JPH081032U - 電気泳動表示装置及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 背面照明が可能で、信頼性が高く制御容易な
表示装置を提供する。 【解決手段】 本考案は、電気泳動表示装置、特に、絶
縁材料によって互いに間隔をおいて配置され格子線と陰
極線との間の複数の交差点を含む電気泳動表示装置に関
する。これらの格子線及び陰極線は、平坦ガラス層とこ
の表面に堆積されたＩＴＯ又はこれに類似の金属の薄層
を含む陽極と関連する。このような陰極−格子構造と陽
極との間に挿入されて、陽極と比較的に同じ寸法の網状
電極構造体が存在する。顔料粒子伝搬をさらに制御する
ために、制御電圧がこの網状電極構造体及び陽極に印加
される。従来の陽極構成がこの網状電極構造体で置換さ
れる結果、背面照明によって最適に照明されることので
きる電気泳動表示装置が得られる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、一般に、電気泳動情報表示装置（ＥＰＤＩ、以下、電気泳動表示装 置）、特に、網状電極を採用する電気泳動表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

先行技術としては、電気泳動表示装置に関する多数の多様な特許及び論文があ る。このような電気泳動表示装置は、先行技術に広く記述及び開示されており、 基本的には、本願の譲受人、すなわち、米国、ニューヨーク州、ハンチングトン ・ステーション（Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ）、コピーテル社（Ｃ ｏｐｙｔｅｌ Ｉｎｃ．）が最近開発した電気泳動表示装置であり、この装置は 約２８ｃｍ×２２ｃｍの画像領域を有し、かつ個別の表示装置として又は他の表 示装置と組み合わせてのいずれにおいても使用されるように設計されている。同 社は、約５６ｃｍ×４３ｃｍ程の広さの画像領域を実現するために４つ位のこの ような表示装置を組み合わせる能力を有する。

【０００３】 このような表示装置上の情報は、局部的に又は遠隔からのいずれによっても変 更され、かつ１８０°近くの角度から観察可能である。このような表示装置は、 極めて高い解像度を有し、かつ対角線が約７ｃｍの画像領域無いで１６０，００ ０個以上の数の画素に適合することができる。このような表示装置に関して、参 考にされるのは、本願の譲受人コピーテル社に譲受された１９８７年４月７日発 行、米国特許第４，６５５，８９７号、考案の名称「電気泳動表示パネル及び関 連する方法（ＥＬＥＣＴＯＲＯＰＨＯＲＥＴＩＣ ＤＩＳＰＬＹ ＰＡＮＥ Ａ ＮＤ ＡＳＳＯＳＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤ）」、考案者、フランク・Ｊ・ディ サント（Ｆｒａｎｋ Ｊ．Ｄｉｓａｎｔｏ）及びデニス・Ａ・クリュソス（Ｄｅ ｎｉｓ Ａ．Ｋｒｕｓｏｓ）、である。

【０００４】 この米国特許において、Ｙ方向線を持つ格子を形成するために表面に配置され た複数の垂直導電線を有する平坦透明部材を含む電気泳動表示パネルが開示され ている。垂直線を持つ格子の頂上に複数の水平線が配置され、これらの水平線は 垂直線の上に配置され、これらの垂直線との交差点の各々において薄い絶縁層に よってこれらの垂直線から絶縁されている。これらの水平及び垂直線パターンか ら上方へ間隔をとって導電性プレートがある。導電性プレートとこれら水平、垂 直線、すなわち、Ｘ、Ｙ線との間の間隔は、帯電可能顔料粒子を含む電気泳動分 散媒体で満たされている。

【０００５】 電圧がこれらＸ、Ｙ線に印加されると、Ｘ線パターンとＹ線パターンとの間の 井戸またはくぼみ内に配置された顔料粒子が前記導体プレートに向けて移動させ られて、これらＸ、Ｙ線に印加されたバイアス電位に従って前記導電性プレート 上に堆積される。

【０００６】 前掲米国特許には、この表示パネルの動作に適合した電気泳動分散媒体並びに この表示パネルの製造技術が、記載されている。それゆえ、これによれば、この 表示パネルは、広い有効表示面を含むと共に、比較的薄く製造されることが可能 であり、かつ高解像度の能力を有し及び比較的低電力である。説明されたように 、前掲の米国特許及び他の資料は、このような表示パネルの製造、動作、及び解 像度に関する情報を含んでいる。

