JP2009230082A - 電気泳動表示装置、及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】コントラスト比を向上させることのできる電気泳動表示装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】素子基板66上に設けられ、共通電極64と対向する対向面を有する画素電極63と、対向基板67上に設けられ、画素電極63と対向する対向面を有する共通電極64と、対向面間に挟持され、白色粒子73及び黒色粒子74を含む電気泳動層70と、画素電極63及び共通電極64のうち少なくとも一方の前記対向面に対し、傾斜して設けられる光透過性の隔壁65とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、隔壁方式の電気泳動表示装置、及びこの電気泳動表示装置を備える電子機器に関する。
従来、この種の電気泳動表示装置として、対向する2つの基板において、基板上の複数の電極に対応して土手部(隔壁)を形成し、土手部(隔壁)により囲まれた各領域内に電気泳動粒子と絶縁性液体よりなる電気泳動液体を充填した一方の基板と、対向電極を有する他方の基板とを張り合わせるようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
特開平6−343260号公報
しかしながら、従来の電気泳動表示装置では、隔壁が基板に対して垂直に形成されているので、電極間に電圧を印加しても隔壁部分には電気泳動粒子が存在しないために隔壁部分の反射率を電気的に制御することができなかった。その結果、例えば白色粒子と黒色粒子とを用いて白色又は黒色を表示する場合、電極間に電圧を印加して白色粒子及び黒色粒子を電気泳動させても、隔壁部分の反射率は変化しないので、隔壁部分が白く又は黒く見えない。従って、表示部全体で十分に明るい白色、十分に暗い黒色を表示することができず、コントラスト比が低下するという問題があった。
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、コントラスト比を向上させることのできる電気泳動表示装置、及び電子機器を提供することを目的の1つとする。
本発明に係る電気泳動表示装置は、前記課題を解決するために、対向する対向面をそれぞれ有する第1及び第2の電極と、前記対向面間に挟持され、電気泳動粒子を含む電気泳動層と、前記第1及び第2の電極のうち少なくとも一方の前記対向面に対し、傾斜して設けられる光透過性を有する隔壁とを備える。
従来の電気泳動表示装置では対向面に垂直な方向の光が隔壁を透過しても電気泳動粒子は見えなかったが、かかる構成によれば、第1及び第2の電極のうち少なくとも一方の対向面に対し、隔壁が傾斜して設けられるので、対向面に垂直な方向の光が隔壁を透過することで、隔壁の背後に隠れる隣の電気泳動層の電気泳動粒子を見ることができる。これにより、隔壁部分が例えば白く又は黒く見えるようになり、表示部全体で白色は明るく、黒色は暗く表示することができ、コントラスト比を向上させることができる。
好ましくは、前記隔壁は、前記対向面における所定の直交座標軸のうち少なくとも一方の座標軸に対して傾斜する。
かかる構成によれば、対向面における所定の直交座標軸のうち少なくとも一方の座標軸に対し、隔壁が傾斜するので、隔壁が両方の座標軸に対して傾斜する場合、対向面に垂直な方向の光が隔壁を透過することで、隔壁の背後に隠れるX軸方向及びY軸方向に隣の電気泳動層の電気泳動粒子を見ることができる。これにより、さらにコントラスト比を向上させることができる。
好ましくは、前記対向面間の距離が長さtであり、前記隔壁の前記座標軸方向における幅が長さdであるときに、傾斜角度θ<tan-1(t/2d)である
かかる構成によれば、隔壁の傾斜角度θがtan-1(t/2d)より小さいので、例えば黒色(又は白色)を表示するときに、黒色粒子(又は白色粒子)が電気泳動層の略半分に集まる場合、対向面に垂直な方向から、表示する色とは反対の色の白色粒子(又は黒色粒子)が見えなくなる。これにより、さらにコントラスト比を向上させることができる。
好ましくは、前記隔壁は、前記対向面に対して傾斜して設けられる部分として傾斜部を有する。かかる構成によれば、隔壁が対向面に対して傾斜して設けられる部分として傾斜部を有するので、一部のみが傾斜するように隔壁を形成することができる。これにより、傾斜部以外の形状を自由に形成した隔壁を構成することができる。
本発明に係る電子機器は、前記課題を解決するために、前述した本発明に係る電気泳動表示装置を備える。
かかる構成によれば、前述した本発明に係る電気泳動表示装置を備えるので、コントラスト比を向上させることができ、例えば発色の鮮やかな各種電子機器を実現することができる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
(電気泳動表示装置)
最初に、図1乃至図7を参照して本発明に係る電気泳動表示装置について説明する。図1は本発明に係る電気泳動表示装置の全体構成を説明する概略構成図である。図1に示すように、電気泳動表示装置1は、コントローラ10と、表示部20と、走査線駆動回路30と、データ線駆動回路40と、電源回路50とを備えている。
