JP4416197B2 - 電気泳動表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動粒子が電極間を移動することにより表示が行われる電気泳動表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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、液晶分子の配列を電気的に制御し、液晶の光学的特性を変化させる事ができ、上記の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。
【０００３】
しかしながら、これらの液晶表示装置では、画面を見る角度や反射光による画面上の文字の見づらさや、光源のちらつき・低輝度等から生じる視覚へ負担が未だ十分に解決されていない。この為、視覚への負担の少ない表示装置の研究が盛んに検討されている。
【０００４】
低消費電力、眼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。その１つとして、ハロルド デー リース（Ｈａｒｏｌｄ Ｄ．Ｌｅｅｓ）等により発明された電気泳動表示装置（米国特許第３６１２７５８明細書）が知られている。他にも、特開平９−１８５０８７号公報に電気泳動表示装置が開示されている。
【０００５】
上記従来の電気泳動表示装置及びその動作原理を図７に示す。この電気泳動表示装置７５は、帯電した泳動粒子７３と着色色素が溶解された絶縁性液体７４からなる分散層と、この分散層を挟んで対峙する一組の電極７１、７２からなっている。電極７１、７２を介して分散層に電圧を印加することにより、泳動粒子７３を粒子自身が持つ電荷と反対極性の電極に引き寄せるものである。表示はこの泳動粒子７３の色と、泳動粒子７３の色相と異なり着色色素が溶解された絶縁性液体７４の色によって行われる。
【０００６】
つまり、第１の電極７１を負極に、第２の電極７２を正極にした場合、正電荷泳動粒子７３が観測者に近い第１の電極７１の表面に移動し、第１の電極７１に付着し、泳動粒子７３の色が表示される（図７（ｂ）参照）。
【０００７】
逆に、第１の電極７１を正極、第２の電極７２を負極した場合、正電荷泳動粒子７３が観測者から遠い第２の電極７２の表面に移動し、第２の電極７２に付着し、絶縁性液体７４内に含まれる着色色素の色が表示される（図７（ａ）参照）。
【０００８】
しかしながら、従来の図７に示す電気泳動装置は次のような問題点を抱えていた。
第１に、絶縁性液体は着色或いは不透明化させることが不可欠であった。このため絶縁性液体は単一成分で構成することが困難であり、絶縁性液体中に何らかの着色粒子を混合したり、着色色素を溶解したりしなくてはならなかった。
【０００９】
また、絶縁性液体に溶解した色素の電気泳動粒子への吸着及び電気泳動粒子が付着した電極表面と電気泳動粒子間への色素を含む絶縁性液体の侵入等の悪影響により、反射率が低下し、高いコントラストが得られない問題が生じる。
【００１０】
また、このような着色粒子（色素）の存在は、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、安定性を著しく低下させるという欠点があった。
【００１１】
そこで、特開平９−２１１４９９号公報、特公平６−５２３５８号公報等で、着色粒子が混合されたり又は着色色素が溶解されたりしない透明な絶縁性液体を用いて表示を行う電気泳動表示装置が提案されている。
【００１２】
特開平９−２１１４９９号公報で開示された電気泳動表示装置及びその動作原理を図８を用いて説明する。
この電気泳動表示装置は、第１電極１０４が第１基板１０１上に形成され、第２電極１０５がスペーサー基板１０３の側壁表面に第１電極１０４に対して直角に形成され、該第１基板１０１とスペーサー基板１０３と、第２基板１０で形成された閉空間内に、帯電した着色電気泳動粒子１０８が分散された透明な絶縁性液体１からなる分散層が充填されている。第１電極１０４および第２電極１０５の表面には誘電体層１０６が設けられ、電極を保護している。第１電極１０４、誘電体層１０６、第１基板１０１は着色されている。第１電極１０４、第２電極１０５を介して分散層に電圧を印加することにより、電気泳動粒子１０８を粒子自身が持つ電荷と反対極性の電極に引き寄せ、表示はこの電気泳動粒子１０８の色と、その色相とは異なる第１電極１０４、誘電体層１０６、第１基板１０１の色によって行われる。また、第１電極１０４と第２電極１０５の位置が観察者側からみて離れているため、その間が常に露出してしまうことになる。そのため、遮蔽層１１１が必要となっている。
【００１３】
つまり、第１電極１０４を負極に、第２電極１０５を正極にした場合、正電気泳動粒子１０８が観測者に近い第１電極１０４の表面に移動し、第１電極１０４に付着し、電気泳動粒子１０８の色が表示される。
【００１４】
