JPH08190353A

JPH08190353A - 透過型カラー表示装置

Info

Publication number: JPH08190353A
Application number: JP7002296A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Anzai; 秀伸安齊; Kazuya Edamura; 一弥枝村; Kazuya Akashi; 一弥明石; Yasubumi Otsubo; 泰文大坪
Original assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Fujikura Ltd
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】電気感応型光機能性流体組成物の電界配列効
果を応用して画像を制御することができる透過型のカラ
ー表示装置を得る。【構成】対向する２枚の透明電極板２ａ、２ｂの間に
電界配列効果を有する黒色の固体粒子６を電気絶縁性媒
体７中に含有してなる電気感応型光機能性流体組成物３
が充填され、この透明電極板２ａが着色されてなる画像
素子１を有する透過型カラー表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気感応型光機能性流体
組成物（以下、「ＥＡ流体」という）の電界配列効果
（以下、「ＥＡ効果」という）を応用して画像を制御す
ることができる透過型カラー表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バックライト照明を用いてカラー動画像
を表示する透過型カラー表示装置（以下、単に「表示装
置」という）としては従来からカラー液晶表示装置がよ
く知られている。このカラー液晶表示装置は、２枚の透
明電極板の間に液晶組成物が充填され、かつこの透明電
極板のいずれか一方がカラーフィルターなどによって着
色されてなる画像素子が、多数同一面上に並列され、隣
接する各画像素子の透明電極板が、互いに異なる色に着
色されて構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カラー液晶表
示装置にはさまざまな問題があって用途が限定されてい
る。これら問題点の例を挙げれば、例えば一般に明暗コ
ントラストが低く、純黒の表現が不十分であり、また明
視角が狭い、構造上製造上の難点があって大型画面が得
られない、耐光性が悪く屋外使用に向かない、などであ
る。従ってこのような問題点が克服された表示装置が強
く求められていた。

【０００４】一方、本発明者らは、従来知られていない
新規な電界配列性を有するＥＡ流体の研究を行ってい
る。このＥＡ流体は電気絶縁性の媒体中にＥＡ効果を有
する固体粒子（以下、「ＥＡ粒子」という）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ＥＡ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、ＥＡ粒子によって
は電気泳動性を有することにより、電界印加時に電極板
部分に電気泳動して配列し、配列塊状構造を示す性質を
示すものもある。

【０００５】そこで、このＥＡ流体を２枚の透明電極板
の間に充填すると、この双方の電極板に電界を印加しな
いときはＥＡ粒子が媒体中にランダムに分散しているの
で不透明であったものが、電界を印加するとＥＡ粒子が
両電極板間に配列し電極板面に垂直な鎖状体を形成する
結果、この系を光が透過するようになることがわかっ
た。従ってこの系は電界のオン／オフに対応して画面が
透明／不透明に変化する表示装置の画像素子として用い
ることができる。本発明は、上記の知見に基づいて鋭意
研究の結果達成されたものであって、従って本発明の目
的は、ＥＡ流体の特性を応用して画像を制御することが
できる、上記の欠点のない透過型カラー表示装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、対向する
２枚の透明電極板の間に黒色のＥＡ粒子を透明な電気絶
縁性媒体中に含有してなるＥＡ流体が充填され、かつこ
の透明電極板の少なくともいずれか一方が着色されてな
る画像素子を有する表示装置を提供することによって解
決できる。この透明電極板の少なくともいずれか一方に
は、互いに非接触的に配列された２以上の透明な電極層
が形成されていることが好ましい。

【０００７】本発明はまた、上記のいずれかの画像素子
が２以上、同一面上に並列され、隣接する各画像素子の
透明電極板が互いに異なる色に着色されてなる表示装置
を提供する。前記ＥＡ流体中のＥＡ粒子は、有機高分子
化合物からなる芯体と、ＥＡ効果を有する無機物（以
下、「ＥＡ無機物」という）を含む表層とによって形成
された無機・有機複合粒子であることが好ましい。

【０００８】

【作用】透明電極板の間に電界が印加されないときは黒
色のＥＡ粒子が媒体中にランダムに分散しているのでこ
の画像素子は黒色不透明である。電界を印加するとＥＡ
粒子が両電極板間に配列し電極板面に垂直な鎖状体を形
成する結果、この系を光が透過するようになる。この透
明電極板が着色されていれば白色バックライト光はこれ
を透過することによって着色され、カラー透過光が得ら
れる。従ってこの系は電界のオン／オフに対応して画面
が着色透明／黒色不透明に変化する。透明電極板の少な
くともいずれか一方に、互いに非接触的に配列された２
以上の透明な電極層が形成されていれば、これら同一面
上の電極層の間に電界を印加したとき、電極板面に平行
な鎖状体が形成されるので、系は黒色不透明に変化す
る。

【０００９】

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳しく説
明する。（実施例１）実施例１の表示装置は、図１（ａ）および
図１（ｂ）に示す画像素子１を有する。図１（ａ）にお
いてこの画像素子１は、２枚の対向する透明電極板２ａ
−２ｂの間に黒色のＥＡ流体３が充填されたセルからな
る。透明電極板２ａは２層からなり、ＥＡ流体３に接す
る内側の層は透明な電極層４ａであり、外側の層は赤色
（Ｒ）に着色された透明ガラス層５ａである。また透明
電極板２ｂも２層からなり、ＥＡ流体３に接する内側の
層は透明な電極層４ｂであり、外側の層は無色透明なガ
ラス層５ｂである。このＥＡ流体３は、黒色のＥＡ粒子
６が透明な電気絶縁性媒体７中に分散されてなってい
る。

【００１０】電極層４ａおよび４ｂからはそれぞれ配線
８ａ、８ｂが引き出され、これらの配線はスイッチ９お
よび電源１０からなるスイッチング回路に接続されてい
る。図１（ａ）はスイッチ９がオフの状態を示してい
る。また赤色電極板２ａの外側にはバックライト１１が
配設されている。スイッチ９がオフのときは、黒色のＥ
Ａ粒子６がＥＡ流体３中にランダムに分散しているの
で、バックライト１１が点灯していても光はＥＡ粒子６
に遮られてこの画像素子１を透過し得ず、透明電極板２
ｂ側から観察している観察者ｏｂｓにはＥＡ粒子６の色
である黒色が見えている。

【００１１】スイッチ９をオンにして双方の電極層４ａ
−４ｂ間に電界を印加すると、図１（ｂ）に示すよう
に、ＥＡ粒子６は、電界によるＥＡ効果によって電極層
４ａ−４ｂ間に垂直に配列し、互いに間隔を隔てて鎖状
体１２を形成する。この結果、鎖状体１２の間隙部はＥ
Ａ粒子が存在せず無色透明な電気絶縁性媒体７のみとな
るので、バックライト１１の光が画像素子１を透過する
ようになる。

