(57)【要約】本発明の表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板（１０１，１０２）と、一対の基板（１０１，１０２）間に内在される複数の帯電粒子（１１，１２）と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、帯電粒子（１１，１２）を駆動する第１電極（３）および第２電極（４）と、画像信号に応じた電圧を第１電極（３）および第２電極（４）に印加する電圧印加部とを備え、第１電極（３）および第２電極（４）の少なくとも何れか一方には、帯電粒子（１１，１２）と電極とが吸着することを防止するための吸着防止層（９）が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、第１電極（３）と第２電極（４）との間を帯電粒子（１１，１２）が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
2004079441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方には、前記帯電粒子と電極とが吸着することを防止するための吸着防止層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項２】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、複数の凹凸を有する凹凸層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項３】
前記複数の凹凸のピッチは、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さい、請求の範囲第２項に記載の表示装置。
【請求項４】
前記複数の凹凸は、略均一な形状をなしている、請求の範囲第３項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の凹凸は、微粒子が分散されたコーティング剤で形成されている、請求の範囲第３項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記微粒子の粒径は、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さい、請求の範囲第５項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記微粒子は、水を媒体としてアナタース形結晶構造を有する酸化チタン微粒子である、請求の範囲第５項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記微粒子は、絶縁性樹脂粉末を溶剤で溶融させた溶液を媒体とする無機物である、請求の範囲第５項の表示装置。
【請求項９】
前記絶縁性樹脂粉末は、ポリカーボネートである、請求の範囲第８項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記帯電粒子は、芯材となる母粒子と、前記母粒子の表面の略全面を被覆するように前記母粒子に固着される複数の子粒子とを有している、請求の範囲第２項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記微粒子の平均粒径は、前記子粒子の平均粒径よりも大きく、前記母粒子の平均粒径よりも小さい、請求の範囲第１０項に記載の表示装置。
【請求項１２】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、前記帯電粒子と略同じ帯電特性を有する表面処理層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項１３】
前記表面処理層は、導電性を有する微粒子が分散されたコーティング剤で形成されている、請求の範囲第１２項に記載の表示装置。
【請求項１４】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の一方は前記帯電粒子よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は前記粒子よりも正に帯電しやすいように構成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項１５】
前記複数の帯電粒子は帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子から構成され、
前記第１電極および前記第２電極の一方は前記２種類の帯電粒子の何れか一方よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は当該一方の種類の帯電粒子よりも正に帯電しやすいように構成されている、請求の範囲第１４項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第１電極および前記第２電極の帯電列の差が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の差よりも小さい、請求の範囲第１５項に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記第１電極および前記第２電極は一方の前記基板に形成されている、請求の範囲第１４項に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数の帯電粒子は、前記一対の基板間の気相中に内在されている、請求の範囲第１４項に記載の表示装置。
【請求項１９】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方の表面には荷電制御剤を含むコート層が形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面の帯電列が異なっており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項２０】
前記第１電極および前記第２電極の一方の表面にはプラス荷電制御剤を含むコート層が形成され、他方の表面にはマイナス荷電制御剤を含むコート層が形成されている、請求の範囲第１９項に記載の表示装置。
【請求項２１】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板およびスペーサで構成される空間に内在される、帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記スペーサの表面の帯電列が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の間にあり、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、画像を表示する表示装置に関し、特に微細な粒子が電極間を移動することにより画像表示を行う薄型でフレキシブルな表示装置に関する。
〔技術背景〕
近年、対向する一対の基板間に充填された液相中において電気泳動粒子が電極間を移動することによって画像表示を行う電気泳動表示装置が提案されている（例えば、特開平１１−２０２８０４号公報を参照。）。このような電気泳動表示装置は、微細な粒子を用いて表示を行うため、薄型で、しかもフレキシブルな構造にすることが可能である。
しかしながら、前述したような電気泳動表示装置の場合、電気泳動粒子が液相中を移動するときの液体の抵抗が大きいために応答が遅いという問題があった。そこで、応答速度の向上を図るべく、対向する一対の基板間に設けられた気相中で粒子を移動させることにより画像表示を行う表示装置が提案されている。このような表示装置の場合、粒子は気相中を移動することになるため、電気泳動表示装置の場合と比べて応答を速くすることができる。現状では電気泳動表示装置における粒子の応答速度が１００ｍｓｅｃ程度であるのに対して、気相中を粒子が移動する表示装置における粒子の応答速度が１ｍｓｅｃ以下である。
前述したように気相中で粒子を移動させて画像表示を行う表示装置としては、例えば特開２００１−３１２２２５号公報及び特開２００２−７２２５６号公報に開示されているものがある。第１Ａ図は、特開２００１−３１２２２５号公報に開示された従来の表示装置の構成および黒表示のときの表示動作を示す模式図である。また第１Ｂ図は、同じく従来の表示装置の構成および白表示のときの表示動作を示す模式図である。第１Ａ図及び第１Ｂ図に示すように、画像表示媒体は、観察側に配置され光を透過させる第１の基板２０と、第１の基板２０に対向して配置された第２の基板２１とを備えている。第１及び第２の基板２０，２１の内面には、それぞれ電極２２，２３と、電荷輸送層２４，２５とが順に配設されている。そして、第１の基板２０と第２の基板２１との間の空間には、正に帯電した黒色粒子２６と、負に帯電した白色粒子２７とが封入されている。
以上のように構成された従来の表示装置では、画像に応じた電圧が、電極２２と電極２３との間に印加される。ここで、黒表示のときと白表示のときとでは、印加される電圧が逆極性となる。まず、第１Ａ図を参照しながら、黒表示のときの当該表示装置の動作について説明する。まず、電源から電極２２，２３間に電圧が印加され、それによって、電極２２が負極となり電極２３が正極となる。そして、電極２２，２３間に生じた電界により、基板２０，２１間に存在する黒色粒子２６及び白色粒子２７が、クーロン力によってそれぞれ移動する。この場合、正に帯電した黒色粒子２６が、負極である電極２２側に移動し、一方、負に帯電した白色粒子２７が、正極である電極２３側に移動する。このように黒色粒子２６が第１の基板２０側に集まるとともに、白色粒子２７が第２の基板２１側に集まった状態で、観察者が第１の基板２０側から表示装置を観察すると、黒表示が観察される。一方、第１Ｂ図に示すように、白表示のときには、電源から電極２２，２３に、前述の黒表示時とは逆極性の電圧が印加される。それにより、電極２２が正極となり、電極２３が負極となる。したがって、この場合においては、正に帯電した黒色粒子２６が電極２３側に移動し、一方、負に帯電した白色粒子２７が電極２２側に移動する。このように黒色粒子２６が第２の基板２１側に集まるとともに、白色粒子２７が第１の基板２０側に集まった状態で、観察者が第１の基板２０側から画像表示媒体を観察すると、白表示が観察される。以上のような原理により、所望の画像を表示することが可能となる。
しかしながら、前述したような従来の表示装置の場合、２種類の着色粒子２６，２７が移動を開始するためには電極２２および電極２３の間に５０Ｖ程度の電圧を印加する必要があり、さらにほとんどの着色粒子２６，２７を移動させて白色または黒色を表示するためには同じく２００Ｖ乃至３００Ｖ程度の電圧を印加しなければならなかった。これに対して、前述した電気泳動表示装置の場合では、白色または黒色を表示するためには１００Ｖ以下の駆動電圧で足りる。このように気相中で粒子を移動させる表示装置の場合は駆動電圧が高くなるため、省電力化を図ることが困難であるという問題があった。
【発明の開示】
本発明はこのような事情に鑑みてなされており、その目的は、粒子をスムーズに移動させることによって、駆動電圧の低減化を図ることができる表示装置を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方には、前記帯電粒子と電極とが吸着することを防止するための吸着防止層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、複数の凹凸を有する凹凸層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸のピッチは、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸は、略均一な形状をなしていることが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸は、微粒子が分散されたコーティング剤で形成されていることが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子の粒径は、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子は、水を媒体としてアナタース形結晶構造を有する酸化チタン微粒子であることが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子は、絶縁性樹脂粉末を溶剤で溶融させた溶液を媒体とする無機物であることが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記絶縁性樹脂粉末は、ポリカーボネートであることが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記帯電粒子は、芯材となる母粒子と、前記母粒子の表面の略全面を被覆するように前記母粒子に固着される複数の子粒子とを有していることが好ましい。
さらに、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子の平均粒径は、前記子粒子の平均粒径よりも大きく、前記母粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、前記帯電粒子と略同じ帯電特性を有する表面処理層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
前記発明に係る表示装置において、前記表面処理層は、導電性を有する微粒子が分散されたコーティング剤で形成されていることが好ましい。
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の一方は前記帯電粒子よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は前記粒子よりも正に帯電しやすいように構成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
このように構成することにより、帯電粒子と電極表面との間の吸着力を抑制することができるため、比較的低い電圧で帯電粒子を電極表面から移動させることができる。
前記発明に係る表示装置において、前記複数の帯電粒子は帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子から構成され、前記第１電極および前記第２電極の一方は前記２種類の帯電粒子の何れか一方よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は当該一方の種類の帯電粒子よりも正に帯電しやすいように構成されていることが好ましい。
また、前記発明に係る表示装置において、前記第１電極および前記第２電極の帯電列の差が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の差よりも小さいことが好ましい。例えば、一対の電極の帯電列の差を帯電粒子の帯電列の差より大きくした場合、一方の電極は２種類の帯電粒子の何れよりもプラス側になるため、摩擦帯電する際に何れの粒子もマイナス側に帯電しやすくなる。そのため、帯電粒子をプラスおよびマイナスに帯電させる際、帯電分布が大きく乱れることになり、その結果良好な表示が得られない。このような現象を回避するために、一対の電極の帯電列の差を２種類の帯電粒子の帯電列の差より小さくする。これにより、帯電粒子の帯電分布が乱れることがなく、良好な表示を維持することができる。
また、前記発明に係る表示装置において、前記第１電極および前記第２電極は一方の前記基板に形成されていることが好ましい。
さらに、前記発明に係る表示装置において、前記複数の帯電粒子は、前記一対の基板間の気相中に内在されていることが好ましい。
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方の表面には荷電制御剤を含むコート層が形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面の帯電列が異なっており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
前記発明に係る表示装置において、前記第１電極および前記第２電極の一方の表面にはプラス荷電制御剤を含むコート層が形成され、他方の表面にはマイナス荷電制御剤を含むコート層が形成されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板およびスペーサで構成される空間に内在される、帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記スペーサの表面の帯電列が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の間にあり、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
