JP2006091546A - 粒子移動型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高品位の表示画質が得られる粒子移動型表示装置を提供する。
【解決手段】 第１基板１０１及び第２基板１０２と支持体１０３とによって画素を形成し、その画素に近接して第１電極１０６及び第２電極１０７を設け、帯電泳動粒子１０５を分散した絶縁性液体１０７を画素内に充填する。そして、画素の観察者側からの可視面積が、第２基板１０２側から第１基板１０１側に向かって規則的に小さくなるように第１基板上に支持体１０３を形成し、特に、画素の境界部の近傍で散乱層を厚くするので、入射した光の反射率を向上し、反射光の指向性を弱めて視野角を大きくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粒子を移動させることにより表示をおこなう粒子移動型表示装置に関し、特に入射光を反射することで表示をおこなう反射型のものに関する。

従来、対向する一対の基板間に移動可能な帯電性の粒子を配置し、これらの粒子を電圧の印加によって移動させることに基づいて表示をおこなう電気泳動表示装置やトナーディスプレイ等の表示装置がある。

これらの表示装置は、例えば液晶ディスプレイのバックライトやプラズマディスプレイの蛍光物質等、といった発光することによる表示をせず、表示面から入射する光を反射させることによって表示をおこなう反射型表示装置であり、低消費電力や視覚への負担軽減等の観点から電子ペーパーや電子ブック等といった技術に適用されつつある。

この電気泳動表示装置として、一対の基板の間に着色帯電粒子と着色剤を混入した分散媒を挟み、着色帯電泳動粒子と着色された分散媒との対比色により画像を形成するものがＨａｒｏｌｄ Ｄ．Ｌｅｅｓ等により提案されている（特許文献１参照）。

米国特許第３６１２７５８号明細書

しかしながら、上述したような従来の電気泳動表示装置では、着色剤を分散媒中に混入させるため、反射型表示装置に必要とされる反射率や反射光の散乱性の低下をまねくという問題があった。

また、さらに、従来の着色剤を分散媒中に混入するものも含めた全ての反射型表示装置においては、印刷物と同等の表示品位を得ることが嘱望されている。

そこで、本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであり、高品位の表示画質を得ることが可能な粒子移動型表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、所定の間隙を空けて対向した位置に配置される第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板を支持する支持体と、前記第１及び第２基板と前記支持体とで形成される画素に配置される絶縁性液体及び複数の帯電泳動粒子と、前記画素に近接して配置される複数の電極と、を備え、複数の前記電極間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を移動させることに基づき種々の表示をおこなう粒子移動型表示装置において、前記支持体は、前記第２基板から前記第１基板側に向かって広がるように傾斜した傾斜面を有し、複数の前記電極間に生じる電界により複数の前記帯電泳動粒子を前記傾斜面に沿って分布することを特徴とするものである。

本発明にかかる粒子移動型表示装置によれば、第１基板及び第２基板を支持する支持体が、第２基板側から観測基板である第１基板側に向かって広がるように傾斜した傾斜面を有し、複数の電極間に生じる電界により複数の帯電泳動粒子を傾斜面に沿って分布させるので、高品位の表示画質を有する粒子移動型表示装置を得ることができるという効果を奏する。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態にかかる粒子移動型表示装置である電気泳動表示装置を図１乃至図４に沿って説明する。図１は第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図、図２は第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図、図３は第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第３の例を表す側面図、図４は第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第４の例を表す側面図である。

図１に示す電気泳動表示装置１００は、例えば電子書籍や個人用の携帯情報端末（ＰＤＡ）等の情報端末装置等に接続して用いられるものであり、接続先の機器から送出される画像データや文字データ等の表示をおこなう表示装置である。また、表示する際の駆動方式については、液晶表示素子等と同様、例えば単純マトリクス駆動やアクティブマトリクス駆動等、をおこなう駆動回路を用い、各画素のＯＮ，ＯＦＦの切り替えを電圧信号によっておこなう。

電気泳動表示装置１００の基板となる第１基板１０１及び第２基板１０２は、互いに所定間隙を開けた対向する位置に配置されている。これらの間隙には、傾斜面ＳＬ１を有する支持体１０３が配置され、第１基板１０１及び第２基板１０２を支持する。すなわち、この支持体１０３が、画素の第２電極１０７から第１電極１０６側に向かって広がるような傾斜面ＳＬ１を有しながら形成されることで、図１に示すような画素１００Ａ，１００Ｂが形成される。そして、支持体１０３の内部或いは表面には散乱層１０８が形成される。

この第１基板１０１及び第２基板１０２には、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリプロピレン等の樹脂フィルム或いは複数の樹脂の積層膜の他、ガラスや石英等の無機材料、さらには、ガスバリア層、光拡散層、導電層が積層された樹脂フィルムを用いることができる。なお、第２基板１０２には光透過性のある透明な材料を使用するとよい。

