JP3868788B2 - 電気泳動表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電気泳動表示装置に関する。
【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性の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界を印加することによって、電気泳動性の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】
電気泳動性の粒子の対比色は、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、電気泳動性の粒子が観測者に近い第1電極の表面に付着する場合は、電気泳動性の粒子の色が観測され、一方、電気泳動性の粒子が観測者から遠い第2電極の表面に付着する場合は、電気泳動性の粒子の色は絶縁性気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、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、各画素に個々に電極を形成しており、画素毎に電圧制御を行う必要がある。そのために、各画素のスイッチング素子の回路を表示パネルとは別の基板に設け、表示パネルと基板の間を複数の配線で結ばなければならない。その結果、画素数が多い用途では配線数も多くなり、実現が困難であった。
【0005】
このような問題に対し、単純マトリックス駆動が可能な電気泳動表示装置が、特開2001−201770号公報に開示されている。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基板との間に電気泳動性の粒子を分散させた絶縁性液体を保持した構造をしている。
【0006】
しかしながら、第1基板に形成される電極が3種類と多く、さらにこれらの電極は複雑な形状を必要とし、また基板表面に段差を設けるなど各画素を構成するセルの形状に加工を施したりしている。
【0007】
そのため、画素密度をより向上させるために、あるいは電気泳動表示装置の製造性を高めるために、装置構造をより簡略化することが求められている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単純マトリックス駆動が可能であり、且つ、単純な装置構造の電気泳動表示装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気泳動表示装置は、絶縁性の液体中に電気泳動性の粒子を分散させた分散液を保持する複数のセルを2次元に配列した表示体と、前記表示体を挟持するための1対の基板と、前記基板の一方に設けられ、前記2次元に配列した複数のセルのうち行方向に隣合う2n+1番目と2n+2番目のセルの双方に電位を供給できるように、かつ列方向に伸びた短冊状の複数の第1電極と(nは0以上の整数)、前記第1電極と同じ基板に設けられ、前記2次元に配列した複数のセルのうち行方向に隣合う前記2n+2番目と2n+3番目のセルの双方に電位を供給できるように、かつ列方向に伸びて、前記第1電極とは交互に配列された短冊状の複数の第2電極と、前記基板の他方に設けられ、前記2次元に配列してなる複数のセルのうち行方向に並ぶセル群に共通電位を供給できるように、行方向に伸びた複数の第3電極と、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極に供給する電圧をそれぞれ制御する電圧制御部とを具備することを特徴とする。
【0010】
前記電圧制御部は、前記各セルへの、初期化電界を形成する時間帯、書換え電界を形成する時間帯、および保持状態を形成する時間帯に対応して、前記第1電極、前記第2電極、および前記第3電極に印加する電圧をそれぞれ制御して単純マトリクス駆動を行う。
【0011】
前記セルは、高分子被膜中に前記分散液を保持するマイクロカプセルとすることができる。
【0012】
前記第1の主面側に前記マイクロカプセルを保持する基板をさらに有し、前記第1電極および前記第2電極の表面は、前記基板の一方の面よりも前記マイクロカプセル側に突出させることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【0014】
第1の実施形態
