【手続補正書】
【提出日】平成21年2月6日(2009.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
少なくとも１方は透明な基板間に、帯電した微粒子が液体、液晶またはガス媒体中に分散された分散系が挟まれてセルを構成しており、該微粒子を横電界で移動させて、分散状態の該微粒子の量を変調することによって該セルの基板に垂直方向の光透過性を変化させる横電界粒子移動型表示装置において、該分散系に電界を印加するために網状駆動電極と共通電極が設けられており、（１）該微粒子を該網状駆動電極の上下両面に堆積させるか、（２）主面が表示面と垂直な板状の駆動電極と共通電極が櫛型構成で相対向して設けられており、電極の主側面両面に該微粒子を堆積する駆動電極がセル内に少なくとも１つ設けられているかいずれかであることを特徴とした表示装置 
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１において駆動電極と共通電極の電極間ピッチＰが５〜１００μｍ、画素内の駆動電極面積率が２０％以下、セルギャップｄをピッチＰの０．４〜２．０倍に設定したことを特徴とした表示装置 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】少なくとも１方は透明な基板間に、帯電した微粒子が液体、液晶またはガス媒体中に分散された分散系が挟まれてセルを構成しており、該微粒子を横電界で移動させて、分散状態の該微粒子の量を変調することによって該セルの基板に垂直方向の光透過性を変化させる横電界粒子移動型表示装置において、電界を印加するために網状駆動電極と共通電極が設けられており、（１）該微粒子を該網状駆動電極の上下両面に堆積させるか、（２）主面が表示面と垂直な板状の駆動電極と共通電極が櫛型構成で相対向して設けられており、電極の主側面両面に該微粒子を堆積する駆動電極がセル内に少なくとも１つ設けられているか いずれかであることを特徴とした表示装置であって、高精細小型パネルをライトバルブとした拡大投射表示、小型からメートルサイズの直視型表示装置、薄型フレキシブルな白黒およびフルカラー電子ペーパ表示、基本セルないし基本パネルを２次元状に多数配列した数１０メートルを超える超大型表示装置まで広範囲の表示サイズに適用でき、また反射専用、透過専用あるいは反射、透過両用に適用可能な表示装置とその製造法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】図３（Ｂ）のように電極６−1と６−２間にＤＣ電圧を印加すれば、主として電極６−１，６−２で形成される電気力線に沿って微粒子５が移動し、正に帯電している場合負極の電極６−１の周りに集積する。電極６−２に透明なものを用いておれば、粒子が集積した線状電極６−１以外の領域は光を遮るものがなく透明となる。ここで６−1、６−２間に逆極性の適切なＤＣ電圧パルスないしＡＣ電圧を印加すれば６−１上の微粒子は電極を離れてセル８中に拡散分布し、セル８は再び不透明となる。このようにセル８内の分散状態の粒子量（したがって６−１へ集積させる粒子量）を変えることによってセル８の基板に垂直方向の透過率を連続的に変化でき集積状態の粒子は電圧を切って後もその状態を維持するため表示はメモリ性を有する。分散系７は透明な液体、透明液晶体、ガス体中に正または負に帯電した微粒子が分散されたものから成り、分散媒が液体や液晶の場合は粒子の移動は電気泳動と呼ばれる。電極６−１、６−２の形状は図４（Ａ）〜（Ｃ）に平面図で示すように、櫛型、渦型、網目状など種々の形が用いられる。細線の断面は短形、板状、楕円状など種々の形状が可能であり、図４（Ｄ），（Ｅ）には一例として図４（Ａ）の電極構成を斜視図で示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】図７を用いて本表示装置での粒子集積時の明状態でのセル透過率について述べる。