JP2005037966A

JP2005037966A - 電気泳動表示装置およびその駆動方法

Info

Publication number: JP2005037966A
Application number: JP2004302833A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Kishi; 悦朗貴志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】クロストークの発生を抑え、良好な表示コントラストが得られる単純マトリックス駆動が可能な水平移動型電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】第１基板１上には第１表示電極４と第２表示電極３とが配置され、隔壁１０を介して第２基板２が対向配置され、２つの制御電極のうち一方の第１制御電極５は第２基板上に配置され、他方の第２制御電極１３は第１基板上の第１表示電極４と第２表示電極３の境界に配置され、それぞれの制御電極には独立に電圧を印加することができ、また両基板と隔壁によって形成される空間内には、透明な絶縁性液体７が充填され、透明絶縁性液体中には着色された帯電泳動粒子６が分散されている電気泳動表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電泳動粒子を移動させて表示を行う電気泳動表示装置およびその駆動方法に関する。

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

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

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

ペーパーライクディスプレイの必要条件は、書き換え可能であること、表示の保持にエネルギーを要さないか若しくは十分に小さいこと（メモリー性）、携帯性に優れること、表示品位が優れていることなどである。現在、ペーパーライクディスプレイとみなせる表示方式としては、例えば、サーマルプリンターヘッドで記録・消去する有機低分子・高分子樹脂マトリックス系（例えば、特許文献１、特許文献２参照）を用いた可逆表示媒体を挙げることができる。この系は一部プリペイドカードの表示部分として利用されているが、コントラストが余り高くないことや、記録・消去の繰り返し回数が１５０〜５００回程度と比較的少ないなどの課題を有している。

また、別のペーパーライクディスプレイとして利用可能な表示方式として、ＨａｒｏｌｄＤ．Ｌｅｅｓ等により発明された電気泳動表示装置（特許文献３参照）が知られている。他にも、特許文献４に電気泳動表示装置が開示されている。

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

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

係る問題を解決するために、第１表示電極及び第２表示電極からなる電極対を同一基板上に配置し、観察者から見て着色帯電泳動粒子を水平に移動させる表示装置が、特許文献５及び特許文献６において提案された。電気泳動特性を利用して、透明な絶縁性液体中で着色帯電泳動粒子を電圧印加により、第１表示電極面及び第２電極面間を、基板面と水平に移動させることによって表示を行うものである。

水平移動型電気泳動表示装置においては、絶縁性液体は透明であって、観察者側から見て、第１表示電極と第２表示電極が異なる着色を呈し、いずれか一方の色を泳動粒子の色と一致させてある。例えば第１表示電極の色を黒色、第２表示電極の色を白色、泳動粒子の色を黒色とすると、泳動粒子が第１電極上に分布する場合には、第２表示電極が露出し白色を呈し、泳動粒子が第２表示電極上に分布する場合には泳動粒子色である黒色を呈す。

ところで、画素がマトリックス状に配置された表示装置を、電気的にアドレスする方式としては大別して、アクティブマトリックス方式と単純マトリックス方式の２つがある。
アクティブマトリックス方式では、各画素それぞれに対して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子を形成し、各画素に印加する電圧を画素ごとに独立に制御する。この方式を用いれば、水平移動型電気泳動表示装置を、高い表示コントラストで駆動することが可能である。しかしながら一方で、アクティブマトリックス方式はプロセスコストが高い、薄膜トランジスタのプロセス温度が高くポリマー基板上への形成が困難である、といった問題を抱える。この問題は、低コストでフレキシブルなディスプレイを目指すペーパーライクディスプレイにおいては特に重要である。これらの問題を解決するために、印刷プロセスが適用可能なポリマー材料による薄膜トランジスタの形成プロセスが提案されているが、実用化の可能性は未だ未知数である。

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

係る問題に対して、原理的に閾値を持たない電気泳動表示において、表示電極に加えて制御電極を導入し、３電極構造によって単純マトリックス駆動を実現する提案がなされている。３電極構造に関する提案は殆どが上下電極型電気泳動表示に関してなされたものであり、例えば特許文献７（特許文献８）がある。

