JP3845583B2

JP3845583B2 - 電気泳動表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP3845583B2
Application number: JP2002002662A
Authority: JP
Inventors: 照夫村上; 英之中尾; 貞夫梶浦; 幸男木崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: JP2003202604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力化、あるいは目への負担軽減などの観点から反射型表示装置への期待が高まっている。これまでに、反射型表示装置の一つとして例えば米国特許３６６８１０６号に記載されているような電気泳動表示装置が知られている。この電気泳動表示装置は、電荷を有する電気泳動粒子と絶縁性液体からなる分散液と、この分散液を挟んで対峙する一組の電極からなり、この電極を介して分散液に電場を印加することによって、電気泳動粒子をその電荷と反対極性の電極上に移動させて表示を行うものである。
【０００３】
電気泳動粒子の対比色は、色素を溶解させた前述の絶縁性液体が担っている。より詳細には、電気泳動粒子が観測者に近い第１の電極の表面に付着する場合は、電気泳動粒子の色が観測され、一方、電気泳動粒子が観測者から遠い第２の電極の表面に付着する場合は、電気泳動粒子の色は絶縁性液体に隠蔽されると共に絶縁性液体の色が観測されるというものである。
【０００４】
電気泳動表示装置は例えば、プロシーディング．オブ．ザ．エスアイディー（Proc．SID）、１８、２６７（１９７７）に記載されているように、広視野角、高コントラスト、低消費電力という利点を備えているものの、印加電圧と表示色特性の間に閾値特性が無い。そのため、各画素電極それぞれにスイッチング素子を持たなければならない。液晶ディスプレイなどで用いられている標準的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）技術は、必要な印加電圧が高いこと、半導体製造と同様クリーンな環境での複雑なプロセスを必要としコスト高になること等により適用は困難である。また、各画素のスイッチング素子の回路を別途設け、各画素電極と配線する場合、画素数が多い用途では配線数も多く複雑となり、実現は極めて困難となる。
【０００５】
この問題に対して、特開２００１−２０１７７０号公報に開示されているように、セルの構造に工夫して単純マトリクス駆動を可能にしている例がある。この電気泳動表示装置は、３種類の電極を有する第１基板と、１種類の電極を有する第２の基板との間に、電荷を有する電気泳動粒子と絶縁性液体からなる分散液を保持した構造をしている。また、セル内に制御電極を設けるための隔壁が存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、高解像度で画素数の多い電気泳動表示装置では画素の駆動方式に問題があり、これに対して、セルの構造を工夫した単純マトリクス駆動の試みがなされてきた。
【０００７】
この単純マトリクス駆動においては、電極の種類が多く、これらの電極の形状も複雑になっている。また、各画素を構成するセルの形状についても、基板表面に段差を設ける等の加工を施し、セル内に制御電極を設けるための隔壁が存在する等、セル構造が複雑化している。電極やセル構造の複雑化は、単純な電気泳動表示装置の特徴を活かせず表示装置の製造コストを上げることに繋がる。さらに、セル内に存在する隔壁により高解像度化が妨げられるという問題点がある。表示装置が高解像度化しセルが小さくなってきても、隔壁の大きさはこれ以下には小さくできず、結果的に開口率の低下につながり、表示特性を劣化させることになる。
【０００８】
本発明は、上記した従来の電気泳動表示装置の単純マトリクス駆動技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電気泳動表示セル構造を簡素にし、簡略なプロセスにより製造コストを抑え、セルと駆動電極との配列の位置精度を上げた単純マトリクス駆動構造の電気泳動表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、（イ）短冊状の第１の電極と、（ロ）第１の電極の両側に第１の電極に関して平行に配置された短冊状の第２の電極と、（ハ）第１及び第２の電極と異なる化学的親和性を有し、第１の電極と第２の電極に挟まれた電極間領域と、（ニ）絶縁性液体中に複数の電気泳動粒子を分散した分散液を内包し、第１及び第２の電極と異なる化学的親和性を持つ殻を有し、電極間領域表面上に配列された複数のマイクロカプセルと、（ホ）複数のマイクロカプセルの上部に、第１の電極と交差する方向に走行する第３の電極とを有する単位画素を具備する電気泳動表示装置であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の特徴によれば、電気泳動表示セル構造を簡素にし、簡略なプロセスにより製造コストを抑え、セルと駆動電極との配列の位置精度を上げた単純マトリクス駆動構造の電気泳動表示装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の特徴において、マイクロカプセルの化学的親和性は親水性であることが好ましい。化学的親和性とは、ある物質どうしが化学的にくっつき易いか、くっつき難いかを表すものである。良く知られているのは、水あるいは油に対する親和性で、水に馴染むものを親水性あるいは水性といい、反対に水をはじくものを疎水性あるいは油性という。「材料Ａの化学的親和性よりも材料Ｂの化学的親和性に近い親和性を持つ材料Ｃ」とは、材料Ｃが材料Ａよりも材料Ｂにくっつき易い特性をもつことである。具体的に、化学的親和性を親水性の度合いとした場合には、材料Ａ，材料Ｂおよび材料Ｃの純水に対する接触角を測定した際に、材料Ａの接触角よりも材料Ｂの接触角に近い接触角を持つ材料Ｃを指す。
