JP5134637B2

JP5134637B2 - 電気泳動表示用液、それを用いた電気泳動表示装置及び電子機器

Info

Publication number: JP5134637B2
Application number: JP2010044410A
Authority: JP
Inventors: 洋亮瀬田川
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: TW201106078A; CN102422214A; EP2407824A1; US8605353B2; EP2407824A4; WO2010103979A1; US20120057218A1; TWI493269B; JP2010237655A; CN102422214B

Description

本発明は、電界等の作用により可逆的に視認状態を変化させることができる電気泳動表示用液、それを用いた電気泳動表示装置及び電子機器に関する。

近年の情報機器の発達に伴い、表示装置の低消費電力化、薄型化、フレキシブル化等の需要が増してきており、これらの需要に合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行なわれている。

このような表示装置の一つとして、Harold D. Leesらにより発明された電気泳動表示装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。該電気泳動表示装置は、少なくとも一方が透明な２枚の電極基板を適当なスペーサーを介して対向配置し、この電極基板間に、微粒子（顔料粒子）をこれと異なる色に着色された分散溶媒中に分散させた表示液を充填して表示パネルとした構成となっている。そして、この表示パネルに電界を印加して透明電極面に表示を得ようとするものである。

この電極基板間に充填される電気泳動表示用液は、二酸化チタン等の微粒子（顔料粒子）、この微粒子と色のコントラストを付けるための染料を溶解させたキシレン、テトラクロロエチレン、パラフィン、シリコーンオイル等の低誘電率の分散媒、界面活性剤等の分散剤、及び電荷付与剤等の添加剤から構成される。この電気泳動表示用液に電界を印加することにより、表示液中の微粒子が透明電極側に移動し、表示面には微粒子の色が現れる。さらに、これと逆方向の電界を印加することにより、微粒子は反対側に移動し、表示面には染料により着色された分散媒の色が現れる。

このような電気泳動表示装置は、電界の向きを制御することにより所望の表示を得ることができる表示装置であり、低コストで、視野角が通常の印刷物並に広く、消費電力が小さく、表示のメモリー性を有する等の長所を持つことから安価な表示装置として注目されている。

これらの電気泳動表示装置の表示液は、一般に染料等を溶解して着色された疎水性で低誘電率の分散媒中に、二酸化チタン等の高屈折率の無機顔料を分散させているため、分散安定性の制御が難しく、凝集等によるコントラストの低下や繰り返し表示特性の低下、表示品質の低下を生じさせるといった欠点を有している。
また、染料溶液を用いているため、顔料表面への染料の吸着等によりコントラストを低下させるといった欠点も有している。そこで、これら問題点を解決するために、分散系の安定化や表示特性の向上のための提案が数多くされてきている。

分散安定性を向上させるための手段として、例えば、染料によって着色された分散媒中にチタネートカップリング剤で表面処理した電気泳動粒子を用いた系においてソルビタン脂肪酸エステル界面活性剤を添加する技術が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
しかしながら、分散安定化の効果は、未だ満足に至らず、表示のコントラストにおいても未だ検討の余地があるものである。

一方、コントラストを向上させるための手段として、例えば、分散媒の着色に用いられる染料として顔料表面に対して非吸着性の染料を用いることや、分散媒中の染料濃度を低くすることなどが提案されている。
しかしながら、これらの方法等では、上記した染料溶液による欠点を完全に解決するには至っておらず、実用上の課題を有している。

また、表示面における電気泳動微粒子の偏在による表示の不均一を防止する方法として、電気泳動表示用表示液をマイクロカプセルに封入して表示粒子として利用する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
しかしながら、この方法においても、内包される表示液が有色の染料溶液と顔料粒子の分散液を利用しているものであることから、上記の現象と同様にコントラストの点では十分ではない点に課題がある。

そこで、染料で着色された分散媒を用いるシステムが有する欠点を解決する手段として、染料溶液を用いない電気泳動表示装置が提案されている。例えば、無色分散媒中に色調及び電気泳動性が互いに異なる少なくとも２種類の電気泳動微粒子を分散した液を少なくとも一方が透明な２枚の対向電極間にスペーサーを介して形成されるセル内に封入した電気泳動表示素子が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
しかしながら、色調の異なる電気泳動微粒子の帯電電荷が正と負の組み合わせであるために微粒子間に電気的引力が生じ、微粒子の凝集が起きることで分散安定性が低下し、混色によるコントラスト低下なども生じるといった課題を有している。

また、このような色調及び電気泳動性（帯電電荷）が互いに異なる２種類の電気泳動微粒子を分散した液を電気泳動表示用表示液として用いる系において問題となっている粒子間の凝集を防ぐための手段として、電荷調整剤の添加や粒子の表面処理等による立体的反発効果を用いることが提案されている（例えば、特許文献６参照）。しかしながら、この場合も、２種類の電気泳動微粒子の凝集を完全に防ぐことは困難であり、良好なコントラストを実現することができないといった課題を有している。

