(57)【要約】【課題】  良好な表示特性を得ることのできる電気泳動表示素子及び電気泳動表示装置を提供する。【解決手段】  所定間隙を開けた状態に配置される第１基板３ａ及び第２基板３ｂと、第１基板３ａ及び第２基板３ｂの間隙に配置された隔壁部材５とに囲まれた空間に分散媒２及び複数の着色帯電粒子１からなる粒子分散液を充填すると共に、この空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、空間の内壁面に沿った粒子分散液に流れが生じない範囲とすることにより、着色帯電粒子１の不安定な泳動挙動を安定化させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隙を開けた状態に配置される第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び第２基板の間隙に配置された隔壁部材と、前記第１基板及び第２基板と前記隔壁部材とに囲まれた空間に充填される分散媒及び複数の帯電粒子からなる粒子分散液と、前記空間に面して配置された第１電極及び第２電極とを備え、前記電極間に印加した電圧によって生じる電界により前記帯電粒子の分布を変化させて表示を行う電気泳動表示素子において、
前記空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、電圧印加時、前記空間の内壁面に沿った前記粒子分散液に流れが生じない範囲としたことを特徴とする電気泳動表示素子。
【請求項２】
前記空間の内壁面にコート層を設け、前記コート層、前記分散媒を、前記空間の内壁面のゼータ電位が前記範囲となるような材料でそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示素子。
【請求項３】
前記空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、−１０ｍＶ以上１０ｍＶ以下の範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動表示素子。
【請求項４】
前記空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、−５ｍＶ以上５ｍＶ以下の範囲としたことを特徴とする請求項３記載の電気泳動表示素子。
【請求項５】
前記帯電粒子と分散媒からなる界面のゼータ電位の絶対値を１５ｍＶ以上としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気泳動表示素子。
【請求項６】
前記第１基板及び第２基板の一方に反射層を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気泳動表示素子。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気泳動表示素子を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電粒子を移動させて表示を行う電気泳動表示素子及び電気泳動表示装置に関し、特に帯電粒子の泳動動作を安定させるための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、このニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。中でも低消費電力、視覚への負担軽減などの観点から反射型表示装置が期待されている。そして、このような反射型表示装置の一例として、電気泳動表示装置が知られている。
【０００３】
ここで、この電気泳動表示装置は、帯電粒子を電界（静電気力）によって電極間を泳動させ、表示を行う構成の電気泳動表示素子を備えている。ここで、このような電気泳動表示素子としては、対向して配置された画素電極と共通電極の間でスイッチングを行うことにより基板に対して垂直方向の電界を発生させて、帯電粒子を上下基板間で移動させる上下型の電気泳動表示素子がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、対向して配置された基板のうちのどちらか一方の基板に形成された画素電極と共通電極間でスイッチングを行ない、基板に対し水平方向の電界を発生させて、帯電粒子を基板に対し水平方向に移動させる面内型の電気泳動表示素子がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、このような面内型の電気泳動表示素子において、反射型の電気泳動表示装置に用いられるものの場合、間隙を一定に保ちながら重ね合わせた対向する一対の基板のうち、どちらか一方の基板の対向面上に反射層を形成し、例えば透過性分散媒中に分散させた黒色帯電粒子を反射層上で移動させることにより、明及び暗の表示を行う構成の反射型電気泳動表示素子がある（例えば、特許文献３参照）。さらに、このような反射型電気泳動表示素子としては、画素電極または共通電極を反射層の下側、すなわち反射基板の基材との間に形成する構造のものがある（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
