(57)【要約】  【課題】  電界誘導型の電子ペーパデイスプレイにおいて、電圧の印加して移動させる着色液体を改質して、着色剤を分散媒中に安定して分散させる。  【解決手段】  着色液体への印加電圧の有無や大小に応じて、該着色液体の表面エネルギーを変化させて、該着色液体を移動あるいは表示面側の表面積を増減して画像表示を行う電界誘導型の画像表示装置において、前記着色液体は、導電性液体からなる分散媒中に、自己分散型の顔料が着色剤として配合されている。  【選択図】  図１
2008203282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色液体への印加電圧の有無や大小に応じて、該着色液体の表面エネルギーを変化させて、該着色液体を移動あるいは表示面側の表面積を増減して画像表示を行う電界誘導型の画像表示装置において、
前記着色液体は、導電性液体からなる分散媒中に、自己分散型の顔料が着色剤として分散安定化されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記顔料は、分散媒への親和性を増加させる官能基が、顔料の粒子表面に直接または他の原子団を介して結合している自己分散型とされている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記顔料は、粒子表面に改質処理を施して、カルボキシル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、スルホン基、水酸基、リン酸基などの官能基を有する自己分散型とされている請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記自己分散型の顔料の粒子は、体積平均粒子径が５μm以下で、体積粒度分布の変動係数が５０以下である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記自己分散型の顔料が分散される分散媒は、カチオンとアニオンとを組み合わせた常温溶融塩を含有するイオン性液体である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
電極を設けた層の間に表示用空間を備え、該表示用空間に前記着色液体が充填され、前記表示用空間の表示側の前記層は透明とされる一方、非表示側の前記層は光散乱層とされ、
前記着色液体への電圧印加時に前記表示側空間に前記着色液体がエレクトロウエッティング現象で移動され或いは表示側の表面積を増大させて着色表示させる構成としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に関し、詳しくは、着色液体への印加電圧の有無や大小に応じて着色液体の表面エネルギーを変化させ、該着色液体を移動させ或いは表示面側の表面積が増減することを利用して画像表示を行う電界誘導型の画像表示装置に関し、特に、エレクトロウエッテイング現象を利用したフルカラーの電子ペーパーディスプレイにおいて、シート間に設けられた表示用空間に封入する着色液体の品質を高めるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、着色液体の移動現象を利用して表示を行う電子ディスプレイが提案されている。例えば、外部電場を利用して液体を移動させて表示する方式として、電気浸透方式と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方式は、細管内の液体に対する電界印加で液体の界面張力を変化させ、電気毛管現象で貫通孔に沿って液体を移動させる一方、電界除去により細管から液体を流出させる現象を利用している。
詳しくは、細管の内面に設けられる電極と外部電極との間のスイッチが閉じられる電圧ＯＮ時には、液体に電界を印加され、液体の細管内面に対する濡れ性が変化し、液体の細管内面に対する接触角が減少し、この現象に基づいて、液体は細管内を電気毛管現象で移動していく。一方、スイッチが開かれ、液体に対する電界印加が除去されると、細管内面に対する液体の濡れ性が変化して接触角度は急激に増大し、この現象に基づいて液体は細管から流出される。
【０００３】
この種の電気毛管現象を利用した表示装置として特開平１１−１１９７０３号公報（特許文献１）が提供されている。
前記画像表示装置は、２枚の透明シート間に着色された有極性液体で満たされた各貯蔵器を有し、電界をそれぞれの貯蔵器に選択的に印加することによって、それぞれの貯蔵器から液体が２つのシート間の空間に流出して着色画像表示なされる構成とされている。
前記のように特許文献１では、用いられる着色された有極性液体は、段落番号「００１７」で「水、アルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコール及びこれらと他の適当な液体との混合物のような、着色された有極性液体」であると開示されている。
さらに、段落番号「００５９」において、「シリコーンオイル、鉱油、変圧器油、ひまし油等の着色または彩色された誘導体（非誘導体）の液体、〜“着色または彩色された誘導体の液体」と記載されている。
【０００４】
また、他の電気毛管現象を利用した画像表示装置として、特開２００４−１１００４１号公報（特許文献２）が提供されている。
前記表示装置では、例えば既存の透過型液晶ディスプレイにおいて偏光板、カラーフィルタの代わりに任意の数の着色流体を含むフィルタを配置することで輝度を向上させること、また、同一平面に配列したサブピクセルをなくし層構造にフィルタを配置することで解像度を高めることを目的としており、各フィルタ内の流体の移動手段として、電気毛管現象が利用されている。
前記特許文献２では、着色流体は、段落番号「００１３」に、「通常、濾波流体は液体顔料または染料等の着色流体である。たとえば、濾波流体は、インク、トナー、または他の適した着色液体であればよい。」と記載されている。
【０００５】
このように、従来提供されているエレクトロウェッティング現象を利用した画像表示装置の特許文献１では「着色または彩色された着色液体」と記載されているのみであり、特許文献２でも「液体顔料または染色等の着色液体」と記載されているのみである。
即ち、着色液体の着色剤に関しては、詳細な検討がなされていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１９７０３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１００４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液体を着色するために用いる代表的な着色剤として、顔料と染料とがある。図１に示すように、顔料を用いる場合は分散媒となる液体に顔料の粒子Ａが溶解せずに分散されて顔料分散液Ｑ１となり、例えば、紙Ｓ上に印刷した場合に粒子Ａのままの状態で吸着され粒子Ａとしての色を呈する。
