(57)【要約】【課題】電気泳動装置の多階調化を達成すること。【解決手段】複数の画素を有し、前記複数の画素の各々が、第１電極(111)と、第２電極(110)と、前記第１電極と前記第２電極間との所定の電位差によって駆動される電気泳動層(112)と、第１スイッチング素子(103)と、前記第１スイッチング素子と前記第１電極との間に接続された第２スイッチング素子(152)と、一方端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間に接続された容量素子(104)と、を有し、前記第１スイッチング素子を導通状態にすることにより前記容量素子への電圧の印加を制御し、前記第２スイッチング素子を非導通状態にすることにより前記第２スイッチング素子の前記第１電極へのリーク電流により生じる電圧を前記第１電極に印加することを制御する、電気泳動装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、前記複数の画素の各々が、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極間との所定の電位差によって駆動される電気泳動層と、
第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と前記第１電極との間に接続された第２スイッチング素子と、
一方端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間に接続された容量素子と、
を有し、
前記第１スイッチング素子を導通状態にすることにより前記容量素子への電圧の印加を制御し、
前記第２スイッチング素子を非導通状態にすることにより前記第２スイッチング素子の前記第１電極へのリーク電流により生じる電圧を前記第１電極に印加することを制御する、
電気泳動装置。
【請求項２】
前記第１スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子とは、同時に導通状態となる所定の期間を有する、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項３】
前記所定の期間を経過後、前記第２スイッチング素子が非導通状態となる、請求項２に記載の電気泳動装置。
【請求項４】
前記所定の期間は、可変に設定することができる、請求項２または３のいずれか一項に記載の電気泳動装置。
【請求項５】
電気泳動装置の駆動方法であって、
前記電気泳動装置は、
駆動手段と、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気泳動層と、
前記駆動手段に接続された第１スイッチング素子と、
前記駆動手段に接続され、前記第１スイッチング素子と前記第１電極との間に設けられた第２スイッチング素子と、
一方端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間に接続された容量素子と、
を有し、
前記駆動手段が、前記第１スイッチング素子を導通状態にすることにより前記容量素子への電圧の印加を制御し、
前記駆動手段が、前記第２スイッチング素子を非導通状態にすることにより前記第２スイッチング素子の前記第１電極へのリーク電流により生じる電圧を前記第１電極に印加することを制御する、
電気泳動装置の駆動方法。
【請求項６】
前記駆動手段は、所定の期間、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とが同時に導通状態となるように制御する、請求項５に記載の電気泳動装置の駆動方法。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記所定の期間を経過後、前記第２スイッチング素子が非導通状態となるように制御する、請求項６に記載の電気泳動装置の駆動方法。
【請求項８】
前記駆動手段は、前記所定の期間を変更することができる、請求項６または７のいずれか一項に記載の電気泳動装置の駆動方法。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気泳動装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動粒子を含有する分散系を備える電気泳動装置とその駆動方法並びに当該電気泳動装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動現象を利用した電気泳動装置が知られており、非発光型の表示装置としての応用が期待されている。しかし、電気泳動装置は階調表現性に乏しく、多階調化表示を実現し得る技術が求められている。
【０００３】
