WO2005010605A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2005010605A1
WO2005010605A1 PCT/JP2004/010667 JP2004010667W WO2005010605A1 WO 2005010605 A1 WO2005010605 A1 WO 2005010605A1 JP 2004010667 W JP2004010667 W JP 2004010667W WO 2005010605 A1 WO2005010605 A1 WO 2005010605A1
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WO
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particles
display device
substrates
carbon
particle
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PCT/JP2004/010667
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English (en)
French (fr)
Inventor
Noriyuki Yasuda
Original Assignee
Tdk Corporation
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Publication date
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Priority to US10/554,554 priority patent/US20060203327A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type

Definitions

  • the present invention relates to a display device that performs display based on a difference in reflectance based on a change in spatial distribution of particles between substrates, for example, can be used as electronic paper.
  • Electronic paper is positioned between a conventional paper display (so-called hard copy) and an electronic display (so-called soft copy) represented by a CRT, a liquid crystal display, or the like. Applications are expected. Unlike electronic display devices, electronic paper is required to be able to maintain a screen (images, characters, etc.) once displayed without power (self-retention). In particular, even if the viewer looks at the display screen for a long time, high print quality and visibility (contrast) are desired, which is equivalent to a printed matter with little feeling of fatigue.
  • Patent Document 1 discloses a display device utilizing an electrophoretic phenomenon, in which a dispersion system including electrophoretic particles is sealed between substrates, and a distribution state of the electrophoretic particles in the dispersion system is controlled. Thus, there is disclosed a device that changes the optical reflection characteristic to thereby perform a required display operation.
  • Patent Document 2 discloses a screen display device having a charge transport layer on the surface as a so-called toner display for moving conductive fine particles in a space.
  • Patent document 1 JP 2001-174853 A
  • Patent Document 2 JP-A-63-303325
  • carbon black is widely used as light-resistant, weather-resistant, and electric-resistant particles as moving particles having a pigment.
  • This carbon black is usually fine Primary aggregates formed by fusing a plurality of primary particles and having an irregular outer shape, or secondary aggregates having an irregular shape in which the primary aggregates are further aggregated.
  • the fine primary particles are composed of a crystalline structure (crystallite).
  • the secondary aggregates may aggregate to form a larger structure, and when this structure reaches from one electrode to the other, a short circuit may occur.
  • the present invention has been made in view of a strong situation, and an object of the present invention is to provide a display device that can easily prevent particles from agglomerating and reduce the occurrence of a short circuit between electrodes due to particles. Means for solving the problem
  • a display device includes a pair of substrates, an electrically insulating medium accommodated between the substrates, and particles existing in the medium.
  • the particles include a plurality of first particles that are mainly composed of carbon and have a substantially spherical outer shape.
  • the outer shape of the first particles is substantially spherical, the surface area per volume is smaller than that of irregularly shaped particles such as carbon black. For this reason, the interaction between the first particles is weakened, so that the first particles are easily dispersed and an aggregate is not easily formed. For this reason, the moving speed of the first particles, that is, the display speed is improved, the display unevenness is reduced, and the contrast is improved. Further, since the outer shape of the first particles is substantially spherical, the number of contact points between the first particles is reduced even when an aggregate of the first particles is formed. Therefore, since the number of conductive paths is small, the resistance as an aggregate increases, and a short circuit between the electrodes due to the aggregate occurs.
  • the first particles preferably contain carbon having an amorphous structure.
  • the amorphous structure (amorphous) carbon is compared with a carbon such as carbon black mainly composed of a crystalline structure obtained by stacking a normal carbon 6-membered planar structure. Large specific resistance. Therefore, even when the first particles aggregate to form an aggregate, the resistance as the aggregate further increases. And a short circuit between the electrodes is less likely to occur.
  • the first particles may include a core portion containing carbon as a main component, and a coating portion surrounding the core portion and having a higher specific resistance than the core portion.
  • the first particles may have an organic functional group bonded to the surface thereof.
  • the first particles are preferably particles having a volume resistivity of 5.0 ⁇ 'cm or more in a molded product obtained by molding an aggregate of the first particles at a pressure of 5 MPa.
  • volume resistance value of the molded product obtained by molding the first particles is 5.0 ⁇ 'cm or more, even if the first particles aggregate in the solvent to form an aggregate, The resistance is sufficiently high, and the short circuit between the electrodes can be reduced more effectively.
  • the particle diameter of the first particles is preferably 50 nm-5 / im.
  • the first particles having such a particle diameter in terms of dispersibility, moving speed, and the like.
  • the particles further include a plurality of second particles different from the first particles, and the color of the surface of the second particles is preferably different from the color of the surface of the first particles.
  • a display device of a two-pigment system is realized.
  • the outer shape of the first particles is spherical, aggregation of the first particles and the second particles hardly occurs. As a result, the contrast can be improved.
  • the second particles preferably have a substantially spherical outer shape.
  • the first particles move to one side of the substrate, the first particles are concealed so as not to be seen from the other side of the substrate, and the color of the surface facing the other side of the substrate is changed to the second color.
  • One grain A concealing body different from the child may be provided between the substrates.
  • a plurality of spaces whose cross-sectional area is reduced from one side of the substrate toward the other side of the substrate are defined, and a partition body having a color in contact with the space different from the first particles is formed on the substrate. You may be prepared for it. This also realizes a one-pigment type display device.
  • the first particles are contained in an amount of 0.0510% by weight based on the weight of the medium.
  • the first particles move toward the substrate on the observer side, so that the reflectivity of the portion where the first particles are gathered becomes sufficiently low, and the observer can observe the first particles. Is recognized as being sufficiently black. For this reason, a display device with a sufficient contrast is realized. In addition, the display speed is appropriate because the number of the first particles is not too large.
  • the first particles be electrophoresed when an electric field acts.
  • the display content on the display device can be suitably rewritten with low power.
  • the first particles in the medium can be easily electrophoresed for each part corresponding to the pixel.
  • these particles may move in an insulating liquid as a medium, or may be a gas (vacuum) or a sub-atmospheric pressure, which is reduced to a substantially vacuum state as a medium.
  • the force may move in a gas having a pressure near the atmospheric pressure.
  • an insulating liquid to be accommodated between the substrates is provided, and that a plurality of particles be provided so as to cause a change in spatial distribution by moving in the insulating liquid.
  • a gas accommodated at a constant pressure is provided between the substrates, and a plurality of particles are provided so as to cause a change in spatial distribution by moving in the gas.
  • the display device utilizes, for example, the action of heat, light, sound, or a magnetic field. Desired characters, graphics, images, etc. can be displayed by another writing device
  • the display device of the present invention there is provided a display device in which particles are less likely to agglomerate and the generation of short-circuits between the electrodes due to the particles can be reduced. Thereby, the reliability of the display device can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a display device according to a first embodiment.
  • Figure 2 is a TEM image, (a) is a TEM image of carbonized beads, (b) is an enlarged view of the square frame in (a), (c) is a TEM image of carbon black, and (D) is an enlarged view of (c).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the first particles.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing a display device according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a view taken in the direction of arrows IV-IV in FIG.
  • FIG. 6 is a view taken in the direction of arrows V—V in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view showing a display device according to a third embodiment.
  • FIG. 8 is a view taken in the direction of arrows VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is a table showing the results of Example 117 and Comparative Example 114.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a preferred first embodiment of a display device according to the present invention.
  • the display device 100 can be used as electronic paper, and is disposed to face.
  • a plurality of first particles 30 and a plurality of second particles 40 are included between two electrodes 12a and 12b (a pair of electrodes) provided on the respective opposing surfaces of the two substrates l la and l ib.
  • a microcapsule 14 is provided.
  • the first particles 30 and the second particles 40 are dispersed in the microcapsules 14 containing a solvent 50 as a medium, forming a dispersion system.
  • Each microcapsule 14 is fixed between the electrodes 12a and 12b by a binder 15 filled around the microcapsule 14.
  • the term “dispersion” refers to a state in which the first particles 30 and the second particles 40 are scattered in the solvent 50, that is, a state in which they are suspended.
  • the solvent 50 containing the first particles 30 and the second particles 40 is opaque.
  • the first particles 30 are particles as a black pigment containing carbon as a main component, have a substantially spherical outer shape, and further perform electrophoresis in response to an electric field.
  • the carbon structure may be amorphous or crystalline.
  • the second particles 40 are particles as a non-black white or light-colored pigment, and for example, particles containing white TiO or a polymer composite as a main component can be used.
  • the second particles 40 may, for example, be electrophoresed in a different direction from the first particles 30 according to the electric field, or may be non-electrophoresed according to the electric field.
  • An object that moves in the same direction as the first particle 30 at a different speed from the one particle 30 may be used. In short, it suffices if there is a difference in the movement speed between the first particle 30 and the second particle 40 when an electric field is applied.
  • the particle size of the first particles 30 is 50 nm and the particle size of Ti as the second particles 40 is 1, the first particles 30 electrophores faster.
  • the solvent 50 is a solvent having a high insulation resistivity and a dispersion medium of the first particles 30 and the second particles 40.
  • a solvent for example, an aromatic hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon, or a mixture of various oils such as silicone oil and fluorine oil alone or in an appropriate mixture can be used. More specifically, many solvents can be used such as n-decane, liquid paraffin, isoparaffin, dodecylbenzene, dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, perfluorononane, perfluorinated n-propylamine. is there. Among these, silicone oil and fluorine oil are preferably used from the viewpoint of low harmfulness.
  • the solvent 50 preferably contains a dispersant that improves the dispersibility of the first particles 30 and the second particles 40.