一方、染料を用いる場合は分散媒となる液体中に染料の色素分子が溶解して、図２に示すように染料水溶液Ｑ２となり、例えば、紙Ｓ上に印刷した場合は色素分子の状態で吸色される。
このように、顔料を用いた場合は、顔料の粒子そのものの色を呈することができるが、染料の場合は色が薄くなり、色表示の鮮明さが損なわれる。
【０００８】
特に、顔料で着色した着色液体と、染料で着色し着色液体とでは、液体状態で使用する場合には物性が大きく異なることとなる。
本発明が対象とする画像表示装置では、固体（基板）側の電極へ電圧をかけることで液体／固体の界面エネルギーを変化させ、固体への液体の接触角を変化させるエレクトロウェッティング現象を利用して画像表示を行うため、液体そのものの物性や液体と固体との相互作用力が非常に重要な因子となり、これらの因子は液体中に添加する着色剤に大きく依存する。よって、着色剤の選択はエレクトロウェッティング現象において極めて重要となる。
【０００９】
エレクトロウェッティング現象を利用した画像表示装置において、着色液体の着色剤として、分散媒からなる液体に分子を分散させる染料を使用する場合、下記の（１）〜（４）の問題がある。
（１）着色液体は染料の分子構造に大きく依存するため、表面張力は染料の種類（色）によって大きく異なる。
（２）染料分子と基板の間で化学的相互作用が生じ、基板へ染料分子が浸透し、基板に染料が付着するマイグレーションが起こりやすい；
（３）分子分散であるため低濃度で十分な発色が得られない；
（４）耐光性が悪く、長期間使用が困難となる。
【００１０】
一方、着色液体の着色剤として顔料を用いる場合、無処理のまま粒子を液体に分散させると、十分な分散安定性が得られず、沈降、基板へのマイグレーションなどが起こり、長期の使用が困難となる。よって、分散安定化添加物が必須となる。分散安定化添加物は分子内に親水基と親油基をもち、界面に吸着して界面張力を著しく低下させる働きをもつ物質である。従って、分散安定化添加物が顔料粒子に吸着すると、粒子は液体で濡れやすくなり、液体中に安定に分散することができる。
しかしながら、エレクトロウェッティング現象を利用する画像表示装置においては、顔料と分散安定化添加物を配合して着色した着色液体を用いると、分散安定化添加物が基板と液体の界面に付着して界面の信頼性が大きく低下すると同時に、基板の表面エネルギーが変化するため液体の駆動特性が大きく変化する問題がある。
【００１１】
前記したように、特許文献１では着色液体は「着色または彩色された有極性液体」と記載されているのみで、着色方法については詳細に記載されておらず、染料で着色した染色液体を用いた場合には前記（１）〜（４）の問題がある。
特許文献２でも「液体顔料または染色等の着色液体」と記載されているのみで、染料を用いて場合は特許文献１と同様な問題があり、顔料で着色した場合も、そのまま未処理のままで顔料を用いると、顔料粒子の分散安定性が得られず、かつ、分散安定化添加物を配合すると駆動特性が安定化しない問題がある。
【００１２】
本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、着色液体への印加電圧の有無や大小に応じて、該着色液体の表面エネルギーを変化させることで表面積を増減させるエレクトロウェッティング現象を利用した画像表示装置において、着色液体とするために用いる着色剤を、前記問題が発生しないものとし、鮮明な色でのフルカラー化を実現すると共に、耐久性を高め、長期使用を可能とすること等を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明は、着色液体への印加電圧印加の有無や大小に応じて、該着色液体の表面エネルギーを変化させて、該着色液体を移動あるいは表示面側の表面積を増減して画像表示を行う電界誘導型の画像表示装置において、
前記着色液体は、導電性液体からなる分散媒中に、自己分散型の顔料が着色剤として分散安定化されていることを特徴とする画像表示装置を提供している。
【００１４】
本発明では、まず、着色剤として、染料ではなく、分散媒中に粒子をを分散させる顔料を用い、染料を用いた場合に発生する前記（１）〜（４）の問題を解消している。即ち、着色剤として顔料を用いることで前記した色が相違しても表面張力が一定で、基板へのマイグレーション発生が無く、かつ、鮮明な発色を得れらると共に、耐光性を改善して長期使用を可能としている。
また、顔料を用いているが、分散安定化添加物を使用せず、顔料自身に分散性を向上させるための処理を施した自己分散型顔料を用い、溶液中における顔料粒子の分散安定性を著しく向上させている。その結果、着色液体の駆動特性を安定化させ、良好な駆動特性を得られるものとしている。
【００１５】
顔料の種類は、特に制限されず、公知の無機顔料および有機顔料を使用することができる。
無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されるカーボンブラックなどを挙げることができる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料など）、多環式顔料（フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート（塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを挙げることができる。
【００１６】
前記顔料は、分散媒への親和性を増加させる官能基が、顔料の粒子表面に直接または他の原子団を介して結合している自己分散型とされている。
即ち、粒子表面に改質処理を施して、カルボキシル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、スルホン基、水酸基、リン酸基などの官能基を有する自己分散型とされている。
顔料の粒子に施す表面改質処理としては、酸・塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化／
還元処理などの公知の表面改質処理を採用することができるが、本発明者が実験を繰り返して検討した結果、前記ポリマーグラフト処理が最も好適に用いられることを知見した。
なお、汎用されているインクジェット用顔料インクには、通常、マイクロカプセル化処理を施した顔料が用いられている。しかしながら、マイクロカプセル化顔料は自己分散型顔料と比較して印刷物への定着性が良いが、この事は逆に基板へのマイグレーションが起こりやすい。よって、本発明では、顔料の粒子をマイクロカプセル化する表面処理は採用していない。
