JP2001201770A

JP2001201770A - 電気泳動表示装置およびその駆動方法

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Publication number: JP2001201770A
Application number: JP2000338930A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Kishi; 悦朗貴志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2001-07-27
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP3625421B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クロストークの発生を抑え、良好な表示コン
トラストが得られる単純マトリックス駆動が可能な水平
移動型電気泳動表示装置を提供する。【解決手段】第１基板１上には第１表示電極４と第２
表示電極３とが配置され、隔壁１０を介して第２基板２
が対向配置され、２つの制御電極のうち一方の第１制御
電極５は第２基板上に配置され、他方の第２制御電極１
３は第１基板上の第１表示電極４と第２表示電極３の境
界に配置され、それぞれの制御電極には独立に電圧を印
加することができ、また両基板と隔壁によって形成され
る空間内には、透明な絶縁性液体７が充填され、透明絶
縁性液体中には着色された帯電泳動粒子６が分散されて
いる電気泳動表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電泳動粒子を移
動させて表示を行う電気泳動型表示装置およびその駆動
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器の発達に伴い、各種情報
のデータ量は拡大の一途をたどり、情報の出力も様々な
形態を用いてなされている。一般に、情報の出力は、ブ
ラウン管や液晶などを用いたディスプレイ表示とプリン
タなどによる紙へのハードコピー表示とに大別できる。
ディスプレイ表示においては、低消費電力且つ薄型の表
示装置のニーズが増しており、中でも液晶表示装置は、
こうしたニーズに対応できる表示装置として活発な開発
が行われ商品化さてれいる。しかしながら、現在の液晶
表示装置には、画面を見る角度や、反射光により、画面
上の文字が見ずらく、また光源のちらつき・低輝度等か
ら生じる視覚への負担が、未だ十分に解決されていな
い。またブラウン管を用いたディスプレイ表示では、コ
ントラストや輝度は液晶表示と比較して十分あるもの
の、ちらつきが発生するなど後述するハードコピー表示
と比較して十分な表示品位があるとはいえない。また装
置が大きく重いため携帯性が極めて低い。

【０００３】一方、ハードコピー表示は情報の電子化に
より不要になるものと考えられていたが、実際には依然
膨大な量のハードコピー出力が行われている。その理由
として、情報をディスプレイ表示した場合、前述した表
示品位に係わる問題点に加えて、その解像度も一般的に
は最大でも１２０ｄｐｉ程度と紙へのプリント・アウト
（通常３００ｄｐｉ以上）と比較して相当に低い。従っ
て、ディスプレイ表示ではハードコピー表示と比較して
視覚への負担が大きくなる。その結果、ディスプレイ上
で確認可能であっても、一旦ハードコピー出力すること
がしばしば行われることになる。また、ハードコピーさ
れた情報は、ディスプレイ表示のように表示領域がディ
スプレイのサイズに制限されることなく多数並べたり、
また複雑な機器操作を行わずに並べ替えたり、順に確認
していくことができることも、ディスプレイ表示可能で
あってもハードコピー表示が併用される大きな理由であ
る。さらには、ハードコピー表示は、表示を保持するた
めのエネルギーは不要であり、情報量が極端に大きくな
い限り、何時でもどこでも情報を確認することが可能で
あるという優れた携帯性を有する。

【０００４】このように動画表示や頻繁な書き換えなど
が要求されない限り、ハードコピー表示はディスプレイ
表示と異なる様々な利点を有するが、紙を大量に消費す
るという欠点がある。そこで、近年においては、リライ
タブル記録媒体（視認性の高い画像の記録・消去サイク
ルが多数回可能で、表示の保持にエネルギーを必要とし
ない記録媒体）の開発が盛んに進められている。こうし
たハードコピーの持つ特性を継承した書き換え可能な第
３の表示方式をペーパーライクディスプレイと呼ぶこと
にする。

【０００５】ペーパーライクディスプレイの必要条件
は、書き換え可能であること、表示の保持にエネルギー
を要さないか若しくは十分に小さいこと（メモリー
性）、携帯性に優れること、表示品位が優れていること
などである。現在、ペーパーライクディスプレイとみな
せる表示方式としては、例えば、サーマルプリンターヘ
ッドで記録・消去する有機低分子・高分子樹脂マトリッ
クス系（例えば、特開昭５５−１５４１９８号公報、特
開昭５７−８２０８６号公報）を用いた可逆表示媒体を
挙げることができる。この系は一部プリペイドカードの
表示部分として利用されているが、コントラストが余り
高くないことや、記録・消去の繰り返し回数が１５０〜
５００回程度と比較的少ないなどの課題を有している。

【０００６】また、別のペーパーライクディスプレイと
して利用可能な表示方式として、ＨａｒｏｌｄＤ．Ｌ
ｅｅｓ等により発明された電気泳動表示装置（米国特許
第３６１２７５８号明細書）が知られている。他にも、
特開平９−１８５０８７号公報に電気泳動表示装置が開
示されている。

【０００７】この表示装置は、絶縁性液体中に着色帯電
泳動粒子を分散させてなる分散系と、この分散系を挟ん
で対峙する一対の電極からなっている。電極を介して分
散系に電圧を印加することにより、着色帯電泳動粒子の
電気泳動性を利用して、該着色帯電泳動粒子を粒子自身
が持つ電荷と反対極性の電極側にクーロン力により吸着
させるものである。表示は、この着色帯電泳動粒子の色
と染色された絶縁性液体の色の違いを利用して行われ
る。つまり、着色帯電泳動粒子が観測者に近い光透過性
の第１の電極表面に吸着させた場合には着色帯電泳動粒
子の色が観察され、逆に観測者から遠い第２の電極表面
に吸着させた場合には、着色帯電泳動粒子と光学的特性
が異なるように染色された絶縁性液体の色が観察され
る。

【０００８】しかしながら、このような電気泳動装置で
は、絶縁性液体に染料やイオンなどの発色材を混合しな
くてはならず、このような発色材の存在は、新たな電荷
の授受をもたらすために電気泳動動作において不安定要
因として作用しやすく、表示装置としての性能や寿命、
安定性を低下させる場合があった。

【０００９】係る問題を解決するために、第１表示電極
及び第２表示電極からなる電極対を同一基板上に配置
し、観察者から見て着色帯電泳動粒子を水平に移動させ
る表示装置が、特開昭４９−５５９８号公報及び特願平
１０−００５７２７号公報において提案された。電気泳
動特性を利用して、透明な絶縁性液体中で着色帯電泳動
粒子を電圧印加により、第１表示電極面及び第２電極面
間を、基板面と水平に移動させることによって表示を行
うものである。

【００１０】水平移動型電気泳動表示装置においては、
絶縁性液体は透明であって、観察者側から見て、第１表
示電極と第２表示電極が異なる着色を呈し、いずれか一
方の色を泳動粒子の色と一致させてある。例えば第１表
示電極の色を黒色、第２表示電極の色を白色、泳動粒子
の色を黒色とすると、泳動粒子が第１電極上に分布する
場合には、第２表示電極が露出し白色を呈し、泳動粒子
が第２表示電極上に分布する場合には泳動粒子色である
黒色を呈す。

【００１１】ところで、画素がマトリックス状に配置さ
れた表示装置を、電気的にアドレスする方式としては大
別して、アクティブマトリックス方式と単純マトリック
ス方式の２つがある。

【００１２】アクティブマトリックス方式では、各画素
それぞれに対して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのス
イッチング素子を形成し、各画素に印加する電圧を画素
ごとに独立に制御する。この方式を用いれば、水平移動
型電気泳動表示装置を、高い表示コントラストで駆動す
ることが可能である。しかしながら一方で、アクティブ
マトリックス方式はプロセスコストが高い、薄膜トラン
ジスタのプロセス温度が高くポリマー基板上への形成が
困難である、といった問題を抱える。この問題は、低コ
ストでフレキシブルなディスプレイを目指すペーパーラ
イクディスプレイにおいては特に重要である。これらの
問題を解決するために、印刷プロセスが適用可能なポリ
マー材料による薄膜トランジスタの形成プロセスが提案
されているが、実用化の可能性は未だ未知数である。

【００１３】単純マトリックス方式は、アドレスのため
に必要な構成要素がＸ−Ｙ電極ラインのみであるから低
コストであリポリマー基板上への形成も容易である。選
択画素に対して書き込み電圧を印加する場合は、選択画
素を交点とするＸ電極ラインとＹ電極ラインに対して、
書き込み電圧に相当する電圧を印加すればよい。ところ
が、水平移動型電気泳動表示装置を単純マトリックス方
式により駆動しようとすると、選択された画素の周辺画
素まで一部書き込まれてしまう、いわゆるクロストーク
現象が発生し、表示コントラストが著しく劣化してしま
う。これは水平移動型電気泳動表示装置が、書き込み電
圧に対して明確な閾値特性を持たないために必然的に発
生する問題である。

