JPH09185087A - 電気泳動表示装置 - Google Patents

電気泳動表示装置

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JPH09185087A
JPH09185087A JP7343883A JP34388395A JPH09185087A JP H09185087 A JPH09185087 A JP H09185087A JP 7343883 A JP7343883 A JP 7343883A JP 34388395 A JP34388395 A JP 34388395A JP H09185087 A JPH09185087 A JP H09185087A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散液の劣化を起こさず、耐久性に優れ、し
かもコントラストおよび表示品質を向上させた電気泳動
表示装置を提供すること。 【解決手段】 光透過性第1電極26が少なくとも形成
された光透過性第1基板22と、第2電極28が少なく
とも形成された第2基板24と、第1基板232の第1
電極26が形成された側と、第2基板24の第2電極2
8が形成された側とを向き合うように配置する隔壁30
と、両基板22,24の間に封入され、着色分散媒10
a中に顔料粒子10bを分散させた分散液10と、第1
電極26と第2電極28との間に駆動電圧を印加して、
顔料粒子を電気泳動させる駆動電圧発生装置32とを有
し、駆動電圧発生装置32が、比較的短時間の高レベル
駆動電圧Vhの次に低レベル駆動電圧Vlを続けて発生
するように構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極間に電圧を印
加することにより、その電極間に密封された媒体中の荷
電顔料粒子が移動することを利用して表示を行う電気泳
動表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6(A)に示すような電気泳動表示装
置2が開発されている。この電気泳動表示装置は、少な
くとも一方が透光性である2枚の基板4a,4bを有す
る。これら基板はたとえばガラス基板で構成される。こ
れら基板4a,4bは、隔壁6を介して互いに所定間隔
をもって対向し、これら基板4a,4bと隔壁6とによ
って閉空間を構成している。これらの基板4a,4bの
それぞれの対向する内面側には、平面状の透明電極8
a,8bが装着してある。
【0003】両基板4a,4bの間の密閉空間には、電
気泳動表示用分散液10が密封してある。この電気泳動
表示用分散液10は、例えば黒色に着色された着色分散
媒10aと、この分散媒10に分散されている帯電した
白色の顔料粒子10bとを含む。
【0004】このような電気泳動表示装置2は、上記の
電極8a,8b間に、例えば図6(B)に示すように、
上側の電極にプラス、下側の電極にマイナスの電圧を印
加すると、着色分散媒中に分散している負に帯電した白
色顔料粒子10bがクーロン力によって陽極に向かって
電気泳動し、白色顔料粒子10bが上側の陽極電極8a
に付着する。このような状態の電気泳動表示装置を、図
6(B)に示すような目の位置から観察すると、白色顔
料粒子が付着して層を形成した部分は透明電極8aとガ
ラス製透明基板4aとを介して白色に見えることにな
る。
【0005】一方、印加電圧の極性を逆にすれば、図6
(C)に示すように、白色顔料粒子は対面側の電極に付
着して層を形成し、図示のような位置から観察すると、
白色顔料粒子層が黒色分散媒の背後に隠れるので、電気
泳動表示パネルは黒色に見えることになる。
【0006】このような原理の電気泳動表示装置におい
ては、駆動電圧は、着色顔料粒子が移動する間、印加し
続ける必要がある。もし、印加時間が短いと、着色顔料
粒子が電極に達することができず、表示コントラストの
低下を生じてしまう。このため、従来では、一般に数十
ミリ秒〜数百ミリ秒の間、駆動電圧を印加している。ま
た、顔料粒子の移動速度、すなわち表示変化速度は、駆
動電圧に比例する。
