JP4449974B2 - 電気光学パネル、電気光学装置、及び電気光学装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学パネル、電気光学装置、及び電気光学装置の駆動方法に関する。

従来、液体中に分散した帯電粒子が、電界によって泳動する電気泳動現象が知られている。また、この現象の応用として、染料で着色した分散液に帯電した顔料微粒子を分散させ、これを一対の電極間に挟んで電界を加えると、帯電粒子がどちらか一方の電極に引き付けられることが知られている。そして、このような現象を利用することで表示体（電気光学パネル）を実現しようとする試みが、従来よりなされている。

例えば、この表示体として、色調の異なる２種類の泳動粒子と、液相分散媒とを含む電気泳動分散液を、一対の電極の間に挟んだ構造を有する電気泳動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような電気泳動装置では、電極間に電位が与えられると、電界の方向に応じてそれぞれの粒子がいずれかの電極に向かって泳動し、これによって表示側に泳動した粒子の色に基づく表示が、観測側で視認されるようになっている。すなわち、一方の電極を複数の画素電極に分割しておき、各画素電極において粒子の泳動を適宜に制御することにより、制御した画素電極に対応する画像（パターン）を表示することができるようになっている。
しかしながら、この方法では、例えば白と黒のように、二種類の色調しか表現することができなかった。

また、このような電気泳動装置に関し、特許文献２には、白、黒の二種類の色調だけでなく、カラー表示を可能にする方法が開示されている。この方法では、まず、電気泳動粒子と所定の３原色のいずれかの色に着色された分散媒を封入した、分散媒の色により区別される３種類のマイクロカプセルを、基板上に所定の配列で配置しておく。そして、これら各マイクロカプセルの呈示色を各々独立して制御することにより、カラー表示を実現するようにしている。
しかしながら、この方法では、減色混合によって黒を表現するため、十分に反射率の低い黒を表現することができなかった。また、マイクロカプセルごとに階調表現を行うこともできなかった。

また、粒子の色と分散媒の色とを互いに補色する方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、この方法においても、二種類の色調しか表現することができず、さらに、階調表現を行うこともできなかった。

さらに、カラー表示を可能にするための他の方法として、特許文献４に開示された方法がある。すなわち、互いに色の異なる三種類の粒子を用いて、それら粒子のうちいずれか１種類だけが観測者側に位置するように電界を与える方法である。しかしながら、この方法では、各々の粒子の色である三種類の色調しか表現することができなかった。
また、この特許文献４には、色の異なる二種類の粒子を、さらに異なる色に染色された分散媒に分散させる方法も開示されている。しかしながら、この方法においても、二種類の粒子の両方が非観測側にあるときの色調が一種類であることから、やはり、粒子の二色と分散媒の色との三種類の色調しか表現することができなかった。
特開昭６２−２６９１２４号公報 特開２０００−３５５９８号公報 特開２００１−２９０４４４号公報 特表２００２−５１１６０７号公報

前記したように従来のものでは、白と黒の二種類の色調、あるいは三種類の色調しか表示（表現）できなかったり、一つの色について階調が出せなかったり、さらに十分に反射率が低い良好な黒が表示できないなどの課題がある。
そこで、本発明では、例えば四種類の色の表示（表現）が可能であり、また、特に一つの色については二段階の階調表示（表現）が可能であり、さらに、十分に反射率が低い良好な黒の表示も可能である、表示自由度の高い電気光学パネル、電気光学装置、及び電気光学装置の駆動方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため本発明の電気光学パネルは、第１の基板と、該第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板に設けられた共通電極と、
前記第２の基板に設けられた複数の画素電極と、
前記第１の基板と前記第２の基板による一対の基板間に封入された帯電粒子を分散させてなる液相分散媒とを備え、
前記帯電粒子は、第１の色を有する第１の粒子と、第２の色を有し、かつ前記第１の粒子と異なる極性に帯電させられた第２の粒子とからなり、
前記液相分散媒は、第３の色を有し、かつ、表示側と反対の電極側の色を表示側に反映させることで該電極側の色と前記第３の色との混色を表示するように、透明性を有してなり、
前記複数の画素電極の各々は、複数のサブ電極によって構成され、
前記複数のサブ電極の各々を独立して電圧を印加することのできる電圧印加手段が設けられていることを特徴とする。

この電気光学パネルによれば、第１の基板側を表示側とした場合に、前記電圧印加手段を制御して共通電極側に第１の粒子を移動させ、画素電極側に第２の粒子を移動させることにより、この画素電極によって規定される画素について、第１の粒子による第１の色を第１の基板側に表示させることができる。同様に、共通電極側に第２の粒子を移動させ、画素電極側に第１の粒子を移動させることにより、その画素について、第２の粒子による第２の色を第１の基板側に表示させることができる。したがって、例えば第１の粒子あるいは第２の粒子の色を黒色にすることにより、十分に反射率が低い良好な黒色の表示が可能になる。

また、前記第１の粒子と第２の粒子とをそれぞれ画素電極側に位置させ、かつ互いに異なるサブ電極上に位置させることにより、その画素について、前記液相分散媒による第３の色と前記第１の色及び第２の色との混色を表示することができる。その際、異なるサブ電極にそれぞれ位置する第１の粒子と第２の粒子との分布状態、すなわち該第１の粒子と第２の粒子とが占める面積を異ならせることにより、前記の混色によって得られる色を変えることができる。

