(57)【要約】      （修正有）【課題】メモリー性を有し、カラー表示が可能で、コントラストが良好であり、耐久性のある新規な表示素子を提供する。【解決手段】表示素子は、マイクロポンプチップ１１、ガラス基板１２及び画像表示基板１３からなり、画像表示部１５と着色液と着色液貯蔵空間と前記画像表示部１５に前記着色液を送液するための第１絞り流路１２３と第２絞り流路１２５及び着色液を吸い込むマイクロポンプＭＰ１から構成され、前記マイクロポンプＭＰ１はピエゾポンプである。【選択図】図２
2011085782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示部と、着色液と、着色液貯蔵空間と、前記画像表示部に前記着色液を送液するための流路と、マイクロポンプとを有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記マイクロポンプがピエゾポンプであることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記画像表示部の上に前記着色液を滴下したときの接触角が５０°以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記着色液が色素として染料を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
前記表示素子を２層〜８層積層することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロポンプを利用した着色液の移動によるフルカラー表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイとは異なる表示方式で、紙のように持ち運びが容易で、読みやすい反射型表示を行う電子ペーパーと言われる表示素子が、各種提案されている。このような電子ペーパーとしては、高コントラストな白黒表示とカラー表示が可能で、メモリー性が有り、繰り返しの書き換えに対する耐久性の高い表示素子が求められている。
【０００３】
カラー表示が行える方式としてエレクトロウェッティング方式がある。エレクトロウェッティングとは、絶縁層の静電エネルギーの変化により液滴の表面張力を制御する方式であり、この物理現象を利用して着色液の表示面積を変えることでカラー表示を行うことができる。この現象を利用することで消色状態では着色液を背面、もしくは細い管の中に隠しておき、発色させるときには画像表示部へ液体を導入することを可能として（例えば、特許文献１参照）いる。しかしエレクトロウェッティング方式はメモリー性に問題があり、電源を切ると液滴が徐々にもとの状態に戻ってしまうという問題がある。またエレクトロウェッティング方式は高電圧であるため隣の画素との干渉を起こすことが多く、干渉を抑制するために隔壁を設ける必要あった。このため反射率が低下する問題や製造コストが高くなるといった問題があった。
【０００４】
特許文献２にはゲルの体積変化を利用した画像表示方式が記載されて（例えば、特許文献２参照）いる。これはゲルの体積変化により隣接する着色液を画像表示部へ流入、流出させる方式であるが、画像表示部の側面に着色液を配置しているため開口率が低く低反射率の表示素子となっている。またゲルの体積変化を利用しているため耐久性も十分ではなく、階調制御も安定していなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４３１６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、メモリー性を有し、カラー表示が可能で、コントラストが良好であり、耐久性のある新規な表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、マイクロポンプを用いて着色液を送液することで、メモリー性を有し、カラー表示が可能で、コントラストが良好であり、高耐久性である新規な表示素子が得られることを確認し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の上記目的は以下の構成により達成できる。
【０００８】
１．画像表示部と、着色液と、着色液貯蔵空間と、前記画像表示部に前記着色液を送液するための流路と、マイクロポンプとを有することを特徴とする表示素子。
【０００９】
２．前記マイクロポンプがピエゾポンプであることを特徴とする前記１に記載の表示素子。
【００１０】
３．前記画像表示部の上に前記着色液を滴下したときの接触角が５０°以上であることを特徴とする前記１又は２に記載の表示素子。
【００１１】
４．前記着色液が色素として染料を含有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の表示素子。
【００１２】
５．前記表示素子を２層〜８層積層することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の表示素子。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、メモリー性を有し、カラー表示が可能で、コントラストが良好であり、耐久性のある新規な表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ピエゾポンプの一例を示した断面図及び上面図である。
