(57)【要約】【課題】  低電圧で駆動表示し、表示した画像を長時間に亘って安定して保持させる電気泳動表示装置を提供する。【解決手段】  電気泳動表示装置１０１が、第一基板１及び第二基板２を対向する位置に備え、第一基板１の内側に配設された第一電極３と、第二基板２の内側に配設された第二電極５と、これら第一電極３及び第二電極５の内側を覆うように形成された荷電膜７と、複数の帯電粒子６が分散され且つ上記対向する荷電膜７の間隙に配置された絶縁性液体１０とにより構成され、更に上記荷電膜７が形成する定着面４上に電界密度の差異を生じさせる凹部９を形成することにより、表示した画像を長時間に亘って安定して保持させる。【選択図】      図１
2006215473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が画素ごとに分割された一組の電極と、該電極間に配置された絶縁性液体中に分散される帯電粒子と、前記一組の電極の夫々を覆い、誘電体材料からなって前記帯電粒子を定着させる定着面を形成する一組の荷電膜と、を備え、前記電極間に電圧を印加することによって前記帯電粒子を一組の前記定着面のいずれかに移動させ、前記電極間の電圧を非印加の状態にした際は前記帯電粒子を夫々の定着面に定着させる電気泳動表示装置において、
前記荷電膜は、前記定着面上に電界密度の差異を生じさせる差異発生部を有する、
ことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】
前記差異発生部は、前記定着面より凹むように前記荷電膜に形成された凹部からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記荷電膜を貫通してなる、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気泳動表示装置。
【請求項４】
前記凹部に埋設され、前記荷電膜とは異なる帯電性を有する埋設部材を備える、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電気泳動表示装置。
【請求項５】
前記埋設部材は、非帯電性の材料からなる、
ことを特徴とする請求項４に記載の電気泳動表示装置。
【請求項６】
前記埋設部材は、前記荷電膜とは逆極性を有する材料からなる、
ことを特徴とする請求項４に記載の電気泳動表示装置。
【請求項７】
前記凹部は、前記帯電粒子が嵌入しない形状に形成された、
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
【請求項８】
前記荷電膜は、複数の凹部を有し、該複数の凹部は前記定着面上で斉一な配置形状をなすように形成される、
ことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
【請求項９】
前記荷電膜は、エレクトレット材料によって形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動表示装置に係り、特に液体中の帯電粒子を移動させて表示を行なうものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対向する一対の基板間に移動可能な帯電性の粒子を配置し、これらの粒子を電圧の印加によって移動させることに基づいて表示を行なう電気泳動表示装置が提案されている。この電気泳動表示装置においては、表示状態を長時間に亘って安定的に保持させる機能の実現が所望されていることから、電荷の保持機能に優れたエレクトレット膜等の荷電膜を利用したもの（特許文献１参照）が提案されている。
【０００３】
図６は、エレクトレット膜を用いた従来の電気泳動表示装置の一例を示す断面図である。図６に示す電気泳動表示装置１０４は、対向する２枚の基板２１，２２と、これら基板間の画素を区切るスペーサー２９と、基板２１，２２の夫々の内側に設けられた電極２３，２５と、これら２つの電極を覆うように設けられた定常的な帯電を有するエレクトレット膜２７と、このエレクトレット膜２７の内側に封入され且つ正帯電された帯電粒子２６が分散された着色液体３０とにより構成される。
【０００４】
この電気泳動表示装置１０４において、例えば電極２５に負の電圧を印加した際には、電極２５の近傍に帯電粒子２６が移動することで着色液体３０の色が視認される。一方、電圧の印加を停止した際には、エレクトレット膜２７が有する帯電性によって帯電粒子２６とエレクトレット膜２７との間に引力が働き続け、帯電粒子２６は電圧印加時に移動した位置の近傍に滞留する。これにより、帯電粒子２６を移動させる場合の電圧値と滞留させる場合の電圧値との間に閾値を設定できると共に、エレクトレット膜２７が生じる引力により、電圧非印加時の表示保持時間を長く保つように改善がなされている。
【０００５】
また、対向する２枚の透明表示基板間と隔壁にて形成され、これら基板間の内側には夫々対向する位置に透明表示電極が設けられた電気泳動表示装置も提案されている（特許文献２参照）。このものは、それら２つの透明表示電極を夫々定常的に帯電（例えば負帯電）を有する荷電膜で覆い、更にその内側には例えば正帯電された着色帯電粒子を分散させた着色絶縁性液体が封入されて構成されている。そして、上記透明表示電極の一方に負電荷、他方に正電荷を誘導することによって、着色帯電粒子を負電荷を誘導した電極側に定着させる。その後、両方の透明表示電極を開放或いはショートさせることで静電引力が消失したとしても、荷電膜の有する表面電荷の静電引力により、着色帯電粒子は引き続き保持状態が維持される。これにより、単純マトリックス駆動のように、実効的には回路の開放状態を維持できないような場合であっても長時間安定したメモリー性を実現している。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３６１２７５８号明細書
