JPH08211419A

JPH08211419A - 表示装置

Info

Publication number: JPH08211419A
Application number: JP7210761A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Anzai; 秀伸安齊; Kazuya Akashi; 一弥明石; Kazuya Edamura; 一弥枝村; Yasubumi Otsubo; 泰文大坪
Original assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Fujikura Ltd
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、表示の高速切り換えが可能であ
り、なおかつ大型化が可能な表示装置を提供する。【解決手段】本発明は、電界配列効果を有する固体粒
子を電気絶縁性媒体に含有してなる電気感応型光機能性
流体組成物１６と、この電気感応型光機能性流体組成物
１６を収納し、対向する２面の少なくとも相対向する一
部を透明とした中空の収納体とを具備し、前記収納体の
相対向する透明部分に、表示部１１及び非表示部１２が
設けられ、該表示部１１及び非表示部１２に設けられた
導電層に電圧を印加して表示を形成する表示装置であっ
て、さらに、その表示を切り換える切り換え手段を備え
てなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電気感応型光機能
性流体組成物を用いた表示装置に関し、特に電圧を印加
する方向によって透過光量を容易に制御し得る表示装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、透過光量の制御装置の一例とし
て、特開平４−３１８３３号公報に開示されている如
く、エレクトロクロミック素子による調光デバイスを窓
ガラスに組み込み、この調光デバイスに一定の電圧を加
え、窓ガラスの日射透過率を変化させる構成のものが知
られている。

【０００３】図９に、前記公報に記載された日射制御窓
の一構成を示す。この従来例の日射制御窓に用いられて
いる窓ガラス１０１は、電解質層１０３にエレクトロク
ロミック素子層１０５を積層し、両者を透明導電層１０
６を有する上下のガラス板１０４，１０４で挟み込み、
電解質層１０３とエレクトロクロミック層１０５の両端
部にシール１０７，１０７を施し、更に全体の両端部に
導体１０８を形成した構造にされている。また、前記エ
レクトロクロミック素子層１０５は、図１０と図１１に
示すように、ポリマーマトリックス１１０の内部に液晶
１１１を多数分散させた構造にされている。

【０００４】前記の如く構成された日射制御窓の窓ガラ
ス１０１にあっては、図１０に示すように、電源１１２
から透明導電層１０６，１０６に通電して液晶１１１に
電圧を印加することで液晶１１１の分子を規則的に配列
させ、これにより窓ガラス１０１の透過率を向上させて
光の透過量を増大させることができる一方、図１１に示
すように、電源１１２からの給電を絶つことで液晶１１
１の分子配列をランダムなものとして光を散乱させるこ
とで光の透過量を減少させることができる構成にされて
いる。

【０００５】従って図９に示す従来構造を用い、日光の
強弱に応じて透明導電層１０６，１０６への通電制御を
行うならば、日射制御を行うことができるようになって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したよ
うな従来の日射制御窓にあっては、光の透過量の増減の
ために液晶１１１を用いているために、連続使用する場
合に常に同一電圧を印加し続ける必要があり、連続使用
すると消費電力が大きくなってしまう問題があった。ま
た、光の透過と拡散に液晶１１１を用いているので、液
晶自体が有する特定波長の光吸収性を有することにな
り、透過光が着色されてしまう問題があった。また、こ
のように特定周波数の光吸収特性を有することから、光
の全波長域において均一な透過光量調節作用を得ること
ができない問題があった。

【０００７】ところで本願発明者らは、クラッチ、ダン
パまたは振動素子等の機器の動力伝達用または制動用等
に使用できる電気感応型流体組成物の研究を行ってい
る。この電気感応型流体は、従来から特異な振る舞いを
示すことが知られる。この電気感応型流体の組成は、例
えば電気絶縁性の媒体中に固体粒子を分散させて得られ
る流体であり、これに外部電界を加えるとその粘度が著
しく増大し、場合によっては固化する性質を持つ。

【０００８】このような効果はウインズロー効果として
知られ、組成物を電極の間に挿入して電圧を印加すると
き、電極間に生ずる電場の作用によって組成物中に分散
している固体粒子が分極し、さらに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外部剪断流動
に抵抗する結果発現するものとされている。電気感応型
流体は上記のような効果を有するために、クラッチ、ダ
ンパ、ショックアブソーバ、バルブ、アクチュエータ、
バイブレータ、プリンタ、または振動素子等のような電
気制御による機器の動力伝導用または制動用等としての
応用が期待されている。

【０００９】しかし従来知られている電気感応型流体に
は様々な課題があった。従来の電気感応型流体としては
例えば、シリコン油、塩化ジフェニル、またはトランス
油等の電気絶縁性油の中にシリカゲル、セルロース、で
んぷん、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂
等のような粒子の表面に水を吸着保有する固体粒子を分
散させたものが知られている。しかしこれらは荷電中の
外部剪断流動に対する抵抗力（以下、剪断抵抗という）
が不充分であり、また高い印加電圧を必要とし、消費電
力が大であり、固体粒子の吸湿等によって時として異常
電流が流れたり、粒子が泳動して一方の電極に凝集した
り、また保存安定性も乏しいものであった。さらに、加
熱によって上記粒子に吸着されていた水が脱離したり蒸
発したりして粒子の含水率が変化するので電気感応型特
性が変化し、従って耐熱性、耐湿性が乏しい等の問題も
あった。