一般的な電気泳動素子は、明確な駆動電圧閾値を持たない。このため、電気泳動素子を用いた表示装置を駆動させるには、十分なコントラストが得られる電圧を用いたデジタル駆動が好適である。しかし、電圧のオン／オフのみを用いたデジタル駆動において中間階調を表示することは困難である。デジタル駆動において中間階調表示を実現する従来技術としては、例えば特開２００６−２４３３６４号公報（特許文献１）に記載された面積階調法が知られている。しかし、面積階調法を用いて多階調表示を実現するには、制御したい階調数をｍとすると１画素当たりに（ｍ−１）個の副画素が必要である。しかし、表示装置の高精細化が求められる中、１画素当たりの副画素数を増加させるには限界がある。このため、多階調表示を実現し得る他の技術を開発することも望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４３３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明に係る具体的態様は、電気泳動装置の多階調化を達成することが可能な技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様の電気泳動装置は、複数の画素を有し、前記複数の画素の各々が、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極間との所定の電位差によって駆動される電気泳動層と、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第１電極との間に接続された第２スイッチング素子と、一方端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間に接続された容量素子と、を有し、前記第１スイッチング素子を導通状態にすることにより前記容量素子への電圧の印加を制御し、前記第２スイッチング素子を非導通状態にすることにより前記第２スイッチング素子の前記第１電極へのリーク電流により生じる電圧を前記第１電極に印加することを制御する、電気泳動装置である。ここで「リーク電流（漏れ電流）」とは、スイッチング素子を非導通状態に制御している状態においてそのスイッチング素子を流れる微弱な電流をいう（以下同様）。
【０００７】
本発明に係る電気泳動装置によれば、容量素子に書き込まれた電圧によって第２スイッチング素子にリーク電流を生じさせて、このリーク電流により生じる電圧を利用して電気泳動素子へ電圧書き込みを行うことができる。それにより、電気泳動素子を外部から視認して得られる階調にごくわずかな変化を生じさせ、極薄い中間階調表示を得ることができる。このような本発明を用いることにより、階調制御の幅をより拡げることが可能となる。
【０００８】
好ましくは、前記第１スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子とは、同時に導通状態となる所定の期間を有する。上記の所定の期間を経過後、例えば前記第２スイッチング素子が非導通状態となる。また、上記の所定の期間は、可変に設定することができる。
【０００９】
所定の期間の長さに応じて、電気泳動層における各電気泳動粒子の分布の変化に差を生じさせることで、電気泳動素子を外部から視認した際の階調を多段階に制御することができる。
【００１０】
本発明に係る一態様の電気泳動装置の駆動方法は、駆動手段と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の電気泳動層と、前記駆動手段に接続された第１スイッチング素子と、前記駆動手段に接続され、前記第１スイッチング素子と前記第１電極との間に設けられた第２スイッチング素子と、一方端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間に接続された容量素子と、を有する電気泳動装置の駆動方法であって、前記駆動手段が、前記第１スイッチング素子を導通状態にすることにより前記容量素子への電圧の印加を制御し、前記駆動手段が、前記第２スイッチング素子を非導通状態にすることにより前記第２スイッチング素子の前記第１電極へのリーク電流により生じる電圧を前記第１電極に印加することを制御する、電気泳動装置の駆動方法である。
【００１１】
本発明に係る電気泳動装置の駆動方法によれば、容量素子に書き込まれた電圧によって第２スイッチング素子にリーク電流を生じさせて、このリーク電流により生じる電圧を利用して電気泳動素子へ電圧書き込みを行うことができる。それにより、電気泳動素子を外部から視認して得られる階調にごくわずかな変化を生じさせ、極薄い中間階調表示を得ることができる。このような本発明を用いることにより、階調制御の幅をより拡げることが可能となる。
【００１２】
好ましくは、前記駆動手段は、所定の期間、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とが同時に導通状態となるように制御する。更に好ましくは、前記駆動手段は、前記所定の期間を経過後、前記第２スイッチング素子が非導通状態となるように制御する。また、前記駆動手段は、前記所定の期間を変更することができる。
【００１３】
所定の期間の長さに応じて、電気泳動層における各電気泳動粒子の分布の変化に差を生じさせることで、電気泳動素子を外部から視認した際の階調を多段階に制御することができる。
【００１４】
また、本発明に係る電子機器は、上述した電気泳動装置を備える。ここで、「電子機器」は、電気泳動材料による表示を利用する表示部を備えるあらゆる機器を含むもので、ディスプレイ装置、テレビジョン装置、電子ペーパー、時計、電卓、携帯電話、携帯情報端末等を含む。また、「機器」という概念からはずれるもの、例えば可撓性のある紙状／フィルム状の物体、これら物体が貼り付けられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明するのは本発明を適用した実施形態の１つに過ぎず、本発明の適用範囲は以下の実施形態にのみ限定されるものではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電気泳動装置の構成を模式的に示す回路図である。本実施形態における電気泳動装置は、マトリクス状に配置された複数の画素部１００を有する。