(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置されたマイクロカプセル層と、を備え、
前記マイクロカプセル層は、
電気泳動粒子を分散媒中に分散させて封入したマイクロカプセルと、
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記マイクロカプセルを固定するバインダーと、を有し、
前記分散媒の抵抗率をρ１とし、前記分散媒の誘電率をε１とし、前記バインダーの抵抗率をρ２とし、前記バインダーの誘電率をε２としたとき、下記の式（α）及び式（β）を満たすことを特徴とする電気泳動表示装置。
（ρ２・ε２）／（ρ１・ε１）＜１…（α）
ρ２／ρ１＜１…（β）
【請求項２】
さらに、下記の式（γ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
ε２／ε１＞１…（γ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一つとして、マイクロカプセル内の分散媒中に分散する荷電粒子（即ち、電気泳動粒子）を電極間で発生させる電界により泳動させ、その分布状態を制御することにより表示を行う電気泳動表示装置がある。一般に、このような電気泳動表示装置は、電気泳動粒子の反射率が高いためにフロントライト等の光源が必要とせず薄型化が可能という構造上の特長や、視野角が広くコントラストが高いという品質上の特長を備えている。また、バックライトを必要とせず、表示状態を保持するために電極間に電圧を印加し続ける必要もないことから、低消費電力を実現できるという特長も有している。このような特長を有することから、電気泳動表示装置は次世代の表示デバイスとして注目を集め、開発が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電気泳動表示装置において、表示の切り替え（即ち、応答性）を速めたり、表示のコントラストを高めたりするためには、電極間にできるだけ大きな電界を発生させる必要がある。また、電気泳動表示装置においては、電圧印加を止めた後もその表示状態ができるだけ長く保持されることが要求される。
しかしながら、マイクロカプセルを有する（即ち、カプセル構造の）電気泳動表示装置において、マイクロカプセル内部での電界強度を高めるために、或いは、表示状態の保持性を高めるために、マイクロカプセルの内部及び外部の材料が持つべき電気的物性がどうあるべきか、という点については従来指針が示されておらず、規定もされていなかった。
そこで、この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、マイクロカプセルの内部及び外部の材料が持つべき電気的物性を規定することにより、表示状態の保持性を高めることを可能とした電気泳動表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電気泳動表示装置は、第１の電極と、前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置されたマイクロカプセル層と、を備え、前記マイクロカプセル層は、電気泳動粒子を分散媒中に分散させて封入したマイクロカプセルと、前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記マイクロカプセルを固定するバインダーと、を有し、前記分散媒の抵抗率をρ１とし、前記分散媒の誘電率をε１とし、前記バインダーの抵抗率をρ２とし、前記バインダーの誘電率をε２としたとき、下記の式（α）及び式（β）を満たすことを特徴とする電気泳動表示装置。
（ρ２・ε２）／（ρ１・ε１）＜１…（α）
ρ２／ρ１＜１…（β）
【０００６】
このような構成であれば、マイクロカプセル層に対する電圧印加を終了した直後（即ち、電圧印加の終了時）に、マイクロカプセル層に正（即ち、電圧印加時と同じ極性）の残留電位を生じさせることができる。そして、この残留電位により、マイクロカプセル内の電気泳動粒子が電圧印加時と反対の方向に移動することを抑制することができる。残留電位が大きい場合は、電気泳動粒子を電圧印加時と同じ方向に引き寄せることも可能である。これにより、表示状態の保持性を高めることができる。なお、「第１の電極」としては、例えば、後述する画素電極３１が該当する。また、「第２の電極」としては、例えば、後述する対向電極３２が該当する。
