JP4027178B2 - 電気泳動表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性液体中の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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、絶縁性液体中の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については種々のタイプのものが提案されている。以下、この電気泳動表示装置について説明する。
【０００３】
情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。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。
【０００４】
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）。
【０００５】
図６（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６１、６２と、これらの基板６１、６２の間に充填された絶縁性液体６３と、該絶縁性液体６３に分散された多数の着色帯電泳動粒子６４と、それぞれの基板６１、６２に沿うように各画素に配置された表示電極６５、６６と、を備えている。
【０００６】
画素と画素との間には隔壁７が設けられ、着色帯電泳動粒子６４の他の画素への移動を防止し、均一表示を維持する。この装置において、着色帯電泳動粒子６４は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極６５、６６に印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極６５又は６６に吸着されるが、絶縁性液体６３及び着色帯電泳動粒子６４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６４が観察者側の表示電極６５に吸着されている場合には該粒子６４の色が視認され（図６（ｂ）参照）、着色帯電泳動粒子６４が他側の表示電極６６に吸着されている場合には絶縁性液体６３の色が視認されることとなる（図６（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。
【０００７】
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。
【０００８】
かかる問題を解決するものとして、図７に示すタイプの電気泳動表示装置が特開平９−２１１４９９号公報に開示されている。かかる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７１、７２と、これらの基板７１、７２の間に充填された絶縁性液体７３と、該絶縁性液体７３に分散された多数の着色帯電泳動粒子７４と、各画素に配置された二つの電極７５、７６と、を備えているが、この一対の電極７５、７６は、上述のタイプのように絶縁性液体７３を挟み込むように配置されているのではなく、第１の電極７５は後方基板７２に沿うように配置され、第２の電極７６は前方基板７１上に設けられた遮蔽層７７に隠蔽された部分に形成されている。
【０００９】
かかる電気泳動表示装置の場合、絶縁性液体７３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、第１の電極７５、あるいはその表面、あるいは第１の電極７５が透明である場合は、第１の電極７５の後方に着色層が帯電泳動粒子７４と異なる色に着色されている。帯電泳動粒子７４は、それらの電極７５、７６へ印加する電圧の極性に応じて移動し、遮蔽層７７下の第２の電極７６に吸着されている場合には観察者からは泳動粒子７４は遮蔽層７７下に隠されるため、帯電泳動粒子７４の色は見えず、第１の電極７５＋遮蔽層７７の色が視認される。一方、帯電泳動粒子７４が第１の電極７５に吸着されている場合には帯電泳動粒子７４の色＋遮蔽層７７の色が視認される。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、画像を表示することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電気泳動表示装置においては、次のような問題点があった。特開平９−２１１４９９号では、第１の電極７５が後方基板７２上に平面状に設けられており、第２の電極７６がその周囲の遮蔽層７７下に設けられた構造を有する。この構成では、帯電泳動粒子７４を移動させるために両電極７５、７６に電界を印加した場合、図７から明らかなように、電界は第１の電極面７５の中で第２の電極７６と最も近い部分、即ちその端部に集中してしまう。そのため、例えば第２の電極上７６にあった帯電泳動粒子７４を第１の電極上７６に移動させようとした場合、帯電泳動粒子７４の多くは第１の電極７５の端部に集まってしまい、中央部には粒子は到達し難く、そのため表示コントラストが低下してしまうという問題点があった。
【００１１】
さらに図８に示すように、上述の電気泳動表示装置においては第１電極上に形成される表示層と表示基板の観察者側に形成される遮蔽層の位置関係に比較的大きな視角依存性が発生する。この視角依存性は、２層の光変調層が深さ方向に一定以上の間隔で配置される場合に発生するもので、開口率の低下、色ズレ、視差などの問題を引き起こす。上述従来例においても、画素を斜めから観察した場合には、遮蔽層が第１電極面に大きく投影されるために実効的な開口率が低下し、また側壁部の粒子が一部露出するために色の混色が発生するという問題もあった。
【００１２】
この状況は観察する角度によって変化するため、結果として視角依存性の大きい表示となってしまう。視角依存性は高精細表示において特に顕著であり、例えば画素ピッチ１００ｕｍの場合には、上下基板間隔を２０ｕｍに抑えたとしても表示側基板には少なくとも５０〜１００ｕｍ厚以上のプラスチック基板を用いる必要があるため影響は深刻である。
【００１３】
また、該公報では遮蔽層７７を表示側基板７１の観察者側表面に形成しているが、基板に厚さが必要であるため、その厚さによって遮蔽層７７が遮蔽する各画素表示が視野によって変化してしまう問題点があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、所定の間隔を空けて配置された表示側基板及び後方側基板と、該両基板の間隔を一定に保持するために画素の周囲に配置された隔壁と、該両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黒色に着色された帯電泳動粒子と、各画素内に配置された第１電極と、前記帯電泳動粒子と同色の第２電極とを備え、前記第１電極と第２電極間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動することによって表示を行う電気泳動表示装置であって、
前記第１電極が前記後方基板上に形成され、該第２電極は、前記隔壁の側面、隔壁と表示側基板の間、隔壁と後方側基板の間のうちの１箇所以上に形成され、且つ隣接する画素に共通の一定電位が与えられていることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。
【００１５】
また本発明は、上記の電気泳動装置であって、第１電極の少なくとも一部が基板面から隆起した形状を有していることを特徴とする電気泳動表示装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明に係る電気泳動表示装置の第一は、例えば図１に示すように、所定間隙を開けた状態に配置された表示側基板及び後方側基板１、２と、これらの基板１、２の間隙を形成するための隔壁３と、基板と隔壁に囲まれた空間内に配置された絶縁性液体４と、該絶縁性液体４に分散された複数の着色された帯電泳動粒子５と、を備えている。
【００１８】
第１電極６は後方基板２の表示基板１に対向する面上に配置されているが、表示基板１の面上に形成されていてもよい。第１電極６によって表示の１単位、すなわち画素が画定される。
【００１９】
そして、少なくともその一部が、それが形成された基板面から対抗する基板側に向かって隆起している。すなわち、第１電極面の、それが形成された基板面から測った高さが場所によって異なり、低いところと高いところが分布している。以下、本発明でいう隆起とは、第１電極面全体が平板である状態から上記の分布を持った状態への変形、または変形後の第１電極の、基板面からの高さが他より高い場所をさすものとする。
【００２０】
