(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気泳動粒子を絶縁性液体に分散した分散液及び前記分散液を内包する殻からなる複数のマイクロカプセルと、前記マイクロカプセルを２次元的に配列して保持するとともに前記マイクロカプセルに電界を印加するための電極を備えた第１および第２の基板とを有し、前記マイクロカプセルのそれぞれに印加する電界を制御して前記マイクロカプセル中に内包された電気泳動粒子を電気泳動させる電気泳動表示装置において、
前記第１の基板は、基板本体と、前記基板本体との間に空隙部をもって配置されると共に、前記マイクロカプセルのぞれぞれが配置される位置に対応して、前記空隙部に貫通する開口部を有する表面層とを具備することを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】
複数の電気泳動粒子を絶縁性液体に分散した分散液及び前記分散液を内包する殻からなる複数のマイクロカプセルと、前記マイクロカプセルを２次元的に配列して保持するとともに前記マイクロカプセルに電界を印加するための電極を備えた第１および第２の基板とを有し、前記マイクロカプセルのそれぞれに印加する電界を制御して前記マイクロカプセル中に内包された電気泳動粒子を電気泳動させる電気泳動表示装置を製造する方法において、
前記第１の基板は、基板本体と、前記基板本体との間に空隙部をもって配置されると共に、前記マイクロカプセルのぞれぞれを配置する位置に対応して、前記空隙部に貫通する開口部を有する表面層とを具備し、
前記第１基板表面に前記マイクロカプセルを分散した塗布液を塗布し、前記塗布液中の液体成分を上記開口部及びこれに連接した前記空隙部から流出させることにより前記マイクロカプセルを前記開口部に対応して配列させることを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記表面層は、前記基板本体との間に溝形状の前記空隙部を形成することを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記表面層は、隔壁あるいはスペーサを介して前記基板本体表面に配置されていることを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記空隙部は、多孔質形状の構造で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気泳動表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力化、あるいは目への負担軽減などの観点から反射型表示装置への期待が高まっている。これまでに、反射型表示装置の一つとして例えば米国特許３６６８１０６号に記載されているような電気泳動表示装置が知られている。この電気泳動表示装置は、図１５に示すように、電荷を有する電気泳動粒子Ａと絶縁性液体Ｂからなる分散液とこの分散液を挟んで対峙する一組の電極Ｃ，Ｄからなり、この電極Ｃ，Ｄを介して分散液に電場を印加することによって、電気泳動粒子をその電荷と反対極性の電極上に移動させて表示を行うものである。
そして、電気泳動粒子の対比色は、色素を溶解させた前述の絶縁性液体が担っている。より詳細には、図１５（１）に示すように、電気泳動粒子Ａが観測者に近い第１の電極Ｃの表面に付着する場合は、電気泳動粒子の色が観測され（粒子色表示状態）、一方、図１５（２）に示すように、電気泳動粒子が観測者から遠い第２の電極Ｄの表面に付着する場合は、電気泳動粒子の色は絶縁性液体に隠蔽されると共に絶縁性液体の色が観測される（背景色表示状態）というものである。
【０００３】
このような電気泳動装置は例えば、Ｐｒｏｃ．ＳＩＤ、１８、２６７（１９７７）に記載されているように、広視野角、高コントラスト、低消費電力という利点を備えているものの、印加電圧と表示色特性の間に閾値特性が無い。
そのため、各画素電極それぞれにスイッチング素子を持たなければならないが、必要な印加電圧が高く液晶ディスプレイなどで用いられている標準的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）技術は使うことが出来ない。さらに、ＴＦＴ技術を用いる場合、半導体製造と同様クリーンな環境での複雑なプロセスを必要とする。また、各画素のスイッチング素子の回路を表示パネルとは別の基板に設け、表示パネルと基板の間を複数の配線で結ぶと、画素数が多い用途では配線数も多くなり、実現不可能である。
【０００４】
一方、この問題に対して、Ｐｒｏｃ．ＳＩＤ，１８、２５５（１９７７）やＳＩＤ  ００  ＤＩＧＥＳＴ、２４（２０００）に記載されているように、セルの構造に工夫して単純マトリクス駆動を可能にしている例もある。しかし、セルを複雑にすることは、単純な電気泳動表示装置の特徴を活かせず、表示装置のコストを上げることに繋がる。また、セルを複雑にすることは、高解像度化を妨げるものでもある。上記の単純マトリクス駆動用の構造ではセル内に制御電極を設けるための隔壁が存在する。表示装置が高解像度化し、セルが小さくなってきても、隔壁の大きさはこれ以上小さく出来ず、結果的に開口率の低下につながり、表示特性を劣化させることになる。
