JPH1090732A

JPH1090732A - 電気泳動表示装置

Info

Publication number: JPH1090732A
Application number: JP8241479A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Tsuda; 大介津田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】垂直配置にしても良好な分散安定性が得ら
れ、しかも構成が簡素で、全面で画像を表示することが
できる電気泳動表示装置を提供する。【解決手段】電源回路２１が、画像信号に応じて電極
１４に極性が正、電極，１５に極性が負の直流電圧を印
加すると、負の電荷を持つ電気泳動粒子１７は分散媒１
６中を泳動し、正の電極１４に集まり、表示側基板１２
側に画像が可視表示される。電気泳動粒子１７が、一対
の基板１２，１３の間隔の１／１．６倍以上，１／１．
３倍以下の径Ｄを有することにより、垂直配置にしても
電気泳動粒子１７が他の粒子１７と入れ替わることがな
くなり、良好な分散安定性が得られる。従って、分散系
１８を区画する区画材が不要となるので、構成を簡素化
でき、全面での画像表示が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気泳動現象を利
用した電気泳動表示装置に関し、特に、分散安定性を改
善した電気泳動表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】「電気泳動現象」は、一般に固体（電気
泳動粒子）と液体（分散媒）の界面に発生する電気二重
層を利用したものであって、粒子と分散媒のそれぞれの
材料の組合せと、界面に発生する電荷を制御するために
分散媒に添加される界面活性剤との作用によって、粒子
の表面に電荷を形成し、その表面の電荷が電界によって
受ける力を駆動力として粒子が所望の方向に所望の速度
で泳動する現象である。

【０００３】分散媒と粒子の混合体である分散系には、
一般的に、コロイドが用いられ、着色粒子とこれと異な
る色の染料によって着色された有機溶媒からなる。電気
泳動粒子の粒子径は、通常数ミクロン以下の値をとる。
粒子が小さくなるほど体積に対する表面積の割合が大き
くなり、粒子間の静電反発力（表面電荷）が十分大きけ
れば、たとえ粒子の比重と分散媒の比重が不一致の場合
でも、粒子の沈降，浮遊，凝集を抑制し、分散媒中での
粒子の分散状態を良好にすることができる。

【０００４】このような電気泳動現象を利用した表示方
式は、構成の簡便さ、表示色の選択範囲の広さ、高コン
トラスト、広視野角、低電圧駆動、低消費電力、および
画像のメモリ性を同時に備えるため、ＣＲＴディスプレ
イやＬＣＤでは達成困難な種々の機能が得られるという
特長を持っている。例えば、変化の頻繁な画像を鮮明に
表示でき、画像のメモリ性により、一切のエネルギを供
給することなく静止画像を表示し続けることができる。

【０００５】従来の電気泳動表示装置には、上記画像の
メモリ性を利用して、掲示を目的として垂直配置で表示
を行うものがある（例えば、特開昭６２−３４１８７号
公報，特開平１−１７７５１７号公報，特開平１−２１
１７３５号公報等）。

【０００６】また、従来の電気泳動表示装置は、駆動方
式により、分散系に接する一対の電極から分散系に直接
画像信号を印加する方式（直接印加方式）のもの（例え
ば、特開平６−１４８６９３号公報等）と、絶縁板と電
極との間に分散系を配置し、絶縁板の外側の表面にイオ
ン流照射手段によりイオン流を照射して絶縁板の外部か
ら分散系に画像信号を間接的に印加する方式（間接印加
方式）のもの（例えば、特開昭６１−８６７８０号公
報，特開平６−２０２１６８号公報等）とに大別され
る。

