JP2004184945A

JP2004184945A - Display apparatus

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Publication number: JP2004184945A
Application number: JP2002355171A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Oue; 利泰大植; Hirofumi Yamakita; 裕文山北
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display apparatus in which the operation voltage can be reduced. SOLUTION: A lower substrate 6 including a first electrode 2 and an upper substrate 16 including a second electrode 12 are disposed opposing to each other, and the space 17 between the substrates 6, 16 is divided by partitions 3 into pixels 100. Black particles 5B charged into positive and white particles 5A charged into negative are sealed in the space 17 and provided with auxiliary electrodes 4a, 4b. During display operation, a signal voltage in accordance with an image signal is applied between the first and second electrodes 2, 12 and between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a, 4b. For example, the white particles 5A move to the first electrode 2, while the black particles once move to the auxiliary electrodes 4a, 4b. Then the voltage applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a, 4b is stopped, which makes the black particles 5b move from the auxiliary electrodes 4a, 4b to the second electrode 12 to display a black image. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する一対の基板間で着色粒子を移動させて表示を行う表示素子を備えた、繰り返し書き換えが可能な表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯情報端末に用いられるような薄型・低消費電力の表示素子として、ツイストネマティック液晶（以下、ＴＮ液晶と呼ぶ）表示素子や、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ）素子などが知られている。ＴＮ液晶表示素子では、電圧が印加されている時にのみ液晶層中の液晶分子の配向状態が変化し、それにより、液晶層を透過する光の透過率が制御されて表示が行われる。それゆえ、表示のための動作電力が恒常的に必要であり、無電力状態では画像を表示することは出来ない。また、有機ＥＬ素子は、電流あるいは電圧を印加した状態で生じる発光を利用して画像を表示するため、ＴＮ液晶表示素子と同様に、無電力状態では表示できない。
【０００３】
一方、以前より、表示の書き換え時にのみ電圧あるいは電流を必要とし、一度書き込んだ表示画像は、再度画像の書き換えを行うまで無電力状態でも保持されるという特性を有する表示素子が提案・研究されている。このような表示素子は、上述のＴＮ液晶表示素子や有機ＥＬ素子とは異なり、画像保持に電力を必要としないので、使用電力の大幅な低減が可能になる。また、書き換え装置と、表示パネルたる表示素子とを取り外し可能な構成とすることによって、駆動回路を必要としない薄型・軽量でかつフレキシブル性を有する表示素子を実現することができる。このような素子は、携帯機器に有効である。
【０００４】
これらの素子における表示方式には、主に微小粒子を用いた方式と、溶液などの電気化学あるいは光化学反応を利用した方式と、電気機械的作用による反射光制御方式とに大別することができる。
【０００５】
微小粒子を用いた表示方式の素子の一例として、着色溶液内に帯電した着色微小粒子を分散させ、前記微小粒子分散系に、電界を与えて前記粒子を溶液中で泳動させること（電気泳動現象）により表示を行う表示素子が研究されている。図９（ａ）は、かかる表示素子の構成の一例を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、かかる構成では、内面に電極がそれぞれ配置された一対の基板５１の間に、帯電した黒色粒子５３ｂと白色粒子５３ａとを分散媒溶液５４中に分散してなるマイクロカプセル粒子５５を配置する。そして、電極５２間に電圧を印加することにより、マイクロカプセル粒子５５中で、黒色粒子５３ｂ及び白色粒子５３ａのうち、負極性の粒子が正極側に泳動するとともに正極性の粒子が負極側に泳動する。それにより、二色表示を行う。また、他の構成として、着色溶液中の着色粒子を極性に応じて泳動させ、観察者側に粒子が移動したときには粒子の色が観察され、一方、粒子が観察と反対側に移動したときには、着色溶液の色が観察されるという構成もある。また、さらに他の構成として、２種類以上の着色粒子と着色溶液とを用いることにより、多色表示を行う構成も考えられる。
【０００６】
また、上記の電気泳動の原理を用いた他の構成には、例えば、一方の透明基板面に、幅の狭い線状の細線電極と幅の広い板状電極とを形成し、前記細線電極上に帯電粒子を付着させて集めた状態と、前記板状電極上に帯電粒子を付着させて分散させた状態とを制御することにより、多色表示する表示方式がある。また、少なくとも二色に塗り分けられた球状あるいは円筒状粒子を、電界により回転させることによって多色表示する、ツイストボール方式と呼ばれる表示方式もある。図９（ｂ）は、ツイストボール方式の表示素子の構成例を示す模式図である。図９（ｂ）に示すように、かかる構成では、内面に電極５２がそれぞれ配置された一対の基板５１の間に、黒色と白色とに塗り分けられた帯電性球状粒子５６を分散させる。そして、電極５２間に電圧を印加することにより、電界によって該粒子５６を回転させることにより、二色表示を行う。
【０００７】
ここで、上記のように溶液中において粒子を泳動させて表示を行う表示素子では、粒子の泳動速度が溶液の粘性の影響を受ける。すなわち、粘性の大きな溶液中を粒子が移動する場合には、粒子の泳動速度が遅くなるため、素子の表示速度（応答速度）が遅くなる。そこで、溶液中に比べて粒子の移動速度が速い気相中において粒子を移動させる方式が提案されている。これは、少なくとも１種類の帯電着色粒子を気相中に分散させ、該粒子を、気相中に与えた電界のクーロン力により、逆極性電極間で移動させるものである。気相中では、液相中における場合のような移動媒体の粘性抵抗が存在しないため、粒子の移動速度が速くなる。このため、表示速度が速くなり、高速応答が可能となる。このように気相中で粒子を移動させる方式では、帯電した導電性のトナー粒子と帯電していない絶縁性粒子とを用い、帯電粒子をクーロン力によって移動させる構成のもの（例えば、特許文献１参照。）や、帯電特性の異なる２種類の粒子を用いてこれらの粒子をクーロン力によって移動させる構成のもの（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３４７４８３号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１２２２５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように液相中及び気相中で帯電粒子を静電界により移動させて表示を行う表示装置では、一方の電極側から他方の電極側に粒子を移動させるために、粒子が付着した一方の電極と粒子との間の付着力（すなわち、鏡像力やファンデルワールス力等）に勝るクーロン力を与え、該電極から粒子を引き離す必要がある。したがって、粒子が電極間を移動するために必要な電界強度は、非常に大きい。このため、表示書き換え時の動作電圧が非常に大きく、また高電圧であるため安全性に問題がある。特に、気相中で粒子を移動させる場合においては、動作電圧が非常に大きくなる。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、動作電圧の低減化を図ることが可能な表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板間に形成された空間中に内在する少なくとも１種類の複数の帯電着色粒子が、前記空間内に配設された一対の電極間に印加される画像信号電圧により与えられる電界によって前記電極間を移動することにより画像信号電圧に応じた画像を表示する表示装置であって、前記一対の電極の間に配設された補助電極と、一方の前記電極から前記補助電極に前記着色粒子を移動させる電界を発生させる電圧を、前記補助電極に印加する電圧印加手段と、前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えたものである（請求項１）。
【００１２】
通常、一対の電極間に電界を発生させ、その電界を粒子の帯電電荷に作用させて粒子を移動させる構成では、粒子の移動を誘起させるために、粒子の付着力よりも大きなクーロン力を作用させる必要がある。このため、大きな動作電圧が必要となる。かかる構成とすると、補助電極を前記一対の電極間に設けることによって、一対の電極間に電界（以下、主電極電界と呼ぶ）を発生させるだけでなく、一対の電極の少なくとも一方の電極と、補助電極との間にも、電界（以下、補助電極電界と呼ぶ）を発生させることができる。このような補助電極電界によって粒子が加速されて移動が誘起され、その結果、より小さな主電極電界で一方から他方の基板側に粒子を移動させることが可能となる。
【００１３】
ここで、補助電極電界は、電圧が印加される電極間のギャップ（距離）が前記一対の電極間のギャップよりも小さいため、小さな印加電圧で大きな電界強度を得ることが可能である。したがって、印加電圧の上昇を抑制しつつ、粒子の吸引に十分な強度の補助電極電界を発生させることが可能となる。このように低い印加電圧で補助電極電界を発生させることが可能であるとともに、主電極電界の発生に要する印加電圧を低減化することが可能であることから、装置全体としての動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００１４】
前記着色粒子が、前記吸引する電界により、前記一方の電極から前記補助電極に移動して該表面に付着してもよい（請求項２）。
【００１５】
かかる構成において、主電極電界と補助電極電界とでは、電圧が印加される電極間のギャップ（距離）が、補助電極電界を発生させる場合の方が主電極電界を発生させる場合よりも小さいため、同じ電圧を電極間に印加すると、補助電極電界の方が主電極電界よりも電界強度が大きくなる。それゆえ、両電界が与えられた状態では、電界強度の大きい補助電極電界が粒子の移動に支配的に作用し、よって、一方の基板から補助電極に粒子が移動する。このようにして粒子を補助電極に移動させた後、今度は、補助電極電界よりも主電極電界の電界強度を大きくして該電界を粒子の移動に支配的に作用させることにより、粒子は補助電極から、他方の基板に移動し、所望の表示が得られる。
【００１６】
このように、かかる構成では、粒子を一対の電極間で直接移動させるのではなく、補助電極に一旦移動させて段階的に一対の電極間を移動させるため、全体の動作電圧の低減化を図ることが可能となるとともに、装置の安全性も高くなる。
【００１７】
ここで、補助電極は、一対の電極間に存在していればよく、よって、以下のような構成が可能である。すなわち、例えば異なる基板にそれぞれ基板電極が形成されるとともに前記基板電極間に補助電極が配設され、装置の厚さ方向（縦方向）に主電極電界と補助電極電界とが生じる構成であってもよい。また、一方の基板に一対の主電極が形成されるとともに、該基板表面の前記一対の電極間に補助電極が配設され、装置の幅方向（横方向）に主電極電界と補助電極電界とが生じる構成であってもよい。また、かかる構成の表示装置では、帯電電荷極性の異なる着色粒子が２種類以上混合されていてもよく、この場合には、例えば、前記主電極電界と補助電極電界とを交番電界とすることにより、多色表示を行うことが可能となる。また、数色に色分けした１つの粒子を用いた構成であってもよい。
【００１８】
前記補助電極への電圧印加手段が、前記一対の電極への電圧印加手段と異なってもよい（請求項３）。
【００１９】
かかる構成によれば、前記補助電極電界と前記主電極電界とについて、それぞれの電圧印加手段によって、電界強度や電界分布を制御することが可能となる。ここで、電界強度は、印加電圧の大きさ、電極間のギャップや形状によって決まるので、異なる電圧印加手段に接続された電極同士は、電気的に接続されていても絶縁されていてもよい。補助電極と一対の電極とが絶縁されていると、それぞれの電極間で電位を確保することができるので好ましい。
【００２０】
前記空間が気相空間であってもよい（請求項４）。
【００２１】
気相空間中で粒子を移動させる構成では、粒子の移動を誘起するのに、液相の場合よりも高い動作電圧が必要となる。したがって、動作電圧を低減できる本発明は、特に、有効である。また、かかる構成によれば、気相中を粒子が移動するため、液相中を粒子が移動する場合のように粒子の移動速度が溶液の粘性の影響を受けることはなく、よって、液相中を粒子が移動する場合に比べて、粒子の移動速度の向上が図られる。したがって、表示装置の応答速度の向上を図ることが可能になる。
【００２２】
前記補助電極及び前記一対の電極の少なくとも一方に、直流電圧と、前記直流電圧よりも小さな矩形波の交流電圧とを重畳して構成された電圧が印加されることが好ましい（請求項５）。
【００２３】
前述のように、粒子が電界により移動するためには、ファンデルワールス力、鏡像力、静電引力、液架橋力などの付着力に勝るクーロン力が粒子に作用する必要がある。そのためには、電界強度を強くする、粒子の帯電電荷量を増加させる等の方法が考えられるが、印加電圧が高くなってしまう。そこで、かかる構成とすると、以下の作用によって、印加電圧の上昇を抑えつつ粒子を効果的に移動させることが可能となる。
【００２４】
すなわち、かかる構成では、印加された矩形波の交流電圧によって、付着した粒子を微小振動運動させ、それにより、粒子の付着力（具体的には、粒子間相互の付着力と、粒子と付着対象物との付着力）を弱めることができる。この状態で直流電圧を印加すると、粒子の付着力が弱まっているため、直流電圧のみを印加する場合に比べて、低い電圧で粒子の移動を誘起させて逆極性側へ移動させることができる。このように、かかる構成では、交流電圧を印加することにより粒子の付着力を弱めることが可能となるため、全体として動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００２５】
前記空間を絵素毎に区画する隔壁が配設され、前記絵素内において前記一対の電極は互いに異なる前記基板に形成され、少なくとも前記隔壁に前記補助電極が配設されてもよい（請求項６）。
【００２６】
かかる構成によれば、隔壁とともに補助電極が絵素を取り囲むように配設されるため、補助電極で得られる電界の分布が広くなり、補助電極に効率よく粒子を集めることが可能となる。このように補助電極が絵素を取り囲む構成では、補助電極で得られる電界の分布の均一性の点から、円形に近い形状で絵素を取り囲むことがより好ましい。
【００２７】
前記隔壁に、互いに電気的に絶縁されるとともにそれぞれ異なる電圧印加手段に接続された複数の前記補助電極がそれぞれ異なる高さで配設されてもよい（請求項７）。
【００２８】
かかる構成によれば、絶縁性物質により絶縁された複数の補助電極にそれぞれ電圧を印加して異なる電界を順次発生させることが可能となる。そして、発生した各電界を利用することにより、粒子を各補助電極間で順次移動させることが可能となる。
【００２９】
前記各絵素内の前記一方の基板表面に、電極支持部材によって前記基板表面より高い位置に支持された少なくとも１つの補助電極が配設されてもよい（請求項８）。
【００３０】
かかる構成において、補助電極の配設位置は任意の場所であってよく、配設数も任意であってよい。電界分布の均一性の点から、補助電極は絵素内において均一に分散配置されていることが好ましい。また、補助電極の形状についても規定はなく、円形でも直方体でも構わない。
【００３１】
前記隔壁が、平面視において六角形状に前記絵素を区画してもよい（請求項９）。
【００３２】
かかる構成によれば、表示装置の前面（表示面）から力が加わった場合の強度が向上して耐性を持たせることができるとともに、絵素の最密配置が可能となる。また、隔壁とともに補助電極が六角形に絵素を取り囲む構成では、円形に近い形状で絵素を囲むため、前述のように、補助電極で得られる電界の分布の均一化を図ることが可能となる。
【００３３】
前記帯電着色粒子のうちの少なくとも１種類が、多孔質粒子であることが好ましい（請求項１０）。
【００３４】
前述のように、電界を印加すると、電界によるクーロン力が、鏡像力やファンデルワールス力などの粒子の付着力よりも大きくなった時に、付着対象物から粒子が剥離して移動する。したがって、粒子の付着力を低下させることは、結果として動作電圧の低減化につながる。ここで、ファンデルワールス力は、粒子を形成する分子の分子間力を、粒子に対して体積積分することで求められることが知られている。したがって、ファンデルワールス力に起因する付着力を低下させて動作電圧の低減化を図るためには、粒子に含まれる分子数を減らすことが有効である。そこで、かかる構成によれば、粒子を多孔質物質とすることにより、粒子の比重を小さくするとともに分子量を小さくすることが可能となり、通常の粒子に比べて、粒子全体における前述の積分値（すなわちファンデルワールス力）を小さくすることが可能となる。また、このような多孔質粒子は、軽量であるため沈降を遅らせることができ、それゆえ、粒子を付着対象物に完全には付着させずに浮遊させた状態を実現することができる。このように浮遊した状態では、粒子を移動させる際に、付着力よりも大きなクーロン力を生じる電界を与えて粒子を剥離させる必要がない。このため、より動作電圧の低減化を図ることが可能となる。また、粒子が球状であると、付着面積を減らすことが可能となるため、さらに付着力を低下させることができる。
【００３５】
前記帯電着色粒子のうちの少なくとも１種類が、芯体粒子と、前記芯体粒子の直径の１／１０００以上１／１００以下程度の直径を有する微小粒子とから構成される複合粒子であってもよい（請求項１０）。
【００３６】