そして、上述した第１基板１０１と第２基板１０２と支持体１０３とによって仕切られる空間には、帯電泳動粒子１０５が分散された絶縁性液体１０４が充填される。この絶縁性液体１０４には、イソパラフィン、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の非極性溶媒であって透明なものが用いられる。また、帯電泳動粒子１０５には、絶縁性液体１０４内で正極性又は負極性の帯電特性を示す着色された材料を用い、無機顔料、有機顔料、カーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂等が用いられる。なお、帯電泳動粒子１０５の粒径は、通常０．０１μｍ〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１μｍ〜１０μｍ程度のものを用いるとよい。なお、上述した分散媒や帯電泳動粒子１０５中には、帯電泳動粒子１０５の帯電を制御して安定化させるための荷電制御剤を添加しておくとよい。

第１電極１０６は、第１基板１０１の上面、画素１００Ａの中央部であって、絶縁性液体１０４に近接する位置に配置される。また、第２電極１０７は、支持体１０３の内部であって、画素を区切る境界の位置に基板に対して垂直方向に立ち上がるように配置される。

第１電極１０６は、例えば銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等、の光反射性の高い材料にて形成し、第２基板１０２から入射する光を拡散反射及び／又は鏡面反射する反射層の機能を有する。また、第２電極１０７は、パターニング可能な導電性材料にて形成し、チタン（Ｔｉ）、Ａｌ、銅（Ｃｕ）、ＩＴＯ等の金属、或いは、カーボンや銀ペースト、或いは有機導電膜にて形成する。

散乱層１０８は、入射光を散乱しうる材料であればよく、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等の金属化合物や、ガラス、シリカ等の微粉末を含有したアクリルやエポキシ、スチレン等の有機材料を用いることができる。なお、必要に応じて散乱層表面は透明な皮膜で覆ってもよい。

次に、図１に示す電気泳動表示装置１００の表示動作について説明する。例えば、第１電極１０６は黒色に、その周りの支持体１０３の表面の散乱層１０８は白色に着色する。そして、画素１００Ａ，１００Ｂに分散される帯電泳動粒子１０５は黒色に着色し、正（プラス）に帯電させる。

このとき、図１の画素１００Ａには、第１電極１０６に＋１０Ｖ、第２電極１０７に０Ｖの電圧が印加される。これらの電極間には電界が生じ、この電界を横切るように形成される支持体１０３の傾斜面ＳＬ１に、プラスに帯電した帯電泳動粒子１０５が移動する。支持体１０３の傾斜面に黒色の帯電泳動粒子１０５が移動して白色の散乱層１０８が覆われることにより画素１００Ａは黒色表示の状態となる。

また、図１の画素１００Ｂには、第１電極１０６に−１０Ｖ、第２電極１０７に０Ｖの電圧が印加されており、プラスに帯電した帯電泳動粒子１０５は第１電極１０６上に集まる。帯電泳動粒子１０５が画素１００Ｂの中央にある第１電極１０６上に集まり、散乱層１０８が露出することによって画素１００Ｂは白色表示の状態となる。

なお、不図示ではあるが、上述した以外にも第１電極１０６及び第２電極１０７に印加する電圧の大きさや、印加時間を変えることにより、帯電泳動粒子１０５が移動する量を変えることで、グレー等の中間色の色表示をおこなうことができる。

次いで、図２及び図３を用いて、本第１の実施の形態による電気泳動表示装置の第２及び第３の例を示す。但し、図１と共通する構成については、図１と同じ符号を付し、図１の説明を援用する。

図２に示す電気泳動表示装置２００は、支持体１０３の傾斜面ＳＬ２が凸形状に設けられた点が図１の電気泳動表示装置１００と異なり、また、図３に示す電気泳動表示装置３００は、支持体１０３の傾斜面ＳＬ３が凹形状に設けられた点が図１の電気泳動表示装置１００と異なっている。

すなわち、このような図２及び図３に示すような凹凸形状の支持体１０３を設けることも可能であり、図３のような支持体１０３では、画素の境界部の散乱層が特に厚く形成できるため、反射光の指向性を弱めることができ、視野角を広げることができるようになる。

また、第１電極１０６と第２電極１０７との間の電界によってできる電位勾配の状態や、帯電泳動粒子１０５のメモリー性等から要求される傾斜面の吸着特性等を場所によって微調整する必要が生じた場合等にも傾斜面の形状を変えることは有効である。なお、支持体１０３の傾斜面の形状は図１乃至図３に限るものではなく、第１電極１０６から第２電極１０７へと漸次変化をするものであれば特に限定されるものではない。