各画素部１００に含まれる電気泳動素子１０５の状態を制御することにより、各画素部１００における外部光の反射率（換言すれば階調）を多段階に制御することができる。これにより、外部から視認できる画像が形成される。図１に基づいて電気泳動装置の構成について更に説明する。本実施形態に係る電気泳動装置は、複数の走査線１０１と、これらの走査線１０１と交差して配置された複数のデータ線１０２と、これらの走査線１０１及びデータ線１０２の各交点に対応付けてそれぞれ配置された画素部１００と、各走査線１０１を介して各画素部１００と接続された走査線ドライバ（走査線駆動回路）１３０と、各データ線１０２を介して各画素部１００と接続されたデータドライバ（データ線駆動回路）１４０と、各消去線１５１を介して各画素部１００と接続された消去線ドライバ１５０と、を備える。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係る画素部１００の構成を示す回路図である。各画素部１００は、それぞれトランジスタ（第１スイッチング素子）１０３、容量素子１０４、電気泳動素子１０５、消去トランジスタ（第２スイッチング素子）１５２を含んで構成されている。トランジスタ１０３は、ゲートに接続された走査線１０１を通じて走査線ドライバ１３０から走査信号の供給を受け、ソースに接続されたデータ線１０２を通じてデータドライバからデータ信号の供給を受ける。容量素子１０４は、一方端子がトランジスタ１０３のドレインと接続され、他方端子が容量線１０６に接続されている。消去トランジスタ１５２は、トランジスタ１０３のドレインと電気泳動素子１０５の画素電極１１１との間に設けられている。この消去トランジスタ１５２は、ゲートに接続された消去線１５１を通じて消去線ドライバ１５０から消去信号の供給を受けて、トランジスタ１０３のドレインと電気泳動素子１０５の画素電極１１１との間を導通状態（トランジスタ；オン）又は非導通状態（トランジスタ；オフ）にする。
【００１８】
電気泳動素子１０５は、共通電極１１０と、画素電極１１１と、共通電極１１０及び画素電極１１１の間に設けられた電気泳動層１１２と、を備える。一方端子としての画素電極（第１電極）１１１がトランジスタ１０３のドレインと接続され、他方端子としての共通電極（第２電極）１１０は図示しない電源回路と接続されている。なお、本実施形態では共通電極１１０と上述した容量線１０６には同電位が与えられる。共通電極１１０は、各画素部１００に対応する各電気泳動素子１０５に渡って形成されており、これらの間で共有される。電気泳動層１１２は、多数の黒色粒子（第１粒子）及び白色粒子（第２粒子）を含有する。本実施形態においては、黒色粒子がプラス（正）に帯電し、白色粒子がマイナス（負）に帯電している。なお、図示の例ではマイクロカプセル型の電気泳動層が示されているが、電気泳動層の実施態様はこれに限定されない。
【００１９】
図３は、第１の実施形態に係る電気泳動装置の断面構造を模式的に示した断面図である。本実施形態の電気泳動装置において、共通電極１１０および各画素電極１１１はそれぞれ基板上に設けられており、当該基板の相互間に電気泳動層１１２が設けられている。また、本実施形態においては、共通電極１１０の側から視認し得るよう画像形成が行われるものとする。共通電極１１０に対して画素電極１１１が相対的に高い電位となるような電圧を印加すると黒表示となり、共通電極１１０に対して画素電極１１１が相対的に低い電位となるような電圧を印加すると白表示となる。本実施形態では、各画素電極１１１には、高電位（ＨＩ；例えば＋３０Ｖ）または低電位（ＬＯ；例えば０Ｖ）のいずれかが印加され、共通電極１１０には高電位と低電位の中間電位１／２（ＨＩ＋ＬＯ）が印加される。なお、電気泳動層１１２の分散媒や電気泳動粒子などについては、公知技術（例えば特開２００７−２１３０１４号公報参照）を採用して実現可能である。なお、各粒子の色調をどのようにするかは任意であり、本実施形態における黒色と白色の組み合わせは一例に過ぎない。また、少なくとも１種類の電気泳動粒子が含まれていればよい。
【００２０】
図４は、第１の実施形態に係る電気泳動装置の駆動方法を示す波形図である。図示のように本実施形態において、ある行の画素は１スキャン期間（所定期間）ごとに電圧書き込みが行われる。このとき、電気泳動素子に対する電圧印加を開始した後の任意のタイミングで消去トランジスタ１５２を非導通状態（オフ状態）とすることにより、非常に短い電圧印加時間ｔを得ることができる。具体的には、まず、図４（Ａ）に示すように、走査線１０１を介して供給される走査信号の電位（走査線電圧）を高レベルとすることによってトランジスタ１０３を導通状態（オン状態）とする。そして、データ線１０２を介してデータ信号を供給することにより、容量素子１０４に所望の電圧を書き込む。また、図４（Ｂ）に示すように、消去線１５１を介して供給される消去信号の電位（消去線電圧）を高レベルとすることによって消去トランジスタ１５２を導通状態とする。それにより、容量素子１０４から画素電極１１１を通じて電気泳動素子１０５への電圧書き込みが行われる。その後、図４（Ｂ）に示すように、全走査線１０１のスキャンが完了する前の任意のタイミング、換言すれば、実現したい階調に応じて可変に設定される電圧印加時間（所定の期間）ｔが経過した時点で消去線電圧を低レベルとすることによって消去トランジスタ１５２を非導通状態とする。それにより、容量素子１０４から画素電極１１１への電圧印加が遮断される。
【００２１】
