電泳裝置、電子儀器和電泳裝置的驅動方法
2023-05-21 00:15:21 2
專利名稱：電泳裝置、電子儀器和電泳裝置的驅動方法
技術領域：
本發明涉及電泳裝置、電子儀器和電泳裝置的驅動方法。
背景技術：
電泳裝置，在至少一方為透明的一組對電極板之間，通過封入含有一種或多種電泳粒子和電泳分散介質的電泳分散液而構成。通過在兩個電極之間施加電壓，使電泳粒子在電泳分散介質中移動，通過其分布發生變化使光學反射特性變化，因而使信息的顯示成為可能。
在電泳裝置中，由於需要使電泳粒子可逆移動，所以需要在兩個電極之間施加雙極性電壓。但是，用於電泳裝置的驅動的電晶體卻是單極性的。
作為解決此問題的技術，例如有專利文獻1中公開的技術。該技術是這樣一種技術，其中在電泳顯示板中，將被分割成多個電極段的像素電極的電位，保持在兩個不同電位V1、V2(V1＜V2)中的任何電位下，在對向的公用電極上施加在V1和V2之間變化的脈衝電壓。
這樣一來，當公用電極的電位為V2時，在電位V1的像素電極區域內就會產生從公用電極指向像素電極的電場；另一方面，在電位V2的像素電極區域內則不會產生電場。因此，假定電泳粒子帶正電，則在電位V1的像素電極區域內，電泳粒子就會朝著像素電極的方向泳動，在電位V2的像素電極區域內粒子則不會泳動。反之，當公用電極的電位為V1時，就會在電位V2的像素電極區域內產生自像素電極朝向公用電極方向的電場，而在電位V1的像素電極區域則不會產生電場。因此，帶正電的電泳粒子在電位V2的像素電極區域內將產生朝向公用電極方向的泳動，在電位V1的像素電極區域內粒子則不會泳動。
這樣，通過使公用電極的電位在V1和V2之間至少變化一個循環以上，能夠使電泳粒子在各自的像素電極區域內產生交互移動，其結果，能使各自區域內的電泳粒子朝向所需方向泳動。採用這種方法由於施加在公用電極上的電壓僅為V1、V2，所以可以使用單極性電晶體。
專利文獻1特開昭52-70791號公報但是在上述方法中，由於布線電阻產生的電壓降和洩漏等原因使施加在像素電極上的電壓產生偏移(shift)，因而存在顯示紊亂的問題。也就是說，實際施加在像素電極上的電壓不僅有V1、V2，而且還有因布線電阻、布線電容及洩漏等影響而產生的偏離V1、V2電位的V3、V4。其中說明V3比V1稍高，而V4比V2稍低的情況。一般而言，為提高像素密度使像素電極側的布線形成得儘可能的微細，因而容易引起因布線電阻引起的電壓降，或因洩漏引起的電壓偏移。另一方面，公用電極側的布線比較稀疏，可以形成較粗的布線，所以很難產生因布線電阻引起的電壓降或因洩漏引起的電壓偏移。
這種情況下，當公用電極的電位為V2時，在電位為V3的像素電極的區域內由於V3＜V2，所以產生朝向像素電極方向的電場，假定電泳粒子帶正電，則電泳粒子將會朝向像素電極的方向泳動。另一方面，在電位V4的像素電極區域內，由於V4＜V2，所以也會產生少許朝向像素電極方向的電場。
而且，當公用電極的電位為V1時，在電位V4的像素電極的區域內由於V4＞V1而產生朝向公用電極方向的電場，帶正電的電泳粒子將會朝向公用電極的方向泳動。另一方面，在電位V3的像素電極的區域內，由於V3＞V1，所以也會產生少許朝向公用電極方向的電場。電泳裝置由於不具有閾值特性，所以對這種少許的電場也會因反應而產生電泳粒子泳動，成為導致顯示品質劣化的原因。
發明內容
於是本發明目的在於通過使像素電極的電壓保持恆定的情況下使公用電極電壓發生變化，以此來防止在使電泳粒子泳動的電泳裝置中顯示品質因像素電極電壓下降的影響而劣化。
本發明的電泳裝置，是具備一面上形成了多個像素電極的第一基板，在一面上形成公用電極、使該公用電極配置成與所述像素電極對向的第二基板，配置在所述像素電極與所述公用電極之間的電泳層；通過將各像素電極的電位保持恆定，並使施加在所述公用電極上的電壓變化，從而使電泳粒子泳動的電泳裝置，其中，具有電壓控制機構，該電壓控制機構當對所述像素電極的電壓供給機構供給最小電壓V1時，所述像素電極上出現的電位變成V3，對所述電壓供給機構供給最大電壓V2時，所述像素電極上出現的電位變成V4的情況下，向所述公用電極供給最小電壓為V3以上且最大電壓為V4以下的電壓。
