JP5397040B2 - 画像表示素子および画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動液を用いた画像表示素子及び画像表示装置に関する。

近年、情報機器の発達に伴い、書類作成等の情報の処理をコンピュータ上で行うようになり、文字、静止画、動画等を表示するＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示用端末上で文章を読む機会が大幅に増えている。これらの表示用端末は、デジタルデータを瞬時に表示し、書き換えることができるが、携帯することが困難である。また、上記表示用端末は自発光デバイスであるため、長時間の作業で眼が疲労すること、電源をオフにすると表示できないこと等の問題がある。

一方、文字、静止画等を、配布したり、保存したりするときは、プリンターを用いて、紙媒体に記録される。紙媒体を用いると、多重散乱による反射を見ることになるので、自発光デバイスより視認性がよく、眼が疲労しにくい。また、紙媒体は、軽量であるため、携帯することができ、自由な姿勢で読むことができる。しかしながら、紙媒体は、使用後に廃棄が必要であるという問題がある。このとき、一部の紙媒体は、リサイクルされるが、このためには、多くの労力と費用が必要となる。

このような表示用端末と紙媒体の両方の長所を併せ持つ画像表示媒体としては、高分子分散型液晶、双安定性コレステリック液晶、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子等を用いた画像表示素子が知られている。これらの画像表示素子は、反射表示型で明るい表示ができ、メモリ性があることから注目されている。中でも、電気泳動素子を用いた画像表示素子は、表示品質、表示動作時の消費電力の点で優れている。

例えば、特許文献１では、フルカラー反射ディスプレイが提案されている。このフルカラー反射ディスプレイは、電気泳動の３つのサブピクセルを使用し、各サブピクセルは、視覚的に異なる３種の粒子を含むカプセルを備える構成となっている。また、視野側と反対側に位置する個別電極は複数の電極から構成され、サブピクセルに含まれる粒子は１〜３種類の色相を有する粒子から構成され、粒子を分散させる分散媒は透明であるか染色あるいは着色されている構成である。また、個別電極は必要に応じて着色されるか、もしくは透明な個別電極の裏面にカラーの反射板が配置されている。このディスプレイ素子は、電気信号の、少なくとも１つのカプセルへの適用に応答して視覚的ディスプレイを示すことが可能である。

なお、特許文献１に記載の発明の内容は多岐に渡っているが、特に特許文献１の図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｅ、図３Ｌ、図３Ｍにおいて、電気泳動液が内包されたカプセルあるいはセルに対し、色表示面の反対の側に２個の電極を配置している構成が図示されている。これらにおいて、電気泳動粒子を２個の電極の両方、あるいはどちらか片方へ電気的に引き寄せることにより、色表示の切り替えを行っている。

また、特許文献２には、溶媒中に光学特性及び帯電特性が異なる３種類の分散粒子が分散した電気泳動液が開示されている。詳しくは第１の分散粒子は電荷がなく、第２の分散粒子は電荷が正の電気泳動粒子であり、第３の分散粒子は電荷が負の電気泳動粒子である電気泳動液を内包したセルがあり、そのセルの表示面側に透明電極、表示面の反対側に２個の電極を配置している。２個の電極に異なる極性の電圧を印可し、それぞれの電極に第２の正の電気泳動粒子、第３の負の電気泳動粒子を引き寄せ、電荷のない第１の分散粒子の色を表示させている。

特許文献１および２においては、表示面に対し反対側に配置された２個の駆動用電極間で粒子の移動を行っている。しかしながら、２個の駆動用電極間の横方向の長さよりも表示面側の電極と２個の駆動用電極との縦方向の長さが短いと、横方向に並列に配置された駆動用電極間だけでなく縦方向（対向する電極間）にも粒子が移動し、表示面側に本来位置するはずではない粒子が現れ、本来の色以外の色が表示されて視認性が低下するという問題がある。従って、本発明は、電気泳動液が内包されたセルあるいはカプセルに対し電位を制御可能な第１の駆動用電極および第２の駆動用電極が並べて配置され、更にこれら第１および第２の駆動用電極に対し対向した側に透明な電極が配置された電気泳動表示素子において、粒子の移動の制御性を高め、視認性と表示品質に優れた電気泳動表示素子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の（１）〜（７）に存する。
（１） 電気泳動液が内包されたセルあるいはカプセルに対し電位を制御可能な第１の駆動用電極および第２の駆動用電極が並べて配置され、更にこれら第１および第２の駆動用電極に対し対向した側に透明な電極が配置された電気泳動表示素子において、前記第１および第２の駆動用電極が並んでいる方向に、第１の駆動用電極の長さＷ１、第２の駆動用電極の長さＷ２と、これら２個の駆動用電極間のスペースの長さＳとの合計の長さＷ１＋Ｗ２＋Ｓを、前記２個の駆動用電極と前記透明な電極との間隔Ｄよりも小さくしている。このように、２個の駆動用電極が並んでいる方向の電極の長さＷ１、Ｗ２と２個の駆動用電極間のスペースの長さＳとの合計の長さＷ１＋Ｗ２＋Ｓを、２個の駆動用電極と前記透明な電極との間隔Ｄよりも小さくすることによって、横方向に配列された駆動用電極の長さ（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｓ）が縦方向の対向電極間の長さ（間隔Ｄ）よりも短くなり、電気泳動粒子が本来の移動方向から外れて縦方向に移動することを少なくすることができる。

