JP2002350903A

JP2002350903A - 電気泳動型表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002350903A
Application number: JP2001155405A
Authority: JP
Inventors: Junji Ito; 淳二伊藤; Kazuhiro Miyazawa; 一宏宮澤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高精細表示、高生産性、高コントラスト、高精
彩なカラー画像の表示が可能な電気泳動型表示装置及び
その製造方法を明らかにする。【解決手段】少なくとも一方が透明である１対の基板間
に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入
し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極
に電界をかけることによって選択された電極側に前記電
気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示
装置において、一方の基板上に平板状電極と、該平板状
電極の５０％以下の投影面積を有する島状電極とを配設
したことを特徴とする電気泳動表示装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気泳動表示装置と
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高度情報化社会の到来により誰もがいつ
でもどこにいても画像などの電子情報を閲覧する機会を
得るようになってきた。従来、表示装置としてはＣＲＴ
や液晶ディスプレイが広く用いられているが、消費電力
が必ずしも少なくないこと、視覚系への負担が少なくな
いこと、表示画像のメモリー性に乏しいこと、衝撃に弱
いなどの理由から取扱性に注意を要すること、その重量
ゆえに携帯性に乏しいこと、高価であることなど課題も
多い。

【０００３】これに対し、近年電気泳動や二色ボール反
転などの原理を利用したペーパーライクディスプレイ
（又はディジタルペーパー）が注目を集めてきており、
前記の様々な課題を克服するものとして期待されてい
る。しかしながら、これらのディジタルペーパーにおい
ては、高精細表示、高精彩表示、コントラスト、生産性
などが新たな課題として認識されてきている。

【０００４】米国特許第６０１７５８４号にはマイクロ
カプセル型電気泳動表示装置に関する技術が開示されて
いる。本発明者らの検討により、この表示技術において
は、マイクロカプセル形成時の水分混入に起因する電気
泳動性の低下やコントラストの低下、カプセルサイズの
不均一性に伴う画質の劣化、分級ロスや薄膜化が難しい
ことによる生産性の低下などの困難があることが判明し
た。

【０００５】特開２０００−１９４０２０号公報には、
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色
を表示可能なマイクロカプセルを平面状に並べることに
よってカラー画像を表示する技術が開示されている。然
しながら、本発明者らの研究によって、この技術におい
てはカラー表示時の各色面積率が少ないことに起因して
表示色域が非常に狭くなると共にコントラストが大きく
低下することが判明した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を鑑
みてなされたものであり、高精細表示、高生産性、高コ
ントラスト、高精彩なカラー画像の表示が可能な電気泳
動型表示装置及びその製造方法を明らかにすることを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記構成により達成された。（１）少なくとも一方が透明である１対の基板間に充填
されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入し、前
記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極に電界
をかけることによって選択された電極側に前記電気泳動
粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示装置に
おいて、一方の基板上に平板状電極と、該平板状電極の
５０％以下の投影面積を有する島状電極とを配設したこ
とを特徴とする電気泳動表示装置。

【０００８】（２）島状電極の個々が夫々表示画像デー
タの１画素に対応することを特徴とする上記（１）に記
載の電気泳動表示装置。

【０００９】（３）島状電極の最大直径が画素サイズの
２分の１以下であることを特徴とする上記（１）又は
（２）に記載の電気泳動表示装置。

【００１０】上記（１）〜（３）でいう島状電極とは、
基板に対して垂直方向から見た場合の形状において、最
大直径と最小直径の比が３：１から１：１の範囲にあ
り、基板に対して平行方向から見た場合には均一な厚み
を持つものをいう。また個々の島状電極は各々１画素に
対応していることが好ましく、この場合島状電極の設置
密度から表示装置の画素密度及び１画素のサイズを決定
することができる。表示装置においては、島状電極近傍
に電気泳動粒子を集中させた状態と画素全体にわたって
電気泳動粒子を拡散させた状態の分光反射率の差を利用
して表示を行う。従って島状電極サイズとしては画素サ
イズに対して小さければ小さいほどよく、本発明におい
ては島状電極の最大直径が画素サイズの２分の１以下で
ある態様が好ましく用いられる。

【００１１】（４）少なくとも一方が透明である１対の
基板間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子
を封入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対
の電極に電界をかけることによって選択された電極側に
前記電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳
動表示装置において、前記一対の基板間に、電気絶縁性
を有し且つ電気泳動性を有しない粒子が封入され、該一
対の基板間の間隔が該粒子の直径に等しい構成であるこ
とを特徴とする電気泳動表示装置。