【０００５】
本発明者らは以上の問題を鑑みて、簡略な構造で単純マトリクス駆動を実現する電気泳動表示装置を開発し、特許出願をすでに行っている（特願２００１−３１６７６０号：未公開）。
図１４を用いて、その表示動作について説明する。
この電気泳動表示装置は、第１の基板６と第２の基板７との間に、絶縁性液体１と複数の電気泳動粒子２を含有する分散液３を殻４内に包含するマイクロカプセル５を配置している。
第１の基板６の分散液側表面には、各マイクロカプセル間に突起状の第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとが交互に平行に形成されている。第１及び第２の電極形状を突起状にする事でマイクロカプセル５と該第１および第２の電極との位置精度を向上する事ができ、この様な形状の電極は例えば、導電性インクを用いてスクリーン印刷もしくはグラビア印刷技術により、高さ１０〜２０μｍ程度の三角形あるいは台形状に形成可能である。第２の基板７の分散液側表面には、第１及び第２の電極１１ａ，１１ｂと交差する透明な第３の電極１２が設けられている。第１乃至第３の電極１１ａ，１１ｂ，１２は電源１４と接続されており、この電源１４の制御によって、マイクロカプセル５内部にそれぞれ所望の電界を形成することで、電気泳動粒子２を第３の電極１２側、第１の電極１１ａ側、あるいは第２の電極１１ｂ側に電気泳動させ、各マイクロカプセル５の表示色を制御する。
【０００６】
本発明者らが特許出願している前述の電気泳動表示装置では、分散液をマイクロカプセル内に包含し、このマイクロカプセルと駆動電極とを所定の基板上に印刷して製造する事が、製造プロセス上からも有効であるが、上記マイクロカプセルを駆動電極上の所定の位置にいかに正しく配列するかが表示特性を大きく左右することになる。
【０００７】
また、このような電気泳動表示装置においては、単独のセル（マイクロカプセル）によって表示される表示色は、絶縁性液体の色と、液中に分散されている粒子の色の２色に限られている。従って複数の色表示を行うためには、異なる色を有する複数のセルをドットマトリックス状に配置して色表示を行う必要があり、製造工程が煩雑になると同時に、駆動回路も複雑となり、簡便な装置に適するものではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の問題点を解決するために成されたものである。すなわち、高解像度で画素数の多い電気泳動表示装置では、電気泳動粒子を移動させるための電圧が高いため、液晶ディスプレイ等で用いられている標準的な薄膜トランジスタ技術を用いることが難しい。また、薄膜トランジスタを製造するには半導体と同様な複雑なプロセスとクリーンな環境を必要とする。一方電気泳動表示装置における単純マトリクス駆動について、提案されているが、セルの構造が複雑になる。セルを複雑にすることは、表示装置のコスト上昇につながり、構造が単純であるという電気泳動表示装置の特徴を活かせない。
本発明の目的は、単純なセル構造であり、かつ背景色が変更可能な電気泳動表示装置を提供することを目的としている。また、他の本発明の目的は、セルを精度よく配置することができる優れた製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、複数の電気泳動粒子を絶縁性液体に分散した分散液及び前記分散液を内包する殻からなる複数のマイクロカプセルと、前記マイクロカプセルを２次元的に配列して保持するとともに前記マイクロカプセルに電界を印加するための電極を備えた第１および第２の基板とを有し、前記マイクロカプセルのそれぞれに印加する電界を制御して前記マイクロカプセル中に内包された電気泳動粒子を電気泳動させる電気泳動表示装置において、
前記第１の基板は、基板本体と、前記基板本体との間に空隙部をもって配置されると共に、前記マイクロカプセルのぞれぞれが配置される位置に対応して、前記空隙部に貫通する開口部を有する表面層とを具備することを特徴とする電気泳動表示装置である。
【００１０】
前記第１の本発明において、前記空隙層に着色液などの液体を注入、排出するための手段を空隙層に接続して設けることにより背景色を変更可能にすることができる。
【００１１】
また、第２の本発明は、複数の電気泳動粒子を絶縁性液体に分散した分散液及び前記分散液を内包する殻からなる複数のマイクロカプセルと、前記マイクロカプセルを２次元的に配列して保持するとともに前記マイクロカプセルに電界を印加するための電極を備えた第１および第２の基板とを有し、前記マイクロカプセルのそれぞれに印加する電界を制御して前記マイクロカプセル中に内包された電気泳動粒子を電気泳動させる電気泳動表示装置を製造する方法において、
前記第１の基板は、基板本体と、前記基板本体との間に空隙部をもって配置されると共に、前記マイクロカプセルのぞれぞれを配置する位置に対応して、前記空隙部に貫通する開口部を有する表面層とを具備し、
前記第１基板表面に前記マイクロカプセルを分散した塗布液を塗布し、前記塗布液中の液体成分を上記開口部及びこれに連接した前記空隙部から流出させることにより前記マイクロカプセルを前記開口部に対応して配列させることを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法である。
