(57)【要約】【課題】従来のｉｎ−ｐｌａｎｅ型電気泳動表示素子においては、黒表示時の粒子の層数にばらつきがあり、コントラストの低下の原因となっていたが、それを解消するために、粒子を面方向に広げるときに粒子の層数を実質的に均一にすることによって、黒表示時に電極上に帯電泳動粒子を少なくとも１層敷き詰められると同時に、かつ最少の粒子数にすることができ、白表示時の輝度の向上につながり、コントラストが向上する。【解決手段】電気泳動表示素子の画素電極あるいはコンタクトホールの形状が、画素の中心から連続的または不連続的に、かつ放射状に伸びることを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極の間に帯電泳動粒子と分散媒からなる液層と、第１基板と、第２基板と、を備えた電気泳動表示素子において、
前記第１電極の形状が、画素の中心から連続的または不連続的に、かつ放射状に伸びることを特徴とする電気泳動表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の発達に伴い、低消費電力かつ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらのニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。
【０００３】
特にウエアラブルＰＣや電子手帳等の用途から屋外で使用されることが多く、低消費電力かつ省スペースであることが望まれるため、例えば液晶ディスプレイ等の薄型ディスプレイによる表示機能と座標入力処理を一体化し、ディスプレイに表示された内容をペンあるいは指で押圧操作することにより直接的に入力できる物が製品化されている。
【０００４】
しかし、多くの液晶はいわゆるメモリ性が無い為、表示期間中は液晶に対して電圧印加を行ない続ける必要がある。一方で、メモリ性を有する液晶においては、ウエアラブルＰＣのようにさまざまな環境における使用を想定した場合の、信頼性を確保することが難しく普及していない。
【０００５】
そこで、メモリ性を有する薄型軽量ディスプレイ方式の一つとして、特許文献１に示される電気泳動表示装置がある。
【０００６】
この電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板と、その基板間隙に注入された分散液と、該分散液に分散された多数の帯電泳動粒子と、該分散液に近接するように配置された一対の電極と、これら電極を覆うように絶縁層とを備えている。そして、例えば、帯電泳動粒子１０４を広い面積に配置した場合（図１２（ａ）参照）と帯電泳動粒子１０４を狭い面積に集積させた場合（図１２（ｂ）参照）との色の違いを利用して種々の表示を行なうようになっている。なお、図中の符号１０５は画素電極を示し、符号１０６は共通電極を示す。共通電極１０６は画素を仕切るように配置され、これらの電極１０５、１０６はそれぞれ絶縁膜１０７、１０８で覆われている。また、符号１０３は分散液を示す。
【特許文献１】特許第３４２１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の電気泳動表示素子において、観察者側から見た画素の形状を正方形にして、画素に黒を表示させる駆動を行なうと、図１０に示すように、画素の対角線上では粒子が凝集し粒子の層数が２層以上になるのに対し、それ以外の部分では粒子の層数が１層または粒子が存在せず下の絶縁膜の持つ色が透過するといった状態になる。
【０００８】
また観察者側から見た画素の形状が長方形であるとき、図１１に示すように、長方形の短辺の近傍では粒子が凝集し粒子の層数が２層以上になるのに対し、それ以外の部分では粒子の層数が１層または粒子が存在せず下の絶縁膜の持つ色が透過するといった状態になる。
【０００９】
このことは以下に述べるような問題がある。いま、図１２の帯電泳動粒子１０４を黒色、絶縁膜１０７を白色として、説明を進めると、図１２（ａ）のとき観察者にとって黒色が表示され、図１２（ｂ）のとき観察者にとって白色が表示される。このことから、ディスプレイのコントラスト比を高めるためには、次の２つのことが重要である。まず１つ目は、黒色を表示させるときに、電極１０５上に帯電泳動粒子１０４を、可能な限り隙間なく敷き詰めることである。
【００１０】
次に２つ目は、白色を表示させるために、電極１０６上に帯電泳動粒子１０４を貼り付ける際、貼り付く帯電泳動粒子１０４の層数を可能な限り少なくすることによって、電極１０６からせり出す粒子の黒色を見えにくくし、絶縁層１０７の白色をより広く見えるようにすることである。
【００１１】
以上述べたことから、ディスプレイのコントラスト比を向上させるためには、電極１０５上に帯電泳動粒子１０４が少なくとも粒子１層分敷き詰められる範囲で、かつ最少の粒子数にすることが望ましい。
【００１２】
すなわち、黒色を表示させるため電極１０５上に帯電泳動粒子１０４を貼り付ける際に、粒子の層数を面内で可能な限り均一にすることが、粒子の利用効率の観点から好ましいが、従来の技術では前述のとおり粒子の層数に面内ムラが生じる。
【００１３】
これは画素の形状が点対称ではないことが原因である。この問題を解消するために、画素を、例えば円のような点対称な形状にすることが考えられる。ところが、画素の形状を円にすると、複数の画素をディスプレイに並べるとき、画素間に隙間が生じてしまいコントラスト比・明るさの両方／いずれかを低下させる。
