(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間を所定間隔に保つ隔壁と、前記第１基板と前記第２基板と前記隔壁で区画された画素に充填された帯電粒子を含む絶縁性液体と、前記第１基板の画素の中央部に配置された表示電極と、前記表示電極に接続して前記第１基板の上に配置される抵抗層と、前記隔壁に配置される隔壁電極と、を有し、前記抵抗層と前記隔壁電極とは分離され、前記表示電極に電圧を印加して前記帯電粒子を前記第１基板に沿った方向に移動させて表示を行なう粒子移動型表示装置において、
前記抵抗層のシート抵抗は、前記表示電極に電圧を印加した際に前記抵抗層に発生する電位傾斜が、前記帯電粒子の移動時間に相応して継続し得るシート抵抗であることを特徴とする粒子移動型表示装置。
【請求項２】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間を所定間隔に保つ隔壁と、前記第１基板と前記第２基板と前記隔壁で区画された画素に充填された帯電粒子を含む絶縁性液体と、前記第１基板の上に配置された表示電極と、前記表示電極の上に配置され、画素の中央部に設けられたコンタクトホールを有する絶縁層と、前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層の前記コンタクトホールを介して前記表示電極と接続された抵抗層と、前記隔壁に配置される隔壁電極と、を有し、前記抵抗層と前記隔壁電極とは分離され、前記表示電極に電圧を印加して前記帯電粒子を前記第１基板に沿った方向に移動させて表示を行なう粒子移動型表示装置において、
前記抵抗層のシート抵抗は、前記表示電極に電圧を印加した際に前記抵抗層に発生する電位傾斜が、前記帯電粒子の移動時間に相応して継続し得るシート抵抗であることを特徴とする粒子移動型表示装置。
【請求項３】
前記抵抗層のシート抵抗が１０２Ω／□から１０１５Ω／□の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項４】
前記隔壁の表面には、前記抵抗層と分断されて、かつ、前記抵抗層と同じ組成である層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項５】
前記表示電極は金属膜であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項６】
前記抵抗層は、ポリシラン、ポリシロキサン、ポリアセチレンの有機膜もしくはそれらの複合体もしくはそれらの共重合体であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項７】
前記抵抗層は、半導体膜であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項８】
前記抵抗層は、金属粉もしくはカーボン粒子がエポキシ樹脂もしくはポリプロピレン樹脂に配合された導電性樹脂膜であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項９】
前記絶縁層を介して重畳する前記表示電極と前記抵抗層とが静電容量を形成していることを特徴とする請求項２に記載の粒子移動型表示装置。
【請求項１０】
前記表示電極の表面に反射面が形成されていることを特徴とする請求項２または９に記載の粒子移動型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動表示装置、トナーディスプレイ等、表示単位ごとの表示面と表示面を囲む隔壁の起立面との間で有色の帯電粒子を移動させて表示単位ごとの透過光量を変化させる粒子移動型表示装置、詳しくは表示面に配置された薄膜電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達に伴い、ウエアラブルＰＣ、電子手帳、電子ペーパー、電子ブック等の開発研究が進むとともに、屋外で使用可能な情報出力装置として、低消費電力、高精細、高コントラスト、薄型軽量な画像表示装置が求められている。このような画像表示装置の１つとして、電気泳動表示装置を含む粒子移動型表示装置が提案されている。
【０００３】
粒子移動型表示装置は、帯電粒子の移動空間に臨ませて配置した電極間で帯電粒子を移動させることにより画素表示を行う画像表示装置である。粒子移動型表示装置は、電界解除後もしばらく画素表示を維持できる、光源光を５０％以上損なわせる偏光板が不要、有色帯電粒子による高コントラストな画素表示が可能、構造および動作が単純等、従来一般的な液晶表示装置に比べて多くの利点を有している。
【０００４】
特許文献１には、隔壁で囲まれた表示面に面状の表示電極、隔壁の起立面に隔壁電極をそれぞれ設けた電気泳動表示装置が示され、表示電極と隔壁電極との間に設定する電位極性によって、表示面と起立面との間で帯電粒子を移動させている。ここでは、表示面を白色に着色して、黒色の帯電粒子を用い、表示面に帯電粒子を集めると、画素が黒色表示される一方、起立面に帯電粒子を集めると、表示面が露出して画素が白色表示される。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１１４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の電気泳動表示装置は、帯電粒子の移動空間に臨ませた平坦な表示電極を有するから、表示電極の中央付近では電界の傾斜が垂直方向となり、帯電粒子を表示電極に沿った水平方向へは効率的に移動できない。そこで、表示電極を囲む隔壁の起立面の全面を電極面として、周囲の隔壁面から放射状に表示電極の中心へ向かって黒色の帯電粒子を移動させる電気泳動表示装置が提案されている（図６参照）。
【０００７】
ここでは、隔壁に帯電粒子を集めて表示電極を露出させた状態で、電極面と表示電極の電位極性を反転すると、隔壁から表示電極へ向かう電気力線に沿って帯電粒子が移動し、帯電粒子によって表示電極が中心に向かって次第に被覆される。
【０００８】
しかし、この場合でも、導電性の高い平坦な表示電極の中心付近では、帯電粒子の水平方向の移動速度が周辺部に比較して極端に低下する。何故なら、表示電極と隔壁とが隣接する部分に電界が集中して水平方向の大きな空間電位差が形成される代償に、表示電極の中央部では、電界が疎らで空間電位の傾斜が緩く、しかも垂直方向に空間電位差が形成されるため、帯電粒子に対して有効な水平方向の加速を行うことができない（図７参照）。