また、第１電極１０４を正極に、第２電極１０５を負極にした場合、正電気泳動粒子１０８が第２電極１０５の表面に移動し、第２電極１０５に付着し、第１電極１０４、誘電体層１０６、第１基板１０１の色が表示される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８における従来の電気泳動表示装置では次のような問題点があった。
図８の装置でも、電源回路１１０と第１電極１０４及び第２電極１０５の接続を切断しても、ファンデルワールス力により電気泳動粒子１０８の誘電体層１０６、１０７への吸着は持続するが、その吸着力は弱い。ファンデルワールス力による吸着力では、メモリ性が不充分である。
【００１６】
また、図８の装置では、第１電極１０４が第１基板１０１上に形成され、第２電極１０５がスペーサー基板１０３の側壁表面に第１電極１０４に対して直角に形成されている。第１電極１０４と第２電極１０５とは、第１基板１０１と水平な方向に重なる領域がない。
【００１７】
そのため、両電極のキァパシター形成面積は、第１電極１０４の第２電極１０５に最も近い端面と第２電極１０５の第１電極１０４と近接する面にほぼ限定されてしまう。図８の装置では、キァパシター形成面積が構造的に小さく、静電容量が不十分であった。
【００１８】
よって、メモリー保持力の減衰が速いので、電源回路１１０と第１電極１０４及び第２電極１０５の電気接続を切断した場合、電気泳動粒子２の誘電体層１０６或いは１０７ヘの吸着が持続しない問題が発生し、表示状態を維持するために消費電力を費やさなければない問題が発生する。
【００１９】
また、絶縁性液体１０９と電気泳動粒子１０８の密度差が比較的大きい材料は使用できない等の問題があった。
また、特開平９−２１１４９９号公報に開示された表示装置では、通常２値表示であり、中間色を表示するいわゆる階調表示が困難であった。
【００２０】
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、強いメモリー保持力を有する電気泳動表示装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この本発明の目的は以下の構成をとることにより達成される。
本発明は、第１基板と、該第１基板と対向して配置された第２基板と、該第１基板に設けられた第１電極と、該第１電極と異なる電圧が印加される第２電極と、該第１電極と該第２電極との間を移動する複数の着色帯電泳動粒子と、該複数の着色帯電泳動粒子を保持する透明絶縁性液体とを備えた電気泳動表示装置において、
前記第１電極と前記第２電極は前記第１基板に垂直な方向に位置がずらされ前記第１基板の上に積層され、且つ前記第１電極と前記第２電極は前記第１基板に水平な方向で重なる領域を有し、前記第１電極の前記第２基板側の面と前記第２電極の前記第２基板側の面とが前記第１基板と垂直な方向において段差部を有し、前記第２電極の前記第２基板側の面と、前記第１電極と前記第２電極の前記段差部とに前記着色帯電泳動粒子が集められることを特徴とする電気泳動表示装置である。
【００２２】
好ましくは、第１電極及び第２電極は、表示領域内に配置されており、且つ、第１電極及び第２電極に印加する電圧の大きさ及び第１電極及び第２電極に印加する電圧の印加時間のうち少なくとも一方を制御して、第１電極及び第２電極を覆う前記着色帯電泳動粒子の面積を制御する手段を有する構成をとる。
【００２３】
好ましくは、前記複数の着色帯電泳動粒子の帯電能及び該複数の着色帯電泳動粒子の大きさのうち少なくとも一方が異なっている構成をとる。
好ましくは、第１電極及び第２電極を被覆するように第１基板上に配置される絶縁層を有する構成をとる。
【００２４】
好ましくは、第１電極及び第２電極及び第１基板及び前記絶縁層の少なくとも１つが、前記着色帯電泳動粒子と光学的特性が異なる色に着色されている構成をとる。
好ましくは、前記第１基板表面に前記着色帯電泳動粒子と光学的特性が異なる着色層及び光反射層が積層されている構成をとる。
【００２５】
好ましくは、前記光反射層が前記着色帯電泳動粒子と光学的特性が異なる色に着色されている構成をとる。
好ましくは、前記第１基板内あるいは第１基板表面に磁性層が形成されている構成をとる。
好ましくは、第１基板及び前記第２基板がポリマーフイルムである構成をとる。
好ましくは、第２電極及び前記着色帯電泳動粒子が黒色或いは暗黒色である構成をとる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様の表示装置及び表示方法を説明する。
図１は本発明の電気泳動表示装置の一実施態様の断面図を示す。
本実施態様では、絶縁性液体１として、着色粒子が混合されていない、又は、着色色素が溶解されていない透明な絶縁性液体を使用する。
【００２７】
透明な絶縁性液体１及び着色帯電泳動粒子２は、第１基板３上の絶縁層４、第２基板５及び隔壁６によって囲まれた空間内に保持される。絶縁層４の下には第２電極７が一部に形成され、さらに絶縁層４を介して第１電極８が形成されている。
【００２８】