【図２】本発明に係る表示素子の分解斜視図及び断面図である。
【図３】マイクロポンプチップ１１の平面図である。
【図４】画像表示基板１３の平面図である。
【図５】画像表示基板１３を製作する工程の一部を説明する図である。
【図６】画像表示基板１３の作製工程のフォトリソグラフィー工程の母型ＢＫの正面図及び断面図である。
【図７】圧電素子１１２の駆動電圧の波形の例を示す図である。
【図８】本発明に係る表示素子を２ケ積層した分解斜視図である。
【図９】本発明に係る表示素子を３ケ積層した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
（マイクロポンプ）
本発明におけるマイクロポンプとは、１００μＬ以下の液体輸送制御が可能なポンプのことを言う。
【００１７】
本発明に使用されるマイクロポンプとしては特に制限は無いが、μ−ＴＡＳの分野で使用されるようなマイクロポンプであることが好ましい。マイクロポンプとしては、例えば、ピエゾポンプ、シリンジポンプ、ピストンポンプ、電気浸透流ポンプなどが挙げられる。送液の制御、ポンプの大きさの観点からこれらの中でもピエゾポンプ、電気浸透流ポンプが好ましく、ピエゾポンプが最も好ましい。
【００１８】
マイクロポンプは、フォトリソグラフィ技術などにより作製され、特開２００１−３２２０９９号公報、特開２００４−１０８２８５号公報に記載されたピエゾ素子により駆動するマイクロポンプ、アクチュエータを設けた弁室の流出入孔に逆止弁を設けた逆止弁型のマイクロポンプなど各種のものが使用できる。なお、上記のピエゾ素子により駆動するマイクロポンプは、流路抵抗が差圧に応じて変化する第１流路と、差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が第１流路よりも小さい第２流路と、第１流路および第２流路に接続された加圧室と、該加圧室の内部圧力を変化させるピエゾアクチュエータとを備えており、このアクチュエータを別途の制御装置により電圧で駆動することにより正逆方向への送液ができるようになっている。
【００１９】
（ピエゾポンプ）
図１（ａ）は、ピエゾポンプの一例を示した断面図、図１（ｂ）は、その上面図である。このマイクロポンプには、第１液室４８、第１流路４６、加圧室４５、第２流路４７、および第２液室４９が形成された基板４２と、基板４２上に積層された上側基板４１と、上側基板４１上に積層された振動板４３と、振動板４３の加圧室４５と対向する側に積層された圧電素子４４と、圧電素子４４を駆動するための駆動部（図示せず）とが設けられている。この駆動部と、圧電素子４４表面上の２つの電極とは、フレキシブルケーブルなどによる配線で接続されており、かかる接続を通じて当該駆動部の駆動回路によって圧電素子４４に特定波形の電圧を印加する構成となっている。
【００２０】
上記のピエゾポンプによれば、ピエゾポンプの駆動電圧および周波数を変えることによって、液体の送液方向Ａ、送液方向Ｂ、その送液速度を制御することができる。
【００２１】
（素子構造の作製例）
本発明における表示素子基板の作製方法は特に制限は無いが、切削して溝を作製する方法、フォトリソプロセス（パターン像を薬品によってエッチングして溝を作製する方法）や、レーザ光を利用して溝を作製する方法を用いることができる。通常は、流路および構造部となる凹部を１または２以上の基材に形成した後、複数枚の基材を貼り合わせることによって作製する。
【００２２】
図２（ａ）は本発明に係る表示素子の分解斜視図で、図２（ｂ）は、その断面図である。図７は圧電素子１１２の駆動電圧の波形の例を示す図である。
【００２３】
図２において、表示素子は、マイクロポンプチップ１１、ガラス基板１２、および画像表示基板１３からなる。
【００２４】
マイクロポンプチップ１１は、シリコン基板１１１、圧電素子（ＰＺＴ）１１２、および図示しないフレキシブル配線からなる。図の例では、マイクロポンプチップ１１には、ディフューザー型のマイクロポンプＭＰ１が形成されている。
【００２５】
シリコン基板１１１は、シリコンウエハを公知のフォトリソグラフィー工程で所定の形状に加工して形成したものである。つまり、例えば、パターニングされたシリコン基板をＩＣＰドライエッチング装置を用いて所定の深さまでエッチングする。シリコン基板１１１に形成されたマイクロポンプＭＰ１は、ポンプ室１２１、ダイヤフラム１２２、第１絞り流路１２３、第１流路１２４、第２絞り流路１２５、および第２流路１２６を有する。第１流路１２４の先端にはポート１２４Ｐが、第２流路１２６の先端にはポート１２６Ｐが、それぞれ設けられる。
【００２６】
第１絞り流路１２３は、その流入側と流出側との差圧が零に近いときは流路抵抗が低いが、差圧が大きくなると流路抵抗が大きくなる。つまり圧力依存性が大きい。第２絞り流路１２５は、差圧が零に近いときの流路抵抗は第１絞り流路１２３の場合よりも大きいが、圧力依存性がほとんどなく、差圧が大きくなっても流路抵抗は余り変化せず、差圧が大きい場合に流路抵抗が第１絞り流路１２３よりも小さくなる。
【００２７】
このような流路抵抗特性は、流路を流れる液体（流体）が、差圧の大きさに応じて乱流となるようにするか、または差圧にかかわりなく常に層流となるようにするか、によって得ることが可能である。具体的には、例えば、第１絞り流路１２３を流路長の短いオリフィスとし、第２絞り流路１２５を第１絞り流路１２３と内径が同じで流路長の長いノズルとすることによって実現することが可能である。