【０００７】
また、このような構成であれば、電圧印加時であって、マイクロカプセル層の電位が安定している時（即ち、定常状態時）に、マイクロカプセルの内部における電界強度を、マイクロカプセルの外部における電界強度よりも高めることができる。即ち、定常状態時に、分散媒における電界強度をバインダーにおける電界強度よりも高めることができる。これにより、電気泳動粒子を効率良く泳動させることができるので、例えば、表示のコントラストを高めることができる。
【０００８】
また、上記の電気泳動表示装置において、さらに、下記の式（γ）を満たすことを特徴としてもよい。
ε２／ε１＞１…（γ）
このような構成であれば、マイクロカプセル層に対する電圧印加を開始した直後（即ち、電圧印加の初期時）に、マイクロカプセルの内部における電界強度を、マイクロカプセルの外部における電界強度よりも高めることができる。即ち、電圧印加の初期時に、分散媒における電界強度をバインダーにおける電界強度よりも高めることができる。これにより、電気泳動粒子を効率良く泳動させることができるので、例えば、表示の切り替えを速めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気泳動表示装置１００の構成例を示す図。
【図２】シミュレーションのモデルとなるマイクロカプセル層１４０の構成を示す図。
【図３】マイクロカプセル層１４０の電気的物性値の設定を示す図。
【図４】マイクロカプセル層１４０に印加する電圧波形を示す図。
【図５】電圧印加の初期時におけるシミュレーション結果を示す図。
【図６】定常状態時におけるシミュレーション結果を示す図。
【図７】電圧印加の終了時におけるシミュレーション結果を示す図。
【図８】シミュレーション結果から得られた材料選定の指針を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。
（１）構成例について
図１は、本発明の実施の形態に係る電気泳動表示装置１００の構成例を示す断面図である。図１に示すように、この電気泳動表示装置１００は、絶縁基板１と、絶縁基板１上に設けられた画素トランジスター１０と、この画素トランジスター１０を覆う層間絶縁膜２０と、層間絶縁膜２０上に設けられた表示体３０と、を備える。
【００１１】
これらの中で、絶縁基板１は、画素トランジスター１０及び表示体３０を支持するものであり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂材料からなる基板（即ち、樹脂基板）、又は、ガラス基板等である。電気泳動表示装置１００に可撓性を付与する場合には、絶縁基板１として、可撓性を有する樹脂基板を選択する。
【００１２】
また、画素トランジスター１０は、例えば、トップゲート／ボトムコンタクト（ＴＧ／ＢＣ）型と呼ばれる薄膜トランジスターであり、有機半導体を活性層に用いた有機トランジスターである。この画素トランジスター１０は、絶縁基板１上に設けられたソース電極１１及びドレイン電極１２と、ソース電極１１とドレイン電極１２との間を埋め込むように絶縁基板１上に設けられた有機半導体膜１３と、有機半導体膜１３とソース電極１１及びドレイン電極１２を覆うように絶縁基板１上に設けられたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４を介して有機半導体膜１３上に設けられたゲート電極１５と、を有する。
【００１３】
ソース電極１１及びドレイン電極１２は、例えば、金（Ａｕ）等からなる。また、有機半導体膜１３は、例えば、フルオレンとビチオフェンの共重合体であるＦ８Ｔ２、又はその誘導体（即ち、分子内の一部分が変化して生じた化合物）等からなる。さらに、ゲート絶縁膜１４は、例えば、シンジオタクチックポリプロピレン、又は、ポリ１ブテン等からなる。また、ゲート電極１５は、例えば、Ａｕ又はアルミニウム（Ａｌ）等からなる。
【００１４】
この電気泳動表示装置１００では、例えば、ソース電極１１がデータ線（図示せず）に接続されており、ドレイン電極１２がコンタクトホールに埋め込まれた配線１６を介して表示体３０に接続されている。また、ゲート電極１５が走査線（図示せず）に接続されている。
また、層間絶縁膜２０は、例えば、ポリイミド等の有機材料からなる絶縁膜、又は、シリコン酸化膜等の無機材料からなる絶縁膜等からなる。
【００１５】
