CN1504821A - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在防止显示斑点的同时实现工作电压降低化的显示装置及其制造方法。对向配置包含第一电极(2)的下侧基板(6)和包含第二电极的上侧基板(16),由隔壁(3)将两基板(6、16)之间的空间(17)划分为每个像素(100)。在该空间(17)中封入带负电的黑色粒子(5B)和无电荷的白色粒子(5A),同时,在各像素的隔壁(3)上配置第三电极(4)。在显示动作时,向第一及第二电极(2、12)间施加对应于图像信号的信号电压,发生交变电场,由此,黑色粒子(5B)在该电极间移动。为了去除附着在隔壁(3)上的黑色粒子(5B),向第一或第二电极(2、12)与第三电极(4)之间施加电压,发生电场,使第三电极(4)与黑色粒子(5B)为同极性。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有在对向的一对基板间通过电场使多个着色粒子移动来进行显示的显示元件的、可反复变换的显示装置及其制造方法。
背景技术
以前,作为用于便携信息终端的薄型、低功耗的显示元件,已知扭转向列液晶(下面称为TN液晶)显示元件或有机电致发光(下面称为有机EL)元件等。TN液晶显示元件仅在施加电压时,液晶层中的液晶分子的取向状态才变化,并由此控制透过液晶层的光的透射率,进行显示。因而,始终需要用于显示的动作功率,在无功率状态下不能显示图像。另外,有机EL元件由于利用在施加电流或电压的状态下产生的发光来显示图像,所以与TN液晶显示元件一样,在无功率状态下不能显示。
另一方面,以前提议具有如下特性的显示元件,即仅在显示变换时必需电压或电流,暂时写入的显示图像在再次进行图像变换之前,即使在无功率状态下也被保持。这种元件与上述TN液晶显示元件或有机EL元件不同,因为图像保持不必需要功率,所以通过将这种显示元件用于例如便携信息终端的显示部等,可大幅度降低使用功率、实现小型化设备等。另外,通过将变换装置与作为显示面板的显示元件形成可取出的结构,可实现不必需要驱动电路的薄型、轻量且具有柔性的显示元件。这种元件在便携设备中是有效的。
这些元件的显示方式大致可分为主要使用微小粒子的方式、利用溶液等电化学或光化学反应的方式、和基于电机械作用的反射光控制方式。
作为使用微小粒子的显示方式的元件一例,研究如下显示元件,即使带电的着色微小粒子分散到充满配置了一对电极的一对基板间的着色溶液内,通过提供电场,使上述粒子在溶液中泳动(电泳现象)来进行显示。在这种显示元件中,例如两种粒子中负极性的粒子向正极侧泳动的同时,正极性的粒子向负极侧泳动,由此进行二色显示。另外,作为另一结构,使着色溶液中的着色粒子按照极性泳动,当粒子移动到观察者侧时,观察粒子颜色,另一方面,当粒子移动到与观察相反侧时,观察着色溶液的颜色。另外,作为再一结构,还考虑通过使用两种以上着色粒子和着色溶液,进行多色显示的结构。
另外,在使用上述电泳原理的另一例中,有在基板的相同面内形成电极,通过将粒子聚集成该电极状的状态和使粒子在面内分散的状态来进行多色显示的方法。例如,有在一方的透明基板面中形成宽度窄的线状细线电极与宽度宽的板状电极,通过控制使带电粒子附着并聚集在上述细线电极上的状态、和使带电粒子附着在上述板状电极上并分散的状态,进行多色显示的显示方式。另外,还有通过电场使至少分涂成二色的球状或圆筒状粒子旋转来进行多色显示的、称为扭转球方式的显示方式。
如上上述,在溶液中使粒子泳动来进行显示的显示元件中,粒子的泳动速度受到溶液粘性的影响。即,在粒子在粘性大的溶液中移动的情况下,因为粒子的泳动速度变慢,所以元件的显示速度(响应速度)变慢。另外,因为粒子开始移动的电压不存在阈值,所以驱动电路中必需有源矩阵。因此,成本上升。
因此,提议与溶液中相比在粒子移动速度快的气相中使粒子移动的方式。这使至少一种带电着色粒子分散在气相中,通过气相中提供的电场库仑力,在反极性电极间使该粒子移动。在气相中,因为不存在液相中情况下的移动媒体的粘性阻抗,所以粒子的移动速度变快。因此,显示速度变快,可进行高速响应。在这样在气相中使粒子移动的方式中,有使用带电的导电性调色剂粒子和不带电的绝缘性粒子,通过库仑力使带电粒子移动的结构(例如参照专利文献1),或使用极性不同的两种粒子,通过库仑力使这些粒子移动的结构(例如参照专利文献2)。
如上所述在液相中或气相中使粒子移动来进行显示的显示元件必需构成粒子移动空间的间隙。由作为间隙保持部件的隔板支撑对向配置的一对基板来形成这种间隙。
图17是表示这种显示元件的结构的模式图。如图17所示,显示元件中,在内表面形成电极53的基板51与形成电极54的基板52由隔板56支撑并对向配置,由此形成间隙55。在该间隙55中,例如封入带负电的多个黑色粒子57与带正电的多个白色粒子58,间隙55构成着色粒子的移动空间55’。移动空间55’因显示方式不同有液相或气相。在这种结构中,由隔板56来分隔着色粒子的移动空间55’,由此隔板56构成该空间内的隔壁(下面将隔板56称为隔壁56’)。
这里,在移动空间55’中,当具有不同极性的着色粒子57、58按照极性向各电极53、54在该空间内移动时,具有不同极性的粒子间粒子彼此多次接触,由此产生粒子彼此凝聚的现象。从而,显示元件的像素内会产生显示斑点。因为可变换的显示元件可进行无数次显示的变换,所以粒子彼此的接触次数随着变换次数增加。因此,这种凝聚现象成为使显示图像的质量降低的原因。尤其是在气相中的粒子移动中,已知主要通过带电特性不同的粒子彼此间的接触等抑制移动,由此,在带电特性不同的粒子彼此的流动性低的情况下,产生凝聚现象,显示图像的质量降低。
另外,在这样由隔壁56’分隔的移动空间55’中,粒子由于镜像力等力附着在隔壁表面上,在隔壁周边引起凝聚。因此,在隔壁周边发现显示斑点。另外,在由隔壁56’分隔的各移动空间55’内封入黑色粒子57及白色粒子58并使之分散时,极性不同的粒子间由于静电力发生凝聚,或粒子间由于范德华力产生凝聚,所以粒子分散变得不均匀,观察到斑点。这种粒子的分散斑点使显示斑点发生。
另一方面,在上述课题中,提议粉碎凝聚的粒子群使之离析成单独的粒子的各种方法,其中的有效方法之一有使用超声波等振动来离析凝聚粒子的方法。例如,公开了将振动提供装置配置在基板背面侧(即与粒子的移动空间相反侧)的显示元件(例如参照专利文献3-5)。振动提供装置具有向显示元件自身提供振动的结构或通过电场等来使粒子振动的结构。
但是,在显示元件中单独设置振动提供装置的结构不利于成本降低。另外,基板刚性高,则能使振动提供装置产生的振动从基板很好地传递到移动空间内的粒子,但随着刚性变大,必需增大振动的振幅。因此,振动提供装置大型化,由此,必需不使来自振动提供装置的振动能量降低的框体结构。结果,显示元件的成本变高。
另外,在配备振动提供装置的结构中,除为了变换显示图像而提供的图像信号电压外,为了发生振动,还必需向振动提供装置提供电压。这里,在使粒子按照极性在反极性电极间移动时,通过施加图像信号电压提供的电场的库仑力必需比附着在一方电极上的粒子与该电极的附着力(具体而言是范德华力或镜像力)大,不能将粒子从该电极引开并向另一方电极移动,由此,在显示图像的变换时必需非常大的工作电压。因此,在进一步必需振动提供装置的工作电压的显示元件中,工作电压进一步变高,若施加电压低,则在对比度降低的同时,产生显示斑点。
专利文献1:特开2000-347483号公报
专利文献2:特开2001-312225号公报
专利文献3:特开2002-131789号公报
专利文献4:特开平3-53224号公报
专利文献5:特开2002-174828号公报
发明内容
本发明为了解决上述问题而作出,其目的在于提供一种在防止显示斑点及对比度降低来实现良好显示的同时实现工作电压降低化的显示装置及其制造方法。
为了解决上述问题,根据本发明的显示装置具备:对向配置的一对基板,至少在一个面中形成电极,至少一方有透光性;隔板,保持形成于上述基板间的期望宽度的间隙;和封入上述基板间的间隙中的带电性的至少一种粒子群,通过由施加于上述基板的上述电极上的图像信号电压提供的电场,上述粒子群在上述基板间的间隙中移动,显示对应于上述图像信号电压的图像,其中,面向上述粒子群的移动空间来设置防止有助于显示的粒子数量减少的粒子利用促进部件。
例如,一种显示装置,具备:对向配置的一对基板,至少在一个面中形成电极,至少一方有透光性;隔板,保持形成于上述基板间的期望宽度的间隙;和封入上述基板间的间隙中的带电性的至少一种粒子群,通过由施加于上述基板的上述电极上的图像信号电压提供的电场,上述粒子群在上述基板间的间隙中移动,显示对应于上述图像信号电压的图像,其中,面向上述粒子群的移动空间来设置振动发生部。
一般,为了分散凝聚的微小粒子,例举出基于气流的分散方法、向障碍物的冲击、机械粉碎法。其中,在使用粒子进行显示的结构的显示装置中,机械的粉碎法最佳。机械的粉碎可通过例如向凝聚的粒子群提供振动等来实现,具体而言,若向凝聚的粒子群提供高频振动,则该振动能量传递到粒子,粒子接收振动能量,结果,凝聚粒子离析后,粒子分散。
在本发明的结构中,因为在由隔板支撑的一对基板间形成的空间侧设置振动发生部,所以与在基板外侧、即与空间相反侧形成振动发生部的结构相比,可更直接且有效地向粒子群提供振动。因此,可使粒子的分散效果提高。这样,根据本发明的结构,即使各像素中产生不同规模的凝聚,也可通过使振动发生部发生振动并提供给凝聚的粒子群,可消除凝聚,由此,改善显示斑点的发生及对比度的降低。
另外,因为可通过振动使附着在基板上的粒子剥离,所以即使向电极间施加用于粒子移动的电压,也可通过振动来消除显示图像。另外,因为可将剥离的粒子群有效用于显示,所以可实现显示斑点的改善与对比度的提高。
并且,在这种结构中,因为可通过振动来进行凝聚的粒子群的分离与附着的粒子的剥离,所以在显示图像时,降低上述分离及剥离所需的电压。因此,可降低用于粒子移动的施加电压,实现显示装置的节能。
另外,可通过提供振动、由磨擦等使伴随时间经过降低的粒子的带电量恢复。因此,可将粒子的带电量保持恒定,由此,可稳定进行良好的显示。
施加上述图像信号电压的第一电极及第二电极既可形成于一方上述基板上,另外,也可在上述一对基板的一方基板中形成上述第一电极的同时,在上述一对基板的另一方基板中形成上述第二电极。
在一方基板中形成第一及第二电极的结构中,向振动发生部的振动提供横向的电场,所以可能增强振动强度。
上述振动发生部具备电极和振动发生体,通过由上述电极形成的电场,上述振动发生体发生振动,设置在上述基板中的上述电极、具体而言是上述第一电极及第二电极的至少一方兼作上述振动发生部的电极。
根据这种结构,可在抑制成本的同时,实现显示装置的薄型化及轻量化。并且,通过向第一及第二电极之间施加适当的频率及强度的电场,构成为由振动发生部发生振动,则可使用共同的电极来进行图像显示和振动发生,所以可进一步实现成本的降低及装置的薄型化及轻量化。
上述振动发生部具备电极和振动发生体,通过由上述电极形成的电场,上述振动发生体发生振动,上述振动发生部可以构成上述隔板。
这里,在由电场来进行粒子移动的结构的显示装置中,为了防止显示区域中的粒子密度差引起的显示斑点,一般在各像素中设置隔壁。因此,在根据本发明的显示装置中,在将隔板用作隔壁的同时,将该隔壁用作振动发生部。具体而言,在主要由振动发生体构成的隔壁的附近、例如侧面设置第三电极,可通过向相邻像素的第三电极之间施加电压,使振动发生部发生振动。另外,也可在振动发生部的长度方向的两端部分别设置第三电极,通过向第三电极间施加电压,使振动发生部发生振动。在这些结构中,在第三电极与第一及第二电极之间配置绝缘性媒体进行绝缘。
上述粒子群移动的空间为气相空间。
根据这种结构,因为粒子群在气相中移动,所以不会象粒子群在液相中移动时那样粒子的移动速度受到溶液粘性的影响,由此,与粒子在液相中移动的情况相比,可实现粒子的移动速度提高。因此,可实现显示装置的响应速度提高。另外,在粒子在气相空间中移动的结构中,与在液相空间中移动的情况相比,使粒子移动时的阈值电压变高。因此,可防止粒子因串扰电压等移动。所以在因串扰电压的问题而使粒子在液相空间中移动的结构中难以实现的无源矩阵驱动型也可容易实现。
上述粒子群移动的空间为由绝缘性溶剂充满的液相空间。
虽然粒子在绝缘性溶剂内较易分散,但若微小化粒子的粒径,则反复电极间移动中接触的概率增加。另一方面,随着粒子的粒径变小,作为粒子彼此的吸引力的分子间力(范德华力)与分散力(例如静电排斥力)相比相对大。由此,在用于高分辨率化的粒子微小化的显示装置中,特别容易引起粒子的凝聚,容易引起显示斑点的发生或对比度的降低。
因此,在本发明中,通过将使振动发生部发生的振动提供给绝缘性媒体中的粒子,如上上述,进行凝聚的粒子的离析(散开)与附着在基板上的粒子剥离。由此,可防止显示斑点的发生或对比度的降低。
也可将封入上述粒子群与上述绝缘性溶剂的容器配置在上述基板间的上述间隙中。在这种结构中,因为将粒子群封入容器内,所以粒子群在限定的移动空间内移动。因此,可实现粒子浓度在显示区域内不变的结构。
