(57)【要約】【課題】粒子を用いた画像表示装置の表示を書き換えるためには、表示領域全域に同じ矩形波電界を印加し、基板に付着した粒子を剥離することで表示特性の保持を行ってきた。また、粒子の流動性を向上させ表示特性を確保するため電界印加とともに振動を与える方法が提案されていたが、表示の書き換えに時間がかかるため現実的でない。また、外部からの振動給与では大きな振動エネルギーを粒子に伝えることができない。【解決手段】振動発生部を表示装置内部に粒子とともに封入し、粒子を駆動させるための電界の印加と同時に振動を発生させることで表示の消去を高速に行い、さらに基板に付着した粒子の剥離及び粒子凝集体を解砕することで、複数回の画像書き換え時の表示劣化を防ぐ。さらに、振動のみを使用して表示を消去することで粒子駆動のための電界と併用する時に比べて消費電力が大幅に低減できる。【選択図】   図２  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの面に電極が形成され少なくとも一方が透光性である対向配置された一対の基板と、前記基板間に形成された所望の幅の空間を保持するスペーサと、前記基板間の空間に封入された帯電性の少なくとも一種類の粒子群とを備え、前記基板の前記電極に印加された画像信号電圧により与えられる電界により前記基板間の空間を前記粒子群が移動して前記画像信号電圧に応じた画像が表示される表示装置であって、
前記粒子群が移動する前記空間に面して振動発生部が設けられたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
少なくとも一方の前記基板の、前記粒子群が移動する空間側に、前記振動発生部が設けられた請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記画像信号電圧が印加される第一電極及び第二電極が、一方の前記基板に形成された請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記画像信号電圧が印加される第一電極が前記一対の基板の一方の基板に形成され、前記画像信号電圧が印加される第二電極が前記一対の基板の他方の基板に形成された請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記振動発生部は電極と振動発生体とを備え、前記電極によって形成される電界によって前記振動発生体で振動が発生し、前記基板に設けられた前記電極が、前記振動発生部の電極を兼ねる請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記振動発生部は電極と振動発生体とを備え、前記電極によって形成される電界によって前記振動発生体で振動が発生し、前記振動発生部が前記スペーサを構成する請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記振動発生部の前記電極と前記基板に設けられた前記電極との間に絶縁性媒体が配置されて前記振動発生部と前記基板の前記電極とが絶縁された請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記粒子群が移動する空間が気相空間である請求項１記載の表示装置。
【請求項９】
前記粒子群が移動する空間は、絶縁性溶媒で満たされた液相空間である請求項１記載の表示装置。
【請求項１０】
前記粒子群と前記絶縁性溶媒とが封入されたカプセルが前記基板間の前記間隙に配置された請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】
前記粒子群が、前記画像信号電圧に応じて前記基板の前記電極間に与えられた電界により配列する請求項９記載の表示装置。
【請求項１２】
前記粒子群を構成する複数の粒子は、前記電界に沿って並ぶ電界配列粒子である請求項１１記載の表示装置。
【請求項１３】
前記粒子群が少なくとも一色に着色している請求項１記載の表示装置。
【請求項１４】
前記振動発生部が圧電体から構成された請求項１記載の表示装置。
【請求項１５】
前記振動発生部が、少なくとも一方の前記基板を兼ねる請求項１記載の表示装置。
【請求項１６】
前記表示装置の表示は、少なくとも第一及び第二の表示状態を含み、
前記第一の表示状態では、前記基板に設けられた前記電極に第一の画像信号電圧が印加されて第一の電界が形成され、
前記第二の表示状態では、前記基板に設けられた前記電極に第二の画像信号電圧が印加されて前記第一の電界と異なる向きの第二の電界が形成され、
前記第一の表示状態から前記第二の表示状態に書き換えを行う際、前記振動発生部への高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧の印加動作と、前記基板に設けられた前記電極への前記第二の画像信号電圧の印加動作とが行われる請求項１記載の表示装置。
【請求項１７】
前記高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧の印加動作と前記画像信号電圧の印加動作とが同時に行われる請求項１６記載の表示装置。
【請求項１８】
前記高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧の印加動作と前記画像信号電圧の印加動作とが、タイミングをずらして行われる請求項１６記載の表示装置。
【請求項１９】
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２記載の表示装置。
【請求項２０】
前記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し前記芯体粒子の表面を覆うように前記芯体粒子に固着された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。
【請求項２１】
前記粒子の表面、又は、前記粒子が付着する部材表面の少なくとも一部に、撥水処理が施された請求項１記載の表示装置。
【請求項２２】
少なくとも一つの面に電極が形成され少なくとも一方が透光性である対向配置された一対の基板と、前記基板間に形成された所望の幅の間隙を保持するスペーサと、前記基板間の間隙に封入された帯電性の少なくとも一種類の粒子群と、前記粒子群が移動する空間に面して設けられた振動発生部とを備え、前記電極に印加された画像信号電圧により与えられる電界によって前記基板間の間隙を前記粒子群が移動して前記画像信号電圧に応じた画像が表示される表示装置の製造方法であって、
前記基板間の間隙に前記粒子群を封入した後、前記振動発生部で振動を発生させることを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する一対の基板間で電界により複数の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及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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されている。このような素子は、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、このような表示素子を例えば携帯情報端末の表示部等に用いることにより、使用電力の大幅な低減、機器の小型化等が可能になる。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、一対の電極を配設した一対の基板間に満たした着色溶液内に帯電した着色微小粒子を分散させた系に、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。かかる表示素子では、例えば、２種類の粒子のうち、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ことで、二色表示を行う構成のものがある。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例に、基板の同一面内に電極を形成し、この電極上に粒子を集めた状態と粒子を面内に分散させた状態とにより多色表示する方法がある。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。
【０００７】
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。また、粒子の移動し始める電圧に閾値がないため、駆動回路にアクティブマトリクスが必要である。それゆえ、コストがかかる。
【０００８】
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、極性の異なる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。
【０００９】
上記のように液相中及び気相中で粒子を移動させて表示を行う表示素子では、粒子の移動空間となる間隙が必要となる。このような間隙は、間隙保持部材たるスペーサによって、対向配置された一対の基板を支持することにより形成される。
【００１０】
図１７は、かかる表示素子の構成を示す模式図である。図１７に示すように、表示素子では、内面に電極５３が形成された基板５１と電極５４が形成された基板５２とがスペーサ５６によって支持されて対向配置され、それにより、間隙５５が形成される。この間隙５５に、例えば、負に帯電した複数の黒色粒子５７と正に帯電した複数の白色粒子５８とが封入され、間隙５５が着色粒子の移動空間５５’となる。移動空間５５’は、表示方式によって、液相又は気相となっている。かかる構成では、着色粒子の移動空間５５’がスペーサ５６によって仕切られており、よって、スペーサ５６が該空間内の隔壁となっている（以下、スペーサ５６を隔壁５６’と呼ぶ）。
【００１１】
ここで、移動空間５５’では、異なる極性を有する着色粒子５７，５８が極性に応じて各電極５３，５４に向けこの空間内を移動する際に、異なる極性を有する粒子の間で粒子同士が多数回接触することにより、粒子同士が凝集する現象が生じる。それにより、表示素子の画素内で表示ムラが生じてしまう。書き換え可能な表示素子では、何度も表示の書き換えが行われるため、書き換え回数に伴って粒子同士の接触回数が増加する。それゆえ、このような凝集現象は、表示画像の品質を低下させる要因となる。特に、気相中における粒子の移動では、主に帯電特性の異なる粒子同士間の接触などにより移動が抑制されることが知られており、よって、帯電特性の異なる粒子同士の流動性が低い場合には凝集現象が生じて表示画像の品質が低下する。
【００１２】
また、このように隔壁５６’で仕切られた移動空間５５’では、粒子は、鏡像力などの力によって隔壁表面に付着したり、隔壁周辺で凝集を起こしたりする。このため、隔壁周辺では表示ムラが見られる。また、隔壁５６’で仕切られた各移動空間５５’内に黒色粒子５７及び白色粒子５８を封入して分散させる際には、極性の異なる粒子間で静電気力により凝集が発生したり、あるいは粒子間でファンデルワールス力による凝集が発生するため、粒子の分散が不均一となりムラが観察される。このような粒子の分散ムラは、表示ムラを発生させる。
【００１３】
一方、上記課題については、凝集した粒子群を粉砕して個々の粒子に解離させるための様々な方法が提案されており、そのうちの有効な方法のひとつに、超音波などの振動を用いて凝集粒子を解離させる方法がある。例えば、振動付与手段が基板の裏面側（すなわち粒子の移動空間と反対側）に配置された表示素子が開示されている（例えば、特許文献３〜５参照）。振動付与手段は、表示素子自体に振動を与える構成や、電界などにより粒子を振動させる構成を有する。
【００１４】
しかしながら、表示素子に振動付与手段を別途設ける構成は、コスト面で有利ではない。また、例えば、基板の剛性が高いほど振動付与手段で発生させた振動が基板から移動空間内の粒子に良好に伝達されるが、この剛性の大きさに伴って振動の振幅を大きくする必要がある。このため、振動付与手段が大型化し、よって、振動付与手段からの振動エネルギーを低下させないための筐体構造が必要となる。その結果、表示素子のコストが高くなる。
【００１５】
また、振動付与手段を備えた構成では、表示画像の書き換えのために与える画像信号電圧の他に、振動発生のために振動付与手段に与える電圧が必要となる。ここで、粒子を極性に応じて逆極性電極間で移動させる際には、画像信号電圧の印加により与えられた電界のクーロン力が、一方の電極に付着した粒子とこの電極との付着力（具体的には、ファンデルワールス力や鏡像力）よりも大きくならなければ、この電極から粒子を引き離して他方の電極へ移動させることができず、よって、表示画像の書き換えの際には非常に大きな動作電圧が必要となる。したがって、振動付与手段の動作電圧がさらに必要となる表示素子では、動作電圧がさらに高くなり、印加電圧が低いとコントラストの低下とともに表示ムラが生じる。
【特許文献１】特開２０００−３４７４８３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２２２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１３１７８９号公報
【特許文献４】特開平３−５３２２４号公報
【特許文献５】特開２００２−１７４８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、表示ムラ及びコントラストの低下を防止して良好な表示を実現するとともに動作電圧の低減化が図られた表示装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、少なくとも一つの面に電極が形成され少なくとも一方が透光性である対向配置された一対の基板と、前記基板間に形成された所望の幅の空間を保持するスペーサと、前記基板間の空間に封入された帯電性の少なくとも一種類の粒子群とを備え、前記基板の前記電極に印加された画像信号電圧により与えられる電界により前記基板間の空間を前記粒子群が移動して前記画像信号電圧に応じた画像が表示される表示装置であって、表示に寄与する粒子の数の減少を防止する粒子利用促進手段が、前記粒子群が移動する前記空間に面して設けられたものである。
【００１８】
例えば、少なくとも一つの面に電極が形成され少なくとも一方が透光性である対向配置された一対の基板と、前記基板間に形成された所望の幅の空間を保持するスペーサと、前記基板間の空間に封入された帯電性の少なくとも一種類の粒子群とを備え、前記基板の前記電極に印加された画像信号電圧により与えられる電界により前記基板間の空間を前記粒子群が移動して前記画像信号電圧に応じた画像が表示される表示装置であって、前記粒子群が移動する前記空間に面して振動発生部が設けられたものである。
【００１９】
一般に、凝集した微小粒子の分散のためには、気流による分散方法、障害物への衝突、機械的粉砕法が挙げられる。この中でも、粒子を用いて表示を行う構成の表示装置では、機械的粉砕法が最適である。機械的粉砕は、例えば、凝集した粒子群への振動付与等によって実現することができ、具体的には、高周波振動を凝集した粒子群に与えると、その振動エネルギーが粒子に伝達されて粒子が振動エネルギーを受容し、その結果、凝集粒子が解離して粒子が分散する。
【００２０】
本発明の構成では、スペーサで支持された一対の基板間に形成された空間側に振動発生部が設けられているため、基板の外側、すなわち空間と反対側に振動発生部が形成された構成よりも、より直接的かつ効果的に粒子群に振動を付与することが可能となる。したがって、粒子の分散効果を向上させることが可能となる。このように、本発明の構成によれば、各画素で異なる規模の凝集が生じても、振動発生部により振動を発生させてこれを凝集した粒子群に付与することにより、凝集を解消することができ、よって、表示ムラの発生やコントラストの低下が改善される。
