(57)【要約】【課題】画像表示が書き込み時のままに長期間維持されて、ソースの画像信号に対して途切れることなく画像表示が追従でき、リセット、再書き込みに比較すれば階調保持に要する時間も電力消費もごくわずかで済む粒子移動型表示装置を提供する。【解決手段】表示セル１０は、一対の表示電極６、７の間に印加する電圧極性によって、正極性に帯電した帯電粒子５を絶縁層１ａ上で移動させて、前方基板２側から見通した表示セル１０の表階調を変化させる。前方基板２には透明な面状電極８が形成されており、一対の表示電極６、７を用いて階調を書き込む際には面状電極８に１５Ｖ一定電圧が印加される。書き込み終了後、６００秒ごとに５Ｖの電圧パルスを面状電極８に印加して、熱拡散で浮き上がった帯電粒子５を再び表示電極６、７面に押さえ付ける。【選択図】図１
2007127676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示セルごとの表示面に配置された表示電極と、前記表示面を囲んで配置された隔壁と、前記隔壁の内側空間に充填された帯電粒子と、を備えた粒子移動型表示装置において、
前記表示セルの前記表示面に対して面状に対向配置させた面状電極部材と、
所定の階調が表示された前記表示セルの前記面状電極部材に対して、間欠的に、前記帯電粒子の帯電と同極性の電圧信号を印加する保持制御手段と、を備えたことを特徴とする粒子移動型表示装置。
【請求項２】
前記表示電極が前記表示面に２つ配置されて、一方の前記表示電極に対応する前記表示面の部分が前記帯電粒子と同色に着色され、
前記２つの表示電極間に電界を形成して前記帯電粒子を移動させることにより、前記表示面に階調を表示させる階調制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子移動型表示装置。
【請求項３】
前記隔壁の起立面に配置された隔壁電極と、
前記表示電極と前記隔壁電極との間に電界を形成して前記帯電粒子を移動させることにより、前記表示面に階調を表示させる階調制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子移動型表示装置。
【請求項４】
前記階調制御手段は、前記帯電粒子が正極性に帯電している場合には、前記面状電極部材の電位を越えない範囲の電圧を用いて前記電界を形成し、前記帯電粒子が負極性に帯電している場合には、前記面状電極部材の電位を下回らない範囲の電圧を用いて前記電界を形成することを特徴とする請求項２または３記載の粒子移動型表示装置。
【請求項５】
前記保持制御手段は、前記電圧信号を印加する時間間隔を、階調表示からの時間経過とともに長くすることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の粒子移動型表示装置。
【請求項６】
表示セルごとの表示面の帯電粒子による被覆状態を異ならせて前記表示セルごとの階調を表示する粒子移動型表示装置の駆動方法において、
複数の前記表示セルの前記表示面に対して共通に対向させた面状電極部材を設け、
所定の階調が表示された前記面状電極部材に対して、間欠的に、前記帯電粒子の帯電と同極性の電圧信号を印加することを特徴とする粒子移動型表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示面の帯電粒子による被覆状態を異ならせて表示セルごとの階調を表示する粒子移動型表示装置、詳しくは、表示セルに表示させた階調を長時間保持させる駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術の目覚しい進歩により、個人が扱うことのできる情報量は飛躍的に増大している。これに伴い、情報の出力手段としてのディスプレイの開発が盛んにおこなわれており、高精細、低消費電力、軽量、薄型、等のユーザビリティの高いディスプレイへと技術革新が続いている。特に、近年では、印刷物と同等の表示品位をもつ“読み易い”高精細なディスプレイが待望されており、これは、電子ペーパー、電子ブック等の次世代の商品に欠かせない技術である。そのようなディスプレイの候補として、表示面の帯電粒子による被覆状態を異ならせて表示セルごとの階調を表示する粒子移動型表示装置がある。
【０００３】
特許文献１には、Ｐａｕｌ  Ｆ．  Ｅｖａｎｓ等により提案された粒子移動型表示装置の一種である電気泳動表示装置が示される。この装置は、一対の基板間に着色帯電粒子と着色剤を混入した分散液体とを挟み込んで構成され、帯電粒子と分散液体との対比色によって画像を形成する。電気泳動表示装置は、画像表示装置として一般的な液晶表示装置とは異なり、電圧の印加を停止（電界を解除）しても帯電粒子が表示面に居座って表示階調が保持される。しかし、実際には、時間経過に伴って帯電粒子が次第に熱拡散して階調表示が崩れてしまう。
【０００４】
そこで、特許文献２、３に示される電気泳動表示装置では、一定周期ごとに、階調書き込み用の一対の電極を用いて表示セルの空間に電界を形成することにより、階調表示をリフレッシュしている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３６１２７５８号公報