【特許文献２】特開２０００−２５８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載されるような、対向した位置に配設された２つの電極を、表面電荷が互いに同極性の荷電膜によって覆う構成とした従来の電気泳動表示装置にあっては、電圧非印加時における表示保持時間を長期化させようとした際に、対向した位置にある荷電膜が形成する電界が互いを打ち消し合うように働くため、荷電膜と帯電粒子との間に十分な引力を生じさせるには、大きな表面電位を必要とするという問題があった。
【０００８】
また、エレクトレット膜等の荷電膜が各電極の全体を覆わずに、画素単位や図柄等の形状にパターニングされたような場合には、このパターニングされた荷電膜の外周部において電界が多く発生するが、外周部より内側の荷電膜の面上に発生する電界は外周部のものに比して少ないものとなる。すなわち、エレクトレット膜等の荷電膜であっても、その位置によって電界の発生は一様ではなく、上述したようなパターニングを行なった基板にて帯電粒子を移動させる際には、低電圧で且つ一定した電圧の閾値を付与することができないという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、低電圧で画像表示を行なうことが可能で、且つ電圧の非印加時であっても長時間に亘って画像表示を保持することが可能な電気泳動表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも一方が画素ごとに分割された一組の電極と、該電極間に配置された絶縁性液体中に分散される帯電粒子と、前記一組の電極の夫々を覆い、誘電体材料からなって前記帯電粒子を定着させる定着面を形成する一組の荷電膜と、を備え、前記電極間に電圧を印加することによって前記帯電粒子を一組の前記定着面のいずれかに移動させ、前記電極間の電圧を非印加の状態にした際は前記帯電粒子を夫々の定着面に定着させる電気泳動表示装置において、前記荷電膜は、前記定着面上に電界密度の差異を生じさせる差異発生部を有する、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる電気泳動表示装置によれば、一組の電極を夫々覆い、且つ電圧印加時に移動する帯電粒子を定着させる定着面を形成する荷電膜が、その定着面上に電界密度の差異を生じさせる差異発生部を有するので、低電圧で画像を駆動表示できると共に、電圧の非印加時にあっても長時間に亘って表示画像を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態にかかる粒子移動型表示装置である電気泳動表示装置を図１ないし図３に沿って説明する。図１は第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の構成及び表示状態の例を表す概略断面図、図２はエレクトレット膜に形成する凹部の第１の例を示す説明図、図３はエレクトレット膜に形成する凹部の第２の例を示す説明図である。
【００１３】
図１に示す電気泳動表示装置１０１は、第一基板１及び第二基板２を対向する位置に備え、第一基板１の内側に配設された第一電極３と、第二基板２の内側に配設された第二電極５と、これら第一電極３及び第二電極５の内側を覆うように形成された荷電膜７と、更に、複数の帯電粒子６が分散され且つ対向する上記荷電膜７の間隙に配置された絶縁性液体１０とにより構成される。なお、この電気泳動表示装置１０１は、帯電粒子６を第一電極３及び第二電極５間の上下移動させることで画像表示を行なうことにより、上下型電気泳動表示装置という。
【００１４】
上記２つの基板１，２と電極３，５とのセットは、その少なくとも一方を実質的に光透過率の高い透明な材料を用いれば足り、本実施の形態では、可視光の透過率が高いガラスを第一基板１に、同じく可視光の透過率が高い酸化インジウムすず（ＩＴＯ）を第一電極３に用いている。また、第二電極５にはアルミニウムを用い、第二基板２にはガラスを用いている。また、第一電極３及び第二電極５のうち少なくとも一方が画素毎に分割されているとよく、本実施の形態においては、第二電極５が画素毎に分割されているものとする。
【００１５】
絶縁性液体１０には、絶縁性の高い非極性溶媒であるイソパラフィンを青色の染料で着色したものを用い、帯電粒子６には、絶縁性液体１０等の分散媒中で良好な帯電特性を示すＴｉＯ２を用いる。なお、帯電粒子６の粒径は、通常０．０１〜５０．０［μｍ］程度のものを用いるが、好ましくは０．１〜１０．０［μｍ］程度のものを用いるとよい。また、絶縁性液体１０中には、アルミナ、シリカ等の有極性イオン吸着剤が添加されていることが望ましく、本実施の形態においてはアルミナを用いるものとする。この有極性イオン吸着剤の添加によって絶縁性液体１０中のイオン濃度は低く抑えられ、体積抵抗率として１Ｅ＋１２［Ω・ｃｍ］から１Ｅ＋１５［Ω・ｃｍ］程度の高い絶縁性が維持される。従って、イオン吸着によるエレクトレット膜の表面電荷の減少を無視することができるようになる。
【００１６】
荷電膜７には、定常的な帯電状態が保持されるような、例えばエレクトレット材料からなるエレクトレット膜や自発分極を為す誘電体材料（特に強誘電体材料等）が用いられる。このエレクトレット膜は、分極電荷を長期に亘って凍結・保持することにより、一方の面には正電荷が帯電し、他方の面には負電荷が帯電した状態となり、その外側には電界が生じる。この性質により、帯電粒子６は、第一電極３及び第二電極５に電圧が印加されない状態にあっても荷電膜７の引力のみによって引き付けられ、そのまま保持された状態が継続する。なお、本明細書中においては、上記荷電膜７の材料としてエレクトレット材料を用いるため、以下、荷電膜７をエレクトレット膜７として表記する。
【００１７】
