画像表示素子、および画像表示装置
【課題】混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置を提供すること。
【解決手段】開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２と、該第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２に対向して配置されてなる透明な第３の電極３と、を備え、前記第１の駆動用電極１と、前記第２の駆動用電極２と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする。
【解決手段】開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２と、該第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２に対向して配置されてなる透明な第３の電極３と、を備え、前記第１の駆動用電極１と、前記第２の駆動用電極２と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、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。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、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。
【０００３】
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、使用後に廃棄され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。
【０００４】
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。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開２００９−９０９２号公報）では、カラー反射ディスプレイが提案されている。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、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。第１および第２の色表示は、セルの表示面側の透明電極に第２の電気泳動粒子あるいは第３の電気泳動粒子を引き寄せ、それぞれの粒子の色を表示する。第３の色表示は、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する。
【０００６】
次に、特許文献２（特表２００６−５２００１２号公報）のカラー反射ディスプレイにおいては、着色された非極性溶媒中に光学特性が白色の帯電粒子が分散している電気泳動液と、黒色に着色された底部の２電極により、白表示、黒表示、非極性溶媒の色表示を行っている。第１の色表示は、表示面側の透明電極に白色の粒子を引き寄せ白表示を行う。第２の色表示は、底部の２電極に白粒子を引き寄せ、白色粒子の散乱を利用して非極性溶媒の色表示を行う。第３の色表示は、底部の２電極の外側の電極に白粒子を引き寄せ、中心の黒色電極の吸収を利用して黒表示を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで特許文献１においては、表示面に対し反対側に配置された２個の電極間で粒子の移動を行っているが、特に第３の色表示を行うときに、２電極を異なる電位に保持し正および負帯電粒子をそれぞれの電極に引き寄せる必要がある。しかしながら、セルを２分割するように２個の電極が配置されているため、セルの開口面（色表示面）における電界の面内の分布が電極の分割方向に発生し、その電界の面内分布に沿って粒子の偏りが発生する。これにより、２電極に正および負帯電粒子が保持されずに、溶媒中へ粒子の拡散が発生し、正あるいは負帯電粒子の色が混色した第３の色表示となるという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決し、混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る画像表示素子、および画像表示装置は、具体的には下記（１）〜（８）に記載の技術的特徴を有する。
【０００９】
（１）：開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極および第２の駆動用電極と、該第１の駆動用電極および第２の駆動用電極に対向して配置されてなる透明な第３の電極と、を備え、前記第１の駆動用電極と、前記第２の駆動用電極と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする画像表示素子である。
【００１０】
上記（１）に記載の構成とすることで、粒子がセル内で対称的に移動することにより２電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）に正および負帯電粒子を保持することができる。
【００１１】
（２）：前記セルの開口面の形状が回転対称であり、前記第１の駆動用電極の形状は、前記セルの開口面の形状と同じ回転対称であり、前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、前記第２の駆動用電極は、第１の駆動用電極を囲むように配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする上記（１）に記載の画像表示素子である。
【００１２】
上記（２）に記載の構成とすることで、第１の駆動用電極および第２の駆動用電極を異なる電圧に保持したときの電界分布が、電気泳動液が内包されたセルの開口面内において、回転対称とすることができる。
【００１３】
（３）：前記セルの開口面の形状が回転対称であり、前記第１の駆動用電極の形状は、回転対称であり、前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、前記第２の駆動用電極は、前記第１の電極を挟むように対となって配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする上記（１）に記載の画像表示素子である。
【００１４】
上記（３）に記載の構成とすることで、第１の駆動用電極および第２の駆動用電極を異なる電圧に保持したときの電界分布が、電気泳動液が内包されたセルの開口面内において、回転対称とすることができる。
【００１５】
（４）：前記第１の駆動用電極の面積Ａ１と、前記第２の駆動用電極の面積Ａ２とは、Ａ２≦０．５Ａ１の関係を満たすことを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像表示素子である。
【００１６】
上記（４）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、正および負帯電粒子をそれぞれの電極に集積することができる。
【００１７】
（５）：前記セル内に内包された電気泳動液は、非極性溶媒中に光学特性および帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、第１の分散性粒子は、電荷がなく、第２の分散性粒子は、電荷が正の電気泳動粒子であり、第３の分散性粒子は、電荷が負の電気泳動粒子であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像表示素子である。
【００１８】
上記（５）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、第２の分散性粒子および第３の分散性粒子をそれぞれの電極に集積し、第１の分散性粒子の色を表示することができる。
【００１９】
（６）：前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、第２の分散性粒子は、光学特性が黒色で前記第１の分散性粒子と逆電荷の電気泳動粒子であり、第３の分散性粒子は、光学特性が白色で電荷がない分散性粒子であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像表示素子である。
【００２０】
上記（６）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、第１の分散性粒子および第２の分散性粒子をそれぞれの電極に集積し、着色透明な非極性溶媒の色を表示することができる。
【００２１】
（７）：前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に光学特性あるいは帯電特性が異なる３種類の分散性粒子がされてなり、第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、第２の分散性粒子は、光学特性が可視光領域の特定波長領域の光を吸収する前記第１の分散性粒子とは逆極性の電荷の電気泳動粒子であり、第３の分散性粒子は、光学特性が白色で前記第２の分散性粒子と同極性の電荷の電気泳動粒子であり、前記着色透明の非極性溶媒の光学特性は、前記第２の分散性粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【００２２】
上記（７）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、第１の分散性粒子、第２の分散性粒子および第３の分散性粒子がそれぞれ逆電位の電極に集積し、着色透明な非極性溶媒の色あるいは黒色を表示することができる。
【００２３】
（８）：上記（１）乃至（７）のいずれか１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である。
【００２４】
上記（８）に記載の構成とすることで、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。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第１の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第２の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第３の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第４の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第５の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図６】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第６の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図７】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第７の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図８】本発明に係る画像表示装置の一実施の形態における構成例を示す概略図である。
