JP2012212038A - Dielectrophoretic display device - Google Patents
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Abstract
【課題】 誘電泳動表示装置の表示性能の低下を防止するとともに良好な表示を得る。
【解決手段】 誘電泳動表示装置は、第二の基板における第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、第一の基板における第二の基板に対向する面に設けられた着色光散乱絶縁層と、着色光散乱絶縁層上に配列された複数の画素電極部と、複数の画素電極部を個別に囲む隔壁と、誘電体からなる粒子が複数分散され隔壁に囲まれた領域に充填された媒体と、画素電極部に電圧を印加する電圧制御部とを備えている。画素電極部は、画素中央部に設置され電圧制御部により電圧が印加されることで媒体中の粒子を画素の両側部に集める第一の電極と、第一の電極を挟むように画素両側部に配置され電圧制御部により電圧が印加されることで媒体中の粒子を画素の中央部に集める第二の電極とを備えている。電圧制御部は第一の電極又は第二の電極に対して電圧を印加する際、高周波電圧を印加する。
【選択図】 図１
PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a display performance of a dielectrophoretic display device from being deteriorated and obtain a good display.
A dielectrophoretic display device includes: a counter electrode provided on a surface of a second substrate facing the first substrate; and a colored light provided on a surface of the first substrate facing the second substrate. A scattering insulating layer, a plurality of pixel electrode portions arranged on the colored light scattering insulating layer, a partition wall individually surrounding the plurality of pixel electrode portions, and a region in which a plurality of particles made of dielectric material are dispersed and surrounded by the partition wall A filled medium and a voltage control unit for applying a voltage to the pixel electrode unit are provided. The pixel electrode unit is installed at the center of the pixel, and a voltage is applied by the voltage control unit to collect particles in the medium on both sides of the pixel, and both sides of the pixel so as to sandwich the first electrode. And a second electrode that collects particles in the medium at the center of the pixel when a voltage is applied by the voltage controller. The voltage controller applies a high-frequency voltage when applying a voltage to the first electrode or the second electrode.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、誘電泳動表示装置に関する。 The present invention relates to a dielectrophoretic display device.
従来、誘電泳動現象を用いて画像を表示する誘電泳動表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この誘電泳動表示装置は、間隔を開けて対向配置された一対の基板間の画素領域に媒体が充填されていて、この媒体中に誘電体からなる微粒子が分散されている。そして、一対の基板のうち、一方の基板における他方の基板に対向する面にはその媒体中に不均一な電場を形成できるようにパターニングされた画素電極を備えている。この画素電極に対して電圧を印加することで媒体中に発生した電場勾配による誘電泳動力によって微粒子が局所的に凝集して入射光を透過させ、電圧を印加しないことで微粒子が画素領域内の一面におしなべて分散して入射光を遮断する。これらの状態を画素毎に制御することで、画像の表示が可能となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a dielectrophoretic display device that displays an image using a dielectrophoresis phenomenon is known (see, for example, Patent Document 1). In this dielectrophoretic display device, a medium is filled in a pixel region between a pair of substrates arranged to face each other with a space therebetween, and fine particles made of a dielectric are dispersed in the medium. In addition, a pixel electrode patterned so as to form a non-uniform electric field in the medium is provided on a surface of one of the substrates facing the other substrate. By applying a voltage to the pixel electrode, the fine particles are locally aggregated by the dielectrophoretic force generated by the electric field gradient generated in the medium to transmit the incident light, and by applying no voltage, the fine particles are within the pixel region. Disperse all over the surface and block incident light. An image can be displayed by controlling these states for each pixel.
ところで、上記の電気泳動表示装置においては駆動電圧が直流であるために、元から媒体内に存在する水分や、基板からの吸湿によって媒体中に侵入した水分が電極反応を起こして水素を発生させてしまい、結果的に表示性能の低下や、電極の劣化を誘発するおそれがあった。
そこで、この電極反応を防止するために電極表面に絶縁膜を施すことなどが考えられるが、そうすることにより駆動電圧を高くする必要がある。さらには長期間にわたり直流高電圧が繰り返し印加された場合には、この絶縁膜や分散媒中に電子やイオンなどの偏った空間電荷分布が形成され、残留ＤＣ電圧として蓄積されてしまう。その結果、泳動粒子に印加される電圧が変動して画像輝度が得られないという、いわゆる焼き付けの問題が新たに発生してしまうおそれがあった。
このため、本発明の課題は表示性能の低下を防止するとともに良好な表示を得ることである。
By the way, in the above electrophoretic display device, since the driving voltage is direct current, moisture originally present in the medium or moisture that has entered the medium due to moisture absorption from the substrate causes an electrode reaction to generate hydrogen. As a result, there is a possibility that display performance is deteriorated and electrode deterioration is induced.
Therefore, in order to prevent this electrode reaction, it is conceivable to provide an insulating film on the electrode surface. However, it is necessary to increase the driving voltage by doing so. Furthermore, when a direct current high voltage is repeatedly applied over a long period of time, a biased space charge distribution such as electrons and ions is formed in the insulating film and the dispersion medium and accumulated as a residual DC voltage. As a result, the voltage applied to the migrating particles fluctuates, so that there is a possibility that a so-called burning problem that image luminance cannot be obtained may newly occur.
For this reason, the subject of this invention is obtaining a favorable display while preventing the fall of display performance.
以上の課題を解決するため、本発明の第一の誘電泳動表示装置によれば、
間隔を有して互いに対向配置された第一の基板及び第二の基板と、
前記第二の基板における前記第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に介在する隔壁と、
前記第一の基板における前記第二の基板に対向して前記隔壁に囲まれた面に配列された第一の電極と第二の電極とを含む画素電極部と、
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた領域に介在する誘電体からなる粒子と、
前記第一の電極又は前記第二の電極に電圧を印加することにより、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電界を発生させ、前記第一の電極と前記第二の電極との間で前記粒子を移動させる電圧制御部と、
を備えることを特徴とする。
また、以上の課題を解決するため、本発明の第二の誘電泳動表示装置によれば、
間隔を有して互いに対向配置された第一の基板及び第二の基板と、
前記第二の基板における前記第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に介在する隔壁と、
前記第一の基板における前記第二の基板に対向して前記隔壁に囲まれた面に配列された第一の電極と第二の電極とを含む画素電極部と、
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた領域に介在する誘電体からなる粒子と、
前記第一の電極又は前記第二の電極に周波数が０．１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の範囲に収まる交流電圧を印加することにより、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電界を発生させ、前記第一の電極と前記第二の電極との間で前記粒子を移動させる電圧制御部と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, according to the first dielectrophoretic display device of the present invention,
A first substrate and a second substrate disposed to face each other with an interval;
A counter electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate;
A partition wall interposed between the first substrate and the second substrate;
A pixel electrode portion including a first electrode and a second electrode arranged on a surface surrounded by the partition wall facing the second substrate in the first substrate;
Particles made of a dielectric material interposed in a region surrounded by the partition wall, the first substrate, and the second substrate;
An electric field is generated between the first electrode and the second electrode by applying a voltage to the first electrode or the second electrode, and the first electrode and the second electrode A voltage control unit for moving the particles between
It is characterized by providing.
In order to solve the above problems, according to the second dielectrophoretic display device of the present invention,
A first substrate and a second substrate disposed to face each other with an interval;
A counter electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate;
A partition wall interposed between the first substrate and the second substrate;
A pixel electrode portion including a first electrode and a second electrode arranged on a surface surrounded by the partition wall facing the second substrate in the first substrate;
Particles made of a dielectric material interposed in a region surrounded by the partition wall, the first substrate, and the second substrate;
An electric field is generated between the first electrode and the second electrode by applying an AC voltage having a frequency within a range of 0.1 MHz to 100 MHz to the first electrode or the second electrode. A voltage control unit that moves the particles between the first electrode and the second electrode;
It is characterized by providing.
本発明によれば表示性能の低下を防止するとともに良好な表示を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent a deterioration in display performance and obtain a good display.
以下に、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説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
図１は本実施形態の誘電泳動表示装置の要部構成を模式的に示した説明図である。図２は誘電泳動表示装置の１画素あたりの構成を示す正面図である。図３は誘電泳動表示装置の１画素あたりの構成を示す断面図である。これら図１〜図３に示すように誘電泳動表示装置１には、第一の基板としての基板２と、第二の基板としての透明基板３とが設けられている。基板２と透明基板３とは、間隔を開けて対向配置されている。 FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a main configuration of a dielectrophoretic display device according to the present embodiment. FIG. 2 is a front view showing a configuration per pixel of the dielectrophoretic display device. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration per pixel of the dielectrophoretic display device. As shown in FIGS. 1 to 3, the dielectrophoretic display device 1 is provided with a substrate 2 as a first substrate and a transparent substrate 3 as a second substrate. The substrate 2 and the transparent substrate 3 are arranged to face each other with a space therebetween.
