JP2014190991A

JP2014190991A - 電気泳動素子、表示装置および電子機器

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Publication number: JP2014190991A
Application number: JP2013063281A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Kimura; 望木村; Keisuke Shimizu; 圭輔清水; Aya Shuto; 綾首藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06
Also published as: US20140293399A1; CN104076571A

Abstract

【課題】高コントラスト、高速応答、低消費電力が実現可能な電気泳動素子およびこの電気泳動素子を用いた表示装置を提供する。
【解決手段】電気泳動素子１０は、互いに対向して設けられた第１の基体である透明基体１と第２の基体である基体２１との間に電気泳動粒子１２と多孔質層１３とを含む絶縁性液体層１１を有する。透明基体１の面上の全面には対向電極であるグラフェン電極２が設けられ、基体２１上には画素電極２５が設けられている。絶縁性液体層１１はグラフェン電極２と対向電極２５とに挟まれるようにして設けられている。
【選択図】図１

Description

本開示は、電気泳動素子ならびにこの電気泳動素子を用いた表示装置ならびにこの表示装置を用いた電子機器に関するものである。

近年、携帯電話機または携帯情報端末などに代表されるモバイル機器の普及に伴い、低消費電力で高品位画質の表示装置に関する需要が高まっている。中でも最近では、文字情報を長時間読むことを目的とした読書用途の携帯情報端末、いわゆる電子書籍端末が注目され、その用途に適した表示品位を有するディスプレイとして反射型ディスプレイが最有力視されている。

この反射型ディスプレイは、数ある種類の中でも、低消費電力であると共に高速応答性に優れている電気泳動型ディスプレイが広く実用化されており、近年においては電気泳動型ディスプレイの表示方法について、さまざまな検討がなされている。

電気泳動型ディスプレイは、絶縁性液体中に光学的反射特性が異なる２種類の荷電粒子を分散して、電界に応じて荷電粒子を移動させる方法が広く知られている。この方法では、２種類の荷電粒子が反対の極性を有しているため、電界に応じて荷電粒子の分布状態が変化する。

また、電気泳動型ディスプレイとしては、絶縁性液体中に多孔質層を配置すると共に荷電粒子を分散させて、電界に応じて多孔質層の細孔を経由して荷電粒子を移動させることで表示部に表示させる方法が提案されている。

図１４は、従来の電気泳動型ディスプレイの一例を示した断面図である。図１４に示すように、この電気泳動素子１００は、透明基体１０１と基体１２１とに挟まれるようにして絶縁性液体層１１１が設けられている。透明基体１０１の絶縁性液体層１１１側の面上にはＩＴＯ膜からなる対向電極１０２が設けられている。一方、基体１２１の絶縁性液体層１１１側の面上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２２が設けられており、このＴＦＴ１２２によって画素電極１２５が駆動される。ＴＦＴ１２２と画素電極１２５との間には、保護層１２３と平坦化絶縁層１２４とが順に積層されて設けられている。絶縁性液体層１１１は、複数の電気泳動粒子１１２と、多孔質層１１３とを含んでいる。多孔質層１１３は、繊維状構造体により形成された３次元立体構造物であり、その繊維状構造体には、電気泳動粒子１１２とは異なる光学的反射特性（反射率）を有する複数の非泳動粒子が含まれている。このように、電気泳動素子１００の多孔質層１１３を電気泳動粒子１１２とは異なる光学反射特性を有する非泳動粒子が含まれている繊維状構造体で構成することによって表示部のコントラストを高くすることが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。

図１５は、従来の電気泳動素子２００の他の例を示した断面図である。この電気泳動素子２００は、電気泳動素子１００の透明基体１０１の光入射面上に積層してカラーフィルタ２０１が設けられる。これにより、表示部から反射する光がカラーフィルタ２０１を透過することで表示する画像をカラー化することができる。しかしながら、この電気泳動素子２００は、カラーフィルタ２０１と表示部との距離が長く、さらに、カラーフィルタ２０１と表示部との間に透明基体１０１と対向電極１０２とを有することによる屈折によって視差が生じやすいという問題点があった。

一方で、グラファイトの炭素原子一層からなるグラフェンは、その高い光透過性および高い導電性から透明導電材料や配線材料として期待されている。

特開２０１２−２２２９６号公報

特許文献１に記載された電気泳動型ディスプレイは、対向電極１０２として光透過率が低いＩＴＯ電極を用いているために表示部への入射光および表示部からの反射光の多くがこのＩＴＯ電極に吸収されてしまう。そのため、このＩＴＯ電極による光のロスは電気泳動型ディスプレイの表示領域における輝度低下およびコントラスト低下を招き、表示がくすんでしまうなどといった問題点が生じていた。

そこで本開示が解決しようとする課題は、従来よりも高輝度、高コントラストを実現可能な電気泳動素子を提供することである。

本開示が解決しようとする他の課題は、前記のような優れた電気泳動素子を用いた高性能の表示装置を提供することである。

本開示が解決しようとするさらに他の課題は、前記のような優れた表示装置を用いた高性能の電子機器を提供することである。

前記課題を解決するために、本開示は、
第１の基体と、
前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、
前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの、光透過性を有するものの前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている電気泳動素子である。

また、本開示は、
少なくとも１つの電気泳動素子を有し、
前記電気泳動素子が、
第１の基体と、
前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、
前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの、光透過性を有するものの前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている表示装置である。

また、本開示は、
少なくとも１つの表示装置を有し、
前記表示装置が、少なくとも１つの電気泳動素子を有し、
前記電気泳動素子が、
第１の基体と、
前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、
前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの、光透過性を有するものの前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている電子機器である。

本開示において、基体は、他の材料を積層可能な面を有するものであれば基本的には限定されるものではなく、例えば、剛性を有する基板、ウエハなどであってもよいし、可撓性を有する薄板、薄膜、フィルムなどであってもよい。この可撓性は、例えば、人の力で曲げられる程度のものであることが好ましい。また、基体は、光透過性を有してもよいし、有しなくてもよいが、例えば、電気泳動素子の光入射側を構成する基体は光透過性が良好である透明体で構成されることが好ましい。

絶縁性液体は、電気絶縁性を有する液体であれば基本的には限定されるものではないが、例えば、粘度が小さいものであることが好ましい。粘度を小さくすることによって、電気泳動粒子の移動性が向上し、表示部の応答速度が向上する。また、電気泳動粒子の移動の際の粘性抵抗が小さくなることによって、電気泳動粒子を移動するのに必要なエネルギーが低くなり、消費電力の低下につながる。また、例えば、屈折率が小さいものであることが好ましく、屈折率が小さいことで、絶縁性液体の屈折率と多孔質層の屈折率との差が大きくなり、多孔質層の光反射面における反射率が高くなる。絶縁性液体としては、具体的には、例えば、有機溶媒が挙げられ、公知の有機溶媒から選ばれる少なくとも１種類から構成される。有機溶媒としては、具体的には、例えば、パラフィンまたはイソパラフィンなどが挙げられる。また、絶縁性液体は、必要に応じて、添加剤を有して構成されていてもよい。この添加剤としては、具体的には、例えば、着色剤、電荷制御剤、分散安定剤、粘度調整剤、界面活性剤または樹脂などが挙げられる。

電気泳動粒子は、電界に応じて移動が可能な荷電粒子であれば基本的に限定されるものではないが、多孔質層内部を経由して移動可能であるものであることが好ましい。この電気泳動粒子は、具体的には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料、炭素材料、金属材料、金属酸化物、ガラスおよび高分子材料（樹脂）などの粒子（粉末）の群から選ばれる少なくとも一種類から構成される。

