電気泳動表示パネルおよび電気泳動表示装置
【課題】絶縁層を備えていても、表示特性に優れた電気泳動表示パネルを提供すること。
【解決手段】電気泳動表示パネル（１）は、スペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された１つまたは複数の画素電極（１８）と、一対の基板のうち他方の基板の基板面に画素電極（１８）に対向して形成された１つまたは複数の共通電極（１２）と、一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体（１５）と、画素電極（１８）と液状体（１５）との間に配置された絶縁層（４）とを備え、絶縁層（４）の体積固有抵抗は、液状体（１５）の体積固有抵抗の１／１００以上１／１０以下であり、絶縁層（４）の比誘電率は、液状体（１５）の比誘電率と同一またはこの近傍値以下である。
【解決手段】電気泳動表示パネル（１）は、スペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された１つまたは複数の画素電極（１８）と、一対の基板のうち他方の基板の基板面に画素電極（１８）に対向して形成された１つまたは複数の共通電極（１２）と、一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体（１５）と、画素電極（１８）と液状体（１５）との間に配置された絶縁層（４）とを備え、絶縁層（４）の体積固有抵抗は、液状体（１５）の体積固有抵抗の１／１００以上１／１０以下であり、絶縁層（４）の比誘電率は、液状体（１５）の比誘電率と同一またはこの近傍値以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子に電界を作用させて可逆的に視認状態を変化させる電気泳動表示パネルおよび電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達に伴い、表示装置の低消費電力化、薄型化、フレキシブル化などの要求が増している。このような要求に応えた表示装置の１つとして、電気泳動表示装置がある。電気泳動表示装置に備えられる電気泳動表示パネルは、少なくとも一方が透明でスペーサを介して対向配置された２枚の基板と、一方の基板に配置された画素電極と、他方の基板に配置された共通電極と、正電荷または負電荷にそれぞれ帯電するとともに異なる色に着色された荷電粒子が分散媒中に分散され、基板電極間に充填された表示液と、を備える。この電気泳動表示パネルの基板電極間に電界を作用させると、所望の表示を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような電気泳動表示パネルは、一般に、電気泳動表示シートと画素電極とを別々に製作し、接着剤層を介して、電気泳動表示シートと画素電極とを貼り合わせて作製する。電気泳動表示シートと画素電極との間に配置される接着剤層は、電気的には絶縁層として機能する。電気泳動インクを駆動する場合、絶縁層（接着剤層）内で実質的な電圧降下が生じ、電気泳動インクに十分な電圧が印加されないことがあり得る。これに対して、絶縁層（接着剤層）の体積固有抵抗を、電気泳動インクの体積固有抵抗と同程度にまで低下させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３６１２７５８号明細書
【特許文献２】特開２０１１−８１４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の技術では、電気泳動表示パネルの十分な表示特性が得られない問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、絶縁層を備えていても、表示特性に優れた電気泳動表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気泳動表示パネルは、スペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された１つまたは複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された１つまたは複数の共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる複数種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記液状体との間に配置された絶縁層と、を備えた電気泳動表示パネルであって、前記絶縁層の体積固有抵抗は、前記液状体の体積固有抵抗の１／１００以上１／１０以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率と同一またはこの近傍値以下であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電圧印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となるため、優れた黒反射率を得ることができる。
【０００９】
上記電気泳動表示パネルにおいて、前記絶縁層の体積固有抵抗は、５×１０８Ωｃｍ以上５×１０９Ωｃｍ以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、５以下であることが好ましい。
【００１０】
また、上記電気泳動表示パネルにおいて、前記絶縁層は、可塑剤を含む材料で構成されていることが好ましい。
【００１１】
さらに、上記電気泳動表示パネルにおいて、前記絶縁層は、保護層および粘着剤層の積層体であり、前記画素電極側に前記粘着剤層が配置されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記電気泳動表示パネルにおいて、前記一対の基板の間には、前記スペースを規定する構造体が設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明の電気泳動表示装置は、上記電気泳動表示パネルのいずれかを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁層を備えていても優れた表示特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る電気泳動表示パネルの構成を示す断面模式図である。
【図２】上記電気泳動表示パネルの構成を示す断面模式図である。
【図３】上記電気泳動表示パネルの等価回路図である。
【図４】実施例１に係る印加初期時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図５】実施例１に係る電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例１に係る電圧印加後の黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例１に係る白反射率の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例１に係る黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図９】実施例１に係るコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図１０】実施例２に係る印加初期時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図１１】実施例２に係る電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図１２】実施例２に係る電圧印加後の黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図１３】実施例３に係る印加初期時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図１４】実施例３に係る電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図１５】実施例３に係る電圧印加後の黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図１６】第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。
【図１７】上記電気泳動表示装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
【図１８】上記電気泳動表示装置における電気泳動表示パネルの等価回路図である。
【図１９】実施例４に係るＴＦＴ駆動時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図２０】実施例４に係るＴＦＴ駆動後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気泳動表示パネルの構成を示す断面模式図であり、図２は、電気泳動表示シートと画素電極側基板とを貼り合わせる前の状態を示している。
【００１７】
電気泳動表示パネル１は、電気泳動表示シート２と、電気泳動表示シート２の絶縁層側の面に対して貼り合わせられる画素電極側基板３とを備える。
【００１８】