而且上述第一基板也可以包含薄膜半導體電路層。
這樣一來，能夠防止因布線電阻等引起像素電極的電位偏移而造成的電泳粒子的泳動，從而能防止顯示品質劣化。
另外，本發明的電子儀器具備上述的電泳裝置作為顯示部。在此，電子儀器是包含具備利用電泳材料進行顯示的顯示部的所有儀器，其中包括顯示器裝置、電視機、電子紙、鐘錶、計算器、行動電話機、可攜式信息終端等。而且還包括從所謂「儀器」這一概念偏離的，例如有撓性的紙狀/膜狀的物體，將這些物體粘貼在壁面上的屬於不動產的，屬於車輛、飛行器、船舶等移動體的物體。
本發明的電泳裝置的驅動方法，是具備在一面上形成了多個像素電極的第一基板，一面上形成公用電極、使該公用電極配置成與所述像素電極相對向的第二基板，和被配置在所述像素電極與所述公用電極之間的電泳層，在使各像素電極電位保持恆定，使施加在所述公用電極上的電壓變化，從而使電泳粒子泳動的電泳裝置的驅動方法，其中當對所述像素電極的電壓供給機構供給最小電壓V1時，所述像素電極上出現的電位變成V3；對所述電壓供給機構供給最大電壓V2時，所述像素電極上出現的電位變成V4的情況下，向所述公用電極供給最小電壓為V3以上且最大電壓為V4以下的電壓。
由此，能夠防止因布線電阻等引起像素電極的電位偏移而造成的電泳粒子的泳動，從而能防止顯示品質劣化。
另外，優選對所述公用電極上施加電壓佔空比為50％的脈衝電壓。由此，均等地施加電壓，能防止顯示不均或電泳分散液的劣化。
而且，優選使施加在所述公用電極上的電壓以50～1000毫秒的脈衝周期發生變化。低於50毫秒時電泳粒子不能充分應答，而一旦大於1000毫秒，顯示的交替時間將會過長。
圖1是表示本發明的電泳裝置的剖面的圖。
圖2是示意說明電泳顯示裝置的電路構成的圖。
圖3是說明各像素驅動電路的構成的圖。
圖4(A)是示意表示在電泳顯示裝置中的像素電極、透明電極上施加的電壓的圖。圖4(B)是表示圖4(A)所示的各電壓關係的圖。
圖5(A)～圖5(C)是說明採用了本發明的電泳裝置的電子儀器之具體實例的圖。
圖中1…電泳顯示裝置，10…第一基板，11…可撓性基板，11a…粘接劑層，12…薄膜半導體電路，13a…像素電極，14…連接電極，20…電泳顯示層，21…微膠囊，22…粘合劑，23…導電性連接材料，30…第二基板，31…薄膜，32…透明電極層(公用電極)，51…行解碼器，52…控制器(電壓控制機構)，53…掃描線驅動電路，54…數據線驅動電路，55…圖像顯示區域，61…電晶體，63…保持電容，64…掃描線，65…數據線(電壓供給機構)具體實施方式
以下參照
本發明的實施例。
實施方式1圖1是表示作為本發明電泳裝置之一例的電泳顯示裝置1的剖面圖。如圖所示，電泳顯示裝置1大體由第一基板10、電泳層20和第二基板30構成。
第一基板10，在作為形成電路的絕緣性基底的撓性基板11上形成有薄膜半導體電路層12。第一基板10的厚度，例如，從形成薄膜電路時基板的物理強度觀點來看應當處於25微米以上，而從確保基板的可撓性(撓性)的觀點來看應當處於200微米以下。
撓性基板11例如是膜厚200微米的聚碳酸酯基板。在這種撓性基板11上，例如藉助於由UV(紫外線)固化型粘接劑形成的粘著層11a層疊了(粘貼)半導體電路層12。作為撓性基板11，可以使用重量輕、撓性和彈性優良的樹脂材料。
薄膜半導體電路層12，由包含在行方向和列方向分別排列的多個布線組、像素電極組、像素驅動電路、連接端子、選擇驅動像素的行解碼器51和列解碼器(未圖示)等構成。像素驅動電路，由包括薄膜電晶體(TFT)等的電路元件構成。
像素電極組包括排列成矩陣狀的多個像素電極13a，形成圖像(二維信息)顯示區域。有源矩陣電路形成得能夠對各像素電極13a施加個別電壓。
連接電極14，是將第二基板30的透明電極層32與第一基板10的電路布線實現電連接用的，可以形成在薄膜半導體電路層12的外周部分。