【００２８】
第１絞り流路１２３と第２絞り流路１２５のこのような流路抵抗特性を利用して、ポンプ室１２１に圧力を発生させるとともに、その圧力の変化の割合を制御することによって、流路抵抗の低い方に液体を吐出するようなポンプ作用を実現することができる。
【００２９】
つまり、ポンプ室１２１の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を小さくしておけば、差圧は余り大きくならないため第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも小さく維持され、ポンプ室１２１内の液体は第１絞り流路１２３から吐出する（吐出工程）。そして、ポンプ室１２１の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を大きくすれば、差圧が大きくなって第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも大きくなり、第２絞り流路１２５からポンプ室１２１内に着色液体が流入する（吸入工程）。
【００３０】
これとは逆に、ポンプ室１２１の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を大きくすれば、差圧が大きくなって第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも高くなり、ポンプ室１２１内の液体は第２絞り流路１２５から吐出する（吐出工程）。そして、ポンプ室１２１の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を小さくすれば、差圧が小さくなって第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも小さくなり、第１絞り流路１２３からポンプ室１２１内に液体が流入する（吸入工程）。
【００３１】
このようなポンプ室１２１の圧力制御は、圧電素子１１２に供給する駆動電圧を制御し、ダイヤフラム１２２の変形の量およびタイミングを制御することによって実現される。例えば、圧電素子１１２に図７（Ａ）に示す波形の駆動電圧を印加することによってポート１２４Ｐの側から吐出し、図７（Ｂ）に示す波形の駆動電圧を印加することによってポート１２６Ｐの側から吐出する。
【００３２】
図７において、印加する最大電圧ｅ１は、数ボルトから数十ボルト程度、最大で１００ボルト程度である。また、時間Ｔ１，Ｔ７は６０μｓ程度、時間Ｔ２，Ｔ６は数μｓ程度、時間Ｔ３，Ｔ５は２０μｓ程度である。駆動電圧の周波数は１１ｋＨｚ程度である。
【００３３】
なお、図２ａによく示されるように、第１流路１２４および第２流路１２６には、ポート１２４Ｐおよびポート１２６Ｐに接続する部分において、幅１ｍｍ、長さ４ｍｍ、深さ０．２ｍｍ程度の長方八角形状の液溜めがそれぞれ設けられている。この液溜めは、液体の反射成分を吸収するダンパーとして作用し、マイクロポンプＭＰ１の性能の向上を図るものである。
【００３４】
マイクロポンプＭＰ１における液体との接触面には、熱酸化を施して親水化処理が行われている。このマイクロポンプＭＰ１は、フォトリソグラフィー工程において一括して加工されるので、寸法などのバラツキが少なく、送液特性の誤差が生じ難い。
【００３５】
ダイヤフラム１２２の外側の面には、上に述べた圧電素子１１２がはりつけられている。圧電素子１１２の駆動のための２つの電極は、圧電素子１１２の両側の表面に引き出され、図示しないフレキシブル配線と接続される。つまり、フレキシブル配線との接続のために、ダイヤフラム１２２の表面に透明電極膜であるＩＴＯ膜が形成されており、ＩＴＯ膜の上に接着剤で圧電素子１１２の片方の面を接着する。これによって圧電素子１１２の片方の電極がＩＴＯ膜と電気的に接続され、そのＩＴＯ膜とフレキシブル配線とが接続される。また、圧電素子１１２の他の片方の面には金メッキが施され、その金メッキ部分にフレキシブル配線を直接に接続する。フレキシブル配線自体も、シリコン基板１１１に接着剤で接着され、これによって電極との接続部に無理な力がかからないようになっている。
【００３６】
ガラス基板１２の表面は滑らかであり、全体が透明である。ガラス基板１２として、例えば、パイレックスガラス（ＰｙｒｅｘはＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ  Ｗａｒｋｓ社の登録商標）、テンパックスガラス（ＴｅｍｐａｘはＳｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｗｅｒｋ社の登録商標）などが用いられる。これらは熱膨張率がマイクロポンプチップ１１の材料とほぼ同じである。ガラス基板１２には、ポート１２４Ｐ、１２６Ｐと対応する位置に、直径が２０μｍ〜１００μｍ程度の貫通孔１３１、１３２が設けられている。
【００３７】
上に述べたマイクロポンプチップ１１は、ガラス基板１２の裏面（表面１２ｂ）において２つの辺が一致する位置で陽極接合により接合されている。
【００３８】
