JPS6350886A - 電気泳動表示素子 - 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】 技術分野 本発明はコンピューター、行先表示板、電子黒板等の各
桟機器の表示及びメモリーに用いられる電気泳！２］表
示素子に関する。

従来技術 ］ンピューター、行先表示板、電子黒板等の各種機器に
用いられる電気泳動表示素子は一般に第１図に示すよう
に少なくとも一方が透明な２枚の対向する電極ｌｌｒと
両１！極の周縁部内面に配置されたスペーサー２とで形
成されたセル内に、高絶縁性の着色分散媒３中に電気泳
動性微粒子４として着色分散媒の色調とは異なる色調の
珈料微粒子を分散した液を封入して構成されている。な
おこの図は電圧印加時（図中５は駆ａｔｔ源）の断面図
で、顔料粒子４は電圧印加、即ち外部電界を受けない状
態では前述のように分散媒中に単に分散しているだけで
あるか、外部電界を受けると、電気線ｗＪを起こし、そ
の電気泳動極性（帝ｔｔｔ極性）に応じて一方の電極に
付着する。表示側の透明電極に付着した時は顔料粒子の
色調が表示され、またその反対側の対向′ｈＬ極に付着
した時は着色分散媒の色調か表示される。

外部電界の物性を反転すれば各機器は逆になる。従って
実際の表示は顔料粒子の色調と着色分散媒の色調との差
、即ち色差によるものである。

従来、分散用の顔料微粒子としては着色分散媒に対し屈
折率、隠蔽力、色差等が大きいことから、酸化チタン、
酸化亜鉛等の白色系のものが用いられ、また着色分散媒
としてはキシレン、ベンゼン、パークロルエチレン等の
高絶縁性低粘度の有機溶媒に、これら溶媒に対する溶解
性及び白色顔料に対する色差が大きいアンスラキノン染
料（例えばマクロレックスブルー）、含金属染料、アゾ
染料（例えばスーダンブラック）等の油溶性染料を溶解
したものが使用されている（例えば特開昭４ｓ−７１９
ｊｏ号、同４８−７１９９１号、同４８−７１９９２号
）。

しかし従来の電気泳動表示素子においては分散液か着色
分散媒中に顔料粒子を分散して構成されるため、顔料粒
子も着色分散媒中の染料によって染料され、本来の顔料
粒子の合力Ｓ失なわれる結果、大きい色差力ｊ得られな
いという欠点力３あった。

このような欠点を低１ｆｔすせる手段として着色分散媒
中の染料ｆを減らすこと力５考えられる力５、この場合
は顔料粒子が対向電極側に電気泳動した時でも染料の減
量により着色分散媒の着色力が弱いため、表示側透明を
極から光か透過して蒙料粒子の色と着色分散媒の色とか
混色する結果、同様に色差の大きい表示は得られない。

また表示側透明電極と対向電極との間隔を広げることも
考えられるが、この場合は顔料粒子の電気泳動距離が延
びるため、電気泳動表示素子としての応答速度か低下す
る上、高電圧を必要とする等、実用性の点で問題が生じ
る。

史に従来の電気泳ｍ表示素子においては染料の耐候性か
劣ること及び染料中に分散媒に不溶な成分や不純物力ｊ
含まれることから、長期使用又は保存により着色分散媒
中の染料か分解、退色して色差そ低下せしめたり、前記
不溶成分等が核となって如科粒子用志の凝集８起こすと
いう欠点もあった。

目　　　　　的 本発明の目的は染料の使用を避けることにより、色差の
大きい表示か得られ、応答速度かきわめて速く、爾電圧
を必要とせず、しかも分散液の保存性も優れた電気泳動
表示素子を提供することである。

構　　　成 本発明の電気泳動表示素子は少くとも一方か透明な２枚
の対向する′ｉ極と両電極の周縁部内面に配置されたス
ペーサーとで形成されるセル内に、高絶縁性無着色分散
媒中に電気泳動極性は同一で、且つ色調及び電気泳動速
度か互いに興なる少なくとも２ａの電気泳動性微粒子を
分散した液を挿入してなることを特徴とするものである
。

