JP5581677B2 - 電気泳動表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動表示装置及び電子機器に関するものである。

中間階調表示が可能な電気泳動表示装置として、１つの画素内に複数のサブピクセルを設け、サブピクセルごとに白表示と黒表示とを切り換えることで上記画素の階調を制御するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−３０９１３１号公報

特許文献１記載の電気泳動表示装置によれば、画素を構成する個々のサブピクセルを中間階調表示させる必要がないため、中間階調における表示色の再現性に優れるという効果が得られる。しかしながら、階調数を増やすためにはサブピクセルの個数を増やさなければならないという課題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、サブピクセルの個数を増やすことなく多階調の表示を可能とした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一つとする。

本発明の電気泳動表示装置は、一対の基板間に電気泳動素子を挟持してなり、一方の前記基板に画素毎に形成された第１電極及び前記第１電極と同層に形成された第２電極と、他方の前記基板に形成され前記電気泳動素子を介して前記第１電極及び第２電極と対向する対向電極と、を有する電気泳動表示装置であって、前記第１電極が前記画素の中央部に配置された平面視略正方形状の島状部と前記島状部から延びる接続配線部とを有し、前記第２電極が前記島状部の外縁に沿って形成されたＣリング形状に形成され、前記第１電極の前記接続配線部が、前記第２電極の前記Ｃリング形状の先端の開口部を経由して外側に引き出されており、前記第１電極と前記第２電極との電位差により階調を表示することを特徴とする。

この構成では、第１電極と第２電極との電位差に起因して形成される電界の歪みや横方向電界によって電気泳動素子内における電気泳動粒子の配置状態を自在に制御することができる。したがって本発明によれば、サブピクセルの個数を増やすことなく多階調表示を可能とした電気泳動表示装置を実現することができる。

前記第１電極上における所定階調の表示領域の大きさを制御することで階調を表示することが好ましい。例えば、１つの画素内における黒表示領域の大きさを変化させることで、ユーザーに視認される画素の反射濃度を異ならせることができ、中間階調を滑らかに表示することができる。また、上記所定階調の表示領域自体は中間階調の領域ではなく、例えば黒表示や白表示となる。したがって、電気泳動素子の駆動を途中で停止させて中間階調表示を行う場合のように階調値によって応答時間が異なってしまうことはない。

前記画素領域内における第１の階調と第２の階調の割合を制御することで階調を表示することも好ましい。これにより、滑らかな多階調表示を得ることができる。

前記第１電極と接続された第１スイッチング素子と前記第２電極と接続された第２スイッチング素子とを有し、前記第１スイッチング素子の入力端子と前記第２スイッチング素子の入力端子とが共通のデータ線に接続されていることも好ましい。
この構成によれば、第１電極及び第２電極に対して１本のデータ線を用いて画像信号を入力することができるため、データ線の数を少なくすることができ、駆動回路の規模を小さくすることができる。

複数の前記第１電極が相互に接続されている構成としてもよい。この構成によれば、複数の第１電極を一括して制御できるため、画素スイッチング素子の個数を減らすことができるとともに、駆動回路の規模も小さくすることができる。

前記第１電極と接続された第３スイッチング素子と前記第２電極と接続された第２スイッチング素子とを有し、前記第３スイッチング素子の制御端子と前記第２スイッチング素子の制御端子とが共通の走査線に接続されていることも好ましい。
この構成によれば、１本の走査線を介した選択信号の入力により第２スイッチング素子と第３スイッチング素子のオンオフ動作を制御できるため、走査線の数を減らすことができ、駆動回路の規模を小さくすることができる。

前記第１電極が前記画素の中央部に配置された島状部と前記島状部から延びる接続配線部とを有しており、前記第２電極が前記島状部の外縁に沿って形成されていることも好ましい。
この構成によれば、画素の中央部の第１電極上に形成される所定階調の表示領域の大きさを制御することで中間階調表示を行う電気泳動表示装置を提供することができる。

前記基板上に、前記第２電極と、前記第２電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に部分的に形成された第１電極とがこの順に形成されていることも好ましい。
この構成によれば、第１電極と第２電極との間に電位差を生じさせた場合に、第１電極の端縁（エッジ部）とその近傍の第２電極との間に斜め方向の電界が形成され、かかる斜め電界により電気泳動素子の一部を対向電極側へ移動させないようにすることができる。これにより、多段階の中間階調表示が可能である。

前記第１電極が櫛歯状の電極であることも好ましい。
この構成によれば、櫛歯状の電極に対応した平面領域に所定階調の表示領域を形成し、かかる表示領域の幅（太さ）を変化させることで階調値を異ならせる中間階調表示が可能である。

前記第１電極又は第２電極上に形成され前記第１電極又は前記第２電極から前記電気泳動素子側へ突出する突起部を有することも好ましい。
この構成によれば、立体構造物である突起部が電気泳動素子に突出されていることで、電気泳動素子内に横方向（基板面方向）の電界が形成されやすくなる。これにより、電気泳動粒子の一部が対向電極側へ移動しないように保持する作用をより確実に得られるようになり、中間階調表示の制御性を向上させることができる。

次に、本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、一対の基板間に電気泳動素子を挟持してなり、一方の前記基板に画素毎に形成された第１電極及び第２電極と、他方の前記基板に形成され前記電気泳動素子を介して前記第１電極及び第２電極と対向する対向電極と、を有する電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記第１電極と前記対向電極とに前記画素に第１の階調を表示させる電位を入力するとともに、前記第２電極に所定の電位を入力し、前記画素に前記第１電極と前記第２電極との電位差に基づく階調を表示させることを特徴とする。