本発明の前記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】  第１Ａ図は、従来の表示装置の構成および黒表示のときの表示動作を示す模式図である。
第１Ｂ図は、従来の表示装置の構成および白表示のときの表示動作を示す模式図である。
第２Ａ図は、白表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図である。
第２Ｂ図は、第２Ａ図のＡ−Ａ線における断面図である。
第３図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
第４Ａ図は、黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態１−１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図である。
第４Ｂ図は、第４Ａ図のＡ−Ａ線における断面図である。
第５図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の表面近傍の構成の例を模式的に示す断面図である。
第６図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。
第７図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。
第８図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置における、ファンデルワールス力と表面処理層の凹凸のピッチとの関係を示すグラフである。
第９図は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第１０図は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
第１１図は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。
第１２図は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の駆動方法を説明するためのグラフである。
第１３図は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。
第１４図は、本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
第３図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。また、第２Ａ図は、白表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図であり、第２Ｂ図は、第２Ａ図のＡ−Ａ線における断面図である。また、第４Ａ図は、黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態１−１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図であり、第４Ｂ図は、第４Ａ図のＡ−Ａ線における断面図である。なお、説明の便宜上、図中のＸ方向、Ｙ方向をそれぞれ表示部の横方向、縦方向とし、Ｚ方向を表示部の上方向とする。
第３図に示すように、表示装置１００は、表示部が画像表示媒体３４から構成される。画像表示媒体３４は、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示すように、下側に配置された基板であるアクティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴアレイ基板と呼ぶ）１０２と、該ＴＦＴアレイ基板２と対向するように上側に配置された対向基板１０１とを有し、該ＴＦＴアレイ基板１０２と対向基板１０１との間に形成された空気層１０に、負に帯電させた黒色粒子１１および正に帯電させた白色粒子１２が封入されて構成されている。
ＴＦＴアレイ基板１０２および対向基板１０１は、０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度の透明樹脂製のフィルムで構成されている。なお、いわゆる電子ペーパーと呼ばれるような折り曲げ可能な表示装置を実現するためには、ＴＦＴアレイ基板１０２および対向基板１０１の厚さが０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍ程度であることが好ましい。
黒色粒子１１は、アクリル粒子、ブラックカーボンなどから合成された球状の粒子であり、その粒径は１μｍ乃至１０μｍ程度である。また、白色粒子１２は、アクリル粒子、ＴｉＯ２などから合成された球状の粒子であり、その粒径は１μｍ乃至１０μｍ程度である。なお、粒子同士が凝集するのを防止するため、黒色粒子１１および白色粒子１２の粒径は均一であることが好ましい。
また、黒色粒子１１および白色粒子１２は、比重が小さく流動性に優れているものが好ましい。そのための具体的な構造を作製するために、直径５μｍの真球状アクリル粒子の表層全面に、直径３０ｎｍの真球状シリカ微粒子をメカノケミカルなどの方法により固定化処理する。ここでシリカ微粒子は帯電処理を施したものを使用し、粒子全体として帯電性を有するものとした。比重をさらに小さくするためには、アクリル粒子は中空状または多孔質のものがより望ましい。このような構造により、粒子の流動性は向上するため、粒子が移動するときの摩擦抵抗が小さくなり、かつ、粒子の移動に必要な運動エネルギーが小さくなる。したがって、応答速度が高速になるとともに低電圧での駆動が可能となる。
第３図に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０２には、平面視において互いに直交する複数の走査信号線５および映像信号線６が配設されており、該走査信号線５および映像信号線６で区画された領域が一画素３５を構成している。このような画素３５がマトリクス状に複数形成されて画像表示媒体３４が形成されている。そして、図示を省略しているが、ＴＦＴアレイ基板１０２には、画素３５毎にスイッチング素子として、周知の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配設されている。該ＴＦＴのドレイン領域には、ＴＦＴアレイ基板１０２側に設けられた第１電極４が接続されている。このように、本実施の形態の表示装置は、画素３５毎にＴＦＴが形成されたアクティブ駆動型である。
画像表示媒体３４の周囲部には、映像信号線６を駆動させるためのソースドライバ３３が配設されるとともに、走査信号線５を駆動させるためのゲートドライバ３２が配設されている。さらに、該ソースドライバ３３及びゲートドライバ３２を外部から入力される画像信号に応じて制御する制御部３１が配設されている。
また、ＴＦＴは、ＴＦＴアレイ基板１０２上に形成されたゲート電極と、このゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜、ＴＦＴアレイ基板１０２上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、チャネル領域を形成するための有機半導体層とを含んで構成される。ＴＦＴは、有機材料を用いて印刷等によって形成されるため、ＴＦＴアレイ基板２のフレキシブル性は損なわれない。なお、ＴＦＴのゲート電極には、走査信号線５が接続され、ＴＦＴのソース電極には、映像信号線６が接続されている。
第２Ａ図、第２Ｂ図、第４Ａ図、および第４Ｂ図に示すように、対向基板１０１は、支持体１の下面に、矩形状の第１電極３が画素ごとに形成されて構成されている。ここで、第１電極３はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などで構成された透明導電体である。そして、その第１電極３を覆うようにして、第１電極３と粒子との間に作用する吸着力を抑制し、第１電極３と粒子との吸着を防止するための表面処理層９が形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０２は、支持体２の上面に、走査信号線５および絶縁層６が積層され、さらにその上に第２電極４，映像信号線７、およびＴＦＴ８が積層されて構成されている。そして、これらの第２電極４，映像信号線７、およびＴＦＴ８を覆うようにして、第２電極４と粒子との間に作用する吸着力を抑制することにより第２電極４と粒子とが吸着することを防止するための表面処理層９が形成されている。
なお、この表面処理層９の詳細については後述する。
前述したスペーサによって維持されている空気層１０のギャップＧは２５μｍ程度である。そして、黒色粒子１１および白色粒子１２の充填率は、空気層１０に対して、体積換算で１０％乃至３０％程度としている。黒色粒子１１および白色粒子１２を空気層１０に充填した後、上側基板１および下側基板２の周縁部はエポキシ系の接着剤などによって気密封止される。
このように構成された表示装置１００では、制御部３１が、外部から信号入力部３０に入力された画像信号に応じて、ゲートドライバ３２及びソースドライバ３３にそれぞれ制御信号を出力する。これにより、ゲートドライバ３２が走査信号線５にゲート信号を出力して各画素３５のスイッチング素子（ＴＦＴ）を順次オンさせ、一方、ソースドライバ３３が、それにタイミングを合わせて映像信号線６を通じて映像信号を各画素３５に順次入力する。その結果、後述するように、各画素３５において、ＴＦＴアレイ基板２と対向基板１との間の空気層１０内を、黒色粒子１１および白色粒子１２が移動する。これにより、表示装置１００を観察する人の目に、映像信号に対応する映像が映る。
画素３５における白表示は次のようにして実現される。制御部３１から出力された制御信号に応じて、第１電極３が負極となり、第２電極４が正極となるように第１電極３および第２電極４間に画像に応じた電圧が印加される。前述したように、白色粒子１２は正に帯電されているため、第２Ａ図および第２Ｂ図に示すように、白色粒子１２は第１電極３に引き寄せられて移動し第１電極３近傍の表面処理層９に付着する。ここで、第１電極３は前述したように透明導電体で構成されているため、観察者からは白色粒子１２が観察され、白表示が実現されることになる。
一方、画素３５における黒表示は次のようにして実現される。制御部３１から出力された制御信号に応じて、第１電極３が正極となり、第２電極４が負極となるように第１電極３および第２電極４間に画像に応じた電圧が印加される。前述したように、黒色粒子１１は負に帯電されているため、第４Ａ図および第４Ｂ図に示すように、黒色粒子１１は第１電極３に引き寄せられて移動し第１電極３近傍の表面処理層９に付着する。その結果、観察者からは黒色粒子１１が観察され、黒表示が実現されることになる。
白表示から黒表示へ、または黒表示から白表示へ変化させるには、第１電極３と第２電極４との間に発生させる電界によって電極近傍の表面処理層９に付着されている粒子を引き剥がす必要がある。本実施の形態においては、表面処理層９の存在により、電極と粒子との間の生じる付着力の低減化を図っている。その結果、後述するように、画像表示に必要な電圧を低減化させることができる。
以下に述べる電圧特性とは、粒子が電極から剥離し始める閾値電圧Ｖｃ、すべての粒子が完全に剥離し終える飽和電圧Ｖｓ、および閾値電圧Ｖｃから飽和電圧Ｖｓに至るまでの電圧差のことである。この電圧特性は、電極間に電圧を印加したときに粒子に作用するクーロン力、重力、影像力、ファンデルワールス力、および粒子と電極との付着力の均衡に依存する。本実施の形態の表示装置１００の場合、閾値電圧Ｖｃは影像力に、飽和電圧Ｖｓはファンデルワールス力に対してそれぞれ支配的であることが確かめられている。ＴｉＯ２粒子はポリカーボネートおよびアクリル等の樹脂材料に比べ電気抵抗が小さく、かつ、ＩＴＯおよびＡｌ等の導電体に比べ電気抵抗が大きい、いわば半導体的な電気特性を有する。ＴｉＯ２の他、電気抵抗の小さい導電性物質、または電気抵抗の大きい絶縁性物質を用いることにより、粒子と電極表面との帯電特性が良好になり、閾値電圧Ｖｃを下げることができる。また、以下に述べるように、表面処理層９を用いることにより、ファンデルワールス力を小さくし飽和電圧Ｖｓを下げることができる。
第５図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００が備えるＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍の構成の例を模式的に示す断面図である。第５図に示すように、表面処理層９は微小な凹凸が形成された構成である。本実施の形態において、表面処理層９は、黒色粒子１１、白色粒子１２より小さな粒径３０ｎｍのアナタース形結晶構造を有するＴｉＯ２微粒子を用いて構成されている。ここで、ＴｉＯ２微粒子の粒径を３０ｎｍとしたのは、表面処理層９の凹凸が黒色粒子１１、白色粒子１２の粒径である例えば５μｍよりも大きい場合には、これらの着色粒子自身が凹凸にそって付着してしまい、ファンデルワールス力を低減させる効果が無くなるので、凹凸を形成するＴｉＯ２微粒子の粒径は黒色粒子１１、白色粒子１２の粒径よりも小さいことが望ましいからである。
第５図に示すように、表面処理層９を構成するＴｉＯ２微粒子により形成される凸部と凸部との間隔、すなわち表面処理層９の凹凸のピッチｐは、表示用の帯電粒子である黒色粒子１１（白色粒子１２）の平均粒径よりも小さい。これは、表面処理層９の凹凸のピッチｐが、黒色粒子１１（白色粒子１２）の平均粒径と同じかそれ以上である場合、黒色粒子１１（白色粒子１２）が表面処理層９の凹凸に沿って付着してしまい、ファンデルワールス力を低減させる効果が望めなくなるためである。
なお、本実施の形態において、対向基板１０１側に形成されている表面処理層９も上記と同一の構成としている。
このＴｉＯ２微粒子からなる表面処理層９は水を媒体とし、ＴｉＯ２微粒子を分散したスラリーを塗布後、乾燥させることによって、高い膜硬度で、かつ高透過率の層を得ることができる。この製法により得られる表面処理層９は、ＴｉＯ２微粒子の凝集が比較的少なく粒径分布の揃った粒子が積層された厚み１００ｎｍ程度の均一な層であり、表面処理層９の凹凸は略均一な形状をなしている。したがって、基板側の電気抵抗、帯電性、及び形状等の条件がほぼ均一になるため、電極に付着した着色粒子はほぼ同じ電圧特性を有することになり、全体として良好な電圧特性を得ることができる。
なお、表面処理層９の凹凸を形成するために本実施の形態ではＴｉＯ２微粒子を用いているが、これに限られるわけではなく、例えばＳｉＯ２（シリカ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の微粒子を用いてもよい。これらを用いた場合であっても、電極表面に高透明性の凹凸層を形成することができる。より具体的には、平均粒径が１５ｎｍ乃至３０ｎｍ程度のＳｉＯ２微粒子（またはＺｎＯ微粒子）をイソプロピルアルコール等の溶剤に分散させ、スラリー状のものを形成する。そして、このスラリーを、本実施の形態の場合と同様にして基板に塗布し、その後乾燥させることにより、高い膜硬度で、しかも高透過率の凹凸層を形成することができる。このようにしてＳｉＯ２微粒子（またはＺｎＯ微粒子）を用いて形成された凹凸層の場合、ＴｉＯ２微粒子を用いて形成された凹凸層と比べて、導電率が低く、電極表面により大きな帯電性を付与することができるという利点がある。
本発明者等によって、表示用の粒子およびその粒子が付着される側の材質に関し種々の組合せで実験、評価を行った結果、本実施の形態のように、粒子の構成材料にアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を用い、表面処理層９にＴｉＯ２を用いた場合が良好であり、電圧特性は飛躍的に向上した。具体的には、表面処理層９が形成されていない構成において黒から白に表示させるのに必要な飽和電圧が１５０Ｖだったのに対し、本実施の形態における構成においては８０Ｖにまで低減することができた。これは、ＴｉＯ２微粒子の微導電特性により帯電特性の関係が良好になったのに加え、表面処理層９と粒子との吸着力に対してはファンデルワールス力が支配的であるところ、粒子と表面処理層９との接触面が極小化することにより、作用するファンデルワールス力が低減するという効果によるものである。
