JP2006023711A

JP2006023711A - 電気泳動表示装置

Info

Publication number: JP2006023711A
Application number: JP2005145911A
Authority: JP
Inventors: Takuo Yamazaki; 拓郎山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-01-26
Also published as: WO2005121888A1; US20070171510A1; US7379229B2

Abstract

【課題】画像表示維持のために電力を必要としないメモリ性を付与すると共に、低電圧、低消費電力駆動が可能な電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】帯電粒子の表面と、分散媒と、該帯電粒子が付着する内壁とが下記の（Ａ）乃至（Ｄ）のいずれかである電気泳動表示装置。（Ａ）親水性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、親水性の内壁表面。（Ｂ）疎水性の帯電粒子の表面と、親水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、疎水性の内壁表面。（Ｃ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性の内壁。但し、（Ｃ）の組み合わせのうち、疎水性の分散媒を選択する場合は、分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きい。（Ｄ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性かつ疎油性の内壁表面。
【選択図】なし

Description

本発明は、分散媒に分散させた複数の帯電粒子を電界の作用にて移動させ表示を行う電気泳動表示装置に関する。

図４は、従来の電気泳動表示装置の構造の一例を示す断面図である。図４に示す電気泳動表示装置は、所定の間隔をあけた状態に配置された一対の基板１０１、１０２と、この基板１０１、１０２の間に充填された絶縁性液体１０３と、該絶縁性液体１０３に分散された多数の着色帯電粒子１０４と、それぞれの基板１０１、１０２上に画素毎に配置された表示電極１０５、１０６を備えている。着色帯電粒子１０４は、正極性または負極性に帯電されていて、絶縁性液体１０３および着色帯電粒子１０４はそれぞれ異なる色に着色されている。また、画素と画素の間には隔壁１０７が設けられており、着色帯電粒子１０４の他の画素への移動を防止して均一表示を維持できるように構成されている。

表示電極１０５、１０６への電圧印加によって図４（ａ）に示すように着色帯電粒子１０４を下側基板１０６の方へ集めると絶縁性液体１０３の色が画素の色として視認され、図４（ｂ）に示すように着色帯電粒子１０４を上側電極１０５の方へ集めると該帯電粒子１０４の色が画素の色として視認される。このような制御を画素毎に行うことにより、電気泳動表示装置全体としては様々な画像を表示することができる。

このような原理により表示を行う電気泳動表示装置において、電気アドレッシングにより書き込まれた画像を、表示維持電力を必要とせずに表示し続けること（メモリ性）が可能になると考えられている。電気アドレッシングにより一度書き込まれた画像が表示維持電力を必要とせずに長時間維持可能であれば、画像表示に必要な消費電力を極小さくできるほか、表示させた画像を持ち運ぶ場合に駆動装置ならびに電源を持ち運ぶ必要がなく表示素子部のみを取り外すことが可能となるため、携帯性にも優れる。

メモリ性を電気泳動表示装置に付与する方法としていくつかのものが提案されている。例えば、泳動媒質中に膨潤性層状粘度鉱物を含有させることにより、泳動媒質にチクソトロピックな性質が付与される。チクソトロピックとは、静止時にはゼリー状の状態を維持し、一方、その系に力が加えられることにより流動性が増し、液体のような挙動を示すものをいう。このため、表示粒子を長時間保持することができ、安定した表示を行わせることができる（特許文献１参照）。

また、粒子表面と粒子に吸着した樹脂との間の酸塩基解離と、非イオン性の極性成分による溶媒和効果により電荷が発生し、また、吸着した樹脂による立体効果によって分散安定性の相乗効果が得られ、長期安定と早い応答速度が両立した画像表示媒体が提供できることが報告されている（特許文献２参照）。
特開２００１―２６５２６１号公報特開２００２―６２５４５号公報

電気泳動表示装置においては、基板表面との吸着と脱離が繰り返し可能な帯電粒子と基板表面の関係が必要である。吸着状態が安定に保たれると同時に、比較的低い電圧で帯電粒子を基板表面から脱離させることが出来なければならない。

さらに、表示画像にメモリ性を持たせるには、基板表面に帯電粒子が吸着した状態を安定に保つだけでなく、基板表面に吸着した帯電粒子の上にさらに他の帯電粒子が重なった状態も安定に保つ必要がある。

とくに、図４の上下移動型の電気泳動でなく、以下の実施例中で説明するような、基板面方向に移動させる水平移動型の電気泳動表示装置の場合は、帯電粒子が一方の電極上に広がって表示面から視認される状態と、帯電粒子がもう一方の電極に集められ、基板面が露出して視認される状態とが切り替えられて表示状態を形成する。

この場合は、一方の表示状態が、表示面から見て面積の狭い電極上に帯電粒子が集積した状態となるので、帯電粒子が電極上で重なって存在することになり、この状態を安定に保つ必要がある。

本発明の目的は、表示安定性と駆動安定性に優れ、消費電力の低い電気泳動表示装置を提供することにある。

本発明は、少なくとも一定の間隔に保持された一対の基板と、該一対の基板間の間隙を区画して形成された表示部と、該表示部に収容された帯電粒子及び該帯電粒子を分散させるための分散媒を含有する電気泳動分散液と、該電気泳動分散液を駆動させるための電極とを有する電気泳動表示装置であって、前記帯電粒子の表面と、分散媒と、該帯電粒子が付着する内壁表面とが下記の（Ａ）乃至（Ｄ）のいずれかであることを特徴とする電気泳動表示装置である。
（Ａ）親水性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、親水性の内壁表面。
（Ｂ）疎水性の帯電粒子の表面と、親水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、疎水性の内壁表面。
（Ｃ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性の内壁表面。但し、（Ｃ）の組み合わせのうち、疎水性の分散媒を選択する場合は、分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きい。
（Ｄ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性かつ疎油性の内壁表面。

本発明の電気泳動表示装置は、帯電粒子と帯電粒子を保持する分散媒とが、
（１）疎水性分散媒に対して親水性の帯電粒子の表面
（２）疎水性かつ疎油性分散媒に対して親水性の帯電粒子の表面
（３）親水性分散媒に対して疎水性の帯電粒子の表面
（４）疎水性かつ疎油性分散媒に対して疎水性の帯電粒子の表面
（５）疎水性分散媒に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面
（６）親水性分散媒に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面
のいずれかの関係を有する。

さらに該帯電粒子が該一対の基板の間隙を隔壁で区画して形成された空間、すなわち表示部の表面である内壁の表面（以降、「内壁表面」と略記する）に対して高い親和性の表面を有する、つまり、
（７）親水性の内壁表面に対して親水性の帯電粒子の表面
（８）疎水性の内壁表面に対して疎水性の帯電粒子の表面
（９）疎水性の内壁表面に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面
（１０）疎水性かつ疎油性の内壁表面に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面
のいずれかの関係を有する。

換言すれば、
（Ａ）親水性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、親水性の内壁
（Ｂ）疎水性の帯電粒子の表面と、親水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、疎水性の内壁
（Ｃ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性の内壁（但し、（Ｃ）の組み合わせのうち、疎水性の分散媒を選択する場合は、分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きい。）
（Ｄ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性かつ疎油性の内壁
のいずれかの帯電粒子と内壁と分散媒を有する。

ここで本発明において、上記疎水性かつ疎油性とは、疎水性とは異なる性質として区別するものである。
一般的には疎水性は疎水性かつ疎油性の上位概念となるものであるが、本発明者の知見によれば、本発明の効果が発現される帯電粒子と分散媒と内壁の性質の組み合わせは、疎水性の材料と疎水性かつ疎油性の材料とで異なる。

以後本発明においては、疎水性を有する材料と、疎水性かつ疎油性を有する材料とは互いに異なる材料として説明する。
即ち本発明における疎水性とは、疎水性かつ疎油性とは異なる性質である。また疎水性材料は、疎水性かつ疎油性の材料を含まない材料を示すものである。

