JPH08190352A

JPH08190352A - カラー表示装置

Info

Publication number: JPH08190352A
Application number: JP7000857A
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: 1995-01-06
Filing date: 1995-01-06
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カラー表示装
置を得る。【構成】カラー表示装置の画像素子１０が、対向する
２枚の透明電極板１ａ、１ｂの間に、電界配列効果を有
する固体粒子６を透明な電気絶縁性媒体５中に含有して
なる電気感応型光機能性流体組成物４が充填されてな
り、上記の固体粒子６と電気絶縁性媒体５とがそれぞれ
異なる色に着色されている。

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）を用い、その電界
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
を表示する表示装置としては従来から液晶表示装置がよ
く知られている。この液晶表示装置は、２枚の透明電極
板の間に液晶組成物が充填されてなる画像素子が多数同
一面上に並列され、またカラー液晶表示装置の場合はこ
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、かつ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っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、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るために大型画面が得ら
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カラー表示装
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、この双方の透明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ＥＡ流体中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カラー画像
を制御することができる、上記の液晶表示装置などが有
する問題点を解決した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、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、上記のＥＡ
粒子と電気絶縁性媒体とがそれぞれ異なる色に着色され
てなる画像素子を有するカラー表示装置（以下、単に
「表示装置」という）を提供することによって解決でき
る。この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、隣接するそれぞれの画
像素子の前記ＥＡ粒子と電気絶縁性媒体の少なくともい
ずれか一方が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、「Ｅ
Ａ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。ここで、ＥＡ
粒子の色は白色および黒色を含むものであり、着色とは
素材そのものの色の使用を含むものである。

【０００８】

【作用】透明電極板の間に電界が印加されないときは着
色されたＥＡ粒子が媒体中にランダムに分散しているの
でこの画像素子は着色不透明に見える。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
体または配列塊状体（以下、これらを「鎖状体」と総称
する）を形成する結果、この画像素子を光が透過するよ
うになる。このとき電気絶縁性媒体が着色されていれば
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。従ってこの画像素子は電
界のオン／オフに対応して画面が着色透明／着色不透明
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
印加するとき、電極板面に平行な鎖状体が形成されるの
で、画像素子は着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）（ｂ）
に示す画像素子１０を有する。図１（ａ）においてこの
画像素子１０は、２枚の対向する透明電極板１ａ−１ｂ
の間にＥＡ流体４が充填されたセルからなる。透明電極
板１ａ、１ｂはいずれも２層からなり、ＥＡ流体４に接
する内側の層はそれぞれ透明な電極層２ａ、２ｂであ
り、外側の層はそれぞれ透明ガラス層３ａ、３ｂであ
る。このＥＡ流体４は、青色に着色されたＥＡ粒子６が
黄色に着色された透明な電気絶縁性媒体５中に分散され
てなっている。電極層２ａおよび２ｂからはそれぞれ配
線７ａ、７ｂが引き出され、これらの配線はスイッチ８
および電源９からなるスイッチング回路に接続されてい
る。また、この画像素子１０の一方の透明電極板１ｂ側
にはバックライトＢＬが配設されている。

【００１０】図１（ａ）はスイッチ８がオフの状態を示
している。スイッチ８がオフのときは、青色のＥＡ粒子
６がＥＡ流体４中にランダムに分散しているので、バッ
クライトＢＬ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１０を透過せず、透明電極板１ａ側から
見ている観察者ｏｂｓにはＥＡ粒子６の色である青色と
電気絶縁性媒体５の色である黄色が混合した緑青色が見
えている。

【００１１】スイッチ８をオンにして双方の電極層２ａ
−２ｂ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
２ａ、２ｂ間に垂直に配列し、互いに間隔を隔てて鎖状
体１１を形成する。この結果、鎖状体１１の間隙部はＥ
Ａ粒子が存在せず黄色透明な電気絶縁性媒体５のみとな
るので、バックライトＢＬの光が画像素子１０を透過で
きるようになる。

