(57)【要約】【課題】動作電圧の低減化を図ることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】第１の電極２を含む下側基板６と、第２の電極１２を含む上側基板１６とが対向配置され、両基板６，１６の間の空間１７が、隔壁３によって絵素１００毎に区画されている。そして、該空間１７に、正に帯電した黒色粒子５Ｂと、負に帯電した白色粒子５Ａとが封入されるとともに、補助電極４ａ，４ｂが配設されている。表示動作時には、画像信号に応じた信号電圧が、第１及び第２の電極２，１２間に印加されるとともに、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加される。それにより、例えば、白色粒子５Ａが第１の電極２に移動し、黒色粒子５Ｂが補助電極４ａ，４ｂにまず移動する。その後、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間の電圧印加をやめ、黒色粒子５Ｂを補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２に移動させる。それにより、黒表示が行われる。【選択図】        図２
2004184945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板間に形成された空間中に内在する少なくとも１種類の複数の帯電着色粒子が、前記一対の基板内面に配設された一対の電極間に印加される画像信号に応じた電圧によって前記電極間を移動することにより画像を表示する表示装置であって、
前記一対の電極の間に配設された補助電極と、
一方の前記電極から前記補助電極に前記着色粒子を吸引する電界を発生させる電圧を、前記補助電極に印加する電圧印加手段を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記着色粒子が、前記吸引する電界により、前記一方の電極から前記補助電極に移動して該表面に付着する請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記補助電極への電圧印加手段が、前記一対の電極への電圧印加手段と異なる請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記空間が気相空間である請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記補助電極及び前記一対の電極の少なくとも一方に、直流電圧と、前記直流電圧よりも小さな矩形波の交流電圧とを重畳して構成された電圧が印加される請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記空間を絵素毎に区画する隔壁が配設され、前記絵素内において前記一対の電極は互いに異なる前記基板に形成され、少なくとも前記隔壁に前記補助電極が配設された請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記隔壁に、互いに電気的に絶縁されるとともにそれぞれ異なる電圧印加手段に接続された複数の前記補助電極がそれぞれ異なる高さで配設された請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記各絵素内の前記一方の基板表面に、電極支持部材によって前記基板表面より高い位置に支持された少なくとも１つの補助電極が配設された請求項６記載の表示装置。
【請求項９】
前記隔壁が、平面視において六角形状に前記絵素を区画した請求項６記載の表示装置。
【請求項１０】
前記帯電着色粒子のうちの少なくとも１種類が、多孔質粒子である請求項１記載の表示装置。
【請求項１１】
前記帯電着色粒子のうちの少なくとも１種類が、芯体粒子と、前記芯体粒子の直径の１／１０００以上１／１００以下程度の直径を有する微小粒子とから構成される複合粒子である請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する一対の基板間で着色粒子を移動させて表示を行う表示素子を備えた、繰り返し書き換えが可能な表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯情報端末に用いられるような薄型・低消費電力の表示素子として、ツイストネマティック液晶（以下、ＴＮ液晶と呼ぶ）表示素子や、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ）素子などが知られている。ＴＮ液晶表示素子では、電圧が印加されている時にのみ液晶層中の液晶分子の配向状態が変化し、それにより、液晶層を透過する光の透過率が制御されて表示が行われる。それゆえ、表示のための動作電力が恒常的に必要であり、無電力状態では画像を表示することは出来ない。また、有機ＥＬ素子は、電流あるいは電圧を印加した状態で生じる発光を利用して画像を表示するため、ＴＮ液晶表示素子と同様に、無電力状態では表示できない。
【０００３】
一方、以前より、表示の書き換え時にのみ電圧あるいは電流を必要とし、一度書き込んだ表示画像は、再度画像の書き換えを行うまで無電力状態でも保持されるという特性を有する表示素子が提案・研究されている。このような表示素子は、上述のＴＮ液晶表示素子や有機ＥＬ素子とは異なり、画像保持に電力を必要としないので、使用電力の大幅な低減が可能になる。また、書き換え装置と、表示パネルたる表示素子とを取り外し可能な構成とすることによって、駆動回路を必要としない薄型・軽量でかつフレキシブル性を有する表示素子を実現することができる。このような素子は、携帯機器に有効である。
【０００４】
これらの素子における表示方式には、主に微小粒子を用いた方式と、溶液などの電気化学あるいは光化学反応を利用した方式と、電気機械的作用による反射光制御方式とに大別することができる。
【０００５】
微小粒子を用いた表示方式の素子の一例として、着色溶液内に帯電した着色微小粒子を分散させ、前記微小粒子分散系に、電界を与えて前記粒子を溶液中で泳動させること（電気泳動現象）により表示を行う表示素子が研究されている。図９（ａ）は、かかる表示素子の構成の一例を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、かかる構成では、内面に電極がそれぞれ配置された一対の基板５１の間に、帯電した黒色粒子５３ｂと白色粒子５３ａとを分散媒溶液５４中に分散してなるマイクロカプセル粒子５５を配置する。そして、電極５２間に電圧を印加することにより、マイクロカプセル粒子５５中で、黒色粒子５３ｂ及び白色粒子５３ａのうち、負極性の粒子が正極側に泳動するとともに正極性の粒子が負極側に泳動する。それにより、二色表示を行う。また、他の構成として、着色溶液中の着色粒子を極性に応じて泳動させ、観察者側に粒子が移動したときには粒子の色が観察され、一方、粒子が観察と反対側に移動したときには、着色溶液の色が観察されるという構成もある。また、さらに他の構成として、２種類以上の着色粒子と着色溶液とを用いることにより、多色表示を行う構成も考えられる。
【０００６】
また、上記の電気泳動の原理を用いた他の構成には、例えば、一方の透明基板面に、幅の狭い線状の細線電極と幅の広い板状電極とを形成し、前記細線電極上に帯電粒子を付着させて集めた状態と、前記板状電極上に帯電粒子を付着させて分散させた状態とを制御することにより、多色表示する表示方式がある。また、少なくとも二色に塗り分けられた球状あるいは円筒状粒子を、電界により回転させることによって多色表示する、ツイストボール方式と呼ばれる表示方式もある。図９（ｂ）は、ツイストボール方式の表示素子の構成例を示す模式図である。図９（ｂ）に示すように、かかる構成では、内面に電極５２がそれぞれ配置された一対の基板５１の間に、黒色と白色とに塗り分けられた帯電性球状粒子５６を分散させる。そして、電極５２間に電圧を印加することにより、電界によって該粒子５６を回転させることにより、二色表示を行う。
【０００７】
ここで、上記のように溶液中において粒子を泳動させて表示を行う表示素子では、粒子の泳動速度が溶液の粘性の影響を受ける。すなわち、粘性の大きな溶液中を粒子が移動する場合には、粒子の泳動速度が遅くなるため、素子の表示速度（応答速度）が遅くなる。そこで、溶液中に比べて粒子の移動速度が速い気相中において粒子を移動させる方式が提案されている。これは、少なくとも１種類の帯電着色粒子を気相中に分散させ、該粒子を、気相中に与えた電界のクーロン力により、逆極性電極間で移動させるものである。気相中では、液相中における場合のような移動媒体の粘性抵抗が存在しないため、粒子の移動速度が速くなる。このため、表示速度が速くなり、高速応答が可能となる。このように気相中で粒子を移動させる方式では、帯電した導電性のトナー粒子と帯電していない絶縁性粒子とを用い、帯電粒子をクーロン力によって移動させる構成のもの（例えば、特許文献１参照。）や、帯電特性の異なる２種類の粒子を用いてこれらの粒子をクーロン力によって移動させる構成のもの（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３４７４８３号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１２２２５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように液相中及び気相中で帯電粒子を静電界により移動させて表示を行う表示装置では、一方の電極側から他方の電極側に粒子を移動させるために、粒子が付着した一方の電極と粒子との間の付着力（すなわち、鏡像力やファンデルワールス力等）に勝るクーロン力を与え、該電極から粒子を引き離す必要がある。したがって、粒子が電極間を移動するために必要な電界強度は、非常に大きい。このため、表示書き換え時の動作電圧が非常に大きく、また高電圧であるため安全性に問題がある。特に、気相中で粒子を移動させる場合においては、動作電圧が非常に大きくなる。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、動作電圧の低減化を図ることが可能な表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板間に形成された空間中に内在する少なくとも１種類の複数の帯電着色粒子が、前記空間内に配設された一対の電極間に印加される画像信号電圧により与えられる電界によって前記電極間を移動することにより画像信号電圧に応じた画像を表示する表示装置であって、前記一対の電極の間に配設された補助電極と、一方の前記電極から前記補助電極に前記着色粒子を移動させる電界を発生させる電圧を、前記補助電極に印加する電圧印加手段と、前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えたものである（請求項１）。
