(57)【要約】【課題】電気泳動表示装置において、電界の不均一を解消して、安定した中間調や黒を表示し、またメモリ性を向上させ、さらにカラー化において、構造が簡単で、透明電極による反射率低下を防止することができる。【解決手段】第１基板１と第２基板２と隔壁６との間に、電気泳動粒子４が分散された電気泳動分散液３を密閉する。抵抗層９を介して第１電極５と第２電極７とを接続する。第１電極５に電圧を印加すると抵抗層９内に、第２電極に向かう電位勾配が形成される。電気泳動分散液３内の電界の不均一を抑制して、電気泳動分散液内の電気泳動粒子４の分布状態を均一にすることができる。また、抵抗層９が着色されているので、カラーフィルターを別途に設ける必要がなく、良好で明るい色再現が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動粒子が分散されている密閉状態の電気泳動分散液を第１電極と第２電極との間に保持し、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより、前記電気泳動分散液中で前記電気泳動粒子を移動させ、その分布状態を変化させる電気泳動表示装置において、
前記第１電極に接続されるとともに前記第２電極に向かって延びて形成され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧によって層内に電位勾配が生成される抵抗層を備え、前記抵抗層が着色されている、
ことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】
相互に対向配置された第１基板と第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間隙を確保するとともに画素を区画する隔壁と、前記第１基板と前記第２基板と前記隔壁とによって構成される密閉空間に充填され、電気泳動粒子が分散された状態の電気泳動分散液と、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記隔壁に形成された第２電極とを備え、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより、前記電気泳動分散液中で前記電気泳動粒子を移動させ、その分布状態を変化させる電気泳動表示装置において、
前記第１電極に接続されるとともに前記第２電極に向かって延びて形成され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧によって層内に電位勾配が形成される抵抗層を備え、前記抵抗層が着色されている、
ことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項３】
前記抵抗層と前記第２電極とが接続されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気泳動表示装置。
【請求項４】
前記第１電極が前記密閉空間の中央に配設されている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電気泳動表示装置。
【請求項５】
前記抵抗層の抵抗値が前記電気泳動分散液の抵抗値よりも低い、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項６】
前記抵抗層の体積抵抗率が１０６〜１０１２Ω・ｃｍである、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記抵抗層とがコンタクト部を介して接続されている、
ことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項８】
前記コンタクト部が前記密閉空間の中央に配設されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の電気泳動表示装置。
【請求項９】
前記着色された抵抗層が、赤、青、緑、シアン、マゼンタ、イエローのうちの少なくとも１色の着色層を含む、
ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項１０】
前記コンタクト部の抵抗値が前記抵抗層の抵抗値よりも低い、
ことを特徴とする請求項９に記載の電気泳動表示装置。
【請求項１１】
前記コンタクト部が金属によって形成されている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電気泳動表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動分散液中の電気泳動粒子の分布状態を変化させることで、表示状態を変更する電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯パソコンや電子手帳等の普及に伴い、低消費電力かつ薄型の表示装置の需要が増大している。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とを一体化し、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ものが製品化されている。
【０００３】
しかし、多くの液晶は、いわゆるメモリ性が無いため、表示期間中は液晶に対して電圧印加を継続する必要がある。一方で、メモリ性を有する液晶においては、携帯パソコン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実用化には至っていない。
【０００４】
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１００Ｂがある。このものは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、所定間隙を開けた状態に配置された一対の対向基板１０１，１０２と、その対向射基板１０１，１０２の間隙に注入された絶縁性の電気泳動分散液１０３と、この電気泳動分散液１０３に分散させた多数の電気泳動粒子１０４とを備えている。さらに、電気泳動分散液１０３に近接するように配置された画素電極１０５、画素を仕切るように配置された共通電極１０６と、これら電極１０５，１０６を覆う絶縁層１０７，１０８とを備えている。
【０００５】
なお、特許文献２に記載の表示装置においては、製造歩留まりを良くすることを目的として、導電性着色層が画素電極を兼ねる液晶表示装置が提案されている。
【０００６】