【００１０】そこで例えば固体粒子として半導体を含む
電気伝導度の低い無機固体粒子を使用するもの（特開平
２−９１１９４号公報）や、多価金属の水酸化物、ハイ
ドロタルサイト類、多価金属の酸性塩、ヒドロキシアパ
タイト、ナシコン型化合物、粘土鉱物、チタン酸カリウ
ム類、ヘテロポリ酸塩または不溶性フェロシアン化物か
らなる無機イオン交換体粒子を使用するもの（特開平３
−２００８９７号公報）等が提案されている。

【００１１】しかしこれらの無機固体粒子は分散媒とな
る電気絶縁性油との比重差が大きいため経時的に沈降を
起こし、容易に再分散できない程度に沈降凝集する等、
保存安定性に乏しかった。またこれらの無機固体粒子は
きわめて硬質であるために電圧印加用の電極や機器壁と
の摩擦によってそれを摩耗するという課題があり、さら
にこの摩耗によって生じた摩耗粉が電気感応型流体中に
浮遊すること等によって使用中に特性が変化し、ときと
して（または突然に）大電流が流れたりしてしまい使用
耐久性に乏しいという課題もある。また、特に無機イオ
ン交換体の中には電気伝導度が大きいものがあり、それ
を使用した場合は電極に通電したとき電気感応型流体に
過大な電流が流れて異常発熱し、また過大な電力を消費
するという不都合もあった。

【００１２】また固体粒子として比重１．２以下の物質
を芯材とし、水中で解離可能なアニオン性基またはカチ
オン性基を有する有機高分子化合物をその芯材に被覆し
て得られる粒子を使用するものも提案されている（特開
平３−１６２４９４号公報）。しかしこの場合は粒子が
含水性であるために使用中の系の温度が上昇するなどし
て粒子の含水率が変化するとその電気伝導度や分極率が
変化し、結果として組成物の特性が環境湿度によって変
化する等の課題があった。

【００１３】このような背景から本発明者らは、前記従
来の電気感応型流体組成物の課題を一挙に解決すること
のできる画期的な電気感応型流体組成物として、有機高
分子化合物からなる芯体と無機イオン交換体からなる表
層とによって形成される無機・有機複合粒子を電気絶縁
性媒体中に分散させてなる電気感応型流体組成物を開発
し、先に、特開平５−３２４１０２号公報に示す如く特
許出願を既に行っている。そして、本発明者らは、この
新規な構造の電気感応型流体組成物の研究を進めること
により、この電気感応型流体組成物に電場を印加した際
に、光の透過率が変化することを知見し、この知見に基
づいて本発明に到達した。

【００１４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、広い波長域においてほぼ均一の全く新規な透過光
量調節作用を生じさせ得る光機能性を有する電気感応型
流体組成物を用いて透過光量を調節できる画期的な透過
光量の制御装置と制御方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の表示装置は、電界配列効果を有する固体粒
子を電気絶縁性媒体に含有してなる電気感応型光機能性
流体組成物と、この電気感応型光機能性流体組成物を収
納し、対向する２面の少なくとも相対向する一部を透明
とした中空の収納体とを有し、前記収納体の相対向する
透明部分に、表示部及び非表示部が設けられ、該表示部
をなす透明部分の一方の面に、１以上の透明な表示部基
準導電層を区分けして形成し、該表示部をなす透明部分
の他方の面に、前記表示部基準導電層に対向する１以上
の透明な表示部対向導電層を形成し、前記表示部をなす
透明部分の他方の面の前記表示部対向導電層が形成され
ていない部分に１以上の透明な表示部非対向導電層を形
成し、前記非表示部をなす透明部分の一方の面に、１以
上の透明な非表示部基準導電層を区分けして形成し、該
非表示部をなす透明部分の他方の面に、前記非表示部基
準導電層に対向する１以上の透明な非表示部対向導電層
を形成し、前記非表示部をなす透明部分の他方の面の前
記非表示部対向導電層が形成されていない部分に１以上
の透明な非表示部非対向導電層を形成し、さらに、前記
表示部基準導電層と表示部対向導電層間及び前記非表示
部基準導電層と非表示部非対向導電層間に通電するか、
前記表示部基準導電層と表示部非対向導電層間及び前記
非表示部基準導電層と非表示部対向導電層間に通電する
かを切り換える切り換え手段を有したものである。