この駆動方法によれば、サブピクセル数を増やすことなく多段階の中階調表示を行うことができる。

前記第１電極と前記第２電極との電位差によって前記第１電極上における前記第１の階調の表示領域の大きさを制御することが好ましい。
前記第１電極と前記第２電極との電位差によって前記画素内における前記第１の階調の表示領域の割合と前記第１の階調と異なる第２の階調の表示領域の割合を制御することも好ましい。
これらの駆動方法によれば、滑らかな中間階調表示が可能であるとともに、表示階調によって応答速度が異なってしまうのを回避でき、ユーザーが視認したときの違和感を低減することができる。

本発明の電子機器は、先に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、サブピクセル数を増やすことなく多階調表示を可能とした表示手段を具備した電子機器を提供することができる。

実施形態に係る電気泳動表示装置の概略構成図。 画素回路を示す図。 電気泳動表示装置の複数の要部を示す図。 電気泳動素子の基本動作説明図。 実施形態に係る電気泳動表示装置の作用説明図。 第１の変形例に係る電気泳動表示装置を示す図。 第２の変形例に係る電気泳動表示装置を示す図。 第３変形例の第１及び第２構成例に係る画素構成を示す図。 第３変形例の第３及び第４構成例に係る画素構成を示す図。 第３変形例の第５構成例に係る画素構成を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図１は、本発明の一実施の形態である電気泳動表示装置１００の概略構成図である。
電気泳動表示装置１００は、複数の画素４０がマトリクス状に配列された表示部５を備えている。表示部５の周辺には、走査線駆動回路６１、データ線駆動回路６２、及びコントローラー（制御部）６３が配置されている。走査線駆動回路６１、及びデータ線駆動回路６２は、それぞれコントローラー６３と接続されている。コントローラー６３は、上位装置から供給される画像データや同期信号に基づき、これらの駆動回路を総合的に制御する。

表示部５には走査線駆動回路６１から延びる複数の第１走査線６６及び複数の第２走査線６７と、データ線駆動回路６２から延びる複数のデータ線６８とが形成されている。第１走査線６６とデータ線６８との交差位置に対応して画素４０が設けられている。各々の画素４０に対して、第１走査線６６と第２走査線６７とデータ線６８とが接続されている。

走査線駆動回路６１は、ｍ本の第１走査線６６（Ｙａ１、Ｙａ２、…、Ｙａｍ）と、ｍ本の第２走査線６７（Ｙｂ１、Ｙｂ２、…、Ｙｂｍ）とを介して各々の画素４０に接続されており、コントローラー６３の制御のもと、１行目からｍ行目までの第１走査線６６及び第２走査線６７を順次選択し、画素４０に設けられた第１トランジスタＴＲ１（第１スイッチング素子；図２参照）及び第２トランジスタＴＲ２（第２スイッチング素子；図２参照）のそれぞれのオンタイミングを規定する選択信号を供給する。より詳しくは、第１走査線６６を介して第１トランジスタＴＲ１に選択信号が供給され、第２走査線６７を介して第２トランジスタＴＲ２に選択信号が供給される。上記動作において、同一の画素４０に接続された第１走査線６６及び第２走査線６７は同時に選択されることはなく、順に選択される。なお、第１走査線６６を駆動する走査線駆動回路と、第２走査線６７を駆動する走査線駆動回路とが別々の回路として設けられていてもよい。

データ線駆動回路６２は、ｎ本のデータ線６８（Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎ）を介して各々の画素４０に接続されており、コントローラー６３の制御のもと、画素４０の各々に対応する画素データを規定する画像信号を画素４０に供給する。本実施形態の場合、データ線駆動回路６２は、画素４０の基準階調を規定する第１画像信号を第１トランジスタＴＲ１に対して供給する一方、上記基準階調からの変位幅を規定する第２画像信号を第２トランジスタＴＲ２に対して供給する。したがって、コントローラー６３は、上位装置から入力された画像データ（画素データ）から１組の第１画像信号と第２画像信号を生成し、データ線駆動回路６２に順次供給する。

図２は、画素４０の回路構成図である。
画素４０には、第１トランジスタＴＲ１と、第２トランジスタＴＲ２と、第１電極３５ａと、第２電極３５ｂと、電気泳動素子３２と、共通電極３７（対向電極）と、が設けられている。また、画素４０には、第１走査線６６と、第２走査線６７と、データ線６８とが接続されている。第１トランジスタＴＲ１と第２トランジスタＴＲ２はいずれもＮ−ＭＯＳ（Negative Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。

画素４０において、第１トランジスタＴＲ１のゲートに第１走査線６６が接続され、ソースにはデータ線６８が接続され、ドレインには第１電極３５ａが接続されている。第２トランジスタＴＲ２のゲートに第２走査線６７が接続され、ソースに第１トランジスタＴＲ１と共通のデータ線６８が接続され、ドレインには第２電極３５ｂが接続されている。

なお、第１トランジスタＴＲ１、及び第２トランジスタＴＲ２は、それらと同等の機能を有する他の種類のスイッチング素子と置き換えてもよい。例えば、Ｎ−ＭＯＳトランジスタに代えてＰ−ＭＯＳトランジスタを用いてもよく、インバータやトランスミッションゲートを用いてもよい。
また、画素４０に保持容量を設けてもよい。保持容量を設ける場合には、第１電極３５ａに接続され第１画像信号を保持する第１保持容量と、第２電極３５ｂに接続され第２画像信号を保持する第２保持容量とを設けることが好ましい。ただし、上記の第１保持容量と第２保持容量のうちいずれか一方のみが設けられた構成とすることを妨げるものではない。