以下、図１と図３を参照して説明する。
図３（ａ）は、電気泳動表示装置の断面を模式的に示す図である。所定の間隔を開けた状態に配置された一対の基板１ａ、１ｂと、これらの基板１ａ、１ｂの間隔に封止された絶縁性液体からなる分散媒２及び複数の帯電粒子３と、を備えている。なお、本発明では、絶縁性液体からなる分散媒２に複数の帯電粒子３を分散させたものを電気泳動分散液４とする。

基板間隙には、その厚みを規定するためのスペーサを配置しても良い。また、一対の基板１ａ、１ｂの間隙を仕切るようにすると良く、そのために、隔壁５及びスペーサの両方を設けても、隔壁５にスペーサとしての機能を兼用させても良い。隔壁５は、一対の基板１ａ、１ｂと隔壁５により規定される微小空間が１画素に対応するように配置すると良い。ここで、基板１ａと対向する基板１ｂ上に形成される絶縁層６と隔壁５により規定される微小空間を表示部１４として表わし、その表示部１４の表面層を“内壁７”とする。

この電気泳動分散液４に近傍する位置に一対の電極８ａ、８ｂを配置して、電界を印加できるようにすると良い。更に、電極８ａ、８ｂを覆うように絶縁層６を形成すると良く、絶縁層６を形成することにより各電極８ａ、８ｂから帯電粒子３への電荷注入を防止することができる。なお、図３（ａ）では、これらの電極８ａ、８ｂは基板１ｂと隔壁５にそれぞれ配置されているが、上基板１ａもしくは下基板１ｂに電極８ａ、８ｂを共に配置しても、両基板１ａ、１ｂにそれぞれ配置しても良い。また電極は、一対の基板１ａ、１ｂと隔壁５により規定される微小空間に対して一対に限定されるものではなく、一つの微小空間に複数の電極を配置してもよい。

また、上記微小区間を形成する内壁７がマイクロカプセルであってもよく、この時、隔壁５を別途設けなくてもよい。図３（ｂ）では、電極８ａが基板１ｂに、電極８ｂが隔壁５にそれぞれ配置されている構成において、内壁７がマイクロカプセルにより形成されている場合の構成を示している。

本発明の電気泳動表示装置を反射型表示装置として用いる場合には、観察者側となる基板（観察面）に対向する基板（支持基板）上に反射層を設けることができる。反射層は支持基板上に別途設けることも、電極が兼ねることもできる。また、視認性を高める為に散乱層を設けてもよい。

次に、本発明に係るメモリ性付与機構について、図１により説明する。
図１は、帯電粒子３が部分的に隔壁５の表面と絶縁層６で覆われた電極８ａの表面とに吸着した状態を示している。観察面から見ると、帯電粒子が部分的に視認された中間的な表示状態に対応する。

電圧が印加されていない時は、この状態が安定に保持されなければならない。すなわち、図１において模式的に示したように、帯電粒子３と内壁（隔壁５の表面および絶縁層６の表面）の間に引力１１ａ，１１ｂが働き、帯電粒子同士の間にも引力１０が働いていなければならない。

特に、隔壁５の表面に粒子が集合した状態においては、粒子が重なって存在するために、帯電粒子間の引力１０がメモリ性を維持する上で重要である。
従来の技術においては、帯電粒子間の引力１０および帯電粒子と内壁間の引力１１を付与するために、ＶａｎｄｅｒＷａａｌｓ力、水素結合力などの分子間力、静電引力、もしくは、高分子鎖による立体構造力などを利用しており、帯電粒子および内壁材料の規定により実現されるものであった。

本発明により規定される帯電粒子と分散媒と内壁の組み合わせによれば、帯電粒子は分散媒の濡れが悪く、一方、内壁表面と分散媒とは適当な濡れ性を保ち分散媒との接触面積を減らそうとするため、帯電粒子が分散媒中に分散状態にあるよりも、帯電粒子同士が接触し、かつ、帯電粒子と内壁が接触した状態が、画素内における電気泳動分散液がエネルギー的に優位となる。このため、内壁面への帯電粒子の付着状態は維持される。

本発明においては、帯電粒子と分散媒と内壁の組み合わせの規定により得られる、帯電粒子の内壁への付着状態の安定を利用し、メモリ性を付与している。
以下において、この力を生成しその大きさを調節するための、分散媒２と帯電粒子３と内壁７の関係規定について詳細に説明する。

帯電粒子３は分散媒２に対して以下の関係：
（１）疎水性分散媒に対して親水性の帯電粒子の表面
（２）疎水性かつ疎油性分散媒に対して親水性の帯電粒子の表面
（３）親水性分散媒に対して疎水性の帯電粒子の表面
（４）疎水性かつ疎油性分散媒に対して疎水性の帯電粒子の表面
（５）疎水性分散媒に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面
（６）親水性分散媒に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面
のいずれかを有する。

この帯電粒子３と分散媒２との関係規定により、帯電粒子３は分散媒２に濡れにくく、その結果として、帯電粒子３が分散媒２とより多くの界面を有する高い分散状態にあるよりも、帯電粒子３同士が接近、付着することにより分散媒と接する表面積を減らした時にエネルギー的に安定となる。帯電粒子３と分散媒２との関係を上述したように規定した系では、帯電粒子３の間に粒子集合状態を安定に存在させる力（帯電粒子間引力１０；図１参照）が働く。

しかし、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加した時には帯電粒子３は図１の集合状態から離脱して分散状態に移行しなければならない。ここでいう分散状態とは、望ましくは帯電粒子３が単一分散していることであるが、印加電圧に対して駆動が可能であれば数個の帯電粒子３が付着した状態であっても良い。

帯電粒子３の分散性を向上させる方法としては、帯電粒子３の表面をポリマーなどで被覆する、分散媒へ分散剤、荷電制御剤を添加する、などの方法が有効である。本発明は、この分散性を上で規定した帯電粒子表面と分散媒の関係の範囲内で高めるものである。これにより、集合状態の安定性と、電圧印加時の分散媒への分散とを両立させることができる。

つまり、本発明は、帯電粒子３の電圧印加時における駆動力と帯電粒子間引力を、帯電粒子表面と分散媒の両者の親水性、疎水性、疎水性かつ疎油性の組み合わせによって制御する。これにより、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加していない時は帯電粒子間引力１０が優位に働き帯電粒子３は集合状態を維持し、一方、帯電粒子間引力１０よりも大きな帯電粒子３の駆動力が得られる電圧を電極８ａ、８ｂ間に印加した時には、集合状態にある帯電粒子３は分散し、電界プロファイルに従って泳動する。

上記関係を満たす帯電粒子３と分散媒２との関係規定により、帯電粒子３は、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加している時には分散して泳動し、電圧を印加していない時は集合状態を維持するという可逆的分散性を付与することができる。

更に、帯電粒子３は内壁７に対して
（７）親水性の内壁表面に対して親水性の帯電粒子の表面
（８）疎水性の内壁表面に対して疎水性の帯電粒子の表面層
（９）疎水性の内壁表面に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面層
（１０）疎水性かつ疎油性の内壁表面に対して疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面層のいずれかの関係を有する。

帯電粒子３と内壁７との関係を規定することにより、上述した（７）〜（１０）のいずれかの規定でなされた適度な帯電粒子間引力１０を有する帯電粒子３は、分散媒２との間で界面を形成するよりも内壁７と接した時にエネルギー的に安定となる。すなわち、帯電粒子３と内壁７の間に帯電粒子３の付着状態を安定に存在させる力（帯電粒子−内壁間引力１１ａ、１１ｂ；図１参照）が働く。

