WO2006129846A1 - 表示素子、及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

Abstract

　表示面側に設けられた上部空間（表示用空間）１３、及び上部空間１３の内部に動作可能に封入されるとともに、所定色に着色された着色液体２１を備え、着色液体２１への電界印加に応じて、表示面側の表示色を変更可能に構成された表示素子において、着色液体２１には、分散媒としての導電性液体と、着色剤としての自己分散型の顔料とを含ませる。これにより、表示品位を向上させることができ、優れた表示性能を長期間にわたって維持することができる耐久性を高めた表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することができる。

Description

明 細 書

表示素子、及びこれを用いた電気機器

技術分野

[0001] 本発明は、着色液体に対する電界印加を行うことにより、表示面側の表示色を変更 して、画像や文字等の情報を表示する表示素子、及びこれを用いた電気機器に関 する。

背景技術

[0002] 従来より、透明もしくは着色液体の移動現象を利用して、表示を行う表示素子が提 案されている。例えば、外部電場を利用して液体を移動させて表示する電界誘導型 の表示素子には、電気浸透方式とエレクトロウエツティング方式のものがある。

[0003] 電気浸透方式の表示素子では、多孔質体の表面の液体含浸率を制御して外光を 散乱させ、外光に対する光反射率や光透過率を制御するようになっている。また、こ の電気浸透方式の表示素子では、予め多孔質体と透明液体の屈折率を一致させて おき、多孔質体の貫通孔 (細孔）内に液体を満たすことで透明とし、貫通孔から液体 を流出させることで光散乱が生じるように構成されて 、る。

[0004] エレクトロウ ッテイング方式の表示素子では、細孔内の液体に対する電界印加に より液体の界面張力を変化させ、電気毛管現象 (エレクトロウエツティング現象)で当 該液体を移動させるようになつている。詳細には、細孔の内面に設けられた一対の電 極間のスィッチが閉じられて、液体に電界が印加されると、液体の細孔内面に対する 濡れ性が変化し、液体の細孔内面に対する接触角が減少して、液体は細孔内を移 動していく。一方、スィッチが開かれて、液体に対する電界印加が停止されると、細孔 内面に対する液体の濡れ性が変化して接触角は急激に増大して、液体は細孔から 流出される。

[0005] ところで、上記のような表示素子において、動画表示を行うためには、細孔内で液 体を高速、かつ低電圧で移動させることが求められている。この点から電気浸透方式 とエレクトロウエツティング方式とを比較した場合、エレクトロウエツティング方式の方が 液体を高速に移動させることが可能であり、動画表示により適している。 [0006] また、従来の表示素子では、例えば下記特許文献 1に記載されているように、エレ タトロウエツティング現象を用いた画像表示装置が提供されている。この第 1の従来例 の表示素子には、互いに離隔され、かつ互いに平行に配置された 3つの透明シート が設けられており、中間に位置する透明シートには有極性液体で満たされた複数の 貯蔵器が設置されている。そして、この第 1の従来例の表示素子では、複数の貯蔵 器に対して選択的に電界を印加することにより、対応する貯蔵器力 有極性液体を 表示面側空間の内部に移動させて、着色画像表示を行うようになっていた。

[0007] また、エレクトロウエツティング現象を用いた他の従来の表示素子には、例えば下記 特許文献 2に記載された画像表示装置がある。この第 2の従来例の表示素子では、 例えば既存の透過型液晶ディスプレイにお 、て、偏光板及びカラーフィルタの代わり に、着色液体を含んだフィルタを配置することにより、輝度向上が図られていた。また 、この第 2の従来例の表示素子では、複数のフィルタを層構造に配置することにより、 同一平面に配列したサブピクセルを省略して、解像度を向上可能とされており、各フ ィルタ内の着色液体の移動方法として、エレクトロウエツティング現象が利用されてい た。

特許文献 1：特開平 11― 119703号公報

特許文献 2：特開 2004— 110041号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、上記のような従来の表示素子では、着色液体について十分な検討が 行われていなかった。

[0009] 具体的にいえば、上記第 1の従来例の表示素子では、有極性液体について、「水、 アルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコール及びこれらと他の適当な液体 との混合物のような、着色された有極性液体」と開示されていた。また、この従来例の 表示素子では、「シリコーンオイル、鉱油、変圧器油、ひまし油等の着色または彩色さ れた誘導体 (非導電性)の液体」の使用が示されて 1ヽたが、具体的な着色剤につ!/、 ては示されていなかった。

[0010] また、上記第 2の従来例の表示素子では、「液体顔料または染料等の着色液体で あり、インク、トナーまたは他の適した着色液体であればよい」と示されているだけであ つた o

[0011] 以上のように、従来の表示素子では、エレクトロウエツティング現象により、移動され る着色液体について、十分な検討がなされていな力つた。とくに、従来の表示素子で は、着色剤について、殆ど検討がなされていな力つた。それ故、従来の表示素子で は、高鮮明な表示色を表示 (再現)できずに、表示面での表示品位を向上し難いとい う問題点があった。また、従来の表示素子では、着色剤のマイグレーションが発生す ることがあり、着色液体の駆動特性が不安定となったり、着色液体の耐久性、ひいて は表示素子の耐久性が低下したりするという問題点があった。

[0012] 上記の課題を鑑み、本発明は、表示品位を向上させることができ、優れた表示性能 を長期間にわたって維持することができる耐久性を高めた表示素子、及びこれを用 Vヽた電気機器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

[0013] 上記目的を達成するために本発明における表示素子は、表示面側に設けられた表 示用空間、及び前記表示用空間の内部に動作可能に封入されるとともに、所定色に 着色された着色液体を備え、前記着色液体への電界印加に応じて、前記表示面側 の表示色を変更可能に構成された表示素子であって、

前記着色液体は、分散媒としての導電性液体と、着色剤としての自己分散型の顔 料とを含んで 、ることを特徴とするものである。

[0014] 上記のように構成された表示素子における着色液体では、上記導電性液体に対し 着色剤として顔料を含有させているので、染料を着色剤に用いた場合と異なり、マイ グレーシヨンを発生しないことから、高鮮明な表示色を表示することができ、表示面で の表示品位を向上することができる。また、自己分散型の顔料を用いているので、着 色液体中における顔料粒子の分散安定性を著しく向上させることが可能となり、着色 液体の駆動特性を安定化させて、良好な駆動特性を維持することができる。従って、 優れた表示性能を長期間にわたって維持することができ、耐久性を高めることができ る。

[0015] また、上記表示素子において、前記表示面側に設けられた透明な上部層と、前記 表示用空間が前記上部層との間に形成されるように設けられた光散乱層とを備えると ともに、

前記表示面側の表示色が、前記着色液体による所定色と前記光散乱層による白 色との間で選択的に変更されることが好ましい。

[0016] この場合、簡単な構造により、上記所定色と白色との間で表示面側の表示色を変 更可能な表示素子を構成することができる。また、光散乱層による白色表示が行われ るので、白色表示の表示品位を容易に向上させることができる。

[0017] また、上記表示素子において、前記光散乱層の非表示面側に設けられた下部層を 備え、

前記表示用空間を構成する上部空間が、前記上部層と前記光散乱層との間に形 成されるとともに、前記光散乱層と前記下部層との間には、前記光散乱層を貫通する ように設けられた連通空間を介在させて、前記上部空間に連通された下部空間が設 けられ、かつ

前記上部層及び前記光散乱層の少なくとも一方において、前記上部空間側の表 面側に設けられた透明な上部電極と、

前記連通空間を囲むように、前記光散乱層に設けられた共通電極と、

前記光散乱層及び前記下部層の少なくとも一方において、前記下部空間側の表 面側に設けられた下部電極と、

前記上部電極と前記共通電極との間に接続された上部スィッチ、前記下部電極と 前記共通電極との間に接続された下部スィッチ、及び、電源を具備するとともに、前 記上部スィッチ及び前記下部スィッチの開閉動作に応じて、前記上部空間側または 前記下部空間側に前記着色液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を 変更する駆動部とを備えてもよい。

[0018] この場合、表示面側の表示色は上部スィッチ及び下部スィッチの開閉動作に応じ て上記所定色または白色に変更されるので、上部空間（表示用空間）側への着色液 体の移動速度を容易に向上させることができる。

[0019] また、上記表示素子において、前記光散乱層には、一端側が前記表示用空間に 連通する液溜空間が形成されるとともに、 前記上部層及び前記光散乱層の少なくとも一方において、前記表示用空間側の 表面側に設けられた透明な第 1電極と、

前記液溜空間を囲むように、前記光散乱層に設けられた第 2電極と、

前記第 1電極と前記第 2電極との間に接続されたスィッチ及び電源を有するとともに

、前記スィッチの開閉動作に応じて、前記表示用空間側または前記液溜空間側に前 記着色液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更する駆動部とを 備えてもよい。

[0020] この場合、簡単な構造でコンパクトな表示素子をより容易に構成することができる。

[0021] また、上記表示素子において、前記上部層及び前記光散乱層の一方において、前 記表示用空間側の表面側に設けられた透明な面状電極と、

前記上部層及び前記光散乱層の他方側から前記表示用空間の内部に突出された 針状電極と、

前記面状電極と前記針状電極との間に接続されたスィッチ及び電源を有するととも に、前記スィッチの開閉動作に応じて、前記表示用空間の内部での前記着色液体の 表面積を増減することにより、前記表示面側の表示色を変更する駆動部とを備えても よい。

[0022] この場合、構造簡単でよりコンパクトな表示素子を構成することができる。また、表示 色の変更速度の高速化を容易に図ることができる。

[0023] また、上記表示素子において、前記表示用空間の内部には、前記着色液体と混じ り合わな 、絶縁性流体が封入されて 、ることが好ま 、。

[0024] この場合、上記着色液体の移動速度の高速化を容易に図ることができる。また、絶 縁性流体には、透明あるいは上記所定色 (着色液体）と異なる色に着色された流体、 例えば、側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイ ル、マッチングオイルカゝら選択された 1種または複数種カゝらなる無極性オイルを使用 することが好ましい。つまり、上記のような着色液体と相溶性がない無極性オイルを用 いた場合には、空気などの他の絶縁性流体を使用する場合に比べて、着色液体をよ り高速に移動させることが可能となり、表示面側の表示色の変更速度の高速化を容 易に図ることができる力 である。 [0025] また、上記表示素子にお!、て、前記顔料は、前記導電性液体への親和性を増加さ せる官能基が、前記顔料の粒子表面に直接または他の原子団を介して結合して 、る 自己分散型とされていることが好ましい。

