JPS62183439A - 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】 孜先分互 本発明はコンピューターのディスプレイ、行先表示板、
大型表示パネル等の文字、数字、図形及び映像の可逆表
示素子、光像記憶、Ｘ線映像形成等の像情報変換素子、
又は電子黒板、再使用可能な電子シート等のソフトコピ
ーとして有用な電気泳動表示素子に関する。

災末技Ｉ 一般に絶縁性液体中に顔料のような固体微粒子を分散さ
せると、その粒子は正又は負に帯電し、更にこの分散系
に直流電圧を印加すると、帯電粒子はその極性に応じて
陽極又は陰極に泳動する。ある色調を有する粒径０．１
〜０．３μ程度のこのような電気泳動性微粒子を前記色
調とは異なる色調に染色された高絶縁性分散媒中に分散
してなる液を、少くとも一方が透明な２枚の対向するガ
ラス電極と両電極の周縁部に配置されたスペーサーとで
形成されるセル内に封入したものは電圧印加時のセル内
粒子の移動による反射光の変化及びメモリー特性によっ
て各種機器の表示素子として利用できる。この種の表示
素子は電気泳動表示素子と呼ばれ、実際にこれをコンピ
ューターのディスプレイ、行先表示板、大型表示パネル
等の文字、数字１図形及び映像の可逆表示素子、光像記
憶、Ｘ線映像形成等の像情報変換素子、又は電子黒板、
再使用可能な電子シート等のラフ１−コピー用として利
用する提案がなされている。この゛貨気泳肋表示素子は
製造コストが安いこと、多色表示が可能であること、視
野角が広いこと等、他の表示素子にない利点を持ってい
るものの、実用面から見ると多くの欠点を持っている。

例えば粒子の分散安定性が悪いため、保存中或いは操作
中、セル内で粒子の凝集、沈降、電極への不可逆的付着
、マイグレーション等を起こして、表示の鮮明性及びコ
ントラストを低下させること、粒子の帯電が不明瞭であ
るため、粒子の泳動速度、従って表示速度、即ち応答速
度が遅いこと（応答時間によっては使用できる応用分野
が限定される）、同様な理由から粒子の泳動に必要な印
加電圧が高くなり、商品化が困難であること（印加電圧
が高くなると、駆動回路に汎用されているＩＣの使用が
制限されることになる。５０Ｖ以上の高耐圧ＩＣは特殊
な仕様となり、コスト的に厳しい。）等である。そして
これらの欠点を除去するため、分散液中に界面活性剤、
アルキッド樹脂、金属石ケン、オリーブ油等を添加する
試みもなされているが（例えば特公昭５２−２１８８０
号、同５６−１９６１２号）、未だ充分な効果は得られ
ていない。

月−一一眞 本発明の目的は分散粒子である電気泳動性微粒子の分散
状態及び帯電状態を安定化又は明瞭化することにより、
粒子の凝集、沈降等を防止すると共に、低い印加電圧で
しかも速やかに粒子を泳動せしめ、こうして表示の鮮明
性、コントラスト及び応答速度を向上し、且つ商品化を
可能とした電気泳動表示素子を提供することである。

購−ｍ一式。

本発明の電気泳動表示素子は第１図に示すようにある色
調を有する電気泳動性微粒子３を。

この色調とは異なる色調に染色された高絶縁性分散媒４
に分散してなる液を、少なくとも一方が透明な２枚のガ
ラス電極１，１′と両電極の周縁部内面に配置されたス
ペーサー２，２′とで形成されるセル内に封入してなる
電気泳動表示素子において、前記電気泳動性微粒子３と
して顔料微粒子表面をエチレン系共重合体又はこれとポ
リエチレンとの混合物からなる極性樹脂で被覆した複合
粒子を用いたことを特徴とするものである。

従来の電気泳動表示素子における欠点はいずれも電気泳
動性粒子、即ち分散粒子の分散媒中での分散状態及び帯
電状態が不安定又は不明瞭であることに起因している。

分散媒中に分散した微粒子はブラウン運動媒体の流動或
いは重力のような外力によって生じる運動により互いに
衝突し、凝集する傾向がある。この場合、粒子が明瞭な
帯電を保持していれば、２つの粒子が接近してもこれら
粒子間にｉＴ７Ｉ７Ｍ反発力が生じるため、凝集を防止
することができる。また一般に分散粒子として使用され
ている顔料粒子は分散媒より重いので、経時と共に沈降
する傾向がある。このような沈降を防ぐには分散粒子の
比重を分散媒の比重と同一にするか、或いは近似させれ
ばよい。そこで顔料粒子表面に比重の小さい樹脂を被覆
することが考えられる（但し被覆後の粒径も０．１〜０
．３μ程度に抑える必要がある）。一方１分散媒中での
粒子の帯電機構については粒子表面の極性基と分散媒分
子との酸−塩基イオン結合、前記極性基と分散媒中に含
まれる微量の水分との間で生じる解離イオン、イオン性
界面活性剤を用いた場合はこの活性剤と前記極性基との
間で生じる解離イオン又はこの解離したイオンの吸着等
によると説明されている。これらはいずれも粒子表面に
イオンが存在することを前提として帯電機構を説明して
いる。