第１電極６を隆起させる場所は、好ましくは第１電極６が平板であった場合に第１電極６と第２電極７に電圧を印加したときに第１電極６上で最も電界が弱くなる場所を中心に配置する。通常は第２電極７から最も遠い第１電極６上の位置が電界強度がもっとも弱いところであるから、そこを最高点とし、第２電極７に向かって高さを低くしていく。図１に示すように、第２電極７は、画素の周囲に配置された隔壁の底面に形成されるので、第１電極６上で最も電界が弱くなる場所は、画素の中心点付近である。したがって、隆起させる場所は、画素の中心点を含む画素の中央部とした。隆起の領域は電界強度を強くする必要のある部分に応じて設定される。
【００２１】
隆起形状は、隆起させることにより電界強度が強くなる形状であれば特に制限はない。例えば、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１電極は全体的に隆起している形状、一部が隆起している形状、隆起が２段以上に及ぶ形状などがある。
【００２２】
第１電極を隆起させると、第１電極表面から第２電極表面までの電界に沿った距離が小さくなるので、その間の電界強度は強くなる。しかし、隆起の高さが大きすぎると、第２電極までの距離が逆に増加することになり、電界はかえって弱くなる。
【００２３】
隆起の高さは電界強度が強くなるものであればよいが、帯電泳動粒子に働く電界強度に有意な変化をもたらすには、隆起の高さは少なくとも帯電泳動粒子の直径より数倍大きいことが必要である。粒子の粒径は０．１μｍから１０μｍ程度のものが多く用いられるから、後方基板面から測った最高点の高さは、０．５μｍ以上が好ましく、さらには２μｍ以上が好ましい。最高点の高さの上限は、好ましくは基板間距離以下、さらに好ましくは、基板間距離の２／３以下である。
【００２４】
また、第１電極を隆起させると、電極が第２電極方向に向かって傾斜することになり、第１電極面上の電界ベクトルが第２電極方向に向かって傾き、したがって基板面内の電界成分が大きくなり、帯電粒子の泳動に一層有利である。
【００２５】
第１電極は、その表面に絶縁層８が形成されていてもよい。
【００２６】
また、図３に示すように、表示基板側１に透明電極９を設けてもよい。表示基板側に帯電粒子が付着し、コントラストが低下することがあるが、透明電極に電圧を印加することにより、これらの付着した帯電粒子を後方基板側に戻すことができ、コントラストを回復させることができる。
【００２７】
第２電極７は隔壁３の表面または内部のいずれか１箇所以上に配置される。すなわち、第２電極７は隔壁３の側壁、即ち絶縁性液体４側と、隔壁３と表示側基板１の間と、隔壁３と後方側基板２の間のうちの１箇所以上に配置されている。または、第２電極７は隔壁３の内部にあっても良い。さらにはまた、隔壁３と接する表示側基板１上あるいは後方側基板２上或いはいずれかの基板の内部にあってもよい。基板上に形成される場合は、第２電極は、一部隔壁から第１電極方向にはみ出していても構わない。上記いずれの配置においても、帯電泳動粒子５を、第１電極６面と、隔壁３側面及びその近傍との間で移動させることができる。
【００２８】
本発明の表示装置は、第１電極６及び第２電極７の間に電圧を印加することにより前記帯電泳動粒子５を第１電極６面と、隔壁３側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されている。
【００２９】
例えば、第２電極７を隔壁３側面に形成し、第１電極６面を白色に着色して黒色の帯電泳動粒子５を使用した場合、帯電泳動粒子５を隔壁３側面に引き付けることによって白表示がなされ（図４（ａ）参照）、帯電泳動粒子５が第１電極６を覆うように配置されることによって黒表示がなされる（図４（ｂ）参照）。また、第２電極７を隔壁３と後方基板２との間に形成した場合、帯電泳動粒子５は隔壁側３面と、その近傍の、第１電極６面を除く後方基板２で囲まれた部分に集められて白表示がなされる（図５）。
【００３０】
図１から図５のいずれにおいても、隔壁３は隣の画素との間を隔てるように形成されている。第２電極に印加する電圧が、隣の画素の表示状態に影響を及ぼすことは好ましくないので、第２電極は共通電極として隣り合う画素で共通の一定電位を与え、表示のための電圧は第１電極に印加することが望ましい。
【００３１】
さらに本発明の別の実施形態について、図９乃至図１２を参照して説明する。
【００３２】
本発明に係る別の電気泳動表示装置は、例えば図９に示すように、所定間隙を開けた状態に配置された表示側基板及び後方側基板１，２と、これらの基板１，２の間隙を形成するための隔壁３と、基板と隔壁に囲まれた空間内に配置された絶縁性液体４と、該絶縁性液体４に分散された複数の着色された帯電泳動粒子５と、を備えている。そして、第１電極６が後方基板２上に配置されている。
【００３３】
第２電極７は隔壁３の側壁、即ち絶縁性液体４側、と隔壁３と表示側基板１の間と隔壁３と後方側基板２の間のうちの１箇所以上に配置されている。そして、第２電極７は隔壁３の内部にあっても表面にあっても良く、さらには隔壁３と他の層を介して表示側１あるいは後方側基板２上或いは基板内部にあってもよい（図１０、１１、１２）。
【００３４】
基板上に形成される場合は、第２電極は、図１０に示すように一部隔壁から第１電極方向にはみ出していても構わない。このはみ出しを持たせることによって、帯電泳動粒子が泳動して隔壁側面に広い面積で配置されるようになる。よって、前記帯電泳動粒子が黒色の場合は、観察者にとってブラックマトリクスのような効果をもたらし、画像の切れがよくなる。このはみ出し量はがあまり長くなると表示電極の面積が少なくなり、開口率が低下するために好ましくない。上記目的のためには、隔壁側面の色を隠蔽すればよく、このためには帯電泳動粒子の数個分、具体的には３個分の長さがあればよい。
【００３５】
また第２電極の構成は、その表面に絶縁層８が形成されていてもよい。また、図１２に示すように、表示基板側１に透明な第３電極９を設けてもよい。
【００３６】
本発明の表示装置は、第１電極６及び第２電極７の間に電圧を印加することにより前記帯電泳動粒子５を第１電極６面と、隔壁３側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されている。
【００３７】
例えば、正に帯電した泳動粒子を用いた場合について説明する。第２電極７を隔壁３と後方基板２との間に形成した構成において、第１電極に正の電圧を印加し、第２電極を接地させると、帯電泳動粒子５は隔壁３側面と、第１電極６面を除く後方基板２で囲まれた部分に集められる。これによって観察者からは第１電極面が観察できる。第１電極面を白色としておけば、白表示となる（図９、ｂの部分）。この白表示においては、帯電泳動粒子が隔壁と第１電極６面を除く後方基板２で囲まれた部分に集められ、粒子は後方基板に近い部分に位置するため、観察者の視野角による影響が非常に少なくすることができる。また、第２電極を隔壁の側面に形成した場合においても、視野角による影響は、大きくなることは無い。
【００３８】
また、第１電極に負の電圧を印加し、第２電極を接地させると、帯電泳動粒子５は第１電極６面上に広げられる（図９、ａの部分）。これによって観察者からは第１電極面上の帯電泳動粒子色が観察できる。ここで第２電極の色と帯電泳動粒子の色を実質的に一致させておくことにより、鮮明な表示を行うことができる。例えば、帯電泳動粒子色と第２電極を共に黒色とすることにより、高い黒色度を得ることができる。
【００３９】
図９に示したように、本表示装置は各画素に対してアクティブマトリクス駆動表示用の薄膜トランジスタなどのスイッチング素子１０が形成されている。この他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものが配置される（不図示）。各画素の第１電極６にはスイッチング素子１０を介して信号が供給される。スイッチング素子１０は第１電極６の底部に接続すると良く、各画素の前記第２電極７は、好ましくは互いに接続されて同一の信号が供給されてなるようする。その他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものを配置すると良い。
【００４０】
その他の構成について説明する。
【００４１】
隔壁は、各画素の周囲を取り囲むように配置される。これにより、画素間における帯電泳動粒子の移動を防止できる。隔壁材料には、基板と同一の材料を用いても良く、アクリルなどの感光性樹脂を用いても良い。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。
【００４２】
第２電極は前記隔壁の側面、底面、上面のいずれか一面以上あるいは、その内部に形成される。第２電極を後方基板上に形成した後に隔壁を形成しても良く、基板上に形成された隔壁表面に第２電極層を形成しても良い。また第２電極層が形成された隔壁を基板上に配置しても良い。
【００４３】
