JPH02196227A - 熱書込み型電気泳動表示素子 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱書込み型電気泳動表示素子に関する。

［従来の技術］ 書込み方式の画像表示装置は、例えば、特開昭６３−５
６６２１公報に開示されているように、書込み画像を表
示する電気泳動表示素子と、電気泳動表示素子に電荷を
付与して画像を書込む電荷付与手段とで構成されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記書込み方式の画像表示装置に用いられる電気泳動表
示素子の表示性能の安定性は、分散媒中の電気泳動粒子
の分散状態が大きく影響する。このため分散媒の比重調
整および、電気泳動粒子の凝集や沈降を考慮して界面活
性剤を分散媒に適当量添加する等、その調整操作が煩わ
しい。また、電気泳動表示素子は、自込み画像を表示す
る表示部の面積を拡大する場合、これに伴ない分散媒の
使用量が増加し、その比重の均一性を保持することが困
難であり、かつ画素に滲みが生じ細かい表示をすること
が困難であった。

本発明は、上記問題点を解決した熱書込み型電気泳動表
示素子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］ 本発明の熱書込み型電気泳動表示素子は、少なくとも一
方が透明な一対の基板と、一対の該基板の相対向する表
面に形成され少なくとも透明な該基板に形成された電極
が透明な一対の電極と、対の前記基板間に配置され温度
により可逆的にゲル化及びゾル化する分散媒と、該分散
媒中に分散される電気泳動粒子とからなり、 該分散媒を局部的にゾル化することにより局部的に該電
気泳動粒子を泳動できるようにしたことを特徴とするも
のである。

本発明の熱書込み型電気泳動表示素子は、用いる分散媒
に特徴がある。この分散媒は、温度により可逆的にゲル
化及びゾル化する物質が使用される。前記物質としては
非導電性の絶縁系のものであり、通常、比較的比重の大
きな臭素等のハロゲン系の溶媒にゲル化剤あるいは増粘
剤を添加したものが用いられる。ゲル化剤および増粘剤
としては、その溶媒が貧溶媒となる高分子物質を用いる
のが好ましい。溶媒が貧溶媒とは、溶媒の温度が高い時
はその高分子物質を溶解し、温度が低い時は高分子物質
が不溶となってゲル化する溶媒をいう。通常、貧溶媒は
、その高分子物質を溶解する良溶媒と溶解しない液体と
を混合することにより得られる。ゲル化の温度は、その
良溶媒とその液体との混合比や高分子物質の分子最を調
節すること（より調節することができる。分散媒は、前
記ゲル化剤あるいは増粘剤が適当量添加されることによ
り常温でゲル化して固体状となり、また加熱されゲル化
【）て液状になるように調整されている。

この分散媒中に分散された電気泳動粒子は、前記分散媒
がゲル化した状態にある場合には泳動を阻止され、また
分散媒がゾル化した状態にある場合（は泳動を許容され
る。

また、前記ゲル化１）だ状態にある分散媒をゾル化せし
めるための加熱は、例えばレーザ光あるいは超音波の照
射その他の加熱手段を用いることができる。要するに分
散媒を局部的に加熱できるようなものであればよい。

なお、分散媒は予め使用目的に応じた色彩をもつ着色剤
で着色することができる。この着色剤は、分散媒に溶解
可能な染料が用いられる。

電気泳動粒子は、前記分散媒の色彩と異なる色彩のもの
が用いられ、前記分散媒中に分散される。

この電気泳動粒子は正あるいは負のいづれかに帯電して
いる。

［作用］ 本発明の熱書込み型電気泳動表示素子は、熱書込み作用
に先立ち、分散媒を全面的に加熱してゾル化させる。そ
して電気泳動粒子が帯電する極性に対し、極性が逆の電
圧をいずれか一方の電極に、極性が同じ電圧をいずれか
他方の電極に印加する。