基板２における透明基板３と対向する面には、例えば白色に着色された着色光散乱絶縁層４３が積層されている。着色光散乱絶縁層４３の上には複数の画素電極部４がマトリクス状に配列されている。画素電極部４は、画素Ｓの中央部に設置された透明な第一の電極４１と、第一の電極４１を挟むように画素Ｓの両側部に配置された第二の電極４２とを備えている。第一の電極４１と第二の電極４２とは所定の間隙を開けて配置されている。
図３では着色光散乱絶縁層４３を基板２と画素電極部４の間に配置しているが、着色光散乱絶縁層４３を基板２の画素電極部４が配列された面とは反対側の面に配置してもよい。
透明基板３は、例えばガラスから形成されている。透明基板３における基板２に対向する内面には対向電極３１が積層されている。
少なくとも第一の電極４１と対向電極３１は透明電極材料で形成されている。さらに、第一の電極４１、第二の電極４２及び対向電極３１は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；錫ドープ酸化インジウム）から形成されていることが好ましい。
On the surface of the substrate 2 facing the transparent substrate 3, for example, a colored light scattering insulating layer 43 colored in white is laminated. A plurality of pixel electrode portions 4 are arranged in a matrix on the colored light scattering insulating layer 43. The pixel electrode unit 4 includes a transparent first electrode 41 disposed in the center of the pixel S, and second electrodes 42 disposed on both sides of the pixel S so as to sandwich the first electrode 41. ing. The first electrode 41 and the second electrode 42 are arranged with a predetermined gap.
In FIG. 3, the colored light scattering insulating layer 43 is disposed between the substrate 2 and the pixel electrode unit 4, but the colored light scattering insulating layer 43 is opposite to the surface on which the pixel electrode unit 4 is arranged on the substrate 2. It may be arranged on the surface.
The transparent substrate 3 is made of, for example, glass. A counter electrode 31 is laminated on the inner surface of the transparent substrate 3 facing the substrate 2.
At least the first electrode 41 and the counter electrode 31 are made of a transparent electrode material. Furthermore, the first electrode 41, the second electrode 42, and the counter electrode 31 are preferably made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide).
基板２と透明基板３との間には、複数の画素電極部４をそれぞれ囲んで画素を形成するように隔壁５が形成されている。基板２、透明基板３及び隔壁５に囲まれた領域６には、媒体８が充填されていて、媒体８中には誘電体からなる粒子７が複数分散されている。
従って、画素電極部４の第一の電極４１は基板２における透明基板３と対向して隔壁５に囲まれた面の中央部に設置され、画素電極部４の第二の電極４２は間隙を開けて第一の電極４１を挟むように基板２における透明基板３と対向して隔壁５に囲まれた面の両側部に設置されている。
A partition wall 5 is formed between the substrate 2 and the transparent substrate 3 so as to form a pixel surrounding each of the plurality of pixel electrode portions 4. A region 6 surrounded by the substrate 2, the transparent substrate 3, and the partition wall 5 is filled with a medium 8, and a plurality of particles 7 made of a dielectric are dispersed in the medium 8.
Accordingly, the first electrode 41 of the pixel electrode unit 4 is disposed in the center of the surface of the substrate 2 that is opposed to the transparent substrate 3 and surrounded by the partition wall 5, and the second electrode 42 of the pixel electrode unit 4 has a gap. The substrate 2 is disposed on both sides of the surface surrounded by the partition wall 5 so as to face the transparent substrate 3 so as to sandwich the first electrode 41.
隔壁５は、例えばエポキシ系フォトレジスト等の一般的に低誘電率の有機剤によって形成されている。
粒子７には、媒体８の誘電率とは異なる誘電率を持った黒色微粒子が用いられている。黒色微粒子としては、例えば黒色に着色したポリスチレン粒子やミクロパールなどが挙げられる。
媒体８は、例えば水、メタノール又はこれらの混合液である。媒体８は、隔壁５の誘電率よりも大きい誘電率となっている。例えば、隔壁５がエポキシ系フォトレジストで形成され、媒体８が純水である場合には、隔壁５の誘電率が３となり、媒体８の誘電率が８０となる。
The partition wall 5 is generally formed of an organic agent having a low dielectric constant such as an epoxy photoresist.
As the particles 7, black fine particles having a dielectric constant different from that of the medium 8 are used. Examples of the black fine particles include black colored polystyrene particles and micropearls.
The medium 8 is, for example, water, methanol, or a mixed solution thereof. The medium 8 has a dielectric constant larger than that of the partition wall 5. For example, when the partition wall 5 is formed of an epoxy-based photoresist and the medium 8 is pure water, the partition wall 5 has a dielectric constant of 3, and the medium 8 has a dielectric constant of 80.
そして、各画素電極部４の第一の電極４１及び第二の電極４２のそれぞれには、これらに対して電圧を印加する電圧制御部９が電気的に接続されている。電圧制御部９は、高周波電圧を供給する交流電源９１を備えている。ここで高周波電圧とは、周波数が０１．ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲に収まる交流電圧のことであり、好ましくは０．５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲に収まる交流電圧のことである。本実施形態では、振幅±１０Ｖ、周波数１ＭＨｚの交流電圧としている。
また、電圧制御部９は、交流電源９１からの電力供給を、各画素電極部４の第一の電極４１及び第二の電極４２毎に個別に切り替えるスイッチング部９２が設けられている。スイッチング部９２は、第一の電極４１に対する電力供給の有無を切り替える中央用スイッチング素子９３と、第二の電極４２に対する電力供給の有無を切り替える側部用スイッチング素子９４とを備えている。中央用スイッチング素子９３及び側部用スイッチング素子９４は、電力供給時には交流電源９１に対して導通状態となり、電力供給停止時にはフローティング状態となる。ここでフローティング状態とは、第一の電極４１又は第二の電極４２がグラウンドから絶縁され、なおかつ交流電源９１とも絶縁された状態のことである。
そして、中央用スイッチング素子９３及び側部用スイッチング素子９４は、図示しない主制御部に電気的に接続されていて、主制御部からの画像形成信号に基づいて導通状態とフローティング状態とが切り替わるようになっている。
また、対向電極３１はグラウンドに接地されている。
A voltage controller 9 that applies a voltage to each of the first electrode 41 and the second electrode 42 of each pixel electrode unit 4 is electrically connected. The voltage control unit 9 includes an AC power supply 91 that supplies a high-frequency voltage. Here, the high frequency voltage means that the frequency is 01. It is an AC voltage that falls within the range of MHz to 100 MHz, and preferably an AC voltage that falls within the range of 0.5 MHz to 10 MHz. In the present embodiment, the AC voltage has an amplitude of ± 10 V and a frequency of 1 MHz.
In addition, the voltage control unit 9 is provided with a switching unit 92 that individually switches the power supply from the AC power supply 91 for each of the first electrode 41 and the second electrode 42 of each pixel electrode unit 4. The switching unit 92 includes a central switching element 93 that switches presence / absence of power supply to the first electrode 41 and a side switching element 94 that switches presence / absence of power supply to the second electrode 42. The central switching element 93 and the side switching element 94 are in a conductive state with respect to the AC power supply 91 when power is supplied, and are in a floating state when power supply is stopped. Here, the floating state is a state in which the first electrode 41 or the second electrode 42 is insulated from the ground and is also insulated from the AC power supply 91.
The central switching element 93 and the side switching element 94 are electrically connected to a main control unit (not shown) so that the conduction state and the floating state are switched based on an image forming signal from the main control unit. It has become.
The counter electrode 31 is grounded to the ground.
そして、第二の電極４２に対して電圧制御部９により電圧が印加されると、第二の電極４２及び対向電極３１間に高周波電場が発生する。このとき、画素Ｓには基板２及び基板３に平行な横方向の電界成分が発生する。このような電場では、後述する負の誘電泳動力ＦDEPが粒子７に作用し、粒子７は電界強度の低い画素Ｓの中央部に向けて移動し、中央部に集まることになる。これにより、図４（ａ）に示すように粒子７が着色光散乱絶縁層４３を覆い隠すことになり、粒子７の表面色である黒色が表示される。
他方、第一の電極４１に対して電圧制御部９により電圧が印加されると、第一の電極４１及び対向電極３１間に高周波電場が発生する。このとき画素Ｓには先ほどと逆方向に、基板２及び基板３に平行な横方向の電界成分が発生し、粒子７は電界強度の低い画素Ｓの両側部に向けて移動し、両側部に集まることになる。これにより、図４（ｂ）に示すように粒子７が着色光散乱絶縁層４３を覆い隠すことがなくなり、着色光散乱絶縁層４３の表面色である白色が表示される。
When a voltage is applied to the second electrode 42 by the voltage control unit 9, a high-frequency electric field is generated between the second electrode 42 and the counter electrode 31. At this time, a horizontal electric field component parallel to the substrate 2 and the substrate 3 is generated in the pixel S. In such an electric field, a negative dielectrophoretic force F DEP described later acts on the particle 7, and the particle 7 moves toward the central portion of the pixel S having a low electric field strength and collects in the central portion. As a result, as shown in FIG. 4A, the particles 7 cover the colored light-scattering insulating layer 43, and black, which is the surface color of the particles 7, is displayed.