【図９】本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ａにおける構成例を示す概略図である。
【図１０】比較例の画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｂにおける構成例を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｃにおける構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
《表示素子》
本発明に係る画像表示素子は、開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２と、該第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２に対向して配置されてなる透明な第３の電極３と、を備え、前記第１の駆動用電極１と、前記第２の駆動用電極２と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする。
【００２８】
ここで、本発明における回転対称について補足説明する。
ｎを２以上の整数とし、ある中心（２次元図形の場合）または軸（３次元図形の場合）の周りを（３６０／ｎ）°回転させると自らと重なる性質を、ｎ回対称、またはｎ相対称、（３６０／ｎ）度対称といい、そのような対称性を回転対称と一般的に呼んでいる。ただし、ｎが１のとき、３６０度して自らと重なるのは自明なので、１回対称は対称性とはみなさない。
【００２９】
なお、本発明に係る画像表示素子を構成する材料について以下に例示するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲において種々の公知の材料を用いることができる。
透明導電性材料（第３の電極）としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｌ等が挙げられる。
電極材料（第１の駆動用電極、第２の駆動用電極）としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ等が挙げられる。
セル隔壁材料としては、ポリメタクリル酸メチル、ノボラック樹脂、ポリスチレン等が挙げられる。
電気泳動液が注入されたセルの開口を封止するためのフィルム材料としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等が挙げられる。また、その際に用いられる封止接着材料としては、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。
【００３０】
次に、本発明に係る画像表示素子についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３１】
〔第１の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第１の実施の形態の構成例を図１に示す。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセル（隔壁により区画された空間）の開口形状（開口面の形状）が長方形である。このセルが面内に整列されて画像表示素子を構成するが、図１においては１個のセルを示す。図１のセルの開口面は２回対称であり、第１の駆動用電極１も２回対称の長方形であり、それぞれの中心が一致している。その第１の駆動用電極１を囲むように第２の駆動用電極２が４個並べて配置されている。第２の駆動用電極２の幅は全て同じである。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。また、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の駆動用電極１の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
なお、不図示の透明な第３の電極３は、第１の駆動用電極１及び第２の駆動用電極２に対向して設けられる。（以下に示す実施の形態においても同様である。）
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第２の実施の形態の構成例を図２に示す。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセルの開口形状が長方形である。図２のセルの開口面は２回対称であり、第１の駆動用電極１も２回対称の長方形であり、それぞれの中心が一致している。その第１の駆動用電極１を囲むように第２の駆動用電極２が配置されている。第２の駆動用電極２は中心部分が抜けている長方形の形状をしていて、セルの開口面や第１の駆動用電極１と同様に２回対称であり、回転対称の中心が一致している。この第２の駆動用電極２の幅も一定である。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。また、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の駆動用電極１の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
【００３３】
本発明において第２の駆動用電極２は、図１と図２に示すように、分割されていても、あるいは一体となっていても、どちらであっても良い。
【００３４】
〔第３〜５の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第３〜５の実施の形態の構成例を図３、図４、および図５に示す。
図３は３回対称、図４は４回対称、図５は６回対称の例である。これらにおいて、第２の駆動用電極２は一体としているが、図１に示す第１の実施の形態のように分割していても構わない。７回以上の回転対称の場合セルが正七角形以上となり、セルを平面状に配置することが不可能であるので、７回対称以上の例は存在しない。ただし、ｎ＝∞回対称の円の場合については本発明の範囲に属するものである。
【００３５】
〔第６の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第６の実施の形態の構成例を図６に示す。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセルの開口形状が長方形である。図２のセルの開口面は２回対称であり、第１の駆動用電極１も２回対称の長方形であり、それぞれの中心が一致している。その第１の駆動用電極１の図６における左右両側に第２の駆動用電極２が配置されている。このとき、第１の駆動用電極１の図６における上下両側には第２の駆動用電極２は配置されていない。また、第２の駆動用電極２の幅は一定である。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。また、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の駆動用電極１の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
【００３６】
〔第７の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第７の実施の形態の構成例を図７に示す。
図６においては、セルの対称性の次数と第１の駆動用電極１の対称性の次数が一致していたが、必ずしも一致しなくても良い。そのような例が図７である。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセルの開口形状が正６角形であり、６回対称である。これに対し、第１の駆動用電極１は長方形であり、２回対称である。ただし、それぞれの対称の中心は一致している。その第１の駆動用電極１の図７における左右両側に第２の駆動用電極２が配置されている。このとき、第１の駆動用電極１の図７における上下両側には第２の駆動用電極２は配置されていない。換言すると、第２の駆動用電極２は一対の電極からなり、第１の電極１を所定の一の方向において挟むように対となって配置されてなる。
また、第２の駆動用電極２の幅は一定である。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。
さらに、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の電極の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
【００３７】
なお、本発明に係る画像表示素子において、第１の駆動用電極の面積Ａ１と、第２の駆動用電極の面積Ａ２とは、Ａ２≦０．５Ａ１の関係を満たすことで、第１の駆動用電極と第２の駆動用電極とを異なる電位に保持したとき、正および負帯電粒子をそれぞれの電極に集積することができるため好ましい。
【００３８】
《画像表示装置》
図８に、本発明に係る画像表示装置の一実施の形態における構成例を示す。
図８の画像表示装置１００は、画像表示媒体としての画像表示素子１１、画像表示媒体に画像情報を入力する情報入力手段１２、筺体１３、駆動回路（不図示）、演算回路（不図示）、内部メモリ（不図示）、画像表示媒体１１及び情報入力手段１２に電力を供給する電力供給手段（不図示）等を備えている。画像表示素子１１には、上述した本発明の画像表示素子のいずれかを用いる。
画像表示装置１００は、画像表示媒体１１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。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例および比較例により、さらに具体的に説明する。なお、本発明は以下に示す例に何ら限定されるものではない。
【００４０】
〔実施例１〕
図９に、本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ａにおける構成例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの断面図が図９となる。
透明な第３の電極３が形成された透明基板４と、第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２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５とが、電気泳動液および隔壁７を介して、対向して配置されている。