【００１２】このとき、光は赤色透明電極板２ａを通っ
て赤色光となり、電気絶縁性媒体７と透明電極板２ｂは
無色であるから、観察者ｏｂｓからは赤色光が見えるよ
うになる。すなわち観察者ｏｂｓ側から見るとき、この
表示素子１はスイッチ９をオンにしたことによって赤色
に点灯する。再びスイッチ９をオフにすれば、ＥＡ粒子
６はランダム分散状態に戻るのでバックライト１１の光
は遮断され、表示素子１は消灯して黒色に戻る。このよ
うに、この表示素子１を有する実施例１の表示装置は、
電界のオン／オフによって赤色透過光の点灯／消灯を繰
り返すことができ、例えば危険信号機の表示装置などと
して用いることができる。

【００１３】実施例１の表示装置に用いたＥＡ流体３
は、透明な電気絶縁性媒体であるジメチルシリコーンオ
イル７中に黒色のＥＡ粒子６を含むものであって、この
ＥＡ粒子６は、図２に示すように、有機高分子化合物か
らなる芯体６ａと、ＥＡ無機物６ｃおよび黒色顔料６ｄ
を含む表層６ｂとによって形成された無機・有機複合粒
子（６）である。この無機・有機複合粒子６は芯体６ａ
が有機高分子化合物からなるので、ＥＡ無機物６ｃの比
重が比較的大きくても芯体６ａとＥＡ無機物６ｃとの重
量比を製造時に調節することによって、その比重を電気
絶縁性媒体６の比重に近似させることができ、この媒体
中に良好に分散させることができるようになる。また、
表層６ｂに黒色顔料が含まれているので、黒色以外のＥ
Ａ無機物６ｃを用いても全体として黒色の粒子とするこ
とができる。従ってＥＡ無機物６ｃとして、色を考慮す
ることなく適切なＥＡ効果を有するものを選択すること
ができるようになる。

【００１４】（実施例２）実施例２の表示装置における
画像素子は、透明電極板の構成とそれに伴う電気回路が
異なる以外は実施例１と同様である。従ってここでは主
として透明電極板と電気回路の構成について説明する。
図３は、この実施例における画像素子２０の透明電極板
の構成と電気回路とを示している。この画像素子２０の
一方の透明電極板２１ａには、櫛形の透明な電極層２２
ａ（以下、「第一電極層２２ａ」という）およびこれと
互いに非接触的に配列された透明な電極層２２ｃ（以
下、「第二電極層２２ｃ」という）が、互いに入れ子状
に形成され、他方の透明電極板２１ｂには全面に一体の
電極層２２ｂ（以下、「対向電極層２２ｂ」という）が
形成されている。透明電極板２１ａは赤色に着色され、
透明電極板２１ｂは無色である。

【００１５】この画像素子２０の電気回路は以下のよう
に構成されている。赤色透明電極板２１ａ上に形成され
た第二電極層２２ｃと他方の透明電極板２１ｂ上に形成
された対向電極層２２ｂとは、それぞれ切替えスイッチ
２３のそれぞれの固定端子２３ｃ、２３ｂに接続されて
いる。切替えスイッチ２３の可動端子２３ａは電源２６
の例えば（−）側に接続されている。一方、赤色透明電
極板２１ａ上の第一電極層２２ａは、この電源２６の
（＋）側に接続されている。すなわちこの電気回路は、
切替えスイッチ２３を切り換えることによって第一電極
層２２ａと第二電極層２２ｃとの間、または第一電極層
２２ａと対向電極層２２ｂとの間に、電界を切り替えて
印加することができるようになっている。

【００１６】このスイッチング回路との組み合せによっ
て、表示素子２０は次のように作動する。まず、切替え
スイッチ２３を対向電極層２２ｂ側に接続すると、第一
電極層２２ａと対向電極層２２ｂとの間に電界が印加さ
れる。するとこの電極層間に介在するＥＡ流体は、電界
配列して透明電極板２１ａ−２１ｂ間に垂直な鎖状体を
形成し、この表示素子２０はバックライト（図示せず）
からの照明光を透過し赤色に点灯する。

【００１７】次に図４に示すように、切替えスイッチ２
３を第二電極層２２ｃ側に切り換えると、第一電極層２
２ａと第二電極層２２ｃとの間に電界が印加される。こ
のときＥＡ粒子６は、先の透明電極板２１ａ−２１ｂ間
に形成された垂直な鎖状体を解消して、第一電極層２２
ａと第二電極層２２ｃとの間に電界配列する。これによ
って、透明電極板２１ａに平行な鎖状体２５が簾状に形
成され透明電極板２１ａを覆うので、バックライト２７
からの照明光が遮られ表示素子２０は消灯する。このよ
うに、実施例２の表示装置は、切替えスイッチ２３の切
替え操作に対応して表示素子２０内に形成される鎖状体
の透明電極板に対する角度が垂直／水平と直ちに変化す
るので、点灯から消灯へも消灯から点灯へも電界応答性
の良好な表示装置となる。

【００１８】実施例２における第一電極層２２ａと、第
二電極層２２ｃおよび対向電極層２２ｂの極性は逆であ
ってもよいことは言うまでもない。第一電極層２２ａと
第二電極層２２ｃのパターンは、実施例２では櫛形とさ
れているがこれに限定されるものではなく、互いに非接
触的に配列された２以上の透明な電極層であれば、例え
ば渦巻状、樹枝状など、いかなる形状であってもよい。
また、スイッチングのための電気回路も実施例２のもの
に限定されるものではない。

【００１９】（実施例３）実施例３の表示装置は、図５
（ａ）（ｂ）に示す画素ユニットが多数、同一平面上に
隣接して配列されて構成されている。この画素ユニット
３０は、一つのセルの中に３組の、実施例２と同様な画
像素子３１、３２、３３が並列して組み込まれており、
かつそれぞれの組の一方の透明電極板３４ａには、画像
素子３１、３２、３３にそれぞれ対応して赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の色面が形成されたカラーフィルター
３５が貼付されていて、これによって隣接する各画像素
子の透明電極板がそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の異なる色に着色されている。

【００２０】カラーフィルター３５が貼付された透明電
極板３４ａには、各画像素子毎にそれぞれ櫛形の透明な
第一電極層３６ａおよびこれと互いに非接触的に配列さ
れた透明な第二電極層３６ｂが互いに入れ子状に形成さ
れ、他方の透明電極板３４ｂには、各画像素子毎にそれ
ぞれ独立した対向電極層３６ｃが形成されている。透明
電極板３４ｂは無色である。