（２） 前記第１の駆動用電極の長さＷ１と、第２の駆動用電極の長さＷ２との関係が、Ｗ１＜Ｗ２であり、好ましくはＷ１≦１／２×Ｗ２である。このように、２個の駆動用電極の長さＷ１、Ｗ２の関係を、少なくともＷ１＜Ｗ２、好ましくはＷ１≦１／２×Ｗ２としているので、２個の駆動用電極を異なる電位に設定したとき、電位の絶対値が同じ場合でも第１の駆動用電極により生じる電界分布と第２の駆動用電極により生じる電界分布とに差を生じさせて第２の駆動用電極による電界を強くすることが可能となり、正帯電と負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの電極に効率的に集積させることができる。

（３） 前記第１および第２の駆動用電極間のスペースの長さＳと２個の駆動用電極のうち短いほうの第１の駆動用電極の長さＷ１との関係が、Ｓ＜Ｗ１であり、好ましくはＳ≦１／２×Ｗ１である。このように、駆動用電極間のスペースの長さＳと短いほうの駆動用電極の長さＷ１との関係を、少なくともＳ＜Ｗ１、好ましくはＳ≦１／２×Ｗ１としているので、駆動用電極間のスペースの長さＳに起因して電界の影響を受けにくくなる領域を少なくし、応答性を高めることができる。

（４） 電気泳動液が内包されたセルあるいはカプセルに対し電位を制御可能な第１の駆動用電極および第２の駆動用電極が並べて配置され、更にこれら第１および第２の駆動用電極に対し対向した側に透明な電極が配置された電気泳動表示素子において、前記第１および第２の駆動用電極は、それぞれ櫛歯状の形状をなすとともに、これら２個の駆動用電極の櫛歯部が交互に配置されており、前記第１の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１と、前記第２の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ２と、これらの櫛歯部間のスペースの長さｓとの合計の長さｗ１＋ｗ２＋ｓを、前記２個の駆動用電極と前記透明な電極との間隔Ｄよりも小さくしている。このように、２個の駆動用電極が並んでいる方向の電極の櫛歯部の幅ｗ１、ｗ２と２個の駆動用電極の櫛歯部間のスペースの長さｓとの合計の長さｗ１＋ｗ２＋ｓを、２個の駆動用電極と前記透明な電極との間隔Ｄよりも小さくすることで、横方向に配列された駆動用電極の長さ（ｗ１＋ｗ２＋ｓ）が縦方向の対向電極間の長さ（間隔Ｄ）よりも短くなり、電気泳動粒子が本来の移動方向から外れて縦方向に移動することを抑制できる。

（５） 前記第１および第２の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１、ｗ２の関係が、ｗ１＜ｗ２であり、好ましくはｗ１≦１／２×ｗ２である。このように、２個の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１、ｗ２の関係を、少なくともｗ１＜ｗ２、好ましくはｗ１≦１／２×ｗ２としているので、２個の駆動用電極が異なる電位に設定したとき、電位の絶対値が同じ場合でも第１の駆動用電極により生じる電界分布と第２の駆動用電極により生じる電界分布とに差を生じさせて第２の駆動用電極による電界を強くすることが可能となり、正帯電と負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの電極に効率的に集積することができる。

（６） 前記第１および第２の駆動用電極の櫛歯部間のスペースの長さｓと２個の駆動用電極のうち櫛歯部の幅が短いほうの第１の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１との関係が、少なくともｓ＜ｗ１であり、好ましくはｓ≦１／２×ｗ１である。このように、駆動用電極の櫛歯部間のスペースの長さｓと短いほうの駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１との関係を、少なくともｓ＜ｗ１、好ましくはｓ≦１／２×ｗ１としているので、櫛歯部間のスペースに起因して電界の影響を受けにくくなる領域を少なくし、応答性を高めることができる。

（７） 上記いずれかに記載の画像表示素子を有することを特徴とする画像表示装置である。上記のいずれかの画像表示素子を用いることで、色の表示品質が良い画像表示装置を提供することができる。

本発明によれば、電気泳動液が内包されたセルあるいはカプセルに対し電位を制御可能な第１の駆動用電極および第２の駆動用電極が並べて配置され、更にこれら第１および第２の駆動用電極に対し対向した側に透明な電極が配置された電気泳動表示素子において、２個の駆動用電極が並んでいる方向の長さと２個の駆動用電極間のスペースの長さとの合計の長さを、２個の駆動用電極と透明な電極との間隔よりも小さくしているので、横方向に配列された駆動用電極の長さ（つまり、電気泳動粒子が移動する距離）が縦方向の対向電極間の長さよりも短くなり、電気泳動粒子が本来の移動方向から外れて縦方向に移動することを抑制できる。その結果、表示面側に本来の色以外の色が表示されることが防止され、明瞭な視認性と表示品質が得られる。

第１の実施の形態に係る画素表示素子の構成例を示す図面である。 セルおよび電極の形状の例を示す図面である。 セルおよび電極の形状の別の例を示す図面である。 セルおよび電極の形状のさらに別の例を示す図面である。 第２の実施の形態に係る画素表示素子の構成例を示す図面である。 電極の形状を説明する図面である。 第３の実施の形態に係る画素表示素子の構成例を示す図面である。 画像表示装置の構成例を示す図面である。 画素表示素子部の構成例を示す図面である。 画素表示素子部の別の構成例を示す図面である。 セグメント内の電極の構成例を示す図面である。 実施例１の画素表示素子の動作状態を示す図面である。 実施例１の画素表示素子の別の動作状態を示す図面である。 実施例１の画素表示素子のさらに別の動作状態を示す図面である。 比較例１の画素表示素子の動作状態を示す図面である。 実施例２−１の画素表示素子の動作状態を示す図面である。 実施例２−１の画素表示素子の別の動作状態を示す図面である。 実施例２−１の画素表示素子のさらに別の動作状態を示す図面である。 実施例２−１の画素表示素子のさらに他の動作状態を示す図面である。 実施例２−２の画素表示素子の動作状態を示す図面である。 実施例２−２の画素表示素子の別の動作状態を示す図面である。 実施例３−１の画素表示素子の動作状態を示す図面である。 実施例３−１の画素表示素子の別の動作状態を示す図面である。 実施例３−１の画素表示素子のさらに別の動作状態を示す図面である。 実施例３−１の画素表示素子のさらに他の動作状態を示す図面である。 実施例３−１の画素表示素子の応答特性を示すグラフ図である。 実施例３−２の画素表示素子の動作状態を示す図面である。 実施例３−２の画素表示素子の応答特性を示すグラフ図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は図面に限定されるものではない。