本実施態様の表示装置は、第１電極８と，第１電極８と異なる電圧が印加される第２電極７とを第１基板３と水平および垂直な方向に位置をずらして配置し、装置内の空間分布を制御する電場を形成することにより、着色帯電泳動粒子２が第１電極８と第２電極７との間を第１基板３と水平および垂直な方向に移動するようにする。そして、絶縁層４或いは第１電極８或いは第１基板３を着色帯電泳動粒子２と光学的特性（色相、反射率等）が異なるように着色する構成をとると、白黒表示等の２色表示を実現できる。
【００２９】
更に、本実施態様では、第１電極８及び第２電極７は、第１基板３と水平な方向に重なる領域を有する。
【００３０】
図１を用いて説明すると、第１電極８と第２電極７が絶縁層４を介して面で接するため、静電容量を広い面積で均一に非常に多くとることができる。つまり、キァパシター形成面積を構造的に大きく取れる。そのため、正に帯電した着色帯電泳動粒子２が負極である第２電極７に付着している場合（図１（ａ））、電源回路と第１電極８及び第２電極７の電気接続を切断した時でも、第１電極８と第２電極７の重なる領域で生成された静電容量による静電引力により、正に帯電した着色帯電泳動粒子２は、第２電極７上に引き付けられた状態を保持する。また、正に帯電した着色帯電泳動粒子２が負極である第１電極８に付着している場合（図１（ｂ））、電源回路と第１電極８及び第２電極７の電気接続を切断した時でも、第１電極８と第２電極７の重なる領域で生成された静電容量による静電力（斥力）により反発され、正に帯亀した着色帯電泳動粒子２は、第１電極８上に留まる状態を保持する。
【００３１】
よって、着色帯電泳動粒子２が電極上に付着するメモリー保持力を強く維持でき、消費電力を低減できる効果を有する。また、絶縁性液体１、着色帯電泳動粒子２の材料選択の幅も広げることができる効果を有する。
【００３２】
第１電極８と第２電極７上の該透明絶縁性液体１と接する面は第１基板３と垂直方向においてに段差を有する構成をとる。このような構成をとることにより、帯電泳動粒子２は段差によって形成される表面積の増加分においても吸着されるため、観察者側から観察した場合、第２電極７の面積をより少なくすることができ、結果として開口率を高くすることができ、高いコントラストを実現できる。
【００３３】
次に、着色帯電泳動粒子２の帯電のメカニズムを説明する。
透明な絶縁性液体１中の着色泳動粒子２は、着色泳動粒子と絶縁性液体の間で電荷の授受が行われ電気二重層が形成され、着色泳動粒子は正または負に帯電することが知られている。つまり、絶縁性液体から着色泳動粒子の表面に正イオン粒子又は負イオン粒子が特異吸着して、着色泳動粒子は、正電荷又は負電荷に帯電する。
【００３４】
以下に、図１を用いて、本実施態様の第１の表示方法の一例の説明をする。
ここでは、透明な絶縁性液体中１の着色帯電泳動粒子２は、正に帯電しているとする。本実施態様の着色帯電泳動粒子２は、負に帯電している形態をとっても良い。
【００３５】
第２電極７を正極に、第１電極８を負極した場合、正電荷の着色帯電泳動粒子２がクーロン力によって、第１電極８上に移動し、正電荷の着色帯電泳動粒子２が第１電極８上に集められ、第１電極８は、黒色の着色帯電泳動粒子２で覆われる。観測者（第２基板５側）からは、着色帯電泳動粒子２の色と第２電極７の色が観察（表示）される（図１（ｂ））。
【００３６】
一方、第１電極８及び第２電極７に印加する電圧の極性を変えて、クーロン力によって、着色帯電泳動粒子２を第２電極７上及び第１電極と第２電極上の段差部に移動させ、正電荷の着色帯電泳動粒子２を第２電極７上に集めると、黒色の着色帯電泳動粒子２の色と絶縁層４或いは第１電極８或いは第１基板３等の着色粒子の色相と異なる色に着色された層が観測側（第２基板５側）から観察される（図１（ａ））。
【００３７】
例えば、第２電極７及び正電荷の着色帯電泳動粒子２を共に黒色にし、第１電極８を白色とすれば、白黒表示が可能となる。カラー化した着色層（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ等）を設ければカラー表示も可能となる。第２電極７と着色帯電泳動粒子２は同じ或いは類似の色であることが望ましい。着色帯電泳動粒子２と光学的特性が異なる着色層は、観測者側から観察可能であれば第１電極８、絶縁層４、第１基板３等かあるいは第１基板３の裏面などに形成してもよく、全面に形成してもよく、また一部に形成してもよい。ここで、着色された粒子、電極、絶縁層等とは、材料自身の色でもよく、それらの材料表面に他の材料を積層、混合したものでもよい。着色帯電泳動粒子２は１種類或いは２種類以上の材料で構成されていてもよい。また、本発明では第２電極と着色帯電泳動粒子が同じあるいは類似の色に設定できるため、図８に示した従来例のような遮蔽層１１１は必要ない。そのため、第２基板の張合わせにおいて微小な位置合わせを行う必要がない。
【００３８】
本実施態様の表示装置を用いると、着色粒子が混合されたり、着色色素が溶解されたりした着色絶縁性液体を用いなくて済むので、絶縁性液体に溶解した着色色素及び混合された着色粒子が着色帯電泳動粒子へ吸着しない。また、着色帯電泳動粒子が付着した電極表面と着色帯電泳動粒子間への着色色素及び着色粒子の侵入が起きない。また、第１電極と第２電極の段差部を着色帯電泳動粒子の付着面として利用できるため、その分第２電極面積を減らせるため開口率を高められる。よって、高い反射率、、高いコントラストを実現できる表示装置を提供できる効果を有する。