更に、無色分散媒中に電気泳動性が同一で色調及び電気泳動速度が互いに異なる少なくとも２種類の電気泳動微粒子を分散した液を用いた電気泳動表示素子が提案されている（例えば、特許文献７参照）。しかしながら、この電気泳動表示素子では、移動速度の遅い粒子であっても表示面の電極近くに存在するときは移動距離が少なくてすむために表示面に現れてしまうこともあり、また、一般的に色調の同じ粒子間でも帯電電荷は異なり移動速度の分布を持っているため、色調の異なる粒子間でそれらが重なることがないように制御しなければ十分なコントラストを得ることは難しいといった課題を有している。

また、分散媒中に表面処理を施された内部に空隙を有する粒子と該粒子とは色調の異なる顔料粒子を含む電気泳動表示用表示液が提案されている（例えば、特許文献８参照）。
しかしながら、この電気泳動表示用表示液は、内部に空隙を有する粒子では空隙に分散溶媒が入りこむなどしてしまうため、特に、白い粒子の屈折率が下がり十分なコントラストを得ることを困難なものとしている。

そして、無色分散媒中に色調及び電気泳動性が互いに異なる少なくとも２種類の電気泳動性微粒子を分散した液をマイクロカプセル内に内包した例も提案されている（例えば、特許文献９参照）が、マイクロカプセルの樹脂層によりコントラストが低下すること、曲面部分を持つことにより表示面のコントラストにムラができるといった課題を有している。

他方、高コントラストな電気光学特性と、電界印加後の表示像記憶性を有する電気泳動表示装置を提供することを目的とした、光を吸収する着色帯電泳動粒子、光を透過する透明粒子および着色帯電泳動粒子と透明粒子を分散させる分散媒を含有し、前記透明粒子の屈折率ｎ_１は、分散液の屈折率ｎ_２に対して１．１４ｎ_２≧ｎ_１≧０．８６ｎ_２であることを特徴とする電気泳動表示用懸濁液（例えば、特許文献１０参照）が知られている。

しかしながら、上記特許文献１０の電気泳動表示用懸濁液は、明表示時の実効開口率を低減させるというものであり、本願発明とはその課題及び技術思想（構成及びその効果等）が全く相違するものである。

米国特許第３６１２７５８号公報（特許請求の範囲、実施例等）特許第２７３３６８７号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開平１７−３２６４５６号公報（特許請求の範囲、実施例等）特許第２５５１７８３号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開昭６２−２６９１２４号公報（特許請求の範囲、実施例等）特表平８−５１０７９０号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開昭６３−５０８８６号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００２−２７７９０３号公報（特許請求の範囲、実施例等）ＷＯ１９９８／０３８９６号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００６−２２０９６９号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、反射率の低い黒あるいは高彩度の色と、反射率の高い白表示ができる高コントラスト表示可能な電気泳動表示用液であり、白色微粒子の粒子凝集を抑制し、安定性に優れた電気泳動表示用液、それを用いた電気泳動表示装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来技術の課題等について鋭意検討した結果、分散媒の屈折率と似た屈折率を持つ微粒子を含有することにより、表示時の白色微粒子の一時的な凝集を抑え、白表示の反射率を向上させることに成功すると共に、その微粒子の電荷を調整することにより、電気泳動粒子の沈降がなく、長期にわたって表示が安定した電気泳動表示用液が調製できることを見い出し、本発明を完成するに至ったのである。

本発明は、次の（１）〜（６）に存する。
（１）少なくとも、白色微粒子と、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子と、液相分散媒とを含有する電気泳動表示用液であって、前記液相分散媒との屈折率差が０〜０．０５となる微粒子を含有すると共に、該微粒子の平均粒子径が５０〜５００ｎｍであることを特徴とする電気泳動表示用液。
（２）前記白色微粒子の含有量が電気泳動表示用液全体に対して２．０〜６．８体積％であることを特徴とする上記（１）に記載の電気泳動表示用液。
（３）前記微粒子の含有量が前記白色微粒子に対して、１．０〜３５．０体積％であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の電気泳動表示用液。
（４）前記白色微粒子が白色酸化チタンであることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の電気泳動表示用液。
（５）一対の基板間に、上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の電気泳動表示用液を収容してなることを特徴とする電気泳動表示装置。
（６）上記（５）の電気泳動表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。

本発明によれば、反射率の低い黒あるいは高彩度の色と、白色度の高い白表示ができる高コントラスト表示可能な電気泳動表示用液となり、白色微粒子の粒子凝集を抑制し、安定性に優れた電気泳動表示用液、それを用いた電気泳動表示装置及び電子機器が提供される。

本発明の電気泳動表示用液を収容した電気泳動表示装置の使用状態の一例を示す部分断面図である。電気泳動表示装置を駆動させ、白表示しているときの白色微粒子と微粒子の状態を模式的に表した図面である。

以下に、本発明の実施形態を発明ごとに詳しく説明する。
本発明の電気泳動表示用液は、少なくとも、白色微粒子と、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子と、液相分散媒とを含有する電気泳動表示用液であって、前記液相分散媒との屈折率差が０〜０．０５となる微粒子を含有すると共に、該微粒子の平均粒子径が５０〜５００ｎｍであることを特徴とするものである。

