JP2586181Y2 - 電気泳動表示装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、一般に、電気泳動情報
表示装置（ＥＰＤＩ、以下、電気泳動表示装置）、特
に、網状電極を採用する電気泳動表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】先行技術としては、電気泳動表示装置に
関する多数の多様な特許及び論文がある。このような電
気泳動表示装置は、先行技術に広く記述及び開示されて
おり、基本的には、本願の譲受人、すなわち、米国、ニ
ューヨーク州、ハンチングトン・ステーション（Ｈｕｎ
ｔｉｎｇｔｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ）、コピーテル社（Ｃ
ｏｐｙｔｅｌ Ｉｎｃ．）が最近開発した電気泳動表示
装置であり、この装置は約２８ｃｍ×２２ｃｍの画像領
域を有し、かつ個別の表示装置として又は他の表示装置
と組み合わせてのいずれにおいても使用されるように設
計されている。同社は、約５６ｃｍ×４３ｃｍ程の広さ
の画像領域を実現するために４つ位のこのような表示装
置を組み合わせる能力を有する。

【０００３】このような表示装置上の情報は、局部的に
又は遠隔からのいずれによっても変更され、かつ１８０
°近くの角度から観察可能である。このような表示装置
は、極めて高い解像度を有し、かつ対角線が約７ｃｍの
画像領域無いで１６０，０００個以上の数の画素に適合
することができる。このような表示装置に関して、参考
にされるのは、本願の譲受人コピーテル社に譲受された
１９８７年４月７日発行、米国特許第４，６５５，８９
７号、考案の名称「電気泳動表示パネル及び関連する方
法（ＥＬＥＣＴＯＲＯＰＨＯＲＥＴＩＣ ＤＩＳＰＬＹ
ＰＡＮＥ ＡＮＤ ＡＳＳＯＳＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨ
ＯＤ）」、考案者、フランク・Ｊ・ディサント（Ｆｒａ
ｎｋ Ｊ．Ｄｉｓａｎｔｏ）及びデニス・Ａ・クリュソ
ス（Ｄｅｎｉｓ Ａ．Ｋｒｕｓｏｓ）、である。

【０００４】この米国特許において、Ｙ方向線を持つ格
子を形成するために表面に配置された複数の垂直導電線
を有する平坦透明部材を含む電気泳動表示パネルが開示
されている。垂直線を持つ格子の頂上に複数の水平線が
配置され、これらの水平線は垂直線の上に配置され、こ
れらの垂直線との交差点の各々において薄い絶縁層によ
ってこれらの垂直線から絶縁されている。これらの水平
及び垂直線パターンから上方へ間隔をとって導電性プレ
ートがある。導電性プレートとこれら水平、垂直線、す
なわち、Ｘ、Ｙ線との間の間隔は、帯電可能顔料粒子を
含む電気泳動分散媒体で満たされている。

【０００５】電圧がこれらＸ、Ｙ線に印加されると、Ｘ
線パターンとＹ線パターンとの間の井戸またはくぼみ内
に配置された顔料粒子が前記導体プレートに向けて移動
させられて、これらＸ、Ｙ線に印加されたバイアス電位
に従って前記導電性プレート上に堆積される。

【０００６】前掲米国特許には、この表示パネルの動作
に適合した電気泳動分散媒体並びにこの表示パネルの製
造技術が、記載されている。それゆえ、これによれば、
この表示パネルは、広い有効表示面を含むと共に、比較
的薄く製造されることが可能であり、かつ高解像度の能
力を有し及び比較的低電力である。説明されたように、
前掲の米国特許及び他の資料は、このような表示パネル
の製造、動作、及び解像度に関する情報を含んでいる。

【０００７】また、本願の譲受人コピーテル者に譲受さ
れた１９８８年９月２０日発行、米国特許第４，７７
２，８２０号、考案の名称「モノリシツク平坦パネル表
示装置（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」、考案者、
フランク・Ｊ・ディサント他、を参照されたい。この米
国特許は、電気泳動表示装置並びにこのような表示装置
の製造及び運転方法を示している。