【０００７】垂直配置で上記直接印加方式を採用した従
来の電気泳動表示装置の一例を図１０に示す。この電気
泳動装置１は、図示しないスペーサを介して所定の間隔
に保持された表示側基板２及び非表示側基板３と、表示
側基板２の内側の面２ａに形成された複数の縦方向線状
電極４と、非表示側基板３の内側の面３ａに形成された
複数の横方向線状電極５と、両基板２，３間に封入され
た分散媒６及び例えば負の電荷を持った複数の電気泳動
粒子７からなる分散系８と、両電極４，５間にリード９
ａ，９ｂを介して直流電圧を印加する電源回路９とを具
備している。上記構成の電気泳動装置１において、電源
回路９が、入力される画像信号Ｓに応じて両電極４，５
間にリード９ａ，９ｂを介して直流電圧を印加すると、
縦方向線状電極４に正、横方向線状電極５に負の極性の
直流電圧が印加された電極４，５間に位置する電気泳動
粒子７は、分散媒６中を泳動し、正の縦方向線状電極４
に集まる。一方、縦方向線状電極４に負、横方向線状電
極５に正の極性の直流電圧が印加された電極４，５間に
位置する電気泳動粒子７は、分散媒６を泳動し、正の横
方向線状電極５に集まる。電気泳動粒子７に分散媒６と
異なる色を用いることで、表示側基板２側に画像が可視
表示される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の各電気泳動表示装置は、実際の分散系では、粒子径，
粒子形状，表面電荷のばらつきや、通常起こりがちな傾
向、すなわち電気泳動粒子の比重が分散媒の比重よりも
大きい傾向が内在されているので、電気泳動粒子の分散
状態は遅かれ早かれ、不安定となる要因を抱え、画質を
劣化させる問題をはらんでいた。この問題は、図１０に
示すように、メモリ性を活かした表示態様である掲示板
のように垂直配置で長時間放置された場合には、特に深
刻な問題である。また、画像形成のために電極に付着し
た粒子は、表面効果の大きさのために電極から離れ難く
なる傾向があり、これも画質と応答性を劣化させる要因
である。

【０００９】上記問題に対しては、従来、以下の方法が
採られていた。（１）分散系の材料と構造の改善によって分散状態を
改善する方法（例えば、特開昭６３−８６３７号公報，
特開平２−１９６２２７号公報，特開平４−１６６９１
８号公報，特開平６−１４８６９３号公報等）（２）分散系に振動を与えて良好な分散状態を再現さ
せる方法（例えば、特開平２−１４６０２０号公報，特
開平３−５３２２４号公報等）（３）例えば、図１１に示すように、分散系８を区画
材１Ａによって小区画に分割する構成とすることによっ
て粒子７の偏在を抑制する方法（例えば、特開平１−１
７７５１７号公報，特開平１−２１１７３５号公報，特
開平２−２８４１２８号公報等）

【００１０】しかし、上記（１）の方法は、分散状態を
本質的に改善する方法としては大きな効果をもたらす
が、なお、種々な特性のばらつきや経時変化に対しては
劣化要因を完全に取り除けていない。上記（２）の方法
は、分散粒子と分散媒の両者の関係以外の力を加えるこ
とで分散状態の劣化を抑制することができる点で効果は
大きいが、装置が大型化，複雑化，大電力化する問題を
引き起こしている。上記（３）の方法は、粒子７の大幅
な偏在が抑制され、表示装置１が垂直状態で配置される
ときに特に効果が大きいが、区画材１Ａの部分に画像を
形成できず、装置の構成と製造法が複雑化するという欠
点がある。

