JP3715906B2 - 電気泳動表示装置、及び該電気泳動表示装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術の目覚しい進歩により、個人が扱うことのできる情報量は飛躍的に増大している。これにともない、情報の出力手段として、低消費電力かつ薄型の表示装置の開発が盛んに行われるようになった。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れている。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負担が重いという問題があり、この問題が未だ十分に解決されていない。このため、低消費電力、視覚への負担軽減などの観点から反射型表示装置が期待されている。
【０００３】
その一つとして、Ｈａｒｏｌｄ Ｄ． Ｌｅｅｓ等により電気泳動表示装置が提案されている（米国特許ＵＳＰ３６１２７５８公報）。
【０００４】
図２７(a) は、その電気泳動表示装置の構造の一例を示す図であるが、この種の電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板１ａ，１ｂと、これらの基板１ａ，１ｂの間に充填された絶縁性液体２と、該絶縁性液体２に分散された多数の着色帯電泳動粒子３と、それぞれの基板１ａ，１ｂに沿うように各画素に配置された表示電極１５ａ，１５ｂと、を備えている。なお、符号７は、画素と画素との間に設けられた隔壁であって、着色帯電泳動粒子３の他の画素への移動を防止し、均一表示を維持するために設けられたものである。この装置において、着色帯電泳動粒子３は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極１５ａ，１５ｂに印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極１５ａ又は１５ｂに吸着されるが、絶縁性液体２及び着色帯電泳動粒子３はそれぞれ異なる色に着色されているため、着色帯電泳動粒子３が観察者側の表示電極１５ａに吸着されている場合には該粒子３の色が視認され（図２７(b) 参照）、着色帯電泳動粒子３が他側の表示電極１５ｂに吸着されている場合には絶縁性液体２の色が視認されることとなる（図２７(a) 参照）。したがって、印加電圧の極性を画素毎に制御することによって、様々な画像を表示することができる。以下、このタイプの装置を“上下移動型”とする。
【０００５】
しかしながら、このような上下移動型の電気泳動装置では、絶縁性液体２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。
【０００６】
かかる問題を解決するものとして、図２８に示すタイプの電気泳動表示装置（以下“水平移動型電気泳動表示装置”とする）が特開昭４９−５５９８号公報や特開昭４９−０２４６９５号公報や特開平１１−２０２８０４号公報に開示されている。かかる水平移動型電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板１ａ，１ｂと、これらの基板１ａ，１ｂの間に充填された絶縁性液体２と、該絶縁性液体２に分散された多数の着色帯電泳動粒子３と、各画素に配置された一対の表示電極２５ａ，２５ｂと、を備えているが、一対の表示電極２５ａ，２５ｂは、上述のタイプのように絶縁性液体２を挟み込むように配置されているのではなく、一方の基板１ｂに沿うように並べて配置されている。かかる水平移動型電気泳動表示装置の場合、絶縁性液体２は透明であれば良くて発色材を混入する必要が無いため、上述のような問題を回避できる。そして、該装置においては、一方の表示電極２５ａは帯電泳動粒子３と同じ色（例えば、黒色）の着色層で被覆されていて、他方の表示電極２５ｂは他の色（例えば、白色）の着色層で被覆されている。着色帯電泳動粒子３は、それらの表示電極２５ａ，２５ｂへ印加する電圧の極性に応じて水平に（基板に沿う方向に）移動し、表示電極２５ａ又は２５ｂに吸着されるが、着色帯電泳動粒子３が表示電極２５ａに吸着されている場合には表示電極２５ｂの色の方が視認され易くなり（図２８(a) 参照）、着色帯電泳動粒子３が表示電極２５ｂに吸着されている場合には画素全体が帯電泳動粒子３と同じ色に視認される（図２８(b) 参照）。したがって、印加電圧の極性を画素毎に制御することにより、種々の画像を表示することができる。
【０００７】
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。
【０００８】
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や、基板加熱を要しないＴＦＴ転写方式による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。
【０００９】
一方、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り、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、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という現象（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。
【００１０】
このような問題を解決するものとして、原理的に閾値を持たない電気泳動表示において、一対の表示電極に加えて制御電極を付加し、それら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。
【００１１】
このような３電極構造に関する提案はほとんどが上下移動型電気泳動表示装置に関してなされたものであり、例えば特公昭６１−０１６０７４号公報（ＵＳＰ４２０３１０６）がある。
【００１２】
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、特許公報第０２７４００４８号（ＵＳＰ５３４５２５１、特表平８−５０７１５４号公報）においてなされている。但しその公報においては、絶縁性液体２は透明ではなく着色されていると考えられ、前述の特開昭４９−５５９８号公報及び特開平１１−２０２８０４号公報及び本発明が対象とする、絶縁性液体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。
【００１３】
特許公報第０２７４００４８号では制御電極の配置に関して２つの構成（第１の構成及び第２の構成）が開示されている。第１の構成では、制御電極（グリッドライン）は、図２９(a) に符号３６ａで示すように、フェースプレート１ｂに対して２５−１１６μｍの間隔で対向配置された後方プレート１ａ上に形成される。なお、符号３５ａは陰極素子を示し、符号３５ｂは陽極素子を示し、符号３７は陽極素子上に形成されたクロム層、符号３８はクロム層上に形成されたフォトレジストを示す。なお、これらのクロム層３７及びフォトレジスト３８によって、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂの境界に約０．３μｍの段差が形成されている。
【００１４】
また、第２の構成では、制御電極（グリッドライン）は、図２９(b) に符号３６ｂで示すように、フェースプレート１ｂ上の陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間に配置されている。
【００１５】
なお、第１構成、第２構成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陰極素子３５ａと、この陰極素子３５ａ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陽極素子３５ｂがフェースプレート１ｂ上に配置される（図３０参照）。図３０においては説明の便宜上、陰極素子３５ａ、陽極素子３５ｂともに１ラインで構成される場合について示してある。
【００１６】
次に、図２９(a) に示す電気泳動表示装置（第１構成）の基本動作について、図３１に沿って説明する。帯電泳動粒子３には、黄色で負極性に帯電されたものを用いた。
【００１７】
いま、グリッドライン３６ａに０Ｖ、陽極素子３５ｂに０Ｖ、陰極素子３５ａに約＋１２Ｖの電圧を印加すると、帯電泳動粒子３は陰極素子３５ａの表面に移動し、画素は黄色表示状態となる（図３１(a) 参照）。
【００１８】
次に、グリッドライン３６ａに０Ｖ、陽極素子３５ｂに＋１５Ｖ、陰極素子３５ａに０Ｖの電圧を印加すると、帯電泳動粒子３は陽極素子３５ｂを覆うように移動する（図３１(b) 参照）。
【００１９】
さらに、同図(a) の状態の後、グリッドライン３６ａに書き込み禁止電圧として負電圧を印加すると、帯電泳動粒子３の陽極素子３５ｂへの移動は阻止される（同図(c) 参照）。
【００２０】
一方、第２の構成においては、グリッドライン３６ｂに書き込み禁止電圧を印加した画素では、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間における帯電泳動粒子３の移動（画素書き込み）が禁止され、そのような書き込み禁止電圧を印加しない画素では、陰極素子３５ａ及び陽極素子３５ｂに印加する電圧に従って帯電泳動粒子３が移動して画素書き込みがなされる。なお、この第２の構成においては、グリッドライン３６ｂを含めた駆動に関係する全ての構成要素３５ａ，３５ｂが同一プレート１ｂ上に配置されるため、両プレート１ａ，１ｂを貼り合わせる工程での位置合わせを簡素化できる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１及び第２の構成の水平移動型電気泳動装置は、主に次に述べるような問題点を抱えていた。
【００２２】
(1) 表示コントラストの低下
第１の構成においては、段差を高くしすぎると、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間に電圧を印加しても、一部の帯電泳動粒子３が段差を越えられずに段差底部に残留してしまい（図３３(a) の符号Ｇ１参照）、陽極素子３５ｂを覆う粒子数が不足して表示コントラストが低下するという問題があった。このような問題を回避するには、段差をあまり高くしなければ（例えば帯電泳動粒子３の直径程度にすれば）良いが、その場合には、段差による帯電泳動粒子３の移動抑制効果が不十分となってしまう。そのため、図３３(b) に示すようにグリッドライン３６ａに電圧を印加して帯電泳動粒子３の移動を阻止しようとしても、一部の帯電泳動粒子３は、符号Ｇ２で示すように段差を越えて移動してしまい、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低下するという重要な問題が発生する。
【００２３】
(2) 消費電力の増加等
その場合（つまり、図３３(b) に示すように、段差が低い電気泳動表示装置において、グリッドライン３６ａへの印加電圧によって帯電泳動粒子３の移動を阻止しようとする場合）でも、グリッドライン３６ａに印加する電圧を十分に大きくすることによって、符号Ｇ２で示されるような移動粒子の発生は回避できる。しかし、該印加電圧を大きくすると、消費電力が増加してしまうという問題や、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除去後も残留し、この残留電荷のもたらす意図せぬ電界によって帯電泳動粒子３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。
【００２４】
(3) 表示コントラストの制限
上述のように段差を低くした場合には、図３３(c) に符号Ｇ３で示すように、帯電泳動粒子３が、凹部（陰極素子３５ａの部分の凹部）に収容され切れずに陽極素子３５ｂの方へ溢れ出てしまい、その結果、表示コントラストが低下してしまうという問題があった。
【００２５】
段差を低くしたままでこのような問題を解決する方法としては、陰極素子３５ａの面積を大きくして凹部の容積を増加させてやる方法がある。この方法を採れば、陰極素子と陽極素子との面積比が小さくなってしまって表示コントラストが低下するという問題があった。
【００２６】
また、特表平８−５０７１５４号公報で開示された電気泳動表示装置においては、電極構成的に表示コントラストが制限されてもいる。図３０に示すように、フォーク状陰極素子３５ａとフォーク状陽極素子３５ｂとが互いに対向するようにフェースプレート１ｂ上に同一高さに配置されているが、相互の絶縁のためには、離間させておく必要がある。そのため、離間させた分だけ１画素内における素子面積（陰極素子３５ａを配置する面積、陽極素子３５ｂを配置する面積）を小さくせざるを得ず、結果として表示コントラストが低下してしまうという問題があった。
【００２７】
(4) 高精細表示装置の製造が困難
また、各フォーク状素子３５ａ，３５ｂが同一平面内に配置されるような構成では、表示部が高精細になるほど、各素子が細くなるとともに、素子間のギャップ間隔も細くせざる得なくなる。このため、製造工程において、素子間の電気的ショート部が発生し易く、高精細表示装置の製造が困難である。
【００２８】
(5) 一方向書き込みに制限
さらに、特表平８−５０７１５４号公報で開示された第１の構成においては、段差による帯電泳動粒子の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、最初に全画面の帯電泳動粒子３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という問題があった。
【００２９】
また、プレート１ａ，１ｂをフレキシブルな材料にて構成する場合、電気泳動表示装置は折り曲げることができる反面、後方プレート１ａとフェースプレート１ｂとの間隙を精度良く保つことが困難である。第１の構成では、グリッドライン３６ａと陰極素子３５ａ等とは互いに異なるプレート１ａ，１ｂに形成されていて間隙が変動し易く、帯電泳動粒子３の制御性が悪くなるという問題があった。また、グリッドライン３６ａと陰極素子３５ａ等とは互いに異なるプレート１ａ，１ｂに形成されているため、プレート１ａ，１ｂの貼り合わせ工程においては、グリッドライン３６ａと陰極素子３５ａ等とが対向するように、精度の良い位置合わせが必要となり、貼り合わせ作業が煩雑になるという問題があった。
【００３０】
これに対して、第２の構成においては、グリッドライン３６ｂと陰極素子３５ａ等とは同じプレート１ｂに配置されていることから上述のような問題が発生せず、フレキシブルなプラスチック基板をプレートに用いて、解像度の高い表示装置の実現をすることができる。また、プレート貼り合わせ作業も簡素化される。
【００３１】
しかし、かかる第２構成のものでは、帯電泳動粒子３は、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間の移動こそ禁止されるものの、図３２(a) (b) に示すようにグリッドライン３６ｂから遠ざかるように移動してしまって分布の偏りが発生し、陰極素子３５ａ又は陽極素子３５ｂの表面に均一に分散されるようには配置されず、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った。また、図３２(a) (b) に示すように、後方プレート１ａの側にまで一旦移動してしまった帯電泳動粒子３は、グリッドライン３６ｂや陰極素子３５ａ等へ印加される電圧の極性を変えただけでは後方プレート１ａからは遊離せず、制御不能になってしまうという問題があった。
【００３２】
そこで、本発明は、上述した問題を解決する電気泳動表示装置及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。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置された第１及び第２基板と、これらの基板の間隙に配置された絶縁性液体と、該絶縁性液体に分散された複数の着色帯電泳動粒子と、を備えた電気泳動表示装置において、前記基板の間隙に前記第２基板に沿って段部が配置されることに基づき、前記絶縁性液体の厚い部分に対向する下段面と、前記絶縁性液体の薄い部分に対向する上段面とが各画素に形成され、該下段面に沿うように第１表示電極が配置され、前記上段面に沿うように第１制御電極と第２表示電極とが配置され、前記第１制御電極は、前記第２表示電極と比較して、前記第１表示電極に近接して配置され、印加電圧を変えることにより、前記第１表示電極と前記第２表示電極との間の前記帯電泳動粒子の移動を許可または禁止する電極であることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３５】
本発明に係る電気泳動表示装置は、例えば図１(a)(b)に符号Ｄ１で示すように、所定間隙を開けた状態に配置された第１及び第２基板１ａ，１ｂと、これらの基板１ａ，１ｂの間隙に配置された絶縁性液体２と、該絶縁性液体２に分散された複数の着色帯電泳動粒子３と、を備えている。そして、これらの基板１ａ，１ｂの間隙に第２基板１ｂに沿って段部４が配置されることに基づき、絶縁性液体２の厚い部分に対向する下段面Ｆ１と、絶縁性液体２の薄い部分に対向する上段面Ｆ２とが各画素Ｐに形成されている。
【００３６】
また、下段面Ｆ１に沿うように第１表示電極５ａが配置され、上段面Ｆ２に沿うように第１制御電極６ａと第２表示電極５ｂとが配置されている。ここで、前記第１制御電極６ａは、前記第２表示電極５ｂと比較して前記第１表示電極５ａに近接する側に配置されている。つまり、前記第２基板１ｂ上に段部４が形成され、その下段に第１表示電極５ａが配置され、上段に第２表示電極５ｂが配置され、該段部４の中段に第１制御電極６ａが配置されている。
【００３７】
なお、第１制御電極６ａの幅や形状は特に限定されるものではなく、帯電泳動粒子３の移動を抑制するような電気的ゲートバリア（詳細は後述）を形成しうるものであればよい。図１(a)(b)では、第１制御電極６ａは第２表示電極５ｂとほぼ同様の大きさに形成されているが、図２に符号１６ａで示すように、凹部Ｅの近傍にだけ形成されていても良い。
【００３８】
また、図１に示す電気泳動表示装置Ｄ１では、下段面Ｆ１（すなわち、凹部Ｅ）は画素Ｐのほぼ中央部に１つだけ配置され、かつ円形に形成されているが（図３参照）、配置位置・個数や配置形状はこれらのものに限定されるものではない。例えば、
・ 画素の中央部から偏心した位置に形成しても、
・ 円以外の形状であっても（例えば、図４に符号Ｅ１で示す四角形形状や図５に符号Ｅ２で示すストライプ形状であっても）、
・ 各画素に２つ以上ずつ形成しても（例えば、図６に符号Ｅ３で示すように２つずつ形成しても、図７に符号Ｅ４で示すように４つずつ形成しても）、
良い。
【００３９】
一方、図１及び図３に示す凹部Ｅは円柱状をしているが、帯電泳動粒子３が表示電極５ａ，５ｂの間を移動できるものであれば限定はない。例えば、図８に符号Ｅ５で示すように、入り口の方が底部に比べて狭くなったような逆テーパ形状であっても、図９に符号Ｅ６で示すように入り口の方が底部に比べて広くなったようなテーパ形状であっても良い。また、図１０に示すように、凹部Ｅ７の底部を緩やかな曲面で湾曲させても良い。
【００４０】
また、各画素の形状は四角形でなくても、他の形状（例えば、図１１に示す六角形形状）であっても良い。
【００４１】
さらに、図１に示す電気泳動表示装置では、“第１表示電極５ａが占める領域Ｐ１”の方が“第２表示電極５ｂが占める領域Ｐ２”によって囲まれるように構成されているが、その関係が逆であっても良い。すなわち、“第１表示電極が占める領域”を画素周縁部に形成し“第２表示電極が占める領域”を画素中央部に配置すると良い。具体的には、“第２表示電極が占める領域”を環状に配置しても良い。
【００４２】
ところで、画素サイズが１２５μｍ×１２５μｍの場合には、帯電泳動粒子３の粒径を０．５〜１０μｍとし、第１基板１ａと第２基板１ｂとの間隙を１０〜１００μｍとし、段部４の段差寸法は５〜７０μｍ程度にすれば良い。一般的には、段部４の段差寸法は、帯電泳動粒子３の粒径の数倍〜数百倍にすると良い。
