JP5168060B2

JP5168060B2 - 表示装置

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Publication number: JP5168060B2
Application number: JP2008251903A
Authority: JP
Inventors: 義典上杉
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP2010085496A

Description

本発明は、誘電泳動現象を利用する表示装置に関する。

電気泳動現象を利用して画像を表示する表示装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。この表示装置では、例えば溶媒中に電気泳動性の顔料微粒子が分散された表示液（分散系）が用いられる。この表示液は、適度なスペーサを介して対向配置された一対の電極基板の間に封入されている。一対の電極基板のうち、少なくとも一方は透明である。これら電極基板を介して電圧を印加すると、表示液中の顔料微粒子の分布が電気泳動現象により変化し、透明な電極基板側から前記顔料微粒子の分布に応じた前記顔料微粒子の色、又はその色の濃淡が観察され、電極基板の表示面に所定の表示が得られる。この表示装置によれば、高いコントラストを実現することができるとともに、メモリー性が有ることから、低消費電力で長時間表示を維持することができる。

この表示装置の駆動方式は、直接印加方式と、間接印加方式とに分類される。

直接印加方式は、分散系に接する一対の電極から分散系に、画像信号に対応する電圧を直接印加する方式である（例えば、特許文献３参照）。間接印加方式は、電極と分散系との間に絶縁板を設け、前記分散系に間接的に画像信号を印加するものである。また、電極と分散系との間に設けた絶縁板の外側の表面にイオン流照射手段によりイオン流を照射して絶縁板の外部から分散系に画像信号を間接的に印加する方式も知られている（例えば、特許文献４、５参照）。

これらの電気泳動現象を利用した表示装置では、電極間に印加される電圧が直流であるため、分散媒中に溶存した水分や基板の吸湿等によって分散媒に侵入した水分が電極反応を起こす。この電極反応により、水素が発生し、結果的に、表示品質の低下や電極の劣化などの不都合が生じる。

一方、電気泳動現象ではなく、誘電泳動現象を利用して画像を表示する表示装置も知られている（例えば特許文献６参照）。この表示装置は、誘電泳動現象を利用して前記誘電体粒子を前記基板間で凝集させた凝集状態と、誘電泳動現象を利用して前記誘電体粒子を前記基板間で分散させた分散状態と、をそれぞれ異なる表示状態とするものであり、前記凝集状態を得るために、電極に印加する電圧を交流としているので、上述した電極反応や、表示特性の劣化などを低減することができる。

米国特許第３６６８１０６号明細書特許第３４２１４９４号公報特開平６−１４８６９３号公報特開昭６１−８６７８０号公報特開平６−２０２１６８号公報特開２００３−２７０６７５号公報

上記特許文献６に記載の表示装置は、誘電体粒子の凝集状態を誘電泳動現象により実現し、誘電体粒子の分散状態を電気泳動現象により実現して、表示を行うものであり、また、画素を行及び列方向に複数配列したドットマトリックス表示を行うことが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、誘電泳動現象を用いて良好な表示を行う表示装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、この発明の表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板と対向配置された第２の基板と、前記第２の基板の前記第１の基板と対向する面に設けられた第１の電極と、前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に設けられた第２の電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入され、分散媒と、この分散媒中に分散され前記分散媒の誘電率とは異なる誘電率を有する微粒子と、を含む分散系と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加するための、前記分散系のＣＭ（Clausius-Mossotti）因子の実数部の値が０となる交差周波数よりも低い周波数の低周波交流信号と、前記交差周波数よりも高い周波数の高周波交流信号と、を発生する電源部と、前記電源部によって発生された高周波交流信号を前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に印加する駆動回路と、を備え、前記第１の電極は、前記第１の基板と対向する面に設けられた透明導電膜からなる共通電極であり、前記第２の電極は、前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に、行及び列方向に複数配列される表示要素の１つを形成するために予め定めた画素毎に、その画素の面積より小さい面積に形成され、前記共通電極と対向する複数の制御電極であり、前記駆動回路は、前記行及び列方向に複数配列された複数の画素のうち、各行ごとに表示データに対応する前記高周波交流信号と前記低周波交流信号とのいずれかを選択して順次前記制御電極へ供給して、前記複数の画素を時分割駆動する、ことを特徴とする。