粒子の付着力である鏡像力やファンデルワールス力は、粒子同士の間の距離、及び、粒子と付着対象物との間の距離が大きくなるほど減衰し、該距離の二乗に反比例する。そこで、かかる構成によれば、芯体粒子に微小粒子が付着して粒子全体の表面が凹凸形状となっているため、粒子の主体となる芯体粒子間、及び、芯体粒子と付着対象物との間の距離を、微小粒子の存在する分だけ大きくすることが可能となる。また、微小粒子間への水分吸着によって、液架橋力の低減を実現することができる。したがって、ファンデルワールス力、鏡像力を低減することが可能となり、付着力を弱めることが可能となる。それゆえ、動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る表示装置の模式的な構成図である。また、図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）は、図１の表示素子を構成する絵素の構成及び表示動作を説明するための図であり、表示素子の表示面に対し垂直な断面（以下、垂直断面と呼ぶ）を示している。後述するように、図２（ａ），（ｂ）は、黒表示時における絵素の表示動作を示しており、図３（ａ），（ｂ）は、白表示時における絵素の表示動作を示している。また、図４は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、すなわち、表示素子の表示面に対し平行な断面（以下、水平断面と呼ぶ）を示している。
【００３８】
図１に示すように、表示装置は、表示部が、表示パネルたる表示素子７０から構成される。表示素子７０は、図２及び図３に示すように、下側基板６と、該下側基板６と対向するように配置された上側基板１６とを有する。下側基板６の内面には、第１の電極２が配設されており、上側基板１６の内面には、第２の電極１２が配設されている。該下側基板６と上側基板１６との間に形成された密閉された空間１７に、白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂが封入されている。該空間１７は、隔壁３により、各絵素１００毎に区画されている。
【００３９】
図示を省略しているが、下側基板６に配設された第１の電極２と上側基板１６に配設された第２の電極１２とは、平面視において交差しており、該交差部分に動作電圧が印加される。このように動作電圧が印加されて表示が行われる該交差部分が、表示素子７０の構成単位である１つの絵素１００に相当する。一方、第１の電極２と第２の電極１２とが交差していない部分では、閾値よりも小さな電圧となるため、表示が行われない。表示素子７０は、前述のように隔壁３によって各々区画され該交差部を含む絵素１００が複数集まり、マトリクス状に配列されて構成される。そして、第１の電極２は、表示素子７０の横方向に連結されており、第２の電極１２は、表示素子７０の縦方向に連結されている。このように、本実施の形態の表示装置は、パッシブマトリクス駆動型である。
【００４０】
図１から図４を参照すると、表示素子７０の周囲部には、第１の電極２を駆動させるための第１のドライバ８２が配設されるとともに、第２の電極１２及び補助電極４ａ，４ｂを駆動させるための第２のドライバ８１が配設されている。さらに、該第１のドライバ８２及び第２のドライバ８１を外部入力信号に応じて制御する外部入力装置８０が配設されている。このように構成された表示装置では、外部入力装置８０が、外部から信号入力部８３に入力された画像信号に応じて、第１のライバ８２及び第２のドライバ８１に対して制御信号をそれぞれ出力する。すると、第１のドライバ８２が第１の電極２に対して所定の電圧を印加し、一方、第２のドライバ８１が、第２の電極１２及び補助電極４ａ，４ｂに、該第１の電極２への電圧印加にタイミングを合わせて画像信号に応じた電圧を印加する。それにより、後述するように、各絵素１００において、下側基板６と上側基板１６との間の空間１７を黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが移動する。その結果、表示装置を観察する人の目に、画像信号に対応する映像が映る。
【００４１】
次に、図１の表示素子７０の構成を、図２、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００４２】
図２及び図３に示すように、絵素１００は、下側基板６と上側基板１６との間の空間１７に、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが封入されている。ここでは、上側基板１６側が観察側となっている。
【００４３】
下側基板６は、第１の基板１を有する。第１の基板１は、厚さの厚いものであってもよく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂からなるシートや、ステンレスフィルムであってもよい。耐久性の点からは、フレキシビリティを有するものが望ましい。また、第１の基板１は、透明であっても不透明であってもよい。第１の基板１の上には、各絵素１００毎に、第１の電極２が配設されている。該第１の電極２は、導電材料から構成される。各絵素１００の第１の電極２は、絵素毎に第１のドライバ８２の電圧印加手段（図示せず）に接続されている。該電圧印加手段は、直流電源を含む。
【００４４】
一方、上側基板１６は、第２の基板１１を有する。上側基板１６側は観察側となるため、第２の基板１１は透明である必要がある。それ以外の点については、第２の基板１１は、下側基板６の第１の基板１と同様である。そして、該第２の基板１１上には、透明な導電材料から構成される第２の電極１２が配設されている。第２の電極１２は、各絵素１００毎に、第２のドライバ８１に接続されている。第２のドライバ８１は、前記第１のドライバ８２の前記直流電源に接続されるとともに接地されている。
【００４５】
第１の電極２と第２の電極１２とが向かい合うように下側基板６と上側基板１６とが対向配置され、それにより、両基板６，１６の間に空間１７が形成されている。該空間１７は、絶縁性材料から構成され下側基板６から上側基板１６に達する隔壁３によって、絵素毎に区画されている。隔壁３の両端面と第１及び第２の電極２，１２とは、接着剤によって接着されており、よって、各絵素１００の空間１７は密閉空間となっている。ここでは、隔壁３が、空間１７を保持するために両基板６，１６を支持する空間保持部材としても機能しており、それにより、基板間の距離（ギャップ）が一定に保持されている。
【００４６】
なお、本実施の形態の構成では、第１及び第２の電極２，１２が、互いに直交した単純マトリクスの形態であるが、これ以外に、第１及び第２の電極２，１２は、あらかじめパターニングされたセグメントの形態であってもよい。また、空間１７内に封入された後述の白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂが、第１及び第２の電極２，１２間を移動しない程度の小さい電界強度の電界しか第１及び第２の電極２，１２間に与えられない構成であるならば、例えば、下側基板６において、全面に第１の電極２が形成された構成であってもよい。
【００４７】
隔壁３では、表示素子の厚さ方向において、上側基板１６と下側基板６との中間に位置する領域に、補助電極４ａが配設されている。補助電極４ａは、絶縁性の隔壁３に埋め込まれた構成であるため、第１及び第２の電極２，１２とは電気的に絶縁されている。
【００４８】
絵素１００の水平断面では、図４に示すように、隔壁３は、複数の六角形の孔部を区画する網目状となっており、該孔部が各絵素１００の領域に相当する。したがって、各絵素１００の外周は、補助電極４ａが埋め込まれてなる隔壁３によって囲まれており、よって、補助電極４ａも、隔壁３と同様の形状となっている。ここでは、このように絵素１００を六角形状とすることにより、表示面前方からの圧力に対して非常に強固である表示装置を実現することができるとともに、絵素密度の向上を図ることができる。また、補助電極４ａが絵素１００を取り囲むように配置される場合には、補助電極４ａによって与えられる電界の分布の均一性の点から、補助電極４ａが、平面視（絵素１００の水平断面視）において円形に近い形状である方が好ましい。それゆえ、六角形状とすることにより、円形により近い形状とすることが可能となり、よって、補助電極４ａから得られる電界の分布の均一性が図られる。このような補助電極４ａは、例えば、隔壁３内及び下側基板６を通る配線２０１（図２，３に模式的に示す）によって、第２のドライバ８１の電圧印加手段（図示せず）に接続されている。該電圧印加手段は、直流電源を含む。
【００４９】
さらに、隔壁３により絵素毎に区画された空間１７の水平方向（幅方向）の複数箇所に、電極支持部材１０によって支持された補助電極４ｂが配設されている。電極支持部材１０は、絶縁性材料から構成される。例えば、電極支持部材１０は、隔壁３の構成材料と同じ材料から構成されてもよく、この場合には、隔壁３と同時にパターニングにより形成することが可能となる。各補助電極４ｂは、水平断面が正方形の角柱形状である。これらの補助電極４ｂは、空間１７内において、絶縁性材料からなる電極支持部材１０以外とは接触していないため、電気的に独立した状態であり第１及び第２の電極２，１２とは絶縁されている。そして、各補助電極４ｂは、例えば電極支持部材１０内を通る配線（図示せず）によって前述の補助電極４ａの配線２０１に接続され、第２のドライバ８１の前記電圧印加手段に接続されている。それにより、補助電極４ａと各補助電極４ｂとには、同じ電圧が印加される。
【００５０】
ここで、補助電極４ｂは、絵素１００の表示領域内に配設されるため、表示装置の視認性に影響を及ぼす。したがって、補助電極４ｂは、視認性への影響も考慮した上で配置位置や配置数を決める必要がある。一方、補助電極４ａは、表示に影響を与えない隔壁３に配設されているため、視認性への影響を考慮する必要がない。また、補助電極４ｂによって得られる電界の電界分布の均一化を図る上で、該補助電極４ｂは、絵素１００内において均一に分散配置されていることが好ましい。さらに、前述のように第１及び第２の電極２，１２はどのようなパターンで形成されてもよいが、補助電極４ａ，４ｂは、各絵素１００に対して個々に電圧信号を伝達し、必要な絵素１００のみの着色粒子粒子５Ａ，５Ｂを移動させる必要があるため、絵素毎に電気的に絶縁されて各々が第２のドライバ８１に接続された構成となっている。それにより、絵素毎に補助電極４ａ，４ｂの制御が可能となる。
【００５１】
また、隔壁３で絵素毎に区画された空間１７内には、複数の黒色粒子５Ｂ及び複数の白色粒子５Ａが封入されている。黒色粒子５Ｂは負に帯電した絶縁性の粒子であり、白色粒子５Ａは正に帯電した絶縁性の粒子である。白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂは、ともに多孔質性の粒子であり、かつ、径の大きな芯体粒子と、該芯体粒子の直径の１／１０００〜１／１００程度の直径を有する微小粒子とから構成される複合粒子である。このような黒色粒子同士５Ｂの大きさはほぼ等しく、白色粒子５Ａ同士の大きさはほぼ等しく、さらに、黒色粒子５Ｂと白色粒子５Ａとは大きさがほぼ等しい。
【００５２】
次に、上記の構成を有する表示素子の製造方法について説明する。ここでは、第１及び第２の基板１，１１として、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用いる。なお、第１及び第２の基板の構成材料は、観察側となる第２の基板１１が透明な材料から構成されるのであれば、特に限定されるものではない。例えば、第１の基板１がステンレスシートから構成され、第２の基板がＰＥＴから構成されてもよい。そして、第１の基板１上に、透明で導電性を有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）膜を成膜して第１の電極２を形成する。それにより、下側基板６が形成される。また、第２の基板１１上にＩＴＯ膜を成膜して第２の電極１２を形成する。それにより、上側基板１６が形成される。
【００５３】
続いて、上記のようにして形成した下側基板６の表面、及び、上側基板１６の表面に、隔壁３を形成する。ここでは、まず、例えば下側基板６の前記第１の電極２表面と、上側基板１６の前記第２の電極１２表面とに、それぞれ、厚さが１００μｍであり、複数の所定領域を六角形に切り取って孔部を形成した網目状の絶縁性のＰＥＴシートを貼り付ける。このようにして配設した隔壁３で区画された領域が、１つの絵素領域に相当する。すなわち、各絵素１００は六角形状を有し、絵素１００の幅（対向する一対の頂角間の距離）は１０μｍ程度である。そして、前記シートの孔部内で露出した第１の基板１の表面の所定領域に、厚さが１００μｍの四角形状のＰＥＴ片を接着固定して電極支持部材１０を形成する。続いて、両面に粘着剤が塗布された導電性テープを、前記下側基板６側の隔壁３及び電極支持部材１０の表面に貼り付ける。それにより、隔壁３上、及び、電極支持部材１０上に、補助電極４ａ，４ｂが形成される。
【００５４】
続いて、隔壁３により区画された第１の電極２上の空間１７、すなわち１つの絵素１００内の空間１７に、複数の黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａを充填する。充填時には、例えば、２ｍｇづつ薬包紙などの上で均一にムラなく混合した白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを、該空間１７内にふるい落とす。このとき、第１の基板１を微小振動させて、基板面に均一に粒子５Ａ，５Ｂを広げる。ここでは、黒色粒子５Ｂとして、負電荷を帯びた絶縁性を有する粒子、例えば、カーボンブラックによって着色された球状のアクリル粒子を用いている。また、白色粒子５Ａとして、正電荷の絶縁性粒子、例えば、酸化チタンにより白に着色された球状のアクリル粒子を用いている。これらの黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａは、前述のように、多孔質性の複合粒子である。さらに、前記白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂの周囲には、帯電電荷量を制御するため、帯電制御剤を含む酸化チタン及びシリカを外添する。該酸化チタン及びシリカは、表面をシラン系カップリング剤によって処理することにより、帯電制御が行われている。この時、シラン系カップリング剤の種類によって粒子の帯電特性が変わるので、適宜、必要な処理を行う。
【００５５】
その後、下側基板６と上側基板１６とを張り合わせる。この時、下側基板６側の隔壁３に配設された補助電極４ａと、上側基板１６側に設けた隔壁３とが一致するように、両基板６，１６を接着剤を介して張り合わせて固定する。それにより、表示素子が形成される。その後、第１及び第２の電極２，１２ならびに補助電極４ａ，４ｂを、各電圧印加手段に接続して電圧印加系路を形成する。
【００５６】
なお、上記以外の方法でも表示装置を製造することが可能であり、例えば、隔壁３及び補助電極４ａ，４ｂの形成方法として、あらかじめ補助電極４ａたる導電テープの両面に、隔壁３となる前述のＰＥＴシートを貼り付けておき、該ＰＥＴシートを接着剤により下側基板６に貼り付ける。そして、補助電極４ｂたる導電テープが貼り付けられた電極支持部材１０を、該隔壁６で区画された領域の第１の電極２表面に配置するとともに、隔壁３で区画された空間１７に前述の白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂを充填する。その後、隔壁３が形成された下側基板６と上側基板１６とを張り合わせて固定してもよい。
【００５７】
次に、表示素子７０における表示動作を、構成単位である１つの絵素１００に着目して説明する。なお、複数の絵素１００の各々では、以下に説明する動作がそれぞれ別々に行われており、それにより、画像が表示される。
【００５８】
図２及び図３は、絵素１００における表示動作を説明するための模式的な断面図であり、図２は、黒表示時における表示動作を示しており、図３は、白表示時における表示動作を示している。また、図５は、図２及び図３に示す表示動作時に第１及び第２の電極２，１２ならびに補助電極４ａ，４ｂに印加される信号電圧を示す模式的な波形図であり、フレーム１は黒表示時を示し、フレーム２は白表示時を示している。ここでは、第１の電極２の電位をＶａとし、第２の電極１２の電位をＶｂとし、補助電極４ａ，４ｂの電位をＶｃとしている。
【００５９】
図５のフレーム１の期間Ａに示すように、黒表示時には、まず、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１が、両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が正であることから、下側基板６側から上側基板１６側に向かう方向の電界Ｅ１が与えられ、第１の電極２が正極となるととも第２の電極１２が負極となる。また、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、補助電極４ａ，４ｂの電位Ｖｃが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｃ）の電圧から求められる電界Ｅ２が、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ）が正であることから、下側基板６側から補助電極４ａ，４ｂ側に向かう方向の電界Ｅ２が与えられ、第１の電極２が正極となるととも補助電極４ａ，４ｂが負極となる。
【００６０】
上記の電界Ｅ１及び電界Ｅ２の発生に伴って、図２（ａ）に示すように、電界Ｅ１，Ｅ２による白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂの移動が生じる。このような電界による粒子の移動は、他の表示装置で用いられる電界放出による電子の放出と類似している。ここでは、電界Ｅ１，Ｅ２によって、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極である第１の電極２に向かって移動し電極表面に付着する。一方、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極に向かって移動する。ここで、黒色粒子５Ｂの移動時には、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に発生した電界Ｅ２の強度（大きさ）が、以下の理由から、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１よりも大きくなっているため、電界Ｅ２が黒色粒子５Ｂの移動に支配的に作用する。よって、黒色粒子５Ｂは、第１の電極２から補助電極４ａ，４ｂに向かって移動し電極表面に付着する。この場合、空間１７の両端部に設けられた補助電極４ａと、中央部に設けられた補助電極４ｂとでは、電極表面に付着する黒色粒子５Ｂの分布は特に限定されるものではないが、中央部に位置する補助電極４ｂの方が、より効率よく黒色粒子５Ｂを集めやすい。
【００６１】
上述の電界強度は、印加される電圧の大きさ（すなわち、２つの電極間における電位差）と、電極間のギャップ（両電極間の距離）や電極形状とによって決まる。ここでは、図５に示すように、電界Ｅ２を発生させるために第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加する電圧（Ｖａ−Ｖｃ）と、電界Ｅ１を発生させるために第１及び第２の電極２，１２間に印加する電圧（Ｖａ−Ｖｂ）とが同じ大きさであるが、各電圧が印加される電極間の距離が異なっている。すなわち、電界Ｅ２を発生させる電圧が印加される第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間のギャップ（距離）が、電界Ｅ１を発生させる電圧が印加される第１及び第２の電極２，１２間よりも短い。このことから、電界Ｅ２の強度が電界Ｅ１よりも大きくなる。
【００６２】
続いて、図５のフレーム１の期間Ｂに示すように、第１の電極２及び補助電極４ａ，４ｂ間への電圧印加をやめ、第１及び第２の電極２，１２間にのみ電圧を印加する。すると、電界Ｅ２が消滅し、電界Ｅ１のみとなる。このため、図２（ｂ）に示すように、黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ１にしたがって、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２に移動して電極表面に付着する。この時、白色粒子５Ａは、電界Ｅ１にしたがって、第１の電極２に付着した状態が保持される。それゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う黒色粒子５Ｂの色が観察される。
【００６３】