電気泳動表示シート２は、共通電極側基板１１と、共通電極側基板１１の一方の面に形成された共通電極１２と、共通電極側基板１１の共通電極形成面に対して、スペーサ１３を介して対向配置された保護膜１４と、スペーサ１３によって共通電極側基板１１の共通電極形成面と保護膜１４との間に形成された空間に封入された電気泳動表示用液１５とを備える。以下では、電気泳動表示パネル１の共通電極側基板１１側を表示面（観測面）として説明する。共通電極側基板１１は、例えば、ガラスやプラスチックなどで構成される光透過性の基板であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などを用いることができる。共通電極１２は、例えば、光透過性の高い透明な材料で構成され、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物などを用いることができる。なお、電気泳動表示パネル１として可撓性が求められる場合には、共通電極側基板１１としてフィルム状またはシート状の樹脂基板を用いてもよい。
【００１９】
電気泳動表示用液１５は、正に帯電した黒色粒子１５ａおよび負に帯電した白色粒子１５ｂと、これら電気泳動粒子（黒色粒子１５ａおよび白色粒子１５ｂ）を分散させる媒質１５ｃとで構成される。電気泳動表示用液１５の組成例としては、黒色粒子１５ａにカーボンブラック内包アクリルコポリマー微粒子、白色粒子１５ｂに有機チタネート処理二酸化チタン粒子、媒質１５ｃにノルマルパラフィンをベースにした粒子分散剤と電荷制御剤が挙げられる。
【００２０】
保護膜１４と共通電極側基板１１との間には、基板間の間隙を規定値に保つためのスペーサ１３が設けられており、基板の端面には間隙を封止するための図示しない封止材が設けられている。また、保護膜１４には、電気泳動表示シート２と画素電極側基板３とを貼り合わせるための粘着剤層１６が塗布されている。なお、電気泳動表示パネル１として可撓性が求められる場合には、保護膜１４および粘着剤層１６は柔軟性のある材料（例えば、ポリウレタン、アクリルまたはポリフッ化ビニリデン）で構成されていてもよい。
【００２１】
画素電極側基板３は、素子基板１７と、素子基板１７上に形成された画素電極１８とを備える。素子基板１７は、例えば、ガラスやプラスチックからなる基板である。素子基板１７は、特に光透過性の高いものである必要はないが、共通電極側基板１１と共に光透過性の高い材料を用いることもできる。なお、特に電気泳動表示パネル１として可撓性が求められる場合には、素子基板１７としてフィルム状またはシート状の樹脂基板を用いてもよい。画素電極１８は、セグメント駆動あるいはドットマトリクス駆動などに対応した形状および配置に形成されている。これらの駆動回路は、ＶＦＤドライバまたはＰＤＰドライバなどの高耐圧ドライバで構成できる。ただし、ＦＥＴやＴＦＴなどのスイッチング素子を用いて構成することも可能である。
【００２２】
画素電極１８と共通電極１２との間に、相対的に共通電極１２の電位が高くなるように電圧が印加された場合、正に帯電した黒色粒子１５ａはクーロン力によって画素電極１８側に引き寄せられるとともに、負に帯電した白色粒子１５ｂはクーロン力によって共通電極１２側に引き寄せられる。この結果、表示面側（すなわち、共通電極１２側）には白色粒子１５ｂが集まるので、表示部の表示面には白色粒子１５ｂの色（すなわち、白色）が表示される。一方、画素電極１８と共通電極１２との間に、相対的に画素電極１８の電位が高くなるように電圧が印加された場合、負に帯電した白色粒子１５ｂはクーロン力によって画素電極１８側に引き寄せられるとともに、正に帯電した黒色粒子１５ａはクーロン力によって共通電極１２側に引き寄せられる。この結果、表示面側には黒色粒子１５ａが集まるので、表示部の表示面には黒色粒子１５ａの色（すなわち、黒色）が表示される。なお、白色粒子１５ｂ、黒色粒子１５ａに用いる顔料を、例えば、赤色、緑色、青色などの顔料に変えることによって、赤色、緑色、青色などを表示することができる。
【００２３】
電気泳動表示パネル１は、例えば、図２に示すように電気泳動表示シート２と画素電極側基板３をそれぞれ作製した後に、電気泳動表示シート２側の保護膜１４に塗布された粘着剤層１６を介して、電気泳動表示シート２と画素電極側基板３とを貼り合わせることにより作製される。
【００２４】
保護膜１４および粘着剤層１６は、電気的にどちらも絶縁物であるので、これらを１層の絶縁層４として扱うことができる。図３は、絶縁層４を有する電気泳動表示パネル１の等価回路図である。図３中、Ｒ１，Ｃ１は、絶縁層４側の抵抗および静電容量を示し、Ｒ２，Ｃ２は、電気泳動表示用液１５側の抵抗および静電容量を示す。また、ρ１，ε１，ｄ１を、絶縁層４側の体積固有抵抗、比誘電率および厚さとし、ρ２，ε２，ｄ２を、電気泳動表示用液１５側の体積固有抵抗、比誘電率および厚さとする。電気泳動表示パネル１の印加電圧Ｖ、パネル面積Ｓとすると、電気泳動表示用液１５に印加されるインク電圧Ｖ２は次の式（１）で表わされる。Ｖ２の導出式の詳細は、川端昭著、「電子材料・部品と計測」、コロナ社、１９８２年２月１５日に詳述されている。
【数１】
【００２５】
ここで、本発明者は、絶縁層４を規定するパラメータである体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１について、電気泳動表示用液１５との関係で最適値を見出した。すなわち、絶縁層４の体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下である場合、絶縁層４の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２と同一またはこの近傍値であることが好ましい。
【００２６】
電気泳動表示パネル１において、画素電極１８と共通電極１２との間に電圧Ｖが印加された場合、式（１）より電気泳動表示用液１５に印加されるインク電圧Ｖ２の値は、絶縁層４側の抵抗Ｒ１と電気泳動表示用液１５側の抵抗Ｒ２との分圧比で決定される。したがって、電気泳動表示パネル１における消費電力の増加を抑制する観点からは、絶縁層４側の抵抗Ｒ１は０に近いほど望ましい。絶縁層４の体積固有抵抗ρ１の上限値は、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１０以下が望ましい。しかし、絶縁層４の体積固有抵抗ρ１が、あまりに小さくなると、絶縁層４を介して、隣接する画素電極１８間でのクロストークを引き起こし得る。そのため、絶縁層４の体積固有抵抗ρ１の下限値は、クロストークを防止する観点から、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上が望ましい。
【００２７】
また、電気泳動表示パネル１の駆動においては、電圧印加初期時の電圧挙動が重要となる。一般的には、電気泳動表示用液１５と画素電極１８とを仕切る絶縁層４の比誘電率は、大きいほど望ましいと考えられている。しかしながら、絶縁層４の比誘電率が大きすぎると、印加初期時のインク電圧Ｖ２の変化が小さいために、黒反射率の性能が十分でないことに着目し、鋭意検討した結果、絶縁層４の比誘電率ε１を、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２と同一またはこの近傍であると、最も電圧の立ち上がりが急峻となり、黒反射率の性能が改善されることを見出した。なお、黒反射率とは、電気泳動表示パネル１の表示部の表示面側に黒色粒子１５ａを集め、黒色表示した際の反射率のことをいう。黒反射率が低いほど、黒色表示としては優れている。電気泳動表示パネル１において、電圧の立ち上がりが急峻であると、黒反射率が低くなるため、良好な黒色表示を得ることができる。これにより、電気泳動表示パネル１のコントラストが改善される。
【００２８】
（実施例１）
続いて、第１の実施の形態を適用した電気泳動表示パネル１の実施例について説明する。図４は、印加初期時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図５は、電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。図６は、図５における黒反射率の測定結果を示すグラフである。図７は、異なる膜厚における白反射率の測定結果を示すグラフである。図８は、異なる膜厚における黒反射率の測定結果を示すグラフである。図９は、異なる膜厚におけるコントラストの測定結果を示すグラフである。なお、白反射率とは、電気泳動表示パネル１の表示部の表示面側に白色粒子１５ｂを集め、白色表示した際の反射率のことをいう。白反射率が高いほど、白色表示としては優れている。また、白反射率、黒反射率およびコントラストの測定は、スガ試験機製の分光測色計により行った。
【００２９】
本実施例では、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２は５×１０１０［Ωｃｍ］とし、比誘電率ε２は３とした。電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の値には、５０Ｖ印加２５秒後の値を使用し、比誘電率ε２の値は、充電時の電圧曲線より算定した。
【００３０】
絶縁層の体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１の測定には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板上にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の電極を形成し、その上に膜厚２０μｍの絶縁層を形成した測定用サンプルを使用した。このサンプルには、電気泳動表示用液の代わりに溶剤（ドデカン）が封入されている。また、このサンプルの測定電圧は、１０Ｖである。絶縁層の体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１は、このサンプルのインピーダンスを測定し、電気化学インピーダンス法により算定した。なお、インピーダンスの測定は、エヌエフ回路ブロック社製の周波数分析器ＦＲＡ５０８７にインピーダンス測定ユニットを取り付けることにより行った。