【特許文献２】特開平３−２１３８２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１１６７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に示される電気泳動表示装置では、階調書き込み用の一対の電極に対して、一定周期ごとに、階調書き込み時と同じ極性の電圧信号を印加することにより、熱拡散した帯電粒子を電極面に引き戻す。しかし、この方法では、一対の電極の一方にのみ帯電粒子を位置させた白黒二階調の表示の保持は可能であるが、一対の電極の中間に帯電粒子を位置させた中間階調を保持することはできない。何故なら、電圧信号が印加されるごとに、階調を変化させるような帯電粒子の移動が発生してしまうからである。
【０００７】
特許文献３に示される電気泳動表示装置では、一定周期ごとに、階調書き込み用の一対の電極を用いて、階調表示のリセットと階調の再書き込みとを行う。しかし、この方法では、再書き込みの一定周期ごとに画像表示が一度途絶えたり、表示画面上にリセットに伴う走査線が表示されたりするので、一般的なディスプレイとしては使いずらい。また、画面全体で画素表示をリセットして再書き込みを行う時間の間、画像が新たな画像信号（ソース出力）に追従できないし、再書き込みごとに膨大な数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の駆動に伴う少なくない電力消費が発生する。
【０００８】
本発明は、画像表示が書き込み時のままに長期間維持されて、ソースの画像信号に対して途切れることなく画像表示が追従でき、リセット、再書き込みに比較すれば階調保持に要する時間も電力消費もごくわずかで済む粒子移動型表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粒子移動型表示装置は、表示セルごとの表示面に配置された表示電極と、前記表示面を囲んで配置された隔壁と、前記隔壁の内側空間に充填された帯電粒子とを備えた粒子移動型表示装置において、前記表示セルの前記表示面に対して面状に対向配置させた面状電極部材と、所定の階調が表示された前記表示セルの前記面状電極部材に対して、間欠的に、前記帯電粒子の帯電と同極性の電圧信号を印加する保持制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の粒子移動型表示装置では、表示面に対向させた面状電極部材に、帯電粒子と同極性の電圧信号を印加して、面状電極部材と表示面との間に帯電粒子を表示面へ垂直に向かわせる電界を形成する。この電界は、帯電粒子を表示面に沿った方向（表示階調を変化させる方向）に移動させることなく、帯電粒子を表示面に押し戻して表示面に押し付ける。従って、書き込みや面状電極部材による前回の電圧印加後における熱拡散移動量がリセットされて、帯電粒子が書き込み直後の状態に復帰する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、それぞれ本発明の一実施形態である電気泳動表示装置１００〜３００について、図面を参照しながら詳細に説明する。電気泳動表示装置１００〜３００は、白色の反射面と黒色の帯電粒子とを用いて、画素ごとの表示セルで白、黒、中間階調の表示を行うモノクロ画像表示装置である。しかし、別の色の帯電粒子を用いてカラー画像の表示を行わせてもよく、隣接する３つの表示セルにそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを配置して、１つの画素のフルカラー表示を行わせてもよい。
【００１２】
電気泳動表示装置１００〜３００は、バックライトを持たない反射型であるが、本発明は、後方基板１に隣接させてバックライトを設けた透過型装置や半透過型装置として実施してもよい。
【００１３】
電気泳動表示装置１００〜３００は、画素ごとに形成したスイッチング素子を、格子状に配列した多数の書き込み信号線と多数の走査信号線とによりダイナミック制御するアクティブマトリクス型であるが、本発明は、アクティブマトリクス型以外の画素駆動方式を採用してもよい。
【００１４】
電気泳動表示装置１００〜３００は、無数の画素を格子状に配列した画像表示装置であるが、図１等では、１つの表示セルにより代表して図示している。また、特許文献１〜３に示される電気泳動表示装置の一般的な構造、一般的な製造方法、表面処理等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。
【００１５】
本発明の粒子移動型表示装置は、一対の基板間に、帯電粒子が介在する場合と、絶縁性液体に分散した帯電粒子が介在する場合との両方で実施可能であるが、これらの実施形態の本質は同じものであることから、以下では後者の電気泳動表示装置の代表的な実施の形態について説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の電気泳動表示装置における表示セルの断面構成の説明図、図２は表示セルを駆動する回路構成の説明図、図３は表示セルの駆動のタイムチャート、図４は表示セルの階調表示の説明図、図５は階調表示の保持動作の説明図、図６は比較例の制御における表示セルの駆動のタイムチャート、図７は変形例の制御における表示セルの駆動のタイムチャートである。図４中、（ａ）は白表示、（ｂ）は中間階調表示、（ｃ）は黒表示である。図５中、（ａ）は保持制御前の状態、（ｂ）は保持制御中の状態である。