ところで、図３は、従来の面内型の電気泳動表示素子の概略構成を示すものであり、微小な粒子である着色帯電粒子１１と分散媒１２からなる粒子分散液を、隔壁１５により所定の間隔に保持された一対の基板１３ａ，１３ｂ間に充填し、一方の基板１３ｂに形成された一組の電極１４ａ，１４ｂ間にスイッチング手段１８により電圧を印加すると、着色帯電粒子１１は自身が示す電荷と逆極性の電位を示す電極に引き寄せられる。なお、図３は、着色帯電粒子１１がプラス帯電の場合を示している。ここで、着色帯電粒子１１を着色し、絶縁層１６もしくは第１電極１４ａに反射性材料を用いるようにすることにより、反射型電気泳動表示素子として表示を行うことが出来る。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１８５０８７号公報
【特許文献２】特開昭４９−２４６９５号公報
【特許文献３】特開平１１−２０２８０４号公報
【特許文献４】特開２００３−１６１９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、液体と接している固体界面の多くは、その表面に存在する極性基の解離や液体中に存在するイオンなどの吸着によって、電気的に正または負に帯電している。そのため、固体界面近傍には拡散電気二重層と呼ばれるイオン雲が存在するとされている。そして、このイオン雲の中には固体界面の表面電荷と逆極性の電荷を持つ電解質イオンが、固体界面の表面電荷と同極性の電荷を持つイオンに比べ圧倒的に多く存在する。
【０００９】
ここで、この液体と接する固体が溶液中に浮遊する微小粒子である場合、この系に外部から電場をかけると微小粒子は、その表面電荷の極性と逆極性の電極に向かって液体中を電気泳動する。
【００１０】
よって、微小粒子である帯電粒子を用いた従来の電気泳動表示素子において、粒子移動（泳動）現象の根本は、帯電粒子と液体である分散媒との界面近傍での拡散電気二重層の生成が深く関わってくる。
【００１１】
ところで、上述のような現象を利用し、対向する等価な電極間に置かれた液体中で微小粒子を電気泳動させ、微小粒子の泳動速度、電極間に印加された電圧（電場）の強さや流体力学的な効果（液体の粘度、誘電率等）を考慮に入れて計算される微小粒子の表面電位はゼータ（ζ）電位と呼ばれている。
【００１２】
従って、ゼータ電位の値は、その算出方法からも理解できるとおり、帯電粒子を用いた電気泳動表示素子の表示特性に係わる重要なパラメーターとなる。即ち、電気泳動表示素子の設計を行う場合において、粒子分散液中の帯電粒子のゼータ電位を拠り所として帯電粒子および帯電粒子を分散させる液体である分散媒の設計が行われる。
【００１３】
このことから、面内型の電気泳動表示素子を作成した場合、電気泳動表示素子に用いられた帯電粒子と分散媒で作成した粒子分散液のゼータ電位は、本来ならば電気泳動表示素子の表示特性に直接的に反映されると考えられる。
【００１４】
ところが、この粒子分散液のゼータ電位が、電気泳動表示素子の表示特性に直接的に反映されず不安定な挙動を示すことがあった。さらに、ゼータ電位測定で得られた粒子表面電荷の極性とは全く逆の極性の表面電荷を持つが如く粒子分散液が振舞う電気泳動表示素子もあった。そして、このように粒子分散媒中の不安定な挙動が顕著なものとなると、電気泳動表示素子の階調の再現性や面内での表示均一性に問題が生じ易く、良好な表示特性が得られにくかった。
【００１５】
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、良好な表示特性を得ることのできる電気泳動表示素子及び電気泳動表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、所定間隙を開けた状態に配置される第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び第２基板の間隙に配置された隔壁部材と、前記第１基板及び第２基板と前記隔壁部材とに囲まれた空間に充填される分散媒及び複数の帯電粒子からなる粒子分散液と、前記空間に面して配置された第１電極及び第２電極とを備え、前記電極間に印加した電圧によって生じる電界により前記帯電粒子の分布を変化させて表示を行う電気泳動表示素子において、前記空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、電圧印加時、前記空間の内壁面に沿った前記粒子分散液に流れが生じない範囲としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のように、所定間隙を開けた状態に配置される第１基板及び第２基板と、第１基板及び第２基板の間隙に配置された隔壁部材とに囲まれた空間に分散媒及び複数の帯電粒子からなる粒子分散液を充填すると共に、この空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、空間の内壁面に沿った粒子分散液の流れが生じない範囲とすることにより、帯電粒子の不安定な泳動挙動を安定化し、良好な表示特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る電気泳動表示素子の概略構成を示す図であり、図１に示すように、この電気泳動表示素子は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板である観察者側の第１基板である透明対向基板３ａ及び対向側の第２基板である電極基板３ｂと、これらの基板３ａ，３ｂの間隙を一定に保持するための隔壁部材である隔壁５と、基板３ａ，３ｂと隔壁５に囲まれた空間内に充填された透明な分散媒２と、分散媒２に分散された複数の微小粒子である帯電粒子の一例としての着色帯電粒子１と、を備えている。
