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JP2005242320A - 表示装置及びその表示方法 - Google Patents

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JP2005242320A
JP2005242320A JP2005005197A JP2005005197A JP2005242320A JP 2005242320 A JP2005242320 A JP 2005242320A JP 2005005197 A JP2005005197 A JP 2005005197A JP 2005005197 A JP2005005197 A JP 2005005197A JP 2005242320 A JP2005242320 A JP 2005242320A
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Abstract

【課題】 電極数を増やすことなく複数の表示状態の切り替えが可能な表示装置及びその表示方法を提供する。
【解決手段】 電極4,5に直流電圧を印加することにより泳動粒子3a,3bの分布状態を変化させて表示を行うと共に、電極4,5に交流電圧を印加することにより、泳動粒子3a,3bの比誘電率と、泳動粒子3a,3bと異なる比誘電率を有する分散媒2の比誘電率との大小関係に応じて泳動粒子3a,3bを、閉容器内に生じた不均一電界の強電界領域または弱電界領域に移動させて表示を行うようにする。電極数を増やすことなく複数の表示状態を切り替えることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電気泳動表示装置などの泳動粒子を移動させることに基づき表示を行う表示装置とその表示方法に関する。
近年、デジタル技術の目覚しい進歩により、個人が扱うことのできる情報量は飛躍的に増大している。これに伴い、情報の出力手段としてのディスプレイの開発が盛んにおこなわれており、高精細、低消費電力、軽量、薄型等のユーザビリティの高いディスプレイ(表示装置)へと技術革新が続いている。特に、最近では印刷物と同等の表示品位をもつ“読み易い”高精細なディスプレイが待望されており、これは電子ペーパー、電子ブック等の次世代の商品に欠かせない技術である。
ところで、このようなディスプレイの候補として、Evans等により提案された、一対の基板の間に着色帯電泳動粒子と着色剤を混入した分散媒を挟み、着色帯電泳動粒子と着色された分散媒との対比色により画像を形成する電気泳動表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
一方で、このような電気泳動表示装置においては、染料などの着色剤を分散媒中に混入することに起因して、表示装置としての寿命やコントラストが低下してしまうという問題があった。そこで、分散媒を着色する必要がなく、透明な分散媒中に分散された着色帯電泳動粒子と基板に配置された着色層との対比色によって画像を形成する電気泳動表示装置が提案されている(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)。
ここで、上記のような電気泳動表示装置において明るいカラー表示を実現するために、いくつかの構成が考えられる。例えば、帯電極性と着色の異なる2種類の泳動粒子を用いると共に、2種類の泳動粒子の色と基板に配置された着色層の色という合計3色を単位セル内で表示可能な電気泳動表示装置が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。また別の構成としては、泳動粒子の色と分散媒の色、着色層の色という合計3色を単位セル内で表示可能な電気泳動表示装置が提案されている(例えば、特許文献5参照。)。
米国特許第3612758号明細書 特開平11−202804号公報 特開平11−357369号公報 国際公開特許WO99/53373明細書 特開2002−350903号公報
しかしながら、このような明るいカラー表示を実現するため構成の従来の表示装置の一例としての電気泳動表示装置は、単位セル内で3色を切り替えるためには、少なくとも3つの粒子分布(即ち表示状態)を切り替える必要があることから、独立した3つの電極が必要となる。
一般的に電気泳動表示装置は、DC(直流)電圧印加によって泳動粒子を電極上へ移動させて泳動粒子の分布状態を変化させることにより表示状態を切り替えるため、単位セル内でさらに別の泳動粒子の分布状態をつくろうとする場合、電極数が増えてしまう。
そして、このように電極数が増えてしまうと、プロセスの複雑化や駆動ドライバーへの負担から、コストの上昇を招いてしまう。また、画素内での電極の占める面積が増加するので、これにより開口率が高くならず、明るさやコントラストが制限される。
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、電極数を増やすことなく複数の表示状態の切り替えが可能な表示装置及びその表示方法を提供することを目的とするものである。
本発明は、複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備え、前記閉容器の各々の前記帯電粒子の位置の分布により画像を形成する表示装置であって、
前記一対の電極は、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより前記帯電粒子を前記一対の電極のうちの一方の電極面とその近傍に分布させ、前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記帯電粒子を前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布させることを特徴とするものである。
また、本発明は、複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の正極性の帯電粒子、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の負極性の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備え、前記閉容器の各々の前記正極性及び負極性の帯電粒子の位置の分布により画像を形成する表示装置であって、
前記一対の電極は、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより、前記正極性の帯電粒子を前記一方の電極面とその近傍に分布させ、前記一対の電極間に前記直流電圧とは逆極性の直流電圧を印加することにより前記負極性の帯電粒子を前記一方の電極面とその近傍に分布させ、前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記正極性及び負極性の帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記正極性及び負極性の帯電粒子を前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布させることを特徴とするものである。
また本発明は、複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備えた表示装置に対して、前記閉容器の各々の前記帯電粒子の位置の分布により画像を形成させる表示方法であって、
前記一対の電極に電圧を印加して、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより前記帯電粒子が前記一対の電極のうちの一方の電極面とその近傍に分布し、前記帯電粒子の分布が視認される状態と、
前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記帯電粒子が前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布し、前記基板面が視認される状態と、
により画像を形成し表示することを特徴とするものである。
また本発明は、複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の正極性の帯電粒子、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の負極性の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備えた表示装置に対して、前記閉容器の各々の前記正極性及び負極性の帯電粒子の位置の分布により画像を形成させる表示方法であって、
前記一対の電極に電圧を印加して、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより、前記正極性の帯電粒子が前記一方の電極面とその近傍に分布し、前記正極性の帯電粒子の分布が視認される状態と、
前記一対の電極間に前記直流電圧とは逆極性の直流電圧を印加することにより、前記負極性の帯電粒子が前記一方の電極面とその近傍に分布し、前記負極性の帯電粒子の分布が視認される状態と、
前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記正極性及び負極性の帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記正極性の帯電粒子及び負極性の帯電粒子が前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布し、前記基板面が視認される状態と、