上述粒子群也可通过对应于上述图像信号电压而提供给上述基板的上述电极间的电场来进行排列。例如,上述粒子群是沿上述电场排列的电场排列粒子。
在具有介电常数的粒子中,沿电场矢量在粒子内产生极化。该极化作为一种引力作用于附近的粒子,由此,粒子排列并进行显示。在通过电场排列的粒子中,即使去除电场,也因粒子的相互作用而保持极化,所以即使不施加电压,也保持显示。另一方面,若使振动发生部发生振动,则向排列的粒子提供振动。另外,若振动能量比保持能量(即粒子间的相互作用力)大,则粒子的排列解除,粒子均匀分散到空间内。由此,进行图像的消除。
通常,因为绝缘体中存在介电常数,所以在由绝缘体构成的粒子中,通过粒子的带电电荷产生的库仑力与极化产生的库仑力的相对关系,决定粒子是对应于带电电荷在空间内移动或是对应于极化在空间中排列。前者粒子向与粒子带电极性相反极性的电极方向移动,后者粒子按照电场分布进行排列。在本发明中,尤其可适用于使用带电电荷量小、通过电场进行排列的粒子的结构的显示装置。
优选上述粒子群至少着色一种颜色。例如,在使用电特性不同的两种粒子的情况下,若对这些粒子进行不同的着色处理,则可能通过驱动方法进行至少二色显示,实现彩色化。
优选上述振动发生部由压电体构成。在这种结构中,通过向压电体施加电压使之产生压电效应,可容易发生振动。
优选上述振动发生部兼作至少一方的上述基板。若在振动发生部中使用高分子等材料,则因为振动发生部具有一定程度的强度,所以可将振动发生部本身用作基板。例如,也可构成为用隔板来支撑一对振动发生部并使其对向配置,在由此形成的振动发生部间的空间内封入粒子群。在这种结构中,可实现图像显示元件的薄型化及轻量化。另外,即便柔性或弯曲强度也比玻璃等硬质基板好。
上述显示装置的显示至少包含第一及第二显示状态,在上述第一显示状态下,向设置在上述基板上的上述电极施加第一图像信号电压,形成第一电场,在上述第二显示状态下,向设置在上述基板上的上述电极施加第二图像信号电压,形成方向与上述第一电场不同的第二电场,在从上述第一显示状态转变为上述第二显示状态时,进行向上述振动发生部施加高频正弦波电压的动作、和向上述基板上的上述电极施加上述第二图像振动电压的动作。
通常,在变换显示图像时,向显示元件的整个面施加对应于图像信号电压的矩形波电压来使粒子移动。但是,通过该电压施加不会使附着在基板上的粒子或凝聚的粒子完全剥离及离析,结果,变换后的显示特性产生问题。尤其是,在将粒子分散到气相中构成的显示装置中,因为粒子彼此接触的面积增加,所以粒子-粒子间及粒子-基板间的附着大,不能忽视。另外,即便在使粒子分散在液相中的结构的显示装置中,附着在基板上的粒子或凝聚的粒子也导致显示特性降低。因此,在本发明中,除施加上述图像振动电压外,还向振动发生部施加高频正弦波电压。通过向振动发生部施加这种电压,可使振动发生部发生机械振动,所以可利用该振动来进行凝聚粒子的离析及附着粒子的剥离。
同时进行上述高频正弦波电压的施加动作和上述图像信号电压的施加动作,另外,也可错开计时来进行。例如,在变换图像时,首先向振动发生部施加上述电压,用发生的机械振动来进行上述粒子的剥离及离析,消除图像。之后,施加图像信号电压,通过直流电场使粒子向期望的电极侧移动,进行显示。通过这种变换动作,由振动消除图像,消除粒子的凝聚及附着,所以之后施加的图像信号电压中,粒子剥离及离析所需电压变得不必要。因此,可以低的工作电压来实现好的显示特性,从而实现显示装置的驱动电压降低化。
根据本发明的显示装置,夹在形成于至少一方透明的对向的一对基板间的空间中的至少一种多个带电着色粒子通过由施加到配置在上述空间内的一对电极间的图像信号电压提供的电场,在上述电极间移动,由此显示对应于图像信号电压的图像,其中,具备:将上述空间划分为每个像素的隔壁;基板侧电极,连接于电压施加部件,在每个上述像素中,配置在上述基板内面;和隔壁侧电极,在每个上述像素中,配置在上述隔壁上,连接于电压施加部件,至少向上述基板侧电极施加图像信号电压,并进行显示。
根据这种结构,在相邻像素间,该空间由隔壁来区分,所以可将夹在一像素中的着色粒子总量始终保持恒定,可防止着色粒子集中在特定的像素中。因此,可防止显示装置显示面内的显示斑点。另外,这里,所谓粒子夹入是将粒子封入密闭空间内的状态。
另外,在这种结构中,可得到通过向基板侧电极施加电压发生的电场和通过向隔壁侧电极施加电压发生的电场。因此,通过控制向各电极施加电压并控制其电场分布,可控制空间内的着色粒子的移动。由此,可进行实现显示斑点降低化的良好显示,同时,可实现工作电压的降低化。
上述空间可为气相空间。
根据这种结构,因为着色粒子在气相中移动,所以不会象粒子在液相中移动时那样粒子的移动速度受到溶液粘性的影响,由此,与粒子在液相中移动的情况相比,可实现粒子的移动速度提高。因此,可实现显示装置的响应速度提高。另外,在粒子在气相空间中移动的结构中,与在液相空间中移动的情况相比,使粒子移动时的阈值电压变高。因此,可防止粒子因串扰电压等移动。所以在串扰电压的问题而使粒子在液相空间中移动的结构中难以实现的无源矩阵驱动型也可容易实现。
向上述基板侧电极施加电压所产生的电场及向上述隔壁侧电极施加电压后产生的电场的至少一方可为交变电场。
根据这种结构,通过提供交变电场,可使空间内的粒子的移动方向变化。另外,通过使粒子的移动方向变化,可使显示状态变化并进行图像的变换。
上述基板侧电极包含配置在基板侧的成对的电极,上述基板侧电极连接于向上述基板侧电极施加图像信号电压的第一电压施加部件,上述隔壁侧电极可连接于向上述隔壁侧电极施加提供防止上述带电粒子附着到上述隔壁上的电场的电压的第二电压施加部件。另外,在带电特性不同的两种以上上述带电着色粒子夹在上述空间中的结构中,通过上述第二电极施加部件,向上述隔壁侧电极施加提供防止上述带电着色粒子中从观察侧观察颜色并提供显示色的粒子附着到上述隔壁上的电场的电压。
根据这种结构,通过由施加到隔壁侧电极上的电压产生的电场,可去除由于镜像力等附着在隔壁上的着色粒子,同时,可防止向该隔壁附着及伴随该附着的粒子的凝聚、分离。例如,通过镜像力或范德华力等附着在隔壁表面上的粒子在通过施加于隔壁侧电极上的电压产生的电场,隔壁侧电极与该粒子变为反极性,所以与隔壁侧电极相斥,容易从隔壁剥离。剥离下的粒子由于施加到基板侧电极的电压所产生的电场而在基板侧电极间移动,涉及显示。另外,通过防止粒子附着到隔壁上,可抑制粒子的凝聚或分离。因此,在这种结构中,可将着色粒子有效用于显示中,由此可实现显示斑点的降低化。
由上述第一电压施加部件向上述基板侧电极施加上述图像信号电压,之后,由上述第二电压施加部件向上述隔壁侧电极施加上述电压。
根据这种结构,首先,由于通过第一电压施加部件施加的图像信号电压在基板侧电极之间形成的电场,着色粒子在基板侧电极间移动。此时产生粒子附着到隔壁上,但在向基板侧电极施加电压后,通过第二电压施加部件向上述隔壁侧电极施加电压,所以可通过该电压产生的电场来去除附着在隔壁上的着色粒子。
可同时进行由上述第一电压施加部件向上述基板侧电极施加图像信号电压和由上述第二电压施加部件向上述隔壁侧电极施加电压。
在这种结构中,因为同时进行第一电压施加部件的电压施加和第二电压施加部件的电压施加,所以可同时发生使着色粒子在基板电极间移动用的电场和防止着色粒子附着到隔壁上的电场。因此,可存防止粒子附着到隔壁上的同时,使粒子在基板电极间移动。
用一个电源来构成上述第一电压施加部件和上述第二电压施加部件,也可包含不同的电源来构成上述第一电压施加部件和上述第二电压施加部件。
在这种结构中,尤其是若包含相同电源来构成上述第一及第二电压施加部件,则可实现显示装置的节能化及节省空间化。
上述隔壁侧电极与上述基板侧电极的至少一方的电极电连接。例如,由上述第一电压施加部件向作为配置在上述基板侧的一对电极的第一电极和第二电极施加上述图像信号电压,形成方向指向上述第二电极的电场,由上述第二电压施加部件向与上述第一电极电连接的上述隔壁侧电极施加电压,形成方向指向上述第二电极的电场,在向上述第二电极施加电压的状态下,向上述隔壁侧电极施加电压。
在这种结构中,可在基板侧电极与隔壁侧电极之间施加大小与施加于一对基板侧电极间的电压相同的电压,发生电场,并可使用该电场来防止着色粒子附着到隔壁上。例如,通过在第一电极与第二电极之间施加图像信号电压来提供的电场,将粒子从第一电极移动到第二电极,由此粒子附着在第二电极侧,另一方面,通过向隔壁侧电极与第二电极之间施加电压所提供的电场,附着在隔壁侧电极上的粒子按照极性从该表面剥离,向第二电极移动,并附着在其表面上。这样,根据这种结构,例如通过开关元件等进行电压施加系统路径的切换,可将施加于基板侧电极间的电压用作施加于基板侧电极与隔壁侧电极之间的电压。因此,在保持施加电压恒定的状态下,可进行粒子在基板侧电极间的移动和从隔壁去除粒子,另外,可使从隔壁侧电极剥离的粒子向第二电极移动。这样,在这种结构中,不必单独施加粒子移动用电压和粒子去除用电压,所以可实现显示装置的工作电压的降低。
在上述空间中夹入1种带电着色粒子,同时,可在上述基板侧电极或上述隔壁侧电极附近配置呈现与上述粒子不同颜色的着色面,配置在上述基板侧电极与上述隔壁侧电极之间施加图像信号电压的电压施加部件。另外,在这种结构中,上述显示装置的各像素的显示至少包含第一及第二显示状态,在上述第一显示状态下,上述粒子覆盖上述着色面,在上述第二显示状态下,上述带电粒子向上述隔壁侧电极移动,使上述着色面露出。
根据这种结构,通过粒子覆盖着色面,进行基于带电粒子颜色的显示,另一方面,通过从着色面去除着色粒子,附着于隔壁侧电极而露出着色层,可进行基于着色面的颜色的显示。这里,因为空间中移动的粒子为1种,所以不会象使用多种粒子的情况那样,粒子彼此由于冲击等而彼此妨碍移动,另外,没有极性不同的粒子的凝聚。因此,可使粒子快速有效地移动,因此,在实现显示的响应速度提高的同时,可实现工作电压的降低化。
可以重叠直流电压与比上述直流电压小的矩形波的交流电压来构成施加在上述隔壁侧电极的电压及施加在上述基板侧电极的电压至少一方。
在这种结构中,通过施加的矩形波的交流电压,使附着在隔壁侧或基板侧的粒子进行微小振动运动,由此,减弱粒子的附着力(具体而言是粒子间相互的附着力和粒子与隔壁或基板的附着力)。另外,通过施加的直流电压,提供比上述减弱的粒子附着力还大的库仑力,将粒子从附着对象物上拉开,向与粒子反极性侧移动。这样,在这种结构中,因为通过施加交流电压可减弱粒子的附着力,所以与仅施加直流电压的情况相比,可减小粒子移动所需的直流电压。因此,可实现工作电压的降低化。
上述隔壁可兼作上述隔壁侧电极。
根据这种结构,因为不必单独设置隔壁与隔壁侧电极,所以制造变容易,同时,可实现成本的降低。
上述隔壁在平面视图中将上述像素区分成六边形。
根据这种结构,从显示装置前面(显示面)施加力的情况下的强度提高,同时,可进行像素的最密配置。
上述带电着色粒子中的至少一种是多孔质粒子。
通常,作为粒子的附着力,例如有液交联力、范德华力、静电力等。其中,液交联力可通过形成一定程度的干燥状态来防止。另一方面,就粒子间、或粒子与附着对象物间的范德华力或粒子的静电力而言,因为取决于粒子本身具有的性质,所以必需考虑粒子的材料特性。
因此,若构成为将多孔质粒子用作粒子,则因为各粒子的分子量减少,所以可期待实现粒子间及粒子与附着对象物间的范德华力的降低。这是由于对于范德华力,通过对构成粒子整体的全部分子积分而求出构成粒子的分子间的引力,若像本结构那样为多孔性粒子,则与通常粒子相比,可期待对上述粒子整体的积分值变小。另外,若能降低范德华力,则可实现上述粒子的附着力的降低。结果,在粒子的移动变容易、实现工作电压降低的同时,可使粒子对隔壁的附着减少。另外,多孔性粒子由于重量轻,所以可使粒子的下沉变慢,因此,粒子不完全附着在附着对象物上,可实现浮游状态。在这种浮游状态下,在使粒子移动时,不必提供产生比附着力大的库仑力的电场,将粒子从附着对象物上拉开。因此,在可实现工作电压进一步降低的同时,可进行高速响应。
上述粒子中的至少一种是由芯体粒子与直径为上述芯体粒子直径的1/1000以上1/100以下的微小粒子构成的复合粒子。
上述范德华力随着粒子间的距离及粒子与附着对象物之间的距离变大而衰减,与该距离的平方成反比迅速衰减。因此,若构成为微小粒子附着在芯体粒子上,则可增大成为粒子主体的芯体粒子间及该芯体粒子与附着对象物之间的距离。因此,可期待实现范德华力的降低。这里,若微小粒子的大小过小,则芯体粒子间及芯体粒子与附着对象物之间的距离不能变大。另外,若微小粒子的大小过大,则微小粒子间及微小粒子与附着对象物之间的相互作用增大。因此,优选微小粒子的直径在上述范围内。这样,通过将粒子变为复合粒子,可减小粒子间的相互作用及粒子与附着对象物之间的相互作用。由此,在可抑制粒子附着在隔壁上的同时,因为可降低粒子移动必需的电场强度,所以可实现工作电压的降低化。并且,通过提高粒子的移动性来实现响应速度的提高,另外,还可实现粒子填充率的提高。