なお、ここでは、電界Ｅ２を消滅させることにより補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２へ黒色粒子５Ｂを移動させているが、電界Ｅ２の強度が電界Ｅ１の強度よりも小さくなる（Ｅ２＜Ｅ１）ように印加電圧を調整することによっても、該黒色粒子５Ｂの移動を行うことが可能である。
【００６４】
第２の電極１２に黒色粒子１２を移動させた後、図５のフレーム１の期間Ｃに示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４ａ，４ｂの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第１の電極２への付着、及び、黒色粒子５Ｂの第２の電極１２への付着は、粒子間、及び、粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって保持される。したがって、黒表示が保持される。
【００６５】
続いて、黒表示から白表示に書き換える。白表示に書き換える際には、図５のフレーム２の期間Ｄに示すように、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１’が、両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が負であることから、上側基板１６側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ１’が与えられ、第１の電極２が負極となるととも第２の電極１２が正極となる。また、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、補助電極４ａ，４ｂの電位Ｖｃが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｃ）の電圧から求められる電界Ｅ２’が、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ）が負であることから、補助電極４ａ，４ｂ側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ２’が与えられ、第１の電極２が負極となるととも補助電極４ａ，４ｂが正極となる。
【００６６】
上記の電界Ｅ１’及び電界Ｅ２’の発生に伴って、図３（ａ）に示すように、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極である第１の電極２に向かって移動し電極表面に付着する。一方、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極に向かって移動する。ここで、白色粒子５Ａの移動時には、黒表示時の電界Ｅ１及び電界Ｅ２の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが短いことから、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に発生した電界Ｅ２’の強度（大きさ）が、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１’よりも大きくなる。このため、電界Ｅ２’が白色粒子５Ａの移動に支配的に作用し、よって、白色粒子５Ａは、第１の電極２から補助電極４ａ，４ｂに向かって移動し電極表面に付着する。この場合、空間１７の両端部に設けられた補助電極４ａと、中央部に設けられた補助電極４ｂとで、電極表面に付着する白色粒子５Ａの分布は特に限定されるものではないが、中央部に位置する補助電極４ｂの方がより効率よく白色粒子５Ａを集めやすい。
【００６７】
続いて、図５のフレーム２の期間Ｅに示すように、第１の電極２及び補助電極４ａ，４ｂ間への電圧印加をやめ、第１及び第２の電極２，１２間にのみ電圧を印加する。すると、電界Ｅ２’が消滅し、電界Ｅ１’のみとなる。このため、図３（ｂ）に示すように、白色粒子５Ａは、電界Ｅ１’にしたがって、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２に移動して電極表面に付着する。この時、黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ１’にしたがって、第１の電極２に付着した状態が保持される。それゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う白色粒子５Ａの色が観察される。
【００６８】
第２の電極１２に白色粒子５Ａを移動させた後、図５のフレーム２の期間Ｆに示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４ａ，４ｂの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第２の電極１２への付着、及び、黒色粒子５Ｂの第１の電極２への付着は、粒子間及び粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって保持される。したがって、白表示が保持される。
【００６９】
本実施の形態の表示装置においては、画像信号に応じて、上記のような黒表示及び白表示が繰り返し行われ、画像の書き換えが行われる。ここでは、上記のように、第１の電極２と第２の電極１２との間を一気に粒子を移動させるのではなく、第１の電極２と第２の電極１２との間に配設された補助電極４ａ，４ｂに、一旦粒子を移動させ、それから目的とする電極に粒子を段階的に移動させる。ここで、第１の電極２から補助電極４ａ，４ｂへの粒子移動段階、及び、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２への粒子移動段階では、直接第１及び第２の電極２，１２間を移動させる場合に比べて、個々の段階における粒子の移動距離が小さいため、個々の段階で印加する電圧は小さくてよい。このため、第１及び第２の電極２，１２間で粒子を移動させるには強度が小さい電界であっても、補助電極４ａ，４ｂを用いて段階的に移動させることが可能となる。その結果、全体の動作電圧の低減化を図ることが可能となる。このような表示装置は、従来構造のものに補助電極４ａ，４ｂを配設すれば実現可能であるため、容易に製造が可能である。
【００７０】
また、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが、多孔性で、かつ、芯体粒子と微粒子との複合粒子であるため、以下のような効果が得られる。すなわち、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが多孔性であるため、粒子の比重が小さく、分子量が小さくなる。それゆえ、粒子間、及び、付着対象物たる電極と粒子との間のファンデルワールス力の低減化が図られると期待できる。このようにファンデルワールス力が小さくなると、複数の粒子間における付着力や、電極と粒子との間の付着力を低減させることが可能となる。また、軽量で重力の影響が少ないため、粒子の沈降を遅らせて浮遊状態とすることが可能となる。このような浮遊状態では、粒子を電極から引き離す必要がないので、低電圧で粒子を速やかに移動させることが可能となる。
【００７１】
さらに、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが複合粒子であるため、微小粒子が存在することにより、空間内を移動して直接表示に関与する芯体粒子同士の間の距離、及び、芯体粒子と付着対象物たる電極との間の距離を、微小粒子の分だけ大きくすることが可能となる。したがって、ファンデルワールス力を低下させることが可能となり、付着力を低下させることが可能となる。
【００７２】
以上のように、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａでは、ファンデルワールス力の低減化を図り付着力を低減することができる。また、ここでは、前述のように、同色の粒子同士の大きさが等しく、かつ、異なる色の粒子同士の大きさが等しいので、粒子の大きさに差がある場合のように粒子の分布が不均一となったり、大きい粒子にくっついてしまった小さな粒子を引き離ための電圧を必要としない。このため、粒子間の相互作用、及び、粒子と付着対象物との間の相互作用を低減することができる。よって、動作電圧の低減化及び高速応答化を図ることが可能となる。
【００７３】
上記においては、図５に示すように、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧と、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加された電圧とが、直流電圧である場合について説明したが、本実施の形態の変形例として、各電極に印加する電圧の少なくとも１つが、直流電圧に、該直流電圧よりも振幅の小さい所定の周波数の矩形波の交流電圧を重畳させて構成した電圧であることがより好ましい。このように交流電圧を重畳させた電圧を印加すると、交流電圧により、各電極に付着した粒子を微小振動運動させることができ、該運動にともなって、粒子の付着力を弱めることが可能となる。このような状態で直流電圧が印加されると、前記付着力の弱まった粒子を容易に剥離させて逆極性へ移動させることが可能となる。それゆえ、粒子を移動させるために印加する直流電圧が、交流電圧を重畳しない場合に必要な直流電圧に比べて低減する。したがって、全体の動作電圧の低減化を図ることが可能となる。例えば、図６に示すように、黒表示時及び白表示時において、第１及び第２の電極２，１２に印加される信号電圧、及び、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加される信号電圧が、１５０Ｖの振幅の大きさの直流電圧成分と、３０〜７０Ｖ、例えば５０Ｖ程度の振幅の大きさの矩形波の交流電圧成分とから構成されてもよい。この場合、粒子の移動がミリ秒オーダで完了することから、交流電圧成分の周波数はある程度大きく、１００〜１０００Ｈｚであることが好ましい。該周波数は、直流電圧成分と交流電圧成分との比率によって最適な値が決まる。なお、粒子の移動、微小運動が生じないような高周波では無効である。このように、周波数は、印加電圧とともに重要な因子となる。
【００７４】
また、本実施の形態の他の変形例として、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを接触帯電させて表示の保持特性の向上を図るために、第１及び第２の電極２，１２の表面に絶縁体層を形成してもよい。
【００７５】
また、本実施の形態では、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂが絶縁性である場合について説明したが、本実施の形態のさらに他の変形例として、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂが導電性を有するとともに、第１及び第２の電極２，１２上に、電荷輸送層が形成された構成であってもよい。粒子５Ａ，５Ｂが帯電性を有する場合、粒子からの電荷のリークが生じるとともに、付着した電極から粒子が電荷を受け取る。したがって、ここでは、付着した電極から受け取った電荷により粒子が該電極と同極性となって該電極から反発して離れないように、電荷輸送層を配設して該電極から粒子への電荷の授受を制御する。このような電荷輸送層として、例えば、従来の電子写真に用いられる電荷輸送層を配設してもよく、あるいは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に用いられる正孔輸送層又は電子輸送層を配設してもよい。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の表示素子を構成する絵素の構成及び表示動作を模式的に示す垂直断面図である。図７に示すように、本実施の形態の絵素は、実施の形態１と同様の構成を有するが、以下の点が実施の形態１とは異なっている。
【００７６】
本実施の形態の絵素では、絵素の厚さ方向における配設位置が異なる２層以上の補助電極が設けられている。すなわち、図７に示すように、隔壁３に、下側基板６側から上側基板１６側に向かって、補助電極４Ａ、補助電極４Ｂ及び補助電極４Ｃが順に配設されている。これらの補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、第２のドライバ８１からの信号電圧を別々に印加できるように配線されて構成されている。該補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、例えば、隔壁３を構成するＰＥＴシートと、補助電極を構成する導電テープとを、交互に積層することにより形成される。各補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、同一の導電性材料から構成されていてもよく、異なる材料から構成されていてもよい。また、ここでは、実施の形態１のような空間１７の中央部に位置する補助電極４ｂ、及び、これを支持する電極支持部材１０が配設されていない。
【００７７】
次に、上記絵素の表示動作について説明する。図８は、絵素の表示動作時に各電極へ印加される信号電圧を示す模式的な波形図である。ここでは、第１の電極２の電位をＶａとし、第２の電極１２の電位をＶｂとし、補助電極４Ａの電位をＶｃ_Ａとし、補助電極４Ｂの電位をＶｃ_Ｂとし、補助電極４Ｃの電位をＶｃ_Ｃとする。また、フレーム１は、黒表示時を示し、フレーム２は、白表示時を示している。
【００７８】
図８のフレーム１の期間Ａ’に示すように、黒表示時には、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１が両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が正であることから、下側基板６側から上側基板１６側に向かう方向の電界Ｅ１が与えられ、第１の電極２が正極となるととも第２の電極１２が負極となる。また、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、補助電極４Ａの電位Ｖｃ_Ａが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｃ_Ａ）の電圧から求められる電界Ｅ２が、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ_Ａ）が正であることから、下側基板６側から補助電極４Ａ側に向かう方向の電界Ｅ２が与えられ、第１の電極２が正極となるととも補助電極４Ａが負極となる。この時、補助電極４Ｂ及び補助電極４Ｃへは電圧を印加しないため、補助電極４Ｂ，４Ｃの電位Ｖｃ_Ｂ及びＶｃ_Ｃは０となる。
【００７９】
上記の電界Ｅ１及び電界Ｅ２の発生に伴って、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極である第１の電極２に向かって移動し電極表面に付着する。一方、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極に向かって移動する。ここで、黒色粒子５Ｂの移動時には、実施の形態１において前述したように、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に発生した電界Ｅ２の強度（大きさ）が、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１よりも大きくなる。このため、ここでは、電界Ｅ２が黒色粒子５Ｂの移動に支配的に作用し、よって、黒色粒子５Ｂは、第１の電極２から補助電極４Ａに向かって移動し電極表面に付着する。
【００８０】
続いて、図８のフレーム１の期間Ｂ’に示すように、第１の電極２及び補助電極４Ａ間への電圧印加をやめ、代わりに、第１の電極２と補助電極４Ｂとの間に電圧を印加する。すると、補助電極４Ａの電位Ｖｃ_Ａが０となって前記電界Ｅ２が消滅し、一方、補助電極４Ｂの電位Ｖｃ_Ｂが負となって新たに第１の電極２と補助電極４Ｂとの間に電界Ｅ３（図示せず）が生じる。ここでは、該電界Ｅ３とともに、前述の電界Ｅ１が存在しているが、電界Ｅ２の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、電界Ｅ３の方が電界Ｅ１よりも強度が大きくなる。このため、黒色粒子５Ｂの移動が電界Ｅ３に支配される。したがって、補助電極４Ａに付着していた黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ３にしたがって、補助電極４Ａから補助電極４Ｂに移動してその表面に付着する。
【００８１】
なお、ここでは、電界Ｅ２を消滅させることにより電界Ｅ３を黒色粒子５Ｂの移動に作用させているが、電界Ｅ２の強度が電界Ｅ３よりも小さくなる（Ｅ２＜Ｅ３）ように印加電圧を制御する場合にも、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させることができる。
【００８２】
さらに、図８のフレーム１の期間Ｃ’に示すように、第１の電極２と補助電極４Ｂとの間への電圧印加をやめ、代わりに、第１の電極２と補助電極４Ｃとの間に電圧を印加する。すると、補助電極４Ｂの電位Ｖｃ_Ｂが０となって前記電界Ｅ３が消滅し、一方、補助電極４Ｃの電位Ｖｃ_Ｃが負となって新たに第１の電極２と補助電極４Ｃとの間に電界Ｅ４（図示せず）が生じる。ここでも、電界Ｅ２の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、電界Ｅ４の強度が電界Ｅ１の強度よりも大きくなり、よって、補助電極４Ｂに付着していた黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ４にしたがって、補助電極４Ｂから補助電極４Ｃに移動して電極表面に付着する。
【００８３】
なお、ここでは、電界Ｅ３を消滅させることにより電界Ｅ４を黒色粒子５Ｂの移動に作用させているが、電界Ｅ３の強度が電界Ｅ４よりも小さくなる（Ｅ３＜Ｅ４）ように印加電圧を制御する場合にも、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させることができる。
【００８４】
さらに、図８のフレーム１の期間Ｄ’に示すように、第１の電極２及び補助電極４Ｃ間への電圧印加をやめる。すると、補助電極４Ｃの電位Ｖｃ_Ｃが０となって前記電界Ｅ４が消滅する。このため、黒色粒子５Ｂの移動が、第１の電極２と第２の電極１２との間の電界Ｅ１の支配を受けるようになり、それゆえ、補助電極４Ｃに付着していた黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ１にしたがって、補助電極４Ｃから第２の電極１２に移動して電極表面に付着する。一方、上記のように各補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃと第１の電極２との間に電圧を印加して電界Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を発生させる間、白色粒子５Ａは、正極である第１の電極２に付着した状態で保持される。それゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う黒色粒子５Ｂの色が観察される。
【００８５】
なお、ここでは、電界Ｅ４を消滅させることにより電界Ｅ１を黒色粒子５Ｂの移動に作用させているが、電界Ｅ４の強度が電界Ｅ１よりも小さくなる（Ｅ４＜Ｅ１）ように印加電圧を制御する場合にも、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させることができる。
【００８６】
第２の電極１２に黒色粒子５Ｂを移動させた後、図８のフレーム１の期間Ｅ’に示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４Ａ〜４Ｃの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ_Ａ〜Ｖｃ_Ｃが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第１の電極２への付着、及び、黒色粒子５Ｂの第２の電極１２への付着は、粒子間及び粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって保持される。したがって、黒表示が保持される。