【００１７】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００の表示セル１０は、駆動回路を配置した後方基板１と透明な前方基板２との間隙を一定に保持しつつ、表示セル１０ごとの移動空間１０Ｓを仕切る隔壁３が配置されている。移動空間１０Ｓには、プラス帯電した黒色粒子の帯電粒子５を分散させた分散液体４が封入されている。
【００１８】
後方基板１には、黒色に着色された黒色電極７と、白色に着色された表示電極６とが配置され、表示電極６は、黒色電極７に比べて面積が大きく形成されている。表示電極６および黒色電極７は、表示面を形成する透明な絶縁層１ａによって覆われている。
【００１９】
観察側の前方基板２の移動空間１０Ｓ側には、前方基板２の全体を覆って、実質的に透明な面状電極８が、絶縁層１ａに対向して配置されている。面状電極８の表面には、分散液体４や帯電粒子５に対する電気化学的な影響を避けるための絶縁層８ａが形成されている。
【００２０】
表示セル１０は、前方基板２を通して見通される絶縁層１ａの帯電粒子５による被覆状態を異ならせて、白、黒、中間階調（灰色）を表示する。すなわち、図４の（ａ）に示すように、黒色の黒色電極７に帯電粒子５を集めると、白色の表示電極６が露出し、前方基板２側の観察者からは主に表示電極６の色が観察されるため白表示となる。そして、図４の（ｃ）に示すように、白色の表示電極６に帯電粒子５を集めると、白色の表示電極６が帯電粒子５で覆い隠され、前方基板２側の観察者からは主に帯電粒子５の色が観察されるため黒表示となる。また、図４の（ｂ）に示されるように、白色の表示電極６を部分的に帯電粒子５で覆い隠した状態で、中間階調（灰色）を表示する。
【００２１】
図２に示すように、表示基板１上には多数の走査信号線４７と多数の書き込み信号線４８とが立体交差して配置されている。多数の走査信号線４７には、走査信号発生回路（ドライバ）４１を通じて、順番に走査信号が入力される。多数の書き込み信号線４８には、書き込み電圧信号発生回路（ドライバ）４２を通じて、順番に書き込み電圧信号が入力される。
【００２２】
走査信号線４７と書き込み信号線４８との交点に対応させて表示セル１０ごとのスイッチング素子（薄膜トランジスタ素子：ＴＦＴ）４６と補助容量５０とが配置されている。スイッチング素子４６は、ソース電極が書き込み信号線４８、ドレイン電極が表示電極６、ゲート電極が走査信号線４７にそれぞれ接続されている。従って、書き込み信号線４８に書き込み電圧を印加しつつ走査信号線４７に走査信号を入力すれば、表示セル１０ごとの表示電極６に個別の書き込み電圧を印加して、個別の階調を書き込むことができる。
【００２３】
黒色電極７は、表示基板１上の多数の表示セル１０で共通に接続され、接地電位Ｖｃｏｍに接続されている。面状電極８は、表示基板１上のすべての表示セル１０に対して共通で、押さえ付け電圧発生回路を兼ねた書き込み電圧信号発生回路（ドライバ）４２によって、押さえ付け電圧を入力される。
【００２４】
メモリ性を有する電気泳動表示装置１００では、図３に示すように、帯電粒子５を移動させて表示セル１０ごとに階調を書き込む書き込み動作期間Ｔｗと、帯電粒子５の位置を保持している保持動作期間Ｔｈとを繰り返す。
【００２５】
書き込み動作期間Ｔｗでは、まず、表示電極６に正の書き込み電圧信号を印加して、図４の（ａ）に示すように、帯電粒子５を一度黒色電極７に集める白リセットを行う。そして、白リセット後に、表示する濃度階調に応じた負の電圧の書き込み電圧信号を表示電極６に印加して、図４の（ｂ）に示すように、帯電粒子５で表示電極６を所望の割合だけ覆った階調を書き込む。
【００２６】
図３に示すように、白リセットでは、「黒色電極７の電圧＜表示電極６の電圧≦面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を印加することで、プラス帯電した帯電粒子５を黒色電極７面に移動させる。また、階調の書き込みでは、「表示電極６の電圧＜黒色電極７の電圧≦面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を印加することで、プラス帯電した帯電粒子５を必要な割合だけ表示電極６面に移動させる。
【００２７】
なお、図４の（ｂ）に示すように、中間階調を表示する場合は、表示電極６に印加する電圧の大きさ以外に、印加時間やパルス数、これらの組み合わせを変えることによって表示電極６の帯電粒子５による被覆率を制御できる。書き込み電圧信号の印加後は、各電極に直接０Ｖを印加するか、帯電粒子５の舞い上がりを抑制するために徐々に電圧を減衰させて０Ｖを印加する。
【００２８】
そして、書き込み動作期間Ｔｗに続く保持動作期間Ｔｈでは、表示電極６、黒色電極７、および面状電極８に０Ｖを印加して、次の書き込み動作期間Ｔｗが来るまで階調を保持する。しかし、書き込み電圧信号発生回路４２（図２）は、図３に示すように、書き込み動作の直後から期間Ｔｒが経過するごとに、帯電粒子５と同極性の押さえ付け電圧を面状電極８に印加する。期間Ｔｒは、熱拡散によって帯電粒子５の位置が動いてしまう期間より短く設定されている。
【００２９】
これにより、図５の（ａ）に示すように、期間Ｔｒに熱拡散し始めた帯電粒子５が、図５の（ｂ）に示すように、絶縁層１ａ（表示面）に押し戻されて押し付けられる。このため、絶縁層１ａ上で帯電粒子５の位置（表示電極６の帯電粒子５による被覆率）を動かすことなく、帯電粒子５の拡散を防ぐことができる。帯電粒子５の位置が動かないことから、面状電極８を用いた保持動作がユーザーに視認されることはない。
