(57)【要約】【課題】鮮明な白黒表示を行うと共に、カラー表示も可能な電気泳動ディスプレイを比較的簡単な構成で提供する。【解決手段】セル１０には透明絶縁性液体と、プラスに帯電した白色の電気泳動粒子１１及びマイナスに帯電した黒色の電気泳動粒子１２とが封入されている。セル１０を挟んで互いに対向する側に、透明電極７と絶縁性着色板４とが設けられ、着色板上には第１及び第２の電極が設けられる。透明電極７に対する第１及び第２の電極の電圧を可変することで、白、黒、及び着色板の色の表示が可能となる。【選択図】    図１
2005031345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁性液体と第１色の電気泳動粒子及び第２色の電気泳動粒子とを含むセルを各々有する複数の表示画素から構成される電気泳動ディスプレイであって、各表示画素は、
前記セルを挟んで互いに対向する側に設けられた透明電極及び第３色の絶縁性着色板と、
この絶縁性着色板の所定の面に設けられた第１の電極と、
前記絶縁性着色板の所定の面に設けられた第２の電極と、
を具備することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
【請求項２】
透明絶縁性液体と第１色の電気泳動粒子及び第２色の電気泳動粒子とを含むセルを各々有する複数の表示画素から構成される電気泳動ディスプレイであって、各表示画素は、
前記セルの１方の側に設けられた第３色の着色板と、
前記着色板の前記セル側とは反対側の面に設けられた背面電極と、
前記セルの前記着色板側とは反対側に設けられた第１及び第２の電極と、
を具備することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
【請求項３】
前記透明電極に対する第１の電極及び第２の電極の電圧を可変することで、前記第１及び第２色の電気泳動粒子の一方を前記透明電極側に移動させ、前記第１色及び第２色の一方の色が表示されることを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動ディスプレイ。
【請求項４】
前記透明電極に対する第１の電極及び第２の電極の電圧を可変することで、前記第１及び第２色の電気泳動粒子をそれぞれ前記第１及び第２の電極側に移動させ、前記第３色が表示されることを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動ディスプレイ。
【請求項５】
透明絶縁性液体と第１色の電気泳動粒子及び第２色の電気泳動粒子とを含むセルを各々有する複数の表示画素から構成される電気泳動ディスプレイであって、各表示画素は、
前記セルの１方の側に設けれた第３色の着色板と、
前記着色板の前記セル側とは反対側の面に設けられた背面電極と、
前記着色板の前記セル側面に設けられた第１及び第２の電極と、
を具備することを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
【請求項６】
前記セルは実質的に球形であって、前記第１及び第２の電極は突起であり隣接する前記セルに共通に使用されることを特徴とする請求項５記載の電気泳動ディスプレイ。
【請求項７】
前記セルに対して前記着色板とは反対側に設けられた透明電極を更に具備することを特徴とする請求項５記載の電気泳動ディスプレイ。
【請求項８】
表示色の変更を伴わずに、前記第１及び第２の電極に印加する電圧を交互に切り替えることにより、前記第１及び第２色の電気泳動粒子が前記第１又は第２の電極に凝集されることが防止されることを特徴とする請求項５記載の電気泳動ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電気泳動粒子を用いた電気泳動ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気泳動ディスプレイは、反射型としては偏光板が不要で、特に白色の反射率が高くできることから、紙に近いディスプレイとして、近年、注目されている技術である。中でもＥ−ｉｎｋ社に代表されるマイクロカプセルを用いたタイプは、直径数１０〜１００μｍ径の透明なカプセル中に、絶縁性溶液と白粒子及び黒粒子を分散させ、それら粒子を予め特定の極性に帯電させておくことで、外部電極から印加された電界により、粒子を上下に泳動させるものである。マイクロカプセルは、上下基板に挟まれ接着されており、上部の基板は透明で且つ透明電極を有し、更に下部基板にも電極があって、白黒表示が行なわれる。
【０００３】
