JPH06507731A - 電気的に独立した複数のアノード素子を有する電気泳動ディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気泳動ディスプレイパネル装置およびその製造方法に関し、特にディ スプレイドライバ回路との電気的接続をより効果的に行うことができる改良型ア ノード−グリッド構成を有する３極管型電気泳動デイスプレイパネルに関する。

背景技術 さまざまな電気泳動ディスプレイパネルが知られている。本発明に直接関係する のは米国特許第４，６５５゜８９７号“電気泳動ディスプレイパネルおよび関連 方法”、米国特許第４，７４２，３４５号゛電気泳動ディスプレイパネル装置お よびその方法”、および米国特許第４，７７２，８２０号“モノリシック平板デ ィスプレイ装置”に示されているものである。前記各米国特許は本発明の発明者 であるフランク　ジェー、ディサントおよびデニス　エイ、クルソスの発明であ り、その各々を本発明の請受入であるコピーチル社が膣り受けている。

前記特許に示されているディスプレイパネルは同じ基本原理で作動する、すなわ ち誘電流体中の帯電ピグメント粒子懸濁に静電界を印加すると、ピグメント粒子 は静電界に応答して流体中を移動する。誘電流体とは異色の実質的に均質な粒子 の懸濁に対して局所化された静電界を印加すると、視覚的に観察可能な局所化さ れたピグメント粒子の移動が生じる。局所化されたピグメント粒子の移動により 、静電力とピグメント粒子の電荷の符号および方向に応じて、粒子の集中もしく は希薄化領域が局所化される。前記各米国特許第に教示されている電気泳動ディ スプレイ装置は表示面ガラスの一面に水平に堆積された複数の独立した平行カソ ード導体部材を存する３極管型デイスプレイである。カソード部材上に絶縁ホト レジスト材を堆積しカソード部材までホトエツチングしてカソード部材に直角に 配置された複数本の絶縁体ストリップを得て、垂直方向に走る複数の独立した平 行グリッド導体部材の基板が形成される。ガラスキャップ部材により流体懸濁を 収容するためのキャップ周縁に沿った表示窓との液密シールが形成され、それは またキャップの内部平坦面上に堆積された導体層であるアノードの基板として作 用する。キャップを正しい位置に配置すると、アノード表面はカソード部材およ びグリッド部材の両方に対して平行に間隔をとった状態とされる。特定の粒子懸 濁に対しては、ピグメント粒子を吸引、反発する静電荷の符号が判る。次に、カ ソード部材電圧およびグリッド部材電圧を決定してカソードに特定電圧を印加し グリッドに別の電圧を印加した時に、その交点に近い領域の正味の帯電が誘電流 体懸濁中のピグメント粒子を吸引もしくは反発するのに充分なものとすることが できる。非常に多くのカソードおよびグリッド線が使用されるため、非常に多く の個別の交点がありそれらをカソードおよびグリッド部材の電圧を変えることに より制御してピグメントの集中および希薄により、局所化された可視領域を生じ ることができる。本質的に、カソードおよびグリッドの作動電圧は論理１および 論理Ｏに対応する少くとも２つの状態をとることができなければならない。カソ ードの論理１はピグメントの吸引もしくは反発に対応させることができる。代表 的に、カソードおよびグリッド電圧は所与の交点に所与の極性の所与の電位差が 存在する場合に、交点にはディスプレイ上に情報の可視ビットを書き込むのに充 分な静電界が存在するように選定される。