ここでも、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加して帯電粒子３を別の場所に移動させる為には、与えられた駆動電圧の範囲内で帯電粒子を壁面から脱離させなければならない。
また、中間調を表示する場合には、少なくとも印加電圧に対して一部の帯電粒子３が内壁７から脱離し得る状態でなければならない。例えば、図１の状態から出発して５０％の中間調を表示する場合には、印加電圧に対して半分の帯電粒子が泳動し、残りの泳動する必要のない帯電粒子３については、内壁７に付着状態にあることが望ましい。

したがって、帯電粒子−内壁間引力１１ａ、１１ｂは、適度に大きくする必要があるが、過度に大きくしてはならない。
帯電粒子３と内壁７との引力を小さくする方法としては、先に述べた帯電粒子３の表面を高分子ポリマーなどで被覆する、分散媒へ分散剤、荷電制御剤を添加するに加え、内壁表面を高分子ポリマーなどで被覆する、などの方法が有効であることが知られている。

本発明は、この引力の調節を、帯電粒子表面と内壁の間の親和性と、帯電粒子と分散媒との親和性との関係を適切なものにすることによって行うものである。帯電粒子―内壁間引力の大きさは変動しても、それに応じて帯電粒子と分散媒の間の力を変化させることにより、つねに所定の吸着安定性と所定電圧での脱離を両立させることができる。

つまり、本発明によれば、帯電粒子表面と内壁表面との間の親和性が、帯電粒子と分散媒との親和性との関係を、前者が後者よりも大きくなっていると思われ、この結果帯電粒子３と内壁７との引力を小さくなる。それによって、帯電粒子３の電圧印加時における駆動力と、帯電粒子と内壁の間に働く引力を適正にすることができる。その結果、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加していない時は帯電粒子―内壁間引力１１ａ、１１ｂが優位に働き帯電粒子３は内壁７への付着状態を安定に保ち、一方、帯電粒子―内壁間引力１１ａ、１１ｂよりも大きな帯電粒子３の駆動力が得られる電圧を電極８ａ、８ｂ間に印加した時には、内壁７に付着状態にある帯電粒子３は脱離し、電界プロファイルに従って泳動する。

本発明は上記各構成要素（帯電微粒子表面、分散媒、内壁表面）間の親和性を、各構成要素の水、又は油に対する濡れ性の相関、具体的には各構成要素の親水性、疎水性、疎水性かつ疎油性の関係に基づいて規定するものである。そしてこれらの濡れ性を評価するには後述する表面自由エネルギーの測定又は表面張力の測定を採用することができる。

一度電気アドレッシングによる画像書き込みを行えば表示維持電力を供給しなくても画像は安定して表示され続けるため、画像の表示の書き換え時以外、電力を必要としないことに加えて、電気泳動表示装置の表示素子部を構成する帯電粒子、分散媒、内壁の材料個体間に働く相互作用力（引力と斥力）を任意に調整できる。つまり、電圧無印加時の表示安定性と、電圧印加時の駆動安定性を兼ね備えた構成を得ることができる。

帯電粒子の帯電量を大きくするように帯電粒子を設計した時に、その特性に合わせ、本発明による条件を満たすように分散媒、内壁との関係を設定することができる。それによって、電気泳動させる為の電圧を低く抑えて、消費電力を低減することも可能である。

帯電粒子間での親和力よりも、帯電粒子−内壁間での親和力の方が大きいと、電極間に電界を印加した際に、まず、帯電粒子間で接する帯電粒子が引き剥がされ駆動し、次に、内壁と接する帯電粒子が引き剥がされ駆動する。この結果、メモリ状態にある帯電粒子が塊となったまま駆動することを防ぎ、駆動時の帯電粒子分散性を高めることができる。分散性が高いと、帯電粒子の駆動を制御しやすいので、階調表示の精度を向上させることができる。

上記関係を満たす帯電粒子３と内壁７との関係規定により、帯電粒子３は、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加している時には内壁面から脱離し、電圧を印加していない時は内壁への付着状態を維持するという可逆的付着／脱離機能を付与することができる。

なお、分散媒２と内壁７との関係は特に限定されないが、上記帯電粒子３と分散媒２、帯電粒子３と内壁７の関係規定に加え、分散媒２は内壁７との親和性がある程度高いこと、つまり、分散媒２の内壁７に対する接触角が３０°以下であることが望ましい。内壁７が分散媒２に濡れやすいと、電気アドレッシングにより帯電粒子３を内壁７から脱離させる方向の力を印加した時に、帯電粒子−内壁間引力１１ａ、１１ｂにより内壁７に接触する帯電粒子３が素早く分散媒２に再分散することが可能となる。

以上の関係規定により設定され得る分散媒２と帯電粒子３と内壁７の組み合わせは、
（Ａ）親水性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、親水性の内壁表面
（Ｂ）疎水性の帯電粒子の表面と、親水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、疎水性の内壁表面
（Ｃ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性の内壁表面
（Ｄ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性かつ疎油性の内壁表面
のいずれかが満足されるものとなる。

但し、（Ｃ）の組み合わせのうち、疎水性の分散媒を選択する場合は、分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きい。

また組み合わせ（Ｃ）、（Ｄ）において分散媒２は疎水性分散媒でも親水性分散媒でもよいが、分散媒２は内壁７と親和性が高いほうが帯電粒子３の再分散には望ましいことから、疎水性分散媒との組み合わせにおいてより有効である。但しこの場合であっても、帯電粒子３のメモリ性と分散性とを高いレベルで両立させるためには、帯電粒子３と内壁７との親和性は、帯電粒子３と分散媒２との親和性よりも大きくなる関係を維持することが好ましい。

以上説明した本発明の効果が得られる帯電粒子と分散媒と内壁との組み合わせを表１に示す。
表１は帯電粒子と、分散媒と内壁の水又は油に対する性質の組み合わせを示すものである。表中縦の欄は内壁の性質を示し、横の欄は帯電粒子の性質を示す。そして縦の欄と横の欄が交差した欄の分子は分散媒の性質を示し、分母は本発明の組み合わせか、それ以外の組み合わせかを示す。また表１中の各記号は、以下の意味を表す。
Ａ：親水性
Ｂ：疎水性（疎水性かつ疎油性は含まない）
Ｃ：疎水性かつ疎油性
○：本発明の組み合わせ
×：本発明の範囲外の組み合わせ

表１に示した、帯電粒子と分散媒と内壁の水又は油に対する性質を特定の組み合わせとすることで本発明の効果を得ることができる。
注＊：分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きい。

本発明において、分散媒２と帯電粒子３と内壁７の関係を、親水性もしくは疎水性もしくは疎水性かつ疎油性から選ばれた２つの物性の組み合わせから規定している。
分散媒に関しては、水と混和する分散媒はおおむね親水性であり、水と相分離する分散媒は疎水性である。固体表面においては、水に対する接触角が９０°未満の表面はおおむね親水性であり、水に対する接触角が９０°以上の表面層は疎水性である。

疎水性かつ疎油性の分散媒とは、水とも、ｎ−アルカンに代表される油とも混和が悪い状態である。また疎水性かつ疎油性の表面とは、水とも、ｎ−アルカンに代表される油とも濡れが悪い状態である。

なお、本発明において、（Ｃ）の組み合わせのうち、疎水性の分散媒を選択する場合（疎水性の分散媒と疎水性の内壁表面と疎水性かつ疎油性の帯電粒子表面の組み合わせを選択する場合）は、分散媒の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きいとは、以下のような関係にあることをいう。即ち、電界を印加することにより、内壁面に吸着した帯電粒子が、電界を０Ｖとした際に、該帯電粒子が、分散媒分散媒中に分散している状態よりも、内壁面に吸着した状態の方が安定となる関係をいう。上記各表面及び分散媒の疎水性の差の関係は、単純に接触角の大きさや、表面自由エネルギーの比較のみでは規定できない場合があるが、本発明においては上記関係を満たすものを分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きいものとみなす。