本発明に用いる白色微粒子は、白色であれば特に限定されず、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、タルク、クレー、珪酸カルシウム、シリカ、アルミナなどが用いられるが、好ましくはルチル形の酸化チタンで構成される。ルチル形の酸化チタンは、アナタース形の酸化チタンと比較しても良好な白色性、隠ぺい性を有しており、白色を付与する微粒子として優れた特性を有するものである。

更に好ましくは、白色表示特性の向上、繰り返し表示性、応答性、液の安定性の向上、帯電特性の制御の点から、白色微粒子は疎水化用表面処理剤、親油性表面処理剤等により疎水化処理、親油性処理がなされているものが望ましい。
疎水化用表面処理剤としては、疎水化処理用シリコーンオイル、フッ素オイルなどが挙げられ、また、親油性表面処理剤としては、例えば、カップリング剤、親油性界面活性剤などが挙げられ、分散性、流動性の面から疎水化処理用シリコーンオイル、カップリング剤の使用が特に望ましい。
用いることができるカップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、ジルコアルミネートカップリング剤、クロム系カップリング剤、更には、フッ素系カップリング剤などが挙げられる。

前記白色微粒子は、白色表示特性、表示メモリー性や分散安定性の更なる効果を発揮せしめる点から、その一次平均粒子径は１００〜１０００ｎｍ、好ましくは、１２０〜３００ｎｍであるものが望ましい。
なお、本発明において、「一次平均粒子径」とは、顔料の製造工程で初めに生成してくる単一粒子の状態の平均粒子径のことであり、ここでは各材料メーカーが報告している粒子径を引用している。
この白色微粒子の一次平均粒子径が１００ｎｍ未満であると、白色微粒子のブラウン運動による拡散の影響が出て表示特性が落ちることがあり、凝集傾向も強くなるために分散系が不安定になってしまう。一方、一次平均粒子径が１０００ｎｍを越えると、白色微粒子の沈降が生じやすくなり、表示メモリー性や分散安定性を悪化させる要因となる。

本発明において、好ましく用いられる白色微粒子としては、具体的には、ＩＴＴ−２ＴｉＯ_２ＣＲ−５０（日光ケミカルズ社製、表面をチタンカップリング剤で処理した酸化チタン、一次平均粒子径約２５０ｎｍ）、ＫＲ−３８０（チタン工業社製、一次平均粒子径約３００〜５００ｎｍ）の表面を親油性表面処理剤で処理したもの、ＫＲ−２７０（チタン工業社製、一次平均粒子径約約４００ｎｍ）の表面を親油性表面処理剤で処理したもの、タイペークＣＲ−５０（石原産業社製、親水性表面となる酸化チタン、一次平均粒子径約約４００ｎｍ）を疎水化処理用シリコーンオイルで処理した酸化チタンなどが挙げられる。

本発明において、用いる白色微粒子の含有量は、電気泳動表示用液全体に対して２．０〜６．８体積％、好ましくは、２．４〜６．８体積％、更に好ましくは、３．６〜５．８体積％とすることが望ましい。
この白色微粒子の含有量が２．０体積％未満であると、表示に必要な、充分な隠ぺい力が確保できなくなり、一方、６．８体積％を超えると、表示液の系全体の粘度が上昇し、電気泳動しづらくなるので好ましくない。

本発明に用いる染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子は、従来公知の方法で製造される有機ポリマーなどからなる樹脂粒子を、公知の方法によって染料及び／又は顔料によって着色されたものであり、例えば、樹脂粒子の合成前にモノマーを着色してから後述する製法により製造する方法や、樹脂粒子の製造途中で着色する方法や、樹脂粒子を製造した後に着色する方法等により、着色された樹脂粒子を製造することができる。
更に、別の方法としては、予め合成することによって得られたポリマー材料中に染料及び／又は顔料を物理的に分散するなどした後に、所望の粒子サイズになるまで粉砕して得ることもできるが、着色された樹脂粒子としては、これら手法によって得られたものに限られるものではない。
なお、本発明において、上記「樹脂粒子」とは、液相分散媒として用いる溶媒との組合せにおいて、溶媒に対する溶解性が極めて低いものであり、溶媒中において分散された粒子状態で存在できるものをいう。

用いることができる樹脂粒子としては、従来公知の方法で製造される有機ポリマーからなる樹脂粒子を使用することが可能であり、例えば、乳化重合を利用した方法、シード乳化重合法、ソープフリー重合法、分散重合法、懸濁重合法、シード重合法、シード重合＋重合収縮を利用した方法、Ｗ／Ｏ／Ｗエマルジョンの懸濁重合による方法、スプレードライの液滴の表面乾燥を利用した方法、ポリマーエマルジョンを電解質固体粒子の添加により凝集させるシード凝集法等が挙げられるが、これらの方法によって作製されたものに限定されるものではない。