一方、表示体３０は、層間絶縁膜２０上に設けられて配線１６に接続された画素電極３１と、画素電極３１を覆うように層間絶縁膜２０上に形成されたマイクロカプセル層４０と、マイクロカプセル層４０上に形成された対向電極３２と、を有する。
ここで、画素電極３１は、図示しないが、平面視で例えばマトリクス状（行列状）に分割された個別電極である。また、対向電極３２は、例えば複数の画素電極３１上を連続して覆うように配置された共通電極である。この表示体３０では、１つの画素電極３１と対向電極３２とが重なる部分が１画素となっており、対向電極３２の側に画像、文字等を表示するようになっている。
画素電極３１は、例えば、Ａｌ、又は、酸化インジウムにスズを添加した化合物であるＩＴＯなどの透明電極材料からなる。また、表示面側にある対向電極３２は、例えば、ＩＴＯなどの透明電極材料からなる。
【００１６】
また、マイクロカプセル層４０は、複数のマイクロカプセル４１と、画素電極３１と対向電極３２との間でマイクロカプセル４１を固定するバインダー４５と、を有する。マイクロカプセル４１は、例えば、断面視で水平方向に並列するように、単層で（厚さ方向に重なることなく１個ずつ）配置されている。
マイクロカプセル４１は、例えば、その１つ１つがほぼ球形状をなしており、その直径は約４０μｍである。マイクロカプセル４１の本体（即ち、殻体）は極薄皮からなり、その材料としては、例えば、メラミン系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、尿素樹脂、ポリアミド又はポリエーテルのような各種樹脂材料が挙げられ、これらのうち１種が用いられ、又は２種以上を組み合わせて用いられている。
また、マイクロカプセル４１内には、分散媒（即ち、分散液）４２が充填されている。分散媒４２としては、マイクロカプセル４１の本体や、後述の電気泳動粒子を溶解し難いものが用いられている。このような分散媒４２として、例えば、シリコーン溶剤が用いられている。
【００１７】
また、分散媒４２としては、シリコーン溶剤の他にも、各種水（蒸留水、純水、イオン交換水、ＲＯ水等）、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類（流動パラフィン）、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンのような長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族復素環類、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド類、カルボン酸塩又はその他の各種油類等が挙げられ、これらが単独で用いられ、又は混合物として用いられていてもよい。
【００１８】
また、マイクロカプセル４１内には、複数の電気泳動粒子４３が分散媒４２に分散された状態で封入されている。例えば、図１に示すように、電気泳動粒子４３として、白色粒子４３ａと黒色粒子４３ｂとがマイクロカプセル４１内に封入されている。白色粒子４３ａは例えば正に帯電し、黒色粒子４３ｂは例えば負に帯電しており、マイクロカプセル４１内に電界が作用することにより、それぞれ逆方向に泳動するようになっている。このような電気泳動粒子４３として、白色粒子４３ａは例えば酸化チタン（ＴｉＯｘ）からなり、黒色粒子４３ｂは例えば酸窒化チタン（ＴｉＯｘＮｙ）からなる。また、電気泳動粒子４３としては、酸化チタン、酸窒化チタンの他にも、金属粒子、金属酸化物粒子、顔料粒子又は樹脂粒子等を用いることができる。電気泳動粒子４３はほぼ球形状であり、その平均粒径は例えば２０〜３００ｎｍ程度である。
バインダー４５は、絶縁性の樹脂であり、例えばマイクロカプセル４１４０を固定するための接着剤として機能するものである。このようなバインダー４５としては、例えば、アクリル系溶剤が用いられている。
【００１９】
また、バインダー４５としては、アクリル系溶剤の他にも、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアリレート、グラフト化ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の高分子、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等のシリコーン系樹脂、ポリウレタン等のウレタン系樹脂、その他として、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの１種が用いられ、又は２種以上を組み合わせて用いられている。また、必要に応じて、これら１種が用いられ、又は２種以上の各種樹脂材料が溶媒に溶かされた状態（即ち、溶剤の状態）で用いられている。
