JP2001356374A - 電気泳動型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高コントラストで単純マトリックス駆動を可
能にする。 【解決手段】 第１基板１と、該第１基板１上に配置さ
れた第１表示電極３および第２表示電極４と、第１基板
１に対向して配置された第２基板２と、該第２基板２上
に配置された制御電極５と、各電極に所望の電圧を印加
する手段と、第１基板１および第２基板２間に充填され
た透明絶縁性液体８と、該絶縁性液体８中に分散された
複数の着色帯電泳動粒子７とを備え、第１表示電極３と
第２表示電極４間における、帯電泳動粒子７の直接的な
水平移動を、少なくとも一方向に対してほぼ禁止する機
能を有する障壁６を備え、該障壁６がスロープ形状であ
り、着色帯電泳動粒子７を第１および第２表示電極３，
４間で移動させることにより表示の切り換えを行う。

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に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】デジタル技術の目覚しい進歩により、個
人が扱うことのできる情報量は飛躍的に増大している。
これに伴い、情報の出力手段として、低消費電力かつ薄
型の表示装置の開発が盛んに行われるようになった。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れている。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重いと
いう問題があり、この問題が未だ十分に解決されていな
い。このため、低消費電力、視覚への負担軽減等の観点
から反射型表示装置が期待されている。

【０００３】その一つとして、Harold D.Lee等により発
明された電気泳動型表示装置（米国特許第３６１２７５
８号公報参照）が知られている。他にも、特開平９−１
８５０８７号公報に電気泳動型表示装置が開示されてい
る。

【０００４】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、その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、着色帯電泳動粒子を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。

【０００５】しかしながら、このような電気泳動型表示
装置では、絶縁性液体に染料やイオン等の発色材を混合
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。

【０００６】かかる問題を解決するために、第１表示電
極および第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、および
特開平１１−２０２８０４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表示電極面および第
２表示電極面間を、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。

【０００７】水平移動型電気泳動型表示装置において
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表示電極が露出して白色を呈し、
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る。

【０００８】このような水平移動型電気泳動型表示装置
は、低消費電力表示や、視覚への負担軽減が可能な反射
型表示等の観点から優れた表示装置となりうるが、一方
で、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、単純マトリックス駆動が困難であるという問題を
もっていた。

【０００９】第１表示電極および第２表示電極からなる
電極対をそれぞれストライプ状に形成し、一方をＸ列、
他方をＹ列として互いに直交するように配列する。任意
のＸ−Ｙ点で与えられる画素（選択点）に書き込み信号
を印加すると、その選択点と同一のＸ列上にある画素お
よび同一Ｙ列上にある画素では、一方の電極のみが選択
状態である半選択点となる。このため半選択点では、選
択点の約半分の電圧が印加されてしまうために、閾値特
性を持たない泳動粒子はかかる電圧により移動し、一部
書き込みが行われてしまう（クロストーク現象）。

【００１０】前記問題に対して、水平移動型電気泳動型
表示装置において、単純マトリックス駆動を行う提案
が、特許第０２７４００４８号に係る公報においてなさ
れている。

【００１１】図１０に特許第０２７４００４８号に係る
公報で開示された表示装置の構成の概要図を示す。陽極
素子１８と、陰極素子１７がフェースプレート１５上に
形成される。陽極素子１８には、クロム層１９とフォト
レジスト層２０が付与され、その結果、陽極素子１８と
陰極素子１７の境界に約０．３μｍの段差が形成されて
いる。グリッドライン２１は、フェースプレート１５に
対してスペーサ２２により２５〜１１６μｍの間隔で対
向配置された後方プレート１６上に形成されている。

【００１２】次に、特許第０２７４００４８号に係る公
報に開示された装置における基本動作について図１１を
参照しながら説明する。黄色の負に表面荷電した顔料粒
子２３を仮定し、グリッドライン２１に０Ｖ、陽極素子
１８に０Ｖ、陰極素子１７に約＋１２Ｖの電圧を印加し
て、すべての顔料を陰極素子１７に移動させて黄色表示
状態とする（図１１（ａ））。次に、書き込まれるべき
画素においては、グリッドライン２１に０Ｖ、陽極素子
１８に＋１５Ｖ、陰極素子１７に０Ｖを印加し、負帯電
した顔料を陰極素子１７から陽極素子１８に移動させる
（図１１（ｂ））。一方、書き込まれるべきでない画素
においては、グリッドライン２１に０Ｖではなく負電圧
を印加する。この負電圧は顔料粒子２３が陰極素子１７
から陽極素子１８に移動するのを防止し、その画素は書
き込まれないままとなる（図１１（ｃ））。