エレクトレット膜７は、図１に示すように、夫々その表面から第一電極３又は第二電極５まで達した貫通孔である複数の凹部（差異発生部）９を有する。この貫通孔である凹部９を有することにより、エレクトレット膜７にはその外周に位置する端部だけでなく、その面内にも角状の端部を有することとなる。元々エレクトレット膜７の端部近傍では電界密度に差異が生じ、電界密度が高くなる性質があることから、上記した凹部９近傍の電界強度は強くなる。この性質により、凹部９を有さない場合のエレクトレット膜７の表面電荷密度が低いものであったとしても、エレクトレット膜７の面内に凹部９が形成されることによって凹部９近傍に強い電界を生じることとなり、帯電粒子６に加わる引力が大きくなる。なお、第一電極３及び第二電極５の電圧印加に際し、これらの近傍に帯電粒子６が移動し、エレクトレット膜７の表面近傍にそのまま帯電粒子６が分布・保持されるため、エレクトレット膜７の表面近傍を定着面４とする。
【００１８】
この凹部９は、各エレクトレット膜７の面上に等間隔のストライプ状となるように形成されており、その大きさは、凹部９の開口幅に帯電粒子６が嵌入しないように、凹部９の開口幅が帯電粒子６の直径より短いものとしている。これは、仮に帯電粒子６が凹部９に嵌入したような場合には、各電極によって生じる引力または斥力の影響が帯電粒子６に及びにくくなり、その移動及び定着が円滑に行なわれなくなることを防ぐためである。また、併設される凹部９毎の間隔（すなわち、各エレクトレット膜７の幅）は、帯電粒子６の略直径程度に形成する。
【００１９】
次に、図１に示した電気泳動表示装置１０１の動作について説明する。
【００２０】
電気泳動表示装置１０１は、上述した構成により、対向して配置される第一基板１及び第二基板２の間隙に配置された帯電粒子６に対して、不図示の電圧印加手段により第一電極３及び第二電極５に電圧を印加し、帯電粒子６を移動させることによって画像表示を行なう。
【００２１】
例えば、第一電極３を接地電位にして第二電極５に対して帯電粒子６と同極性で閾値以上の電圧を印加した際には、図１の画素Ａａに示すように、帯電粒子６は第一電極３の近傍に移動するため、観察者からは帯電粒子６の色が視認（図１における上方視）される。ここで、上記閾値とは、エレクトレット膜７の引力より強い引力を生じさせるために必要とする電圧の境界値のことをいう。また、第二電極５に帯電粒子６と逆極性で閾値以上の電圧を印加した際には、図１の画素Ｂａに示すように、帯電粒子６は第二電極５の近傍に移動するため、観察者からは絶縁性液体１０の青色が視認されるようになる。
【００２２】
更に、上述したエレクトレット膜７が生じる引力をより詳しく説明すると、図１に示す画素Ｂａ側の凹部９の１つに対して、或る１つの帯電粒子６が定着し保持される場合、帯電粒子６は矢印Ｌ１方向への強い引力と、矢印Ｌ２方向への弱い斥力を受ける。これらの力を足し合わせた際に、全体として帯電粒子６に対する引力として働くため、帯電粒子６が凹部９すなわち定着面４に対して定着し、保持されることとなる。このとき、隣り合う凹部９毎の間隔は、帯電粒子６の略直径程度に設けられているため、帯電粒子６はエレクトレット膜７の全面（図１に示す画素Ｂａにおける第二電極５側の定着面４の全面）において略均一の力で引き付けられると共に高密度で保持される。
【００２３】
一方、第一電極３及び第二電極５に対して閾値以下の電圧が印加された場合、もしくは電圧が印加されない場合には、各電極の近傍に予め移動していた帯電粒子６は、凹部９の近傍に働く引力によってそのまま凹部９に引き付けられた状態で保持される。これにより、直前に電圧が印加された際の表示画像が長時間（半永久的）に亘って保持されることとなる。
【００２４】
なお、エレクトレット膜７の表面に帯電粒子６と逆極性の電荷が帯電されている場合には、帯電粒子６は各凹部９に挟まれたエレクトレット膜７の表面部に引き付けられる。このため、凹部９が帯電粒子６の直径程度の距離に配置された際には、上述した図１の場合と同様凹部９は前述した定着面４の全面で高密度で、且つ略均一の力で帯電粒子６を引き付けることとなる。
【００２５】
ところで、上記図１に示した電気泳動表示装置１０１における凹部９の配置形状を上方視にて示すと、図２のようになる。
【００２６】
図２では、細長い矩形をなす複数の凹部９が、帯電粒子６の略直径程度の等間隔のストライプ状に規則的に併設されている。また、他の配置形状の例としては、図３に示すような、円形をなした複数の凹部９が、帯電粒子６の略直径程度の長さの辺を有する正三角形を描くように規則的に配設されるものもある。エレクトレット膜７に定着される帯電粒子６は、これら図２又は図３に示すような配置形状の凹部９に引き付けられて配列された際に、帯電粒子６毎の間隔が詰まって高密度な状態となり、表示コントラストはより良好なものとなる。
【００２７】
次に、本実施の形態における電気泳動表示装置の製造法について説明する。
【００２８】
エレクトレット材料としては、ガラス等の無機材料を含む誘電体全般が挙げられるが、量産性の点からは印刷プロセスに対応可能な有機ポリマー材料がより好適である。テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ−ＦＥＰ，Ｔｅｆｌｏｎ−ＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が特に性能の面で優れており、その他ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等も好適である。
【００２９】
以下、エレクトレット材料についてさらに詳しく説明する。
【００３０】
エレクトレットの成因は、分極の形成とその凍結にある。凍結可能な分極としては、
１．誘電体内に含まれるイオンの微視的或いは巨視的変位とによる電荷分離、
２．極性基等によって構成される分子内永久双極子の外部電界による異方性配向、
３．コロナ放電電極または電極−誘電体間の空隙で発生するコロナ放電による電荷注入、
によるものが代表的である。
【００３１】
イオン電荷分離または双極子配向による分極電荷は、外部電界印加電極とは異なる極性のヘテロ電荷となり、コロナ放電注入による分極電荷は同じ極性のホモ電荷となる。熱刺激電流（ＴＳＣ）による測定によれば、誘電体内部、特に表面近傍に存在する結晶粒界等の不整合部分に存在する電子、ホール、イオンの深いトラップ等が分極電荷凍結の原因になっていると考えられている。