【００１２】
一般に油性溶媒は高い絶縁性を示す。従って、絶縁性液体としては油性溶媒が好ましく、油性の分散液をマイクロカプセル化する場合には、水溶液中で行い水溶性の物質がマイクロカプセルの殻となる。
【００１３】
本発明の特徴において、第１の電極及び第２の電極と同一面上で交差して配置され、マイクロカプセルと異なる化学親和性を有する短冊状の絶縁膜層を具備することが好ましい。親水性のマイクロカプセルに対して親水性の電極間領域に加えて、短冊状の疎水性の絶縁膜を交差して配置することにより、２次元的にマイクロカプセルを精度良く配列することが可能になる。
【００１４】
本発明の他の特徴は、（イ）基板表面上に、基板表面と異なる化学的親和性を有する短冊状の第１の電極及び、第１の電極の両側に第１の電極に関して平行に２本の短冊状の第２の電極を形成する工程と、（ロ）第１の電極と第２の電極と異なる化学的親和性を有し、第１の電極と第２の電極に挟まれた電極間領域を形成する工程と、（ハ）絶縁性液体中に複数の電気泳動粒子を分散した分散液を内包し、第１及び第２の電極と異なる化学的親和性の殻を有する複数のマイクロカプセルを第１の電極と第２の電極に挟まれた電極間領域表面上に配列する工程と、（ニ）マイクロカプセルの上部に、第１の電極と交差する方向に走行する第３の電極を形成する工程とを含むことを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法であることを要旨とする。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、電気泳動表示セル構造を簡素にし、簡略なプロセスにより製造コストを抑え、セルと駆動電極との配列の位置精度を上げた単純マトリクス駆動構造の電気泳動表示装置を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１乃至第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態による電気泳動表示装置は、図１に示すように、第1の基板６上に配置された短冊状の第１の電極１１と、第１の電極１１の両側に第１の電極１１に関して平行に配置された短冊状の第２の電極１２ａ、１２ｂと、第１及び第２の電極１１、１２と異なる化学的親和性を有し、第１の電極１１と第２の電極１２ａ、１２ｂに挟まれた電極間領域１０ａ、１０ｂと、絶縁性液体１中に互いに同極性の電荷を有する複数の電気泳動粒子２を分散した分散液３を内包し、第１の電極１１と第２の電極１２ａ、１２ｂとの間の電極間領域１０ａ、１０ｂと同じ、もしくは類似の化学的親和性の殻４を有し、電極間領域１０ａ、１０ｂ表面上に配列された複数のマイクロカプセル５ａ、５ｂと、マイクロカプセル５ａ、５ｂの上部に、第１の電極と交差する方向に走行する第３の電極１３とから構成された単位画素を具備する。第３の電極１３は図１においては、第２の基板７の裏面に設けられている。
【００１８】
図１に示す構成を有する電気泳動表示装置の場合、観測者は第２の基板７の外側から第１の基板６に向かって表示装置を見るため、第２の基板７及び第３の電極は透明である。第１の基板６上には、電気泳動粒子２と対比色をなす着色層８と親水性材料からなる下地薄膜９が順次配置されている。
【００１９】
電源回路１４は、第１の電極１１、第２の電極１２ａ、１２ｂ、及び第３の電極１３に電圧を印加するためのものであり、印加電圧の大きさ、極性及びシーケンス等を自由に設定できる。
【００２０】
第１の電極１１及び第２の電極１２ａ、１２ｂが疎水性材料からなる。このため、親水性材料からなる殻４を有するマイクロカプセル５は、親水性の電極間領域１０ａ、１０ｂの表面の略中心上にくるように配置される。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の２×２画素部分を第２の基板７側から見た平面構成を模式的に示す図である。図２に示すように、第１の電極１１ａ、１１ｂと第２の電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃは交互に所定の間隔で紙面上下方向に向かって平行に配置され、それらの第１及び第２の電極により区分された下地薄膜９の電極間領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが露出して配置されている。マイクロカプセル５はそれぞれ略同一の大きさを有し、各中心がその短冊状に露出した下地薄膜１０ａ乃至１０ｄの表面の略中心になるよう２次元に配列される。図２の太枠で囲んで代表的に示されている画素１５は２×２の４個のマイクロカプセル５ａ乃至５ｄで構成され、マイクロカプセル５ａ及び５ｃが電極間領域１０ａ上に、マイクロカプセル５ｂ及び５ｄが電極間領域１０ｂ上に配列されている。他の画素については図示を省略しているが、同様に４個のマイクロカプセル５から構成される。第１の電極１１ａ、１１ｂと交差して第３の電極１３ａ、１３ｂが第２の基板７上に形成され、マトリクス駆動電極を構成している。例えば、図２に示してある画素１５については、第３の電極１３ａは構成する全マイクロカプセル５ａ乃至５ｄの大部分を覆って形成される。