【００１６】上述した構成によれば本発明の表示装置
は、特別な電気感応型光機能性流体組成物を中空の収納
体に満たしているため、この収納体の透明部分に形成さ
れた透明導電層に電圧を印加することにより、電気感応
型光機能性流体組成物に含有された粒子が特定方向に配
向し、この配向方向を切り換えることによって、その透
明部分を透過する光量を調整することができる。即ち、
透明部分の一方の面に形成した基準導電層と、透明部分
の他方の面に、前記基準導電層に相対して形成された対
向導電層との間に電圧を印加すると、それらの間に挟ま
れた電気感応型光機能性流体組成物に含まれる固体粒子
が、面に垂直な方向に配列するので、透過光をほとんど
遮蔽することなく通過させることができる。一方、前記
透明部分の対向導電層以外の部分に形成された非対向電
極と、前記基準導電体層との間に電圧を印加した場合
は、前記粒子が傾いた状態で配列するため、透過光の一
部を遮蔽することができる。

【００１７】従って、前記透明部分に設けられた表示部
分と非表示部分とに、それらに含まれる粒子が、一方は
面に垂直に配列し、他方は傾いた状態で配列するように
電圧を印加することにより、一方は透明となり、他方は
不透明とすることができるため、表示部分によって表示
される文字や図形等を際立たせることができる。また、
これらの配列方向は、電圧の印加の方向を切り換えるだ
けで容易に変換できるため、高速で反転表示に切り換え
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を
示した図であり、図中１は、この実施例の表示装置１で
ある。この表示装置１においては、１対の透明基板１
４，１５が、所定の間隔をおいて平行に配置され、これ
ら透明基板１４，１５間の外縁部が、シール材２０によ
ってシールされて中空の収納体とされ、その収納体の内
部に液体状の電気感応型光機能性流体組成物１６が封入
されている。この表示装置１は、表示部１１及び非表示
部１２とに区分される。ここで、表示部１１とは、文字
や図形等を表示する部分を指し、非表示部とは、表示部
以外の部分を指すものとする。

【００１９】この表示部１１には、それをなす前記一方
の透明基板１４の、前記電気感応型光機能性流体組成物
に接する側の面に、透明な表示部基準導電層２１が形成
されている。さらに、他方の透明基板１５の、前記表示
部基準導電層２１に向かい合う面の、該表示部基準導電
層に相対向する位置には、透明な表示部対向導電層２２
が形成され、該表示部基準導電層２１に対して位置ずれ
した状態で向かい合う位置には、表示部非対向導電層２
３が形成されている。

【００２０】また、非表示部にも、表示部と同様に、非
表示部基準導電層２６、非表示部対向導電層２７、及び
非表示部非対向導電層２８が形成され、その非表示部基
準導電層２６と非表示部対向導電層２７とは、相対向す
る位置に、非表示部基準導電層２６と非表示部非対向導
電層２８とは、互いにずれた位置に設けられている。上
記表示部１１及び非表示部１２に形成された合計６種類
の導電層は、互いに電気的に絶縁され、それぞれに独立
に電気的に接続された引き出し線が設けられ、収納体外
部へ延設されている。

【００２１】表示部基準導電層２１に接続された引き出
し線２１ａは、収納体外部に設けられた電源９の一方の
端子に接続され、その電源９の他方の端子は、切り換え
スイッチ１７の入力端子に接続されている。一方、表示
部対向導電層２２及び表示部非対向導電層２３に接続さ
れた引き出し線は、前記切り換えスイッチ１７の２つの
出力端子に接続されている。従って、この切り換えスイ
ッチ１７を操作することにより、表示部基準導電層２１
と表示部対向導電層２２間、または表示部基準導電層２
１と表示部非対向導電層２３間のいずれかに、電源９の
電圧が印加されるように構成されている。

【００２２】同様に、非表示部１２にあっても、切り換
えスイッチ１８を操作することにより、非表示部基準導
電層２６と非表示部対向導電層２７間、または非表示部
基準導電層２６と非表示部非対向導電層２８間のいずれ
かに、電源１０の電圧が印加されるように構成されてい
る。

【００２３】図３及び図４は、ショーウインドに使用し
た本実施例の表示装置を示す図である。図において表示
部１１は「バーゲンセール」という文字の形態をなし、
それ以外の部分が非表示部１２である。ここで、図中Ａ
部をなす透明基板及び導電層を拡大して示したものが図
５及び図６であり、それぞれに、表示部１１及び非表示
部１２が形成されている。図５は、一方の透明基板１４
を示す図であり、その透明基板１４の表示部１１の底面
には、透明な表示部基準導電層２１が、ほぼ櫛形をなし
て形成されている。また、非表示部１２にも、透明な非
表示部基準導電層２６が、ほぼ櫛形をなして形成されて
いる。

【００２４】図６の他方の透明基板１５表面には、表示
部１１の、前記表示部基準導電層２１に相対向する位置
に、その表示部基準導電層２１と同様の形状をなす表示
部対向導電層２２が形成されている。また、表示部１１
の、前記表示部対向導電層２２以外の部分には、その表
示部対向導電層２２に噛み合うような形状の、表示部非
対向導電層２３が形成されている。透明基板１５の非表
示部１２においても、非表示部基準導電層２６に相対向
する位置に、非表示部対向導電層２７が形成され、それ
以外の非表示部をカバーするように非表示部対向導電層
２８が形成されている。

