专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用了电泳的图像显示装置。
背景技术：
在日本专利申请特开2002-148664号公报中，记载了以下图像显示装置如图19所示那样，二维地排列已使着色带电粒子206分散于透光性液体207中的像素，通过由电场所控制的着色带电粒子的移动逐个像素地使反射率变化而进行图像显示。
在图19所示的现有的图像显示装置中，经由隔板203使着色带电粒子206分散于透光性液体207中，对施加给设置于第1基板201上的电极204和设置于第2基板202上的两个电极205间的电压进行调制，由此使着色带电粒子206移动，并逐个像素地切换着色带电粒子206的粒子色和第2基板202的背景色来进行图像显示。
上述现有的显示装置，为了改善在像素内使着色带电粒子206分散用的粒子色显示状态的特性，而在设置于第1基板201上的电极204和设置于第2基板202上的两个电极205上利用各电极的边缘部分的电场，经由第2基板202施加电压，所以动作电压变高了。
另外，在第2基板202上需要使着色带电粒子206分散用的倾斜壁面208，第2基板202就成为复杂的形状，其加工、制造变得复杂。
进而，设置于第2基板202上的控制用的两个电极205跨越于像素间，就有了因这两个电极205使得通过薄膜晶体管等对各像素进行有源矩阵驱动未必容易等等问题。
发明内容
本发明的目的就是解决这些问题，提供一种图像显示装置，其制造容易、并具有粒子色显示状态的特性较高的显示性能。
为此，本发明的技术方案提供一种解决了上述问题图像显示装置，在形成于透光性表面基板的第1电极组和形成了配置于该第1电极组对面的第2电极组的背面基板之间，封入作为电泳粒子的着色带电粒子和作为泳动介质的透光性液体；其中，构成第1电极组的各电极的宽度，至少在基板面的一个方向上比构成第2电极组的各电极的宽度窄，且对每个电极独立调制施加给第2电极组的电压由此通过使电泳粒子移动来显示图像就得以实现。
如以上所说明那样，根据本发明就能够达到以下所期望的目的，即实现制造容易、高亮度、高反射率、对比度高、且可高速进行驱动的图像显示装置。
图1是本发明的图像显示装置的顶面构造概略图。
图2是本发明的图像显示装置的显示原理的说明图。
图3是本发明的图像显示装置的截面构造概略图。
图4是本发明的图像显示装置的截面构造概略图。
图5是本发明的图像显示装置的截面构造概略图。
图6是本发明的图像显示装置的截面构造概略图。
图7是本发明的图像显示装置的截面构造概略图。
图8是本发明的图像显示装置的截面构造概略图。
图9是本发明的图像显示装置的顶面构造概略图。
图10是本发明的图像显示装置的顶面构造概略图。
图11是本发明的图像显示装置的顶面构造概略图。
图12是本发明的图像显示装置的顶面构造概略图。
图13是本发明的图像显示装置的像素构造概略图。
图14是本发明的图像显示装置的像素构造概略图。
图15是本发明的图像显示装置的像素构造概略图。
图16是本发明的图像显示装置的像素内电场状况图。
图17是本发明的图像显示装置的驱动电路的说明图。
图18是应用了本发明的图像显示装置的文集阅读器的概略图。
图19是现有技术的图像显示装置的构造概略图。
具体实施例方式
图1中示出本发明的图像显示装置的构造概略图。(a)是平面图，(b)是从截断线AA’观看基板的截面图。在透光性表面基板101的内表面上将电极104设置成条带状。另外，在背面基板102的内表面上，面对条带状电极104二维地配置形成像素的像素电极103和粒子移动部件105。在基板的截断线AA’的截面中，此条带状电极104比设置于基板102的电极103的宽度要窄。
然后，如图2所示那样，在透光性表面基板101和背面基板102之间充满作为泳动介质的透光性液体107和作为电泳粒子的着色带电粒子106，通过粒子移动部件105的作用，逐个像素地使透光性液体107中电泳粒子处的着色带电粒子106移动来调制反射率并显示图像。这里，若将条带状电极104设为恒定的电压，则在像素电极103上，通过粒子移动部件105的作用，与条带状电极104的电压相比切换成正电压或者负电压，使着色带电粒子106移动到条带状电极104或者像素电极103。
