(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された、第１の基板および第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた空間内に封入され、該第１の基板と該第２の基板との間に印加された電界により、該第１の基板と該第２の基板との間を移動すると共に、該第１の基板と該第２の基板にそれぞれ直接接触し、且つ色および帯電極性が互いに異なる複数種類の粒子と、
を有する表示素子において、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の表面粗さが５ｎｍ以上１０μｍ以下であり、
ＦＥが前記粒子の形状係数、Ｌが該粒子の周囲長、Ｓが該粒子の面積を表し、ＦＥ＝（（Ｌ2 ／Ｓ）／４π）×１００である場合、前記粒子の形状係数が１１０以上１４０以下であることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方と対向する側の面では、水との接触角が７０°以上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】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の動摩擦係数が０．７以下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４】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の表面抵抗が１．０×１０7Ω／ｃｍ2以上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５】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、少なくとも１つの面にガスバリア層を有することを特徴する請求項１に記載の表示素子。
【請求項６】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面側に表面層を有し、該表面層の体積抵抗率が、常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で７以上１６以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示素子に係り、詳細には、着色粒子を電界で駆動することにより画像を繰り返し表示する表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
保持性に優れ、繰り返し書き換えが可能な表示素子として、例えば、Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｂａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ（２色塗り分け粒子回転表示）、電気泳動式表示媒体、磁気泳動式表示媒体、サーマルリライタブル表示媒体、およびメモリ性を有する液晶などがある。しかしながら、これらは、紙のような白色を表示することができないため、画像のコントラストが低いという問題点がある。
【０００３】
コントラストが低いという問題点を解決するために、トナーを用いた表示技術が提案されている（Ｊａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ、‘９９論文集、ｐｐ．２４９−２５２、およびＪａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ、ｆａｌｌ予稿集、ｐｐ．１０−２０）。この表示技術では、導電性着色トナーと白色粒子とを対向する表示基板と非表示基板との間の空間に封入する。表示基板と非表示基板とは各々電極を有し、非表示基板の電極に設けられた電荷輸送層を介して導電性着色トナーへ電荷を注入する。電荷を注入された導電性着色トナーは、非表示基板に対向して位置する表示基板側へ、表示基板と非表示基板との間の電界により移動する。導電性着色トナーが表示基板に付着することにより、導電性着色トナーの色が表示基板に表示される。このように、導電性着色トナーの色と白色粒子の白とにより、コントラストが高い画像が表示される。
【０００４】
この表示技術では、固体である着色トナーと白色粒子とが使用されており、トナーあるいは粒子の一方の替わりに液体が使用されている場合のように、トナーあるいは粒子間に液体が侵入することにより表示濃度の低下を生じることはない。したがって、白とトナーの色（例えば、黒）との表示を、理論的には完全に切り替えることができる。しかしながら、この表示技術では、非表示基板の電極に設けた電荷輸送層に接することなく、かつ、他の導電性着色トナーから孤立しているトナーには電荷が注入されない。電荷が注入されないトナーは電界によって移動せずにランダムに基板間の空間に存在することになり、トナーと白色粒子とが混在するため、現実にはコントラストが低い画像が表示されるという問題点がある。
【０００５】
特開２００１−３３８３３号公報は、電荷を付与された粒子を電界の作用によって移動または回転させることにより画像を形成する方法を提案している。この方法では、導電層あるいは整流性層を設けた基体を対向させて、互いに色が異なり、同極性の電荷を帯びない２種類の着色粒子を基体間に封入する。導電層あるいは整流性層から各粒子に電荷の授受を行い、これらの粒子を電界の作用によって移動または回転させることにより、画像の表示を行う。しかしながら、この方法は局所的な電荷の漏洩により、画像濃度ムラおよびコントラストの低下を生じることがあるという問題点がある。
【０００６】
特願２０００−１６５１３８号には、一対の基板と、基板間に封入され、印加された電界により基板間を移動することができる、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含む画像表示媒体が提案されている。この画像表示媒体によれば、高い白色度およびコントラストが得られる。しかしながら、この画像表示媒体は、画像の表示に数百ボルトの印加電圧を必要とし、駆動電圧が増大するため、駆動回路の設計の自由度が低減されるという問題点がある。
【０００７】
また、複数種類の粒子間による摩擦帯電、粒子と基板における接触帯電を繰り返し行なうと、粒子の帯電量が初期に比べて大きくなり過ぎ、粒子の凝集、基板への付着が生じ、結果としてコントラストの低下や、画像濃度のムラ、駆動電圧が高くなるといった問題点もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、コントラストが高く、濃度ムラが少ない画像を表示することができる、低い電圧で駆動され、かつ画像保持性が高められた表示素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の請求項１に係る表示素子は、互いに対向して配置された、第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた空間内に封入され、該第１の基板と該第２の基板との間に印加された電界により、該第１の基板と該第２の基板との間を移動すると共に、該第１の基板と該第２の基板にそれぞれ直接接触し、且つ色および帯電極性が互いに異なる複数種類の粒子と、を有する表示素子において、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の表面粗さが５ｎｍ以上１０μｍ以下であり、ＦＥが前記粒子の形状係数、Ｌが該粒子の周囲長、Ｓが該粒子の面積を表し、ＦＥ＝（（Ｌ2 ／Ｓ）／４π）×１００である場合、前記粒子の形状係数が１１０以上１４０以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の表面粗さが５ｎｍ以上１０μｍ以下であり、ＦＥが粒子の形状係数、Ｌが粒子の周囲長、Ｓが粒子の面積を表し、ＦＥ＝（（Ｌ2 ／Ｓ）／４π）×１００である場合、粒子の形状係数が１１０以上１４０以下であることにより、基板と粒子との間の距離が長くなり、基板と粒子との接触面積が狭くなるため、基板に付着した粒子が遊離しやすくなる。これにより、表示素子の駆動電圧を低減することができる。なお、この場合の形状係数ＦＥは、粒子を平面に投影した場合の円形度を示し、周囲長Ｌおよび面積Ｓは各々粒子を平面に投影して計測される値である。
【００１３】
請求項２に係る表示素子は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方と対向する側の面では、水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子である。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方と対向する側の面では、水との接触角が７０°以上であることにより、撥水性が高くなるため、基板に付着した粒子が遊離しやすくなる。これにより、表示素子の駆動電圧を低減することができる。
【００１５】
請求項３に係る表示素子は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の動摩擦係数が０．７以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子である。
【００１６】
請求項３の発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の動摩擦係数が０．７以下であることにより、基板と粒子との間の動摩擦力による抵抗が減少するため、基板に付着した粒子が遊離しやすくなる。これにより、表示素子の駆動電圧を低減することができる。
【００１７】
請求項４の表示素子は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の表面抵抗が１．０×１０7Ω／ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子である。
【００１８】
請求項４の発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面の表面抵抗が１．０×１０7Ω／ｃｍ2以上であることにより、粒子から基板に電荷が移動することが抑止され、長期にわたって粒子の電荷が維持されるため、画像の保持性が高められ、コントラストの高い、画像ムラのない画像を表示することができる。
【００１９】
請求項５の表示素子は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、少なくとも１つの面にガスバリア層を有することを特徴する請求項１に記載の表示素子である。
【００２０】
請求項５の発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板について、少なくとも１つの面にガスバリア層を有することにより、粒子と外気との間が遮断され、粒子の帯電特性が安定するため、画像の保持性が高められ、コントラストの高い、画像ムラのない画像を表示することができる。