水平移動型電気泳動表示装置における３電極構造の提案は唯一、特許文献９（特許文献１０）においてなされている。但し特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）においては、分散液は透明ではなく着色されていると考えられ、前述の特許文献５及び特許文献６及び本発明が対象とする、分散液が透明であることを特徴とする水平移動型電気泳動表示装置とは異なるものである。

特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）では制御電極の配置に関して２つの構成が開示されている。図１８にその２つの構成の表示装置の断面図を示す。第１の構成は水平移動型電気泳動装置の第２基板２側に第３の電極として制御電極５ａが配置されるタイプであり（図１８（ａ）参照）、第２の構成は第１基板１側の第１表示電極４と第２表示電極３との間に第３の電極として制御電極１３ａが配置されるタイプである。（図１８（ｂ）参照）

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

次に、図１９および図２０を用いて特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）における書き込み動作について説明する。図１９に泳動粒子の動作状態、図２０に印加パルス及び反射率変化について示す。セル構成は図１８（ａ）と同じ（但し１画素）である。

尚、以下の説明で述べる印加電圧値は本発明者が実際に行なった実験によって求められた条件であり、必ずしも特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）記載の条件とは一致していない。これは主に使用する泳動粒子の帯電極性、帯電量などの物性値によるところが大きい。以下の説明では、後に述べる本発明の動作説明との比較を容易にするため、本発明者が使用した泳動粒子での実験結果における印加電圧値を記載する。

また特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）においては、絶縁性液体として着色液体を使用していると考えられるが、以下の説明では後に述べる本発明の動作説明との比較を容易にするため、本発明者らが独自に透明な絶縁液体を用い、また表示コントラストの発現方法についても、本発明者らが独自に泳動粒子を黒色、第１表示電極を黒色、第２表示電極を白色とする本発明の実施形態と同様の方式の構成について行なったのでその説明を行なう。

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

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

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

黒表示保持状態である期間Ｔｃでは、保持電圧Ｖｃ＝＋２５０Ｖによって表示電極側に押し付けられ、反射率５％程度の黒表示状態が保持される。
続いて、特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）において開示された単純マトリックス駆動方法について図２１および図２２を用いながら説明する。Ｘ方向にｍ列、Ｙ方向にｎ行の画素が配列したｍ×ｎマトリックスを有する水平移動型電気泳動表示装置を考える。画素配列に沿って、ｍ本の信号電極線が列方向に、ｎ本の信号電極線が行方向に、互いに直交するように配列されており、各交点において信号電極線は各画素の制御電極５ａに、走査電極線は各画素内の第１表示電極４に配線されている。第２表示電極３はコモン電極とし接地電位に固定する。

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

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

このようにして、閾値特性を持たない水平移動型電気泳動装置において、単純マトリックス駆動法を用いた表示書き込みが実現される。
特開昭５５−１５４１９８号公報特開昭５７−８２０８６号公報米国特許第３６１２７５８号明細書特開平９−１８５０８７号公報特開昭４９−５５９８号公報特願平１０−００５７２７号公報特開昭５４−０８５６９９号公報米国特許第４２０３１０６号明細書特表平８−５０７１５４号公報米国特許第５３４５２５１号明細書

しかしながら、特許文献９（特表平８−５０７１５４号公報）で開示された水平移動型電気泳動装置は次のような問題点を抱えていた。以下にその問題点を図２３を参照しながら説明する。

第１の構成においては、段差をあまり高く設定できない、という制限がある。段差を高くしすぎると、選択期間における帯電泳動粒子の移動において、一部の泳動粒子が段差を越えられずに段差底部に残留してしまい、表示コントラストが低下する（図２３（ａ））。段差底部への残留を引き起こさないためには、段差の高さを泳動粒子径前後に制限する必要がある。