そこで本発明者らは顔料粒子の表面に、化学結合によっ
てイオンを導入した極性樹脂を被覆することを考え、こ
のような極性樹脂としてエチレン系共重合体を選定した
ところ、分散粒子に明瞭、且つ安定な帯電性、及び分散
媒に近似した比重が付与され、分散粒子の凝集、沈降等
が防止できることを見出した。本発明はこのような知見
に基ずくものである。

本発明で使用される極性樹脂はエチレンをベースとした
共重合体である。エチレンの重合体であるポリエチレン
は耐薬品性、特に耐溶剤性も成膜性も優れているため、
本発明のように分散媒中で使用する粒子の被覆には好都
合である。

しかしポリエチレンは無極性樹脂であるため、分子内に
おいて電荷（イオン）が発生し難い。

そこでこのような性質を改良するため、本発明では無極
性モノマーであるエチレンに極性上ツマ−を共重合させ
ることにより極性を付与した共重合体が用いられる。こ
こで共重合される極性上ツマ−としては酢酸ビニル、ア
クリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、無水マ
レイン酸等が挙げられる。なお本発明では極性樹脂であ
るエチレン系共重合体に無極性樹脂であるポリエチレン
を混合使用することができる。

一方、顔料粒子としては白色系のものでは酸化チタン（
ルチル型又はアナターゼ型）、亜鉛華等の無機顔料が、
黄色系のものでは黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チ
タンイエロー、黄鉛等の無機顔料やハンザイエロー、ピ
グメントイエロー等の有機顔料が、赤色系のものではベ
ンガラ、カドミウムレッド等の無機顔料やシンカシャレ
ッドＹ、ホスタバームレッド等のキナクリドン顔料、パ
ーマネントレット、ファース１〜スローレッド等のアゾ
顔料等の有機顔料が、青色系顔料では群青、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
有機顔料が挙げられる。

次にこれら顔料粒子表面に本発明の極性樹脂を被覆する
方法について説明する。

従来、顔料のような固体粒子表面に樹脂を被用する方法
としては一般に固体粒子と樹脂とを熱時又は少量の溶媒
の存在下に混練し、冷却又は乾燥後、固化した混練物を
所望粒径に粉砕する方法が採用されている。しかしこの
方法では樹脂被覆を損なわずに粉砕するには自ずから限
界があるため（最小１μ程度）、目的とする０、１〜０
．３μ程度の粒径まで粉砕するのは困難である。そこで
本発明者らはいわゆるフラッシング法を利用して１次粒
子の形状のまま顔料粒子に樹脂を被覆する方法を考案し
た。この方法はまず顔料微粒子を高速攪拌機により少量
の水に分散してペースト状とし、一方、樹脂はその軟化
点以上に加熱した非溶媒（但し水と相溶しないもの）に
分散溶融して溶融樹脂の分散液とする。

次にこの両者を混合し、高速アトライターで分散後、冷
却する。これによりペースト中の水が非溶媒中に分離す
る結果、顔料粒子表面を樹脂で被覆した複合粒子を水及
び非溶媒に分散した系が得られる。次に非溶媒として表
示用分散液の分散媒と同じものを用いた場合は前述のよ
うにして得られた分散系から水を分離し、また非溶媒と
して分散媒とは異なるものを用いた場合は分散系から水
及び非溶媒を分離した後、得られた非溶媒含有複合粒子
を常温で乾燥する（加熱乾燥すると１分散液中で凝集を
起こす恐れがある）。なお樹脂と顔料粒子との比率は主
として、前述のような理由から分散粒子である複合粒子
の比重が分散媒の比重と同−又は近似するように設定さ
れるが、同時にセルの構造、駆動の形式等も考慮する必
要がある。これらの条件も考慮すれば樹脂／顔料粒子比
（重量）は１１５〜２／１程度が適当である。