【００２２】
一般的には、（ｎ画素列）×（ｍ画素行）の電気泳動表示装置における電極構成は、第１の基板に形成される２ｎ＋１本の第１及び第２の電極と、第２の基板に第１及び第２の電極と直交して形成されるｍ本の第３の電極よりなり、ｎ本の第１の電極とｍ本の第３の電極とにより単純マトリックス構造となす。
【００２３】
このように、親水性のマイクロカプセル５は、互いの化学的親和性に従い、疎水性の第１及び第２の電極間に位置する、親水性の下地薄膜９の電極間領域上に容易に配列される。
【００２４】
図３は、本発明の第１の実施の形態の電極構造全体を第２の基板７側から見た図で、構造を画素１５が８×８のマトリックス状に配置可能なものであるが、用途により任意に全画素数は決められるものであることはいうまでもない。またここでは、電気泳動粒子２を黒色、着色層８を白色に着色した装置を用いているが、組み合わせの色は対比色あるいはそれに近いものであれば任意に選ぶことができる。
【００２５】
図３中の太線で四角く囲んで示したところが１画素に対応しており、上述のごとく１画素は、２×２の４個のマイクロカプセル５（図２参照）から構成されている。互いに交差してマトリクス駆動電極を構成する第１の電極１１及び第３の電極１３は、それぞれの画素１５に対応して各々８本で構成され、電源回路のドライバ１４ａ及び１４ｃにより画面書き換え信号が印加される。説明のため、各画素について、図３において左より右へ第１画素列乃至第８画素列とし、上より下へ第１画素行乃至第８画素行とする。各第１の電極１１は左から右へ１１ａ乃至１１ｈ、各第３の電極１３は上から下へ１３ａ乃至１３ｈとなる。第２の電極１２は９本になり、すべて結線され、電源回路のドライバ１４ｂにより常時同じ電圧が印加されている。そして、第１の電極１１、第２の電極１２、第３の電極１３への信号電圧の大きさ、時間帯は、電源回路のコントローラ１４ｄにより制御される。
【００２６】
表示装置の画面は、第１画素列から第８画素列へと順に書き換えていく。図４（ａ）及び（ｂ）には、第１の電極１１及び第３の電極１３への電圧印加シーケンスの一例を示してある。
【００２７】
各画素列の書き換えに先立ち、初期化の動作として、図４のタイミングｔ_Ｓのように、すべての第１の電極１１ａ乃至１１ｈに０Ｖ、第３の電極１３ａ乃至１３ｈに１５Ｖ、第２の電極１２に１５Ｖを印加する。この場合、電気泳動粒子２は電位の一番低い第１の電極１１ａ乃至１１ｈ上に集まる。初期化に次いで表示するデータに従い書き換えていくことになる。図４の時間帯Ｔ_１乃至Ｔ_８は、それぞれ図３の第１乃至第８の画素列を左から順に書き換えていくタイミングである。図４（ａ）には、図３の第１乃至第８画素列に対応する第１の電極１１ａ乃至１１ｈの電圧シーケンスを示している。また、図４（ｂ）には、第１乃至第８画素行に対応する第３の電極１３ａ乃至１３ｈへの電圧シーケンスを示している。それぞれの画素列は書き換えの順番が来るまでは、第１の電極１１ａ乃至１１ｈの電位を０Ｖとして、電気泳動粒子２を第１の電極１１ａ乃至１１ｈ上に保持しておく。
【００２８】
まず、第１画素列の書き換えの時間帯Ｔ_１において、第１の電極１１ａの電圧を２５Ｖにあげる。この時、第３の電極１３の電圧は、黒を表示したいときは０Ｖを、白を表示したいときは３０Ｖとする。図４（b）の１３ａ乃至１３ｈの電圧データに従い、第１画素列の第１乃至８画素行が、白―黒−・・・−白と書き換えられる。そして、書き換えが終了したら第１の電極１１ａの電圧値を５０Ｖに上げる。
【００２９】
続いて第２乃至第８画素列についても同様に、対応する時間帯Ｔ_２乃至Ｔ_８において、第１の電極１１ｂ乃至１１ｈ及び第３の電極１３ａ乃至１３ｈに、それぞれ所望の電圧が印加される。
【００３０】
表示の書き換えが終わった画素列の画素では、第１の電極の電圧が５０Ｖになっているが、第３の電極の電圧は他の画素列の画素への書き換え信号のために０Ｖまたは３０Ｖになり、電気泳動粒子２が所望の位置より移動してしまう状況が考えられる。このため、図４（ａ）に示すように、第３の電極１３ａ乃至１３ｈへの電圧には各画素列を書き換える時間帯の後半で第２の電極１２と同じ電圧１５Ｖを印加するシーケンスとしている。本発明の第１の実施の形態では、０Ｖまたは３０Ｖとなる書き換え時間を１０ｍｓ、中間電圧１５Ｖとする時間を１０ｍｓ設けている。各書き換え時間帯の後半に第３の電極に中間電圧印加時間を設定することにより、書き換え済みの電気泳動粒子２が他の画素の書き換え時間帯の前半で、所望の位置とは異なる方向に少し移動してしまうが、後半の中間電圧印加の間で再び所望の位置に途中から戻すことができる。このようにして、書き換え済みの画素では、他の画素列の書き換え時間帯で電気泳動粒子２が所望の位置付近で往復運動をすることになるが、結果的には所望の位置に戻ってくる。