本発明の電気泳動素子による表示動作はこのような少く
とも２棟の％気泳動性微粒子の電気泳動速度の差を利用
したもので、例えば２独類の電気泳動性微粒子を用いた
例で説明すると、第一の電気泳ぐ性倣粒子人と第二の電
気泳動性微粒子Ｂとの鷺気泳動迷度差によってこれら微
粒千人及びＢの位置関係が逆転することにより表示動作
か行なわれる。この場合の逆転時間は電気泳動表示素子
の応答速度に相当する。この逆転時間ｔは微粒千人の電
気泳動速度をν■、微粒子Ｂの電気泳動速度をν！（但
しν、〉νり、微粒千人の粒径をｄ８、微粒子Ｂの粒径
をｄ、とすれば下式（１）で表わされる。

一方、表示動作、従って両微粒子Ａ及びＢの位置関係の
逆転はこれら微粒子Ａ及びＢが２枚の電極間を電気泳動
中に行なわねばならない。即ち微粒子ＡｆＪＳ％気泳動
によって一方の電極から他方の′ｄＬ極に到達する前に
前記位置関係の逆転力５行なわれねばならない。こ＼で
微粒子Ａの５一方の電極から他方の電極に到達する迄の
時間（横断時間）　１＋は！極間々隔をｄとすれば下式
（２）で表わされる。

−４・・・・・・（２） ｌ−νｌ 従って表示動作が行なわれるためには前記逆転時間ｔと
微粒千人の横断時間ｔ１との間には下式（３）の関係が
成立しなければならない。

１　＜　１１　　・・・・・・（３） また以上の式から微粒千人と微粒子Ｂとの電気泳動速度
の関係は下式（４）で表わすこと力５できる。

従って例えば電極間々隔ｄを５Ｑｐｍとし、ｙｌ：：５
００　／”’／秒でｄ、＝α３ｐｍ　の微粒千人及びシ
、＝２ｏｏｐｍ／秒でｄ、＝α５　ｐｍの微粒子Ｂを用
いた表示菓子の場合は（２）式より３ｍ秒の応答速度が
期待できる。一方、従来のように電気泳動性微粒子８１
第１類、例えば前記微粒子Ａと同じ特性を有する微粒子
だけを用いた表示素子（電極間々隔は前記に同じ）の場
合は同様に（２）式〔電気泳動性微粒子かｌａ類の場合
は（２）式と同じ式か成立する。〕よりＺｏｏ　ｍ程度
度の応答速度しか期待できない。

以上の手から本発明の篭気泳ｖＪ表示素子；ま従来品に
比べて原理的には数十〜数百倍の応答速度力Ｓ得られる
ことは明らかである。

本発明の電気泳動表示素子を図面１（よって説明すると
、第２図（ａ）　、　（ｂ）は本発明表示素子の電圧印
加時の一例の断面図で、これらの図において電気泳動極
性が同一で、且つ色調及び電気泳動速度か互いに異なる
２ａの電気泳動性微粒子４ａ、４ｂは本来、高絶縁性低
粘度の無着色分散媒３中に均一に分散され、電気２：！
（／ｉｔを形成している。ここでは２植の微粒子４ａ、
４ｂは各々負に帯電し、また電気泳動速度は微粒子４ａ
の方が微粒子４ｂよりも速い例を示している。セル自体
の構成は従来と全く同じである。このような電気泳動表
示素子において、各々負帝延した電気泳動性微粒子４ａ
、ｔｂは、図示していないか、電圧印加前は無着色分散
媒３中に均一に分散されている。このような状態で第２
図（ａ）Ｋ示すように、駆動電源５（出力・電圧は通常
２００ｖ以下）により外部電界を与えると、電気泳動性
微粒子４ａ、４ｂは各々表示側の透明電極１に向って電
気泳動し、″ＪＬ気泳動速度の早い微粒子４ａの方が先
にこの電極１に付着堆積した後、その上に遅い方の微粒
子４ｂ力５付着堆積する。