【０００９】
従って、十分な時間をかけて白黒二色の反転表示を行うには問題が無いものの、中間階調の表示を行おうとすると、表示電極の中央部を十分に帯電粒子で被覆できないため画素表示のコントラストが低い、表示電極の中央部を帯電粒子で被覆完了するまでの時間が長いため画素表示の応答性が悪い、表示電極の周辺部と中央部とで帯電粒子の応答性が異なるため、中間階調の制御性、再現性が低い等の問題を残していた。
【００１０】
本発明は、表示面の中央付近でも帯電粒子を水平方向へ効率的に移動できる応答性の高い粒子泳動型表示装置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】
【００１１】
本発明の粒子移動型表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間を所定間隔に保つ隔壁と、前記第１基板と前記第２基板と前記隔壁で区画された画素に充填された帯電粒子を含む絶縁性液体と、前記第１基板の画素の中央部に配置された表示電極と、前記表示電極に接続して前記第１基板の上に配置される抵抗層と、前記隔壁に配置される隔壁電極と、を有し、前記抵抗層と前記隔壁電極とは分離され、前記表示電極に電圧を印加して前記帯電粒子を前記第１基板に沿った方向に移動させて表示を行なう粒子移動型表示装置において、前記抵抗層のシート抵抗は、前記表示電極に電圧を印加した際に前記抵抗層に発生する電位傾斜が、前記帯電粒子の移動時間に相応して継続し得るシート抵抗であるものである。
また、本発明の粒子移動型表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間を所定間隔に保つ隔壁と、前記第１基板と前記第２基板と前記隔壁で区画された画素に充填された帯電粒子を含む絶縁性液体と、前記第１基板の上に配置された表示電極と、前記表示電極の上に配置され、画素の中央部に設けられたコンタクトホールを有する絶縁層と、前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層の前記コンタクトホールを介して前記表示電極と接続された抵抗層と、前記隔壁に配置される隔壁電極と、を有し、前記抵抗層と前記隔壁電極とは分離され、前記表示電極に電圧を印加して前記帯電粒子を前記第１基板に沿った方向に移動させて表示を行なう粒子移動型表示装置において、前記抵抗層のシート抵抗は、前記表示電極に電圧を印加した際に前記抵抗層に発生する電位傾斜が、前記帯電粒子の移動時間に相応して継続し得るシート抵抗であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の粒子移動型表示装置では、隔壁電極と表示電極との間へ電圧信号を印加した際に、抵抗層の表面に、過渡的な表面電位傾斜が形成され、表示面に隣接する移動空間には、表面電位傾斜に応じた過渡的な面空間電位差が形成される。導電性の高い電極部材の場合（図６参照）には、過渡的な表面電位傾斜は瞬時に相殺されて、帯電粒子を第１基板に沿った方向へ加速することなく移動空間の過渡的な空間電位差も消失するが、上記のようにシート抵抗が設定された抵抗層の場合は、電気移動速度が遅いので、過渡的な表面電位傾斜が継続して帯電粒子の第１基板に沿った方向の移動に貢献する。
【００１３】
言い換えれば、その容量構造に応じた抵抗性薄膜層の適正なシート抵抗（材料、添加物、膜厚、積層条件等）と、適正な電圧信号波形との組み合わせによって、抵抗性薄膜層の過渡的な表面電位傾斜を、帯電粒子の移動に利用できる程度に継続させている。
【００１４】
従って、隔壁の電極面と給電部との間へ電圧信号を印加した際には、その電位極性に応じて、給電部から電極面へ向かって、または、逆に電極面から給電部へ向かって、帯電粒子が表示面に沿った方向に加速され、移動する。
【００１５】
そして、抵抗性薄膜層を通じた電子移動によって過渡的な表面電位傾斜が相殺されると、導電性の高い電極部材の場合と同じ電界状態となって、表示面または電極面に帯電粒子を押し付けるので、表示面または電極面に対する帯電粒子の分子間引力や物理的な係合が発生し易くなり、帯電粒子を界面に留める性質が高められる。
【００１６】
言い換えれば、電極面と給電部との間に電圧信号を印加した直後には、表示面に隣接する移動空間に表示面に沿った過渡的な空間電位差が形成されて帯電粒子が表示面に沿った方向へ移動するので、画素表示の応答性が高まる。その後、過渡的な空間電位差が消失すると、帯電粒子が移動先の電極面または表示面に垂直に押し付けられて界面の親和力が働き易くなるので、画素表示のメモリ性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、それぞれ本発明の一実施形態である反射型の電気泳動表示装置１００〜３００について、図面を参照しながら詳細に説明する。電気泳動表示装置１００〜３００は、バックライトを持たない反射型であるが、本発明は、後方基板１に隣接させてバックライトを設けた透過型装置として実施してもよい。また、電気泳動表示装置１００〜３００は、画素ごとに形成したスイッチング素子を、格子状に配列した多数のデータ線と多数のトリガー線とによりダイナミック制御するアクティブマトリクス型であるが、本発明は、アクティブマトリクス型以外の画素駆動方式を採用してもよい。
【００１８】
電気泳動表示装置１００〜３００は、無数の画素を格子状に配列した画像表示装置であるが、図１〜図９では、１つの画素（単位表示）により代表して図示している。また、特許文献１に示される表示装置の一般的な構造、一般的な製造方法、表面処理等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。
【００１９】
