JP4748440B2 - 電気泳動表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本願発明は、帯電した粒子に電界に対する電界印加を制御することにより視認状態を変化させる電気泳動表示装置に係り、特に、電気泳動表示における中間階調表示の画質を向上させる改良技術に関する。

電気泳動表示装置は、電界の印加方向を制御して、電界に応じて帯電粒子が視認面に移動したり視認面の反対側に移動したりすること、または、他の種類の帯電粒子が視認面に移動すること等により、視認面に表れる色調を変化させて画像を表示するものである。このような原理で動くため、電気泳動表示装置では、電界の方向に応じて二種類の色調が表れるだけであり、中間階調を表示するような階調表示には向かないというのが技術常識であった。

また、電気泳動表示装置の基板間距離と画素電極との関係については、特に考慮されていなかった。一般には、電気泳動材料を狭持する一対の基板間距離が、電気泳動材料に電界を与える画素電極の幅より小さくされているものが知られていた。例えば特開２００３−１４０２０１号公報には、第１の基板または第２の基板に対して垂直方向における電気泳動粒子のカプセルの径が、水平方向における径より小さいと規定され、カプセルの径に対応した幅を有する画素電極の幅が、基板間距離より大きいことが記述されている（特許文献１）。また、“Flexible Active-Matrix Electrophoretic Display With Integrated Scan And Data-Drivers,”Asia Display/IMD '04 DIGEST, p155の表には、ピクセルピッチが３５０μｍという記述があり、通常用いられている基板間距離より、大分大きな距離が開示されていた。
特開２００３−１４０２０１号公報（段落００１４） "Flexible Active-Matrix Electrophoretic Display With Integrated Scan And Data-Drivers,"Asia Display/IMD '04 DIGEST, p155

しかしながら、電気泳動表示装置では、階調（色調）が２値しかなく、ピクセル間の明度や色度の差異が大きいため、視認上、輪郭が鋭くシャープに見えすぎていた。このような画質では目に負担となり疲れを生じやすいという課題があった。

また、電気泳動表示装置では、その性質上、中間階調表示が困難であるため写真等のハーフトーンを含む画像の表示が高品質に行えないとされていたものの、電気泳動表示の性質を克服して、写真等を表示できる表示装置に対する時代の要請があった。

そこで、本発明は、中間階調表示が可能であり、また、視認上の画質を向上させることのできる電気泳動表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、一対の基板間に電気泳動材料が設けられており、画像の構成単位に対応したピクセルの各々が、ｎ個（ｎ＞１）の画素電極により構成されており、画素電極の各々に独立に電圧が印加されることで、ｎ＋１の階調表示が可能に構成され、一対の基板間の距離が、画素電極の画素電極長よりも大きいこと、を特徴とする電気泳動表示装置である。

上記構成によれば、画素の構成単位はピクセルに対応づけられているところ、各ピクセルがさらに複数の画素電極を有し、それぞれの画素電極が個別に駆動されるようになっている。このため、各画素電極における電圧の印加方向が制御されることで、階調表現が可能となり、ピクセル全体として中間階調の表示が可能となる。
また、従来、基板間距離が画素電極長より大分小さかったので、画素電極の端部から隣接する画素領域に漏れる電界の影響が隣接する画素領域に存在する電気泳動材料に影響する（干渉する）ことは殆どなかった。しかし本願発明によれば、基板間距離が画素電極長よりも大きいので、一の画素電極の電界が隣接する画素領域の電気泳動材料に及ぼされて、色調の変化を生じる。したがって、隣接する画素電極における電界方向が異なっていても、電界の混合（隣接する電界の影響が当該画素電極に対応した電気泳動材料に生じること）が生じ、視認上、輪郭がぼやけるように表示され、表示される画像の輪郭の鋭さが和らげられソフトな感じとなって、目に優しい表示となる。各画素電極間で電界混合が生ずると、白黒階調の混合が生じ、その為に中間調が自然に美しく表示されるようになる。
そして上記構成によれば、上記両発明の利点を併せ持つ。すなわち、ピクセル自体の複数階調表示が可能になる他、隣接する画素領域やピクセル間でも電界の混合が発生するので、複数に分割されたピクセル内の画素電極間の境界がぼやかされて、より自然な中間階調表示が可能である。

ここで、「電気泳動材料」に限定はなく、カプセル化されているか否かに限定はない。また、電気泳動材料やそのカプセルが基板や画素電極、または画素電極に対向する電極に接触していることを要しない。

ここで、表示される階調は、各画素電極に印加される電界により電気泳動材料がとりうる２階調に対応した２種類の色調のうち、第１の色調をとる画素電極の数と第２の色調をとる画素電極の数とにより定まり、総ての画素面積を同一とすれば、最大ｎ＋１階調を取りうる。また、ｎ個の画素の面積を２⁰（＝１）、２¹（＝２）、２²（＝４）、…、２ⁿと２のべきに設定すると、最大２ⁿの階調を表現できる。但し、ｎ＋１階調の場合はｎ＋１階調を取りうるように駆動回路等が構成されている必要はないし、２ⁿ階調の場合は２ⁿ階調を取りうるように駆動回路等が構成されている必要もなく、任意の階調数で中間階調を表示させるよう構成されていてもよい。