すると、分散媒中に分散１ノでいる電気泳動粒子は一対
の電極のいずれか一方の全面に付着する。この状態は、
前記分散媒の加熱を中止するに伴って分散媒が自然冷却
してゲル化することにより保持される。

そして熱書込みを行なう場合に°は、電気泳動粒子が帯
電する極性に対し同じ極性の電圧を、電気泳動粒子が全
面的に付着している電極に印加し、他方の電極に逆の極
性の電圧を印加する。この時電気泳動粒子は、分散媒が
ゲル化しているため移動できない。ここにおいて例えば
レーザ光を視認側の基板Ｍ対向する基板の裏面側より肉
込みの必要な位置に照射覆−る。するとこのレーザ光が
照射された位置の分散媒は加熱されて温度を上昇させ、
局部的にゾル化する。これによって電気泳動粒子は、分
散媒が局部的にゾル化した部分で泳動し、かつ帯電する
極性と逆の極性をもつ電極面に付着することににって書
込みが行われる。

なお、この熱書込み時には２通りの書込み表示が使い分
けられる。すなわち、予め電気泳動粒子を視認側の電極
と対向する電極の一面に付着させている場合には、熱書
込み時（視認側の電極に書込み画像として付着した電気
泳動粒子の色彩で表示される。また予め電気泳動粒子を
視認側の電極の一面に付着させている場合には、熱書込
み時に電気泳動粒子が前記対向電極側へ移動し、かつ視
認側の電極で空白となった部分が−込み画像として分散
媒の色彩で表示される。

［実施例］ （実施例１） 本実施例１の熱書込み型電気泳動表示素子は、断面とし
て示す第１図〜第４図のように、互いに所定間隔を隔て
て配設された第１透明基板１及び第２透明基板２と、第
１透明電極３及び第２透明電極４と、スペーサ６及びシ
ール部材６０と、分散媒７及び電気泳動粒子８とからな
る。そしてこの表示素子の第１透明電極３及び第２透明
電極４には駆動制御部５が接続されている。

第１基板１及び第２基板２は、いづれも透明なソーダ石
灰ガラス板からなる。また両基板１．２の対向する各内
側表面１０及び２０にはそれぞれ透明な第１透明電極３
及び第２透明電極４が形成されている。これら両透明電
極３及び４は第１基板１及び第２基板２の内側表面１０
及び２０に真空蒸着により形成されたものである。なお
、第２基板２は内側表面２０に第２透明電極４を真空蒸
着により形成する際、両者の境界面となる位置および外
側表面２１に反射防止用の多層膜２０ａ及び２１ａがコ
ーティングされている。

スペーサ６は、第１透明基板１及び第２透明基板２の互
いに対向する内側表面１０及び２０の周縁部に分散媒７
の注入口（図示せず）となる部分を除いてサンドインチ
状に配置され、第１、第２基板１．２に分散媒７を封入
可能な隙間を形成するものである。このスペーサ６は、
厚さ１００μｍのポリエステルフィルムを切断し、前記
第１基板１と第２基板２の間に周囲約５ｍｍ幅で一部を
注入口として欠損させた帯状に取囲んだ枠形状となって
いる。このスペーサ６の前記注入口部分を除く外周部に
エポキシ系接着剤が塗布されてシール部材６０が形成さ
れる。このようにしてセル部が形成される。

分散媒７としては、テトラフロロジブロモエタンとこれ
にゲル化剤として（味の木製ＧＰ−１、アミノ酸系）を
０．５Ｑ／１００ｍ１を溶解添加したものを使用してい
る。さらにこの分散媒７には着色染料７０としてスーダ
ンブラックＢ（黒色）が混合されている。

電気泳動粒子８は、比重が前記分散媒７とほぼ同じ白色
顔料（酸化チタン）を用いた。これは極性が負に帯電し
た粒子である。なおこの電気泳動粒子８の平均粒径は約
０．５μｍである。上記電気泳動粒子８の濃度が約１重
量％となるように調製された分散液が準備される。この
分散媒液は、常温でゲル状態にあるため、−旦加熱され
て流動性のよいゾル化した状態で前記セル部の注入口か
ら注入されてセル部内空間を満たした後、注入口部分を
前記シール部材６０と同材質のシール部材（図示せず）
で充填、封止した。