第１トランジスタＴＲ１は、本実施形態の場合、画素４０に対して基準階調を規定する第１画像信号の入力を制御するスイッチング素子であり、かかる第１画像信号の入力により画素４０の階調を制御する領域の表示色（白又は黒）が決定される。
一方、第２トランジスタＴＲ２は、画素４０に対して基準階調からの変位幅を規定する第２画像信号の入力を制御するスイッチング素子であり、かかる第２画像信号の入力により画素４０の平面領域に占める上記基準階調で表示された領域の大きさ又は形状が決定される。

次に、図３（ａ）は、表示部５における電気泳動表示装置１００の部分断面図である。電気泳動表示装置１００は、素子基板（第１基板）３０と対向基板（第２基板）３１との間に、複数のマイクロカプセル２０を配列してなる電気泳動素子３２を挟持した構成を備えている。

表示部５において、素子基板３０の電気泳動素子３２側には、図１や図２に示した第１走査線６６、第２走査線６７、データ線６８、第１トランジスタＴＲ１、第２トランジスタＴＲ２などが形成された回路層３４が設けられており、回路層３４上に複数の画素電極３５（第１電極３５ａ、第２電極３５ｂ）が配列形成されている。なお、以下の説明では、１つの画素４０に属する第１電極３５ａと第２電極３５ｂとを合わせて画素電極３５と称する場合がある。
素子基板３０は、ガラスやプラスチック等からなる基板であり、画像表示面とは反対側に配置されるため透明なものでなくてもよい。画素電極３５は、Ｃｕ（銅）箔上にニッケルメッキと金メッキとをこの順番で積層したものや、Ａｌ（アルミニウム）、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）などにより形成された電気泳動素子３２に電圧を印加する電極である。

一方、対向基板３１の電気泳動素子３２側には複数の画素電極３５と対向する平面形状の共通電極３７（対向電極）が形成されており、共通電極３７上に電気泳動素子３２が設けられている。
対向基板３１はガラスやプラスチック等からなる基板であり、画像表示側に配置されるため透明基板とされる。共通電極３７は、画素電極３５とともに電気泳動素子３２に電圧を印加する電極であり、ＭｇＡｇ（マグネシウム銀）、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などから形成された透明電極である。
そして、電気泳動素子３２と画素電極３５とが、接着剤層３３を介して接着されることで、素子基板３０と対向基板３１とが接合されている。

なお、電気泳動素子３２は、あらかじめ対向基板３１側に形成され、接着剤層３３までを含めた電気泳動シートとして取り扱われるのが一般的である。製造工程において、電気泳動シートは接着剤層３３の表面に保護用の離型シートが貼り付けられた状態で取り扱われる。そして、別途製造された素子基板３０（画素電極３５や各種回路などが形成されている）に対して、離型シートを剥がした当該電気泳動シートを貼り付けることによって、表示部５を形成する。このため、接着剤層３３は画素電極３５側のみに存在することになる。

図３（ｂ）は、マイクロカプセル２０の模式断面図である。マイクロカプセル２０は、例えば５０μｍ程度の粒径を有しており、内部に分散媒２１と、複数の白色粒子（電気泳動粒子）２７と、複数の黒色粒子（電気泳動粒子）２６とを封入した球状体である。マイクロカプセル２０は、図３（ａ）に示すように共通電極３７と画素電極３５とに挟持され、１つの画素４０内に１つ又は複数のマイクロカプセル２０が配置される。

マイクロカプセル２０の外殻部（壁膜）は、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチルなどのアクリル樹脂、ユリア樹脂、アラビアガムなどの透光性を持つ高分子樹脂などを用いて形成される。
分散媒２１は、白色粒子２７と黒色粒子２６とをマイクロカプセル２０内に分散させる液体である。分散媒２１としては、水、アルコール系溶媒（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、メチルセルソルブなど）、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチルなど）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）、脂肪族炭化水素（ぺンタン、ヘキサン、オクタンなど）、脂環式炭化水素（シクロへキサン、メチルシクロへキサンなど）、芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類（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など））、ハロゲン化炭化水素（塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタンなど）、カルボン酸塩などを例示することができ、その他の油類であってもよい。これらの物質は単独又は混合物として用いることができ、さらに界面活性剤などを配合してもよい。

白色粒子２７は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子（高分子あるいはコロイド）であり、例えば負に帯電されて用いられる。黒色粒子２６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（高分子あるいはコロイド）であり、例えば正に帯電されて用いられる。
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、コンパウンドなど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、安定化剤などを添加することができる。
また、黒色粒子２６及び白色粒子２７に代えて、例えば赤色、緑色、青色などの顔料を用いてもよい。かかる構成によれば、表示部５に赤色、緑色、青色などを表示することができる。

図３（ｃ）は、素子基板３０における画素４０の平面図である。画素４０には、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとからなる画素電極３５が形成されており、画素電極３５の辺縁に沿って第１走査線６６、第２走査線６７、及びデータ線６８が形成されている。第１走査線６６とデータ線６８との交差部の近傍に第１トランジスタＴＲ１が形成され、第２走査線６７とデータ線６８との交差部の近傍に第２トランジスタＴＲ２が形成されている。

第１電極３５ａは、平面視略正方形状の島状部３５１と、島状部３５１の一辺端から第１走査線６６側へ延出され第１トランジスタＴＲ１に接続された接続配線部３５２とからなる。第２電極３５ｂは、第１電極３５ａの島状部３５１の周縁に沿ったＣリング状（枠状）に形成されている。第１電極３５ａの接続配線部３５２は、島状部３５１から第２電極３５ｂのＣリング先端の開口部を経由して第１トランジスタＴＲ１に接続されている。