【０００８】また、本願の譲受人コピーテル社に譲受さ
れた米国特許第４，７４２，３４５号、考案の名称「電
気泳動表示パネル装置及びその方法（Ｅｌｅｃｔｏｒｏ
ｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ
Ａｎｄ ＭｅｔｈｏｄｓＴｈｅｒｅｆｏｒ）」、考案
者、フランク・Ｊ・ディサント他、を参照されたい。こ
の米国特許は、改善された整列、コントラスト特性及び
構造を持つこのような表示装置、並びにこのような表示
装置の整列及び動作方法を示している。

【０００９】また、本願の譲受人コピーテル社に譲受さ
れた米国特許第４，７４６，９１７号、考案の名称「表
示と無表示モードとの間で電気泳動表示装置を動作する
方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄｓ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａ
ｔｕｓ Ｆｏｒ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ａｎ Ｅｌｅｃ
ｔｏｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌｙ Ｂｅｔｗｅ
ｅｎ Ａ Ｄｉｓｐｌｙ Ａｎｄ Ａ Ｎｏｎ−Ｄｉｓ
ｐｌｙ Ｍｏｒｄｅ）」、考案者、フランク・Ｊ・ディ
サント他、を参照されたい。この米国特許は、表示と無
表示モードとの間でこのような表示装置を動作する電源
回路を示し、かつ説明している。

【００１０】先行技術から次のことが確かに云える、す
なわち、電気泳動表示装置は徹底的に調査研究されてお
り、基本的には、一層信頼性の高い動作を生じること、
及びこの表示装置内を伝搬する画像発生顔料粒子のより
充分な制御を行うことが一貫した目的である、と云うこ
とである。

【００１１】電気泳動作用は、電気泳動粒子の分散媒体
を含む作業流体に関連する。これらの粒子は、不透明誘
電体材料または顔料から製造され、この材料又は顔料の
粒子が着色非導電性懸垂媒体内に懸垂されている。これ
らの粒子は、好適には、懸垂媒体を通して一様に分布さ
れ、これらの粒子と懸垂媒体との間のコントラストがわ
れわれに画像の定式化を可能とさせる機構である。

【００１２】複合材料が電界の作用を受け、これらの粒
子は陰極又は陽極のいずれかの方向へ電気泳動的に運動
させられる。これらの粒子は、それぞれの電極構成上へ
堆積させられて、これによってその構成に粒子の色を帯
びさせ、この色は、利用される顔料に従って、例えば、
灰色、白色、又はその他の色である。それゆえ、確かに
云えるように、選択的にこれら粒子を運動させることに
よって、帯電表面に対するこれら粒子の移動及び方向に
基づいて画像を生成することができる。説明されたよう
に、この作用は、例えば、上述の先行技術及びこのよう
な先行技術に関して挙げられた多くの参考文献によって
確証されているように、周知である。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】直ちに理解されるよう
に、全てのこのような表示装置においては信頼性のある
表示を生じること並びにこれらの粒子の一様なかつ敏速
な運動を生じることが、主要な目的である。先行技術の
表示装置においては、これらの粒子を高速で運動させよ
うとすると、及び一様な画像が表示されるようにこれら
の粒子をさらに制御しようとすると、極めて困難を経験
した。平坦電極である陽極が全体的に透明でなく、基本
的に半透明であると云う事実に起因して、このような表
示装置を背面照明する照明を利用することは、さらに、
困難であった、それゆえ、先行技術の表示装置を背面照
明しようとするいかなる企図も実現させるには困難であ
った。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本考案の目的は、顔料粒
子のより充分な制御を行い、したがって、先行技術の表
示装置よりも一層高い信頼性のかつ容易に制御される表
示を提供する網状電極構造体を設けることにある。

【００１５】本考案のさらに目的は、この表示の背面照
明を可能とし、それゆえ先行技術の問題点の多くを克服
するメッシュ電極を有する電気泳動表示装置を提供する
ことにある。

【００１６】本考案は、複数の垂直方向線の格子とこれ
らの垂直方向線に交差しかつこれら線から絶縁される複
数の水平方向線の格子及び陰極とを含むＸＹマトリック
ス組立体を有し、このマトリックス組立体から間隔をと
って配置された陽極を備え、かつこの陽極とこのマトリ
ックス組立体との間に配置された電気泳動分散媒体とを
備える型式の電気泳動表示装置において、このマトリッ
クス組立体とこの陽極との間に網状電極構造体が配置さ
れていることを特徴とする。