十分ないんぺい性が得られる濃度に微粒子を分散させた分散系中の粒子をすべて上基板に集積したと想定（粒子が双極性であってもとにかく全粒子を片側基板に集積したと想定）しこの時の粒子層の厚みをh、画素の面積をＳとする（Ａ）。１画素の表示面から見た粒子を堆積させる電極の総面積をΔｓとし、分散粒子をすべてΔｓの上下に仮に短形状に集積したとした明状態では、電極上の粒子層の厚みeはh*Ｓ/Δｓ／２となる（Ｂ）。明状態はＳ−Δｓを最大化すなわちΔｓを最小化することで実現される。Δｓ／Ｓを駆動電極の面積率と定義する。面積率を１０％、２０％とすればほぼ９０％、８０％の透過率を実現できることになる。本願では少なくとも８０％以上の透過率を目標にしているから駆動電極の面積率は２０％以下にすることを特徴としている。面積率１０％、２０％の時のΔｓ上の粒子層の厚みeは各々hの５倍、２．５倍になる。すなわち図４（Ｄ）の如きアスペクト比の大きい電極では極小の面積の駆動電極に出来るだけ厚く粒子を積み上げ、また図４（Ｅ）の如きセル厚方向に板状のアスペクト比の小さな電極では面積の大きい主側面に出来るだけ広く、薄く粒子を堆積すれば高透過率、高コントラスト、高速応答を実現できることになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】極小の面積率は図４の如き細線状または細幅状の電極を利用して実現でき、駆動電極幅と厚みは製造の容易さ、電極の機械的強度、信頼性および集積粒子層の安定性を考慮して最小幅で形成すべきである。線幅５０μｍ以下、ライトバルブ等や図４（Ｅ）の如き細幅電極構成では数μｍ以下で用いるのが望ましい。たとえば１００μｍ幅の画素に５μｍ幅の駆動電極を４本設けても面積率２０％であり、電極をより細線化することによって面積率を１０％以下にすることは可能である。図４（Ｅ）に示すようなたとえば駆動電極の厚みが０．２μｍのアスペクト比の小さい縦長の駆動電極構成にすれば駆動電極の面積率は（０．２×４）／１００＝０．８％が実現できる。粒子濃度を下げれば一般に粒子の移動速度は速くなり、分散系を厚くすれば低粒子濃度（ｇ／ｃｍ3）でも隠ぺい性を高めることができる。図４（Ｄ）の如きアスペクト比大の電極の上下両面に粒子を堆積させる構成のセルでは、電極から遠のくほど粒子に作用する電界が弱まり、かつ電極に集積するには粒子は長い距離を移動する必要があり応答が遅くなる。経験上セルギャップｄは電極ピッチＰの０．４〜２．０倍程度に選ぶと電界の波及性が確保され従ってオン（明）、オフ（暗）時の応答性が確保できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】電極ピッチＰは通常５〜１００μｍがふさわしい。公衆表示の超大型ディスプレイで画素が数ｍｍ〜数ｃｍのものでも電極ピッチを２０〜５０μｍ程度で構成すれば十分低電圧で駆動できることになる。図４（Ｅ）のセル構成では粒子分散状態の透過率を等しく（すなわち表示面から見た単位面積当りの粒子量を等しく）したままでセルギャップdを増大させれば暗状態は同じだが明状態は改善される。堆積する粒子層厚が減じるからである。すなわちセルギャップdを厚くするほど高透過率、高コントラストが実現でき、低粒子濃度化（ｇ／ｃｍ3）と堆積粒子層厚低下により高速応答化にもつながる。ｄ大は高透過率、高コントラスト、高速応答を、P小は低電圧、高速応答、均一電界をもたらす。しかしｄ／Ｐが大きいほど視角特性が悪化するため反射型などの用途では小さくし、平行度の高いバックライト光を利用する用途等では大きくてもよくやはりｄ／Ｐは０．４〜２．０で設計するのが適切である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】図４の構成で網状駆動電極の断面にアスペクト比の小さなもの（すなわち表示面から見て細線状だが表示面と垂直方向に高さを有するもの）を用い（Ｅ）に示すように駆動電極側面両面に広面積に粒子を堆積することによってセルの明状態の更なる透過率向上がはかれる。