第１トランジスタＴＲ１は、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等からなり第１走査線６６上に形成された半導体層６９ａを有している。半導体層６９ａには、データ線６８から分岐されたソース電極６８ａと、第１電極３５ａの接続配線部３５２（ドレイン電極）とが接続されている。
第２トランジスタＴＲ２は、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等からなり第２走査線６７上に形成された半導体層６９ｂを有している。半導体層６９ｂには、データ線６８から分岐されたソース電極６８ｂと、矩形状のドレイン電極７０ｂとが接続されている。ドレイン電極７０ｂは第２電極３５ｂと接続されている。

図４は、電気泳動素子の基本的動作を示す説明図である。図４（ａ）は、画素４０の全体を白表示する場合、図４（ｂ）は、画素４０の全体を黒表示する場合をそれぞれ示している。
図４（ａ）に示す白表示の場合には、共通電極３７が相対的に高電位、画素電極３５が相対的に低電位に保持される。これにより、負に帯電した白色粒子２７が共通電極３７に引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子２６が画素電極３５に引き寄せられる。その結果、表示面側となる共通電極３７側からこの画素を見ると、白色（Ｗ）が認識される。
図４（ｂ）に示す黒表示の場合、共通電極３７が相対的に低電位、画素電極３５が相対的に高電位に保持される。これにより、正に帯電した黒色粒子２６が共通電極３７に引き寄せられる一方、負に帯電した白色粒子２７が画素電極３５に引き寄せられる。その結果、共通電極３７側からこの画素を見ると黒色（Ｂ）が認識される。

図５（ａ）は、本実施形態の電気泳動表示装置１００において画素４０を黒表示させる場合の説明図であり、図５（ｂ）は画素４０を中間階調表示（グレー表示）させる場合の説明図である。図５（ａ）、（ｂ）において、図示上側に配置した図は画素４０の断面図であり、図示下側に配置した図は画素４０の平面図である。

図５（ａ）に示すように、画素４０の全体を黒表示させる場合には、共通電極３７に負電位−Ｖｏ（Ｖｏ＞０［Ｖ］）を入力し、第１電極３５ａ及び第２電極３５ｂに０Ｖを入力する。これにより画素電極３５（第１電極３５ａ、第２電極３５ｂ）が相対的に高電位、共通電極３７が相対的に低電位となり、画素４０が黒表示される（図４（ｂ）参照）。
このとき、第１電極３５ａと第２電極３５ｂはいずれも０Ｖであるため、画素電極３５上における等電位面Ｅは、図５（ａ）に示すように画素４０の平面領域内で画素電極３５及び共通電極３７に平行に形成される。これにより、電気泳動粒子（黒色粒子２６）は画素電極３５と共通電極３７とが対向する方向（基板法線方向）に沿って移動し、画素４０の表示面側（共通電極３７側）において平面領域のほぼ全体に黒色粒子２６が分布し、画素４０の全体が黒表示される。

一方、画素４０を中間階調表示させる場合には、図５（ｂ）に示すように、第１電極３５ａに第２電極３５ｂに正電位＋Ｖｃ（Ｖｃ＞０［Ｖ］）を入力する。そうすると、画素４０の各電極間の電位の高低関係は、第２電極３５ｂ（＋Ｖｃ）＞第１電極３５ａ（０Ｖ）＞共通電極３７（−Ｖｏ）となるため、画素電極３５（第１電極３５ａ、第２電極３５ｂ）が相対的に高電位、共通電極３７が相対的に低電位である関係は図５（ａ）の場合と同様である。したがって、図５（ｂ）に示す場合でも共通電極３７に正に帯電した黒色粒子が引き寄せられ、第１電極３５ａ及び第２電極３５ｂに負に帯電した白色粒子が引き寄せられる。

しかし、図５（ｂ）に示す場合には、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの間に電位差があるため、画素４０周縁部の第２電極３５ｂ上で等電位面が共通電極３７側へ歪み、図示のような凹状（すり鉢状）となり、画素４０の周縁部の黒色粒子が画素４０の中央部寄りに移動する。このようにして画素４０の中央部に黒色粒子が偏在されると、黒色粒子のない画素４０の周縁部では画素電極３５側へ引き寄せられた白色粒子（特に第２電極３５ｂに強く引き寄せられる）が視認されることとなり、１つの画素４０内に黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとが形成される。そして、ユーザーの目には黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとの面積比率（割合）に応じた中間階調表示が視認される。

また本実施形態において、黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとの面積比率は、共通電極３７の電位を固定した状態で、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を変化させれば、自在に制御することができる。第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を変更すると、図５（ｂ）上側の断面図に示す等電位面の形状が変化し、画素４０の周縁部に位置する電気泳動粒子を駆動する電界の方向が変化するからである。

したがって、本実施形態の電気泳動表示装置１００の駆動方法において、第１電極３５ａに対して固定電位レベル（例えば０Ｖ）の第１画像信号を入力しつつ、第２電極３５ｂに入力する第２画像信号の電位レベルＶｃを変化させることで、画素４０の表示階調を自在に制御することができる。この場合の表示階調の制御性は、第２画像信号として供給できる電位レベルＶｃの段数（電圧の種類）に依存し、段数を増やすほど表示可能な階調が増える。

