(57)【要約】【課題】    製造工程が比較的簡単な電気移動表示装置を提供する。【解決手段】    透明な材質の第１電極６０３が形成された透明な材質の第１基板６０１と、第１基板６０１と対向する位置に第２電極６０４が形成された第２基板６０２と、及び第１基板６０１と第２基板６０２との間に隣接され、複数の微細チャンネル６０６が貫通する微細チャンネル板６０５とを備えている。微細チャンネル６０６は、対向する前記第１電極６０３及び前記第２電極６０４の間に印加される電界によって、電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、第１基板６０１に入射した光が、密閉された領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板６０５内の所定の位置から前記第１基板６０１に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板６０２に近い部分は、断面積が一定の形態を有する。【選択図】  図６
2005010781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、
前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを含み、
前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に近い部分は断面積が一定の形態を有する
ことを特徴とする電気移動表示装置。
【請求項２】
透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、
前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを含み、
前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に行くほど、断面積が大きくなる形態を有する
ことを特徴とする電気移動表示装置。
【請求項３】
透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、
前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを含み、
前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域から実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に近い部分は、断面積が一定の形態を有する
ことを特徴とする電気移動表示装置。
【請求項４】
透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、
前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを含み、
前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域から実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に行くほど断面積が大きくなる形態を有する
ことを特徴とする電気移動表示装置。
【請求項５】
前記複数の微粒子は、電気泳動又は誘電泳動現象によって電気的に移動する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項６】
前記微細チャンネル板は、伝導性又は絶縁性の材料で形成された
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項７】
前記微細チャンネル板は、半導体又はポリマーで形成された
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項８】
前記微細チャンネルの前記第１基板側から視る断面は、多角形又は円形である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項９】
前記複数の微細チャンネルの中で、二つ以上の微細チャンネルが、一つの色を表示する一つの画素を形成する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１０】
前記複数の微粒子は、有機顔料粒子、無機顔料粒子、又は金属粒子である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１１】
前記複数の微粒子は、帯電体又は誘電体である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１２】
前記微粒子が帯電体である場合、前記微細チャンネルの一つに封入される微粒子が同一極性を持つ
ことを特徴とする請求項１１に記載の電気移動表示装置。
【請求項１３】
前記微細チャンネルの一つに封入される微粒子は、実質的に同じ色を持つ有色微粒子、又は実質的に同じ色に着色された着色微粒子である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１４】
前記多数の微細チャンネルの各々には、赤色、緑色及び青色の微粒子や、赤色、緑色及び青色に着色された微粒子を規則的に封入し、各々の微細チャンネル内に封入される微粒子の量は、実質的に同一である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１５】
前記微細チャンネル内には、透明液体又は気体で構成された分散媒質がさらに含まれている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１６】
前記第１電極及び第２電極のいずれかと前記微細チャンネル板との間に形成されるか、又は前記微細チャンネル板内の所定の位置に形成された第３電極を含み、前記第１電極及び第２電極のいずれかと微細チャンネル板との間に第３電極を形成する場合には、その間に絶縁膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１７】
前記第２電極は列電極及び行電極を含んでいる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１８】
前記第１電極及び第２電極は、絶縁膜で被覆され、
第１電極側を被覆する絶縁膜は、透明絶縁体である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項１９】
前記第２電極は、前記微粒子が前記第２電極側に移動する場合、前記微粒子が前記微細チャンネルの底の縁に分布されるように、前記微細チャンネルの断面積より小さい無電極領域を有する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気移動表示装置。
【請求項２０】
透明材質の第１基板を形成する工程と、
前記第１基板に第１電極を形成する工程と、
第２基板を形成する工程と、
前記第２基板に第２電極を形成する工程と、
微細チャンネル板を形成する工程と、
上部開口に入射した光が、筒の領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に近い部分は、断面積が一定の形態の筒状を有する微細チャンネルを、前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、
前記微細チャンネルの下部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側に相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを含む
ことを特徴とする電気移動表示装置の製造方法。
【請求項２１】
透明材質の第１基板を形成する工程と、
前記第１基板に第１電極を形成する工程と、
第２基板を形成する工程と、
前記第２基板に第２電極を形成する工程と、
微細チャンネル板を形成する工程と、
上部開口に入射した光が、筒の領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に行くほど断面積が大きくなる形態の筒状を有する微細チャンネルを前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、
前記微細チャンネルの下部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側に相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを含む
ことを特徴とする電気移動表示装置の製造方法。
【請求項２２】
透明材質の第１基板を形成する工程と、
前記第１基板に第１電極を形成する工程と、
第２基板を形成する工程と、
前記第２基板に第２電極を形成する工程と、
微細チャンネル板を形成する工程と、
上部開口に入射した光が、筒の領域内に実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に近い部分は、断面積が一定の形態の筒状を有する微細チャンネルを、前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、
