト２４を主体とし
て構成されている。

【００１６】前記収納板２１の上面には黒色の塗料が塗
布されてブラックマスク２５が被着されている。なお、
この例ではブラックマスク２５を塗布により形成した
が、収納板２１自体を黒色材料から形成して収納板全体
を黒色としても良い。また、収納板２１は絶縁体から形
成される。次に、前記上部透明基板２２の下面のほぼ全
面には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜等からなる透
明電極層２７が形成されている。なお、この透明電極層
２７はその下に位置する多数の収納部２１の上面開口部
を閉じるように形成されていれば良いので、透明基板２
２のほぼ全面に形成されたものでなくとも、収納部２７
の開口面の形状に合った形状の多数の分割電極から形成
したもので、各分割電極を電気的に相互に接続している
構造でも良い。

【００１７】次に前記下部透明基板２３は収納板２１よ
りも若干幅広に形成されたもので、その上面には、前記
収納部２１・・・の各下部開口面をそれぞれ閉じることが
できる形状と大きさの多数の円形状の透明電極層２８が
形成されている。そして、これらの各透明電極層２８は
それらの間の間隙を通る配線２９を介して下部透明基板
２３のコーナ部に導出され、各コーナ部に配置された駆
動用ＩＣ４０・・・に接続されている。また、各駆動用Ｉ
Ｃ４０・・・は相互に電気的に接続され、共通の可変電源
４１に接続されるとともに、この可変電源４１は上部透
明基板２２の透明電極層２７にも接続されている。更
に、各駆動用ＩＣ４０または駆動用ＩＣ４０と可変電源
４１との間の配線にはタイミングコントロール回路等の
駆動制御装置４２に接続されていて、必要に応じて前記
駆動用ＩＣ４０・・・を介して必要数の透明電極層２８と
透明電極層２７に電圧を印加できるようになっている。

【００１８】従って前記の構造によれば、上部透明基板
２２の透明電極層２７と下部透明基板２３の所望の位置
の透明電極２８との間、即ち、所望の位置の収納部２０
に対して電界を印加することができるようになってい
る。なお、前記駆動用ＩＣ４０と可変電源４１と駆動制
御装置４２の構成は、液晶テレビやコンピュータ用ディ
スプレイの液晶表示装置等においては公知のものである
ので、それらの分野において用いられている種々の駆動
装置をこの実施例の装置の駆動用として用いても良いの
は勿論である。

【００１９】次に前記収納部２０・・・は例えば図３に示
すようにように３つずつ対になるように選択され、対に
なった３つの収納部２０にはそれぞれ以下に説明する発
色性の異なるＥＡ流体が収納されている。即ち、例え
ば、図３に示すように対になった３つの収納部２０のう
ち、１つに赤色に発色可能なＥＡ流体が収納され、１つ
に青色に発色可能なＥＡ流体が収納され、残り１つに黄
色に発色可能なＥＡ流体が収納されている。

【００２０】なお、図１、２、３においては収納部２０
・・・の間の間隙を比較的大きく描いているが、これは図
面上で配線２９を明確に表現するためであって、実際に
はこれら収納部２０、２０間の間隔は数分の一〜数ｍｍ
程度あれば十分である。即ち、現在、通常の薄膜トラン
ジスタアレイ基板を製造する技術においては、フォトリ
ソ技術と成膜技術を用いて数μｍ幅の配線を形成するこ
とが容易にできるので、収納部２０、２０の間の間隔が
数分の１〜数ｍｍ程度もあれば数１０本〜１００本程度
の配線が容易に形成できる。よって、収納部２０、２０
の数が多少多くなつても配線形成に支障はない。むし
ろ、１ｍｍ程度の間隔をあけて直径数ｍｍ〜数ｃｍ程度
の収納部２０、２０を多数形成するならば、収納板２１
のほぼ全面を微細な表示エリアとして有効に使用するこ
とができ、後述する如くドットの細かい表示が容易にで
きる。

【００２１】以下にこれらの発色が可能な特殊なＥＡ流
体について詳細に説明すると、ＥＡ流体３０は、基本的
に図５に示すような電気絶縁性媒体３１中に無機・有機
複合粒子（固体粒子）３２が分散されてなるものであ
る。この無機・有機複合粒子３２は、有機高分子化合物
からなる芯体３３と、この芯体３３の表面を覆ったＥＡ
効果を奏するＥＡ無機物３５からなる表層３６とによっ
て形成されている。

【００２２】このようなＥＡ無機物３５としては種々の
ものが知られているが、好ましい例としては多価金属の
水酸化物、ハイドロタルサイト類、多価金属の酸性塩、
ヒドロキシアパタイト、ナシコン型化合物、粘土鉱物、
チタン酸カリウム類、ヘテロポリ酸塩または不溶性フェ
ロシアン化物からなる無機イオン交換体及びシリカゲル
と電気半導体性無機物を挙げることができる。このよう
なＥＡ無機物３５が有機高分子化合物からなる芯体３３
上に表層３６を形成するとき、ＥＡ流体３０に電界配列
性効果がもたらされる。また、上記の無機・有機複合粒
子３２は、芯体３３と同時に表層３６を形成する方法に
よって製せられたものであることが好ましい。

【００２３】前記無機・有機複合粒子３２の芯体３３と
して使用し得る有機高分子化合物の例としては、ポリ
（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸エス
テル−スチレン共重合物、ポリスチレン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ニトリルゴム、ブチルゴム、ＡＢ
Ｓ樹脂、ナイロン、ポリビニルブチレート、アイオノマ
ー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル樹脂、
ポリカーボネート樹脂等の１種または２種以上の混合物
または共重合物を挙げることができる。

【００２４】無機・有機複合粒子３２の表層３６として
使用し得る好ましいＥＡ無機物３５は無機イオン交換
体、電気半導体性無機物またはシリカゲルである。これ
らはその固体粒子を電気絶縁性媒体３１中に分散すると
き、優れたＥＡ効果を現す。無機イオン交換体の例とし
ては、（１）多価金属の水酸化物、（２）ハイドロタル
サイト類、（３）多価金属の酸性塩、（４）ヒドロキシ
アパタイト、（５）ナシコン型化合物、（６）粘土鉱
物、（７）チタン酸カリウム類、（８）ヘテロポリ酸
塩、及び（９）不溶性フェロシアン化物を挙げることが
できる。

【００２５】以下に、それぞれの無機イオン交換体につ
いて詳しく説明する。 （１）多価金属の水酸化物。これらの化合物は、一般式
ＭＯ_x（ＯＨ）_y（Ｍは多価金属であり、ｘは零以上の数
であり、ｙは正数である）で表され、例えば水酸化チタ
ン、水酸化ジルコニウム、水酸化ビスマス、水酸化錫、
水酸化鉛、水酸化アルミニウム、水酸化タンタル、水酸
化ニオブ、水酸化モリブデン、水酸化マグネシウム、水
酸化マンガン、及び水酸化鉄等である。ここで、例えば
水酸化チタンとは含水酸化チタン（別名メタチタン酸又
はβチタン酸、ＴｉＯ（ＯＨ）₂）及び水酸化チタン
（別名オルソチタン酸又はαチタン酸、Ｔｉ（Ｏ
Ｈ）₄）の双方を含むものであり、他の化合物について
も同様である。