  • a dispersing agent various dispersing agents can be used, and specific examples thereof include fatty acid salts, alkyl sulfates, alkoxy sulfates, alkyl benzene sulfonates, polycarboxylic acids, amine acetates, benzyl ammonium salts, and polydisperses. Examples thereof include alkylenedaricol derivatives, sorbitan esters, sorbitan ester ethers, monoglyceride polyglycerin alkyl esters, alkanolamides, alkyl polyetheramines, and amine oxides.
  • dispersibility may be imparted by treating the surface of the first particles 30.
  • a linear, cyclic, or branched functional group, ionic group, or high molecular chain can be bonded to the surface with a surface treatment agent.
  • the solvent 50 contains silicone oil
  • a silicone oil such as alcohol-modified, polyether-modified, or amino-modified as a surfactant improves dispersibility and improves initial dispersibility. This prevents the formation of a precipitate.
  • the solvent 50 may be a colored liquid, but is preferably a colorless and transparent liquid. In the solvent 50, a solute such as a resin may be dissolved.
  • a dispersion using a device such as a Begu homogenizer for dispersing the first particles 30 and the second particles 40, an ultrasonic disperser, a blender and a stirrer.
  • a device such as a Begu homogenizer for dispersing the first particles 30 and the second particles 40, an ultrasonic disperser, a blender and a stirrer.
  • the electrode 12a is a transparent electrode formed over substantially the entire inner surface of the substrate 11a.
  • the electrode 12b is a matrix electrode formed in a matrix on the inner surface of the substrate lib.
  • This matrix electrode is a simple matrix control that performs row or column as one unit, and an active that can independently control ON / OFF of the open state by providing a semiconductor switching element such as TFT and MIM for each pixel. Any type of matrix control may be used, preferably active matrix control. It is particularly preferable to use an organic TFT as the semiconductor switching element. Note that the electrode 12b may be used as the entire surface electrode.
  • the first particles 30 particles having a substantially spherical outer shape and mainly containing carbon are used. Since the outer shape of such first particles 30 is substantially spherical, the surface area per volume is smaller than that of irregularly shaped carbon particles such as carbon black. For this reason, the interaction between the first particles 30 is weakened, the first particles 30 are easily dispersed, and an aggregate of the first particles 30 is not easily formed. Therefore, the migration speed of the first particles 30, that is, the display speed is improved. Further, since the aggregate of the first particles 30 is hardly formed, the contrast is improved.
  • the outer shape of the first particles is spherical, even when the first particles 30 are aggregated, the number of contact points between the first particles is reduced and the number of conductive paths is reduced. Therefore, the resistance of the first particles 30 as an aggregate is higher than that of the conventional irregularly shaped carbon black aggregate. Therefore, a short circuit between the electrodes due to the aggregates occurs.
  • Carbon is chemically stable and has high light resistance, weather resistance, and electric resistance. Furthermore, since the particle density is 1500 to 2000 kg / m 3 and the particle density is lower than that of a conventional inorganic material such as iron oxide, it is difficult to settle in a medium. For this reason, information can be retained for a long period of time, and the memory effect rate increases. In addition, the moving speed increases.
  • the carbon black defined in the present application refers to a strata-like structure in which primary particles such as channel black, furnace black, acetylene black, and ketjen black are fused, and a pigment or a conductive material. It is a carbon material used as a material, has an irregular shape, and is highly cohesive.
  • the first particles 30 be contained at 0.05% by weight to 10% by weight based on the weight of the medium.
  • the first particles 30 move to the observer side, so that the reflectivity of the portion where the first particles 30 are gathered becomes sufficiently low, so that the observer has a sufficient concentration. Recognized as black. For this reason, a display device with a sufficient contrast is realized. Further, since the number of the first particles 30 is not too large, the display speed is also appropriate. Also, for example, a second material such as titanium oxide The color and the like of the particles can be sufficiently hidden.
  • the plurality of first particles 30 preferably have a particle diameter within a range of 50 nm.
  • the moving speed of the particles tends to be too slow, and the particles tend to sediment more easily than the Brownian motion. If the moving speed is low, the display speed is low, and if the sedimentation is easy, the preservation of information deteriorates. On the other hand, if the particle size is less than 50 nm, the particles tend to disperse. It is preferable that the plurality of first particles 30 have a uniform particle size distribution.
  • first particles 30 it is particularly preferable to use carbonized beads.
  • carbonized beads are prepared in advance by preparing a spherical polymer cured product (phenol resin, urea resin, furan resin, etc.) and heating it to about 300-1500 ° C in an inert gas or reducing atmosphere. These are spherical carbon particles obtained by decomposition or the like. Such carbonized beads have an amorphous structure.
  • Figs. 2 (a) and 2 (b) show TEM images of carbonized beads
  • Figs. 2 (c) and 2 (d) show TEM images of carbon black as a general crystalline carbon solid. Each is shown.
  • the volume resistivity (5 ⁇ -cm) of the amorphous carbonized beads is determined by the general carbon black particles or the like, that is, the crystalline resistivity of the planar 6-membered ring structure crystal. It is larger than the volume resistivity of carbon solids (0.15 Q'cm).
  • a spherical polymer cured product as a raw material is prepared by a reverse micelle method, a mouth gel method, an emulsion polymerization method, a seed polymerization method, a dispersion polymerization method, a two-stage swelling method. It can be prepared by a water surface spreading method, a spray drying method or the like, and by appropriately adjusting the conditions at this time, a spherical polymer cured product corresponding to the above particle size range can be easily formed. For this reason, by carbonizing this, spherical carbonized beads having the above-described particle size range can be easily obtained.
  • thermal black is also preferable to use thermal black instead of carbonized beads. Thermal black is made by pyrolyzing gaseous or liquid hydrocarbons such as natural gas and petroleum in a heated furnace. The thermal black produced by this method generally has a large particle diameter and a spherical shape or an external shape close thereto.
  • decomposition products formed during the thermal decomposition of hydrocarbons remain on the surfaces of the first particles 30 such as carbonized beads and thermal black.
  • Such decomposition products are formed when producing carbonized beads—thermal black or the like.
  • Such a decomposition product contains a hydrocarbon compound as a main component and has a high electric insulating property, and thus has an effect of increasing the surface specific resistance of the first particles 30.
  • the residue is composed of high-boiling hydrocarbons and condensed polycyclic aromatic hydrocarbons.
  • toluene containing a large amount of condensed polycyclic aromatic hydrocarbons was obtained. Dissolves and has fluorescence.
  • an insulating layer (coating portion) 30b having higher electric resistance than the core 30a was positively formed on the surface of the core 30a mainly composed of carbon. It may be something. Specific examples include those having a surface coated with a polymer compound, those having an insulator deposited on the surface, those having an insulator attached to the surface, those having a surface oxidized, and the like. This also increases the resistance on the surface of the first particles 30, so that even when the first particles 30 aggregate to form an aggregate, the resistance as an aggregate further increases, and the resistance between the electrodes l la and l ib is increased. Short circuits are less likely to occur.
  • the insulating layer 30b formed on the surface include inorganic salts, inorganic oxides, hydrocarbon compounds, polysiloxanes, polytitanosiloxanes, polyaluminosiloxanes, and polyamines, regardless of whether they are inorganic compounds or organic compounds.
  • Borosiloxane polycarbosilane, polycarbosilazane, polysilazane, silicone, polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, acrylic resin, polycarbonate, polyurethane, epoxy resin, phenol resin, fluorine resin, vinyl chloride resin, ABS, polyethylene terephthalate, polybutyl Examples thereof include alcohol, ethylene-butyl acetate copolymer, ethylene-butyl alcohol copolymer, cellulose ether, and starch. Note that the insulator is not limited to these compounds, and any compound can be used.
  • a metal oxide such as silica, alumina or iron oxide is attached to the spherical carbon particles.
  • a metal oxide fine powder is dispersed in an organic solvent such as methanol or ethanol or an aqueous solution of an organic solvent, and the carbon particles are immersed in the dispersion and dried at 100 ° C to 400 ° C in the air. Further, by performing a heat treatment at 500 to 1000 ° C. in an inert atmosphere, the first particles 30 in which the metal oxide is uniformly formed around the carbonaceous particles as the core can be formed.
  • the spherical carbon particles are immersed in a solution in which a metal nitrate or metal alkoxide is appropriately diluted, dried at 100 to 400 ° C in air, and further dried at 500 to 1000 ° C in an inert atmosphere.
  • a metal nitrate or metal alkoxide is appropriately diluted, dried at 100 to 400 ° C in air, and further dried at 500 to 1000 ° C in an inert atmosphere.
  • oxidizing agents such as ozone, nitric acid, hydrogen peroxide, potassium permanganate, and sodium hypochlorite are used to produce spherical carbonaceous particles.
  • the surface of the first particles 30 can be oxidized to form an insulating film.
  • spherical carbon particles are immersed in a solution in which the above-mentioned oxidizing agent is dissolved, or in the case of a gas such as ozone, oxidation is performed by direct contact in the gas phase.
  • oxidizing agent e.g., a gas such as ozone
  • carboxyl groups, carbonyl groups, hydroxyl groups, ratatone, etc. are formed on the particle surface by this oxidation.
  • An insulating layer made of an oxidizing substance is formed on the surface, and the specific resistance of the surface is significantly increased.
  • the insulating layer 30b is formed on the surface of the first particles 30, it is preferable to select a solvent that does not adversely affect the insulating layer 30b as the solvent 50.
  • various functional groups may be bonded to the surface of the first particles 30.
  • the functional group include a linear, cyclic, or branched organic group and an ionic group.