【００４３】
ところで、図１２に示すように、前記第１基板１ａの側に第２制御電極６ｂを配置しても良い。この電極６ｂは第１基板１ａのほぼ全面に形成しておくと良く、透明にすると良い。なお、このように配置した第２制御電極６ｂに適正な電圧を印加した場合には、段部４の高さ（段差）を泳動粒子径の数十倍程度に高くした場合であっても帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａから第２表示電極５ｂに円滑に移動させることができ、帯電泳動粒子３の凹部への残留や、該残留に伴うコントラストの低下を防止できる。
【００４４】
また、これらの電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂにはそれぞれ引き回し配線（図示ｚ方向に互いにずれる状態で互いに絶縁された状態に配置配置されたもの）を接続し、それらの引き回し配線を介して各電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂに電圧印加手段を接続して電圧を印加するようにすると良い。
【００４５】
またさらに、第２表示電極面が、段差構造の形成する凹部以外の表示部を完全に覆うように形成されてもよい。こうすることで、各電極の引き回し配線が第２表示電極面により完全に遮蔽され、帯電泳動粒子の駆動に対する配線からの漏れ電界の影響を防止することができる。電圧によって表示を行う方式である電気泳動表示装置の場合、配線からの漏れ電界によって、表示劣化が発生するという大きな問題があった。本発明では、このような配線からの漏れ電界の遮蔽のため、新たにシールド電極等を設けることなく、表示電極に遮蔽効果を持たせることができるため、構成のコンパクト化、製造容易化をおこなうことができる。
【００４６】
図５、７は、本発明における電気泳動表示装置の平面図であるが、第２表示電極面が、段差構造の形成する凹部以外の表示部を完全に覆うように一体に形成されている。このことによって、第２表示電極の遮蔽効果により、第１表示電極や第１制御電極の引き回し配線からの漏れ電界による、帯電泳動粒子の不必要な駆動（つまり、表示劣化）を防止することができる。このような遮蔽効果は、本発明の構成上の顕著な特徴である、階層的な電極配置に由来するものであり、特許公報第０２７４００４８号に開示されているような、２つの表示電極が嵌合して配置されてなる従来の構成では不可能であり、明らかにことなるものである（図３０参照）。
【００４７】
ところで、本発明に係る電気泳動表示装置は、第１表示電極５ａ又は第２表示電極５ｂを覆う位置に移動させた帯電泳動粒子３を、絶縁性液体２を介して視認するものであり、水平移動型である。このため、絶縁性液体２は、帯電泳動粒子３を視認できる程度に透明にすると良い。そして、いずれか一方の表示電極５ａ又は５ｂには着色帯電泳動粒子３と同じ色を付し、他方の表示電極５ｂ又は５ａには異なる色を付すと良い。例えば、着色帯電泳動粒子３を黒色、第１表示電極５ａを黒色、第２表示電極５ｂを白色としても良いが、もちろんこれに限られるものではなく、配色の組み合せは自由である。また、カラー表示をしたい場合には、着色帯電泳動粒子３を黒色、一方の表示電極５ａ又は５ｂを黒色、他方の表示電極５ｂ又は５ａを適宜赤・緑・青色とすると良い。なお、電極に色を付す方法としては、
・ 電極自体を着色する方法
・ 電極とは別に着色層を設ける方法
・ 電極を覆うように形成した絶縁層を利用する方法（例えば、絶縁層自体の色を利用したり、絶縁層に着色材料を混ぜ込む方法）、
を挙げることができる。
【００４８】
なお、一方の電極を黒色とし他方の電極を白色とする場合、それらの面積比は３：７程度にすると良い。例えば、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色とする場合、第１表示電極５ａが占める領域Ｐ１は画素面積の１０〜３０％とし、第２表示電極５ｂが占める領域Ｐ２は画素面積の９０〜７０％程度にすると良い。
【００４９】
その他の構成について説明する。
【００５０】
各画素の周囲を取り囲むように隔壁部材７を配置しても良い。これにより、画素間における帯電泳動粒子３の移動を防止できる。隔壁材料としてはポリマー樹脂を使用すると良い。隔壁形成に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等を用いることができる。
【００５１】
また、電極５ａ，５ｂ，…を覆うように絶縁層を形成すると良く、絶縁層を形成した場合には、各電極５ａ，５ｂ，…から帯電泳動粒子３への電荷注入を防止できる。この絶縁層に用いる材料としては、薄膜でもピンホールが形成されにくく、低誘電率の材料、具体的には、アモルファスフッ素樹脂、高透明ポリイミド、ＰＥＴ等が好ましい。
【００５２】
さらに、基板１ａ，１ｂには、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）等のポ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。
【００５３】
第１表示電極５ａの材料は、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い。第２制御電極６ｂの材料は、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良く、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）を用いると良い。
【００５４】
またさらに、帯電泳動粒子３としては、絶縁性液体中で正極性又は負極性の良好な帯電特性を示す材料を用いると良い。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂を用いると良く、黒色に着色する場合にはそれらの樹脂にカーボンなどを混ぜると良い。
【００５５】
また、絶縁性液体２には、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と良い。
【００５６】
なお、本実施の形態に係る電気泳動表示装置では、図３に示すように、図示ｘ方向には複数の走査電極線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…が配置されており、各走査電極線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…は、該方向ｘに沿って配置される画素（例えば、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，…）の各第１制御電極６ａに電気的に接続されている。また、図示ｙ方向には複数の第１信号電極線ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３，…や第２信号電極線ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３，…が配置されており、第１信号電極線ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３，…は、該方向ｙに沿って配置される画素（例えば、Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，…）の各第１表示電極５ａに電気的に接続され、第２信号電極線ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３，…は、該方向ｙに沿って配置される画素（例えば、Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，…）の各第２表示電極５ｂに電気的に接続されている。なお、この図においては３×３個の画素のみが示されているが、もちろんこれに限られるものではない。
【００５７】
（製造法の説明）
まず第２基板１ｂに第１表示電極５ａを形成する。
【００５８】
次いで、段部４、第１制御電極６ａおよび第２表示電極５ｂを形成する。形成には、蒸着、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチング、めっき法、モールドあるいは印刷法を用いると良い。例えば、段部形成材料を基板全面に形成し、その表面に第１制御電極６ａを形成（成膜・パターニング）する。さらにその上に、段部形成材料を形成し、第２表示電極膜、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ニングする。最後に、最上面のレジストパターンをマスク層として、第２表示電極膜、段部形成材料を順次ドライエッチングまたはウエットエッチングすることによって段部４を形成する。
【００５９】
その後、基板１ａ，１ｂを貼り合わせ、絶縁性液体２や帯電泳動粒子３を注入する。
【００６０】
（単純マトリクス駆動方法）
以下、本発明における単純マトリックス駆動法ついて説明する。
【００６１】
上述した第１制御電極６ａの電圧を低くした状態で、第１表示電極５ａ及び第２表示電極５ｂの間に電圧を印加する。その印加電圧の極性を画素毎に制御すると、帯電泳動粒子３はいずれかの電極５ａ又は５ｂに吸着されるが、その作用を利用して画像を表示することができる。
【００６２】
そして、第１制御電極６ａの電圧を高くすると、各画素の表示状態は保持される。
【００６３】
本実施の形態では、一方の表示電極（例えば、第１表示電極５ａ）から他方の表示電極（例えば、第２表示電極５ｂ）に対して帯電泳動粒子３を移動させるに際し、
・ 帯電泳動粒子３を一方の表示電極（例えば、第１表示電極５ａ）から第１制御電極６ａの近傍に移動させる第一の過程、
を実施すると良い。この第一の過程においては、帯電泳動粒子３を正極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＞第１制御電極６ａの制御電圧＞移動先である表示電極の駆動電圧」
とし、帯電泳動粒子３を負極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＜第１制御電極６ａの制御電圧＜移動先である表示電極の駆動電圧」
とすれば良い。そして、図１２に示すように第２制御電極６ｂを設けている場合には、帯電泳動粒子３を正極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＞第２制御電極６ｂの制御電圧＞移動先である表示電極の駆動電圧」
とし、帯電泳動粒子３を負極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＜第２制御電極６ｂの制御電圧＜移動先である表示電極の駆動電圧」
とすれば良い。
【００６４】
また、上述した第一の過程を実施した後、
・ 第一の過程によって第１制御電極６ａの近傍に移動されてきた帯電泳動粒子３を、他方の表示電極（例えば、第２表示電極５ｂ）に移動させる第二の過程、を実施すると良い。この第二の過程においては、帯電泳動粒子３を正極性に帯電させている場合には、
「第二過程における第１制御電極６ａの制御電圧＞第一過程における第１制御電極６ａの制御電圧」
とし、帯電泳動粒子３を負極性に帯電させている場合には、
「第二過程における第１制御電極６ａの制御電圧＜第一過程における第１制御電極６ａの制御電圧」
にすると良い。
【００６５】
書き込み方法については複数のバリエーションが考えられる。まず、各電極との配線方式に関しては、
・ 各画素の第１制御電極６ａが走査電極線に、表示電極５ａ，５ｂが信号電極線に配線される場合と、
・ 各画素の第１制御電極６ａが信号電極線に、表示電極５ａ，５ｂが走査電極線に配線される場合と
の２通りがある。また、書き込み方向については、
・ 最初に画面全体を一方の状態にリセットしたのち、各走査ラインに書き換えが必要な画素についてのみ一方向の書き込みをおこなう場合と、
・ 各走査ラインに白状態・黒状態の双方向に対して書き込みをおこなう場合、とがある。
【００６６】
（双方向書き込み）
以下、このような駆動方法の一例（双方向書き込み）を具体的数値を用いて図１３に沿って詳述する。
【００６７】
いま、図１３(a) に示すように、第１制御電極６ａに書き込み許可電圧として制御電圧Ｖｃ＝０Ｖを印加している状態で、第１表示電極５ａの電圧をＶｄ１＝＋２０Ｖとし、第２表示電極５ｂの電圧をＶｄ２＝−２０Ｖとすると、正極性に帯電されている帯電泳動粒子３は、第２表示電極５ｂの側に移動する。
【００６８】
これに対して、同図(b) に示すように、第１制御電極６ａに書き込み許可電圧として制御電圧Ｖｃ＝０Ｖを印加している状態で、第１表示電極５ａの電圧をＶｄ１＝−２０Ｖとし、第２表示電極５ｂの電圧をＶｄ２＝＋２０Ｖとすると、正極性に帯電されている帯電泳動粒子３は、第１表示電極５ａの側に移動する。
【００６９】
また、帯電泳動粒子３が第１表示電極５ａを覆っている状態で、第１制御電極６ａに書き込み禁止電圧（保持電圧）として制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖを印加する。これにより、第１制御電極間（６ａ，６ａ間）には電気的ゲートバリアが形成され、帯電泳動粒子３の第２表示電極５ｂへの移動が禁止される（同図(c)(d)参照）。さらに、帯電泳動粒子３が第２表示電極５ｂを覆っている状態で、第１制御電極６ａに書き込み禁止電圧（保持電圧）として制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖを印加する。これにより、第１制御電極間（６ａ，６ａ間）には電気的ゲートバリアが形成され、帯電泳動粒子３の第１表示電極５ａへの移動が禁止される（同図(e)(f)参照）。
【００７０】
（一方向書き込み）
では次に、単純マトリクス駆動の一例として、図１４及び図１５を用いて一方向書き込みについて説明する。ここで、図１４は、１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図であり、同図(a) は、第１表示電極５ａに印加される駆動電圧Ｖｄ１の変化の様子を示す図であり、同図(b) は、第２表示電極５ｂに印加される駆動電圧Ｖｄ２の変化の様子を示す図であり、同図(c) は、第１制御電極６ａに印加される制御電圧Ｖｃの変化の様子を示す図であり、同図(d) は反射率の変化を示す図である。また、図１５は、図１４のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図であり、同図(a) は期間０〜Ｔａのときの様子を示す図であり、同図(b) は期間Ｔａ〜Ｔｂのときの様子を示す図であり、同図(c) は期間Ｔｂ以降のときの様子を示す図である。なお、ここでは、帯電泳動粒子３の帯電極性を正極性とし、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色としている。
【００７１】
いま、図１５(a) に示すように、帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａの方に吸着させて凹部Ｅ内に配置している状態で、期間０〜Ｔａにおいて、
駆動電圧Ｖｄ１＝０Ｖ（図１４(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖ（同図(c) 参照）
とする。この制御電圧Ｖｃによって、相対向する第１制御電極６ａ及び６ａの間には電気的ゲートバリアが発生し、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃによって表示電極側に押し付けられ凹部Ｅに封じ込められた状態となる。このため、外部からは、帯電泳動粒子３よりも第２表示電極５ｂの方が明瞭に視認することができ、画素としては白（反射率７０％程度の白表示状態）を表示することとなる。
【００７２】
次に、期間Ｔａ〜Ｔｂにおいて、Ｖｄ１＞Ｖｃ＞Ｖｄ２となるような電圧、すなわち、
駆動電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ（図１４(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋１０Ｖ（同図(c) 参照）
とする。これによって、図１５(b) に示すように、第１表示電極５ａ上にある泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトル（図中の矢印参照）が十分に形成され、全ての泳動粒子３は高い段差（段部４の段差）を乗り越えて第２表示電極５ｂへと移動する。そして、第２表示電極５ｂが、黒色の帯電泳動粒子３によって覆われるため、画素としては黒色（反射率５％程度の黒表示状態）を表示することとなる（図１４(d) 参照）。またこの電界は、泳動粒子３の移動に効率よく利用されるように形成されるため、駆動電圧を低減することができている。このように本発明の特徴の一つである駆動方法によって、従来構造（特許公報第０２７４００４８号）において懸念された、段差が高くなることでおきる段差底部への泳動粒子２の残留はまったく観察されない。
【００７３】
その後、Ｔｂ以降の期間においては、期間０〜Ｔａと同じ電圧を印加するため、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖによって第２表示電極側に押し付けられ第１表示電極５ａへの移動が禁止されて、黒表示が保持されることとなる。
【００７４】
このような一方向書き込みによって複数の画素を駆動する場合の駆動方法について、図１６に沿って説明する。ここで、第１制御電極６ａは走査電極線に接続し、第１表示電極５ａは信号電極線に接続し、第２表示電極５ｂは接地したとする。
【００７５】
まず、全ての走査電極線にＶｃ＝−１０Ｖを印加し、全ての信号電極線にＶｄ１＝−４０Ｖを印加する。これにより、各画素の帯電泳動粒子３は図１６(a) に示すように凹部Ｅへと移動し、画面全体は白状態にリセットされる。
【００７６】
書き込みは順番に走査電極線を選択しながら行なう。選択期間においては、走査電極線に書き込み許可電圧としてＶｃ＝＋１０Ｖを印加し、表示したい画像データに相当する信号を各信号電極線に印加する。例えば、黒状態を書き込みたい画素にはＶｄ１＝＋４０Ｖなる電圧を印加すると、図１６(b) に示すように帯電泳動粒子３は第２表示電極５ｂを覆うように移動する。また、白状態を保持したい画素（すなわち、同図(a) のようにリセットされた状態を保持したい画素）には、Ｖｄ１＝０Ｖ，Ｖｃ＝＋１０Ｖの電圧を印加すると良い（同図(c) 参照）。以上のようにして、選択期間において所望の画素に対してのみ黒状態への一方向書き込みが行なわれる。
【００７７】
一方、非選択期間においては、第１制御電極６ａにはＶｃ＝＋８０Ｖの電圧が印加され、第１制御電極６ａ，６ａの間には、泳動粒子３の通過を禁止する電気的ゲートバリアが形成される。この結果、各信号電極線に黒書き込み信号が印加された状態（同図(d)(f)参照）、または黒書き込み信号が印加されない状態（同図(e)(g)参照）のそれぞれにおいて、表示状態が良好に保持される。
【００７８】
またこのとき、本発明の構成では表示電極５ａ，５ｂの近傍において、表示電極の垂直方向に泳動粒子を押さえ込む電界が形成されるために、特表平８−５０７１５４号公報に記載の第２の構成（図３２参照）で問題であったような表示電極面内での泳動粒子３の偏りや、上基板側への貼りつき等の問題が発生するようなことはない。
【００７９】
（高速書き込み動作）
次に図１７及び図１８を用いて、高速書き込み動作について説明する。この高速書き込みは、特表平８−５０７１５４号公報で開示された構成では困難であって、本発明の大きな特徴の一つである。ここで、図１７は、１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図であり、同図(a) は、第１表示電極５ａに印加される駆動電圧Ｖｄ１の変化の様子を示す図であり、同図(b) は、第２表示電極５ｂに印加される駆動電圧Ｖｄ２の変化の様子を示す図であり、同図(c) は、第１制御電極６ａに印加される制御電圧Ｖｃの変化の様子を示す図であり、同図(d) は反射率の変化を示す図である。また、図１８は、図１７のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図であり、同図(a) は期間０〜Ｔａのときの様子を示す図であり、同図(b) は期間Ｔａ〜Ｔｃのときの様子を示す図であり、同図(c) は期間Ｔｃ〜Ｔｂのときの様子を示す図であり、同図(d) は期間Ｔｂ以降のときの様子を示す図である。なお、ここでは、帯電泳動粒子３の帯電極性を正極性とし、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色としている。