【0007】駆動電圧の印加を停止したとしても、分子
間引力により、電極に付着した白色顔料粒子層は、その
付着状態を維持する。このため、一旦、白色顔料粒子層
が電極に付着した後は、付着状態を維持する電圧を定期
的に印加する以外は特に電圧を印加する必要はなくな
る。なお、付着状態を維持するために定期的に駆動電圧
を印加するように構成した電気泳動表示は、たとえば特
開平3−213827号公報に示される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、顔料粒子が
一方の電極に接している時、粒子は分子間引力により電
極表面に引きつけられており、これを引き離して表示状
態を変えるためには、高い駆動電圧が必要である。この
駆動電圧が低すぎると、粒子が電極表面上に残ってしま
い、コントラストまたは表示品質の低下を招く。しかし
ながら、駆動電圧を高くし過ぎると、この駆動電圧は、
前述したように数十ミリ秒から数百ミリ秒程度印加し続
ける必要があることから、分散液の劣化を早め、表示装
置の寿命の低下を招いてしまうという課題を有する。分
散液の劣化の具体例としては、分散液内水分の電気分解
による気泡の発生などである。
【0009】したがって従来では、電気泳動表示装置の
表示品質を重視する場合には、駆動電圧を70〜100
V程度に高めに設定し、表示品質よりも耐久性を重視す
る場合には、駆動電圧を低めに設定していた。本発明
は、このような実状に鑑みてなされ、分散液の劣化を起
こさず、耐久性に優れ、しかもコントラストおよび表示
品質を向上させた電気泳動表示装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電気泳動表示装置は、光透過性第1電
極が少なくとも形成された光透過性第1基板と、第2電
極が少なくとも形成された第2基板と、前記第1基板の
第1電極が形成された側と、第2基板の第2電極が形成
された側とを向き合うように配置する隔壁と、前記両基
板の間に封入され、着色分散媒中に顔料粒子を分散させ
た分散液と、前記第1電極と第2電極との間に駆動電圧
を印加して、前記顔料粒子を電気泳動させる駆動電圧発
生手段とを有し、前記駆動電圧発生手段が、比較的短時
間の高レベル駆動電圧の次に低レベル駆動電圧を続けて
発生するように構成してある。
【0011】本発明において、高レベル駆動電圧の絶対
値は、分散液の種類などに応じて決定され、特に限定さ
れないが、たとえば70〜100Vである。この高レベ
ル駆動電圧の印加時間は、分散液の劣化を防止する観点
からは短いほど好ましいが、余りに短いと顔料粒子を電
極から引き離すことができないので、1〜20ミリ秒、
好ましくは数ミリ秒程度である。
【0012】低レベル駆動電圧の絶対値は、分散液の種
類などに応じて決定され、特に限定されないが、たとえ
ば30〜50Vである。この駆動電圧が30V以下で
は、電気泳動現象自体が生じ難くなる傾向にあり、50
V以上では、耐久性に難点が生じるので、上記範囲が好
ましい。この低レベル駆動電圧の印加時間は、顔料粒子
が一方の電極から他方の電極に移動が完了するまでの時
間であることが好ましく、具体的には、数十ミリ秒〜数
百ミリ秒であることが好ましい。
【0013】本発明者は、顔料粒子を電極表面から僅か
に離す時に、最大の駆動電圧が必要であり、僅かに引き
離した後には、分子間力が劇的に減少することに着目
し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明に
係る電気泳動表示装置では、顔料粒子を僅かに引き離す
のに必要な時間だけ、高レベル駆動電圧を印加し、顔料
粒子の付着残りを防止し、その後は電気分解がおきない
程度に、低レベル駆動電圧を、粒子が完全に移動する時
間の間、印加し続ける。
【0014】したがって、本発明に係る電気泳動表示装
置によれば、駆動電圧により分散液の劣化を引き起こす
ことがなくなり、装置の耐久性が向上し、また、顔料粒
子の付着残りもなくなり、コントラストおよび表示品質
を向上させることができる。すなわち本発明によれば、
従来ではできなかった相反する要請を同時に満足させる
ことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気泳動表示
装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明す
る。第1実施形態 図1(A)は本発明の一実施形態に係る電気泳動表示装
置の概略断面図、図1(B)は図1(A)に示す駆動電
圧発生装置の駆動電圧波形を示す図である。
【0016】図1(A)に示すように、本発明の一実施
形態に係る電気泳動表示装置20は、第1基板22と第
2基板24とを有し、これら基板22,24を所定間隔
に保つため、基板22,24の周囲には、隔壁30が装
着してある。第1基板22は、たとえば透明ガラスなど
の光透過性板で構成してある。この第1基板22の第2
基板24との対向面には、第1電極26が成膜してあ
る。第1電極26は、たとえば酸化インジウム・スズ
(ITO)膜などで構成される。この第1電極26は、
第1基板22の表示画面全域に形成し、その表面に何ら
かの光透過パターン(表示パターン)が形成されたマス
クを装着する。または、表示パターンに合わせて第1電
極26を所望のパターンで第1基板22の表面に被着し
ても良い。
【0017】第2基板24は、必ずしも透明である必要
はないが、たとえばガラス基板により構成される。ま
た、第2基板24の第1基板との対向面には、第2電極
28が形成される。第2電極28は、必ずしも透明電極
である必要はないが、たとえばITO膜で構成される。
【0018】これら第1基板22と第2基板24とを所
定間隔に保持する隔壁30は、両基板22,24と隔壁
30との間に形成される密封空間をシールする機能も有
し、たとえばエポキシ樹脂などのシール剤で構成され
る。この隔壁30の厚さ(電極間距離)は、通常20μ
m〜1mm程度である。
【0019】両基板22,24と隔壁30との間に形成
される密封空間には、電気泳動表示用分散液10が収容
されており、この電気泳動表示用分散液10は、着色分
散媒10aと、この分散媒に分散されている帯電した顔
料粒子10bを含む。着色分散媒10aとしては、特に
限定されないが、たとえば黒色の分散媒であり、具体的
には、ヘキシルベンゼン+アントラキノン系染料などが
例示される。顔料粒子10bとしては、特に限定されな
いが、たとえば白色顔料粒子あるいはその他の着色顔料
粒子が用いられ、具体的には、界面活性剤が添加され
た、外径が約0.8〜1.2μm 程度の硫化亜鉛(Zn
S)粒子などが例示される。
【0020】本実施形態では、第1電極26と第2電極
28との間に、駆動電圧発生装置32が接続してある。
この駆動電圧発生装置32は、たとえば図1(B)に示
す駆動電圧波形の駆動電圧を発生する。この駆動電圧
は、図1(B)に示すように、比較的短時間の高レベル
駆動電圧Vhと、その次に続けて発生する低レベル駆動
電圧Vlとから成る。高レベル駆動電圧Vhの電圧値
は、本実施形態では、70〜100V程度であり、その
印加時間Thは、数ミリ秒程度である。低レベル駆動電圧
Vlの電圧値は、本実施形態では、30〜50V程度で
あり、その印加時間Tlは、数十ミリ秒〜数百ミリ秒程度で
ある。
【0021】本実施形態に係る電気泳動表示装置20で
は、図1に示す顔料粒子10bを、一方の第2電極28
から僅かに引き離すのに必要な時間だけ、高レベル駆動
電圧Vhを印加し、顔料粒子10bの付着残りを防止
し、その後は、電気泳動表示用分散液10が電気分解が
おきない程度に、低レベル駆動電圧Vlを、粒子10b
が第2電極28から第1電極26へ完全に移動する時間
の間、印加し続ける。その結果、ほとんど全ての顔料粒
子10bは、第2電極28の表面から離れ、第1電極2
6側に付着し、第2電極28での顔料粒子10bの付着
残りを防止することができる。また、低レベル駆動電圧
Vlは、分散液10を電気分解させないほどに低レベル
なので、分散液が劣化することもない。顔料粒子10b
が第1電極26側に移動すると、第1基板22の表示面
が、顔料粒子10bによる着色状態となり、所定の表示
画面が映し出される。
【0022】他方の第1電極26から顔料粒子10bを