  • Such functional groups can be bonded by oxidizing the surface of the spherical carbon and then substituting carboxyl groups and the like on the surface with a surface treating agent.
  • the resistance on the surface of the first particles 30 increases, so that even if the first particles 30 aggregate to form an aggregate, the resistance as the aggregate further increases, and the resistance between the electrodes 12a and 12b increases.
  • an aggregate of the first particles 30 may be formed into an arbitrary three-dimensional shape at a pressure of 5 MPa. It is preferable to use particles that have a volume resistivity of 5.0 ⁇ 'cm or more in a compact formed by compression molding into a shape.
  • the volume resistance value of the molded body indicates the degree of easiness of current flow when the first particles 30 are agglomerated, and the volume resistance value of the molded body when the volume resistance value falls within the above-described range. If one particle 30 is used, a short circuit is less likely to occur.
  • the second particles 40 for example, a known non-black color such as white or light color such as titanium oxide, zinc oxide, lead carbonate, lithobon, zinc sulfide, antimony oxide, PTFE particles, and hollow polymer particles. Particles can be used. Further, the second particles 40 may be a composite material.
  • the second particles 40 also have a spherical outer shape, whereby the surface area per volume is reduced, and the second particles 40 are easily dispersed. Agglomeration between the two particles 40 and between the first particles 30 and the second particles 40 is also suppressed. Therefore, further improvement in contrast and further improvement in display speed are achieved.
  • display can be performed by moving only one of the particles in the medium. If the other particle does not move, the size of the other particle may be excessively large compared to the other particle. It is also possible to use spherical carbonaceous particles as the other particles that do not move in this way. In this case, for example, the first particles 30 need not be electrophoresed, and the second particles 40 may be electrophoresed.
  • the display device according to the present embodiment is different from the display device 100 according to the first embodiment, as shown in FIG. 4, in place of the microcapsules 14, interposed between the electrodes 12a and 12b, The point is that an electrically insulating partition member 205 for partitioning a space between the electrode 2a and the electrode 12b in a matrix shape in a direction orthogonal to the thickness between the electrodes 12a and 12b is provided.
  • the height of the partition body 205 is equal to the distance between the electrodes lla and 12b.
  • this partitioning body 205 forms a plurality of horizontal funnel-shaped spaces 206 between the electrodes 12a and 12b, in which the horizontal cross-sectional area is narrowed according to the force from one substrate 11a to the other substrate lib. Let me know.
  • the space 206 is filled with the solvent 50, and the solvent 50 contains the first particles 30. Further, the second particles 40 need not be particularly present.
  • the surface of the partition 205 on the space 206 side is white.
  • the first particles 30 are arranged to be gathered at the lower end of the funnel-shaped space 206 as shown in the space 206 on the left side of FIG. Like the space 206 on the right side of 4, the first particles 30 can be arranged at the top of the funnel-shaped space 206 so as to cover the entire surface of the electrode 12a from below.
  • the partition 205 is not limited to the above-described shape.
  • the partition body 205 may have a shape in which the horizontal cross-sectional area is reduced according to the direction of the force from the substrate 11a to the substrate lib.
  • the color of the upper surface of the partition 205 is not limited to white, and a light color or the like can be used, for example.
  • the present embodiment also uses the same first particles 30 as in the first embodiment, and thus has the same operation and effect as the first embodiment.
  • FIG. 7 The difference between the display device 300 of the present embodiment and the display device 100 of the first embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 7, a plurality of filled coarse spherical bodies 310 are provided between the electrodes 12a and 12b instead of the microcapsules 14 and the second particles 40.
  • the coarse spherical body 310 is an insulator whose diameter is equal to the distance between the electrodes 12a and 12b. Then, as shown in FIG. 8, the concealing body 320 is formed by filling a plurality of spherical bodies 310 almost in close proximity between the electrodes 12a and 12b.
  • the particle diameter of the coarse spherical body 310 is such that the first particles 30 that are sufficiently larger than the first particles 30 can pass through the gap between the coarse spherical bodies 310.
  • the coarse spherical body 310 is a particle containing, for example, titanium oxide, and has a white or pale color.
  • the first particles 30 move downward due to the application of the electric field, the first particles 30 pass through the gap of the concealing body 320. Then, when viewed from above, the first particles 30 are concealed by the concealing body and become invisible, and instead, the reflected light increases due to the white coarse spherical body 310 constituting the concealing body 320, so that white or Light colors can be seen, and it is possible to provide contrast.
  • the concealing body 320 is not limited to a packed body of particles, but may be a porous body, a woven fabric, a lattice-shaped filter, or the like. If the first particles 30 are concealed so as not to be seen from the upper substrate 11a side when moved, and the surface facing the upper substrate 11a has a different color from the first particles 30. Good.
  • the first particles 30 moving between the substrates l la and l ib can enter and exit the inside thereof, and the color of the surface thereof is white or light-colored. If so, then. By doing so, it is possible to switch the concealment Z exposure of the first particle 30 according to the movement of the first particle 30, and to switch the visible Z invisible from the display surface side of the first particle 30 to express a change in contrast. Can be done.
  • the method of coloring the concealing body 320 includes, for example, application, kneading, and impregnation of a pigment or a dye.
  • the display device 100 may be a so-called toner display in which the first particles 30 move in a constant pressure gas or vacuum as a moving medium.
  • the space in which the first particles 30 move is filled with, for example, air or an inert gas such as nitrogen, or substantially evacuated.
  • humidity is particularly important, dry gas or vacuum is preferred.
  • the essential difference between the toner display and the electrophoretic display is due to the force that the medium disposed around the first particles 30 is a gas (or substantially a vacuum) or the liquid. That is, similarly to the toner display, an electrophoretic display in which the first particles 30 are charged from the electrodes 12a and 12b is also an object of the present invention.
  • the first particles 30 themselves may have a certain amount of charge from the beginning, and further charge injection may be performed.
  • the case where the charge is obtained by friction is also included.
  • the microcapsules 14 are not always necessary, and the electrodes 12a and 12b for applying an electric field are not essential components of the display device according to the present invention.
  • a method using an electric field applying device such as a voltage applying head or a voltage applying pen provided outside the display device 100 can be exemplified.
  • the first particles 30 move due to an external action.
  • the action include heat, light, sound, and a magnetic field in addition to the electric field.
  • a magnetic field there is a magnetically driven display device or the like provided to move spherical carbon particles to which a magnetic substance is added as the first particles 30.
  • the above-described configurations of the display devices 100, 200, and 300 are typical of an electric field driving system in which particles move by the action of an electric field, and are particularly preferable because power consumption is small as compared with a magnetic driving system and the like. It is a form.
  • spherical carbon particles (average particle size: 120 nm) having a layered structure of a flat carbon 6-membered ring whose crystalline structure near the surface is similar to carbon black is 1.0% by weight.
  • 0.0% by weight of titanium dioxide (average particle size lzm) and 1.0% by weight of a nonionic dispersant (manufactured by NOF CORPORATION) in 95% by weight of isoparaffin After dispersing using a sonic dispersion device, the mixture was filtered through a filter, and a dispersion solution for electrophoresis was prepared.
  • a dispersion solvent for electrophoresis was prepared in the same manner as in Example 1, except that spherical carbonized beads having a decomposition residue on the particle surface (average particle size: 12 Onm) were used as the carbon particles in an amount of 1.0% by weight.
  • a dispersion solution for electrophoresis was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of the spherical carbonized beads was 2.0% by weight.
  • An electrophoretic dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the average particle diameter of the spherical carbonized beads was 500 nm.
  • An electrophoretic dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 5, except that the average particle size of the carbonized beads was 500 nm.
  • Example 7 An electrophoretic dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that spherical thermal black having an average particle size of 120 nm was used as the carbonaceous particles.
  • Ethylcellulose is formed into a film on the surface of carbonized beads of 500 nm by the impact method in a high-speed gas stream, and the first particles of 550 nm with 2- (perfluorooctyl) ethoxysilane group on the surface are used. Except for the above, an electrophoretic dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 5.
  • the high-speed airflow impact method is a method in which core particles (carbonized beads) and coating material particles (ethylcellulose) are dispersed in a high-speed airflow, and the impact force is mainly determined by collision of these particles. By applying mechanical and thermal energy to these particles, a film is formed on the core particle surface. It is said that this impact has a solidifying effect of driving the coating particles on the surface of the core particles and a softening / melting effect of the film forming material particles on the surface of the core particles.
  • Silicon dioxide (SiO 2) is applied to the surface of 500nm
  • An electrophoretic dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 8 except that a film was formed, and further, 540 nm first particles having a 2- (perfluorooctyl) ethoxysilane group substituted on the surface were used. .
  • An electrophoretic dispersion solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that irregularly shaped carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used as the carbon particles.
  • a dispersion solution for electrophoresis was prepared in the same manner as in Example 1, except that iron tetroxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was used instead of carbon particles.
  • a dispersion solution for electrophoresis was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.5% by weight of a diazo dye (manufactured by Arimoto Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of the carbon particles.
  • a diazo dye manufactured by Arimoto Chemical Industry Co., Ltd.
  • each electrophoresis dispersion solution was diluted 1000-fold, placed in a cell with an inner diameter of 10 mm square, and exposed to direct sunlight for 5 hours in fine weather. The maximum absorption wavelength in the visible light range of each sample was then measured. The rate of fading was determined as the rate of change of absorbance at the same wavelength before exposure and at the same wavelength before exposure.
  • a display cell was prepared by arranging glass with electrodes, each of which was sputtered with IT on the opposing surface, at an interval of 10 ⁇ via a spacer. Next, each electrophoresis dispersion solution was filled in each cell.