一方、分散媒はフッ素原子を含有する化合物を含むと疎水性かつ疎油性を呈する。帯電粒子表面と内壁表面は、フッ素原子を含有する化合物が表面に存在し、フッ素原子が表面において原子種の０．１％以上を占めていると疎水性かつ疎油性を呈する。フッ素原子を含有する物質は一般的に疎水性物質とされており、フッ素原子を含有する帯電粒子と内壁において、水に対する接触角が９０°未満であっても疎水性とみなすことができる。

本発明においては、このようなフッ素原子を０．１％以上含む化合物であって、当該化合物に対する水の接触角が５０°以上（好ましくは６０°以上）であり、かつ表面自由エネルギーが３５ｍＮ／ｍ以下（好ましくは３０ｍＮ／ｍ以下）であるものは、当該化合物に対する油の接触角の値にかかわらず、疎水性かつ疎油性を有する化合物と定義する。

帯電粒子の表面層および内壁を構成する原子種の特定は、飛行時間型二次イオン質量分析装置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）の他、一般的な原子種分析手段により行うことができる。
帯電粒子の表面層、内壁、分散媒において、親水性付与のために、アミノ基、アミド基、イミド基、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基、スルホ基のうち少なくとも１種を含有させることができる。

疎水性付与のためには、ハロゲン置換体、珪素原子、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基のうち少なくとも１種を含有させることができる。
また、本発明において疎水性かつ疎油性を付与するためには、少なくとも弗素原子を含有させることができる。

尚、本発明においては前記疎水性を付与する方法のうち、ハロゲン置換体に弗素を含有させる方法は便宜的に疎水性付与ではなく、疎水性かつ疎油性を付与する方法に分類する。

帯電粒子の表面層および内壁に関しては、これらの官能基、原子種の複数種を同一表面層に含有させることも可能であり、複数種の含有により帯電粒子間引力１０、帯電粒子―内壁間引力１１を最適な値に設定することができる。

当該表面層に含有させる官能基、原子種の設定においては、帯電能に着目して設定することも重要であり、例えば、帯電粒子３に安定な強い帯電能を付与する為にメタクリル酸や弗素原子を含有するアクリル酸およびメタクリル酸等を用いることができる。

複数種の官能基、原子種を同一表面層に存在させるために、帯電粒子３に対しては、複数種のモノマーを用いた共重合、２段階重合などの方法を、内壁７に対しては、シランカップリング剤を用いた段階反応、有機シラン単分子膜を用いた表面層のマイクロパターニングなどの方法を適用することができる。

本発明においては、帯電粒子が弗素原子を含有する化合物を表面に有し、前記内壁が珪素原子を含有する化合物を有し、かつ前記分散媒がパラフィン系炭化水素系化合物を含む溶剤であることが好ましい。

内壁７においては、上記手法などを用いて帯電粒子３との親和性が異なる領域を作製することが可能であり、例えば、分散媒２と接する内壁７において、隔壁５にあたる領域と絶縁層６にあたる領域で異なる帯電粒子３との親和性を設定することで、帯電粒子―内壁間引力１１ａ、１１ｂをそれぞれ異なる大きさで設定することができる。ここでいう親和性の異なる領域とは、水および油の液滴を形成した時に得られる接触角の違いとして評価することが可能であり、評価液体にｎ−ヘキサデカン、グリセリン、ホルムアミド、沃化メチレン、水などの液体を用いることにより表面自由エネルギー（界面エネルギー、界面張力ということもある）の違いとして評価することが可能である。帯電粒子３と内壁７の間により親和性の高い、つまり帯電粒子がより貼り付き易い領域を内壁７において設定するためには、帯電粒子３の表面層と内壁７の表面自由エネルギーを離した方が帯電粒子と内壁との貼り付き力が増す。また、特定の極性基間に働く電気的相互作用力や水素結合力、フッ素原子により得られる高疎水性かつ高疎油性の特性表面を利用し、帯電粒子３と内壁７の親和性を制御することもできる。

内壁７のうち、観察面となる基板１ａの側には帯電粒子３が付着しないように、この内壁部分を帯電粒子３と低い親和性を有する表面に設定することが可能である。このとき帯電粒子３と基板１ａの間には帯電粒子３の付着を阻害する力（帯電粒子―内壁間斥力１２；図１参照）が働き、帯電粒子３が観察面となる基板１ａへの貼り付きを防止する。内壁７の表面層に形成する帯電粒子３と親和性の異なる領域は複数種形成されても良い。

また、本発明においては、分散媒２と帯電粒子３と内壁７の関係を組み合わせにより得られる親和性の大きさを基準に規定している。前述のとおり、親和性の大きさは表面自由エネルギーから定められる。表面自由エネルギーは、固体の場合は試料表面の濡れ性、液体の場合は試料の凝集力（大きな凝集力を有する液体は固体表面を濡らし難い）を指標とすることができる。

一定以上の広さを持つなら固体試料の表面自由エネルギーは、周知の方法により測定することが可能である。本発明においては、内壁７については同材料により評価する固体表面上に接触した標準液体と固体表面とのなす角度θを測定し求めた（接触角法）。

帯電粒子３については、粉体の表面の液体への濡れを評価する手法として「超微粒子開発応用ハンドブック（（株）サイエンスフォーラム）」に解説されている浸透速度法を用いた。標準液体と帯電粒子とのなす角度θを求めることで、表面自由エネルギーが求められる。浸透速度法を用いた測定装置として、ウエットテスタ（三協パイオテク製）などがある。

液体試料の表面張力は、測定試料をシリンジ針先より押し出し形成される液滴の形状、標準試料の密度より算出し求めることができる。
帯電粒子３の表面層の表面自由エネルギーγＰと分散媒２の表面張力γＬが、｜γＰ−γＬ｜≦２０ｍＮ／ｍの関係を満たすことにより、可逆的な帯電粒子の分散性が付与される。また、内壁７の表面自由エネルギーγＷと、帯電粒子３の表面層の表面自由エネルギーγＰが、｜γＰ−γＷ｜≦２０ｍＮ／ｍの関係を満たすことにより、前記電圧印加／無印加により可逆的な内壁７への帯電粒子３の付着制御が付与される。

さらに｜γＰ−γＬ｜＞｜γＰ−γＷ｜の関係を同時に満たす分散媒２と帯電粒子３と内壁７の組み合わせを選択することにより、電力無印加時のメモリ性と電力印加時の分散性、さらに電力印加時の駆動安定性を高めることが可能となる。

以下、図３（ａ）に例示した電気泳動表示装置の構成要素について説明する。
ここで本発明の各構成要素の組み合わせにかかる、帯電粒子、内壁、分散媒として選択される材料は、単に以下に記載する本発明で採用し得る材料の組み合わせの中から選択するだけではなく、先に説明したように電気泳動表示装置として組み上げた時に、それらの材料の水または油に対する濡れ性のバランスを本発明の関係を満たすように設計することが重要である。

即ち、以下に説明する本発明における帯電粒子、内壁、分散媒に用いる各材料は、単にそれらの材料の組み合わせが同じであっても、必ずしも本発明の効果が得られるものでなく、必要条件となるものである。

本発明の効果を得て、より一層良好な駆動を行うためには、先に説明したように、所望の相互作用力になるように添加剤を加える、表面処理を行う、といったことが必要になる。本発明は、前記各構成要素の材料自身の組み合わせを問うだけでなく、素子として構成されたときに、実効的に作用するように各々の表面性を、本発明で規定する特定の関係を満たすように設計するものである。