引き離し、この顔料粒子10bを第2電極28へ向かわ
せるには、駆動電圧発生装置32から、図1(B)に示
す駆動波形と波形が同じで正負が異なる駆動電圧を両電
極26,28間に印加すれば良い。そうすれば、上記と
同様にして、ほとんど全ての顔料粒子10bは、第1電
極26から離れ、第2電極28へ付着し、第1電極26
には顔料粒子10bの付着残りはなくなる。その結果、
第1基板22の表示面では、顔料粒子10bが分散媒1
0aの影に隠れ、分散媒10aによる着色状態となり、
前記と異なる表示状態となる。
【0023】したがって、本実施形態に係る電気泳動表
示装置20によれば、駆動電圧により分散液10の劣化
を引き起こすことがなくなり、装置20の耐久性が向上
し、また、顔料粒子10bの付着残りもなくなり、コン
トラストおよび表示品質を向上させることができる。
【0024】第2実施形態 図2は本発明の他の実施形態に係る電気泳動表示装置の
表示画面の一例を示す平面図、図3は図2に示すIII−I
II線に沿う断面図、図4(A)は図3に示す駆動電圧発
生回路の一例を示すブロック図、図4(B)は図4
(A)に示す回路の作動タイミングを示すタイムチャー
ト図、図5は図2に示す画面に0と1を表示させるため
の駆動波形を示すタイムチャート図である。
【0025】図2,3に示すように、本発明の第2実施
形態に係る電気泳動表示装置20aは、第1基板22a
と第2基板24aとを有し、これら基板22a,24a
を所定間隔に保つため、基板22a,24aの周囲に
は、隔壁30aが装着してある。
【0026】第1基板22aは、たとえば透明ガラスな
どの光透過性板で構成してある。この第1基板22aの
第2基板24aとの対向面には、第1電極26aが成膜
してある。第1電極26aは、たとえば酸化インジウム
・スズ(ITO)膜などで構成される。この第1電極2
6aは、第1基板22aの表示画面全域に形成してあ
り、共通電極として機能し、アース接地してある。この
第1電極26aの表面には、0〜9の数字を表示するた
めの光透過パターン42(表示パターン)が形成された
光遮蔽マスク40が成膜してある。この光遮蔽マスク4
0に形成してある光透過パターン42は、この部分のみ
が光透過可能になっており、0〜9の数字を表示するた
めに、7つの長孔が8の字形状に配置されたパターンに
なっている。
【0027】第2基板24aは、必ずしも透明である必
要はないが、たとえばガラス基板により構成される。ま
た、第2基板24aの第1基板との対向面には、第2電
極28a〜28gが形成される。第2電極28a〜g
は、必ずしも透明電極である必要はないが、たとえばI
TO膜で構成される。本実施形態では、これら第2電極
28a〜28gは、セグメント電極として機能し、前記
長孔形状の光透過パターン42に対応して、各パターン
を内部に含むようなパターンに分離して形成してある。
【0028】第1基板22aと第2基板24aとを所定
間隔に保持する隔壁30aは、両基板22a,24aと
隔壁30aとの間に形成される密封空間をシールする機
能も有し、たとえばエポキシ樹脂などのシール剤で構成
される。この隔壁30aの厚さ(電極間距離)は、通常
20μm〜1mm程度である。
【0029】両基板22a,24aと隔壁30aとの間
に形成される密封空間には、電気泳動表示用分散液10
が収容されており、この電気泳動表示用分散液10は、
着色分散媒10aと、この分散媒に分散されている帯電
した顔料粒子10bを含む。着色分散媒10aとして
は、特に限定されないが、たとえば黒色の分散媒であ
り、具体的には、ヘキシルベンゼン+アントラキノン系
染料などが例示される。顔料粒子10bとしては、特に
限定されないが、たとえば白色顔料粒子あるいはその他
の着色顔料粒子が用いられ、具体的には、界面活性剤が
添加された、外径が約0.8〜1.2μm 程度の硫化亜
鉛(ZnS)粒子などが例示される。
【0030】本実施形態では、セグメント電極となる各
電極28a〜28gに、図3に示す電極選択回路44か
ら独立して駆動電圧が印加されるようになっている。電
極選択回路44には、正駆動電圧発生回路32aと、負