【００１４】係る問題に対して、原理的に閾値を持たな
い電気泳動表示において、表示電極に加えて制御電極を
導入し、３電極構造によって単純マトリックス駆動を実
現する提案がなされている。３電極構造に関する提案は
殆どが上下電極型電気泳動表示に関してなされたもので
あり、例えば特開昭５４−０８５６９９号公報（米国特
許第４２０３１０６号明細書）がある。

【００１５】水平移動型電気泳動表示装置における３電
極構造の提案は唯一、特表平８−５０７１５４号公報
（米国特許第５３４５２５１号明細書）においてなされ
ている。但し特表平８−５０７１５４号公報において
は、分散液は透明ではなく着色されていると考えられ、
前述の特開昭４９−５５９８号公報及び特願平１０−０
０５７２７号公報及び本発明が対象とする、分散液が透
明であることを特徴とする水平移動型電気泳動表示装置
とは異なるものである。

【００１６】特表平８−５０７１５４号公報では制御電
極の配置に関して２つの構成が開示されている。図１８
にその２つの構成の表示装置の断面図を示す。第１の構
成は水平移動型電気泳動装置の第２基板２側に第３の電
極として制御電極５ａが配置されるタイプであり（図１
８（ａ）参照）、第２の構成は第１基板１側の第１表示
電極４と第２表示電極３との間に第３の電極として制御
電極１３ａが配置されるタイプである。（図１８（ｂ）
参照）

【００１７】第１構成、第２構成のいずれのタイプにお
いても、一画素内には、複数のライン電極が集合したフ
ォーク状第１表示電極と、第１表示電極の各ライン間に
配置された複数のライン電極が集合したフォーク状第２
表示電極が第１基板上に配置される。第２表示電極３上
にはクロム厚膜が付与され、その結果第１表示電極４と
第２表示電極３の境界に約０．３μｍの段差２２が形成
されている。第１構成においては制御電極５ａは、第１
基板１に対して２５〜１１６μｍの間隔で対向配置され
た第２基板２上の画素内全面に形成され、第２構成にお
いては制御電極１３ａは、第１基板上の、第１表示電極
４と第２表示電極３の各ライン間に配置される。図１８
においては説明の便宜上、第１表示電極、第２表示電極
ともに１ラインで構成される場合について示してある。

【００１８】次に、図１９および図２０を用いて特表平
８−５０７１５４号公報における書き込み動作について
説明する。図１９に泳動粒子の動作状態、図２０に印加
パルス及び反射率変化について示す。セル構成は図１８
（ａ）と同じ（但し１画素）である。

【００１９】尚、以下の説明で述べる印加電圧値は本発
明者が実際に行なった実験によって求められた条件であ
り、必ずしも特表平８−５０７１５４号公報記載の条件
とは一致していない。これは主に使用する泳動粒子の帯
電極性、帯電量などの物性値によるところが大きい。以
下の説明では、後に述べる本発明の動作説明との比較を
容易にするため、本発明者が使用した泳動粒子での実験
結果における印加電圧値を記載する。

【００２０】また特表平８−５０７１５４号公報におい
ては、絶縁性液体として着色液体を使用していると考え
られるが、以下の説明では後に述べる本発明の動作説明
との比較を容易にするため、本発明者らが独自に透明な
絶縁液体を用い、また表示コントラストの発現方法につ
いても、本発明者らが独自に泳動粒子を黒色、第１表示
電極を黒色、第２表示電極を白色とする本発明の実施形
態と同様の方式の構成について行なったのでその説明を
行なう。

【００２１】泳動粒子６の帯電極性を正、第２表示電極
３をコモン電極とし、第２表示電極３の接地電位を基準
にして第１表示電極４に駆動電圧Ｖｄ、制御電極５ａに
制御電圧Ｖｃを印加するものとする。

【００２２】期間Ｔａは白表示保持状態である。図１９
中、矢印はセル内の電界ベクトルの概要を示す。第１表
示電極４上に集められた泳動粒子６は、第１表示電極４
と第２表示電極３間に設けられた段差２２によって第２
表示電極３側への移動を抑制され、かつ第１表示電極４
と制御電極５ａ間に印加される保持電圧Ｖｃ＝＋２５０
Ｖによって表示電極側に押え込まれることによって安定
し、反射率（Ｒ）７０％程度の白表示状態が保持され
る。保持状態において印加されるＶｄ＝５Ｖは、黒表示
状態において、段差近傍の泳動粒子が第１表示電極側へ
移動しやすくなる傾向を抑制する役割を果たしている。

【００２３】書き込み期間Ｔｂにおいては、Ｖｄ＝＋５
０ｖ、Ｖｃ＝＋５０Ｖを印加する。第１表示電極４と制
御電極５ａとは同電位に設定されるため制御電圧による
押え込みは解除され、全ての泳動粒子６は表示電極面に
沿って段差を乗り越えて第２表示電極側に水平移動し、
反射率Ｒは急激に減少する。

【００２４】黒表示保持状態である期間Ｔｃでは、保持
電圧Ｖｃ＝＋２５０Ｖによって表示電極側に押し付けら
れ、反射率５％程度の黒表示状態が保持される。

【００２５】続いて、特表平８−５０７１５４号公報に
おいて開示された単純マトリックス駆動方法について図
２１および図２２を用いながら説明する。Ｘ方向にｍ
列、Ｙ方向にｎ行の画素が配列したｍ×ｎマトリックス
を有する水平移動型電気泳動表示装置を考える。画素配
列に沿って、ｍ本の信号電極線が列方向に、ｎ本の信号
電極線が行方向に、互いに直交するように配列されてお
り、各交点において信号電極線は各画素の制御電極５ａ
に、走査電極線は各画素内の第１表示電極４に配線され
ている。第２表示電極３はコモン電極とし接地電位に固
定する。

【００２６】まず全ての走査ラインにＶｄ＝−５０Ｖ、
全ての信号ラインにＶｃ＝０Ｖを印加し、全ての泳動粒
子６を第１表示電極上に集める（図２１（ａ）、全面消
去）。次にＹ方向に上から順番に走査ラインを選択し書
き込みを行なう。選択期間（書き込み期間）では、走査
ラインにＶｄ＝＋５０Ｖを印加し、選択画素に相当する
信号ラインにＶｃ＝＋５０Ｖ、非選択画素に相当するラ
インにＶｃ＝＋２５０Ｖを印加する。選択画素では表示
電極間に印加される駆動電圧Ｖｄ＝＋５０Ｖによって、
泳動粒子が段差を乗り越え第２表示電極側に移動し書き
込みが行なわれる（図２１（ｂ））。非選択画素におい
ても駆動電圧Ｖｄ＝＋５０Ｖが印加されているが、第１
の構成においては、泳動粒子はＶｃ＝＋２５０Ｖの制御
電圧によって第１表示電極に押し付けられ移動（書き込
み）が阻止される（図２１（ｃ））。

【００２７】一方、非選択期間においては走査ラインに
Ｖｄ＝＋５Ｖが印加され、信号ラインにはＶｃ＝＋５０
Ｖまたは＋２５０Ｖが印加される（図２２（ｄ）〜
（ｇ））。いずれの場合も、泳動粒子は制御電圧によっ
て表示電極面に押し付けられており表示状態は変化しな
い。

【００２８】このようにして、閾値特性を持たない水平
移動型電気泳動装置において、単純マトリックス駆動法
を用いた表示書き込みが実現される。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特表平
８−５０７１５４号公報で開示された水平移動型電気泳
動装置は次のような問題点を抱えていた。以下にその問
題点を図２３を参照しながら説明する。

【００３０】第１の構成においては、段差をあまり高く
設定できない、という制限がある。段差を高くしすぎる
と、選択期間における帯電泳動粒子の移動において、一
部の泳動粒子が段差を越えられずに段差底部に残留して
しまい、表示コントラストが低下する（図２３
（ａ））。段差底部への残留を引き起こさないために
は、段差の高さを泳動粒子径前後に制限する必要があ
る。

【００３１】段差の高さが制限されるため、段差による
泳動粒子の移動抑制効果は不十分である。このため、選
択期間に駆動電圧Ｖｄが印加された状態で、非選択画素
において制御電圧Ｖｃを印加し泳動粒子の移動を押え込
む場合（図２１（ｃ））において、段差が低いために一
部の泳動粒子が段差を越えて移動していまい、結果とし
てクロストーク現象を引き起こし表示コントラストが劣
化するという重要な問題が発生する（図２３（ｂ））。

【００３２】制御電圧Ｖｃを十分に大きくすれば、ある
程度泳動粒子を押え込むことは可能であるが、この場合
は印加電圧が上昇してしまうという弊害とともに、素子
内の絶縁部材中に高電圧によって注入された電荷が電圧
解除後も残留し、この残留電荷のもたらす意図せぬ電界
によって泳動粒子の動作状態が不安定になる、という新
たな問題が発生する。