図1は、本実施形態の電気泳動表示装置の観察面側から観た平面図である。
【0015】
表示体は、各画素に対応する複数のセルを二次元的に配列した構造をしており、図では点線で表す8セル×8セルの表示体を示してある。ここでは、セルA11〜セルA81の配列方向を行方向、セルA11〜セルA18の配列方向を行方向とし、行方向あるいは列方向に1列に並ぶ複数のセルをセル列と呼ぶ。
【0016】
表示体の一方の面上(図では下面)に、複数の第1電極層7および複数の第2電極層8が形成された基板が配置されている。この第1電極7および第2電極8はそれぞれ列方向に延びる短冊状の電極である。第1電極7と第2電極8は交互に配列されており、図では左側から順に第2電極8−1、第1電極7−1、第2電極8−2、第1電極7−2、…、第1電極7−4、第2電極8−5の順に並んでいる。
【0017】
第1電極7は、行方向に隣り合う2つのセル列の境界部分に沿って配置されており、例えば第1電極7−1は、セルA11を含む列方向に並ぶセル列とセルA21を含む列方向に並ぶセル列との境界線上に配置されている。したがって、第1の電極7に所定の電位を印加すると、この2つのセル列内部に電位が供給されるため、2つのセル列内部に形成される電界に影響を与える。第2電極8についても第1電極7と同様に行方向に並ぶ2つのセル列の境界部分に沿って配置されるため、第2電極8に所定の電位を印加すると、この2つのセル列内部に電位が供給されるため、2つのセル列内部に形成される電界に影響を与える。
【0018】
表示体の他方の面(図では上面)には透光性の導電性材料製の第3電極が形成されている。この第3電極は行方向に延びる短冊状の電極であり、行方向に並ぶ8列の各セル列の上に形成されている。
【0019】
この電気泳動表示装置では、第1電極7、第2電極8および第3電極9に電圧を印加することによって形成される電界に応じて、セル内部の電気泳動性の粒子を第1電極7、第2電極8あるいは第3電極9の近傍に電気泳動させる。例えば第3電極9の近傍に電気泳動性の粒子を電気泳動させた場合にはセルには電気泳動性の粒子の色が視認されるため、第3電極9の幅はセルと略同じ程度に広く形成してある。また、電気泳動性の粒子を第1電極7あるいは第2電極8の近傍に電気泳動させた際には電気泳動性の粒子の色が視認される面積が小さくなるように、第1電極7および第2電極8の幅は狭く形成してある。
【0020】
このように、本実施形態の電気泳動表示装置は、表示体の一方の面に列方向に延びる複数の電極を有し、他方の面に行方向に延びる複数の電極を有する単純マトリックス構造をしており、L×M画素の表示体に対して必須とする電極数が、表示体の一方の面に形成されたL+1本の電極(第1電極および第2電極)と、他方の面に形成された電極(第3電極)と直交する方向に延びるM本の電極と少なく、また短冊状の単純な形状の電極を使用できるため、画素密度を高めることができる。
【0021】
各電極に印加する電圧値は、第1の電源12−1、第2の電源12−2、第3の電源12−3およびCPU12−4からなる電圧制御部によって制御される。
【0022】
例えば、4本の第1電極7は図面上部に設けられた第1の電源12−1に接続されており、この第1の電極はCPU12−4に接続されている。第1の電極7は各第1電極7に固有の電圧を印加することができ、各第1電極7に印加する電圧値はCPU12−4から送られる制御信号に従って制御する。
【0023】
同様に、5本の第2電極8は図面下部に設けられた第2の電源12−2に、8本の第3電極9は第3の電源12−3にそれぞれ接続されており、CPU12−4から送られる制御信号に従って電源12−2あるいは電源12−3から固有の電圧が各第2電極および各第3電極9に印加される。このようにして、各セル内部に所望の電界を形成して各セルの表示色を制御する。なお、各電圧値の制御については後述する。
【0024】
図2は、第1の実施形態の電気泳動表示装置を行方向に沿って切断した時の部分断面図であり、紙面に対して左右方向が行方向、紙面に対して垂直方向が列方向である。
【0025】
下部分散液保持層10と上部分散液保持層11との間に分散液3が保持されており、下部分散液保持層10と上部分散液保持層11との間には列方向に延びる複数の列隔壁6と行方向に延びる行隔壁(図示せず)とを配置して、分散液保持層に挟まれた分散液3を行方向および列方向に分離している。すなわち、隣接する2つの列隔壁6、隣接する2つの行隔壁および一対の分散液保持層によって形成されるセルが2次元に配列した表示体が示されている。