電泳層20跨在像素電極13a及其外周區域所形成。這種電泳層20，包括用粘合劑22固定的多個微膠囊21所構成。在微膠囊21內含有電泳分散介質和電泳粒子。電泳粒子具有根據施加的電壓在電泳分散介質中移動的性質，可以使用一種以上電泳粒子。電泳層20的厚度，例如為30～75微米左右。電泳層20，可以採用將上述微膠囊21與所需的介電常數調節劑一起混合在粘合劑22中，藉助於採用輥塗器的方法或採用輥式層疊機的方法、絲網印刷法、噴塗法等公知的塗布方法，將得到的樹脂組合物(乳液或有機溶劑溶液)在基材上形成。此外，為使微膠囊21確實密接在像素電極13a上，也可以使電泳層20含有粘接劑。
其中作為電泳分散介質，例如可以使用水、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、辛醇、甲基溶纖劑等醇系溶劑，乙酸乙酯、乙酸丁酯等各種酯類，丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮類，戊烷、己烷、辛烷等脂肪族烴類，環己烷、甲基環己烷等脂環式烴類，苯、甲苯、二甲苯、己基苯等芳香族烴類，二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1，2-二氯乙烷等滷代烴類，羧酸鹽或其他各種油類等單獨或其混合物中配入了表面活性劑的。
電泳粒子，如上所述，是一種具有在電泳分散介質中因電位差而進行電泳，向著所需電極側移動性質的粒子(高分子或膠體)。例如，苯胺黑或炭黑等的黑色顏料，二氧化鈦或鋅白、三氧化銻、氧化鋁等的白色顏料，單偶氮、雙偶氮、多偶氮等的偶氮系顏料，異吲哚啉酮或黃鉛、黃色氧化鐵、鎘黃、鈦黃、銻等的黃色顏料，喹吖酮紅或鉻硃砂等的紅色顏料，酞箐藍或陰丹士林藍、蒽醌系染料，紺青、群青、鑽藍等的藍色顏料，酞箐綠等的綠色顏料等。這些粒子可以單獨使用或者兩種以上一起用。此外，必要時這些顏料中還可以添加電解質或表面活性劑、由金屬皂類、樹脂、橡膠、油、石蠟、複合物等粒子構成的電荷控制劑，或者鈦偶合劑等分散劑、潤滑劑、穩定劑等。
作為微膠囊21的構成材料，優選使用阿拉伯膠-明膠系化合物或聚氨酯系化合物等具有柔軟性的。微膠囊21可以用界面聚合法或不溶反應法、相分離法或表面沉澱法等公知的微膠囊化法形成。而且微膠囊21大小大體均勻的能夠發揮優良顯示功能而優選。大小大體均勻的微膠囊21，例如可以採用比重差分級法等得到。微膠囊21的大小通常為30～60微米左右。
作為粘合劑22，只要是與微膠囊21的親和性良好而且與電極的密接性優良，並具有絕緣性的就無特別限制。
第二基板30，由下面形成了透明電極層(公用電極)32的薄膜(透明的絕緣性合成樹脂材料)31構成，形成得以覆蓋電泳層20上。第二基板30的厚度希望為10～200微米範圍內，更優選為25～75微米範圍內。
薄膜31是對電泳層20起著密封和保護作用的，例如可以用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜構成。薄膜31隻要是絕緣性的透明材料，可以使用與上述的撓性基板11同樣的各種材料。薄膜31的厚度可以比撓性基板11的厚度小。更優選是撓性基板11厚度的一半一下左右。
透明電極層32，例如可以用摻雜了錫的氧化銦膜(ITO膜)等透明導電膜構成。第一基板10的電路布線與第二基板30的透明電極層32，在電泳層20的形成區域以外連接。具體講，可以藉助於導電性連接體將透明電極層32與薄膜半導體電路層12的連接電極14連接。
作為構成透明電極層32的透明導電膜，除了上述的ITO膜以外，例如可以舉出摻雜了氟的氧化錫膜(FTO)、摻雜了銻的氧化鋅膜、摻雜了銦的氧化鋅膜、摻雜了鋁的氧化鋅膜等。在薄膜31上形成透明電極層32的方法並無特別限制，例如可以採用濺射法、電子束法、離子鍍法、真空蒸鍍法或化學氣相沉積法(CVD法)等。
以下說明電泳顯示裝置1的驅動方法。
圖2是說明電泳顯示裝置1的電路構成的示意圖。