この時、表示電極ｌ側では電気泳動性微粒子４ａの色が
表示される。次に第２図（ｂ）に示すように、駆動電源
５の極性を反転させると、今度は電気泳動性微粒子４ａ
、４ｂは表示電極１を離れて対向゛を極１′に同って電
気泳動し、電気泳動速度の早い微粒子４ａか電気泳動速
度の遅い微粒子４ｂを追い越して先に対同篭極ｒに付層
堆積した後、その上に遅い方の微粒子４ｂか付着堆積す
る。即ち第２図においては電気泳動性微粒子４ａと４ｂ
との位置関係力Ｓ逆転する。従ってこの時、表示電極ｌ
但ｉ１では無着色分散媒３′を通して電気泳動性微粒子
４ｂの色調が表示される。従って実際の表示は電気泳動
性微粒子４ａと電気泳動性微粒子４ｂとの色差によるも
のである。なお電気泳動性微粒子４ａ、４ｂはメモリー
効果を有し、外部の駆動電源５８−除去しても各粒子と
各電極面とのＬｊ′ｔ、気的な競１象力及びファン・デ
ル・ワールスカのような物理的な付着力によって各′成
極面に保持される。

次に本発明で使用される分散液について更に詳しく説明
する。才ず分散液を構成する域気泳ａ註微粒子としては
分散媒中で・、櫨気泳劾極性を示す顔料微粒子か使用さ
れる。このような顔料の具体例としては白色系のもので
はは化チタン（ルチル型又はアナターゼ型〕、亜鉛４等
の無機顔料力５、黄色系のものでは黄色は化鉄、カドミ
ウムイエロー、チタンイエロー、黄鉛等の無情顔料やハ
ンザイエロー、ピグメントイエロー等の有す−料か、赤
色系のものではベンガラ、カドミウムレッド等の無＜ｙ
ｉｆｊＡ科やシンカシャレッドＹ１ホスタノ々−ムレッ
ド等のキナクリドン顔料、パーマネントレッド、ファー
ストスローレッド等のアゾ顔料等の有愼顔料力１　、−
Ａ（色系朗科では群ぎ、紺青、コバルトブルー、セルリ
アンブルー等の無機顔料やフタロシアニンブルー、ファ
ーストスカイブルー等のフタロシアニン顔料、インダン
スレンブル−のようなインダンスレン顔料等の有機顔料
が、緑色系のものではクロームグリーン、酸化クロム、
ピリジアン等の無機顔料やピグメントグリーン、ナフト
ールグリーン等のニトロソ顔料、フタロシアニングリー
ンのようなフタロシアニン顔料等の有機顔料か挙げられ
る。その他、硫化亜鉛系、硫化カルシウム系の無機螢光
顔料や、！ＩＪ　ＩＪアントスルホフラピンＦＦ１ベー
シックイエローＭＧ、エオシン、ローダミン６Ｇ、ロー
ダミンＢ等の有機螢光染料で潴色したアクリル樹脂、塩
化ビニル樹脂、アルキド樹脂、芳香族スルホンアミド樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂
等の粉床からなる有機螢光染料か使用できる。

以上のような顔料微粒子は電気泳動極性力５同一で、且
つ色調及び電気泳動速度が互いに異なるように２種以上
選択使用される。なお電気泳動速度及び電気泳動極性は
従来より公知の手段で測定できる。即ち電気泳動速度は
例えば測定すべき電気泳動性微粒子を無着色分散媒中に
均一に分散し、この分散液中に２枚の電極板をｌＱＱＰ
ｍの間隔に保持した状態で挿入し、これら電極間に１０
　ＫＶ／　ｃｍの方形波そ印加時間を変化させて印加し
、電気泳動性微粒子か電極面への付着を開始した印加時
間から測定できる。また電気泳動極性゛はこの時の微粒
子の泳動方向から判定できる。いずれにしても電気泳動
性微粒子の篭気泳動速反及び電気泳動極性はこの材料固
有のものではなく、分散媒の種類や界面活性剤の祭加に
よっても変化する場合かある。例えばフタロシアニンブ
ルーは脂肪族炭化水素分散媒中では負極性を示し、正電
極側へ向って電気泳動するか、ハロゲン化脂肪族炭化水
素のようなハロゲン系分散媒中では正極性を示し負電極
側に向って電気泳動する。従って電気泳動性微粒子の電
気泳動極性及び電気泳動速度の測定は同一分散媒中、添
加剤の不存在下に行なう必要がある。