【００２０】
なお、本発明の実施の形態に係る電気泳動表示装置１００の構造について、図１では１つの画素電極３１上に２つのマイクロカプセル４１が配置されている場合を示しているが、これはあくまで一例である。電気泳動表示装置１００では、１つの画素電極３１上に１つのマイクロカプセル４１が配置されていてもよいし、１つの画素電極３１上に３つ以上のマイクロカプセル４１が配置されていてもよい。また、１つのマイクロカプセル４１が、隣接する２つの画素電極３１間に跨るように配置されていてもよい。
【００２１】
また、図１では、マイクロカプセル４１が、対向電極３２と画素電極３１の両方に接した状態で配置されている場合を示しているが、これはあくまで一例である。電気泳動表示装置１００では、マイクロカプセル４１は、画素電極３１又は対向電極３２のどちらか一方にのみ接していてもよい。さらに、図１では、マイクロカプセル４１同士が離れて配置されているが、これもあくまで一例である。電気泳動表示装置１００では、マイクロカプセル４１同士が互いに隣接して配置されていてもよい。
【００２２】
（２）電気的物性について
ところで、図１に示した電気泳動表示装置１００では、上記のマイクロカプセル層４０について、分散媒４２の誘電率をε１とし、分散媒４２の抵抗率をρ１とし、バインダー４５の誘電率をε２とし、バインダー４５の抵抗率をρ２としたとき（或いは、分散媒４２の比誘電率εｒ１をε１とし、バインダー４５の比誘電率εｒ２をε２としたとき）、ε１、ρ１、ε２、ρ２が下記の（α）式を満たすように、分散媒４２及びバインダー４５の各材料が選択されている。
（ρ２・ε２）／（ρ１・ε１）＜１…（α）
【００２３】
このような構成であれば、後述の「（３）実験及びその結果について」の欄で説明するように、マイクロカプセル層４０に対する電圧印加を終了した直後（即ち、電圧印加の終了時）に、マイクロカプセル層４０に正（即ち、電圧印加時と同極性）の残留電位を生じさせることができる。そして、この残留電位により、マイクロカプセル４１内の電気泳動粒子４３が電圧印加時と反対の方向に移動することを抑制することができる。残留電位が大きい場合は、電気泳動粒子４３を電圧印加時と同じ方向に引き寄せることも可能である。これにより、表示体３０における表示状態の保持性を高めることができる。なお、（α）式を満たす場合としては、後述の図８に示すＡ、Ｂ又はＣが該当する。
【００２４】
また、本発明の実施の形態では、ε１、ρ１、ε２、ρ２が（α）式に加え、下記の（β）式も満たすように、分散媒４２及びバインダー４５の各材料が選択されていることが好ましい。
ρ２／ρ１＜１…（β）
このような構成であれば、後述の「（３）実験及びその結果について」の欄で説明するように、電圧印加時であって、マイクロカプセル層４０の電位が安定している時（即ち、定常状態時）に、マイクロカプセル４１の内部における電界強度を、マイクロカプセル４１の外部における電界強度よりも高めることができる。即ち、定常状態時に、分散媒４２における電界強度をバインダー４５における電界強度よりも高めることができる。これにより、電気泳動粒子４３を効率良く泳動させることができるので、例えば、表示体３０における表示のコントラストを高めることができる。なお、（α）式と（β）式の両方を満たす場合としては、後述の図８に示すＡ又はＣが該当する。
【００２５】
また、本発明の実施の形態では、ε１、ρ１、ε２、ρ２が（α）式、（β）式に加え、下記の（γ）式も満たすように、分散媒４２及びバインダー４５の各材料が選択されていることが好ましい。
ε２／ε１＞１…（γ）
このような構成であれば、後述の「（３）実験及びその結果について」の欄で説明するように、マイクロカプセル層４０に対する電圧印加を開始した直後（即ち、電圧印加の初期時）に、マイクロカプセル４１の内部における電界強度を、マイクロカプセル４１の外部における電界強度よりも高めることができる。即ち、電圧印加の初期時に、分散媒４２における電界強度をバインダー４５における電界強度よりも高めることができる。これにより、電気泳動粒子４３を効率良く泳動させることができるので、例えば、表示体３０における表示の切り替えを速めることができる。なお、（α）式と（β）式及び（γ）式の全てを満たす場合としては、後述の図８に示すＣが該当する。