［第１の実施の形態］
図１に、本発明の第１の実施の形態の画像表示素子の一例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの構成を図１に示した。透明な第３の電極１１が形成された透明基板１０と、２個の駆動用電極である第１の電極２１および第２の電極２２が所定の間隔を隔てて形成された薄膜トランジスタ基板２０が、電気泳動液３０および隔壁４０を介して、対向して配置されている。電気泳動液３０には、少なくとも正あるいは負に帯電した電気泳動粒子（ここでは不図示）が分散されている。電気泳動粒子としては、公知の正帯電粒子、負帯電粒子および非帯電粒子を用いることができる。電気泳動液３０としては例えば、特許文献２に記載されたものを用いることができる。また、場合により、電気泳動液３０は帯電制御剤、界面活性剤などを含有することによって電気泳動粒子の帯電性、分散性を制御することができる。また、電気泳動液３０の溶媒は、非極性溶媒からなり、場合により染料で着色されることもある。

第３の電極１１としては、透明であれば、特に限定されないが、例えばＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ／Ａｌ等の薄膜が挙げられる。なお、第３の電極１１は、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等により形成することができる。

第３の電極１１が形成される透明基板１０としては、特に限定されないが、例えばガラス板、ＰＥＴ（ポリエステル）フィルム、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）フィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等が挙げられる。

第１の電極２１および第２の電極２２としては、特に限定されないが、例えば、薄膜トランジスタ構造の電極部分を形成するＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ／Ａｌ、Ａｇ等が挙げられる。

薄膜トランジスタが形成される基板としては、特に限定されないが、例えばガラス板、シリコン基板、ＰＥＴ（ポリエステル）フィルム、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）フィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等が挙げられる。

図２〜図４に第１の電極２１および第２の電極２２の形状ならびにセル形状の例を示す。図２と図３は正方格子のセルで、それぞれ四角形、三角形の電極形状である。図４はハニカム格子のセルで、電極の形状は図４に示すような多角形状が例示できる。本発明における第１の電極２１および第２の電極２２の形状は他の形状も考えられ、図２〜図４に限定されるものではない。

本発明における第１の電極２１の長さＷ１および第２の電極２２の電極の長さＷ２は、第１の電極２１および第２の電極２２が並んでいる方向の長さであり、図２〜図４に例として示している。

セルの隔壁４０は、フォトリソグラフィーにより形成することができる。また、隔壁４０は、六方最密に配置された凹部を有する基板上に樹脂を塗布した後、発泡させることにより形成することができる。

セルの隔壁４０は、壁厚が０．５〜３０μｍ、セル間のピッチが５０〜３００μｍであることが好ましい。また、隔壁４０の高さは、第１の電極２１の長さＷ１と第２の電極２２の電極の長さＷ２と駆動用電極間のスペースの長さＳとの合計（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｓ）よりも大きくする。具体的には、第１の電極２１および第２の電極２２の長さ、これらの駆動用電極間のスペースＳによるが、隔壁４０の高さは、例えば３０〜２００μｍ程度とすることができる。

本発明の第１の実施の形態の画像表示素子において、第１の電極２１の長さＷ１と第２の電極２２の長さＷ２とこれら駆動用電極間のスペースの長さＳとの合計（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｓ）は、透明な第３の電極１１から駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）までの間隔Ｄよりも小さく設定されるので、縦方向（第１の電極２１および第２の電極２２と第３の電極１１との間）の電気泳動粒子の移動が抑制される。なお、Ｗ１＋Ｗ２＋Ｓが間隔Ｄよりも大きい場合には、横方向（第１の電極２１と第２の電極２２との間）だけでなく、縦方向にも電気泳動粒子が移動しやすくなり、表示面側（第３の電極１１側）に電気泳動粒子が現れ、本来の色以外の色も表示されてしまう。

また、第１の電極２１の長さＷ１と第２の電極２２の長さＷ２との関係は、少なくともＷ１＜Ｗ２であることが好ましく、Ｗ１≦１／２×Ｗ２であることがより好ましい。Ｗ１＜Ｗ２とすることによって、これら２個の駆動用電極を異なる電位に設定したとき、正帯電と負帯電の電気泳動粒子を確実にそれぞれの電極に集積させることができる。

また、駆動用電極間のスペースの長さＳと、駆動用電極のうち短いほうの第１の電極２１の長さＷ１との関係は、少なくともＳ＜Ｗ１であることが好ましく、Ｓ≦１／２×Ｗ１であることがより好ましい。Ｓ＜Ｗ１とすることによって、駆動用電極間のスペースの長さＳに起因して電界の影響を受けにくくなる領域を少なくし、応答性を高めることができる。