On the other hand, when a voltage is applied to the first electrode 41 by the voltage controller 9, a high-frequency electric field is generated between the first electrode 41 and the counter electrode 31. At this time, a horizontal electric field component parallel to the substrate 2 and the substrate 3 is generated in the pixel S in the opposite direction, and the particles 7 move toward both sides of the pixel S having a low electric field strength. Will be gathered. As a result, as shown in FIG. 4B, the particles 7 do not cover the colored light scattering insulating layer 43, and white, which is the surface color of the colored light scattering insulating layer 43, is displayed.
例えば、図１に示す場合では、左上の画素Ｓ１及び右下の画素Ｓ４では第一の電極４１に対する電力供給が停止され、第二の電極４２に対する電力供給が行われているので、図４（ａ）の状態、すなわち黒表示となる。また、左下の画素Ｓ３及び右上の画素Ｓ２は、第一の電極４１に対する電力供給が行われ、第二の電極４２に対する電力供給が停止されているので、図４（ｂ）の状態、すなわち白表示となる。全体としては図５に示す表示内容となる。 For example, in the case shown in FIG. 1, the power supply to the first electrode 41 is stopped and the power supply to the second electrode 42 is stopped in the upper left pixel S1 and the lower right pixel S4. The state of a), that is, black is displayed. In the lower left pixel S3 and the upper right pixel S2, power is supplied to the first electrode 41 and power supply to the second electrode 42 is stopped. Therefore, the state shown in FIG. Display. As a whole, the display contents are as shown in FIG.
次に、誘電泳動の原理について詳しく説明する。
分散媒（媒体８）中に存在する微粒子（粒子７）に、外部から電界を与えると分散媒と微粒子の界面に分極により分極電荷が誘起される。その生じる電荷量は分散媒と微粒子の分極率に依存しており、この相違により双極子が形成される。すなわち、分散媒より微粒子の分極率が大きい場合、分散媒-微粒子界面に於いて微粒子側により多くの電荷が蓄積される。その結果、電荷密度の差が生じ、電場と同じ向きの双極子が誘起される。一方、微粒子より分散媒の分極率が大きい場合、外部電界の方向と逆向きの双極子が形成される。
このような均一電場中に於ける双極子は微粒子に駆動力を与えない。それは微粒子を中心として両側の微粒子表面に形成される電界が均一であるため、両側で正反対の向きで同じ大きさの力が作用するからである。しかし、不均一な電界を印加した場合、この誘起双極子が重要な意味を持つ。不均一な電場にさらされた微粒子も先ほどと同様に分散媒と微粒子の分極率の相違により決定される向きを持つ双極子が生じる。不均一電場の場合、微粒子を挟んで左右に形成される電界強度に差が生じている。この差が、誘起双極子が及ぼす力の差となり、微粒子に力が作用する。
このように、誘電泳動とは不均一な電場内に置かれた微粒子に誘起された双極子と電界との相互作用により微粒子に力が働く現象のことである。
この誘電泳動力をＦDEPとすると、ＦDEPは次式で与えられる。
Next, the principle of dielectrophoresis will be described in detail.
When an electric field is applied to the fine particles (particles 7) present in the dispersion medium (medium 8) from the outside, polarization charges are induced by polarization at the interface between the dispersion medium and the fine particles. The amount of charge generated depends on the polarizability of the dispersion medium and fine particles, and this difference forms a dipole. That is, when the polarizability of the fine particles is larger than that of the dispersion medium, more charges are accumulated on the fine particle side at the dispersion medium-fine particle interface. As a result, a difference in charge density occurs, and a dipole in the same direction as the electric field is induced. On the other hand, when the polarizability of the dispersion medium is larger than that of the fine particles, a dipole opposite to the direction of the external electric field is formed.
A dipole in such a uniform electric field does not give a driving force to the fine particles. This is because the electric field formed on the surface of the fine particles on both sides with the fine particles as the center is uniform, and the same force acts in the opposite direction on both sides. However, when an inhomogeneous electric field is applied, this induced dipole is important. The fine particles exposed to the non-uniform electric field also generate a dipole having an orientation determined by the difference in polarizability between the dispersion medium and the fine particles as before. In the case of an inhomogeneous electric field, there is a difference in the strength of the electric field formed on the left and right sides of the fine particles. This difference becomes a difference in force exerted by the induced dipole, and the force acts on the fine particles.
As described above, dielectrophoresis is a phenomenon in which force is applied to fine particles by the interaction between a dipole induced in the fine particles placed in a non-uniform electric field and an electric field.
When this dielectrophoretic force is F DEP , F DEP is given by the following equation.
ここで、本実施形態では、粒子７の誘電率εpと、媒体８の誘電率εmとを比較すると、εp＜εmとなっているものとする。また、粒子７の導電率σpと、媒体８の導電率σmとを比較すると、σp＞σmとなっているものとする。 Here, in this embodiment, when the dielectric constant ε p of the particle 7 and the dielectric constant ε m of the medium 8 are compared, it is assumed that ε p <ε m . Further, when the conductivity σ p of the particle 7 and the conductivity σ m of the medium 8 are compared, it is assumed that σ p > σ m .
図６には、本実施形態に係る誘電泳動表示装置１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６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。 FIG. 6 shows the frequency characteristic of the real part of the CM factor in the dielectrophoretic display device 1 according to the present embodiment, that is, Re [K (ω)] with respect to the frequency of the applied AC voltage. As shown in FIG. 6, Re [K (ω)] is positive in a low frequency band including the output frequency f2. In the high frequency band including the output frequency f1, Re [K (ω)] is negative.
微粒子と分散媒の物性値を上記の関係に固定すると、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「正の誘電泳動」となる。さらに、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「負の誘電泳動」となる。
粒子の泳動現象だけをとらえると、低周波電圧における「正の誘電泳動」、高周波電圧における「負の誘電泳動」のいずれを採用しても問題はない。また、この特性によって駆動電圧の周波数の高低による微粒子の泳動方向の制御も可能である。しかし、発明者らの鋭意研究によって、溶液中に電極を浸し電極間に直流電圧や低周波電圧を印加すると、溶存した水分、基材の吸湿により分散媒に浸入した水分が電極反応を起こし、電極で水素が発生するとともに、電極を劣化させてしまう現象が発生する。
When the physical property values of the fine particles and the dispersion medium are fixed to the above relationship, when an AC voltage having a frequency f2 lower than the crossover frequency f0 where Re [K (ω)] is 0 is applied, “positive dielectric Migration ". Furthermore, when an AC voltage having a frequency f1 higher than f0 is applied, “negative dielectrophoresis” occurs.
If only the phenomenon of particle migration is considered, there is no problem in adopting either “positive dielectrophoresis” at a low frequency voltage or “negative dielectrophoresis” at a high frequency voltage. In addition, it is possible to control the direction of migration of the fine particles according to the frequency of the drive voltage due to this characteristic. However, as a result of diligent research by the inventors, when a DC voltage or a low-frequency voltage is applied between the electrodes by immersing the electrodes in the solution, the dissolved moisture, the moisture that has entered the dispersion medium due to moisture absorption by the substrate, causes an electrode reaction, A phenomenon occurs in which hydrogen is generated at the electrode and the electrode is deteriorated.
これを防止するために電極表面に絶縁膜を施すことが考えられるが、絶縁膜は分散媒に比べて高抵抗率であるために印加電圧は絶縁膜中に大きく分圧されてしまい、分散媒中に電界を発生させるためには電極間にこれを補う高電圧を印加する必要が出てくる。そして、長期間に渡りこの高電圧な直流電圧や高電圧な低周波電圧が長期間にわたり繰返し印加されると、この絶縁膜中に電子やイオンなどの偏った空間電荷分布が形成され、それが残留直流成分として絶縁膜中に蓄積されてしまう。その結果、泳動粒子に印加される電圧が変動して画像濃度が得られないと言う、いわゆる焼付きの問題が新たに発生する。
この電極反応は直流電圧や低周波電圧で発生する現象であり、高周波電圧では起こりにくい現象である。よって、本発明においては、誘電泳動現象を利用して表示装置を構成する場合には高周波電圧による制御を採用している。
In order to prevent this, it is conceivable to provide an insulating film on the electrode surface. However, since the insulating film has a higher resistivity than the dispersion medium, the applied voltage is largely divided in the insulating film, and the dispersion medium In order to generate an electric field therein, it is necessary to apply a high voltage to compensate for this between the electrodes. And, when this high voltage DC voltage or high voltage low frequency voltage is repeatedly applied over a long period of time, a biased space charge distribution such as electrons and ions is formed in this insulating film. The residual DC component is accumulated in the insulating film. As a result, a so-called burn-in problem that a voltage applied to the migrating particles fluctuates and an image density cannot be obtained is newly generated.