【００２１】各画像素子３１、３２、３３は、それぞれ
独立にスイッチング回路を有している。図５（ｂ）に、
煩雑を避けて画像素子３３のスイッチング回路のみを示
したが、他の画像素子３１、３２についても同様であ
る。図５（ｂ）において、画像素子３３のスイッチング
回路は、互いに連動する切替えスイッチ３７ａ−３７ｂ
と電源３８とを有する。切替えスイッチ３７ａは、その
可動端子が電源３８の（＋）側に接続されて（＋）電位
を対向電極層３６ｃと第一電極層３６ａとに切り替えて
供給するようになっており、また切替えスイッチ３７ｂ
は切替えスイッチ３７ａと連動して、切替えスイッチ３
７ａが対向電極層３６ｃに電位を供給中は第一電極層３
６ａと第二電極層３６ｂとを接続し、切替えスイッチ３
７ａが第一電極層３６ａに電位を供給中は第一電極層３
６ａと第二電極層３６ｂとの接続を遮断するようになっ
ている。第二電極層３６ｂと切替えスイッチ３７ｂの可
動端子とは電源３８の（−）側に接続されている。

【００２２】いま、画像素子３３において、切替えスイ
ッチ３７ａが、図５（ｂ）のように対向電極層３６ｃに
（＋）電位を供給すると、第一電極層３６ａと第二電極
層３６ｂとは接続されて共に（−）電位となるから、セ
ル中の黒色のＥＡ粒子３９は透明電極板３４ａ−３４ｂ
に垂直な鎖状体４０を形成する。従ってカラーフィルタ
ー３５側に配置されたバックライト（図示せず）の光は
カラーフィルター３５の青色部（Ｂ）を経由して透過
し、この画像素子３３は青色に点灯する。画像素子３１
（Ｒ）においても、同様な切替えモードを選択すれば、
画像素子３１は赤色に点灯する。

【００２３】画像素子３２（Ｇ）のスイッチング回路は
図示されていないが、これを画像素子３３のそれによっ
て説明すると、画像素子３２（Ｇ）に接続された切替え
スイッチ３７ａを第一電極層３６ａ側に切り替えると
き、第一電極層３６ａに（＋）電位が供給され、対向電
極層３６ｃは電界から開放される。一方、切替えスイッ
チ３７ｂは第一電極層３６ａと第二電極層３６ｂとの接
続を遮断するから、（−）電位は第二電極層３６ｂにの
み供給される。これによって第一電極層３６ａと第二電
極層３６ｂとの間に電界が印加されるので、ＥＡ粒子３
９はこれらの間に鎖状体４０を形成して光を遮断する。
よって画像素子３２（Ｇ）は消灯状態になる。

【００２４】上記のスイッチング状態にある画素ユニッ
ト３０を十分に遠くから観察すると、画像素子３１から
の赤色光と画像素子３３からの青色光とが混合して桃色
に見える。このように三っつの画像素子３１、３２、３
３のそれぞれの点灯と消灯とを組み合わせることによっ
て、この画素ユニット３０は全点灯の白光色、全消灯の
黒色を含め８色の表現が可能となる。従って画素ユニッ
ト３０が多数配列された実施例３の表示装置はフルカラ
ー表示装置として用いることができる。

【００２５】実施例３の画素ユニット３０は、混色を防
止し明暗コントラストを高めるために各画像素子３１、
３２、３３の画面周囲にブラックマトリクスが施されて
いることが好ましい。また、隣接する画像素子の境界を
越えてＥＡ粒子が電界配列することを防止するために、
各画像素子３１、３２、３３の境界に閾または壁を設け
てもよい。

【００２６】この画素ユニット３０は、各電極層に印加
する電界の強度を変化させる手段を上記のスイッチング
回路に設けると、バックライトからの透過光量を画像素
子毎に独立に制御できるようになる。これによって各画
像素子は連続的に、またはデジタルに階調を変化させる
ことができるので、実施例３の画素ユニット３０は更に
多くの色を表現できるようになる。画素ユニットにおけ
る各画像素子の配列パターンは自由である。また各画像
素子の画面形状も長方形ばかりでなく、正方形、円形、
正三角形、正六角形など任意の形状が採用できる。実施
例３の表示装置では、画素ユニットがＲ、Ｇ、Ｂの３色
の画像素子から構成され、この組合せはフルカラー表示
に好ましいものではあるが、目的に応じてＲ、Ｇ、Ｂ以
外の３色の組合せ、または場合によっては２色または４
色以上の組合せであってもよい。

【００２７】以下に、本発明の表示装置に用いるに好適
なＥＡ流体について、詳しく説明する。このＥＡ流体
は、基本的にはＥＡ効果を有する黒色の固体粒子（ＥＡ
粒子）を電気絶縁性媒体中に含有してなるものであれ
ば、いかなるものであってもよい。しかしＥＡ粒子とし
て特に好適なものは、図２に示したように、有機高分子
化合物からなる芯体と、ＥＡ効果を有する無機物（ＥＡ
無機物）および黒色色素を含む表層とによって形成され
た無機・有機複合粒子６である。この無機・有機複合粒
子は表層がＥＡ無機物を含むので粒子全体としてＥＡ効
果を有しており、しかもＥＡ無機物の比重が大きくても
芯体が比較的比重の小さい有機高分子化合物からなって
いるので、ＥＡ粒子の比重を電気絶縁性媒体と近似させ
ることができ、分散安定性の良好なＥＡ流体が得られ
る。

【００２８】上記の芯体として使用し得る有機高分子化
合物の例としては、例えばポリ（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、ＡＢＳ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な
どの１種または２種以上の混合物、またはこれらのモノ
マーまたはオリゴマー相互の、もしくは他のモノマーま
たはオリゴマーとの共重合物・共縮重合物を挙げること
ができる。また、上記の有機高分子化合物として、水酸
基、カルボキシル基、アミノ基などの官能基を含有する
ものも使用することができ、このような官能基含有有機
高分子化合物はＥＡ効果を高めることができるので好ま
しいものである。

【００２９】無機・有機複合粒子の表層として用いるに
適したＥＡ無機物は、電気半導体性無機物、無機イオン
交換体、シリカゲル、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を施したもの、もしくは金属ド
ーピングの有無に拘らず、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で
ある。

【００３０】ここで、好ましい電気半導体性無機物の例
としては、（１）金属酸化物、例えばＳｎＯ₂、アモル
ファス型二酸化チタン（出光石油化学株式会社製）な
ど、（２）金属水酸化物、例えば水酸化チタン、水酸化
ニオブなど、（３）金属酸化水酸化物、例えばＦｅＯ
（ＯＨ）（ゲーサイト）など、および以下に説明する無
機イオン交換体を挙げることができる。ここで、水酸化
チタンとは、含水酸化チタン（石原産業株式会社製）、
メタチタン酸（別名βチタン酸、ＴｉＯ（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。