【００１２】
前記第２の本発明において、前記空隙層は前記支持体と前記表面層との間に任意の空間を保持した構造を有している。また、前記空隙層は溝形状の構造を有していてもよい。また、前記空隙層は前記支持体と前記表面層とを隔壁やスペーサで空間を保持した構造を有していてもよい。また、前記空隙層は多孔質形状の構造を有していてもよい。また、前記開口部のサイズが１０μｍ以下である構造を有していてもよい。また、前記開口部はマトリックス状に配列され、前記輪郭形状は平面視にて、円形、正三角形、正方形、長方形、正六角形である構造を有していてもよい。また、この開口部は、小孔を配置して所要の開口部面積となるよう構成してもよい。これによりマイクロカプセルを所定位置に配置する際にマイクロカプセルが開口部から流出することを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の電気泳動表示装置について具体的に説明する。図１が本発明の電気泳動表示装置の概略断面図であり、一つの画素部分の断面構成図を表す。この電気泳動表示装置は、電界印加用の電極１１ａ，１１ｂ，１２を備えた１対の基板（第１の基板６，第２の基板７）の間にマイクロカプセル５を配置したもので、上記電極１１ａ，１１ｂ，１２には、それぞれに異なる電位が印加できるように電気配線１５ａ，１５ｂ，及び１５ｃにより電源１４に接続されており、印加電圧の大きさ、極性などを自由に設定できるようになっている。また、図１に示す構成を有する電気泳動表示装置の場合、観測者は第２の基板７の外側から第１の基板６に向かって表示装置を見るようになっている。
【００１４】
前記マイクロカプセル５は、イソパラフィンなどの絶縁性液体１中に、正又は負に帯電した電気泳動粒子２が分散した分散液３を、ゼラチン−アラビアゴムなどのような親水性透明高分子被膜などから形成されている殻４を用いて封止したものであり、この電気泳動粒子２は前記絶縁性液体１によっては溶解も膨潤もしないようにその材料の組み合わせを適切に選択することが好ましい。
この電気泳動粒子２は、黒色樹脂トナーや、有機および無機の有色顔料などのような帯電性粒子であり、前記絶縁性液体１や、後述の着色層８とは異なる色に着色することによって表示の視認性を向上させることができる。その電気泳動粒子の平均粒径は、０.１〜５μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１μｍである。
【００１５】
前記第１の基板６は、透明ガラス板や透明プラスチック板などで形成される基板本体６ａの１面に形成された着色層８と、この着色層８に対向して設けられたこれも透明ガラスなどで形成される表面層１０と、この着色層８と表面層１０との間に形成される空隙層９を備えている。そして、前記表面層１０の表面には、図２に示すように第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂが２次元配置された複数のマイクロカプセル５の一方向に延在して所定の間隔で形成されている。これらの電極は、ＩＴＯなどのような透明電極で形成される。また、表面層１０の所定位置には、この第１の基板のマイクロカプセル５に対向する表面と前記空隙層９とを連通する開口部１０ａが形成されている。
【００１６】
この着色層８は、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどの微粉末とフッ素樹脂などの樹脂を溶剤に分散・溶解させたものをスピンコートなどの手段によりにより形成したもので、厚さは約０．５μｍ程度とすることが好ましい。この第１の基板６において、着色層８は、前記絶縁性液体１が不透明である場合などにおいて、省略することもできる。
【００１７】
また、開口部１０ａは、マイクロカプセル５を第１の基板６上に整列配置させる際に、マイクロカプセル５が分散されている塗布液の液体成分を流出させるものであり、その径は、マイクロカプセル５が液体成分とともに流出しないように、マイクロカプセル５の径より小径とする必要がある。この開口部１０ａの形状は、円形であってもよいし、図１３（１）、（２）、及び（３）に示すようにスリット形状とすることもできる。このようなスリット形状とすることによって、マイクロカプセル５が流出する恐れもなく開口の面積を大きくすることができ、マイクロカプセル層の形成工程の時間を短縮することができるため、好ましい。また、図１３（４）に示すように、開口部１０ａの開口端を面取りしてテーパー形状とすることもできる。これによって、マイクロカプセル５が開口部の開口端によって破壊される恐れが無くなるため好ましい。さらに、開口部１０ａの内面を親水性処理を行うこともできる。これによって、さらにマイクロカプセル５破壊の可能性を低下させることが可能になる。
【００１８】
また、前記空隙層９は、本発明の電気泳動表示装置全面にわたって形成されていてもよいし、また、前記表面層１０あるいは第１の基板本体６ａに形成された溝であってもよい。さらに、前記空隙層９は、単に前記基板本体６ａもしくは着色層８と表面層１０とによって形成された間隙ではなく、気孔が連通している多孔質体であってもよい。いずれにしてもこの空隙層９は、本発明の電気泳動表示装置を組み立てる際に、塗布液であるマイクロカプセルを分散させている液体成分を系外に排出し、または、電気泳動表示装置の背景色を変更するために着色液を注入・排出できるように構成される。そのためには、ポンプなどの注液・排液手段に接続できるようにすることが好ましい。