【００２０】
なお、この電気泳動表示素子は、基板上にマトリクス配置した画素を有するものであり、隔壁７は隣接する画素間での着色帯電粒子１の移動を防止する機能を併せ持っている。
【００２１】
また、電極基板３ｂ上には第１電極４ａと、第１電極４ａと異なる電圧が印加される第２電極４ｂが形成されており、これら第１及び第２電極４ａ，４ｂによって着色帯電粒子２の空間分布を制御する電場を形成することにより、着色帯電粒子２を第１電極４ａと第２電極４ｂとの間で水平方向に移動させることができる。
【００２２】
なお、図１において、６は電極基板３ｂ上に形成され、第１及び第２電極４ａ，４ｂを絶縁する絶縁層、７は基板３ａ，３ｂ及び隔壁７の表面、即ち隔壁５と基板３ａ，３ｂとに囲まれた空間の内壁面に設けられ、着色帯電粒子１と、着色帯電粒子１が分散された分散媒２とからなる粒子分散液に接するコート層である。また、８は一方の基板３ｂに形成された第１及び第２電極４ａ，４ｂにそれぞれ異なった極性の電圧を印加するスイッチング手段である。
【００２３】
なお、図１においては、電極基板３ａ上に第１電極４ａと第２電極４ｂが絶縁層６を隔てて設けられているが、特に上記構造に限定されるものではなく、例えば隔壁５内に第２電極４ｂを設けても良い。
【００２４】
ここで、この電気泳動表示素子は、第１電極４ａ及び第２電極４ｂとの間に電圧を印加することにより着色帯電粒子１を基板３ａ，３ｂに沿って第１電極側、或は第２電極側に移動させ、着色帯電粒子１の分布を変化させることによって表示を行うように構成されている。つまり、本実施の形態における電気泳動表示素子は、着色帯電粒子１が基板３ａ，３ｂに沿うように移動する水平移動型のものである。
【００２５】
例えば、第１電極面を白色に着色し、プラスに帯電した黒色帯電粒子１を使用すると共に、第１電極４ａにプラスの電圧を、第２電極４ｂにマイナスの電圧を印加すると、図１の（ａ）のように着色帯電粒子１は第２電極４ｂを覆うように分布する。この場合、上部の第２基板表面の法線方向から眺めると、画素全体が白色に見える。
【００２６】
また、第１電極４ａにマイナスの電圧を、第２電極４ｂにプラスの電圧を印加すると、図１の（ｂ）のように、着色帯電粒子１は第１電極４ａに沿って分布する。したがって、これを第２基板表面の法線方向から眺めると、画素全体は黒色に見える。さらに、電圧をスイッチすると、黒と白の状態を変えることができる。
【００２７】
ところで、本発明者は、既述したような着色帯電粒子１の不安定な泳動挙動を引き起こす原因が電気泳動表示素子構造体での表面電位発生に伴う電気浸透流によるものであることを見出した。
【００２８】
つまり、電気泳動表示素子では、既述したように着色帯電粒子１と分散媒２との間で拡散電気二重層の生成に由来する表面電荷が発生するが、その一方で、粒子分散液を保持するための構造体表面においても分散媒２と接触し、拡散電気二重層を生成することにより表面電荷が発生する。
【００２９】
そして、このように液体である分散媒２と接する固体表面が構造体として固定されている場合、この系に外部から電場をかけると、固体表面に存在する固体表面電荷と逆極性の電解質イオンが、その極性と逆極性の電極に向かって液体中を泳動する。
【００３０】
ここで、固体表面電荷の値が大きい場合は、このような電解質イオンによる流れも大きくなり、この結果、図２の矢印Ｂに示すように電解質イオンを溶解している液体自身の流れが生じる。そして、このような電気浸透流が発生することにより、電極１４Ａ，１４Ｂ間に生じる電界によって矢印Ａ方向に移動しようとする着色帯電粒子１に、既述したような着色帯電粒子１の不安定な泳動挙動が発生する。なお、このような電解質イオンの泳動に伴い発生する液体の流れは電気浸透流と呼ばれる。
【００３１】
そこで、本発明者は、電気浸透流の発生を低減することにより着色帯電粒子１の安定的泳動挙動が得られるものとの考えに至り、面内型の電気泳動表示素子に用いられる分散媒２が内壁面のコート層７と接触する際に発生するゼータ電位と、電気浸透流発生との関係を、分散媒２に対しゼータ電位が０となるような粒子をモニター粒子として用い解析した。
【００３２】
その結果、実施系に使用可能な範囲の帯電粒子に対し電気泳動現象の発現可能な分散液２を用いた場合、内壁面コート材料のゼータ電位が−１０ｍＶ以下、もしくは１０ｍＶ以上にある場合、電気浸透流がモニター粒子を能動的に移動させることが判った。また、内壁面コート材料のゼータ電位が−５ｍＶ以上５ｍＶ以下の範囲にある場合は、電気浸透流の発生が押さえられモニター粒子の移動が生じないことが判明した。