【００３１】
表１は、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２および比誘電率ε２ならびにサンプル１〜６における絶縁層の体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１の計算結果を示す。
【表１】
【００３２】
表１に示すように、サンプル１〜４の体積固有抵抗ρ１は、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲内にある。一方、サンプル５（比較例）およびサンプル６（比較例）の体積固有抵抗ρ１は、それぞれ電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の２／３倍、２．６倍であるため、１／１００以上１／１０以下の範囲外にある。
【００３３】
また、サンプル１〜４およびサンプル６（比較例）の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一またはこの近傍値以下（５以下）である。一方、サンプル５（比較例）の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２より大きく、略２．２倍である。
【００３４】
実際に、電気泳動表示用液にかかる電圧は測定できないため、表１に示した値を利用して上記式（１）を計算し、印加初期時のインク電圧Ｖ２を計算した。図４は、横軸が時間［秒］、縦軸がインク電圧［Ｖ２］を示している。印加初期時の５［ｍ秒］において、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一であるサンプル１，４は、電圧の立ち上がりが急峻となる。このような挙動を示すサンプル１，４によれば、良好な黒色表示を得ることが可能となる。また、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２より高いサンプル２，３は、最初から高いインク電圧Ｖ２を得ている。このような挙動を示すサンプル２，３によれば、良好な白色表示を得ることが可能となる。また、サンプル５，６（比較例）は、徐々にインク電圧Ｖ２が下降していく。
【００３５】
図５に示すように、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲内にあるサンプル１〜４は、良好な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られている。一方、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲外にあるサンプル５，６（比較例）は、白反射率、黒反射率およびコントラストのいずれも、満足な結果が得られていない。
【００３６】
図６は、図５におけるサンプル１〜５の黒反射率の結果のみを拡大したものである。サンプル１，２は、体積固有抵抗ρ１が同じであるが、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一であるサンプル１の方が、黒反射率が低く、より良好な黒色表示が得られていることがわかる。しかしながら、黒反射率は２．０以下であれば視認性に問題なく、サンプル１〜４の黒反射率はいずれも良好であるといえる。
【００３７】
図７〜図９に示すように、サンプルにおける絶縁層の膜厚は白反射率、黒反射率およびコントラストの結果の傾向に影響を与えない。各サンプルにおける絶縁層の膜厚は、薄い方がより良好な白反射率、黒反射率およびコントラストを得られる。
【００３８】
以上の結果より、サンプルにおける絶縁層の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一またはこの近傍値であれば、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となり、かつ、十分な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られることがわかる。続いて、サンプルにおける絶縁層の比誘電率ε１の取り得る範囲について、より詳細に検証した。
【００３９】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で用いたサンプル１について、比誘電率ε１に幅をもたせ、比誘電率ε１の取り得る範囲について検証した。表２は、実施例１で用いたサンプル１の比誘電率ε１に幅をもたせたサンプル１Ａ〜１Ｆにおける絶縁層の比誘電率ε１の計算結果を示す。図１０は、電圧印加初期時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図１１は、電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。図１２は、図１１の黒反射率の結果のみを拡大したものである。
【表２】
【００４０】
図１０に示すように、サンプルにおける比誘電率ε１が５以下の範囲内にあるとき、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となる。すなわち、図１１，１２に示すように、絶縁層の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２の近傍値である２．５〜５の範囲内にあれば、黒反射率の性能が特に優れた電気泳動表示パネルを得ることができる。
【００４１】
（実施例３）
本実施例では、実施例１で用いたサンプル４について、比誘電率ε１に幅をもたせ、比誘電率ε１の取り得る範囲について検証した。表３は、実施例１で用いたサンプル４の比誘電率ε１に幅をもたせたサンプル４Ａ〜４Ｆにおける絶縁層の比誘電率ε１の計算結果を示す。図１３は、電圧印加初期時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図１４は、電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。図１５は、図１４の黒反射率の結果のみを拡大したものである。
【表３】
【００４２】
図１３に示すように、サンプルにおける比誘電率ε１が５以下の範囲内にあるとき、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となる。すなわち、図１４，１５に示すように、絶縁層の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２の近傍値である２．５〜５の範囲内にあれば、黒反射率の性能が特に優れた電気泳動表示パネルを得ることができる。
【００４３】
（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。本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置は、上述した第１の実施の形態に係る電気泳動表示パネル１と比べて、マトリクス状に画素配置された表示部（画素）を駆動制御する点が相違しているが、絶縁層の体積固有抵抗及び比誘電率については、第１の実施の形態と同様の条件を満たすものとする。したがって、特に相違点についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を用いて、繰り返しの説明を省略する。
【００４４】
図１６は、本発明の一実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。この電気泳動表示装置５は、マトリクス状に画素配置された表示部５１と、表示部５１に画像信号を供給するデータ線駆動回路５２と、表示部５１に走査信号を供給する走査線駆動回路５３と、表示部５１の各画素に共通電位を与える共通電位供給回路５４と、装置全体の動作を制御するコントローラ５５と、を備えて構成される。このうち、データ線駆動回路５２、走査線駆動回路５３、共通電位供給回路５４およびコントローラ５５は、駆動回路を構成する。
【００４５】
電気泳動表示装置５には、表示画像に対する画像操作の要求がユーザインタフェース部５６を介して入力される。画像操作には、表示部５１上での画像のスクロール、画像の拡大縮小、高速または任意速度で表示ページを切り替えるページめくりが含まれる。ユーザインタフェース部５６は、ユーザによる画像操作内容を画像操作信号に変換してコントローラ５５へ供給する。
【００４６】
表示部５１には、データ線駆動回路５２から列方向（Ｙ方向）に並列に伸びるｎ本のデータ線Ｘ１からＸｎが延在するとともに、これらのデータ線と交差して走査線駆動回路５３から行方向（Ｘ方向）に並列に伸びるｍ本の走査線Ｙ１からＹｍが延在している。表示部５１において、データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）と、走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）とが交差する各交差部に画素５０がそれぞれ形成されている。このように、表示部５１には、ｍ行ｎ列のマトリクス状に複数の画素５０が配置されている。
【００４７】