により画像を形成し表示することを特徴とするものである。
本発明においては、電極に直流電圧を印加することにより泳動粒子の分布状態を変化させて表示を行うと共に、電極に交流電圧を印加することにより、泳動粒子を不均一電界発生構造によって生じた不均一電界の強電界領域または弱電界領域に移動させて表示を行うようにする。これによって電極数を増やすことなく複数の表示状態の切り替えが可能となる。また、プロセスの複雑化や駆動ドライバーへの負担からのコスト上昇を回避することができる。また、画素内での電極の占める面積の増加によって開口率が損なわれ、コントラストが低下してしまうという問題も回避することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置の一例としての電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図であり、同図において、1aは第1基板、1bは第1基板1aに対して所定間隔を設けた状態で表示側に配置される第2基板である。
2は第1基板1a、第2基板1bにより形成される閉容器内に充填された分散媒であり、この分散媒中に帯電極性及び着色の異なる2種類の泳動粒子(第1粒子3a及び第2粒子3b)が分散されている。4は第1基板1a上に形成された第1電極、5は第2基板1b上に形成された第2電極である。なお、本実施の形態において、第1粒子3aとしてプラス帯電した黒色粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電した白色粒子を用いると共に、第1電極4を赤色に着色している。
ここで、この電気泳動表示装置は電極にDC電圧を印加することで、第1粒子3aと第2粒子3bをそれぞれ異なる電極面に移動させ、泳動粒子の分布状態を変化させることにより、二つの表示状態を表示可能である。例えば、第2電極5を0Vに接地して第1電極4にDC−10Vを印加すると、図1の(a)に示すように、プラス帯電した第1粒子3aを第1電極面に、マイナス帯電した第2粒子3bを第2電極面に移動させることが可能である。そして、このように第1及び第2粒子3a,3bを移動させることにより、白色表示が為される。以下、この表示を第1の表示状態という。
また逆に、第2電極5を0Vに接地して第1電極4にDC+10Vを印加すると、図1の(b)に示すように、プラス帯電した第1粒子3aを第2電極面に、マイナス帯電した第2粒子3bを第1電極面に移動させることが可能である。そして、このように第1及び第2粒子3a,3bを移動させることにより、黒色表示が為される。以下、この表示を第2の表示状態という。また、これらの状態の遷移過程で泳動粒子の移動をとめた中間階調状態も、これらの表示状態に含まれるものとする。
ところで、電気泳動表示装置において、このように第1電極4にDC電圧を印加すると、泳動粒子には電気泳動力が作用し、これにより泳動粒子は移動する。ここで、この電気泳動力は以下のような式で与えられる。
F=qE ・・・(1)
F:電気泳動力
q:粒子の帯電量
E:外部電界
この式(1)からもわかるように、泳動粒子はDC電圧印加によって形成される電界ベクトルに沿って移動するものであり、最終的には泳動粒子が電極面に蓄積した状態を表示状態とする。よって一般的に、表示状態の数は電極数に依存することになり、表示状態を増やそうとする場合には電極数が増加してしまう。そこで、本実施の形態に係る電気泳動表示装置は、電極数を増加させることなく表示状態を増やすことができるよう電気泳動力によって泳動粒子を移動させるだけでなく、誘電泳動力によって泳動粒子を移動させることができるようにしている。
ここで、この誘電泳動力は、電気泳動力と明確に区別された、電界中の粒子に働く力であり、粒子を球形と仮定すると以下の式で与えられる。
Figure 2005242320
F:誘電泳動力
r:粒子半径
ε:真空の誘電率
ε:分散媒の比誘電率
ε:粒子の比誘電率
E:電界
∇:空間微分
この式(2)からもわかるように、閉容器内に不均一電界が形成されている場合には、泳動粒子の比誘電率が周囲の分散媒の比誘電率より大きいときには、泳動粒子は電界の強い領域に移動する。また逆に、泳動粒子の比誘電率が周囲の分散媒の比誘電率よりも小さいときには、泳動粒子は電界の弱い領域に移動することになる。
誘電泳動力(2)は、DC電圧印加時でも働くが、この場合は、一般的に電気泳動力(1)が誘電泳動力(2)を上回るため、粒子は主に電気泳動力(1)によって移動し、誘電泳動力(2)の影響は少ない。
しかし、AC(交流)電圧を印加した場合は、低い周波数のAC電圧では、振動的な電気泳動力(1)により、泳動粒子は両電極間を往復して移動するが、周波数を高めるとしだいに泳動粒子が電気泳動力に追従できなくなり、この結果、誘電泳動力(2)が支配的に働くようになる。
そして、このような誘電泳動力(2)を利用することにより、例えば[泳動粒子の比誘電率>分散媒の比誘電率]の関係を満たす場合には、電極にAC電圧を印加することによって、閉容器内の不均一電界(電界勾配)分布の強電界領域に泳動粒子を移動させることができる。又、[泳動粒子の比誘電率<分散媒の比誘電率]の関係を満たす場合には、閉容器内の不均一電界(電界勾配)分布の弱電界領域に泳動粒子を移動させることができる。結果として、泳動粒子は、泳動粒子と分散媒の比誘電率の大小に応じて、閉容器内の電界強度が最大の位置、もしくは最小の位置の周りに集積する。
電気泳動力(1)の働く方向は電界方向と泳動粒子の帯電極性によって決まるので、極性の異なる2種類の帯電粒子を同一方向に移動させることはできないが、誘電泳動力(2)の方向は、泳動粒子と分散媒(絶縁性液体)の誘電率の大小関係さえ決まれば、泳動粒子の帯電極性に関係なく一方向に決まる。よって、このような誘電泳動力(2)を利用することによって、電極数を増やすことなく両極性の粒子を同一の領域に移動させることが可能となる。
誘電泳動力は一方向にしか働かないから、いったん電界の最大位置または最小位置に集積した粒子を誘電泳動力によって元に戻すことはできない。しかし、一箇所に集積した泳動粒子は、電気泳動力によって電極表面に移動させると、集積状態がばらけて電極面に広く展開した分布になる。1回の移動では完全に広がらない場合は、電圧を逆転してもう一方の電極面に移動させ、さらにその往復を繰り返していくとほぼ完全に電極面を覆う状態が回復する。これによって誘電泳動力によって生じた粒子の集積状態を元に戻すことができる。
なお、誘電泳動力が小さいと当然、応答速度が遅くなってしまう。また逆に誘電泳動力が大きすぎると、DC電圧を印加した場合においても泳動粒子が強電界領域(又は弱電界領域)から出られなくなり駆動不良となる。また、式(2)から分かるように、泳動粒子と分散媒の比誘電率に差がない場合、誘電泳動力は消失してしまう。このため、泳動粒子と分散媒の比誘電率の差としては、5<|ε−ε|<50となることが好ましく、さらに8<|ε−ε|<20となることがより好ましい。
AC電圧の周波数は、1周期の正負の電圧に対して泳動粒子がほとんど応答せず、したがって誘電泳動力が支配的となる周波数以上であればよいが、通常は数百Hz以上である。AC電圧の振幅は、表示装置として要請される泳動粒子の移動速度から定められるが、駆動ドライバーの耐圧も考慮しなければならない。AC電圧の作る電界強度の不均一の程度は、電極配置または電極形状によって決まるが、粒子サイズ、および粒子と絶縁性液体の比誘電率差によっても異なることは言うまでもない。AC電圧の波形については特に限定されるものではなく、矩形波やSin波、波高値が非対称な波形でもよい。
図1のように、第1電極面と第2電極面間の距離が閉容器の中央部に向かうにつれて小さくなるように第2電極5を配置するようにした場合、AC電圧を印加すると、閉容器内には中央部が強電界領域となる不均一電界(電界勾配)分布が形成される。
そして、例えば[泳動粒子の比誘電率>分散媒の比誘電率]の関係が成立している場合、このように第1電極4と第2電極5の間にAC電圧を印加すると、図1の(c)に示すように、第1粒子3aと第2粒子3bが強電界領域(領域A)に移動し、第1電極面が露出する。この結果、赤色表示が為される。以下、この表示を第3の表示状態という。
つまり、本実施の形態においては、DC電圧を印加することで電気泳動力によって第1及び第2の表示状態の切り替えを行うことができると共に、AC電圧を印加することで誘電泳動力によって第3の表示状態の切り替えを行うことができる。
このように、第1電極4にDC電圧を印加することにより泳動粒子の分布状態を変化させて表示を行うと共に、第1及び第2電極4,5にAC電圧を印加することにより、第1及び第2粒子3a,3b(泳動粒子)を、不均一電界の強電界領域(または弱電界領域)に移動させて表示を行うことによって、電極数を増やすことなく複数の表示状態(第1、第2及び第3の表示状態)の切り替えが可能となる。さらに、電気泳動力(1)のみを用いて第3の状態、つまり基板面が露出した状態を作ろうとすると、もう1つの電極が必要であるが、本実施の形態においては電極数は2のままでよく、駆動回路の増加も回避できる。
以上説明したように、従来の電気泳動表示装置と同様に電気泳動力を粒子移動に利用することに加え、誘電泳動力を利用することによって、電極数を増やすことなく複数の表示状態の切り替えが可能となる。この結果、プロセスの複雑化や駆動ドライバーへの負担からのコスト上昇を回避することができる。また、画素内での電極の占める面積の増加によって開口率が損なわれ、コントラストが低下してしまうという問題も回避することができる。