【００３３】
そこで、本発明者は、着色帯電粒子１の不安定な泳動挙動を安定化し、良好な表示特性を得ることができるよう、隔壁５と基板３ａ，３ｂとに囲まれた空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、空間の内壁面に沿った粒子分散液の流れが生じない範囲となるようにした。
【００３４】
具体的には、空間の内壁面のゼータ電位の範囲を、−１０ｍＶ以上１０ｍＶ以下の範囲とした。なお、この空間の内壁面のゼータ電位の範囲は、−５ｍＶ以上５ｍＶ以下の範囲とすることが、好ましい。
【００３５】
そして、空間の内壁面のゼータ電位の範囲をこのような範囲にすることにより、電気浸透流の発生を抑えることができ、着色帯電粒子１の不安定な泳動挙動が解消された。この結果、粒子分散液のゼータ電位を電気泳動表示素子の表示特性に直接的に反映されることが可能となり、より安定化した階調性を実現した良好な表示特性を有する面内型の電気泳動表示素子の設計及び作成が可能となった。
【００３６】
また、本実施の形態においては、着色帯電粒子１と分散媒か２らなる界面のゼータ電位の絶対値を１５ｍＶ以上とすることが好ましく、このようにすることにより、着色帯電粒子１が内壁面のゼータ電位の影響を受けにくくすることができる。
【００３７】
なお、このような内壁界面のゼータ電位は、コート層７と分散媒２との組み合せにより決定されることから、空間の内壁面を構成するコート層７に用いる材料としては、高い透明性を有する薄膜の他、ゼータ電位が−１０ｍＶ以上１０ｍＶ以下の範囲、好ましくは−５ｍＶ以上５ｍＶ以下の範囲内になるよう分散媒２および分散媒２への添加剤との組み合せにより選択されなければならない。
【００３８】
このため、このようなコート層７に用いる材料としては、具体的にはポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等から選択されるが、本発明の範囲内であれば特にこれらに限定されるものではない。
【００３９】
また、着色帯電粒子１としては、分散媒２として用いる溶媒との組み合せにおいて、溶媒に対して不溶であり、溶媒中において分散された状態で存在できるものである他、ゼータ電位が上記の範囲内となるよう分散媒２および分散媒２への添加剤との組み合せにより選択されなければならない。
【００４０】
このため、このような着色帯電粒子１の成分としては、無機着色材料、有機顔料、高分子材料ならびにそれらの混合物のいずれでもよく、本発明の範囲内であれば特に限定はされない。また、着色帯電粒子１は、使用する電気泳動表示素子の表示方法に合わせて着色することができる。
【００４１】
さらに、着色帯電粒子１としては、市販の粒子を用いることができ、このような市販の粒子としては、例えばミクロパール（積水化学工業（株）製）、ナトコスペーサー粒子（ナトコ（株）製）、エポカラー粒子（日本触媒化学工業（株）製）、ケミスノー（総研化学（株）製）、トスパール（ＧＥ東芝シリコーン（株）製）、テクポリマー（積水化成品工業）等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００４２】
また、上記市販の粒子表面に、樹脂層をコートして用いることもできる。ここで、このような粒子コートに用いる樹脂としては、具体的には、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニール、ポリフッ化エチレン樹脂等が挙げられるが、本発明の範囲内であれば特にこれらに限定されるものではない。
【００４３】
さらに、着色帯電粒子１の平均粒子径は、０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲が好ましい。本実施の形態では、必要であれば、乾式分級や湿式分級等の公知の方法で粒子の分級を行うことができる。
【００４４】
また、分散媒２及び分散媒２に添加されている添加剤は、コート剤７や着色帯電粒子１との組み合せにおいて、コート剤７や着色帯電粒子１の表面のゼータ電位に影響を与えているため、コート剤７及び着色帯電粒子１との組み合せにより選択されなければならない。
【００４５】
このため、分散媒２の溶媒としては、導電率の低い高絶縁性有機溶媒、具体的には、ベンゼン、エチルベンゼン、ドデシルベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素などの芳香族炭化水素溶媒、トリクロロトリフルオロエチレン、臭化エチルなどのハロゲン化炭化水素溶媒、あるいはシリコンオイル、高純度石油等が挙げられるが、中でも脂肪族炭化水素溶媒が好適に使用され、具体的にはアイソパーＧ、Ｈ，Ｍ，Ｌ（いずれもエクソン化学社製）、Ｓｈｅｌｌｓｏｌ（昭和シェルジャパン）、ＩＰソルベント１０１６、１６２０、２０２８、２８３５（出光石油化学）が挙げられる。これらを単独、あるいは２種類以上混合して用いることができる。
【００４６】
