(57)【要約】【課題】マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）において、帯電粒子の電気泳動に対して閾値特性を与え、表示品位を高める。【解決手段】マイクロカプセル６と帯電粒子２との接触面には、凹部Ａを形成し、帯電粒子２がマイクロカプセル６とより多く面積で接触する構成とする。これによって、従来に比べて両者の間に働くファンデルワールス力が強くなるため帯電粒子２が移動にくくなり、帯電粒子２は印加電圧に対する閾値特性を有するようになる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、前記表示側基板と背部側基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、
前記マイクロカプセル内における前記帯電粒子との接触面には、前記帯電粒子が収まる凹部が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、前記表示側基板と背部側基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、
前記表示側基板と背部側基板の内、少なくとも前記表示側基板の前記マイクロカプセルとの接触面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部が形成され、
前記凹部のマイクロカプセルとの接触面は、凹凸状に形成されている、
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、互いに対向する基板で挟持し、基板間に所定電圧を印加して帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁性の分散媒中に分散した帯電粒子を、電界の作用によって表示面に電気泳動させて集め、分散媒と帯電粒子の光学特性（例えば、色）によって表示を行う表示装置が知られている（以下、「電気泳動ディスプレイ」と言う）。電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に比べ低消費電力・高明度が得られ、更に電力供給無しに表示状態をそのままに維持できるメモリ性を有することから、「電子ペーパ」が実現可能な技術として注目されている。
【０００３】
図６は、帯電粒子を含有する分散媒を封入したマイクロカプセルを用いる、マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイにおける基本構造の一例を示す概念図である。マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイは、分散媒４と帯電粒子２とが封入された直径数十〜１００μｍ程度の複数のマイクロカプセル６を、適当なバインダ８で支持して、ガラス板などの表示側基板２０と背部側基板３０とで挟持する構造を有する。表示側基板２０と背部側基板３０には、それぞれベース基板２６，３６上に電極２２，３２が設けられており、表示側基板２０〜背部側基板３０間に電圧を印加することができる。同図では、観察者Ｕは上方から表示側基板２０を見ることになる。即ち、表示側基板２０の上面が表示面となる。観察者Ｕは表示側基板２０側から見るので、電極２２は透明電極でなければならない。
【０００４】
画素を選択状態にする場合、即ち当該画素を表示状態にする場合は、図６（ａ）に示すように、表示画素の位置の電極２２が、帯電粒子２と逆極性となるように電圧を印加する（図中では電極２２の極性を示す「＋」「−」記号を示している）。電圧が印加されてマイクロカプセル６中に電界が発生すると、帯電粒子２は電気泳動によって表示側基板２０方向に移動し、帯電粒子２が観察者Ｕから視認可能となる。
【０００５】
例えば、帯電粒子２を白、分散媒４を黒の色素で着色したとすると、図６（ａ）の場合、表示面上には当該画素が黒地に白い点として表示された状態となる。画素を非選択状態にする場合、即ち当該画素の表示を消去して非表示状態に戻す場合は、図６（ｂ）に示すように、当該画素の位置の電極２２が帯電粒子２と同極性となるように電圧を印加する。帯電粒子２は電気泳動によって背部側基板３０の方向に移動して、観察者Ｕからは視認できなくなる。即ち、当該画素の位置では分散媒４の色が観察されるようになって消去された状態となる。
【０００６】
上述のようなマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイにおける駆動方法としては、製造の容易さやコストの観点から、単純マトリクス駆動方式（パッシブマトリクス駆動方式とも言う）が有利とされるが、クロストークなどによる表示品位の問題が残る。
【０００７】
即ち、単純マトリクス駆動方式によって任意のＸＹ座標で定義される画素を表示させる方法は、先ずＸ列の電極３２を順次アクティブにする。それと同期してＹ行の電極２２に信号電圧を印加する。両者の電圧差によって帯電粒子２を表示側基板２０の方向に移動させることにより当該画素が表示状態となり、帯電粒子２を背部側基板３０の方向に移動させることにより非表示状態（消去状態）となる。
【０００８】