【００３１】無機イオン交換体の例としては、例えば
（４）多価金属の水酸化物、（５）ハイドロタルサイト
類、（６）多価金属の酸性塩、（７）ヒドロキシアパタ
イト、（８）ナシコン型化合物、（９）粘土鉱物、（１
０）チタン酸カリウム類、（１１）ヘテロポリ酸塩、お
よび（１２）不溶性フェロシアン化物を挙げることがで
きる。これらの詳細について、以下に説明する。

【００３２】（４）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、および水酸化鉄などである。ここで、例えば水酸化
チタンとは含水酸化チタン（別名メタチタン酸またはβ
チタン酸、ＴｉＯ（ＯＨ）₂）および水酸化チタン（別
名オルソチタン酸またはαチタン酸、Ｔｉ（ＯＨ）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。

【００３３】（５）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・１２Ｈ₂Ｏ（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であるものなどである。（６）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、セレン酸チタンおよびモリブデン酸
錫などである。

【００３４】（７）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などである。（８）ナシコン型化合物。これらには例えば（Ｈ₃Ｏ）Ｚｒ₂（ＰＯ₄）₃ などが含まれるが、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。（９）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、ベントナイトなどであり、特にセピオライ
トが好ましい。

【００３５】（１０）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・２Ｈ
₂Ｏ、０．５Ｋ₂Ｏ・ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、およびＫ₂Ｏ・
２．５ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏなどが含まれる。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することができる。（１１）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、タングストリン酸アンモニウムなど
である。

【００３６】（１２）不溶性フェロシアン化物。これら
は次の一般式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（ＩＩ
Ｉ）またはチタンなどの重金属イオン、Ｅは鉄（Ｉ
Ｉ）、鉄（ＩＩＩ）、またはコバルト（ＩＩ）などであ
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）で表され、例えばＣｓ₂Ｚｎ
［Ｆｅ（ＣＮ）₆］、Ｋ₂Ｃｏ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］などの
不溶性フェロシアン化合物が含まれる。

【００３７】上記（４）〜（１２）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。すなわち、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）。この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など、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、Ｓ
ＣＮ、ＮＯ₂、Ｂｒ、Ｆ、ＣＨ₃ＣＯＯ、ＳＯ₄またはＣ
ｒＯ₄などや錯イオンなど、ＯＨ^-以外の陰イオン全般の
中から選ばれた任意のものである。

【００３８】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なども本発
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）Ｚｒ₂
（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（５００〜７０
０℃で加熱処理したもの）などが含まれる。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、および多価金属
の酸性塩を用いることが特に好ましい。

【００３９】ＥＡ無機物に金属ドーピングを施したもの
（１３）の例としては、アンチモンドーピング酸化錫な
どを挙げることができる。金属ドーピングは、ＥＡ無機
物の電気伝導度を上げたい場合に施される。また、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
（１４）の例としては、例えば支持体として酸化チタ
ン、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナなどの無機物
粒子、またはポリエチレン、ポリプロピレンなどの有機
高分子粒子を用い、これに電気半導体層としてアンチモ
ンドーピング酸化錫を施したものなどを挙げることがで
きる。

【００４０】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混合して用いることもでき
る。無機・有機複合粒子の表層に用いるに特に好適なＥ
Ａ無機物は、（１）金属酸化物、（２）金属水酸化物、
（３）金属酸化水酸化物、（４）多価金属の水酸化物、
（１３）金属ドーピングＥＡ無機物、または（１４）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
のなどである。

【００４１】ＥＡ無機物を用いるに際しては、その電気
伝導度が室温にて１０³Ω^-1／ｃｍ〜１０^-11Ω^-1／ｃ
ｍの範囲内にあるものを選択することが好ましい。電気
伝導度が１０³Ω^-1／ｃｍを越えると、これを含むＥＡ
流体に過大な電流が流れ、電力消費が大きいばかりでな
く装置が過熱される可能性がある。１０^-11Ω^-1／ｃｍ
未満ではＥＡ効果が微弱であるために、十分な効果が得
られない場合がある。

【００４２】無機・有機複合粒子において、表層を形成
するＥＡ無機物と芯体を形成する有機高分子化合物との
重量比（％）は、特に限定されるものではないが、例え
ば（ＥＡ無機物）：（有機高分子化合物）の重量比で
（１〜６０）：（９９〜４０）の範囲内、特に（４〜３
０）：（９６〜７０）の範囲内であることが好ましい。
ＥＡ無機物の重量比が１％未満では得られたＥＡ流体の
ＥＡ効果が不十分であり、６０％を超えると、比重が大
となってＥＡ粒子の分散安定性が得難くなると共に、得
られたＥＡ流体に過大な電流が流れるようになる。

【００４３】ＥＡ粒子の着色には、芯体に染料または顔
料を含ませることもできるが、ＥＡ粒子の色は主として
表層色に依存するので、図２に示したように、ＥＡ粒子
の表層に黒色色素を含ませることが好ましい。これは、
表層の形成時にＥＡ無機物と共に有機または無機の任意
の黒色顔料を用いることによって実現できる。また、表
層を形成する無機物として黒色四酸化三鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）
やカーボンブラックなど、黒色であってしかもそれ自体
がＥＡ効果を有するものを使用する場合は、必ずしも黒
色顔料の使用を必要としない。

【００４４】無機・有機複合粒子は上記以外の成分を含
んでいてもよい。その例としては、例えば芯体に酸化防
止剤、充填剤、カプリング剤、カーボンブラックなど、
また表層にカーボンブラックやアミン系化合物などの荷
電調整材が含まれていてもよい。

【００４５】ＥＡ粒子の比重は、電気絶縁性媒体中に安
定に分散させるためにこの電気絶縁性媒体の比重に近い
ことが好ましい。一般的には、用いる電気絶縁性媒体と
の関係から比重１．０〜２．０程度であることが好まし
い。ＥＡ粒子と電気絶縁性媒体との比重差が大きいと、
媒体中でＥＡ粒子が重力沈降し、均一分散ができなくな
ることもある。この観点から、芯体に比較的比重の小さ
な有機高分子化合物を使用する無機・有機複合粒子は、
表層を形成するＥＡ無機物の比重が大きくても、相対的
に比重を小さくすることができて有利である。無機・有
機複合粒子では、用いる有機高分子化合物とＥＡ無機物
の種類と比率とを選択することによって、その比重をあ
る程度自在に調整することができる。