如图2(a)所示那样，若着色带电粒子106移动到条带状电极104，则像素的显示色呈现像素电极103或者背面基板102的颜色。这里，在像素电极103或者背面基板102在可见光全域中具有高反射率的情况下就显示白色。然后，如图2(b)所示那样，若着色带电粒子106移动到像素电极103上，则能够切换成该粒子色。例如，在着色带电粒子106在可见光全域中具有高吸收率的情况下，光就被吸收而显示黑色。
这样，在本发明中就可逐个像素地调制反射率并显示图像，另外，由于像素的构造简单故制造容易，能够容易地利用微细加工进行高精细化。
在本发明中，透光性液体是水、酒精、油类、石油类等的无色液体，着色带电粒子使用在所希望颜色的颜料上带电的粒子。例如，若使用黑色的着色带电粒子则获得可进行黑白显示的图像显示装置。另外，还能够获得呈现与着色带电粒子的吸收色相应颜色的图像显示装置。
另外，在本发明的图像显示装置中，若在像素电极103上使用反射可见光的导电性材料，则此部分就兼作反射板，而获得视差较少的适应高精细的显示装置。这里使用的反射可见光的导电性材料，能够单体或者复合使用Al、Ag、Cr、Mo、Au、Ni、Cu等的金属材料。另外，能够通过在此反射面上使其产生适当的凹凸来给予反射光漫射性。此漫射反射面，可通过其凹凸形状将反射光的漫射范围设定成所希望的范围，通过缩窄漫射范围而在适当的范围中获得高亮度的图像。
进而，在提高画面亮度的白色显示时为了获得接近纯白的反射色，将在反射面上吸收紫外光发出可见光的荧光增白剂涂敷在反射板上即可。荧光增白剂，能够使用二氨基苠、咪唑、咪唑酮、三唑、噻唑、噁唑、噁二唑、香豆素、羧基、噻唑、萘酰亚胺等作为单体以及复合材料来使用。
条带状电极104可使用导电性金属Al、Ag、Cr、Mo、Au、Ni、Cu等的任何一种。在此情况下，优选使条带状电极104与着色带电粒子的颜色相同，则能够改善此粒子覆盖在像素电极103上时的粒子色显示状态中的显示特性并提高对比度。例如，在粒子为黑色的情况下，预先在透光性表面基板101上形成了大致相同的平面形状的黑色薄膜后形成条带状电极104即可。
进而，条带状电极104优选使用ITO、IZO、SnO2等透光性导电材料，能够通过同样的效果提高对比度而不用形成与着色带电粒子相同颜色的薄膜。
作为粒子移动部件105，矩阵状地组合使用在硅基板上形成的晶体管或者在玻璃、塑料等基板上形成的薄膜晶体管即可。例如，如图17所示那样，可以矩阵状地组合用非晶硅、多晶硅等材料所形成的薄膜晶体管117，用驱动电路121、122驱动漏极线119、栅极线120，并控制像素单元118的粒子移动来显示图像。
在图2中，可以通过小球的分散、像素间支柱的形成等来维持透光性表面基板101和背面基板102的间隔。在图2所示的构造中，分散于透光性液体107中的着色带电粒子106在像素间流动，有时产生串扰或在画面内产生图像不均。为了对其进行抑制如图3所示那样在像素间设置隔壁108为好。
图3中的隔壁108的顶面构造，既可以如图9所示那样，逐个像素地设置格子状隔壁108来分割像素电极103，也可以如图10所示那样，设置条带状隔壁108来分割条带状电极104也是有效的。另外，虽然在图9、图10中以与像素间距相同的间距形成隔壁，但以像素间距的整数倍进行形成也是有效果的。另外，若将隔壁的颜色设为与粒子相同则粒子色显示状态的显示性能增高，对比度也提高。
进而，如图4所示那样，若使隔壁108的侧面具有导电性，与像素电极103进行共用则对比度和图像切换速度提高。通过粒子移动部件105的作用，来切换像素电极103的电压，从使着色带电粒子如图4(a)所示那样集中于条带状电极104而呈现背面基板102的颜色的背景色显示状态，向如图4(b)那样覆盖在像素电极103上的粒子色显示状态的切换就得以平滑地进行。
通过图16来说明关于此现象的电场计算结果，图16(a)就图2所示的构造，图16(b)就设置隔壁108但在其侧面没有导电性的图3的构造，分别表示在条带状电极104和像素电极103之间产生了电位差的情况下的像素内电场状况，曲线表示等电位线。在任一情况下从像素电极103的中心到端部等电位线都是朝向作为背面侧的内侧，表示在集中于条带状电极104的着色带电粒子向像素电极103移动时，未必能取得充分的电场扩散效果。