【００２５】このような表示装置１にあっては、使用さ
れる透明基板１４，１５は、内部に電気感応型光機能性
流体組成物１６を収納でき、ある程度の強度を有するも
のなら特に限定されないが、各種のガラス基板、アクリ
ル樹脂などからなる透明樹脂基板等からなるのが好まし
い。また、この透明基板は、全面が透明である必要はな
く、少なくとも表示部分及びその近傍を透明部分とする
だけでも良い。従って、周辺部に不透明の金属枠、樹脂
枠等を設け、その枠に透明基板をはめ込むようにしても
良い。

【００２６】前記電気感応型光機能性流体組成物は、基
本的に、電気絶縁性媒体中に電界配列効果（以下、単に
ＥＡ効果という）を有する固体粒子、すなわち電界配列
性粒子（以下、単にＥＡ粒子という）を分散させてなる
ものである。本発明に用いられるＥＡ粒子は、電界配列
効果（ＥＡ効果）を有する固体粒子であれば、元素、有
機化合物、または無機化合物、またはそれらの混合物な
ど、いずれの素材も使用可能である。その例としては例
えば無機イオン交換体、金属酸化物、シリカゲル、電気
半導体性無機物、カーボンブラックなどの粒子、および
これらを表層として有する粒子を挙げることができる。

【００２７】しかし、このＥＡ粒子は、図２に示すよう
に、有機高分子化合物からなる芯体３１とＥＡ効果を有
する無機物、すなわち電界配列性無機物（以下、単にＥ
Ａ無機物という）３２からなる表層３３とによって形成
された無機・有機複合粒子３０であることが特に好まし
い。この無機・有機複合粒子３０は、比較的比重が重い
ＥＡ無機物の表層３３が比較的比重の軽い有機高分子化
合物に担持されていて、その粒子全体の比重を電気絶縁
性媒体に対して近似するように調節できる。従ってこれ
を電気絶縁性媒体に分散して得られた電界配列性組成物
（ＥＡ組成物）は、貯蔵安定性に優れたものとなる。

【００２８】この無機・有機複合粒子３０の芯体３１と
して使用し得る有機高分子化合物の例としては、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、ＡＢ
Ｓ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
物または共重合物を挙げることができる。

【００２９】表層３３を形成するＥＡ無機物３２として
は種々のものが用い得るが、好ましい例としては無機イ
オン交換体とシリカゲルと電気半導体性無機物とを挙げ
ることができる。これらのＥＡ無機物３２を用いて有機
高分子化合物からなる芯体３１の上に表層３３を形成す
るとき、得られた無機・有機複合粒子は優れたＥＡ粒子
となる。

【００３０】無機イオン交換体の例としては（１）多価
金属の水酸化物、（２）ハイドロタルサイト類、（３）
多価金属の酸性塩、（４）ヒドロキシアパタイト、
（５）ナシコン型化合物、（６）粘土鉱物、（７）チタ
ン酸カリウム類、（８）ヘテロポリ酸塩、および（９）
不溶性フェロシアン化物を挙げることができる。

【００３１】以下に、それぞれの無機イオン交換体につ
いて詳しく説明する。（１）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、及び水
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、Ｔ
ｉＯ（ＯＨ）₂）及び水酸化チタン（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。

【００３２】（２）ハイドロタルサイト類これらの化合物は、一般式Ｍ₁₃Ａｌ₆（ＯＨ）₄₃（Ｃ
Ｏ）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等であ
る。（３）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
タン及びモリブデン酸錫などである。

【００３３】（４）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。（５）ナシコン型化合物これらには例えば（Ｈ₃Ｏ）Ｚｒ₂（ＰＯ₄）₃のよう
なものが含まれるが、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。（６）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。

【００３４】（７）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、及びＫ₂Ｏ
・２．５ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏなどである。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される。

【００３５】（８）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、及びタングストリン酸アンモニウムである。

【００３６】（９）不溶性フェロシアン化物これらは次の一般式で表される化合物である。Ｍ_b-pxa
Ａ［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（ＩＩＩ）またはチタン等の重金属イオ
ン、Ｅは鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、またはコバルト
（ＩＩ）等であり、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。）これらには例えば、Ｃｓ₂Ｚｎ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］およ
びＫ₂Ｃｏ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］などの不溶性フェロシア
ン化合物が含まれる。上記（１）〜（６）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。

【００３７】即ち、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。

【００３８】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）。

【００３９】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等、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
ＣｒＯ₄等や錯イオンなど、ＯＨ^-以外の陰イオン全般
の内の任意のものである。

【００４０】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）Ｚｒ
₂（ＰＯ₄）₃の加熱により得られるＨＺｒ₂（Ｐ
Ｏ₄）₃やハイドロタルサイトの高温加熱処理物（５０
０〜７００℃で加熱処理したもの）などがある。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、及び多価金
属の酸性塩を用いることが特に好ましい。