ところが、表示画素と同列の他の画素及び同行の他の画素では、一方の電極のみに電圧が印加された状態となり、選択電圧には至らない中間的な電圧が印加された、いわゆる半選択状態となる。このため、閾値特性を持たない帯電粒子２は比較的ゆっくりと表示側基板２０の方向に電気泳動する。その為、表示コントラストが徐々に甘くなるといった表示品位の低下が生じてしまう。
【０００９】
こうした単純マトリクス駆動方式における表示品位の問題を回避するために、マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイにおいては、アクティブマトリクス型駆動方式を用いるものが多くなっている。また、Ｘ列またはＹ行の電極の何れかと直交する第３の電極を設けて第３の電圧を加える駆動方式も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１２５５１２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アクティブマトリクス駆動方式は、単純マトリクス駆動方式に比べてコスト高の問題がある。また、Ｘ列またはＹ行の何れかと直交する第３の電極を用いる駆動方式であっても、結局マイクロカプセル自体が同じであるため、帯電粒子が電気泳動する特性は変化しない。このため、半選択状態は依然として存在するという問題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）において、帯電粒子の電気泳動に対して閾値特性を与え、表示品位を高めることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、互いに対向する基板で挟持し、前記基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置であって、前記マイクロカプセル内における前記帯電粒子との接触面には、前記帯電粒子が収まる凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、帯電粒子は、マイクロカプセルの内壁面に設けられた凹部に収まるようにして接触し、マイクロカプセルとより多く面積で接触することになる。そのため、従来に比べて両者の間に働くファンデルワールス力が強くなるため帯電粒子が移動にくくなり、帯電粒子は有る程度電場が強くなって移動を開始するといったように、印加電圧に対して閾値特性を有するようになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、前記表示側基板と背部側基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、前記表示側基板と背部側基板の内、少なくとも前記表示側基板の前記マイクロカプセルとの接触面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部が形成され、前記凹部のマイクロカプセルとの接触面は、凹凸状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、少なくとも表示側基板の挟持面側にはマイクロカプセルが収まる凹部が設けられており、更にマイクロカプセルとの接触面は凹凸状に形成されている。従って、マイクロカプセルと基板で挟持すると、マイクロカプセルが凹部に収まるとともに、マイクロカプセルの壁部の外面が凹凸状の面の形状に応じて変形し、マイクロカプセルの内面にも凹凸が生じる。
従って、マイクロカプセル内では、帯電粒子が内壁面に生じた凹凸の凹部に収まるようにしてマイクロカプセルとより多く面積で接触することになる。従来に比べてマイクロカプセルと帯電粒子の間に働くファンデルワールス力が強くなるため帯電粒子が移動にくくなり、帯電粒子はある程度電場が強くなって移動を開始するといったように、印加電圧に対して閾値特性を有するようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
次に図１〜図５を参照して、本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。尚、電極に電圧を印加する制御機構及び制御方法等は、公知の電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）と同様の単純マトリクス駆動方式によって実現可能であり、ここでの説明は省略する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図である。同図に示すように、電気泳動ディスプレイは、帯電粒子２を含有する分散媒４が封入された複数のマイクロカプセル６を、互いに対向する基板（表示側基板２０と背部側基板３０）で挟持し、電極部２２，３２によって前記基板間に所定電圧を印加して帯電粒子２を電気泳動させる。同図では、表示側基板２０の上面側が表示面となり、帯電粒子２が電気泳動によって表示側基板２０側に集まることによって、観察者Ｕに視認されて表示状態となる。
【００１９】