另一方面，如图16(c)中示出图4所示的在隔壁108的侧面附加了导电性构造的情况下的电场状况那样，从像素电极103的中心到端部等电位线朝向作为表面侧的外侧，则得到较大的扩散电场，带电粒子就充分地覆盖在像素电极103上。另外其移动时间也得以改善。从而，在粒子色显示状态改善对比度改善的同时可谋求图像切换速度的改善。
另外，在如图4(a)所示那样的背景色显示状态下，重要的是将着色带电粒子106高效地聚集在条带状电极104上，若着色带电粒子106从条带状电极104露出则背景被遮挡故对比度降低。
起因于此的对比度的降低，通过如图5所示那样，在透光性表面基板101和条带状电极104之间，在此基板101侧设置面内一样的透光性导电层109和在电极104侧设置作为电介质的绝缘层110，并将两者维持于相同电位来进行改善，着色带电粒子106高效地聚集在条带状电极104上，从此电极104的露出量减少，对比度提高。
图5所示的构造根据电场计算，如图16(d)所示那样，等电位线在条带状电极104的附近向作为表面侧的内部大量弯曲，与对应于图4的构造的图16(c)相比，就成为带电粒子聚集的电场构造。利用此电场弯曲来聚集带电粒子的效果，在绝缘层110的厚度为数百纳米以上时产生，若大于等于1μm则具有充分大的效果。
这样，即使面内一样的透光性导电层109和条带状电极104的间隔进一步变大也具有效果，故如图6所示那样，省略绝缘层110，使透光性表面基板101具有绝缘层110的功能，在透光性表面基板101的表面上设置面内一样的透光性导电层109也取得同样的效果。
此外，在图16(a)至16(d)中，平板状地形成电极103、104，在图16(e)至16(i)中示出，例如将连接电极103和粒子移动部件105的接触孔111相对电极104进行了配置的电场计算结果，在图16(k)中示出将电极103设为凸状的电场计算结果。
图16(e)与图16(d)同样，没有图16(k)所示的电极104上的等电位线间隔狭窄那样的电场不需要的弯曲，反射率也没有降低。另外，图16(f)是加大了图16(e)中的接触孔径的图，成为与图16(d)(e)同样的等电位线。
这样，就可望在电极104上较宽、在周围急剧地弯曲到上方的等电位线，并能够在电极104上凝结许多带电粒子，反射率提高。
图16(g)(h)，对应于图16(e)(f)，通过使电极103和电极104的单元间隙变窄，而成为所希望的等电位线。在图16(h)的情况下，在接触孔111内也产生电场，在此带电粒子不会积存。这样所希望的等电位线，在省略了透明电极109和绝缘层110的图16(i)(i)中也同样，特别是电极104上的等电位线间隔变得更宽。另外，希望单元间隙和接触孔的孔径为同等程度。
如图7所示那样，将用具有凹部的作为电介质的绝缘层110包围起来、设置于其凹部的条带状电极104和透明电极109设成同电位，故即便使双方在各像素中接触也可得到所希望的电场构造。在此情况下，如图11、图12所示的像素的平面构造那样，就可不用将条带状电极104设为条带状地，而是可以离散地设置于各像素的大致中心处。
从而，在背景色显示状态中用粒子色覆盖的部分则进一步变小，对比度就大幅提高。这里，用隔壁108所分割的离散电极104并不限于图11、图12那样的四角形状，也可以是圆形等形状。重要的是在面内形成于各像素的大致中心。
另外，若如图8所示那样，在条带状电极104上设置沟或者在离散电极104上设置孔，则能够将着色带电粒子聚集于沟内或者孔中进一步提高对比度。
在至此所述那样的图像显示装置中，为显示中间色调最好是利用面积灰度进行显示。
如图13(a)所示那样，通过将像素电极103A～D设为相对条带状电极104垂直进行了分割的构造就能够实现。在此情况下，通过在已分割的像素电极103A～D上独立地使着色带电粒子移动来进行面积灰度显示。
像素电极103A～D既可以以相等的宽度进行分割，也可以如图13(b)所示那样用不等的宽度进行分割。在此情况下，由于在各反射面上着色带电粒子移动情况下的减光量不同，故能够实现更多的灰度显示。例如，在对反射面进行4分割时，如图13(a)所示那样等宽度分割的情况下，各反射面的减光量为全部的1/4，故像素整体的减光量为0、1/4、1/2、3/4、1这样的5个等级的灰度显示。