データ線駆動回路５２は、コントローラ５５から供給されるタイミング信号に基づいて、各データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に画像信号を供給する。画像信号は、高電位ＶＨ（例えば、４０Ｖ）から低電位ＶＬ（例えば、０Ｖ）の間で任意の電位をとる。特に、共通電位供給回路５４から与えられる共通電位を固定して、画像信号の電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、画像信号（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、画像信号の複数の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００４８】
走査線駆動回路５３は、コントローラ５５から供給されるタイミング信号に基づいて、各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に固定パルス幅の走査信号を順次供給する。これにより、駆動対象となる画素５０に対して、走査信号が供給される。走査信号によって階調制御対象となる画素を選択するので、走査信号のことを選択信号と呼ぶこともできる。
【００４９】
表示部５１を構成する各画素５０には、共通電位供給回路５４から共通電位線を介して共通電位Ｖｃｏｍが印加される。共通電位Ｖｃｏｍは一定の電位であってもよいし、例えば書き込む階調に応じて変化してもよい。特に、データ線駆動回路５２から与えられる画像信号の電圧値を固定して、共通電位Ｖｃｏｍの電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、共通電位（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、共通電位の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００５０】
コントローラ５５は、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号を、データ線駆動回路５２、走査線駆動回路５３および共通電位供給回路５４に供給して各回路を制御する。コントローラ５５は、対象画素の階調データをデータ線駆動回路５２または共通電位供給回路５４に供給する。データ線駆動回路５２または共通電位供給回路５４は、階調データに応じて書込みパルスの印加回数および電圧値を決定し、走査線駆動回路５３の画素行選択動作に同期して対象画素に画像信号または共通電位を供給する。
【００５１】
図１７は、画素５０の電気的な構成を示す等価回路図である。表示部５１にマトリクス状に配置された各画素５０は同一構成であるので、画素５０を構成する各部には共通の符号を付して説明する。
【００５２】
画素５０は、画素電極１８と、絶縁層４と、共通電極１２と、電気泳動表示用液１５と、画素スイッチング用トランジスタ５７と、保持容量５８と、を備えている。画素スイッチング用トランジスタ５７は、例えば、Ｎ型トランジスタで構成される。画素スイッチング用トランジスタ５７のゲートは、対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ５７のソースは、対応する列のデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に電気的に接続されている。また、画素スイッチング用トランジスタ５７のドレインは、画素電極１８および保持容量５８に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ５７は、データ線駆動回路５２からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）を介して供給される画像信号を、走査線駆動回路５３から対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を介してパルス的に供給される走査信号に応じたタイミングで、画素電極１８および保持容量５８に出力する。
【００５３】
画素電極１８には、データ線駆動回路５２からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ５７を介して、画像信号が供給される。画素電極１８は、電気泳動表示用液１５を介して共通電極１２と互いに対向して配置されている。共通電極１２は、共通電位Ｖｃｏｍが供給される共通電位線に電気的に接続されている。
【００５４】
保持容量５８は、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなり、一方の電極が画素電極１８および画素スイッチング用トランジスタ５７に電気的に接続され、他方の電極が共通電位線に電気的に接続されている。保持容量５８によって、画像信号を一定期間維持することができる。
【００５５】
図１８は、第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の１つの画素５０の等価回路図である。画素５０における画素スイッチング用トランジスタ５７は、模式的にスイッチＳＷで表わしている。スイッチＳＷがパルス的（例えば、７０μ秒）にオンとなると保持容量Ｃｓが充電され、１スキャンの残りの時間（例えば、１６．６７ｍ秒）は保持容量Ｃｓで電位を維持する。保持容量Ｃｓに蓄えられた電荷は、絶縁層４の抵抗Ｒ１および電気泳動表示用液１５の抵抗Ｒ２で放電され、電圧は徐々に低下する。そして、次のスキャン時に再度スイッチＳＷがパルス的にオンし、保持容量Ｃｓは再度充電される。
【００５６】
（実施例４）
続いて、第２の実施の形態を適用した電気泳動表示装置５の実施例について説明する。図１９は、ＴＦＴ駆動時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図２０は、ＴＦＴ駆動後の白反射率、黒反射率およびコントラストの結果を示すグラフである。また、本実施例において、電気泳動表示用液および絶縁層（サンプル１〜６）は、表１に示したものと同一のものを用いた。
【００５７】
図１９に示すように、ＴＦＴ駆動時において、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一であるサンプル１，４は、電圧の立ち上がりが急峻となる。また、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２より高いサンプル２、３は、最初から高いインク電圧Ｖ２を得ている。また、サンプル５，６（比較例）は、徐々にインク電圧Ｖ２が下降していく。
【００５８】
図２０に示すように、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲内にあるサンプル１〜４は、良好な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られている。一方、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲外にあるサンプル５，６（比較例）は、白反射率、黒反射率およびコントラストのいずれも、満足な結果が得られていない。
【００５９】
以上の結果より、電気泳動表示装置５において、サンプルにおける絶縁層の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一またはこの近傍であれば、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となり、かつ、十分な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られることがわかる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 電気泳動表示パネル
２ 電気泳動表示シート
３ 画素電極側基板
１１ 共通電極側基板
１２ 共通電極
１３ スペーサ
１４ 保護膜
１５ 電気泳動表示用液
１５ａ 黒色粒子
１５ｂ 白色粒子
１５ｃ 媒質
１６ 粘着剤層
１７ 素子基板
１８ 画素電極
４ 絶縁層
５ 電気泳動表示装置
５０ 画素
５１ 表示部
５２ データ線駆動回路
５３ 走査線駆動回路
５４ 共通電位供給回路
５５ コントローラ
５６ ユーザインタフェース部
５７ 画素スイッチング用トランジスタ
５８ 保持容量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子に電界を作用させて可逆的に視認状態を変化させる電気泳動表示パネルおよび電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達に伴い、表示装置の低消費電力化、薄型化、フレキシブル化などの要求が増している。このような要求に応えた表示装置の１つとして、電気泳動表示装置がある。電気泳動表示装置に備えられる電気泳動表示パネルは、少なくとも一方が透明でスペーサを介して対向配置された２枚の基板と、一方の基板に配置された画素電極と、他方の基板に配置された共通電極と、正電荷または負電荷にそれぞれ帯電するとともに異なる色に着色された荷電粒子が分散媒中に分散され、基板電極間に充填された表示液と、を備える。この電気泳動表示パネルの基板電極間に電界を作用させると、所望の表示を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような電気泳動表示パネルは、一般に、電気泳動表示シートと画素電極とを別々に製作し、接着剤層を介して、電気泳動表示シートと画素電極とを貼り合わせて作製する。電気泳動表示シートと画素電極との間に配置される接着剤層は、電気的には絶縁層として機能する。電気泳動インクを駆動する場合、絶縁層（接着剤層）内で実質的な電圧降下が生じ、電気泳動インクに十分な電圧が印加されないことがあり得る。これに対して、絶縁層（接着剤層）の体積固有抵抗を、電気泳動インクの体積固有抵抗と同程度にまで低下させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３６１２７５８号明細書