【００３３】段差の高さが制限される弊害は他にもあ
る。段差の高さが十分でないため、第１表示電極と第２
表示電極との間の面積差をあまり大きく設定できない。
面積差を大きく設定すると、面積の小さい電極面上に泳
動粒子を集めようとしても泳動粒子が溢れ出てしまうか
らである（図２３（ｃ））。表示コントラストは、第１
表示電極と第２表示電極の面積比で決定されるため、結
果として表示コントラストが制限されてしまう。

【００３４】さらに、第１の構成においては、段差によ
る移動抑制効果は下段側から上段側への方向に限定さ
れ、上段側から下段側への移動はむしろ加速される。従
って、書き込み方向は一方向のみに限られ、まず最初に
全画面の泳動粒子を下段側に集め全面リセットしたの
ち、一方向への書き込みを行なうという駆動法に限定さ
れてしまう。書き込みを双方向に対して行なうことはで
きず、画面の一部のみを選択的に書き換えるような駆動
はできない。

【００３５】一方、第２の構成においては、選択期間に
おいては、非選択画素に対しては表示電極と制御電極間
に電圧を印加することによって泳動粒子の移動を双方向
に対して阻止することが可能であり、また選択画素に対
しては表示電極と制御電極間の電圧を０Ｖにすることに
よって泳動粒子の移動をスムーズに行なうことができ
る。この場合は段差は必ずしも必須な構成要素ではない
と考えられる。

【００３６】しかしながら、第２の構成において、制御
電極が阻止することができるのは、あくまで表示電極間
の移動のみであって、表示電極面内での移動については
制御不能である。このため非選択期間において表示電極
と制御電極間に印加される制御電圧によって、表示電極
面内に均一に分散していた泳動粒子は制御電極から反発
する方向に移動し、表示電極面内において図２４
（ａ），（ｂ）に示すような分布の偏りが発生し表示コ
ントラストが著しく低下してしまう、という問題があ
る。

【００３７】本発明は、この様な従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、クロストークの発生
を抑え、良好な表示コントラストが得られる単純マトリ
ックス駆動が可能で、また着色帯電泳動粒子の保持に要
する制御電圧を大幅に低減することが可能な水平移動型
電気泳動表示装置およびその駆動方法を提供することを
目的とするものである。

【００３８】また、本発明は、第１表示電極と第２表示
電極との面積比を従来より大きく設定でき、コントラス
トの向上を実現した電気泳動表示装置およびその駆動方
法を提供することを目的とするものである。

【００３９】また、本発明は、双方向の書き込み駆動が
でき、また表示画面の一部分のみを書き換える部分書き
換えが可能な電気泳動表示装置およびその駆動方法を提
供することを目的とするものである。

【００４０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、以上述べた
問題点を分析し鋭意検討した結果、（ａ）上記の第１の
構成及び第２の構成は、それぞれ全く異なる種類の問題
を抱えていること、（ｂ）それぞれの問題点は、相手の
構成を導入することによって解決できること、を見出し
た。

【００４１】そこで、以上述べた問題点を解決するため
に、本発明においては以下に記載する新規な構成の電気
泳動表示装置及びその駆動方法を提案する。

【００４２】本発明の第一の発明は、第１基板と、該第
１基板上に配置される第１表示電極及び第２表示電極
と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、各
電極に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板及び
第２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該透明絶縁
性液体中に分散された複数の着色帯電泳動微粒子とを備
え、該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示
電極間で移動させることによって表示の切り換えを行な
う電気泳動表示装置において、前記着色帯電泳動粒子の
移動を制御する電極として、前記第２基板上に配置され
る第１制御電極と、前記第１基板上の、前記第１表示電
極と第２表示電極との境界部に配置される第２制御電極
とを備えることを特徴とする電気泳動表示装置である。

【００４３】前記第１表示電極と前記第２表示電極との
境界部に障壁または段差を有し、該障壁の先端部分また
は段差のエッジ部分に前記第２制御電極が配置されてい
ることが好ましい。

【００４４】前記段差に隣接し、上段側に位置する表示
電極面の下側に、前記着色帯電泳動粒子が入出可能であ
って、表示面観察者からは視認不可能な、遮蔽空間が形
成されていることが好ましい。

【００４５】前記着色帯電泳動粒子が表示電極間を移動
するために第１表示電極と第２表示電極及び第１制御電
極と第２制御電極に印加される電圧信号が、着色帯電泳
動粒子を前記第２制御電極に移動する第１の期間と、第
２制御電極に集中した着色帯電泳動粒子を目的の表示電
極へと移動する第２の期間とからなる複合信号であるこ
とが好ましい。

【００４６】本発明の第二の発明は、第１基板と、該第
１基板上に配置される第１表示電極及び第２表示電極
と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、各
電極に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板及び
第２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該透明絶縁
性液体中に分散された複数の着色帯電泳動微粒子と、前
記第１表示電極と前記第２表示電極との境界部に配置さ
れる障壁または段差と、前記着色帯電泳動粒子の移動を
制御する電極として、前記第２基板上に配置される第１
制御電極と、前記第１基板上の前記障壁の先端部分また
は段差のエッジ部分に配置される第２制御電極とを備
え、該着色帯電泳動粒子を第１および第２表示電極間で
移動させることによって表示の切り換えを行なう電気泳
動表示装置の駆動方法において、前記着色帯電泳動粒子
の移動が、着色帯電泳動粒子を一方の表示電極から前記
第２制御電極近傍に移動する第１の過程と、第１の過程
に続いて着色帯電泳動粒子を第２制御電極から前記障壁
又は段差を越えて他方の表示電極側に移動する第２の過
程により行なわれることを特徴とする電気泳動表示装置
の駆動方法である。

【００４７】前記２つの過程からなる着色帯電泳動粒子
の移動を引き起こすために、（Ａ）正帯電の着色帯電泳
動粒子の場合には、前記第１の過程において「両表示電
極の電位及び第１制御電極の電位＞第２制御電極の電
位」、前記第２の過程において「移動前の表示電極の電
位及び第１制御電極の電位≧第２制御電極の電位＞移動
先の表示電極」の関係を満たし、（Ｂ）負帯電の着色帯
電泳動粒子の場合には、前記第１の過程において「両表
示電極の電位及び第１制御電極の電位＜第２制御電極の
電位」、前記第２の過程において「移動前の表示電極の
電位及び第１制御電極の電位≦第２制御電極の電位＜移
動先の表示電極」の関係を満たすように、前記第１表示
電極、第２表示電極及び制御電極に電圧を印加すること
が好ましい。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気泳動表示装置
（以下、表示装置と記す）の実施態様について順に説明
する。

【００４９】（代表的な実施態様の基本的な構成と動
作）図１は本発明の表示装置の代表的な一例を示す断面
図である。図１では説明の便宜上２画素からなる構成を
示している。第１基板１上には第１表示電極４と第２表
示電極３とが配置されており、また隔壁１０を介して第
２基板２が対向配置されている。本発明の構成上の顕著
な特徴は、２つの制御電極を備えていることにある。第
１制御電極５は第２基板上に配置され、第２制御電極１
３は第１基板上の第１表示電極４と第２表示電極３の境
界に配置される。それぞれの制御電極には独立に電圧を
印加することができる。両基板と隔壁によって形成され
る空間内には、透明な絶縁性液体７が充填され、透明絶
縁性液体中には着色された帯電泳動粒子６が分散されて
いる。２０は駆動ドライバーを示す。なお、本実施態様
において、透明な絶縁性液体とは、例えば無色透明な絶
縁性液体を用いることが好ましい。

【００５０】表示電極の平面形状に特に限定はなく、代
表的なストライプ形状（図２（ａ））のほか、方形（図
２（ｂ））、円形などの閉ループ形状など、任意の形状
が適用可能である。いずれの形状においても、第２制御
電極１３は第１表示電極４と第２表示電極３との境界領
域に形成される。

【００５１】図１の構成の具体的なサイズとしては、例
えば画素サイズｌ００μｍ×ｌ００μｍに対して、泳動
粒子径５μｍ、第１基板と第２基板の間隔７０μｍ、各
電極の全画素面積に対する面積比として、第１表示電極
２５％、第２表示電極７０％、第２制御電極５％程度が
好適である。

【００５２】セル構成部材の配色は任意の組み合わせが
可能であり、例えば泳動粒子６を黒、第１表示電極４を
黒、第２表示電極３を白、第２制御電極１３を白、第１
制御電極５を透明に組み合わせた場合、白表示と黒表示
の切り換えが行なえる。第２表示電極３及び第２制御電
極１３の着色がＲＧＢである画素を並べることによって
カラー化表示を行なうことも可能である。