控制器(電壓控制機構)52，生成顯示由圖像顯示區域55顯示圖像的圖像信號、對圖像切換時進行復位(reset)用的復位數據(reset data)和其他各種信號(時鐘信號)，向掃描線驅動電路53或數據線驅動電路54輸出。
顯示區域55，備有沿著X方向平行排列的多條數據線(電壓供給機構)、沿著Y方向平行排列的多條掃描線、和配置在這些數據線和掃描線的各交點上的像素驅動電路。
圖3是說明各像素驅動電路構成的圖。在像素驅動電路中，使電晶體61與掃描線64連接，使源極與數據線65連接，使漏極與像素電極13a連接。將保持電容63並聯連接在電泳元件上。由數據線65向各像素驅動電路包含的像素電極13a和透明電極層32供給電壓，使電泳層20的電泳粒子泳動，以此方式進行圖像顯示。
掃描線驅動電路53預先與顯示區域55的各掃描線連接，選擇這些掃描線中的任一導線，將規定的掃描線信號Y1、Y2、…、Ym供給該選擇的掃描線。這種掃描線信號Y1、Y2、…、Ym，在有源期間(高電平期間)依次成為偏移的信號，通過輸出到各掃描線，使與各掃描線上連接的像素驅動電路依次處於接通狀態。
數據線驅動電路54，預先與顯示區域55的各數據線連接，對由掃描線驅動電路53選擇的各像素驅動電路供給數據信號X1、X2、…、Xn。
圖4(A)是示意表示藉助於數據線65從控制器52向電泳顯示裝置1的像素電極13a、透明電極層32供給電壓的圖。這裡雖然是藉助於數據線65從控制器52分別向像素電極13a-1、13a-2供給電壓V1、V2，但是因中途布線電阻引起的電壓降或洩漏造成的電壓波動等原因，像素電極13a-1、13a-2上實際所顯示的電壓，從V1、V2偏移至V3、V4。這裡是就V3比V1稍高、V4比V2稍低的情況說明的。此外，控制器52向透明電極層32施加電位V5、V6的二進位脈衝(binary pulse)電壓。
其中對像素電極施加電壓的機構，與對公用電極施加電壓的機構也可以互相分離。
圖4(B)表示V1～V6的關係。V5、V6，在考慮像素電極13a側布線電阻等情況而決定，以使分別有V5≥V3、V6≤V4的關係。具體講，形成電泳層20之前的狀態，即當像素電極13a露出的狀態下，對像素電極13a施加電壓V1、V2，此時像素電極13a出現的電位可以測到V3、V4。或者也可以利用求出了布線圖案的面積電阻、長度、寬度、厚度等的布線電阻和布線電容計算出V3、V4。
如上所述，通過對透明電極層32施加電位V5、V6的二進位脈衝電壓，能夠防止像素電極13a-1、13a-2的電位因偏移至V3、V4而引起的與所希望的方向相反方向之電場的產生。
也就是說，當透明電極層32的電位為V6時，在電位V3的像素電極13a-1的區域內，因V6＞V3而產生朝向像素電極13a方向的電場，假定電泳粒子帶有正電，則電泳粒子將會朝著像素電極13a的方向泳動。另一方面，在電位為V4的像素電極13a-2的區域內，由於V6≤V4，所以或者不會產生電場，或者即使產生也會因電場朝向透明電極層32的方向，而使電泳粒子將會朝向透明電極層32的方向泳動。
另外，當透明電極層32的電位為V5時，在電位為V4的像素電極13a-2的區域內，因V4＞V5而會產生朝向透明電極層32的電場，帶正電的電泳粒子將會朝向透明電極層32的方向泳動。另一方面，在電位V3的像素電極13a-1的區域內，由於V5≥V3，所以或者不會產生電場，或者即使產生也會因電場朝向像素電極方向，而使電泳粒子朝向像素電極13a-1的方向泳動。
這樣一來，電泳粒子不會產生與所希望的方向相反方向的泳動。
另外，在透明電極層32上施加脈衝電壓的實際負載比希望為50％。這樣能夠雙極性均等地施加電壓，並能夠防止顯示不均或分散液的劣化。
而且，施加在公用電極上的脈衝周期希望為50～1000毫秒範圍內。低於50毫秒時電泳粒子不能充分應答，而一旦超過1000毫秒，顯示切換時間將會變得過長。
在上述的說明中，是在假定V3比V1稍高、V4比V2稍低的情況下說明的，但是本發明並不限於此。也就是說，與V1與V3、V4與V2的上下關係無關，若將V5、V6分別設定為V5≥V3、V6≤V4，也能夠達到本發明的目的。