【００３１】
画面書き換えの最終動作として、第１の電極１１に５０Ｖ、第３の電極１３に１５Ｖ、第２の電極１２は１５Ｖの状態を一定時間保つことで、電気泳動粒子２は所望の位置の電極上へ落ち着く。本発明の第１の実施の形態では、この保持時間を１００ｍｓとしている。
【００３２】
書き換え後に各電極の電圧を０Ｖにしても、従来の電気泳動表示装置と同様に、電気泳動粒子２は電極上に保持され、その画面情報を維持することが可能である。
【００３３】
図５乃至図８には、電気泳動粒子２の移動について画素１５の断面図を用いて示してある。図５は初期化のタイミングｔ_Ｓ、図６は書き換え時間帯Ｔ_１乃至Ｔ_８の前半、図７は書き換え終了後における他の画素の書き換え時間帯、及び図８は書き換え時間帯Ｔ_１乃至Ｔ_８の後半もしくは書き換えの最終動作の保持時間帯Ｔ_Ｅ、それぞれでの電気泳動粒子集団２２の滞在位置及び移動方向を示している。
【００３４】
図５乃至図８に示される構造は、図１で説明した構造と実質的に同様で、黒色の電気泳動粒子集団２２を内包する親水性のマイクロカプセル５ａ、５ｂが、第１の基板６と第２の基板７間に配置されてなる。第１の基板６上には、白色の着色層８と親水性材料からなる下地薄膜９が順次形成され、さらに疎水性材料からなる第１の電極１１と第２の電極１２ａ、１２ｂが所定の間隔で下地薄膜９上に形成されている。そして第２の基板７上には、第１の電極１１及び第２の電極１２と略直交する方向に透明な第３の電極１３が設けられている。
【００３５】
上述したように、正の電荷をもつ電気泳動粒子２は、図４のタイミングｔ_Ｓにおいて、電圧の一番低い第１の電極１１（０Ｖ）上に集団となって集められる。図５に示すように、第１の電極１１を挟んで画素を構成するマイクロカプセル５ａ及び５ｂの電気泳動粒子集団２２ａ及び２２ｂは第１の電極１１上に偏在する。書き換えの時間帯がくるまで、電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂは第１の電極１１上に保持される。
【００３６】
書き換えの時間帯Ｔ_１乃至Ｔ_８で、書き換え画素列の第１の電極１１に書き換え電圧２５Ｖが印加されると、その画素列の電気泳動粒子集団２２は第３の電極１３の電圧に従って移動する。第３の電極１３の印加電圧が３０Ｖの時は、図６（ａ）のように電気泳動粒子集団２２ａ及び２２ｂは、第１の電極１１から離れ、電圧が１５Ｖと一番低い左右の第２の電極１２ａ及び１２ｂの方へそれぞれ向かう。第３の電極１３の印加電圧が０Ｖの場合は、図６（ｂ）のように電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂは、電圧が一番低い上方の第３の電極１３へ向かう。そして、電気泳動粒子集団２２が所望の位置へ移動する途中において、第１の電極１１の電位は書き換え時間帯の中間で５０Ｖにあげられ、電気泳動粒子集団２２の移動速度を加速する。
【００３７】
書き換えが終わった列の画素では、第１の電極１１の電圧は５０Ｖに維持されたままになるが、その後に続く他の画素列の書き換え時は、第３の電極１３の電圧は他の画素列の書き換えデータに従って３０Ｖもしくは０Ｖに変化する。その時、図７（ａ）及び（ｂ）のように電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂが所望の位置より多少移動する。しかし、他の画素列の書き換え時間帯の中間で、第３の電極１３が１５Ｖになると、電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂはそれぞれ、図８（ａ）及び（ｂ）のように所望の位置近傍に戻る。
【００３８】
全画素列が書き換え終了後の時間帯Ｔ_Ｅで、第１の電極１１に５０Ｖ、第３の電極１３に１５Ｖ、第２の電極１２には１５Ｖ印加した状態を一定時間保ち、電気泳動粒子２の所望の位置への定着を行う。白表示では、図８（ａ）に示すように電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂは、マクロカプセル５ａ、５ｂ各々の側壁底部になる第２の電極１２ａ及び１２ｂ上に集まる。一方、黒表示では、図８（ｂ）に示すように電気泳動粒子集団２２ａ及び２２ｂは、マクロカプセル５ａ及び５ｂ各々の上部の第３の電極１３に沿って集まる。
【００３９】
このように、全画面を書き換え中は、電気泳動粒子集団２２は所望の位置と、中間的な位置の間を往復しており、全画面書き換え後所望の位置に落ち着く。書き換え中では、電気泳動粒子集団２２は移動しているので画像は安定しておらず、ぼやけた画像になっているが、広告表示板や電子ペーパーのような静止画を表示することを目的とする表示装置では構わない。
【００４０】