【００１９】
一方、本発明の電気泳動表示装置の観察者側表面を構成する前記第２の基板７は、透明ガラスのような基板本体７ａの表面に透明電極１２を形成したものであり、この透明電極１２は図２に見られるように、前記第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂとほぼ直交するようにパターニングされて形成されている。
【００２０】
図２は図１で示した上記電気泳動表示装置の主要部分を前記第２の基板７側から見た構成図を表す。図２において、切断線Ａ−Ａ’で示す断面を矢印方向に見た図が図１である。前記第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂは交互に所定の間隔で紙面上下方向に平行に配置され、前記マイクロカプセル５はそれぞれ略同一の大きさを有し、各中心が開口部１０ａの中心になるよう２次元に印刷などの手段によって整列配置される。本図では、空隙層９は溝が所定の間隔で紙面左右方向に平行に配置され、また、１画素を太枠１６で囲んだ２×２の４個のマイクロカプセルで構成し、これに対応して第３の電極１２が第２の基板７上に形成されている。
【００２１】
図１及び図２には図示しないが、上記空隙層９には、空隙層に液体を注入もしくは排出するためのポンプなどの手段が接続されていてもよい。
前記絶縁性液体１が透明な溶液である場合に、この手段を用いて空隙層９に着色液を注入することによって、背景色を着色液の色相とすることができる。この空隙層９中の着色液が不透明である場合には、観察者からはこの着色液の色が視認され、一方、着色液が透明である場合には、着色液の色と前記着色層８の色の減色混合色が視認される。
【００２２】
以下上記電気泳動表示装置の動作原理について、本発明の電気泳動表示装置の動作を示す概略図である図３を用いて説明する。この説明では、電気泳動粒子は正電位に帯電しているものとして説明する。また、第１の電極に印加される電位は０Ｖ、２５Ｖおよび５０Ｖの３段階、第２の電極に印加される電位は、１５Ｖの固定電位、および第３の電極に印加される電位は、０Ｖ、１５Ｖ、および３０Ｖの３段階の電位に設定し、これらの電位を制御することによって、電気泳動表示素子の表示動作を制御することができる。なお、これらの電位は、この値に制限されるわけではなく、適宜使用材料等を考慮に入れて設定することができる。まず、本発明の電気泳動表示装置駆動の初期には、第１の電極には０Ｖ、第２の電極には１５Ｖ、第３の電極には１５Ｖの電圧が印加され、電気泳動粒子２は、図３（１）のように、第１の電極上１１ａに集められ、書き換えのタイミングがくるまで、この電圧設定を保ち、電気泳動粒子２は第１の電極１１ａ上に保持される。
書き換えのタイミングが来て、第１の電極１１ａを２５Ｖに昇圧されると、電気泳動粒子２は第３の電極１２の電圧値に依存して異なった方向に移動する。すなわち、第３の電極１２の電位が３０Ｖの時は図３の（２）−ａのように電気泳動粒子２は第２の電極１１ｂの方へ、第３の電極１２の電位が０Ｖの場合は図３の（２）−ｂのように第３の電極１２の方へ向かう。そして、電気泳動粒子２が所望の位置へ移動する途中において、第１の電極１１ａの電位を５０Ｖに昇圧して、電気泳動粒子２の移動速度を加速することができる。
書き換えが終わった列の画素では、第１の電極１１ａの電圧は５０Ｖに維持されたままとするが、他の画素列の書き換え時は、第３の電極１２の電位は３０Ｖもしくは０Ｖの異なった電位となる。その時、図３の（３）−ａ及び（３）−ｂのように電気泳動粒子２はこれらの電位の変化により、多少移動する。しかし、他の画素列の書き換え後に第３の電極１２が１５Ｖに維持されると、電気泳動粒子２は図３の（４）−ａおよび（４）−ｂのように所望の位置に戻ることになる。
【００２３】
全画素列の書き換えを終了した後に、各電極には、第１の電極には５０Ｖ、第２の電極には１５Ｖ、また第３の電極には１５Ｖの電圧を印加することで、電気泳動粒子２は第３の電極１２もしくは第２の電極１１ｂに付着して画素の書き換え動作は終了する。
このようにすることで、全画面を書き換え中は、電気泳動粒子２は所望の位置と、中間的な位置の間を往復しており、全画面書き換え後所望の位置に安定して位置することになる。書き換え中では、電気泳動粒子２は移動しているので画像は安定しておらず、ぼやけた画像になっているが、広告表示板や電子ペーパーのような静止画を表示することを目的とする表示装置のおいては特に支障となるものではない。
【００２４】
また、電気泳動粒子２が第２の電極１１ｂに集められたときに、観察者は着色層８、または空隙層９の着色液、もしくはこれらの混合色を見ることになるが、図１に示す構造であると第２の電極１１ｂ上の電気泳動粒子２も見えてしまい、着色層８などと電気泳動粒子２の混色を見ることになる。これを防ぐために、第２の基板７の表面に、第２の電極１１ｂ上の電気泳動粒子２を遮蔽する図示しない遮蔽層を設けてもよい。
