(57)【要約】【課題】電気泳動表示素子においては、理論的には表示が行われた後には維持のための電力は不要とされているが、現実には分散媒と粒体との比重差などにより無電力における表示の維持は不可能であった。【解決手段】本発明により、分散媒５と粒体４とが２枚の基板２、３間に密封されて成る電気泳動表示素子１であって、２枚の基板２、３の内の少なくとも一方には内面側に該基板の面方向と略直交する衝立状に障壁６が設けられている電気泳動表示素子１としたことで、表示面が垂直な状態であっても、表示を行った後に電力の印可を行わない状態でも障壁６により粒体４の移動を防止し表示内容が失われることなく継続できるものとして課題を解決する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散媒と該分散媒中に分散された粒体とが略平行する２枚の基板間に密封された複数の表示セルが集合されて成る電気泳動表示素子であって、電界により前記粒体を移動させたときの表示セル中心近傍に位置する画素部の前記粒体の密度により表示が行われる電気泳動表示素子において、前記２枚の基板の内の少なくとも一方には内面側に該基板の面方向と略直交する衝立状に障壁が設けられていることを特徴とする電気泳動表示素子。
【請求項２】
前記障壁は前記画素部を取り囲み設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示素子。
【請求項３】
前記障壁には前記粒体の電界による移動を妨げないように前記基板との間に適宜の間隙が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気泳動表示素子。
【請求項４】
前記分散媒が液晶であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電気泳動表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的に書き換え可能な表示を行うときに用いられる表示素子に関するものであり、詳細には、表示色に着色された粒体を電界により可視領域と不可視領域に移動させることで表示を行い切換える電気泳動方式とした表示素子に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気泳動表示素子の構成としては、セル中に例えば負電位に帯電し黒色に着色が行われた粒体を透明な液体である分散媒中に分散しておき、加えて、前記セルの中心部分には中心電極、周縁部分には周縁電極を敷設しておく、また、前記セルは上側基板と下側基板とで前記分散媒と粒体とを封止しており、前記上側基板は透明、下側基板は前記粒体とコントラストの高い色彩、例えば白色の着色が行われている。尚、分散媒と粒体とは比重がほぼ同じとされている。
【０００３】
このように構成した電気泳動表示素子において、前記中心電極に正電位、周縁電極に負電位を印加すれば、前記粒体は中心電極に吸着されるものとなり、表示部は黒色となる。また、逆に中心電極に負電位、周縁電極に正電位を印可すれば、表示部は黒色となるので、これら黒色表示と白色表示との適宜数を組合せ、所望の文字、図形を表示する。このときに上記にも説明したように分散媒と粒体とは比重がほぼ同じとされていることで、一旦表示が行われた後には電極に対する電位の印加を中止しても表示は保たれるとされている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１２４９９号公報（段落番号００２２〜段落番号００８６、図１ａ、図１ｂ）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現実には分散媒と粒体とに僅かでも比重差があれば、粒体は時間の経過と共に沈降、または、浮上を生じるものとなり、表示は長くは維持されることはない。