前記微細チャンネルの下部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側に相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを含む
ことを特徴とする電気移動表示装置の製造方法。
【請求項２３】
透明材質の第１基板を形成する工程と、
前記第１基板に第１電極を形成する工程と、
第２基板を形成する工程と、
前記第２基板に第２電極を形成する工程と、
微細チャンネル板を形成する工程と、
上部開口に入射した光が、筒の領域内に実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に行くほど断面積が大きくなる形態の筒状を有する微細チャンネルを、前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、
前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを含む
ことを特徴とする電気移動表示装置の製造方法。
【請求項２４】
前記第２電極は、列電極及び行電極を包含し、
前記第２基板に第２電極を形成する工程は、
前記第２基板に前記列電極で用いられる材料を蒸着又は塗布する工程と、
前記列電極を分離させるためのパターニング作業工程と、
前記列電極の上に絶縁層を形成する工程と、
エッチング時に前記絶縁層を前記微細チャンネルの形状に形成する工程と、
前記第２電極を蒸着又は塗布させる工程とを含む
ことを特徴とする請求項２０から２３のいずれかに記載の電気移動表示装置の製造方法。
【請求項２５】
前記微細チャンネル板に微細チャンネルを形成する工程は、
前記微細チャンネル板の両面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を微細チャンネル模様にパターニングする工程と、
異方性エッチングを施すことによって微細チャンネルを形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項２０から２３のいずれかに記載の電気移動表示装置の製造方法。
【請求項２６】
ポリマー材質の第１及び第２微細チャンネル板を形成する工程と、
前記第１及び第２微細チャンネル板のいずれかに、第３電極を形成する工程と、
前記第１及び第２微細チャンネル板を圧着させ、前記第３電極が形成された面と他の微細チャンネル板の一面とを接合する工程と、
前記圧着された第１及び第２微細チャンネル板を、端が切られた円錐又は多角錐形態の複数個の突出部を有するローラーを利用し、前記突出部の端面がお互いに相接するように上下両面で圧着することによって、微細チャンネルを形成する工程と、
前記圧着された第１及び第２微細チャンネル板の下面に、第２電極が形成された下部基板を接合させる工程と、
前記微細チャンネル内に所定の電界によって、電気的に移動可能な微粒子を封入する工程と、
透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板を、前記圧着された第１及び第２微細チャンネル板の上面に接合させ、前記第１電極が形成された面が、前記微細チャンネルと相接するようにする工程とを含む
ことを特徴とする電気移動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、表示装置に関し、より詳細には、電気移動現象を利用した電気移動表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気移動表示装置とは、外部から加えられた電界によって、微粒子が移動する現象を利用して画像を表示する装置である。電気移動表示装置には、電気泳動現象を利用した電気泳動表示（electrophoretic display：EPD）装置と、誘電泳動現象を利用した誘電泳動表示（dielectrophoretic display：DPD）装置がある。
【０００３】
電気泳動現象とは、帯電された微粒子を液体の中に分散させた分散界に電界を印加した場合に、帯電された微粒子がクーロン力によって液体の中を移動する現象であって、１８０９年にロシアの物理学者ロイス（Reuss）によって発見された。その後、化学分野の電気泳動クロマトグラフィーや電子写真分野の湿式現象法などに応用されてきた。１９６９年に、松下電気産業の大田によって初めてディスプレー装置への適用が提案された。そして、誘電泳動現象とは、不均一電界内で、誘電体微粒子に誘導される電気双極子と、電界勾配の内積に比例する正電気力とによって微粒子が移動することをいう。
【０００４】
以下では、従来の電気泳動表示装置の基本的な構造及び動作に対して説明した後、従来の電気泳動表示装置で現われた様々な問題点を克服するために試された方法に対して紹介し、各々の問題点を説明する。
【０００５】
１．電気泳動表示装置
図１は、従来の電気泳動表示装置の基本的な構造を示した図である。この図１に示すように、電気泳動表示装置は、一対の基板１０１、１０２及びセルを密閉するための隔壁１０６を含む。前記一対の基板１０１、１０２において、上部基板１０１には共通電極１０３が形成され、下部基板１０２にはパターン化された電極１０４が形成されている。
【０００６】
すなわち、上部基板１０１に形成された電極１０３と、下部基板１０２に形成された電極１０４とを、適当な間隔（一般的には、数十μｍ〜数百μｍ程度）で対向させ、その間に電気泳動分散媒質を封入する。電気泳動分散媒質は染料で着色された分散液であり、その中に帯電された顔料微粒子（以下、負に帯電されたとする）が分散されている。
【０００７】
これによって、下部基板１０２の電極１０４と共通電極１０３との間に、特定電圧を印加することで画像を表示する。すなわち、パターン化された下部電極１０４と共通電極１０３との間に、図１の下半部のように、電圧が印加される場合、負に帯電された微粒子は、上部基板１０１の共通電極１０３側に移動するようになる。すると、上部基板１０１、すなわち、表示基板１０１には微粒子に着色された色が表示される。逆に、下部基板１０２の電極１０４と共通電極１０３との間に、図１の上半部のように電圧が印加された場合、微粒子は下部基板１０２側に移動するようになり、表示基板１０１には染色された分散媒質の色が表示される。
【０００８】
しかし、図１に示した従来の電気泳動表示装置は、分散媒質に染料やイオンなどの着色剤を混合して使うことにより、着色剤による様々な問題点が発生された。すなわち、着色剤の存在は、新しい荷電の授受を起すために、電気泳動動作において、不安定性の要因に作用しやすいし、表示装置としての性能や寿命、安全性が顕著に低下される短所があった。また、着色帯電粒子と絶縁性の分散媒質とが各々持つ色、要するに、二つの色で表示が限定されるために、多色表示をするのが困難であった。また、通常２元表示であって、中間色を表示する階調表示が困難という問題があった。
【０００９】
また、従来の電気泳動表示装置において、分散界は、連続状を成す状態で用いられるために、対向電極の間に存在する分散界の厚さが厚いとか、その面積が広ければ分散界の流動が容易になるので、表示が不均一しやすく、映像の鮮やかさを悪化させる原因になったこともある。特に、電極が形成された柔軟性の基板で分散界を密閉した場合、表示装置を屈曲させるか、局所的に圧力を加えると、分散界の流動が著しくなり、液体の特性上局所的な圧力が全体に波及される結果を招いて鮮やかな映像を形成することができなかった。また、定着しなくて一時的に記憶を維持させている映像では、映像が破壊されやすいという問題点があった。
【００１０】
一方、一応映像を形成して電気泳動粒子を局所的に電極に付着させた状態で放置しておくと、残余の電気泳動粒子が均一に混合される結果、また映像を形成する時には、分散界内の電気泳動粒子の濃度は、これ以上均一ではなく、その結果、表示に染みが生じやすい。さらに、粒子の分散性が十分ではない分散界を使った場合には、分散界が連続状を形成していると、粒子が巨大な凝集体に成長する場合があって、表示の均一性や分散界の安全性、すなわち、表示装置の寿命に難点があった。また、分散された顔料粒子の凝集や沈澱による寿命の限界、染料の電極反応による変色などによる分散液の不安定性などの問題があった。
【００１１】
さらに、絶縁性液体に溶解された染料の電気泳動粒子への吸着と共に、電気泳動粒子が堆積された電極表面と電気泳動粒子との間への絶縁性液体の侵入などの悪影響によって、高い反射率による高い輝度と高いコントラストを同時に満足させることが本質的に不可能であるという大きい問題点があった。
【００１２】
さらに、従来の電気泳動表示装置は、明確な閾値の特性がなく、動作速度が遅くて高駆動電圧が必要でありため、マトリックス表示は適してなかった。また、マトリックス表示を実現しようとする場合に、電極構造や駆動回路が複雑になるという問題があった。この問題を解決するために、グリド電極の導入やバリスター基板によるアクティブマトリックス駆動の検討が行われて来たが、電極構造や駆動回路が複雑になリ、結果的に単価が高くなるために実用化に至っていない。
【００１３】
前記問題点を解決するための方案として、粒子の凝集、沈降に対しては分散液と粒子の比重を一致させる方法や、界面活性制による分散性の向上の試み以外に、隔壁によって分散液を小さな空間に隔離する方法などが提示されている。しかし、隔壁製造工程が非常に複雑であり、これによって製造単価が高くなる問題があった。
【００１４】