【００２６】（２）ハイドロタルサイト類。これらの化
合物は、一般式Ｍ₁₃Ａｌ₆（ＯＨ）₄₃（ＣＯ）₃・１２Ｈ
₂Ｏ（Ｍは 二価の金属である）で表され、例えば二価の
金属ＭがＭｇ、ＣａまたはＮｉ等である。 （３）多価金属の酸性塩。これらは例えばリン酸チタ
ン、リン酸ジルコニウム、リン酸錫、リン酸セリウム、
リン酸クロム、ヒ酸ジルコニウム、ヒ酸チタン、ヒ酸
錫、ヒ酸セリウム、アンチモン酸チタン、アンチモン酸
錫、アンチモン酸タンタル、アンチモン酸ニオブ、タン
グステン酸ジルコニウム、バナジン酸チタン、モリブデ
ン酸ジルコニウム、セレン酸チタン及びモリブデン酸錫
等である。

【００２７】（４）ヒドロキシアパタイト。これらは例
えばカルシウムアパタイト、鉛アパタイト、ストロンチ
ウムアパタイト、カドミウムアパタイト等である。 （５）ナシコン型化合物。これらには例えば（Ｈ₃Ｏ）
Ｚｒ₂（ＰＯ₄）₃のようなものが含まれるが、本発明に
おいてはＨ₃ＯをＮａと置換したナシコン型化合物も使
用できる。 （６）粘土鉱物。これらは例えばモンモリロナイト、セ
ピオライト、ベントナイト等であり、特にセピオライト
が好ましい。

【００２８】（７）チタン酸カリウム類。これらは一般
式ａＫ₂Ｏ・ｂＴｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏ（ａは０＜ａ≦１を満
たす正数 であり、ｂは１≦ｂ≦６を満たす正数であ
り、ｎは正数である）で表され、例えばＫ₂・ＴｉＯ₂・
２Ｈ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ・２ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、０.５Ｋ₂Ｏ・Ｔ
ｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、及びＫ₂Ｏ・２.５ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ等
である。なお、上記化合物のうち、ａまたはｂが整数で
ない化合物はａまたはｂが適当な整数である化合物を酸
処理し、ＫとＨとを置換することによって容易に合成さ
れる。 （８）ヘテロポリ酸塩。これらは一般式Ｈ₃ＡＥ₁₂Ｏ₄₀
・ｎＨ₂Ｏ（Ａはリン、ヒ素、ゲルマニウム、またはケ
イ素であり、Ｅはモリブデン、タングステン、またはバ
ナジウムであり、ｎは正数である）で表され、例えばモ
リブドリン酸アンモニウム、及びタングストリン酸アン
モニウムである。 （９）不溶性フェロシアン化物。これらは次の一般式で
表される化合物である。Ｍ_b-pxaＡ［Ｅ（ＣＮ）₆］（Ｍ
はアルカリ金属または水素イオン、Ａは亜鉛、銅、ニッ
ケル、コバルト、マンガン、カドミウム、鉄（ＩＩＩ）
またはチタン等の重金属イオン、Ｅは鉄（ＩＩ）、鉄
（ＩＩＩ）、または、コバルト（ＩＩ）等であり、ｂは
４、または３であり、ａはＡの価数であり、ｐは０〜ｂ
／ａの正数である。）これらには例えば、Ｃｓ₂Ｚｎ
［Ｆｅ（ＣＮ）₆］及びＫ₂Ｃｏ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］等の
不溶性フェロシアン化合物が含まれる。

【００２９】上記（１）〜（６）の無機イオン交換体は
いずれもＯＨ基を有しており、これらの無機イオン交換
体のイオン交換サイトに存在するイオンの一部または全
部を別のイオンに置換したもの（以下、置換型無機イオ
ン交換体という）も、本発明における無機イオン交換体
に含まれるものである。即ち、前述の無機イオン交換体
をＲ−Ｍ¹（Ｍ¹は、イオン交換サイトのイオン種を表
す）と表すと、Ｒ−Ｍ¹におけるＭ¹の一部または全部
を、下記のイオン交換反応によって、Ｍ¹とは異なるイ
オン種Ｍ²に置換した置換型無機イオン交換体もまた、
本発明における無機イオン交換体である。 ｘＲ−Ｍ¹＋ｙＭ²→Ｒｘ−（Ｍ²）ｙ＋ｘＭ¹ （ここでｘ、ｙはそれぞれイオン種Ｍ²、Ｍ¹の価数を表
す）。Ｍ¹はＯＨ基を有する無機イオン交換体の種類に
より異なるが、無機イオン交換体が陽イオン交換性を示
すものでは、一般にＭ¹はＨ⁺であり、この場合のＭ²は
アルカリ金属、アルカリ土類金属、多価典型金属、遷移
金属または希土類金属等、Ｈ⁺以外の金属イオンのいず
れか任意のものである。ＯＨ基を有する無機イオン交換
体が陰イオン交換性を示すものでは、Ｍ¹は一般にＯＨ^-
であり、その場合Ｍ²は例えばＩ、Ｃｌ、ＳＣＮ、Ｎ
Ｏ₂、Ｂｒ、Ｆ、ＣＨ₃ＣＯＯ、ＳＯ₄またはＣｒＯ₄等や
錯イオン等、ＯＨ^-以外の陰イオン全般の内の任意のも
のである。

【００３０】また、高温加熱処理によりＯＨ基を一旦失
ってはいるが、水に浸漬させるなどの操作によって再び
ＯＨ基を有するようになる無機イオン交換体について
は、その高温加熱処理後の無機イオン交換体等も本発明
に使用できる無機イオン交換体の一種であり、その具体
例としてはナシコン型化合物、例えば（Ｈ₃Ｏ）Ｚｒ
₂（ＰＯ₄）₃の加熱により得られるＨＺｒ₂（ＰＯ₄）₃や
ハイドロタルサイトの高温加熱処理物（５００〜７００
℃で加熱処理したもの）等がある。これらの無機イオン
交換体は一種類だけではなく、多種類を同時に表層とし
て用いることもできる。なお、上記の無機イオン交換体
として、多価金属の水酸化物、及び多価金属の酸性塩を
用いることが特に好ましい。