なお、これまでの説明においては、閉容器内に所望の不均一電界(電界勾配)分布を生じさせるための不均一電界発生構造として、第1電極4の電極面と第2電極5の電極面の距離が一定ではなく、極大値と極小値を持つように配置した構成について述べてきた。そして、このような電極配置、即ち粒子を集積させた状態を一つの表示状態とするような電極配置とした場合、電極面間の距離が極小となる領域に不均一電界の強電界領域が形成され、逆に、電極面間の距離が極大となる領域に弱電界領域が形成される。
しかし、第3の表示状態を十分に形成可能なだけの不均一電界分布を閉容器内に生じさせるための不均一電界発生構造としては、このような構成(電極配置)に限らず、例えば、閉容器を形成する部材の誘電率差によって閉容器内に不均一電界(電界勾配)分布を生じさせる構成にしても良い。さらに、後述するように電極配置及び/又は電極形状によって閉容器内に不均一電界(電界勾配)分布を生じさせるように構成しても良い。また言うまでもないが、これら前者と後者を組み合わせても良い。
なお、本実施の形態は粒子が白黒の2種類存在する電気泳動表示装置であるが、一方のみの電気泳動表示装置に対しても、本実施の形態が適用できる。たとえば、黒粒子3aのみが存在するときは、分散媒2が透明なので、図1(a)と(b)は同じ黒状態として視認され、(c)が基板面の赤色として視認される。基板を白色とすれば、白と黒の表示ができる。図1(a)と(b)は、電圧が逆極性なので、(a)と(b)を交互に用いることによってDC電圧の偏りを無くすことができる。
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図2は、本実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図である。なお、同図において、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
同図において、G1は第1画素、G2は第2画素、G3は第3画素であり、これら3つの画素G1,G2,G3が並列配置されて1ピクセルが構成されている。また、7は第1基板1a及び第2基板1bの間隔を一定に保持するために配置された隔壁であり、この隔壁7によって各画素G1,G2,G3は仕切られている。また、基板1a,1bと隔壁7で形成された閉容器に帯電極性及び着色の異なる2種類の泳動粒子(第1粒子3a及び第2粒子3b)と分散媒2が封入されている。
ここで、第1電極4の一部は、この隔壁7の表面(側面)に配置されて第2電極5に近接するように形成されている。つまり、本実施の形態においては、第1電極面と第2電極面の距離が画素側面の隔壁部において極小となるように電極4,5が配置されている。そして、このように第1電極面と第2電極面の距離が画素側面の隔壁部において極小となるようにすることにより、AC電圧を印加すると、画素内に不均一電界分布が形成されるとともに、同図に示すように、第1電極面と第2電極面の距離が最も近い領域に強電界領域(領域A)を形成することができる。これにより、泳動粒子を画素側面に集めることができ、この状態を表示状態とすることができる。
ここで、第1の実施の形態では画素の中央で電界強度が最大になるので、1箇所に粒子を集積させることになるが、今の場合は画素の周囲に沿って粒子が集積するので、集積状態において表示面に垂直な方向から視認される粒子エリアが狭くなり、この状態の有効面積(開口率)が向上する。
9a,9b,9cは、第1電極4の上に形成された着色層、10は指向性散乱板であり、このような指向性散乱板10を設けることにより、第1基板上に配置された着色層9a,9b,9cの色を表示する場合、着色層9a,9b,9cから散乱された光が泳動粒子にあたり、第2基板側に到達する前に損失しないようにすることができる。
ここで、この指向性散乱板10は、第1電極4を光反射率の高い金属で形成すると共に、第1電極4に入射した光が第2基板側に集まるように指向性設計された凹凸形状を第1電極面に形成することにより形成される。つまり、第1電極4が指向性散乱板10を兼ねている。
また、隔壁7は第2基板1bに接する側で隔壁幅が細く形成されており、このように隔壁7を形成することにより、泳動粒子が強電界領域(領域A)に集められたときの収容容積を大きくすることができ、これにより着色層9a,9b,9cの開口面積を広くすることができ、これによりコントラストを改善することができる。
なお、本実施の形態においては、例えば第1粒子3aをプラス帯電で黒色粒子、第2粒子3bをマイナス帯電で白色粒子とすると共に、2種類の泳動粒子3a,3bの比誘電率と分散媒2の比誘電率は、[2種類の泳動粒子3a,3bの比誘電率>分散媒2の比誘電率]の関係を満たすものとする。また、例えば、第1画素G1の着色層9aを赤、第2画素G2の着色層9bを緑、第3画素G3の着色層9cを青とする。
次に、このような構成の電気泳動表示素子における表示方法(駆動方法)を説明する。
第1画素G1において、共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4に所望の電圧として、例えば第1電極4にDC−10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第1電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第2電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは白色の第2粒子3bの着色が観測されることとなる。即ち、第1画素G1は白表示状態となる。
また第2画素G2において、逆に、第1電極4にDC+10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第2電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第1電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは黒色の第1粒子3aの着色が観測されることとなる。即ち、この場合は、第2画素G2は黒表示状態となる。
さらに、第3画素G3において、第1電極4に±10VのAC電圧を印加すると、第1粒子3a及び第2粒子3bは共に画素内の強電界領域(領域A)に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に赤色の着色層9cの色が観測されることとなる。即ち、この場合は、赤表示状態となる。
以上の説明のように、2種類の粒子3a,3bの色と、着色層9a,9b,9cの色の合計三色を3つの各画素G1〜G3で表示可能である。
次に、図3を用いて本電気泳動表示素子の1ピクセルにおけるカラー表示方法の一例を、白色、単色、補色、黒色の各場合について説明する。
白表示の場合は図3の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において白色の第2粒子3bを第2電極5上に集めると共に、黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、白色の第2粒子3bによって完全散乱されて明るい白表示となる。
赤、緑、青などの単色表示の場合、例えば緑表示の場合は、(b)に示すように、第1電極4にAC電圧を印加することにより、第2画素G2においては白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、緑色の着色層9bを露出させる。また、第1画素G1および第3画素G3においては、黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、赤色の着色層9aと青色の着色層9cをそれぞれ遮蔽する。この結果、入射光は、第2画素G2で指向性散乱された緑色光成分により緑色となる。
シアン、マゼンタ、イエローなどの補色表示の場合、例えばマゼンタ表示の場合は、(c)に示すように、第2画素G2においては黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、緑色の着色層9bを遮蔽する。また、第1画素G1及び第3画素G3においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、赤色の着色層9aと青色の着色層9cをそれぞれ露出させる。この結果、入射光は、第1画素G1で指向性散乱された赤色光成分と、第3画素G3で指向性散乱された青色光成分との加法混色によりマゼンタ色となる。
黒表示の場合は、(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、白色の第2粒子3bを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、黒色の第1粒子3aによって吸収されて黒表示となる。
このように、所望の電極にDC電圧、或いはAC電圧を選択的に印加するようにすることにより、2種類の粒子3a,3bの色と、着色層9a,9b,9cの色とにより、白、黒、赤、緑、青などの単色、及びシアン、マゼンタ、イエローなどの補色の表示が可能となる。なお、これまでの説明において、第1電極4の一部を隔壁7の位置、即ち隔壁7の表面又は内部に配置することにより、強電界領域を形成するようにしたが、第1電極4だけでなく、第2電極5又は第1及び第2電極4,5両方の一部を隔壁7の位置、即ち隔壁7の表面又は内部に配置するようにしても良い。