コントローラ10は、走査線駆動回路30及びデータ線駆動回路40の動作を制御するものである。コントローラ10は、画像信号処理回路(図示せず)等を含んでおり、表示部20に表示させる画像の画像信号、画像書き換え時にリセットするためのリセット信号、スタートパルス等のタイミング信号等の各種信号を生成し、走査線駆動回路30及びデータ線駆動回路40に出力している。
表示部20は、略平面のY方向に沿って配列されたm本の走査線21(走査線Y1、Y2、…、Ym)と、略平面のX方向に沿って配列されたn本のデータ線22(データ線X1、X2、…、Xn)と、走査線21とデータ線22との各交点に配置される画素回路60とを備えている。
走査線駆動回路30は、表示部20の各走査線Y1、Y2、…、Ymに接続されている。また、走査線駆動回路30は、コントローラ10から入力されるタイミング信号に基づいて、各走査線Y1、Y2、…、Ymに走査線信号をパルス的に順次供給している。
データ線駆動回路40は、表示部20の各データ線データ線X1、X2、…、Xnと接続されている。また、データ線駆動回路40は、コントローラ10から入力されるタイミング信号に基づいて、データ線X1、X2、…、Xnに画像信号を供給している。画像信号は、例えば5ボルトの高電位レベル(以下、ハイレベルという)、又は、例えば0ボルトの低電位レベル(以下、ローレベルという)の二値的なレベルをとる。
電源回路50は、高電位電源線51、低電位電源線52及び共通電位線53に接続されている。また、電源回路50は、高電位電源線51に例えば12〜15ボルトで一定の高電位VHを、低電位電源線52に例えば0ボルトで一定の低電位VLを、共通電位線53に共通電位Vcomを、それぞれ供給している。
図2は、図1に示した各画素回路の構成を説明する回路図である。図2に示すように、画素回路60は、スイッチング用トランジスタ61と、メモリ回路62と、画素電極63と、共通電極64と、隔壁65と、電気泳動層70とを備えている。
画素スイッチング用トランジスタ61は、N型トランジスタで構成されており、ゲートが走査線21に、ソースがデータ線22に、ドレインがメモリ回路62の入力端子N1に、それぞれ接続されている。また、画素スイッチング用トランジスタ61は、データ線駆動回路40からデータ線22を介して供給される画像信号を、走査線駆動回路30から走査線21を介して供給される走査信号に応じたタイミングで、メモリ回路62の出力端子N2に出力している。
メモリ回路62は、インバータ回路62a,62bを有しており、SRAM(Static Random Access Memory)として構成されている。
インバータ回路62a,62bは、互いの入力端子に他方の出力端子が接続されたループ構造を有している。すなわち、インバータ回路62aの入力端子とインバータ回路62bの出力端子とが接続され、インバータ回路62bの入力端子とインバータ回路62aの出力端子とが接続されている。また、インバータ回路62aの入力端子はメモリ回路62の入力端子N1として構成され、インバータ回路62aの出力端子はメモリ回路62の出力端子N2として構成されている。
インバータ回路62aは、N型トランジスタ62a1と、P型トランジスタ62a2とを備えている。N型トランジスタ62a1及びP型トランジスタ62a2のゲートは、メモリ回路62の入力端子N1に接続されている。N型トランジスタ62a1のソースは低電位電源線52に接続され、P型トランジスタ62a2のソースは高電位電源線51に接続されている。N型トランジスタ62a1及びP型トランジスタ62a2のドレインは、メモリ回路62の出力端子N2に接続されている。
インバータ回路62bは、N型トランジスタ62b1と、P型トランジスタ62b2とを備えている。N型トランジスタ62b1及びP型トランジスタ62b2のゲートは、メモリ回路62の出力端子N2に接続されている。N型トランジスタ62b1のソースは低電位電源線52に接続され、P型トランジスタ62b2のソースは高電位電源線51に接続されている。N型トランジスタ62b1及びP型トランジスタ62b2のドレインは、メモリ回路62の入力端子N1に接続されている。
このように構成されたメモリ回路62は、入力端子N1にハイレベルの画像信号が入力されると、出力端子N2から低電位VLを出力し、入力端子N1にローレベルの画像信号が入力されると、出力端子N2から高電位VHを出力する。
画素電極63は、メモリ回路62の出力端子N2に接続されている。すなわち、画素電極63には、メモリ回路62に入力された画像信号に応じて、高電位VH又は低電位VLがメモリ回路62から供給されている。また、画素電極63は、電気泳動層70を介して共通電極64と互いに対応するように配置されている。
共通電極64は、共通電位線53に接続されており、共通電位Vcomが供給されている。
隔壁65は、画素電極63と共通電極64との間の空間を区画するものである。電気泳動層70は、隔壁65によって区画された空間に配置され、画素電極63と共通電極64との間に挟持されている。