次に、画像表示素子の製造方法について説明する。まず、第３の電極１１が形成された透明基板１０に隔壁４０を形成した後、各セル内に電気泳動液３０を注入する。次に、電気泳動液３０の乾燥を防ぐため、スリットコーター等の塗布装置を用いて、電気泳動液３０に不溶の樹脂を塗布することにより、電気泳動液３０上に封止膜（不図示）を形成する。このとき、電気泳動液３０との表面張力を小さくするため、電気泳動液３０に不溶の樹脂に界面活性剤を添加してもよい。次に、封止膜上に、第１の電極２１および第２の電極２２が形成された薄膜トランジスタ基板を接着させることにより、画像表示媒体が得られる。

隔壁４０を構成する樹脂としては、特に限定されないが、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−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、ゼラチン等の樹脂；ポリメタクリル酸メチル、ノボラック樹脂、ポリスチレン等をベースとしたフォトレジスト等が挙げられる。

封止膜を形成する際に用いられる樹脂としては、特に限定されないが、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−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、ゼラチン等が挙げられる。

［第２の実施の形態］
図５に、本発明の第２の実施の形態の画像表示素子の一例を示す。図５の第１の電極２１および第２の電極２２の電極形状を示したものが図６となる。第１の電極２１および第２の電極２２の電極形状は櫛歯状であり、それぞれの櫛歯が交互にかみ合うように配置されている。本実施の形態における第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１および第２の電極２２の櫛歯部の幅ｗ２は、図６のようにそれぞれの櫛歯部の幅となる。また、第１の電極２１と第２の電極２２の櫛歯部の間隔が、櫛歯部間のスペースの長さｓに相当する。

本実施の形態の画像表示素子は、１セル当たりの面積が大きい場合の画像表示素子に適しており、例えばデジタル時計の表示部のセグメントなどが該当する。また、解像度の低いディスプレイにおいては、１セル当たりの面積が大きくなるので、櫛歯形状の電極を有する画像表示素子が適している。

本実施の形態の画像表示素子における他の基本的な構成は、第１の実施の形態の画像表示素子と同様であるため、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の理由により、第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１と第２の電極２２の櫛歯部の幅ｗ２とこれら櫛歯部間のスペースの長さｓとの合計ｗ１＋ｗ２＋ｓは、透明な第３の電極１１から駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）までの間隔Ｄよりも小さく設定される。さらに、第１の実施の形態と同様の理由により、第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１と第２の電極２２の電極の櫛歯部の幅ｗ２との関係は、少なくともｗ１＜ｗ２であることが好ましく、ｗ１≦１／２×ｗ２であることがより好ましい。また、櫛歯部間のスペースの長さｓと駆動用電極のうち、短いほうの第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１との関係は、少なくともｓ＜ｗ１であることが好ましく、ｓ≦１／２×ｗ１であることがより好ましい。本実施の形態における作用効果は第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
図７に、本発明の第３の実施の形態の画像表示素子の一例を示す。図７の画像表示素子は、マイクロカプセル５０を複数有する。マイクロカプセル５０は、透明な第３の電極１１が形成された透明基板１０と、第１の電極２１および第２の電極２２が形成された基板が、電気泳動液３０を内包したマイクロカプセル５０及び接着支持層（不図示）を介して、対向して配置されている。

図７の画像表示素子は、マイクロカプセル５０と、接着支持層となる接着剤を混合した混合物を、第３の電極１１が形成された透明基板１０に塗布し、第１の電極２１および第２の電極２２が形成された基板と張り合わせることにより得られる。塗布方法としては、特に限定されないが、例えばブレード、ワイヤーバー、ディッピング、スピンコート等が挙げられる。

マイクロカプセル５０を構成する材料としては、特に限定されないが、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−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、ゼラチン等が挙げられる。なお、マイクロカプセル５０は、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、界面重合法、コアセルベーション法等により形成することができる。

また、マイクロカプセル５０は、外径が例えば３０〜２００μｍであることが好ましい。

接着支持層は、第１の電極２１、第２の電極２２に接着する材料であれば、特に限定されないが、透明であり、電気的絶縁性に優れることが好ましく、無溶剤型の硬化材料が特に好ましい。このような材料としては、例えば光硬化型のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

本実施の形態の画像表示素子における他の基本的な構成は、第１の実施の形態の画像表示素子と同様であるため、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の理由により、第１の電極２１および第２の電極２２の１対の櫛歯部の幅ｗ１およびｗ２と櫛歯部間のスペースの長さｓとの合計（ｗ１＋ｗ２＋ｓ）は、透明な第３の電極１１から駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）までの間隔Ｄよりも小さく設定される。さらに、第１の実施の形態と同様の理由により、第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１と第２の電極２２の電極の櫛歯部の幅ｗ２との関係は、少なくともｗ１＜ｗ２であることが好ましく、ｗ１≦１／２×ｗ２であることがより好ましい。また、櫛歯部間のスペースの長さｓと駆動用電極のうち、幅が小さい第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１との関係は、少なくともｓ＜ｗ１であることが好ましく、ｓ≦１／２×ｗ１であることがより好ましい。本実施の形態における作用効果は第１の実施の形態と同様である。

［画像表示装置］
図８に、本発明の画像表示装置の一例を示す。図８の画像表示装置１００は、画像表示素子部１０１に画像情報を入力する情報入力手段１０２、筺体１０３、駆動回路（不図示）、演算回路（不図示）、内部メモリ（不図示）、画像表示素子部１０１及び情報入力手段１０２に電力を供給する電力供給手段（不図示）等を備えている。画像表示装置１００は、画像表示素子部１０１の指定のピクセルを発色させることにより、画像を表示する。電力供給手段としては、電池等の内部電力を備えていてもよいし、外部の電源から受電するコンセント等の受電装置を備えていてもよい。