【００２５】
（電気泳動表示装置の駆動動作）
上記電気泳動表示装置の駆動動作を以下にさらに詳細に説明する。
図４は、図１に示した電気泳動表示装置全体を第２の基板７側から見た図で、説明を簡単にするために画素構造を８×８画素としている。第３の電極１２が紙面左右方向に伸びており、第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂは紙面上下方向に伸びている。図４中の太線で四角く囲まれた部分Ｂが１画素に対応し、前述のごとく２×２の４個のマイクロカプセルから構成されている。８本の第１の電極１１ａは、電源回路のドライバ１４−１により電圧を印加され、第２の電極１１ｂは電源回路のドライバ１４−２によりすべての電極に常時同じ電圧が印加されている。また、８本の第３の電極１２は電源回路のドライバ１４−３により電圧を制御される。そして、第１の電極１１ａ、第２の電極１１ｂ、第３の電極１２への電圧の大きさ、タイミングは、電源回路のコントローラ１４−４により制御される。
【００２６】
表示装置の画面を書き換えるときには、図４の左から順に第１の電極１１ａ−１の列の複数画素、第１の電極１１ａ−２の列の複数画素、という順番で書き換えていく。図５は第１の電極１１ａと第３の電極１２への電圧印加方法を示している。まず、最初の動作として、図５のタイミング（Ｓ）のように、すべての第１の電極１１ａに０Ｖ、第３の電極１２を１５Ｖ、第２の電極１１ｂに１５Ｖを印加する。すると、電気泳動粒子２は電位の低い第１の電極１１ａ上に集まる。次に表示するデータに従い書き換えていくことになる。図５のタイミング（１）〜（８）は、図５の８つの画素列を左から順に書き換えていくタイミングである。図５に示している第１の電極の電圧は、図４の例えば左から２本目の画素列に対応する電極１１ａ−２の電圧を示している。また、図５に示している第３の電極への電圧は、図４に示されている８本の第３の電極の内の１本を示している。それぞれの画素列は書き換えの順番が来るまでは、第１の電極の電位を０Ｖとして、電気泳動粒子２を第１の電極上に保持しておく。そして、該当する画素列の書き換えの順番に来たとき、第１の電極の電位を２５Ｖにあげる。この時、第３の電極１２の電位は、黒を表示したいときは０Ｖを、白を表示したいときは３０Ｖとする。そして、書き換えが終わった列は第１の電極の値を５０Ｖに上げる。
【００２７】
表示の書き換えが終わった列のセルでは、図５の様に第１の電極の電圧が５０Ｖになっているが、第３の電極の電圧は、他の列の画素への信号のために０Ｖまたは３０Ｖになる。このとき、図５のように、第３の電極への電圧には各画素列を書き換える時間の中に１５Ｖとなる時間を設ける。本実施の形態では０Ｖまたは３０Ｖとなる時間を１０ｍｓｅｃ、１５Ｖとする時間を１０ｍｓｅｃ設けている。このようにすることで、最初の１０ｍｓｅｃの間には、第３の電極の電圧の値によっては電気泳動粒子２が所望の位置とは異なる方向に少し移動してしまうが、次の１０ｍｓｅｃの間で再び所望の位置にへと戻ってくる。このようにして、書き換え後のセルでは電気泳動粒子２が所望の位置付近で往復運動をすることになるが、結果的には所望の位置に戻ってくる。
【００２８】
そして、画面書き換えの最終動作として、第１の電極へ５０Ｖ、第３の電極に１５Ｖ、第２の電極は１５Ｖの状態を一定時間保つことで、電気泳動粒子２は所望の位置の電極上へ落ち着く。本実施例では、この保持時間を１００ｍｓｅｃとした。
書き換え後に各電極の電圧を０Ｖにしても、従来の電気泳動表示装置と同様に、電気泳動粒子２は電極上に保持され、その画面情報を維持することが可能である。
【００２９】
［電気泳動装置の製造方法］
以下本発明の電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
本発明の電気泳動表示装置は、基板の作製、マイクロカプセルの作製、マイクロカプセル層の形成及び装置の組み立ての各工程によって製造することができる。
【００３０】
（基板の作製）
本発明の電気泳動表示装置の第１の基板６は、前述したように第１の基板本体６ａ、表面層１０、表面層１０上に形成される電極１１ａ，１１ｂ、及び所望により第１の基板本体表面に形成される着色層８からなり、基板本体６ａもしくは着色層８と表面層１０間には空隙層９が形成されているものである。
この表面層１０の表面に形成される電極１１ａ，１１ｂは、蒸着などの手法で形成される透明膜をパターニングすることにより容易に形成することができる。また、表面層１０の所要箇所に形成される開口部１０ａは、レーザ加工によって形成可能である。さらに、表面層１０と基板本体６ａもしくは着色層８との間に形成される空隙層９は、溝形状として形成される場合には、基板本体６ａもしくは、表面層１０をレーザ加工することによって形成することができる。
また、この空隙層９が、基板本体６ａと表面層１０とで形成される間隙によって構成される場合には、基板本体６ａと表面層１０とを適宜厚さのスペーサを介して接着させることによって、形成することができる。さらに、空隙層９として、多孔質体を採用するには、基板本体６ａもしくは、表面層１０の表面に無電解メッキ法により多孔質の酸化アルミニウム層を設けることによって形成することもできるし、また、焼結多孔質セラミック板などの多孔質板状体を作製して張り合わせることによっても形成することができる。