【００３１】前記無機・有機複合粒子３２の表層３６と
して使用し得る他の好ましいＥＡ無機物は、電気伝導度
が、室温にて１０³〜１０^-11Ω^-1／ｃｍの金属酸化物、
金属水酸化物、金属酸化水酸化物、無機イオン交換体、
またはこれらの少なくともいずれか１種に金属ドーピン
グしたもの、もしくは金属ドーピングの有無に拘わら
ず、これらの少なくともいずれか１種を他の支持体上に
電気半導体層として施したもの等である。

【００３２】以下に、他の好ましいＥＡ無機物について
さらに詳しく説明する。 （Ａ）金属酸化物：例えばＳｎＯ₂ 、アモルファス型二
酸化チタン（出光石油化学社製）等である。 （Ｂ）金属水酸化物：例えば水酸化チタン、水酸化ニオ
ブ等である。ここで水酸化チタンとは、含水酸化チタン
（石原産業社製）、メタチタン酸（別名βチタン酸、Ｔ
ｉＯ（ＯＨ）₂ ）およびオルソチタン酸（別名αチタン
酸、Ｔｉ（ＯＨ）₄ ）を含むものである。 （Ｃ）金属酸化水酸化物：この例としては例えばＦｅＯ
（ＯＨ）（ゲーサイト）等を挙げることができる。

【００３３】（Ｄ）多価金属の水酸化物：先に（１）で
記載したものと同等。 （Ｅ）ハイドロタルサイト類：先に（２）で記載したも
のと同等。 （Ｆ）多価金属の酸性塩：先に（３）で記載したものと
同等。 （Ｇ）ヒドロキシアパタイト：先に（４）で記載したも
のと同等。 （Ｈ）ナシコン型化合物：先に（５）で記載したものと
同等。 （Ｉ）粘土鉱物：先に（６）で記載したものと同等。 （Ｊ）チタン酸カリウム類：先に（７）で記載したもの
と同等。 （Ｋ）ヘテロポリ酸塩：先に（８）で記載したものと同
等。 （Ｌ）不溶性フェロシアン化物：先に（９）で記載した
ものと同等。

【００３４】（Ｍ）金属ドーピングＥＡ無機物：これは
上記ＥＡ無機物（Ａ）〜（Ｌ）の電気伝導度を上げるた
めに、アンチモン（Ｓｂ）等の金属をＥＡ無機物にドー
ピングしたものであって、一例として、アンチモン（Ｓ
ｂ）ドーピング酸化錫（ＳｎＯ₂ ）等を挙げることがで
きる。 （Ｎ）他の支持体上に電気半導体層としてＥＡ無機物を
施したもの：例えば支持体として酸化チタン、シリカ、
アルミナ、シリカ−アルミナ等の無機物粒子、またはポ
リエチレン、ポリプロピレン等の有機高分子粒子を用
い、これに電気半導体層としてアンチモン（Ｓｂ）ドー
ピング酸化錫（ＳｎＯ₂ ）を施したもの等を挙げること
ができる。このようにＥＡ無機物が施された粒子は全体
としてＥＡ無機物となっている。 これらのＥＡ無機物は、１種類だけでなく、２種類また
はそれ以上を同時に表層として用いることもできる。

【００３５】前記のＥＡ流体３０に用いる電気絶縁性媒
体３１としては、従来知られている電界配列性流体に使
用されているものが全て使用可能である。例えば、塩化
ジフェニル、セバチン酸ブチル、芳香族ポリカルボン酸
高級アルコールエステル、ハロフェニルアルキルエーテ
ル、トランス油、塩化パラフィン、弗素系オイル、また
はシリコーン系オイルやフルオロシリコーンオイル等、
電気絶縁性及び電気絶縁破壊強度が高く、化学的に安定
でかつ無機・有機複合粒子を安定に分散させ得るもので
あればいずれの流体も使用可能であり、またそれらの混
合物を使用することもできる。

【００３６】このような無機・有機複合粒子３２は種々
な方法によって製造することができる。例えば、有機高
分子化合物からなる粒子状の芯体３３と微粒子状のＥＡ
無機物３５をジェット気流によって搬送し、衝突させる
方法がある。この場合は粒子状の芯体３３の表面にＥＡ
無機物３５の微粒子が高速度で衝突し、固着して表層３
６を形成する。また、別の製法例として、粒子状の芯体
３３を気体中に浮遊させておき、ＥＡ無機物の溶液を霧
状にしてその表面に噴霧する方法がある。この場合はそ
の溶液が芯体３３の表面に付着し乾燥することによって
表層３６が形成される。

【００３７】しかし、無機・有機複合粒子３２を製造す
る好ましい製法例は、芯体３３と同時に表層３６を形成
する方法である。この方法は、例えば、芯体３３を形成
する有機高分子化合物のモノマーを重合媒体中で乳化重
合、懸濁重合または分散重合するに際して、微粒子状と
したＥＡ無機物３５を上記モノマー中、または重合媒体
中に存在させて行う、というものである。重合媒体とし
ては水が好ましいが、水と水溶性有機溶媒との混合物を
使用することができ、また有機系の貧溶媒を使用するこ
ともできる。この方法によれば、重合媒体の中でモノマ
ーが重合して芯体粒子を形成すると同時に、微粒子状の
ＥＡ無機物３５が芯体３３の表面に層状に配向してこれ
を被覆し、表層３６を形成する。

【００３８】乳化重合または懸濁重合によって無機・有
機複合粒子を製造する場合には、モノマーの疎水性の性
質とＥＡ無機物３５の親水性の性質を組み合わせること
によって、ＥＡ無機物３５の微粒子の大部分を芯体粒子
の表面に配向させることができる。この芯体３３と表層
３６との同時形成方法によれば、有機高分子化合物から
なる芯体３３の粒子の表面にＥＡ無機物粒子３５が緻密
かつ強固に接着し、堅牢な無機・有機複合粒子３２が形
成される。

【００３９】本発明に使用する無機・有機複合粒子３２
の形状は必ずしも球形であることを要しないが、粒子状
の芯体３３が調節された乳化・懸濁重合方法によって製
造された場合は、得られる無機・有機複合粒子３２の形
状はほぼ球形となる。しかも球形状であれば、透過光量
を調節する際に光を全方向に散乱させることができるの
で、不定形のものよりも球形状のものが有利になる。無
機・有機複合粒子３２の粒径は特に限定されるものでは
ないが、０.１〜５００μｍ、特に５〜２００μｍ程度
とすることが好ましい。この際の微粒子状のＥＡ無機物
３５の粒径は特に限定されるものではないが、好ましく
は０.００５〜１００μｍであり、さらに好ましくは０.
０１〜１０μｍである。