【００２１】
請求項６の表示素子は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面側に表面層を有し、該表面層の体積抵抗率が、常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で７以上１６以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子である。
【００２２】
請求項６の発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面側に表面層を有し、該表面層の体積抵抗率が、常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で７以上１６以下であることにより、粒子の帯電特性を長期に渡り安定させ、粒子の凝集が抑制されるので、コントラストが高い、画像ムラのない画像が、低駆動電圧で繰り返し安定して表示できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１には、本発明の単一の画素を表示する表示素子１２０の断面構成を示した。
【００２４】
図１に示すように、表示素子１２０は、第１の基板である表示基板１０と第２の基板である背面基板１１とがスペーサ１２を介して対向して配置されている。表示基板１０と背面基板１１との間の空間内には、色および帯電極性が互いに異なる複数種類の粒子が封入されている。ここでは、例えば、２種類の粒子、具体的には、第１の粒子１３（例えば、白色）および第１の粒子とは異なる色を有する第２の粒子１４（例えば、黒色）が封入されている。スペーサ１２の外周には、表示素子を密閉するための封止部１６が形成されている。
【００２５】
表示基板１０は、透明基板１０ａ、透明電極１０ｂ、および誘電体膜１０ｃが積層されて構成されている。透明電極１０ｂは電圧印加手段１５と接続されている。背面基板１１は、基板１１ａ、電極１１ｂ、および誘電体膜１１ｃが積層されて構成されており、電極１１ｂは接地されている。
【００２６】
表示基板１０は、例えば、ＩＴＯ電極をスパッタリングした透明ガラス電極（２ｍｍ）を任意の導電パターン形状にエッチングし、導電面にモノクロロベンゼン４５重量部に対してポリカーボネート樹脂５重量部を溶解させた溶液をディップコートし、乾燥して、ポリカーボネート膜（５μｍ）が形成された構成とすることができる。
【００２７】
背面基板１１は、例えば、スペーサ１２を電極１１ｂに作成した後、例えば、エポキシ基板（５ｍｍ）に銅電極を張り合わせたエポキシ電極基板の電極面に、モノクロロベンゼン４５重量部に対してポリカーボネート樹脂５重量部を溶解させた溶液をディップコートし、乾燥して、ポリカーボネート膜（５μｍ）を形成した構成とすることができる。
【００２８】
スペーサ１２は、例えば、スクリーン印刷により生成される。スクリーン印刷は、任意のパターンを形成した版によりインクを複数回重ねて印刷する方法であり、任意の高さ（すなわち、基板平面方向と交差する方向の長さ）を有する任意の形状のスペーサを精度良く作成できる。スクリーン印刷に使用するインクは、例えば、熱硬化樹脂を使用することができる。詳細には、背面基板１１上にパターン印刷し、オーブン中で１１０℃に加熱して焼成を行う処理を、スペーサ１２が所望の高さになるまで複数回繰り返す。
【００２９】
第１の粒子１３は、例えば、体積平均粒径２０μｍの酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）性テクポリマーＭＢＸ−２０−ホワイトを分級）１００重量部にイソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末０．４重量部を外添して得られる。
【００３０】
シラン処理されたチタニアの微粉末は粒子の帯電性を適性レベルに抑制し、粒子の流動性を高いレベルに保つ作用がある。シラン処理されたチタニアの微粉末の添加量は、第１の粒子の径と微粉末の径とにより適宜調整される。添加量が多過ぎると第１の粒子表面から遊離する微粉末が発生し、これらが第２の粒子の表面に付着すると、第２の粒子の帯電極性が第１の粒子の帯電極性と同様となり、第２の粒子が第１の粒子と同方向へ移動するので好ましくない。粒子１００重量部に対するチタニアの量は、好ましくは０．０５〜１．０重量部、より好ましくは０．１〜０．５重量部である。
【００３１】
第２の粒子１４は、例えば、体積平均粒径２０μｍのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラックを分級）を使用することができる。
【００３２】
第１の粒子１３および第２の粒子１４は、所定の重量比、例えば２対１の割合で混合され、背面基板１１上に配置されたスペーサ１２の開口部にスクリーンを通して振るい落とされる。スペーサ１２上部に付着した第１の粒子１３および第２の粒子１４は、シリコンゴム製ブレードで除去される。
【００３３】
表示基板１０の誘電体膜１０ｃ側と背面基板１１のスペーサ１２が形成されている側である誘電体膜１１ｃ側とを重ね合わせ、クランプもしくはクリップにより固定した後、表示基板１０と背面基板１１との間隙にディスペンサを使用して樹脂を注入、硬化させることにより封止部１６が作成される。
【００３４】
図２（ａ）〜（ｄ）は、表示素子１２０の表示状態を示している。第１の粒子１３と第２の粒子１４とは、例えば、相互の摩擦による摩擦帯電により、互いに異なる極性に帯電する。ここでは、第１の粒子１３は負に帯電しており、第２の粒子１４は正に帯電している。例えば、基板内側誘電体膜がポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）である場合、第１の粒子１３の平均帯電量は−１６ｆＣ、第２の粒子１４の平均帯電量は＋１６ｆＣである。基板内側表面の材質は粒子の帯電極性に大きな影響を及ぼすので、適宜選択する必要がある。
【００３５】
図２（ａ）には、表示基板１０の透明電極１０ｂに正の電位がかかるように直流電圧（例えば、ＤＣ２００Ｖ）を印加した場合が示されている。第１の粒子１３は負に帯電しているため、表示基板１０側に移動し、第２の粒子１４は正に帯電しているため背面基板１１側に移動する。
【００３６】
図２（ｃ）には、図２（ａ）の状態から透明電極１０ｂへの電圧の印加を切断した場合を示している。電圧の印加が切断されても、誘電体膜１０ｃおよび１１ｃにより電界が維持されるため、第１の粒子１３は表示基板１０側に保持され、第２の粒子１４は背面基板１１側に保持される。
【００３７】
図２（ｂ）には、透明電極１０ｂに負の電位がかかるように直流電圧（例えば、ＤＣ−２００Ｖ）を印加した場合を示している。第１の粒子１３は負に帯電しているため、背面基板１１側に移動し、第２の粒子１４は正に帯電しているため、表示基板１０側に移動する。
【００３８】
図２（ｄ）は、図２（ｂ）の状態から透明電極１０ｂへの電圧の印加を切断した場合を示している。電圧の印加が切断されても、誘電体膜１０ｃおよび１１ｃにより電界が維持されるため、第１の粒子１３は背面基板１１側に保持され、第２の粒子１４は表示基板１０側に保持される。
【００３９】
図２（ａ）および図２（ｃ）に示されたように、電圧印加手段１５により電圧が印加されると、表示基板１０と背面基板１１との間には電気力線が形成され、第１の粒子１３および第２の粒子１４は、電気力線に沿って移動する。印加する電圧に応じて、第１の粒子１３または第２の粒子１４のいずれかが表示基板１０に付着することにより、表示基板１０に所望の粒子色が表示される。
【００４０】
表示素子には、以下に示すような変形例がある。
（表示素子の第１の変形例）
表示素子の第１の変形例は、複数画素を表示することができる図９に示される単純マトリックス型表示素子１２０である。
【００４１】
単純マトリックス型表示素子１２０では、表示基板のストライプ状の電極４０３と背面基板のストライプ状の４０４とが交差して配置される。電極４０３および４０４により構成される格子にしたがい、スペーサにより画素に対応する格子状の空間が形成され、各々の空間に帯電性の異なる複数の粒子が封入される。電界発生装置４０２および４０５、およびシーケンサ４０６が表示素子１２０に接続されている。
【００４２】
電界発生装置４０２および４０５が電極４０３および４０４に与える電圧は、シーケンサ４０６により制御される。シーケンサ４０６の制御により、例えば、電極４０３には１行単位で粒子を駆動する電界が付与され、タイミングを合わせて、電極４０４には画像情報に応じた電界が付与される。電界が付与された電極４０３および４０４が交差する位置の空間に封入された粒子が駆動され、粒子の帯電極性に応じて表示基板および背面基板に移動することにより、表示素子１２０には複数の画素を有する画像が表示される。
【００４３】
図１０〜１２に図９の表示素子１２０のＡＡ‘断面図を示す。電極４０３および４０４は図１０および図１１に示すように、基板１０ａまたは１１ａに埋め込まれて基板と一体化されていても、図１２に示すように基板と分離した形態であってもよい。図１２に示されるように、電極４０３および４０４が、基板１０ａまたは１１ａの互いに対向する側と反対側、すなわち、外側に位置していてもよい。
（表示素子の第２の変形例）
表示素子１２０の第２の変形例を図１３に示す。図１３の表示素子１２０は印字電極３１１を用いる。
【００４４】
図１３および図１４（Ａ）に示すように、表示素子１２０は、印字電極３１１、対向電極３２６、図示されない電源などを備えている。印字電極３１１は、基板３１３と複数の電極３１５（例えば、直径１００μｍ）とから構成される。
【００４５】
複数の電極３１５は、図１４（Ａ）に示すように、基板３１３の片側の面に表示媒体３１０の搬送方向（図中矢印Ｂ方向）と略直交する方向（すなわち、主走査方向）に沿って画像の解像度に応じた所定の間隔で１列に並べられている。表示媒体３１０は電極を持たない一対の基板内の空間に２種類以上の粒子群が封入された媒体である。
【００４６】
各電極３１５には、図１５に示すように、ＡＣ電源３１７ＡとＤＣ電源３１７Ｂとが接続制御部３１９を介して接続されている。接続制御部３１９は、一端が電極３１５に接続され、かつ、他端がＡＣ電源３１７Ａに接続されたスイッチ３２１Ａと、一端が電極３１５に接続され、かつ、他端がＤＣ電源３１７Ｂに接続されたスイッチ３２１Ｂからなる複数のスイッチで構成されている。
【００４７】
これらのスイッチは制御部３６０によりオンオフ制御され、ＡＣ電源３１７Ａ及びＤＣ電源３１７Ｂと電極３１５とを電気的に接続する。これにより、交流電圧や直流電圧、又は交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加することができる。
【００４８】
画像表示媒体３１０が図示しない搬送手段により図中矢印Ｂ方向へ搬送され、印字電極３１１と対向電極３２６との間に配置されると、制御部３６０は、接続制御部３１９に指示して全てのスイッチ３２１Ａをオンさせる。これにより、すべての電極３１５にＡＣ電源３１７Ａから交流電圧が印加される。
【００４９】