This electrode reaction is a phenomenon that occurs at a DC voltage or a low-frequency voltage, and is a phenomenon that does not easily occur at a high-frequency voltage. Therefore, in the present invention, when a display device is configured using the dielectrophoresis phenomenon, control using a high frequency voltage is employed.
以上のように本実施形態によれば、第一の電極４１若しくは第二の電極４２に対して電圧を印加する際、電圧制御部９が高周波電圧を印加しているので、水素の発生を抑制するとともに良好な表示を得ることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, when the voltage is applied to the first electrode 41 or the second electrode 42, the voltage control unit 9 applies the high-frequency voltage, thereby suppressing the generation of hydrogen. In addition, a good display can be obtained.
次いで、具体的に各数値を決めシミュレーションを行った。シミュレーションにおいては、図２及び図３に示すように、第一の電極４１の幅ｈ１を５０μｍ、第二の電極４２の幅ｈ２を１０μｍ、第一の電極４１と第二の電極４２との間隙ｈ３を４０μｍ、画素電極部４と対向電極３１との間隔ｈ４を４０μｍとし、隔壁５の幅ｈ５は１５μｍとした。また粒子７の粒径は５μｍとした。これらの値と上述した数式とを基にシミュレーションを行い、白表示時と黒表示時それぞれの電位分布及び電界強度分布を求めた。 Next, each numerical value was specifically determined and a simulation was performed. In the simulation, as shown in FIGS. 2 and 3, the width h1 of the first electrode 41 is 50 μm, the width h2 of the second electrode 42 is 10 μm, and the gap between the first electrode 41 and the second electrode 42. h3 was 40 μm, the distance h4 between the pixel electrode portion 4 and the counter electrode 31 was 40 μm, and the width h5 of the partition wall 5 was 15 μm. The particle size of the particles 7 was 5 μm. A simulation was performed based on these values and the above-described mathematical formula, and the potential distribution and electric field intensity distribution during white display and black display were obtained.
図７及び図８は、白表示時のシミュレーション結果を示す図である。図７（ａ）は白表示時の電圧印加条件を示し、図７（ｂ）は白表示の電位分布を示している。図８（ａ）は白表示時の電界強度分布と、その等高線及び誘電泳動力の方向を示し、図８（ｂ）は図７（ａ）に示した底面近傍Ａ−Ａの電位分布と電界強度分布を示している。
等電位線の間隙が狭い所が電位勾配の大きな所、即ち強電界領域であり、逆に等電位線の間隙の広い所は電位勾配の緩い弱電界領域である。図７（ｂ）より、画素両端のフローティング状態の第二の電極４２の近傍が等電位線の間隙が広く弱電界領域になっているのが分かる。さらに、図８（ｂ）の電位曲線より画素両端のフローティング状態の第二の電極４２は静電誘導により約２Ｖの電位に帯電していることが分かる。このようにフローティング状態の第二の電極４２が静電誘導による帯電電位を持つことにより第二の電極４２近傍の電位の勾配が緩やかになり、弱電界領域が形成されることが分かる。
誘電泳動力の作用する方向は電界強度の等高線の法線方向であるから、図８（ａ）内に矢印で示したように湾曲しながら画素両端の弱電界領域に向かっていることが分かる。よって、分散媒中に分散している微粒子はこの力によって画素両端の弱電界領域に移動、集積され、その結果、微粒子によって遮蔽されていた着色光散乱絶縁層４３が露出され、白色表示状態となる。
7 and 8 are diagrams showing simulation results during white display. FIG. 7A shows voltage application conditions during white display, and FIG. 7B shows the potential distribution of white display. FIG. 8A shows the electric field intensity distribution during white display, the contour lines and the direction of the dielectrophoretic force, and FIG. 8B shows the potential distribution and electric field in the vicinity of the bottom surface AA shown in FIG. The intensity distribution is shown.
A place where the gap of the equipotential lines is narrow is a place where the potential gradient is large, that is, a strong electric field region. Conversely, a place where the gap of the equipotential lines is wide is a weak electric field region where the potential gradient is gentle. FIG. 7B shows that the gap between the equipotential lines is wide in the vicinity of the floating second electrode 42 at both ends of the pixel to form a weak electric field region. Furthermore, it can be seen from the potential curve of FIG. 8B that the floating second electrode 42 at both ends of the pixel is charged to a potential of about 2 V by electrostatic induction. Thus, it can be seen that the second electrode 42 in the floating state has a charged potential due to electrostatic induction, so that the gradient of the potential in the vicinity of the second electrode 42 becomes gentle and a weak electric field region is formed.
Since the direction in which the dielectrophoretic force acts is the normal direction of the contour line of the electric field intensity, it can be seen that the direction of the electric field strength is toward the weak electric field regions at both ends of the pixel while curving as indicated by the arrows in FIG. Accordingly, the fine particles dispersed in the dispersion medium are moved and accumulated in the weak electric field regions at both ends of the pixel by this force, and as a result, the colored light scattering insulating layer 43 shielded by the fine particles is exposed, and the white display state is obtained. Become.
図９及び図１０は、黒色表示時のシミュレーション結果を示す図である。図９（ａ）は黒表示時の電圧印加条件を示し、図９（ｂ）は黒表示時の電位分布を示している。図１０（ａ）は黒表示時の電界強度分布と、その等高線及び誘電泳動力の方向を示し、図１０（ｂ）は図９（ａ）に示した底面近傍Ａ−Ａの電位分布と電界強度分布を示している。
図９（ｂ）において、画素中央のフローティング状態の第一の電極４１の近傍が等電位線の間隔が広く弱電界領域になっているのが分かる。さらに、図１０（ｂ）の電位曲線よりフローティング状態の第一の電極４１は静電誘導により約１．２Ｖの電位に帯電していることが分かる。このようにフローティング状態の第一の電極４１が静電誘導による帯電電位を持つことにより第一の電極４１近傍の電位の勾配が緩やかになり、弱電界領域が形成されることが分かる。
誘電泳動力の作用する方向は電界強度の等高線の法線方向であるから、図１０（ａ）内に矢印で示したように湾曲しながら画素中央の弱電界領域に向かっていることが分かる。よって、分散媒中に分散している微粒子はこの力によって画素中央の弱電界領域に移動、集積され、その結果、微粒子によって着色光散乱絶縁層４３が遮蔽され、黒色表示状態となる。
9 and 10 are diagrams showing simulation results when displaying black. FIG. 9A shows the voltage application conditions during black display, and FIG. 9B shows the potential distribution during black display. 10A shows the electric field intensity distribution during black display, the contour lines thereof, and the direction of the dielectrophoretic force. FIG. 10B shows the electric potential distribution and electric field in the vicinity of the bottom surface AA shown in FIG. The intensity distribution is shown.
In FIG. 9B, it can be seen that the vicinity of the first electrode 41 in the floating state in the center of the pixel is a weak electric field region where the equipotential lines are widely spaced. Furthermore, it can be seen from the potential curve of FIG. 10B that the floating first electrode 41 is charged to a potential of about 1.2 V by electrostatic induction. Thus, it can be seen that the first electrode 41 in the floating state has a charged potential due to electrostatic induction, so that the gradient of the potential in the vicinity of the first electrode 41 becomes gentle and a weak electric field region is formed.
Since the direction in which the dielectrophoretic force acts is the normal direction of the contour line of the electric field strength, it can be seen that the direction toward the weak electric field region in the center of the pixel is curved as shown by the arrow in FIG. Therefore, the fine particles dispersed in the dispersion medium are moved and accumulated in the weak electric field region at the center of the pixel by this force, and as a result, the colored light scattering insulating layer 43 is shielded by the fine particles and a black display state is obtained.