【００３２】
エレクトレットを形成するには種々の方法がある。代表的な方法として、
１．誘電体を軟化温度、または溶融温度近傍まで加熱し、高電界ＤＣを印加しながら冷却する方法（サーモ・エレクトレット法）、
２．誘電体表面にコロナ放電させるか、絶縁破壊電圧に近い高電界ＤＣ（〜１０６Ｖ／ｃｍ）を室温で印加する方法（エレクトロ・エレクトレット法）、
３．絶縁体に真空中で高エネルギー放射線（電子線、γ線）を照射する方法（ラジオ・エレクトレット法）、
４．光照射中に高電圧ＤＣを印加する方法（フォト・エレクトレット）、
５．加圧・延伸等による機械的な変形による方法（メカノ・エレクトレット）、
等があげられる。
【００３３】
また、これらの方法のうち、サーモ・エレクトレット法で処理する際、エレクトレット膜７を非極性溶媒、より好ましくは駆動時に使用する溶媒中に浸漬させて処理をおこなってもよい。
【００３４】
なお、エレクトレット膜７に電荷密度の差異を生じる凹部９を形成するにはどのような方法を用いてもよい。例えば、前述したエレクトレット処理を行なう際に、表面の一部を被覆しておき、処理後に被覆を除去することでこの被覆分の電荷が小さくなるように形成してもよい。
【００３５】
また、エレクトレット材料の局所的な部分にエレクトレットを形成する処理を施すことにより、エレクトレット膜７に部分的に凹部９を形成するようにしてもよいし、また、予めエレクトレット材料を所望の形状、例えば貫通孔が形成された形状にパターニングしてからエレクトレット化処理を施すことで、上記貫通孔を凹部９として形成してもよい。
【００３６】
また、凹部９として、エレクトレット材料上に表面電荷密度が低い領域を設ける場合には、エレクトレット材料の面上或いは内部等の箇所に、帯電しにくい別の物質からなる層状の領域を成膜し、その後でエレクトレット化処理することで表面電荷密度が低い領域としてもよい。この上記した別の物質には、例えば、金属、もしくはエレクトレット処理条件において大きな分極を形成しないもの、もしくはエレクトレット膜に比して問題にならないほど体積抵抗率が低く、短い時間で帯電が消失してしまうような材料であれば樹脂や無機物など何を用いてもよい。また、全面をエレクトレット化処理した後に部分的に加熱・冷却し、部分的に表面電荷密度を下げるような処理を行なってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
以上説明したように、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０１によれば、第一電極３及び第二電極５を覆う定着面４を形成するエレクトレット膜７において、電界密度の差異を生じさせる凹部９を設けるので、電圧非印加時或いは電極間短絡時においても帯電粒子６を引き付けることができることにより、表示画像を長時間（半永久的）に亘って保持させることができるようになる。
【００３８】
また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０１によれば、エレクトレット膜７の形成する定着面４に凹部９を設けるので、微小な表面電荷密度にて帯電粒子６に引力を及ぼすことができるようになる。また、面内で引力を均一にできるため、必要以上に閾値の大きな領域がなく、電気泳動表示装置１０１による画像表示をより低い電圧にて駆動させることができるようになる。
【００３９】
また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０１によれば、エレクトレット膜７の形成する定着面４に、凹部９を斉一となるように配置するので、微小な表面電荷密度にて均一な引力を帯電粒子に及ぼすことができ、エレクトレット材料選択の幅を広げることができるようになる。
【００４０】
また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０１によれば、エレクトレット膜７に凹部９を設ける際に、凹部９は帯電粒子６が嵌入しないような大きさにするため、その幅は帯電粒子６の直径以下とし、且つ各凹部９に挟まれたエレクトレット膜７の幅は帯電粒子６の直径程度とするので、エレクトレット膜７の全面で帯電粒子６を密に保持させることができるようになる。
【００４１】
また、第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０１によれば、凹部９を凹み或いは貫通孔として配置し、凹部９内に埋設部材を備えるので、凹部９内に帯電粒子６が嵌入することを防ぐことができるようになる。
【００４２】
なお、第１の実施の形態においては、電気泳動表示装置１０１について画素Ａａ，Ｂａ間を隔てる部材を設けずに説明をおこなったが、隔壁等で画素や所定の空間を隔てる構成としてよいものとする。
【００４３】
また、第１の実施の形態において、電気泳動表示装置１０１は上下型電気泳動表示装置であるとして説明を行なったが、水平型電気泳動表示装置としてもよく、更に、基板を傾斜させて帯電粒子を斜めに移動させるような上記した型に含まれない表示装置としてもよい。ここで、水平型電気泳動表示装置とは、電気泳動表示装置１０１のように対向する基板に電極を夫々配置せずに、片側の基板に複数の電極を配置（例えば画素の中央と周囲）して帯電粒子を左右（水平）方向に移動させることにより、画像表示を行なう型の電気泳動表示装置をいう。
【００４４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置を図４を用いて説明する。図４は第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の構成及び表示状態の例を示す概略側面図である。但し、図１と共通する構成については同じ符号を付し、図１の説明を援用する。
【００４５】