【００５３】以下、図３および図４を用いて本実施態様
の構成を単純マトリックス駆動する方法について説明し
ながら、本発明の特徴について述べる。以下の説明では
泳動粒子６の帯電極性を正とし、第１表示電極４に駆動
電圧Ｖｄｌ、第２表示電極３に駆動電圧Ｖｄ２、第１制
御電極５に制御電圧Ｖｃｌ、第２制御電極１３に制御電
圧Ｖｃ２を印加するものとする。図中、矢印はセル内の
電界ベクトルの概要を示す。

【００５４】Ｘ方向にｍ列、Ｙ方向にｎ行の画素が配列
したｍ×ｎマトリックスを有する水平移動型電気泳動表
示装置を考える。画素配列に沿って、ｍ本の信号電極線
が列方向に、ｎ本の信号電極線が行方向に、互いに直交
するように配列されており、各交点において信号電極線
は各画素の制御電極に、第１走査電極線は各画素内の第
１表示電極に、第２走査電極線は各画素内の第２表示電
極に配線されている。

【００５５】まず、第１表示電極にＶｄｌ＝−５０Ｖ、
第２表示電極にＶｄ２＝０Ｖ、第１制御電極にＶｃｌ＝
０Ｖ、第２制御電極にＶｃ２＝０Ｖをそれぞれ印加し、
全ての泳動粒子６を第１表示電極４上に集め全面を白表
示状態にリセットする（図３（ａ））。

【００５６】次に、Ｙ方向に上から順番に走査ラインを
選択し書き込みを行なう。まず選択期間においては、第
１走査ラインにＶｄｌ＝＋５０Ｖ、第２走査ラインにＶ
ｄ２＝０Ｖを印加し、表示電極間に駆動バイアスを発生
させると同時に、黒表示に切り換えたい選択画素（図３
（ｂ））に相当する第１信号ラインにＶｃｌ＝＋６０Ｖ
を、第２信号ラインにＶｃ２＝５０Ｖを印加する。第２
制御電極１３を第１表示電極４と同電位にすることによ
って、従来例（図２４（ｂ）と同様にして、泳動粒子６
を駆動バイアスに従って第２表示電極へと移動する。こ
こで第１制御電極には、非選択ラインにおける保持動作
のために、Ｖｄｌ、Ｖｃｌより＋１０Ｖ大きい電圧Ｖｃ
ｌ＝＋６０Ｖが印加されるが、駆動バイアスによる泳動
粒子の移動に対するこの制御バイアス（＋ｌ０Ｖ）の影
響は殆どない。

【００５７】また、非選択画素に相当する第１信号ライ
ンにはＶｃｌ＝＋１２０Ｖを、第２信号ラインにはＶｃ
２＝７０Ｖを印加する（図３（ｃ））。Ｖｄｌ＜Ｖｃ２
であるから、泳動粒子６には特表平８−５０７１５４号
公報の第１の構成で問題であったような（図２３
（ｃ））、第２表示電極３へと移動する駆動バイアスは
発生しない。逆に、特表平８−５０７１５４号公報の第
２の構成で問題であったように（図２４（ａ））、泳動
粒子６はＶｄｌ−Ｖｃ２＝−２０Ｖのバイアスによっ
て、第１表示電極上において第２制御電極から離れる方
向に移動しようとするが、本発明においては第１制御電
極に印加されたＶｃｌ＝＋１２０Ｖによって表示電極面
に押し付ける方向の電界ベクトル成分が発生しているた
めに、泳動粒子６は移動することなく白表示状態を安定
に保持することができる。

【００５８】一方、非選択期間においては第１走査ライ
ン、第２走査ラインともに、Ｖｄｌ＝Ｖｄ２＝＋５０Ｖ
が印加される。同時に、選択画素列に相当する第１信号
ラインには第１信号ラインにＶｃｌ＝＋６０Ｖ、第２信
号ラインにはＶｃ２＝５０Ｖを印加する（図４（ｄ），
（ｆ））。この状態では泳動粒子６は、第１制御電極５
と、第１基板上の各電極間に発生する＋１０Ｖの制御バ
イアスによって、表示電極面に緩やかに押し付けられ表
示状態が維持される。

【００５９】また、非選択画素列に相当する第１信号ラ
インにはＶｃｌ＝＋１２０Ｖ、第２信号ラインにはＶｃ
２＝＋７０Ｖが印加される（図４（ｅ），（ｇ））。図
３（ｃ）の場合と同様に、泳動粒子６はＶｄｌ−Ｖｃ２
＝−２０Ｖのバイアスによって各表示電極上において第
２制御電極から離れる方向に移動しようとするが、本発
明においては、第１制御電極に印加されたＶｃｌ＝＋１
２０Ｖによって表示電極面に押し付ける方向の電界ベク
トル成分が発生しているために、泳動粒子６は移動する
ことなく各表示状態を安定に保持することができる。

【００６０】このように本発明においては、非選択画素
の表示保持動作に関して特表平８−５０７１５４号公報
で開示された第１の構成及び第２の構成が抱える異なる
種類の問題を、２つの制御電極を導入することによって
それぞれ互いに補い合うことが可能となり、効果的に解
決することができる。

【００６１】また、本発明においては、泳動粒子を保持
するのに要する制御電圧を大幅に低減することが可能と
なる。特表平８−５０７１５４号公報の第１の構成で
は、制御電圧Ｖｃを＋２５０Ｖにしても不十分であった
が、本実施態様においては制御電圧Ｖｃｌ＝＋１２０
Ｖ、Ｖｃ２＝＋７０Ｖで十分な効果を発揮することがで
きる。

【００６２】このようにして、本発明による水平移動型
電気泳動装置において、単純マトリックス駆動を行なう
ことによって、クロストークすることなくコントラスト
の高い表示を形成することができる。

【００６３】（他の代表的な実施態様の構成及び動作）
次に、図５に、本発明の他の代表的な構成の断面図を示
す。図５では説明の便宜上２画素からなる構成を示して
いる。図５では、第１基板上に第１表示電極及び第２表
示電極が配置され、第２基板２が隔壁１０を介して第１
基板に対向配置されており、第２基板２上には第１制御
電極５が形成されている。第１表示電極４と第２表示電
極３との間には、本構成の特徴である障壁１１が配置さ
れ、該障壁１１の先端部に第２制御電極１３が配置され
ている。両基板と隔壁によって形成される空間内には、
透明な絶縁性液体７が充填され、透明絶縁性液体７中に
は着色された帯電泳動粒子６が分散されている。セル構
成部材の配色については図１と同様である。

【００６４】本実施態様における構成上の顕著な特徴
は、障壁１１が泳動粒子の粒子径の数倍から数十倍程
度、好ましくは３〜１０倍の高さを有することにある。
十分に高い障壁を設けることによって、泳動粒子６が電
極面に沿って両表示電極間を直接的に水平移動すること
をほぼ禁止することができる。また高い障壁によって、
表示電極の面積が小さい場合でも泳動粒子を溢れ出るこ
となく保持することができるため、第１表示電極と第２
表示電極間に大きな面積差を設定でき、表示コントラス
トを大幅に向上できる。

【００６５】なお、泳動粒子の粒子径は、０．１〜２０
μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍが望ましい。

【００６６】第１表示電極４と第２表示電極３の面積比
は大きいほど望ましいが、面積が小さい方の表示電極
（図５の場合、第１表示電極４）と障壁１１、隔壁１０
（または障壁）で囲まれる空間に画素内の全泳動粒子が
収納されることが必要である。従って、障壁１１を高く
するほど面積比を大きく、表示コントラストを大きくす
ることができる。

【００６７】図５の構成の具体的なサイズとしては、例
えば画素サイズｌ００μｍ×ｌ００μｍに対して、泳動
粒子径５μｍ、第１基板と第２基板の間隔８０μｍ，障
壁の高さ４０μｍ、全画素面積に対する面積比として、
第１表示電極１５％、第２表示面積８０％、障壁５％程
度が好適である。

【００６８】次に、図６および図７を用いて本発明の駆
動法における顕著な特徴である、書き込み動作について
説明する。図６に各過程における泳動粒子の動作状態、
図７に各過程ごとの印加パルス及び反射率変化について
示す。セル構成は図５と同じ（但し１画素）である。

【００６９】以下の説明では泳動粒子６の帯電極性を正
とし、第１表示電極４に駆動電圧Ｖｄｌ、第２表示電極
３に駆動電圧Ｖｄ２、第１制御電極５に制御電圧Ｖｃ
ｌ、第２制御電極１３に制御電圧Ｖｃ２を印加するもの
とする。

【００７０】期間Ｔａは白表示保持状態である。図６
中、矢印はセル内の電界ベクトルの概要を示す。全ての
泳動粒子６は第１表示電極４と障壁１１及び隔壁１０で
囲まれた空間内に収納されており、かつ第１表示電極４
と第１制御電極５の間に印加される保持電圧によって表
示電極側に押し付けられ、反射率８５％程度の白表示状
態が安定に保持される。