また、分散媒２は、使用する電気泳動表示素子の表示方法に合わせて着色帯電粒子１と異なる色に着色することができる。なお、着色剤としては、分散媒２の溶媒に溶解可能な油溶性染料であれば、特にこれらに限定されるものではない。
【００４７】
さらに、粒子分散液としては、着色帯電粒子１の帯電量を高める、あるいは帯電安定性を付与する目的で、ロジンエステルまたはロジン誘導体を使用することができる。ここで、ロジンエステルまたはロジン誘導体としては分散媒の溶媒に可溶であるならば特に限定されないが、例えばガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、ロジン変性マレイン酸、ロジン変性ペンタエリスリトール、ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジンメチルエステル、部分水素添加ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジントリエチレングリコールエステル、完全水素添加ロジンペンタエリスリトールエステル、マレイン酸変性ロジンエステル、フマル酸変性ロジンエステル、アクリル酸変性ロジンエステル、マレイン酸変性ロジンペンタエリスリトールエステル、フマル酸変性ロジンペンタエリスリトールエステル、アクリル酸変性ロジングリセリンエステル、マレイン酸変性ロジングリセリンエステル、フマル酸変性ロジングリセリンエステル、アクリル酸変性ロジングリセリンエステル等が挙げられる。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、これらの帯電制御剤ならびに帯電安定化剤は、単独または２種類以上混合して用いることができる。
【００４９】
また、分散液には、着色帯電粒子１の帯電量を高める、あるいは帯電安定性を付与する目的で、帯電制御剤や解離安定剤など、本実施の形態に係る分散安定剤以外の添加剤が含有されていても良い。具体的には、例えばナフテン酸コバルト、ナフテン酸ジルコニウム、ナフテン酸銅、ナフテン酸鉄、ナフテン酸鉛、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸亜鉛、オクテン酸コバルト、オクテン酸ジルコニウム、オクテン酸鉄、オクテン酸鉛、オクテン酸ニッケル、オクテン酸マンガン、オクテン酸亜鉛等の金属石鹸が挙げられるが、本発明の範囲内であればこれらに限定されるものではない。
【００５０】
一方、電気泳動表示素子を構成する透明対向基板３ａの材料としては、高い透明性を有するものならば特に限定されず、例えば、ガラス、石英等の無機材料や、ポリマーフィルムなどの有機材料を挙げることができる。また、電極基板３ｂの材料としては、特に高い透明性を有する必要は無く、表面に絶縁層を有するステンレス基板なども使用することができる。
【００５１】
また、第１電極４ａ及び第２電極４ｂの材料としては、パターニング可能な導電性材料ならば特に限定されず、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、アルミ、チタンなどを挙げることができる。
【００５２】
なお、図１に示すように第１電極４ａと第２電極４ｂが電極基板３ｂの同一平面に形成される場合では、第１電極４ａが隔壁７により区画された画素全体に形成され、第２電極４ｂは、隔壁下に第１電極４ａとは絶縁性の物質（絶縁層６）を介し絶縁された状態で形成されているが、もちろんこれに限定されるものではない。また、両電極４ａ，４ｂは隔壁５を介し、異なる高さに形成しても良い。この場合、隔壁５などに絶縁性の材料を用いれば各電極４ａ，４ｂは絶縁された状態になる。
【００５３】
ここで、隔壁５の形状は、図１に示す矩形の他、例えば台形、側壁面が曲面、あるいは画素全体がお椀状であっても良く、隔壁５の材料としてはポリマー樹脂等を使用することができる。具体的には、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。さらに第２電極４ｂが配置される場所は、隔壁５の透明基板３ａ側もしくは電極基板３ｂ側に配置する構造に限る必要はない。例えば、隔壁５の画素側表面や、隔壁５の中央位置に配置される構造であっても良い。
【００５４】
絶縁層６に用いる材料としては、薄膜でピンホールが形成されにくいものが良い。具体的には、高い透明性を有するポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００５５】
また、本実施の形態の電気泳動表示素子を反射型電気泳動表示素子とした場合には、絶縁層６に反射層の機能を付与しても良く、この場合、絶縁層６を形成する材料としては、具体的には、アクリル樹脂やウレタン樹脂にサブミクロン粒径の酸化チタンを含有させた白色散乱層などが挙げられる。さらに、第１電極４ａをアルミニウムなどの反射性材料で構成し、絶縁層６に高い透明性樹脂材料を用いることで反射型電気泳動表示素子とすることも可能である。
【００５６】
次に、本実施の形態の実施例及び比較例について説明する。
【００５７】