【００２１】
また、基板に付着した粒子を振動により剥離させることができるため、電極間に粒子移動のための電圧を印加しなくても、振動により表示画像を消去することが可能となる。また、剥離させた粒子群を表示に有効に利用することができるため、表示ムラの改善とコントラストの向上とが図られる。
【００２２】
さらに、かかる構成では、振動により凝集した粒子群の解離と付着した粒子の剥離とを行うことができるため、画像表示の際に、前記解離及び剥離のために要する電圧が低減される。したがって、粒子移動のための印加電圧を低減することが可能となり、表示装置の省電力化が図られる。
【００２３】
また、時間経過に伴って低減する粒子の帯電量を、振動を付与することにより、摩擦等によって回復させることができる。このため、粒子の帯電量を一定に保持することが可能となり、よって、安定して良好な表示を行うことが可能となる。
【００２４】
前記画像信号電圧が印加される第一電極及び第二電極が、一方の前記基板に形成されてもよく、また、第一電極が前記一対の基板の一方の基板に形成されるとともに第二電極が前記一対の基板の他方の基板に形成されてもよい。
【００２５】
一方の基板に第一及び第二電極が形成された構成では、振動発生部の振動に横方向の電界が与えられ、それゆえ、振動強度を強くすることが可能となる。
【００２６】
前記振動発生部は電極と振動発生体とを備え、前記電極によって形成される電界によって前記振動発生体で振動が発生し、前記基板に設けられた前記電極、具体的には前記第一電極及び第二電極の少なくとも一方、が、前記振動発生部の電極を兼ねてもよい。
【００２７】
かかる構成によれば、コストを抑えることができるとともに、表示装置の薄型化及び軽量化が図られる。さらに、第一及び第二電極の間に適当な周波数及び強度の電界を印加することによって振動発生部で振動が発生する構成とすると、共通の電極を用いて画像表示と振動発生とを行うことが可能となるため、さらにコストの低減化、及び、装置の薄型化及び軽量化が図られる。
【００２８】
前記振動発生部は電極と振動発生体とを備え、前記電極によって形成される電界によって前記振動発生体で振動が発生し、前記振動発生部が前記スペーサを構成してもよい。
【００２９】
ここで、粒子の移動を電界により行う構成の表示装置では、表示領域での粒子の密度差による表示ムラを防止するために、各画素に隔壁を設けるのが一般的である。そこで、本発明に係る表示装置では、スペーサを隔壁として利用するとともに、この隔壁を振動発生部として利用する。具体的には、振動発生体から主として構成される隔壁の近傍、例えば側面、に第三電極を設け、隣接する画素の第三電極の間に電圧を印加することにより振動発生部で振動を発生させる構成であってもよい。また、振動発生体の長さ方向の両端部に第三電極をそれぞれ設け、第三電極の間に電圧を印加することにより振動発生部で振動を発生させる構成であってもよい。これらの構成では、第三電極と第一及び第二電極との間に絶縁性媒体が配置されて絶縁される。
【００３０】
前記粒子群が移動する空間が気相空間であってもよい。
【００３１】
かかる構成によれば、気相中を粒子群が移動するため、液相中を粒子群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となる。また、粒子が気相空間中を移動する構成では、液相空間を移動する場合に比べて、粒子を移動させる際の閾値電圧が高くなる。このため、クロストーク電圧等によって粒子が移動するのを防止することが可能となる。それゆえ、クロストーク電圧の問題ゆえに粒子を液相空間中で移動させる構成では実現が困難であったパッシブマトリクス駆動型も容易に実現可能となる。
【００３２】
前記粒子群が移動する空間は、絶縁性溶媒で満たされた液相空間であってもよい。
【００３３】
絶縁性溶媒内では粒子が比較的分散しやすいが、粒子の粒径が微小化すると、電極間の移動を繰り返すうちに接触する確率が増加する。一方、粒子の粒径が小さくなるに従い、粒子同士の吸着力である分子間力（ファンデルワールス力）が分散力（例えば、静電反発力）に比べて相対的に大きくなる。このことから、高解像度化のための粒子が微小化した表示装置では、粒子の凝集が特に起こりやすく、表示ムラの発生やコントラストの低下が起こりやすくなる。
【００３４】
そこで、本発明では、振動発生部で発生させた振動を絶縁性媒体中の粒子に付与することにより、前述ように、凝集した粒子の解離と基板に付着した粒子の剥離とを行う。それにより、表示ムラの発生及びコントラストの低減を防止することが可能となる。
【００３５】
前記粒子群と前記絶縁性溶媒とが封入されたカプセルが前記基板間の前記間隙に配置されてもよい。かかる構成では、カプセル内に粒子群が封入されているため、粒子群は限定された移動空間内で移動する。したがって、表示領域内で粒子濃度が不変である構造を実現できる。
【００３６】
前記粒子群が、前記画像信号電圧に応じて前記基板の前記電極間に与えられた電界により配列してもよい。例えば、前記粒子群を構成する複数の粒子は、前記電界に沿って並ぶ電界配列粒子であってもよい。  
【００３７】
誘電率を有する粒子では、電界ベクトルに沿って粒子内で分極が生じる。この分極が一種の引力として近くの粒子に作用し、それにより、粒子が配列して表示が行われる。電界により配列した粒子では、電界を除去しても粒子の相互作用により分極が保持されるので、電圧を印加しなくても表示が保持される。一方、振動発生部で振動を発生させると、配列した粒子に振動が付与される。そして、振動エネルギーが保持エネルギー（すなわち、粒子間の相互作用力）よりも大きくなると、粒子の配列が解消されて空間内に粒子が均一に分散される。それにより、画像の消去が行われる。
【００３８】
通常、絶縁体には誘電率が存在することから、絶縁体からなる粒子では、粒子の帯電電荷によるクーロン力と分極によるクーロン力との相対関係により、粒子が帯電電荷に応じて空間内を移動するか、または、分極に応じて空間内で配列するかが決まる。前者では、粒子の帯電極性とは逆の極性の電極方向に粒子が移動し、後者では、電界分布に従って粒子が配列する。本発明は、特に、帯電電荷量が小さく電界により配列する粒子を用いた構成の表示装置に適用が可能である。
【００３９】
前記粒子群が少なくとも一色に着色していてもよい。例えば、電気特性の異なる二種類の粒子を用いた場合、それらの粒子に異なる着色処理がなされていれば、駆動方法により少なくとも二色の表示を行うことが可能となり、カラー化が実現される。
【００４０】
前記振動発生部が圧電体から構成されてもよい。かかる構成では、圧電体に電圧を印加して圧電効果を生じさせることにより、容易に振動を発生させることが可能となる。
【００４１】
前記振動発生部が少なくとも一方の基板を兼ねてもよい。振動発生部に高分子などの材料を用いると、振動発生部がある程度の強度を有するので、振動発生部自体を基板として用いることが可能となる。例えば、一対の振動発生部をスペーサで支持して対向配置させ、それにより形成される振動発生部間の空間内に粒子群を封入した構成であってもよい。かかる構成では、画像表示素子の薄型化及び軽量化が図られる。また、フレキシブル性や曲げ強さでも、ガラス等の硬質の基板よりも有利である。
【００４２】
前記表示装置の表示は、少なくとも第一及び第二の表示状態を含み、前記第一の表示状態では、前記基板に設けられた前記電極に第一の画像信号電圧が印加されて第一の電界が形成され、前記第二の表示状態では、前記基板に設けられた前記電極に第二の画像信号電圧が印加されて前記第一の電界と異なる向きの第二の電界が形成され、前記第一の表示状態から前記第二の表示状態に書き換えを行う際、前記振動発生部への高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧の印加動作と、前記基板の前記電極への前記第二の画像信号電圧の印加する動作とが行われてもよい。
【００４３】
通常は、表示画像を書き換える時、画像信号電圧に応じた矩形波電圧を表示素子の全面に印加して粒子を移動させる。しかしながら、この電圧印加では、基板に付着した粒子や凝集した粒子を完全に剥離及び解離させることができず、その結果、書き換え後の表示特性に問題が生じてしまう。特に、気相中に粒子が分散されて構成される表示装置では、粒子同士が接触する面積が増加するため、粒子−粒子間、及び、粒子−基板間の付着が大きく、これを無視することは出来ない。また、液相中に粒子を分散させた構成の表示装置においても、基板に付着した粒子や凝集した粒子は、表示特性の低下を招く。そこで、本発明では、上記のような画像信号電圧の印加の他に、さらに振動発生部への高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧の印加を行う。このような振動発生部への電圧印加により、振動発生部で機械的振動を発生させることができるため、この振動を利用して凝集粒子の解離及び付着粒子の剥離を行うことが可能となる。
【００４４】
前記高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧の印加動作と前記画像信号電圧の印加動作とが同時に行われてもよく、また、タイミングをずらして行われてもよい。例えば、画像を書き換える際には、まず、振動発生部への前記電圧印加を行い、発生した機械的振動を用いて前記粒子の剥離及び解離を行って画像の消去を行う。その後、画像信号電圧の印加を行い、直流電界により粒子を所望の電極側に移動させて表示を行う。このような書き換え動作では、振動により画像が消去されて粒子の凝集及び付着が解消されているため、その後に印加する画像信号電圧では、粒子の剥離及び解離のために要する電圧が不要となる。したがって、低い動作電圧で良好な表示特性を実現することが可能となり、よって、表示装置の駆動電圧の低減化が図られる。
【００４５】
前記粒子のうちの少なくとも１種類が、多孔質粒子であってもよい。
【００４６】
一般に、粒子の付着力としては、液架橋力、ファンデルワールス力、静電気力等が挙げられる。このうち、液架橋力は、ある程度の乾燥状態を作ることで防ぐことが可能である。一方、粒子間、あるいは粒子と付着対象物との間のファンデルワールス力や、粒子の静電気力に関しては、粒子自体の有する性質により決まるため、粒子の材料特性を考慮する必要がある。
【００４７】
そこで、粒子として多孔質粒子を用いる構成とすれば、各粒子の分子量が減るため、粒子間、及び、粒子と付着対象物間のファンデルワールス力の低減化を図ることが期待できる。これは、ファンデルワールス力が、粒子を構成する分子の間における引力を、粒子全体を構成する全ての分子に関して積分することで求められるものであり、本構成のように多孔性粒子とすれば、通常の粒子に比べて、前述の粒子全体に関する積分値が小さくなると期待されるからである。そして、ファンデルワールス力を低減することができれば、前記粒子の付着力の低減化を図ることが可能となる。その結果、粒子の移動が容易となり動作電圧の低減化が図られるとともに、隔壁へ粒子の付着を低減させることが可能となる。また、多孔性粒子は、軽量であるため粒子の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し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付着対象物から引き離す必要がない。このため、さらに動作電圧の低減化を図ることが可能となるとともに、高速応答が可能となる。
【００４８】
前記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し前記芯体粒子の表面を覆うように前記芯体粒子に固着された微小粒子とから構成される複合粒子であってもよい。
【００４９】
前述のファンデルワールス力は、粒子間の距離、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して急速に減衰する。したがって、芯体粒子に微小粒子が付着した構成とすれば、粒子の主体となる芯体粒子間、及び、該芯体粒子と付着対象物との間の距離を大きくすることができる。それゆえ、ファンデルワールス力の低減化を図ることができると期待される。ここで、微小粒子の大きさが小さすぎると、芯体粒子間及び芯体粒子と付着対象物との間の距離を大きくすることができない。また、微小粒子の大きさが大きすぎると、微小粒子間、及び、微小粒子と付着対象物との間の相互作用が増大する。それゆえ、微小粒子の径は上記範囲とすることが好ましい。このように粒子を複合粒子とすることによって、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小さくすることができ、よって、隔壁への粒子の付着を抑制することが可能となるとともに、粒子の移動に必要な電界強度が低減されるので動作電圧の低減化を図ることが可能となる。さらに、粒子の移動性の向上によって応答速度の向上が図られ、また、粒子充填率の向上も図られる。
【００５０】
前記粒子の表面又は前記粒子が付着する部材表面の少なくとも一部に、撥水処理が施されてもよい。
【００５１】
かかる構成では、例えば、撥水膜が形成されることにより撥水処理されてもよい。例えば、隔壁や基板の表面に水を介して粒子が付着すると、水滴の表面張力の分だけ粒子の付着力が強くなり、それゆえ、粒子を剥離させるためにより大きな動作電圧が必要となる。これに対して、上記撥水処理が施された構成では、粒子を隔壁や基板の表面から剥離させる際に表面張力が作用しないので、動作電圧の低減化が図られる。
【００５２】
本発明に係る表示装置の製造方法は、少なくとも一つの面に電極が形成され少なくとも一方が透光性である対向配置された一対の基板と、前記基板間に形成された所望の幅の間隙を保持するスペーサと、前記基板間の間隙に封入された帯電性の少なくとも一種類の粒子群と、前記粒子群が移動する空間に面して設けられた振動発生部とを備え、前記電極に印加された画像信号電圧により与えられる電界よって前記基板間の間隙を前記粒子群が移動して前記画像信号電圧に応じた画像が表示される表示装置の製造方法であって、前記基板間の間隙に前記粒子群を封入した後、前記振動発生部で振動を発生させるものである。
【００５３】
かかる構成によれば、振動発生部で発生させた振動によって、間隙内に封入された粒子群を、均一にムラなく分散させることが可能となる。したがって、表示ムラの発生が抑制された表示装置を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明に係る表示装置及びその製造方法によれば、表示ムラの発生及びコントラストの低下を防止して良好な表示を実現するとともに動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
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。
【００５６】
（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）〜２（ｃ）は、図１の表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式図であり、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。
【００５７】