次いで、本第１の実施の形態による電気泳動表示装置の第４の例を示す。図４の電気泳動表示装置４００は、支持体１０３が透明で、散乱層１０８が第１基板１０１上に形成されている点が、図１の電気泳動表示装置１００と異なっている。他の図１と共通する構成については、図１と同じ符号を付し、図１の説明を援用する。

図４に示す電気泳動表示装置４００の構成では、第１電極１０６及び第２電極１０７の下層に配置される散乱層１０８によって入射光が乱反射されるため、図１乃至図３に示したものと同様、広い視野角特性を保持することができる。また、散乱層１０８が第１電極１０６及び第２電極１０７の下層に形成されているため、帯電泳動粒子１０５の泳動特性に影響を与えることなく膜厚を厚くすることができることにより、反射率を高くすることができる。

（実施例１）
次に、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１００の具体例を説明する。まず、第１電極１０６として１．１ｍｍ厚のガラス基板を使用し、この第１電極１０６上には薄型トランジスタ（不図示）や、その他駆動に必要な配線やＩＣ（不図示）を形成する。

その後、Ａｌを成膜してパターニングをおこなうことで第１電極１０６と第２電極１０７とを形成する。このときＡｌ成膜前に、予めフォトレジストによって形成しておいた突起状の土台によって、第２電極１０７の電極面が実質的に基板に対して垂直方向に伸びるように配置されることとなる。また、第１電極１０６はコンタクトホールを通じて薄型トランジスタと導通される。

次に、アクリル樹脂に酸化チタンを分散させた散乱層からなる支持体１０３を形成する。第１基板１０１及び第２基板１０２と支持体１０３とによって形成される空間部の厚み寸法は、画素中央部で大きく、画素周辺部になるほど小さくなり、支持体１０３によって各画素に傾斜面ＳＬ１が形成される。また、第１電極１０６表面には黒色の着色層を形成する。

次に、各画素に黒色の帯電泳動粒子１０５と分散媒を充填する。帯電泳動粒子１０５には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。分散媒にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用いる。イソパラフィンには荷電制御剤を含有させ、帯電泳動粒子１０５はプラス帯電を示した。最後に、第２基板１０２を配置して密封し、電気泳動表示装置１００を完成させる。

作製した電気泳動表示装置１００を、不図示の駆動ドライバーに接続して表示動作を検証した。第２電極１０７を全画素の共通電極として０Ｖとし、薄膜トランジスタを介して第１電極１０６に±１０Ｖを印加することで白黒書き換えをおこなった。また、階調表示の場合は、＋２Ｖ、＋４Ｖ、＋６Ｖ、＋８Ｖというように電圧変調をおこない、支持体１０３の斜面上に広がる粒子量を変えることでおこなった。

上述の駆動方法によって表示の書き換えを繰り返した。散乱層により入射光が乱反射されるため、反射率が高く視野角が大きな表示特性が得られた。また、第２電極１０７がシールド電極として機能するため、隣接する画素で白、中間階調、黒の異なる表示をおこなった場合でもコントラストの変動は見られず、安定した表示コントラストが得られた。

以上説明したように、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１００乃至４００によれば、第１基板と第２基板との間隙に形成される支持体１０３が、第２基板１０２側から第１基板１０１側に向かって広がるように傾斜した傾斜面ＳＬ１〜ＳＬ３を有するので、画素に入射した光が浅い位置で反射されることとなり反射率の向上を図ることができる。

また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１００乃至４００によれば、第１基板と第２基板との間隙に形成される支持体１０３が、第２基板１０２側から第１基板１０１側に向かって広がるように傾斜した傾斜面ＳＬ１〜ＳＬ３等を有し、特に、画素の境界部の近傍で散乱層を厚くすることができるので、反射光の指向性を弱めることができ、視野角を大きくすることができる。

また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１００乃至４００によれば、第１電極１０６と第２電極１０７との間に、支持体１０３による傾斜面ＳＬ１〜ＳＬ３等が形成され、これら電極間に生じる電界が傾斜面ＳＬ１〜ＳＬ３等を横切るので、これらの傾斜面上に帯電泳動粒子１０５を分布させ、安定した表示をおこなうことができるようになる。

また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１００乃至４００によれば、第１電極１０６と第２電極１０７との間に、厚さが規則的に変化する支持体１０３を備えることにより、支持体１０３が存在しないときと比して電界の集中が起こらないので、黒色表示の際の帯電泳動粒子１０５が偏りなく分散されるようになる。

また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１００乃至４００によれば、第１電極１０６と第２電極１０７との間に電界を印加する際、第２電極１０７を全ての画素に共通する電位（例えば、０Ｖとする）とすることにより、各画素に印加される電界が隣接する画素に漏れ出ることを防止できるので、第２電極１０７にシールド電極の役割を持たせることができるようになる。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、本発明の第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置を図５及び図６に沿って説明する。図５は第２の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図、図６は第２の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図である。但し、第１の実施の形態と共通する構成については、同じ符号を付し、第１の実施の形態の説明を援用する。

