JP4508322B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泳動用分散液中の帯電泳動粒子を移動させて表示を行う表示装置に関する。
【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てれいる。
【０００３】
そのような表示装置の１つとして、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号）が知られている。図７は、その電気泳動表示装置の構造及びその動作原理を示す概略図である。同図７において、該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７ａ，７ｂを備えており、各基板には電極７ｃ，７ｄがそれぞれ形成されている。また基板間隙には、正電極に帯電されると共に着色された多数の帯電泳動粒子７ｅと、色素が溶解されて帯電泳動粒子とは別の色に着色された泳動用分散液７ｆとが配置されており、さらに隔壁７ｇが配置されて、該間隙を基板の面方向に沿った多数の画素に分割して帯電泳動粒子の偏在を防止すると共に基板間隙を規定するように構成されている。
【０００４】
このような表示装置において、同図７（ａ）に示すように、図示下側の電極７ｃに負極性の電圧を印加すると共に図示上側の電極７ｄに正極性の電圧を印加すると、正極性に帯電されている帯電泳動粒子７ｅは下側の電極７ｃを覆うように集まり、図示Ａ方向から表示装置を眺めると、泳動用分散液７ｆと同じ色の表示が行われる。反対に同図７（ｂ）に示すように、図示下側の電極７ｃに正極性の電圧を印加すると共に図示上側の電極７ｄに負極性の電圧を印加すると、正極性に帯電されている帯電泳動粒子７ｅは上側の電極７ｄを覆うように集まり、図示Ａ方向から表示装置を眺めると、帯電泳動粒子７ｅと同じ色の表示が行われる。このような駆動を画素単位で行うことにより、多数の画素によって任意の画像が表示される。
【０００５】
ところで、最近マイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置が提案されている（特許第２５５１７８３号）。図５にそのマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置の断面図を示す。着色された帯電泳動粒子５ｅと該帯電泳動粒子とは異なる色に着色された泳動用分散液５ｆを直径５０μｍ程度の透明なマイクロカプセル５ｈに閉じ込め、これを基板５ａ上に塗布して作製される。画像の表示は、このマイクロカプセル５ｈの上下を電極５ｃ，５ｄで挟み、従来の電気泳動表示方法と同様に、電極に電圧を印加することにより、帯電泳動粒子５ｅの色あるいは泳動用分散液５ｆの色を表示することができる。
【０００６】
マイクロカプセル型電気泳動表示装置の特徴としては、マイクロカプセルを基板に塗布するだけで帯電泳動粒子及び泳動分散媒を配置できるため、従来の電気泳動表示装置に比べて、帯電泳動粒子及び泳動分散媒の注入工程が必要なく作製が容易である、隔壁を特別に必要としないため基板の曲げによる隔壁の位置づれや破損がなくフレキシブル性を高くできる、などが挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマイクロカプセル型電気泳動装置は次のような問題点を抱えていた。図６は従来のマイクロカプセル型電気泳動装置の表示方法の一例を示す断面図である。同図６に示す様に、より高精細な表示を行っていくには、電極パターンを高精細にしていく必要があるが、複数の電極パターン６ｃ，６ｄを一個のマイクロカプセル６ｈに対して形成すると、マイクロカプセルが球状であるため、表示が難しいマイクロカプセル間の部分が増大してコントラストが低下してしまうという問題が発生した。
【０００８】
この問題を回避するためには、マイクロカプセルを微小化して、電極パターンと同等あるいはそれより小さくする方法がある。しかしながら、マイクロカプセルを微小化すると上下方向の距離も短くなるため、帯電泳動粒子を表示面の反対側に移動させても帯電泳動粒子の色が透けて見えるようになってしまう。これを防ぐためには泳動用分散液の色素の濃度を高めればよいが、これを高めると帯電泳動粒子が表示側に来た時の表示色が高濃度な分散媒の影響で分散媒の色に近くなってしまい、どちらにしても表示コントラストが低下してしまう。更にマイクロカプセルの微小化は表示面側からみた場合のカプセルの壁の部分、即ち基板に対して縦方向の部分が増大するため、表示コントラストの低下をきたす問題点がある。