交流電圧が電極３１５に印加されると、表示媒体３１０内の黒色粒子１４および白色粒子１３が表示基板３１４と背面基板３１６との間を往復運動する。これにより、粒子同士の摩擦や粒子と基板との摩擦により黒色粒子１４及び白色粒子１３は摩擦帯電され、例えば黒色粒子１４がプラスに帯電され、白色粒子１３は帯電されないか、又はマイナスに帯電される。なお、以下では、白色粒子１３はマイナスに帯電されるものとして説明する。
【００５０】
制御部３６０は、接続制御部３１９に指示して画像データに応じた位置の電極３１５に対応するスイッチ３１７Ｂのみをオンさせ、画像データに応じた位置の電極３１５に直流電圧を印加させる。例えば、非画像部に直流電圧を印加し、画像部には直流電圧を印加しないようにする。
【００５１】
これにより、電極３１５に直流電圧が印加されていた場合、印字電極３１１が表示基板３１４と対向する部分にあったプラスに帯電された黒色粒子１４は、電界の作用により背面基板３１６側へ移動する。また、背面基板３１６側にあったマイナスに帯電された白色粒子１３は電界の作用により表示基板３１４側へ移動する。したがって、表示基板３１４側には白色粒子１３のみが現れるため、非画像部に対応する部分に画像は表示されない。
【００５２】
一方、電極３１５に直流電圧が印加されていない場合、印字電極３１１が表示基板３１４と対向する部分にあったプラスに帯電された黒色粒子１４は、電界の作用で表示基板３１４側にそのまま維持される。また、背面基板３１６側にあったプラスに帯電された黒色粒子１４は電界の作用により表示基板３１４側へ移動する。したがって、表示基板３１４側には黒色粒子１４のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【００５３】
これにより、表示基板３１４側には黒色の粒子１４のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【００５４】
このようにして、画像に応じて黒色粒子１４および白色粒子１３が移動し、表示基板３１４側に画像が表示される。なお、白色粒子１３が帯電されていない場合、黒色粒子１４のみが電界の影響を受けて移動する。画像が表示されない部位での黒色粒子１４は背面基板３１６に移動し、表示基板３１４側からは白色粒子１３によって隠蔽されるため、画像の表示は可能である。また、表示媒体３１０の基板間に発生していた電界が消失した後も、粒子固有の付着力により表示された画像は維持される。また、これらの粒子は、基板間に電界が発生すれば再び移動することができるため、表示素子１２０により繰り返し画像を表示させることができる。
【００５５】
このように、空気を媒体として帯電した粒子を電界により移動させるため、安全性が高い。また、空気は粘性抵抗が低いため、高速応答性を満足させることもできる。
【００５６】
なお、電極３１５は、図１４（Ｂ）に示すように正方形でもよいし、図１４（Ｃ）に示すようにマトリックス状に配置されていてもよい。
（表示素子の第３の変形例）
表示素子の第３の変形例を、図１６を参照して説明する。表示素子の第３の変形例は、静電潜像担時体を用いる画像形成装置である。
【００５７】
表示素子１２０は、静電潜像形成部４２２、ドラム状の静電潜像担持体４２４、対向電極４２６、直流電圧電源４２８等を備えている。
【００５８】
静電潜像形成部４２２は、帯電装置４８０および光ビーム走査装置４８２を備えている。静電潜像担持体４２４は、例えば、感光体ドラムを使用することができる。感光体ドラム４２４は、ドラム状にしたアルミニウムやＳＵＳなどの導電性基体に光導電層を形成したもので、光導電層としては、例えば、α−Ｓｉ、α−Ｓｅ、Ａｓ2Ｓｅ3などの無機光導電性材料、ＰＶＫ／ＴＮＦなどの有機光導電性材料などを用いることができ、これらはプラズマＣＶＤや蒸着法やディッピング法などにより形成することができる。また必要に応じて電荷輸送層やオーバーコート層等を形成してもよい。
【００５９】
帯電装置４８０は、静電潜像担持体４２４の表面を所望の電位に一様に帯電する。帯電装置４８０は、感光体ドラム４２４の表面を任意の電位に帯電させられるものであればよく、例えば、電極ワイヤに高電圧を印加し、静電潜像担持体４２４との間でコロナ放電を発生させて、感光体ドラム４２４の表面を一様に帯電するコロトロンを使用することができる。この他にも、導電性のロール部材、ブラシやフィルム部材等を感光体ドラム４２４に接触させ、これに電圧を印加して感光体ドラム表面を帯電するものなど、様々な帯電器を使用することができる。
【００６０】
光ビーム走査装置４８２は、帯電された静電潜像担持体４２４の表面を画像信号に基づいて微小スポット光で照射し、静電潜像担持体４２４上に静電潜像を形成する。光ビーム走査装置４８２は、画像情報にしたがって感光体ドラム４２４表面に光ビームを照射し、一様に帯電された感光体ドラム４２４上に静電潜像を形成するものであればよく、例えば、ポリゴンミラー４８４、折り返しミラー４８６、図示しない光源やレンズ等を備えた結像光学系により、所定のスポット径に調整されたレーザビームを画像信号に応じてオンオフさせながらポリゴンミラー４８４によって感光体ドラム４２４の表面を光走査させるＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｎｅｒ）装置を使用することができる。この他にもＬＥＤを所望の解像度に応じて並べたＬＥＤヘッドなどを使用してもよい。
【００６１】
静電潜像担持体４２４の導電性支持体４２４Ａは接地されており、静電潜像担持体４２４は、図中矢印Ａ方向へ回転する。
【００６２】
対向電極４２６は、例えば弾性を有した導電性ロール部材で構成されている。これにより、画像表示媒体４１０とより密着させることができる。また、対向電極４２６は、静電潜像担持体４２４と図中矢印Ｂ方向へ図示しない搬送手段により搬送される画像表示媒体４１０を挟んで対向した位置に配置されている。対向電極４２６には、直流電圧電源４２８が接続されており、バイアス電圧ＶBが印加される。このバイアス電圧ＶBは、例えば図１７に示すように、静電潜像担持体４２４上の正の電荷が帯電した部分の電位をＶH、帯電されていない部分の電位をＶLとした場合、両者の中間の電位となるような電圧とする。また、対向電極４２６は図１６において矢印Ｃ方向に回転する。
【００６３】
静電潜像担持体４２４が図１６において矢印Ａ方向に回転開始されると、静電潜像形成部４２２により静電潜像担持体４２４上に静電潜像が形成される。
【００６４】
一方、画像表示媒体４１０は、図示しない搬送手段により図中矢印Ｂ方向へ搬送され、静電潜像担持体４２４と対向電極４２６との間に搬送される。
【００６５】
ここで、対向電極４２６は図１７に示すようなバイアス電圧ＶBが印加されており、対向電極４２６と対向する位置の静電潜像担持体４２４の電位はＶHとなっている。このため、静電潜像担持体４２４の表示基板と対向する部分が正の電荷で帯電されていた場合（非画像部）で、かつ表示基板の静電潜像担持体４２４と対向する部分に黒色粒子１４が付着していた場合には、正に帯電している黒色粒子１４は、表示基板側から背面基板側へ移動し、背面基板に付着する。これにより、表示基板側には白色の絶縁性粒子１３のみが現れるため、非画像部に対応する部分に画像は表示されない。
【００６６】
一方、静電潜像担持体４２４の表示基板と対向する部分が正の電荷で帯電されていない場合（画像部）で、かつ非表示基板の対向電極４２６と対向する部分に黒色粒子１４が付着していた場合には、対向電極４２６と対向する位置の静電潜像担持体４２４の電位はＶLとなっているので、帯電された黒色粒子１４は、背面基板側から表示基板側へ移動し、表示基板に付着する。これにより、表示基板側には黒色粒子１４のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【００６７】
このようにして、画像に応じて黒色粒子１４が移動し、表示基板側に画像が表示される。なお、表示媒体４１０の基板間に発生していた電界が消失した後も、粒子固有の付着力及び粒子と基板間の鏡像力により表示された画像は維持される。また、黒色粒子１４及び白色粒子１３は、基板間に電界が発生すれば再び移動することができるため、表示素子１２０により繰り返し画像を表示させることができる。
【００６８】
また、対向電極４２６にバイアス電圧が印加されているため、黒色粒子１４が表示基板、背面基板の何れの基板に付着している場合であっても黒色粒子１４を移動させることができる。このため、黒色粒子１４を予め一方の基板側に付着させておく必要がない。コントラスト及び尖鋭度の高い画像を形成することができ、空気を媒体として帯電した粒子を電界により移動させるため、安全性が高い。空気は粘性抵抗が低いため、高速応答性を満足させることもできる。
【００６９】
以上、表示素子および表示素子の変形例を説明したが、本実施の形態では、例えば、図９に示された単純マトリクス型の表示素子１２０が使用される。図３（ａ）に示すように、表示基板および背面基板の互いに対向する側の面１１０、すなわち、誘電体膜１０ｃまたは１１ｃは所定の表面粗さ、例えば、１ｎｍより大きく、かつ１０μｍ以下に粗面化されている。表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ−０６０１に規定されている中心線平均粗さであり、基板表面の形状の特性を示す指数である。
【００７０】
粒子としては、図３（ｃ）に示されるような、球状のものを使用する。例えば、形状係数が１００より大きく、かつ１４０以下のものが使用されることが好ましい。形状係数ＦＥとは、（１）式によって定義される粒子の形状の特性、すなわち、円形度を示す指数である。形状係数が１００に近いほど、粒子の形状が球状に近いことを示している。Ｌは粒子を平面に投影した場合の粒子の周囲長、Ｓは粒子を平面に投影した場合の面積を表す。
【００７１】
ＦＥ＝（（Ｌ2 ／Ｓ）／４π）×１００    （１）
表示基板１０および背面基板１１の互いに対向する側の面１１０に各々付着した粒子１４０は、基板と粒子との間の影像力（鏡像力）もしくはファンデルワールス力などの付着力により基板上に保持される。基板間の静電気力がこの付着力を上回ると、粒子は付着していた基板から遊離し、付着していた基板と対向する基板に向けて移動を開始する。
【００７２】
付着力は、基板表面と粒子表面との距離および接触面積に相関して増減する。基板表面が滑らかであると、基板表面と粒子表面とが密着し、付着力が上昇する。図３の（ａ）に示すように基板表面が粗面化されると、基板表面と粒子表面との間に空間が形成されることにより、基板表面と粒子表面との距離が増大される。また、基板表面と粒子表面の接触が面接触から点接触になるため、粒子表面と基板表面との接触面積が低減される。このため、基板と粒子との間の付着力が低減され、粒子が付着している基板から遊離して移動を開始する移動開始電圧が低減される。すなわち、表示素子１２０の駆動電圧を低減することができる。
【００７３】