帯電粒子２は、分散媒４の中で帯電状態を保つことのできる粒子であり、その形状は特に問わない。帯電粒子２の色は、材料自身の色であっても良いし適宜着色剤を添加或いは粒子面に積層させても良いが、分散媒４と異なる色となるようにする。具体的には、例えば、ポリエチレンやアクリル樹脂等に公知の着色材を混合したものや、酸化チタン、酸化アルミニウムなどが使用される。そして、材料生来の電荷によって帯電するか、或いは公知の充電剤又は電荷調整剤によって帯電させる。
【００２０】
分散媒４は、可視光線の透過性を有する絶縁性の液体材料である。例えば、シリコンオイルなどの油類、トルエン、パラフィン系炭化水素などが使用される。分散媒４は、帯電粒子２が泳動し易いように低粘度の液体であるのが望ましく、帯電粒子２の分散性を良くするための界面活性剤や、帯電性を制御する帯電制御剤を適宜添加するとしても良い。
【００２１】
マイクロカプセル６は、絶縁性と可視光線の透過性を有する材料からなり、マイクロカプセル６に封入される帯電粒子２及び分散媒４の比率は、帯電粒子２が一方向に集まった時にその色が視認できる程度に決定する。
【００２２】
図２は、本実施の形態におけるマイクロカプセル６の内壁面の状態を示す概念図である。同図（ａ）に示すように、マイクロカプセル６と帯電粒子２との接触面には、凹部Ａが形成されており、帯電粒子２はこの凹部に収まるようにして接触する。
【００２３】
同図（ｂ）に示す従来の状態と比較すると、従来はマイクロカプセル６の内壁面がほぼ均一な平滑面であるために、帯電粒子２とマイクロカプセル６は接点でのみ接触している。これに対して同図（ａ）に示す本実施の形態では、帯電粒子２が凹部に収まることによって結果的にマイクロカプセル６と多くの点で接触するようになる。そのため、本実施の形態の方が従来に比べて両者の間に働くファンデルワールス力が大きくなり、帯電粒子２がマイクロカプセル６の内壁により吸着して動き難い状態となっている。即ち、基板間に電圧を印加しても、ある閾値までは帯電粒子２は吸着されたままとなり、閾値を超えると電気泳動を開始することになる。
【００２４】
図３は、本実施の形態におけるマイクロカプセル６の製造方法の一例を示す概念図である。同図（ａ）に示すように、先ず元になるマイクロカプセル６を、例えば、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂を用いて、例えば、界面重合法や不溶化反応、相分離法、界面沈殿法など公知のカプセル化技術を適宜用いて、帯電粒子２及び分散媒４を封入して形成する。
【００２５】
次に、同図（ｂ）に示すようにマイクロカプセル６をプレス型４０で加熱プレスする。プレス型４０の表面には、公知のケミカルエッチング、パターニング、スタンパーなどによってマイクロカプセル６の納まる型部４２が形成されており、型部４２の表面にはさらに細かな凹凸が形成されている。即ち、プレス型４０でプレスされたマイクロカプセル６の壁部は、加熱によって柔らかくなり凹凸に応じて変形して内壁面側に帯電粒子２が収まる凹部が形成される。
【００２６】
以上の構成によって、帯電粒子２がマイクロカプセル６の内壁面に設けられた凹部に収まるようにして接触し、マイクロカプセル６とより多く面積で接触することになる。そのため、従来に比べて両者の間に働くファンデルワールス力が強くなるため帯電粒子２が移動にくくなり、帯電粒子２は有る程度電場が強くなって移動を開始するといったように、印加電圧に対して閾値特性を有するようになる。
【００２７】
帯電粒子２の移動に閾値が存在することによって、単純マトリクス駆動方式による表示制御が可能となる。これによって、従来のように半選択状態の画素において、選択されていないにもかかわらず帯電粒子が表示面側に移動して表示品位が低下することを防ぎ、高品位な表示を実現することができる。また、単純マトリクス駆動方式による表示制御が可能となることによって、製造コストを抑え、消費電力を削減することも可能となる。
【００２８】
〔第２の実施の形態〕
次に図４を参照して、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。尚、第１の実施の形態と同様の構成要素については、同じ符号を付けその説明は省略するものとする。
【００２９】
図４は、本実施の形態における電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図である。同図に示すように、電気泳動ディスプレイは、帯電粒子２を含有する分散媒４が封入された複数のマイクロカプセル６を、互いに対向する基板（表示側基板２０と背部側基板３０）で挟持し、電極部２２，３２によって前記基板間に所定電圧を印加して帯電粒子２を電気泳動させる。同図では、表示側基板２０の上側が表示面となり、帯電粒子２が電気泳動によって表示側基板２０側に集まることによって、観察者Ｕに視認されて表示状態となる。
【００３０】
同図（ａ）に示すように、本実施の形態における表示側基板２０には、ベース基板２６のマイクロカプセル６との接触面側の面に電極２２と凹部形成層２４とが順に積層して形成されている。
【００３１】