对上述粒子的表面或上述粒子附着的部件表面的至少一部分实施憎水处理。
在这种结构中,例如也可通过形成防水膜来进行憎水处理。例如,若粒子经水附着在隔壁或基板表面上,则粒子的附着力增强了水滴的表面张力大小,因此,为了使粒子剥离,必需更大的工作电压。相反,在实施上述憎水处理的结构中,因为在使粒子从隔壁或基板表面剥离时表面张力不作用,所以可实现工作电压的降低化。
根据本发明的显示装置的制造方法,上述显示装置具备:对向配置的一对基板,至少在一个面中形成电极,至少一方有透光性;隔板,保持形成于上述基板间的期望宽度的间隙;封入上述基板间的间隙中的带电性的至少一种粒子群;和面向上述粒子群移动的空间设置的振动发生部,通过由施加于上述电极上的图像信号电压提供的电场,上述粒子群在上述基板间的间隙中移动,显示对应于上述图像信号电压的图像,其中,在上述基板间的间隙中封入上述粒子群后,在上述振动发生部使振动发生。
根据这种结构,通过振动发生部发生的振动,可使封入间隙内的粒子群无斑点地均匀分散。因此,可实现抑制显示斑点发生的显示装置。
根据本发明的显示装置的制造制造方法,上述显示装置具备:隔壁,将在形成于至少一方透明的相对的一对基板间的空间划分成每个像素;基板侧电极,连接于电压施加部件,在每个上述像素中,配置在上述基板内面;和隔壁侧电极,在每个上述像素中,配置在上述隔壁上,连接于电压施加部件,通过由至少向上述基板侧电极施加的图像信号电压提供的电场,夹在上述空间中的至少一种多个带电着色粒子在上述空间中移动,由此显示对应于上述图像信号电压的图像,其中,在上述空间中封入至少一种多个带电着色粒子,在上述封入后,至少向上述基板侧电极施加交流电压,使上述空间内发生交变电场。
根据这种结构,通过在空间内发生的交变电场,可使封入空间内的粒子无斑点地在像素内均匀分散。由此,可抑制显示斑点的发生。
发明效果
根据本发明的显示装置及其制造方法,可在防止显示斑点的发生及对比度降低并实现良好显示的同时,实现工作电压的降低化。
附图说明
图1是表示根据本发明实施方式1的显示装置的结构模式图。
图2是表示图1的显示装置的显示元件构成单位的像素的结构及显示动作的模式图,图2A表示垂直于显示元件的截面,图2B表示黑显示中的动作,图2C表示白显示中的动作。
图3是表示根据本发明实施方式2的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图4是表示根据本发明实施方式3的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图5是表示根据本发明实施方式4的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图6是表示根据本发明实施方式5的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图7是表示根据本发明实施方式6的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图8是表示根据本发明实施方式7的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图9是表示根据本发明实施方式7的变形例的的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图10是表示根据本发明实施方式8的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图。
图11是表示根据本发明实施方式9的作为显示元件构成单位的像素结构的模式截面图,图11A表示垂直于显示元件的截面,图11B表示平行于显示元件的截面。
图12是表示图11的像素显示动作的模式截面,图12A表示黑显示时的动作,图12B表示白显示时的动作。
图13是模式表示图11的像素显示动作时的施加电压,图13A表示仅施加直流电压的情况,图13B表示重叠直流电流与交流电泳的情况。
图14是表示构成根据本发明实施方式10的显示装置的显示元件的像素结构的模式截面图。
图15是表示构成根据本发明实施方式11的显示装置的显示元件的像素结构的模式截面图。
图16是表示构成根据本发明实施方式12的显示装置的显示元件的像素结构的模式截面图。
图17是表示构成现有显示装置的显示元件的像素结构的模式截面图。
符号说明:1、11透明树脂基板;2第一电极;3隔壁;4第三电极;4A、4B振动发生用电极;5A、5B着色粒子;5C电场排列粒子;6、6’下侧基板;10绝缘层;12第二电极;15绝缘层;16上侧基板;17空间;20压电体;21振动发生部;24绝缘性溶剂;25容器;30着色基板;100像素。
具体实施方式
下面,参照附图来说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是本发明实施方式1的显示装置的结构模式图。另外,图2A-2C是表示构成图1的显示装置的显示元件的像素的结构的模式图,表示垂直于显示面的截面(下面称为垂直截面)。
如图1及图2A-2C所示,显示装置由显示部为显示面板的显示元件70构成。显示元件70如图2A-2C所示,具有下侧基板6和上侧基板16,两基板6、16由隔板3’支撑,隔开规定间隙,对向配置。由此,在两基板6、16之间形成空间17。因为空间17由隔板3’划分,所以这里将隔板3’称为隔壁3。由隔壁3区分的空间17的各区域对应于1个像素100。空间17可以是气相,也可以是液相。这里,空间17为气相。在该空间17中封入白色粒子5A及黑色粒子5B。
在下侧基板6的内面配置第一电极2,在上侧基板16的内面配置第二电极12。虽在作为显示元件70的垂直截面的图2A-2C中未图示,但配置在下侧基板6处的第一电极2与配置在上侧基板16处的第二电极12在平面视图中交叉,向交叉部施加工作电压。施加该工作电压后进行显示的该交叉部分相当于作为显示元件70的构成单位的1个像素100。另一方面,在第一电极2与第二电极12不交叉的部分中,因为变为比阈值还小的电压,所以不进行显示。显示元件70如上所述由隔壁3区分开的多个像素100排列成矩阵状构成。另外,第一电极2沿显示元件70的横向配置,第二电极12沿显示元件70的纵向配置。这样,本实施方式的显示装置为无源矩阵驱动型。
在显示元件70的周围配置用于驱动第一电极2的第一电极驱动器82,同时,配置用于驱动第二电极12的第二电极驱动器81。并且,配置对应于外部输入信号来控制第一电极驱动器82及第二电极驱动器81的外部输入装置80。在这样构成的显示装置中,外部输入装置80对应于从外部输入到信号输入部83的图像信号,分别向第一电极驱动器82及第二电极驱动器81输出控制信号。此时,第一电极驱动器82向第一电极2施加规定电压,另一方面,第二电极驱动器81使其计时与第二电极12一致,向第二电极12施加对应于图像信号的电压。由此,如后所述,在各像素100中,白色粒子5A及黑色粒子5B在下侧基板6与上侧基板16之间的空间17中移动。结果,在观察显示装置的人眼中映出对应于图像信号的图像。
下面,参照图2A-2C来说明图1的显示元件70的详细结构。
如图2A-2C所示,上侧基板16具有第二基板11。因为上侧基板16侧为观察侧,所以第二基板11必需具有透光性,由光透射率高的材料、例如玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄片等构成。另外,在第二基板11上配置由导电材料构成的第二电极12。第二电极12与第二基板11一样,必需具有透光性,由光透射率高的材料、例如ITO(Indium-Tin-Oxide)构成。如后所述,第二电极12在由隔壁3区分开的每个像素100中连接于第一共同布线(未图示)。另外,第二基板11及第二电极12的构成材料不限于上述材料,也可以是此外的材料。
另一方面,下侧基板6具有第一基板1。第一基板1既可以是厚度厚的基板,也可以是玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄片或不锈薄膜。从持久性来看,期望具有柔性。另外,构成第一基板1的材料可以是透光性,也可以是非透光性。在第一基板1上顺序配置第三电极4、压电体20及第一电极2。这样,通过将压电体20夹在第一及第三电极2、4的结构,在第一基板1上形成振动发生部21。第一及第三电极2、4由导电性材料构成,该材料可以是透光性,也可以是非透光性。例如,第一及第三电极2、4也可由与第二电极12相同的材料构成,此时可削减材料成本。
振动发生部21的压电体20例如由水晶、LiTaO3等单晶、ZnO等薄膜、压电陶瓷、聚偏氟乙稀(PVDF)等压电高分子膜等构成。具有压电体20的振动发生部21的结构为多层,但这里因为振动发生部21配置在显示元件70的内部,振动可直接传递到空间17的黑色粒子5B及白色粒子5A,所以与在显示元件70的外部(例如第一基板1的与空间17相反的面)设置振动发生部21的情况相比,振动容易传递到黑色粒子5B及白色粒子5A。因此,振动发生部21只要是振动能传递到空间17内的粒子的层数即可,由此,可比设置在显示元件70的外部的情况薄。
这种压电体20可对每个像素100分割(布图),也可对各像素100共同设置。另外,这里说明仅在下侧基板6侧设置振动发生部21的情况,但也可构成为在上侧基板16与下侧基板6两者中设置振动发生部21。另外,这里在第一基板1上设置振动发生部21,但也可构成为具备压电体20的振动发生部21兼作第一基板1,此时,可实现显示元件70的大幅度薄型化及轻量化。
将下侧基板6与上侧基板16对向配置,使第一电极2与第二电极12方向匹配,由此,在两基板6、16之间形成空间17。另外,在上侧基板16与下侧基板6之间配置隔板3’,作为空间保持部件,支撑两基板6、16,并由此将基板间的距离(即空间17的幅度)保持恒定。这样,通过配置从下侧基板6到达上侧基板16的隔板3’,由隔板3’划分空间17,区分后的各区域对应于各像素100。这样,隔板3’不仅用作空间保持部件,而且用作将空间17分割成各像素100的隔壁,同时,具有绝缘形成于上侧基板16的第二电极12与形成于下侧基板6的第一电极2的作用。下面,将隔板3’称为隔壁3。
隔板3’必需由不使后述的白色粒子5A及黑色粒子5B的电特性(例如带电特性)变化大的绝缘性材料构成,例如铸造聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯薄膜、硅橡胶薄片或聚碳酸酯来构成。例如,在层叠绝缘膜构成的隔板3’中,通过绝缘膜层叠加工,可形成期望宽度的空间17。
在对每个像素100区分的空间17内,封入多个黑色粒子5B及多个白色粒子5A。期望黑色粒子5B及白色粒子5A具有不同的电特性或磁特性,这里黑色粒子5B是带负电的绝缘性粒子,白色粒子5A是带正电的绝缘性粒子。白色粒子5A及黑色粒子5B都是多孔性粒子,并且,是由直径大的芯体粒子与直径为该芯体粒子直径的1/1000-1/100的微小粒子构成的复合粒子。这种黑色粒子5B彼此的大小基本相等,白色粒子5A彼此的直径基本相等,并且,黑色粒子5B与白色粒子5A大小基本相等。
第一电极2、第二电极12及第三电极4经可切换电压施加系统路径的开关元件85连接于电源部86上。这里,第二电极驱动器81(图1)具有电源部86和开关元件85,对应于图像信号来切换开关元件85。这种电源部86和开关元件85如后所述,在对应于图像信号向第一及第二电极2、12间施加直流电压的同时,为了振动发生部21发生振动,向第一及第三电极2、4之间施加高频正弦波电压。
下面,着眼于作为显示元件70的构成单位的一个像素100并参照图2B及图2C来说明显示装置中的显示动作(即显示装置的驱动方法)。另外,多个像素100的各个中,分别单独进行以下说明的动作,由此显示图像。
图2B表示黑显示时的显示动作,图2C表示白显示时的显示动作。这里,说明从黑显示变换到白显示的情况。
如图2B所示,在黑显示时,首先向第一电极2与第二电极12之间施加对应于图像信号的信号电压。该信号电压是直流电压。这里,通过开关元件85进行电压施加系统路径的切换,使第一电极2的电位Vb变为负,同时,使第二电极12的电位Va变为正。另外,开关元件85进行电压施加系统路径的切换,使不向第一电极2与第三电极4之间施加电压。通过向第一及第二电极2、12间施加电压,向两电极2、12间提供根据(Va-Vb)的电压求出的电场。这里,因为(Va-Vb)为正,所以提供方向从下侧基板6指向上侧基板16侧的电场,在第一电极2变为负极的同时,第二电极12变为正极。因此,带负电的黑色粒子5B向作为正极的第二电极12移动,附着在电极表面上,另外,带正电的白色粒子5A向作为负极的第一电极2移动,附着在电极表面上。由此,在从上侧基板16侧观察时,显示面由黑色粒子5B覆盖,形成黑显示。