図１及び図２（ａ）〜２（ｃ）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（ａ）〜２（ｃ）に示すように、下側基板６と上側基板１６とを有し、この両基板６，１６がスペーサ３’によって支持されて所望の間隔をあけて対向配置されている。それにより、両基板６，１６の間に空間１７が形成されている。空間１７はスペーサ３’によって区画されることから、ここではスペーサ３’を隔壁３と呼ぶ。隔壁３で区画された空間１７の個々の領域が１つの画素１００に対応している。空間１７は気相であってもよく、あるいは液相であってもよい。ここでは、空間１７が気相である。この空間１７には、白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂが封入されている。
【００５８】
下側基板６の内面には、第一の電極２が配設されており、上側基板１６の内面には、第二の電極１２が配設されている。表示素子７０の垂直断面である図２（ａ）〜２（ｃ）には図示されていないが、下側基板６に配設された第一の電極２と上側基板１６に配設された第二の電極１２とは平面視において交差しており、交差部に動作電圧が印加される。この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つの画素１００に相当する。一方、第一の電極２と第二の電極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によって区画された複数の画素１００が、マトリクス状に配列されて構成される。そして、第一の電極２は、表示素子７０の横方向に延設して配置されており、第二の電極１２は、表示素子７０の縦方向に延設して配置されている。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。
【００５９】
表示素子７０の周囲部には、第一の電極２を駆動させるための第一電極ドライバ８２が配設されるとともに、第二の電極１２を駆動させるための第二電極ドライバ８１が配設されている。さらに、第一電極ドライバ８２及び第二電極ドライバ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、第一電極ドライバ８２及び第二の電極ドライバ８１に対して制御信号をそれぞれ出力する。すると、第一電極ドライバ８２が第一の電極２に対して所定の電圧を印加し、一方、第二電極ドライバ８１が第二の電極１２にそのタイミングに合わせて画像信号に応じた電圧を第二の電極１２に印加する。それにより、後述するように、各画素１００において、下側基板６と上側基板１６との間の空間１７を白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂ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画像が映る。
【００６０】
次に、図１の表示素子７０の詳細な構成を、図２（ａ）〜２（ｃ）を参照しながら説明する。
【００６１】
図２（ａ）〜２（ｃ）に示すように、上側基板１６は、第二の基板１１を有する。上側基板１６側は観察側となるため、第二の基板１１は透光性を有する必要があり、光の透過率の高い材料、例えば、ガラス基板やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート等から構成される。そして、第二の基板１１上には、導電材料から構成される第二の電極１２が配設されている。第二の電極１２は、第二の基板１１と同様に透光性を有する必要があり、光の透過率の高い材料、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）から構成されている。後述するように、この第二の電極１２は、隔壁３により区画された各画素１００毎に、第一の共通配線（図示せず）に接続されている。なお、第二の基板１１及び第二の電極１２の構成材料は、上記の材料に限定されるものではなく、これ以外であってもよい。
【００６２】
一方、下側基板６は、第一の基板１を有する。第一の基板１は、厚さの厚いものであってもよく、ガラス基板やポリエチレンテレフタレートシートや、ステンレスフィルム等であってもよい。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、第一の基板１を構成する材料は、透光性であっても非透光性であってもよい。第一の基板１上には、第三の電極４、圧電体２０、及び第一の電極２がこの順で配設されている。このように圧電体２０が第一及び第三の電極２，４に挟まれた構成によって、第一の基板１上に振動発生部２１が形成されている。第一及び第三の電極２，４は導電性材料から構成され、該材料は、透光性であっても非透光性であってもよい。例えば、第一及び第三の電極２，４は、第二の電極１２と同じ材料で構成されてもよく、この場合には材料コストを削減することが可能となる。
【００６３】
振動発生部２１の圧電体２０は、例えば、水晶、ＬｉＴａＯ３等の単結晶、ＺｎＯ等の薄膜、圧電セラミック、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電高分子膜等から構成される。圧電体２０を備えた振動発生部２１の構成は多層となるが、ここでは、振動発生部２１が表示素子７０の内部に配置されて空間１７の黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａに振動を直接伝達可能であるため、表示素子７０の外部（例えば第一の基板１の空間１７と反対の面）に振動発生部２１が設けられた場合に比べて、振動が黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａに伝達しやすい。したがって、振動発生部２１は、空間１７内の粒子に振動を伝達できる層数であればよく、よって、表示素子７０の外部に設ける場合に比べて薄くできる。
【００６４】
このような圧電体２０は、画素１００毎に分割（パターニング）されていてもよく、あるいは、各画素１００に共通で設けられてもよい。また、ここでは下側基板６側のみに振動発生部２１が設けられる場合について説明するが、上側基板１６と下側基板６の両方に振動発生部２１が設けられた構成も可能である。また、ここでは第一の基板１上に振動発生部２１が設けられているが、圧電体２０を備えた振動発生部２１が第一の基板１を兼ねた構成も可能であり、この場合には、表示素子７０の大幅な薄型化及び軽量化が実現できる。
【００６５】
第一の電極２と第二の電極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が形成される。そして、空間保持部材としてスペーサ３’が上側基板１６と下側基板６との間に配設されて両基板６，１６を支持し、それにより、基板間の距離（すなわち空間１７の幅）が一定に保持されている。このように下側基板６から上側基板１６に達するスペーサ３’が配設されることにより、空間１７がスペーサ３’によって区画され、この区画された各領域が各画素１００に対応している。このように、スペーサ３’は、空間保持部材として機能するだけでなく、空間１７を各画素１００に分割する隔壁として機能するとともに、上側基板１６に形成された第二の電極１２と下側基板６に形成された第一の電極２とを絶縁する機能を有している。以下においては、スペーサ３’を隔壁３と呼ぶ。
【００６６】
スペーサ３’は、後述の白色粒子５Ａ及び黒色粒子５Ｂの電気特性（例えば、帯電特性）を大きく変化させない絶縁性材料から構成される必要があり、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステルフィルム、シリコンゴムシート、あるいはポリカーボネートをキャスティングして構成される。例えば、絶縁膜が積層されて構成されるスペーサ３’では、絶縁膜の積層プロセスにより、所望の幅の空間１７を作成することが可能となる。
【００６７】
画素１００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及び白色粒子５Ａは、異なる電気的特性や磁気的特性を有することが望ましく、ここでは黒色粒子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程度の直径を有し芯体粒子の表面を覆うように芯体粒子表面に固着され微小粒子と、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同士の径はほぼ等しく、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。  
【００６８】
第一の電極２、第二の電極１２、及び第三の電極４は、電圧印加系路を切替え可能とするスイッチング素子８５を介して、電源部８６に接続されている。ここでは、第二電極ドライバ８１（図１）が、電源部８６とスイッチング素子８５とを有しており、画像信号に応じてスイッチング素子８５の切替を行う。このような電源部８６及びスイッチング素子８５は、後述するように、画像信号に応じて第一及び第二の電極２，１２の間に直流電圧を印加するとともに、振動発生部２１における振動発生のために第一及び第三の電極２，４の間に高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧を印加することができるように構成されている。
【００６９】
次に、表示装置における表示動作（すなわち表示装置の駆動方法）を、表示素子７０の構成単位である１つの画素１００に着目して図２（ｂ）及び図２（ｃ）を参照して説明する。なお、複数の画素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。
【００７０】
図２（ｂ）は、黒表示時における表示動作を示しており、図２（ｃ）は、白表示時における表示動作を示している。ここでは、黒表示から白表示に書き換えが行われる場合について説明する。
【００７１】
図２（ｂ）に示すように、黒表示時には、まず、第一の電極２と第二の電極１２との間に画像信号に応じた信号電圧が印加される。この信号電圧は直流電圧である。ここでは、第一の電極２の電位Ｖｂが負となるとともに、第二の電極１２の電位Ｖａが正となるように、スイッチング素子８５によって、電圧印加系路の切替が行われる。また、スイッチング素子８５は、第一の電極２と第三の電極４との間に電圧が印加されないように電圧印加系路の切り替えを行う。第一及び第二の電極２，１２への電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界が両電極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から上側基板１６側に向かう方向の電界が与えられ、第一の電極２が負極となるとともに第二の電極１２が正極となる。それゆえ、負に帯電した黒色粒子５Ｂは、正極である第二の電極１２に向かって移動して電極表面に付着し、また、正に帯電した白色粒子５Ａは、負極である第一の電極２に向かって移動して電極表面に付着する。それにより、上側基板１６側から観察した際には、表示面が黒色粒子５Ｂによって覆われて黒表示となる。
【００７２】
上記のように第一及び第二の電極２，１２の間に信号電圧を印加した後、電源部８６を制御して電圧の印加をやめ、無電圧状態とする。このような無電圧状態においても、黒色粒子５Ｂの第二の電極１２への付着は、粒子間及び粒子と該電極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。また、白色粒子５Ａの第一の電極２への付着も同様に保持される。したがって、この状態では、黒表示が保持される。
【００７３】
続いて、上記の黒表示から図２（ｃ）に示す白表示へ書き換えを行う。この時、白表示動作を行う前に、まず振動発生部２１で振動を発生させ、この振動を用いて表示画像（ここでは黒表示画像）の消去を行う。以下、詳細を説明する。
【００７４】
従来から課題となっているように、上記のように表示のために黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａを空間１７内で各電極１２，２に向けて移動させると、帯電特性の異なる黒色粒子５Ｂと白色粒子５Ａとの間で接触が起こり、それゆえ、粒子の凝集が起こる。また、鏡像力等により、隔壁３の表面に黒色粒子５Ｂや白色粒子５Ａが付着したり、また、隔壁３の周辺で、粒子の凝集が起こる。その結果、表示に利用される粒子の数が減少する。例えば、上記の黒表示において、表示に利用される黒色粒子５Ｂの数が減少すると、黒色粒子５Ｂで覆われた領域に隙間ができ、この隙間から白色粒子５Ａ又は下側基板１６の色が観察される。その結果、表示ムラの発生及びコントラストの低下が生じる。
【００７５】
そこで、ここでは、このような表示ムラの発生やコントラストの低下を防止するために、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに振動を付与し、この振動により、凝集した粒子を粉砕して解離させるとともに隔壁３に付着した粒子を剥離させる。そして、この解離及び剥離した黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを空間１７内に分散させる。
【００７６】
具体的には、上記のように無電圧で第二の電極１２への黒色粒子５Ｂの付着及び第一の電極２への白色粒子５Ａの付着が保持された黒表示の状態から、スイッチング素子８５により、第一の電極２と第三の電極４との間に電界が与えられるように電圧印加系路の切り替えが行われ、第一及び第三の電極２，４が電源部８６に接続される。そして、第一及び第三の電極２，４の間に、高周波正弦波電圧又は高周波矩形波電圧が印加される。ここでは、高周波矩形波電圧が印加される。この時、第一及び第二の電極２，１２の間には電圧が印加されない。このような第一及び第三の電極２，４への電圧印加により、第一及び第三の電極２，４に挟持された圧電体２０において圧電効果が生じ、それにより、振動発生部２１で振動が発生する。
【００７７】
振動発生部２１で発生した振動は、空間１７内の黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに伝達される。このような振動の付与により、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａは、付着していた第一及び第二の電極２，１２及び隔壁３の表面から剥離されるとともに、凝集していた粒子が粉砕されて解離される。そして、解離及び剥離された黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａは、空間１７内に分散される。それにより、黒表示の画像が消去される。また、振動が付与されると、粒子間で摩擦が生じるため、表示時間の経過に伴って低減した黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの帯電量を増加させることが可能となる。
【００７８】
上記のように振動発生部２１で振動を発生させて画像の消去を行った後、白表示動作が行われて白表示への書き換えが行われる。白表示動作では、図２（ｃ）に示すように、第一の電極２と第二の電極１２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、前述の黒表示の場合とは逆に、第一の電極２の電位Ｖｂが正となるとともに、第二の電極１２の電位Ｖａが負となるように、スイッチング素子８５によって電圧印加系路の切替が行われ、第一及び第二の電極２，１２の間に直流電圧が印加される。この時、スイッチング素子８５は、第一及び第三の電極２，４に電圧が印加されないように電圧印加系路の切り替えを行う。このような第一及び第二の電極２，１２への電圧印加によって、（Ｖａ−Ｖｂ）の電圧から求められる電界が両電極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が与えられ、第一の電極２が正極となるとともに第二の電極１２が負極となる。それゆえ、負に帯電した黒色粒子５Ｂは、正極である第一の電極２に向かって移動して電極表面に付着し、一方、正に帯電した白色粒子５Ａは、負極である第二の電極１２に向かって移動して電極表面に付着する。それにより、上側基板１６側から観察した際には、表示面が白色粒子５Ａによって覆われて白表示となる。