また、これまでの説明においては、帯電極性の異なる2種類の泳動粒子3a,3bを同一方向に誘電泳動させるために、[2種類の泳動粒子の比誘電率>分散媒の比誘電率]の関係を満たすようにしたが、[2種類の泳動粒子の比誘電率<分散媒の比誘電率]の関係を満たすようにしても良い。
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
図4は、本実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図である。なお、同図において、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
同図において、8は帯電極性及び着色の異なる2種類の泳動粒子(第1粒子3a及び第2粒子3b)と分散媒2を内包した透明なマイクロカプセルであり、このマイクロカプセル8は第1基板1aと第2基板1bの間隙に配置されている。これにより、第1基板1aと第2基板2bの間隙に形成される閉容器がマイクロカプセル8によって形成される。
なお、本実施の形態においては、同図に示すように第2電極5の一部が、マイクロカプセル表面に沿って第1電極側に近接するように延長されて形成されており、これにより第1電極面と第2電極面の距離がマイクロカプセルの側面において極小となる。そして、このように第2電極5を形成することにより、画素内に不均一電界分布を形成することができ、第1電極面と第2電極面の距離が最も近い領域に強電界領域(領域A)を形成することができる。
以下、このような構成の電気泳動表示素子における表示方法(駆動方法)を説明する。
第1画素G1において、共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4に所望の電圧として、例えば第1電極4にDC−10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第1電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第2電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは白色の第2粒子3bの着色が観測されることとなる。即ち、第1画素G1は白表示状態となる。
また第2画素G2において、逆に、第1電極4にDC+10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第2電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第1電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは黒色の第1粒子3aの着色が観測されることとなる。即ち、この場合は、第2画素G2は黒表示状態となる。
さらに、第3画素G3において、第1電極4に±10VのAC電圧を印加すると、第1粒子3a及び第2粒子3bは共に画素内の強電界領域(領域A)に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に赤色の着色層9cの色が観測されることとなる。即ち、この場合は、赤表示状態となる。
以上の説明のように、本実施の形態においても、2種類の粒子3a,3bの色と着色層9a,9b,9cの色の合計三色を3つの各画素G1〜G3で表示可能である。
次に、図5を用いて本電気泳動表示素子の1ピクセルにおけるカラー表示方法の一例を、白色、単色、補色、黒色の各場合について説明する。
白表示の場合は図5の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において白色の第2粒子3bを第2電極5上に集めると共に、黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、白色の第2粒子3bによって完全散乱されて明るい白表示となる。
赤、緑、青などの単色表示の場合、例えば緑表示の場合は、(b)に示すように、第2画素G2においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、緑色の着色層9bを露出させる。また第1画素G1および第3画素G3においては、黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、赤色の着色層9aと青色の着色層9cをそれぞれ遮蔽する。この結果、入射光は、第2画素G2で指向性散乱された緑色光成分により緑色となる。
シアン、マゼンタ、イエローなどの補色表示の場合、例えばマゼンタ表示の場合は、(c)に示すように、第2画素G2においては黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、緑色の着色層9bを遮蔽する。また第1画素G1及び第3画素G3においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、赤色の着色層9aと青色の着色層9cをそれぞれ露出させる。この結果、入射光は、第1画素G1で指向性散乱された赤色光成分と第3画素G3で指向性散乱された青色光成分との加法混色によりマゼンタ色となる。
黒表示の場合は(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、白色の第2粒子3bを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、黒色の第1粒子3aによって吸収されて黒表示となる。
このように、本実施の形態においても、所望の電極にDC電圧、或いはAC電圧を選択的に印加するようにすることにより、2種類の粒子3a,3bの色と、着色層9a,9b,9cの色とにより、白、黒、赤、緑、青などの単色、及びシアン、マゼンタ、イエローなどの補色の表示が可能となる。
本実施例のマイクロカプセルは、従来、上下の基板上にそれぞれ電極を設けてマイクロカプセル内を上下に泳動粒子を移動させるものであったのを、上下移動に加えて、電極数はそのままでさらに左右の移動を可能にするものである。なお、図4では、一つの画素G1〜G3に配置されるマイクロカプセル8の数は一つであるが、マイクロカプセル8の数を二つ以上の数としてもよい。
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。
図6は、本実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図である。なお、同図において、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
同図において、6は第1電極4上の中央部に形成された突起形状の電極面であり、このような突起形状の電極面6を第1電極4上に形成することにより、第1電極4(の突起形状)の電極面と第2電極5の電極面の間に不均一電界分布として強電界領域(領域A)を形成する(生じさせる)ことができる。なお、本実施の形態において、例えば第1画素G1の着色層9aをシアン、第2画素G2の着色層9bをマゼンタ、第3画素G3の着色層9cをイエローとする。
次に、このような構成の電気泳動表示素子における表示方法(駆動方法)を説明する。
第1画素G1において、共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4に所望の電圧として、例えば第1電極4にDC−10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第1電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第2電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは白色の第2粒子の着色が観測されることとなる。即ち、第1画素G1は白表示状態となる。
また第2画素G2において、逆に、第1電極4にDC+10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第2電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第1電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは黒色の第1粒子3aの着色が観測されることとなる。即ち、この場合は、第2画素G2は黒表示状態となる。
さらに、第3画素G3において、第1電極4に±10VのAC電圧を印加すると、第1粒子3a及び第2粒子3bは共に画素内の強電界領域(領域A)に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは、主にイエローの着色層9cの色が観測されることとなる。即ち、この場合は、イエロー表示状態となる。
以上の説明のように、本実施の形態においても、2種類の粒子3a,3bの色と着色層9a,9b,9cの色の合計三色を3つの各画素G1〜G3で表示可能である。
以下、図7を用いて本電気泳動表示素子の1ピクセルにおけるカラー表示方法の一例を、白色、単色、補色、黒色の各場合について説明する。
白表示の場合は図7の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において白色の第2粒子3bを第2電極5上に集めると共に、黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、白色の第2粒子3bによって完全散乱されて明るい白表示となる。