ここで、「画素電極長」とは、画素電極の面積をＳｐとした場合に、画素電極長Ｌｅ＝√Ｓｐという関係式で表現されるものである。

ここで、ピクセルの外周長が、当該ピクセルを構成している画素電極同士を区画する境界線長の総計の４／（ｎ−１）倍よりも小さいことは好ましい。画素電極の境界付近で電界の混合が生じ視認上のぼやけが生じることが本発明の作用の一つであるため、このぼやけが生じる領域（混濁領域）の面積が大きければ大きいほど、綺麗に中間階調が表現できることになる。この点、この発明の構成によれば、単純に方形の画素電極を連設した場合に比べ、このぼやけが生じる混濁領域の面積が広くなるので、より視認上好適な中間階調表現が可能となる。

例えば、ピクセルを構成している該画素電極が、４つより多い頂点を備えていることが考えられる。この構成によれば、各画素電極を区画する辺がピクセルの辺に平行となっていても、画素電極がクランク状だったり互いに入り組んでいたりすることになるため、混濁領域をより広くすることが可能だからである。

また例えば、ピクセルを構成している画素電極同士を区画する境界線が、ピクセルの外周を構成するいずれかの辺に対し斜めになっていることが考えられる。この構成によれば、斜めになっている境界線の部分以外の境界線がピクセルの外周の辺に平行であっても、斜めになっている部分においてピクセル外周の対応する辺の部分より長くなるので、全体として、混濁領域をより広くすることが可能だからである。

ここで、隣接する画素電極間、または隣接するピクセル間の電界干渉の影響を排除する手段の設置が禁止されていることは好ましい。従来、ピクセル間で電界が干渉することは良くないことであるとされていたため、ブラックマトリクスや仕切りのような構造が対向基板に設けられ、ピクセル間の電界干渉がなくなるように構成されていた。この発明によれば、そのような電界干渉を防止する手段（構造）が積極的に排除されているので、画素電極間または／およびピクセル間の電界の混合が許容され、色調の混濁が生じ、綺麗な中間階調表示が可能となったり、画像の輪郭が鋭すぎて目が疲れたりする等の悪影響を軽減することが可能である。

ここで「電界干渉の影響を排除」とは、電界そのものの干渉を防ぐことや、電界干渉により生じた混濁表示を隠蔽することで視認されないようにすることも含まれる。

具体的には、一方の基板は、画素電極が設けられて構成されており、他方の基板は、光透過性を有し、光の透過面が平滑に形成されていることになる。光を通し平滑に形成されていれば、電界の干渉防止も視覚上のぼやけ隠蔽も必要なくなり、電界干渉の影響が排除されないので、混濁領域を視認可能にできるからである。

好ましい態様として、ピクセルを構成している画素電極間の距離は、画素電極長よりも短く、かつ、基板間の距離よりも短くなっていることがある。画素電極間の距離は、短ければ短い程、隣接する画素電極の電界の干渉を受けやすく、また、基板間の距離が長ければ長い程、漏れ出た電界の影響が隣接する画素領域に及ぼされやすい。このため、本発明によれば、基板の水平方向においても垂直方向においても、隣接する画素領域間（あるいはピクセル間）の電界の干渉を促進するので、より好適に混濁を生じ、より綺麗に中間階調が表示されることになる。

具体的には、ピクセルを構成している画素電極間の距離をＬｐｐ、画素電極長をＬｅ、基板間の距離をＬｇとした場合に、
１０Ｌｐｐ≦Ｌｅ、１０Ｌｐｐ≦Ｌｇ
という関係を満たすことが好ましい。

通常、二つの干渉関係のある物理的値に、１：１０よりも差がある場合、すなわち物理的に一桁より大きく違う場合、実質的に大きい方の物理値による影響が支配的となり、小さい方の物理値の影響を無視しうると考えられる。本発明に当てはめて考えると、この物理的に一桁違うという境界が、電界の混合の影響が視認上発生するか否かという臨界値となると考えられる。したがって、上記関係式を満たすということは、隣接する画素領域の影響が及ぼされるということになり、この関係式を満たすように構成すれば、互いの画素電極間の電界の混合を許容し、視認上ぼやけを目立たせることが可能であることが判る。

本発明は、ピクセルを構成している画素電極の各々に、画素の構成単位に対して与えられた階調情報に対応させた駆動電圧を供給する駆動回路を備える。このように構成すれば、ピクセルを構成する各画素電極に中間階調を表示させる電圧が供給されるので、全体として中間階調表現が可能であり、表示要素に２階調より多い情報が供給される装置であれば、その情報に応じた濃淡表示が可能となる。

本発明は、このような電気泳動装置を備える電子機器でもある。
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。

次に本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
以下の実施形態はあくまで例示に過ぎず、本発明は本発明の趣旨の範囲で種々に変更可能なものである。

（原理説明）
図１Ａに、本発明の特徴の原理説明図を示す。比較例として、図１Ｂには、従来の電気泳動表示装置における動作原理説明図を示す。
本発明は、中間階調表示を可能とし、視認上の画質を向上させるために幾つかのポイントを備えている。そのポイントの大きなものは、以下の２点である。