また、本発明の粒子移動型表示装置は、一対の基板間に、帯電粒子が介在する場合と、絶縁性液体に分散した帯電粒子が介在する場合との両方で実施可能であるが、これらの実施形態の本質は同じものであることから、以下では後者の電気泳動表示装置の代表的な実施の形態について説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の電気泳動表示装置の断面構成の説明図、図２は第１実施形態の電気泳動表示装置の平面構成の説明図、図３は移動空間の過渡的な電界変化の説明図である。図３中、（ａ）は電圧印加直後、（ｂ）は電圧印加１００ｍｓｅｃ後、（ｃ）は電圧印加２００ｍｓｅｃ後、（ｄ）は電圧印加４００ｍｓｅｃ後である。
【００２１】
図１に示すように、第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、後方基板１（第１基板）と前方基板２（第２基板）との間に隔壁６を配置して移動空間５０を形成しており、移動空間５０には、帯電粒子４を分散させた絶縁性液体３を充填している。前方基板２は、例えば透明ガラスや透明フィルムなどの光透過性板で構成されているが、後方基板１は、必ずしも透明である必要はなく、フィルム基板や金属基板等でもよい。
【００２２】
後方基板１上には、表示面形成体８が形成されている。表示面形成体８は、透明な材料、あるいは所望の色で着色された材料を用いて形成されている。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などのプラスチック材料、あるいはガラスなどを使用でき、これらの材料に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどの無機酸化物顔料、染料を混ぜ合わせて、着色化、光散乱化させてもよい。
【００２３】
表示面形成体８の上には、表示電極５が形成されている。表示電極５としては、ＩＴＯ膜だけではなく、Ａｌ膜等の金属膜を用いてもよい。また、表示電極５のサイズは、画素面積の３０％以下で、どのような形状でもよい。表示電極５は、駆動回路（不図示）に接続されていて電圧が供給される。
【００２４】
図２に示すように、第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、格子状の隔壁６で囲まれた画素ピッチ５０μｍの正方形の画素（表示面）の中央に、５μｍ×５μｍの正方形の表示電極５が形成されている。従って、表示面に占める表示電極５の割合はほぼ１％である。
【００２５】
図１に示すように、隔壁６は、後方基板１（第１基板）と前方基板２（第２基板）との間隔を所定間隔に保ち、移動空間５０と隣接する画素の移動空間５０とを隔てる。隔壁６の厚さは、通常５μｍ〜３０μｍ程度であり、隔壁６としては、一般に使用されているレジスト材料、或いは、熱可塑性材料、紫外線硬化材料などを使用できる。隔壁６の表面には、起立面の電極面を構成する隔壁電極７が形成されており、隔壁電極７は、Ａｌ、Ｔｉ等の金属膜だけでなく、ＩＴＯ膜で構成しても良い。
【００２６】
そして、表示電極５の表面と、表示面形成体８の表面とを覆うように、抵抗層９が形成されている。表示電極５と抵抗層９は、互いに重なる部分で電気的に接続されており、重なる部分が表示電極５から抵抗層９への給電部となる。
【００２７】
抵抗層９は隔壁６の上にはなくてもよいが、図１のように、表示面上の抵抗層と分断され、隔壁電極７と電気的に絶縁されているならばあってもよい。図１では、抵抗層９を一体形成した後、隔壁電極７に沿った輪郭部分６ａで、フォトリソグラフィ技術を用いて抵抗層９を除去してある。以下、隔壁６に形成された抵抗層９を隔壁抵抗層９ａ、表示面形成体８に形成された抵抗層９を表示面抵抗層９ｂとする。
【００２８】
表示面抵抗層９ｂが表示電極５に接続される一方で、隔壁抵抗層９ａと表示面抵抗層９ｂとが輪郭部分６ａで平面的に分離されているので、表示面抵抗層９ｂと隔壁電極７との間の抵抗値は、表示面抵抗層９ｂの外縁と表示電極５との間の抵抗値よりも、二桁以上高くなっている。
【００２９】
抵抗層９としては、光透過性を有し、帯電粒子４に対する分子間引力が働き易い一方で帯電粒子４が結合しにくい表面組成、表面構造を持ち、絶縁性液体中で長期間変質せず、帯電粒子４と電子交換を起こしにくく、しかも、後述する必要なシート抵抗を達成できる材料が採用されている。
【００３０】
具体的には、帯電粒子４の種類に応じて、ポリシラン、ポリシロキサン、ポリアセチレンなどの有機膜、もしくはそれの複合体、共重合体、または、カーボン含有膜、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの無機膜、またはシリコンなどの半導体膜、または導電性のフィラ（充填物）、例えば金属粉、カーボン粒子等をエポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂等に配合して得る導電性樹脂膜を使用できる。
【００３１】
これらの材料は着色していても良く、赤色、または緑色、または青色の顔料を分散させた有機膜であっても良い。さらに、界面部材として、これらの薄膜の積層膜でもよい。抵抗層９のシート抵抗は、１０２Ω／□〜１０１５Ω／□、膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。
【００３２】
隔壁６で仕切られた移動空間５０には、帯電粒子４を分散させた絶縁性液体３が封入されている。絶縁性液体３としては、水、メタノール、エタノール、アセトン、ヘキサン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素等又は、その他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。
【００３３】
また、帯電粒子４は、帯電した有機あるいは無機の粒子であり、絶縁性液体３中の空間電位差に駆動されて移動する電気泳動の性質を有する。帯電粒子４としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、三酸化アンチモン等の白色顔料、アゾ系顔料、その他着色顔料等の１種又は２種以上を用いることができる。
【００３４】
さらに、これらの顔料には、必要に応じて、電解質、界面活性剤、樹脂、ゴム、油等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。
【００３５】
次に、このように構成された第１実施形態の電気泳動表示装置１００の動作について説明する。以下の説明では、帯電粒子４が正に帯電している場合を例に挙げるが、負に帯電している場合でも、帯電粒子の動く方向が逆になることを考慮すれば、同様に説明することができる。