[0026] この場合、自己分散型の顔料には上記官能基が使用されているので、着色液体中 における顔料粒子の分散安定性をより著しく向上させることが可能となり、着色液体 の駆動特性をより安定化させて、良好な駆動特性を確実に維持することができる。

[0027] また、上記表示素子において、前記顔料は、粒子表面に改質処理を施して、カル ボキシル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、スルホン基、水酸基、及びリン酸基の少 なくとも一種が含まれ、前記導電性液体への親和性を増加させる官能基を有する自 己分散型とされてもよい。

[0028] この場合、上記官能基を有する自己分散型の顔料を簡単に得ることができる。また 、上記改質処理としては、酸'塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、 プラズマ処理、酸ィヒ Z還元処理などの公知の表面改質処理を適用することができる 。より好ましくは、本願発明者による実験によれば、ポリマーグラフト処理が最も好適 なものである。

[0029] また、上記表示素子では、前記顔料にお!、て、粒子の帯電性がゼータ電位値で +

20mV以上、 20mV以下とされてもよい。

[0030] この場合、上記分散媒に水を用いたときでも、顔料の粒子が適切に帯電されている ことから、当該分散媒中で粒子を適度に分散することができる。これにより、分散安定 化添加物を配合することなぐ粒子の分散性を高めることができる。

[0031] また、上記表示素子にお!、て、前記顔料の粒子は、体積平均粒子径が 5 μ m以下 であることが好ましい。

[0032] この場合、着色液体を長期間保存したときでも、分散媒中での顔料の沈降を防ぐこ とがでさる。

[0033] また、上記表示素子にお!、て、前記顔料の粒子は、体積粒度分布の変動係数が 5

0以下であることが好まし 、。

[0034] この場合、広!、温度範囲、特に高温領域にお!、て粒子の凝集及び沈降を防ぐこと が可能となり、かつ長期耐久性を確保することが可能となる。 [0035] また、上記表示素子では、前記着色液体において、前記顔料の含有量は当該着 色液体の全重量％に対して 50重量％以下であることが好ましい。

[0036] この場合、着色液体に対して、顔料の分散安定ィ匕を確実に行わせることができる。

[0037] また、上記表示素子にお!、て、前記導電性液体は、カチオンとァ-オンとを組み合 わせた常温溶融塩を含有するイオン性液体であることが好ましい。

[0038] この場合、常温溶融塩、即ち、室温 (約 25°C)以下の融点を有するイオン性液体が 導電性液体に用いられることとなり、不揮発性、蒸気圧がゼロ、広い液体温度領域を 備え、優れた熱安定性を有する着色液体を構成することができる。また、使用温度範 囲も広いことから漏洩'引火を防ぐことが可能な着色液体を構成することができる。さ らには、このイオン性液体は、高イオン伝導性を有すると共に低粘度であるため、低 電圧駆動が可能となる等の種々の優れた物性を備えた着色液体を構成することがで きる。

[0039] より好ましくは、溶融塩は親水性のものが多いが、水を含ませない非水のイオン性 液体を用いた場合には、水を含んだイオン性液体を使用したときにおける、絶縁破 壊の発生や、蒸気圧による体積膨張による表示素子が破壊されるのを確実に防止で きる点で好まし 、。 また、上記表示素子では、前記イオン性液体にぉ 、て、融点が 4〜一 90°Cの範囲内であることが好まし！/、。

[0040] この場合、上記室温で固体となるイオン性液体を排除することとなり、上記導電性 液体を確実に構成することができる。具体的には、低温域に達しても高いイオン伝導 度を有するイオン性液体、例えば、 EMIF- 2. 3HF等が好適に使用される。

[0041] また、上記表示素子において、前記イオン性液体の電解質は、電荷が 1価のカチ オンとァ-オンとを 1種類ずつ組み合わせて 、る 1— 1塩であってもよ！/、。

[0042] すなわち、イオン性液体では、カチオンとァ-オンの静電的な相互作用は電荷の積 に比例するため、 1価のカチオンとァ-オンとを 1種類ずつ選ぶことによってイオン間 の相互作用を減らし、融点や粘度を低下させることができ、低温溶融塩として、低温 特性を図ることができるからである。

[0043] また、上記表示素子において、前記カチオンは、 1, 3 ジアルキルイミダゾリゥムカ チオン、 N アルキルピリジ-ゥムカチオン、テトラアルキルアンモ-ゥムカチオン、及 びテトラアルキルフォスフォニゥムカチオンから選択されてもよい。

[0044] 具体的には、上記 1， 3—ジアルキルイミダゾリウムカチオン、 N—アルキルピリジ- ゥムカチオン、テトラアルキルアンモ-ゥムカチオン、及びテトラアルキルフォスフォ- ゥムカチオンは、それぞれ下記の化学式（1)、化学式（2)、化学式（3)、及び化学式 (4)にて示される化合物である。

[0045] [化 1]

[0046] [化 2]

[0047] [化 3]

[0048] [化 4]

R1

R2—— P+- (4)

R3

[0049] 尚、上記化学式（1)中の R1及び R2、化学式（2)中の 化学式（3)中の Rl、 R2、 R3及び R4、並びに化学式（4)中の Rl、 R2、 R3及び R4は、互いに独立してアルキ ル基である。また、このアルキル基としては、例えば炭素数 1〜10、好ましくは 1〜6の ものが挙げられる。また、炭素数 1〜10のアルキル基としては、たとえば、メチル、ェ チル、 n—プロピル、 i—プロピル、 n—ブチル、 2 メチルプロピル、 3 メチルプロピ ル、 n ペンチル、 2—メチノレブチノレ、 n—へキシル、 2—メチルペンチル、 n—へプチ ル、 2—メチルへキシル、 n—ォクチル、 2—メチルヘプチル、 n—ノニル、 2—メチル ォクチル、 n—デシル、 2 メチルノ-ル等が挙げられる。また、炭素数 1〜6のアルキ ル基としては、たとえば、メチル、ェチル、 n—プロピル、 i—プロピル、 n—ブチル、 2 メチルプロピル、 3 メチルプロピル、 n ペンチル、 2—メチルブチル、 n—へキシ ル、 2—メチルペンチル等が挙げられる。

[0050] また、上記表示素子にお!、て、前記ァ-オンは、（A1C1 ) nCl—、 (AlBr ) nBr―、 CI—

3 3

、 Br―、 Γ、 （HF) nF―、 （HF) F―、 BF―、 A1F―、 PF―、 AsF―、 SbF―、 NbF―、 TaF―、

2 3 4 4 6 6 6 6 6

CH SO―、 WF―、 NO―、 NO―、 VOC1―、 CF SO―、 (CF SO ) N―、 (CF SO ) C—

3 3 7 3 2 4 3 3 3 2 2 3 2 3

、 C H SO—、 (CF CF SO ) N―、 CF CO―、 CF CF CF CO—、 CF CF CF SO―、 (

4 9 3 3 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3

CN) N―、 CH CO—から選択されてもよい。但し、前記 nは整数である。

2 3 2

[0051] また、上記表示素子にお!、て、前記イオン性液体は、下記構造式の化合物から選 択される化学種を含んで 、ることが好ま 、。

[0052]

.{ ¾+ AIC "

½H V 、CH₃ C₂H₅ V 、CH₃

EMIAICU EM!AI₂CI₇ E IF»HF

E IF»2.3HF EMIN0₂ E IN0₃

+ BF₄"

- C₂H₅^ "CH₃ C₂H₅, V CH₃

E IBF₄ E IAIF₄ E IPF₆

Fs—

E IAsF_e E ISbF_e EMINbF_B

+

C₂H V^N、_CH₃ C₂H₅

EMITaFe E ICH₃C0₂ E iCFgCO;

E IC₃F₇C0₂ E ICH₃SO;

C₂H V' CH₃ C₂H_{5 N}n⁺ C₂H₅^ _N ^,n ^(CAS。

^⁺ "CH₃

EMlC₄HsS0₃ EMI(CF₃S0₂)₂N

E I(CF )_aC EMI(CN)₂N EMIVOCU

AICl₄- —

、〜 -N、

nC₃H₇' ノ nC₃H₇' nC₃H₇'

B IAICl₄ BMIBF, B IPF₆

3C0₂ BMIC₃F₇C0₂ B ICHgSQj

CF₃S0₃- ^ + C₄H₉S0₃- (T + (CF₃S0₂)₂

nC₃H " nC₃H₇- 、、 、、 nC₃H₇"^{rVl /rSl}"CH₃

BMICF: SO; B IC₄H₉SO_; BMI(CF₃S02)₂N

N' ^AICI4^_ N

nC₃H,丫 ' CH₃ 卜 7

"CH₃ nC₃H₇""丫、CH₃

CH₃ CH, CH₃

D PIAIC D PIAI₂CI₇ DMPIPFe

AsF₆- + (CF₃S02)₂ " ^F5S02)₂

nC₃H 丫 、CH₃ nC₃H₇ 丫、CH₃ nC₃H₇" γ "CH₃

j CH₃

D PIAsF_e DMPI(CF₃S02)₂ DMPI{C2F₅S02)₂N

/T¾ + (CF₃S02)₃C- nC₃H,丫、CH₃

CH₃

DMPI{CF₃S02)₃C 上記 EMI、 BMI、 DMPIは空気や水に安定で、かつ、イオン伝導度が高い ため、イオン性液体を低電圧で高速移動させることができるため、好適に用いられる

。特に、同一のァ-オンであれば、 EMI +を有する化合物は室温で最大の電気伝導 率を示して、着色液体の駆動特性を容易に向上できる。

[0054] また、上記表示素子にお!、て、前記イオン性液体の導電率は、 25°Cにおけるィォ ン伝導度（sZcm)が 0. 1 X 10— ³以上であることが好まし 、。