一方、分散液を構成する無着色分散媒としては高絶縁性
の有機溶媒か使用される。このような有機溶媒の具体例
としてはｏ−ｌｍ−又はｐ−キシレン、トルエン、ベン
ゼン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、クロロブタン、
トリクロロエタン、四塩化炭素、ケロシン、シクロへキ
シルクロライド、クロロベンゼン、１．１，２．２−テ
トラクロロエチレン、三塩化弗化エタン、四弗化三臭化
エタン、四弗化二弗化エタン、沃化メチレン、トリヨー
ドシラン、沃化メチル、二硫化炭素、オリーブ油等の単
独、又はそれらの混合物か挙げられる。

以上のような分散液には表示の色差、鮮明性等を改善す
るために必要に応じてポリエチレングリコール脂肪酸エ
ステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエナレンソル
ピタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル
、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルキルスルホン酸
塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルエーテル燐酸塩
等の界面活性剤を添加することができる。

本発明の分散液を調製するには以上の各成分を通常の分
散機、例えばペイントシェーカー、ボールミル、サンド
グラインドミル等で分散混合すればよい。

次にこうして得られる分散液を用いて本発明の電気泳動
表示素子を作るには、まず少くとも一方か透明な電型そ
２枚用：占し、一方の電極を固定し、その周縁部に所望
の厚さのスペーサー、即ち電極間間隔（通常１０〜１１
００ｐ　）か得られるように硬質樹脂粒子のような粒子
を分散した熱硬化性接着剤を付着させ、この上に他の電
極を重ね、接着剤を硬化させてスペーサーを形成し、こ
れによりセルを形成した後、前記分散＊＋予めセルに設
けられた注入口から注射器を用いて注入し、注入口を封
じればよい。

以下に本発明を実施例にょっ・〔説明する。

実施例１ 第一の電気泳動性微粒子として酸化チタン白色顔料（チ
タン工業社製クロノスＫＲ−３８０Ｎ）Ｌ５２、第二の
電気泳動性微粒子としてコバルトクロムグリーン緑色顔
料（東洋顔料社製ノーパグリ・ン）ＬＯ？及びｍ−キシ
レン（関東化学社１）１０Ｆをペイントシェーカーで約
１時間混合分散して分散液を訓製した。次に片面にＩＴ
Ｏ膜を有するガラス電極の前記膜の周縁部に粒径５０１
１ｍのジビニルベンゼン粒子（績水ファインケミカル社
製ミクロパール５Ｆ−２５０）を分散したエポキシ樹脂
接斯剤（三井束亜化学社製ストラクトボンド〕そ付着せ
しめ、その上に前記と同じガラス電極のＩＴＯ膜面８重
ね、接着剤を加熱硬化させることにより、表示用セルを
作成した。このセルに注射器を用いて予め形成した注入
口より前記分散液を注入し、更に注入口を接着剤で封じ
ることにより電気泳動表示素子を作成した。

この表示素子に５０Ｖの直流電圧を印加すると、白色顔
料粒子及び緑色顔料粒子は共に正電極側に向って゛α電
気泳動、この電極にまず白色顔料粒子か付着堆積した後
、その上に緑色顔料粒子が付着堆積した繕釆、正電極側
では白色の鮮明な表示か、また負電極側では緑色の鮮明
な表示が得られた。次にこの印加電圧の極性を逆にする
と、各表示色が反転し、正′ｔＪｔ、極側では緑色の鮮
明な表示が、才た負電極側では白色の鮮明な表示か得ら
ｎた。この時の応答速度はミクロホトメーター（ユニオ
ン光学社ｆｉＭＰＭ−２）で測定した結果、２０ｍ秒と
きわめて速かった。またいずｎの場合の白と緑との色差
も色彩色差計（ミノルタ社製Ｃ几−１ｏｏ　）で６７き
大きかった。更に両電極における電圧の極性ｆ　１０１
（ｚの周波数で交互に反転させて繰返し表示するテスト
を行なったところ、同様な色差の表示の３約１０’回以
上可能であった。なお予め測定した各顔料粒子の電気泳
動極性は白色及び緑色顔料粒子共マイナスであり、また
電気泳動速度は白色顔料粒子が８００　ｐｍ／秒、緑色
顔料粒子が３００μｍ／秒であった。

比戟例１ コバルトクロムグリーン緑色顔料ＬＯｆの代りにアント
ラキノン糸言合油俗性染料（バイエル社製マクロレック
スブルーＲＲ）０．１Ｆを用いた他は実施例１と同じ方
法で電気泳動表示素子を作成した。なおこの表示素子の
分散赦は背合分散媒中に白色す料が分散した液である。