赤、緑、青などの単色表示の場合、例えば緑表示の場合は、(b)に示すように、第1画素G1及び第3画素G3においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、シアン着色層9aとイエロー着色層9cをそれぞれ露出させる。また第2画素G2においては黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、マゼンタ着色層9bを遮蔽する。この結果、入射光は、第1画素G1で指向性散乱されたシアン色光成分と第3画素G3で指向性散乱されたイエロー色光成分との加法混色により緑色となる。
シアン、マゼンタ、イエローなどの補色表示の場合、例えばマゼンタ表示の場合は、(c)に示すように、第1画素G1及び第3画素G3においては黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、シアン着色層9aとイエロー着色層9cをそれぞれ遮蔽する。また第2画素G2においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、マゼンタ着色層9bを露出させる。この結果、入射光は、第2画素G2で指向性散乱されたマゼンタ色光成分によりマゼンタ色となる。
黒表示の場合は、(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、白色の第2粒子3bを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、黒色の第1粒子3aによって吸収されて黒表示となる。
このように、本実施の形態においても、所望の電極にDC電圧、或いはAC電圧を選択的に印加するようにすることにより、2種類の粒子3a,3bの色と、着色層9a,9b,9cの色とにより、白、黒、赤、緑、青などの単色、及びシアン、マゼンタ、イエローなどの補色の表示が可能となる。
ところで、これまでの説明では、全ての画素G1〜G3にそれぞれ同一の第1粒子3aと第2粒子3bを配置した場合について説明したが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、画素ごとに異なる色の第1粒子3aと第2粒子3bを配置するようにしても良い。
(第5の実施の形態)
次に、このような本発明の第5の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置について説明する。
図8は、本実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図である。なお、同図において、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
ここで、本実施の形態において、第2電極5は隔壁内部に形成され、隔壁沿いに第1基板に近づくにつれて第1電極4に近接するように形成されており、これにより第1電極面と第2電極面の距離が画素側面の隔壁部において極小となる。そして、このように第1電極面と第2電極面の距離が画素側面の隔壁部において極小となるようにすることにより、画素内に不均一電界分布が形成され、第1電極面と第2電極面の距離が最も近い領域に強電界領域(領域A)を形成することができる。
また、本実施の形態において、第1画素G1には第1粒子3aとしてプラス帯電で黒色粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電で赤色粒子を、第2画素G2には第1粒子3aとしてプラス帯電で黒色粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電で緑色粒子を、第3画素G3には第1粒子3aとしてプラス帯電で黒色粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電で青色粒子を、それぞれ分散させる。なお、各画素G1〜G3において、「2種類の泳動粒子の比誘電率>分散媒の比誘電率」の関係を満たすものとする。
また、第2電極5は、全ての画素G1〜G3において同じ電圧が印加される共通電極とし、第1画素G1と第2画素G2、第3画素G3すべての着色層9a,9b,9cを、例えば白色着色層とする。
次に、このような構成の電気泳動表示素子における表示方法(駆動方法)を説明する。
第1画素G1において、共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4に所望の電圧として、例えば第1電極4にDC+10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第2電極面に、マイナス帯電した赤色の第2粒子3bは第1電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に赤色の第2粒子3bの着色が観測されることとなる。即ち、この場合は、第1画素G1は赤表示状態となる。
また第2画素G2において、逆に、第1電極4にDC−10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第1電極面に、マイナス帯電した緑色の第2粒子3bは第2電極5面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に黒色の第1粒子の着色が観測されることとなる。即ち、第2画素G2は黒表示状態となる。
さらに、第3画素G3において、第1電極4に±10VのAC電圧を印加すると、第1粒子3a及び第2粒子3bは共に画素内の強電界領域(領域A)に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に白色の着色層9cの色が観測されることとなる。即ち、この場合、第3画素G3は白表示状態となる。
以上の説明のように、2種類の粒子3a,3bの色と、着色層9a,9b,9cの色の合計三色を3つの各画素G1〜G3で表示可能である。
ここで、従来の電気泳動力のみを用いる表示装置では、G3の状態を作ることができないので、カラー表示を行うには上の基板1bにカラーフィルタを設けたが、本実施の形態においては、白の状態(G1)で粒子が直接白粒子を視認するので、明るい白が表示できる。また、第1の基板1aにカラーフィルタをつけるので、上の第2基板は、カラーフィルタ形成が不要で、他に何の加工も加える必要がなく、さらに貼り合わせ時の位置あわせもなくただ第1基板に張り合わせるだけでよい。
さらに本実施の形態では、図8で示したように、隔壁上に基板電極4とは独立した電極5を設けたので、不均一電界が自然に形成され、図3のように基板上の電極を壁に沿って延長させる必要もなく、図6のように画素の一部に凸部を設ける必要もない。
次に、図9を用いて本電気泳動表示素子の1ピクセルにおけるカラー表示方法の一例を、白色、単色、補色、黒色の各場合について説明する。
白表示の場合は図9の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において第1電極4にAC電圧を印加することにより、黒色の第1粒子3aと、赤色又は緑色又は青色の第2粒子3bを強電界領域(領域A)に集め、白色着色層9a,9b,9cを露出させる。この結果、入射光が指向性散乱されて明るい白表示となる。
赤、緑、青などの単色表示の場合、例えば緑表示の場合は、(b)に示すように、第1画素G1及び第3画素G3においては黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集め、白色散乱層9a,9cを遮蔽する。また第2画素G2においては緑色の第1粒子3aを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、第2画素G2で散乱された緑色光成分により緑色となる。
シアン、マゼンタ、イエローなどの補色表示の場合、例えばマゼンタ表示の場合は、(c)に示すように、第2画素G2においては黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集め、白色散乱層9bを遮蔽する。また第1画素G1においては赤色の第2粒子3bを第1電極4上に集め、第3画素G3においては青色の第2粒子3bを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、第1画素G1で散乱された赤色光成分と第3画素G3で散乱された青色光成分との加法混色によりマゼンタ色となる。
黒表示の場合は(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集め、白色散乱層9a,9b,9cを遮蔽する。この結果、入射光は、黒色の第1粒子3aによって吸収されて黒表示となる。
このように、本実施の形態においても、所望の電極にDC電圧、或いはAC電圧を選択的に印加するようにすることにより、2種類の粒子3a,3bの色と、着色層9a,9b,9cの色とにより、白、黒、赤、緑、青などの単色、及びシアン、マゼンタ、イエローなどの補色の表示が可能となる。
(第6の実施の形態)
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。
図10は、本実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図である。なお、同図において、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