【００３９】
次に、本発明の実施態様の第２の表示方法は、着色帯電泳動粒子２を表示面に対して横方向に、面から面に水平移動させるため構造的に表示色の階調表現が可能となる。図２を用いて、その表示方法の一例を説明する。図２において、図１で用いられている符号と同一の符号は、図１で用いられている符号と同じ部材を示す。
【００４０】
階調表現は、図２に示したように着色帯電泳動粒子２を電極から他方の電極ヘ一部移動させることによって達成できる。例えば、パルス幅変調により階調表現をする場合、着色帯電泳動粒子２の一部を移動させる方法としては、電圧印加時間を短くする、印加電圧を小さくする、帯電能の異なる着色帯電泳動粒子２を混合して用いる、大きさの異なる着色帯電泳動粒子２を混合して用いる等がある。
【００４１】
つまり、電極に印加する電圧の大きさ、電極に印加する電圧印加時間の長さ等を調節して、移動する着色帯電泳動粒子２の移動量を制御する。つまり、第１電極８及び第２電極７を覆う着色帯電泳動粒子２の面積を制御して、面積階調を実現している。
【００４２】
更に、上記構成に加えて、帯電能の異なる着色帯電泳動粒子２を混合して用いるか、大きさの異なる着色帯電泳動粒子２を混合して用いることにより、階調表示の特性を向上させることができる。
【００４３】
図２では、透明な絶縁性液体中１の着色帯電泳動粒子２は、正に帯電しているとする。
第２電極７を負極に、第１電極８を正極にした場合、正電荷の着色帯電泳動粒子２が第２電極７上に移動し、正電荷の着色帯電泳動粒子２が第２電極７上に集められ、観測者（第２基板５側）からは着色帯電泳動粒子２の色と絶縁層４或いは第１電極８或いは基板３等の着色粒子の色相と異なる色に着色された層の色が観察（表示）される（図２（ａ））。
【００４４】
一方、電極に印加する電圧の極性を変え、第１電極８に印加する電圧の大きさ及び第２電極７に印加する電圧の大きさを調節して、第１電極８上に移動する正電荷の着色帯電泳動粒子２の量を制御する。
【００４５】
つまり、第１電極８上を占有する着色帯電泳動粒子２の面積を制御する。その占有面積の大きさにより、観測者（第２基板５側）からは、正電荷の着色帯電泳動粒子２の色と第２電極７の色と絶縁層４或いは第１電極８或いは基板３等の着色粒子の色相と異なる色に着色された層の色が混合された混合色が観察される（図２（ｂ））。例えば、第２電極７及び正電荷の着色帯電泳動粒子を２共に黒色にし、第１電極８を白色とすれば、白黒の階調表示が可能となる。但し、この場合、両電極間に蓄積された静電容量が多すぎると面積制御が困難になるため、着色帯電泳動粒子２が所望量移動した時点で、両電極間の静電容量を着色帯電泳動粒子２が移動しない程度に低く抑える。
【００４６】
本実施態様の第２の表示方法を用いると、着色帯電泳動粒子を電極から他方の電極へ移動する量を制御できるため、面積階調表示を実現できる効果を有する。
また、第１電極８及び第２電極７上を絶縁層４で被覆する理由は、第１電極８及び第２電極７と絶縁性液体１との間で電気化学反応が起きてしまい、絶縁性液体１が劣化してしまうのを防止するためである。
【００４７】
しかし、着色帯電泳動粒子２及び第１電極８及び第２電極７の材料を選択することにより、絶縁性液体１が劣化するのを防止することができる。よって、第２電極７を露出させて、着色帯電泳動粒子２が直接第２電極７に付着する形態をとっても良い。更に、第１電極８を露出させて、着色帯電泳動粒子２が直接第１電極８に付着する形態をとっても良い。
【００４８】
上記の説明では、第２基板５側を表示側としたが、本実施態様では、第１基板３側を表示側としても良い。例えば、着色帯電泳動粒子２及び第２電極７を黒色とし、絶縁層４、第１電極８、第１基板３を透明として、第２基板５を白色とする。上記のように第１電極８及び第２電極７に電圧を印加して、白黒表示を実現できる。また、電圧印加時間、印加電圧の大きさを制御したり、着色帯電泳動粒子２の大きさ、着色帯電泳動粒子２の帯電能の大きさを制御して、階調表示も可能である。
【００４９】
また、磁性を有する帯電泳動粒子を使用し、さらに第１基板表面に磁性層を形成することによって、帯電泳動粒子の駆動において閾値を付与することが可能となる。
【００５０】
本発明の表示装置は、表示の書き換え可能で、表示の保持にエネルギーを要さないか若しくは十分に小さく（メモリー性）、携帯性に優れ、表示品位が優れている、ハードコピー（紙等）表示に変わるペーパーディスプレイとして使用できる。
【００５１】
以下、本実施態様の表示装置の製造方法の一例を説明する。
図３に本発明の電気泳動表示装置の製造プロセスの工程図を示す。まず、第１基板３に第１電極８を形成する（図３（ａ））。第１基板３の材料としては、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。第１電極８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く、透明電極ならば、酸化インジウムすず（ＩＴＯ）などを用いる。