しかしながら、表面粗さＲａが、例えば１０μｍより大きい場合には、図３（ｂ）に示すように、粒子よりも基板表面のうねりが大きくなることにより、粒子と基板表面とが面接触することになり、付着力が増大し、粒子の移動開始電圧が増大する。また、表面粗さＲａが１ｎｍ以下の場合には、基板と粒子との距離が接近し近距離付着力が急激に高まる。したがって、付着力を低減することにより、表示素子の駆動電圧を低減するためには、平均表面粗さＲａは、粒子と接触する基板面の表面粗さＲａが、１ｎｍ＜Ｒａ≦１０μｍであることが好ましい。
【００７４】
基板表面と粒子表面との距離および接触面積を低減するためには、粒子が略球状であり、凹凸が少ないことが望ましい。形状係数の値が１４０を超えると、図３（ｄ）に示すように粒子表面の凹凸が多く、球状ではない形状になる。このような形状を有する粒子が、電極間における高速な粒子運動により衝突、摩擦を経ると、部分的な欠損を生じ、欠損成分が電極に付着するため、表示のコントラストが低下する。これに対し、粒子の表面形状係数ＦＥの値が１００に近い場合、図３（ｃ）に示すように粒子表面は略球状であり、凹凸が少ないため、電極間における粒子運動により、部分的な欠損を生じることも少なく、基板表面と粒子表面との距離および接触面積を低減することもできる。これにより、表示素子１２０の駆動電圧を低減することができる。具体的には、形状係数が１００より大きく、かつ１４０以下の粒子が使用されることが好ましい。
（実施例）
本実施例では、表示基板および背面基板の基板として、縦×横×厚さ＝５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．１ｍｍの透明なＩＴＯ付き７０５９ガラス基板を使用している。表示基板の表面には、ＩＴＯにより形成された電極が形成されており、電極には、電圧制御部が接続されている。また、電極の表面には、ポリカーボネート樹脂（ユーピロンＺ、三菱ガス化学製）１０重量部をトルエン９０重量部に溶解して、浸漬塗布し、１２０℃３０分乾燥して、膜厚１０μｍの誘電体膜を設けている。なお、背面基板も同様に、ＩＴＯにより形成された電極と誘電体膜が形成されている。
【００７５】
この誘電体膜の表面粗さＲａは０．０００５μｍであり、誘電体膜である表面層をサンドブラスト処理することにより、表面層の表面粗さＲａが各々２０μｍ、１０μｍ、５μｍ、０．５μｍである基板を作成する。表面層の表面粗さが各々０．０５μｍ、０．００５μｍである基板は、粒径０．１μｍ、０．０１μｍの微粒子をそれぞれ攪拌分散して、表示基板上、あるいは背面基板上に浸漬塗布し、１２０℃３０分乾燥して、膜厚１０μｍの誘電体膜を設けることにより作成される。
【００７６】
スペーサは、４０ ｍｍ×４０ ｍｍ×０．３ｍｍのシリコンゴムシートの中央部を１５ ｍｍ×１５ｍｍの正方形に切り抜いて作成され、その中に複数の格子状の空間を構成している。格子状の空間内には、第１の粒子である白粒子および第２の粒子である白色粒子が封入されている。
【００７７】
白色粒子は、平均粒子径２３μｍ、形状係数が１０７である球状のものを使用する。白色粒子の作成方法は、以下の通りである。メタクリル酸シクロヘキシル：５３重量部、酸化チタン：（タイペークＣＲ６３：石原産業社製）：４５重量部、帯電制御剤：（ＣＯＰＹ ＣＨＡＲＧＥ ＰＳＹ ＶＰ２０３８：クラリアントジャパン社製）：２重量部、およびシクロヘキサン：５重量部を直径１０mmのジルコニアボールを使用し、ボールミル粉砕を２０時間実施することにより、分散液Ａを作成する。  炭酸カルシウム：４０重量部および水：６０重量部をボールミルにて微粉砕することにより、炭カル分散液Ｂを作成する。２％セロゲン水溶液：４．３ｇ、炭カル分散液８．５ｇ、および２０％食塩水：５０ｇを混合し、超音波機で脱気を１０分間行い、乳化機で攪拌することにより、混合液Ｃを作成する。
【００７８】
分散液Ａ３５ｇとジビニルベンゼン１ｇ、重合開始剤ＡＩＢＮ：０．３５ｇを、充分混合し、超音波機で脱気を１０分行う。これを混合液Ｃの中にいれ、乳化機で乳化を実施する。次にこの乳化液をビンにいれ、シリコン詮をし、注射針を使用し、減圧脱気を充分行い、窒素ガスで封入する。次に６０℃で１０時間反応させ粒子を作成する。冷却後、この分散液を、凍結乾燥機により−３５℃、０．１Ｐａの下で２日間シクロヘキサンを除く。得られた微粒子粉をイオン交換水中に分散させ、塩酸水で炭酸カルシウムを分解させ、ろ過を行う。その後充分な蒸留水で洗浄し、目開き：２０μｍ、２５μｍのナイロン篩にかけ、粒度を揃え、これを乾燥させる。
【００７９】
黒色粒子は、平均粒子径２３．２μｍ、形状係数１１０の球状のものを使用する。黒色粒子の作成法は、スチレンモノマー：８７重量部、黒顔料：カーボンブラック：（ＣＦ９：三菱化学製）：１０重量部、およびシクロヘキサン：５重量部を直径１０mmのジルコニアボールを使用し、ボールミル粉砕を２０時間実施すること以外は、白色粒子の作成法と同様である。
【００８０】
白色粒子と黒色粒子とを重量比２対１の割合で混合した混合粒子１５ｍｇを表示素子に封入する。なお、本実施例では、白色粒子は負に帯電し、黒色粒子は正に帯電する。
【００８１】
粒子を表示素子に封入した後、シリコンゴムシートを挟んで表示基板の電極と背面基板の電極とがマトリックス状になるよう配置して密着させ、両基板間をダブルクリップで加圧保持して、シリコンゴムプレートと両基板とを密着させ、表示素子を形成する。このとき電極間距離は３００μｍとなる。
【００８２】
上記方法により作成された表示素子を用いて行った実験の結果を表１に示す。表１は、基板表面層の表面粗さと粒子の形状係数との変化による駆動電圧の低減率を示している。従来必要とされた駆動電圧に対して低減率が３０％以上を〇、２０％〜３０％を△、１０％以下を×として示した。
【００８３】
基板の表面粗さが０．５ｎｍで粒子形状係数が１００もしくは１５０の場合、駆動電圧の低減率は１０％以下である。基板の表面粗さが０．５ｎｍでかつ粒子形状係数が１１０、１２０、および１４０である場合、粒子形状係数が１００もしくは１５０で、かつ、基板の表面粗さが５ｎｍ、５０ｎｍ、０．５μｍ、５μｍ、もしくは１０μｍである場合、および基板の表面粗さが２０μｍで粒子形状係数が１００、１１０、１２０、および１４０である場合、駆動電圧の低減率は２０〜３０％である。基板の表面粗さが５ｎｍ、５０ｎｍ、０．５μｍ、５μｍ、および１０μｍで粒子形状係数が１１０、１２０、および１４０である場合、駆動電圧の低減率は３０％以上である。
【００８４】
これにより、基板表面層の表面粗さが１ｎｍ＜表面粗さＲａ≦１０μｍで、粒子の形状係数が１００＜形状係数≦１４０である場合、駆動電圧の低減率が高いことがわかる。
【００８５】
【表１】
0004423838.tif 000002
【００８６】
なお、基板面を粗面化する方法には、例えば、機械的な方法と化学的な方法とがある。機械的な方法としては、例えば、サンドブラスト法、エンボス法、型押し法、型剥離法、型転写法などがある。また、化学的な方法としては、光照射法、乾燥速度が異なる混合溶媒による混合溶媒乾燥法などがある。また、基板表面の表面粗さを調整する方法としては、例えば、フッ素系樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子などの粒子を混合分散した樹脂を塗布する方法がある。
【００８７】
粒子の形状係数を求める際に使用される粒子の周囲長Ｌおよび面積Ｓは計測により求めることができる。例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により粒子を観察し、画像解析装置ルーゼックス（ニレコ社製）を用いて、粒子の顕微鏡写真から周囲長Ｌおよび粒子の面積Ｓを計測してもよい。
【００８８】
粒子の形状を制御する方法として、例えば、特開平１０−１０７７５号公報により提案されている、溶媒にポリマーを溶解し、着色剤を混合し、無機分散剤の存在下で水系媒体中に分散し粒子化させる方法が使用されてもよい。また、懸濁重合法による粒子作成方法の乾燥工程に、例えば凍結乾燥法を使用する方法などが使用されてもよい。懸濁重合法では、モノマーと相溶性のある（溶媒と相溶性のない、もしくは、少ない）重合性のない有機溶媒を添加し、懸濁重合を行うことにより、粒子を作成する。作成された粒子を取り出し、有機溶媒を除去するために乾燥する工程において、凍結乾燥法を使用する。凍結乾燥法における温度は、−１０℃〜−２００℃、好ましくは、−３０℃〜−１８０℃、圧力は４０Ｐａ以下、好ましくは１３Ｐａ以下である。
【００８９】
粒子の形状を制御する別の方法として、例えば、特開２０００−２９２９７１号公報で提案されている、小粒子を凝集させ、合一させ、所望の粒子径に増大させる方法が使用されてもよい。溶融混練、粉砕、分級法などで得られた粒子に対して、（例えば、ハイブリダイザー（奈良機械製作所）、オングミル（ホソカワミクロン）、θコンポ−ザー（徳寿工作所）などによる）機械的な衝撃力、または、加熱による温度を与えることにより、粒子の形状を制御することもできる。
【００９０】
本実施の形態は基板表面の表面粗さの変更および粒子の形状係数を変更した場合について例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、粒子の形状係数のみ、もしくは基板表面の表面粗さのみが変更されてもよい。
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【００９１】
第２の実施の形態では、表面基板１０および背面基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面１１０すなわち誘電体膜１０ｃおよび１１ｃの凹部の幅および深さが、粒子１４０の直径と非一致で、かつ、凹部と粒子の接触部が面を構成しない基板を使用する。このような基板としては、例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示される、基板表面の凹部の直径が粒子１４０の直径より短いか、または長く、もしくは、凹部の深さが直径より短いものがある。
【００９２】
例えば、図４（ｃ）に示すように、基板表面の凹部の幅が、粒子の直径と略等しく、かつ、凹部の深さが粒子の直径以上であれば、粒子は基板表面の凹部に嵌り込み移動することが困難となる。図８に示されるようにように、基板表面１１０の凹部に粒子１４０が物理的に捕捉されたとしても、基板間に電圧を印加することで、粒子１４０は基板間を移動することができるため、画像を表示することはできる。また、粒子１４０が捕捉されれば、基板表面１１０と粒子１４０との密着性は高くなるため、画像の保持性や耐衝撃性は高くなる。しかしながら、基板表面１１０の凹部に捕捉された粒子１４０が移動するために必要とされる駆動電圧は上昇する。
【００９３】
これに対し、基板表面の凹部の幅および深さが、粒子の直径と非一致で、かつ凹部と粒子の接触部が面を構成しないようにすると、（例えば、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、凹部の幅が粒子の直径より短いか、または長く、もしくは、凹部の深さが直径より短くなるようにすると、）粒子が凹部に嵌り込むことがなくなり、これにより、基板表面と粒子との付着力は低減される。したがって、基板に付着した粒子が遊離しやすくなり、表示素子の駆動電圧を低減することができる。
（実施例）