セル内に内包された電気泳動液が、非極性溶媒６中に光学特性および帯電特性が異なる３種類の分散性粒子（８，９，１０）が分散した電気泳動液である。第１の分散性粒子８は電荷がなく、白色である。第２の分散性粒子９は電荷が正の電気泳動粒子であり、黒色である。第３の分散性粒子１０は電荷が負の電気泳動粒子であり、マゼンタ色である。ただし、各分散粒子の色は他の色でも良く、本発明は実施例１の態様に限定されるものではない。
【００４１】
第１の分散性粒子８として白色のポリビニルナフタレン粒子、第２の正帯電分散粒子９として黒色のカーボンブラック、第３の負帯電分散性粒子１０として赤色のディスパースレッド粒子を用いた。ポリビニルナフタレン粒子は、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。
【００４２】
作製したポリビニルナフタレン粒子、カーボンブラック、ディスパースレッド粒子を用いて電気泳動液を作製した。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）を用い無色溶媒とした。電気泳動液の配合比を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
図４に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１の辺の長さが２００μｍ、第２の駆動用電極２の内側の辺の長さが２３０μｍ、外側の辺の長さが２７０μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２７５×２７５μｍ、隔壁７の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。このとき、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２との面積の比は約２：１となる。
【００４５】
作製したセル内に予め作製しておいた上記表１の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３としての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３００μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００４６】
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９（ａ）に黒表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに＋１５Ｖの電圧をかける。正帯電の第２の分散性粒子９が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、黒表示となる。同様にして、赤表示は第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに−１５Ｖの電圧をかけ、負帯電の第３の分散性粒子１０が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、赤表示となる。
【００４７】
次に、第１の分散性粒子８の色を表示する方法について説明する。
図９（ａ）の黒表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第３の分散性粒子１０を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第２の分散性粒子９は第３の透明電極３から離れた状態となる。（図９（ｂ）参照。）さらに、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９を第１の駆動用電極１へ移動させる。第１の分散性粒子８が白色で光が散乱するので、白色の表示となる。（図９（ｃ）参照。）
【００４８】
〔比較例〕
実施例１の電気泳動液を以下に示すセルを用いたときの白表示を実施例１と比較する。
図１０に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１が２７０×１２５μｍ、第２の駆動用電極２も２７０×１２５μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２７５×２７５μｍ、隔壁７の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。
【００４９】
作製したセル内に予め作製しておいた表１の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３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。
【００５０】
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３００μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００５１】
実施例１の白表示と同様な手順で白表示を行った。黒表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第３の分散性粒子１０を第２の駆動用電極２へ移動させる。次に、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９を第１の駆動用電極１へ移動させる。
【００５２】
比較例においては、白表示のとき表示面内の方向の電界に非対称が発生する。セルを顕微鏡で観察したところ、第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０が第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２に安定して保持されず、セル内で分散性粒子の対流が確認された。この対流のため、黒および赤が混色した白表示となる。１×１ｃｍの表示部内の全てのセルを白表示としたときの白反射率が約３０〜３５％となる。
これに対し、実施例１では比較例で発生している電気泳動液の対流は観察されず、白色表示時に黒あるいは赤の混色は減少している。１×１ｃｍの表示部内の全てのセルを白表示としたときの白反射率が約４０〜４５％となる。
【００５３】
〔実施例２〕
図１１に、本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｂにおける構成例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの断面図が図１１となる。
透明な第３の電極３が形成された透明基板４と、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２と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５が、電気泳動液および隔壁７を介して、対向して配置されている。
【００５４】
セル内に内包された電気泳動液が、着色透明の非極性溶媒６中に帯電特性が異なる３種類の分散性粒子（８，９，１０）が分散した電気泳動液である。第１の分散性粒子８は光学特性が白色で、負電荷の電気泳動粒子である。第２の分散性粒子９は光学特性が黒色で、正電荷の電気泳動粒子である。第３の分散性粒子１０は光学特性が白色で、電荷がない分散性粒子である。更に非極性溶媒６は、青色に染料で着色されている。ただし、染料の色は他の色でも良く、本発明は実施例２の態様に限定されるものではない。
【００５５】
第１の負帯電分散性粒子８として酸化チタン粒子、第２の正帯電分散性粒子９としてカーボンブラック、第３の分散性粒子１０として白色のポリビニルナフタレン粒子を用いた。酸化チタン粒子は、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処理を行った。カーボンブラックは、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た。ポリビニルナフタレン粒子は、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。
【００５６】
作製したポリビニルナフタレン粒子、カーボンブラック、酸化チタン粒子を用いて電気泳動液を作製した。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（６）とした。電気泳動液の配合比を下記表２に示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図４に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１の辺の長さが２００μｍ、第２の駆動用電極２の内側の辺の長さが２３０μｍ、外側の辺の長さが２７０μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２７５×２７５μｍ、隔壁の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。このとき、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２との面積の比は約２：１となる。
【００５９】
作製したセル内に予め作製しておいた上記表２の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３としての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３００μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００６０】
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１１（ａ）に黒表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに＋１５Ｖの電圧をかける。正帯電の第２の分散性粒子９が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、黒表示となる。同様にして、白表示は第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに−１５Ｖの電圧をかけ、負帯電の第１の分散性粒子８が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、白表示となる。
【００６１】
次に、青色に着色した非極性溶媒６の色を表示する方法について説明する。