【００４１】前記無機・有機複合粒子３０の表層３３と
して使用し得る電気半導体性無機物の例は、電気伝導度
が、室温にて１０³〜１０^-11Ω^-1／ｃｍの金属酸化
物、金属水酸化物、金属酸化水酸化物、無機イオン交換
体、またはこれらの少なくともいずれか１種に金属ドー
ピングしたもの、もしくは金属ドーピングの有無に拘わ
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などである。

【００４２】好ましい電気半導体性無機物の例を以下に
示す。（Ａ）金属酸化物：例えばＳｎＯ₂、アモルファス型二
酸化チタン（出光石油化学社製）等である。（Ｂ）金属水酸化物：例えば水酸化チタン、水酸化ニオ
ブなどである。

【００４３】ここで水酸化チタンとは、含水酸化チタン
（石原産業社製）、メタチタン酸（別名βチタン酸、Ｔ
ｉＯ（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。（Ｃ）金属酸化水酸化物：この例としては例えばＦｅＯ
（ＯＨ）（ゲーサイト）などを挙げることができる。

【００４４】（Ｄ）多価金属の水酸化物：無機イオン交
換体（１）と同等。（Ｅ）ハイドロタルサイト類：無機イオン交換体（２）
と同等。（Ｆ）多価金属の酸化塩：無機イオン交換体（３）と同
等。（Ｇ）ヒドロキシアパタイト：無機イオン交換体（４）
と同等。（Ｈ）ナシコン型化合物：無機イオン交換体（４）と同
等。（Ｉ）粘土鉱物：無機イオン交換体（６）と同等。（Ｊ）チタン酸カリウム類：無機イオン交換体（７）と
同等。（Ｋ）ヘテロポリ酸塩：無機イオン交換体（８）と同
等。（Ｌ）不溶性フェロシアン化物：無機イオン交換体
（９）と同等。

【００４５】（Ｍ）金属ドーピングＥＡ無機物：これは
上記の電気半導体性無機物（Ａ）〜（Ｌ）の電気伝導度
を上げるために、アンチモン（Ｓｂ）などの金属をＥＡ
無機物にドーピングしたものであって、例としてはアン
チモン（Ｓｂ）ドーピング酸化錫（ＳｎＯ₂）などを挙
げることができる。

【００４６】（Ｎ）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：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（Ｓｂ）ドーピング酸化錫（ＳｎＯ₂）を施したもの
などを挙げることができる。このように他の支持体上に
ＥＡ無機物が施された粒子も、全体としてＥＡ無機物と
見なすことができる。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同時に表層として用
いることもできる。

【００４７】一方、電気感応型光機能性流体組成物に用
いる電気絶縁性媒体としては、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、弗素系オイル、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、電気
絶縁性及び電気絶縁破壊強度が高く、化学的に安定でか
つＥＡ粒子を安定に分散させ得るものであれば、いずれ
の流体またはこれらの混合物も使用可能である。

【００４８】この電気絶縁性媒体は、目的に応じて着色
することができる。着色する場合は、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を損なわない種
類と量の油溶性染料または分散性染料を用いることが好
ましい。電気絶縁性媒体には、この他に分散剤、界面活
性剤、粘度調整剤、酸化防止剤、安定剤などが含まれて
いてもよい。

【００４９】無機・有機複合粒子３０は、種々な方法に
よって製造することができる。例えば、有機高分子化合
物からなる粒子状の芯体３１と微粒子状のＥＡ無機物３
２とをジェット気流によって搬送し、衝突させて製造す
る方法がある。この場合は粒子状の芯体３１の表面にＥ
Ａ無機物３２の微粒子が高速度で衝突し、固着して表層
５を形成する。

【００５０】また別の製法例としては、粒子状の芯体３
１を気体中に浮遊させ、ＥＡ無機物３２の溶液を霧状に
してその表面に噴霧する方法がある。この場合はその溶
液が芯体３１の表面に付着し乾燥することによって表層
３３が形成される。

【００５１】無機・有機複合粒子３０を製造する特に好
ましい製法は、芯体３１と同時に表層３３を形成する方
法である。この方法は、例えば、芯体３１を形成する有
機高分子化合物のモノマー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、微粒子状としたＥ
Ａ無機物４を上記モノマー中、または重合媒体中に存在
させるというものである。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を使用することも
でき、また有機系の貧溶媒を使用することもできる。

【００５２】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３１を形成すると同時に、微粒子
状のＥＡ無機物３２が芯体３１の表面に層状に配向して
これを被覆し、表層３３を形成する。

【００５３】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３１の表
面に付着させることができる。この芯体３１と表層３３
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３１の表面にＥＡ無機物３２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。