本発明に係る表示装置によれば、誘電泳動現象を用いた良好な表示を行う表示装置を得ることができる。

（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る表示装置は、誘電泳動現象を利用した表示装置である。

図１は、本実施形態に係る表示装置１００の概略構成を示し、図２は、図１に示した表示部１０の一部の断面を示している。図１に示されるように、表示装置１００は、一つの表示要素を形成する画素が行及び列方向に複数配列され、それぞれの画素ごとに誘電泳動現象を利用した表示を行い、前記複数の画素部１１により画像を表示する表示部１０と、この表示部１０を駆動するために、前記複数の画素部１１を行ごとに走査するための第１のシフトレジスタ２１、各列毎にその列の各画素部１１へ表示データ信号に対応した信号を供給するための第２のシフトレジスタ２２及び各画素部１１へ供給される複数の信号を選択するスイッチ群３１を有する駆動回路３３と、高い周波数の交流信号ｆ１と低い周波数の交流信号ｆ２とを発生する電源部３４と、からなっている。

前記表示部１０は、図２に示すように、基板１と、制御電極２と、隔壁３と、透明共通電極４と、透明基板５とが設けられている。基板１上には、周辺回路部９が設けられている。この周辺回路部９には、表示部１０を駆動する電気回路群が設けられている。このような電気回路群には、例えば、後述する信号処理部２０、シフトレジスタ２１、２２等が含まれる。

基板１と透明基板５とは、互いに平行に配置、すなわち対向配置されている。透明基板５が設けられている側が、表示面である。この表示面には、後述する分散系６等の色がそのまま表示される。

基板１の前記透明基板５に対向する面には、複数の画素部１１に対応させて複数の制御電極２が形成されている。そして、各画素部１１は、隣接する画素の電極に印加される電圧によって発生する電界の影響を低減するための隔壁３によってそれぞれ仕切られている。また、透明基板５の前記基板１に対向する面には、透明共通電極４が形成されている。透明共通電極４は、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）である。制御電極２と透明共通電極４とは、互いに対向するように配置されている。透明共通電極４は、全ての画素についての共通の電極であり、電圧Ｖ_comの共通信号線に接続されている。

制御電極２は、１つの画素を形成する領域に対応する透明共通電極４の面積よりも小さくなっている。このため、制御電極２と透明共通電極４との間に電圧が印加されると、その間に形成される電場は、図３に示されるように不均一となる。

より具体的には、制御電極２側では、電気力線４１が密となって電界強度が大きくなり、強電界領域４２が形成される。一方、透明共通電極４側では、電気力線４１が疎となって電界強度は小さくなり、弱電界領域４３が形成される。

隔壁３は、基板１と透明基板５との間に挿入され、それらの間隔を一定に保つとともに、基板１と透明基板５との間に液体を充填するための密閉空間を形成している。

基板１と透明基板５と隔壁３との間によって仕切られる空間には、分散系６が充填されている。この空間が、表示部１０における各画素部１１ａ、１１ｂを形成している。この分散系６は、分散媒と、この分散媒中に分散された微粒子とから構成されている。分散媒としては白色液体７が用いられる。この白色液体７は、例えば着色されていない分散媒の誘電率と実質的に等しい誘電率を有する微細な白色顔料によってその分散媒を着色したものである。前記白色液体７中に分散される微粒子としては、前記分散媒としての白色液体７の誘電率とは異なる誘電率を持った微粒子として黒色微粒子８が用いられている。

上述した制御電極２と透明共通電極４の間に形成される不均一な電場中に、白色液体７の誘電率と異なる誘電率を持った黒色微粒子８を分散させた分散系６を配置することにより、分散系６内の黒色微粒子８に誘電泳動現象が発生する。例えば、高周波数ｆ１の交流信号が制御電極２と透明共通電極４との間に印加されると、図２の左側の画素部１１ｂのように、黒色微粒子８が透明共通電極４側に移動し、その画素部１１ｂの表示色が黒色となる。一方、低周波数ｆ２の交流信号が制御電極２と透明共通電極４との間に印加されると、図２の右側の画素部１１ａのように、黒色微粒子８が制御電極２側に移動し、その画素部１１ａの表示色が白色となる。

次に誘電泳動の原理について詳しく説明する。

誘電泳動は、電気泳動とは異なり、微粒子自体が有している電荷に依存せず、印加電圧の周波数や大きさ、溶媒と微粒子それぞれの導電性や誘電性及び微粒子の大きさに依存する誘電泳動力によって発生する。この誘電泳動力をＦ_DEPとすると、Ｆ_DEPは次式で与えられる。

上記式（１）におけるＫ（ω）は、次式で定義される。

上記式（２）に示されるように、Ｋ（ω）は、微粒子の複素誘電率と、溶媒の複素誘電率とによって決定される。上記式（２）中の各複素誘電率は、それぞれ次式で表される。

このＫ（ω）を、ＣＭ（Clausius-Mossotti）因子という。ＣＭ因子は、分極の程度を表す。

ここで、本実施形態では、黒色微粒子８の誘電率ε_pと、白色液体７の誘電率ε_mとを比較すると、ε_p＜ε_mとなっているものとする。また、黒色微粒子８の導電率σ_pと、白色液体７の誘電率σ_mとを比較すると、σ_p＞σ_mとなっているものとする。