また、電気泳動粒子集団２２が第２の電極１２ａ、１２ｂに集められたときに、観察者は着色層８を見るわけだが、図８（ａ）のように第２の電極１２ａ、１２ｂ上の電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂも見えてしまい、着色層８と電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂの混色の灰色を見ることになる。これを防ぐために、第２の基板７の表面に、第２の電極１２ａ、１２ｂ上の電気泳動粒子集団２２ａ、２２ｂを遮蔽する遮蔽層を設けても構わない。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態によれば、電気泳動表示セル構造を簡素にし、簡略なプロセスにより製造コストを抑え、セルと駆動電極との配列の位置精度を上げた単純マトリクス駆動構造の電気泳動表示装置を提供することができる。
【００４２】
本発明の第１の実施の形態において、マイクロカプセル５の化学的親和性は親水性であることが好ましい。化学的親和性とは、ある物質どうしが化学的にくっつき易いか、くっつき難いかを表すものである。良く知られているのは、水あるいは油に対する親和性で、水に馴染むものを親水性あるいは水性といい、反対に水をはじくものを疎水性あるいは油性という。一般に油性溶媒は高い絶縁性を示す。従って、絶縁性液体１としては油性溶媒が好ましく、油性の分散液３をマイクロカプセル化する場合には、水溶液中で行い水溶性の物質がマイクロカプセル５の殻４となる。
【００４３】
次に、図９〜１１を用いて本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の製造方法を説明する。なお、以下に述べる電気泳動表示装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００４４】
（イ）第１及び第２の基板６、７として厚み１ｍｍの透明なガラス板を用いる。先ず第１の基板６上に、着色層８として硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などの微粉末をフッ素樹脂に混入したものをスピンコートにより厚さ約０．５μｍで形成する。その上に親水性特性を有する透明なＴｉＯ_２を厚さ約０．１μｍに蒸着して下地薄膜９を形成する。続いて疎水性特性を有するＩＴＯを厚さ約０．５μｍで蒸着し、エッチングにより、図９（ａ）に示すように、第１の電極１１と、第１の電極１１を挟んで両側に等間隔で配列させた第２の電極１２ａ、１２ｂを短冊状に形成する。このようにして第１の電極１１と第２の電極１２ａ、１２ｂそれぞれの間に、下地薄膜９表面の露出した電極間領域１０ａ、１０ｂがそれぞれ形成される。また、図９（ｂ）に示すように、短冊状の第３の電極１３は第２の基板７上に透明なＩＴＯを厚さ約０．１μｍに蒸着し、エッチングにより作製する。ここで表示装置の解像度は、略３００ｄｐｉとし、第１及び第２の電極の中心間の距離を４０μｍ、マイクロカプセル粒径を４０μｍに設定する。前述のように、マイクロカプセルを縦２個、横２個に並べた大きさが１画素となっている。
【００４５】
（ロ）次に、マイクロカプセル５は、コアセルベーション法で作成する。まず、絶縁性液体１としてイソパラフィンを、電気泳動粒子２として黒色樹脂トナー（粒径１μｍ）を用い、両者を電気泳動粒子２の混合重量率が１０％になるように混合する。さらに分散安定性の向上のために微量の界面活性剤を添加し、分散液３を準備する。この場合、電気泳動粒子２は表面が正に帯電している。次に１３重量部の分散液３を、純水１００重量部、乳化剤２重量部と共にホモジナイザーで乳化する。この乳化した混合液を４０℃で、５％ゼラチン−アラビアゴム水溶液に滴下し、この水溶液中に粒状の分散液３が分散する状態にする。さらに攪拌しながら１０％酢酸を滴下し、ｐＨ３．５に調整する。酢酸を滴下することで、ゼラチンとアラビアゴムが反応して粒状の分散液３の表面に高分子膜が形成される。その後、温度を５℃まで下げ、３７％ホルマリンを滴下し、さらに１０％ＮａＯＨ水溶液を滴下しｐＨ８．５に調整し、５０℃に昇温させ、高分子膜を硬化させる。その後、純水で洗浄し、１μｍのフィルターでろ過する。さらに分級処理を行うことにより、親水性の特性を有する透明高分子被膜よりなる殻４で包含された平均粒径４０μｍで粒径分布の小さなマイクロカプセル５を得る。
【００４６】
（ハ）次に、上述の方法で作成したマイクロカプセル５に、水とバインダ樹脂として水溶性ナイロンを混合してインク化する。そのマイクロカプセルインクを、２次元に所定の開口を穿孔したスクリーン版を通して上記第１の基板６に印刷する。マイクロカプセル５の殻４が親水性、第１の電極１１、第２の電極１２ａ、１２ｂが疎水性、下地薄膜９の第１及び第２の電極で挟まれた電極間領域１０ａ、１０ｂが親水性なので、スクリーン版に形成されている２次元の穿孔パターンに従って、図１０に示す所望の位置にマイクロカプセル５ａ、５ｂを２次元に配列する事ができる。
【００４７】
（二）次に、図１１に示すように、上述した第３の電極１３が形成されている第２の基板７を、第１の基板６に配列されたマイクロカプセル５上の所望の位置になるように熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等で調整接着して電気泳動表示装置パネルを製作する。
【００４８】
（変形例）