【0026】
また、この表示体は、第1電極7および第2電極8が形成された下部基板4と、第3電極が形成された上部基板5との間に支持されている。
【0027】
分散液3は、無色透明の絶縁性液体1中に電気泳動性の粒子2を分散させたものであり、電気泳動性の粒子2は、正あるいは負の電荷をもった着色粒子(例えば黒色)である。電気泳動性の粒子2は、第1電極7、第2電極8および第3電極9によって絶縁性液体1中に形成される電界に従って、絶縁性液体1中を電気泳動する。
【0028】
上部分散液保持層11および下部分散液保持層10は誘電体で形成されている。また、この表示体は上部分散液保持層11側を観測面としており、下部分散液保持層10は電気泳動性粒子の色の対比色(例えば白色)が着色されたものを使用し、観測面側に配置される上部分散液保持層11は光透過性の材料が使用される。また、観測面側に配置される上部基板5および第3電極9についても光透過性の材料が使用される。
【0029】
次に、上述した単純マトリックス構造の電気泳動表示装置を用いて、画素毎の表示色を制御する方法、すなわち単純マトリックス駆動方法について具体的に説明する。なお、本実施形態においては、1セルが1画素に対応しているため、「セル」を「画素」と呼んで説明する。
【0030】
ここでは各セルが約40μm×40μm×40μmの立方体形状であり、電気泳動性の粒子が正に帯電している場合について説明する。
【0031】
表示の書換えが行われる画素は、保持状態にあり、この保持状態から初期化状態、表示状態を経て書き換えられた保持状態を維持する。
【0032】
ここでは、第1電極の電圧が60V、第2電極の電位が15Vの状態が保持状態とする。
【0033】
図3は、1行目の画素の書換えを行う場合の、各第1電極7、各第2電極8および第3電極9−1に印加する電圧を示す図であり、横軸に時間t、縦軸に電圧Vを示し、時間と共に各電極に印加する電圧を表している。1列の画素列の書き換えは、初期化電界を形成する工程、書換え電界を形成する工程、保持状態を形成する工程の3つの工程を行う時間帯を有しており、時間帯(1)、(2)、…、(8)それぞれの時間帯でこの3つの工程を行っている。
【0034】
また、図中(S)は表示装置に前画像が表示された時間帯、(1)、(2)、…、(8)は1列目、2列目、…、8列目の画素の書換えを行う時間帯、(E)は書換えが終了した後の時間帯を示している。
【0035】
書換えを行う前の(S)の時間帯では、各第1電極7は60V、各第2電極は15V、第3電極は15Vが印加されており、(1)の時間帯においては、まず、第1電極7−1の電圧のみ0Vに変化させて1行1列の画素内に初期化電界を形成し、次いで第1電極に印加する電圧を30Vに、第3電極に印加する電圧を0V(あるいは30V)に変化させて1行1列の画素内に書換え電界を形成し、その後、第1電極に印加する電圧を60Vに変化させて1行1列の画素を保持状態としている。なお、図3においては、保持状態の時の第3電極には15Vを印加して画素内に形成される電界を(S)の時間帯の電界と同じ状態に戻している。
【0036】
(1)の時間帯が経過した後(2)の時間帯において、第2電極8−2に印加する電圧のみ0Vに変化させて1行2列の画素内に初期化電界を形成し、次いで第2電極8−2に印加する電圧を30Vに、第3電極に印加する電圧を30V(あるいは0V)に変化させて1行2列の画素内に書換え電界を形成し、その後、第2電極に印加する電圧を15Vに変化させて1行2列の画素を保持状態としている。また、(1)の時間帯と同様に、保持状態においては第3電極には15Vを印加して1行2列の画素内に形成される電界を(S)の時間帯と同じ状態にしている。
【0037】
(2n+1)の時間帯、すなわち奇数画素列にある画素の書き換えにおいては、第1電極7−(n+1)の電圧のみ0Vに変化させて1行2n+1列の画素内に初期化電界を形成し、次いで第1電極7−(n+1)に印加する電圧を30Vに、第3電極に印加する電圧を0V(あるいは30V)に変化させて1行2n+1列の画素内に書換え電界を形成し、その後、第1電極7−(n+1)に印加する電圧を60Vに変化させて1行2n+1列の画素を保持状態としている(nは0以上の整数)。また、保持状態の時の第3電極には15Vを印加して画素内に形成される電界を(S)の時間帯の電界と同じ状態に戻している。
【0038】
