(57)【要約】【課題】  画素電極の電圧を一定に保持して共通電極の電圧を変化させることにより電気泳動粒子を泳動させる電気泳動装置において、画素電極の制御を簡易化する。【解決手段】  一面に複数の画素電極１３ａを含む薄膜半導体回路層１２が形成された第１の基板１０と、一面に透明電極層３２が形成され、その透明電極層３２が薄膜半導体回路層１２に対向するように配置された透光性の第２の基板３０と、薄膜半導体回路層１２と透明電極層３２の間に配置された電気泳動層２０とを備え、各々の画素電極１３ａの電位を一定に保持し、透明電極層３２に印加する電圧を変動させることによって電気泳動粒子を泳動させる電気泳動装置の駆動方法であって、透明電極層３２は、表示の変更タイミングが異なる領域ごとに分割され、透明電極層３２への電圧の印加は、透明電極３２ａ領域の単位で行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の画素電極が形成された第１の基板と、
一面に共通電極が形成され、その共通電極が前記画素電極に対向するように配置された第２の基板と、
前記画素電極と前記共通電極の間に配置された電気泳動層とを備え、
各々の画素電極の電位を一定に保持し、前記共通電極に印加する電圧を変動させることによって電気泳動粒子を泳動させる電気泳動装置の駆動方法であって、
前記共通電極は、表示の変更タイミングが異なる領域ごとに分割され、
前記共通電極への電圧の印加は、前記領域の単位で行うことを特徴とする電気泳動装置の駆動方法。
【請求項２】
前記共通電極に印加する電圧は、５０％のデューティ比のパルス電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動装置の駆動方法。
【請求項３】
前記共通電極に印加する電圧は、５０〜１０００ミリ秒のパルス周期で変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気泳動装置の駆動方法。
【請求項４】
一面に複数の画素電極が形成された第１の基板と、
一面に共通電極が形成され、その共通電極が前記画素電極に対向するように配置された第２の基板と、
前記画素電極と前記共通電極の間に配置された電気泳動層とを備え、
前記共通電極は複数の領域に分割され、前記領域の単位で前記共通電極への電圧の印加が可能であることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項５】
前記共通電極は、表示の変更タイミングが異なる領域ごとに分割されていることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の電気泳動装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動装置、電子機器、および電気泳動装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動装置は、少なくとも一方が透明な一組の対向電極板間に、１つ又は複数の種類の電気泳動粒子と電気泳動分散媒とを含む電気泳動分散液を封止することにより構成される。２つの電極間に電圧を印加することにより電気泳動粒子が電気泳動分散媒中を移動し、その分布が変わることにより光学的反射特性が変化して情報の表示が可能となる。
【０００３】
電気泳動装置では、電気泳動粒子を可逆的に移動させる必要があるため、２つの電極間には、両極性の電圧を印加する必要がある。しかし、電気泳動装置の駆動に用いられるトランジスタは単極性である。
この問題を解決するための技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。これは、電気泳動表示パネルにおいて、複数のセグメント電極に分割された画素電極の電位を２つの異なる電位Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）のいずれかに保持し、対向する共通電極には、Ｖ１とＶ２の間で変化するパルス電圧を印加するというものである。
【０００４】
これにより、共通電極の電位がＶ２の時には、電位Ｖ１の画素電極の領域では共通電極から画素電極へ向かう方向の電界が生じ、一方、電位Ｖ２の画素電極の領域では電界が生じない。よって、仮に電気泳動粒子が正に帯電していれば、電位Ｖ１の画素電極の領域では、電気泳動粒子が画素電極の方向へ向かって泳動し、電位Ｖ２の画素電極の領域では粒子は泳動しない。逆に、共通電極の電位がＶ１の時には、電位Ｖ２の画素電極の領域では画素電極から共通電極へ向かう方向の電界が生じ、一方、電位Ｖ１の画素電極の領域では電界が生じない。よって、正帯電の電気泳動粒子は、電位Ｖ２の画素電極の領域では共通電極の方向へ向かって泳動し、電位Ｖ１の画素電極の領域では粒子は泳動しない。
【０００５】
このように、共通電極の電位をＶ１とＶ２の間で少なくとも１サイクル以上変化させることにより、それぞれの画素電極の領域において電気泳動粒子が交互に移動し、結果的にそれぞれの領域の電気泳動粒子を所望の方向へ泳動させることができる。この方法によれば、共通電極に印加する電圧はＶ１、Ｖ２だけなので、単極性のトランジスタを用いても可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５２−７０７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した方法では、共通電極の電圧を変化させるとその影響が画素電極全体に及ぶため、ある一部分の表示だけを変更したい場合でも全ての画素電極の電圧を制御する必要がある。これにより画素電極の制御が複雑になり、消費電力も増大していた。