【００８０】
いま、図１８(a) に示すように、帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａの方に吸着させて凹部Ｅ内に配置している状態で、期間０〜Ｔａにおいて、
駆動電圧Ｖｄ１＝０Ｖ（図１７(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖ（同図(c) 参照）
とする。この制御電圧Ｖｃによって、相対向する第１制御電極６ａ及び６ａの間には電気的ゲートバリアが発生し、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃによって表示電極側に押し付けられ凹部Ｅに封じ込められた状態となる。このため、外部からは、帯電泳動粒子３よりも第２表示電極５ｂの方が明瞭に視認することができ、画素としては白（反射率７０％程度の白表示状態）を表示することとなる。
【００８１】
次に、期間Ｔａ〜Ｔｃにおいて、Ｖｄ１＞Ｖｃ＞Ｖｄ２となるような電圧、すなわち、
駆動電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ（図１７(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋１０Ｖ（同図(c) 参照）
を印加する。これによって、第１表示電極５ａ上にある泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトル（図１８(b) 中の矢印参照）が形成され、第一段階として全ての泳動粒子３は第１表示電極５ａから第１制御電極６ａにまで引き上げられる。
【００８２】
このように全ての泳動粒子３が第１制御電極６ａの近傍（或いは第１制御電極６ａの上側）にまで移動するタイミングで、期間Ｔｃ〜Ｔｂにおいて、第２段階として、第１制御電極６ａの制御電圧をＶｃ＝＋８０Ｖとする（図１７(c) 参照）。この制御電圧によって、泳動粒子３を第２表示電極５ｂにまで移動せしめる電界ベクトルが形成され、泳動粒子３の第２表示電極５ｂへの移動が加速されて、最終的に全ての泳動粒子が第２表示電極５ｂに移動することとなる（図１８(c) 参照）。そして、第２表示電極５ｂが、黒色の帯電泳動粒子３によって覆われるため、画素としては黒色（反射率５％程度の黒表示状態）を表示することとなる（図１７(d) 参照）。
【００８３】
その後、Ｔｂ以降の期間においては、期間０〜Ｔａと同じ電圧を印加するため、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖによって第２表示電極側に押し付けられ第１表示電極５ａへの移動が禁止されて、反射率５％程度の黒表示が保持されることとなる（図１８(d) 参照）。
【００８４】
以上のような駆動方法により高速書き込みがおこなわれる。この駆動方法では、図１４に示した駆動方法のようにＴａ〜Ｔｂの期間（すなわち、帯電泳動粒子３が第１表示電極５ａから第２表示電極５ｂに移動する間）ずっと書き込み電圧を印加しているわけではなく、帯電泳動粒子３が第１表示電極５ａから第１制御電極６ａの近傍に移動するＴａ〜Ｔｃの期間のみ、書き込み電圧を印加する。このことにより、単純マトリクス駆動において、高速書き換えを実現することができる。つまり、泳動粒子３が制御電極６ａの近傍にまで移動し、その状態で制御電極６ａに制御電圧（Ｖｃ＝＋８０Ｖ）が印加されてしまえば、泳動粒子３を第２表示電極５ｂに押し付ける電界ベクトルが形成されており、その後どのような電圧が第１表示電極５ａに印加されても、泳動粒子３は第２表示電極５ｂに移動する。よって、順番に走査電極線を選択しながら行なう単純マトリクス駆動において、１本の走査電極線に費やす書き換え時間を短縮でき（すなわち、泳動粒子３が第１表示電極５ａから第２表示電極５ｂに移動するＴａ〜Ｔｂの期間から、第１表示電極５ａから制御電極６ａ近傍に移動するＴａ〜Ｔｃの期間に短縮することができ）、よって本発明の高速書き込み駆動は、走査電極線の数が大幅に増加する表示装置の高精細化や大判化において、大きな利点を有することとなる。
【００８５】
（駆動動作）
次に、図１２に示した電気泳動表示装置Ｄ３の駆動方法について、図１９及び図２０に沿って説明する。ここで、図１９は、１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図であり、同図(a) は第１表示電極５ａに印加される駆動電圧Ｖｄ１の変化の様子を示す図であり、同図(b) は、第２表示電極５ｂに印加される駆動電圧Ｖｄ２の変化の様子を示す図であり、同図(c) は、第１制御電極６ａに印加される制御電圧Ｖｃ１の変化の様子を示す図であり、同図(d) は、第２制御電極６ｂに印加される制御電圧Ｖｃ２の変化の様子を示す図であり、同図(e) は反射率の変化を示す図である。また、図２０は、図１９のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図であり、同図(a) は期間０〜Ｔａのときの様子を示す図であり、同図(b) は期間Ｔａ〜Ｔｂのときの様子を示す図であり、同図(c) は期間Ｔｂ以降のときの様子を示す図である。ここでは、帯電泳動粒子３の帯電極性を正極性とし、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色としている。なお、全期間において、第２表示電極５ｂは接地し（すなわち、図１９(b) においてＶｄ２＝０Ｖ）、第２制御電極６ｂにはＶｃ２＝＋１０Ｖを印加した（図１９(d) 参照）。
【００８６】
本駆動法では一方向書き込みを行うため、初期動作として全面リセットを行う。
【００８７】
いま、図２０(a) に示すように、帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａの方に吸着させて凹部Ｅ内に配置している状態で、期間０〜Ｔａにおいて、
駆動電圧Ｖｄ１＝０Ｖ（図１９(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ１＝＋８０Ｖ（同図(c) 参照）
制御電圧Ｖｃ２＝＋２０Ｖ（同図(d) 参照）
とする。この制御電圧Ｖｃ１によって、相対向する第１制御電極６ａ及び６ａの間には電気的ゲートバリアが発生し、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ１によって表示電極側に押し付けられ凹部Ｅに封じ込められた状態となる。このため、外部からは、帯電泳動粒子３よりも第２表示電極５ｂの方が明瞭に視認することができ、画素としては白（反射率７０％程度の白表示状態）を表示することとなる。
【００８８】
次に、期間Ｔａ〜Ｔｂにおいて、Ｖｄ１＞Ｖｃ１＞Ｖｄ２及びＶｄ１＞Ｖｃ２＞Ｖｄ２となるような電圧、すなわち、
駆動電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ（図１９(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ１＝＋１０Ｖ（同図(c) 参照）
制御電圧Ｖｃ２＝＋２０Ｖ（同図(d) 参照）
を印加する。Ｖｄ１＞Ｖｃ１＞Ｖｄ２の条件により、図２０(b) に示すように、第１表示電極５ａ上にある泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトル（図中の矢印参照）が形成される。またさらにそれをサポートする役割として、第２制御電極６ｂにＶｄ１＞Ｖｃ２＞Ｖｄ２の条件を満たす定常電圧を印加することで、泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトルが十分に形成されることになる。これにより、全ての泳動粒子３は高い段差（段部４の段差）を乗り越えて第２表示電極５ｂへと移動する。よって、段部４が泳動粒子径の数十倍という非常に高い構成となった場合にも、凹部Ｅへの帯電泳動粒子３の残留が発生するようなことはない。
【００８９】
その後、Ｔｂ以降の期間においては、期間０〜Ｔａと同じ電圧を印加するため、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ１＝＋８０ＶとＶｃ２＝＋２０Ｖとによって第２表示電極側に押し付けられ第１表示電極５ａへの移動が禁止されて、反射率５％程度の黒表示が保持されることとなる。
【００９０】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００９１】
本発明の構成上の顕著な特徴は、第１表示電極５ａが下段面Ｆ１に沿うように配置されると共に、第２表示電極５ｂが上段面Ｆ２に沿うように配置されており、それらの電極の間に第１制御電極６ａが配置されていることにある。このような階層的な電極の配置により、従来の電気泳動表示装置（すなわち、特表平８−５０７１５４号公報に開示された電気泳動表示装置）の問題点を解決し、以下のような効果を奏する。
【００９２】
(1) 表示コントラストを高くできる（安定した表示コントラストの実現）。
従来の電気泳動表示装置では、図３３(a) に符号Ｇ１で示すように、段差を高くしすぎると、一部の帯電泳動粒子３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という問題があった。
【００９３】
本発明に係る電気泳動表示装置においては、表示装置の書き換え期間において、下段面Ｆ１に配置された第１表示電極５ａと上段面Ｆ２に配置された第２表示電極５ｂとの間を、全ての帯電泳動粒子３が（残留することなく）移動される必要がある。本発明では、これらの表示電極５ａ，５ｂの間に第１制御電極６ａが配置されているため、該電極６ａに適切な電圧を適切なタイミングで印加することによって、段部４が高くても帯電泳動粒子３の円滑な移動を実現でき、下段面Ｆ１への粒子残留を回避できる。したがって、表示コントラストが低下してしまうような問題は発生しない。
【００９４】
また、段差を低くする必要はないため、段差による帯電泳動粒子３の移動抑制効果を十分に保持することができる。したがって、図３３(b) に符号Ｇ２で示すような、帯電泳動粒子３の移動も阻止できる。
【００９５】
水平移動型電気泳動装置において、クロストーク現象などの見られない、安定した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、選択画素での泳動粒子の書き込み不良や、非選択画素で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。
【００９６】
(2) 消費電力を低減できる。
従来装置では、段差を低くした場合には、帯電泳動粒子３の移動阻止のためにグリッドライン３６ａに印加する電圧を大きくする必要があった。
【００９７】
本発明によれば、第１制御電極６ａ，６ａによって形成される電気的ゲートバリアにより、泳動粒子３の移動を効果的に制御できるようになったため、該制御電極６ａに印加する電圧を小さくできる（駆動電圧の低減）。
【００９８】
つまり、本発明の構成においては、段差上部の第２表示電極５ｂと段差下部の第１表示電極５ａとの間を泳動粒子３が移動することとなり、このとき全ての泳動粒子３が、段差中段の制御電極６ａ，６ａの間を通過することとなる。このため、この制御電極６ａに印加される比較的低い電圧によって形成される電気的ゲートバリアによって、泳動粒子３の移動を効果的に制御することができる。このため、制御電圧の低減を実現できる。
【００９９】
また、特表平８−５０７１５４号公報で開示された電気泳動表示装置のように、第１表示電極と第２表示電極（すなわち、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂ）が同一平面内に対向するように平行配置される場合、泳動粒子３を平行に移動させるような電界の他に垂直方向の電界も形成され、印加される電圧の有効利用の点では不利であった。これに対して、本発明のように、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとが垂直配置されるような構成の場合、形成される垂直方向の電界を、泳動粒子３の表示電極間の移動に有効に利用することが可能となり、結果として書き換え電圧の低減を実現することができる。
【０１００】
(3) 表示コントラストの向上が実現された。
本発明によれば、段部４の段差を十分に高く設定できるため、全ての泳動粒子３を凹部Ｅ内に収納することが可能となる。したがって、第１表示電極５ａの面積を小さくして、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとの面積比を大きく設定でき、その分、コントラストを大幅に高めることができる。
【０１０１】
一方、特表平８−５０７１５４号公報で開示された電気泳動表示装置においては、絶縁のために陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとを離間させておく必要があったため、その離間分だけ、陰極素子３５ａを配置する面積（或いは陽極素子３５ｂを配置する面積）を小さくせざるを得ず、結果として表示コントラストが低下してしまうという問題があった。
【０１０２】
しかし、本発明によれば、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとは異なる高さ（面内垂直方向の階層的な電極配置）で配置されているため、面内水平方向に各電極間の絶縁をとるためのギャップを設定する必要がない。したがって、従来装置と比べて表示コントラストを高く設定できる。
【０１０３】
第２表示電極がライン電極のときは、このライン電極間のギャップ間隔の分、コントラストを損してしまうが、この位置に隔壁７を配置することによって、このギャップ間隔を有効に利用している。また、第２表示電極がライン電極でなく、全面ベタ電極のとき、表示コントラストを最大とすることができる。しかしこの場合、第２表示電極の電圧を各画素で変えることができないため、双方向書き込み駆動をすることはできず、一方向書き込み駆動に限定されてしまう。（この書き込み駆動の詳細については後述する）
【０１０４】
(4) 高精細表示装置の製造が容易となった。
従来のように各フォーク状素子３５ａ，３５ｂが同一平面内に配置されるような構成では、表示部が高精細になるほど、各素子が細くなるとともに、素子間のギャップ間隔も細くせざる得なくなる。このため、製造工程において、素子間の電気的ショート部が発生し易く、高精細表示装置の製造が困難であった。
【０１０５】
これに対して、本発明のように階層的な電極配置とすることで、表示部が高精細となっても、各電極の絶縁は段部４の垂直方向に十分とれるため、高精細な表示装置の作製が容易となる。
【０１０６】
本実施の形態によれば、第１制御電極６ａや各表示電極５ａ，５ｂはいずれも第２基板１ｂの側に配置されていることから、上述した第１構成の電気泳動表示装置（図２９(a) 参照）と違い、基板間隙が多少変動しても表示品質が悪くなることはない。したがって、基板１ａ，１ｂにフレキシブルな材料を用いることができるとともに、製造工程にて基板１ａ，１ｂの位置合わせを簡略化できて製造を簡単にできる（基板貼り合わせ作業の簡素化）。
【０１０７】
(5) 双方向書き込み駆動が可能になった。
本発明の構成においては、泳動粒子３を、段差下部の第１表示電極５ａと段差上部の第２表示電極５ｂとの間で移動させることによって表示の書き換えをおこなう。このとき全ての泳動粒子３が、段差中段の制御電極６ａの間を通過することとなる。このため、この制御電極６ａに印加される電気的ゲートバリアによって、上段から下段、下段から上段の双方向において泳動粒子３の移動を阻止することができる。これにより、双方向書き込みが可能となり、画面の一部のみを選択的に書き換えるような駆動が実現できる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
(6) 高速書き込み駆動が可能となった。
このため、表示装置の高精細化や大判化による走査ライン数の増加に対しても、単純マトリクス駆動により高速アドレス可能な電気泳動表示装置を提供することができるようになった。
【０１１０】
(7) その他
本発明によれば、第１制御電極６ａが表示電極５ａ，５ｂの間に配置されているため、図３２(a) (b) に示したような帯電泳動粒子の偏りを防止でき、適正な表示ができる。
【０１１１】
本発明によれば、第２表示電極面が、段差構造の形成する凹部以外の表示部を覆うように形成されてなるため、第２表示電極による遮蔽効果により、引き回し配線からの漏れ電界による表示劣化を防止することができる。
【０１１２】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【０１１３】
（実施例１）
本実施例では、図１及び図３に示す構成の電気泳動表示装置を作製し、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。なお、図３では３×３の画素のみを示すが、実際に作製した表示装置の画素数は２０×２０とした。また、一画素サイズは１２０μｍ×１２０μｍとし、第１表示電極５ａが占める領域Ｐ１は画素面積の３０％とし、第２表示電極５ｂが占める領域Ｐ２は画素面積の７０％とした（面積比は３：７）。
【０１１４】
次に、本実施例に係る電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
【０１１５】
第２基板としての厚さ２００μｍのＰＥＴフィルム１ｂに、Ａｌを成膜しフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第１表示電極５ａを形成した。その電極の表面には暗黒色の着色層を形成した。
【０１１６】
次に、２０μｍの厚さのエポキシ樹脂にて段部４を形成し、その上面には、Ａｌを成膜しフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第１制御電極６ａを形成した。この第１制御電極６ａを覆うように４μｍの膜厚のエポキシ樹脂を塗布して段部を形成し、その表面には、Ａｌを成膜しフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第２表示電極５ｂを形成した。
【０１１７】
最後に、第２表示電極５ｂをマスクとして、Ｏ２ガスによる反応性ドライエッチングにより段部材料であるエポキシ樹脂をエッチングし、段部４を形成した。この結果、高さ２４μｍの段部４に第２表示電極５ｂが配置され、さらにその４μｍ下の層に、第１制御電極６ａが配置され、そのさらに２０μｍ下の層に第１表示電極５ａが配置された構造体が形成された。次に、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。
【０１１８】
また、第１基板としての厚さ２００μｍのＰＥＴフィルム１ａには、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５０μｍ高さの隔壁７を各画素の境界部分に形成した。そして、形成された隔壁内に絶縁性液体２及び黒色帯電泳動粒子３を充填した。絶縁性液体２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３としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、平均粒径２μｍのものを使用した。シリコーンオイル中での泳動粒子３の極性は正帯電を示した。次に、第１基板１ａと第２基板１ｂ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１ｂの隔壁上に、位置合わせを行ないながら第１基板１ａを置き、熱をかけて張り合わせシート状の表示パネルを完成した。この表示パネルに不図示の電圧印加回路を接続して駆動特性を評価した。