【００２６】
なお、分散媒４２の誘電率ε１は、上記に挙げた材料を選択する他に、例えば、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオールのようなアルコール類、ケトン類、カルボン酸塩等の調整剤を添加することにより、一定の範囲で調整することが可能である。また、分散媒４２の抵抗率ρ１も、上記の材料選択の他に、適当な調整剤を添加することにより一定の範囲で調整することが可能である。
【００２７】
同様に、バインダー４５の誘電率ε２も、上記の材料選択の他に、例えば、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオールのようなアルコール類、ケトン類、カルボン酸塩等の調整剤を添加することにより、一定の範囲で調整することが可能である。また、バインダー４５の抵抗率ρ２も、上記の材料選択の他に、適当な調整剤を添加することにより一定の範囲で調整することが可能である。
【００２８】
（３）実験及びその結果について
（Ｉ）電界の決定要因について
電気泳動表示装置が実際に使用される場面では、画素電極（以下、下部電極ともいう。）と対向電極（以下、上部電極ともいう。）とに挟まれたマイクロカプセル層に、短時間の間に電圧が印加される。このとき、マイクロカプセル内の電界は、不均一、且つ、時間の経過と共に変化する動的電場となる。このときのマイクロカプセル内の電界を決定する要因として、本発明者は、以下の（ａ）〜（ｃ）に着目した。
【００２９】
（ａ）マイクロカプセル層に印加する電圧波形
（ｂ）マイクロカプセル層を構成する各材料の電気的物性値（即ち、電気的材料定数）
（誘電率ε［Ｆ／ｍ］、抵抗率ρ［Ωｍ］）
（ｃ）マイクロカプセル層の３次元幾何形状
そこで、本発明者は、電気泳動表示装置を構成する各材料の電気的物性値（比誘電率εｒ、抵抗率ρ（Ωｍ））を変えたときに、マイクロカプセル層において時間と共に変化する電位分布ならびに電界分布について三次元電界過応答シミュレーターを用いて数値計算実験を行った。この計算実験では、シミュレーションのモデルについて、下記のように一定の形状及び大きさを設定した。
【００３０】
（II）シミュレーションの条件
図２（ａ）及び（ｂ）は、シミュレーションのモデルとなるマイクロカプセル層１４０の構成を示す断面図と平面図である。
図２（ａ）に示すように、このシミュレーションでは、上部電極１３２と下部電極１３１との間の厚さ方向（即ち、Ｚ方向）の離間距離を４３［μｍ］に設定した。この間にマイクロカプセル層１４０が配置されるように設定した。また、図２（ｂ）に示すように、上部電極１３２と下部電極１３１の平面視による縦（即ち、Ｙ方向）×横（即ち、Ｘ方向）の長さをそれぞれ５０［μｍ］×５０［μｍ］に設定した。
【００３１】
また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロカプセル１４１を完全な球体とし、その直径を４０［μｍ］に設定した。さらに、このマイクロカプセル１４１はバインダー１４５内にあり、その下側の球面が下部電極１３１に接し、且つ、その上側の球面は上部電極１３２に接していないものとした。マイクロカプセル１４１と上部電極１３２とのＺ方向の離間距離は３［μｍ］に設定した。
【００３２】
次に、本発明者は、マイクロカプセル１４１の内部に充填された分散媒１４２及び、マイクロカプセル１４１の外部（即ち、周囲）に存在するバインダー１４５について、各々の電気的物性値を下記のように設定した。
図３は、マイクロカプセル層１４０の電気的物性値の設定を示す表図である。図３に示すように、このシミュレーションでは、分散媒１４２の比誘電率εｒ１及び体積抵抗率ρｒをそれぞれ５．０及び５．０×１０８［Ωｍ］に設定すると共に、バインダー１４５の比誘電率εｒ２及び体積抵抗率ρ２を上記値を中心に９水準を設定した。即ち、バインダー１４５の比誘電率εｒ２を、２．５、５．０、１０．０の３水準に設定すると共に、バインダー１４５の体積抵抗率ρ２を２．５×１０８［Ωｍ］、５．０×１０８［Ωｍ］、１０．０×１０８［Ωｍ］の３水準に設定し、これらを組み合わせて９水準とした。このように、バインダー１４５の電気的物性値（εｒ２、ρ２）を、分散媒１４２の電気的物性値（εｒ１、ρ１）との比較で相対的に複数の条件に振るように設定した。