ここで、フローティング状態にすることで微粒子の集積・保持をするのではなく、グラウンドに接続することで微粒子の集積・保持を実行した場合を比較例１とし、そのシミュレーション結果を図１１〜図１４に示す。
図１１及び図１２は、比較例１における白表示時のシミュレーション結果を示す図である。図１１（ａ）は白表示時の電圧印加条件を示し、図１１（ｂ）は白表示時の電位分布を示している。図１２（ａ）は白表示時の電界強度分布と、その等高線及び誘電泳動力の方向を示し、図１２（ｂ）は図１１（ａ）に示した底面近傍Ａ−Ａの電位分布と電界強度分布を示している。
また、図１３及び図１４は、比較例１における黒色表示時のシミュレーション結果を示す図である。図１３（ａ）は黒表示時の電圧印加条件を示し、図１３（ｂ）は黒表示時の電位分布を示している。図１４（ａ）は黒表示時の電界強度分布と、その等高線及び誘電泳動力の方向を示し、図１４（ｂ）は図１３（ａ）に示した底面近傍Ａ−Ａの電位分布と電界強度分布を示している。
Here, instead of collecting and holding fine particles by setting them in a floating state, the case where fine particles are collected and held by connecting to the ground is referred to as Comparative Example 1, and the simulation results are shown in FIGS. Shown in
11 and 12 are diagrams showing simulation results when white is displayed in Comparative Example 1. FIG. FIG. 11A shows voltage application conditions during white display, and FIG. 11B shows the potential distribution during white display. 12A shows the electric field intensity distribution during white display, the contour lines thereof, and the direction of the dielectrophoretic force, and FIG. 12B shows the electric potential distribution and electric field in the vicinity of the bottom surface AA shown in FIG. The intensity distribution is shown.
13 and 14 are diagrams showing simulation results when displaying black in Comparative Example 1. FIG. FIG. 13A shows the voltage application conditions during black display, and FIG. 13B shows the potential distribution during black display. FIG. 14A shows the electric field intensity distribution at the time of black display, the contour lines and the direction of the dielectrophoretic force, and FIG. 14B shows the electric potential distribution and electric field in the vicinity of the bottom surface AA shown in FIG. The intensity distribution is shown.
白表示時においては、図１２（ｂ）に示すように、第二の電極４２の内側に電界強度分布の極大点が現れ、電界強度分布の勾配が反転する領域Ｓ１が発生している。この領域において発生する誘電泳動力の一部は図１２（ａ）に示すように第一の電極４１の方向に向かって作用する。従って、第二の電極４２と第一の電極４１の間に一部の粒子７が滞留する現象が発生し、背面の着色光散乱絶縁層４３を完全には露出させることができなくなり、コントラストの低下を招くことになる。 At the time of white display, as shown in FIG. 12B, the maximum point of the electric field intensity distribution appears inside the second electrode 42, and a region S1 in which the gradient of the electric field intensity distribution is reversed is generated. A part of the dielectrophoretic force generated in this region acts toward the first electrode 41 as shown in FIG. Therefore, a phenomenon in which some particles 7 stay between the second electrode 42 and the first electrode 41 occurs, and the colored light-scattering insulating layer 43 on the back surface cannot be completely exposed. It will cause a decline.
他方、黒表示時においては、図１４（ｂ）に示すように、第一の電極４１の両側に電界強度分布の極大点が現れ、電界強度分布の勾配が反転する領域Ｓ２が発生している。この領域Ｓ２において発生する誘電泳動力の一部は図１４（ａ）に示すように第二の電極４２の方向に向かって作用する。従って、第一の電極４１の両側で粒子７が第二の電極４２に移動する現象が発生し、この領域で背面の着色光散乱絶縁層４３が露出する部分が現れる。その結果、黒色の中に第一の電極４１の両側に沿うように、白色のストライプが現れ黒色のコントラストの低下を招くことになる。 On the other hand, at the time of black display, as shown in FIG. 14B, the maximum points of the electric field intensity distribution appear on both sides of the first electrode 41, and the region S2 in which the gradient of the electric field intensity distribution is reversed is generated. . Part of the dielectrophoretic force generated in this region S2 acts in the direction of the second electrode 42 as shown in FIG. Therefore, a phenomenon occurs in which the particles 7 move to the second electrode 42 on both sides of the first electrode 41, and a portion where the colored light scattering insulating layer 43 on the back surface is exposed appears in this region. As a result, white stripes appear along the both sides of the first electrode 41 in black, resulting in a decrease in black contrast.
また、フローティング状態にすることで微粒子の集積・保持をするのではなく、グラウンドと１０Ｖの中間電位である５Ｖの電圧を印加することで微粒子の集積・保持を実行した場合を比較例２とし、そのシミュレーション結果を図１５〜図１８に示す。
図１５及び図１６は、比較例２における白表示時のシミュレーション結果を示す図である。図１５（ａ）は白表示時の電圧印加条件を示し、図１５（ｂ）は白表示時の電位分布を示している。図１６（ａ）は白表示時の電界強度分布と、その等高線及び誘電泳動力の方向を示し、図１６（ｂ）は図１５（ａ）に示した底面近傍Ａ−Ａの電位分布と電界強度分布を示している。
また、図１７及び図１８は、比較例２における黒色表示時のシミュレーション結果を示す図である。図１７（ａ）は黒表示時の電圧印加条件を示し、図１７（ｂ）は黒表示時の電位分布を示している。図１８（ａ）は黒表示時の電界強度分布と、その等高線及び誘電泳動力の方向を示し、図１８（ｂ）は図１７（ａ）に示した底面近傍Ａ−Ａの電位分布と電界強度分布を示している。
Further, instead of collecting and holding fine particles by putting them in a floating state, the case where fine particles are collected and held by applying a voltage of 5 V, which is an intermediate potential between ground and 10 V, is referred to as Comparative Example 2. The simulation results are shown in FIGS.
15 and 16 are diagrams showing simulation results during white display in Comparative Example 2. FIG. FIG. 15A shows voltage application conditions during white display, and FIG. 15B shows a potential distribution during white display. FIG. 16A shows the electric field intensity distribution during white display, the contour lines and the direction of the dielectrophoretic force, and FIG. 16B shows the electric potential distribution and electric field in the vicinity of the bottom surface AA shown in FIG. The intensity distribution is shown.
FIGS. 17 and 18 are diagrams showing simulation results when displaying black in Comparative Example 2. FIG. FIG. 17A shows the voltage application conditions during black display, and FIG. 17B shows the potential distribution during black display. 18A shows the electric field intensity distribution during black display, the contour lines thereof, and the direction of the dielectrophoretic force. FIG. 18B shows the electric potential distribution and electric field in the vicinity of the bottom surface AA shown in FIG. The intensity distribution is shown.
白表示時においては、図１６（ｂ）に示すように、第二の電極４２と第一の電極４１との間に低電界となる領域Ｓ３がはっきりと形成される。この領域Ｓ３において発生する誘電泳動力は図１６（ａ）に示すようにこの低電界領域に向かって作用する。この場合においても、第二の電極４２と第一の電極４１との間に粒子７が滞留する現象が発生し、背面の着色光散乱絶縁層４３を完全には露出させることができなくなり、コントラストの低下を招いている。 At the time of white display, as shown in FIG. 16B, a region S3 where a low electric field is formed is clearly formed between the second electrode 42 and the first electrode 41. The dielectrophoretic force generated in this region S3 acts toward this low electric field region as shown in FIG. Even in this case, the phenomenon that the particles 7 stay between the second electrode 42 and the first electrode 41 occurs, and the colored light-scattering insulating layer 43 on the back surface cannot be completely exposed. Has led to a decline.
他方、黒表示時においては、図１８（ｂ）に示すように、第二の電極４２と第一の電極４１との間に低電界領域が形成される。この領域において発生する誘電泳動力は図１８（ａ）に示すようにこの低電界領域に向かって作用する。この場合においても、第二の電極４２と第一の電極４１との間に粒子７が滞留し易くなり、第一の電極４１では背面の着色光散乱絶縁層４３が露出し易くなり、黒色のコントラストの低下を招くことになる。 On the other hand, during black display, a low electric field region is formed between the second electrode 42 and the first electrode 41 as shown in FIG. The dielectrophoretic force generated in this region acts toward this low electric field region as shown in FIG. Even in this case, the particles 7 are likely to stay between the second electrode 42 and the first electrode 41, and the colored light scattering insulating layer 43 on the back surface is easily exposed on the first electrode 41, and the black This leads to a decrease in contrast.
これら比較例とは異なり、本実施形態のようにフローティング状態とした場合には、図８（ａ）、図１０（ａ）の電界曲線に示すようにフローティング状態の電極の直上近傍は電界強度が非常に小さく、その勾配も小さくほぼ平坦となっている。そのため電圧を印加し続けると微粒子はフローティング状態の電極に向かって集積し、そこに滞留することになる。
図１９は、白表示の際に、比較例１のようにして微粒子の集積・保持を行った場合の粒子の集積状態を実験により示した説明図であり、図２０は、本実施形態のようにフローティング状態として微粒子の集積・保持を行った場合の粒子の集積状態を実験により示した説明図である。図１９の場合は粒子７が第二の電極４２の上まで拡がりきれず、第二の電極４２と第一の電極４１との間に滞留しているが、図２０の場合は粒子７が第二の電極４２の上まで拡がっていることが分かる。
Unlike these comparative examples, when the floating state is made as in this embodiment, the electric field strength is in the vicinity of the electrode immediately above the floating state as shown in the electric field curves of FIGS. 8 (a) and 10 (a). It is very small and its gradient is small and almost flat. Therefore, when voltage is continuously applied, the fine particles accumulate toward the floating electrode and stay there.