【００１２】
通常、一対の電極間に電界を発生させ、その電界を粒子の帯電電荷に作用させて粒子を移動させる構成では、粒子の移動を誘起させるために、粒子の付着力よりも大きなクーロン力を作用させる必要がある。このため、大きな動作電圧が必要となる。かかる構成とすると、補助電極を前記一対の電極間に設けることによって、一対の電極間に電界（以下、主電極電界と呼ぶ）を発生させるだけでなく、一対の電極の少なくとも一方の電極と、補助電極との間にも、電界（以下、補助電極電界と呼ぶ）を発生させることができる。このような補助電極電界によって粒子が加速されて移動が誘起され、その結果、より小さな主電極電界で一方から他方の基板側に粒子を移動させることが可能となる。
【００１３】
ここで、補助電極電界は、電圧が印加される電極間のギャップ（距離）が前記一対の電極間のギャップよりも小さいため、小さな印加電圧で大きな電界強度を得ることが可能である。したがって、印加電圧の上昇を抑制しつつ、粒子の吸引に十分な強度の補助電極電界を発生させることが可能となる。このように低い印加電圧で補助電極電界を発生させることが可能であるとともに、主電極電界の発生に要する印加電圧を低減化することが可能であることから、装置全体としての動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００１４】
前記着色粒子が、前記吸引する電界により、前記一方の電極から前記補助電極に移動して該表面に付着してもよい（請求項２）。
【００１５】
かかる構成において、主電極電界と補助電極電界とでは、電圧が印加される電極間のギャップ（距離）が、補助電極電界を発生させる場合の方が主電極電界を発生させる場合よりも小さいため、同じ電圧を電極間に印加すると、補助電極電界の方が主電極電界よりも電界強度が大きくなる。それゆえ、両電界が与えられた状態では、電界強度の大きい補助電極電界が粒子の移動に支配的に作用し、よって、一方の基板から補助電極に粒子が移動する。このようにして粒子を補助電極に移動させた後、今度は、補助電極電界よりも主電極電界の電界強度を大きくして該電界を粒子の移動に支配的に作用させることにより、粒子は補助電極から、他方の基板に移動し、所望の表示が得られる。
【００１６】
このように、かかる構成では、粒子を一対の電極間で直接移動させるのではなく、補助電極に一旦移動させて段階的に一対の電極間を移動させるため、全体の動作電圧の低減化を図ることが可能となるとともに、装置の安全性も高くなる。
【００１７】
ここで、補助電極は、一対の電極間に存在していればよく、よって、以下のような構成が可能である。すなわち、例えば異なる基板にそれぞれ基板電極が形成されるとともに前記基板電極間に補助電極が配設され、装置の厚さ方向（縦方向）に主電極電界と補助電極電界とが生じる構成であってもよい。また、一方の基板に一対の主電極が形成されるとともに、該基板表面の前記一対の電極間に補助電極が配設され、装置の幅方向（横方向）に主電極電界と補助電極電界とが生じる構成であってもよい。また、かかる構成の表示装置では、帯電電荷極性の異なる着色粒子が２種類以上混合されていてもよく、この場合には、例えば、前記主電極電界と補助電極電界とを交番電界とすることにより、多色表示を行うことが可能となる。また、数色に色分けした１つの粒子を用いた構成であってもよい。
【００１８】
前記補助電極への電圧印加手段が、前記一対の電極への電圧印加手段と異なってもよい（請求項３）。
【００１９】
かかる構成によれば、前記補助電極電界と前記主電極電界とについて、それぞれの電圧印加手段によって、電界強度や電界分布を制御することが可能となる。ここで、電界強度は、印加電圧の大きさ、電極間のギャップや形状によって決まるので、異なる電圧印加手段に接続された電極同士は、電気的に接続されていても絶縁されていてもよい。補助電極と一対の電極とが絶縁されていると、それぞれの電極間で電位を確保することができるので好ましい。
【００２０】
前記空間が気相空間であってもよい（請求項４）。
【００２１】
気相空間中で粒子を移動させる構成では、粒子の移動を誘起するのに、液相の場合よりも高い動作電圧が必要となる。したがって、動作電圧を低減できる本発明は、特に、有効である。また、かかる構成によれば、気相中を粒子が移動するため、液相中を粒子が移動する場合のように粒子の移動速度が溶液の粘性の影響を受けることはなく、よって、液相中を粒子が移動する場合に比べて、粒子の移動速度の向上が図られる。したがって、表示装置の応答速度の向上を図ることが可能になる。
【００２２】
前記補助電極及び前記一対の電極の少なくとも一方に、直流電圧と、前記直流電圧よりも小さな矩形波の交流電圧とを重畳して構成された電圧が印加されることが好ましい（請求項５）。
【００２３】
前述のように、粒子が電界により移動するためには、ファンデルワールス力、鏡像力、静電引力、液架橋力などの付着力に勝るクーロン力が粒子に作用する必要がある。そのためには、電界強度を強くする、粒子の帯電電荷量を増加させる等の方法が考えられるが、印加電圧が高くなってしまう。そこで、かかる構成とすると、以下の作用によって、印加電圧の上昇を抑えつつ粒子を効果的に移動させることが可能となる。
【００２４】
すなわち、かかる構成では、印加された矩形波の交流電圧によって、付着した粒子を微小振動運動させ、それにより、粒子の付着力（具体的には、粒子間相互の付着力と、粒子と付着対象物との付着力）を弱めることができる。この状態で直流電圧を印加すると、粒子の付着力が弱まっているため、直流電圧のみを印加する場合に比べて、低い電圧で粒子の移動を誘起させて逆極性側へ移動させることができる。このように、かかる構成では、交流電圧を印加することにより粒子の付着力を弱めることが可能となるため、全体として動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００２５】
前記空間を絵素毎に区画する隔壁が配設され、前記絵素内において前記一対の電極は互いに異なる前記基板に形成され、少なくとも前記隔壁に前記補助電極が配設されてもよい（請求項６）。
【００２６】
かかる構成によれば、隔壁とともに補助電極が絵素を取り囲むように配設されるため、補助電極で得られる電界の分布が広くなり、補助電極に効率よく粒子を集めることが可能となる。このように補助電極が絵素を取り囲む構成では、補助電極で得られる電界の分布の均一性の点から、円形に近い形状で絵素を取り囲むことがより好ましい。
【００２７】
前記隔壁に、互いに電気的に絶縁されるとともにそれぞれ異なる電圧印加手段に接続された複数の前記補助電極がそれぞれ異なる高さで配設されてもよい（請求項７）。
【００２８】
かかる構成によれば、絶縁性物質により絶縁された複数の補助電極にそれぞれ電圧を印加して異なる電界を順次発生させることが可能となる。そして、発生した各電界を利用することにより、粒子を各補助電極間で順次移動させることが可能となる。
【００２９】
前記各絵素内の前記一方の基板表面に、電極支持部材によって前記基板表面より高い位置に支持された少なくとも１つの補助電極が配設されてもよい（請求項８）。
【００３０】
かかる構成において、補助電極の配設位置は任意の場所であってよく、配設数も任意であってよい。電界分布の均一性の点から、補助電極は絵素内において均一に分散配置されていることが好ましい。また、補助電極の形状についても規定はなく、円形でも直方体でも構わない。
【００３１】
前記隔壁が、平面視において六角形状に前記絵素を区画してもよい（請求項９）。
【００３２】
かかる構成によれば、表示装置の前面（表示面）から力が加わった場合の強度が向上して耐性を持たせることができるとともに、絵素の最密配置が可能となる。また、隔壁とともに補助電極が六角形に絵素を取り囲む構成では、円形に近い形状で絵素を囲むため、前述のように、補助電極で得られる電界の分布の均一化を図ることが可能となる。
【００３３】
前記帯電着色粒子のうちの少なくとも１種類が、多孔質粒子であることが好ましい（請求項１０）。
【００３４】