このようにして、デジタル化されたデータを電気泳動ディスプレイ上に表示する ことができる。

前記した電気泳動ディスプレイは非常に多くの電気的および物理的に独立したカ ソードおよびグリッド部材を使用している。例えば、解像度が２００線／インチ の８各”Ｘｌｌ”ディスプレイスクリーンは２．２００個の水平カソード行部材 およびｌ、７００個の垂直列グリッド部材を有している。一般的には、なるへく 輻を狭くして出来るだけ多くの水平および垂直部材を有することが望ましい。こ れにより解像度および画面の明るさが向上される、すなわち座標が多いほど解像 度が高くなり、各素子の幅が小さいほと電気泳動効果が不明瞭となることが少く なる。したがって、電気泳動ディスプレイは高密度微細化電気デバイスの分野に 共通した技術的挑戦を行うことになる、すなわちホトエツチング技術等により極 端に小さな回路部品を生成することはできるが、この場合カソードおよびグリッ ド部材およびディスプレイ部材である超小型部品を回路内に集積するのに必要な 非常に多くの電気的接続を行うことが困難となる問題に挑戦することになる。超 小型部品の接続を容易にするさまざまな技術が開発されている。例えば、米国特 許第４，７７２．８２０号には非常に多くの超小型カソードおよびグリッド部材 をディスプレイドライバへ接続するための改良手段が教示されている。この特許 では、ディスプレイの表示面ガラス上にあるカソードおよびグリッド部材の終端 が金属化されパターンへ分類されて所定の整列位置においてスクリーンに固着さ れるドライバ回路の嵌合出力接点と電気的に接続されるようにされている。各嵌 合接点の固着はワイヤボンディング技術を使用して行われ、それは自動化して迅 速かつ効率的に接続を行うことができる。′８２、特許のもう一つの特徴として 、ドライバ回路への入力もスクリーン表面上に設けられたパターン化された入力 導体へワイヤボンドされて、一体化されたドライバ回路を有する実質的にモノリ シックなディスプレイスクリーンが得られる。

米国特許第第４，７４２，３４５号および第４，７７２．８２０号は共に表示可 能な各位置の水平座標（横座標）を与える非常に多くの電気的および物理的に独 立した水平方位素子からなるグリッドを使用している。前記特許におけるグリッ ド素子は絶縁層によりカソード素子から間隔がとられている。しかしながら、コ ネクタ終端および／もしくはスクリーン搭載ドライバ回路への電気的接続はカソ ード素子と同じ平面内にある、すなわち表示面上に堆積される。したがって、各 グリッド素子はグリッド面から絶縁層により間隔のとられたスクリーン面までの 導電経路を持たなければならない。さらに、グリッドコネクタ／接続およびカソ ードコネクタ／接続が共に一表面上、すなわち表示領域周辺、に配置されるため この境界領域は混雑化する。

したがって、グリッド面から表示面までの導体経路を必要としない電気泳動ディ スプレイ、すなわちコネクタ終端／接続と同じ面内に配置できる垂直ディスプレ イ導体を提供することが本発明の目的である。

電気泳動ディスプレイスクリーンの表示領域周辺において回路部品と導体経路の 混雑度を緩和することも本発明の目的である。

非常に多くの垂直ディスプレイ素子の各ドライバ回路への接続を簡単化すること により一層容易に経済的に製造することができる電気泳動ディスプレイに提供す ることかさら（こもう一つの目的である。

発明の開示 従来の電気泳動ディスプレイの問題点や欠点は少くとも一部透明とされた部分を 有し電気泳動流体を収容する液密エンベロープを含む本発明により克服される。

流体中にピグメント化された粒子が懸濁されている。エンベロープは水平部材か ら電気的に絶縁されて第２の面内に配置された複数個の細長い実質的に平行な垂 直導体部材だけでなく、第１の面内に配置された複数個の細長い実質的に平行な 水平導体部材も含んでいる。第１および第２の面は実質的に平行であり、第１お よび第２の面に直角な線に沿って眺めた場合水平部材および垂直部材は複数個の 交点を有するマトリクスを形成する。全点において実質的に電気的等電位である グリッドが水平および垂直部材間に電気的に絶縁されて間挿されている。グリッ ドには流体を通すことができる複数個の小孔が設けられている。水平および垂直 部材の各々を電気的に選択的に帯電させて流体内で粒子の移動を誘起することが でき、粒子はエンベロープの透明部を介して少くとも部分的に目に見えるように される。

図面の簡単な説明 本発明を良く理解してもらうために、添付図に関して実施例の詳細説明を行い、 ここに、 第１図は本発明の実施例に従って流体収容エンベロープを構成するように組立て た場合にエンベロープの内部に来る３極管型電気泳動ディスプレイパネル面板の 内面の平面線図。

第２図は本発明の実施例に従って流体収容エンベロープを構成するように組立て た場合にエンベロープの内部に来る３極管型電気泳動ディスプレイパネル背面板 の内面の平面線図。

第３図は間挿封止壁として組立てられた第１図の面板および第２図の背面板を使 用して流体収容エンベロープとして組立てられた電気泳動ディスプレイパネルの 断面図。

第４図は第１図、第２図、第３図に示す本発明に従って構成された仮想的な３カ ソード素子×３アノード素子電気泳動デイスプレイに対する電圧状態セットの行 毎シーケンス例であり、各行の最初の列にはその行の後続列に記載された電圧状 態セットにより生じるディスプレイ上で観察可能な効果が記載されている。