このように本実施形態の電気泳動表示装置１００は、画素４０の画素電極３５を第１電極３５ａと第２電極３５ｂとにより構成し、これら第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差により画素４０の表示階調を制御する構成としたことで、サブピクセル数を増やすことなく多段階の中間階調表示を実現したものである。そして、多数のサブピクセルにより画素４０を構成する必要がないため、製造性に優れるとともに高精細化への対応が容易であり、また駆動回路の性能要求も低く抑えることができる。

なお、上記では説明の簡単のために第１電極３５ａの電位を０Ｖとし、第１電極３５ａの電位を基準としたが、実際の画像表示動作においては、画素電極３５及び共通電極３７に上記とは異なる電位が入力されてもよい。例えば、図５（ａ）に示した黒表示の場合に、第１電極３５ａ及び第２電極３５ｂに１５Ｖ、共通電極３７に０Ｖを入力し、図５（ｂ）に示した中間階調表示の場合に、第１電極３５ａに１５Ｖ、第２電極３５ｂに２０Ｖ、共通電極３７に０Ｖを入力する。

また本実施形態では、黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとの面積比率によって中間階調を表示するため、画素４０を例えば黒表示から白表示に移行させる途中で電気泳動素子３２の駆動を停止させて中間階調表示する方式と比較して、中間階調の反射率（濃度）の均一性を向上させることができる。
さらに、黒表示から白表示に移行させる途中で駆動を停止して中間階調を表示させると、中間階調の画素４０は応答が速く、白表示の画素４０では応答が遅くなるため、ユーザーに違和感を与えるおそれがある。これに対して、本実施形態の電気泳動表示装置１００では中間階調表示する画素４０と、黒表示又は白表示する画素４０とは、応答時間が等しくなるため、上記のような違和感を与えることはない。

＜変形例＞
次に、本発明の変形例について説明する。以下の説明で参照する図面では、上記実施の形態に係る電気泳動表示装置１００と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略することとする。

（第１の変形例）
図６は、第１変形例に係る駆動方法によって画素４０を中間階調表示させる場合の説明図である。図６（ａ）は、画素４０を黒表示させる場合の説明図であり、先の実施形態の図５（ａ）と同様の図である。一方、図６（ｂ）は第１変形例の駆動方法により画素４０を中間階調表示（グレー表示）させる場合の説明図である。図６（ａ）、（ｂ）において、図示上側に配置した図は画素４０の断面図であり、図示下側に配置した図は画素４０の平面図である。

上記実施形態では、第２電極３５ｂに第１電極３５ａよりも高い電位を入力する場合について説明したが、第２電極３５ｂの電位を第１電極３５ａの電位よりも低くすることもできる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、第１電極３５ａを０Ｖ、共通電極３７を負電位−Ｖｏ（Ｖｏ＞０［Ｖ］）とした状態で、第２電極３５ｂに負電位−Ｖｃ（Ｖｃ＞０［Ｖ］）を入力する。
そうすると、図６（ｂ）の断面図に示すように、第２電極３５ｂが形成された画素電極３５の周辺部において電位が低くなるため、等電位面Ｅが図示のような凸状となって、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの間に強い横電界が生じる。

上記のような電界の作用によれば、第１電極３５ａ上に位置する一部の黒色粒子２６は第１電極３５ａと共通電極３７との間に形成される電界によって共通電極３７に引き寄せられるが、画素４０の周縁部に位置する一部の黒色粒子２６は、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの間の横電界によって第２電極３５ｂに引き寄せられる。また第２電極３５ｂと共通電極３７との間の電気泳動素子３２は、第１電極３５ａ上と比較して黒表示動作しにくくなる。

以上の動作により、図６（ｂ）に示す画素４０では、第１電極３５ａ上の一部領域（中央部）のみが黒表示され（黒表示領域Ｒｂ）、他の領域（周辺部）は白表示される（白表示領域Ｒｗと示す。）ので、画素４０が全体として中間階調表示される。
なお、本変形例の場合、黒色粒子２６の一部を共通電極３７側に移動させないようにして黒表示の濃度を調整するので、図６（ｂ）のように黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとが明確に分離せず、画素４０の全体がグレー表示となったり、黒表示領域Ｒｂの周辺にグレー表示領域が形成されることがある。

また本変形例においても、黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとの面積比率は、共通電極３７の電位を固定した状態で、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を変化させれば、自在に制御することができる。第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を変更すると、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの間に生じる横電界の強度が変化し、第２電極３５ｂに引き寄せられる黒色粒子２６の割合が変化するからである。

したがって、第１変形例の駆動方法では、第１電極３５ａに対して固定電位レベル（例えば０Ｖ）の第１画像信号を入力しつつ、第２電極３５ｂに入力する第２画像信号の電位レベル−Ｖｃを変化させることで、画素４０の表示階調を自在に制御することができる。この場合の表示階調の制御性は、第２画像信号として供給できる電位レベルＶｃの段数（電圧の種類）に依存し、段数を増やすほど表示可能な階調が増える。

このように第１変形例の駆動方法によれば、先の実施形態と同様に、サブピクセル数を増やすことなく多段階の中間階調表示を実現することができる。
なお、上記の説明では、説明の簡単のために第１電極３５ａの電位を０Ｖとし、第１電極３５ａの電位を基準として説明したが、実際の画像表示動作においては、画素電極３５及び共通電極３７に上記とは異なる電位が入力されてもよい。例えば、図６（ｂ）に示した中間階調表示の場合に、第１電極３５ａに１５Ｖ、第２電極３５ｂに５Ｖ、共通電極３７に０Ｖを入力することができる。