【０００７】 また、本願の譲受人コピーテル者に譲受された１９８８年９月２０日発行、米 国特許第４，７７２，８２０号、考案の名称「モノリシツク平坦パネル表示装置 （Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｐｐａｒ ａｔｕｓ）」、考案者、フランク・Ｊ・ディサント他、を参照されたい。この米 国特許は、電気泳動表示装置並びにこのような表示装置の製造及び運転方法を示 している。

【０００８】 また、本願の譲受人コピーテル社に譲受された米国特許第４，７４２，３４５ 号、考案の名称「電気泳動表示パネル装置及びその方法（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｐｈ ｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）」、考案者、フランク・Ｊ・ディサント他、を参照されたい 。この米国特許は、改善された整列、コントラスト特性及び構造を持つこのよう な表示装置、並びにこのような表示装置の整列及び動作方法を示している。

【０００９】 また、本願の譲受人コピーテル社に譲受された米国特許第４，７４６，９１７ 号、考案の名称「表示と無表示モードとの間で電気泳動表示装置を動作する方法 及び装置（Ｍｅｔｈｏｄｓ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｏｐｅｒａ ｔｉｎｇ Ａｎ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌｙ Ｂｅｔｗ ｅｅｎ Ａ Ｄｉｓｐｌｙ Ａｎｄ Ａ Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｌｙ Ｍｏｒｄｅ） 」、考案者、フランク・Ｊ・ディサント他、を参照されたい。この米国特許は、 表示と無表示モードとの間でこのような表示装置を動作する電源回路を示し、か つ説明している。

【００１０】 先行技術から次のことが確かに云える、すなわち、電気泳動表示装置は徹底的 に調査研究されており、基本的には、一層信頼性の高い動作を生じること、及び この表示装置内を伝搬する画像発生顔料粒子のより充分な制御を行うことが一貫 した目的である、と云うことである。

【００１１】 電気泳動作用は、電気泳動粒子の分散媒体を含む作業流体に関連する。これら の粒子は、不透明誘電体材料または顔料から製造され、この材料又は顔料の粒子 が着色非導電性懸垂媒体内に懸垂されている。これらの粒子は、好適には、懸垂 媒体を通して一様に分布され、これらの粒子と懸垂媒体との間のコントラストが われわれに画像の定式化を可能とさせる機構である。

【００１２】 複合材料が電界の作用を受け、これらの粒子は陰極又は陽極のいずれかの方向 へ電気泳動的に運動させられる。これらの粒子は、それぞれの電極構成上へ堆積 させられて、これによってその構成に粒子の色を帯びさせ、この色は、利用され る顔料に従って、例えば、灰色、白色、又はその他の色である。それゆえ、確か に云えるように、選択的にこれら粒子を運動させることによって、帯電表面に対 するこれら粒子の移動及び方向に基づいて画像を生成することができる。説明さ れたように、この作用は、例えば、上述の先行技術及びこのような先行技術に関 して挙げられた多くの参考文献によって確証されているように、周知である。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

直ちに理解されるように、全てのこのような表示装置においては信頼性のある 表示を生じること並びにこれらの粒子の一様なかつ敏速な運動を生じることが、 主要な目的である。先行技術の表示装置においては、これらの粒子を高速で運動 させようとすると、及び一様な画像が表示されるようにこれらの粒子をさらに制 御しようとすると、極めて困難を経験した。平坦電極である陽極が全体的に透明 でなく、基本的に半透明であると云う事実に起因して、このような表示装置を背 面照明する照明を利用することは、さらに、困難であった、それゆえ、先行技術 の表示装置を背面照明しようとするいかなる企図も実現させるには困難であった 。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案の目的は、顔料粒子のより充分な制御を行い、したがって、先行技術の 表示装置よりも一層高い信頼性のかつ容易に制御される表示を提供する網状電極 構造体を設けることにある。

【００１５】 本考案のさらに目的は、この表示の背面照明を可能とし、それゆえ先行技術の 問題点の多くを克服するメッシュ電極を有する電気泳動表示装置を提供すること にある。