【００３６】
後方基板１上には、格子状に立体交差して配置したデータ線およびトリガー線（不図示）が配置され、データ線とトリガー線との各交点に対応させて画素ごとのスイッチング素子（不図示）が形成されている。後方基板１の画像表示領域の外側には、データ線に電圧信号を印加しつつトリガー線を制御する駆動電圧発生装置（不図示）が配置されている。
【００３７】
駆動電圧発生装置は、データ線とスイッチング素子（不図示）とを介して、表示電極５に電圧信号を供給する。駆動電圧発生装置は、隔壁電極７と表示電極５との間に電圧信号を印加して、移動空間５０に電界を発生させる。駆動電圧発生装置によって表示電極５に電圧信号が印加されると、移動空間５０の電界状態は、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に変化して過渡応答を示す。図中、矢印は電界ベクトル、実線は等電界強度線である。
【００３８】
図３の（ａ）に示すように、表示電極５に負電圧が印加された直後は、抵抗層９ｂ−隔壁電極７間の容量結合があるために、抵抗層９b全体の電位はすぐには表示電極５と同じ電位にはならない。表示面中央では直ちに負電圧そのままの電位となるが、表示面抵抗層９ｂの周辺部分では給電部から離れるほど新しい電位への追従が遅れ、過渡的に表示面中央とは異なる電位になる。
【００３９】
このとき、表示面抵抗層９ｂの表面に同心円状の電位勾配が生じ、表示面抵抗層９ｂの電位は表示面中央で低く、隔壁電極７に近いほど高くなる。従って、抵抗層９ｂ表面の各位置と隔壁電極７との電位差は、隔壁６から最も離れた給電部で最も大きく、隔壁に近い周辺部分では小さい。この結果、移動空間５０に生じる電界は、表示電極５が表示面全体にあり表示面が同じ電位を持っている場合に比べて均一化される。
【００４０】
さらに、移動空間５０には、放射方向に空間電位が傾斜した電界が形成されて電界ベクトルの水平方向成分が強くなり、帯電粒子４は、表示面に沿った中心方向へ加速され、表示面中央に向かって泳動する。
【００４１】
時間が経過するにつれて、表示面抵抗層９ｂの電位は表示電極５の電位に近づき、十分な時間の経過後、表示面抵抗層９ｂ全体の電位が表示電極５の電位に統一される。この過程の電界ベクトルは、図３の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に変化する。
【００４２】
図３の（ｄ）に示すように、表示面抵抗層９ｂ全体の電位が均一になると、過渡応答は終了し、帯電粒子を放射方向に移動させていた力が失われる一方で、表示面のほぼ全面で下方向の電界が強くなって、帯電粒子４が確実に表示面に押さえつけられ、帯電粒子４と表示面抵抗層９ｂとの親和力、凝集力、吸着力によって、帯電粒子４が表示面抵抗層９ｂの表面に停滞し、画素表示の良好なメモリ性を得させる。
【００４３】
これに対して、表面抵抗層９ｂが導電性が高い金属薄膜の場合、表示電極５に電圧信号が印加された際の表示面抵抗層９ｂの電位勾配は、金属薄膜内の電子移動によって瞬時に相殺されて、均一な電位分布となり、帯電粒子４に水平方向の力を及ぼす暇もなく、最初から図３の（ｄ）に示すような電界状態となる。従って、最初から帯電粒子４が表示面抵抗層９ｂの表面に停滞して、水平方向の移動は遅々として進まない。
【００４４】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００では、帯電粒子４を表示面中央に寄せる動作と、表示面へ押さえつけるという２つの動作が前後して得られることから、導電性の高い表示電極で表示面を覆った形式の電気泳動表示装置（図６参照）よりも、応答速度、コントラスト及びメモリ性を大幅に向上させることができる。
【００４５】
隔壁６へ帯電粒子４を移動させて画素を白表示する場合においては、表示電極５に正の電圧信号を印加するが、このときも、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に、それぞれ電界ベクトルを逆にした電界状態の過渡応答が発生する。
【００４６】
電圧印加直後は、水平方向の外側へ向かう電界ベクトルが強いので、表示面中央の帯電粒子４も速やかに隔壁電極７に引き寄せられ、導電性の高い表示電極で表示面を覆った形式の電気泳動表示装置（図６参照）よりも、白表示の応答速度が速くなる。
【００４７】
ところで、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す過渡応答の継続時間は、帯電粒子４の移動時間と同程度に確保されることが望ましい。何故なら、表示面中央に帯電粒子４を泳動させてからすぐに帯電粒子４を表示面に押さえつける動作に移行できるので、動作に無駄がなく、短時間で粒子泳動動作とメモリ動作とを完了できるからである。
【００４８】
過渡応答の継続時間は、抵抗層９ｂの給電部と周縁の間の抵抗Ｒと、表示面と隔壁電極の間の容量Ｃの積で決まる。Rは、表示面が極端な形状でない限り、抵抗層のシート抵抗と同程度である。
【００４９】
一般的な電気泳動表示装置の泳動時間は、帯電粒子４の現実的な移動速度と画素サイズとから、数百ｍｓ程度である。これに対して、ドットピッチ５０μｍ、隔壁電極サイズを５μｍ×５μｍ、抵抗層９のシート抵抗１０１３Ω／□の場合、電界シミュレーション結果によれば過渡応答期間は約１００ｍｓとなり、泳動時間とほぼ同程度となる。
【００５０】
さらに、第１実施形態の電気泳動表示装置１００においては、隔壁電極７と表示面抵抗層９ｂとがショートしても点（画素）欠陥になりにくい。抵抗層９のシート抵抗を１０１３Ω／□、ショート部のサイズを５μｍ×５μｍとおくと、ショート抵抗は１０１３Ωとなる。一般的なアクティブマトリクス基板に搭載される補助容量は、１画素あたり０．２ｐＦで、駆動周波数を６０Ｈｚとすると、ショートによる電位降下後の画素電位は、Ｖ＝Ｖ０×ｅｘｐ（−ｔ／（ＲＣ））の式から９９．１７％となり、ほとんど電位降下しない。従って、仮にショートしても点欠陥には結びつかなくなり、良好な表示が得られる。
【００５１】