FIG. 19 is an explanatory view showing the accumulation state of the particles when the fine particles are accumulated and held as in Comparative Example 1 in white display, and FIG. 20 is as in the present embodiment. It is explanatory drawing which showed experimentally the accumulation | aggregation state of the particle | grains at the time of collecting and holding | maintaining microparticles | fine-particles in a floating state. In the case of FIG. 19, the particles 7 cannot spread over the second electrode 42 and stay between the second electrode 42 and the first electrode 41, but in the case of FIG. It can be seen that it extends over the second electrode 42.
また、図２１は、黒表示の際に、比較例１のようにして微粒子の集積・保持を行った場合の粒子の集積状態を実験により示した説明図であり、図２２は、本実施形態のようにフローティング状態として微粒子の集積・保持を行った場合の粒子の集積状態を実験により示した説明図である。図２１の場合では、第一の電極４１上に粒子７が載っていない領域が発生しているが、図２２の場合では第一の電極４１上に粒子７が満遍なく載っていることがわかる。
以上より、微粒子を集積・保持する側の電極はグラウンドや中間電位などの固定電位に接続するよりもフローティング状態に制御する方がコントラストの高い表示が得られる。
FIG. 21 is an explanatory view showing the accumulation state of the particles when the particles are accumulated and held as in Comparative Example 1 during black display, and FIG. 22 shows the present embodiment. It is explanatory drawing which showed the accumulation state of the particle | grains when carrying out accumulation | storage and holding | maintenance of microparticles | fine-particles in a floating state like this. In the case of FIG. 21, a region where the particles 7 are not placed on the first electrode 41 is generated, but in the case of FIG. 22, it can be seen that the particles 7 are uniformly placed on the first electrode 41.
From the above, a display with higher contrast can be obtained by controlling the electrode on the side where particles are accumulated and held to a floating state rather than connecting to a fixed potential such as ground or an intermediate potential.
このように、本実施形態によれば、電圧が印加されていない第一の電極４１又は第二の電極４２を電気的なフローティング状態としているので、微粒子を電極４１，４２上に安定して集積・保持することが可能となる。これにより表示性能を高めることができる。 Thus, according to this embodiment, since the first electrode 41 or the second electrode 42 to which no voltage is applied is in an electrically floating state, the fine particles are stably integrated on the electrodes 41 and 42.・ It can be held. Thereby, display performance can be improved.
また、媒体８の誘電率が隔壁５の誘電率よりも大きいために、隣接画素間での電界クロストークを防止することができ、隣接画素の粒子７の泳動挙動への干渉を抑え、表示性能を高めることができる。
具体的に、隣接する画素において黒表示、白表示に応じた駆動電圧を印加したときのシミュレーションを行う。解析条件と解析領域を図２３に示すように、隣接する画素のうち、一方の画素を黒表示、他方の画素を白表示としている。
図２４はシミュレーション結果を示しており、黒表示、白表示に応じた電圧印加条件において最大振幅の１０Ｖが印加されたときの解析領域内での電界強度分布と電界ベクトルを示している。隔壁５より左側の解析領域である駆動電圧の印加された第二の電極４２に大きな電界ベクトルが発生しており、隔壁５よりも右側の解析領域である電気的にフローティング状態の第二の電極４２にはほとんど電界ベクトルの発生は見られない。このように、左側の画素の第二の電極４２に印加された電圧による電界は右側の画素内には入り込んでいないことが分かる。
これは、複数の誘電体層の両端にかかる電圧の各誘電体層での分圧比は誘電率の逆数に比例するために、隣接画素間の隔壁５によって隔てられる電極間の電圧は、誘電率の小さな隔壁５内部に大きく分圧され、誘電率の大きな分散媒内では非常に小さな分圧比となるからである。これにより、隣接画素間での電界クロストークを防止することができる。
Further, since the dielectric constant of the medium 8 is larger than the dielectric constant of the partition wall 5, it is possible to prevent electric field crosstalk between adjacent pixels, suppress interference with the migration behavior of the particles 7 of the adjacent pixels, and display performance. Can be increased.
Specifically, simulation is performed when drive voltages corresponding to black display and white display are applied to adjacent pixels. As shown in FIG. 23, the analysis conditions and the analysis region are such that one of the adjacent pixels is displayed in black and the other pixel is displayed in white.
FIG. 24 shows a simulation result, which shows an electric field intensity distribution and an electric field vector in the analysis region when a maximum amplitude of 10 V is applied under the voltage application conditions corresponding to black display and white display. A large electric field vector is generated in the second electrode 42 to which the drive voltage is applied, which is the analysis region on the left side of the partition wall 5, and the second electrode in the electrically floating state, which is the analysis region on the right side of the partition wall 5. No electric field vector is generated in 42. Thus, it can be seen that the electric field generated by the voltage applied to the second electrode 42 of the left pixel does not enter the right pixel.
This is because the voltage ratio between the voltages applied to both ends of the plurality of dielectric layers is proportional to the reciprocal of the dielectric constant. This is because a large pressure is divided inside the small partition wall 5 and a very small partial pressure ratio is obtained in the dispersion medium having a large dielectric constant. Thereby, electric field crosstalk between adjacent pixels can be prevented.
また、黒表示の場合は全ての粒子７が第一の電極４１上に集積すると、第二の電極４２と第一の電極４１の間から白色に着色された着色光散乱絶縁層４３が露出し、黒表示時の輝度が低くなってしまうおそれがある。このため、電圧制御部９は、第二の電極４２に対しては間欠的に電圧を印加することが好ましい。図２５は、電圧印加時による駆動波形の一例を示しており、（ａ）は白表示時の波形例、（ｂ）は黒表示時の波形例を示している。
白表示の場合は図２５（ａ）に示すように粒子７が移動するのに必要な時間分、継続して電圧を第一の電極４１に印加し、粒子７をフローティング状態の第二の電極４２上に集積させる。
一方、黒表示の場合は電圧を掛け続け過ぎるとフローティング状態の第一の電極４１上に粒子が集積してしまう。そこで、図２５（ｂ）に示すように長めの電圧を第二の電極４２に印加して画素両端に集積している粒子７に画素中央に向けての移動の起動をかけ、その後短い幅で電圧を間欠的に印加し第一の電極４１上や、第二の電極４２との間の領域にも粒子を分布させる。これにより、着色光散乱絶縁層４３全体を覆い隠すことができ、黒表示時の輝度を低くすることができ、結果としてコントラストを高めることができる。なお、図２５に示す印加時間幅は一例であり、この値に限定するものではない。
In the case of black display, when all the particles 7 are accumulated on the first electrode 41, the colored light-scattering insulating layer 43 colored white is exposed from between the second electrode 42 and the first electrode 41. , There is a risk that the luminance during black display is lowered. For this reason, it is preferable that the voltage controller 9 intermittently applies a voltage to the second electrode 42. FIG. 25 shows an example of a drive waveform when a voltage is applied. (A) shows a waveform example during white display, and (b) shows a waveform example during black display.
In the case of white display, as shown in FIG. 25A, a voltage is continuously applied to the first electrode 41 for the time necessary for the particle 7 to move, and the particle 7 is floated to the second electrode. 42 is accumulated.
On the other hand, in the case of black display, if the voltage is continuously applied excessively, particles accumulate on the first electrode 41 in the floating state. Therefore, as shown in FIG. 25B, a long voltage is applied to the second electrode 42 to activate the movement of the particles 7 accumulated at both ends of the pixel toward the center of the pixel, and then with a short width. By intermittently applying a voltage, particles are distributed on the first electrode 41 and also in the region between the second electrode 42. As a result, the entire colored light scattering insulating layer 43 can be obscured, the luminance during black display can be lowered, and as a result, the contrast can be increased. In addition, the application time width shown in FIG. 25 is an example, and is not limited to this value.