【００４６】本発明の表示装置に用いるＥＡ流体中のＥ
Ａ粒子は、その粒径が０．１μｍ〜５００μｍ、特に５
μｍ〜２００μｍ程度の範囲内にあることが好ましい。
粒径が０．１μｍ未満では、粒子表面における光の乱反
射性が低下し透明に見えるようになって不都合であるば
かりでなく、この粒子群を一定重量含むＥＡ流体の粘度
が上昇して電界応答性が低下し、また気泡を巻き込み易
くなるなどの不都合が生じる。５００μｍを越えると粒
径が過大となって、この粒子群を一定重量含むＥＡ流体
の電界無印加時の不透明性が低下し、また分散安定性も
低下するなどの不都合が生じる。

【００４７】ＥＡ粒子の形状は、特に限定されるもので
はないが、球形であることが好ましい。球形であれば光
を全方向に均一に乱反射させることができるばかりでな
く、ＥＡ流体の流動粘度を低下させるので電界応答性を
高めることができる。この観点からも上記の無機・有機
複合粒子は、芯体が有機高分子化合物からなり、この芯
体粒子は調節された乳化・懸濁重合方法によって製造さ
れる場合はほぼ真球形に形成できるので、本発明の表示
装置に用いるＥＡ粒子としてきわめて有用である。

【００４８】無機・有機複合粒子は種々な方法で製造す
ることができる。その一例として、例えば有機高分子化
合物からなる芯体の粒子とＥＡ無機物の微粒子および必
要なら顔料粒子とをジェット気流で搬送して衝突させる
方法がある。この場合は芯体粒子の表面にＥＡ無機物微
粒子が高速度で衝突し、固着して表層を形成する。ま
た、別の製法例としては、芯体粒子を気体中に浮遊させ
ておき、ＥＡ無機物および必要なら色素の溶液または分
散液を霧状にしてその表面に噴霧する方法がある。この
溶液または分散液は適当な糊料を含んでいてもよい。こ
の場合はその溶液または分散液が芯体粒子の表面に付着
した後、乾燥によって表層が形成される。

【００４９】無機・有機複合粒子を製造する好ましい製
法例は、芯体と表層とを同時に形成する方法である。こ
の方法は、例えば、芯体を形成する有機高分子化合物の
モノマーまたはオリゴマー（以下、単に「モノマー」と
いう）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、ＥＡ無機物の微粒子および必要なら顔
料粒子を上記モノマーまたは重合媒体中に存在させる方
法である。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も使用でき、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、ＥＡ無機物微粒子および顔料が芯体粒子の表面に層
状に配向してこれを被覆し、表層を形成する。

【００５０】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無機物の親水性の性質とを組み合わせることに
よって、ＥＡ無機物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。この芯体と表層との同時形
成方法によれば、有機高分子化合物からなる芯体粒子の
表面にＥＡ無機物粒子および顔料が緻密かつ強固に接着
し、堅牢な無機・有機複合粒子が形成される。

【００５１】本発明に使用する無機・有機複合粒子の形
状は製法によって必ずしも球形であるとは限らないが、
芯体粒子が調節された乳化・懸濁重合方法によって製造
される場合は得られる無機・有機複合粒子の形状はほぼ
真球形になる。真球形が得られるので、前記のように光
の乱反射性や電界応答性が高いＥＡ流体が得られる。

【００５２】上記の各種の製法、特に芯体と表層とを同
時に形成する製法により製造された無機・有機複合粒子
は、一般にその表層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効果が十分に発揮されな
い場合がある。これらの不活性物質の薄膜は、表層の表
面を研磨することによって除去することができる。従っ
て本発明の好ましい表示装置に用いられるＥＡ流体にあ
っては、その表面が研磨された無機・有機複合粒子が用
いられる。

【００５３】無機・有機複合粒子の表面の研磨は、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
する方法など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。

【００５４】さらに好ましい研磨方法は、無機・有機複
合粒子をジェット気流などによって気流攪拌する方法で
ある。これはＥＡ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などにより研磨条
件を特定するのが難しいが、一般的には６０００ｒｐｍ
の攪拌速度で０．５分間〜１５分間程度ジェット気流攪
拌するのが好ましい。

【００５５】本発明に用いるＥＡ流体は上記の無機・有
機複合粒子を、必要なら分散剤など他の成分と共に電気
絶縁性媒体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。

【００５６】ＥＡ流体に用いる電気絶縁性媒体として
は、従来からＥＡ流体に適するものとして知られている
ものがいずれも使用可能である。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、フッ素系オイル、またはシリ
コーン系オイルやフルオロシリコーン系オイルなどであ
り、電気絶縁性およ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る。またそれ
らの混合物を使用することもできる。

【００５７】この電気絶縁性媒体の動粘度は、１ｃＳｔ
〜３０００ｃＳｔの範囲内であることが好ましい。動粘
度が１ｃＳｔより小さい電気絶縁性媒体は一般に揮発成
分が多く、このためＥＡ流体の貯蔵安定性に問題が生
じ、動粘度が３０００ｃＳｔより大きいと気泡が抜けに
くくなり好ましくない。ＥＡ流体中に気泡が多く残留す
ると、電界印加時に気泡内のミクロ領域で部分放電して
スパークを起こし、絶縁性が劣化する惧れがある。この
観点から動粘度は、１０ｃＳｔ〜１０００ｃＳｔの範囲
内、特に１０ｃＳｔ〜１００ｃＳｔの範囲内が好まし
い。

【００５８】この電気絶縁性媒体は、画像素子の全体的
な調色などの目的で必要なら着色することもできる。着
色する場合は、選択された電気絶縁性媒体に可溶であっ
てその電気的特性と透明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できる。電気絶
縁性媒体は、この他に分散剤、界面活性剤、粘度調整
剤、酸化防止剤、安定剤などを含んでいてもよい。

【００５９】ＥＡ流体中における無機・有機複合粒子の
濃度は、特に限定されるものではないが０．５重量％〜
１５重量％であることが好ましい。濃度が０．５重量
％未満では充分なＥＡ効果が得られず、１５重量％を越
えると濃度が高すぎて電界印加時にも十分な透明感が得
られなくなる惧れがある。

【００６０】次に、このＥＡ流体の一般的な作動原理を
説明する。図６（ａ）（ｂ）はこの動作原理を示すもの
であって、透明電極板１０１ａ−１０１ｂがスイッチＳ
ｗを介して電源Ｂと電気的に接続されている。この系に
電気絶縁性媒体１０２中にＥＡ粒子１０３が分散された
ＥＡ流体が充填されている。図６（ａ）はスイッチＳ
ｗが開放され、透明電極板１０１ａ−１０１ｂに電界が
印加されていない状態（電界オフ時）を示す。この状態
でＥＡ粒子１０３は電気絶縁性媒体１０２中にランダム
に分散・浮遊している。従ってこの系の一方の電極板１
０１ａ側から光Ｌが入射すると、この光ＬはＥＡ粒子１
０３の表面で乱反射され、光源と反対側からこの系を観
察するとこの系は暗黒に見える。