図４には、本実施形態に係る表示装置１００におけるＣＭ因子の実数部、すなわちＲｅ［Ｋ（ω）］の、印加される交流電圧の周波数に対する周波数特性が示されている。図４に示されるように、出力周波数ｆ２を含む低い周波数帯域では、Ｒｅ［Ｋ（ω）］は正となる。また、出力周波数ｆ１を含む高い周波数帯域では、Ｒｅ［Ｋ（ω）］は負となる。

このように、Ｒｅ［Ｋ（ω）］が交流電源２５、２６の出力周波数に依存するため、黒色微粒子８に働く誘電泳動力Ｆ_DEPも、印加される交流電圧の周波数に応じて変化する。

より具体的には、交流電源２６からＲｅ［Ｋ（ω）］が０となる交差周波数ｆ₀よりも低い周波数ｆ２の交流電圧が印加されている場合には、Ｒｅ［Ｋ（ω）］の値が正となる。Ｒｅ［Ｋ（ω）］の値が正であると、式（１）に示されるように、誘電泳動力Ｆ_DEPも正となる。

図１に示されるように、透明共通電極４と制御電極２とは大きさが異なるため、制御電極２と透明共通電極４との間には、図３に示されるような不均一な電場が生じている。このような電場では黒色微粒子８に正の誘電泳動力Ｆ_DEPが働き、図２の画素部１１ａに示されるように、黒色微粒子８が、制御電極２側に引き寄せられる。この結果、画素部１１ａの表示色は、白色液体７の色、すなわち白色となる。

一方、交流電源２５から前記周波数ｆ２よりも高く、且つ前記交差周波数ｆ₀よりも高い周波数ｆ１の交流電圧が印加されている場合には、Ｒｅ［Ｋ（ω）］の値が負となる。Ｒｅ［Ｋ（ω）］の値が負であると、式（１）に示されるように、誘電泳動力Ｆ_DEPも負となる。この場合、黒色微粒子８は、図２の画素部１１ｂに示されるように、電界強度の弱い方、すなわち、透明共通電極４側に移動し、画素部１１ｂの表示色は、黒色となる。

画素部１１は、図１に示されるように、上面視で（＋Ｚ側から、すなわち表示部１０の基板の法線方向から見て）マトリクス状に配置されている。この表示装置１００では、それぞれの画素部１１について、上述した誘電泳動現象を発生させることにより、白又は黒を表示させ、これらの画素部１１全体で画像の表示が行われる。なお、図１では、透明共通電極４の図示が省略されている。

図１に示すように、基板１には、複数の制御電極２ごとにそれぞれ接続されて行及び列方向に複数配置され、表示データに対応した前記高周波交流信号ｆ１と前記低周波交流信号ｆ２のいずれかを、各行ごとに順次供給される走査信号に応じて前記制御電極２に供給するための複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１５と、前記複数のＴＦＴ１５のゲート電極を各行ごとに接続し、順次走査信号が供給される走査線１２と、前記複数のＴＦＴ１５のドレイン電極を、各列ごとに接続し、前記駆動回路３３から表示データに対応した前記高周波交流信号ｆ１と低周波交流信号ｆ２のいずれかが供給される信号線１３とが設けられている。前記走査線１２は、それぞれＸ軸方向である行方向に延びており、この行方向と直交するＹ軸方向である列方向に並べられている。走査線１２は、画素部１１の各行につき１本設けられている。以下では、走査線１２のうち、特に、＋Ｙ側からｊ番目の走査線１２を、走査線１２（Ｙ_j）ともいう。

前記複数の信号線１３は、それぞれＹ軸方向である列方向に延びており、Ｘ軸方向である行方向に複数並べられている。信号線１３は、画素部１１の各列につき１本設けられている。以下では、信号線１３のうち、特に、−Ｘ側からｉ番目の信号線１３を、信号線１３（Ｘ_i）ともいう。

各信号線１３の一端には、スイッチ３１が接続されている。スイッチ３１の他端には、２つの端子が設けられている。一方の端子は、アンプ２７を介して交流電源２５と接続されており、他方の端子は、アンプ２８を介して交流電源２６と接続されている。アンプ２７、２８は、交流電源２５、２６からの交流信号を増幅してスイッチ３１に出力している。これらアンプ２７、２８は、異なる周波数ｆ１、ｆ２の交流電圧が制御電極２と透明共通電極４との間に印加されたときのその実効電圧が互いに同じとなるように調整している。この調整の結果、画素部１１間での温度ムラによる表示ムラ、表示コントラストの低下が防止されている。