これら、マイクロポンプチップ１１とガラス基板１２との接合体は、マイクロポンプユニットＭＵを構成する。マイクロポンプユニットＭＵは、上に述べたマイクロポンプＭＰ１の作動によって、一方の貫通孔１３２から液体を吸い込み、他方の貫通孔１３１から液体を吐出する。また、圧電素子１１２に印加する駆動電圧を制御することによって、液体の吸入と吐出の方向を逆にすることができる。なお、マイクロポンプチップ１１それ自体の構造については、特開２００１−３２２０９９号を参照することができる。
【００３９】
画像表示基板１３は、自己シール性を有する弾性材料からなり、透明であって透光性を有する。画像表示基板１３は、自己シール性を有するので、ガラス基板１２の表面１２ａに載せるだけで、外力を加えなくともまた接着剤を用いなくとも自己吸着し、下側の表面１３ｂがガラス基板１２の表面１２ａに密着する。そして、それらの間にシール性が発揮され、かつ維持され、内部の液体は外部に漏れない。このような性質を有する材料として、例えば、シリコンゴムの一種であるＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）が用いられる。ＰＤＭＳの市販品の例として、例えばＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ社製の「Ｓｙｌｇａｒｄｌ８４」がある。
【００４０】
画像表示基板１３には、画像表示部が設けられている。画像表示基板１３は、上に述べたように自己シール性を有するので、ガラス基板１２の表面１２ａに載せるだけで密着してシールされ、極めて簡単にかつ容易にマイクロ流体デバイス１を構成することができる。
【００４１】
このような画像表示基板１３は次のようにして製作することができる。つまり、図５に示すように、シリコン基板１５１上に厚膜レジスト１５２をスピンコートし、フォトリソグラフィー工程によって画像表示部の部分が凸になった母型ＢＫを作製する。その母型ＢＫに、ＰＤＭＳを流し込み、加熱硬化させる。硬化したチップ１５３を母型ＢＫから剥離することにより完成する。なお、厚膜レジスト１５２の材料として、例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製のＳＵ−８を用いることができる。
【００４２】
図８において、マイクロポンプチップ１１′は、マイクロポンプＭＰ１と同様な機能を有するマイクロポンプＭＰ２を並列に有し、ガラス基板１２′は、マイクロポンプＭＰ１及びＭＰ２に対応する貫通孔をそれぞれ有している。そして、画像表示基板１３の上に画像表示基板１３′を積層した表示素子の分解斜視図である。
【００４３】
図９は、更にマイクロポンプＭＰ３を増設した、マイクロポンプチップ１１″、ガラス基板１２″と図８に示す、画像表示基板１３′の上に、画像表示基板１３″を積層した表示素子の分解斜視図である。
【００４４】
また図８の積層した表示素子における画像表示基板１３の画像表示基板１３′へ着色液を輸送するための貫通孔１４１、１４２は、着色液の混合を防止するために管状にする必要がある。管状の貫通孔１４１、１４２は、画像表示基板１３の作製工程のフォトリソグラフィー工程において母型ＢＫを、例えば図６のようにすることで作製することができる。図９の積層した表示素子についても同様のことが言える。
【００４５】
（基板）
本発明の表示素子を構成する基材の材料には、目的に応じて各種のものが使用される。その具体例としては、ポリスチレンなどのプラスチック樹脂、ポリジメチルシロキサンなどのゴム系材料、各種の無機ガラス、シリコン、セラミックス、金属などが挙げられる。また、目的に応じて疎水化処理、親水化処理などの各種の表面処理を行ってもよい。
【００４６】
（画像表示部）
本発明における画像表示部の体積は解像度の観点から０．０１ｎＬ〜２００μＬが好ましく、０．０５ｎＬ〜２０μＬがさらに好ましく、０．１ｎＬ〜１０μＬが特に好ましい。
【００４７】
画像表示部の形状は特に制限はなく、球形、円柱形、立方体、長方体のどのような形状でも良い。表示素子の配列の観点から、好ましくは立方体、長方体が好ましい。
【００４８】
本発明の表示素子における画像表示部の材料としては基板と同様の材料を挙げることができる。また、目的に応じて疎水化処理、親水化処理などの各種の表面処理を行ってもよい。
【００４９】
（流路）
本発明の表示素子における流路幅のサイズは、流路抵抗などを考慮して適宜に設計されるが、例えば、幅が８０〜５００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍであり、深さが２５〜３００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍである。
【００５０】
本発明の表示素子における画像表示部の材料としては基板と同様の材料を挙げることができる。また、目的に応じて疎水化処理、親水化処理などの各種の表面処理を行ってもよい。
【００５１】
（着色液貯蔵空間）
本発明の着色液貯蔵空間とは、画像表示部に流入する着色液を消色時に貯蔵する空間であり、空間の体積としては画像表示部の体積と同等か、それ以上であれば良い。
【００５２】
本発明の着色液貯蔵空間の設置場所は特に制限は無いが、画像表示部の開口率を妨げなければどのように配置してもよい。具体的な配置場所としては、例えば、画像表示部の背面に直に設置すること、画像表示部まで流路を形成して離れた場所に設置することなどが挙げられる。
【００５３】