また、分散媒と粒体とが厳密に同一の比重であっても、外気温の変化による分散媒の対流、あるいは、外部圧力の変化による分散媒の移動により粒体も移動し、実際には、期待されているほどの表示の継続性は得られないという問題点を生じている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、分散媒と該分散媒中に分散された粒体とが略平行する２枚の基板間に密封された複数の表示セルが集合されて成る電気泳動表示素子であって、電界により前記粒体を移動させたときの表示セル中心近傍に位置する画素部の前記粒体の密度により表示が行われる電気泳動表示素子において、前記２枚の基板の内の少なくとも一方には内面側に該基板の面方向と略直交する衝立状に障壁が設けられていることを特徴とする電気泳動表示素子を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図２に符号１で示すものは本発明に係る電気泳動表示素子であり、この実施形態においては、前記電気泳動表示素子１の構成は１つのセルの部分で代表させて示すが、実際には前記したセルの任意数のものが行、列のマトリックス状などとして設けられている。
【０００８】
前記電気泳動表示素子１は、例えば平板状とした上側基板２と、下側基板３とが適宜な間隔を有して平行に対峙されることでセルが構成され、そして、上側基板２と下側基板３との間隙には、粒体４が拡散された液晶、即ち、分散媒５が封入されている。
【０００９】
また、前記上側基板２には電界による駆動でセルの周縁部に待避した粒体４を隠蔽するための、例えば黒色とされた隠蔽膜２ａが内面側（図示の例）もしくは外面側に設けられると共に、内面側には分散媒５である液晶に所定の配向を与えるための配向膜２ｂが形成されている。
【００１０】
また、前記下側基板３には、前記粒体４に着色された色（例えば白色）とコントラストがとれる色（例えば黒色）に着色された吸光層３ａが設けられ、この吸光層３ａの面上には中心電極３ｂと周縁電極３ｃとが透明電極により形成され、更に前記中心電極３ｂと周縁電極３ｃとの面上、即ち上側基板２側となる面には配向膜３ｄが形成されている。
【００１１】
尚、上記吸光層３ａ、中心電極３ｂ、周縁電極３ｃ、配向膜３ｄの配置の順序は１例であり、例えば下側基板３の面上に中心電極３ｂと周縁電極３ｃとを形成し、これら中心電極３ｂと周縁電極３ｃとを覆い吸光層３ａを形成するようにすれば、中心電極３ｂと周縁電極３ｃとは透明電極である必要をなくする、また、吸光層３ａと配向膜３ｄとを兼用させ全体の膜数を低減するなどの手段を行うことも可能である。
【００１２】
また、本発明が分散媒５として液晶を採用するのは、通常にこの種の電気泳動表示素子１の分散媒として用いられている絶縁性の液体では、電極に駆動電位を供給したときに、前記分散媒５の流動を生じないからであり、専らに電極３ｂ、３ｃに印加される駆動電力と、粒体４の帯電電位との反発力、吸引力とのみに頼るものとなる。これに対して、分散媒５として液晶を用いた場合、駆動電力により分散媒５に流動を生じるものとなるので、効率の良い粒体４の移動が可能となる。
【００１３】
そして、本発明では、前記中心電極３ｂを囲み障壁６が設けられている。前記障壁６は前記下側基板３の面に対して鉛直方向、即ち、上側基板２側に向かって起立する衝立状に形成されるものであり、その高さは、駆動が行われたときには前記粒体４が、中心電極３ｂから周縁電極３ｃへ、または、周縁電極３ｃから中心電極３ｂへと前記障壁を乗り越えて移動できる高さとして設定されている。
【００１４】
ここで、前記粒体４が周縁電極３ｃの側に吸引されたときには、例えば白色の着色が行われた粒体４は、例えば黒色の隠蔽膜２ａの背面に隠れるものとなり、電気泳動表示素子１としての表示は、吸光層３ａに着色された色彩、即ち、この実施形態では黒色（図３参照）となる。また、前記粒体４が中心電極３ｂの側に吸引されたときには、例えば白色の着色が行われた粒体４で吸光層３ａが覆われ、電気泳動表示素子１としての表示は、粒体５に着色された色彩、即ち、この実施形態では白色（図４参照）となる。尚、図３、図４では表示に関与しない部分については適宜省略して示してある。
【００１５】