【００８７】
続いて、黒表示から白表示に書き換える。白表示に書き換える際には、図８のフレーム２の期間Ｆ’に示すように、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１’が両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が負であることから、上側基板１６側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ１’が形成される。また、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、補助電極４Ａの電位Ｖｃ_Ａが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｃ_Ａ）の電圧に応じた電界Ｅ２’が、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に形成される。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ_Ａ）が負であることから、補助電極４Ａ側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ２’が形成される。
【００８８】
上記の電界Ｅ１’及び電界Ｅ２’の発生に伴って、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極である第１の電極２に向かって移動する。一方、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極に向かって移動する。ここで、白色粒子５Ａの移動時には、黒表示時の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に発生した電界Ｅ２’の強度が、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１’よりも大きくなる。このため、電界Ｅ２’が白色粒子５Ａの移動に支配的に作用し、よって、白色粒子５Ａは、第１の電極２から補助電極４Ａに向かって移動し電極表面に付着する。
【００８９】
続いて、黒表示時の場合と同様に、第１の電極２と補助電極４Ｂとの間、第１の電極２と補助電極４Ｃとの間とに、順次電圧を印加していき（図８のフレーム２の期間Ｇ’，Ｈ’）、各電極間に電界Ｅ３’及び電界Ｅ４’を順次発生させる。それにより、補助電極４Ａから補助電極４Ｂ、補助電極４Ｂから補助電極４Ｃへと、順次、白色電極５Ａを移動させていく。そして、最後に、電界Ｅ１’により、補助電極４Ｃから第２の電極１２へ移動させ（図８のフレーム２の期間Ｉ’）、第２の電極１２の表面を白色粒子５Ａで覆う。このように白色粒子５Ａを順次移動させる間、黒色粒子５Ｂは、第１の電極２に付着したままである。そのゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う白色粒子５Ａの色が観察される。
【００９０】
第２の電極１２に白色粒子５Ａを移動させた後、図８のフレーム２の期間Ｊ’に示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４Ａ〜４Ｃの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ_Ａ〜Ｖｃ_Ｃが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第２の電極１２への付着力、及び、黒色粒子５Ｂの第１の電極２への付着は、粒子間及び粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって、保持される。したがって、次に黒表示の画像信号電圧が印加されるまで、白表示が保持される。
【００９１】
上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、第１及び第２の電極間に電圧を印加しながら第１及び補助電極間に電圧を印加し、かつ、印加電圧の大きさを等しくしているが、常時必ずしも第１及び第２の電極間に電圧を印加する必要はなく、また、必ずしも印加電圧の大きさを等しくする必要はない。各電極への印加のタイミング及び印加時間は、上記実施の形態に限定されるものではなく、また、発生する電界自体の強度を大きくできるのであれば、補助電極に印加される電圧の方が小さくてもよい。
【００９２】
例えば、実施の形態１において、まず、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間のみに電圧を印加して、黒色粒子５Ｂ（あるいは白色粒子５Ａ）を補助電極４ａ，４ｂに移動させた後、第１及び第２の電極２，１２間に電圧を印加し、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２へ黒色粒子５Ｂ（あるいは白色粒子５Ａ）を移動させてもよい。あるいは、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２へ移動させる際に、第１及び第２の電極２，１２間に電圧を印加する代わりに、補助電極４ａ，４ｂと第２の電極１２との間に電圧を印加してもよい。
【００９３】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、白表示時に、白色粒子５Ａを下側基板６側から上側基板１６側に移動させるために、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に電圧を印加して補助電極４ａ，４ｂに一旦白色粒子５Ａを移動させる、すなわち、白色粒子５Ａの移動を中心として構成する場合について説明したが、白表示時においても、黒色粒子５Ｂの移動を中心とした以下のような構成とすることも可能である。すなわち、例えば、第２の電極１２に付着した黒色粒子５Ｂを第１の電極２側に移動させるために、第１及び第２の電極間に電圧を印加するとともに第２の電極１２と補助電極４ａ，４ｂとの間に電圧を印加し、補助電極４ａ，４ｂに一旦黒色粒子５Ｂを移動させてもよい。この場合、白色粒子は、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極から第２の電極２，１２に移動する。しかしながら、かかる構成では、以下の理由から、動作電圧の低減効果が実施の形態１の白表示時よりも小さいと推察される。
【００９４】
すなわち、下側に配置された第１の電極から上側に配置された第２の電極に粒子を移動させる場合の方が、その逆に第２の電極から第１の電極に粒子を移動させる場合よりも、重力等の影響により、粒子の移動がより多くの動作電圧を必要とする。このため、第１の電極から第２の電極への移動に要する動作電圧が、素子全体の動作電圧を優先的に決定する因子となる。したがって、第１の電極と補助電極との間に電圧を印加する方が、より有効な動作電圧の低減効果が得られる。
【００９５】
上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、黒色粒子５Ｂが正に帯電するとともに白色粒子５Ａが負に帯電した場合について説明したが、黒色粒子５Ｂが負に帯電するとともに白色粒子５Ａが正に帯電していてもよい。この場合、表示動作時には、前述の実施の形態における動作電圧と逆極性の電圧が印加される。
【００９６】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂの両方が帯電しているが、一方の粒子のみが帯電した構成であってもよい。さらに、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、２種類の着色粒子を用いる場合について説明したが、１種類の着色粒子を用いた構成であってもよく、あるいは、３種類以上の粒子を用いた構成であってもよい。例えば、色毎に移動特性が異なる複数種類の着色粒子を用いることにより、着色粒子の種類数に応じた多色表示を行うことが可能となる。また、白黒２種類の粒子を用いる場合においても、例えば、上側基板側にカラーフィルタを設けることにより、多色表示を実現することが可能である。
【００９７】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、絵素が六角形状を有する場合について説明したが、絵素の形状はこれに限定されるものではなく、通常の長方形形状を有していてもよい。絵素の形状を六角形とすると、前述のように、補助電極で発生する電界の分布が均一となるので好ましい。
【００９８】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、補助電極を隔壁に配設する場合について説明したが、補助電極は、必ずしも隔壁に設ける必要はない。また、隔壁に設ける場合に、隔壁に埋め込んで配設する以外に、例えば、隔壁表面の所定領域に補助電極を配設してもよい。補助電極の配設位置、配設数、及び、電極の形状は、特に限定されるものではない。なお、補助電極数が増加すると、それに伴って製造工程が増えるので、動作電圧の低減化かコストダウンのいずれを重視した構成とするかを適宜選択する必要がある。また、補助電極が素子の視認性を低下させないように配設する必要がある。
【００９９】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、第１の電極と第２の電極とが空間を挟んで対向配置され、縦方向（素子の厚さ方向）の電界が生じる場合について説明したが、同一の基板上に第１及び第２の電極が配置されて横方向（素子の幅方向）の電界が生じる構成であってもよい。例えば、同一基板面において、第１の電極と第２の電極との間に、補助電極が配設された構成であってもよい。この場合、第１の電極と第２の電極との間で粒子を直接移動させるよりも、各電極から補助電極に一旦移動させて段階的に移動させる方が、粒子の移動距離が短いため、動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【０１００】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、着色粒子が多孔性でかつ複合粒子である場合について説明したが、粒子の構成はこれに限定されるものではなく、通常の粒子を用いた構成であってもよい。また、前述のように、粒子同士の大きさが同程度であれば動作電圧の低減化の上で好ましいが、必ずしも同程度である必要はない。
【０１０１】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、気相中を粒子が移動する場合について説明したが、本発明は、粒子が液相中を移動する構成の表示装置、例えば、電気泳動ディスプレイ等においても適用可能である。なお、粒子を気相中で移動させる構成では、液相中を移動させる場合に比べて非常に動作電圧が高いため、動作電圧の低減化を図ることが可能な本発明は、特に有効である。
【０１０２】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、パッシブマトリクス駆動型の表示装置について説明したが、本発明は、アクティブマトリクス駆動型の表示装置においても適用可能である。アクティブマトリクス駆動型のものは、動画等の高速応答が要求される表示に適している。また、パッシブマトリクス駆動型のものは、動画のような高速応答が要求されない場合、例えば表示素子で新聞等の表示を行う場合に適している。ここで、粒子を液相中で移動させる従来の電気泳動ディスプレイでは、クロストーク電圧等によって粒子が移動するため、パッシブマトリクス駆動型とすることが困難であったが、上記のように気相中で移動させる構成であれば、粒子を移動させる際の閾値電圧が高いのでクロストーク電圧等による移動を抑制することができ、よって、パッシブマトリクス駆動型を実現することが可能である。さらに、パッシブマトリクス駆動型とすると、アクティブマトリクス駆動型の場合のようにスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））を形成する必要がなくなるため、製造コストの削減、リードタイムの削減、歩留りの向上等が図られる。
【０１０３】
なお、表示装置の用途等に応じて、前述した実施の形態を適宜組み合わせることによって、種々の表示装置を実現することが可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下のような効果を奏する。
すなわち、本発明の表示装置は、表示に直接関与する電極間で、直接、粒子を移動させるのではなく、該両電極の間に配設した補助電極に、一旦粒子を吸引させて段階的に粒子の移動を行う。このため、従来から求められていた動作電圧の低減化を図ることができる。また、電極間を移動する粒子として、多孔質性の複合粒子を用いることにより、粒子間、及び、粒子と電極との間のファンデルワールス力を低減することができるので、さらなる動作電圧の低減化を図ることが可能となる。さらに、直流電圧に矩形波の交流電圧を重畳して構成された電圧をに印加して粒子を移動させることにより、粒子を浮遊状態に近づけることができるため、さらなる動作電圧の低減化を図ることが可能となる。このような効果を奏する本発明は、例えば、折り曲げ可能で非常に軽量かつ薄型であり紙の代替として利用可能な電子ペーパに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】図１の表示素子の構成単位である絵素の、黒表示時における構成及び動作を示す模式的な垂直断面図であり、図２（ａ）は、粒子移動の第１段階を示しており、図２（ｂ）は、粒子移動の第２段階を示している。
【図３】図１の表示素子の構成単位である絵素の、白表示時における構成及び動作を示す模式的な垂直断面図であり、図３（ａ）は、粒子移動の第１段階を示しており、図３（ｂ）は、粒子移動の第２段階を示している。
【図４】図１の表示素子の構成単位である絵素の構成を示す模式的な水平断面図である。
【図５】図１の表示素子の構成単位である絵素の表示動作時の印加電圧を示す模式的な波形図である。
【図６】実施の形態１の変形例における絵素の表示動作時の印加で圧を示す模式的な波形図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る表示装置の表示素子を構成する絵素の構成を示す模式的な垂直断面図である。
【図８】図７の絵素の表示動作時の印加電圧を示す模式的な波形図である。
【図９】従来の表示素子の構成を説明するための模式的の垂直断面図であり、図９（ａ）は、マイクロカプセル粒子内において分散溶媒中で着色粒子を泳動させる表示素子を示しており、図９（ｂ）は、ツイストボール方式の表示素子を示している。
【符号の説明】
１，１１基板
２第１の電極
３隔壁
４補助電極
５着色粒子
６下側基板
１０電極支持部材
１２第２の電極
１６上側基板
１７空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device that includes a display element that performs display by moving colored particles between a pair of substrates facing each other and that can be repeatedly rewritten.
[0002]
[Prior art]
DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, as a thin and low power consumption display element used for a portable information terminal, a twist nematic liquid crystal (hereinafter, referred to as TN liquid crystal) display element, an organic electroluminescence (hereinafter, referred to as organic EL) element, and the like are known. Have been. In the TN liquid crystal display device, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer changes only when a voltage is applied, whereby the transmittance of light passing through the liquid crystal layer is controlled to perform display. Therefore, operating power for display is constantly required, and an image cannot be displayed in a no-power state. In addition, since the organic EL element displays an image using light emission generated when a current or a voltage is applied, the organic EL element cannot display in a no-power state like the TN liquid crystal display element.
[0003]
On the other hand, display elements that require voltage or current only at the time of display rewriting and have the property that once written display images are held in a no-power state until the image is rewritten again have been proposed and studied. I have. Unlike such a TN liquid crystal display element and an organic EL element, such a display element does not require electric power to hold an image, so that the power consumption can be significantly reduced. Further, by making the rewriting device and the display element serving as a display panel detachable, a thin, lightweight, and flexible display element that does not require a driving circuit can be realized. Such an element is effective for portable equipment.
[0004]
The display methods of these devices can be roughly classified into a method using mainly fine particles, a method using an electrochemical or photochemical reaction such as a solution, and a reflected light control method using an electromechanical action. .