この表示系子を実施例１と同４；えにｖＣ験した結果、
白色顔料粒子は正電極Ｖａ＋に良好に電気泳動し付着し
た刀５、言合染料で染着されているため、＃味がかった
白色の表示か得られた。

このため色差は１５と低かった。またこの時の応答速度
は１５０ｍ秒と遅かった。

実施例２ 第一の電気泳動性微粒子として酸化チタン白色顔料（右
派産業社製タイベークＡ−１００）２、Ｏｆを、また第
二の電気泳動性微粒子としてカドミウムレッド赤色顔料
１５Ｐ％用いた他は実施例１と同じ方法で電気泳動表示
素子を作成した。以下これを実篩例１と同様に試験した
結果、白色顔料粒子及び赤色顔料粒子は共に負電極側に
向って′電気泳動し、白色及び赤色の鮮明な表示か得ら
れた。この時の色差は５０、応答速度は３０ｍ秒でめっ
た。なお予め測定した電気泳動速度は白色励科棺子かｓ
ｏｏｐｍ／秒、亦色顔料粒子力ｊ３ｏｏ、ｕｍ／秒であ
り、また電気泳動極性は両粒子ともプラスであった。

実施例３ 第一の電気泳動性微粒子としてチタンイエロー黄色顔料
（右派産業社製タイベークイエローＴＹ−５０）１５　
ｆそ、才た第二の電気泳動性微粒子としてカドミウムレ
ッド橙色Ｍ　Ｐ’）（東洋顔料社製ノーノ々オレンジ３
ＦＬ）１５ｆを用いた他は実施例１と同じ方法で電気泳
動表示素子を作成した。以下これを実施例１と同様に試
験した結果、黄色顔料粒子及び橙色顔料粒子は共に負”
＊極側に向って電気泳動し、黄色及び橙色の、鮮明な表
示か得られた。この時の色差は４５、応答速度は３０ｍ
秒であった。なお予め測定した′電気泳動速度は黄色顔
料粒子か５ｏｏｐｍ／秒、橙色顔料粒子か２５０ｐｍ／
秒であり、また電気泳動極性は両粒子ともプラスであっ
た。

実施例４ 第一の電気泳動性微粒子として酸化チタン白色顔料（チ
ッソ社製クロノス几Ｆ３８ＯＮ８、また第二の電気泳動
性微粒子としてローダミン系赤色有機螢光顔料（日本融
媒工業社製ＦＲ１１２）１０８’を用いた他は実施例１
と同じ方法で電気泳動表示素子を作成した。以下これを
実施例１と同様に試験した結果、白色顔料粒子及び赤色
顔料粒子は共に正電極側に向つて・電気泳動し、白色及
び赤色の鮮明な表示か得られた。この時の色差は６５、
応答速度は２０ｍ秒であった。なお予め測定した電気泳
動速度は白色顔料粒子が８００μｍ／秒、赤色顔料粒子
か３ｏｏＰｍ／秒であり、また電気泳動極性は両粒子と
もマイナスであった。

効　　　果 以上の如く本発明の電気泳動表示素子は分散液に染料を
用いないので、顔料粒子か染着されず、混色も生ぜず、
１４Ｌ極間間隔を広げる必要かなく、耐候性も同上し、
また分散媒に不溶な成分や不純物か含すれず、このため
色差の大きい表示力５得られ、応答速度力５旨く、尚電
圧を必要とせず、しかも分散液の保存性も優れている等
の利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図（ａ）　、　（ｂ）は夫々、従来及び
本発明の電圧印加時の電気泳動表示素子の一例の断面図
である。 ｌ、ｒ・・・篭　極　　　　２・・・スペーサー３・・
・着色分散媒　　　３′・・・無着色分散媒４．４ａ、
４ｂ・・・電気法り性徴粒子５・・・駆動電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少くとも一方が透明な２枚の対向する電極と両電極
   の周縁部内面に配置されたスペーサーとで形成されるセ
   ル内に、高絶縁性無着色分散媒中に電気泳動極性は同一
   で、且つ色調及び電気泳動速度が互いに異なる少なくと
   も２種の電気泳動性微粒子を分散した液を挿入してなる
   電気泳動表示素子。