【００１２】（５）電気絶縁性粒子の粒径が１μｍ以上
１００μｍ以下であることを特徴とする上記（４）に記
載の電気泳動表示装置。

【００１３】絶縁性粒子は前記の要件を満たすものであ
ればどのようなものでも用いることができるが、粒径１
μｍから１００μｍの樹脂製又は硝子製単分散粒子が好
ましく、より好ましくは粒径２μｍから２０μｍの樹脂
製又は硝子製単分散粒子が用いられる。通常の電気泳動
型の表示装置においては、画素毎の仕切り材を兼ねたス
ペーサ部材を設置したり、均一塗布したバインダーを硬
化させたりすることによって一対の基板間の距離を一定
に保持している。しかしながら、これらの方法では製造
工程が非常に複雑になり不良品の増加や製造原価の増加
を招くため好ましくない。

【００１４】本発明の表示装置においても後述するスペ
ーサ部材を状況に応じて好ましく用いることはできる
が、その場合でも基板間の距離の保持はほとんど絶縁性
粒子が担っているためスペーサ部材の設置数は画素数に
比べて非常に少なく、スペーサ部材は隣り合うどの画素
とも互いの分散系を完全に分離することはない。従って
本発明によれば、電気泳動媒体及び電気泳動粒子で構成
される分散系を複雑な制御若しくは煩雑な工程を経るこ
となく基板間に封入することができ、高画質・高コント
ラストな表示装置を安定して廉価にて得ることができ
る。

【００１５】（６）少なくとも一方が透明である１対の
基板間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子
を封入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対
の電極に電界をかけることによって選択された電極側に
前記電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳
動表示装置において、１対の電極間に封入されている電
気泳動媒体がスペーサ部材により区画されており、該ス
ペーサ部材の設置数が表示画像の画素数よりも少ないこ
とを特徴とする電気泳動表示装置。

【００１６】（７）少なくとも一方が透明である１対の
基板間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子
を封入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対
の電極に電界をかけることによって選択された電極側に
前記電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳
動表示装置において、電気泳動媒体が透明であると共
に、電気泳動粒子が白色であり、１対の基板の一方が電
極の配設された着色基板であると共に、他方が透明基板
であり、電界の印荷が該基板と平行に行われることを特
徴とする電気泳動表示装置。

【００１７】従来、電気泳動現象を利用した表示装置に
おいては、電気泳動粒子及び電気泳動媒体の何れか一方
若しくは両方が着色された形態が検討されてきている。
然しながらこの方法では白色表示を行った場合に、荷電
状態の不良な着色粒子の存在や粒子間に浸透した着色分
散媒の影響により白色度の劣化が起こりやすいことがわ
かった。本発明によれば最大濃度やコントラストが劣化
することなく良好な白色を表示することが可能となる。

【００１８】（８）少なくとも一方が透明である１対の
基板間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子
を封入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対
の電極に電界をかけることによって選択された電極側に
前記電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳
動表示装置において、電気泳動粒子が主電気泳動粒子と
副電気泳動粒子とから構成されており、該副電気泳動粒
子の粒径は主電気泳動粒子の粒径より小であり、且つ両
者の電荷は異なっており、更に、該副電気泳動粒子の粒
子数が主電気泳動粒子の粒子数の等量以下であることを
特徴とする電気泳動表示装置。

【００１９】（９）副電気泳動粒子の粒径が、主電気泳
動粒子の粒径の５０％以下であることを特徴とする上記
（８）に記載の電気泳動表示装置。

【００２０】一般に同一電荷に帯電した第１の電気泳動
粒子に一方向の電場をかけて泳動表示させた場合、電気
泳動粒子間の電荷反発により粒子が十分な密度を維持し
て所望の領域に存在することは困難であり、得られる表
示画像のコントラストが低下することが判明している。
従って反対の電荷に帯電した第２の電気泳動粒子を混在
させることによって前記電荷反発に伴うコントラスト低
下現象を緩和させることが可能であることが推測され
る。しかしながら、第１の粒子と第２の粒子を同一色に
した場合、ある方向に電場をかけた場合とそれとは反対
の方向に電場をかけた場合で近似色を表示することにな
り結果としてコントラストが低下してしまう。また第１
の粒子と第２の粒子を明度又は色相の大きく異なる色、
例えば白色と黒色の組合せや赤色とシアンの組合せなど
にした場合、ある方向に電場をかけたときに一方の色彩
粒子の間に異なる色彩の粒子が入り込み、結果としてコ
ントラストや彩度の低下を招くこととなる。

【００２１】本発明者らの研究によって、主電気泳動粒
子に対して小粒径且つ異なる電荷である副電気泳動粒子
を、主電気泳動粒子に対してより少ない粒子数含有させ
ることにより、電気泳動粒子間の電荷反発による粒子密
度低下を改善しつつ、反対方向の電場をかけた場合のコ
ントラスト低下を防止することにより、コントラストに
優れた表示を得ることが可能となった。ここで副電気泳
動粒子は主電気泳動粒子に対して５０％以下の粒径であ
ることが好ましい。ここで粒径とは、泳動粒子と同体積
を有する球状粒子の直径をもって表わすものとする。