[0005]
As an example of an element of a display method using fine particles, charged colored fine particles are dispersed in a coloring solution, and an electric field is applied to the fine particle dispersion system to cause the particles to migrate in a solution (electrophoresis phenomenon). ) Are being studied. FIG. 9A is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of such a display element. As shown in FIG. 9A, in such a configuration, charged black particles 53b and white particles 53a are dispersed in a dispersion medium solution 54 between a pair of substrates 51 each having an electrode disposed on the inner surface. Is placed. Then, by applying a voltage between the electrodes 52, the negative particles of the black particles 53b and the white particles 53a migrate to the positive electrode side and the positive particles migrate to the negative electrode side in the microcapsule particles 55. I do. Thereby, two-color display is performed. Further, as another configuration, the coloring particles in the coloring solution are electrophoresed according to the polarity, and when the particles move to the observer side, the color of the particles is observed, while when the particles move to the opposite side to the observation, There is also a configuration in which the color of the coloring solution is observed. Further, as another configuration, a configuration for performing multi-color display by using two or more types of colored particles and a colored solution is also conceivable.
[0006]
Further, in another configuration using the above-described electrophoresis principle, for example, on one transparent substrate surface, a narrow linear fine-line electrode and a wide plate-like electrode are formed, and There is a display system that performs multi-color display by controlling a state in which charged particles are adhered and collected on the substrate and a state in which the charged particles are adhered and dispersed on the plate-shaped electrode. There is also a display method called a twist ball method, in which spherical or cylindrical particles coated in at least two colors are rotated by an electric field to perform multicolor display. FIG. 9B is a schematic diagram illustrating a configuration example of a twisted ball display device. As shown in FIG. 9B, in such a configuration, the chargeable spherical particles 56 that are separately painted black and white are dispersed between a pair of substrates 51 each having an electrode 52 disposed on the inner surface. Then, by applying a voltage between the electrodes 52 and rotating the particles 56 by an electric field, a two-color display is performed.
[0007]
Here, in a display element that performs display by causing particles to migrate in a solution as described above, the migration speed of the particles is affected by the viscosity of the solution. In other words, when particles move in a highly viscous solution, the migration speed of the particles becomes slow, and the display speed (response speed) of the element becomes slow. Therefore, a method of moving particles in a gas phase in which the moving speed of particles is higher than in a solution has been proposed. In this method, at least one kind of charged colored particles is dispersed in a gas phase, and the particles are moved between opposite polarity electrodes by the Coulomb force of an electric field applied in the gas phase. In a gaseous phase, there is no viscous resistance of a moving medium as in a liquid phase, so that the moving speed of particles is increased. Therefore, the display speed is increased, and a high-speed response is possible. The method of moving particles in the gas phase as described above uses charged conductive toner particles and non-charged insulating particles to move charged particles by Coulomb force (for example, Patent Document 1). And two types of particles having different charging characteristics are used to move these particles by Coulomb force (for example, see Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-347483 A
[Patent Document 2]
JP 2001-313225 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In a display device that performs display by moving charged particles in a liquid phase and a gas phase by an electrostatic field as described above, to move particles from one electrode side to the other electrode side, It is necessary to provide a Coulomb force that is superior to the adhesive force between the electrode and the particle (that is, the image force, Van der Waals force, etc.) and to separate the particle from the electrode. Therefore, the electric field strength required for the particles to move between the electrodes is very large. For this reason, the operating voltage at the time of display rewriting is very high, and since it is a high voltage, there is a problem in safety. In particular, when moving particles in the gas phase, the operating voltage becomes very large.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a display device capable of reducing operating voltage.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the display device according to the present invention is characterized in that at least one kind of a plurality of charged colored particles present in a space formed between a pair of opposing substrates that are transparent, A display device that displays an image corresponding to an image signal voltage by moving between the electrodes by an electric field given by an image signal voltage applied between the pair of electrodes disposed in the pair of electrodes; An auxiliary electrode disposed between the pair of electrodes, a voltage applying means for applying a voltage for generating an electric field for moving the colored particles from one of the electrodes to the auxiliary electrode to the auxiliary electrode, Voltage applying means for applying a voltage (claim 1).
[0012]
Normally, in a configuration in which an electric field is generated between a pair of electrodes and the electric field acts on the charged charges of the particles to move the particles, a Coulomb force greater than the adhesion force of the particles acts to induce the movement of the particles. Need to be done. Therefore, a large operating voltage is required. With this configuration, by providing the auxiliary electrode between the pair of electrodes, not only an electric field (hereinafter, referred to as a main electrode electric field) is generated between the pair of electrodes, but also at least one of the pair of electrodes, An electric field (hereinafter referred to as an auxiliary electrode electric field) can be generated between the auxiliary electrode and the auxiliary electrode. The particles are accelerated by the auxiliary electrode electric field to induce the movement, and as a result, the particles can be moved from one side to the other substrate side with a smaller main electrode electric field.
[0013]
Here, in the auxiliary electrode electric field, since the gap (distance) between the electrodes to which a voltage is applied is smaller than the gap between the pair of electrodes, a large electric field strength can be obtained with a small applied voltage. Therefore, it is possible to generate an auxiliary electrode electric field having sufficient strength for attracting particles while suppressing an increase in applied voltage. Since the auxiliary electrode electric field can be generated with such a low applied voltage and the applied voltage required for generating the main electrode electric field can be reduced, the operating voltage of the entire apparatus can be reduced. Can be achieved.
[0014]
The colored particles may move from the one electrode to the auxiliary electrode and adhere to the surface by the attracted electric field (claim 2).
[0015]
In such a configuration, the gap (distance) between the electrodes to which a voltage is applied between the main electrode electric field and the auxiliary electrode electric field is smaller when the auxiliary electrode electric field is generated than when the main electrode electric field is generated. When the same voltage is applied between the electrodes, the electric field strength of the auxiliary electrode electric field is higher than that of the main electrode electric field. Therefore, in a state in which both electric fields are applied, the auxiliary electrode electric field having a large electric field strength predominantly acts on the movement of the particles, so that the particles move from one substrate to the auxiliary electrode. After the particles are moved to the auxiliary electrode in this way, the particles are then assisted by increasing the electric field strength of the main electrode electric field more than the auxiliary electrode electric field and making the electric field dominantly affect the movement of the particles. The desired display is obtained by moving from the electrode to the other substrate.
[0016]
As described above, in such a configuration, the particles are not moved directly between the pair of electrodes, but are once moved to the auxiliary electrode and moved stepwise between the pair of electrodes, thereby reducing the overall operating voltage. And the safety of the device is increased.
[0017]
Here, the auxiliary electrode only needs to be present between the pair of electrodes, and therefore, the following configuration is possible. That is, for example, substrate electrodes are formed on different substrates, and auxiliary electrodes are provided between the substrate electrodes, so that a main electrode electric field and an auxiliary electrode electric field are generated in the thickness direction (vertical direction) of the device. Is also good. In addition, a pair of main electrodes are formed on one of the substrates, and an auxiliary electrode is provided between the pair of electrodes on the surface of the substrate. May occur. Further, in the display device having such a configuration, two or more kinds of colored particles having different charged electric charge polarities may be mixed. In this case, for example, the main electrode electric field and the auxiliary electrode electric field are changed to an alternating electric field. Thus, multi-color display can be performed. Further, a configuration using one particle classified into several colors may be used.
[0018]
The means for applying a voltage to the auxiliary electrode may be different from the means for applying a voltage to the pair of electrodes.
[0019]
According to such a configuration, it is possible to control the electric field intensity and the electric field distribution of the auxiliary electrode electric field and the main electrode electric field by respective voltage applying means. Here, since the electric field strength is determined by the magnitude of the applied voltage, the gap and the shape between the electrodes, the electrodes connected to different voltage applying means may be electrically connected or insulated. It is preferable that the auxiliary electrode and the pair of electrodes be insulated because a potential can be secured between the respective electrodes.
[0020]
The space may be a gas phase space (claim 4).
[0021]
In a configuration in which particles are moved in a gas phase space, a higher operating voltage is required to induce the movement of particles than in the liquid phase. Therefore, the present invention capable of reducing the operating voltage is particularly effective. Further, according to this configuration, since the particles move in the gas phase, the moving speed of the particles is not affected by the viscosity of the solution as in the case where the particles move in the liquid phase. The movement speed of the particles is improved as compared with the case where the particles move inside. Therefore, the response speed of the display device can be improved.
[0022]
It is preferable that a voltage configured by superimposing a DC voltage and an AC voltage of a rectangular wave smaller than the DC voltage is applied to at least one of the auxiliary electrode and the pair of electrodes (claim 5).
[0023]
As described above, in order for a particle to move by an electric field, it is necessary for a Coulomb force, such as a van der Waals force, a mirror image force, an electrostatic attraction, and a liquid bridging force, to act on the particle. For this purpose, a method of increasing the electric field strength or increasing the charge amount of the particles can be considered, but the applied voltage becomes high. Therefore, with such a configuration, particles can be effectively moved while suppressing an increase in the applied voltage by the following operation.
[0024]
That is, in such a configuration, the attached particles are caused to vibrate minutely by the applied AC voltage of the rectangular wave, whereby the adhesion force of the particles (specifically, the mutual adhesion force between the particles, Adhesiveness with an object) can be reduced. When a DC voltage is applied in this state, the adhesion of the particles is weakened, so that the particles can be induced to move to the opposite polarity side with a lower voltage than when only the DC voltage is applied. As described above, in such a configuration, it is possible to weaken the adhesion of the particles by applying an AC voltage, so that it is possible to reduce the operating voltage as a whole.
[0025]
A partition may be provided to partition the space for each picture element, the pair of electrodes may be formed on the different substrates in the picture element, and the auxiliary electrode may be provided on at least the partition. 6).
[0026]
According to such a configuration, since the auxiliary electrode and the partition are arranged so as to surround the picture element, the distribution of the electric field obtained by the auxiliary electrode is widened, and the particles can be efficiently collected on the auxiliary electrode. In such a configuration in which the auxiliary electrode surrounds the picture element, it is more preferable to surround the picture element in a shape close to a circle from the viewpoint of the uniformity of the distribution of the electric field obtained by the auxiliary electrode.
[0027]
A plurality of the auxiliary electrodes electrically insulated from each other and connected to different voltage applying means may be provided at different heights on the partition wall.
[0028]
According to this configuration, it is possible to sequentially generate different electric fields by applying voltages to the plurality of auxiliary electrodes insulated by the insulating material. By utilizing the generated electric fields, the particles can be sequentially moved between the auxiliary electrodes.
[0029]
At least one auxiliary electrode supported at a position higher than the substrate surface by an electrode support member may be provided on the surface of the one substrate in each of the picture elements (claim 8).
[0030]
In such a configuration, the disposition position of the auxiliary electrode may be an arbitrary position, and the disposition number may be arbitrary. From the viewpoint of uniformity of the electric field distribution, it is preferable that the auxiliary electrodes are uniformly dispersed in the picture element. The shape of the auxiliary electrode is not limited, and may be circular or rectangular parallelepiped.
[0031]
The partition may divide the picture element into a hexagonal shape in plan view (claim 9).
[0032]
According to such a configuration, the strength when a force is applied from the front surface (display surface) of the display device can be improved and the durability can be provided, and the pixels can be arranged in the closest density. In addition, in a configuration in which the auxiliary electrode surrounds the picture element in a hexagonal shape together with the partition wall, the picture element is surrounded by a shape close to a circle, so that the distribution of the electric field obtained by the auxiliary electrode can be made uniform as described above. Become.
[0033]
It is preferable that at least one of the charged colored particles is a porous particle (claim 10).
[0034]
As described above, when an electric field is applied, when the Coulomb force due to the electric field becomes larger than the adhesion force of the particles, such as the image force or Van der Waals force, the particles are separated from the object to be attached and move. Therefore, reducing the adhesion of the particles results in a reduction in operating voltage. Here, it is known that the van der Waals force is obtained by integrating the intermolecular force of the molecule forming the particle with the particle by volume. Therefore, it is effective to reduce the number of molecules contained in the particles in order to reduce the operating voltage by reducing the adhesive force caused by the Van der Waals force. Therefore, according to such a configuration, by making the particles a porous material, it is possible to reduce the specific gravity of the particles and to reduce the molecular weight. Van der Waals force) can be reduced. Further, since such porous particles are lightweight, sedimentation can be delayed, and therefore, a state in which the particles are suspended without completely adhering to the object to be adhered can be realized. In such a floating state, when the particles are moved, there is no need to apply an electric field that generates a Coulomb force larger than the adhesion force to separate the particles. Therefore, the operating voltage can be further reduced. Further, when the particles are spherical, the adhesion area can be reduced, so that the adhesion force can be further reduced.
[0035]
At least one of the charged colored particles may be a composite particle composed of core particles and microparticles having a diameter of about 1/1000 to 1/100 of the diameter of the core particles. Good (claim 10).
[0036]
The image force and Van der Waals force, which are the adhesion forces of particles, are attenuated as the distance between the particles and the distance between the particles and the object to be adhered increase, and are inversely proportional to the square of the distance. Therefore, according to this configuration, since the microparticles adhere to the core particles and the entire surface of the particles has an irregular shape, the core particles, which are the main components of the particles, and the core particles and the attachment target Can be increased by the amount of the fine particles. In addition, the reduction of the liquid crosslinking force can be realized by the adsorption of moisture between the fine particles. Therefore, the van der Waals force and the mirror image force can be reduced, and the adhesive force can be reduced. Therefore, the operating voltage can be reduced.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a display device according to Embodiment 1 of the present invention. 2 (a) and 2 (b) and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are diagrams for explaining the configuration and display operation of the picture elements constituting the display element of FIG. A cross section perpendicular to the display surface (hereinafter, referred to as a vertical cross section) is shown. As will be described later, FIGS. 2A and 2B show a display operation of a picture element in black display, and FIGS. 3A and 3B show a display operation of a picture element in white display. Is shown. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2A, that is, a cross section parallel to the display surface of the display element (hereinafter, referred to as a horizontal cross section).
[0038]
As shown in FIG. 1, in the display device, the display unit includes a display element 70 as a display panel. As shown in FIGS. 2 and 3, the display element 70 includes the lower substrate 6 and the upper substrate 16 arranged so as to face the lower substrate 6. The first electrode 2 is provided on the inner surface of the lower substrate 6, and the second electrode 12 is provided on the inner surface of the upper substrate 16. White particles 5A and black particles 5B are sealed in a sealed space 17 formed between the lower substrate 6 and the upper substrate 16. The space 17 is partitioned by the partition walls 3 for each picture element 100.
[0039]
Although not shown, the first electrode 2 provided on the lower substrate 6 and the second electrode 12 provided on the upper substrate 16 intersect in plan view, and the intersection Is applied with an operating voltage. The intersection where the operation voltage is applied and the display is performed in this manner corresponds to one picture element 100 which is a constituent unit of the display element 70. On the other hand, in a portion where the first electrode 2 and the second electrode 12 do not intersect, the voltage is lower than the threshold value, so that no display is performed. As described above, the display element 70 is configured such that a plurality of picture elements 100 that are each partitioned by the partition walls 3 and that include the intersections are gathered and arranged in a matrix. The first electrode 2 is connected to the display element 70 in the horizontal direction, and the second electrode 12 is connected to the display element 70 in the vertical direction. As described above, the display device of this embodiment is a passive matrix drive type.