如上所述,在向第一及第二电极2、12间施加信号电压后,控制电源部86,停止施加电压,变为无电压状态。在这种无电压状态下,通过粒子间及粒子与该电极12间的范德华力或镜像力等附着力,保持黑色粒子5B向第二电极12的附着。另外,白色粒子5A向第一电极2的附着也同样被保持。因此,在该状态下,保持黑显示。
接着,从上述黑显示向图2C所示白显示变换。此时,在进行白显示动作之前,首先振动发生部21发生振动,使用该振动来消除显示图像(这里为黑显示图像)。下面说明细节。
如以前成为课题那样,若如上所述为了在空间17内使黑色粒子5B及白色粒子5A向各电极12、2移动,则在带电特性不同的黑色粒子5B与白色粒子5A之间引起接触,因以引起粒子的凝聚。另外,由于镜像力等,黑色粒子5B或白色粒子5A附着在隔壁3的表面上,另外,在隔壁3的周围,引起粒子的凝聚。结果,用于显示的粒子数量减少。例如,在上述黑显示中,若用于显示的黑色粒子5B的数量减少,则在由黑色粒子5B覆盖的区域中会有间隙,从该间隙观察白色粒子5A或下侧基板16的颜色。结果,产生显示斑点的发生及对比度的降低。
因此,这里,为了防止这种显示斑点的发生及对比度的降低,向黑色及白色粒子5B、5A提供振动,通过该振动,可粉碎凝聚的粒子并使之离析的同时,使附着在隔壁3上的粒子剥离。另外,使离析及剥离后的黑色及白色粒子5B、5A分散到空间17内。
具体而言,从如上所述在无电压下来保持黑色粒子5B向第二电极12的附着及白色粒子5A向第一电极2的附着的黑显示状态开始,通过开关元件85,切换电压施加系统路径,使向第一电极2与第三电极4之间提供电场,第一及第三电极2、4连接于电源部86。另外,向第一及第三电极2、4之间施加高频正弦波电压。此时,在第一及第二电极2、12间不施加电压。通过这种对第一及第三电极2、4的电压施加,在夹在第一及第三电极2、4中的压电体20中产生压电效应,由此,振动发生部21发生振动。
振动发生部21发生的振动传递到空间17内的黑色及白色粒子5B、5A。通过这种振动的提供,黑色及白色粒子5B、5A从附着的第一及第二电极2、12及隔壁3的表面上剥离,同时,粉碎凝聚的粒子并使之分离。之后,离析及剥离后的黑色及白色粒子5B、5A分散到空间17内。由此,消除黑显示的图像。另外,若提供振动,则粒子间产生摩擦,所以可增加伴随显示时间经过而降低的黑色及白色粒子5B、5A的带电量。
如上所述在振动发生部21发生振动进行图像消除后,进行白显示动作,并变换到白显示。在白显示动作中,如图2C所示,向第一电极2与第二电极12之间施加对应于图像信号的信号电压。这里,与上述黑显示的情况相反,通过开关元件85进行电压施加系统路径的切换,使第一电极2的电位Vb变为正,同时,使第二电极12的电位Va变为负,向第一及第二电极2、12之间施加直流电压。此时,开关元件85进行电压施加系统路径的切换,使不向第一及第三电极2、4施加电压。通过向第一及第二电极2、12间施加电压,向两电极2、12间提供根据(Va-Vb)的电压求出的电场。这里,因为(Va-Vb)为负,所以提供方向从上侧基板16侧指向下侧基板6侧的电场,在第一电极2变为正极的同时,第二电极12变为负极。因此,带负电的黑色粒子5B向作为正极的第一电极2移动,附着在电极表面上,另外,带正电的白色粒子5A向作为负极的第二电极12移动,附着在电极表面上。由此,在从上侧基板16侧观察时,显示面由白色粒子5A覆盖,形成白显示。
在这种白显示动作中,因为利用如上所述通过振动的提供来分离及剥离后分散到空间17内的黑色及白色粒子5B、5A来进行显示,所以防止用于显示的粒子数量减少,有助于显示的粒子的比例变高。因此,这里可无间隙地由白色粒子5A来覆盖显示面,可防止从白色粒子5A的间隙来观察黑色粒子5B或下侧基板6的颜色。由此,防止显示斑点的发生及对比度的降低。
另外,因为事先通过振动使附着在第一及第二电极2、12上的白色及黑色粒子5A、5B从这些电极表面剥离,所以在使黑色及白色粒子5A、5B移动时,不必使白色及黑色粒子5A、5B从第一及第二电极2、12剥离,另外,因为事先通过振动使凝聚的白色及黑色粒子5A、5B离析,所以在粒子移动时,不必使凝聚的粒子离析。因此,可实现粒子移动所需的工作电压的降低。
如上所述在第一及第二电极2、12之间施加电压后,控制电源部86,停止施加电压,变为无电压状态。在这种无电压状态下,通过粒子间及粒子与电极间的范德华力或镜像力等附着力,保持黑色粒子5B向第一电极2的附着及白色粒子5A向第二电极12的附着。因此,保持白显示。
在从白显示向黑显示变换时,与上述从黑显示向白显示变换的情况一样,向第一及第三电极2、4之间施加高频正弦波电压,进行显示消除,之后,进行黑显示动作。
通过如此在各像素100中进行期望的显示,在显示装置中显示图像。因此,在如上所述向第一及第三电极2、4之间施加高频正弦波电压使振动发生部21发生振动时,也可仅向图像变换必需的像素100施加电压来发生振动。例如,在对每个像素100分割(布图)压电体20的同时、将第三电极4连接于每个像素100中共同布线(未图示)的结构中,仅向显示变换必需的像素100的第一及第三电极2、4施加电压来发生振动,另一方面,在不必变换的像素100中不发生振动。
在本实施方式的显示装置中,通过使振动发生部21发生的振动,在使凝聚的粒子离析的同时,使附着在隔壁3上的粒子剥离,所以即使对应于图像信号来反复进行上述显示变换,也可抑制粒子的凝聚或附着。因此,可提高粒子的利用率,良好的防止显示斑点的发生及对比度的降低,结果,可实现良好的显示特性。另外,通过提供振动,可防止黑色及白色粒子5B、5A的带电量的减少,所以可稳定进行良好显示。另外,在一旦消除显示后,使黑色及白色粒子5B、5A在第一及第二电极2、12之间移动,进行显示动作,所以在该显示动作中,不需要使凝聚的粒子离析及分散的能量或使黑色及白色粒子5B、5A从第一及第二电极2、12及隔壁3上剥离的能量。因此,可实现工作电压的降低,可实现显示装置的节能化。
另外,这种显示装置中,因为施加显示用信号电压的第一电极2兼作振动发生部21的电极,所以在实现成本降低的同时,可实现装置的薄型化及轻量化。并且,因为将振动发生部21配置在显示元件70的内部(即空间17侧),所以振动可直接传递到空间17内的黑色粒子5B及白色粒子5A。因此,振动容易传递到黑色及白色粒子5B、5A,由此,可减小振动的振幅幅度。因此,可降低振动发生部21的工作电压,实现节能化。
另外,由于在每个像素100中由隔壁3来区分上侧基板16与下侧基板6之间的空间17,所以可抑制黑色粒子5B及白色粒子5A向相邻像素100移动,由此,可防止黑色及白色粒子5B、5A集中到特定区域中。因此,可将各像素100内的粒子总量始终保持恒定。并且,这里在制造显示装置时,在将黑色及白色粒子5B、5A封入空间17内后,通过向第一及第三电极2、4之间施加高频正弦波电压,将振动发生部21发生的振动提供给封入的黑色及白色粒子5B、5A。由此,可使用振动来使黑色及白色粒子5B、5A均匀分散到像素100内的基板面上。因此,在像素100内实现粒子分散的均匀化。这些结果,可进一步降低显示斑点。
另外,因为黑色粒子5B及白色粒子5A为多孔性且为芯体粒子与微粒子的复合粒子,所以如下所述可降低粒子间的相互作用及粒子与附着对象物之间的相互作用,结果,实现工作电压的降低化及高速响应化。
即,因为黑色粒子5B及白色粒子5A为多孔性,所以粒子比重小,分子量小。因此,可期待实现粒子间及作为附着对象物的电极与粒子间的范德华力的降低化。这样若范德华力变小,则可使多个粒子间的附着力或电极与粒子间的附着力降低。另外,因为量轻,所以可使粒子的下沉变慢,变为浮游状态。在这种浮游状态下,因为不必使粒子从电极等剥离,所以可以低电压使粒子快速移动。另外,这里,如上所述,同色的粒子彼此的大小相等,并且,不同色的粒子彼此的大小相等,所以在粒子大小有差异的情况下那样,粒子的分布变得不均匀,使粘在大粒子上的小粒子剥离无需电压。并且,因为黑色粒子5B及白色粒子5A中粒子为复合粒子,所以通过存在微小粒子,可将在空间17内移动并直接涉及显示的芯体粒子彼此间的距离及芯体粒子与作为附着对象物的电极之间的距离增大微小粒子的大小。因此,可使范德华力降低,可使附着力降低。
另外,上述说明黑色及白色粒子5B、5A直接接触第一及第二电极2、12的表面的结构,但从带电特性来看,期望在第一及第二电极2、12的与粒子接触的面中形成绝缘膜。若设置绝缘膜,则由于绝缘膜形成电容,所以提高长时间的保持特性。期望这种绝缘膜不会极大改变粒子的电特性及磁特性。
另外,也可对接触空间17的第一及第二电极2、12以及隔壁3的表面和黑色及白色粒子5B、5A的表面实施防水处理,例如,在这些表面上形成防水膜。若因空间17内的水分凝聚等而在第一及第二电极2、12或隔壁3的表面上存在水滴,则经水滴附着在第一及第二电极2、12的表面或隔壁3的表面上的黑色及白色5B、5A的附着力增强了水滴的表面张力大小。因此,当提供反极性的电场而使这些粒子5B、5A分别移动时,必需更大的工作电压。相反,若在黑色粒子5B及白色粒子5A的表面、第一及第二电极2、12的表面及隔壁3的表面形成防水膜后实施防水处理,则粒子移动时水滴的表面张力不作用,因此,可进一步降低工作电压。
另外,上述中,说明与显示用黑色及白色粒子5B、5A的移动错开计时来造成振动发生部21的振动产生、暂时消除显示的情况,但也可同时进行振动的发生和粒子的移动,即在使振动发生部21发生振动的同时,进行粒子移动。
(实施例)
在实施例中,具体说明根据本实施方式的显示装置的制造方法。这里,将厚度为1.1mm的玻璃基板用作第一及第二基板1、11。首先,在作为第二基板11的玻璃基板的一个面中形成作为透光性导电材料的ITO膜,作为第二电极12。之后,在洗净带该ITO膜的玻璃基板后,在ITO膜上形成聚碳酸酯的薄膜。这里,使用硬度高的聚碳酸酯。之后,使聚碳酸酯溶解于四氢呋喃,由此形成厚度为2-5微米的由聚碳酸酯构成的绝缘膜。这里,为了使与ITO的紧贴性提高,使末端基变性,聚碳酸酯是较理想的。以上制作在第二基板11上形成第二电极12及绝缘膜(未图示)的上侧基板16。
另一方面,在制作下侧基板6时,首先通过与上述一样的方法,在作为第一基板1的玻璃基板上形成作为第三电极4的ITO膜。之后,在该ITO膜上形成由锆酸钛酸铅(PZT)构成的压电体20。并且,在压电体20上形成ITO膜作为第一电极2,同时,在该第一电极2上通过与上述一样的方法形成聚碳酸酯膜,作为绝缘膜。以上制作在第一基板1上形成第三电极、压电体20、第一电极2及绝缘膜(未图示)的下侧基板6。
接着,在上述形成的下侧基板6的表面或上侧基板16的表面配置隔板3’。这里,在下侧基板6的第一电极2上配置1cm四边形的具有正方形孔部的格子状的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄片,作为隔板3’。该薄片的厚度为100微米。由这些配置的隔板3’区分的第一基板1上方的区域相当于1个像素区域。
向由隔板3’区分的第一电极2上的空间17、即1个像素100内的空间17中填充多个黑色粒子5B及白色粒子5A。这里,将含有碳黑的5微米的丙烯基类粒子表面改性后,用作黑色粒子5B。另外,将含有氧化钛的5微米的丙烯基类粒子表面改性后,用作白色粒子5A。由亨舍尔混合器充分搅拌将黑色粒子5B及白色粒子5A等量混合后的物质,均匀无斑点地混合。由此,黑色粒子5B带负电,白色粒子5A带正电。之后,将6mg上述混合粒子分别均匀无斑点地抖落到各像素100的空间17内。之后,在配置在下侧基板6上的隔板3’上重叠上侧基板16,密封空间17,用双向夹子夹持固定下侧基板6与上侧基板16。之后,将第一、第二及第三电极2、12、4连接于电源部86,同时完整电压施加系统路径。
之后,为了使黑色及白色粒子5B、5A均匀分散到基板面内,向第一电极2与第三电极4之间施加高频正弦波电压,并由于压电体20的压电效应,使振动发生部21发生振动。这种电压的施加例如在作为完成品的显示装置出厂之前进行。由振动发生部21发生的振动传递到空间17内的黑色粒子5B及白色粒子5A,由此,可使黑色粒子5B及白色粒子5A无斑点地均匀分散到各像素100的基板面中。例如,若如上所述在显示装置出厂之前进行一次这种电压施加,使黑色及白色粒子5B、5A均匀分散,则以后也保持该效果。因此,在显示装置中,可防止发生显示斑点。另外,通过这样向黑色及白色粒子5B、5A提供振动,将未充分带电的粒子再次搅拌后混合,所以黑色及白色粒子5B、5A的带电特性良好稳定。
接着,在通过上述方法制作的显示元件70中,向第一及第二电极2、12之间施加电压,提供电场。此时,若提供方向从第一电极2侧指向第二电极12侧的电场(这里为2V/微米的电场),则第二电极12变为正极,第一电极2变为负极,由此,带负电的黑色粒子5B向第二电极12侧移动,带正电的白色粒子5A向第一电极2侧移动。因此,若从观察者侧看显示元件70,则显示变为黑。另一方面,若提供方向从第二电极12侧指向第一电极2侧的电场(这里为-2V/微米的电场),则第一电极2变为正极,第二电极12变为负极,由此,带负电的黑色粒子5B向第一电极2侧移动,带正电的白色粒子5A向第二电极12侧移动。因此,若从观察者侧看显示元件70,则显示变为白。