また、前記問題点を解決するための他の方案として、特許文献１に開示されているものがある。ここに開示された電気泳動表示装置は、下部基板の第２電極側に吸着された状態の電気移動粒子が、観察者に見えないように遮蔽層が設けられている。しかし、このような遮蔽層の設置によって、表示領域と視野角とが狭くなって、コントラストが低くなる問題がある。
【００１５】
電気泳動表示装置に関して、前記記述したこと以外に、新しい構想の動きが最近現われている。図２は、最近提案された新しい微細チャンネル構造による動作原理図である。
図２（ａ）は、電気泳動表示装置の表示面側から視た平面図であって、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ'断面図である。
【００１６】
図２に示したように、電気泳動粒子は、上部基板２０１の共通電極２０３側に引きつけられたときは、離散的に配置して広い面積を被覆するようになり、下部基板２０２のパターン化された電極２０４側に引き付けられたときには、逆四角錘形態の角側狭い空間に集束し、微小球２０５によって覆われる。この被覆及び遮蔽原理によって表示コントラストが得られる。しかし、このようなセル構造では、凝集や沈澱による長期的な安全性の欠如、及び微小球２０５を各セルに正確に一つずつ配置して接着させる製造工程上の問題などがある。
【００１７】
２．マイクロカプセル−電気泳動表示装置
既存の電気泳動表示装置が有する問題点である、沈降、凝集、変色などの解決策として、分散液を直接電極の間に封入しないで、マイクロカプセル（microcapsule：MC）に封入した構造のEPD（microcapsule-type electrophoretic display：MC-EPD）がアメリカのMIT及び日本のNOK社によって１９８７年に考案された。
【００１８】
図３は、MC-EPDの基本構造を示す図である。この図３に示したように、径が約５０μm程度のマイクロカプセル３０５に、分散液を封入して、これを一対の電極３０３、３０４の間に均一に配置する。分散媒質をマイクロカプセル３０５に内包させることによって、粒子の沈降を防止している。
【００１９】
MC-EPDの方法によると、マイクロカプセル内の絶縁性液体の中に分散された粒子が、一対の外部電極３０３、３０４の間に印加される電圧によって移動することによって表示を行う。しかし、このようなMC-EPDの表示装置は、染料の耐久性の問題のために、青/白の２色のみを表示し、黒/白の表示及びカラー表示には限界があるという問題がある。
【００２０】
３．ツイストボール方式
ボール回転型の表示素子（electrical twisting ball display：ETBD）も、同じ帯電現象に根拠したもので、N．K．Sheridonなどが１９７７年に最初に提案した。ETBDでは、半球面の色がお互いに違う微小球体を１８０度回転させて表示を行う。
【００２１】
図４はツイストボール方式の表示装置を示した図である。ツイストボール方式の表示媒体は、微小ボール４０７形態の絶縁体の半球面を他の半球面と違う色、又は光学濃度にして、薄い絶縁体板４０５中に均一に分布するように挿入する。各々の微小ボール４０７は、球形の微小空間４０６内に一つずつ含み、微小空間４０６と微小ボール４０７との間の狭い隙間４０８には、絶縁性の液体が満たされている。これによって、微小ボール４０７は、微小空間４０６内で回転することができ、かつ微小な変移の可能な状態になる。
【００２２】
図４に示したツイストボール方式の表示装置は、上部及び下部基板４０１、４０２に各々パターン化された電極４０３、４０４に電圧を印加して、微小ボール４０７を回転させることで表示を行う。
【００２３】
しかし、このような表示装置は、微小ボール４０７を内包する絶縁体板４０５の製造方法が複雑であり、材料の選択範囲の制限などの問題によって、現在商品化されていない。
【００２４】
４．粉体粒子の移動方式
図５は、粉体粒子の移動による表示装置を示す図である。粉体粒子の移動方式では、色と帯電極性とがお互いに違う二つの種の微粒子を混合し、第１及び第２電極５０３、５０４の間に、電圧を印加して希望する有色微粒子を表示画面側に移動させることによって表示が行われる。電気移動方式に類似だが、液体ではなく、粉体の中で、粒子を移動させることが大きい差異である。
【００２５】
このような、粉体粒子の移動方式は、帯電された粉体微粒子を利用するために、粉体を帯電させるための別途の装置が必要であり、二つの種の帯電粒子を使うことによって、クーロン力による相互作用によって、動作速度が遅くて動作電圧が高くなるようになる問題がある。
【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】
【００２６】
本発明の目的は、製造工程が比較的簡単な電気移動表示装置を提供することにある。
【００２７】
また、本発明の他の目的は、表示コントラストが高く、応答速度が早いし、駆動電圧が低い電気移動表示装置を提供することにある。
【００２８】
また、本発明の他の目的は、染料の変質による素子の性能劣化がない表示装置を提供することにある。
【００２９】
また、本発明の他の目的は、記録の保存性が優れた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
前記の課題を解決するために、第１の発明に係る電気移動表示装置は、透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを備えている。そして、前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に近い部分は断面積が一定の形態を有する。
【００３１】
第２の発明に係る電気移動表示装置は、透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを備えている。そして、前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に行くほど、断面積が大きくなる形態を有する。
【００３２】
第３の発明に係る電気移動表示装置は、透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを備えている。そして、前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域から実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に近い部分は、断面積が一定の形態を有する。
【００３３】
第４の発明に係る電気移動表示装置は、透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板と、前記第１基板と対向する位置に第２電極が形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に隣接され、複数の微細チャンネルが貫通する微細チャンネル板とを備えている。そして、前記微細チャンネルは、対向する前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電界によって電気的に移動可能な複数の微粒子を包含し、密閉され、前記第１基板に入射した光が、前記密閉された領域から実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記第１基板に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から前記第２基板に行くほど断面積が大きくなる形態を有する。
【００３４】
第５の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記複数の微粒子が、電気泳動又は誘電泳動現象によって電気的に移動する構成としている。
【００３５】
第６の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記微細チャンネル板が、伝導性又は絶縁性の材料で形成された構成としている。
【００３６】
第７の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記微細チャンネル板が、半導体又はポリマーで形成された構成としている。
【００３７】
第８の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記微細チャンネルの前記第１基板側から視る断面が、多角形又は円形である構成としている。
【００３８】
第９の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記複数の微細チャンネルの中で、二つ以上の微細チャンネルが、一つの色を表示する一つの画素を形成する構成としている。
【００３９】
第１０の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記複数の微粒子が、有機顔料粒子、無機顔料粒子、又は金属粒子である構成としている。
【００４０】
第１１の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記複数の微粒子が、帯電体又は誘電体である構成としている。
【００４１】
第１２の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記微粒子が帯電体である場合、前記微細チャンネルの一つに封入される微粒子が同一極性を持つ構成としている。