また、電気泳動媒体中に分散されている電気泳動粒子を一対の電極により駆動して表示を行う電気泳動表示装置において、それぞれ異なる色の電気泳動粒子を含む電気泳動部を縦方向に少なくとも２層以上に積層すると共に、電気泳動粒子及び電気泳動媒体が光透過性を有するものがある（例えば下記特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３３３６４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１によれば、確かに白色や黒色表示を良質にしながらカラー化が達成されるが、電気泳動セル自体を積層構造にしなければならず、更に電極も積層になることから構成が非常に複雑になる。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので、鮮明な白黒表示を行うと共に、カラー表示も可能な電気泳動ディスプレイを比較的簡単な構成で提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態に係る電気泳動ディスプレイは、透明絶縁性液体と第１色の電気泳動粒子及び第２色の電気泳動粒子とを含むセルを各々有する複数の表示画素から構成され、各表示画素は、前記セルを挟んで互いに対向する側に設けられた透明電極及び第３色の絶縁性着色板と、前記着色板上に設けられた第１及び第２の電極とを具備する。
【０００８】
前記透明電極に対する第１及び第２の電極の電圧を可変することで、前記第１及び第２色の電気泳動粒子の一方を前記透明電極側に移動させ、前記第１色及び第２色の一方の色が表示される。又、前記透明電極に対する第１及び第２の電極の電圧を可変することで、前記第１及び第２色の電気泳動粒子をそれぞれ前記第１及び第２の電極側に移動させ、前記第３色が表示される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではない。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【００１１】
この電気泳動ディスプレイは、表示画素（以下画素という）１ごとに区切られたセル１０が、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度の基板５、６に挟まれた構造で、上部の基板５は透明で、セル１０と接着される面に透明電極７が設けられている。セル１０内には白粒子１１、黒粒子１２、及び絶縁性液体が封入されている。セル１０と下部基板６との間には、透明電極よりも面積が小さい電極２、３が複数個設置されており、更に電極とセル下面との間には特定の色に着色された絶縁性着色板４が設置される。つまり、各表示画素は、セル１０を挟んで対向する側に設けられた透明電極７及び絶縁性着色板４と、該着色板上に設けられた第１及び第２の電極２、３を含む。
【００１２】
ここでは１画素の表示サイズを１００μｍ四方とし、その中で下部電極を４ヶ所に設けた。セル１０の高さは１画素の表示サイズ以下とし、セル内に封入される絶縁性液体は、例えばエクソン社製のアイソパーＬを用いる。白粒子１１としては酸化チタン系の材料を用い、黒粒子１２としては電子写真プロセス等で使用されるトナー、主にカーボンブラックを用いる。
【００１３】
次に本実施形態による電気泳動ディスプレイの動作原理を説明する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、セル１０上部の透明電極７に２５Ｖ一定電圧を印加しておき、ここでセル下部の第１電極２及び第２電極３に５０Ｖを印加すると、プラスに帯電した白粒子１１は透明電極７側に付着して、画素は白を表示する。同時に、マイナスに帯電した黒粒子１２は、第１電極２及び第２電極３に引き寄せられる。次に、図１（ｂ）に示すように、第１電極２及び第２電極３に０Ｖを印加すると、今度はマイナスに帯電した黒粒子１２が透明電極７側に移動して、画素は黒を表示する。その際、プラスに帯電した白粒子は第１電極２、第２電極３に引き寄せられる。又、図１（ｃ）に示すように、第１電極２に５０Ｖを印加して第２電極３に０Ｖを印加すると、セルの上方（透明電極側）には粒子が存在せず、黒粒子１２が第１電極２に移動し白粒子１１が第２電極３側に移動し、白粒子、黒粒子及び着色板１０が見えるようになる。このとき、白／黒粒子と比較して着色板面積の方が大きいので、結果的に着色部材の色が支配的に見えるようになり、３色表示ができる。ここで、視覚的に容易に色判別できる色表示をするには、上から見たときの（透明電極７又は着色板４に平行な平面に電極を投影した時の）電極２、３の表面積の総和は、着色板４の上部表面積に対して１／３未満であることが必要である。
【００１５】
着色板を用いる代わりに、基板６を特定色に塗布してもよい。その場合、電極２、３上を該特定色に塗布する。又、隣り合う画素を規則的に異なる色（例えば赤、緑、青）に着色し、印加方法を組み合わせるこでディスプレイとして簡易的なカラー化も可能になる。
【００１６】
又、透明電極は画素独立で駆動する必要がないため、図２のように透明基板に透明電極２０を単純に塗布するだけの構成でもよい。本実施例では、透明電極をＧＮＤに接続し特に電圧を印加していない。このような形態においてもセル下方の第１電極２と第２電極３を±方向に電圧制御することで、図１と同じ動作が可能になる。
【００１７】
次に第２の実施形態について説明する。
【００１８】