【００１７】
前記した粒子表面の改質処理により、粒子の帯電性を、ゼータ電位値で＋２０ｍＶ以上、−２０ｍＶ以下、より好ましくは＋３０ｍＶ以上、−３０ｍＶ以下としている。
このように、粒子に帯電性を付与すると、分散媒が水の場合、顔料の粒子が水中で帯電して分散し、前記分散安定化添加物を配合しなくとも、粒子の分散性を高めることができる。
【００１８】
本発明で用いる顔料として、市販の自己分散型顔料を使用してもよい。この種の市販の自己分散型顔料としては、たとえば、キャボット社製のＣａｂ−ｏ−ｊｅｔ−200、Ｃａｂ−ｏ−ｊｅｔ−300、Ｃａｂ−ｏ−ｊｅｔ−262M、Ｃａｂ−ｏ−ｊｅt−270Y、IJXT252、オリエント化学（株）製のＭｉｃｒｏｊｅｔ
Ｂｌａｃｋ ＣＷ−１（商品名）などを挙げられる。
【００１９】
本発明の着色液体について、分散媒中に分散させる自己分散型顔料は、１種を単独で使用しても良いし２種以上を併用してもよい。
【００２０】
前記自己分散型顔料は、その粒子が体積平均粒子径が５μm以下であることが好ましい。
このように、粒子の体積平均粒子径を５μm以下とすることで、長期保存しても分散媒中での沈降を防ぐことが可能である。
体積平均粒子径はより小さく方が好ましく、３μｍ以下、更には１μｍ以下が好ましく、下限は製造できる範囲で現在では１nm程度である。
【００２１】
さらに、顔料粒子の体積粒度分布の変動係数が５０以下であることが好ましい。
このように、粒子の体積粒度分布の変動係数が５０以下とすることにより、広い温度範囲、特に高温領域において粒子の凝集及び沈降を防ぐことが可能となり、かつ長期耐久性が確保することが可能となる。
この変動係数も小さい方が好ましく、変動係数はばらつきを示す数字なので、小さければ小さい程、粒子の凝集及び沈降を防ぐことができるので、２０以下がより好ましい。さらには、５以下にすることが好ましいく、５以下にすることで、エレクトロウエッティング方式のスイッチングの繰り返し特性が良いことが判明している。
下限は変動係数が０．１を下回るような組成均一性を得るには、分散に極めて長時間を必要とするため、生産面で実用的でないという理由で０．１である。
【００２２】
また、自己分散型顔料の含有量は、着色液体の全重量に対して５０重量％以下の範囲としている。これは５０重量％を越えると着色材料の分散安定化が難しくなり、保存安定性に欠けることになる。なお、低濃度で分散安定性は低下することはないため、下限の０．００１％程度である。
【００２３】
自己分散型顔料を分散させる分散媒としては、水、アルコール、エチレングリコール、イオン性液体などが挙げられるが、これらに限定されない。
前記分散媒のなかでも、特にイオン性液体が好適に用いられる。
カチオンとアニオンとを組み合わせた常温溶融塩を含有するイオン性液体を分散媒として用いると、常温溶融塩、即ち、室温以下の融点を有するイオン性液体は、不揮発性、蒸気圧がゼロ、広い液体温度領域を備え、優れた熱安定性を有し、使用温度範囲も広いことから漏洩・引火を防ぐことができる。さらに、高イオン伝導性を有すると共に低粘度であるため低電圧駆動が可能となる等の種々の優れた物性を備えた着色液体とすることができる。
さらに、溶融塩は親水性のものが多いが、水を殆ど含ませない非水のイオン性液体とすると、水系の分散媒とした場合に生じる絶縁破壊、蒸気圧による体積膨張で素子が破壊されることを確実に防止できる。
前記イオン性液体は、その融点はー４〜ー９０℃程度であることが好ましい。
イオン性液体には室温で固体となる化合物も含まれる場合もあるが、本発明では室温（約２５℃）で液体であると共に、低温域に達しても高いイオン伝導度を有する液体、例えば、ＥＭＩＦ・２．３ＨＦ等が好適に用いられる。
【００２４】
前記イオン性液体の電解質は、電荷が１価のカチオンとアニオンとを１種類づつ組み合わせている１−１塩からなるものが好ましい。
前記カチオンは、下記の化学式（１）の１，３−ジアルキルイミダゾリウムカチオン、化学式（２）のＮ−アルキルピリジニウムカチオン、化学式（３）のテトラアルキルアンモニウムカチオン、化学式（４）のテトラアルキルフォスフォニウムカチオンから選択されることが好ましい。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【化４】
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【００２５】
前記アニオンは、（ＡｌＣｌ３）ｎＣｌ−、（ＡｌＢｒ３）ｎＢｒ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、（ＨＦ）ｎＦ−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＴａＦ６−、ＷＦ７−、ＮＯ３−、ＮＯ２−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）Ｎ−、ＣＦ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＮ）２Ｎ−、ＣＨ３ＣＯＯ−から選択されることが好ましい。
【００２６】
具体的には、イオン性液体は、下記から選択される化学種を含むものであることが好ましい。
ＥＭＩＡｌＣｌ４、ＥＭＩＡｌ２Ｃｌ７、ＥＭＩＦ・ＨＦ、ＥＭＩＦ・２．３ＨＦ、ＥＭＩＮＯ２、ＥＭＩＮＯ３、ＥＭＩＢＦ４、ＥＭＩＡｌＦ４、ＥＭＩＰＦ６、ＥＭＩＡｓＦ６、ＥＭＩＳｂＦ６、ＥＭＩＮｂＦ６、ＥＭＩＴａＦ６、ＥＭＩＣＨ３ＣＯ２、ＥＭＩＣＦ３ＣＯ２、ＥＭＩＣ３Ｆ７ＣＯ２、ＥＭＩＣＨ３ＳＯ３、ＥＭＩＣＦ３ＳＯ３、ＥＭＩＣ４Ｈ９ＳＯ３、ＥＭＩ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＥＭＩ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＥＭＩ（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ、ＥＭＩ（ＣＮ）２Ｎ、ＥＭＩＶＯＣｌ４、ＢＭＩＡｌＣｌ４、ＢＭＩＢＦ４、ＢＭＩＰＦ６、ＢＭＩＣＦ３ＣＯ２、ＢＭＩＣ３Ｆ７ＣＯ２、ＢＭＩＣＨ３ＳＯ３、ＢＭＩＣＦ３ＳＯ３、ＢＭＩＣ４Ｈ９ＳＯ３、ＢＭＩ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＤＭＰＩＡｌＣｌ４、ＤＭＰＩＡｌ２Ｃｌ７、ＤＭＰＩＰＦ６、ＤＭＰＩＡｓＦ６、ＤＭＰＩ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＤＭＰＩ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＤＭＰＩ（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ。