【００４２】
第１３の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記微細チャンネルの一つに封入される微粒子が、実質的に同じ色を持つ有色微粒子、又は実質的に同じ色に着色された着色微粒子である構成としている。
【００４３】
第１４の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記多数の微細チャンネルの各々には、赤色、緑色及び青色の微粒子や、赤色、緑色及び青色に着色された微粒子を規則的に封入し、各々の微細チャンネル内に封入される微粒子の量が、実質的に同一である構成としている。
【００４４】
第１５の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記微細チャンネル内には、透明液体又は気体で構成された分散媒質がさらに含まれている構成としている。
【００４５】
第１６の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記第１電極及び第２電極のいずれかと前記微細チャンネル板との間に形成されるか、又は前記微細チャンネル板内の所定の位置に形成された第３電極を含み、前記第１電極及び第２電極のいずれかと微細チャンネル板との間に第３電極を形成する場合には、その間に絶縁膜が形成されている構成としている。
【００４６】
第１７の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記第２電極が列電極及び行電極を含んでいる構成としている。
【００４７】
第１８の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記第１電極及び第２電極が、絶縁膜で被覆され、第１電極側を被覆する絶縁膜が、透明絶縁体である構成としている。
【００４８】
第１９の発明は、第１〜第４の発明に係る電気移動表示装置において、前記第２電極は、前記微粒子が前記第２電極側に移動する場合、前記微粒子が前記微細チャンネルの底の縁に分布されるように、前記微細チャンネルの断面積より小さい無電極領域を有する構成としている。
【００４９】
第２０の発明に係る電気移動表示装置の製造方法は、透明材質の第１基板を形成する工程と、前記第１基板に第１電極を形成する工程と、第２基板を形成する工程と、前記第２基板に第２電極を形成する工程と、微細チャンネル板を形成する工程と、上部開口に入射した光が、筒の領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に近い部分は、断面積が一定の形態の筒状を有する微細チャンネルを、前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、前記微細チャンネルの下部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側に相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを備えている。
【００５０】
第２１の発明に係る電気移動表示装置の製造方法は、透明材質の第１基板を形成する工程と、前記第１基板に第１電極を形成する工程と、第２基板を形成する工程と、前記第２基板に第２電極を形成する工程と、微細チャンネル板を形成する工程と、上部開口に入射した光が、筒の領域内で実質的に全部吸収されるように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に行くほど断面積が大きくなる形態の筒状を有する微細チャンネルを前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、前記微細チャンネルの下部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側に相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを備えている。
【００５１】
第２２の発明に係る電気移動表示装置の製造方法は、透明材質の第１基板を形成する工程と、前記第１基板に第１電極を形成する工程と、第２基板を形成する工程と、前記第２基板に第２電極を形成する工程と、微細チャンネル板を形成する工程と、上部開口に入射した光が、筒の領域内に実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に近い部分は、断面積が一定の形態の筒状を有する微細チャンネルを、前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、前記微細チャンネルの下部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側に相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを備えている。
【００５２】
第２３の発明に係る電気移動表示装置の製造方法は、透明材質の第１基板を形成する工程と、前記第１基板に第１電極を形成する工程と、第２基板を形成する工程と、前記第２基板に第２電極を形成する工程と、微細チャンネル板を形成する工程と、上部開口に入射した光が、筒の領域内に実質的に全部反射するように、前記微細チャンネル板内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に行くほど断面積が大きくなる形態の筒状を有する微細チャンネルを、前記微細チャンネル板を貫通するように形成する工程と、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第２基板の第２電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板を前記第２基板に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を前記微細チャンネル内に封入し、前記微細チャンネルの上部開口がある面が、前記第１基板の第１電極側と相接するようにして前記微細チャンネル板と前記第１基板とを接合させることにより、前記微細チャンネルが実質的に密閉される工程とを備えている。
【００５３】
第２４の発明は、第２０〜第２３の発明に係る電気移動表示装置の製造方法において、前記第２電極が、列電極及び行電極を包含している。そして、前記第２基板に第２電極を形成する工程は、前記第２基板に前記列電極で用いられる材料を蒸着又は塗布する工程と、前記列電極を分離させるためのパターニング作業工程と、前記列電極の上に絶縁層を形成する工程と、エッチング時に前記絶縁層を前記微細チャンネルの形状に形成する工程と、前記第２電極を蒸着又は塗布させる工程とを備えている。
【００５４】
第２５の発明は、第２０〜第２３の発明に係る電気移動表示装置の製造方法において、前記微細チャンネル板に微細チャンネルを形成する工程は、前記微細チャンネル板の両面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を微細チャンネル模様にパターニングする工程と、異方性エッチングを施すことによって微細チャンネルを形成する工程とを備えている。
【００５５】
第２６の発明に係る電気移動表示装置の製造方法は、ポリマー材質の第１及び第２微細チャンネル板を形成する工程と、前記第１及び第２微細チャンネル板のいずれかに、第３電極を形成する工程と、前記第１及び第２微細チャンネル板を圧着させ、前記第３電極が形成された面と他の微細チャンネル板の一面とを接合する工程と、前記圧着された第１及び第２微細チャンネル板を、端が切られた円錐又は多角錐形態の複数個の突出部を有するローラーを利用し、前記突出部の端面がお互いに相接するように上下両面で圧着することによって、微細チャンネルを形成する工程と、前記圧着された第１及び第２微細チャンネル板の下面に、第２電極が形成された下部基板を接合させる工程と、前記微細チャンネル内に所定の電界によって、電気的に移動可能な微粒子を封入する工程と、透明な材質の第１電極が形成された透明な材質の第１基板を、前記圧着された第１及び第２微細チャンネル板の上面に接合させ、前記第１電極が形成された面が、前記微細チャンネルと相接するようにする工程とを備えている。
【発明の効果】
【００５６】
したがって、本発明によると、光閉じ込め効果を利用した製造工程が比較的簡単な電気移動表示装置を提供することができる。
【００５７】
また、一つのチャンネルに一種の微粒子のみを用いることによって、表示コントラストが優れて、応答速度が早い電気移動表示装置を提供することができる。
【００５８】
また、微細チャンネル内に液体を用いないことや、透明な液体を利用することによって、染料の変質による素子の性能烈火を防止することができる電気移動表示装置を提供することができる。
【００５９】
さらに、記録の保存性が優れた表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６１】
〈発明の実施形態１〉
図６は、本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置を図示した断面図である。
【００６２】