【００７９】
このような白表示動作では、前述のように振動の付与により解離及び剥離させて空間１７内に分散させた黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを利用して表示を行うため、表示に利用する粒子の数の減少が防止され、表示に寄与する粒子の割合が高くなる。したがって、ここでは、表示面を隙間なく白色粒子５Ａで覆うことが可能となり、白色粒子５Ａの隙間から黒色粒子５Ｂや下側基板６の色が観察されるのを防止することが可能となる。よって、表示ムラの発生及びコントラストの低下が防止される。
【００８０】
また、第一及び第二の電極２，１２へ付着した白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを予め振動によりこれらの電極表面から剥離させているため、黒色及び白色粒子５Ａ，５Ｂを移動させる際に、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを第一及び第二の電極２，１２から剥離させる必要がなく、また、凝集した白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを予め振動により解離させているため、粒子移動の際に、凝集粒子を解離させる必要がない。したがって、粒子移動に要する動作電圧の低減化が図られる。
【００８１】
上記のように第一及び第二の電極２，１２の間に電圧を印加した後、電源部８６を制御して電圧の印加をやめ、無電圧状態とする。このような無電圧状態においても、黒色粒子５Ｂの第一の電極２への付着及び白色粒子５Ａの第二の電極１２への付着は、粒子間及び粒子と電極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。
【００８２】
白表示から黒表示へ表示の書き換えを行う際には、前述の黒表示から白表示への書き換えの場合と同様、第一及び第三の電極２，４の間に高周波矩形波電圧を印加して表示の消去を行い、その後、黒表示動作を行う。
【００８３】
このように各画素１００で所望の表示が行われることにより、表示装置に画像が表示される。ところで、上記のように第一及び第三の電極２，４の間に高周波矩形波電圧を印加して振動発生部２１で振動を発生させる際には、画像の書き換えの必要な画素１００にのみ電圧を印加して振動を発生させてもよい。例えば、圧電体２０が画素１００毎に分割（パターニング）されるとともに、第三の電極４が各画素１００毎に共通配線（図示せず）に接続された構成では、表示の書き換えの必要な画素１００の第一及び第三の電極２，４のみに電圧を印加して振動を発生させ、一方、書き換えが必要ない画素１００では振動を発生させない構成を実現できる。
【００８４】
本実施の形態の表示装置においては、振動発生部２１で発生させた振動により、凝集した粒子を解離させるとともに隔壁３に付着した粒子を剥離させることができるため、画像信号に応じて上記のような表示の書き換えが繰り返し行われても、粒子の凝集や付着を抑制することが可能となる。それゆえ、粒子の利用率を高めて良好な表示ムラの発生及びコントラストの低下を防止することが可能となり、その結果、良好な表示特性が実現可能となる。また、振動の付与により、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの帯電量の減少を防止することができるため、安定して良好な表示を行うことが可能となる。また、表示を一旦消去した後に、第一及び第二の電極２，１２間で黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを移動させて表示動作を行うため、該表示動作では、凝集した粒子を解離及び分散させるためのエネルギーや、第一及び第二の電極２，１２ならびに隔壁３から黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを剥離させるためのエネルギーが不要となる。したがって、動作電圧の低減化が図られ、表示装置の省電力化を図ることが可能となる。
【００８５】
また、このような表示装置は、表示のための信号電圧が印加される第一の電極２が振動発生部２１の電極を兼ねるため、コストの低減化が図られるとともに装置の薄型化及び軽量化が図られる。さらに、振動発生部２１が表示素子７０の内部（すなわち空間１７側）に配置された構成となるため、空間１７内の黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａに振動を直接伝達することが可能となる。このため、振動が黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに伝達されやすく、よって、振動の振幅幅を小さくすることが可能となる。したがって、振動発生部２１の動作電圧が低減されて省電力化を図ることが可能となる。
【００８６】
また、上側基板１６と下側基板６との間の空間１７が画素１００毎に隔壁３によって区画されているため、隣接する画素１００への黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａの移動を抑制することが可能となり、よって、特定領域に黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａが集中するのを防止することが可能となる。したがって、各画素１００内の粒子総量を常に一定に保つことが可能となる。さらに、ここでは、表示装置を製造する際に、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを空間１７内に封入した後で第一及び第三の電極２，４の間に高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧を印加することにより、振動発生部２１で発生した振動が封入された黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに付与される。ここでは高周波矩形波電圧が印加される。それにより、振動を用いて、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを画素１００内の基板面に均一に分散させることが可能となる。したがって、画素１００内において粒子の分散の均一化が図られる。これらの結果、表示ムラをさらに低減することが可能となる。
【００８７】
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、以下のように粒子間の相互作用、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、その結果、動作電圧の低減化及び高速応答化が図られる。
【００８８】
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、軽量であるため、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、粒子を電極等から剥離させる必要がないので、低電圧で粒子を速やかに移動させることが可能となる。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剥離させるのに電圧を要する必要がない。さらに、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａが粒子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１７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。
【００８９】
なお、上記においては、第一及び第二の電極２，１２の表面に黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａが直接接する構成について説明したが、帯電特性の点から、第一及び第二の電極２，１２の粒子と接する面に、絶縁膜を形成することが望ましい。絶縁膜を設けると、絶縁膜がコンデンサを形成するため、長期間の保持特性が向上する。このような絶縁膜は、粒子の電気的特性及び磁気的特性を大きく変えないものであることが望ましい。
【００９０】
また、空間１７に接する第一及び第二の電極２，１２ならびに隔壁３の表面と、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの表面に、撥水処理が施されてもよく、例えば、これらの表面に撥水膜が形成されてもよい。空間１７内の水分が凝集する等して第一及び第二の電極２，１２や隔壁３の表面に水滴が存在すると、水滴を介して第一及び第二の電極２，１２の表面や隔壁３の表面に付着した黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの付着力が、水滴の表面張力の分だけ強くなる。したがって、逆極性の電界を与えてこれらの粒子５Ｂ，５Ａをそれぞれ移動させる際に、より大きな動作電圧が必要となる。これに対して、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａの表面、第一及び第二の電極２，１２の表面、及び、隔壁３の表面に撥水膜が形成されて撥水処理が施されていると、粒子移動の際に水滴の表面張力が作用せず、したがって、動作電圧の低減化がより図られる。
【００９１】
また、上記においては、振動発生部２１における振動の発生を、表示のための黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの移動とタイミングをずらして行い一旦表示を消去する場合について説明したが、振動の発生と粒子の移動とを同時に行う、すなわち、振動発生部２１で振動を発生させつつ粒子移動を行ってもよい。
（実施例）
実施例では、本実施の形態に係る表示素子の製造方法について具体的に説明する。ここでは、第一及び第二の基板１，１１として、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用いる。まず、第二の基板１１であるガラス基板の一方の面に、第二の電極１２として、透光性導電材料であるＩＴＯ膜を形成する。そして、このＩＴＯ膜付きガラス基板を洗浄した後、ＩＴＯ膜上にポリカーボネートの薄膜を形成する。ここでは、硬度の高いポリカーボネートを用いた。そして、ポリカーボネートをテトラヒドロフランに溶解させ、それにより、厚さ２〜５μｍのポリカーボネートから構成される絶縁膜を形成する。ここで、ポリカーボネートは、ＩＴＯとの密着性を向上させるために、末端基を変性させたものがより理想的である。以上のようにして、第二の基板１１上に第二の電極１２及び絶縁膜（図示せず）が形成された上側基板１６を作製する。
【００９２】
一方、下側基板６の作製時には、まず、上記と同様の方法により、第一の基板１であるガラス基板上に、第三の電極４であるＩＴＯ膜を形成する。そして、このＩＴＯ膜上に、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体２０を形成する。さらに、圧電体２０上に第一の電極２としてＩＴＯ膜を形成するとともに、この第一の電極２上に、上記と同様の方法により、絶縁膜としてポリカーボネート膜を形成する。以上のようにして、第一の基板１上に、第三の電極、圧電体２０、第一の電極２、及び絶縁膜（図示せず）が形成された下側基板６を作製する。
【００９３】
続いて、上記のようにして形成した下側基板６の表面、又は、上側基板１６の表面に、スペーサ３’を配置する。ここでは、下側基板６の第一の電極２上に、スペーサ３’として、１ｃｍ角の正方形の孔部を有する格子状のポリエチレンテレフタレートシートを配設した。このシートの厚さは１００μｍである。このようにして配設したスペーサ３’で区画された第一の基板１上方の領域が、１つの画素領域に相当する。
【００９４】
スペーサ３’により区画された第一の電極２上の空間１７、すなわち１つの画素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。ここでは、カーボンブラックを含有した５μｍのアクリル系粒子を表面改質したものを黒色粒子５Ｂとして用いる。また、酸化チタンを含有した５μｍのアクリル系粒子を表面改質したものを白色粒子５Ａとして用いる。この黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａを同量ずつ混合したものをヘンシェルミキサで十分撹拌して均一にムラなく混合する。それにより、黒色粒子５Ｂは負に帯電し、白色粒子５Ａは正に帯電する。そして、上記の混合粒子６ｍｇを各画素１００の空間１７内にそれぞれ均一にムラなくふるい落とす。そして、下側基板６上に配設されたスペーサ３’に上側基板１６を重ねて空間１７を封止し、下側基板６と上側基板１６とをダブルクリップで挟んで固定する。その後、第一、第二及び第三の電極２，１２，４を、電源部８６に接続するとともに、電圧印加系路を整える。
【００９５】
その後、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを基板面内に均一に分散させるために、第一の電極２と第三の電極４との間に高周波矩形波電圧を印加し、圧電体２０の圧電効果により振動発生部２１で振動を発生させる。このような電圧の印加は、例えば、完成品としての表示装置を出荷する直前に行う。振動発生部２１により発生した振動は、空間１７内の黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａに伝達され、それにより、黒色粒子５Ｂ及び白色粒子５Ａを、各画素１００の基板面にムラなく均一に分散させることが可能となる。例えば、前述のように表示装置の出荷直前に一度このような電圧印加を行って黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを均一に分散させると、その効果はそれ以降も保持される。したがって、表示装置において、表示ムラの発生を防止することができる。また、このように振動を黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに付与することにより、十分に帯電していない粒子が再度撹拌されて混合されるため、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの帯電特性が良好で安定したものとなる。
【００９６】
続いて、上記の方法により作製した表示素子７０において、第一及び第二の電極２，１２の間に電圧を印加して電界を与える。この時、第一の電極２側から第二の電極１２側に向かう方向の電界（ここでは２Ｖ／μｍの電界）を与えると、第二の電極１２が正極となり第一の電極２が負極となり、よって、負に帯電した黒色粒子５Ｂが第二の電極１２側に移動し、正に帯電した白色粒子５Ａが第一の電極２側に移動する。したがって、観察者側から表示素子７０を見ると表示は黒となる。一方、第二の電極１２側から第一の電極２側に向かう方向の電界（ここでは−２Ｖ／μｍの電界）を与えると、第一の電極２が正極となり第二の電極１２が負極となり、よって、負に帯電した黒色粒子５Ｂが第一の電極２側に移動し、正に帯電した白色粒子５Ａが第二の電極１２側に移動する。したがって、観察者側から表示素子７０を見ると表示は白となる。
【００９７】