図８に例示した画像表示装置１００において、画像表示素子部１０１は、画素タイプ、セグメントタイプのどちらでも良い。図９に画素タイプの例を示す。ここではフルカラー表示の例を示している。各セルが、それぞれ白黒＆イエロー（Ｙ）、白黒＆マゼンタ（Ｍ）、及び白黒＆シアン（Ｃ）を発色することが可能な電気泳動液（ここでは不図示）を内包している。図９において、それぞれＹ、Ｍ、Ｃと表記している。このとき、同じ色を発色することが可能な電気泳動液が隣接しないように配置することが好ましい。また、第１の電極２１および第２の電極２２の形状は、図４に示す形状が好ましい。

図１０にセグメントタイプの例を示す。図１０の１つのセグメント１１０内での電極の形状の例を図１１に示す。図１１において図の簡略化のため、第１の電極２１および第２の電極２２を線として表記しているが、実際は所定の幅を有する。また、第１の電極２１の幅は第２の電極２２の幅よりも小さいことが好ましい。

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例３−２は本発明に含まれない参考例である。

［実施例１］
以下の説明では、適宜図１２Ａ〜１２Ｃを参照する。
［電気泳動液の作製］
負帯電粒子として、白色の酸化チタン粒子６１を用いた。酸化チタン粒子６１は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルで表面処理後、メタクリル酸ラウリルを酸化チタン粒子表面にグラフト重合させて得ることができる。

作製した酸化チタン粒子６１を用いて電気泳動液Ａを作製した。電荷制御剤としてＳｏｌｓｐｅｒｓｅ１７０００（商品名：アビシア社製）、分散制御のための界面活性剤としてソルビタントリオレエートを用いた。溶媒は、非極性溶媒のＩｓｏｐａｒＧ（商品名：エクソンモービル製、イソパラフィン系炭化水素）を用い、オイルブルーＮで青色に着色して青色着色溶媒６２とした。電気泳動液Ａの配合比を表１に示す。

［画像表示素子の作製］
第１の電極２１の形状が３０μｍ×１３５μｍ、第２の電極２２の形状が１００μｍ×１３５μｍ、駆動用電極間のスペースの長さＳが５μｍとなるようにＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の電極２１と第２の電極２２を形成した。ここで、Ｗ１＋Ｗ２＋Ｓ＝３０μｍ＋１００μｍ＋５μｍ＝１３５μｍである。なお、電極の色は黒色である。これらの電極に対し位置合わせを行い、セルを形成した。セルは、ＳＵ−８（商品名：化薬マイクロケム製）を用いて、フォトレジストプロセスで作製した。セルのサイズは、開口部が１４５×１４５μｍ、隔壁４０の厚みが２５μｍ、高さが１５０μｍとなるように作製した。なお、ここでは、駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）の厚みは考慮せず、セルの高さが第３の電極１１から駆動用電極までの間隔Ｄに相当するものと考えることができる。

作製したセル内に予め作製しておいた電気泳動液Ａを注液し、第３の電極１１としてＩＴＯ膜が形成されたＰＥＴフィルムで封止を行う。封止は、予めＩＴＯ膜面上に紫外線硬化接着剤を塗布しておき、電気泳動液Ａが注液されたセル上に被せ、紫外線を照射して接着を行った。

作製した画像表示素子は、セルが正方格子に配列し、セル間のピッチが１７０μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。

［実施例１の動作］
作製した画像表示素子の１セルの動作について説明する。図１２Ａに白表示の動作図を示す。第１の電極２１と第２の電極２２に−１０Ｖの電圧かける。酸化チタン粒子６１は負帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から斥力を受け、第３の電極１１へ移動する。従って、このセルは白表示となる。

図１２Ｂに青表示の動作図を示す。第１の電極２１と第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をかける。酸化チタン粒子６１は負帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から引力を受け、第１の電極２１と第２の電極２２へ移動する。青色着色溶媒６２は、ＩｓｏｐａｒＧがオイルブルーＮで青色に着色されていて、さらに第１の電極２１と第２の電極２２に酸化チタン粒子６１が付着しており溶媒を透過した光が反射するので、セルは青表示となる。

図１２Ｃに黒表示の動作図を示す。図１２Ｂの状態から、第１の電極２１に＋１０Ｖ、第２の電極２２に−１０Ｖの電圧をそれぞれかける。酸化チタン粒子６１は、第２の電極２２から斥力を受け、第１の電極２１から引力を受けるので、第１の電極２１に移動する。青色着色溶媒６２を透過した光は、第１の電極２１では反射するが、第２の電極２２では吸収される。黒色の第２の電極２２の面積がひろいため、溶媒を透過した光は全体としては吸収が支配的となる。そのため、セルの色は黒表示となる。

［比較例１］
比較例として、実施例１の画像表示素子においてセルの高さのみが異なるものを作製した。すなわち、セルの高さが５０μｍの画像表示素子を作製した。なお、ここでは、駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）の厚みは考慮せず、セルの高さが第３の電極１１から駆動用電極までの間隔Ｄに相当するものと考えることができる。

図１３に比較例１の黒表示の動作図を示す。実施例１の図１２Ｂと同様に、第１の電極２１と第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をかけた状態から、図１３に示すように第１の電極２１に＋１０Ｖ、第２の電極２２に−１０Ｖの電圧をそれぞれかけた状態にする。隣接する第１の電極２１と第２の電極２２との間の距離は、近いところでスペースの長さＳである５μｍ程度である。従って、第２の電極２２上の、第１の電極２１に最も近接した側の端部付近に存在する酸化チタン粒子６１が、第１の電極２１へ移動するとき、その移動距離は５μｍ程度となる。しかし、第２の電極２２上の、第１の電極２１から最も離れた反対側の端部付近に存在する酸化チタン粒子６１が第１の電極２１へ移動するとき、その移動距離は第２の電極２２の長さである１００μｍを超える。これに対し、セルの高さは５０μｍ程度である。従って、酸化チタン粒子６１は第１の電極２１に移動すると同時に、図１３に示すように表示面側の第３の電極１１にも一部移動する。このため比較例１において、黒表示の品質が実施例１よりも悪くなる。