段差の高さが制限されるため、段差による泳動粒子の移動抑制効果は不十分である。このため、選択期間に駆動電圧Ｖｄが印加された状態で、非選択画素において制御電圧Ｖｃを印加し泳動粒子の移動を押え込む場合（図２１（ｃ））において、段差が低いために一部の泳動粒子が段差を越えて移動していまい、結果としてクロストーク現象を引き起こし表示コントラストが劣化するという重要な問題が発生する（図２３（ｂ））。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

そこで、以上述べた問題点を解決するために、本発明においては以下に記載する新規な構成の電気泳動表示装置及びその駆動方法を提案する。
本発明の第一の発明は、第１基板と、該第１基板上に配置される第１表示電極及び第２表示電極と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、各電極に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板及び第２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該透明絶縁性液体中に分散された複数の着色帯電泳動微粒子とを備え、該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極間で移動させることによって表示の切り換えを行なう電気泳動表示装置であって、
前記着色帯電泳動粒子の移動を制御する電極として、前記第２基板上に配置される第１制御電極と、前記第１基板上の、前記第１表示電極と第２表示電極との境界部に配置される第２制御電極とを備え、前記第１制御電極と前記第２制御電極をそれぞれ第１走査電極と第２走査電極とし、前記第１表示電極と前記第２表示電極をそれぞれ第１信号電極と第２信号電極として、単純マトリクス画素を構成し、第２制御電極を順次選択して第１表示電極と第２表示電極の電圧に応じて該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極のいずれかに移動させるとともに、非選択走査ラインの前記第１制御電極に、前記第１および第２の表示電極に対して該着色帯電泳動粒子を押し付ける方向のバイアスが印加されることを特徴とする電気泳動表示装置である。

前記第１表示電極と前記第２表示電極との境界部に障壁または段差を有し、該障壁の先端部分または段差のエッジ部分に前記第２制御電極が配置されていることが好ましい。
前記段差に隣接し、上段側に位置する表示電極面の下側に、前記着色帯電泳動粒子が入出可能であって、表示面観察者からは視認不可能な、遮蔽空間が形成されていることが好ましい。

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

本発明の第二の発明は、第１基板と、該第１基板上に配置される第１表示電極及び第２表示電極と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、各電極に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板及び第２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該透明絶縁性液体中に分散された複数の着色帯電泳動微粒子とを備え、該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極間で移動させることによって表示の切り換えを行なう電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記着色帯電泳動粒子の移動を制御する電極として、前記第２基板上に配置される第１制御電極と、前記第１基板上の、前記第１表示電極と第２表示電極との境界部に配置される第２制御電極とを備え、前記第１制御電極と前記第２制御電極をそれぞれ第１走査電極と第２走査電極とし、前記第１表示電極と前記第２表示電極をそれぞれ第１信号電極と第２信号電極として、単純マトリクス画素を構成し、第２制御電極を順次選択して第１表示電極と第２表示電極の電圧に応じて該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極のいずれかに移動させるとともに、非選択走査ラインの前記第１制御電極に、前記第１および第２の表示電極に対して該着色帯電泳動粒子を押し付ける方向のバイアスが印加されることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法である。

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

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

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

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

以下、本発明の電気泳動表示装置（以下、表示装置と記す）の実施態様について順に説明する。
（代表的な実施態様の基本的な構成と動作）
図１は本発明の表示装置の代表的な一例を示す断面図である。図１では説明の便宜上２画素からなる構成を示している。第１基板１上には第１表示電極４と第２表示電極３とが配置されており、また隔壁１０を介して第２基板２が対向配置されている。本発明の構成上の顕著な特徴は、２つの制御電極を備えていることにある。第１制御電極５は第２基板上に配置され、第２制御電極１３は第１基板上の第１表示電極４と第２表示電極３の境界に配置される。それぞれの制御電極には独立に電圧を印加することができる。両基板と隔壁によって形成される空間内には、透明な絶縁性液体７が充填され、透明絶縁性液体中には着色された帯電泳動粒子６が分散されている。２０は駆動ドライバーを示す。なお、本実施態様において、透明な絶縁性液体とは、例えば無色透明な絶縁性液体を用いることが好ましい。