  • the evaluation of the contrast ratio is performed by irradiating a light beam using a metal halide lamp as a light source from a position 30 cm away from the cell surface, and dividing the maximum value of the luminance of the reflected light obtained at that time by the minimum value. I asked for it.
  • the memory effect rate is obtained by applying a voltage under the same conditions as the above light irradiation conditions, and dividing the reflected light luminance 60 seconds after the voltage application is stopped by the maximum value of the reflected light luminance before the electric field application is stopped. And converted to percentage.
  • the energization test was performed by setting the voltage applied between the electrodes to 100 V, reversing the polarity of the voltage in a 1-second cycle, and energizing continuously for 24 hours. After the power-on test, the presence or absence of a short circuit was confirmed using the fact that IT ⁇ changed to brown or black due to sparks or overcurrent due to a short circuit or the like. The presence or absence of agglomeration was confirmed by visually observing the inside of the cell after the energization test.
  • the volume resistivity of a molded body formed by molding an aggregate of each carbonaceous particle was measured. Specifically, each of the carbonaceous particles was filled in a SUS mold having a diameter of 19 mm, and a circular molded body was produced at a molding pressure of 5 MPa. The circular molded body was reduced in a vacuum dryer to about 10 mmHg. After heating at 100 ° C for 1 hour, return to room temperature under reduced pressure, then remove the vacuum dryer and measure the volume resistivity using a Mitsubishi Chemical resistivity meter MCP-T600, 4 terminals 4 Performed by the probe method. [0125] The results are shown in FIG.
  • Example 1-19 using spherical carbon particles compared to Comparative Example 1 using irregularly shaped carbon particles, the carbonaceous particles, which are more dispersible, do not aggregate or adhere.
  • the contrast ratio was higher than 7.9.
  • Comparative Example 1 agglomeration and adhesion occurred due to poor dispersibility, and the contrast was remarkably deteriorated particularly due to adhesion to the transparent electrode on the display side.
  • Example 19-19 since chemically stable carbonaceous particles were used, the discoloration was extremely low as compared with Examples 3 and 4 using a pigment. Furthermore, in Example 19-19, particles having a particle density of about 1500 to 2000 kg / m 3 and relatively close to the solvent density were used, so that sedimentation was smaller than that of Comparative Example 2 using triiron tetroxide. The memory effect is getting higher.
  • the display device according to the present invention can prevent the first particles from agglomerating and can also suppress a short circuit between the electrodes.

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Abstract

　一対の基板１１ａ，１１ｂと、基板１１ａ，１１ｂ間に収容される電気絶縁性の溶媒５０と、溶媒５０中に存在する複数の第一粒子３０と、を有し、基板１１ａ、１１ｂ間における第一粒子３０の空間分布変化に基づく反射率の相違によって表示を行う表示装置１００であって、第一粒子３０は、炭素を主成分として含み、外形形状が略球状である。

Description

明 細 書
表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、基板間における粒子の空間分布変化に基づく反射率の相違によって表 示を行う、例えば電子ペーパーとして使用可能な表示装置に関する。
背景技術
[0002] 電子ペーパーは、従来の紙による表示（いわゆる、ハードコピー）と、 CRTや液晶等 に代表される電子表示（いわゆる、ソフトコピー）との中間に位置づけられるものであり 、電子新聞紙等の用途が期待されている。電子ペーパーには、電子表示装置と異な り、一旦表示された画面（画像、文字等）をその後も無電力で維持ができること（自己 保持性）が要求される。特に、視認者がその表示画面を長時間見ても疲労感が少な ぐ印刷物と同等の高レ、視認性 (コントラスト）が切望される。
[0003] 従来、このような電子ペーパーに画像や文字を表示させる手法として、着色粒子の 回転、電気泳動、サーマルリライタブル、液晶、エレクト口クロミー等の技術が知られ ている。例えば、特許文献 1には、電気泳動現象を利用した表示装置であって、基板 間に泳動粒子を含む分散系が封入されており、その分散系内の電気泳動粒子の分 布状態を制御することによって光学的反射特性に変化を与え、これにより所要の表 示動作を行わせるものが開示されている。
[0004] また、特許文献 2には、導電性微粒子を空間上で移動させる、いわゆるトナーデイス プレイとして、電荷輸送層を表層に有する画面表示装置が開示されている。
特許文献 1 :特開 2001-174853号公報
特許文献 2 :特開昭 63-303325号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、上記従来の電気泳動表示装置或いはトナーディスプレイ等の粒子移動 型表示装置においては、顔料を有する移動粒子として耐光性、耐候性、耐電性の高 レ、カーボンブラックが広く使用されている。このカーボンブラックは、通常、微細な一 次粒子が複数融着されてなる外形形状が不規則な一次凝集体、または、この一次凝 集体がさらに凝集した不規則形状の二次凝集体として存在している。ここで、微細な 一次粒子は結晶質構造体 (結晶子)からなるものである。
[0006] そして、外形形状が不規則なカーボンブラックの一次凝集体は、媒体における分散 性が悪ぐ互いに凝集して二次凝集体を形成しやすい傾向にある。カーボンブラック の二次凝集体が形成されると、見かけの粒径が大きくなるため、表示速度及び視認 性 (コントラスト）が損なわれるおそれがある。
[0007] また、二次凝集体同士が集まって、さらに大きな構造体を形成することがあり、この 構造体が一方の電極から他方の電極まで達すると、短絡が生ずる場合がある。
[0008] 本発明は力かる事情に鑑みてなされたものであり、粒子が凝集しにくぐかつ、粒子 による電極間での短絡の発生を低減できる表示装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0009] 本発明に係る表示装置は、一対の基板と、基板間に収容される電気絶縁性の媒体 と、媒体中に存在する粒子と、を有し、基板間における粒子の空間分布変化に基づ く反射率の相違によって表示を行う表示装置であって、粒子は、炭素を主成分とする と共に外形形状が略球状である複数の第一粒子を含む。