(2n+2)の時間帯、すなわち偶数画素列にある画素の書き換えにおいては、第2電極8−(n+2)の時間帯において、第2電極8−2に印加する電圧のみ0Vに変化させて1行2列の画素内に初期化電界を形成し、次いで第2電極8−(n+2)に印加する電圧を30Vに、第3電極に印加する電圧を30V(あるいは0V)に変化させて1行2n+2列の画素内に書換え電界を形成し、その後、第2電極8−(n+2)に印加する電圧を15Vに変化させて1行2n+2列の画素内を保持状態としている。また、(1)の時間帯と同様に、保持状態においては第3電極には15Vを印加して1行2n+2列の画素内に形成される電界を(S)の時間帯と同じ状態にしている。
【0039】
図3から分かる通り、2n+1列目の画素の書換えの時間帯(2n+1)を経過した後、第1電極7−(n+1)に印加する電圧は60Vに保持し、第2電極8−(n+1)に印加する電圧は15Vに保持しており、この状態にすることで、2n+1列目の画素内を保持状態に保っている。同様に、2n+2列の画素の書換えの時間帯(2n+2)を経過した後、第1電極7−(n+1)に印加する電圧は60Vに保持し、第2電極8−(n+2)に印加する電圧は15Vに保持しており、この状態にすることで、2n+1列目の画素内を保持状態に保っている。
【0040】
次に、このように初期化電界が形成された状態、書換え電界が形成された状態、および保持状態における、画素内での電気泳動性の粒子の挙動について説明する。
【0041】
画像の書換えは、上述したように奇数画素列と、偶数画素列とで制御方法が異なり、ここでは、奇数画素列にある画素の書き換えの一例として1列目の画素の書換えを行ない、次に、偶数画素列にある画素の書き換えの一例として、前述の1列目の画素に隣接する2列目の画素の書換えを行う場合を具体的に説明する。
【0042】
図4及び図5は、書換えを行う画素内での電気泳動性の粒子の挙動を示すものである。図4は1列目にある画素を示し、図4−0に示すように画素下面右に第1電極7、画素下面左に第2電極8、画素上面に第3電極9が隣接して配置されている。また、図5は2列目にある画素を示し、図5−0に示すように画素下面右に第2電極8、画素下面左に第1電極7、画素内の上面に第3電極9が配置されている。なお、図中、電気泳動した結果電気泳動性の粒子が集まる位置を斜線に示す。
【0043】
図4中、図(4a1)〜図(4a4)は、1行1列の画素における電気泳動性の粒子の挙動を示し、図(4b1)〜図(4b4)は、2行1列の画素における電気泳動性の粒子の挙動を示す。また、図(5a1)〜図(5a4)は、1行2列の画素における電気泳動性の粒子の挙動を示し、図(5b1)〜図(5b4)は、2行2列の画素における電気泳動性の粒子の挙動を示す。また、画素の上側、左下側、右下側には、各電極に供給する電圧を記す。
【0044】
なお、図中、電気泳動した結果電気泳動性の粒子が集まる位置を斜線に示す。
【0045】
(書換え前の保持状態):
図4a1、図4b1、及び図5a1、図5b1に示すように、全ての第1電極、全ての第2電極には、
第1電極; 60V
第2電極; 15V
の保持電圧が供給されている。
【0046】
また、全ての第3電極は、0〜30Vの間の電圧が供給されており、例えば図4a及び図5aにおいては、
第3電極; 15V
が供給されている。
【0047】
(初期化状態/1列目の画素列):
1列目の画素に隣接する第1電極7−1および第2電極8−1には、
第1電極; 0V
第2電極;15V
の初期化電圧が供給される。
【0048】
また、全ての第3電極9には
第3電極;15V
の初期化電圧が供給される。
【0049】
この時画素内部に形成される初期化電界によって、1列面の画素に存在する電気泳動性の粒子は電気泳動して、それぞれ画素の下面右側(第1電極7−1の近傍)に集まる(図4a2及び図4b2参照)。
【0050】
(書換え状態/1列目の画素列):
引続き、1列目の画素に対応する第1電極7−1および第2電極8−1には、
第1電極; 30V
第2電極; 15V
の書換え電圧が供給される。
【0051】
また、例えば1行1列の画素に黒(電気泳動性の粒子の色)を表示したい時には、1行目の第3電極9−1には、
第3電極; 0V(黒)
の信号電圧が供給さる。この時画素内部に形成される書換え電界によって、画素の下面右側に存在していた電気泳動性の粒子は、電気泳動して画素の上面(第3電極近傍)に集まる(図4a3)。その結果、第3電極9側から表示装置を観察した場合にこの画素は黒として視認される。