なお、前記ＥＭＩは１−エチルー３−メチルイミダゾリウム、ＢＭＩは１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、ＤＭＰＩはジメチルー３−プロピルイミダゾリウムの略記である。
【００２７】
前記ＥＭＩやＢＭＩは空気や水に安定で、かつ、イオン伝導度が高いため、イオン性液体を低電圧で高速移動させることができるため、好適に用いられる。特に、同一のアニオンであれば、ＥＭＩ＋を有する化合物は室温で最大の電気伝導率を示す。
アニオンは種類によって基本物性はかなり相違するため、下記の物性値を有するイオン性液体となるように、アニオンとカチオンの組み合わせていることが好ましい。
即ち、イオン性液体の導電率は、２５℃におけるイオン伝導度（ｓ／ｃｍ）が０．１×１０−３以上であることが好ましい。
イオン伝導度（ｓ／ｃｍ）を０．１×１０−３以上としているのは、誘電体膜とイオン性液体との界面に電荷が溜まりやすくなり、電荷密度の向上で電荷同士が反発することで、イオン性液体の表面形状（表面エネルギー）を変化させやすくなり、低電圧でイオン性液体を駆動可能となるためである。
イオン伝導度は高いほど好ましいが、現在入手可能なイオン性液体のイオン伝導度の上限は３．５×１０−３である。
なお、イオン性液体のイオン伝導度の評価は、ＳＵＳ電極を用いて、東陽テニクカル社製のインピーダンスアナラザーＨＰ４２９４Ａで、複素インピーダンス法により測定したものである。
【００２８】
分散媒をイオン性液体とした場合、着色液体の粘度は２５℃で３００ｃｐ以下であることが好ましい。粘度は低い程好ましいが、現在入手可能な粘度の下限は６０ｃｐ程度である。粘度を２５℃で３００ｃｐ以下としているのは、３００ｃｐ以下であれば５０Ｖ程度以下の低電圧駆動が可能となるためである。
【００２９】
前記自己分散型顔料を配合した着色液体は、表面張力が４０〜７５ｍＮ／ｍ程度であることが好ましい。
例えば、インクジェット用顔料インクには、吐出性能を上げるため各種添加剤が混合されており、表面張力が約２５ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍに調整されているが、本発明に使用した場合には、駆動特性が大幅に低下することが、発明者の実験により判明している。
【００３０】
前記導電性の着色液体を用いる画像表示装置の構成は、電極を設けた層の間に表示用空間を備え、該表示用空間に前記着色液体が充填され、前記表示用空間の表示側の前記層は着色液体が透視できる透明等の層とされる一方、非表示側の前記層は光散乱層とされ、前記着色液体への電圧印加時に前記表示側空間に前記着色液体がエレクトロウエッティング現象で移動され或いは表示側の表面積を増大させて着色表示させる画像表示装置とすることが好ましい。
【００３１】
前記表示用空間内に、前記導電性の着色液体と、該着色液体と混じり合わない透明あるいは異なる色に着色された流体、例えば、側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから選択された１種または複数種からなる無極性オイルを封入している。
前記着色液体と相溶性がない無極性オイルを用いた場合、空気と着色液体とを接触させるよりは、無極性オイル中で着色液体の液滴がより移動しやすくなり、着色液体を高速移動させることが可能となる。  
前記オイル中に光散乱分子を配合してオイルを光散乱流体とすると、前記非表示側の層に光散乱層を配置しない構成とすることができる。
【００３２】
前記画像表示装置は、より詳細には、表示側となる上部層と、貫通孔を有する光散乱体からなる中間層と、下部層とを備え、上部層と中間層との間に表示側上部空間、中間層と下部層との間に下部空間を設け、これら上下空間を前記貫通孔で連通した着色液体の通路を備え、前記着色液体への電圧の印加の有無で表示側上部空間へ着色液体をエレクトロウエッテイング方式で流入・流出させ、流入時には着色画像表示とする共に流出時には前記光散乱体の光散乱による白色表示を行わせる構成としていることが好ましい。
【００３３】
前記表示装置では、上部層に電極を配置すると共に、貫通孔の内面に電極を配置した２端子構造とし、該２端子をスイッチを介して接続し、該スイッチをオン・オフすることで前記表示側の上部空間に着色液体を流入させて着色画像の表示すると共に、前記上部空間から着色流体を流出させて白色散乱画面に切り替えてもよい。
あるいは、前記２端子構造に代えて、３端子構造としてもよい。
前記３端子構造では、上部空間の上面あるいは／および下面に上部電極、下部空間の上面あるいは／および下面に下部電極、前記白色散乱シートの貫通孔の内面に沿って配置される共通電極を設け、共通電極と上部電極、該共通電極と下部電極に接続すると共に回路開閉手段がそれぞれ介設された上部側電源回路と下部側電源回路を備え、上部側電源回路の回路開閉手段と下部側電源回路の回路開閉手段とを交互に開閉させ、前記上部空間への前記着色液体の流入・流出が切り替えられる表示装置としてもよい。
該３端子構造とすると、上部空間への着色液体の流入・流出を上部側電源回路と下部側電源回路との交互の開閉による行うため、上部空間への着色液体の流入・流出速度を迅速に行うことができる。
【００３４】
さらに、本発明の画像表示装置は、上部層と下部層との間に表示用空間を設け、該表示用空間の上面あるいは下面の一方側に面状電極を設ける一方、他方側より表示用空間に向けて針状電極を突出させ、電圧の非印加時には針状電極で着色液体を球状に保持しておき、電圧印加時は面状電極の表面に沿って着色液体を広げて表面積を拡大させて着色画像表示を行わせる構成としてもよい。
【００３５】
本発明の画像表示装置を前記いずれの構成としても、前記電極の導電性着色液体と接する側には誘電体層を配置している。該誘電体層には、例えば、パリレンあるいは酸化アルミナを含有させ、その層厚を１〜０，１μｍ程度とすることが好ましい。
また、該誘電体層の表面に、電圧の印加時には親水層となる撥水膜を積層し、着色液体に撥水膜が接触する構成とすると、導電性着色液体を高速で移動あるいは表面積を増減できるため、動画表示として好適とものとできる。
【００３６】
本発明の画像表示装置では、前記表示用空間を各画素毎に仕切壁で仕切り、各画素毎に用いる前記着色液体はＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの着色液体あるいはＣ、Ｍ、Ｙ，Ｋのいずれかの液体とし、表示用空間に着色液体が導入されて広がることにより、フルカラーの画像表示をさせ、かつ、該イオン性液体を高速移動させることで、フルカラーの動画表示を行う構成としている。