【００３０】
第１実施形態における面状電極８の駆動方法の本質は、面状電極８に押さえ付け電圧を印加して帯電粒子５を表示電極６および黒色電極７上に押し戻すことで、表示セル１０の表示階調の長期保持をアシストすることにある。これは、図１０に示すような、上下の書き込み電極７Ｅ、６Ｅ間で帯電粒子５の位置を制御する従来の構成と駆動方法では困難である。これに対して、第１実施形態の電気泳動表示装置１００によれば、ユーザーに書き換えを感じさせることなく、中間階調を含めた階調表示の保持を長時間にわたり実現できる。また、ＴＦＴ駆動回路を介さずに、コモン電極である面状電極８に押さえ付け電圧を一括印加するため、消費電力を最小限にとどめることができる。
【００３１】
第１実施形態では、表示電極６、黒色電極７、および面状電極８の電位関係によって、帯電粒子５を表示電極６および黒色電極７上に貼り付けることで、中間階調を含めた表示をおこなう。よって、面状電極８に押さえ付け電圧を印加することで階調表示を含めた表示保持をアシストできる。このような構成であれば、本発明の粒子移動型表示装置は、図１〜図５に示した構成に限定されるものではない。
【００３２】
なお、図３に示す面状電極８の駆動では、同じ長さの期間Ｔｒごとに、押さえ付け電圧が印加されるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、徐々に期間Ｔｒが長くなるように設定されてもよい。これは、書き込み動作（Ｔｗ）直後では、帯電粒子５が拡散してしまう間隔が早く、以後、押さえ付け電圧を印加するごとにこの間隔が長くなるような場合に適用される。これは、分散液体４の界面における残留ＤＣによる反電場の影響が書き込み動作（Ｔｗ）直後で大きいことが１つの要因である。また、繰り返しの押さえ付けによって帯電粒子５の堆積状態が安定化されて分子間引力が働き易くなることも１つの要因である。面状電極８に印加される電圧の大きさについても特に限定されるものではなく、期間Ｔｒ毎に同一の電圧が印加される場合や、異なる電圧が印加される場合など、帯電粒子５が拡散してしまう特性にあわせて設定すればよい。
【００３３】
＜比較例の制御＞
図１、図２に示す第１実施形態の構成を用いて、図７に示すような面状電極８の駆動を行った場合を比較例として検討する。メモリ性を有する電気泳動表示装置１００では、帯電粒子５を移動させる書き込み動作期間Ｔｗと、帯電粒子５の位置を保持している保持動作期間Ｔｈを繰り返す。書き込み動作期間Ｔｗにおいて、帯電粒子５を表示電極６または黒色電極７上に移動させる書き込み動作をおこなう。
【００３４】
「黒色電極７の電圧＜表示電極６の電圧≦面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を各電極に印加することで、プラス帯電した帯電粒子５を黒色電極７面に移動させると、図４の（ａ）に示すように、前方基板２側の観察者からは主に表示電極６の色が観察されるため、表示セル１０は白表示を行う。また、「表示電極６の電圧＜黒色電極７の電圧≦面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を各電極に印加することで、プラス帯電した泳動粒子５を表示電極６面に必要量だけ移動させることができる。これらの制御については上述したとおりである。
【００３５】
次に、書き込み動作期間Ｔｗに続く保持動作期間Ｔｈにおいては、表示電極６、黒色電極７、および面状電極８に０Ｖを印加する保持動作がおこなわれ、表示電極６または黒色電極７上に貼り付いた帯電粒子５の位置が保持される。
【００３６】
ところで、第１実施形態の電気泳動表示装置１００では、帯電粒子５と液晶セル１０の内壁面との間に貼り付く力を持たせることでメモリ性を持たせている。しかし、実際には図５の（ａ）に示すように、長時間の表示保持においては帯電粒子５が熱拡散してしまうために、表示階調が崩れてしまう場合がある。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図８は第２実施形態の電気泳動表示装置における表示セルの階調表示の説明図、図９は階調表示の保持動作の説明図である。図８中、（ａ）は白表示、（ｂ）は中間階調表示、（ｃ）は黒表示である。図９中、（ａ）は保持制御前の状態、（ｂ）は保持制御中の状態である。
【００３８】
第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、１つの表示セル１０で１つの画素を表示するモノクロ画像表示装置であって、黒色電極１７が隔壁３の表面に配置される以外、概略、図１〜図７を用いて説明した第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様に構成され、同様に駆動制御される。従って、図８中、図１、図４と共通な構成部材については、共通の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
図８の（ａ）に示すように、第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、後方基板１の上に多数の表示セル１０を格子状に配列しており、１つの表示セル１０は、表示される画素のサイズが７５μｍ×７５μｍで、平面形状が正方形である。