各スイッチ３１は、シフトレジスタ２２からの表示データ信号により、切り替えられ、信号線１３には、交流電源２５から入力される周波数がｆ１の交流信号もしくは交流電源２６から入力される周波数がｆ２の交流信号のいずれかが選択的に供給される。

基板１に形成されたおのおの制御電極２に対応してＴＦＴ１５が設けられている。ＴＦＴ１５のゲート電極は、近傍の走査線１２に接続されており、ドレイン電極は、近傍の信号線１３に接続されており、ソース電極は、対応する制御電極２に接続されている。したがって、走査線１２にオン信号が入力されると、そのオン信号でＴＦＴ１５がオンし、信号線１３と制御電極２とが導通し、信号線１３に入力された交流信号、すなわち、周波数ｆ１又はｆ２の交流信号が、制御電極２に供給される。

さらに、表示装置１００は、制御部として、信号処理部２０と、シフトレジスタ２１、２２とをさらに備えている。

信号処理部２０は、上位装置から入力された画像信号に対応する画像を表示部１０で表示させるための信号を生成し、出力する。その信号が、走査信号、表示データ信号、クロック信号である。走査信号は、シフトレジスタ２１に入力されており、表示データ信号は、シフトレジスタ２２に入力されている。また、クロック信号は、シフトレジスタ２１、２２に入力されている。

シフトレジスタ２１は、走査線１２に接続されている。シフトレジスタ２１は、信号処理部２０から入力された走査信号に従って、オン信号を出力する走査線１２を順次切り替える。この走査線１２の切り替えは、入力されたクロック信号に同期して行われる。

シフトレジスタ２２は、入力された表示データ信号に従って、各信号線１３に対応するスイッチ３１を切り替え、スイッチ３１、信号線１３及びＴＦＴ１５を介して、周波数ｆ１もしくはｆ２の交流信号を、制御電極２に供給する。

次に、本実施形態に係る表示装置１００の動作について説明する。以下では、表示装置１００が、５行（Ｙ₁〜Ｙ₅）４列（Ｘ₁〜Ｘ₄）の画素部１１を有しており、表示部１０では、５×４の画素によって形成される画像が表示されるものとして説明する。

ここで、図５に示されるような画像を表示する場合、この画像を表示するために、信号処理部２０は、走査信号、表示データ信号及びクロック信号を、シフトレジスタ２１、２２に出力することにより、これらを制御する。図６では、この制御により走査線１２（Ｙ₁〜Ｙ₅）に入力される信号と、信号線１３（Ｘ₁〜Ｘ₄）に入力される信号とが示されている。図６における各期間Ｔ１〜Ｔ５は、信号処理部２０から出力されるクロック信号によって規定される期間であり、この期間を１周期としての各種信号の切り替えが行われる。

図６に示されるように、期間Ｔ１では、信号処理部２０による制御の下、シフトレジスタ２１は、走査線１２（Ｙ₁）に、オン信号を出力するとともに、他の走査線１２（Ｙ₂〜Ｙ₅）には、オフ信号を出力する。また、これと同時に、シフトレジスタ２２は、各スイッチ３１を切り替えて、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₄）を、交流電源２５に接続し、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₃）を、交流電源２６に接続する。これにより、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₄）と接続された制御電極２には、周波数ｆ１の交流信号が入力され、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₃）と接続された制御電極２には、周波数ｆ２の交流信号が入力される。この結果、図４の１行目（Ｙ₁）の画素部１１の表示は、図５に示されるように、−Ｘ側から順に（黒、白、白、黒）となる。なお、周波数ｆ１の交流信号は、アンプ２７で増幅され、周波数ｆ２の交流信号は、アンプ２８で増幅され、おのおの制御電極２に印加される実効電圧を等しくしているため、両信号の振幅は一致していない。

次に、期間Ｔ２では、信号処理部２０による制御の下、シフトレジスタ２１は、走査線１２（Ｙ₂）に、オン信号を出力するとともに、他の走査線１２（Ｙ₁、Ｙ₃〜Ｙ₅）には、オフ信号を出力する。また、これと同時に、シフトレジスタ２２は、各スイッチ３１を切り替えて、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₃）を交流電源２５に接続し、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₄）を、交流電源２６に接続する。これにより、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₃）と接続された制御電極２には、周波数ｆ１の交流信号が入力され、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₄）と接続された制御電極２には、周波数ｆ２の交流信号が入力される。この結果、図５の２行目（Ｙ₂）の画素部１１の表示は、−Ｘ側から順に、（黒、白、黒、白）となる。