【００５２】
次に、第１電極８上に絶縁層４を形成し、さらに第１電極８に対して第１基板３に水平な方向及び垂直な方向に位置をずらし、且つ第１電極８と第１基板３に水平な方向に重なる領域を有するように第２電極７を形成する（図３（ｂ））。
【００５３】
絶縁層４の材料としては薄膜でピンホールが形成しづらく、低誘電率の材料が好ましく、例えば、アモルファスフッ素樹脂、高透明ポリイミド、アクリル樹脂等を使用できる。第２電極７の材料は、第１電極８と同様の物を使用できる。第２電極形成後、第１電極上の絶縁層をエッチングして除去する（図３（ｃ））。第１電極８及び第２電極７上にはさらに絶縁層４を薄く形成する。
【００５４】
次に、第１基板３上に隔壁６を形成する（図３（ｄ））。隔壁材料としてはポリマー樹脂を使用する。隔壁形成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、又は別に作製した隔壁を接着する方法、或いは光透過性の第２基板の表面にモールドによって形成しておく方法等を用いることができる。
【００５５】
次に、第２基板５と隔壁の接合面の一部あるいは全面に接着層９を形成し、隔壁６内に絶縁性液体１及び着色帯電泳動粒子２を充填する。第２基板５の材料としては、可視光の透過率が高く、且つ耐熱性の高い材料を使用する。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。絶縁性液体１としては、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。黒色帯電泳動粒子２としては、絶縁性液体１中で帯電しうる材料を用いる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂にカーボンなどを混ぜたものを使用する。泳動粒子２の粒径は、通常は０．ｌμｍ〜５０μｍ位のものを使用する。また、必要に応じて、荷電制御剤を加える。
【００５６】
表示用の色は電極材料、絶縁層材料そのものの色を利用してもよく、又は所望の色の材料層を電極上、絶縁層上、基板面上に形成してもよい。また、絶縁層などに着色材料を混ぜ込んでもよい。
【００５７】
次に、第１基板３及び第２基板５を張合わせ、熱をかけて接着する（図３（ｅ））。これに、電圧印加手段（図示せず）を設けて表示装置が得る。以上の方法によって作製された表示装置は、２色表示、カラー表示、さらに階調表現も可能であり、高視野角、高コントラストを実現できる。
【００５８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００５９】
実施例１
図３に示す工程により電気泳動表示装置を作製した。
厚さ２００μｍの光反射性のＰＥＴフィルムからなる第１基板３に第１電極８としてＩＴＯを成膜し、ライン状にパターニングした（図３（ａ））。
次に、絶縁層４としてアクリル樹脂層を形成した。
【００６０】
次に、第２電極７として暗黒色の炭化チタンを成膜し、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりライン状にパターニングした。線幅は３０μｍとした（図３（ｂ））。
【００６１】
これによって、第１電極８に対して第１基板３に水平な方向及び垂直な方向に位置をずらし、且つ第１電極８と第１基板３に水平な方向に重なる領域を有するように第２電極７が形成された。次に、エッチングにより、第１電極上のアクリル樹脂層を除去した（図３（ｃ））。
【００６２】
この上に、さらに絶縁層４としてアクリル樹脂層を形成した後、隔壁６を形成した（図３（ｄ））。隔壁６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形成し、５０μｍの高さとした。第２基板５との接合面に熱融着性の接着層９を形成した後、隔壁内に絶縁性液体１及び着色帯電泳動粒子２を充填した。
【００６３】
絶縁性液体１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２としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、粒子の大きさが粒径ｌμｍ〜２μｍ位のものを使用した。次に、第２基板５の第１基板３との接着面に熱融着性の接着層９のパターンを形成し、第１基板３の隔壁６と厚さ２００μｍのＰＥＴフィルムからなる光透過性の第２基板５に熱をかけて張合わせた。これに電圧印加回路（図示せず）を設置して表示装置とした（図３（ｅ））。
【００６４】
作製した表示装置を用いて表示を行った。印加電圧は±８０Ｖとした。本実施例で用いた黒色帯電泳動粒子２は、シリコーンオイル中で正に帯電していたため、電圧印加により負の電極上に移動した。これにより、第２電極７を正極に、第１電極８を負極にした場合、第１電極８上に黒色帯電泳動粒子２が移動し、黒色帯電泳動粒子２で透明な第１電極を透して観察される白色の第１基板が覆われる。第２基板５（観測側）から見た表示面は黒色表示となった。