【００１２】このとき、電気絶縁性媒体５の色が黄色で
あるから観察者ｏｂｓからは黄色光が見える。すなわち
観察者ｏｂｓ側から見るとき、この表示素子１０はスイ
ッチ８をオンにしたことによって黄色に点灯する。スイ
ッチ８をオフにすれば、ＥＡ粒子６は再びランダム分散
状態に戻るのでバックライトＢＬの光は遮断され、表示
素子１は消灯し、観察者ｏｂｓ側にも光源がある場合に
は、ＥＡ流体の反射光色である緑青色を呈する緑青色不
透明面に戻る。このように、この表示素子１０を有する
実施例１の表示装置は、電界のオン／オフによって黄色
光面／緑青色不透明面の変化を繰り返すことができ、例
えば注意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黄色の電気絶
縁性媒体５は、電気絶縁性媒体であるジメチルシリコー
ンオイルに黄色の油溶性染料を溶解したものであり、Ｅ
Ａ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および青色顔料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５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に青色顔料が含まれているので、ＥＡ無機物６ｃ
は例えば白色であっても、全体として青色の粒子とする
ことができる。

【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（以
下、「第一電極層」という）２２ａ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（以下、「第二電極
層」という）２２ｃ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（以下、
「対向電極層」という）２２ｂが形成されている。透明
電極板２１ａと透明電極板２１ｂはいずれも無色であ
る。双方の透明電極板の間には、図示しないが実施例１
と同様の、黄色の電気絶縁性媒体中に青色のＥＡ粒子が
分散されたＥＡ流体が充填されている。

【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。第一電極層２２ａは、電源２６の
（＋）側に接続されている。第二電極層２２ｃと対向電
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（−）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、透明
電極板２１ａ−２１ｂ間に電界配列して垂直な鎖状体を
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、電気絶縁性媒体が黄色に着色さ
れているので黄色に点灯する。

【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を覆うシャッターとなるのでバ
ックライトＢＬからの照明光が遮られ、表示素子２０
は、ＥＡ粒子６の色である青色と電気絶縁性媒体５の色
である黄色が混合した緑青色に見える。また、ＥＡ流体
中の青色粒子の配合量が透明電極板２１ａを覆うに十分
な場合には、表示素子２０はＥＡ粒子６の色である青色
を呈し、すなわち青色不透明面とすることも可能であ
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、黄色光面／緑青色〜青色不透明面の
いずれへの変化も速やかで、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
ばストライプ状、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３０が多数、同一平面
上に隣接して配列され、構成されている。この画素ユニ
ット３０は、図５（ａ）に示すように、実施例２と同様
な構成の電極層を有する３体の画像素子３１、３２、３
３が並列してなっており、これらの画像素子に含まれて
いる透明な電気絶縁性媒体はそれぞれ赤（Ｒ）、青
（Ｂ）、緑（Ｇ）に着色されている。また３体の画像素
子中のＥＡ粒子はいずれも黒色に着色されている。

【００２０】図５（ｂ）に示すように、画像素子３１、
３２、３３のそれぞれの一方の透明電極板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。

【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。第一電極層３６ａは電源３８の
（＋）側に常時接続されている。切替えスイッチ３７ａ
は、その可動端子が電源３８の（＋）側に接続されて第
二電極層３６ｂへの（＋）電位供給をオン／オフする。
切替えスイッチ３７ｂはその可動端子が電源３８の
（−）側に接続され、切替えスイッチ３７ａが第二電極
層３６ｂに（＋）電位を供給中は対向電極層３６ｃに
（−）電位を供給し、切替えスイッチ３７ａが第二電極
層３６ｂへの電位供給を遮断したときは第二電極層３６
ｂに（−）電位を供給するようになっている。

【００２２】いま、画像素子３３において、切替えスイ
ッチ３７ａが、図５（ｂ）のように第二電極層３６ｂに
（＋）電位を供給しているとき、（−）電位は対向電極
層３６ｃに供給されるから、セル中の黒色のＥＡ粒子３
９は第一電極層３６ａおよび第二電極層３６ｂと対向電
極層３６ｃとの間に、電極板に垂直な鎖状体４０を形成
する。従って透明電極板３４ｂ側に配置されたバックラ
イトＢＬの光は画像素子３３を透過し、その電気絶縁性
媒体の色によって緑色に点灯する。画像素子３１（Ｒ）
についても、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（Ｂ）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。画像素子３２（Ｂ）に接続された切替えス
イッチ３７ａを切り替えて第二電極層３６ｂへの（＋）
電位供給を遮断すると、切替えスイッチ３７ｂによって
第二電極層３６ｂに（−）電位が供給され、対向電極層
３６ｃは電界から開放される。これによって第一電極層
３６ａと第二電極層３６ｂとの間に電界が形成されるの
で、ＥＡ粒子３９はこれらの間に鎖状体４１を形成して
光を遮断する。よって画像素子３２（Ｂ）は黒色の消灯
状態になる。