特徴１：本発明の電気泳動表示装置における特徴の一つは、一対の基板Ｓｕｂ１・Ｓｕｂ２の間に電気泳動材料が設けられており、少なくとも一方の基板Ｓｕｂ１に複数の画素電極Ｇが設けられ、画像の構成単位に対応したピクセルＰｎ・Ｐｎ＋１の各々が、ｎ個（図１Ａでは４個）の画素電極Ｇ１〜Ｇ４により構成されており、ピクセルＰを構成する画素電極Ｇの各々に独立に電圧が印加可能に構成されていることで、階調表示が可能になっていることである。

特徴２：本発明に電気泳動表示装置におけるもう一つの特徴は、一対の基板Ｓｕｂ１・Ｓｕｂ２の間に電気泳動材料が設けられており、少なくとも一方の基板Ｓｕｂ１には、画素電極Ｇが複数設けられ、一対の基板間の距離Ｌｇが、画素電極Ｇの画素電極長Ｌｅよりも大きいことである。

特徴１について説明する。
図１Ｂに示すように、従来型の電気泳動表示装置では、最小の画像の構成単位とピクセルＰとが対応しており、ピクセル単位に画素電極Ｇが設けられ、ピクセル単位で電圧が印加されるように構成されていた。各画素電極Ｇには、２値データが与えられ、論理状態“１”であれば、電圧が印加され、論理状態“０”であれば電圧が印加されない。図１Ｂに示すように、電圧が印加されたピクセルＰｎ＋１では、その電圧によって発生する電界にしたがって電気泳動材料中の帯電粒子が移動し、一方の電極側に移動し視認上色調が変化する変色領域ＣＡを形成する。電圧が印加されないピクセルＰｎでは、電界が発生せず、荷電粒子がいずれかの電極に移動しないため、電気泳動材料の分散媒の色調が視認されるようになる。荷電粒子の色調が青色、分散媒の色調が白であれば、電圧が印加されたピクセルにおいて青色に変色して観察される。

ここで、従来では、画像の構成単位であるピクセルと画素電極とが対応していたので、ピクセルの色調は、論理状態“１”か“０”かに応じた青色か白色かのいずれかしかなく、その中間の色彩が表示されていなかった。

図１Ａに示すような本発明の電気泳動表示装置では、特徴１として、各ピクセルがさらに複数の画素電極Ｇ１〜Ｇ４を有し、それぞれの画素電極が個別に駆動されるようになっているので、各画素電極における電圧の印加方向が制御されることで、階調表現が可能となり、ピクセル全体として中間階調の表示が可能となっている。すなわち、ピクセルＰｎでは、４つのうち２つの画素電極Ｇ２およびＧ４が論理状態“１”、その他が論理状態“０”となっているので、ピクセル全体の面積のうち約半分の領域が変色領域ＣＡとなり、従来型の青色と白色の中間値付近の青色の濃度が表現されている。また、ピクセルＰｎ＋１では、４つのうち３つの画素電極Ｇ２〜Ｇ４が論理状態“１”、画素電極Ｇ１が論理状態“０”となっているので、ピクセル全体の面積のうち約３／４が変色領域ＣＡとなって、約７５％の濃度の中間階調表示が可能となっている。

ここで、表示可能な階調は、ピクセル当たりの画素電極の数によって定まり、画素電極数をｎとすると最大ｎ＋１階調を取りうる。図１Ａの例では画素電極数が４なので、最大５階調（濃度０％、２５％、５０％、７５％、１００％）を取りうることになる。

特徴２について説明する。
図１Ｂに示すように、電圧が供給される画素電極の端部では電界が広がる傾向にあるところ、従来型の電気泳動表示装置では、基板間距離Ｌｇ０が画素電極長Ｌｅ０より大分小さかったので、画素電極Ｇの端部から隣接する画素領域に漏れる電界の影響が隣接する画素領域に存在する電気泳動材料に影響する（干渉する）ことは殆どなかった。ここで、画素電極の面積をＳｐとした場合に、画素電極長Ｌｅは√Ｓｐと表される。

図１Ａに示す本発明の特徴２によれば、基板間距離Ｌｇが画素電極長Ｌｅよりも大きい。このため、画素電極の電界が隣接する画素領域の電気泳動材料に及ぼされて、変色領域ＣＡの外側においても色調の変化を生じる。すなわち、変色領域ＣＡからの距離に応じて電界は弱くなるもののその電界の強さに応じて帯電粒子が一方の電極側に集積して、変色領域ＣＡの外側に濃度のグラディエーションを生ずる。この電界の混合により、視認上、変色領域ＣＡの輪郭がぼやけるように広がって表示されるのである。この濃度のグラディエーション領域が混濁領域ＢＡである。この特徴２によって、表示される画像の輪郭の鋭さが和らげられソフトな感じとなって、目に優しい表示となる。また、本発明の特徴１において、一つのピクセルを複数の画素電極に分割しているところ、当該特徴２を合わせることによって、ピクセル内の混濁領域が広がり、個々の画素電極の変色が混合され、ピクセル全体として均一な中間階調の濃度となっているように視認されるという利点もある。以下の実施形態では、本発明の上記特徴１および２を併せ持つ電気泳動表示装置の具体的な態様を説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１は、ピクセルの外形に相似な複数の画素電極を用いる例である。
図２Ａに、本実施形態１の画素電極の平面図、図２Ｂに、この平面図の断面図を示す。
図２Ａに示すように、それぞれが画像の表示要素に対応するピクセルＰが、Ｍ行×Ｎ列のマトリックス状に並べられている。ピクセルＰｍｎ（１≦ｍ≦Ｍ、１≦ｎ≦Ｎ）は、ｍ行ｎ列に配置されたピクセルのことである。本発明の特徴１に対応させて、各ピクセルＰは、４つの画素電極Ｇ１〜Ｇ４の集合により構成されている。画素電極Ｇは、ピクセルＰの外形の相似形となっており、ここでは方形に形成されている。