【００１３】このような基本動作原理に基づく、水平移
動型電気泳動型表示装置における単純マトリックス駆動
法が、特許第０２７４００４８号に係る公報に開示され
ている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許第
０２７４００４８号に係る公報で開示された水平移動型
電気泳動型表示装置は次のような問題点を抱えていた。
該水平移動型電気泳動型表示装置の構成では、顔料粒子
２３の移動において、一部の顔料粒子２３が段差を越え
られずに、特に段差底部に残留し易く、表示コントラス
トが低下してしまう（図１２（ａ））。段差を乗り越え
られない顔料粒子数は当然、段差を高くするほど多くな
る。このため、段差の高さを顔料粒径前後に制限する必
要がある。

【００１５】段差の高さが制限されてしまうため、グリ
ッドライン２１に電圧を印加して顔料粒子２３の移動を
防止する場合に、段差が低いために一部の顔料粒子２３
が段差を乗り越えて移動してしまい、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
という重大な間題が発生する（図１２（ｂ））。

【００１６】グリッドライン２１の電圧を十分に大きく
すれば、ある程度顔料粒子２３の移動を防止することは
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顔料粒子２３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。

【００１７】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、陽極素子１８と陰極
素子１７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顔
料粒子２３を集めようとしても顔料粒子２３が溢れ出て
しまうからである（図１２（ｃ））。表示コントラスト
は、 陽極素子１８と陰極素子１７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。

【００１８】さらに、図１０に示す構成においては、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
最初に全画面の顔料粒子２３を下段側に集め全面リセッ
トした後に、一方向への書き込みを行うという駆動法に
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。

【００１９】本発明の目的は、上記問題点を解決し、高
コントラストで単純マトリックス駆動が可能な水平移動
型の電気泳動型表示装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１基板と、
該第１基板上に配置された第１表示電極および第２表示
電極と、前記第１基板に対向して配置された第２基板
と、該第２基板上に配置された制御電極と、前記各電極
に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板および第
２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該絶縁性液体
中に分散された複数の着色帯電泳動粒子とを備え、該着
色帯電泳動粒子を前記第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う電気泳動型表
示装置において、前記第１表示電極と第２表示電極間に
おける、前記帯電泳動粒子の直接的な水平移動を、少な
くとも一方向に対してほぼ禁止する機能を有する障壁を
備え、且つ、前記障壁がスロープ形状部分を有すること
を特徴とする。

【００２１】前記障壁は、第１表示電極面および第２表
示電極面のうちの少なくとも一方の面より突出した前記
帯電泳動粒子の粒径の数倍〜数十倍の高さを有する幾何
学的な段差によって構成され、その段差はスロープ形状
であることが好ましい。

【００２２】前記障壁の底部のスロープ形状は、障壁の
片方の面または両方の面に形成されることが好ましい。
前記障壁は、光学的に透明であるような物質によって形
成されることが好ましい。前記障壁の底部にスロープ形
状が形成され、表示時においては、前記帯電泳動粒子に
よって覆い被されて不可視であるように形成されること
が好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。（基本構成の説明）図
１は、本発明の実施の形態に係る電気泳動型表示装置の
代表的な一例を示す概略断面図である。第１基板１上に
形成された第１表示電極３と第２表示電極４との間に、
スロープ形状部分を有することを特徴とする障壁６（以
下、スロープ障壁という）が形成されている。隔壁１１
を介して第２基板２が対向配置されており、第２基板２
上には、制御電極５が形成されている。両基板１，２と
隔壁１１によって形成される空間内には、透明な絶縁性
液体８が充填され、該絶縁性液体８中には着色された帯
電泳動粒子７が分散されている。この着色された帯電泳
動粒子は、以下において単に「泳動粒子」と略記する。
なお、図１において、一画素内に２つの第１表示電極３
が形成されている構成を示したが、本発明において、一
画素内の電極数について特に限定はない。

【００２４】スロープ障壁６は、泳動粒子７の粒径の数
倍から数十倍程度の高さとし、好ましくは３〜１０倍の
高さを有する。十分に高いスロープ障壁６を設けること
によって、泳動粒子７が電極面に沿って両表示電極３，
４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、高いスロープ障壁６によって、表示電極
３，４の面積が小さい場合でも泳動粒子７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３と第
２表示電極４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。着色された泳動粒子７の粒
径は、０．１〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍ
が望ましい。