[0010] 本発明によれば、第一粒子の外形形状が略球形であるので、カーボンブラック等の 不規則形状の粒子に比して、体積あたりの表面積が少ない。このため、第一粒子同 士の相互作用が弱くなつて、第一粒子が分散しやすくなり凝集体が形成されにくい。 このため、第一粒子の移動速度、すなわち表示速度が向上すると共に、表示ムラが 減少し、コントラストが向上する。また、第一粒子の外形形状が略球形であるので、第 一粒子の凝集体が形成された場合でも、第一粒子同士の接触点数が少なくなる。よ つて導電経路が少ないため凝集体としての抵抗が高くなり、凝集体による電極間の 短絡が起こりに《なる。
[0011] ここで、第一粒子は、非晶質構造の炭素を含むことが好ましい。
[0012] これによれば、非晶質構造 (無定型）の炭素は、通常の炭素 6員環の平面構造体が 積層された結晶質を主とするカーボンブラック等の炭素に比して、比抵抗が大きい。 従って、第一粒子が凝集して凝集体を形成した場合でも凝集体としての抵抗がさら に高くなり、電極間における短絡がより起こりにくくなる。
[0013] また、第一粒子は、炭素を主成分とするコア部と、コア部を取り囲み比抵抗がコア部 よりも大きい被覆部と、を含んでもよい。
[0014] このように、第一粒子の表面に炭素質のコアよりも比抵抗が大きい物質が形成され てレ、る場合、第一粒子が凝集して凝集体を形成した場合でも凝集体としての抵抗が さらに高くなり、電極間における短絡がより起こりにくくなる。
[0015] また、第一粒子は、その表面に有機官能基が結合していてもよい。
[0016] これによつても、第一粒子の表面における抵抗が高くなるので、第一粒子が凝集し て凝集体を形成した場合でも凝集体としての抵抗がさらに高くなり、電極間における 短絡がより起こりにくくなる。
[0017] また、第一粒子は、第一粒子の集合体を 5MPaの圧力で成形した成形体の体積抵 抗率が 5. 0 Ω ' cm以上となる粒子であることが好ましい。
[0018] 第一粒子を成形した成形体の体積抵抗値が 5. 0 Ω ' cm以上であると、第一粒子が 溶媒内で凝集して凝集体が形成された場合でも、凝集体としての抵抗が十分高くな り、電極間の短絡をより効果的に低減できる。
[0019] また、第一粒子の粒子径が、 50nm— 5 /i mであることが好ましい。
[0020] このような粒子径の第一粒子を用いることが、分散性、移動速度等の面から好まし レ、。
[0021] また、粒子は、さらに第一粒子とは異なる複数の第二粒子を含み、第二粒子の表面 の色は、第一粒子の表面の色とは異なることが好ましい。
[0022] これによれば、レ、わゆる、二顔料方式の表示装置が実現され、このとき、第一粒子 の外形形状が球形であるので、第一粒子と第二粒子との凝集もし難くされ、コントラス トの向上が実現できる。
[0023] また、第二粒子は、外形形状が略球状であることが好ましい。
[0024] これによれば、第二粒子同士の凝集や、第一粒子と第二粒子との凝集も低減され、 コントラストの向上がさらにはかられる。
[0025] また、第一粒子が基板の一方側に移動した場合に第一粒子が基板の他方側から 見えないように第一粒子を隠蔽すると共に、基板の他方と対向する面の色が第一粒 子とは異なる隠蔽体を基板間に有しても良い。
[0026] これによれば、いわゆる一顔料方式の表示装置が実現される。
[0027] また、基板の一方から基板の他方に向力、うに従って断面積が狭くなる空間を複数 画成させると共に、前記空間と接する部分の色が前記第一粒子とは異なる仕切体を 基板間に備えてもよい。これによつても、一顔料方式の表示装置が実現される。
[0028] また、第一粒子を、媒体の重量に対して、 0. 05 10重量％含有することが好まし レ、。
[0029] この程度の濃度であれば、この第一粒子が観察者側の基板に向かって移動するこ とにより、当該第一粒子が集まった部分の反射率が十分に低くなつて、観察者に十 分な黒色として認識される。このため、十分なコントラストの表示装置が実現される。ま た、第一粒子が多すぎないので表示速度も適切となる。
[0030] また、例えば、酸化チタン等の第二粒子や、隠蔽体や仕切体等の色彩等を十分に 隠蔽すること力 Sできる。
[0031] また、第一粒子は、電界が作用すると電気泳動することが好ましい。
[0032] これによつて、表示装置における表示内容を低電力で好適に書き換える事ができる
[0033] また、媒体を挟む一対の電極を有し、電極の一方は、マトリクス状に設けることが好 ましい。
[0034] これにより、媒体内の第一粒子について、画素に対応する部分ごとに容易に電気 泳動させることができる。
[0035] また、これらの粒子力 媒体としての絶縁性液体中を移動するようにしてもよぐ或い は、媒体としての実質的に真空状態に減圧された気体 (言わば真空)又は準大気圧 力 大気圧近傍の圧力を有する気体中を移動するようにしてもよい。ここで、基板間 に収容される絶縁性液体を備えており、複数の粒子が、その絶縁性液体中を移動す ることにより空間分布変化を生ぜしめるように設けられていると好適である。また、基 板間に一定圧力で収容される気体を備えており、複数の粒子が、その気体中を移動 することにより空間分布変化を生ぜしめるように設けられていても好適である。
[0036] また、本発明による表示装置は、例えば、熱、光、音等或いは磁界等の作用を利用 した別の書き込み装置によって所望の文字、図形、画像等を表示させることもできる
発明の効果
[0037] 本発明の表示装置によれば、粒子が凝集しにくぐかつ、粒子による電極間での短 絡の発生を低減できる表示装置が提供される。これによつて、表示装置の信頼性を 向上できる。
図面の簡単な説明
[0038] [図 1]図 1は、第一実施形態に係る表示装置を示す模式断面図である。
[図 2]図 2は TEM像であり、（a)は炭化ビーズの TEM像、（b)は（a)中の四角枠の拡 大図、（c)はカーボンブラックの TEM像、及び、（d)は（c)の拡大図である。
[図 3]図 3は、第一粒子の他の例を示す断面図である。
[図 4]図 4は、第二実施形態に係る表示装置を示す模式断面図である。
[図 5]図 5は、図 4の、 IV—IV矢視図である。
[図 6]図 6は、図 4の、 V— V矢視図である。
[図 7]図 7は、第三実施形態に係る表示装置を示す模式断面図である。
[図 8]図 8は、図 7の VIII— VIII矢視図である
[図 9]図 9は、実施例 1一 7及び比較例 1一 4の結果を示す表である。
符号の説明
[0039] 10…表示装置、 11a, l ib…基板、 12a, 12b…電極、 30…第一粒子、 30a…コ ァ部、 30b…絶縁層（被覆部）、 40…第二粒子、 50…溶媒、 14…マイクロカプセル、 15…ノ インダー、 100, 200, 300…表示装置、 205…仕切体、 320…隠蔽体。 発明を実施するための最良の形態
[0040] (第一実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、上下左 右等の位置関係は、図面の位置関係に基づくものとする。図 1は、本発明による表示 装置の好適な第 1実施形態を示す模式断面図である。
[0041] 表示装置 100は、電子ペーパーとして使用可能なものであり、対向して配置された 2枚の基板 l la， l ibの各対向面側に設けられた 2つの電極 12a, 12b (—対の電極 )の間に、複数の第一粒子 30及び複数の第二粒子 40が包含されたマイクロカプセ ル 14が設けられたものである。第一粒子 30及び第二粒子 40は媒体としての溶媒 50 を含むマイクロカプセル 14内に分散されており、分散系が形成されている。また、各 マイクロカプセル 14は、その周囲に充填されたバインダー 15により電極 12a， 12b間 に固定されている。
[0042] ここで、分散とは、第一粒子 30及び第二粒子 40が、溶媒 50内に散在した状態、す なわち、懸濁した状態である。また、本実施形態では、第一粒子 30や第二粒子 40を 含む状態での溶媒 50は、不透明である。
[0043] 第一粒子 30は、炭素を主成分として含む黒色の顔料としての粒子であり、外形形 状が略球状であり、さらに、電界に応じて電気泳動する。炭素の構造は、非晶質、結 晶質を問わない。
[0044] 一方、第二粒子 40は、非黒色の白色又は淡色の顔料としての粒子であり、例えば 、白色の TiOや高分子複合体を主成分として含む粒子等を使用できる。この第二粒 子 40は、例えば、電界に応じて、第一粒子 30とは異なる向きに電気泳動してもよぐ 電界に応じた電気泳動をしないものでもよぐまた、電界に応じて第一粒子 30と異な る速度で第一粒子 30と同じ方向に移動する物でも良い。要するに第一粒子 30と第 二粒子 40とで電界が印加された場合に移動の速度差があればよい。ここで、例えば 、第一粒子 30の粒径が 50nm、第二粒子 40としての Ti〇の粒径が 1. のとき は、第一粒子 30の方が高速に電気泳動する。
[0045] 溶媒 50は、絶縁抵抗率の高い溶媒であり、かつ、第一粒子 30、及び、第二粒子 4 0の分散媒である。このような溶媒としては、たとえば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭 化水素類、又は、シリコーンオイル、フッ素オイル等種々の油類等を単独若しくは適 宜混合したものを使用できる。より具体的には、 n—デカン、流動パラフィン、イソパラ フィン、ドデシルベンゼン、ジメチルポリシロキサン、メチルフエ二ルポリシロキサン、パ 一フルォロノナン、パーフルォロトリー n—プロピルアミン等、多くの溶剤を使用可能で ある。これらの中でも、低有害性の観点から好ましくはシリコーンオイル、フッ素オイル が使用される。 [0046] 溶媒 50は、第一粒子 30や第二粒子 40の分散性を向上させるベぐ分散剤を含む ことが好ましい。分散剤としては、各種の分散剤を使用でき、具体的には、例えば、 脂肪酸塩、アルキルサルフェート、アルコキシサルフェート、アルキルベンゼンスルホ ン酸塩、ポリカルボン酸、ァミン酢酸塩、ベンジルアンモニゥム塩、ポリアルキレンダリ コール誘導体、ソルビタンエステル、ソルビタンエステルエーテル、モノグリセライドポ リグリセリンアルキルエステル、アル力ノールアミド、アルキルポリエーテルァミン、アミ ンオキサイド等が挙げられる。
