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１００倍以上であり、絶縁層（４）の比誘電率は、液状体（１５）の比誘電率の３倍以上である。
【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１００倍以上であり、絶縁層（４）の比誘電率は、液状体（１５）の比誘電率の３倍以上である。
【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１００倍以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率の３倍以上であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、抵抗値が高い絶縁層を備えていても、絶縁層の比誘電率を液状体の比誘電率の３倍以上とすれば、電圧印加初期時に十分な電圧が液状体に印加されるため、優れた表示特性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、１×１０１２Ωｃｍ以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、９以上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、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンを構成単位として含むフィルムまたは塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンをポリマーブレンドとして含むフィルムから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【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、可塑剤を含む材料で構成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。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
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】
【００１６】
【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に係る白反射率の測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例１に係る黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例１に係るコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図９】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１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。保護膜１４は、例えば、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンを構成単位として含むフィルムまたは塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンをポリマーブレンドとして含むフィルムから選ばれる少なくとも１種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、保護膜１４および粘着剤層１６は可塑剤を含む材料（例えば、フタル酸エステルまたはアジピン酸エステル）で構成されていてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
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１００倍以上である場合、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の３倍以上であることが好ましい。
【００２７】
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。しかしながら、絶縁層４の材料によっては、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１００倍以上となる場合がある。本発明によれば、このような体積固有抵抗ρ１を有する材料であっても、絶縁層４として使用することができるため、絶縁層４として使用できる材料の選択範囲が広がる。例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）単体フィルムを絶縁層４として使用することが可能となり、応用範囲を広げることができる。
【００２８】
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ε１は、大きいほど望ましいと考えられている。印加初期時のインク電圧Ｖ２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の３倍以上とすると、十分なインク電圧Ｖ２が得られ、黒反射率および白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。また、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。電気泳動表示パネル１の黒反射率および白反射率の性能が改善されることにより、電気泳動表示パネル１のコントラストが改善される。
【００２９】
図３に示す等価回路図では、絶縁層４側の抵抗Ｒ１が高い場合であっても、電圧Ｖ印加直後は、静電容量Ｃ１，Ｃ２側に全電流が流れる。その後、徐々に静電容量Ｃ１，Ｃ２側から抵抗Ｒ１，Ｒ２側へ電流が流れ出す。そして、静電容量Ｃ１，Ｃ２の電位がＥに等しくなると、静電容量Ｃ１，Ｃ２側に電流が流れなくなり、抵抗Ｒ１，Ｒ２側に全電流が流れる。したがって、印加初期の数秒間（例えば、１０ｍ秒間）のみを考えると、絶縁層４の抵抗Ｒ１の上限が抵抗無限大であったとしても、電気泳動表示用液１５側に電流が流れることがわかる。
【００３０】
また、絶縁層４の厚さを、電気泳動表示用液１５が封入される領域の厚さの半分とした場合、絶縁層４の比誘電率ε１と電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２とが同一であれば、絶縁層４と電気泳動表示用液１５との静電容量の比はＣ１：Ｃ２＝１：２となるため、電気泳動表示用液１５にかかる初期電圧は、電圧Ｖの２／３となる。一方、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の３倍とすると、絶縁層４と電気泳動表示用液１５との静電容量の比はＣ１：Ｃ２＝１：６となるため、電気泳動表示用液１５にかかる初期電圧は、電圧Ｖの６／７（約８５％）となる。
【００３１】
これより、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１００倍以上である場合でも、絶縁層４の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２の３倍以上であれば、電圧印加初期時に十分なインク電圧Ｖ２が得られることがわかる。
【００３２】
（実施例１）
続いて、本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、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７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８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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１〜４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】
【００３６】
表１に示すように、サンプル１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１０５倍程度である。サンプル２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２０倍である。一方、サンプル３（比較例）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１／１０倍程度であるため、１００倍以上の範囲外にある。サンプル４（比較例）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２．６倍程度であるため、１００倍以上の範囲外にある。
【００３７】
また、サンプル１，２の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２の３倍である。一方、サンプル３，４（比較例）の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２のそれぞれ、２．２倍、１．６倍程度であるため、３倍以上の範囲外にある。