【００１１】従って、本発明の目的は、垂直配置にして
も良好な分散安定性が得られ、しかも構成が簡素で、全
面で画像を表示することができる電気泳動表示装置を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、所定の間隔に保持され、少なくとも表示側
に透明基板を有する一対の基板と、前記一対の基板間に
封入された分散媒および複数の電気泳動粒子からなる分
散系と、前記透明基板の表面に画像信号に応じた電荷像
を形成する電荷像形成手段とを備え、前記複数の電気泳
動粒子は、前記一対の基板の前記所定の間隔の１／１．
６倍以上，１／１．３倍以下の径を有することを特徴と
する。上記構成によれば、電荷像形成手段が透明基板の
表面に画像信号に応じた電荷像を形成すると、その電荷
像の極性と電気泳動粒子が持つ電荷の極性によって電気
泳動粒子が分散媒を泳動し、透明基板側へ付着し、電荷
像が可視化される。複数の電気泳動粒子が、一対の基板
の間隔の１／１．６倍以上，１／１．３倍以下の径を有
することにより、垂直配置にしても電気泳動粒子が他の
粒子と入れ替わることがなくなり、良好な分散安定性が
得られる。従って、分散系を区画する区画材が不要とな
るので、構成を簡素化でき、全面での画像表示が可能と
なる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る電気泳動表示装置の構成を示す断面図である。こ
の電気泳動表示装置１０は、スペーサ１１を介して所定
の間隔に保持された表示側基板１２及び非表示側基板１
３と、表示側基板１２の内側の面１２ａに形成された複
数の縦方向線状電極１４と、非表示側基板１３の内側の
面１３ａに形成された複数の横方向線状電極１５と、両
基板１２，１３間に封入された分散媒１６及び複数の電
気泳動粒子１７からなる分散系１８と、両電極１４，１
５間にリード１９，２０（各複数）を介して直流電圧を
印加する電源回路２１とを具備している。

【００１４】スペーサ１１は、例えば、ポリエステルフ
ィルム等からなり、基板１３，１４の端部及び適宜分散
系１８中に配置され、電気泳動粒子１７が他の粒子１７
と入れ替わらないよう基板１２，１３間を所定の間隔
（例えば、９０μｍ）に保持している。

【００１５】表示側基板１２及び非表示側基板１３は、
例えば、透明なガラス，プラスチック等からなる。な
お、表示側基板１２のみを透明な材料から構成してもよ
い。

【００１６】表示側の縦方向線状電極１４は、図示しな
い絶縁領域を介してイリジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の
光透過性導電性の薄膜からなり、トランジスタ等によっ
て駆動されるようになっている。

【００１７】非表示側の横方向線状電極１５は、絶縁領
域１５ａを介して形成され、トランジスタ等によって駆
動されるようになっている。なお、この非表示側の電極
１５は、表示側の電極１４と同様に光透過性の薄膜から
構成してもよい。非表示側の基板１３および電極１５を
も透明とすることにより、表裏両側で画像を表示するこ
とができる。

【００１８】分散媒１６は、例えば、イソパラフィン系
炭化水素，ヘキシルベンゼン，テトラフルオロジブロモ
エタン，パーフルオロポリエーテル，トルエントリフル
オライド等の絶縁性有機溶媒に青色染料とイオン性界面
活性剤を混合したものが用いられる。

【００１９】電源回路２１は、入力される画像信号Ｓに
応じて両電極１４，１５間にリード１９，２０を介して
直流電圧（電界）を印加するようになっている。

【００２０】電気泳動粒子１７は、透明ワックスに白色
顔料（例えば、ＴｉＯ₂）を分散させたものであり、正
負一方に帯電し、泳動方向の径Ｄが一対の基板１２，１
３の間隔の１／１．６倍以上，１／１．３倍以下の径
（例えば、１／１．５の６０μｍ）を有するものが用い
られる。この電気泳動粒子１７は、基板１２，１３の内
側の面１２ａ，１３ａに沿って単層緻密に配置されてい
る。また、１又は複数の粒子１７で１画素を形成する
が、図１では、４つの粒子１７で１画素を形成する場合
を示す。

【００２１】次に、本装置１０の動作を図２を参照して
説明する。図２は本装置１０の表示状態を示す断面図で
ある。なお、各電気泳動粒子１７は、分散媒１６中で負
に帯電し、両電極１４，１５間に浮遊しているとする。

【００２２】電源回路２１は、入力される画像信号Ｓに
応じて両電極１４，１５間に直流電圧（電界）を印加す
ると、例えば、縦方向線状電極１４に正、横方向線状電
極１５に負の極性の直流電圧が印加された電極１４，１
５間に位置する電気泳動粒子１７は、分散媒１６中を泳
動し、正の縦方向線状電極１４に集まる。一方、縦方向
線状電極１４に負、横方向線状電極１５に正の極性の直
流電圧が印加された電極１４，１５間に位置する電気泳
動粒子１７は、分散媒１６中を泳動し、横方向線状電極
１５に集まる。