【００１７】

【実施例】図１を参照すると、典型的な電気泳動表示装
置１０が示されている。

【００１８】図１の電気泳動表示装置１０は、暗色染料
溶液内に懸垂された明色顔料粒子を含む電気泳動溶液、
すなわち、媒体２０で満たされている。このような溶液
及び技術の例としては、前掲の米国特許第４，６５５，
８９７号が参考にされる。

【００１９】図１から判るように、表示装置１０は、前
面ガラスシート、すなわち、観察面２１を含む。観察者
の眼１５は、前面ガラスシート２１を経由して表示装置
１０の前面を観察するように示されている。適当なエッ
チング技術によって、ガラスシート２１上に、列２３と
行２５が配置されている。行２５は、インジュウム−ス
ズ−酸化物（以下、ＩＴＯ）の極めて薄い層から作られ
ており、他方、列２３はアルミニウムの薄層から作られ
ている。これらの行と列のパターンは、極薄層内に施さ
れており、基本的にＸＹマトリックスを構成する。この
ＩＴＯ層は、比較的薄く、厚さ約３００Åである。いか
なる場合においても、格子、すなわち、列２３、及び陰
極、すなわち、行２５は、互いに間隔をとり、かつ絶縁
層２２によって互いに絶縁されている。

【００２０】これらの格子及び陰極は、行及び列なる用
語において特定されているけれども、これらの用語は、
望むならば、交換してもよい。いかなる場合において
も、これらの格子及び陰極の交差点の各々は、顔料の井
戸２４に関連する。井戸２４は、空洞、すなわち、分散
媒体２０内の電気泳動溶液を含む。列２３と行２５は、
背面電極、すなわち、陽極２６から分離されており、陽
極２６もまた背面ガラスシート２７上に形成されかつＩ
ＴＯの薄層で構成されている。陽極２６は、基本的に
は、前掲の参考特許の多くに見られるように、ガラスシ
ート上に堆積されたＩＴＯの極めて薄い層である。スペ
ーサ３２及び３３は、様々な方法で実現され、かつ基本
的に表示セル又はパネル状の表示装置１０を機械的に分
離するように働く。

【００２１】格子−陰極構成２３，２５と陽極２６との
間に配置されて、網状電極構造体３０が示されている。
メッシュ電極３０は、網状またはスクリーン状構成を生
じるために表面に複数の開口を有するステンレス鋼の薄
いシートから製造される。表示装置１０のこれらの電極
は、電源５０によってバイアスされる。電源５０は、前
掲の米国特許第４，７４６，９１７号に示されているも
のと類似の動作をする。説明されたように、陽極２６
は、ＩＴＯの薄層であって、半透明または高反射性であ
る。網状電極構造体３０は、複数の開口を有し、かつそ
の網状構成に起因してこれらの開口を経由して光を通過
可能とする。上に説明された形態は、網状電極構造体３
０を備える陽極２６を採用している。この形態は、陽極
２６に印加される電位に対する網状電極構造体３０に印
加される電位の多様な比に因って、顔料粒子の一層充分
な制御を可能にする。

【００２２】強調動作する電気泳動表示装置１０の極め
て重要な特徴は、さらに、この表示装置の背面照明を可
能とするこである。図１に見られるように、観察者の眼
１５が表示装置１０の前面にあり、他方、光源４０が表
示装置１０の後方に示されている。光源４０が点灯され
るならば、光源４０がこの表示装置１０のコントラスト
を増大する傾向がある事実に起因して、陰極表面に配置
されている前記行と列のパターンが際立ってくるであろ
う。前記電気泳動溶液が光源４０で以て照明されるの
で、したがって、コントラストを増大して、表示パネル
１０を一層鮮明にすることができる。