図１１（ａ）の黒表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第１の分散性粒子８を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第２の分散性粒子９は第３の透明電極３から離れた状態となる。（図１１（ｂ）参照。）さらに、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９を第１の駆動用電極１へ移動させる。第３の分散性粒子１０が白色で可視光（４００〜７００ｎｍ）を散乱し、青色に着色した非極性溶媒が５００〜７００ｎｍの光を吸収するので、青色の表示となる。（図１１（ｃ）参照。）
【００６２】
〔実施例３〕
図１２に、本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｃにおける構成例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの断面図が図１２となる。
透明な第３の電極３が形成された透明基板４と、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２と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５が、電気泳動液および隔壁７を介して、対向して配置されている。
【００６３】
セル内に内包された電気泳動液が、着色透明の非極性溶媒６中に光学特性あるいは帯電特性が異なる３種類の分散性粒子（８，９，１０）が分散した電気泳動液である。第１の分散性粒子８は光学特性が白色で、負電荷の電気泳動粒子である。第２の分散性粒子９は光学特性がシアンで、正電荷の電気泳動粒子である。第３の分散性粒子１０は光学特性が白色で、正電荷の電気泳動粒子である。更に非極性溶媒６は、赤色に染料で着色されている。ただし、第２の分散性粒子９の色および染料の色は他の色でも良く、本発明は実施例３の態様に限定されるものではない。
【００６４】
第１の負帯電分散性粒子８として酸化チタン粒子、第２の正帯電分散性粒子９としてフタロシアニン顔料、第３の正帯電分散性粒子１０として酸化チタン粒子を用いた。負帯電の酸化チタン粒子は、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処理を行った。正帯電のフタロシアニン顔料は、４−ビニルアニリンで表面処理後、２−エチルヘキシルメタクリレートをフタロシアニン顔料表面にグラフト重合処理を行った。正帯電の酸化チタン粒子は、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、２−エチルヘキシルメタクリレートを酸化チタン粒子表面にグラフト重合処理を行った。
【００６５】
作製した負帯電酸化チタン粒子、正帯電フタロシアニン粒子、正帯電酸化チタン粒子を用いて電気泳動液を作製した。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、スーダンレッド７Ｂとオイルレッド５Ｂで赤色に着色して赤色着色溶媒（６）とした。電気泳動液の配合比を下記表３に示す。
【００６６】
【表３】
【００６７】
図６に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１が２２０×２３５μｍ、第２の駆動用電極２が２２０×２５μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２２５×３２５μｍ、隔壁の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。このとき、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２との面積の比は約４．５：１となる。
【００６８】
作製したセル内に予め作製しておいた上記表３の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３としての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、セルが格子状に配列し、セル間の横ピッチが３５０μｍ、縦ピッチが２５０μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００６９】
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１２（ａ）にシアン表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに＋１５Ｖの電圧をかける。正帯電の第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０が表示面側の第３の透明電極３へ移動する。このとき、第３の分散性粒子１０が白色で可視光（４００〜７００ｎｍ）を散乱し、第２の分散性粒子９が６００〜７００ｎｍの光を吸収するので、シアン表示となる。
【００７０】
図１２（ｂ）に白表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに−１５Ｖの電圧をかけ、負帯電の第１の分散性粒子８が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、白表示となる。
【００７１】
図１２（ｃ）に黒表示の模式図を示す。図１２（ａ）のシアン表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第１の分散性粒子８を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０は第３の透明電極３から離れた状態となる。次に、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０を第１の駆動用電極１へ移動させる。第２の分散性粒子９が６００〜７００ｎｍの光を吸収し、赤色に着色した非極性溶媒が４００〜６００ｎｍの光を吸収するので、黒色の表示となる。このとき、第１の駆動用電極１の面積が第２の駆動用電極２の面積よりも大きいので、第１の駆動用電極１に保持されている第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０の光学特性がセルの色表示を決定する。
【００７２】
図１２（ｄ）に赤色に着色した非極性溶媒６の色表示の模式図を示す。
図１２（ｂ）の白表示の状態から、第１の駆動用電極１を−１５Ｖから０Ｖにし、第２および第３の分散性粒子１０を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第１の分散性粒子８は第３の透明電極３から離れた状態となる。次に、第２の駆動用電極２の電圧を−１５Ｖから−１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから＋１０Ｖにし、第１の分散性粒子８を第１の駆動用電極１へ移動させる。第１の分散性粒子８が白色で可視光（４００〜７００ｎｍ）を散乱し、赤色に着色した非極性溶媒６が４００〜６００ｎｍの光を吸収するので、赤色の表示となる。このとき、第１の駆動用電極１の面積が第２の駆動用電極２の面積よりも大きいので、第１の駆動用電極１に保持されている第１分散性粒子の光学特性がセルの色表示を決定する。
【００７３】
以上説明した実施例１〜３および比較例によれば、本発明によって混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００７４】
１ 第１の駆動用電極
２ 第２の駆動用電極
３ 第３の透明電極
４ 透明基板
５ 薄膜トランジスタ基板
６ 非極性溶媒
７ 隔壁
８ 第１の分散性粒子
９ 第２の分散性粒子
１０ 第３の分散性粒子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００９−９０９２号公報
【特許文献２】特表２００６−５２００１２号公報
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、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。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、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。
【０００３】
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、使用後に廃棄され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。
【０００４】
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。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開２００９−９０９２号公報）では、カラー反射ディスプレイが提案されている。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、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。第１および第２の色表示は、セルの表示面側の透明電極に第２の電気泳動粒子あるいは第３の電気泳動粒子を引き寄せ、それぞれの粒子の色を表示する。第３の色表示は、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する。
【０００６】
次に、特許文献２（特表２００６−５２００１２号公報）のカラー反射ディスプレイにおいては、着色された非極性溶媒中に光学特性が白色の帯電粒子が分散している電気泳動液と、黒色に着色された底部の２電極により、白表示、黒表示、非極性溶媒の色表示を行っている。第１の色表示は、表示面側の透明電極に白色の粒子を引き寄せ白表示を行う。第２の色表示は、底部の２電極に白粒子を引き寄せ、白色粒子の散乱を利用して非極性溶媒の色表示を行う。第３の色表示は、底部の２電極の外側の電極に白粒子を引き寄せ、中心の黒色電極の吸収を利用して黒表示を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで特許文献１においては、表示面に対し反対側に配置された２個の電極間で粒子の移動を行っているが、特に第３の色表示を行うときに、２電極を異なる電位に保持し正および負帯電粒子をそれぞれの電極に引き寄せる必要がある。しかしながら、セルを２分割するように２個の電極が配置されているため、セルの開口面（色表示面）における電界の面内の分布が電極の分割方向に発生し、その電界の面内分布に沿って粒子の偏りが発生する。これにより、２電極に正および負帯電粒子が保持されずに、溶媒中へ粒子の拡散が発生し、正あるいは負帯電粒子の色が混色した第３の色表示となるという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決し、混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る画像表示素子、および画像表示装置は、具体的には下記（１）〜（８）に記載の技術的特徴を有する。