[0055] この場合、着色液体を移動させ易くすることができ、低電圧で着色液体を移動可能 として、当該着色液体の駆動特性を向上することができる。

[0056] また、上記表示素子において、前記着色液体の粘度は、 25°Cで 300cp以下である ことが好ましい。

[0057] この場合、 50V程度以下の低電圧により、着色液体を駆動することができる。

[0058] また、上記表示素子では、前記着色液体において、その表面張力が 40〜75mN

Zmの範囲内であってもよい。

[0059] この場合、着色液体の駆動特性が大幅に低下するのを防ぐことができる。

[0060] また、上記表示素子にお!、て、複数の前記表示用空間が、前記表示面側でフル力 ラー表示が可能な複数の原色に応じてそれぞれ設けられていることが好ましい。

[0061] この場合、上記駆動部が複数の各表示用空間において対応する導電性液体を適 切に移動させることにより、カラー画像表示を行うことができる。

[0062] また、本発明の電気機器は、文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備え た電気機器であって、

前記表示部に、上記いずれかの表示素子を用いたことを特徴とするものである。

[0063] 上記のように構成された電気機器では、表示品位が向上されるとともに、優れた表 示性能を長期間にわたって維持可能な耐久性が高められた表示素子が表示部に用 いられているので、動画表示を行うときでも、優れた表示性能をもつ長寿命な表示部 を備えた電気機器を容易に構成することができる。

発明の効果

[0064] 本発明によれば、表示品位を向上させることができ、優れた表示性能を長期間にわ たって維持することができる耐久性を高めた表示素子、及びこれを用いた電気機器 を提供することが可能となる。 図面の簡単な説明

[0065] [図 1]本発明の第 1の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置の要部構成を 示す断面図であり、着色液体による着色表示状態での断面図である。

[図 2]白色表示状態における、上記表示素子、及び画像表示装置の要部構成を示す 断面図である。

[図 3]着色液体として顔料を用いた場合を示す説明図である。

[図 4]着色液体として染料を用いた場合を示す説明図である。

[図 5] (a)及び (b)は本実施形態の着色液体の実施例と比較例との評価試験方法を 説明する図である。

[図 6]本発明の第 2の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置の要部構成を 示す断面図であり、着色液体による着色表示状態での断面図である。

[図 7]白色表示状態における、図 6に示した表示素子、及び画像表示装置の要部構 成を示す断面図である。

[図 8]本発明の第 3の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置の要部構成を 示す断面図であり、白色表示状態での断面図である。

[図 9]着色液体による着色表示状態における、図 8に示した表示素子、及び画像表示 装置の要部構成を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0066] 以下、本発明の表示素子及び電気機器の好ましい実施形態について、図面を参 照しながら説明する。尚、以下の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を 備えた画像表示装置に本発明を適用した場合を例示して説明する。

[0067] [第 1の実施形態]

図 1は、本発明の第 1の実施形態に力かる表示素子、及び画像表示装置の要部構 成を示す断面図であり、着色液体による着色表示状態での断面図である。図 2は、白 色表示状態における、上記表示素子、及び画像表示装置の要部構成を示す断面図 である。

[0068] 図 1及び 2において、本実施形態の画像表示装置では、本発明の表示素子を用い て構成された表示部が設けられており、この表示部では図の上側がユーザに視認さ れる表示面側となっている。上記表示素子は、表示面側力もの外光を散乱させて白 色表示を行う光散乱シート 10と、直方体状の下部空間 11が光散乱シート 10との間 に形成されるように当該光散乱シート 10の非表示面側に設けられた下部電極基板 1 2と、直方体状の上部空間 13が光散乱シート 10との間に形成されるように当該光散 乱シート 10の表示面側に設けられた上部電極基板 14とを備えている。光散乱シート 10及び下部電極基板 12は、絶縁材料を用いて構成されており、光散乱層及び下部 層をそれぞれ構成している。また、上部電極基板 14は、透明な絶縁材料にて形成さ れており、表示面側に設けられた透明な上部層を構成している。また、表示素子では 、上部空間 13及び下部空間 11は複数の仕切壁 W1及び W2にてそれぞれ区切られ ており、図の左右方向及び図の紙面に垂直な方向で複数の画素領域が設定されて いる。また、表示素子では、上記表示面側でフルカラー表示が可能なように、例えば RGBの各色用の画素領域が 1絵素として互いに隣接して設けられている。

[0069] 光散乱シート 10の各画素領域の中心部には、厚さ方向（図の上下方向）に貫通し た貫通孔 15が設けられている。この貫通孔 15は、連通空間を構成するものであり、 一端側が表示用空間を構成している上部空間 13に連通している。また、貫通孔 15 の他端側は、下部空間 11に連通しており、上部空間 13と下部空間 11とは、貫通孔 1 5を介在させて互いに連通している。すなわち、貫通孔 15の下端開口 15aは、下部 電極基板 12に対向するように設けられ、上端開口 15bは、上部電極基板 14に対向 するように設けられて、当該貫通孔 15と、下部空間 11及び上部空間 13とによって断 面 I形状の液体貯留部 20が画素毎に形成されている。

[0070] 液体貯留部 20には、所定色に着色された着色液体 21と、無極性オイル 22とが密 封されている。着色液体 21は、分散媒としての導電性液体、例えば非水のイオン性 液体と、着色剤としての自己分散型の顔料が含有されている (詳細は後述。 ) o

[0071] 無極性オイル 22は、着色液体 21と混じり合わない物性を有するものであり、無極性 オイル 22には、透明あるいは着色液体 21と異なる色に着色された、側鎖高級アルコ ール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから 選択された 1種または複数種を含んだオイルが使用されている。このように、着色液 体 21と相溶性がない無極性オイル 22を用いることにより、無極性オイル 22中で着色 液体 21の液滴がより移動し易くなり、着色液体 21を高速移動させることが可能となる

[0072] また、仕切壁 Wl、 W2により区画された隣接する 2つの液体貯留部 20には、互い に異なる色に着色された着色液体 21が密封されている。つまり、着色液体 21には、 RGBのいずれかの自己分散型の顔料 (着色剤）が添加されており、表示面側の表示 色を RGBの対応する色で表示可能になって 、る。

[0073] また、表示素子では、着色液体 21に電圧を印加あるいは除電して、着色液体 21を 移動させ、無極性オイル 22との位置を置換するため、表示素子は、貫通孔 15を囲む ように設けられた共通電極 30と、上部空間 13側に設けられた透明な上部電極 31と、 下部空間側 11に設けられた下部電極 32とを備えた 3端子構造を画素毎に有してい る。

[0074] 詳しくは、共通電極 30は、貫通孔 15の内面に沿って設けられている。この共通電 極 30には、アルミニウム、銅等の金属電極が用いられており、共通電極 30は、真空 蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ディップコーティング法などで形 成されている。

[0075] また、上部電極基板 14の下面には、上側の上部電極 31Aが上部空間 13の表示 面側を覆うように、設けられている。また、光散乱シート 10側では、貫通孔 15の開口 を除いて、下側の上部電極 31B力 上部空間 13に対向する表面上に設けられてい る。これらの上部電極 31A、 31Bは、 ITO膜などを用いた透明電極であり、互いに電 気的に接続されている。尚、上部電極 31は、上部電極基板 14及び光散乱シート 10 の少なくとも一方にぉ 、て、上部空間 13側の表面側に設けられて 、ればよ 、。

[0076] また、下部電極基板 12の上面には、下側の下部電極 32Aが下部空間 11の表示 面側を覆うように、設けられている。また、光散乱シート 10側では、貫通孔 15の開口 を除いて、上側の下部電極 32Bが、下部空間 11に対向する表面上に設けられてい る。これらの下部電極 32A、 32Bには、アルミニウム、銅等の金属電極が使用されて おり、下部電極 32A、 32Bは、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング 法、ディップコーティング法などで形成されている。尚、下部電極 32は、下部電極基 板 12及び光散乱シート 10の少なくとも一方において、下部空間 11側の表面側に設 けられていればよい。

[0077] また、上部電極 31と共通電極 30とは、上部スィッチ 35を介在させて交流電源 39に 接続されており、これらの上部電極 31、共通電極 30、上部スィッチ 35、及び交流電 源 39により、上部側電源回路 36が構成されている。一方、下部電極 32と共通電極 3 0とは、下部スィッチ 37を介在させて交流電源 39に接続されており、これらの下部電 極 32、共通電極 30、下部スィッチ 37、及び交流電源 39により、下部側電源回路 38 が構成されている。そして、表示素子では、上部スィッチ 35及び下部スィッチ 37の開 閉動作に応じて着色液体 21に対する電界印加及び電界印加の停止が行われるよう になっている。また、上部側電源回路 36及び下部側電源回路 38は、上部スィッチ 3 5及び下部スィッチ 37の開閉動作に応じて、上部空間 13側または下部空間 11側に 着色液体 21を移動させることにより、表示面側の表示色を変更する駆動部を構成し ており、エレクトロウエツティング現象によって着色液体 21を移動させるようになつてい る。

[0078] 上部電極 31A、 31Bの表面上には、それぞれ誘電体層 40、 42が積層されている。

また、誘電体層 40、 42の表面上には、絶縁性を有する撥水膜 41、 43がそれぞれ積 層されており、着色液体 21または無極性オイル 22に接触するようになっている。

[0079] 同様に、下部電極 32A、 32Bの表面上には、それぞれ誘電体層 46、 44が積層さ れている。また、誘電体層 46、 44の表面上には、絶縁性を有する撥水膜 47、 45が それぞれ積層されており、着色液体 21または無極性オイル 22に接触するようになつ ている。

[0080] また、誘電体層 40、 42、 44、 46は、例えばパリレンあるいは酸ィ匕アルミナを含有し た高誘電体膜により構成されており、層厚は 1〜0. 1 μ m程度とされている。また、撥 水膜 41、 43、 45、 47には、電圧印加時に着色液体 21に対して親水層となるものが 好ましぐ具体的にはフッ素系榭脂が好ましい。

[0081] 尚、上記の説明以外に、共通電極 32の表面上に、上部スィッチ 35または下部スィ ツチ 37のオン（閉）状態のときに親油性となり、上部スィッチ 35または下部スィッチ 37 のオフ（開）状態のときに疎油性となる被覆を設けて、上部スィッチ 35または下部スィ ツチ 37の開閉動作時での無極性オイル 22の移動速度を向上させることにより、着色 液体 21の移動速度を高速ィ匕することもできる。但し、図 1及び図 2に示すように、上部 スィッチ 35及び下部スィッチ 37の開閉動作にかかわらず、着色液体 21を共通電極 32に常に接触させて当該着色液体 21に対して電圧印加を直接的に行う場合の方 力 当該着色液体 21の移動速度を容易に向上できる点で好ま U、。