さらに、アクティブマトリクス駆動表示用のスイッチング素子である薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴという）スイッチング素子を利用する場合においては、表示電極と抵抗層がショートしたとしても、抵抗層のシート抵抗が高いのでショート部の抵抗が高くなる。従って、画素に搭載される補助容量と駆動周波数によっては、リークによる画素電位降下を抑えることができ、点欠陥の少ない良好な表示が得られる。
【００５２】
また、抵抗層９の抵抗値は金属よりも非常に高いので、帯電粒子４に電荷が注入されにくく、移動空間５０の界面に配置でき、抵抗層９の上に保護層としての絶縁層（１１２：図９参照）を形成する必要が無くなるのでプロセスを簡略化できる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
図４は第２実施形態の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、表示面形成体８が着色層１０に置き換えられ、表示電極５が表示電極１２に置き換えられる以外は、図１に示す第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様に構成されている。従って、図４中、図１と共通する構成部材には共通の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５４】
図４に示すように、第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、隣接する３つの表示単位でそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の階調を設定することにより、１つの画素をフルカラー表示する。
【００５５】
表示電極１２は、金属薄膜の反射面を兼ねた電極部材であって、後方基板１上に形成された凹凸部１３の上面に形成されている。ここで、凹凸部１３は、例えば感光性樹脂を塗布した後、露光およびウェット現像を行うことで形成できる。また、ガラスをエッチング、サンドブラスト等して微細な凹凸を作る方法でも良い。凹凸部１３上に形成される表示電極１２の材料としては、ＡｌやＡｇなど反射率の高い材料を用いることが望ましい。
【００５６】
そして、このように凹凸部１３上に表示電極１２を形成することによって、表示電極１２に、入射光を拡散させる機能を持たせることができる。また、凹凸部１３の傾斜角の分布を制御することにより、視野角を拡大させるとともに外光を効率良く反射させることができるので、反射面が平坦な第１実施形態の電気泳動表示装置１００よりも明るい良好な表示が得られる。
【００５７】
着色層１０は、赤、緑、青のカラーフィルタ層である着色層１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有して、表示電極１２上に形成されている絶縁層を構成する。着色層１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、例えば、赤色または緑色または青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストで構成されている。着色層１０ａ，１０ｂ，１０ｃの膜厚は通常０．５μｍ〜４μｍ程度である。
【００５８】
コンタクトホール１１は、表示面抵抗層９ｂに対する電圧信号の給電部であって、表示面中央に形成されている。抵抗層９は、隔壁電極７の表面と、着色層１０ａ（または１０ｂ、１０ｃ）の表面と、コンタクトホール１１とを一体に覆うように形成された後に、フォトリソグラフィ技術によって隔壁電極７に沿った輪郭部分６ａを除去して、輪郭をパターニングされている。
【００５９】
このような構成であっても、表示面抵抗層９ｂは、コンタクトホール１１を通じて表示電極１２と電気的に接続され、表示面抵抗層９ｂと隔壁電極７との間の抵抗値が、表示電極１２から表示面抵抗層９ｂの外縁までの抵抗値よりも高くなるので、第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様の効果（電界の過渡応答を利用した帯電粒子５の放射方向の移動とその後の表示面への押し付け）が得られる。
【００６０】
さらに、電圧印加直後には、表示電極１２と表示面抵抗層９ｂとが着色層１０を介して容量結合して駆動されて、抵抗層の電位安定化に必要な注入電荷量を少なくすることができるので、第１実施形態よりも速く表示面抵抗層９ｂの電位が安定化する。この場合には、表示面抵抗層９ｂの外縁部と表示電極１２との間の抵抗が高くても、移動空間５０に電圧を確実に印加することができるので、コンタクトホール１１のコンタクト不良による点欠陥が発生しにくく、良好な表示特性を得ることができる。
【００６１】
また、着色層１０ａ、１０ｂ、１０ｃに残留ＤＣが形成されても表示面抵抗層９ｂが電荷を逃がすので、残留ＤＣによる焼きつきが改善され、画素表示のメモリ性も向上する。
【００６２】
＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。第３実施形態の電気泳動表示装置３００は、隔壁６の根元部分で隔壁抵抗層９ａと表示面抵抗層９ｂとが高さ方向に分離されている以外は、図４に示す第２実施形態の電気泳動表示装置２００と同様に構成されている。従って、図５中、図４と共通する構成部材には共通の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
図５に示すように、着色層１０ａ（または１０ｂ、１０ｃ）と隔壁６との間には、段差形成層１４が形成されている。段差形成層１４の材料としては、Ｃｒ、ＡＬ、Ｔｉなどの金属、または、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明電極を使用して、隔壁電極７への給電部と兼用してもよい。または、ＳｉＯ２などの無機絶縁膜、または、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、紫外線硬化型アクリル樹脂レジストなどの有機材料、または、これらの積層膜を使用して、その上に隔壁電極７への給電部となる電極層（不図示）を形成してもよい。
【００６４】