表示の書き換えを行う際には、まず、第一の電極２と第三の電極４との間に高周波矩形波電圧を印加する。それにより、圧電体２０で生じる圧電効果によって、振動発生部２１で振動が発生する。この振動が空間１７内の黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに伝達されることにより、上側基板１６及び下側基板６の表面に付着した粒子が剥離するとともに凝集した粒子が解離する。そして、この剥離及び解離した粒子が撹拌分散されて表示が消去される。
【００９８】
このように、振動発生部２１で発生した振動を用いて表示を消去をした後、新たな画像の表示に必要な電界（黒表示なら２Ｖ／μｍ、白表示なら−２Ｖ／μｍ）を第一及び第二の電極２，１２間に与えて黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを移動させ、新たに表示を行う。このようにして、表示画像の書き換えが行われる。  上記のようにして書き換えられた表示画像では、画像表示面における表示ムラが改善されており、反射濃度、コントラストを向上させることができた。
【００９９】
（実施の形態２）
図３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画素の構成を示す模式的な断面図である。図３に示すように、本実施の形態の表示素子は、
実施の形態１の表示素子と同様の構成を有するが、黒色粒子５Ｂが導電性を有する点と、第一及び第二の電極２，１２上に電荷輸送層たる電子輸送層７が形成された点とが異なっている。
【０１００】
実施の形態１では着色粒子がともに絶縁性を有する場合について説明したが、少なくとも一種類が絶縁性であれば、一種類は導電性であってもよい。着色粒子が導電性である場合には、粒子と接触する第一及び第二の電極２，１２の面に、電荷輸送材料を含有した薄膜、もしくは絶縁性膜を形成する必要がある。以下、詳細を説明する。
【０１０１】
例えば、黒色粒子５Ｂが導電性を有する場合に、電荷輸送層である電子輸送層７が第一及び第二の電極２，１２の表面に形成されていないと、図２（ｂ）のように黒表示時に黒色粒子５Ｂが第二の電極１２に達した時、及び、図２（ｃ）のように白表示時に第一の電極２に黒色粒子５Ｂが達した時に、粒子内の電荷（電子）が第一及び第二の電極２，１２からリークするとともに、第一及び第二の電極２，１２から電荷（ここでは正孔）を受け取って到達先の電極と同じ極性に帯電する。このため、黒色粒子５Ｂは到達した電極から反発し、到達先の電極と逆極性である他方の電極へ移動を始める。この動作の繰り返しによって、黒色粒子５Ｂが下側及び上側基板６，１６間を往復振動運動してしまい、それゆえ表示が困難となる。
【０１０２】
そこで、本実施の形態では、第一及び第二の電極２，１２上に電子輸送層７が形成されている。かかる構成では、図２（ｂ）に示す黒表示時に黒色粒子５Ｂが電子輸送層７を介して第二の電極１２に付着した際、電子輸送層７は選択的に正孔の通過を阻止するとともに電子のみを通過させる。このため、第二の電極１２から黒色粒子５Ｂへの正孔の授受を防止することが可能となり、かつ、第二の電極１２から黒色粒子５Ｂへの電子の授受を可能とする。したがって、この場合には、黒色粒子５Ｂがもとの極性（負極性）と逆の極性（正極性）となることはなく、黒色粒子５Ｂは導電性であっても帯電量が均一に保たれて負極性を保持する。したがって、黒色粒子５Ｂは、正極である第二の電極１２側に保持される。また、図２（ｃ）に示す白表示時においては、第一の電極２上に電子輸送層７が形成されているため、黒表示時の場合と同様、正極となった第一の電極２から黒色粒子５Ｂへは正孔が授受されず、電子のみが授受される。それゆえ、黒色粒子５Ｂは、帯電量が均一に保たれて負極性に保持され、よって、正極である第一の電極２側に保持される。したがって、第一及び第二の電極２，１２上に電子輸送層７が形成された構成によれば、導電性を有する黒色粒子５Ｂであっても、黒色粒子５Ｂの往復振動運動を防止して、安定した良好な表示を行うことが可能となる。そして、このような本例では、上記と同様の効果が得られる。
【０１０３】
電子輸送層７を構成する電子輸送材料としては、例えば、ベンゾキノン系、テトラシアノエチレン系、テトラシアノキノジメタン系、フルオレノン系、キサントン系、フェナントラキノン系、無水フタール酸系、ジフェノキノン系等の化合物を用いてもよい。
【０１０４】
なお、上記においては、負に帯電した黒色粒子５Ｂが導電性を有す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、正に帯電した白色粒子５Ａが導電性を有していてもよい。この場合、電荷輸送層として、上記の電子輸送層７の代わりに、正孔輸送層７が設けられる。それにより、第一及び第二の電極２，１２から白色粒子５Ａへの電子の授受が防止されるとともに正孔が授受されるため、白色粒子５Ａの正電荷を保持することが可能となる。このような正孔輸送層７を構成する材料としては、例えば、ピレン系、カルバゾール系、ヒドラゾン系、オキサゾール系、オキサジアゾール系、ピラゾリン系、アリールアミン系、アリールメタン系、ベンジジン系、チアゾール系、スチルベン系、ブタジエン系、ブタジエン系の化合物などの低分子化合物や、ポリ-Ｎ-ビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリ-Ｎ-ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアンスラセン、ポリビニルアクリジン、ピレン-ホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾール-ホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルメタンポリマー、ポリシラン等の高分子化合物が用いられる。
【０１０５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。図３に示すように、本実施の形態の表示素子では、隔壁３が振動発生部２１として機能する。
【０１０６】
本実施の形態の表示素子を作製する際には、例えば、第一及び第二の基板１，１１として２枚のガラス基板を用い、各ガラス基板の表面に、第一及び第二の電極２，１２としてそれぞれＩＴＯ膜を形成するとともに、このＩＴＯ膜上に、絶縁膜２２として例えばポリカーボネート膜をそれぞれ形成する。それにより、上側基板１６及び下側基板６を作製する。
【０１０７】
次に、作製した下側基板６又は上側基板１６の表面に、振動発生用電極４Ａ，４ＢたるＩＴＯ膜で表裏面が覆われたシート状の圧電体２０（以下、圧電体シート２０と呼ぶ）を配設する。この圧電体シート２０は、複数の孔部を有する格子状のシートであり、この圧電体シート２０によって、振動発生部２１が形成される。ここでは、圧電体シート２０がスペーサ並びに隔壁３を兼ねており、圧電体シート２０で区画された領域が１つの画素領域に相当する。このようにして圧電体シート２０を配設した後、各画素１００の空間１７内に黒色及び白色粒子５Ａ，５Ｂを入れ、もう一方の基板で封止する。その後、第一及び第二の電極２，１２及び振動発生用電極４Ａ，４Ｂを電源部８６に接続して電圧印加系路を整える。ここでは、第一及び第二の電極２，１２の間に直流電圧が印加され、かつ、振動発生部２１の振動発生用電極４Ａ，４Ｂの間に高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧が印加されるように、電源部８６及び電圧印加系路が構成されている。この場合、振動発生用電極４Ａ，４Ｂの間には高周波矩形波電圧が印加されるよう構成されている。第一及び第二の電極２，１２と振動発生用電極４Ａ，４Ｂとは、絶縁膜２２によって絶縁されている。
【０１０８】
以上のようにして作製した表示素子では、実施の形態１において前述したように、例えば、製品の出荷前等において振動発生用電極４Ａ，４Ｂ間に高周波矩形波電圧を印加して振動発生部２１で振動を発生させ、この振動により、画素１００内の粒子分布の均一化を図る。
【０１０９】
かかる構成の本実施の形態においては、振動発生用電極４Ａ，４Ｂの間に高周波矩形波電圧を印加することにより、振動発生部２１によって振動を発生させることが可能となる。この振動を用いて、実施の形態１と同様の動作が行われて表示動作及び表示の消去動作が行われる。したがって、実施の形態１において前述した効果と同様の効果が得られる。また、かかる構成では、振動発生部２１がスペーサ及び隔壁３を兼ねるため、コストの低減化が図られる。
【０１１０】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。図５に示すように、本実施の形態の表示素子は、実施の形態３の場合と同様、振動発生部２１がスペーサ及び隔壁３として機能する。
【０１１１】
本実施の形態では、圧電体２０が、絶縁性媒体２３を介して第一及び第二の電極２，１２の間に挟持されている。それにより、空間１７が圧電体２０によって保持される、すなわち圧電体２０がスペーサとして機能するとともに、圧電体２０によって画素１００毎に区画される、すなわち圧電体２０が隔壁３として機能する。また、空間１７と接触する圧電体２０の表面には、振動発生用電極４Ａ，４Ｂが配設されている。振動発生用電極４Ａ，４Ｂは、例えば、複数の孔部を有するシート状の圧電体２０の孔部表面をＩＴＯ膜等の導電膜で覆うことにより形成される。このように振動発生電極４Ａ，４Ｂに圧電体２０が挟持された構成によって、振動発生部２１が形成される。第一及び第二の電極２，１２ならびに振動発生用電極４Ａ，４Ｂは、電源部８６に接続されており、ここでは、第一及び第二の電極２，１２に直流電圧を印加し、かつ、振動発生用電極４Ａ，４Ｂに高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧を印加するように、電圧印加系路及び電源部８６が構成されている。ここでは、振動発生用電極４Ａ，４Ｂに高周波矩形波電圧を印加するように構成されている。また、隣接する画素１００の間で振動発生用電極４Ａ，４Ｂの電位の正負が逆となるように、振動発生用電極４Ａ，４Ｂへの電圧印加系路が構成されている。
【０１１２】
振動発生用電極４Ａ，４Ｂ及び圧電体２０と第一及び第二の電極２，１２とは、絶縁性媒体２３によって絶縁されている。絶縁性媒体２３は、絶縁膜であってもよいが、振動発生部２１で発生した振動の上側基板１６及び下側基板６への伝達を抑制可能な構成を有することが好ましい。基板への振動伝達を抑制することにより、空間１７内の黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａにさらに効率よく振動を伝達することが可能となる。
【０１１３】
かかる構成の本実施の形態においては、振動発生用電極４Ａ，４Ｂの間に高周波矩形波電圧を印加することにより、圧電体２０の圧電効果によって振動発生部２１で振動を発生させることが可能となる。この振動を用いて、実施の形態１と同様の動作が行われて表示動作及び表示の消去動作が行われる。したがって、実施の形態１において前述した効果と同様の効果が得られる。また、振動発生用電極４Ａ，４Ｂは、隣接する画素１００の電界の影響を受けない、隔壁３への粒子付着を軽減するといった効果を有する電極としても併用することが可能である。
【０１１４】
（実施の形態５）
上記の実施の形態１〜４においては空間１７が気相である場合について説明したが、空間１７は液相であってもよい。
【０１１５】
図６は、本発明の実施の形態５に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。図６に示すように、本実施の形態の表示素子は、空間１７が液相である点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有する。具体的には、上側基板１６及び下側基板６の間に形成された空間１７に、例えばシリコンオイル等の絶縁性溶媒２４が充填され、それにより、空間１７が液相となっている。また、ここでは詳細な図示を省略しているが、本実施の形態の表示素子はアクティブマトリクス駆動型の素子であり、画素１００毎に下側基板６にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。
【０１１６】
かかる構成の本実施の形態では、絶縁性溶媒２４中における黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの電気泳動現象によって、実施の形態１の場合と同様、前述した黒表示（図２（ｂ））及び白表示（図２（ｃ））が行われる。また、振動発生部２１で発生した振動が絶縁性溶媒２４中の黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａに伝達されることにより、実施の形態１の場合と同様、表示の消去が行われる。したがって、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａの比重と絶縁性溶媒２４の比重とをマッチングさせておくことにより、振動発生部２１で発生させた振動により、さらに効率よく粒子の凝集の解離、及び、基板表面や隔壁表面からの粒子の剥離を行うことができる。
【０１１７】
なお、ここでは、実施の形態１と同様の基本構成であって空間１７が液相である構成について説明したが、実施の形態２〜４の構成を基本構成として空間１７が液相である構成としてもよい。
【０１１８】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【０１１９】
図７に示すように、本実施の形態の表示素子では、実施の形態１と同様の構成を有する上側基板１６と下側基板６との間に、空間１７が形成されている。そして、この空間１７内に、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａと絶縁性溶媒２４とが封入された球状のカプセル２５が、表示素子の厚さ方向一列で基板全面に渡って密に充填配置されている。このように、本実施の形態の表示素子では、画像表示領域に、カプセル２５が均一に配置されている。カプセル２５は、空間１７の支持部材としても機能するため、かかる構成ではスペーサが不要となる。また、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａがカプセル２５内に封入されているので、画素１００間における粒子の移動が生じることはなく、よって隔壁が不要となる。
【０１２０】
かかる構成の表示素子では、カプセル２５内において黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａが電気泳動し、それにより、実施の形態１において前述した黒表示動作（図２（ｂ））及び白表示動作（図２（ｃ））ならびに振動発生部２１で発生させた振動による表示の消去動作が、カプセル２５内において行われる。したがって、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、前述のようにスペーサ及び隔壁が不要となることから、コストが削減されるとともに、フレキシブルな基板上を用いればフレキシブル性の高い表示素子を容易に実現することが可能となる。
【０１２１】
（実施の形態７）
上記の実施形態１〜６においては、表示動作のための信号電圧が印加される一対の電極、すなわち第一及び第二の電極２，１２が、上側基板１６と下側基板６にそれぞれ設けられて対向配置した場合について説明したが、第一及び第二の電極２，１２が、一方の基板側に配置された構成であってもよい。
【０１２２】
図８は、本発明の実施の形態７に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【０１２３】