また本変形例においても、黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとの面積比率によって中間階調を表示するため、画素４０を例えば黒表示から白表示に移行させる途中で電気泳動素子３２の駆動を停止させて中間階調表示する方式と比較して、中間階調の反射率（濃度）の均一性を向上させることができる。さらに、中間階調表示する画素４０と、黒表示又は白表示する画素４０とは、応答時間が等しくなるため、表示動作時にユーザーに違和感を与えることはない。

（第２の変形例）
次に、図７は、第２の変形例に係る電気泳動表示装置の素子基板３０の平面構成を示す図である。
第２の変形例に係る電気泳動表示装置は、図１及び図３（ｃ）に示した第１走査線６６及び第１トランジスタＴＲ１に代えて、電源線７１と、第３トランジスタＴＲ３（第３スイッチング素子）とを備えている。より詳細には、表示部５において、電源線７１はデータ線６８と略平行に延びる共通配線（グローバル配線）であり、電源線７１と走査線６７との交差部に対応して第３トランジスタＴＲ３が形成されている。第３トランジスタＴＲ３のゲートは走査線６７と接続され、ソースは電源線７１と接続され、ドレインは共通配線部３５３と接続されている。共通配線部３５３は、第３トランジスタＴＲ３から表示部５の画素４０が配列された領域へ延び、走査線６７に沿って延びる部分において画素４０の第１電極３５ａ（接続配線部３５２）と接続されている。すなわち、共通配線部３５３は、共通の第３トランジスタＴＲ３に接続された走査線６７に属する一群の画素４０に接続されている。

上記構成を備えた第２変形例に係る電気泳動表示装置の画像表示動作では、電源線７１を一定電位（例えば０Ｖ）に保持した状態で、走査線駆動回路６１及びデータ線駆動回路６２による画像書き込み動作が実行される。
具体的には、走査線６７を介して選択信号が入力され、走査線６７にゲートを接続された第２トランジスタＴＲ２及び第３トランジスタＴＲ３がオン状態とされる。これにより、第３トランジスタＴＲ３を介して共通配線部３５３に所定の電位（０Ｖ）が入力され、共通配線部３５３と接続された一群の第１電極３５ａがすべて０Ｖとされる。
一方、各々の画素４０の第２電極３５ｂには第２トランジスタＴＲ２を介してデータ線６８から画像信号が入力される。この画像信号は、画像データに基づいて生成された第１電極３５ａとの電位差を規定する信号である。中間階調を表示させる画素４０では画像信号として正電位（＋Ｖｃ）あるいは負電位（−Ｖｃ）が入力され、全体を例えば黒表示させる画素４０では画像信号として第１電極３５ａと同電位（０Ｖ）が入力される。また、表示を書き換えない画素４０では共通電極３７と同電位が入力される。
以上の動作により、各々の画素４０において、先の実施形態と同様に、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差に基づいた中間階調表示を行うことができる。

以上に説明した第２の変形例によれば、複数の第１電極３５ａを共通配線部３５３を介して相互に接続し、これらの第１電極３５ａの電位を一括して制御する。そのため、図１に示した先の実施形態と比較して走査線の本数を減らすことができ、走査線駆動回路６１の規模を小さくすることができる。
なお、共通配線部３５３の電位は第３トランジスタＴＲ３を介して、電源線７１から介して与えられる構成となっているが、共通配線部３５３の電位を個別に制御できれば良く、例えば、図示しない外部に設けた回路から直接電位を与える構成であっても構わない。

（第３の変形例）
本発明に係る電気泳動表示装置の技術的範囲は、先の実施形態及び変形例に限定されるものではない。特に画素４０の構成については、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更することができる。そこで第３変形例では、画素４０の複数の構成例について図面を参照して説明する。

［第１構成例］
図８（ａ）は、第３の変形例の第１構成例に係る画素構成を示す平面図である。
図８（ａ）に示す第１構成例に係る画素４０Ａは、図３に示した画素４０とは逆に、画素電極３５の第１電極３５ａが平面視Ｃ形の電極とされており、第２電極３５ｂは第１電極３５ａに取り囲まれた領域に形成されている。第１電極３５ａは第１トランジスタＴＲ１のドレイン電極７０ａに接続されている。第２電極３５ｂは、大略矩形状の島状部４５１と島状部４５１から延びる接続配線部４５２とからなり、接続配線部４５２と第２トランジスタＴＲ２のドレインとが接続されている。

上記構成を備えた第１構成例の電気泳動表示装置においても、第１電極３５ａに第１画像信号を入力し、第２電極３５ｂに第２画像信号を入力して第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を制御することで、画素４０を所望の階調で中間階調表示させることができる。
先の実施形態における図５（ｂ）に示した例と同様の第１画像信号（０Ｖ）及び第２画像信号（＋Ｖｃ）、共通電極電位（−Ｖｏ）を用いて本例の電気泳動表示装置を駆動した場合、第１電極３５ａが画素４０の周縁部に配置されているため、画素４０の周縁部が黒表示領域Ｒｂ、画素４０の中央部が白表示領域Ｒｗとなる。
そして、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を変更することで、黒表示領域Ｒｂと白表示領域Ｒｗとの比率を変更し、所望の中間階調表示を行うことができる。

［第２構成例］
図８（ｂ）は、第２構成例に係る画素構成を示す平面図である。
図８（ｂ）に示す第２構成例に係る画素４０Ｂは、図３に示した画素４０において、第１電極３５ａ及び第２電極３５ｂの面積比率を変更したものである。具体的に、第１電極３５ａの島状部３５１は、図３（ｃ）に示した島状部３５１の約１／２の面積であり、島状部３５１を小さくした分だけ第２電極３５ｂの幅が広く形成されている。