また、画素電極部４と対向電極３１との間隔ｈ４は、第一の電極４１と第二の電極４２との間隙ｈ３の７５％〜１００％の範囲内に収まるように設定されていることが好ましい。例えば、第一の電極４１と第二の電極４２との間隙ｈ３を４０μｍ、６０μｍ、９０μｍとし、間隙ｈ３毎に、画素電極部４と対向電極３１との間隔ｈ４を変位させた場合の表示切替時間を求める。まず、上述した式（１）と、式（４）の粘性抵抗力に基づいて誘電泳動力と媒体８との粘性抵抗力が平衡するとして、粒子７の泳動速度Ｖを求め、この泳動速度Ｖと、間隙ｈ３とから表示切替時間を求める。 Further, the interval h4 between the pixel electrode portion 4 and the counter electrode 31 is set to be within a range of 75% to 100% of the gap h3 between the first electrode 41 and the second electrode 42. preferable. For example, when the gap h3 between the first electrode 41 and the second electrode 42 is set to 40 μm, 60 μm, and 90 μm, and the gap h4 between the pixel electrode portion 4 and the counter electrode 31 is displaced for each gap h3, display switching is performed. Ask for time. First, assuming that the dielectrophoretic force and the viscous resistance force of the medium 8 are balanced on the basis of the viscous resistance force of the above-described equations (1) and (4), the migration velocity V of the particles 7 is obtained. And the display switching time is obtained from the gap h3.
ここで、他の条件は、上記したものと同様に、第一の電極４１の幅ｈ１は５０μｍ、第二の電極４２の幅ｈ２は１０μｍ、隔壁５の幅ｈ５は１５μｍとした。このため、隔壁５の間の距離は、間隙ｈ３が４０μｍの場合は１５０μｍ、間隙ｈ３が６０μｍの場合は１９０μｍ、間隙ｈ３が９０μｍの場合は２５０μｍとなる。
その結果を図２６に示す。図２６は、第一の電極４１と第二の電極４２との間隙ｈ３を４０μｍ、６０μｍ、９０μｍとし、画素電極部４と対向電極３１との間隔ｈ４と表示切替時間との関係を各間隙ｈ３毎に示すグラフである。図２６中、間隙ｈ３の７５％〜１００％の範囲内に収まる間隔ｈ４の範囲をＲ１、Ｒ２、Ｒ３で示している。範囲Ｒ１は間隙ｈ３が４０μｍの場合に対応し、範囲Ｒ２は間隙ｈ３が６０μｍの場合に対応し、範囲Ｒ３は間隙ｈ３が９０μｍの場合に対応している。いずれの場合においても、範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に収まる部分で、表示切替時間が小さくなっていることが分かる。
Here, the other conditions were the same as described above, in which the width h1 of the first electrode 41 was 50 μm, the width h2 of the second electrode 42 was 10 μm, and the width h5 of the partition wall 5 was 15 μm. Therefore, the distance between the partition walls 5 is 150 μm when the gap h3 is 40 μm, 190 μm when the gap h3 is 60 μm, and 250 μm when the gap h3 is 90 μm.
The result is shown in FIG. In FIG. 26, the gap h3 between the first electrode 41 and the second electrode 42 is 40 μm, 60 μm, and 90 μm, and the relationship between the distance h4 between the pixel electrode portion 4 and the counter electrode 31 and the display switching time is shown for each gap h3. It is a graph shown for every. In FIG. 26, ranges of the interval h4 that fall within the range of 75% to 100% of the gap h3 are indicated by R1, R2, and R3. The range R1 corresponds to the case where the gap h3 is 40 μm, the range R2 corresponds to the case where the gap h3 is 60 μm, and the range R3 corresponds to the case where the gap h3 is 90 μm. In any case, it can be seen that the display switching time is reduced in the portions falling within the ranges R1, R2, and R3.
本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、白−黒表示の場合を例示して説明したがその他の２色表示であっても適用可能である。また、複数の画素で異なる色を表現するようにすれば、カラー表示とすることも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment and can be modified as appropriate.
For example, in the above-described embodiment, the case of white-black display has been described as an example, but other two-color displays are also applicable. In addition, if different colors are expressed by a plurality of pixels, color display can be achieved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲には特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
Although several embodiments of the present invention have been described, the technical scope of the present invention includes the invention described in the claims and equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
〔付記〕
［請求項１］
間隔を有して互いに対向配置された第一の基板及び第二の基板と、
前記第二の基板における前記第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に介在する隔壁と、
前記第一の基板における前記第二の基板に対向して前記隔壁に囲まれた面に配列された第一の電極と第二の電極とを含む画素電極部と、
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた領域に介在する誘電体からなる粒子と、
前記第一の電極又は前記第二の電極に電圧を印加することにより、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電界を発生させ、前記第一の電極と前記第二の電極との間で前記粒子を移動させる電圧制御部と、
を備えることを特徴とする誘電泳動表示装置。
［請求項２］
前記画素電極部の前記第一の電極は前記隔壁に囲まれた前記面の中央部に設置され、前記画素電極部の前記第二の電極は間隙を開けて前記第一の電極を挟むように前記隔壁に囲まれた前記面の両側部に設置され、
前記電圧制御部は前記電圧が前記第一の電極に印加されるときに前記粒子を前記第二の電極側に移動させ、前記電圧が前記第二の電極に印加されるときに前記粒子を前記第一の電極側に移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電泳動表示装置。
［請求項３］
前記対向電極はグラウンドに接地され、
前記電圧制御部は前記電圧が印加されていない前記第一の電極又は前記第二の電極を電気的なフローティング状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電泳動表示装置。
［請求項４］
前記第一の基板に設けられた着色散乱絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の誘電泳動表示装置。
［請求項５］
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた前記領域に充填された媒体をさらに備え、前記媒体の誘電率は前記隔壁の誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
［請求項６］
前記電圧制御部は前記第二の電極に対して間欠的に前記電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
［請求項７］
前記第一の基板と前記第二の基板との前記間隔は前記第一の電極と前記第二の電極との前記間隙の７５％〜１００％の範囲内に収まるように設定されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
［請求項８］
前記電圧は、周波数が０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲に収まる交流電圧であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
［請求項９］
間隔を有して互いに対向配置された第一の基板及び第二の基板と、
前記第二の基板における前記第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に介在する隔壁と、
前記第一の基板における前記第二の基板に対向して前記隔壁に囲まれた面に配列された第一の電極と第二の電極とを含む画素電極部と、
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた領域に介在する誘電体からなる粒子と、
前記第一の電極又は前記第二の電極に周波数が０．１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の範囲に収まる交流電圧を印加することにより、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電界を発生させ、前記第一の電極と前記第二の電極との間で前記粒子を移動させる電圧制御部と、
を備えることを特徴とする誘電泳動表示装置。
［請求項１０］
前記画素電極部の前記第一の電極は前記隔壁に囲まれた前記面の中央部に設置され、前記画素電極部の前記第二の電極は間隙を開けて前記第一の電極を挟むように前記隔壁に囲まれた前記面の両側部に設置され、
前記電圧制御部は前記交流電圧が前記第一の電極に印加されるときに前記粒子を前記第二の電極側に移動させ、前記交流電圧が前記第二の電極に印加されるときに前記粒子を前記第一の電極側に移動させる、
ことを特徴とする請求項９に記載の誘電泳動表示装置。
［請求項１１］
前記対向電極はグラウンドに接地され、
前記電圧制御部は前記交流電圧が印加されていない前記第一の電極又は前記第二の電極を電気的なフローティング状態とすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の誘電泳動表示装置。
［請求項１２］
前記第一の基板に設けられた着色散乱絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の誘電泳動表示装置。
［請求項１３］
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた前記領域に充填された媒体をさらに備え、前記媒体の誘電率は前記隔壁の誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
［請求項１４］
前記電圧制御部は前記第二の電極に対して間欠的に前記交流電圧を印加することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
［請求項１５］
前記第一の基板と前記第二の基板との前記間隔は前記第一の電極と前記第二の電極との前記間隙の７５％〜１００％の範囲内に収まるように設定されていることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の誘電泳動表示装置。
[Appendix]
[Claim 1]
A first substrate and a second substrate disposed to face each other with an interval;
A counter electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate;
A partition wall interposed between the first substrate and the second substrate;
A pixel electrode portion including a first electrode and a second electrode arranged on a surface surrounded by the partition wall facing the second substrate in the first substrate;
Particles made of a dielectric material interposed in a region surrounded by the partition wall, the first substrate, and the second substrate;
An electric field is generated between the first electrode and the second electrode by applying a voltage to the first electrode or the second electrode, and the first electrode and the second electrode A voltage control unit for moving the particles between
A dielectrophoretic display device comprising:
[Claim 2]
The first electrode of the pixel electrode unit is disposed at a central portion of the surface surrounded by the partition wall, and the second electrode of the pixel electrode unit is interposed with a gap therebetween. Installed on both sides of the surface surrounded by the partition;
The voltage controller moves the particles toward the second electrode when the voltage is applied to the first electrode, and moves the particles when the voltage is applied to the second electrode. Move to the first electrode side,
The dielectrophoretic display device according to claim 1.