次に、期間Ｔ３では、信号処理部２０による制御の下、シフトレジスタ２１は、走査線１２（Ｙ₃）にオン信号を出力するとともに、他の走査線１２（Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₄、Ｙ₅）には、オフ信号を出力する。また、これと同時に、シフトレジスタ２２は、各スイッチ３１を切り替えて、信号線１３（Ｘ₁）を、交流電源２５に接続し、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄）を、交流電源２６に接続する。これにより、信号線１３（Ｘ₁）と接続された制御電極２には、周波数ｆ１の交流信号が入力され、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄）と接続された制御電極２には、周波数ｆ２の交流信号が入力される。この結果、図５の３行目（Ｙ₃）の画素部１１の表示は、−Ｘ側から順に、（黒、白、白、白）となる。

次に、期間Ｔ４では、信号処理部２０による制御の下、シフトレジスタ２１は、走査線１２（Ｙ₄）にオン信号を出力するとともに、他の走査線１２（Ｙ₁〜Ｙ₃、Ｙ₅）には、オフ信号を出力する。また、これと同時に、シフトレジスタ２２は、各スイッチ３１を切り替えて、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₃、Ｘ₄）を交流電源２５に接続し、信号線１３（Ｘ₂）を交流電源２６に接続する。これにより、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₃、Ｘ₄）と接続された制御電極２には、周波数ｆ１の交流信号が入力され、信号線１３（Ｘ₂）と接続された制御電極２には、周波数ｆ２の交流信号が入力される。この結果、図５の４行目（Ｙ₄）の画素部１１の表示は、−Ｘ側から順に、（黒、白、黒、黒）となる。

次に、期間Ｔ５では、信号処理部２０による制御の下、シフトレジスタ２１は、走査線１２（Ｙ₅）にオン信号を出力するとともに、他の走査線１２（Ｙ₁〜Ｙ₄）には、オフ信号を出力する。また、これと同時に、シフトレジスタ２２は、各スイッチ３１を切り替えて、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₄）を交流電源２５に接続し、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₃）を交流電源２６に接続する。これにより、信号線１３（Ｘ₁、Ｘ₄）と接続された制御電極２には、周波数ｆ１の交流信号が入力され、信号線１３（Ｘ₂、Ｘ₃）と接続された制御電極２には、周波数ｆ２の交流信号が入力される。この結果、図５の５行目（Ｙ₅）の画素部１１の表示は、−Ｘ側から順に、（黒、白、白、黒）となる。

期間Ｔ５の後は、再び期間Ｔ１に戻り、期間Ｔ１における上述の動作が繰り返される。その後、期間Ｔ２〜期間Ｔ５における上述の動作が繰り返される。このようにして、期間Ｔ１〜期間Ｔ５における動作を繰り返すことにより、図５に示される表示が継続される。

このように、表示装置１００は、基板１と、前記基板１と対向配置された透明基板５と、前記透明基板５の前記基板１と対向する面に設けられた透明導電膜からなる透明共通電極４と、前記基板１の前記透明基板５と対向する面に、行及び列方向に複数配列される表示要素の１つを形成するための予め定めた画素部１１毎に、その画素部１１の面積より小さい面積に形成され、透明共通電極４と対向する複数の制御電極２と、前記基板１と前記透明基板５との間に封入され、白色液体７と、この白色液体７中に分散され、前記白色液体７の誘電率とは異なる誘電率を有する黒色微粒子８と含む分散系６と、前記透明共通電極４と前記複数の制御電極２間に印加するための、前記分散系６のＣＭ因子の実数部の値が０となる交差周波数ｆ₀よりも低い周波数の低周波交流信号ｆ２と、前記交差周波数ｆ₀よりも高い周波数の高周波交流信号ｆ１とを発生する電源部３４と、前記行及び列方向に複数配列された複数の画素部１１のうち、各行ごとに表示データに対応する前記高周波交流信号ｆ１と低周波交流信号ｆ２とのいずれかを選択して順次前記制御電極２へ供給して、前記複数の画素部１１を時分割駆動する駆動回路３３と、を備えているので、誘電泳動現象を用いた表示部１０をマトリックス駆動することができる。

また、ＴＦＴ１５がオンしていない間には、信号線１３から制御電極２への交流信号が入力されないようになっているので、クロストークの発生が防止され、良好なコントラストの下で表示がなされるようになっている。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。上記実施形態１に係る表示装置において、制御電極２と透明共通電極４との間に充填された分散系６は、分散媒の白色液体７と黒色微粒子８とから構成されている。このような構成において、一つの画素の等価回路を表す図７のように、電極の面積、電極間の距離、分散媒である白色液体７と誘電泳動粒子である黒色微粒子８の誘電率などに応じた画素容量４０（Ｃ_DEP）が、電極間に発生し、この画素容量Ｃ_DEPが、表示性能に影響を及ぼす。