図3は、図1に示した表示部の部分縦平面図である。図3に示すように、隔壁65は、画素電極63と共通電極64との間の平面において、所定のX軸方向及びY軸方向にそれぞれ一定の間隔(幅)dで設けられている。また、隔壁65によって区画された複数の空間には、それぞれ電気泳動層70が充填されている。なお、隔壁65の幅は、X軸方向とY軸方向とで異なっていてもよいし、一定でなくてもよい。
図4は、図3に示したA−A線矢視方向断面図である。素子基板66は、例えばガラス又は樹脂等からなる基板である。図4では図示を省略したが、素子基板66上には、前述の画素スイッチング用トランジスタ61、メモリ回路62、走査線21、データ線22、高電位電源線51、低電位電源線52、及び共通電位線53等を含む積層構造が形成されている。この積層構造の上層側に、複数の画素電極63がマトリクス状に設けられている。
対向基板67は、例えばガラス又は樹脂等からなる光透過性の基板である。素子基板66及び対向基板67は、対向するように設けられており、対向基板67は、図4において上方にある表示部20の表示面側に配置されている。対向基板67における素子基板66との対向面上には、複数の画素電極63と対向して共通電極64がベタ状に形成されている。共通電極64は、例えばマグネシウム銀(MgAg)、インジウム・スズ酸化物(ITO)、インジウム・亜鉛酸化物(IZO)等の光透過性の導電材料から構成されている。
電気泳動層70は、1つの画素電極63に対して1つ又は複数配置され、図4では、1つの画素電極63に対し、X軸方向に3つの電気泳動層70が配置されている。電気泳動層70は、分散媒(図示せず)と、複数の白色粒子73と、複数の黒色粒子74とから構成されている。
分散媒は、白色粒子73及び黒色粒子74を電気泳動層70内に分散させる媒質である。分散媒としては、水や、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や、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類や、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や、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素や、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や、ベンゼン、トルエンや、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン等の長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素や、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や、カルボン酸塩やその他の油類を、単独で又は混合して用いることができる。また、分散媒には、界面活性剤を配合してもよい。
白色粒子73は、例えば二酸化チタン、亜鉛華(酸化亜鉛)、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子、高分子、又はコロイドであり、例えば負に帯電されている。
黒色粒子74は、例えばアニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料からなる粒子、高分子、又はコロイドであり、例えば正に帯電されている。これにより、白色粒子73及び黒色粒子74は、画素電極63と共通電極64との間の電位差により発生する電場によって、分散媒中を移動することができる。
これらの顔料には、必要に応じ、電解質、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、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加してもよい。
白色粒子73及び黒色粒子74は、電気泳動層70においてそれぞれ略半分ずつ存在している。図4に示すように、画素電極63と共通電極64との間に、相対的に画素電極63の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、負に帯電された白色粒子73はクーロン力によって各電気泳動層70内で画素電極63側に引き寄せられるとともに、正に帯電された黒色粒子74はクーロン力によって各電気泳動層70内で共通電極64側、すなわち、表示部20の表示面側に引き寄せられる。これにより、電気泳動層70内の表示面側に黒色粒子74が集められ、表示部20の表示面には黒色が表示される。逆に、相対的に共通電極64の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、電気泳動層70内の表示面側に白色粒子73が集められ、表示部20の表示面には白色が表示される。