この図６に示すように、本発明の一実施形態に係る表示装置は、透明な材質のパターン化された第１電極６０３が形成された透明な材質の第１基板６０１と、第１基板６０１と対向する位置に共通電極である第２電極６０４が形成された第２基板６０２と、第１及び第２基板６０１、６０２の間に隣接され、複数の微細チャンネル６０６が貫通する微細チャンネル板６０５とを含む。前記微細チャンネル６０６は、第１電極及び第２電極の間に印加される電界によって、電気的に移動可能な複数の微粒子を含み、密閉され、第１基板６０１に入射した光が、密閉された領域内に実質的に全部吸収されるように、微細チャンネル板６０５内の所定の位置から第１基板６０１に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から第２基板６０２に近い部分は断面積が一定の形態を有する。
【００６３】
各々の微細チャンネルは、微細チャンネル板６０５の隔壁６０７によって分離しており、微細チャンネル６０６には、透明な絶縁性の液体又は空気や窒素のような気体（以下「分散媒質」とする）が封入されている。本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置において、パターン化された第１電極６０３が形成された上部基板６０１は表示基板であり、共通電極である第２電極６０４が形成された下部基板６０２が底辺基板である。
【００６４】
微細チャンネル６０６の大きさは、通常、数十μｍ以下であることが適当であり、分散媒質として、透明な絶縁性の液体又は空気や窒素のような気体以外に、無彩色の反射濃度又は発光濃度を可変可能なものを用いることができる。
【００６５】
微細チャンネル６０６内に分散される微粒子は、０.１ないし数μｍの粒子が望ましい。微粒子の径が約３０μｍ以下である場合には、微粒子が自然的な付着力で表示面に付着するため、第１及び第２電極６０３、６０４に印加される電圧が遮断された場合にも、最後の表示状態を永久に保全することができる。すなわち、記録の保存性の優れた紙、すなわち電子紙のように使うこともできる。
【００６６】
微粒子は、有機、無機顔料、染料、未結晶分、金属粉又はガラスなどでなり、一定の極性を持つ帯電体とか、帯電されない誘電体であってもよい。また、一つの微細チャンネル６０６内に存在する微粒子は、実質的に同じ色を持ったり、実質的に同じ色に着色され、一つの微細チャンネル６０６内に存在する微粒子が帯電体である場合には、単一極性に帯電されたものを用いる。
【００６７】
また、本発明の他の実施形態によると、三つの微細チャンネルを一つのセルとして形成し、三つの微細チャンネルに、赤色（R：red）、緑色（G：green）、青色（B：blue）、又は青緑色（C：cyan）、紫紅色（M：magenta）、黄色（Ｙ：yellow）の粒子を各々分散させることで、天然色の表示が可能になる。また、必要によっては、黒色（K：black）を追加できる。
【００６８】
さらに、図６に図示すように、微細チャンネル板６０５の中間の部分に、第３電極６０８が形成されている。この場合、表示装置の駆動時に、第３電極６０８を介して微細チャンネル６０６の壁部に電圧を印加することによって、後述するように、以前に構成された画素に影響を与えないながら、希望する画素を駆動することができる。また、実施形態によっては、第３電極６０８は、上部基板６０１と微細チャンネル板６０５との間、又は下部基板６０２と微細チャンネル板６０５との間、又は微細チャンネル板６０５内の所定の位置に形成されている。
【００６９】
図６に図示された電気移動表示装置の動作を説明する。ただ、説明の便宜上、黒白表示動作を中心に説明する。
【００７０】
表示信号によって、各微細チャンネル６０６毎に形成された第１電極６０３の中、特定電極と第２電極６０４との間に、数ないし数十ボルト程度の電圧を印加する。以下では、微粒子が正に帯電された粒子で構成され、共通電極は接地された状態であり、黒色の微細チャンネル板６０５を使った場合である。
【００７１】
第１電極６０３に印加される電圧の極性が負である場合、微細チャンネル６０６内に存在する微粒子は、電気泳動現象によって第１電極６０３側に移動する。従って、表示面には微粒子の色又は微粒子に着色された色が現われるようになる。逆に、第１電極６０３に印加される電圧の極性が正である場合には、微細チャンネル６０６内に存在する微粒子は、第１電極６０３から離れた第２電極６０４側に移動し、微細チャンネル６０６に入射した光が、全部微細チャンネル壁面に吸収される。すなわち、光閉じ込め效果によって入射した光が、表示面に反射されないために、表示面には黒色が現われる。
【００７２】
従って、黒色の微細チャンネル板材料を使い、白色の微粒子を使用したり微粒子を白色に着色した場合に、負電圧が印加された微細チャンネル６０６は、表示面が白色に見えるようになり、正電圧が印加された微細チャンネル６０６は、表示面が黒色に見えるようになる。
【００７３】
また、本発明によると、図６に示すように、微細チャンネル６０６の幅が表示面に近くなるほど広くなることによって、表示面側に現われた黒色隔壁６０７の表面６０９が、表示面を占める割合が小くなり、隔壁６０７による表示コントラストの低下を防止することができる。そして、後述する第２実施形態に係る電気移動表示装置のような表示面積を維持しながら、隔壁６０７の厚さを相対的に厚くすることができ、構造的に頑丈な電気移動表示装置を具現化することができる。
【００７４】
前記の説明では、微粒子が帯電体である場合としたが、微粒子が誘電体である場合には、微粒子内に誘導された電気双極子に作用する電界の勾配力（gradient force）によって微粒子を移動させることにより、表示面に黒白を表示することができる。
【００７５】
本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置は、一つの微細チャンネル６０６内に、単一極性及び単色の帯電粒子又は誘電体粒子を用いることによって、従来の電気泳動表示装置や粉体粒子移動表示装置でのように、正と負との二種の帯電泳動粒子を用いた場合に発生する相互干渉による移動速度の低下の問題を解決することができる。これで、表示装置の駆動速度と駆動電圧を低めることができる。また、赤色、緑色及び青色の３色の微粒子を用いる場合には、プールカラー表示が可能な電気移動表示装置を具現化することができるようになる。さらに、複数の微細チャンネルを一つの画素で使うことによって、面積階調を実現することができ、黒色を表示するための微粒子が別に必要なくなる。
【００７６】
また、本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置は、着色した泳動液体を用いることなく、透明液体を使ったり、液体に比べて粘度が１/１００以下である空気や窒素のような気体を泳動媒体として使うことで、動作速度を飛躍的に向上させることができる。そして、液体を染色する必要がなく、染料の変質による素子の性能の劣化が発生しないため、長寿命を実現することができる。
【００７７】
さらに、黒色の微細チャンネル板６０５の材料を用いる場合には、隔壁６０７の料面６０９がブラックマットレスの役割をするため、赤、緑色及び青色の色彩の混色を防止することができ、画素部以外からの光の反射や透過、漏洩が減少され、コントラストの飛躍的な向上を期待することができる。
【００７８】
さらに、本発明に係る電気移動表示装置は、反射型表示装置であって、電圧駆動型であるため、超低消費電力を実現することができる。また、基板や微細チャンネル板などに、柔軟性の材料を用いることができるために、デザインの多様性を追求することができ、超薄形化が可能で応用範囲を大きく拡大することができる。視野角はTiO２などの微粒子の拡散反射性能によって殆ど１８０度である。
【００７９】
前記説明では、第２電極６０４が共通電極に形成され、パターン化された第１電極６０３及び共通電極６０４の間に印加される電圧により、微粒子が電気移動することと説明したが、第１電極６０３を共通電極に形成し、パターン化された第２電極６０４の間に電圧を印加することによって、表示を行うことができることは勿論である。
【００８０】
〈発明の実施形態２〉
図７は、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置を示している。
【００８１】
この図７に示すように、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置は、微細チャンネル６１６の腰部が括れているように形成されている点において、図６に示した電気移動表示装置と異なる。
【００８２】
このように、第１及び第２電極６１３、６１４側に接触された開口面に比べて、微細チャンネル６１６の腰部を小さく形成した場合には、入射した光が微細チャンネル６１６の壁面に吸収されるだけではなく、微細チャンネル６１６の下半部に閉じこめられるようになって、表示面に反射して出る確率が非常に低くなる。従って、より效果的に光閉じ込め（light confinement）效果を得ることができる。これで、微細チャンネル６１６の長さを、図６に示した表示装置に比べて短く形成することができるため、より低い駆動電圧で表示を行うことができるようになる。
【００８３】
さらに、微細チャンネル６１５の表示面の縁に電界が集中されることを防止する效果があって、帯電泳動粒子が表示面に均一に分布することに助けとなる。
【００８４】