［実施例２−１］
以下の説明では、適宜図１４Ａ〜１４Ｄを参照する。
［電気泳動液の作製］
非帯電粒子として白色のポリビニルナフタレン粒子６３、正帯電粒子として黒色のカーボンブラック６４、負帯電粒子として白色の酸化チタン粒子６１を用いた。ポリビニルナフタレン粒子６３は、２−ビニルナフタレンをＩｓｏｐａｒＧ（商品名：エクソンモービル製、イソパラフィン系炭化水素）中で、シリコンマクロモノマーを分散剤に用いて分散重合を行い、微粒子を生成した。カーボンブラック６４は、表面にアミノ基含有ポリマーをヘテロ凝集させ、表面改質を行った。アミノ基含有ポリマーは、メタクリル酸ジメチルアミノエチルとシリコンマクロマーを共重合させたポリマーなどを用いる。酸化チタン粒子６１は、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルで表面処理後、メタクリル酸ラウリルを酸化チタン粒子６１表面にグラフト重合させて得ることができる。

作製したポリビニルナフタレン粒子６３、カーボンブラック６４、酸化チタン粒子６１を用いて電気泳動液Ｂを作製した。電荷制御剤としてＳｏｌｓｐｅｒｓｅ１７０００（商品名：アビシア社製）、分散制御のための界面活性剤としてソルビタントリオレエートを用いた。溶媒は、非極性溶媒のＩｓｏｐａｒＧ（商品名：エクソンモービル製、イソパラフィン系炭化水素）を用い、オイルブルーＮで青色に着色して青色着色溶媒６２とした。電気泳動液Ｂの配合比を表２に示す。

［画像表示素子の作製］
第１の電極２１と第２の電極２２が櫛歯状となり、櫛歯が交互に配置するようにそれぞれの電極を形成した。第１の電極２１の形状は、櫛歯部の幅ｗ１が２０μｍ、櫛歯の長さが２００μｍ、第２の電極２２の形状は、櫛歯部の幅ｗ２が４０μｍ、櫛歯の長さが２００μｍ、櫛歯部間のスペースの長さｓが５μｍとなるようにした。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の電極２１と第２の電極２２を形成する。ここで、ｗ１＋ｗ２＋ｓ＝２０μｍ＋４０μｍ＋５μｍ＝６５μｍである。これらの電極に対し位置合わせを行い、セルを形成する。セルは、ＳＵ−８（商品名：化薬マイクロケム製）を用いて、フォトレジストプロセスで作製する。セルのサイズは、開口部が２１５×２１５μｍ、隔壁４０の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。なお、ここでは、駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）の厚みは考慮せず、セルの高さが第３の電極１１から駆動用電極までの間隔Ｄに相当するものと考えることができる。

作製したセル内に予め作製しておいた電気泳動液Ｂを注液し、第３の電極１１としてＩＴＯ膜が形成されたＰＥＴフィルムで封止を行った。封止は、予めＩＴＯ膜面上に紫外線硬化接着剤を塗布しておき、電気泳動液Ｂが注液されたセル上に被せ、紫外線を照射して接着を行った。

作製した画像表示素子は、セルが正方格子に配列し、セル間のピッチが２４０μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとなる。

［実施例２−１の動作］
作製した画像表示素子の１セルの動作について説明する。図１４Ａに黒表示の動作図を示す。第１の電極２１と第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をかける。カーボンブラック６４は正帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から斥力を受け、第３の電極１１へ移動する。また、酸化チタン粒子６１は負帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から引力を受け、第１の電極２１と第２の電極２２へ移動する。従って、このセルは黒表示となる。

図１４Ｂに白表示の動作図を示す。第１の電極２１と第２の電極２２に−１０Ｖの電圧をかける。酸化チタン粒子６１は負帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から斥力を受け、第３の電極１１へ移動する。また、カーボンブラック６４は正帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から引力を受け、第１の電極２１と第２の電極２２へ移動する。従って、このセルは白表示となる。

図１４Ｄに青表示の動作図を示す。青表示とするために、図１４Ｃに示す中間状態にすることが必要である。第１の電極２１に−１０Ｖの電圧をかけ、第２の電極２２を０Ｖにすると、図１４Ｃに示すように、カーボンブラック６４が全て第１の電極２１へ移動する。酸化チタン粒子６１は第３の電極１１に残ったままである。続いて、第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をかける。図１４Ｄに示すように、酸化チタン粒子６１が第２の電極２２から引力を受け、第２の電極２２へ移動する。このとき非帯電のポリビニルナフタレン粒子６３が溶液中に分散しているので、セルの色は青表示となる。

［実施例２−２］
実施例２−２として、実施例２−１の画像表示素子において、第１の電極２１と第２の電極２２の櫛歯部の幅ｗ１，ｗ２をそれぞれ３０μｍとし、同じ櫛歯幅で作製した。