図５に示す電気泳動表示装置５００は、図１にて示した電気泳動表示装置１００の画素の中央部に凹形状の空間である凹部を形成し、この凹部の底に第１電極１０６を設けた構成となっている。

この電気泳動表示装置５００の表示動作においては、図１の表示動作のときと同様、第１電極１０６は黒色に、その周りの支持体１０３である散乱層１０８は白色に着色する。そして、画素５００Ａ，５００Ｂに分散される帯電泳動粒子１０５は黒色に着色し、正（プラス）に帯電させる。

このとき、図５の画素５００Ａには、第１電極１０６に＋１０Ｖ、第２電極１０７に０Ｖの電圧が印加されており、プラスに帯電した帯電泳動粒子１０５は支持体１０３の傾斜面ＳＬ１に移動する。支持体１０３の傾斜面ＳＬ１に黒色の帯電泳動粒子１０５が移動して白色の散乱層１０８が覆われることにより画素１００Ａは黒色表示の状態となる。

また、図５の画素５００Ｂには、第１電極１０６に−１０Ｖ、第２電極１０７に０Ｖの電圧が印加されており、プラスに帯電した帯電泳動粒子１０５は、凹部の底に設けられた第１電極１０６上に集まる。このように、帯電泳動粒子１０５が第１電極１０６上に集まり、散乱層１０８が露出することによって画素１００Ｂは白色表示の状態となる。

一方、図６に示す電気泳動表示装置６００は、図１にて示した電気泳動表示装置１００の画素中央部に凹形状の空間である凹部を形成し、第１電極１０６が、光反射率の高い金属によって形成され、且つ、凹部の表面を覆うような構成となっている。

この電気泳動表示装置６００の表示動作においては、図５の電気泳動表示装置５００と同様であるが、第１電極１０６が光反射率の高い金属によって形成されているため、散乱層１０８で反射した光が帯電泳動粒子１０５に照射されて吸収されることを防ぐことができる。

（実施例２）
次に、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置５００の具体例を説明する。第１基板１０１として１．１ｍｍ厚のガラス基板を使用し、この第１基板１０１上には薄型トランジスタ（不図示）や、その他駆動に必要な配線やＩＣ（不図示）を形成する。

その後、フォトレジストによって画素中央部に凹形状となる空間の凹部を形成する。そして、Ａｌを成膜してパターニングをおこなうことで第１電極１０６と第２電極１０７とを形成する。このとき、Ａｌ成膜前に、予めフォトレジストによって形成しておいた突起状の土台によって、第２電極１０７の電極面が実質的に基板に対して垂直方向に伸びるように配置されることとなる。また、第１電極１０６はコンタクトホールを通じて薄型トランジスタと導通される。

次に、アクリル樹脂にアルミナを分散させた散乱層からなる支持体１０３を形成した。第１基板１０１と第２基板１０２と支持体１０３とによって形成される空間部の厚み寸法は、画素中央部で大きく、画素周辺部になるほど小さくなり、支持体１０３によって各画素に傾斜面ＳＬ１が形成される。また、第１電極１０６表面には黒色の着色層を形成する。

次に、各画素に黒色の帯電泳動粒子１０５と分散媒を充填する。帯電泳動粒子１０５には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。分散媒にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用いる。イソパラフィンには荷電制御剤を含有させ、帯電泳動粒子１０５はプラス帯電を示した。最後に、第２基板１０２を配置して密封し、電気泳動表示装置を完成させる。

作製した電気泳動表示装置５００を不図示の駆動ドライバーに接続して表示動作を検証した。第２電極１０７を全画素の共通電極として０Ｖとし、薄膜トランジスタを介して第１電極１０６に±１０Ｖを印加することで白黒書き換えをおこなった。また、階調表示の場合は、＋２Ｖ、＋４Ｖ、＋６Ｖ、＋８Ｖというように電圧変調をおこない、支持体１０３の斜面上に広がる粒子量を変えることでおこなった。

上述の駆動方法によって表示の書き換えを繰り返した。散乱層により入射光が乱反射されるため、反射率が高く視野角が大きな表示特性が得られた。また、第２電極１０７がシールド電極として機能するため、隣接する画素で白、中間階調、黒の異なる表示をおこなった場合でもコントラストの変動は見られず、安定した表示コントラストが得られた。

（実施例３）
次に、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置６００の具体例を説明する。第１基板１０１として１．１ｍｍ厚のガラス基板を使用し、この第１基板１０１上には薄型トランジスタ（不図示）や、その他駆動に必要な配線やＩＣ（不図示）を形成する。

