JP2000171839A - 電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強いメモリー保持力を有し、消費電力を低減
できる電気泳動表示装置を提供する。 【解決手段】 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基板と第２基板の間に設けら
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電極と第２電極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、第１電極と第２電極は第１基板と水平な方向及び
垂直な方向に位置をずらして第１基板上に積層され、且
つ第１電極と第２電極は第１基板と水平な方向に重なる
領域を有し、且つ第１電極と第２電極上の該透明絶縁性
液体と接する面が第１基板と垂直方向において段差を有
している電気泳動表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【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．Ｌｅｅ
ｓ）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７
４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７
３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７
１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１
０６、第１基板１０１は着色されている。第１電極１０
４、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１
０８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１
０４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１
０４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１０
６、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１０
５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１
０８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基板と第２基板のいずれかに設けられた第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電極と第２電極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、第１電
極と第２電極は第１基板と水平な方向及び垂直な方向に
位置をずらして第１基板上に積層され、且つ第１電極と
第２電極は第１基板と水平な方向に重なる領域を有し、
且つ第１電極と第２電極上の該透明絶縁性液体と接する
面が第１基板と垂直方向において段差を有する構成をと
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いことが望ましい。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（ＰＥ
Ｔ）、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２００
μｍ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８
１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、８０μ
ｍ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〜２
μｍ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８０
Ｖ、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）製造工程が、基板平面上への成膜、フォトリソグ
ラフィプロセスによりパターニングなどの極めて平易で
一般的な工程の繰り返えしであるため、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た
め、製造コストを非常に低く抑えることができる。 （３）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。 （４）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。 （５）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基板の貼合わせにおいて微小な位置合わせを行う必
要がない。

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C094 AA06 AA12 AA22 AA43 AA44 AA48 AA54 BA09 BA12 BA75 BA76 BA82 BA84 CA24 DA13 DB01 DB02 EA04 EA06 EB02 EC02 EC03 EC04 ED02 ED11 ED13 FA01 FA02 FB03 FB04 FB16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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基板と第２基板のいずれかに
   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電極と第２電極の間を移動す
   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、第１電極と第２電極は第１基板と水平な方
   向及び垂直な方向に位置をずらして第１基板上に積層さ
   れ、且つ第１電極と第２電極は第１基板と水平な方向に
   重なる領域を有し、且つ第１電極と第２電極上の該透明
   絶縁性液体と接する面が第１基板と垂直方向において段
   差を有していることを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 【請求項２】 更に、前記第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請求項１に記載の電気泳動表
   示装置。
3. 【請求項３】 更に、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請求項２に記載の電気泳動表
   示装置。
4. 【請求項４】 更に、前記第１電極及び第２電極を被覆
   するように第１基板上に配置された絶縁層を有する請求
   項１乃至３のいずれかの項に記載の電気泳動表示装置。
5. 【請求項５】 前記第１電極、第２電極、第１基板及び
   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請求項１乃至４の
   いずれかの項に記載の電気泳動表示装置。
6. 【請求項６】 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
   ている請求項１乃至４のいずれかの項に記載の電気泳動
   表示装置。
7. 【請求項７】 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請求項６に記載
   の電気泳動表示装置。
8. 【請求項８】 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請求項１乃至７のいずれかの項
   に記載の電気泳動表示装置。
9. 【請求項９】 前記第１基板及び第２基板がポリマーフ
   イルムである請求項請求項１乃至８のいずれかの項に記
   載の電気泳動表示装置。
10. 【請求項１０】 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９のいずれか
    の項に記載の電気泳動表示装置。