（帯電粒子）
本発明に用いる帯電粒子３としては、前記帯電粒子の表面層と分散媒と内壁との親和性の関係が（Ａ）乃至（Ｄ）のいずれかの組み合わせを満たすものであれば、無機粒子、高分子樹脂粒子あるいはこれらの複合粒子のいずれにも特に限定はされない。帯電粒子３が無機粒子である場合には、二酸化チタン、黒鉛、カーボンブラック、シリカ、アルミナなどを用いることができる。これらの無機粒子は、造粒法、粉砕法、ゾルゲル法から得られたものを分級することにより本発明の帯電粒子３として用いることができるが、その製法は特に上記方法に限定されない。帯電粒子が高分子樹脂粒子の場合には、懸濁重合法、分散重合法、シード重合、あるいは乳化重合法などの公知の方法から得ることができるが、これらの方法に限定されるものではない。

帯電粒子３が複合粒子である場合、使用する高分子重合体としては本発明の条件を満たすものであれば特に限定されないが、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリルレート、ポリアクリル酸エステル、ポリエチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン−メタクリル酸共重合体、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリエチレン系樹脂その他ポリ塩化ビニル樹脂、ニトロセルロース、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂等の高分子材料が挙げられる。これらの材料は単独あるいは２種類以上を併用してもよい。

また、本発明に用いる帯電粒子としては、市販の粒子を用いることができる。例えば、ミクロパール（積水化学工業（株）製）、ナトコスペーサー粒子（ナトコ（株）製）、エポカラー粒子（日本触媒化学工業（株）製）、ケミスノー（総研化学（株）製）、トスパール（ＧＥ東芝シリコーン（株）製）、テクポリマー（積水化成品工業）等が挙げられるが、特に限定されるものではない。

また、帯電粒子３に所望の表面特性を付与する為に、帯電粒子３の表面を被覆することができる。具体的には、核となる粒子に対して高分子重合体のモノマーをシード重合させる方法、グラフト重合させる方法、カップリング剤によるカップリング基を介して粒子表面を高分子重合体で被覆する方法、あるいは高分子重合体を溶媒に溶解させた溶液で帯電粒子表面を被覆し溶媒を除去する方法、帯電粒子表面をプラズマ処理する方法、などが挙げられる。

本発明の帯電粒子３は、使用する電気泳動表示装置の表示方法に合わせて着色することができる。着色剤としては特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、硫酸バリウム、ニグロシン、鉄黒、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーン・オキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド４、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、Ｃ．Ｉ．モーダントレッド３０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１５、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー３、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー５、Ｃ．Ｉ．モーダントブルー７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン６、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン４、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン６、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ベンジジンオレンジＧ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、ウォッチングレッドカルシウム塩、ブリリアントカーミン３Ｂ、ファストバイオレッドＢ、メチルバイオレッドレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、キナクリドン、ローダミンＢ、ファーストスカイブルー、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等の顔料が挙げられる。これらの着色剤の中で、単独で帯電粒子として使用できる顔料は、本発明の範囲で使用することができる。

また、ＶａｌｉｆａｓｔＲｅｄ、ＶａｌｉｆａｓｔＹｅｌｌｏｗ、ＯｐｌａｓＲｅｄ、ＯｉｌＳｃａｒｌｅｔ〔オリエント化学社製〕、ＯｉｌＢｌｕｅＶ、ＯｉｌＧｒｅｅｎ、ＢｒｉｇｈｔＧｒｅｅｎ、ＳｕｄａｎＩＶ、ＳｕｄａｎＩＩＩ〔大和化工社製〕、ＳｕｍｉｐｌａｓｔＢｌｕｅ、ＳｕｍｉｐｌａｓｔＲｅｄＨＦＧ、ＳｕｍｉｐｌａｓｔＲｅｄＨＦ４Ｇ、ＳｕｍｉｐｌａｓｔＹｅｌｌｏｗ、ＷｈｉｔｅｆｌｏｕｒＢ〔住友化学工業社製〕、ＭａｃｒｏｌｅｘＲｅｄＧＳ〔バイエル・ジャパン社製〕、ＭｉｃｒｏｌｉｓＢｌｕｅ、ＭｉｃｒｏｌｉｓＧｒｅｅｎ、〔日本チバガイギー社製〕等の油性染料、ＯｒｉｅｎｔＯｉｌＢｌａｃｋ〔オリエント化学社製〕、ＳｕｍｉｋａｒｏｎＢｒｉｌｌｉａｎｔＢｌｕｅ、ＳｕｍｉｋａｒｏｎＶｉｏｌｅｔ〔住友化学工業社製〕、ＫａｙａｃｒｙｌＢｌａｃｋ、ＫａｙａｌｏｎＰｏｌｙｅｓｔｅｒＢｌｕｅ、ＫａｙａｒｏｎＰｏｌｙｅｓｔｅｒＲｅｄ〔日本化薬社製〕等の染料が挙げられる。

複数の顔料粒子または／ならびに染料と高分子重合体からなる複合粒子を作製する方法としては、高分子重合体の重合過程（モノマー仕込み時を含む）で顔料粒子や染料を添加して乳化重合、分散重合、懸濁重合、あるいはシード重合を行う方法、高分子重合体の粒子自体を染料で染色する方法、顔料粒子を高分子重合体と溶融混練し粉砕する方法、高分子重合体を溶媒に溶解させた溶液に顔料粒子あるいは染料を添加し、その後溶媒を除去、溶液の温度を下げる、あるいは貧溶媒を使用した再沈殿を行って複合粒子を析出・造粒する方法等、公知の方法で行うことができる。また、複合粒子を構成する高分子重合体あるいは染料は、分散媒に対する不溶化を目的として架橋処理や固定化処理を施して使用することもできる。さらに、複合粒子の着色度合いに応じて、顔料粒子と染料を混合して使用することができる。

本発明に用いられる帯電粒子３の平均粒径は、本発明の条件をみたすものであれば特に限定されないが、０．１μｍ以上１０μｍ以下、更には０．１μｍ以上３μｍの範囲であることが好ましい。０．１μｍ未満であるとハンドリング性が低下し、３μｍを超えると表示の解像度が低下する。本発明の帯電粒子３においては、必要に応じて乾式分級、湿式分級等の公知の方法で、平均粒径を本発明の範囲内に制御することができる。

本発明に用いられる電気泳動分散液４における帯電粒子３の濃度は０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であることが好ましい。また、電気泳動分散液４の粘度は０．１ｃｐ以上３０ｃｐ以下であることが好ましい。

電気泳動分散液４は着色の異なる複数の帯電粒子から構成されていてもよく、その時電気泳動分散液４における帯電粒子３の濃度は０．１ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下であることが好ましい。但し、本発明の条件をみたすものであれば上記値に限定されるものではない。

（分散媒）
本発明における分散媒２としては、上記条件を満たすものであれば特に限定されない。
例えば、親水性分散媒としては、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブアセテート、メチルカルビトール（ジエチレングリコールモノメチルエーテル）、エチルカルビトール（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、等の多価アルコール及びその誘導体、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メトキシエタノール、エトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、ピロリドン及びそれらの誘導体等が挙げられる。

疎水性分散媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン酸系炭化水素などの芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素溶媒、イソパラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、あるいはシリコンオイル、高純度石油などが挙げられる。

疎水性かつ疎油性分散媒としては、フルオロエチレン、オクタフルオロシクロペンタン、ハイドロフルオロエーテルなどのフッ素系溶剤が挙げられる。例えば、アサヒクリン（旭硝子社製）、ノベック（菱江化学社製）、ｅクリーン２１（カネコ化学社製）などを用いることができる。

これらの分散媒は単一種で使用することも、複数種を混合させて使用することもできる。
本発明に用いる分散媒２は、使用する電気泳動表示装置の表示方法に合わせて帯電粒子と異なる色に着色することができる。着色剤としては、分散媒に溶解可能な油溶性染料であれば特に限定はされない。