[0082] 光散乱シート 10には、透明な高分子榭脂と、高分子榭脂の内部に添加されるととも に、屈折率が互いに異なる複数種類の微粒子とを含んだもの（Scattering reflector) が使用されており、上部空間 13の内部力も着色液体 21が流出して、透明な無極性 オイル 22が流入されたときに、表示面を紙のような白さで表示可能になっている。具 体的には、光散乱シート 10では、上記高分子榭脂として、熱可塑性榭脂、熱硬化性 榭脂のいずれも用いることができ、エポキシ系榭脂、アクリル系榭脂、ポリイミド系榭 脂、ポリアミド系榭脂、ポリカーボネート、テフロン (登録商標)等が用いられる。また、 光散乱シート 10では、上記複数種類の微粒子として、屈折率の大きな酸化チタン、 アルミナの微粒子や屈折率の小さい中空ポリマー微粒子を含有されており、光散乱 シート 10の表面力 乱反射を発生させ、紙のような白さを現出可能となっている。

[0083] なお、上記の説明以外に、ガラス、セラミック等を用いた光散乱シートを使用するこ とちでさる。

[0084] また、上記貫通孔 15の直径は、 0. 1 m〜100 μ m程度とされており、上部スイツ チ 35または下部スィッチ 37のオン状態のときに、貫通孔 15内に発生させる電界強 度をあげることができる。これにより、貫通孔 15の内部からエレクトロウエツティング現 象で移動して上部空間 13側または下部空間 11側に移動する着色液体 21の移動速 度を高速ィ匕することができる。

[0085] また、光散乱シート 10の厚さは、 10 μ m〜300 μ m程度とすることが好ましぐより 好ましくは 10 m〜100 m、特に 50 m前後が好ましい。このように、光散乱シー ト 10の厚さを lmm以下の非常に薄いシートとすることにより、所謂ペーパーディスプ レイを容易に構成することができる。

[0086] また、光散乱シート 10の厚さを 10 μ m〜300 μ mとすると、貫通孔 15の図の上下 方向での長さも 10 μ m〜300 μ mとなり、直径 0. 1 μ m〜100 μ m、長さ 10 μ m〜3 00 mの貫通孔 15に対して、着色液体 21をエレクトロウエツティング現象で高速に 流入及び流出させることができる。

[0087] 貫通孔 15の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、陽極酸化法、エッチング法、 染色法、印刷法等、適宜な形成方法が採用することができる。

[0088] 上部電極基板 14及び下部電極基板 12は、光散乱シート 10と同様な透明な榭脂シ ートを用いて形成し、その厚さを 100〜1000 mとしている。また、上部空間 13及び 下部空間 11の図の上下方向での各間隔寸法は、 5〜： LOOO /z mとしている。なお、こ の間隔寸法は、対応する撥水膜 41、 43または撥水膜 45、 47間の寸法である。

[0089] ここで、本実施形態の着色液体 21につ 、て、具体的に説明する。

[0090] まず、図 3及び図 4を参照して、自己分散型の顔料について説明する。

[0091] 図 3は着色液体として顔料を用いた場合を示す説明図であり、図 4は着色液体とし て染料を用いた場合を示す説明図である。

[0092] 液体を着色するために用いる代表的な着色剤には、顔料と染料とが知られている。

ここで、図 3に示すように、顔料を用いる場合、分散媒となる液体に顔料の粒子 Aが 溶解せずに分散されて顔料分散液 Q1となり、例えば、紙 S上に印刷した場合に粒子

Aのままの状態で吸着され粒子 Aとしての色を呈する。

[0093] 一方、染料を用いる場合、分散媒となる液体中に染料の色素分子 Bが溶解して、図

4に示すように染料水溶液 Q2となり、例えば、紙 S上に印刷した場合は色素分子 Bの 状態で吸色される。

[0094] このように、顔料を用いた場合は、顔料の粒子そのものの色を呈することができるが 、染料の場合は色が薄くなり、色表示の鮮明さが損なわれる。すなわち、顔料を着色 剤に使用する場合の方が、染料を用いる場合に比べて、表示面側の表示色を鮮明 な発色にて再現することができる。

[0095] 特に、顔料で着色した着色液体と、染料で着色し着色液体とでは、液体状態で使 用する場合には物性が大きく異なることとなる。つまり、本実施形態のエレクトロウエツ ティング現象を利用した表示素子にぉ 、ては、着色液体そのものの物性や着色液体 と上記誘電体層などの固体との相互作用力が非常に重要な因子となり、これらの因 子は着色液体中に添加する着色剤に大きく依存する。よって、着色剤の選択はエレ タトロウエツティング現象を利用した表示素子において極めて重要となる。 [0096] 詳細には、エレクトロウエツティング現象を利用した表示素子において、着色液体の 着色剤として、分散媒 (導電性液体)に分子を分散させる染料を使用する場合、下記 の（1)〜（4)の問題がある。

[0097] (1)着色液体は染料の分子構造に大きく依存するため、表面張力は染料の種類（ 色）によって大きく異なる。

[0098] (2)染料分子と上記固体の間でィ匕学的相互作用が生じ、固体へ染料分子が浸透 して、固体に染料が付着するマイグレーションが起こり易 、。

[0099] (3)分子分散であるため低濃度で十分な発色が得られな!/、。

[0100] (4)耐光性が悪ぐ長期間使用が困難となる。

[0101] 一方、着色液体の着色剤として顔料を用いる場合、無処理のまま粒子を分散媒に 分散させると、十分な分散安定性が得られず、沈降、固体へのマイグレーションなど が起こり、長期の使用が困難となる。よって、分散安定ィ匕添加物が必須となる。分散 安定ィ匕添加物は分子内に親水基と親油基をもち、界面に吸着して界面張力を著しく 低下させる働きをもつ物質である。従って、分散安定ィ匕添加物が顔料粒子に吸着す ると、粒子は分散媒で濡れ易くなり、分散媒中に安定に分散することができる。

[0102] し力しながら、エレクトロウエツティング現象を利用する表示素子においては、顔料と 分散安定ィ匕添加物を配合して着色した着色液体を用いると、分散安定化添加物が 固体と液体の界面に付着して界面の信頼性が大きく低下すると同時に、着色液体の 表面エネルギーが変化するため、着色液体の駆動特性が大きく変化することがある。

[0103] それ故、本実施形態の着色液体 21では、着色剤として、染料ではなぐ分散媒中 に粒子を分散させる顔料を用い、染料を用いた場合に生じる上記（1)〜 (4)の問題 を解消している。

[0104] また、顔料を用いているが、分散安定化添加物を使用せず、顔料自身に分散性を 向上させるための改質処理を施した自己分散型の顔料を用いている。そして、着色 液体 21中における顔料の粒子の分散安定性を著しく向上させている。その結果、着 色液体 21の駆動特性を安定化させ、良好な駆動特性を得られるものとしている。

[0105] また、上記顔料の種類は、特に制限されず、公知の無機顔料および有機顔料を使 用することができる。 [0106] 無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、コンタクト法、ファーネス法、サー マル法などの公知の方法によって製造されるカーボンブラックなどを挙げることができ る。

[0107] 有機顔料としては、例えば、ァゾ顔料 (ァゾレーキ、不溶性ァゾ顔料、縮合ァゾ顔料 、キレートァゾ顔料など）、多環式顔料 (フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔 料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジォキサジン顔料、チォインジゴ顔料、イソ インドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート (塩基性染料型キレート、酸性 染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、ァ-リンブラックなどを挙げることが できる。

[0108] また、上記顔料では、分散媒 (導電性液体)への親和性を増加させる官能基が顔料 の粒子表面に直接または他の原子団を介して結合している自己分散型とされている 。このような官能基が使用されているので、着色液体 21中における顔料粒子の分散 安定性をより著しく向上させることが可能となり、着色液体 21の駆動特性をより安定 化させて、良好な駆動特性を確実に維持することができる。

[0109] また、上記顔料では、粒子表面に改質処理が施されており、カルボキシル基、ヒドロ キシル基、カルボニル基、スルホン基、水酸基、及びリン酸基の少なくとも一種が含ま れ、分散媒への親和性を増加させる官能基を有する自己分散型とされている。これ により、上記官能基を有する自己分散型の顔料を簡単に得ている。また、上記改質 処理としては、酸'塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処 理、酸ィ匕 Z還元処理などの公知の表面改質処理を適用することができる。より好まし くはポリマーグラフト処理である。

[0110] なお、汎用されているインクジェット用顔料インクには、通常、マイクロカプセルィ匕処 理を施した顔料が用いられている。し力しながら、マイクロカプセルィ匕顔料は自己分 散型顔料と比較して印刷物への定着性が良いが、この事は逆に固体へのマイグレー シヨンが起こり易い。よって、着色液体 21には、顔料の粒子をマイクロカプセルィ匕する 表面処理は採用して 、な 、。

[0111] また、顔料においては、粒子の帯電性がゼータ電位値で + 20mV以上、—20mV 以下、より好ましくは + 30mV以上、— 30mV以下とされている。これにより、分散媒 に水を用いたときでも、顔料の粒子が適切に帯電されていることから、当該分散媒中 で粒子を適度に分散することができ、分散安定ィ匕添加物を配合することなぐ粒子の 分散性を高めることができる。

[0112] また、顔料の粒子は、体積平均粒子径が 5 μ m以下のものが使用されており、着色 液体 21を長期間保存したときでも、分散媒中での顔料の沈降を防げるようになって いる。また、体積平均粒子径はより小さく方が好ましぐ 以下、更には 以 下が好ましぐ下限は製造可能な範囲であって、現在では lnm程度である。

[0113] また、顔料の粒子は、体積粒度分布の変動係数が 50以下に調整されており、広い 温度範囲、特に高温領域において粒子の凝集及び沈降を防ぐことが可能となり、か つ長期耐久性を確保できるようになつている。また、この変動係数は、小さい方が好 ましい。つまり、変動係数はばらつきを示す数字なので、小さければ小さい程、粒子 の凝集及び沈降を防ぐことができる。具体的には、 20以下の変動係数が好ましぐ 5 以下の変動係数を使用することがより好ましい。このように、変動係数を 5以下にする ことで、エレクトロウエツティング方式でのスイッチングの繰り返し特性、つまり耐久性を 向上することができる。