図２Ｂに示すように、一対の基板Ｓｕｂ１およびＳｕｂ２の間にマイクロカプセルＭＣが狭持されて構成されている。基板Ｓｕｂ１には、複数の画素電極Ｇ１〜Ｇ４がピクセルＰに対応させて設けられ、独立して駆動されるようになっている。他方の基板Ｓｕｂ２には、共通電極ＣＥが一面に設けられている。各マイクロカプセルＭＣの内部には、電気泳動材料が封入されている。電気泳動材料は、有機溶媒である分散媒ｓｌ中に、一方の帯電極性に帯電した第１の粒子ｐ１と、これと反対の帯電極性に帯電した第２の粒子２とが、適当な配分割合で分散混合されている。この電気泳動材料は、ここでは、一つのマイクロカプセルが一つのピクセルに対応するように設けられているがこれに限定されるものではない。

ここで、本実施形態１の電気泳動表示装置では、本発明の特徴２に対応させて、一対の基板Ｓｕｂ１・Ｓｕｂ２間の距離Ｌｇが、画素電極Ｇの画素電極長Ｌｅよりも大きく形成されている。このため、一つの画素電極Ｇから発生した電界が、同一のマイクロカプセルＭＣ内の隣接する画素電極領域や、隣接するマイクロカプセルに及ぼされて、混濁領域ＢＡを生じることになる。

ここで、さらに本実施形態では、ピクセルＰを構成している画素電極Ｇ間の距離Ｌｐｐが、画素電極長Ｌｅよりも短く、かつ、基板間の距離Ｌｇよりも短くなっている。上記原理説明で述べたとおり、画素電極Ｇ間の距離は、短ければ短い程、隣接する画素電極の電界の干渉を受けやすく、また、基板間の距離Ｌｇが長ければ長い程、漏れ出た電界の影響が隣接する画素領域に及ぼされやすい。本発明では、電界の混合を積極的に及ぼすことが特徴の一つとなっているため、画素電極長Ｌｅに対する基板間距離Ｌｇのみならず、画素電極間距離Ｌｐｐをできるだけ縮めることで、基板の水平方向においても垂直方向においても、隣接する画素領域間（あるいはピクセル間）の電界の干渉が促進される。この構成によって、より好適に混濁を生じ、より綺麗に中間階調が表示されることになる。

このための具体的な条件として、画素電極Ｇ間の距離をＬｐｐ、画素電極長をＬｅ、基板間の距離をＬｇとした場合に、
１０Ｌｐｐ≦Ｌｅ、１０Ｌｐｐ≦Ｌｇ
という関係を満たすように設定されている。通常、二つの干渉関係のある物理的値に、１：１０よりも差がある場合、すなわち物理的に一桁より大きく違う場合、実質的に大きい方の物理値による影響が支配的となり、小さい方の物理値の影響を無視しうると考えられる。上記関係式は、両者の違いが１桁以内であることを示しており、このようなこのような関係を満たすということは、お互いの影響が出る範囲、すなわち、電界の混合が発生しうる距離関係ということである。本実施形態の電気泳動表示装置は、上記関係式を満たすように基板間距離Ｌｇが設定され、画素電極長Ｌｅ（画素電極面積）が決定され、画素電極間距離Ｌｐｐが設定された上でパターニングされるので、好適に混濁領域ＢＡを生じうるようになるのである。

また、本発明では、隣接する画素電極間やピクセル間の電界干渉の影響を排除する手段が設けられていない点も特徴となっている。図２Ｂでは、基板Ｓｕｂ２が光透過性を有し、光の透過面が平滑に形成されている点である。

従来の電気泳動表示装置では、ピクセル間で電界が干渉することを防止するため、ブラックマトリクスや仕切りのような構造が基板Ｓｕｂ２に相当する基板に設けられていた。この点、本実施形態によれば、ブラックマトリクスのような電界干渉による影響を防止する手段（構造）が積極的に排除されているので、画素電極間または／およびピクセル間の電界の混合が発生しやすくなり、色調の混濁が生じる結果、綺麗な中間階調表示が可能となったり、画像の輪郭が鋭すぎて目が疲れたりする等の悪影響を軽減することが可能となったのである。