前述のように、電界を印加すると、電界によるクーロン力が、鏡像力やファンデルワールス力などの粒子の付着力よりも大きくなった時に、付着対象物から粒子が剥離して移動する。したがって、粒子の付着力を低下させることは、結果として動作電圧の低減化につながる。ここで、ファンデルワールス力は、粒子を形成する分子の分子間力を、粒子に対して体積積分することで求められることが知られている。したがって、ファンデルワールス力に起因する付着力を低下させて動作電圧の低減化を図るためには、粒子に含まれる分子数を減らすことが有効である。そこで、かかる構成によれば、粒子を多孔質物質とすることにより、粒子の比重を小さくするとともに分子量を小さくすることが可能となり、通常の粒子に比べて、粒子全体における前述の積分値（すなわちファンデルワールス力）を小さくすることが可能となる。また、このような多孔質粒子は、軽量であるため沈降を遅らせることができ、それゆえ、粒子を付着対象物に完全には付着させずに浮遊させた状態を実現することができる。このように浮遊した状態では、粒子を移動させる際に、付着力よりも大きなクーロン力を生じる電界を与えて粒子を剥離させる必要がない。このため、より動作電圧の低減化を図ることが可能となる。また、粒子が球状であると、付着面積を減らすことが可能となるため、さらに付着力を低下させることができる。
【００３５】
前記帯電着色粒子のうちの少なくとも１種類が、芯体粒子と、前記芯体粒子の直径の１／１０００以上１／１００以下程度の直径を有する微小粒子とから構成される複合粒子であってもよい（請求項１０）。
【００３６】
粒子の付着力である鏡像力やファンデルワールス力は、粒子同士の間の距離、及び、粒子と付着対象物との間の距離が大きくなるほど減衰し、該距離の二乗に反比例する。そこで、かかる構成によれば、芯体粒子に微小粒子が付着して粒子全体の表面が凹凸形状となっているため、粒子の主体となる芯体粒子間、及び、芯体粒子と付着対象物との間の距離を、微小粒子の存在する分だけ大きくすることが可能となる。また、微小粒子間への水分吸着によって、液架橋力の低減を実現することができる。したがって、ファンデルワールス力、鏡像力を低減することが可能となり、付着力を弱めることが可能となる。それゆえ、動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る表示装置の模式的な構成図である。また、図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）は、図１の表示素子を構成する絵素の構成及び表示動作を説明するための図であり、表示素子の表示面に対し垂直な断面（以下、垂直断面と呼ぶ）を示している。後述するように、図２（ａ），（ｂ）は、黒表示時における絵素の表示動作を示しており、図３（ａ），（ｂ）は、白表示時における絵素の表示動作を示している。また、図４は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、すなわち、表示素子の表示面に対し平行な断面（以下、水平断面と呼ぶ）を示している。
【００３８】
図１に示すように、表示装置は、表示部が、表示パネルたる表示素子７０から構成される。表示素子７０は、図２及び図３に示すように、下側基板６と、該下側基板６と対向するように配置された上側基板１６とを有する。下側基板６の内面には、第１の電極２が配設されており、上側基板１６の内面には、第２の電極１２が配設されている。該下側基板６と上側基板１６との間に形成された密閉された空間１７に、白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂが封入されている。該空間１７は、隔壁３により、各絵素１００毎に区画されている。
【００３９】
図示を省略しているが、下側基板６に配設された第１の電極２と上側基板１６に配設された第２の電極１２とは、平面視において交差しており、該交差部分に動作電圧が印加される。このように動作電圧が印加されて表示が行われる該交差部分が、表示素子７０の構成単位である１つの絵素１００に相当する。一方、第１の電極２と第２の電極１２とが交差していない部分では、閾値よりも小さな電圧となるため、表示が行われない。表示素子７０は、前述のように隔壁３によって各々区画され該交差部を含む絵素１００が複数集まり、マトリクス状に配列されて構成される。そして、第１の電極２は、表示素子７０の横方向に連結されており、第２の電極１２は、表示素子７０の縦方向に連結されている。このように、本実施の形態の表示装置は、パッシブマトリクス駆動型である。
【００４０】
図１から図４を参照すると、表示素子７０の周囲部には、第１の電極２を駆動させるための第１のドライバ８２が配設されるとともに、第２の電極１２及び補助電極４ａ，４ｂを駆動させるための第２のドライバ８１が配設されている。さらに、該第１のドライバ８２及び第２のドライバ８１を外部入力信号に応じて制御する外部入力装置８０が配設されている。このように構成された表示装置では、外部入力装置８０が、外部から信号入力部８３に入力された画像信号に応じて、第１のライバ８２及び第２のドライバ８１に対して制御信号をそれぞれ出力する。すると、第１のドライバ８２が第１の電極２に対して所定の電圧を印加し、一方、第２のドライバ８１が、第２の電極１２及び補助電極４ａ，４ｂに、該第１の電極２への電圧印加にタイミングを合わせて画像信号に応じた電圧を印加する。それにより、後述するように、各絵素１００において、下側基板６と上側基板１６との間の空間１７を黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが移動する。その結果、表示装置を観察する人の目に、画像信号に対応する映像が映る。
【００４１】
次に、図１の表示素子７０の構成を、図２、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００４２】
図２及び図３に示すように、絵素１００は、下側基板６と上側基板１６との間の空間１７に、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが封入されている。ここでは、上側基板１６側が観察側となっている。
【００４３】
下側基板６は、第１の基板１を有する。第１の基板１は、厚さの厚いものであってもよく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂からなるシートや、ステンレスフィルムであってもよい。耐久性の点からは、フレキシビリティを有するものが望ましい。また、第１の基板１は、透明であっても不透明であってもよい。第１の基板１の上には、各絵素１００毎に、第１の電極２が配設されている。該第１の電極２は、導電材料から構成される。各絵素１００の第１の電極２は、絵素毎に第１のドライバ８２の電圧印加手段（図示せず）に接続されている。該電圧印加手段は、直流電源を含む。
【００４４】
一方、上側基板１６は、第２の基板１１を有する。上側基板１６側は観察側となるため、第２の基板１１は透明である必要がある。それ以外の点については、第２の基板１１は、下側基板６の第１の基板１と同様である。そして、該第２の基板１１上には、透明な導電材料から構成される第２の電極１２が配設されている。第２の電極１２は、各絵素１００毎に、第２のドライバ８１に接続されている。第２のドライバ８１は、前記第１のドライバ８２の前記直流電源に接続されるとともに接地されている。
【００４５】
第１の電極２と第２の電極１２とが向かい合うように下側基板６と上側基板１６とが対向配置され、それにより、両基板６，１６の間に空間１７が形成されている。該空間１７は、絶縁性材料から構成され下側基板６から上側基板１６に達する隔壁３によって、絵素毎に区画されている。隔壁３の両端面と第１及び第２の電極２，１２とは、接着剤によって接着されており、よって、各絵素１００の空間１７は密閉空間となっている。ここでは、隔壁３が、空間１７を保持するために両基板６，１６を支持する空間保持部材としても機能しており、それにより、基板間の距離（ギャップ）が一定に保持されている。
【００４６】
なお、本実施の形態の構成では、第１及び第２の電極２，１２が、互いに直交した単純マトリクスの形態であるが、これ以外に、第１及び第２の電極２，１２は、あらかじめパターニングされたセグメントの形態であってもよい。また、空間１７内に封入された後述の白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂが、第１及び第２の電極２，１２間を移動しない程度の小さい電界強度の電界しか第１及び第２の電極２，１２間に与えられない構成であるならば、例えば、下側基板６において、全面に第１の電極２が形成された構成であってもよい。
【００４７】
隔壁３では、表示素子の厚さ方向において、上側基板１６と下側基板６との中間に位置する領域に、補助電極４ａが配設されている。補助電極４ａは、絶縁性の隔壁３に埋め込まれた構成であるため、第１及び第２の電極２，１２とは電気的に絶縁されている。
【００４８】
絵素１００の水平断面では、図４に示すように、隔壁３は、複数の六角形の孔部を区画する網目状となっており、該孔部が各絵素１００の領域に相当する。したがって、各絵素１００の外周は、補助電極４ａが埋め込まれてなる隔壁３によって囲まれており、よって、補助電極４ａも、隔壁３と同様の形状となっている。ここでは、このように絵素１００を六角形状とすることにより、表示面前方からの圧力に対して非常に強固である表示装置を実現することができるとともに、絵素密度の向上を図ることができる。また、補助電極４ａが絵素１００を取り囲むように配置される場合には、補助電極４ａによって与えられる電界の分布の均一性の点から、補助電極４ａが、平面視（絵素１００の水平断面視）において円形に近い形状である方が好ましい。それゆえ、六角形状とすることにより、円形により近い形状とすることが可能となり、よって、補助電極４ａから得られる電界の分布の均一性が図られる。このような補助電極４ａは、例えば、隔壁３内及び下側基板６を通る配線２０１（図２，３に模式的に示す）によって、第２のドライバ８１の電圧印加手段（図示せず）に接続されている。該電圧印加手段は、直流電源を含む。