同図において、11a,11b,11cは、基板1a,1bと隔壁7とで形成された閉容器に充填(封入)され、帯電極性及び着色の異なる2種類の泳動粒子(第1粒子3a及び第2粒子3b)が分散されている分散媒であり、この分散媒11a,11b,11cは各画素G1〜G3において、異なる色に着色されている。なお、本実施の形態において、例えば第1画素G1の着色分散媒11aを赤(R)、第2画素G2の着色分散媒11bを緑(G)、第3画素G3の着色分散媒11cを青(B)としている。
また、本実施の形態において、第1電極4は隔壁7の側面に形成されており、これにより第1電極面と第2電極面の距離が画素側面の隔壁部において極小となる。そして、このように第1電極面と第2電極面の距離が画素側面の隔壁部において極小となるようにすることにより、画素内に不均一電界分布が形成され、第1電極面と第2電極面の距離が最も近い領域に強電界領域(領域A)を形成することができる。
次に、このような構成の電気泳動表示素子における表示方法(駆動方法)を説明する。
第1画素G1において、共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4に所望の電圧として、例えば第1電極4にDC−10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第1電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第2電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に白色の第2粒子3bの着色が観測されることとなる。即ち、この場合は、第1画素G1は白表示状態となる。
また第2画素G2において、逆に、第1電極4にDC+10Vを印加すると、プラス帯電した黒色の第1粒子3aは第2電極面に、マイナス帯電した白色の第2粒子3bは第1電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に黒色の第1粒子3aの着色が観測されることとなる。即ち、第2画素G2は黒表示状態となる。
さらに、第3画素G3において、第1電極4に±10VのAC電圧を印加すると、第1粒子3a及び第2粒子3bは共に画素内の強電界領域(領域A)に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主に青色の着色分散媒11cの色が観測されることとなる。即ち、この場合、第3画素G3は青表示状態となる。
以上の説明のように、2種類の粒子3a,3bの色と、着色分散媒11a,11b,11cの色の合計三色を3つの各画素G1〜G3で表示可能である。
次に、図11を用いて本電気泳動表示素子の1ピクセルにおけるカラー表示方法の一例を、白色、単色、補色、黒色の各場合について説明する。
白表示の場合は図11の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において白色の第2粒子3bを第2電極5上に集め、黒色の第1粒子3aを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、白色の第2粒子3bによって完全散乱されて明るい白表示となる。
赤、緑、青などの単色表示の場合、例えば緑表示の場合は、(b)に示すように、第1画素G1及び第3画素G3においては黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、赤着色分散媒11aと、青着色分散媒11cをそれぞれ遮蔽する。また、第2画素G2においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、緑着色分散媒11bを露出させる。この結果、入射光は、第2画素G2で散乱された緑色光成分により緑色となる。
シアン、マゼンタ、イエローなどの補色表示の場合、例えばマゼンタ表示の場合は、(c)に示すように、第1画素G1及び第3画素G3においては第1電極4にAC電圧を印加することにより、白色の第2粒子3bと黒色の第1粒子3aを強電界領域(領域A)に集め、赤着色分散媒11aと、青着色分散媒11cをそれぞれ露出させる。また第2画素G2においては、黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、緑着色分散媒11bを遮蔽する。この結果、入射光は、第1画素G1で散乱された赤色光成分と第3画素G3で散乱された青色光成分との加法混色によりマゼンタ色となる。
黒表示の場合は(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において黒色の第1粒子3aを第2電極5上に集め、白色の第2粒子3bを第1電極4上に集める。この結果、入射光は、黒色の第1粒子3aによって吸収されて黒表示となる。
このように、本実施の形態においても、所望の電極にDC電圧、或いはAC電圧を選択的に印加するようにすることにより、2種類の粒子3a,3bの色と、着色分散媒11a,11b,11cの色とにより、白、黒、赤、緑、青などの単色、及びシアン、マゼンタ、イエローなどの補色の表示が可能となる。
ところで、これまでの説明では、1つの画素に第1電極4と第2電極5の2つの電極が配置された構成を説明したが、本発明においては、もう一つの電極として第3電極を配置し、さらに透光性の泳動粒子を導入することによって、一つの画素で合計四色の色を表示することができる。
(第7の実施の形態)
次に、このような本発明の第7の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置について説明する。
図12は、本実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図である。なお、同図において、図10と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
同図において、12は第1基板上に形成された第3電極であり、この第3電極12は指向性散乱板10を兼ねる一方、第3電極上には着色層9が形成されている。なお、本実施の形態において、第1電極4は隔壁表面に沿うように各画素独立に形成されており、第2電極5は全ての画素G1〜G3において同じ電圧が印加される共通電極として第2基板上に形成されている。
また、本実施の形態において、第1画素G1には第1粒子3aとしてプラス帯電で青色の透光性の粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電でイエローの透光性の粒子を、第2画素G2には第1粒子3aとしてプラス帯電で緑色の透光性の粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電でマゼンタ色の透光性の粒子を、第3画素G3には第1粒子3aとしてプラス帯電で赤色の透光性の粒子を、第2粒子3bとしてマイナス帯電でシアン色の透光性の粒子を、それぞれ分散させている。
なお、各画素G1〜G3において、[2種類の泳動粒子の比誘電率>分散媒の比誘電率]の関係を満たすものとする。また、例えば第1画素G1と第2画素G2、第3画素G3すべての着色層9a,9b,9cを白色着色層とする。
次に、このような構成の電気泳動表示素子の1ピクセルにおける表示方法(駆動方法)を説明する。
第1画素G1において、共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4と第3電極12に所望の電圧として、例えば第1電極4をDC−5Vとして、第3電極12にDC+10Vを印加すると、図13の(b)に示すように、プラス帯電した青色の第1粒子3aは第1電極面に、マイナス帯電したイエローの第2粒子3bは第3電極面に移動し、この結果、第2基板側の観測者からは主にイエローの第2粒子3bの着色が観測されることとなる。
即ち、この場合は、第1画素G1は黄表示状態となる。なお、このときイエローの第2粒子3bは透光性の粒子であることから、第2粒子3bを透過した光は白色着色層9aで散乱された後、再び第2粒子3bを透過することで、より明かるいイエローが観測されることとなる。
また第1画素G1において、逆に、第1電極4にDC+5V、第3電極にDC−10Vを印加すると、図13の(c)に示すように、プラス帯電した青色の第1粒子3aは第3電極面に、マイナス帯電したイエローの第2粒子3bは第1電極面に移動し、第2基板側の観測者からは主に青色の第1粒子3aの着色が観測されることとなる。即ち、この場合、第1画素G1は、青表示状態となる。
さらに、この後、第1電極4にDC−5V、第3電極にDC−10Vを印加すると、図13の(d)に示すように、プラス帯電した青色の第1粒子3aは第3電極面に、マイナス帯電したイエローの第2粒子3bは第2電極面に移動し、第2基板側の観測者からは透光性である第1粒子3aと、第2粒子3bの減法混色によって形成される表示色が観察される。ここでは、互いに補色関係にある青色の第1粒子3aと、イエローの第2粒子3bの減法混色によって黒色となる。
また、第1電極4に±10VのAC電圧を印加し、同様に、第3電極に±10VのAC電圧を印加すると、つまり第1電極4と第3電極12に電気的に同一の電圧を印加する。ここで、このように第1電極4と第3電極12を電気的に同一電圧を印加する電極とし、これら電極4,12にAC電圧を印加することで、画素内に不均一電界分布が形成され、第1電極面と第2電極面の距離が最も近い領域に強電界領域(領域A)を形成することができる。これにより、図13の(a)に示すように、第1粒子3a及び第2粒子3bは共に画素内の強電界領域(領域A)に移動し、主に白色の着色層9aの色が観測されることとなる。即ち、この場合、白表示状態となる。