図３に、本実施形態１における電気泳動表示装置において、一つのピクセルＰｍｎを構成する４つの画素電極Ｇ１〜Ｇ４を駆動するための配線図を示す。図３に示すように、一つのピクセルに対して二つの走査線ＳＬ_m1、ＳＬ_m2および二つの駆動線ＤＬ_n1、ＳＬ_n2が設けられている。それぞれの画素電極Ｇに対応させて、ドレインが駆動線ＤＬに、ゲートが走査線ＳＬに、ソースが各画素電極Ｇに接続されたトランジスタＴが設けられている。トランジスタＴは、走査線ＳＬにオン電圧が供給されることにより駆動線ＤＬの電圧を画素電極Ｇに供給する。

図４に、本実施形態１の電気泳動表示装置による中間階調表示の様子を示す。
図４に示すように、各画素電極に割り当てられた走査線ＳＬ_m1、ＳＬ_m2、駆動線ＤＬ_n1、ＤＬ_n2のいずれにもオン電圧が供給されていない場合（階調０）には、全ての画素電極に接地電圧が供給される。このとき、電気泳動材料における帯電粒子の移動が無いため、全ての画素電極の領域が、例えば白色となる。

また、走査線ＳＬ_m1と駆動線ＤＬ_n1にオン電圧が供給された場合には（階調１）、画素電極Ｇ２のみに駆動線ＤＬ_n1に供給された駆動電圧が供給され、その他の画素電極に接地電圧が供給される。このときは、画素電極Ｇ２において、印加された駆動電圧によって発生した電界により帯電粒子の移動が生じ、画素電極Ｇ２の領域が変色領域ＣＡとなる。これにより、濃度約２５％の階調１の表示がされる。このとき、本発明の電気泳動表示装置では、電界の混合が隣接する画素電極領域に及ぼされ、画素電極Ｇ２の周辺に混濁領域ＢＡが発生する。よって、画素電極Ｇ２の周辺が滲んだように表示され、画素電極Ｇ２の変色領域の輪郭がぼかされ、柔らかい中間階調表示となる。

さらに、走査線ＳＬ_m2と駆動線ＤＬ_n2にもオン電圧が供給された場合には（階調２：５０％濃度表示）、画素電極Ｇ２とＧ３に駆動電圧が供給され、さらに走査線ＳＬ_m2と駆動線ＤＬ_n1にもオン電圧が供給された場合には（階調３：７５％濃度表示）、画素電極Ｇ２，Ｇ３，およびＧ４に駆動電圧が供給される。これらの場合にも、同様に、接地電圧が供給されている画素電極に混濁領域ＢＡが出現し、変色領域ＣＡの輪郭にぼやけが生じ、柔らかい中間階調表示がされる。

全ての走査線と駆動線とにオン電圧が供給された場合には（階調４：１００％濃度表示）、全ての画素電極が変色領域ＣＡとなる。このとき、隣接する周辺のピクセルに対しても、同様に電界の混合が及ぼされる。このため、隣接するピクセルが接地電圧供給により白色表示になっている場合には、混濁領域ＢＡが出現し、ピクセル間における輪郭がソフトに表示されることになる。

上記駆動方法から判るように、中間階調を表示させる場合、例えば「階調２」のところで示すように、駆動電圧が供給される画素電極がなるべく互いに離間するように順番に駆動することが好ましい。このような駆動方法によって、一部に変色した画素電極領域が偏ることなく、均等な濃度表示が可能となる。

図５に、本実施形態１の変形例を示す。
図５に示すように、この変形例では、ピクセル外形は方形であるが、各画素電極が矩形状に形成されている。各画素電極の面積は均等になるようになっている。このような画素電極形状とした場合にも、中間階調表示の方法は同様である。すなわち、当該ピクセルに割り当てられた階調に対応させて駆動電圧を供給させる画素電極を増やしていく。このとき、駆動電圧を供給する画素電極をなるべく離間するように駆動していく点も上記と同様である。例えば、図５に示されるように、階調１から階調２に移行する際に、画素電極Ｇ３に隣接する画素電極（Ｇ２やＧ４）に電圧を印加せず、離間した画素電極Ｇ１に駆動電圧を印加するのである。

以上、本実施形態１によれば、一つの表示要素であるピクセルＰを複数の画素電極で構成したので、中間階調表示に不向きの電気泳動材料であっても中間階調表示が可能となった。また、画素電極長、画素電極間距離、基板間距離を電界の混合を生じ易い関係に設定したので、中間階調表示において色調の混濁が綺麗に生じ、色調変化の輪郭が柔らかくなり、目に優しい表示が可能となった。

（実施形態２）
本発明の実施形態２は、画素電極の形状を変更することにより、色調の混濁をより効果的に行わせる形態に関する。

図６Ａに、本実施形態２の画素電極の平面図を示す。
図６Ａに示すように、本実施形態２では、ピクセルＰが、４つの画素電極Ｇ１〜Ｇ４の集合により構成されている点は実施形態１と同じものの、各画素電極の外形形状が、互いに食い込んだようなＬ字形状に形成されている。ここで、ピクセルの一辺の長さを１とすると、ピクセルの外周長は４である。このピクセルを構成している４つの画素電極同士を区画する境界線長の総計は３．２である。従って、その４／３倍は４．２７で、ピクセル外周長は画素電極同士を区画する境界線長の４／（ｎ−１）＝４／３倍よりも短い。又、本発明では１つのピクセルを構成する複数の画素電極総てを直線で分離し得ないように画素電極形状を定める。即ち画素電極と画素電極とを直線で分離し得ない画素電極の組み合わせが少なくとも一組はピクセル内に存在する。例えば図６ＡではＧ１とＧ３との間は直線で分離できるが、Ｇ１とＧ２との間は直線では分離できない。要するに本発明では画素電極同士が電界混合を生ずるように互いに食い込んだ形状をなす。

