JP2005331859A

JP2005331859A - 表示素子

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Publication number: JP2005331859A
Application number: JP2004152060A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takeda; 俊彦武田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】表示コントラストの低下や表示画像の劣化の発生を抑制することができる表示素子を提供する。
【解決手段】基板１０上に設けられた中空部１５に分散媒４０と帯電泳動粒子５０とからなる表示媒体を充填し、印加電界に応じた中空部内における帯電泳動粒子５０の分布状態を表示に反映させる。そして、分散媒４０に高分子６０を添加すると共に、帯電泳動粒子間及び中空部１５の内壁面と帯電泳動粒子５０との間に形成される高分子６０の濃度勾配によって力を発生させ、この力により、電界印加解除状態でも帯電泳動粒子５０の分布状態の維持を行うようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電泳動粒子の分布状態を表示状態に反映させる表示素子に関する。

近年、中空部内における微粒子の分布状態を表示状態に反映させる表示素子が提案されており、このような表示素子の一例として、帯電している微粒子である帯電泳動粒子を絶縁性液体中に分散させ、この帯電泳動粒子に電界を印加して帯電泳動粒子を移動させる、電気泳動現象を利用した電気泳動表示素子（以下、ＥＰＤという）の開発が盛んに行われている。

ＥＰＤは、印加電界に応じて中空部内の帯電泳動粒子の分布状態を表示に反映させるので表示コントラストが大きい。また、その表示状態は書き込み用の電気信号の印加を解除しても保持される例が数多く報告されているが、このように電気信号の印加を解除しても表示状態が保持されるという事は、帯電泳動粒子の集団が所定の位置に存在しつづけることに対応している。

ここで、このように保持状態を維持させるためには、帯電泳動粒子の変位を抑制するための機構が必要であり、このような機構として、帯電泳動粒子とＥＰＤの画素を形成している固体表面との間に働く鏡像力を利用する方法（例えば、特許文献１参照）や、高粘性の分散媒を利用する方法（例えば、特許文献２参照）を採用したものが提案されている。

特開２０００−３２１６０５（第１２頁、図５）ＷＯ０２／０７９８６９（４５頁、Ｆｉｇ．１Ａ）

しかしながら、上記特許文献１および上記特許文献２に提案されている方法では、保持状態における表示コントラストの低下が発生する場合があった。

ここで、このような表示コントラスト低下の原因の一つとして、表示コントラストの維持に必要な帯電泳動粒子の積層状態の崩壊があげられる。次に、この積層状態の崩壊がコントラスト低下を誘起する理由を説明する。

図１４の（ａ）は、ある画素部に対応する固体表面上に１層の帯電泳動粒子層のみが存在する場合の模式図である。（ａ）において、１０００は表示面の反対側にある第１基板、１１００は帯電泳動粒子、１２００は分散媒、１３００は表示面側の第２基板である。（ｂ）は、第２基板側から見た帯電泳動粒子層の様子を示した模式図であり、１４００は、隣接する帯電泳動粒子１１００の間の隙間である。

そして、この隙間１４００を通して、第１基板１０００の表面を確認する事ができる。ここで、この隙間１４００の存在のために、第２基板側から第１基板側を観察すると、少なくとも帯電泳動粒子１１００の色と、第１基板表面の色とが混ざって見える。

一方、（ｃ）は、第１基板表面上に帯電泳動粒子の層が２層積層している画素の状態を模式的に示した図であり、１５００は帯電泳動粒子１１００の第１層目、１６００は帯電泳動粒子１１００の第２層目である。ここで、帯電泳動粒子１１００の第２層目１６００は、第１層１５００を構成する帯電泳動粒子間に形成される隙間をふさぐ状態で、第１層上に配置している。

このため、第２基板側から第１基板側を観察した場合、画素部は帯電泳動粒子１１００のみが観察され、第１基板表面は見えない。従って、このように帯電泳動粒子１１００が２層積層している状態の表示コントラストは、（ａ）に示す帯電泳動粒子１１００が１層のみの場合の表示コントラストより大きい。

ところで、このような帯電泳動粒子の積層状態が、下記理由により崩壊して帯電泳動粒子からなる層が１層のみになる場合があり、この場合ＥＰＤの表示コントラストは低下する。

例えば、鏡像力のみを利用する先行技術の場合、その大きさが２物体間（第１基板表面と帯電泳動粒子）の距離の２乗に反比するという鏡像力の性質により、第２層に作用する鏡像力の大きさが、１層に作用する大きさよりも小さくなるため、２層には、第１層上に配置し続けるために十分な鏡像力が作用しにくい場合がある。さらには、第２層に第１基板表面から離れる方向に何らかの外乱（例えば、ＥＰＤの落下衝撃や分散媒の流動や熱揺らぎ）が作用すると、第２層を構成する帯電泳動粒子は第１層上から離れ易くなる。

一方、高粘性の分散媒を利用する先行技術の場合、粘性は帯電泳動粒子の空間変位に対する抵抗として機能するものではあるが、第１基板表面と第１層との間や第１層と第２層との間に引力を誘起するもではないことから、第１層および第２層に何らかの外乱（例えば、素子の落下衝突や分散媒の流動）が作用すると、両層ともに崩壊しやすくなる。

更に、保持状態を分散媒の粘性の増加や鏡像力により維持しようとした場合、画像の劣化が発生する場合があった。例えば、保持状態におけるＥＰＤを曲げようとした場合、分散媒の流動等が発生する。この流動等は、帯電泳動粒子の積層状態を崩そうとする力として作用する。この際、帯電泳動粒子を元の位置に戻そうとする復元力が十分でない場合がある。特に分散媒の高粘性化により保持状態を維持する方法の場合、基本的に変位した帯電泳動粒子の位置を元に戻そうとする復元力は作用しにくい。従って、このような場合、表示画像を復元できずに、表示画像の劣化が発生する。さらに、駆動速度が抑制される場合もある。

また、表示コントラストの低下の他の原因としては、表示コントラストの維持に必要な帯電泳動粒子の積層構造の崩壊がある。次に、この積層構造の崩壊がコントラスト低下を誘起する理由を説明する。

図１５の（ａ）は、第２基板１３００表面に帯電泳動粒子１１００が積層している状態を模式的に示している。この場合、第２基板１３００側から第１基板１０００側を観察した場合、画素部は帯電泳動粒子１１００の色を呈している様に見える。

また、図１５の（ｂ）は、（ａ）に示した帯電泳動粒子１１００の一部が積層構造から離れている状態を模式的に示している。そして、このように積層構造が部分的に崩壊した領域を第２基板側から観察すると、帯電泳動粒子１１００の色と分散媒１２００の色とが混ざったように見える。

これは、この領域を第２基板側から観察すると、図１５の（ｃ）に模式的に示すように第２基板１３００に近接している帯電泳動粒子１１００と同時に、互いに隣接する帯電泳動粒子間に形成される隙間１４００から分散媒１２００が見えるからである。このため、図１５の（ｂ）の表示コントラストは、図１５の（ａ）の表示コントラストよりも小さくなる。