本発明の表示素子における画像表示部の材料としては基板と同様の材料を挙げることができる。また、目的に応じて疎水化処理、親水化処理などの各種の表面処理を行ってもよい。
【００５４】
（基板の親水性処理剤、疎水性処理剤）
親水性処理としては、例えば、親水性処理剤（親水性材料）を塗布して親水性被膜を形成する方法を採用することができる。親水性処理剤としては、例えば、水分散ポリエステル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリウレタン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、又はポリビニルアルコール等の親水性ポリマーや、固体高分子電解質（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標：デュポン社製））や、酸化チタン（ＴｉＯ２）、カチオン型、アニオン型、両性型の界面活性剤などが挙げられる。あるいは、親水性処理として、粗面化する処理（例えば、プラズマ処理）を採用してもよい。
【００５５】
疎水性処理剤としては、メチコーン、ジメチコーン及びパーフルオロアルキルシランなどのシリコーン；ステアリン酸などの脂肪族物質；アルミニウムジミリステートなどの金属石鹸；アルミニウム水素添加タローグルタメート、水素添加レシチン、ラウロイルリジン、パーフルオロアルキルホスフェートのアルミニウム塩、及びそれらの混合物が挙げられる。またシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルなども利用できる。
【００５６】
（溶媒）
本発明に用いられる着色液の溶媒は特に制限はなく、公知の溶媒を用いることができる。非極性溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、トリメチルペンタンなどの長鎖アルカンや、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどの環状アルカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、テルピネオールなどのアルコール、シリコーンオイルを用いることができる。また、極性溶媒は、炭素数の短い溶媒であり、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等が好ましい。その他にイオン性液体を用いても良い。これらの溶媒は、単独で用いても、混合溶媒の形で用いても良い。
【００５７】
気泡発生による画像の劣化を防止する観点から、溶媒の粘度は低いほうが好ましい。
【００５８】
（色素）
本発明の着色液に含有される色素としては特に制限は無く、公知の色素を用いることができる。色素としては、例えば、顔料としてはＣ．Ｉ．ピグメントレッド５、同４８：１、同４８：２、同４８：３、同５３：１、同５７：１、同１２２、同１３９、同１４４、同１４９、同１６６、同１７７、同１７８、同２２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、同４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、同１７、同７４、同９３、同９４、同１３８、同１３９、同１５６、同１５８、同１８０、同１８５、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、同６０等を用いることができ、これらの混合物も用いることができる。数平均一次粒子径は種類により多様であるが、概ね１０〜２００ｎｍ程度が好ましい。
【００５９】
染料としては、例えば、オリエント化学工業株式会社製のＶａｌｉｆａｓｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４１２０、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３１５０、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３１０８、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２３１０Ｎ、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１０１、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｒｅｄ  ３３２０、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｒｅｄ  ３３０４、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｒｅｄ  １３０６、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｂｌｕｅ  ２６１０、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｂｌｕｅ  ２６０６、Ｖａｌｉｆａｓｔ  Ｂｌｕｅ  １６０３、Ｏｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＧＧ−Ｓ、Ｏｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ    ３Ｇ、Ｏｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２９、Ｏｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０７、Ｏｉｌ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０５、Ｏｉｌ  Ｓｃａｒｌｅｔ  ３０８、Ｏｉｌ  Ｒｅｄ  ＲＲ、Ｏｉｌ  Ｒｅｄ  ＯＧ、Ｏｉｌ  Ｒｅｄ  ５Ｂ、Ｏｉｌ  Ｐｉｎｋ  ３１２、Ｏｉｌ  Ｂｌｕｅ  ＢＯＳ、Ｏｉｌ  Ｂｌｕｅ  ６１３、Ｏｉｌ  Ｂｌｕｅ  ２Ｎ、Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ  ＢＹ、Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ  ＢＳ、Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ  ８６０、Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ  ５９７０、Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ  ５９０６、Ｏｉｌ  Ｂｌａｃｋ  ５９０５、日本化薬株式会社製のＫａｙａｓｅｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＳＦ−Ｇ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｋ−ＣＬ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＧＮ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ａ−Ｇ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２Ｇ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｒｅｄ  ＳＦ−４Ｇ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｒｅｄ  Ｋ−ＢＬ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｒｅｄ  Ａ−ＢＲ、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｍａｇｅｎｔａ  ３１２、Ｋａｙａｓｅｔ  Ｂｌｕｅ  Ｋ−ＦＬ、有本化学工業株式会社製のＦＳ  Ｙｅｌｌｏｗ  １０１５、ＦＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  １４０４、ＦＳ  Ｃｙａｎ  １５２２、ＦＳ  Ｂｌｕｅ  １５０４、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８８、８３、８２、７９、５６、２９、１９、１６、１４、０４、０３、０２、０１、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８４：１、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｒｅｄ  ８４、２１８、１３２、７３、７２、５１、４３、２７、２４、１８、０１、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ７０、６７、４４、４０、３５、１１、０２、０１、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ４３、７０、３４、２９、２７、２２、７、３、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３及び７、Ｐｌａｓｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ＤＹ３５２、Ｐｌａｓｔ  Ｒｅｄ  ８３７５、三井化学社製ＭＳ  Ｙｅｌｌｗ  ＨＤ−１８０、ＭＳ  Ｒｅｄ  Ｇ、ＭＳ  Ｍａｇｅｎｔａ  ＨＭ−１４５０Ｈ、ＭＳ  Ｂｌｕｅ  ＨＭ−１３８４、住友化学社製ＥＳ  Ｒｅｄ  ３００１、ＥＳ  Ｒｅｄ  ３００２、ＥＳ  Ｒｅｄ  ３００３、ＴＳ  Ｒｅｄ  ３０５、ＥＳ  Ｙｅｌｌｏｗ  １００１、ＥＳ  Ｙｅｌｌｏｗ  １００２、ＴＳ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１８、ＥＳ  Ｏｒａｎｇｅ  ２００１、ＥＳ  Ｂｌｕｅ  ６００１、ＴＳ  Ｔｕｒｑ  Ｂｌｕｅ  ６１８、Ｂａｙｅｒ社製ＭＡＣＲＯＬＥＸ  Ｙｅｌｌｏｗ  ６Ｇ、Ｃｅｒｅｓ  Ｂｌｕｅ  ＧＮＮＥＯＰＡＮ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｏ７５、Ｃｅｒｅｓ  Ｂｌｕｅ  ＧＮ、ＭＡＣＲＯＬＥＸ  Ｒｅｄ  Ｖｉｏｌｅｔ  Ｒ等が挙げられる。
【００６０】