【0052】
また、例えば2行1列の画素に白(下部分散液保持層の色)を表示したい時には、2行目の第3電極9−2には、
第3電極; 30V(白)
の信号電圧を供給し、この時画素内部に形成される書換え電界によって、画素の右面下側上に存在していた電気泳動性の粒子を電気泳動させて画素の下面左側に集める(図4b3)。その結果、第3電極9側から表示装置を観察した場合にこの画素は白として視認される。
【0053】
このように、書換え電界形成時に8本の第3電極9−1、9−2、…、9−8に、それぞれ同時に0Vあるいは30Vのいずれかの信号電圧を供給することで、1列目の全ての画素を、それぞれ白あるいは黒の任意の色に同時に書換えを行うことが可能になる。
【0054】
(保持状態/1列目の画素列)
書換えが行われた後、1列目の画素に対応する第1電極7−1および第2電極8−1には、
第1電極; 60V
第2電極; 15V
の電圧を供給して保持状態にする。
【0055】
この第1電極7−1および第2電極8−1に供給する電圧は、次に1列目の画素の書換えを行うまでの間は維持される。
【0056】
このように、第1電極7−1が60V、第2電極8−1が15Vに維持されていると、第3電極に供給される電圧が0〜30Vの間で変動しても、画素内部に形成される保持電界の向きは、画素の左下面および画素の上面では変化しないため、画素の左面下側あるいは画素の上面に存在する電気泳動性の粒子は、書換え状態の位置に保持される(図4a4、図4b4参照)。
【0057】
次に、2列目の画素列の書換えを行う。ここで、2列目の画素に隣接する第1電極7−1は、2列目の画素に隣接する第1電極7−1と兼用されているため、60Vの保持電圧を維持しなければならない点が特徴的である。
【0058】
(初期化状態/2列目の画素列)
引続き2列目にある画素の初期化を行う。
【0059】
まず、1列目の画素を保持状態にした直後において、2列目の画素に隣接する第1電極7−1は60V、第2電極8−2は15Vに保持されている。また、電気泳動性の粒子は、図5a1および図5b1に示すように画素の上面側に存在するか、あるいは下面右側に存在する。
【0060】
この状態から、2列目の画素の第1電極7−1及び第2電極8−2に、
第1電極; 60V
第2電極; 0V
の電圧を供給する。
【0061】
また、全ての第3電極には、
第3電極; 15V
の電圧を供給する。
【0062】
その結果画素内部に初期化電界が形成されて、電気泳動性の粒子が画素下面右側に存在していた場合はその状態が維持され、電気泳動性の粒子が画素の上面に存在していた場合は画素の下面右側に電気泳動する(図5a2、図5b2参照)。
【0063】
(書換え状態:2列目の画素列)
引続き、2列目の画素の第1電極7−1および第2電極8−2には、
第1電極; 60V
第2電極; 30V
の書換え電圧が供給される。
【0064】
ここで、例えば1行2列の画素に黒を表示したい時には、1行目の第3電極9−1に、
第3電極; 0V
の信号電圧を供給してこの画素の内部に書換え電界を形成する。この画素の下面右側に存在していた電気泳動性の粒子は、電気泳動して画素の上面に集まる(図5a3)。その結果、第3電極9側から表示装置を観察した場合にこの画素は黒として視認される。
【0065】
また、例えば2行2列の画素に白(下部分散液保持層の色)を表示したい時には、2行目の第3電極9−2に、
第3電極; 30V(白)
の信号電圧を供給して画素内部に書換え電界を形成し、画素の右面下側上に存在していた電気泳動性の粒子は電気泳動して画素の右下側に集める(図5b3)。その結果、第3電極9側から表示装置を観察した場合にこの画素は白として視認される。
【0066】
(保持状態/2列目の画素列)
前述したように、白あるいは黒が表示された画素に対して、第2電極8−2には15Vを、第1電極7−1には60Vを供給しつづけることで、第3電極に印加する電圧が0〜30Vの間で変動したとしても、この画素の上面および右下面での電界の方向は変化しないために電気泳動性の粒子は電気泳動できず、書換え状態での位置に留まる(図5a4、図5b4)。
【0067】
ここで、保持状態、すなわち第1電極が60V、第2電極が15Vに保持された状態で第3電極に0以上、30V以下の信号電圧が印加された場合に、画像が保持される理由について説明する。
【0068】
図6及び図7は、保持状態における画素中の電位分布図である。
【0069】
