(57)【要約】【課題】薄板状に構成でき、階調表示と高コントラストかつ応答性に優れた表示が可能であって、高解像度のフルカラー表示を実現できる表示装置を提供する。【解決手段】複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示装置において、各表示セル１００は透明材料からなる前面基板１０１とこれに対向して設けられた背面基板１０２及び隔壁１０３で囲まれた空間に、透明絶縁性液体１０８と共に複数の着色電気泳動粒子１０９を充填し、背面基板１０２上に同心円状に形成した着色泳動粒子の色と同じ色に着色された電極１０４及び電極１０４より面積の大きい１０５にセルドライバ１１０により所定の電圧を印加することによって、着色電気泳動粒子１０９が映像信号に応じて前面基板１０１及び背面基板１０２の面内方向中央部に凝集する第１の状態と面内方向に拡散する第２の状態及び第１の状態と第２の状態の中間の複数の第３の状態を選択的にとるように着色泳動粒子１０９の泳動を制御する。【選択図】      図１
2004157566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示装置において、
各表示セルは、
透明材料からなる前面基板と、
前記前面基板に対向して設けられた背面基板と、
前記前面基板及び背面基板間に保持され、所定極性に帯電されると共に、電気力により泳動可能な複数の着色泳動粒子と、
前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、
前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の電極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の電極の面積より大きい面積を有する第２の電極と、前記第１及び第２の電極に入力される映像信号に応じて変化する電圧を印加する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の電極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する静電気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示パネルを少なくとも三層積層して構成されるカラー表示装置において、
各表示セルは、
透明材料からなる前面基板と、
前記前面基板に対向して設けられた透明材料からなる背面基板と、
前記前面基板及び背面基板間に保持され、所定極性に帯電されると共に、電気力により泳動可能であって各層の前記表示パネルで異なる色を持つ複数の着色泳動粒子と、
前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、
前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の電極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の電極の面積より大きい面積を有する第２の電極と、前記第１及び第２の電極に入力される映像信号に応じて変化する電圧を印加する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の電極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する静電気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記泳動制御手段は、前記第１及び第２の電極に前記映像信号のレベルに応じた時間にわたって大きさの互いに異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記泳動制御手段は、前記第１及び第２の電極に前記映像信号のレベルに応じた時間にわたって大きさの互いに異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【請求項５】
複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示装置において、
各表示セルは、
透明材料からなる前面基板と、
前記前面基板に対向して設けられた背面基板と、
前記前面基板及び背面基板間に保持され、磁化されると共に、磁気力により泳動可能な複数の着色泳動粒子と、
前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、
前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の磁極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の磁極の面積より大きい面積を有する第２の磁極と、前記第１及び第２の磁極を入力される映像信号に応じて電気的または機械的に駆動する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の磁極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する磁気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示パネルを少なくとも三層積層して構成されるカラー表示装置において、
各表示セルは、
透明材料からなる前面基板と、
前記前面基板に対向して設けられた透明材料からなる背面基板と、
前記前面基板及び背面基板間に保持され、磁化されると共に、電気力により泳動可能であって各層の前記表示パネルで異なる色を持つ複数の着色泳動粒子と、
前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、
前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の磁極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の磁極の面積より大きい面積を有する第２の磁極と、前記第１及び第２の磁極を入力される映像信号に応じて電気的または機械的に駆動する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の磁極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する磁気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
前記泳動制御手段は、前記第１及び第２の磁極に前記映像信号のレベルに応じた時間にわたって大きさの互いに異なる電流を印加することを特徴とする請求項５または６記載の表示装置。
【請求項８】
前記泳動制御手段は、前記第１及び第２の磁極と前記背面基板との間の距離を前記映像信号のレベルに応じて互いに異なる距離に変化させることを特徴とする請求項５または６記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に静電気力または磁気力により泳動可能な着色泳動粒子の泳動を利用して表示を行う表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機その他の携帯情報端末やノート型パーソナルコンピュータに搭載される表示装置には、薄型、低消費電力であることが要求される。従来から使用されている液晶表示装置は、バックライトを使用した装置では消費電力が大きく、また視野角が小さいという問題点があり、バックライトを使用しない反射型の装置ではコントラストが低いという問題点がある。
【０００３】