【００１６】 本考案は、複数の垂直方向線の格子とこれらの垂直方向線に交差しかつこれら 線から絶縁される複数の水平方向線の格子及び陰極とを含むＸＹマトリックス組 立体を有し、このマトリックス組立体から間隔をとって配置された陽極を備え、 かつこの陽極とこのマトリックス組立体との間に配置された電気泳動分散媒体と を備える型式の電気泳動表示装置において、このマトリックス組立体とこの陽極 との間に網状電極構造体が配置されていることを特徴とする。

【００１７】

【実施例】

図１を参照すると、典型的な電気泳動表示装置１０が示されている。

【００１８】 図１の電気泳動表示装置１０は、暗色染料溶液内に懸垂された明色顔料粒子を 含む電気泳動溶液、すなわち、媒体２０で満たされている。このような溶液及び 技術の例としては、前掲の米国特許第４，６５５，８９７号が参考にされる。

【００１９】 図１から判るように、表示装置１０は、前面ガラスシート、すなわち、観察面 ２１を含む。観察者の眼１５は、前面ガラスシート２１を経由して表示装置１０ の前面を観察するように示されている。適当なエッチング技術によって、ガラス シート２１上に、列２３と行２５が配置されている。行２５は、インジュウム− スズ−酸化物（以下、ＩＴＯ）の極めて薄い層から作られており、他方、列２３ はアルミニウムの薄層から作られている。これらの行と列のパターンは、極薄層 内に施されており、基本的にＸＹマトリックスを構成する。このＩＴＯ層は、比 較的薄く、厚さ約３００Åである。いかなる場合においても、格子、すなわち、 列２３、及び陰極、すなわち、行２５は、互いに間隔をとり、かつ絶縁層２２に よって互いに絶縁されている。

【００２０】 これらの格子及び陰極は、行及び列なる用語において特定されているけれども 、これらの用語は、望むならば、交換してもよい。いかなる場合においても、こ れらの格子及び陰極の交差点の各々は、顔料の井戸２４に関連する。井戸２４は 、空洞、すなわち、分散媒体２０内の電気泳動溶液を含む。列２３と行２５は、 背面電極、すなわち、陽極２６から分離されており、陽極２６もまた背面ガラス シート２７上に形成されかつＩＴＯの薄層で構成されている。陽極２６は、基本 的には、前掲の参考特許の多くに見られるように、ガラスシート上に堆積された ＩＴＯの極めて薄い層である。スペーサ３２及び３３は、様々な方法で実現され 、かつ基本的に表示セル又はパネル状の表示装置１０を機械的に分離するように 働く。

【００２１】 格子−陰極構成２３，２５と陽極２６との間に配置されて、網状電極構造体３ ０が示されている。メッシュ電極３０は、網状またはスクリーン状構成を生じる ために表面に複数の開口を有するステンレス鋼の薄いシートから製造される。表 示装置１０のこれらの電極は、電源５０によってバイアスされる。電源５０は、 前掲の米国特許第４，７４６，９１７号に示されているものと類似の動作をする 。説明されたように、陽極２６は、ＩＴＯの薄層であって、半透明または高反射 性である。網状電極構造体３０は、複数の開口を有し、かつその網状構成に起因 してこれらの開口を経由して光を通過可能とする。上に説明された形態は、網状 電極構造体３０を備える陽極２６を採用している。この形態は、陽極２６に印加 される電位に対する網状電極構造体３０に印加される電位の多様な比に因って、 顔料粒子の一層充分な制御を可能にする。

【００２２】 強調動作する電気泳動表示装置１０の極めて重要な特徴は、さらに、この表示 装置の背面照明を可能とするこである。図１に見られるように、観察者の眼１５ が表示装置１０の前面にあり、他方、光源４０が表示装置１０の後方に示されて いる。光源４０が点灯されるならば、光源４０がこの表示装置１０のコントラス トを増大する傾向がある事実に起因して、陰極表面に配置されている前記行と列 のパターンが際立ってくるであろう。前記電気泳動溶液が光源４０で以て照明さ れるので、したがって、コントラストを増大して、表示パネル１０を一層鮮明に することができる。