【０００９】
（１）：開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極および第２の駆動用電極と、該第１の駆動用電極および第２の駆動用電極に対向して配置されてなる透明な第３の電極と、を備え、前記第１の駆動用電極と、前記第２の駆動用電極と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする画像表示素子である。
【００１０】
上記（１）に記載の構成とすることで、粒子がセル内で対称的に移動することにより２電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）に正および負帯電粒子を保持することができる。
【００１１】
（２）：前記セルの開口面の形状が回転対称であり、前記第１の駆動用電極の形状は、前記セルの開口面の形状と同じ回転対称であり、前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、前記第２の駆動用電極は、第１の駆動用電極を囲むように配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする上記（１）に記載の画像表示素子である。
【００１２】
上記（２）に記載の構成とすることで、第１の駆動用電極および第２の駆動用電極を異なる電圧に保持したときの電界分布が、電気泳動液が内包されたセルの開口面内において、回転対称とすることができる。
【００１３】
（３）：前記セルの開口面の形状が回転対称であり、前記第１の駆動用電極の形状は、回転対称であり、前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、前記第２の駆動用電極は、前記第１の電極を挟むように対となって配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする上記（１）に記載の画像表示素子である。
【００１４】
上記（３）に記載の構成とすることで、第１の駆動用電極および第２の駆動用電極を異なる電圧に保持したときの電界分布が、電気泳動液が内包されたセルの開口面内において、回転対称とすることができる。
【００１５】
（４）：前記第１の駆動用電極の面積Ａ１と、前記第２の駆動用電極の面積Ａ２とは、Ａ２≦０．５Ａ１の関係を満たすことを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像表示素子である。
【００１６】
上記（４）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、正および負帯電粒子をそれぞれの電極に集積することができる。
【００１７】
（５）：前記セル内に内包された電気泳動液は、非極性溶媒中に光学特性および帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、第１の分散性粒子は、電荷がなく、第２の分散性粒子は、電荷が正の電気泳動粒子であり、第３の分散性粒子は、電荷が負の電気泳動粒子であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像表示素子である。
【００１８】
上記（５）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、第２の分散性粒子および第３の分散性粒子をそれぞれの電極に集積し、第１の分散性粒子の色を表示することができる。
【００１９】
（６）：前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、第２の分散性粒子は、光学特性が黒色で前記第１の分散性粒子と逆電荷の電気泳動粒子であり、第３の分散性粒子は、光学特性が白色で電荷がない分散性粒子であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像表示素子である。
【００２０】
上記（６）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、第１の分散性粒子および第２の分散性粒子をそれぞれの電極に集積し、着色透明な非極性溶媒の色を表示することができる。
【００２１】
（７）：前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に光学特性あるいは帯電特性が異なる３種類の分散性粒子がされてなり、第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、第２の分散性粒子は、光学特性が可視光領域の特定波長領域の光を吸収する前記第１の分散性粒子とは逆極性の電荷の電気泳動粒子であり、第３の分散性粒子は、光学特性が白色で前記第２の分散性粒子と同極性の電荷の電気泳動粒子であり、前記着色透明の非極性溶媒の光学特性は、前記第２の分散性粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【００２２】
上記（７）に記載の構成とすることで、２個の駆動用電極（第１の駆動用電極および第２の駆動用電極）を異なる電位に保持したとき、第１の分散性粒子、第２の分散性粒子および第３の分散性粒子がそれぞれ逆電位の電極に集積し、着色透明な非極性溶媒の色あるいは黒色を表示することができる。
【００２３】
（８）：上記（１）乃至（７）のいずれか１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である。
【００２４】
上記（８）に記載の構成とすることで、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。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第１の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第２の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第３の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第４の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第５の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図６】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第６の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図７】本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第７の実施の形態の構成例を示す概略図である。
【図８】本発明に係る画像表示装置の一実施の形態における構成例を示す概略図である。
【図９】本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ａにおける構成例を示す概略図である。
【図１０】比較例の画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｂにおける構成例を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｃにおける構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
《表示素子》
本発明に係る画像表示素子は、開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２と、該第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２に対向して配置されてなる透明な第３の電極３と、を備え、前記第１の駆動用電極１と、前記第２の駆動用電極２と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする。
【００２８】
ここで、本発明における回転対称について補足説明する。
ｎを２以上の整数とし、ある中心（２次元図形の場合）または軸（３次元図形の場合）の周りを（３６０／ｎ）°回転させると自らと重なる性質を、ｎ回対称、またはｎ相対称、（３６０／ｎ）度対称といい、そのような対称性を回転対称と一般的に呼んでいる。ただし、ｎが１のとき、３６０度して自らと重なるのは自明なので、１回対称は対称性とはみなさない。
【００２９】
なお、本発明に係る画像表示素子を構成する材料について以下に例示するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲において種々の公知の材料を用いることができる。
透明導電性材料（第３の電極）としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｌ等が挙げられる。
電極材料（第１の駆動用電極、第２の駆動用電極）としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ等が挙げられる。
セル隔壁材料としては、ポリメタクリル酸メチル、ノボラック樹脂、ポリスチレン等が挙げられる。
電気泳動液が注入されたセルの開口を封止するためのフィルム材料としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等が挙げられる。また、その際に用いられる封止接着材料としては、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。
【００３０】
次に、本発明に係る画像表示素子についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３１】
〔第１の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第１の実施の形態の構成例を図１に示す。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセル（隔壁により区画された空間）の開口形状（開口面の形状）が長方形である。このセルが面内に整列されて画像表示素子を構成するが、図１においては１個のセルを示す。図１のセルの開口面は２回対称であり、第１の駆動用電極１も２回対称の長方形であり、それぞれの中心が一致している。その第１の駆動用電極１を囲むように第２の駆動用電極２が４個並べて配置されている。第２の駆動用電極２の幅は全て同じである。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。また、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の駆動用電極１の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