第５図は第４図の場合と同じ仮想的３Ｘ３デイスプレイについて、第４図の電圧 状態セットを逐次想定した場合に生じるスクリーン出力像を示す線図。

実施例 第１図に本発明による電気泳動ディスプレイパネル１２（第３図参照）の面板ｌ Ｏの裏面すなわち内面を示す。

第２図に示す背面板上のアノード導体は第３図に破線で示されている。代表的に 面板ＩＯはガラスにより形成されて基板として作用しその上に従来の堆積および エツチング技術を使用して複数個の独立した導電性カソード部材＋４（水平行） が堆積される。好ましくは、カソード、部材１４は米国特許第４，７４２，３４ ５号に記載されているようにインジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）で作られ、前記 特許は参照としてここに組み入れられており、カソード部材１４を形成する方法 が例示されている。グリッド１６がカソード部材１４に重畳されており中間に存 在するホトレジスト層１８によりそこから絶縁されている（第３図参照）。グリ ッド１６は等電位素子である、すなわちグリッド全体が電気的に連続している。

グリッド１６はスパッタリング技術等によりホトレジスト層１８にニッケル等の 金属を被覆し、次に金属層を介して複数個の小孔２０を選択的にマスキングおよ びエツチングするか、あるいは複数本のグリッド線を一方向に堆積し次にそれと 導電関係においてもう１組のグリッド線をそれに直角に重畳させることにより形 成することができる。

どの方法を使用しても、好ましくは得られるグリッド１６の小孔サイズはおよそ １０μｍ、小孔の中心間間隔はおよそ２０μｍ、グリッド厚はおよそ３０００人 とされる。グリッド１６にはそこから電圧源受電端子２４までの１本の導体経路 ２２が設けられている。したがって、ディスプレイの動作中に全体グリッド１６ がその全域にわたって一電位に維持される。これはディスプレイのイレーズ、ホ ールドおよびライト動作に対応する動作中にさまざまな電圧をとることができる 個別素子からなる従来のグリッド構造とは対照的である。本発明では従来の個別 グリッド素子の替りに電気的および物理的に個別のアノード素子２６を使用して （第２図参照）表示動作が生しる位置を指定する水平座標（横座標）が得られる 。

グリッド１６およびカソード素子１４に対するアノード素子２６ａの組立位置を 第１図に破線で示す。従来のディスプレイ、例えば米国特許第４．７４２，３４ ５号参照、と同様に各カソード部材１４はディスプレイドライバ回路３０との接 続を容易にする素子を単に拡大しただけの接続パッド２８内の一端において終止 する。もちろん、接続３２が例えばカソード素子１４と同じ動作でプリントされ る場合には、接続パッド２８は不要である。

後記するように、アノード素子２６についても同じことが言える。実施例では、 参照としてここに組み込まれている米国特許第４，７７２．８２０号の教示に従 って代表的な行ドライバ回路３０が面板１０に固着されている。

米国特許第４，７７２．８２０号に記載されているように、実際のディスプレイ では非常に多くのこのような回路が使用される。図示するカソード部材１４の個 数、すなわち３個、はもちろん説明を容易にするために著しく低減したものであ り、実際のディスプレイではこのようなカソード部材１４は２，２００個程度使 用される。説明の都合上、入力端子３４は各ドライバ回路３０に接続して示され ている。このような入力端子３４の個数および配置を示すもっともらしい例が米 国特許第４，７７２゜８２０号に記載されている。

第２図に本発明による電気泳動ディスプレイパネル１２の背面板３６の前面即ち 内面を示す（図３参照）好ましくは背面板３６はガラスにより形成され、その上 に複数個の独立導電アノード部材２６（垂直列）を堆積させる基板となる。好ま しくは、アノード部材２６はクロム等の金属により形成される。それらはカソー ド部材１４てはなくアノード部材２６を駆動するという事実の他に、アノードデ ィスプレイドライバ回路３８、アノード素子接続パッド４２から回路３８への接 続４０、およびアノード入力端子４４はカソード部材１４に接続され第１図に関 して説明した対応する素子と同じ形状および機能を有している。アノードドライ バ回路３８およびアノード入力端子４４だけてなく、アノード部材２６、その接 続パット４２、およびアノードのドライバ回路４０との任意の接続の全てが背面 板３６の表面上に存在している。