【００２３】理解されるように、図１の表示装置１０
は、網状電極構造体３０及び陽極２６の両方を含んでい
る事実に基づき、ある顔料粒子は網状電極構造体３０上
で停止し、またある顔料粒子は移動を続けてこの陽極で
停止する。したがって、後方からの照明光の量は、ある
程度減衰させられる。これを回避するために、この薄層
平坦陽極を基本的に除去した表示装置が構成されてい
る。それゆえ、この表示装置の形態は、次の通りであ
る。層２６及び層２７は、共にガラス又はガラスの単一
シートであり、網状電極構造体３０はこのガラスシート
上に堆積されるか又は図１に示されたように配置され、
このようにして、平坦陽極を全面的に除去するが、しか
し、この陽極に対して網状電極構造体３０を代入する。
全ての顔料粒子が網状電極構造体３０で停止するから、
遙かに多くの背面照明光がこの網状電極構造体３０を経
由することによりこの表示装置を通過する。

【００２４】図１に示されるように、この形態は、前掲
の参考特許の多くによって教示されている方法を使用し
て、簡単に構成される。例えば、ガラス層２７上に堆積
されているＩＴＯ層２６の頂面上に絶縁材料層が、ま
ず、被覆される。金属層が、次いで、この絶縁層上に被
覆される。この金属層は、ホトリソグラフィ技術によっ
てパターン化されて、メッシュパターンを形成する。こ
の絶縁層は、次いで、プラズマエッチングされて、井戸
又は開口を形成し、これらの井戸または開口は、したが
って、網状電極構造体と陽極との間を連絡し、この網状
電極構造体は図１に示されるように絶縁層４１によって
この陽極から絶縁される。

【００２５】図１の表示装置を動作させるために、説明
されたように及び前掲参考特許に示されているように、
正規の格子電圧及び陰極電圧が採用される。網状電極構
造体又は網状陽極上に採用される電圧は、例えば、＋Ｈ
Ｖとして指示される比較的高電圧であり、この高電圧は
この表示装置の保持及び書込みモード中に印加される。
陽極２６は、＋ＨＶ−ΔＶなる電圧に接続される。電圧
ΔＶは、５ボルトと電圧＋ＨＶより１０％低い電圧との
間であるように選択される。したがって、網状電極構造
体３０は、陽極２６に対して正であり、それゆえ、顔料
粒子はこの網状電極上で停止して、背面照明光源４０か
らの最大光量の照明を可能とする。もし陽極２６が完全
に除去されるならば、網状電極構造体３０は、当業者に
明白であるように上述の方法によってガラスシート２７
上に直接に堆積される。このようにして、最大光量がこ
の網状電極構造体に形成された開口を通して通過する。

【００２６】この表示装置の動作中、電気泳動溶液内に
含まれる顔料粒子は、前記行と列との間に形成された井
戸を満たすために、前記観察面、すなわち、前面ガラス
シート２１に向けて移動させられる。いったん、井戸２
４のような井戸が満たされると、これら行、列上、及び
陽極の電圧は、これらの井戸が満たされたままに維持さ
れ、しかし背面カバー、すなわち、背面ガラスシート２
７と列との間の間隔内の顔料粒子がこの網状電極構造体
３０及び陽極２６へ掃引されるように、設定される。観
察側の前面ガラスシート２１は、井戸２４内の顔料の色
になる。

【００２７】電圧を選択的にこれらの行と列に印加する
ことによって、（選択された行と列との交差点におけ
る）個々の井戸２４内の顔料粒子は、強制的に井戸２４
から追い出されて、染料溶液を露出し、その結果、これ
らの交差点（画素）を暗色にする。井戸２４からの顔料
粒子の除去は、瞬間的ではなく、この表示装置の寸法、
この作業流体の成分、及び様々な印加電圧に従いある時
間期間を必要とする。網状電極構造体３０の使用は、こ
のように追加されたこの網状電極構造体３０によって増
大された電界に起因して顔料粒子を一層敏速に推進し、
それゆえ、一層敏速に顔料粒子を井戸２４から除去する
ように作用する。このことは、この網状電極構造体内の
開口が電界を強化するので、なおまた、網状電極構造体
３０に起因することになる。

【００２８】図２を参照すると、図１による電気泳動表
示装置１０の拡大分解斜視図が示されている。

【００２９】図２に見られるように、各井戸２４は、列
２３がＩＴＯ層の行２５から絶縁材料によって分離され
ている両者の交差点に設けられている。井戸２４はＩＴ
Ｏ層上のＸＹ交差点で表示される１つの画素を形成す
る。