なお、不図示の透明な第３の電極３は、第１の駆動用電極１及び第２の駆動用電極２に対向して設けられる。（以下に示す実施の形態においても同様である。）
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第２の実施の形態の構成例を図２に示す。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセルの開口形状が長方形である。図２のセルの開口面は２回対称であり、第１の駆動用電極１も２回対称の長方形であり、それぞれの中心が一致している。その第１の駆動用電極１を囲むように第２の駆動用電極２が配置されている。第２の駆動用電極２は中心部分が抜けている長方形の形状をしていて、セルの開口面や第１の駆動用電極１と同様に２回対称であり、回転対称の中心が一致している。この第２の駆動用電極２の幅も一定である。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。また、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の駆動用電極１の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
【００３３】
本発明において第２の駆動用電極２は、図１と図２に示すように、分割されていても、あるいは一体となっていても、どちらであっても良い。
【００３４】
〔第３〜５の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第３〜５の実施の形態の構成例を図３、図４、および図５に示す。
図３は３回対称、図４は４回対称、図５は６回対称の例である。これらにおいて、第２の駆動用電極２は一体としているが、図１に示す第１の実施の形態のように分割していても構わない。７回以上の回転対称の場合セルが正七角形以上となり、セルを平面状に配置することが不可能であるので、７回対称以上の例は存在しない。ただし、ｎ＝∞回対称の円の場合については本発明の範囲に属するものである。
【００３５】
〔第６の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第６の実施の形態の構成例を図６に示す。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセルの開口形状が長方形である。図２のセルの開口面は２回対称であり、第１の駆動用電極１も２回対称の長方形であり、それぞれの中心が一致している。その第１の駆動用電極１の図６における左右両側に第２の駆動用電極２が配置されている。このとき、第１の駆動用電極１の図６における上下両側には第２の駆動用電極２は配置されていない。また、第２の駆動用電極２の幅は一定である。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。また、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の駆動用電極１の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
【００３６】
〔第７の実施の形態〕
本発明に係る画像表示素子における一部を構成する第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の第７の実施の形態の構成例を図７に示す。
図６においては、セルの対称性の次数と第１の駆動用電極１の対称性の次数が一致していたが、必ずしも一致しなくても良い。そのような例が図７である。
本実施の形態では、電気泳動液を内包するためのセルの開口形状が正６角形であり、６回対称である。これに対し、第１の駆動用電極１は長方形であり、２回対称である。ただし、それぞれの対称の中心は一致している。その第１の駆動用電極１の図７における左右両側に第２の駆動用電極２が配置されている。このとき、第１の駆動用電極１の図７における上下両側には第２の駆動用電極２は配置されていない。換言すると、第２の駆動用電極２は一対の電極からなり、第１の電極１を所定の一の方向において挟むように対となって配置されてなる。
また、第２の駆動用電極２の幅は一定である。このような第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２の構成により、それぞれに異なる電位を保持したときのセル開口面での電界分布が、横方向および縦方向において対称となり、２回対称となる。
さらに、駆動用電極の面積は、第２の駆動用電極の面積よりも第１の電極の面積を大きくしている。このような面積の関係にすることで、正および負帯電の電気泳動粒子をそれぞれの駆動用電極へ保持しやすくなる。
【００３７】
なお、本発明に係る画像表示素子において、第１の駆動用電極の面積Ａ１と、第２の駆動用電極の面積Ａ２とは、Ａ２≦０．５Ａ１の関係を満たすことで、第１の駆動用電極と第２の駆動用電極とを異なる電位に保持したとき、正および負帯電粒子をそれぞれの電極に集積することができるため好ましい。
【００３８】
《画像表示装置》
図８に、本発明に係る画像表示装置の一実施の形態における構成例を示す。
図８の画像表示装置１００は、画像表示媒体としての画像表示素子１１、画像表示媒体に画像情報を入力する情報入力手段１２、筺体１３、駆動回路（不図示）、演算回路（不図示）、内部メモリ（不図示）、画像表示媒体１１及び情報入力手段１２に電力を供給する電力供給手段（不図示）等を備えている。画像表示素子１１には、上述した本発明の画像表示素子のいずれかを用いる。
画像表示装置１００は、画像表示媒体１１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。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例および比較例により、さらに具体的に説明する。なお、本発明は以下に示す例に何ら限定されるものではない。
【００４０】
〔実施例１〕
図９に、本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ａにおける構成例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの断面図が図９となる。
透明な第３の電極３が形成された透明基板４と、第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２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５とが、電気泳動液および隔壁７を介して、対向して配置されている。
セル内に内包された電気泳動液が、非極性溶媒６中に光学特性および帯電特性が異なる３種類の分散性粒子（８，９，１０）が分散した電気泳動液である。第１の分散性粒子８は電荷がなく、白色である。第２の分散性粒子９は電荷が正の電気泳動粒子であり、黒色である。第３の分散性粒子１０は電荷が負の電気泳動粒子であり、マゼンタ色である。ただし、各分散粒子の色は他の色でも良く、本発明は実施例１の態様に限定されるものではない。
【００４１】
第１の分散性粒子８として白色のポリビニルナフタレン粒子、第２の正帯電分散粒子９として黒色のカーボンブラック、第３の負帯電分散性粒子１０として赤色のディスパースレッド粒子を用いた。ポリビニルナフタレン粒子は、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。
【００４２】
作製したポリビニルナフタレン粒子、カーボンブラック、ディスパースレッド粒子を用いて電気泳動液を作製した。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）を用い無色溶媒とした。電気泳動液の配合比を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
図４に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１の辺の長さが２００μｍ、第２の駆動用電極２の内側の辺の長さが２３０μｍ、外側の辺の長さが２７０μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２７５×２７５μｍ、隔壁７の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。このとき、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２との面積の比は約２：１となる。
【００４５】
作製したセル内に予め作製しておいた上記表１の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３としての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３００μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００４６】
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９（ａ）に黒表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに＋１５Ｖの電圧をかける。正帯電の第２の分散性粒子９が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、黒表示となる。同様にして、赤表示は第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに−１５Ｖの電圧をかけ、負帯電の第３の分散性粒子１０が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、赤表示となる。
【００４７】
次に、第１の分散性粒子８の色を表示する方法について説明する。
図９（ａ）の黒表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第３の分散性粒子１０を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第２の分散性粒子９は第３の透明電極３から離れた状態となる。（図９（ｂ）参照。）さらに、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９を第１の駆動用電極１へ移動させる。第１の分散性粒子８が白色で光が散乱するので、白色の表示となる。（図９（ｃ）参照。）