隔壁65は、光透過性を有する樹脂、例えばアクリルやポリイミドなどから構成されている。また、隔壁65は、画素電極63及び共通電極64の対向面に対して、それぞれ傾斜角度θをなすように傾斜して設けられている。従来の電気泳動表示装置では対向面に垂直な方向の光が隔壁65を透過しても黒色粒子74は見えなかったが、このように、画素電極63及び共通電極64の対向面に対し、隔壁65が傾斜して設けられるので、対向面に垂直な方向の光が隔壁65を透過することで、隔壁65の背後に隠れる隣の電気泳動層70の黒色粒子74を見ることができる。
また、図4に示すように、画素電極63の電位が高くなるように電圧が印加された結果、白色粒子73及び黒色粒子74が、画素電極63と共通電極64との距離tの半分に集められる場合、傾斜角度θは、以下の式(1)を満たすことが好ましい。
0<θ<tan-1(t/2d) …(1)
このように、隔壁65の傾斜角度θがtan-1(t/2d)より小さいので、黒色を表示するときに、黒色粒子74が電気泳動層70の略半分に集まる場合、対向面に垂直な方向から、表示する色とは反対の色の白色粒子73が見えなくなる。
なお、画素電極63の電位が高くなるように電圧が印加された結果、白色粒子73及び黒色粒子74が、画素電極63と共通電極64との距離tの1/n(nは2より大きい実数)に集められる場合、傾斜角度θは、以下の式(2)を満たせばよい。
0<θ<tan-1(t/nd) …(2)
図5は、図4に示した隔壁の変形例を説明する断面図である。図4に示したように、隔壁65は一方向に傾斜したものに限定されず、図5に示すように、交互に異なる方向に傾斜するようにしてもよい。
図6は、図4に示した隔壁の変形例を説明する断面図である。図6に示すように、隔壁65は、共通電極64の対向面に対して傾斜して設けられる部分として傾斜部65aを有し、画素電極63の対向面に対しては垂直に設けるようにしてもよい。このように、隔壁65が対向面に対して傾斜する傾斜部65aを有するので、一部のみが傾斜するように隔壁65を形成することができる。なお、図6において、隔壁65は共通電極64の対向面に対して傾斜して設けられる部分として傾斜部65aのみを有しているが、これに限定されず、画素電極63の対向面に対しても傾斜して設けられる部分を有していてもよい。
図5及び図6に示した隔壁65を成形する方法としては、例えば、所定形状のスタンパーを用いてスタンピングする方法や、複数回のフォトリソグラフィを繰り返す方法や、インクジェット装置から隔壁材料を吐出して堆積させた後、隔壁材料を硬化させる方法などを用いることができる。
図7は、図3に示したB−B線矢視方向断面図である。図7に示すように、隔壁65は、図4に示したX軸方向と同様に、Y軸方向にも傾斜するようにしてもよい。このように、隔壁65がX軸及びY軸の両方に対して傾斜する場合、対向面に垂直な方向の光が隔壁65を透過することで、隔壁65の背後に隠れるX軸方向及びY軸方向に隣の電気泳動層70の黒色粒子74を見ることができる。
本実施形態では、電気泳動層70が電気泳動粒子として白色粒子73及び黒色粒子74を含むように構成したが、これに限定されず、他の色に着色された電気泳動粒子を用いるようにしてもよい。また、各電気泳動層70ごとに異なる色、例えば赤色、青色、緑色の電気泳動粒子を用いるようにしてもよい。
従来の電気泳動表示装置では対向面に垂直な方向の光が隔壁65を透過しても黒色粒子74は見えなかったが、このように、本発明に係る電気泳動表示装置によれば、画素電極63及び共通電極64のうち少なくとも一方の対向面に対し、隔壁65が傾斜して設けられるので、対向面に垂直な方向の光が隔壁65を透過することで、隔壁65の背後に隠れる隣の電気泳動層70の黒色粒子74を見ることができる。これにより、隔壁65部分が例えば白く又は黒く見えるようになり、表示部20全体で白色は明るく、黒色は暗く表示することができ、コントラスト比を向上させることができる。
また、対向面における所定の直交座標軸のうち少なくとも一方の座標軸に対し、隔壁65が傾斜するので、隔壁65が両方の座標軸に対して傾斜する場合、対向面に垂直な方向の光が隔壁を透過することで隔壁の背後に隠れるX軸方向及びY軸方向に隣の電気泳動層70の電気泳動粒子を見ることができる。これにより、さらにコントラスト比を向上させることができる。
また、隔壁65の傾斜角度θがtan-1(t/2d)より小さいので、黒色を表示するときに、黒色粒子74が電気泳動層70の略半分に集まる場合、対向面に垂直な方向から、表示する色とは反対の色の白色粒子73が見えなくなる。これにより、さらにコントラスト比を向上させることができる。
また、隔壁65が対向面に対して傾斜して設けられる部分として傾斜部65aを有するので、一部のみが傾斜するように隔壁65を形成することができる。これにより、傾斜部65a以外の形状を自由に形成した隔壁65を構成することができる。
(電子機器)
次に、図8乃至図10を参照して本発明に係る電子機器について説明する。図8は、本発明に係る電気泳動表示装置を備える腕時計を説明する図である。図8(a)に示す正面図において、腕時計100は、時計ケース101と、時計ケース101に連結された一対のバンド402とを備えている。
時計ケース101の正面には、本発明に係る電気泳動表示装置102と、秒針111と、分針112と、時針113とが設けられている。また、時計ケース101の側面には、操作子としての竜頭121と、1つ又は複数の操作ボタン122とが設けられている。