[0040]
Referring to FIGS. 1 to 4, a first driver 82 for driving the first electrode 2 is disposed around the display element 70, and the second electrode 12 and the auxiliary electrodes 4 a, A second driver 81 for driving 4b is provided. Further, an external input device 80 for controlling the first driver 82 and the second driver 81 according to an external input signal is provided. In the display device configured as described above, the external input device 80 transmits a control signal to the first driver 82 and the second driver 81 in accordance with an image signal input to the signal input unit 83 from outside. Output. Then, the first driver 82 applies a predetermined voltage to the first electrode 2, while the second driver 81 applies the first electrode to the second electrode 12 and the auxiliary electrodes 4a and 4b. The voltage corresponding to the image signal is applied in synchronization with the application of the voltage to 2. Thereby, as described later, in each picture element 100, the black particles 5B and the white particles 5A move in the space 17 between the lower substrate 6 and the upper substrate 16. As a result, an image corresponding to the image signal appears in the eyes of a person observing the display device.
[0041]
Next, the configuration of the display element 70 in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG.
[0042]
As shown in FIGS. 2 and 3, in the picture element 100, black particles 5 B and white particles 5 A are sealed in a space 17 between the lower substrate 6 and the upper substrate 16. Here, the upper substrate 16 side is the observation side.
[0043]
The lower substrate 6 has the first substrate 1. The first substrate 1 may be a thick substrate, a sheet made of a resin such as polyethylene terephthalate (PET), or a stainless film. From the viewpoint of durability, a material having flexibility is desirable. Further, the first substrate 1 may be transparent or opaque. On the first substrate 1, a first electrode 2 is provided for each picture element 100. The first electrode 2 is made of a conductive material. The first electrode 2 of each picture element 100 is connected to a voltage applying means (not shown) of the first driver 82 for each picture element. The voltage applying means includes a DC power supply.
[0044]
On the other hand, the upper substrate 16 has the second substrate 11. Since the upper substrate 16 side is the observation side, the second substrate 11 needs to be transparent. In other respects, the second substrate 11 is the same as the first substrate 1 of the lower substrate 6. Then, on the second substrate 11, a second electrode 12 made of a transparent conductive material is provided. The second electrode 12 is connected to a second driver 81 for each picture element 100. The second driver 81 is connected to the DC power supply of the first driver 82 and is grounded.
[0045]
The lower substrate 6 and the upper substrate 16 are arranged to face each other such that the first electrode 2 and the second electrode 12 face each other, whereby a space 17 is formed between the substrates 6 and 16. The space 17 is defined for each pixel by the partition walls 3 made of an insulating material and reaching the upper substrate 16 from the lower substrate 6. Both end surfaces of the partition wall 3 and the first and second electrodes 2 and 12 are adhered by an adhesive, so that the space 17 of each picture element 100 is a closed space. Here, the partition wall 3 also functions as a space holding member that supports the two substrates 6 and 16 to hold the space 17, whereby the distance (gap) between the substrates is kept constant.
[0046]
In the configuration of the present embodiment, the first and second electrodes 2 and 12 are in the form of a simple matrix orthogonal to each other, but in addition to this, the first and second electrodes 2 and 12 are It may be in the form of a patterned segment. Further, the first and second electrodes 2 only have an electric field strength small enough that the below-described white particles 5A and black particles 5B sealed in the space 17 do not move between the first and second electrodes 2 and 12. , 12 may be, for example, a configuration in which the first electrode 2 is formed on the entire surface of the lower substrate 6.
[0047]
In the partition 3, the auxiliary electrode 4 a is provided in a region located between the upper substrate 16 and the lower substrate 6 in the thickness direction of the display element. Since the auxiliary electrode 4a is embedded in the insulating partition wall 3, it is electrically insulated from the first and second electrodes 2 and 12.
[0048]
In the horizontal cross section of the picture element 100, as shown in FIG. 4, the partition wall 3 has a mesh shape that partitions a plurality of hexagonal holes, and the holes correspond to regions of each picture element 100. Therefore, the outer periphery of each picture element 100 is surrounded by the partition wall 3 in which the auxiliary electrode 4a is embedded. Therefore, the auxiliary electrode 4a has the same shape as the partition wall 3. Here, by forming the picture element 100 in a hexagonal shape in this way, it is possible to realize a display device that is extremely strong against pressure from the front of the display surface and to improve the picture element density. it can. When the auxiliary electrode 4a is arranged so as to surround the picture element 100, the auxiliary electrode 4a is viewed from above (horizontal cross section of the picture element 100) in view of the uniformity of the distribution of the electric field provided by the auxiliary electrode 4a. (View), it is preferable that the shape is close to a circle. Therefore, the hexagonal shape makes it possible to make the shape closer to a circle, thereby achieving a uniform distribution of the electric field obtained from the auxiliary electrode 4a. Such an auxiliary electrode 4a is connected to a voltage applying means (not shown) of the second driver 81 by a wiring 201 (schematically shown in FIGS. 2 and 3) passing through the inside of the partition wall 3 and the lower substrate 6, for example. It is connected. The voltage applying means includes a DC power supply.
[0049]
Further, auxiliary electrodes 4b supported by the electrode support member 10 are arranged at a plurality of locations in the horizontal direction (width direction) of the space 17 divided for each pixel by the partition wall 3. The electrode support member 10 is made of an insulating material. For example, the electrode support member 10 may be made of the same material as the constituent material of the partition 3. In this case, the electrode support member 10 can be formed by patterning at the same time as the partition 3. Each of the auxiliary electrodes 4b has a prism shape with a horizontal cross section of a square. Since these auxiliary electrodes 4b are not in contact with any part of the space 17 other than the electrode support member 10 made of an insulating material, they are electrically independent and are different from the first and second electrodes 2 and 12. Insulated. Each auxiliary electrode 4b is connected to the above-described wiring 201 of the auxiliary electrode 4a by a wiring (not shown) passing through the inside of the electrode support member 10, for example, and is connected to the voltage applying means of the second driver 81. . Thereby, the same voltage is applied to the auxiliary electrode 4a and each auxiliary electrode 4b.
[0050]
Here, since the auxiliary electrode 4b is provided in the display area of the picture element 100, it affects the visibility of the display device. Therefore, it is necessary to determine the arrangement position and the number of the auxiliary electrodes 4b in consideration of the influence on the visibility. On the other hand, since the auxiliary electrode 4a is provided on the partition wall 3 which does not affect display, it is not necessary to consider the influence on visibility. In order to make the electric field distribution of the electric field obtained by the auxiliary electrode 4b uniform, it is preferable that the auxiliary electrodes 4b are uniformly distributed in the picture element 100. Further, as described above, the first and second electrodes 2 and 12 may be formed in any pattern, but the auxiliary electrodes 4a and 4b individually transmit voltage signals to the picture elements 100. Since it is necessary to move the colored particles 5A and 5B of only the necessary picture elements 100, each of the picture elements is electrically insulated and connected to the second driver 81. This makes it possible to control the auxiliary electrodes 4a and 4b for each picture element.
[0051]
Further, a plurality of black particles 5B and a plurality of white particles 5A are sealed in a space 17 divided for each pixel by the partition wall 3. The black particles 5B are negatively charged insulating particles, and the white particles 5A are positively charged insulating particles. The white particles 5A and the black particles 5B are both porous particles, and have a large core particle and fine particles having a diameter of about 1/1000 to 1/100 of the core particle diameter. Is a composite particle composed of The sizes of such black particles 5B are substantially equal, the sizes of white particles 5A are substantially equal, and the sizes of black particles 5B and white particles 5A are substantially equal.
[0052]
Next, a method for manufacturing the display element having the above configuration will be described. Here, a glass substrate having a thickness of 1.1 mm is used as the first and second substrates 1 and 11. The constituent materials of the first and second substrates are not particularly limited as long as the second substrate 11 on the observation side is made of a transparent material. For example, the first substrate 1 may be made of a stainless sheet, and the second substrate may be made of PET. Then, a transparent and conductive ITO (Indium-Tin-Oxide) film is formed on the first substrate 1 to form the first electrode 2. Thereby, the lower substrate 6 is formed. Further, an ITO film is formed on the second substrate 11 to form the second electrode 12. Thereby, the upper substrate 16 is formed.
[0053]
Subsequently, the partition walls 3 are formed on the surface of the lower substrate 6 and the surface of the upper substrate 16 formed as described above. Here, first, for example, the surface of the first electrode 2 of the lower substrate 6 and the surface of the second electrode 12 of the upper substrate 16 each have a thickness of 100 μm, and a plurality of predetermined regions are hexagonal. And a mesh-like insulating PET sheet having holes formed therein is attached. The area partitioned by the partition walls 3 arranged in this way corresponds to one picture element area. That is, each picture element 100 has a hexagonal shape, and the width of the picture element 100 (the distance between a pair of opposing apex angles) is about 10 μm. Then, a 100-μm-thick rectangular PET piece is bonded and fixed to a predetermined region of the surface of the first substrate 1 exposed in the hole of the sheet to form the electrode support member 10. Subsequently, a conductive tape having a pressure-sensitive adhesive applied to both surfaces is attached to the surface of the partition 3 and the electrode support member 10 on the lower substrate 6 side. Thereby, the auxiliary electrodes 4a and 4b are formed on the partition wall 3 and the electrode support member 10.
[0054]
Subsequently, a plurality of black particles 5B and white particles 5A are filled in the space 17 on the first electrode 2 defined by the partition walls 3, that is, the space 17 in one picture element 100. At the time of filling, for example, the white and black particles 5A and 5B mixed evenly and uniformly on a medicine packaging paper or the like by 2 mg are sieved into the space 17. At this time, the first substrate 1 is slightly vibrated to spread the particles 5A and 5B uniformly on the substrate surface. Here, as the black particles 5B, negatively charged particles having an insulating property, for example, spherical acrylic particles colored with carbon black are used. As the white particles 5A, positively charged insulating particles, for example, spherical acrylic particles colored white with titanium oxide are used. These black and white particles 5B and 5A are porous composite particles as described above. Further, around the white and black particles 5A and 5B, titanium oxide and silica containing a charge controlling agent are externally added in order to control the charge amount. The charge control of the titanium oxide and the silica is performed by treating the surface with a silane coupling agent. At this time, since the charging characteristics of the particles vary depending on the type of the silane coupling agent, necessary treatment is appropriately performed.
[0055]
After that, the lower substrate 6 and the upper substrate 16 are bonded to each other. At this time, the two substrates 6 and 16 are bonded together via an adhesive so that the auxiliary electrode 4a provided on the partition 3 on the lower substrate 6 and the partition 3 provided on the upper substrate 16 coincide. Fix it. Thereby, a display element is formed. Thereafter, the first and second electrodes 2 and 12 and the auxiliary electrodes 4a and 4b are connected to respective voltage applying means to form a voltage applying system.
[0056]
It is to be noted that the display device can be manufactured by a method other than the above. For example, as a method of forming the partition walls 3 and the auxiliary electrodes 4a and 4b, the above-described method of forming the partition walls 3 on both sides of the conductive tape as the auxiliary electrodes 4a in advance is used. A PET sheet is attached, and the PET sheet is attached to the lower substrate 6 with an adhesive. Then, the electrode support member 10 to which the conductive tape as the auxiliary electrode 4b is attached is arranged on the surface of the first electrode 2 in the area partitioned by the partition 6, and the above-described space is partitioned into the space 17 partitioned by the partition 3. The white particles 5A and the black particles 5B are filled. Thereafter, the lower substrate 6 on which the partition walls 3 are formed and the upper substrate 16 may be bonded and fixed.
[0057]
Next, the display operation of the display element 70 will be described focusing on one picture element 100 as a constituent unit. In each of the plurality of picture elements 100, the operation described below is performed separately, and thereby an image is displayed.
[0058]
2 and 3 are schematic sectional views for explaining a display operation in the picture element 100. FIG. 2 shows a display operation in black display, and FIG. 3 shows a display operation in white display. The operation is shown. FIG. 5 is a schematic waveform diagram showing signal voltages applied to the first and second electrodes 2 and 12 and the auxiliary electrodes 4a and 4b during the display operation shown in FIGS. Indicates the time of black display, and frame 2 indicates the time of white display. Here, the potential of the first electrode 2 is set to Va, the potential of the second electrode 12 is set to Vb, and the potentials of the auxiliary electrodes 4a and 4b are set to Vc.
[0059]
As shown in period A of frame 1 in FIG. 5, during black display, first, between the first electrode 2 and the second electrode 12, and between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b. , A signal voltage corresponding to the image signal is applied. Here, the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 12 makes the potential Va of the first electrode 2 positive and the potential Vb of the second electrode 12 negative. By such voltage application, an electric field E1 determined from the voltage of (Va-Vb) is applied between the electrodes 2 and 12. Here, since (Va−Vb) is positive, an electric field E1 in the direction from the lower substrate 6 side to the upper substrate 16 side is given, and the first electrode 2 becomes the positive electrode and the second electrode 12 becomes the positive electrode. Becomes the negative electrode. Further, the voltage applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b causes the potential Va of the first electrode 2 to become positive and the potential Vc of the auxiliary electrodes 4a and 4b to become negative. By such a voltage application, an electric field E2 determined from the voltage of (Va-Vc) is applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b. Here, since (Va−Vc) is positive, an electric field E2 in the direction from the lower substrate 6 toward the auxiliary electrodes 4a and 4b is applied, so that the first electrode 2 becomes a positive electrode and the auxiliary electrode 4a , 4b become the negative electrodes.
[0060]
With the generation of the electric fields E1 and E2, the white and black particles 5A and 5B are moved by the electric fields E1 and E2, as shown in FIG. Such movement of the particles by the electric field is similar to the emission of electrons by the field emission used in other display devices. Here, the white particles 5A negatively charged by the electric fields E1 and E2 move toward the first electrode 2 serving as the positive electrode and adhere to the electrode surface. On the other hand, the positively charged black particles 5B move toward the negative electrode. Here, when the black particles 5B move, the intensity (magnitude) of the electric field E2 generated between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a, 4b depends on the first and second electrodes 2b for the following reason. , 12 are larger than the electric field E1 generated between the black particles 5B. Therefore, the black particles 5B move from the first electrode 2 toward the auxiliary electrodes 4a and 4b and adhere to the electrode surface. In this case, the distribution of the black particles 5B adhering to the electrode surface is not particularly limited between the auxiliary electrode 4a provided at both ends of the space 17 and the auxiliary electrode 4b provided at the center. The auxiliary electrode 4b located in the portion is easier to collect the black particles 5B more efficiently.
[0061]
The above-mentioned electric field strength is determined by the magnitude of the applied voltage (that is, the potential difference between the two electrodes), the gap between the electrodes (the distance between the two electrodes), and the shape of the electrodes. Here, as shown in FIG. 5, a voltage (Va-Vc) applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b to generate the electric field E2, and a voltage (Va-Vc) to generate the electric field E1. The voltage (Va-Vb) applied between the first and second electrodes 2 and 12 is the same, but the distance between the electrodes to which each voltage is applied is different. That is, the gap (distance) between the first electrode 2 to which the voltage for generating the electric field E2 is applied and the auxiliary electrodes 4a and 4b depends on the first and second electrodes to which the voltage for generating the electric field E1 is applied. It is shorter than 2,12. From this, the intensity of the electric field E2 becomes larger than the electric field E1.
[0062]
Subsequently, as shown in a period B of the frame 1 in FIG. 5, the application of the voltage between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b is stopped, and the voltage is applied only between the first and second electrodes 2 and 12. Apply. Then, the electric field E2 disappears, leaving only the electric field E1. Therefore, as shown in FIG. 2B, the black particles 5B move from the auxiliary electrodes 4a and 4b to the second electrode 12 and adhere to the electrode surface according to the electric field E1. At this time, the state in which the white particles 5A adhere to the first electrode 2 according to the electric field E1 is maintained. Therefore, when the display element is observed from the upper substrate 16 side, the color of the black particles 5B covering the second electrode 12 is observed.