在进行显示变换时,首先向第一电极2与第三电极4之间施加高频正弦波电压。由此,由于压电体20产生的压电效应,振动发生部21发生振动。通过将该振动传递到空间17内的黑色及白色粒子5A,附着在上侧基板16及下侧基板6的表面上的粒子剥离,同时,凝聚的粒子分离。另外,搅拌分散该剥离及分离后的粒子,消除显示。
这样,在使用振动发生部21发生的振动来消除显示后,向第一及第二电极2、12间提供重新显示图像必需的电场(黑显示为2V/微米、白显示为-2V/微米),使黑色及白色粒子5B、5A移动,重新进行显示。由此,进行显示图像的变换。
在上述变换的显示图像中,改善了图像显示面中的显示斑点,可使反射浓度、对比度提高。
(实施方式2)
图3是表示构成本发明实施方式2的显示装置的显示元件的像素的结构的模式截面图。如图3所示,本实施方式的显示元件具有与实施方式1的显示元件一样的结构,但不同之处在于黑色粒子5B具有导电性,并在第一及第二电极2、12上形成作为电荷传输层的电子传输层7。
实施方式1中说明了着色粒子都具有绝缘性的情况,但若至少一种为绝缘性,则一种也可是导电性。在着色粒子为导电性的情况下,在与粒子接触的第一及第二电极2、12的面中有必要形成含有电荷传输材料的薄膜或绝缘性膜。下面说明细节。
例如,在黑色粒子5B具有导电性的情况下,若不在第一及第二电极2、12的表面中形成作为电荷传输层的电子传输层7,则如图2B所示在黑显示时黑色粒子5B到达第二电极12时,及如图2C所示白显示时黑色粒子5B到达第一电极2时,粒子内的电荷(电子)从第一及第二电极2、12漏出,同时,从第一及第二电极2、12接受电荷(这里为空穴),带电成与到达目的的电极相同极性。因此,黑色粒子5B被到达的电极排斥,开始向与到达目的的电极反极性的另一方电极移动。通过反复该动作,黑色粒子5B在下侧及上侧基板6、16之间往复振动运动,因此难以显示。
因此,在本实施方式中,在第一及第二电极2、12上形成电子传输层7。在这种结构中,当图2B所示黑显示时黑色粒子5B经电子传输层7附着在第二电极12上时,电子传输层7有选择地阻止空穴通过,同时仅使电子通过。因此,可防止空穴从第二电极12交换到黑色粒子5B,并且,可将电子从第二电极12交换到黑色粒子5B。因此,此时,黑色粒子5B不变为与原来的极性(负极性)相反的极性(正极性),即使黑色粒子5B是导电性,也可保持带电量均匀,保持负极性。因此,黑色粒子5B被保持在作为正极的第二电极12侧。另外,在图2C所示白显示时,在第一电极2上形成电子传输层7,所以与黑显示时的情况一样,空穴不从成为正极的第一电极2交换到黑色粒子5B,仅交换电子。因此,黑色粒子5B保持带电量均匀,保持负极性,由此被保持在作为正极的第一电极2侧。因此,根据在第一及第二电极2、12上形成电子传输层7的结构,即使是具有导电性的黑色粒子5B,也可防止黑色粒子5B的往复振动运动,可进行稳定的良好的显示。另外,在本例中,得到与上述一样的效果。
作为构成电子传输层7的电子传输材料,例如使用对苯醌类、四氰基乙烯类、四氰基喹诺二甲烷类、氟润滑脂类、呫吨酮类、菲醌类、邻苯二甲酐类、二苯酚合苯醌类等化合物。
上述说明带负电的黑色粒子5B具有导电性的情况,但作为本实施方式的变形例,带正电的白色粒子5A也可以具有导电性。此时,作为电荷传输层,设置空穴传输层7来代替上述电子传输层7。由此,因为在防止电子从第一及第二电极2、12交换到白色粒子5A的同时交换空穴,所以可保持白色粒子5A的正电荷。作为构成这种空穴传输层7的材料,例如使用芘类、咔唑类、腙类、噁唑类、噁二唑类类、吡唑啉类、芳基胺类、芳基甲烷类、联苯胺类、噻唑类、芪类、丁二烯类、丁二烯类的化合物等的低分子化合物、或聚-N-乙烯基咔唑、卤化聚-N-乙烯基咔唑、聚乙烯基芘、聚乙烯基蒽、聚乙烯基吖啶、芘-甲醛树脂、乙基咔唑甲醛树脂、三苯基甲烷聚合物、聚硅烷等高分子化合物。
(实施方式3)
图4是表示本发明实施方式3的显示装置的构成显示元件的像素的结构的模式截面图。如图4所示,本实施方式的显示元件中,隔壁3起振动发生部21的功能。
在制作本实施方式的显示元件时,例如用两块玻璃基板作为第一及第二基板1、11,在各玻璃基板的表面上分别形成ITO膜,作为第一及第二电极2、12,同时,在该ITO膜上分别形成聚碳酸酯膜,作为绝缘膜22。由此,制作上侧基板16及下侧基板6。
接着,在制作的下侧基板6或上侧基板16的表面上配置作为振动发生用电极4A、4B的表面背面由ITO膜覆盖的薄片状压电体20(下面称为压电体薄片20)。该压电体薄片20是具有多个孔部的格状薄片,由该压电体薄片20形成振动发生部21。这里,压电体薄片20兼作隔板及隔壁3,由压电体薄片20区分的区域相当于一个像素区域。在如此配置压电体薄片20后,在各像素100的空间17内封入黑色及白色粒子5A、5B,再用一个基板密封。之后,将第一及第二电极2、12及振动发生用电极4A、4B连接于电源部86,完整电压施加系统路径。这里,构成电源部86及电压施加系统路径,以向第一及第二电极2、12之间施加直流电压,且向振动发生部21的振动发生用电极4A、4B之间施加高频正弦波电压。第一及第二电极2、12与振动发生用电极4A、4B由绝缘膜22绝缘。
在如上所述制作的显示元件中,如实施方式1中所述,例如在制品出厂前等向振动发生用电极4A、4B间施加高频正弦波电压,使振动发生部21发生振动,通过该振动来实现像素100内的粒子分布的均匀化。
在这种结构的实施方式中,通过向振动发生用电极4A、4B之间施加高频电压,可由振动发生部21发生振动。使用该振动,进行与实施方式1一样的动作,进行显示动作及显示删除动作。因此,得到与实施方式1中所述效果一样的效果。另外,在这种结构中,因为振动发生部21兼作隔板及隔壁3,所以实现成本的降低化。
(实施方式4)
图5是表示构成本发明实施方式4的显示装置的显示元件的像素的结构的模式截面图。如图5所示,本实施方式的显示元件与实施方式3的情况一样,振动发生部21用作隔板及隔壁3。
在本实施方式中,压电体20经绝缘性媒体23夹在第一及第二电极2、12之间。由此,由压电体20来保持空间17,即,压电体20用作隔板,同时,由压电体20划分成每个像素100,即压电体20用作隔壁3。另外,在与空间17接触的压电体20的表面上配置振动发生用电极4A、4B。振动发生用电极4A、4B例如通过由ITO膜等导电膜覆盖具有多个孔部的薄片状压电体20的孔部表面来形成。通过这样在振动发生用电极4A、4B中夹持压电体20的结构,形成振动发生部21。将第一及第二电极2、12及振动发生用电极4A、4B连接于电源部86,这里,构成电压施加系统路径及电源部86,以向第一及第二电极2、12施加直流电压,且向振动发生用电极4A、4B施加高频正弦波电压。另外,构成向振动发生用电极4A、4B的电压施加系统路径,以在相邻像素100之间,振动发生用电极4A、4B的电位正负相反。
振动发生用电极4A、4B及压电体20与第一及第二电极2、12与由绝缘性媒体23绝缘。绝缘性媒体23可以是绝缘膜,但优选具有可抑制振动发生部21发生的振动传递到上侧基板16及下侧基板6的结构。通过抑制振动向基板传递,可更有效地将振动传递到空间17内的黑色及白色粒子5B、5A。
在这种结构的实施方式中,通过向振动发生用电极4A、4B之间施加高频正弦波电压,可通过压电体20的压电效应使振动发生部21发生振动。使用该振动,进行与实施方式1一样的动作,进行显示动作及显示删除动作。因此,得到与实施方式1中所述效果一样的效果。另外,振动发生用电极4A、4B不受相邻像素100的电场影响,也可用作具有减轻粒子附着到隔壁3上的效果的电极。
(实施方式5)
上述实施方式14中,说明空间17为气相的情况,但空间17也可以是液相。
图6是表示构成根据本发明实施方式5的显示装置的显示元件的像素结构的模式截面图。如图6所示,本实施方式的显示元件除空间17为液相外,具有与实施方式1一样的结构。具体而言,向形成于上侧基板16及下侧基板6之间的空间1 7中填充例如硅油等绝缘性溶剂24,由此,空间17变为液相。另外,这里省略详细图示,但本实施方式的显示元件是有源矩阵驱动型元件,在每个像素100中,在下侧基板6中形成薄膜晶体管(TFT),作为开关元件。
在这种结构的实施方式中,由于绝缘性溶剂24中的黑色及白色粒子5B、5A的电泳现象,与实施方式1的情况一样,进行上述黑显示(图2B)及白显示(图2C)。另外,通过将振动发生部21发生的振动传递到绝缘性溶剂24中的黑色及白色粒子5B、5A,与实施方式1的情况一样,进行显示的削除。因此,在本实施方式中,得到与实施方式1一样的效果。另外,在本实施方式中,通过使黑色及白色粒子5B、5A的比重与绝缘性溶剂24的比重相匹配,可利用振动发生部21发生的振动来更有效进行粒子的凝聚的离析及从基板表面或隔壁表面剥离粒子。
另外,这里作为与实施方式1一样的基本结构,说明空间17是液相的结构,但也可将实施方式2-4的结构作为基本结构,空间17为液相结构。
(实施方式6)
图7是表示构成根据本发明实施方式6的显示装置的显示元件的像素结构的模式截面图。
如图7所示,在本实施方式的显示元件中,在具有与实施方式1一样结构的上侧基板16及下侧基板6之间形成空间17。之后,在空间17内,以显示元件的厚度方向一列在整个基板表面中致密地填充配置封入了黑色及白色粒子5B、5A与绝缘性溶剂24的球状容器25。这样,在本实施方式的显示元件中,在图像显示区域中均匀配置容器25。因为容器25还用作空间17的支撑部,所以在这种结构中不需要隔板。另外,因为将黑色及白色粒子5B、5A封入容器25内,所以在像素100间不会发生粒子移动,从而不需要隔壁。
在这种结构的显示元件中,在容器25内,黑色及白色粒子5B、5A进行电泳,由此,在容器25内,进行实施方式1中所述的黑显示(图2B)及白显示(图2C)以及基于振动发生部21发生的振动的显示削除动作。因此,在本实施方式中,得到与实施方式1一样的效果。另外,在本实施方式中,如上所述,不需要隔板及隔壁,所以在削减成本的同时,若用于柔性的基板上,可容易实现柔性高的显示元件。
(实施方式7)
在上述实施方式1-6中,说明了施加显示动作用信号电压的一对电极、即第一及第二电极2、12分别设置在上侧基板16及下侧基板6中并对向配置的情况,但第一及第二电极2、12也可配置在一个基板侧。
图8是表示构成根据本发明实施方式7的显示装置的显示元件的像素的结构的模式截面图。
如图8所示,在本实施方式的显示元件中,上侧基板16仅由第二基板11构成,在下侧基板6侧配置第一及第二电极2、12。具体而言,在第一基板1上依次形成第一电极2与压电体20,并且,在压电体20表面的规定区域中形成矩形的第二电极12,构成下侧基板6。第一及第二电极2、12经具备开关元件85的电压施加系统路径连接于电源部86。这里,构成电压施加系统路径与电源部86,使向第一及第二电极2、12之间施加作为图像信号电压的直流电压、和作为振动发生用电压的高频正弦波电压。另外,本实施方式的显示元件是有源矩阵驱动型,在每个像素100中,将未图示的薄膜晶体管(TFT)作为开关元件配置在下侧基板6中。由此,构成可向每个像素100施加电压。在形成于下侧基板6与上侧基板16之间的空间17内,封入绝缘性溶液24,在该绝缘性溶液24中分散黑色粒子5B。
如上所述,在本实施方式中,因为在第一及第二电极2、12之间配置压电体20,所以由第一及第二电极2、12与压电体20来构成振动发生部21。这样,这里显示用电极兼作振动发生用电极。
在这种结构的实施方式的显示元件中,当显示动作时,向第一及第二电极2、12之间施加作为图像信号电压的直流电压,通过由该电压施加提供到第一及第二电极2、12之间的电场,黑色粒子5B按照带电特性移动。例如,若提供从第一电极2指向第二电极12的电场,则第一电极2变为负极,第二电极12变为正极。此时,带负电的黑色粒子5B向第二电极12侧移动,附着在第二电极12的表面上。因此,如像素100a所示,若从作为观察侧的上侧基板16侧观察,则主要观察压电体20的颜色,或透过压电体20,观察第一电极2的颜色。例如,若压电体20变为白色,则变为白显示。
另一方面,若提供从第二电极12指向第一电极2的电场,则第一电极2变为正极,第二电极12变为负极。此时,带负电的黑色粒子5B向第一电极2侧移动,附着在配置在第一电极2上方的压电体20的表面上。因此,如像素100a及像素100c所示,若从作为观察侧的上侧基板16侧观察,则主要观察黑色粒子5B的颜色,变为黑显示。
另外,在本实施方式的显示元件中,当进行图像变换时,首先向第一及第二电极2、12之间施加高频正弦波电压。通过该电压施加,配置在第一及第二电极2、12之间的压电体20产生压电效应,由此,振动发生部21发生振动。通过将该振动传递到黑色粒子5B,凝聚的黑色粒子5B分离,同时,附着在第二电极12的表面及压电体20的表面上的黑色粒子5B从该表面剥离。之后,将分离及剥离的黑色粒子5B均匀分散到空间17内。这里,使用振动发生部21发生的振动,进行图像的消除。接着,向第一及第二电极2、12施加对应于新的图像的图像信号电压,由此,进行所述显示动作,进行图像的变换。