【発明の効果】
【００３７】
上述したように、本発明の画像表示装置に用いる導電性の着色液体は着色剤として自己分散型の顔料を用い、導電性の分散液中に顔料粒子を分散させているため、着色剤として染料を用いる場合に基板（着色液体を充填する表示用空間を形成する層）との間で化学的相互作用を発生させず、その結果、基板へのマイグレーションの発生を防止できる。さらに、染料を用いた場合と比較して、鮮明な着色表示ができると共に色の種類が相違しても表面張力が相違せず、その結果、安定駆動を実現でき、更に、耐光性が高められ長期使用が可能となる。
さらに、使用する顔料は、自己分散型として、分散安定化用の添加剤を配合していないことにより、該分散安定化添加物による影響を除去できる。即ち、分散安定化添加物が着色液体と電極を設けた基板との界面に付着することがないため、電極への電圧印加の有無により基板表面のエネルギーの変化を信頼性の高い均一な変化とすることができ、該エネルギーの変化で駆動させる着色液体の駆動特性を安定化させることができると共に、低圧駆動を実現することができる。
【００３８】
さらに、前記自己分散型の顔料の粒子を、体積平均粒子径が５μm以下とすると、長期保存時に沈降を防ぐことができる。さらに、前記顔料の体積粒度分布の変動係数を５０以下とすると、広い温度範囲、特に高温領域において粒子の凝集及び沈降を防ぐことができ、長期耐久性が確保することができる。
【００３９】
また、自己分散型顔料を着色剤とすると共に、分散媒として、カチオンとアニオンとを組み合わた常温溶融塩を用い、イオン性の着色液体とすると、不揮発性で蒸気圧がゼロであるため、広い温度領域を備え、優れた熱安定性を有し、絶縁破壊、蒸気圧による体積膨張で素子が破壊されることを確実に防止できる。さらに、高イオン伝導性を有すると共に低粘度であるため低電圧駆動させることができる等の種々の利点を有するものである。
【００４０】
このように、自己分散型顔料を着色剤とする着色液体を用いたエレクトロウエッティング方式の画像表示装置では、基板へのマイグレーションが防止できるため耐久性の向上が図れ長期使用が可能となり、かつ、着色表示が安定した状態で且つ低圧駆動で行うことができ、さらに、鮮明なフルカラーとできる等の特有の効果を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
まず、後述するエレクトロウエッティング式のシート状の画像表示装置に用いる着色液体について説明する。
本発明の着色液体は、着色剤として自己分散型顔料を用いている。該自己分散型顔料は、顔料粒子の表面に、分散媒への親和性を増加させる官能基が直接、又は他の原子団を介して結合している。このように自己分散型顔料としていることにより、分散安定化添加物を配合しなくとも液体中で分散できる機能を持たせている。
本実施形態では、顔料として、体積平均粒子径が５μｍ以下の６０〜７０ｎｍのカーボンブラックを用い、ポリマーグラフト処理からなる表面処理により、顔料粒子の表面にラクトン、カルボキシル基を導入し、自己分散型顔料としている。
前記自己分散型顔料の粒子の体積粒度分布の変動係数を５０以下としている。
前記体積平均粒子径、体積粒度分布の変動係数は、動的光散乱式粒径分布測定装置（株式会社堀場製作所製  商品名：LB-550）で測定したものである。
【００４２】
前記自己分散型顔料を分散媒となる導電性液体中に混合している。該分散媒となる導電性液体としては、導電性を有する水溶液、アルコール、エチレングリコール、電荷が１価のカチオンとアニオンとを１種類づつ組み合わせている１−１塩からなる常温溶融塩からなるイオン性液体等が用いることができるが、本実施形態ではＫＣＬ水溶液を用いている。
導電性液体に前記自己分散型顔料を分散させた状態で、着色液体の全体を１００重量％とすると、顔料は２０重量％以下で配合している。
【００４３】
以下、着色液体の実施例と比較例を調製して、基板のマイグレーションの有無と、駆動電圧について評価した。
【００４４】
（実施例の着色液体）
着色液体の着色剤として、ＣＷ−１（オリエント化工製）からなる自己分散型顔料インクを用いた。該ＣＷ−１は平均粒子径が６０〜７０ｎｍのカーボンブラックの粒子表面にラクトン、カルボキシル基を付着させた自己分散型顔料である。
分散媒としてＫＣＬ水溶液（１ｍＭ／Ｌ）を用い、該ＫＣＬ水溶液中に前記自己分散型顔料インクを配合し、均質に分散されるように撹拌して着色液体を調製した。該調製された着色液体１００重量％に対して前記インクは５重量％とした。
【００４５】
（比較例の着色液体）
着色液体の着色剤として、自己分散処理をしておらず、分散安定化添加物を配合した分散剤添加顔料インクを用いた。顔料にはカーボンブラック#10（三菱化学社製）を用い、分散剤として高分子界面活性剤（スチレン−無水マレイン酸共重合体系分散剤）を使用して調製した。
【００４６】
実施例と比較例の着色液体（ｑ）を充填して電圧を印加して、顔料の基板へのマイグレーションの有無および駆動電圧を評価するためのセルを図３に示す構成で作成した。
セル１は、上部基板２と下部基板３との間に表示用空間４を設け、表示用空間４の上面側の上部基板２の下面の略全面ににＩＴＯ膜からなる第１電極５を設けた。下面側の下部基板３の上面にＩＴＯからなる第２電極６を設け、第２電極６は左右両側で分離し、右第２電極６−１、左第２電極６−２とした。
上部基板２、下部基板は無アルカリガラス（旭ガラス製）を用い、第１、第２電極５、６の表面にはパレリンからなる高誘電膜７を設け、その表面にフッ素系樹脂（旭硝子製のサイトップ）で撥水膜８を設けた。
第１電極５と右第２電極６−１、第１電極と左第２電極６−２とを夫々電源Ｖ１、Ｖ２に接続し、第１電極５と右第２電極６−１に電圧を印加した時は、第１電極５と左第２電極６−２に電圧を印加せず、これを交互に繰り返して、表示用空間４に充填した着色液体を図３（Ａ）（Ｂ）に示すように左右に駆動させた。
駆動条件は下記の通りとした。
電気種：ＡＣ、周波数：１ＫＨｚ、測定電圧：±２０Ｖ、駆動時間：６０min
【００４７】
（マイグレーションの評価）
前記セルの表示用空間に実施例の自己分散型顔料インクを着色剤として用いた着色液体を充填した場合と、比較例の分散剤添加顔料インクを着色剤として用いた着色液体を充填した場合において、それぞれマイグレーションの有無の評価を目視で行なった。
目視評価では、実施例の着色液体を用いた場合はマイグレーションがなかった。一方、比較例の着色液体を用いた場合はマイグレーションを容易に確認できた。これにより、着色剤として自己分散型顔料を用いるとマイグレーションが生じないことが確認できた。
【００４８】
（駆動電圧の評価）