【００６５】
一方、電極に印加する電圧極性を置換して、第１電極８を正極に、第２電極７を負極にした場合、暗黒色の第２電極７上及び第１電極と第２電極の間に形成された段差表面に黒色帯電泳動粒子２が移動するため、透明な第１電極を透して観察される白色面が露出する。第２基板５（観測側）から見た表示面は，灰色がかった白色が観察できた。応答速度は３０ｍｓｅｃ以下であった。
【００６６】
本実施例の表示装置の製造方法は、従来法に比べて次のような作用、効果を有する。
第１電極８、第２電極７共にその電極材料を基板上に成膜しフォトリソグラフィプロセスによりパターニングする、絶縁層４は真空蒸着あるいはスピンコートしたあと焼成するなど極めて平易な工程を繰り返えし、積層していくことで形成することができる。電極、絶縁層４の形成工程が極めて単純であるため、電極間のショートなどの欠陥の発生を非常に低く抑えることができる。また、外部への電気的接続用の電極パッドも同時に形成できるため、外部接続の問題は全くない。隔壁６の形成も隔壁材料の成膜及びフォトリソグラフィプロセスによって一括して形成できるため、一本一本位置合せして接着していくような煩雑なプロセスは必要ない。
【００６７】
また、白表示を行なう際の帯電泳動粒子の収納を第２電極面上に加えて第１電極と第２電極の間の段差面においても行なうため、第２電極の面積を小さくすることができる。結果として、開口率を高められ、コントラストを高くすることができる。また、第２電極と着色帯電泳動粒子が同じあるいは類似の色に設定できるため、遮蔽層は必要ない。そのため、第２基板の張合わせにおいて微小な位置合わせを行う必要がない。
【００６８】
以上示したように、本発明の表示装置は極めて平易な工程によって作製できるため、歩留まりも高く、製造コストも低く抑えて製造することが可能となり、且つ、高コントラストを実現できる。
【００６９】
実施例２
実施例１と同様な工程で表示装置を作製した。図４に本実施例で作製した表示装置の断面図を示す。厚さ２００μｍのＰＥＳフィルムからなる光透過性の第１基板３に第１電極８としてＩＴＯを成膜し、ライン状にパターニングした。
【００７０】
次に、第１電極８上に絶縁層４として透明ポリイミド層を形成した。さらに、この上に第２電極７として暗黒色の炭化チタンを成膜、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりライン状にパターニングした。線幅は３０μｍとした。次に、酸素プラズマエッチングにより、第１電極上のポリイミド層を除去した。エッチングは十分に行なうことにより、第２電極がオーバーハング状になるようにした。
【００７１】
次に、第１基板３の裏面側に着色層１０として赤色顔料層を形成し、その上に酸化チタン微粒子を含んだ光反射層１１を形成した。
【００７２】
第１基板３の表側に隔壁６を形成した。隔壁６は、光感光性ポリイミドワニスを塗布した後、露光及びウエット現像を行うことによって５０μｍの高さの隔壁６を形成した。第２基板５との接合面に熱融着性の接着層９を形成した後、隔壁内に絶縁性液体１及び着色帯電泳動粒子２を充填した。絶縁性液体１としては、シリコーンオイルを使用した。着色帯電泳動粒子２としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、粒子の大きさが、ｌμｍ〜２μｍ位のものを使用した。
【００７３】
次に、第１の基板と第２基板を、熱をかけて張り合わせた。これに電圧印加回路（図示せず）を設置して表示装置とした。
【００７４】
作製した表示装置を用いて表示を行った。印加電圧は±７０Ｖとした。本実施例で用いた着色帯電泳動粒子２はシリコーンオイル中で正に帯電していたため、電圧印加により負電圧が印加された電極上に移動した。これにより、第１電極８に負電圧を印加した場合、着色層１０上に黒色帯電泳動粒子２が移動したため、第２基板５（観測側）から見た表示面は黒色表示となった。一方、第２電極７に負電圧を印加した場合、暗黒色の第２電極７上及び第１電極と第２電極の間に形成された段差部に黒色帯電泳動粒子２が移動するため、観測側（第２基板側）から見た表示面は赤色層が観察でき、全体として濃赤色が表示できた。応答速度は３０ｍｓｅｃ以下であった。
【００７５】
着色層１０をイエロー、マゼンタ、シアンの各色とした素子を３つ組み合わせて形成したところ、カラー表示を行うことができた。
以下に詳細に説明する。
図４の構成を１セル（１素子）とする。例えば、図４の構成のイエローセル、マゼンタセル、シアンセルを隣接して配置し、３つのセルを組み合わせて１画素を構成する。第１電極８と第２電極７に電圧を印加して、カラー表示を行う。
【００７６】
実施例３
実施例１と同様な工程で表示装置を作製した。図５に本実施例で作製した表示装置の断面図を示す。第１基板３には白色ＰＥＴフィルム表面にポリマーに磁性粉を混合した磁性層１２が形成されたものを用いた。絶縁性液体１にはシリコーンオイルを用いた。着色帯電泳動粒子２としては、ポリスチレンとカーボンと磁性粉の混合物で、粒子の大きさが、０．５μｍ〜２μｍ位のものを使用した。