このような液晶表示装置の欠点を解消するものとして、電気泳動や磁気泳動を利用した反射型表示装置が提案されている。この表示装置は入力される映像信号に応じて着色泳動粒子を静電気力（クーロン力）または磁気力により泳動させることで表示を行う装置であり、種々の方式が提案されている。例えば特開平９−２１１４９９号公報（特許文献１）には、透明材料からなる前面基板とこれに対向して設けられた背面基板との間の空間に、絶縁性液体と所定極性に帯電された着色電気泳動粒子を保持し、背面基板上の中央部に設けられた第１の電極と周辺部に設けられた第２の電極との間に印加する電圧の極性を変化させることで、着色電気泳動粒子を面内方向に泳動させることにより表示を行う表示セルを用いた表示装置が記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載された表示装置では、表示セルにおいて第１の電極が電気泳動粒子の帯電極性と異なる極性、第２の電極が電気泳動粒子の帯電極性と同じ極性となるように両電極に電圧を印加すると、電気泳動粒子は第１の電極を覆うことにより前面基板側から観測したとき電気泳動粒子の色が見え、両電極間に上記と逆極性の電圧を印加すると、電気泳動粒子は周辺部に移動して前面基板の周辺部に設けられた隠蔽層によって隠蔽されるので、前面基板側から観測すると背景色（例えば第１の電極の色、またはこの上に設けられた誘電体層の色）が見えることになる。
【０００５】
このように特許文献１に記載の表示装置は、電気泳動粒子が第１の電極上を覆うか、隠蔽層により隠蔽されて覆わないかによって表示を行うことから、基本的に二値表示であり、中間調表示ができない。従って、フルカラー表示を実現することができない。
【０００６】
また、特開平１１−２０２８０４号公報（特許文献２）には、特許文献１と同様に透明材料からなる前面基板とこれに対向して設けられた背面基板との間の空間に、絶縁性液体と所定極性に帯電された着色電気泳動粒子を保持した構造とし、背面基板上の左右に設けられた第１の電極と第２の電極に異なる電圧を印加することで、着色電気泳動粒子を左右に泳動させることにより、表示を行う表示セルを用いた表示装置が記載されている。この特許文献２によると、第１、第２の電極への電圧印加時間を制御することでも一方の電極から他方の電極に着色電気泳動素子を一部だけ移動させることができるため、中間調表示が可能である。
【０００７】
しかし、特許文献２では着色電気泳動粒子の移動が左右方向の一次元であるため、例えば着色電気泳動粒子が第１の電極上にあるオフの状態と第２の電極上にあるオンの状態との間の濃度差、すなわちダイナミックレンジを大きくとることができず、結果的に階調数を多くとることができない。また、オフからオン、オンからオフにそれぞれ遷移するのに、着色電気泳動粒子がほぼ表示セルサイズだけ移動する必要があるため、オフからオン、オンからオフへの遷移時間が長くかかり、表示の応答性が悪いという問題がある。
【０００８】
一方、電気泳動を利用してフルカラー表示を可能にした表示装置の例は、例えば特開２０００−３５５９８号公報（特許文献３）に記載されている。しかし、この特許文献３の表示装置では、３原色のいずれかの色に着色された分散媒と、３原色とは異なる色に着色された電気泳動粒子を封入したマイクロカプセルを基板上に平板形状（２次元状）に多数配置することでフルカラー表示を実現するため、カラー表示の解像度がモノクロ表示の場合の１／３に低下してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開平９−２１１４９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２０２８０４号公報
【特許文献３】特開２０００−３５５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来の電気泳動を利用した表示装置のうち電気泳動粒子が電極上を覆うか覆わないかの二値表示を行う特許文献１に記載の装置では、階調表示ができないという問題があり、また着色電気泳動粒子をセルの左右に移動させて表示を行う特許文献２に記載の装置では、階調表示はある程度可能であるが、表示コントラスト及び応答性が低いという問題点があり、さらに特許文献３に記載されている色の異なるマイクロカプセルを平板形状に配列してフルカラー表示を行う装置では、カラー表示の解像度が低いという問題点があった。
【００１０】
本発明は薄板状に構成でき、階調表示と高コントラストかつ応答性に優れた表示が可能であって、高解像度のフルカラー表示を実現できる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明は第１に複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示装置において、各表示セルは、透明材料からなる前面基板と、前記前面基板に対向して設けられた背面基板と、前記前面基板及び背面基板間に保持され、所定極性に帯電されると共に、電気力により泳動可能な複数の着色泳動粒子と、前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、  前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の電極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の電極の面積より大きい面積を有する第２の電極と、前記第１及び第２の電極に入力される映像信号に応じて変化する電圧を印加する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の電極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する静電気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする表示装置。
【００１２】
本発明は、第２に複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示パネルを少なくとも三層積層して構成されるカラー表示装置において、各表示セルは、透明材料からなる前面基板と、前記前面基板に対向して設けられた透明材料からなる背面基板と、前記前面基板及び背面基板間に保持され、所定極性に帯電されると共に、電気力により泳動可能であって各層の前記表示パネルで異なる色を持つ複数の着色泳動粒子と、前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の電極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の電極の面積より大きい面積を有する第２の電極と、前記第１及び第２の電極に入力される映像信号に応じて変化する電圧を印加する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の電極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する静電気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、第３に複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示装置において、各表示セルは、透明材料からなる前面基板と、前記前面基板に対向して設けられた背面基板と、前記前面基板及び背面基板間に保持され、磁化されると共に、磁気力により泳動可能な複数の着色泳動粒子と、前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の磁極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の磁極の面積より大きい面積を有する第２の磁極と、前記第１及び第２の磁極を入力される映像信号に応じて電気的または