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

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

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

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

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

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

次に、Ｙ方向に上から順番に走査ラインを選択し書き込みを行なう。まず選択期間においては、第１走査ラインにＶｄｌ＝＋５０Ｖ、第２走査ラインにＶｄ２＝０Ｖを印加し、表示電極間に駆動バイアスを発生させると同時に、黒表示に切り換えたい選択画素（図３（ｂ））に相当する第１信号ラインにＶｃｌ＝＋６０Ｖを、第２信号ラインにＶｃ２＝５０Ｖを印加する。第２制御電極１３を第１表示電極４と同電位にすることによって、従来例（図２４（ｂ）と同様にして、泳動粒子６を駆動バイアスに従って第２表示電極へと移動する。ここで第１制御電極には、非選択ラインにおける保持動作のために、Ｖｄｌ、Ｖｃｌより＋１０Ｖ大きい電圧Ｖｃｌ＝＋６０Ｖが印加されるが、駆動バイアスによる泳動粒子の移動に対するこの制御バイアス（＋ｌ０Ｖ）の影響は殆どない。

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、泳動粒子の粒子径は、０．１〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍが望ましい。
第１表示電極４と第２表示電極３の面積比は大きいほど望ましいが、面積が小さい方の表示電極（図５の場合、第１表示電極４）と障壁１１、隔壁１０（または障壁）で囲まれる空間に画素内の全泳動粒子が収納されることが必要である。従って、障壁１１を高くするほど面積比を大きく、表示コントラストを大きくすることができる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

書き込みは、Ｙ方向に上から順番に走査ラインを選択し、表示データに従って白表示または黒表示の信号電圧を印加することによって行なう。
選択期間においては第１走査ラインにＶｃｌ＝０Ｖ（期間Ｔｂ１）／＋１００Ｖ（期間Ｔｂ２）、第２走査ラインにＶｃ２＝−５０Ｖ／＋５０Ｖを印加する。同時に、黒表示書き込みを行なう画素（図８（ａ））に相当する第１信号ラインにＶｄｌ＝０Ｖ／＋１００Ｖを、第２信号ラインにＶｄ２＝０Ｖ／０Ｖを印加する。また、白表示書き込みを行なう画素（図８（ｂ））に相当する第１信号ラインにＶｄｌ＝０Ｖ／０Ｖを、第２信号ラインにＶｄ２＝０Ｖ／＋１００Ｖを印加する。書き込みの動作については図６および図７において説明ずみであるので省略する。

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

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

図１１（ａ）に、障壁が段差であるタイプを示す。第２制御電極は段差のエッジ部に配置される。駆動方法は図５と同様であるが、書き込みは一方向のみに限定される。段差１２の高さは泳動粒子径の数倍〜数十倍、具体的には３〜１０倍と大きく、泳動粒子の水平移動をほぼ禁止する機能を有していることが特徴であり、特表平８−５０７１５４号公報において提案された段差とは、高さ及び機能が異なるものである。

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

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

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

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

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

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

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

次に、第１制御電極５上及び第２制御電極１３上にそれぞれ絶縁層８、９を形成する。絶縁層の材料、膜厚については前述のとうりである。
次に、第２基板上に隔壁１０を形成する。隔壁１０の配置に制限はないが、画素間で泳動粒子６が移動しないように、各画素の周囲を取り囲むように配置するのがよい。隔壁材料としてはボリマー樹脂を使用する。隔壁形成はどのような方法を用いてもよい。例えば、光感光性樹脂層を塗布した後、露光及びウエット現像を行う方法、又は別に作製した障壁を接着する方法、印刷法によって形成する方法、或いは光透過性の第１基板表面にモールドによつて形成しておく方法等を用いることができる。