その後、散乱層によって画素中央部に凹形状となる空間の凹部を形成する。散乱層には、酸化チタンを分散したアクリル樹脂を用いた。次に、Ａｌを成膜してパターニングをおこなうことで第１電極１０６と第２電極１０７とを形成する。このときＡｌ成膜前に、予めフォトレジストによって形成しておいた突起状の土台によって、第２電極１０７の電極面が実質的に基板に対して垂直方向に伸びるように配置されることとなる。また、第１電極１０６は凹形状の表面を覆うように配置されると共に、コンタクトホールを通じて薄型トランジスタと導通される。

次に、透明なアクリル樹脂によって支持体１０３を形成した。第１基板１０１と第２基板１０２と支持体１０３とによって形成される空間部の厚み寸法は、画素中央部で大きく、画素周辺部になるほど小さくなり、支持体１０３によって各画素に傾斜面ＳＬ１が形成される。また、第１電極１０６表面には黒色の着色層を形成する。

次に、各画素に黒色の帯電泳動粒子１０５と分散媒を充填する。帯電泳動粒子１０５には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。分散媒にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用いた。イソパラフィンには荷電制御剤を含有させ、帯電泳動粒子１０５はプラス帯電を示した。最後に、第二基板を配置して密封し、電気泳動表示装置６００を完成させた。

作製した電気泳動表示装置６００を不図示の駆動ドライバーに接続して表示動作を検証した。第２電極１０７を全画素の共通電極として０Ｖとし、薄膜トランジスタを介して第１電極１０６に±１０Ｖを印加することで白黒書き換えをおこなった。また階調表示の場合は、＋２Ｖ、＋４Ｖ、＋６Ｖ、＋８Ｖというように電圧変調をおこない、支持体１０３の斜面上に広がる粒子量を変えることでおこなった。

上述の駆動方法によって表示の書き換えを繰り返した。散乱層により入射光が乱反射されるため、反射率が高く視野角が大きな表示特性が得られた。また、第２電極１０７がシールド電極として機能するため、隣接する画素で白、中間階調、黒の異なる表示をおこなった場合でもコントラストの変動は見られず、安定した表示コントラストが得られた。

以上説明したように、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置５００，６００によれば、帯電泳動粒子１０５を凹部による空間内に収納することができるので、帯電泳動粒子１０５が集積した際の表出面積を小さくすることができ、表示コントラストを向上することができるようになる。

また、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置５００，６００によれば、凹部に収納された帯電泳動粒子１０５よりも第２基板１０７側に散乱層１０８が形成される構成となるので、第１の実施の形態で示した電気泳動表示装置１００乃至４００の白色表示の状態のときのように散乱層１０８で反射した光が帯電泳動粒子１０５に照射されて吸収されることがなくなり、反射の際に損失する光量が減少するので、反射率の向上を図ることができるようになる。

また、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置６００によれば、光反射率の高い金属によって覆われた凹部に帯電泳動粒子１０５が収納されるため、散乱層１０８で散乱された光は凹部の外側面を覆う金属によって反射されることで帯電泳動粒子１０５に到達せず、帯電泳動粒子１０５に吸収されて損失する光量が減少するので、反射率の向上を図ることができるようになる。

なお、第２の実施の形態においては、第１基板１０１側の第１電極１０６の表面は、黒表示時の画素の反射率を低く抑えるため、黒色に着色されていることが好ましい。

＜第３の実施の形態＞
つぎに、本発明の第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置を図７乃至図９に沿って説明する。図７は第３の実施の形態にかかる多数の電極を備えた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図、図８は第３の実施の形態にかかる多数の電極を備えた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図、図９は第３の実施の形態にかかる多数の電極を備えた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第３の例を表す側面図である。但し、第１の実施の形態と共通する構成については、同じ符号を付し、第１の実施の形態の説明を援用する。

電気泳動表示装置７００は、図１に示した電気泳動表示装置１００の第１電極１０６と第２電極１０７との間に第３電極１０９を設けたものであって、第１電極１０６と第３電極１０９とは第１基板１０１の内部に埋め込まれた構成となっている。

この電気泳動表示装置７００の表示動作においては、まず、第１電極１０６は黒色に、その周りの支持体１０３である散乱層１０８は白色に着色する。そして、画素７００Ａ，７００Ｂに分散される帯電泳動粒子１０５は黒色に着色し、正（プラス）に帯電させる。

そして、例えば、第２電極１０７及び第３電極１０９が接地され、第１電極１０６に負の電圧が印加されることにより、帯電泳動粒子１０５は第１電極１０６上に集まる。このように、プラスに帯電された帯電泳動粒子１０５が画素７００Ａの中央にある第１電極１０６上に集まり、散乱層１０８が露出することによって、画素７００Ａは白色表示の状態となる。