本実施例では、第１の実施形態の実施例で使用される表示素子とほぼ同様の表示素子を使用するが、基板の作成方法は異なる。本実施例で使用する基板の表面の樹脂層は、紫外線硬化型アクリル樹脂（ＳＨ６０１）溶液を用いて形成される。この基板表面の樹脂層に所定の連続した凹凸を持った金型を型押して、凹部の深さおよび幅を各々１０μm、２５μm、５０μmの組合せとした基板を作成する。また、粒子は平均粒径２３μmのものを使用する。
【００９４】
実験の結果を表２に示す。表２は、基板表面層の凹部の深さおよび幅の変化による駆動電圧の低減率を示している。基板凹部の幅が２５μｍで基板凹部の深さが１０μｍの場合は、駆動電圧はあまり変化しない。基板凹部の幅が２５μｍで基板凹部の深さが２５μｍもしくは５０μｍの場合は、駆動電圧はむしろ上昇し、略６００Ｖとなった。また、基板凹部の幅が１０μｍもしくは５０μｍの場合は、基板凹部の深さに関わらず、駆動電圧はよく低減する。これにより、基板表面１１０の凹部の幅が、粒子１４０の直径より短いか、または長く、もしくは、凹部の深さが直径より短い場合、駆動電圧がよく低減することがわかる。
【００９５】
【表２】
0004423838.tif 000003
【００９６】
基板表面の凹部の形状を変更する方法には、例えば、機械的な方法と化学的な方法とがある。機械的な方法としては、例えば、サンドブラスト法、エンボス法、型押し法、型剥離法、型転写法などがある。また、化学的な方法としては、エッチング法、光照射法、乾燥速度が異なる混合溶媒による混合溶媒乾燥法などがある。また、基板表面の凹部の形状を調整する方法としては、例えば、フッ素系樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子などの粒子を混合分散した樹脂を塗布する方法がある。
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【００９７】
第３の実施の形態では、表示基板１０および背面基板１１の少なくとも一方の基板について、互いと対向する側の面、すなわち誘電体膜１０ｃおよび１１ｃと水との接触角が大きい（例えば７０°以上）基板を使用する。図５に示される基板面１１０の水２５０との接触角２６０とは、バルク材料で形成される基板面に対する水の接触角である。接触角が大きいと基板の撥水性が高まる。
【００９８】
基板表面と水との接触角が大きいと、基板表面に付着した粒子が移動しやすくなり、画像表示を安定かつ高速に行うことができる。また、長期にわたって粒子の凝集などが抑止されるため、表示素子の信頼性、寿命が向上する。粒子が基板表面から遊離しやすくなり、移動開始電圧も低減されるため、表示素子の駆動電圧も低減される。基板表面の水との接触角は７０°以上、好ましくは９０°以上、より好ましくは１００°以上である。
（実施例）
本実施例では、第１の実施形態の実施例で使用される表示素子とほぼ同様の表示素子を使用するが、基板の作成方法は異なる。水との接触角が１１０°である基板は、基板表面の樹脂層をフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）溶液をスピンコートで塗布して形成される。水との接触角は９０°の基板は、基板表面の樹脂層をフッ素樹脂粒子（ルブロン、旭硝子製） ２０部を分散したポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）溶液でディッピング塗布することにより形成される。水との接触角が７５°である基板は、基板表面の樹脂層を共重合ナイロン樹脂（ＣＭ８０００）溶液でディッピング塗布することにより形成される。水との接触角が５０°である基板は、基板表面の樹脂層をポリアクリル酸メチル樹脂（積水化学製）溶液でディッピング塗布することにより形成される。
【００９９】
実験の結果を表３に示す。表３は基板の水との接触角による駆動電圧の低減率を示している。従来必要とされた駆動電圧に対して低減率が３０％以上を〇、２０％〜３０％を△、１０％以下を×として示した。接触角が５０°の場合は駆動電圧の低減率は１０％以下であり、接触角が７５°、９０°および１０５°の場合は駆動電圧の低減率は３０％以上である。これより、基板表面層の接触角が７０°以上において、駆動電圧の低減率が大きいことがわかる。
【０１００】
【表３】
0004423838.tif 000004
【０１０１】
基板表面は、例えば、有機化合物、無機化合物、金属酸化物、およびこれらの混合物などにより組成されるが、水と基板面との接触角を大きくするために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テトラフルオロエチレン：ＴＦＥ），ポリフッ化ビニリデン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ＰＦＡ，エチレン−ＴＦＥ共重合体，ＴＦＥ−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体，ＴＦＥ−ＰＦＡ共重合体，ＰＦＡ−ＦＥＰ共重合体等のフッ素系樹脂、ポリジメチルシロキサン，ポリメチルフェニルシロキサン，ジメチルシロキサン−メチルフェニルシロキサン共重合体、ジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサン共重合体，ジメチルシロキサン−メチルトリフルオロプロピルシロキサン共重合などのシリコンゴムまたは樹脂、フッ素基を持った各種樹脂などが使用されてもよい。また、これらの材料に微粉末、例えば、フッ素系微粒子（ルブロン）、コロイダルシリカを含有させたもの、あるいはシロキサン、シラン、フッ素等の化合物で表面処理されたカーボンブラック、黒鉛などが使用されてもよい。
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【０１０２】
第４の実施の形態では、表面基板１０および背面基板１１の少なくとも一方の基板について、互いに対向する側の面、すなわち誘電体膜１０ｃおよび１１ｃの動摩擦係数が小さい（例えば、０．７以下）である基板を使用する。動摩擦係数が小さいと、基板と粒子との間の動摩擦力による抵抗が減少し、粒子が移動しやすくなるため、基板と粒子との付着力が減少して、駆動電圧を低減することができる。また、粒子への負荷が少なくなるため、粒子の表面が移動により損傷されることが少なくなる。これにより、繰返し表示が行われ、粒子の移動が繰り返し行われても、表示特性が安定している。
【０１０３】
基板表面の動摩擦係数が０．７を超えると粒子の付着力が増大し、駆動電圧を低減することができず、また、粒子の欠損を生じるため表示特性の安定を得ることができない。したがって、基板表面の動摩擦係数は０．７以下であることが好ましい。
（実施例）
本実施例では、第１の実施形態の実施例で使用される表示素子とほぼ同様の表示素子を使用するが、基板の作成方法は異なる。動摩擦係数０．１の基板は、背面基板の樹脂層をフッ素樹脂粒子（ルブロン、旭硝子製）１０４０部を分散したポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）溶液をディッピング塗布することにより形成される。動摩擦係数０．３の基板は、背面基板の樹脂層をポリプロピレン粒子（Ｔｅｘｔｕｒｅ  ５３７８；Ｓｈａｍｒｏｃｋ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）１０４０部を分散したポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）溶液をディッピング塗布することにより形成される。動摩擦係数０．６の基板は、背面基板の樹脂層をポリエステル樹脂（バイロン２００、東洋紡製） １０重量部をトルエン９０重量部の混合液に溶解した溶液をディッピング塗布することにより形成する。動摩擦係数０．８の基板は、背面基板の樹脂層を、ポリスチレン樹脂１５重量部をトルエン８５重量部の混合液に溶解した溶液をディッピング塗布することにより形成する。
【０１０４】
実験の結果を表４に示す。表４は基板の動摩擦係数による駆動電圧の低減率を示す。従来必要とされた駆動電圧に対して低減率が３０％以上を〇、２０％〜３０％を△、１０％以下を×とした。動摩擦力が０．８の場合は駆動電圧の低減率は１０％以下であり、動摩擦力が０．６の場合は駆動電圧の低減率は２０％〜３０％である。動摩擦係数が０．１、および０．３の場合には駆動電圧の低減率は３０％以上である。これより、基板表面層の動摩擦係数が０．７以下において、駆動電圧の低減率が大きいことがわかる。
【０１０５】
【表４】
0004423838.tif 000005
【０１０６】
動摩擦係数は、例えば、ブレード状樹脂製薄板に対する基板表面の動摩擦力を計測することにより求めることができる。詳細には、一方の端部に重りを付加し、他方の端部にデジタルフォースゲージを接続したブレード状樹脂薄板を、基板表面に４５°の角度でセッティングする。薄板を引いた際の平均荷重が動摩擦力として計測される。ＪＩＳ−Ｋ−７１２５−１９８７に記載の計算方法に従い、動摩擦力を用いて計算することにより、動摩擦係数を得ることができる。
【０１０７】
基板内面の動摩擦係数を調整するためには、例えば、フッ素系樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子などの微粒子をマトリクス樹脂に分散し、基板表面に塗布しもよい。本発明はこれに限定されず、例えば、界面活性剤および顔料が使用されてもよい。界面活性剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、硫酸エステル系界面活性剤などが使用されてもよい。また、顔料として、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの金属酸化物、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂などからなる樹脂製微粒子が使用されてもよい。また、官能基の一部をフッ素変性されたマトリクス樹脂を基板内面に塗布してもよい。
【０１０８】
マトリクス樹脂は、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂、などを用いることができる。これらの表面層の膜厚は、１μｍ〜２０μｍ、好ましくは２μｍ〜１０μｍである。
【０１０９】
これらは、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法などの塗布方法により塗布されることができる。
【０１１０】
ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、２−ブタノンなどのケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテルなどの環状または直鎖状のエーテル類などの通常の有機溶剤を単独または２種以上混合して、表面層を設ける際に用いる溶剤として使用することができる。
【０１１１】