図４に示す電気泳動表示装置１０２は、少なくとも光学特性及び帯電特性が異なる２種類以上の帯電粒子６ａ，６ｂが分散され、且つ可視光の透過率が高い透明な絶縁性液体１０が封止されている。上記帯電粒子６ａは白色で正極性に帯電し、上記帯電粒子６ｂは黒色で負極性に帯電し、更に、エレクトレット膜７の定着面４側の表面は正極性に帯電されている。図１に示した電気泳動表示装置１０１とは上述した点が異なっており、他の構成については電気泳動表示装置１０１と同様である。また、電気泳動表示装置１０２は、電気泳動表示装置１０１と同様、上下型電気泳動表示装置である。
【００４６】
この電気泳動表示装置１０２において、第一電極３を接地電位にして第二電極５に閾値以上の正極性の電圧を印加すると、図４の画素Ａｂに示すように、白色の帯電粒子６ａは第一電極３の近傍に移動するため観察者からは帯電粒子６ａの白色が視認される。
【００４７】
また、第二電極５に閾値以上の負極性の電圧を印加した際には、図４の画素Ｂｂに示すように、黒色の帯電粒子６ｂは第一電極３の近傍に移動するため観察者からは帯電粒子６ｂの黒色が視認される。
【００４８】
一方、閾値以下の電圧が印加された場合、もしくは電圧が印加されない場合には、第一電極３或いは第二電極５からの影響を受けないため、帯電粒子６ａ，６ｂは移動しない。
このとき、正極性に帯電した白色の帯電粒子６ａは、エレクトレット膜７の凹部９に引き付けられ続け、負極性に帯電した黒色の帯電粒子６ｂは前記エレクトレット膜の定着面４に引き付けられ続ける。これにより、上述した白色或いは黒色の何れであっても画素の表示状態が長時間に亘って安定して保持されることとなる。
【００４９】
以上説明したように、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０２によれば、第一電極３及び第二電極５を覆うエレクトレット膜７に凹部９を設け、少なくとも光学特性及び帯電特性が異なる２種類以上の帯電粒子６ａ，６ｂが分散された可視光の透過率の高い絶縁性液体１０が封止されるので、異なる極性を有した複数種類の帯電粒子を備える電気泳動表示装置においても表示画像を長時間に亘って保持させることができる。
【００５０】
また、第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０２によれば、正極性に帯電した帯電粒子６ａと負極性に帯電した帯電粒子６ｂとを対向する基板間に配置するので、エレクトレット膜７及びそれに形成される凹部９は、表面電荷と異なる極性を有する帯電粒子６ｂに対しても、同極性の帯電粒子と略同等の引力を生じ、長時間に亘って帯電粒子６ｂを保持することができる。
【００５１】
なお、第２の実施の形態においては、電気泳動表示装置１０２について画素Ａｂ，Ｂｂ間を隔てる部材を設けずに説明をおこなったが、隔壁等で画素や所定の空間を隔てる構成としてもよいものとする。
【００５２】
また、第２の実施の形態において、電気泳動表示装置１０２は、上下型電気泳動表示装置であるとして説明を行なったが、水平型電気泳動表示装置としてもよく、更に基板を傾斜させて帯電粒子を斜めに移動させるような上記した型に含まれない表示装置としてもよい。
【００５３】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置を図５を用いて説明する。図５は、第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の構成及び表示状態の例を示す斜視図である。但し、図１及び図４と共通する構成については同じ符号を付し、図１及び図４の説明を援用する。
【００５４】
前述までの図１及び図４における電気泳動表示装置１０１，１０２は、帯電粒子６を対向する夫々の基板側に移動させる（つまり上下に移動させる）ことで表示を行なう上下型電気泳動表示装置として説明を行なったが、本発明ではこれら電極の配置は特に制限されるものではない。そこで、本実施の形態では、水平型電気泳動表示装置の例を図５に沿って以下に説明する。
【００５５】
図５に示すように、電気泳動表示装置１０３は、第二基板２上には第二電極５及び絶縁層１１が設けられ、画素間の区切りには隔壁を兼ねた第一電極３が設けられる。この第一電極３の内側側面部及び第二電極５上の絶縁層１１の表面には、凹部９を有するエレクトレット膜７が配設される。第一電極３の内側側面部には凹部９が上下に向かうストライプ状に設けられ、第二電極５上では凹部９が格子状に設けられている。そして、上記エレクトレット膜７と第一基板１とによって囲まれる空間内には、複数の帯電粒子６が分散された透明な絶縁性液体１０が封止されている。
【００５６】
上記した構成を有する電気泳動表示装置１０３では、第一電極３を接地電位にして第二電極５に閾値以上の正極性の電圧を印加すると、図５の画素Ａｃに示すように、正極性に帯電された帯電粒子６は第一電極３の側面部近傍に移動する。このとき、帯電粒子６が黒色で、エレクトレット膜７及び凹部９が白色である場合には、観察者からは白色が視認される。
【００５７】
また、第二電極５に閾値以上の負極性の電圧を印加すると、図５の画素Ｂｃに示すように、帯電粒子６は第二電極５の表面近傍に移動する。これにより、帯電粒子６が黒色である場合には、観察者からは帯電粒子６の黒色が視認されることとなる。
【００５８】
一方、閾値以下の電圧が印加された場合、もしくは電圧が印加されない場合には、帯電粒子６は第一電極３或いは第二電極５による影響は受けず、エレクトレット膜７の凹部９近傍にそのまま引き付けられ続けるため、直前までの表示状態が長時間に亘って安定して保持されることとなる。
【００５９】
以上説明したように、第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置１０３によれば、画素間を区切る隔壁を兼ねた第一電極３と、第二電極５と、を夫々に覆うエレクトレット膜７に対して電界密度の差異を生じさせる凹部９を設けるので、水平型の電気泳動表示装置１０３においても低電圧での駆動が可能で、電圧非印加時或いは電極間短絡時においても表示画像を長時間に亘って保持させることができる。
【００６０】