図２（Ｃ）、（Ｄ）のように画素中央部に柱状電極、画素周辺部に輪状電極を設けた従来の構成の最大の難点は画素内での電界の不均一性である。画素内の不均一電界のため画素内での場所的粒子濃度の均一性が確保できず、明状態、暗状態の劣化を生じ、画素間での特性のバラツキが表示ムラとなって現れるのは必然である。すなわち図２（Ｃ）、（Ｄ）では電界の弱い４つのコーナに粒子が偏析し易く、粒子濃度の高くなった部分では応答性、透過率の悪化をもたらし、粒子濃度の低くなった領域が暗状態を悪化させる。粒子移動型表示装置では画素内での電界の均一性、一様性を確保し、画素面内で粒子濃度の均一性を維持することが極めて重要であるが、従来例はこの対策が未解決であり、課題の重要性が十分意識されていたとも言い難い。しかるに図４（Ｅ）の櫛型電極構成では画素内での電界の均一性を著しく向上できるからこの問題から解放されるという絶大な効果を発揮する。一方直視型表示の中精細度では画素ピッチ３００μｍ程度であり、図２（Ｃ）では電極間距離が最短でも約１５０μｍになってしまい、高電圧、低速駆動が避けられなかった。しかるに図４（Ｅ）の櫛型電極構成では駆動電極と共通電極間ピッチを自由に選択できるから電極面積率増大と視野角低下が許容できる範囲で画素内に複数の電極を挿入することで画素サイズに拘わらず低電圧、高速応答が実現できる利点がある。また図２（Ｃ）の構成の他の難点は粒子を堆積できる大面積電極が周囲４面のみに制約されることである。ほぼ同等の面積は３電極構成の図４（Ｅ）で実現できる。平板電極に同じ厚みのものを使用すれば電極面積率は図４（Ｅ）の方が柱電極部を無視しても３／４＝７５％ですみより明るい表示を実現できる。図２（Ｃ）と同じ面積率なら画素内に２枚の電極を挿入でき、６面分の粒子堆積面積を確保できるから電界強度の上昇に加えて薄い粒子層の着脱で明・暗を切り替えることが可能になり応答速度を顕著に向上することができる。これまで平板電極の片面のみに粒子を堆積する構成は図２（Ｃ）などで提案されているが、表示面と垂直方向に、サイズがセル厚、セル幅に相当する面積の大きい平板電極で櫛型電極を構成し、少なくとも１枚の電極の両主側面に粒子を堆積する構成は本願が初めてである。堆積粒子層が厚くなると通常電界が弱められる難点や、粒子層厚の不均一性の増大、最下層粒子の電極からの脱出遅れによる応答の低下などが発生するから堆積粒子層は薄い方が圧倒的に有利である。駆動電極側面両面に広面積に薄く粒子を堆積できる図４（Ｅ）の櫛型電極構成は低電圧、高速応答、高透過率、高コントラストを実現できるほか、ほぼ均一電界で粒子を移動できるため画素内での粒子濃度の均一性を維持でき、信頼性を向上するなど従来の構成における数々の難点を克服したものである。以上の如く櫛型電極構成は特性面、信頼性面から絶大な利点をもたらすものであるためサイズが１００μｍないしそれ以下の画素であっても櫛型電極構成を採用し、セル内に両側面に粒子を堆積する電極を少なくとも一枚設けることは理にかなった大いに推奨すべき構成である。勿論図４（Ｅ）の構成で平板状駆動および共通電極間の電界の均一性を確保するために、各々の複数の電極板同士を繋ぐ配線などは剥き出しにすることなく絶縁性隔壁に埋め込むなり、絶縁体で覆うなどの配慮が必要である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】図３、図４（Ｅ）、図８ないし図１１の如きセルを３層積み重ねることによってフルカラー表示パネルを構成できる。ただし３層の微粒子５は各々Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）色のものが用いられる。図１２にＣ，Ｍ，Ｙカプセル粒子系を用いるフルカラー表示パネルの断面を示す。ここでは１画素は４×４×６のカプセル粒子から構成されており、各色変調用の電極は図４に示すような面状電極対が用いられると想定している。