JP4591901B2

JP4591901B2 - Reflective display device

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Publication number: JP4591901B2
Application number: JP2000114652A
Authority: JP
Inventors: 康夫都甲; 靖岩倉
Original assignee: Sharp Corp; Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Sharp Corp; Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP2001296564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型表示装置及びその製造方法に関し、特に、微粒子分散型電気泳動表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な微粒子分散型電気泳動表示装置は、一対の電極間に直流電圧を印加することにより、色素中に分散された微粒子が片側の電極に電気泳動することにより表示を切り替えるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような原理に基づく微粒子分散型電気泳動表示装置を用いると、以下のような問題が生じる。
【０００４】
１）色素が微粒子に吸着すると、白表示と黒表示とのコントラスト比を大きくすることができない。すなわち、色素が微粒子に吸着すると、微粒子の移動による白表示（微粒子が観察者側の電極に移動し、微粒子による入射光の散乱による反射光が表示に寄与した場合）と、色（黒）表示（微粒子が観察者側とは逆の電極に移動し、色素の色が表示に寄与した場合）の差がはっきりと現れない。
【０００５】
２）ある程度の大きさを持つ微粒子を、長時間溶媒中に分散させておくためには、溶媒と微粒子（もしくは色素）の比重を完全に一致させる必要がある。
【０００６】
比重が一致しない場合には、微粒子を長い時間分散させることが難しい。微粒子が分散媒中において沈殿もしくは浮遊するため、微粒子が片側の電極に移動し、良好な表示を維持することが難しかった。
【０００７】
３）微粒子の粒径を０．２ミクロン以下にすれば、微粒子を分散媒中に長時間にわたって分散させておくことができる。しかしながら、微粒子の粒径をあまり小さくしすぎると、十分な散乱が起こらず、反射光の強度が十分でないという問題があった。
【０００８】
４）一対の電極間に直流電圧を印加して、色素中に分散している微粒子を電気泳動により片側の電極に移動させることで表示を切り替える方式では、セル厚が十分に厚いか、もしくは色素濃度が十分高くないと、光が色素により完全には吸収されず、良好な色（黒）表示を得ることができない。
【０００９】
セルの厚さを厚くした場合には表示を変化させる場合の応答時間が異常に遅くなるという問題点が生じる。
【００１０】
加えて、色素濃度が高い場合、分散媒（溶媒）中に色素が析出するという問題が起こりやすい。色素の析出は、特に低温時に発生しやすいため、表示装置としての信頼性に影響を与える。一旦、色素の析出が起こると、高温処理などを行う必要があり問題となる。
５）従来の方式では、セル厚のバラツキがそのまま表示（色（黒）表示）のバラツキにつながるという問題点があった。この問題は、表示のバラツキを均一にすることが容易ではないということを意味する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、第１基板と、前記第１基板に対して所定のギャップを介して上方に対向配置される透明な第２基板と、前記第２基板の前記第１基板側表面上に形成される複数の電極と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された分散媒と、前記分散媒と前記第２基板との界面近傍の前記分散媒中に浮遊する前記分散媒より比重の小さい多数の微粒子と、前記複数の電極の隣接する電極間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを含む反射型表示装置が提供される。
【００１２】
本発明の他の観点によれば、第１基板と、前記第１基板上に形成されるストライプ状の複数の第１電極と、前記第１基板に対して所定のギャップを有して上方に対向配置される透明な第２基板と、前記第１電極と対向し前記第２基板上に前記第１電極と交差する方向に形成されるストライプ状の複数の第２電極と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された分散媒と、前記分散媒と前記第２基板との界面近傍の前記分散媒中に浮遊する前記分散媒より比重の小さい多数の微粒子と、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ができる電圧印加手段とを含む反射型表示装置が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明者は、対向する２枚の基板のうち、一方の基板（例えば上側基板、すなわち観察者側の基板）の近傍のみに光散乱体として働く微粒子をほぼ均一に浮遊させることを思いついた。
【００１４】
微粒子を２枚の基板間に充填された分散媒中に３次元的に均一に分布させるよりも、基板の界面近傍に２次元的に浮遊させる方が均一性を保持しやすい。
【００１５】
微粒子を２枚の基板の界面近傍に２次元的に均一に浮遊させれば、入射光は微粒子により散乱されて白を表示し、基板面に沿って電位差を生じさせて微粒子を電気泳動により横方向に移動させれば入射光は散乱されずに吸収又は透過して黒表示することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
まず本発明の第１実施例について説明する。
【００１８】
図１は、反射型表示装置の構造を模式的に示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、反射型表示装置Ａは、下側に設けられている第１の基板１と、上側に設けられている第２の基板３と、第１の基板１と第２の基板３との間に挟持された分散媒５とを有している。
【００２０】
第１の基板１の上に光吸収層１１が形成されている。第２の基板３の下面に、所定の間隔を開けて電極１５が複数形成されている。さらに、電極１５間に電圧を印加することができる電圧印加手段１８が形成されている。横方向に隣接する電極１５間に電圧を印加すると電極間に電位差が生じる。
【００２１】
分散媒５と第２基板３との界面付近の分散媒５中に、多数の微粒子１７が浮遊する。
【００２２】
第１基板１は、ガラス、プラスチック、フィルムなど任意の透明な材料で形成される。
【００２３】
第２基板３は、ガラスなどの透明基板ばかりではなく、金属や半導体などの不透明な材料を用いることもできる。
【００２４】
第１及び第２の基板１、３の厚さには、特に制限はない。但し、表示装置自体を薄くしたい場合は基板も薄い方が好ましい。
【００２５】
光吸収層１１はブラックマトリクスとして用いられる黒色顔料、カーボンブラックなど、光を吸収しやすい材料で形成されている。例えば、ＬＣＤ用ブラックマリクスに用いられる黒色顔料（例えば、フジフィルムオーリン社製ＣＯＬＯＲＭＯＳＡＩＣＣＫ）を用いた。
【００２６】
分散媒５は、イソブチルベンゼン、直鎖アルキルベンゼン等のベンゼン系の溶媒、テトラクロロエチレン系、フェニルキシリルエタン系、シリコーンオイル等の溶媒を用いることができる。
【００２７】
微粒子１７は、白色光散乱体、例えば、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ等の金属酸化物又はその中空体、ラテックス、プラスチックボール（例えば、ミクロパール）、ポリスチレンボール等の有機物を用いることができる。
【００２８】
第１実施例においては、溶媒５としてドデシルベンゼンを、微粒子１７として粒径が０．５ミクロンのポリスチレン中空体を用いた。
【００２９】
中空体は、例えば日本ゼオン社製のＭＨ５０５５（粒径５００ｎｍ）、ＪＳＲ社製の０６４０（粒径２４０ｎｍ）を用いることができる。
【００３０】
尚、ポリスチレン中空体は、粒径が約０．５ミクロンであるが、多数の微粒子が凝集することがあり、この場合には約２ミクロンから１０ミクロンの実効粒径を有することになる場合がある。
【００３１】
電極１５は第２基板３上に、ストライプ状に形成されている。電極材料としては、ＩＴＯのような透明電極でもＡ１、Ｍｏ等の透明でない電極材料でも良い。
【００３２】
或いは、ＴＦＴのようなアクティブ素子により形成しても良い（この場合、ＩＰＳ−ＬＣＤ用ＴＦＴと同様な電極構成にすればよい）。
【００３３】
実施例１では、０．５ミクロンのポリスチレン中空体の比重が溶媒５の比重よりも小さいため、溶媒５内に均一に分散するのではなく、第２基板近傍に浮遊した状態で分散する。
【００３４】
尚、溶媒の比重は、例えば０．８６、スチレン中空体の比重は例えば０．４７である。
【００３５】
電圧印加手段１８は、３つの第２電極１５から延びる端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３間に、電圧を印加することができるように構成されている。
【００３６】
より詳細には、直流電源ＤＣと、直流電源ＤＣから延びる正負の２つの端子Ｔ４とＴ５とを有している。さらに、端子Ｔ４と端子Ｔ５とは、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３との間で結線できるように構成されている。すなわち、直流電源ＤＣからの直流電圧が、端子Ｔ３、Ｔ４、Ｔ４を通して３つの第２電極間の任意の２端子間に印加できるように構成されている。
【００３７】
反射型表示装置Ａの製造方法に関して簡単に説明する。
【００３８】
第１の基板１上に光吸収層１１を形成する。第２の基板３の表面に、所定の間隔を開けて電極１５をストライプ状に複数形成する。電極１５間に電圧を印加することができる電圧印加手段１８を形成する。
【００３９】
第１基板１と第２基板３とを対向して配置し、それらの外周部を囲むシール材により分散媒収容空間を形成する。
【００４０】
分散媒収容空間内に分散媒５と微粒子１７とを注入する。分散媒収容空間内を封止する。
【００４１】
図２は、反射型表示装置Ａの動作を説明するための概略的な図である。
【００４２】
反射型表示装置Ａにおいて、黒表示をする場合は、隣接する電極１５ａと電極１５ｂとの間に直流電圧を印加する。横方向に並ぶ電極１５ａと電極１５ｂとの間に電位差が生じる。電気泳動により微粒子１７が片側の電極（負電極）１５ａに集まる。より具体的には、負電極１５ａの電極端部に微粒子１７が集中する。
【００４３】
第２基板３側から入射した入射光は吸収層１１により吸収されるために第１基板１により反射されず、第２基板３側から光は出射しない。電極１５ａ、１５ｂ間では黒表示を行う。吸収層１１の代わりに透過層を設けた場合も同様の動作をする。従ってＹ１領域は黒表示を行う。
【００４４】
白表示を行う場合は、微粒子１７が電極１５ｂ、１５ｃ間に均一に分布した時点で直流の印加を停止すれば良い。Ｙ２領域は、電極１５ｂ、１５ｃ間に微粒子が分布する。第２基板側から入射した入射光が微粒子１７によって散乱され、散乱光が第２基板３側から出射する。
【００４５】
実施例１の反射型表示装置においては、セル厚１５ミクロンのセルを用いた場合に、電極１５ａ、１５ｂ間の距離を６０ミクロンにし、片側の電極１５ａに６０Ｖ印加した場合、１５０ｍｓｅｃの電圧印加時間により負電極１５ａ側端部付近に微粒子１７が完全に移動した。
【００４６】
５０ｍｓｅｃだけ直流電圧を印加した場合には、最も表示が白くなった。
【００４７】
中間調表示を行う場合は５０ｍｓｅｃと１５０ｍｓｅｃとの間で適当な時間だけ直流を印加しておけばよい。直流電圧の印加時間が長いほど黒表示に近づく。
【００４８】
尚、光を吸収する光吸収層１１の代わりに光を透過する光透過層を用いても良い。
【００４９】
次に第２実施例による反射型表示装置について説明する。
【００５０】
図３に第２実施例による反射型表示装置の配置を示す。
【００５１】
図３（ａ）は、反射型表示装置の断面図である。図３（ｂ）は、反射型表示装置の平面図であり、第１電極と第２電極の配置を示す。
【００５２】
図３に示すように、反射型表示装置Ｂは、下側に設けられている第１の基板３１と、上側に設けられている第２の基板３３と、第１の基板３１と第２の基板３３との間に挟持された分散媒３５とを有している。
【００５３】
第１の基板３１の上に第１の光吸収層４１が形成されている。第２の基板３３の表面に、所定の間隔を開けて第１電極４５が複数形成されている。隣接する第１電極４５間に第２の光吸収層５７が任意に形成される。
【００５４】
分散媒３５中には多数の微粒子３７が第２基板３３側に偏って浮遊している。
【００５５】
第１の基板３１と第１の光吸収層４１との間に、第２電極５１が形成されている。第１の光吸収層４１の上に、第１の高分子層５３が形成されている。
【００５６】
第１電極４５の上に、第２の高分子層５５が形成されている。
【００５７】
第２の基板３３として用いることができる材料は、ガラス、プラスチック、フィルムなど透明な材料が好ましい。
【００５８】
第１の基板３１として用いることができる材料は、ガラスなどの透明基板だけでなく、金属、半導体などの透明でない材料を用いることができる。
【００５９】
第１の光吸収層４１はブラックマトリクスに用いられる黒の顔料やカーボンブラックなど、ほとんど光を反射せず光を吸収するものであればよい。
【００６０】
第２の光吸収層５７は、第１電極４５の端部とオーバーラップしていてもよい。
【００６１】
第２実施例による反射型表示装置Ｂは、光吸収層としてＬＣＤ用ブラックマトリクスにも使われている黒色顔料（フジフィルムオーリン社製ＣＯＬＯＲＭＯＳＡＩＣＣＫ）を用いた。
【００６２】
分散媒３５として、液晶的な特性を示す高分子を用いる。
【００６３】
微粒子３７は、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ等の各種金属酸化物やその中空体、スチレンボール等の有機物を用いることができる。
【００６４】
第２実施例では、溶媒３５としてシアノ基を有するネマチック液晶材料を用いた。微粒子３７として、粒径が０．５ミクロンのポリスチレン中空体を用いた。
他の材料を用いても良い。
【００６５】
液晶材料は、チッソ石油化学株式会社製の液晶を用いた。
【００６６】
微粒子を移動させるメカニズムについては不明であるが、発明者は、液晶配向（ダイレクタ）の動きが微粒子を動かすものと推測している。