以上のようにして得られる本発明の複合粒子の構造モデ
ルを第２図（図中１０は顔料、１１は樹脂）に示した。

なお実際に後記実施例１〜３で作った複合粒子（粒径約
０．１μ）は電子顕微鏡で観察したところ、いずれも第
２図のモデルにかなり近似していることが判った。

以上のような複合粒子を分散するための分散媒としては
高絶縁性のものであればよいが、その他、高比重、且つ
低粘度で、光に対し安定で。

毒性が少ないものが望ましい。これらの性能を備えた分
散媒の具体例としては０−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、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
化二臭化エタン、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、二硫化炭素等の非水溶
媒及びそれらの混合物が挙げられる。

これらの分散媒は染料で染色して使用される。

この場合、染料としては染色液の透過率をできるだけ高
くして高コントラストの表示を得るめに、分散媒に溶解
するものが選択される。このような性能を備えた染料は
油溶性染料、特に使い易さの点からアゾ染料及びアンス
ラキノン染料である。具体的には青色染料としてアンス
ラキノン系のマクロレックスブルーＲＲ（バイエル社ｍ
）、赤色染料としてアゾ系のオイルレッド５３０３　（
有水化学社製）、黒色染料としてアンスラキノン系のマ
クロレックスブルーＦＲ（バイエル社製）とアゾ系のオ
イルレッドメロ（カント−化学社製）との混合物が挙げ
られる。

分散液には分散粒子の分散性及び帯電性を更に安定化又
は明瞭化して表示の鮮明性、コントラスト及び耐用時間
を改善するために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、ポリオキシエチレンソルビタ
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。

なお分散液を調製する際の分散手段としては粒子表面の
樹脂被覆を損傷したり破壊しないもの、例えばペイント
シェーカーが選択使用される。ボールミルは破壊力があ
るので、使用できない。

こうして得られる分散液は電気泳動表示素子用セル内に
注入される。このセルは、一方が透明なガラス電極を２
枚用意し、一方を固定し、その周縁部に、硬質樹脂粉を
混入したエポキシ接着剤をスクリーン印刷法で印刷して
付着せしめ、この電極上に他方のガラス電極を対向せし
め、接着剤を硬化させてスペーサーを形成することによ
り作られる。分散液は注射器を用いて。

予め設けられた注入口から注入する。最後にこの注入口
にテフロン球を埋め込んだ後、その上を接着剤でシール
する。

以下に本発明を実施例によって説明する。

実施例１ ポリエチレン（工作化成社製サンワックス１７１Ｐ）１
０ｇ及びエチレン−酢酸ビニル共重合体（三井デュポン
ポリケミカル社製エバフレックス２２０）　１０　ｇを
混合し、これを加熱したｍ−キシレン５０ｇに分散し溶
融する。一方、アナターゼ型酸化チタン（石原産業社製
Ａ−１００）２０ｇを１００−２の水に分散した液を高
速攪拌機に入れ、激、シく混合液を冷却して溶媒層と水
層として分離した後、水層を留去することにより、酸化
チタン表面を前記混合樹脂で被覆した複合粒子を分散状
態で得た。

次にこの複合粒子とｍ−キシレンとアンスラキノン系青
色染料（マクロレックスブルーＲＲ）とを１．５　：　
１０　：　０．１の重量比で混合し、ペイントシェーカ
ーで約１時間分散して表示用分散液とした。

更にこの分散液を、２枚の対向する透明ガラス電極とス
ペーサーとで形成されたセル（予め注入口も設けた）の
注入口から注射器を使って注入し、注入口にテフロン球
を埋め込み、その上を接着剤でシールすることにより電
気泳動表示素子を作った。

次にこの表示素子の両電極間にＩＯＶの直流電圧を印加
すると二表示素子セル内の粒子の泳動により、速やかに
山−青の表示が行なわれた。

この時の白色と青色との濃度（コントラス１−）比は分
光光度計（マクベス社１７Ｋｃｓ）で測定して１０であ
った。更に両電極における電圧の極性をＩＨｚの周波数
で交互に反転させて表示するテストを行なったところ、
電極への粒子の不可逆的付着もなく少くとも１０’回の
繰返し表示が可能であった。またこの表示素子は７００
時間の放置テストで粒子の凝集や沈降を生じなかった。

比較例１ 表示用分散液の製造時に複合粒子の代りにアナターゼ型
酸化チタンをそのまま用いた他は実施例１と同じ方法で
電気泳動表示素子を作った。

このものはＩＯＶの直流電圧の印加で白−青の表示は可
能であったが（但し実施例１の場合よりも表示速度は遅
い）、ｆ８．正極性の交互反転による表示テストでは数
回の繰返しで一部の粒子が凝集したり、電極に不可逆的
に付着して泳動しない部分が生じて表示不能となった。