図8(b)に示す側断面図において、時計ケース101の内部には収容部101Aが設けられている。収容部101Aには、電気泳動表示装置1と、ムーブメント103とが収容されている。収容部101Aの一端側(時計正面側)には、ガラス又は樹脂からなる透明カバー104が設けられている。収容部101Aの他端側(時計裏側)には、パッキン105を介して裏蓋106が螺合され、透明カバー104及び裏蓋106によって時計ケース101が密封されている。
ムーブメント103は、秒針111、分針112及び時針113からなるアナログ指針が連結された運針機構(図示せず)を有している。この運針機構が秒針111、分針112及び時針113を回転駆動し、設定された時刻を表示する時刻表示部として機能する。
電気泳動表示装置102は、ムーブメント103の時計正面側に配置され、腕時計100の表示部を構成している。また、電気泳動表示装置102の中央部には、電気泳動表示装置102の表裏を貫通する貫通孔102Aが形成されている。貫通孔102Aにはムーブメント103の運針機構の秒車114、二番車115及び筒車1116の各軸が挿入されている。各軸の先端には、秒針111、分針112及び時針113がそれぞれ取り付けられている。本実施形態では、電気泳動表示装置102の表示面は円形状に成形されているが、これに限定されず、例えば正八角形状、十六角形状等、他の形状に成形してもよい。
本発明に係る電気泳動表示装置は時計以外の電子機器にも適用することができる。図9は、本発明に係る電気泳動表示装置を備える電子ペーパー200を示す斜視図である。図9に示すように、電子ペーパー200は、前述した本発明に係る電気泳動表示装置を表示部201として備えている。電子ペーパー200は可撓性を有し、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体202を備えて構成されている。
図10は、本発明に係る電気泳動表示装置を備える電子ノート300を示す斜視図である。図10に示すように、電子ノート300は、図9に示した電子ペーパー200が複数枚束ねられ、カバー301に挟まれているものである。カバー301は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する表示データ入力手段(図示せず)を備えている。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容の変更や更新を行うことができる。
このように、本発明に係る電子機器によれば、前述した本発明に係る電気泳動表示装置を備えるので、コントラスト比を向上させることができ、例えば発色の鮮やかな各種電子機器を実現することができる。
なお、本発明の構成は、前記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
本発明に係る電気泳動表示装置の全体構成を説明する概略構成図である。 図1に示した各画素回路の構成を説明する回路図である。 図1に示した表示部の部分縦平面図である。 図3に示したA−A線矢視方向断面図である。 図4に示した隔壁の変形例を説明する断面図である。 図4に示した隔壁の変形例を説明する断面図である。 図3に示したA−A線矢視方向断面図である。 本発明に係る電気泳動表示装置を備える腕時計を説明する図である。 本発明に係る電気泳動表示装置を備える電子ペーパーを示す斜視図である。 本発明に係る電気泳動表示装置を備える電子ノートを示す斜視図である。
符号の説明
1…電気泳動表示装置、63…画素電極、64…共通電極、65…隔壁、65a…傾斜部、70…電気泳動層、73…白色粒子、74…黒色粒子、d…間隔(厚さ)、t…距離、θ…傾斜角度、100…腕時計、200…電子ペーパー、300…電子ノート。

Claims (5)

  1. 対向する対向面をそれぞれ有する第1及び第2の電極と、
    前記対向面間に挟持され、電気泳動粒子を含む電気泳動層と、
    前記第1及び第2の電極のうち少なくとも一方の前記対向面に対し、傾斜して設けられる光透過性を有する隔壁とを備える
    ことを特徴とする電気泳動表示装置。
  2. 前記隔壁は、前記対向面における所定の直交座標軸のうち少なくとも一方の座標軸に対して傾斜する
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
  3. 前記対向面間の距離が長さtであり、前記隔壁の前記座標軸方向における幅が長さdであるときに、傾斜角度θ<tan-1(t/2d)である
    ことを特徴とする請求項2に記載の電気泳動表示装置。
  4. 前記隔壁は、前記対向面に対して傾斜して設けられる部分として傾斜部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
  5. 請求項1乃至5の何れか1項に記載の電気泳動表示装置を備える
    ことを特徴とする電子機器。
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