多孔質層は、細孔を有するものであれば基本的には限定されるものではないが、両主面を貫通する貫通孔を多く有するものであることが好ましい。また、この貫通孔は、電気泳動粒子が通過可能に構成されていることが好ましい。多孔質層としては、具体的には、例えば、レーザを用いた穴開け加工により細孔が形成された高分子フィルム、合成繊維などにより編まれた布、または連泡多孔性高分子などが挙げられるが、特に、繊維状構造体で構成された３次元立体構造物であることが好ましい。繊維状構造体で構成された３次元立体構造物としては、具体的には、例えば、不織布などのような不規則なネットワーク構造物が挙げられる。また、繊維状構造体は、例えば、非泳動粒子を担持していることが好ましい。繊維状構造体は、直径に対して長さが十分に大きい繊維状物質であれば基本的には限定されないが、繊維状構造体の直径はごく小さいものであることが好ましい。この繊維状構造体を構成する材料は、例えば、光反応性などの反応性が低い、化学的に安定したもので構成されることが好ましい。繊維状構造体は、具体的には、例えば、高分子材料、無機材料などから選ばれる少なくとも一種類であることが好ましく、特に高分子材料が好ましいが、これに限定されるものではない。また、繊維状構造体が高反応性の材料により形成される場合には、その繊維状構造体の表面は任意の保護層により被覆されることが好ましい。また、非泳動粒子は基本的には限定されるものではないが、例えば、電気泳動粒子として挙げられたものを適宜選択して構成することができ、表示部においてコントラストを生じさせるために使用される電気泳動粒子とは光学反射特性の異なるものが用いられる。また、非泳動粒子を含む多孔質層は、例えば、電気泳動粒子を遮蔽できるように構成されることが好ましい。非泳動粒子は、具体的には、例えば、非泳動粒子が明表示する場合の材料は、例えば、電気泳動粒子が明表示する場合に選択される材料と同様であることが好ましい。また、例えば、非泳動粒子が暗表示する場合の材料は、例えば、電気泳動粒子が暗表示する場合に選択される材料と同様であることが好ましい。この中でも、非泳動粒子が明表示する場合に選択される材料としては、例えば、金属酸化物が好ましい。

グラフェンは、少なくとも１層のグラファイトの炭素原子からなるものであれば基本的には限定されるものではないが、例えば、大面積に製膜可能で層数制御も可能である熱ＣＶＤ法によって合成されたグラフェン膜であることが好ましい。また、透明基体上にグラフェン膜が形成されることによって、例えば、透明導電性基体、透明導電性フィルム、透明導電性シートとして用いることもできる。透明導電膜は各種の電子機器に用いることができる。電子機器は、具体的には、例えば、反射型ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイ（電子ペーパー）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）などのディスプレイ、タッチパネルなどであり、透明導電膜の用途も問わない。この透明導電膜は、例えば、太陽電池、色素増感太陽電池などの電極に用いることもできる。この電極は、例えば、透明基体と、この透明基体上に積層されて設けられたグラフェン膜とを有する構成のグラフェン電極とすることができる。また、このグラフェン電極には、例えば、開口部が設けられていてもよいし、また、例えば、グラフェン上の少なくとも一部には反射防止層が設けられていてもよく、この場合、例えば、グラフェン電極上に積層するようにして反射防止層が設けられる。

本開示によれば、電気泳動素子の対向電極をＩＴＯに代えてグラフェンとしたので、従来においては対向電極であるＩＴＯ膜に吸収されていた表示部への入射光および表示部からの反射光を少なくすることができ、従来よりも高輝度、高コントラストを実現可能な電気泳動素子を得ることができる。そして、この優れた電気泳動素子を用いることにより、高性能の表示装置を実現することができる。そして、この優れた表示装置を用いることにより、高性能の電子機器を実現することができる。

第１の実施の形態による電気泳動素子を示した断面図である。第１の実施の形態による電気泳動素子の初期状態を示した断面図である。第１の実施の形態による電気泳動素子の駆動状態を示した断面図である。第２の実施の形態によるグラフェン電極を示した平面図である。第３の実施の形態による透明層を有するグラフェン電極を示した平面図である。第４の実施の形態による電気泳動素子を示した断面図である。第５の実施の形態によるカラー表示が可能な電気泳動素子を示した断面図である。第６の実施の形態による表示装置を適用した電子ブックを示す斜視図である。第６の実施の形態による表示装置を適用したテレビを示す斜視図である。第６の実施の形態による表示装置を適用したデジタルカメラを示す斜視図である。第６の実施の形態による表示装置を適用したノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。第６の実施の形態による表示装置を適用したビデオカメラを示す斜視図である。第６の実施の形態による表示装置を適用した携帯電話機を示す斜視図である。従来の電気泳動素子を示した断面図である。従来のカラー表示が可能な電気泳動素子を示した断面図である。

以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（電気泳動素子およびその製造方法）
２．第２の実施の形態（電気泳動素子およびその製造方法）
３．第３の実施の形態（電気泳動素子およびその製造方法）
４．第４の実施の形態（電気泳動素子およびその製造方法）
５．第５の実施の形態（電気泳動素子およびその製造方法）
６．第６の実施の形態（表示装置および電子機器）

〈１．第１の実施の形態〉
［電気泳動素子］
図１は第１の実施の形態による電気泳動素子１０を示した断面図である。
図１に示すように、この電気泳動素子１０は、互いに対向して設けられた第１の基体である透明基体１と第２の基体である基体２１との間に絶縁性液体層１１を有する。透明基体１の絶縁性液体層１１側の全面には対向電極であるグラフェン電極２が設けられ、透明基体１はグラフェン電極２を介して絶縁性液体層１１と接している。また、基体２１のグラフェン電極２と対向する側の面上には少なくとも１つのＴＦＴ２２が互いに離間して設けられ、ＴＦＴ２２を覆うようにして基体２１上の全面に保護層２３が設けられている。保護層２３上には平坦化絶縁層２４が積層して設けられており、平坦化絶縁層２４の面上にはＴＦＴ２２と対向するようにして、少なくとも１つの画素電極２５が互いに離間して設けられている。基体２１は、平坦化絶縁層２４と画素電極２５とが設けられている側が、絶縁性液体層１１と接するようにして設けられている。従って、グラフェン電極２と画素電極２５とは絶縁性液体層１１を介して互いに対向して設けられている。絶縁性液体層１１中には、グラフェン電極２と画素電極２５とに対して一定距離を置いて対向するようにして多孔質層１３が設けられており、多孔質層１３の両主面上に絶縁性液体層１１が接している。このように、絶縁性液体層１１は多孔質層１３によって第１の絶縁性液体層である表示部２０と第２の絶縁性液体層である退避部３０とに分割され、多孔質層１３の透明基体１に対向する側の面が表示部２０と接し、逆側の面である基体２１に対向する側の面が退避部３０と接している。また、これらの透明基体１および基体２１の外周部が封止体３１で封止されている。表示部２０から退避部３０に亘る部分は電気泳動部４０となる。また、多孔質層１３は、表示部２０と退避部３０とを連通可能に構成された貫通孔１４を少なくとも１つ有する。この貫通孔１４は、電気泳動粒子１２が表示部２０と退避部３０との間を相互に通過可能に構成されている。また、絶縁性液体層１１中には電気泳動粒子１２が分散して設けられ、この電気泳動粒子１２が、貫通孔１４を通じて電気泳動部４０を移動することによって表示部２０に表示がなされる。

透明基体１は、光が透過しやすい材質と形状のものであれば特に限定されるものではないが、特に可視光の透過率が高い基体材料を用いることが好ましい。また、電気泳動素子に外部から侵入しようとする水分やガスを阻止する遮断性能が高く、また、耐溶剤性や耐候性に優れている材料が好ましい。透明基体１の材料としては、具体的には、例えば、石英、ガラスなどの透明無機材料や、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、アセチルセルロース、ブロム化フェノキシ、アラミド類、ポリイミド類、ポリスチレン類、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリオレフィン類などの透明プラスチックが挙げられ、例えば、これらの材料で構成された、基板、フィルムなどが好ましい。また、透明基体１の屈折率は、例えば、１．３以上１．６以下であることが好ましい。また、透明基体１の厚さは特に制限されず、光の透過率や、電気泳動素子内外を遮断する性能を勘案して、適宜選択することができる。

基体２１は、面上に素子を形成可能な構成を有していれば基本的には限定されるものではなく、従来公知の材料を適宜選択して構成することができる。基体２１は、透明であっても不透明であってもよく、透明基体１として前記に挙げたものに加えて、例えば、金属材料、無機材料、プラスチック材料などで構成された基板、フィルムなどを用いることもできる。金属材料としては、具体的には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）またはステンレスなどが挙げられる。無機材料としては、例えば、各種のセラミックなどが挙げられる。プラスチック材料としては、例えば、フェノール系、エポキシ系、アイオノマー系などの各種プラスチック、ポリ塩化ビニル、ナイロンなどが挙げられる。