次に、隔壁で囲まれた各画素空間に透明な絶縁性液体７及び着色帯電泳動粒子６を充填する。絶縁性液体７としては、シリコーンオイル、トルエン、キシレン、高純度石油等の無色透明液体を使用する。黒色帯電泳動粒子６としては、絶縁性液体中で良好な帯電特性を示す材料を用いる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂にカーボンなどを混ぜたものを使用する。泳動粒子６の粒径に制限はないが、通常は約０．１〜２０μｍ、好ましくは約０．５〜１０μｍのものを使用する。

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

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

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

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

以下、実施例に従って本発明を更に詳しく説明する。
実施例１
本実施例では、図１の示すセル構成を用いて、３×３マトリックス表示セルを作成し、一方向書き込みによる単純マトリックス駆動を行なった。

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

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

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

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

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

以下、本実施例における駆動方法の説明を行なう。
第１表示電極を第１走査ライン（Ｓｌｌ〜Ｓｌ３）、第２表示電極を第２走査ライン（Ｓ２１〜Ｓ２３）、第１制御電極を第１信号ライン（Ｉ１１〜Ｉ１３）、第２制御電極を第２信号ライン（Ｉ２１〜Ｉ２３）とした。

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

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

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

次に、期間Ｔｌにおいて選択走査ラインであるＳｌｌ、Ｓ２１に対してＶｄｌ＝＋５０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖ、非選択走査ラインであるＳｌ２、Ｓ２２、Ｓｌ３、Ｓ２３に対してＶｄｌ＝＋５０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖを印加し、選択画素（１，２）に相当する第１信号ラインＩ１２にＶｃｌ＝＋６０Ｖ、第２信号ラインＩ２２にＶｃ２＝＋５０Ｖを印加し、非選択画素（１，１），（１，３）に相当する第１信号ラインＩ１１，Ｉ１３にＶｃｌ＝＋１２０Ｖ、第２信号ラインＩ２１，Ｉ２３にＶｃ２＝＋７０Ｖを印加した。その結果、選択走査ライン上の選択画素（１，２）のみが黒表示に書き換えられ、非選択画素（１，１），（１，３）及び非選択走査ライン上の各画素では白表示が保持された。

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

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

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

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

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

次に、本実施例における駆動方法の説明を行なう。
第１制御電極を第１走査ライン（Ｓｌｌ〜Ｓｌ３）、第２制御電極を第２走査ライン（Ｓ２１〜Ｓ２３）、第１表示電極を第１信号ライン（Ｉ１１〜Ｉ１３）、第２表示電極を第２信号ライン（Ｉ２１〜Ｉ２３）とした（図１６）。

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

本実施例においては双方向への書き込みが可能であるので、初期動作として全面リセットをする必要はない。そこで初期表示パターンとして期間Ｔ０に示すパターンを与え、全画素を各走査ライン（Ｓｌ〜Ｓ３）ごとに反転表示することとする。

以下、タイムチャート図に従って駆動方法を順に説明する。期間Ｔｌにおいて一行目の走査ラインを選択し、Ｓ１ｌに対してＶｃｌ＝０Ｖ（期間前半Ｔｌｌ）／＋１００Ｖ（期間後半Ｔｌ２）、Ｓ２１に対してＶｃ２＝−５０Ｖ／＋５０Ｖを印加、非選択走査ラインであるＳｌ２、Ｓｌ３に対してＶｃｌ＝＋５０／＋２００Ｖを印加、Ｓ２２、Ｓ２３に対してＶｃ２＝０Ｖ／＋１００Ｖをそれぞれ印加し、同時に画素（１，１），（１，３）に相当する第１信号ラインＩ１１，Ｉ１３及び第２信号ラインＩ２１，Ｉ２３にそれぞれに白表示書き込みパルスとして、Ｖｄｌ＝０Ｖ／０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖ／＋１００Ｖを印加し、また画素（１，２）に相当する第１信号ラインＩ１２及び第２信号ラインＩ２２にそれぞれに黒表示書き込みパルスとして、Ｖｄｌ＝０Ｖ／＋１００Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖ／０Ｖを印加した。その結果、選択された一行目の走査ライン上の全ての画素が書き換えられ反転表示された。また２、３行目の非選択走査ライン上の各画素では初期表示状態が保持された。