なお、実施例及び比較例においては、分散液中の帯電粒子のゼータ電位は、レーザーゼータ電位測定装置（大塚電子製ＥＬＳ−６０００、ブルックヘブン社製ＺｅｔａＰＡＬＳなど）や顕微鏡電気泳動法ゼータ電位測定装置（マイクロテック社製ＺＥＥＣＯＭなど）を用いて測定できるが、本実施例及び比較例においては、ブルックヘブン社製ＺｅｔａＰＡＬＳによってゼータ電位を測定する。
【００５８】
また、コート層７の材料表面のゼータ電位測定は、レーザーゼータ電位測定装置（大塚電子製、ＥＬＳ−６０００）の平板試料用セルを用いて測定でき、また顕微鏡電気泳動法ゼータ電位測定装置においても、コート層７の表面材料を試料セル表面に塗布し、分散媒に対しゼータ電位がほぼ０となるような粒子をモニター粒子として用いれば、発生した電気浸透流による粒子の動きを解析することでコート層表面のゼータ電位を測定できるが、実施例及び比較例においては、レーザーゼータ電位測定装置（大塚電子製、ＥＬＳ−６０００）の平板試料用セルを用いて測定する。
【００５９】
さらに、実施例及び比較例において泳動特性評価に用いた電気泳動表示素子としては、図１に示す構成の反射型の電気泳動表示素子を用いる。なお、この電気泳動表示素子としては、電極基板３ｂに白板ガラスを用いると共に電極基板上には第１電極４ａが設けられている。さらに、第１電極４ａの領域は隔壁５で区画された面内に相当し、９０μｍピッチの正方領域に区画されるようアルミニウムを蒸着して形成されている。
【００６０】
また、第２電極４ｂは各々の第１電極４ａの周囲に絶縁層６を介して設けられており、第２電極４ｂの幅は隔壁５により覆い隠されるよう、５μｍ幅のアルミニウムで形成されている。さらに、これら電極基板３ｂ上に形成された第１電極４ａ及び第２電極４ｂは絶縁層６で覆われるように絶縁されている。なお、絶縁層６は厚さ１μｍのポリメチルメタクリレート樹脂である。
【００６１】
また、隔壁５は電極基板３ｂ上に設けられた第２電極４ｂ上に設けられており、この隔壁５は電極基板４ｂ上に設けられた絶縁層６と透明対向基板３ａの対向面との間隙を一定に保つよう、１５μｍの高さで、幅が１０μｍとなるよう感光性エポキシ樹脂で形成されている。
【００６２】
そして、隔壁５で区画された電極基板３ｂ上の升状の空間、及び対向基板３ａの一方の表面にコート層７を形成した後、電極基板３ｂ上の升状の空間に粒子分散液を充填し、透明対向基板３ａのコート層７側と電極基板３ｂ上のコート層７側が互いに対向するように、対向基板３ａを隔壁５と接触させるようにして固定した。なお、図１では図示されていないが、隔壁５と透明対向基板３ａはＵＶ硬化型接着剤で固定した。
【００６３】
さらに第１電極４ａおよび第２電極４ｂには、第１電極４ａと第２電極４ａの間で電界印加が行えるよう電源およびスイッチング手段８が接続されており、スイッチング手段８を切り換えることにより、例えば着色帯電粒子１がプラス帯電を示す場合には、図１に示すように着色帯電粒子１は移動する。
【００６４】
（実施例１）
実施例１に用いる着色帯電粒子１として、カーボンブラックを分散させたポリスチレン粒子の表面にポリアクリレート樹脂を被覆した黒色粒子を用いる。また、実施例１に用いる分散媒２としてアイソパーＨを主溶剤とし、１００重量部のアイソパーＨに対し添加剤としてスチレン−ブタジエンゴム０．４重量部、ロジンエステル１．５重量部、ポリイソブチレンゴム０．１重量部を添加し分散媒を作製する。また、実施例１はコート層７としてポリアクリル樹脂用いる。
【００６５】
そして、上記電極基板３ｂ上の升状の空間に上記分散媒１００重量部に上記着色帯電粒子１重量部を分散し作製される分散液を封入し、実施例１の電気泳動表示素子とする。
【００６６】
ここで、この分散媒１００重量部に帯電粒子０．１重量部を分散して作製される分散液のゼータ電位は＋６０ｍＶである。また、コート層７として実施例１に用いられるポリアクリル樹脂を石英上に塗布し、分散媒にて測定されるゼータ電位は＋２ｍＶである。
【００６７】
そして、上記のように作成された電気泳動表示素子の第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ｂ）に示されるように第１電極４ａ上に均一に展開され、黒色（暗状態）を表示する。
【００６８】
一方、第１電極４ａを陽極、第２電極４ｂを陰極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ａ）に示されるように第２極４ｂ近傍に集まり、第１電極４ａが露出して白色（明状態）を表示する。
【００６９】
なお、本実施例の反射型表示素子において、第１電極４ａと第２電極４ｂの間に印加する電圧波形を可変させ階調表示を行えば、電圧波形による反射輝度レベルの再現性が高く、階調制御性の高い素子となる。
【００７０】
（実施例２）
実施例２に用いる着色帯電粒子１として、カーボンブラックを分散させたポリスチレン粒子の表面にポリアクリレート樹脂を被覆した黒色粒子を用いる。また、実施例２に用いる分散媒２としてアイソパーＨを主溶剤とし、１００重量部のアイソパーＨに対し添加剤としてスチレン−ブタジエンゴム０．４重量部、ロジンエステル１．５重量部、ポリエチレンワックス０．２量部を添加し分散媒を作製する。また、実施例２はコート層７としてポリウレタン樹脂を用いる。
【００７１】