図５は、電圧印加時間ｔと電気泳動装置の共通電極側における反射率変化との関係を定性的に示した図である。電圧印加時間ｔの長さに応じて、電気泳動素子１０５の電気泳動層１１２における各電気泳動粒子の分布の変化に差が生じる。それにより、図５において黒点で示すように、共通電極１１０側から視認された際の階調を多段階に制御することができる。また、本実施形態では、電圧印加時間ｔの長さを０に設定して消去トランジスタ１５２を非導通状態のままで維持する場合もある。この場合には、容量素子１０４に書き込まれた電圧によって消去トランジスタ１５２にリーク電流（例えば、６．２６ｐＡ）を生じさせて、このリーク電流によって電気泳動素子１０５へ電圧書き込みを行うことができる。それにより、図５において白点で示すように、共通電極１１０側から視認された際の階調にごくわずかな変化を生じさせ、極薄い中間階調表示を得ることができる。電圧印加時間ｔの増減による階調制御と、リーク電流を利用した階調制御とを併用することにより、階調制御の幅をより拡げることが可能となる。
【００２２】
なお、各画素部１００の消去トランジスタ１５２をそれぞれ個別に制御することも好ましい。以下にそのような制御を実現する回路構成例を説明する。
【００２３】
図６は、第１の実施形態に係る電気泳動装置の変形構成例を模式的に示す回路図である。この電気泳動装置は、基本的には図１に示した電気泳動装置と同様の構成を有している。なお、上記図１に示した構成と共通する構成については同一の符号を用いており、それらについては詳細な説明を省略する。図６に示す電気泳動装置では、消去トランジスタ１５２のゲートに与える信号を制御するためのトランジスタ１６１及び容量素子１６３が追加されている。消去線１５１はこのトランジスタ１６１のゲートと接続されている。また、トランジスタ１６１のソースは、消去データ線１６２を介して消去データドライバ１６０と接続されている。このような構成によれば、各画素部１００のそれぞれ毎に消去トランジスタ１５２のオン／オフを制御することが可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図７は、電気泳動装置を適用した電子機器の具体例を説明する斜視図である。図７（Ａ）は、電子機器の一例である電子ブックを示す斜視図である。この電子ブック１０００は、ブック形状のフレーム１００１と、このフレーム１００１に対して回動自在に設けられた（開閉可能な）カバー１００２と、操作部１００３と、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１００４と、を備えている。図７（Ｂ）は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計１１００は、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１１０１を備えている。図７（Ｃ）は、電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。この電子ペーパー１２００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体部１２０１と、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１２０２と、を備えている。なお、電気泳動装置を適用可能な電子機器の範囲はこれに限定されず、電気泳動粒子の移動に伴う視覚上の色調の変化を利用した装置を広く含むものである。例えば、上記のような装置の他、電気泳動フィルムが貼り合わせられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも該当する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係る電気泳動装置の構成を模式的に示す回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る画素部の構成を示す回路図である。
【図３】第１の実施形態に係る電気泳動装置の断面構造を模式的に示した断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る電気泳動装置の駆動方法を示す波形図である。
【図５】電圧印加時間ｔと電気泳動装置の共通電極側における反射率変化との関係を定性的に示した図である。
【図６】電気泳動装置の変形構成例を模式的に示す回路図である。
【図７】電気泳動装置を適用した電子機器の具体例を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００…画素部、１０１…走査線、１０２…データ線、１０３…トランジスタ（第１スイッチング素子）、１０４…容量素子、１０５…電気泳動素子、１０６…容量線、１１０…共通電極、１１１…画素電極（個別電極）、１１２…電気泳動層、１３０…走査線ドライバ、１４０…データドライバ、１５０…消去線ドライバ、１５１…消去線、１５２…消去トランジスタ（第２スイッチング素子）、１６０…消去データドライバ、１６１…トランジスタ、１６２…消去データ線
【図１】
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【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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