また、着色層８は、顔料をバインダー及び溶剤に分散して形成した塗料をスピンコートなどの方法により塗装することによって形成することができる。これらの方法はいずれも慣用の手段を採用することができる。
【００３１】
また、第２の基板７は、基板本体７ａとその表面に形成される第３の電極１２からなり、この第３の電極１２も、上述の第１及び第２の電極と同様、透明電極膜をパターニングすることによって容易に作製可能である。
【００３２】
（マイクロカプセルの作製）
マイクロカプセル化技術としては、コアセルベーション法、界面重合法、ｉｎｓｉｔｕ重合法、液中硬化被膜法、有機溶液系からの相分離法、融解分散冷却法、気中懸濁法、スプレードライング法などが有り、表示媒体の用途、形態などに応じて適宜選択することが出来る。マイクロカプセルの被膜は親水性の特性を有するもので、ゼラチン−アラビアゴムの他に、メラニン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂等の縮合系ポリマー、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、メチルメタクリレート−ビニルアクリレート共重合体などの三次元架橋ビニルポリマーなどの熱硬化性樹脂などを適宜用いることが出来る。また、上記の熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂から選択される二種以上を用いて、マイクロカプセルを構成する多層の被膜を形成しても良い。この場合、マイクロカプセルの熱安定性を向上させる観点から、被膜の最外殻には熱硬化性樹脂を用いることが望ましい。
【００３３】
（マイクロカプセル層の形成）
本発明においては、第１の基板６及び第２の基板７で形成される間隙に電気泳動粒子２を内包したマイクロカプセル５を整列させるには、開口部１０ａを形成した表面層１０を有する第１の基板６表面に、マイクロカプセル５を分散させたバインダ樹脂溶液からなる塗布液を塗布し、マイクロカプセルを分散している溶剤が上記開口部１０ａから流出するように静置するか、もしくは上記開口部１０ａに連接している空隙層９から、ポンプ等の手段によって減圧するか、もしくは、マイクロカプセル５を分散した塗布液を塗布した第１の基板６の上面に第２の基板７を載置し、圧力を加えることによってマイクロカプセル分散液の溶剤を第１の基板の開口部１０ａから流出させ、その際の溶剤流出の圧力によって、マイクロカプセル５は、開口部１０ａの直上に整列配置される。
本発明においては、バインダ樹脂としては、水溶性ポリアミド樹脂のような水溶性樹脂を用いることが好ましく、また、バインダ樹脂を溶解する溶媒としては、水が好ましい。
【００３４】
（電気泳動表示装置の組み立て）
上記方法によって、マイクロカプセル５を整列配置した第１の基板６と、第２の基板７とは、接着剤などを用いて、相互に固着され、また、第１の電極１１ａ，第２の電極１１ｂ，及び第３の電極１２から、所要の配線を形成して、本発明の電気泳動表示装置を組み立てることができる。
【００３５】
【実施例】
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
図１に示す構造と同様の構造を有する電気泳動表示装置において、各部材の選択、形成、及び設定を以下のようにして行った。すなわち、第１及び第２の基板本体６ａ，７ａとして、厚み１ｍｍの透明なガラス板を用いた。以下のような方法で第１基板６を作製した。先ず厚み１ｍｍの透明なガラス上に、着色層８として硫酸バリウム、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどの微粉末をフッ素樹脂に混入したものをスピンコートにより厚さ約０．５μｍで形成した。次に、表面層１０として、感光性ガラスを用い、これに溝形状の空隙層９、及び開口部１０ａをパターニングにより形成した。空隙層９と、開口部１０ａは連結した構造となっている。さらに、着色層８が設けられた前記ガラス板とをＵＶ硬化樹脂により接合した。その上にＩＴＯを厚さ約０．５μｍで蒸着し第１及び第２の電極１１ａ、１１ｂを形成することで第１基板６を作製した。また第３の電極１２は第２の基板７上に透明ＩＴＯを厚さ約０．１μｍに蒸着して作製した。ここで表示装置の解像度を本実施例では、略３００ｄｐｉとし、第１及び第２の電極の中心間の距離を４０μｍ、マイクロカプセル粒径を４０μｍに設定した。前述のように、マイクロカプセルを縦２個、横２個に並べた大きさが１画素となっている。
【００３６】
マイクロカプセル５は、コアセルベーション法で作成した。まず、電気泳動粒子２として黒色樹脂トナー（粒径１μｍ）を、また絶縁性液体としてイソパラフィンを用い、両者を電気泳動粒子２の混合重量率が１０％になるように混合し、さらに分散安定性の向上のために微量の界面活性剤を添加し、分散液３を準備した。この場合、電気泳動粒子２は表面が正に帯電していた。次に１１重量部の該分散液３を、純水１００重量部、乳化剤２重量部と共にホモジナイザーで乳化した。この乳化した混合液を、４０℃の５％ゼラチン−アラビアゴム水溶液に滴下し、さらに攪拌しながら１０％酢酸を滴下し、ｐＨ３．５に調整した。その後、温度を５℃まで下げ、３７％ホルマリンを滴下し、さらに１０％ＮａＯＨ水溶液を滴下しｐＨ８．５に調整し、５０℃に昇温させ、膜を硬化させた。その後、純水で洗浄し、１μｍのフィルターでろ過し、親水性の特性を有する透明高分子被膜で包含された平均粒径４０μｍのマイクロカプセルを得た。