[0114] 一方、変動係数の下限値は 0. 1である。この理由は、 0. 1未満の変動係数を有す る粒子を用いる場合、組成の均一性を得るために、着色液体内での顔料の分散に極 めて長時間を必要となるため、生産面で実用的でないからである。

[0115] 尚、顔料の粒子の上記体積平均粒子径及び体積粒度分布の変動係数は、動的光 散乱式粒径分布測定装置 (株式会社堀場製作所製 商品名： LB-550)で測定したも のである。

[0116] また、着色液体 21において、顔料の含有量は当該着色液体 21の全重量％に対し て 50重量％以下に設定されており、着色液体 21に対して、顔料の分散安定化を確 実に行わせることが可能に構成されて 、る。

[0117] 尚、 50重量％を超過させた場合には、顔料の分散安定ィ匕が難しくなり、着色液体 2 1の保存安定性の低下を招く。また、低濃度である場合には、顔料の分散安定性が 低下することはない。それ故、顔料の含有量の下限値は、 0. 001重量％程度である [0118] さらに、着色液体 21の顔料には、市販の自己分散型の顔料を使用してもよい。この 種の市販の自己分散型顔料としては、たとえば、キャボット社製の Cab— o— jet— 20 0、 Cab— o— jet— 300、 Cab— o— jet— 262M、 Cab— o— jet— 270Yゝ IJXT252,オリ ェント化学 (株)製の MicrojetBlack CW— 1 (商品名）などを挙げられる。また、自己 分散型の顔料は、 1種を単独で使用しても良 、し 2種以上を併用してもょ 、。

[0119] 次に、図 5を参照して、本発明の発明者が実施した着色液体 21に関する評価試験 の結果例を説明する。

[0120] 図 5は、（a)及び (b)は本実施形態の着色液体の実施例と比較例との評価試験方 法を説明する図である。

[0121] この評価試験では、着色液体 21の第 1及び第 2の実施例と比較例とを用意して、基 板（固体）へのマイグレーションの発生の有無と、駆動電圧について評価した。

[0122] (第 1の実施例の着色液体）

第 1の実施例の着色液体の着色剤として、 CW- 1 (オリエント化工製)からなる自己 分散型の顔料 (インク）を用いた。この CW— 1は平均粒子径が 60〜70nmのカーボ ンブラックの粒子表面にラタトン、カルボキシル基を付着させた自己分散型の顔料で ある。

[0123] また、分散媒として KCL水溶液（ImMZL)を用い、 KCL水溶液中に上記自己分 散型の顔料を配合し、均質に分散されるように撹拌して、第 1の実施例の着色液体と して調製した。また、調製された着色液体 100重量％に対して上記顔料は 5重量％と した。

[0124] (比較例の着色液体）

着色液体の着色剤として、自己分散処理をしておらず、分散安定化添加物を配合 した分散剤添加顔料インクを用いた。顔料にはカーボンブラック #10 (三菱化学社製） を用い、分散剤として高分子界面活性剤 (スチレン 無水マレイン酸共重合体系分 散剤)を使用して調製した。

[0125] そして、図 5に示す試験セルの内部に、第 1の実施例と比較例の着色液体 (q)を充 填して電圧を印加して、顔料の基板へのマイグレーションの発生有無及び駆動電圧 を評価した。 [0126] 図 5において、試験セル 1は、上部基板 2と下部基板 3との間に表示用空間 4を設け 、表示用空間 4の上面側の上部基板 2の下面の略全面に ITO膜からなる第 1電極 5 を設けた。下面側の下部基板 3の上面には、 ITO膜からなる第 2電極 6を設け、第 2 電極 6は左右両側で分離し、右側の第 2電極 6— 1、左側の第 2電極 6— 2とした。

[0127] 上部基板 2及び下部基板 3は無アルカリガラス (旭硝子製)を用い、第 1電極 5及び 第 2電極 6の表面にはパレリンカもなる高誘電膜 7を設けて、その表面にフッ素系榭 脂 (旭硝子製のサイトップ (登録商標)）で撥水膜 8を設けた。さらに、第 1電極 5と第 2 電極 6—1に電源 VIを接続し、第 1電極と第 2電極 6— 2に電源 V2を接続した。そし て、第 1電極 5と第 2電極 6—1に電圧を印加したときは、第 1電極 5と第 2電極 6— 2に 電圧を印加せず、これを交互に繰り返して、表示用空間 4に充填した着色液体を図 5 (a)及び (b)に示すように左右に駆動させた。

[0128] 駆動条件は下記の通りとした。

[0129] 電源: AC電源、周波数： 1ΚΗζ、測定電圧： ± 20V、駆動時間： 60min

(マイグレーションの評価）

試験セル 1の表示用空間 4に対して、第 1の実施例の着色液体を充填した場合と、 比較例の着色液体を充填した場合にお!、て、それぞれマイグレーションの発生有無 についての評価を視認することにより実施した。

[0130] この評価では、第 1の実施例の着色液体では、マイグレーションは生じていなかつ た。一方、比較例の着色液体では、マイグレーションの発生が確認された。これにより 、着色剤として自己分散型の顔料を用いるとマイグレーションが生じないことが実証さ れた。

[0131] (駆動電圧の評価）

第 1の実施例の着色液体と、比較例の着色液体につ!、て駆動電圧につ!、ての評 価を行った。

[0132] 試験セル 1は、マイグレーションの評価に用いた試験セルと同一のセルを用いた。

[0133] 駆動条件は、 AC電源、周波数： ΙΚΗζとした。駆動電圧は変化させた。

[0134] 第 1の実施例の着色液体を用いた場合は、着色液体を左右に駆動できる駆動電圧 は 20Vpp (peak-to-peak)以下であった。これに対して比較例の着色液体を用いた 場合、駆動電圧が 20Vppとすると左右に移動せず、 20Vppを越える電圧を印加する 必要があった。

[0135] この結果より明らかなように、分散安定化添加剤を使用した場合、駆動特性が低下 することを確認された。さら〖こ、自己分散型の顔料を用いると 20Vpp以下の低電圧駆 動できることが確かめられた。

[0136] (第 2の実施例の着色液体）

この第 2の実施例では、着色液体の着色剤として、第 1の実施例と同様な自己分散 型の顔料を用いた。一方、分散媒として、電荷が 1価のカチオンとァ-オンとを 1種類 ずつ組み合わせて 、る 1 1塩力 なる常温溶融塩力 なるイオン性液体 (広栄化学 工業株式会社製 商品名： IL—A4等)を用いた。

[0137] 詳細には、カチオンは、 1, 3 ジアルキルイミダゾリウムカチオン、 N アルキルピリ ジ-ゥムカチオン、テトラアルキルアンモ-ゥムカチオン、及びテトラアルキルフォスフ ォ-ゥムカチオン力も選択されてもよ 、。

[0138] 具体的には、上記 1, 3 ジアルキルイミダゾリウムカチオン、 N—アルキルピリジ- ゥムカチオン、テトラアルキルアンモ-ゥムカチオン、及びテトラアルキルフォスフォ- ゥムカチオンは、それぞれ下記の化学式（1)、化学式 (2)、化学式 (3)、及び化学式

(4)にて示される化合物である。

[0139] [化 1]

[0140] [化 2]

[0141] [化 3]

[0142] [化 4]

R1

R2—— P⁺- (4)

R3

[0143] 尚、上記化学式（1)中の Rl及び R2、化学式（2)中の R、化学式（3)中の Rl、 R2、 R3及び R4、並びに化学式（4)中の Rl、 R2、 R3及び R4は、互いに独立してアルキ ル基である。また、このアルキル基としては、例えば炭素数 1〜10、好ましくは 1〜6の ものが挙げられる。また、炭素数 1〜10のアルキル基としては、たとえば、メチル、ェ チル、 n—プロピル、 i—プロピル、 n—ブチル、 2 メチルプロピル、 3 メチルプロピ ル、 n ペンチル、 2—メチノレブチノレ、 n—へキシル、 2—メチルペンチル、 n—へプチ ル、 2—メチルへキシル、 n—ォクチル、 2—メチルヘプチル、 n—ノニル、 2—メチル ォクチル、 n—デシル、 2 メチルノ-ル等が挙げられる。また、炭素数 1〜6のアルキ ル基としては、たとえば、メチル、ェチル、 n—プロピル、 i—プロピル、 n—ブチル、 2 メチルプロピル、 3 メチルプロピル、 n ペンチル、 2—メチルブチル、 n—へキシ ル、 2—メチルペンチル等が挙げられる。

[0144] また、上記表示素子にお!、て、前記ァ-オンは、（A1C1 ) nCl—、 (AlBr ) nBr―、 CI—

3 3

、 Br―、 Γ、 （HF) nF―、 （HF) F―、 BF―、 A1F―、 PF―、 AsF―、 SbF―、 NbF―、 TaF―、

2 3 4 4 6 6 6 6 6

CH SO―、 WF―、 NO―、 NO―、 VOC1―、 CF SO―、 (CF SO ) N―、 (CF SO ) C—

3 3 7 3 2 4 3 3 3 2 2 3 2 3

、 C H SO—、 (CF CF SO ) N―、 CF CO―、 CF CF CF CO—、 CF CF CF SO―、 (

4 9 3 3 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2 3

CN) N―、 CH CO—から選択されてもよい。但し、前記 nは整数である。

2 3 2

[0145] また、上記表示素子にお!、て、前記イオン性液体は、下記構造式の化合物から選 択される化学種を含んで 、ることが好ま 、。 [0146]

C¾H₅-

E IF»2.3HF

C₂H_S V^II CH₃

C₂H₅

EMIBF₄ E IAIF₄ E IPF₆

_NT ASF₀- 一

C₂H₅z^NV^I CH₃ C₂H_S" V CHa C₂H₅, 、 CH₃

E IAsF_e EMIS F₆ EM!NbF₆

— _{N N:}

C₂H₅ -' V _CHa

EMITaFg E ICHgCO; ₃C0₂

C₂H₅ C₂H_{5 2}H V^I、CH₃

EMIC₃F₇C0₂ EMICHgS0₃ EMICF₃SO

¾H₅ c

EMIC₄H EMI{CF₃S0₂)₂N EMI(C₂F ₂)₂N

EMI(CN)₂N

__Nr¾ V. Aid," .i PF_e'

一

nC₃H₇' CH₃ nC V ⁺ nC₃H₇' CH₃

B IAICI₄ BM F₄ B IPF_e nC₃H₇'