【００３３】
なお、このような電気的物性値は、マイクロカプセル層１４０を例えば下記（ａ）〜（ｅ）の材料で構成することにより実現することができる。
（ａ）分散媒：シリコーン溶剤
（ｂ）白色粒子：酸化チタン
（ｃ）黒色粒子：酸窒化チタン
（ｄ）マイクロカプセルの極薄皮：メラミン樹脂或いはエポキシ系樹脂
（ｅ）バインダー：アクリル系溶剤
【００３４】
また、本発明者は、シミュレーションの電圧波形を下記のように設定した。
図４は、マイクロカプセル層１４０に印加する電圧波形を示す図である。図４に示すように、このシミュレーションでは、ｔ＝０から１０［μｓ］で１５［Ｖ］まで立ち上がり、ｔ＝１［ｓ］まで１５［Ｖ］を維持し、ｔ＝１［ｓ］から１０［μｓ］で０［Ｖ］まで立ち下がるように、シミュレーションの電圧波形を設定した。
このような設定の下、本発明者は、図３に示すように上部電極１３２と下部電極１３１とに電圧印加装置１５０を取り付け、マイクロカプセル層１４０に図４に示した電圧波形を印加した場合についてシミュレーションを行い、その結果を得た。次に、シミュレーションの結果について説明する。
【００３５】
（III）電圧印加の初期時
図５は、電圧印加の初期時（ｔ＝１０［μｓ］）における電位分布及び電界ベクトルの強度（以下、電界強度ともいう。）分布のシミュレーション結果を示す図である。ここで、電界ベクトルとは、等電位面に直交するベクトルのことである。なお、以下に説明する図５〜図７において、各欄の左側は、マイクロカプセル１４１の内部における電位分布（詳しくは、マイクロカプセル１４１の中心点を通り且つ両電極１３１、１３２に垂直な平面（即ち、センター面）における電位分布）を示している。また、各欄の右側は、マイクロカプセル１４１の内部における電界強度の分布（詳しくは、マイクロカプセル１４１の中心点を通り且つ両電極１３１、１３２に垂直な平面における電界分布）を示している。
【００３６】
図５に示すように、電圧印加の初期時においては、電位分布、電界強度分布の各傾向は誘電率に依存することが分かった。つまり、比誘電率の差異（εｒ２−εｒ１）が電位分布及び電界強度分布を決定することが分かった。
具体的には、電界ベクトルの向きと電界強度について、下記（ａ）〜（ｃ）の場合でそれぞれ異なる傾向があることが分かった。
（ａ）εｒ２＞εｒ１の場合
電界ベクトルは、センター面の上方（即ち、上部電極１３２の側）ではマイクロカプセル１４１の中心軸へ向かい、センター面の下方（即ち、下部電極１３１の側）では中心軸から離れる方向に向かう（即ち、電界ベクトルは外向きである。）。また、マイクロカプセル１４１内の電界強度は、バインダー１４５の電界強度に比べて大きく、且つセンター面内で分布がある。
【００３７】
（ｂ）εｒ２＝εｒ１の場合
電界ベクトルは一様に下向きである。また、マイクロカプセル１４１内の電界強度は、バインダー１４５の電界強度と同程度であり、且つセンター面内で分布はない（即ち、均一である。）。
（ｃ）εｒ２＜εｒ１の場合
電界ベクトルは、センター面の上方では中心軸から離れる方向に向かい、センター面の下方ではマイクロカプセル１４１の中心軸へ向かう（即ち、電界ベクトルは内向きである。）。また、マイクロカプセル１４１内の電界強度は、バインダー１４５の電界強度に比べて小さく、且つセンター面内で分布がある。
【００３８】
（IV）定常状態時
図６は、定常状態時（ｔ＝１．０［ｓ］）における電位分布及び電界強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
図６に示すように、定常状態時においては、電位分布、電界強度分布の各傾向は抵抗率に依存することが分かった。つまり、体積抵抗率の差異（ρ２−ρ１）が電位分布及び電界強度分布を決定することが分かった。
具体的には、電界ベクトルの向きと電界強度について、下記（ａ）〜（ｃ）の場合でそれぞれ異なる傾向があることが分かった。
【００３９】
（ａ）ρ２＞ρ１の場合
電界ベクトルは、センター面の上方では中心軸から離れる方向に向かい、センター面の下方ではマイクロカプセル１４１の中心軸へ向かう（即ち、電界ベクトルは内向きである。）。また、マイクロカプセル１４１内の電界強度は、バインダー１４５の電界強度に比べて小さく、且つセンター面内で分布がある。
（ｂ）ρ２＝ρ１の場合