【００３７】
上述の方法で作成したマイクロカプセル５に水とバインダ樹脂として水溶性ポリアミドを混合してインク化し、マイクロカプセル５を分散した塗布液であるマイクロカプセルインクを作製した。そして、これを２次元に所定の開口を穿孔したスクリーン版を通して上記第１の基板６に印刷した。
【００３８】
図６に本発明の電気泳動表示装置の製造方法のマイクロカプセルインクの印刷工程の概念図を示す。この図６を用いて、本発明のマイクロカプセル層を形成する工程について説明する。すなわち、図６（１）に示すように、第１の基板６を用意し、マイクロカプセル層形成側表面に、マイクロカプセル５を分散させた塗布液であるマイクロカプセルインクを印刷により塗布する（図６（２））。その後、マイクロカプセル５を分散している液状成分、すなわちバインダ樹脂及び溶剤は、開口部１０ａを経由して空隙層９に流出する。その際に、マイクロカプセルインクを構成する液状成分が開口部を経由し空隙層９へ排出される際の流体圧力によってマイクロカプセル５は開口部１０ａへ誘引され、最終的にはマイクロカプセル５は開口部１０ａの中心に位置するようになる（図６（３））。次いで、第２の基板７が、マイクロカプセル塗布層上に覆設され、第２の基板の自重もしくは外部圧力によって第１の基板６側に圧接されると、マイクロカプセルインク中の残余の液状成分はさらに開口部１０ａから排出され、最終的にはマイクロカプセル５自体も変形して表示用の単体セルに適した形状となる（図６（５））。また、マイクロカプセル塗布液を形成していたバインダ樹脂は、これらのマイクロカプセル５及び第１の基板、第２の基板を接着する機能を果たすことになる。
マイクロカプセルは印刷時に所望の位置に配置することができない場合においても、マイクロカプセルインク中のマイクロカプセル以外の溶媒成分が開口部１０ａから空隙層９への移動することにともない、マイクロカプセルを開口部１０ａに誘引（吸引）させて、ピンポイント位置に精密に配置させる事ができた。
【００３９】
次に前述した、第３の電極１２が形成されている第２の基板７を熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等で、該第３の電極１２と該マイクロカプセル５が図２に示す位置になるように調整接着して電気泳動表示装置パネルを製作した。
【００４０】
（実施例２）
先の実施例１では、開口部および溝形状の空隙層を感光性ガラスにより形成していたが、空隙層は支持体と表面層とをスペーサで空間を保持した構造にして作製することができる。
図７に示す電気泳動表示装置において、各部材の選択、形成、及び設定を以下のようにして行った。第１及び第２の基板本体６ａ，７ａとして、厚み１ｍｍの透明なガラス板を用いた。以下のような方法で第１基板６を作製した。先ず図８に示すように、透明なガラス板上に、着色層８として実施例１と同様にして厚さ約０．５μｍの層を形成した。次に、感光性ガラスを用いて開口部１０ａを設けた表面層１０をパターニングにより形成した。その上にＩＴＯを厚さ約０．５μｍで蒸着し第１及び第２の電極１１ａ、１１ｂを形成した。さらに、着色層８が設けられた前記ガラス板とをスペーサー１３としてＵＶ硬化樹脂を厚みが均一になるようにポッティングして接合して第１基板６を作製した。また第３の電極１２は第２の基板７上に透明ＩＴＯを厚さ約０．１μｍに蒸着して作製した。
【００４１】
マイクロカプセル５は、前記実施の形態２と同様にコアセルベーション法で作成した。上述の方法で作成したマイクロカプセル５に水とバインダ樹脂として水溶性ポリアミドを混合してインク化し、２次元に所定の開口を穿孔したスクリーン版を通して上記第１の基板６に該マイクロカプセルインクを印刷した。
図９にマイクロカプセルインクの印刷工程の概念図を示す。マイクロカプセルは印刷時に所望の位置に配置することができない場合においても、マイクロカプセルインク中の溶媒成分が開口部１０ａから空隙層９への移動することにともない、マイクロカプセルを開口部１０ａに誘引（吸引）させて、ピンポイント位置に精密に配置させる事ができた。
次に前述した、第３の電極１２が形成されている第２の基板７を熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等で調整接着して電気泳動表示装置パネルを製作した。
【００４２】
（実施例３）
先の実施例１では、開口部および溝形状の空隙層を感光性ガラスにより形成していたが、多孔質材料を用いて形成する事ができる。
以下のような方法で第１基板６を作製した。先ず図１０に示すように、第１の基板本体６ａとして、厚み１ｍｍの透明なプラスチック基板を用いた。先ず透明なプラスチック基板上に、着色層８として実施例１と同様にして厚さ約０．５μｍの層を形成した。次に、多孔質材料として酸化アルミニウムを用いて無電解メッキ法により空隙層９を形成した。次にポリイミド樹脂をコートして表面層１０を形成した後、ＩＴＯを厚さ約０．５μｍで蒸着し第１及び第２の電極１１ａ、１１ｂを形成した。次に、開口部１０ａを金型成形により形成して第１基板６を作製した。