なお、図１６は、図１５の（ｂ）よりも帯電泳動粒子１１００の積層構造が、より崩壊している状態を模式的に示している。この場合、第２基板１３００側から観察すると、図１５の（ｂ）の場合よりも、帯電泳動粒子の色と分散媒の色が混ざった色を呈している様に見える。このため、図１６の表示コントラストは、図１５の（ｂ）の表示コントラストよりも小さい。

ところで、このような積層構造が、下記の理由により崩壊する場合があり、この場合、保持状態の維持が困難になり、ＥＰＤの表示コントラストが低下する。

その第１の理由は、既述したように鏡像力の性質により、第２層目には、第１層目に近接して配置し続けるために十分な鏡像力が作用しにくい。したがって、第２層目に第２基板表面から離れる方向に何らかの外乱（例えば、ＥＰＤの落下衝撃や分散媒１１００の流動や熱揺らぎ）が作用すると、第２層目を構成する帯電泳動粒子は第１層目から離れ易くなる。この様な鏡像力の性質により、積層構造が崩壊するようになる。

第２の理由は、分散媒の粘性は、既述したように粒子間等に引力相互作用を発現させないためであり、何らかの外乱（例えば、素子の落下衝突や分散媒の流動）により帯電泳動粒子が変位すると、元の位置には戻らない。そして、この変位が微小なものであっても、変位が複数回発生すると、大きな距離を移動する事となり、積層構造が崩壊するようになる。

そこで本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、表示コントラストの低下や表示画像の劣化の発生を抑制することができる表示素子を提供することを目的とするものである。

本発明は、基板と、基板上に設けられ、中空部が二次元的に配列されている封止構造体と、前記中空部に充填された分散媒と帯電泳動粒子群とからなる表示媒体から構成され、印加電界に応じた中空部内における前記帯電泳動粒子の分布状態を表示に反映させる表示素子において、前記分散媒に高分子及び超微粒子の少なくとも一方を添加すると共に、帯電泳動粒子間及び前記中空部の内壁面と前記帯電泳動粒子との間に形成される前記高分子及び超微粒子の少なくとも一方の濃度勾配によって発生する力により、電界印加解除状態でも前記帯電泳動粒子群の分布状態の維持を行うことを特徴とするものである。

本発明は、分散媒に高分子及び超微粒子の少なくとも一方を添加し、帯電泳動粒子間及び中空部の内壁面と帯電泳動粒子との間に形成される高分子及び超微粒子の少なくとも一方の濃度勾配によって発生する力により、電界印加解除状態でも帯電泳動粒子の分布状態の維持を行うようにすることにより、表示コントラストの低下や表示画像の劣化の発生を抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示素子である電気泳動表示素子の構成を模式的に示す断面図であり、１０は表示面の反対側にある第１基板、２０は表示面側の透明な第２基板、３０は隔壁、１００は絶縁層である。４０は分散媒であり、絶縁層１００と隔壁３０と第２基板２０により形成される中空部１５に充填されている。なお、本実施の形態において、この分散媒４０は無色である。また、中空部１５は第１基板上に二次元的に配列しており、絶縁層１００と隔壁３０と第２基板２０とにより封止構造体が構成される。

５０は分散媒４０と共に表示媒体を構成する帯電泳動粒子（群）、８０は第１電極、９０は各中空部に配置された第２電極である。なお、図１では、この他の表示素子構成要素（例えば、電極間に電気信号を印加する電気信号印加手段や、各中空部１５に対して配置した薄膜トランジスタＴＦＴなど）は省略している。

ここで、この電気泳動表示素子は、帯電泳動粒子５０の分布状態を表示状態に反映させるものである。例えば、図１における右側の中空部１５Ｂでは、帯電泳動粒子５０が第１基板１０の面内方向に積層して分散している分布状態を示している。そして、この領域を第２基板２０側から観察すれば、帯電泳動粒子５０の色が、例えば黒色であれば、黒色を呈している様に見える。また、図１における左側の中空部１５Ａでは、帯電泳動粒子５０が隔壁３０の表面上に集合した分布状態を示している。そして、この領域を基板２０側から観察すれば、第１電極８０面又は絶縁層１００が白色ならば、観察者には白色に見える。

また、表示状態を変化させるには、例えば第１電極８０と第２電極９０との間へ電気信号を印加して帯電泳動粒子５０を電気泳動力により第１基板１０上で変位させ、帯電泳動粒子５０の分布状態を変化させればよい。なお、本発明では、表示状態の変化時に必要な、帯電泳動粒子５０の基板上での変位方法に特に制限はない。例えば、誘電泳動力、分散媒の電気流体力学的な流動などを利用して、帯電泳動粒子５０を基板１０上で変位させても構わない。

また、上記説明では、帯電泳動粒子５０は黒色で、第１電極８０面（又は絶縁層１００）は白色としたが、これに限定されるものではない。例えば、第１電極８０面（又は絶縁層１００）を適宜赤・緑・青色等に着色するとカラー表示も可能である。また、図１では、第１基板１０側に電極系を配置させた例を示した。そして、この電極系により形成される電界は、帯電泳動粒子を封止膜の面内方向に大きく変位させる。しかし、本発明ではこの様な電極構成に限定されるものではなく、所望の表示状態を形成できれば構わない。例えば、帯電泳動粒子を基板１０の法線方向に大きく変位させる電極構成でも構わない。

ところで、図１において、６０は分散媒４０中に添加された高分子であり、本実施の形態においては、このように分散媒４０中に高分子６０を添加することにより、画像形成用の電気信号の印加が解除された場合でも、表示画像を保持することができるようにしている。

次に、このような高分子６０を利用した表示画像保持方法について説明する。

図２は、分散媒４０中に分散された高分子６０の状態を示しており、高分子６０は分散媒４０中で有限の拡がりを示している。ここで、高分子６０は、帯電泳動粒子５０に接触しても剥離しやすく、分散媒４０側に離脱しやすい性質を有している。また、高分子６０は、中空部の内壁面に接触しても剥離しやすく、分散媒４０側に離脱しやすい性質を有している。

ところで、図２は、帯電泳動粒子５０の表面間距離が、高分子６０の分散媒４０中における拡がりよりも大きい状態を模式的に示している。この場合、粒子表面間には高分子６０が存在しうる。なお、図２において、６０Ａは、このように粒子表面間に存在している高分子を示している。

一方、図３は、帯電泳動粒子５０同士が近接配置しており、その粒子表面間の最短距離が、高分子６０の広がりよりも小さい状態を示している。そして、このように粒子表面間の最短距離が高分子６０の広がりよりも狭い場合、破線で模式的に囲っている粒子表面間の領域には高分子６０は存在する事ができない。

つまり、この様な領域では、高分子６０の濃度はゼロである。一方、粒子表面間距離が高分子６０の広がりより大きい領域では、高分子６０の濃度はゼロよりも大きい。従って、図３における帯電泳動粒子５０の周囲には、高分子６０の濃度勾配が形成される。そして、この濃度勾配は、帯電泳動粒子同士を凝集させるような引力相互作用を帯電泳動粒子５０に作用させる。この相互作用による力の一つとして、浸透圧に起因する力Ｆをあげる事ができる。