図１２は本発明の第１の実施の形態の変形例に係わる電気泳動表示装置である。第１及び第２の電極１１，１２を突起状にすることにより、マイクロカプセル５の配置精度を物理的にも向上させることができる。図１２に示すように、導電性インクを用いてスクリーン印刷もしくはグラビア印刷技術により、高さ１０〜２０μｍ程度の三角形あるいは台形状に第１の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、・・・及び第２の電極１２ａ、１２ｂ、・・・を、第１の基板６上に印刷して製造することができる。このような突起状の第１及び第２の電極を持つ基板６にマイクロカプセル５を印刷すると、化学的親和性の効果だけでなく、さらに電極形状の物理的効果も加わる。マイクロカプセル５ａが第２の電極１１ａと第１の電極１２ａの間に、マイクロカプセル５ｂが第２の電極１２ａと第１の電極１１ｂの間にというようにマイクロカプセル５ｃ、５ｄ以下もそれぞれの対応する第１の電極１１ｂ、１１ｃ及び第２の電極１２ｂの間に容易に配列される。このように簡単な製造方法でさらに高精度にマイクロカプセル５の配列ができる。他は、本発明の第１の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略する。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の平面構成図である。先に述した本発明の第１の実施の形態では、マイクロカプセル５の配列を容易に行うため、第１の基板６上に、疎水性の第１の電極１１及び第２の電極１２により挟まれた親水性の下地薄膜９の電極間領域１０が形成されていた。第２の実施の形態では、その第１及び第２の電極１１，１２、及びこれらの電極に挟まれた下地薄膜９の電極間領域１０と略直交方向に疎水性の絶縁膜１８が設けられている点が先に述べた第１の実施の形態と異なる。図１３に示すように、マイクロカプセル５を印刷する領域の一端部、この例では紙面上端部の位置に、第１の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、・・・及び第２の電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・と、さらにこれらの電極に挟まれた下地薄膜の電極間領域１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｆ、・・・と略直交する方向に、疎水性の特性を有する絶縁膜１８が形成配置されている。他は、第１の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略する。
【００５０】
第２の実施の形態において、親水性のマイクロカプセル５に対して、第１の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、第２の電極１２ａ、１２ｂ、１１ｃ、及び絶縁膜１８が疎水性、下地薄膜９の第１及び第２の電極で挟まれた電極間領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、が親水性なので、スクリーン版に形成されている２次元の穿孔パターンに従って、所望の位置にマイクロカプセル５を容易に２次元に配列する事ができる。
【００５１】
第２の実施の形態の特徴によれば、電気泳動表示セル構造を簡素にし、簡略なプロセスにより製造コストを抑え、セルと駆動電極との配列の位置精度を上げた単純マトリクス駆動構造の電気泳動表示装置を提供することができる。
【００５２】
図１４を用いて第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第1の基板６の製造方法を説明する。他は、第１の実施の形態の製造方法と同様であるので、重複した記載を省略する。なお、以下に述べる電気泳動表示装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００５３】
（イ）第１の基板６として厚み１ｍｍの透明なガラス板を用いる。先ず第１の基板６上に、着色層８として硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などの微粉末をフッ素樹脂に混入したものをスピンコートにより厚さ約０．５μｍで形成し、その上に親水性特性を有する透明なＴｉＯ_２を厚さ約０．１μｍに蒸着して形成し、続いて疎水性特性を有するＩＴＯを厚さ約０．５μｍで蒸着し、エッチングにより、図１４（ａ）に示すように、第１の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及び第２の電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、を形成する。
【００５４】
（ロ）ポリイミド樹脂をスピンコートにより厚さ５μｍに形成し、エッチングにより、図１４（ｂ）に示すように、第１及び第２の電極１１、１２と略直交方向に疎水性の絶縁膜１８を第１の基板６の１端部に形成配置する。
【００５５】
（ハ）第１の実施の形態の製造方法と同様に、上述の方法で作成した第１の基板６に、２次元に所定の開口を穿孔したスクリーン版を通してマイクロカプセルインクを印刷する。マイクロカプセル５の殻４が親水性、第１の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、第２の電極１２ａ、１２ｂ、１１ｃ、及び絶縁膜１８が疎水性、下地薄膜９の第１及び第２の電極で挟まれた電極間領域１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｆ、が親水性なので、スクリーン版に形成されている２次元の穿孔パターンに従って、図１４（ｃ）に示す所望の位置にマイクロカプセル５を容易に２次元に配列する事ができる。