【００２２】（１０）少なくとも一方が透明である１対
の基板間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒
子を封入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１
対の電極に電界をかけることによって選択された電極側
に前記電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気
泳動表示装置において、電気泳動粒子は、白色・イエロ
ー・マゼンタ・シアン・青色・緑色・赤色・黒色の８色
より選ばれる１色に着色されると共に、電気泳動媒体
は、前記８色の何れかであり且つ前記電気泳動粒子に選
択された色以外の色に着色されており、１対の基板の一
方には電極が設置されると共に、前記８色の何れかであ
り且つ前記電気泳動粒子及び前記電気泳動媒体に選択さ
れた色とは異なる色に着色されており、他方の基板は透
明であることを特徴とする電気泳動表示装置。

【００２３】（１１）電気泳動粒子が白色であり、電気
泳動媒体及び電極が配設される基板が共にイエロー・マ
ゼンタ・シアンの３色より選ばれ且つ夫々異なる色に着
色されていることを特徴とする上記（１０）に記載の電
気泳動表示装置。

【００２４】（１２）１対の基板を構成する一方の着色
基板上に、平板状電極と該平板状電極の５０％以下の投
影面積を有する島状電極とを配設し、他方の基板を透明
とすると共に透明電極を配設し、これら３種の電極に印
加する電圧を夫々制御することによって、該基板と平行
及び垂直方向に電界を印加し泳動粒子を泳動させて多色
表示することを特徴とする上記（１０）又は（１１）に
記載の電気泳動表示装置。

【００２５】従来、電気泳動を用いた多色表示装置とし
ては、個々の色毎に作成されたマイクロカプセル等のコ
ンポーネントを基板に垂直方向から観察したときに重な
ることがないように敷きつめたりすることによって、個
々の色毎の発色単位を形成し多色表示する表示装置が知
られている。この場合、各色の発色単位はその色数が増
加するほど面積率が低下し、一例としてイエロー・マゼ
ンタ・シアンの３色を基本発色単位とした場合、各単色
の面積率は夫々３分の１になる。従って表示画像の彩度
は大きく低下し、再現可能な明度域もＣＲＴや液晶など
のディスプレイや各種カラーハードコピーと比べて大き
く偏ったものとなっていた。本発明の表示装置を用いる
ことにより、表示画像のコントラストは大きく拡大し、
高彩度なフルカラー画像を表示することが可能となる。

【００２６】本発明の形態としては、電気泳動粒子が白
色であり、電気泳動粒子が分散された電気泳動媒体及び
電極が設置された基板が共に、イエロー・マゼンタ・シ
アンの３色より選ばれ且つ夫々異なる色に着色されてい
ることが白地、コントラスト、彩度等の観点から好まし
い。また、着色基板上に平板状電極及び平板状電極の５
０％以下の投影面積を有する島状電極を夫々配設し、他
方の基板を透明とし、これに透明電極を配設し、これら
３種の電極に印加する電圧を夫々制御することによっ
て、基板と並行及び垂直方向に電界を印加し電気泳動粒
子を泳動させて多色表示する形態が好ましく用いられ
る。

【００２７】着色粒子の製造方法としては、粒子表面に
各色色材をコーティングすることによって着色させた
り、樹脂製粒子中に色材を混合させたりすることによっ
て製造することができる。

【００２８】（１３）少なくとも一方が透明である１対
の基板間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒
子を封入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１
対の電極に電界をかけることによって選択された電極側
に前記電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気
泳動表示装置において、電気泳動粒子が、夫々電気泳動
度の異なるイエロー着色粒子、マゼンタ着色粒子及びシ
アン着色粒子の混合物であり、１対の基板に並行な電圧
を印加時間及び強度を変えて印加することにより多色表
示を行うことを特徴とする電気泳動表示装置。

【００２９】上記において、粒子の電気泳動度を制御す
る方法としては、既知の方法のいずれも利用することが
可能であるが、泳動粒子のサイズや表面処理、及び電荷
制御剤の量を調整することにより泳動度を制御する態様
が好ましく用いられる。電荷制御剤としては既知の金属
石鹸や両性イオン化合物などを用いることができる。

【００３０】（１４）電気泳動粒子が表面処理酸化チタ
ン粒子又は樹脂製粒子であることを特徴とする上記
（１）〜（１３）の何れかに記載の電気泳動表示装置。

【００３１】本発明に使用することができる電気泳動粒
子としては、酸化チタン微粒子や樹脂製微粒子など既知
のものをいずれも使用することが可能である。酸化チタ
ン微粒子としては、アナターゼ型、ルチル型のいずれも
利用することが可能であり、必要に応じてアルミナ、シ
リカ、ジルコニア、酸化亜鉛、ステアリン酸、ラウリン
酸、オルガノポリシロキサンなどにより表面処理するこ
とも好ましい。電気泳動粒子の粒径は最大直径が１μｍ
以下のものが好ましく、０．２μｍから０．７μｍのも
のがより好ましい。