【０００８】
本発明の目的は、画素電極の電圧を一定に保持して共通電極に印加する電圧を変動させることによって電気泳動粒子を泳動させる電気泳動装置において、画素電極の電圧制御を簡易化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気泳動装置の駆動方法は、一面に複数の画素電極が形成された第１の基板と、一面に共通電極が形成され、その共通電極が上記画素電極に対向するように配置された第２の基板と、上記画素電極と前記共通電極の間に配置された電気泳動層とを備え、各々の画素電極の電位を一定に保持し、上記共通電極に印加する電圧を変動させることによって電気泳動粒子を泳動させる電気泳動装置の駆動方法であって、上記共通電極は、表示の変更タイミングが異なる領域ごとに分割され、上記共通電極への電圧の印加は、上記領域の単位で行うものである。
よって、上記領域以外の共通電極に対向する画素電極へは電圧変化の影響が及ばず、画素電極の制御を簡易にすることができる。
【００１０】
なお、上記共通電極には、５０％のデューティ比のパルス電圧を与えるのが好ましい。これにより、電圧が均等に印加され、表示ムラや電気泳動分散液の劣化を防止することができる。
また、上記共通電極に与える電圧は、５０〜１０００ミリ秒のパルス周期で変化させることが望ましい。５０ｍｓ未満では電気泳動粒子が十分に応答できず、１０００ｍｓより大きいと、表示切り替え時間が長くなりすぎてしまうからである。
【００１１】
本発明の電気泳動装置は、一面に複数の画素電極が形成された第１の基板と、一面に共通電極が形成され、その共通電極が上記画素電極に対向するように配置された第２の基板と、上記画素電極と上記共通電極の間に配置された電気泳動層とを備え、上記共通電極は複数の領域に分割され、上記領域の単位で前記共通電極への電圧の印加が可能である。
これにより、上記領域の単位で共通電極の電圧を変動させることができるので、その他の領域の共通電極に対向する画素電極への電圧変化の影響がなく、画素電極の制御を簡易にすることができる。
【００１２】
また、上記共通電極を、表示変更タイミングが異なる領域ごとに分割することにより、表示を変更したい領域の共通電極の電圧のみを変動させることができる。
【００１３】
上記電気泳動層は、電気泳動分散媒と電気泳動粒子を封入した複数のマイクロカプセルを含む構成としてもよい。
また、上記画素電極は、例えばマトリックス状に配列されている。
【００１４】
また、本発明の電子機器は、上述した電気泳動装置を表示部として備える。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、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て説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明による電気泳動装置の一例である電気泳動表示装置１の断面を示す図である。図に示すように、電気泳動表示装置１は、大別して第１基板１０、電気泳動層２０、第２基板３０、によって構成される。
【００１６】
第１基板１０は、電気回路を形成する絶縁性下地基板としての可撓性基板１１上に薄膜半導体回路層１２が形成されている。第１基板１０の厚さは、例えば、薄膜回路形成の際の基板の物理的強度の点から２５μｍ以上あることが望ましく、基板の可撓性（フレキシビリティ）確保の点からは２００μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
可撓性基板１１は、例えば、膜厚２００μｍのポリカーボネート基板である。この可撓性基板１１上に、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤からなる接着層１１ａを介して半導体回路層１２が積層（貼り合わせ）されている。可撓性基板１１としては、軽量性、可撓性、弾性などに優れた樹脂材料を用いることができる。
【００１８】
薄膜半導体回路層１２は、行方向及び列方向にそれぞれ複数配列された配線群、画素電極群、画素駆動回路、接続端子、駆動画素を選択する行デコーダ５１及び列デコーダ（図示せず）、等を含んで構成されている。画素駆動回路は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の回路素子を含んで構成されている。
【００１９】
画素電極群は、マトリクス状に配列された複数の画素電極１３ａを含んでおり、画像（２次元情報）表示領域を形成する。各画素電極１３ａには個別の電圧が印加できるようにアクティブマトリクス回路が形成されている。
【００２０】
接続電極１４は、第２基板３０の透明電極層３２と第１基板１０の回路配線とを電気的に接続するためのものであり、薄膜半導体回路層１２の外周部に形成されている。
【００２１】