【００２３】表示側基板１２の外側からは、縦方向線状
電極１４側に電気泳動粒子１７が集まった領域（画素）
で、電気泳動粒子１７の色（この実施の形態では白色）
が見え、電気泳動粒子１７が集まっていない領域（画
素）で、分散媒１６の色（この実施の形態では青色）が
見える。これにより、表示側基板１２側に白色と青色の
２色からなる画像が可視表示される。

【００２４】上記構成の表示装置１０によれば、電気泳
動粒子１７が他の粒子１７と入れ替わることがなくな
り、安定な粒子配列状態が得られる。従って、分散系１
８を区画する区画材が不要となるので、構成および製法
を簡素化でき、全面での画像表示が可能となる。また、
各々の粒子１７は、電極１４，１５間の往復運動方向に
は容易に運動することができるため、電極１４，１５間
の印加電界に応じて画像を形成することができる。ま
た、装置１０を垂直配置にしても、粒子１７が重力等に
よって沈降してしまうことがないので、静止画像の長時
間表示を掲示板として行うことが可能となる。また、電
気泳動粒子１７の泳動方向の径Ｄが６０μｍと一般のコ
ロイド粒子と比べて１桁乃至数桁大きいため、表面効果
は小さくなり、過剰な電極付着がなくなる。さらに、表
面電荷は粒子直径が大きくなると、小さいものと比較し
て同等か増大する傾向にあるため、電気泳動速度を十分
確保することができる。従って、振動装置等を要するこ
となく、応答性が良好となり、連続的に変化する画像の
表示を行うことができる。

【００２５】図３は電気泳動粒子１７の第１の実施の形
態を示す正面図である。この第１の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７Ａは、直径Ｄの球状を有し、碁盤の目状
に配列したものである。

【００２６】図４は電気泳動粒子１７の第２の実施の形
態を示す正面図である。この第２の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７Ａは、第１の実施の形態に係る粒子１７
Ａと同様に球状を有しているが、蜂の巣状に配列したも
のである。

【００２７】図５は電気泳動粒子１７の第３の実施の形
態を示す斜視図である。この第３の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７Ｂは、形状を長さＤの円柱状とし、その
柱の中心軸が基板１２，１３に直交するように蜂の巣状
に配列したものである。

【００２８】図６は電気泳動粒子１７の第４の実施の形
態を示す斜視図である。この第４の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７Ｃは、形状を長さＤの六角柱状とし、そ
の柱の中心軸が基板１２，１３に直交するように蜂の巣
状に配列したものである。

【００２９】図７は電気泳動粒子１７の第５の実施の形
態を示す斜視図である。この第５の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７Ｄは、形状を長さＤの四角柱状とし、そ
の柱の中心軸が基板１２，１３に直交するように碁盤の
目状に配列したものである。

【００３０】図８は電気泳動粒子１７の第６の実施の形
態を示す正面図である。この第６の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７は、図３に示すように直径Ｄの球状の電
気泳動粒子１７Ａを碁盤の目状に配置し、球状の粒子１
７Ａ間の隙間に長さＤの円柱状の電気泳動粒子１７Ｅを
その柱の中心軸が基板１２，１３に直交するように配置
したものである。

【００３１】図９は電気泳動粒子１７の第７の実施の形
態を示す正面図である。この第７の実施の形態に係る電
気泳動粒子１７は、長さＤの円柱状の粒子１７Ｂをその
柱の中心軸が基板１２，１３に直交するように碁盤の目
状に配置し、この粒子１７Ｂ間の隙間に粒子１７Ｂより
小径の長さＤの円柱状の電気泳動粒子１７Ｅをその柱の
中心軸が基板１２，１３に直交するように配置したもの
である。