なお、第３の実施の形態において、電気泳動表示装置１０３では、水平方向に設けられた第一電極３及び第二電極５間を黒色に着色した１種類の帯電粒子６のみを移動させる例を挙げて説明を行なったが、異なる色の２種類の帯電粒子を異なる極性に帯電して配置して移動させるようにしてもよい。
【００６１】
なお、以上で説明した、第１ないし第３の実施の形態においては、第一基板１及び第二基板２にガラスを用いるとして説明を行なったが、光の透過性が必要とされる材料を用いる場合にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルムの他、ガラス、石英等を用いることができ、光の透過性が必要とされない場合にはポリイミド（ＰＩ）などの着色されたものやステンレス等の金属等を用いることができる。また、金属を基板として用いる場合には、基板と、配線及び電極との間に絶縁層を設ける必要があることは言うまでもない。
【００６２】
また、第１ないし第３の実施の形態においては、第一電極３及び第二電極５に酸化インジウムすず、アルミニウムを用いるとして説明したが、第一電極３及び第二電極５は、パターニング可能な導電性材料であればどのようなものを用いてもよい。例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属や酸化インジウムすず（ＩＴＯ）等の酸化物、カーボンや銀ペースト、あるいは有機導電膜等を用いることができる。これら第一電極３及び第二電極５のうち、少なくとも光透過率が高い基板に配設されるものは、酸化インジウムすず等可視光の透過率が高いものを用いる必要がある。
【００６３】
また、第１ないし第３の実施の形態において、駆動方式に単純マトリクス駆動を採用する際には、第一電極３又は第二電極５を複数の画素をつなぐライン状に形成するとよい。また、これらの電極は何れの材料を用いて形成されるか特に制限されるものではなく、例えば、導電膜を成膜した後に公知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされたものであっても、導電性インクを用いて印刷されたものであってもよい。
【００６４】
また、第１ないし第３の実施の形態においては、帯電粒子６にＴｉＯ２を用いるとして説明を行なったが、絶縁性液体１０等の分散媒中で良好な帯電特性を示す材料であれば特に制限されるものではなく、例えば、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、カーボンブラック等の無機顔料や有機顔料等を用いることができ、更に、樹脂、顔料を含有させた樹脂、染料で染色させた樹脂等も用いることができる。
【００６５】
また、第１ないし第３の実施の形態においては、絶縁性液体１０にイソパラフィンを用いるとして説明を行なったが、他にもシリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の絶縁性の高い非極性溶媒を用いてもよい。また、着色された絶縁性液体１０としては、これらの液体を染料で着色させたものを用いることができる。
【００６６】
また、第１ないし第３の実施の形態においては、絶縁性液体１０中に有極性イオン吸着剤を添加するとして説明を行なったが、他にも絶縁性液体１０中に荷電制御剤を添加してもよい。かかる荷電制御剤としては、例えばモノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物等を用いることができる。また、絶縁性液体１０の中には、帯電粒子６同士の凝集を防ぎ、分散状態を維持するための分散剤を添加しておいてもよい。かかる分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、その他の無機塩、無機酸化物、或いは有機高分子材料等を用いることができる。
【００６７】
また、第１ないし第３の実施の形態においては、凹部９を貫通孔であるとして説明を行なったが、この凹部９のとり得る態様には、貫通孔のようなエレクトレット膜７に設けられた空間そのものを指す場合と、エレクトレット膜７以外の材料がこの空間に埋設された状態を指す場合とがあるものとする。更に、前者の凹部９が空間である場合には、エレクトレット膜７を貫通した空間である場合と、貫通せずに凹みをもっただけの空間の場合とがある。また、後者の凹部９にエレクトレット膜７以外の材料が埋設された状態とは、上記した空間を有する凹部９に、埋設部材が充填された状態を指すが、凹部９内の一部（例えば、凹部９の底部に敷き詰められる程度）に部材が配設されるような、埋設部材が凹部９内に存在する程度の状態であってもよい。
【００６８】
また、上記した以外にも、エレクトレット膜７の面上にエレクトレット膜７以外の材料が斑点状に塗布されたような態様であってもよく、エレクトレット膜７の表面の電界密度に差異が生じる状態が形成できれば特に限定されるものではない。また、上述した凹部９に埋設される材料或いは凹部９として塗布される材料とは、例えば、電荷密度がエレクトレット膜７に比して低い材料、非帯電性の電荷密度が実質ゼロの材料、エレクトレット膜７と極性の向きが逆となる材料等がよい。
【００６９】
また、第１ないし第３の実施の形態においては、凹部９の形状について細長い線状の矩形であるとして説明を行なったが、その形状についても特に制限はなく、幾何学模様や図柄等であってもよい。更に、凹部９の配置形状についても同様に制限はなく、上述したストライプ形状、斑点形状、格子形状及び同心円形状等であってもよく、帯電粒子６の定着する位置が斉一となるような凹部９の配置形状について、本願の請求範囲に全て含まれるものとする。また、凹部９が不規則に配置される場合については、帯電粒子６が凹部９に嵌入しない大きさであって、且つ帯電粒子６の直径程度の距離で配置される形状は全て含むものとし、この場合において帯電粒子６はエレクトレット膜７上に高密度で引き付けられる。
【００７０】