【００２５】第１表示電極３と第２表示電極４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１の場合、第１表示電極３）とスロープ障壁６で囲
まれる空間に画素内の泳動粒子７が全部収納されること
が必要である。従って、スロープ障壁６の幅が小さく、
また高くな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。

【００２６】スロープ障壁６は、底部に凹曲面からなる
スロープ形状部分を備え、このスロープ形状部分に先端
側の直立形状部分が続いているという大きな特徴を有
し、スロープ形状部分の根元が太く裾拡がり状の先細り
になっており、直立形状部分の幅が小さい。これにより
スロープ障壁６は底部での泳動粒子７の残留を抑制する
効果がある。障壁がスロープ形状部分のない場合を図２
に示す。図中、矢印は電界べクトルの概要を表わしてい
る。泳動粒子７の移動に際して、全体が直立形状の障壁
３６の底部において泳動粒子７の残留が起こり易い。こ
れは、障壁３６の底部に、泳動粒子７が捕らわれ易いよ
うな電界が形成されることにも起因している。

【００２７】また、スロープ形状を有する障壁６である
ことによる、もう一つの大きな効果とし、スロープ障壁
６の衝撃に対する耐久性の向上がある。障壁は、幅が小
さく、また高くな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。図２に示す障壁３６は
幅が小さく、高くなるほど衝撃に対して倒れ易くなる。
そこで、図１に示すスロープ障壁６は、スロープ形状と
し、強度補強される。画素サイズを小さくするほど、輻
が小さく、高い障壁が必要となってくるため、高精細な
表示装置となるほど、スロープ障壁６による耐久性の向
上が効果的である。

【００２８】スロープの高さ・幅・曲面等、その形状は
特に限定されるものではないが、好ましくは、スロープ
障壁６の底部にスロープ形状が形成され、白・黒表示時
に泳動粒子７によってすべて覆い被される程度のものが
良い（図３（ａ））。スロープの一部が泳動粒子７によ
って覆い被されていない場合、表示コントラストをその
分損してしまう（図３（ｂ））。また、スロープ障壁６
の底部にスロープ形状を形成し、スロープ障壁６上部の
幅を小さくすることによって、泳動粒子７の収納され
る、表示電極３とスロープ障壁６によって囲まれた空間
の体積を大きく設定できるようになる。これによって、
コントラストの向上が図れる。

【００２９】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７を黒、第１表示電極３
を黒、第２表示電極４を白、スロープ障壁６を透明、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
切り換えが行える。第２表示電極４の着色が赤緑青（Ｒ
ＧＢ）である画素を並べることによってカラー化表示を
行うことも可能である。

【００３０】図１に本発明の実施の形態に係る表示装置
の代表的な一例を示し説明してきたが、本発明における
スロープ障壁６はこれに限定されたものではない。図４
に、スロープ障壁６が段差であるものを示す。スロープ
障壁６の高さは、泳動粒子７の粒径の数倍〜数十倍、好
ましくは３〜１０倍と大きく、泳動粒子７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、特許
第０２７４００４８号に係る公報において提案された段
差とは、高さおよび機能が異なるものである。また、ス
ロープ障壁６がスロープ形状であるという大きな特徴を
有する。なお、図中、９，１０は絶縁膜である。

【００３１】（駆動の説明）図７は、図１に示した表示
装置を１画素として持つ、２×２マトリックス状画素を
示した図である。Ｘ電極ライン１２，１３とＹ電極ライ
ン１４が直交するように配置されており、Ｘ電極ライン
は、ＸＡ電極ライン１２とＸＢ電極ライン１３の２本の
ラインからなっている。各電極ラインは各画素におい
て、ＸＡ電極ライン１２が第１表示電極３、ＸＢ電極ラ
イン１３が第２表示電極４、 Ｙ電極ライン１４が制御電
極５に配線されている。このようにマトリックス状の画
素に配線された各電極ラインに、所望の電圧を印加する
ことによって、Ｘ−Ｙアドレッシング可能な単純マトリ
ックス駆動を実現する。図７に２×２マトリックス状画
素を示したが、本発明においては、画素の数や配線方法
は、これに制限されるものではない。