駆動電圧発生回路32bと、表示データ制御部46とが
接続してある。表示データ制御部46には、たとえばキ
ーボードまたはテンキーなどの入力手段に接続してあ
り、そこから表示データが入力され、電極選択回路44
を制御し、表示装置20aの表示画面に所望の表示を行
うようになっている。
【0031】正駆動電圧発生回路32aと、負駆動電圧
発生回路32bとは、駆動電圧が正か負かの相違のみで
あり、そこから出力される駆動電圧の駆動波形は、絶対
値が同一であり、図1(B)に示す駆動電圧の波形が出
力される。この駆動電圧を、電極選択回路44が、セグ
メント電極である第2電極28a〜28gのいずれかに
選択的に印加する。
【0032】正駆動電圧発生回路32aと、負駆動電圧
発生回路32bとは、たとえば図4(A)に示す回路構
成であり、高電圧発生部48と低電圧発生部50と制御
部52とスイッチ53,54とを有する。高電圧発生部
48では、図1(B)に示す高レベル駆動電圧Vhを発
生する。低電圧発生部50では、図1(B)に示す低レ
ベル駆動電圧Vlを発生する。これらの電圧の切り替え
は、制御部52によるスイッチ53,54の切り替えに
より行われる。すなわち、図4(B)に示すように、最
初にスイッチ53をオンし、短時間Th後に、スイッチ
53をオフにし、スイッチ54をオンにする。その結
果、図1(B)に示す比較的短時間の高レベル駆動電圧
Vhを得る。次に、時間Tl後に、スイッチ54をオフ
にするまで、低電圧発生部50からの電圧が電極選択回
路44へ印加される。その結果、図1(B)に示す低レ
ベル駆動電圧Vlが駆動電圧Vhに引き続いて得ること
ができる。
【0033】次に、図2〜4に示す電気泳動表示装置2
0aを用いて、第1基板22aの表示画面に、たとえば
0を表示させ、次に1を表示させる場合の駆動電圧の具
体的波形について説明する。図5(A)に示すように、
表示画面に0を表示させるには、セグメント電極となる
第2電極28a〜28fに、図1(B)に示す駆動波形
の正の駆動電圧を印加し、第2電極28gにのみ、それ
らの駆動電圧と極正が反対で絶対値は同じである負の駆
動電圧を印加する。その結果、図2に示す0に対応する
パターン42に位置する部分にのみ、第2電極28a〜
28fから共通電極である第1電極26a側に、顔料粒
子10bが付着残りなく移動し、顔料粒子10bの着色
により、0が表示される。
【0034】次に、0の表示を1の表示に変える際に
は、図5(B)に示すように、セグメント電極となる第
2電極28a,28bでは、図1(B)に示す駆動波形
の正の駆動電圧を印加し続け、第2電極28c〜28f
では、正から負の駆動電圧に切り替える。また、第2電
極28gには、負の駆動電圧を再度印加する。その結
果、セグメント電極である第2電極28c〜28fで
は、正の駆動電圧から負の駆動電圧に切り替わり、その
電極部分に対応する顔料粒子10bは、第1電極26a
から引き離され、第2電極28aに電気泳動により移動
する。その際に、最初に高レベル駆動電圧−Vhが印加
されるので、顔料粒子の付着残りなく顔料粒子10bが
第1電極26a側から引き離される。その後に印加され
る低レベル駆動電圧Vlは、分散液10に電気分解を引
き起こさない程度の低レベルであり、この電圧は、粒子
10bが第1電極26a側から第2電極28a側まで完
全に移動するまで印加され続けられる。
【0035】その結果、第2電極28a,28bに対応
するパターン42(図2の斜線部分)に位置する部分に
のみ、顔料粒子10bが残り、それ以外は、第2電極2
8c〜28g側に移動し、顔料粒子10bの着色によ
り、1が表示される。本実施形態に係る電気泳動表示装
置20bでは、図3に示す顔料粒子10bを、一方の第
1電極26aから僅かに引き離すのに必要な時間だけ、
高レベル駆動電圧−Vhを印加し、顔料粒子10bの付
着残りを防止し、その後は、電気泳動表示用分散液10
が電気分解がおきない程度に、低レベル駆動電圧−Vl
を、粒子10bが第1電極26aから第2電極28aへ
完全に移動する時間の間、印加し続ける。その結果、対
応する電極において、ほとんど全ての顔料粒子10b