【特許文献２】特開２０１１−８１４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の技術では、電気泳動表示パネルの十分な表示特性が得られない問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、絶縁層を備えていても、表示特性に優れた電気泳動表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気泳動表示パネルは、スペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された１つまたは複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された１つまたは複数の共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる複数種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記液状体との間に配置された絶縁層と、を備えた電気泳動表示パネルであって、前記絶縁層の体積固有抵抗は、前記液状体の体積固有抵抗の１／１００以上１／１０以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率と同一またはこの近傍値以下であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電圧印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となるため、優れた黒反射率を得ることができる。
【０００９】
上記電気泳動表示パネルにおいて、前記絶縁層の体積固有抵抗は、５×１０８Ωｃｍ以上５×１０９Ωｃｍ以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、５以下であることが好ましい。
【００１０】
また、上記電気泳動表示パネルにおいて、前記絶縁層は、可塑剤を含む材料で構成されていることが好ましい。
【００１１】
さらに、上記電気泳動表示パネルにおいて、前記絶縁層は、保護層および粘着剤層の積層体であり、前記画素電極側に前記粘着剤層が配置されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記電気泳動表示パネルにおいて、前記一対の基板の間には、前記スペースを規定する構造体が設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明の電気泳動表示装置は、上記電気泳動表示パネルのいずれかを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁層を備えていても優れた表示特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る電気泳動表示パネルの構成を示す断面模式図である。
【図２】上記電気泳動表示パネルの構成を示す断面模式図である。
【図３】上記電気泳動表示パネルの等価回路図である。
【図４】実施例１に係る印加初期時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図５】実施例１に係る電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例１に係る電圧印加後の黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例１に係る白反射率の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例１に係る黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図９】実施例１に係るコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図１０】実施例２に係る印加初期時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図１１】実施例２に係る電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図１２】実施例２に係る電圧印加後の黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図１３】実施例３に係る印加初期時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図１４】実施例３に係る電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図１５】実施例３に係る電圧印加後の黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図１６】第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。
【図１７】上記電気泳動表示装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
【図１８】上記電気泳動表示装置における電気泳動表示パネルの等価回路図である。
【図１９】実施例４に係るＴＦＴ駆動時のインク電圧の結果を示すグラフである。
【図２０】実施例４に係るＴＦＴ駆動後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気泳動表示パネルの構成を示す断面模式図であり、図２は、電気泳動表示シートと画素電極側基板とを貼り合わせる前の状態を示している。
【００１７】
電気泳動表示パネル１は、電気泳動表示シート２と、電気泳動表示シート２の絶縁層側の面に対して貼り合わせられる画素電極側基板３とを備える。
【００１８】
電気泳動表示シート２は、共通電極側基板１１と、共通電極側基板１１の一方の面に形成された共通電極１２と、共通電極側基板１１の共通電極形成面に対して、スペーサ１３を介して対向配置された保護膜１４と、スペーサ１３によって共通電極側基板１１の共通電極形成面と保護膜１４との間に形成された空間に封入された電気泳動表示用液１５とを備える。以下では、電気泳動表示パネル１の共通電極側基板１１側を表示面（観測面）として説明する。共通電極側基板１１は、例えば、ガラスやプラスチックなどで構成される光透過性の基板であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などを用いることができる。共通電極１２は、例えば、光透過性の高い透明な材料で構成され、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物などを用いることができる。なお、電気泳動表示パネル１として可撓性が求められる場合には、共通電極側基板１１としてフィルム状またはシート状の樹脂基板を用いてもよい。
【００１９】
電気泳動表示用液１５は、正に帯電した黒色粒子１５ａおよび負に帯電した白色粒子１５ｂと、これら電気泳動粒子（黒色粒子１５ａおよび白色粒子１５ｂ）を分散させる媒質１５ｃとで構成される。電気泳動表示用液１５の組成例としては、黒色粒子１５ａにカーボンブラック内包アクリルコポリマー微粒子、白色粒子１５ｂに有機チタネート処理二酸化チタン粒子、媒質１５ｃにノルマルパラフィンをベースにした粒子分散剤と電荷制御剤が挙げられる。
【００２０】
保護膜１４と共通電極側基板１１との間には、基板間の間隙を規定値に保つためのスペーサ１３が設けられており、基板の端面には間隙を封止するための図示しない封止材が設けられている。また、保護膜１４には、電気泳動表示シート２と画素電極側基板３とを貼り合わせるための粘着剤層１６が塗布されている。なお、電気泳動表示パネル１として可撓性が求められる場合には、保護膜１４および粘着剤層１６は柔軟性のある材料（例えば、ポリウレタン、アクリルまたはポリフッ化ビニリデン）で構成されていてもよい。
【００２１】
画素電極側基板３は、素子基板１７と、素子基板１７上に形成された画素電極１８とを備える。素子基板１７は、例えば、ガラスやプラスチックからなる基板である。素子基板１７は、特に光透過性の高いものである必要はないが、共通電極側基板１１と共に光透過性の高い材料を用いることもできる。なお、特に電気泳動表示パネル１として可撓性が求められる場合には、素子基板１７としてフィルム状またはシート状の樹脂基板を用いてもよい。画素電極１８は、セグメント駆動あるいはドットマトリクス駆動などに対応した形状および配置に形成されている。これらの駆動回路は、ＶＦＤドライバまたはＰＤＰドライバなどの高耐圧ドライバで構成できる。ただし、ＦＥＴやＴＦＴなどのスイッチング素子を用いて構成することも可能である。
【００２２】
画素電極１８と共通電極１２との間に、相対的に共通電極１２の電位が高くなるように電圧が印加された場合、正に帯電した黒色粒子１５ａはクーロン力によって画素電極１８側に引き寄せられるとともに、負に帯電した白色粒子１５ｂはクーロン力によって共通電極１２側に引き寄せられる。この結果、表示面側（すなわち、共通電極１２側）には白色粒子１５ｂが集まるので、表示部の表示面には白色粒子１５ｂの色（すなわち、白色）が表示される。一方、画素電極１８と共通電極１２との間に、相対的に画素電極１８の電位が高くなるように電圧が印加された場合、負に帯電した白色粒子１５ｂはクーロン力によって画素電極１８側に引き寄せられるとともに、正に帯電した黒色粒子１５ａはクーロン力によって共通電極１２側に引き寄せられる。この結果、表示面側には黒色粒子１５ａが集まるので、表示部の表示面には黒色粒子１５ａの色（すなわち、黒色）が表示される。なお、白色粒子１５ｂ、黒色粒子１５ａに用いる顔料を、例えば、赤色、緑色、青色などの顔料に変えることによって、赤色、緑色、青色などを表示することができる。