図８に示すように、本実施の形態の表示素子では、上側基板１６が第二の基板１１のみで構成され、下側基板６側に、第一及び第二の電極２，１２が配設されている。具体的には、第一の基板１上に第一の電極２と圧電体２０とがこの順で形成され、さらに、圧電体２０表面の所定領域に第二の電極１２が矩形状で形成されて下側基板６が構成されている。第一及び第二の電極２，１２は、スイッチング素子８５を備えた電圧印加系路を介して電源部８６に接続されている。ここでは、第一及び第二の電極２，１２の間に、画像信号電圧である直流電圧と、振動発生用電圧である高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧とを印加することができるように、電圧印加系路と電源部８６とが構成されている。ここでは振動発生用電圧として高周波矩形波電圧が印加されるように構成されている。また、本実施の形態の表示素子はアクティブマトリクス駆動型であり、各画素１００毎に、図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がスイッチング素子として下側基板６に配設されている。それにより、画素１００毎への電圧印加が可能に構成されている。下側基板６と上側基板１６との間に形成された空間１７内には、絶縁性溶液２４が封入されており、この絶縁性溶液２４中に黒色粒子５Ｂが分散されている。
【０１２４】
上記のように、本実施の形態では、圧電体２０が第一及び第二の電極２，１２の間に配置されているため、第一及び第二の電極２，１２と圧電体２０とによって振動発生部２１が構成されている。このように、ここでは、表示用の電極が、振動発生用電極を兼ねた構成となっている。
【０１２５】
かかる構成の本実施の形態の表示素子では、表示動作時に、第一及び第二の電極２，１２の間に、画像信号電圧である直流電圧が印加される。この電圧印加により第一及び第二の電極２，１２の間に与えられた電界により、黒色粒子５Ｂが、帯電特性に応じて移動する。例えば、第一の電極２から第二の電極１２に向かう電界が与えられると、第一の電極２が負極となり第二の電極１２が正極となる。この時、負に帯電した黒色粒子５Ｂは第二の電極１２側に移動し、第二の電極１２の表面に付着する。このため、画素１００ａに示すように、観察側である上側基板１６側から観察すると、主として圧電体２０の色が観察されるか、又は、圧電体２０を透過して第一の電極２の色が観察される。例えば、圧電体２０が白色ならば、白表示となる。
【０１２６】
一方、第二の電極１２から第一の電極２に向かう電界が与えられると、第一の電極２が正極となり第二の電極１２が負極となる。この時、負に帯電した黒色粒子５Ｂは第一の電極２側に移動し、第一の電極２の上方に配置された圧電体２０の表面に付着する。このため、画素１００ｂ及び画素１００ｃに示すように、観察側である上側基板１６側から観察すると、主として黒色粒子５Ｂの色が観察されて黒表示となる。
【０１２７】
また、本実施の形態の表示素子において画像の書き換えを行う際には、まず、第一及び第二の電極２，１２の間に、高周波矩形波電圧が印加される。この電圧印加により、第一及び第二の電極２，１２の間に配置された圧電体２０で圧電効果が生じ、それにより、振動発生部２１で振動が発生する。この振動が黒色粒子５Ｂに伝達されることにより、凝集した黒色粒子５Ｂが解離するとともに、第二の電極１２の表面及び圧電体２０の表面に付着した黒色粒子５Ｂがその表面から剥離する。そして、解離及び剥離した黒色粒子５Ｂは、空間１７内に均一に分散される。このように、振動発生部２１で発生した振動を用いて、画像の消去が行われる。続いて、第一及び第二の電極２，１２に、新たな画像に応じた画像信号電圧が印加され、それにより、前述の表示動作が行われて画像の書き換えが行われる。
【０１２８】
以上のように、かかる構成の本実施の形態では、振動発生部２１において振動を発生させて凝集粒子の解離と付着面から粒子の剥離を行なうことができるため、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、ここでは、表示に用いる電極と振動発生に用いる電極とが同一であるため、コストが削減されるとともに、装置の薄型化及び軽量化が図られる。また、この場合、圧電体２０が空間１７に直接接しているため、圧電体２０から黒色粒子５Ｂに伝達される振動が強くなる。したがって、凝集した粒子の解離効果及び付着面からの剥離効果がより大きくなり、よって、振動発生のための動作電圧の低減化が図られる。
【０１２９】
さらに、本実施の形態の変形例として、図９に示すように、第一の基板１上に間隔をあけて第一及び第二の電極２，１２が櫛状に配設された構成であってもよい。かかる構成では、第一の電極２と第二の電極１２とが絶縁されており、よって、第一及び第二の電極２，１２の間に電圧が印加されると、第一及び第二の電極２，１２の間に電界が与えられる。
【０１３０】
本例では、第一及び第二の電極２，１２の間に画像信号電圧である直流電圧が印加されると、この電圧印加により第一及び第二の電極２，１２間に与えられた電界により、黒色粒子５Ｂが帯電特性に応じて移動する。第一の電極２が負極となり第二の電極１２が正極となる場合、画素１００ｂ’に示すように、負に帯電した黒色粒子５Ｂは第二の電極１２の上方領域に移動し、第二の電極１２上方に配置された圧電体２０の表面に付着する。このため、観察側である上側基板１６側から観察すると、主として、第一の電極２の上方の圧電体２０の色、又は、この圧電体２０を透過してその下の第一の電極２の色が観察される。例えば、圧電体２０が白色ならば、白表示となる。一方、第一の電極２が正極となり第二の電極１２が負極となる場合には、１００ａ’に示すように、負に帯電した黒色粒子５Ｂは、第一の電極２の上方領域に移動し、第一の電極２の上方に配置された圧電体２０の表面に付着する。このため、観察側である上側基板１６側から観察すると、主として黒色粒子５Ｂの色が観察されて黒表示となる。
【０１３１】
また、画像の書き換えを行う際には、前述のように、まず、第一及び第二の電極２，１２の間に高周波矩形波電圧を印加して振動発生部２１で振動を発生させて画像の消去を行い、その後、前述の表示動作が行われる。したがって、本例においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１３２】
なお、上記においては、空間１７が液相である場合ついて説明したが、表示用の電極が同一の基板側に設けられる本実施の形態の構成は、空間１７が気相であってもよい。また、画素１００毎に隔壁が設けられた構成であってもよい。
【０１３３】
（実施の形態８）
図１０は、本発明の実施の形態８に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【０１３４】
図１０に示すように、本実施の形態では、画素１００毎に、上側基板１６の第一の基板１１上に矩形状の第二の電極１２が形成されるとともに、この第二の電極１２の位置に対応して、下側基板１６の圧電体２０上に矩形状の第一の電極２が形成されている。また、ここでは図示を省略しているが、本実施の形態の表示素子はアクティブマトリクス駆動型であり、各画素１００毎に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がスイッチング素子として下側基板６に配設されている。それにより、画素１００毎への電圧印加が可能に構成されている。
【０１３５】
そして、絶縁性溶媒２４で満たされた空間１７中に、電界配列粒子５Ｃが封入されている。ここで、電界配列粒子５Ｃとは、誘電率が高く分極しやすい材料から構成された粒子であり、例えば、アクリル系ポリマーの芯体粒子の周囲に、シリカを被覆した複合粒子から構成された粒子である。ここでは、電界配列粒子５Ｃが、第一及び第二の電極電極２，１２間に与えられた電界により分極する。また、電界配列粒子５Ｃは、上側基板１６側から入射した光を散乱させて乱反射する構成を有する。
【０１３６】
かかる構成の表示素子では、電界配列粒子５Ｃが第一及び第二の電極２，１２の間で配列した状態（すなわち図中のＡの状態）により与えられる表示と、電界配列粒子５Ｃが空間１７内に分散した状態（すなわち図中のＢの状態）により与えられる表示とが行われる。
【０１３７】
具体的には、第一及び第二の電極２，１２の間に画像信号に応じた電圧が印加されて電界が与えられると、この電界により、電界配列粒子５Ｃが分極する。このように分極した電界配列粒子５Ｃでは、位置関係によって、粒子同士の間に引力が発生する。その結果、空間１７内で分散していた電界配列粒子５Ｃは、電界に沿って第一及び第二の電極２，１２の間で配列する（図中のＡの状態）。この状態では、画素１００ａに示すように、圧電体２０の色が観察されるか、又は、圧電体２０を透過してその下方の第三の電極４、もしくは、さらにその下の第一の基板１の色が観察される。したがって、これらの色による表示が行われる。このように配列した粒子の状態は、第一及び第二の電極２，１２への電圧印加をやめて電界を除去しても保持される。
【０１３８】
上記の電界配列粒子５Ｃを配列させた状態による表示を書き換える際には、まず、第一及び第三の電極２，４の間に高周波矩形波電圧又は高周波正弦波電圧を印加する。ここでは、高周波矩形波電圧を印加する。それにより、圧電体２０で圧電効果が生じて振動発生部２１において振動が発生し、この振動が、配列した電界配列粒子５Ｃに伝達される。そして、粒子間の相互作用力よりも大きな振動エネルギーが付与されると、配列した電界配列粒子５Ｃでは、粒子間の引力が解消される。その結果、画素１００ｂで示すように、電界配列粒子５Ｃの配列状態が崩され、電界配列粒子５Ｃが空間１７内に分散する（図中のＢの状態）。この状態では、上側基板１６側から表示素子の内部に入射した光が、電界配列粒子５Ｃによって散乱及び反射されるため、上側基板１６側から観察すると、反射光により表示が白く見える。
【０１３９】
本実施の形態の表示素子では、第一及び第二の電極２，１２への電圧印加と第一及び第三の電極２，４への電圧印加が画素１００毎に行えるように構成されており、よって、画素１００毎に電界配列粒子５Ｃの空間１７内における分布状態を制御して所望の表示を行うことができる。それにより、表示素子では、所望の画像を表示することが可能となる。
【０１４０】
なお、上記においては、空間１７が液相である場合ついて説明したが、電界配列粒子を用いて表示を行う本実施の形態の構成は、空間１７が気相であってもよい。また、画素１００毎に隔壁が設けられた構成であってもよい。
【０１４１】
（実施の形態９）
図１１は、本発明の実施の形態９に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式図であり、図１１（ａ）は表示面に対し垂直な断面（すなわち垂直断面）を示し、図１１（ｂ）は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。
【０１４２】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、本実施の形態の表示素子は、実施の形態１の表示素子と同様、スペーサ３’（隔壁３に相当）で支持された上側基板１６と下側基板６との間に空間１７が形成され、この空間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、下側基板６が、第一の基板１上に第一の電極２が形成された構成を有する。スペーサ３’によって構成される隔壁３の表面には、第三の電極４が配設されている。第三の電極４は、第一及び第二の電極２，１２とは直接接触せずに間隙を隔てて配設されており、それゆえ、第三の電極４が、第一及び第二の電極２，１２と絶縁されている。なお、図中では、第一及び第二の電極２，１２と、第三の電極４との間の間隙を誇張して示しているが、該間隙は、微小であってもよい。
【０１４３】
表示素子の水平断面では、図１１（ｂ）に示すように、隔壁３は、六角形の孔部を区画する網目状となっており、該孔部が各画素１００の領域に相当する。そして、該隔壁３の孔部表面に沿って、第三の電極４が配設されている。したがって、各画素１００の外周は、隔壁３及びその表面に配設された第三の電極４によって囲まれている。ここでは、各画素１００の第三の電極４が、それぞれ共通配線（図示せず）に接続されている。画素１００をこのように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、画素密度の向上を図ることができる。画素１００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。
【０１４４】
第一の電極２及び第二の電極１２は、電圧印加系路を切替え可能とするスイッチング素子２０を介して、直流電源２３に接続されている。また、第三の電極４は、電圧印加系路を切替え可能とするスイッチング素子２１を介して、第一及び第二の電極と共通な前記直流電源２３に接続されている。ここでは、第二電極ドライバ８１（図１）が、直流電源２３とスイッチング素子２０，２１とを有しており、画像信号に応じてスイッチング素子２０，２１の切替を行う。
【０１４５】
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、第一及び第二の基板１，１１として、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用いる。第一の基板１上に、透明で導電性を有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）膜を成膜して第一の電極２を形成する。それにより、下側基板６が形成される。また、第二の基板１１上にＩＴＯ膜を成膜して第二の電極１２を形成する。それにより、上側基板１６が形成される。
【０１４６】
続いて、上記のようにして形成した下側基板６の表面、又は、上側基板１６の表面に、隔壁３を形成する。ここでは、例えば下側基板６の前記第一の電極２上に、隔壁３として、絶縁性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から構成され、複数の六角形の孔部を区画する網目状のシートを配設した。該シートの厚さは１１０μｍである。そして、該隔壁３の孔部表面を覆うように、導電性を有する電極材料、例えばアルミニウムなどを、真空蒸着法などの方法によりパターニングして成膜し、第三の電極４を形成する。ここで、第三の電極４は、前述のように、下側基板６と上側基板１６とを貼り合わせた時に第一及び第二の電極２，１２との間に間隙を有する必要がある。このため、第三の電極４は、隔壁３の上下端部の所定領域を除いて形成する。このようにして配設した隔壁３で区画された第一の基板１上方の領域が、１つの画素領域に相当する。すなわち、各画素１００は六角形状を有し、横幅（対向する一対の頂角間の距離）は１０μｍ程度である。
【０１４７】
隔壁３により区画された第一の電極２上の空間１７、すなわち１つの画素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。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重合トナーを用いる。また、白色粒子５Ａとして、無電荷の絶縁性粒子（例えば、積水化成品工業製、テクポリマー：２０μｍ）を用いた。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。各画素１００では、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを２ｍｇづつ薬包紙などの上で均一にムラなく混合したものを、該空間１７内にふるい落とす。このとき、第一の基板１を微小振動させて、基板面に均一に粒子５Ａ，５Ｂを広げる。そして、接着剤等により、下側基板６と上側基板１６とを張り合わせて固定する。その後、第一、第二及び第三の電極２，１２，４を、直流電源２３に接続するとともに、電圧印加系路を整える。