特に、本発明では、高コントラストの表示を得るべく、染料及び／又は顔料より着色された、反射率の低い黒色の樹脂粒子が望ましい。この黒色の樹脂粒子は、従来公知の方法で製造される有機ポリマーなどからなる樹脂粒子を、公知の方法によって黒色の染料及び／又は黒色の顔料等によって黒色に着色されたものであり、例えば、樹脂粒子の合成前にモノマーを黒色に着色してから後述する製法により製造する方法や、樹脂粒子の製造途中で黒色に着色する方法や、樹脂粒子を製造した後に黒色に着色する方法等により、黒色に着色された樹脂粒子を製造することができる。更に、別の方法としては、あらかじめ合成することによって得られたポリマー材料中に黒色の染料及び／又は黒色の顔料等を物理的に分散するなどした後に、所望の粒子サイズになるまで粉砕して得ることもできるが、黒色に着色された樹脂粒子としては、これら手法によって得られたものに限られるものではない。

具体的には、市販のラブコロール２２０（Ｍ）ブラック（大日精化工業社製、架橋アクリルコポリマーを主成分としてカーボンブラックで着色された黒色樹脂粒子、平均粒子径約１０μｍ）、ラブコロール０２０（Ｆ）ブラック（大日精化工業社製、架橋アクリルコポリマーを主成分としてカーボンブラックで着色された黒色樹脂粒子、平均粒子径約２０μｍ）などの少なくとも１種を用いることができる。

また、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子の平均粒子径は、高い白の反射率と高コントラスト表示を両立できる点から、酸化チタン粒子などの白色微粒子の平均粒子径の２倍以上であることが好ましい。

本発明においては、高い白の反射率と高コントラスト表示の両立、及び、高い応答速度表示を得るために、液相分散媒中における染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子の帯電特性と、酸化チタン粒子などの白色微粒子の帯電特性とが互いに異なることが望ましい。
なお、「帯電特性が互いに異なる」とは、白色微粒子が正（負）帯電の場合に、着色された樹脂粒子が負（正）帯電である場合だけでなく、白色微粒子が正又は負帯電の場合に、着色された樹脂粒子がほぼ無帯電である場合と、白色微粒子がほぼ無帯電の場合に、着色された樹脂粒子が正又は負帯電である場合も意味するものである。すなわち、互いに逆の帯電を示していない場合であっても、一方の粒子がほぼ無帯電であれば、電圧を印加したときにその粒子はほとんど動くことがないため、もう一方の帯電した粒子を表示面側あるいは反対側に動かすことにより表示が可能となるものである。

本発明に用いる液相分散媒としては、例えば、従来電気泳動表示に用いられている導電率の低い、絶縁性の各種タイプのものを用いることができ、例えば、芳香族炭化水素、パラフィン、イソパラフィン系脂肪族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、シリコーンオイル、テルペン溶媒、高純度石油から選ばれる少なくとも１種（各単独又は２種以上の混合物、以下同様）が挙げられる。
具体的には、芳香族炭化水素として、ベンゼンや、トルエン、キシレン、エチルベンゼシ、ドデシルベンゼン等のアルキルベンゼン誘導体、フェニルキシリルエタン、１，１−ジトリルエタン、１，２−ジトリルエタン、１，２−ビス（３，４−ジメチルフェニルエタン）（ＢＤＭＦ）等のジアリルアルカン誘導体、ジイソプロピルナフタレン等のアルキルナフタレン誘導体、モノイソプロピルビフェニル、イソプロピルビフェニル、イソアミルビフェニル等のアルキルビフェニル誘導体、各種割合にて水素化されたターフェニル誘導体、ジベンジルトルエン等のトリアリルジメタン誘導体、ベンジルナフタレン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、ジアリルアルキレン誘導体、アリルインダン誘導体、ポリ塩素化ビフェニル誘導体、ナフテン系炭化水素等が挙げられる。

パラフィン、イソパラフィン系脂肪族炭化水素としては、例えば、パラフィン、塩素化パラフィン、イソパラフィン、市販品では、アイソパーＧ、Ｈ、Ｍ、Ｌ（いずれもエクソンモービル社製）、Ｓｈｅｌｌｓｏｌ（昭和シェルジャパン社製）、ＩＰソルベント１０１６、１６２０、２０２８、２８３５（出光石油化学社製）等が挙げられる。
また、ハロゲン化炭化水素類としては、例えば、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ジクロロメタン、臭化エチル等が挙げられる。
テルペン溶媒としては、例えば、α−リモネン、α−ピネン、ｐ−サイメン等が挙げられる。

更に、上記以外にも、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカンなどの直鎖炭化水素類、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ジクロロメタン、臭化エチル等のハロゲン化炭化水素類、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクテルジフェニル、リン酸トリシクロへキシル等のリン酸エステル類、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジラウリル、フタル酸ジシクロへキシル等のフタル酸エステル類、オレイン酸ブチル、ジエチレレグリコールジベンゾエート、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、アジピン酸ジオクテル、トリメリット酸トリオクチル、クエン酸アセチルトリエチル、マレイン酸オクチル、マレイン酸ジブチル、酢酸エチル等のカルボン酸エステル類、Ｎ，Ｎ−ジブチル−２−ブトキシ−５−ターシャリオクチルアニリン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの液相分散媒は、少なくとも１種用いることができ、好ましくは、アイソパーＨ、Ｍ、Ｌ、ドデカン、トリデカン、テトラデカンの使用が、高沸点で、低粘度であるため電気泳動表示用液の液相分散媒として望ましい。