【００６７】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１電極４５は、ストライプ状に複数本形成されている。第２電極５１も、ストライプ状に複数本形成されている。第１電極４５と第２電極５１とは、交差するよう方向に延びている。交差角度は、好ましくは９０度である。
【００６８】
第２基板３３上に形成される第１電極４５は、例えばＩＴＯ等の透明電極を用いるのが好ましい。
【００６９】
第１基板３１上の第２電極５１は、ＩＴＯ等の透明電極を用いても良いが、Ａｌ、Ｍｏ等の透明でない電極を用いても良い。例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のようなアクティブ素子により形成しても良い。一般的なＴＦＴ−ＬＣＤ用のＴＦＴ（用画素電極）と同様の電極構成にすればよい。
【００７０】
上述のようにマトリックス状に形成された第１電極４５と第２電極５１との間には、任意の第１電極と第２電極との間に電圧を印加することができる電圧印加手段５８が形成されている。電圧印加手段５８は、電極間にパルス電圧を印加することができる。
【００７１】
第１及び第２の高分子層５３、５５は、例えばポリイミドにより形成することができる。布やナイロンなどで高分子層５３、５５を擦るいわゆるラビング処理或いは斜め方向からＵＶ光を照射するいわゆる光配向処理等の配向処理を行う。
【００７２】
配向の方向は、第２基板３３上のストライプ状の第１電極４５が延びる方向と直交する方向にする。
【００７３】
尚、第１基板３１上にも配向構造を設ける場合には、第１基板３１上のストライプ状の第２の電極５１が延びる方向と１８０度異なる方向にする。上下基板間で逆方向になるようにする。
【００７４】
微粒子は電圧による界面付近の液晶分子のスイッチングにより配向方向に移動する。微粒子が移動する機構についての詳細は不明であるが、並進方向は、界面の液晶分子の配向方向と印加するパルスの極性に依存することがわかっている。
【００７５】
そのため、界面付近の液晶分子の高速スイッチングにより微粒子が回転し、その回転に応じて移動するものと推測される。
【００７６】
直流を加えた場合に比べて、直流成分を有するパルス電圧を印加した場合の方が、微粒子は速く移動する現象がみられる。このことから、分散媒が液晶の場合に、電極間に生じた電界の影響で微粒子は移動し、加えて液晶の配向（ダイレクタ）が変化することにより微粒子を移動させるのを助けるものと推測される。
【００７７】
尚、高分子層、特に第１の高分子層５３は必ずしも必要ではないが、高分子層を設けた方が微粒子の移動速度や移動状態の均一性が向上する。
【００７８】
実施例２に示す反射型表示装置では、微粒子（０．５ミクロン径のポリスチレン中空体）の比重が分散媒より軽いため、溶媒中に均一に分散するのではなく、図３に示すように溶媒の第２基板３３側に浮遊した状態で分散している。
【００７９】
図３（ｂ）に示すように、第１電極４５と第２電極５１とは９０度の交差角度で交差している。微粒子は、平面上にほぼ均等に分布している。
【００８０】
図４に示すように、電極４１、５１間に電圧印加手段５８により単極性の矩形パルスを印加する。パルス電圧は、ピーク電圧をプラス８０Ｖとし、ボトム電圧を０Ｖとする。
【００８１】
電極４５ａ、５１間に生じた電位差により、電極４５ａと交差する領域において電極４５ａ側（上側）に浮遊していた微粒子３７が、電気泳動により電極５１（負電極）端部に集まり黒表示がされる。
【００８２】
図４（ｂ）に示すように、第１電極４５ａと第２電極５１との交差領域Ｘ１、Ｘ２に分布していた微粒子が、交差領域Ｘ１、Ｘ２の外周端部近傍に集まり、領域Ｘ１内、Ｘ２内の微粒子が減少し黒表示になる。
【００８３】
白表示を行う場合は、微粒子３７が２つの電極４５ｂ、４５ｃ間の領域の半分付近まで移動した時点でパルス印加を停止すればよい。微粒子は電極４５ｂ、４５ｃ間において、第２基板３３側の界面近傍に面方向にほぼ均一に浮遊した状態となる。
【００８４】
２つの電極４５ｂ、４５ｃが存在する場合に、２つの電極のうち一方の電極４５ｂの端部に微粒子が集まっている状態で黒表示される。この微粒子を他方の電極４５ｃに向けて移動させてゆくと、２つの電極４５ｂ、４５ｃ間のちょうど中間付近まで微粒子が移動すると、中間表示、すなわち灰色の表示になる。
【００８５】
さらに微粒子が移動して、２つの電極４５ｂ、４５ｃ間の全領域を覆うようになると、光は微粒子で反射され白表示となる。他方の電極４５ｃに微粒子が移動し終わると、再び黒表示がなされる。
【００８６】
上記の、白表示を行う場合は、微粒子３７が２つの電極４５ｂ、４５ｃ間の領域の半分付近まで移動した時点でパルス印加を停止すればよいとの記載において、微粒子が半分まで移動した状態とは、２つの電極４５ｂ、４５ｃ間の全領域を微粒子が覆う状態のことを指す。
【００８７】
実施例２の反射型表示装置Ｂの具体的なセル厚は１５ミクロンであり、電極幅は６０ミクロンである。上下の電極４５、５１間に８０Ｖの単極性矩形パルス（周波数１ｋＨｚ）を印加した場合、微粒子３７は、１０００ｍｓｅｃで片側の電極４５ｂの端部から反対側の電極４５ａの端部に完全に移動した。
【００８８】
電極のうち特に端部付近に微粒子が移動して集まるメカニズムについてはよくわかっていないが、発明者は、電極の端部よりも内側の部分においては微粒子を動かす力が働かなくなり、まず先に到着した粒子が電極の端部で停止する。その後に移動してきた微粒子は、既に端部に凝集している微粒子によって移動を遮られ、結局、電極端部に微粒子が集まるものと考えている。
【００８９】
上記と同じ条件で、単極性矩形パルスを５００ｍｓｅｃ印加した場合、微粒子が均等に分布し、表示が最も白になった。中間調表示を行う場合は、５００ｍｓｅｃと１０００ｍｓｅｃとの間において適当な時間だけパルスを印加すればよい。
【００９０】
尚、光を吸収する吸収層の代わりに光を透過する透過層を用いても良い。
【００９１】
次に、第３及び第４実施例による反射型表示装置について図面を参照して説明する。
【００９２】
第３及び第４実施例による反射型表示装置は、第１及び第２実施例による反射型表示装置Ａ又はＢに対して、マイクロプリズムを設けた装置である。
【００９３】
第３及び第４実施例による反射型表示装置について説明する。
【００９４】
図５に、マイクロプリズムＭＰの模式的な構造を示す。
【００９５】
図５に示すマイクロプリズムＭＰは、各プリズム間に溝（溝部）６１が形成されている。稜線部６３と溝部６１との間の幅は１０μｍ、高さの差は５μｍである。
【００９６】
尚、マイクロプリズムＭＰの稜線部６３と溝部６１との間の幅は、好ましくは０．５μｍから１００μｍの間であり、更に好ましくは２μｍから２０μｍの間であることが望ましい。
【００９７】
マイクロプリズムＭＰの稜線部６３と溝部６１との間の高さの差は、好ましくは０．５μｍから５０μｍの間であり、更に好ましくは１μｍから１０μｍの間であることが望ましい。
【００９８】
マクロプリズムＭＰ用の材料としては、ＪＳＲ社（日本）製（オプトマーＮＮ７００，ＭＦＲ−３１０）、富士フィルムオーリン製（ＣＳＰシリーズ）などの光硬化型レジストで透明性の高い材料が用いられる。或いは、金型などにより作製されたマイクロプリズムシート（ポリエチレンテレフタレート：ＰＥＴ等）でも良い。
【００９９】
実施例３及び４においては、ＪＳＲ社製オプトマーＮＮ７００（屈折率１．５３）を用い、図５に示すサイズになるようにフォトリソグラフィー工程により作製した。露光技術としては斜方露光を用いた。
【０１００】
尚、斜方露光技術について補足すると、例えば上記のネガ型材料を基板上に塗布し、幅の狭いスリット開口を有するマスクを用いて露光を行う。第一回目の露光を行う際には、スリット開口からの紫外線の入射方向を斜めにする。第二回目の露光を行う際には、スリット開口からの紫外線の入射方向を第一回目の露光の際とは反対の方向から斜め露光を行う。スリット開口に近い表面付近においては、ネガ型レジストの露光領域の幅は狭いが、基板方向に向けて露光領域の幅は広くなる。露光後に現像を行うと、基板側に向けて幅の広い三角柱状のマイクロプリズムが形成できる。
【０１０１】
図６に、第３実施例による反射型表示装置の構造を示す。
【０１０２】
図６に示すように、反射型表示装置Ｃは、マクロプリズムＭＰが、第２基板３側の電極１５表面に、溝６１が第１基板１の方向に向けて延びるように設けられている。尚、図６は、図１のＶＩａ−ＶＩｂ線断面に対応する図である。
【０１０３】
第３実施例による反射型表示装置Ｃは、マイクロプリズムＭＰの溝６１が延在する方向に沿って微粒子が移動しやすくなる。
【０１０４】
尚、マイクロプリズムＭＰと第２基板３との間に散乱板を形成すれば、反射型表示装置の表示特性は格段に向上する。
【０１０５】
具体的には、３０度の入射角で光が入射し、法線方向から測定した場合の特性は、反射率８０％（標準白色板を１００％とする）、コントラスト比５０程度の非常に優れた特性を示す。
【０１０６】
マイクロプリズムや散乱板に指向性を与えれば、反射率はさらに向上する。電極１５の界面（実際にはマイクロプリズムの界面）に、界面活性剤層などを形成しても良い。界面活性剤により微粒子が吸着しにくくなると、微粒子の移動がさらにスムースになる。
【０１０７】
図７に、第４実施例による反射型表示装置の構造を示す。
【０１０８】
図７に示すように、反射型表示装置Ｄは、マクロプリズムＭＰが、第２基板３３側の第２高分子層５５表面に、溝６１が第１基板３１の方向に向く方向に設けられている。尚、図７は、図３のＶＩＩａ−ＶＩＩｂ線断面に対応する図である。
【０１０９】
第４実施例による反射型表示装置Ｄは、マイクロプリズムＭＰの溝６１が延在する方向に沿って微粒子が移動する。
【０１１０】
尚、マイクロプリズムＭＰと第２基板３３との間に散乱板を形成すれば、反射型表示装置の表示特性は格段に向上する。第３実施例の場合と同様の非常に優れた表示特性を示した。
【０１１１】
マイクロプリズムや散乱板に指向性を与えれば、反射率はさらに向上する。電極の界面（実際にはマイクロプリズムの界面）に、界面活性剤層などを形成しても良い。界面活性剤により微粒子が吸着しにくくなると、微粒子の移動がさらにスムースになる。
【０１１２】
以上、第１から第４までの各実施例による反射型液晶装置を用いれば、以下のような効果が得られる。
【０１１３】
１）微粒子に色素を混ぜる必要がないため、色素が微粒子に吸着することによって生じる表示の劣化が生じない。色素自体の信頼性の問題も考慮しなくて良くなる。
【０１１４】
２）微粒子を、分散媒に浮遊した状態で用いるため、分散媒中に微粒子を分散させる場合と異なり、分散媒と微粒子との比重を完全に一致させる必要がない。
従って、材料選択の範囲も広がる。
【０１１５】
微粒子は、第２基板（上側電極）側に浮遊した状態を維持するため、良好な表示を永続的に得ることができる。
【０１１６】
３）微粒子は分散媒に浮遊した状態で用いられるため、分散媒に対し比重の軽い微粒子を選べば良く、粒径をあまり小さくする必要もない。そのため十分な散乱反射特性が得られる比較的大きな粒径の微粒子を用いることも可能となる。
【０１１７】
４）第１実施例の反射型表示装置では、表示を切り替える際に、微粒子は基板面と平行な方向（横方向）に移動するため、第１基板（下側基板）上に吸収層を設ければ、入射光をほぼ完全に吸収することができ、極めて良好な黒表示を得ることができる。
【０１１８】
５）表示特性のセル厚依存性が小さい。従って、セル厚の均一性に対する要求が緩く製造上有利である。加えて、マイクロプリズムと組み合わせることにより、表示品位を一層向上させることができる。
【０１１９】
微粒子は、球形以外にも種々の形状を選択できる。
【０１２０】
尚、第２基板に形成されている電極を、第１基板の表面近傍にまで達するように形成しても良い。或いは、電極の下に第１基板の表面近傍にまで達する仕切り板を形成しても良い。第２基板の表面上に浮遊する微粒子の面密度をより均一にすることができるであろう。
【０１２１】
本発明の反射型表示装置は、ディスプレイ全般、児童用玩具等、紙（電子の紙）の代替品全般など、極めて広汎な製品のうち、一対の基板が上下関係にある配置をとる製品、特に一対の基板により機能が実現される表示面が水平に配置される製品に適用することができる。
【０１２２】
以上、本発明の実施例について例示したが、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【０１２３】
【発明の効果】
表示の安定性とコントラスト比に優れた反射型表示装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による反射型表示装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による反射型表示装置の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施例による反射型表示装置の構造図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は電極の配置を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施例による反射型表示装置の動作を説明するための図であり、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は電極と微粒子の配置を示す平面図である。
【図５】マイクロプリズムの構造を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例による反射型表示装置の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施例による反射型表示装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ反射型表示装置
１第１基板
３第２基板
５分散媒
１１光吸収層
１５電極
１７微粒子
１８電圧印加手段
３１第１基板
３３第２基板
３５分散媒
３７微粒子
４１第１の光吸収層
４５第１電極
５１第２電極
５７第２の光吸収層
ＭＰマイクロプリズム
Ｘ、Ｙ領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective display device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a fine particle dispersed electrophoretic display device.
[0002]
[Prior art]