【０１１９】
以下、本実施例における駆動方法の説明を行なう。
【０１２０】
本実施例においては、図２１に示すように信号を印加し、図２２に示すような表示をした。ここで、図２１は、市松模様を表示している３×３の画素を順次反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図であり、符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、各走査ライン（走査電極線）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａに印加される信号を示し、符号ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３は、各第１信号ライン（第１信号電極線）ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａに印加される信号を示し、符号ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３は、各第２信号ライン（第２信号電極線）ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３を介して各第２表示電極５ｂに印加される信号を示す。本実施例では、１走査ライン選択期間（０〜Ｔ０、Ｔ０〜Ｔ１、Ｔ１〜Ｔ２、 Ｔ２〜Ｔ３）を５０ｍｓｅｃに設定した。また、図２２は、図２１のように駆動される場合における表示状態を示す図であり、同図(a) は期間Ｔ０のもの、同図(b) は期間Ｔ１のもの、同図(c) は期間Ｔ２のもの、同図(d) は期間Ｔ３のものを示す図である。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、実施例２と異なり、初期動作として全面リセットをする必要はない。初期表示パターンとして図２２(a) に示すパターンを与えたとする。
【０１２１】
期間Ｔ０〜Ｔ１において、選択走査ラインであるＸ１に対しては書き込み許可信号ＶＣ＝０Ｖを印加し、非選択走査ラインであるＸ２、Ｘ３に対しては書き込み禁止信号ＶＣ＝＋８０Ｖを印加する。そして、画素Ｐ１１，Ｐ１３に相当する第１信号ラインＹＡ１、ＹＡ３および第２信号ラインＹＢ１、ＹＢ３にそれぞれに白表示書き込みパルスとしてＶｄ１＝−２０Ｖ、Ｖｄ２＝＋２０Ｖを印加し、画素Ｐ１２に相当する第１信号ラインＹＡ２および第２信号ラインＹＢ２にそれぞれに黒表示書き込みパルスとして、Ｖｄ１＝＋２０Ｖ、Ｖｄ２＝−２０Ｖを印加した。その結果、選択走査ラインＸ１の全ての画素が書き換えられ反転表示され、また非選択走査ラインＸ２、Ｘ３における各画素では初期表示状態が保持された（図２２(b) 参照）。
【０１２２】
以下、期間Ｔ１〜Ｔ２、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１０：１程度の高い値を示した。
【０１２３】
（実施例２）
本実施例では、図１に示す電気泳動表示装置を作製し、一方向書き込みによる単純マトリックス駆動を行った。
【０１２４】
なお、表示装置の画素数は２０×２０とし、一画素サイズは１２０μｍ×１２０μｍとし、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとの面積比は２：８とした。
【０１２５】
次に、本実施例に係る電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
【０１２６】
第２基板としての厚さ１８０μｍのＰＥＳフィルム１ｂの全面に、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形成した。次に、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パターニングし、第１表示電極５ａを形成した。
【０１２７】
次に、３０μｍの厚さの透明エポキシ樹脂にて段部４を形成し、その上面には、ＩＴＯ薄膜をマグネトロンスパッタ法によって低温成膜したのちフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第１制御電極６ａを形成した。この第１制御電極６ａを覆うように５μｍの膜厚のエポキシ樹脂を塗布して段部を形成し、その表面には、ＩＴＯ薄膜をマグネトロンスパッタ法によって低温成膜したのちフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第２表示電極５ｂを形成した。なお、この第２表示電極５ｂは、実施例１のように各画素毎に別体で形成するのではなくて、基板１ｂのほぼ全面に沿うように形成し、各画素共通とした。
【０１２８】
最後に、第２表示電極５ｂをマスクとして、Ｏ２ガスによる反応性ドライエッチングにより段部材料であるエポキシ樹脂をエッチングし、段部４を形成した。この結果、高さ３５μｍの段部４に第２表示電極５ｂが配置され、さらにその５μｍ下の層に、第１制御電極６ａが配置され、そのさらに３０μｍ下の層に第１表示電極５ａが配置された構造体が形成された。次に、アクリル樹脂からなる透明絶縁層をスピンコートにより全面に形成した。その他の構成や製造方法は実施例１と同様とした。
【０１２９】
以下、本実施例で実施した駆動方法を、図２３及び図２４に沿って説明する。ここで、図２３は、白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図であり、符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、各走査ライン（走査電極線）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａに印加される信号を示し、符号ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３は、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａに印加される信号を示し、符号ＹＢは第２表示電極５ｂに印加される信号を示す。本実施例では、１走査ライン選択期間（０〜Ｔ０、Ｔ０〜Ｔ１、 Ｔ１〜Ｔ２、 Ｔ２〜Ｔ３）を５０ｍｓｅｃに設定した。またさらに、図２４は、図２３のように駆動される場合における表示状態を示す図であり、同図(a) は期間Ｔ０のもの、同図(b) は期間Ｔ１のもの、同図(c) は期間Ｔ２のもの、同図(d) は期間Ｔ３のものを示す図である。本実施例においては、全期間において、第２表示電極５ｂは接地した（図２３においてＹＢ＝０）。
【０１３０】
本実施例では一方向書き込みを行うため、初期動作として全面リセットを行った。具体的には、図２３の期間０〜Ｔ０に示すように、全走査ラインＸ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａには−１０Ｖの電圧を印加し、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａには−４０Ｖの電圧を印加した。これにより、全画素は白リセットされて、その表示状態は図２４(a) に示すようになる。
【０１３１】
次の期間Ｔ０〜Ｔ１では、１行目の真中の画素Ｐ１２だけを黒反転させた。具体的には、１本目の選択走査ラインＸ１にはＶｃ＝＋１０Ｖの電圧を印加し、他の非選択走査ラインＸ２，Ｘ３にはＶｃ＝＋８０Ｖの電圧を印加した。そして、真中の信号ラインＹＡ２にはＶｄ１＝＋４０Ｖの電圧を印加し、他の信号ラインＹＡ１、ＹＡ３の電圧はＶｄ１＝０Ｖとした。これにより、１行目の真中の画素Ｐ１２だけが黒反転されて、その表示状態は図２４(b) に示すようになる。つまり、黒反転される画素では、第１表示電極５ａの電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ、第１制御電極６ａの電圧Ｖｃ＝＋１０Ｖとされ、第２表示電極５ｂの電圧Ｖｄ２＝０Ｖとされる。
【０１３２】
次の期間Ｔ１〜Ｔ２では２行目の両端の画素Ｐ２１，Ｐ２３を黒反転させ、期間Ｔ２〜Ｔ３では３行目の真中の画素Ｐ３２を黒反転させた。
【０１３３】
なお、表示状態を保持するには、第１制御電極６ａの電圧をＶｃ＝＋８０Ｖにすれば良い。
【０１３４】
本実施例によれば、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。
【０１３５】
（実施例３）
本実施例では、図１に示す電気泳動表示装置を作製し、一方向書き込みによる高速書き込み単純マトリックス駆動を行なった。なお、表示装置の画素数は２０×２０とし、一画素サイズは１２０μｍ×１２０μｍとし、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとの面積比は３：７とした。
【０１３６】
本実施例においては、第１表示電極５ａや第２表示電極５ｂや第１制御電極６ａや凹部Ｅ２を図５に示す形状とした。その他の構成や製造方法は実施例１と同様とした。
【０１３７】
以下、本実施例で実施した駆動方法を、図２５及び図２６に沿って説明する。ここで、図２５は、白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図であり、符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、各走査ライン（走査電極線）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａに印加される信号Ｖｃを示し、符号ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３は、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａに印加される信号Ｖｄ１を示し、符号ＹＢは第２表示電極５ｂに印加される信号Ｖｄ２を示す。本実施例では、１走査ライン選択期間（ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３）を２５ｍｓｅｃに設定した。また、図２６、図２５のように駆動される場合における表示状態を示す図であり、同図(a) は時刻ｔ０のもの、同図(b) は時刻ｔ１のもの、同図(c) は時刻ｔ２のもの、同図(d) は時刻ｔ３のもの、同図(e) は時刻ｔ４のものを示す図である。本実施例においては、全期間において、第２表示電極５ｂは接地した（図２５においてＹＢ＝０）。
【０１３８】
本実施例では一方向書き込みを行うため、実施例２と同様の電圧印加によって、初期動作として全面リセットを行った。すなわち、図２５の期間０〜ｔ０に示すように、全走査ラインＸ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａには−１０Ｖの電圧を印加し、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａには−４０Ｖの電圧を印加した。これにより、全画素は白リセットされて、その表示状態は図２６(a) に示すようになる。
【０１３９】
次の期間ｔ０〜ｔ１では、１行目の真中の画素Ｐ１２だけを黒反転させた。具体的には、１本目の選択走査ラインＸ１にはＶｃ＝＋１０Ｖの電圧を印加し、他の非選択走査ラインＸ２，Ｘ３にはＶｃ＝＋８０Ｖの電圧を印加した。そして、真中の信号ラインＹＡ２にはＶｄ１＝＋４０Ｖの電圧を印加し、他の信号ラインＹＡ１、ＹＡ３の電圧はＶｄ１＝０Ｖとした。これにより、１行目の真中の画素Ｐ１２においては帯電泳動粒子３は図１８(b) の位置に移動し（灰色表示され）、その表示状態は図２６(b) に示すようになる。
【０１４０】
次の期間ｔ１〜ｔ２では、１本目の走査ラインＸ１の電圧Ｖｃを＋１０Ｖから＋８０Ｖに切り替え、真中の信号ラインＹＡ２の電圧Ｖｄ１を＋４０Ｖから０Ｖに切り替えた。これにより、１行目の真中の画素Ｐ１２においては制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖにより泳動粒子３の第２表示電極５ｂへの移動が加速され（図１８(c) 参照）、黒表示がなされる。そして、２本目の選択走査ラインＸ２の電圧Ｖｃを＋８０Ｖから＋１０Ｖに切り替え、１本目と３本目の信号ラインＹＡ１、ＹＡ３の電圧はＶｄ１＝＋４０Ｖとした。これにより、２行目の両端の画素Ｐ２１，Ｐ２３においては帯電泳動粒子３は図１８(b) の位置に移動し、灰色表示がなされる。真中の信号ラインＹＡ２の電圧Ｖｄ１は０Ｖとし、真中の画素Ｐ２４においては白状態を保持した。なお、３本目の走査ラインＸ３の電圧は＋８０Ｖのままとし、書き換えは行わなかった。その結果、表示状態は図２６(c) のようになった。
【０１４１】
以下、期間ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４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。なお期間ｔ３〜ｔ４は、最後の選択ラインＸ３上の画素Ｐ３２において泳動粒子３が制御電極６ａから第２表示電極５ｂ上に移動する期間である。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、実施例１、２と比べて、１ラインに費やす選択期間が５０ｍｓｅｃから２５ｍｓｅｃに短縮することができ、高速書き込みを実現できた。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によれば、表示電極の間に第１制御電極が配置されているため、該制御電極に適切な電圧を適切なタイミングで印加することによって、段部が高くても帯電泳動粒子の円滑な移動を実現でき、下段面への粒子残留を回避できる。したがって、表示コントラストが低下してしまうような問題は発生しない。
【０１４３】
また、本発明によれば、第１制御電極によって形成される電気的ゲートバリアにより、泳動粒子の移動を効果的に制御できるようになったため、該制御電極に印加する電圧を小さくできる。
【０１４４】
本発明によれば、段部の段差を十分に高く設定できるため、全ての泳動粒子を凹部内に収納することが可能となる。したがって、第１表示電極の面積を小さくして、第１表示電極と第２表示電極との面積比を大きく設定でき、その分、コントラストを大幅に高めることができる。
【０１４５】
本発明によれば、階層的な電極配置とすることで、表示部が高精細となっても、各電極の絶縁は段部の垂直方向に十分とれるため、高精細な表示装置の作製が容易となる。
【０１４６】
本発明によれば、双方向書き込みや高速書き込みが可能となる。
【０１４７】
本発明によれば、引き回し配線からの漏れ電界による表示劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の一例を示す図。
【図２】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す図。
【図３】本発明に係る電気泳動表示装置の配線の一例を示す回路図。
【図４】凹部の他の例を示す図。
【図５】凹部の他の例を示す図。
【図６】凹部の他の例を示す図。
【図７】凹部の他の例を示す図。
【図８】凹部の他の例を示す図。
【図９】凹部の他の例を示す図。
【図１０】凹部の他の例を示す図。
【図１１】画素の他の形状を示す図。
【図１２】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す図。
【図１３】双方向書き込みの場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１４】１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図。
【図１５】図１４のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１６】一方向書き込みの場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１７】１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図。
【図１８】図１７のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１９】１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図。
【図２０】図１９のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図２１】市松模様を表示している３×３の画素を順次反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図。
【図２２】図２１のように駆動される場合における表示状態を示す図。
【図２３】白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図。
【図２４】図２３のように駆動される場合における表示状態を示す図。
【図２５】白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図。
【図２６】図２５のように駆動される場合における表示状態を示す図。
【図２７】電気泳動表示装置の従来構造の一例を示す図。
【図２８】電気泳動表示装置の従来構造の他の例を示す図。
【図２９】電気泳動表示装置の従来構造の他の例を示す図。
【図３０】陰極素子や陽極素子の配置形状を示す図。
【図３１】従来の電気泳動表示装置の作用を説明するための図。
【図３２】従来の電気泳動表示装置における問題点を説明するための図。
【図３３】従来の電気泳動表示装置における問題点を説明するための図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 第１及び第２基板
２ 絶縁性液体
３ 着色帯電泳動粒子
４ 段部
５ａ 第１表示電極
５ｂ 第２表示電極
６ａ 第１制御電極
６ｂ 第２制御電極
Ｄ１ 電気泳動表示装置
Ｄ２ 電気泳動表示装置
Ｄ３ 電気泳動表示装置
Ｆ１ 下段面
Ｆ２ 上段面
Ｐ11，Ｐ12，… 画素
【発明の属する技術分野】
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及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術の目覚しい進歩により、個人が扱うことのできる情報量は飛躍的に増大している。これにともない、情報の出力手段として、低消費電力かつ薄型の表示装置の開発が盛んに行われるようになった。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れている。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負担が重いという問題があり、この問題が未だ十分に解決されていない。このため、低消費電力、視覚への負担軽減などの観点から反射型表示装置が期待されている。
【０００３】
その一つとして、Ｈａｒｏｌｄ Ｄ． Ｌｅｅｓ等により電気泳動表示装置が提案されている（米国特許ＵＳＰ３６１２７５８公報）。
【０００４】