そして、このＦは、下記式（１）で表現される。また、相互作用のエネルギーＷは、下記式（２）で表現される。

なお、上記式（１）及び式（２）において、Ｄは帯電泳動粒子の直径、ｒは帯電泳動粒子の中心間の距離、ｄは分散媒中における高分子の拡がりの大きさ、Ｃは高分子の添加濃度である。

式（２）が示すように、相互作用Wは、高分子濃度Ｃや高分子の広がりｄが大きい程、大きくなる。ここで、Ｃを大きくするには、高分子の添加量を増大させればよく、Ｃの大きさは１０^−７モル／リットル以上にする事が好ましい。また、ｄを大きくするには、高分子の分子量を増大させればよく、ｄの大きさは５ｎｍ以上にする事が好ましい。

なお、上記濃度勾配に起因する力Ｆは、帯電泳動粒子間だけでなく、帯電泳動粒子と平面状の表面（例えば、中空部の内壁面）との間でも発生する。即ち、両者の表面間の最短距離が高分子の広がりよりも小さい距離にまで近接したならば、そこは高分子が存在できない領域となる。この結果、この領域においても既述したような濃度勾配が形成され、両者には引力が発生する。

そして、この場合の力Ｆも、上記（１）式と同様に、Ｃ及びｄが大きい程、大きくなる。なお、本実施の形態の場合、帯電泳動粒子同士の表面間距離と帯電泳動粒子と中空部表面との間の距離が２μｍ未満に接近する必要がある。

一方、引力相互作用のエネルギーＷは、例えば、２物体（帯電泳動粒子同士、帯電泳動粒子と中空部表面）を十分に近接させたり、高分子濃度や高分子広がりを大きくすれば分散媒の熱エネルギー（ｋ_ＢＴ：ｋ_Ｂはボルツマン定数、Ｔは分散媒の絶対温度である）の少なくとも５倍以上にする事ができる。そして、このように相互作用のエネルギーＷが浸透圧の５倍以上あれば、少なくとも粒子間又は粒子と平面間の近接した状態は、熱揺らぎにより崩れにくくなる。

更に、高分子濃度や高分子の広がりを増大させるなどの処理により、相互作用のエネルギーＷを分散媒の熱揺らぎの１５倍以上にする事も可能である。この場合には、外乱（例えば、分散媒の流動）に対しても帯電泳動粒子同士や帯電泳動粒子と中空部表面と間の安定性が増すようになる。

ところで、これまでは分散媒中に高分子６０が分散した系について説明したが、本実施の形態は、これに限らず、高分子の替わりに、例えば図４に示すように、超微粒子７０を添加させても良く、また図５に示すように高分子６０と超微粒子７０の両方を分散媒中に分散させても良い。

ここで、例えば、図４に示すように高分子６０の替わりに超微粒子７０を添加した場合も、粒子同士の接近及び粒子の中空部表面への接近により両物体間に超微粒子７０の濃度勾配が形成されれば、引力相互作用が発現する。そして、この場合の力や、この力に関する引力相互作用のエネルギーも、超微粒子の添加濃度に比例する。なお、超微粒子７０が球形の場合、超微粒子７０の濃度分布に起因する引力相互作用Ｗ’は下記の式（３）で表現される。

なお、上記式（３）において、Ｃ’は超微粒子の添加濃度、Ｒは帯電泳動粒子の直径、σは超微粒子の直径、ｈは帯電泳動粒子の表面間距離である。そして、式（３）が示す様に、引力相互作用Ｗ’は、Ｃ’が大きい程、σが小さい程、大きくなる。

つまり、本実施の形態では、このように濃度勾配に起因する力を利用して、帯電泳動粒子同士及び帯電泳動粒子と中空部表面との間に引力相互作用を誘起させ、この引力を保持状態の維持に利用するようにしている。

例えば、図１に示した２種類の帯電泳動粒子５０の分布状態を形成するために、帯電泳動粒子５０に電界を印加すると、電界により帯電泳動粒子５０は、中空部の内壁面に接近する。この接近距離が高分子の広がり（又は超微粒子の大きさ）よりも小さくなると、帯電泳動粒子５０の周囲には高分子（又は超微粒子）の濃度勾配が形成される。この結果、帯電泳動粒子５０と内壁表面との間には引力が発生する。

同様に、帯電泳動粒子同士も高分子の広がり（又は超微粒子の大きさ）よりも小さい距離にまで近接し、この近接により、既述した様な濃度勾配が形成され、帯電泳動粒子間にも引力が発生する。そして、本実施の形態では、これらの濃度勾配に起因する力を利用して、保持状態における中空部表面上での帯電泳動粒子５０の積層状態を維持するようにしている。

また、図１４の（ｃ）に示す保持状態における帯電泳動粒子５０の第１層と第２層との間には、濃度勾配に起因する引力が作用する。ここで、この引力は、上述した先行技術が利用している鏡像力とは異なり、内壁表面からの距離の２乗に反比例するものではなく、第１層と第２層を構成する帯電泳動粒子同士が接触又は近接していれば、両者間に作用する。従って、外乱（例えば、分散媒の流動）に対して安定である。また、濃度勾配に起因する力は引力であるので、帯電泳動粒子の層が変形しようとしても、力が復元力として作用する。

このように、分散媒４０に高分子及び超微粒子の少なくとも一方を添加し、帯電泳動粒子間及び中空部１５の内壁面と帯電泳動粒子５０との間に形成される高分子６０及び超微粒子７０の少なくとも一方の濃度勾配によって発生する力により、電界印加解除状態でも帯電泳動粒子の分布状態の維持を行うようにすることにより、表示コントラストの低下や表示画像の劣化の発生を抑制することができる。さらに、このような高分子及び超微粒子の添加により、帯電泳動粒子駆動時の粘性抵抗を低下させることができる。

次に、本実施の形態に係る電気泳動表示素子の材料について説明する。

本実施の形態に用いる分散媒は、絶縁性流体であり、このような絶縁性流体としては、イソパラフィン（例えば、商品名がアイソパーのエクソン社製の流体）、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の有機溶媒をあげる事ができる。

また、帯電泳動粒子は、所望の表示を行う事ができれば、特に材料や粒子サイズや粒子の色等に制限はない。なお、着色されていて絶縁性液体中で正極性又は負極性の良好な帯電特性を示す材料が好ましい。例えば、各種の無機顔料や有機顔料やカーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂を使用すると良い。粒子の平均粒径は通常０．０１〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１〜１０μｍ程度のものを用いる。

上述した絶縁性液体中や帯電泳動粒子中には、帯電泳動粒子の帯電を制御し、安定化させるための荷電制御剤を添加しておくと良い。かかる荷電制御剤としては、コハク酸イミド、モノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などを用いると良い。

本実施の形態に係る高分子の性状は、液体でも固体でも構わないが、分散媒に溶解しやすい事が望ましい。また、高分子は、帯電泳動粒子や中空部表面に接触しても、分散媒側に離脱し易い性質を有している事が好ましい。もし、帯電泳動粒子や中空部表面に接触した高分子が容易に剥離しないとすると、帯電泳動粒子同士や帯電泳動粒子が中空部内壁に極めて接近したとしても、両者の間には高分子が存在する事となる。