本発明の表示方式では、着色帯電粒子の多くが白表示のときに隔壁表面に集まるので、表示基板側から垂直に見たときの着色帯電粒子の占める面積が小さくなり、白表示の明るさが増し、コントラストもアップする。
【００４４】
ここで、着色帯電泳動粒子３を黒色、第１電極面を白色にしたが、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、第１電極面を適宜赤・緑・青色等に着色すると良い。なお、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。
【００４５】
また、電極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、各電極から帯電泳動粒子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、アクリル樹脂等が好ましい。
【００４６】
図１に示したように、本表示装置は各画素に対してアクティブマトリクス駆動表示用の薄膜トランジスタなどのスイッチング素子１０が形成されている。この他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものが配置される（不図示）。各画素の第１電極６にはスイッチング素子１０を介して信号が供給される。スイッチング素子１０は第１電極６の底部に接続すると良く、各画素の前記第２電極７は、上で説明したように、隣り合う画素間の干渉を避けるために、互いに接続されて同一の信号が供給されてなるようする。その他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものを配置すると良い。
【００４７】
その他の構成について説明する。隆起部は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いて形成してもよく、電極材料そのものを隆起させてもよい。
【００４８】
隔壁は、各画素の周囲を取り囲むように配置される。これにより、画素間における帯電泳動粒子の移動を防止できる。隔壁材料には、基板と同一の材料を用いても良く、アクリルなどの感光性樹脂を用いても良い。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。
【００４９】
第２電極は前記隔壁の側面、底面、上面のいずれか一面以上あるいは、その内部に形成される。第２電極を後方基板上に形成した後に隔壁を形成しても良く、基板上に形成された隔壁表面に第２電極層を形成しても良い。またあらかじめ第２電極層が形成された隔壁を基板上に配置しても良い。
【００５０】
基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルムの他、ガラスや石英等を使用することができる。また、表示側基板には透明な材料を使用する必要があるが、後方側基板にはポリイミド（ＰＩ）などの着色されているものを用いても良い。
【００５１】
第１、第２電極の材料は、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。例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属あるいはカーボンや銀ペースト、あるいは有機導電膜などが使用できる。第１電極を光反射層としても利用する場合は、銀（Ａｇ）あるいはＡｌ等の光反射率の高い材料を好適に使用する。この第１電極を白色表示として使用する場合は、電極表面そのものに光が乱反射するように表面凹凸をつけるか、あるいは電極上に光散乱層を形成しておく。
【００５２】
また、絶縁性液体２には、イソパラフィン、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の非極性溶媒であって透明なものを使用すると良い。
【００５３】
またさらに、帯電泳動粒子としては、着色されていて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、各種の無機顔料や有機顔料やカーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂を使用すると良い。粒子の粒径は通常０．０１μｍ〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１から１０μｍ程度のものを用いる。
【００５４】
なお、上述した絶縁性液体中や帯電泳動粒子中には、帯電泳動粒子の帯電を制御し安定化させるための荷電制御剤を添加しておくと良い。かかる荷電制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などを用いると良い。
【００５５】
また、絶縁性液体中には、帯電泳動粒子同士の凝集を防ぎ分散状態を維持するための分散剤を添加しておいてもよい。かかる分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、その他無機塩、無機酸化物、あるいは有機高分子材料などを用いることができる。
【００５６】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００５７】
本実施の形態によれば、第１電極は一方の基板上に配置されていて、その一部あるいはすべては対向基板側に隆起している。この隆起によって、第１電極の側方の隔壁部に形成されている第２電極と電圧を印加したときに最も電界が弱くなる場所を構造的に回避することが可能となり、結果として駆動電圧を低減及び／或いはコントラスト向上させることができる。また、第１電極を表示基板上に形成する場合には、画素の中央部が表示面方向に隆起しているため、表示面を基板に対して斜め方向から観察した場合に隆起部での反射光が強調されるため、視野角に対する依存性を低減できる。
【００５８】
さらに、画素スィッチング素子、あるいは駆動用配線は、第１電極、第２電極下に形成されているため、配線等からの漏れ電界による帯電泳動粒子の泳動を防止することができる。
【００５９】
【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。
【００６０】
（実施例１）
本実施例では図１に示す電気泳動表示装置の作製方法を説明する。作製する表示装置は、２００×２００画素とし、１つの画素の大きさは１２０μｍ×１２０μｍである。各画素は周囲を隔壁によって囲まれている。隔壁の構造は、幅１０μｍ、高さ２０μｍである。第１電極は、隔壁に囲まれた部分の中央部に位置し、一辺の長さは１００μｍである。さらにその中央部は、隆起した構造をとっている。この隆起形状は、高さ１０μｍ、一辺の長さは２０μｍである。隆起形状の表面は曲面になっている。第２電極は、隔壁の底面、即ち後方基板と隔壁の間に位置する。
【００６１】
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。
【００６２】
図示下側の基板である、後方側基板には、厚さ１．１ｍｍのガラス板を使用し、この後方側基板上にはスイッチング素子１０や、その他駆動に必要な配線（不図示）やＩＣ等を形成する。
【００６３】
次に、この後方側基板には光硬化性樹脂によって隆起部を形成する。そして、隆起部上に第１電極を形成し、該第１電極は後方基板上のスィッチング素子と接続する。材料としては光反射率の大きいアルミニウムを用いる。第１電極上を、酸化チタン微粒子を含有するアクリル樹脂層によって被覆する。本実施例では、第１表示電極は光反射層を兼ね、アクリル樹脂層は光散乱効果を発揮する。
【００６４】
各画素の境界部分に第２電極層を形成し、その上に隔壁を形成する。次に、各画素には絶縁性液体及び帯電泳動粒子を充填する。絶縁性液体にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。次に、表示側基板を隔壁上に配置する。
【００６５】
以上の方法によって作製される表示装置は、画素中央部の第１電極隆起部によって、本来最も電界が弱くなる画素中央部の電界を強める効果を有するため、表示動作中、例えば白表示時に画素中央部に取り残され、コントラストを低下させる原因となる粒子を大幅に低減できる。また、表示画素の中央部が表示面方向に隆起しているため、表示面を基板に対して斜め方向から観察した場合に隆起部での反射光が強調されるため、視野角に対する依存性を低減できる。
【００６６】
（実施例２）
本実施例では図２（ａ）に示す電気泳動表示装置を実施例１と同様な方法で作製する。
【００６７】
本実施例では、第２電極が隔壁側面及び底面に形成されていることを特徴としている。第１電極の形状及びその他は実施例１と同様である。第２電極を隔壁側面に形成することによって、表示側及び後方側基板と隔壁により囲まれた画素空間内において電界は、より強く均一に作用するようになり、表示動作中、例えば白表示時に画素中央部に取り残され、コントラストを低下させる原因となる粒子を大幅に低減できる。