【００４９】
さらに、隔壁３により絵素毎に区画された空間１７の水平方向（幅方向）の複数箇所に、電極支持部材１０によって支持された補助電極４ｂが配設されている。電極支持部材１０は、絶縁性材料から構成される。例えば、電極支持部材１０は、隔壁３の構成材料と同じ材料から構成されてもよく、この場合には、隔壁３と同時にパターニングにより形成することが可能となる。各補助電極４ｂは、水平断面が正方形の角柱形状である。これらの補助電極４ｂは、空間１７内において、絶縁性材料からなる電極支持部材１０以外とは接触していないため、電気的に独立した状態であり第１及び第２の電極２，１２とは絶縁されている。そして、各補助電極４ｂは、例えば電極支持部材１０内を通る配線（図示せず）によって前述の補助電極４ａの配線２０１に接続され、第２のドライバ８１の前記電圧印加手段に接続されている。それにより、補助電極４ａと各補助電極４ｂとには、同じ電圧が印加される。
【００５０】
ここで、補助電極４ｂは、絵素１００の表示領域内に配設されるため、表示装置の視認性に影響を及ぼす。したがって、補助電極４ｂは、視認性への影響も考慮した上で配置位置や配置数を決める必要がある。一方、補助電極４ａは、表示に影響を与えない隔壁３に配設されているため、視認性への影響を考慮する必要がない。また、補助電極４ｂによって得られる電界の電界分布の均一化を図る上で、該補助電極４ｂは、絵素１００内において均一に分散配置されていることが好ましい。さらに、前述のように第１及び第２の電極２，１２はどのようなパターンで形成されてもよいが、補助電極４ａ，４ｂは、各絵素１００に対して個々に電圧信号を伝達し、必要な絵素１００のみの着色粒子粒子５Ａ，５Ｂを移動させる必要があるため、絵素毎に電気的に絶縁されて各々が第２のドライバ８１に接続された構成となっている。それにより、絵素毎に補助電極４ａ，４ｂの制御が可能となる。
【００５１】
また、隔壁３で絵素毎に区画された空間１７内には、複数の黒色粒子５Ｂ及び複数の白色粒子５Ａが封入されている。黒色粒子５Ｂは負に帯電した絶縁性の粒子であり、白色粒子５Ａは正に帯電した絶縁性の粒子である。白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂは、ともに多孔質性の粒子であり、かつ、径の大きな芯体粒子と、該芯体粒子の直径の１／１０００〜１／１００程度の直径を有する微小粒子とから構成される複合粒子である。このような黒色粒子同士５Ｂの大きさはほぼ等しく、白色粒子５Ａ同士の大きさはほぼ等しく、さらに、黒色粒子５Ｂと白色粒子５Ａとは大きさがほぼ等しい。
【００５２】
次に、上記の構成を有する表示素子の製造方法について説明する。ここでは、第１及び第２の基板１，１１として、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用いる。なお、第１及び第２の基板の構成材料は、観察側となる第２の基板１１が透明な材料から構成されるのであれば、特に限定されるものではない。例えば、第１の基板１がステンレスシートから構成され、第２の基板がＰＥＴから構成されてもよい。そして、第１の基板１上に、透明で導電性を有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）膜を成膜して第１の電極２を形成する。それにより、下側基板６が形成される。また、第２の基板１１上にＩＴＯ膜を成膜して第２の電極１２を形成する。それにより、上側基板１６が形成される。
【００５３】
続いて、上記のようにして形成した下側基板６の表面、及び、上側基板１６の表面に、隔壁３を形成する。ここでは、まず、例えば下側基板６の前記第１の電極２表面と、上側基板１６の前記第２の電極１２表面とに、それぞれ、厚さが１００μｍであり、複数の所定領域を六角形に切り取って孔部を形成した網目状の絶縁性のＰＥＴシートを貼り付ける。このようにして配設した隔壁３で区画された領域が、１つの絵素領域に相当する。すなわち、各絵素１００は六角形状を有し、絵素１００の幅（対向する一対の頂角間の距離）は１０μｍ程度である。そして、前記シートの孔部内で露出した第１の基板１の表面の所定領域に、厚さが１００μｍの四角形状のＰＥＴ片を接着固定して電極支持部材１０を形成する。続いて、両面に粘着剤が塗布された導電性テープを、前記下側基板６側の隔壁３及び電極支持部材１０の表面に貼り付ける。それにより、隔壁３上、及び、電極支持部材１０上に、補助電極４ａ，４ｂが形成される。
【００５４】
続いて、隔壁３により区画された第１の電極２上の空間１７、すなわち１つの絵素１００内の空間１７に、複数の黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａを充填する。充填時には、例えば、２ｍｇづつ薬包紙などの上で均一にムラなく混合した白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを、該空間１７内にふるい落とす。このとき、第１の基板１を微小振動させて、基板面に均一に粒子５Ａ，５Ｂを広げる。ここでは、黒色粒子５Ｂとして、負電荷を帯びた絶縁性を有する粒子、例えば、カーボンブラックによって着色された球状のアクリル粒子を用いている。また、白色粒子５Ａとして、正電荷の絶縁性粒子、例えば、酸化チタンにより白に着色された球状のアクリル粒子を用いている。これらの黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａは、前述のように、多孔質性の複合粒子である。さらに、前記白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂの周囲には、帯電電荷量を制御するため、帯電制御剤を含む酸化チタン及びシリカを外添する。該酸化チタン及びシリカは、表面をシラン系カップリング剤によって処理することにより、帯電制御が行われている。この時、シラン系カップリング剤の種類によって粒子の帯電特性が変わるので、適宜、必要な処理を行う。
【００５５】
その後、下側基板６と上側基板１６とを張り合わせる。この時、下側基板６側の隔壁３に配設された補助電極４ａと、上側基板１６側に設けた隔壁３とが一致するように、両基板６，１６を接着剤を介して張り合わせて固定する。それにより、表示素子が形成される。その後、第１及び第２の電極２，１２ならびに補助電極４ａ，４ｂを、各電圧印加手段に接続して電圧印加系路を形成する。
【００５６】
なお、上記以外の方法でも表示装置を製造することが可能であり、例えば、隔壁３及び補助電極４ａ，４ｂの形成方法として、あらかじめ補助電極４ａたる導電テープの両面に、隔壁３となる前述のＰＥＴシートを貼り付けておき、該ＰＥＴシートを接着剤により下側基板６に貼り付ける。そして、補助電極４ｂたる導電テープが貼り付けられた電極支持部材１０を、該隔壁６で区画された領域の第１の電極２表面に配置するとともに、隔壁３で区画された空間１７に前述の白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂを充填する。その後、隔壁３が形成された下側基板６と上側基板１６とを張り合わせて固定してもよい。
【００５７】
次に、表示素子７０における表示動作を、構成単位である１つの絵素１００に着目して説明する。なお、複数の絵素１００の各々では、以下に説明する動作がそれぞれ別々に行われており、それにより、画像が表示される。
【００５８】
図２及び図３は、絵素１００における表示動作を説明するための模式的な断面図であり、図２は、黒表示時における表示動作を示しており、図３は、白表示時における表示動作を示している。また、図５は、図２及び図３に示す表示動作時に第１及び第２の電極２，１２ならびに補助電極４ａ，４ｂに印加される信号電圧を示す模式的な波形図であり、フレーム１は黒表示時を示し、フレーム２は白表示時を示している。ここでは、第１の電極２の電位をＶａとし、第２の電極１２の電位をＶｂとし、補助電極４ａ，４ｂの電位をＶｃとしている。
【００５９】
図５のフレーム１の期間Ａに示すように、黒表示時には、まず、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１が、両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が正であることから、下側基板６側から上側基板１６側に向かう方向の電界Ｅ１が与えられ、第１の電極２が正極となるととも第２の電極１２が負極となる。また、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、補助電極４ａ，４ｂの電位Ｖｃが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｃ）の電圧から求められる電界Ｅ２が、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ）が正であることから、下側基板６側から補助電極４ａ，４ｂ側に向かう方向の電界Ｅ２が与えられ、第１の電極２が正極となるととも補助電極４ａ，４ｂが負極となる。
【００６０】