この構成ではさまざまな面に存在する素子間で多くの電気的接続を行う必要がな い。したがって、個別グリッド部材の替りにアノード部材２６を使用して表示座 標対の横軸を確立すれば、２面間の望ましくない接続が解消される。さらに、垂 直アノード部材２６とその接続およびトライバ回路が面板ｌＯではなく背面板３ ６上に配置されるため、面板周辺の混雑度はほぼ半減される。

第３図に周辺封止壁４６に封止可能に組立てられて誘電流体／ピグメント粒子懸 濁（図示せず）を収容するエンベロープを形成する第１図および第２図の面板ｌ Ｏおよび背面板３６を示す。面板ｌＯ１背面板３６および壁４６はにかわ、加熱 封止もしくは任意他の従来の方法により再封止接合されて封止ガラスエンベロー プが形成される。グリッド１６の小孔２０はグリッド１６および絶縁ホトレジス ト層１８を貫通しており、電気泳動流体は小孔２０を介してカソード部材１４と 接触することが判る。ホトレジスト層１８を貫通して小孔２０を延在させること は米国特許第４，７４２，３４５号に記載された従来の工程および樹脂で行うこ とができる。カソード部材１４、絶縁１１ｉ１８、グリッド１６、およびアノー ド部材２６は説明を判り易くするために全て誇張して示されている。実際上、好 ましくは、カソード部材はおよそ１２００人厚、グリッド１６はおよそ５００人 厚１アノード部材２６はおよそ３０００人厚でグリ。したがって、カソード部材 １４、グリッド１６およびアノード部材２６に電圧を印加することにより、誘電 流体中に懸濁されたピグメント粒子を選定されたカソードおよびアノード部材の 交点付近に累積させたりそこから拡散させてこれらの電圧を可視表示へ変換する ことができる。グリッド１６およびアノード素子２６の各機能を除くこれらの特 長は米国特許第４，７４２，３４５号に従ったものであり、ディスプレイ１２の 組立体および機能に関する詳細についてはこの特許を参照されたい。

次に、仮想した３×３デイスプレイに印加される電圧の表を第４図に示す。各行 は３個のカソード部材（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）および３個のアノード部材（ＣＩ、 Ｃ２、Ｃ３）に印加されるある組合せの電圧により生じるディスプレイ上の効果 を示す。全ての電圧セットにおいてグリッド電圧は一定に保持される。電圧ｖ１ 、Ｖ２、Ｖ３はアノード素子２６からグリッド１６およびカソード素子１４まで の間隔の関数となる。この間隔は表示点においてこのような素子間での静電界の 拡がりを最小源に抑えるように選定され、このような拡がりによって解像度が低 下する。面板１０と背面板３６間の間隔を３ｍｍとすると、適切な電圧値はおよ そ次のようになる。Ｖｌ＝５０Ｖ、Ｖ２＝ｌ　８Ｖ、Ｖ３＝Ｉ　ＯＶ、グリッド １６はおよそ一４ｖに維持される。

本発明により構成される仮想３Ｘ３デイスプレイに第４図の表に示す電圧セット シーケンスを印加して得られる仮想３×３デイスプレイ上の視覚効果を第５図に 示し、黒いブロックは書込みすなわち“ＯＮ″状態における表示ビットを表わし ている。