前記実施例の自己分散型顔料インクを着色剤とした着色液体と、比較例の分散剤添加顔料インクを着色材とした着色液体について評価を行った。
使用したセルはマイグレーションの評価に用いたセルと同一のセルである。
駆動条件は、電気種：ＡＣ、周波数：１ＫＨｚとした。駆動電圧は変化させた。
実施例の着色液体を用いた場合は、着色液体を左右に駆動できる駆動電圧は２０Ｖｐｐ以下であった。これに対して比較例の着色液体を用いた場合、駆動電圧が２０Ｖｐｐとすると左右に移動せず、２０Ｖｐｐを越える電圧を印加する必要があった。
この結果より、分散安定化添加剤を使用した場合、駆動特性が低下することを確認できると共に、自己分散型顔料インクを用いると２０Ｖｐｐ以下の低電圧駆動できることが確認できた。
【００４９】
本発明の第２実施形態の着色液体では、着色剤として、第１実施形態と同様な自己分散型顔料を用いる一方、導電性液体からなる分散媒として、電荷が１価のカチオンとアニオンとを１種類づつ組み合わせている１−１塩からなる常温溶融塩からなるイオン性液体（広栄化学工業株式会社製  商品名：ＩＬ−Ａ４等）を用いている。
【００５０】
カチオンは、１，３−ジアルキルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−アルキルピリジニウムカチオン、テトラアルキルアンモニウムカチオン、テトラアルキルフォスフォニウムカチオンから選択される。
また、アニオンは、（ＡｌＣｌ３）ｎＣｌ−、（ＡｌＢｒ３）ｎＢｒ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、（ＨＦ）ｎＦ−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＴａＦ６−、ＷＦ７−、ＮＯ３−、Ｎ０２−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）Ｎ−、ＣＦ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＮ）２Ｎ−、ＣＨ３ＣＯＯ−から選択されたものである。
【００５１】
前記カチオンとアニオンとは、イオン性液体が下記の融点、粘度、イオン伝導度を備える組み合わせとなるように選択している。
融点がー４〜ー９０℃の常温で液体であり、不揮発性であるため蒸気圧がゼロで、広い液体温度領域を備えて優れた熱安定性を有するものであること。
常温（２５℃）におけるイオン伝導度（ｓ／ｃｍ）が０．１×１０−３以上であること。
常温（２５℃）における粘度が３００ｃｐ以下であること。
前記した物性を有するイオン性液体としては、前記した１−エチルー３−メチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム（ＢＭＩ）、あるいはジメチルー３−プロピルイミダゾリウム（ＤＭＰＩ）からなる化学種を含むものが用いられる。
【００５２】
次ぎに、前記本発明の着色液体を用いたシート状の画像表示の実施形態を説明する。
図４、図５に示す第１実施形態は、エレクトロウエッテング方式を利用したシート状の画像表示装置である。
該画像表示装置は、光散乱シート１０と、該光散乱シート１０と下部空間１１をあけて配置される第１シートからなる下部電極基板１２と、光散乱シート１０と上部空間１３あけて配置される透明な第２シートからなる上部電極基板１４を備えている。該光散乱シート１０および上下電極基板１２、１４となる第１シートおよび第２シートはいずれも絶縁材料から形成している。上部電極基板１４側が画像表示側となる。
【００５３】
光散乱シート１０の厚さ方向（図中、垂直方向）に貫通孔１５を設け、その下端１５ａは、直交する水平方向の下部空間１１と、上端１５ｂは水平方向の上部空間１３と連通し、これら連続した下部空間１１、貫通孔１５、上部空間１３とでＨ形状の液体貯留部２０を構成している。前記下部空間１１、上部空間１３は図４、図５に示すように、白色の仕切壁４０で仕切り、前記下部空間１１、貫通孔１５、上部空間１３を密閉された連通流路からなる液体貯留部２０としている。
【００５４】
前記液体貯留部２０には、前記本発明の着色剤として自己分散型顔料を用い、分散媒としてイオン性液体を用いた着色液体２１と、絶縁性オイル２２とを密封している。該オイル２２は着色液体と混じり合わない物性を有するもので、透明あるいは着色液体２１異なる色に着色された、側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから選択された１種または複数種からなる無極性のオイルを用いている。
前記着色液体と相溶性がない無極性オイルを用いると、無極性オイル中で着色液体の液滴がより移動しやすくなり、着色液体を高速移動させることが可能となる。
前記仕切壁４０により区画された隣接の液体貯留部２０には異なる色に着色されたイオン性液体を密封している。
【００５５】
前記着色液体２１に電圧を印加あるいは除電して、着色液体２１を移動させ、オイル２２との位置を置換するため、本実施形態では、貫通孔１５に沿って配置する共通電極３０と、上部空間１３に沿って配置する上部電極３１と、下部空間１１に沿って配置する下部電極３２とを備えた３端子構造としている。
上部電極３１と共通電極３０とを上部側スイッチ３５を介設した上部側電源回路３６で接続する一方、下部電極３２と共通電極３０とを下部側スイッチ３７を介設した下部側電源回路３８で接続し、これら電源回路３６、３８は電源３９と接続している。
上部側スイッチ３５と下部側スイッチ３７とは一方がオン時、他方はオフで交互に開閉し、上部電極３１と下部電極３２に交互に電場を印加している。
【００５６】
前記共通電極３０は光散乱シート１０の貫通孔１５の内周面に沿って配置し、該貫通孔１５内のイオン性液体２１、オイル２２と直接接触させる構成としている。
上部電極３１は、上部空間１３の上下に配置する上部電極基板１４となる第２シートの下面と光散乱シート１０の上面に、上部空間１３の全長にわたって配置している。該上部電極３１の空間面側には高誘電体膜４０を積層配置し、さらに高誘電体膜４０の空間面側に絶縁性を有する撥水膜４１を積層配置し、撥水膜４１を着色液体２１およびオイル２２と接触させている。
【００５７】
下部電極３２も同様で、下部空間１１の上下に配置する下部電極基板１４となる第１シートの上面と、光散乱シート１０の下面に、下部空間１１の全長にわたって配置している。該下部電極３２の空間面側には高誘電体膜４２を積層配置し、さらに高誘電体膜４２の空間面側に絶縁性を有する撥水膜４３を積層配置し、撥水膜４３を着色液体２１およびオイル２２と接触させている。
【００５８】