上記の電界Ｅ１及び電界Ｅ２の発生に伴って、図２（ａ）に示すように、電界Ｅ１，Ｅ２による白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂの移動が生じる。このような電界による粒子の移動は、他の表示装置で用いられる電界放出による電子の放出と類似している。ここでは、電界Ｅ１，Ｅ２によって、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極である第１の電極２に向かって移動し電極表面に付着する。一方、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極に向かって移動する。ここで、黒色粒子５Ｂの移動時には、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に発生した電界Ｅ２の強度（大きさ）が、以下の理由から、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１よりも大きくなっているため、電界Ｅ２が黒色粒子５Ｂの移動に支配的に作用する。よって、黒色粒子５Ｂは、第１の電極２から補助電極４ａ，４ｂに向かって移動し電極表面に付着する。この場合、空間１７の両端部に設けられた補助電極４ａと、中央部に設けられた補助電極４ｂとでは、電極表面に付着する黒色粒子５Ｂの分布は特に限定されるものではないが、中央部に位置する補助電極４ｂの方が、より効率よく黒色粒子５Ｂを集めやすい。
【００６１】
上述の電界強度は、印加される電圧の大きさ（すなわち、２つの電極間における電位差）と、電極間のギャップ（両電極間の距離）や電極形状とによって決まる。ここでは、図５に示すように、電界Ｅ２を発生させるために第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加する電圧（Ｖａ−Ｖｃ）と、電界Ｅ１を発生させるために第１及び第２の電極２，１２間に印加する電圧（Ｖａ−Ｖｂ）とが同じ大きさであるが、各電圧が印加される電極間の距離が異なっている。すなわち、電界Ｅ２を発生させる電圧が印加される第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間のギャップ（距離）が、電界Ｅ１を発生させる電圧が印加される第１及び第２の電極２，１２間よりも短い。このことから、電界Ｅ２の強度が電界Ｅ１よりも大きくなる。
【００６２】
続いて、図５のフレーム１の期間Ｂに示すように、第１の電極２及び補助電極４ａ，４ｂ間への電圧印加をやめ、第１及び第２の電極２，１２間にのみ電圧を印加する。すると、電界Ｅ２が消滅し、電界Ｅ１のみとなる。このため、図２（ｂ）に示すように、黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ１にしたがって、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２に移動して電極表面に付着する。この時、白色粒子５Ａは、電界Ｅ１にしたがって、第１の電極２に付着した状態が保持される。それゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う黒色粒子５Ｂの色が観察される。
【００６３】
なお、ここでは、電界Ｅ２を消滅させることにより補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２へ黒色粒子５Ｂを移動させているが、電界Ｅ２の強度が電界Ｅ１の強度よりも小さくなる（Ｅ２＜Ｅ１）ように印加電圧を調整することによっても、該黒色粒子５Ｂの移動を行うことが可能である。
【００６４】
第２の電極１２に黒色粒子１２を移動させた後、図５のフレーム１の期間Ｃに示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４ａ，４ｂの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第１の電極２への付着、及び、黒色粒子５Ｂの第２の電極１２への付着は、粒子間、及び、粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって保持される。したがって、黒表示が保持される。
【００６５】
続いて、黒表示から白表示に書き換える。白表示に書き換える際には、図５のフレーム２の期間Ｄに示すように、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１’が、両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が負であることから、上側基板１６側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ１’が与えられ、第１の電極２が負極となるととも第２の電極１２が正極となる。また、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、補助電極４ａ，４ｂの電位Ｖｃが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｃ）の電圧から求められる電界Ｅ２’が、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ）が負であることから、補助電極４ａ，４ｂ側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ２’が与えられ、第１の電極２が負極となるととも補助電極４ａ，４ｂが正極となる。
【００６６】
上記の電界Ｅ１’及び電界Ｅ２’の発生に伴って、図３（ａ）に示すように、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極である第１の電極２に向かって移動し電極表面に付着する。一方、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極に向かって移動する。ここで、白色粒子５Ａの移動時には、黒表示時の電界Ｅ１及び電界Ｅ２の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが短いことから、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に発生した電界Ｅ２’の強度（大きさ）が、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１’よりも大きくなる。このため、電界Ｅ２’が白色粒子５Ａの移動に支配的に作用し、よって、白色粒子５Ａは、第１の電極２から補助電極４ａ，４ｂに向かって移動し電極表面に付着する。この場合、空間１７の両端部に設けられた補助電極４ａと、中央部に設けられた補助電極４ｂとで、電極表面に付着する白色粒子５Ａの分布は特に限定されるものではないが、中央部に位置する補助電極４ｂの方がより効率よく白色粒子５Ａを集めやすい。
【００６７】
続いて、図５のフレーム２の期間Ｅに示すように、第１の電極２及び補助電極４ａ，４ｂ間への電圧印加をやめ、第１及び第２の電極２，１２間にのみ電圧を印加する。すると、電界Ｅ２’が消滅し、電界Ｅ１’のみとなる。このため、図３（ｂ）に示すように、白色粒子５Ａは、電界Ｅ１’にしたがって、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２に移動して電極表面に付着する。この時、黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ１’にしたがって、第１の電極２に付着した状態が保持される。それゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う白色粒子５Ａの色が観察される。
【００６８】
第２の電極１２に白色粒子５Ａを移動させた後、図５のフレーム２の期間Ｆに示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４ａ，４ｂの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第２の電極１２への付着、及び、黒色粒子５Ｂの第１の電極２への付着は、粒子間及び粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって保持される。したがって、白表示が保持される。
【００６９】
本実施の形態の表示装置においては、画像信号に応じて、上記のような黒表示及び白表示が繰り返し行われ、画像の書き換えが行われる。ここでは、上記のように、第１の電極２と第２の電極１２との間を一気に粒子を移動させるのではなく、第１の電極２と第２の電極１２との間に配設された補助電極４ａ，４ｂに、一旦粒子を移動させ、それから目的とする電極に粒子を段階的に移動させる。ここで、第１の電極２から補助電極４ａ，４ｂへの粒子移動段階、及び、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２への粒子移動段階では、直接第１及び第２の電極２，１２間を移動させる場合に比べて、個々の段階における粒子の移動距離が小さいため、個々の段階で印加する電圧は小さくてよい。このため、第１及び第２の電極２，１２間で粒子を移動させるには強度が小さい電界であっても、補助電極４ａ，４ｂを用いて段階的に移動させることが可能となる。その結果、全体の動作電圧の低減化を図ることが可能となる。このような表示装置は、従来構造のものに補助電極４ａ，４ｂを配設すれば実現可能であるため、容易に製造が可能である。
【００７０】