另一方面，在图13(b)中，若设4个反射面的分割宽度为1∶2∶4(22)∶8(23)，则4个反射面的减光量就为1/15、2/15、4/15、8/15，由于是0、1/15…14/15、1故可进行16个等级的灰度显示为优选。这样，若用不等间隔宽度将反射面分割成N个就可进行2N的灰度显示。
如图14所示那样，为了使本发明的图像显示装置彩色化，在1个像素内设置显示红色、绿色、蓝色三色的显色部分115A～C即可。在此情况下，设着色带电粒子为黑色，使由背面基板或者像素电极组成的反射面在可见光全域中具有大致均等的反射率，对应各显色部分配置透过红色、绿色、蓝色的滤色片即可。另外，在不使用滤色片的情况下，也可以对应各显色部分使反射面反射红色、绿色、蓝色。
进而，在不用滤色片而使反射面在可见光全域中具有大致均等的反射率的情况下，设着色带电粒子为黑色，透光性液体对应各显色部分仅仅使红色、绿色、蓝色透光也能够实现。
另外，通过图15所示那样的3层的叠层构造也能够实现。在此情况下在3层电极103A～103C之中仅最下层的电极103A具有反射面，上面的2层电极103B、103C以及表面基板101使用透光性的材料。这里如果着色带电粒子106A、106B、106C分别使用仅吸收红色、绿色、蓝色的粒子，则通过3层粒子的移动就可进行全彩色的显示。
使用图5以及图10来说明有关本发明的图像显示装置的实施形态的一个优选实施例。
此图像显示装置，如图10所示那样，像素电极103对应每个像素以50μm的间隔二维地进行排列，像素间用条带状的隔壁108隔开，并形成有通过各像素的大致中央的条带状电极104。
图5中示出其截面。在透光性表面基板101上形成有由ITO透光性导电膜组成的透明电极109、由高2μm的有机高分子组成的绝缘层110、条带状电极104。
另一方面，在以二维排列形成了粒子移动部件105的背面基板102上形成高5μm的条带状的隔壁108，在其之上进一步用Al等高反射率的金属材料进行覆盖而形成像素电极103。当在隔壁108间用已分散着色带电粒子106的透光性液体107充满了以后，与表面基板101一体化并进行密封就得到图像显示装置。
此图像显示装置，将条带状电极104以及透明电极109维持于0V，通过粒子移动部件105的作用以±10V对像素电极103进行调制，由此如图5所示那样，分散于透光性液体107的着色带电粒子106进行移动，就可逐个像素地进行黑白显示。
这里，粒子移动部件105，例如，用非晶硅、多晶硅等材料形成，如图17所示那样使用薄膜晶体管117，矩阵状地进行组合并控制像素单元118的带电粒子的移动来显示图像。此薄膜晶体管117经由漏极线119、栅极线120通过驱动电路121、122来进行控制。
此图像显示装置中所用的着色带电粒子，例如，可使用在各种着色颜料等上通过诸多方法赋予了电荷的任何一种。例如，为了黑白显示，在透光性液体中使用分散了炭黑的黑色液体即可。
透光性液体可使用水、酒精、石油类等透明液体的任何一种。
在如此实施例那样每个像素通过隔壁进行隔开的情况下，阻止了因粒子的像素间的异动而造成的扰乱，因而是适合的。
另外，像素电极103，若使用铝、银、金等在可见光中具有高反射率的金属材料且兼有反射面，则更为优选。在此情况下，若作为在电极的表面使其产生细微的凹凸而给予了反射光漫射性的漫射反射面，则可通过其凹凸形状将反射光的漫射范围设定成所希望的范围，通过缩窄漫射范围而在适当的范围中获得高亮度的图像，因而是适合的。
使用图8以及图11来说明有关本发明的图像显示装置的实施形态的一个优选实施例。
此实施例的图像显示装置，如图11所示那样，二维地排列着由像素电极103和离散电极104组成的像素。与实施例1的情况不同，离散电极104逐个像素地形成，另外，各像素用隔壁108进行隔开。此图像显示装置，如图8所示那样，当在透光性表面基板101上形成了透明电极109、绝缘层110以后，并在绝缘层110上形成了贯通至透明电极109的孔以后，在此孔内二维地形成离散电极104。