また、第２電極１０７を接地し、第１電極１０６に正電圧、第３電極１０９に接地或いは第１電極１０６よりも小さい正電圧を印加することにより、プラスに帯電された帯電泳動粒子１０５は支持体１０３の傾斜面ＳＬ１に移動する。このように、支持体１０３の傾斜面ＳＬ１に黒色の帯電泳動粒子１０５が移動して白色の散乱層１０８が覆われることにより、画素７００Ｂは黒色表示の状態となる。

なお、不図示ではあるが、上述した以外にも第１電極１０６、第２電極１０７、第３電極１０９に印加する電圧の大きさや印加時間を変えることで、帯電泳動粒子１０５の移動量を変えることで、グレー等の中間色の色表示をおこなうことができる。

次いで、図８及び図９を用いて、本第３の実施の形態による電気泳動表示装置の第２及び第３の例を示す。但し、図７と共通する構成については、図７と同じ符号を付し、図７の説明を援用する。

図８に示す電気泳動表示装置８００は、支持体１０３の傾斜面ＳＬ２が凸形状に設けられた点が図７の電気泳動表示装置７００と異なり、また、図９に示す電気泳動表示装置９００は、支持体１０３の有する傾斜面が凹形状に設けられた点が図７の電気泳動表示装置７００と異なっている。

すなわち、このような図８及び図９に示すような凹凸形状の支持体１０３を設けることも可能であり、このような支持体１０３では、画素の境界部の散乱層が特に厚く形成できるため、反射光の指向性を弱めることができ、視野角を広げることができるようになる。

また、第１電極１０６、第２電極１０７、第３電極１０９間に生じる電界によってできる電位勾配の状態や、帯電泳動粒子１０５のメモリー性等から要求される傾斜面の吸着特性等を場所によって微調整する必要が生じた場合等にも傾斜面の形状を変えることは有効である。なお、支持体１０３の傾斜面の形状は図８及び図９に限るものではなく、第１電極１０６から第２電極１０７へと規則的な変化をするものであれば特に限定されるものではない。

（実施例４）
次に、第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置７００の具体例を説明する。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：不図示）が形成されたガラス基板（第１基板１０１）上に、Ａｌからなる第３電極１０９及び第１電極１０６が形成されている。第１電極１０６は、ＴＦＴに接続されている。

第３電極１０９は第１電極１０６を取り囲むように配置され、その第３電極１０９側には、散乱層１０８が形成されている。散乱層１０８は、画素内の可視断面積が、第２基板１０２側から第１基板１０１側に向かって徐々に小さくなるように表示面に対して傾斜させている。

この散乱層１０８は、酸化チタン粉末が分散されたアクリル樹脂からなる。第１基板１０１と第２基板１０２とは、隔壁によって間隔が保持される。隔壁表面には、第２電極１０７の層が形成されている。第１基板１０１と第２基板１０２との間に形成される空間には、透明な絶縁性液体１０４と黒色の帯電泳動粒子１０５とが充填される。絶縁性液体１０４にはイソパラフィン（商品名：アイソパー，エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子１０５には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。

上記の画素形状を有する表示装置は散乱層１０８を厚く形成できるため、入射光の正反射成分を効率的に抑制できる。これによって、視野角依存性の小さい、いわゆる紙に近い表示を得ることができる。

（実施例５）
次に、第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置８００の具体例を説明する。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：不図示）が形成されたガラス基板１（第１基板１０１）上に、レジスト層からなる凹部、及び、Ａｌからなる第１電極１０６及び第３電極１０９が形成されている。

第１電極１０６は、凹部内壁を通ってＴＦＴに接続されている。第３電極１０９は第１電極１０６を取り囲むように配置され、その第３電極１０９側には、散乱層１０８が形成されている。散乱層１０８が形成される支持体１０３は、第２基板１０２側から第１基板１０１側に向かって広がるように傾斜した傾斜面ＳＬ２を有する。

この散乱層１０８は、酸化チタン粉末が分散されたアクリル樹脂からなる。第１基板１０１と第２基板１０２とは、隔壁によって間隔が保持される。隔壁表面には、第２電極１０７の層が形成されている。第１基板１０１と第２基板１０２との間に形成される空間には、透明な絶縁性液体１０４と黒色の帯電泳動粒子１０５とが配置される。絶縁性液体１０４にはイソパラフィン（商品名：アイソパー，エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。

上記の画素形状を有する表示装置は散乱層１０８を厚く形成できるため、入射光の正反射成分を効率的に抑制できる。これによって、視野角依存性の小さい、いわゆる紙に近い表示を得ることができる。さらに、白表示時の粒子を凹部に収納できるため、凹部を形成しない場合に比べて反射率をさらに向上させることができる。