図２７(a) は、その電気泳動表示装置の構造の一例を示す図であるが、この種の電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板１ａ，１ｂと、これらの基板１ａ，１ｂの間に充填された絶縁性液体２と、該絶縁性液体２に分散された多数の着色帯電泳動粒子３と、それぞれの基板１ａ，１ｂに沿うように各画素に配置された表示電極１５ａ，１５ｂと、を備えている。なお、符号７は、画素と画素との間に設けられた隔壁であって、着色帯電泳動粒子３の他の画素への移動を防止し、均一表示を維持するために設けられたものである。この装置において、着色帯電泳動粒子３は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極１５ａ，１５ｂに印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極１５ａ又は１５ｂに吸着されるが、絶縁性液体２及び着色帯電泳動粒子３はそれぞれ異なる色に着色されているため、着色帯電泳動粒子３が観察者側の表示電極１５ａに吸着されている場合には該粒子３の色が視認され（図２７(b) 参照）、着色帯電泳動粒子３が他側の表示電極１５ｂに吸着されている場合には絶縁性液体２の色が視認されることとなる（図２７(a) 参照）。したがって、印加電圧の極性を画素毎に制御することによって、様々な画像を表示することができる。以下、このタイプの装置を“上下移動型”とする。
【０００５】
しかしながら、このような上下移動型の電気泳動装置では、絶縁性液体２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。
【０００６】
かかる問題を解決するものとして、図２８に示すタイプの電気泳動表示装置（以下“水平移動型電気泳動表示装置”とする）が特開昭４９−５５９８号公報や特開昭４９−０２４６９５号公報や特開平１１−２０２８０４号公報に開示されている。かかる水平移動型電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板１ａ，１ｂと、これらの基板１ａ，１ｂの間に充填された絶縁性液体２と、該絶縁性液体２に分散された多数の着色帯電泳動粒子３と、各画素に配置された一対の表示電極２５ａ，２５ｂと、を備えているが、一対の表示電極２５ａ，２５ｂは、上述のタイプのように絶縁性液体２を挟み込むように配置されているのではなく、一方の基板１ｂに沿うように並べて配置されている。かかる水平移動型電気泳動表示装置の場合、絶縁性液体２は透明であれば良くて発色材を混入する必要が無いため、上述のような問題を回避できる。そして、該装置においては、一方の表示電極２５ａは帯電泳動粒子３と同じ色（例えば、黒色）の着色層で被覆されていて、他方の表示電極２５ｂは他の色（例えば、白色）の着色層で被覆されている。着色帯電泳動粒子３は、それらの表示電極２５ａ，２５ｂへ印加する電圧の極性に応じて水平に（基板に沿う方向に）移動し、表示電極２５ａ又は２５ｂに吸着されるが、着色帯電泳動粒子３が表示電極２５ａに吸着されている場合には表示電極２５ｂの色の方が視認され易くなり（図２８(a) 参照）、着色帯電泳動粒子３が表示電極２５ｂに吸着されている場合には画素全体が帯電泳動粒子３と同じ色に視認される（図２８(b) 参照）。したがって、印加電圧の極性を画素毎に制御することにより、種々の画像を表示することができる。
【０００７】
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。
【０００８】
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や、基板加熱を要しないＴＦＴ転写方式による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。
【０００９】
一方、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り、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、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という現象（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。
【００１０】
このような問題を解決するものとして、原理的に閾値を持たない電気泳動表示において、一対の表示電極に加えて制御電極を付加し、それら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。
【００１１】
このような３電極構造に関する提案はほとんどが上下移動型電気泳動表示装置に関してなされたものであり、例えば特公昭６１−０１６０７４号公報（ＵＳＰ４２０３１０６）がある。
【００１２】
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、特許公報第０２７４００４８号（ＵＳＰ５３４５２５１、特表平８−５０７１５４号公報）においてなされている。但しその公報においては、絶縁性液体２は透明ではなく着色されていると考えられ、前述の特開昭４９−５５９８号公報及び特開平１１−２０２８０４号公報及び本発明が対象とする、絶縁性液体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。
【００１３】
特許公報第０２７４００４８号では制御電極の配置に関して２つの構成（第１の構成及び第２の構成）が開示されている。第１の構成では、制御電極（グリッドライン）は、図２９(a) に符号３６ａで示すように、フェースプレート１ｂに対して２５−１１６μｍの間隔で対向配置された後方プレート１ａ上に形成される。なお、符号３５ａは陰極素子を示し、符号３５ｂは陽極素子を示し、符号３７は陽極素子上に形成されたクロム層、符号３８はクロム層上に形成されたフォトレジストを示す。なお、これらのクロム層３７及びフォトレジスト３８によって、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂの境界に約０．３μｍの段差が形成されている。
【００１４】
また、第２の構成では、制御電極（グリッドライン）は、図２９(b) に符号３６ｂで示すように、フェースプレート１ｂ上の陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間に配置されている。
【００１５】
なお、第１構成、第２構成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陰極素子３５ａと、この陰極素子３５ａ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陽極素子３５ｂがフェースプレート１ｂ上に配置される（図３０参照）。図３０においては説明の便宜上、陰極素子３５ａ、陽極素子３５ｂともに１ラインで構成される場合について示してある。
【００１６】
次に、図２９(a) に示す電気泳動表示装置（第１構成）の基本動作について、図３１に沿って説明する。帯電泳動粒子３には、黄色で負極性に帯電されたものを用いた。
【００１７】
いま、グリッドライン３６ａに０Ｖ、陽極素子３５ｂに０Ｖ、陰極素子３５ａに約＋１２Ｖの電圧を印加すると、帯電泳動粒子３は陰極素子３５ａの表面に移動し、画素は黄色表示状態となる（図３１(a) 参照）。
【００１８】
次に、グリッドライン３６ａに０Ｖ、陽極素子３５ｂに＋１５Ｖ、陰極素子３５ａに０Ｖの電圧を印加すると、帯電泳動粒子３は陽極素子３５ｂを覆うように移動する（図３１(b) 参照）。
【００１９】
さらに、同図(a) の状態の後、グリッドライン３６ａに書き込み禁止電圧として負電圧を印加すると、帯電泳動粒子３の陽極素子３５ｂへの移動は阻止される（同図(c) 参照）。
【００２０】
一方、第２の構成においては、グリッドライン３６ｂに書き込み禁止電圧を印加した画素では、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間における帯電泳動粒子３の移動（画素書き込み）が禁止され、そのような書き込み禁止電圧を印加しない画素では、陰極素子３５ａ及び陽極素子３５ｂに印加する電圧に従って帯電泳動粒子３が移動して画素書き込みがなされる。なお、この第２の構成においては、グリッドライン３６ｂを含めた駆動に関係する全ての構成要素３５ａ，３５ｂが同一プレート１ｂ上に配置されるため、両プレート１ａ，１ｂを貼り合わせる工程での位置合わせを簡素化できる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１及び第２の構成の水平移動型電気泳動装置は、主に次に述べるような問題点を抱えていた。
【００２２】
(1) 表示コントラストの低下
第１の構成においては、段差を高くしすぎると、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間に電圧を印加しても、一部の帯電泳動粒子３が段差を越えられずに段差底部に残留してしまい（図３３(a) の符号Ｇ１参照）、陽極素子３５ｂを覆う粒子数が不足して表示コントラストが低下するという問題があった。このような問題を回避するには、段差をあまり高くしなければ（例えば帯電泳動粒子３の直径程度にすれば）良いが、その場合には、段差による帯電泳動粒子３の移動抑制効果が不十分となってしまう。そのため、図３３(b) に示すようにグリッドライン３６ａに電圧を印加して帯電泳動粒子３の移動を阻止しようとしても、一部の帯電泳動粒子３は、符号Ｇ２で示すように段差を越えて移動してしまい、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低下するという重要な問題が発生する。
【００２３】
(2) 消費電力の増加等
その場合（つまり、図３３(b) に示すように、段差が低い電気泳動表示装置において、グリッドライン３６ａへの印加電圧によって帯電泳動粒子３の移動を阻止しようとする場合）でも、グリッドライン３６ａに印加する電圧を十分に大きくすることによって、符号Ｇ２で示されるような移動粒子の発生は回避できる。しかし、該印加電圧を大きくすると、消費電力が増加してしまうという問題や、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除去後も残留し、この残留電荷のもたらす意図せぬ電界によって帯電泳動粒子３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。
【００２４】
(3) 表示コントラストの制限
上述のように段差を低くした場合には、図３３(c) に符号Ｇ３で示すように、帯電泳動粒子３が、凹部（陰極素子３５ａの部分の凹部）に収容され切れずに陽極素子３５ｂの方へ溢れ出てしまい、その結果、表示コントラストが低下してしまうという問題があった。
【００２５】
段差を低くしたままでこのような問題を解決する方法としては、陰極素子３５ａの面積を大きくして凹部の容積を増加させてやる方法がある。この方法を採れば、陰極素子と陽極素子との面積比が小さくなってしまって表示コントラストが低下するという問題があった。
【００２６】
また、特表平８−５０７１５４号公報で開示された電気泳動表示装置においては、電極構成的に表示コントラストが制限されてもいる。図３０に示すように、フォーク状陰極素子３５ａとフォーク状陽極素子３５ｂとが互いに対向するようにフェースプレート１ｂ上に同一高さに配置されているが、相互の絶縁のためには、離間させておく必要がある。そのため、離間させた分だけ１画素内における素子面積（陰極素子３５ａを配置する面積、陽極素子３５ｂを配置する面積）を小さくせざるを得ず、結果として表示コントラストが低下してしまうという問題があった。
【００２７】
(4) 高精細表示装置の製造が困難
また、各フォーク状素子３５ａ，３５ｂが同一平面内に配置されるような構成では、表示部が高精細になるほど、各素子が細くなるとともに、素子間のギャップ間隔も細くせざる得なくなる。このため、製造工程において、素子間の電気的ショート部が発生し易く、高精細表示装置の製造が困難である。
【００２８】
(5) 一方向書き込みに制限
さらに、特表平８−５０７１５４号公報で開示された第１の構成においては、段差による帯電泳動粒子の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、最初に全画面の帯電泳動粒子３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という問題があった。
【００２９】
また、プレート１ａ，１ｂをフレキシブルな材料にて構成する場合、電気泳動表示装置は折り曲げることができる反面、後方プレート１ａとフェースプレート１ｂとの間隙を精度良く保つことが困難である。第１の構成では、グリッドライン３６ａと陰極素子３５ａ等とは互いに異なるプレート１ａ，１ｂに形成されていて間隙が変動し易く、帯電泳動粒子３の制御性が悪くなるという問題があった。また、グリッドライン３６ａと陰極素子３５ａ等とは互いに異なるプレート１ａ，１ｂに形成されているため、プレート１ａ，１ｂの貼り合わせ工程においては、グリッドライン３６ａと陰極素子３５ａ等とが対向するように、精度の良い位置合わせが必要となり、貼り合わせ作業が煩雑になるという問題があった。
【００３０】
これに対して、第２の構成においては、グリッドライン３６ｂと陰極素子３５ａ等とは同じプレート１ｂに配置されていることから上述のような問題が発生せず、フレキシブルなプラスチック基板をプレートに用いて、解像度の高い表示装置の実現をすることができる。また、プレート貼り合わせ作業も簡素化される。
【００３１】
しかし、かかる第２構成のものでは、帯電泳動粒子３は、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとの間の移動こそ禁止されるものの、図３２(a) (b) に示すようにグリッドライン３６ｂから遠ざかるように移動してしまって分布の偏りが発生し、陰極素子３５ａ又は陽極素子３５ｂの表面に均一に分散されるようには配置されず、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った。また、図３２(a) (b) に示すように、後方プレート１ａの側にまで一旦移動してしまった帯電泳動粒子３は、グリッドライン３６ｂや陰極素子３５ａ等へ印加される電圧の極性を変えただけでは後方プレート１ａからは遊離せず、制御不能になってしまうという問題があった。
【００３２】
そこで、本発明は、上述した問題を解決する電気泳動表示装置及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。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置された第１及び第２基板と、これらの基板の間隙に配置された絶縁性液体と、該絶縁性液体に分散された複数の着色帯電泳動粒子と、を備えた電気泳動表示装置において、前記基板の間隙に前記第２基板に沿って段部が配置されることに基づき、前記絶縁性液体の厚い部分に対向する下段面と、前記絶縁性液体の薄い部分に対向する上段面とが各画素に形成され、該下段面に沿うように第１表示電極が配置され、前記上段面に沿うように第１制御電極と第２表示電極とが配置され、前記第１制御電極は、前記第２表示電極と比較して、前記第１表示電極に近接して配置され、印加電圧を変えることにより、前記第１表示電極と前記第２表示電極との間の前記帯電泳動粒子の移動を許可または禁止する電極であることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３５】
本発明に係る電気泳動表示装置は、例えば図１(a)(b)に符号Ｄ１で示すように、所定間隙を開けた状態に配置された第１及び第２基板１ａ，１ｂと、これらの基板１ａ，１ｂの間隙に配置された絶縁性液体２と、該絶縁性液体２に分散された複数の着色帯電泳動粒子３と、を備えている。そして、これらの基板１ａ，１ｂの間隙に第２基板１ｂに沿って段部４が配置されることに基づき、絶縁性液体２の厚い部分に対向する下段面Ｆ１と、絶縁性液体２の薄い部分に対向する上段面Ｆ２とが各画素Ｐに形成されている。
【００３６】
また、下段面Ｆ１に沿うように第１表示電極５ａが配置され、上段面Ｆ２に沿うように第１制御電極６ａと第２表示電極５ｂとが配置されている。ここで、前記第１制御電極６ａは、前記第２表示電極５ｂと比較して前記第１表示電極５ａに近接する側に配置されている。つまり、前記第２基板１ｂ上に段部４が形成され、その下段に第１表示電極５ａが配置され、上段に第２表示電極５ｂが配置され、該段部４の中段に第１制御電極６ａが配置されている。
【００３７】
なお、第１制御電極６ａの幅や形状は特に限定されるものではなく、帯電泳動粒子３の移動を抑制するような電気的ゲートバリア（詳細は後述）を形成しうるものであればよい。図１(a)(b)では、第１制御電極６ａは第２表示電極５ｂとほぼ同様の大きさに形成されているが、図２に符号１６ａで示すように、凹部Ｅの近傍にだけ形成されていても良い。
【００３８】
また、図１に示す電気泳動表示装置Ｄ１では、下段面Ｆ１（すなわち、凹部Ｅ）は画素Ｐのほぼ中央部に１つだけ配置され、かつ円形に形成されているが（図３参照）、配置位置・個数や配置形状はこれらのものに限定されるものではない。例えば、
・ 画素の中央部から偏心した位置に形成しても、
・ 円以外の形状であっても（例えば、図４に符号Ｅ１で示す四角形形状や図５に符号Ｅ２で示すストライプ形状であっても）、
・ 各画素に２つ以上ずつ形成しても（例えば、図６に符号Ｅ３で示すように２つずつ形成しても、図７に符号Ｅ４で示すように４つずつ形成しても）、
良い。
【００３９】
一方、図１及び図３に示す凹部Ｅは円柱状をしているが、帯電泳動粒子３が表示電極５ａ，５ｂの間を移動できるものであれば限定はない。例えば、図８に符号Ｅ５で示すように、入り口の方が底部に比べて狭くなったような逆テーパ形状であっても、図９に符号Ｅ６で示すように入り口の方が底部に比べて広くなったようなテーパ形状であっても良い。また、図１０に示すように、凹部Ｅ７の底部を緩やかな曲面で湾曲させても良い。
【００４０】
また、各画素の形状は四角形でなくても、他の形状（例えば、図１１に示す六角形形状）であっても良い。
【００４１】
さらに、図１に示す電気泳動表示装置では、“第１表示電極５ａが占める領域Ｐ１”の方が“第２表示電極５ｂが占める領域Ｐ２”によって囲まれるように構成されているが、その関係が逆であっても良い。すなわち、“第１表示電極が占める領域”を画素周縁部に形成し“第２表示電極が占める領域”を画素中央部に配置すると良い。具体的には、“第２表示電極が占める領域”を環状に配置しても良い。
【００４２】
ところで、画素サイズが１２５μｍ×１２５μｍの場合には、帯電泳動粒子３の粒径を０．５〜１０μｍとし、第１基板１ａと第２基板１ｂとの間隙を１０〜１００μｍとし、段部４の段差寸法は５〜７０μｍ程度にすれば良い。一般的には、段部４の段差寸法は、帯電泳動粒子３の粒径の数倍〜数百倍にすると良い。
【００４３】
ところで、図１２に示すように、前記第１基板１ａの側に第２制御電極６ｂを配置しても良い。この電極６ｂは第１基板１ａのほぼ全面に形成しておくと良く、透明にすると良い。なお、このように配置した第２制御電極６ｂに適正な電圧を印加した場合には、段部４の高さ（段差）を泳動粒子径の数十倍程度に高くした場合であっても帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａから第２表示電極５ｂに円滑に移動させることができ、帯電泳動粒子３の凹部への残留や、該残留に伴うコントラストの低下を防止できる。
【００４４】
また、これらの電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂにはそれぞれ引き回し配線（図示ｚ方向に互いにずれる状態で互いに絶縁された状態に配置配置されたもの）を接続し、それらの引き回し配線を介して各電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂに電圧印加手段を接続して電圧を印加するようにすると良い。
【００４５】
またさらに、第２表示電極面が、段差構造の形成する凹部以外の表示部を完全に覆うように形成されてもよい。こうすることで、各電極の引き回し配線が第２表示電極面により完全に遮蔽され、帯電泳動粒子の駆動に対する配線からの漏れ電界の影響を防止することができる。電圧によって表示を行う方式である電気泳動表示装置の場合、配線からの漏れ電界によって、表示劣化が発生するという大きな問題があった。本発明では、このような配線からの漏れ電界の遮蔽のため、新たにシールド電極等を設けることなく、表示電極に遮蔽効果を持たせることができるため、構成のコンパクト化、製造容易化をおこなうことができる。