【００６８】
（実施例３）
本実施例では、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す第１電極構造を有する電気泳動表示装置を作製する。図２（ｂ）は、隆起が第１電極全面に渡って形成されており、第２電極が隔壁内部に形成されている。図２（ｃ）は、第１電極の隆起部の中央部が角をなしており、電界ベクトルが第２電極側に向きやすい構造をとっている。図２（ｄ）は、第２電極が隔壁の表示基板側、及び後方基板側に形成されている構造をとっている。これらの構造は、実施例１と同様の効果を有している。
【００６９】
また他の実施例に沿って本発明の別の形態を更に詳細に説明する。
【００７０】
（実施例４）
本実施例では図９に示す電気泳動表示装置の作製方法を説明する。
【００７１】
作製する表示装置は実施例１と同様に、２００×２００画素とし、１つの画素の大きさは１２０μｍ×１２０μｍである。各画素は周囲を隔壁によって囲まれている。隔壁の構造は、幅８μｍ、高さ２０μｍである。第１電極は、隔壁に囲まれた部分の中央部に位置し、一辺の長さは１００μｍである。第２電極は、隔壁の底面、即ち後方基板と隔壁の間に位置する。
【００７２】
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。
【００７３】
図示下側の基板である、後方側基板には、厚さ１．１ｍｍのガラス板を使用し、この後方側基板上にはスイッチング素子１０や、その他駆動に必要な配線（不図示）やＩＣ等を形成する。
【００７４】
次に、この後方側基板表面を絶縁層で被覆し、コンタクトホールを設けてこの上に第１電極を形成し、該第１電極を後方基板上のスィッチング素子と接続する。材料としては光反射率の大きいアルミニウムを用いる。
【００７５】
次に、第１電極上に酸化チタン微粒子を含有したアクリル樹脂層を被覆する。本実施例では、第１表示電極は光反射層を兼ね、アクリル樹脂層は光散乱効果を発揮する。
【００７６】
各画素の境界部分に第２電極層を形成し、その上に黒色の着色層を形成する。そして、さらにその同位置上に隔壁を形成する。次に、各画素には絶縁性液体及び帯電泳動粒子を充填する。絶縁性液体にはイソパラフィン（商品名：アイソパー，エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。次に、表示側基板を隔壁上に配置する。
【００７７】
以上の方法によって作製される表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されており、第２電極及び帯電泳動粒子を黒色とするため、帯電泳動粒子を第１電極上に広げて黒表示としたときに非常に高い黒色度を得ることが可能である。また、帯電泳動粒子を第２電極周辺に集めて白表示とした場合、粒子は後方基板に近い部分に位置するため、観察者の視野角による画像への影響が非常に少なくすることができる。
【００７８】
（実施例５）
本実施例では図１０に示す電気泳動表示装置を実施例４と同様な方法で作製する。本実施例では、隔壁と後方基板の間に形成された第２電極及び着色層が隔壁側面よりも僅かに幅がはみ出す構造となっている。第１電極の形状及びその他は実施例４と同様である。
【００７９】
帯電泳動粒子には黒色の平均粒径１．５μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。この場合、前記はみ出し量は、前記粒子の平均粒径の３倍程度が開口率や隔壁側面の色の隠蔽率上好ましく、本実施例では前記平均粒径の３倍である４．５μｍを設計値とした。
【００８０】
本実施例によって作製される表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されている。実施例１と同様に黒表示時に非常に高い黒色度を得ることが可能であり、また帯電泳動粒子を第２電極周辺に集めて白表示とした場合、粒子は後方基板に近い部分に位置して、画素のブラックマトリクス効果を示して画像の切れを良くする。また後方基板側に位置しやすくなるため、観察者の視野角による画像への影響が非常に少なくすることができる。
【００８１】
（実施例６）
本実施例では図１１に示す電気泳動表示装置を作製する。本実施例では、第２電極に厚みを持たせて隔壁の一部として形成される。この第２電極表面は、黒色且つ絶縁性の皮膜で被覆する。第１電極の形状は実施例１と同様である。また第１電極上には、赤、青、緑の着色層を各画素に形成し、カラー表示を可能とした。
【００８２】
本実施例によって作製される表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されており、実施例４と同様黒表示時に非常に高い黒色度を得ることが可能で、また帯電泳動粒子を第２電極周辺に集めてカラー表示とした場合、粒子は後方基板に近い部分に位置するため、観察者の視野角による画像への影響が非常に少なくすることができる。
【００８３】
また非表示時には黒色粒子が隔壁面上に配置されやすくなるために、観察者からみるとブラックマトリックス効果が出て、画像の輪郭が明確になり、好ましい。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１電極は一方の基板上に配置されていて、その一部あるいはすべては対向基板側に隆起している。この隆起によって、第１電極の側方の隔壁部に形成されている第２電極と電圧を印加したときに最も電界が弱くなる場所を構造的に回避することが可能となり、結果として駆動電圧を低減及び／或いはコントラスト向上させることができる。また、第１電極を表示基板上に形成する場合には、表示画素の中央部が表示面方向に隆起しているため、表示面を基板に対して斜め方向から観察した場合に隆起部での反射光が強調されるため、視野角に対する依存性を低減できる。
【００８５】
さらに、画素スィッチング素子、あるいは駆動用配線は、第１電極、第２電極下に形成されているため、配線等からの漏れ電界による帯電泳動粒子の泳動を防止することができる。
【００８６】
本発明の表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されており、第２電極の色を帯電泳動粒子と実質的に同色とすることにより、帯電泳動粒子を第１電極上に広げて帯電泳動粒子色を表示するときに、高い色純度を表現することができる。また、帯電泳動粒子を第２電極近傍に集めて、第１電極面を露出させた表示においては、粒子は後方基板に近い部分に位置させるため、観察者の視野角による影響が非常に少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明の他の実施例を示す図
【図３】本発明の実施態様を説明する図
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の電気泳動表示装置の動作を説明する図
【図５】（ａ）、（ｂ）本発明の他の電気泳動表示装置の動作を説明する図
【図６】従来の電気泳動装置の例
【図７】従来の電気泳動表示装置
【図８】電気泳動素子の視野角の影響を説明する図
【図９】本発明の別な構成を説明する図
【図１０】本発明の別な構成で、第一電極が隔壁よりも広い場合を示す図
【図１１】本発明の別な構成で、第一電極が隔壁内部に存在する場合を示す図
【図１２】隔壁内部の第二電極の別な形態を示す図
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性液体中の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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、絶縁性液体中の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については種々のタイプのものが提案されている。以下、この電気泳動表示装置について説明する。
【０００３】
情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。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。
【０００４】
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）。
【０００５】
図６（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６１、６２と、これらの基板６１、６２の間に充填された絶縁性液体６３と、該絶縁性液体６３に分散された多数の着色帯電泳動粒子６４と、それぞれの基板６１、６２に沿うように各画素に配置された表示電極６５、６６と、を備えている。
【０００６】