機械的に駆動する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の磁極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する磁気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、第４に複数の表示セルをマトリクス状に配列して構成される表示パネルを少なくとも三層積層して構成されるカラー表示装置において、各表示セルは、透明材料からなる前面基板と、前記前面基板に対向して設けられた透明材料からなる背面基板と、前記前面基板及び背面基板間に保持され、磁化されると共に、電気力により泳動可能であって各層の前記表示パネルで異なる色を持つ複数の着色泳動粒子と、前記着色泳動粒子が入力される映像信号に応じて前記前面基板及び背面基板の面内方向中央部に凝集する第１の状態と、該面内方向に拡散する第２の状態、及び該第１の状態と第２の状態との中間の複数の第３の状態を選択的にとるように、前記着色泳動粒子の泳動を制御する泳動制御手段とを備え、前記泳動制御手段は、前記背面基板上の中央部に形成され、前記着色泳動粒子の色と同じ色に着色された第１の磁極と、前記背面基板上の周辺部に形成され、前記第１の磁極の面積より大きい面積を有する第２の磁極と、前記第１及び第２の磁極を入力される映像信号に応じて電気的または機械的に駆動する駆動手段とを有し、前記第１及び第２の磁極を介して前記着色泳動粒子に前記映像信号に応じて変化する磁気力を作用させることにより、前記第１、第２及び第３の状態を選択的にとるように前記着色泳動粒子の泳動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば薄板状に構成でき、階調表示と高コントラスト及び応答性に優れた表示が可能であり、また高解像度のフルカラー表示を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
［第１の実施形態］  
（表示セルの構成）  
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置を構成する画素と呼ばれる一つの表示セル１００の構成を示している。表示装置は、この表示セル１００を例えば３００ｄｐｉ相当の密度でマトリクス状に多数配列することによって構成される。
【００１７】
この表示セル１００の構成について説明すると、まず透明材料からなる例えば１００μｍ径の前面基板１０１に対向して、同じく透明材料からなる１００μｍ径の背面基板１０２が所定の距離隔てて平行に配置されている。これら前面基板１０１と背面基板１０２間の周辺部に、隣接する表示セル間を隔離するための例えば高さが２０μｍ程度の隔壁１０３が両基板１０１，１０２に対して垂直に設けられている。
【００１８】
背面基板１０２の内面（前面基板１０１に対向する面）上には、中央部に位置して例えば円形状の第１の電極１０４が形成され、さらに第１の電極１０４の周囲に位置して例えば円環状の第２の電極１０５が形成されている。すなわち、第１及び第２の電極１０４，１０５は同心円状に形成されている。ここで、第１の電極１０４の面積に対して、第２の電極１０５の面積の方が大きく設定されている。
【００１９】
なお、第１の電極１０４は円形以外に例えば矩形であってもよく、ハニカム構造であってもよい。また、第２の電極１０５も第１の電極１０４の形状に合わせて例えば矩形であってもよい。
【００２０】
背面基板１０２の内面上には電極１０４，１０５の上を覆うように透明絶縁層１０６が形成されている。透明絶縁層１０６の表面には、凹凸群１０７が形成されている。前面基板１０１と背面基板１０２及び隔壁１０３で囲まれた空間に、透明絶縁性液体１０８と１μｍ径程度の微小な多数の着色電気泳動粒子１０９が保持されている。第１及び第２の電極１０４，１０５には、表示セル１００を駆動するためのセルドライバ１１０が接続されている。
【００２１】
絶縁層１０６は、表面の凹凸群１０７によって着色電気泳動粒子１０９を背面基板１０２の面内方向に均一に拡散させるための拡散部材を構成している。凹凸群１０７による着色電気泳動粒子１０９の均一拡散作用は、次の通りである。  
凹凸群１０７は、着色電気泳動粒子１０９の粒子サイズと同程度か、それよりも大きい周期で形成される。第１及び第２の電極１０４，１０５に所定の電圧を印加することによって生成される静電気力で、着色電気泳動粒子１０９が電気泳動により前面基板１０１及び背面基板１０２の面内方向に移動すると、複数の着色電気泳動粒子１０９の一部は凹凸群１０７の凹部に入り込む。凹部に一旦入り込んだ着色電気泳動粒子１０９は、面内方向に移動できなくなる。
【００２２】
こうして着色電気泳動粒子１０９が入りこんだ凹部には、別の着色電気泳動粒子１０９が入り込むことは不可能になり、さらに静電気力により移動する。そして、移動中に着色電気泳動粒子１０９が入り込んでいない凹部があると、そこに入り込む。このような原理によって、着色電気泳動粒子１０９は前面基板１０１及び背面基板１０２の面内方向において均一に拡散することになる。
【００２３】
前面基板１０１及び背面基板１０２の材料としては、可撓性の透明材料、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）や、ガラスあるいは石英等が用いられる。隔壁１０３の材料としては透明材料、例えば感光性ポリイミドやＰＥＴが用いられる。電極１０４，１０５の材料としては、パターニング可能な透明導電性材料、例えばＩＴＯ（インジウム錫合金）などが用いられる。絶縁層１０６は透明材料であれば良く、例えばポリイミドやＰＥＴなどが用いられる。
【００２４】
表示セル１００の製造方法の一例について説明すると、まず背面基板１０２上に例えばＩＴＯ膜を形成し、これをパターニングして第１及び第２の電極１０４，１０５を形成した後、電極１０４，１０５上に絶縁層１０６を形成する。絶縁層１０６の表面に凹凸群１０７を形成するには、例えば絶縁層１０６となるポリイミド膜を形成した後に、フォトリソグラフィー技術を用いて凹凸群１０７を形成する。また、絶縁層１０６の表面に凹凸群１０７を形成する他の方法として、予めプレスによって凹凸群１０７を形成したＰＥＴフィルムを絶縁層１０６として用い、これを電極１０４，１０５上に接着剤を用いて接合してもよい。
【００２５】
次に、背面基板１０２上または絶縁層１０６上に隔壁１０３を形成する。隔壁１０３の材料にポリイミドを用いる場合、ポリイミド膜を形成した後に例えばフォトリソグラフィ技術を用いて隔壁１０３を形成する。隔壁１０３の高さが一回のパターニングで形成可能な高さよりも大きい、例えば２０μｍ程度の場合は、パターニングを数回繰り返すことによって隔壁１０３を形成する。
【００２６】
隔壁１０３の材料としてＰＥＴフィルムを用いる場合は、まずＰＥＴフィルム上に熱融解性の接着層を形成する。この接着層を隔壁１０３の位置に残るようにパターニングした後、基板１０２と接着する。隔壁１０３として利用しない領域のＰＥＴフィルムは、レーザカッタを用いて切除する。このとき隔壁１０３の位置は、必ずしも表示セル１００同士を完全に分割する必要はなく、例えば一筆書きでＰＥＴフィルムを切除してもよい。また、表示セル１００同士を区切る隔壁１０３が全く無い場合は、表示セル１００を配列した表示パネルの端部にのみ隔壁１０３を形成すればよい。
【００２７】
次に、隔壁１０３の内側に透明絶縁性液体１０８と着色電気泳動粒子１０９を充填する。透明絶縁性液体１０８としては、例えばシリコンオイル、トルエン、キシレン等を用いることができる。着色電気泳動粒子１０９の材料は透明絶縁性液体１０８内で帯電可能な材料であれば良く、例えば特開平１１−２０２８０４号公報によればポリスチレンとカーボンの混合物を用いている。
【００２８】