そして、このように両者の間に高分子が存在するようになると、帯電泳動粒子の周囲には、引力相互作用の形成に必要な高分子の濃度勾配が形成されなくなり、引力相互作用の発現ができなくなる。つまり、この高分子の性質は引力相互作用の発現に必要なものである。

また、この性質を高分子に発現させるためには、高分子の極性が分散媒の極性以下である事が好ましい。なぜならば、高分子の極性が、分散媒の極性よりも大きければ、高分子は分散媒に接触している固体表面に強く吸着する場合が多いからである。なお、この関係は絶対的なものではく、一つの目安である。従って、所望の引力相互作用を発現できれば、高分子の種類に特に制限はない。

なお、分散媒として、イソパラフィン等の炭化水素系の溶媒を用いた場合、高分子としてゴム系高分子を使用する事が可能である。なぜならば、ゴム系高分子は、炭化水素系の溶媒と同程度に極性を低くする事が可能で、且つ、炭化水素系溶媒に対する溶解性を付与し易いからである。ここで、ゴム系高分子としては、イソプレンゴム系高分子、ブタジエンゴム系高分子、エチレンプロピレンゴム系高分子、イソブチレンゴム系高分子、あるいはこれら高分子の誘導体をあげる事ができる。

また、既述した式（１）を用いて説明した様に、高分子の分子量は大きい方が好ましい。なぜならば、高分子の分子量が大きい方が、式（１）における高分子の分散媒中における拡がりｄを大きくでき、引力相互作用を増大させる事ができるからである。

例えば、ブタジエン系高分子であるポリブタジエンの平均分子量は１０万以上、好ましくは１００万以上、より好ましくは２００万以上である。一方、イソブチレン系高分子であるポリイソブチレンの分子量は、１００万以上、好ましくは３００万以上である。また、１種類の高分子だけでなく、複数種の高分子を高分子として分散媒に添加しても構わない。

次に、本実施の形態に係る超微粒子の大きさは、帯電泳動粒子の大きさの半分以下である事が好ましい。なぜならば、既述した式（３）が示す様に、超微粒子の大きさが小さい程、帯電泳動粒子に作用する引力相互作用が大きくなるからである。

また、本実施の形態に係る超微粒子は、所望の引力相互作用を発現できれば、有機物でも無機物でも、或は両者の複合体でも構わない。ここで、有機物組成の超微粒子としては、アクリル系高分子の超微粒子を上げる事ができ、無機物組成の超微粒子としては、シリカ系の超微粒子をあげる事ができる。

また、超微粒子は、帯電泳動粒子や中空部表面に接触しても、分散媒側に離脱し易い性質を有している事が好ましい。もし、帯電泳動粒子や中空部表面に接触した超微粒子が容易に剥離しないとすると、帯電泳動粒子同士や帯電泳動粒子が中空部内壁に接近したとしても、両者の間には超微粒子が存在する事となる。

そして、このように両者の間に超微粒子が存在するようになると、帯電泳動粒子の周囲には、引力相互作用の形成に必要な超微粒子の濃度勾配が形成されなくなり、引力相互作用の発現ができなくなる。つまり、この超微粒子の性質は引力相互作用の発現に必要なものである。なお、高分子と超微粒子の両方を、帯電泳動粒子への引力相互作用を発現させるための材料として、分散媒に添加しても構わない。

使用する基板の種類には、特に制限はない。例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の柔らかい基板や、ガラス、石英等の硬い基板も使用できる。なお、表示面側に配置される基板は、透明である必要がある。

また、電極材料や電極配置も、所望の表示を実現できれば大きな制限はない。電極材料としてはＡｌ電極やＩＴＯ電極を挙げる事ができ、電極配置としては、表示状態の変化に必要な所望の帯電泳動粒子変位を誘起できるものであれば、特に制限はない。なお、第１電極６０を光反射層としても利用する場合は、銀（Ａｇ）あるいはアルミ（Ａｌ）等の光反射率の高い材料を好適に使用する。この第１電極６を白色表示として使用する場合は、電極表面そのものに光が乱反射するように表面凹凸をつけるか、あるいは電極上に光散乱層を形成しておく。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図６は、本実施の形態に係る表示素子である電気泳動表示素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図６において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。

図６において、５０Ａは帯電泳動粒子であり、この帯電泳動粒子５０Ａの表面には、帯電泳動粒子の分散媒中における分散状態を支援するため、後述する図７に示すような第１分散基１２０、あるいは第２分散基１３０が存在している。なお、以下の説明では、帯電泳動粒子５０Ａの一部を固体１とし、他の帯電泳動粒子５０Ａ又は中空部の内壁面を固体２と表現する場合もある。そして、この固体１と固体２の表面には、おのおの第１分散基１２０及び第２分散基１３０が存在している。

ここで、この第１分散基１２０及び第２分散基１３０は、帯電泳動粒子５０Ａの分散媒中における分散性を支援するだけでなく、後述する保持特性発現にも関与するものである。また、本実施の形態において、分散媒中には、第１分散基１２０と第２分散基１３０との間に引力を発生させるための添加物として、例えば高分子や超微粒子が添加されている。

図６は、分散媒４０中に添加剤として高分子６０を添加した系の模式図であり、高分子６０が帯電泳動粒子間を架橋する事なく保持状態を実現している状態を模式的に示している。つまり、本実施の形態は、添加剤を利用して、画像形成用の電気信号の印加を解除しても、表示画像を保持させるようにしたものである。

次に、本実施の形態に係る表示画像保持方法について説明する。

先ず、固体１と固体２の間を添加剤が架橋する事なく保持状態を実現する機構について説明する。

図７は、分散媒４０中に添加された高分子６０の状態を示しており、高分子６０は分散媒４０中で有限の拡がりを示している。なお、この図７は、帯電泳動粒子５０Ａの表面間距離が、高分子６０の分散媒４０中における拡がりよりも大きい状態を模式的に示している。この場合、粒子表面間には高分子６０Ａが存在しうる。

一方、図８は、帯電泳動粒子５０Ａ同士が近接配置しており、その粒子表面間の最短距離は、高分子６０の拡がりよりも小さい状態を示している。そして、このように粒子表面間の最短距離が高分子６０の拡がりよりも狭い場合、破線で模式的に囲っている粒子表面間の領域には高分子６０は存在する事ができない。

つまり、この様な領域では、高分子６０の濃度はゼロである。一方、粒子表面間距離が高分子６０の広がりより大きい領域では、高分子６０の濃度はゼロよりも大きい。従って、図８における帯電泳動粒子５０の周囲には、高分子６０の濃度勾配が形成される。そして、この濃度勾配は、帯電泳動粒子同士を凝集させるような引力相互作用を帯電泳動粒子５０Ａに作用させる。

ここで、この相互作用により第１分散基１２０と第２分散基１３０との間には引力が作用しているのと同じ状況が実現される。この相互作用による力の一つとして、浸透圧に起因する力Ｆをあげる事ができる。なお、このＦは、既述した第１の実施の形態と同様に、式（１）で表現される。また、相互作用のエネルギーＷは、既述した式（２）で表現される。

ここで、本実施の形態において、濃度勾配に起因する力Ｆは、帯電泳動粒子間だけでなく、帯電泳動粒子と平面状の表面（例えば、中空部の内壁面）との間でも発生する。即ち、第１分散基１２０と第２分散基１３０との間に引力が作用しているのと同じ状況が実現される。