図６Ｂに、本実施形態２の４つの画素電極Ｇ１〜Ｇ４を駆動するための配線図を示す。図６Ｂに示すように、一つのピクセルに対して二つの走査線ＳＬ_m1、ＳＬ_m2および二つの駆動線ＤＬ_n1、ＳＬ_n2が設けられている。それぞれの画素電極Ｇに対応させて、ドレインが駆動線ＤＬに、ゲートが走査線ＳＬに、ソースが各画素電極Ｇに接続されたトランジスタＴが設けられている。トランジスタＴは、走査線ＳＬにオン電圧が供給されることにより駆動線ＤＬの電圧を画素電極Ｇに供給する。ここで、画素電極Ｇ１〜Ｇ４がＬ字形状に形成されているので、電極は、走査線を超えて隣接する画素電極の領域に一部入り込んでいる。

図７Ａを用いて、このような画素電極形状とした意味を説明する。図７Ｂに比較例として、単純な方形の画素電極を用いた場合を示す。図７Ａに示すように、本実施形態２では、ピクセルＰ外周長が画素電極Ｇ１からＧ４同士を区画する境界線長の４／（ｎ−１）＝４／３倍よりも小さくなるように設定した。本発明では、画素電極の境界付近で電界の混合が生じ視認上のぼやけが生じることを特徴の一つとしている。このめ、このぼやけが生じる領域（混濁領域ＢＡ）の面積が大きければ大きいほど、綺麗に中間階調が表現できることになる。すなわち、画素電極間の境界線の長さがなるべく長くなるように画素電極形状を工夫すればよい。

例えば、図７Ａと図７Ｂの画素電極形状を比べる。ピクセルの２辺をＭ１＝１とＭ２＝１とすれば、ピクセルの外周長＝２（Ｍ１＋Ｍ２）＝４である。この長さは、図７Ｂの単純な方形の画素電極の場合の境界線長の総計２の４／（ｎ−１）＝４／３倍、即ち２．６７よりも大きい。一方、両者の画素電極形状を比べると判るように、Ｌ字形状画素電極の方が、２×Ｌ４だけ長くなる。すなわち、画素電極Ｇ１〜Ｇ４の境界線長の総計は、
（実施形態２の境界線長総計の２倍）＝２（（Ｍ１＋Ｍ２）＋２・Ｌ４）
＝（ピクセルの外周長）＋４・Ｌ４
となる。このような関係であれば、２・Ｌ４の境界線周辺だけ混濁領域ＢＡが増えていることになるため、図７Ｂの場合に比べ、より視認上好適な中間階調表現が可能となることが判る。

また、上記事項を、別の表現で表すと、画素電極Ｇが、４つより多い頂点を備えていることということもできる。例えば、図７Ａの例では、頂点が黒丸で表現されており、図７Ｂに示す、単純方形の画素電極の頂点数４つに比べて多くなっている。このような条件を備えていれば、結局、画素電極がＬ字形状やクランク形状その他の互いに入り組んだ形状になることを意味するので、混濁領域ＢＡをより広くすることが可能となる。

以上、本実施形態２に示すように、境界線長の総計がピクセル外周長より大きくなるように、また、画素電極の頂点数が４より多くなるように画素電極の形状を構成すれば、混濁領域を広くでき、より好適な中間階調表現が可能となる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３は、実施形態２の変形に関する。
図８に、本実施形態３の画素電極の平面図を示す。図８に示すように、本実施形態３における画素電極Ｇ１〜Ｇ４では、画素電極外形形状がさらに複雑になっている。画素電極Ｇ１とＧ４は互いに同一形状であり、Ｇ２およびＧ３は互いに同一形状であるが、Ｇ１・Ｇ４とＧ２・Ｇ３とは互いに異なる形状をしている。しかし、全ての画素電極は同一の面積になっているため、階調に応じて増える濃度差はほぼ等しい。

そしてこの実施形態では、複雑な形状の画素電極としたため、ピクセルＰ外周長が画素電極Ｇ１からＧ４同士を区画する境界線長の４／（ｎ−１）＝４／３倍よりも十分に小さくなっている。また、各画素電極の頂点数も４より多くなっている。
このように、本実施形態３によれば、異なる外形形状の画素電極が組み合わされていても、本発明の作用効果を奏することが可能である。

（実施形態４）
本発明の実施形態４は、実施形態２の別の変形に関する。
図９に、本実施形態４の画素電極の平面図を示す。図９に示すように、本実施形態４における画素電極Ｇ１〜Ｇ４は、実施形態２のＬ字形状の画素電極と相似でありながら、その大きさが小さくなっている。そして、それらを組み合わせることで、境界線が卍形状を形成している。
このように画素電極の形状を複雑化することで、結局境界線長を増やしていることになる。境界線長が増えれば増えるだけ、混濁領域が増えるので、本発明の中間階調表示に適することになる。