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

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

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

以下、図１８（ａ）及び図２５を見ながら、セルの製造方法について簡単に説明する。厚さ２００μｍのＰＥＴフィルムからなる第１基板１上に、まずアルミナなどの白色顔料を分散させたアクリル樹脂からなる絶縁着色層を全面に形成した。次に、第１表示電極４として暗黒色の炭化チタン膜を成膜し、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより図２５に示す形状にパターニングした。

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

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

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

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

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

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

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

次に、期間Ｔｌにおいて選択走査ラインであるＳｌに対してＶｄ＝＋５０Ｖ、非選択走査ラインであるＳ２、Ｓ３に対してＶｄ＝＋５Ｖを印加し、選択画素（１，２）に相当する信号ライン１２にＶｃ＝＋５０Ｖを、非選択画素（１，１），（１，３）に相当する信号ラインＩ１，Ｉ３にはＶｃ＝＋２５０Ｖを印加した。その結果、選択走査ラインＳｌの選択画素（１，２）のみが黒表示に書き換えられ、非選択画素（１，１），（１，３）、及び非選択走査ラインＳ２，Ｓ３における各画素では白表示が保持された。但し、非選択画素（１，１），（１，３）においては制御電圧Ｖｃ＝＋２５０Ｖによる泳動粒子の押え込みは不十分であり、図２３（ｃ）に示したように一部の泳動粒子が第２表示電極側に移動してしまい、図２６（ｂ）に示すような灰色がかった表示になってしまった。

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

本発明の電気泳動表示装置は、クロストーク現象の見られない、良好な表示コントラストが得られる単純マトリックス駆動が実現できるので、ペーパーライクディスプレイ等に利用することができる。

本発明の表示装置の代表的な一例を示す断面図である。本発明の表示装置の代表的な一例を示す平面図である。本発明の表示装置の単純マトリックス駆動法の一例を示す図である。図３の表示装置の単純マトリックス駆動法の他の部分を示す図である。本発明の表示装置の他の例を示す断面図である。本発明の表示装置の駆動方法及び動作状態の一例を示す図である。図６の表示装置の駆動方法及び動作状態の他の部分を示す図である。本発明の表示装置の単純マトリックス駆動法の他の例を示す図である。図８の表示装置の単純マトリックス駆動法の他の部分を示す図である。図８の表示装置の単純マトリックス駆動法の他の部分を示す図である。本発明の表示装置の他の例を示す断面図である。本発明の表示装置の他の例を示す断面図である。本発明の表示装置の他の例を示す断面図である。本発明の実施例１において作成した３×３マトリックスを示す平面構成図である。本発明の実施例１で行なった駆動のタイムチャート及び表示パターンを示す図である。本発明の実施例２において作成した３×３マトリックスを示す平面構成図である。本発明の実施例２で行なった駆動のタイムチャート及び表示パターンを示す図である。従来例における表示装置を示す断面図である。従来例における表示装置の駆動方法及び動作状態を示す図である。図１９の表示装置の駆動方法及び動作状態の他の部分を示す図である。従来例における表示装置の単純マトリックス駆動法を示す図である。図２１の表示装置の単純マトリックス駆動法の他の部分を示す図である。従来例における表示装置の問題点を示す説明図である。従来例における表示装置の他の問題点を示す説明図である。比較例１で作成した３×３マトリックスを示す平面構成図である。比較例１で行なった駆動のタイムチャート及び表示パターンを示す図である。