例えば、第１分散基１２０と第２分散基１３０との表面間の最短距離が高分子の拡がりよりも小さい距離にまで近接したならば、そこは高分子が存在できない領域となる。この結果、上述したような濃度勾配が形成され、両者には引力が発生する。この力も、上記式（１）と同様に、Ｃ及びｄが大きい程、大きくなる。なお、本実施の形態では、帯電泳動粒子同士の表面間距離と帯電泳動粒子と中空部の内壁面との間の距離が２μｍ未満に接近する必要がある。

ところで、既述した第１の実施の形態では、添加剤としての高分子６０が、帯電泳動粒子及び中空部の内壁面に付着しても剥離し易いとした。しかし、本実施の形態は、この条件に限定されるものではなく、高分子６０が帯電泳動粒子や中空部の内壁面、即ち第１分散基１２０や第２分散基１３０にはり付き易い場合でも、高分子６０の分散媒中への添加量が多ければ、引力相互作用を発現させる事が可能である。

つまり、少なくとも帯電泳動粒子と中空部の内壁面に吸着可能以上の量の高分子が、分散媒中に添加されていればよい。ここで、帯電泳動粒子と中空部の内壁面に吸着できなかった過剰分の高分子は、２物体（帯電泳動粒子、中空部の内壁）に吸着し難く、この結果、この過剰分の高分子は上述した浸透圧に由来する引力相互作用を第１分散基１２０と第２分散基１３０との間に発現させる事が可能となる。

ところで、このような濃度勾配に起因する引力相互作用は、前述した特性を有する高分子だけでなく、例えば、図９に示すように高分子６０の替わりに添加剤として超微粒子７０を用いた場合も、また図１０に示すように添加剤として高分子６０と超微粒子７０の両方を用いた系でも発現する。

なお図９は、超微粒子７０が帯電泳動粒子間を架橋する事なく保持状態を実現している状態を模式的に示している。また、図９において、超微粒子の形状はロッド状であるが、超微粒子の形状はこれに限定されるものではなく、例えば球状でも構わない。

一方、図１０は、高分子６０と超微粒子７０が帯電泳動粒子間を架橋する事なく保持状態を実現している状態を模式的に示している。

ここで、例えば図９に示すように高分子６０の替わりに超微粒子７０を添加した場合も、第１分散基１２０の第２分散基１３０への接近により、両物体間に超微粒子の濃度勾配が形成されれば、引力相互作用が発現する。そして、この場合の力や、この力に関する引力相互作用のエネルギーも、超微粒子７０の添加濃度に比例する。なお、超微粒子７０がロッド状の場合、超微粒子の濃度分布に起因する帯電泳動粒子間の引力相互作用Ｗ’は下記の式（４）で表現される。

式（４）において、Ｃ’は超微粒子の添加濃度、Ｒは帯電泳動粒子の直径、Ｄは超微粒子の直径、Ｌは超微粒子の長さ、ｈは帯電泳動粒子の表面間距離である。そして、式（４）が示す様に、引力相互作用Ｗ’は、Ｃ’が大きい程、Ｄ’が小さい程、Ｌ／Ｄ’が大きい程、大きくなる。

そして、本実施の形態では、濃度勾配に起因する力を利用して、帯電泳動粒子同士及び帯電泳動粒子と中空部表面との間に引力相互作用を誘起させ、この引力を保持状態の維持に利用するようにしている。

また、図１１は、固体１と固体２の間を添加剤を用いて緩やかに架橋する事により保持状態を実現するようにしたものであり、図１１において、１１０は分散媒４０中に添加された架橋剤である。そして、この架橋剤１１０により、帯電泳動粒子間及び帯電泳動粒子と中空部内壁面との間を緩やかに架橋して保持状態を実現している。

次に、固体１と固体２の間を添加剤を用いて緩やかに架橋する事により保持状態を実現する構成について説明する。

図１２は、架橋剤１１０の両末端が、夫々第１分散基１２０と第２分散基１３０とに結合している状態を模式的に示している。ここで、この架橋剤１１０には、第１分散基１２０と第２分散基１３０に緩やかな結合を形成可能なユニットが含まれている。また、同様に、第１分散基１２０及び第２分散基１３０には、架橋剤１１０のユニットと緩やかな結合を形成可能なユニットが含まれている。

また図１３は、架橋剤１１０と第１分散基１２０と第２分散基１３０との間の結合部位を模式的に拡大した様子を示す図であり、１６０は第１分散基１２０及び第２分散基１３０に設けられた、架橋剤１１０と緩やかに架橋するためのユニット、１５０は架橋剤１１０に設けられた、ユニット１６０と緩やかに架橋するためのユニットである。なお、ユニット１５０とユニット１６０との間の緩やかな結合としては、水素結合、或は酸塩基相互作用やエントロピー的相互作用に基づく引力相互作用をあげる事ができる。ただし所望の緩やかな結合を形成できるものであれば、特に制限はない。

ここで、例えば図６、図９及び図１０に示した様な帯電泳動粒子５０Ａの分布状態を形成するために、帯電泳動粒子５０Ａに電界を印加すると、電界により帯電泳動粒子５０Ａは、中空部の内壁面に接近する。この接近距離が高分子の拡がり（又は超微粒子の大きさ）よりも小さくなると、帯電泳動粒子５０Ａの周囲には高分子（又は超微粒子）の濃度勾配が形成される。この結果、帯電泳動粒子５０Ａと内壁表面との間には引力が発生する。

同様に、帯電泳動粒子同士も高分子の拡がり（又は超微粒子の大きさ）よりも小さい距離にまで近接し、この近接により、前述した様な濃度勾配が形成され、帯電泳動粒子間にも引力が発生する。そして、本実施の形態では、これらの濃度勾配に起因する力を利用して、保持状態における中空部の内壁面上での帯電泳動粒子の積層状態を維持する。

また、保持状態における帯電泳動粒子５０Ａの第１層と第２層との間には、濃度勾配に起因する引力が作用する。この引力は、上述した先行技術が利用している鏡像力とは異なり、内壁表面からの距離の２乗に反比例するものではなく、第１層と第２層を構成する帯電泳動粒子同士が接触又は近接していれば、両者間に引力が作用する。

従って、外乱（例えば、分散媒の流動）に対して安定である。また、濃度勾配に起因する力は引力であるので、帯電泳動粒子の層が変形しようとしても、力が復元力として作用する。

また、図１１に示した帯電泳動粒子５０Ａの分布状態を形成するために、帯電泳動粒子５０Ａに電界を印加すると、電界により帯電泳動粒子５０Ａは、中空部の内壁面に接近する。そして、この接近距離が分散媒中における架橋剤１１０の拡がり程度になれば、中空部の内壁面と帯電泳動粒子５０Ａとは、架橋剤１１０により架橋される。同様に、帯電泳動粒子同士も架橋剤１１０の拡がりよりも小さい距離にまで近接すると、帯電泳動粒子間も架橋剤１１０により架橋される。