また、第１ないし第３の実施の形態において、エレクトレット膜７と各電極との間、もしくは、エレクトレット膜７と絶縁性液体１０との間、に実質的に帯電されていない別の絶縁層を配置してもよい。かかる場合には、各電極と、帯電粒子もしくは絶縁性液体との接触を効果的に妨げるため、より好ましいものとなる。
【００７１】
また、第１ないし第３の実施の形態において、エレクトレット膜７の有する凹部９は複数有するとして説明を行なったが、少なくとも１つの凹部９を有していれば本発明の効果を奏する。
【００７２】
また、第１ないし第３の実施の形態において、絶縁性液体１０と帯電粒子６とは各画素を形成する空間に配置されるとして説明を行なったが、絶縁性液体１０と帯電粒子６とをマイクロカプセル等に包含して配置するようにしてもよい。
【００７３】
（実施例１）
ここで、上述した第１の実施の形態を実施するための具体的な例として、以下に実施例１を説明する。実施例１では、上下型電気泳動型表示装置の具体例について図１を用いて説明を行なう。
【００７４】
本実施例では、エレクトレット膜の材料としてポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと表わす）を用い、高温の非極性溶媒中で強電界を印加することによってエレクトレット化処理を行なった。
【００７５】
そして、厚さ１．１［ｍｍ］のガラス基板からなる第二基板２上に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、アルミニウムからなる第二電極５および不図示の配線を形成する。第二電極５は２００［μｍ］×２００［μｍ］の正方形状の画素に分割されている。また、厚さ１．１［ｍｍ］のガラス基板からなる第一基板１上にも、酸化インジウムすずを用い、全画素共通の電極となる第一電極３及び不図示の配線を形成する。
【００７６】
その後、第一電極３及び第二電極５上に、クロロホルムに溶解させたＰＭＭＡをスピンコートし、その後溶媒を除去することで厚さ１［μｍ］のＰＭＭＡ膜を形成する。
【００７７】
つぎに、フォトリソグラフィ技術を用いて、ＰＭＭＡ膜に、線幅１［μｍ］、ピッチ３［μｍ］のストライプ状の開口部を形成する。まずは、レジストを用いて、ＰＭＭＡ膜上に所望の形状のマスクを形成し、その後、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより、マスク開口部のＰＭＭＡ膜を除去し、その後マスクも除去する。
【００７８】
次に、ＰＭＭＡ膜のエレクトレット化処理を行なう。第一基板１と、対向電極を備える平板状の対向基板（不図示）とを３００［μｍ］の距離で対向させ、これらを温度調節機能を備えた容器中のシリコーンオイルに浸漬させる。更に、第一基板１上の第一電極３及び対向基板上のＩＴＯ基板に電圧印加手段を接続する。そして、前述のシリコーンオイルを１４０［℃］に加熱・保持し、対向電極と第一電極３との間に３［ｋＶ］の電圧（第一電極３側がマイナス）を印加して１０分間保つ。その後、電圧を印加したままシリコーンオイルの温度を室温まで降下させ、電圧を切るとエレクトレット化処理が終了する。
【００７９】
取り出したＰＭＭＡ膜は良好な透明性を保っており、表面電位を測定すると、第一電極３に対して＋１０［Ｖ］程度の表面電位の発現が認められ、第一電極３上にエレクトレット膜が形成される。
【００８０】
同様にして、第二電極５上のＰＭＭＡ膜にもエレクトレット化処理を行ない、同じく＋１０［Ｖ］程度の表面電位を持つエレクトレット膜を得る。
【００８１】
つづいて、第一基板１及び第二基板２の間に、着色された絶縁性液体１０及び帯電粒子６を充填し、封止する。
【００８２】
絶縁性液体１０としては、絶縁性液体中に染料を分散させ、着色された分散液を用いる。本実施例１ではイソパラフィンにアントラキノン系の黒色染料を分散させた絶縁性液体１０を用いる。帯電粒子６としては、本実施例１ではポリスチレンに酸化チタン粉末を分散させた平均粒径３［μｍ］の白色粒子を用いた。この白色帯電粒子６は上記絶縁性液体１０中にて正に帯電している。また、絶縁性液体１０には、予め有極性イオン吸着剤であるアルミナ及びシリカの超微粒子をそれぞれ０．５［ｗｔ％］添加しておく。さらに、不図示の電圧印加装置を接続し、電気泳動表示装置１０１を得る。
【００８３】
ここで、上記電気泳動表示装置１０１に対する比較例として、上記した第二電極５上のＰＭＭＡ膜を画素電極と同じ形状にパターニングし、更に第一電極３及び第二電極５の面上を覆う夫々のエレクトレット膜７に凹部９が形成されていないこと以外は略同様の構成を有する表示装置を用意する。
【００８４】
この比較例の表示装置と上記電気泳動表示装置１０１とにおいて、夫々第一電極３を接地電位にし、第二電極５に−３０［Ｖ］を印加すると、帯電粒子６は第二電極５近傍に移動し、第一基板１側からは、絶縁性液体１０の色である、黒色が観察される。逆に、第二電極５に＋３０［Ｖ］を印加すると、帯電粒子６は第一電極３の近傍に移動し、第一基板１側からは帯電粒子６の色である白色が観察される。
【００８５】
そして、比較例の表示装置について、この状態で外部回路を開放状態にしても、変化は見られない。さらに、この状態で５０時間保持しても全く変化は見られない。続けて、外部回路をショートし第一電極３と第二電極５を短絡状態にしたところ、わずかに表示状態に変化が見られ、画素電極中央付近の帯電粒子６が液中に脱離・拡散している。ここから、本比較例においては、エレクトレット膜７の表面電荷が小さいために、エレクトレット膜７中央部において引力が不十分であると考えられる。
【００８６】
また本実施例１の電気泳動表示装置１０１は、白表示状態で外部回路を開放状態にしても、変化は見られない。さらに、この状態で５０時間保持しても全く変化は見られない。続けて、外部回路をショートし表示透明電極４と対向電極５を短絡状態にしても変化は見られず、同様にこの状態で５０時間保持しても全く変化は見られず良好な保持状態（メモリー性）が実現されていることがわかる。
【００８７】
（実施例２）
ここで、上述した第３の実施の形態を実施するための具体的な例として、以下に実施例２を説明する。実施例２では、水平型電気泳動型表示装置の具体例について図５を用いて説明を行なう。