凹部形成層２４は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂など光透過性の材料からなり、公知のケミカルエッチング、パターニング、スタンパーなどによってマイクロカプセル６が収まる凹部２４ａと、該凹部２４ａよりも小さな凹凸部２４ｂとが形成されている。凹部２４ａと凹凸部２４ｂとは、それぞれ同図垂直方向に伸びる溝であっても良いし、面に対してディンプル状に設けられている構成としても良い。
【００３２】
凹部２４ａを所定ピッチで繰り返される周期波面状の溝部として形成する場合、具体的な製法としては、例えば、平板状のベース基板２６に電極２２を作成した後、凹部２４ａを形成する面にフォトレジストをコーティングする。次に、凹部２４ａを形成するピッチでストライプ状の開口部を形成するようにパターニングする。次いで、等方性エッチングを施してパターニングされたストライプ状の開口部を中心とする溝状の凹部を形成する。そして最後に、レジストを除去する。パターニング及びエッチングを適当回数実施することによって、様々な形状の凹部２４ａを形成することができる。尚、凹部２４ａのピッチは、一つの凹部２４に一つのマイクロカプセル６が安定的に収まるように適宜設定する。そして、凹部２４ａの形成後に、同様にして凹凸部２４ｂを形成する。
【００３３】
背部側基板３０は、表示側基板２０と同様に、ベース基板３６に電極２２と対を成す電極３２が形成され、電極３２上面には凹部形成層３４が形成されている。
【００３４】
凹部形成層２４が設けられた表示側基板２０と、同様に凹部形成層３４が設けられた背部側基板３０とでマイクロカプセル６を挟持すると、マイクロカプセル６は凹部２４ａ及び３４ａに収まるようにして挟持され、マイクロカプセル６の壁部はある程度の柔軟性を有しているため、マイクロカプセル６の壁部は凹凸部２４ｂ及び３４ｂに応じて変形し、その内面には凹凸部２４ｂ及び３４ｂに応じた凹凸が生じる。そして、このマイクロカプセル６の内面に生じた凹凸に帯電粒子２が収まるようにして接触し、マイクロカプセル６とより多くの面積で接触することになる。
【００３５】
そのため、従来に比べて両者の間に働くファンデルワールス力が強くなるため帯電粒子２が移動にくくなり、帯電粒子２は有る程度電場が強くなって移動を開始するといったように、印加電圧に対して閾値特性を有するようになる。帯電粒子２の移動に閾値が存在することによって、単純マトリクス駆動方式による表示制御が可能となる。
【００３６】
尚、本実施の形態においては、図４（ｂ）に示すように、凹部形成層２４及び３４が電極２２及び３２によって形成される構成としても良いのは勿論である。
【００３７】
以上、本発明に係る第１〜第２の実施の形態について説明したが、本発明の適用がこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜構成要素の追加・削除・変更等を加えても構わない。
【００３８】
例えば、上記例では帯電粒子２をマイクロカプセル６に封入する構成としたが、マイクロカプセル６を用いず、帯電粒子２を分散媒４とともに基板間に封入する構成としても良い。例えば図５に示すように、電極２２，３２の上面に樹脂層２７，３７が設けられ、この樹脂層２７，３７に凹凸部２４ｂ及び３４ｂを形成する。形成方法としては、例えば熱化塑性樹脂で樹脂層２７，３７を形成し、公知のケミカルエッチング、パターニング、スタンパーなどによって凹凸が形成された型を加熱した状態で押し当てて形成するとしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、帯電粒子は、マイクロカプセルの内壁面に設けられた凹部に収まるようにして接触し、マイクロカプセルとより多く面積で接触することになる。そのため、従来に比べて両者の間に働くファンデルワールス力が強くなるため帯電粒子が移動にくくなり、帯電粒子は有る程度電場が強くなって移動を開始するといったようなる。即ち、印加電圧に対して閾値特性を有するようになる。従って、単純マトリクス駆動方式による高品位な表示を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図。
【図２】第１の実施の形態におけるマイクロカプセルの内壁面の状態を示す概念図。
【図３】第１の実施の形態におけるマイクロカプセルの製造方法の一例を示す概念図。
【図４】第２の実施の形態における電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図。
【図５】マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図。
【図６】帯電粒子を分散媒とともに基板間に封入する構成の一例を示す断面概念図。
【符号の説明】
２    帯電粒子
４    分散媒
６    マイクロカプセル
２０  表示側基板
２２  電極
２４  凹部形成層
２４ａ  凹部
２４ｂ  凹凸部
２６  ベース電極
３０  背部側基板
４０  プレス型
Ａ    凹部
【図１】
2004301947.tif 000003
【図２】
2004301947.tif 000004
【図３】
2004301947.tif 000005
【図４】
2004301947.tif 000006
【図５】
2004301947.tif 000007
【図６】
2004301947.tif 000008