また、帯電泳動粒子５０Ａに電界を印加することにより、帯電泳動粒子５０Ａが中空部の内壁面に接近する距離が分散媒中における架橋剤１１０の拡がりよりも小さくなると、帯電泳動粒子５０Ａと中空部の内壁面との間が、架橋剤１１０により緩やかに架橋される。同様に、帯電泳動粒子同士も分散媒中における架橋剤１１０の拡がりよりも小さい距離にまで近接すると、帯電泳動粒子同士は架橋剤１１０により緩やかに架橋される。そして、このように本実施の形態では、これらの架橋を利用して、保持状態における中空部の内壁面上での帯電泳動粒子５０Ａの積層状態を維持することができる。

さらにまた、保持状態における帯電泳動粒子の第１層と第２層との間には、架橋に起因する引力が作用する。この引力は、上述した先行技術が利用している鏡像力とは異なり、内壁表面からの距離の２乗に反比例するものではなく、第１層と第２層を構成する帯電泳動粒子同士が接触又は近接していれば、両者間に引力が作用する。

従って、外乱（例えば、分散媒の流動）に対して安定である。また、帯電泳動粒子５０Ａの層が変形しようとしても、架橋が可能なユニットが複数個存在しているので、すぐに架橋状態が形成される。即ち、保持に重要な架橋状態が復元される。

つまり、本実施の形態においては、保持状態における固体１（帯電泳動粒子）と固体２（帯電泳動粒子、中空部の内壁）との間の近接状態を上述した機構により維持する事ができる。なお、上述した機構とともに、他の近接状態を維持する機構（例えば、鏡像力）が共存していても構わない事は言うまでもない。

このように、本実施の形態においても、分散媒４０に高分子及び超微粒子の少なくとも一方を添加し、帯電泳動粒子間及び中空部１５の内壁面と帯電泳動粒子５０との間に形成される高分子６０及び超微粒子７０の少なくとも一方の濃度勾配によって発生する力により、電界印加解除状態でも帯電泳動粒子の分布状態の維持を行うようにすることにより、表示コントラストの低下や表示画像の劣化の発生を抑制することができる。

本実施の形態に用いる分散媒及び帯電泳動粒子は、既述した第１の実施の形態のものと同様のものを用いる。また、高分子については、既述した第１の実施の形態のものと同様のものを用いることができるが、帯電泳動粒子や中空部の内壁面に吸着し易いものを用いても良い。この場合には、分散媒中に帯電泳動粒子と中空部の内壁面に吸着可能な量以上の高分子を添加されていれば良い。この理由は上述したように、過剰に存在する高分子は帯電泳動粒子等に吸着し難ので、帯電泳動粒子同士等が近接すれば、上述した浸透圧に起因する引力が発生するからである。従って、帯電泳動粒子への吸着可能なユニットを含有するゴム系高分子を使用する事も可能である。

また、超微粒子の大きさは、帯電泳動粒子の大きさの半分以下である事が好ましい。より好ましくは２００ナノメートル以下、更に好ましくは１００ナノメートル以下である。上記式（３）が示す様に、超微粒子の大きさが小さい程、超微粒子が細長い程、帯電泳動粒子等に作用する引力相互作用は大きくなる。また、超微粒子としては、既述した第１の実施の形態のもののほか、無機物組成の超微粒子としては、シリカ系や酸化アルミニウム系の超微粒子をあげる事ができる。また、超微粒子は分散媒中で帯電可能なユニットを有していても構わない。該ユニットとしては硫黄酸化物やアミノ基、カルボキシル基などをあげることができる。

超微粒子が帯電泳動粒子に対して逆極性に帯電していれば、超微粒子は帯電泳動粒子間の静電引力を媒介する。また、この超微粒子が中空部の内壁に付着（付着機構に制限はない）すれば、超微粒子は帯電泳動粒子と中空部の内壁との間の静電引力を媒介する。本発明では、この静電力を前記架橋に利用してもよい。この様な帯電している超微粒子を用いた場合、この超微粒子が上述した浸透圧に起因する引力相互作用を発現するとともに、静電引力相互作用も発現できる。即ち、１種類の添加剤で２重の引力相互作用を発現でき、保持状態形成に有効に作用する。更に、帯電した超微粒子とともに前述した高分子を併用すれば、この高分子が関与する浸透圧に起因する引力相互作用も機能する。

また、本実施の形態に係る架橋剤の性状は、液体でも固体でも構わないが、分散媒に溶解しやすい事が望ましい。また、架橋剤中には、２箇所以上の架橋ユニットが含まれている事が望ましい。

緩やかな架橋として酸塩基相互作用を利用する場合には、架橋剤には酸性ユニット（例えば、マレイン酸、カルボキシル基）を配置し、第１分散基１２０及び第２分散基１３０には塩基性ユニット（例えばアミン基）を配置すればよい。この逆の組み合わせでも構わない。また、緩やかな架橋として水素結合を利用する場合には、架橋剤にはアミド結合等の水素結合を形成可能なユニットを含ませればよい。そして第１分散基１２０及び第２分散基１３０には、架橋剤の水素結合形成ユニットとの間にすし結合を形成可能なユニットを設ければよい。例えば、架橋剤として両末端にアデニン残基が配置している高分子を用いた場合、第１分散基１２０及び第２分散基１３０にはチミン残基を配置すればよい。

また、第１分散基１２０及び第２分散基１３０としては、少なくとも帯電泳動粒子の分散媒中における分散状態を支援できるものであれば特に制限はなく、例えば分散媒としてイソパラフィン系の溶媒を用いた場合、直鎖アルキル鎖をあげる事ができる。また、本実施の形態に係る分散基は、あらかじめ固体１及び固体２に固定化してあっても、分散媒中で吸着させても構わない。

以下、第１の実施の形態を実施例１〜３に沿って、また第２の実施の形態を実施例４〜８に沿って更に詳細に説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１に示す様な電気泳動表示素子を作製した。作製した電気泳動表示素子の１画素の大きさは、１００μｍ×１００μｍであり、各画素は周囲を隔壁３０によって囲まれている。なお、隔壁３０は格子状であり、幅８μｍ、高さ２０μｍである。第１電極８０は、隔壁３０に囲まれた領域直下に位置し、スイッチング素子（図１では示していない）に接続している。第２電極９０は、隔壁３０と基板１０の間に位置する。第２電極９０は、全画素の共通電極としている。

本実施例に係る電気泳動表示素子の製造方法を説明する。

先ず、公知のフォトリソグラフィー法を用いて、ステンレス製の基板１０上にスイッチング素子、第１電極８０、絶縁層１００を形成し、この後、絶縁層１００上に公知のリソグラフィー法により隔壁３０を形成する。次に、絶縁層１００と隔壁３０が形成する空隙部に、分散媒４０と帯電泳動粒子５０と高分子６０と帯電制御剤との混合物を充填する。

本実施例では、分散媒４０として炭化水素系溶媒（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用い、帯電制御剤としてはカルボキシル基を有する変性ポリイソプレン（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を用いた。なお、帯電制御剤の添加濃度は０．８ｗｔ％である。また、帯電泳動粒子５０としては、平均粒径１〜２μｍ程度であるカーボンブラック含有のポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂からなるポリマービーズを使用し、高分子としては、ポリブタジエン（平均分子量：２５０万）を用いた。なお、高分子の添加濃度は２ｗｔ％である。