図７では、第２電極６１４が共通電極に形成され、パターン化された第１電極６１３及び共通電極６１４の間に印加される電圧によって、微粒子が電気移動すると説明したが、第１電極６１３を共通電極で形成して、パターン化された第２電極６１４に電圧を印加することによって表示を行うことができる事は勿論である。この場合、第２電極６１４は、微粒子が第２電極６１４側に移動する場合、微粒子が微細チャンネル６１５の底の縁に分布するようにするため、微細チャンネル６１５の断面積より小さな無電極の領域を有するように形成される。このようにすることで、表示面６１１に黒色を表示する場合、微粒子が微細チャンネル６１６の下端部に存在する第２電極６１４に密集されるようになり、入射した光が、微細チャンネル６１６の底の部分に当たって表示面６１１に反射した場合にも、微粒子に着色された色が表示面６１１に現われることを防止することができる。
【００８５】
〈発明の実施形態３〉
図８は、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置を示している。
【００８６】
この図８に示した電気移動表示装置は、白色の微細チャンネル板６２５を用い、黒色の微粒子や黒色に着色された微粒子を用いる場合に適した実施形態を示したものである。
【００８７】
図８に示すように、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置は、微細チャンネル６２６が第１電極６２３と接合された部分との断面積を大きく形成し、微細チャンネル６２６の上半部の隔壁の斜めを小さくすることによって、上部基板６２１から入射した光が、微粒子や隔壁によって十分に反射するようになる。
【００８８】
以下、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置の動作を説明する。ただ、微細チャンネル６２６内に分散された微粒子が正に帯電された粒子で構成され、共通電極は接地された状態とする。
【００８９】
第１電極６２３に印加される電圧の極性が負である場合、微細チャンネル６２６内に分散された微粒子は電気泳動現象によって、第１電極６２３側に移動する。従って、表示面には黒色が現われるようになる。逆に、第１電極６２３に印加される電圧の極性が正である場合には、微細チャンネル６２６内に存在する微粒子は、第１電極６２３で離れた第２電極６２４側に移動し、微細チャンネル６２６に入射した光が、実質的に全部表示面に反射し、表示面には白色が現われるようになる。
【００９０】
前記説明した第２及び第３実施形態に示した微細チャンネルでは、微細チャンネルの下端部分の両端が、第２電極側に行くほど幅が大きくなるように示していたが、微細チャンネルの両壁の中でー側のみが第２電極側に行くほど広くなり、他側は第１実施形態に示した微細チャンネルのように形成されている。
【００９１】
また、前記説明した第１ないし第３実施形態において、第１電極及び第２電極の上を絶縁層で被覆してもよい。この場合、第１電極及び第２電極と、透明な絶縁性の分散媒質との電気的化学反応によって生ずる絶縁性の分散媒質の劣化を防止することができ、着色された微粒子が電極上で燃えて付いてしまうことを防止することができる。
【００９２】
さらに、第１ないし第３実施形態では、微細チャンネルが電極側に向かって一定の割合で幅が広くなるようにしたが、実施形態によってその形状が変化することは勿論である。例えば、隔壁が白色である場合、隔壁を荒くすることで散乱效果をもっと大きくし、視野角をもっと広くすることができる。
【００９３】
〈発明の実施形態４〉
本実施形態は、本発明に係る電気移動表示装置の製造方法の実施形態である。
【００９４】
図９は、本発明に係る電気移動表示装置の分解斜視図である。この図９に示すように、本発明に係る電気移動表示装置は、上部基板７０１、下部基板７０２、及び微細チャンネル板７０３を備えている。
【００９５】
本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置の製造方法は、透明材質の第１基板７０１を形成する工程と、第１基板７０１に第１電極を形成する工程と、第２基板７０２を形成する工程と、第２基板７０２に第２電極を形成する工程と、微細チャンネル板７０３を形成する工程と、上部開口に入射した光が、筒の領域内に実質的に全部吸収されるように、微細チャンネル板７０３内の所定の位置から前記上部開口に行くほど断面積が大きくなり、前記所定の位置から下部開口に近い部分は断面積が一定の形態の筒形状を有する微細チャンネル７０４を、微細チャンネル板７０３を貫通するように形成する工程と、及び前記微細チャンネル７０４の下部開口がある面が、前記第２基板７０２の第２電極側と相接するようにして、微細チャンネル板７０３を第２基板７０２に接合し、印加される電界によって、電気的に移動可能な微粒子を微細チャンネル７０４内に封入し、微細チャンネル７０４の上部開口がある面が、第１基板７０１の第１電極側に相接するようにし、前記微細チャンネル板７０３と第１基板７０１とを接合させることにより、微細チャンネル７０４が実質的に密閉されるようにする工程とを備えている。
【００９６】
以下、各々の基板の製造方法について詳細に説明する。ただ、以下では、上部基板７０１には、共通電極である第１電極が形成され、下部基板７０２には第２電極としてパターン化された列電極（row electrode）及び行電極（column electrode）が形成された場合について説明する。
【００９７】
（１）上部基板
本発明の一実施形態による電気移動表示装置において、上部基板７０１及び下部基板７０２のうち、少なくとも一つは透明体を用いて形成する。上部基板７０１を表示基板で使う場合には、観察者が上部基板７０１を通じて微粒子の駆動状態を観察するために、透明な基板と電極を用いる。また、後続工程で上部基板７０１の透明電極と、微細チャンネル７０４の前記一側を接合するとき、接合面が滑らかなければならないため、表面の荒さを少なくすることが望ましい。
【００９８】
（２）下部基板
本発明の一実施形態によると、下部基板７０２は、列電極が形成される下部第１基板７０２ａと、行電極が形成される下部第２基板７０２ｂとを備えている。
【００９９】
列電極を作る前に、バルク（bulk）シリコーンを介する列電極同士の短絡を防止するために、熱的酸化（thermal oxidation）方法でSiO２を生成する。アルミニウム−スパッター（Al-sputter）を用いて、列電極として用られるアルミニウムを全面に蒸着した後、フォトリゾグラフィ印刷（photolithography）工程でマスクを用いて各々の列電極を分離させるパターニング（patterning）作業を施す。
【０１００】
列電極と次に蒸着される行電極との電気的な絶縁のために、絶縁層を作る。分散媒質の微粒子が、列電極と行電極との間で十分に移動できる空間を確保し、二つの電極の間の確かな絶縁を保障するために、フォトレジスト（photoresist）の一種である、ポリイミド（polyimide）をスピンコッター（spin coater）装置を利用してコーティングする。微細チャンネルを形成する微細チャンネルマスクを用いて、フォトリゾグラフィ工程で列電極の上に微細チャンネル模様７０５を形成する。
【０１０１】
その次の工程で行電極を形成する。このとき、列電極との電気的な短絡を防止するために回り込み率（step coverage）が悪い金属蒸着装置（metal evaporator）を用いてアルミニウムを蒸着させる。
【０１０２】
実試形態よっては、上部基板７０１及び下部基板７０２は、板に形成される電極、又は板の代わる電極の一方、又は両方に線又は点のマトリックス状、あるいはセグメント状に分割された電極を用いることができる。これにより、これら線状又は点状電極を組み合わせて、文字、数字、画像など必要な形状を構成することができる。また、これら電極に同時に電圧を印加したり、走査することによって、又は時分割で電圧を印加することによって、分散係に模様状の電界を作用させれば、停止画像又は同画像を表示することができる映像表示装置になる。
【０１０３】
（３）微細チャンネル板
微細チャンネル板７０３は、微粒子が封入され、分散媒質が実際に満たされる微細チャンネル７０４が作られる基板である。微細チャンネル板７０３は、合成樹脂ガラスなどの絶縁性板、又はシリコーンのような半導体、ポリマーで形成された板に適当な微細チャンネル７０４が貫通して形成され、上部基板７０１及び下部基板７０２のうち、少なくとも一つの基板が絶縁体である場合には、必ず絶縁体で構成される必要はない。
【０１０４】
微細チャンネル板７０３では、第１電極と第２電極との間に印加された電圧によって、分散媒質の中の微粒子が、微細チャンネル７０４中で上下に動くようになる。微粒子が動く距離が長くなると、電気場もそれに比例して強まらなければならないので、印加される電圧の絶対値を大きくしなければならない。微細チャンネル板７０３自身の厚さは、粒子が動く距離と同じであるために、微細チャンネル板７０３の厚さを適当な厚さに選択するのが望ましい。
【０１０５】
ウェハーを希望する厚さに薄く作り、表面を最大限平坦化するために、CMP（Chemical Mechanical Planarization）工程を行う。CMP工程過程で有機物が露出された場合、後続工程を進行するために、超音波（supersonic）、アセトン（acetone）、IPA（isopropyl alcohol）等のＣＭＰ後洗浄を利用して有機物を取り除く。
【０１０６】