また放置テストでは２０時間で沈降が生じ、使用不能と
なつた・ 比較例２ 複合粒子の製造時にエチレン−酢酸ビニル共重合体を用
いなかった他は実施例１と同じ方法で電気泳動表示素子
を作った。しかしこの素子の場合はＩＯＶの直流電圧を
印加しても殆どの粒子の泳動が見られなかった。そして
印加電圧を１００Ｖに上げたところ１粒子の泳動が可能
となり、実施例の場合よりも表示速度は遅いものの白−
青の表示が行なわれた。しかし１００■の電圧極性の交
互反転による表示テストでは１０’回の繰返しで一部粒
子の凝集や電極への不可逆的付着が生じた。また放置テ
ストでは１００時間で沈降を生じた。

実施例２ 複合粒子の製造時に、ポリエチレンとしてＢＡＳＦ社製
Ａ−ｗａｘを、エチレン−酢酸ビニル重合体として三井
デュポンポリケミカル社製エバフレックス４２０を、ま
たアナターゼ型酸化チタンの代りにルチル型酸化チタン
（チタン工業社製ＫＲ３１０）を夫々用いると共に、表
示用分散液の製造時にアンスラキノン系青色染料の代り
にアゾ系赤色染料（オイルレッド５３０３）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った・ 次にこの表示素子の性能を実施例１と同じ方法で評価し
た。即ちまず両電極にＩＯＶの直流電圧を印加すると、
表示セル中の粒子の泳動により速やかに白−赤の表示が
行なわれた。この時の白色と赤色との濃度比は７であっ
た。また電圧極性の交互反転による表示テストでは実施
例１と同様、電極への不可動的付着もなく、少くとも１
０６回の繰返し表示が可能であった。更に放置テストで
は実施例１と同様に良好な結果が得られた。

実施例３ 複合粒子の製造時にサンワックス１７１　Ｐポリエチレ
ン１０ｇの代りにアライドケミカル社製ＡＣ−７１５ポ
リエチレン１５ｇを、エチレン−酢酸ビニル共重合体Ｌ
ｏｇの代りにエチレン−酢酸ビニル〜アクリル酸グラフ
ト共重合体（試作品）５ｇを、またアナターゼ型酸化チ
タン２０ｇの代りにルチル型酸化チタン（石原産業社製
Ｒ−８２０）４０ｇを夫々用いると共に、表示用分散液
の製造時にｍ−キシレンの代りにトリクロロトリフルオ
ロエタンを、またアンスラキノン系青色染料（マクロレ
ックスブルーＲＲ）の代りにモノアゾ系赤色染料（オイ
ルレッド）とアンスラキノン系青色染料（マイクロレス
ブルーＦＲ）との１：１（重量）混合物を夫々用い、且
つ複合粒子とトリクロロトリフルオロエタンと前記染料
混合物とを２０　：　１０　：　０．１５の重量比で混
合した他は実施例１と同じ方法で電気泳動表示素子を作
った。

次にこの表示素子の性能を実施例１と同じ方法で評価し
た。即ちまず両電極にＩＯＶの直流電圧を印加すると、
表示セル中の粒子の泳動により速やかに白−黒の表示が
行なわれた。この時の白色と黒色との濃度比は１０であ
った。また電圧極性の交互反転による表示テストでは実
施例１と同様に良好な結果が得られた。

効　　　果 以上の如く本発明の電気泳動表示素子は分散粒子として
顔料微粒子表面をエチレン系共重合体を含む極性粒子で
被覆した複合粒子を用いたので、従来の顔料微粒子単独
の粒子系に比べて分散性及び帯電性が安定化又は明瞭化
し、その結果、保存中或いは操作中１粒子の凝集、沈降
、電極への不可逆的付着等を防止すると共に、低い印加
電圧でしかも速やかに粒子を泳動せしめ、こうして表示
の鮮明性、コントラスト及び応答速度を向上し、且つ商
品として実用化を可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気泳動表示素子の一例の断面図、第
２図はこの表示素子に用いられる電気泳動性微粒子の断
面図である。 １．１′・・・ガラス電極　　　　２，２′・・・スペ
ーサー３・・・電気泳動性微粒子　　　４・・・分散媒
１０・・・顔料粒子　　　　　　１１・・・極性樹脂ｉ
２■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ある色調を有する電気泳動性微粒子をこの色調とは
   異なる色調に染色された高絶縁性分散媒に分散してなる
   液を、少なくとも一方が透明な２枚のガラス電極と両電
   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
   セル内に封入してなる電気泳動表示素子において、前記
   電気泳動性微粒子として顔料微粒子表面をエチレン系共
   重合体又はこれとポリエチレンとの混合物からなる極性
   樹脂で被覆した複合粒子を用いたことを特徴とする電気
   泳動表示素子。