第８図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００における、ファンデルワールス力と表面処理層９の凹凸のピッチとの関係を示すグラフである。なお、このグラフは、黒色粒子１１が直径５μｍの母粒子１１ａと直径１６ｎｍの子粒子１１ｂとから構成される場合に、黒色粒子１１と表面処理層９との間に生じるファンデルワールス力と表面処理層９の凹凸のピッチの大きさとの関係を示している。なお、この関係は、最近接距離を０．４ｍｍと仮定したときの理論式に基づいて得られた計算結果に基づいている。
第８図に示すように、表面処理層９の凹凸のピッチが７ｎｍ程度までの場合は凹凸のピッチが小さいほどファンデルワールス力を低減する効果が大きい。また、表面処理層９の凹凸のピッチが７ｎｍ程度よりも大きくなるとファンデルワールス力が徐々に大きくなっていく。この結果を考慮すれば、表面処理層９の凹凸のピッチは５ｎｍ乃至５０ｎｍ程度が好ましく、７ｎｍ程度がより好ましいといえる。
なお、他の良好な組合せとして、粒子の構成材料にアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を用い、表面処理層９にポリカーボネートを用いた場合があった。具体的には、環状エーテル系溶剤ＴＨＦに絶縁性樹脂粉末であるポリカーボネート粉末を溶融させた媒体にＴｉＯ２微粒子を分散させたコーティング剤により表面処理層９を形成する。このような組合せにより電圧特性が向上させることができるのは、ポリカーボネートがアクリルに比較的近い帯電特性を有する絶縁材料だからである。
ところで、表面処理層９における凹凸を形成する方法としては、前述した場合の他にも、例えば基板上にＰＭＭＡ等の透明樹脂層を形成し、その後凹凸構造が設けられた金型によりプレス加工を行う方法、同じくＰＭＭＡ等の透明樹脂層を形成し、その後ケミカルエッチング等により表面に凹凸を形成する方法がある。さらに、基板上に感光性樹脂を塗布した後、露光によって所定のパターンを形成し、そのパターンに対して１００℃程度の温度で熱処理を施すことにより、所定の球状を有する凹凸を形成するようにしても良い。
［変形例１］
第６図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００が備えるＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。表面処理層９は、凹凸を形成するためのＴｉＯ２微粒子層９ａと、最表面に露出するポリカーボネートからなる絶縁層９ｂとから構成される。この場合、ＴｉＯ２微粒子は必ずしもアナタース形の結晶構造である必要は無く、有機物を媒体とする場合はルチル形やアモルファスのものでもかまわない。このような構成においては、さらに良好な電圧特性を得ることができ、飽和電圧を６０Ｖまで低減することができた。
［変形例２］
また、第７図は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００が備えるＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。この第７図に示す例において、表面処理層９は第５図に示す場合と同様に構成されている。なお、第６図に示す場合と同様に構成されていてもよい。
この第７図に示す例においては、黒色粒子１１を母粒子１１ａと子粒子１１ｂとから構成されている。電圧特性を向上させるためには、黒色粒子１１の比重が小さく流動性に優れているものが好ましい。そこで、このように黒色粒子１１を母粒子１１ａおよび子粒子１１ｂからなる複合化構成とすることにより、母粒子１１ａの粒径ではなく子粒子１１ｂの粒径に流動性は依存する。その結果、黒色粒子１１間あるいは黒色粒子１１と表面処理層９との間に作用するファンデルワールス力が小さくなるため、流動性が良くなり電圧特性はさらに向上する。
この例においては、母粒子１１ａには直径５μｍの真球状アクリル粒子を、また、子粒子１１ｂには帯電処理を施した直径１６ｎｍの真球状シリカ微粒子を使用し、黒色粒子１１全体として帯電性を有するものとした。母粒子１１ａに使用する材料としてはスチレン系、メラミン系など他の樹脂材料でもかまわない。また、子粒子１１ｂにシリカを使用したのはシランカップリング剤等により安定でかつ大きな帯電量を得られる帯電処理が可能だからである。母粒子１１ａはアクリル製なので真比重が１．２ｇ／ｃｍ３と小さく、かつ軟化点が低い。
一方、子粒子１１ｂは母粒子１１ａに比べれば２．１ｇ／ｃｍ３と真比重が大きいものの、その配合比が小さいので、粒子全体としての影響は小さい。また、母粒子１１ａにくらべれば軟化点が高いため、メカノケミカルなどの方法で母粒子１１ａに固着しやすい。
母粒子１１ａの表面の略全面を覆うように、子粒子１１ｂをメカノケミカルの一種である高速気流中衝撃法により固定化処理する。母粒子１１ａの表面の略全面に子粒子１１ｂを被覆するための配合比は、母粒子１１ａ：子粒子１１ｂの重量比で１００：３ないし１００：５とし、理論配合比よりもやや多めにする。ここで、理論配合比とは、母粒子１１ａの表面全体を子粒子１１ｂの１層で被覆すると仮定したときの計算値である。この例において、配合比を理論値よりも多めにしたのは、高速気流中衝撃法では子粒子１１ｂの層を均一にするのには限界があり、母粒子１１ａの表面の全面を子粒子１１ｂの１層で覆うことが難しいためである。
上記のように、母粒子１１ａの表面の略全面に子粒子１１ｂを被覆した構成とすると、子粒子の被覆のない従来構造のアクリル製重合トナーに比べ、耐湿度特性は飛躍的に向上した。すなわち、雰囲気温度４５℃で湿度が５０％から９０％に上昇した場合、従来構造の重合トナーでは帯電量が初期に比べて５５％も低下したが、本実施の形態の複合粒子の場合は１５％程度の低下に留まった。
したがって、対向基板１０１およびＴＦＴアレイ基板１０２に使用する樹脂フィルムには特別な耐防湿処理を必要とせず、ＰＥＴフィルムのような安価な市販品を使用することもできる。
このような複合粒子を作製する方法としては、母粒子を作製した後に子粒子を固着させるメカノケミカルのような方法の他、懸濁重合法のように一回のプロセスで作製する方法もある。ただし、この場合、作製した複合粒子の子粒子表面には界面活性剤等、製造プロセスで使用する添加物からなる被膜が形成されるため、高速気流中衝撃法等の処理により被膜を剥離しないと複合粒子の流動性は向上しない。
なお、ここではＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍での粒子の挙動を例として説明したが、対向基板１０１の表面近傍でも同様の挙動が得られることは言うまでもない。また、白色粒子１２も黒色粒子１１と同様に複合化構成とすることが望ましいことは勿論である。
また、本実施の形態においては、縦電界が作用する場合の構成について説明したが、同一基板側に第１電極３、第２電極４の両方を設けることによって生じる横電界を利用する構成についても適用することができる。この場合、本実施の形態のように２種類の帯電粒子を用いるのではなく、１種類の帯電粒子のみで表示することができ、より低電圧化を図ることができる。なお、このような横電界を利用する構成については後述する実施の形態５において詳細を説明する。
さらに本実施の形態においては、アクティブマトリクス駆動の例を用いて説明したが、閾値電圧が２０Ｖ乃至３０Ｖ程度であり、５インチ程度のサイズの小型の表示装置ならば単純マトリクス駆動でも適用することができる。この場合、アクティブマトリクス駆動型の場合と比べて安価な表示装置を提供することが可能となる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る表示装置は、一対の電極の帯電列を異ならせることにより、表示用の粒子とその粒子が付着する電極との間に反発する力が作用するように構成されたものである。
第９図は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。第９図に示すように、第１の基板４１および第２の基板４２は、スペーサ４３を介して対向して配置されており、これらの第１の基板４１と第２の基板４２との間に形成された空気層４４には、負に帯電させた複数の黒色粒子４５および正に帯電させた複数の白色粒子４６が充填されている。ここで、粒子群には予め撹拌などによる帯電処理を行ってもよいし、空気層４４に充填された後に帯電処理として電界をかけることによって帯電させてもよく、超音波をかけて粒子同士を摩擦、撹拌させることにより帯電させるようにしてもよい。
なお、空気層４４に粒子を充填する率により、画像表示の際の表示速度およびコントラストが変化する。体積換算で８０％以上の充填率の場合、表示特性は良いが、粒子同士の存在が障壁となって粒子の移動が妨げられることになるため、粒子を移動させるために必要となる電圧が高くなるという問題が生じる。そのため、体積換算で５０〜６０％程度の充填率であることが好ましい。
スペーサ４３は絶縁性の材料で構成される。本実施の形態においては、スペーサ４３の素材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートが用いられている。画像表示部の適宜の位置に穿設された孔にスペーサ４３となるＰＥＴシートが配設されることによりセルが形成されている。なお、スペーサ４３の材料としては、ＰＥＴシート以外にも、例えば融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたもの、またはスピンコートした光感受性の樹脂材料に対してマスクを介してフォト工程を施し、パターン化した後に硬化させたものなどを用いることも可能である。その他、ＰＥＴシートではなく、ゴムまたはプラスチックのシートを用いることも可能である。また、スペーサ４３の高さにばらつきがある場合、そのばらつきに起因して表示むらが生じるため、その高さをそろえることができるものが望ましい。
また、黒色粒子４５および白色粒子４６は、スチレン、アクリル酸メチル、ビニルエチルエーテルなどの熱可塑性樹脂、またはメラミン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で構成されている。その樹脂の中に、着色剤として、カーボンブラック、酸化チタン、酸化マグネシウム、またはアゾ系色素などを混合する。
なお、本実施の形態では黒色粒子と白色粒子とを用いてモノクロ表示を実現しているが、他の色の着色剤を用いて粒子を構成することにより、カラー表示を実現することも可能である。一般に、酸素を主鎖内に多く持つポリエステルが良好なマイナス荷電性を示す。荷電性を制御するために極性基を付加する場合、プラス荷電付与にはアミノ基が用いられる。また、荷電制御剤を用いることもできる。プラス荷電付与の場合はニグロシン系染料、４級アンモニウム塩などが用いられ、マイナス荷電付与の場合はアゾ系含金染料、サリチル酸含金染料、フッ化物などが用いられる。その他にも、粒子の外側に予めシリカまたはアルミナを添加することにより粒子の流動性を向上させ、その粒子に対してシランカップリング剤で有機物処理を施すようにしてもよい。
前述した第１の基板４１は、支持体４７の上面に第１の電極４９が形成されて構成されている。また、第２の基板４２は、支持体４８の下面に第２の電極５０およびコート層５２がこの順に積層されて構成されている。なお、本実施の形態の場合、第２の基板４２側から観察者が観察することとする。また、コート層５２の詳細については後述する。
支持体４７および４８は、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などで構成されている。特に観察される側の支持体４８は、光を透過する材料で構成されていることが好ましい。
また、第１の電極４９および第２の電極５０は、ＩＴＯ、アルミニウム、金、ポリチオフェンなどで構成されている。第２の電極５０は、支持体４８の場合と同様に、光を透過する材料で構成されていることが好ましい。
以上のように構成された本実施の形態の表示装置において、第１の電極４９がマイナス、第２の電極５０がプラスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、プラス側の第２の電極５０にマイナスに帯電した黒色粒子４５が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面に付着された複数の黒色粒子４５が観察され、黒色の画像表示が実現される。一方、第１の電極４９がプラス、第２の電極５０がマイナスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、マイナス側の第２の電極５０にプラスに帯電した白色粒子４６が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面に付着された複数の白色粒子４６が観察され、白色の画像表示が実現される。
本発明者等は、本実施の形態の表示装置の構成からコート層５２を除いた構成、すなわち一対の電極の何れにもコート層が形成されていない構成の表示装置（以下、構成Ａの表示装置という）と、第２の電極５０の表面にポリカーボネートのコート層５２をスピンコートにより形成した本実施の形態の表示装置（以下、構成Ｂの表示装置という）とを用いて比較実験を行った。なお、両表示装置とも、上下の基板４１，４２間の間隔（セルギャップ）を１００μｍとした。このとき、第２の電極５０がプラスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に＋３００Ｖの電圧を印加して黒色粒子４５を第２の電極５０へ付着させた。このときの反射濃度を反射濃度計で測定したところ１．５であった。
第１１図は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。なお、このグラフにおいて、構成Ａの表示装置における当該関係をＡで示し、構成Ｂの表示装置における当該関係をＢで示している。
両表示装置において、第２の電極５０がマイナスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に電圧を印加する。その結果、第１１図に示すように、構成Ａの表示装置の場合は、電極間に−１００Ｖを印加したあたりから黒色粒子４５が第２の電極５０から剥がれ始めて白色粒子４６と置き換わりだし、−２００Ｖ程度で飽和した。このときの反射濃度は０．４であった。これに対して、構成Ｂの表示装置の場合では、−５０Ｖ付近で黒色粒子４５が白色粒子４６と置き換わり始め、−１００Ｖ付近で飽和した。このときの反射濃度は０．３であり、構成Ａの表示装置の場合と比べて良好なコントラストが得られた。
以上のように、電極表面の材質を変えることにより、飽和電圧（すべての粒子が完全に剥離し終えるために要する印加電圧）を半分にすることができ、しかも白の反射濃度を向上させることができる。これは、帯電列としてのマイナス側がＩＴＯよりポリカーボネートへ移行し、プラスに帯電した白色粒子４６と引き合ったため、低電圧で白色粒子４６が移動したと考えられる。一方、マイナスに帯電した黒色粒子４５の場合、ポリカーボネートのコート層５２から両方ともマイナス側となるため反発して離れやすくなっており、しかも黒色粒子４５の付着力がＩＴＯからなる第２の電極５０に対してより小さくなったため、低電圧で黒色粒子４５が移動したと考えられる。
以上では黒表示から白表示へ変化させる場合について説明した。同様の駆動方法で白表示から黒表示へ変化させる場合、第２の電極５０表面のポリカーボネートのコート層１２と白色粒子４６との間に作用する吸着力が大きいため、白色粒子４６が移動を始めるためには１００Ｖ以上の電圧を電極間に印加する必要があった。また、黒色粒子４５の場合も帯電列がマイナス側のポリカーボネートのコート層１２には付着しにくく、白色粒子４６も換算にはコート層１２から脱離しにくいため、印加電圧が２５０Ｖ付近のときに黒の反射濃度は１．３となった。このため、本実施の形態の表示装置におけるコントラストが、比較例の場合と比べて低下した。
そこで、黒表示から白表示への変化を容易にするために、常に黒表示にリセットした後に白表示を行うという駆動方法が考えられる。
第１２図は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の駆動方法を説明するためのグラフである。なお、このグラフにおいて、縦軸は電極間に印加される電圧を、横軸は時間をそれぞれ示している。
第１２図に示すように、まず、第２の電極５０がプラスとなるように電極間に＋３００Ｖの電圧を０．５ｍｓ印加する（符号Ｅを参照）。以下、このような操作をリセット操作と呼ぶ。このリセット操作の後、第１２図における符号ＦおよびＧのように、第２の電極５０がマイナスとなるように０．５ｍｓのパルス波形を駆動電圧として電極間に印加する。これにより、白色粒子４６は第２の基板４２側へ移動する。ここで、白色粒子４６はポリカーボネートのコート層１２に引きつけられやすいため、−５０Ｖから−１００Ｖ程度の範囲で印加電圧を変化させることにより黒表示から白表示までの反射濃度を変えることができる。