次に、前面基板１０１の内面（背面基板１０２に対向する面）上に熱融解性の接着層を形成する。そして、前面基板１０１を背面基板１０２と対向させたときに隔壁１０３の位置にのみ接着層が残るように、この接着層をパターニングした後、前面基板１０１と背面基板１０２を加熱して張り合わせることにより、図１の表示セル１００が完成する。
【００２９】
以下、本実施形態の表示セル１００の動作原理について説明する。  
本実施形態の表示セル１００では、セルドライバ１１０により入力される映像信号に応じて電極１０４，１０５に所定の電圧を印加することで、透明絶縁性液体１０８中で着色電気泳動粒子１０９の電気泳動を生じさせる。すなわち、着色電気泳動粒子１０９を映像信号に応じて図１（ａ）に示すように第１の電極１０４上（前面基板１０１及び背面基板１０２の面内方向中央部）に凝集する第１の状態と、図１（ｃ）に示すように面内方向に全体的に拡散する第２の状態、及びこれら第１の状態と第２の状態との中間の図１（ｃ）に示す第３の状態のいずれかの状態を選択的にとるように泳動させることにより表示を行う。
【００３０】
より具体的には、着色電気泳動粒子１０９は予め所定極性に帯電され、正電荷または負電荷を保持しているとする。ここで、セルドライバ１１０によって第１の電極１０４に着色電気動粒子１０９の帯電極性とは逆極性の電圧を印加し、第２の電極１０５に着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と同極性の電圧を印加すると、着色電気泳動粒子１０９と電極１０４，１０５間に発生する静電気力によって、図１（ａ）に示すように着色電気泳動粒子１０９を第１の電極１０４上に吸着することができる。すなわち、着色電気泳動粒子１０９は第１の電極１０４との間では静電吸引力が生じ、第２の電極１０５との間では静電反発力が生じる。この第１の状態は、表示セル１００がいわゆるオフ（最小階調レベル）の状態である。
【００３１】
一方、印加電圧の極性を反転させ、第１の電極１０４に着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と同極性の電圧を印加し、第２の電極１０５に着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と逆極性の電圧を印加すると、着色電気泳動粒子１０９と電極１０４，１０５間に上記と逆向きの静電気力が発生し、着色電気泳動粒子１０９は第２の電極１０５上に引き寄せられる。このとき、着色電気泳動粒子１０９は図１（ｃ）に示すように凹凸群１０７によって面内方向に均一に拡散するため、第１の電極１０４と第２の電極１０５上に均一に吸着する。この第２の状態は、表示セル１００がいわゆるオン（最大階調レベル）の状態である。
【００３２】
従って、着色電気泳動粒子１０９と第１の電極１０４を近い色、例えば共に黒色にし、第２の電極１０５をこれと異なる色、例えば白色にしておけば、ユーザが透明の前面基板１０１側から表示セル１００を観測した場合、図１（ａ）に示す第１の状態（オフ状態）では表示は白、また図１（ｃ）に示す第２の状態（オン状態）では表示は黒となって、白黒表示が可能となる。すなわち、第１の状態では図１（ａ）に示したように着色電気泳動粒子１０９が小さな第１の電極１０４上に凝集するため、前面基板１０１側から観測した場合、表示セル１００全体としては着色電気泳動粒子１０９はほとんど見えず、視覚的には第２の電極１０５が認識される。また、第２の状態では図１（ｃ）に示したように着色電気泳動粒子１０９が表示セル１００全体にわたって面内方向に均一に拡散するため、表示セル１００全体としては着色電気泳動粒子１０９の黒が視覚的に認識されることになる。
【００３３】
また、第１の電極１０４、第２の電極１０５を着色せずに透明電極とし、透明絶縁層１０６の代わりに白色絶縁層を用いることによっても、白黒表示を行うことが可能である。後者の方法によると、第１の電極１０４と第２の電極１０５を異なる色に着色する手間を省くことができ、製造プロセスが容易になる。
【００３４】
このように本実施形態の表示セル１００は白黒表示などの二値表示にも適用できるが、図１（ｂ）のように図１（ａ）と図１（ｃ）の中間の状態をとることにより、中間調を表現することもできる。すなわち、セルドライバ１１０によって第１及び第２の電極１０４，１０５に電圧を印加する時間を短くすると、着色電気泳動粒子１０９が図１（ａ）のように第１の電極１０４上にのみ凝集することもなく、かつ図１（ｃ）のように面内方向において第１及び第２の電極１０４，１０５上に均一に拡散することもない図１（ｂ）に示す第３の状態となる。
【００３５】
具体的には、セルドライバ１１０によって着色電気動粒子１０９の帯電極性とは逆極性の電圧を第１の電極１０４に印加し、着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と同極性の電圧を第２の電極１０５に印加した第１の状態から、印加電圧の極性を反転させて、着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と同極性の電圧を第１の電極１０４に印加し、着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と逆極性の電圧を第２の電極１０５に印加する際の電極１０４，１０５への電圧印加時間を短くすることにより、着色電気泳動粒子１０９が面内方向に均一に拡散する第２の状態となる前に、第１及び第２の電極１０４，１０５の電位を等しくする。この場合、第１の状態において第１の電極１０４上に凝集していた着色電気泳動粒子１０９のうちの一部だけが第２の電極１０５の方に吸引されることになる。
【００３６】
逆に、セルドライバ１１０によって着色電気動粒子１０９の帯電極性と同極性の電圧を第１の電極１０４に印加し、着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と逆極性の電圧を第２の電極１０５に印加した第２の状態から、印加電圧の極性を反転させて、着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と逆極性の電圧を第１の電極１０４に印加し、着色電気泳動粒子１０９の帯電極性と同極性の電圧を第２の電極１０５に印加する際の電極１０４，１０５への電圧印加時間を短くすることにより、着色電気泳動粒子１０９のほとんど全てが第１の電極１０４上に凝集する第１の状態となる前に、第１及び第２の電極１０４，１０５の電位を等しくする。この場合には、第２の状態において面内方向に均一に拡散していた着色電気泳動粒子１０９のうちの一部だけが第１の電極１０４の方に吸引されて凝集することになる。
【００３７】
これら第３の状態では、前面基板１０１側の観察者からは表示セル１００の中央部が着色電気泳動粒子１０９の存在により着色して見え、それ以外の部分は透明に見える。このとき表示セル１００全体の面積に対して、着色して見える部分の面積の割合に応じた濃度の中間調が表現されることになる。ここで、セルドライバ１１０によって第１及び第２の電極１０４，１０５に電圧を印加する時間を映像信号レベルに応じて多段階に変化させると、この第３の状態において着色電気泳動粒子１０９が分布する面積、つまり表示セル１００の着色して見える部分の面積が段階的に変化するので、所望の階調レベル数の中間調を表現することができ、それによって後述するフルカラー表示も容易に可能となる。
【００３８】
また、着色電気泳動粒子１０９は、表示セル１００内での面内方向の二次元的な泳動によって第１、第２及び第３の状態をとり、第１の状態では面内方向中央部の小さな一点に凝集し、第２の状態では面内方向にセル１００全体にわたって拡散するため、第１の状態と第２の状態との表示濃度差、すなわちコントラストを大きくとることができる。しかも、第１の状態と第２の状態との間で茶ゆく色電気泳動粒子１０９が移動する距離は表示セル１００のサイズのほぼ半分でよいので、表示の応答性が向上する。