例えば、着色層１０上に、段差形成層１４となる薄膜層と、隔壁電極７への給電部となる電極層とを重ねて形成し、その上に隔壁６の立体構造を形成する。そして、隔壁６を形成した後方基板１の全面に隔壁電極７となる薄膜層を形成し、レジストを塗布して行う通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、隔壁電極７および電極層の輪郭をパターニングして、表示面の段差形成層１４を露出させる。この状態で、段差形成層１４をウエットエッチングして、隔壁電極７下の部分にサイドエッチングをかけることにより庇構造６ｂを形成してもよい。
【００６５】
いずれにせよ、段差形成層１４のパターニングは、隔壁電極７の形成後に行われ、ウエットエッチング、ケミカルドライエッチング等で行うことができ、段差形成層１４の幅を隔壁電極７の幅よりも細くすることが重要である。
【００６６】
その後、抵抗層９を異方性のあるスパッタ等で成膜すると、隔壁電極７が庇構造６ｂとなり、庇構造６ｂの下に抵抗層９が積層されず、表示面抵抗層９ｂと隔壁抵抗層９ａとが自動的に分断される。抵抗層９が分断される条件としては、段差形成層１４の幅が隔壁電極７の幅よりも狭いことと、段差形成層１４の膜厚よりも表示面抵抗層９ｂの膜厚が薄いことが挙げられる。
【００６７】
この様な構成であっても、表示面抵抗層９ｂは表示電極１２と電気的に接続され、表示面抵抗層９ｂと隔壁電極７との間の抵抗値が、表示電極１２から表示面抵抗層９ｂの外縁部までの抵抗値よりも高く出来るので、第３実施形態の電気泳動表示装置３００は、第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様の効果（電界の過渡応答を利用した帯電粒子５の放射方向の移動とその後の表示面への押し付け）が得られる。
【００６８】
また、庇構造６ｂによって、抵抗層９の形成と同時に表示面抵抗層９ｂと隔壁抵抗層９ａとが電気的に分離されるので、第２実施形態の電気泳動表示装置２００のような表示面抵抗層９ｂのパターニング工程を省略できる。
【００６９】
ところで、図４に示すように、第２実施形態の電気泳動表示装置２００では、表示面抵抗層９ｂの輪郭をフォトリソグラフィ技術でパターニングしており、隔壁電極７と表示面抵抗層９ｂとの間には、パターニング精度分（約３〜６μｍ程度）の隙間が空く。この隙間部分の電界ベクトルは水平方向となるので、黒書込み時に隙間部分に粒子を留めておくことはできない。従って、十分な黒を表示することができず、コントラスト低下を招いてしまう。
【００７０】
これに対して、図５に示すように、第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、段差形成層１４のエッチング量を制御することで、隔壁電極７と表示面抵抗層９ｂとの間の隙間を１μｍ以下に抑えることが可能である。従って、隙間から不必要な射出光を減らして十分な黒を表示できるので、第２実施形態の電気泳動表示装置２００よりもコントラストの高い画素表示が得られる。
【００７１】
さらに、隔壁電極７と表示面抵抗層９ｂとの間の隙間部では、絶縁性の着色層１０ａが露出して残留ＤＣが発生するが、発生する領域が非常に狭いので、残留ＤＣの影響も小さく、焼きつきの少ない良好な画素表示が得られる。
【００７２】
＜比較例の電気泳動表示装置＞
図６は比較例の電気泳動表示装置における表示動作の説明図、図７は比較例の電気泳動表示装置における移動空間の過渡的な電界変化の説明図である。図６中、（ａ）は黒表示状態、（ｂ）は白表示状態である。また、図７中、（ａ）は電圧印加直後、（ｂ）は電圧印加１００ｍｓｅｃ後、（ｃ）は電圧印加２００ｍｓｅｃ後、（ｄ）は電圧印加４００ｍｓｅｃ後である。
【００７３】
図６の（ａ）に示すように、比較例の電気泳動表示装置５００は、後方基板１０２の上に表示面を囲む隔壁１０６を形成し、隔壁１０６上に前方基板１０１を配置して形成された移動空間５０に、帯電粒子１０４を分散させた絶縁性液体１０３を充填している。
【００７４】
後方基板１０２には、表示面を占めて表示電極１０５が配置され、表示電極１０５は、帯電粒子１０４と表示電極１０５との直接の電子交換を回避するための誘電層１０７によって覆われている。表示電極１０５は、表示面ごとに１個配置され、個別の画素濃度に応じた個別の電圧信号を引加される。
【００７５】
隔壁１０６の起立面には隔壁電極１０８が形成される。隔壁電極１０８は、表示装置を構成するすべての画素について共通に接続されており、０Ｖまたは所定電圧を共通に引加される。表示電極１０５の表面は、反射面を兼ねて白色化される一方、帯電粒子１０４は黒色、絶縁性液体１０３は透明である。
【００７６】
このように構成された比較例の電気泳動表示装置５００では、表示電極１０５と隔壁電極１０８との間の電圧極性を逆転させて、隔壁電極１０８と表示電極１０５との間で帯電粒子１０４を移動させることにより、表示電極１０５からの射出光を変化させる。
【００７７】
すなわち、図６の（ａ）に示すように、表示電極１０５に帯電粒子１０４を集めて表示電極１０５を覆うと、表示電極１０５への入射光、表示電極１０５からの反射光が帯電粒子１０４に吸収されて、表示電極１０５が黒色に観察される。
【００７８】
また、図６の（ｂ）に示すように、隔壁電極１０８に帯電粒子１０４を集めて表示電極１０５を露出させると、前方基板１０１から入射した外光が表示電極１０５へ到達して反射され、前方基板１０１から射出して表示電極１０５が白色に観察される。また、表示電極１０５に引加する電圧信号を調整して、表示電極１０５を覆う帯電粒子１０４の量を変化させることにより、灰色の中間階調を表示可能である。
【００７９】
比較例の電気泳動表示素子５００では、表示電極１０５−隔壁電極１０６間に電圧信号を印加すると、移動空間５０内の電界状態は、図７の（ａ）〜（ｄ）に示すように、過渡応答を生じることなく、電圧印加直後から最終状態（隔壁電極１０８と表示電極１０５の隣接部分では電界が強く、表示面中央では電界が弱くなる）に固定されてしまう。
【００８０】
そして、黒を表示する場合は、表示電極１０５に負の電圧信号を印加して帯電粒子１０４を表示電極１０５上に集めるが、表示面中央方向への電界が非常に弱いため、帯電粒子１０４が表示面中央部まで到達しない。そのため、表示電極１０５を帯電粒子１０４で確実に覆うことができなくなるので、十分なコントラストが得られないか、若しくは表示の応答速度が著しく遅くなるといった問題を抱えている。