【００３２】図５，図６，図７，図９に示すように、粒
子１７を柱状とすることにより、動作の安定を図ること
ができる。また、図４乃至図９に示すように、隙間なく
粒子１７を配置することにより、画像のコントラストが
高くなる。

【００３３】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々な実施の形態が可能である。例えば、上記実
施の形態では、一対の電極１４，１５から分散系１８に
直接電界を印加する方式について説明したが、非表示側
の横方向線状電極１５を面状の非表示側電極とし、表示
側の縦方向線状電極１４を設けず、表示側基板１２の外
側の表面に電荷流照射手段により画像信号に応じた電荷
流を照射してもよい。これにより、一対の基板，分散
系，非表示側電極からなる記録体が簡素かつ廉価とな
る。また、上記実施の形態では、表示側に縦方向線状電
極１４を配置し、非表示側に横方向線状電極１５を配置
したが、表示側電極をアース接地された面状電極とし、
非表示側を２次元的に配列された薄膜トランジスタ群と
してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、複
数の電気泳動粒子が、一対の基板の間隔の１／１．６倍
以上，１／１．３倍以下の径を有しているので、垂直配
置にしても電気泳動粒子が他の粒子と入れ替わることが
なくなり、良好な分散安定性が得られる。従って、分散
系を区画する区画材が不要となるので、構成を簡素化で
き、全面での画像表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電気泳動表示装置の
構成を示す断面図

【図２】本発明の実施の形態に係る電気泳動表示装置の
表示状態を示す断面図

【図３】第１の実施の形態に係る電気泳動粒子の正面図

【図４】第２の実施の形態に係る電気泳動粒子の正面図

【図５】第３の実施の形態に係る電気泳動粒子の斜視図

【図６】第４の実施の形態に係る電気泳動粒子の斜視図

【図７】第５の実施の形態に係る電気泳動粒子の斜視図

【図８】第６の実施の形態に係る電気泳動粒子の正面図

【図９】第７の実施の形態に係る電気泳動粒子の正面図

【図１０】従来の電気泳動表示装置の構成を示す断面図

【図１１】従来の他の電気泳動表示装置の構成を示す断
面図

【符号の説明】

１０電気泳動表示装置１１スペーサ１２表示側基板１２ａ表示側基板の内側の面１３非表示側基板１３ａ非表示側基板の内側の面１４縦方向線状電極１５横方向線状電極１５ａ絶縁部材１６分散媒１７，１７Ａ乃至１７Ｅ電気泳動粒子１８分散系１９，２０リード２１電源回路Ｄ電気泳動粒子の泳動方向の径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隔に保持され、少なくとも表示側
に透明基板を有する一対の基板と、前記一対の基板間に
封入された分散媒および複数の電気泳動粒子からなる分
散系と、前記透明基板の表面に画像信号に応じた電荷像
を形成する電荷像形成手段とを備え、前記複数の電気泳動粒子は、前記一対の基板の前記所定
の間隔の１／１．６倍以上，１／１．３倍以下の径を有
することを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】前記電荷像形成手段は、前記一対の基板と
接して配置された一対の電極と、前記一対の電極間に前
記電荷像に応じた電界を印加する電界印加手段とを有す
る構成の請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項３】前記電荷像形成手段は、前記透明基板の外
側の前記表面に前記電荷像に応じた電荷流を照射する電
荷流照射手段とを有する構成の請求項１記載の電気泳動
表示装置。
【請求項４】前記複数の電気泳動粒子は、１０乃至１×
１０⁴μｍの前記径を有する請求項１記載の電気泳動表
示装置。
【請求項５】前記複数の電気泳動粒子は、単層緻密に配
置されて前記基板に直交する方向にのみ移動して前記電
荷像に応じた表示を行う構成の請求項１記載の電気泳動
表示装置。
【請求項６】前記複数の電気泳動粒子は、球状を有する
請求項５記載の電気泳動表示装置。
【請求項７】前記複数の電気泳動粒子は、円柱状または
角柱状を有し、その中心軸が前記基板に直交するように
配置されている構成の請求項５記載の電気泳動表示装
置。