【００３９】
さらに、本実施形態の表示セル１００では前述したように絶縁層１０６の表面に形成した拡散凹凸群１０７によって、第２の状態においては着色電気泳動素子１０９を面内方向に均一に拡散できるので、第２の状態をほぼ完全にかつ安定してオフの状態とすることができる。従って、最大階調レベルを安定に得ることが可能となり、良好な階調表現を実現することができる。
【００４０】
図２は、図１に示した表示セル１００をマトリクス状に配列して構成される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂを積層してカラー表示パネル１２０を構成し、これを駆動回路２００によって駆動することによりフルカラー表示を行う表示装置の概略を示している。
【００４１】
表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂは、図３に示すようにそれぞれＲ，Ｇ，Ｂに着色した電気泳動粒子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂを用い、かつ前面基板１０１と背面基板１０２及び隔壁１０３を全て透明材料により形成した表示セルをマトリクス状に配列して構成されている。表示パネルＲ，１２１Ｇ，１２１Ｂでは、それぞれ図１で説明した方法により中間調を実現することにより、例えば図２で上側から観察者が見た場合、フルカラー画像が表示される。この場合、表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂが積層されているため、フルカラー表示においてもモノクロ表示の場合と同様に、表示セルの配列密度と同じ高い解像度を実現でき、高精細なフルカラー表示が可能となる。
【００４２】
図３では、表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂを各々の表示セル１００の中心を一致させて積層しているが、表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂを各々の表示セル１００の面内方向位置を互いに少しずつ、具体的には前述した隔壁１０３の厚み分程度ずらせて配置するようにしてもよい。  
このようにすると、特に表示セル１００が図１のように円形の場合、表示に寄与しない隔壁１０３の存在によって全く着色表示されない部分が少なくなるため、表示密度が向上するという利点がある。
【００４３】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂにそれぞれ着色した着色電気泳動粒子１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂの代わりに補色系、すなわちシアン、マゼンタ、イエローにそれぞれ着色した着色電気泳動粒子を用いることもできる。
【００４４】
図４は、表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂのうちの一つ（符号１２１で代表させている）と、これに対応した駆動回路２００の構成を示している。図４では、表示パネル１２１の各表示セル１００を分かりやすくするために断面で示している。図４に示す駆動回路２００は、信号制御部２０１、電源部２０２、表示パネル１２１の図中左側に配置されたゲート線駆動部２０３、並びに表示パネル１２１の図中上下にそれぞれ配置された低電圧側データ線駆動部２０４及び高電圧側データ線駆動部２０５を主体として構成されている。各表示セル１００セルドライバ１１０には、低電圧用デマルチプレクサ１１１と高電圧用デマルチプレクサ１１２が設けられている。
【００４５】
ゲート線駆動部２０３は、各表示セル１００のセルドライバ１１０に一対ずつ接続されたゲート線２０６の各一端に接続されている。低電圧側データ線駆動部２０４及び高電圧側データ線駆動部２０５は、各表示セル１００のセルドライバ１１０に接続された低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８の各一端にそれぞれ接続されている。
【００４６】
信号制御部２０１は外部から入力される映像信号及び同期信号に基づいて、ゲート線駆動部２０３と低電圧側データ線駆動部２０４及び高電圧側データ線駆動部２０５を制御する。信号制御部２０１に入力される映像信号は、Ｒの表示パネル１２１Ｒの場合はＲ信号であり、同様にＧの表示パネル１２１Ｇの場合はＧ信号、Ｂの表示パネル１２１Ｂの場合はＢ信号である。
【００４７】
低電圧側データ線駆動部２０４及び高電圧側データ線駆動部２０５は、信号制御部２０１により制御されることによって、信号制御部２０１に入力される映像信号の１フレームに一回ずつそれぞれ低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８に所定の電圧を印加する。この場合、中間調を表現するために、低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８への電圧印加時間は、映像信号のレベルに応じて制御される。ゲート線駆動部２０３は、信号制御部２０１により制御されることによって、低電圧側データ線駆動部２０４及び高電圧側データ線駆動部２０５が低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８に所定の電圧をそれぞれ印加したときに、それらの低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８に接続されているセルドライバ１１０を介して第１及び第２の電極１０４，１０５に映像信号に対応した電圧を印加する。
【００４８】
図５は、セルドライバ１１０の内部構成を表示セル１００と共に示している。セルドライバ１１０は図４でも説明したように、低電圧用デマルチプレクサ１１１と高電圧用デマルチプレクサ１１２からなる。低電圧用デマルチプレクサ１１１は、一対のゲート線２０５上の電位を反転させるインバータＩ１，Ｉ２と、インバータＩ１，Ｉ２の出力によってオン／オフする一対のＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２から構成される。高電圧用デマルチプレクサ１１２は、一対のゲート線２０５上の電位によってＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２とは相補的にオン／オフする一対のＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４から構成される。このような構成の駆動回路２００によって、表示セル１００内の第１及び第２の電極１０４，１０５には例えば次のようにして電圧が印加される。
【００４９】
今、一対のゲート線２０６の一方（図中上側）に“１”（例えば５Ｖ）、他方（図中下側）に“０”（例えば０Ｖ）を与えると、第１の電極１０４には高電圧側データ線２０８からＭＯＳトランジスタＭ３を介して高電圧が印加され、第２の電圧１０５には低電圧側データ線２０７からＭＯＳトランジスタＭ２を介して低電圧が印加される。このとき着色電気泳動粒子１０９を負極性に帯電させておくと、着色電気泳動素子１０９と第１の電極１０４との間により大きな静電吸引力が発生するので、図１（ａ）に示したように着色電気泳動粒子１０９はほとんどが第１の電極１０４上に引き寄せられ、最終的には電極１０４上に凝集する。この状態では表示セル１００はオフであり、何ら表示はなされない。
【００５０】