グラフェン電極２は、少なくとも１層のグラフェンからなるものであれば基本的には限定されないが、例えば、１層以上１０層以下のグラフェンで構成されることが好ましい。また、グラフェン電極２は、例えば、ドーピングされたグラフェン膜で構成されることが好ましい。このドーピングは、例えば、グラフェン電極２を構成するグラフェン膜上にアクセプタ粒子が吸着することにより実現される。アクセプタ粒子としては、例えば、塩化金、硝酸、塩酸、硫酸、塩化チオニル、ＴＦＳＡなどの酸、ＴｉＣｌ₄、ＦｅＣｌ₃、ＮｉＣｌ₂などの金属塩化物、ＴｉＯ₂などが挙げられ、この中でも透明なものが好ましいが、これらのものに限定されるものではない。

絶縁性液体層１１は、電気絶縁性を有する液体で構成されていれば基本的には限定されるものではなく、上記に上げた絶縁性液体層の構成を適宜選択することができるが、絶縁性液体層１１の屈折率は１．３以上１．６以下であることが好ましい。

電気泳動粒子１２の形態は基本的には限定されるものではなく、例えば、コントラストを生じさせるために電気泳動粒子１２が担う役割に応じて、従来公知の形態のものを適宜組み合わせて構成される。また、電気泳動粒子１２を構成する材料も基本的には限定されるものではなく、前記と同様に選ばれ、例えば、電気泳動粒子として前記に挙げたものを適宜選択することができる。この中でも、有機顔料としては、例えば、アゾ系顔料、メタルコンプレックスアゾ系顔料、ポリ縮合アゾ系顔料、フラバンスロン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、アントラピリジン系顔料、ピランスロン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料またはインダンスレン系顔料などが挙げられる。また、無機顔料としては、例えば、亜鉛華、アンチモン白、カーボンブラック、鉄黒、硼化チタン、ベンガラ、マピコエロー、鉛丹、カドミウムエロー、硫化亜鉛、リトポン、硫化バリウム、セレン化カドミウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クロム酸鉛、硫酸鉛、炭酸バリウム、鉛白またはアルミナホワイトなどである。染料は、例えば、ニグロシン系染料、アゾ系染料、フタロシアニン系染料、キノフタロン系染料、アントラキノン系染料またはメチン系染料などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラックなどが挙げられる。金属材料としては、例えば、金、銀または銅などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、銅−クロム酸化物、銅−マンガン酸化物、銅−鉄−マンガン酸化物、銅−クロム−マンガン酸化物または銅−鉄−クロム酸化物などが挙げられる。高分子材料としては、例えば、可視光領域に光吸収域を有する官能基が導入された高分子化合物などが挙げられる。このように可視光領域に光吸収域を有する高分子化合物であれば、その種類は特に限定されるものではない。

絶縁性液体層１１中の電気泳動粒子１２の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．１重量％以上１０重量％以下であることが好ましい。これは、電気泳動粒子１２の遮蔽性および移動性が確保されるからである。具体的には、０．１重量％よりも少ないと、電気泳動粒子１２が多孔質層１３を遮蔽（隠蔽）しにくくなる可能性があり、一方で、１０重量％よりも多いと、電気泳動粒子１２の分散性が低下する可能性がある。このため、電気泳動粒子１２が泳動しにくくなり、場合によっては凝集する可能性がある。

また、電気泳動粒子１２は、任意の光学的反射特性（光反射率）を有していることが好ましい。電気泳動粒子１２の光反射率は、特に限定されないが、少なくとも電気泳動粒子１２が多孔質層１３を遮蔽可能である反射率を有することが好ましい。電気泳動粒子１２の光反射率と多孔質層１３の光反射率との違いにより、コントラストを生じさせるためである。例えば、多孔質層１３が白色を表示し、電気泳動粒子１２が黒色を表示する場合には、電気泳動粒子１２の反射率は限りなく小さい方が好ましい。

多孔質層１３は、少なくとも１つの貫通孔１４を有する多孔質体で構成されていれば基本的には限定されるものではないが、例えば、繊維状構造体により形成された３次元立体構造物であることが好ましい。この繊維状構造体は、例えば、１つの繊維状構造体がランダムに絡み合っていて構成されていてもよいし、複数の繊維状構造体が集合してランダムに重なって構成されていてもよいし、双方が混在などしていてもよい。このように、多孔質層１３を繊維状構造体で構成することによって、多孔質層１３の表示部２０側の面に入射した光が多重散乱することによって、その面における光反射率が向上する。また、このように光反射率が向上することによって多孔質層１３を薄く形成することができる。また、多孔質層１３を構成する繊維状構造体に非泳動粒子を担持させることによって、多孔質層１３の反射率がさらに向上し、表示部２０におけるコントラストが向上する。繊維状構造体を構成する材料としては、上述したものを適宜選択することができるが、高分子材料としては、例えば、ナイロン、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリサルフォン、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンフロリド、ポリヘキサフルオロプロピレン、セルロースアセテート、コラーゲン、ゼラチン、キトサンまたはそれらのコポリマーなどが挙げられる。また、無機材料としては、例えば、酸化チタンなどが挙げられる。また、繊維状構造体の平均繊維径は、非泳動粒子を担持可能な大きさを有していれば基本的には限定されないが、できるだけ小さいほうがよい。繊維状構造体の平均繊維径としては、具体的には、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。また、多孔質層１３の平均孔径は基本的には限定されるものではないが、できるだけ大きいほうが好ましく、具体的には、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。また、多孔質層１３の厚さは基本的には限定されるものではないが、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

画素電極２５は、グラフェン電極２との間に電界を発生させることによって、電気泳動粒子１２が多孔質層１３中を移動可能なように構成されていれば基本的には限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜選択することができる。画素電極２５は、例えば、前記の電界を発生させることによって、電気泳動粒子１２が、多孔質層１３の退避部３０に接する側の面と、表示部２０に接する側の面との間を相互に移動可能なように構成されることが好ましい。また、画素電極２５を制御するＴＦＴ２２、保護層２３および平坦化絶縁層２４の構成は従来公知の構成を適宜選択することができる。

封止体３１は、基本的にはどのようなものであってもよいが、絶縁性液体層１１の絶縁性液体の外部への漏洩、絶縁性液体層１１中の絶縁性物質の乾燥、絶縁性液体層１１中への物質混入などの防止をする構成を有していることが好ましい。封止体３１の材料としては、耐光性、絶縁性、防湿性などを備えた材料を用いることが好ましい。また、封止体３１は透明であっても不透明であってもよい。また、封止体１１の厚さは、基本的には限定されるものではないが、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

［電気泳動素子の製造方法］
この電気泳動素子の製造方法について説明する。
まず、従来公知の方法で透明基体１上にグラフェン膜を形成する。透明基体１上へのグラフェン膜の形成は、例えば、熱ＣＶＤ法によって、触媒基体上に成長させ、その後、透明基体１へ転写する方法が好ましい。このようにして、透明基体１上にグラフェン膜が形成される。次に、形成されたグラフェン膜の主面上に、ドーパントを塗布し、乾燥させることによりドーピングされたグラフェン膜である、グラフェン電極２を得ることができる。

基体２１上に順に積層されて設けられたＴＦＴ２２、保護膜２３、平坦化絶縁層２４、画素電極２５は、従来公知の方法を適宜選択することで作製することができる。また、多孔質層１３も従来公知の方法を適宜選択することで作製することができるが、例えば、多孔質層１３を、非泳動粒子を含む繊維状構造体とする場合には、以下のように製造することができる。まず、繊維状構造体の原材料である樹脂材料を溶媒に溶解させて第１の溶液を調製する。次に、非泳動粒子である酸化チタンを第１の溶液に加えて混合し、紡糸溶液を調製する。次に、この紡糸溶液をシリンジなどに入れ、画素電極２５が形成された基体２１上に紡糸を行った後に乾燥することで非泳動粒子を含む繊維状構造体を得ることができる。また、電気泳動粒子１２も、従来公知の方法で作製することができ、例えば、カーボンブラックなどに樹脂重合体などを被覆することなどによって得ることができる。次に、得られた電気泳動粒子１２を絶縁性液体と混合し、さらに攪拌することで、絶縁性液体中に電気泳動粒子１２が分散した絶縁性液体を調製する。