次に、このような混合物を充填した後、透明な基板２０を隔壁３０上に設置し、分散媒４０等を密閉した。なお、本実施例では基板２０としてポリカーボネートと用いた。そして、この後、得られた電気泳動表示素子の第１電極を接地し、第２電極の電位を１ヘルツ（Ｈｚ）にて、＋１５Ｖ、−１５Ｖと交互に変調した。その結果、黒表示状態と白表示状態が交互に出現した。

次に、表示状態の保持性について観察した。この観察では、まず第２電極への＋１５Ｖ印加を１００ミリ秒以内に解除した。続いて素子の黒表示状態を観察したが、黒表示状態の劣化は観察されなかった。同様に、第２電極への−１５Ｖ印加を１００ミリ秒以内に解除した。続いて素子の白表示状態を観察したが、白表示状態の劣化は観察されなかった。各状態における帯電泳動粒子を光学顕微鏡で観察したが、積層状態を維持している事が確認できた。

更に、表示状態の外乱に対する安定性を観察した。この観察では、白表示を示している保持状態の素子を１ｍの高さから１０回落下させたが、白表示状態の劣化は観察されなかった。同様に、黒表示を示している保持状態の素子を１ｍの高さから１０回落下させたが、黒表示状態の劣化は観察されなかった。各状態における帯電泳動粒子を観察したが、積層状態を維持している事が確認できた。

次に、保持状態の素子を曲げたり元の平面状の状態に戻す操作を１０回繰り返したが、白表示及び黒表示の劣化は観察されなかった。

（実施例２）
本実施例は、ポリブタジエンの替わりに高分子の超微粒子を添加した以外は、実施例１と同じ方法で電気泳動表示素子を作製した。本実施例では、超微粒子としてポリメチルメタクリレートの架橋粒子（粒径０．０６〜０．１５μｍ）を用いた。なお、その添加濃度は０．９ｗｔ％である。

そして、得られた電気泳動表示素子の第１電極を接地し、第２電極の電位を１ヘルツ（Ｈｚ）にて、＋１６Ｖ、−１６Ｖと交互に変調した。その結果、黒表示状態と白表示状態が交互に出現した。

（実施例３）
本実施例は、ポリブタジエンと共に高分子超微粒子を分散媒に添加した以外は、実施例１と同じ方法で電気泳動表示素子を作製した。本実施例で用いた高分子超微粒子は架橋性ポリスチレンを主成分とし、大きさは約９０ナノメートルである。またその表面には硫黄酸化物等の帯電可能なユニットが配置している。なお、ポリブタジエンの添加濃度は１.５ｗｔ％、高分子超微粒子の添加濃度は０.１ｗｔ％である。これらの添加剤は、上述した浸透圧と静電力を利用するために分散媒に添加する。

そして、得られた電気泳動表示素子の第１電極を接地し、第２電極の電位を１ヘルツ（Ｈｚ）にて、＋１５Ｖ、−１５Ｖと交互に変調した。その結果、黒表示状態と白表示状態が交互に出現した。

（実施例４）
本実施例では、図６に示す様な電気泳動表示素子を作製した。作製した電気泳動表示素子の１画素の大きさは、１００μｍ×１００μｍであり、各画素は周囲を隔壁３０によって囲まれている。なお、隔壁３０は格子状であり、幅８μｍ、高さ２０μｍである。第１電極８０は、隔壁３０に囲まれた領域直下に位置し、スイッチング素子（図６では示していない）に接続している。第２電極９０は、隔壁３０と基板１０の間に位置する。第２電極９０は、全画素の共通電極としている。

本実施例に関する表示素子の製造方法を説明する。

先ず、公知のフォトリソグラフィー法を用いて、ステンレス製の基板１０上にスイッチング素子、第１電極８０、絶縁層１００を形成し、この後、絶縁層１００上に公知のリソグラフィー法により隔壁３０を形成する。次に、絶縁層１００と隔壁３０が形成する空隙部に、分散媒４０と帯電泳動粒子５０Ａと帯電制御剤と添加剤としての高分子６０との混合物を充填する。

本実施例では、分散媒４０として炭化水素系溶媒（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用い、帯電制御剤としてはカルボキシル基を有する編成ポリイソプレン（商品名：クラプレンＬＩＲ４１０、クラレ社製）を用いた。なお、帯電制御剤の添加濃度は０．８ｗｔ％である。また、帯電泳動粒子５０Ａとしては、平均粒径１〜２μｍ程度であるカーボンブラック含有のポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂からなるポリマービーズを使用した。なお、この粒子の表面には、あらかじめ長鎖状の炭化水素鎖が配置している。この鎖が分散基に対応している。また、添加剤としての高分子として、ポリブタジエン（平均分子量：２５０万）を用いた。この高分子の添加濃度は３×１０^−５モル／リットルである。なお、この高分子は、上述した浸透圧に起因する引力相互作用を発現させるために分散媒に添加した。

次に、このような混合物を充填した後、透明な基板２０を隔壁３０上に設置し、分散媒４０等を密閉した。なお、本実施例では基板２０としてポリカーボネートと用いた。そして、この後、得られた表示素子の第１電極を接地し、第２電極の電位を１ヘルツ（Ｈｚ）にて、＋１５Ｖ、−１５Ｖと交互に変調した。その結果、黒表示状態と白表示状態が交互に出現した。

次に、表示状態の保持性について観察した。この観察では、まず第２電極への＋１５Ｖ印加を１００ミリ秒以内に解除した。続いて素子の黒表示状態を観察したが、黒表示状態の劣化は観察されなかった。同様に、第２電極への−１５Ｖ印加を１００ミリ秒以内に解除した。続いて素子の白表示状態を観察したが、白表示状態の劣化は観察されなかった。各状態における帯電泳動粒子５０Ａを光学顕微鏡で観察したが、積層状態を維持している事が確認できた。

（実施例５）
本実施例は、ポリブタジエンの替わりに無機超微粒子を添加した以外は、実施例４と同じ方法で表示素子を作製した。本実施例では、超微粒子としてロッド状のアルミナ粒子（粒径：２〜４ｎｍ、アスペクト比：２０〜１００）を用いた。その添加濃度は１．５ｗｔ％である。なお、この超微粒子は、上述した浸透圧に起因する引力相互作用を発現させるために分散媒に添加した。

得られた表示素子の第１電極を接地し、第２電極の電位を１ヘルツ（Ｈｚ）にて、＋１６Ｖ、−１６Ｖと交互に変調した。その結果、黒表示状態と白表示状態が交互に出現した。

（実施例６）
本実施例は、ポリブタジエンと共に実施例５で用いた超微粒子を分散媒に添加した以外は、実施例４と同じ方法で電気泳動表示素子を作製した。ここで、ポリブタジエンの添加濃度は３．５×１０^−６モル／リットル、超微粒子の添加濃度は、０．５ｗｔ％である。なお、この高分子と超微粒子は、上述した浸透圧に起因する引力相互作用を発現させるために分散媒に添加した。

そして、得られた電気泳動表示素子の第１電極を接地し、第２電極の電位を１ヘルツ（Ｈｚ）にて、＋１４Ｖ、−１４Ｖと交互に変調した。その結果、黒表示状態と白表示状態が交互に出現した。