逆に、一対のゲート線２０６の一方（図中上側）に“０”（例えば０Ｖ）、他方（図中下側）に“１”（例えば５Ｖ）を印加した場合は、第１の電極１０４には低電圧側データ線２０７からＭＯＳトランジスタＭ１を介して低電圧（着色電気泳動粒子１０９が負極性に帯電されている場合、負極性の電圧）が印加され、第２の電極１０５には高電圧側データ線２０８からＭＯＳトランジスタＭ４を介して高電圧（着色電気泳動粒子１０９が負極性に帯電されている場合、正極性の電圧）が印加される。このときは負極性に帯電された着色電気泳動粒子１０９と第２の電極１０４との間に静電吸引力が発生するので、着色電気泳動粒子１０９は第２の電極１０５上に引き寄せられ、やがて凹凸群１０７によって面内方向に均一に拡散される。この状態では表示セル１００がオンであり、前面基板１０１側からは着色電気泳動粒子１０９の色（Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか）が最大濃度で見えることになる。
【００５１】
低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８への電圧印加時間は、信号制御部２０１に入力される映像信号レベルに応じて制御される。ここで、例えば映像信号レベルが最小レベルのときは、第１の電極１０４への高電圧の印加時間及び第２の電極１０５への低電圧の印加時間が最大となり、映像信号レベルが最大レベルのときは、第１の電極１０４への低電圧の印加時間及び第２の電極１０５への高電圧の印加時間が最大となるので、前者の場合は図１（ａ）のようにオフ、後者の場合は図１（ｃ）のようにオンとなる。
【００５２】
映像信号レベルが最小レベルと最大レベルの中間のいずれかのレベルになると、それに応じて低電圧側データ線２０７及び高電圧側データ線２０８への電圧印加時間が短くなるので、着色電気泳動粒子１０９は図１（ｂ）に示したように一部が第１の電極１０４上に凝集し、他の一部が第２の電極１０５上に引き寄せられて拡散した状態となる。この状態では表示セル１００がオンとオフの中間の状態となるため、前面基板１０１側からは着色電気泳動粒子１０９の色（Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか）が映像信号のレベルに応じた濃度で見えることになる。
【００５３】
一方、一対のゲート線２０６の両方に“１”（例えば５Ｖ）を印加した場合は、第１及び第２の電極１０４，１０５には、高電圧側データ線２０８からＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４を介して共に高電圧が印加される。従って、着色電気泳動粒子１０９には面内方向への静電気力はほとんど作用しないが、第１及び第２の電極１０４，１０５へ引き寄せられ力が作用することにより、着色電気泳動粒子１０９はそれ以前の状態に保持される。この場合、着色電気泳動粒子１０９は第１及び第２の電極１０４，１０５へ引き寄せられる力の作用によって、凹凸群１０７の凹部の間に安定に保持されるという効果もある。これによって、安定した静止画の表示を行うことが可能となる。
【００５４】
このようにして表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂでは、それぞれに入力される映像信号（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）に応じた濃度でＲ，Ｇ，Ｂの映像が表示される。従って、図２及び図３のように表示パネル１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂを重ねてカラー表示パネル１２０を構成することにより、フルカラー表示を行うことが可能となる。
【００５５】
なお、本実施形態のように着色電気泳動粒子１０９を第２の電極１０５上に引き寄せた状態で図１（ｃ）に示すように面内方向に均一に拡散させる手段として凹凸群１０７を用いる構成においては、図１（ｃ）のオンの状態から図１（ａ）のオフの状態または図１（ｂ）のオンとオフの中間の状態、あるいは静止画を表示する状態に移行させる場合、第１及び第２の電極１０４，１０５に共に低電圧を一旦印加して、着色電気泳動粒子１０９を凹凸群１０７から離した後に、変化させる状態べきに応じて印加する電圧を変化させることが望ましい。
【００５６】
上述したような複数の表示パネルを積層した表示装置を製造する場合には、各表示パネルを個別に作成した後、張り合わせてもよいが、下層の表示パネルの第１の基板１０１の表面に接着層をパターニングした後、上層の表示パネルの第２の基板１０２を形成するプロセスをとることもできる。この製造方法によれば、各層の表示パネルを作成した後に張り合わせる工程を省略することができ、下層の表示パネルの隔壁１０３のパターンを観察しながら、上層の表示パネルの電極１０４，１０５のパターニングを行うことができるため、上層の表示パネルと下層の表示パネルのアライメントが容易になる。
【００５７】
［第２の実施形態］  
図６は、本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、表示セル１００内において着色電気泳動粒子１０９を毛細管現象を利用して面内方向に均一に拡散させる種々の例について示している。
【００５８】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）においては、それぞれ同心円状の第１及び第２の電極１０４，１０５の半径方向に沿って、つまり第１の電極１０４から第２の電極１０５に向かって、放射状に形成された透明材料からなる拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４が配設されている。拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４は図１で示した絶縁層１０６の上に形成され、その厚さは隔壁１０３と同じか、第１及び第２の基板１０１，１０２と拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４との間に着色電気泳動粒子１０９が入り込まない程度とする。
【００５９】
拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４の形成法としては、第１の実施形態で説明した製造工程において絶縁層１０６上に拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４となる透明材料膜及び隔壁１０３となるポリイミド膜またはＰＥＴフィルムを形成した後、隔壁１０３の形成と同時に拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４も形成できるようにパターニングを行うか、もしくはレーザカッタで切除を行うようにすればよい。このとき前述した接着層も拡散部材１３１，１３２，１３３，１３４の下に残るようにパターニングする。
【００６０】
図６（ａ）の例では、拡散部材１３１は細長い扇状の形状をしており、一定の間隔で第２の電極１０５上及び絶縁層１０６上に放射状に配列され、各々の間に着色電気泳動粒子１０９を第１及び第２の電極１０４，１０５の半径方向に案内するための流路が形成されている。拡散部材１３１の間隔、つまり流路の幅は着色電気泳動粒子１０９の径と同程度か、それより若干大きい程度が好ましい。
【００６１】
図６（ｂ）の例では、拡散部材１３２は微細な菱形の形状をしており、各々の長さ方向が同心円状の第１及び第２の電極１０４，１０５の半径方向に一致するように形成されており、各々の間に着色電気泳動粒子１０９を第１及び第２の電極１０４，１０５の半径方向に案内するための流路が形成されている。
【００６２】
図６（ｃ）の例は、拡散部材１３３の形状については基本的に図６（ａ）の例と同じであるが、第１及び第２の電極１０４，１０５の半径方向の幅が小さい関係で、拡散部材１３３が電極１０４，１０５に接することなく絶縁層１０６上に直接形成されている点が図６（ａ）と異なる。
【００６３】