電気泳動層２０は、画素電極１３ａ上及びその外周領域に渡って形成されている。この電気泳動層２０は、バインダ２２によって固定された多数のマイクロカプセル２１を含んで構成されている。マイクロカプセル２１内には電気泳動分散媒、電気泳動粒子が含まれている。電気泳動粒子は印加電圧に応じて電気泳動分散媒中を移動する性質を有し、一種類以上の電気泳動粒子が使用される。電気泳動層２０の厚さは、例えば３０μｍ〜７５μｍ程度である。電気泳動層２０は、上述のマイクロカプセル２１をバインダ２２中に所望の誘電率調節剤とともに混合し、得られた樹脂組成物（エマルジョンあるいは有機溶媒溶液）を基材上にロールコーターを用いる方法やロールラミネータを用いる方法、スクリーン印刷による方法、スプレー法等の公知のコーティング法を用いて形成することができる。さらに、マイクロカプセル２１を確実に画素電極１３ａに密着させるために、電気泳動層２０に接着剤を含めても良い。
【００２２】
ここで、電気泳動分散媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩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。
【００２３】
電気泳動粒子は、前述したように、電気泳動分散媒中で電位差による電気泳動を行って所望の電極側に移動する性質を有する粒子（高分子あるいはコロイド）である。例えば、アニリンブラックやカーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタンや亜鉛華、三酸化アンチモン、酸化アルミニウム等の白色顔料、モノアゾやジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノンや黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、キナクリドンレッドやクロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルーやインダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等である。此等の粒子は単独で使用しても良いし、或いは二種類以上を共に用いても良い。さらにこれらの顔料には必要に応じて電解質や界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、或いはチタン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。
【００２４】
マイクロカプセル２１を構成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチン系の化合物やウレタン系の化合物等の柔軟性を有するものを用いるのが好ましい。マイクロカプセル２１は界面重合法や不溶化反応法、相分離法或いは界面沈殿法等の公知のマイクロカプセル化手法を用いて形成できる。またマイクロカプセル２１は、大きさがほぼ均一であることが優れた表示機能を発揮せしめる上で好ましい。大きさがほぼ均一なマイクロカプセル２１は、例えば、濾過又は比重差分級等を用いて得ることができる。マイクロカプセル２１の大きさは通常３０〜６０μｍ程度である。
バインダ２２としては、マイクロカプセル２１と親和性が良好で電極との密着性に優れ、かつ絶縁性を有するものであれば特に制限はない。
【００２５】
第２基板３０は、下面に透明電極（共通電極）層３２が形成された薄膜フィルム（透明な絶縁性合成樹脂基材）３１からなり、電気泳動層２０上を覆うように形成されている。第２基板３０の厚さは、１０〜２００μｍが望ましく、より好ましくは２５〜７５μｍである。
【００２６】
薄膜フィルム３１は、電気泳動層２０の封止及び保護の役割を担うものであり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いて構成される。薄膜フィルム３１としては絶縁性の透明材料であれば、上述した可撓性基板１１と同様に種々の材料を用いることができる。薄膜フィルム３１の厚みは可撓性基板１１の厚みよりも薄い方がよい。より好ましくは可撓性基板１１の厚みの半分以下程度である。
【００２７】
透明電極層３２は、複数の透明電極３２ａを含んでいる。各々の透明電極３２ａは、１つ以上の画素電極１３ａと対向している。透明電極３２ａは、表示される情報を切り替えるタイミングが異なる領域毎に形成されている。
【００２８】
透明電極３２ａは、例えば、錫がドープされた酸化インジウム膜（ＩＴＯ膜）などの透明導電膜を用いて構成されている。第１基板１０の回路配線と第２基板３０の透明電極層３２とは、電気泳動層２０の形成領域の外側にて接続されている。具体的には、透明電極層３２と薄膜半導体回路層１２の接続電極１４とが導電性接続体２３を介して接続される。
【００２９】
透明電極３２ａを構成する透明導電膜としては、例えば、上述したＩＴＯ膜の他に、フッ素がドープされた酸化スズ膜（ＦＴＯ膜）、アンチモンがドープされた酸化亜鉛膜、インジウムがドープされた酸化亜鉛膜、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛膜等を例示することができる。薄膜フィルム３１上に透明電極３２ａを形成する方法には特に制限はないが、例えば、スパッタ法、電子ビーム法、イオンプレーティング法、真空蒸着法又は化学的気相成長法（ＣＶＤ法）等を採用することができる。