[0047] また、第一粒子 30の表面を表面処理することにより分散性を付与しても良レ、。例え ば、表面処理剤によって、表面に、直鎖状、環状、分岐鎖状の官能基やイオン基、高 分子鎖を結合させればょレ、。
[0048] 特に、溶媒 50がシリコーンオイルを含む場合には、アルコール変性、ポリエーテル 変性、又は、ァミノ変性等のシリコーンオイルを界面活性剤として用いると、分散性が 向上されて初期分散性が改善され、これにより沈殿の形成が防止される。
[0049] また、溶媒 50としては、着色液体でも良いが無色透明液体が好ましい。また、溶媒 50には、樹脂等の溶質が溶解されていても良い。
[0050] また、第一粒子 30や第二粒子 40を分散させるベぐホモジナイザー、超音波分散 器、プレンダーゃ攪拌器等の機器を用いて分散液を調製することが好ましい。
[0051] 電極 12aは、基板 11aの内面上のほぼ全面にわたって形成された透明電極である 。一方、電極 12bは、基板 l ibの内面上に、マトリクス状に形成されたマトリクス電極 である。このマトリクス電極は、行又は列を一単位として行うシンプルマトリクス制御、 及び、それぞれの画素に TFT、 MIM等の半導体スイッチング素子を設けてオープン 状態の ON/OFF制御を独立に行うことが可能なアクティブマトリクス制御のいずれで あってもよく、好ましくは、アクティブマトリクス制御である。半導体スイッチング素子と しては有機 TFTを用いることが特に好ましい。なお、電極 12bを全面電極としても良 レ、。
[0052] このような表示装置において、電極 12a、 12b間に電圧を印加することにより、溶媒 50内に電界が作用し、第一粒子 30と第二粒子 40との移動速度に差を生じることとな る。そして、一方の基板 11a側に第一粒子 30が集まると、その部分は一方の基板 11 a側から黒く見える一方、一方の基板 11a側に第一粒子 30が集まらない部分は黒く ならず、第二粒子 40による反射によって、白色等に見えるので、表示装置として利用 できる。
[0053] ここで、本実施形態の表示装置において、第一粒子 30として、外形形状が略球形 で、炭素を主成分とする粒子を使用している。このような第一粒子 30は、外形形状が 略球形であるので、カーボンブラック等の不規則形状の炭素粒子に比して、体積あ たりの表面積が少ない。このため、第一粒子 30同士の相互作用が弱くなつて、第一 粒子 30が分散しやすくなり第一粒子 30の凝集体が形成されにくい。このため、第一 粒子 30の泳動速度、すなわち表示速度が向上する。また、第一粒子 30の凝集体が 形成されにくいので、コントラストが向上する。さらに、第一粒子の外形形状が球形で あるので、第一粒子 30が凝集した場合でも、第一粒子同士の接触点数が少なくなり 導電経路が少なくなる。このため、第一粒子 30の凝集体としての抵抗が従来の不規 則形状のカーボンブラックの凝集体に比して高くなる。したがって、凝集体による電極 間の短絡が起こりに《なる。
[0054] また、炭素は化学的に安定であり、耐光性、耐候性、耐電性能が高い。さらに、粒 子密度が 1500— 2000kg/m3であり、従来の酸化鉄等の無機材料に比して粒子密 度が低いため、媒体中で沈降しにくい。このため、情報を長期間にわたって保持でき 、メモリ効果率が高くなる。また、移動速度が速くなる。
[0055] ここで、本出願で定義されているカーボンブラックとは、チャンネルブラック、ファー ネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の一次粒子が融着したストラタ チヤ一構造を有し、顔料や導電材料として用いられる炭素材料であり、不規則形状を 有し、凝集性が高いものである。
[0056] ここで、第一粒子 30を、媒体の重量に対して、 0. 05 10重量％含有することが好 ましい。
[0057] この程度の濃度であれば、この第一粒子 30が観察者側に移動することにより、当該 第一粒子 30が集まった部分の反射率が十分に低くなつて、観察者に十分な黒色とし て認識される。このため、十分なコントラストの表示装置が実現される。また、第一粒 子 30が多すぎないので表示速度も適切となる。また、例えば、酸化チタン等の第二 粒子の色彩等を十分に隠蔽することができる。
[0058] また、このような複数の第一粒子 30は、その粒子径が 50nm— の範囲内にあ ること力 S好ましレ、。
[0059] 粒子径が、 5 μ mを超えると、粒子の移動速度が遅くなりすぎる傾向があると共に、 ブラウン運動等にうち勝って沈降しやすくなる傾向がある。そして、移動速度が遅いと 表示速度が遅くなり、また、沈降しやすくなると情報の保存性が悪くなる。一方、粒子 径が 50nmを下回ると、粒子が分散しに《なる傾向がある。また、複数の第一粒子 3 0の粒径分布は均一であることが好ましレ、。
[0060] このような第一粒子 30として、特に、炭化ビーズを使用することが好ましい。この炭 化ビーズは、あらかじめ球状の高分子硬化物（フエノール樹脂、ユリア樹脂、フラン樹 脂等）を調製し、これを不活性ガス又は還元雰囲気中で 300— 1500°C程度に加熱 して熱分解等により得られた球状炭素粒子である。このような炭化ビーズは、非晶質 ( アモルファス）構造を有してレ、る。
[0061] 図 2の（a)、 (b)に、炭化ビーズの TEM像を、図 2の（c)、 (d)に一般的な結晶質の 炭素固体としてのカーボンブラックの TEM像を、各々示す。
[0062] 非晶質である炭化ビーズの体積抵抗率（5. Ο Ω - cm)は、一般的なカーボンブラッ ク粒子等、すなわち、平面 6員環構造体結晶が重ねられてなる結晶質の炭素固体の 体積抵抗率（0. 15 Q ' cm)よりも大きい。
[0063] このため、このような第一粒子 30が凝集したとしても、凝集体としての抵抗が結晶質 の球状炭素粒子を用いた場合に比してさらに大きくなるので、電極間の短絡がより起 こりに《なる。また、特に炭化ビーズは真球に近いので、接触点がより少なくなつて、 短絡が起こりにくい。
[0064] また、炭化ビーズにぉレ、ては、原料となる球状の高分子硬化物を、逆ミセル法、ミク 口ゲル法、乳化重合法、シード重合法、分散重合法、二段膨潤法、水面展開法、ス プレードライ法等によって作成する事ができ、このときの条件を適宜調節することによ り、上述の粒度範囲に対応する球状の高分子硬化物を容易に形成できる。このため 、これを炭化することにより、上述の粒度範囲の球状の炭化ビーズを簡易に得ること ができる。 [0065] また、炭化ビーズに代えて、サーマルブラックを使用することも好ましレ、。サーマル ブラックは、天然ガスや石油などのガス状又は液状の炭化水素を熱した炉の中で熱 分解して作った物をいう。この製法で作られるサーマルブラックは粒子径が一般的に 大きぐかつ、球状又はそれに近い外形形状を有する。
[0066] ここで、炭化ビーズゃサーマルブラック等の第一粒子 30の表面に、炭化水素の熱 分解時に形成される分解生成物が残留していることが好ましい。このような分解生成 物は、炭化ビーズゃサーマルブラック等を製造する際に形成される。このような分解 生成物は炭化水素化合物を主成分とするものであり、電気絶縁性が高いので、第一 粒子 30における表面の比抵抗を増大させる効果がある。詳しくは、残留物は、高沸 点の炭化水素類、縮合多環芳香族炭化水素類であり、特に、 GC— MSによる分析に よれば、縮合多環芳香族炭化水素類が多ぐトルエンに溶解し蛍光性を有する。
[0067] また、第一粒子 30は、図 3に示すように、炭素を主とするコア 30aの表面にコア 30a よりも電気抵抗の高い絶縁層（被覆部） 30bが積極的に形成されたものでもよい。具 体的には、表面を高分子化合物によって被覆したもの、表面に絶縁物を析出させた もの、表面に絶縁物が付着した物、表面が酸化処理されたもの等があげられる。これ によっても、第一粒子 30の表面における抵抗が高くなるので、第一粒子 30が凝集し て凝集体を形成した場合でも凝集体としての抵抗がさらに高くなり、電極 l la、 l ib 間における短絡がより起こりにくくなる。
[0068] 表面に形成される絶縁層 30bの具体例としては、無機化合物、有機化合物を問わ ず、たとえば、無機塩類、無機酸化物、炭化水素化合物、ポリシロキサン、ポリチタノ シロキサン、ポリアルミノシロキサン、ポリボロシロキサン、ポリカルボシラン、ポリカルボ シラザン、ポリシラザン、シリコーン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイ ロン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、 フッ素樹脂、塩化ビュル樹脂、 ABS,ポリエチレンテレフタレート、ポリビュルアルコ ール、エチレン一酢酸ビュル共重合体、エチレン一ビュルアルコール共重合体、セル ロースエーテル、澱粉等を挙げること力 Sできる。なお、絶縁物はこれらの化合物に限 定されず、あらゆる化合物が使用できる。
[0069] たとえば、シリカ、アルミナ、酸化鉄等の金属酸化物を球状炭素粒子に付着させる 方法として、メタノール、エタノール等の有機溶剤又は有機溶剤の水溶液に金属酸 化物の微粉体を分散させ、この分散溶液に球状炭素粒子を浸漬して、空気中で 100 °C一 400°Cで乾燥し、さらに不活性雰囲気中で 500から 1000°Cで熱処理することに よりコアとしての炭素質粒子の周りに均一に金属酸化物が形成された第一粒子 30を 形成すること力 Sできる。
[0070] また、たとえば、金属硝酸塩や金属アルコキシドを適宜希釈した溶液中に球状炭素 粒子を浸漬して、空気中で 100 400°Cで乾燥してさらに不活性雰囲気中で 500— 1000°Cで熱処理することによりコアとしての炭素質粒子の周りに均一に金属酸化物 が形成された第一粒子 30を形成することができる。
[0071] また、表面が酸化された球状の炭素質粒子を製造する方法として、オゾン、硝酸、 過酸化水素、過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸ナトリウム等の多くの酸化剤を球状 の炭素質粒子に接触させることにより、表面を酸化処理して、第一粒子 30の表面に 絶縁膜を形成できる。
[0072] 具体的には、上述の酸化剤を溶解した溶液中に、球状炭素粒子を浸漬する、また は、オゾンのような気体の場合、気相中で直接接触させて酸化を行う。この酸化によ つて、粒子表面にカルボキシノレ基、カルボニル基、水酸基、ラタトン等が生成し、 A. Voet, et al. Kolloid Z. Polymers, 201， [1] 39 (1965)によれば、粒子表面に酸化物質 による絶縁層が形成された状態となり、表面の比抵抗が著しく増大する。