すなわち、走査線１２の信号がオフになり、ＴＦＴ１５がオフ状態となっても、画素容量４０には、電荷が蓄積されたままとなるので、制御電極２と透明共通電極４との間には、電界が継続して発生したままとなる。この状態での電界は静電界であり、低周波領域の正の誘電泳動現象が発生する。よって、透明共通電極４側に移動している黒色微粒子８は強電界領域の制御電極２側に向かう誘電泳動力Ｆ_DEPが働き、黒色微粒子８が不要に泳動してしまい、黒表示から白表示に移行することにより、画素部１１の表示コントラストが低下する。

画素容量４０による影響を低減するために、本実施形態では、ＴＦＴ１５から制御電極２に高周波交流信号と低周波交流信号のいずれかが供給されたあと、その制御電極２に透明共通電極４の電位と実質的に等しい電位の信号を供給するようにした。図８（Ａ）は、本実施形態に係る表示装置１０１の構成を示している。

図８（Ａ）に示されるように、本実施形態に係る表示装置１０１は、交流電源２５からの交流信号ｆ１と、交流電源２６からの交流信号ｆ２と、共通電極の電位Ｖ_COMとを選択的に前記制御電極２に供給するためのスイッチ３２を駆動回路３３内に備えている点が、上記実施形態１に係る表示装置１００と異なる。

各信号線１３の一端には、スイッチ３２が接続されている。スイッチ３２の他端には、３つの端子が設けられている。１つ目の端子は、アンプ２７を介して交流電源２５と接続されており、２つ目の端子は、アンプ２８を介して交流電源２６と接続されている。３つ目の端子は、透明共通電極４と同じ電位の共通信号線３５と接続されている。

本実施形態では、図８（Ｂ）に示されるように、上記実施形態１の期間Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれに相当する期間、すなわち各走査線にオン信号が入力されている期間（これを期間ｔ１１とする）が、前半の期間ｔ１２と、後半の期間ｔ１３とに分けられている。

信号処理部２０の制御の下、シフトレジスタ２２は、期間ｔ１２では、上記実施形態１と同様に、信号線１３（Ｙ_j）にも表示データ信号を出力する。そして、期間ｔ１３では、その信号線１３と共通電極の電位に設定された共通信号線３５とが接続されるようにすべての信号線１３に対応するスイッチ３２を、切換える。これにより、期間ｔ１２で制御電極２に蓄積されていた電荷が、期間ｔ１３において、共通信号線３５を介して放出される。

すなわち、本実施形態では、各ＴＦＴ１５がオンとなっている期間の走査期間の終了前に、信号線１３の電位を、透明共通電極４と同電位にするための期間ｔ１３が設けられている。すなわち、本実施形態の駆動回路３３は、各行ごとに表示データに対応する高周波交流信号ｆ１と低周波交流信号ｆ２のいずれかを選択して順次前記制御電極２へ供給し、分散系６の誘電微粒子８の制御電極２と透明共通電極４間での移動が完了した後、前記制御電極２を透明共通電極４と実質的に同電位にする電圧を前記制御電極２に供給するように駆動する。これにより、画素容量４０に蓄積されていた電荷が放出され、内部電界の発生が防止される。この結果、誘電泳動粒子の泳動が停止し、表示コントラストの低下が防止される。

このようにしても、メモリー性により、各画素部１１の表示色は維持されたままとなるので、表示性能の低下にはつながらない。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。図９には、本実施形態に係る表示装置１０２の構成が示されている。図９に示されるように、本実施形態に係る表示装置１０２は、走査線１２に接続されたインバータ３６と、インバータ３６に接続された副線３７とが、走査線１２ごとに設けられ、また、副線３７からの信号によって動作し、制御電極２を、透明共通電極４の電位と実質的に等しい電位Ｖ_COMに設定された配線３８と導通させるためのトランジスタ１６が画素部１１ごとに設けられており、これらによって同電位維持部が構成されている。トランジスタ１６は、ＴＦＴ１５と同様の薄膜トランジスタである。

トランジスタ１６では、そのゲート電極が副線３７に接続され、ソース電極が制御電極２に接続され、ドレイン電極が前記配線３８に接続され、この配線３８は透明共通電極４に接続されている。トランジスタ１６は、信号線３７から入力された信号がハイレベルになるとオンになり、制御電極２と前記配線３８とを導通させ、透明共通電極４の電位を同電位（Ｖ_COM）に維持する。

副線３７は、インバータ３６を介して、走査線１２と接続されている。したがって、走査線１２にオン信号（ハイレベル）の信号が入力されるとインバータ３６により副線３７の信号レベルは、ローレベルとなり、走査線１２にオン信号が入力されていない期間には、副線３７の信号レベルは、ハイレベルとなる。