【００４０】
後方基板１ととしてガラス基板を使用し、後方基板１の上には、不図示のスイッチング素子（薄膜トランジスタ素子：ＴＦＴ）や、その他の駆動に必要な配線やドライバ集積回路（ＩＣ）が配置されている。
【００４１】
次に、このように電子回路を形成した後方基板１の上に、微細な表面凹凸形状を有する反射面（表示電極１６）が形成される。まず、後方基板１に感光性樹脂を塗布した後に紫外線露光および現像を行うことで、微細な表面凹凸形状を形成する。この表面凹凸形状の上にアルミニウム薄膜を積層して、表示セル１０ごとの輪郭にパターニングすることにより表示電極１６が形成される。表示電極１６は、不図示のコンタクトホールを通じて、第１実施形態における表示電極６と同様に、図２に示すスイッチング素子４６のドレイン電極に接続されている。
【００４２】
表示電極１６は、微細な表面凹凸形状の上に形成されているので、反射光を散乱させて高品質な反射照明を行う反射電極として機能する。そして、表面凹凸形状の高さやピッチを制御することで、視野角を拡大させるとともに外光を効率良く反射できる。表示電極１６の上には絶縁層１ａを形成して平坦な表示面を形成する。
【００４３】
なお、隣接する３つの表示セル１０にＲＧＢのカラーフィルタ層を配置して１つの画素のフルカラー表示を行う場合、絶縁層１ａを、カラーレジスト材料を用いたＲＧＢのカラーフィルタ層として形成することができる。
【００４４】
次に、平坦化された絶縁層１ａの上に感光性樹脂を１８μｍ積層して、格子パターンを露光硬化させ、未露光部分を現像除去することにより、高さ１８μｍ、幅５μｍの隔壁３を形成する。
【００４５】
そして、隔壁３を形成した表示基板１の全面にチタン薄膜層をスパッタリング形成した後に、隔壁３の表面部分を残してパターニング除去することにより、隔壁電極１７を形成する。隔壁電極１７は、表面処理によって黒色に着色され、塩基性の絶縁層１７ａによって被覆されている。隔壁電極１７は、表示基板１上のすべての表示セル１０に共通なコモン電極として一体に形成される。
【００４６】
次に、各表示セル１０の移動空間１０Ｓに帯電粒子５を分散させた分散液体４を充填する。帯電粒子５には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。分散液体４にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エイクソン社製）を用いる。また、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させることで、帯電粒子５をプラス帯電とする。
【００４７】
次に、前方基板２として、ポリカーボネート基板を用意し、前方基板２のシート全面にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）で透明な面状電極８を形成する。面状電極８は、隔壁電極１７とは独立した全画素に共通なコモン電極として一体に形成され、表面に絶縁層８ａが形成される。
【００４８】
最後に、面状電極８を形成した前方基板２を、帯電粒子５が充填された後方基板１の上に重ねて配置して周囲を密封した後に、後方基板１上の配線を不図示のドライバ集積回路に接続して、第２実施形態の電気泳動表示装置２００が完成される。
【００４９】
次に、図３を用いて駆動方法について説明する。電気泳動表示装置２００には表示メモリ性があり、表示状態を書き換える書き込み動作期間Ｔｗと表示状態を保持する保持動作期間Ｔｈとを繰り返す。保持動作期間Ｔｈは、前の画像が書き込まれてから次の画像に書き直されるまでの期間で、ユーザーの使用環境により変化する。
【００５０】
書き込み動作期間Ｔｗにおいては、コモン電極である隔壁電極１７には０Ｖ、面状電極８には＋１５Ｖの一定電圧が印加されており、スイッチング素子４６（図２）で制御される表示電極１６によって、各表示セル１０（画素）の書き込み動作がおこなわれる。例えば、白書き込みを行う表示セル１０の表示電極１６には、図８の（ａ）に示すように、＋１０Ｖが印加され、黒書き込みを行う表示セル１０の表示電極１６には、図８の（ｃ）に示すように、−１０Ｖが印加される。また、中間階調の表示を行う表示セル１０の表示電極１６には、図８の（ｂ）に示すように、白リセット後、−１０Ｖ〜＋１０Ｖの表示階調に応じた電圧が印加される。書き込み動作の後、保持動作として全ての電極に０Ｖが印加される。
【００５１】
つまり、第１実施形態における駆動制御と同様に、「隔壁電極１７の電圧＜表示電極１６の電圧≦面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を各電極に印加することで、正極性に帯電した帯電粒子５を隔壁電極１７の表面に移動させることにより、表示電極１６を見通させる白表示となる。また、「表示電極１６の電圧＜隔壁電極１７の電圧≦面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を各電極に印加することにより、帯電粒子５によって表示電極１６を覆い隠した黒表示となる。
【００５２】