【００４６】
図５、７は、本発明における電気泳動表示装置の平面図であるが、第２表示電極面が、段差構造の形成する凹部以外の表示部を完全に覆うように一体に形成されている。このことによって、第２表示電極の遮蔽効果により、第１表示電極や第１制御電極の引き回し配線からの漏れ電界による、帯電泳動粒子の不必要な駆動（つまり、表示劣化）を防止することができる。このような遮蔽効果は、本発明の構成上の顕著な特徴である、階層的な電極配置に由来するものであり、特許公報第０２７４００４８号に開示されているような、２つの表示電極が嵌合して配置されてなる従来の構成では不可能であり、明らかにことなるものである（図３０参照）。
【００４７】
ところで、本発明に係る電気泳動表示装置は、第１表示電極５ａ又は第２表示電極５ｂを覆う位置に移動させた帯電泳動粒子３を、絶縁性液体２を介して視認するものであり、水平移動型である。このため、絶縁性液体２は、帯電泳動粒子３を視認できる程度に透明にすると良い。そして、いずれか一方の表示電極５ａ又は５ｂには着色帯電泳動粒子３と同じ色を付し、他方の表示電極５ｂ又は５ａには異なる色を付すと良い。例えば、着色帯電泳動粒子３を黒色、第１表示電極５ａを黒色、第２表示電極５ｂを白色としても良いが、もちろんこれに限られるものではなく、配色の組み合せは自由である。また、カラー表示をしたい場合には、着色帯電泳動粒子３を黒色、一方の表示電極５ａ又は５ｂを黒色、他方の表示電極５ｂ又は５ａを適宜赤・緑・青色とすると良い。なお、電極に色を付す方法としては、
・ 電極自体を着色する方法
・ 電極とは別に着色層を設ける方法
・ 電極を覆うように形成した絶縁層を利用する方法（例えば、絶縁層自体の色を利用したり、絶縁層に着色材料を混ぜ込む方法）、
を挙げることができる。
【００４８】
なお、一方の電極を黒色とし他方の電極を白色とする場合、それらの面積比は３：７程度にすると良い。例えば、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色とする場合、第１表示電極５ａが占める領域Ｐ１は画素面積の１０〜３０％とし、第２表示電極５ｂが占める領域Ｐ２は画素面積の９０〜７０％程度にすると良い。
【００４９】
その他の構成について説明する。
【００５０】
各画素の周囲を取り囲むように隔壁部材７を配置しても良い。これにより、画素間における帯電泳動粒子３の移動を防止できる。隔壁材料としてはポリマー樹脂を使用すると良い。隔壁形成に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等を用いることができる。
【００５１】
また、電極５ａ，５ｂ，…を覆うように絶縁層を形成すると良く、絶縁層を形成した場合には、各電極５ａ，５ｂ，…から帯電泳動粒子３への電荷注入を防止できる。この絶縁層に用いる材料としては、薄膜でもピンホールが形成されにくく、低誘電率の材料、具体的には、アモルファスフッ素樹脂、高透明ポリイミド、ＰＥＴ等が好ましい。
【００５２】
さらに、基板１ａ，１ｂには、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）等のポ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。
【００５３】
第１表示電極５ａの材料は、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い。第２制御電極６ｂの材料は、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良く、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）を用いると良い。
【００５４】
またさらに、帯電泳動粒子３としては、絶縁性液体中で正極性又は負極性の良好な帯電特性を示す材料を用いると良い。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂を用いると良く、黒色に着色する場合にはそれらの樹脂にカーボンなどを混ぜると良い。
【００５５】
また、絶縁性液体２には、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と良い。
【００５６】
なお、本実施の形態に係る電気泳動表示装置では、図３に示すように、図示ｘ方向には複数の走査電極線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…が配置されており、各走査電極線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…は、該方向ｘに沿って配置される画素（例えば、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，…）の各第１制御電極６ａに電気的に接続されている。また、図示ｙ方向には複数の第１信号電極線ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３，…や第２信号電極線ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３，…が配置されており、第１信号電極線ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３，…は、該方向ｙに沿って配置される画素（例えば、Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，…）の各第１表示電極５ａに電気的に接続され、第２信号電極線ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３，…は、該方向ｙに沿って配置される画素（例えば、Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，…）の各第２表示電極５ｂに電気的に接続されている。なお、この図においては３×３個の画素のみが示されているが、もちろんこれに限られるものではない。
【００５７】
（製造法の説明）
まず第２基板１ｂに第１表示電極５ａを形成する。
【００５８】
次いで、段部４、第１制御電極６ａおよび第２表示電極５ｂを形成する。形成には、蒸着、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチング、めっき法、モールドあるいは印刷法を用いると良い。例えば、段部形成材料を基板全面に形成し、その表面に第１制御電極６ａを形成（成膜・パターニング）する。さらにその上に、段部形成材料を形成し、第２表示電極膜、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ニングする。最後に、最上面のレジストパターンをマスク層として、第２表示電極膜、段部形成材料を順次ドライエッチングまたはウエットエッチングすることによって段部４を形成する。
【００５９】
その後、基板１ａ，１ｂを貼り合わせ、絶縁性液体２や帯電泳動粒子３を注入する。
【００６０】
（単純マトリクス駆動方法）
以下、本発明における単純マトリックス駆動法ついて説明する。
【００６１】
上述した第１制御電極６ａの電圧を低くした状態で、第１表示電極５ａ及び第２表示電極５ｂの間に電圧を印加する。その印加電圧の極性を画素毎に制御すると、帯電泳動粒子３はいずれかの電極５ａ又は５ｂに吸着されるが、その作用を利用して画像を表示することができる。
【００６２】
そして、第１制御電極６ａの電圧を高くすると、各画素の表示状態は保持される。
【００６３】
本実施の形態では、一方の表示電極（例えば、第１表示電極５ａ）から他方の表示電極（例えば、第２表示電極５ｂ）に対して帯電泳動粒子３を移動させるに際し、
・ 帯電泳動粒子３を一方の表示電極（例えば、第１表示電極５ａ）から第１制御電極６ａの近傍に移動させる第一の過程、
を実施すると良い。この第一の過程においては、帯電泳動粒子３を正極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＞第１制御電極６ａの制御電圧＞移動先である表示電極の駆動電圧」
とし、帯電泳動粒子３を負極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＜第１制御電極６ａの制御電圧＜移動先である表示電極の駆動電圧」
とすれば良い。そして、図１２に示すように第２制御電極６ｂを設けている場合には、帯電泳動粒子３を正極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＞第２制御電極６ｂの制御電圧＞移動先である表示電極の駆動電圧」
とし、帯電泳動粒子３を負極性に帯電させている場合には、
「移動元である表示電極の駆動電圧＜第２制御電極６ｂの制御電圧＜移動先である表示電極の駆動電圧」
とすれば良い。
【００６４】
また、上述した第一の過程を実施した後、
・ 第一の過程によって第１制御電極６ａの近傍に移動されてきた帯電泳動粒子３を、他方の表示電極（例えば、第２表示電極５ｂ）に移動させる第二の過程、を実施すると良い。この第二の過程においては、帯電泳動粒子３を正極性に帯電させている場合には、
「第二過程における第１制御電極６ａの制御電圧＞第一過程における第１制御電極６ａの制御電圧」
とし、帯電泳動粒子３を負極性に帯電させている場合には、
「第二過程における第１制御電極６ａの制御電圧＜第一過程における第１制御電極６ａの制御電圧」
にすると良い。
【００６５】
書き込み方法については複数のバリエーションが考えられる。まず、各電極との配線方式に関しては、
・ 各画素の第１制御電極６ａが走査電極線に、表示電極５ａ，５ｂが信号電極線に配線される場合と、
・ 各画素の第１制御電極６ａが信号電極線に、表示電極５ａ，５ｂが走査電極線に配線される場合と
の２通りがある。また、書き込み方向については、
・ 最初に画面全体を一方の状態にリセットしたのち、各走査ラインに書き換えが必要な画素についてのみ一方向の書き込みをおこなう場合と、
・ 各走査ラインに白状態・黒状態の双方向に対して書き込みをおこなう場合、とがある。
【００６６】
（双方向書き込み）
以下、このような駆動方法の一例（双方向書き込み）を具体的数値を用いて図１３に沿って詳述する。
【００６７】
いま、図１３(a) に示すように、第１制御電極６ａに書き込み許可電圧として制御電圧Ｖｃ＝０Ｖを印加している状態で、第１表示電極５ａの電圧をＶｄ１＝＋２０Ｖとし、第２表示電極５ｂの電圧をＶｄ２＝−２０Ｖとすると、正極性に帯電されている帯電泳動粒子３は、第２表示電極５ｂの側に移動する。
【００６８】
これに対して、同図(b) に示すように、第１制御電極６ａに書き込み許可電圧として制御電圧Ｖｃ＝０Ｖを印加している状態で、第１表示電極５ａの電圧をＶｄ１＝−２０Ｖとし、第２表示電極５ｂの電圧をＶｄ２＝＋２０Ｖとすると、正極性に帯電されている帯電泳動粒子３は、第１表示電極５ａの側に移動する。
【００６９】
また、帯電泳動粒子３が第１表示電極５ａを覆っている状態で、第１制御電極６ａに書き込み禁止電圧（保持電圧）として制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖを印加する。これにより、第１制御電極間（６ａ，６ａ間）には電気的ゲートバリアが形成され、帯電泳動粒子３の第２表示電極５ｂへの移動が禁止される（同図(c)(d)参照）。さらに、帯電泳動粒子３が第２表示電極５ｂを覆っている状態で、第１制御電極６ａに書き込み禁止電圧（保持電圧）として制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖを印加する。これにより、第１制御電極間（６ａ，６ａ間）には電気的ゲートバリアが形成され、帯電泳動粒子３の第１表示電極５ａへの移動が禁止される（同図(e)(f)参照）。
【００７０】
（一方向書き込み）
では次に、単純マトリクス駆動の一例として、図１４及び図１５を用いて一方向書き込みについて説明する。ここで、図１４は、１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図であり、同図(a) は、第１表示電極５ａに印加される駆動電圧Ｖｄ１の変化の様子を示す図であり、同図(b) は、第２表示電極５ｂに印加される駆動電圧Ｖｄ２の変化の様子を示す図であり、同図(c) は、第１制御電極６ａに印加される制御電圧Ｖｃの変化の様子を示す図であり、同図(d) は反射率の変化を示す図である。また、図１５は、図１４のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図であり、同図(a) は期間０〜Ｔａのときの様子を示す図であり、同図(b) は期間Ｔａ〜Ｔｂのときの様子を示す図であり、同図(c) は期間Ｔｂ以降のときの様子を示す図である。なお、ここでは、帯電泳動粒子３の帯電極性を正極性とし、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色としている。
【００７１】
いま、図１５(a) に示すように、帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａの方に吸着させて凹部Ｅ内に配置している状態で、期間０〜Ｔａにおいて、
駆動電圧Ｖｄ１＝０Ｖ（図１４(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖ（同図(c) 参照）
とする。この制御電圧Ｖｃによって、相対向する第１制御電極６ａ及び６ａの間には電気的ゲートバリアが発生し、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃによって表示電極側に押し付けられ凹部Ｅに封じ込められた状態となる。このため、外部からは、帯電泳動粒子３よりも第２表示電極５ｂの方が明瞭に視認することができ、画素としては白（反射率７０％程度の白表示状態）を表示することとなる。
【００７２】
次に、期間Ｔａ〜Ｔｂにおいて、Ｖｄ１＞Ｖｃ＞Ｖｄ２となるような電圧、すなわち、
駆動電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ（図１４(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋１０Ｖ（同図(c) 参照）
とする。これによって、図１５(b) に示すように、第１表示電極５ａ上にある泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトル（図中の矢印参照）が十分に形成され、全ての泳動粒子３は高い段差（段部４の段差）を乗り越えて第２表示電極５ｂへと移動する。そして、第２表示電極５ｂが、黒色の帯電泳動粒子３によって覆われるため、画素としては黒色（反射率５％程度の黒表示状態）を表示することとなる（図１４(d) 参照）。またこの電界は、泳動粒子３の移動に効率よく利用されるように形成されるため、駆動電圧を低減することができている。このように本発明の特徴の一つである駆動方法によって、従来構造（特許公報第０２７４００４８号）において懸念された、段差が高くなることでおきる段差底部への泳動粒子２の残留はまったく観察されない。
【００７３】
その後、Ｔｂ以降の期間においては、期間０〜Ｔａと同じ電圧を印加するため、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖによって第２表示電極側に押し付けられ第１表示電極５ａへの移動が禁止されて、黒表示が保持されることとなる。
【００７４】
このような一方向書き込みによって複数の画素を駆動する場合の駆動方法について、図１６に沿って説明する。ここで、第１制御電極６ａは走査電極線に接続し、第１表示電極５ａは信号電極線に接続し、第２表示電極５ｂは接地したとする。
【００７５】
まず、全ての走査電極線にＶｃ＝−１０Ｖを印加し、全ての信号電極線にＶｄ１＝−４０Ｖを印加する。これにより、各画素の帯電泳動粒子３は図１６(a) に示すように凹部Ｅへと移動し、画面全体は白状態にリセットされる。
【００７６】
書き込みは順番に走査電極線を選択しながら行なう。選択期間においては、走査電極線に書き込み許可電圧としてＶｃ＝＋１０Ｖを印加し、表示したい画像データに相当する信号を各信号電極線に印加する。例えば、黒状態を書き込みたい画素にはＶｄ１＝＋４０Ｖなる電圧を印加すると、図１６(b) に示すように帯電泳動粒子３は第２表示電極５ｂを覆うように移動する。また、白状態を保持したい画素（すなわち、同図(a) のようにリセットされた状態を保持したい画素）には、Ｖｄ１＝０Ｖ，Ｖｃ＝＋１０Ｖの電圧を印加すると良い（同図(c) 参照）。以上のようにして、選択期間において所望の画素に対してのみ黒状態への一方向書き込みが行なわれる。
【００７７】
一方、非選択期間においては、第１制御電極６ａにはＶｃ＝＋８０Ｖの電圧が印加され、第１制御電極６ａ，６ａの間には、泳動粒子３の通過を禁止する電気的ゲートバリアが形成される。この結果、各信号電極線に黒書き込み信号が印加された状態（同図(d)(f)参照）、または黒書き込み信号が印加されない状態（同図(e)(g)参照）のそれぞれにおいて、表示状態が良好に保持される。
【００７８】
またこのとき、本発明の構成では表示電極５ａ，５ｂの近傍において、表示電極の垂直方向に泳動粒子を押さえ込む電界が形成されるために、特表平８−５０７１５４号公報に記載の第２の構成（図３２参照）で問題であったような表示電極面内での泳動粒子３の偏りや、上基板側への貼りつき等の問題が発生するようなことはない。
【００７９】
（高速書き込み動作）
次に図１７及び図１８を用いて、高速書き込み動作について説明する。この高速書き込みは、特表平８−５０７１５４号公報で開示された構成では困難であって、本発明の大きな特徴の一つである。ここで、図１７は、１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図であり、同図(a) は、第１表示電極５ａに印加される駆動電圧Ｖｄ１の変化の様子を示す図であり、同図(b) は、第２表示電極５ｂに印加される駆動電圧Ｖｄ２の変化の様子を示す図であり、同図(c) は、第１制御電極６ａに印加される制御電圧Ｖｃの変化の様子を示す図であり、同図(d) は反射率の変化を示す図である。また、図１８は、図１７のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図であり、同図(a) は期間０〜Ｔａのときの様子を示す図であり、同図(b) は期間Ｔａ〜Ｔｃのときの様子を示す図であり、同図(c) は期間Ｔｃ〜Ｔｂのときの様子を示す図であり、同図(d) は期間Ｔｂ以降のときの様子を示す図である。なお、ここでは、帯電泳動粒子３の帯電極性を正極性とし、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色としている。
【００８０】
いま、図１８(a) に示すように、帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａの方に吸着させて凹部Ｅ内に配置している状態で、期間０〜Ｔａにおいて、
駆動電圧Ｖｄ１＝０Ｖ（図１７(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖ（同図(c) 参照）
とする。この制御電圧Ｖｃによって、相対向する第１制御電極６ａ及び６ａの間には電気的ゲートバリアが発生し、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃによって表示電極側に押し付けられ凹部Ｅに封じ込められた状態となる。このため、外部からは、帯電泳動粒子３よりも第２表示電極５ｂの方が明瞭に視認することができ、画素としては白（反射率７０％程度の白表示状態）を表示することとなる。
【００８１】
次に、期間Ｔａ〜Ｔｃにおいて、Ｖｄ１＞Ｖｃ＞Ｖｄ２となるような電圧、すなわち、