次に、表示状態の保持性について観察した。この観察では、まず第２電極への＋１４Ｖ印加を１００ミリ秒以内に解除した。続いて素子の黒表示状態を観察したが、黒表示状態の劣化は観察されなかった。同様に、第２電極への−１４Ｖ印加を１００ミリ秒以内に解除した。続いて素子の白表示状態を観察したが、白表示状態の劣化は観察されなかった。各状態における帯電泳動粒子を光学顕微鏡で観察したが、積層状態を維持している事が確認できた。

（実施例７）
本実施例は、ポリブタジエンの替わりにジエンスチレン共重合体を添加した以外は、実施例４と同じ方法で電気泳動表示素子を作製した。なお、共重合体の添加濃度は、３．５ｗｔ％である。この場合、共重合体は、帯電泳動粒子と中空部の内壁面に吸着しているだけでなく、分散媒中にも溶存している。なお、この共重合体は、上述した浸透圧に起因する引力相互作用を発現させるために分散媒に添加した。

（実施例８）
本実施例では、表面にアミン基を有する粒子を帯電泳動粒子として用い、添加剤としてはスチレン−マレイン酸樹脂を用いた。これ以外は実施例４と同じ条件で電気泳動表示素子を作製した。なお、この樹脂は、上述した緩やかな結合に起因する引力相互作用を発現させるために分散媒に添加した。

本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示素子の構成を模式的に示す断面図。上記電気泳動表示素子における帯電泳動粒子間相互作用を説明する図。上記電気泳動表示素子における帯電泳動粒子間相互作用を説明する他の図。上記電気泳動表示素子の他の構成を模式的に示す断面図。上記電気泳動表示素子の他の構成を模式的に示す断面図。本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示素子の構成を模式的に示す断面図。上記電気泳動表示素子における帯電泳動粒子間相互作用を説明する図。上記電気泳動表示素子における帯電泳動粒子間相互作用を説明する他の図。上記電気泳動表示素子の他の構成を模式的に示す断面図。上記電気泳動表示素子の他の構成を模式的に示す断面図。上記電気泳動表示素子の他の構成を模式的に示す断面図。上記電気泳動表示素子における架橋剤の両末端が、夫々第１分散基と第２分散基とに結合している状態を模式的に示した図。上記架橋剤と第１分散基及び第２分散基との間の結合部位を模式的に拡大した様子を示す図。従来技術を模式的に説明する図。従来技術を模式的に説明する他の図。従来技術を模式的に説明する他の図。

符号の説明

１０，２０基板
３０隔壁
４０分散媒
５０，５０Ａ帯電泳動粒子
６０高分子
７０超微粒子
１１０架橋剤
１２０第１分散基
１３０第２分散基
１４０高分子
１５０，１６０緩やかな結合を形成するユニット

Claims

基板と、基板上に設けられ、中空部が二次元的に配列されている封止構造体と、前記中空部に充填された分散媒と帯電泳動粒子群とからなる表示媒体から構成され、印加電界に応じた中空部内における前記帯電泳動粒子の分布状態を表示に反映させる表示素子において、
前記分散媒に高分子及び超微粒子の少なくとも一方を添加すると共に、帯電泳動粒子間及び前記中空部の内壁面と前記帯電泳動粒子との間に形成される前記高分子及び超微粒子の少なくとも一方の濃度勾配によって発生する力により、電界印加解除状態でも前記帯電泳動粒子群の分布状態の維持を行うことを特徴とする表示素子。
前記濃度勾配は、前記帯電泳動粒子間の最近接領域及び前記帯電泳動粒子と前記中空部表面との最近接領域における前記高分子及び前記超微粒子の少なくとも一方の濃度が、他の領域の前記高分子及び超微粒子の少なくとも一方の濃度よりも小さいことにより生じることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記濃度勾配により発生する力が、浸透圧であることを特徴とする請求項１又は２記載の表示素子。
前記所定の前記帯電泳動粒子群の維持状態における前記帯電泳動粒子間の相互作用エネルギーが、５ｋ_ＢＴ（ｋ_Ｂ：ボルツマン定数、Ｔ：分散媒の絶対温度）以上であることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記高分子及び前記超微粒子は、前記帯電泳動粒子及び前記中空部の内壁面に接触しても、前記分散媒側に離脱しやすいことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記分散媒は炭化水素系の溶媒から構成されて、前記高分子はゴム系高分子であることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記高分子が、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリイソブチレン、ブチルゴム及びこれら高分子の誘導体から少なくとも１種類又は２種類以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項６記載の表示素子。
前記高分子の極性が、前記分散媒の極性に類似していることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記超微粒子の大きさが、前記帯電泳動粒子の大きさの半分以下であることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記超微粒子が高分子からなる超微粒子である事を特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記帯電泳動粒子の一部は、該帯電泳動粒子の分散媒中における分散状態を支援する第１分散基を、他の前記帯電泳動粒子又は前記中空部の内壁面は該帯電泳動粒子の分散媒中における分散状態を支援する第２分散基をそれぞれ含み、前記第１分散基と前記第２分散基には前記添加された高分子及び超微粒子の少なくとも一方の濃度勾配により引力が発生することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記引力は、前記濃度勾配により発生する浸透圧の圧力勾配に起因することを特徴とする請求項１１記載の表示素子。
前記引力は、前記第１分散基と前記第２分散基との間を前記添加された高分子及び超微粒子の少なくとも一方が架橋することに起因することを特徴とする請求項１１記載の表示素子。
前記添加された高分子及び超微粒子は、前記帯電泳動粒子の一部、及び前記他の前記帯電泳動粒子又は前記中空部の内壁面に吸着しにくいことを特徴とする請求項１１記載の表示素子。
前記添加された高分子及び超微粒子の極性が、前記分散媒の極性よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の表示素子。
前記添加された高分子及び超微粒子は、前記帯電泳動粒子の一部、及び前記他の前記帯電泳動粒子又は前記中空部の内壁面に吸着可能であり、且つ、該高分子及び超微粒子の前記分散媒への添加量が前記帯電泳動粒子の一部、及び前記他の前記帯電泳動粒子又は前記中空部の内壁面の全てに吸着可能な量よりも多いことを特徴とする請求項１１に記載の表示素子。
前記架橋が前記第１分散基及び第２分散基と、前記添加された高分子及び超微粒子との間における酸塩基相互作用に起因し、前記高分子及び超微粒子には少なくとも一つの酸性又は塩基性のユニットが含まれ、前記第１分散基及び前記第２分散基には前記高分子及び超微粒子とは反対の酸性又は塩基性のユニットが含まれることを特徴とする請求項１３記載の表示素子。
前記架橋が前記第１分散基及び第２分散基と前記添加された高分子及び超微粒子との間における水素結合に起因し、前記高分子及び超微粒子には前記第１分散基及び前記第２分散基との間に水素結合を形成可能なユニットが含まれることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
前記超微粒子が前記分散媒中で帯電可能なユニットを有する事を特徴とする請求項１に記載の表示素子。
前記架橋が前記超微粒子の媒介する静電力である事を特徴とする請求項１３と請求項１９に記載の表示素子。