[0063]
Here, the black particles 5B are moved from the auxiliary electrodes 4a and 4b to the second electrode 12 by extinguishing the electric field E2, but the intensity of the electric field E2 becomes smaller than the intensity of the electric field E1 (E2 < The black particles 5B can be moved by adjusting the applied voltage as in E1).
[0064]
After the black particles 12 are moved to the second electrode 12, the application of the voltage between the first and second electrodes 2 and 12 is stopped as shown in a period C of the frame 1 in FIG. Then, the potentials Va, Vb, Vc of the electrodes 2, 12, 4a, 4b become zero. Even in such a non-voltage state, the adhesion of the white particles 5A to the first electrode 2 and the adhesion of the black particles 5B to the second electrode 12 are caused between the particles and between the particles and each of the electrodes 2 and 12. Is held by an adhesive force such as a van der Waals force or a mirror image force. Therefore, the black display is maintained.
[0065]
Subsequently, the display is changed from black display to white display. When rewriting to white display, as shown in the period D of the frame 2 in FIG. 5, between the first electrode 2 and the second electrode 12, and between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b. During this period, a signal voltage corresponding to the image signal is applied. Here, the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 12 makes the potential Va of the first electrode 2 negative and the potential Vb of the second electrode 12 positive. By such a voltage application, an electric field E1 ′ obtained from the voltage of (Va−Vb) is applied between the two electrodes 2 and 12. Here, since (Va−Vb) is negative, an electric field E1 ′ in the direction from the upper substrate 16 side to the lower substrate 6 side is given, and the first electrode 2 becomes a negative electrode and the second electrode 12 becomes the positive electrode. Further, the voltage applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b makes the potential Va of the first electrode 2 negative and the potential Vc of the auxiliary electrodes 4a and 4b positive. By such a voltage application, an electric field E2 ′ obtained from the voltage of (Va−Vc) is applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b. Here, since (Va−Vc) is negative, an electric field E2 ′ in the direction from the auxiliary electrodes 4a and 4b toward the lower substrate 6 is applied, and the first electrode 2 becomes a negative electrode and the auxiliary electrode 4a and 4b become positive electrodes.
[0066]
With the generation of the electric fields E1 ′ and E2 ′, as shown in FIG. 3A, the positively charged black particles 5B move toward the first electrode 2, which is the negative electrode, and move to the surface of the electrode. Adhere to. On the other hand, the negatively charged white particles 5A move toward the positive electrode. Here, when the white particles 5A move, the gap between the electrodes to which the voltage is applied is short, as in the case of the electric field E1 and the electric field E2 in the black display, so that the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a, 4b The intensity (magnitude) of the electric field E2 ′ generated between the first and second electrodes 2 and 12 becomes larger than the electric field E1 ′ generated between the first and second electrodes 2 and 12. For this reason, the electric field E2 ′ acts dominantly on the movement of the white particles 5A, so that the white particles 5A move from the first electrode 2 toward the auxiliary electrodes 4a and 4b and adhere to the electrode surface. In this case, the distribution of the white particles 5A adhering to the electrode surface is not particularly limited by the auxiliary electrode 4a provided at both ends of the space 17 and the auxiliary electrode 4b provided at the central portion. The auxiliary electrode 4b located in the portion makes it easier to collect the white particles 5A more efficiently.
[0067]
Subsequently, as shown in a period E of the frame 2 in FIG. 5, the application of the voltage between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b is stopped, and the voltage is applied only between the first and second electrodes 2 and 12. Apply. Then, the electric field E2 'disappears, leaving only the electric field E1'. Therefore, as shown in FIG. 3B, the white particles 5A move from the auxiliary electrodes 4a and 4b to the second electrode 12 and adhere to the electrode surface according to the electric field E1 '. At this time, the state in which the black particles 5B adhere to the first electrode 2 is maintained in accordance with the electric field E1 '. Therefore, when the display element is observed from the upper substrate 16 side, the color of the white particles 5A covering the second electrode 12 is observed.
[0068]
After moving the white particles 5A to the second electrode 12, the application of the voltage between the first and second electrodes 2 and 12 is stopped as shown in a period F of the frame 2 in FIG. Then, the potentials Va, Vb, Vc of the electrodes 2, 12, 4a, 4b become zero. Even in such a non-voltage state, the adhesion of the white particles 5A to the second electrode 12 and the adhesion of the black particles 5B to the first electrode 2 are caused by the gap between the particles and between the particles and each of the electrodes 2 and 12. It is held by an adhesive force such as a van der Waals force or a mirror image force. Therefore, white display is maintained.
[0069]
In the display device of the present embodiment, the black display and the white display as described above are repeatedly performed according to the image signal, and the image is rewritten. Here, as described above, the particles are not moved at a stroke between the first electrode 2 and the second electrode 12, but are disposed between the first electrode 2 and the second electrode 12. The particles are once moved to the auxiliary electrodes 4a and 4b, and then gradually moved to the target electrode. Here, in the step of moving particles from the first electrode 2 to the auxiliary electrodes 4a and 4b and the step of moving particles from the auxiliary electrodes 4a and 4b to the second electrode 12, the first and second electrodes 2 and 2 are directly moved. Since the moving distance of the particles in each stage is smaller than in the case of moving between 12, the voltage applied in each stage may be small. For this reason, even if the electric field has a small intensity to move the particles between the first and second electrodes 2 and 12, the particles can be moved stepwise using the auxiliary electrodes 4a and 4b. As a result, it is possible to reduce the overall operating voltage. Such a display device can be realized by disposing the auxiliary electrodes 4a and 4b on a device having a conventional structure, and can be easily manufactured.
[0070]
Further, since the black particles 5B and the white particles 5A are porous and are composite particles of the core particles and the fine particles, the following effects can be obtained. That is, since the black particles 5B and the white particles 5A are porous, the specific gravity of the particles is small and the molecular weight is small. Therefore, it can be expected that the van der Waals force between the particles and between the electrode as the attachment target and the particles can be reduced. When the van der Waals force is reduced as described above, it is possible to reduce the adhesive force between a plurality of particles and the adhesive force between an electrode and a particle. In addition, since it is lightweight and less affected by gravity, it is possible to delay the sedimentation of the particles and bring them into a floating state. In such a floating state, it is not necessary to separate the particles from the electrodes, so that the particles can be quickly moved at a low voltage.
[0071]
Furthermore, since the black particles 5B and the white particles 5A are composite particles, the presence of the fine particles causes the distance between the core particles to move in the space and directly participate in display, and It is possible to increase the distance between the electrode as an attachment target and the fine particles. Therefore, the van der Waals force can be reduced, and the adhesive force can be reduced.
[0072]
As described above, in the black and white particles 5B and 5A, the van der Waals force can be reduced, and the adhesive force can be reduced. Also, here, as described above, the particles of the same color have the same size, and the particles of the different colors have the same size. No voltage is required to separate small particles that have become non-uniform or stick to large particles. For this reason, the interaction between the particles and the interaction between the particles and the attachment target can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the operating voltage and achieve a high-speed response.
[0073]
In the above, as shown in FIG. 5, the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 12 and the voltage applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b are different from each other. Although the description has been given of the case where the DC voltage is applied, as a modification of the present embodiment, at least one of the voltages applied to the electrodes is a DC voltage having a rectangular wave of a predetermined frequency having a smaller amplitude than the DC voltage. It is more preferable that the voltage is formed by superimposing an AC voltage. When a voltage in which an AC voltage is superimposed is applied in this manner, the particles attached to each electrode can be caused to microvibrate by the AC voltage, and the adhesion force of the particles can be reduced with the movement. . When a DC voltage is applied in such a state, it is possible to easily exfoliate the particles having weakened adhesion and move them to the opposite polarity. Therefore, the DC voltage applied to move the particles is reduced as compared with the DC voltage required when no AC voltage is superimposed. Therefore, it is possible to reduce the overall operating voltage. For example, as shown in FIG. 6, at the time of black display and white display, the signal voltage applied to the first and second electrodes 2 and 12 and the signal voltage between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b. The signal voltage applied therebetween may be composed of a DC voltage component having an amplitude of 150 V and an AC voltage component of a rectangular wave having an amplitude of 30 to 70 V, for example, about 50 V. In this case, since the movement of the particles is completed in the order of milliseconds, the frequency of the AC voltage component is large to some extent and preferably 100 to 1000 Hz. The optimum value of the frequency is determined by the ratio between the DC voltage component and the AC voltage component. In addition, it is ineffective at a high frequency at which no movement or minute movement of particles occurs. Thus, the frequency becomes an important factor together with the applied voltage.
[0074]
Further, as another modified example of the present embodiment, the surfaces of the first and second electrodes 2 and 12 are insulated on the surfaces of the first and second electrodes 2 and 12 in order to contact-charge the white and black particles 5A and 5B to improve display holding characteristics. A body layer may be formed.
[0075]
In the present embodiment, the case where the white and black particles 5A and 5B are insulative has been described. However, as still another modification of the present embodiment, the white and black particles 5A and 5B have conductivity. In addition, a configuration in which a charge transport layer is formed on the first and second electrodes 2 and 12 may be employed. When the particles 5A and 5B have a charging property, a charge leak from the particles occurs, and the particles receive the charge from the attached electrode. Therefore, here, a charge transport layer is provided to prevent the particles from having the same polarity as the electrode due to the charge received from the attached electrode and repelling from the electrode so as not to be separated from the electrode. Control transfer. As such a charge transport layer, for example, a charge transport layer used in conventional electrophotography may be provided, or a hole transport layer or an electron transport layer used in an organic electroluminescent display device is provided. May be.
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view schematically showing a configuration and a display operation of a picture element constituting a display element of the display device according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 7, the picture element of the present embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the following points.
[0076]
In the picture element of the present embodiment, two or more auxiliary electrodes are provided at different positions in the thickness direction of the picture element. That is, as shown in FIG. 7, the auxiliary electrode 4A, the auxiliary electrode 4B, and the auxiliary electrode 4C are sequentially arranged on the partition wall 3 from the lower substrate 6 side to the upper substrate 16 side. These auxiliary electrodes 4A, 4B, 4C are wired and configured so that signal voltages from the second driver 81 can be separately applied. The auxiliary electrodes 4A, 4B, 4C are formed, for example, by alternately laminating a PET sheet forming the partition wall 3 and a conductive tape forming the auxiliary electrode. Each of the auxiliary electrodes 4A, 4B, 4C may be made of the same conductive material, or may be made of different materials. Further, here, the auxiliary electrode 4b located at the center of the space 17 as in the first embodiment and the electrode support member 10 for supporting the auxiliary electrode 4b are not provided.
[0077]
Next, the display operation of the picture element will be described. FIG. 8 is a schematic waveform diagram showing a signal voltage applied to each electrode during a picture element display operation. Here, the potential of the first electrode 2 is Va, the potential of the second electrode 12 is Vb, and the potential of the auxiliary electrode 4A is Vc. _A And the potential of the auxiliary electrode 4B is Vc _B And the potential of the auxiliary electrode 4C is Vc _C And Also, frame 1 shows a time of black display, and frame 2 shows a time of white display.
[0078]
As shown in a period A ′ of frame 1 in FIG. 8, during black display, an image is displayed between the first electrode 2 and the second electrode 12 and between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A. A signal voltage corresponding to the signal is applied. Here, the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 12 makes the potential Va of the first electrode 2 positive and the potential Vb of the second electrode 12 negative. By such voltage application, an electric field E1 determined from the voltage of (Va-Vb) is applied between the electrodes 2 and 12. Here, since (Va−Vb) is positive, an electric field E1 in the direction from the lower substrate 6 side to the upper substrate 16 side is given, and the first electrode 2 becomes the positive electrode and the second electrode 12 becomes the positive electrode. Becomes the negative electrode. The voltage applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A makes the potential Va of the first electrode 2 positive and the potential Vc of the auxiliary electrode 4A. _A Becomes negative. By applying such a voltage, (Va-Vc _A An electric field E2 obtained from the voltage of (1) is applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A. Here, (Va−Vc) _A ) Is positive, an electric field E2 is applied in the direction from the lower substrate 6 side to the auxiliary electrode 4A side, so that the first electrode 2 becomes a positive electrode and the auxiliary electrode 4A becomes a negative electrode. At this time, since no voltage is applied to the auxiliary electrodes 4B and 4C, the potential Vc of the auxiliary electrodes 4B and 4C is _B And Vc _C Becomes 0.
[0079]
With the generation of the electric field E1 and the electric field E2, the negatively charged white particles 5A move toward the first electrode 2, which is a positive electrode, and adhere to the electrode surface. On the other hand, the positively charged black particles 5B move toward the negative electrode. Here, when the black particles 5B move, the electric field generated between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A is small because the gap between the electrodes to which the voltage is applied is small as described in the first embodiment. The intensity (magnitude) of E2 becomes larger than the electric field E1 generated between the first and second electrodes 2 and 12. For this reason, here, the electric field E2 acts dominantly on the movement of the black particles 5B, so that the black particles 5B move from the first electrode 2 toward the auxiliary electrode 4A and adhere to the electrode surface.
[0080]
Subsequently, as shown in the period B ′ of the frame 1 in FIG. 8, the voltage application between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A is stopped, and instead, the voltage is applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4B. Apply voltage. Then, the potential Vc of the auxiliary electrode 4A _A Becomes 0 and the electric field E2 disappears, while the potential Vc of the auxiliary electrode 4B _B Becomes negative, and an electric field E3 (not shown) is newly generated between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4B. Here, the above-described electric field E1 is present together with the electric field E3. However, as in the case of the electric field E2, the gap between the electrodes to which a voltage is applied is small, and thus the electric field E3 is stronger than the electric field E1. Becomes larger. Therefore, the movement of the black particles 5B is controlled by the electric field E3. Therefore, the black particles 5B attached to the auxiliary electrode 4A move from the auxiliary electrode 4A to the auxiliary electrode 4B according to the electric field E3 and adhere to the surface thereof.
[0081]
Here, the electric field E3 is made to act on the movement of the black particles 5B by eliminating the electric field E2, but the applied voltage is controlled so that the intensity of the electric field E2 becomes smaller than the electric field E3 (E2 <E3). Also in this case, the black particles 5B can be moved as described above.
[0082]
Further, as shown in a period C ′ of the frame 1 in FIG. 8, the application of the voltage between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4B is stopped, and instead, the voltage between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4C is changed. Is applied. Then, the potential Vc of the auxiliary electrode 4B _B Becomes 0 and the electric field E3 disappears, while the electric potential Vc of the auxiliary electrode 4C is _C Becomes negative, and an electric field E4 (not shown) is newly generated between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4C. Here, as in the case of the electric field E2, since the gap between the electrodes to which the voltage is applied is small, the intensity of the electric field E4 becomes larger than the intensity of the electric field E1, and thus the black particles adhered to the auxiliary electrode 4B. 5B moves from the auxiliary electrode 4B to the auxiliary electrode 4C according to the electric field E4 and adheres to the electrode surface.
[0083]
Here, the electric field E4 is caused to act on the movement of the black particles 5B by eliminating the electric field E3. However, the applied voltage is controlled so that the intensity of the electric field E3 becomes smaller than the electric field E4 (E3 <E4). Also in this case, the black particles 5B can be moved as described above.