そして、上記電極基板３ｂ上の升状の空間に上記分散媒１００重量部に上記着色帯電粒子１重量部を分散させて作製した分散液を封入し、実施例２の電気泳動表示素子とする。
【００７２】
ここで、この分散媒１００重量部に帯電粒子０．１重量部を分散して作製される分散液のゼータ電位は＋７３ｍＶである。また、コート層７として実施例２に用いるポリウレタン樹脂を石英上に塗布し、上記分散媒にて測定したゼータ電位は−３ｍＶである。
【００７３】
そして、上記のように作成された電気泳動表示素子の第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ｂ）に示されるように第１電極４ａ上に均一に展開され、黒色（暗状態）を表示する。
【００７４】
一方、第１電極４ａを陽極、第２電極４ｂを陰極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ａ）に示されるように第２極４ｂ近傍に集まり、第１電極４ａが露出して白色（明状態）を表示する。
【００７５】
なお、本実施例の反射型表示素子において、第１電極４ａと第２電極４ｂの間に印加する電圧波形を可変させ階調表示を行えば、電圧波形による反射輝度レベルの再現性が高く、階調制御性の高い素子となる。
【００７６】
（実施例３）
実施例３に用いる着色帯電粒子１として、カーボンブラックを分散させたポリスチレン粒子の表面にポリスチレン樹脂を被覆した黒色粒子を用いる。また、実施例３に用いる分散媒２としてアイソパーＨを主溶剤とし、１００重量部のアイソパーＨに対し添加剤としてスチレン−ブタジエンゴム０．４重量部、ロジンエステル１．５重量部、ポリイソブチレンゴム０．１重量部、ポリアクリレート樹脂０．２重量部を添加し分散媒を作製する。また、実施例３はコート層７としてポリアクリレート樹脂を用いる。
【００７７】
そして、上記電極基板３ｂ上の升状の空間に上記分散媒１００重量部に上記着色帯電粒子１重量部を分散させて作製した分散液を封入し、実施例３の電気泳動表示素子とする。
【００７８】
ここで、この分散媒１００重量部に帯電粒子０．１重量部を分散して作製される分散液のゼータ電位は−３３ｍＶである。また、コート層７として実施例３に用いるポリアクリレート樹脂を石英上に塗布し、上記分散媒にて測定したゼータ電位は＋５ｍＶである。
【００７９】
そして、上記のように作成された電気泳動表示素子の第１電極４ａを陽極、第２電極４ｂを陰極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ｂ）に示されるように第１電極４ａ上に均一に展開され、黒色（暗状態）を表示する。
【００８０】
一方、第１電極４ａを陽極、第２電極４ｂを陰極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ａ）に示されるように第２極４ｂ近傍に集まり、第１電極４ａが露出して白色（明状態）を表示する。
【００８１】
なお、本実施例の反射型表示素子において第１電極４ａと第２電極４ｂの間に印加する電圧波形を可変させ階調表示を行えば、電圧波形による反射輝度レベルの再現性が良好で、階調制御が可能な素子となる。
【００８２】
（比較例１）
比較例１に用いる着色帯電粒子１として、カーボンブラックを分散させたポリスチレン粒子の表面にポリアクリレート樹脂を被覆した黒色粒子を用いる。また、比較例１に用いる分散媒２としてアイソパーＨを主溶剤とし、１００重量部のアイソパーＨに対し添加剤としてスチレン−ブタジエンゴム０．４重量部、ロジンエステル１．５重量部、ポリイソブチレンゴム０．１重量部を添加し分散媒を作製する。また、比較例１はコート層７としてポリウレタン樹脂を用いる。
【００８３】
そして、上記電極基板３ｂ上の升状の空間に上記分散媒１００重量部に上記着色帯電粒子１重量部を分散させて作製した分散液を封入し、比較例１の電気泳動表示素子とする。
【００８４】
ここで、この分散媒１００重量部に帯電粒子０．１重量部を分散させて作製した分散液のゼータ電位は＋６０ｍＶである。また、コート層７として比較例１に用いるポリウレタン樹脂を石英上に塗布し、上記分散媒にて測定したゼータ電位は−１５ｍＶである。
【００８５】
そして、上記のように作成された電気泳動表示素子の第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ｂ）に示されるように第１電極４ａ上に均一に展開され、黒色（暗状態）を表示する。
【００８６】
一方、第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ａ）に示されるように第２極４ｂ近傍に集まり、第１電極４ａが露出して白色（明状態）を表示する。
【００８７】
しかし、本比較例での黒色（暗状態）表示は、実施例１での黒色（暗状態）表示よりも明るい黒色を表示する。このため、比較例１の反射型表示素子は実施例１の反射型表示素子よりもコントラスト比が低い。また、比較例１の反射型表示素子において第１電極４ａと第２電極４ｂの間に印加する電圧波形を可変させ階調表示を行った場合は、電圧波形による反射輝度レベルの再現性が低く、階調制御性が低くなる。
【００８８】
（比較例２）