【００５４】本発明に使用する無機・有機複合粒子３０
の形状は必ずしも球形であることを要しないが、粒子状
の芯体３１が調節された乳化・懸濁重合方法によって製
造された場合は、得られる無機・有機複合粒子３０の形
状はほぼ球形となる。しかも球形であれば、透過光量を
調節する際に光を全方向に散乱させることができるの
で、不定形のものよりも有利になる。無機・有機複合粒
子３０の粒径は特に限定されるものではないが、０．１
μｍないし５００μｍ、特に５μｍないし２００μｍの
範囲内とすることが好ましい。この際の微粒子状のＥＡ
無機物３２の粒径は特に限定されるものではないが、好
ましくは０．００５μｍないし１００μｍ、さらに好ま
しくは０．０１μｍないし１０μｍの範囲内とする。

【００５５】無機・有機複合粒子２において、表層３３
を形成するＥＡ無機物３２と芯体３１を形成する有機高
分子化合物の重量比は特に限定されるものではないが、
保存安定性の高い電界配列性組成物（以下、単にＥＡ組
成物という）を得るためには、ＥＡ無機物と有機高分子
化合物の合計重量に対してＥＡ無機物が１重量％ないし
６０重量％の範囲内、特に４重量％ないし３０重量％の
範囲内とすることが好ましい。このＥＡ組成物３の割合
が１重量％未満では、得られたＥＡ粒子の電界配列性特
性（以下、単にＥＡ特性という）が不十分となり、６０
重量％を超えるとＥＡ粒子の比重が過大となって保存安
定性を損なう惧れがある。

【００５６】上記の無機・有機複合粒子の表層３３また
は芯体３１は色素を含むものであってもよい。表層３３
に用いることのできる色素は顔料である。この顔料は、
芯体３１上に上記の方法によりＥＡ無機物３２からなる
表層３３を形成する際、ＥＡ無機物３２に混合して用い
て表層３３に含ませることが好ましい。

【００５７】芯体３１に色素を含ませる場合は、一般に
合成樹脂用として知られている染料または顔料のいずれ
も使用可能である。この色素は、予め芯体３１を形成す
るモノマー中に混合した後にモノマーを重合するか、ま
たは芯体３１となる合成樹脂に練り込んで芯体中に含ま
せることができる。表層３３または芯体３１、またはそ
の双方に色素を含む無機・有機複合粒子は、これを用い
ることによって、得られた電気感応型光機能性流体組成
物の電界無負荷時の散乱光を任意の色に着色することが
できる。

【００５８】上記の各種方法、特に芯体３１と表層３３
とを同時に形成する方法によって製造された無機・有機
複合粒子３０は、その表層３３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粒子とし
てのＥＡ効果が充分に発揮されない場合がある。この不
活性物質の薄膜は粒子表面を研磨することによって容易
に除去することができる。従って芯体３１と表層３３を
同時に形成する場合には、その表面を研磨することが好
ましい。

【００５９】この粒子表面の研磨は、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３０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３０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３０と上記のよう
な研磨材または研削砥石とを用いて乾式で攪拌して行う
こともできる。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。これは気相中で粒子自体を相互に激しく衝突さ
せて研磨する方法であり、他の研磨材を必要とせず、研
磨済みの粒子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いては、
それに用いられる装置の種類、攪拌速度、無機・有機複
合粒子の材質などにより研磨条件を選定する必要がある
が、一般的には６０００ｒｐｍの攪拌速度で０．５ｍｉ
ｎ〜１５ｍｉｎ程度ジェット気流攪拌することが好まし
い。

【００６０】本発明で用いる電気感応型光機能性流体組
成物１６は、上記のＥＡ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分散
させ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。

【００６１】透過光量の制御に用いる場合に有効なＥＡ
粒子の電気絶縁性媒体中における濃度は、特に限定され
るものではないが、０．５重量％ないし１５重量％の範
囲内であることが好ましい。粒子濃度が０．５重量％未
満では粒子密度が過小であって電界無印加時にも透明感
があって電界印加時とのコントラストが十分に得られ
ず、１５重量％を越えると、粒子密度が過大となり、電
界を印加してＥＡ粒子を配向制御しても十分な透明感が
得られなくなる惧れがある。この観点から、ＥＡ粒子２
の電気絶縁性媒体中の濃度は、２．５重量％ないし１０
重量％の範囲内とすることが更に好ましい。

【００６２】本発明において用いる電気絶縁性媒体の動
粘度は、１〜３０００ｃＳｔの範囲にあるのが好まし
い。動粘度が１ｃＳｔより小さいと、分散媒中に揮発成
分が多量に存在し、電気感応型光機能性流体組成物の貯
蔵安定性の面で不足を生じ、動粘度が３０００ｃＳｔよ
り大きいと調整時に気泡を巻き込み、その気泡が抜け難
くなり、取扱いに支障を来すので好ましくない。なお、
この動粘度の範囲は、１〜３０００ｃＳｔが好ましい範
囲、１０〜１０００ｃＳｔがさらに好ましい範囲とな
る。ＥＡ組成物に印加する電圧としては、例えば０．１
ｋＶ／ｍｍ〜５．０ｋＶ／ｍｍの範囲内で任意の電界を
かけることができるが、この範囲より大きな電界をかけ
てもよい。また、特に０．２５ｋＶ／ｍｍ〜１．５ｋＶ
／ｍｍの範囲とすることが好ましい。