これらの液相分散媒の含有量としては、用いる白色微粒子、後述する微粒子などの各種含有成分によって適宜好適な量に設定されるものであり、一概に定まるものでないが、電気泳動表示用液全量に対して、４０〜８０質量％程度である。

本発明に用いる微粒子は、前記酸化チタンなどの白色微粒子の凝集を抑え、白色微粒子の光散乱体積を確保し、白表示の反射率を向上させる効果を有するものである。
これらの効果を発揮させるためには、用いる微粒子は、上記液相分散媒との屈折率の差（絶対屈折率差）が０〜０．０５となるものを用いることが必要である。
この液相分散媒との屈折率差が上記範囲（０〜０．０５）を外れる微粒子では、本発明の効果を発揮できないものとなる。
なお、本発明において、「屈折率」は、一般に用いられる真空を１．０とした物質固有の値の「絶対屈折率」のことをいう。

用いることができる微粒子としては、例えば、ポリマー粒子、無機粒子、有機無機複合粒子などから選ばれる少なくとも１種が挙げられ、用いる液相分散媒種の屈折率により適宜選択されるものとなる。
用いることができるポリマー粒子としては、例えば、電気泳動表示用として使用する液相分散媒に溶解しないポリマー材料のものを用いることができる。具体的には、スチレン系、スチレン−アクリル系、スチレン−イソプレン系、ジビニルベンゼン系、メチルメタクリレート系、メタクリレート系、エチルメタクリレート系、エチルアクリレート系、ｎ−ブチルアクリレート系、アクリル酸系、アクリロニトリル系、アクリルゴム−メタクリレート系、エチレン系、エチレン−アクリル酸系、ナイロン系、シリコーン系、ウレタン系、メラミン系、ベンゾグアナミン系、フェノール系、フッ素（テトラクロロエチレン）系、塩化ビニリデン系、４級ピリジニウム塩系、合成ゴム、セルロース、酢酸セルロース、キトサン、アルギン酸カルシウム等のポリマー材料及び、これらのポリマー材料に対して架橋を行うことで耐溶剤性機能を向上させたポリマー材料を挙げることができる。

用いることができる無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムなどを挙げることができる。
また、用いることができる有機無機複合粒子としては、例えば、シリカ−アクリル粒子、シリカ−ウレタン粒子、シリカ−スチレン粒子、シリカ−スチレンアクリル粒子などを挙げることができる。
これらの微粒子は、２種類以上を組み合わせて用いることもできる。

上記微粒子としては、白色表示特性、白色微粒子の分散安定性の更なる効果、白色表示安定性を更に発揮せしめる点から、球状であって内部に空隙を有さないものが好ましい。さらに、微粒子の平均粒子径は５０〜５００ｎｍ、好ましくは、１００〜３００ｎｍであるものが望ましい。なお、ここで規定する「平均粒子径」は、粒子製造工程で初めに生成してくる単一粒子の状態の平均粒子径のことをいう。
この微粒子の平均粒子径が５０ｎｍ未満であると、電気泳動表示用液の粘度上昇や表示部（電極面）への白色微粒子等の粒子の付着が生じやすくなるといった不具合を生じる。一方で、平均粒子径が５００ｎｍを越えると、表示色を維持する時間（表示メモリ性）が低下してしまい、好ましくない。

具体的には、液相分散媒としてドデカン（屈折率：１．４２）を用いる場合には、微粒子として、例えば、ＰＣＴＦＥ粒子（形状：中空でなく球状、平均粒子径：２５０ｎｍ、屈折率：１．４２）のようなポリマー粒子や、シリカ粒子（形状：中空でなく球状、平均粒子径：１００ｎｍ、屈折率：１．４３）のような無機粒子を使用することができる。また、液相分散媒としてｐ−サイメン（屈折率：１．４８）を用いる場合には、微粒子として、例えば、シリカ−アクリル粒子（形状：中空でなく球状、平均粒子径：５００ｎｍ、屈折率：１．５１）のような有機無機複合粒子を使用することができる。
なお、上記組み合わせは、例示であり、用いる液相分散媒の屈折率、微粒子の屈折率により、好適な組み合わせとなるものを適宜選択して用いることができるものである。

これらの微粒子の含有量は、白色微粒子に対して、１．０〜３５．０体積％、好ましくは、１．０〜３２．０体積％、更に好ましくは、１２．６〜３０．０体積％とすることが望ましい。
微粒子の含有量が、白色微粒子に対して、１．０体積％未満であると白色微粒子の粒子間を充分に確保できず、白色微粒子の凝集を抑える効果や光散乱体積を確保する効果が発揮できなくなり白表示時の反射率の低下を生じてしまう。一方で、３５．０体積％を超えると、白色微粒子の粒子間が広くなってしまい、白表示時の隠ぺい力を下げ、反射率の低下が生じてしまうため好ましくない。

なお、本発明で用いる微粒子の電圧印加に対する電気泳動性は必須ではなく、微粒子の帯電性は、白色微粒子と着色された樹脂粒子の電気泳動性を妨げなければ特に限定されない。