（実施形態５）
本発明の実施形態５は、画素電極の境界線長の総計を増やす技術的思想の変形である。
図１０Ａに、本実施形態５の画素電極の平面図を示す。図１０Ａに示すように、本実施形態５における画素電極Ｇ１〜Ｇ４では、画素電極同士を区画する境界線が、ピクセルの外周を構成するいずれかの辺に対し角度θだけ斜めに形成されている。このように斜めの境界線を含んでいれば、斜めになっている部分においてピクセル外周の対応する辺の部分より長くなるので、全体として、混濁領域をより広くすることが可能となる。

例えば、ピクセルＰの２辺をＭ１とＭ２とすれば、ピクセルの外周長は実施形態２と同じく、
（ピクセル外周長）＝２（Ｍ１＋Ｍ２）
である。一方、画素電極の境界線長の総計はＬａ＋Ｌｂである。

ここで、
Ｍ１＝Ｌａ・ｓｉｎθ；
Ｍ２＝Ｌｂ・ｓｉｎθ
であるから、
Ｌａ＝Ｍ１・ｓｉｎθ^-1；
Ｌｂ＝Ｍ２・ｓｉｎθ^-1
となる。

したがって、画素電極の境界線長の総計（＝Ｌａ＋Ｌｂ）は、
Ｌａ＋Ｌｂ＝（Ｍ１＋Ｍ２）・ｓｉｎθ^-1
であり、画素電極の境界線長の総計の２倍は、
２（Ｌａ＋Ｌｂ）＝２（Ｍ１＋Ｍ２）・ｓｉｎθ^-1
であり、
ｓｉｎθ^-1 ≧ １
なので、結局、
（斜めの境界線長の総計の２倍）＞２（Ｍ１＋Ｍ２）（ピクセル外周長）
という関係になる。

図１０Ｂは、斜めの境界線だけを含む画素電極でピクセルを構成した場合である。この変形例では、画素電極の境界線長の総計の２倍は、２√（Ｍ１²＋Ｍ２²）となり、明らかにピクセルの外周長より長い。このように、画素電極の境界線に、ピクセルの端辺に対し斜めの部分を含むとそれだけ距離が長くなるので、混濁領域の面積を増やし、より綺麗な中間階調の表示が可能となる。

さらに図１０Ｃのように、殆ど図７Ａと同じ形状であっても、一部に斜めの境界線部分Ｌｃを含んでいれば、その部分において、境界線長を増やすこととなるので、中間階調表示に適するようになる。

（実施形態６）
図１１に、上記電気泳動表示装置の駆動回路を含む全体のブロック図を示す。
図１１に示すように、電気泳動装置１０は、表示領域２０に、本発明の複数の画素電極Ｇ１〜Ｇ４で構成されたピクセルＰｍｎが配置されている。一つのピクセル当たりに走査線ＳＬと駆動線ＤＬとが二本ずつ配線されている。各画素における駆動回路は、上記実施形態で説明したとおりである。走査線ＳＬと駆動線ＤＬとに共にオン電圧が供給された場合に、その画素電極に駆動電圧が印加され、それ以外の画素電極は接地電圧が印加される。ドライバ４は、各走査線ＳＬ₁₁〜ＳＬ_m2を駆動するものであり、ドライバ５は各駆動線ＤＬ₁₁〜ＤＬ_n2を駆動するものである。ドライバ４および５には、表示制御回路３が接続されている。表示制御回路３は、例えばコンピュータ２から供給された画像情報に基づき走査線ＳＬと駆動線ＤＬの駆動電圧を定めて駆動情報を提供するものである。

特に、本実施形態では、各ピクセルＰを構成している画素電極Ｇの各々に、画素の構成単位に対して与えられた階調情報に対応させた駆動電圧が供給されるので、従来不可能であった電気泳動表示装置における中間階調表示が可能に構成されている。したがって、コンピュータ２から供給される画像情報には、表示要素ごとに濃淡の程度を定める階調情報（例えば複数ビットで構成される情報）を含め、それに応じた濃淡表示をさせることが可能である。

図１１では、２ビット表示で５階調表示が可能になっていたが、画素電極数を増やせばそれだけ階調数を増やすことができる。一つのピクセルＰを構成する画素電極の数がｎであればｎ＋１階調の表示が可能であり、走査線と駆動線が、１ピクセル当たり、それぞれｎ／２本ずつ必要となる。

上記のように構成された電気泳動装置１０によれば、所定の文字、線画等の画像情報がコンピュータ２から提供されると、各画素のオン／オフ情報に応じて、画素電極Ｇに駆動電圧または接地電圧が印加される。これに応じてマイクロカプセル内の分散粒子が移動し、その移動に対応して分散粒子が変わり、したがって色調が変わるので、情報が視認できるようになる。このとき、各ピクセルの複数の走査線や駆動線の論理状態を組み合わせて変化させることにより、各ピクセルに中間階調を表示させることが可能である。また、その中間階調表示が、混濁領域の発生により均一化され綺麗に表示される。さらに、画像の輪郭において混濁領域が出現するので、輪郭が柔らかくなり、視認性のよい画像表示が可能である。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、このような電気泳動装置１０を適用した電子機器（電気光学装置）の例示である。図１２Ａは、大型テレビジョン装置３０の表示面に電気泳動装置１０を適用した例である。図１２Ｂは、ロール型テレビジョン装置４０の表示面に電気泳動装置１０を適用した例である。