A general fine particle dispersion type electrophoretic display device switches a display by applying a DC voltage between a pair of electrodes and causing the fine particles dispersed in the dye to move to one electrode.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the fine particle dispersion type electrophoretic display device based on the principle as described above is used, the following problems occur.
[0004]
1) When the dye is adsorbed on the fine particles, the contrast ratio between white display and black display cannot be increased. In other words, when the dye is adsorbed to the fine particles, white display by the movement of the fine particles (when the fine particles move to the electrode on the observer side and the reflected light due to scattering of incident light by the fine particles contributes to the display), and color (black) display The difference (when the fine particles move to the electrode opposite to the observer side and the color of the dye contributes to the display) does not appear clearly.
[0005]
2) In order to disperse fine particles having a certain size in a solvent for a long time, it is necessary to make the specific gravity of the solvent and the fine particles (or dyes) completely coincide.
[0006]
If the specific gravity does not match, it is difficult to disperse the fine particles for a long time. Since the fine particles settle or float in the dispersion medium, the fine particles move to one electrode and it is difficult to maintain a good display.
[0007]
3) If the particle diameter of the fine particles is 0.2 microns or less, the fine particles can be dispersed in the dispersion medium for a long time. However, if the particle size of the fine particles is too small, there is a problem that sufficient scattering does not occur and the intensity of reflected light is not sufficient.
[0008]
4) In a method of switching display by applying a DC voltage between a pair of electrodes and moving fine particles dispersed in the dye to one electrode by electrophoresis, the cell thickness is sufficiently thick or the dye If the concentration is not sufficiently high, light is not completely absorbed by the pigment, and a good color (black) display cannot be obtained.
[0009]
When the thickness of the cell is increased, there arises a problem that the response time when the display is changed becomes abnormally slow.
[0010]
In addition, when the dye concentration is high, there is a problem that the dye is precipitated in the dispersion medium (solvent). Since the precipitation of the dye is likely to occur particularly at low temperatures, the reliability of the display device is affected. Once the precipitation of the dye occurs, it is necessary to perform a high temperature treatment or the like, which is a problem.
5) The conventional method has a problem that variations in cell thickness lead to variations in display (color (black) display) as they are. This problem means that it is not easy to make display variations uniform.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to an aspect of the present invention, a first substrate and a predetermined gap with respect to the first substrate Upward A transparent second substrate disposed oppositely, a plurality of electrodes formed on the first substrate side surface of the second substrate, and a dispersion medium sandwiched between the first substrate and the second substrate And floating in the dispersion medium in the vicinity of the interface between the dispersion medium and the second substrate Less specific gravity than the dispersion medium There is provided a reflective display device including a large number of fine particles and a voltage applying unit capable of applying a voltage between adjacent electrodes of the plurality of electrodes.
[0012]
According to another aspect of the present invention, a first substrate, a plurality of stripe-shaped first electrodes formed on the first substrate, and a predetermined gap with respect to the first substrate are provided. Upward A transparent second substrate disposed oppositely, a plurality of stripe-shaped second electrodes formed on the second substrate so as to face the first electrode and intersecting the first electrode, and the first substrate And the dispersion medium sandwiched between the second substrate and the dispersion medium in the vicinity of the interface between the dispersion medium and the second substrate. Less specific gravity than the dispersion medium There is provided a reflective display device including a large number of fine particles and voltage applying means capable of applying a voltage between the first electrode and the second electrode.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inventor has come up with the idea that fine particles acting as a light scatterer are suspended substantially uniformly only in the vicinity of one of the two substrates facing each other (for example, the upper substrate, ie, the substrate on the observer side).
[0014]
Uniformity is more easily maintained when the fine particles are suspended two-dimensionally in the vicinity of the interface of the substrate than when the fine particles are uniformly distributed three-dimensionally in the dispersion medium filled between the two substrates.
[0015]
If the microparticles are suspended two-dimensionally and uniformly near the interface between the two substrates, the incident light is scattered by the microparticles to display white, causing a potential difference along the substrate surface and causing the microparticles to move laterally by electrophoresis. If it is moved in the direction, the incident light can be absorbed or transmitted without being scattered and displayed in black.
[0016]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
First, a first embodiment of the present invention will be described.
[0018]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a reflective display device.
[0019]
As shown in FIG. 1, the reflective display device A includes a first substrate 1 provided on the lower side, a second substrate 3 provided on the upper side, the first substrate 1 and the second substrate 1. And a dispersion medium 5 sandwiched between the substrate 3 and the substrate 3.
[0020]
A light absorption layer 11 is formed on the first substrate 1. A plurality of electrodes 15 are formed on the lower surface of the second substrate 3 at predetermined intervals. Further, voltage applying means 18 capable of applying a voltage between the electrodes 15 is formed. When a voltage is applied between the electrodes 15 adjacent in the lateral direction, a potential difference is generated between the electrodes.