如上所述,在这种结构的实施方式中,因为振动发生部21可发生振动并使凝聚粒子离析和从附着面剥离粒子,所以得到与实施方式1一样的效果。另外,这里,因为用于显示的电极与用于振动发生的电极相同,所以在削减成本的同时,可实现装置的薄型化及轻量化。另外,此时,因为压电体20直接接触空间17,所以从压电体20传递到黑色粒子5B的振动变强。因此,凝聚粒子的分离效果及从附着面的剥离效果变得更大,由此,实现振动发生用工作电压的降低化。
并且,作为本实施方式的变形例,如图9所示,也可构成为在第一基板1上隔开间隔,将第一及第二电极2、12配置成梳状。在这种结构中,第一电极2与第二电极12绝缘,从而若向第一及第二电极2、12之间施加电压,则向第一及第二电极2、12之间提供电场。
在本例中,若向第一及第二电极2、12之间施加作为图像信号电压的直流电压,则通过由该电压施加提供到第一及第二电极2、12之间的电场,黑色粒子5B按照带电特性移动。在第一电极2变为负极、第二电极12变为正极的情况下,如像素100b’所示,带负电的黑色粒子5B向第二电极12的上方区域移动,附着在配置在第二电极12上方的压电体20的表面上。因此,若从作为观察侧的上侧基板16侧观察,则主要观察第一电极2上方的压电体20的颜色,或透过该压电体20,观察第一电极2的颜色。例如,若压电体20变为白色,则变为白显示。另一方面,在第一电极2变为正极、第二电极12变为负极的情况下,如像素100a’所示,带负电的黑色粒子5B向第一电极2的上方区域移动,附着在配置在第一电极2上方的压电体20的表面上。因此,若从作为观察侧的上侧基板16侧观察,则主要观察黑色粒子5B的颜色,变为黑显示。
另外,在进行图像变换时,如上所述,首先向第一及第二电极2、12之间施加高频正弦波电压,使振动发生部21发生振动,进行图像削除,之后,进行所述显示动作。因此,本例也可得到与实施方式1一样的效果。
另外,上述说明了空间17为液相的情况,但在将显示用电极设置在相同基板侧的本实施方式的结构中,空间17也可以是气相的。另外,也可在每个像素100中设置隔壁。
(实施方式8)
图10是表示构成根据本发明实施方式8的显示装置的显示元件的像素的结构的模式截面图。
如图10所示,在本实施方式中,在每个像素100中,在上侧基板16的第一基板11上形成矩形的第二电极12,同时,对应于该第二电极12的位置,在下侧基板16的压电体20上形成矩形的第一电极2。另外,这里虽省略图示,但本实施方式的显示元件是有源矩阵驱动型,在每个像素100中,将薄膜晶体管(TFT)作为开关元件配置在下侧基板6。由此,构成可向每个像素100施加电压。
之后,在由绝缘性溶剂24充满的空间17中封入电场排列粒子5C。这里,所谓电场排列粒子5C是由介电常数高易极化的材料构成的粒子,例如,是由在丙烯基类聚合物的芯体粒子周围覆盖硅的复合粒子构成的粒子。这里,电场排列粒子5C通过向第一及第二电极2、12之间提供的电场进行极化。另外,电场排列粒子5C具有使从上侧基板16侧入射的光散射后漫射的结构。
在这种结构的显示元件中,可进行由电场排列粒子5C排列在第一及第二电极2、12之间的状态(即图中A的状态)提供的显示、和由电场排列粒子5C分散在空间17内的状态(即图中B的状态)提供的显示。
具体而言,若向第一及第二电极2、12之间施加对应于图像信号的电压,提供电场,则电场排列粒子5C由于该电场而极化。这样极化的电场排列粒子5C中,由于位置关系,粒子彼此之间发生引力。结果,在空间17内分散的电场排列粒子5C沿电场排列在第一及第二电极2、12之间(图中A状态)。在该状态下,如像素100a所示,观察压电体20的颜色,或透过压电体20观察其下方的第三电极4或更靠下的第一基板1的颜色。因此,进行基于这些颜色的显示。即便停止向第一及第二电极2、12施加电压并去除电场,也可保持这样排列的粒子的状态。
在变换基于排列上述电场排列粒子5C的状态的显示时,首先,向第一及第三电极2、4之间施加高频正弦波电压。由此,压电体20产生压电效应,振动发生部21发生振动,该振动被传递到排列的电场排列粒子5C。之后,若提供比粒子间相互作用力大的振动能量,则在排列的电场排列粒子5C中,消除粒子间的引力。结果,如像素100b所示,电场排列粒子5C的排列状态解散,电场排列粒子5C分散到空间17内(图中B的状态)。在该状态下,从上侧基板16侧入射到显示元件内部的光由电场排列粒子5C散射及反射,所以若从上侧基板16侧观察,则由于反射光,看见显示为白。
在本实施方式的显示元件中,在每个像素100中进行向第一及第二电极2、12的电压施加和向第一及第三电极2、4的电压施加,由此,在每个像素100中可控制电场排列粒子5C在空间17内的分布状态,进行期望的显示。由此,显示元件可显示期望的图像。
另外,上述说明了空间17为液相的情况,但在使用电场排列粒子来进行显示的本实施方式的结构中,空间17也可以是气相的。另外,也可在每个像素100中设置隔壁。
(实施方式9)
图11是表示构成根据本发明实施方式9的显示装置的显示元件的像素的结构的模式图,图11A表示垂直于显示元件的截面(即垂直截面),图11B表示平行于显示面的截面(下面称为水平截面)。
如图11A及图11B所示,本实施方式的显示元件与实施方式1的显示元件一样,在由隔板3’(相当于隔壁3)支撑的上侧基板16与下侧基板6之间形成空间17,在该空间17中封入黑色粒子5B及白色粒子5A。这里,下侧基板6具有在第一基板1上形成第一电极2的结构。在由隔板3’构成的隔壁3的表面中配置第三电极4。第三电极4与第一及第二电极2、12不直接接触地隔开间隔来配置,所以第三电极4与第一及第二电极2、12绝缘。另外,图中,夸张显示第一及第二电极2、12与第三电极4之间的间隙,但该间隙可以是微小的。
在显示元件的水平截面中,如图11B所示,隔壁3是区分六边形孔部的网眼状,该孔部相当于各像素100的区域。另外,沿该隔壁3的孔部表面配置第三电极4。因此,各像素100的外周被隔壁3及配置在其表面上的第三电极4包围。这里,各像素100的第三电极4分别连接于共同布线(未图示)。通过这样将像素100形成六边形,可实现相对来自显示面前方的压力非常牢固的显示装置,同时,可提高像素密度。在划分为每个像素100的空间17内,封入多个黑色粒子5B及多个白色粒子5A。
第一电极2及第二电极12经可切换电压施加系统路径的开关元件20连接于直流电源23。另外,第三电极4经可切换电压施加系统路径的开关元件21连接于与第一及第二电极共同的上述直流电源23上。这里,第二电极驱动器81(图1)具有直流电源23与开关元件20、21,对应于图像信号来进行开关元件20、21的切换。
下面,说明具有上述结构的显示元件的制造方法。这里,将厚度为1.1mm的玻璃基板用作第一及第二基板1、11。在第一基板1上成膜透明且具有导电性的ITO(Indium-Tin-Oxide)膜,形成第一电极2。从而形成下侧基板6。另外,在第二基板11上成膜ITO膜,形成第二电极12。从而形成上侧基板16。
接着,在上述形成的下侧基板6的表面或上侧基板16的表面中形成隔壁3。这里,例如在下侧基板6的上述第一电极2上,配置由绝缘性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成、区分多个六边形孔部的网眼状薄片,作为隔壁3。该薄片的厚度为110微米。另外,通过真空淀积法等方法,将具有导电性的电极材料、例如铝等布图并成膜,形成第三电极4,以覆盖该隔壁3的孔部表面。这里,第三电极4如上所述,在使下侧基板6与上侧基板16相对时,第一及第二电极2、12之间必需具有间隙。因此,除去隔壁3的上下端部的规定区域后形成第三电极4。由这些配置的隔壁3划分的第一基板1上方的区域相当于1个像素区域。即,各像素100具有六边形状,横向宽度(相对的一对顶角间的距离)为10微米左右。
在由隔壁3区分开的第一电极2上的空间17、即一个像素100内的空间17中,填充多个黑色粒子5B及多个白色粒子5A。这里,作为黑色粒子5B,使用带负电荷的具有绝缘性的聚合调色剂。另外,作为白色粒子5A,使用无电荷的绝缘性粒子(例如积水化成品工业制,テク聚合物:20微米)。这些黑色及白色粒子5B、5A如上所述,为多孔性的复合粒子。在各像素100中,在药包纸等上将各2mg的黑色及白色粒子5B、5A均匀无斑点地混合后的混合物抖落到该空间17内。此时,使第一基板1微小振动,在基板面中均匀扩散粒子5A、5B。之后,用粘接剂等使下侧基板6与上侧基板16对向固定。之后,将第一、第二及第三电极2、12、4连接于直流电源23上,同时,完整电压施加系统路径。
之后,为了使黑色及白色粒子5B、5A在基板面内均匀分散,向第一电极2与第二电极12之间施加矩形波的交流电压,向空间17内提供交变电场。例如在作为完成品的显示装置出厂前进行这种电压施加。施加的交流电压的振幅为正负150V左右,频率为3-1000Hz。这里,频率越低,则黑色及白色粒子5B、5A在基板面内均匀分散之前的时间越长。另一方面,若频率高,则粒子5A、5B快速均匀分散,但若在均匀分散后的状态下进一步施加电压,则产生粒子彼此的冲击和接触,粒子产生凝聚,相反,分散变得不均匀。因此,施加的交流电压的频率尤其是优选为3-10Hz左右,由此,可使白色及黑色粒子5A、5B无斑点地均匀分散到各像素100的基板面中。因此,可防止显示斑点的发生。另外,如上所述,若在例如显示装置出厂之前进行一次这种电压施加,使粒子5A、5B均匀分散,则以后也保持该效果。
下面,着眼于作为构成单位的1个像素100来说明显示元件中的显示动作。另外,在多个像素100的各个中,分别单独进行以下说明的动作,由此显示图像。
图12是说明像素100的显示动作用的模式截面图,图12A表示黑显示时的显示动作,图12B表示白显示时的显示动作。另外,图13A是表示显示动作时施加于第一、第二及第三电极2、12、4上的信号电压的模式波形图,帧1表示黑显示时的信号电压,帧2表示白显示时的信号电压。这里,设第一电极的电位为Vb,设第二电极的电位为Va,设第三电极的电位为Vc。
如图12A及图13A的帧1所示,在黑显示时,首先向第一电极2与第二电极12之间施加对应于图像信号的信号电压。这里,通过开关元件20进行电压施加系统路径的切换,使第一电极2的电位Vb变为负,同时,使第二电极12的电位Va变为正。另外,这里,通过开关元件21进行切换,以不向第三电极4施加电压,第三电极4的电位Vc变为0(期间A)。通过这种电压施加,向两电极2、12间提供根据(Va-Vb)的电压求出的电场。这里,因为(Va-Vb)为正,所以提供方向从下侧基板6指向上侧基板16侧的电场,在第一电极2变为负极的同时,第二电极12变为正极。因此,带负电的黑色粒子5B向作为正极的第二电极12移动,附着在电极表面上。由此,在从上侧基板16侧观察时,不带电因而处于浮游在空间中的白色粒子5A被黑色粒子5B覆盖。
这里,在上述黑色粒子5B移动时,由于镜像力等,黑色粒子5B附着在由第三电极4覆盖的隔壁3上。另外,在隔壁3的周围引起黑色粒子5B的凝聚。若黑色粒子5B附着在隔壁3上同时在周围凝聚,则由于附着在第二电极12上的黑色粒子5B的数量减少,所以在由黑色粒子5B覆盖的区域中会有间隙,从该间隙观察白色粒子5A。在这种状态下,产生显示斑点,且对比度降低。为了防止这种显示斑点的发生,通过以下方法,使附着在隔壁3上及在周边凝聚的黑色粒子5B从隔壁3上剥离,并向第二电极12侧移动。
即,如上所述在第一及第二电极2、12之间施加用于使黑色粒子5B移动的信号电压后,切换开关元件21,将第三电极4连接于直流电源23(这里连接于第一电极2的电压施加系统路径上),以代替第一电极2。由此,在第二电极12与第三电极4之间施加电压,第一电极2的电位Vb变为0,第二电极12的电位Va变为正,第三电极4的电位Vc变为负。因此,通过这种电压施加,向两电极12、4间提供根据(Va-Vc)的电压求出的电场。这里,因为(Va-Vc)为正,所以提供方向从第三电极4侧指向第二电极12侧的电场,在第二电极12变为正极的同时,第三电极4变为负极(期间B)。通过这样将配置在隔壁3中的第三电极4设为与附着的黑色粒子5B相同的极性,附着在第三电极4上及在其周边凝聚的黑色粒子5B由于库仑力而与该电极4排斥,因此,从隔壁3上剥离后,向第二电极12移动。之后,移动的粒子5B附着在第二电极12的表面上,覆盖下方的白色粒子5A,帮助显示。这样,通过向第二电极12与第三电极4之间施加电压,从隔壁3上去除黑色粒子5B,可将黑色粒子5B有效用于显示,并防止从黑色粒子5B的间隙来观察白色粒子5A。因此,可抑制显示斑点,可实现高对比度。
如上所述,在第二电极12与第三电极4之间施加电压后,停止施加电压,变为无电压状态。即,第一、第二及第三电极2、12、4的电位Va、Vb、Vc变为0(期间C)。在这种无电压状态下,通过粒子间及粒子与该电极12间的范德华力或镜像力等附着力,保持黑色粒子5B向第二电极12的附着。因此,保持黑显示。