【０１４８】
その後、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを基板面内に均一に分散させるために、第一の電極２と第二の電極１２との間に矩形波の交流電圧を印加し、空間１７内に交番電界を与える。このような電圧の印加は、例えば、完成品としての表示装置を出荷する直前に行う。印加する交流電圧の振幅は、プラスマイナス１５０Ｖ程度であり、周波数は３〜１０００Ｈｚである。ここでは、周波数が低いほど、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａが基板面に均一に広がるまでの時間が長くなる。一方、周波数が高いと、粒子５Ａ，５Ｂは速やかに均一に分散するが、均一に分散した状態でさらに電圧が印加されると、粒子同士の衝突および接触が生じ、粒子の凝集が生じて逆に分散が不均一となる。したがって、印加する交流電圧の周波数は、特に、３〜１０Ｈｚ程度とするのが好ましく、それにより、白色及び黒色粒子５Ａ，５Ｂを、各画素１００の基板面にムラなく均一に分散させることが可能となる。したがって、表示ムラの発生の防止につながる。なお、前述のように例えば表示装置の出荷直前に一度このような電圧印加を行って粒子５Ａ，５Ｂを均一に分散させれば、その効果はそれ以降も保持される。
【０１４９】
次に、表示素子における表示動作を、構成単位である１つの画素１００に着目して説明する。なお、複数の画素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。
【０１５０】
図１２は、画素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１２（ａ）は、黒表示時における表示動作を示しており、図１２（ｂ）は、白表示時における表示動作を示している。また、図１３（ａ）は、表示動作時に第一、第二及び第三の電極２，１２，４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は黒表示時における信号電圧を示し、フレーム２は白表示時における信号電圧を示している。ここでは、第一の電極の電位をＶｂとし、第二の電極の電位をＶａとし、第三の電極の電位をＶｃとしている。
【０１５１】
図１２（ａ）及び図１３（ａ）のフレーム１に示すように、黒表示時には、まず、第一の電極２と第二の電極１２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、第一の電極２の電位Ｖｂが負となるとともに、第二の電極１２の電位Ｖａが正となるように、スイッチング素子２０によって、電圧印加系路の切替が行われる。また、ここでは、第三の電極４に電圧が印加されないようにスイッチング素子２１の切替えが行われており、第三の電極４の電位Ｖｃは０となっている（期間Ａ）。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から上側基板１６側に向かう方向の電界が与えられ、第一の電極２が負極となるとともに第二の電極１２が正極となる。それゆえ、負に帯電した黒色粒子５Ｂは、正極である第二の電極１２に向かって移動し、電極表面に付着する。それにより、上側基板１６側から観察した際には、帯電していないゆえに空間中を浮遊した状態である白色粒子５Ａが、黒色粒子５Ｂによって覆い隠される。
【０１５２】
ここで、上記の黒色粒子５Ｂの移動時には、鏡像力等により、第三の電極４で覆われた隔壁３に、黒色粒子５Ｂが付着する。また、隔壁３の周辺で、黒色粒子５Ｂの凝集が起こる。黒色粒子５Ｂが隔壁３に付着したりその周辺で凝集すると、第二の電極１２に付着する黒色粒子５Ｂの数が減るため、黒色粒子５Ｂで覆われた領域に隙間ができ、該隙間から白色粒子５Ａが観察される。そこで、このような状態では、表示ムラが発生しコントラストが低下する。このような表示ムラの発生を防止するため、隔壁３に付着及び周辺で凝集した黒色粒子５Ｂを、以下の方法により、隔壁３から剥離させて第二の電極１２側に移動させる。
【０１５３】
すなわち、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させるための信号電圧を第一及び第二の電極２，１２間に印加した後、第一の電極２の代わりに、第三の電極４が直流電源２３に接続される（ここでは第一の電極２の電圧印加系路に接続される）ように、スイッチング素子２１を切り替える。それにより、第二の電極１２と第三の電極４との間に電圧が印加され、第一の電極２の電位Ｖｂが０となり、第二の電極１２の電位Ｖａが正となり、第三の電極４の電位Ｖｃが負となる。したがって、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が両電極１２，４間に与えられる。ここでは、（Ｖａ−Ｖｃ）が正であることから、第三の電極４側から第二の電極１２側に向かう方向の電界が与えられ、第二の電極１２が正極となるとともに第三の電極４が負極となる（期間Ｂ）。このように隔壁３に配設された第三の電極４を、付着した黒色粒子５Ｂと同極性とすることにより、第三の電極４に付着及びその周辺で凝集していた黒色粒子５Ｂがクーロン力によって該電極４と反発しあい、それゆえ、隔壁３から剥離して第二の電極１２に向かって移動する。そして、この移動した粒子５Ｂは、第二の電極１２の表面に付着し、下方の白色粒子５Ａを覆い隠して表示に寄与する。このように、第二の電極１２と第三の電極４との間に電圧を印加して隔壁３から黒色粒子５Ｂを除去することにより、黒色粒子５Ｂを表示に有効に利用し、黒色粒子５Ｂの隙間から白色粒子５Ａが観察されるのを防止することが可能となる。したがって、表示ムラを抑制することが可能となり、高コントラスト化を図ることが可能となる。
【０１５４】
上記のように第二の電極１２と第三の電極４との間に電圧を印加した後、電圧の印加をやめて無電圧状態とする。すなわち、第一、第二及び第三の電極２，１２，４の電位Ｖｂ，Ｖａ，Ｖｃは０となる（期間Ｃ）。このような無電圧状態においても、黒色粒子５Ｂの第二の電極１２への付着は、粒子間及び粒子と該電極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。
【０１５５】
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1２
Ｂ及び図１３（ａ）のフレーム２に示すように、まず、第一の電極２と第二の電極１２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、前述の黒表示の場合とは逆に、第一の電極２の電位Ｖｂが正となるとともに、第二の電極１２の電位Ｖａが負となるように、スイッチング素子２０によって、電圧印加系路の切替が行われる。また、ここでは、第三の電極４に電圧が印加されないようにスイッチング素子２１の切替えが行われており、第三の電極４の電位Ｖｃは０となっている（期間Ｄ）。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が与えられ、第一の電極２が正極となるとともに第二の電極１２が負極となる。それゆえ、負に帯電した黒色粒子５Ｂは、正極である第一の電極２に向かって移動し、白色粒子５Ａの下に潜り込んで電極表面に付着する。それにより、上側基板１６側から観察した際には、黒色粒子５Ｂが白色粒子５Ａによって覆い隠されて白表示となる。
【０１５６】
ここで、上記の黒色粒子５Ｂの移動時には、前述の黒表示の場合と同様、鏡像力等により、第三の電極４で覆われた隔壁３に、黒色粒子５Ｂが付着する。また、隔壁３の周辺で、黒色粒子５Ｂの凝集が起こる。黒色粒子５Ｂが隔壁３に付着したりその周辺で凝集すると、これらの黒色粒子５Ｂが、上側基板１６側から観察した際に観察される。したがって、表示ムラが発生しコントラストが低下する。このような表示ムラの発生を防止するためには、隔壁３に付着及び周辺で凝集した黒色粒子５Ｂを、以下の方法により、隔壁３から剥離させて第一の電極２側へ移動させる。
【０１５７】
すなわち、上記のように黒色粒子５Ｂを移動させるための信号電圧を第一及び第二の電極２，１２間に印加した後、第二の電極１２の代わりに第三の電極４が直流電源２３に接続される（ここでは、第三の電極４が第二の電極の電圧印加系路に接続される）ように、スイッチング素子２１を切り替える。それにより、第一の電極２と第三の電極４との間に電圧が印加され、第一の電極２の電位Ｖｂが正となり、第二の電極１２の電位Ｖａが０となり、第三の電極４の電位Ｖｃが負となる（期間Ｅ）。したがって、このような電圧印加によって、（Ｖｂ−Ｖｃ）の電圧から求められる電界が両電極２，４間に与えられる。ここでは、（Ｖｂ−Ｖｃ）が正であることから、第三の電極４側から第一の電極２側に向かう方向の電界が与えられ、第一の電極２が正極となるとともに第三の電極４が負極となる。このように隔壁３に配設された第三の電極４を、付着した黒色粒子５Ｂと同極性とすることにより、第三の電極４に付着及びその周辺で凝集していた黒色粒子５Ｂがクーロン力によって該電極４と反発しあい、それゆえ、隔壁３から剥離して第一の電極２に向かって移動する。そして、この移動した粒子５Ｂは、白色粒子５Ａの下に潜り込んで第一の電極２の表面に付着する。このように、第一の電極２と第三の電極４との間に電圧を印加して隔壁３から黒色粒子５Ｂを除去することにより、黒色粒子５Ｂが観察されるのを防止することが可能となる。したがって、表示ムラを抑制することが可能となり、高コントラスト化を図ることが可能となる。
【０１５８】
上記のように第一の電極２と第三の電極４との間に電圧を印加した後、電圧の印加をやめて無電圧状態とする。すなわち、第一、第二及び第三の電極２，１２，４の電位Ｖｂ，Ｖａ，Ｖｃは０となる（期間Ｆ）。このような無電圧状態においても、黒色粒子５Ｂの第一の電極２への付着は、粒子間及び粒子と該電極２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。
【０１５９】
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。このような本実施の形態の表示装置では、実施の形態１と同様、表示ムラの発生やコントラストの低下を防止して良好な表示特性を実現することが可能となるとともに、動作電圧の低減化が図られる。具体的には、隔壁３から黒色粒子５Ｂを除去することにより、表示ムラが抑制された良好な表示を行うことが可能となるとともに、動作電圧の低減化が図られる。また、前述のように表示装置の製造時に第一及び第二の電極２，１２間に交番電圧を印加することにより、黒色及び白色粒子５Ｂ，５Ａを画素１００内において均一に分散させることが可能となるため表示ムラをより低減することが可能となる。
【０１６０】
さらに、この表示装置は、隔壁３に第三の電極４を配設し、該電極４を第一及び第二の電極２，１２が接続された直流電源２３に接続するように配線を構成するだけで実現可能であるため、容易に製造が可能である。また、共通の直流電源２３を用いるので装置の省スペース化が図られるとともに、電圧印加系路を切り替えることにより第一及び第二の電極２，１２への印加電圧を第三の電極４にも印加することが可能であるため、装置の省電力化を図ることが可能となる。
【０１６１】
また、上記においては、図１３（ａ）に示すように、表示に直接関与する粒子の移動のために印加する電圧と、隔壁からの粒子の除去のために印加する電圧とが、直流電圧である場合について説明したが、図１３（ｂ）に示すように、直流電圧に、該直流電圧よりも振幅の小さな矩形波の交流電圧を重畳させて構成した電圧を、前記２つの用途の印加電圧の少なくとも一方に適用す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、隔壁や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１３（ｂ）において、黒表示時に第一及び第二の電極２，１２に印加される信号電圧（期間Ａ，期間Ｄ）が、１５０Ｖの振幅の直流電圧成分と、３０〜７０Ｖ、例えば５０Ｖ程度の振幅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、交流電圧成分の周波数は１００Ｈｚ以上が好ましい。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。
【０１６２】
本実施の形態の変形例として、第一及び第二の電極と第三の電極との間に、絶縁層を形成してもよい。絶縁層の形成方法としては、例えば、ポリカーボネート樹脂（三菱ガス化学製、ビスフェノールＺ型ポリカーボネートＺ２００）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に１０ｗｔ％混合したものを、スピンコート法により第一及び第二の電極上に膜厚２〜３μｍ程度成膜する。なお、絶縁層を形成する場合には、第三の電極が隔壁の上下端部も含め全体を覆い、該絶縁層と直接接触してもよい。
【０１６３】
（実施の形態１０）
図１４は、本発明の実施の形態１０に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を模式的に示す断面図である。図１４に示すように、本実施の形態の画素は、実施の形態９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。また、本実施の形態における表示動作は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す実施の形態１の表示動作と同様である。また、表示動作時に印加される電圧については、実施の形態１と同様、図１３（ａ）または図１３（ｂ）に示す通りである。
【０１６４】
本実施の形態では、黒色粒子５Ｂが絶縁性であった実施の形態９とは異なり、黒色粒子５Ｂが導電性を有する。このため、実施の形態２の場合と同様、図１４に示すように、第一の電極２及び第二の電極１２上に、電荷輸送層たる電子輸送層７が形成されている。実施の形態２で前述したように、黒色粒子５Ｂが導電性を有する本実施の形態では、電子輸送層７が形成されていないと、交番電界が発生している間、黒色粒子５Ｂは第一及び第二の電極２，１２の間で往復振動運動を繰り返し、よって、表示が困難となる。一方、第一及び第二の電極２，１２上に電子輸送層７の代わりに絶縁層を形成した場合には、黒色粒子５Ｂが第一及び第二の電極２，１２から電荷（正孔）を受け取るのを絶縁層により防止することが可能となるが、この場合には、黒色粒子５Ｂから電荷（電子）がリークするのみで、黒色粒子５Ｂはどこからも電荷を受け取らない。このため、黒色粒子５Ｂを移動させることができなくなり、表示を行うことができなくなる。
【０１６５】
これに対して、第一及び第二の電極２，１２上に電子輸送層７を形成すると、例えば図１３（ａ）に示す黒表示時においては、黒色粒子５Ｂが電子輸送層７を介して第二の電極１２に付着した際に、電子輸送層７が選択的に正孔の通過を阻止するとともに電子のみを通過させる。このため、第二の電極１２から黒色粒子５Ｂへの正孔の授受を防止することが可能となり、かつ、第二の電極１２から黒色粒子５Ｂへの電子の授受を可能とする。したがって、この場合には、黒色粒子５Ｂがもとの極性（負極性）と逆の極性（正極性）となることはなく、粒子５Ｂは導電性であっても帯電量が均一に保たれて負極性のままであり、よって、正極である第二の電極１２側に保持される。また、図１３（ｂ）に示す白表示時においては、第一の電極２上に電子輸送層７が形成されているため、黒表示時の場合と同様、正極となった第一の電極２から黒色粒子５Ｂへは正孔が授受されず、電子のみが授受される。それゆえ、黒色粒子５Ｂは、帯電量が均一に保たれて負極性のままであり、よって、正極である第一の電極２側に保持される。したがって、第一及び第二の電極２，１２上に電子輸送層７が形成された本実施の形態の構成によれば、導電性を有する黒色粒子５Ｂであっても、黒色粒子５Ｂの往復振動運動を防止して、安定した良好な表示を行うことが可能となる。そして、このような本実施の形態においては、実施の形態９において前述した効果と同様の効果が得られる。