Ｙ，Ｍ粒子が適度に分散状態にあり、Ｃ粒子が電極集積状態にあれば、その部分はＲ（赤）、Ｃ，Ｍ粒子が適度に分散状態でＹ粒子が電極集積状態では同じく減法混色によりＢ（青）、Ｙ，Ｃ粒子が分散状態ではＧ（緑）となる。勿論Ｃ粒子、Ｍ粒子、Ｙ粒子のみ分散状態では夫々Ｃ，Ｍ，Ｙ色となる。Ｃ，Ｍ，Ｙパネルに加えて、より完全に光を遮断するために白-黒に変調できる第４の色変調層が追加され４層構成をとる場合もある。またセルの積層順序は任意に選択可能である。白色バックライト１３オフ、オンの状態では白色拡散板兼白色バックライトにより反射カラーパネルないし透過カラーパネルとして使用できる。マルチカラー表示では色の異なる分散系の２層構成でもかまわない。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】図１７にＲ，Ｇ，Ｂ並置カラーフィルタを用いる透過型フルカラーパネルの断面図を示す。現在の液晶カラーパネルのライトバルブとしての液晶を、白黒に透過率を変調できる微粒子を分散した分散系７に置き替えることによって構成している。すなわちＸ−Ｙマトリクス構成のＡＭアレー１３cが形成された透明ガラス基板２の画素部に図４（Ｅ）のような駆動、共通電極対を設け、それぞれ対応するＡＭ素子のドレイン、共通端子と接続し、ストライプ状あるいはドット状にＲ，Ｇ，Ｂカラーフィルタ１３a、ブラックマトリクス１３ｂが設けられた透明基板１との間に分散系７を挟み込んで構成されている。明透過率を向上するため図１７では各画素となるセル８の両サイドの隔壁２０として共通電極６−２が兼務している。各画素は図３、図８、図１１に示す構成を用いても良い。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】図１８では粒子の移動速度の違いを利用して多色表示する例について述べたが、電極に堆積した粒子を逆極性電圧の印加で電極から脱着させるのに粒子ならびに電極の性質により閾値電圧が存在する場合がある。異なる色の微粒子のこの閾値性の違いは有効に利用可能である。第一、第二粒子の閾値を各々Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）とし、Ｖ１＞Ｖ＞Ｖ２の電圧Ｖでは第二粒子のみ分散させることが出来、Ｖ＞Ｖ１の電圧Ｖでは主として第一粒子のみの分散状態を生じさせることが出来るからである。またＶ＞Ｖ１のＡＣ電圧で混合分散色を得ることができ、泳動速度の違いと併せて閾値性の違いも粒子の選択的分散に有効に活用でき、簡単な構成のパネルでマルチカラー表示が可能となる。図１８では図４（Ｅ）のセル構成で述べたが図３、図８のセル構成でもよく、図１１〜図１５、図１７も図１８同様図４（Ｅ）の構成ないし、図３、図８のセル構成が自由に利用できることは言うまでもない。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】本発明は次のような効果を奏する。帯電した微粒子を横電界で移動させて、光透過性を変化させる横電界粒子移動型表示装置であって、新規なセル構成を提案し、セル中の微粒子量、電極ピッチ、セル厚、駆動電極面積率を最適化したことによって低電圧で高コントラスト、高透過率を達成し、拡大投射用高精細小型ライトバルブ、小型からメートルサイズの直視型表示装置、薄型フレキシブルな白黒およびフルカラー電子ペーパ、数１０メートルを超える超大型表示装置まで広範囲の表示サイズに適用可能となり、反射専用、透過専用あるいは反射、透過両用に適用可能な表示装置が実現した。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009069366.tif 000001
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2009069366.tif 000002