（隔壁）
隔壁５には、透光性を有するものが良く、更には電気泳動分散液４や観察面となる基板１ａとの屈折率をマッチングさせるものが好ましい。具体的な材料としては、無機／有機材料を使用することができ、ＳｉＯ₂ 、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、弗素系樹脂などが挙げられる。

隔壁５を形成する方法としては、感光性樹脂への露光／エッチング、印刷法、モールド法等が挙げられるが、本発明の条件を満たす隔壁５を形成手法であればとくに限定されない。

本発明による分散媒２と帯電粒子３と隔壁７の関係規定は、隔壁７をマイクロカプセルとして実施することもできる（図３（ｂ））。マイクロカプセルの内包方法としては、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、界面重合法、コアセルベーション法等の公知の方法が挙げられる。マイクロカプセルの壁材としては、上記関係規定を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリ尿素―ポリウレタン、尿素―ホルムアルデヒド樹脂、メラミンーホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ゼラチン等が挙げられる。
本発明の電気泳動表示装置に用いられるマイクロカプセルの大きさは、１〜５００μｍ程度であり、好ましくは２０〜１００μｍ程度である。

（絶縁層）
絶縁層６に用いる材料としては、薄膜でピンホールが形成され難いものが良い。例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、ウレタン樹脂、ＳｉＯ₂ およびそれらの複合体などが挙げられる。

（内壁）
上記説明においては、一対の基板１ａ、１ｂにより規定される空間を構成する表面層、あるいは、基板１ａと隔壁５と絶縁層６により規定される微小空間を構成する表面層を内壁７と定義したが、基板１ａおよび／あるいは隔壁５および／あるいは絶縁層６の表面に被覆層１３を内壁７として設けることにより、本発明により規定される所望の特性を付与することができる（図２（ａ））。

また、内壁７および被覆層１３の体積抵抗率は、目的とする駆動仕様に応じて高抵抗、中抵抗、低抵抗等所望の抵抗値に制御されることが望ましい。
被覆層１３は本発明の条件を満たすものであればどのような方法で作製されても良いが、所望の特性を有する樹脂を公知のコーティング方法もしくは蒸着等により樹脂層を形成する他、基板１ａおよび／あるいは隔壁５および／あるいは絶縁層６の表面層へのグラフト化、カップリング剤処理などを用いることができる。

（添加剤）
本発明に用いられる分散媒２には、帯電粒子に帯電を付与する、あるいは帯電を補助するために、必要に応じて帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤は分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、脂肪族アミン塩およびその４級アンモニウム塩、芳香族４級アンモニウム塩、複素環４級アンモニウム縁などの陽イオン界面活性剤、カルボキシベタイン、スルホベタイン、アミノカルボン酸塩、イミダゾリン誘導体などの両性界面活性剤、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型の非イオン性界面活性剤、金属石鹸、フッ素系界面活性剤、反応性界面活性剤、ブロック型ポリマー、グラフト型ポリマーなどが挙げられる。単独あるいは２種類以上混合して用いても良い。

また、分散媒２には必要に応じて帯電粒子の分散安定剤あるいは壁への付着抑制剤として、分散媒に可溶する高分子樹脂を含有してもよい。例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、スチレンブタジエン共重合体、スチレンイソプレン共重合体、スチレン無水マレイン酸共重合体、ノルボルネン樹脂、ポリエチレンワックス、各種鹸化度および分子量のポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンなどの高分子、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの無機塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、ベントナイト、アルミナ等の無機酸化物やドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラドデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等の界面活性剤、パーフルオロアルキル基含有オリゴマー等の弗素系界面活性剤等を用いることができる。中でも、スチレンブタジエン共重合体が好ましく、例えば市販の材料としては、Ｅ−ＳＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ（ＪＳＲ（株）製）、ＮＩＰＯＬ１５０２，ＮＩＰＯＬ１７１２、ＮＩＰＯＬＮＳ１１２，ＮＩＰＯＬＮＳ１１６、ＮＩＰＯＬ１００６，ＮＩＰＯＬ１００９（日本ゼオン（株）製）、タフデン、タフプレン、アサプレン（旭化成社製）、住友ＳＢＲ（住友化学（株）製）を使用することができる。

更に、本発明の帯電粒子の帯電を安定化させるために、ロジンエステルまたはロジン誘導体を含有させても良い。使用するロジンエステルまたはロジン誘導体としては分散媒に可溶であるならば特に限定されないが、たとえばガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、ロジン変性マレイン酸、ロジン変性ペンタエリスリトール、ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジンメチルエステル、部分水素添加ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジントリエチレングリコールエステル、完全水素添加ロジンペンタエリストールエステル、マレイン酸変性ロジンエステル、フマル酸変性ロジンエステル、アクリル酸変性ロジンエステル、マレイン酸変性ロジンペンタエリスリトールエステル、フマル酸変性ロジンペンタエリスリトールエステル、アクリル酸変性ロジングリセリンエステル、マレイン酸変性ロジングリセリンエステル、フマル酸変性ロジングリセリンエステル、アクリル酸変性ロジングリセリンエステル等が挙げられる。具体的には、例えばネオトール（ハリマ化成）、ペンセル、エステルガム、スーパーエステル（いずれも荒川化学工業）が挙げられる。分散媒中にロジンエステルまたはロジン誘導体が含有されない場合には、帯電粒子の帯電が安定せず、帯電極性が逆転したり、帯電粒子が電気泳動しなくなったりする場合がある。

ロジンエステルまたはロジン誘導体は、分散媒１００重量部に対して、０．０１重量部以上５重量部以下、好ましくは０．０５重量部以上３重量部以下の範囲で含有することができる。

本発明においては、分散媒２に含有する上記成分を単独または２種類以上混合して用いることができる。
（基板）
本発明に用いられる基板１ａ、１ｂには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリマーフィルム或いはガラス、石英等の無機材料、ＳＵＳ、アルミニウム、チタン等の金属を使用することができる。なお、観察面となる基板１ａには、可視光の透過率が高く且つ耐熱性の高い材料を使用すると良い。

（電極）
電極８ａ、８ｂには、無機・有機導電性材料を用いることができる。各電極は、鍍金、蒸着などにより形成でき、電極材料としては、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＣ、Ｃｕ、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、ＺｎＯ、ＡＺＯ（ＺｎＯにＡｌをドーパントとして添加）、や、その他導電膜材料として知られている金属薄膜、導電性窒化物膜、導電性ホウ化物膜、有機導電性膜などを用いることができる。

以下、実施例より本発明の実施態様について更に詳しく説明する。
本発明における帯電粒子３は以下２種類の核となる粒子に対して表面を成す被覆層を形成して用いた。

（１）帯電粒子Ａ：
ポリスチレン（ＰＳ）からなる重合粒子を、染料ＶａｌｉｆａｓｔＢｌａｃｋ３８１０、ＯｒｉｅｎｔＯｉｌＢｌａｃｋ〔オリエント化学工業（株）製〕によって黒色に染色した粒子であり、平均粒径は３μｍである。

（２）帯電粒子Ｂ：
ポリスチレン（ＰＳ）８５重量部とカーボンブラック（ＣＢ；平均粒径０．０２μｍ）１５重量部からなる重合粒子であり、平均粒径は２．５μｍである。

また、本発明の帯電粒子の平均粒径ならびに未被覆の粒子が高分子重合体によって被覆される厚みは、走査型電子顕微鏡を用いて、サンプル数２０点の平均から求めた。

実施例１
本実施例では、図２に示す構造の電気泳動表示装置を以下の工程で作製する。
まず、支持基板１ｂ上に電極８ａを形成する。支持基板１ｂにはガラス、石英等の無機材料のほか、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のポリマーフィルム、ＳＵＳなどを使用することができる。本実施例においてはガラス基板を用いる。電極８ａは反射層を兼ねており、反射型の表示装置となる。