前記光散乱シート１０の貫通孔１５の内面に設ける共通電極は、アルミニウム、銅等の金属電極を用い、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ディップコーティング法等で形成している。
上部電極３１、下部電極３２にはＩＴＯ膜等の透明電極を用いている。
【００５９】
前記上部空間１１、下部空間１３の最表面に配置する撥水層は電圧の印加時に親水層となるものが好ましい。該樹脂としてはフッ素系樹脂が好ましい。
動画表示を可能とするためには、液体の移動速度の高速化する必要がある点から、貫通孔の電極内面に前記した回路閉時に親水性、回路開時に疎水性となる被覆を形成することが非常に有効である。
また、前記誘電体層には、例えば、パリレンあるいは酸化アルミナを含有させ、その層厚を１〜０，１μｍ程度とすることが好ましい。
【００６０】
前記光散乱シート１０は、上部空間１３内から着色液体２１が流出して、透明なオイル２２が流入された時、表面画面を紙のような白さとするため、光散乱シートを成形する透明シート成形用の高分子樹脂の中に、屈折率の大きな酸化チタン、アルミナの微粒子や屈折率の小さい中空ポリマー微粒子を含有させて、光散乱シートの表面から乱反射を発生させ、紙のような白さを現出させている。
光散乱シート１０を構成する樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができ、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）等が用いられる。なお、樹脂に限らず、ガラス、セラミック等のいずれでも良い。
【００６１】
光散乱シート１０に設ける貫通孔１５の直径は０．１μｍ〜１００μｍの範囲とされる。このように、貫通孔１５の直径を０．１μｍ〜１００μｍと極貫通孔とすると、貫通孔を囲む共通電極３０と上部電極３１あるいは下部電極３２を導通した時に貫通孔１５内に発生させる電界強度をあげることが出来ると共に、貫通孔１５内をエレクトロウェッティング方式で移動するイオン性液体の移動速度を高速化することができる。
【００６２】
また、光散乱シート１０の厚さ（表面から裏面までの寸法）は、１０μｍ〜３００μｍの範囲としていることが好ましい。より好ましくは１０μｍ〜１００μｍ、特に５０μｍ前後が好ましい。このように、光散乱シート１５の厚さを１ｍｍ以下の非常に薄いシートとしていることより、所謂ペーパーディスプレイとすることができる。
また、光散乱シート１０の厚さを１０μｍ〜３００μｍとすると、該シートの表裏両面に開口する貫通孔１５の長さも１０μｍ〜３００μｍとなり、直径０．１μｍ〜１００μｍ、長さ１０μｍ〜３００μｍの貫通孔１５に対して、着色液体をエレクトロウエッティング方式で高速に流入および流出させることができる。
光散乱シート１０に設けられる貫通孔１５の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、陽極酸化法、エッチング法、染色法、印刷法等、適宜な形成方法が採用される。
【００６３】
前記上部電極基板１４となる第２シート、下部電極基板１２となる第１シートは、光散乱シート１０と同様な透明樹脂シートから形成し、その厚さを１００〜１０００μｍとしている。
また、上部電極基板１４と光散乱シート１０の上面との間に形成される上部空間１３、下部電極基板１２と光散乱シート１０の下面との間に形成される下部空間１１の上下寸法（エアギャップ）は５〜１０００μｍとしている。なお、該エアギャップは前記シートの空間に対向して面する撥水膜間の寸法である。
【００６４】
前記第１実施形態の３端子を備えた３層構造からなる表示素子では、上部側スイッチ３５と下部側スイッチ３７を交互にオン．オフし、該上下の電圧制御により、着色液体をエレクトロウェッティング現象で、上部空間１３と下部空間１１とに貫通孔１５を通して交互に移動させている。
【００６５】
初期状態が図１に示す状態であり、上部側スイッチ３５がオンで、下部側スイッチ３７がオフの状態で、着色液体２１が上部空間１３に存在する。
図２は上部側スイッチ３５をオフ、下部側スイッチ３７をオンとして、上部空間１３に位置していた着色液体２１を貫通孔１５の中に移動し、光散乱シート１０の光散乱面が露出させ、表示面を白色化している。
【００６６】
詳細には、上部側スイッチ３５がオンで、下部側スイッチ３７がオフの時、電場が印加された上部電極３１側の上部空間１３では、空間表面に対する着色液体の濡れ性が変化する。即ち、電場により電極表面近傍の電気二重層に存在する着色液体のイオン(電荷)が電極表面に引き寄せられる。密度が高くなったイオン(電荷)同士が反発し、その結果、着色液体と電極固体表面での界面張力を減少させ、着色液体を相対的に大きくなった外部張力（固相と気相の間の張力）で引っ張り、上部空間１３の長さ方向の両側端方向に移動させ、着色液体２１を上部空間１３内に広がり、光散乱シート１０の貫通孔１５内にあった着色液体２１を上部空間１３へと移動する。
【００６７】
上部側スイッチ３５がオフとなると共に下部側スイッチ３７がオンとすると、上部電極３１の電場を取り去られて、着色液体２１の界面張力は、該着色液体自身が有する固有の表面張力に戻され、上部空間１３内の着色液体２１は光散乱シート１０の貫通孔１５中に戻される。其の時、同時に下部電極３２に電場が印加され、貫通孔１５から下部空間１１に流入する着色液体２１を、前記と同様な原理で下部空間１１内に広げて行く。  
即ち、上部電極３１をオフした時、着色液体が有する固有の表面張力により着色液体を戻す方向に移動させるだけでなく、下部電極３２をオンして、上部空間１３から貫通孔１５を通して下部空間１１内へ着色液体２１を吸引していき、着色液体２１を高速移動させる。
このように、上部空間１１への着色体２１の流入と、上部空間１１から着色液体の流出の両方を上部電極３１と下部電極３２の両方を電圧制御して、応答速度を速くできる双電極構造としている。
【００６８】
前記上部空間１３、貫通孔１５、下部空間１１の間で、着色液体２１を前記のように上部電極３１と下部電極３２との切り換えで電圧制御して移動させる際、着色液体２１と交ざり合うことなく封入した前記オイル２２は着色液体２１と置換された位置に移動されることとなる。
即ち、上部空間１３内の着色液体２１が貫通孔１５を通して下部空間１１へと移動する時、下部空間１１内のオイル２２が貫通孔１５の内面に沿って上昇して上部空間１３へと流入する。逆に、下部空間１１内の着色液体２１が上部空間１３内へと移動する時は、上部空間１３内のオイル２２が貫通孔１５の内周面に沿って移動して下部空間１１へと流入する。
【００６９】
このように上部側、下部側スイッチ３５、３７を交互にオフ・オフし、上部電極３１に電場が印加されている状態で、着色液体２１を上部空間１３に存在させ、着色表示とする。上部空間１３から下部空間１１に貫通孔１５を通して移動し、上部空間１３は着色液体２１が喪失するため、白色表示となる。