【００８８】
本実施例では、厚さ１．１［ｍｍ］のガラス基板からなる第二基板２上に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、アルミニウムからなる一辺１００［μｍ］の正方形の第二電極５及び不図示の配線等を形成する。この第二電極５上には、酸化チタン微粒子を含有したアクリル樹脂からなる絶縁層１１を被覆する。そして、各画素の境界部分には、めっき法を用いて隔壁を兼ねた第一電極３を形成する。この第一電極３の材料としては銅を用いる。
【００８９】
更に、上述した実施例１と同様のスピンコート法により、ＰＭＭＡ膜で第一電極３及び第二電極５上の絶縁層１１を被覆する。その後、隔壁側面および絶縁層１１上のＰＭＭＡ膜を同様の方法でパターニングし、凹部９を形成する位置のＰＭＭＡ膜を除去する。
【００９０】
次に、対向電極を備えた対向基板（不図示）を、第二基板２の第二電極５等を備える面と３００［μｍ］の距離で対向させる。その後、実施例１と同様にして、ＰＭＭＡ膜をエレクトレット化する。この際、第一電極３及び第二電極５に対して共にマイナスの電圧を印加し、第一電極３と第二電極５との二つの電極近傍にあるＰＭＭＡ膜を共にエレクトレット化させる。
【００９１】
次に、各画素には絶縁性液体１０及び帯電粒子６を充填する。絶縁性液体１０には透明で絶縁性の高いイソパラフィン（商品名：アイソパー，エクソン社製）を用い、帯電粒子６には粒径３［μｍ］程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を用いる。イソパラフィンには、有極性イオン吸着剤であるアルミナ及びシリカの超微粒子をそれぞれ０．５［ｗｔ％］添加しておく。帯電粒子６は、絶縁性液体１０中で正に帯電している。
【００９２】
次に、透明なポリエチレンテレフタレートからなる厚さ５０［μｍ］の第一基板１を、隔壁を兼ねる第一電極３の上部に配置する。そして、不図示の電圧印加手段を接続し、電気泳動表示装置１０３を得る。
【００９３】
以上の方法によって作製される電気泳動型表示装置１０３は、第一電極３と第二電極５との間に電圧を印加することにより、帯電粒子６を第一電極３側面のエレクトレット膜７と、第二電極５表面のエレクトレット膜７との間を移動させることによって画像表示を行なうように構成されている。
【００９４】
そして、第一電極３を接地電位にして第二電極５に閾値を超える正の電圧を印加することで、帯電粒子６は第一電極３の側面部近傍に移動するため白表示となり、第二電極５に閾値を超える負の電圧を印加することで、帯電粒子６は第二電極５を覆うように広がり、黒表示となる。一方、閾値以下の電圧を印加した場合には、帯電粒子６は移動せず、かつ、不図示の外部回路を短絡し、前記第一電極３及び第二電極５間をショート（短絡）させて５０時間経過させたが、表示状態は変化せず、良好なメモリー性が実現された。
【００９５】
（実施例３）
次に、上述した第１ないし第３の実施の形態を実施するための具体的な例として、以下に実施例３を説明する。実施例３では、凹部の形成方法の具体例について説明を行なう。
【００９６】
なお、本実施例においては、凹部９を有するエレクトレット膜７の形成方法以外は、実施例２と同様の方法を用いて電気泳動表示装置を得るものとする。
【００９７】
このエレクトレット膜７の形成方法とは、直径１［μｍ］程度のシリカ微粒子を分散させたＰＭＭＡ溶液を第一電極３及び第二電極５上にスピンコートし、その後、実施例２と同様にしてエレクトレット化処理を施すものである。しかし、このシリカ微粒子は帯電しにくい性質を有しているため、上記エレクトレット化処理を施した際に、シリカ微粒子がＰＭＭＡに比して大きく帯電されることがなく、結果としてこのシリカ微粒子が位置する箇所に電界密度の差異が生じる。
【００９８】
従って、凹部９を貫通孔として形成する等の場合と比較し、上述した形成方法によって、より容易に凹部９を形成することができることとなる。なお、本実施例で得られる電気泳動表示装置においては実施例２と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上のように、本発明にかかる電気泳動表示装置は、表示画像を長時間保持させる際に有用であり、特に、駆動電力の低減が要求される電気泳動表示装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】第１の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の構成及び表示状態の例を表す概略断面図である。
【図２】エレクトレット膜に形成する凹部の第１の例を示す説明図である。
【図３】エレクトレット膜に形成する凹部の第２の例を示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の構成及び表示状態の例を示す概略側面図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる電気泳動表示装置の構成及び表示状態の例を示す斜視図である。
【図６】エレクトレット膜を用いた従来の電気泳動表示装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
３  電極（第一電極）
４  定着面
５  電極（第二電極）
６  帯電粒子
６ａ  帯電粒子（白色の帯電粒子）
６ｂ  帯電粒子（黒色の帯電粒子）
７  荷電膜（エレクトレット膜）
９  凹部
１０  絶縁性液体
１０１，１０２，１０３  電気泳動表示装置
【図１】
2006215473.tif 000003
【図２】
2006215473.tif 000004
【図３】
2006215473.tif 000005
【図４】
2006215473.tif 000006
【図５】
2006215473.tif 000007
【図６】
2006215473.tif 000008