また、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが、多孔性で、かつ、芯体粒子と微粒子との複合粒子であるため、以下のような効果が得られる。すなわち、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが多孔性であるため、粒子の比重が小さく、分子量が小さくなる。それゆえ、粒子間、及び、付着対象物たる電極と粒子との間のファンデルワールス力の低減化が図られると期待できる。このようにファンデルワールス力が小さくなると、複数の粒子間における付着力や、電極と粒子との間の付着力を低減させることが可能となる。また、軽量で重力の影響が少ないため、粒子の沈降を遅らせて浮遊状態とすることが可能となる。このような浮遊状態では、粒子を電極から引き離す必要がないので、低電圧で粒子を速やかに移動させることが可能となる。
【００７１】
さらに、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが複合粒子であるため、微小粒子が存在することにより、空間内を移動して直接表示に関与する芯体粒子同士の間の距離、及び、芯体粒子と付着対象物たる電極との間の距離を、微小粒子の分だけ大きくすることが可能となる。したがって、ファンデルワールス力を低下させることが可能となり、付着力を低下させることが可能となる。
【００７２】
以上のように、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａでは、ファンデルワールス力の低減化を図り付着力を低減することができる。また、ここでは、前述のように、同色の粒子同士の大きさが等しく、かつ、異なる色の粒子同士の大きさが等しいので、粒子の大きさに差がある場合のように粒子の分布が不均一となったり、大きい粒子にくっついてしまった小さな粒子を引き離ための電圧を必要としない。このため、粒子間の相互作用、及び、粒子と付着対象物との間の相互作用を低減することができる。よって、動作電圧の低減化及び高速応答化を図ることが可能となる。
【００７３】
上記においては、図５に示すように、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧と、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加された電圧とが、直流電圧である場合について説明したが、本実施の形態の変形例として、各電極に印加する電圧の少なくとも１つが、直流電圧に、該直流電圧よりも振幅の小さい所定の周波数の矩形波の交流電圧を重畳させて構成した電圧であることがより好ましい。このように交流電圧を重畳させた電圧を印加すると、交流電圧により、各電極に付着した粒子を微小振動運動させることができ、該運動にともなって、粒子の付着力を弱めることが可能となる。このような状態で直流電圧が印加されると、前記付着力の弱まった粒子を容易に剥離させて逆極性へ移動させることが可能となる。それゆえ、粒子を移動させるために印加する直流電圧が、交流電圧を重畳しない場合に必要な直流電圧に比べて低減する。したがって、全体の動作電圧の低減化を図ることが可能となる。例えば、図６に示すように、黒表示時及び白表示時において、第１及び第２の電極２，１２に印加される信号電圧、及び、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に印加される信号電圧が、１５０Ｖの振幅の大きさの直流電圧成分と、３０〜７０Ｖ、例えば５０Ｖ程度の振幅の大きさの矩形波の交流電圧成分とから構成されてもよい。この場合、粒子の移動がミリ秒オーダで完了することから、交流電圧成分の周波数はある程度大きく、１００〜１０００Ｈｚであることが好ましい。該周波数は、直流電圧成分と交流電圧成分との比率によって最適な値が決まる。なお、粒子の移動、微小運動が生じないような高周波では無効である。このように、周波数は、印加電圧とともに重要な因子となる。
【００７４】
また、本実施の形態の他の変形例として、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを接触帯電させて表示の保持特性の向上を図るために、第１及び第２の電極２，１２の表面に絶縁体層を形成してもよい。
【００７５】
また、本実施の形態では、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂが絶縁性である場合について説明したが、本実施の形態のさらに他の変形例として、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂが導電性を有するとともに、第１及び第２の電極２，１２上に、電荷輸送層が形成された構成であってもよい。粒子５Ａ，５Ｂが帯電性を有する場合、粒子からの電荷のリークが生じるとともに、付着した電極から粒子が電荷を受け取る。したがって、ここでは、付着した電極から受け取った電荷により粒子が該電極と同極性となって該電極から反発して離れないように、電荷輸送層を配設して該電極から粒子への電荷の授受を制御する。このような電荷輸送層として、例えば、従来の電子写真に用いられる電荷輸送層を配設してもよく、あるいは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に用いられる正孔輸送層又は電子輸送層を配設してもよい。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の表示素子を構成する絵素の構成及び表示動作を模式的に示す垂直断面図である。図７に示すように、本実施の形態の絵素は、実施の形態１と同様の構成を有するが、以下の点が実施の形態１とは異なっている。
【００７６】
本実施の形態の絵素では、絵素の厚さ方向における配設位置が異なる２層以上の補助電極が設けられている。すなわち、図７に示すように、隔壁３に、下側基板６側から上側基板１６側に向かって、補助電極４Ａ、補助電極４Ｂ及び補助電極４Ｃが順に配設されている。これらの補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、第２のドライバ８１からの信号電圧を別々に印加できるように配線されて構成されている。該補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、例えば、隔壁３を構成するＰＥＴシートと、補助電極を構成する導電テープとを、交互に積層することにより形成される。各補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、同一の導電性材料から構成されていてもよく、異なる材料から構成されていてもよい。また、ここでは、実施の形態１のような空間１７の中央部に位置する補助電極４ｂ、及び、これを支持する電極支持部材１０が配設されていない。
【００７７】
次に、上記絵素の表示動作について説明する。図８は、絵素の表示動作時に各電極へ印加される信号電圧を示す模式的な波形図である。ここでは、第１の電極２の電位をＶａとし、第２の電極１２の電位をＶｂとし、補助電極４Ａの電位をＶｃＡとし、補助電極４Ｂの電位をＶｃＢとし、補助電極４Ｃの電位をＶｃＣとする。また、フレーム１は、黒表示時を示し、フレーム２は、白表示時を示している。
【００７８】
図８のフレーム１の期間Ａ’に示すように、黒表示時には、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１が両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が正であることから、下側基板６側から上側基板１６側に向かう方向の電界Ｅ１が与えられ、第１の電極２が正極となるととも第２の電極１２が負極となる。また、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが正となるとともに、補助電極４Ａの電位ＶｃＡが負となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−ＶｃＡ）の電圧から求められる電界Ｅ２が、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−ＶｃＡ）が正であることから、下側基板６側から補助電極４Ａ側に向かう方向の電界Ｅ２が与えられ、第１の電極２が正極となるととも補助電極４Ａが負極となる。この時、補助電極４Ｂ及び補助電極４Ｃへは電圧を印加しないため、補助電極４Ｂ，４Ｃの電位ＶｃＢ及びＶｃＣは０となる。
【００７９】
上記の電界Ｅ１及び電界Ｅ２の発生に伴って、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極である第１の電極２に向かって移動し電極表面に付着する。一方、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極に向かって移動する。ここで、黒色粒子５Ｂの移動時には、実施の形態１において前述したように、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に発生した電界Ｅ２の強度（大きさ）が、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１よりも大きくなる。このため、ここでは、電界Ｅ２が黒色粒子５Ｂの移動に支配的に作用し、よって、黒色粒子５Ｂは、第１の電極２から補助電極４Ａに向かって移動し電極表面に付着する。
【００８０】
続いて、図８のフレーム１の期間Ｂ’に示すように、第１の電極２及び補助電極４Ａ間への電圧印加をやめ、代わりに、第１の電極２と補助電極４Ｂとの間に電圧を印加する。すると、補助電極４Ａの電位ＶｃＡが０となって前記電界Ｅ２が消滅し、一方、補助電極４Ｂの電位ＶｃＢが負となって新たに第１の電極２と補助電極４Ｂとの間に電界Ｅ３（図示せず）が生じる。ここでは、該電界Ｅ３とともに、前述の電界Ｅ１が存在しているが、電界Ｅ２の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、電界Ｅ３の方が電界Ｅ１よりも強度が大きくなる。このため、黒色粒子５Ｂの移動が電界Ｅ３に支配される。したがって、補助電極４Ａに付着していた黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ３にしたがって、補助電極４Ａから補助電極４Ｂに移動してその表面に付着する。