以上の説明のように駆動することで、2種類の粒子3a,3bの色と着色層9の色、そして2粒子の減法混色の合計四色を3つの各画素G1〜G3で表示可能である。
次に、図13を用いて本電気泳動表示素子におけるカラー表示方法の一例を、白色、単色、補色、黒色の各場合について説明する。
白表示の場合は図13の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において第1電極4及び第3電極12にAC電圧を印加することにより、第1粒子3a(第1画素G1:青色粒子、第2画素G2:緑色粒子、第3画素G3:赤色粒子)と第2粒子3b(第1画素G1:イエロー粒子、第2画素G2:マゼンタ色粒子、第3画素G3:シアン色粒子)を強電界領域(領域A)に集め、白色着色層9a,9b,9cを露出させる。この結果、入射光が指向性散乱されて明るい白表示となる。
赤、緑、青などの単色表示の場合、例えば緑表示の場合は、(b)に示すように、第1画素G1においてイエローの第2粒子3bを第3電極上に集め、第2画素G2においては緑色の第1粒子3aを第3電極上に集め、第3画素G3においてはシアン色の第2粒子3bを第3電極上に集める。この結果、入射光は、第1画素G1で散乱されたイエロー光成分と、第2画素G2で散乱された緑色光成分と、第3画素G3で散乱されたシアン色光成分の加法混色により緑色となる。
シアン、マゼンタ、イエローなどの補色表示の場合、例えばマゼンタ表示の場合は、(c)に示すように、第1画素G1において青色の第1粒子3aを第3電極上に集め、第2画素G2においてはマゼンタ色の第2粒子3bを第3電極上に集め、第3画素G3においては赤色の第1粒子3aを第3電極上に集める。この結果、入射光は、第1画素G1で散乱された青色光成分と、第2画素G2で散乱されたマゼンタ色光成分と、第3画素G3で散乱された赤色光成分の加法混色によりマゼンタ色となる。
黒表示の場合は(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において第1粒子3a(第1画素G1:青色粒子、第2画素G2:緑色粒子、第3画素G3:赤色粒子)を第2電極5上に集め、第2粒子3b(第1画素G1:イエロー粒子、第2画素G2:マゼンタ色粒子、第3画素G3:シアン色粒子)を第3電極上に集める。この結果、入射光は、互いに補色関係にある第1粒子3aと第2粒子3bの減法混色によって吸収されて黒表示となる。
このように、本実施の形態においても、所望の電極にDC電圧、或いはAC電圧を選択的に印加するようにすることにより、2種類の粒子3a,3bの色と着色層9の色、そして2粒子の減法混色により、白、黒、赤、緑、青などの単色、及びシアン、マゼンタ、イエローなどの補色の表示が可能となる。
なお、図12と図13で説明した構成が、マイクロカプセル(図4参照)によって形成されることも好ましい形態の一つである。この場合、第1電極4は基板1a,1bおよびマイクロカプセル表面に囲まれた間隙に形成されることとなる。
<実施例>
次に、これまで説明した本発明における一実施例について説明する。
本実施例では図14に示す構成の電気泳動表示素子を作製する。ここで、この電気泳動表示素子は、3つの画素G1〜G3が並列配置されて1ピクセルを構成している。なお、各画素G1〜G3のサイズを横40μm×縦120μmとし、1ピクセルのサイズを120μm角とする。また、この電気泳動表示素子は、600ピクセル×600ピクセルのサイズで作製する。
そして、このような電気泳動表示素子を以下のように作製する。
まず、第1基板1aとして1.1mm厚のガラス基板を使用し、この第1基板上に薄型トランジスタ(不図示)や、その他駆動に必要な配線やIC(不図示)を形成し、この後、基板全面に絶縁層としてSi膜を形成する。次に、高さ10μm、幅7μmの隔壁7を形成する。なお、この際、薄型トランジスタと第1電極4との電気的なコンタクトをとるための、コンタクトホール(不図示)を形成しておく。
次に、Alを成膜し、パターニングを行うことにより第1電極4を形成する。なお、このAl成膜時において、コンタクトホールを通じて薄型トランジスタと第1電極4が導通される。次に、黒色の着色層9を全面に覆うように塗布する。その後、すでに形成した隔壁7の上にさらに高さ5μm、幅が上方に行くに連れて狭くなって3μmとなる隔壁を形成し、隔壁7の高さを全体で15μmとする。
次に、各画素G1〜G3に対応する領域に泳動粒子3a,3bと分散媒2を充填する。なお、分散媒2にはイソパラフィン(商品名:アイソパー、エクソン社製)を用いる。また、第1画素G1に白色の第2粒子3bと赤色の第1粒子3a、第2画素G2に白色の第2粒子3bと緑色の第1粒子3a、第3画素G3に白色の第2粒子3bと青色の第1粒子3aを、マルチノズルを備えたインクジェット装置によって配置する。
さらに、イソパラフィンには荷電制御剤を含有させ、これにより白色の第2粒子3bはマイナス帯電し、赤色粒子、緑色粒子、青色粒子はプラス帯電を示す。また、泳動粒子3a,3bと分散媒2の比誘電率を[泳動粒子の比誘電率>分散媒の比誘電率]として、さらに誘電率差を8以上とする。
一方、第2基板1bとして100μm厚のPETを使用し、この第2基板1b上にITO電極を全面に成膜し、第2電極5を形成する。また第2電極5表面には絶縁層(不図示)を形成し、この第2基板1bを隔壁上に配置して密封し、電気泳動表示素子を完成させる。
次に、このように作製した電気泳動表示素子を不図示の駆動ドライバーに接続して表示動作を検証する。具体的には、全ての画素の共通電極である第2電極5を0Vに接地して、第1電極4に書き込み信号を印加する。また、通常のアクティブMTX駆動と同様に走査線に順番に選択信号を印加し、同時に信号線には選択期間に同期して選択された走査線に相応する書き込み信号として、例えば白色、単色、補色、黒色のカラー表示を行うための書き込み信号を印加する。
ここで、白表示の場合は、全ての画素の第1電極4に書き込み信号としてDC−10Vを印加する。これにより、図15の(a)に示すように、全ての画素G1〜G3において白色の第2粒子3bが第2電極5上に移動して白色表示となる。よって、入射光が完全散乱された明るい白表示となる。
緑表示の場合は、第1画素G1の第1電極4に書き込み信号としてAC±15V、周波数1kHzのSin波を印加し、第2画素G2の第1電極4に書き込み信号としてDC+10Vを印加し、第3画素G3の第1電極4に書き込み信号としてAC±15V、周波数1kHzのSin波を印加する。
これにより、図15の(b)に示すように、第1画素G1は黒色の着色層9aが露出して黒色表示、第2画素G2は緑色の第1粒子3aが第2電極5上に移動して緑色表示、第3画素G3は黒色の着色層9bが露出して黒色表示となる。よって、第2画素G2で散乱された緑色成分により緑色表示となる。
マゼンタ表示の場合は、第1画素G1の第1電極4に書き込み信号としてDC+10Vを印加し、第2画素G2の第1電極4に書き込み信号としてAC±15V、周波数1kHzのSin波を印加し、第3画素G3の第1電極4に書き込み信号としてDC+10Vを印加する。
これにより、図15の(c)に示すように、第1画素G1は赤色の第1粒子3aが第2電極5上に移動して赤色表示、第2画素G2は黒色の着色層9bが露出して黒色表示、第3画素G3は青色の第1粒子3aが第2電極5上に移動して緑色表示となる。よって、第1画素G1で散乱された赤色成分と第3画素G3で散乱された青色成分との加法混色によりマゼンタ表示となる。
黒表示の場合は、全ての画素の第1電極4に書き込み信号としてAC±15V、周波数1kHzのSin波を印加する。図15の(d)に示すように、全ての画素G1〜G3において黒色の着色層9a,9b,9cが露出して黒色表示となる。
以上の方法によって得られたカラー表示色は、明るく鮮明であり期待通りの効果が得られる。
本発明の第1の実施の形態に係る表示装置の一例としての電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 本発明の第2の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。 本発明の第3の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。 本発明の第4の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。 本発明の第5の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。 本発明の第6の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。 本発明の第7の実施の形態に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。 本発明の実施例に係るカラー表示が可能な電気泳動表示装置に設けられた電気泳動表示素子の概略構成を示す図。 上記実施例における電気泳動表示素子のカラー表示方法(駆動方法)を説明する図。
符号の説明
1a 第1基板
1b 第2基板
2 分散媒
3a 第1泳動粒子
3b 第2泳動粒子
4 第1電極
5 第2電極
6 突起形状の電極面
7 隔壁
8 マイクロカプセル
9a 着色層
9b 着色層
9c 着色層
10 指向性散乱板
11a 着色分散媒
11b 着色分散媒
11c 着色分散媒
12 第3電極
A 強電界領域

Claims (20)