電極８ａはパターニング可能な導電性材料ならどのようなものを用いても良く、本実施例においてはアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着により１５０ｎｍの厚さに形成する。電極８ａを１００μｍ×１００μｍの表示セグメントにパターニングし、その上にアクリル樹脂にて絶縁層６を形成する。

次に、絶縁層６上に、パターニングした電極８ａの境界に位置するように、高さ２０μｍ、幅５μｍの隔壁５をエポキシ樹脂により形成する。更に隔壁５を覆うようにチタン（Ｔｉ）を１５０ｎｍ真空蒸着することにより隔壁構造を有する電極８ｂを形成する。

続いて、隔壁５、絶縁層６を覆うように珪素原子を含有する化合物であるシリコーン樹脂にて厚さ２００ｎｍの被覆層を形成し、そこに電気泳動分散液４を注入し、表示側透明基板１ａと隔壁５上部とをＵＶ硬化剤により接着、電極８ａ、８ｂに配線を施すことにより電気泳動表示装置を作製する。表示側透明基板１ａは透過性に優れ、電気泳動分散液４、隔壁５との屈折率のマッチングが取れているものであればどのようなものを用いても良い。本実施例においては、厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムを用いる。

次に、本実施例で作製される電気泳動表示装置（図２）について説明する。図２は隔壁５により区切られた表示セグメントに対応する閉空間を有する構造について示している。帯電粒子３と、帯電粒子３を分散させる分散媒２が、表示側透明基板１ａと支持基板１ｂ及び隔壁５によって囲まれた閉空間内に狭持される。各閉空間の支持基板１ｂ上には電極８ａが配置され、電極８ａを覆うように絶縁層６が配置されている。電極８ｂは電極８ａの間に表示セグメントを区切るように配置され、電極８ｂは隔壁５を兼ねている。更に電極８ｂ、絶縁層６を覆うように被覆層１３が配置されている。各画素の電極８ａはスイッチング素子（不図示）に接続されており、各画素の電極８ｂは接続して共通電極となっている。

次に、本実施例で使用する帯電粒子３の作製および電気泳動分散液４について説明する。
帯電粒子３には、帯電粒子Ａの表面に弗素原子を含有するアクリレートを厚さ２０ｎｍでグラフト重合法により被覆し得た黒色帯電粒子を用いる。

本実施例に用いた電気泳動分散液４は、上述の帯電粒子を１重量部と、イソパラフィン系の炭化水素溶媒であるアイソパーＨ（エクソン社製）からなる分散媒２を１００重量部と、付着制御剤としてのポリブタジエン１．０重量部と、帯電安定化剤としてのオクタン酸ジルコニウム０．１重量部とを混合し、調製したものを用いる。

本実施例で用いる分散媒２の表面張力は２３ｍＮ／ｍであり、疎水性分散媒である。帯電粒子３の水の接触角は７９°、表面自由エネルギーは２４ｍＮ／ｍであり、フッ素原子を含み、疎水性かつ疎油性の表面層を有する帯電粒子である。被覆層１３の水の接触角は１０５°、表面自由エネルギーは２５ｍＮ／ｍであり、疎水性の表面層を有する内壁である。

作製した表示装置を用いて、印加電圧±２５Ｖ、電圧印加時間２ｓｅｃ以下で表示を行う。
本実施例で作製した帯電粒子３は負極性に帯電しているため、電圧が印加された場合には正極性の電極上に速やかに移動する。例えば、電極８ｂを共通電極とし、電極８ａに正極性の電圧を印加した場合、負極性の帯電粒子３は電極８ａ上に移動し電極８ａを覆うため、観察面側の基板１ａからみると黒色の帯電粒子３が視認され、画素としては黒表示を行うことになる（図２（ａ））。これと反対に、電極８ａに負極性の電圧を印加した場合、負極性の帯電粒子３は電極８ｂ上に移動し隔壁５を覆うため、観察面側の基板１ａから見ると反射層となる電極８ａが視認され、画素としては白表示を行うことになる（図２（ｂ））。応答速度は６０ｍｓｅｃ以下である。

次に、印加電圧の極性を２秒毎にスイッチングさせながら１週間駆動し、帯電粒子３の凝集、内壁への帯電粒子の付着、堆積を顕微鏡で観察すると、帯電粒子３の付着、堆積は観察されず、安定した表示を維持する。

また、電圧印加により任意の帯電粒子状態に書き込んだ状態から印加電圧を０Ｖにしそのまま１週間放置しても、電圧印加により書き込んだ任意の帯電粒子状態を保ち、本実施例の電気泳動表示装置がメモリ性を有している。また、このメモリ性は電気泳動表示装置を重力に対していかなる方向に設置した場合にも、同様のメモリ性を有している。

更に、メモリ状態にある電気泳動表示装置に再び電圧を印加した時には、電極への電圧印加に応じてすぐさま帯電粒子が移動を行う。従って、本実施で使用する電気泳動表示装置はメモリ状態からの再駆動性に優れている。

実施例２
本実施例においては、帯電粒子３に帯電粒子Ｂの表面に弗素原子を含有するアクリレートを厚み２０ｎｍでグラフト重合法により被覆し得た黒色帯電粒子を用いる。電気泳動分散液４は、上述の帯電粒子を１重量部と、イソパラフィン系の炭化水素溶媒であるＩＰソルベント（出光石油化学社製）からなる分散媒２を１００重量部と、付着防止剤としてのパーフルオロアルキル基含有オリゴマー０．８重量部と、帯電安定化剤としてのロジンエステル２重量部とを混合し、調整したものを用いる。被覆層１３は、アクリル樹脂にて作製した後、更にその表面を弗素含有シランカップリング剤により処理したものを用いた。その他の構成や製造方法は実施例１と同様である。

作製した電気泳動表示装置を構成する分散媒２の表面張力は２５ｍＮ／ｍであり、疎水性分散媒である。帯電粒子３の水の接触角は７８°、表面自由エネルギーは２４ｍＮ／ｍであり、フッ素原子を含み、疎水性かつ疎油性の表面層を有する帯電粒子である。被覆層１３の水の接触角は７２°、表面自由エネルギーは２８ｍＮ／ｍであり、フッ素原子を含み、疎水性かつ疎油性の表面層を有する内壁である。

本実施例にて作製した表示装置を用いて、印加電圧±２０Ｖ、電圧印加時間２ｓｅｃ以下で表示を行う。応答速度は６０ｍｓｅｃ以下である。
次に、印加電圧の極性を２秒ごとにスイッチングさせながら１週間駆動し、帯電粒子３の凝集、内壁への帯電粒子の付着、堆積を顕微鏡で観察すると、各画素内にて帯電粒子が数個凝集した塊（大きさ：８μｍ）が０〜３個程度確認されたが駆動に応じて再分散し、確認された帯電粒子３の塊も良好に駆動していた。また、内壁への帯電粒子３の付着、堆積は観察されない。

また、電圧印加により任意の帯電粒子状態に書き込んだ状態から印加電圧を０Ｖにしそのまま１週間放置しても、電圧印加により書き込んだ任意の帯電粒子状態を保つことから、本実施例の電気泳動表示装置がメモリ性を有している。また、このメモリ性は電気泳動表示装置を重力に対していかなる方向に設置した場合にも、同様のメモリ性を有している。

更に、メモリ状態にある電気泳動表示装置に再び電圧を印加した時には、電極への電圧印加に応じてすぐさま帯電粒子が移動を行う。従って本実施で使用する電気泳動表示装置はメモリ状態からの再駆動性に優れている。