上述のような電気泳動表示装置は、そのカラー化に際し、カラーフィルターを用いる方式が最も簡単であり、カラーフィルターを図５に示す対向基板１０１，１０２側に形成する場合と、反射電極上に形成する場合の２通りがある。前者については、カラーフィルターと画素とが合うようにセルを組み立てるので製造上必ず合わせずれが生じる。合わせずれは隣接画素間での混色を招くので、合わせマージン分のブラックマトリックスを対向基板１０１，１０２側に設ける必要がある。このため高い開口率を得ることが困難である。特に１５０ｐｐｉ以下の高精細画素を形成する場合や、熱膨張係数の高いプラスチック基板を使用する場合では、開口率の低下が著しく、実用に耐えない。
【０００７】
これに対し、後者については、図７に示すように直接、画素にカラーフィルター１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃを作り込むことによって開口率低下を抑えることができる。しかし、このようなセル構成では焼きつきの原因である残留ＤＣが発生する。
【０００８】
この対策としては、絶縁層すなわちカラーフィルター上に透明電極を形成して、絶縁層の残留ＤＣが溜まらない構成にする方法がある。
【０００９】
【特許文献１】特許第３４２１４９４号明細書
【特許文献２】特開平８−３１３７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図６に、従来の電気泳動表示装置１００Ｂの画素電極１０５と共通電極１０６と間に電圧を印加したときの等電位線を示す。点線は等電位線を表す。電極１０５，１０６間の狭い場所では等電位線が密なため電界が強く、画素の中央部では等電位線が疎なため電界が弱くなることから、電気泳動分散液１０３内の電界は不均一であることがわかる。このため、中間調を表示する際には帯電泳動粒子１０４の位置の制御が困難となり、安定した階調を表示することができない場合がある。
【００１１】
また、黒を表示する場合においては、画素電極１０５にマイナスの電圧を印加して電気電気泳動粒子１０４を画素電極１０５上に集めて表示を行うが、画素の中央方向への電界が非常に弱いため、帯電泳動粒子１０４が画素中央部まで到達せず、十分なコントラストが得られないという問題も生じる。
【００１２】
さらに、電界の強い場所では、帯電した電気泳動粒子１０４とイオンの分極も非常に大きくなるため、電圧を０Ｖに落とした場合、電気泳動粒子１０４間の反発及び粒子・イオン引力による反電場が発生し、メモリ性を阻害する場合があった。
さらにまた、カラー化について、上述のカラーフィルター上に透明電極を形成する方法では、構造が複雑になる上、透明電極による反射率低下が懸念される。
【００１３】
そこで、本発明は、電気泳動分散液内の電界の不均一性を抑制して、安定した中間調や黒を表示することができ、またメモリ性を向上させることができ、しかもカラー化において、構造が簡単で、透明電極による反射率低下を防止することができる電気泳動表示装置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】
【００１４】
本発明は、電気泳動粒子が分散されている密閉状態の電気泳動分散液を第１電極と第２電極との間に保持し、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより、前記電気泳動分散液中で前記電気泳動粒子を移動させ、その分布状態を変化させる電気泳動表示装置において、前記第１電極に接続されるとともに前記第２電極に向かって延びて形成され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧によって層内に電位勾配が生成される抵抗層を備え、前記抵抗層が着色されている、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、相互に対向配置された第１基板と第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間隙を確保するとともに画素を区画する隔壁と、前記第１基板と前記第２基板と前記隔壁とによって構成される密閉空間に充填され、電気泳動粒子が分散された状態の電気泳動分散液と、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記隔壁に形成された第２電極とを備え、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより、前記電気泳動分散液中で前記電気泳動粒子を移動させ、その分布状態を変化させる電気泳動表示装置において、前記第１電極に接続されるとともに前記第２電極に向かって延びて形成され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧によって層内に電位勾配が形成される抵抗層を備え、前記抵抗層が着色されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、第１電極に接続されるとともに第２電極に向かって延びる抵抗層を有し、この抵抗層は、第１電極に印加される電圧によって層内に第２電極に向かって電位勾配が形成される。したがって、抵抗層から第２電極までの距離が近い場所では電位差を小さく、遠い場所では電位差を大きくすることができるので、電気泳動分散液内の電界の不均一を抑制することができる。このため、電気泳動分散液内の電気泳動粒子の分布状態をほぼ均一にすることができ、安定した中間調の表示を行うことができる。また、例えば黒表示時の光学レベルを下げることができるので、コントラストを向上させることができる。また、電界が極端に強く作用する箇所がなくなるので、粒子・イオンの分極による反電場の形成を抑制して、メモリ性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、抵抗層が着色されているので、カラーフィルターを別途に設ける必要がなく、良好で明るい色再現の維持と製造プロセスの簡略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】
【００１８】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の図面又は異なる図面において同一の符合を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについては、適宜、重複説明を省略している。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる電気泳動表示装置（電気泳動表示素子）１００の一部を示す。同図は、多数の画素Ｐを有する電気泳動表示装置１００における１つの画素Ｐの縦断面を模式的に示す図である。なお、同図中の符号Ｅは人の「目」を示しており、同図においては電気泳動表示装置１００を上方から見ることを示唆している。電気泳動表示装置１００は、同図に示すように、第１基板１とこれに対向するように配設された第２基板２とを備えている。これら第１基板１と第２基板２とは、所定間隙を保持して相互に平行になるように配設されている。これら第１基板１と第２基板２との間には、隣接する画素Ｐ，Ｐを区画するための隔壁６が配設されている。第２基板２は、例えば、透明ガラスや透明フィルムなどの光透過性板で構成されている。これに対し、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。