[0021]
A large number of fine particles 17 float in the dispersion medium 5 near the interface between the dispersion medium 5 and the second substrate 3.
[0022]
The first substrate 1 is formed of any transparent material such as glass, plastic, or film.
[0023]
The second substrate 3 can be not only a transparent substrate such as glass but also an opaque material such as a metal or a semiconductor.
[0024]
There is no particular limitation on the thickness of the first and second substrates 1 and 3. However, if the display device itself is desired to be thin, the substrate is preferably thin.
[0025]
The light absorption layer 11 is formed of a material that easily absorbs light, such as a black pigment used as a black matrix or carbon black. For example, a black pigment (for example, COLORMOSAIC CK manufactured by Fuji Film Olin Co., Ltd.) used for LCD Black Marix was used.
[0026]
The dispersion medium 5 may be a benzene solvent such as isobutylbenzene or linear alkylbenzene, or a solvent such as tetrachloroethylene, phenylxylylethane, or silicone oil.
[0027]
The fine particles 17 are white light scatterers such as TiO. ₂ , SiO ₂ Further, a metal oxide such as ZnO or a hollow body thereof, an organic substance such as latex, plastic ball (for example, micropearl), polystyrene ball, or the like can be used.
[0028]
In the first example, dodecylbenzene was used as the solvent 5, and a polystyrene hollow body having a particle size of 0.5 microns was used as the fine particles 17.
[0029]
As the hollow body, for example, MH5055 (particle size: 500 nm) manufactured by Zeon Corporation or 0640 (particle diameter: 240 nm) manufactured by JSR Corporation can be used.
[0030]
Polystyrene hollow bodies have a particle size of about 0.5 microns, but many fine particles may agglomerate. In this case, the polystyrene hollow body may have an effective particle size of about 2 microns to 10 microns. is there.
[0031]
The electrodes 15 are formed in a stripe shape on the second substrate 3. The electrode material may be a transparent electrode such as ITO or a non-transparent electrode material such as A1 or Mo.
[0032]
Alternatively, an active element such as a TFT may be used (in this case, an electrode configuration similar to that of an IPS-LCD TFT may be used).
[0033]
In Example 1, since the specific gravity of the 0.5 micron polystyrene hollow body is smaller than the specific gravity of the solvent 5, it is not uniformly dispersed in the solvent 5, but is dispersed in a floating state in the vicinity of the second substrate.
[0034]
The specific gravity of the solvent is, for example, 0.86, and the specific gravity of the styrene hollow body is, for example, 0.47.
[0035]
The voltage applying unit 18 is configured to apply a voltage between the terminals T1, T2, and T3 extending from the three second electrodes 15.
[0036]
More specifically, it has a DC power source DC and two positive and negative terminals T4 and T5 extending from the DC power source DC. Further, the terminal T4 and the terminal T5 are configured to be connected to the terminals T1, T2, and T3. In other words, a direct current voltage from the direct current power source DC can be applied between any two terminals between the three second electrodes through the terminals T3, T4, and T4.
[0037]
A manufacturing method of the reflective display device A will be briefly described.
[0038]
A light absorption layer 11 is formed on the first substrate 1. A plurality of electrodes 15 are formed in stripes on the surface of the second substrate 3 at predetermined intervals. A voltage applying means 18 capable of applying a voltage between the electrodes 15 is formed.
[0039]
The first substrate 1 and the second substrate 3 are arranged to face each other, and a dispersion medium accommodating space is formed by a sealing material that surrounds the outer periphery of the first substrate 1 and the second substrate 3.
[0040]
The dispersion medium 5 and the fine particles 17 are injected into the dispersion medium accommodation space. The dispersion medium housing space is sealed.
[0041]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the reflective display device A. FIG.
[0042]
In the reflective display device A, when black display is performed, a DC voltage is applied between the adjacent electrodes 15a and 15b. A potential difference is generated between the electrodes 15a and 15b arranged in the horizontal direction. The fine particles 17 gather on the electrode (negative electrode) 15a on one side by electrophoresis. More specifically, the fine particles 17 concentrate on the electrode end of the negative electrode 15a.
[0043]
Incident light incident from the second substrate 3 side is absorbed by the absorption layer 11 and is not reflected by the first substrate 1, and no light is emitted from the second substrate 3 side. Black display is performed between the electrodes 15a and 15b. The same operation is performed when a transmission layer is provided instead of the absorption layer 11. Therefore, the Y1 area is displayed in black.
[0044]
When white display is performed, the application of direct current may be stopped when the fine particles 17 are uniformly distributed between the electrodes 15b and 15c. In the Y2 region, fine particles are distributed between the electrodes 15b and 15c. Incident light incident from the second substrate side is scattered by the fine particles 17, and the scattered light exits from the second substrate 3 side.
[0045]
In the reflective display device of Example 1, when a cell with a cell thickness of 15 microns is used, the distance between the electrodes 15a and 15b is 60 microns, and when 60 V is applied to the electrode 15a on one side, a voltage application time of 150 msec. As a result, the fine particles 17 completely moved near the end portion on the negative electrode 15a side.
[0046]
When a DC voltage was applied for 50 msec, the display became white.
[0047]
When halftone display is performed, a direct current may be applied for an appropriate time between 50 msec and 150 msec. The longer the DC voltage application time, the closer to black display.
[0048]
A light transmitting layer that transmits light may be used instead of the light absorbing layer 11 that absorbs light.
[0049]
Next, a reflective display device according to the second embodiment will be described.
[0050]
FIG. 3 shows an arrangement of the reflective display device according to the second embodiment.
[0051]