【０００９】
本発明は、この様な従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、球状のマイクロカプセルを使用したものに比べて、コントラスト低下をもたらすカプセル間の部分を少なし、高コントラスト、高精細な表示が可能となる表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた帯電泳動粒子と泳動用分散液を封入した複数のマイクロカプセルと、前記第１の基板と前記マイクロカプセルの間に設けられた複数の第１電極と、前記第２の基板と前記マイクロカプセルの間に設けられた複数の第２電極と、を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することによって前記帯電泳動粒子を泳動させることで表示動作を行う表示装置であって、 前記第１電極と前記第２電極のそれぞれは、１つの前記マイクロカプセルに対して複数あり、かつ隣接する前記マイクロカプセル間に対して少なくとも１つあり、前記マイクロカプセルは前記第１の基板に対して垂直な方向の長さよりも水平な方向の長さの方が長い形状を有することを特徴とする表示装置である。
【００１３】
本発明において、前記マイクロカプセルの基板に対して水平方向の長さが、基板上に設けられた表示画素電極よりも大きいことが好ましい。
前記マイクロカプセルが球を押圧して変形した形状からなることが好ましい。
前記泳動用散液が着色成分を含まないことが好ましい。
前記表示動作が帯電泳動粒子を基板に対して水平方向に泳動させて行うことが好ましい。
前記表示装置がカラーフィルター層を有していることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の表示装置は、帯電泳動粒子と泳動用分散液を封入したマイクロカプセルが基板上に多数配置され、該帯電泳動粒子を電界によって泳動させることによって表示動作を行う表示装置において、該マイクロカプセルが前記基板に対して垂直方向の長さよりも水平方向の長さの方が長い形状を有することを特徴とする。
【００１５】
図１は本発明の表示装置の一実施態様を示す断面図である。同図１において、本発明の表示装置は、基板１ａ，１ｂ間に多数のマイクロカプセル１ｈがバインダー１ｉと共に充填され、その上下を一対の電極１ｃ，１ｄで挟む構成となっている。電極の少なくとも一方は透明電極である。マイクロカプセル１ｈは帯電泳動粒子１ｅおよび泳動用分散液１ｆを内包しており、マイクロカプセル１ｈの個々の形状は、基板１ａ，１ｂに対して垂直方向の長さＸよりも水平方向の長さＹの方が長い構成をとる。また、マイクロカプセルｈの基板に対して水平方向の長さＹは、基板上に設けられた電極１ｃ，１ｄの表示画素電極１ｊ，１ｋよりも大きい構成をとる。
【００１６】
次に、本実施態様の製造方法を図２を用いて説明する。
図２は本発明の表示装置の製造方法の一例を示す工程図である。同図２において、第１基板１ａ上には第１電極１ｃが形成されている。（図２（ａ）参照）
【００１７】
基板材料としては、ガラスやプラスチックフィルムを使用する。第１電極材料には特に制限はないが、通常Ａｌなどの金属電極を使用する。第１電極１ｃ上には、帯電泳動粒子１ｅおよび泳動用分散液１ｆを内包したマイクロカプセル１ｈ’が形成されている。
【００１８】
帯電泳動粒子１ｅは、泳動用分散液１ｆ中で電界により泳動可能で着色した有機、無機材料からなり、微粒子であれば使用できる。例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、スチレン樹脂、アクリル樹脂などである。これらには、必要に応じて帯電制御剤、着色剤を付与しておく。
【００１９】
泳動用分散液１ｆとしては、シリコーンオイル、オリーブオイルなどの油類、脂肪族、芳香族あるいはハロゲン化炭化水素などを使用できる。泳動用分散液の着色にはそれらに溶解可能な染料を用いる。
【００２０】
マイクロカプセルを形成する隔壁材料としては、ゼラチン、アラビアゴム等を使用することができる。マイクロカプセルの形成方法としては、公知の技術によって作製することができる。例えば、特開平１０−１４９１１８号公報、特開平１１−１１９２６４号公報などに記載されている界面重合法などが好適に使用できる。マイクロカプセルの粒子径は、小さ過ぎるとコントラストが低下するため、要求するコントラストにもよるが、２０μｍ以上であることが望ましい。