[Claim 3]
The counter electrode is grounded;
The dielectrophoretic display device according to claim 1, wherein the voltage control unit places the first electrode or the second electrode to which the voltage is not applied in an electrically floating state.
[Claim 4]
The dielectrophoretic display device according to claim 1, further comprising a colored scattering insulating layer provided on the first substrate.
[Claim 5]
The medium further comprising a medium filled in the region surrounded by the partition, the first substrate, and the second substrate, wherein a dielectric constant of the medium is larger than a dielectric constant of the partition. Item 5. The dielectrophoretic display device according to any one of Items 1 to 4.
[Claim 6]
6. The dielectrophoretic display device according to claim 1, wherein the voltage control unit intermittently applies the voltage to the second electrode.
[Claim 7]
The distance between the first substrate and the second substrate is set to fall within a range of 75% to 100% of the gap between the first electrode and the second electrode. The dielectrophoretic display device according to claim 2, wherein the device is a dielectrophoretic display device.
[Claim 8]
The dielectrophoretic display device according to claim 1, wherein the voltage is an alternating voltage whose frequency falls within a range of 0.1 MHz to 100 MHz.
[Claim 9]
A first substrate and a second substrate disposed to face each other with an interval;
A counter electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate;
A partition wall interposed between the first substrate and the second substrate;
A pixel electrode portion including a first electrode and a second electrode arranged on a surface surrounded by the partition wall facing the second substrate in the first substrate;
Particles made of a dielectric material interposed in a region surrounded by the partition wall, the first substrate, and the second substrate;
An electric field is generated between the first electrode and the second electrode by applying an AC voltage having a frequency within a range of 0.1 MHz to 100 MHz to the first electrode or the second electrode. A voltage control unit that moves the particles between the first electrode and the second electrode;
A dielectrophoretic display device comprising:
[Claim 10]
The first electrode of the pixel electrode unit is disposed at a central portion of the surface surrounded by the partition wall, and the second electrode of the pixel electrode unit is interposed with a gap therebetween. Installed on both sides of the surface surrounded by the partition;
The voltage control unit moves the particles to the second electrode side when the AC voltage is applied to the first electrode, and the particles when the AC voltage is applied to the second electrode. To the first electrode side,
The dielectrophoretic display device according to claim 9.
[Claim 11]
The counter electrode is grounded;
11. The dielectrophoretic display device according to claim 9, wherein the voltage control unit places the first electrode or the second electrode to which the AC voltage is not applied in an electrically floating state.
[Claim 12]
The dielectrophoretic display device according to claim 9, further comprising a colored scattering insulating layer provided on the first substrate.
[Claim 13]
The medium further comprising a medium filled in the region surrounded by the partition, the first substrate, and the second substrate, wherein a dielectric constant of the medium is larger than a dielectric constant of the partition. Item 13. The dielectrophoretic display device according to any one of Items 9 to 12.
[Claim 14]
The dielectrophoretic display device according to claim 9, wherein the voltage control unit intermittently applies the AC voltage to the second electrode.
[Claim 15]
The distance between the first substrate and the second substrate is set to fall within a range of 75% to 100% of the gap between the first electrode and the second electrode. The dielectrophoretic display device according to claim 10, wherein the device is a dielectrophoretic display device.
１ 電気泳動表示装置
２ 基板（第一の基板）
３ 透明基板（第二の基板）
４ 画素電極部
５ 隔壁
６ 領域
７ 粒子
８ 媒体
９ 電圧制御部
３１ 対向電極
４１ 第一の電極
４２ 第二の電極
４３ 着色光散乱絶縁層
９１ 交流電源
９２ スイッチング部
９３ 中央用スイッチング素子
９４ 側部用スイッチング素子
Ｓ 画素
1 Electrophoretic display device 2 Substrate (first substrate)
3 Transparent substrate (second substrate)
4 Pixel electrode portion 5 Partition 6 Region 7 Particle 8 Medium 9 Voltage control portion 31 Counter electrode 41 First electrode 42 Second electrode 43 Colored light scattering insulating layer 91 AC power source 92 Switching portion 93 Central switching element 94 For side portion Switching element S pixel
Claims (15)
前記第二の基板における前記第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に介在する隔壁と、
前記第一の基板における前記第二の基板に対向して前記隔壁に囲まれた面に配列された第一の電極と第二の電極とを含む画素電極部と、
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた領域に介在する誘電体からなる粒子と、
前記第一の電極又は前記第二の電極に電圧を印加することにより、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電界を発生させ、前記第一の電極と前記第二の電極との間で前記粒子を移動させる電圧制御部と、
を備えることを特徴とする誘電泳動表示装置。 A first substrate and a second substrate disposed to face each other with an interval;
A counter electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate;
A partition wall interposed between the first substrate and the second substrate;
A pixel electrode portion including a first electrode and a second electrode arranged on a surface surrounded by the partition wall facing the second substrate in the first substrate;
Particles made of a dielectric material interposed in a region surrounded by the partition wall, the first substrate, and the second substrate;
An electric field is generated between the first electrode and the second electrode by applying a voltage to the first electrode or the second electrode, and the first electrode and the second electrode A voltage control unit for moving the particles between
A dielectrophoretic display device comprising:
前記電圧制御部は前記電圧が前記第一の電極に印加されるときに前記粒子を前記第二の電極側に移動させ、前記電圧が前記第二の電極に印加されるときに前記粒子を前記第一の電極側に移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電泳動表示装置。 The first electrode of the pixel electrode unit is disposed at a central portion of the surface surrounded by the partition wall, and the second electrode of the pixel electrode unit is interposed with a gap therebetween. Installed on both sides of the surface surrounded by the partition;
The voltage controller moves the particles toward the second electrode when the voltage is applied to the first electrode, and moves the particles when the voltage is applied to the second electrode. Move to the first electrode side,
The dielectrophoretic display device according to claim 1.
前記電圧制御部は前記電圧が印加されていない前記第一の電極又は前記第二の電極を電気的なフローティング状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電泳動表示装置。 The counter electrode is grounded;
The dielectrophoretic display device according to claim 1, wherein the voltage control unit places the first electrode or the second electrode to which the voltage is not applied in an electrically floating state.
前記第二の基板における前記第一の基板に対向する面に設けられた対向電極と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に介在する隔壁と、
前記第一の基板における前記第二の基板に対向して前記隔壁に囲まれた面に配列された第一の電極と第二の電極とを含む画素電極部と、
前記隔壁と前記第一の基板と前記第二の基板とに囲まれた領域に介在する誘電体からなる粒子と、
前記第一の電極又は前記第二の電極に周波数が０．１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の範囲に収まる交流電圧を印加することにより、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電界を発生させ、前記第一の電極と前記第二の電極との間で前記粒子を移動させる電圧制御部と、
を備えることを特徴とする誘電泳動表示装置。 A first substrate and a second substrate disposed to face each other with an interval;
A counter electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate;
A partition wall interposed between the first substrate and the second substrate;
A pixel electrode portion including a first electrode and a second electrode arranged on a surface surrounded by the partition wall facing the second substrate in the first substrate;
Particles made of a dielectric material interposed in a region surrounded by the partition wall, the first substrate, and the second substrate;
An electric field is generated between the first electrode and the second electrode by applying an AC voltage having a frequency within a range of 0.1 MHz to 100 MHz to the first electrode or the second electrode. A voltage control unit that moves the particles between the first electrode and the second electrode;
A dielectrophoretic display device comprising:
前記電圧制御部は前記交流電圧が前記第一の電極に印加されるときに前記粒子を前記第二の電極側に移動させ、前記交流電圧が前記第二の電極に印加されるときに前記粒子を前記第一の電極側に移動させる、
ことを特徴とする請求項９に記載の誘電泳動表示装置。 The first electrode of the pixel electrode unit is disposed at a central portion of the surface surrounded by the partition wall, and the second electrode of the pixel electrode unit is interposed with a gap therebetween. Installed on both sides of the surface surrounded by the partition;
The voltage control unit moves the particles to the second electrode side when the AC voltage is applied to the first electrode, and the particles when the AC voltage is applied to the second electrode. To the first electrode side,
The dielectrophoretic display device according to claim 9.
前記電圧制御部は前記交流電圧が印加されていない前記第一の電極又は前記第二の電極を電気的なフローティング状態とすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の誘電泳動表示装置。 The counter electrode is grounded;
11. The dielectrophoretic display device according to claim 9, wherein the voltage control unit places the first electrode or the second electrode to which the AC voltage is not applied in an electrically floating state.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2025208264A1 (en) * | 2024-04-01 | 2025-10-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display panel and driving method for display panel |
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2011
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025208264A1 (en) * | 2024-04-01 | 2025-10-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display panel and driving method for display panel |
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