電界ベクトルは一様に下向きである。また、マイクロカプセル１４１内の電界強度は、バインダー１４５の電界強度と同程度であり、且つセンター面内で分布はない（即ち、均一である。）。
（ｃ）ρ２＜ρ１の場合
電界ベクトルは、センター面の上方ではマイクロカプセル１４１の中心軸へ向かい、センター面の下方では中心軸から離れる方向に向かう（即ち、電界ベクトルは外向きである。）。また、マイクロカプセル１４１内の電界強度は、バインダー１４５の電界強度に比べて大きく、且つセンター面内で分布がある。
【００４０】
（Ｖ）電圧印加の終了時
図７は、電圧印加の終了時（ｔ＝１．０［ｓ］＋１０［μｓ］）における電位分布及び電界強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
図７に示すように、電圧印加の終了時においては、電位分布、電界強度分布の各傾向は誘電率と抵抗率の積に依存することが分かった。つまり、比誘電率と抵抗率の積分の差異（εｒ２・ρ２−εｒ１・ρ１）が残留電位及び残留電界分布を決定することが分かった。
【００４１】
具体的には、残留電位及び残留電界について、下記（ａ）〜（ｃ）の場合でそれぞれ異なる傾向があることが分かった。
（ａ）εｒ２・ρ２＞εｒ１・ρ１の場合
電圧印加時とは逆の極性の残留電位及び残留電界が存在する。
（ｂ）εｒ２・ρ２＝εｒ１・ρ１の場合
残留電位／残留電界は存在しない。
（ｃ）εｒ２・ρ２＜εｒ１・ρ１の場合
電圧印加時と同じ極性の残留電位及び残留電界が存在する。
【００４２】
このように、（ａ）及び（ｃ）の場合は、印加電圧はゼロであるにも関わらず、明確な残留電位及び残留電界がマイクロカプセル１４１内に存在する。この点は、電気泳動表示装置の保持性を考察する上で非常に重要である。残留電位及び残留電界が電圧印加時と同じ極性及び同じ方向である場合は保持性を高めるが、これが正反対の場合は保持特性上好ましくない。なお、残留電位及び残留電界（以下、残留ポテンシャルともいう。）は最終的には（ｔ→∞）は消えていく。
【００４３】
（VI）まとめ
図８は、シミュレーション結果から得られた材料選定の指針を示す図である。図８において、横軸はεｒ２／εｒ１（＝ε２／ε１）を示し、縦軸はρ２／ρ１を示す。
上記のシミュレーション結果から、図８に示すＢ及びＤは電圧印加時に「常に下／内向きの（弱）電界」を有する領域であり、図８に示すＣ及びＥは電圧印加時に「常に下／外向きの（強）電界」を有する領域である。また、図８に示すＡ、Ｂ、Ｃは電圧印加の終了時に「正の残留ポテンシャル」が存在する領域であり、図８に示すＤ、Ｅ、Ｆは電圧印加の終了時に「負の残留ポテンシャル」が存在する領域である。
【００４４】
本発明者の考察によれば、できる限り大きな電界をマイクロカプセル１４１に印加するという立場から考えると、最も好ましいのはＣの領域、次いでＡ領域、次いでＢ領域であり、これらの領域範囲にある電気的物性を有するバインダー１４５及び分散媒１４２を使うことである。また、好ましくない領域は、Ｄ、Ｅ、Ｆの領域である。Ｄ、Ｅ、Ｆの領域は、電圧非印加時において、電圧印加時の際の逆の極性の残留電位を生じてしまう領域である。従って、Ｄ、Ｅ、Ｆの領域範囲にある電気的物性を有するバインダー１４５及び分散媒１４２を使うことは、電気泳動表示装置の保持特性上好ましくない。
以上説明したように、本発明者は、マイクロカプセル層に矩形波を与えた際の電界分布の時間変化（過渡応答）に関するシミュレーションを行った。そして、この結果から、マイクロカプセル層を構成する材料の電気的材料定数に関する有効な指針を与えることが可能となった。
【符号の説明】
【００４５】
１  絶縁基板、１０  画素トランジスター、１１  ソース電極、１２  ドレイン電極、１３  有機半導体膜、１４  ゲート絶縁膜、１５  ゲート電極、１６  配線、２０  層間絶縁膜、３０  表示体、３１  画素電極、３２  対向電極、４０  マイクロカプセル層、４２  分散媒、４３  電気泳動粒子、４３ａ  白色粒子、４３ｂ  黒色粒子、４５  バインダー、１００  電気泳動表示装置、１３１  下部電極、１３２  上部電極、１４０  マイクロカプセル層、１４１  マイクロカプセル、１４２  分散媒、１４５  バインダー、１５０  電圧印加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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