図６（ｄ）の例は、拡散部材１３４の形状に関しては基本的に図６（ｂ）の例と同じであるが、図６（ｃ）と同様に第１及び第２の電極１０４，１０５の半径方向の幅が小さい関係で、拡散部材１３４のうち半径方向両端に位置するもの以外は電極１０４，１０５に接することなく絶縁層１０６上に直接形成されている点が図６（ｂ）と異なっている。
【００６４】
［第３の実施形態］  
次に、本発明の第３の実施形態として、表示セル１００内において着色電気泳動粒子１０９を面内方向に均一に拡散させる他の方法について説明する。  
本実施形態では、予め帯電している着色電気泳動粒子１０９の電荷量を不均一にすることによって、着色電気泳動粒子１０９の均一な拡散を実現する。すなわち、電荷量を不均一にすると第１及び第２の電極１０４，１０５によって着色電気泳動粒子１０９に働く静電気力が各々の粒子で不均一になり、電極１０４，１０５に電圧を印加する時間が一定でも、その時間内に移動可能な距離が不均一となる。従って、着色電気泳動粒子１０９の持つ電荷量を一定の分散で不均一にすると、着色電気泳動粒子１０９を均一に拡散させることができる。
【００６５】
［第４の実施形態］  
次に、本発明の第４の実施形態として、表示セル１００内において着色電気泳動粒子１０９を面内方向に均一に拡散させる更に別の方法について説明する。
【００６６】
本実施形態では、表示パネル１００の一部、この例では背面基板１０２の裏面に加振機構としてＰＺＴ振動素子等からなる超音波発生器１４１を接着し、第１及び第２の電極１０４，１０５に電圧を印加する間に、超音波発生器１４１を駆動回路１４２によって駆動させることにより超音波を発生させる。この超音波により着色電気泳動粒子１０９は振動エネルギーを得て面内方向に拡散することになる。加振機構としては、超音波発生器１４１以外のものを使用することも可能である。
【００６７】
なお、第１〜第４の実施形態で説明した４つの方法を適宜２つ以上組み合わせて着色電気泳動粒子１０９を面内方向に拡散させてることも可能である。また、着色電気泳動粒子１０９の拡散は、必ずしも完全に均一である必要はない。観察者が見て均一であると判断できる程度の均一性が保たれていれば、十分である。
【００６８】
［第５の実施形態］  
図８は、本発明の第５の実施形態に係る表示セルの構成を示す断面図である。本実施形態では、第１の電極１０４については第１の実施形態と同様に背面基板１０２上に形成されているが、第２の電極１０５は前面基板１０１の内面上に形成されている。すなわち、第１の電極１０４と第２の電極１０５は対向して配置されている。本実施形態によると、第１及び第２の電極１０４，１０５のアライメントは第１の実施形態より困難となるが、着色電気泳動粒子１０９の拡散性が向上し、表示セルのオン状態での表示濃度（最大階調レベル）をより高く、かつ均一化することができる。
【００６９】
次に、本実施形態に係る製造方法について説明すると、背面基板１０２上に第１の電極１０４を形成し、また図８では図示していないが、図１で説明した凹凸群１０７を有する絶縁層１０６及び隔壁１０３を形成し、さらに隔壁１０３の内側に透明絶縁性液体１０８と着色電気泳動粒子１０９を充填するまでの工程は、第１の実施形態と同様である。
【００７０】
本実施形態では、前面基板１０１上に第２の電極１０５を形成した後、前面基板１０１上の内面上に熱融解性の接着層を形成する。そして、前面基板１０１を背面基板１０２と対向させたときに隔壁１０３の位置にのみ残るように、この接着層をパターニングした後、前面基板１０１と背面基板１０２を加熱して張り合わせることにより、図８の表示セルが完成する。
【００７１】
カラー表示パネルのように複数の表示パネルを積層した表示装置を製造する場合は、各表示パネルを個別に作成した後、張り合わせてもよいが、下層の表示パネルの第１の基板１０１の表面に接着層をパターニングした後、上層の表示パネルの第２の基板１０２を形成するプロセスをとることもできる。
【００７２】
最後に、第１及び第２の基板１０４，１０５とセルドライバ１１０を結線した後、図１０に示したように表示パネルの観測者から見る側と反対側、つまり背面基板１０２が設けられた側に白色などの着色スクリーンを接着することで、表示装置を製作する。
【００７３】
［第６の実施形態］  
次に、本発明の第６の実施形態として、中間調表現を行う他の方法について説明する。図９は、本実施形態に係る表示パネル部の構成を示しており、面積（面内方向の大きさ）の小さい表示セル１００Ａからなる第１の表示パネルと、面積の大きい第２の表示セル１００Ｂからなる第２の表示パネルを表示セル１００Ａと表示セル１００Ｂが面内方向の同じ位置で重なるように積層して構成される。面内方向で同じ位置にある表示セル１００Ａと表示セル１００Ｂは、図示しない駆動回路によって同じ映像信号によって駆動されるものとする。
【００７４】
ここで、表示セル１００Ａ，１００Ｂのそれぞれは中間調を表現することはできない構成であっても、中間調を表示することができる。すなわち、本実施形態では基本的に大きい方の表示セル１００Ｂのオン、オフによって最大階調レベルと最小階調レベルを実現する。このとき、小さい方の表示セル１００Ａでは着色電気泳動粒子を第１の電極上に凝集させ、オフの状態とすることにより、表示パネル１００Ａ側から観測した場合、表示セル１００Ｂのみが見えるようにする。
【００７５】
次に、小さい方の表示セル１００Ａにおいて着色電気泳動粒子を面内方向に均一に拡散させてオンの状態にすると、表示パネル１００Ａ側から観測した場合、表示セル１００Ａが着色して見え、さらに表示セル１００Ｂの表示セル１００Ａより外側の部分が見えるので、この状態で中間調が表示されることになる。
【００７６】
従って、本実施形態における階調レベル数は、表示セル１００Ａ，１００Ｂのそれぞれがオンとオフの二値の状態しかとれない場合でも、４階調とることができる。この考え方を拡張して面積の異なる表示セルを面積の広い順に順次積層することにより、さらに階調レベル数を増やすことができる。
【００７７】
また、表示セルのサイズが同じ複数の表示パネルを積層して中間調表示を行うことも可能である。その場合、各層の表示パネルで面内方向において同一位置の表示セルで一つの画素単位を構成し、一つの画素単位のうちの着色電気泳動粒子が拡散した表示セルと第１の電極上に凝集した表示セルの比率により中間調を実現することができる。
【００７８】
さらに、このように表示セルのサイズが同じ複数の表示パネルを積層する場合に、各層の表示セルの面内方向位置を互いに少しずつ、具体的には前述した隔壁１０３の厚み分程度ずらせるようにしてもよい。このようにすると、表示に寄与しない隔壁１０３が表示の影になるのを防止して、より明るい表示を可能とすることができる。
【００７９】
本実施形態においても、各層の表示パネルを積層する方法として第１の実施形態で述べた製造方法を用いることで、製造工程が簡単となる上、各層の表示パネル間のアライメントが容易となる。
【００８０】
［第７の実施形態］  
図１０は、本発明の第７の実施形態として、任意の背景色をつける方法について示したものであり、表示パネル１０００の観測者の見る側と反対側、つまり前述した背面基板１０２が設けられた側に、例えば白色の着色スクリーン１５０を例えば背面基板１０２に接着して配置している。
【００８１】
このように着色スクリーン１５０を配置することで、白色などの任意の背景色を設定することができ、それによって中間調を表現することがより容易となり、また例えば第１の実施形態のようにカラー表示を行う場合には、より鮮明なカラー表示を行うことができる。
【００８２】
［第８の実施形態］  
図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の第８の実施形態に係る表示セル３００の構成を示す断面図と平面図である。前面基板３０１、背面基板３０２、隔壁３０３、及び凹凸群３０７を有する絶縁層３０６については、第１の実施形態と基本的に同様である。