【００７０】
前記したように、表示素子の上部空間１３と下部空間１１は白色の仕切部４０により仕切られ、仕切部４０により循環流路となる貫通孔１５、上部空間１３、下部空間１１には特定色で着色された着色液体２１を移動させ、隣接する循環流路では異なる色で着色された着色液体２１を移動させている。
【００７１】
図６と図７は画像表示装置の第２実施形態を示す。
第２実施形態は、前記第１実施形態と相違して、２端子構造として、電源回路は１本としている。
光散乱シート１０の下面に下部電極基板１２を導電性接着剤を介して積層している。
光散乱シート１０の上面と上部電極基板１２の下面の上部空間１３の上下両面に上部電極７０を配置している一方、貫通孔１５の内周面および下端開口に露出させて下部電極７１を配置している。該下部電極７１の表面には非常に薄いＳｉＯ２膜で被覆して親水性としている。
前記上部電極７０と下部電極７１とはスイッチ７３を介して電源と接続している。
【００７２】
前記構成からなる２端子構造の表示素子では、スイッチ７３がオフの初期状態において光散乱孔１０の貫通孔１５の中および上部空間１３内の貫通孔１５と対向する部分にカラーの着色液体２１が貯留されている。この時、表面のＳｉＯ２膜が親水性であるため貫通孔１５内で着色液体２１は安定している。
スイッチ７３をオンすると、上部空間１３の内面に発生する電場により着色液体２１は上部空間１３の両端方向に引っ張られ、上部空間１３内に着色性液体が広がる。
スイッチ７３をオフして電場を切ると、イオン性液体２１はそれ自身が有する固有の表面張力で貫通孔１５に戻る。
【００７３】
図８と図９は画像表示装置の第３実施形態を示す。
第３実施形態では、表示側となる透明基板からなる上部電極基板１４と、上部電極基板１４と水平方向に延在する表示用空間１３をあけて下部電極基板１２を積層している。下部電極基板１２は上面に光散乱体１０を積層して一体化した構成としている。
前記表示用空間１３の内部に着色した着色液体２１と該着色液体２１と交じり合わない透明なオイル２２を密封状態で充填している。
【００７４】
前記表示用空間１３の下面側にあたる光散乱体１０の上面全面に、ＩＴＯからなる薄膜透明な面状電極１００を設けている。該面状電極１００の上面全面に透明な絶縁膜１０１、撥水膜１０２を順次積層している。また、表示用空間１３の面状電極１００を配置する下面側を除く領域、即ち、上面側の上部電極基板１４の下面にも夫々撥水膜１０４を設けている。表示用空間１３の長さ方向の中心位置には上部電極基板１４から針状電極１１０を表示用空間１３に垂下させ、其の先端１１０ａを表示用空間１３の下面側の撥水膜１０４と空隙をあけて位置させている。即ち、水平方向に延在する表示用空間１３の中央部に、上下方向に横断するように親水性の針状電極１１０を突出させている。
面状電極１００と針状電極１１０とは、図示のように、開閉スイッチ１０７を介して電源１０８と接続し、開閉スイッチ１０７のＯＮ時に電極１００、１１０に電圧が印加されるようにしている。
【００７５】
前記画像表示装置では、初期状態が図８に示す白色状態であり、面状電極１００と針状電極１１０との間のスイッチがオフで、着色液体２１が針状電極１１０の周りにのみ付着して球状を呈し、表示用空間１３の下側の面状電極１００に沿って透明オイル２２が広がっている。この状態で、光散乱体１０からの乱反射により表示面は白色を呈する。
図９はスイッチ１０７をオンとした状態で、針状電極１１０の周りに保持されていた液滴２１が面状電極１００側に移動すると共に、面状電極１００に沿って表示用空間１３内に広がり、着色液体２１に付された着色表示へと変化する。
図８に示す着色液体２１の表示側に面する側の表面積に対して、図９に示す着色液体２１の表面積は２０倍程度となる。
このようにスイッチ１０７をオフ・オフすることで、着色液体２１を表示用空間１３内で広がらせて着色表示する一方、着色液体２１を針状電極１１０の周囲に付着させて小球状に保持することで白色表示とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の画像表示装置では、着色液体として自己分散型顔料を用いているため、基板にマイグレーションが発生しにくく、かつ、鮮明な着色表示が可能となると共に安定した低電圧駆動が行えるため、エレクトロウエッチング方式のみならず、液体への電圧の印加の有無に応じて液体の表面エネルギーを変化させて、該液体を移動あるいは液体の表示面側の表面面積を増減して画像表示を行う、電気泳動方式を含む電界誘導型のシート状の表示素子のいずれにも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】着色液体として顔料を用いた場合を示す説明図である。
【図２】着色液体として染料を用いた場合を示す説明図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）本発明の着色液体の実施例と比較例との評価試験方法を示す図面である。
【図４】本発明の画像表示装置の第１実施形態を示し、上部空間に着色のイオン性液体が流入している着色表示状態を示す断面図である。
【図５】第１実施形態を示し、上部空間から着色のイオン性液体が流失している白色表示状態を示す断面図である。
【図６】画像表示装置の第２実施形態を示し、上部空間に着色のイオン性液体が流入している着色表示状態を示す断面図である。
【図７】第２実施形態を示し、上部空間から着色のイオン性液体が流失している白色表示状態を示す断面図である。
【図８】画像表示装置の第３実施形態を示し、上部空間から着色のイオン性液体が流失している白色表示状態を示す断面図である。
【図９】第３実施形態を示し、上部空間に着色のイオン性液体が流入している着色表示状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  光散乱シート
１１  下部空間
１２  下部電極基板
１３  上部空間
１４  上部電極基板
１５  貫通孔
２１  イオン性液体
２２  オイル
３０  共通電極
３１  上部電極
３２  下部電極
【図１】
2008203282.tif 000007
【図２】
2008203282.tif 000008
【図３】
2008203282.tif 000009
【図４】
2008203282.tif 000010
【図５】
2008203282.tif 000011
【図６】
2008203282.tif 000012
【図７】
2008203282.tif 000013
【図８】
2008203282.tif 000014
【図９】
2008203282.tif 000015