微細チャンネル板７０３の下面と上面は、各々下部基板７０２の行電極と、上部基板７０１の共通電極と接合する。電極に電圧が印加されたとき、各々の電極との電気的短絡を防止するために、微細チャンネル板７０３の両面に絶縁膜を形成する。後続工程である微細チャンネル７０４の形成工程時、微細チャンネル板７０３の保護膜（masking layer）を利用するために、絶縁膜の物質としてSi3N４を選択して、プラズマＣＶＤ装置（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）で蒸着する。
【０１０７】
フォトリゾグラフィ工程でＳi３Ｎ４膜を微細チャンネル模様にパターニングする。ドライエッチング装置であるプラズマエッチング装置（plasma etcher）を用いて、Si3N４膜をフォトレジスト（photoresist）に対して選択的にエッチングする。
【０１０８】
微細チャンネル板７０３に微細チャンネル７０４を形成する場合、裏表面の正確に同一位置に、微細チャンネル模様をパターニングするために、両面整列装置（aligner）を用いるのが望ましい。
【０１０９】
微細チャンネル７０４の断面は、図１０に示したように、四角形、円形、又は長方形などの様々な形状に形成することができる。微細チャンネル７０４は、通常、規則的に設けられるが、大きさ、模様、配列などにおいて、不規則的に形成してもよい。
【０１１０】
微細チャンネル７０４を形成する場合において、電界によって明度や色を変化させるのは微細チャンネル７０４内の微粒子であり、微細チャンネル７０４の境界領域は変化しないため、表示装置の全面を均一に色変化させるためには、微細チャンネル７０４の境界領域の幅を、十分に狭く形成するのが望ましい。
【０１１１】
さらに、微細チャンネル７０４自体の大きさ、すなわち、微細チャンネル板７０３の微細チャンネル７０４の大きさは、用いられる分散係又は表示の用途によって、適当な大きさに選定することが好ましいが、少なくとも分散係中の粒子の大きさよりは大きくする必要がある。
【０１１２】
最後に、希望する形態の微細チャンネルを作るために、ウェットエッチング（wet etching）形式の非等方（anisotropic）エッチングを施す。異方性エッチングは、方向依存性（orientation-dependent）のエッチングとして、特定の方向でのエッチングが、他の方向でのエッチングと比べて、エッチング速度（etch rate）の差が大きい。異方性エッチング物質としては、EDP（ethylene diamine pyrochatechol）、TMAH（tetra methyl ammonium hydroxide）、アルカリ金属の水酸化物（Alkali-OH）などがある。
【０１１３】
本発明の他の実施形態によると、微細チャンネル板７０３は、上部基板７０１及び下部基板７０２の一方に、予め固定された状態に形成されている。上部基板７０１及び下部基板７０２の一方に固定された微細チャンネル板７０３を設置するためには、フォトエッチング法が有用である。たとえば、下部基板７０２の全面に亘って感光性樹脂を塗布して、フォトエッチングによって、微細チャンネルに相当する領域の樹脂を除去すると、下部基板７０２に残った樹脂層を微細チャンネル板７０３に用いることができる。
【０１１４】
本発明のまた他の実施形態によると、微細チャンネル板７０３の材料成分に、適当な光学特性のものを用いると、電界を印加して帯電粒子の分布を変化させることによって、分散係の反射色、又は発光色を変化させることができる。
【０１１５】
例えば、反射によって黄色に見える正の帯電粒子と青緑色に見える負の帯電粒子の二極性の混合粒子の分散係では、混合分散状態では緑色を現わすが、電界を印加すると、負極が黄色に、両極が青緑色に見えるようになる。また、輻射線や熱等の刺激によって、例えば、赤色及び緑色に発光する二極性の粒子混合係では、混合分散状態において黄色に見えるが、電界を印加して粒子を各電極方向で電気移動させると、分散係の発光色を赤色又は緑色に変化させることができる。したがって、電極の間に印加される電圧の大きさ、極性、電圧の印加時間などを可変にすると、各微細チャンネル７０４の色、輝度などを変化させることができるし、着色状態を表示させることができる。
【０１１６】
（４）三つの基板の接合
下部基板７０２と微細チャンネル板７０３とを接合する際、各々の微細チャンネル位置が一致するように整列させる。微細チャンネル板７０３に金属蒸着装置（metal evaporator）としてインジウムを所定量蒸着させ、フリップチップボンド（flip-chip bonder）を利用して、二つの基板を仮接合した後、絶縁エポックシ（epoxy）に接合する。上部基板７０１との接合は整列させる必要がなく、電気伝導性エポックシで単純接合する。
【０１１７】
これによって、微細チャンネル内に封入される微粒子の流動は、微細チャンネル内に制限され、微細チャンネル内の微粒子濃度は、各微細チャンネル内においていつも一定である。したがって、従来のように、電気泳動粒子の濃度が分散係内において不均一になる現象は、まったく除去され、全面に亘って均一な表示が得られる。
【０１１８】
また、微粒子は微細な微細チャンネル内に隔離され、微細チャンネル内に制限されているので、微粒子が一固まりの巨大な凝集体になる事態は阻止され、もし粒子が凝集しても微細な凝集体で維持され、表示の用途には差し障りがなく、耐久性を高めることができる。
【０１１９】
さらに、基板を微細な微細チャンネルで分割することによって、解像力が優れた映像を表示することができる。電気泳動のように、分散係が連続状を成す状態では、分散係の厚さが厚くなるか、又は抵抗が低い分散係を用いると、電流（すなわち、電気移動粒子）が拡散するために、解像力が低下し易い。しかし、本発明のように、微粒子が微細チャンネルによって隔離されると、微粒子は隔壁を超えることができないので、鮮明な映像を表示することができる。
【０１２０】
また、微細チャンネル板のように、微細チャンネルを有する板に微粒子を封入する際には、分散係の封入が非常に容易になって、表示装置の製造が簡単になる。
【０１２１】
以上では、下部基板７０２に列電極及び行電極を形成した場合について説明したが、前記行電極は、微細チャンネル板の所定位置に形成されるとか、上部基板と微細チャンネル板との間に形成してもよい。
【０１２２】
図１１は、ポリマーを利用して微細チャンネル板を形成する場合、本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置の製造方法を示したものである。
【０１２３】
図１１に示したように、微細チャンネル板を形成するために、二つのポリマー板を付着させて、ポリマー板の上下両側にローラー８０９ａ、８０９ｂを圧着させる。このとき、第３電極８０７を微細チャンネル板の内に形成する場合には、二つのポリマー板のいずれかに電極を形成して、電極が形成された部分が他のポリマー板に接合される。
【０１２４】
ローラー８０９ａ、８０９ｂによって圧着されたポリマーには、端が切られた円錐又は多角錐形態の複数個の突出部を有するローラー８０８ａ、８０８ｂを用い、突出部の端面がお互いに相接するように、ポリマー板の上下両面から突つき刺さし、出だすことによって、微細チャンネル８０６が形成される。
【０１２５】
微細チャンネル８０６が形成されると、ポリマー板の下面に第２電極８０４が形成された下部基板８０２を接合させ、ローラー８０７ｂで圧着させる。
【０１２６】
その後、微細チャンネル８０６内に有色の微粒子や着色された微粒子を封入する。一つの微細チャンネル８０６に封入される微粒子は、実質的に同じ色及び同一の電気的極性を持つ粒子である。実施形態によっては、三つの微細チャンネル８０６を一つのピクセルで形成し、各々の微細チャンネル８０６に、赤色、緑色、青色を封入することによって、天然色を表示するように形成してもよい。
【０１２７】
その後、ポリマー板の上面に第１電極８０３が形成された上部基板８０１を接合させ、またローラー８０７ａで圧着させる。これによって、比較的簡単な方法で電気移動表示装置の多量生産が可能となる。
【０１２８】
図１１に示した電気移動表示装置では、微細チャンネル板が、上側及び下側微細チャンネル板を含むようにしたが、微細チャンネル板の中間に第３電極を設け、より簡単に微細チャンネルを形成するための構造としてもよい。つまり、微細チャンネル板が必ず２つの板に形成する必要はなく、実施形態によっては、一つの板に微細チャンネル板を形成してもよいことは勿論である。
【０１２９】
〈発明の実施形態５〉
本実施形態は、本発明に係る電気移動表示装置の駆動方法の実施形態である。以下、本発明の一実施形態に係る電気移動表示装置の駆動方法に対して詳細に説明する。
【０１３０】
図１２ａは、図９に示した表示装置において、下部基板７０２に形成される第２電極Ｙ及び第３電極Ｘを概略的に示したものである。以下では、第２電極をＹ軸電極Ｙｎ、第３電極をＸ軸電極Ｘｎと言う。
【０１３１】
Ｘ軸電極ＸｎとＹ軸電極Ｙｎとの間に電圧を印加すると、その両線電極の交点（例えば、図１２のＸ３−Ｙ３領域）に該当する微細チャンネル領域にのみ、選択的に入力電圧が印加される。電圧が印加される電極を切り替えれば交点を走査することができるし、これら画素によって複雑な模様を表示することができる。この場合には、両線電極の交点に該当する領域が一つの微細チャンネルを構成している。実施形態によっては、画素の大きさによって平行線電極の交点に該当する領域が多数の微細チャンネルに分割され、この場合には、これら多数の微細チャンネルが一つの画素を構成するようになる。