このような駆動方法の場合、常にコート層５２の表面において黒色粒子４５と白色粒子４とを移動させることになるため、コート層５２の表面への各粒子の吸着を防止することができ、再現性が向上し、低電圧で高コントラストの表示を実現することができる。なお、この駆動方法におけるパルス幅、リセット電圧、駆動波形等は、前記のものに限定されるわけではなく、各セルに最適なものと選択することができる。
なお、本実施の形態の場合、コート層を第２の基板４２側にのみ形成しているが、同様にして第１の基板４１側に形成してもよい。このように第１の電極４９の表面にもポリカーボネートで構成されたコート層を設けている表示装置の場合であっても、このようなコート層が両電極の表面に形成されていない比較例のような従来の表示装置と比べると、表示用の粒子が移動しやくなり、駆動電圧の低減化を図ることができる。
また、本実施の形態の場合とは異なり、コート層を第１の基板４１側のみに形成した場合であっても、前述した場合と同様にして表示用の粒子が移動しやくなり、駆動電圧の低減化を図ることができることは言うまでもない。
（実施の形態３）
実施の形態２の場合、片方の基板側にポリカーボネートのコート層を設けることで、一対の電極表面の帯電列が異なる構成を実現している。これに対し、本発明の実施の形態３に係る表示装置では、一対の電極表面の双方にコート層を設け、一方にプラス荷電制御剤、他方にマイナス荷電制御剤を用いる。
第１０図は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。第１０図に示すように、第１の基板４１側の第１の電極４９の表面にはコート層６１が、第２の基板４２側の第２の電極５０の表面にはコート層６２がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態の表示装置のその他の構成については、実施の形態２の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
コート層６２は、プラス荷電制御剤を用いて構成されている。具体的には、スチレンアクリル樹脂を主体とし、アンモニウム塩を付加したプラス荷電制御剤を第２の電極５０の表面にトルエンで溶解して塗布し、その後加熱して溶剤を気化させることによりコート層６２が形成されている。
一方、コート層６１は、マイナス荷電制御剤を用いて構成されている。具体的には、カルボン酸基を付加したスチレンアクリル樹脂をマイナス荷電制御剤として用いて、コート層６２の場合と同様にして形成されている。
本発明者等は、以上のように構成された本実施の形態の表示装置（以下、構成Ｃの表示装置という）と、コート層が両方ともマイナス荷電制御剤を用いて形成されていることを除いて構成Ｃと同様の構成である表示装置（以下、構成Ｄの表示装置という）と、コート層が何れの基板側にも設けられていない構成の表示装置（以下、構成Ｅの表示装置という）とを用いて比較実験を行った。なお、これらの構成ＣからＥの表示装置において、上下の基板４１，４２間の間隔（セルギャップ）を１００μｍとした。このとき、第２の電極５０がプラスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に−１５０Ｖの電圧を印加して白色粒子４６を第２の電極５０へ付着させた。このときの反射濃度を反射濃度計で測定したところ０．３５であった。
第１３図は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。なお、このグラフにおいて、構成Ｃ、構成Ｄ、構成Ｅの表示装置における当該関係をＣ，Ｄ，Ｅでそれぞれ示している。
これらの構成ＣからＥの表示装置において、第２の電極５０がプラスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に電圧を印加する。その結果、第１３図に示すように、構成Ｃの表示装置の場合、電極間に＋５０Ｖを印加したあたりから白色粒子４６が第２の電極５０から剥がれ始めて黒色粒子４５と置き換わりだし、＋１００Ｖ程度で飽和した。このときの反射濃度は１．５であった。
また、構成Ｄの表示装置の場合、第２の電極５０がプラスの電圧となったとしても、白色粒子４６とマイナス荷電制御剤を用いて形成されているコート層６２との間に作用する吸着力が、構成Ｃの表示装置の場合と比べて大きくなるため、白色粒子４６は黒色粒子４５に置き換わり始めるのに＋１００Ｖ以上の電圧が必要となり、＋２００Ｖ程度で飽和した。また、粒子の置き換えが不十分であるため、飽和した場合の黒の反射濃度は１．４となり、構成Ｃの表示装置の場合と比べるとコントラストが低下した。
さらに、構成Ｅの表示装置の場合、第２の電極５０がプラスの電圧となったとしても、白色粒子４６と第２の電極５０の表面との間に作用する吸着力が、構成ＣおよびＤの表示装置の場合と比べて大きくなるため、白色粒子４６が黒色粒子４５に置き換わり始めるのに＋１５０Ｖ以上の電圧が必要となり、＋３００Ｖ程度で飽和した。また、粒子の置き換えが不純分であるため、飽和した場合の黒の反射濃度は１．２程度となり、構成ＣおよびＤの表示装置の場合と比べるとコントラストが低下した。
このように、電極表面の材質にプラスおよびマイナスの荷電制御剤を用いて帯電列を変えることにより、飽和電圧を半分にすることができ、さらに黒の反射濃度が上がるためコントラストの向上を図ることができる。また、荷電制御剤は、耐熱性、耐湿性に優れており、長期保存しても帯電特性が変化しにくいため、安定した特性を維持することが可能である。換言すれば、本実施の形態の表示装置は、電圧印加後に、その表示を保持できる機能を有している。これは、主に表示用の粒子群と電極表面との吸着力によるものである。さらに、保存後に保存前と同様な表示機能を確保するためには、粒子群の帯電量を保つ必要がある。そこで、本実施の形態のように、粒子群と接触する電極表面に荷電制御剤を塗布することによって、絶縁効果および耐湿性に優れる表示装置を実現することができ、粒子群の帯電量を十分に維持することができるようになる。
なお、構成Ｄの表示装置のように、両方のコート層がマイナスの荷電制御剤を用いて形成されている場合であっても、構成Ｅのようにそのようなコート層がまったく形成されていない場合と比べて、低電圧でコントラストが高い良好な表示装置を実現することができる。
また、荷電制御剤を一方の電極表面にのみコート層が設けられ、他方の電極表面にはコート層が設けられていない場合であっても、互いの電極表面の帯電列が異なるため、粒子と電極表面との吸着力を変えることができる。ところで、第１の電極４９は観察側ではないため、透明電極である必要はない。そこで、アルミニウムを蒸着した電極を第１の電極４９とすることができる。アルミニウムはＩＴＯと同様、帯電列がプラス側なので、対向する第２の電極５０をＩＴＯで構成してマイナス荷電制御剤をコート層６２に用いる。これにより、コート層６２と正に帯電する白色粒子４６との付着力が高まり、黒表示から白表示へ移る場合には低電圧化が可能となった。また、アルミニウムで構成された第１の電極４９の表面にマイナス荷電制御剤を塗布してコート層６１を形成した場合であれば、白色粒子４６とコート層６１との付着力が大きくなり、ＩＴＯからなる第２の電極５０から白色粒子４６が剥がれやすくなるため、白表示から黒表示への移行を低電圧により実現することができるようになる。
白表示から黒表示への移行の場合、白地に黒の画像を表示することになるため、観察者が画像を確認しやすいという特徴がある。そこで、画素をまず白表示させて、表示部位のみ黒表示に移行させるように表示装置を駆動することが好ましい。そこで、実施の形態２に示した場合と同様の方法で、毎回表示前に全画素を白表示にリセットした後に駆動波形の電圧を印加することにより、再現よく画像表示を行うことが可能となる。
なお、白色および黒色以外の色で着色された粒子を用いることによりカラー表示を実現することが可能であるが、そのようなカラー表示の場合であっても、同様にして白表示後にカラーを表示するようにすることによって、高コントラストの画像表示を実現することができるようになる。
（実施の形態４）
実施の形態２および３の場合では、スペーサの素材にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートを用い、画像表示部に穿設された孔を用いて配置することによりセルを作製している。しかし、この場合、セルを作製するときにＰＥＴの端に白色粒子が付着する現象が見られることを発明者等は確認した。これは、ＰＥＴの帯電列が著しくマイナス側であるため、正に帯電した白色粒子と引き合ってしまうことが原因であると考えられる。
そこで、本発明の実施の形態３に係る表示装置では、ＰＥＴの代わりにスチレン樹脂を用いてスペーサを形成した。これにより、スペーサに対する白色粒子の付着が見られなくなり、実施の形態２および３の場合と比べて表示特性がより向上した。これは、スペーサに接触した白色粒子が逆帯電したり、張り付いて動かなくなったりすることを防止することができたためであると考えられる。
なお、本実施の形態の表示装置の構成は実施の形態２の場合と同様であるので説明を省略する。以下では、第９図を参照しながら説明する。
本実施の形態において、スペーサ４３表面の帯電列を２種類の表示用の粒子４５，４６の帯電列の中間とすることで、これらの粒子４５，４６がスペーサ４３に引きつけ付けられて移動しにくくなることを防止することができる。なお、スペーサ４３の部位は粒子４５，４６が凝集しやすい場所であるため、可能な限り粒子４５，４６がスペーサ４３に付着することを回避する必要があり、本実施の形態ではそれを実現することができる。
スペーサ４３の材料としては、例えば融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたもの、またはスピンコートした光感受性の樹脂材料に対してマスクを介してフォト工程を施し、パターン化した後に硬化させたものなどを用いることも可能である。その他、ゴムまたはプラスチックのシートを用いることも可能である。また、スペーサ４３の高さにばらつきがある場合、そのばらつきに起因して表示むらが生じるため、その高さをそろえることができるものが望ましい。なお、スペーサ４３の材料の帯電列がＰＥＴのように粒子４５，４６の帯電列より外側にある場合、その表面にスチレン樹脂などのコート層を形成するようにしてもよい。
（実施の形態５）
実施の形態１から４までにおいては、表示用の粒子を２種類用いる表示装置について述べたが、１種類の粒子であっても画像表示を行うことは可能である。本発明の実施の形態５に係る表示装置は、同一基板側に第１電極、第２電極の両方を設けることによって生じる横電界を利用して粒子を移動させるように構成されたものである。
第１４図は、本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。第１４図に示すように、第１の基板４１および第２の基板４２は、スペーサ４３を介して対向して配置されており、これらの第１の基板４１と第２の基板４２との間に形成された空気層４４には、負に帯電させた複数の黒色粒子４５が充填されている。なお、実施の形態２の場合と同様に、第２の基板４２は透明な材料で構成されている。
第１の基板４１の上面には、アルミニウムで構成された矩形状の第１の電極４９および第２の電極５０が所定の距離だけ離されて形成されている。なお、これらの第１の電極４９および第２の電極５０の表面には、実施の形態２と同様のコート層を形成するようにしてもよい。本実施の形態においては、第２の電極５０の表面を覆うようにしてコート層５２が形成されている。
また、第２の基板４２の下面には、平面視において第１の電極４９と重なる位置に、その第１の電極４９よりも幅広の遮蔽層５３が形成されている。この遮蔽層５３は、黒色であって光を透過させない材料で構成されている。したがって、観察者が第２の基板４２側から表示装置を観察した場合、第１の電極４９は遮蔽層５３に遮られることになるため、観察者によって第１の電極４９が観察されることはなく、第２の電極５０を覆っているコート層５２のみが観察される。ここで、コート層５２を白色とすることにより、白表示を実現することができる。なお、コート層５２が形成されていない場合においては、アルミニウムで構成された第２の電極１０の表面を荒らすことにより、白表示を実現するようにすればよい。
以上のように構成された本実施の形態の表示装置において、第１の電極４９がマイナス、第２の電極５０がプラスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、プラス側の第２の電極５０にマイナスに帯電した黒色粒子４５が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面（コート層５２）に付着された複数の黒色粒子４５が観察され、黒色の画像表示が実現される。一方、第１の電極４９がプラス、第２の電極５０がマイナスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、プラス側の第１の電極４９にマイナスに帯電した黒色粒子４５が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面（コート層５２）が観察され、白色の画像表示が実現される。
アルミニウムを蒸着することにより第１の電極４９および第２の電極５０を作製し、第２の電極５０の表面にのみ、例えば帯電列がプラス側のアクリル樹脂を用いてコート層５２を形成した場合であれば、黒色粒子４５と第２の電極５０の表面との間の吸着力を高くすることができる。その結果、低電圧で黒色粒子４５を第１の電極４９から第２の電極５０へ移動させることができるようになる。逆に、第１の電極４９にマイナス側の帯電列であるポリカーボネートを用いてコート層を形成した場合では、黒色粒子４５と第１の電極４９の表面との間の吸着力を小さくすることができるため、同様にして低電圧で黒色粒子４５を第１の電極４９から第２の電極５０へ移動させることができるようになる。
また、第２の基板４２の表面をポリカーボネートでコートした場合、第２の基板４２に黒色粒子４５が引き付けられたり付着したりすることを防止することができ、均一な表示を行うことが可能となる。また、実施の形態４の場合と同様にして、スペーサ４３の表面の材料を帯電列が黒色粒子４５の帯電列に近いＰＥＴを用いることにより、黒色粒子４５がスペーサ４３に付着することを防止することができる。
なお、本実施の形態では、１種類の表示用の粒子である黒色粒子４５を用いているが、この黒色粒子４５の代わりに白色粒子を用いるような構成でもよく、その他の色の粒子を用いてカラー表示が可能な構成としてもよいことは言うまでもない。
（その他の実施の形態）
以上の各実施の形態に係る表示装置は、対向する一対の基板間に形成された空気層に表示用の粒子を封入し、その粒子が空気層内を移動することによって画像表示を行うものである。しかしながら、本発明の表示装置は、このような気相内を粒子が移動するものに限定されるわけではない。したがって、対向する一対の基板間に充填された液相中に粒子を封入し、その粒子が液相内を移動することによって画像表示を行うような、いわゆる電気泳動表示装置であってもよい。
なお、表示装置の用途等に応じて前述した実施形態のうちのいくつかを適宜組み合わせることによって種々の表示装置を実現することが可能である。そのため、例えば、第７図を参照して説明したように、表示用の粒子が母粒子と子粒子とからなる複合化構成であるものを、実施の形態２乃至５に用いるようにしてもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用の可能性】
本発明に係る表示装置は、薄型で、フレキシブルな表示装置として有用である。
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月27日(2005.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方には、前記帯電粒子と電極とが吸着することを防止するための吸着防止層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項２】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、複数の凹凸を有する凹凸層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項３】