【００３２】図５を用いて本発明の実施の形態に係る表
示装置における駆動方法について説明する。泳動粒子７
は正帯電しているとし、また、図中の矢印は電界ベクト
ルの概要を表わすものとする。泳動粒子７は、正帯電し
ているため、最も低い電圧の電極に集まる。よって、
「第１表示電極３の電位（−５０Ｖ）＜制御電極５の電
位（＋３０Ｖ）＜第２表示電極４の電位（＋５０
Ｖ）」、 といった電圧がそれぞれの電極に印加されてい
る場合、泳動粒子７は、第１表示電極３上にある。この
とき、表示装置は白表示状態となる（図５（ａ））。

【００３３】次に、書き込みを行う画素（選択画素）に
ついて考える。本発明に係る表示装置においては、第１
表示電極３と第２表示電極４の間にスロープ障壁６を有
するため、泳動粒子７の直接的な水平移動は禁止されて
いる。そのため書き込みの際には、泳動粒子７がスロー
プ障壁６を乗り越える必要がある。そこで、「第１表示
電極３の電位（＋５０Ｖ）＞制御電極５の電位（＋３０
Ｖ）＞第２表示電極４の電位（−５０Ｖ）」、といった
電圧をそれぞれの電極に印加することによって、泳動粒
子７がスロープ障壁６を乗り越えるような電界を形成さ
せる。この形成された電界プロファイルにより、泳動粒
子７がスロープ障壁６を乗り越えるように泳動し（図５
（ｂ））、全ての泳動粒子７が最終的に第２表示電極４
上に集まり、書き込みを行うことができる（図５
（ｃ））。

【００３４】本発明の表示装置における書き込み方法
は、泳動粒子７をスロープ障壁６の先端よりも制御電極
５側に移動することが重要であって、一旦泳動粒子７が
制御電極５上にまで移動するような駆動をとってもよ
い。図５では特に、泳動粒子７が最短距離でスロープ障
壁６を乗り越えて移動する場合を示した。このような駆
動を行うことで、書き込み時間を短縮することができ
る。

【００３５】また、図５において、白表示から→黒表示
への書き込みについて示した。しかし、図１に示すよう
な構成においては、白表示から→黒表示へおよび黒表示
から→白表示への双方向に対して書き込みを行うことが
できる。この双方向の書き込み駆動は、特許第０２７４
００４８号に係る公報で開示された構造では困難であっ
た。

【００３６】次に、書き込まない画素（非選択画素）に
ついて考える。図７に示したようなマトリックス状画素
の場合、選択画素と同一のＸ電極ライン１２，１３上に
ある非選択画素にも、選択画素と同じ書き込み電圧が、
第１表示電極３と第２表示電極４に印加されてしまう。
そこで、「制御電極５の電位（＋１００Ｖ）＞＞第１表
示電極３の電位（＋５０Ｖ）＞第２表示電極４の電位
（−５０Ｖ）」、といったように、制御電極５に泳動粒
子７と同極性の大きな電圧（書き込み禁止電圧）を印加
する。これによって、泳動粒子７の上方向移動を電気的
に抑制する効果と、スロープ障壁６によって泳動粒子７
の水平方向移動を物理的に禁止する効果によって、泳動
粒子７をスロープ障壁６で囲まれた空間に閉じ込めるこ
とができ、この結果、非選択画素において書き込みが行
われず、表示を保持することができる（図６（ａ））。
図６（ａ）に白表示保持の場合を示したが、黒表示保持
の場合についても図６（ｂ）に示すように、同様にして
行うことができる。

【００３７】以上示してきたように、選択画素において
は、泳動粒子７が正帯電の場合に、「移動先でない表示
電極の電位＞制御電極の電位＞移動先である表示電極の
電位」の電圧をそれぞれの電極に印加し、泳動粒子７が
負帯電の場合には、「移動先でない表示電極の電位＜制
御電極の電位＜移動先である表示電極の電位」の電圧を
それぞれの電極に印加することによって、泳動粒子７が
スロープ障壁６を乗り越え、書き込みを行うことができ
る。

【００３８】一方、非選択画素においては、制御電極５
に泳動粒子７と同極性の大きな電圧（書き込み禁止電
圧）を印加することによって、泳動粒子７の上方向移動
を電気的に抑制する効果と、スロープ障壁６によって泳
動粒子７の水平方向移動を物理的に禁止する効果によっ
て、泳動粒子７をスロープ障壁６で囲まれた空間に閉じ
込め、表示を保持することができる。