【００６１】次に図６（ｂ）に示すようにスイッチＳｗ
を閉じて透明電極板１０１ａ−１０１ｂに電界を印加す
ると（電界オン時）、電極板間に介在しているＥＡ粒子
１０３が透明電極板１０１ａ−１０１ｂの間で電極板に
垂直な方向に配列して鎖状体１０４を形成する。電気絶
縁性媒体１０２中に分散されたＥＡ粒子１０３の配合割
合は前述のように１５重量％以下、特に１０重量％以下
とされているので、これらが配列して鎖状体１０４を形
成すると、鎖状体と鎖状体の間にはＥＡ粒子が存在しな
い間隙が形成されることになり、電極板１０１ａ側から
入射した光Ｌは、この間隙を通過して系を透過する。従
ってこの状態では光源と反対側からこの系を観察すると
系は透明に見える。このときＥＡ粒子１０４の色は見え
ない。

【００６２】この状態で再びスイッチＳｗをオフにする
と透明電極板１０１ａ−１０１ｂ間の電界は消失するか
ら、鎖状体１０４は崩壊し、ＥＡ粒子１０３は元のラン
ダムな分散・浮遊状態に戻り、系は光を透過しなくな
る。ただし、ランダム状態に戻る速さは、電気絶縁性媒
体１０２の粘度、電気絶縁性媒体とＥＡ粒子との比重
差、温度、振動の有無などによって変化する。そこで実
施例２に示したように、透明電極板の一方の面に、第一
電極層と第二電極層とを形成し、この電極層間に電界を
印加するようにすれば、このときはＥＡ粒子１０３が例
えば図４に示したように、電極板面に平行な鎖状体を簾
状に形成するので電気的に不透明に戻すことができ、透
明／不透明の転換が速やかに行われるようになる。

【００６３】透明電極板１０１ａ−１０１ｂ間に印加す
る電界強度は、ＥＡ粒子１０３の特性や電極板間隔など
によって変化することは言うまでもないが、通常はこれ
を電圧で表すとき、例えば０．１ｋＶ／ｍｍ〜５．０ｋ
Ｖ／ｍｍの範囲内で選択することができる。ＥＡ粒子が
無機・有機複合粒子である場合は、０．２５〜１．５ｋ
Ｖ／ｍｍの範囲内が好適である。

【００６４】ＥＡ粒子１０３は、電界の印加によって鎖
状体を形成すると述べたが、ＥＡ流体におけるＥＡ粒子
の含有量が１重量％を超えて多くなると、図７に示すよ
うに、１列の鎖状体ではなく、複数の鎖状体１０４が互
いに接合し、カラム１０５を形成して配列するようにな
る。

【００６５】このカラム１０５においては、複数の鎖状
体１０４，１０４，…のＥＡ粒子１０３が図８に示すよ
うに、互いにずれて接触するように並ぶ。これについて
本発明者らは、（＋）と（−）に誘電分極した個々のＥ
Ａ粒子１０３が、互いにその対極で引き合って配列し、
エネルギー的な安定を得ているためと推定している。

【００６６】従って、ＥＡ粒子１０３の含有量が多い場
合は、多数のカラム１０５が透明電極板１０１ａ−１０
１ｂ間に形成されることになり、これに伴ってカラム間
の間隙は単体の鎖状体が多数形成される場合より広くな
り、透過光量の増大が顕著となって更に透明度が高くな
る。

【００６７】ところで、前記のようにＥＡ粒子の粒径を
０．１μｍ〜５００μｍの範囲内、好ましくは、５μｍ
〜２００μｍの範囲内としたのは、本発明に用いるＥＡ
粒子が機能上、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。周知のように、可視光の波長は
３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ、即ち、０．３８〜０．７８μ
ｍ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、ＥＡ粒子の粒径を
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。

【００６８】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）の誘電体の超
微粒子を電気絶縁性媒体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におけるもの
とは全く異なり、電界無印加時に超微粒子が分散して光
を完全に透過させ、電界印加時には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。

【００６９】例えば、前記のような超微粒子で誘電性を
示すものとしてはＴｉＢａＯ₄の超微粒子が考えられる
が、ＴｉＢａＯ₄は比重が４〜６の範囲の物質で重いの
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ＴｉＢａＯ₄粒子を
電気絶縁性媒体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。これに対して本発明に
用いる無機・有機複合粒子は、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、一般に知られてい
る多種類の電気絶縁性媒体を利用することができる。

【００７０】次に着色性の面から見ても、前記超微粒子
に着色することは実際上困難であり、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。従って電界のオン／オフによっ
て、本発明に求められる着色不透明と透明との変化をも
たらすことはできない。

【００７１】（試験例１）ＥＡ流体の一例について、電
界強度と透明度変化との関係を試験した。厚さ１．０ｍ
ｍのＩＴＯガラスを２枚用意し、ＩＴＯ面を内側にして
２ｍｍの間隔で平行に対向させ、その周縁部を樹脂製の
シール部材でシールし、セルを形成した。このセルには
開孔を設けて下記のＥＡ流体が充填できるようにした。

【００７２】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）４０ｇ、アクリル酸ブ
チル３００ｇ、１，３−ブチレングリコールジメタクリ
レート１００ｇ及び重合開始剤の混合物を、第三リン酸
カルシウム２５ｇを分散安定化剤として含有する１８０
０ｍｌの水中に分散し、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。

【００７３】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、表面研磨された無機
・有機複合粒子を得た。このものの比重は１．１５７、
平均粒径は１３．７μｍであった。この無機・有機複合
粒子を、その含有率が種々の重量％となるように種々の
動粘度のシリコーンオイル（東芝シリコーン株式会社
製、ＴＳＦ４５１シリーズ）中に均一に分散して各種の
ＥＡ流体試料を調製した。

【００７４】上記の各種のＥＡ流体をそれぞれ上記のセ
ルに充填し、ＩＴＯ電極板に印加する電界強度（ＫＶ／
ｍｍ）を種々に変化させ、このときセルに入射した光の
強度とセルを透過した光の強度をそれぞれ光センサで検
出し、その比較値を増加光としてｄＢｍで表示した。こ
の場合、３.２ｄＢｍの増加が光パワーでは２.０９倍の
増加を意味し、４.２ｄＢｍの増加は光パワーで２.６３
倍の増加を意味する。測定結果を図９〜図１３に示す。