これにより、走査線１２にオン信号が入力されている期間には、その走査線１２に接続されたトランジスタ１６はオフとなり、制御電極２には表示データ信号に応じた高周波信号ｆ１又は低周波信号ｆ２のいずれかが供給される。走査線１２にオン信号が入力されていない期間には、トランジスタ１６はオンとなり、制御電極２と透明共通電極４とが接続されて同電位となる。

このように、この実施形態では、複数の制御電極２ごとに、それぞれの制御電極２と透明共通電極４と実質的に同電位の配線３８との間を互いに接続可能に設けられた同電位維持部とを備え、駆動回路３３は、一つの走査線１２に、その走査線１２を選択する期間が経過した後に、前記同電位維持部を動作させて、前記制御電極２を前記配線３８に接続させるようにしたので、走査線１２の電圧により各画素のスイッチ素子を導通状態にして各制御電極２に高周波信号ｆ１又は低周波信号ｆ２のいずれかが供給される期間以外の期間は、透明共通電極４と制御電極２とを同電位に保ち、この電極間の電界を取り去り、粒子の不要な泳動を止め、コントラストの低下を防止する。

（まとめ）
以上詳細に説明したように、上記各実施形態によれば、基板１と透明基板５との間に、白色液体７と、この白色液体７の誘電率とは異なる誘電率を有する黒色微粒子８とを含む分散系６を封入し、電源部３４からＣＭ因子の実数部の値が０となる交差周波数ｆ₀よりも低い周波数ｆ２の低周波電圧と、前記交差周波数ｆ₀よりも高い周波数ｆ１の高周波交流電圧を発生させ、前記行及び列方向に複数配列された複数の画素部１１のうちの、各行ごとに表示データに対応する前記高周波交流電圧と前記低周波交流電圧とのいずれかを選択して順次前記制御電極２へ供給して、前記複数の画素部１１を時分割駆動するから、誘電泳動現象を用いたマトリックス状の表示部１０を、マトリックス駆動することができる。

また、制御電極２と信号線１３との間をＴＦＴ１５で接続し、ＴＦＴ１５をオンした場合にのみ、制御電極２と透明共通電極４との間に交流電圧が印加される。すなわち、制御電極２と信号線１３との間にＴＦＴ１５が挿入されているため、画素部１１が表示対象となっていない場合には、その画素部１１の制御電極２と透明共通電極４との間には電圧が印加されなくなる。この結果、画素部１１の数を増やして表示画像を高解像度としても、不要な信号の漏れが防止され、表示特性が良好なものとなる。

また、上記実施形態２によれば、信号処理部２０の制御の下、シフトレジスタ２２は、表示対象の制御電極２に対応する走査線１２にオン信号を入力する期間に、その制御電極２の表示色に対応する特定の周波数の交流信号をその制御電極２に対応する信号線１３に入力した後、スイッチ３２を切り替えて、その信号線１３を透明共通電極４と同電位の共通信号線３５と接続する。このようにしたので、制御電極２と透明共通電極４は、表示後には同電位となり、制御電極２に溜まった電荷が放出されるので、分散系６中の誘電泳動粒子である８の不要な泳動がなくなり、表示コントラストの低下が防止される。

また、上記実施形態３によれば、信号線１３にオン信号が入力されていない期間に、制御電極２と透明共通電極４とを接続するトランジスタ１６をさらに備え、走査線１２と、インバータ３６を介して接続される副線３７により走査されるので、走査線１２にオン信号が入力されていない期間には、トランジスタ１６がオンとなり、制御電極２と透明共通電極４とが接続されてそれらが同電位となり、走査時間以外は制御電極２と透明共通電極４を同電位に保ち、この電極間の電界を取去り、粒子の不要な泳動を止め、コントラストの低下を防止する。

なお、上記各実施形態では、微粒子を黒色とし、液体（分散媒）を白色としたが、逆であってもよい。もちろん、白黒以外の色に着色された微粒子、液体を用いるようにしてもよい。また、色が異なる微粒子を２種類備えるようにしてもよい。この場合、２種類の微粒子を、それぞれ分散媒に対して誘電率の高いものと低いものとすれば、両微粒子は、逆方向に誘電泳動するようになり、各微粒子の色による表示が可能となる。