【００３９】以上の動作原理により、図１に示した表示
装置において、Ｘ電極ライン１２，１３とＹ電極ライン
１４の交点で、選択画素と非選択画素をアドレッシング
していくことで１行ずつ書き換えを行い、双方向書き込
みによる単純マトリックス駆動が可能となる。

【００４０】次に、図４に示した表示装置による単純マ
トリックス駆動を考える。この場合の動作原理も、図１
に示した表示装置と同様にして考えることができる。選
択画素においては、泳動粒子７が正帯電の場合に、「移
動先でない表示電極の電位＞制御電極の電位＞移動先で
ある表示電極の電位」の電圧をそれぞれの電極に印加
し、泳動粒子７が負帯電の場合には、「移動先でない表
示電極の電位＜制御電極の電位＜移動先である表示電極
の電位」の電圧をそれぞれの電極に印加することによっ
て、泳動粒子７がスロープ障壁６を乗り越え、書き込み
を行うことができる（図１３）。

【００４１】また、非選択画素においては、制御電極５
に泳動粒子７と同極性の大きな電圧（書き込み禁止電
圧）を印加することによって、泳動粒子７の上方向移動
を電気的に抑制する効果と、スロープ障壁６によって泳
動粒子７の水平方向移動を物理的に禁止する効果によっ
て、泳動粒子７をスロープ障壁６で囲まれた空間に閉じ
込め、表示を保持することができる（図１４）。

【００４２】図４に示した表示装置の場合、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７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。

【００４３】以上の動作原理により、図４に示した表示
装置において、Ｘ電極ライン１２，１３とＹ電極ライン
１４の交点で、選択画素と非選択画素をアドレッシング
していくことで１行ずつ書き換えを行い、一方向書き込
みによる単純マトリックス駆動が可能となる。

【００４４】（製造方法の説明）次に、本実施形態にお
ける表示装置の製造方法の一例について図１を用いて説
明する。まず、第１基板１上に、第２表示電極４を形成
しパターンニングする。同様に、第２基板２上に制御電
極５を形成しパターンニングする。基板１，２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）等のポリマーフィルムあ
るいはガラス、石英等の無機材料を使用することができ
る。第２表示電極４の材料は、パターンニング可能な導
電性材料ならどのようなものを用いてもよく、制御電極
５の材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の
透明電極を用いる。

【００４５】次に、第２表示電極４上および制御電極５
上に絶縁膜９，１０を形成する。絶縁膜９，１０の材料
としては、薄膜でピンホールが形成されにくい低誘電率
の材料が好ましく、例えば、アモルファスフッ素樹脂、
高透明ポリイミド、ＰＥＴ等を使用できる。

【００４６】次に、第１表示電極３を形成しパターンニ
ングする。この表示電極３の材料は、第２表示電極４と
同様のものが使用できる。第１表示電極３上にはさらに
絶縁膜９を形成する。

【００４７】表示電極３，４の面の着色は、電極材料、
あるいは電極材料の上に形成される絶縁膜９，１０の材
料そのものの色を利用してもよく、または所望の色の材
料層を電極上、絶縁膜上、基板面上に形成してもよい。
また、絶縁膜等に着色材料を混ぜ込んでもよい。

【００４８】次に、第１基板１上にスロープ障壁６を形
成する。スロープ障壁６の材料としてはポリマ樹脂を使
用する。また、スロープ障壁６の材料は光学的に透明で
あることが好ましい。スロープ障壁６の形成はどのよう
な方法を用いてもよい。以下に、具体的なスロープ障壁
６の形成方法についていくつか述べる。

【００４９】例えば、ネガ型レジストを塗布し、露光お
よび現像によりスロープ障壁６を形成する。このとき、
通常よりも露光オーバとし、また、現像時間を調整する
ことにより、スロープ障壁６にスロープ形状を形成す
る。また、ポジ型レジストを塗布し、露光および現像に
よりスロープ障壁６を形成することもできる。このと
き、通常よりも露光を少なめとし、また、現像時間を調
整することによって、スロープ障壁６にスロープ形状を
形成する。

【００５０】また、レジストを塗布し、露光および現像
する工程を繰り返すことによってスロープ障壁６を形成
することもできる。このとき、スロープ障壁６の幅が少
しずつ小さいマスクパターンを用いることによって、ス
ロープ障壁６にスロープ形状を形成する。