【００２３】
電気泳動表示パネル１は、例えば、図２に示すように電気泳動表示シート２と画素電極側基板３をそれぞれ作製した後に、電気泳動表示シート２側の保護膜１４に塗布された粘着剤層１６を介して、電気泳動表示シート２と画素電極側基板３とを貼り合わせることにより作製される。
【００２４】
保護膜１４および粘着剤層１６は、電気的にどちらも絶縁物であるので、これらを１層の絶縁層４として扱うことができる。図３は、絶縁層４を有する電気泳動表示パネル１の等価回路図である。図３中、Ｒ１，Ｃ１は、絶縁層４側の抵抗および静電容量を示し、Ｒ２，Ｃ２は、電気泳動表示用液１５側の抵抗および静電容量を示す。また、ρ１，ε１，ｄ１を、絶縁層４側の体積固有抵抗、比誘電率および厚さとし、ρ２，ε２，ｄ２を、電気泳動表示用液１５側の体積固有抵抗、比誘電率および厚さとする。電気泳動表示パネル１の印加電圧Ｖ、パネル面積Ｓとすると、電気泳動表示用液１５に印加されるインク電圧Ｖ２は次の式（１）で表わされる。Ｖ２の導出式の詳細は、川端昭著、「電子材料・部品と計測」、コロナ社、１９８２年２月１５日に詳述されている。
【数１】
【００２５】
ここで、本発明者は、絶縁層４を規定するパラメータである体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１について、電気泳動表示用液１５との関係で最適値を見出した。すなわち、絶縁層４の体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下である場合、絶縁層４の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２と同一またはこの近傍値であることが好ましい。
【００２６】
電気泳動表示パネル１において、画素電極１８と共通電極１２との間に電圧Ｖが印加された場合、式（１）より電気泳動表示用液１５に印加されるインク電圧Ｖ２の値は、絶縁層４側の抵抗Ｒ１と電気泳動表示用液１５側の抵抗Ｒ２との分圧比で決定される。したがって、電気泳動表示パネル１における消費電力の増加を抑制する観点からは、絶縁層４側の抵抗Ｒ１は０に近いほど望ましい。絶縁層４の体積固有抵抗ρ１の上限値は、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１０以下が望ましい。しかし、絶縁層４の体積固有抵抗ρ１が、あまりに小さくなると、絶縁層４を介して、隣接する画素電極１８間でのクロストークを引き起こし得る。そのため、絶縁層４の体積固有抵抗ρ１の下限値は、クロストークを防止する観点から、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上が望ましい。
【００２７】
また、電気泳動表示パネル１の駆動においては、電圧印加初期時の電圧挙動が重要となる。一般的には、電気泳動表示用液１５と画素電極１８とを仕切る絶縁層４の比誘電率は、大きいほど望ましいと考えられている。しかしながら、絶縁層４の比誘電率が大きすぎると、印加初期時のインク電圧Ｖ２の変化が小さいために、黒反射率の性能が十分でないことに着目し、鋭意検討した結果、絶縁層４の比誘電率ε１を、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２と同一またはこの近傍であると、最も電圧の立ち上がりが急峻となり、黒反射率の性能が改善されることを見出した。なお、黒反射率とは、電気泳動表示パネル１の表示部の表示面側に黒色粒子１５ａを集め、黒色表示した際の反射率のことをいう。黒反射率が低いほど、黒色表示としては優れている。電気泳動表示パネル１において、電圧の立ち上がりが急峻であると、黒反射率が低くなるため、良好な黒色表示を得ることができる。これにより、電気泳動表示パネル１のコントラストが改善される。
【００２８】
（実施例１）
続いて、第１の実施の形態を適用した電気泳動表示パネル１の実施例について説明する。図４は、印加初期時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図５は、電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。図６は、図５における黒反射率の測定結果を示すグラフである。図７は、異なる膜厚における白反射率の測定結果を示すグラフである。図８は、異なる膜厚における黒反射率の測定結果を示すグラフである。図９は、異なる膜厚におけるコントラストの測定結果を示すグラフである。なお、白反射率とは、電気泳動表示パネル１の表示部の表示面側に白色粒子１５ｂを集め、白色表示した際の反射率のことをいう。白反射率が高いほど、白色表示としては優れている。また、白反射率、黒反射率およびコントラストの測定は、スガ試験機製の分光測色計により行った。
【００２９】
本実施例では、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２は５×１０１０［Ωｃｍ］とし、比誘電率ε２は３とした。電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の値には、５０Ｖ印加２５秒後の値を使用し、比誘電率ε２の値は、充電時の電圧曲線より算定した。
【００３０】
絶縁層の体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１の測定には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板上にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の電極を形成し、その上に膜厚２０μｍの絶縁層を形成した測定用サンプルを使用した。このサンプルには、電気泳動表示用液の代わりに溶剤（ドデカン）が封入されている。また、このサンプルの測定電圧は、１０Ｖである。絶縁層の体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１は、このサンプルのインピーダンスを測定し、電気化学インピーダンス法により算定した。なお、インピーダンスの測定は、エヌエフ回路ブロック社製の周波数分析器ＦＲＡ５０８７にインピーダンス測定ユニットを取り付けることにより行った。
【００３１】
表１は、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２および比誘電率ε２ならびにサンプル１〜６における絶縁層の体積固有抵抗ρ１および比誘電率ε１の計算結果を示す。
【表１】
【００３２】
表１に示すように、サンプル１〜４の体積固有抵抗ρ１は、電気泳動表示用液１５の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲内にある。一方、サンプル５（比較例）およびサンプル６（比較例）の体積固有抵抗ρ１は、それぞれ電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の２／３倍、２．６倍であるため、１／１００以上１／１０以下の範囲外にある。
【００３３】
また、サンプル１〜４およびサンプル６（比較例）の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一またはこの近傍値以下（５以下）である。一方、サンプル５（比較例）の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２より大きく、略２．２倍である。
【００３４】
実際に、電気泳動表示用液にかかる電圧は測定できないため、表１に示した値を利用して上記式（１）を計算し、印加初期時のインク電圧Ｖ２を計算した。図４は、横軸が時間［秒］、縦軸がインク電圧［Ｖ２］を示している。印加初期時の５［ｍ秒］において、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一であるサンプル１，４は、電圧の立ち上がりが急峻となる。このような挙動を示すサンプル１，４によれば、良好な黒色表示を得ることが可能となる。また、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２より高いサンプル２，３は、最初から高いインク電圧Ｖ２を得ている。このような挙動を示すサンプル２，３によれば、良好な白色表示を得ることが可能となる。また、サンプル５，６（比較例）は、徐々にインク電圧Ｖ２が下降していく。
【００３５】
図５に示すように、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲内にあるサンプル１〜４は、良好な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られている。一方、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲外にあるサンプル５，６（比較例）は、白反射率、黒反射率およびコントラストのいずれも、満足な結果が得られていない。
【００３６】