画素と画素との間には隔壁７が設けられ、着色帯電泳動粒子６４の他の画素への移動を防止し、均一表示を維持する。この装置において、着色帯電泳動粒子６４は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極６５、６６に印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極６５又は６６に吸着されるが、絶縁性液体６３及び着色帯電泳動粒子６４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６４が観察者側の表示電極６５に吸着されている場合には該粒子６４の色が視認され（図６（ｂ）参照）、着色帯電泳動粒子６４が他側の表示電極６６に吸着されている場合には絶縁性液体６３の色が視認されることとなる（図６（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。
【０００７】
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。
【０００８】
かかる問題を解決するものとして、図７に示すタイプの電気泳動表示装置が特開平９−２１１４９９号公報に開示されている。かかる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７１、７２と、これらの基板７１、７２の間に充填された絶縁性液体７３と、該絶縁性液体７３に分散された多数の着色帯電泳動粒子７４と、各画素に配置された二つの電極７５、７６と、を備えているが、この一対の電極７５、７６は、上述のタイプのように絶縁性液体７３を挟み込むように配置されているのではなく、第１の電極７５は後方基板７２に沿うように配置され、第２の電極７６は前方基板７１上に設けられた遮蔽層７７に隠蔽された部分に形成されている。
【０００９】
かかる電気泳動表示装置の場合、絶縁性液体７３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、第１の電極７５、あるいはその表面、あるいは第１の電極７５が透明である場合は、第１の電極７５の後方に着色層が帯電泳動粒子７４と異なる色に着色されている。帯電泳動粒子７４は、それらの電極７５、７６へ印加する電圧の極性に応じて移動し、遮蔽層７７下の第２の電極７６に吸着されている場合には観察者からは泳動粒子７４は遮蔽層７７下に隠されるため、帯電泳動粒子７４の色は見えず、第１の電極７５＋遮蔽層７７の色が視認される。一方、帯電泳動粒子７４が第１の電極７５に吸着されている場合には帯電泳動粒子７４の色＋遮蔽層７７の色が視認される。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、画像を表示することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電気泳動表示装置においては、次のような問題点があった。特開平９−２１１４９９号では、第１の電極７５が後方基板７２上に平面状に設けられており、第２の電極７６がその周囲の遮蔽層７７下に設けられた構造を有する。この構成では、帯電泳動粒子７４を移動させるために両電極７５、７６に電界を印加した場合、図７から明らかなように、電界は第１の電極面７５の中で第２の電極７６と最も近い部分、即ちその端部に集中してしまう。そのため、例えば第２の電極上７６にあった帯電泳動粒子７４を第１の電極上７６に移動させようとした場合、帯電泳動粒子７４の多くは第１の電極７５の端部に集まってしまい、中央部には粒子は到達し難く、そのため表示コントラストが低下してしまうという問題点があった。
【００１１】
さらに図８に示すように、上述の電気泳動表示装置においては第１電極上に形成される表示層と表示基板の観察者側に形成される遮蔽層の位置関係に比較的大きな視角依存性が発生する。この視角依存性は、２層の光変調層が深さ方向に一定以上の間隔で配置される場合に発生するもので、開口率の低下、色ズレ、視差などの問題を引き起こす。上述従来例においても、画素を斜めから観察した場合には、遮蔽層が第１電極面に大きく投影されるために実効的な開口率が低下し、また側壁部の粒子が一部露出するために色の混色が発生するという問題もあった。
【００１２】
この状況は観察する角度によって変化するため、結果として視角依存性の大きい表示となってしまう。視角依存性は高精細表示において特に顕著であり、例えば画素ピッチ１００ｕｍの場合には、上下基板間隔を２０ｕｍに抑えたとしても表示側基板には少なくとも５０〜１００ｕｍ厚以上のプラスチック基板を用いる必要があるため影響は深刻である。
【００１３】
また、該公報では遮蔽層７７を表示側基板７１の観察者側表面に形成しているが、基板に厚さが必要であるため、その厚さによって遮蔽層７７が遮蔽する各画素表示が視野によって変化してしまう問題点があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、所定の間隔を空けて配置された表示側基板及び後方側基板と、該両基板の間隔を一定に保持するために画素の周囲に配置された隔壁と、該両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黒色に着色された帯電泳動粒子と、各画素内に配置された第１電極と、前記帯電泳動粒子と同色の第２電極とを備え、前記第１電極と第２電極間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動することによって表示を行う電気泳動表示装置であって、
前記第１電極が前記後方基板上に形成され、該第２電極は、前記隔壁の側面、隔壁と表示側基板の間、隔壁と後方側基板の間のうちの１箇所以上に形成され、且つ隣接する画素に共通の一定電位が与えられていることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。
【００１５】
また本発明は、上記の電気泳動装置であって、第１電極の少なくとも一部が基板面から隆起した形状を有していることを特徴とする電気泳動表示装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明に係る電気泳動表示装置の第一は、例えば図１に示すように、所定間隙を開けた状態に配置された表示側基板及び後方側基板１、２と、これらの基板１、２の間隙を形成するための隔壁３と、基板と隔壁に囲まれた空間内に配置された絶縁性液体４と、該絶縁性液体４に分散された複数の着色された帯電泳動粒子５と、を備えている。
【００１８】
第１電極６は後方基板２の表示基板１に対向する面上に配置されているが、表示基板１の面上に形成されていてもよい。第１電極６によって表示の１単位、すなわち画素が画定される。
【００１９】
そして、少なくともその一部が、それが形成された基板面から対抗する基板側に向かって隆起している。すなわち、第１電極面の、それが形成された基板面から測った高さが場所によって異なり、低いところと高いところが分布している。以下、本発明でいう隆起とは、第１電極面全体が平板である状態から上記の分布を持った状態への変形、または変形後の第１電極の、基板面からの高さが他より高い場所をさすものとする。
【００２０】
第１電極６を隆起させる場所は、好ましくは第１電極６が平板であった場合に第１電極６と第２電極７に電圧を印加したときに第１電極６上で最も電界が弱くなる場所を中心に配置する。通常は第２電極７から最も遠い第１電極６上の位置が電界強度がもっとも弱いところであるから、そこを最高点とし、第２電極７に向かって高さを低くしていく。図１に示すように、第２電極７は、画素の周囲に配置された隔壁の底面に形成されるので、第１電極６上で最も電界が弱くなる場所は、画素の中心点付近である。したがって、隆起させる場所は、画素の中心点を含む画素の中央部とした。隆起の領域は電界強度を強くする必要のある部分に応じて設定される。
【００２１】
隆起形状は、隆起させることにより電界強度が強くなる形状であれば特に制限はない。例えば、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１電極は全体的に隆起している形状、一部が隆起している形状、隆起が２段以上に及ぶ形状などがある。
【００２２】
第１電極を隆起させると、第１電極表面から第２電極表面までの電界に沿った距離が小さくなるので、その間の電界強度は強くなる。しかし、隆起の高さが大きすぎると、第２電極までの距離が逆に増加することになり、電界はかえって弱くなる。
【００２３】
隆起の高さは電界強度が強くなるものであればよいが、帯電泳動粒子に働く電界強度に有意な変化をもたらすには、隆起の高さは少なくとも帯電泳動粒子の直径より数倍大きいことが必要である。粒子の粒径は０．１μｍから１０μｍ程度のものが多く用いられるから、後方基板面から測った最高点の高さは、０．５μｍ以上が好ましく、さらには２μｍ以上が好ましい。最高点の高さの上限は、好ましくは基板間距離以下、さらに好ましくは、基板間距離の２／３以下である。