よって、例えば行、列のマトリクス状に整列する複数のセル中の適宜な位置のものを駆動し、中心電極３ｂに粒体４を吸着させれば所望の文字、図形が黒地に白文字、あるいは、白地に黒文字などとして表示されるものとなる。尚、言うまでもないことではあるが、吸光層３ａ、粒体４に着色を行う色彩の選択は自由であるが、両色間で識別が容易であれば、読み取り性が向上でき好ましい結果が得られるものとなる。
【００１６】
また、上記障壁６の高さを設定するにあたっては、前記上側基板２とに設ける空隙も考慮する必要があり、即ち、駆動により何れか一方の電極により反発された粒体４が他方の電極に吸引されて障壁６を乗り越える際に、前記上側基板２とには、この粒体４の直径を超える充分な空隙が必要となる。
【００１７】
以上のように構成したことで、前記電気泳動表示素子１を前記基板２、３が垂直となる状態で使用する場合であって、且つ、前記粒体４と分散媒５とに比重差を生じており、加えて、駆動用の電力を印加していない状態においても、障壁６の作用により時間の経過と共に分散媒５中で粒体４が沈降（浮揚）するのを防止できるものとなる。
【００１８】
また、例えば、前記上側基板２が樹脂などで形成され、比較的に柔軟性に富む場合には、基板２、３が水平位置で表示している場合であっても、上側基板２が指などで押され、撓みを生じる場合には、前記分散媒５に流れを生じるものとなり、これにより粒体４にも移動を生じて、表示の崩れを生じるものとなる。
【００１９】
そして、前記電気泳動表示素子１に表示を行うための駆動が行われたときには、前記分散媒５にも流動を生じるものとなるので、前記障壁６を乗り越えて一方の電極の側から他方の電極の側への粒体４の移動も、上記分散媒５の流動に助けられて一層確実に行えるものとなり、従来以上に障壁６に高いものの採用を可能とするなどして、粒体４の保持を一層に確実なものとすることができる。
【００２０】
従って、本発明によれば電気泳動表示素子１において理論的には可能とされ、現実には、分散媒５と粒体４との比重差、外気の温度変化、外部応力による分散媒５の移動などの原因により実現されていなかった、長期間に渡る電源が印加されていない状態での表示の継続を可能なものとして、例えば、伝言板、掲示板などにも電子的表示の導入を可能とするものである。
【００２１】
図５は本発明に係る電気泳動表示素子１の別な実施形態であり、前の実施形態では、障壁６により粒体４の移動を抑止するものであったが、障壁６は中心電極３ｂを取り囲む略桝状に形成されるものであるので同時に分散媒５の移動もある程度は制約するものであった。
【００２２】
しかしながら、目に見えることのない分散媒５は移動を生じても表示に直接に影響を与えることはなく、要は、分散媒５の移動により粒体４も同時に移動を生じてしまうことが問題であった。そこで、この実施形態では前記障壁６の下側基板３寄りとなる位置に前記粒体４の粒径よりも小さい寸法とした間隙６ａを設けるものである。
【００２３】
このようにすることで、例えば分散媒５に対流を生じたときなど駆動以外の原因で分散媒５に移動を生じたときなどにも、粒体４は障壁６により保持されると共に、この障壁６に設けられた間隙６ａにより分散媒５には自由な移動を行えるものとするのであり、これにより、粒体４が分散媒５の移動と共に一緒に移動して表示を乱すことを防止する。
【００２４】
尚、前記間隙６ａは略枡状に形成された障壁６の４面の全てに設けられても良く、あるいは、例えば対峙する２面など一部に設けられても良いものである。また、形状も前記粒体４よりも小径の穴状などとしても良く、あるいは、障壁６をメッシュ状として形成しても良いものである。
【００２５】
【実施例１】
ＰＥＴ系合成紙（厚さ１８８μｍ）の上に所望の電極パターンが形成された基板を下側フィルム基板とし、この上に所望の障壁形状の切り欠きを有するＳＵＳマスクを被せ、信越化学工業（株）製シリコーンゲルＫＥ１０６を塗布し、焼成、硬化後ＳＵＳマスクを剥離して、下側基板に粒子泳動障壁構造を形成した。
【００２６】
透明ＰＥＴフィルム（厚さ１００μｍ）上に、積水化学工業（株）製ミクロパール（粒径７５μｍ）を添加した光硬化性樹脂を、ディスペンサーにより注入口を除く外周部分に塗布し、上側基板とした。