【００４０】このような無機・有機複合粒子３２におい
て、表層３６を形成するＥＡ無機物３５と芯体３３を形
成する有機高分子化合物の重量比は特に限定されるもの
ではないが、（ＥＡ無機物）：（有機高分子化合物）比
で（１〜６０）：（９９〜４０）の範囲、特に（４〜３
０）：（９６〜７０）の範囲であることが好ましい。こ
こで、ＥＡ無機物３５の重量比が１％未満では得られた
ＥＡ流体の電界配列性効果が不充分であり、６０％を超
えると得られたＥＡ流体３０に過大な電流が流れる。こ
れらの無機・有機複合粒子３２の比重は、芯体３３に比
較的比重の小さな有機高分子化合物を使用することか
ら、表層３６を形成するＥＡ無機物３５の比重と比べ
て、相対的に小さくすることができる。用いる有機高分
子化合物とＥＡ無機物の種類と比率とによって、無機・
有機複合粒子３２の比重は自在に調整可能であるが、一
般的に、用いる電気絶縁性媒体との関係から比重１.０
〜２.０程度に調整される。この場合、電気絶縁性媒体
との比重差が大きいと、媒体中で電界配列性粒子が重力
沈降し、均一分散ができなくなることもある。

【００４１】次に、この例において使用する電気絶縁性
媒体３１は、目的に応じて着色して使用する。着色する
場合は、選択された電気絶縁性媒体３１に可溶であって
その電気的特性を損なわない種類と量の油溶性染料また
は分散性染料を用いることが好ましい。電気絶縁性媒体
３１には、この他に、分散剤、界面活性剤、粘度調製
剤、酸化防止剤、安定剤などが含まれていてもよい。

【００４２】また、上記の無機・有機複合粒子３２の表
層３６または芯体３３には必要に応じて色素を含ませて
着色することができる。表層３６に用いることのできる
色素は一般的な顔料である。この顔料は、芯体３３上
に、上記の方法によりＥＡ無機物３５からなる表層３６
を形成する際、ＥＡ無機物３５に混合して用いて、表層
３６に含ませることが好ましい。また、ＥＡ無機物自体
が特有の色を呈するものである場合は、その特有の色の
ＥＡ無機物３５を用いることで無機・有機複合粒子３２
の色を決定することができる。芯体３３に色素を含ませ
る場合は、一般に合成樹脂用として知られている染料ま
たは顔料のいずれも使用可能である。この色素は、予め
芯体３３を形成するモノマー中に混合した後にモノマー
を重合するか、または芯体３３となる合成樹脂に練り込
んで芯体３３中に含ませることができる。

【００４３】例えば水酸化チタンやシリカゲルを混入す
ることにより白色に着色することができ、青色顔料のフ
タロシアニンブルー（大日精化工業株式会社製、シアニ
ンブルーＳ−３２）を混入することにより青色に着色さ
せることができ、黄色顔料のファーストエロー（大日精
化工業株式会社製、ＮＬファーストエロー５Ｇ（Ｓ）を
混入することにより黄色に着色することができる。さら
に、電気半導体無機物である黒色四酸化三鉄（Ｆｅ
₃Ｏ₄）を混入することにより黒色に着色でき、電気半導
体無機物である赤色三酸化二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）を混入する
ことにより赤色に着色できる。従って、例えば透明ある
いは透明に近い白色の電気絶縁性媒体３１に対して前記
色素を含む無機・有機複合粒子３２を分散させることで
電気感応型光機能性流体３０の色を前記色素の色に調整
することができる。即ち、表層３６と芯体３３の少なく
とも１つに色素を含む無機・有機複合粒子３２は、これ
を用いることによって、得られたＥＡ流体３０の電圧無
負荷時の散乱光を前記の如く用いた色素の色にすること
ができる。

【００４４】上記のような各種の方法、特に芯体３３と
表層３６を同時に形成する方法によって製造された無機
・有機複合粒子３２は一般に、その表層３６の全部また
は一部分が有機高分子物質や、製造工程で使用された分
散剤、乳化剤その他の添加物質の薄膜で覆われていて、
ＥＡ無機物粒子の電界配列性効果が充分に発揮されない
こともある。この不活性物質の薄膜は該粒子表面を研磨
することによって容易に除去し得る。

【００４５】この無機・有機複合粒子３２表面の研磨
は、種々な方法で行うことができる。例えば、無機・有
機複合粒子３２を水などの分散媒体中に分散させて、こ
れを攪拌する方法によって行うことができる。この際、
分散媒体中に砂粒やボールなどの研磨材を混入して無機
・有機複合粒子３２と共に攪拌する方法、あるいは研削
砥石を用いて攪拌する方法等によって行うこともでき
る。例えばまた、分散媒体を使用せず、無機・有機複合
粒子３２と上記のような研磨材と、研削砥石を用いて乾
式で攪拌して行うこともできる。

【００４６】さらに好ましい研磨方法は、無機・有機複
合粒子３２をジェット気流等によって気流攪拌する方法
である。これは該粒子自体を相互に気相において激しく
衝突させて研磨する方法であり、他の研磨材を必要とせ
ず、粒子表面から剥離した不活性物質を分級によって容
易に分離し得る点で好ましい方法である。上記のジェッ
ト気流攪拌法においては、それに用いられる装置の種
類、攪拌速度、無機・有機複合粒子の材質等により研磨
条件を特定するのが難しいが、一般的には６０００ｒｐ
ｍの攪拌速度で０.５〜１５分程度ジェット気流攪拌す
るのが好ましい。

【００４７】本発明に用いるＥＡ流体３０は上記の無機
・有機複合粒子３２を、必要なら分散剤等、他の成分と
共に電気絶縁性媒体３１中に均一に攪拌混合して製造す
ることができる。この攪拌機としては、液状分散媒に固
体粒子を分散させるために通常使用されるものがいずれ
も使用できる。

【００４８】次に本発明に係る表示装置に用いる場合に
有効な無機・有機複合粒子濃度と電気絶縁性媒体３１の
動粘度と印加電圧について説明する。本発明において用
いるＥＡ流体３０中における無機・有機複合粒子３２の
粒子濃度は、特に限定されるものではないが０.５〜１
５重量 ％であることが好ましい。その粒子濃度が０.５
重量％未満では充分な透過光制御効果が得られず、１５
重量％以上では粒子濃度が濃すぎて大量の無機・有機複
合粒子３２がＥＡ流体３０の全体に分散することになる
ので、後述の如く電場を印加して無機・有機複合粒子３
２・・・を配向制御しても透明感や色の変化が得られなく
なるおそれがある。

【００４９】次に、本発明において用いる電気絶縁性媒
体３１の動粘度は、１〜３０００ｃＳｔの範囲であるこ
とが好ましい。動粘度が１ｃＳｔより小さいと、分散媒
中に揮発成分が多量に混在し、ＥＡ流体の貯蔵安定性の
面で不足を生じ、動粘度が３０００ｃＳｔより大きい
と、起泡が抜けにくくなり好ましくないが、電気絶縁性
媒体中に気泡を残留させると、通電時に気泡内のミクロ
領域で部分放電してスパークを引き起こし、絶縁劣化す
るおそれがある。なお、この動粘度の範囲は、１０〜１
０００ｃＳｔがより好ましい範囲、１０〜１００ｃＳｔ
が更に好ましい範囲となる。