【００２４】
また、第１電極を隆起させると、電極が第２電極方向に向かって傾斜することになり、第１電極面上の電界ベクトルが第２電極方向に向かって傾き、したがって基板面内の電界成分が大きくなり、帯電粒子の泳動に一層有利である。
【００２５】
第１電極は、その表面に絶縁層８が形成されていてもよい。
【００２６】
また、図３に示すように、表示基板側１に透明電極９を設けてもよい。表示基板側に帯電粒子が付着し、コントラストが低下することがあるが、透明電極に電圧を印加することにより、これらの付着した帯電粒子を後方基板側に戻すことができ、コントラストを回復させることができる。
【００２７】
第２電極７は隔壁３の表面または内部のいずれか１箇所以上に配置される。すなわち、第２電極７は隔壁３の側壁、即ち絶縁性液体４側と、隔壁３と表示側基板１の間と、隔壁３と後方側基板２の間のうちの１箇所以上に配置されている。または、第２電極７は隔壁３の内部にあっても良い。さらにはまた、隔壁３と接する表示側基板１上あるいは後方側基板２上或いはいずれかの基板の内部にあってもよい。基板上に形成される場合は、第２電極は、一部隔壁から第１電極方向にはみ出していても構わない。上記いずれの配置においても、帯電泳動粒子５を、第１電極６面と、隔壁３側面及びその近傍との間で移動させることができる。
【００２８】
本発明の表示装置は、第１電極６及び第２電極７の間に電圧を印加することにより前記帯電泳動粒子５を第１電極６面と、隔壁３側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されている。
【００２９】
例えば、第２電極７を隔壁３側面に形成し、第１電極６面を白色に着色して黒色の帯電泳動粒子５を使用した場合、帯電泳動粒子５を隔壁３側面に引き付けることによって白表示がなされ（図４（ａ）参照）、帯電泳動粒子５が第１電極６を覆うように配置されることによって黒表示がなされる（図４（ｂ）参照）。また、第２電極７を隔壁３と後方基板２との間に形成した場合、帯電泳動粒子５は隔壁側３面と、その近傍の、第１電極６面を除く後方基板２で囲まれた部分に集められて白表示がなされる（図５）。
【００３０】
図１から図５のいずれにおいても、隔壁３は隣の画素との間を隔てるように形成されている。第２電極に印加する電圧が、隣の画素の表示状態に影響を及ぼすことは好ましくないので、第２電極は共通電極として隣り合う画素で共通の一定電位を与え、表示のための電圧は第１電極に印加することが望ましい。
【００３１】
さらに本発明の別の実施形態について、図９乃至図１２を参照して説明する。
【００３２】
本発明に係る別の電気泳動表示装置は、例えば図９に示すように、所定間隙を開けた状態に配置された表示側基板及び後方側基板１，２と、これらの基板１，２の間隙を形成するための隔壁３と、基板と隔壁に囲まれた空間内に配置された絶縁性液体４と、該絶縁性液体４に分散された複数の着色された帯電泳動粒子５と、を備えている。そして、第１電極６が後方基板２上に配置されている。
【００３３】
第２電極７は隔壁３の側壁、即ち絶縁性液体４側、と隔壁３と表示側基板１の間と隔壁３と後方側基板２の間のうちの１箇所以上に配置されている。そして、第２電極７は隔壁３の内部にあっても表面にあっても良く、さらには隔壁３と他の層を介して表示側１あるいは後方側基板２上或いは基板内部にあってもよい（図１０、１１、１２）。
【００３４】
基板上に形成される場合は、第２電極は、図１０に示すように一部隔壁から第１電極方向にはみ出していても構わない。このはみ出しを持たせることによって、帯電泳動粒子が泳動して隔壁側面に広い面積で配置されるようになる。よって、前記帯電泳動粒子が黒色の場合は、観察者にとってブラックマトリクスのような効果をもたらし、画像の切れがよくなる。このはみ出し量はがあまり長くなると表示電極の面積が少なくなり、開口率が低下するために好ましくない。上記目的のためには、隔壁側面の色を隠蔽すればよく、このためには帯電泳動粒子の数個分、具体的には３個分の長さがあればよい。
【００３５】
また第２電極の構成は、その表面に絶縁層８が形成されていてもよい。また、図１２に示すように、表示基板側１に透明な第３電極９を設けてもよい。
【００３６】
本発明の表示装置は、第１電極６及び第２電極７の間に電圧を印加することにより前記帯電泳動粒子５を第１電極６面と、隔壁３側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されている。
【００３７】
例えば、正に帯電した泳動粒子を用いた場合について説明する。第２電極７を隔壁３と後方基板２との間に形成した構成において、第１電極に正の電圧を印加し、第２電極を接地させると、帯電泳動粒子５は隔壁３側面と、第１電極６面を除く後方基板２で囲まれた部分に集められる。これによって観察者からは第１電極面が観察できる。第１電極面を白色としておけば、白表示となる（図９、ｂの部分）。この白表示においては、帯電泳動粒子が隔壁と第１電極６面を除く後方基板２で囲まれた部分に集められ、粒子は後方基板に近い部分に位置するため、観察者の視野角による影響が非常に少なくすることができる。また、第２電極を隔壁の側面に形成した場合においても、視野角による影響は、大きくなることは無い。
【００３８】
また、第１電極に負の電圧を印加し、第２電極を接地させると、帯電泳動粒子５は第１電極６面上に広げられる（図９、ａの部分）。これによって観察者からは第１電極面上の帯電泳動粒子色が観察できる。ここで第２電極の色と帯電泳動粒子の色を実質的に一致させておくことにより、鮮明な表示を行うことができる。例えば、帯電泳動粒子色と第２電極を共に黒色とすることにより、高い黒色度を得ることができる。
【００３９】
図９に示したように、本表示装置は各画素に対してアクティブマトリクス駆動表示用の薄膜トランジスタなどのスイッチング素子１０が形成されている。この他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものが配置される（不図示）。各画素の第１電極６にはスイッチング素子１０を介して信号が供給される。スイッチング素子１０は第１電極６の底部に接続すると良く、各画素の前記第２電極７は、好ましくは互いに接続されて同一の信号が供給されてなるようする。その他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものを配置すると良い。
【００４０】
その他の構成について説明する。
【００４１】
隔壁は、各画素の周囲を取り囲むように配置される。これにより、画素間における帯電泳動粒子の移動を防止できる。隔壁材料には、基板と同一の材料を用いても良く、アクリルなどの感光性樹脂を用いても良い。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。
【００４２】
第２電極は前記隔壁の側面、底面、上面のいずれか一面以上あるいは、その内部に形成される。第２電極を後方基板上に形成した後に隔壁を形成しても良く、基板上に形成された隔壁表面に第２電極層を形成しても良い。また第２電極層が形成された隔壁を基板上に配置しても良い。
【００４３】
本発明の表示方式では、着色帯電粒子の多くが白表示のときに隔壁表面に集まるので、表示基板側から垂直に見たときの着色帯電粒子の占める面積が小さくなり、白表示の明るさが増し、コントラストもアップする。
【００４４】
ここで、着色帯電泳動粒子３を黒色、第１電極面を白色にしたが、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、第１電極面を適宜赤・緑・青色等に着色すると良い。なお、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。
【００４５】
また、電極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、各電極から帯電泳動粒子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、アクリル樹脂等が好ましい。
【００４６】
図１に示したように、本表示装置は各画素に対してアクティブマトリクス駆動表示用の薄膜トランジスタなどのスイッチング素子１０が形成されている。この他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものが配置される（不図示）。各画素の第１電極６にはスイッチング素子１０を介して信号が供給される。スイッチング素子１０は第１電極６の底部に接続すると良く、各画素の前記第２電極７は、上で説明したように、隣り合う画素間の干渉を避けるために、互いに接続されて同一の信号が供給されてなるようする。その他、配線あるいは表示装置周囲にドライバーＩＣ等、表示に必要なものを配置すると良い。