FIG. 3A is a cross-sectional view of the reflective display device. FIG. 3B is a plan view of the reflective display device, and shows the arrangement of the first electrode and the second electrode.
[0052]
As shown in FIG. 3, the reflective display device B includes a first substrate 31 provided on the lower side, a second substrate 33 provided on the upper side, the first substrate 31 and the second substrate 31. A dispersion medium 35 sandwiched between the substrate 33 and the substrate 33 is provided.
[0053]
A first light absorption layer 41 is formed on the first substrate 31. A plurality of first electrodes 45 are formed on the surface of the second substrate 33 at predetermined intervals. A second light absorption layer 57 is arbitrarily formed between the adjacent first electrodes 45.
[0054]
In the dispersion medium 35, a large number of fine particles 37 are floating in a biased manner toward the second substrate 33.
[0055]
A second electrode 51 is formed between the first substrate 31 and the first light absorption layer 41. A first polymer layer 53 is formed on the first light absorption layer 41.
[0056]
A second polymer layer 55 is formed on the first electrode 45.
[0057]
The material that can be used for the second substrate 33 is preferably a transparent material such as glass, plastic, or film.
[0058]
As a material that can be used as the first substrate 31, not only a transparent substrate such as glass but also a non-transparent material such as a metal or a semiconductor can be used.
[0059]
The first light absorption layer 41 may be any material that hardly reflects light and absorbs light, such as black pigment or carbon black used in the black matrix.
[0060]
The second light absorption layer 57 may overlap with the end portion of the first electrode 45.
[0061]
In the reflective display device B according to the second embodiment, a black pigment (COLOR MOSAIC CK manufactured by Fujifilm Olin Co., Ltd.) that is also used in a black matrix for LCD is used as a light absorption layer.
[0062]
As the dispersion medium 35, a polymer exhibiting liquid crystal characteristics is used.
[0063]
The fine particles 37 are made of TiO. ₂ , SiO ₂ Various metal oxides such as ZnO, hollow bodies thereof, and organic substances such as styrene balls can be used.
[0064]
In the second example, a nematic liquid crystal material having a cyano group was used as the solvent 35. As the fine particles 37, a polystyrene hollow body having a particle size of 0.5 microns was used.
Other materials may be used.
[0065]
As the liquid crystal material, liquid crystal manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd. was used.
[0066]
Although the mechanism for moving the fine particles is unknown, the inventor presumes that the movement of the liquid crystal alignment (director) moves the fine particles.
[0067]
As shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of first electrodes 45 are formed in a stripe shape. A plurality of second electrodes 51 are also formed in stripes. The first electrode 45 and the second electrode 51 extend in a direction that intersects. The crossing angle is preferably 90 degrees.
[0068]
The first electrode 45 formed on the second substrate 33 is preferably a transparent electrode such as ITO.
[0069]
The second electrode 51 on the first substrate 31 may be a transparent electrode such as ITO, but may be a non-transparent electrode such as Al or Mo. For example, an active element such as a thin film transistor (TFT) may be used. An electrode configuration similar to that of a general TFT-LCD TFT (pixel electrode) may be used.
[0070]
Between the first electrode 45 and the second electrode 51 formed in a matrix as described above, there is a voltage applying means 58 that can apply a voltage between any first electrode and the second electrode. Is formed. The voltage applying means 58 can apply a pulse voltage between the electrodes.
[0071]
The first and second polymer layers 53 and 55 can be formed of polyimide, for example. An alignment process such as a so-called rubbing process in which the polymer layers 53 and 55 are rubbed with cloth or nylon or a so-called photo-alignment process in which UV light is irradiated from an oblique direction is performed.
[0072]
The orientation direction is set to a direction orthogonal to the direction in which the striped first electrode 45 on the second substrate 33 extends.
[0073]
In the case where an alignment structure is also provided on the first substrate 31, the direction is 180 degrees different from the direction in which the striped second electrode 51 on the first substrate 31 extends. The direction is reversed between the upper and lower substrates.
[0074]
The fine particles move in the alignment direction by switching of liquid crystal molecules near the interface by voltage. Although details about the mechanism by which the fine particles move are unknown, it is known that the translation direction depends on the orientation direction of the liquid crystal molecules at the interface and the polarity of the applied pulse.
[0075]
Therefore, it is presumed that the fine particles rotate due to high-speed switching of liquid crystal molecules near the interface and move according to the rotation.
[0076]
Compared with the case where direct current is applied, a phenomenon in which fine particles move faster is observed when a pulse voltage having a direct current component is applied. From this, when the dispersion medium is liquid crystal, it is presumed that the fine particles move due to the influence of the electric field generated between the electrodes, and in addition the liquid crystal orientation (director) changes to help move the fine particles. The
[0077]
Although the polymer layer, particularly the first polymer layer 53 is not necessarily required, the provision of the polymer layer improves the moving speed and uniformity of the moving state of the fine particles.
[0078]
In the reflection type display device shown in Example 2, the specific gravity of the fine particles (polystyrene hollow body having a diameter of 0.5 micron) is lighter than that of the dispersion medium, so that it is not uniformly dispersed in the solvent. It is dispersed in a floating state on the second substrate 33 side.
[0079]
As shown in FIG. 3B, the first electrode 45 and the second electrode 51 intersect at an intersection angle of 90 degrees. The fine particles are distributed almost evenly on the plane.
[0080]