【００２１】
作製したマイクロカプセル１ｈ’はシリコーン樹脂やアクリル樹脂などのバインダー１ｉに混ぜ合わせ、これを基板１ａ上に塗布する。（図２（ｂ）参照）塗布した後、このバインダー層１ｉ上面に透明な第２電極１ｄが配線された第２基板１ｂを載せる。透明電極は、ＩＴＯ膜や有機導電性膜などを使用する。次に、第２基板１ｂの上面から圧力を加えてマイクロカプセル１ｈ’を偏平させマイクロカプセル１ｈとし、偏平させた状態でバインダー１ｉを固化させる。（図２（ｃ）参照）第１、第２電極に電圧印加回路を接続して表示装置を得ることができる。
【００２２】
表示は電極間に電圧を印加することにより行う。例えば、正に帯電した泳動粒子に対して、第１電極と第２電極に正及び負の電圧をそれぞれ印加すると、帯電泳動粒子は負の電極上に集まる。帯電泳動粒子が白色、泳動用分散媒を青色に着色している場合、帯電泳動粒子を第１電極上に集めた場合は青色、第２電極上に集めた場合は白色を表示することができる。（図２（ｄ）参照）印加電圧は、帯電泳動粒子の帯電量、電極間距離などによって異なるが、通常は、数十Ｖ程度が必要である。
【００２３】
本構成の表示装置は、球状のマイクロカプセルを使用したものに比べて、コントラスト低下をもたらすカプセル間の部分を少なくできるため、高コントラスト、高精細な表示が可能となる。
【００２４】
次に、本発明の表示装置の他の実施態様例を示す。
図３は本発明の表示装置の他の実施態様を示す断面図である。同図３において、第１基板２ａ上に多数のマイクロカプセル２ｈがバインダー２ｉと共に充填され、第１基板２ａとマイクロカプセル２ｈの間に一対の電極２ｃ，２ｄが形成された構成となっている。電極間には絶縁層２ｊが形成されている。この絶縁層２ｊは、着色されていてもよく、無色透明であってもよい。マイクロカプセル２ｈは着色された帯電泳動粒子２ｅおよび透明な泳動用分散液２ｆを内包しており、マイクロカプセル２ｈの個々の形状は、基板に対して垂直方向の長さよりも水平方向の長さの方が長い構成をとる。
【００２５】
次に、本実施態様の製造方法を図４を用いて説明する。
図４は本発明の表示装置の製造方法の他の例を示す工程図である。同図４において、まず、反射型の表示装置の場合について説明する。第１基板２ａ上には第１電極２ｃが形成されている。基板材料としては、ガラスやプラスチックフィルムを使用する。第１電極材料には、通常Ａ１などの光反射性の金属電極を使用する。第１電極２ｃ上には、光を散乱させるための微粒子、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン等を透明の絶縁性樹脂に混ぜ合わせた絶縁層２ｊを形成する。ここでは、微粒子を用いずに金属電極表面の凹凸を利用して光を散乱させる方法を用いてもよい。次に、絶縁層２ｊ上に第２電極２ｄを形成する。（図４（ａ）参照）第２電極２ｄには表示装置の観察者側からみて暗黒色に見える導電性材料、例えば炭化チタンや黒色化処理したＣｒ、黒色層を表面に形成したＡｌ、Ｔｉなどを用いる。
【００２６】
次に、第２電極２ｄ上に、帯電泳動粒子２ｅおよび泳動用分散液２ｆを内包したマイクロカプセル２ｈ’の層を形成する。マイクロカプセル中の泳動用分散液２ｆには透明なシリコーンオイル、オリーブオイルなどの油類、脂肪族、芳香族あるいはハロゲン化炭化水素などが使用できる。帯電泳動粒子２ｅは、泳動用分散液２ｆ中で電界により泳動可能で着色した有機、無機材料であり、微粒子であれば使用できる。例えば、白色粒子であれば、酸化チタン、酸化アルミニウムなど。黒色あるいはその他の色の粒子であれば、着色顔料を混ぜ合わせたスチレン樹脂、アクリル樹脂などを使用することができる。これらには、必要に応じて帯電制御剤、着色剤を付与しておく。作製したマイクロカプセル２ｈ’はシリコーン樹脂やアクリル樹脂などのバインダー２ｉに混ぜ合わせ、これを基板２ａ上に塗布する。（図４（ｂ）参照）塗布した後、塗布面の上面から圧力を加えてマイクロカプセル２ｈ’を偏平させマイクロカプセル２ｈとし、偏平させた状態でバインダー２ｉを固化させる。（図４（ｃ）参照）第１、第２電極に電圧印加回路を接続して表示装置を得ることができる。
【００２７】
透過型の表示装置は、上記製造方法において、第１電極材料にはＩＴＯ膜あるいは有機導電膜などの透明電極を使用し、第１電極上には、透明絶縁層を形成する。