【００４７】
その他の構成について説明する。隆起部は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いて形成してもよく、電極材料そのものを隆起させてもよい。
【００４８】
隔壁は、各画素の周囲を取り囲むように配置される。これにより、画素間における帯電泳動粒子の移動を防止できる。隔壁材料には、基板と同一の材料を用いても良く、アクリルなどの感光性樹脂を用いても良い。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。
【００４９】
第２電極は前記隔壁の側面、底面、上面のいずれか一面以上あるいは、その内部に形成される。第２電極を後方基板上に形成した後に隔壁を形成しても良く、基板上に形成された隔壁表面に第２電極層を形成しても良い。またあらかじめ第２電極層が形成された隔壁を基板上に配置しても良い。
【００５０】
基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルムの他、ガラスや石英等を使用することができる。また、表示側基板には透明な材料を使用する必要があるが、後方側基板にはポリイミド（ＰＩ）などの着色されているものを用いても良い。
【００５１】
第１、第２電極の材料は、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。例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属あるいはカーボンや銀ペースト、あるいは有機導電膜などが使用できる。第１電極を光反射層としても利用する場合は、銀（Ａｇ）あるいはＡｌ等の光反射率の高い材料を好適に使用する。この第１電極を白色表示として使用する場合は、電極表面そのものに光が乱反射するように表面凹凸をつけるか、あるいは電極上に光散乱層を形成しておく。
【００５２】
また、絶縁性液体２には、イソパラフィン、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の非極性溶媒であって透明なものを使用すると良い。
【００５３】
またさらに、帯電泳動粒子としては、着色されていて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、各種の無機顔料や有機顔料やカーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂を使用すると良い。粒子の粒径は通常０．０１μｍ〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１から１０μｍ程度のものを用いる。
【００５４】
なお、上述した絶縁性液体中や帯電泳動粒子中には、帯電泳動粒子の帯電を制御し安定化させるための荷電制御剤を添加しておくと良い。かかる荷電制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などを用いると良い。
【００５５】
また、絶縁性液体中には、帯電泳動粒子同士の凝集を防ぎ分散状態を維持するための分散剤を添加しておいてもよい。かかる分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、その他無機塩、無機酸化物、あるいは有機高分子材料などを用いることができる。
【００５６】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００５７】
本実施の形態によれば、第１電極は一方の基板上に配置されていて、その一部あるいはすべては対向基板側に隆起している。この隆起によって、第１電極の側方の隔壁部に形成されている第２電極と電圧を印加したときに最も電界が弱くなる場所を構造的に回避することが可能となり、結果として駆動電圧を低減及び／或いはコントラスト向上させることができる。また、第１電極を表示基板上に形成する場合には、画素の中央部が表示面方向に隆起しているため、表示面を基板に対して斜め方向から観察した場合に隆起部での反射光が強調されるため、視野角に対する依存性を低減できる。
【００５８】
さらに、画素スィッチング素子、あるいは駆動用配線は、第１電極、第２電極下に形成されているため、配線等からの漏れ電界による帯電泳動粒子の泳動を防止することができる。
【００５９】
【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。
【００６０】
（実施例１）
本実施例では図１に示す電気泳動表示装置の作製方法を説明する。作製する表示装置は、２００×２００画素とし、１つの画素の大きさは１２０μｍ×１２０μｍである。各画素は周囲を隔壁によって囲まれている。隔壁の構造は、幅１０μｍ、高さ２０μｍである。第１電極は、隔壁に囲まれた部分の中央部に位置し、一辺の長さは１００μｍである。さらにその中央部は、隆起した構造をとっている。この隆起形状は、高さ１０μｍ、一辺の長さは２０μｍである。隆起形状の表面は曲面になっている。第２電極は、隔壁の底面、即ち後方基板と隔壁の間に位置する。
【００６１】
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。
【００６２】
図示下側の基板である、後方側基板には、厚さ１．１ｍｍのガラス板を使用し、この後方側基板上にはスイッチング素子１０や、その他駆動に必要な配線（不図示）やＩＣ等を形成する。
【００６３】
次に、この後方側基板には光硬化性樹脂によって隆起部を形成する。そして、隆起部上に第１電極を形成し、該第１電極は後方基板上のスィッチング素子と接続する。材料としては光反射率の大きいアルミニウムを用いる。第１電極上を、酸化チタン微粒子を含有するアクリル樹脂層によって被覆する。本実施例では、第１表示電極は光反射層を兼ね、アクリル樹脂層は光散乱効果を発揮する。
【００６４】
各画素の境界部分に第２電極層を形成し、その上に隔壁を形成する。次に、各画素には絶縁性液体及び帯電泳動粒子を充填する。絶縁性液体にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。次に、表示側基板を隔壁上に配置する。
【００６５】
以上の方法によって作製される表示装置は、画素中央部の第１電極隆起部によって、本来最も電界が弱くなる画素中央部の電界を強める効果を有するため、表示動作中、例えば白表示時に画素中央部に取り残され、コントラストを低下させる原因となる粒子を大幅に低減できる。また、表示画素の中央部が表示面方向に隆起しているため、表示面を基板に対して斜め方向から観察した場合に隆起部での反射光が強調されるため、視野角に対する依存性を低減できる。
【００６６】
（実施例２）
本実施例では図２（ａ）に示す電気泳動表示装置を実施例１と同様な方法で作製する。
【００６７】
本実施例では、第２電極が隔壁側面及び底面に形成されていることを特徴としている。第１電極の形状及びその他は実施例１と同様である。第２電極を隔壁側面に形成することによって、表示側及び後方側基板と隔壁により囲まれた画素空間内において電界は、より強く均一に作用するようになり、表示動作中、例えば白表示時に画素中央部に取り残され、コントラストを低下させる原因となる粒子を大幅に低減できる。
【００６８】
（実施例３）
本実施例では、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す第１電極構造を有する電気泳動表示装置を作製する。図２（ｂ）は、隆起が第１電極全面に渡って形成されており、第２電極が隔壁内部に形成されている。図２（ｃ）は、第１電極の隆起部の中央部が角をなしており、電界ベクトルが第２電極側に向きやすい構造をとっている。図２（ｄ）は、第２電極が隔壁の表示基板側、及び後方基板側に形成されている構造をとっている。これらの構造は、実施例１と同様の効果を有している。
【００６９】
また他の実施例に沿って本発明の別の形態を更に詳細に説明する。
【００７０】
（実施例４）
本実施例では図９に示す電気泳動表示装置の作製方法を説明する。
【００７１】
作製する表示装置は実施例１と同様に、２００×２００画素とし、１つの画素の大きさは１２０μｍ×１２０μｍである。各画素は周囲を隔壁によって囲まれている。隔壁の構造は、幅８μｍ、高さ２０μｍである。第１電極は、隔壁に囲まれた部分の中央部に位置し、一辺の長さは１００μｍである。第２電極は、隔壁の底面、即ち後方基板と隔壁の間に位置する。
【００７２】
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。
【００７３】
図示下側の基板である、後方側基板には、厚さ１．１ｍｍのガラス板を使用し、この後方側基板上にはスイッチング素子１０や、その他駆動に必要な配線（不図示）やＩＣ等を形成する。