前記複数の凹凸のピッチは、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さい、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記複数の凹凸は、略均一な形状をなしている、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の凹凸は、微粒子が分散されたコーティング剤で形成されている、請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記微粒子の粒径は、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さい、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記微粒子は、水を媒体としてアナタース形結晶構造を有する酸化チタン微粒子である、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記微粒子は、絶縁性樹脂粉末を溶剤で溶融させた溶液を媒体とする無機物である、請求項５の表示装置。
【請求項９】
前記絶縁性樹脂粉末は、ポリカーボネートである、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記帯電粒子は、芯材となる母粒子と、前記母粒子の表面の略全面を被覆するように前記母粒子に固着される複数の子粒子とを有している、請求項２に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記微粒子の平均粒径は、前記子粒子の平均粒径よりも大きく、前記母粒子の平均粒径よりも小さい、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、前記帯電粒子と略同じ帯電特性を有する表面処理層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項１３】
前記表面処理層は、導電性を有する微粒子が分散されたコーティング剤で形成されている、請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の一方は前記帯電粒子よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は前記粒子よりも正に帯電しやすいように構成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項１５】
前記複数の帯電粒子は帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子から構成され、
前記第１電極および前記第２電極の一方は前記２種類の帯電粒子の何れか一方よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は当該一方の種類の帯電粒子よりも正に帯電しやすいように構成されている、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第１電極および前記第２電極の帯電列の差が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の差よりも小さい、請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記第１電極および前記第２電極は一方の前記基板に形成されている、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数の帯電粒子は、前記一対の基板間の気相中に内在されている、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１９】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方の表面には荷電制御剤を含むコート層が形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面の帯電列が異なっており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【請求項２０】
前記第１電極および前記第２電極の一方の表面にはプラス荷電制御剤を含むコート層が形成され、他方の表面にはマイナス荷電制御剤を含むコート層が形成されている、請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２１】
少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板およびスペーサで構成される空間に内在される、帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記スペーサの表面の帯電列が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の間にあり、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示装置に関し、特に微細な粒子が電極間を移動することにより画像表示を行う薄型でフレキシブルな表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対向する一対の基板間に充填された液相中において電気泳動粒子が電極間を移動することによって画像表示を行う電気泳動表示装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。このような電気泳動表示装置は、微細な粒子を用いて表示を行うため、薄型で、しかもフレキシブルな構造にすることが可能である。
【０００３】
しかしながら、前述したような電気泳動表示装置の場合、電気泳動粒子が液相中を移動するときの液体の抵抗が大きいために応答が遅いという問題があった。そこで、応答速度の向上を図るべく、対向する一対の基板間に設けられた気相中で粒子を移動させることにより画像表示を行う表示装置が提案されている。このような表示装置の場合、粒子は気相中を移動することになるため、電気泳動表示装置の場合と比べて応答を速くすることができる。現状では電気泳動表示装置における粒子の応答速度が１００ｍｓｅｃ程度であるのに対して、気相中を粒子が移動する表示装置における粒子の応答速度が１ｍｓｅｃ以下である。
【０００４】
前述したように気相中で粒子を移動させて画像表示を行う表示装置としては、例えば特許文献２及び特許文献３に開示されているものがある。図１(Ａ)は、特許文献２に開示された従来の表示装置の構成および黒表示のときの表示動作を示す模式図である。また図１(Ｂ)は、同じく従来の表示装置の構成および白表示のときの表示動作を示す模式図である。図１(Ａ)及び図１(Ｂ)に示すように、画像表示媒体は、観察側に配置され光を透過させる第１の基板２０と、第１の基板２０に対向して配置された第２の基板２１とを備えている。第１及び第２の基板２０，２１の内面には、それぞれ電極２２，２３と、電荷輸送層２４，２５とが順に配設されている。そして、第１の基板２０と第２の基板２１との間の空間には、正に帯電した黒色粒子２６と、負に帯電した白色粒子２７とが封入されている。
【０００５】
以上のように構成された従来の表示装置では、画像に応じた電圧が、電極２２と電極２３との間に印加される。ここで、黒表示のときと白表示のときとでは、印加される電圧が逆極性となる。まず、図１(Ａ)を参照しながら、黒表示のときの当該表示装置の動作について説明する。まず、電源から電極２２，２３間に電圧が印加され、それによって、電極２２が負極となり電極２３が正極となる。そして、電極２２，２３間に生じた電界により、基板２０，２１間に存在する黒色粒子２６及び白色粒子２７が、クーロン力によってそれぞれ移動する。この場合、正に帯電した黒色粒子２６が、負極である電極２２側に移動し、一方、負に帯電した白色粒子２７が、正極である電極２３側に移動する。このように黒色粒子２６が第１の基板２０側に集まるとともに、白色粒子２７が第２の基板２１側に集まった状態で、観察者が第１の基板２０側から表示装置を観察すると、黒表示が観察される。一方、図１(Ｂ)に示すように、白表示のときには、電源から電極２２，２３に、前述の黒表示時とは逆極性の電圧が印加される。それにより、電極２２が正極となり、電極２３が負極となる。したがって、この場合においては、正に帯電した黒色粒子２６が電極２３側に移動し、一方、負に帯電した白色粒子２７が電極２２側に移動する。このように黒色粒子２６が第２の基板２１側に集まるとともに、白色粒子２７が第１の基板２０側に集まった状態で、観察者が第１の基板２０側から画像表示媒体を観察すると、白表示が観察される。以上のような原理により、所望の画像を表示することが可能となる。
【特許文献１】特開平１１−２０２８０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２２２５号公報
【特許文献３】特開２００２−７２２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したような従来の表示装置の場合、２種類の着色粒子２６，２７が移動を開始するためには電極２２および電極２３の間に５０Ｖ程度の電圧を印加する必要があり、さらにほとんどの着色粒子２６，２７を移動させて白色または黒色を表示するためには同じく２００Ｖ乃至３００Ｖ程度の電圧を印加しなければならなかった。これに対して、前述した電気泳動表示装置の場合では、白色または黒色を表示するためには１００Ｖ以下の駆動電圧で足りる。このように気相中で粒子を移動させる表示装置の場合は駆動電圧が高くなるため、省電力化を図ることが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされており、その目的は、粒子をスムーズに移動させることによって、駆動電圧の低減化を図ることができる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】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方には、前記帯電粒子と電極とが吸着することを防止するための吸着防止層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
【０００９】
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、複数の凹凸を有する凹凸層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
【００１０】
前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸のピッチは、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
【００１１】
また、前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸は、略均一な形状をなしていることが好ましい。
【００１２】
また、前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸は、微粒子が分散されたコーティング剤で形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子の粒径は、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
【００１４】
また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子は、水を媒体としてアナタース形結晶構造を有する酸化チタン微粒子であることが好ましい。
【００１５】
また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子は、絶縁性樹脂粉末を溶剤で溶融させた溶液を媒体とする無機物であることが好ましい。
【００１６】
また、前記発明に係る表示装置において、前記絶縁性樹脂粉末は、ポリカーボネートであることが好ましい。
【００１７】
また、前記発明に係る表示装置において、前記帯電粒子は、芯材となる母粒子と、前記母粒子の表面の略全面を被覆するように前記母粒子に固着される複数の子粒子とを有していることが好ましい。
【００１８】
さらに、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子の平均粒径は、前記子粒子の平均粒径よりも大きく、前記母粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方の表面には、前記帯電粒子と略同じ帯電特性を有する表面処理層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
【００１９】
前記発明に係る表示装置において、前記表面処理層は、導電性を有する微粒子が分散されたコーティング剤で形成されていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の一方は前記帯電粒子よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は前記粒子よりも正に帯電しやすいように構成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
【００２１】
このように構成することにより、帯電粒子と電極表面との間の吸着力を抑制することができるため、比較的低い電圧で帯電粒子を電極表面から移動させることができる。
【００２２】
前記発明に係る表示装置において、前記複数の帯電粒子は帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子から構成され、前記第１電極および前記第２電極の一方は前記２種類の帯電粒子の何れか一方よりも負に帯電しやすいように構成され、他方は当該一方の種類の帯電粒子よりも正に帯電しやすいように構成されていることが好ましい。
【００２３】
また、前記発明に係る表示装置において、前記第１電極および前記第２電極の帯電列の差が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の差よりも小さいことが好ましい。例えば、一対の電極の帯電列の差を帯電粒子の帯電列の差より大きくした場合、一方の電極は２種類の帯電粒子の何れよりもプラス側になるため、摩擦帯電する際に何れの粒子もマイナス側に帯電しやすくなる。そのため、帯電粒子をプラスおよびマイナスに帯電させる際、帯電分布が大きく乱れることになり、その結果良好な表示が得られない。このような現象を回避するために、一対の電極の帯電列の差を２種類の帯電粒子の帯電列の差より小さくする。これにより、帯電粒子の帯電分布が乱れることがなく、良好な表示を維持することができる。
【００２４】
また、前記発明に係る表示装置において、前記第１電極および前記第２電極は一方の前記基板に形成されていることが好ましい。
【００２５】
さらに、前記発明に係る表示装置において、前記複数の帯電粒子は、前記一対の基板間の気相中に内在されていることが好ましい。
また、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方の表面には荷電制御剤を含むコート層が形成され、前記第１電極および前記第２電極の表面の帯電列が異なっており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
【００２６】
前記発明に係る表示装置において、前記第１電極および前記第２電極の一方の表面にはプラス荷電制御剤を含むコート層が形成され、他方の表面にはマイナス荷電制御剤を含むコート層が形成されていることが好ましい。
【００２７】
さらに、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板およびスペーサで構成される空間に内在される、帯電する極性が異なる２種類の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第１電極および第２電極と、画像信号に応じた電圧を前記第１電極および前記第２電極に印加する電圧印加部とを備え、前記スペーサの表面の帯電列が、前記２種類の帯電粒子の帯電列の間にあり、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。
【００２８】
本発明の前記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の表示装置は、粒子をスムーズに移動させることによって、駆動電圧の低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。また、図２(Ａ)は、白表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図であり、図２(Ｂ)は、図２(Ａ)のA-A線における断面図である。また、図４(Ａ)は、黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図であり、図４(Ｂ)は、図４(Ａ)のA-A線における断面図である。なお、説明の便宜上、図中のＸ方向、Ｙ方向をそれぞれ表示部の横方向、縦方向とし、Ｚ方向を表示部の上方向とする。