【００５６】
なお、第２の実施の形態では、疎水性の絶縁膜１８を、第１及び第２の電極１１，１２の上部に渡り形成しているが、疎水性の絶縁膜１８は第１及び第２の電極１１，１２の下部であっても、あるいは第１及び第２の電極１１，１２に挟まれた下地薄膜９の電極間領域１０に少なくとも部分的にでもあれば、同様の効果を有するのは明らかである。
【００５７】
また、第２の実施の形態では、疎水性の絶縁膜１８を、マイクロカプセル５を印刷する第１の基板６の領域の１端部に形成しているが、第１の基板６の内部の任意の位置に、疎水性の第１及び第２の電極１１、１２、及びこれらの電極に挟まれた親水性の下地薄膜９の電極間領域１０と直交する方向に配列する事でも同様の効果を得る事ができる。
【００５８】
また、疎水性の絶縁膜１８はマイクロカプセル５を印刷する第１の基板６に一行形成されていたが、第１及び第２の電極１１，１２と、さらにこれらの電極に挟まれた下地薄膜９の電極間領域と略直交方向に所定の間隔で複数行形成しても良い。図１５に示すように、第１の基板６上に第１の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及び第２の電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、と、さらにこれらの電極に挟まれた下地薄膜９の電極間領域１０ａ、１０ｂ、・・・、９ｆ、と、第１及び第２の電極１１，１２と、これらの電極に挟まれた下地薄膜９の電極間領域と略直交する方向に、マイクロカプセル５に対して４個分の間隔で、疎水性の特性を有するポリイミド樹脂をコートして絶縁膜１８ａ、１８ｂが形成配置されている。このように複数の疎水性の絶縁膜１８ａ、１８ｂ、を直交方向に形成する事で、マイクロカプセル５を所定の２次元の位置により精度よく配置印刷する事ができる。ここでは、絶縁膜１８をマイクロカプセル５の４個分ごとに形成しているが、所定の間隔で複数個形成されていれば同様の効果が得られることは勿論である。
【００５９】
（他の実施の形態）
上記のように、本発明の第１及び第２の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６０】
例えば、第１の基板６として対比色を有する親水性の材料を用いれば、着色層８及び下地薄膜９は形成する必要はなく省略でき、また、着色層８が親水性材料からなれば下地薄膜９は省略できることは言うまでもない。
【００６１】
また、第１及び第２の実施の形態では、電気泳動粒子２の対比色は着色層８が担っているとして説明しているが、他の方法として絶縁性液体１に色素を溶解させて対比色としてもよい。この場合には、着色層８は省略できるのは言うまでもない。
【００６２】
また、第１及び第２の実施の形態の説明において述べたマイクロカプセル化技術は、界面重合法、イン・シツ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）重合法、液中硬化被膜法、有機溶液系からの相分離法、融解分散冷却法、気中懸濁法、スプレードライング法等でも良く、表示媒体の用途、形態などに応じて適宜選択することが出来ることは言うまでもない。
【００６３】
また、マイクロカプセルの被膜としては、親水性の特性を有するもので、ゼラチン−アラビアゴムの他に、メラニン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂等の縮合系ポリマー、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、メチルメタクリレート−ビニルアクリレート共重合体などの三次元架橋ビニルポリマーなどの熱硬化性樹脂などを適宜用いることが出来る。
【００６４】
また、上記の熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂から選択される二種以上を用いて、マイクロカプセルを構成する多層の被膜を形成しても良い。この場合、マイクロカプセルの熱安定性を向上させる観点から、被膜の最外殻には熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００６５】
第１及び第２の電極については、疎水性特性を有する材料を用いることにより第１の表面領域を兼ねていたが、銅やアルミのような親水性材料で各電極を形成し、この上に疎水性特性を有する材料をコートして疎水性の第１及び第２の電極表面を形成しても良い。
【００６６】
疎水性特性を有する絶縁膜材料として、弗素樹脂、ジメチルシリコーン樹脂、一部にＳｉ−アルキル基を有するアルコキシシランのゾルゲル焼結膜、環状ペルヒドロポリシラザンの酸化焼成膜等を用いる事ができ、親水性特性を有する下地薄膜材料として環状ポリメチルシラザンの酸化焼成膜、アルコキシシランのゾルゲル焼結膜、親水性微粒子粉（例：シリカ）のコーティング膜等を用いる事ができる