本発明の電気泳動表示用液には、上記白色微粒子、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子、液相分散媒、微粒子の他、本発明の効果を損なわない範囲で、電気泳動表示用液に慣用的に用いられる各種の分散剤や界面活性剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、防菌防黴剤等の任意成分を適宜量含有することができる。

本発明の電気泳動表示用液は、少なくとも、白色微粒子と、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子と、液相分散媒と、該液相分散媒との屈折率差が０〜０．０５となる平均粒子径が５０〜５００ｎｍとなる微粒子、を混合撹拌した後、超音波分散などのメディアレス分散、湿式ビーズミルなどによるメディアを使った分散等による各種分散処理を行うことにより調製することができるが、これらの方法に限定されるものではない。

また、必要に応じて、白色微粒子、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子、微粒子の粒子径や粒度分布を制御するために、乾式・湿式分級処理や、フィルトレーション処理などを実施することもできる。

このように構成される本発明の電気泳動表示用液では、少なくとも、白色微粒子と、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子と、液相分散媒とを含有する電気泳動表示用液であって、前記液相分散媒との屈折率差が０〜０．０５となる平均粒子径が５０〜５００ｎｍとなる微粒子を含有したものを用いることにより、微粒子が白色微粒子同士の凝集を抑制する効果と、光散乱体積を確保する効果を発揮するため、白色微粒子の光散乱効率を最大限に発揮することができ白反射率の高い白表示を得ることができる。また、駆動の際に粒子が再分散しやすくなるので、低電圧駆動化、応答速度の高度化にも優れたものを提供することができるものとなる。

本発明の電気泳動表示装置は、一対の基板間に、本発明となる上記電気泳動表示用液を収容してなることを特徴とするものである。
本発明の電気泳動表示装置としては、上記構成を備えたものであれば、特に限定されず、例えば、イ）基板の片面に電極を設けた一対の表示用基材を、スペーサー（リブ）を介して電極面を対向配置させて空間を形成し、その空間に本発明の電気泳動表示用液を充填し、更に、少なくとも一方の表示用基材を透明基板の片面に透明電極を設けたものとした電気泳動表示装置、ロ）基板の片面に電極を設けた表示用基材にスペーサーを介して絶縁フィルムを対向させて空間を形成し、その空間に本発明の電気泳動表示用液を充填し、更に、表示用基材と絶縁フィルムの少なくとも一方を透明とした電気泳動表示装置などが挙げられる。

図１は、本発明の電気泳動表示用液を収容した電気泳動表示装置の実施形態（使用状態）の一例を示すものであり、この電気泳動表示装置は透明電極３を設けた第１基板１と、電極４を設けた第２基板２とがスペーサー（リブ）５を介して電極面を対向配置させた空間に本発明の電気泳動表示用液〔６が白色微粒子（酸化チタン粒子）、７が微粒子、８が着色微粒子、９が液相分散媒〕を収容したものである。
図２は、電気泳動表示装置を駆動させ、白表示しているときの白色微粒子１０と微粒子１１の状態を模式的に表した図面であり、微粒子１１が白色微粒子１０同士の凝集を抑制するスペーサーの効果を持っているので白色微粒子の光散乱効率を最大限に発揮することができ、また、駆動の際に粒子が再分散しやすくなるものである。
本発明の電気泳動表示装置では、上述の作用効果を発揮する本発明の電気泳動表示用液を収容しているので、表示面のコントラスト、特に白反射率が高く、高い信頼性を持ってコントラスト表示することができると共に、低電圧駆動化、応答速度の高度化にも優れたものとなる。

本発明の電子機器は、上記本発明となる電気泳動表示装置を搭載したことを特徴とするものである。電子機器としては、例えば、屋外・屋内の標識、屋外・屋内の案内板、電子手帳、電卓、携帯電話、携帯用オーディオ機器、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ワークステーション、ＰＯＳ端末、ＰＯＰ広告板、タッチパネル、カーナビゲーション装置を備えた機器などが挙げられ、これらの電子機器の表示領域に、本発明の電気泳動表示装置を採用することができる。
これらの各種電子機器に対して、本発明の電気泳動表示装置を搭載した場合でも、前記電気泳動表示装置の実施形態と同様な効果を発揮する。また、各電子機器を小型軽量化することができ、そして、その消費電力を大幅に削減することが可能である。その結果、各機器は、低消費電力と十分な表示品位の両立を実現することができる。

次に、本発明を実施例、比較例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜１０及び比較例１〜７〕
＜白色微粒子の作製＞
疎水化処理用シリコーンオイル（ＫＦ９９信越化学社製）を酸化チタン（ＣＲ５０、一次平均粒子径：２５０ｎｍ、石原産業社製）１００質量部に対して２質量部添加し、ニーダーにて均一に攪拌した。その後、１５０℃にて２０分焼付けを行った。