【００５０】次に、ＥＡ流体３０に印加する電圧として
例えば、０.１〜５.０ｋＶ／ｍｍの範囲で任意の電界を
かけることができるが、この範囲よりも大きな電界を印
加するようにしても良い。また、この印加電圧の範囲に
おいて、０.２５〜１.５ｋＶ／ｍｍの範囲とすることが
より好ましい。

【００５１】次に、図１に示すカラー表示装置を使用し
てカラー表示を行う場合について説明する。収納板２１
の１つの収納部２０に収納されているＥＡ流体３０を簡
略的に見ると図６に示すように上下の透明電極層２７、
２８により挟まれた状態になっている。ここでこの透明
電極層２７、２８に駆動用ＩＣ４０のスイッチ切り換え
により通電がなされていない状態とすると、無機・有機
複合粒子３２は電気絶縁性媒体３１中にランダムに浮遊
することになるので、黒色のＥＡ粒子３０を用いている
場合に収納部２０はほぼ黒色に見える。ここで、電気絶
縁性媒体３１に赤か青か黄の色素を含ませていたとして
もその量を少なくしておくと、電気絶縁性媒体３１自体
は半透明の赤色や青色や黄色を示すので、この中に黒色
の無機・有機複合粒子３２が浮遊していると全体として
は粒子の色が優先して見えるようになり、ほぼ黒色に見
える。よって、図６に示す状態ではこの収納部２０は表
示していない状態となる。

【００５２】次に駆動用ＩＣ４０のスイッチ操作により
可変電源４１から電極層２７、２８に通電してＥＡ流体
３０に電界を印可すると、図７に示すように無機・有機
複合粒子３２が鎖状に配列結合して鎖状体（粒子鎖）３
８を形成し、この鎖状体３８が電界方向に平行に配列す
る。この配列の結果、黒色の無機・有機複合粒子３８が
収納部２０の全面積に占める割合が激減し、これにより
電気絶縁性媒体３１の色が全体の色を決めるようになっ
て収納部２０の色は、その電気絶縁性媒体３１の呈する
色、即ち、赤の色素を含む電気絶縁性媒体３１である場
合には赤色に、青の色素を含む電気絶縁性媒体３１であ
る場合には青色に、黄の色素を含む電気絶縁性媒体３１
である場合には黄色に変化する。よって、電極層２７、
２８に通電するか否かの切り換えにより、収納部２０内
のＥＡ流体３０を黒色から赤色、黒色から青色、あるい
は、黒色から黄色に変化させることができ、カラー表
示、あるいは非表示を切り換えることができる。

【００５３】従って駆動用ＩＣ４０・・・により複数の収
納部２０に対する通電の有無を切り換えることで任意の
収納部２０に通電して任意の色をドットとして表示でき
ることになり、これらの所望の色のドットの集合により
任意の文字や図形の表示ができるようになる。よってこ
の例のカラー表示装置をカラーテレビやパソコンあるい
はその他のあらゆるカラー表示装置のカラーディスプレ
イとして使用することができる。

【００５４】また、前記カラー表示装置Ａにあっては、
０．１〜５．０ｋＶ／ｍｍの電圧で高々数ｍＡ／ｍ²と
いう極めて少ない電流で駆動できるので、１０Ｗ／ｍ²
程度も電力があれば充分に駆動することができ、省電力
構造とすることができる。更に、透明電極層２７、２８
に通電と同時に、無機・有機複合粒子３２を配列できる
ので、充分な応答性を得ることができる。また、ＥＡ流
体３０によるカラー表示を行うならば、光吸収に起因す
る発熱などのおそれがなく、エネルギー的に無駄のない
カラー表示装置ができる。

【００５５】更に、一度電界を印加して無機・有機複合
粒子３２・・・の配向を行うと、無機・有機複合粒子３２・
・・は電圧を切ってもしばらくの間その状態を維持するの
で、印加する電圧は間欠的で良くなり、その分省エネル
ギー駆動ができる。なお、無電界時の無機・有機複合粒
子３２の配向状態の維持時間は、無機・有機複合粒子３
２自体またはそれを分散させている電気絶縁性媒体３１
の動粘度に応じて適宜調節することができる。即ち、電
気絶縁性媒体３１の動粘度を低くすれば維持時間を短縮
することができ、動粘度を高くすれば維持時間を長くす
ることができる。

【００５６】また、本発明のカラー表示装置Ａは、構造
が簡単であり製造単価も液晶を用いた従来のカラー表示
装置よりも遥かに低コストで提供できる。ちなみに、先
に説明したＥＡ流体は通常の液晶材料よりも原料コスト
において１／１０以下と考えられ、極めて安価である。
また、従来のＴＦＴカラー液晶表示装置においては、液
晶駆動のための種々のカラーフィルタや偏光板を用い、
薄膜トランジスタを透明基板上に形成する必要がある
が、本発明に係るカラー表示装置Ａにあっては、先にも
説明した通り簡単な配線回路構成で良く、電源まわりの
電気回路等も簡略化できるので低コストで製造可能であ
る。

【００５７】また、先の説明においては、電界の印加に
よって無機・有機複合粒子３２が１列の鎖状体３８を形
成して平行に配列する現象について説明したが、無機・
有機複合粒子３２の数が数重量％を越えて多くなると、
１列の鎖状体３８ではなく、鎖状体３８が複数列相互に
接合して、図８の（ａ）の如くカラム３９を構成して配
列するようになる。このカラム３９においては左右の鎖
状体の無機・有機複合粒子３２は１つずつずれて互い違
いに隣接する。これについて本発明者らは、図８の
（ｂ）に示すごとく、＋極部分と−極部分に誘電分極し
ている無機・有機複合粒子３２が互い違いに隣接して＋
極部分と−極部分とが引き合って配列した方がエネルギ
ー的に安定なためであると推定している。従って、無機
・有機複合粒子３２の含有量が多い場合は、多数のカラ
ム３９が電極層２７、２８の間に形成されることにな
り、このカラム３９の生成により色を変える機構が作用
する。そして、この場合、多量の無機・有機複合粒子３
２が複数のカラム３９にまとまるので、隣接するカラム
３９どうしの間隔は大きくあくことになり、色の変色機
能は顕著になる。

【００５８】ところで、前記無機・有機複合粒子３２の
粒径を前述した如く０.１〜５００μｍの範囲、好まし
くは、５〜２００μｍの範囲としたのは、本願発明の無
機・有機複合粒子３２が機能上、光散乱型粒子あるいは
光反射型粒子であることに起因している。周知の如く可
視光の波長は３８０〜７８０ｎｍ、即ち、０.３８〜０.
７８μｍであるので、この程度の波長の光を散乱あるい
は反射させて前記の透過光制御を行うには、前記無機・
有機複合粒子３２の粒径を最低でも０.１μｍ以上、好
ましくは５μｍ以上とすることが必要になる。