[0073] なお、第一粒子 30の表面に絶縁層 30bが形成されている場合には、溶媒 50として 、この絶縁層 30bに悪影響を及ぼさないものを選択することが好ましい。
[0074] また、第一粒子 30の表面には、各種の官能基が結合していても良レ、。官能基とし ては、直鎖、環状、分岐鎖状の有機基や、イオン基等が挙げられる。このような官能 基は、球状炭素の表面を酸化処理した後、表面のカルボキシル基等を表面処理剤 で置換することにより結合させることができる。これによつても、第一粒子 30の表面に おける抵抗が高くなるので、第一粒子 30が凝集して凝集体を形成した場合でも凝集 体としての抵抗がさらに高くなり、電極 12a、 12b間における短絡がより起こりに《な る。
[0075] さらに、第一粒子 30として、第一粒子 30の集合体を 5MPaの圧力で任意の立体形 状に圧縮成形した成形体の体積抵抗率が 5. 0 Ω ' cm以上となる粒子を用いることが 好ましい。
[0076] 成形体の体積抵抗値は、第一粒子 30が凝集した場合の電流の流れやすさの度合 レ、を示す物であり、成形体の体積抵抗値が上述の範囲内にはいる第一粒子 30を用 レ、ると、短絡が起こりにくくなる。
[0077] 一方、第二粒子 40としては、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸鉛、リトボン、 硫化亜鉛、酸化アンチモン、 PTFE粒子、中空ポリマー粒子等の、白色又は淡色等 の黒色以外の公知の粒子が使用できる。また、第二粒子 40は、複合材料でもよい。
[0078] ここで、第二粒子 40も、外形形状が球状である事が好ましぐこれによつて体積あた りの表面積が少なくなり、第二粒子 40が分散しやすくなり、また、第二粒子 40同士お よび、第一粒子 30と第二粒子 40との凝集も抑制される。従って、コントラストのさらな る向上と、表示速度のさらなる向上が達成される。
[0079] ここで、前述のように、いずれか一方の粒子のみが媒体中を移動することで表示を 行うことも可能である。他方の粒子が移動しない場合、その他方の粒子サイズは一方 の粒子に比して過度に大きくても構わなレ、。このように移動しない他方の粒子として 球状炭素質粒子を用いることも可能である。この場合、例えば、第一粒子 30が電気 泳動せず、第二粒子 40が電気泳動すればよい。
[0080] (第二実施形態）
次に、本発明に係る第二実施形態の表示装置について図 4一図 6を参照して説明 する。
[0081] 本実施形態に係る表示装置が第一実施形態に係る表示装置 100と異なる点は、 図 4に示すように、マイクロカプセル 14に変えて、電極 12a、 12b間に介在し、電極 1 2aと電極 12bとの間の空間を、電極 12a、 12b間の厚みと直交する方向にマトリクス 状に区画する電気絶縁性の仕切体 205を備えている点である。
[0082] この仕切体 205の高さは、電極 l la、 12b間の距離と同等である。また、この仕切体 205は、電極 12a, 12b間に、一方の基板 11aから他方の基板 l ibに向力 に従って 水平断面積が狭くなる漏斗状の空間 206を、水平方向に複数マトリクス状に形成さ せている。 [0083] そして、この空間 206内に、各々溶媒 50が充填されていると共に、溶媒 50内に第 一粒子 30が含まれている。また、第二粒子 40は特に存在する必要はない。
[0084] ここで、仕切体 205の空間 206側の表面は、白色である。
[0085] このような表示装置 200では、電界の印加により、図 4の左側の空間 206のように、 第一粒子 30を漏斗状の空間 206の下端部に寄せ集めるように配置させたり、図 4の 右側の空間 206のように、漏斗状の空間 206の最上部に、電極 12aの全面を下から 覆うように第一粒子 30を配置させたりすることができる。
[0086] そして、図 4の左側の空間 206のように、電界の印加により第一粒子 30が下方に存 在する場合には、図 5のように、空間 206を基板 11a側から見たときに、黒色の第一 粒子 30が中央部に固まっているため、仕切体 205によって反射される反射光が多く なる。このため、この空間 206は、全体として、仕切体 205の表面の色、すなわち、ほ ぼ白色に見える。一方、図 4の右側の空間 206のように、電界の印加により第一粒子 30が上方に分布して存在する場合には、図 6に示すように、この空間 206を見たとき に、空間 206の上面全体にわたって分散する黒色の第一粒子 30によって、反射光 がほとんど出射しないため、仕切体 205が隠蔽されて黒色に見える。
[0087] すなわち、第一粒子 30の基板 l la、 l ib間における位置を変えることによって、図 4の図示上方から見たときの仕切体 205が占める面積と、第一粒子 30が占める面積 との比を変化させることができ、これによつて、コントラストを連続的に変化させることが できる。
[0088] ここで、仕切体 205は、上記形状に限られない。仕切体 205は、基板 11aから基板 l ibに向力 に従って、水平断面積が狭くなる形状ならよい。
[0089] また、仕切体 205の上面の色彩も白色に限られず、例えば、淡色等を利用できる。
[0090] また、本実施形態も、第一実施形態と同様の第一粒子 30を使用しているので、第 一実施形態と同様の作用効果を奏する。
[0091] (第三実施形態）
次に、本発明に係る第三実施形態の表示装置について図 7及び図 8を参照して説 明する。
[0092] 本実施形態の表示装置 300が、第一実施形態の表示装置 100と異なる点は、図 7 に示すように、マイクロカプセル 14及び第二粒子 40に代えて、電極 12a、 12b間に、 充填された複数の粗大球状体 310を備えている点である。
[0093] 粗大球状体 310は、その直径が電極 12a, 12b間の距離と等しい絶縁体である。そ して、図 8に示すように、複数の球状体 310が電極 12a、 12b間にほぼ最密に一層分 充填されることにより隠蔽体 320を形成している。粗大球状体 310の粒径は、第一粒 子 30よりも十分に大きぐ第一粒子 30が粗大球状体 310間の隙間を通過可能となつ ている。粗大球状体 310は、例えば酸化チタンを含む粒子であり、白色又は淡色を 呈する。
[0094] このような表示装置 300においては、電界の印加により、第一粒子 30が上方に移 動して、図示上側に配置されている場合には、上方から見たときに、当該部分は第一 粒子 30によって反射光が少なくされるため黒色に見える。
[0095] 一方、電界の印加により第一粒子 30が、下方に移動すると、第一粒子 30は、隠蔽 体 320の隙間をすり抜ける。そうすると、上方から見たときに、第一粒子 30は、隠蔽 体に隠蔽されて見えなくなり、代わって、隠蔽体 320を構成する白色の粗大球状体 3 10によって、反射光が増えるため、白又は淡色の色彩が見えることとなり、コントラスト を付与することが可能となる。
[0096] ここで、隠蔽体 320は、粒子の充填体に限られず、多孔体や、織布、格子状のフィ ルター等でもよぐ要は、第一粒子 30が下方の基板 l ib側に移動した場合に第一粒 子 30が上方の基板 11a側から見えないように第一粒子 30を隠蔽すると共に、上方の 基板 11aと対向する面が第一粒子 30とは異なる色を呈すればよい。
[0097] より具体的には、基板 l la、 l ib間を移動する第一粒子 30のその内部への進入及 びその内部からの排出が可能であり、かつ、その表面の色彩が白色又は淡色であれ ばよレ、。そうすれば、第一粒子 30の移動に応じて、第一粒子の隠蔽 Z露出を切り替 えることができ、第一粒子 30の表示面側からの可視 Z不可視を切り替えてコントラス トの変化を発現させることができる。なお、隠蔽体 320の着色方法としては、例えば、 顔料や染料の塗布、練り込み、含浸等が挙げられる。
[0098] また、本実施形態も、第一実施形態と同様の第一粒子 30を使用しているので、第 一実施形態と同様の作用効果を奏する。 [0099] 以上、添付図面を参照しながら本発明の表示装置について説明した力 本発明は これらの例に限定されなレ、。いわゆる当業者であれば、特許請求の範囲に記載され た技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明 らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される
[0100] 例えば、表示装置 100は、移動媒体としての一定圧力の気体又は真空中を第一粒 子 30が移動するいわゆるトナーディスプレイであってもよレ、。この場合、第一粒子 30 が移動する空間が、例えば、空気、或いは窒素等の不活性気体で充填され、又は、 実質的に真空とされる。さらに、湿度が特に重要であり、乾燥気体又は真空が好まし い。
[0101] 上記において、トナーディスプレイと電気泳動ディスプレイの本質的な違いは、第一 粒子 30の周囲に配置された媒体が気体 (或いは実質的に真空）である力、液体であ る力による。すなわち、トナーディスプレイと同様に、第一粒子 30が電極 12a, 12bか ら電荷注入される方式の電気泳動ディスプレイも本発明の対象である。また、第一粒 子 30自体が元々ある程度の電荷を帯びており、それに更に電荷注入が行われるも のであってもよぐさらに、摩擦により電荷を得る場合も含まれる。
[0102] また、マイクロカプセル 14は必ずしも必要ではなぐさらに電界印加のための電極 1 2a, 12bも本発明による表示装置の必須構成要素ではなレ、。電極 12a， 12bを用い ずに電界を印加させるには、表示装置 100の外部に設けられた例えば電圧印加へッ ド、電圧印加ペン等の電界印加装置を用いる方式を例示できる。
[0103] 第一粒子 30は、外部からの作用を受けて移動するものであるが、その作用とは、例 えば、電界以外に、熱、光、音、或いは磁界等が挙げられる。磁界作用による場合の 例としては、第一粒子 30として磁性体を付加した球状炭素粒子を移動させるように設 けた磁気駆動方式の表示装置等がある。一方、上述の表示装置 100, 200, 300の 構成は、電界の作用により粒子が移動する電界駆動方式の代表的なものであり、磁 気駆動方式等に比して消費電力が小さいため特に好ましい形態である。