油溶性染料として分散染料を用いることができ、以下に限定されるものではないが、例えば、Ｃ．Ｉ．ディスパーズイエロー５、４２、５４、６４、７９、８２、８３、９３、９９、１００、１１９、１２２、１２４、１２６、１６０、１８４：１、１８６、１９８、１９９、２０４、２２４及び２３７；Ｃ．Ｉ．ディスパーズオレンジ１３、２９、３１：１、３３、４９、５４、５５、６６、７３、１１８、１１９及び１６３；Ｃ．Ｉ．ディスパーズレッド５４、６０、７２、７３、８６、８８、９１、９２、９３、１１１、１２６、１２７、１３４、１３５、１４３、１４５、１５２、１５３、１５４、１５９、１６４、１６７：１、１７７、１８１、２０４、２０６、２０７、２２１、２３９、２４０、２５８、２７７、２７８、２８３、３１１、３２３、３４３、３４８、３５６及び３６２；Ｃ．Ｉ．ディスパーズバイオレット３３；Ｃ．Ｉ．ディスパーズブルー５６、６０、７３、８７、１１３、１２８、１４３、１４８、１５４、１５８、１６５、１６５：１、１６５：２、１７６、１８３、１８５、１９７、１９８、２０１、２１４、２２４、２２５、２５７、２６６、２６７、２８７、３５４、３５８、３６５及び３６８並びにＣ．Ｉ．ディスパーズグリーン６：１及び９等が挙げられる。
【００６１】
その他、油溶性染料として特に好ましいものとしては、フェノール、ナフトール類、ピラゾロン、ピラゾロトリアゾールなどの環状メチレン化合物、開鎖メチレン化合物などのカプラーから誘導されるアゾメチン色素、インドアニリン色素なども好ましく用いられる。
【００６２】
表示素子を積層する場合は特に光透過性、色相の観点から色素は染料であることが好ましい。
【００６３】
色素の発色を良くするために色素と共に発色助剤を用いても良い。発色助剤とは色素の吸光係数を向上させるものや半値幅を小さくするものである。発色助剤の添加量としては特に制限はないが色素１０質量部に対して０．１質量部〜３０質量部が好ましく、１質量部〜２０質量部がさらに好ましく、３質量部〜１０質量部が最も好ましい。
【００６４】
（着色液）
本発明の着色液は少なくとも溶媒と色素を含有していれば特に問題は無いが、その他の材料を含有しても良い。その他の材料としては、例えば、劣化防止剤、ＵＶ吸収剤、増粘剤、界面活性剤、分散剤、帯電制御剤、発色助剤などが挙げられる。
【００６５】
本発明の着色液の色素濃度は特に制限は無いが、１ｍｇ／ｍｌ〜５００ｍｇ／ｍｌが好ましく、５ｍｇ／ｍｌ〜３００ｍｇ／ｍｌがさらに好ましく１０ｍｇ／ｍｌ〜２００ｍｇ／ｍｌが特に好ましく、２０ｍｇ／ｍｌ〜１５０ｍｇ／ｍｌが最も好ましい。
【００６６】
本発明の着色液は２種類以上の互いに混合しない溶液を含んでもよく、着色液と互いに混合しない透明な液体を含んでもよい。着色液と混合しない溶液としては特に制限はなく、着色液として使用できる溶媒であれば良い。混合しない溶媒としては水−トルエン、水−ヘプタン、水−ブタノール、メタノール−ヘプタンなどの組み合わせをあげることができる。
【００６７】
着色液と混合しない透明な液体を含むことで表示素子内を液体ですべて充填することができ、気泡発生の抑制に効果がある。
【００６８】
（接触角）
表示素子基板と溶媒の液滴の接触角は５０°以上が好ましく、６０°以上がさらに好ましい。接触角が５０°以上であれば、ポンプを止めた時に着色液が広がらず表示色の階調制御が容易となる。また接触角が高いことで着色液から基板への色素による染色も防ぐことができる。
【００６９】
接触角の制御方法としては基板の表面処理及び溶媒の極性をあわせることで行うことができる。
【００７０】
（混色方法）
本発明の表示素子はフルカラー画像を出すために表示素子を配列して混色することが可能である。混色方法としては表示素子を横に並べる並置混色でも、縦方向に積層する積層混色であっても良いが、色濃度の観点から積層混色であることが好ましい。積層数は特に制限は無いが２層〜５層が好ましく、２〜４層がさらに好ましい。積層数が多くなると反射率が低くなり、暗い画像しか表示できなくなる。
【００７１】
（表示素子の積層方法）
表示素子の積層方法としては特に制限はなく、例えば、図８のように積層することも可能である。
【００７２】
積層する際のマイクロポンプの配置は特に制限はないが、図８のように画像表示部の後ろに並列に配置する方法、画像表示部の後ろに積層する方法、画像表示部の横に配置する方法画像表示部から離れた場所に管を伸ばして配置する方法などが挙げられる。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。表示素子は「素子構造の作製例」で挙げた方法で作製した。
【００７４】
（表示素子１の作製）
トルエン１００質量部とＯｉｌ  Ｒｅｄ  ＯＧ  ２．５質量部を混合して着色溶液を作製した。作製した着色液を素子の作製段階で画像表示部以外の空間に着色液を充填した。このようにして表示素子１作製した。
【００７５】
（表示素子２〜８の作製）
溶媒と色素を表１の組成に変更した以外は表示素子１と同様の方法で表示素子２〜８を作製した。
【００７６】
（表示素子９の作製）
トルエン１００質量部と下記構造の色素１を３質量部、下記構造の添加剤１を１．５質量部添加した以外は表示素子１と同様の方法で表示素子９を作製した。
【００７７】
【化１】
2011085782.tif 000003
【００７８】
（表示素子１０及び１１の作製）
画像表示部に親水性処理を行ったこと以外は表示素子１と同様の方法で表示素子１０及び１１を作製した。
【００７９】
（表示素子１２の作製）