符号の説明

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

Claims

第１基板と、該第１基板上に配置される第１表示電極及び第２表示電極と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、各電極に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板及び第２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該透明絶縁性液体中に分散された複数の着色帯電泳動微粒子とを備え、該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極間で移動させることによって表示の切り換えを行なう電気泳動表示装置であって、
前記着色帯電泳動粒子の移動を制御する電極として、前記第２基板上に配置される第１制御電極と、前記第１基板上の、前記第１表示電極と第２表示電極との境界部に配置される第２制御電極とを備え、前記第１制御電極と前記第２制御電極をそれぞれ第１走査電極と第２走査電極とし、前記第１表示電極と前記第２表示電極をそれぞれ第１信号電極と第２信号電極として、単純マトリクス画素を構成し、第２制御電極を順次選択して第１表示電極と第２表示電極の電圧に応じて該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極のいずれかに移動させるとともに、非選択走査ラインの前記第１制御電極に、前記第１および第２の表示電極に対して該着色帯電泳動粒子を押し付ける方向のバイアスが印加されることを特徴とする電気泳動表示装置。
前記第１表示電極と前記第２表示電極との境界部に障壁または段差を有し、該障壁の先端部分または段差のエッジ部分に前記第２制御電極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
前記段差に隣接し、上段側に位置する表示電極面の下側に、前記着色帯電泳動粒子が入出可能であって、表示面観察者からは視認不可能な、遮蔽空間が形成されていることを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置。
前記着色帯電泳動粒子が表示電極間を移動するために第１表示電極と第２表示電極及び第１制御電極と第２制御電極に印加される電圧信号が、着色帯電泳動粒子を前記第２制御電極に移動する第１の期間と、第２制御電極に集中した着色帯電泳動粒子を目的の表示電極へと移動する第２の期間とからなる複合信号であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
第１基板と、該第１基板上に配置される第１表示電極及び第２表示電極と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、各電極に所望の電圧を印加する手段と、前記第１基板及び第２基板間に充填された透明絶縁性液体と、該透明絶縁性液体中に分散された複数の着色帯電泳動微粒子とを備え、該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極間で移動させることによって表示の切り換えを行なう電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記着色帯電泳動粒子の移動を制御する電極として、前記第２基板上に配置される第１制御電極と、前記第１基板上の、前記第１表示電極と第２表示電極との境界部に配置される第２制御電極とを備え、前記第１制御電極と前記第２制御電極をそれぞれ第１走査電極と第２走査電極とし、前記第１表示電極と前記第２表示電極をそれぞれ第１信号電極と第２信号電極として、単純マトリクス画素を構成し、第２制御電極を順次選択して第１表示電極と第２表示電極の電圧に応じて該着色帯電泳動粒子を第１表示電極および第２表示電極のいずれかに移動させるとともに、非選択走査ラインの前記第１制御電極に、前記第１および第２の表示電極に対して該着色帯電泳動粒子を押し付ける方向のバイアスが印加されることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
前記着色帯電泳動粒子の移動が、着色帯電泳動粒子を一方の表示電極から前記第２制御電極近傍に移動する第１の過程と、第１の過程に続いて着色帯電泳動粒子を第２制御電極から他方の表示電極側に移動する第２の過程により行なわれることを特徴とする請求項５に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
前記２つの過程からなる着色帯電泳動粒子の移動を引き起こすために、（Ａ）正帯電の着色帯電泳動粒子の場合には、前記第１の過程において「両表示電極の電位及び第１制御電極の電位＞第２制御電極の電位」、前記第２の過程において「移動前の表示電極の電位及び第１制御電極の電位≧第２制御電極の電位＞移動先の表示電極」の関係を満たし、（Ｂ）負帯電の着色帯電泳動粒子の場合には、前記第１の過程において「両表示電極の電位及び第１制御電極の電位＜第２制御電極の電位」、前記第２の過程において「移動前の表示電極の電位及び第１制御電極の電位≦第２制御電極の電位＜移動先の表示電極」の関係を満たすように、前記第１表示電極、第２表示電極及び制御電極に電圧を印加することを特徴とする請求項６記載の電気泳動表示装置の駆動方法。