次に、グラフェン電極２の周縁部上に封止体３１として樹脂フィルムを置いた後、その上に、グラフェン電極２と多孔質層１３とが互いに対向するようにして基体２１を重ねる。最後に、グラフェン電極２と基体２１との間の空間に、例えば、封止体３１に予め形成された注液口（図示せず）からグラフェン電極２と基体２１との間の隙間に電気泳動粒子１２を含む絶縁性液体を注入して、絶縁性液体層１１を形成する。その後、この注液口を塞ぐ。こうして、目的とする電気泳動素子１０が製造される。

［電気泳動素子の動作］
この電気泳動素子１０の動作について説明する。
この電気泳動素子１０は、電圧が印加されると、電気泳動部４０内を電気泳動粒子１２が移動することでコントラストが生じ画像表示素子として動作する。その原理は次の通りである。この場合においては、多孔質層１３が白表示（明表示）、電気泳動粒子１２が黒表示（暗表示）をするものとする。

図２は、初期状態のときの電気泳動素子１０、図３は、駆動状態のときの電気泳動素子１０をそれぞれ示す。
図２に示すように、この電気泳動素子１０は、画素電極２５とグラフェン電極２との間に電圧が印加されていない初期状態においては、画素内の全ての電気泳動粒子１２が退避部３０に位置している。退避部３０に位置する電気泳動粒子１２は多孔質層１３に完全に遮蔽されるので、その画素において表示部２０は白色となる。つまり、外部から透明基体１に入射し、グラフェン電極２を経て多孔質層１３に達した可視光は、その殆どが多孔質層１３で散乱または反射される。反射された可視光は、再び、グラフェン電極２と透明基体１とを透過することで外部に放出され、人間の眼に入ることによって人間は白色と認識する。例えば、全ての画素が、この初期状態となっている場合には、表示部２０全体は白色となる、つまり、画像が表示されていない状態となる。

一方、図３に示すように、画素電極２５とグラフェン電極２との間に電圧が印加されると、退避部３０内の全ての電気泳動粒子１２が、貫通孔１４を通過して表示部２０に移動することによって、その画素において表示部２０は黒色となる。つまり、外部から透明基体１に入射し、グラフェン電極２を経て表示部２０に達した可視光は、多孔質層１３に達する前にその殆どが電気泳動粒子１２に吸収されることで、外部に放出される反射光はごく小さくなり人間は黒色と認識する。この場合、例えば、ＴＦＴ２２などによって、画素電極２５とグラフェン電極２との間に電圧が印加される画素が任意に選ばれるとすると、表示部２０は、白色を表示する画素と黒色を表示する画素とが混在することによってコントラストが生じる、つまり、画像が表示されている状態となる。

以上のように、この第１の実施の形態によれば、電気泳動素子１０の対向電極を、ＩＴＯ電極と比較してシート抵抗に対する可視光透過率が高いグラフェン電極２としたので、この対向電極における導電性を犠牲にすることなく、可視光透過率を向上させることができる。これにより、電気泳動素子１０の応答性を犠牲にすることなく表示部２０への入射可視光および表示部２０からの反射光の対向電極における損失を従来と比べて小さくすることができる。このように、対向電極における可視光の損失が小さくなることで、表示部２０から反射する光を透明基板１からより多く放出することができ、従来と比較してコントラストの高い電気泳動素子１０を得ることができる。

なお、電気泳動部４０の構成は、この実施の形態の構成に限定されるものではなく、従来公知の電気泳動素子における電気泳動部の構成を適宜選択することができ、例えば、多孔質層１３を有さない構成とすることもできる。

〈２．第２の実施の形態〉
［電気泳動素子］
図４は第２の実施の形態による電気泳動素子１０のグラフェン電極２の一例を示した平面図である。図４に示すように、このグラフェン電極２は、正六角形形状を有する複数の開口部３を有し、同様に構成された開口部３が一定間隔で規則正しく並ぶことにより、全体として六角格子状（ハニカム状）の網状構造を有する。

開口部３は透明基体１の面上に設けられたグラフェン電極２を除去したものであり、その表面は透明基体１で構成されている。開口部３は、グラフェン電極２に少なくとも１つ形成されていれば、その、位置、大きさなどは限定されるものではないが、グラフェン電極２に対する開口率が２５％以上７５％以下であることが好ましく、２５％以上５０％以下であることがより好ましい。また、開口部３の形状は、基本的にはどのような形状であってもよいが、前記に示した正六角形形状の他に、例えば、三角形、正方形、長方形などのｎ角形（ｎ≧３）形状、円、楕円などの形状などが挙げられ、ｎ角形（ｎ≧３）の場合には正ｎ角形であることが好ましい。また、開口部３が複数形成される場合には、例えば、複数の開口部２０が同じ大きさを有していることが好ましい。また、開口部３の配列の形態も基本的には限定されるものではないが、例えば、等間隔に配列されることが好ましい。この配列の形態としては、前記に示した六角格子状の配列の他に、三角格子状の配列、十字格子状の配列、パンチ孔配列などが挙げられる。また、複数の開口部３が六角格子状に配列されている場合には、六角形の開口部２０の対向する２辺の間隔ａが、８μｍ以上１２０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上５２μｍ以下であることがより好ましく、８μｍ以上２０μｍ以下であることが最も好ましい。この間隔は、例えば、開口が正ｎ角形（ｎ≧３）の場合、ｎが偶数の場合には、対向する２辺の距離とすることができ、また、ｎが奇数の場合には、対向する頂点と辺との距離とすることができる。また、隣り合う開口部３に挟まれるグラフェン電極２の幅ｗは２μｍ以上３２μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以上１６μｍ以下であることがより好ましく、４μｍ以上８μｍ以下であることが最も好ましい。その他のことは、第１の実施の形態による電気泳動素子１０と同様である。

［電気泳動素子の製造方法］
この電気泳動素子１０の製造方法は、まず、透明基体１上にグラフェン膜を形成し、その後、形成されたグラフェン膜に開口を形成し、開口を形成後にドーパントを塗布し乾燥することによって、開口部３を有するグラフェン電極２を得ることができる。開口の形成は、例えば、公知のエッチング法などが用いられるが、例えば、酸素ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、グラフェン膜を選択的に除去することが好ましい。また、ドーピングの工程は、グラフェン薄膜に開口を設ける前に行い、その後前記のようにして開口部３を設けてもよいし、グラフェン薄膜に前記のようにして開口部３を設けた後に、このドーピングの工程を行ってもよいが、開口を形成する際のドーパントへの影響を考えると、開口部３を設けた後に、ドーピングの工程を行うことが好ましい。その他のことは、第１の実施の形態による電気泳動素子１０の製造方法と同様にして、目的とする電気泳動素子１０が製造される。

［電気泳動素子の動作］
この電気泳動素子１０の動作は、第１の実施の形態による電気泳動素子１０の動作と同様である。

この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態による電気泳動素子１０のグラフェン電極２に少なくとも１つの開口部３を設けたので、第１の実施の形態による電気泳動素子１０と同様な利点を有するとともに、対向電極の可視光透過率をさらに向上させることができる。

〈３．第３の実施の形態〉
［電気泳動素子］
図５は第３の実施の形態による電気泳動素子１０のグラフェン電極２の一例を示した平面図である。図５に示すように、このグラフェン電極２は、第２の実施の形態の電気泳動素子と同様に構成された開口部３を選択的に埋めるようにして設けられた透明層４を新たに有する。

透明層４は、ドーピング工程において使用するドーパントが、第２の実施の形態において示した開口部３に固着するのを防止するために設けられた層である。透明層４は、開口部３の少なくとも一部を埋めるようにして設けられていれば、基本的には限定されるものではないが、開口部３の全面を埋めるようにして設けられることが好ましい。また、透明層４の厚さはグラフェン電極２の厚さと同じであることが好ましい。透明層４を構成する材料は、例えば、透明材料として前記に挙げた材料を適宜選択することができるが、その中でも親水性の透明樹脂であることが好ましい。また、可視光透過性の高い樹脂であることが好ましい。また、グラフェン膜へのドーパントおよびドーパント溶剤に対して耐性の高いものが好ましい。その他のことは、第２の実施の形態と同様である。