【００５９】これに対し、ブラウン運動を起こすような
可視光の波長よりも小さな粒径、例えば、５ｎｍ〜数１
０ｎｍ（＝０.００５〜０.０２μｍ）程度の誘電性の超
微粒子を電気絶縁性媒体１９中に分散させた場合、電界
によりこの超微粒子を配向させ得ることも考えられる
が、その場合の光透過機構は前記の本願発明の例とは全
く異なり、無電界時に超微粒子が分散して光を完全に透
過させ、電界印加時に超微粒子が配向して光を散乱させ
て減衰することになり、全く異なった挙動を示すことに
なるので好ましくない。

【００６０】次に、前記のような超微粒子で誘電性を示
すものとしてＴｉＢａＯ₄の超微粒子を考えることがで
きるが、ＴｉＢａＯ₄は比重が４〜６の範囲の物質であ
り、重いので、仮にＴｉＢａＯ₄粒子を光反射型にする
目的でその粒径を大きしようとしても、電気絶縁性媒体
１９中で媒体との比重差により重力沈降するようにな
り、均一分散させることは到底できない。また、前記Ｔ
ｉＢａＯ₄粒子を電気絶縁性媒体１９中に均一に分散さ
せるためには、比重の大きな電気絶縁性媒体３１が要求
されるが、比重４〜６程度の電気絶縁性媒体は存在しな
い。これに対して本願発明の無機・有機複合粒子３２
は、前述したように比重を１.２前後に容易に調整でき
るので、一般に知られる多種類の電気絶縁性媒体を利用
することができる。

【００６１】次に、着色性の面から見ると、前記超微粒
子に着色することは困難であり、また、仮に着色できた
としても、粒子径が小さすぎるので、電気絶縁性媒体３
１に分散させた超微粒子の色を知覚可能なように発色さ
せることはできない。従って前記超微粒子を用いた場合
は、電気絶縁性媒体３１の色のみを見えるようにするこ
とができ、着色パターンは１つのみしか実現できない。
例えば、赤色透明と赤色不透明との間での変化のみが実
現可能となる。

【００６２】これに対して本願発明によれば、媒体を赤
色透明、無機・有機複合粒子を白色とした場合に、白濁
不透明〜赤色透明の変色を実現でき、媒体を無色透明、
無機・有機複合粒子を青色とした場合に、青色不透明〜
無色透明の変色を実現でき、媒体を赤色、無機・有機複
合粒子を青色とした場合に、紫不透明〜赤色透明の変色
を実現でき、媒体を薄青色、粒子を黄色にした場合に黄
緑色不透明〜薄青色透明を実現できる。勿論、先に説明
したように、無機・有機複合粒子３２を黒色とし、電気
絶縁性媒体３１を赤とした場合は黒色〜赤色、無機・有
機複合粒子３２を黒色とし、電気絶縁性媒体３１を青と
した場合は黒色〜青色、無機・有機複合粒子３２を黒色
とし、電気絶縁性媒体３１を黄とした場合は黒色〜黄色
のカラー表示を実現できる。また、着色する部分を見て
も、無機・有機複合粒子３２の芯体３３と表層３６と電
気絶縁性媒体３１のいずれにも着色することができ、着
色バリエーションを容易に付けることができる。なお、
無機・有機複合粒子３２の芯体３３の表面は無機物で覆
われるが、無機物どうしの隙間から色が漏れるので、芯
体３３に着色した場合の色もＥＡ流体の色に有効に反映
される。

【００６３】また、無機・有機複合粒子３２の表層３６
に対して着色するには、無機・有機複合粒子３２を製造
する場合に用いる無機・有機複合粒子の中に必要数量の
着色無機顔料を混ぜて均一に混合し、これを用いて前述
した方法で無機・有機複合粒子３２を製造すれば良い。
このようにして製造した無機・有機複合粒子３２は、例
えば、芯体３３の周囲に付着されている無機・有機複合
粒子の中の一部が着色無機顔料で置換された構造を有す
るようになる。これによって、無機・有機複合粒子に着
色することができる。

【００６４】図９〜図１０は本発明に係るカラー表示装
置の第２実施例を示すもので、この例のカラー表示装置
Ｂが先に説明した第１実施例のカラー表示装置Ａと異な
っているのは、下部透明基板２３に形成した透明電極層
の形状である。この例の透明電極層２８’は、図１０に
拡大して示すように櫛刃型平面略円形状の線状電極層２
８ａとこれに離間して噛み合う櫛刃型平面略円形状の線
状電極層２８ｂとの組み合わせにより、全体として円形
状に形成されたものである。また、配線部２９ａが各透
明電極層２８’の一方の線状電極層２８ａに、配線部２
９ｂが各透明電極層２８’の他方の線状電極層２８ｂに
それぞれ接続されていて、それぞれ駆動用ＩＣ４０に接
続されている。なお、この例では櫛刃状の線状電極層２
８ａ、２８ｂを噛み合わせた形状の電極層を採用してい
るが、各線状電極層の形状は櫛刃状に限らず、螺旋状、
矩形螺旋状、同心円状、矩形波状等の種々の形状を採用
することができ、それらの線状電極層を互いに接触しな
いように個々の部分部分において接近させて隣接配置し
たものであれば、任意の形状を採用することができる。

【００６５】この構造のカラー表示装置Ｂにおいて、非
表示状態とするには、上部透明基板２２の透明電極層２
７には通電しない状態とし、下部透明基板２３の線状電
極層２８ａと線状電極層２８ｂに通電する。すると、図
１１に示すように黒色の無機・有機複合粒子３２が線状
電極層２７ａと線状電極層２７ｂとの間で整列するの
で、ＥＡ流体３０が入った収納部２０を黒色にすること
ができ、非表示状態とすることができる。

【００６６】次にカラー表示状態とするには、図７を基
に第１実施例で説明した場合と同様の配向状態とするた
めに、上部透明基板２２の透明電極層２７と、下部透明
基板２３の線状電極層２８ａ、２８ｂとの間に通電す
る。これにより無機・有機複合粒子３２を図７に示す場
合と同様に上下方向に配列できるので、電気絶縁性媒体
３１の色を見えるようにすることができ、カラー表示が
できる。即ち、電気絶縁性媒体３１として赤のものを用
いた収納部２０は赤く、電気絶縁性媒体３１として青の
ものを用いた収納部２０は青く、電気絶縁性媒体３１と
して黄のものを用いた収納部２０は黄色にすることがで
きる。

【００６７】なお、この実施例２の構成においては、上
部透明基板２２の透明電極層２７と下部透明基板２３の
線状電極層２８ａ、２８ｂの間に通電するか、線状電極
層２８ａと線状電極層２８ｂとの間に通電するかを切り
換えれば良いので、先の第１実施例の構造のカラー表示
装置Ａよりも高速応答表示ができる特徴がある。