駆動電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ（図１７(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ＝＋１０Ｖ（同図(c) 参照）
を印加する。これによって、第１表示電極５ａ上にある泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトル（図１８(b) 中の矢印参照）が形成され、第一段階として全ての泳動粒子３は第１表示電極５ａから第１制御電極６ａにまで引き上げられる。
【００８２】
このように全ての泳動粒子３が第１制御電極６ａの近傍（或いは第１制御電極６ａの上側）にまで移動するタイミングで、期間Ｔｃ〜Ｔｂにおいて、第２段階として、第１制御電極６ａの制御電圧をＶｃ＝＋８０Ｖとする（図１７(c) 参照）。この制御電圧によって、泳動粒子３を第２表示電極５ｂにまで移動せしめる電界ベクトルが形成され、泳動粒子３の第２表示電極５ｂへの移動が加速されて、最終的に全ての泳動粒子が第２表示電極５ｂに移動することとなる（図１８(c) 参照）。そして、第２表示電極５ｂが、黒色の帯電泳動粒子３によって覆われるため、画素としては黒色（反射率５％程度の黒表示状態）を表示することとなる（図１７(d) 参照）。
【００８３】
その後、Ｔｂ以降の期間においては、期間０〜Ｔａと同じ電圧を印加するため、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖによって第２表示電極側に押し付けられ第１表示電極５ａへの移動が禁止されて、反射率５％程度の黒表示が保持されることとなる（図１８(d) 参照）。
【００８４】
以上のような駆動方法により高速書き込みがおこなわれる。この駆動方法では、図１４に示した駆動方法のようにＴａ〜Ｔｂの期間（すなわち、帯電泳動粒子３が第１表示電極５ａから第２表示電極５ｂに移動する間）ずっと書き込み電圧を印加しているわけではなく、帯電泳動粒子３が第１表示電極５ａから第１制御電極６ａの近傍に移動するＴａ〜Ｔｃの期間のみ、書き込み電圧を印加する。このことにより、単純マトリクス駆動において、高速書き換えを実現することができる。つまり、泳動粒子３が制御電極６ａの近傍にまで移動し、その状態で制御電極６ａに制御電圧（Ｖｃ＝＋８０Ｖ）が印加されてしまえば、泳動粒子３を第２表示電極５ｂに押し付ける電界ベクトルが形成されており、その後どのような電圧が第１表示電極５ａに印加されても、泳動粒子３は第２表示電極５ｂに移動する。よって、順番に走査電極線を選択しながら行なう単純マトリクス駆動において、１本の走査電極線に費やす書き換え時間を短縮でき（すなわち、泳動粒子３が第１表示電極５ａから第２表示電極５ｂに移動するＴａ〜Ｔｂの期間から、第１表示電極５ａから制御電極６ａ近傍に移動するＴａ〜Ｔｃの期間に短縮することができ）、よって本発明の高速書き込み駆動は、走査電極線の数が大幅に増加する表示装置の高精細化や大判化において、大きな利点を有することとなる。
【００８５】
（駆動動作）
次に、図１２に示した電気泳動表示装置Ｄ３の駆動方法について、図１９及び図２０に沿って説明する。ここで、図１９は、１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図であり、同図(a) は第１表示電極５ａに印加される駆動電圧Ｖｄ１の変化の様子を示す図であり、同図(b) は、第２表示電極５ｂに印加される駆動電圧Ｖｄ２の変化の様子を示す図であり、同図(c) は、第１制御電極６ａに印加される制御電圧Ｖｃ１の変化の様子を示す図であり、同図(d) は、第２制御電極６ｂに印加される制御電圧Ｖｃ２の変化の様子を示す図であり、同図(e) は反射率の変化を示す図である。また、図２０は、図１９のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図であり、同図(a) は期間０〜Ｔａのときの様子を示す図であり、同図(b) は期間Ｔａ〜Ｔｂのときの様子を示す図であり、同図(c) は期間Ｔｂ以降のときの様子を示す図である。ここでは、帯電泳動粒子３の帯電極性を正極性とし、第１表示電極５ａを黒色とし、第２表示電極５ｂを白色としている。なお、全期間において、第２表示電極５ｂは接地し（すなわち、図１９(b) においてＶｄ２＝０Ｖ）、第２制御電極６ｂにはＶｃ２＝＋１０Ｖを印加した（図１９(d) 参照）。
【００８６】
本駆動法では一方向書き込みを行うため、初期動作として全面リセットを行う。
【００８７】
いま、図２０(a) に示すように、帯電泳動粒子３を第１表示電極５ａの方に吸着させて凹部Ｅ内に配置している状態で、期間０〜Ｔａにおいて、
駆動電圧Ｖｄ１＝０Ｖ（図１９(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ１＝＋８０Ｖ（同図(c) 参照）
制御電圧Ｖｃ２＝＋２０Ｖ（同図(d) 参照）
とする。この制御電圧Ｖｃ１によって、相対向する第１制御電極６ａ及び６ａの間には電気的ゲートバリアが発生し、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ１によって表示電極側に押し付けられ凹部Ｅに封じ込められた状態となる。このため、外部からは、帯電泳動粒子３よりも第２表示電極５ｂの方が明瞭に視認することができ、画素としては白（反射率７０％程度の白表示状態）を表示することとなる。
【００８８】
次に、期間Ｔａ〜Ｔｂにおいて、Ｖｄ１＞Ｖｃ１＞Ｖｄ２及びＶｄ１＞Ｖｃ２＞Ｖｄ２となるような電圧、すなわち、
駆動電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ（図１９(a) 参照）
駆動電圧Ｖｄ２＝０Ｖ（同図(b) 参照）
制御電圧Ｖｃ１＝＋１０Ｖ（同図(c) 参照）
制御電圧Ｖｃ２＝＋２０Ｖ（同図(d) 参照）
を印加する。Ｖｄ１＞Ｖｃ１＞Ｖｄ２の条件により、図２０(b) に示すように、第１表示電極５ａ上にある泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトル（図中の矢印参照）が形成される。またさらにそれをサポートする役割として、第２制御電極６ｂにＶｄ１＞Ｖｃ２＞Ｖｄ２の条件を満たす定常電圧を印加することで、泳動粒子３を引き上げる上向きの電界ベクトルが十分に形成されることになる。これにより、全ての泳動粒子３は高い段差（段部４の段差）を乗り越えて第２表示電極５ｂへと移動する。よって、段部４が泳動粒子径の数十倍という非常に高い構成となった場合にも、凹部Ｅへの帯電泳動粒子３の残留が発生するようなことはない。
【００８９】
その後、Ｔｂ以降の期間においては、期間０〜Ｔａと同じ電圧を印加するため、帯電泳動粒子３は、制御電圧Ｖｃ１＝＋８０ＶとＶｃ２＝＋２０Ｖとによって第２表示電極側に押し付けられ第１表示電極５ａへの移動が禁止されて、反射率５％程度の黒表示が保持されることとなる。
【００９０】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００９１】
本発明の構成上の顕著な特徴は、第１表示電極５ａが下段面Ｆ１に沿うように配置されると共に、第２表示電極５ｂが上段面Ｆ２に沿うように配置されており、それらの電極の間に第１制御電極６ａが配置されていることにある。このような階層的な電極の配置により、従来の電気泳動表示装置（すなわち、特表平８−５０７１５４号公報に開示された電気泳動表示装置）の問題点を解決し、以下のような効果を奏する。
【００９２】
(1) 表示コントラストを高くできる（安定した表示コントラストの実現）。
従来の電気泳動表示装置では、図３３(a) に符号Ｇ１で示すように、段差を高くしすぎると、一部の帯電泳動粒子３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という問題があった。
【００９３】
本発明に係る電気泳動表示装置においては、表示装置の書き換え期間において、下段面Ｆ１に配置された第１表示電極５ａと上段面Ｆ２に配置された第２表示電極５ｂとの間を、全ての帯電泳動粒子３が（残留することなく）移動される必要がある。本発明では、これらの表示電極５ａ，５ｂの間に第１制御電極６ａが配置されているため、該電極６ａに適切な電圧を適切なタイミングで印加することによって、段部４が高くても帯電泳動粒子３の円滑な移動を実現でき、下段面Ｆ１への粒子残留を回避できる。したがって、表示コントラストが低下してしまうような問題は発生しない。
【００９４】
また、段差を低くする必要はないため、段差による帯電泳動粒子３の移動抑制効果を十分に保持することができる。したがって、図３３(b) に符号Ｇ２で示すような、帯電泳動粒子３の移動も阻止できる。
【００９５】
水平移動型電気泳動装置において、クロストーク現象などの見られない、安定した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、選択画素での泳動粒子の書き込み不良や、非選択画素で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。
【００９６】
(2) 消費電力を低減できる。
従来装置では、段差を低くした場合には、帯電泳動粒子３の移動阻止のためにグリッドライン３６ａに印加する電圧を大きくする必要があった。
【００９７】
本発明によれば、第１制御電極６ａ，６ａによって形成される電気的ゲートバリアにより、泳動粒子３の移動を効果的に制御できるようになったため、該制御電極６ａに印加する電圧を小さくできる（駆動電圧の低減）。
【００９８】
つまり、本発明の構成においては、段差上部の第２表示電極５ｂと段差下部の第１表示電極５ａとの間を泳動粒子３が移動することとなり、このとき全ての泳動粒子３が、段差中段の制御電極６ａ，６ａの間を通過することとなる。このため、この制御電極６ａに印加される比較的低い電圧によって形成される電気的ゲートバリアによって、泳動粒子３の移動を効果的に制御することができる。このため、制御電圧の低減を実現できる。
【００９９】
また、特表平８−５０７１５４号公報で開示された電気泳動表示装置のように、第１表示電極と第２表示電極（すなわち、陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂ）が同一平面内に対向するように平行配置される場合、泳動粒子３を平行に移動させるような電界の他に垂直方向の電界も形成され、印加される電圧の有効利用の点では不利であった。これに対して、本発明のように、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとが垂直配置されるような構成の場合、形成される垂直方向の電界を、泳動粒子３の表示電極間の移動に有効に利用することが可能となり、結果として書き換え電圧の低減を実現することができる。
【０１００】
(3) 表示コントラストの向上が実現された。
本発明によれば、段部４の段差を十分に高く設定できるため、全ての泳動粒子３を凹部Ｅ内に収納することが可能となる。したがって、第１表示電極５ａの面積を小さくして、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとの面積比を大きく設定でき、その分、コントラストを大幅に高めることができる。
【０１０１】
一方、特表平８−５０７１５４号公報で開示された電気泳動表示装置においては、絶縁のために陰極素子３５ａと陽極素子３５ｂとを離間させておく必要があったため、その離間分だけ、陰極素子３５ａを配置する面積（或いは陽極素子３５ｂを配置する面積）を小さくせざるを得ず、結果として表示コントラストが低下してしまうという問題があった。
【０１０２】
しかし、本発明によれば、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとは異なる高さ（面内垂直方向の階層的な電極配置）で配置されているため、面内水平方向に各電極間の絶縁をとるためのギャップを設定する必要がない。したがって、従来装置と比べて表示コントラストを高く設定できる。
【０１０３】
第２表示電極がライン電極のときは、このライン電極間のギャップ間隔の分、コントラストを損してしまうが、この位置に隔壁７を配置することによって、このギャップ間隔を有効に利用している。また、第２表示電極がライン電極でなく、全面ベタ電極のとき、表示コントラストを最大とすることができる。しかしこの場合、第２表示電極の電圧を各画素で変えることができないため、双方向書き込み駆動をすることはできず、一方向書き込み駆動に限定されてしまう。（この書き込み駆動の詳細については後述する）
【０１０４】
(4) 高精細表示装置の製造が容易となった。
従来のように各フォーク状素子３５ａ，３５ｂが同一平面内に配置されるような構成では、表示部が高精細になるほど、各素子が細くなるとともに、素子間のギャップ間隔も細くせざる得なくなる。このため、製造工程において、素子間の電気的ショート部が発生し易く、高精細表示装置の製造が困難であった。
【０１０５】
これに対して、本発明のように階層的な電極配置とすることで、表示部が高精細となっても、各電極の絶縁は段部４の垂直方向に十分とれるため、高精細な表示装置の作製が容易となる。
【０１０６】
本実施の形態によれば、第１制御電極６ａや各表示電極５ａ，５ｂはいずれも第２基板１ｂの側に配置されていることから、上述した第１構成の電気泳動表示装置（図２９(a) 参照）と違い、基板間隙が多少変動しても表示品質が悪くなることはない。したがって、基板１ａ，１ｂにフレキシブルな材料を用いることができるとともに、製造工程にて基板１ａ，１ｂの位置合わせを簡略化できて製造を簡単にできる（基板貼り合わせ作業の簡素化）。
【０１０７】
(5) 双方向書き込み駆動が可能になった。
本発明の構成においては、泳動粒子３を、段差下部の第１表示電極５ａと段差上部の第２表示電極５ｂとの間で移動させることによって表示の書き換えをおこなう。このとき全ての泳動粒子３が、段差中段の制御電極６ａの間を通過することとなる。このため、この制御電極６ａに印加される電気的ゲートバリアによって、上段から下段、下段から上段の双方向において泳動粒子３の移動を阻止することができる。これにより、双方向書き込みが可能となり、画面の一部のみを選択的に書き換えるような駆動が実現できる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
(6) 高速書き込み駆動が可能となった。
このため、表示装置の高精細化や大判化による走査ライン数の増加に対しても、単純マトリクス駆動により高速アドレス可能な電気泳動表示装置を提供することができるようになった。
【０１１０】
(7) その他
本発明によれば、第１制御電極６ａが表示電極５ａ，５ｂの間に配置されているため、図３２(a) (b) に示したような帯電泳動粒子の偏りを防止でき、適正な表示ができる。
【０１１１】
本発明によれば、第２表示電極面が、段差構造の形成する凹部以外の表示部を覆うように形成されてなるため、第２表示電極による遮蔽効果により、引き回し配線からの漏れ電界による表示劣化を防止することができる。
【０１１２】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【０１１３】
（実施例１）
本実施例では、図１及び図３に示す構成の電気泳動表示装置を作製し、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。なお、図３では３×３の画素のみを示すが、実際に作製した表示装置の画素数は２０×２０とした。また、一画素サイズは１２０μｍ×１２０μｍとし、第１表示電極５ａが占める領域Ｐ１は画素面積の３０％とし、第２表示電極５ｂが占める領域Ｐ２は画素面積の７０％とした（面積比は３：７）。
【０１１４】
次に、本実施例に係る電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
【０１１５】
第２基板としての厚さ２００μｍのＰＥＴフィルム１ｂに、Ａｌを成膜しフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第１表示電極５ａを形成した。その電極の表面には暗黒色の着色層を形成した。
【０１１６】
次に、２０μｍの厚さのエポキシ樹脂にて段部４を形成し、その上面には、Ａｌを成膜しフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第１制御電極６ａを形成した。この第１制御電極６ａを覆うように４μｍの膜厚のエポキシ樹脂を塗布して段部を形成し、その表面には、Ａｌを成膜しフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第２表示電極５ｂを形成した。
【０１１７】
最後に、第２表示電極５ｂをマスクとして、Ｏ２ガスによる反応性ドライエッチングにより段部材料であるエポキシ樹脂をエッチングし、段部４を形成した。この結果、高さ２４μｍの段部４に第２表示電極５ｂが配置され、さらにその４μｍ下の層に、第１制御電極６ａが配置され、そのさらに２０μｍ下の層に第１表示電極５ａが配置された構造体が形成された。次に、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。
【０１１８】
また、第１基板としての厚さ２００μｍのＰＥＴフィルム１ａには、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５０μｍ高さの隔壁７を各画素の境界部分に形成した。そして、形成された隔壁内に絶縁性液体２及び黒色帯電泳動粒子３を充填した。絶縁性液体２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３としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、平均粒径２μｍのものを使用した。シリコーンオイル中での泳動粒子３の極性は正帯電を示した。次に、第１基板１ａと第２基板１ｂ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１ｂの隔壁上に、位置合わせを行ないながら第１基板１ａを置き、熱をかけて張り合わせシート状の表示パネルを完成した。この表示パネルに不図示の電圧印加回路を接続して駆動特性を評価した。
【０１１９】
以下、本実施例における駆動方法の説明を行なう。
【０１２０】
本実施例においては、図２１に示すように信号を印加し、図２２に示すような表示をした。ここで、図２１は、市松模様を表示している３×３の画素を順次反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図であり、符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、各走査ライン（走査電極線）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａに印加される信号を示し、符号ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３は、各第１信号ライン（第１信号電極線）ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａに印加される信号を示し、符号ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３は、各第２信号ライン（第２信号電極線）ＹＢ１，ＹＢ２，ＹＢ３を介して各第２表示電極５ｂに印加される信号を示す。本実施例では、１走査ライン選択期間（０〜Ｔ０、Ｔ０〜Ｔ１、Ｔ１〜Ｔ２、 Ｔ２〜Ｔ３）を５０ｍｓｅｃに設定した。また、図２２は、図２１のように駆動される場合における表示状態を示す図であり、同図(a) は期間Ｔ０のもの、同図(b) は期間Ｔ１のもの、同図(c) は期間Ｔ２のもの、同図(d) は期間Ｔ３のものを示す図である。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、実施例２と異なり、初期動作として全面リセットをする必要はない。初期表示パターンとして図２２(a) に示すパターンを与えたとする。
【０１２１】