なお、帯電粒子５を負極性に帯電させている場合には、「隔壁電極１７の電圧＞表示電極１６の電圧≧面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を各電極に印加して、帯電粒子５を隔壁電極１７に移動させることにより、表示電極１６を見通させる白表示を得る。また、「表示電極１６の電圧＞隔壁電極１７の電圧≧面状電極８の電圧」の関係を満たす電圧を各電極に印加して帯電粒子５を表示電極１６に移動させることにより、帯電粒子５によって表示電極１６を覆い隠した黒表示を得る。
【００５３】
第２実施形態では、長期の表示保持を実現するため、書き込み動作の直後から期間Ｔｒ（６００ｓｅｃ）が経過するごとに、図９の（ｂ）に示すように、ＤＣ＋５Ｖ（１ｓｅｃ）の押さえ付け電圧をコモン電極である面状電極８に印加する。期間Ｔｒは、図９の（ａ）に示すように、熱拡散によって帯電粒子５の位置が動いて光学的変化が生じてしまう期間を予め実験により求めることで設定した。実験の結果、この期間が約６２０ｓｅｃであったため、期間Ｔｒを６００ｓｅｃに設定した。
【００５４】
図９の（ｂ）に示すように、隔壁電極１７および表示電極１６を０Ｖに保持した状態で、面状電極８に帯電粒子５と同極性の電圧を印加することで、帯電粒子５を表示電極１６および隔壁電極１７上に押さえ付けることができる。このため、帯電粒子５の位置を動かすことなく拡散を防ぐことができるため、ユーザーに書き換えを感じさせることなく、中間階調を含めた画素表示の保持を長時間にわたり実現できる。また、スイッチング素子４６を用いるＴＦＴ駆動回路を介して駆動をおこなうわけではなく、コモン電極である面状電極８に押さえ付け電圧を一括で印加するだけでよく、電力消費を最小限にとどめることができる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図１０は第３実施形態の電気泳動表示装置における表示セルの階調表示の説明図である。図１０中、（ａ）は白表示、（ｂ）は中間階調表示、（ｃ）は黒表示である。
【００５６】
第３実施形態の電気泳動表示装置３００は、隔壁電極２７が隔壁３の根元に配置される以外は、第２実施形態の電気泳動表示装置２００と同様に構成されて、同様に駆動制御される。従って、図１０中、図８と共通な構成部材については、共通の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５７】
図１０の（ａ）に示すように、第３実施形態の電気泳動表示装置３００は、不図示のスイッチング素子等を配置した後方基板１の上に多数の表示セル１０を格子状に配列しており、表示セル１０ごとに階調を書き込んでモノクロ画像を表示する。
【００５８】
後方基板１の上には、微細な表面凹凸形状を有する反射面を兼ねた表示セル１０ごとの表示電極１６が配置され、透明な絶縁層１ａによって平坦化されている。表示電極１６は、不図示のコンタクトホールを通じて、第１実施形態における表示電極６と同様に、図２に示すスイッチング素子４６のドレイン電極に接続されている。
【００５９】
平坦化された絶縁層１ａの上には、隔壁電極２７が配置され、隔壁電極２７上に導電性材料を用いた隔壁３が配置されている。隔壁電極２７は、絶縁層１ａの全面にチタン薄膜層をスパッタリング形成して、導電性のフィラーを混合した感光性樹脂層を積層し、感光性樹脂層をパターニングして隔壁３を形成した後に、格子状の隔壁３をマスクパターンとしてチタン薄膜層を選択エッチングすることにより形成されている。隔壁電極１７を通じて導電性の隔壁３の表面が、図２に示す黒色電極７と同様に、表示基板１上のすべての表示セル１０に共通なコモン電極となっている。
【００６０】
隔壁３によって仕切られた表示セル１０の移動空間１０Ｓには、正極性に帯電させた帯電粒子５を分散させた分散液体４が充填されている。分散液体４が充填された隔壁３の上には、面状電極８を形成した透明な前方基板２を重ねて周囲を封止してある。後方基板１上の配線は、図２に示すように、走査信号発生回路４１および書き込み信号発生回路（押さえ付け電圧発生回路）４２に接続されている。
【００６１】
次に、図１０を用いて第３実施形態の電気泳動表示装置３００の駆動方法について説明する。電気泳動表示装置３００には表示メモリ性があり、図６に示すように、表示状態を書き換える書き込み動作期間Ｔｗと表示状態を保持する保持動作期間Ｔｈとを繰り返す。
【００６２】
書き込み動作期間Ｔｗにおいて、コモン電極である隔壁３に０Ｖ、面状電極８には＋１５Ｖの一定電圧が印加されており、図２に示すスイッチング素子４６で制御される表示電極１６によって表示セル１０ごとの書き込み動作がおこなわれる。例えば、白書き込みを行う画素の表示電極１６には、図１０の（ａ）に示すように＋１０Ｖが印加され、黒書き込みを行う画素の表示電極１６には、図１０の（ｃ）に示すように、−１０Ｖが印加される。また、階調表示をおこなう画素の表示電極１６には、階調濃度に応じた−１０Ｖ〜＋１０Ｖの電圧が印加される。書き込み動作の後、保持動作として全ての電極に０Ｖが印加される。
【００６３】
そして、第３実施形態では、長期の表示保持を実現するため、図６に示すように、書き込み動作の直後から、期間Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３・・・Ｔｒｎ−１、Ｔｒｎの間隔で、ＤＣ＋１０Ｖ（５００ｍｓｅｃ）の押さえ付け電圧をコモン電極である面状電極８に印加する。期間Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３・・・Ｔｒｎ−１、Ｔｒｎは、拡散によって帯電粒子８の位置が動いて光学的変化が生じてしまう期間を予め実験により求めることで設定した。