【００３２】（１５）一方の基板の上に複数のゲート
線、該ゲート線に直行する複数のデータ線、前記ゲート
線及びデータ線の交点に配置された薄膜トランジスタを
有し、前記薄膜トランジスタのソース・ドレインの一方
は前記データ線へ接続され、前記薄膜トランジスタのソ
ース・ドレインのもう一方は電気泳動制御電極に接続さ
れていることを特徴とする上記（１）〜（１４）の何れ
かに記載の電気泳動表示装置。

【００３３】（１６）薄膜トランジスタの出力側に接続
されている電気泳動制御電極が島状電極であることを特
徴とする上記（１５）に記載電気泳動表示装置。（１７）１対の基板に垂直な面を面積率５０％以上にわ
たり封止した後、減圧雰囲気下において該基板に垂直で
あり且つ封止されていない面を電気泳動媒体に浸漬し、
その後該基板及び該分散系液体を加圧雰囲気下にするこ
とによって該電気泳動媒体を該基板間に注入することを
特徴とする上記（１）〜（１６）の何れかに記載の電気
泳動表示装置の製造方法。

【００３４】電気泳動粒子を含有する電気泳動媒体で構
成される分散液を１対の基板間に封入する方法として
は、従来一方の基板上に電気泳動媒体を滴下し、他方の
基板を端部から加圧しながら圧着させていく方法が知ら
れている。この方法では分散液のロスが大きいこと、加
圧により基板の損傷が発生しやすいこと、空気が混入し
やすく表示画像の品位が劣化しやすいこと、等多くの課
題があった。

【００３５】本発明の製造方法によれば、前記懸念点が
解消されるだけでなく、複数の表示装置に同時に分散液
を注入できるため製造時間の短縮やコストの低減が可能
であり、また表示品質を安定して高品位に保つことが可
能となる。

【００３６】

【実施例】以下本発明の具体的な実施態様を添付の図面
に従って詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、これ
らの実施態様に限定されるものではない。

【００３７】（実施態様１）図１〜図２に示す実施態様
の表示装置１０１は、第１基板１の上に平板状電極２、
任意の色彩を有する着色層３、及び島状電極４を設置
し、これと透明な第２基板５との間に、透明性及び絶縁
性を有する電気泳動媒体６、白色の電気泳動粒子７及び
白色の絶縁性粒子８が保持されて形成される。

【００３８】電気泳動粒子７としてはプラス帯電性粒子
及びマイナス帯電性粒子のいずれも用いることができ
る。

【００３９】この実施態様の表示装置１０１では、平板
状電極２と島状電極４とに夫々異なる電圧を印加して第
１基板１に平行な成分を有する電場を形成し、これを駆
動力として電気泳動粒子７を第１基板１と平行方向に移
動させて異なる２色の表示を行う。また、第１基板１に
垂直な方向から見た場合の島状電極４の投影面積を平板
状電極２の同投影面積の５０％以下とする。島状電極４
と平板状電極２に印加する電圧を夫々に電極について変
化させることで電気泳動粒子７の空間的広がり状態を変
えて、明度や彩度の異なる表示状態を形成する。

【００４０】図１及び図２における（ａ）及び（ｂ）
は、夫々最小濃度及び最大濃度の表示状態を示すが、表
示状態はこれらに限定されることなく、電気泳動粒子７
の広がりに関して任意の中間的状態をとることで連続的
な階調表現を行うことができる。

【００４１】任意の空間分布を有する電気泳動粒子７
は、表示装置の電源が切断された後も一定期間一定の状
態を保持することが可能であり、従って表示画像も一定
の品質を保持することが可能である。

【００４２】この実施態様においては、一つの島状電極
４が表示画像の一画素に対応している。個々の平板状電
極２及び島状電極４毎に独立して印加電圧を制御するこ
とにより画像を表示する。電気泳動粒子７として正
（＋）に帯電した粒子を用いた場合、島状電極４を負
（−）に帯電させることにより平板状電極２は誘電分極
により正（＋）に帯電し、電気泳動粒子７は静電力によ
って島状電極４の上及びその近傍に集められる。尚、各
画素にわたり同様の操作を行ったときの状態を表わすの
が後述する各図の（ａ）に示されている。例えば、ここ
で着色層３が黒色に着色されている場合は黒色表示とな
り、着色層３が赤色に着色されている場合は赤色表示と
なる。

【００４３】一方、平板状電極２を負に帯電させること
により島状電極４は誘電分極により正に帯電し、電気泳
動粒子７は静電力によって島状電極４から反発して平板
状電極２に引き付けられる。各画素にわたり同様の操作
を行ったときの状態が図１の（ｂ）及び図２の（ｂ）に
示されている。ここでは電気泳動粒子７が白色であるた
め白色表示となる。