トルエン１００質量部とＯｉｌ  Ｒｅｄ  ＯＧ  ２．７質量部を混合して着色溶液１ａを作製し、トルエン１００質量部とＯｉｌ  Ｂｌｕｅ  Ｂｏｓ  ２．４質量部を混合して着色溶液２ａを作製した。次に図８に示した積層構造の素子を素子構造の作製例で挙げた方法と同様の方法で作製した。素子１ａの作製段階で画像表示部以外の空間に着色液１ａを充填し、素子２ａには着色液２ａを同様に充填した。このようにして表示素子１２を作製した。
【００８０】
（表示素子１３の作製）
トルエン１００質量部とＯｉｌ  Ｒｅｄ  ＯＧ  ２．７質量部を混合して着色溶液１ｂを作製し、トルエン１００質量部とＯｉｌ  Ｂｌｕｅ  Ｂｏｓ  ２．６  質量部を混合して着色溶液２ｂを作製し、トルエン１００質量部とＣ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３を２．６質量部混合して着色溶液３ｂを作製した。次に図９に示した積層構造の素子を素子構造の作製例で挙げた方法と同様の方法で作製した。素子１ｂの作製段階で画像表示部以外の空間に着色液１ｂを充填し、素子２ｂには着色液２ｂを同様に充填し、素子３ｂには着色液３ｂを同様に充填した。このようにして表示素子１３を作製した。
【００８１】
（表示素子１４の作製）
特開２００６−２４３１６９号公報に記載の方法でエレクトロウェッティング方式の表示素子を作製した。
【００８２】
（表示素子１５の作製）
特開２００２−２９６６２５号公報に記載の方法でゲルの体積変化を利用した画像表示方式の表示素子を作製した。
【００８３】
（コントラストの評価）
作製した各表示素子を白い紙の上におき、電圧をかけて着色表示した。そのときの反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計ＣＭ−３７００ｄで測定し、消色状態（白色表示状態）の反射率の差からコントラストを算出した。コントラストが１０以上を◎、９〜７を○、６〜４を△、３〜０を×とした。
【００８４】
（繰り返し耐久性の評価）
作製した各表示素子を白い紙の上におき、電圧をかけて着色表示した。そのときの反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計ＣＭ−３７００ｄで測定し、消色状態（白色表示状態）の反射率の差からコントラストａを算出した。着色状態、消色状態の切り替えを２万回行い、このときのコントラストｂを同様に測定した。
【００８５】
ΔＣ＝１００×（コントラストｂ／コントラストａ）として、
ΔＣが１００≧ΔＣ＞９５を◎、９５≧ΔＣ＞９０を○、９０≧ΔＣ＞８５を△、ΔＣ＜８５を×とした。
【００８６】
（メモリー性の評価）
作製した各表示素子を着色状態にしてそのときの反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計ＣＭ−３７００ｄで測定し、白色表示状態の反射率の差からコントラストｍ１を算出した。その後電源を切り、１時間後の反射率を同様の方法で測定してコントラストｍ２を算出した。ΔＭ＝（コントラストｍ２／コントラストｍ１）としてそれぞれの表示素子を評価した。
【００８７】
（階調制御の安定性評価）
各表示素子の反射率が１０．０％になるように電圧と電圧の印加時間を調整した（反射率ａ１）。次に消色状態に戻して再び反射率が１０．０％になるように調整した電圧を所定の時間印加し、そのときの反射率を測定した（反射率ｂ１）。このときの誤差を、誤差＝（反射率ｂ１／反射率ａ１）として計算した。この操作を１００回繰り返し、誤差の平均を評価した。
【００８８】
（接触角の測定）
表示素子１〜１３で作製した着色液をそれぞれの表示素子の画像表示部の基板上で接触角を測定した。接触角は接触角測定器（ＦＩＢＬＯ社製）を用いた。
【００８９】
【表１】
2011085782.tif 000004
【００９０】
本発明の表示素子はメモリー性を有し、カラー表示が可能で、コントラストが良好であり、耐久性が高いことが示された。また２層積層した表示素子も安定に駆動し、鮮明に混色することができた。３層積層した表示素子ではフルカラー画像を出すことができた。
【００９１】
本発明の表示素子は反射型のディスプレイとして好適に使うことができ、電子ペーパー、電子広告、電子書籍、携帯電話や各種機器のサブディスプレイ、時計などに用いることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１１  マイクロポンプチップ
１２  ガラス基板
１３  画像表示基板
１３１、１３２  貫通孔（流路、第１の流路）
１４１、１４２  穴（流路、第２流路）
１４  シート基材
１５  画像表示部
４１  上側基板
４２  基板
４３  振動板
４４  圧電素子
４５  加圧室
４６  第１流路
４７  第２流路
４８  第１液室
４９  第２液室
ＭＰ  マイクロポンプ
【図１】
2011085782.tif 000005
【図２】
2011085782.tif 000006
【図３】
2011085782.tif 000007
【図４】
2011085782.tif 000008
【図５】
2011085782.tif 000009
【図６】
2011085782.tif 000010
【図７】
2011085782.tif 000011
【図８】
2011085782.tif 000012
【図９】
2011085782.tif 000013