【００２８】
表示は電極間に電圧を印加することにより行う。帯電泳動粒子及び第２電極を黒色とし、第１電極上を白色とすると、帯電泳動粒子が第２電極上に集まれば、白色の表示を行うことができ、第１電極上に集まれば、黒表示を行うことができる。（図４（ｄ）参照）この場合の表示コントラストは、第１、第２電極の面積比に大きく依存するため、コントラストを高めるためには第２電極の露出面積を第１電極のそれに対して小さくする必要があり、通常は１：２〜１：４程度にすることができる。印加電圧は、帯電泳動粒子の帯電量、電極間ピッチなどによって異なるが、通常は、数十Ｖ程度が必要である。
【００２９】
基板上に多数のマイクロカプセルがバインダーと共に充填され、その基板とマイクロカプセルの間に一対の電極が形成された構成は、第２電極上のそれぞれにカラーフィルター層を設けることにより、マルチカラー表示を可能とする。また、異なった色の帯電泳動粒子をもったマイクロカプセルを基板上に配置することによってもマルチカラー表示を行うことができる。
【００３０】
片側の基板に一対の電極が形成された構成の表示装置では、電極間の漏れ電界を利用して帯電泳動粒子を基板と水平方向に駆動させるため、球状のマイクロカプセルを使用した場合のコントラストは、かなり低いものになるが、本発明のマイクロカプセルの形状をとることによって、高コントラスト、高精細な表示が可能となる。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。
なお、以下の実施例１〜２の中で、実施例１は本発明の実施例を示し、実施例２は参考例を示す。
【００３２】
実施例１
次に本発明の表示装置の実施例を説明する。
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる第１基板上に第１電極として厚さは約０．２μｍのＡｌ層を形成した。次に、帯電泳動粒子および泳動用分散液を内包したマイクロカプセルを分散重合法により作製した。帯電泳動粒子には、酸化チタン微粒子を使用した。粒子の平均粒径は約１５μｍであった。泳動用分散液には、青色色素を溶解したアイソパー（商品名、エクンン社製）を使用した。カプセル壁材料としてはゼラチンを使用した。作製したマイクロカプセルの平均粒径は約１００μｍであった。
【００３３】
次に、作製したマイクロカプセルをシリコーン樹脂及びその架橋剤と共に混合し、これを第１電極上にマイクロカプセルが単粒子層になるように塗布した。
【００３４】
塗布後、塗布面の上面に線幅２０μｍに加工されたストライプ状透明電極（第２電極）が形成されたＰＥＴ基板を載せ、ローラーで押し付けることによりマイクロカプセルを偏平させ、偏平させた状態でシリコーン樹脂を固化させた。この操作により、マイクロカプセルの基板から垂直方法の厚さは約５０μｍ、水平方向の長さは約１２０μｍとなった。
第１、第２電極に電圧印加回路を接続して表示装置を得た。
【００３５】
表示は電極間に電圧を印加することにより行った。印加電圧は±５０Ｖとした。負に帯電した泳動粒子に対して、第１電極と第２電極のそれぞれに正及び負の電圧を印加したところ、帯電泳動粒子は正の電極上に集まった。この電圧駆動により、個々のマイクロカプセル内に線幅２０μｍの高精細な情報をコントラストよく表示することができた。
【００３６】
実施例２
本発明の表示装置の他の実施例を説明する。
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる第１基板上に第１電極として厚さは約０．２μｍのＡｌ層を形成した。次に、光散乱層兼絶縁層としてアルミナ微粒子を混合したアクリル樹脂層を第１電極上に形成した。この絶縁層上に第２電極として、黒色の炭化チタンを成膜し、フォトリソ法により線幅２０μｍのストライプ状の電極パターンを形成した。
【００３７】
次に、実施例１と同様に帯電泳動粒子および泳動用分散液を内包したマイクロカプセルを分散重合法により作製した。帯電泳動粒子には、スチレン樹脂を主成分とする黒色トナーを使用した。粒子の平均粒径は約２μｍであった。泳動用分散液には染料を含まないアイソパー（商品名、エクソン社製）を使用した。カプセル壁材料としてはゼラチンを使用した。作製したマイクロカプセルの平均粒径は約１００μｍであった。
【００３８】
次に、作製したマイクロカプセルをシリコーン樹脂及びその架橋剤と共に混合し、これを第２電極上にマイクロカプセルが単粒子層になるように塗布した。