【００４４】この実施態様においては、個々の島状電極
４を隔てる隔壁やスペーサ部材は設置しても設置しなく
ても構わないが、設置する場合においても島状電極４の
設置数よりも少ない設置数とする。着色層３と透明性の
第２基板５の距離はランダムに設置された絶縁性粒子８
の直径により決定される。隔壁やスペーサを少数だけ設
置若しくは設置しないことにより、表示装置の製造工数
及び製造コストを大きく低減させることができるが、長
時間使用することにより電気泳動粒子７の局在若しくは
偏在が起こり、表示品質の低下が起こる。

【００４５】本実施態様においては、これをフラッシン
グ操作により回復することができる。フラッシングと
は、全画面単一色表示や縞状、円形、四角系などの表示
を周期的に繰り返し、島状電極４及び平板状電極２の電
圧印加状態を全画面にわたり時間周期的に変化させるこ
とにより、局在若しくは偏在した電気泳動粒子の分布状
態を画面全体に均一に回復させる操作である。

【００４６】本実施態様においては、着色層３の色彩を
着色剤等により任意に変化させることが可能であり、こ
れにより任意の色彩を表現することができる。また着色
層３の着色状態を図１及び図２に示すように単一色とす
ることも可能であるし、該着色状態を島状電極４の設置
間隔と同等の周期で変化させることにより、表示装置全
体としてフルカラー画像の表示を行うことも可能であ
る。

【００４７】また、第２基板５は透明性であればよく、
例えば、ガラスやポリエチレンテレフタレート、ポリエ
ーテルスルフォン（ＰＥＳ）などの透明性合成樹脂で形
成すればよい。更に、島状電極４は透明性でも不透明性
でもよく、透明性とする場合、ＩＴＯ（インジウム・テ
ィン・オキサイド）の如き透明電極を用いる。勿論、任
意の色彩に着色してもよい。電気泳動媒体６は、電気泳
動粒子７が良好に帯電し且つ低粘度の透明性液体を使用
すればよく、例えば、シリコンオイル・キシレン・トル
エン・アイソパー等の内、比重が電気泳動粒子７と略同
等であるものを採用することが好ましい。

【００４８】（実施態様２）図３に示す。この実施態様
では、図１及び図２に示した実施態様の表示装置１０１
における電気泳動粒子７の代わりに、電気泳動粒子７と
同様な物理特性及び化学特性を有する主電気泳動粒子Ａ
及び主電気泳動粒子Ａの１／３の平均粒径を有し、異な
る電荷に帯電した副電気泳動粒子Ｂを、主電気泳動粒子
Ａの１／２の粒子数用いた以外は同様にして、表示装置
１０２を作成した。尚、着色層１３は黒色に着色した。

【００４９】図１及び図２に示した実施態様の表示装置
１０１と、図３に示した実施態様の表示装置１０２に対
して、同一の駆動電圧を同一時間だけ印加させた場合の
表示画像の反射濃度を、最大濃度及び最小濃度について
表１に示す。測定はステータスＡにて行っている。

【００５０】

【表１】

【００５１】最小濃度については表示装置１０１と表示
装置１０２でほとんど差がないが、最大濃度に関しては
表示装置１０１より表示装置１０２で向上が確認され、
コントラストの改善されたより良好な表示品質を達成す
ることができた。

【００５２】本実施態様における最大濃度は図２（ａ）
及び図３（ａ）に示される状態において実現される。電
気泳動粒子７が単一種の粒子から構成される場合、帯電
した粒子間においてクーロン力による電気的反発が発生
し、多数の電気泳動粒子７を空間的に狭い部位に集積す
ることは非常に困難となる。従って図２（ａ）に示す表
示装置１０１においては、電気泳動粒子７の分布状態が
図３（ａ）に示す表示装置１０２の主電気泳動粒子Ａの
分布状態よりも空間的に広い分布を有していると考えら
れる。従って図２の（ａ）の表示装置１０１と図３の
（ａ）の表示装置１０２では、入射光を反射及び散乱す
る割合が異なり、結果として上記のような最大濃度及び
コントラストの差を生じたと考えられる。

【００５３】これらの結果により、電気泳動粒子７が主
電気泳動粒子Ａ及び副電気泳動粒子Ｂから構成され、、
副電気泳動粒子Ｂは主電気泳動粒子Ａに対し小粒径で異
なる電荷であり、且つ等量以下の粒子数含有されている
表示装置においては、最大濃度及びコントラストが向上
した表示画像を提供できることがわかる。

【００５４】（実施態様３）図４に示す。図４の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々異なる色彩の表示状態を
表す。実施例１に示した表示装置１０１に対し、各画素
毎に電気泳動媒体（絶縁性液体）１１が混合しないよう
に隔壁１２を設け、着色層１３の着色及び電気泳動媒体
（絶縁性液体）１１を各画素毎に図４に示すように変化
させ、図２における透明性の第２基板５の代わりに透明
性基板１４に透明性対向平板電極１５及び透明性保護層
１６を設置したものを用いている。