接着,在黑显示变换为白显示。在变换成白显示时,如图12B及图13A的帧2所示,首先向第一电极2与第二电极12之间施加对应于图像信号的信号电压。这里,通过开关元件20进行电压施加系统路径的切换,使第一电极2的电位Vb变为正,同时,使第二电极12的电位Va变为负。另外,这里,通过开关元件21进行切换,以不向第三电极4施加电压,第三电极4的电位Vc变为0(期间D)。通过这种电压施加,向两电极2、12间提供根据(Va-Vb)的电压求出的电场。这里,因为(Va-Vb)为负,所以提供方向从上侧基板16指向下侧基板6侧的电场,在第一电极2变为正极的同时,第二电极12变为负极。因此,带负电的黑色粒子5B向作为正极的第一电极2移动,潜到白色粒子5A的下面,附着在电极表面上。由此,在从上侧基板16侧观察时,黑色粒子5B被白色粒子5A所覆盖,变为白显示。
这里,在上述黑色粒子5B移动时,与所述黑显示的情况一样,由于镜像力等,黑色粒子5B附着在由第三电极4覆盖的隔壁3上。另外,在隔壁3的周围引起黑色粒子5B的凝聚。若黑色粒子5B附着在隔壁3上同时在周围凝聚,则从上侧基板16侧观察时,观察到这些黑色粒子5B。因此,产生显示斑点,且对比度降低。为了防止这种显示斑点的发生,通过以下方法,使附着在隔壁3上及在周边凝聚的黑色粒子5B从隔壁3上剥离,并向第一电极2侧移动。
即,如上所述在第一及第二电极2、12之间施加用于使黑色粒子5B移动的信号电压后,切换开关元件21,将第三电极4连接于直流电源23(这里将第三电极4连接于第二电极的电压施加系统路径上),以代替第一电极12。由此,在第一电极2与第三电极4之间施加电压,第一电极2的电位Vb变为正,第二电极12的电位Va变为0,第三电极4的电位Vc变为负(期间E)。因此,通过这种电压施加,向两电极2、4间提供根据(Vb-Vc)的电压求出的电场。这里,因为(Vb-Vc)为正,所以提供方向从第三电极4侧指向第一电极2侧的电场,在第一电极2变为正极的同时,第三电极4变为负极。通过这样将配置在隔壁3中的第三电极4设为与附着的黑色粒子5B相同的极性,附着在第三电极4上及在其周边凝聚的黑色粒子5B由于库仑力而与该电极4排斥,因此,从隔壁3上剥离后,向第一电极2移动。之后,移动的粒子5B潜到白色粒子5A的下面,附着在第一电极2的表面上。这样,通过向第一电极2与第三电极4之间施加电压,从隔壁3上去除黑色粒子5B,可防止观察黑色粒子5B。因此,可抑制显示斑点,可实现高对比度。
如上所述,在第一电极2与第三电极4之间施加电压后,停止施加电压,变为无电压状态。即,第一、第二及第三电极2、12、4的电位Va、Vb、Vc变为0(期间F)。在这种无电压状态下,通过粒子间及粒子与该电极2间的范德华力或镜像力等附着力,保持黑色粒子5B向第一电极2的附着。因此,保持白显示。
在本实施方式的显示装置中,对应于图像信号,反复进行这种黑显示及白显示,进行图像的变换。在这种本实施方式的显示装置中,与实施方式1一样,可防止发生显示斑点或对比度降低,实现良好的显示特性,同时,实现工作电压的降低化。具体而言,通过从隔壁3上去除黑色粒子5B,可进行抑制显示斑点的良好显示,同时,实现工作电压的降低化。另外,通过如上所述在显示装置的制造时向第一及第二电极2、12之间施加交变电场,可使黑色及白色粒子5B、5A在像素100内均匀分散,所以可进一步降低显示斑点。
并且,本显示装置仅通过在隔壁3中配置第三电极4,构成布线来将该电极4连接于连接第一及第二电极2、12的直流电源23上就可容易实现,所以可容易制造。另外,因为使用共同的直流电源23,所以实现装置的节省空间化,同时,通过切换电压施加系统路径,也可将向第一及第二电极2、12的施加电压施加到第三电极4上,所以可实现装置的节能化。另外,上述如图13A所示,说明为了与显示直接相关的粒子移动而施加的电压、和为了从隔壁中去除粒子而施加的电压为直流电压的情况,但如图13B所示,优选将使振幅比该直流电压小的矩形波交流电压重叠在直流电压上所构成的电压适用于所述两种用途的施加电压的至少一方。若施加这样使交流电压重叠的电压,则可通过交流电压使附着在隔壁或电极上的粒子进行微小振动运动,可通过该运动来减弱粒子的附着力。在这种状态下,若施加直流电压,则容易使所述附着力弱的粒子剥离,向反极性移动。因此,与不重叠交流电压的情况下所需的直流电压相比,为了使粒子移动而施加的直流电压降低。因此,可实现整体工作电压的降低化。例如图13B中,在黑显示时施加于第一及第二电极2、12的信号电压(期间A、期间D)由150V的振幅的直流电压分量和30-70V、例如50V左右的振幅的矩形波交流电压分量构成。此时,优选交流电压分量的频率在100Hz以上。该频率由直流电压分量与交流电压分量的比率来决定最佳值。
作为本实施方式的变形例,在第一及第二电极与第三电极之间形成绝缘层。作为绝缘层的形成方法,例如通过旋涂法在第一及第二电极上成膜膜厚为2-3微米左右的将10wt%聚碳酸酯树脂(三菱ガス化学制,ビスフエノノルZ型聚碳酸酯Z200)混合在四氢呋喃(THF)中的混合物。另外,在形成绝缘层的情况下,第三电极还包含隔壁的上下端部来覆盖整体,与该绝缘层直接接触。
(实施方式10)
图14是表示构成本发明实施方式10的显示装置的显示元件的像素的结构的模式截面图。如图14所示,本实施方式的像素具有与实施方式9一样的结构,但以下各点与实施方式1不同。另外,本实施方式的显示动作与图12A及图12B所示实施方式1的显示动作一样。另外,显示动作时施加的电压与实施方式1一样,如图13A或图13B中所示。
在本实施方式中,与黑色粒子5B为绝缘性的实施方式9不同,黑色粒子5B具有导电性。因此,与实施方式2的情况一样,如图14所示,在第一电极2及第二电极12上形成作为电荷传输层的电子传输层7。如实施方式2中所述,在黑色粒子5B具有导电性的本实施方式中,若不形成电子传输层7,则在发生交变电场期间,黑色粒子5B在第一及第二电极2、12之间反复往复振动运动,难以显示。另一方面,在第一及第二电极2、12上形成绝缘层来代替电子传输层7的情况下,可通过绝缘层来防止黑色粒子5B从第一及第二电极2、12接受电荷(空穴),但此时,仅通过从黑色粒子5B泄漏电荷(电子),黑色粒子5B从哪儿都未接受到电荷。因此,不能使黑色粒子5B移动,不能进行显示。
相反,若在第一及第二电极2、12上形成电子传输层7,则在例如图13A所示黑显示时,当黑色粒子5B经电子传输层7附着到第二电极12上时,电子传输层7有选择地阻止空穴通过,同时仅使电子通过。因此,可防止空穴从第二电极12交换到黑色粒子5B,并且,可将电子从第二电极12交换到黑色粒子5B。因此,此时,黑色粒子5B不变为与原来的极性(负极性)相反的极性(正极性),即使黑色粒子5B是带电性,也可保持带电量均匀,为负极性原样不变,从而保持在作为正极的第二电极12侧。另外,在图13B所示白显示时,在第一电极2上形成电子传输层7,所以与黑显示时的情况一样,空穴不从成为正极的第一电极2交换到黑色粒子5B,仅交换电子。因此,黑色粒子5B保持带电量均匀,为负极性原样不变,由此被保持在作为正极的第一电极2侧。因此,根据在第一及第二电极2、12上形成电子传输层7的本实施方式的结构,即使是具有导电性的黑色粒子5B,也可防止黑色粒子5B的往复振动运动,可进行稳定的良好的显示。另外,在本实施方式中,得到与实施方式9中所述的效果一样的效果。
作为构成电子传输层7的电子传输材料,例如使用苯醌类、四氰乙烯类、四氰基喹诺二甲烷类、氟润滑脂类、呫吨酮类、菲醌类、邻苯二甲酸酐类、二苯酚合苯醌类等化合物。
(实施方式11)
图15是表示构成本发明实施方式11的显示装置的显示元件的像素的结构的模式截面图。如图15所示,本实施方式的像素具有与实施方式9一样的结构,但以下各点与实施方式9不同。另外,本实施方式的显示动作与图12A及图12B所示实施方式10的显示动作一样。另外,显示动作时施加的电压与实施方式9一样,如图13A或图13B中所示。
在本实施方式中,与隔壁3由绝缘性材料构成的实施方式1不同,隔壁13由导电性材料构成。这里,隔壁13由与第三电极4相同的导电性材料构成,由此隔壁13兼作第三电极4。从显示装置的弯曲强度看,这种隔壁13优选具有柔性。另外,在隔壁13具有导电性的结构中,若隔壁13直接接触第一及第二电极2、12,则两电极间导通,不会发生电场,所以在两电极2、12之间配置绝缘层10,确保绝缘性。
在以上结构的本实施方式中,得到与实施方式9中所述效果一样的效果。另外,这里,因为隔壁与第三电极一体形成,所以容易制造。
(实施方式12)
图16是模式表示构成本发明实施方式12的显示装置的显示元件的像素的结构及显示动作的截面图,图16A表示黑显示时,图16B表示白显示时。在本实施方式中,如下所示,为了去除附着在隔壁3上的黑色粒子5B,不向设置在隔壁3中的电极4施加电压,为了移动有助于显示的粒子,向第三电极4施加电压。
如图16A及图16B所示,在本实施方式中,在下侧基板6’的第一基板30中使用白色板。另外,在上侧基板侧不配置第二电极,这里,向配置在隔壁3中的电极4与下侧基板6’侧的电极2之间提供交变电场。并且,这里,在空间17内仅封入一种着色粒子、即黑色粒子5B。
如图16A所示,在黑显示时,向下侧基板6’侧的电极2与配置在隔壁3中的电极4之间施加对应于图像信号的信号电压,由此,电极2变为正极,同时电极4变为负极。因此,带负电的黑色粒子5B向作为正极的电极2移动,覆盖其表面。若黑色粒子5B覆盖电极2的表面,则看不见配置在电极2下方的白色板(第一基板)30。由此,在从上侧基板侧观察时,观察不到白色板30的颜色,进行基于黑色粒子5B的黑显示。
另一方面,如图16B所示,在白显示时,向电极2、4之间施加与黑显示时方向相反的电压,电极2变为负极,同时电极4变为正极。因此,黑色粒子5B向电极4移动,覆盖电极4的表面。另外,随着黑色粒子5B的移动,去除附着在白色板30上的粒子5B,露出白色板30。因此,在从上侧基板侧观察时,透过透明电极2,主要观察白色板30的颜色,变为白显示。
这里,施加于电极2与电极4之间的电压可以是实施方式9的图13A所示直流电压,但如实施方式9中所述,从降低工作电压看,优选是图13B所示在直流电压上重叠矩形波的交流电压来构成的电压。另外,在制造本实施方式的显示元件时,与实施方式1的情况一样,在将黑色粒子5B封入空间17内后,优选向电极2与电极4之间施加交流电压,产生交变电场。由此,与实施方式10的情况一样,可使黑色粒子5B在空间17内均匀分散。
在这种本实施方式中,得到与实施方式9中所述效果一样的效果。另外,这里,因为在空间17中移动的粒子为黑色粒子5B一种,所以不会象使用多种粒子的情况下那样在移动时粒子彼此冲击,或反极性的粒子彼此凝聚,妨碍彼此移动。因此,黑色粒子5B可快速移动。因此,在显示装置中,在实现响应速度提高的同时,可实现工作电压的降低化。
另外,上述说明着色下侧基板6’侧的第一基板20的情况,但也可着色电极2来代替第一基板20,或者单独配置着色层。
在上述实施方式9-11中,为了主要移动有助于显示的粒子而在第一及第二电极间施加电压后,为了去除随着在隔壁上的粒子而在第二及第三电极间施加电压,但也可事先在第一及第三电极间施加电压后,在第一及第二电极间施加电压,或同时向第一及第二电极间施加电压和向第一及第三电极间施加电压。即,主要用于移动粒子的电压施加与用于从隔壁中去除粒子的电压施加既可错开计时进行,也可同时进行。例如,若事先向第一及第三电极间施加电压,则可预防粒子附着在隔壁上,所以与使暂时附着在隔壁上的粒子剥离并去除的情况相比,可以更低的电压来得到效果。另外,在上述实施方式中,说明主要用于移动粒子所施加的电压与用于从隔壁中去除粒子所施加的电压为相同振幅大小的情况,但该两个施加电压也可大小不同。另外,该两个电压的施加时间既可相同也可不同。
另外,在上述实施方式9-12中,说明像素具有六边形的情况,但像素的形状不限于此,也可具有通常的长方形形状。
另外,在上述实施方式9-12中,说明第一电极与第二电极夹持空间对向配置,产生纵向电场的情况,但也可如实施方式7的结构那样,在相同基板侧配置第一及第二电极,产生横向电场。
另外,在上述实施方式9-11中,带电的不限于黑色粒子5B,白色粒子5A也可带电。此时,由于提供的电场,两粒子分别对应于极性在空间中移动,配置在变为观察侧的上侧基板侧的第二电极上附着的粒子颜色变为显示颜色。因此,这里,为了防止提供该目的显示颜色的粒子附着在隔壁上,施加电压,使设置在隔壁的第三电极变为与成为显示侧的第二电极相反的极性。
另外,在上述实施方式9-11中,说明第三电极与第一及第二电极一起连接于相同的电源上的情况,但也可连接于不同电源上。另外,第三电极未必连接于第一电极或第二电极。
另外,在上述实施方式9-12中,说明粒子在气相中移动的情况,但本发明也可适用于粒子在液相中移动的结构的显示装置、例如电泳显示器等。