【００７７】
作製した表示装置を用いて表示を行った。印加電圧は±１００Ｖとした。電圧印加により、黒色正電荷泳動粒子２は負電圧が印加された電極上に移動した。これにより、第２電極７に正電圧を印加し、透明である第１電極８に負電圧を印加した場合、第１電極８上に黒色正電荷泳動粒子２が移動するため、白色の第１基板が、黒色正電荷泳動粒子２で覆われる。第２基板５（観測側）から見た表示面は黒色表示となった。一方、第１電極８に正電圧を印加し、第２電極７に負電圧を印加した場合、暗黒色の第２電極７上及び第１基板と第２基板の間の段差部に黒色正電荷泳動粒子２が移動するため、白色の第１基板４の白が露出する。第２基板５（観測側）から見た表示面は灰色がかった白色が観察できた。応答速度は３０ｍｓｅｃ以下であった。
【００７８】
次に、印加電圧±５０Ｖにして帯電泳動粒子を駆動させようとしたところ、帯電泳動粒子は駆動せず、閾値が形成されていることが確認できた。
【００７９】
実施例４
実施例１と同様な工程で表示装置を作製し、作製した表示装置を用いて表示を行った。印加電圧は±８０Ｖとした。本実施例で用いた黒色帯電泳動粒子２は、シリコーンオイル中で正に帯電していたため、電圧印加により負の電極上に移動した。これにより、第２電極７を正極に、第１電極８を負極にした場合、第１電極８上に黒色帯電泳動粒子２が移動し、黒色帯電泳動粒子２で透明な第１電極を透して観察される白色の第１基板が覆われる。第２基板５（観測側）から見た表示面は黒色表示となった。一方、電極に印加する電圧極性を置換して、第１電極８を正極に、第２電極７を負極にした場合、暗黒色の第２電極７上及び第１電極と第２電極の間に形成された段差表面に黒色帯電泳動粒子２が移動するため、透明な第１電極を透して観察される白色面が露出する。第２基板５（観測側）から見た表示面は、灰色がかった白色が観察できた。応答速度は３０ｍｓｅｃ以下であった。
【００８０】
次に、印加電圧を±４０Ｖとして、第１電極８に正電圧を印加し、第２電極７に負電圧を印加した場合、印加電圧を±８０Ｖとした時に比べて、第２電極７上に移動する黒色正電荷泳動粒子２の量が減少し、一部が、第１電極７上に残り移動しなかった。よって、反射光の明るさが半分程度に低下させることができた。印加電圧を±８０Ｖとした時に比べて、より灰色に近い白色が観測された。電圧印加時間を種々選択することで、多段階の階調表現を行うことが可能であった。また、印加電圧を同一にして、電圧印加時間を変えることによっても同様に階調表現を行うことができた。以上により、階調表現可能な白黒表示の表示装置を作製できた。
【００８１】
実施例５
図６は、本実施例１を利用した表示装置の一例の概略構成を示すものである。図６（ａ）は本実施例の表示装置８２の平面図で、図６（ｂ）は図６（ａ）の破線Ａ−Ａ′線に沿う断面図である。
【００８２】
白色のＰＥＴフィルムからなる第１基板に、ＩＴＯを成膜し、ライン状にパターニングした。
【００８３】
次に、絶縁層４として、アモルファスフッ素樹脂を第１電極８上に形成した。次に、第２電極７として暗黒色の炭化チタンを成膜、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりライン状にパターニングした。線幅は５０μｍとした。次に酸素プラズマエッチング処理により、第１電極上の絶縁層を除去して第１電極と第２電極の間に段差を形成した。次に絶縁層４としてアモルファスフッ素樹脂層を形成した。続いて、隔壁８１を形成した。隔壁８１は、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、８０μｍの高さの隔壁８１を形成した。第２基板５との接合面に熱融着性の接着層（図示せず）を形成した後、隔壁内に絶緑性液体１及び着色帯電泳動粒子２を充填した。
【００８４】
絶緑性液体１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２としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、粒子の大きさが、ｌμｍ〜２μｍ位のものを使用した。次に、第２基板５と第１基板３との接着面に熱融着性の接着層パターンを形成し、第１基板３の隔壁８１とＰＥＴフィルムからなる光透過性の第２基板５の接着層の位置を合わせて、熱をかけて張り合わせた。
【００８５】
その後、パルス発生器８４を第２電極７に接続して、表示装置８２とした。また、第１電極８はアース接地する。セル８３の形状・サイズは、所望の解像度に合わせて選択する必要があるが、本実施例では簡単にするため、７つのセル８３が８の字形状に配置された７セグメント・タイプを用いた。
【００８６】