【００５１】また、光学的に透明であるような適当なレ
ジストがない場合、エッチング方法を利用することもで
きる。透明な障壁用材料をまず第１基板１上の全面に形
成し、その上にさらにレジストを塗布する。その後、最
上面のレジストをパターンニングし、障壁用材料をドラ
イエッチングまたはウエットエッチングすればよい。こ
のとき、エッチング方法および条件を調整することによ
って、スロープ障壁６にスロープを形成する。

【００５２】この他にも、別に作製したスロープ障壁６
を接着する方法、印刷法によって形成する方法、モール
ドによって形成する方法等を用いることによって、スロ
ープ障壁６を形成することができる。

【００５３】次に、第１基板１または第２基板２上に隔
壁１１を形成する。隔壁１１の配置に制限はないが、画
素間で泳動粒子７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好ましい。隔壁１１の材料
としては、ポリマ樹脂を使用する。隔壁１１の形成は、
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、露光およびウエット現像を行う方法、
または別に作製した隔壁１１を接着する方法、印刷法に
よって形成する方法、あるいはモールドによって形成す
る方法等を用いることができる。

【００５４】次に、隔壁１１で囲まれた各画素空間に透
明な絶縁性液体８および泳動粒子７を充填する。絶縁性
液体８としては、シリコーンオイル、イソパラフィン、
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７としては、絶縁性液体８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等を混ぜたも
のを使用する。泳動粒子７の粒径に制限はないが、通常
は０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１０
μｍ位のものを使用する。

【００５５】次に、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１および第２基板２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。

【００５６】また、図４に示すような構成の場合、第２
表示電極４はスロープ障壁６上面に形成する必要があ
る。この場合、例えば障壁用厚膜、第２表示電極膜、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表示電極膜、障壁用厚膜を順
次ドライエッチングまたはウエットエッチングずればよ
い。このとき、エッチング方式および条件を調整するこ
とによって、スロープ障壁６の底部にスロープ形状を形
成する。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、ポリアニリン等
の有機導電性材料を印刷法によって形成してもよい。

【００５７】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を用い
て詳細に説明する。 （実施例１）本実施例では、図１に示した構成でマトリ
ックス状画素を作製し、双方向書き込みによる単純マト
リックス駆動を行った。図８に作製した４×４マトリッ
クス状画素の平面構成図を示す。第１表示電極３の幅３
５μｍ、第２表示電極４の幅８５μｍ、泳動粒子７の径
５μｍ、第１基板１と第２基板２の間隔８０μｍとし
た。障壁６は、幅５μｍ、高さ５０μｍとし、その底部
にスロープ形状を形成した。また、このスロープ形状
は、白・黒表示時に泳動粒子７により、全て覆い被され
るようにすることで、スロープの一部が泳動粒子７によ
って覆い被されていないために、表示コントラストをそ
の分損してしまうことを防止した。また、スロープ障壁
６の底部をスロープ形状とし、スロープ障壁６の上部の
幅を小さくすることによって、泳動粒子７が収納される
表示電極３とスロープ障壁６とにより囲まれた空間の体
積を大きく設定できるようにした。これによって、コン
トラストの向上を図った。

【００５８】厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムからなる
第１基板１上に、第２表示電極４としてＩＴＯを成膜
し、図８に示す形状にパターンニングした。次に、絶縁
膜９として、アルミナを分散させ白色化させたアクリル
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３として暗黒色の炭化チタン膜を成膜し、フォ
トリソグラフィおよびドライエッチングにより、図８に
示す形状にパタ−ニングした。この上に、さらに絶縁膜
９として、アクリル樹脂からなる絶縁層を全面に形成し
た。

【００５９】次に、厚膜用ネガ型レジスト（ＪＳＲ
（株）：ＴＨＢ２３４Ｎ）を厚さ５０μｍで塗布し、露
光およびウエット現像によりスロープ障壁６を形成し
た。またこのとき、通常より露光オーバーとし、また現
像時間を調整することによって、スロープ障壁６の底部
にスロープ形状を形成した。

【００６０】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を低温成膜した後、図８
に示す形状にパターンニングし、次に、全面にアモルフ
ァスフッ素樹脂からなる絶縁膜１０を２００ｎｍ形成し
た。この上に、隔壁１１を形成した。隔壁１１は、光感
光性エポキシ樹脂を塗布した後、露光およびウエット現
像を行うことによって形成し、８０μｍの高さとした。
形成された隔壁１１内に絶縁性液体８および黒色の泳動
粒子７を充填した。