【００６３】次に、このような表示装置を作動させる場
合について説明する。例えば、前記切り換えスイッチ１
７及び切り換えスイッチ１８を操作し、表示部基準導電
層２１と表示部非対向導電層２３との間、及び非表示部
基準導電層２６と非表示部対向導電層２７との間に、そ
れぞれ電圧を印加した場合、非表示部１２では、図７に
示したように、上下に対向した導電層間に電界が形成さ
れ、それらに挟まれた電気感応型光機能性流体組成物１
６に含まれる無機・有機複合粒子３０は分極し、該導電
層間に、基板に垂直な方向に鎖状に結合されて配列され
る。これらの鎖状結合体は相互に離間して平行に配向さ
れる。

【００６４】ここで、電気感応型光機能性流体組成物１
６中に含まれる無機・有機複合粒子３０の割合は、数重
量％〜２０重量％程度の範囲であり、全体としては少な
いので、これらが配向して鎖状結合体を構成すると、そ
れら鎖状結合体同志の間には、固体粒子の直径よりもか
なり広い間隔があくことになり、これにより収納体の厚
さ方向に入射された光は、ほとんど減衰することなく通
過する。したがって、非表示部をほぼ透明状態とするこ
とができる。

【００６５】一方、表示部１１にあっては、表示部基準
導電層２１と、表示部非対向導電層２３という、互いに
ずれた位置に形成された導電層間に電界が印加されるた
め、それらに挟まれた電気感応型光機能性流体組成物１
６に含まれる無機・有機複合粒子３０は、基板に対して
傾いた状態で鎖状に結合する。この状態では、入射した
光は、無機・有機複合粒子３０の鎖状結合体の存在によ
って遮断されるため、表示部１１は、無機・有機複合粒
子３０が有する色に応じた濁った色調の不透明状態とな
る。例えば、ＥＡ無機物として酸化チタン系のものを用
いた場合は、白濁した色調とすることができる。ここ
で、固体粒子が球形状であれば、光の散乱が全方向にな
されるので、特定の方向に光が収束されたり漏れたりす
るおそれがない。その結果、表示装置全体としては、図
３に示したように、表示部１１が不透明、非表示部１２
が透明となって、表示が際立つとともに内部に陳列され
た商品は、透明な非表示部１２を通して見ることができ
る。

【００６６】さらに、前記切り換えスイッチ１７及び切
り換えスイッチ１８を操作し、表示部基準導電層２１と
表示部対向導電層２２との間、及び非表示部基準導電層
２６と非表示部非対向導電層２８との間に、それぞれ電
圧を印加した場合は、上述とは逆に、図４に示したよう
に、表示部１１は透明となり、非表示部１２は不透明と
なる。よって、上記切り換えスイッチを操作するだけ
で、表示部１１と非表示部とを極めて容易に反転させる
ことができる。

【００６７】この表示装置１にあっては、例えば０．１
〜５．０ｋＶ／ｍｍの電圧では、１０ｍＡという極めて
小さな電流で駆動できるので、１０Ｗ／ｍ²程度の電力
があれば十分に作動させることができ、省電力型の表示
装置とすることができる。さらに、導電層に電圧を印加
してから数秒〜数十秒で完全に固体粒子を配列できるの
で、十分高速な応答性が得られる。また、電界を印加し
て配列させた固体粒子は、電圧を切ってもしばらくはそ
の状態を維持するので、電界の印加を間欠的に行うよう
にして消費電力を削減することもできる。この間隔は、
例えば電気感応型光機能性流体組成物の粘度を調節する
ことによって適宜選択できる。即ち、動粘度を低くすれ
ば維持時間を短縮でき、動粘度を高くすれば維持時間を
長くすることができる。

【００６８】この表示装置１は、例えば透明基板と、透
明な導電層と、電気感応型光機能性流体組成物と、切り
換えスイッチと、電源とからなる簡単な構成でよく、前
記電気感応型光機能性流体組成物は、通常の液晶材料に
対して単価において１／１０以下と極めて安価である。
よって従来の液晶などを用いた表示装置よりも極めて低
コストで製造可能である。

【００６９】なお、上記実施例において、各導電層はほ
ぼ櫛型形状をなして形成したが、これら導電層の形状は
これに限られるものではなく、任意の形状とすることが
できる。少なくとも、基準導電層と対向導電層が相対向
し、非対向導電層がずれた位置に形成されれば、その形
状は、例えば、格子状、網目状、クロスステッチ状、ド
ットパターン状、種々の幾何学模様等のいずれの形状を
なして形成しても良い。