作製した表示装置８２を用いて表示を行った。全第２電極７に、波高値マイナス８０Ｖ、パルス幅１０ｍｓの矩形波を印加した。本実施例で用いた着色帯電泳動粒子２は、シリコーンオイル中で正に帯電していたため、電圧印加により負電圧マイナス８０Ｖが印加された暗黒色の第２電極７上及び第１電極と第２電極間に形成された段差の表面に移動した。これにより、第２基板５（観測側）から見た全セル８３内は、僅かに灰色がかった白色状態とした。一方、第２電極７のうち、任意のものをスイッチ（図示せず）で選択した上で、第２電極７に逆極性のパルス、波高値プラス８０Ｖ、パルス幅１０ｍｓの矩形波を印加したところ、第１電極上に黒色の帯電泳動粒子２が移動したため、選択されたセル８３内は，黒色状態となり、セングメント形状の組み合わせを利用した表示（０〜９までの数字表示やアルファベットの一部表示）が可能であることを確認した。応答速度は２０ｍｓｅｃ以下であった。
【００８７】
また、全部の第２電極７をスイッチで選択して、第２電極７に逆極性のパルス、波高値プラス８０Ｖ、パルス幅１０ｍｓの矩形波を印加した場合、全セル８３内は、黒色状態となり、黒色で数字の８を表示できた。
【００８８】
【発明の効果】
以上、詳細に述べたように、本発明の電気泳動表示装置を用いると、次のような効果を得ることができる。
（１）着色帯電泳動粒子が電極上に付着するメモリー保持力を強く維持でき、消費電力を低減できる効果を有する。
（２）白表示を行なう際の帯電泳動粒子の収納を第２電極面上に加えて第１電極と第２電極の間の段差面においても行なうため、第２電極の面積を小さくすることができるためコントラストを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気泳動表示装置を示す断面図である。
【図２】本発明の電気泳動表示装置の原理の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の電気泳動表示装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の電気泳動表示装置の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の電気泳動表示装置の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例５の７セグメントタイプの電気泳動表示装置を示す概略図である。
【図７】従来の電気泳動表示装置の原理を示す説明図である。
【図８】従来の電気泳動表示装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 絶縁性液体
２ 着色帯電泳動粒子
３ 第１基板
４ 絶縁層
５ 第２基板
６ 隔壁
７ 第２電極
８ 第１電極
９ 接着層
１０ 着色層
１１ 光反射層
１２ 磁性層

Claims (8)

1. 第１基板と、該第１基板と対向して配置された第２基板と、該第１基板に設けられた第１電極と、該第１電極と異なる電圧が印加される第２電極と、該第１電極と該第２電極との間を移動する複数の着色帯電泳動粒子と、該複数の着色帯電泳動粒子を保持する透明絶縁性液体とを備えた電気泳動表示装置において、
   前記第１電極と前記第２電極は前記第１基板に垂直な方向に位置がずらされ前記第１基板の上に積層され、且つ前記第１電極と前記第２電極は前記第１基板に水平な方向で重なる領域を有し、前記第１電極の前記第２基板側の面と前記第２電極の前記第２基板側の面とが前記第１基板と垂直な方向において段差部を有し、前記第２電極の前記第２基板側の面と、前記第１電極と前記第２電極の前記段差部とに前記着色帯電泳動粒子が集められることを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記第１電極及び前記第２電極は表示領域内に配置されており、且つ前記第１電極及び前記第２電極に印加する電圧の大きさ及び前記第１電極及び前記第２電極に印加する電圧の印加時間のうち少なくとも一方を制御して、前記第１電極及び前記第２電極を覆う前記着色帯電泳動粒子の面積を制御する手段を有する請求項１に記載の電気泳動表示装置。
3. 前記複数の着色帯電泳動粒子の帯電能及び前記複数の着色帯電泳動粒子の大きさのうち少なくとも一方が前記複数の着色帯電泳動粒子で異なっている請求項２に記載の電気泳動表示装置。
4. 前記第１電極及び前記第２電極を被覆する絶縁層を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
5. 前記第１基板内あるいは前記第１基板表面に磁性層が形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
6. 前記第１基板及び前記第２基板がポリマーフイルムである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
7. 前記第２電極及び前記着色帯電泳動粒子が同じ或いは類似の色である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
8. 前記第２電極及び前記着色帯電泳動粒子が黒色或いは暗黒色である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。

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