【００８３】
本実施形態では、前面基板３０１と背面基板３０２及び隔壁３０３で囲まれた空間内に、常磁性液体３０８と着色磁気泳動粒子３０９が封入されている。着色磁気泳動粒子３０９は、例えばフェライトのような強磁性材料からなる磁性粉が用いられる。
【００８４】
背面基板３０２の裏面には、中央部に位置して一つの第１の磁極３０４が配置され、また周辺部に位置して複数の第２の磁極３０５が配置されている。第１及び第２の磁極３０４，３０５はそれぞれソレノイドからなり、それぞれのソレノイドに印加される電流は、ソレノイド駆動回路３１０によって映像信号に応じて制御され。かつその電流印加時間は映像信号レベルに応じて制御される。
【００８５】
本実施形態の表示原理は、次の通りである。  
ソレノイド駆動回路３１０によって、ソレノイドからなる第１及び第２の磁極３０４，３０５に電流が印加されると、磁性粉である着色磁気泳動粒子３０９は通電された磁極の方向に引き寄せられる。例えば、第１の磁極３０４のソレノイドにのみ電流を流せば、磁極３０４から磁界が発生するため、着色磁気泳動粒子３０９は第１の磁極３０４の位置に引き寄せられる。一方、第２の磁極３０５のソレノイドにのみ電流を流すと、第２の磁極３０５から磁界が発生するので、着色磁気泳動粒子３０９は第２の磁極３０５の位置に引き寄せられる。
【００８６】
ここで、図１１に示されるように第１の磁極３０４の占める面積が第２の磁極３０５に対して十分小さい場合、着色磁気泳動粒子３０９は第１の磁極３０４に電流が印加されているときは凝集、第２の磁極３０５に電流が印加されているときは拡散し、先と同様に表示セルのオン／オフが可能となる。また、これらの電流印加時間を映像信号レベルに応じて変化させることにより、中間調を表示することができる。
【００８７】
本実施形態では、着色磁気泳動粒子３０９を面内方向に均一に拡散させる方法として、絶縁層３０６の表面に形成した凹凸群３０７を用いているが、第２の実施形態や第４の実施形態で説明した方法を同様に用いることもできる。
【００８８】
また、着色磁気泳動粒子３０９を面内方向に均一に拡散させる他の方法としては、着色磁気泳動粒子３０９の磁化量を不均一にしてもよい。このようにすると、第１及び第２の磁極３０４，３０５と着色磁気泳動粒子３０９間の引力が各々の粒子で不均一となり、磁極３０４，３０５のソレノイドに電流を印加する時間が一定でも、その時間内に移動可能な距離が不均一となる。従って、着色磁気泳動粒子３０９の持つ磁化量を一定の分散で不均一にすることによって、着色磁気泳動粒子３０９を均一に拡散させることができる。
【００８９】
［第９の実施形態］  
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る表示セルの断面図である。前面基板３０１、背面基板３０２、隔壁３０３、凹凸群３０７を有する絶縁層３０６、常磁性液体３０８及び着色磁気泳動粒子３０９については、第８の実施形態と同様である。
【００９０】
本実施形態では、背面基板３０２の裏面側には、背面基板３０２の中央部に先端を対向させて一つの第１の磁極３１４が配置され、背面基板３０２の周辺部に先端を対向させて複数の第２の磁極３１５が周方向に一定の間隔で配置されている。第１及び第２の磁極３１４，３１５は例えば磁性材料からなる棒状部材であり、ソレノイド等による磁極移動機構３２０によって、入力される映像信号に応じて、かつ映像信号レベルに応じた量だけ背面基板３２０側に移動される。
【００９１】
本実施形態においては、磁極移動機構３２０により第１及び第２の磁極３１４，３１５と背面基板３０２間の距離を制御することにより、磁性粉である着色磁気泳動粒子３０９は背面板３０２に近い方の磁極の方向に引き寄せられる。例えば、磁極移動機構３２０によって第１の磁極３１４を背面基板３０２に近づけると、磁極３１４と着色磁気泳動粒子３０９間に発生する引力が大きくなり、着色磁気泳動粒子３０９は磁極３１４が配置された位置、つまり中央部に引き寄せられる。一方、磁極移動機構３２０によって第２の磁極３１５を背面基板３０２に近づけると、磁極３１５と着色磁気泳動粒子３０９間に発生する引力が大きくなり、着色磁気泳動粒子３０９は磁極３１５が配置された位置、つまり中央部に引き寄せられる。
【００９２】
ここで、図１２に示されるように第１の磁極３１４の占める面積が第２の磁極３１５に対して十分小さい場合は、着色磁気泳動粒子３０９は第１の磁極３１４が背面基板３０２に近づいている場合は凝集、第２の磁極３１５が背面基板３０２に近づいている場合は拡散し、第１の実施形態と同様に表示セルのオン／オフが可能となる。また、第１及び第２の磁極３１４，３１５と背面基板３０２との間の距離を映像信号レベルに応じて変化させることにより、中間調を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示セルの構成を３つの状態と共に示す断面図
【図２】同実施形態に係るカラー表示装置の概略構成を示す斜視図
【図３】同実施形態に係るカラー表示パネルの構成を示す断面図
【図４】同実施形態における駆動回路の構成を示すブロック図
【図５】同実施形態におけるセルドライバの構成を示す回路図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る表示セルの平面図
【図７】本発明の第４の実施形態に係る表示セル及び加振機構を示す断面図
【図８】本発明の第５の実施形態に係る表示セルの断面図
【図９】本発明の第６の実施形態に係る表示セルの断面図
【図１０】本発明の第７の実施形態に係る表示パネル及び背面スクリーンの構成を示す断面図
【図１１】本発明の第８の実施形態に係る表示セルの構成を示す断面図
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る表示セルの構成を示す断面図
【符号の説明】
【００９４】
１００，１００Ａ，１００Ｂ…表示セル（画素）
１０１…第１の基板
１０２…第２の基板
１０３…隔壁
１０４…第１の電極
１０５…第２の電極
１０６…絶縁層
１０７…凹凸群
１０８…透明絶縁性液体
１０９，１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ…着色電気泳動粒子
１１０…セルドライバ
１１１…低電圧用デマルチプレクサ
１１２…高電圧用デマルチプレクサ
１２０…カラー表示パネル
１２１Ｒ…赤表示パネル
１２１Ｇ…緑表示パネル
１２１Ｂ…青表示パネル
２００…駆動回路
２０１…信号制御部
２０２…電源部
２０３…ゲート線駆動部
２０４，２０５…データ線駆動部
２０６…ゲート線
２０７…低電圧側データ線
２０８…高電圧側データ線
１３１〜１３４…拡散部材
１４１…超音波発生器
１４２…超音波発生器駆動回路
１５０…背面スクリーン
３００…表示セル
３０１…第１の基板
３０２…第２の基板
３０３…隔壁
３０４…第１の磁極
３０５…第２の磁極
３０６…絶縁層
３０７…凹凸群
３０８…常磁性液体
３０９…着色磁気泳動粒子
３１０…ソレノイド駆動回路
３１４…第１の磁極
３１５…第２の磁極
３２０…磁極駆動装置
【図１】
2004157566.tif 000003
【図２】
2004157566.tif 000004
【図３】
2004157566.tif 000005
【図４】
2004157566.tif 000006
【図５】
2004157566.tif 000007
【図６】
2004157566.tif 000008
【図７】
2004157566.tif 000009
【図８】
2004157566.tif 000010
【図９】
2004157566.tif 000011
【図１０】
2004157566.tif 000012
【図１１】
2004157566.tif 000013
【図１２】
2004157566.tif 000014