【００５５】着色層１３、電気泳動媒体（絶縁性液体）
１１及び電気泳動粒子１７は、夫々白色・イエロー・マ
ゼンタ・シアン・青色・緑色・赤色・黒色の８色より選
ばれる一色に着色され、表示装置中どの画素においても
着色層１３、電気泳動媒体（絶縁性液体）１１及び電気
泳動粒子１７の内、任意の２つが同一色となることはな
い。本実施例においては、白色・イエロー・マゼンタ・
シアンの内の何れかの色に着色された着色層及び電気泳
動媒体及び電気泳動粒子の着色の組み合わせが周期的に
繰り返す構造例を示しているが、本発明の実施態様はこ
れに限定されない。各色に着色された着色層の比率は同
一の比率であっても異なる比率であっても良い。

【００５６】着色層１３、電気泳動媒体（絶縁性液体）
１１及び電気泳動粒子１７の好ましい着色の組合せ例を
表２に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】本実施態様の表示装置１０３の表示方法を
説明する。本実施態様においては、平板状電極１８、島
状電極１９、及び対向平板電極１５に夫々独立して電圧
を印加することにより、第１基板２０に平行方向及び垂
直方向な電場を形成し、これを駆動力として電気泳動粒
子１７を泳動させて表示を行う。電気泳動粒子１７とし
て正に帯電した粒子を用いた場合、島状電極１９を負に
帯電させ平板状電極１８及び透明性対向平板電極１５を
帯電させないか、若しくは正に帯電させると電気泳動粒
子１７は、図４の（ａ）に示すように、静電力によって
島状電極１９上及びその近傍に集められ、各画素が夫々
赤、青、緑の表示を行うこととなり、画面全体では黒を
表示する。

【００５９】平板状電極１８を負に帯電させ島状電極１
９及び透明性対向平板電極１５を帯電させないか若しく
は正に帯電させると、電気泳動粒子１７は、図４の
（ｂ）に示すように、静電力によって着色層１３上全体
にわたって分布することとなり、各画素が夫々イエロー
・マゼンタ・シアンの表示を行うこととなり、画面全体
ではグレーを表示する。

【００６０】透明性対向平板電極１５を負に帯電させ島
状電極１９及び平板状電極１８を帯電させないか若しく
は正に帯電させると、電気泳動粒子１７は、図４の
（ｃ）に示すように、静電力によって保護層１６近傍全
体にわたって分布することとなり、各画素が全て白色表
示を行うこととなり、画面全体では白を表示する。

【００６１】以上、全ての画素に同様な電圧印加パター
ンを行った場合について説明したが、実際には上記３種
の電圧印加パターンを夫々組み合わせて行うことにより
フルカラー表示を実現することができる。１例として
は、着色層１３及び電気泳動媒体（絶縁性液体）１１が
夫々マゼンタ及びイエローに着色されている画素の電圧
印加パターンを図４の（ａ）に示すようにし、他の画素
の電圧印加パターンを図４の（ｃ）に示すようにした場
合、画面全体では赤を表示することとなる。また画面全
体での表示色を例として説明したが、画面の一部分に適
用することにより様々なフルカラー画像を高品質に表示
することが可能となる。

【００６２】また、電気泳動粒子１７の移動の程度を図
４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す態様より夫々中間的
な状態とすることで、各色の中間的な階調を表現するこ
とができ、また中間色の表示も可能である。

【００６３】本実施態様では各画素毎に着色層１３及び
電気泳動媒体（絶縁性液体）１１の着色を夫々変化さ
せ、各画素毎に表示可能な色彩を変えることによって、
表示装置１０３全体としてフルカラーの高品質画像を表
示可能とするものである。着色層１３及び電気泳動媒体
（絶縁性液体）１１の着色状態を部分的及び全画面にわ
たり単一化し、各画素を隔てる隔壁の配置を適宜変更す
ることにより表示画像品質や表示装置の製造コスト及び
工数等適宜調整することも可能である。

【００６４】尚、隔壁１２としては、公知のものを特別
の制限なく用いることができ、例えば、シリコンゴム、
フッ素ゴム、アクリルゴムなど、その他感光性樹脂が好
ましく用いられる。

【００６５】（実施態様４）図５に示す。この実施態様
では、実施態様１に示した表示装置１０１に対し、電気
泳動粒子７を夫々電気泳動度の異なるイエロー着色粒
子、マゼンタ着色粒子、シアン着色粒子の混合物に変
え、着色層３を白色とすることによって表示装置１０４
を作成した。

【００６６】色彩の異なる電気泳動粒子７は粒子表面に
コーティング処理を施したり、樹脂中に染料を混合した
ものを粒子化するなどの方法により得ることが可能であ
る。電気泳動度の異なる粒子は粒子の内部組成、表面処
理、形状、サイズなどを変えたり、金属石鹸や両性イオ
ンなどの電荷制御剤を用いることによっても得ることが
できるし、これらの方法の内、複数の方法を組み合わせ
て用いることも可能である。