なお、表面層は基板材料と一体となっていてもよく、この場合は表面層を塗布する工程を省くことができる。また、微粒子や界面活性剤を多量に混合した表面層を設けた場合には、基板の透明性が低下することがある。そのような場合は、背面基板にのみ微粒子や界面活性剤を多量に混合した表面層を設けるようにしてもよい。
［第５の実施形態］
第５の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【０１１２】
第５の実施の形態では、表面基板１０および背面基板１１の少なくとも一方の基板について、互いと対向する側の面、すなわち誘電体膜１０ｃおよび１１ｃの表面抵抗が大きい（例えば、１．０×１０7Ω／ｃｍ2以上）ものが、基板として使用される。
【０１１３】
基板の表面抵抗が小さいと、粒子に帯電している電荷が基板に移動しやすくなり、粒子の帯電量が正常に保持されなくなる。粒子の帯電量が所定の値より減少すると、例えば、図６（ａ）に示されるように、所定の駆動電圧では移動せず、付着した基板から遊離することができない粒子１３５および１４５、もしくは、図６（ｂ）に示されるように、付着した基板から遊離することはできるが対向する基板まで移動することができない粒子１３５および１４５が生ずる。このような粒子が存在すると、コントラストが低く、画像ムラを有する画像が表示されることになる。
【０１１４】
基板の表面抵抗が大きければ、粒子に帯電している電荷が基板に移動することなく、粒子の帯電量が正常に保持されるため、図６（ｃ）に示されるように、所定の駆動電圧で移動した粒子は所定の基板に各々付着し、コントラストが高く、画像ムラを有さない画像が表示されることになる。したがって、駆動電圧も低減されることになる。基板面の表面抵抗は１．０×１０7Ω／ｃｍ2以上、好ましくは１．０×１０10Ω／ｃｍ2以上、より好ましくは１．０×１０12Ω／ｃｍ2以上である。
（実施例）
本実施例では、第１の実施形態の実施例で使用される表示素子とほぼ同様の表示素子を使用するが、基板の作成方法は異なる。表面抵抗が１．０×１０12Ω／ｃｍ2である基板は、基板表面の樹脂層をポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）溶液をディッピング塗布することにより形成される。表面抵抗が１．０×１０8Ω／ｃｍ2である基板は、基板表面の樹脂層をポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）に導電性微粉末５部を分散した溶液をディッピング塗布することにより形成する。表面抵抗が１．０×１０6Ω／ｃｍ2である基板は、基板表面の樹脂層をポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）に導電性微粉末７部を分散した溶液をディッピング塗布することにより形成する。表面抵抗が１．０×１０4Ω／ｃｍ2である基板は、基板表面の樹脂層をポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）に導電性微粉末１５部を分散した溶液をディッピング塗布することにより形成した。
【０１１５】
実験の結果を表５に示す。表５は、基板の表面抵抗による表示画像の質を示す。画像の質は、基板間に電圧を加えた後、電圧を切断し、長時間放置した後の表示濃度の変化により評価している。初期の表示濃度に対して変化率が１０％以下を〇、２０％〜３０％を△、３０％以上を×とした。
【０１１６】
表面抵抗が１．０×１０4Ω／ｃｍ2の場合、表示濃度の変化率は３０％以上であり、表面抵抗が１．０×１０6Ω／ｃｍ2の場合、表示濃度の変化率は２０％〜３０％である。表面抵抗が１．０×１０8Ω／ｃｍ2および１．０×１０12Ω／ｃｍ2の場合、表示濃度の変化率は１０％以下である。これより、表面抵抗が１．０×１０7Ω・ｃｍ以上であれば、表示濃度の保持性が高く、質のよい画像が表示されることがわかる。
【０１１７】
【表５】
0004423838.tif 000006
【０１１８】
基板表面の表面抵抗が大きくなる材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂などの樹脂を用いることができる。また、これらの樹脂に無機顔料、有機顔料、樹脂微粒子、導電性材料、半導電性材料、各種低分子材料など異物質が分散された樹脂混合物が使用されてもよい。
［第６の実施の形態］
第６の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【０１１９】
図７に示されるように、第６の実施の形態では、表面基板１０および背面基板１１の周囲の面に、ガスバリア層２３が備えられている。
【０１２０】
粒子の帯電量は、湿度によって影響を受ける。例えば、湿度が低いと帯電量が高くなり、湿度が高いと帯電量が低くなる。湿度による帯電量の変化は、各々の粒子の種類、組み合せ、混合比率、外添処理の有無などによって異なる。したがって、表示素子に安定した表示を行わせるためには、粒子に応じた最適な湿度を保つ必要がある。また、基板内部の湿度が高くなると、粒子どうしおよび粒子と基板表面との付着力が液架橋力により増大し、粒子の移動が円滑に行われなくなる。
【０１２１】
本実施の形態では、基板にガスバリア層２３を備えることによって、表示基板１０と背面基板１１との間の空間に封入されている乾燥ガスを密封することにより、外気、特に、水蒸気が空間に浸入することを抑止することができる。乾燥ガスを密封することにより、長期間にわたって空間内に封入された粒子の帯電性が安定するため、画像の保持性が高められ、コントラストの高い、画像ムラのない画像を繰り返し表示することができる。付着力が増大しないため、駆動電圧も増大する必要がない。
【０１２２】
水蒸気透過率は、例えば、ＭＯＣＯＮ社製パーマトランＷ１Ａを用いてガスバリア層を形成した面と反対面を加湿側に向けて配置し、４０℃、９０％ＲＨの加湿下で測定して、０．２ｇ／ｍ2／ｄａｙ〜０．０００１ｇ／ｍ2／ｄａｙであることが好ましい。
（実施例）
本実施例では、第１の実施形態の実施例で使用される表示素子とほぼ同様の表示素子を使用するが、基板の作成方法は異なる。
【０１２３】
水蒸気透過率が０．０４／ｍ2／ｄａｙである基板は、ガラス基板の表面上に酸化ケイ素を真空蒸着法により１０００オングストロームの厚さに形成し、インジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって、表面抵抗が１００Ωになるように基板に成膜し、フッ素樹脂粒子（ルブロン、旭硝子製） １０部を分散したポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）溶液をディッピング塗布することにより作成される。水蒸気透過率が０．２ｇ／ｍ2／ｄａｙである基板は、ガラス基板の外側（すなわち、互いに対向する面と反対の側）の表面上の酸化ケイ素を真空蒸着法により１００００オングストロームの厚さに形成することにより作成される。水蒸気透過率が０．００４ｇ／ｍ2／ｄａｙである基板は、ガラス基板の替りに、ポリエーテルスルホン製フィルムを用い、このフィルムの両側の表面上に窒化ケイ素を真空蒸着法により１０００オングストロームの厚さに形成し、このフィルムの内側（すなわち、互いに対向する面の側）の窒化ケイ素膜上に、アクリル樹脂微粒子１０部を分散したポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）溶液をディッピング塗布することにより作成される。
【０１２４】
これらの水蒸気透過率０．０４ｇ／ｍ2／ｄａｙ、０．２ｇ／ｍ2／ｄａｙおよび０．００４ｇ／ｍ2／ｄａｙの基板を各々用いた表示素子の基板間に電圧を加えた後、電圧を切断し、４０℃９０％ＲＨの環境に１０日間放置した。その後、基板間に電圧を加えると、すべての表示素子が、放置前と同様に画像を表示することができた。これにより、ガスバリア層を設けることにより、水蒸気透過率が低減すると、表示素子の粒子は外気の影響を受けないため表示画像の画質がよくなることがわかる。
【０１２５】
なお、本実施例では、例として電極を保持した基板を使用したが、例えば、図１２に示される電極を保持しない基板を使用してもよい。
【０１２６】
ガスバリア層の材料としては、ドライプロセスでガスバリア層を形成する場合は、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素などを使用することができる。ウェットプロセスでガスバリア層を形成する場合は、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール−エチレン共重合体等のポリビニルアルコール系重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリ−スチレン共重合体などのポリアクリロニトリル系重合体、あるいはポリビニリデンクロリドなどのコーティング材料を用いることができる。
【０１２７】
なお、ガスバリア層２３は表示基板１０および背面基板１１の少なくとも一方の基板について、少なくとも１つの面に備えられていてもよい。
［第７の実施形態］
第７の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【０１２８】
第７の実施の形態では、所定の帯電序列（例えば、単位重量あたりの平均帯電量の絶対値が、０．０００１〜０．１Ｃ／ｋｇ）を有する粒子を使用する。
【０１２９】
粒子は基板表面および他の粒子と衝突することによる摩擦により帯電する。したがって、基板表面と粒子との帯電序列が著しく異なる場合、互いの静電的付着力が高くなり、基板表面から粒子を遊離させるために必要とされる駆動電圧が増大する。
【０１３０】
平均帯電量が小さい（例えば、０．０００１Ｃ／ｋｇより小さい）と、駆動電圧を与えても、付着している基板表面から移動しない粒子がある。このような粒子があると、画像のコントラストは低くなり、画像ムラが生じる。平均帯電量が大きい（例えば、０．１Ｃ／ｋｇよりも大きい）と、粒子は凝集体となり固まって同じ方向へ移動するため、同様に、コントラストが低く、画像ムラのある画像が表示される。したがって、粒子の少なくとも１つは、単位重量あたりの平均帯電量の絶対値が、０．０００１〜０．１Ｃ／ｋｇとなるような帯電序列を有していることが好ましい。粒子がこのような帯電序列を有していれば、駆動電圧を増大させることなく、基板間に印加された電界により粒子を移動させることができ、コントラストが高い、画像ムラのない画像を表示することができる。
【０１３１】
粒子の帯電特性は、粒子を構成する材料、粒子に添加する外添剤や内添剤、粒子の層構造、粒子の形状、粒子の粒径などによって制御することができる。
【０１３２】
［第８の実施形態］
第８の実施形態では、第１の実施形態と同様の図９に示される表示素子１２０を使用するため、表示素子の詳細な説明は省略する。
【０１３３】
第８の実施の形態では、表面基板１０および背面基板１１の少なくとも一方の基板について、他方の基板と対向する側の面側に表面層、すなわち誘電体膜１０ｃおよび１１ｃの体積抵抗率が常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で７以上１６以下（好ましくは１１以上１４以下）であるものが、基板として使用される。この特定の体積抵抗率を有する表面層を有する基板は、表面基板１０および背面基板１１のいずれでもよいが、より繰り返し安定性が向上する観点から背面基板１１であることがよい。