【００７１】本発明においては、障壁１１によって、泳
動粒子の第２表示電極３側への直接的な水平移動をほぼ
完全に禁止しているため、特表平８−５０７１５４号公
報の構成に比べて、泳動粒子の移動を禁止し表示状態を
保持するための制御電圧を大幅に小さくすることが可能
である。

【００７２】書き込みは、期間Ｔｂｌ、Ｔｂ２において
行なわれる。まず期間ＴｂｌにおいてＶｄｌ＝ｖｄ２＝
Ｖｃｌ＝０Ｖ、Ｖｃ２＝−５０Ｖを印加し、全ての泳動
粒子６を障壁１１の先端に配置された第２制御電極に移
動する。

【００７３】次に、期間Ｔｂ２においてＶｄｌ＝Ｖｃｌ
＝＋１００Ｖ、Ｖｃ２＝＋５０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖを印加
し、期間Ｔｂｌにおいて第２制御電極に集められた泳動
粒子６を第２表示電極へと移動させる。この時、第１表
示電極４には第２制御電極１３に対して＋５０Ｖのバイ
アスが印加されているため、全ての泳動粒子６は、第１
表示電極側には戻ることなく、障壁１１を越え第２表示
電極側へと移動し、反射率Ｒは急激に減少する。

【００７４】期間Ｔｃは黒表示保持状態であり、第２表
示電極側に移動した泳動粒子６が、第２表示電極３と第
１制御電極５の間に印加される保持電圧によって表示電
極側に押し付けられ、反射率１０％程度の黒表示状態が
安定に保持される。

【００７５】続いて、図８〜１０を見ながら本実施態様
における単純マトリックス駆動方法について説明する。
図３および図４の場合と同様にｍ×ｎマトリックスを有
する水平移動型電気泳動表示装置を考える。図３および
図４においては走査ラインを表示電極、信号ラインを制
御電極に配線し、初期に全面をリセットし、各ライン毎
に書き込みを一方向のみに対して行なう場合について説
明したが、本実施態様では、第１走査ラインを第１制御
電極、第２走査ラインを第２制御電極に、また第１信号
ラインを第１表示電極、第２信号ラインを第２表示電極
にそれぞれ配線し、各ライン毎に書き込みを双方向に対
して行なう場合について説明する。この場合、初期全面
リセットは不要である。

【００７６】書き込みは、Ｙ方向に上から順番に走査ラ
インを選択し、表示データに従って白表示または黒表示
の信号電圧を印加することによって行なう。

【００７７】選択期間においては第１走査ラインにＶｃ
ｌ＝０Ｖ（期間Ｔｂ１）／＋１００Ｖ（期間Ｔｂ２）、
第２走査ラインにＶｃ２＝−５０Ｖ／＋５０Ｖを印加す
る。同時に、黒表示書き込みを行なう画素（図８
（ａ））に相当する第１信号ラインにＶｄｌ＝０Ｖ／＋
１００Ｖを、第２信号ラインにＶｄ２＝０Ｖ／０Ｖを印
加する。また、白表示書き込みを行なう画素（図８
（ｂ））に相当する第１信号ラインにＶｄｌ＝０Ｖ／０
Ｖを、第２信号ラインにＶｄ２＝０Ｖ／＋１００Ｖを印
加する。書き込みの動作については図６および図７にお
いて説明ずみであるので省略する。

【００７８】一方、非選択期間においては、第１走査ラ
インにＶｃｌ＝＋５０Ｖ／＋１５０Ｖ、第２走査ライン
にＶｃ２＝０Ｖ／＋１００Ｖが印加される。信号ライン
に関しては、選択期間と同様に、黒表示書き込み信号と
して第１信号ラインにＶｄｌ＝０Ｖ／＋１００Ｖが、第
２信号ラインにＶｄ２＝０Ｖ／０Ｖが印加される（図９
（ｃ），（ｄ））。また、白表示書き込み信号として第
１信号ラインにＶｄｌ＝０Ｖ／０Ｖが、第２信号ライン
にＶｄ２＝０Ｖ／＋１００Ｖが印加される（図１０
（ｅ），（ｆ））。いずれの場合においても、泳動粒子
６は、第１制御電極と各表示電極間にバイアスされる保
持電圧によって、表示状態を安定に保持する。

【００７９】（構成のバリエーション）本発明の構成
は、図１のタイプに限定されるものではない。以下本発
明において有効な構成について図を用いながら順に説明
する。

【００８０】図１１（ａ）に、障壁が段差であるタイプ
を示す。第２制御電極は段差のエッジ部に配置される。
駆動方法は図５と同様であるが、書き込みは一方向のみ
に限定される。段差１２の高さは泳動粒子径の数倍〜数
十倍、具体的には３〜１０倍と大きく、泳動粒子の水平
移動をほぼ禁止する機能を有していることが特徴であ
り、特表平８−５０７１５４号公報において提案された
段差とは、高さ及び機能が異なるものである。

【００８１】図１１（ｂ）に、図５の変形として、面積
の大きい第２表示電極面３を第１表示電極面４よりも高
い位置に配置する構成を示す。図５の構成において表示
電極面を斜めから観察する場合、障壁１１が視界を遮る
領域が表示電極面上に発生する。これは第２制御電圧の
配置された障壁１１の先端部と泳動粒子６の充填面上端
との距離が大きい第２表示電極面３において特に顕著で
あり、障壁１１と第２制御電極を透明部材で構成しても
やや表示視野角特性に影響を与える場合がある。面積の
大きい第２表示電極面３を第ｌ表示電極面４よりも高い
位置に配置することによって、第２表示電極面３におけ
る充填面上端と障壁先端間の距離を第１表示電極と同程
度に揃えることが可能となる。この構成ではさらに、第
１表示電極面４と第２表示電極面３の最表面にある泳動
粒子６の、水平方向への移動しにくさの程度を等しくす
るという効果もある。

【００８２】図１２に、図１１（ａ）で示した段差タイ
プのバリエーションを示す。上段側に位置する第２表示
電極面３の下側の段差壁面部に、表示面観察者からは視
認不可能な、遮蔽空間１５を形成することによって、第
１表示電極面上の泳動粒子充填体積を増やすと同時に、
第１表示電極４と第２表示電極３との実効的な面積比
を、見かけ上大きくして表示コントラストを向上させる
ことができる。例えば段差断面を逆テーパ形状にする構
成（図１２（ａ））、オーバーハング形状にする構成
（図１２（ｂ））によって、遮蔽空間１５を形成するこ
とができる。

【００８３】以上の記述においては説明の便宜上、第１
表示電極と第２表示電極が一画素内に一対配置された構
成について示してきたが、本発明においては一画素内の
電極数について特に限定はなく、複数の表示電極対が配
置される構成が可能であることはいうまでもない。図１
３に一画素内に電極対が２組配置される構成について示
す。図１３（ａ）は図１のタイプ、図１３（ｂ）は図５
タイプに相当する。いずれの場合も第２制御電極及び障
壁は、第１表示電極と第２表示電極の全ての境界に形成
される。

【００８４】（構成部材の材料・製造方法）以下、本実
施態様の表示装置の製造方法について、図１を用いて説
明する。まず、第１基板１上に、第１表示電極４及び第
２表示電極３を形成しパターンニングする。同様に、第
２基板２上に第１制御電極５を形成しパターンニングす
る。基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のボ
リマーフィルム或いはガラス、石英等の無機材料を使用
することができる。表示電極材料は、パターニング可能
な導電性材料ならどのようなものを用いてもよく、第１
制御電極材料としては、酸化インジウムすず（ＩＴＯ）
などの透明電極を用いる。

【００８５】次に表示電極上に絶縁層を形成する。絶縁
層の材料としては薄膜でピンホールが形成しづらく、低
誘電率の材料が好ましく、例えば、アモルファスフッ素
樹脂、高透明ボリイミド、ＰＥＴ等を使用できる。絶縁
層の膜厚としては、ｌ００ｎｍ〜ｌμｍ程度が好適であ
る。

【００８６】続いて絶縁層上に第２制御電極１３を形成
しパターンニングする。第２制御電極材料は、パターニ
ング可能な導電性材料ならどのようなものを用いてもよ
く、例えば酸化インジウムすず（ＩＴＯ）などの透明電
極を用いる。第２制御電極１３の色は透明でもよいが、
第１表示電極か第２表示電極のいずれか一方に一致させ
てもよい。

【００８７】表示電極面３、４及び第２制御電極面１３
の着色は、電極材料、あるいは電極材料の上に形成され
る絶縁層材料そのものの色を利用してもよく、又は所望
の色の材料層を電極上、絶縁層上、基板面上に形成して
もよい。また、絶縁層などに着色材料を混ぜ込んでもよ
い。