【００２３】 理解されるように、図１の表示装置１０は、網状電極構造体３０及び陽極２６ の両方を含んでいる事実に基づき、ある顔料粒子は網状電極構造体３０上で停止 し、またある顔料粒子は移動を続けてこの陽極で停止する。したがって、後方か らの照明光の量は、ある程度減衰させられる。これを回避するために、この薄層 平坦陽極を基本的に除去した表示装置が構成されている。それゆえ、この表示装 置の形態は、次の通りである。層２６及び層２７は、共にガラス又はガラスの単 一シートであり、網状電極構造体３０はこのガラスシート上に堆積されるか又は 図１に示されたように配置され、このようにして、平坦陽極を全面的に除去する が、しかし、この陽極に対して網状電極構造体３０を代入する。全ての顔料粒子 が網状電極構造体３０で停止するから、遙かに多くの背面照明光がこの網状電極 構造体３０を経由することによりこの表示装置を通過する。

【００２４】 図１に示されるように、この形態は、前掲の参考特許の多くによって教示され ている方法を使用して、簡単に構成される。例えば、ガラス層２７上に堆積され ているＩＴＯ層２６の頂面上に絶縁材料層が、まず、被覆される。金属層が、次 いで、この絶縁層上に被覆される。この金属層は、ホトリソグラフィ技術によっ てパターン化されて、メッシュパターンを形成する。この絶縁層は、次いで、プ ラズマエッチングされて、井戸又は開口を形成し、これらの井戸または開口は、 したがって、網状電極構造体と陽極との間を連絡し、この網状電極構造体は図１ に示されるように絶縁層４１によってこの陽極から絶縁される。

【００２５】 図１の表示装置を動作させるために、説明されたように及び前掲参考特許に示 されているように、正規の格子電圧及び陰極電圧が採用される。網状電極構造体 又は網状陽極上に採用される電圧は、例えば、＋ＨＶとして指示される比較的高 電圧であり、この高電圧はこの表示装置の保持及び書込みモード中に印加される 。陽極２６は、＋ＨＶ−ΔＶなる電圧に接続される。電圧ΔＶは、５ボルトと電 圧＋ＨＶより１０％低い電圧との間であるように選択される。したがって、網状 電極構造体３０は、陽極２６に対して正であり、それゆえ、顔料粒子はこの網状 電極上で停止して、背面照明光源４０からの最大光量の照明を可能とする。もし 陽極２６が完全に除去されるならば、網状電極構造体３０は、当業者に明白であ るように上述の方法によってガラスシート２７上に直接に堆積される。このよう にして、最大光量がこの網状電極構造体に形成された開口を通して通過する。

【００２６】 この表示装置の動作中、電気泳動溶液内に含まれる顔料粒子は、前記行と列と の間に形成された井戸を満たすために、前記観察面、すなわち、前面ガラスシー ト２１に向けて移動させられる。いったん、井戸２４のような井戸が満たされる と、これら行、列上、及び陽極の電圧は、これらの井戸が満たされたままに維持 され、しかし背面カバー、すなわち、背面ガラスシート２７と列との間の間隔内 の顔料粒子がこの網状電極構造体３０及び陽極２６へ掃引されるように、設定さ れる。観察側の前面ガラスシート２１は、井戸２４内の顔料の色になる。

【００２７】 電圧を選択的にこれらの行と列に印加することによって、（選択された行と列 との交差点における）個々の井戸２４内の顔料粒子は、強制的に井戸２４から追 い出されて、染料溶液を露出し、その結果、これらの交差点（画素）を暗色にす る。井戸２４からの顔料粒子の除去は、瞬間的ではなく、この表示装置の寸法、 この作業流体の成分、及び様々な印加電圧に従いある時間期間を必要とする。網 状電極構造体３０の使用は、このように追加されたこの網状電極構造体３０によ って増大された電界に起因して顔料粒子を一層敏速に推進し、それゆえ、一層敏 速に顔料粒子を井戸２４から除去するように作用する。このことは、この網状電 極構造体内の開口が電界を強化するので、なおまた、網状電極構造体３０に起因 することになる。

【００２８】 図２を参照すると、図１による電気泳動表示装置１０の拡大分解斜視図が示さ れている。

【００２９】 図２に見られるように、各井戸２４は、列２３がＩＴＯ層の行２５から絶縁材 料によって分離されている両者の交差点に設けられている。井戸２４はＩＴＯ層 上のＸＹ交差点で表示される１つの画素を形成する。