【００２０】
第１基板１表面（第２基板２に対面する面）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、透明な材料によって構成されている。材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコー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。
【００２１】
表示面形成体８の下には、第１電極５が配設されている。第１電極５としては、ＩＴＯ膜を使用することができるが、Ａｌ膜等の金属膜を用いてもよい。第１電極５の最適なサイズは、画素ピッチ、隔壁の高さなどによるが、本実施の形態では、上方から見たサイズが縦横５μｍ四方の正方形である。
【００２２】
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することができる。この隔壁６の厚さは通常５〜３０μｍ程度である。この隔壁６の表面には第２電極７が形成されている。第２電極７は、Ａｌ、Ｔｉ等の金属膜や、ＩＴＯ膜で構成することができる。
【００２３】
さらに、第１電極５と接続された抵抗層（導電膜）９が表示面形成体８を覆うように配設されている。抵抗層９は、光透過性の材料と色素材料とを含んでいる。光透過性の材料としては、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、又はカーボン含有膜などを使用することができる。また、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの無機膜、又はシリコーンなどの半導体膜、又は導電性のフィラ（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などを使用することもできる。
【００２４】
色素材料としては、アゾ系、ジアゾ系、アントラキノン系、アントラセン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、ペリレン系、チオインジゴ系、ピロコリン系、フルオルビン系、キノフタロン系等の染顔料が挙げられる。
【００２５】
抵抗層９は、これらの色素材料を所望の分光特性に従い、体積抵抗率１０６〜１０１２Ω・ｃｍ、膜厚１〜２００ｎｍとなるように、上述の光透過性の材料と配合するのが望ましい。この抵抗層９は、その体積抵抗率が上述の電気泳動分散液３よりも低くなるように構成されている。
【００２６】
第１基板１と第２基板２と４方の隔壁６との間に構成される密封空間には、電気泳動分散液３が封入されている。この電気泳動分散液３は、液層分散媒と、この液層分散媒に分散されている帯電した電気泳動粒子４を含んでいる。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、又はその他の種々の油類等の単独又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。
【００２７】
また、電気泳動粒子４は、液層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４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種又は２種以上を用いることができる。
【００２８】
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、本実施の形態では、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（不図示）が接続されている。
【００２９】
次に、上述構成の電気泳動表示装置１００の動作について説明する。なお、以下の説明では、電気泳動粒子４は正極性に帯電している場合を例に挙げるが、これとは逆に、負極性に帯電している場合でも、電気泳動粒子４の動く方向が逆になることを考慮すれば同様に説明することができる。
【００３０】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に電気泳動表示装置１００の１画素に対する諸信号波形を示す図である。このうち（ａ）は第１電極５の電位を示し、（ｂ）は図１中の抵抗層９の点Ａにおける電位（導電膜電位）を示す。そして、（ｃ）は光学応答を示す。（ａ），（ｂ），（ｃ）に共通の横軸は時間を示す。このうち、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間はリセット期間、時間ｔ２から時間ｔ３までの期間は書込み期間に相当する。なお、第２電極７の電位は０Ｖとしている。
【００３１】
リセット期間では、電気泳動粒子４の位置を所定の位置に揃えるために、第１電極５にリセット電圧Ｖｒを印加する。このとき図１中の点Ａにおける抵抗層９の電位は、抵抗分圧により第２電極７の電位（０Ｖ）と第１電極５の電位Ｖｒとの間の電位となる。
【００３２】
その後、書込み期間に移ると、時間ｔ２において、第１電極５に書込み電圧Ｖｗが印加され、同様に抵抗層９の電位も変化し、抵抗分圧により、第１電極５の電位Ｖｗよりも低い電位となる。
【００３３】
書込み終了後（時間ｔ３）、第１電極５の電圧を０Ｖに落として表示状態維持期間へ移行する。抵抗層９の抵抗を液層分散媒の抵抗よりも十分に低くしておけば、残留ＤＣは溜まらないので、０Ｖに落とした直後、逆方向の電場は発生せず、メモリ性は損なわれない。
【００３４】
このような構成では、第１電極５と第２電極７とが抵抗層９を介して接続されており、駆動電圧を印加した場合には、抵抗層９内に電位勾配が生じ、抵抗分圧により抵抗層９の電位は第２電極７に近いほど小さくなる。このときの等電位線を図２に示す。第１電極５と第２電極７との間の等電位線の間隔が従来（図６参照）と比べて格段に広くなるので、隔壁６の第２の電極７近傍の電界が小さくなる。したがって、液層分散媒中の電界不均一性が解消され、安定した中間調表示を得ることができる。
【００３５】
また、第１電極５が表示画素の中央部に形成されているので、黒を表示するときに中央に向かう横方向の電界が生じるため、粒子が中央部まで到達するようになり、コントラストを格段に向上させることができる。
【００３６】
さらに、電界均一化によって粒子・イオンの分極による反電場を抑えることができ、十分なメモリ性も得ることが可能である。