【００３０】

【考案の効果】顔料粒子は、もとより、陰極と陽極との
間を走行する。図２に示されているように、陽極が網状
電極構造体３０であるか又は上述のようにガラス層上に
直接に形成された個別のメッシュ構造であるか、若しく
は、説明されたようにステンレス鋼製の網状電極構造体
３０が陽極と陰極構成との間に挿入される。図２に見ら
れるように、網状電極構造体３０は、例えば、円形孔で
ある複数の開口３１，３２を含む。直ちに理解されるよ
うに、この網状電極構造体は、四角形、正方形、三角形
等、等のような他のどのような形の開口も含むことがで
きる。基本的に、開口３１，３２は、極めて小さい。こ
の網状電極構造体は、多くの出所から入手可能の焼入れ
ステンレス鋼製の網状電極構造体である。その各開口
は、直径０．２５から０．７６ｍｍの範囲でありかつこ
れらの開口の間隔は同様の寸法、すなわち、０．２５か
ら０．７６ｍｍである。好適には、開口３１，３２は、
直径約０．３８ｍｍでありかつ開口間の間隔は約０．３
８から０．５１ｍｍである。それゆえ、確かに云えるの
は、極めて多数の開口に起因して及び開口間の間隔に起
因して、焼入れステンレス鋼製のシートは全体的に網状
構成を呈し、この構成は一体形成でありかつ高度に導電
性である、と云うことである。それゆえ、同一の網状電
極構造体が、陽極として又は顔料粒子の制御を援助する
中間電極として働く。

【００３１】図１から、また、確かに云えるのは、この
網状電極構造体が極めて透明であることに起因して、追
加のＩＴＯ被覆陽極２６が採用されない限り光源４０か
らの光を直接この網状電極構造体を通すことができる、
と云うことである。上述の網状電極構造体は、先行技術
の有する動作特性より優れた動作特性を有する電気泳動
表示装置を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による電気泳動表示装置の部分平面図。

【図２】本考案のいくつかの特徴を示す電気泳動表示装
置の分解斜視図。

【符号の説明】

１０ 電気泳動表示装置 ２０ 分散媒体 ２１ 前面ガラスシート ２２ 絶縁層 ２３ 列（格子） ２４ 井戸 ２５ 行（陰極） ２６ 陽極 ２７ 背面ガラスシート ３０ 網状電極構造体 ３１，３２ 開口 ３２，３３ スペーサ ４０ 光源 ４１ 絶縁層 ５０ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G09F 9/37 311

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の垂直方向線（２３）と該垂直方向
   線に交差しかつ該垂直方向線から絶縁される複数の水平
   方向線（２５）を含むＸＹマトリックス組立体を有し、
   かつ前記ＸＹマトリックス組立体から間隔をとって配置
   された陽極（２６）を備え、かつ前記陽極と前記ＸＹマ
   トリックス組立体との間に配置された電気泳動分散媒体
   とを備える型式の電気泳動表示装置であって、前記ＸＹ
   マトリックス組立体と前記陽極との間に配置され、かつ
   前記陽極、前記ＸＹマトリックス組立体の垂直方向線・
   水平方向線のいずれの電位より高い正電位に常時バイア
   スされるようにされた網状電極構造体（３０）を含むこ
   とを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気泳動表示装置におい
   て、前記網状電極構造体（３０）は前記表示装置の前記
   陽極（２６）の代用をすることを特徴とする電気泳動表
   示装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電気泳動表示装置におい
   て、前記陽極（２６）はインジウム−スズ−酸化物（Ｉ
   ＴＯ）の薄層を含み、前記網状電極構造体（３０）は前
   記陽極（２６）と前記ＸＹマトリックス組立体との間に
   配置されかつ電気泳動粒子をさらに制御するためにバイ
   アスをかけられて動作することを特徴とする電気泳動表
   示装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電気泳動表示装置におい
   て、前記網状電極構造体はメッシュ構造を形成するため
   に表面に複数の開口を有する導電材料の平坦シートでな
   ることを特徴とする電気泳動表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電気泳動表示装置であっ
   て、前記電気泳動表示装置を照明するために前記陽極を
   通して前記マトリックス組立体に光を通過させるように
   前記陽極の付近に配置される光源を、さらに、含むこと
   を特徴とする電気泳動表示装置。