駆動制御部５は、書込み用駆動回路５０と、消去用駆動
回路５１とをもつ。書込み用駆動回路５０は前記第１透
明電極３及び第２透明電極４の各周縁部に、書込み用印
加電圧を伝達するためのリード線３０および４０の各一
端が接続されている。

この麿込み用駆動回路５０は第１透明電極３及び第２透
明電極４、前記リード線３０．４０により電気泳動粒子
８の移動時に必要な大きさの電圧的５０Ｖを印加できる
ようになっている。また消去用駆動回路５１は、前記第
２透明電極４に対し分散媒７をゾル化させ得る発熱状態
を作る大きざの電圧を印加できるもので第２透明電極４
の一端および他端に接続する前記リード線４０および４
１に接続されている。前記両駆動回路５０及び５１はい
づれか一方のみあるいは同時に駆動できる。

このように形成された熱書込み型電気泳動表示素子には
、第２基板２の外側表面２１と一定間隔を隔ててレーザ
光を照射できる書込み用レーザ光照射装置９が配設され
る。書込み用レーザ光照射装置９は、第２基板２の外側
表面２１方向より、前記内部に封入した分散媒７を局部
的に加熱できるように、第２透明電極４あるいは分散媒
７を照射するレーザ光の照射基準が設定されている。こ
の書込み用レーザ光照射装置９は、アルゴンレーザ、１
．０９μｍ、５ｍＷの性能をもつものが使用される。

そして実施例１の熱書込み型電気泳動表示素子は、熱書
込み作用に先立ち分散媒７中の電気泳動粒子８を第１透
明電極３の全面に付着させるため、消去用駆動回路５１
が駆動されてリード線４０および４１から第２透明電極
４に発熱用の電流が印加される。すると、第２透明電極
４は、その全面で発熱し、分散ａ！′７が全体的に発熱
されてゾルイヒする。この状態で書込み用駆動回路５０
が駆動されて第１透明電極３にはリード線３０から極性
が正、第２透明電極４にはリード線４０から極性が負の
ＤＣ５０Ｖの電圧が印加される。すると、分散媒７中で
負に帯電している電気泳動粒子８は、第２図に示すよう
に第１透明電極３の全面に付着する。従って第１透明基
板１側より第１透明電極３の全面に付着した電気泳動粒
子８による白色表示が視認される。この状態は、駆動用
回路５１の駆動が停止されるに伴って、分散媒７が自然
冷却１ノでゲル化することによって保持される。次Ｗに
第１透明電極３側に白色の電気泳動粒子８が全面に付着
した状態において、書込み用駆動回路５０が駆動される
。この時、第１透明電極３にはリド線３０から極性が負
、第２透明電極４にはり〜ド線４０から極性が正のＤＣ
５０Ｖの電圧が印加される。すると、負に帯電している
電気泳動粒子８は、第１透明電極３より離れようとし、
かつ第２透明電極４側へ吸引されようとする。しかし電
気泳動粒子８は、分散媒７がゲル化した状態にあるため
、その高い粘性によって第２透明電極４側へ移動するこ
とができない。ここにおいてレーザ光照射装置９を駆動
してレーザ光９０が第２基板２を介して第２透明電極４
あるいは分散媒７に照射されると、その部分のみが加熱
されて温度が上がり、かつ分散媒７は、ゲル化した状態
より局部的にゾル化しその粘性を低下させる。したがっ
て電気泳動粒子８は、分散媒７が局部的にゾル化した位
置で第３図に示すように電気泳動粒子８が第１透明電極
３より離れ第２透明電極４に移動し付着する。すると第
１透明電極３で白色の面を形成していた一部の電気泳動
粒子８が離れて空白となった部分すなわち書込み画像は
、分散媒７中の着色染料７０の黒色で表示され第１基板
１側より視認できる。したがってレーザ光９０の熱書込
み型電気泳動表示素子への照射位置を制御操作すること
により、背景が白色で必要な文字やパターンが黒色とな
った白黒表示することができる。