図６は、図５におけるサンプル１〜５の黒反射率の結果のみを拡大したものである。サンプル１，２は、体積固有抵抗ρ１が同じであるが、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一であるサンプル１の方が、黒反射率が低く、より良好な黒色表示が得られていることがわかる。しかしながら、黒反射率は２．０以下であれば視認性に問題なく、サンプル１〜４の黒反射率はいずれも良好であるといえる。
【００３７】
図７〜図９に示すように、サンプルにおける絶縁層の膜厚は白反射率、黒反射率およびコントラストの結果の傾向に影響を与えない。各サンプルにおける絶縁層の膜厚は、薄い方がより良好な白反射率、黒反射率およびコントラストを得られる。
【００３８】
以上の結果より、サンプルにおける絶縁層の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一またはこの近傍値であれば、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となり、かつ、十分な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られることがわかる。続いて、サンプルにおける絶縁層の比誘電率ε１の取り得る範囲について、より詳細に検証した。
【００３９】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で用いたサンプル１について、比誘電率ε１に幅をもたせ、比誘電率ε１の取り得る範囲について検証した。表２は、実施例１で用いたサンプル１の比誘電率ε１に幅をもたせたサンプル１Ａ〜１Ｆにおける絶縁層の比誘電率ε１の計算結果を示す。図１０は、電圧印加初期時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図１１は、電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。図１２は、図１１の黒反射率の結果のみを拡大したものである。
【表２】
【００４０】
図１０に示すように、サンプルにおける比誘電率ε１が５以下の範囲内にあるとき、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となる。すなわち、図１１，１２に示すように、絶縁層の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２の近傍値である２．５〜５の範囲内にあれば、黒反射率の性能が特に優れた電気泳動表示パネルを得ることができる。
【００４１】
（実施例３）
本実施例では、実施例１で用いたサンプル４について、比誘電率ε１に幅をもたせ、比誘電率ε１の取り得る範囲について検証した。表３は、実施例１で用いたサンプル４の比誘電率ε１に幅をもたせたサンプル４Ａ〜４Ｆにおける絶縁層の比誘電率ε１の計算結果を示す。図１３は、電圧印加初期時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図１４は、電圧印加後の白反射率、黒反射率およびコントラストの測定結果を示すグラフである。図１５は、図１４の黒反射率の結果のみを拡大したものである。
【表３】
【００４２】
図１３に示すように、サンプルにおける比誘電率ε１が５以下の範囲内にあるとき、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となる。すなわち、図１４，１５に示すように、絶縁層の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２の近傍値である２．５〜５の範囲内にあれば、黒反射率の性能が特に優れた電気泳動表示パネルを得ることができる。
【００４３】
（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。本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置は、上述した第１の実施の形態に係る電気泳動表示パネル１と比べて、マトリクス状に画素配置された表示部（画素）を駆動制御する点が相違しているが、絶縁層の体積固有抵抗及び比誘電率については、第１の実施の形態と同様の条件を満たすものとする。したがって、特に相違点についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を用いて、繰り返しの説明を省略する。
【００４４】
図１６は、本発明の一実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。この電気泳動表示装置５は、マトリクス状に画素配置された表示部５１と、表示部５１に画像信号を供給するデータ線駆動回路５２と、表示部５１に走査信号を供給する走査線駆動回路５３と、表示部５１の各画素に共通電位を与える共通電位供給回路５４と、装置全体の動作を制御するコントローラ５５と、を備えて構成される。このうち、データ線駆動回路５２、走査線駆動回路５３、共通電位供給回路５４およびコントローラ５５は、駆動回路を構成する。
【００４５】
電気泳動表示装置５には、表示画像に対する画像操作の要求がユーザインタフェース部５６を介して入力される。画像操作には、表示部５１上での画像のスクロール、画像の拡大縮小、高速または任意速度で表示ページを切り替えるページめくりが含まれる。ユーザインタフェース部５６は、ユーザによる画像操作内容を画像操作信号に変換してコントローラ５５へ供給する。
【００４６】
表示部５１には、データ線駆動回路５２から列方向（Ｙ方向）に並列に伸びるｎ本のデータ線Ｘ１からＸｎが延在するとともに、これらのデータ線と交差して走査線駆動回路５３から行方向（Ｘ方向）に並列に伸びるｍ本の走査線Ｙ１からＹｍが延在している。表示部５１において、データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）と、走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）とが交差する各交差部に画素５０がそれぞれ形成されている。このように、表示部５１には、ｍ行ｎ列のマトリクス状に複数の画素５０が配置されている。
【００４７】
データ線駆動回路５２は、コントローラ５５から供給されるタイミング信号に基づいて、各データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に画像信号を供給する。画像信号は、高電位ＶＨ（例えば、４０Ｖ）から低電位ＶＬ（例えば、０Ｖ）の間で任意の電位をとる。特に、共通電位供給回路５４から与えられる共通電位を固定して、画像信号の電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、画像信号（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、画像信号の複数の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００４８】
走査線駆動回路５３は、コントローラ５５から供給されるタイミング信号に基づいて、各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に固定パルス幅の走査信号を順次供給する。これにより、駆動対象となる画素５０に対して、走査信号が供給される。走査信号によって階調制御対象となる画素を選択するので、走査信号のことを選択信号と呼ぶこともできる。
【００４９】
表示部５１を構成する各画素５０には、共通電位供給回路５４から共通電位線を介して共通電位Ｖｃｏｍが印加される。共通電位Ｖｃｏｍは一定の電位であってもよいし、例えば書き込む階調に応じて変化してもよい。特に、データ線駆動回路５２から与えられる画像信号の電圧値を固定して、共通電位Ｖｃｏｍの電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、共通電位（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、共通電位の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００５０】
コントローラ５５は、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号を、データ線駆動回路５２、走査線駆動回路５３および共通電位供給回路５４に供給して各回路を制御する。コントローラ５５は、対象画素の階調データをデータ線駆動回路５２または共通電位供給回路５４に供給する。データ線駆動回路５２または共通電位供給回路５４は、階調データに応じて書込みパルスの印加回数および電圧値を決定し、走査線駆動回路５３の画素行選択動作に同期して対象画素に画像信号または共通電位を供給する。
【００５１】
図１７は、画素５０の電気的な構成を示す等価回路図である。表示部５１にマトリクス状に配置された各画素５０は同一構成であるので、画素５０を構成する各部には共通の符号を付して説明する。
【００５２】
画素５０は、画素電極１８と、絶縁層４と、共通電極１２と、電気泳動表示用液１５と、画素スイッチング用トランジスタ５７と、保持容量５８と、を備えている。画素スイッチング用トランジスタ５７は、例えば、Ｎ型トランジスタで構成される。画素スイッチング用トランジスタ５７のゲートは、対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ５７のソースは、対応する列のデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に電気的に接続されている。また、画素スイッチング用トランジスタ５７のドレインは、画素電極１８および保持容量５８に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ５７は、データ線駆動回路５２からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）を介して供給される画像信号を、走査線駆動回路５３から対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を介してパルス的に供給される走査信号に応じたタイミングで、画素電極１８および保持容量５８に出力する。