【００１４】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、粒子を面方向に広げるときに粒子の層数を実質的に均一にすることによって、黒表示時に電極上に帯電泳動粒子を少なくとも１層敷き詰められると同時に、かつ最少の粒子数にすることができ、白表示時の輝度の向上につながり、コントラストが向上する電気泳動表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、
第１電極と第２電極の間に帯電泳動粒子と分散媒からなる液層と、第１基板と、第２基板と、を備えた電気泳動表示素子において、前記第１電極の形状が、画素の中心から連続的または不連続的に、かつ放射状に伸びることを特徴とする電気泳動表示素子を提供する。
【００１６】
あるいは、本発明は、
第１電極と第２電極の間に帯電泳動粒子と分散媒からなる液層と、第１基板と、第２基板と、を備えた電気泳動表示素子において、前記第１電極と前記第２電極とを抵抗層を介して接続し、前記抵抗層内に均一な電位勾配を生じさせ、かつ前記第１電極と前記抵抗層とをコンタクトホールを介して接続する電気泳動表示素子において、前記コンタクトホールの形状が、画素の中心から連続的または不連続的に、かつ放射状に伸びることを特徴とする電気泳動表示素子。
である。
【００１７】
また、本発明は、
観察者から見て表示側に前記第１基板を、後方側に前記第２基板を配し、前記第１および第２基板との間に隔壁を設け、前記第１および第２基板と前記隔壁によって形成される密閉空間に前記帯電泳動粒子と前記分散媒を配置し、前記第１基板に前記第１電極、前記隔壁に前記第２電極を配置することを特徴とする電気泳動表示素子である。
【００１８】
また、本発明は、
前記第１電極および／あるいは前記コンタクトホールの形状が、画素の中心から各辺に向かって垂直に、かつ連続的に、かつ放射状に伸びることを特徴とする電気泳動表示素子である。
【００１９】
また、本発明は、
観察者から見て前記隔壁の形状が正多角形であることを特徴とする電気泳動表示素子である。
【００２０】
あるいは、
観察者から見て前記隔壁の形状が多角形であり、前記多角形の辺の長さが互いに異なるとき、前記第１電極および／あるいは前記コンタクトホールの比較的長い辺に向かって伸びる部位を省略することを特徴とする電気泳動表示素子である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明において開示された電気泳動表示素子を用いることによって、粒子を面方向に広げるときに粒子の層数を実質的に均一にすることができる。よって、黒表示時に電極上に帯電泳動粒子を少なくとも１層敷き詰められると同時に、かつ最少の粒子数にすることができ、白表示時の輝度の向上につながる。すなわち本発明はディスプレイのコントラストを向上させるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
（実施形態１）
図１は本実施形態の複数の画素の平面図である。６は隣接する画素を隔てるための隔壁である。画素ピッチ７５μｍの正方形画素に、画素の中心から画素の各辺に向かって連続的かつ放射状に伸びる、十字状の第１電極５が形成されている。第１電極５のサイズは、例えば、縦横がそれぞれ６０μｍ、幅が５μｍである。第１電極５を構成する材料としては、ＩＴＯ膜あるいはＡＬ膜等の金属膜を用いる。
【００２４】
次に、図２に本実施形態の断面図を表わす模式図を示す。図２に示すように、本実施形態に係る電気泳動表示装置は第１基板１と第２基板２とを有し、これら第１基板と第２基板との間を所定間隔に保ち、隣接する画素とを隔てるための隔壁６を備えている。第２基板２はたとえば透明ガラスや透明フィルムなどの光透過性板で構成している。
【００２５】
第１基板１は必ずしも透明である必要はなく、フィルム基板や金属基板等で構成してもよい。第１基板上には表示面形成体８が形成されている。表示面形成体８は、透明な材料、あるいは所望の色で着色された材料を用いる。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などのプラスチック材料あるいはガラスなどを使用できる。これらに酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどの無機酸化物顔料、染料を混ぜ合わせて着色化、光散乱化させてもよい。第１電極５は表示面形成体８の上に形成されている。
【００２６】
隔壁６としては、一般に使用されているレジスト材料あるいは、熱可塑性材料、紫外線硬化材料などを使用できる。この隔壁の厚さは通常５μｍ〜３０μｍ程度である。この隔壁の表面には第２電極７が形成されており、Ａｌ、Ｔｉの金属膜だけでなく、ＩＴＯ膜で構成しても良い。
【００２７】
これら隔壁６と第１電極５を覆うように抵抗層９が形成されている。抵抗層としては、光透過性の材料で、ポリシラン、ポリシロキサン、ポリアセチレンなどの有機膜、もしくはそれの複合体、共重合体、または、カーボン含有膜、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの無機膜、またはシリコンなどの半導体膜、または導電性のフィラ（充填物）、例えば金属粉、カーボン粒子等をエポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂等に配合して得る導電性樹脂膜を使用できる。さらに界面部材として、これらの膜の積層膜でもよい。体積抵抗率は１０６Ωｃｍ〜１０１２Ωｃｍ、膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。