【００６７】本実施態様の表示装置１０４の表示方法を
説明する。イエロー着色粒子の電気泳動度が最も大き
く、次いでマゼンタ着色粒子、最も電気泳動度の小さい
粒子がシアン着色粒子であり、いずれの粒子も負に帯電
している場合について説明する。島状電極４又は平板状
電極２を大きく正に帯電させることにより、白又は黒の
状態とすることが可能である。

【００６８】白表示の状態から島状電極４の帯電量を減
少させ平板状電極２を徐々に正に帯電させていくと、最
も電気泳動度の大きいイエロー粒子が移動してイエロー
表示の状態を形成する。ここから更に平板状電極２の帯
電量を増加させるとマゼンタ粒子が移動して赤色を表示
する。ここから平板状電極２の帯電量を減少させ島状電
極４の帯電量を徐々に増加させるとイエロー粒子のみを
島状電極４上に移動させることができマゼンタ表示とな
る。同様にして島状電極４と平板状電極２の帯電量を制
御することにより、黒表示の状態から青色表示、シアン
表示、緑色表示の状態を形成させることが可能である。

【００６９】各画素単位で上記の操作を組み合わせて行
うことにより、画面全体として様々な色彩の画像を高品
位に表示することが可能となる。また上記の各表示状態
は任意の中間的な状態を取ることが可能であり、結果と
して中間階調や中間色の表示も可能となる。

【００７０】（製造方法の例）図６に従って本発明に係
る電気泳動表示装置の製造方法の１例を説明する。ま
ず、図６の（ａ）に示すように、第１基板２０と透明性
を有する第２基板２１の間に、電気絶縁性を有し且つ電
気泳動性を有しない透明性粒子を封入し、第１基板２０
に垂直な４面の内の３面を完全に封止材により封止し、
残り１面の５０％以上を封止する。該透明性粒子の封入
は、第１基板上に該粒子を散布した後、第２基板を第１
基板に重ねることにより行う。

【００７１】次に、図６の（ｂ）に示すように、前記し
た封止未了パネルと、電気泳動粒子を電気泳動媒体（絶
縁性液体）中に分散した電気泳動粒子分散液を密閉容器
に入れ容器内を徐々に減圧する。容器内を十分減圧した
後、封止未了パネルを非封止部が下になる姿勢で電気泳
動分散液に浸漬し、容器内を大気圧まで徐々に加圧す
る。パネル内に電気泳動粒子分散液が十分に封入された
らパネルを引き上げ、すばやくパネル外側の分散液をふ
き取って非封止部を封止材にて封止する。

【００７２】（駆動回路の例）図７は駆動回路の１例を
示す回路図、図８は、図７に示した回路を１画素相当部
分とした模式図である。本回路図に示す回路は対向する
複数基板の内の一方若しくは両方上に設置され、複数の
ゲート線、該ゲート線に直行する複数のデータ線、前記
ゲート線及びデータ線の交点に配置された薄膜トランジ
スタを有し、前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン
の一方は前記データ線へ接続され、前記薄膜トランジス
タのソース・ドレインのもう一方は電気泳動制御電極に
接続されている。また、前記電気泳動制御電極は島状電
極であることが好ましい。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、高精細表示、高生産
性、高コントラスト、高精彩なカラー画像の表示が可能
な電気泳動型表示装置及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気泳動装置の第１例を示す概略
斜視図