図１５Ａおよび図１５Ｂに実施例２−２の青表示の動作図を示す。実施例２−２の図１４Ｃと同様に、第１の電極２１に−１０Ｖの電圧をかけ、第２の電極２２を０Ｖとした状態から、図１５Ａに示すように第１の電極２１に−１０Ｖ、第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をそれぞれかけた状態にする。ここでは、第１の電極２１の櫛歯部の幅ｗ１が３０μｍとなっており実施例２−１における第１の電極２１の櫛歯部の幅２０μｍよりも大きく設定され、かつ、第２の電極２２の櫛歯部の幅ｗ２が３０μｍであり実施例２−１における第２の電極２２の櫛歯部の幅４０μｍよりも小さい。このため、酸化チタン粒子６１は第２の電極２２に集積しにくくなる。その結果、図１５Ａに示したように、酸化チタン粒子６１の一部が溶液中に分散したまま残ってしまい、白の度合いが強くなって薄い青色表示になる。一方、図示は省略するが、第１の電極２１に＋１０Ｖの電圧をかけ、第２の電極２２を０Ｖとした状態から、第１の電極２１に＋１０Ｖ、第２の電極２２に−１０Ｖの電圧をそれぞれかけた状態にする。上記と同様の理由によって、こんどはカーボンブラック６４が第２の電極２２に集積しにくくなる。その結果、図１５Ｂに示すように、カーボンブラック６４の一部が溶液中に分散したまま残ってしまい、黒の度合いが強くなって暗い青色表示になる。

［実施例３−１］
以下の説明では、適宜図１６Ａ〜１７を参照する。
［電気泳動液の作製］
非帯電粒子として白色のポリビニルナフタレン粒子６３、正帯電粒子として黒色のカーボンブラック６４、負帯電粒子として赤色のディスパースレッド粒子６５を用いた。ポリビニルナフタレン粒子６３は、２−ビニルナフタレンをＩｓｏｐａｒＧ（商品名：エクソンモービル製、イソパラフィン系炭化水素）中で、シリコンマクロモノマーを分散剤に用いて分散重合を行い、微粒子を生成した。カーボンブラック６４は、表面にアミノ基含有ポリマーをヘテロ凝集させ、表面改質を行った。なおアミノ基含有ポリマーは、メタクリル酸ジメチルアミノエチルとシリコンマクロマーを共重合させたポリマーなどを用いることができる。ディスパースレッド粒子６５は、予めＩｓｏｐａｒＧ、ラウリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルメタクリレート、メタクリル酸、過酸化物系重合開始剤を攪拌した溶液中とディスパースレッド粒子６５とを混合し、ボールミルで分散を行ない、表面処理を行った。

作製したポリビニルナフタレン粒子６３、カーボンブラック６４、ディスパースレッド粒子６５を用いて電気泳動液Ｃを作製した。電荷制御剤としてＳｏｌｓｐｅｒｓｅ１７０００（商品名：アビシア社製）、分散制御のための界面活性剤としてソルビタントリオレエートを用いた。溶媒は、非極性溶媒のＩｓｏｐａｒＧ（商品名：エクソンモービル製、イソパラフィン系炭化水素）を用い無色溶媒６６とした。電気泳動液Ｃの配合比を表３に示す。

［画像表示素子の作製］
第１の電極２１と第２の電極２２が櫛歯状となり、櫛歯が交互に配置するようにそれぞれの電極を形成した。第１の電極２１の形状は、櫛歯部の幅ｗ１が２０μｍ、櫛歯の長さが２００μｍ、第２の電極２２の形状は、櫛歯部の幅ｗ２が４０μｍ、櫛歯の長さが２００μｍ、櫛歯部間のスペースの長さｓが５μｍとなるようにした。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の電極２１と第２の電極２２を形成した。ここで、ｗ１＋ｗ２＋ｓ＝２０μｍ＋４０μｍ＋５μｍ＝６５μｍである。これらの電極に対し位置合わせを行い、セルを形成した。セルは、ＳＵ−８（商品名：化薬マイクロケム製）を用いて、フォトレジストプロセスで作製した。セルのサイズは、開口部が２１５×２１５μｍ、隔壁４０の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。なお、ここでは、駆動用電極（第１の電極２１および第２の電極２２）の厚みは考慮せず、セルの高さが第３の電極１１から駆動用電極までの間隔Ｄに相当するものと考えることができる。

作製したセル内に予め作製しておいた電気泳動液Ｃを注液し、第３の電極１１としてＩＴＯ膜が形成されたＰＥＴフィルムで封止を行った。封止は、予めＩＴＯ膜面上に紫外線硬化接着剤を塗布しておき、電気泳動液Ｃが注液されたセル上に被せ、紫外線を照射して接着を行った。

作製した画像表示素子は、セルが正方格子に配列し、セル間のピッチが２４０μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。

［実施例３−１の動作］
作製した画像表示素子の１セルの動作について説明する。

図１６Ａに黒表示の動作図を示す。第１の電極２１と第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をかける。カーボンブラック６４は正帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から斥力を受け、第３の電極１１へ移動する。また、ディスパースレッド粒子６５は負帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から引力を受け、第１の電極２１と第２の電極２２へ移動する。従って、このセルは黒表示となる。

図１６Ｂに赤表示の動作図を示す。第１の電極２１と第２の電極２２に−１０Ｖの電圧をかける。ディスパースレッド粒子６５は負帯電なので、第１の電極２１と第２の電極２２から斥力を受け、第３の電極１１へ移動する。また、カーボンブラック６４は正帯電なので、カーボンブラック６４が第１の電極２１と第２の電極２２から引力を受け、第１の電極２１と第２の電極２２へ移動する。従って、このセルは赤表示となる。