另外,在上述实施方式9-12中,说明无源矩阵驱动型的显示装置,但也可是有源矩阵驱动型。有源矩阵驱动型适于动画等要求高速响应的显示。另外,无源矩阵驱动型适于不要求动画等高速响应的情况、例如由报纸显示器显示新闻等的情况。这里,在使粒子在液相中移动的现有电泳显示器中,因为粒子按串扰电压等移动,所以难以成为无源矩阵驱动型,但若为上述在气相中移动的结构,则因为使粒子移动时的阈值电压高,所以可抑制基于串扰电压等的移动,所以可实现无源矩阵驱动型。并且,若构成无源矩阵驱动型,则因为不必象有源矩阵驱动型的情况那样形成薄膜晶体管(TFT)来作为开关元件,所以可实现制造成本的削减、读取时间的削减、生产率的提高等。
另外,有助于显示的粒子的带电性不限于上述实施方式1-12。例如,在上述实施方式9-12中,说明黑色粒子5B带负电的情况,但黑色粒子5B也可带正电。此时,向各电极2、12、4施加与上述工作电压反极性的电压,各电极2、12、4的电位变为与上述情况相反,进行上述动作。这里,在黑色粒子5B带正电且为导电性的情况下,必需在施加图像信号电压的电极表面设置空穴传输层。通过设置空穴传输层,可在防止电子从电极交换到黑色粒子5B的同时,交换空穴,所以可保持黑色粒子5B的正电荷。
另外,在上述实施方式1-12中,说明进行黑白显示的情况,但本发明也可适用于彩色显示。例如,也可通过在上侧基板侧设置滤色器来实现彩色显示。并且,也可通过使用对每种颜色具有不同移动特性的两种以上的着色粒子,使电场方向进行各种变化并使该粒子移动,实现对应于着色粒子种类数量的多色显示。另外,在实施方式12中,通过将下侧基板侧的着色基板分涂成多种颜色,也可进行多色显示。
另外,在上述实施方式1-12中,说明着色粒子为多孔性且为复合粒子的情况,但粒子结构不限于此,即使在使用通常的粒子的情况下也可得到上述效果。另外,如上所述,若粒子彼此的大小为相同程度,则有利于工作电压的降低化,但未必为相同程度。
另外,在上述实施方式1-12中,说明使向第一及第二电极间提供的电场、向第一及第三电极间提供的电场、及向第二及第三电极间提供的电场等3个电场分布产生的情况,但也可发生基于各电场组合的电场。另外,例如分割设置第三电极,或在像素内分割设置基板上的第一及/或第二电极,从而可进一步产生多种电场。
产业上的可利用性
根据本发明的显示装置有效作为防止显示斑点的发生及对比度的降低的同时实现工作电压的降低化的显示装置,尤其是有效作为可弯曲、非常轻量且薄型并作为纸的代替可利用的电子报纸。

Claims (40)

1、一种显示装置,具备:至少在一个面中形成电极且至少一方有透光性的对向配置的一对基板;隔板,保持形成于所述基板间的期望宽度的间隙;和封入所述基板间的间隙中的带电性的至少一种粒子群,通过由施加于所述基板的所述电极上的图像信号电压提供的电场,所述粒子群在所述基板间的间隙中移动,显示对应于所述图像信号电压的图像,其特征在于:
面向所述粒子群的移动空间来设置防止有助于显示的粒子数量减少的粒子利用促进部件。
2、一种显示装置,具备:至少在一个面中形成电极且至少一方有透光性的对向配置的一对基板;隔板,保持形成于所述基板间的期望宽度的间隙;和封入所述基板间的间隙中的带电性的至少一种粒子群,通过由施加于所述基板的所述电极上的图像信号电压提供的电场,所述粒子群在所述基板间的间隙中移动,显示对应于所述图像信号电压的图像,其特征在于:
面向所述粒子群的移动空间设置有振动发生部。
3、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:在至少一方所述基板的所述粒子群移动的空间侧设置有所述振动发生部。
4、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:在一方所述基板中形成有施加所述图像信号电压的第一电极和第二电极。
5、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:在所述一对基板的一方基板形成施加所述图像信号电压的第一电极,在所述一对基板的另一方基板形成施加所述图像信号电压的所述第二电极。
6、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述振动发生部还具备电极和振动发生体,通过由所述电极形成的电场,所述振动发生体发生振动,设置在所述基板处的所述电极兼作所述振动发生部的电极。
7、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述振动发生部还具备电极和振动发生体,通过由所述电极形成的电场,所述振动发生体发生振动,所述振动发生部构成所述隔板。
8、根据权利要求7所述的显示装置,其特征在于:在所述振动发生部的所述电极与设置在所述基板上的所述电极之间配置绝缘性媒体,绝缘所述振动发生部与所述基板的所述电极。
9、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述粒子群移动的空间为气相空间。
10、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述粒子群移动的空间为由绝缘性溶剂充满的液相空间。
11、根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于:将封入有所述粒子群与所述绝缘性溶剂的容器配置在所述基板间的所述间隙中。
12、根据权利要求10所述的显示装置,其特征在于:所述粒子群通过对应于所述图像信号电压而提供给所述基板的所述电极间的电场来进行排列。
13、根据权利要求12所述的显示装置,其特征在于:所述粒子群是沿所述电场排列的电场排列粒子。
14、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述粒子群至少着色一种颜色。
15、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述振动发生部由压电体构成。
16、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:所述振动发生部兼作至少一方的所述基板。
17、根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于:
所述显示装置的显示至少包含第一及第二显示状态,
在所述第一显示状态下,向设置在所述基板上的所述电极施加第一图像信号电压,形成第一电场,
在所述第二显示状态下,向设置在所述基板上的所述电极施加第二图像信号电压,形成方向与所述第一电场不同的第二电场,
从所述第一显示状态转变为所述第二显示状态时,进行向所述振动发生部施加高频正弦波电压的动作、和向设置在所述基板上的所述电极施加所述第二图像振动电压的动作。
18、根据权利要求17所述的显示装置,其特征在于:同时进行所述高频正弦波电压的施加动作和所述图像信号电压的施加动作。
19、根据权利要求17所述的显示装置,其特征在于:错开计时来进行所述高频正弦波电压的施加动作和所述图像信号电压的施加动作。
20、一种显示装置,夹在形成于至少一方透明的对向的一对基板间的空间中的至少一种多个带电着色粒子通过由施加到配置在所述空间内的一对电极间的图像信号电压提供的电场,在所述电极间移动,由此显示对应于图像信号电压的图像,其特征在于,具备:
将所述空间划分为每个像素的隔壁;
基板侧电极,连接于电压施加部件,在每个所述像素中,配置在所述基板内面;和
隔壁侧电极,在每个所述像素中,配置在所述隔壁上,连接于电压施加部件,
至少向所述基板侧电极施加图像信号电压,并进行显示。
21、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:所述空间为气相空间。
22、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:向所述基板侧电极施加电压所产生的电场及向所述隔壁侧电极施加电压后产生的电场的至少一方为交变电场。
23、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:
所述基板侧电极包含配置在基板侧的成对的电极,
所述基板侧电极连接于向所述基板侧电极施加图像信号电压的第一电压施加部件,
所述隔壁侧电极连接于向所述隔壁侧电极施加提供防止所述带电粒子附着到所述隔壁上的电场的电压的第二电压施加部件。
24、根据权利要求23所述的显示装置,其特征在于:由所述第一电压施加部件向所述基板侧电极施加所述图像信号电压,之后,由所述第二电压施加部件向所述隔壁侧电极施加所述电压。
25、根据权利要求23所述的显示装置,其特征在于:同时进行由所述第一电压施加部件向所述基板侧电极施加所述图像信号电压和由所述第二电压施加部件向所述隔壁侧电极施加所述电压。
26、根据权利要求23所述的显示装置,其特征在于:
在所述空间中夹入带电特性不同的两种以上的所述带电着色粒子,
由所述第二电压施加部件向所述隔壁侧电极施加防止所述带电着色粒子中从观察侧观察颜色而提供显示颜色的粒子附着到所述隔壁上的电场的电压。
27、根据权利要求23所述的显示装置,其特征在于:用一个电源来构成所述第一电压施加部件和所述第二电压施加部件。
28、根据权利要求23所述的显示装置,其特征在于:包含不同的电源来构成所述第一电压施加部件和所述第二电压施加部件。
29、根据权利要求23所述的显示装置,其特征在于:所述隔壁侧电极与所述基板侧电极的至少一方的电极电连接。
30、根据权利要求29所述的显示装置,其特征在于:
由所述第一电压施加部件向作为配置在所述基板侧的一对电极的第一电极和第二电极施加所述图像信号电压,形成方向指向所述第二电极的电场,
由所述第二电压施加部件向与所述第一电极电连接的所述隔壁侧电极施加电压,形成方向指向所述第二电极的电场,
在向所述第二电极施加电压的状态下,向所述隔壁侧电极施加电压。
31、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:
在所述空间中夹入1种带电着色粒子,
在所述基板侧电极或所述隔壁电极附近配置呈现与所述粒子不同颜色的着色层,
配置在所述基板侧电极与所述隔壁侧电极之间施加图像信号电压的电压施加部件。
32、根据权利要求31所述的显示装置,其特征在于:
所述显示装置的各像素的显示至少包含第一及第二显示状态,
在所述第一显示状态下,所述带电粒子覆盖所述着色面,
在所述第二显示状态下,所述带电粒子向所述隔壁侧电极移动,使所述着色面露出。
33、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:
重叠直流电压与比所述直流电压小的矩形波的交流电压来构成施加在所述隔壁侧电极的电压及施加在所述基板侧电极的电压至少一方。
34、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:
所述隔壁兼作所述隔壁侧电极。
35、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:
所述隔壁在平面视图中将所述像素区分成六边形。
36、根据权利要求20所述的显示装置,其特征在于:
所述带电着色粒子中的至少一种是多孔类粒子。
37、根据权利要求2或20所述的显示装置,其特征在于:
所述粒子中的至少一种是由芯体粒子与直径为所述芯体粒子直径的1/1000以上1/100以下左右的微小粒子构成的复合粒子。
38、根据权利要求2或20所述的显示装置,其特征在于:
对所述粒子的表面或所述粒子附着的部件表面的至少一部分实施憎水处理。
39、一种显示装置的制造方法,所述显示装置具备:至少在一个面中形成电极且至少一方有透光性的对向配置的一对基板;隔板,保持形成于所述基板间的期望宽度的间隙;封入所述基板间的间隙中的带电性的至少一种粒子群;和面向所述粒子群移动的空间而设置的振动发生部,通过由施加于所述电极上的图像信号电压提供的电场,所述粒子群在所述基板间的间隙中移动,显示对应于所述图像信号电压的图像,其特征在于:
在所述基板间的间隙中封入所述粒子群后,使所述振动发生部发生振动。
40、一种显示装置的制造方法,所述显示装置具备:隔壁,将在至少一方透明的对向的一对基板间形成的空间划分为每个像素;基板侧电极,连接于电压施加部件,在每个所述像素中,配置在所述基板内面;和隔壁侧电极,在每个所述像素中,配置在所述隔壁上,连接于电压施加部件,通过由至少向所述基板侧电极施加的图像信号电压提供的电场,夹在所述空间中的至少一种多个带电着色粒子在所述空间中移动,由此显示对应于所述图像信号电压的图像,其特征在于:
在所述空间中封入至少一种多个带电着色粒子,在所述封入后,至少向所述基板侧电极施加交流电压,使所述空间内发生交变电场。
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