以上説明したように、第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置７００〜９００によれば、第１基板１０１上であって、第１電極１０６と第２電極１０７との間に第３電極１０９を配置し、印加する電圧値を制御することによって、中間色等の画素の階調表示を精度よくおこなうことができるようになる。

＜第４の実施の形態＞
つぎに、本発明の第４の実施の形態にかかる電気泳動表示装置を図１０及び図１１に沿って説明する。図１０は第４の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図、図１１は第４の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図である。但し、第３の実施の形態と共通する構成については、第３の実施の形態と同じ符号を付し、第３の実施の形態の説明を援用する。

図１０に示す電気泳動表示装置１０００及び図１１に示す電気泳動表示装置１１００は、図７乃至図９にて示した電気泳動表示装置７００〜９００の画素の中央部に凹形状の空間である凹部を形成し、この凹部の近接する位置に第１電極１０６を設けた構成となっている。

この電気泳動表示装置１０００の表示動作においては、例えば、第１電極１０６は黒色に、その周りの支持体１０３である散乱層１０８は白色に着色する。また、画素内に分散される帯電泳動粒子１０５は黒色に着色し、正（プラス）に帯電させる。

このとき、電気泳動表示装置１０００は、第２電極１０７及び第３電極１０９が接地され、第１電極１０６に負の電圧が印加されることにより、帯電泳動粒子１０５は凹部の第１電極１０６上に集まる。これにより、支持体１０３に形成された散乱層１０８が露出することによって白色表示の状態を示す。

また、図１１の電気泳動表示装置１１００においては、第２電極１０７を接地し、第１電極１０６に正電圧、第３電極１０９に接地或いは第１電極１０６よりも小さい正電圧を印加することにより、プラスに帯電した帯電泳動粒子１０５は支持体１０３の傾斜面ＳＬ１に移動する。これにより、白色の散乱層１０８が帯電泳動粒子１０５に覆われることにより黒色表示の状態を示す。

以上説明したように、第４の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０００，１１００によれば、帯電泳動粒子１０５を凹部による空間内に収納することができるので、帯電泳動粒子１０５が集積した際の表出面積を小さくすることができ、表示コントラストを向上することができるようになる。

また、第４の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０００，１１００によれば、凹部に収納された帯電泳動粒子１０５よりも第２基板１０７側に散乱層１０８が形成される構成となるので、第１の実施の形態で示した電気泳動表示装置１００乃至４００の白色表示の状態のときのように散乱層１０８で反射した光が帯電泳動粒子１０５に照射されて吸収されることがなくなり、反射の際に損失する光量が減少するので、反射率の向上を図ることができるようになる。

＜第５の実施の形態＞
つぎに、本発明の第５の実施の形態にかかる電気泳動表示装置を図１２を用いて説明する。図１２は第５の実施の形態にかかるマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の例を表す側面図である。但し、図１と共通する構成については、図１と同じ符号を付し、図１の説明を援用する。

図１２に示す電気泳動表示装置１２００は、図３或いは図９にて示した凹形状の支持体１０３を有し、絶縁性液体１０４及び帯電泳動粒子１０５が封入されたマイクロカプセル１２０１を画素の内部に配置した構成となっている。

この電気泳動表示装置１２００の構成によって封入されている帯電泳動粒子１０５は、図９の凹形状の支持体１０３を有する電気泳動表示装置９００のときと同様の動作をする。但し、その移動範囲はマイクロカプセル１２０１内に限られる。図１２では、第２電極１０７及び第３電極１０９が接地され、第１電極１０６に負の電圧が印加されることにより、プラスに帯電された帯電泳動粒子１０５はマイクロカプセル１２０１底部の第１電極１０６の近傍に集まった白色の表示状態が示される。

また、不図示であるが、例えば、第２電極１０７を接地し、第１電極１０６に正電圧、第３電極１０９に接地或いは第１電極１０６よりも小さい正電圧を印加することにより、プラスに帯電された帯電泳動粒子１０５は支持体１０３の傾斜面ＳＬ３に接するマイクロカプセル１２０１の側面部に移動し黒色の表示状態が示される。

以上説明したように、第５の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１２００によれば、絶縁性液体１０４及び帯電泳動粒子１０５がマイクロカプセルに封入されて各画素に配置された場合であっても、第１乃至第４の実施の形態にて説明したような高品位の表示画質を得る電気泳動表示装置を得ることができるようになる。

なお、以上で説明した、第５の実施の形態においては、支持体１０３の傾斜面ＳＬ３は、凹形状であるとして説明したが、凹形状に限るものではなく、第１電極１０６から第２電極１０７へと規則的な変化をするものであれば特に限定されるものではない。