図３は、セル１０の下側の端部に断面形状が三角形の電極を設けたディスプレイの構造を示し、電極が隣り合うセルで共通に使用されている。第１電極３１はシアン色の着色板４Ｃの一端に設置され、他端には第２電極３２が設けられる。更に第２電極３２は、隣りのマゼンタの着色板４Ｍの一端に架かっている。同様にマゼンタの着色板４Ｍの他端とイエローの着色板４Ｙの一端上には第３電極３３が設けられ、イエローの着色板４Ｙの他端上には第４電極が設けられる。
【００１９】
セル１０の上側には、セル１０の上面面積に対して５０％以上の面積を占める透明電極３０が設置されている。これら電極のバイアス電圧の組み合わせにより、白黒表示に加えてカラー表示が可能となる。
【００２０】
例えば、第１電極３１を２５Ｖ、第２電極３２を−２５Ｖ、第３電極３３を２５Ｖに固定しておき、シアン色の着色板４Ｃ上のセル上部の透明電極３０を−５０Ｖにする。すると、プラスに帯電した白粒子１１が透明電極３０側に移動し、マイナスに帯電した黒粒子１２が第１電極３１へ移動して、セルとしては白表示になる。又マゼンタ色の着色板４Ｍ上のセル上部の透明電極３０を０Ｖに設定すると、白粒子１１は第２電極３２へ移動し、黒粒子１２は第３電極３３へ移動し、セルとしては着色板４Ｍのマゼンタ色に見える。又イエロー色の着色板上のセル上部の透明電極３７を５０Ｖに設定すると、マイナスに帯電した黒粒子１２が透明電極側に移動し、白粒子１１は第４電極３４へ移動し、セルとしては黒表示になる。
【００２１】
図４は、図３のディスプレイを上方から見た図を示す。
【００２２】
第１〜第４電極は、それぞれセルの列方向に延長されたライン形状を有し、そのバイアス電圧が固定なので、構成及び駆動方法が簡単である。
【００２３】
このように、本実施形態では、透明電極３０のみを３通りのバイアス電圧に駆動するだけで、各画素は３色表示が可能になる。つまり、白／黒粒子と着色板及び簡単な駆動方法により、白黒＋簡易カラーのディスプレイを実現させることができる。
【００２４】
図５は本発明の第３の実施形態を示す。
【００２５】
第２の実施の形態では、透明電極がセル１０の上方にあるため、透明電極により若干の光の吸収が発生して視認性の低下が生じる。又、透明電極を高精細にパターニングすることは容易ではない。そこで本実施形態は図５のように、図３の透明電極３０に対応する背面電極４５をセル１０の下側に設置したものである。背面電極４５は着色板の後ろ側に設けられるので、透明ではなく例えば金属でよい。又、着色板４８と背面電極４５として、絶縁性塗料により着色した背面電極を用い、部品点数を減らすことができる。本実施形態に係るディスプレイは、図３の実施形態と同様なバイアス方法で駆動することができるので、駆動方法は省略する。
【００２６】
この方式は、セルの下部のみに電極が集中され、セル上部に透明電極を設ける必要がないことがメリットであるが、反面デメリットもある。それは、電極をセル下側のみに集中させると、粒子の移動が横方向のみになり、粒子が各電極まで完全に移動しきれない場合がある。例えば図５で、着色板４８上を第１の電極３１又は第２の電極３２へ粒子が移動する際、背面電極上の位置によって電界が強い部分と弱い部分とが発生しており、粒子が第１及び第２の電極の中間部に残る場合がある。
【００２７】
これに対して、図３のように例えば透明電極３０と第１及び第２電極がセルの上下に設けられ対向していると、透明電極の下面両端から第１及び第２電極までの距離は同一ではないものの、図５に比べて明らかに磁界が均等に発生し、セル内の粒子の移動が容易になる。
【００２８】
そこで第４の実施形態として、図６の構成を有するディスプレイを示す。
【００２９】
これは、図５の第１電極〜第４電極をセルの下側から上側に移動させた形である。この方式では、上記したような背面電極の両端での電界の不均一性を是正しながら、セル上部に透明電極をもたない構成になっている。動作原理については、これまでと同様なので省略する。ここでも、着色板４８と背面電極４５として、着色した背面電極を用い、部品点数を減らすことができる。本構成によって、透明電極を使わずに、背面電極のバイアス電圧のみを切り替えることによって各画素の３色表示が可能になる。
【００３０】
次に本発明の第５の実施形態を説明する。
【００３１】
第４の実施形態によるディスプレイは、セルとして白粒子、黒粒子、絶縁性流体が封入されたマイクロカプセルを使用すると製作が容易である。その場合、マイクロカプセルの粒径をそろえる必要があり、しかも電極に対して正確にマイクロカプセルの位置決めをしなければならない。
【００３２】
この位置決めに関して、四角錐や円錐状等の突起の電極を利用するとよい。図７に本第５の実施形態に係るディスプレイの平面図、図８に側面図を示す。以下製作例を示す。背面基板上のＸ及びＹ方向に、四角錐の電極５１、５２、５３をマイクロカプセル５０の直径とほぼ同じ又はそれ以上のピッチで並べる。この電極ピッチを基準に、背面基板５４がマゼンタ、イエロー、シアンに色分けされる。その後、顆粒状のマイクロカプセルを背面基板５４上に載置し、背面基板５４に振動を与えて余分なマイクロカプセルを振り落とすことで、マイクロカプセルは電極間のピッチで均等に配列される。更にその上から接着剤が塗布された透明基板５５を張り合わせてディスプレイが完成する。