ここに記載した実施例は単なる説明用であり、同業者ならば請求の範囲に示す発 明の精神および範囲内でさまざまな変更や修正が可能である。

ＣＩ　Ｃ２Ｃ３ 補正書の写しく翻訳文）提出書く曲法組８４条の８）

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．電気泳動ディスプレイ装置において、該装置は、（ａ）少くとも一部透明な 部分を有する液密エンベロープと、 （ｂ）前記エンベロープ内に収容されピグメント化された粒子が懸濁されている 電気泳動流体と、（ｃ）前記エンベロープ内に収容され第１の面内に配置された 複数個の細長い実質的に平行な水平導体部材と、（ｄ）前記水平部材から電気的 に絶縁され第２の面内に配置されている複数個の細長い実質的に平行な垂直導体 部材であって、前記第１および第２の面は実質的に平行であり、前記水平部材と 前記垂直部材は前記第１および第２の面に直角な線に沿って眺めた場合に複数個 の交点を有するマトリクスを形成する前記複数個の細長い垂直導電部材と、 （ｅ）全ての点において実質的に等電位であって前記水平および垂直部材間に電 気的に絶縁されて間挿されているグリッドであって、前記グリッドには前記流体 を通すことができる複数個の小孔が設けられ、前記グリッド、前記水平部材およ び前記垂直部材の各々を選択的に帯電させて前記流体内で前記粒子の移動を誘起 することができ、前記粒子は前記エンベロープの少くとも一部透明な部分を介し て少くとも部分的に目に見えるようにされる前記グリッド、 を具備する電気泳動ディスプレイ装置。
2. ２．請求項１記載の装置において、前記エンベロープは実質的に平坦な面板を含 み、その中央部は前記エンベロープの前記少くとも一部透明部分であり、前記面 板は前記水平部材を前記第１の面内に支持する基板を形成する電気泳動ディスプ レイ装置。
3. ３．請求項２記載の装置において、前記エンベロープは背面板を含み、前記背面 板は前記垂直部材を前記第２の面内に支持する基板を形成する電気泳動ディスプ レイ装置。
4. ４．請求項３記載の装置において、さらに前記水平部材に重畳する絶縁材層を含 み、前記グリッドは前記水平部材末端の前記絶縁材層上に堆積されている電気泳 動ディスプレイ装置。
5. ５．請求項４記載の装置において、前記絶縁材層を複数個の穴が貫通していて前 記流体を前記水平部材に接触させることができる電気泳動ディスプレイ装置。
6. ６．請求項５記載の装置において、前記穴は少くとも一部前記グリッドの前記小 孔と連絡されて前記流体が前記小孔を通って前記穴へ流れるようにされる電気泳 動ディスプレイ装置。
7. ７．請求項６記載の装置において、前記電気泳動ディスプレイは３極管型デバイ スであり、前記水平部材はカソードを構成し、前記グリッドは前記３極管のグリ ッドであり前記垂直部材はアノードを構成する電気泳動ディスプレイ装置。
8. ８．請求項７記載の装置において、さらに前記面板および背面板間に側壁が間挿 され封止可能に固着されて前記液密エンベロープを形成する電気泳動ディスプレ イ装置。
9. ９．請求項８記載の装置において、前記面板はガラスであり、前記水平部材はイ ンジウム−錫−酸化物からなる電気泳動ディスプレイ装置。
10. １０．請求項９記載の装置において、前記背面板はガラスであり前記垂直部材は 少くとも一部クロムからなる電気泳動ディスプレイ装置。
11. １１．請求項６記載の装置において、前記複数個の水平部材および前記複数個の 垂直部材の各々が関連する電圧源に電気的に接続される一端および自由端を有す る電気泳動ディスプレイ装置。
12. １２．請求項１１記載の装置において、引き続く前記水平部材の前記接続端およ び前記自由端は前記面板の表面上に互いに近接配置されている電気泳動ディスプ レイ装置。
13. １３．請求項１２記載の装置において、引き続く前記垂直部材の前記接続端およ び前記自由端は前記背面板の表面に互いに近接配置されている電気泳動ディスプ レイ装置。
14. １４．請求項１１記載の装置において、さらに少くとも１個の行表示ドライバ回 路が前記面板に固着されて前記水平部材に電気的に接続されている電気泳動ディ スプレイ装置。
15. １５．請求項１４記載の装置において、さらに少くとも１個の列表示ドライバ回 路が前記背面板に固着されて前記垂直部材に電気的に接続されている電気泳動デ ィスプレイ装置。
16. １６．請求項１５記載の装置において、前記水平部材、前記少くとも１個の行表 示ドライバ回路およびその間の前記電気的接続は全て実質的に前記第１の面内に 存在する電気泳動ディスプレイ装置。
17. １７．請求項１６記載の装置において、前記垂直部材、前記少くとも１個の列表 示ドライバ回路、およびその間の前記電気的接続の全てが実質的に前記第２の面 内に存在する電気泳動ディスプレイ装置。
18. １８．請求項１７記載の装置において、さらに前記少くとも１個の行表示ドライ バ回路の前記第１の面内で前記面板上に入力端子が配置されている電気泳動ディ スプレイ装置。
19. １９．請求項１８記載の装置において、さらに前記少くとも１個の列表示ドライ バ回路の前記第２の面内で前記背面板上に入力端子が配置されている電気泳動デ ィスプレイ装置。