なお、上記の白黒表示を逆のパターンで表示プることが
可能である。すなわち、上記場合とは逆に、予め第４図
に示すように第２透明電極４側に白色の電気泳動粒子８
を全面的（付着した状態とする。この後レーザ光９０を
照射することによって分散媒７を加熱して局部的にゾル
化させ第２電極４側に付着していた白色の電気泳動粒子
８を第１透明電極３側に移動させる。これにＪ−って分
散媒７中の着色染料７０の黒色を背景として第１透明電
極３に白色の文字やパターンを書込み黒白表示とするこ
とができる。

上記実施例では、電気泳動粒子８及び分散媒７の色彩と
して白黒あるいは黒白表示としたが、これ以外の有彩色
を組合せ使用することも可能である。

（実施例２） 第５図に示す本実施例２の熱書込み型電気泳動表示素子
は、第１透明電極３及び第２透明電極４の一方に形成さ
れた書込み画像に対し、光源９３からの照射光を照射し
、かつ反射させたものをスクリーン９７上に拡大投影す
るものである。そしてこの電気泳動表示素子は、電気泳
動粒子と１ノで銀粉末にフェノール樹脂で被覆したちの
く三菱金属製、ＡＢ−８００−４０、粒径１〜５μｍ、
表面に絶縁コーティング処理したもの〉を用いた。

また分散媒７と（）ては、テトラフロロエチレンに増粘
剤（白石工業製、Ｎｅｗ−Ｂ−ＯＲＢＤＮ）を１．５ｉ
ｎ１％と、レーザ光の熱吸収率を高めるために、赤外線
吸収剤（三井東圧化学製、ＰＡ−１００５、吸収極大波
長８５０ｎｍ＞を０．２重量％を添加した。またこの実
施例の分散媒は、電気泳動粒子の反射効率を阻害しない
Ｊ：うにするため染料を添加していない。なお、上記設
定以外は、実施例１と同様である。

この実施例２の熱書込み型電気泳動表示素子１Ａは、約
４５°傾斜した状態に配設されるとともに、その周辺に
各種装置が配設される。すなわち第５図に示されるよう
に第２基板２側には一定の距離を隔ててレーザ光照射装
置９と、レーザ光照レーザ光を集光させて書込みを行な
う書込み用レンズ９２とが配設される。また第１基板１
側に配置されたハロゲンランプ９３および放物面鏡９４
と、ハロゲンランプ９３から照射され放物面鏡９４で反
射された光を中心°光軸Ｐと平行に集束し前記電気泳動
表示素子１Ａの第１基板１側に平行照射するコンデンサ
ーレンズ９うと、前記中心光軸Ｐと直交する中心光軸Ｓ
上に配設され、電気泳動表示素子１Ａの電気泳動粒子に
より反射して中心光軸Ｓと平行に進む反射光を集光し投
影する投影レンズ９６と、前記投影レンズ９６によって
集光された反射光が投影されるスクリーン９７と、から
なる。

このような各種装置の間に配設された実施例２の熱書込
み型電気泳動表示素子において、レーザ子１Ａの第２基
板２側から書込み照射される。照射ビーム径は、書込み
レンズ９２によって２０〜５０μｍψに集光され、前記
実施例１と同様レーザ光９０の加熱により囲路の分散媒
が局部的にゾル化して電気泳動粒子が移動可能となり、
かつ局部的に移動した電気泳動粒子が第２透明電極４側
に付着して熱書込みが行なわれる。そして前記ハロゲン
ランプ９３から照射され放物面鏡９４で反射し一方向に
集光された照射光は、さらにコンデンサレンズ９５によ
って平行に集束された後、表示素子１Ａの第１透明電極
３側に照射される。この照射光ａは、前記第１透明電極
３に書込み画像として付着した銀白色の反射面をもつ電
気泳動粒子によって反射される。この反射光ａ１は、投
影レンズ９６によって集光された後、スクリーン９７の
全面に投影、表示される。なお、この場合には熱書込み
型電気泳動表示素子１Ａの書込み画像が拡大表示され、
その表示視野を大きくすることが可能となる。