【００８１】
＜その他の比較例＞
図８は別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図、図９はさらに別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。図８に示すように、別の比較例の電気泳動表示装置６００では、隣接する３つの表示電極１０５の上に、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを配置して、１つの画素のカラー表示を行う。電気泳動表示装置６００は、３つの表示電極１０５でそれぞれの中間階調を表示させることにより、三原色の光量バランスを異ならせて、フルカラーの画素表示が可能である。
【００８２】
ところで、電気泳動表示装置で画素をカラー表示させる場合、図８に示す別の比較例の電気泳動表示装置６００のように、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを表示電極１０５上に形成する方法もあるが、対向基板１０２側に形成する方法もある。
【００８３】
しかし、カラーフィルタ層を対向基板側に形成する場合、カラーフィルタ層と画素とが一致するようにセルを組み立てる必要がある。そして、カラーフィルタ層の輪郭と画素との位置ずれが生じると、隣接画素間での混色を招くので、混色を防ぐため、位置合わせマージン分のブラックマトリックスを対向基板側に設ける必要がある。
【００８４】
しかし、対向基板にブラックマトリックスを設けると、ブラックマトリックスが入射光と射出光を遮断するため、高い開口率を得ることが困難である。特に、１５０ｐｐｉ以上の高精細画素を形成する場合や、熱膨張係数の高いプラスチック基板を使用する場合では、開口率の低下が著しく、実用に耐えない。
【００８５】
これに対して、比較例の電気泳動表示装置６００は、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを表示電極１０５に形成するので、ブラックマトリックスによる開口率低下を抑えることが出来る。
【００８６】
図９に示すように、さらに別の比較例の電気泳動表示装置７００では、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの表面にそれぞれＩＴＯ薄膜の導電層１１１を配置して、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの表面に発生した残留電荷を表示電極１０５に放電させている。導電層１１１と表示電極１０５とは、表示電極１０５の平面中央に形成したコンタクトホール１１０によって接続されている。導電層１１１は、帯電粒子１０４と導電層１１１との直接の電子交換を回避するための誘電層１１２によって覆われている。
【００８７】
図８に示す別の比較例の電気泳動表示装置６００では、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの露出した表面に焼きつきの原因である残留ＤＣが発生する場合があり、このように残留ＤＣが発生すると、この残留ＤＣにより画素のメモリ性が損なわれるという問題があった。
【００８８】
しかし、図９に示す電気泳動表示装置７００では、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ上に導電層１１１が形成され、発生した残留ＤＣは、導電層１１１からコンタクトホール１１０を介して表示電極１０５へ放電されるので、残留ＤＣによる画素表示の乱れが抑制され、画素表示の良好なメモリ性を確保できる。
【００８９】
しかし、このような構成では、プロセスが複雑になる上、ＩＴＯ電極の導電層１１１による透過率低下が大きく、電気泳動表示装置７００の反射率が低くなるという問題が生じる。さらに、隔壁電極１０７と導電層１１１との間隔が狭いため、ショートによる点（画素）欠陥が発生しやすかった。
【００９０】
＜発明との対応＞
図１に示すように、第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、画素ごとの表示面を設定した後方基板１を備えた電気泳動表示装置１００において、隔壁６の起立面に配置した隔壁電極７と、隔壁電極７から距離を隔てて表示面形成体８上に配置した表示電極５と、表示電極５に接続して表示面形成体８上を覆うとともに、隔壁電極７から電気的に分離された表示面抵抗層９ｂとを有し、表示面抵抗層９ｂのシート抵抗は、表示電極５に電圧信号を印加した際に表示面抵抗層９ｂに発生する電位傾斜が、帯電粒子４の移動時間に相応して継続し得る範囲に設定されているので、電圧信号を印加した直後に帯電粒子４が表示面に沿った方向に移動する。
【００９１】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、画素ごとの表示面を設定した後方基板１と、表示面を囲む起立面に隔壁電極７を有して帯電粒子４の移動空間５０を仕切る隔壁６と、表示面の中央部に配置された表示電極５と、表示電極５と表示面とを一体に覆うとともに、隔壁電極７から電気的に分離された表示面抵抗層９ｂとを有し、表示面抵抗層９ｂのシート抵抗は、表示電極５に電圧信号を印加した際に表示面抵抗層９ｂに発生する電位傾斜が、帯電粒子４の移動時間に相応して継続し得る範囲に設定されているので、電圧信号を印加した直後に帯電粒子４が表示面に沿った方向に移動する。
【００９２】
いずれにせよ、隔壁電極７と表示電極５との間へ電圧信号を印加した際に、表示面抵抗層９ｂの表面に、過渡的な表面電位傾斜が形成され、移動空間５０には、表面電位傾斜に応じた過渡的な放射方向の空間電位差が形成される。図６に示すように、導電性の高い表示電極１０５の場合には、過渡的な表面電位傾斜は瞬時に相殺されて、帯電粒子１０４を加速することなく移動空間５０の過渡的な空間電位差も消失するが、表示面抵抗層９ｂの場合は、層内の電子移動速度等が遅いので、過渡的な表面電位傾斜が継続して帯電粒子４の移動に貢献する。
【００９３】
言い換えれば、その容量構造に応じた表示面抵抗層９ｂの適正なシート抵抗（材料、添加物、膜厚、積層条件等）と、適正な電圧信号波形との組み合わせによって、表示面抵抗層９ｂの過渡的な表面電位傾斜を、帯電粒子４の移動に利用できる程度に継続させている。