【００２８】
両基板１、２、隔壁６との間に形成される密封空間には、分散液３が封入されている。この分散液は、液層分散媒と、この分散媒に分散されている帯電した電気泳動粒子４を含む。ここで、液層分散媒としては、水、メタノール、エタノール、アセトン、ヘキサン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素等または、その他の種々の油類等の単独またはこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。
【００２９】
また、電気泳動粒子４は、分散媒中で電位差による電気泳動により移動する性質を有する有機あるいは無機の粒子である。この電気泳動粒子としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、三酸化アンチモン等の白色顔料、アゾ系顔料、その他着色顔料等の１種または２種以上を用いることができる。
【００３０】
さらに、これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、樹脂、ゴム、油等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。さらに、本実施形態では、第１電極５と第２電極７との間には、駆動電圧を発生する駆動電圧発生装置が接続されている。
【００３１】
以上、本実施形態について説明してきたが、第１電極５を放射状に配置することにより、画素に黒を表示させる駆動を行なう際に、正方画素の対角線上で粒子が凝集し粒子の層数が２層以上になるのに対し、それ以外の部分では粒子の層数が１層または粒子が存在せず下の絶縁膜が透過するといった状態が緩和される。すなわち、黒表示時には面内で粒子の層数が均一になり輝度がより低くなる一方、白表示時には粒子の数が最小限であることから電極１０６からせり出す粒子が少なくなり輝度がより高くなり、コントラストの向上に寄与する。
【００３２】
ところで本実施形態で示した電気泳動表示装置をカラー化する手段として、絶縁層９の上にカラーフィルタを配置すること、絶縁層９をカラーフィルタと兼用すること、第２基板２の前方または後方にカラーフィルタを設置すること、などが挙げられる。この際、第１電極５の面積が大きいと色純度が低下するという問題がある。そこでこの問題を解消するために、図５の複数の画素の平面図に示すように、第１電極５を不連続に形成してもよい。
【００３３】
（実施形態２）
図３は本発明の第２の実施形態を示す断面図である。本実施形態の平面構成は実施形態１と同一であるが、断面構成が異なる。
【００３４】
本実施形態では第１電極１２が凹凸１３上に形成されている。凹凸１３としては、例えば、感光性樹脂を塗布した後、露光およびウェット現像を行うことで形成することができる。また、ガラスに微細な凹凸を作る方法でも良い。この凹凸上に形成された第１電極の材料としては、アルミニウムや銀など反射率の高い材料が望ましい。このような構成にすることによって、第１電極に光を拡散させる機能を持たせることができる。凹凸の傾斜角の分布を制御し、視野角を拡大させるとともに外光を効率良く反射させることができるので、第１の実施形態よりも明るい良好な表示が得られる。
【００３５】
第１電極上には着色層１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成されている。着色層としては、例えば、赤色または、緑色または、青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストで構成する。膜厚は通常０．５μｍ〜４μｍ程度であり、画素の中央部にはコンタクトホール１１が形成されている。
【００３６】
さらに、着色層上に隔壁６と第２電極７を形成して、隔壁と着色層１０ａ、１０ｂ、１０ｃとコンタクトホールを覆うように抵抗層９が形成されている。
【００３７】
本実施形態も実施形態１と同様に、第１電極５を放射状に配置しているので、黒表示時に面内で粒子の層数が不均一になるという状態が緩和され、黒表示時の輝度がより低くなる一方、白表示時には粒子の数が最小限であることから電極１０６からせり出す粒子が少なくなり輝度がより高くなり、コントラストの向上に寄与する。
【００３８】
（実施形態３）
図４は本発明の第３の実施形態を示す断面図である。本実施形態の平面構成は実施形態１と同一であるが、断面構成が異なる。
【００３９】
この第３の実施形態に係る電気泳動表示装置は、コンタクトホール１１において、接続用材料１４を介して第１電極１２と抵抗層９とが接続されている。このような構成では、抵抗層９の表面の段差を小さくすることができるので、粒子４がコンタクトホール部の段差に張り付くといった問題を解決することができる。
【００４０】