期間Ｔ０〜Ｔ１において、選択走査ラインであるＸ１に対しては書き込み許可信号ＶＣ＝０Ｖを印加し、非選択走査ラインであるＸ２、Ｘ３に対しては書き込み禁止信号ＶＣ＝＋８０Ｖを印加する。そして、画素Ｐ１１，Ｐ１３に相当する第１信号ラインＹＡ１、ＹＡ３および第２信号ラインＹＢ１、ＹＢ３にそれぞれに白表示書き込みパルスとしてＶｄ１＝−２０Ｖ、Ｖｄ２＝＋２０Ｖを印加し、画素Ｐ１２に相当する第１信号ラインＹＡ２および第２信号ラインＹＢ２にそれぞれに黒表示書き込みパルスとして、Ｖｄ１＝＋２０Ｖ、Ｖｄ２＝−２０Ｖを印加した。その結果、選択走査ラインＸ１の全ての画素が書き換えられ反転表示され、また非選択走査ラインＸ２、Ｘ３における各画素では初期表示状態が保持された（図２２(b) 参照）。
【０１２２】
以下、期間Ｔ１〜Ｔ２、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１０：１程度の高い値を示した。
【０１２３】
（実施例２）
本実施例では、図１に示す電気泳動表示装置を作製し、一方向書き込みによる単純マトリックス駆動を行った。
【０１２４】
なお、表示装置の画素数は２０×２０とし、一画素サイズは１２０μｍ×１２０μｍとし、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとの面積比は２：８とした。
【０１２５】
次に、本実施例に係る電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
【０１２６】
第２基板としての厚さ１８０μｍのＰＥＳフィルム１ｂの全面に、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形成した。次に、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パターニングし、第１表示電極５ａを形成した。
【０１２７】
次に、３０μｍの厚さの透明エポキシ樹脂にて段部４を形成し、その上面には、ＩＴＯ薄膜をマグネトロンスパッタ法によって低温成膜したのちフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第１制御電極６ａを形成した。この第１制御電極６ａを覆うように５μｍの膜厚のエポキシ樹脂を塗布して段部を形成し、その表面には、ＩＴＯ薄膜をマグネトロンスパッタ法によって低温成膜したのちフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングによりパターニングして第２表示電極５ｂを形成した。なお、この第２表示電極５ｂは、実施例１のように各画素毎に別体で形成するのではなくて、基板１ｂのほぼ全面に沿うように形成し、各画素共通とした。
【０１２８】
最後に、第２表示電極５ｂをマスクとして、Ｏ２ガスによる反応性ドライエッチングにより段部材料であるエポキシ樹脂をエッチングし、段部４を形成した。この結果、高さ３５μｍの段部４に第２表示電極５ｂが配置され、さらにその５μｍ下の層に、第１制御電極６ａが配置され、そのさらに３０μｍ下の層に第１表示電極５ａが配置された構造体が形成された。次に、アクリル樹脂からなる透明絶縁層をスピンコートにより全面に形成した。その他の構成や製造方法は実施例１と同様とした。
【０１２９】
以下、本実施例で実施した駆動方法を、図２３及び図２４に沿って説明する。ここで、図２３は、白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図であり、符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、各走査ライン（走査電極線）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａに印加される信号を示し、符号ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３は、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａに印加される信号を示し、符号ＹＢは第２表示電極５ｂに印加される信号を示す。本実施例では、１走査ライン選択期間（０〜Ｔ０、Ｔ０〜Ｔ１、 Ｔ１〜Ｔ２、 Ｔ２〜Ｔ３）を５０ｍｓｅｃに設定した。またさらに、図２４は、図２３のように駆動される場合における表示状態を示す図であり、同図(a) は期間Ｔ０のもの、同図(b) は期間Ｔ１のもの、同図(c) は期間Ｔ２のもの、同図(d) は期間Ｔ３のものを示す図である。本実施例においては、全期間において、第２表示電極５ｂは接地した（図２３においてＹＢ＝０）。
【０１３０】
本実施例では一方向書き込みを行うため、初期動作として全面リセットを行った。具体的には、図２３の期間０〜Ｔ０に示すように、全走査ラインＸ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａには−１０Ｖの電圧を印加し、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａには−４０Ｖの電圧を印加した。これにより、全画素は白リセットされて、その表示状態は図２４(a) に示すようになる。
【０１３１】
次の期間Ｔ０〜Ｔ１では、１行目の真中の画素Ｐ１２だけを黒反転させた。具体的には、１本目の選択走査ラインＸ１にはＶｃ＝＋１０Ｖの電圧を印加し、他の非選択走査ラインＸ２，Ｘ３にはＶｃ＝＋８０Ｖの電圧を印加した。そして、真中の信号ラインＹＡ２にはＶｄ１＝＋４０Ｖの電圧を印加し、他の信号ラインＹＡ１、ＹＡ３の電圧はＶｄ１＝０Ｖとした。これにより、１行目の真中の画素Ｐ１２だけが黒反転されて、その表示状態は図２４(b) に示すようになる。つまり、黒反転される画素では、第１表示電極５ａの電圧Ｖｄ１＝＋４０Ｖ、第１制御電極６ａの電圧Ｖｃ＝＋１０Ｖとされ、第２表示電極５ｂの電圧Ｖｄ２＝０Ｖとされる。
【０１３２】
次の期間Ｔ１〜Ｔ２では２行目の両端の画素Ｐ２１，Ｐ２３を黒反転させ、期間Ｔ２〜Ｔ３では３行目の真中の画素Ｐ３２を黒反転させた。
【０１３３】
なお、表示状態を保持するには、第１制御電極６ａの電圧をＶｃ＝＋８０Ｖにすれば良い。
【０１３４】
本実施例によれば、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。
【０１３５】
（実施例３）
本実施例では、図１に示す電気泳動表示装置を作製し、一方向書き込みによる高速書き込み単純マトリックス駆動を行なった。なお、表示装置の画素数は２０×２０とし、一画素サイズは１２０μｍ×１２０μｍとし、第１表示電極５ａと第２表示電極５ｂとの面積比は３：７とした。
【０１３６】
本実施例においては、第１表示電極５ａや第２表示電極５ｂや第１制御電極６ａや凹部Ｅ２を図５に示す形状とした。その他の構成や製造方法は実施例１と同様とした。
【０１３７】
以下、本実施例で実施した駆動方法を、図２５及び図２６に沿って説明する。ここで、図２５は、白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図であり、符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、各走査ライン（走査電極線）Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａに印加される信号Ｖｃを示し、符号ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３は、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａに印加される信号Ｖｄ１を示し、符号ＹＢは第２表示電極５ｂに印加される信号Ｖｄ２を示す。本実施例では、１走査ライン選択期間（ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３）を２５ｍｓｅｃに設定した。また、図２６、図２５のように駆動される場合における表示状態を示す図であり、同図(a) は時刻ｔ０のもの、同図(b) は時刻ｔ１のもの、同図(c) は時刻ｔ２のもの、同図(d) は時刻ｔ３のもの、同図(e) は時刻ｔ４のものを示す図である。本実施例においては、全期間において、第２表示電極５ｂは接地した（図２５においてＹＢ＝０）。
【０１３８】
本実施例では一方向書き込みを行うため、実施例２と同様の電圧印加によって、初期動作として全面リセットを行った。すなわち、図２５の期間０〜ｔ０に示すように、全走査ラインＸ１，Ｘ２，Ｘ３を介して第１制御電極６ａには−１０Ｖの電圧を印加し、各信号ラインＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３を介して各第１表示電極５ａには−４０Ｖの電圧を印加した。これにより、全画素は白リセットされて、その表示状態は図２６(a) に示すようになる。
【０１３９】
次の期間ｔ０〜ｔ１では、１行目の真中の画素Ｐ１２だけを黒反転させた。具体的には、１本目の選択走査ラインＸ１にはＶｃ＝＋１０Ｖの電圧を印加し、他の非選択走査ラインＸ２，Ｘ３にはＶｃ＝＋８０Ｖの電圧を印加した。そして、真中の信号ラインＹＡ２にはＶｄ１＝＋４０Ｖの電圧を印加し、他の信号ラインＹＡ１、ＹＡ３の電圧はＶｄ１＝０Ｖとした。これにより、１行目の真中の画素Ｐ１２においては帯電泳動粒子３は図１８(b) の位置に移動し（灰色表示され）、その表示状態は図２６(b) に示すようになる。
【０１４０】
次の期間ｔ１〜ｔ２では、１本目の走査ラインＸ１の電圧Ｖｃを＋１０Ｖから＋８０Ｖに切り替え、真中の信号ラインＹＡ２の電圧Ｖｄ１を＋４０Ｖから０Ｖに切り替えた。これにより、１行目の真中の画素Ｐ１２においては制御電圧Ｖｃ＝＋８０Ｖにより泳動粒子３の第２表示電極５ｂへの移動が加速され（図１８(c) 参照）、黒表示がなされる。そして、２本目の選択走査ラインＸ２の電圧Ｖｃを＋８０Ｖから＋１０Ｖに切り替え、１本目と３本目の信号ラインＹＡ１、ＹＡ３の電圧はＶｄ１＝＋４０Ｖとした。これにより、２行目の両端の画素Ｐ２１，Ｐ２３においては帯電泳動粒子３は図１８(b) の位置に移動し、灰色表示がなされる。真中の信号ラインＹＡ２の電圧Ｖｄ１は０Ｖとし、真中の画素Ｐ２４においては白状態を保持した。なお、３本目の走査ラインＸ３の電圧は＋８０Ｖのままとし、書き換えは行わなかった。その結果、表示状態は図２６(c) のようになった。
【０１４１】
以下、期間ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４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。なお期間ｔ３〜ｔ４は、最後の選択ラインＸ３上の画素Ｐ３２において泳動粒子３が制御電極６ａから第２表示電極５ｂ上に移動する期間である。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、実施例１、２と比べて、１ラインに費やす選択期間が５０ｍｓｅｃから２５ｍｓｅｃに短縮することができ、高速書き込みを実現できた。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によれば、表示電極の間に第１制御電極が配置されているため、該制御電極に適切な電圧を適切なタイミングで印加することによって、段部が高くても帯電泳動粒子の円滑な移動を実現でき、下段面への粒子残留を回避できる。したがって、表示コントラストが低下してしまうような問題は発生しない。
【０１４３】
また、本発明によれば、第１制御電極によって形成される電気的ゲートバリアにより、泳動粒子の移動を効果的に制御できるようになったため、該制御電極に印加する電圧を小さくできる。
【０１４４】
本発明によれば、段部の段差を十分に高く設定できるため、全ての泳動粒子を凹部内に収納することが可能となる。したがって、第１表示電極の面積を小さくして、第１表示電極と第２表示電極との面積比を大きく設定でき、その分、コントラストを大幅に高めることができる。
【０１４５】
本発明によれば、階層的な電極配置とすることで、表示部が高精細となっても、各電極の絶縁は段部の垂直方向に十分とれるため、高精細な表示装置の作製が容易となる。
【０１４６】
本発明によれば、双方向書き込みや高速書き込みが可能となる。
【０１４７】
本発明によれば、引き回し配線からの漏れ電界による表示劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の一例を示す図。
【図２】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す図。
【図３】本発明に係る電気泳動表示装置の配線の一例を示す回路図。
【図４】凹部の他の例を示す図。
【図５】凹部の他の例を示す図。
【図６】凹部の他の例を示す図。
【図７】凹部の他の例を示す図。
【図８】凹部の他の例を示す図。
【図９】凹部の他の例を示す図。
【図１０】凹部の他の例を示す図。
【図１１】画素の他の形状を示す図。
【図１２】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す図。
【図１３】双方向書き込みの場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１４】１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図。
【図１５】図１４のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１６】一方向書き込みの場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１７】１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図。
【図１８】図１７のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図１９】１つの画素を例にとって白状態保持の後に黒反転する場合の印加電圧や反射率の変化の様子を示すタイミングチャート図。
【図２０】図１９のように駆動される場合における帯電泳動粒子３の移動や電界ベクトルの様子を模式的に示す図。
【図２１】市松模様を表示している３×３の画素を順次反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図。
【図２２】図２１のように駆動される場合における表示状態を示す図。
【図２３】白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図。
【図２４】図２３のように駆動される場合における表示状態を示す図。
【図２５】白保持状態にある３×３の画素を適宜黒反転させていく場合の印加電圧を示すタイミングチャート図。
【図２６】図２５のように駆動される場合における表示状態を示す図。
【図２７】電気泳動表示装置の従来構造の一例を示す図。
【図２８】電気泳動表示装置の従来構造の他の例を示す図。
【図２９】電気泳動表示装置の従来構造の他の例を示す図。
【図３０】陰極素子や陽極素子の配置形状を示す図。
【図３１】従来の電気泳動表示装置の作用を説明するための図。
【図３２】従来の電気泳動表示装置における問題点を説明するための図。
【図３３】従来の電気泳動表示装置における問題点を説明するための図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 第１及び第２基板
２ 絶縁性液体
３ 着色帯電泳動粒子
４ 段部
５ａ 第１表示電極
５ｂ 第２表示電極
６ａ 第１制御電極
６ｂ 第２制御電極
Ｄ１ 電気泳動表示装置
Ｄ２ 電気泳動表示装置
Ｄ３ 電気泳動表示装置
Ｆ１ 下段面
Ｆ２ 上段面
Ｐ11，Ｐ12，… 画素
Claims (6)
- 所定間隙を開けた状態に配置された第１及び第２基板と、これらの基板の間隙に配置された絶縁性液体と、該絶縁性液体に分散された複数の着色帯電泳動粒子と、を備えた電気泳動表示装置において、
前記基板の間隙に前記第２基板に沿って段部が配置されることに基づき、前記絶縁性液体の厚い部分に対向する下段面と、前記絶縁性液体の薄い部分に対向する上段面とが各画素に形成され、
該下段面に沿うように第１表示電極が配置され、前記上段面に沿うように第１制御電極と第２表示電極とが配置され、
前記第１制御電極は、前記第２表示電極と比較して、前記第１表示電極に近接して配置され、印加電圧を変えることにより、前記第１表示電極と前記第２表示電極との間の前記帯電泳動粒子の移動を許可または禁止する電極であることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記第１基板の全面に第２制御電極が配置され、前記第２制御電極は、定常電圧が印加されることにより、前記第１表示電極上の前記泳動粒子を上方に引き揚げ、前記第２表示電極上の前記泳動粒子を前記第２表示電極に押し付ける電界を形成する電極であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
- 所定間隙を開けた状態に配置された第１及び第２基板と、これらの基板の間隙に配置された絶縁性液体と、該絶縁性液体に分散された複数の着色帯電泳動粒子と、を備え、前記基板の間隙に前記第２基板に沿って段部が配置されることに基づき、前記絶縁性液体の厚い部分に対向する下段面と、前記絶縁性液体の薄い部分に対向する上段面とが各画素に形成され、該下段面に沿うように配置された第１表示電極と、前記上段面に沿うように配置された第２表示電極と、前記上段面に沿うように、かつ前記第２表示電極と比較して、前記第１表示電極により近接して配置され、印加電圧を変えることにより、前記第１表示電極と前記第２表示電極との間の前記帯電泳動粒子の移動を許可または禁止する電極である第１制御電極とを有する電気泳動表示装置を駆動する電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記第１制御電極が前記第１表示電極と前記第２表示電極との間の前記帯電泳動粒子の移動を許可するに際しては、前記帯電泳動粒子を一方の表示電極から前記第１制御電極の近傍に移動させる第一の過程と、該第一の過程によって第１制御電極の近傍に移動されてきた帯電泳動粒子を他方の表示電極に移動させる第二の過程と、を実施することにより、前記帯電泳動粒子を一方の表示電極から他方の表示電極に移動させる、
ことを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。 - 前記第一の過程においては、前記帯電泳動粒子を正極性に帯電させている場合には、移動元である表示電極の駆動電圧＞第１制御電極の制御電圧＞移動先である表示電極の駆動電圧とし、前記帯電泳動粒子を負極性に帯電させている場合には、移動元である表示電極の駆動電圧＜第１制御電極の制御電圧＜移動先である表示電極の駆動電圧とする、ことを特徴とする請求項３に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
- 前記帯電泳動粒子を正極性に帯電させている場合には、移動元である表示電極の駆動電圧＞第２制御電極の制御電圧＞移動先である表示電極の駆動電圧とし、前記帯電泳動粒子を負極性に帯電させている場合には、移動元である表示電極の駆動電圧＜第２制御電極の制御電圧＜移動先である表示電極の駆動電圧とする、ことを特徴とする請求項４に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
- 前記第二の過程においては、前記帯電泳動粒子を正極性に帯電させている場合には、第二過程における第１制御電極の制御電圧＞第一過程における第１制御電極の制御電圧とし、前記帯電泳動粒子を負極性に帯電させている場合には、第二過程における第１制御電極の制御電圧＜第一過程における第１制御電極の制御電圧とする、ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
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