＜黒色微粒子溶液の作製＞
カーボンブラックを含んだ架橋アクリルコポリマー粒子（ラブコロール２２０ＭＤ、平均粒子径：９μｍ、大日精化工業社製）をポリオキシエチレン（６）ソルビタンテトラオレエート（分散剤、和光純薬社製）を添加したノルマルドデカン（液相分散媒、屈折率：１．４２、和光純薬社製）に分散し、フィルターを通して粗大粒子を取り除いて黒色微粒子溶液を得た。この溶液の固形分濃度を測定器（メトラー・トレド社製）にて測定し、固形分濃度を２５質量％に調整した。

＜微粒子Ａの作製＞
今回使用する液相分散媒の屈折率に近似する微粒子として、シリカ粒子を用いた。そこで分散媒に分散させるために、疎水化処理用シリコーンオイル（ＫＦ９９、信越化学社製）をシリカ球状粒子（ＫＥ−Ｐ１０、平均粒子径１００ｎｍ、日本触媒社製）１００質量部に対して０．２質量部処理した。焼付け処理は白色微粒子と同様の条件で行った。
＜微粒子Ｂの作製＞
微粒子Ａの作製と同じ方法でシリカ球状粒子（ＫＥ−Ｐ３０、平均粒子径３００ｎｍ、日本触媒社製）の処理を行った。
＜微粒子Ｃの作製＞
微粒子Ａの作製と同じ方法でシリカ球状粒子（ＫＥ−Ｐ５０、平均粒子径５００ｎｍ、日本触媒社製）の処理を行った。
＜微粒子Ｄの作製＞
微粒子Ａの作製と同じ方法でシリカ粒子（アエロジルＯＸ５０、平均粒子径約４０ｎｍ、テグザ社製）の処理を行った。
＜微粒子Ｅの作製＞
微粒子Ａの作製と同じ方法でシリカ球状粒子（ＨＰＳ−１０００、平均粒子径１０００ｎｍ、東亞合成社製）の処理を行った。
＜微粒子Ｆ＞
中空粒子〔ＳＸ８７８２（Ｐ）、平均粒子径５００ｎｍ、ＪＳＲ社製〕を用いた。
＜微粒子Ｇ＞
アクリル粒子（テクポリマー、平均粒子径５００ｎｍ、積水化学工業社製）を用いた。
＜微粒子Ｈ＞
ポリスチレン粒子（ＳＸ−１３０Ｈ、平均粒子径１３００ｎｍ、綜研化学社製）を用いた。
＜微粒子Ｉ＞
メラミン粒子（オプトビーズ、平均粒子径５００ｎｍ、日産化学工業社製）を用いた。

＜電気泳動表示用液の作製＞
（実施例１）
上記の白色微粒子１０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、２．４体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．４体積％、微粒子Ａの含有量は０．７６体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は３１．７体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例２）
上記の白色微粒子１５質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、３．６体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．４体積％、微粒子Ａの含有量は０．７５体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は２０．８体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例３）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ａの含有量は０．７４体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は１５．７体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例４）
上記の白色微粒子２５質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、５．８体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．１体積％、微粒子Ａの含有量は０．７３体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は１２．６体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例５）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｂ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｂの含有量は０．７４体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｂの含有量は１５．７体積％、液相分散媒と微粒子Ｂとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例６）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｃ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｃの含有量は０．７４体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｃの含有量は１５．７体積％、液相分散媒と微粒子Ｃとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例７）
上記の白色微粒子５質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、１．２体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．８体積％、微粒子Ａの含有量は０．７７体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は６４．２体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例８）
上記の白色微粒子３０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、６．９体積％、黒色微粒子の含有量は、１４．９体積％、微粒子Ａの含有量は０．７３体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は１０．６体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例９）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ０．０５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．８体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．４体積％、微粒子Ａの含有量は０．０２体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は０．４２体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。
（実施例１０）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ａ３質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．１体積％、微粒子Ａの含有量は１．４８体積％、白色微粒子に対する微粒子Ａの含有量は３１．５体積％、液相分散媒と微粒子Ａとの屈折率差は０．０１であった。

（比較例１）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｄ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｄの含有量は０．７４体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｄの含有量は１５．７体積％、液相分散媒と微粒子Ｄとの屈折率差は０．０３であった。
（比較例２）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｅ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｅの含有量は０．７４体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｅの含有量は１５．７体積％、液相分散媒と微粒子Ｅとの屈折率差は０．０１であった。
（比較例３）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．８体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．４体積％であった。
（比較例４）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｆ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．１体積％、微粒子Ｆの含有量は１．９３体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｆの含有量は４１．１体積％、液相分散媒と微粒子Ｆとの屈折率差は０．０８であった。
（比較例５）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｇ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｇの含有量は１．２４体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｇの含有量は２６．４体積％、液相分散媒と微粒子Ｇとの屈折率差は０．０７であった。
（比較例６）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｈ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｈの含有量は１．３６体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｈの含有量は２８．９体積％、液相分散媒と微粒子Ｈとの屈折率差は０．１７であった。
（比較例７）
上記の白色微粒子２０質量部、黒色微粒子溶液８０質量部、微粒子Ｉ１．５質量部を混合し、超音波分散を１時間行い電気泳動表示用液とした。
白色微粒子の含有量は、４．７体積％、黒色微粒子の含有量は、１５．２体積％、微粒子Ｉの含有量は０．８９体積％、白色微粒子に対する微粒子Ｉの含有量は１８．９体積％、液相分散媒と微粒子Ｉとの屈折率差は０．２３であった。