接続用材料としては、抵抗層の抵抗よりも低い材料が望ましく、Ａｌ、Ｔｉなどの金属やＩＴＯ、導電性樹脂などを用いても良い。接続用材料の抵抗が低い場合には、コンタクトホール部における電位降下を抑えることができ、第１の実施形態よりも効率良く液層に電圧を印加することができる。さらに、接続用材料が金属の場合には、コンタクトホールの径を小さくしても、接続部の抵抗が十分低くできるため、表示に有効な部分の面積が広くなり、明るく良好な表示が得られる。
【００４１】
本実施形態も実施形態１と同様に、第１電極５を放射状に配置しているので、黒表示時に面内で粒子の層数が不均一になるという状態が緩和され、黒表示時の輝度がより低くなる一方、白表示時には粒子の数が最小限であることから電極１０６からせり出す粒子が少なくなり輝度がより高くなり、コントラストの向上に寄与する。
【００４２】
（実施形態４）
図６は本発明の第４の実施形態を示す平面図である。本実施形態の断面構成は実施形態１ないし３に示す構造と同一であるが、画素の平面構成が異なる。図６は複数の画素を示している。６は隣接する画素を隔てるための隔壁である。画素ピッチ７５μｍの正方形画素に、画素の中心から画素の各角に向かって連続的かつ放射状に伸びる、×字状の第１電極５が形成されている。第１電極５のサイズは、例えば、最長部が６０μｍ、幅が５μｍである。
【００４３】
第１電極５の形状は不連続であってもよい。また画素の形状が長方形であってもよい。その場合にも、第１電極５は画素の中心から各角に向かって放射状に伸びる。
【００４４】
本実施形態も実施形態１と同様に、第１電極５を放射状に配置しているので、黒表示時に面内で粒子の層数が不均一になるという状態が緩和され、黒表示時の輝度がより低くなる一方、白表示時には粒子の数が最小限であることから電極１０６からせり出す粒子が少なくなり輝度がより高くなり、コントラストの向上に寄与する。
【００４５】
（実施形態５）
図９は本発明の第５の実施形態を示す平面図である。本実施形態の断面構成は実施形態１ないし３に示す構造と同一であるが、画素の形状が正方形ではない正多角形の場合である。図９は、その一例であり、画素が正六角形のときの複数の画素を示している。第１電極５を画素の中心から各辺に向かって、連続的あるいは不連続的に、かつ放射状に伸びるように形成する。あるいは第１電極５を画素の中心から各角に向かって、連続的あるいは不連続的に、かつ放射状に伸びるように形成してもよい。
【００４６】
本実施形態も実施形態１と同様に、第１電極５を放射状に配置しているので、黒表示時に面内で粒子の層数が不均一になるという状態が緩和され、黒表示時の輝度がより低くなる一方、白表示時には粒子の数が最小限であることから電極１０６からせり出す粒子が少なくなり輝度がより高くなり、コントラストの向上に寄与する。
【００４７】
（実施形態６）
図７・図８は本発明の第６の実施形態を示す平面図である。図７・図８は複数の画素を示している。画素の形状が長方形である場合、図７のように第１電極５を画素の中心から画素の各辺に向かって連続的かつ放射状に形成してもよい。また図８のように、長方形の短辺に対する長辺の比が十分に大きい場合、第１電極５の長辺方向に向かって伸びる部分を省略しても良い。
【００４８】
本実施形態も実施形態１と同様に、第１電極５を実質的に放射状に配置しているので、黒表示時に面内で粒子の層数が不均一になるという状態が緩和され、黒表示時の輝度がより低くなる一方、白表示時には粒子の数が最小限であることから電極１０６からせり出す粒子が少なくなり輝度がより高くなり、コントラストの向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の平面構成を示す模式図
【図２】本発明の断面構成を示す模式図
【図３】本発明の断面構成を示す模式図
【図４】本発明の断面構成を示す模式図
【図５】本発明の平面構成を示す模式図
【図６】本発明の平面構成を示す模式図
【図７】本発明の平面構成を示す模式図
【図８】本発明の平面構成を示す模式図
【図９】本発明の平面構成を示す模式図
【図１０】従来例の平面構成を示す模式図
【図１１】従来例の平面構成を示す模式図
【図１２】従来例の断面構成を示す模式図
【符号の説明】
【００５０】
１        第１基板
２        第２基板
３        分散液
４        帯電泳動粒子
５，１２  第１電極
６        隔壁
７        第２電極
８        表示面形成体
９        抵抗層
１０ａ    着色層
１０ｂ    着色層
１０ｃ    着色層
１１      コンタクトホール
１３      凹凸部
１４      接続用材料
１０１    第１基板
１０２    第２基板
１０３    分散液
１０４    帯電泳動粒子
１０５    第１電極
１０６    第２電極
１０７    絶縁層（絶縁膜）
１０８    絶縁層（絶縁膜）
【図１】
2007065306.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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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】
2007065306.tif 000011
【図１０】
2007065306.tif 000012
【図１１】
2007065306.tif 000013
【図１２】
2007065306.tif 000014