【０１３４】
表示素子は、上述のように、基板間に電界方向を逆転させて印可させてることで、繰り返して画像の表示を行なうが、この際、粒子間の摩擦帯電による繰り返しと粒子と２つの基板との接触帯電の繰り返しにより、粒子の帯電量が徐々に大きくなってしまい、粒子間での凝集や基板との静電気力増加に伴う接着が起り易くなる。これは、帯電した粒子が基板に接触し電界の方向を逆転させ、粒子が基板から分離される過程で、基板の電荷が粒子の接触点からその周りへと拡散し難く、基板表面の電荷が上昇し、粒子の帯電量が徐々に大きくなってしまうためと推測される。
【０１３５】
このため、第８の実施の形態では、基板の表面層を特定の体積抵抗率にすることで、粒子が基板から分離される過程において、基板の電荷が表面近傍から十分に分離・漏洩させ、基板表面電荷の上昇を防ぎ、粒子の帯電特性を長期に渡り安定させ、粒子の凝集を抑制させて、コントラストが高い、画像ムラのない画像が低駆動電圧で繰り返し安定して表示される。特に、基板の表面層を特定の体積抵抗率にすると、繰り返し安定性が向上するので、良好な画像が長期に渡り表示される。
【０１３６】
基板の表面層の体積抵抗率は、当該表面層を構成する樹脂材料単体を選択することにより調整してもよいし、導電剤を含ませて調整してもよい。これらの材料については、誘電体膜１０ｃおよび１１ｃの構成材料として後述する。
【０１３７】
なお、特定の体積抵抗率を有する表面層が、誘電体膜１０ｃおよび１１ｃに相当する場合を説明したが、この特定の体積抵抗率を有する表面層は、粒子と接触する層であれば、特に限定されず、表示基板１０および背面基板１１が単層から構成される場合（例えば電極を保持しない構成の場合）、基板そのものであってもよい。具体的に、特定の体積抵抗率を有する表面層は、例えば、図７に示される基板の場合、ガスバリア層２３に相当し、図１１〜１２に示される基板の場合、透明基板１０ａおよび１１ａに相当する。
【０１３８】
（実施例）
本実施例では、第１の実施の形態の実施例で使用される表示素子とほぼ同様の表示素子を使用するが、基板の作成方法は異なる。
【０１３９】
―実施例８１―
実施例８１では、表示基板表面（電極表面）に、樹脂層として、ポリカーボネート樹脂（ユーピロンＺ、三菱ガス化学製）１０重量部をトルエン９０重量部に溶解して、浸漬塗布し、１２０℃３０分乾燥して、膜厚１０μｍの表面層が形成される。背面基基板表面（電極表面）に、樹脂層として、先に絶縁性のプライマーを塗布した後、カーボンブラック１５部をポリエステル樹脂に分散押し出し成型されたフィルムを接着して、膜厚３０μｍの表面層が形成される。この表示基板のポリカーボネート樹脂層の体積抵抗率の常用対数値は１６．５であった。また、背面基板のカーボンブラックが分散されたフィルムの体積抵抗率の常用対数値は１１．０であった。
【０１４０】
−実施例８２−
実施例８２では、背面基板における、フィルムのカーボンブラック量を２５部にし、膜厚を３５μｍとした以外は実施例８１と同様とした。背面基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は７．０であった。
【０１４１】
−実施例８３−
実施例８３では、背面基板における、フィルムのカーボンブラック量を７部にし、膜厚を３３μｍとした以外は実施例８１と同様とした。背面基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は１６．０であった。
【０１４２】
−実施例８４−
実施例８４では、背面基板における、フィルムのカーボンブラック量を１２部にし、膜厚を３４μｍとした以外は実施例８１と同様とした。背面基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は１３．０であった。
【０１４３】
−実施例８５−
実施例８５では、背面基板における、フィルムを以下のようにして形成した以外は実施例８１と同様とした。背面基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は１４．５であった。
ポリアニリンキノンジイミン・フェニレンジアミン型ポリアニリンを、酸解離定数ｐｋａ値４．０以下のプロトン酸である硫酸でドーピングしてアニリンの酸化重合体を生成し、次いで、このドープされたポリアニリンを塩基性物質であるアンモニアによって脱ドープ状態のポリアニリンを得た。この脱ドープ状態のポリアニリンをＮ−メチル−２ピロリドンに溶解して脱ドープ状態のポリアニリン溶液（濃度１５重量％）を得た。次いで、ポリアミック酸溶液（濃度２０重量％）４２５ｇに、前記の脱ドープ状態のポリアニリン溶液１００ｇの比率で添加し、さらに、脱ドープ状態のポリアニリンと同量ドーパントであるリン酸を加え、脱ドープ状態のポリアニリンと、ドーパント剤のリン酸と、ポリイミド前駆体からなる成膜溶液を得た。前記の成膜溶液をステンレススチール製シート状基材上に厚さ２００μｍに均一に流延し、１２０℃で１２０分乾燥した後、さらに１５０℃で３０分、２００℃で３０分、２５０℃で６０分、４２０℃で３０分と段階的に昇温してイミド化を終了した後、これを剥離して厚さ４０μｍの脱ドープ状態のポリアニリン１５重量％を含有してなるポリイミドのフィルムを得た。
【０１４４】
−実施例８６−
実施例８６では、表示基板における、樹脂層（表面層）として、以下に示すようにして形成したフィルムを絶縁性のプライマーを介して接着した以外は実施例８１と同様とした。表示基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は１２．０であった。
透明導電性高分子２０部（チバイルガスタットＰ−１８）とＰＥＴＧ樹脂８０部からなる混合樹脂をベント付２軸押し出し機を用いて２４０℃の温度にて溶融混錬し、ダイより下方に溶融フィルム状態にて押し出しダイの同一直線に配置された冷却マンドレルの外周面に接触せしめて８０℃にて冷却し膜厚３０．０μｍの透明フィルムを得た。
【０１４５】
−実施例８７−
実施例８７では、背面基板における、フィルムのカーボンブラック量を３０部にし、膜厚を３３μｍとした以外は実施例８１と同様とした。背面基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は６．７であった。
【０１４６】
−実施例８８−
実施例８７では、背面基板における、フィルムにカーボンブラック量を添加せず、膜厚を３３μｍとした以外は実施例８１と同様とした。背面基板のフィルムの体積抵抗率の常用対数値は１７．１であった。
【０１４７】
実験の結果を表６に示す。表６は、繰り返し表示を１０万回を行ったとき画像濃度変化、及び、繰り返し表示前後の粒子固着の有無を示す。表６中、画像濃度の変化率が５％以下を◎、１０％以下を〇、２０〜.３０％を△、３０％以上を×とした。
【０１４８】
実験の結果から、基板の表面層の体積抵抗率が、常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で７以上１６以下の場合、１０万回という長期に渡りって繰り返し表示したとき、濃度変化や粒子固着が生じず、粒子の帯電特性が長期に渡り安定され、粒子の凝集の抑制されて、コントラストが高い、画像ムラのない画像が、低駆動電圧で繰り返し安定して表示できることがわかる。また、特に、体積抵抗率が、常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で１１以上１４以下の場合、良好な結果が得られることがわかる。
【０１４９】
【表６】
0004423838.tif 000007
【０１５０】
なお、上記の実施例は、いずれも電極を保持した基板を例にして説明したが、実施の形態で説明したような電極を基板上に持たない基板についても適用可能である。
【０１５１】
第１〜第８の実施の形態を個別に説明したが、第１〜第８の実施の形態の少なくとも２つを組み合わせて表示素子を構成してもよい。また、第１〜第８の実施の形態では、図９に示された表示素子１２０を使用して説明したが、図１、図１３および図１６に示される表示素子１２０が使用されてもよい。
【０１５２】
表示基板１０および背面基板１１は各々外側から内側に向けて透明基板１０ａ、透明電極１０ｂ、誘電体膜１０ｃ、および基板１１ａ、電極１１ｂ、誘電体膜１１ｃとなるような構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、電極１１ｂがもっとも外側となるような構成とされてもよい。
【０１５３】
表示基板１０の透明基板１０ａおよび背面基板１１の基板１１ａには、例えば、ガラス、プラスティックプレート、プラスティックフィルムなどが使用されてもよい。これらの形状としては、ドラム状、シート状、プレート状などが使用されるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１５４】
表示基板１０の透明電極１０ｂおよび背面基板１１の電極１１ｂには、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の金属酸化物の薄膜を設けたものを使用することができる。背面基板１１の電極１１ｂには、例えば、金属電極、具体的には、アルミニウム、銅、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼などの金属類の薄膜を形成したものなどを使用することができる。
【０１５５】
表示基板１０の透明電極１０ｂおよび背面基板１１の電極１１ｂの表面には、例えば、酸化処理、薬品処理、着色処理、および砂目立てなどの乱反射処理などを行うことができる。これらの処理は、表示素子に表示される画像の画質に影響のない範囲で行われる。
【０１５６】
スペーサ１２は、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、スチレンブタジエンスチレンエラストマー（ＳＢＳ）、熱可塑性エラストマー、ノルボーネンゴム、フロロシリコンゴム、エチレンオキシドゴム等のシートを所望の大きさに切り抜くことにより形成することができる。あらかじめ電極に、例えば紫外線硬化性樹脂などを塗布し、フォトマスクを用いて樹脂を露光し、不要な部分を現像することにより形成してもよい。熱硬化型インクを用いたスクリーン印刷により所望の形状のスペーサ１２を形成してもよい。スペーサ１２の厚みは、好ましくは、５０μｍ〜１０００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜５００μｍである。
【０１５７】
表示素子１２０の誘電体膜１０ｃ（１１ｃ）の材料は、ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂が使用されることが好ましい。ガラス転移温度が６０℃より低い場合、表示を繰り返した際の粒子と表面基板１０との衝突による発熱によって、粒子が表面基板へ局所的に付着し、画質欠陥を生じることがある。ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂などの樹脂がある。誘電体膜１０ｃの厚さは、好ましくは、1μｍ〜２０μｍ、より好ましくは、２μｍ〜１０μｍである。