【００７５】図９は、シリコーンオイル（電気絶縁性媒
体）の動粘度が１０ｃＳｔの場合において、無機・有機
複合粒子の濃度（重量％）と印加電界強度（ＫＶ／ｍ
ｍ）の変化に対応する増加光（ｄＢ）を測定した結果を
示す。図１０は、シリコーンオイルの動粘度が５０ｃＳ
ｔの場合における同様な試験結果を示す。図１１はシリ
コーンオイルの動粘度が１００ｃＳｔの場合における同
様な試験結果を示す。

【００７６】図９〜図１１に示す結果から、試験した粒
子濃度において、０.２５ｋＶ／ｍｍ〜１.５ｋＶ／ｍｍ
の範囲で電界強度を変化させたとき、いずれの場合も、
電界強度の増大に伴って増加光のｄＢｍ値が増加してい
ることがわかる。すなわち、電極板間の電界強度が増大
するに伴ってセルの透明度が大となっている。このこと
から、本発明の表示装置において電界のオン／オフによ
って画像素子の透明／不透明が制御できると共に、電界
強度を変化させればその透明度の階調を連続的ないし断
続的に変化させることも可能であることを示している。
このように電界強度を変化させることによって、個々の
画像素子の透明度を変化させることができる表示装置も
本発明に含まれるものである。また、粒子濃度が１．０
重量％では電界強度を３ｋＶ／ｍｍにしても増加光の割
合が少ない。これよって、粒子濃度は２．５重量％以上
とすることが好ましいことがわかる。

【００７７】図１２は、粒子濃度を５．０重量％に固定
した場合において、シリコーンオイルの動粘度と電界強
度の変化に対応する増加光（ｄＢ）を測定した結果を示
す。図１３は、粒子濃度を７．５重量％に固定した場合
における同様な試験結果を示す。

【００７８】図１２、図１３に示す結果から、粒子濃度
が５．０重量％であっても７．５重量％であっても、シ
リコーンオイル（電気絶縁性媒体）の動粘度を１０ｃＳ
ｔ〜１００ｃＳｔの範囲内とするとき、この例では透過
光量の制御幅が最大となったことを示している。

【００７９】次に、ＥＡ流体の電界応答性についての試
験例を示す。動粘度が１０ｃＳｔのシリコーンオイルに
７重量％の無機・有機複合粒子を分散させたＥＡ流体を
上記のセルに充填し、電界を印加してからの透過光量の
変化を時間と共に測定した。結果を図１４に示す。図１
４において、測定開始約１秒後に電界を印加した。

【００８０】図１４の結果から、このＥＡ流体は電界印
加直後から透過光量が増大し始め、３秒〜４秒で透過光
量が最大になって以後安定することが明らかである。

【００８１】図１５は、動粘度１０ｃＳｔのシリコーン
オイルに対し、青色に着色したＥＡ粒子を４重量％添加
したＥＡ流体を用いて透過光量測定を行った場合の透過
光量と波長との関係を示す。ＥＡ粒子の着色は、ＥＡ粒
子を製造する際にその表層を構成するＥＡ無機物の２０
重量％を青色顔料に置換することで行った。図におい
て、Ｅ＝０ｋＶで示される曲線は、電界オフ時の透過波
長スペクトルを示し、Ｅ＝２ｋＶで示される曲線は、２
ｋＶの電位を電極板に印加した際の透過波長スペクトル
を示す。

【００８２】図１５の両曲線の比較により明らかなよう
に、電界オフ時には波長の短い青色系の光を僅かに透過
させるのみであった青色系のＥＡ流体が、電界オン時に
は広い波長域で光を透過させるように変化しており、青
色から無色透明に変化したことが明らかである。

【００８３】図１６は、青色の染料を０．１重量％添加
したジメチルシリコーンオイルを電気絶縁性媒体として
用い、この電気絶縁性媒体のみ（ＥＡ粒子を含まないも
の）の透過光量測定を行った場合の透過光スペクトルを
示す。なお、この電気絶縁性媒体は肉眼では薄い青色に
見える媒体である。図１６において、光源スペクトルと
媒体スペクトルとを比較すると、短波長の青色を示すス
ペクトル以外の部分で光の吸収がなされている。このこ
とから電気絶縁性媒体が青色になっていることは明らか
である。

【００８４】図１７は、青色の染料を０．１重量％添加
したジメチルシリコーンオイルを電気絶縁性媒体に用
い、これに黄色に着色したＥＡ粒子を５重量％分散させ
たＥＡ流体について透過光量測定を行った場合の透過光
スペクトルを示す。無機・有機複合粒子を着色する際に
用いた手段は前記の例と同様であり、ただし今回は黄色
の顔料を用いている。

【００８５】この図は光源スペクトルとＥ＝０ｋＶ／ｍ
ｍの場合の透過光スペクトルとＥ＝１ｋＶ／ｍｍの場合
の透過光スペクトルとを同一画面に示している。この図
から、電界オフ時に青色と黄色の混合色の黄緑色不透明
であったものが、電界オン時に無色透明に近い青色透明
状態に変化したことがわかる。このように種々のバリエ
ーションの色をＥＡ流体に付与することができ、その色
をそれとは異なった色の透明状態または同じ色の透明状
態あるいは無色透明状態に変更できることが明らかにな
った。

【００８６】図１８は、図３および図４に示した実施例
２の画像素子と同様な、ただし黒色のＥＡ粒子の代わり
に青色のＥＡ粒子を含む画像素子に関するものである。
この画像素子は、一方の透明電極板２１ａに櫛形の透明
な第一電極層２２ａおよびこれと非接触的に隣接する透
明な第二電極層２２ｃが互いに入れ子状に形成され、セ
ルの他方の透明電極板２１ｂに対向電極層２２ｂが形成
されたセルに、動粘度１０ｃＳｔのシリコーンオイルを
電気絶縁性媒体とし、青色に着色した無機・有機複合粒
子をＥＡ粒子として４重量％添加したＥＡ流体を充填し
たものである。図１８は、この画像素子について、切替
えスイッチ２３を切り換えたときの効果を示している。

【００８７】図１８の線は、いずれの電極板にも電界
を印加しない初期状態における透過光スペクトルを示し
ている。線は、電界を印加し切替えスイッチ２３を操
作して第一電極層２２ａと対向電極層２２ｂとの間に２
ｋＶの電界を印加したときの透過光スペクトルを示して
いる。線は、切替えスイッチ２３を切り換えて第一電
極層２２ａと隣接電極層２２ｃとの間に２ｋＶの電界を
印加したときの透過光スペクトルを示している。

【００８８】図１８において、線から、電界オフ時に
はＥＡ粒子がランダムに浮遊・分散し、測定波長帯域に
おいて不透明であることを示している。線は、第一電
極層２２ａと対向電極層２２ｂとの間に電界を印加した
ことによって、ＥＡ粒子が透明電極板２１ａに垂直に配
列し、その結果広い波長帯域で光を透過したことを示し
ている。線は、同一面上の第一電極層２２ａと第二電
極層２２ｃとの間に電界を印加したとき、ＥＡ粒子がこ
の面に平行に配列した結果、光の透過を遮ったことを示
している。すなわち、この電極の切替え操作によって光
の透過度を速やかに変化させることができることがわか
る。