【０１６６】
電子輸送層７を構成する電子輸送材料としては、例えば、ベンゾキノン系、テトラシアノエチレン系、テトラシアノキノジメタン系、フルオレノン系、キサントン系、フェナントラキノン系、無水フタール酸系、ジフェノキノン系等の化合物を用いてもよい。
（実施の形態１１）
図１５は、本発明の実施の形態１１に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を模式的に示す断面図である。図１５に示すように、本実施の形態の画素は、実施の形態９と同様の構成を有するが、以下の点が実施の形態９とは異なっている。また、本実施の形態における表示動作は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す実施の形態９の表示動作と同様である。また、表示動作時に印加される電圧については、実施の形態９と同様、図１３（ａ）または図１３（ｂ）に示す通りである。
【０１６７】
本実施の形態では、隔壁３が絶縁性材料から構成される実施の形態９とは異なり、隔壁１３が導電性材料から構成されている。ここでは、隔壁１３が、第三の電極４と同じ導電性材料から構成されており、よって、隔壁１３が第三の電極４を兼ねた構成である。このような隔壁１３は、表示装置の曲げ強さの点から、フレキシビリティを有するものが好ましい。そして、隔壁１３が導電性を有する構成では、隔壁１３が第一及び第二の電極２，１２と直接接触していると両電極間が導通してしまい電界が発生しなくなるため、両電極２，１２との間に絶縁層１０を配設して絶縁性を確保する。
【０１６８】
以上のような構成の本実施の形態においては、実施の形態９において前述した効果と同様の効果が得られる。また、ここでは、隔壁と第三の電極とが一体化して形成されているため、製造が容易となる。
【０１６９】
（実施の形態１２）
図１６は、本発明の実施の形態１２に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成及び表示動作を模式的に示す断面図であり、図１６（ａ）は黒表示時について示しており、図１６（ｂ）は白表示時について示している。本実施の形態では、以下に示すように、隔壁３に付着した黒色粒子５Ｂの除去のために隔壁３に設けた電極４に電圧を印加するのではなく、表示に寄与する粒子移動のために第三の電極４に電圧を印加する。
【０１７０】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、本実施の形態では、下側基板６’の第一の基板３０に白色板を用いている。また、上側基板側には、第二の電極が配設されておらず、ここでは交番電界は、隔壁３に配設された電極４と、下側基板６’側の電極２との間に与えられる。さらに、ここでは、空間１７内に、１種類の着色粒子、すなわち黒色粒子５Ｂのみが封入されている。
【０１７１】
図１６（ａ）に示すように、黒表示時には、下側基板６’側の電極２と、隔壁３に配設された電極４との間に画像信号に応じた信号電圧が印加され、それにより、電極２が正極となるとともに、電極４が負極となる。したがって、負に帯電した黒色粒子５Ｂは、正極である電極２に向かって移動しその表面を覆う。電極２の表面が黒色粒子５Ｂで覆われると、電極２の下方に配置された白色板（第一の基板）３０が見えなくなる。それゆえ、上側基板側から観察した際には、白色板３０の色は観察されず、黒色粒子５Ｂに基づく黒表示が行われる。
【０１７２】
一方、白表示時には、図１６（ｂ）に示すように、黒表示時とは逆向きの電圧が電極２，４間に印加され、電極２が負極となるとともに電極４が正極となる。それにより、黒色粒子５Ｂが電極４に向かって移動して電極４の表面を覆う。そして、黒色粒子５Ｂの移動に伴って、白色板３０に付着していた粒子５Ｂが除去されて白色板３０が露出する。それゆえ、上側基板側から観察した際には、透明な電極２を透過して白色板３０の色が主として観察され白表示となる。
【０１７３】
ここで、電極２と電極４との間に印加される電圧は、実施の形態９の図１３（ａ）に示すような直流電圧であってもよいが、実施の形態９において前述したように、動作電圧の低減化の点からは、図１３（ｂ）に示すような、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であることが好ましい。また、本実施の形態の表示素子の製造時には、実施の形態９の場合と同様、空間１７内に黒色粒子５Ｂを封入した後、交流電圧を電極２と電極４との間に印加し、交番電界を発生させることが好ましい。それにより、実施の形態９の場合と同様、空間１７内において黒色粒子５Ｂを均一に分散させることが可能となる。
【０１７４】
このような本実施の形態においては、実施の形態９において前述した効果と同様の効果が得られる。また、ここでは、空間１７を移動する粒子が黒色粒子５Ｂの１種類であるため、複数種類の粒子を用いた場合のように移動の際に粒子同士が衝突したり、あるいは逆極性のもの同士が凝集したりして、お互いの移動の妨げとなることはない。このため、黒色粒子５Ｂは速やかに移動することが可能となる。それゆえ、表示装置では、応答速度の向上が図られるとともに、動作電圧の低減化が図られる。
【０１７５】
なお、上記においては、下側基板６’側の第一の基板３０が着色されている場合について説明したが、第一の基板３０の代わりに、電極２が着色されていてもよく、あるいは、別個に着色層が配設されていてもよい。
【０１７６】
上記の実施の形態９〜１１においては、表示に寄与する粒子の主たる移動のために第一及び第二の電極間に電圧を印加した後、隔壁に付着した粒子を除去するために第二及び第三の電極間に電圧を印加しているが、第一及び第三の電極間にあらかじめ電圧を印加した後に、第一及び第二の電極間に電圧を印加してもよく、あるいは、第一及び第二の電極間への電圧印加と、第一及び第三の電極への電圧印加とを同時に行ってもよい。すなわち、粒子の主たる移動のための電圧印加と、隔壁からの粒子の除去のための電圧印加とは、タイミングをずらして行われてもよく、同時に行われてもよい。例えば、あらかじめ第一及び第三の電極間に電圧を印加しておけば、隔壁への粒子の付着を予防することができるため、一旦隔壁に付着した粒子を剥離させて除去する場合よりも、低電圧で効果を得ることが可能となる。また、上記実施の形態では、粒子の主たる移動のために印加する電圧と、隔壁からの粒子の除去のために印加する電圧とが、同じ振幅の大きさである場合について説明したが、該２つの印加電圧は、異なる大きさであってもよい。また、該２つの電圧の印加時間は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【０１７７】
また、上記の実施の形態９〜１２においては、画素が六角形状を有する場合について説明したが、画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。
【０１７８】
また、上記の実施の形態９〜１２においては、第一の電極と第二の電極とが空間を挟んで対向配置され、縦方向電界が生じる場合について説明したが、実施の形態７の構成にように、同一の基板側に第一及び第二の電極が配置されて横方向電界が生じる構成であってもよい。
【０１７９】
また、上記の実施の形態９〜１１において、帯電するのは黒色粒子５Ｂに限定されるものではなく、白色粒子５Ａが帯電していてもよい。この場合、与えられた電界によって、両粒子はそれぞれ極性に応じて空間内を移動し、観察側となる上側基板側に配置された第二の電極に付着した粒子の色が表示の色となる。したがって、ここでは、該目的の表示色を与える粒子が隔壁に付着するのを防止するために、隔壁に設けられた第三の電極が、表示側となる第二の電極と逆極性となるように電圧を印加する。
【０１８０】
また、上記の実施の形態９〜１１においては、第三の電極が、第一及び第二の電極と同一の電源に接続される場合について説明したが、別の電源に接続される構成であってもよい。また、第三の電極は、必ずしも第一の電極又は第二の電極に接続されている必要はない。
【０１８１】
また、上記の実施の形態９〜１２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。
【０１８２】
また、上記の実施の形態９〜１２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、アクティブマトリクス駆動型であってもよい。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、例えばペーパディスプレイ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るので、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として薄膜トランジスタ（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。
【０１８３】
また、表示に寄与する粒子の帯電性は上記の実施の形態１〜１２に限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態９〜１２においては、黒色粒子５Ｂが負に帯電した場合について説明したが、黒色粒子５Ｂが正に帯電していてもよい。この場合、各電極２，１２，４には、前述の動作電圧と逆極性の電圧が印加され、各電極２，１２，４の電位が前述の場合と逆になることによって前述の動作が行われる。ここで、黒色粒子５Ｂが正に帯電し、かつ、導電性である場合には、画像信号電圧が印加される電極の表面に、正孔輸送層を設ける必要がある。正孔輸送層を設けることにより、電極から黒色粒子５Ｂへの電子の授受が防止されるとともに正孔が授受されるため、黒色粒子５Ｂの正電荷を保持することが可能となる。
【０１８４】
また、上記の実施の形態１〜１２においては、白黒表示を行う場合について説明したが、本発明は、カラー表示にも適用可能である。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カラー表示を実現する構成であってもよい。さらに、色毎に異なる移動特性を有する２種類以上の着色粒子を用い、電界の方向を種々変化させて該粒子を移動させることにより、着色粒子の種類数に応じた多色表示を実現することも可能となる。また、実施の形態１２において、下側基板側の着色基板を複数種類の色に塗り分けることにより、多色表示を行うことも可能である。
【０１８５】
また、上記の実施の形態１〜１２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場合でも上記のような効果が得られる。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。
【０１８６】
また、上記の実施の形態１〜１２においては、第一及び第二の電極間に与えられる電界、第一及び第三の電極間に与えられる電界、及び、第二及び第三の電極間に与えられる電界の、３つの電界分布を発生させる場合について説明したが、各電界の組み合わせによる電界の発生も可能である。また、例えば、第三の電極を分割して設けたり、あるいは、画素内において基板上の第一及び／又は第二の電極を分割して設けることにより、さらに複数種類の電界を発生させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本発明に係る表示装置は、表示ムラの発生及びコントラストの低下が防止されるとともに動作電圧の低減化が図られた表示装置として有効であり、特に、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として有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の表示装置の表示素子の構成単位である画素の構成及び表示動作を示す模式図であり、表示素子に対し垂直な断面を示している。図２（ｂ）は黒表示における動作を示しており、図２（ｃ）は白表示における動作を示している。
【図３】本発明の実施の形態２に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の実施の形態６に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の実施の形態７に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の実施の形態７の変形例に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態９に係る表示素子の構成単位である画素の構成を示す模式的な断面図であり、図１１（ａ）は表示素子に対して垂直な断面を示し、図１１（ｂ）は表示素子に対し平行な断面を示している。
【図１２】図１１の画素の表示動作を示す模式的な断面であり、図１２（ａ）は黒表示時における動作を示しており、図１２（ｂ）は白表示時における動作を示している。
【図１３】図１１の画素の表示動作時における印加電圧を模式的に示す図であり、図１３（ａ）は、直流電圧のみを印加した場合を示し、図１３（ｂ）は、直流電流と交流電流とを重畳した場合を示している。
【図１４】本発明の実施の形態１０に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１１に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１２に係る表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【図１７】従来の表示装置の表示素子を構成する画素の構成を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１８９】
１，１１    透明樹脂基板
２          第一の電極
３          隔壁
４          第三の電極
４Ａ，４Ｂ  振動発生用電極
５Ａ，５Ｂ  着色粒子
５Ｃ        電界配列粒子
６，６’    下側基板
１０        絶縁層
１２        第二の電極
１５        絶縁層
１６        上側基板
１７        空間
２０        圧電体
２１        振動発生部
２４        絶縁性溶媒
２５        カプセル  
１００      画素
【図１】
2004258618.tif 000003
【図２】
2004258618.tif 000004
【図３】
2004258618.tif 000005
【図４】
2004258618.tif 000006
【図５】
2004258618.tif 000007
【図６】
2004258618.tif 000008
【図７】
2004258618.tif 000009
【図８】
2004258618.tif 000010
【図９】
2004258618.tif 000011
【図１０】
2004258618.tif 000012
【図１１】
2004258618.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004258618.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004258618.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2004258618.tif 000019