【００６８】図１２は収納板２１に矩形状の収納部２
０’を形成した例を示すものである。この例のように収
納部２０’を矩形状に形成しても先に説明した例のカラ
ー表示装置と同等のにカラー表示ができる。この例の場
合、表示のドットが丸形ではなく矩形状であるので、先
の例の装置と異なる雰囲気の表示品質になるが、カラー
表示能力は同等である。なお、これまでに説明した例に
おいて、収納部２０、２０’の間の間隔に多数の配線を
形成する必要を生じるが、現在、通常の薄膜トランジス
タアレイ基板を製造する技術においては、数μｍ幅の配
線を形成することが容易にできるので、収納部２０、２
０’の間の間隔が１ｍｍ程度もあれば数１０本〜１００
本程度の配線が容易に形成できる。よって、収納部２
０、２０’の数が多少多くなつても配線形成に支障はな
い。むしろ、１ｍｍ程度の間隔をあけて直径数ｍｍ〜数
ｃｍ程度の収納部２０、２０’を形成するならば、収納
板２１のほぼ全面を表示エリアとして使用することがで
き、ドットの細かい表示が容易にできる。

【００６９】以下、実験例を示し、本発明の効果を明ら
かにする。ガラス基板からなる厚さ２ｍｍの板体に黒色
皮膜を形成し、更に直径５ｍｍの複数の透孔を整列状態
で互いに離間して形成して収納板を形成した。また、透
明ガラス基板の表面に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）
膜からなる透明電極層を表示部分全体にわたって形成し
て被覆し、別の透明ガラス基板の表面に、円形櫛刃状の
線状電極層（電極幅５０μｍ）と異極となる円形櫛刃状
の線状電極層（電極幅５０μｍ）からなる直径円形状の
複数の丸形電極層を複数形成した。次に前記線状電極層
を形成した透明基板を前記収納体の一面に貼り合わせて
一体化した。この貼り合わせ作業を行う際に、前記各透
孔の開口部と前記丸形電極層の位置を正確に位置合わせ
して貼り合わせた。次いで一体化した収納板の孔状の収
納部にそれぞれ種々の色に発色可能なＥＡ流体を注入し
た。

【００７０】ここで用いたＥＡ流体の製造工程を以下に
説明する。まず、水酸化チタン（一般名；含水酸化チタ
ン、石原産業株式会社製、Ｃ−ＩＩ）、アクリル酸ブチ
ル、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート及び
重合開始剤の混合物を、第三リン酸カルシウムを分散安
定化剤として含有する水中に分散し、６０℃で１時間攪
拌下に懸濁重合を行った。得られた生成物を濾過、酸洗
浄し、さらに水洗後、乾燥して無機・有機複合粒子を得
た。

【００７１】上記で得られた無機・有機複合粒子をジェ
ット気流攪拌機（株式会社奈良機械製作所製ハイブリダ
イザー）を用いてジェット気流攪拌し、表面研磨してな
る無機・有機複合粒子を得た。このものの比重は１.１
５７、平均粒径は１３.７μｍであった。前記無機・有
機複合粒子を、種々の動粘度のシリコーン油（東芝シリ
コーン株式会社製、ＴＳＦ４５１シリーズ）中に、その
含有率が種々の重量％となるように均一に分散した。な
お、各ＥＡ流体のＥＡ無機物にあっては、青色顔料のフ
タロシアニンブルー（大日精化工業株式会社製、シアニ
ンブルーＳ−３２）を２０％混入することにより青色に
着色し、黄色顔料のファーストエロー（大日精化工業株
式会社製、ＮＬファーストエロー５Ｇ（Ｓ）を２０％混
入することにより黄色に着色し、電気半導体無機物であ
る赤色三酸化二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）を混入することにより赤
色に着色した。

【００７２】前記ＥＡ流体を用いて行った透過光制御実
験の結果を以下に示す。実験は、図９と図１０に示す櫛
刃型電極を用いた装置を使用し、青色の顔料を混入した
ＥＡ流体を収納した１つの収納部に入射した光の強度と
収納体を通過した光の強度をそれぞれ光センサで検出
し、それぞれを比較した結果を増加光としてｄＢｍ表示
することで行った。この場合、例えば３.２ｄＢｍの増
加が生じると光パワーで２.０９倍の増加を意味し、４.
２ｄＢｍの増加が生じると光パワーで２.６３倍の増加
を意味する。

【００７３】図１３は、収納部のＥＡ流体を両側から挟
む電極層に通電した際の透過光量変化曲線ａと収納部の
一側に形成された一対の櫛刃型線状電極層どうしに通電
した際の透過光量の変化曲線ｂを示す図である。この図
から、青色の無機・有機複合粒子を配向制御している状
態では可視光の波長帯域である３８０〜７８０ｎｍの広
い範囲でほとんどの光が通過し、ほぼ透明となるのに対
し、無機・有機複合粒子を櫛刃型電極層どうしの間で配
向制御した状態においては青色の光のみがセンサに到達
しており、表示が透明状態から青色状態に変化したこと
を確認することができた。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、収
納板の収納部にＥＡ流体を収納し、各収納部のＥＡ流体
を電極層で挟んだ構造になっている。従って各収納部の
ＥＡ流体を挟む電極層に電圧が印加されていない状態で
は、ＥＡ効果を有するＥＡ粒子は電気絶縁性媒体中に不
規則にランダムに浮遊・分散しており、これらのＥＡ粒
子が光を乱反射するために収納部は不透明に見え、ＥＡ
粒子の呈する色か、電気絶縁性媒体の色が見えるか、あ
るいは、ＥＡ粒子の色と電気絶縁性媒体の色の配合され
た色が見える。ここでＥＡ粒子が黒色に着色されている
ならば収納部は黒色に見え、ＥＡ粒子が赤に着色されて
いるならば収納部は赤色に見え、ＥＡ粒子が青に着色さ
れているならば収納部は青色に見え、ＥＡ粒子が黄に着
色されているならば収納部は黄色に見える。

【００７５】そして、可変電源から、収納部を挟む導電
層に電圧を印加すると、ＥＡ粒子は鎖状に配列結合して
鎖状体（粒子鎖）を形成し、この鎖状体が電界方向に平
行して配列する。すると、平行に配列した鎖状体の間隙
を光が透過するようになり、収納部の面積に占める鎖状
体の面できが激減するので、収納部内のＥＡ粒子の色は
ほとんど見えなくなり、収納部は電気絶縁性媒体の色に
見えるようになる。ここで電気絶縁性媒体が赤に着色さ
れているならば収納部は赤色に見え、電気絶縁性媒体が
青に着色されているならば収納部は青色に見え、電気絶
縁性媒体が黄に着色されているならば収納部は黄色に見
える。また、電気絶縁性媒体が着色されていなければ、
無色透明に見える。従って多数の収納部の電極層にそれ
ぞれ別個に通電することで所望の収納部のみを赤か青か
黄、あるは黒色にするかを切り換えることができる。