このように第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの面積比率を変更した場合にも、第１電極３５ａに第１画像信号、第２電極３５ｂに第２画像信号を入力することで、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を制御し、画素４０を所望の階調で中間階調表示させることができる。
本例の場合、先の実施形態と比較して島状の第１電極３５ａが小さくなっているため、例えば第１電極３５ａ上に黒表示領域Ｒｂを形成した場合には、画素４０をより白表示に近い階調領域で制御することができる。

［第３構成例］
図９（ａ）は、第３構成例に係る画素構成を示す断面図である。
図９（ａ）に示す第３構成例に係る画素４０Ｃは、図３に示した画素４０では平面的に配置されていた第１電極３５ａ及び第２電極３５ｂを、絶縁膜３５０を介して積層した構成である。画素４０Ｃにおいて、第２電極３５ｂは画素４０Ｃに相当する大きさの平面視略矩形状に形成されており、第２電極３５ｂを覆うようにして絶縁膜３５０が形成されている。そして、絶縁膜３５０を介した第２電極３５ｂ上に、第２電極３５ｂよりも小さい平面寸法の第１電極３５ａが形成されている。

このように第１電極３５ａと第２電極３５ｂとが絶縁膜３５０を介して積層されている第３構成例の電気泳動表示装置においても、第１電極３５ａに第１画像信号を入力し、第２電極３５ｂに第２画像信号を入力して第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を制御することで、画素４０を所望の階調で中間階調表示させることができる。
本例の場合には、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの間に電位差を生じさせると、第１電極３５ａの端縁（エッジ部）とその近傍の第２電極３５ｂとの間に側断面視で斜め方向の電界が形成される。この電界によって一部の電気泳動粒子が画素電極３５側に引き寄せられるので、上記の電界の強度を調整することで共通電極３７側に引き寄せられる電気泳動粒子と画素電極３５側に引き寄せられる電気泳動粒子の割合を制御することができる。これにより、画素４０を中間階調で表示させることができる。

［第４構成例］
図９（ｂ）は、第４構成例に係る画素構成を示す平面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）に対応する断面図である。
図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示す第４構成例に係る画素４０Ｄは、図９（ａ）に示した画素４０Ｃにおいて、第１電極３５ａの平面形状を変更したものである。具体的に、画素４０Ｄの第１電極３５ａは、平面視櫛歯状の主電極部５５１と、主電極部５５１から第１走査線６６側へ延出された平面視Ｌ形の接続配線部５５２とからなる。主電極部５５１は、データ線６８に沿って延びるとともに第１走査線６６の延在方向に配列された複数（図示では４本）の帯電極５５３を有する。帯電極５５３同士は第１走査線６６側の端部同士を接続されている。
図９（ｃ）に示す断面図を見ると、第２電極３５ｂ上に絶縁膜３５０を介して第１電極３５ａが積層されている。

以上の構成を備えた第４構成例の電気泳動表示装置においても、第１電極３５ａに第１画像信号を入力し、第２電極３５ｂに第２画像信号を入力して第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を制御することで、画素４０を所望の階調で中間階調表示させることができる。
本例の場合には、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの間に電位差を生じさせると、第１電極３５ａが複数の帯電極５５３を有しているため、各々の帯電極５５３の端縁（エッジ部）と第２電極３５ｂとの間に側断面視で斜め方向の電界が形成される。この電界の強度を調整することで画素４０を中間階調で表示させることができる。

先の実施形態における図５（ｂ）に示した例と同様の第１画像信号（０Ｖ）及び第２画像信号（＋Ｖｃ）、共通電極電位（−Ｖｏ）を用いて本例の電気泳動表示装置を駆動すると、第１電極３５ａの複数の帯電極５５３に沿った縞状の黒表示領域Ｒｂが形成される。そして、第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を変更すると縞状の黒表示領域Ｒｂの太さが変化する。

［第５構成例］
図１０（ａ）は、第５構成例に係る画素構成を示す平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に対応する断面図である。
図１０に示す第５構成例に係る画素４０Ｅは、図３に示した画素４０の第１電極３５ａ上及び第２電極３５ｂ上に、電気泳動素子３２側へ突出する円錐形の導電体突起部１３５を設けた構成である。本例では、導電体突起部１３５は、第１電極３５ａの中央部と、第２電極３５ｂの四隅に配置されている。
導電体突起部１３５は、金属や酸化物導電体、導電性高分子等からなる立体構造物であり、図１０（ｂ）に示すように、画素電極３５から突出して電気泳動素子３２内へ進入し、マイクロカプセルの壁膜を凹状に変形させている。

上記構成を備えた第５構成例の電気泳動表示装置においても、第１電極３５ａに第１画像信号を入力し、第２電極３５ｂに第２画像信号を入力して第１電極３５ａと第２電極３５ｂとの電位差を制御することで、画素４０を所望の階調で中間階調表示させることができる。特に本例では、導電体突起部１３５が設けられていることで、電気泳動素子３２内に横方向（基板面方向）の電界が形成されやすくなるため、中間階調の制御性が向上するとともに、電気泳動素子３２の駆動電力を低減することができる。