【００３７】
＜実施の形態２＞
図４に実施の形態２の電気泳動表示装置１００Ａを示す。同図は、上述の実施の形態１における図１に相当する図である。本実施の形態では、コンタクト部１１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は、単純な面状であるので、均一な層厚に形成して表面の凹凸（段差）を小さくすることができるので、電気泳動粒子４が抵抗層９の凹凸に張り付くといった問題を解決することができる。
【００３８】
また、コンタクト部１１は、画素Ｐのほぼ中央に配置されている。つまり、各第２電極７から最も遠い位置に配置されている。これにより、画素Ｐの中央部と第２電極７との間の電位差が最も大きくなり、黒表示時に中央に向かう横方向の電界が生じるため、電気泳動粒子４が中央部まで到達するようになり、コントラストが格段に向上する。
【００３９】
コンタクト部１１としては、抵抗層９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よい。コンタクト部１１の抵抗が低い場合には、コンタクト部１１における電位降下を抑えることができ、上述の実施の形態１よりも効率良く液層分散媒に電圧を印加することができる。さらに、コンタクト部１１が金属の場合には、コンタクト部１１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。
【００４０】
本実施の形態では、さらに第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、露光及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よい。この凹凸１３上に形成された第１電極１２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１２に光を拡散させる機能を持たせることができる。凹凸１３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、実施の形態１よりも明るい良好な表示が得られる。
【００４１】
上述の電気泳動表示装置１００Ａをカラー化するに際しては、カラーフィルタを用いる方式が最も簡単である。カラーフィルタは、基板側に形成する場合と、電極上に形成する場合の２通りがある。前者については、カラーフィルタと画素とが合うようにセルを組み立てるので製造上必ず合わせずれが生じる。合わせずれは隣接画素間での混色を招くので、合わせマージン分のブラックマトリックスを基板側に設ける必要がある。このため、高い開口率を得ることが困難である。特に１５０ｐｐｉ以上の高精細画素を形成する場合や、熱膨張係数の高いプラスチック基板を使用する場合では、開口率の低下が著しく、実用に耐えない。
【００４２】
図７に後者、すなわちカラーフィルタを電極上に形成する例を示す。同図に示すように、直接、画素Ｐにカラーフィルタ１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃを作り込むことによって開口率低下を抑えることができる。しかし、このようなセル構成では焼きつきの原因である残留ＤＣが発生する。
【００４３】
この対策としては、絶縁層すなわちカラーフィルタ上に透明電極を形成して、絶縁層の残留ＤＣが溜まらない構成にする方法があるが、構造が複雑になる上、透明電極による反射率低下が懸念される。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、第１電極１２上に形成した抵抗層９が、着色層１０ａ，１０ｂ，１０ｃを兼用するようにした。着色層としては、例えば、赤色又は青色又は緑色又はシアン又はマゼンタ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０．５〜４μｍ程度であり、画素Ｐの中央部にはコンタクト部１１が形成されている。
【００４５】
表示面形成体８は、透明な材料を用いる。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコー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することができる。
【００４６】
上述のように、本実施の形態では、抵抗層９がカラーフィルタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを兼用しているので、カラーフィルタを別途設ける必要がなく、良好で明るい色再現の維持と、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１の電気泳動表示装置における一画素の縦断面を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態１の電気泳動表示装置の駆動状態における等電位線を示す図である。
【図３】実施の形態１の電気泳動表示装置の一画素に対する諸信号波形を示す図であり、（ａ）は第１電極電位、（ｂ）は点Ａにおける導電膜電位、（ｃ）は光学応答を示している。
【図４】実施の形態２の電気泳動表示装置における一画素の縦断面を模式的に示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、従来の電気泳動表示素子の一画素の縦断面図を模式的に示す図である。
【図６】従来の電気泳動表示装置の駆動状態における等電位線を示す図である。
【図７】従来の電気泳動表示素子のカラーフィルタを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１          第１基板
２          第２基板
３          電気泳動分散液
４          電気泳動粒子
５          第１電極
６          隔壁
７          第２電極
８          表面形成層
９          抵抗層
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
着色層
１１        コンタクト部
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ
電気泳動表示装置
【図１】
2007121785.tif 000003
【図２】
2007121785.tif 000004
【図３】
2007121785.tif 000005
【図４】
2007121785.tif 000006
【図５】
2007121785.tif 000007
【図６】
2007121785.tif 000008
【図７】
2007121785.tif 000009