另外，在實施方式1中，電泳顯示裝置1的電泳層20雖然包含多個微膠囊21，但是電泳層20即使在不包含微膠囊的情況下，只要用含有電泳粒子的電泳分散液形成的層即可。
而且在實施方式1中，像素電極組被配置成矩陣狀，並形成有源矩陣電路，但是像素電極的配置並不限於此。
電子儀器圖5是說明採用了本發明的電泳裝置的電子儀器的具體實例的立體圖。圖5(A)是表示電子儀器的一種實例的電子書籍的立體圖。這種電子書籍1000，備有書狀的框架1001、設置得相對這種框架能自由轉動(可以開閉)的封皮1002、操作部1003、和由本實施方式涉及的電泳裝置構成的顯示部1004。
圖5(B)是表示電子儀器的一種實例的手錶的立體圖。這種手錶1100備有由本實施方式涉及的電泳裝置構成的顯示部1101。
圖5(C)是表示電子儀器的一種實例的電子紙的立體圖。這種電子紙1200，由與紙張同樣質感並具有柔軟性的、可再寫的片材構成的主體部1201，和由本實施方式涉及的電泳裝置構成的顯示部1202。而且，能夠採用電泳裝置的電子儀器的範圍並不限於此，也包括利用隨著帶電粒子的移動在視覺上產生色調的變化的裝置。例如，除上述裝置以外，被貼有電泳薄膜的壁面等屬於不動產的那些，例如屬於車輛、飛行器、船舶等移動體的裝置也相當於此。
權利要求
1.一種電泳裝置，具備一面上形成了多個像素電極的第一基板；一面上形成了公用電極，使該公用電極配置成與所述像素電極對向的第二基板；和在所述像素電極與所述公用電極之間配置的電泳層；通過對各像素電極的電位保持恆定，並使施加在所述公用電極上的電壓變化，使電泳粒子泳動，其中具有電壓控制機構，該電壓控制機構當對所述像素電極的電壓供給機構供給最小電壓V1時，使所述像素電極上出現的電位變成V3，對所述電壓供給機構供給最大電壓V2時，使所述像素電極上出現的電位變成V4的情況下，向所述公用電極供給最小電壓為V3以上且最大電壓為V4以下的電壓。
2.根據權利要求1所述的電泳裝置，其中所述第一基板還包括薄膜半導體電路層。
3.一種電子儀器，其中具備權利要求1或2所述的電泳裝置。
4.一種電泳裝置的驅動方法，是具備一面形成了多個像素電極的第一基板，一面形成了公用電極，使該公用電極配置成與所述像素電極對向的第二基板，和配置在所述像素電極與所述公用電極之間的電泳層，通過對各像素電極的電位保持恆定、並使施加在所述公用電極上的電壓變化，從而使電泳粒子泳動的電泳裝置的驅動方法，其中當對所述像素電極的電壓供給機構供給最小電壓V1時，所述像素電極上出現的電位變成V3，對所述電壓供給機構供給最大電壓V2時，所述像素電極上出現的電位變成V4的情況下，對所述公用電極供給最小電壓為V3以上且最大電壓為V4以下的電壓。
5.根據權利要求4所述的電泳裝置的驅動方法，其中施加在所述公用電極上的電壓，是佔空比為50％的脈衝電壓。
6.根據權利要求4或5所述的電泳裝置的驅動方法，其中使施加在所述公用電極上的電壓，以50～1000毫秒的脈衝周期來變化。
全文摘要
本發明涉及電泳裝置、電子儀器和電泳裝置的驅動方法。在具備一面含有多個像素電極(13a)的第一基板(10)，一面具有透明電極層(32)、使透明電極層(32)配置成與像素電極(13a)對向的第二基板(30)，配置在第一基板(10)與第二基板(30)之間的電泳層(20)，通過使各像素電極(13a)的電位保持恆定、使透明電極層(32)的電壓變化，以驅動電泳粒子泳動的電泳裝置的驅動方法，其中當對數據線(65)供給最小電壓V1時在像素電極(13a)上出現的電位變成V3，對數據線(65)供給最大電壓V2時在像素電極(13a)上出現的電位變成V4的情況下，將處於最小電壓V3以上而且最大電壓V4以下的電壓供給透明電極層(32)。
文檔編號G09G3/20GK1936683SQ20061015347
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月18日 優先權日2005年9月22日
發明者川居秀幸 申請人:精工愛普生株式會社