【０１３２】
すなわち、画素に対応する微細チャンネルの表示色によって、色信号電圧に対応するＸ、Ｙ電極に照射することによって、順に印加すると、モザイク加色カラー法によって完全な色彩状態を表示することができる。
【０１３３】
また、実施形態によっては、微細チャンネル板に挟む一方の電極が均一な透明電極として、他の方が画素に対応する無数の点状の電極に分割されたものをもちいてもよい。この場合、均一電極と点状電極との間に、画素に対応する色信号電圧を同時に印加、又は走査によって印加すると、カラー状が表示される。さらに、微細チャンネル板を挟む電極に、上述したように直交配置されたＸ−Ｙ平行線の電極を用い、微細チャンネル板を用いて線状分散係をサンドイッチしてもよい。
【０１３４】
さらに、図１３（ｂ）に示されるように、下部基板に形成されるＹ電極は、微粒子が上記微細チャンネルの底の縁に分布するようにし、微細チャンネルの断面積より小さな無電極領域を有するように形成するようにしてもよい。この場合に、上記説明したのように、微粒子が微細チャンネルの下端部に形成されたＹ電極に密集するようになって、入射した光が微細チャンネルの下端部分に当たって表示面に反射した場合にも、微粒子に着色された色が表示面に現われることを防止することができる。
【０１３５】
以上の説明では、上記Ｙ軸電極が下部の第１基板７０２ａに形成され、Ｘ軸電極が下部の第２基板７０２ｂに形成された場合について説明したが、実施形態によっては、上記Ｙ軸電極が上部基板７０１に形成され、上記Ｘ軸電極が下部基板７０２に形成されるようにしてもよい。
【０１３６】
図１３ａは、一つの微細チャンネルに形成される電極を、本発明の一実施形態によって示した断面図であり、図１３ｂは、第２及び第３電極の平面図を示したものである。
【０１３７】
図１３ｂに示したように、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置は、三つの電極を有する８×８マトリックス構造に構成されている。図１３ａ及び１３ｂでは、便宜上、行電極をＸ１〜Ｘ８、列電極をＹ１〜Ｙ８、共通電極をＣとして示した。
【０１３８】
図１４は、三つの電極を有する電気移動表示装置の駆動方法を説明するための概念図である。
【０１３９】
図１３及び図１４を参照して、本発明の他の実施形態に係る電気移動表示装置に対して説明する。以下では、微細チャンネルに封入された粒子の色は白色であって、正荷電を帯びるとする。
【０１４０】
初期化過程で、図１４の（１）に示したように、第２電極Ｘｎに対して、共通電極Ｃ及び第３電極Ｙｎの電位を相対的に高めて、すべての微粒子を下部基板で引きつける。この後、図１４の（２）に示したように、共通電極Ｃの電圧をＶ１で低めると、初期状態をそのまま維持しながら、消費される電力を減少させることができる。図１４の（１）及び（２）状態において、表示装置の表示面はその全体が黒色に観察される。
【０１４１】
この状態において、Ｘ２、Ｙ２セルを白色（ON）に表示しようとする場合に対して例示的に説明する。
【０１４２】
Ｘ２、Ｙ２セルのみを白色（ON）に表示しようとする場合には、図１４の（３）に示したように、Ｘ２電極に電圧Ｖ２を印加して、Ｙ２の電位をＸ１電極の電位と同一にしなければならない。この場合、Ｘ２、Ｙ２セルの粒子たちが電気移動現象によって、電位が低い上部基板方へ移動するようになって、Ｘ２、Ｙ２セルは白色に観察される。
【０１４３】
この場合に、Ｘ２、Ｙ３セルの各電極に印加される電圧は、初期化状態のＶ１、Ｖ３電圧からＶ２、Ｖ３に変動されるが、Ｖ３−Ｖ２に該当する電位障壁によって、図１４の（４）のように、帯電粒子は下部基板にそのまま残っているようになる。したがって、Ｘ２、Ｙ３セルは元どおり黒色に見える。すなわち、Ｘ２電極に印加される電圧の変動は、Ｘ２、Ｙ２セルだけではなく、（Ｘ２、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ３）、（Ｘ２、Ｙｎ）セルにも影響を及ぼす。しかし、本発明による電気移動表示装置は、第３電極（すなわち、Ｙ電極）をさらに形成することによって、特定セルに印加される電圧の変動が、他のセルに影響を及ぼすことを防止することができる。
【０１４４】
同様に、Ｘ３、Ｙ２セルのＸ３、Ｙ２電極に印加される電圧も、初期化状態の電圧Ｖ１、Ｖ３において、図１４の（５）のように、Ｖ１、Ｖ２に変動されるが、Ｖ２−Ｖ１に該当する電位障壁によって、粒子は下部基板にそのまま留まるようになって、Ｘ３、Ｙ２セルは元どおり黒色に見えるようになる。この場合にも、Ｙ２電極に印加される電圧の変動は、Ｘ２、Ｙ２セルだけではなく、（Ｘ１、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ２）、（Ｘｎ、Ｙ２）セルにも影響を及ぼすようになるが、本発明による電気移動表示装置は、このような特定セルの電圧変動が他のセルに影響を及ぼすことを防止することができる。
【０１４５】
また、Ｘ３、Ｙ３セルは、初期化状態の電圧がそのまま維持され、セルは元どおり黒色に見える。これで、他のセルには影響を及ぼさないまま、Ｘ２、Ｙ２セルのみを白色に表示することができる。
【０１４６】
このような方法であって、Ｘ１〜Ｘ８まで順次に電圧を加えると、以前に構成された黒白映像には影響を及ぼさないで、希望する映像を作ることができる。
【０１４７】
上記では、微粒子が白色である場合に対して説明したが、微粒子が黒色である場合にも類似の方法で黒白映像を作ることができる。微粒子が黒色である場合には、第２電極を共通電極で形成して、各々の電極に印加される電圧を制御することによって、希望する黒白映像を作ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
以上説明したように、本発明は、電気移動現象を利用した電気移動表示装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】従来の電気泳動表示装置の基本的な構造を示した断面図である。
【図２】従来の他の電気泳動表示装置を示した断面図である。
【図３】マイクロカプセル−電気泳動表示装置の断面図である。
【図４】ツイストボールー方式の表示装置の断面図である。
【図５】粉体粒子移動による表示装置を示した断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態を採用した電気移動表示装置を示した断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態を採用した電気移動表示装置を示した断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態を採用した電気移動表示装置を示した断面図である。
【図９】本発明による電気移動表示装置の分解斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態を採用した微細チャンネルの断面図である。
【図１１】ポリマーを利用して微細チャンネル板を形成する場合、本発明の一実施形態を採用した電気移動表示装置の製造方法を示した概念図である。
【図１２ａ】本発明の一実施形態を採用したＸ−Ｙマトリックス電極の概略図である。
【図１２ｂ】本発明の他の実施形態を採用したＸ−ＹＹマトリックス電極の概略図である。
【図１３ａ】一つの微細チャンネルに形成される三つの電極を、本発明の一実施形態を採用して示した断面図である。
【図１３ｂ】図１３ａに示されたＸ−Ｙ電極の平面図である。
【図１４】三つの電極を持つ電気移動表示装置の駆動方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【０１５０】
６０１    上部基板
６０２    下部基板
６０３    第１電極
６０４    第２電極
６０５    微細チャンネル板
６０６    微細チャンネル
６０７    隔壁
６０８    第３電極
８０１    上部基板
８０２    下部基板
８０３    第１電極
８０４    第２電極
８０５    隔壁
８０６    微細チャンネル
８０７    第３電極
８０７ａ、８０７ｂ    ローラー
８０８ａ、８０８ｂ    鋸歯ローラー
８０９ａ、８０９ｂ    ローラー
【図１】
2005010781.tif 000003
【図２】
2005010781.tif 000004
【図３】
2005010781.tif 000005
【図４】
2005010781.tif 000006
【図５】
2005010781.tif 000007
【図６】
2005010781.tif 000008
【図７】
2005010781.tif 000009
【図８】
2005010781.tif 000010
【図９】
2005010781.tif 000011
【図１０】
2005010781.tif 000012
【図１１】
2005010781.tif 000013
【図１２ａ】
2005010781.tif 000014
【図１２ｂ】
2005010781.tif 000015
【図１３ａ】
2005010781.tif 000016
【図１３ｂ】
2005010781.tif 000017
【図１４】
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