BMiCF. ,CO. B IC₃F₇C0₂ B ICH3SO3

B ICF₃S0_{3 9}S0₃ BMI{CF₃S02)₂N CH₃

DMPIAICI₄ DMPIAI₂CI₇ DMPIPF₆

' + (CF₃S0₂)₂N"

A^Epe" . + (C^sSO^sN"

nC₃H, ' CH₃ nC₃H₇" γ "CH H₃₃ nnC₃H 丫丫 CH₃

CH. CH₃ CH₃

D PIAsF₆ DMPI(CF₃S02)₂N DMPI(C₂F₅S02)₂N

~ + {CFgSO^aC"

nC₃H 丫 、CH₃

CH₃

D PHCFaSO^aC

[0147] また、上記ァ-オンは種類によって基本物性はかなり相違するため、下記の物性値 を有するイオン性液体となるように、ァ-オンとカチオンの組み合わせて!/ヽることが好 ましい。

[0148] すなわち、融点が 4〜一 90°Cの常温で液体であり、不揮発性であるため蒸気圧 がゼロで、広 、液体温度領域を備えて優れた熱安定性を有するものであること。

[0149] 常温（25°C)におけるイオン伝導度（sZcm)が 0. 1 X 10— ³以上であること。

[0150] 常温（25°C)における粘度が 300cp以下であること。

[0151] 前記した物性を有するイオン性液体としては、上記の 1ーェチルー 3—メチルイミダ ゾリゥム（EMI)、 1ーブチルー 3—メチルイミダゾリゥム（BMI)、あるいは 1, 2 ジメチ ル— 3—プロピルイミダゾリゥム（DMPI)力もなる化学種を含むものが用いられる。

[0152] 尚、イオン伝導度は高 ヽほど好ま ヽが、現在入手可能なイオン性液体のイオン伝 導度の上限値は 3. 5 X 10— ³程度である。また、このイオン伝導度の評価は、 SUS電 極を用いて、東陽テ-クカル社製のインピーダンスアナラザー HP4294Aにて複素ィ ンピーダンス法により測定したものである。

[0153] また、イオン伝導度（s/cm)を 0. 1 X 10—³以上としているのは、上記誘電体膜とィ オン性液体 (着色液体 21)との界面に電荷が溜まりやすくなり、電荷密度の向上で電 荷同士が反発することで、着色液体 21の表面形状 (表面エネルギー）を変化させや すくなり、低電圧でイオン性液体を駆動可能となるためである。

[0154] また、 25°Cで 300cp以下の粘度とすることにより、 50V程度以下の低電圧により、 着色液体 21を駆動することが可能となる。尚、粘度は低い程好ましいが、現在入手 可能な粘度の下限値は 60cp程度である。

[0155] また、着色液体 21の表面張力は、 40〜75mNZmの範囲内とすることが好ましい 。これにより、着色液体 21の駆動特性が大幅に低下するのを防ぐことができる。尚、 例えば、インクジェット用顔料インクには、吐出性能を上げるため各種添加剤が混合 されており、表面張力が約 25mNZn！〜 40mNZmに調整されている。しかしながら 、本発明の表示素子に使用した場合には、駆動特性が大幅に低下することが、発明 者の実験により実証されて!、る。

[0156] また、上記のようなイオン性液体を用いた第 2の実施例の着色液体にぉ 、ても、発 明者の実験により、第 1の実施例のものと同様に、マイグレーションを発生しないこと が確かめられた。

[0157] 上記のように構成された表示素子では、上部スィッチ 35と下部スィッチ 37を交互に オン状態またはオフ状態した電圧制御により、着色液体 21をエレクトロウエツティング 現象にて上部空間 13と下部空間 11とに貫通孔 15を通して交互に移動させる。

[0158] すなわち、図 1に示したように、上部スィッチ 35がオン状態で、下部スィッチ 37がォ フ状態のとき、着色液体 21は上部空間 13の内部に存在する。このとき、表示面側の 表示色は、着色液体 21による所定色となる。

[0159] 一方、図 2に示したように、上部スィッチ 35をオフ状態とし、下部スィッチ 37をオン 状態とすると、上部空間 13の内部の着色液体 21は貫通孔 15か下部空間 11の内部 側に移動して、光散乱シート 10の光散乱面が露出させる。それ故、表示面側の表示 色は、白色となる。

[0160] 詳細には、上部スィッチ 35がオン状態で、下部スィッチ 37がオフ状態のとき、電圧 が印加された上部電極 31側の上部空間 13では、撥水膜 41、 43の表面に対する着 色液体 21の濡れ性が変化する。その結果、着色液体 21と当該表面との界面張力、 及び接触角を減少させる。このため、着色液体 21は相対的に大きくなつた外部張力 で引っ張られ、貫通孔 15から上部空間 13側に移動され、着色液体 21を上部空間 1 3内に広がる。

[0161] 一方、上部スィッチ 35がオフ状態とし、さらに下部スィッチ 37がオン状態とすると、 上部電極 31からの電界が取り去られる。この結果、着色液体 21に対する外部張力 は、着色液体 21自身が有する固有の界面張力に戻され、貫通孔 15側に移動する方 向に引っ張られ、着色液体 21は貫通孔 15から下部空間 11側に戻る。さらに、下部 電極 32がオン状態とされるので、上部空間 13から貫通孔 15を通して下部空間 11側 に着色液体 21は吸引されて、着色液体 21を高速移動させることができる。

[0162] このように、表示素子では、上部空間 13への着色液体 21の流入と、上部空間 13か ら着色液体 21の流出の両方を上部電極 31と下部電極 32の両方を電圧制御して、 応答速度を速くできる双電極構造に構成されて 、る。

[0163] 上部空間 13と下部空間 11の間で、着色液体 21を上記のように電圧の印加と除電 とにより切り換えで電圧制御して移動させる際、無極性オイル 22は着色液体 21と置 換された位置に移動される。

[0164] 即ち、上部空間 13内の着色液体 21が下部空間 11側へと移動するとき、下部空間 11内の無極性オイル 22は下部空間 11内から上昇して上部空間 13側へと流入する 。逆に、下部空間 11内の着色液体 21が上部空間 13側へと移動するときは、上部空 間 13内の無極性オイル 22は上部空間 13から下降して下部空間 11側に戻る。

[0165] このように、上部スィッチ 35及び下部スィッチ 37を交互にオン 'オフし、上部電極 3 1に電圧が印加されている状態で、着色液体 21を上部空間 13に存在させると、表示 面側では、着色表示画行われる。一方、上部空間 13から下部空間 11に貫通孔 15を 通して、着色液体 21を移動させると、上部空間 13は着色液体 21が喪失するため、 白色表示となる。

[0166] また、表示素子では、上述したように、仕切部 Wl、 W2により画素毎に仕切られて おり、上記駆動部が、各画素毎に着色液体 21を上部空間 13側または下部空間 11 側に移動可能になっている。それ故、表示素子では、 RGBの各色表示は、対応する 色に着色された着色液体 21を上部空間 13側に流入させることで行われる。さらに、 隣接する RGBの画素にお 、て、着色液体 21を全て対応する上部空間 13内に流入 させることにより、外光を全て吸収させることができ、表示面側を黒色表示とすることが できる。

[0167] 以上のように、本実施形態では、着色液体 21の着色剤として顔料を含有させてい るので、染料を着色剤に用いた場合と異なり、マイグレーションを発生するのを防止し ている。この結果、本実施形態では、高鮮明な表示色を表示することができ、表示面 での表示品位を向上することができる。また、自己分散型の顔料を用いているので、 着色液体 21中における顔料粒子の分散安定性を著しく向上させることが可能となり 、着色液体 21の駆動特性を安定化させて、良好な駆動特性を維持することができる 。従って、優れた表示性能を長期間にわたって維持することができ、耐久性を高める ことができる。

[0168] 尚、上記の説明以外に、例えば上部電極 31を絶縁材料力もなる上部電極基板 14 の内部に埋設してもよい。このように構成した場合には、上部電極基板 14上の誘電 体層の設置を省略することも可能となる。 [0169] また、上記の説明以外に、貫通孔 15に代えて、断面矩形状で、直方体状の連通空 間を使用することもできる。

[0170] [第 2の実施形態]

図 6は、本発明の第 2の実施形態に力かる表示素子、及び画像表示装置の要部構 成を示す断面図であり、着色液体による着色表示状態での断面図である。図 7は、白 色表示状態における、図 6に示した表示素子、及び画像表示装置の要部構成を示 す断面図である。図において、本実施形態と上記第 1の実施形態との主な相違点は 、上記共通電極の設置を省略した 2端子構造とした点である。尚、上記第 1の実施形 態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

[0171] すなわち、図 6及び 7に示すように、本実施形態では、光散乱シート 10の下面には 、下部電極基板 12が接着層 84を介して積層されている。

[0172] 光散乱シート 10の各画素領域の中心部には、厚さ方向（図の上下方向）に貫通し た貫通孔 15が設けられている。この貫通孔 15は、液溜空間を構成するものであり、 一端側が表示用空間を構成している上部空間 11に連通している。つまり、貫通孔 15 の下端開口 15aは、下部電極基板 12の表面に位置して、後述の第 2電極 71Aにより 気密に閉塞されている。一方、上端開口 15bは、貫通孔 15が上部空間 13の中心部 に連通するように形成されており、当該貫通孔 15と上部空間 13とによって断面 T形 状の液体貯留部が画素毎に形成されている。また、この液体貯留部には、第 1の実 施形態と同様に、着色液体 21と無極性オイル 22が封入されている。また、仕切壁 W により区画された隣接する 2つの液体貯留部には、互いに異なる色に着色された着 色液体 21が密封されており、表示面側の表示色を RGBの対応する色で表示可能に なっている。

[0173] また、本実施形態では、着色液体 21に電圧を印加あるいは除電して、着色液体 21 を移動させ、無極性オイル 22との位置を置換するため、透明な第 1電極 70が上部空 間 13側の表面側に設けられている。詳しくは、上部電極基板 14の下面には、上側の 第 1電極 70Aが上部空間 13の表示面側を覆うように、設けられている。また、光散乱 シート 10側では、貫通孔 15の開口を除いて、下側の第 1電極 70B力 上部空間 11 に対向する表面上に設けられている。これらの第 1電極 70A、 70Bは、 ITO膜などを 用 、た透明電極であり、互 ヽに電気的に接続されて 、る。