本発明の実施形態１に係る表示装置の全体構成を示す模式図である。図１の表示装置の表示部の断面図である。表示液中に生じる電界の分布の一例を示す図である。ＣＭ因子の実数部の周波数特性を示すグラフである。表示画像の一例を示す図である。走査信号及びデータ信号を示すタイミングチャートである。本発明の実施形態２に係る表示装置における各画素の等価回路図である。図８（Ａ）は、本発明の実施形態２に係る表示装置の全体構成を示す模式図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の表示装置における走査信号及びデータ信号のタイミングチャートである。本発明の実施形態３に係る表示装置の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１…基板、２…制御電極、３…隔壁、４…透明共通電極、５…透明基板、６…分散系、７…白色液体、８…黒色微粒子、９…周辺回路部、１０…表示部、１１、１１ａ、１１ｂ…画素部、１２…走査線、１３…信号線、１５…ＴＦＴ、１６…トランジスタ、２０…信号処理部、２１、２２…シフトレジスタ、３１、３２…スイッチ、３３…駆動回路、３４…電源部、３５…共通信号線、３６…インバータ、３７…副線、３８…配線、４０…画素容量、４１…電気力線、４２…強電界領域、４３…弱電界領域、１００、１０１、１０２…表示装置

Claims

第１の基板と、
前記第１の基板と対向配置された第２の基板と、
前記第２の基板の前記第１の基板と対向する面に設けられた第１の電極と、
前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に設けられた第２の電極と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入され、分散媒と、この分散媒中に分散され前記分散媒の誘電率とは異なる誘電率を有する微粒子と、を含む分散系と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加するための、前記分散系のＣＭ（Clausius-Mossotti）因子の実数部の値が０となる交差周波数よりも低い周波数の低周波交流信号と、前記交差周波数よりも高い周波数の高周波交流信号と、を発生する電源部と、
前記電源部によって発生された高周波交流信号を前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に印加する駆動回路と、
を備え、
前記第１の電極は、前記第１の基板と対向する面に設けられた透明導電膜からなる共通電極であり、
前記第２の電極は、前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に、行及び列方向に複数配列される表示要素の１つを形成するために予め定めた画素毎に、その画素の面積より小さい面積に形成され、前記共通電極と対向する複数の制御電極であり、
前記駆動回路は、前記行及び列方向に複数配列された複数の画素のうち、各行ごとに表示データに対応する前記高周波交流信号と前記低周波交流信号とのいずれかを選択して順次前記制御電極へ供給して、前記複数の画素を時分割駆動する、
ことを特徴とする表示装置。
前記複数の制御電極にそれぞれ接続され、制御部から供給される前記表示データに対応した前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかを、各行ごとに順次供給される走査信号に応じて前記制御電極に供給するための複数の薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記駆動回路は、各行ごとに前記表示データに対応する前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかを選択して順次前記制御電極へ供給し、前記分散系の前記微粒子の前記制御電極と前記共通電極との間での移動が完了した後、前記制御電極を前記共通電極と実質的に同電位にする電圧を前記制御電極に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
前記制御電極と、前記共通電極と実質的に同電位の配線との間に設けられ、前記駆動回路から各行ごとに前記表示データに対応する前記高周波交流信号と前記低周波交流信号とのいずれかが選択されて順次前記制御電極へ供給され、前記分散系の前記微粒子の前記制御電極と前記共通電極との間での移動が完了した後、前記制御電極と前記配線とを電気的に接続する同電位維持部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の表示装置。
前記複数の制御電極ごとにそれぞれ接続されて前記行及び列方向に複数配置され、前記駆動回路から供給される前記表示データに対応した前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかを、各行ごとに順次供給される走査信号に応じて前記制御電極に供給するための複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の薄膜トランジスタのゲート電極を各行ごとに接続し、順次走査信号が供給される走査線と、
前記複数の薄膜トランジスタのドレイン電極を各列ごとに接続し、制御部から前記表示データに対応した前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかが供給されるデータ線と、
を備え、
前記駆動回路は、一つの走査線に走査信号が供給されて、その走査線を選択する期間の前半に、前記表示データに対応した前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかを供給し、前記選択する期間の後半に共通電極と実質的に同電位にする電圧を供給することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記複数の制御電極ごとにそれぞれ接続されて前記行及び列方向に複数配置され、前記駆動回路から供給される前記表示データに対応した前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかを、各行ごとに順次供給される走査信号に応じて前記制御電極に供給するための複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の薄膜トランジスタのゲート電極を各行ごとに接続し、順次走査信号が供給される走査線と、
前記複数の薄膜トランジスタのドレイン電極を各列ごとに接続し、駆動回路から表示データに対応した前記高周波交流信号と前記低周波交流信号のいずれかが供給されるデータ線と、
前記複数の制御電極ごとに、それぞれの前記制御電極と、前記共通電極と実質的に同電位の配線と、の間を互いに接続可能に設けられた同電位維持部と、
を備え、
前記駆動回路は、一つの走査線にその走査線を選択する期間が経過した後に、前記同電位維持部を動作させて、前記制御電極を前記配線に接続させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。