【００３９】
塗布後、塗布面を表面がフッ素加工されたローラーで押し付けることによりマイクロカプセルを偏平させ、偏平させた状態でシリコーン樹脂を固化させた。この操作により、マイクロカプセルの基板から垂直方法の厚さは約５０μｍ、水平方向の長さは約１２０μｍとなった。
第１、第２電極に電圧印加回路を接続して表示装置を得た。
【００４０】
表示は電極間に電圧を印加することにより行った。印加電圧は±３０Ｖとした。正に帯電した泳動粒子に対して、第１電極と第２電極のそれぞれに正及び負の電圧を印加したところ、帯電泳動粒子は負の電極上に集まった。この電圧駆動により、個々のマイクロカプセル内に線幅２０μｍの高精細な情報をコントラストよく表示することができた。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に述べたように、本発明の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。
第１に、球状のマイクロカプセルを使用したものに比べて、コントラスト低下をもたらすカプセル間の部分を少なくできるため、高コントラスト、高精細な表示が可能となる。
第２に、マルチカラー表示に有利な片側の基板に一対の電極が形成された構成の表示装置に対してマイクロカプセル技術を適用できるため、帯電泳動粒子及び泳動用分散液の注入工程が必要なく作製が容易であり、隔壁を特別に必要としないため表示装置のフレキシブル性を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の一実施態様を示す断面図である。
【図２】本発明の表示装置の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明の表示装置の他の実施態様を示す断面図である。
【図４】本発明の表示装置の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図５】従来の電気泳動型表示装置を示す断面図である。
【図６】従来の電気泳動型表示装置を示す断面図である。
【図７】従来の電気泳動型表示装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 基板
１ｃ，１ｄ 電極
１ｅ 帯電泳動粒子
１ｆ 泳動用分散液
１ｈ マイクロカプセル
１ｈ’ マイクロカプセル
１ｉ バインダー
１ｊ，１ｋ 表示画素電極
２ａ，２ｂ 基板
２ｃ，２ｄ 電極
２ｅ 帯電泳動粒子
２ｆ 泳動用分散液
２ｈ マイクロカプセル
２ｈ’ マイクロカプセル
２ｉ バインダー
２ｊ 絶縁層
５ａ，５ｂ 基板
５ｃ，５ｄ 電極
５ｅ 帯電泳動粒子
５ｆ 泳動用分散液
５ｈ マイクロカプセル
６ａ，６ｂ 基板
６ｃ，６ｄ 電極
６ｅ 帯電泳動粒子
６ｆ 泳動用分散液
６ｈ マイクロカプセル
７ａ，７ｂ 基板
７ｃ，７ｄ 電極
７ｅ 帯電泳動粒子
７ｆ 泳動用分散液
７ｇ 隔壁

Claims (3)

1. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた帯電泳動粒子と泳動用分散液を封入した複数のマイクロカプセルと、前記第１の基板と前記マイクロカプセルの間に設けられた複数の第１電極と、前記第２の基板と前記マイクロカプセルの間に設けられた複数の第２電極と、を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することによって前記帯電泳動粒子を泳動させることで表示動作を行う表示装置であって、 前記第１電極と前記第２電極のそれぞれは、１つの前記マイクロカプセルに対して複数あり、かつ隣接する前記マイクロカプセル間に対して少なくとも１つあり、前記マイクロカプセルは前記第１の基板に対して垂直な方向の長さよりも水平な方向の長さの方が長い形状を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記泳動用分散液が着色成分を含まないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. カラーフィルター層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。

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