【００８１】
なお、ここでは、電界Ｅ２を消滅させることにより電界Ｅ３を黒色粒子５Ｂの移動に作用させているが、電界Ｅ２の強度が電界Ｅ３よりも小さくなる（Ｅ２＜Ｅ３）ように印加電圧を制御する場合にも、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させることができる。
【００８２】
さらに、図８のフレーム１の期間Ｃ’に示すように、第１の電極２と補助電極４Ｂとの間への電圧印加をやめ、代わりに、第１の電極２と補助電極４Ｃとの間に電圧を印加する。すると、補助電極４Ｂの電位ＶｃＢが０となって前記電界Ｅ３が消滅し、一方、補助電極４Ｃの電位ＶｃＣが負となって新たに第１の電極２と補助電極４Ｃとの間に電界Ｅ４（図示せず）が生じる。ここでも、電界Ｅ２の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、電界Ｅ４の強度が電界Ｅ１の強度よりも大きくなり、よって、補助電極４Ｂに付着していた黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ４にしたがって、補助電極４Ｂから補助電極４Ｃに移動して電極表面に付着する。
【００８３】
なお、ここでは、電界Ｅ３を消滅させることにより電界Ｅ４を黒色粒子５Ｂの移動に作用させているが、電界Ｅ３の強度が電界Ｅ４よりも小さくなる（Ｅ３＜Ｅ４）ように印加電圧を制御する場合にも、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させることができる。
【００８４】
さらに、図８のフレーム１の期間Ｄ’に示すように、第１の電極２及び補助電極４Ｃ間への電圧印加をやめる。すると、補助電極４Ｃの電位ＶｃＣが０となって前記電界Ｅ４が消滅する。このため、黒色粒子５Ｂの移動が、第１の電極２と第２の電極１２との間の電界Ｅ１の支配を受けるようになり、それゆえ、補助電極４Ｃに付着していた黒色粒子５Ｂは、電界Ｅ１にしたがって、補助電極４Ｃから第２の電極１２に移動して電極表面に付着する。一方、上記のように各補助電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃと第１の電極２との間に電圧を印加して電界Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を発生させる間、白色粒子５Ａは、正極である第１の電極２に付着した状態で保持される。それゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う黒色粒子５Ｂの色が観察される。
【００８５】
なお、ここでは、電界Ｅ４を消滅させることにより電界Ｅ１を黒色粒子５Ｂの移動に作用させているが、電界Ｅ４の強度が電界Ｅ１よりも小さくなる（Ｅ４＜Ｅ１）ように印加電圧を制御する場合にも、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させることができる。
【００８６】
第２の電極１２に黒色粒子５Ｂを移動させた後、図８のフレーム１の期間Ｅ’に示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４Ａ〜４Ｃの電位Ｖａ，Ｖｂ，ＶｃＡ〜ＶｃＣが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第１の電極２への付着、及び、黒色粒子５Ｂの第２の電極１２への付着は、粒子間及び粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって保持される。したがって、黒表示が保持される。
【００８７】
続いて、黒表示から白表示に書き換える。白表示に書き換える際には、図８のフレーム２の期間Ｆ’に示すように、第１の電極２と第２の電極１２との間、及び、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に、画像信号に応じた信号電圧が印加される。ここでは、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、第２の電極１２の電位Ｖｂが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界Ｅ１’が両電極２，１２間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｂ）が負であることから、上側基板１６側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ１’が形成される。また、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に印加された電圧によって、第１の電極２の電位Ｖａが負となるとともに、補助電極４Ａの電位ＶｃＡが正となる。このような電圧印加によって、（Ｖａ−ＶｃＡ）の電圧に応じた電界Ｅ２’が、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に形成される。ここでは、（Ｖａ−ＶｃＡ）が負であることから、補助電極４Ａ側から下側基板６側に向かう方向の電界Ｅ２’が形成される。
【００８８】
上記の電界Ｅ１’及び電界Ｅ２’の発生に伴って、正に帯電した黒色粒子５Ｂは、負極である第１の電極２に向かって移動する。一方、負に帯電した白色粒子５Ａは、正極に向かって移動する。ここで、白色粒子５Ａの移動時には、黒表示時の場合と同様、電圧が印加される電極間のギャップが小さいことから、第１の電極２と補助電極４Ａとの間に発生した電界Ｅ２’の強度が、第１及び第２の電極２，１２間に発生した電界Ｅ１’よりも大きくなる。このため、電界Ｅ２’が白色粒子５Ａの移動に支配的に作用し、よって、白色粒子５Ａは、第１の電極２から補助電極４Ａに向かって移動し電極表面に付着する。
【００８９】
続いて、黒表示時の場合と同様に、第１の電極２と補助電極４Ｂとの間、第１の電極２と補助電極４Ｃとの間とに、順次電圧を印加していき（図８のフレーム２の期間Ｇ’，Ｈ’）、各電極間に電界Ｅ３’及び電界Ｅ４’を順次発生させる。それにより、補助電極４Ａから補助電極４Ｂ、補助電極４Ｂから補助電極４Ｃへと、順次、白色電極５Ａを移動させていく。そして、最後に、電界Ｅ１’により、補助電極４Ｃから第２の電極１２へ移動させ（図８のフレーム２の期間Ｉ’）、第２の電極１２の表面を白色粒子５Ａで覆う。このように白色粒子５Ａを順次移動させる間、黒色粒子５Ｂは、第１の電極２に付着したままである。そのゆえ、上側基板１６側から表示素子を観察すると、第２の電極１２を覆う白色粒子５Ａの色が観察される。
【００９０】
第２の電極１２に白色粒子５Ａを移動させた後、図８のフレーム２の期間Ｊ’に示すように、第１及び第２の電極２，１２間への電圧の印加をやめる。すると、各電極２，１２，４Ａ〜４Ｃの電位Ｖａ，Ｖｂ，ＶｃＡ〜ＶｃＣが０となる。このような無電圧状態においても、白色粒子５Ａの第２の電極１２への付着力、及び、黒色粒子５Ｂの第１の電極２への付着は、粒子間及び粒子と各電極２，１２との間のファンデルワールス力や、鏡像力等の付着力によって、保持される。したがって、次に黒表示の画像信号電圧が印加されるまで、白表示が保持される。
【００９１】
上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、第１及び第２の電極間に電圧を印加しながら第１及び補助電極間に電圧を印加し、かつ、印加電圧の大きさを等しくしているが、常時必ずしも第１及び第２の電極間に電圧を印加する必要はなく、また、必ずしも印加電圧の大きさを等しくする必要はない。各電極への印加のタイミング及び印加時間は、上記実施の形態に限定されるものではなく、また、発生する電界自体の強度を大きくできるのであれば、補助電極に印加される電圧の方が小さくてもよい。
【００９２】
例えば、実施の形態１において、まず、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間のみに電圧を印加して、黒色粒子５Ｂ（あるいは白色粒子５Ａ）を補助電極４ａ，４ｂに移動させた後、第１及び第２の電極２，１２間に電圧を印加し、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２へ黒色粒子５Ｂ（あるいは白色粒子５Ａ）を移動させてもよい。あるいは、補助電極４ａ，４ｂから第２の電極１２へ移動させる際に、第１及び第２の電極２，１２間に電圧を印加する代わりに、補助電極４ａ，４ｂと第２の電極１２との間に電圧を印加してもよい。
【００９３】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、白表示時に、白色粒子５Ａを下側基板６側から上側基板１６側に移動させるために、第１の電極２と補助電極４ａ，４ｂとの間に電圧を印加して補助電極４ａ，４ｂに一旦白色粒子５Ａを移動させる、すなわち、白色粒子５Ａの移動を中心として構成する場合について説明したが、白表示時においても、黒色粒子５Ｂの移動を中心とした以下のような構成とすることも可能である。すなわち、例えば、第２の電極１２に付着した黒色粒子５Ｂを第１の電極２側に移動させるために、第１及び第２の電極間に電圧を印加するとともに第２の電極１２と補助電極４ａ，４ｂとの間に電圧を印加し、補助電極４ａ，４ｂに一旦黒色粒子５Ｂを移動させてもよい。この場合、白色粒子は、第１及び第２の電極２，１２間に印加された電圧によって、第１の電極から第２の電極２，１２に移動する。しかしながら、かかる構成では、以下の理由から、動作電圧の低減効果が実施の形態１の白表示時よりも小さいと推察される。