【００３３】
このような方法によって、マイクロカプセルの位置決めを、さほど複雑な工程を使わなくても行なうことができる。更に、位置決め部材が電極を兼ねるため、製作の効率がよい。
【００３４】
本実施形態では、マイクロカプセルあたり電極が３つ設けられ、電極配置が各マイクロカプセルにおいて対等にはならない。つまり、マイクロカプセルあたり、＋２５Ｖ及び−２５Ｖの電極の一方が２個配置される。
【００３５】
電極数が少ないと、マイクロカプセルの粒径のばらつきにより、部分的に電極との密着性が悪くなり、マイクロカプセルに均等な電界が発生しないことがある。そこで、図９に示すように、電極を、マイクロカプセルを囲むように６ヶ所づつ設置すると、多少の粒径のばらつきがあっても均等な電界が発生しにくくなる現象を抑制することが可能となる。この場合、各マイクロカプセル５０には例えば＋２５Ｖ用の電極が３個、−２５Ｖ用の電極が３個設けられ、電極配置のバランスもよくなる。
【００３６】
次に本発明の第６の実施形態を図１０を参照して説明する。
【００３７】
図１０は図５の構成に対して、セル１０の上側にも透明電極７を設けた構成を示す。上述したように、第１電極３１に２５Ｖ、第２電極３２に−２５Ｖ、第３電極３３に２５Ｖ、第４電極３４には−２５Ｖというように順次、固定電圧を印加する。
【００３８】
各電極に固定電圧が印加されている状態で、背面電極４５に−５０Ｖを印加し、透明電極７をＯＦＦにすると、白粒子が背面電極側に移動して白色表示になる。次に、背面電極４５をＯＦＦにして、透明電極９０もＯＦＦにすると、白粒子は第２電極へ、黒粒子は第３電極に移動し、着色板の色が表示される。又、背面電極４５をＯＦＦにして、透明電極９１を＋５０Ｖにすると、黒粒子が透明電極側に移動して、黒表示となる。このように本実施形態では、電極の数は増加するが、透明又は背面電極に対する印加電圧のＯＮ，ＯＦＦのみで、３色表示が可能になるメリットがあり、ある意味で構成が簡単になると言える。
【００３９】
次に駆動方法に関する他の実施例を説明する。図１０のディスプレイにおいて、背面電極４５に印加するＯＮ電圧を−５０Ｖではなく＋５０Ｖに設定し、透明電極に印加するＯＮ電圧を−５０Ｖに設定する。更に第１電極３１〜第４電極３４に印加する＋２５Ｖ、−２５Ｖの電圧を交互に切り換えることによっても、本ディスプレイの動作はまったく同様である。このように、第１〜第４電極の極性を切り換えることは、非常に簡易な構成にて可能である。このようなバイアス電圧の切り替えを随時行うことによって、セル内で白及び黒粒子の少なくとも一方の移動が起き、それによって絶縁性液体に流れが生じ、結果的に動かなかった粒子に対しても焼きつきや凝集等の不具合を抑制することができる。
【００４０】
この第１〜第４電極の極性を切り換える動作は、本発明のほとんどの実施例に適用可能であり、例えば、ディスプレイに表示する画像を切り換える時に行ってもよい。
【００４１】
又、例えば図１１の構成を用いて、白及び黒粒子を封入した約１００μｍ径のマイクロカプセルを使用した場合、各電極に図１１（ａ）のようにバイアス電圧を１秒間印加し、その後１分間放置し、次に第１〜第４電極の印加電圧を逆にして１秒間印加する。このような駆動方法により、白及び黒粒子の焼きつきや凝集等の不具合を抑制し、ディスプレイとしての耐久性を向上することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、比較的簡単な構成で、白黒表示に加えて他の色の表示、あるいは簡易カラー表示が可能な電気泳動ディスプレイを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【図２】図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【図４】図３のディスプレイを上方から見た図を示す。
【図５】本発明の第３実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【図８】図７に示すディスプレイを横方向から見た図を示す。
【図９】図７に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る電気泳動ディスプレイの構成を示す図である。
【図１１】本発明によるディスプレイの駆動方法に関する他の実施形態を示す図である。
【図１】
2005031345.tif 000003
【図２】
2005031345.tif 000004
【図３】
2005031345.tif 000005
【図４】
2005031345.tif 000006
【図５】
2005031345.tif 000007
【図６】
2005031345.tif 000008
【図７】
2005031345.tif 000009
【図８】
2005031345.tif 000010
【図９】
2005031345.tif 000011
【図１０】
2005031345.tif 000012
【図１１】
2005031345.tif 000013