【００３８】
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１０［ｍ秒］において、サンプル１，２は、印加直後（０秒）の時点で高いインク電圧Ｖ２を得ている。その後、インク電圧Ｖ２は緩やかに降下するが、１０［ｍ秒］の時点でも駆動電圧（４０Ｖ）の８５％以上の電圧を保っている。このような挙動を示すサンプル１，２によれば、良好な黒色表示および白色表示を得ることが可能となる。一方、サンプル３，４（比較例）は、サンプル１，２と比較して、印加直後の時点のインク電圧Ｖ２が低い。
【００３９】
図５に示すように、サンプル１，２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、サンプル３，４（比較例）は、サンプル１，２と比較して、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。
【００４０】
図６〜図８に示すように、各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。
【００４１】
以上の結果より、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１００倍以上である場合でも、絶縁層４の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２の３倍以上であれば、印加初期時に十分なインク電圧Ｖ２が得られることにより、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。
【００４２】
（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およ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。
【００４３】
図９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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
図１０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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図１１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。
【００５５】
このような構成の電気泳動表示装置５において、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１００倍以上である場合でも、絶縁層４の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２の３倍以上であれば、印加初期時に十分なインク電圧Ｖ２が得られることにより、十分な白反射率、黒反射率およびコントラストを得ることができる。
【００５６】
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】
【００５７】
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１００倍以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率の３倍以上であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、抵抗値が高い絶縁層を備えていても、絶縁層の比誘電率を液状体の比誘電率の３倍以上とすれば、電圧印加初期時に十分な電圧が液状体に印加されるため、優れた表示特性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、１×１０１２Ωｃｍ以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、９以上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、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンを構成単位として含むフィルムまたは塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンをポリマーブレンドとして含むフィルムから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【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、可塑剤を含む材料で構成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。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
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】
【００１６】
【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に係る白反射率の測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例１に係る黒反射率の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例１に係るコントラストの測定結果を示すグラフである。
【図９】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１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。保護膜１４は、例えば、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンを構成単位として含むフィルムまたは塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンをポリマーブレンドとして含むフィルムから選ばれる少なくとも１種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、保護膜１４および粘着剤層１６は可塑剤を含む材料（例えば、フタル酸エステルまたはアジピン酸エステル）で構成されていてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
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１００倍以上である場合、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の３倍以上であることが好ましい。
【００２７】
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。しかしながら、絶縁層４の材料によっては、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１００倍以上となる場合がある。本発明によれば、このような体積固有抵抗ρ１を有する材料であっても、絶縁層４として使用することができるため、絶縁層４として使用できる材料の選択範囲が広がる。例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）単体フィルムを絶縁層４として使用することが可能となり、応用範囲を広げることができる。
【００２８】
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ε１は、大きいほど望ましいと考えられている。印加初期時のインク電圧Ｖ２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の３倍以上とすると、十分なインク電圧Ｖ２が得られ、黒反射率および白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。また、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。電気泳動表示パネル１の黒反射率および白反射率の性能が改善されることにより、電気泳動表示パネル１のコントラストが改善される。
【００２９】
図３に示す等価回路図では、絶縁層４側の抵抗Ｒ１が高い場合であっても、電圧Ｖ印加直後は、静電容量Ｃ１，Ｃ２側に全電流が流れる。その後、徐々に静電容量Ｃ１，Ｃ２側から抵抗Ｒ１，Ｒ２側へ電流が流れ出す。そして、静電容量Ｃ１，Ｃ２の電位がＥに等しくなると、静電容量Ｃ１，Ｃ２側に電流が流れなくなり、抵抗Ｒ１，Ｒ２側に全電流が流れる。したがって、印加初期の数秒間（例えば、１０ｍ秒間）のみを考えると、絶縁層４の抵抗Ｒ１の上限が抵抗無限大であったとしても、電気泳動表示用液１５側に電流が流れることがわかる。
【００３０】