【００６４】
実験の結果、書き込み動作直後では、帯電粒子５が拡散してしまう間隔が早く、以後押さえ付け電圧を印加するごとに、この間隔が長くなった。このため、期間Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３・・・Ｔｒｎ−１、Ｔｒｎを、それぞれ５ｓｅｃ、１０ｓｅｃ、３０ｓｅｃ・・・６００ｓｅｃ、６００ｓｅｃと設定した。ここで、Ｔｒ１３以降はすべて６００ｓｅｃに設定した。
【００６５】
第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、面状電極８に帯電粒子５と同極性の電圧を印加することで、帯電粒子５を表示電極１６および隔壁３表面上に押さえ付けることができる。このため、帯電粒子５の位置を動かすことなく拡散を防ぐことができるため、ユーザーに書き換えを感じさせることなく、中間階調を含めた画素表示の保持を長時間にわたり実現できる。また、多数のスイッチング素子４６を個別に駆動して再書き込みを行うわけではなく、コモン電極である面状電極８に押さえ付け電圧を一括で印加するだけでよく、電力の消費を最小限にとどめることができる。
【００６６】
＜比較例の電気泳動表示装置＞
図１１は比較例の電気泳動表示装置における表示セルの階調表示の説明図である。図１１中、（ａ）は白表示、（ｂ）は中間階調表示、（ｃ）は黒表示である。
【００６７】
比較例の電気泳動表示装置５００は、階調の書き込みを行うためのコモン電極が前方基板２に配置される以外は第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様に構成されている。従って、図１１中、図１と共通する構成部材には共通の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６８】
図１１の（ａ）に示すように、特許文献１には、観察側の前方基板２に透明な面状電極５７を設けた比較例の電気泳動表示装置５００が示される。比較例の電気泳動表示装置５００は、後方基板１の上に多数の表示セル１０を格子状に配列しており、表示セル１０ごとの表示電極５６と多数の表示セル１０に共通なコモン電極である面状電極５７との間に印加される電圧極性と電圧レベルとによって、表示セル１０に階調を書き込む。
【００６９】
すなわち、図１１の（ａ）に示すように、表示電極５６に正の書き込み電圧を印加して、正極性に帯電した帯電粒子５を面状電極５７に貼り付けた場合は、前方基板２を通じて帯電粒子５の色が視認される。また、図１１の（ｃ）に示すように、表示電極５６に負の書き込み電圧を印加して、泳動粒子５を下面の表示電極５６に貼り付けた場合は、前方基板２を通じて分散液体４の色が視認される。さらに、図１１の（ａ）に示す状態から表示電極５６に印加する負の書き込み電圧の印加時間を制御して、図１１の（ｂ）に示すように、帯電粒子５を面状電極５７と表示電極５６との中間に浮遊させた場合は、中間階調の表示を行うことができる。また、帯電粒子５と分散液体４の比重を一致させているので、書き込み動作後に印加電圧を切っても帯電粒子５の位置が動かないため、表示セル１０における表示階調の保持を行うことができる。
【００７０】
しかし、実際には、帯電粒子５の比重が均一ではないので、時間経過とともに浮き沈みする帯電粒子５が発生するし、図５に示すように、熱拡散によっても帯電粒子５が移動するので、１日、１ヶ月、数年といったスパンでの表示階調の保持は不可能である。
【００７１】
また、特許文献２に示される電気泳動表示装置では、一定周期ごとに表示信号と同極性のリフレッシュ信号を印加する。しかし、この方法では、階調表示を保持することが困難である。図１１の（ａ）、（ｃ）に示すように、帯電粒子５が面状電極５７と表示電極５６とのいずれかに貼り付いた状態である二値表示であれば、上記リフレッシュ信号により帯電粒子５が面状電極５７や表示電極５６に押し付けられることで階調表示を保持できる。しかし、図１１の（ｂ）に示すような中間階調の表示では、帯電粒子５が面状電極５７と表示電極５６との間に浮遊した状態であるため、リフレッシュ信号によって帯電粒子５の位置が動いてしまうために表示が崩れてしまう。
【００７２】
また、特許文献３に示される電気泳動表示装置では、一定周期ごとに同一画像を再書き込みする。つまり、保持した階調が劣化する前に、リセット動作、書き込み動作および保持動作を再びおこなって表示を書き換える。しかし、この方法では、ユーザーに書き換えを感じさせてしまうためにユーザビリティが落ちてしまう。また、再書き込みをおこなうために、そのつど無数のスイッチング素子４６を作動させることとなり、ＴＦＴ駆動回路が少なくない電力を消費してしまう。
【００７３】
＜発明との比較＞
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、表示セル１０ごとの表示面に配置された表示電極６、黒色電極７と、表示面を囲んで配置された隔壁３と、隔壁３の内側空間に充填された帯電粒子５とを備える。そして、表示セル１０の表示面に対して面状に対向配置させた面状電極８と、所定の階調が表示された表示セル１０の面状電極８に対して、間欠的に、帯電粒子５の帯電と同極性の電圧信号を印加する書き込み電圧信号発生回路４２とを備える。