【００８８】次に、第１制御電極５上及び第２制御電極
１３上にそれぞれ絶縁層８、９を形成する。絶縁層の材
料、膜厚については前述のとうりである。

【００８９】次に、第２基板上に隔壁１０を形成する。
隔壁１０の配置に制限はないが、画素間で泳動粒子６が
移動しないように、各画素の周囲を取り囲むように配置
するのがよい。隔壁材料としてはボリマー樹脂を使用す
る。隔壁形成はどのような方法を用いてもよい。例え
ば、光感光性樹脂層を塗布した後、露光及びウエット現
像を行う方法、又は別に作製した障壁を接着する方法、
印刷法によって形成する方法、或いは光透過性の第１基
板表面にモールドによつて形成しておく方法等を用いる
ことができる。

【００９０】次に、隔壁で囲まれた各画素空間に透明な
絶縁性液体７及び着色帯電泳動粒子６を充填する。絶縁
性液体７としては、シリコーンオイル、トルエン、キシ
レン、高純度石油等の無色透明液体を使用する。黒色帯
電泳動粒子６としては、絶縁性液体中で良好な帯電特性
を示す材料を用いる。例えば、ポリエチレン、ポリスチ
レン等の樹脂にカーボンなどを混ぜたものを使用する。
泳動粒子６の粒径に制限はないが、通常は約０．１〜２
０μｍ、好ましくは約０．５〜１０μｍのものを使用す
る。

【００９１】最後に、第１基板１の第２基板２との接合
面に接着層を形成した後、第１基板及び第２基板の位置
合わせを行い、熱をかけて接着する。これに、電圧印加
手段を接続して表示装置が完成する。

【００９２】次に図５、図１１、図１２に示すような障
壁または段差のある構成の製造方法について補足する。
第１基板上に表示電極、絶縁層を形成したのち、障壁１
１または段差１２を形成する。障壁または段差は、隔壁
形成と同様の材料及び形成方法によって形成することが
できる。但し、第２制御電極１３及び第２表示電極３は
障壁先端または段差上面に形成する必要がある。

【００９３】例えば障壁の場合は、障壁用厚膜、第２制
御電極膜、レジスト膜を順次全面に形成した後、最上面
のレジスト膜をパターンニングし、第２制御電極膜、段
差用厚膜を順次ドライエッチングまたはウエットエッチ
ングすればよい。第２表示電極膜は、マグネトロンスパ
ッタ法によってＩＴＯを低温成膜してもいいし、ポリア
ニリンなどの有機導電性材料を印刷法によって形成して
もよい。

【００９４】段差の場合には、段差用厚膜を形成後、第
２表示電極膜及び第２制御電極膜を成膜・パターンニン
グし、次にレジスト膜を新たに形成・パターンニング
し、段差用厚膜をドライエッチングまたはウエットエッ
チングすればよい。また、エッチング方式及び条件を調
整することによって、図１２に示すような、逆テーパー
形状（図１２（ａ））、或いはオーバーハング形状（図
１２（ｂ））の断面を持つ段差を形成することができ
る。

【００９５】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を更に詳しく説
明する。

【００９６】実施例１本実施例では、図１の示すセル構成を用いて、３×３マ
トリックス表示セルを作成し、一方向書き込みによる単
純マトリックス駆動を行なった。

【００９７】作成した３×３マトリックス表示セルの平
面図を図１４に示す。一画素サイズはｌｍｍ×ｌｍｍ、
第１表示電極、第２制御電極、第２表示電極の面積比は
２０：５：７５とした。

【００９８】以下、図１４及び図１を見ながら、セルの
製造方法について簡単に説明する。厚さ２００μｍのＰ
ＥＴフィルムからなる第１基板１上に、まずアルミナな
どの白色顔料を分散させたアクリル樹脂からなる絶縁着
色層を全面に形成した。次に、第２表示電極３としてＩ
ＴＯを低温成膜し、フォトリソグラフィー及びドライエ
ッチングにより図１４に示す形状にパターニングした。
次に、第１表示電極４として暗黒色の炭化チタン膜を成
膜し、同様にしてパターニングした。

【００９９】次に、表示電極上にアクリル樹脂からなる
絶縁層をｌμｍの厚さに形成した。続いて第２制御電極
１３として暗黒色の炭化チタン膜を成膜し、同様にして
パターニングした。次に、全面にアモルファスフッ素樹
脂からなる絶縁層８を２００ｎｍの厚さに形成した。

【０１００】続いて、ＰＥＴフィルムからなる第２基板
２上に制御電極５としてＩＴＯを低温成膜したのち、図
１４に示す形状にパターニングした。次に全面にアモル
ファスフッ素樹脂からなる絶縁層９を２００ｎｍの厚さ
に形成した。この上に、隔壁１０を形成した。隔壁１０
は、光感光性エポキシ樹脂を塗布した後、露光及びウエ
ット現像を行うことによって形成し、７０μｍの高さと
した。形成された隔壁内に透明絶縁性液体７及び黒色帯
電泳動粒子６を充填した。

【０１０１】絶縁性液体７としては、シリコーンオイル
を使用した。黒色帯電泳動粒子６としては、ポリスチレ
ンとカーボンの混合物で、平均粒径５μｍ位のものを使
用した。シリコーンオイル中での泳動粒子６は正帯電極
性を示した。次に、第１基板１の第２基板２との接着面
に熱融着性の接着層パターンを形成し、第２基板２の隔
壁上に、位置合わせを行ないながら第１基板１を置き、
熱をかけて貼り合わせた。これに不図示の電圧印加回路
を接続して表示装置とした。

【０１０２】以下、本実施例における駆動方法の説明を
行なう。第１表示電極を第１走査ライン（Ｓｌｌ〜Ｓｌ
３）、第２表示電極を第２走査ライン（Ｓ２１〜Ｓ２
３）、第１制御電極を第１信号ライン（Ｉ１１〜Ｉ１
３）、第２制御電極を第２信号ライン（Ｉ２１〜Ｉ２
３）とした。

【０１０３】図１５（ａ）に、各走査ライン及び信号ラ
インに印加した駆動パルスのタイムチャート図を、図１
５（ｂ）に各期間における表示状態の変化を示した。１
走査ライン選択期間（ＴＲ，Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３）を５０
ｍｓｅｃに設定した。

【０１０４】駆動は、まず最初に全面を白表示にリセッ
トし、次に走査ライン毎に、設定した表示パターンに対
応する選択画素（１，２），（２，１），（２，３），
（３，２）に対して、一方向（白表示→黒表示）への書
き込みを行なった。尚、本実施例においては図３及び図
４で説明した駆動方法によって書き込みを行なった。書
き込み時の泳動粒子の詳しい動作については、図３及び
図４と同様であるので説明を省略する。

【０１０５】以下、タイムチャート図に従って駆動方法
を順に説明する。期間ＴＲにおいては、全ての第１走査
ラインＳｌｌ〜Ｓｌ３に対してＶｄｌ＝−５０Ｖ、全て
の第２走査ラインＳ２１〜Ｓ２３に対してＶｄ２＝０
Ｖ、全ての第１信号ラインＩ１１〜Ｉ１３に対してＶｃ
ｌ＝０Ｖ、全ての第２信号ラインＩ２１〜Ｉ２３に対し
てＶｃ２＝０Ｖを印加し、全画素を白表示にリセットし
た。

【０１０６】次に、期間Ｔｌにおいて選択走査ラインで
あるＳｌｌ、Ｓ２１に対してＶｄｌ＝＋５０Ｖ、Ｖｄ２
＝０Ｖ、非選択走査ラインであるＳｌ２、Ｓ２２、Ｓｌ
３、Ｓ２３に対してＶｄｌ＝＋５０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖを
印加し、選択画素（１，２）に相当する第１信号ライン
Ｉ１２にＶｃｌ＝＋６０Ｖ、第２信号ラインＩ２２にＶ
ｃ２＝＋５０Ｖを印加し、非選択画素（１，１），
（１，３）に相当する第１信号ラインＩ１１，Ｉ１３に
Ｖｃｌ＝＋１２０Ｖ、第２信号ラインＩ２１，Ｉ２３に
Ｖｃ２＝＋７０Ｖを印加した。その結果、選択走査ライ
ン上の選択画素（１，２）のみが黒表示に書き換えら
れ、非選択画素（１，１），（１，３）及び非選択走査
ライン上の各画素では白表示が保持された。

【０１０７】以下、期間Ｔ２、Ｔ３において選択画素パ
ターンに従って同様の駆動を行なった結果、目的の表示
パターンが良好なコントラストで得られた。得られた表
示には、クロストーク現象、及び泳動粒子の移動不良、
保持不良によるコントラストの劣化は一切認められず、
白表示と黒表示の平均的なコントラストは１０：１程度
の高い値を示した。また、駆動に要した制御電圧は最大
で＋１２０Ｖであった。