【００９４】
すなわち、下側に配置された第１の電極から上側に配置された第２の電極に粒子を移動させる場合の方が、その逆に第２の電極から第１の電極に粒子を移動させる場合よりも、重力等の影響により、粒子の移動がより多くの動作電圧を必要とする。このため、第１の電極から第２の電極への移動に要する動作電圧が、素子全体の動作電圧を優先的に決定する因子となる。したがって、第１の電極と補助電極との間に電圧を印加する方が、より有効な動作電圧の低減効果が得られる。
【００９５】
上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、黒色粒子５Ｂが正に帯電するとともに白色粒子５Ａが負に帯電した場合について説明したが、黒色粒子５Ｂが負に帯電するとともに白色粒子５Ａが正に帯電していてもよい。この場合、表示動作時には、前述の実施の形態における動作電圧と逆極性の電圧が印加される。
【００９６】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂの両方が帯電しているが、一方の粒子のみが帯電した構成であってもよい。さらに、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、２種類の着色粒子を用いる場合について説明したが、１種類の着色粒子を用いた構成であってもよく、あるいは、３種類以上の粒子を用いた構成であってもよい。例えば、色毎に移動特性が異なる複数種類の着色粒子を用いることにより、着色粒子の種類数に応じた多色表示を行うことが可能となる。また、白黒２種類の粒子を用いる場合においても、例えば、上側基板側にカラーフィルタを設けることにより、多色表示を実現することが可能である。
【００９７】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、絵素が六角形状を有する場合について説明したが、絵素の形状はこれに限定されるものではなく、通常の長方形形状を有していてもよい。絵素の形状を六角形とすると、前述のように、補助電極で発生する電界の分布が均一となるので好ましい。
【００９８】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、補助電極を隔壁に配設する場合について説明したが、補助電極は、必ずしも隔壁に設ける必要はない。また、隔壁に設ける場合に、隔壁に埋め込んで配設する以外に、例えば、隔壁表面の所定領域に補助電極を配設してもよい。補助電極の配設位置、配設数、及び、電極の形状は、特に限定されるものではない。なお、補助電極数が増加すると、それに伴って製造工程が増えるので、動作電圧の低減化かコストダウンのいずれを重視した構成とするかを適宜選択する必要がある。また、補助電極が素子の視認性を低下させないように配設する必要がある。
【００９９】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、第１の電極と第２の電極とが空間を挟んで対向配置され、縦方向（素子の厚さ方向）の電界が生じる場合について説明したが、同一の基板上に第１及び第２の電極が配置されて横方向（素子の幅方向）の電界が生じる構成であってもよい。例えば、同一基板面において、第１の電極と第２の電極との間に、補助電極が配設された構成であってもよい。この場合、第１の電極と第２の電極との間で粒子を直接移動させるよりも、各電極から補助電極に一旦移動させて段階的に移動させる方が、粒子の移動距離が短いため、動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【０１００】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、着色粒子が多孔性でかつ複合粒子である場合について説明したが、粒子の構成はこれに限定されるものではなく、通常の粒子を用いた構成であってもよい。また、前述のように、粒子同士の大きさが同程度であれば動作電圧の低減化の上で好ましいが、必ずしも同程度である必要はない。
【０１０１】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、気相中を粒子が移動する場合について説明したが、本発明は、粒子が液相中を移動する構成の表示装置、例えば、電気泳動ディスプレイ等においても適用可能である。なお、粒子を気相中で移動させる構成では、液相中を移動させる場合に比べて非常に動作電圧が高いため、動作電圧の低減化を図ることが可能な本発明は、特に有効である。
【０１０２】
また、上記の実施の形態１及び実施の形態２においては、パッシブマトリクス駆動型の表示装置について説明したが、本発明は、アクティブマトリクス駆動型の表示装置においても適用可能である。アクティブマトリクス駆動型のものは、動画等の高速応答が要求される表示に適している。また、パッシブマトリクス駆動型のものは、動画のような高速応答が要求されない場合、例えば表示素子で新聞等の表示を行う場合に適している。ここで、粒子を液相中で移動させる従来の電気泳動ディスプレイでは、クロストーク電圧等によって粒子が移動するため、パッシブマトリクス駆動型とすることが困難であったが、上記のように気相中で移動させる構成であれば、粒子を移動させる際の閾値電圧が高いのでクロストーク電圧等による移動を抑制することができ、よって、パッシブマトリクス駆動型を実現することが可能である。さらに、パッシブマトリクス駆動型とすると、アクティブマトリクス駆動型の場合のようにスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ））を形成する必要がなくなるため、製造コストの削減、リードタイムの削減、歩留りの向上等が図られる。
【０１０３】
なお、表示装置の用途等に応じて、前述した実施の形態を適宜組み合わせることによって、種々の表示装置を実現することが可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下のような効果を奏する。
すなわち、本発明の表示装置は、表示に直接関与する電極間で、直接、粒子を移動させるのではなく、該両電極の間に配設した補助電極に、一旦粒子を吸引させて段階的に粒子の移動を行う。このため、従来から求められていた動作電圧の低減化を図ることができる。また、電極間を移動する粒子として、多孔質性の複合粒子を用いることにより、粒子間、及び、粒子と電極との間のファンデルワールス力を低減することができるので、さらなる動作電圧の低減化を図ることが可能となる。さらに、直流電圧に矩形波の交流電圧を重畳して構成された電圧をに印加して粒子を移動させることにより、粒子を浮遊状態に近づけることができるため、さらなる動作電圧の低減化を図ることが可能となる。このような効果を奏する本発明は、例えば、折り曲げ可能で非常に軽量かつ薄型であり紙の代替として利用可能な電子ペーパに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】図１の表示素子の構成単位である絵素の、黒表示時における構成及び動作を示す模式的な垂直断面図であり、図２（ａ）は、粒子移動の第１段階を示しており、図２（ｂ）は、粒子移動の第２段階を示している。
【図３】図１の表示素子の構成単位である絵素の、白表示時における構成及び動作を示す模式的な垂直断面図であり、図３（ａ）は、粒子移動の第１段階を示しており、図３（ｂ）は、粒子移動の第２段階を示している。
【図４】図１の表示素子の構成単位である絵素の構成を示す模式的な水平断面図である。
【図５】図１の表示素子の構成単位である絵素の表示動作時の印加電圧を示す模式的な波形図である。
【図６】実施の形態１の変形例における絵素の表示動作時の印加で圧を示す模式的な波形図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る表示装置の表示素子を構成する絵素の構成を示す模式的な垂直断面図である。
【図８】図７の絵素の表示動作時の印加電圧を示す模式的な波形図である。
【図９】従来の表示素子の構成を説明するための模式的の垂直断面図であり、図９（ａ）は、マイクロカプセル粒子内において分散溶媒中で着色粒子を泳動させる表示素子を示しており、図９（ｂ）は、ツイストボール方式の表示素子を示している。
【符号の説明】
１，１１    基板
２          第１の電極
３          隔壁
４          補助電極
５          着色粒子
６          下側基板
１０        電極支持部材
１２        第２の電極
１６        上側基板
１７        空間
【図１】
2004184945.tif 000003
【図２】
2004184945.tif 000004
【図３】
2004184945.tif 000005
【図４】
2004184945.tif 000006
【図５】
2004184945.tif 000007
【図６】
2004184945.tif 000008
【図７】
2004184945.tif 000009
【図８】
2004184945.tif 000010
【図９】
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