【００３０】
次に、電気泳動表示装置１の駆動方法について説明する。
図２（Ａ）は、電気泳動表示装置１の平面を概略的に示した図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。図２（Ａ）に示すように、ここでは各透明電極３２ａ−１〜３２ａ−４によって区分けされる表示領域を領域１〜領域４とする。各領域には、マトリクス状に配列された４つの画素電極１３ａが含まれる。領域１〜領域４は、それぞれ表示切り替えタイミングが異なる領域に対応している。
各々の画素電極１３ａと透明電極３２ａは、それぞれ電圧印加装置（図示せず）に接続されている。
【００３１】
例えば、領域１の表示情報を切り替える場合、領域１に含まれる画素電極１３ａ−１〜１３ａ−４に適当な電圧を印加する。例えば、１３ａ−１、１３ａ−２にはＶ１、１３ａ−３、１３ａ−４にはＶ２の電圧を印加する。この状態で、透明電極３２ａ−１のみに、図２（Ｃ）に示す電位Ｖ１、Ｖ２のパルス電圧を印加する。この時、領域２〜領域４の画素電極１３ａ、および透明電極３２ａ−２〜４には電圧を印加しない。
【００３２】
このような駆動を行うことにより、他の領域２〜４においては、画素電極１３ａと透明電極３２ａの電位が変化せず、従って電気泳動粒子の泳動は起こらない。よって領域１のみを独立に制御することができる。
【００３３】
なお、透明電極３２ａに印加するパルス電圧の実質的なデューティ比は５０％であることが望ましい。これにより両極性が均等に印加され、表示ムラや分散液の劣化を防止することができる。
【００３４】
また、共通電極に印加するパルスの周期は５０〜１０００ｍｓであることが望ましい。５０ｍｓ未満では電気泳動粒子が十分に応答できない。１０００ｍｓより大きいと、表示切り替え時間が長くなりすぎてしまう。
【００３５】
図３は、本発明の電気泳動表示装置１を適用した、カレンダー付きの時計を示す図である。この例では、図２（Ａ）に示す領域１〜４が、月、日、時、分の表示領域に対応している。月表示は１ヶ月に１回、日表示は１日に１回というように、領域ごとで書き替えタイミングが異なるが、本発明の電気泳動表示装置１を適用することにより、例えば、日表示を切り替える時には、他の月、時、分の領域への影響は考慮する必要がないので、制御が簡略化され、消費電力を低減することができる。
【００３６】
また、上記の例では月、日、時、分の領域ごとに共通電極を分割したが、さらに細かく分割してもよい。例えば時表示の１０の位と１の位を分割し、１０の位は１０時間おきに、１の位は１時間おきに書き換えるようにしてもよい。
【００３７】
なお、実施の形態１では、電気泳動表示装置１の電気泳動層２０は複数のマイクロカプセル２１を含んでいるが、電気泳動層２０はマイクロカプセル２１を含まなくても、電気泳動粒子を含む電気泳動分散液によって形成される層であればよい。
【００３８】
また、実施の形態１では、画素電極群はマトリクス状に配置され、アクティブマトリクス回路を形成しているが、画素電極群の配置はこれに限られない。
【００３９】
電子機器
図４は、本発明の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４（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４（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４（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、帯電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】
【００４０】
【図１】本発明による電気泳動装置の断面を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明による電気泳動表示装置の平面を概略的に示した図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図２（Ｃ）は透明電極に印加するパルス電圧を示す図である。
【図３】本発明の電気泳動表示装置を適用した、カレンダー付きの時計を示す図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の電気泳動装置を適用した電子機器の具体例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  電気泳動表示装置、１０  第１基板、１１  可撓性基板、１１ａ  接着剤層、１２  薄膜半導体回路層、１３ａ  画素電極、１４  接続電極、２０  電気泳動層、２１  マイクロカプセル、２２  バインダ、２３  導電性接続部材、３０  第２基板、３１  薄膜フィルム、３２  透明電極層、３２ａ  透明電極（共通電極）、５１  行デコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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