【図２】本発明に係る電気泳動装置の第１例を示す概略
断面図

【図３】本発明に係る電気泳動装置の第２例を示す概略
断面図

【図４】本発明に係る電気泳動装置の第３例を示す概略
断面図

【図５】本発明に係る電気泳動装置の第４例を示す概略
断面図

【図６】本発明に係る電気泳動装置の製造方法の１例を
示す説明図

【図７】本発明に係る電気泳動装置の駆動回路の１例を
示す回路図

【図８】本発明に係る電気泳動装置の１画素の電極を示
す模式図

【符号の説明】

１−第１基板２−平板状電極３−着色層４−島状電極５−第２基板６−電気泳動媒体（透明性絶縁性液体））７−電気泳動粒子８−絶縁性粒子１０−第１基板１１−電気泳動媒体（絶縁性液体）１２−隔壁１３−着色層１４−透明性基板１５−透明性対向平板電極１６−透明性保護層１７−電気泳動粒子１８−平板状電極１９−島状電極２０−第１基板２１−第２基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明である１対の基板間
に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入
し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極
に電界をかけることによって選択された電極側に前記電
気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示
装置において、一方の基板上に平板状電極と、該平板状
電極の５０％以下の投影面積を有する島状電極とを配設
したことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】島状電極の個々が夫々表示画像データの１
画素に対応することを特徴とする請求項１に記載の電気
泳動表示装置。
【請求項３】島状電極の最大直径が画素サイズの２分の
１以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
電気泳動表示装置。
【請求項４】少なくとも一方が透明である１対の基板間
に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入
し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極
に電界をかけることによって選択された電極側に前記電
気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示
装置において、前記一対の基板間に、電気絶縁性を有し
且つ電気泳動性を有しない粒子が封入され、該一対の基
板間の間隔が該粒子の直径に等しい構成であることを特
徴とする電気泳動表示装置。
【請求項５】電気絶縁性粒子の粒径が１μｍ以上１００
μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の電気
泳動表示装置。
【請求項６】少なくとも一方が透明である１対の基板間
に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入
し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極
に電界をかけることによって選択された電極側に前記電
気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示
装置において、１対の電極間に封入されている電気泳動
媒体がスペーサ部材により区画されており、該スペーサ
部材の設置数が表示画像の画素数よりも少ないことを特
徴とする電気泳動表示装置。
【請求項７】少なくとも一方が透明である１対の基板間
に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入
し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極
に電界をかけることによって選択された電極側に前記電
気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示
装置において、電気泳動媒体が透明であると共に、電気
泳動粒子が白色であり、１対の基板の一方が電極の配設
された着色基板であると共に、他方が透明基板であり、
電界の印荷が該基板と平行に行われることを特徴とする
電気泳動表示装置。
【請求項８】少なくとも一方が透明である１対の基板間
に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封入
し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電極
に電界をかけることによって選択された電極側に前記電
気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表示
装置において、電気泳動粒子が主電気泳動粒子と副電気
泳動粒子とから構成されており、該副電気泳動粒子の粒
径は主電気泳動粒子の粒径より小であり、且つ両者の電
荷は異なっており、更に、該副電気泳動粒子の粒子数が
主電気泳動粒子の粒子数の等量以下であることを特徴と
する電気泳動表示装置。
【請求項９】副電気泳動粒子の粒径が、主電気泳動粒子
の粒径の５０％以下であることを特徴とする請求項８に
記載の電気泳動表示装置。
【請求項１０】少なくとも一方が透明である１対の基板
間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封
入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電
極に電界をかけることによって選択された電極側に前記
電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表
示装置において、電気泳動粒子は、白色・イエロー・マ
ゼンタ・シアン・青色・緑色・赤色・黒色の８色より選
ばれる１色に着色されると共に、電気泳動媒体は、前記
８色の何れかであり且つ前記電気泳動粒子に選択された
色以外の色に着色されており、１対の基板の一方には電
極が設置されると共に、前記８色の何れかであり且つ前
記電気泳動粒子及び前記電気泳動媒体に選択された色と
は異なる色に着色されており、他方の基板は透明である
ことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項１１】電気泳動粒子が白色であり、電気泳動媒
体及び電極が配設される基板が共にイエロー・マゼンタ
・シアンの３色より選ばれ且つ夫々異なる色に着色され
ていることを特徴とする請求項１０に記載の電気泳動表
示装置。
【請求項１２】１対の基板を構成する一方の着色基板上
に、平板状電極と該平板状電極の５０％以下の投影面積
を有する島状電極とを配設し、他方の基板を透明とする
と共に透明電極を配設し、これら３種の電極に印加する
電圧を夫々制御することによって、該基板と平行及び垂
直方向に電界を印加し電気泳動粒子を泳動させて多色表
示することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電
気泳動表示装置。
【請求項１３】少なくとも一方が透明である１対の基板
間に充填されている電気泳動媒体中に電気泳動粒子を封
入し、前記基板の一方に配設される少なくとも１対の電
極に電界をかけることによって選択された電極側に前記
電気泳動粒子を移動させて所望の表示を行う電気泳動表
示装置において、電気泳動粒子が、夫々電気泳動度の異
なるイエロー着色粒子、マゼンタ着色粒子及びシアン着
色粒子の混合物であり、１対の基板に並行な電圧を印加
時間及び強度を変えて印加することにより多色表示を行
うことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項１４】電気泳動粒子が表面処理酸化チタン粒子
又は樹脂製粒子であることを特徴とする請求項１〜１３
の何れかに記載の電気泳動表示装置。
【請求項１５】一方の基板の上に複数のゲート線、該ゲ
ート線に直行する複数のデータ線、前記ゲート線及びデ
ータ線の交点に配置された薄膜トランジスタを有し、前
記薄膜トランジスタのソース・ドレインの一方は前記デ
ータ線へ接続され、前記薄膜トランジスタのソース・ド
レインのもう一方は電気泳動制御電極に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載の電気
泳動表示装置。
【請求項１６】薄膜トランジスタの出力側に接続されて
いる電気泳動制御電極が島状電極であることを特徴とす
る請求項１５に記載電気泳動表示装置。
【請求項１７】１対の基板に垂直な面を面積率５０％以
上にわたり封止した後、減圧雰囲気下において該基板に
垂直であり且つ封止されていない面を電気泳動媒体に浸
漬し、その後該基板及び該分散系液体を加圧雰囲気下に
することによって該電気泳動媒体を該基板間に注入する
ことを特徴とする請求項１〜請求項１６の何れかに記載
の電気泳動表示装置の製造方法。