【００３２】
図３に示すように、表示装置１００は、表示部が画像表示媒体３４から構成される。画像表示媒体３４は、図２(Ａ)及び図２(Ｂ)に示すように、下側に配置された基板であるアクティブマトリクス基板（以下、ＴＦＴアレイ基板と呼ぶ）１０２と、該ＴＦＴアレイ基板２と対向するように上側に配置された対向基板１０１とを有し、該ＴＦＴアレイ基板１０２と対向基板１０１との間に形成された空気層１０に、負に帯電させた黒色粒子１１および正に帯電させた白色粒子１２が封入されて構成されている。
【００３３】
ＴＦＴアレイ基板１０２および対向基板１０１は、０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度の透明樹脂製のフィルムで構成されている。なお、いわゆる電子ペーパーと呼ばれるような折り曲げ可能な表示装置を実現するためには、ＴＦＴアレイ基板１０２および対向基板１０１の厚さが０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３４】
黒色粒子１１は、アクリル粒子、ブラックカーボンなどから合成された球状の粒子であり、その粒径は１μｍ乃至１０μｍ程度である。また、白色粒子１２は、アクリル粒子、ＴｉＯ２などから合成された球状の粒子であり、その粒径は１μｍ乃至１０μｍ程度である。なお、粒子同士が凝集するのを防止するため、黒色粒子１１および白色粒子１２の粒径は均一であることが好ましい。
【００３５】
また、黒色粒子１１および白色粒子１２は、比重が小さく流動性に優れているものが好ましい。そのための具体的な構造を作製するために、直径５μｍの真球状アクリル粒子の表層全面に、直径３０ｎｍの真球状シリカ微粒子をメカノケミカルなどの方法により固定化処理する。ここでシリカ微粒子は帯電処理を施したものを使用し、粒子全体として帯電性を有するものとした。比重をさらに小さくするためには、アクリル粒子は中空状または多孔質のものがより望ましい。このような構造により、粒子の流動性は向上するため、粒子が移動するときの摩擦抵抗が小さくなり、かつ、粒子の移動に必要な運動エネルギーが小さくなる。したがって、応答速度が高速になるとともに低電圧での駆動が可能となる。
【００３６】
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０２には、平面視において互いに直交する複数の走査信号線５および映像信号線７が配設されており、該走査信号線５および映像信号線７で区画された領域が一画素３５を構成している。このような画素３５がマトリクス状に複数形成されて画像表示媒体３４が形成されている。そして、図示を省略しているが、ＴＦＴアレイ基板１０２には、画素３５毎にスイッチング素子として、周知の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配設されている。該ＴＦＴのドレイン領域には、ＴＦＴアレイ基板１０２側に設けられた第１電極４が接続されている。このように、本実施の形態の表示装置は、画素３５毎にＴＦＴが形成されたアクティブ駆動型である。
【００３７】
画像表示媒体３４の周囲部には、映像信号線７を駆動させるためのソースドライバ３３が配設されるとともに、走査信号線５を駆動させるためのゲートドライバ３２が配設されている。さらに、該ソースドライバ３３及びゲートドライバ３２を外部から入力される画像信号に応じて制御する制御部３１が配設されている。
【００３８】
また、ＴＦＴは、ＴＦＴアレイ基板１０２上に形成されたゲート電極と、このゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜、ＴＦＴアレイ基板１０２上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、チャネル領域を形成するための有機半導体層とを含んで構成される。ＴＦＴは、有機材料を用いて印刷等によって形成されるため、ＴＦＴアレイ基板２のフレキシブル性は損なわれない。なお、ＴＦＴのゲート電極には、走査信号線５が接続され、ＴＦＴのソース電極には、映像信号線７が接続されている。
【００３９】
図２(Ａ)、図２(Ｂ)、図４(Ａ)、および図４(Ｂ)に示すように、対向基板１０１は、支持体１の下面に、矩形状の第１電極３が画素ごとに形成されて構成されている。ここで、第１電極３はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などで構成された透明導電体である。そして、その第１電極３を覆うようにして、第１電極３と粒子との間に作用する吸着力を抑制し、第１電極３と粒子との吸着を防止するための表面処理層９が形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０２は、支持体２の上面に、走査信号線５および絶縁層６が積層され、さらにその上に第２電極４，映像信号線７、およびＴＦＴ８が積層されて構成されている。そして、これらの第２電極４，映像信号線７、およびＴＦＴ８を覆うようにして、第２電極４と粒子との間に作用する吸着力を抑制することにより第２電極４と粒子とが吸着することを防止するための表面処理層９が形成されている。
【００４０】
なお、この表面処理層９の詳細については後述する。
【００４１】
前述したスペーサによって維持されている空気層１０のギャップＧは２５μｍ程度である。そして、黒色粒子１１および白色粒子１２の充填率は、空気層１０に対して、体積換算で１０％乃至３０％程度としている。黒色粒子１１および白色粒子１２を空気層１０に充填した後、上側基板１および下側基板２の周縁部はエポキシ系の接着剤などによって気密封止される。
【００４２】
このように構成された表示装置１００では、制御部３１が、外部から信号入力部３０に入力された画像信号に応じて、ゲートドライバ３２及びソースドライバ３３にそれぞれ制御信号を出力する。これにより、ゲートドライバ３２が走査信号線５にゲート信号を出力して各画素３５のスイッチング素子（ＴＦＴ）を順次オンさせ、一方、ソースドライバ３３が、それにタイミングを合わせて映像信号線７を通じて映像信号を各画素３５に順次入力する。その結果、後述するように、各画素３５において、ＴＦＴアレイ基板２と対向基板１との間の空気層１０内を、黒色粒子１１および白色粒子１２が移動する。これにより、表示装置１００を観察する人の目に、映像信号に対応する映像が映る。
【００４３】
画素３５における白表示は次のようにして実現される。制御部３１から出力された制御信号に応じて、第１電極３が負極となり、第２電極４が正極となるように第１電極３および第２電極４間に画像に応じた電圧が印加される。前述したように、白色粒子１２は正に帯電されているため、図２(Ａ)および図２(Ｂ)に示すように、白色粒子１２は第１電極３に引き寄せられて移動し第１電極３近傍の表面処理層９に付着する。ここで、第１電極３は前述したように透明導電体で構成されているため、観察者からは白色粒子１２が観察され、白表示が実現されることになる。
【００４４】
一方、画素３５における黒表示は次のようにして実現される。制御部３１から出力された制御信号に応じて、第１電極３が正極となり、第２電極４が負極となるように第１電極３および第２電極４間に画像に応じた電圧が印加される。前述したように、黒色粒子１１は負に帯電されているため、図４(Ａ)および図４(Ｂ)に示すように、黒色粒子１１は第１電極３に引き寄せられて移動し第１電極３近傍の表面処理層９に付着する。その結果、観察者からは黒色粒子１１が観察され、黒表示が実現されることになる。
【００４５】
白表示から黒表示へ、または黒表示から白表示へ変化させるには、第１電極３と第２電極４との間に発生させる電界によって電極近傍の表面処理層９に付着されている粒子を引き剥がす必要がある。本実施の形態においては、表面処理層９の存在により、電極と粒子との間の生じる付着力の低減化を図っている。その結果、後述するように、画像表示に必要な電圧を低減化させることができる。
【００４６】
以下に述べる電圧特性とは、粒子が電極から剥離し始める閾値電圧Ｖｃ、すべての粒子が完全に剥離し終える飽和電圧Ｖｓ、および閾値電圧Ｖｃから飽和電圧Ｖｓに至るまでの電圧差のことである。この電圧特性は、電極間に電圧を印加したときに粒子に作用するクーロン力、重力、影像力、ファンデルワールス力、および粒子と電極との付着力の均衡に依存する。本実施の形態の表示装置１００の場合、閾値電圧Ｖｃは影像力に、飽和電圧Ｖｓはファンデルワールス力に対してそれぞれ支配的であることが確かめられている。ＴｉＯ2粒子はポリカーボネートおよびアクリル等の樹脂材料に比べ電気抵抗が小さく、かつ、ＩＴＯおよびＡｌ等の導電体に比べ電気抵抗が大きい、いわば半導体的な電気特性を有する。ＴｉＯ2の他、電気抵抗の小さい導電性物質、または電気抵抗の大きい絶縁性物質を用いることにより、粒子と電極表面との帯電特性が良好になり、閾値電圧Ｖｃを下げることができる。また、以下に述べるように、表面処理層９を用いることにより、ファンデルワールス力を小さくし飽和電圧Ｖｓを下げることができる。
【００４７】
図５は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００が備えるＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍の構成の例を模式的に示す断面図である。図５に示すように、表面処理層９は微小な凹凸が形成された構成である。本実施の形態において、表面処理層９は、黒色粒子１１、白色粒子１２より小さな粒径３０ｎｍのアナタース形結晶構造を有するＴｉＯ2微粒子を用いて構成されている。ここで、ＴｉＯ2微粒子の粒径を３０ｎｍとしたのは、表面処理層９の凹凸が黒色粒子１１、白色粒子１２の粒径である例えば５μｍよりも大きい場合には、これらの着色粒子自身が凹凸にそって付着してしまい、ファンデルワールス力を低減させる効果が無くなるので、凹凸を形成するＴｉＯ2微粒子の粒径は黒色粒子１１、白色粒子１２の粒径よりも小さいことが望ましいからである。
【００４８】
図５に示すように、表面処理層９を構成するＴｉＯ2微粒子により形成される凸部と凸部との間隔、すなわち表面処理層９の凹凸のピッチｐは、表示用の帯電粒子である黒色粒子１１（白色粒子１２）の平均粒径よりも小さい。これは、表面処理層９の凹凸のピッチｐが、黒色粒子１１（白色粒子１２）の平均粒径と同じかそれ以上である場合、黒色粒子１１（白色粒子１２）が表面処理層９の凹凸に沿って付着してしまい、ファンデルワールス力を低減させる効果が望めなくなるためである。
【００４９】
なお、本実施の形態において、対向基板１０１側に形成されている表面処理層９も上記と同一の構成としている。
【００５０】
このＴｉＯ2微粒子からなる表面処理層９は水を媒体とし、ＴｉＯ2微粒子を分散したスラリーを塗布後、乾燥させることによって、高い膜硬度で、かつ高透過率の層を得ることができる。この製法により得られる表面処理層９は、ＴｉＯ2微粒子の凝集が比較的少なく粒径分布の揃った粒子が積層された厚み１００ｎｍ程度の均一な層であり、表面処理層９の凹凸は略均一な形状をなしている。したがって、基板側の電気抵抗、帯電性、及び形状等の条件がほぼ均一になるため、電極に付着した着色粒子はほぼ同じ電圧特性を有することになり、全体として良好な電圧特性を得ることができる。
【００５１】
なお、表面処理層９の凹凸を形成するために本実施の形態ではＴｉＯ２微粒子を用いているが、これに限られるわけではなく、例えばＳｉＯ２（シリカ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の微粒子を用いてもよい。これらを用いた場合であっても、電極表面に高透明性の凹凸層を形成することができる。より具体的には、平均粒径が１５ｎｍ乃至３０ｎｍ程度のＳｉＯ２微粒子（またはＺｎＯ微粒子）をイソプロピルアルコール等の溶剤に分散させ、スラリー状のものを形成する。そして、このスラリーを、本実施の形態の場合と同様にして基板に塗布し、その後乾燥させることにより、高い膜硬度で、しかも高透過率の凹凸層を形成することができる。このようにしてＳｉＯ２微粒子（またはＺｎＯ微粒子）を用いて形成された凹凸層の場合、ＴｉＯ２微粒子を用いて形成された凹凸層と比べて、導電率が低く、電極表面により大きな帯電性を付与することができるという利点がある。
【００５２】
本発明者等によって、表示用の粒子およびその粒子が付着される側の材質に関し種々の組合せで実験、評価を行った結果、本実施の形態のように、粒子の構成材料にアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を用い、表面処理層９にＴｉＯ2を用いた場合が良好であり、電圧特性は飛躍的に向上した。具体的には、表面処理層９が形成されていない構成において黒から白に表示させるのに必要な飽和電圧が１５０Ｖだったのに対し、本実施の形態における構成においては８０Ｖにまで低減することができた。これは、ＴｉＯ2微粒子の微導電特性により帯電特性の関係が良好になったのに加え、表面処理層９と粒子との吸着力に対してはファンデルワールス力が支配的であるところ、粒子と表面処理層９との接触面が極小化することにより、作用するファンデルワールス力が低減するという効果によるものである。
【００５３】
図８は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００における、ファンデルワールス力と表面処理層９の凹凸のピッチとの関係を示すグラフである。なお、このグラフは、黒色粒子１１が直径５μｍの母粒子１１ａと直径１６ｎｍの子粒子１１ｂとから構成される場合に、黒色粒子１１と表面処理層９との間に生じるファンデルワールス力と表面処理層９の凹凸のピッチの大きさとの関係を示している。なお、この関係は、最近接距離を０．４ｍｍと仮定したときの理論式に基づいて得られた計算結果に基づいている。
【００５４】
図８に示すように、表面処理層９の凹凸のピッチが７ｎｍ程度までの場合は凹凸のピッチが小さいほどファンデルワールス力を低減する効果が大きい。また、表面処理層９の凹凸のピッチが７ｎｍ程度よりも大きくなるとファンデルワールス力が徐々に大きくなっていく。この結果を考慮すれば、表面処理層９の凹凸のピッチは５ｎｍ乃至５０ｎｍ程度が好ましく、７ｎｍ程度がより好ましいといえる。
【００５５】
なお、他の良好な組合せとして、粒子の構成材料にアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を用い、表面処理層９にポリカーボネートを用いた場合があった。具体的には、環状エーテル系溶剤ＴＨＦに絶縁性樹脂粉末であるポリカーボネート粉末を溶融させた媒体にＴｉＯ2微粒子を分散させたコーティング剤により表面処理層９を形成する。このような組合せにより電圧特性が向上させることができるのは、ポリカーボネートがアクリルに比較的近い帯電特性を有する絶縁材料だからである。
【００５６】
ところで、表面処理層９における凹凸を形成する方法としては、前述した場合の他にも、例えば基板上にＰＭＭＡ等の透明樹脂層を形成し、その後凹凸構造が設けられた金型によりプレス加工を行う方法、同じくＰＭＭＡ等の透明樹脂層を形成し、その後ケミカルエッチング等により表面に凹凸を形成する方法がある。さらに、基板上に感光性樹脂を塗布した後、露光によって所定のパターンを形成し、そのパターンに対して１００℃程度の温度で熱処理を施すことにより、所定の球状を有する凹凸を形成するようにしても良い。
【００５７】
［変形例１］
図６は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００が備えるＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。表面処理層９は、凹凸を形成するためのＴｉＯ2微粒子層９ａと、最表面に露出するポリカーボネートからなる絶縁層９ｂとから構成される。この場合、ＴｉＯ2微粒子は必ずしもアナタース形の結晶構造である必要は無く、有機物を媒体とする場合はルチル形やアモルファスのものでもかまわない。このような構成においては、さらに良好な電圧特性を得ることができ、飽和電圧を６０Ｖまで低減することができた。
【００５８】
［変形例２］
また、図７は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１００が備えるＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。この図７に示す例において、表面処理層９は図５に示す場合と同様に構成されている。なお、図６に示す場合と同様に構成されていてもよい。