[0174] 一方、光散乱シート 10及び下部電極基板 12には、第 2電極 71が貫通孔 15を囲む ように設けられている。詳しくは、下部電極基板 12の上面には、下側の第 2電極 71A が貫通孔 15の下端開口 15aを閉塞するように設けられている。また、光散乱シート 1 0では、円筒状の第 2電極 71Bが貫通孔 15に対向する表面上に設けられており、こ れらの第 2電極 71A、 71Bは互いに電気的に接続されている。また、第 2電極 71Aは 、 ITO膜などを用いた透明電極である。また、第 2電極 71Bには、アルミニウム、銅等 の金属電極が使用されており、第 2電極 71Bは、真空蒸着法、スパッタリング法、ィォ ンプレーティング法、ディップコーティング法などで形成されて 、る。

[0175] また、第 1電極 70と第 2電極 71とは、スィッチ 73を介在させて、交流電源 72に接続 されており、スィッチ 73の開閉動作に応じて着色液体 21に対する電界印加及び電 界印加の停止が行われるようになつている。また、スィッチ 73及び交流電源 72は、当 該スィッチ 73の開閉動作に応じて、上部空間 13側または貫通孔 15側に着色液体 2 1を移動させることにより、表示面側の表示色を変更する駆動部を構成しており、エレ タトロウエツティング現象によって着色液体 21を移動させるようになつている。

[0176] 第 1電極 70A、 70Bの表面上には、それぞれ誘電体層 80、 82が積層されている。

また、誘電体層 80、 82の表面上には、絶縁性を有する撥水膜 81、 83がそれぞれ積 層されており、着色液体 21または無極性オイル 22に接触するようになっている。

[0177] また、誘電体層 80、 82は、例えばパリレンあるいは酸ィ匕アルミナを含有した高誘電 体膜により構成されており、層厚は 1〜0. 1 μ m程度とされている。また、撥水膜 81、 83には、電圧印加時に着色液体 21に対して親水層となるものが好ましぐ具体的に はフッ素系榭脂が好ましい。

[0178] 尚、上記の説明以外に、第 2電極 71の表面上に、スィッチ 73のオン（閉）状態のと きに親油性となり、スィッチ 73のオフ（開)状態のときに疎油性となる被覆を設けて、ス イッチ 73の開閉動作時での無極性オイル 22の移動速度を向上させることにより、着 色液体 21の移動速度を高速ィ匕することもできる。但し、図 6及び図 7に示すように、ス イッチ 73の開閉動作にかかわらず、着色液体 21を第 2電極 71の一部に常に接触さ せて当該着色液体 21に対して電圧印加を直接的に行う場合の方が、当該着色液体 21の移動速度を容易に向上できる点で好ま 、。

[0179] 上記のように構成された本実施形態では、スィッチ 73がオン状態にされると、電圧 が印加された第 1電極 70の上部空間 13側の撥水膜 81、 83の表面に対する着色液 体 21の濡れ性が変化し、着色液体 21と当該表面との界面張力、及び接触角を減少 させる。このため、着色液体 21は相対的に大きくなつた外部張力で引っ張られ、貫通 孔 15側から上部空間 13側に移動され、着色液体 21を上部空間 13内に広がる。

[0180] 一方、スィッチ 73がオフ状態にされると、第 1電極 70の電圧が取り去られて、着色 液体 21に対する外部張力は、着色液体 21自身が有する固有の界面張力に戻され、 貫通孔 15側に移動する方向に引っ張られ、着色液体 21は貫通孔 15内に戻る。

[0181] 上部空間 13と貫通孔 15の間で、着色液体 21を上記のように電圧の印加と除電と により切り換えで電圧制御して移動させる際、無極性オイル 22は着色液体 21と置換 された位置に移動される。

[0182] 即ち、上部空間 13内の着色液体 21が貫通孔 15側へと移動するとき、貫通孔 15内 の無極性オイル 22は貫通孔 15内から上昇して上部空間 13側へと流入する。逆に、 貫通孔 15内の着色液体 21が上部空間 13側へと移動するときは、上部空間 13内の 無極性オイル 22は上部空間 13から下降して貫通孔 15側に戻る。

[0183] このようにスィッチ 73のオン動作により、第 1電極 70に電圧が印加されている状態 では、着色液体 21を上部空間 13に存在させ、表示面側を当該着色液体 21による着 色表示とする。一方、スィッチ 73のオフ動作により、第 1電極 70に電圧が印加されて いない状態では、着色液体 21が上部空間 13から貫通孔 15側に戻って、上部空間 1 3の内部は透明の無極性オイル 22と置き換わる。このため、光散乱シート 10の上面（ 光散乱面）が表示面側に露出して、白色表示となる。

[0184] また、表示素子では、上述したように、仕切部 Wにより画素毎に仕切られており、上 記駆動部が、各画素毎に着色液体 21を上部空間 13側または貫通孔 15側に移動可 能になっている。それ故、表示素子では、 RGBの各色表示は、対応する色に着色さ れた着色液体 21を上部空間 13側に流入させることで行われる。さらに、隣接する R GBの画素にお 、て、着色液体 21を全て対応する上部空間 13内に流入させることに より、外光を全て吸収させることができ、表示面側を黒色表示とすることができる。 [0185] 以上の構成により、本実施形態では、自己分散型の顔料を含んだ着色液体 21を 用いているので、第 1の実施形態と同様な作用 ·効果を奏することができる。また、本 実施形態では、第 1の実施形態に比べて、表示素子の構造を簡単なものとすること ができ、コンパクトな表示素子をより容易に構成することができる。

[0186] 尚、上記の説明以外に、例えば第 1電極 70を絶縁材料力もなる上部電極基板 14 の内部に埋設してもよい。このように構成した場合には、上部電極基板 14上の誘電 体層の設置を省略することも可能となる。

[0187] また、上記の説明以外に、貫通孔 15に代えて、断面矩形状で、直方体状の液溜空 間を使用することもできる。また、 2つ以上の貫通孔により、液溜空間を構成することも できる。

[0188] [第 3の実施形態]

図 8は、本発明の第 3の実施形態に力かる表示素子、及び画像表示装置の要部構 成を示す断面図であり、白色表示状態での断面図である。図 9は、着色液体による着 色表示状態における、図 8に示した表示素子、及び画像表示装置の要部構成を示 す断面図である。図において、本実施形態と上記第 2の実施形態との主な相違点は 、上記第 1電極及び第 2電極に代えて、面状電極及び針状電極を設けた点である。 尚、上記第 2の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複し た説明を省略する。

[0189] すなわち、図 8及び 9に示すように、本実施形態では、透明な上部電極基板 14と、 上部電極基板 14に対して、仕切壁 Wにて画素単位に区切られた直方体状の表示用 空間 13の下方に設置された下部電極基板 12を備えている。下部電極基板 12の上 面には、光散乱シート 10が積層されて一体ィ匕されている。

[0190] 表示用空間 13の内部には、着色液体 21と無極性オイル 22とが密封状態で充填さ れている。

[0191] 光散乱シート 10の上面には、 ITO膜からなる透明な面状電極 100が設けられてい る。面状電極 100の上面には、透明な誘電体層 101、撥水膜 102を順次積層されて いる。また、撥水膜 104が、表示用空間 13を囲むように設置されている。表示用空間 13の長さ方向の中心位置には、上部電極基板 14から針状電極 110を表示用空間 1 3に垂下させ、その先端 110aを表示用空間 13の下面側の撥水膜 104と空隙をあけ て位置させている。即ち、表示用空間 13の中央部には、親水性の針状電極 110が 上下方向に延ばされている。

[0192] 面状電極 100と針状電極 110には、スィッチ 107を介して電源 108が接続されてお り、スィッチ 107のオン状態のときに面状電極 100と針状電極 110との間に電圧が印 カロされるようになっている。また、スィッチ 107及び電源 108が、当該スィッチ 107の 開閉動作に応じて、表示用空間 13の内部での着色液体 21の表面積を増減すること により、表示面側の表示色を変更する駆動部を構成して 、る。

[0193] 上記のように構成された本実施形態では、図 8に示したように、面状電極 100と針 状電極 110との間のスィッチ 107がオフ状態のとき、着色液体 21が針状電極 110の 周りにのみ付着して球状を呈し、表示用空間 13の下側の面状電極 100に沿って透 明な無極性オイル 22が広がっている。この状態では、光散乱シート 10からの乱反射 により表示面側は白色表示とされる。

[0194] 一方、図 9に示したように、スィッチ 107をオン状態とすると、針状電極 110の周りに 保持されていた着色液体 21が面状電極 100側に移動すると共に、面状電極 100〖こ 沿って表示用空間 13内に広がり、着色液体 21による着色表示へと変更される。

[0195] 尚、スィッチ 107のオン状態（図 9)のときには、着色液体 21の表示用空間 13内で の表面積は、スィッチ 107のオフ状態（図 8)のときの 20倍程度とすることができる。

[0196] 以上に構成により、本実施形態では、自己分散型の顔料を含んだ着色液体 21を 用いているので、第 2の実施形態と同様な作用 ·効果を奏することができる。また、本 実施形態では、第 2の実施形態に比べて、構造簡単でよりコンパクトな表示素子を構 成することができ、表示色の変更速度の高速化を容易に図ることができる。

[0197] 尚、上記の説明以外に、透明な面状電極を上部電極基板 14側に設け、針状電極 を光散乱シート 10側力も表示用空間 13内に突出させる構成でもよい。

[0198] 尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではな 、。本発明の技術 的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内 のすベての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

[0199] 例えば、上記の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた画像表示 装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は文字及び画像を含ん だ情報を表示する表示部が設けられた電気機器であれば何等限定されるものでは なぐ例えば電子手帳等の PDAなどの携帯情報端末、パソコンやテレビなどに付随 する表示装置、あるいは電子ペーパーその他、各種表示部を備えた電気機器に好 適に用いることができる。