［電気泳動素子の製造方法］
この電気泳動素子１０の製造方法は、第２の実施の形態と同様にして開口部３を有するグラフェン膜を形成後に、この開口部３を有するグラフェン膜の全面に亘って親水性の樹脂を塗布する。親水性の樹脂は、親水性の溶剤を用いることで塗布が可能となる。このとき、グラフェンよりも水に対する接触角が小さいもの透明基体１として選ぶと、表面張力によって透明基体１の面上のみに親水性の樹脂膜が形成される。この樹脂膜を乾燥させることによって透明層４を形成することができる。グラフェンよりも水に対する接触角が小さい透明材料としては、具体的には、例えば、ガラスなどの無機材料が挙げられる。その他のことは、第２の実施の形態による電気泳動素子１０の製造方法と同様にして、目的とする電気泳動素子１０が製造される。

この第３の実施の形態によれば、グラフェン電極２に第２の実施の形態と同様な開口部３を設け、この開口部３を選択的に埋めるようにして、透明基体１上に透明層４を設けたので、第２の実施の形態と同様な利点を有するとともに、グラフェン電極２を形成する際のドーピングによる、開口部３へのドーパントの固着を防止することができる。

〈４．第４の実施の形態〉
［電気泳動素子］
図６は第４の実施の形態による電気泳動素子１０を示した断面図である。図６に示すように、この電気泳動素子１０は、グラフェン電極２の面上に反射防止層５を積層させて設けたものである。

反射防止層５は、グラフェン電極２との界面における可視光の反射を防止するために設けられる層であれば、基本的には限定されるものではないが、電気泳動粒子１２とグラフェン電極２とが何らかの相互作用をすることを抑制する作用を有することが好ましい。また、反射防止層５は、グラフェン電極２上の少なくとも一部に設けられていれば、基本的には限定されるものではないが、グラフェン電極２の主面上の全面に設けられていることが好ましい。また、反射防止層５は、屈折率が、例えば、１以上であることが好ましく、透明基体１の屈折率よりも小さいことが好ましい。この屈折率は、具体的には、例えば、可視光の屈折率が１以上１．４以下であることが好ましい。また、反射防止層５は、例えば、高屈折率材料と低屈折率材料とを積層した構造体であってもよい。また、反射防止層５の厚さは、表示部２０とグラフェン電極２との距離ができるだけ近くするように構成する必要があることから、できるだけ小さいことが好ましい。反射防止層５の厚さとしては、具体的には、例えば、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。また、反射防止層５は、グラフェン電極２に開口部３を有する場合においても、前記と同様にしてグラフェン電極２の面上に設けることができる。この場合においては、反射防止層５は、グラフェン電極２の面上と開口部３の面上とに亘って設けられることが好ましく、これらの面上の全面に設けられることがより好ましい。

また、反射防止層５を構成する材料は、グラフェン膜の面上に膜を形成可能な可視光透過性を有する絶縁体であれば基本的には限定されるものではないが、例えば、グラフェン膜の面上への成膜性が良好な材料であることが好ましい。グラフェン膜の面上への成膜性が良好な材料は、例えば、塗工可能な樹脂材料であることが好ましく、具体的には、例えば、溶媒に溶解し、塗布および乾燥によって膜を形成する熱可塑性樹脂材料であることが好ましい。また、例えば、塗布後に熱もしくは光で硬化が可能な、熱硬化性樹脂材料、光硬化性樹脂材料、またその他の化学反応性樹脂材料であることが好ましい。これらの樹脂材料としては、具体的には、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＳ樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタンアクリレート、ビニル系樹脂、メラミン系樹脂、ポリエステル系樹脂、オキタセン、ブタジエン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリイミド、アリル系樹脂などが挙げられる。また、反射防止層５を構成する材料は、例えば、屈折率が小さい低屈折率材料であることが好ましく、特に可視光屈折率の小さい材料であることが好ましい。可視光屈折率が小さい材料としては、例えば、アクリル系フッ素樹脂、エポキシ系フッ素樹脂、ポリエステル系フッ素樹脂、ポリビニル系フッ素樹脂などのフッ素系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂としては、具体的には、例えば、ナフィオン（商品名：デュポン社）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン重合体（ＦＥＰ）などが挙げられ、その他のものとしては、例えば、酢酸ビニル樹脂、ホワイトカーボンなどが挙げられる。また、反射防止層５を構成する材料は、前記に挙げた樹脂の中でも、例えば、グラフェンとの屈折率差が小さい材料であることが好ましい。また、反射防止層５は、グラフェン電極２の保護膜として構成してもよく、このとき、反射防止層５を構成する材料は、例えば、前記に挙げた材料のほかに、無機材料などで構成することができる。無機材料としては、具体的には、例えば、ＳｉＯ₂、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂などが挙げられる。

このように、グラフェン電極２の面上に反射防止層５を設けたので、グラフェン電極２の絶縁性液体層１１側の面上で起こる可視光の反射を低減することができる。また、反射防止層５はグラフェン電極２の保護膜としての作用も有し、反射防止層５によって、グラフェン電極２と電気泳動粒子１２とが直接触れないようにすることによって、グラフェン電極２上に電気泳動粒子１２が凝集することを防止することができる。その他のことは、第１〜３のいずれかの実施の形態と同様である。

［電気泳動素子の製造方法］
この電気泳動素子１０の製造方法は、透明基体１の主面上にグラフェン電極２を形成後、任意の方法で開口部３を形成する。次に、このグラフェン電極２の主面上に樹脂などを塗布し、その後乾燥などさせることで反射防止層５を形成すること以外は、第１および第２のいずれかの実施の形態による電気泳動素子１０の製造方法と同様にして、目的とする電気泳動素子１０が製造される。

この第４の実施の形態によれば、第１〜３のいずれかの実施の形態による電気泳動素子１０のグラフェン電極２の面上の少なくとも一部に反射防止層５を設けたので、第１〜３の実施の形態と同様な利点を有するとともに、グラフェン電極２の絶縁性液体層１１側の面上で起こる可視光の反射を低減することができる。また、反射防止層５はグラフェン電極２の保護膜としての作用も有し、反射防止層５によって、グラフェン電極２と電気泳動粒子１２とが直接触れないようにすることによって、グラフェン電極２上に電気泳動粒子１２が凝集することを防止することができる。

〈５．第５の実施の形態〉
［電気泳動素子］
図７は第５の実施の形態による電気泳動素子６０を示した断面図である。図７に示すように、この電気泳動素子６０は、第１〜第４のいずれかの実施の形態の電気泳動素子１０において、グラフェン電極２と透明基体１との間にカラーフィルタ６１を設けたものである。この実施の形態によれば、電気泳動素子６０をカラー化する場合に、透明基体１とグラフェン電極２との間にカラーフィルタ６１を設けたので、透明基体１の光入射面上にカラーフィルタを設ける場合と比較して、視差が起こりにくいカラーの電気泳動素子６０を得ることができる。その他のことは、第１〜４のいずれかの実施の形態と同様である。

［電気泳動素子の製造方法］
透明基体１の主面上の全面にカラーフィルタ６１を形成、または、主面上の全面にカラーフィルタ６１が形成されている透明基体１を用意し、カラーフィルタ６１の主面上の全面にグラフェン電極２を形成する。この場合、従来の対向電極に用いられているＩＴＯ膜をカラーフィルタ６１上にスパッタリング法などで成膜すると、カラーフィルタ６１に含まれる色素などへのダメージが避けられない。これに対し、グラフェン電極２の形成は、上述したように、例えば、触媒基体上に形成されたグラフェン膜を転写することで行われる。このように、グラフェン電極２を対向電極とすると、カラーフィルタ６１にダメージを与えることなくカラーフィルタ６１上に対向電極を形成することができる。その他のことは、第１〜４のいずれかの実施の形態による電気泳動素子１０の製造方法と同様にして、目的とする電気泳動素子２０が製造される。