【００９４】
従って、隔壁電極７と表示電極５との間へ電圧信号を印加した際には、その電位極性に応じて、表示電極５から隔壁電極７へ向かって、または、逆に隔壁電極７から表示電極５へ向かって、帯電粒子４が放射方向に加速され、移動する。
【００９５】
そして、表示面抵抗層９ｂを通じた電子移動等によって過渡的な表面電位傾斜が相殺されると、導電性の高い表示電極１０５（図６）の場合と同じ電界状態となって、表示面（電位極性によっては隔壁電極７面）に帯電粒子４を押し付けるので、表示面（隔壁電極７面）に対する帯電粒子４の分子間引力や物理的な係合が発生し易くなり、帯電粒子４を界面に留める性質が高められる。
【００９６】
言い換えれば、隔壁電極７と表示電極５との間に電圧信号を印加した直後には、移動空間５０に表示面に沿った過渡的な空間電位差が形成されて帯電粒子４が表示面に沿った放射方向へ移動するので、画素表示の応答性が高まる。その後、過渡的な空間電位差が消失すると、帯電粒子４が移動先の表示面（隔壁電極７面）に垂直に押し付けられて界面の親和力が働き易くなるので、画素表示のメモリ性が高まる。
【００９７】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、隔壁電極７面と表示面とが共通の抵抗層９で覆われているので、隔壁電極７面と表示面とに共通の性質、すなわち、帯電粒子４との親和性、帯電粒子４が結合しにくい性質、絶縁性液体３中で長期間酸化変質しない性質、帯電粒子４と電子交換を起こしにくい性質等、電気泳動表示装置としての品質、性能、耐久性を高める性質を付与できる。
【００９８】
第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、隔壁６の根元に配置した段差形成層１４を隔壁６の中心に向かって後退させて、隔壁抵抗層９ａと表示面抵抗層９ｂとを高さ方向に分断させる庇構造６ｂを有するので、表示面抵抗層９ｂの輪郭をパターニングすることなく、隔壁電極７との電気的な分離を達成できる。また、隔壁抵抗層９ａと表示面抵抗層９ｂとを高さ方向に分断させるので、水平方向に分断させる場合のような平面的な隙間、帯電粒子４が覆えない領域が表示面に形成されない。
【００９９】
第２実施形態の電気泳動表示装置２００では、表示面に配置されて電圧信号が印加される表示電極５と、表示電極５上に配置された絶縁性の着色層１０とを有し、着色層１０上の表示面抵抗層９ｂと表示電極５とをコンタクトホール１１により接続しているので、表示電極５を反射面として利用できる。
【０１００】
第２実施形態の電気泳動表示装置２００では、表示電極５の表面に反射面が形成されているので、反射型の電気泳動表示装置２００を実現可能である。
【０１０１】
第２実施形態の電気泳動表示装置２００では、隣接する３つの表示単位の着色層１０にそれぞれ異なるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の透過波長特性を付与し、３つの表示単位でそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の階調を設定して１つの画素をフルカラー表示するので、カラー画像を表示できる。
【０１０２】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、隔壁電極７に囲まれた表示面形成体８上に表示面抵抗層９ｂを配置し、表示面抵抗層９ｂの中央部に表示電極５を配置した電気泳動表示装置１００の駆動方法において、隔壁電極７と表示電極５との間に電圧信号を印加して、表示面抵抗層９ｂに過渡的な放射状の表面電位差を発生させ、これにより、移動空間５０に過渡的な電界変化を発生させて、帯電粒子４を表示面の放射方向へ移動させるので、過渡的な放射状の表面電位差が発生しないようなゆるやかな電圧立ち上がりの電圧信号による駆動方法や、過渡的な放射状の表面電位差が瞬時に消失するような駆動方法に比較して、帯電粒子４による表示面の被覆時間および表示面からの帯電粒子４の排除時間をともに短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１実施形態の電気泳動表示装置の断面構成の説明図である。
【図２】第１実施形態の電気泳動表示装置の平面構成の説明図である。
【図３】移動空間の過渡的な電界変化の説明図である。
【図４】第２実施形態の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。
【図５】第３実施形態の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。
【図６】比較例の電気泳動表示装置における表示動作の説明図である。
【図７】比較例の電気泳動表示装置における移動空間の過渡的な電界変化の説明図である。
【図８】別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。
【図９】さらに別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  表示側基板（後方基板）
２  前方基板
３  絶縁性液体
４  帯電粒子
５、１１  給電部（表示電極、コンタクトホール）
６  隔壁
６ａ  輪郭部分
６ｂ  庇構造
７  隔壁電極
８、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  絶縁層（表示面形成体、着色層）
９、９ａ、９ｂ  抵抗性薄膜層（抵抗層、隔壁抵抗層、表示面抵抗層）
１３  凹凸部
１４  段差形成層
【図１】
0004717546.tif 000002
【図２】
0004717546.tif 000003
【図３】
0004717546.tif 000004
【図４】
0004717546.tif 000005
【図５】
0004717546.tif 000006
【図６】
0004717546.tif 000007
【図７】
0004717546.tif 000008
【図８】
0004717546.tif 000009
【図９】
0004717546.tif 000010