【００２７】
下側基板の電極面と、上側基板の樹脂塗布面を合わせ、圧着および紫外線照射を行い注入口を除き封止しセルとした。液晶および白色泳動粒子の混合物材料を前記セル内に充填し、注入口を封止し、電気泳動素子を製作した。尚、本実施例では１画素の表示域は４４０μｍ四方、障壁の幅２２０μｍ、障壁高さ４５μｍ、障壁頂上部と上側基板最下面との間隔は３０μｍである。
【００２８】
電界印加により表示域内に白色泳動粒子を移動後、電界を消去し、表示素子上側基板に短針による１Ｈｚの圧力印加を行ったところ、圧力印加による表示域内の粒子移動は障壁構造により妨げられ、記録像の散逸を抑制する効果が認められた。
【００２９】
【実施例２】
実施例１の方法で作成した下側基板に、中心電極と周縁電極境界を縦断分離するＰＥＴフィルムを１画素あたり２本、互いに平行に貼付し、縦断障壁構造とした。
【００３０】
透明ＰＥＴフィルム（厚さ１００μｍ）上に、貼合の際に前記縦断障壁構造と直交するように光硬化性樹脂を１画素あたり２本、互いに平行にディスペンサーで描画し横断障壁とした。更に外周部分に積水化学工業（株）製ミクロパール（粒径２０μｍ）を添加した光硬化性樹脂をディスペンサーにより注入口を除く外周部分に塗布し、上側基板とした。
【００３１】
下側基板の電極面と、上側基板の樹脂塗布面を合わせ、圧着および紫外線照射を行い、注入口を除き封止してセルとした。液晶および白色泳動粒子（直径６μｍ）の混合物材料を前記セル内に充填し、注入口を封止して電気泳動素子を製作した。尚、本実施例では１画素の表示域は４４０μｍ四方、縦断障壁の幅１００μｍ、縦断障壁高さ５μｍ、横断障壁の幅１００μｍ、横断障壁の高さ１５μｍ、縦断障壁頂上部と下側基板間隔５μｍである。
【００３２】
電界印加により表示域内に白色泳動粒子を移動後、電界を消去して、表示素子上側基板に短針による１Ｈｚの圧力印加を行ったところ、圧力印加による表示域内の粒子移動は障壁構造により妨げられ、記録像の散逸を抑制する効果が認められた。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、分散媒と該分散媒中に分散された粒体とが略平行する２枚の基板間に密封された複数の表示セルが集合されて成る電気泳動表示素子であって、電界により前記粒体を移動させたときの表示セル中心近傍に位置する画素部の前記粒体の密度により表示が行われる電気泳動表示素子において、前記２枚の基板の内の少なくとも一方には内面側に該基板の面方向と略直交する衝立状に障壁が設けられている電気泳動表示素子とし、前記分散媒が液晶である電気泳動表示素子とすることで、表示面が垂直な状態であって、表示を行った後に電力の印可を行わない状態としても、表示内容が失われることなく継続できるものとして、広告、伝言板、あるいは、掲示板などにおける同一内容の長期間に渡る告知が電源を消費することなく確実に行えるものとして、消費電力を低減し自然環境の保護、表示コストの低減などに極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気泳動表示素子の実施形態を一部を破断した状態で示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】粒体を待避位置にしたときの表示の状態を示す説明図である。
【図４】粒体を表示位置にしたときの表示の状態を示す説明図である。
【図５】同じく本発明に係る電気泳動表示素子の別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１……電気泳動表示素子
２……上側基板
２ａ……隠蔽膜
２ｂ……配向膜
３……下側基板
３ａ……吸光層
３ｂ……中心電極
３ｃ……周縁電極
３ｄ……配向膜
４……粒体
５……分散媒
６……障壁
６ａ……間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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