【００４８】
〔比較例〕
実施例１の電気泳動液を以下に示すセルを用いたときの白表示を実施例１と比較する。
図１０に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１が２７０×１２５μｍ、第２の駆動用電極２も２７０×１２５μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２７５×２７５μｍ、隔壁７の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。
【００４９】
作製したセル内に予め作製しておいた表１の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３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。
【００５０】
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３００μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００５１】
実施例１の白表示と同様な手順で白表示を行った。黒表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第３の分散性粒子１０を第２の駆動用電極２へ移動させる。次に、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９を第１の駆動用電極１へ移動させる。
【００５２】
比較例においては、白表示のとき表示面内の方向の電界に非対称が発生する。セルを顕微鏡で観察したところ、第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０が第１の駆動用電極１および第２の駆動用電極２に安定して保持されず、セル内で分散性粒子の対流が確認された。この対流のため、黒および赤が混色した白表示となる。１×１ｃｍの表示部内の全てのセルを白表示としたときの白反射率が約３０〜３５％となる。
これに対し、実施例１では比較例で発生している電気泳動液の対流は観察されず、白色表示時に黒あるいは赤の混色は減少している。１×１ｃｍの表示部内の全てのセルを白表示としたときの白反射率が約４０〜４５％となる。
【００５３】
〔実施例２〕
図１１に、本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｂにおける構成例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの断面図が図１１となる。
透明な第３の電極３が形成された透明基板４と、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２と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５が、電気泳動液および隔壁７を介して、対向して配置されている。
【００５４】
セル内に内包された電気泳動液が、着色透明の非極性溶媒６中に帯電特性が異なる３種類の分散性粒子（８，９，１０）が分散した電気泳動液である。第１の分散性粒子８は光学特性が白色で、負電荷の電気泳動粒子である。第２の分散性粒子９は光学特性が黒色で、正電荷の電気泳動粒子である。第３の分散性粒子１０は光学特性が白色で、電荷がない分散性粒子である。更に非極性溶媒６は、青色に染料で着色されている。ただし、染料の色は他の色でも良く、本発明は実施例２の態様に限定されるものではない。
【００５５】
第１の負帯電分散性粒子８として酸化チタン粒子、第２の正帯電分散性粒子９としてカーボンブラック、第３の分散性粒子１０として白色のポリビニルナフタレン粒子を用いた。酸化チタン粒子は、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処理を行った。カーボンブラックは、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た。ポリビニルナフタレン粒子は、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。
【００５６】
作製したポリビニルナフタレン粒子、カーボンブラック、酸化チタン粒子を用いて電気泳動液を作製した。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（６）とした。電気泳動液の配合比を下記表２に示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図４に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１の辺の長さが２００μｍ、第２の駆動用電極２の内側の辺の長さが２３０μｍ、外側の辺の長さが２７０μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２７５×２７５μｍ、隔壁の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。このとき、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２との面積の比は約２：１となる。
【００５９】
作製したセル内に予め作製しておいた上記表２の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３としての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３００μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００６０】
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１１（ａ）に黒表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに＋１５Ｖの電圧をかける。正帯電の第２の分散性粒子９が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、黒表示となる。同様にして、白表示は第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに−１５Ｖの電圧をかけ、負帯電の第１の分散性粒子８が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、白表示となる。
【００６１】
次に、青色に着色した非極性溶媒６の色を表示する方法について説明する。
図１１（ａ）の黒表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第１の分散性粒子８を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第２の分散性粒子９は第３の透明電極３から離れた状態となる。（図１１（ｂ）参照。）さらに、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９を第１の駆動用電極１へ移動させる。第３の分散性粒子１０が白色で可視光（４００〜７００ｎｍ）を散乱し、青色に着色した非極性溶媒が５００〜７００ｎｍの光を吸収するので、青色の表示となる。（図１１（ｃ）参照。）
【００６２】
〔実施例３〕
図１２に、本発明に係る画像表示素子の実施の形態Ｃにおける構成例を示す。画像表示素子は複数のセルから構成され、その中の１セルの断面図が図１２となる。
透明な第３の電極３が形成された透明基板４と、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２と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５が、電気泳動液および隔壁７を介して、対向して配置されている。
【００６３】
セル内に内包された電気泳動液が、着色透明の非極性溶媒６中に光学特性あるいは帯電特性が異なる３種類の分散性粒子（８，９，１０）が分散した電気泳動液である。第１の分散性粒子８は光学特性が白色で、負電荷の電気泳動粒子である。第２の分散性粒子９は光学特性がシアンで、正電荷の電気泳動粒子である。第３の分散性粒子１０は光学特性が白色で、正電荷の電気泳動粒子である。更に非極性溶媒６は、赤色に染料で着色されている。ただし、第２の分散性粒子９の色および染料の色は他の色でも良く、本発明は実施例３の態様に限定されるものではない。
【００６４】
第１の負帯電分散性粒子８として酸化チタン粒子、第２の正帯電分散性粒子９としてフタロシアニン顔料、第３の正帯電分散性粒子１０として酸化チタン粒子を用いた。負帯電の酸化チタン粒子は、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処理を行った。正帯電のフタロシアニン顔料は、４−ビニルアニリンで表面処理後、２−エチルヘキシルメタクリレートをフタロシアニン顔料表面にグラフト重合処理を行った。正帯電の酸化チタン粒子は、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、２−エチルヘキシルメタクリレートを酸化チタン粒子表面にグラフト重合処理を行った。
【００６５】
作製した負帯電酸化チタン粒子、正帯電フタロシアニン粒子、正帯電酸化チタン粒子を用いて電気泳動液を作製した。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、スーダンレッド７Ｂとオイルレッド５Ｂで赤色に着色して赤色着色溶媒（６）とした。電気泳動液の配合比を下記表３に示す。
【００６６】
【表３】
【００６７】
図６に示す構成の電気泳動液を内包するためのセルを作製した。ＴＦＴ回路が形成された基板上に第１の駆動用電極１が２２０×２３５μｍ、第２の駆動用電極２が２２０×２５μｍとなる電極をＡｇで形成した。この基板上にセルを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２２５×３２５μｍ、隔壁の厚みが２５μｍ、高さが７０μｍとなるように作製した。このとき、第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２との面積の比は約４．５：１となる。
【００６８】
作製したセル内に予め作製しておいた上記表３の電気泳動液を注液し、第３の透明電極３としての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、セルが格子状に配列し、セル間の横ピッチが３５０μｍ、縦ピッチが２５０μｍ、表示部のサイズが約１×１ｃｍとした。
【００６９】