図6は第1電極(セルの左下)が15V、第2電極(セルの右下)が60V、第3電極(セルの上辺)が0Vの場合の電位分布図であり、図中斜線で囲まれた領域51は電位15Vを超える領域である。したがって、15Vが印加される第1電極近傍に存在する電気泳動性の粒子が、領域51を超えて第3電極に向けて電気泳動することはないし、また、0Vが印加されている第3電極近傍に存在する電気泳動性の粒子がより高電位の第1電極に向けて電気泳動することも当然ない。
【0070】
図7は第1電極(グラフの左下)が15V、第2電極(グラフの右下)が60V、第3電極に30Vが印加された場合であり、図中斜線で囲まれた領域61は電位が30Vを超える領域である。したがって、30Vが印加される第3電極近傍に存在する電気泳動性の粒子が、領域61を超えて第1電極に向けて電気泳動することもないし、また、15Vが印加されている第1電極近傍に存在する電気泳動性の粒子がより高電位の第3電極に向けて電気泳動することもない。
【0071】
このように、第3電極の電位が0〜30Vの間で変動したとしても、第1電極と第3電極との間には、第1電極よりも第3電極よりも高電位の領域が形成されているため、電気泳動性の粒子が電気泳動することなく画像は保持される。
【0072】
次に、図1に示すような電気泳動表示装置の作成方法を具体的に説明する。
【0073】
下部基板4及び上部基板5として、厚さ約1mmの透明ガラス板を準備した。
【0074】
下部基板4表面には、膜厚0.2μmのアルミニウム層をスパッタリングで成膜した後、エッチングすることで、平行且つ交互に並ぶ第1電極7および第2電極8を形成した。それぞれの電極の幅は約8μm、隣接する第1電極および第2電極の間隔を32μmとした。
【0075】
また、下部基板4の電極が形成された面に、下部分散液保持層10を形成した。この下部分散液保持層は、硫酸バリウム微粉末を誘電体であるフッ素樹脂に分散させたものである。硫酸バリウム粉末は白色の粉末であり、電気泳動性の粒子の対比色として機能する。これらフッ素樹脂および硫酸バリウムを有機溶媒と共に下部基板4表面にスピンコートした後に乾燥させ、厚さ約0.5μmの膜厚の下部分散液保持層10を成膜した。
【0076】
上部基板5表面には、膜厚0.1μmの透明な酸化インジウム層をスパッタリング形成した後にエッチングすることで、第3電極9を形成した。得られた各第3電極の幅は約8μm、隣接する電極の間隔を32μmとした。
【0077】
また、上部基板5の第3電極9が形成された面に、上部分散液保持層11を形成した。この上部分散液保持層11は、誘電体であるフッ素樹脂であり、上部基板表面にディップコートすることにより約0.5μm厚の上部分散液保持層を形成した。
【0078】
次に、下部基板4の下部分散液保持層10が形成された面上に、膜厚約40μmの誘電体であるポリイミド層を形成し、このポリイミド層をエッチングすることで第1の隔壁6および第2の隔壁を形成した。第1の隔壁6は、第1電極7および第2電極8上に幅5μmとなるように形成し、第2の隔壁は第1の隔壁と直交するように、幅5μm、40μmピッチで形成した。
【0079】
隔壁で仕切られた空間に分散液3を充填した。分散液は、イソプロパノールからなる透明な絶縁性液体1中に、平均粒径1μmの黒色トナー粒子を10wt%分散させたものを使用した。
【0080】
さらに、上部基板5の上部分散液保持層11が形成された面を、下部基板4上に形成された隔壁上に接着した。この時、第3電極が第1電極7及び第2電極に直交し、かつセル列上に位置するように上部基板6を接着した。
【0081】
最後に表示体の第1電極、第2電極および第3電極をそれぞれ電圧制御部に接続して電気泳動表示装置を作製した。
【0082】
この電気泳動表示装置に対し、前述した電気泳動表示装置の動作で説明したような単純マトリクス駆動によって表示装置の書換えを行うことが可能になる。
【0083】
(第2の実施の形態)
図8は、第2の実施形態を示す電気泳動表示装置の部分断面図である。
【0084】
本実施形態においては、各セルがマイクロカプセルによって独立して形成されており、下部分散液保持層10および上部分散液保持層11との間に複数のマイクロカプセルを二次元的に配列したことを除き、第1の実施形態と同様な構造をしている。
【0085】
このマイクロカプセルを用いた表示装置を作製した。その方法を説明する。
【0086】