【００５９】
この図７に示す例においては、黒色粒子１１を母粒子１１ａと子粒子１１ｂとから構成されている。電圧特性を向上させるためには、黒色粒子１１の比重が小さく流動性に優れているものが好ましい。そこで、このように黒色粒子１１を母粒子１１ａおよび子粒子１１ｂからなる複合化構成とすることにより、母粒子１１ａの粒径ではなく子粒子１１ｂの粒径に流動性は依存する。その結果、黒色粒子１１間あるいは黒色粒子１１と表面処理層９との間に作用するファンデルワールス力が小さくなるため、流動性が良くなり電圧特性はさらに向上する。
【００６０】
この例においては、母粒子１１ａには直径５μｍの真球状アクリル粒子を、また、子粒子１１ｂには帯電処理を施した直径１６ｎｍの真球状シリカ微粒子を使用し、黒色粒子１１全体として帯電性を有するものとした。母粒子１１ａに使用する材料としてはスチレン系、メラミン系など他の樹脂材料でもかまわない。また、子粒子１１ｂにシリカを使用したのはシランカップリング剤等により安定でかつ大きな帯電量を得られる帯電処理が可能だからである。母粒子１１ａはアクリル製なので真比重が１．２ｇ／ｃｍ3と小さく、かつ軟化点が低い。
【００６１】
一方、子粒子１１ｂは母粒子１１ａに比べれば２．１ｇ／ｃｍ3と真比重が大きいものの、その配合比が小さいので、粒子全体としての影響は小さい。また、母粒子１１ａにくらべれば軟化点が高いため、メカノケミカルなどの方法で母粒子１１ａに固着しやすい。
【００６２】
母粒子１１ａの表面の略全面を覆うように、子粒子１１ｂをメカノケミカルの一種である高速気流中衝撃法により固定化処理する。母粒子１１ａの表面の略全面に子粒子１１ｂを被覆するための配合比は、母粒子１１ａ：子粒子１１ｂの重量比で１００：３ないし１００：５とし、理論配合比よりもやや多めにする。ここで、理論配合比とは、母粒子１１ａの表面全体を子粒子１１ｂの１層で被覆すると仮定したときの計算値である。この例において、配合比を理論値よりも多めにしたのは、高速気流中衝撃法では子粒子１１ｂの層を均一にするのには限界があり、母粒子１１ａの表面の全面を子粒子１１ｂの１層で覆うことが難しいためである。
【００６３】
上記のように、母粒子１１ａの表面の略全面に子粒子１１ｂを被覆した構成とすると、子粒子の被覆のない従来構造のアクリル製重合トナーに比べ、耐湿度特性は飛躍的に向上した。すなわち、雰囲気温度４５℃で湿度が５０％から９０％に上昇した場合、従来構造の重合トナーでは帯電量が初期に比べて５５％も低下したが、本実施の形態の複合粒子の場合は１５％程度の低下に留まった。
【００６４】
したがって、対向基板１０１およびＴＦＴアレイ基板１０２に使用する樹脂フィルムには特別な耐防湿処理を必要とせず、ＰＥＴフィルムのような安価な市販品を使用することもできる。
【００６５】
このような複合粒子を作製する方法としては、母粒子を作製した後に子粒子を固着させるメカノケミカルのような方法の他、懸濁重合法のように一回のプロセスで作製する方法もある。ただし、この場合、作製した複合粒子の子粒子表面には界面活性剤等、製造プロセスで使用する添加物からなる被膜が形成されるため、高速気流中衝撃法等の処理により被膜を剥離しないと複合粒子の流動性は向上しない。
【００６６】
なお、ここではＴＦＴアレイ基板１０２の表面近傍での粒子の挙動を例として説明したが、対向基板１０１の表面近傍でも同様の挙動が得られることは言うまでもない。また、白色粒子１２も黒色粒子１１と同様に複合化構成とすることが望ましいことは勿論である。
【００６７】
また、本実施の形態においては、縦電界が作用する場合の構成について説明したが、同一基板側に第１電極３、第２電極４の両方を設けることによって生じる横電界を利用する構成についても適用することができる。この場合、本実施の形態のように２種類の帯電粒子を用いるのではなく、１種類の帯電粒子のみで表示することができ、より低電圧化を図ることができる。なお、このような横電界を利用する構成については後述する実施の形態５において詳細を説明する。
【００６８】
さらに本実施の形態においては、アクティブマトリクス駆動の例を用いて説明したが、閾値電圧が２０Ｖ乃至３０Ｖ程度であり、５インチ程度のサイズの小型の表示装置ならば単純マトリクス駆動でも適用することができる。この場合、アクティブマトリクス駆動型の場合と比べて安価な表示装置を提供することが可能となる。
【００６９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る表示装置は、一対の電極の帯電列を異ならせることにより、表示用の粒子とその粒子が付着する電極との間に反発する力が作用するように構成されたものである。
【００７０】
図９は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図９に示すように、第１の基板４１および第２の基板４２は、スペーサ４３を介して対向して配置されており、これらの第１の基板４１と第２の基板４２との間に形成された空気層４４には、負に帯電させた複数の黒色粒子４５および正に帯電させた複数の白色粒子４６が充填されている。ここで、粒子群には予め撹拌などによる帯電処理を行ってもよいし、空気層４４に充填された後に帯電処理として電界をかけることによって帯電させてもよく、超音波をかけて粒子同士を摩擦、撹拌させることにより帯電させるようにしてもよい。
【００７１】
なお、空気層４４に粒子を充填する率により、画像表示の際の表示速度およびコントラストが変化する。体積換算で８０％以上の充填率の場合、表示特性は良いが、粒子同士の存在が障壁となって粒子の移動が妨げられることになるため、粒子を移動させるために必要となる電圧が高くなるという問題が生じる。そのため、体積換算で５０〜６０％程度の充填率であることが好ましい。
【００７２】
スペーサ４３は絶縁性の材料で構成される。本実施の形態においては、スペーサ４３の素材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートが用いられている。画像表示部の適宜の位置に穿設された孔にスペーサ４３となるＰＥＴシートが配設されることによりセルが形成されている。なお、スペーサ４３の材料としては、ＰＥＴシート以外にも、例えば融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたもの、またはスピンコートした光感受性の樹脂材料に対してマスクを介してフォト工程を施し、パターン化した後に硬化させたものなどを用いることも可能である。その他、ＰＥＴシートではなく、ゴムまたはプラスチックのシートを用いることも可能である。また、スペーサ４３の高さにばらつきがある場合、そのばらつきに起因して表示むらが生じるため、その高さをそろえることができるものが望ましい。
【００７３】
また、黒色粒子４５および白色粒子４６は、スチレン、アクリル酸メチル、ビニルエチルエーテルなどの熱可塑性樹脂、またはメラミン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で構成されている。その樹脂の中に、着色剤として、カーボンブラック、酸化チタン、酸化マグネシウム、またはアゾ系色素などを混合する。
【００７４】
なお、本実施の形態では黒色粒子と白色粒子とを用いてモノクロ表示を実現しているが、他の色の着色剤を用いて粒子を構成することにより、カラー表示を実現することも可能である。一般に、酸素を主鎖内に多く持つポリエステルが良好なマイナス荷電性を示す。荷電性を制御するために極性基を付加する場合、プラス荷電付与にはアミノ基が用いられる。また、荷電制御剤を用いることもできる。プラス荷電付与の場合はニグロシン系染料、４級アンモニウム塩などが用いられ、マイナス荷電付与の場合はアゾ系含金染料、サリチル酸含金染料、フッ化物などが用いられる。その他にも、粒子の外側に予めシリカまたはアルミナを添加することにより粒子の流動性を向上させ、その粒子に対してシランカップリング剤で有機物処理を施すようにしてもよい。
【００７５】
前述した第１の基板４１は、支持体４７の上面に第１の電極４９が形成されて構成されている。また、第２の基板４２は、支持体４８の下面に第２の電極５０およびコート層５２がこの順に積層されて構成されている。なお、本実施の形態の場合、第２の基板４２側から観察者が観察することとする。また、コート層５２の詳細については後述する。
【００７６】
支持体４７および４８は、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などで構成されている。特に観察される側の支持体４８は、光を透過する材料で構成されていることが好ましい。
【００７７】
また、第１の電極４９および第２の電極５０は、ＩＴＯ、アルミニウム、金、ポリチオフェンなどで構成されている。第２の電極５０は、支持体４８の場合と同様に、光を透過する材料で構成されていることが好ましい。
【００７８】
以上のように構成された本実施の形態の表示装置において、第１の電極４９がマイナス、第２の電極５０がプラスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、プラス側の第２の電極５０にマイナスに帯電した黒色粒子４５が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面に付着された複数の黒色粒子４５が観察され、黒色の画像表示が実現される。一方、第１の電極４９がプラス、第２の電極５０がマイナスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、マイナス側の第２の電極５０にプラスに帯電した白色粒子４６が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面に付着された複数の白色粒子４６が観察され、白色の画像表示が実現される。
【００７９】
本発明者等は、本実施の形態の表示装置の構成からコート層５２を除いた構成、すなわち一対の電極の何れにもコート層が形成されていない構成の表示装置（以下、構成Ａの表示装置という）と、第２の電極５０の表面にポリカーボネートのコート層５２をスピンコートにより形成した本実施の形態の表示装置（以下、構成Ｂの表示装置という）とを用いて比較実験を行った。なお、両表示装置とも、上下の基板４１，４２間の間隔（セルギャップ）を１００μｍとした。このとき、第２の電極５０がプラスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に＋３００Ｖの電圧を印加して黒色粒子４５を第２の電極５０へ付着させた。このときの反射濃度を反射濃度計で測定したところ１．５であった。
【００８０】
図１１は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。なお、このグラフにおいて、構成Ａの表示装置における当該関係をＡで示し、構成Ｂの表示装置における当該関係をＢで示している。
【００８１】
両表示装置において、第２の電極５０がマイナスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に電圧を印加する。その結果、図１１に示すように、構成Ａの表示装置の場合は、電極間に−１００Ｖを印加したあたりから黒色粒子４５が第２の電極５０から剥がれ始めて白色粒子４６と置き換わりだし、−２００Ｖ程度で飽和した。このときの反射濃度は０．４であった。これに対して、構成Ｂの表示装置の場合では、−５０Ｖ付近で黒色粒子４５が白色粒子４６と置き換わり始め、−１００Ｖ付近で飽和した。このときの反射濃度は０．３であり、構成Ａの表示装置の場合と比べて良好なコントラストが得られた。
【００８２】
以上のように、電極表面の材質を変えることにより、飽和電圧（すべての粒子が完全に剥離し終えるために要する印加電圧）を半分にすることができ、しかも白の反射濃度を向上させることができる。これは、帯電列としてのマイナス側がＩＴＯよりポリカーボネートへ移行し、プラスに帯電した白色粒子４６と引き合ったため、低電圧で白色粒子４６が移動したと考えられる。一方、マイナスに帯電した黒色粒子４５の場合、ポリカーボネートのコート層５２から両方ともマイナス側となるため反発して離れやすくなっており、しかも黒色粒子４５の付着力がＩＴＯからなる第２の電極５０に対してより小さくなったため、低電圧で黒色粒子４５が移動したと考えられる。
【００８３】
以上では黒表示から白表示へ変化させる場合について説明した。同様の駆動方法で白表示から黒表示へ変化させる場合、第２の電極５０表面のポリカーボネートのコート層１２と白色粒子４６との間に作用する吸着力が大きいため、白色粒子４６が移動を始めるためには１００Ｖ以上の電圧を電極間に印加する必要があった。また、黒色粒子４５の場合も帯電列がマイナス側のポリカーボネートのコート層１２には付着しにくく、白色粒子４６も換算にはコート層１２から脱離しにくいため、印加電圧が２５０Ｖ付近のときに黒の反射濃度は１．３となった。このため、本実施の形態の表示装置におけるコントラストが、比較例の場合と比べて低下した。
【００８４】
そこで、黒表示から白表示への変化を容易にするために、常に黒表示にリセットした後に白表示を行うという駆動方法が考えられる。
【００８５】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の駆動方法を説明するためのグラフである。なお、このグラフにおいて、縦軸は電極間に印加される電圧を、横軸は時間をそれぞれ示している。
【００８６】
図１２に示すように、まず、第２の電極５０がプラスとなるように電極間に＋３００Ｖの電圧を０．５ｍｓ印加する（符号Ｅを参照）。以下、このような操作をリセット操作と呼ぶ。このリセット操作の後、図１２における符号ＦおよびＧのように、第２の電極５０がマイナスとなるように０．５ｍｓのパルス波形を駆動電圧として電極間に印加する。これにより、白色粒子４６は第２の基板４２側へ移動する。ここで、白色粒子４６はポリカーボネートのコート層１２に引きつけられやすいため、−５０Ｖから−１００Ｖ程度の範囲で印加電圧を変化させることにより黒表示から白表示までの反射濃度を変えることができる。
【００８７】
このような駆動方法の場合、常にコート層５２の表面において黒色粒子４５と白色粒子４とを移動させることになるため、コート層５２の表面への各粒子の吸着を防止することができ、再現性が向上し、低電圧で高コントラストの表示を実現することができる。なお、この駆動方法におけるパルス幅、リセット電圧、駆動波形等は、前記のものに限定されるわけではなく、各セルに最適なものと選択することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態の場合、コート層を第２の基板４２側にのみ形成しているが、同様にして第１の基板４１側に形成してもよい。このように第１の電極４９の表面にもポリカーボネートで構成されたコート層を設けている表示装置の場合であっても、このようなコート層が両電極の表面に形成されていない比較例のような従来の表示装置と比べると、表示用の粒子が移動しやくなり、駆動電圧の低減化を図ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態の場合とは異なり、コート層を第１の基板４１側のみに形成した場合であっても、前述した場合と同様にして表示用の粒子が移動しやくなり、駆動電圧の低減化を図ることができることは言うまでもない。
【００９０】
（実施の形態３）
実施の形態２の場合、片方の基板側にポリカーボネートのコート層を設けることで、一対の電極表面の帯電列が異なる構成を実現している。これに対し、本発明の実施の形態３に係る表示装置では、一対の電極表面の双方にコート層を設け、一方にプラス荷電制御剤、他方にマイナス荷電制御剤を用いる。
【００９１】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図１０に示すように、第１の基板４１側の第１の電極４９の表面にはコート層６１が、第２の基板４２側の第２の電極５０の表面にはコート層６２がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態の表示装置のその他の構成については、実施の形態２の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
コート層６２は、プラス荷電制御剤を用いて構成されている。具体的には、スチレンアクリル樹脂を主体とし、アンモニウム塩を付加したプラス荷電制御剤を第２の電極５０の表面にトルエンで溶解して塗布し、その後加熱して溶剤を気化させることによりコート層６２が形成されている。
【００９３】
一方、コート層６１は、マイナス荷電制御剤を用いて構成されている。具体的には、カルボン酸基を付加したスチレンアクリル樹脂をマイナス荷電制御剤として用いて、コート層６２の場合と同様にして形成されている。
【００９４】