【００７４】
次に、この後方側基板表面を絶縁層で被覆し、コンタクトホールを設けてこの上に第１電極を形成し、該第１電極を後方基板上のスィッチング素子と接続する。材料としては光反射率の大きいアルミニウムを用いる。
【００７５】
次に、第１電極上に酸化チタン微粒子を含有したアクリル樹脂層を被覆する。本実施例では、第１表示電極は光反射層を兼ね、アクリル樹脂層は光散乱効果を発揮する。
【００７６】
各画素の境界部分に第２電極層を形成し、その上に黒色の着色層を形成する。そして、さらにその同位置上に隔壁を形成する。次に、各画素には絶縁性液体及び帯電泳動粒子を充填する。絶縁性液体にはイソパラフィン（商品名：アイソパー，エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。次に、表示側基板を隔壁上に配置する。
【００７７】
以上の方法によって作製される表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されており、第２電極及び帯電泳動粒子を黒色とするため、帯電泳動粒子を第１電極上に広げて黒表示としたときに非常に高い黒色度を得ることが可能である。また、帯電泳動粒子を第２電極周辺に集めて白表示とした場合、粒子は後方基板に近い部分に位置するため、観察者の視野角による画像への影響が非常に少なくすることができる。
【００７８】
（実施例５）
本実施例では図１０に示す電気泳動表示装置を実施例４と同様な方法で作製する。本実施例では、隔壁と後方基板の間に形成された第２電極及び着色層が隔壁側面よりも僅かに幅がはみ出す構造となっている。第１電極の形状及びその他は実施例４と同様である。
【００７９】
帯電泳動粒子には黒色の平均粒径１．５μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。この場合、前記はみ出し量は、前記粒子の平均粒径の３倍程度が開口率や隔壁側面の色の隠蔽率上好ましく、本実施例では前記平均粒径の３倍である４．５μｍを設計値とした。
【００８０】
本実施例によって作製される表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されている。実施例１と同様に黒表示時に非常に高い黒色度を得ることが可能であり、また帯電泳動粒子を第２電極周辺に集めて白表示とした場合、粒子は後方基板に近い部分に位置して、画素のブラックマトリクス効果を示して画像の切れを良くする。また後方基板側に位置しやすくなるため、観察者の視野角による画像への影響が非常に少なくすることができる。
【００８１】
（実施例６）
本実施例では図１１に示す電気泳動表示装置を作製する。本実施例では、第２電極に厚みを持たせて隔壁の一部として形成される。この第２電極表面は、黒色且つ絶縁性の皮膜で被覆する。第１電極の形状は実施例１と同様である。また第１電極上には、赤、青、緑の着色層を各画素に形成し、カラー表示を可能とした。
【００８２】
本実施例によって作製される表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されており、実施例４と同様黒表示時に非常に高い黒色度を得ることが可能で、また帯電泳動粒子を第２電極周辺に集めてカラー表示とした場合、粒子は後方基板に近い部分に位置するため、観察者の視野角による画像への影響が非常に少なくすることができる。
【００８３】
また非表示時には黒色粒子が隔壁面上に配置されやすくなるために、観察者からみるとブラックマトリックス効果が出て、画像の輪郭が明確になり、好ましい。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１電極は一方の基板上に配置されていて、その一部あるいはすべては対向基板側に隆起している。この隆起によって、第１電極の側方の隔壁部に形成されている第２電極と電圧を印加したときに最も電界が弱くなる場所を構造的に回避することが可能となり、結果として駆動電圧を低減及び／或いはコントラスト向上させることができる。また、第１電極を表示基板上に形成する場合には、表示画素の中央部が表示面方向に隆起しているため、表示面を基板に対して斜め方向から観察した場合に隆起部での反射光が強調されるため、視野角に対する依存性を低減できる。
【００８５】
さらに、画素スィッチング素子、あるいは駆動用配線は、第１電極、第２電極下に形成されているため、配線等からの漏れ電界による帯電泳動粒子の泳動を防止することができる。
【００８６】
本発明の表示装置は、第１電極及び第２電極の間に電圧を印加することにより帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動させることによって表示を行うように構成されており、第２電極の色を帯電泳動粒子と実質的に同色とすることにより、帯電泳動粒子を第１電極上に広げて帯電泳動粒子色を表示するときに、高い色純度を表現することができる。また、帯電泳動粒子を第２電極近傍に集めて、第１電極面を露出させた表示においては、粒子は後方基板に近い部分に位置させるため、観察者の視野角による影響が非常に少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明の他の実施例を示す図
【図３】本発明の実施態様を説明する図
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の電気泳動表示装置の動作を説明する図
【図５】（ａ）、（ｂ）本発明の他の電気泳動表示装置の動作を説明する図
【図６】従来の電気泳動装置の例
【図７】従来の電気泳動表示装置
【図８】電気泳動素子の視野角の影響を説明する図
【図９】本発明の別な構成を説明する図
【図１０】本発明の別な構成で、第一電極が隔壁よりも広い場合を示す図
【図１１】本発明の別な構成で、第一電極が隔壁内部に存在する場合を示す図
【図１２】隔壁内部の第二電極の別な形態を示す図
Claims (11)
- 所定の間隔を空けて配置された表示側基板及び後方側基板と、該両基板の間隔を一定に保持するために画素の周囲に配置された隔壁と、該両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黒色に着色された帯電泳動粒子と、各画素内に配置された第１電極と、前記帯電泳動粒子と同色の第２電極とを備え、前記第１電極と第２電極間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を第１電極面と、隔壁側面及びその近傍間を移動することによって表示を行う電気泳動表示装置であって、
前記第１電極が前記後方基板上に形成され、該第２電極は、前記隔壁の側面、隔壁と表示側基板の間、隔壁と後方側基板の間のうちの１箇所以上に形成され、且つ隣接する画素に共通の一定電位が与えられていることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記第２電極のパターンが、前記隔壁側面に対して最大で前記帯電泳動粒子の平均粒径の３倍の長さの張り出し部を有す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。
- 前記隔壁側面及びその近傍に該粒子を泳動させることによって隔壁側面を黒色にす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。
- 前記第１電極の少なくとも一部が基板面から隆起した形状を有してい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。
- 前記第１電極の隆起形状が、隆起のない平板な形状に比べて、前記第１電極と第２電極との間に電圧を印加したときの隆起箇所の電界強度を強くする形状である請求項４記載の電気泳動表示装置。
- 前記第１電極の隆起箇所が、隆起のない平板な形状において、前記第１電極と第２電極との間に電圧を印加したときの電界強度が最も弱い第１電極上の位置を含む請求項４記載の電気泳動表示装置。
- 前記第１電極の隆起形状が、前記電界強度が最も弱い第１電極上の位置を最高点とし、隔壁に向かって傾斜する形状である請求項４記載の電気泳動表示装置。
- 前記第１電極面が形成された基板面から測った隆起の最高点の高さが、０．５μｍ以上である請求項４に記載の電気泳動表示装置。
- 前記最高点の高さが、２μｍ以上である請求項４に記載の電気泳動表示装置。
- 前記第１電極面が形成された基板面から測った隆起の最高点の高さが、基板間距離以下である請求項４に記載の電気泳動表示装置。
- 前記最高点の高さが、基板間距離の２／３以下である請求項４に記載の電気泳動表示装置。
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