【００７４】
これにより、表示面に対向させた面状電極８に、帯電粒子５と同極性の電圧信号を印加して、面状電極８と表示面との間に帯電粒子５を表示面へ垂直に向かわせる電界を形成する。この電界は、帯電粒子５を表示面に沿った方向（表示階調を変化させる方向）に移動させることなく、帯電粒子５を表示面に押し戻して表示面に押し付ける。従って、書き込みや面状電極８による前回の電圧印加の後の熱拡散移動量がリセットされて、帯電粒子５が書き込み直後の垂直分布状態に復帰する。
【００７５】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、表示面に２つの表示電極である表示電極６、黒色電極７が配置されて、一方の黒色電極７が帯電粒子５と同色に着色され、書き込み電圧信号発生回路４２は、表示電極６、黒色電極７間に電界を形成して帯電粒子５を移動させることにより、表示面に階調を表示させる。従って、分散液体４よりも比重の大きな帯電粒子５を用いて、表示電極６、黒色電極７間で帯電粒子５のシャッターを移動させるように階調表示を行える。黒色電極は、表示面の輪郭部分を一周させてブラックマトリックスを兼ねることができる。
【００７６】
第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、隔壁３の起立面に配置された隔壁電極１７と、表示電極６と隔壁電極１７との間に電界を形成して帯電粒子５を移動させることにより、表示面に階調を表示させる書き込み電圧信号発生回路４２とを備える。従って、表示面から帯電粒子５を完全退去させて、隔壁３で囲まれた表示面全体で透光を許す明るい表示が可能である。
【００７７】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、書き込み電圧信号発生回路４２は、帯電粒子５が正極性に帯電している場合には、面状電極８の電位を越えない範囲の電圧を用いて保持用の電界を形成し、帯電粒子５が負極性に帯電している場合には、面状電極８の電位を下回らない範囲の電圧を用いて保持用の電界を形成する。従って、面状電極８に帯電粒子５が集まって階調書き込みを妨げることがない。
【００７８】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、書き込み電圧信号発生回路４２は、保持用の電圧信号を印加する時間間隔を、階調表示からの時間経過とともに長くする。従って、長期的な電力消費と印加パルス数を減らしつつ、帯電粒子５の拡散性向の高い書き込み直後には頻繁な保持動作を繰り返して階調変化を抑制することができる。
【００７９】
第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、表示セル１０ごとの表示面の帯電粒子５による被覆状態を異ならせて表示セル１０ごとの階調を表示する。そして、複数の表示セル１０の表示面に対して共通に対向させた面状電極８を設け、書き込み電圧信号発生回路４２は、所定の階調が表示された面状電極８に対して、間欠的に、帯電粒子５の帯電と同極性の電圧信号を印加する。従って、書き込みや面状電極８による前回の電圧印加の後の熱拡散移動量がリセットされて、帯電粒子５が書き込み直後の垂直分布状態に復帰し、書き込んだ階調が長期間に渡って安定に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１実施形態の電気泳動表示装置における表示セルの断面構成の説明図である。
【図２】表示セルを駆動する回路構成の説明図である。
【図３】表示セルの駆動のタイムチャートである。
【図４】表示セルの階調表示の説明図である。
【図５】階調表示の保持動作の説明図である。
【図６】比較例の制御における表示セルの駆動のタイムチャートである。
【図７】変形例の制御における表示セルの駆動のタイムチャートである。
【図８】第２実施形態の電気泳動表示装置における表示セルの階調表示の説明図である。
【図９】階調表示の保持動作の説明図である。
【図１０】第３実施形態の電気泳動表示装置における表示セルの階調表示の説明図である。
【図１１】比較例の電気泳動表示装置における表示セルの階調表示の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  後方基板
２  前方基板
３  隔壁
４  分散液体
５  帯電粒子
６、７、１６  表示電極（表示電極、黒色電極、表示電極）
８  面状電極部材（面状電極）
１０  表示セル
１７、２７  隔壁電極
４２  保持制御手段、階調制御手段（書き込み電圧信号発生回路、押さえ付け電圧発生回路）
１００、２００、３００  電気泳動表示装置
【図１】
2007127676.tif 000003
【図２】
2007127676.tif 000004
【図３】
2007127676.tif 000005
【図４】
2007127676.tif 000006
【図５】
2007127676.tif 000007
【図６】
2007127676.tif 000008
【図７】
2007127676.tif 000009
【図８】
2007127676.tif 000010
【図９】
2007127676.tif 000011
【図１０】
2007127676.tif 000012
【図１１】
2007127676.tif 000013