実施例１〜１０及び比較例１〜７により得られた電気泳動表示用液（下記表１）を用いて各電気泳動表示用媒体を下記方法により作製し、下記各評価方法により、白色表示面の反射率、着色表示面の反射率、コントラスト、表示色保持性（メモリ性）を、駆動電圧を変えて評価した。
これらの電気泳動表示媒体の物性評価の結果を下記表２に示す。

＜電気泳動表示用液を用いた電気泳動表示媒体の作製＞
片面に透明導電膜（ＩＴＯ膜）を蒸着した１２５μｍ厚のＰＥＴフィルム基板を透明導電膜を内側に向けて対向配置させ、当該基板間に形成されたスペースに、実施例１〜１０及び比較例１〜７により得られた電気泳動表示用液を充填して電気泳動表示媒体を作製した。なお、フィルム基板間隔は４０μｍとなるようにスペーサーを挟み、周囲はＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。

＜電気泳動表示媒体の物性評価＞
上記方法にて作製した実施例及び比較例の各電気泳動表示媒体について、媒体の電極を介して＋５０Ｖ又は−５０Ｖの電圧を印加して電気泳動表示させ、形成された白色又は黒色表示表面の反射率を分光測色計〔ＳＣ−Ｔ（Ｐ）、スガ試験機社製〕を用いて測定した。
なお、測定条件としては、
光学条件：拡散照明８°受光ｄ８方式（正反射を除く）
光源：１２Ｖ５０Ｗハロゲンランプ
測色条件：Ｄ６５光１０° 視野
測定領域：５φ
を用いた。

＜コントラスト比の評価＞
コントラスト比は、＋５０Ｖ又は−５０Ｖの電圧を印加して一方の視認表示部を白色表示として最外側表示面に焦点を合わせて白色反射を測定して後、最初とは逆の−５０Ｖ又は＋５０Ｖの電圧を印加して視認表示部を黒色表示にして、同様に黒色面の反射率を測定し、その比（白色表示面の反射率／黒色表示面の反射率）から算出した。

＜繰り返し表示性能の評価＞
＋５０Ｖ又は−５０Ｖの電圧を印加する時間を白色表示、黒色表示のときに１秒、インターバルを１秒とし繰り返し表示性能の評価を行った。目視で凝集が確認できるまで繰返し表示を行った。また、このとき上限を１０万回とした。
＜表示色保持性（メモリ性）の評価＞
＋５０Ｖ又は−５０Ｖの電圧を印加する時間を白色表示、黒色表示のときに１秒とし表示色保持性の評価を行った。５分経過ごとに反射率を測定し、それを１時間まで繰り返した。

上記表１及び表２の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例１〜１０の電気泳動表示媒体は、本発明外となる比較例１〜７の電気泳動表示媒体に比べて、白色表示面及び着色表示面の反射率（高い方が白く、低い方が黒い）に優れ、目視による白色表示、着色表示の色あい、微粒子の凝集、付着が無く、応答性及びコントラストに優れており、更に繰り返し表示、メモリ性も満足できる結果であった。
また、実施例２〜６のように白色微粒子の含有量が電気泳動表示用液全体に対して３．６〜５．８体積％にすることにより更に好ましい結果になった。

このように構成される本発明の電気泳動表示用液、それを用いた表示媒体及び表示装置は電気泳動表示用液の分散安定性、繰り返し表示性能に優れることで、高コントラストな表示の実現により高い信頼性を持ってコントラスト表示をすることができるので、情報端末機、電子棚札、電子書籍等の携帯型の表示装置として好適に適用することができる。

１第１基板
２第２基板
３透明電極
４電極
５スペーサー（リブ）
６白色微粒子（酸化チタン粒子）
７光散乱体積確保微粒子
８着色微粒子
９液相分散媒

Claims

少なくとも、疎水化処理または親油化処理がなされた白色酸化チタンからなる白色微粒子と、染料及び／又は顔料により着色された樹脂粒子と、下記Ａ群から選ばれる液相分散媒とを含有する電気泳動表示用液であって、前記液相分散媒との屈折率差が０〜０．０５となるシリカ微粒子を含有すると共に、該微粒子の平均粒子径が５０〜５００ｎｍであることを特徴とする電気泳動表示用液。
Ａ群：アルキルベンゼン誘導体、パラフィン類、イソパラフィン系脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、テルペン溶媒、直鎖炭化水素類
前記白色微粒子の含有量が電気泳動表示用液の全体体積百分率で２．０〜６．８体積％であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示用液。
前記微粒子の含有量が前記白色微粒子に対して、１．０〜３５．０体積％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気泳動表示用液。
一対の基板間に、請求項１〜３記載の何れか一つに記載の電気泳動表示用液を収容してなることを特徴とする電気泳動表示装置。
請求項４記載の電気泳動表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。