【００７０】また、本発明の表示装置は、前記収納体の
外部に、電灯、レーザー、あるいはローソクなどの照明
手段を具備していても良い。このような照明手段を収納
体の外部に設けることにより、この照明手段から供給さ
れる光が、透明部分をさらに明るくし、表示を際立たせ
ることができる。さらに、前記照明手段と前記収納体の
間に、色付きのパラフィン紙等の、照明手段から供給さ
れる光の着色手段を設けても良い。このような着色手段
を設けることにより、表示をさらに際立たせ、注意を喚
起することができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明の表示装置は、表示部及び非表示
部に含まれる電気感応型光機能性流体組成物に含有され
る固体粒子の配列方向を、電界を印加する方向を切り換
えることによって切り換え、それにより、透過する光量
を制御するものであるため、表示の切り換えを高速に行
うことができる。本発明の表示装置を構成する材料は、
従来の表示装置を構成する材料に比較して極めて安価で
あり、さらに本発明の表示装置の構成は比較的単純であ
るため、大型の表示装置を低コストで製造することがで
きる。本発明の表示装置によれば、従来単なる透明ガラ
スであったショーウインドなどに、反転可能な表示をな
すことができるため、大きな宣伝広告効果をもたらすこ
とができる。また、本発明の表示装置では、電圧を印加
するだけで必要な表示を顕現させることができるため、
例えば、定期的に開催される催し物の表示を、毎回作り
直す必要がなくなり、そのための費用と手間を削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の表示装置に好適な電気感応型光機能性
流体組成物に含有されるＥＡ粒子を示す模式図である。

【図３】本発明の表示装置の一実施例の一態様を示す図
である。

【図４】本発明の表示装置の一実施例の他の態様を示す
図である。

【図５】本発明の表示装置の構造を説明するための図で
ある。

【図６】本発明の表示装置の構造を説明するための図で
ある。

【図７】本発明の表示装置の作動原理を説明するための
図である。

【図８】本発明の表示装置の作動原理を説明するための
図である。

【図９】特開平４−３１８３３号公報に開示された従来
例の一構造を示す断面図である。

【図１０】図９に示す従来構造において液晶を配向制御
した状態の光透過性を示す説明図である。

【図１１】図９に示す従来構造において液晶を配向制御
していない状態の光透過性を示す説明図である。

【符号の説明】

１表示装置１１表示部１２非表示部１４一方の透明基板１５他方の透明基板１６電気感応型光機能性流体組成物２０シール部材２１表示部基準導電層２２表示部対向導電層２３表示部非対向導電層２６非表示部基準導電層２７非表示部対向導電層２８非表示部非対向導電層３０無機・有機複合粒子３１芯体３２ＥＡ無機物３３表層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者枝村一弥東京都港区芝公園２丁目６番15号藤倉化成株式会社本社事務所内 (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】電界配列効果を有する固体粒子を電気絶
縁性媒体に含有してなる電気感応型光機能性流体組成物
と、この電気感応型光機能性流体組成物を収納し、対向
する２面の少なくとも相対向する一部を透明とした中空
の収納体とを有し、前記収納体の相対向する透明部分に、表示部及び非表示
部が設けられ、該表示部をなす透明部分の一方の面に、１以上の透明な
表示部基準導電層を区分けして形成し、該表示部をなす
透明部分の他方の面に、前記表示部基準導電層に対向す
る１以上の透明な表示部対向導電層を形成し、前記表示
部をなす透明部分の他方の面の前記表示部対向導電層が
形成されていない部分に１以上の透明な表示部非対向導
電層を形成し、前記非表示部をなす透明部分の一方の面に、１以上の透
明な非表示部基準導電層を区分けして形成し、該非表示
部をなす透明部分の他方の面に、前記非表示部基準導電
層に対向する１以上の透明な非表示部対向導電層を形成
し、前記非表示部をなす透明部分の他方の面の前記非表
示部対向導電層が形成されていない部分に１以上の透明
な非表示部非対向導電層を形成し、さらに、前記表示部基準導電層と表示部対向導電層間及
び前記非表示部基準導電層と非表示部非対向導電層間に
通電するか、前記表示部基準導電層と表示部非対向導電
層間及び前記非表示部基準導電層と非表示部対向導電層
間に通電するかを切り換える切り換え手段を具備してな
ることを特徴とする表示装置。
【請求項２】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
によって形成される無機・有機複合粒子であることを特
徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】前記れお効果を有する無機物が、無機イ
オン交換体、シリカゲル、または電気半導体性無機物、
もしくはそれらの混合物であることを特徴とする請求項
２記載の表示装置。
【請求項４】前記収納体の外部に、照明手段をさらに
具備することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】前記収納体と前記照明手段との間に、光
の着色手段をさらに具備することを特徴とする請求項４
記載の表示装置。
【請求項６】前記表層が、電界配列効果を有する無機
物とともに色素粒子を含むことを特徴とする請求項２ま
たは３記載の表示装置。
【請求項７】前記芯体が、色素を含むものであること
を特徴とする請求項２，３または６記載の表示装置。
【請求項８】前記電気絶縁性媒体が、着色されたもの
であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。