【００７６】次に、収納板を黒色に着色していると、収
納部が特定の色になった場合にその周囲を黒で囲む発色
形態になるので、収納部での色の発色がより鮮明にな
る。更に、収納板の表面側か裏面側にバックライトを設
けるならば、バックライトから出された光によって、収
納部の色が鮮やかに見えるとともに、遠方から見た場合
の表示の確認も容易になり、表示が鮮明になる。

【００７７】また、本発明のカラー表示装置は、構造が
簡単であり製造単価も液晶を用いた従来のカラー表示装
置よりも遥かに低コストで提供できる。ちなみに、先に
説明したＥＡ流体は通常の液晶材料よりも原料コストに
おいて１／１０以下と考えられ、極めて安価である。ま
た、従来のＴＦＴカラー液晶表示装置においては、液晶
駆動のための種々のカラーフィルタや偏光板を用い、薄
膜トランジスタを透明基板上に形成する必要があるが、
本発明に係るカラー表示装置Ａにあっては、先にも説明
した通り簡単な配線回路構成で良く、電源まわりの電気
回路等も簡略化できるので低コストで製造可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るカラー表示装置の第１実施例を
示す分解斜視図である。

【図２】 図１に示すカラー表示装置の下部透明基板を
示す平面図である。

【図３】 ＥＡ流体が収納される透孔の位置を示す平面
図である。

【図４】 図１に示す装置の一部断面図である。

【図５】 ＥＡ流体の一例を示す断面図である。

【図６】 電気絶縁性媒体中に分散しているＥＡ流体を
示す図である

【図７】 ＥＡ流体中の無機・有機複合粒子を電界によ
り配列させた状態を示す図である。

【図８】 図８（ａ）は無機・有機複合粒子がコラムを
形成して配列した状態を示す図、図８（ｂ）はコラムの
帯電状態を示す図である。

【図９】 図９は本発明に係る第２実施例のカラー表示
装置を示す分解斜視図である。

【図１０】 図９に示すカラー表示装置の電極層の一部
を示す図である。

【図１１】 無機・有機複合粒子の配列状態の一例を示
す図である。

【図１２】 収納部を矩形状とした例を示す図である。

【図１３】 無機・有機複合粒子の配列の仕方による光
透過実験結果を示す図である。

【図１４】 一般的なＴＦＴ液晶表示装置の構造を示す
図である。

【図１５】 一般的なＴＦＴ回路の要部を示す図であ
る。

【符号の説明】

２０・・・収納部、２１・・・収納板、２２・・・上部透明基
板、２３・・・下部透明基板、２４・・・バックライト、２５
・・・ブラックマスク、２７・・・電極層、２８・・・電極層、
３０・・・ＥＡ流体、３１…電気絶縁性媒体、３２…無機
・有機複合粒子（固体粒子）、３３…芯体、３６…表
層、３８…鎖状体（粒子鎖）、４０・・・駆動用ＩＣ、４
１・・・可変電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 一弥 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 大坪 泰文 千葉県千葉市稲毛区小仲台９丁目21番１号 206

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の孔状の収納部が整列形成された収
   納板と、この収納板の表面側と裏面側にそれぞれ固着さ
   れた電極層と、電界配列効果を有する固体粒子を電気絶
   縁性媒体中に含有してなり前記収納部のそれぞれに収納
   された電気感応型光機能性流体とを具備してなり、 前記電極層のうち、少なくとも一方が各収納部に対応し
   て形成された複数の分割電極層からなり、前記各電極層
   には、収納板の表面側の電極層と裏面側の電極層との間
   に所望の電圧を印可する可変電源が接続されるととも
   に、 前記各収納部に収納された電気感応型光機能性流体の固
   体粒子と電気絶縁性媒体の少なくとも一方に色素が含ま
   れてなることを特徴とするカラー表示装置。
2. 【請求項２】 前記多数の収納部に収納された電気感応
   型光機能性流体が、色の３原色である赤、青、黄のいず
   れか１つの色素を含み、前記赤の色素を含む電気感応型
   光機能性流体が収納された収納部と、前記青の色素を含
   む電気感応型光機能性流体が収納された収納部と、前記
   黄の色素を含む電気感応型光機能性流体が収納された収
   納部が、対をなして隣接配置されてなることを特徴とす
   る請求項１記載のカラー表示装置。
3. 【請求項３】 前記電気感応型光機能性流体の固体粒子
   に黒の色素が含まれてなり、電気絶縁性媒体に色の３原
   色である赤、青、黄のいずれか１つの色素が含まれてな
   ることを特徴とする請求項２記載のカラー表示装置。
4. 【請求項４】 前記収納板が黒色に着色されてなること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラー表
   示装置。
5. 【請求項５】 前記収納板の表面側と裏面側のいずれか
   一方にバックライトが設けられてなることを特徴とする
   カラー表示装置。
6. 【請求項６】 電界配列効果を有する固体粒子を電気絶
   縁性媒体中に含有してなり、固体粒子と電気絶縁性媒体
   の少なくとも一方に色素を含ませてなる電気感応型光機
   能性流体を用い、この電気感応型光機能性流体のうち、
   前記色素の色を替えた複数の電気感応型光機能性流体を
   用い、これらの色素の異なる個々の電気感応型光機能性
   流体で個々の画素を構成し、この画素を複数並べて配置
   し、各画素を構成する電気感応型光機能性流体に電界を
   印加するか否かを切り換えて各画素の色を変えることで
   カラー表示することを特徴とするカラー表示方法。
7. 【請求項７】 電界配列効果を有する固体粒子を電気絶
   縁性媒体中に含有してなり、赤の色素を含む電気感応型
   光機能性流体と、青の色素を含む電気感応型光機能性流
   体と、黄の色素を含む電気感応型光機能性流体をそれぞ
   れ１つ以上用い、前記各電気感応型光機能性流体に電界
   を印加するか否かを切り換えて各画素を構成する電気感
   応型光機能性流体の色を変えることでカラー表示するこ
   とを特徴とするカラー表示方法。
8. 【請求項８】 請求項６または７記載のカラー表示方法
   において、全ての電気感応型光機能性流体の固体粒子に
   黒の色素を含ませ、各電気感応型光機能性流体の電気絶
   縁性媒体に赤と青と黄のいずれかの色素を選択して含ま
   せ、電気感応型光機能性流体に対する電界の印加により
   固体粒子を電界に沿って集合整列させて電気絶縁性媒体
   の色素の色を見えるようにするか、電気感応型光機能性
   流体に対する電界の非印加時に固体粒子のランダム分散
   による固体粒子の黒色素の色を見えるようにすることを
   特徴とするカラー表示方法。