[0084]
Further, as shown in a period D ′ of the frame 1 in FIG. 8, the application of the voltage between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4C is stopped. Then, the potential Vc of the auxiliary electrode 4C is _C Becomes 0, and the electric field E4 disappears. Therefore, the movement of the black particles 5B is controlled by the electric field E1 between the first electrode 2 and the second electrode 12, and therefore, the black particles 5B attached to the auxiliary electrode 4C are removed. According to the electric field E1, the auxiliary electrode 4C moves from the auxiliary electrode 4C to the second electrode 12 and adheres to the electrode surface. On the other hand, while the voltage is applied between the auxiliary electrodes 4A, 4B, 4C and the first electrode 2 to generate the electric fields E2, E3, E4 as described above, the white particles 5A are the first positive electrode, which is the positive electrode. Is held in a state of being attached to the electrode 2. Therefore, when the display element is observed from the upper substrate 16 side, the color of the black particles 5B covering the second electrode 12 is observed.
[0085]
Here, the electric field E1 is made to act on the movement of the black particles 5B by eliminating the electric field E4, but the applied voltage is controlled so that the intensity of the electric field E4 becomes smaller than the electric field E1 (E4 <E1). Also in this case, the black particles 5B can be moved as described above.
[0086]
After the black particles 5B are moved to the second electrode 12, the application of the voltage between the first and second electrodes 2 and 12 is stopped as shown in a period E 'of the frame 1 in FIG. Then, the potentials Va, Vb, Vc of the electrodes 2, 12, 4A to 4C are obtained. _A ~ Vc _C Becomes 0. Even in such a non-voltage state, the adhesion of the white particles 5A to the first electrode 2 and the adhesion of the black particles 5B to the second electrode 12 are caused by the gap between the particles and between the particles and each of the electrodes 2 and 12. It is held by an adhesive force such as a van der Waals force or a mirror image force. Therefore, the black display is maintained.
[0087]
Subsequently, the display is changed from black display to white display. When rewriting to white display, as shown in the period F ′ of the frame 2 in FIG. 8, the first electrode 2 and the second electrode 12 and the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A Meanwhile, a signal voltage corresponding to the image signal is applied. Here, the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 12 makes the potential Va of the first electrode 2 negative and the potential Vb of the second electrode 12 positive. By such a voltage application, an electric field E1 ′ obtained from the voltage (Va−Vb) is applied between the two electrodes 2 and 12. Here, since (Va−Vb) is negative, an electric field E1 ′ in the direction from the upper substrate 16 to the lower substrate 6 is formed. In addition, the voltage applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A makes the potential Va of the first electrode 2 negative and the potential Vc of the auxiliary electrode 4A. _A Is positive. By applying such a voltage, (Va-Vc _A An electric field E2 ′ corresponding to the voltage of (1) is formed between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A. Here, (Va−Vc) _A ) Is negative, an electric field E2 ′ is formed in a direction from the auxiliary electrode 4A side to the lower substrate 6 side.
[0088]
With the generation of the electric field E1 'and the electric field E2', the positively charged black particles 5B move toward the first electrode 2, which is a negative electrode. On the other hand, the negatively charged white particles 5A move toward the positive electrode. Here, when the white particles 5A move, the electric field E2 'generated between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4A because the gap between the electrodes to which the voltage is applied is small as in the case of the black display. Is greater than the electric field E1 ′ generated between the first and second electrodes 2 and 12. For this reason, the electric field E2 ′ acts predominantly on the movement of the white particles 5A, so that the white particles 5A move from the first electrode 2 toward the auxiliary electrode 4A and adhere to the electrode surface.
[0089]
Subsequently, similarly to the case of the black display, a voltage is sequentially applied between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4B and between the first electrode 2 and the auxiliary electrode 4C (FIG. 8). In the period G ', H' of the frame 2, the electric field E3 'and the electric field E4' are sequentially generated between the electrodes. Thereby, the white electrode 5A is sequentially moved from the auxiliary electrode 4A to the auxiliary electrode 4B and from the auxiliary electrode 4B to the auxiliary electrode 4C. Lastly, the auxiliary electrode 4C is moved to the second electrode 12 by the electric field E1 '(period I' of the frame 2 in FIG. 8), and the surface of the second electrode 12 is covered with the white particles 5A. While the white particles 5A are sequentially moved in this way, the black particles 5B remain attached to the first electrode 2. Therefore, when the display element is observed from the upper substrate 16 side, the color of the white particles 5A covering the second electrode 12 is observed.
[0090]
After the white particles 5A are moved to the second electrode 12, the application of the voltage between the first and second electrodes 2 and 12 is stopped as shown in a period J 'of the frame 2 in FIG. Then, the potentials Va, Vb, Vc of the electrodes 2, 12, 4A to 4C are obtained. _A ~ Vc _C Becomes 0. Even in such a non-voltage state, the adhesion of the white particles 5A to the second electrode 12 and the adhesion of the black particles 5B to the first electrode 2 are caused by the particles and the particles and each electrode 2, 12 Is held by an adhesive force such as a Van der Waals force or a mirror image force. Accordingly, white display is maintained until the next image signal voltage for black display is applied.
[0091]
In the first and second embodiments, a voltage is applied between the first and auxiliary electrodes while applying a voltage between the first and second electrodes, and the magnitudes of the applied voltages are made equal. However, it is not always necessary to always apply a voltage between the first and second electrodes, and it is not always necessary to make the magnitudes of the applied voltages equal. The timing and time of application to each electrode are not limited to the above embodiment, and if the intensity of the generated electric field itself can be increased, the voltage applied to the auxiliary electrode is smaller. May be.
[0092]
For example, in the first embodiment, first, a voltage is applied only between the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a and 4b to move the black particles 5B (or the white particles 5A) to the auxiliary electrodes 4a and 4b. After that, a voltage may be applied between the first and second electrodes 2 and 12 to move the black particles 5B (or the white particles 5A) from the auxiliary electrodes 4a and 4b to the second electrode 12. Alternatively, when moving from the auxiliary electrodes 4a, 4b to the second electrode 12, instead of applying a voltage between the first and second electrodes 2, 12, the auxiliary electrodes 4a, 4b and the second electrode 12 May be applied.
[0093]
In the first and second embodiments, in order to move the white particles 5A from the lower substrate 6 to the upper substrate 16 during white display, the first electrode 2 and the auxiliary electrodes 4a, 4b, the white particles 5A are temporarily moved to the auxiliary electrodes 4a, 4b, that is, the case where the white particles 5A are moved is described as a center. The following configuration centering on the movement of 5B is also possible. That is, for example, in order to move the black particles 5B attached to the second electrode 12 to the first electrode 2, a voltage is applied between the first and second electrodes, and the second electrode 12 and the auxiliary electrode are applied. A voltage may be applied between the auxiliary electrodes 4a and 4b to temporarily move the black particles 5B to the auxiliary electrodes 4a and 4b. In this case, the white particles move from the first electrode to the second electrodes 2 and 12 due to the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 12. However, in such a configuration, it is assumed that the effect of reducing the operating voltage is smaller than that in the white display of the first embodiment for the following reasons.
[0094]
That is, the case where particles are moved from the first electrode arranged on the lower side to the second electrode arranged on the upper side is the case where the particles are moved from the second electrode to the first electrode. The movement of particles requires more operating voltage than the influence of gravity or the like. For this reason, the operating voltage required for the movement from the first electrode to the second electrode is a factor that preferentially determines the operating voltage of the entire device. Therefore, applying a voltage between the first electrode and the auxiliary electrode has a more effective effect of reducing the operating voltage.
[0095]
In Embodiments 1 and 2 described above, a case has been described where the black particles 5B are positively charged and the white particles 5A are negatively charged. However, the black particles 5B are negatively charged and the white particles 5A are It may be positively charged. In this case, during the display operation, a voltage having a polarity opposite to that of the operation voltage in the above-described embodiment is applied.
[0096]
In the first and second embodiments, both the white particles 5A and the black particles 5B are charged, but a configuration in which only one of the particles is charged may be used. Further, in the first and second embodiments, the case where two types of colored particles are used has been described. However, a configuration using one type of colored particles may be used, or three or more types of colored particles may be used. A configuration using particles may be used. For example, by using a plurality of types of colored particles having different moving characteristics for each color, it is possible to perform multicolor display according to the number of types of the colored particles. Further, even when two types of black and white particles are used, for example, multicolor display can be realized by providing a color filter on the upper substrate side.
[0097]
Further, in the above first and second embodiments, the case where the picture element has a hexagonal shape has been described, but the shape of the picture element is not limited to this, and has a normal rectangular shape. May be. The hexagonal shape of the picture element is preferable because the distribution of the electric field generated by the auxiliary electrode becomes uniform as described above.
[0098]
In the first and second embodiments, the case where the auxiliary electrode is provided on the partition wall has been described. However, the auxiliary electrode does not necessarily need to be provided on the partition wall. In the case where the auxiliary electrode is provided in the partition wall, an auxiliary electrode may be provided in a predetermined region on the partition wall surface, for example, in addition to the auxiliary electrode being embedded in the partition wall. The arrangement position, the number of arrangements, and the shape of the auxiliary electrodes are not particularly limited. Note that, as the number of auxiliary electrodes increases, the number of manufacturing steps increases accordingly. Therefore, it is necessary to appropriately select whether to reduce the operating voltage or reduce the cost. Further, it is necessary to dispose the auxiliary electrode so as not to lower the visibility of the element.
[0099]
In Embodiments 1 and 2 described above, the first electrode and the second electrode are opposed to each other with a space therebetween, and an electric field is generated in the vertical direction (the thickness direction of the element). As described above, a configuration in which the first and second electrodes are arranged on the same substrate to generate an electric field in the lateral direction (the width direction of the element) may be employed. For example, an auxiliary electrode may be provided between the first electrode and the second electrode on the same substrate surface. In this case, moving the particles once from each electrode to the auxiliary electrode and moving it stepwise is shorter than moving the particles directly between the first electrode and the second electrode because the moving distance of the particles is shorter. The operating voltage can be reduced.
[0100]
In the first and second embodiments, the case where the colored particles are porous and are composite particles has been described. However, the configuration of the particles is not limited to this, and ordinary particles may be used. The configuration used may be used. Further, as described above, it is preferable to reduce the operating voltage if the size of the particles is substantially the same, but it is not necessarily required to be the same.
[0101]
In Embodiments 1 and 2 described above, the case where particles move in the gas phase has been described. However, the present invention provides a display device having a structure in which particles move in the liquid phase, such as an electric device. It is also applicable to electrophoretic displays and the like. Note that in a configuration in which particles are moved in a gaseous phase, the operation voltage is much higher than in a case in which particles are moved in a liquid phase. Therefore, the present invention capable of reducing the operation voltage is particularly effective. .
[0102]
In Embodiments 1 and 2, a passive matrix drive type display device is described. However, the present invention is also applicable to an active matrix drive type display device. The active matrix drive type is suitable for a display requiring a high-speed response such as a moving image. In addition, the passive matrix drive type is suitable when a high-speed response such as a moving image is not required, for example, when displaying a newspaper or the like with a display element. Here, in a conventional electrophoretic display in which particles move in a liquid phase, since particles move due to crosstalk voltage or the like, it was difficult to use a passive matrix drive type. In the configuration in which the particles are moved, the threshold voltage when moving the particles is high, so that the movement due to the crosstalk voltage or the like can be suppressed, and thus, a passive matrix drive type can be realized. Further, the passive matrix driving type eliminates the need to form a switching element (for example, a thin film transistor (TFT)) as in the case of the active matrix driving type. It is planned.
[0103]
Note that various display devices can be realized by appropriately combining the above-described embodiments depending on the use of the display device or the like.
[0104]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
That is, the display device of the present invention does not directly move the particles between the electrodes directly involved in the display, but gradually sucks the particles to the auxiliary electrode disposed between the two electrodes, and gradually steps the particles. Move particles. Therefore, it is possible to reduce the operating voltage that has been required conventionally. In addition, by using porous composite particles as particles that move between the electrodes, the van der Waals force between the particles and between the particles and the electrodes can be reduced, so that the operating voltage is further reduced. Can be achieved. Furthermore, by applying a voltage formed by superimposing a rectangular wave AC voltage on a DC voltage and moving the particles, the particles can be brought closer to a floating state, thereby further reducing the operating voltage. Becomes possible. The present invention having such effects can be applied to, for example, electronic paper that can be bent, is very light and thin, and can be used as a substitute for paper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing the configuration and operation of a picture element which is a constituent unit of the display element in FIG. 1 during black display. FIG. 2 (a) shows a first stage of particle movement. FIG. 2B shows a second stage of the particle movement.
FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view showing the configuration and operation of a picture element which is a structural unit of the display element in FIG. 1 during white display. FIG. 3 (a) shows a first stage of particle movement. FIG. 3B shows a second stage of the particle movement.
FIG. 4 is a schematic horizontal sectional view showing a configuration of a picture element which is a configuration unit of the display element of FIG.
5 is a schematic waveform diagram showing an applied voltage at the time of a display operation of a picture element which is a constituent unit of the display element of FIG. 1;
FIG. 6 is a schematic waveform diagram showing pressure by application during a display operation of a picture element in a modification of the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing a configuration of a picture element forming a display element of a display device according to a second embodiment of the present invention.
8 is a schematic waveform diagram showing an applied voltage during the display operation of the picture element in FIG.
FIG. 9 is a schematic vertical cross-sectional view for explaining the configuration of a conventional display element. FIG. 9A shows a display element in which colored particles migrate in a dispersion solvent in microcapsule particles. FIG. 9B shows a twist ball type display element.
[Explanation of symbols]
1,11 substrate
2 First electrode
3 partition
4 Auxiliary electrode
5 Colored particles
6 Lower board
10. Electrode support member
12 Second electrode
16 Upper substrate
17 Space

Claims

At least one kind of a plurality of charged colored particles existing in a space formed between a pair of opposed substrates, at least one of which is transparent, is applied between a pair of electrodes disposed on the inner surfaces of the pair of substrates. A display device that displays an image by moving between the electrodes by a voltage according to an image signal,
An auxiliary electrode disposed between the pair of electrodes,
A display device, comprising: voltage applying means for applying, to the auxiliary electrode, a voltage for generating an electric field for attracting the colored particles from one of the electrodes to the auxiliary electrode.

The display device according to claim 1, wherein the colored particles move from the one electrode to the auxiliary electrode and adhere to the surface by the attracted electric field.

The display device according to claim 1, wherein voltage applying means to the auxiliary electrode differs from voltage applying means to the pair of electrodes.

The display device according to claim 1, wherein the space is a gas phase space.

The display device according to claim 1, wherein a voltage configured by superimposing a DC voltage and a rectangular AC voltage smaller than the DC voltage is applied to at least one of the auxiliary electrode and the pair of electrodes.

The partition according to claim 1, wherein a partition that partitions the space for each picture element is provided, and the pair of electrodes are formed on the different substrates in the picture element, and the auxiliary electrode is provided at least in the partition. Display device.

7. The display device according to claim 6, wherein a plurality of the auxiliary electrodes electrically insulated from each other and connected to different voltage applying means are provided at different heights on the partition.

The display device according to claim 6, wherein at least one auxiliary electrode supported at a position higher than the substrate surface by an electrode support member is disposed on the one substrate surface in each of the picture elements.

The display device according to claim 6, wherein the partition partitions the picture element into a hexagon in a plan view.

The display device according to claim 1, wherein at least one of the charged colored particles is a porous particle.

At least one of the charged colored particles is a composite particle composed of core particles and microparticles having a diameter of about 1/1000 to 1/100 of the diameter of the core particles. The display device according to 1.