実施例
[0104] 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に 限定されるものではない。
[0105] (実施例 1)
第一粒子として表面付近の結晶質の構造がカーボンブラックに類似する平面炭素 6員環の層状構造である球状炭素粒子（平均粒径 120nm)を 1. 0重量％と、第二粒 子として 3. 0重量％の二酸化チタン（平均粒径 l z m)とを、 1. 0重量％のノニオン系 分散剤（日本油脂製）と共に、 95重量％のイソパラフィン ISOPAR G (ェクソンィ匕 学社製）中に超音波分散装置を用いて分散させた後に、 のフィルターで濾過し て電気泳動用分散溶液を調製した。
[0106] (実施例 2)
炭素粒子として、分解残留物が粒子表面に存在する球状炭化ビーズ (平均粒径 12 Onm)を 1. 0重量％用いた以外は実施例 1と同様にして電気泳動用分散溶媒を調 製した。
[0107] (実施例 3)
球状炭化ビーズの量を 2. 0重量％とした以外は、実施例 2と同様にして、電気泳動 用分散溶液を調製した。
[0108] (実施例 4)
球状炭化ビーズの平均粒径を 500nmとする以外は実施例 2と同様にして電気泳 動用分散溶液を調製した。
[0109] (実施例 5)
平均粒径 120nmの炭化ビーズの粒子表面をオゾンで酸化処理した後、表面を 2_ (パーフルォロォクチル）エトキシシラン基で置換した物 1. 0重量％と、同じく表面を 2 一 (パーフルォロォクチル)エトキシシラン基で置換した二酸化チタン 3. 0重量％とを 95%重量％の FC_40 (3M社製）中に分散させること以外は、実施例 1と同様にして 電気泳動分散溶液を調製した。
[0110] (実施例 6)
炭化ビーズの平均粒径を 500nmにした以外は、実施例 5と同様にして、電気泳動 分散溶液を調製した。
[0111] (実施例 7) 炭素質粒子として、平均粒径 120nmの球状のサーマルブラックを用いた以外には 、実施例 1と同様にして電気泳動分散溶液を調製した。
[0112] (実施例 8)
500nmの炭化ビーズの表面に、高速気流中衝撃法によってェチルセルロースを 成膜し、さらに、その表面に 2— (パーフルォロォクチル)エトキシシラン基を置換した 5 50nmの第一粒子を用いる以外は実施例 5と同様にして電気泳動分散溶液を調整し た。
[0113] ここで、高速気流中衝撃法とは、核粒子 (炭化ビーズ)と被膜材料粒子 (ェチルセル ロース）とを高速の気流中に分散させ、これら粒子同士の衝突によって衝撃力を主体 とした機械的 ·熱的エネルギーをこれらの粒子に与えることにより、核粒子表面に被 膜を形成する方法である。この衝撃作用は、核粒子の表面に被膜粒子を打ち込む固 定化及び成膜材料粒子の核粒子表面での軟化'融解作用があるといわれている。
[0114] (実施例 9)
500nmの炭化ビーズの表面に、高速気流中衝撃法によって二酸化珪素（SiO )を
2 成膜し、さらに、その表面に 2— (パーフルォロォクチル）エトキシシラン基を置換した 5 40nmの第一粒子を用いる以外は実施例 8と同様にして電気泳動分散溶液を調整し た。
[0115] (比較例 1)
炭素粒子として、不規則形状のカーボンブラック（三菱化学社製)を用いたこと以外 は実施例 1と同様にして電気泳動分散溶液を調製した。
[0116] (比較例 2)
炭素粒子に代えて、四三酸化鉄（関東化学社製)を用いた以外は、実施例 1と同様 にして、電気泳動用分散溶液を調製した。
[0117] (比較例 3)
炭素粒子に代えて、ジァゾ系色素 (有本化学工業社製)を 0. 5重量％を用いた以 外は、実施例 1と同様にして、電気泳動用分散溶液を調製した。
[0118] (比較例 4)
炭素粒子に代えて、アントラキノン系色素 (有本化学工業社製)を 0. 5重量％を用 いた以外は、実施例 1と同様にして、電気泳動用分散溶液を調製した。
[0119] そして、これらの電気泳動用分散溶液の退色率を測定した。具体的には、各電気 泳動用分散溶液を、 1000倍に希釈して内径 10mm角のセルに入れ、晴天時に直 射日光下で 5時間暴露後、それぞれのサンプルの可視光域における最大吸光波長 での吸光度と暴露前の同一波長における吸光度の変化率として退色率を求めた。
[0120] (表示装置の作成）
次に、対向面に各々 IT〇がスパッタされた電極付きガラスを、スぺーサを介して 10 Ο μ ΐηの間隔となるように対向配置して表示用セルを作製した。次に、各セル中に、 各電気泳動用分散溶液をそれぞれ充填した。
[0121] そして、電極間に DC30Vを印加して、コントラスト比、メモリ効果率を測定すると共 に、通電試験を行い短絡が起こるか否かを確認し、さらに、通電試験後に凝集が起き ているか否かを測定した。
[0122] ここで、コントラスト比の評価は、セル面から 30cm離れた位置からメタルハライドラン プを光源とした光線を照射し、そのとき得られた反射光の輝度の最大値を最小値で 除することにより求めた。また、メモリ効果率は、上記の光照射条件と同一条件で電 圧を印加し、電圧の印加停止後 60秒後の反射光の輝度を電界印加停止前の反射 光の輝度の最大値で除して百分率に変換することにより求めた。
[0123] また、通電試験は、電極間に印加する電圧を 100Vとし、電圧の極性を 1秒サイクル で逆転させ、 24時間連続通電することにより行った。そして、通電試験後に、短絡等 によるスパークや過電流により IT〇が褐色もしくは黒色に変化することを利用して短 絡の有無を確認した。また、凝集の有無は、通電試験後のセル内を目視することによ り確認した。
[0124] また、炭素質粒子が凝集した状態の抵抗値の目安として、各炭素質粒子の集合体 を成形した成形体の体積抵抗率を測定した。具体的には、各炭素質粒子を (ί» 19m mの SUS製金型に充填し、成形圧力 5MPaで円形成形体を作製した。この円形成 形体を真空乾燥機にて lOmmHg程度の減圧下 100°Cで 1時間加熱後、減圧下で 常温に戻し、その後真空乾燥機力 取り出して、体積抵抗率を測定した。測定は、三 菱化学製抵抗率計 MCP - T600を使用し 4端子 4探針法で行った。 [0125] これらの結果を図 9に示す。球状の炭素粒子を用いた実施例 1一 9においては、不 規則形状の炭素粒子を用いた比較例 1に比して、分散性がよぐ炭素質粒子の凝集 や付着等が起こらないために、コントラスト比が 7. 9以上と高くなつた。一方、比較例 1では、分散性が悪いので凝集や付着等が発生し、特に表示側の透明電極への付 着により、コントラストが著しく悪化した。
[0126] また、球状炭素粒子を用いた実施例 1一 9においては、短絡が認められなかったの に対し、不規則形状の炭素質粒子を用いた比較例 1では、短絡が認められた。これ は、球状炭素質を用いた場合には、凝集が起こりにくいことに加えて、凝集体ができ たとしても、充填層の体積抵抗率が不規則形状の炭素質粒子の充填層の体積抵抗 率に比してかなり高い抵抗値を有しているので、短絡がしにくいためと思われる。この ことは、不規則形状の炭素質粒子（比較例 1)の体積抵抗率が 0. 15 Ω ' cmであるの に対し、実施例 1一 9の炭素質粒子の体積抵抗率がいずれも 5. 0 Ω ' cm以上になつ たことから理解される。
[0127] また、実施例 1一 9においては、化学的に安定な炭素質粒子を用いているため、色 素を用いた実施例 3, 4に比して、退色性がきわめて低い。さらに、実施例 1一 9にお いては、粒子密度が 1500— 2000kg/m3程度で溶媒の密度と比較的近い粒子を 用いているので、四三酸化鉄を用いた比較例 2よりも沈降しにくぐメモリ効果が高く なっている。
[0128] これらの結果から、本発明による表示装置は、第一粒子が凝集しにくぐかつ、電極 間の短絡も抑制できることが確認された。

Claims

請求の範囲
[I] 一対の基板と、前記基板間に収容される電気絶縁性の媒体と、前記媒体中に存在 する粒子と、を有し、前記基板間における前記粒子の空間分布変化に基づく反射率 の相違によって表示を行う表示装置であって、
前記粒子は、炭素を主成分とすると共に外形形状が略球状である複数の第一粒子 を含む表示装置。
[2] 前記第一粒子は、非晶質構造の炭素を含む請求項 1に記載の表示装置。
[3] 前記第一粒子は、炭素を主成分とするコア部と、前記コア部を取り囲み比抵抗が前 記コア部よりも大きい被覆部と、を含む請求項 1又は 2に記載の表示装置。
[4] 前記第一粒子は、その表面に有機官能基が結合している請求項 1又は 2に記載の 表示装置。
[5] 前記第一粒子は、前記第一粒子の集合体を 5MPaの圧力で成形した成形体の体 積抵抗率が 5. 0 Ω ' cm以上となる粒子である請求項 1一 4の何れか一項に記載の表 示装置。
[6] 前記第一粒子の粒子径が、 50nm— である請求項 1一 5の何れか一項に記 載の表示装置。
[7] 前記粒子は、さらに、前記第一粒子とは異なる複数の第二粒子を含み、
前記第二粒子の表面の色は、前記第一粒子の表面の色とは異なる請求項 1一 6の レ、ずれか一項に記載の表示装置。
[8] 前記第二粒子は、外形形状が略球状である請求項 7に記載の表示装置。
[9] 前記第一粒子が前記基板の一方側に移動した場合に前記第一粒子が前記基板 の他方側から見えないように前記第一粒子を隠蔽すると共に、前記基板の他方と対 向する面の色が前記第一粒子とは異なる隠蔽体を前記基板間に有する、請求項 1一 6の何れか一項に記載の表示装置。
[10] 前記基板の一方から前記基板の他方に向力うに従って断面積が狭くなる空間を複 数画成させると共に、前記空間と接する部分の色が前記第一粒子とは異なる仕切体 を前記基板間に備える、請求項 1一 6の何れか一項に記載の表示装置。
[I I] 前記第一粒子を、前記媒体の重量に対して、 0. 05— 10重量％含有する請求項 1 一 10の何れか一項に記載の表示装置。
[12] 前記第一粒子は、電界が作用すると電気泳動する請求項 1一 11の何れか一項に 記載の表示装置。
[13] 前記媒体を挟む一対の電極を有し、前記電極の一方は、マトリクス状に設けられた 請求項 1一 12のいずれか一項に記載の表示装置。
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