【００２４】それぞれの画像素子３１、３２、３３が上
記のスイッチング状態にあるとき、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からの緑色光とが混合して黄色に見え
る。このように３体の画像素子３１、３２、３３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の表示
装置として用いることができる。

【００２５】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ＢＬ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。

【００２６】次に、上記実施例に用いたＥＡ流体の調製
例を示す。（調製例１−実施例１および実施例２のＥＡ流体）無機
イオン交換体である水酸化チタン（一般名；含水酸化チ
タン、石原産業株式会社製、Ｃ−ＩＩ）３２ｇと青色顔
料のフタロシアニンブルー８ｇとの混合物を表層材と
し、これとアクリル酸ブチル３００ｇ、１，３−ブチレ
ングリコールジメタクリレート１００ｇおよび重合開始
剤との混合物を、第三リン酸カルシウムを分散安定化剤
として含有する１８００ｍｌ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。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４０００ｒｐｍで３分間ジェット気流攪拌し、
表面研磨して無機・有機複合粒子からなる青色のＥＡ粒
子を得た。このＥＡ粒子の平均粒径は１４．０μｍであ
った。このＥＡ粒子をシリコーン油（東芝シリコーン株
式会社製、ＴＳＦ４５１シリーズ）と黄色油溶性染料と
からなる電気絶縁性媒体中に５．０重量％となるように
均一に分散し、ＥＡ流体を得た。

【００２７】（調製例２−実施例３のＥＡ流体）黒色Ｅ
Ａ粒子は、調製例１に示す青色顔料の代わりに黒色顔料
を用いた以外は同様にして製造した。画像素子３１に用
いたＥＡ流体は、この黒色ＥＡ粒子をシリコーン油と赤
色油溶性染料とからなる電気絶縁性媒体中に５．０重量
％となるように均一に分散して製造した。画像素子３
２、画像素子３３に用いたＥＡ流体は、上記の赤色油溶
性染料の代わりにそれぞれ緑色、青色油溶性染料を用い
た以外は同様にして製造した。

【００２８】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効果を有する有色の固体粒子（ＥＡ
粒子）を有色透明な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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】（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。

【００３４】（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。

【００３５】（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。

【００３６】（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。

【００３７】（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。

【００３８】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。

【００３９】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（５００〜７００℃
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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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、表層に色
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顔料を用いる
ことによって実現できる。また、ＥＡ無機物自体が求め
る色に着色されていれば、付加的な色素は必ずしも用い
る必要がない。例えば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
すれば、黒色顔料を使用せずに黒色のＥＡ粒子が得られ
る。

【００４５】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。

【００４６】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、用いる電気絶縁性媒体の比重に
近いことが好ましい。一般的な電気絶縁性媒体の比重を
考慮すると、ＥＡ粒子の比重は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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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
ト気流攪拌における研磨条件は、それに用いる装置の種
類、攪拌速度、無機・有機複合粒子の材質などにより変
化するが、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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】この電気絶縁性媒体は、ＥＡ流体中のＥＡ
粒子と異なる色に着色されている。着色には、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染料を
用いることができる。これらの染料は広く市販されてい
るので、適宜選択して使用することができる。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。

【００６０】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。

【００６１】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Ｓｗ
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１０
１ａ側から光Ｌが入射すると、この光ＬはＥＡ粒子１０
３の表面で乱反射され、光源の側からこの系を観察する
ときＥＡ流体の反射光色が観察される。また、光源と反
対側からこの系を観察するとこの系は暗く見える。