【０１０８】実施例２本実施例では図５に示したセル構成で、３×３マトリッ
クス表示セルを作成し、双方向書き込みによる単純マト
リックス駆動を行なった。図５の構成を用いるため、泳
動子の水平方向への移動を双方向に対して禁止すること
ができ、従って黒表示→白表示及び白表示→黒表示の双
方向に対して書き込みを行なうことができる。双方向書
き込み駆動は、特表平８−５０７１５４号公報で開示さ
れた第１の構成では困難であって、障壁の構造が対称で
ある本発明の特徴の一つである。

【０１０９】作成した３×３マトリックス表示セルの平
面図を図１６に示す。一画素サイズはｌｍｍ×ｌｍｍ、
第１表示電極、第２制御電極、第２表示電極の面積比は
１８：５：７７とした。

【０１１０】以下、図５及び図１６を見ながら、セルの
製造方法について簡単に説明する。厚さ２００μｍのＰ
ＥＴフィルムからなる第１基板１上に、まずアルミナな
どの白色顔料を分散させたアクリル樹脂からなる絶縁着
色層を全面に形成した。次に第２表示電極３としてＩＴ
Ｏを低温成膜し、フォトリソグラフィー及びドライエッ
チングにより図１６に示す形状にパターニングした。次
に、第１表示電極４として暗黒色の炭化チタン膜を成膜
し、同様にしてパターニングした。

【０１１１】次に、エボキシ樹脂を３０μｍの膜厚で塗
布し、続いて第２制御電極膜として暗黒色の炭化チタン
膜を成膜し、続いてレジスト膜を塗布し、図１６に示す
ような形状にパターンニング、最後にＣＦ₄ 及びＯ₂ ガ
スによる反応性ドライエッチングを行ない、高さ３０μ
ｍの障壁１１上に炭化チタンからなる第２制御電極１３
が配置された構造体を形成した。次に、全面にアモルフ
ァスフッ素樹脂からなる絶縁層８を２００ｎｍの厚さに
形成した。以下のプロセスは実施例１と同様であるので
説明を省略する。

【０１１２】次に、本実施例における駆動方法の説明を
行なう。第１制御電極を第１走査ライン（Ｓｌｌ〜Ｓｌ
３）、第２制御電極を第２走査ライン（Ｓ２１〜Ｓ２
３）、第１表示電極を第１信号ライン（Ｉ１１〜Ｉ１
３）、第２表示電極を第２信号ライン（Ｉ２１〜Ｉ２
３）とした（図１６）。

【０１１３】図１７（ａ）に、各走査ライン及び信号ラ
インに印加した駆動パルスのタイムチャート図を、図１
７（ｂ）に各期間における表示状態の変化を示した。本
実施例においては、図６〜図１０において説明した駆動
方法によって書き込みを行なった。一走査ラインあたり
の選択期間は、期間前半３０ｍｓｅｃ、期間後半３０ｍ
ｓｅｃとした。書き込み時の泳動粒子の詳しい動作につ
いては、図６〜図１０と同様であるので説明を省略す
る。

【０１１４】本実施例においては双方向への書き込みが
可能であるので、初期動作として全面リセットをする必
要はない。そこで初期表示パターンとして期間Ｔ０に示
すパターンを与え、全画素を各走査ライン（Ｓｌ〜Ｓ
３）ごとに反転表示することとする。

【０１１５】以下、タイムチャート図に従って駆動方法
を順に説明する。期間Ｔｌにおいて一行目の走査ライン
を選択し、Ｓ１ｌに対してＶｃｌ＝０Ｖ（期間前半Ｔｌ
ｌ）／＋１００Ｖ（期間後半Ｔｌ２）、Ｓ２１に対して
Ｖｃ２＝−５０Ｖ／＋５０Ｖを印加、非選択走査ライン
であるＳｌ２、Ｓｌ３に対してＶｃｌ＝＋５０／＋２０
０Ｖを印加、Ｓ２２、Ｓ２３に対してＶｃ２＝０Ｖ／＋
１００Ｖをそれぞれ印加し、同時に画素（１，１），
（１，３）に相当する第１信号ラインＩ１１，Ｉ１３及
び第２信号ラインＩ２１，Ｉ２３にそれぞれに白表示書
き込みパルスとして、Ｖｄｌ＝０Ｖ／０Ｖ、Ｖｄ２＝０
Ｖ／＋１００Ｖを印加し、また画素（１，２）に相当す
る第１信号ラインＩ１２及び第２信号ラインＩ２２にそ
れぞれに黒表示書き込みパルスとして、Ｖｄｌ＝０Ｖ／
＋１００Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖ／０Ｖを印加した。その結
果、選択された一行目の走査ライン上の全ての画素が書
き換えられ反転表示された。また２、３行目の非選択走
査ライン上の各画素では初期表示状態が保持された。

【０１１６】以下、期間Ｔ２、Ｔ３において同様の駆動
を行なった結果、目的の反転表示パターンが良好なコン
トラストで得られた。得られた表示には、クロストーク
現象、及び泳動粒子の移動不良、保持不良によるコント
ラストの劣化は一切認められず、白表示と黒表示の平均
的なコントラストは１２：１程度の高い値を示した。ま
た、駆動に要した制御電圧は最大で＋２００Ｖであっ
た。

【０１１７】比較例１比較例１として、特表平８−５０７１５４号公報におい
て開示された図１８（ａ）に示すセル構成で、３×３マ
トリックス表示セルを作成し、一方向書き込みによる単
純マトリックス駆動を行なった。

【０１１８】作成した３×３マトリックス表示セルの平
面図を図２５に示す。一画素サイズはｌｍｍ×ｌｍｍ、
第１表示電極と第２表示電極の面積比３５：６５、第１
基板と第２基板間の間隔７０μｍ、段差高５μｍとし、
平均粒子径５μｍの正帯電泳動粒子を用いた。表示電極
と泳動粒子の配色は図１と同様である。

【０１１９】以下、図１８（ａ）及び図２５を見なが
ら、セルの製造方法について簡単に説明する。厚さ２０
０μｍのＰＥＴフィルムからなる第１基板１上に、まず
アルミナなどの白色顔料を分散させたアクリル樹脂から
なる絶縁着色層を全面に形成した。次に、第１表示電極
４として暗黒色の炭化チタン膜を成膜し、フォトリソグ
ラフィー及びドライエッチングにより図２５に示す形状
にパターニングした。

【０１２０】次にエポキシ樹脂を５μｍの膜厚で塗布
し、続いて第２表示電極としてＩＴＯ薄膜をマグネトロ
ンスパッタ法よって低温成膜した。続いてレジスト膜を
塗布し、図２５に示すような形状にパターンニング、最
後にＣＦ₄ 及びＯ₂ ガスによる反応性ドライエッチング
を行ない、高さ５μｍのステップ上にＩＴＯからなる第
２表示電極が配置された構造体を形成した。次に、全面
にアモルファスフッ素樹脂からなる絶緑層８を２００ｎ
ｍの厚さに形成した。

【０１２１】続いて、ＰＥＴフィルムからなる第２基板
２上に制御電極５ａとしてＩＴＯを低温成膜したのち、
図２５に示す形状にパターニングし、次に全面にアモル
ファスフッ素樹脂からなる絶縁層９を２００ｎｍの厚さ
に形成した。この上に、隔壁１０を形成した。隔壁１０
は、光感光性エボキシ樹脂を塗布した後、露光及びウエ
ット現像を行うことによって形成し、７０μｍの高さと
した。形成された隔壁内に透明絶縁性液体７及び黒色帯
電泳動粒子６を充填した。

【０１２２】透明絶縁性液体１としては、シリコーンオ
イルを使用した。黒色帯電泳動粒子６は、実施例１と同
じくポリスチレンとカーボンの混合物で、平均粒径５μ
ｍ位のものを使用した。シリコーンオイル中での泳動粒
子６は正帯電極性を示した。次に、第１基板１の第２基
板２との接着面に熱融着性の接着層パターンを形成し、
第２基板２の隔壁上に、位置合わせを行ないながら第１
基板１を置き、熱をかけて貼り合わせた。これに不図示
の電圧印加回路を接続して表示装置とした。

【０１２３】以下、駆動方法について説明する。第１表
示電極を走査ライン（Ｓｌ〜Ｓ３）、制御電極を信号ラ
イン（Ｉ１〜Ｉ３）とし、第２表示電極をコモン電極と
して接地電位に固定した。

【０１２４】図２６（ａ）に、各走査ライン及び信号ラ
インに印加した駆動パルスのタイムチャート図を、図２
６（ｂ）に各期間における表示状態の変化を示した。１
走査ライン選択期間（ＴＲ，Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３）は５０
ｍｓｅｃに設定した。

【０１２５】駆動は、まず最初に全面を白表示にリセッ
トし、次に走査ライン毎に、設定した表示パターンに対
応する選択画素（１，２），（２，１），（２，３），
（３，２）に対して、一方向（白表示→黒表示）への書
き込みを行なった。尚、本比較例においては図１９、図
２０および図２１、図２２で説明した駆動方法によって
書き込みを行なった。書き込み時の泳動粒子の詳しい動
作については、図１９、図２０および図２１、図２２と
同様であるので説明を省略する。