【００３０】

【考案の効果】

顔料粒子は、もとより、陰極と陽極との間を走行する。図２に示されているよ うに、陽極が網状電極構造体３０であるか又は上述のようにガラス層上に直接に 形成された個別のメッシュ構造であるか、若しくは、説明されたようにステンレ ス鋼製の網状電極構造体３０が陽極と陰極構成との間に挿入される。図２に見ら れるように、網状電極構造体３０は、例えば、円形孔である複数の開口３１，３ ２を含む。直ちに理解されるように、この網状電極構造体は、四角形、正方形、 三角形等、等のような他のどのような形の開口も含むことができる。基本的に、 開口３１，３２は、極めて小さい。この網状電極構造体は、多くの出所から入手 可能の焼入れステンレス鋼製の網状電極構造体である。その各開口は、直径０． ２５から０．７６ｍｍの範囲でありかつこれらの開口の間隔は同様の寸法、すな わち、０．２５から０．７６ｍｍである。好適には、開口３１，３２は、直径約 ０．３８ｍｍでありかつ開口間の間隔は約０．３８から０．５１ｍｍである。そ れゆえ、確かに云えるのは、極めて多数の開口に起因して及び開口間の間隔に起 因して、焼入れステンレス鋼製のシートは全体的に網状構成を呈し、この構成は 一体形成でありかつ高度に導電性である、と云うことである。それゆえ、同一の 網状電極構造体が、陽極として又は顔料粒子の制御を援助する中間電極として働 く。

【００３１】 図１から、また、確かに云えるのは、この網状電極構造体が極めて透明である ことに起因して、追加のＩＴＯ被覆陽極２６が採用されない限り光源４０からの 光を直接この網状電極構造体を通すことができる、と云うことである。上述の網 状電極構造体は、先行技術の有する動作特性より優れた動作特性を有する電気泳 動表示装置を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による電気泳動表示装置の部分平面図。

【図２】本考案のいくつかの特徴を示す電気泳動表示装
置の分解斜視図。

【符号の説明】

１０ 電気泳動表示装置 ２０ 分散媒体 ２１ 前面ガラスシート ２２ 絶縁層 ２３ 列（格子） ２４ 井戸 ２５ 行（陰極） ２６ 陽極 ２７ 背面ガラスシート ３０ 網状電極構造体 ３１，３２ 開口 ３２，３３ スペーサ ４０ 光源 ４１ 絶縁層 ５０ 電源

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の垂直方向線の格子と該垂直方向線
   に交差しかつ該垂直方向線から絶縁される複数の水平方
   向線の格子と陰極とを含むＸＹマトリックス組立体を有
   し、かつ前記マトリックス組立体から間隔をとって配置
   された陽極を備え、かつ前記陽極と前記マトリックス組
   立体との間に配置された電気泳動分散媒体とを備える型
   式の電気泳動表示装置であって、前記マトリックス組立
   体と前記陽極との間に配置され、かつ前記陽極、前記格
   子の線路、及び前記陰極の線路のいずれの電位より高い
   正電位に常時バイアスされるようにされた網状電極構造
   体を含むことを特徴とする気泳動表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気泳動表示装置におい
   て、前記網状電極構造体は前記表示装置の前記陽極と置
   き換ることを特徴とする電気泳動表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電気泳動表示装置におい
   て、前記陽極はインジウム−スズ−酸化物（ＩＴＯ）の
   薄層を含み、前記網状電極構造体は前記陽極と前記マト
   リックス組立体との間に配置されかつ電気泳動粒子を制
   御するためにさらにバイアスをかけられるとき動作する
   ことを特徴とする電気泳動表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電気泳動表示装置におい
   て、前記網状電極構造体はメッシュ構造を形成するため
   に表面に複数の開口を有する導電材料の平坦シートでな
   ることを特徴とする電気泳動表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電気泳動表示装置であっ
   て、前記電気泳動表示装置を照明するために前記陽極を
   通して前記マトリックス組立体に光を通過させるように
   前記陽極に付近に配置される光源を、さらに、含むこと
   を特徴とする