[0200] また、上記の説明では、着色液体への電界印加に応じて、当該着色液体を移動あ るいは表面積の増減を行わせるエレクトロウエツティング方式の表示素子を構成した 場合について説明したが、本発明の表示素子は、分散媒としての導電性液体と、着 色剤としての自己分散型の顔料とを含んだ着色液体が用いられ、外部電場を利用し て、表示用空間の内部で当該着色液体を動作させることにより、表示面側の表示色 を変更可能な電界誘導型の表示素子であれば何等限定されるものではなぐ電気浸 透方式や電気泳動方式などの他の方式の電界誘導型表示素子に適用することがで きる。

[0201] 但し、上記の各実施形態のように、表示面側に設けられた透明な上部層と、表示用 空間が上部層との間に形成されるように設けられた光散乱層とを備えるとともに、表 示面側の表示色を、着色液体による所定色と光散乱層による白色との間で選択的に 変更する場合の方が、表示素子の構造を簡単なものにでき、し力も光散乱層による 白色表示を行って白色表示の表示品位を容易に向上させることができる点で好まし い。

[0202] また、上記の説明では、導電性液体にイオン性液体を用いた場合につ!ヽて説明し た力 本発明の導電性液体はこれに限定されるものではなぐ例えばアルコール、ァ セトン、ホルムアミド、エチレングリコール、水、それらの混合物からなる導電性液体を 使用することちできる。

[0203] また、上記の説明では、無極性オイルを用いた場合につ!、て説明したが、本発明 はこれに限定されるものではなぐ導電性液体と混じり合わな 、絶縁性流体であれば よぐ無極性オイルに代えて、例えば空気を使用してもよい。

[0204] また、上記の説明以外に、例えば無極性オイル中に光散乱分子を配合することに より、当該無極性オイルを光散乱流体としてもよい。このように構成した場合には、上 記光散乱層に代えて、上記上部層と同じ材料力 なる透明な下部層とすることができ る。

[0205] また、上記の説明では、 RGBの各色の表示用空間を含んだ表示面を構成した場 合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなぐ複数の表示用空 間が、表示面側でフルカラー表示が可能な複数の原色に応じてそれぞれ設けられて いるものであればよい。具体的には、上記 RGBの表示用空間に代えて、シアン (C)、 マゼンタ（M)、及びイェロー (Y)の CMYの色にそれぞれ着色された着色液体が封 入された表示用空間を設け、 CMYの各色の表示用空間を構成してもよい。但し、 C MYの表示用空間を構成する場合には、 RGBの場合に比べて、黒色表示の表示品 位が低下するおそれがあるため、黒色に着色された着色液体を有する黒色表示用 空間を設置する場合の方が好ましい。さらに、 RGB、 CMY以外の表示面において カラー画像表示が可能な複数の原色、例えば、 RGBYC (五色）、 RGBC (四色）、 R GBY (四色）、 GM (二色)等の組合せに対応した所定色に着色された着色液体を使 用することちでさる。

[0206] また、上記の説明では、交流電源を用いた場合について説明したが、交流電源に 代えて直流電源を使用することできる。

産業上の利用可能性

[0207] 本発明にかかる表示素子及びこれを用いた電気機器は、表示品位を向上させつ つ、優れた表示性能を長期間にわたって維持することが可能な高い耐久性を有して V、るので、動画像を表示可能な表示素子及びこれを用いた電気機器に対して有効 である。

Claims

請求の範囲

[1] 表示面側に設けられた表示用空間、及び前記表示用空間の内部に動作可能に封 入されるとともに、所定色に着色された着色液体を備え、前記着色液体への電界印 加に応じて、前記表示面側の表示色を変更可能に構成された表示素子であって、 前記着色液体は、分散媒としての導電性液体と、着色剤としての自己分散型の顔 料とを含んで 、ることを特徴とする表示素子。

[2] 前記表示面側に設けられた透明な上部層と、前記表示用空間が前記上部層との間 に形成されるように設けられた光散乱層とを備えるとともに、

前記表示面側の表示色が、前記着色液体による所定色と前記光散乱層による白 色との間で選択的に変更される請求項 1に記載の表示素子。

[3] 前記光散乱層の非表示面側に設けられた下部層を備え、

前記表示用空間を構成する上部空間が、前記上部層と前記光散乱層との間に形 成されるとともに、前記光散乱層と前記下部層との間には、前記光散乱層を貫通する ように設けられた連通空間を介在させて、前記上部空間に連通された下部空間が設 けられ、かつ

前記上部層及び前記光散乱層の少なくとも一方において、前記上部空間側の表 面側に設けられた透明な上部電極と、

前記連通空間を囲むように、前記光散乱層に設けられた共通電極と、

前記光散乱層及び前記下部層の少なくとも一方において、前記下部空間側の表 面側に設けられた下部電極と、

前記上部電極と前記共通電極との間に接続された上部スィッチ、前記下部電極と 前記共通電極との間に接続された下部スィッチ、及び、電源を具備するとともに、前 記上部スィッチ及び前記下部スィッチの開閉動作に応じて、前記上部空間側または 前記下部空間側に前記着色液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を 変更する駆動部とを備えている請求項 2に記載の表示素子。

[4] 前記光散乱層には、一端側が前記表示用空間に連通する液溜空間が形成されると ともに、

前記上部層及び前記光散乱層の少なくとも一方において、前記表示用空間側の 表面側に設けられた透明な第 1電極と、

前記液溜空間を囲むように、前記光散乱層に設けられた第 2電極と、

前記第 1電極と前記第 2電極との間に接続されたスィッチ及び電源を有するとともに

、前記スィッチの開閉動作に応じて、前記表示用空間側または前記液溜空間側に前 記着色液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更する駆動部とを 備えている請求項 2に記載の表示素子。

[5] 前記上部層及び前記光散乱層の一方において、前記表示用空間側の表面側に設 けられた透明な面状電極と、

前記上部層及び前記光散乱層の他方側から前記表示用空間の内部に突出された 針状電極と、

前記面状電極と前記針状電極との間に接続されたスィッチ及び電源を有するととも に、前記スィッチの開閉動作に応じて、前記表示用空間の内部での前記着色液体の 表面積を増減することにより、前記表示面側の表示色を変更する駆動部とを備えて いる請求項 2に記載の表示素子。

[6] 前記表示用空間の内部には、前記着色液体と混じり合わない絶縁性流体が封入さ れて 、る請求項 1〜5の 、ずれか 1項に記載の表示素子。

[7] 前記顔料は、前記導電性液体への親和性を増加させる官能基が、前記顔料の粒子 表面に直接または他の原子団を介して結合している自己分散型とされている請求項

1〜6のいずれ力 1項に記載の表示素子。

[8] 前記顔料は、粒子表面に改質処理を施して、カルボキシル基、ヒドロキシル基、カル ボニル基、スルホン基、水酸基、及びリン酸基の少なくとも一種が含まれ、前記導電 性液体への親和性を増加させる官能基を有する自己分散型とされている請求項 1〜

7の 、ずれか 1項に記載の表示素子。

[9] 前記顔料にお!、て、粒子の帯電性がゼータ電位値で + 20mV以上、― 20mV以下 とされている請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の表示素子。

[10] 前記顔料の粒子は、体積平均粒子径が 5 μ m以下である請求項 1〜9のいずれか 1 項に記載の表示素子。

[11] 前記顔料の粒子は、体積粒度分布の変動係数が 50以下である請求項 1〜10のい ずれか 1項に記載の表示素子。

[12] 前記着色液体において、前記顔料の含有量は当該着色液体の全重量％に対して 5

0重量％以下である請求項 1〜： L 1のいずれか 1項に記載の表示素子。

[13] 前記導電性液体は、カチオンとァ-オンとを組み合わせた常温溶融塩を含有するィ オン性液体である請求項 1〜12のいずれか 1項に記載の表示素子。

[14] 前記イオン性液体において、融点が— 4〜― 90°Cの範囲内である請求項 13に記載 の表示素子。

[15] 前記イオン性液体の電解質は、電荷が 1価のカチオンとァ-オンとを 1種類ずつ組み 合わせている 1—1塩力もなる請求項 13または 14に記載の表示素子。

[16] 前記カチオンは、 1, 3—ジアルキルイミダゾリウムカチオン、 N—アルキルピリジ-ゥ ムカチオン、テトラアルキルアンモ-ゥムカチオン、及びテトラアルキルフォスフォユウ ムカチオン力 選択されている請求項 13〜15のいずれか 1項に記載の表示素子。

[17] 前記ァニオンは、（A1C1 ) nCl—、 (AlBr ) nBr―、 Cl—、 Br―、 Γ、（HF) nF―、（HF) F―、

3 3 2 3

BF―、 A1F―、 PF―、 AsF―、 SbF―、 NbF―、 TaF―、 CH SO―、 WF―、 NO―、 NO―、

4 4 6 6 6 6 6 3 3 7 3 2

VOC1―、 CF SO―、 (CF SO ) N―、 (CF SO ) C―、 C H SO―、 (CF CF SO ) N―、

4 3 3 3 2 2 3 2 3 4 9 3 3 2 2

CF CO―、 CF CF CF CO—、 CF CF CF SO―、（CN) N―、 CH CO—から選択され

3 2 3 2 2 3 2 2 3 2 3 2 ている請求項 13〜16のいずれか 1項に記載の表示素子。

但し、前記 nは整数である。

[18] 前記イオン性液体は、下記構造式の化合物力 選択される化学種を含むものである 請求項 13〜 17のいずれか 1項に記載の表示素子。

T¾

、 Nv —

EMINO3

+ ^BF 、 、( /^N、 ^CFaC°³"

.T~^+

、

E ICF3S03

、。

。

ハ "

Y 、

丫 、 H丫 、 ^PFe— に 、

^ *

丫 、

[19] 前記イオン性液体の導電率は、 25°Cにおけるイオン伝導度（sZcm)が 0.1 X 10 以上である請求項 13〜18のいずれ力 1項に記載の表示素子。

[20] 前記着色液体の粘度は、 25°Cで 300cp以下である請求項 13〜19のいずれ力 1項 に記載の表示素子。

[21] 前記着色液体において、その表面張力が 40〜75mNZmの範囲内である請求項 1

〜20の!、ずれか 1項に記載の表示素子。

[22] 複数の前記表示用空間が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の原色に 応じてそれぞれ設けられている請求項 1〜21のいずれか 1項に記載の表示素子。

[23] 文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電気機器であって、

前記表示部に、請求項 1〜22のいずれか 1項に記載の表示素子を用いたことを特 徴とする電気機器。