［効果］ 本発明の熱書込み型電気泳動表示素子によれば、セル内
に封入された分散媒を温度により可逆的にゲル化及びゾ
ル化できる。このため書込みを行なう場合、常温でゲル
化している分散媒は、加熱制御することによって局部的
にゾル化できる。この分散媒はゾル化した位置で局部的
に電気泳動粒子を泳動できる。かついずれか一方の基板
の電極に電気泳動粒子を付着させ書込み画像を形成する
ことができる。従って泳動した電気泳動粒子が付着した
視認側の電極では、その色彩により書込み画像を表示す
ることができる。この泳動した電気泳動粒子が視認側の
電極と対向する電極に付着することにより、視認側の電
極で付着していない部分では分散媒の色彩により書込み
画像を表示することができる。

また、電気泳動表示素子は、分散媒を局部的にゾル化す
るための局部的加熱を停止するとともに一対の電極部分
への電圧の印加を停止した場合であっても、温度低下に
より局部的にゾル化していた分散媒がゲル化することに
よって、前記視認側の電極及び他方の電極に付着してい
る電気泳動粒子はゲル化した分散媒によりその移動を阻
止されるので前記書込み表示状態を安定、保持すること
ができる。

このように本熱書込み型電気泳動表示素子によれば、電
気泳動粒子と分散媒との比重が異なる場合であっても、
分散媒は、常温でゲル化した状態にあるため、電気泳動
粒子が分散媒中で沈降あるいは凝集することがなく電気
泳動表示素子の大面積化が可能となる。

またマトリックス電極を用いることによるクロストーク
（非選択画素が表示される現象）や滲みが生じたりする
ことが解消できる。この結果、高精細で品質の高い画像
が得られる。

ざらにまた大型投影型のデイスプレィが可能であり液晶
素子のような視覚依存性がないので、視野角の広い鮮明
な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の実施例１の熱書込み型電気
泳動表示素子を示し、第１図は、第１透明電極及び第２
透明電極に電圧を印加しない状態を示す断面図である。 第２図は、電気泳動粒子を第１透明電極の全面に付着さ
せた熱書込み前の状態を示す断面図である。第３図は両
電極に電圧を印加し、かつレーザ光の照射により熱書込
みを行った状態を示す断面図である。第４図は、電気泳
動粒子を第２透明電極の全面に付＠させた熱書込み前の
状態を示す断面図である。第５図は、本発明の実施例２
の熱書込み型電気泳動表示素子を示し、両電極に電圧を
印加し書込みパターン及び書込み画像をスクリーンに投
影する状態を示す断面図と側面図とを組合せた説明図で
ある。 １・・・第１透明基板　　２・・・第２透明基板３・・
・第１透明電極　　４・・・第２透明電極５・・・駆動
制御部　　　５０・・・書込み駆動回路５１・・・消去
駆動回路 ６・・・スペーサ ７・・・分散媒 ８・・・電気泳動粒子 ９０・・・レーザ光 ６０・・・シール部材 ７０・・・着色染料 ９・・・レーザ光照射装置 第５図 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が透明な一対の基板と、一対の該
   基板の相対向する表面に形成された少なくとも透明な該
   基板に形成された電極が透明な一対の電極と、一対の前
   記基板間に配置され温度により可逆的にゲル化及びゾル
   化する分散媒と、該分散媒中に分散される電気泳動粒子
   とからなり、該分散媒を局部的にゾル化することにより
   局部的に該電気泳動粒子を泳動できるようにしたことを
   特徴とする熱書込み型電気泳動表示素子。