此离散电极104和孔形状，并不限于如图11、图12所示那样为四角形状，也可以是圆形等形状。重要的是各离散电极104形成于各像素的大致中心。与实施例1同样，在背面基板102上以二维排列形成粒子移动部件105、隔壁108以及像素电极103，当在此背面基板102上充满了已分散着色带电粒子106的透光性液体107以后，与表面基板101一体化并进行密封就得到图像显示装置。
此图像显示装置，与实施例1的情况相比较由于通过隔壁108各像素在纵横进行划分故像素间的着色带电粒子106的扰乱较少。由于离散电极104的面积小故粒子聚集在较小的空间使白色显示状态的开口率增高，就得到高反射率高对比度的图像显示装置。
图18是将有关本发明的图像显示装置应用于文集阅读器的图，在主体130的显示框131内具备显示部132，在此显示部132中采用有关本发明的图像显示装置。图18(a)表示打开了此文集阅读器的情况，其尺寸例如宽度为204mm左右、长度为151mm左右。图18(b)是图18(a)的底面图，其厚度例如为3mm左右。图18(c)表示关闭了此文集阅读器的情况，其尺寸例如宽度为105mm左右、长度为151mm左右。图18(d)是图18(c)的底面图，其厚度例如为6mm左右。此外，主体130通过开闭轴133进行开闭，具备用手指左右操作进行翻页的页操作按钮134和用于功能操作的功能按钮135以及开关电源的电源按钮136。
权利要求
1.一种图像显示装置，在形成有第1电极组的第1基板和与第1基板面对配置且形成有第2电极组的第2基板之间封入电泳粒子和泳动介质，其特征在于构成第1电极组的各电极的宽度，至少在基板面的一个方向上比构成第2电极组的各电极的宽度窄，并且对每个电极独立调制施加给第2电极组的电压。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于上述第1电极组由透光性导电材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于上述第2电极组由高反射率导电材料构成。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于上述第2电极组具有凹凸形状。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的图像显示装置，其特征在于构成上述第1电极组的各电极由隔壁进行分割。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的图像显示装置，其特征在于构成上述第2电极组的各电极由隔壁进行分割。
7.根据权利要求5或6所述的图像显示装置，其特征在于上述隔壁的侧面具有导电性且与构成第2电极组的各电极相连接。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的图像显示装置，其特征在于在上述第1基板上，在以第1电极组为基准与第2电极组相反的一侧设置至少在基板面的一个方向上宽度比构成第1电极组的各电极宽且被设成与第1电极组同电位的第3电极或电极组。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于上述第1电极组逐个像素地与第3电极相连接。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的图像显示装置，其特征在于在上述第1基板上设置作为电介质的绝缘层，该绝缘层具有包围第1电极组的凹部。
全文摘要
由于使用了电泳粒子的现有的图像显示装置的反射率、对比度、图像切换速度未必充分，本发明提供一种图像显示装置，其中，构成第1电极组104的各电极的宽度在显示基板面内的一个方向上比构成第2电极组103的各电极的宽度窄，且对每个电极独立调制施加给第2电极组103的电压，使电泳粒子移动由此来显示图像。这样就能够实现制造容易、显示性能高的图像显示装置。
文档编号G09G3/34GK1577030SQ20041004760
公开日2005年2月9日 申请日期2004年5月26日 优先权日2003年7月14日
发明者大岛彻也, 金子浩规, 杉田辰哉 申请人:株式会社日立制作所, 株式会社日立显示器