【０１２６】以下、タイムチャート図に従って駆動方法
を順に説明する。期間ＴＲにおいては、全走査ラインＳ
ｌ〜Ｓ３に対してＶｄ＝−５０Ｖ、全信号ラインＩ１〜
Ｉ３に対してＶｃ＝０Ｖを印加し、全画素を白表示にリ
セットした。

【０１２７】次に、期間Ｔｌにおいて選択走査ラインで
あるＳｌに対してＶｄ＝＋５０Ｖ、非選択走査ラインで
あるＳ２、Ｓ３に対してＶｄ＝＋５Ｖを印加し、選択画
素（１，２）に相当する信号ライン１２にＶｃ＝＋５０
Ｖを、非選択画素（１，１），（１，３）に相当する信
号ラインＩ１，Ｉ３にはＶｃ＝＋２５０Ｖを印加した。
その結果、選択走査ラインＳｌの選択画素（１，２）の
みが黒表示に書き換えられ、非選択画素（１，１），
（１，３）、及び非選択走査ラインＳ２，Ｓ３における
各画素では白表示が保持された。但し、非選択画素
（１，１），（１，３）においては制御電圧Ｖｃ＝＋２
５０Ｖによる泳動粒子の押え込みは不十分であり、図２
３（ｃ）に示したように一部の泳動粒子が第２表示電極
側に移動してしまい、図２６（ｂ）に示すような灰色が
かった表示になってしまった。

【０１２８】以下、期間Ｔ２、Ｔ３において選択画素パ
ターンに従って同様の駆動を行なった結果、目的の表示
パターンが得られたが、白表示が全体的に灰色がかって
おり表示コントラストは劣悪であった。白表示と黒表示
の平均的なコントラストは３：１程度であった。また、
本比較例で用いた制御電圧は＋２５０Ｖであったが、ま
だ不十分であり更に増大させる必要があった。

【０１２９】

【発明の効果】以上、詳細に述べたように、本発明によ
って次のような効果が得られた。第１に、水平移動型電
気泳動装置においてクロストーク現象の見られない、良
好な表示コントラストが得られる単純マトリックス駆動
が実現された。これは新規な構成と駆動方法によって、
従来問題であった、非選択画素内の泳動粒子のホールド
不良によるクロストークの発生を、ほぼ完全に抑えこめ
たことによる。

【０１３０】第２に、２つの異なる制御電極の導入によ
って、泳動粒子の保持に要する制御電圧を大幅に低減で
きるようになった。第３に、高い障壁または段差を導入
する構成においては、第１表示電極と第２表示電極との
面積比を従来より大きく設定できるようになった。これ
によって、クロストーク抑制とは別の理由による、更な
るコントラストの向上が実現された。

【０１３１】第４に、双方向の書き込み駆動ができるよ
うになった。このため、初期全面リセットの必要がな
く、また表示画面の一部分のみを書き換える部分書き換
え駆動ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の代表的な一例を示す断面図
である。

【図２】本発明の表示装置の代表的な一例を示す平面図
である。

【図３】本発明の表示装置の単純マトリックス駆動法の
一例を示す図である。

【図４】図３の表示装置の単純マトリックス駆動法の他
の部分を示す図である。

【図５】本発明の表示装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の表示装置の駆動方法及び動作状態の一
例を示す図である。

【図７】図６の表示装置の駆動方法及び動作状態の他の
部分を示す図である。

【図８】本発明の表示装置の単純マトリックス駆動法の
他の例を示す図である。

【図９】図８の表示装置の単純マトリックス駆動法の他
の部分を示す図である。

【図１０】図８の表示装置の単純マトリックス駆動法の
他の部分を示す図である。

【図１１】本発明の表示装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明の表示装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１３】本発明の表示装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１４】本発明の実施例１において作成した３×３マ
トリックスを示す平面構成図である。

【図１５】本発明の実施例１で行なった駆動のタイムチ
ャート及び表示パターンを示す図である。

【図１６】本発明の実施例２において作成した３×３マ
トリックスを示す平面構成図である。

【図１７】本発明の実施例２で行なった駆動のタイムチ
ャート及び表示パターンを示す図である。

【図１８】従来例における表示装置を示す断面図であ
る。

【図１９】従来例における表示装置の駆動方法及び動作
状態を示す図である。

【図２０】図１９の表示装置の駆動方法及び動作状態の
他の部分を示す図である。

【図２１】従来例における表示装置の単純マトリックス
駆動法を示す図である。

【図２２】図２１の表示装置の単純マトリックス駆動法
の他の部分を示す図である。

【図２３】従来例における表示装置の問題点を示す説明
図である。

【図２４】従来例における表示装置の他の問題点を示す
説明図である。

【図２５】比較例１で作成した３×３マトリックスを示
す平面構成図である。

【図２６】比較例１で行なった駆動のタイムチャート及
び表示パターンを示す図である。

【符号の説明】

１第１基板２第２基板３第２表示電極４第１表示電極５第１制御電極５ａ制御電極６泳動粒子７透明絶縁性液体８、９絶縁膜１０隔壁１１障壁１２段差１３第２制御電極１３ａ制御電極１５遮蔽空間２０駆動ドライバー２２段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１基板と、該第１基板上に配置される
第１表示電極及び第２表示電極と、前記第１基板に対向
して配置される第２基板と、各電極に所望の電圧を印加
する手段と、前記第１基板及び第２基板間に充填された
透明絶縁性液体と、該透明絶縁性液体中に分散された複
数の着色帯電泳動微粒子とを備え、該着色帯電泳動粒子
を第１表示電極および第２表示電極間で移動させること
によって表示の切り換えを行なう電気泳動表示装置にお
いて、前記着色帯電泳動粒子の移動を制御する電極とし
て、前記第２基板上に配置される第１制御電極と、前記
第１基板上の、前記第１表示電極と第２表示電極との境
界部に配置される第２制御電極とを備えることを特徴と
する電気泳動表示装置。
【請求項２】前記第１表示電極と前記第２表示電極と
の境界部に障壁または段差を有し、該障壁の先端部分ま
たは段差のエッジ部分に前記第２制御電極が配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装
置。
【請求項３】前記段差に隣接し、上段側に位置する表
示電極面の下側に、前記着色帯電泳動粒子が入出可能で
あって、表示面観察者からは視認不可能な、遮蔽空間が
形成されていることを特徴とする請求項２記載の電気泳
動表示装置。
【請求項４】前記着色帯電泳動粒子が表示電極間を移
動するために第１表示電極と第２表示電極及び第１制御
電極と第２制御電極に印加される電圧信号が、着色帯電
泳動粒子を前記第２制御電極に移動する第１の期間と、
第２制御電極に集中した着色帯電泳動粒子を目的の表示
電極へと移動する第２の期間とからなる複合信号である
ことを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項５】第１基板と、該第１基板上に配置される
第１表示電極及び第２表示電極と、前記第１基板に対向
して配置される第２基板と、各電極に所望の電圧を印加
する手段と、前記第１基板及び第２基板間に充填された
透明絶縁性液体と、該透明絶縁性液体中に分散された複
数の着色帯電泳動微粒子と、前記第１表示電極と前記第
２表示電極との境界部に配置される障壁または段差と、
前記着色帯電泳動粒子の移動を制御する電極として、前
記第２基板上に配置される第１制御電極と、前記第１基
板上の前記障壁の先端部分または段差のエッジ部分に配
置される第２制御電極とを備え、該着色帯電泳動粒子を
第１および第２表示電極間で移動させることによって表
示の切り換えを行なう電気泳動表示装置の駆動方法にお
いて、前記着色帯電泳動粒子の移動が、着色帯電泳動粒
子を一方の表示電極から前記第２制御電極近傍に移動す
る第１の過程と、第１の過程に続いて着色帯電泳動粒子
を第２制御電極から前記障壁又は段差を越えて他方の表
示電極側に移動する第２の過程により行なわれることを
特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
【請求項６】前記２つの過程からなる着色帯電泳動粒
子の移動を引き起こすために、（Ａ）正帯電の着色帯電
泳動粒子の場合には、前記第１の過程において「両表示
電極の電位及び第１制御電極の電位＞第２制御電極の電
位」、前記第２の過程において「移動前の表示電極の電
位及び第１制御電極の電位≧第２制御電極の電位＞移動
先の表示電極」の関係を満たし、（Ｂ）負帯電の着色帯
電泳動粒子の場合には、前記第１の過程において「両表
示電極の電位及び第１制御電極の電位＜第２制御電極の
電位」、前記第２の過程において「移動前の表示電極の
電位及び第１制御電極の電位≦第２制御電極の電位＜移
動先の表示電極」の関係を満たすように、前記第１表示
電極、第２表示電極及び制御電極に電圧を印加すること
を特徴とする請求項５記載の電気泳動表示装置の駆動方
法。