【００５３】
画素電極１８には、データ線駆動回路５２からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ５７を介して、画像信号が供給される。画素電極１８は、電気泳動表示用液１５を介して共通電極１２と互いに対向して配置されている。共通電極１２は、共通電位Ｖｃｏｍが供給される共通電位線に電気的に接続されている。
【００５４】
保持容量５８は、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなり、一方の電極が画素電極１８および画素スイッチング用トランジスタ５７に電気的に接続され、他方の電極が共通電位線に電気的に接続されている。保持容量５８によって、画像信号を一定期間維持することができる。
【００５５】
図１８は、第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の１つの画素５０の等価回路図である。画素５０における画素スイッチング用トランジスタ５７は、模式的にスイッチＳＷで表わしている。スイッチＳＷがパルス的（例えば、７０μ秒）にオンとなると保持容量Ｃｓが充電され、１スキャンの残りの時間（例えば、１６．６７ｍ秒）は保持容量Ｃｓで電位を維持する。保持容量Ｃｓに蓄えられた電荷は、絶縁層４の抵抗Ｒ１および電気泳動表示用液１５の抵抗Ｒ２で放電され、電圧は徐々に低下する。そして、次のスキャン時に再度スイッチＳＷがパルス的にオンし、保持容量Ｃｓは再度充電される。
【００５６】
（実施例４）
続いて、第２の実施の形態を適用した電気泳動表示装置５の実施例について説明する。図１９は、ＴＦＴ駆動時のインク電圧Ｖ２の結果を示すグラフである。図２０は、ＴＦＴ駆動後の白反射率、黒反射率およびコントラストの結果を示すグラフである。また、本実施例において、電気泳動表示用液および絶縁層（サンプル１〜６）は、表１に示したものと同一のものを用いた。
【００５７】
図１９に示すように、ＴＦＴ駆動時において、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一であるサンプル１，４は、電圧の立ち上がりが急峻となる。また、比誘電率ε１が電気泳動表示用液の比誘電率ε２より高いサンプル２、３は、最初から高いインク電圧Ｖ２を得ている。また、サンプル５，６（比較例）は、徐々にインク電圧Ｖ２が下降していく。
【００５８】
図２０に示すように、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲内にあるサンプル１〜４は、良好な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られている。一方、体積固有抵抗ρ１が、電気泳動表示用液の体積固有抵抗ρ２の１／１００以上１／１０以下の範囲外にあるサンプル５，６（比較例）は、白反射率、黒反射率およびコントラストのいずれも、満足な結果が得られていない。
【００５９】
以上の結果より、電気泳動表示装置５において、サンプルにおける絶縁層の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液の比誘電率ε２と同一またはこの近傍であれば、印加初期時の電圧の立ち上がりが急峻となり、かつ、十分な白反射率、黒反射率およびコントラストが得られることがわかる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 電気泳動表示パネル
２ 電気泳動表示シート
３ 画素電極側基板
１１ 共通電極側基板
１２ 共通電極
１３ スペーサ
１４ 保護膜
１５ 電気泳動表示用液
１５ａ 黒色粒子
１５ｂ 白色粒子
１５ｃ 媒質
１６ 粘着剤層
１７ 素子基板
１８ 画素電極
４ 絶縁層
５ 電気泳動表示装置
５０ 画素
５１ 表示部
５２ データ線駆動回路
５３ 走査線駆動回路
５４ 共通電位供給回路
５５ コントローラ
５６ ユーザインタフェース部
５７ 画素スイッチング用トランジスタ
５８ 保持容量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された１つまたは複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された１つまたは複数の共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる複数種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記液状体との間に配置された絶縁層と、を備えた電気泳動表示パネルであって、
前記絶縁層の体積固有抵抗は、前記液状体の体積固有抵抗の１／１００以上１／１０以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率と同一またはこの近傍値以下であることを特徴とする電気泳動表示パネル。
【請求項２】
前記絶縁層の体積固有抵抗は、５×１０８Ωｃｍ以上５×１０９Ωｃｍ以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、５以下であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示パネル。
【請求項３】
前記絶縁層は、可塑剤を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気泳動表示パネル。
【請求項４】
前記絶縁層は、保護層および粘着剤層の積層体であり、前記画素電極側に前記粘着剤層が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気泳動表示パネル。
【請求項５】
前記一対の基板の間には、前記スペースを規定する構造体が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載の電気泳動表示パネル。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電気泳動表示パネルを備えることを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項１】
スペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された１つまたは複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された１つまたは複数の共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる複数種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記液状体との間に配置された絶縁層と、を備えた電気泳動表示パネルであって、
前記絶縁層の体積固有抵抗は、前記液状体の体積固有抵抗の１／１００以上１／１０以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率と同一またはこの近傍値以下であることを特徴とする電気泳動表示パネル。
【請求項２】
前記絶縁層の体積固有抵抗は、５×１０８Ωｃｍ以上５×１０９Ωｃｍ以下であり、前記絶縁層の比誘電率は、５以下であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示パネル。
【請求項３】
前記絶縁層は、可塑剤を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気泳動表示パネル。
【請求項４】
前記絶縁層は、保護層および粘着剤層の積層体であり、前記画素電極側に前記粘着剤層が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気泳動表示パネル。
【請求項５】
前記一対の基板の間には、前記スペースを規定する構造体が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載の電気泳動表示パネル。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電気泳動表示パネルを備えることを特徴とする電気泳動表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−１０１２５０（Ｐ２０１３−１０１２５０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５３９５（Ｐ２０１１−２４５３９５）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００５９５７）三菱鉛筆株式会社 (692)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００５９５７）三菱鉛筆株式会社 (692)
【Ｆターム（参考）】
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