As shown in FIG. 4, a unipolar rectangular pulse is applied between the electrodes 41 and 51 by the voltage applying means 58. The pulse voltage has a peak voltage of plus 80V and a bottom voltage of 0V.
[0081]
Due to the potential difference generated between the electrodes 45a and 51, the fine particles 37 floating on the electrode 45a side (upper side) in the region intersecting with the electrode 45a are collected at the end of the electrode 51 (negative electrode) by electrophoresis and displayed in black. The
[0082]
As shown in FIG. 4B, the fine particles distributed in the intersecting regions X1 and X2 between the first electrode 45a and the second electrode 51 gather near the outer peripheral end portions of the intersecting regions X1 and X2, and in the region X1. , The fine particles in X2 are reduced to display black.
[0083]
In the case of performing white display, pulse application may be stopped when the fine particles 37 move to near half of the region between the two electrodes 45b and 45c. The fine particles float between the electrodes 45b and 45c almost uniformly in the plane direction near the interface on the second substrate 33 side.
[0084]
When two electrodes 45b and 45c exist, black is displayed in a state where fine particles are gathered at the end of one of the two electrodes 45b. When the fine particles are moved toward the other electrode 45c, when the fine particles are moved to just about the middle between the two electrodes 45b and 45c, an intermediate display, that is, a gray display is obtained.
[0085]
When the fine particles further move to cover the entire region between the two electrodes 45b and 45c, the light is reflected by the fine particles and a white display is obtained. When the fine particles have finished moving to the other electrode 45c, black display is performed again.
[0086]
In the case of performing the white display described above, in the description that the pulse application should be stopped when the fine particle 37 moves to near half of the region between the two electrodes 45b and 45c, Indicates a state in which the entire region between the two electrodes 45b and 45c is covered with fine particles.
[0087]
The specific cell thickness of the reflective display device B of Example 2 is 15 microns, and the electrode width is 60 microns. When an 80 V unipolar rectangular pulse (frequency 1 kHz) was applied between the upper and lower electrodes 45 and 51, the fine particles 37 completely moved from the end of one electrode 45b to the end of the opposite electrode 45a in 1000 msec. .
[0088]
The mechanism by which the fine particles move and collect in the vicinity of the end portion of the electrode is not well understood, but the inventor does not work on the inner side of the end portion of the electrode and the force that moves the fine particles does not work. The stopped particles stop at the end of the electrode. It is considered that the fine particles that have moved thereafter are blocked by the fine particles that have already aggregated at the ends, and eventually the fine particles gather at the ends of the electrodes.
[0089]
When a unipolar rectangular pulse was applied for 500 msec under the same conditions as above, the fine particles were evenly distributed and the display became white. When halftone display is performed, a pulse may be applied for an appropriate time between 500 msec and 1000 msec.
[0090]
Note that a transmission layer that transmits light may be used instead of the absorption layer that absorbs light.
[0091]
Next, reflective display devices according to third and fourth embodiments will be described with reference to the drawings.
[0092]
The reflective display devices according to the third and fourth embodiments are devices in which microprisms are provided with respect to the reflective display devices A and B according to the first and second embodiments.
[0093]
The reflective display devices according to the third and fourth embodiments will be described.
[0094]
FIG. 5 shows a schematic structure of the microprism MP.
[0095]
In the microprism MP shown in FIG. 5, a groove (groove portion) 61 is formed between the prisms. The width between the ridge part 63 and the groove part 61 is 10 μm, and the difference in height is 5 μm.
[0096]
The width between the ridge line portion 63 and the groove portion 61 of the microprism MP is preferably between 0.5 μm and 100 μm, and more preferably between 2 μm and 20 μm.
[0097]
The difference in height between the ridge line portion 63 and the groove portion 61 of the microprism MP is preferably between 0.5 μm and 50 μm, and more preferably between 1 μm and 10 μm.
[0098]
As a material for the macro prism MP, a highly transparent material such as a photo-curing resist such as a product made by JSR (Japan) (Optomer NN700, MFR-310) or a product made by Fuji Film Ohlin (CSP series) is used. Alternatively, a microprism sheet (polyethylene terephthalate: PET or the like) manufactured by a mold or the like may be used.
[0099]
In Examples 3 and 4, an optomer NN700 (refractive index of 1.53) manufactured by JSR Corporation was used, and the photolithography process was performed so as to obtain the size shown in FIG. Oblique exposure was used as the exposure technique.
[0100]
In addition, supplementing the oblique exposure technique, for example, the above-described negative material is applied on a substrate, and exposure is performed using a mask having a narrow slit opening. When performing the first exposure, the incident direction of the ultraviolet rays from the slit opening is inclined. When the second exposure is performed, the oblique exposure is performed from the opposite direction of the incident direction of the ultraviolet rays from the slit opening to the first exposure. In the vicinity of the surface close to the slit opening, the width of the exposure area of the negative resist is narrow, but the width of the exposure area increases toward the substrate. When development is performed after exposure, a triangular prism-shaped microprism having a wide width toward the substrate side can be formed.
[0101]
FIG. 6 shows the structure of a reflective display device according to the third embodiment.
[0102]
As shown in FIG. 6, in the reflective display device C, the macro prism MP is provided on the surface of the electrode 15 on the second substrate 3 side so that the groove 61 extends toward the first substrate 1. FIG. 6 is a view corresponding to the cross section taken along the line VIa-VIb of FIG.
[0103]
In the reflective display device C according to the third embodiment, the fine particles easily move along the direction in which the groove 61 of the microprism MP extends.