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１２（ａ）にシアン表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに＋１５Ｖの電圧をかける。正帯電の第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０が表示面側の第３の透明電極３へ移動する。このとき、第３の分散性粒子１０が白色で可視光（４００〜７００ｎｍ）を散乱し、第２の分散性粒子９が６００〜７００ｎｍの光を吸収するので、シアン表示となる。
【００７０】
図１２（ｂ）に白表示の模式図を示す。第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とに−１５Ｖの電圧をかけ、負帯電の第１の分散性粒子８が表示面側の第３の透明電極３へ移動し、白表示となる。
【００７１】
図１２（ｃ）に黒表示の模式図を示す。図１２（ａ）のシアン表示の状態から、第１の駆動用電極１を＋１５Ｖから０Ｖにし、第１の分散性粒子８を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０は第３の透明電極３から離れた状態となる。次に、第２の駆動用電極２の電圧を＋１５Ｖから＋１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから−１０Ｖにし、第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０を第１の駆動用電極１へ移動させる。第２の分散性粒子９が６００〜７００ｎｍの光を吸収し、赤色に着色した非極性溶媒が４００〜６００ｎｍの光を吸収するので、黒色の表示となる。このとき、第１の駆動用電極１の面積が第２の駆動用電極２の面積よりも大きいので、第１の駆動用電極１に保持されている第２の分散性粒子９および第３の分散性粒子１０の光学特性がセルの色表示を決定する。
【００７２】
図１２（ｄ）に赤色に着色した非極性溶媒６の色表示の模式図を示す。
図１２（ｂ）の白表示の状態から、第１の駆動用電極１を−１５Ｖから０Ｖにし、第２および第３の分散性粒子１０を第２の駆動用電極２へ移動させる。このとき、第１の分散性粒子８は第３の透明電極３から離れた状態となる。次に、第２の駆動用電極２の電圧を−１５Ｖから−１０Ｖにし、第１の駆動用電極１を０Ｖから＋１０Ｖにし、第１の分散性粒子８を第１の駆動用電極１へ移動させる。第１の分散性粒子８が白色で可視光（４００〜７００ｎｍ）を散乱し、赤色に着色した非極性溶媒６が４００〜６００ｎｍの光を吸収するので、赤色の表示となる。このとき、第１の駆動用電極１の面積が第２の駆動用電極２の面積よりも大きいので、第１の駆動用電極１に保持されている第１分散性粒子の光学特性がセルの色表示を決定する。
【００７３】
以上説明した実施例１〜３および比較例によれば、本発明によって混色が少なく高品質な表示ができる画像表示素子、および該画像表示素子を備えた画像表示装置が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００７４】
１ 第１の駆動用電極
２ 第２の駆動用電極
３ 第３の透明電極
４ 透明基板
５ 薄膜トランジスタ基板
６ 非極性溶媒
７ 隔壁
８ 第１の分散性粒子
９ 第２の分散性粒子
１０ 第３の分散性粒子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００９−９０９２号公報
【特許文献２】特表２００６−５２００１２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、
前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極および第２の駆動用電極と、
該第１の駆動用電極および第２の駆動用電極に対向して配置されてなる透明な第３の電極と、を備え、
前記第１の駆動用電極と、前記第２の駆動用電極と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする画像表示素子。
【請求項２】
前記セルの開口面の形状が回転対称であり、
前記第１の駆動用電極の形状は、前記セルの開口面の形状と同じ回転対称であり、
前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、
前記第２の駆動用電極は、第１の駆動用電極を囲むように配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
【請求項３】
前記セルの開口面の形状が回転対称であり、
前記第１の駆動用電極の形状は、回転対称であり、
前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、
前記第２の駆動用電極は、前記第１の電極を挟むように対となって配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
【請求項４】
前記第１の駆動用電極の面積Ａ１と、前記第２の駆動用電極の面積Ａ２とは、Ａ２≦０．５Ａ１の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項５】
前記セル内に内包された電気泳動液は、非極性溶媒中に光学特性および帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、
第１の分散性粒子は、電荷がなく、
第２の分散性粒子は、電荷が正の電気泳動粒子であり、
第３の分散性粒子は、電荷が負の電気泳動粒子である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項６】
前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、
第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、
第２の分散性粒子は、光学特性が黒色で前記第１の分散性粒子と逆電荷の電気泳動粒子であり、
第３の分散性粒子は、光学特性が白色で電荷がない分散性粒子である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項７】
前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に光学特性あるいは帯電特性が異なる３種類の分散性粒子がされてなり、
第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、
第２の分散性粒子は、光学特性が可視光領域の特定波長領域の光を吸収する前記第１の分散性粒子とは逆極性の電荷の電気泳動粒子であり、
第３の分散性粒子は、光学特性が白色で前記第２の分散性粒子と同極性の電荷の電気泳動粒子であり、
前記着色透明の非極性溶媒の光学特性は、前記第２の分散性粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１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。
【請求項１】
開口面を有し電気泳動液が内包されたセルと、
前記電気泳動液に対して電位をそれぞれ独立に制御可能であり、並べて配置されてなる第１の駆動用電極および第２の駆動用電極と、
該第１の駆動用電極および第２の駆動用電極に対向して配置されてなる透明な第３の電極と、を備え、
前記第１の駆動用電極と、前記第２の駆動用電極と、を異なる電圧に保持したときの電界分布が、前記セルの開口面内において、回転対称となることを特徴とする画像表示素子。
【請求項２】
前記セルの開口面の形状が回転対称であり、
前記第１の駆動用電極の形状は、前記セルの開口面の形状と同じ回転対称であり、
前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、
前記第２の駆動用電極は、第１の駆動用電極を囲むように配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
【請求項３】
前記セルの開口面の形状が回転対称であり、
前記第１の駆動用電極の形状は、回転対称であり、
前記セルの開口面の回転対称の中心と、前記第１の駆動用電極の回転対称の中心と、が一致し、
前記第２の駆動用電極は、前記第１の電極を挟むように対となって配置されてなると共に、幅が一定であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示素子。
【請求項４】
前記第１の駆動用電極の面積Ａ１と、前記第２の駆動用電極の面積Ａ２とは、Ａ２≦０．５Ａ１の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項５】
前記セル内に内包された電気泳動液は、非極性溶媒中に光学特性および帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、
第１の分散性粒子は、電荷がなく、
第２の分散性粒子は、電荷が正の電気泳動粒子であり、
第３の分散性粒子は、電荷が負の電気泳動粒子である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項６】
前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に帯電特性が異なる３種類の分散性粒子が分散されてなり、
第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、
第２の分散性粒子は、光学特性が黒色で前記第１の分散性粒子と逆電荷の電気泳動粒子であり、
第３の分散性粒子は、光学特性が白色で電荷がない分散性粒子である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項７】
前記セル内に内包された電気泳動液は、着色透明の非極性溶媒中に光学特性あるいは帯電特性が異なる３種類の分散性粒子がされてなり、
第１の分散性粒子は、光学特性が白色で正または負の電荷の電気泳動粒子であり、
第２の分散性粒子は、光学特性が可視光領域の特定波長領域の光を吸収する前記第１の分散性粒子とは逆極性の電荷の電気泳動粒子であり、
第３の分散性粒子は、光学特性が白色で前記第２の分散性粒子と同極性の電荷の電気泳動粒子であり、
前記着色透明の非極性溶媒の光学特性は、前記第２の分散性粒子が吸収する特定波長領域の光は透過し、それ以外の光は吸収する特性を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４８２２７（Ｐ２０１２−４８２２７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４４５５（Ｐ２０１１−１６４４５５）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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