【００６２】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、この間隙を透過する。従ってこの状態
では光源の反対側からこの系を観察すると透明に見え
る。このときＥＡ粒子１０４の色は見えず、電気絶縁性
媒体が着色されていれば、透過光はその色を呈する。

【００６３】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、一方の電極板の面に第一電極層
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、ＥＡ流体
の透明／不透明の転換が速やかに行われるようになる。

【００６４】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〜５．０ｋＶ／
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、０．２５〜１．５ｋＶ／
ｍｍの範囲内が好適である。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】（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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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わかる。

【００８２】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。

【００８３】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
色不透明から無色透明に変化したことがわかる。

【００８４】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染料によって着色されたことは明ら
かである。

【００８５】図１７は、着色電気絶縁性媒体として青色
染料を０．１重量％添加したジメチルシリコーンオイル
を用い、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
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。

【００８６】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。このように種々の色をＥ
Ａ流体のＥＡ粒子にも電気絶縁性媒体にも付与すること
ができ、電界のオン／オフによってそれぞれ、ある色の
不透明状態から他の色の透明状態に可逆的に変更できる
ことが明らかになった。

【００８７】図１８は、同じ電極板に第一電極層と第二
電極層とを有する画像素子に関するものである。この画
像素子は、対向する一方の透明電極板に櫛形の透明な第
一電極層およびこれと非接触的に隣接する透明な第二電
極層が入れ子状に形成され、他方の透明電極板に対向電
極層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、第一電極層と対向電極層との間、または第一電極
層と第二電極層との間で電界の付加を切り換えたときの
効果を示している。

【００８８】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、第一電極層と対向電極層との間に２ｋ
Ｖ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、スイッチを切り換えて第一電極層と第二電
極層との間に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。

【００８９】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
極層と対向電極層との間に電界を印加したことによっ
て、ＥＡ粒子が電極板に垂直に配列し、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
面上の第一電極層と第二電極層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。

【００９０】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。

【００９１】

【表１】

【表２】

【００９２】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。

【００９３】

【発明の効果】本発明のカラー表示装置は、２枚の透明
電極板の間に着色されたＥＡ粒子をこれと異なる色に着
色された電気絶縁性媒体中に含有してなるＥＡ流体が充
填された画像素子を有するものであるので、電界オン時
には電気絶縁性媒体の色が透過光として認められ、電界
オフ時にはＥＡ粒子の色が不透明表示色として認められ
る表示装置となる。

【００９４】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、この一方の電極
層と対向電極層との間、または同一電極板上の双方の電
極の間で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、２以上の画像素子を同一面上に並列して有
し、隣接するそれぞれの画像素子のＥＡ粒子と電気絶縁
性媒体の少なくともいずれかが異なる色に着色されてい
れば、この表示装置は多色表現が可能となる。

【００９５】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、色彩コントラストが高く、大型化の
障害になる要因がないので、安価にしかも大型のカラー
表示装置が容易に得られる利点を有する。

【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
ける画像素子の電界オフ時の態様を示す断面図と回路
図、（ｂ）は、同じ画像素子の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’で切った断面図と部分回路図。

【図６】（ａ）は、一般のＥＡ流体における電界オフ
時の挙動を示す断面図、（ｂ）は、同じＥＡ流体の電界
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】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】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】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】ＥＡ流体について、ＥＡ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】ＥＡ流体について、ＥＡ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流体の電界応答性の測定例を示すグラ
フ。

【図１５】ＥＡ流体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と同様な画像素子において、電界
オフ時、第一電極層と対向電極層との間に電界を印加し
たとき、および第一電極層と第二電極層との間に電界を
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】

１ａ、１ｂ…透明電極板、４…ＥＡ流体、５…電気絶縁
性媒体、６…ＥＡ粒子、８…スイッチ、９…電源、１０
…画像素子、ｏｂｓ…観察者。

───────────────────────────────────────────────────── 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、上記の固体粒子と電気絶縁性媒体とがそれぞれ異な
る色に着色されてなる画像素子を有するカラー表示装
置。
【請求項２】上記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
それぞれの画像素子の前記固体粒子と電気絶縁性媒体の
少なくともいずれか一方が異なる色に着色されてなるカ
ラー表示装置。
【請求項４】前記固体粒子が、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項に記載のカラー表示装
置。