[0104]
Note that if a scattering plate is formed between the microprism MP and the second substrate 3, the display characteristics of the reflective display device are significantly improved.
[0105]
Specifically, when light is incident at an incident angle of 30 degrees and measured from the normal direction, the characteristics are very excellent with a reflectance of 80% (standard white plate is 100%) and a contrast ratio of about 50. Show the characteristics.
[0106]
If directivity is given to the microprism and the scattering plate, the reflectance is further improved. A surfactant layer or the like may be formed at the interface of the electrode 15 (actually, the interface of the microprism). When the fine particles are hardly adsorbed by the surfactant, the movement of the fine particles becomes smoother.
[0107]
FIG. 7 shows the structure of a reflective display device according to the fourth embodiment.
[0108]
As shown in FIG. 7, in the reflective display device D, the macro prism MP is provided on the surface of the second polymer layer 55 on the second substrate 33 side, and the grooves 61 are directed in the direction toward the first substrate 31. Yes. FIG. 7 is a diagram corresponding to the section taken along line VIIa-VIIb in FIG.
[0109]
In the reflective display device D according to the fourth embodiment, the fine particles move along the direction in which the groove 61 of the microprism MP extends.
[0110]
Note that if a scattering plate is formed between the microprism MP and the second substrate 33, the display characteristics of the reflective display device are significantly improved. The same excellent display characteristics as in the third embodiment were exhibited.
[0111]
If directivity is given to the microprism and the scattering plate, the reflectance is further improved. A surfactant layer or the like may be formed at the electrode interface (actually, the microprism interface). When the fine particles are hardly adsorbed by the surfactant, the movement of the fine particles becomes smoother.
[0112]
As described above, if the reflection type liquid crystal devices according to the first to fourth embodiments are used, the following effects can be obtained.
[0113]
1) Since it is not necessary to mix a pigment with fine particles, display deterioration caused by the adsorption of the pigment to the fine particles does not occur. There is no need to consider the reliability problem of the dye itself.
[0114]
2) Since the fine particles are used in a state of being suspended in the dispersion medium, unlike the case where the fine particles are dispersed in the dispersion medium, it is not necessary to completely match the specific gravity of the dispersion medium and the fine particles.
Therefore, the range of material selection is expanded.
[0115]
Since the fine particles maintain a floating state on the second substrate (upper electrode) side, a good display can be obtained permanently.
[0116]
3) Since the fine particles are used in a state of being suspended in the dispersion medium, it is only necessary to select fine particles having a light specific gravity with respect to the dispersion medium, and it is not necessary to make the particle size too small. Therefore, it is possible to use fine particles having a relatively large particle diameter that can provide sufficient scattering reflection characteristics.
[0117]
4) In the reflective display device of the first embodiment, when the display is switched, the fine particles move in a direction (lateral direction) parallel to the substrate surface, so an absorption layer is provided on the first substrate (lower substrate). In this case, incident light can be absorbed almost completely, and a very good black display can be obtained.
[0118]
5) Cell thickness dependency of display characteristics is small. Therefore, the demand for uniformity of cell thickness is relaxed, which is advantageous in manufacturing. In addition, display quality can be further improved by combining with a microprism.
[0119]
Various shapes can be selected for the fine particles in addition to the spherical shape.
[0120]
The electrode formed on the second substrate may be formed so as to reach the vicinity of the surface of the first substrate. Alternatively, a partition plate reaching the vicinity of the surface of the first substrate may be formed under the electrode. The surface density of the fine particles floating on the surface of the second substrate could be made more uniform.
[0121]
The reflective display device of the present invention is a very wide range of products such as general displays, toys for children, general substitutes for paper (electronic paper), etc. Among them, products in which a pair of substrates are arranged in a vertical relationship, in particular, products in which display surfaces that realize functions by a pair of substrates are horizontally arranged Can be applied to.
[0122]
The embodiments of the present invention have been described above, but it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0123]
【The invention's effect】
A reflective display device having excellent display stability and contrast ratio was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a reflective display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the reflective display device according to the first embodiment of the present invention;
3A and 3B are structural views of a reflective display device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a cross-sectional view, and FIG. 3B is a plan view showing an arrangement of electrodes.
4A and 4B are diagrams for explaining the operation of a reflective display device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a plane showing an arrangement of electrodes and fine particles. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a microprism.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a reflective display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a reflective display device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
A, B, C, D Reflective display device
1 First substrate
3 Second board
5 Dispersion medium
11 Light absorption layer
15 electrodes
17 Fine particles
18 Voltage application means
31 First substrate
33 Second substrate
35 Dispersion medium
37 fine particles
41 1st light absorption layer
45 First electrode
51 Second electrode
57 Second light absorption layer
MP Micro Prism
X, Y area