図１６Ｄに白表示の動作図を示す。白表示とするために、図１６Ｃに示す中間状態にすることが必要である。第１の電極２１に−１０Ｖの電圧をかけ、第２の電極２２を０Ｖにすると、図１６Ｃに示すように、カーボンブラック６４は全て第１の電極２１へ移動する。ディスパースレッド粒子６５は第３の電極１１に残ったままである。続いて、図１６Ｃの状態から第２の電極２２に＋１０Ｖの電力をかける。ディスパースレッド粒子６５は第２の電極２２から引力を受け、第２の電極２２へ移動する。図１６Ｄに示すように、このとき非帯電のポリビニルナフタレン粒子６３が溶液中に分散しているので、セルの色は白表示となる。

この白表示の応答特性を示すグラフを図１７に示す。０〜５秒では、第１の電極２１を−１０Ｖ、第２の電極２２を０Ｖにセットし、５秒以降は第２の電極２２を＋１０Ｖにしている。５回の測定結果であり、再現性が得られている。

［実施例３−２］
実施例３−２として、実施例３−１の画像表示素子において、第１の電極２１と第２の電極２２の櫛歯部の幅ｗ１，ｗ２を、それぞれ２０μｍとし、同じ幅で作製した。

図１８に実施例３−２の白表示の動作図を示す。実施例３−１の図１６Ｃと同様に、第１の電極２１に−１０Ｖの電圧をかけ、第２の電極２２を０Ｖとした状態から、図１８に示すように第１の電極２１に−１０Ｖ、第２の電極２２に＋１０Ｖの電圧をそれぞれかけた状態にする。このとき、ディスパースレッド粒子６５が全て第２の電極２２に移動せず、第３の電極１１に残ってしまう。これは、第２の電極２２からの電界分布が十分に第３の電極１１へかからないためである。

この白表示の応答特性を示すグラフを図１９に示す。０〜５秒では、第１の電極２１を−１０Ｖ、第２の電極２２を０Ｖにセットし、５秒以降は第２の電極２２を＋１０Ｖにしている。４回の測定結果であり、再現性がなく、白表示となるときもあるが、第３の電極１１にディスパースレッド粒子６５が残り十分な白反射率が得られない結果となっている。

以上、本発明の実施の形態を述べたが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。

１０：透明基板
１１：第３の電極
２１：第１の電極
２２：第２の電極
３０：電気泳動液
４０：隔壁
５０：マイクロカプセル
１００：画像表示装置
１０１：画像表示素子部
１０２：情報入力手段
１０３：筐体

特表２００２−５１１６０７号公報 特開２００９−９０９２号公報

Claims (9)

1. 電気泳動液が内包されたセルあるいはカプセルに対し電位を制御可能な第１の駆動用電極および第２の駆動用電極が並べて配置され、更にこれら第１および第２の駆動用電極に対し対向した側に透明な電極が配置された電気泳動表示素子において、
   前記第１および第２の駆動用電極が並んでいる方向に、第１の駆動用電極の長さＷ１、第２の駆動用電極の長さＷ２と、これら２個の駆動用電極間のスペースの長さＳとの合計の長さＷ１＋Ｗ２＋Ｓが、前記２個の駆動用電極と前記透明な電極との間隔Ｄよりも小さく、
   前記第１の駆動用電極の長さＷ１と、第２の駆動用電極の長さＷ２との関係が、Ｗ１＜Ｗ２であることを特徴とする画像表示素子。
2. 請求項１記載の画像表示素子において、前記第１の駆動用電極の長さＷ１と、第２の駆動用電極の長さＷ２との関係が、Ｗ１≦１／２×Ｗ２であることを特徴とする画像表示素子。
3. 請求項１または２に記載の画像表示素子において、前記第１および第２の駆動用電極間のスペースの長さＳと２個の駆動用電極のうち短いほうの第１の駆動用電極の長さＷ１との関係が、Ｓ＜Ｗ１であることを特徴とする画像表示素子。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示素子において、前記第１および第２の駆動用電極間のスペースの長さＳと２個の駆動用電極のうち短いほうの第１の駆動用電極の長さＷ１との関係が、Ｓ≦１／２×Ｗ１であることを特徴とする画像表示素子。
5. 電気泳動液が内包されたセルあるいはカプセルに対し電位を制御可能な第１の駆動用電極および第２の駆動用電極が並べて配置され、更にこれら第１および第２の駆動用電極に対し対向した側に透明な電極が配置された電気泳動表示素子において、
   前記第１および第２の駆動用電極は、それぞれ櫛歯状の形状をなすとともに、これら２個の駆動用電極の櫛歯部が交互に配置されており、前記第１の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１と、前記第２の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ２と、これらの櫛歯部間のスペースの長さｓとの合計の長さｗ１＋ｗ２＋ｓが、前記２個の駆動用電極と前記透明な電極との間隔Ｄよりも小さく、
   前記第１および第２の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１、ｗ２の関係が、ｗ１＜ｗ２であることを特徴とする画像表示素子。
6. 請求項５記載の画像表示素子において、前記２個の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１、ｗ２の関係が、ｗ１≦１／２×ｗ２であることを特徴とする画像表示素子。
7. 請求項５または６に記載の画像表示素子において、前記第１および第２の駆動用電極の櫛歯部間のスペースの長さｓと２個の駆動用電極のうち櫛歯部の幅が短いほうの第１の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１との関係が、少なくともｓ＜ｗ１であることを特徴とする画像表示素子。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載の画像表示素子において、前記第１および第２の駆動用電極の櫛歯部間のスペースの長さｓと２個の駆動用電極のうち櫛歯部の幅が短いほうの第１の駆動用電極の櫛歯部の幅ｗ１との関係が、ｓ≦１／２×ｗ１であることを特徴とする画像表示素子。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像表示素子を有することを特徴とする画像表示装置。