この実施の形態の製造方法によれば、グラフェン電極２を対向電極としたので、カラーフィルタ６１にダメージを及ぼすことなくカラーフィルタ６１の面上に対向電極であるグラフェン電極２を形成することができる。
［電気泳動素子の動作］
この電気泳動素子２０の動作は、表示部２０において反射した光がカラーフィルタ６１を透過して外部に放出されることでカラーの画像が表示されること以外のことは、第１の実施の形態による電気泳動素子１０の動作と同様である。

この第５の実施の形態によれば、第１〜４のいずれかの実施の形態による電気泳動素子１０の透明基体１とグラフェン電極２との間にカラーフィルタ６１を設けたので、電気泳動素子をカラー化しても視差の生じにくくすることができる。また、カラーフィルタ６１上にグラフェン電極２を形成する場合、カラーフィルタ６１へのダメージがないので、白黒の電気泳動素子１０と同等の性能を有するカラー画像を表示できる電気泳動素子６０を得ることができる。

〈６．第６の実施の形態〉
［表示装置］
第６の実施の形態においては、第１〜第５の実施の形態で説明した電気泳動素子１０、６０の適用例について説明する。前記実施の形態の電気泳動素子１０、６０は、駆動回路などをさらに備えることなどによって表示装置に適用することができる。また、この表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。ただし、以下で説明する電子機器の構成はあくまで一例であるため、その構成は適宜変更可能である。

［電子機器］
本技術の表示装置は、各種用途の電子機器に適用可能であり、その電子機器の種類は特に限定されない。この表示装置は、例えば、以下の電子機器に搭載可能である。

図８ＡおよびＢは、電子ブック３００の外観構成を表している。この電子ブック３００は、例えば、表示部３１０および非表示部３２０と、操作部３３０とを備えている。操作部３３０は、図８Ａに示したように非表示部３２０の前面に設けられていてもよいし、図８Ｂに示したように上面に設けられていてもよい。なお、表示装置は、図８ＡおよびＢに示した電子ブック３００と同様の構成を有するＰＤＡなどに搭載されてもよい。

図９は、テレビジョン装置４００の外観構成を表している。このテレビジョン装置４００は、例えば、フロントパネル４１０およびフィルターガラス４３０を含む映像表示画面部４２０を備えている。

図１０ＡおよびＢは、デジタルスチルカメラ５００の外観構成を表しており、図１０ＡおよびＢは、それぞれ前面および後面を示している。このデジタルスチルカメラ５００は、例えば、フラッシュ用の発光部５１０と、表示部５２０と、メニュースイッチ５３０と、シャッターボタン５４０とを備えている。

図１１は、ノート型パーソナルコンピュータ６００の外観構成を表している。このノート型パーソナルコンピュータ６００は、例えば、本体６１０と、文字等の入力操作用のキーボード６２０と、画像を表示する表示部６３０とを備えている。

図１２は、ビデオカメラ７００の外観構成を表している。このビデオカメラ７００は、例えば、本体部７１０と、その本体部７１０の前面に設けられた被写体撮影用のレンズ７２０と、撮影時のスタート／ストップスイッチ７３０と、表示部７４０とを備えている。

図１３Ａ〜Ｇは、携帯電話機８００の外観構成を表している。図１３ＡおよびＢは、それぞれ携帯電話機８００を開いた状態の正面および側面を示している。図１３Ｃ〜Ｇは、それぞれ携帯電話機８００を閉じた状態の正面、左側面、右側面、上面および下面を示している。この携帯電話機８００は、例えば、上側筐体８１０と下側筐体８２０とが連結部（ヒンジ部）８３０を介して連結されたものであり、ディスプレイ８４０と、サブディスプレイ８５０と、ピクチャーライト８６０と、カメラ８７０とを備えている。

〈実施例１〉（第１の実施の形態に対応する実施例）
まず、以下の方法でグラフェン電極が面上に形成されたガラス基板を作製した。
熱ＣＶＤ法により触媒基板上にグラフェンの合成をした。グラフェンの合成は以下のように行った。まずＣｕ箔を触媒基板とし、メタン：水素＝１００ｃｃ：５ｃｃ雰囲気の下で温度９６０℃、１０分成長させた。次に、ガラス基板を用意し、このガラス基板上へ合成したグラフェンを転写した。ガラス基板上への転写は以下のように行った。まず、グラフェン薄膜を成長させたＣｕ箔上に４％ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）溶液を塗布した。この塗布は２０００ｒｐｍ、４０秒間でスピンコートすることによって行った。その後、このＣｕ箔を１３０℃で５分ベークし、１Ｍの硝酸鉄溶液を用いてＣｕをエッチングした。エッチング後、超純水で洗浄して、ガラス基板上の全面に転写し、自然乾燥した。その後、このガラス基板を、水素雰囲気の下で４００℃でアニールし、ＰＭＭＡを除去することによりグラフェン薄膜が全面に形成されたガラス基板を得た。

次に、得られたガラス基板上のグラフェン薄膜に以下のようにしてドーピングを行った。塩化金（ＡｕＣｌ₃）をニトロメタンに溶解して１０ｍＭの溶液を得た。この溶液を、ガラス基板上のグラフェン薄膜が形成されている側に塗布した。この塗布は２０００ｒｐｍ、４０秒間でスピンコートすることによって行った。その後、このガラス基板を真空乾燥する。これによって、アクセプタ分子である塩化金がグラフェン薄膜に吸着し、ドーピングされたグラフェン薄膜であるグラフェン電極が面上に形成されたガラス基板を得た。得られたグラフェン電極の厚さは０．３ｎｍであった。

次に、以下の手順により、黒色の電気泳動粒子および白色の多孔質層（粒子含有繊維状構造体）を作製した。最初に、カーボンブラック（三菱化学株式会社製＃４０）１０ｇを水１ｄｍ³（＝Ｌ）に加えて電磁攪拌したのち、塩酸（３７重量％）１ｃｍ³（＝１ｍＬ）と４−ビニルアニリン０．２ｇとを加えて溶液Ａを準備した。続いて、亜硝酸ナトリウム０．３ｇを水１０ｃｍ³に溶解させたのち、４０℃まで加熱して溶液Ｂを準備した。続いて、溶液Ａに溶液Ｂをゆっくり加えたのち、１０時間攪拌した。続いて、反応により得られた生成物を遠心分離して固形物を得た。続いて、固形物を水でリンスし、さらにアセトンで遠心分離しながらリンスしたのち、真空乾燥機（５０℃）で一晩乾燥した。

続いて、窒素パージ装置、電磁攪拌棒および還流カラムが取り付けられた反応フラスコ中に、固形物５ｇと、トルエン１００ｃｍ³と、メタクリル酸２−エチルヘキシル１５ｃｍ³と、ＡＩＢＮ０．２ｇとを入れて混合した。続いて、攪拌しながら反応フラスコを窒素で３０分間パージした。続いて、反応フラスコを油浴に投入し、連続攪拌しながら８０℃まで徐々に加熱したのち、１０時間維持した。続いて、固形物を遠心分離し、その固形物をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）および酢酸エチルと一緒に遠心分離を３回行うごとにリンスしたのち、固形物を取り出して真空乾燥機（５０℃）で一晩乾燥した。これにより、黒色の電気泳動粒子である重合体被覆カーボンブラック４．７ｇを得た。

続いて、絶縁性液体として、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパン−１，３−ジアミン、１２−ヒドロキシオクタデカン酸およびメトキシスルホニルオキシメタン（Lubrizol社製Solsperse17000）を０．５％含むと共にソルビタントリオレエート（Span85）を１．５％含むＩｓｏｐａｒＧ（エクソンモービル社製）溶液を準備したのち、その絶縁性液体９．９ｇに電気泳動粒子０．１ｇを加えて、ビーズミルで５分間攪拌した。続いて、混合液を遠心分離機（２０００ｒｐｍ）で遠心分離（５分間）したのち、ビーズを取り除いた。