なお、本発明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、上記のような装置例の他、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含む。

本発明の実施例として、以下の条件で電気泳動表示装置を製造した。
基板間距離Ｌｇ＝７０μｍ、
画素電極数：４個／ピクセル、
画素電極長Ｌｅ＝６１μｍ
画素電極ピッチ＝６６μｍ、
画素電極間距離＝５μｍ、
対向基板共通電極ＣＥ：ＩＴＯ膜全面形成。

実施例の電気泳動表示装置の各画素電極に順に電圧を印加していったところ、その階調に対応した濃度で色調表示がされ、画素電極の周辺に混濁領域が出現していることが視認された。表示色はモノトーン（白黒表示）とした。

本発明の電気泳動表示装置における原理説明図 従来の電気泳動表示装置における原理説明図 実施形態１の画素電極の平面図 実施形態１の画素電極の断面図 実施形態１の電気泳動表示装置の配線図 実施形態１のピクセルにおける中間階調表示の説明図 実施形態１の変形例における中間階調表示の説明図 実施形態２の画素電極の平面図 実施形態２の電気泳動表示装置の配線図 実施形態２の画素電極における境界線の説明図 単純配置した場合における境界線の比較説明図 実施形態３の画素電極の平面図 実施形態４の画素電極の平面図 実施形態５の画素電極の平面図 実施形態５の画素電極の変形例平面図 実施形態５の画素電極の他の変形例平面図 実施形態６の電気泳動表示装置のブロック図 電子機器の例であり、大型テレビジョン装置 電子機器の例であり、ロール型テレビジョン装置

符号の説明

１０…電気泳動装置、３０…大型テレビジョン装置（電子機器）、４０…ロール型テレビジョン装置（電子機器）、ＢＡ…混濁領域、ＣＡ…変色領域、Ｇ、Ｇ１〜Ｇ４…画素電極、Ｌｅ…画素電極長、Ｌｇ…基板間距離、Ｌｐｐ…画素電極間距離、Ｐ，Ｐｍｎ…ピクセル、Ｓｕｂ１・Ｓｕｂ２…基板

Claims (11)

1. 一対の基板間に電気泳動材料が設けられており、
   画像の構成単位に対応したピクセルの各々が、ｎ個（ｎ＞１）の画素電極により構成されており、
   前記画素電極の各々に独立に電圧が印加されることで、階調表示が可能に構成され、
   前記一対の基板間の距離が、前記画素電極の画素電極長よりも大きいこと、
   を特徴とする電気泳動表示装置。
2. 請求項１に記載の電気泳動表示装置において、
   前記ピクセルの外周長が、前記ピクセルを構成している前記画素電極同士を区画する境界線長の総計の４／（ｎ−１）倍よりも小さい、
   電気泳動表示装置。
3. 請求項２に記載の電気泳動表示装置において、
   前記ピクセルを構成している前記画素電極が、４つより多い頂点を備えている、
   電気泳動表示装置。
4. 請求項２に記載の電気泳動表示装置において、
   前記ピクセルを構成している前記画素電極同士を区画する前記境界線が、前記ピクセルの外周を構成するいずれかの辺に対し斜めになっている、電気泳動表示装置。
5. 請求項１に記載の電気泳動表示装置において、
   隣接する該画素電極間、または隣接する該ピクセル間の電界干渉を防止する手段の設置が禁止されている、
   電気泳動表示装置。
6. 請求項５に記載の電気泳動表示装置において、
   一方の前記基板は、前記画素電極が設けられて構成されており、
   他方の前記基板は、光透過性を有し、光の透過面が平滑に形成されている、
   電気泳動表示装置。
7. 請求項１に記載の電気泳動表示装置において、
   前記ピクセルを構成している前記画素電極間の距離は、前記画素電極長よりも短く、かつ、前記基板間の距離よりも短くなっている、
   電気泳動表示装置。
8. 請求項７に記載の電気泳動表示装置において、
   前記ピクセルを構成している前記画素電極間の距離をＬｐｐ、前記画素電極長をＬｅ、前記基板間の距離をＬｇとした場合に、
   １０Ｌｐｐ≦Ｌｅ、１０Ｌｐｐ≦Ｌｇ
   という関係を満たす、
   電気泳動表示装置。
9. 請求項８に記載の電気泳動表示装置において、
   前記画素電極長は画素電極面積の平方根として定義される事を特徴とする、
   電気泳動表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の電気泳動表示装置において、
    前記ピクセルを構成している前記画素電極の各々に、前記画素の構成単位に対して与えられた階調情報に対応させた駆動電圧を供給する駆動回路を備える、
    電気泳動表示装置。
11. 請求項１０に記載の電気泳動表示装置を備える、電子機器。