は、第1電極26aの表面から離れ、第2電極28a側
に付着し、第1電極28aでの顔料粒子10bの付着残
りを防止することができる。また、低レベル駆動電圧V
lは、分散液10を電気分解させないほどに低レベルな
ので、分散液が劣化することもない。
【0036】また、図2に示す表示画面に、その他の数
字を表示させる場合には、図3に示す正駆動電圧発生回
路32aまたは負駆動電圧発生回路32bから、電極選
択回路44を通して、所望の第2電極28a〜28g
に、図1(B)に示す任意の正駆動電圧または負駆動電
圧を印加させれば良い。
【0037】本実施形態に係る電気泳動表示装置20a
によれば、駆動電圧により分散液10の劣化を引き起こ
すことがなくなり、装置20aの耐久性が向上し、ま
た、顔料粒子10bの付着残りもなくなり、コントラス
トおよび表示品質を向上させることができる。
【0038】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。たとえば、電気泳動表示装置の表示画面
に映し出される映像は、上述した実施形態に限定されな
い。図2,3に示すマスク40の光透過パターン42の
形状および配置を変化させると共に、セグメント電極で
ある第2電極28a〜28gの形状、配置数、および配
置パターンなどを変化させることにより、種々の映像を
表示することが可能である。
【0039】また、分散液10中の顔料粒子10bおよ
び分散媒10aの色や材質などは、種々に改変すること
ができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
電気泳動表示装置によれば、駆動電圧により分散液の劣
化を引き起こすことがなくなり、装置の耐久性が向上
し、また、顔料粒子の付着残りもなくなり、コントラス
トおよび表示品質を向上させることができる。すなわち
本発明によれば、従来ではできなかった相反する要請を
同時に満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は本発明の一実施形態に係る電気泳
動表示装置の概略断面図、図1(B)は図1(A)に示
す駆動電圧発生装置の駆動電圧波形を示す図である。
【図2】図2は本発明の他の実施形態に係る電気泳動表
示装置の表示画面の一例を示す平面図である。
【図3】図3は図2に示すIII−III線に沿う断面図であ
る。
【図4】図4(A)は図3に示す駆動電圧発生回路の一
例を示すブロック図、図4(B)は図4(A)に示す回
路の作動タイミングを示すタイムチャート図である。
【図5】図5は図2に示す画面に0と1を表示させるた
めの駆動波形を示すタイムチャート図である。
【図6】図6(A)〜(C)は電気泳動表示装置の原理
を示す概略図である。
【符号の説明】
10… 分散液 10a… 分散媒 10b… 顔料粒子 20,20a… 電気泳動表示装置 22,22a… 第1基板 24,24a… 第2基板 26,26a… 第1電極 28,28a〜28g… 第2電極 30… 隔壁 32… 駆動電圧発生装置 32a… 正駆動電圧発生装置 32b… 負駆動電圧発生装置 40… 遮光性マスク 42… 光透過性パターン 44… 電極選択回路 46… 表示データ制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光透過性の第1電極が少なくとも形成さ
    れた光透過性の第1基板と、 第2電極が少なくとも形成された第2基板と、 前記第1基板の第1電極が形成された側と、第2基板の
    第2電極が形成された側とを向き合うように配置する隔
    壁と、 前記両基板の間に封入され、着色分散媒中に顔料粒子を
    分散させた分散液と、 前記第1電極と第2電極との間に駆動電圧を印加して、
    前記顔料粒子を電気泳動させる駆動電圧発生手段とを有
    し、 前記駆動電圧発生手段が、比較的短時間の高レベル駆動
    電圧の次に低レベル駆動電圧を続けて発生するように構
    成してある電気泳動表示装置。
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