なお、本例では、導電体突起部１３５が円錐状であるとしたが、これに限られず、多角錐状やドーム状、直方体状であってもよい。また、導電体突起部１３５を、第１電極３５ａ又は第２電極３５ｂに延在する凸条として形成してもよい。例えば、平面視Ｃ形の第２電極３５ｂに沿ったＣ形の凸条（堰状部材）として形成してもよい。さらに本例では、断面視において導電体突起部１３５が電気泳動素子３２内に配置されているが、例えば画素電極３５と電気泳動素子３２との間にこれらを接着する接着剤層３３が形成されている場合に、導電体突起部１３５が接着剤層３３内にのみ配置されていてもよい。この場合でも導電体突起部１３５は電気泳動素子３２に近接して配置されるため、電気泳動素子３２を駆動しやすくなる作用を得ることができる。
また、導電体突起部１３５を、導電性を有さない突起部に置き換えてもよい。このような構成においても、マイクロカプセルの壁膜が凹状に変形されることにより、突起部がない場合と比較して電気泳動粒子３２内において電気泳動粒子が横方向に移動し易くなるため、中間階調の制御性が向上するとともに、電気泳動素子３２の駆動電力を低減することができる。

なお、上記実施の形態及びその変形例では、電気泳動素子３２がマイクロカプセル２０を備えた方式である場合について説明したが、本発明の技術範囲はこれに限定されない。例えば、素子基板３０と対向基板３１との間に隔壁で区画された複数の空間が平面的に配列されており、各々の空間に電気泳動粒子と分散媒とが封入されている構成であってもよい。

（電子機器）
次に、上記実施形態の電気泳動表示装置１００及び変形例に係る電気泳動表示装置を、電子機器に適用した場合について説明する。
図１１は、腕時計１０００の正面図である。腕時計１０００は、時計ケース１００２と、時計ケース１００２に連結された一対のバンド１００３とを備えている。
時計ケース１００２の正面には、上記各実施形態の電気泳動表示装置からなる表示部１００５と、秒針１０２１と、分針１０２２と、時針１０２３とが設けられている。時計ケース１００２の側面には、操作子としての竜頭１０１０と操作ボタン１０１１とが設けられている。竜頭１０１０は、ケース内部に設けられる巻真（図示は省略）に連結されており、巻真と一体となって多段階（例えば２段階）で押し引き自在、かつ、回転自在に設けられている。表示部１００５では、背景となる画像、日付や時間などの文字列、あるいは秒針、分針、時針などを表示することができる。

図１２は電子ペーパー１１００の構成を示す斜視図である。電子ペーパー１１００は、上記実施形態の電気泳動表示装置を表示領域１１０１に備えている。電子ペーパー１１００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１１０２を備えて構成されている。

図１３は、電子ノート１２００の構成を示す斜視図である。電子ノート１２００は、上記の電子ペーパー１１００が複数枚束ねられ、カバー１２０１に挟まれているものである。カバー１２０１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図示は省略の表示データ入力手段を備える。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。

以上の腕時計１０００、電子ペーパー１１００、及び電子ノート１２００によれば、本発明に係る電気泳動表示装置が採用されているので、簡素な構成で多階調表示を実現した表示手段を備えた電子機器となる。
なお、上記の電子機器は、本発明に係る電子機器を例示するものであって、本発明の技術範囲を限定するものではない。例えば、携帯電話、携帯用オーディオ機器などの電子機器の表示部にも、本発明に係る電気光学装置は好適に用いることができる。

１００ 電気泳動表示装置、５ 表示部、３２ 電気泳動素子、３５ 画素電極、３５ａ 第１電極、３５ｂ 第２電極、３７ 共通電極（対向電極）、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ 画素、６３ コントローラー（制御部）、６６ 第１走査線、６７ 第２走査線、６８ データ線、７１ 電源線、Ｒｂ 黒表示領域、Ｒｗ 白表示領域、１３５ 導電体突起部、３５０ 絶縁膜、３５１，４５１ 島状部、３５２，４５２，５５２ 接続配線部、３５３ 共通配線部、５５１ 主電極部、５５３ 帯電極、ＴＲ１ 第１トランジスタ（第１スイッチング素子）、ＴＲ２ 第２トランジスタ（第２スイッチング素子）、ＴＲ３ 第３トランジスタ（第３スイッチング素子）

Claims (8)

1. 一対の基板間に電気泳動素子を挟持してなり、一方の前記基板に画素毎に形成された第１電極及び前記第１電極と同層に形成された第２電極と、他方の前記基板に形成され前記電気泳動素子を介して前記第１電極及び第２電極と対向する対向電極と、を有する電気泳動表示装置であって、
   前記第１電極が前記画素の中央部に配置された平面視略正方形状の島状部と前記島状部から延びる接続配線部とを有し、前記第２電極が前記島状部の外縁に沿って形成されたＣリング形状に形成され、
   前記第１電極の前記接続配線部が、前記第２電極の前記Ｃリング形状の先端の開口部を経由して外側に引き出されており、
   前記第１電極と前記第２電極との電位差により階調を表示することを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記第１電極上における所定階調の表示領域の大きさを制御することで階調を表示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. 前記画素領域内における第１の階調と第２の階調の割合を制御することで階調を表示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。
4. 前記第１電極と接続された第１スイッチング素子と前記第２電極と接続された第２スイッチング素子とを有し、前記第１スイッチング素子の入力端子と前記第２スイッチング素子の入力端子とが共通のデータ線に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
5. 複数の前記第１電極が相互に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
6. 前記第１電極と接続された第３スイッチング素子と前記第２電極と接続された第２スイッチング素子とを有し、前記第３スイッチング素子の制御端子と前記第２スイッチング素子の制御端子とが共通の走査線に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電気泳動表示装置。
7. 前記第１電極又は第２電極上に形成され前記第１電極又は前記第２電極から前記電気泳動素子側へ突出する突起部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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