なお、以上で説明した、第３乃至第５の実施の形態においては、電極を３つ備える電気泳動表示装置の場合には、そのうちの１つ又は２つの電極を、全画素の共通電極として同電位の電圧を印加するための電極とし、他の１つ又は２つを薄膜トランジスタ等のスイッチング素子に接続して表示をおこなうものとしてもよい。

また、以上で説明した、第１乃至第５の実施の形態においては、絶縁性液体と複数の帯電泳動粒子とは画素に直接封入するだけでなく、２つをマイクロカプセル化して各画素に配置するようにしてもよい。

また、以上で説明した、第１乃至第５の実施の形態においては、絶縁性液体や帯電泳動粒子や散乱層に着色する色については、白色や黒色に加えて、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンタ、イエロー等を用いてもよく、当該分野にて従来公知の様々な組み合わせを用いてもよい。

また、以上で説明した、第１乃至第５の実施の形態においては、カラー表示をおこなう方法として、第２基板側にカラーフィルターを形成する、散乱層表面にカラーレジストパターンを形成する、着色された絶縁性液体や帯電泳動粒子を使用する等、してもよく、その方法は特に限定されるものではない。

また、以上で説明した、第１乃至第５の実施の形態においては、第１電極１０６の上面（観察者側の面）は、帯電泳動粒子１０５と同色の材料で被覆するのが好ましい。

以上のように、本発明にかかる粒子移動型表示装置は、反射型の表示をおこなう表示装置に有用であり、特に、印刷物のような視認性が要求される粒子移動型表示装置に適している。

第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図。 第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図。 第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第３の例を表す側面図。 第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第４の例を表す側面図。 第２の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図。 第２の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図。 第３の実施の形態にかかる多数の電極を備えた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図。 第３の実施の形態にかかる多数の電極を備えた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図。 第３の実施の形態にかかる多数の電極を備えた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第３の例を表す側面図。 第４の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第１の例を表す側面図。 第４の実施の形態にかかる画素中央に凹部を設けた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の第２の例を表す側面図。 第５の実施の形態にかかるマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置の画素の構成及び表示状態の例を表す側面図。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００ 電気泳動表示装置（粒子移動型表示装置）
１００Ａ，１００Ｂ，５００Ａ，５００Ｂ，７００Ａ，７００Ｂ 画素
１０１ 第１基板（第１の基板）
１０２ 第２基板（第２の基板）
１０３ 支持体
１０４ 絶縁性液体
１０５ 帯電泳動粒子
１０６ 第１電極
１０７ 第２電極
１０８ 散乱層
１０９ 第３電極
１２０１ マイクロカプセル

Claims (12)

1. 所定の間隙を空けて対向した位置に配置される第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板を支持する支持体と、前記第１及び第２基板と前記支持体とで形成される画素に配置される絶縁性液体及び複数の帯電泳動粒子と、前記画素に近接して配置される複数の電極と、を備え、複数の前記電極間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を移動させることに基づき種々の表示をおこなう粒子移動型表示装置において、
   前記支持体は、前記第２基板から前記第１基板側に向かって広がるように傾斜した傾斜面を有し、複数の前記電極間に生じる電界により複数の前記帯電泳動粒子を前記傾斜面に沿って分布することを特徴とする粒子移動型表示装置。
2. 前記支持体には散乱層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子移動型表示装置。
3. 複数の前記電極は、前記第１基板上であって画素の中央部に配置される第１電極と、前記第１基板上であって画素の境界部に配置される第２電極とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子移動型表示装置。
4. 前記第２電極は、前記第１基板から前記第２基板へ向かう垂直方向の長さを有する形状であることを特徴とする請求項３に記載の粒子移動型表示装置。
5. 前記第２電極は、隣り合う画素の共通電極として全て同電位に設定されることを特徴とする請求項３又は４に記載の粒子移動型表示装置。
6. 前記第１電極は、画素の中央部であって第１基板に凹形状に形成された空間の表面に近接して配置されることを特徴とする請求項３乃至５に記載の粒子移動型表示装置。
7. 前記第１電極は、光反射率の高い金属によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の粒子移動型表示装置。
8. 複数の前記電極は、前記第１基板と前記支持体との間であって、且つ、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される第３電極を有することを特徴とする請求項３に記載の粒子移動型表示装置。
9. 前記第３電極は、第２基板を介して入射する入射光を反射させる反射層を兼ねることを特徴とする請求項８に記載の粒子移動型表示装置。
10. 前記絶縁性液体及び前記複数の帯電泳動粒子は、マイクロカプセル化されて前記画素に配置されることを特徴とする請求項１乃至９に記載の粒子移動型表示装置。
11. 前記帯電泳動粒子は、電気泳動及び／又は誘電泳動により移動することを特徴とする請求項１乃至１０に記載の粒子移動型表示装置。
12. 前記第１基板上に散乱層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子移動型表示装置。
    

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