続いて、繊維状構造体の原材料であるポリアクリロニトリル（ＰＡＮ：Aldrich 社製，分子量＝１５００００）１２ｇをＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド８８ｇに溶解させて溶液Ｃを準備した。続いて、非泳動粒子である酸化チタン（堺化学工業株式会社製TITONE R-42 ）４０ｇを溶液Ｃ６０ｇに加えたのち、ビーズミルで混合して紡糸溶液を準備した。続いて、紡糸溶液をシリンジに入れ、所定のパターン形状の画素電極（ＩＴＯ）が形成されたガラス基板の上で、電界紡糸装置（株式会社メック製NANON ）により８往復分の紡糸を行った。紡糸条件は、電界強度＝２８ｋＶ、吐出速度＝０．５ｃｍ³／分、紡糸距離＝１５ｃｍ、スキャンレート＝２０ｍｍ／秒とした。続いて、ガラス基板を真空オーブン（温度＝７５℃）中で１２時間乾燥して、繊維状構造体（高分子材料）を形成した。これにより、白色の多孔質層として、非泳動粒子を含む繊維状構造体を得た。

続いて、前記の工程によって得られたグラフェン電極を対向電極として、グラフェン電極が面上に形成されているガラス基板上に、封止体であるスペーサとしてＰＥＴフィルム（５０ｍｍ厚）を置いた後、その上に画素電極および多孔質層を構成する繊維状構造体が形成されたガラス基板を重ねた。最後に、２枚の硝子板の間の隙間に、電気泳動粒子が分散された絶縁性液体を注入した。こうして、目的とする電気泳動素子を得た。

〈実施例２〉（第２の実施の形態に対応する実施例）
まず、実施例１と同様にして製造し、グラフェン薄膜が全面に形成されたガラス基板を得た。

次に、得られたガラス基板上のグラフェン薄膜に以下のようにして開口部を形成した。
開口は以下のようにして形成した。ガラス基板上に形成したグラフェン薄膜上に、スピンコートによって、フォトレジストを塗布しフォトレジスト層を成膜した。次に、フォトレジスト層を選択的に露光し現像したのち、酸素ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、グラフェン薄膜を選択的に除去した。開口部は図４に示すような、正六角形の開口を、等間隔に複数並べて構成される六角格子状（ハニカム状）の開口部とした。正六角形の開口は全て同一の形状、大きさであって、開口の対向する辺の間隔ａが５１．８ｍｍとなるように形成した。また、グラフェン薄膜は、隣り合う開口の対向する辺の幅ｗが８μｍとなるように形成した。形成されたグラフェン薄膜の被覆率は２５％であった。その後、フォトレジスト層を除去し、開口部を有するグラフェン薄膜が全面に形成されているガラス基板を得た。

次に、得られた開口部を有するガラス基板上のグラフェン薄膜に実施例１と同様に製造してドーピングを行い、開口部を有するグラフェン電極を得た。以下、実施例１と同様にして製造し、目的とする電気泳動素子を得た。

〈実施例３〉（第３の実施の形態に対応する実施例）
まず、実施例１と同様に製造して、グラフェン電極が全面に形成されたガラス基板を得た。

次に、グラフェン電極の面上に反射防止層であるナフィオン（商品名、米国デュポン社）膜を以下のようにして形成した。

１０ｗｔ％のナフィオン水溶液ＤＥ−１０２１（商品名、米国デュポン社）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で５倍に希釈をして２ｗｔ％のナフィオン溶液を得た。次に、得られたガラス基板のドーピングされたグラフェン薄膜が形成された側の面上に、調整したナフィオン溶液を塗布する。この塗布は３０００ｒｐｍ、６０秒間でスピンコートすることによって行った。その後、１０分間乾燥させることで、グラフェン電極全体を覆うようにしてナフィオン（商品名、米国デュポン社）膜が形成した。得られたナフィオン（商品名、米国デュポン社）膜の膜厚は０．１μｍであった。ナフィオン（商品名、米国デュポン社）は化学式（１）で示すものを使用した。その他のことは、実施例１と同様にして製造し、目的とする電気泳動素子を得た。

〈実施例４〉（第３の実施の形態に対応する実施例）
まず、実施例２と同様に製造して、開口部を有するグラフェン電極が全面に形成されたガラス基板を得た。次に、実施例３と同様にして、開口部を有するグラフェン電極の全面を覆うようにしてナフィオン（商品名、米国デュポン社）膜を形成した。その他のことは実施例１と同様にして目的とする電気泳動素子を得た。

〈比較例〉
従来公知の方法で製造して、ガラス基板の全面にＩＴＯ電極を形成した。得られたＩＴＯ電極の厚さは０．０３μｍであった。それ以外のことは、グラフェン電極をＩＴＯ電極として実施例１と同様にして製造し、目的とする電気泳動素子を得た。

［グラフェン電極の特性評価］
電気泳動素子の特性を評価する前の予備的な評価として、まず、実施例１〜３において作製したグラフェン電極の特性についての評価を行った。

表１は、実施例１〜３において製造されたグラフェン電極の光透過率とシート抵抗とを示し比較したものである。光透過率の評価は、波長５５０ｎｍの緑色光をガラス基板の光入射面に照射して、ガラス基板の光入射面からのグラフェン電極を透過する光の透過率を測定することで行った。

表１に示すように、実施例２および実施例４の開口部を有するグラフェン電極は、実施例３の一様に形成されたグラフェン電極よりもシート抵抗が著しく上昇する結果となった。これは、被覆率の差によるものであると考えられる。一方、実施例２および実施例４のグラフェン膜を有するガラス基板の光透過率は、実施例２が実施例４よりも光透過率が下がる結果となった。この原因としては、開口部のガラス基板面にドーパントである塩化金が固着することが挙げられる。塩化金はガラス表面に非常に固着しやすいので、グラフェン薄膜へのドーピングの際に、開口部に余剰の塩化金が大量に固着して光透過率を悪化させる結果となる。これは、透明基板をガラス基板から透明樹脂基板、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）基板とすることで解決できる。ＰＥＴ基板には塩化金がほとんど固着しないからである。また、実施例３においては、透過率が実施例２と比較して２．２％、実施例４と比較して１．６％上昇した。実施例４に対する光透過率の向上は、グラフェン膜に開口を設けたことによるものと考えられる。また、実施例２に対する光透過率の向上は、グラフェン電極の面上に反射防止層であるナフィオン膜を設けたことにより、グラフェン電極の界面における反射が低減されたためであると考えられる。

ここで、光透過率の理論値について考察する。まず、ガラス基板の透過率を、例えば、９１．５％に設定する。そうすると、ガラス基板上に被覆率１００％でグラフェン膜を作製した場合の光透過率の理論値は８９．４％となる。また、ガラス基板上に被覆率２５％でグラフェン膜を作製した場合の光透過率の理論値は９１％となる。次に、グラフェン膜に塩化金によるドーピングをした場合の光透過率の理論値について考察する。グラフェン膜に塩化金をドーピングすると、上述したように光透過率の損失が起こる。ドーパントである塩化金による光透過率の損失を、例えば、０．５％とすると、被覆率１００％のグラフェン膜を有する透明基板の光透過率の理論値は８８．９％、被覆率２５％のグラフェン膜を有する透明基板の光透過率は８９．４％となり、前記に示した測定値とよく一致する。次に、グラフェン電極上にナフィオン膜を設けた場合の光透過率の理論値について考察する。ナフィオン膜によってグラフェン電極の界面における反射を、例えば、２．６％低減できるとすると、被覆率１００％のグラフェン膜を有する透明基板の光透過率の理論値は９１．５％、被覆率２５％のグラフェン膜を有する透明基板の光透過率の理論値は９３．１％となる。前記に示した測定値は、理論値よりも低いがグラフェン電極の界面における反射が抑制されることによって光透過率が上昇している。測定値が理論値よりも低かった理由としては、製造中における不純物の混入などにより透過率が低下したものと考えられる。

このように、ガラス基板上に設けられたグラフェン電極の被覆率を２５％とし、さらにガラス基板のグラフェン電極が設けられた側の全面にナフィオン膜を設けると、光透過率が上昇することが示された。また、透明基板をガラス基板に代えてＰＥＴ基板などの透明樹脂基板とすると、透明基板への塩化金の固着を回避することができ、今回の測定で得られたものよりもさらに高い光透過率を有するグラフェン電極が得られるものと考えられる。また、開口部への塩化金の固着を防止するために以下のような方法を取ることもできる。まず第１の方法としては、開口部を有するグラフェン電極が形成されたガラス基板全体を、例えば、シランカップリング剤などで処理する方法が挙げられる。こうすることによって、開口部における水に対する接触角を上げることができ、塩化金の固着を抑制することができる。第２の方法としては、ガラス基板の主面を、例えば、シランカップリング剤などで処理し、水に対する接触角を上げることが上げられる。この主面にグラフェン膜を形成して開口部を形成し、さらに塩化金によるドーピングを行うと、開口部表面における表面エネルギーが初期の状態と異なるため、塩化金が固着しにくくなる。