【００６１】絶縁性液体８としては、シリコーンオイル
を使用した。黒色の泳動粒子７としては、ポリスチレン
とカーボンの混合物であって、平均粒径が約５μｍのも
のを使用した。シリコーンオイル中での泳動粒子７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１１上に、位置合わせを行いながら第１基板１
を置き、熱をかけて張り合わせた。これに不図示の電圧
印加回路を接続し、表示装置を作製した。

【００６２】次に、作製したマトリックス状表示装置に
おいて、Ｘ電極ライン１２，１３とＹ電極ライン１４に
より選択画素と非選択画素をアドレッシングしていき、
１行ずつ書き換えを行っていった。また、本実施例で
は、選択画素においては図５で説明した駆動方法により
書き換えを行い、非選択画素においては図６で説明した
駆動方法により表示保持を行っていった。泳動粒子７の
詳しい動作や印加電圧については、図５および図６で説
明したものと同様であるので省略する。

【００６３】得られた表示には、クロストーク現象、お
よび泳動粒子７の移動不良、保持不良によるコントラス
トの劣化は全く認められず、高コントラストな双方向書
き込みによる単純マトリックス駆動が可能であった。

【００６４】（実施例２）本実施例では、図４に示した
構成でマトリックス状画素を作製し、一方向書き込みに
よる単純マトリックス駆動を行った。図９に作製した４
×４マトリックス状画素の平面構成図を示す。第１表示
電極３の幅３５μｍ、第２表示電極４の幅８５μｍ、泳
動粒子７の径５μｍ、第１基板１と第２基板２の間隔８
０μｍとした。スロープ障壁６は、高さ５０μｍの段差
状とし、その底部にスロープ形状を形成した。また、こ
のスロープ形状は、白表示時に泳動粒子７によって、全
て覆い被されるようにすることで、スロープの一部が泳
動粒子７によって覆い被されていないために、表示コン
トラストをその分損してしまうことを防止した。

【００６５】厚さ２００μｍのＰＥＳフィルムからなる
第１基板１上に、まず、酸化チタン微粒子を混合して白
色化し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およびドライエッチ
ングによって、図９に示す形状にパターニングした。こ
の上に、さらに絶縁膜９として、アクリル樹脂からなる
絶縁層を全面に形成した。

【００６６】次に、エポキシ樹脂を５０μｍの膜厚で塗
布し、続いて第２表示電極４としてＩＴＯ薄膜をマグネ
トロンスパッタ法によって低温成膜した。続いてレジス
ト膜を塗布し、図９に示すような形状にパターンニング
し、最後にＣＦ₄ およびＯ₂ガスによる反応性ドライエ
ッチングを行い、高さ５０μｍのステップ上にＩＴＯか
らなる第２表示電極４が配置されたスロープ障壁６を形
成した。またこのとき、ドライエッチングを通常より短
めにするなどの条件調整を行うことにより、スロープ障
壁６の底部に、図９に示すようなスロープ形状を形成し
た。次に、全面にアモルファスフッ素樹脂からなる絶縁
膜１０を厚さ２００ｎｍにて形成した。以後のプロセス
は実施例１と全く同様であるので説明を省略する。

【００６７】次に、作製したマトリックス状表示装置に
おいて、Ｘ電極ライン１２，１３とＹ電極ライン１４に
より選択画素と非選択画素をアドレッシングしていき、
１行ずつ書き換えを行っていった。泳動粒子７の動作の
概略や印加電圧については、図１３および図１４に示し
た。

【００６８】得られた表示には、クロストーク現象、お
よび泳動粒子７の移動不良、保持不良によるコントラス
トの劣化は全く認められず、高コントラストな一方向書
き込みによる単純マトリックス駆動が可能であった。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、水
平移動型電気泳動型表示装置における高コントラストな
単純マトリックス駆動を可能にした。これは、本発明に
係る表示装置の新規な構成による効果である。以下に、
本発明に係る表示装置による効果を挙げた。

【００７０】第１に、高いスロープ障壁を導入すること
によって、従来問題であった、非選択画素において泳動
粒子が障壁を乗り越えてしまうことによる、クロストー
クの発生を抑制できるようになった。