また、絶縁層４の厚さを、電気泳動表示用液１５が封入される領域の厚さの半分とした場合、絶縁層４の比誘電率ε１と電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２とが同一であれば、絶縁層４と電気泳動表示用液１５との静電容量の比はＣ１：Ｃ２＝１：２となるため、電気泳動表示用液１５にかかる初期電圧は、電圧Ｖの２／３となる。一方、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の３倍とすると、絶縁層４と電気泳動表示用液１５との静電容量の比はＣ１：Ｃ２＝１：６となるため、電気泳動表示用液１５にかかる初期電圧は、電圧Ｖの６／７（約８５％）となる。
【００３１】
これより、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１００倍以上である場合でも、絶縁層４の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２の３倍以上であれば、電圧印加初期時に十分なインク電圧Ｖ２が得られることがわかる。
【００３２】
（実施例１）
続いて、本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、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７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８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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１〜４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】
【００３６】
表１に示すように、サンプル１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１０５倍程度である。サンプル２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２０倍である。一方、サンプル３（比較例）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１／１０倍程度であるため、１００倍以上の範囲外にある。サンプル４（比較例）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２．６倍程度であるため、１００倍以上の範囲外にある。
【００３７】
また、サンプル１，２の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２の３倍である。一方、サンプル３，４（比較例）の比誘電率ε１は、電気泳動表示用液の比誘電率ε２のそれぞれ、２．２倍、１．６倍程度であるため、３倍以上の範囲外にある。
【００３８】
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１０［ｍ秒］において、サンプル１，２は、印加直後（０秒）の時点で高いインク電圧Ｖ２を得ている。その後、インク電圧Ｖ２は緩やかに降下するが、１０［ｍ秒］の時点でも駆動電圧（４０Ｖ）の８５％以上の電圧を保っている。このような挙動を示すサンプル１，２によれば、良好な黒色表示および白色表示を得ることが可能となる。一方、サンプル３，４（比較例）は、サンプル１，２と比較して、印加直後の時点のインク電圧Ｖ２が低い。
【００３９】
図５に示すように、サンプル１，２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、サンプル３，４（比較例）は、サンプル１，２と比較して、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。
【００４０】
図６〜図８に示すように、各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。
【００４１】
以上の結果より、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１００倍以上である場合でも、絶縁層４の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２の３倍以上であれば、印加初期時に十分なインク電圧Ｖ２が得られることにより、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。
【００４２】
（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およ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。
【００４３】
図９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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
図１０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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図１１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。
【００５５】
このような構成の電気泳動表示装置５において、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１００倍以上である場合でも、絶縁層４の比誘電率ε１が、電気泳動表示用液１５の比誘電率ε２の３倍以上であれば、印加初期時に十分なインク電圧Ｖ２が得られることにより、十分な白反射率、黒反射率およびコントラストを得ることができる。
【００５６】
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】
【００５７】
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１００倍以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率の３倍以上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、１×１０１２Ωｃｍ以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、９以上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、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンを構成単位として含むフィルムまたは塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンをポリマーブレンドとして含むフィルムから選ばれる少なくとも１種であ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、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４のいずれかに記載の電気泳動表示パネル。
【請求項６】
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５のいずれか記載の電気泳動表示パネル。
【請求項７】
請求項１から請求項６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１００倍以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、前記液状体の比誘電率の３倍以上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、１×１０１２Ωｃｍ以上であり、前記絶縁層の比誘電率は、９以上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、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンを構成単位として含むフィルムまたは塩化ビニリデンもしくはフッ化ビニリデンをポリマーブレンドとして含むフィルムから選ばれる少なくとも１種であ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、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４のいずれかに記載の電気泳動表示パネル。
【請求項６】
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５のいずれか記載の電気泳動表示パネル。
【請求項７】
請求項１から請求項６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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０１２４９（Ｐ２０１３−１０１２４９Ａ）
【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２０１１−２４５３９４（Ｐ２０１１−２４５３９４）
【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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