親水性材料として酸化チタンを用いた場合、親水性機能を向上するために適宜ＵＶ照射プロセスを付加しても良い。また、マイクロカプセルのインク化ではバインダ樹脂の他に添加剤として、粘度調整剤、界面活性剤、分散安定剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤等が必要に応じて用いられ、添加剤の例としてポリビニルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレントリオール、ポリテトラメチレングリコール、１,４-ブタンジオールなどを用いることができる。
【００６７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、電気泳動表示セル構造を簡素にし、簡略なプロセスにより製造コストを抑え、セルと駆動電極との配列の位置精度を上げた単純マトリクス駆動構造の電気泳動表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の断面構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の平面構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の電極相対位置を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の電極への電圧印加シーケンスを説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の電圧印加シーケンスの初期化時間帯（Ｓ）での電気泳動粒子の位置を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の電圧印加シーケンスの（ａ）白、及び（ｂ）黒への書き換え時間帯における電気泳動粒子の移動を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の電圧印加シーケンスの他の画素列への書き換え時間帯における、（ａ）白、及び（ｂ）黒表示のマイクロカプセル中の電気泳動粒子の移動を説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の電圧印加シーケンスの保持時間帯（Ｅ）での（ａ）白、及び（ｂ）黒表示のマイクロカプセル中の電気泳動粒子の移動及び位置を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る電気泳動表示装置の断面構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の平面構成図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の平面構成図である。
【符号の説明】
１絶縁性液体
２電気泳動粒子
３分散液
４殻
５、５ａ〜５ｈマイクロカプセル
６第１の基板
７第２の基板
８着色層
９下地薄膜
１０ａ〜１０ｆ電極間領域
１１、１１ａ〜１１ｈ第１の電極
１２、１２ａ〜１２ｃ第２の電極
１３、１３ａ〜１３ｈ第３の電極
１４電源回路
１４ａ第１の電極の電源回路ドライバ
１４ｂ第２の電極の電源回路ドライバ
１４ｃ第３の電極の電源回路ドライバ
１４ｄ電源回路のコントローラ
１５画素
１８、１８ａ、１８ｂ絶縁膜
２２、２２ａ、２２ｂ電気泳動粒子集団

Claims

短冊状の第１の電極と、
前記第１の電極の両側に前記第１の電極に対して平行に配置された短冊状の一対の第２の電極と、
前記第１及び第２の電極と異なる化学的親和性を有し、前記第１の電極と前記第２の電極に挟まれた電極間領域と、
絶縁性液体中に複数の電気泳動粒子を分散した分散液を内包し、前記第１及び第２の電極と異なる化学的親和性を持つ殻を有し、前記電極間領域表面上に配列された複数のマイクロカプセルと、
前記マイクロカプセルの上部に、前記第１の電極と交差する方向に走行する第３の電極とを有する単位画素を具備することを特徴とする電気泳動表示装置。
前記マイクロカプセルの化学的親和性が親水性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。
前記第１の電極及び前記第２の電極と同一面上で交差して配置され、前記マイクロカプセルと異なる化学親和性を有する短冊状の絶縁膜層を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動表示装置。
基板表面に、前記基板と異なる化学的親和性を有する短冊状の第１の電極及び、前記基板と異なる化学的親和性を有し、前記第１の電極の両側に前記第１の電極に対して平行な短冊状の一対の第２の電極を形成する工程と、
前記第１及び第２の電極と異なる化学的親和性を有し、前記第１の電極と前記第２の電極に挟まれた電極間領域を形成する工程と、
絶縁性液体中に複数の電気泳動粒子を分散した分散液を内包し、前記第１及び第２の電極と異なる化学的親和性の殻を有する複数のマイクロカプセルを、前記第１の電極および前記第２の電極に挟まれる前記電極間領域表面上に配列する工程と、
前記マイクロカプセルの上部に、前記第１の電極と交差する方向に走行する第３の電極を形成する工程とを含むことを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。