実施例３
本実施例においては、分散媒２にブチルセルソルブを用いる。帯電粒子３には、帯電粒子Ａの表面にシロキサンモノマーを厚み２０ｎｍでグラフト重合法により被覆し得た黒色帯電粒子を用いる。その他の構成や製造方法、用いた電気泳動分散液は実施例１と同様である。

作製した電気泳動表示装置を構成する分散媒２の表面張力は２６ｍＮ／ｍであり、親水性分散媒である。帯電粒子３の水の接触角は１０２°、表面自由エネルギーは２４ｍＮ／ｍであり、疎水性の表面層を有する帯電粒子である。

本実施例にて作製した表示装置を用いて、印加電圧±２０Ｖ、電圧印加時間２ｓｅｃ以下で表示を行う。
本実施例で作製した帯電粒子３は正極性に帯電しているため、電圧が印加された場合には負極性の電極上に速やかに移動する。例えば、電極８ｂを共通電極とし、電極８ａに負極性の電圧を印加した場合、正極性の帯電粒子３は電極８ａ上に移動し電極８ａを覆うため、観察面側の基板１ａからみると黒色の帯電粒子３が視認され、画素としては黒表示を行うことになる（図２（ａ））。これと反対に、電極８ａに正極性の電圧を印加した場合、正極性の帯電粒子３は電極８ｂ上に移動し隔壁５を覆うため、観察面側の基板１ａから見ると反射層となる電極８ａが視認され、画素としては白表示を行うことになる（図２（ｂ））。応答速度は１００ｍｓｅｃ以下である。

次に、印加電圧の極性を２秒ごとにスイッチングさせながら１週間駆動し、帯電粒子３の凝集、内壁への帯電粒子の付着、堆積を顕微鏡で観察しても、帯電粒子３の付着、堆積は観察されず、安定した表示を維持している。

実施例４
本実施例においては、帯電粒子３に帯電粒子Ｂの表面にポリアミドを厚み２０ｎｍでグラフト重合法により被覆して得られた黒色帯電粒子を用いる。また、被覆層１３をアクリル樹脂にて作製する。その他の構成や、製造方法、用いた電気泳動分散液は実施例１と同様である。

作製した電気泳動表示装置を構成する帯電粒子３の水の接触角は６４°、表面自由エネルギーは４８ｍＮ／ｍであり、親水性の表面層を有する帯電粒子である。被覆層１３の水の接触角は７５°、表面自由エネルギーは５５ｍＮ／ｍであり、親水性の表面層を有する内壁である。

本実施例にて作製した表示装置を用いて、印加電圧±２０Ｖ、電圧印加時間２ｓｅｃ以下で表示を行う。応答速度は１００ｍｓｅｃ以下である。
次に、印加電圧の極性を２秒ごとにスイッチングさせながら１週間駆動し、帯電粒子３の凝集、内壁への帯電粒子の付着、堆積を顕微鏡で観察したところ、帯電粒子３の付着、堆積は観察されず、安定した表示を維持する。

また、電圧印加により任意の帯電粒子状態に書き込んだ状態から印加電圧を０Ｖにし、そのまま１週間放置しても、電圧印加により書き込んだ任意の帯電粒子状態を保ち、本実施例の電気泳動表示装置がメモリ性を有している。また、このメモリ性は電気泳動表示装置を重力に対していかなる方向に設置した場合にも、同様のメモリ性を有している。

比較例１
本比較例では、帯電粒子３として、帯電粒子Ａ表面にポリステアリルメタクリレート（ＰＳＭＡ）を厚み２０ｎｍでグラフト重合法により被覆して得られた黒色帯電粒子を用いる。その他の構成や、製造方法、用いた電気泳動分散液は実施例１と同様である。

作製した電気泳動表示装置を構成する帯電粒子３の水の接触角は７４°、表面自由エネルギーは４２ｍＮ／ｍであり、親水性の表面層を有する帯電粒子である。
作製した表示基板を用いて、印加電圧±２０Ｖ、電圧印加時間２ｓｅｃ以下で表示を行う。応答速度は１００ｍｓｅｃ以下である。

次に、印加電圧の極性を２秒ごとにスイッチングさせながら１週間駆動し、帯電粒子３の凝集、内壁への帯電粒子の付着、堆積を顕微鏡で観察すると、帯電粒子３の付着、堆積は観察されず、安定した表示を維持している。

しかしながら、電圧印加により任意の帯電粒子状態に書き込んだ状態から印加電圧を０Ｖにした時には、印加電圧を０Ｖにした直後から帯電粒子は熱揺らぎによって移動し始め、電圧印加による書き込み状態を失い、１時間後には画素面全面に帯電粒子が完全に分散し、黒表示の状態（図２（ａ））となる。

本発明の電気泳動表示装置は、一度電気アドレッシングによる画像書き込みを行えば表示維持電力を供給しなくても画像は安定して表示され続けるため、画像の表示の書き換え時以外、電力を必要としない、また電気泳動表示装置表示素子部を構成する帯電粒子、分散媒、内壁の材料個体間に働く相互作用力（引力と斥力）を任意に調整できるため、電圧無印加時の表示安定性と、電圧印加時の駆動安定性を兼ね備え、電気泳動させる為の電圧を抑えて、消費電力を低減することが可能であるので、低電圧、小型電池での駆動が求められる電子ペーパー、読書端末等に利用することができる。

本発明の電気泳動表示装置の構造の一例を示す模式図である。本発明に係る電気泳動表示装置の構造の一例を示す断面図である。本発明に係る電気泳動表示装置の構造の一例を示す断面図である。従来の電気泳動表示装置の構造の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ基板
２分散媒
３帯電粒子
４電気泳動分散液
５隔壁
６絶縁層
７内壁
８ａ、８ｂ電極
１３被覆層
１４表示部

Claims

表示部と、該表示部に収容された帯電粒子及び該帯電粒子を分散させるための分散媒を含有する電気泳動分散液と、該電気泳動分散液を駆動させるための電極とを有する電気泳動表示装置であって、前記帯電粒子の表面と、分散媒と、該帯電粒子が付着する内壁とが下記の（Ａ）乃至（Ｄ）のいずれかであることを特徴とする電気泳動表示装置。
（Ａ）親水性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、親水性の内壁表面。
（Ｂ）疎水性の帯電粒子の表面と、親水性あるいは疎水性かつ疎油性の分散媒と、疎水性の内壁表面。
（Ｃ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性の内壁表面。但し、（Ｃ）の組み合わせのうち、疎水性の分散媒を選択する場合は、分散媒の疎水性と、帯電粒子表面との疎水性の差が、内壁表面の疎水性と帯電粒子表面との疎水性の差よりも大きい。
（Ｄ）疎水性かつ疎油性の帯電粒子の表面と、疎水性あるいは親水性の分散媒と、疎水性かつ疎油性の内壁表面。
前記帯電粒子の表面、分散媒および内壁のうち少なくとも１つは、親水性であって、アミノ基、アミド基、イミド基、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基、スルホ基のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
前記帯電粒子の表面、分散媒および表示部の内壁のうち少なくとも１つは、疎水性であって、ハロゲン置換体、珪素原子、アルキル基、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
前記帯電粒子の表面、分散媒および内壁のうち少なくとも１つは、疎水性かつ疎油性であって、少なくとも弗素原子を含有することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
前記分散媒が疎水性であり、かつ絶縁性液体であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
前記帯電粒子が弗素原子を含有する化合物を表面に有し、前記内壁が珪素原子を含有する化合物を有し、かつ前記分散媒がパラフィン系炭化水素系化合物を含む溶剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
前記帯電粒子と分散媒が、隔壁により隔てられた複数の区画に収容され、前記内壁の複数箇所が、隔壁表面を含む請求項１記載の電気泳動表示装置。
前記内壁に対する分散媒の接触角が３０°以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。