Claims

A first substrate;
A transparent second substrate disposed to face upward with a predetermined gap with respect to the first substrate;
A plurality of electrodes formed on the first substrate side surface of the second substrate;
A dispersion medium sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A large number of fine particles having a specific gravity smaller than that of the dispersion medium floating in the dispersion medium in the vicinity of the interface between the dispersion medium and the second substrate;
A reflective display device comprising: a voltage applying unit capable of applying a voltage between adjacent electrodes of the plurality of electrodes;

A first substrate;
A plurality of striped first electrodes formed on the first substrate;
A transparent second substrate disposed to face upward with a predetermined gap with respect to the first substrate;
A plurality of stripe-shaped second electrodes formed in a direction opposite to the first electrode and intersecting the first electrode on the second substrate;
A dispersion medium sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A large number of fine particles having a specific gravity smaller than that of the dispersion medium floating in the dispersion medium in the vicinity of the interface between the dispersion medium and the second substrate;
A reflective display device comprising: a voltage applying unit capable of applying a voltage between the first electrode and the second electrode.

The reflective display device according to claim 1 , wherein the fine particles are hollow bodies.

The reflective display device according to claim 1, wherein the plurality of electrodes are formed in a stripe shape.

The reflective display device according to claim 1, wherein an absorption layer that absorbs light is formed on the first substrate.

The reflective display device according to claim 1, wherein a transmission layer that transmits light is formed on the first substrate.

The reflective display device according to claim 1, wherein the dispersion medium has liquid crystallinity.

The reflective display device according to claim 1, wherein an alignment film is formed on the second substrate.

An alignment layer is formed on the second substrate;
3. The reflective display device according to claim 1, wherein an alignment treatment direction of the alignment film is a direction orthogonal to a direction in which the plurality of stripe-shaped second electrodes extend.

The reflective display device according to claim 1, wherein the voltage applying unit applies a pulse voltage between the plurality of electrodes.

The reflective display device according to claim 2, wherein the voltage applying unit applies a pulse voltage between the first electrode and the second electrode.

Furthermore, on the inner surface of the second substrate, there are provided a number of microprisms extending in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of stripe-shaped second electrodes extend and having grooves and ridges alternately. The reflective display device according to claim 2.

The reflective display device according to claim 1, wherein the fine particles are light scatterers that scatter light incident from the outside of the second substrate.