【０１５８】
誘電体膜１０ｃ（１１ｃ）の形成方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法などの塗布方法や、押出し成形、射出成形等によりフィルムを作製し、それを基板に接着する方法等を使用することができる。誘電体膜１０ｃを塗布形成する際に使用する溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、２−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテルなどの環状または直鎖状のエーテル類などの有機溶剤またはこれらの少なくとも２種を混合して用いることができる。
【０１５９】
なお、誘電体膜１０ｃ（１１ｃ）は、透明基板１０ａと一体となっていてもよい。この場合は誘電体膜１０ｃ（１１ｃ）を塗布する工程を省くことができる。
【０１６０】
誘電体膜１０ｃ（１１ｃ）は、接触角を向上させるために、フッ素原子含有樹脂微粒子を含有していてもよい。フッ素原子含有樹脂微粒子としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、およびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、または、これらの少なくとも２つの混合体が用いられる。
【０１６１】
誘電体膜１０ｃの材料を溶剤に溶解させ、これとフッ素原子含有樹脂微粒子を、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ダイノーミルなどの分散方法で分散させてもよい。誘電体膜１０ｃ中のフッ素原子含有樹脂微粒子の含有比（重量比）は、３０％以下が好ましく、更に好ましくは１０％以下である。
【０１６２】
誘電体膜１０ｃ（１１ｃ）は、表面抵抗率や体積抵抗率を調整するため、導電剤を含むことができ、当該導電剤としては、特に制限はないが、カーボン、アルミニウム、ニッケル等の金属粉末：酸化チタン等の金属酸化物：４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、硼素含有高分子化合物、及びポリピロール等の導電性高分子化合物：等の挙げられる。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【０１６３】
白色である第１の粒子としては、例えば、酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製ＭＢＸ−ホワイト）、または、架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（綜研化学（株）製ケミスノーＭＸ）に酸化チタン顔料の微粉末を添加し混合したもの、これらの球状微粒子に白色顔料微粉末を打ち込み、衝撃力により微粒子表面に微粉末を固定化したもの、スチレン樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、およびガラスなどからなる微粒子の表面に白色顔料の微粉末を付着させたり、埋め込んだりした粒子などが使用されてもよい。特に、架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子は単分散で粒子が揃っているため、各粒子の帯電性が均一で、電界に対する粒子移動の閾値がシャープであり、これにより、高いコントラストの表示が得られる。白色顔料である酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などを使用してもよい。
【０１６４】
第１の粒子に混合する微粉末としては、例えば、疎水性シリカおよび疎水性酸化チタンを用いることができる。これらは、シリカ（酸化ケイ素）または酸化チタンを、シラン化合物、シランカップリング剤、あるいはシリコンオイルと反応させ、乾燥することにより変性し、正負の帯電性、流動性、環境依存性などを調整したものである。特に、特開平１０−３１７７号公報に開示されているＴｉＯ（ＯＨ）2とシランカップリング剤のようなシラン化合物との反応で得られるチタン化合物が適している。このチタン化合物は、湿式工程の中で作成され、高温（数百度）となる焼成工程を必要としないため、チタンどうしの強い結合が形成されず、凝集が全くないため、ほぼ一次粒子の状態を保持している。さらに、このチタン化合物は、ＴｉＯ（ＯＨ）2にシラン化合物あるいはシリコンオイルを直接反応させて生成されるため、シラン化合物の大量処理が可能であり、シラン化合物の処理量の大小で帯電を制御でき、かつ付与できる帯電量も従来の酸化チタンに対し大きく改善されている。
【０１６５】
シラン化合物としてはクロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能である。また、シリコンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコンオイル、アルキル変性シリコンオイル、α−メチルスルホン変性シリコンオイル、クロルフェニルシリコンオイル、フッ素変性シリコンオイル、アミノ変性シリコンオイル等が使用できる。
【０１６６】
黒色である第２の粒子としては、架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製ＭＢＸ−ブラック）、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体からなる真球状粒子（積水化学工業（株）製ミクロパールＢＢ、ミクロパールＢＢＰ）、フェノール樹脂粒子を焼成したアモルファスカーボンの微粒子（ユニチカ製ユニベックスＧＣＰ）、炭素および黒鉛質の球状微粒子（日本カーボン（株）製ニカビーズＩＣＢ、ニカビーズＭＣ、ニカビーズＰＣ）が使用できる。
【０１６７】
第１および第２の粒子は白色および黒色のものを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、赤、青、緑、マゼンタ、シアン、イエロー、金、銀など有色の粒子を使用してもよい。例えば、赤色の粒子としては、架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製ＭＢＸ−レッド）、金色の粒子としては、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体からなる微粒子の表面に無電界ニッケルメッキを行ったのち、金置換メッキを施した真球状導電性粒子（積水化学工業（株）製ミクロパールＡＵ）などがある。
【０１６８】
第１および第２の粒子としては、空気を内包した多孔質のスポンジ状粒子、中空粒子、または、複写機やプリンタに用いられるトナー、例えば、重合法や懸濁法などの湿式法によって作成される球状粒子などが使用されてもよい。
【０１６９】
粒子は、電界に対して移動のしきい値を持つものであれば駆動されることが可能であり、粒子の色、帯電極性、帯電量、などの制限を受けるものではない。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の基板と第２の基板との間に印加された電界により、色および帯電極性が互いに異なる複数種類の粒子が第１の基板と第２の基板との間を移動することにより、画像を表示する表示素子において、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の表面粗さが１ｎｍより大きく、かつ１０μｍ以下であり、形状係数が１００より大きく、かつ１４０以下であるか、凹部の幅および深さが粒子の直径と非一致で、かつ凹部と粒子の接触部が面を構成しないか、水との接触角が７０°以上であるか、動摩擦係数が０．７以下であるか、表面抵抗が１．０×１０7Ω／ｃｍ2以上であるか、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方にガスバリア層を備えるか、または、基板の表面層の体積抵抗率を常用対数値（ｌｏｇΩ・ｃｍ）で７以上１６以下とする。これにより、本発明に係る表示素子は、低い電圧で駆動することができ、かつ画像保持性が高められ、コントラストが高く、濃度ムラが少ない画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示素子の断面図である。
【図２】表示素子の駆動状態における断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板と粒子との接触面を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る基板と粒子との関係を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る接触角を示す図である。
【図６】第５の実施形態に係る粒子の状態を示す図である。
【図７】第６の実施形態に係るガスバリア層を有する基板を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る基板と粒子との接触面を示す図である。
【図９】表示素子の第２の変形例を示す図である。
【図１０】表示素子の第２の変形例の断面図である。
【図１１】表示素子の第２の変形例の断面図である。
【図１２】表示素子の第２の変形例の断面図である。
【図１３】表示素子の第３の変形例を示す図である。
【図１４】表示素子の第３の変形例の印字電極を示す図である。
【図１５】表示素子の第３の変形例の回路を示す図である。。
【図１６】表示素子の第４の変形例を示す図である。
【図１７】表示素子の第４の変形例のバイアス電圧を示す図である。
【符合の説明】
１０  表示基板（第１の基板）
１１  背面基板（第２の基板）
１１０  基板
１３  第１の粒子
１４  第２の粒子
１４０  粒子
２３  ガスバリア層
【図１】
0004423838.tif 000008
【図２】
0004423838.tif 000009
【図３】
0004423838.tif 000010
【図４】
0004423838.tif 000011
【図５】
0004423838.tif 000012
【図６】
0004423838.tif 000013
【図７】
0004423838.tif 000014
【図８】
0004423838.tif 000015
【図９】
0004423838.tif 000016
【図１０】
0004423838.tif 000017
【図１１】
0004423838.tif 000018
【図１２】
0004423838.tif 000019
【図１３】
0004423838.tif 000020
【図１４】
0004423838.tif 000021
【図１５】
0004423838.tif 000022
【図１６】
0004423838.tif 000023
【図１７】
0004423838.tif 000024