比較例２に用いる着色帯電粒子１として、カーボンブラックを分散させたポリスチレン粒子の表面にポリアクリレート樹脂を被覆した黒色粒子を用いる。また、比較例２に用いる分散媒２としてアイソパーＨを主溶剤とし、１００重量部のアイソパーＨに対し添加剤としてスチレン−ブタジエンゴム０．４重量部、ロジンエステル１．５重量部、ポリイソブチレンゴム０．１重量部、ポリアクリレート樹脂０．２重量部を添加し分散媒を作製する。また、比較例２はコート層７としてポリアクリル樹脂を用いる。
【００８９】
そして、上記電極基板３ｂ上の升状の空間に上記分散媒１００重量部に上記着色帯電粒子１重量部を分散させて作製した分散液を封入し、比較例１の電気泳動表示素子とする。
【００９０】
ここで、この分散媒１００重量部に帯電粒子０．１重量部を分散させて作製した分散液のゼータ電位は＋２０ｍＶである。また、コート層７として比較例２に用いるポリアクリル樹脂を石英上に塗布し、上記分散媒にて測定したゼータ電位は−１５ｍＶである。
【００９１】
そして、上記のように作成された電気泳動表示素子の第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ｂ）に示されるように第１電極４ａ上に均一に展開され、黒色（暗状態）を表示する。しかし、この黒色（暗状態）表示は実施例１での黒色（暗状態）表示よりも明るい黒色を表示する。
【００９２】
一方、第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１は図１の（ａ）に示されるように第２極４ｂ近傍に集まり、第１電極４ａが露出して白色（明状態）を表示する。しかし、この白色（明状態）表示は実施例１での白色（明状態）表示よりも暗い白色を表示する。そのため、比較例２の反射型表示素子は実施例１の反射型表示素子よりもコントラスト比が低くなる。
【００９３】
また、比較例２の反射型表示素子において第１電極４ａと第２電極４ｂの間に印加する電圧波形を可変させ階調表示を行った場合は、電圧波形による反射輝度レベルの再現性が低く、階調制御性が著しく低くなる。
【００９４】
（比較例３）
比較例３に用いる着色帯電粒子１として、カーボンブラックを分散させたポリスチレン粒子の表面にポリスチレン樹脂を被覆した黒色粒子を用いる。また、比較例３に用いる分散媒２としてアイソパーＨを主溶剤とし、１００重量部のアイソパーＨに対し添加剤としてスチレン−ブタジエンゴム０．４重量部、ロジンエステル１．５重量部、ポリエチレンワックス０．２量部を添加し分散媒を作製する。また、比較例３はコート層７としてポリウレタン樹脂を用いる。
【００９５】
そして、上記電極基板３ｂ上の升状の空間に上記分散媒１００重量部に上記着色帯電粒子１重量部を分散させて作製した分散液を封入し、比較例１の電気泳動表示素子とする。
【００９６】
ここで、この分散媒１００重量部に帯電粒子０．１重量部を分散させて作製した分散液のゼータ電位は−１０ｍＶである。また、コート層７として比較例３に用いるポリウレタン樹脂を石英上に塗布し、上記分散媒にて測定したゼータ電位は−３ｍＶである。
【００９７】
そして、上記のように作成された電気泳動表示素子の第１電極４ａを陽極、第２電極４ｂを陰極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１のほとんどは第１電極４ａ上に展開されるが、第２電極４ｂ近傍で迷動する着色帯電粒子１も存在するため、第１電極４ａの反射層を隠蔽できず灰色掛かった黒色（暗状態）を表示する。
【００９８】
一方、第１電極４ａを陰極、第２電極４ｂを陽極として両電極間に電圧を印加した場合、着色帯電粒子１のほとんどが第２極４ｂ近傍に集まるが、第１電極４ａ上に残留した粒子が一部存在するため、薄い灰色掛かった白色（明状態）を表示する。
【００９９】
そのため、比較例３の反射型表示素子は実施例１の反射型表示素子よりもコントラスト比が極めて低い値を示す。また、比較例３の反射型表示素子において第１電極４ａと第２電極４ｂの間に印加する電圧波形を可変させ階調表示を行えば、電圧波形による反射輝度レベルの再現性が低く、階調制御性が著しく低い値を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気泳動表示素子の概略構成を示す図。
【図２】電気浸透流を示す図。
【図３】従来の電気泳動表示素子の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【０１０１】
１      着色帯電粒子
２      分散媒
３ａ    透明対向基板
３ｂ    電極基板
４ａ    第１電極
４ｂ    第２電極
５      隔壁
６      絶縁層
７      コート層
８      スイッチング手段
１１    着色帯電粒子
１２    分散媒
１３ａ  透明対向基板
１３ｂ  電極基板
１４ａ  第１電極
１４ｂ  第２電極
１５    隔壁
１６    絶縁層
１８    スイッチング手段
【図１】
2006292878.tif 000003
【図２】
2006292878.tif 000004
【図３】
2006292878.tif 000005