本発明者等は、以上のように構成された本実施の形態の表示装置（以下、構成Ｃの表示装置という）と、コート層が両方ともマイナス荷電制御剤を用いて形成されていることを除いて構成Ｃと同様の構成である表示装置（以下、構成Ｄの表示装置という）と、コート層が何れの基板側にも設けられていない構成の表示装置（以下、構成Ｅの表示装置という）とを用いて比較実験を行った。なお、これらの構成ＣからＥの表示装置において、上下の基板４１，４２間の間隔（セルギャップ）を１００μｍとした。このとき、第２の電極５０がプラスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に−１５０Ｖの電圧を印加して白色粒子４６を第２の電極５０へ付着させた。このときの反射濃度を反射濃度計で測定したところ０．３５であった。
【００９５】
図１３は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。なお、このグラフにおいて、構成Ｃ、構成Ｄ、構成Ｅの表示装置における当該関係をＣ，Ｄ，Ｅでそれぞれ示している。
【００９６】
これらの構成ＣからＥの表示装置において、第２の電極５０がプラスとなるように第１の電極４９および第２の電極５０間に電圧を印加する。その結果、図１３に示すように、構成Ｃの表示装置の場合、電極間に＋５０Ｖを印加したあたりから白色粒子４６が第２の電極５０から剥がれ始めて黒色粒子４５と置き換わりだし、＋１００Ｖ程度で飽和した。このときの反射濃度は１．５であった。
【００９７】
また、構成Ｄの表示装置の場合、第２の電極５０がプラスの電圧となったとしても、白色粒子４６とマイナス荷電制御剤を用いて形成されているコート層６２との間に作用する吸着力が、構成Ｃの表示装置の場合と比べて大きくなるため、白色粒子４６は黒色粒子４５に置き換わり始めるのに＋１００Ｖ以上の電圧が必要となり、＋２００Ｖ程度で飽和した。また、粒子の置き換えが不十分であるため、飽和した場合の黒の反射濃度は１．４となり、構成Ｃの表示装置の場合と比べるとコントラストが低下した。
【００９８】
さらに、構成Ｅの表示装置の場合、第２の電極５０がプラスの電圧となったとしても、白色粒子４６と第２の電極５０の表面との間に作用する吸着力が、構成ＣおよびＤの表示装置の場合と比べて大きくなるため、白色粒子４６が黒色粒子４５に置き換わり始めるのに＋１５０Ｖ以上の電圧が必要となり、＋３００Ｖ程度で飽和した。また、粒子の置き換えが不純分であるため、飽和した場合の黒の反射濃度は１．２程度となり、構成ＣおよびＤの表示装置の場合と比べるとコントラストが低下した。
【００９９】
このように、電極表面の材質にプラスおよびマイナスの荷電制御剤を用いて帯電列を変えることにより、飽和電圧を半分にすることができ、さらに黒の反射濃度が上がるためコントラストの向上を図ることができる。また、荷電制御剤は、耐熱性、耐湿性に優れており、長期保存しても帯電特性が変化しにくいため、安定した特性を維持することが可能である。換言すれば、本実施の形態の表示装置は、電圧印加後に、その表示を保持できる機能を有している。これは、主に表示用の粒子群と電極表面との吸着力によるものである。さらに、保存後に保存前と同様な表示機能を確保するためには、粒子群の帯電量を保つ必要がある。そこで、本実施の形態のように、粒子群と接触する電極表面に荷電制御剤を塗布することによって、絶縁効果および耐湿性に優れる表示装置を実現することができ、粒子群の帯電量を十分に維持することができるようになる。
【０１００】
なお、構成Ｄの表示装置のように、両方のコート層がマイナスの荷電制御剤を用いて形成されている場合であっても、構成Ｅのようにそのようなコート層がまったく形成されていない場合と比べて、低電圧でコントラストが高い良好な表示装置を実現することができる。
【０１０１】
また、荷電制御剤を一方の電極表面にのみコート層が設けられ、他方の電極表面にはコート層が設けられていない場合であっても、互いの電極表面の帯電列が異なるため、粒子と電極表面との吸着力を変えることができる。ところで、第１の電極４９は観察側ではないため、透明電極である必要はない。そこで、アルミ二ウムを蒸着した電極を第１の電極４９とすることができる。アルミニウムはＩＴＯと同様、帯電列がプラス側なので、対向する第２の電極５０をＩＴＯで構成してマイナス荷電制御剤をコート層６２に用いる。これにより、コート層６２と正に帯電する白色粒子４６との付着力が高まり、黒表示から白表示へ移る場合には低電圧化が可能となった。また、アルミニウムで構成された第１の電極４９の表面にマイナス荷電制御剤を塗布してコート層６１を形成した場合であれば、白色粒子４６とコート層６１との付着力が大きくなり、ＩＴＯからなる第２の電極５０から白色粒子４６が剥がれやすくなるため、白表示から黒表示への移行を低電圧により実現することができるようになる。
【０１０２】
白表示から黒表示への移行の場合、白地に黒の画像を表示することになるため、観察者が画像を確認しやすいという特徴がある。そこで、画素をまず白表示させて、表示部位のみ黒表示に移行させるように表示装置を駆動することが好ましい。そこで、実施の形態２に示した場合と同様の方法で、毎回表示前に全画素を白表示にリセットした後に駆動波形の電圧を印加することにより、再現よく画像表示を行うことが可能となる。
【０１０３】
なお、白色および黒色以外の色で着色された粒子を用いることによりカラー表示を実現することが可能であるが、そのようなカラー表示の場合であっても、同様にして白表示後にカラーを表示するようにすることによって、高コントラストの画像表示を実現することができるようになる。
【０１０４】
（実施の形態４）
実施の形態２および３の場合では、スペーサの素材にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートを用い、画像表示部に穿設された孔を用いて配置することによりセルを作製している。しかし、この場合、セルを作製するときにＰＥＴの端に白色粒子が付着する現象が見られることを発明者等は確認した。これは、ＰＥＴの帯電列が著しくマイナス側であるため、正に帯電した白色粒子と引き合ってしまうことが原因であると考えられる。
【０１０５】
そこで、本発明の実施の形態３に係る表示装置では、ＰＥＴの代わりにスチレン樹脂を用いてスペーサを形成した。これにより、スペーサに対する白色粒子の付着が見られなくなり、実施の形態２および３の場合と比べて表示特性がより向上した。これは、スペーサに接触した白色粒子が逆帯電したり、張り付いて動かなくなったりすることを防止することができたためであると考えられる。
【０１０６】
なお、本実施の形態の表示装置の構成は実施の形態２の場合と同様であるので説明を省略する。以下では、図９を参照しながら説明する。
【０１０７】
本実施の形態において、スペーサ４３表面の帯電列を２種類の表示用の粒子４５，４６の帯電列の中間とすることで、これらの粒子４５，４６がスペーサ４３に引きつけ付けられて移動しにくくなることを防止することができる。なお、スペーサ４３の部位は粒子４５，４６が凝集しやすい場所であるため、可能な限り粒子４５，４６がスペーサ４３に付着することを回避する必要があり、本実施の形態ではそれを実現することができる。
【０１０８】
スペーサ４３の材料としては、例えば融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたもの、またはスピンコートした光感受性の樹脂材料に対してマスクを介してフォト工程を施し、パターン化した後に硬化させたものなどを用いることも可能である。その他、ゴムまたはプラスチックのシートを用いることも可能である。また、スペーサ４３の高さにばらつきがある場合、そのばらつきに起因して表示むらが生じるため、その高さをそろえることができるものが望ましい。なお、スペーサ４３の材料の帯電列がＰＥＴのように粒子４５，４６の帯電列より外側にある場合、その表面にスチレン樹脂などのコート層を形成するようにしてもよい。
【０１０９】
（実施の形態５）
実施の形態１から４までにおいては、表示用の粒子を２種類用いる表示装置について述べたが、１種類の粒子であっても画像表示を行うことは可能である。本発明の実施の形態５に係る表示装置は、同一基板側に第１電極、第２電極の両方を設けることによって生じる横電界を利用して粒子を移動させるように構成されたものである。
【０１１０】
図１４は、本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図１４に示すように、第１の基板４１および第２の基板４２は、スペーサ４３を介して対向して配置されており、これらの第１の基板４１と第２の基板４２との間に形成された空気層４４には、負に帯電させた複数の黒色粒子４５が充填されている。なお、実施の形態２の場合と同様に、第２の基板４２は透明な材料で構成されている。
【０１１１】
第１の基板４１の上面には、アルミニウムで構成された矩形状の第１の電極４９および第２の電極５０が所定の距離だけ離されて形成されている。なお、これらの第１の電極４９および第２の電極５０の表面には、実施の形態２と同様のコート層を形成するようにしてもよい。本実施の形態においては、第２の電極５０の表面を覆うようにしてコート層５２が形成されている。
【０１１２】
また、第２の基板４２の下面には、平面視において第１の電極４９と重なる位置に、その第１の電極４９よりも幅広の遮蔽層５３が形成されている。この遮蔽層５３は、黒色であって光を透過させない材料で構成されている。したがって、観察者が第２の基板４２側から表示装置を観察した場合、第１の電極４９は遮蔽層５３に遮られることになるため、観察者によって第１の電極４９が観察されることはなく、第２の電極５０を覆っているコート層５２のみが観察される。ここで、コート層５２を白色とすることにより、白表示を実現することができる。なお、コート層５２が形成されていない場合においては、アルミニウムで構成された第２の電極１０の表面を荒らすことにより、白表示を実現するようにすればよい。
【０１１３】
以上のように構成された本実施の形態の表示装置において、第１の電極４９がマイナス、第２の電極５０がプラスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、プラス側の第２の電極５０にマイナスに帯電した黒色粒子４５が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面（コート層５２）に付着された複数の黒色粒子４５が観察され、黒色の画像表示が実現される。一方、第１の電極４９がプラス、第２の電極５０がマイナスになるように第１の電極４９および第２の電極５０に電圧を印加した場合、プラス側の第１の電極４９にマイナスに帯電した黒色粒子４５が付着する。これにより、観察者が第２の基板４２側から観察すると、第２の電極５０の表面（コート層５２）が観察され、白色の画像表示が実現される。
【０１１４】
アルミニウムを蒸着することにより第１の電極４９および第２の電極５０を作製し、第２の電極５０の表面にのみ、例えば帯電列がプラス側のアクリル樹脂を用いてコート層５２を形成した場合であれば、黒色粒子４５と第２の電極５０の表面との間の吸着力を高くすることができる。その結果、低電圧で黒色粒子４５を第１の電極４９から第２の電極５０へ移動させることができるようになる。逆に、第１の電極４９にマイナス側の帯電列であるポリカーボネートを用いてコート層を形成した場合では、黒色粒子４５と第１の電極４９の表面との間の吸着力を小さくすることができるため、同様にして低電圧で黒色粒子４５を第１の電極４９から第２の電極５０へ移動させることができるようになる。
【０１１５】
また、第２の基板４２の表面をポリカーボネートでコートした場合、第２の基板４２に黒色粒子４５が引き付けられたり付着したりすることを防止することができ、均一な表示を行うことが可能となる。また、実施の形態４の場合と同様にして、スペーサ４３の表面の材料を帯電列が黒色粒子４５の帯電列に近いＰＥＴを用いることにより、黒色粒子４５がスペーサ４３に付着することを防止することができる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、１種類の表示用の粒子である黒色粒子４５を用いているが、この黒色粒子４５の代わりに白色粒子を用いるような構成でもよく、その他の色の粒子を用いてカラー表示が可能な構成としてもよいことは言うまでもない。
【０１１７】
（その他の実施の形態）
以上の各実施の形態に係る表示装置は、対向する一対の基板間に形成された空気層に表示用の粒子を封入し、その粒子が空気層内を移動することによって画像表示を行うものである。しかしながら、本発明の表示装置は、このような気相内を粒子が移動するものに限定されるわけではない。したがって、対向する一対の基板間に充填された液相中に粒子を封入し、その粒子が液相内を移動することによって画像表示を行うような、いわゆる電気泳動表示装置であってもよい。
【０１１８】
なお、表示装置の用途等に応じて前述した実施形態のうちのいくつかを適宜組み合わせることによって種々の表示装置を実現することが可能である。そのため、例えば、図７を参照して説明したように、表示用の粒子が母粒子と子粒子とからなる複合化構成であるものを、実施の形態２乃至５に用いるようにしてもよい。
【０１１９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明に係る表示装置は、薄型で、フレキシブルな表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１（Ａ）】従来の表示装置の構成および黒表示のときの表示動作を示す模式図である。
【図１（Ｂ）】従来の表示装置の構成および白表示のときの表示動作を示す模式図である。
【図２（Ａ）】白表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図である。
【図２（Ｂ）】図２(Ａ)のA-A線における断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図４（Ａ）】黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図である。
【図４（Ｂ）】図４(Ａ)のA-A線における断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の表面近傍の構成の例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る表示装置が備えるＴＦＴアレイ基板の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る表示装置における、ファンデルワールス力と表面処理層の凹凸のピッチとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る表示装置の駆動方法を説明するためのグラフである。
【図１３】表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
３    第１電極
４    第２電極
５    走査信号線
６    絶縁層
７    映像信号線
８    ＴＦＴ
９    表面処理層
９ａ  ＴｉＯ2微粒子層
１０  空気層
１１  黒色粒子
１１ａ  母粒子
１１ｂ  子粒子
１２  白色粒子
３１  制御部
３２  ゲートドライバ
３３  ソースドライバ
３４  画像表示媒体
３５  画素
１００  表示装置
１０１  対向基板
１０２  ＴＦＴアレイ基板
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１（Ａ）】
2004079441.tif 000017
【図１（Ｂ）】
2004079441.tif 000018
【図２（Ａ）】
2004079441.tif 000019
【図２（Ｂ）】
2004079441.tif 000020
【図３】
2004079441.tif 000021
【図４（Ａ）】
2004079441.tif 000022
【図４（Ｂ）】
2004079441.tif 000023
【図５】
2004079441.tif 000024
【図６】
2004079441.tif 000025
【図７】
2004079441.tif 000026
【図８】
2004079441.tif 000027
【図９】
2004079441.tif 000028
【図１０】
2004079441.tif 000029
【図１１】
2004079441.tif 000030
【図１２】
2004079441.tif 000031
【図１３】
2004079441.tif 000032
【図１４】
2004079441.tif 000033
【国際調査報告】
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