また第３の電極１２は、厚み１ｍｍの透明なプラスチック基板を用いた第２の基板７上に透明ＩＴＯを厚さ約０．１μｍに蒸着して作製した。
【００４３】
マイクロカプセル５は、前記実施の形態２と同様にコアセルベーション法で作成した。上述の方法で作成したマイクロカプセル５に水とバインダ樹脂として水溶性ポリアミドを混合してインク化し、２次元に所定の開口を穿孔したスクリーン版を通して上記第１の基板６に該マイクロカプセルインクを印刷する。
図１１にマイクロカプセルインクの印刷工程の概念図を示す。マイクロカプセルは印刷時に所望の位置に配置することができない場合においても、マイクロカプセルインク中の溶媒成分が開口部１０ａから空隙層９への移動することにともない、マイクロカプセルを開口部１０ａに誘引（吸引）させて、ピンポイント位置に精密に配置させる事ができた。
次に前述した、第３の電極１２が形成されている第２の基板７を熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等で調整接着して電気泳動表示装置パネルを製作した。
【００４４】
（実施例４）
図１２に示すように、上記実施例１と同様にして、第１の基板６を製作した。得られた第１の基板の外周に面している空隙部９の開口を封止し、その一部から吸引できるようにポンプに接続する吸引部１６を形成した。以下実施例１と同様にして、マイクロカプセル層を形成し、吸引しながら、マイクロカプセル５を整列配置した。以下、実施例１と同様にして、電気泳動表示装置パネルを作成した。
この装置において、マイクロカプセル５を配置するための時間を短縮することができた。また、その位置精度も改善された。
【００４５】
以上、本発明を実施例により説明したが、これらの実施例において説明した電気泳動表示装置は、マイクロカプセルを精度よく配置することができ、優れた解像度を有する表示装置を実現することができた。また、空隙層９に種々の異なる色相を有する着色液を注入することにより、優れた視覚効果を有する表示装置を実現した。
本発明はこれらの実施例において採用した各構成要件の機能を具備している限り種々の変更が可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した如く、第１の本発明である電気泳動表示装置によれば、簡単な構成で表示画面の背景色もしくは前景色を変更することができる表示装置を実現できる。
また、第２の本発明の電気泳動表示装置の製造方法では、単純マトリクス駆動で表示色を変化させることが出来るので、低コストな表示媒体を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気泳動表示装置の要部断面図。
【図２】本発明の電気泳動表示装置の平面構成図。
【図３】本発明の表示装置において電気泳動粒子の移動を説明する概念図。
【図４】本発明の電気泳動表示装置の上面概略図。
【図５】本発明の電気泳動表示装置の電極への電圧印加シーケンスを説明する図。
【図６】本発明の第１実施例である電気泳動表示装置の製造工程図。
【図７】本発明の第２実施例である電気泳動表示装置の要部断面図。
【図８】本発明の第２実施例である電気泳動表示装置の要部斜視図。
【図９】本発明の第２実施例である電気泳動表示装置の製造工程図。
【図１０】本発明の第３の実施例である電気泳動表示装置の要部断面図。
【図１１】本発明の第３の実施例である電気泳動表示装置の製造工程図。
【図１２】本発明の第４の実施例である電気泳動表示装置の要部断面図。
【図１３】本発明の開口部の形状を示す概略図。
【図１４】電気泳動表示装置の先行技術を説明するための要部断面図。
【図１５】従来の表示装置を説明するための要部断面図。
【符号の説明】
１・・・絶縁性液体
２・・・電気泳動粒子
３・・・分散液
４・・・殻
５・・・マイクロカプセル
６，７・・・第１及び第２の基板
８・・・着色層
９・・・空隙層
１１ａ，１１ｂ，１２・・・第１、第２及び第３の電極
１０・・・表面層
１０ａ・・・開口部
１３・・・スペーサ
１４−１，−２，−３，−４・・・電源回路
１５・・・電気配線
１６・・・吸引部
【図１】
0004177578.tif 000002
【図２】
0004177578.tif 000003
【図３】
0004177578.tif 000004
【図４】
0004177578.tif 000005
【図５】
0004177578.tif 000006
【図６】
0004177578.tif 000007
【図７】
0004177578.tif 000008
【図８】
0004177578.tif 000009
【図９】
0004177578.tif 000010
【図１０】
0004177578.tif 000011
【図１１】
0004177578.tif 000012
【図１２】
0004177578.tif 000013
【図１３】
0004177578.tif 000014
【図１４】
0004177578.tif 000015
【図１５】
0004177578.tif 000016