第1の実施形態と同様にして、下部基板4である厚さ約1mmの透明ガラス板表面に第1電極7、第2電極8および下部分散液保持層10を形成した。また上部基板5も、第1の実施形態と同様に第3電極9および第2の分散液保持層11を形成した。
【0087】
マイクロカプセル13は、コアセルベーション法で作製した。
【0088】
まず、第1の実施形態で用いたものと同じ分散液3(イソプロパノール中にトナー粒子が分散した分散液)を11重量部と、純水100重量部とを、乳化剤2重量部と共にホモジナイザーで攪拌して乳化させる。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が分散する状態にした。さらに10%酢酸を滴下した。酢酸の滴下は乳化した混合液を攪拌しながら、この混合液のphが3.5になった時点で終了させた。酢酸を滴下することで、ゼラチンとアラビアゴムとが反応して、粒状の分散液3の表面に高分子層が形成される。
【0089】
この混合液の温度を5℃まで下げた後、37%ホルマリンを滴下し、さらにこの混合液のpHが8.5になるまで10%NaOH水溶液を滴下し、樹脂層を硬化させた。その結果、分散液3を樹脂層で被覆した平均粒径40μmで、粒径分布の小さなマイクロカプセルが得られた。
【0090】
このようにして得られた水中に分散するマイクロカプセルを下部基板4表面に塗布した後100℃で乾燥して液体成分を蒸発させてマイクロカプセルを二次元的に配列させると共に、隣接するマイクロカプセル同士を融着させた。
【0091】
このとき、マイクロカプセルは、第1電極7と第2電極との各間に密に並べた状態で安定するため、列方向(第1電極7および第2電極8の延びる方向)にも、行方向(第1電極と直交する方向)にも、下部基板4表面に略均一に二次元的に配列した。
【0092】
複数のマイクロカプセルで形成された面上に上部基板5を配置した。上部基板は、表面に形成された各第3電極9が、第1電極および第2電極と直交し、かつマイクロカプセルで形成されるセル列の上に配置されるようにした。
【0093】
このようにして、第2の実施形態の表示装置を作製した。
【0094】
なお、マイクロカプセルの製造方法は、この方法に限らず、界面重合法、insitu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などを採用することも可能であり、記録媒体の用途、形態などに応じて適宜選択することが出来る。また、マイクロカプセルの高分子被膜も、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。
【0095】
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13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13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望ましい。
【0096】
また、マイクロカプセル13の殻の材料に基板側の誘電体層10、11と同じ特性を備える周知の材料を選択することで、マイクロカプセルの被膜の一部を誘電体層10、11として使用することも可能である。
【0097】
次に、この表示媒体を用いて表示画像の書換えを行った。このとき、第1電極の保持電圧を150Vとしたことを除き、第1の実施形態と同様に行ったところ、電気泳動表示装置の書換えを行うことができた。
【0098】
また、保持状態を維持する時間を短縮して隣接する画素の書換えを始めても正確な書換えを行うことができた。これは、保持電圧を大きくしたためであり、このように保持電圧を大きく設定することで、電気泳動表示装置の書換え時間を短縮することが可能になる。
【0099】
図9は第2の実施形態で示した電気泳動表示装置の変形例である。
【0100】
この表示装置は、第1電極17および第2電極18が断面三角形の突起形状をしており、下部基板表面に対して電極面がマイクロカプセル側に大きく突出している。
【0101】
電極形状が薄膜の場合に比べ、図9に示すような突起形状を使用すれば、第1電極17及び第2電極18の各間に配置されるマイクロカプセルがより安定できるため、マイクロカプセルを2次元に配列することが容易になる。
【0102】