［電気泳動素子の特性評価］
次に、電気泳動素子の特性について評価を行った。
表２は、実施例１および比較例の電気泳動素子において、それぞれの表示部に光を照射して光反射率を計測し、その結果を示したものである。この光反射率は、白側（多孔質層）と黒側（電気泳動粒子）とにおいて測定し、両者の光反射率の差によって表示部におけるコントラストを評価した。

表２に示すように、実施例１は、比較例に対して白側の反射率が小さくなり、黒側の反射率が大きくなり、比較例１よりも実施例１の方がコントラストが低くなるという結果となった。これは、単にＩＴＯ膜をグラフェン膜に変えた電極を対向電極として用いても、白側と黒側との反射率の差はＩＴＯ膜を用いた時と比較して小さくはならず、対向電極による反射光の損失は低減できないということと言える。

次に、開口を有するグラフェン電極を備えた電気泳動素子の表示部におけるコントラストについて評価を行った。
表３は、実施例２、実施例４および比較例において、それぞれの表示部に光を照射して光反射率を計測し、その結果を示したものである。

表３に示すように、実施例２は比較例１に対して白側の反射率が上昇する。しかしながら、黒側においても反射率は大幅に上昇し、表示部におけるコントラストは低下する。これは、電気泳動素子を駆動すると、電気泳動粒子がグラフェン上に凝集してしまうからであると考えられる。この凝集の原因としては、電気泳動粒子が、グラフェン電極と電気泳動粒子とが直接触れるようにして構成されているからであると考えられる。一方、実施例４は、実施例２と比較して黒側の反射率の上昇が大幅に抑えられている。これは、グラフェン電極上に設けられたナフィオン膜が界面における反射を抑えるとともに、このナフィオン膜がグラフェン電極の保護層となることで、グラフェン電極への電気泳動粒子の凝集が抑えられたためであると考えられる。

以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）第１の基体と、前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの、光透過性を有するものの前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている電気泳動素子。
（２）前記グラフェンは少なくとも１つの開口部を有する前記（１）に記載の電気泳動素子。
（３）前記グラフェン上の少なくとも一部に反射防止層が設けられている前記（１）または（２）に記載の電気泳動素子。
（４）前記絶縁性液体層を介して、前記グラフェンに対向するようにして画素電極が設けられている前記（１）から（３）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（５）前記多孔質層は前記絶縁性液体層を第１の絶縁性液体層と第２の絶縁性液体層とに分割するようにして設けられている前記（１）から（４）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（６）前記多孔質層の前記第１の基体に対向する側の面上に前記第１の絶縁性液体層が、前記第２の基体に対向する側の面上は前記第２の絶縁性液体層がそれぞれ接している前記（１）から（５）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（７）前記多孔質層に、前記第１の絶縁性液体層と前記第２の絶縁性液体層とを連通可能に構成された少なくとも１つの貫通孔が設けられている前記（１）から（６）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（８）前記貫通孔は、前記電気泳動粒子が前記第１の絶縁性液体層と前記第２の絶縁性液体層との間を相互に通過可能に構成されている前記（７）に記載の電気泳動素子。
（９）前記開口部は、六角格子状に形成されている前記（２）から（８）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（１０）前記グラフェンの開口率が２５％以上７５％以下である前記（２）から（９）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（１１）前記グラフェンは、ドーピングされたグラフェンからなる前記（１）から（１０）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（１２）前記ドーピングされたグラフェンは、グラフェン上に吸着しているアクセプタ分子を有する前記（１１）に記載の電気泳動素子。
（１３）前記アクセプタ分子は塩化金である前記（１２）に記載の電気泳動素子。
（１４）前記多孔質層は、非泳動粒子と繊維状構造体とを有し、前記非泳動粒子は前記電気泳動粒子とは光学的反射特性の異なる前記（１）から（１３）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（１５）前記第１の基体および前記第２の基体のうち光透過性を有するものと、前記グラフェンとの間にカラーフィルタが設けられている前記（１）から（１４）のいずれかに記載の電気泳動素子。
（１６）少なくとも１つの電気泳動素子を備え、前記電気泳動素子が、
第１の基体と、前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体を形成する面のうち、光透過性を有し前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にはグラフェンが設けられている表示装置。
（１７）少なくとも１つの表示装置を備え、前記表示装置が、少なくとも１つの電気泳動素子を備え、前記電気泳動素子が、第１の基体と、前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体を形成する面のうち、光透過性を有し前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にはグラフェンが設けられている電子機器。

１…透明基体、２…グラフェン電極、３…開口部、４…透明層、１１…絶縁性液体層、１２…電気泳動粒子、１３…多孔質層、１４…貫通孔、２０…表示部、２１…基体、２２…ＴＦＴ、２３…保護膜、２４…平坦化絶縁膜、２５…画素電極、３０…退避部、３１…封止体、４０…電気泳動部。

Claims

第１の基体と、
前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、
前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体のうちの、光透過性を有するものの前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている電気泳動素子。
前記グラフェンは少なくとも１つの開口部を有する請求項１に記載の電気泳動素子。
前記グラフェン上の少なくとも一部に反射防止層が設けられている請求項２に記載の電気泳動素子。
前記絶縁性液体層を介して、前記グラフェンに対向するようにして画素電極が設けられている請求項３に記載の電気泳動素子。
前記多孔質層は前記絶縁性液体層を第１の絶縁性液体層と第２の絶縁性液体層とに分割するようにして設けられている請求項４に記載の電気泳動素子。
前記多孔質層の前記第１の基体に対向する側の面上に前記第１の絶縁性液体層が、前記第２の基体に対向する側の面上は前記第２の絶縁性液体層がそれぞれ接している請求項５に記載の電気泳動素子。
前記多孔質層に、前記第１の絶縁性液体層と前記第２の絶縁性液体層とを連通可能に構成された少なくとも１つの貫通孔が設けられている請求項６に記載の電気泳動素子。
前記貫通孔は、前記電気泳動粒子が前記第１の絶縁性液体層と前記第２の絶縁性液体層との間を相互に通過可能に構成されている請求項７に記載の電気泳動素子。
前記開口部は、六角格子状に形成されている請求項２に記載の電気泳動素子。
前記グラフェンの開口率が２５％以上７５％以下である請求項９に記載の電気泳動素子。
前記グラフェンは、ドーピングされたグラフェンからなる請求項１０に記載の電気泳動素子。
前記ドーピングされたグラフェンは、グラフェン上に吸着しているアクセプタ分子を有する請求項１１に記載の電気泳動素子。
前記アクセプタ分子は塩化金である請求項１２に記載の電気泳動素子。
前記多孔質層は、非泳動粒子と繊維状構造体とを有し、前記非泳動粒子は前記電気泳動粒子とは光学的反射特性の異なる請求項１に記載の電気泳動素子。
前記第１の基体および前記第２の基体のうち光透過性を有するものと、前記グラフェンとの間にカラーフィルタが設けられている請求項１に記載の電気泳動素子。
少なくとも１つの電気泳動素子を備え、
前記電気泳動素子が、
第１の基体と、
前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、
前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体を形成する面のうち、光透過性を有し前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている表示装置。
少なくとも１つの表示装置を備え、
前記表示装置が、少なくとも１つの電気泳動素子を備え、
前記電気泳動素子が、
第１の基体と、
前記第１の基体に対向して設けられた第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に設けられた絶縁性液体層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた多孔質層と、
前記絶縁性液体層中に設けられた電気泳動粒子とを有し、
前記第１の基体および前記第２の基体のうちの少なくとも一方が光透過性を有し、前記第１の基体および前記第２の基体を形成する面のうち、光透過性を有し前記絶縁性液体層に接する面の少なくとも一部にグラフェンが設けられている電子機器。