  1. 複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備え、前記閉容器の各々の前記帯電粒子の位置の分布により画像を形成する表示装置であって、
    前記一対の電極は、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
    前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより前記帯電粒子を前記一対の電極のうちの一方の電極面とその近傍に分布させ、前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記帯電粒子を前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布させることを特徴とする表示装置。
  2. 前記閉容器は、前記第1の基板と、前記基板に対向する透明な第2の基板と、両端が前記第1と第2の基板にそれぞれ接する壁とで構成された閉空間であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記一対の電極の一方が前記第1の基板に設けられ、もう一方が前記壁に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記一対の電極の一方が前記第2の基板に設けられ、もう一方が前記壁に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  5. 前記一対の電極の一方が前記第2の基板に設けられ、もう一方が前記第1の基板に設けられており、いずれかの電極が、前記壁の表面に延長して配設されていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  6. 前記一対の電極は対向して配置され、電極面の距離が不均一であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記一対の電極の一方が前記第1の基板に設けられ、もう一方が前記第2の基板に設けられており、少なくともいずれか一方の電極が、前記閉容器の中央で凸部を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  8. 前記流体が透明であって、画像表示面から見て、前記一方の電極面とその近傍に帯電粒子が分布したときに前記帯電粒子が視認され、前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに帯電粒子が分布したときに前記基板面が視認されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記流体が不透明であって、画像表示面から見て、前記一方の電極面とその近傍に帯電粒子が分布したときに前記帯電粒子が視認され、前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに帯電粒子が分布したときに前記流体が視認されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  10. 前記閉容器が前記第1の基板上に配置されたマイクロカプセルであり、前記マイクロカプセルが、前記第1の基板と該第1の基板に対向する透明な第2の基板との間にはさまれていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  11. 前記一対の電極の一方が前記第1の基板に設けられ、もう一方の電極が前記第2の基板に設けられており、前記第1の基板に設けられた電極が前記第1の基板と前記マイクロカプセル外表面に囲まれた間隙に延長して配設されているか、もしくは前記第2の基板に設けられた電極が前記第2の基板と前記マイクロカプセル外表面に囲まれた間隙に延長して配設されていることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記帯電粒子の比誘電率が前記流体の比誘電率より大きく、前記交流電圧印加によって帯電粒子が前記電界強度の最大位置とその近傍に分布することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  13. 前記帯電粒子の比誘電率が前記流体の比誘電率より小さく、前記交流電圧印加によって帯電粒子が前記電界強度の最小位置とその近傍に分布することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  14. 複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の正極性の帯電粒子、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の負極性の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備え、前記閉容器の各々の前記正極性及び負極性の帯電粒子の位置の分布により画像を形成する表示装置であって、
    前記一対の電極は、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
    前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより、前記正極性の帯電粒子を前記一方の電極面とその近傍に分布させ、前記一対の電極間に前記直流電圧とは逆極性の直流電圧を印加することにより前記負極性の帯電粒子を前記一方の電極面とその近傍に分布させ、前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記正極性及び負極性の帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記正極性及び負極性の帯電粒子を前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布させることを特徴とする表示装置。
  15. 前記正極性の帯電粒子と負極性の帯電粒子が異なる色に着色され、かつ前記流体が前記正極性と負極性の帯電粒子の色とはさらに異なる色に着色されていることを特徴とする請求項14に記載の表示装置。
  16. 前記正極性の帯電粒子と負極性の帯電粒子が異なる色に着色され、かつ前記第1の基板が前記正極性と負極性の帯電粒子の色とはさらに異なる色に着色されていることを特徴とする請求項14に記載の表示装置。
  17. 前記正極性の帯電粒子と負極性の帯電粒子がそれぞれ白または黒に着色され、かつ前記第1の基板が閉容器ごとに異なる3色に着色されていることを特徴とする請求項16に記載の表示装置。
  18. 前記正極性の帯電粒子が透光性着色粒子であり、前記負極性の帯電粒子が前記正極性の帯電粒子の色に対して補色の透光性着色粒子であり、
    前記正極性と負極性の帯電粒子が重なったときに黒色が視認されることを特徴とする請求項14に記載の表示装置。
  19. 複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備えた表示装置に対して、前記閉容器の各々の前記帯電粒子の位置の分布により画像を形成させる表示方法であって、
    前記一対の電極に電圧を印加して、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
    前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより前記帯電粒子が前記一対の電極のうちの一方の電極面とその近傍に分布し、前記帯電粒子の分布が視認される状態と、
    前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記帯電粒子が前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布し、前記基板面が視認される状態と、
    により画像を形成し、表示することを特徴とする表示方法。
  20. 複数の閉容器が設けられた第1の基板、前記閉容器内に充填された流体、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の正極性の帯電粒子、前記流体とは異なる比誘電率を有し、前記流体中に分散して維持された複数の負極性の帯電粒子、並びに前記閉容器内に電界を生じさせる一対の電極を備えた表示装置に対して、前記閉容器の各々の前記正極性及び負極性の帯電粒子の位置の分布により画像を形成させる表示方法であって、
    前記一対の電極に電圧を印加して、前記閉容器内に不均一な電界強度の電界を生じさせ、
    前記一対の電極間に直流電圧を印加することにより、前記正極性の帯電粒子が前記一方の電極面とその近傍に分布し、前記正極性の帯電粒子の分布が視認される状態と、
    前記一対の電極間に前記直流電圧とは逆極性の直流電圧を印加することにより、前記負極性の帯電粒子が前記一方の電極面とその近傍に分布し、前記負極性の帯電粒子の分布が視認される状態と、
    前記一対の電極間に交流電圧を印加することにより、前記正極性及び負極性の帯電粒子の比誘電率と前記流体の比誘電率との大小関係に応じて、前記正極性の帯電粒子及び負極性の帯電粒子が前記電界強度の最大位置とその近傍もしくは最小位置とその近傍のいずれかに分布し、前記基板面が視認される状態と、
    により画像を形成し、表示することを特徴とする表示方法。
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