具体的には、下部基板表面に比べ、10μm以上突出させることが好ましく、例えば、印刷技術もしくはエッチング技術で電極を形成すればよい。印刷技術では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することで、高さ約10μm〜20μm程度の突起が形成可能である。また、エッチング技術では約15μmの厚みの銅を貼った基板をエッチングして形成可能である。15μm程度電極が突出していれば、電極形状が断面四角形であってもマイクロカプセル安定させる効果は充分に得られる。
【0103】
この様に形成した下部基板上に、純水中に10%分散させたマイクロカプセルを塗布した後、100℃で乾燥させて水分を除去する。乾燥させるとマイクロカプセルの殻の強度により殻同士が融着して、図9に示すように隣接するマイクロカプセル13同士の隙間はふさがる。
【0104】
また、マイクロカプセル13の位置決めに絶縁物の突起を用いることも可能であるが、第1及び第2電極7、8を、この突起とは別に、下部基板4上に設ける必要があり、電気泳動表示装置の製造が煩雑化する。
【0105】
以上、本発明の電気泳動表示装置について実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されることなく、適宜変更可能である。
【0106】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、単純マトリックス駆動が可能であり、且つ、単純な装置構造の電気泳動表示装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る電気泳動表示装置の断面図である。
【図2】 図1に示す電気泳動表示装置を、上部基板側から観察した平面図である。
【図3】 所定の行に含まれる8画素の書換えを行うときの駆動方法を示す図である。
【図4】 1列目の画素の書換えを行う際に電気泳動性の粒子が示す挙動を示す図である。
【図5】 2列目の画素の書換えを行う際に電気泳動性の粒子が示す挙動を示す図である。
【図6】 第3電極が15Vの場合の保持状態における画素中の等電位線図である。
【図7】 第3電極が0Vの場合の保持状態における画素中の等電位線図である。
【図8】 本発明の第2の実施形態を示す電気泳動表示装置の部分断面図である。
【図9】 第2の実施形態の変形例を示す電気泳動表示装置の変形例である。
【符号の説明】
1…絶縁性液体
2…電気泳動性の粒子
3…分散液
4…下部基板
5…上部基板
6…第1の隔壁
7…第1電極
8…第2電極
9…第3電極
10…下部分散液保持層
11…上部分散液保持層
12…電圧制御部
13…マイクロカプセル
Claims (4)
- 絶縁性の液体中に電気泳動性の粒子を分散させた分散液を保持する複数のセルを2次元に配列した表示体と、
前記表示体を挟持するための1対の基板と、
前記基板の一方に設けられ、前記2次元に配列した複数のセルのうち行方向に隣合う2n+1番目と2n+2番目のセルの双方に電位を供給できるように、かつ列方向に伸びた短冊状の複数の第1電極と(nは0以上の整数)、
前記第1電極と同じ基板に設けられ、前記2次元に配列した複数のセルのうち行方向に隣合う前記2n+2番目と2n+3番目のセルの双方に電位を供給できるように、かつ列方向に伸びて、前記第1電極とは交互に配列された短冊状の複数の第2電極と、
前記基板の他方に設けられ、前記2次元に配列してなる複数のセルのうち行方向に並ぶセル群に共通電位を供給できるように、行方向に伸びた複数の第3電極と、
前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極に供給する電圧をそれぞれ制御する電圧制御部とを具備することを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記電圧制御部は、前記各セルへの、初期化電界を形成する時間帯、書換え電界を形成する時間帯、および保持状態を形成する時間帯に対応して、前記第1電極、前記第2電極、および前記第3電極に印加する電圧をそれぞれ制御することを特徴とする請求項1記載の電気泳動表示装置。
- 前記セルは、高分子被膜中に前記分散液を保持するマイクロカプセル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電極および前記第2電極の表面は、前記基板の一方の面よりも前記マイクロカプセル側に突出していることを特徴とする請求項3記載の電気泳動表示装置。
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