【００７１】第２に、高いスロープ障壁を導入すること
によって、第１表示電極と第２表示電極との面積比を大
きく設定できるようになった。これによって、コントラ
ストの向上が実現された。

【００７２】第３に、高いスロープ障壁を導入すること
によって、泳動粒子の水平方向移動を禁止できるように
なった。これによって、制御電圧を低減できるようにな
った。

【００７３】第４に、スロープ障壁を導入することによ
って、障壁底部における泳動粒子の残留を抑制すること
ができるようになった。これによって、コントラストの
向上が実現された。

【００７４】第５に、スロープ障壁において、障壁上部
の幅を小さくすることによって、泳動粒子の収納され
る、表示電極とスロープ障壁によって囲まれた空間の体
積を大きく設定できるようになった。これによって、コ
ントラストの向上が実現された。また、障壁の上部の幅
を小さくしても、障壁の底部をスロープ形状とすること
で、障壁の外部衝撃による耐久性を向上することができ
た。

【００７５】第６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】 本発明の実施の形態に係る表示装置の代表的
な一例を示す断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係る表示装置の効果を
示すための説明図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係る表示装置の効果を
示すための説明図である。

【図４】 本発明の実施の形態に係る表示装置の他の例
を示す断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態に係る表示装置の駆動方
法および動作状態を示す図である。

【図６】 本発明の実施の形態に係る表示装置の駆動方
法および動作状態を示す図である。

【図７】 本発明の実施の形態に係る表示装置による２
×２マトリックス画素を示す図である。

【図８】 本発明の実施例１において作成した４×４マ
トリックスを示す平面構成図である。

【図９】 本発明の実施例２において作成した４×４マ
トリックスを示す平面構成図である。

【図１０】 従来例における表示装置を示す断面図であ
る。

【図１１】 従来例における表示装置の駆動方法および
動作状態を示す図である。

【図１２】 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１３】 本発明の実施例に係る表示装置の駆動方法
および動作状態を示す図である。

【図１４】 本発明の実施例に係る表示装置の駆動方法
および動作状態を示す図である。

【符号の説明】

１：第１基板、２：第２基板、３：第１表示電極、４：
第２表示電極、５：制御電極、６：障壁、７：泳動粒
子、８：透明絶縁性液体、９，１０：絶縁膜、１１：隔
壁、１２：Ｘ電極ライン（ＸＡ電極ライン）、１３：Ｘ
電極ライン（ＸＢ電極ライン）、１４：Ｙ電極ライン、
１５：フェースプレート、１６：後方プレート、１７：
陰極素子、１８：陽極素子、１９：クロム層、２０：フ
ォトレジスト層、２１：グリッドライン、２２：スペー
サ、２３：顔料粒子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と、該第１基板上に配置された
   第１表示電極および第２表示電極と、前記第１基板に対
   向して配置された第２基板と、該第２基板上に配置され
   た制御電極と、前記各電極に所望の電圧を印加する手段
   と、前記第１基板および第２基板間に充填された透明絶
   縁性液体と、該絶縁性液体中に分散された複数の帯電泳
   動粒子とを備え、該帯電泳動粒子を前記第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
   行う電気泳動型表示装置において、前記第１表示電極と
   第２表示電極間における、前記帯電泳動粒子の直接的な
   水平移動を、少なくとも一方向に対してほぼ禁止する機
   能を有する障壁を備え、且つ、前記障壁がスロープ形状
   部分を有することを特徴とする電気泳動型表示装置。
2. 【請求項２】 前記障壁は、前記第１表示電極の面およ
   び第２表示電極の面のうちの少なくとも一方の面より突
   出し、前記帯電泳動粒子の粒径の数倍〜数十倍の高さを
   有する幾何学的な段差によって構成され、その段差がス
   ロープ形状部分を有することを特徴とする請求項１に記
   載の電気泳動型表示装置。
3. 【請求項３】 前記障壁のスロープ形状は、該障壁の少
   なくとも片方の面に形成されることを特徴とする請求項
   １または２に記載の電気泳動型表示装置。
4. 【請求項４】 前記障壁は、光学的に透明であるような
   物質によって形成される請求項１〜３のいずれかに記載
   の電気泳動型表示装置。
5. 【請求項５】 前記障壁の底部にスロープ形状が形成さ
   れ、表示時においては、該スロープ形状が前記帯電泳動
   粒子によって覆い被されて不可視であるように形成され
   る請求項１〜４のいずれかに記載の電気泳動型表示装
   置。