【００８９】表１と表２は、動粘度５０ｃＳｔのシリコ
ーンオイル（電気絶縁性媒体）を用い、ＥＡ粒子の濃度
を５．０重量％とし、電界強度を変化させたときの透過
光を波長毎に測定した結果を示す。

【００９０】

【表１】

【表２】

【００９１】表１と表２に示す結果から、本発明に係る
表示装置を用いて画像制御を行う場合、４００〜１１０
０ｎｍの広い波長域において均一な透光性が得られてお
り、本発明により、広範な光波長域において均一な色調
調節ができることが明らかになった。なお、通常、可視
光の波長域は４８０ｎｍ〜７８０ｎｍとされているの
で、可視光の波長のほぼ全域と、それよりも波長の長い
赤外線領域において、本発明の装置は均一な透過光制御
性能を有することが明らかになった。

【００９２】

【発明の効果】本発明の表示装置は、着色された透明電
極板を有する画像素子にＥＡ流体が充填されてなるもの
であるので、この透明電極板に電界をオン／オフするこ
とによって画像素子を透明／不透明に変化させることが
でき、透過光によるカラー表示ができる。このＥＡ流体
は黒色のＥＡ粒子を含んでいるので電界オフ時に透過光
の遮蔽効果が大きく、かつ観察者側からの反射色も黒色
であるから明暗コントラストの良好なカラー表示装置と
なる。

【００９３】透明電極板の一方に互いに非接触的に配列
された２以上の電極層が設けられていれば、極性の一方
をこの電極層の一方と対向電極層とに切り替えて電界を
印加することによって、この画像素子の電界応答性を著
しく改善することができる。表示装置が、透明電極板の
色が異なる２以上の画像素子を同一面上に並列して有す
るものであれば、この表示装置は多色表現が可能とな
る。

【００９４】ＥＡ粒子が有機高分子化合物の芯体とＥＡ
無機物（および顔料）の表層とからなる無機・有機複合
粒子であれば、ＥＡ流体の保存安定性と耐光性が良好で
あるので、これを用いた表示装置は耐久性と耐光性に優
れ、屋外使用もできるようになる。本発明の表示装置は
構造が簡単であり、大型化の障害になる要因がないの
で、安価に大型の透過型カラー表示装置を製造すること
ができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の表示装置の一実施例にお
ける電界オフ時の態様を示す断面図と回路図、（ｂ）
は、同じく電界オン時の態様を示す断面図と回路図。

【図２】図１の実施例に用いたＥＡ流体に含まれるＥ
Ａ粒子の一例を示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施例における画像素子の電
極板構成を示す展開図と回路図。

【図４】図３の画像素子における一作動態様を示す断
面図と回路図。

【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施例における画
素ユニットを示す平面図、（ｂ）は、図５（ａ）の線Ｘ
−Ｘ’で切った断面図と回路図。

【図６】一般のＥＡ流体における、（ａ）は、電界オ
フ時の挙動を示す断面図、（ｂ）は、電界オン時の挙動
を示す断面図。

【図７】一般のＥＡ流体におけるＥＡ粒子の電界オン
時の一挙動を示す断面図。

【図８】図７に示す挙動が起こる原理を説明するため
の断面図。

【図９】本発明に用いられるＥＡ流体について、電気
絶縁性媒体の動粘度を１０ｃＳｔに固定し、ＥＡ粒子濃
度と印加する電界強度とを変化させたときの透明度の変
化を示すグラフ。

【図１０】本発明に用いられるＥＡ流体について、電
気絶縁性媒体の動粘度を５０ｃＳｔに固定し、ＥＡ粒子
濃度と印加する電界強度とを変化させたときの透明度の
変化を示すグラフ。

【図１１】本発明に用いられるＥＡ流体について、電
気絶縁性媒体の動粘度を１００ｃＳｔに固定し、ＥＡ粒
子濃度と印加する電界強度とを変化させたときの透明度
の変化を示すグラフ。

【図１２】本発明に用いられるＥＡ流体について、Ｅ
Ａ粒子濃度を５．０重量％に固定し、電気絶縁性媒体の
動粘度と印加する電界強度とを変化させたときの透明度
の変化を示すグラフ。

【図１３】本発明に用いられるＥＡ流体について、Ｅ
Ａ粒子濃度を７．５重量％に固定し、電気絶縁性媒体の
動粘度と印加する電界強度とを変化させたときの透明度
の変化を示すグラフ。

【図１４】ＥＡ流体におけるセルの電界応答性の測定
例を示すグラフ。

【図１５】ＥＡ流体におけるセルの電界オフ時および
電界オン時の透過光スペクトルを示すグラフ。

【図１６】ＥＡ流体における電気絶縁性媒体の透過光
スペクトルを示すグラフ。

【図１７】青色に着色した電気絶縁性媒体中に、黄色
に着色したＥＡ粒子を分散させたＥＡ流体について、電
界オフ時および電界オン時の透過光スペクトルを示すグ
ラフ。

【図１８】実施例２と同等な表示装置において、電界
オフ時、対向電極層に電界を印加したとき、および第二
電極層に電界を印加したときの透過光スペクトルを示す
グラフ。

【符号の説明】

１…画像素子、２ａ，２ｂ…透明電極板、３…ＥＡ流
体、４ａ，４ｂ…透明電極層、５ａ，５ｂ…透明ガラス
層、６…ＥＡ粒子、７…電気絶縁性媒体、９…スイッ
チ、１０…電源、１１…バックライト。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する２枚の透明電極板の間に電界配
列効果を有する黒色の固体粒子を透明な電気絶縁性媒体
中に含有してなる電気感応型光機能性流体組成物が充填
され、かつこの透明電極板の少なくともいずれか一方が
着色されてなる画像素子を有する透過型カラー表示装
置。
【請求項２】上記透明電極板の少なくともいずれか一
方に、互いに非接触的に配列された２以上の透明な電極
層が形成されてなる請求項１に記載の透過型カラー表示
装置。
【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかに記
載の画像素子が２以上、同一面上に並列され、隣接する
各画像素子の透明電極板が、互いに異なる色に着色され
てなる透過型カラー表示装置。
【請求項４】電気感応型光機能性流体組成物中の固体
粒子が、有機高分子化合物からなる芯体と、電界配列効
果を有する無機物を含む表層とによって形成された無機
・有機複合粒子である請求項１ないし請求項３のいずれ
か１項に記載の透過型カラー表示装置。