例えば、第１の粒子と第２の粒子の色を、白と黒のように明度の異なる色にしておくことにより、これら白色と黒色とによって液相分散媒による第３の色に明暗を付与することができる。したがって、これら白色と黒色との分布状態を、例えば白色を多くすることで得られる混色を明るくすることができ、また、黒色を多くすることで得られる混色を暗くすることができる。よって、２種類の粒子の色を明度が異なるように適宜に設定することにより、第３の色に対して明暗を付与することができ、これにより階調を出すことが可能になる。

また、２種類の粒子の色を、明度が異なるようにするのでなく色相を異ならせることにより、液相分散媒による第３の色に対して異なる色相を付与し、得られる混色の色相を、元の第１の色や第２の色、さらには第３の色とも異なるものにすることができる。例えば、第１の色をシアンとし、第２の色をマゼンタとし、第３の色をイエローとした場合に、得られる混色を、黄緑から橙にまで表示することができる。すなわち、第１の色（シアン）を多くすることで黄緑を表示することができ、また、第２の色（マゼンタ）を多くすることで橙を表示することができる。よって、２種類の粒子の色を色相が異なるように適宜に設定することにより、第３の色に対して異なる色相を付与することができ、これにより第１の色（色相）と第２の色（色相）とに加えて、第３の色（色相）と第４の色（色相）とを合わせた、四種類の色（色相）の表示（表現）が可能になる。

また、前記電気光学パネルにおいては、前記複数の画素電極の各々は、それぞれ面積が異なる二つのサブ電極によって構成されているのが好ましい。
このようにすれば、前記したように第１の粒子と第２の粒子とをそれぞれ画素電極側に位置させ、かつ互いに異なるサブ電極上に位置させる際、単に第１の粒子と第２の粒子とを異なるサブ電極に位置させることで、これら第１の粒子と第２の粒子とが占める面積を異ならせることができる。

なお、この電気光学パネルにおいては、前記二つのサブ電極のうちの、面積が小さい方のサブ電極に対応する表示側の部位に、前記面積が小さい方のサブ電極による表示を隠す第１の遮蔽部が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に前記第１の粒子と第２の粒子とをそれぞれ画素電極側に位置させ、かつ互いに異なるサブ電極上に位置させた際、第１の遮蔽部によって面積が小さい方のサブ電極による表示が隠れるため、面積が大きい方のサブ電極による表示のみがなされるようになる。したがって、特に液相分散媒による第３の色に対して第１の色と第２の色の両方を混ぜるのでなく、第３の色に対して第１の色のみを混ぜた色、及び第３の色に第２の色のみを混ぜた色を表示することが可能になる。

また、前記電気光学パネルにおいては、前記二つのサブ電極は、矩形状の第１サブ電極と、これを囲む矩形枠状の第２サブ電極とからなり、
前記第２サブ電極と対応する部位には、該第２サブ電極による表示を隠す第２の遮蔽部が設けられ、
前記第２の遮蔽部は、前記複数の画素電極間に対応する位置に設けられたブラックマトリクスからなっているのが好ましい。
このようにすれば、新たに遮蔽部を形成することなく、単に一般に用いられるブラックマトリクスの幅を広く形成するだけで、遮蔽部を兼ねさせることが可能になる。

また、前記電気光学パネルにおいては、前記画素電極が、それぞれ三つ以上のサブ電極によって構成されているのが好ましい。
このようにすれば、前記したように第１の粒子と第２の粒子とをそれぞれ画素電極側に位置させ、かつ互いに異なるサブ電極上に位置させる際、各サブ電極の面積比に応じて第１の粒子と第２の粒子との分布状態を、２種類以上に変化させることが可能になる。

なお、この電気光学パネルにおいては、前記三つ以上のサブ電極が、全て同じ面積に形成されているのが好ましい。
このようにすれば、第１の粒子と第２の粒子との面積比を等差的に変化させることができ、したがって、特に２種類の粒子の色を明度が異なるように設定し、これら第１の粒子と第２の粒子とで階調をださせようとした場合に、階調度を等差的にださせることが可能になる。

また、本発明の電気光学装置は、前記の電気光学パネルを使用したことを特徴とする。

また、本発明の電気光学装置の駆動方法は、第１の基板と、該第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板に設けられた共通電極と、前記第２の基板に設けられた複数の画素電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に封入された帯電粒子を分散させてなる液相分散媒とを備え、前記帯電粒子は、第１の色を有する第１の粒子と、第２の色を有し、かつ前記第１の粒子と異なる極性に帯電させられた第２の粒子とからなり、前記液相分散媒は、第３の色を有し、かつ、表示側と反対の電極側の色を表示側に反映させることで該電極側の色と前記第３の色との混色を表示するように、透明性を有してなり、前記複数の画素電極の各々は、それぞれ複数のサブ電極によって構成され、前記複数のサブ電極の各々を独立して電圧を印加することのできる電圧印加手段が設けられてなる電気光学装置を駆動するに際し、
前記第１の粒子と前記第２の粒子のそれぞれを、前記共通電極の側または前記複数のサブ電極のいずれかの側に、互いが異なる側に位置するように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする。

以下、本発明を詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の電気光学パネルの第１の実施形態を示す図であり、図１中符号１は電気光学パネルである。この電気光学パネル１は、一般に電気泳動パネルと呼ばれるもので、第１の基板２と第２の基板３とが対向配置され、貼着されたものである。第１の基板２は、本実施形態では表示側の基板、すなわちその外面側が観測面となるよう構成されたもので、その内面には共通電極４が形成されている。

第２の基板３は、後述するように駆動素子を形成したもので、その内面側には多数の画素電極５がマトリクス状に形成されている。これら画素電極５は、例えば矩形状をなすよう形成されたもので、これら画素電極５の一つ一つに対応して、電気光学パネル１の画素が形成されている。また、これら画素電極５は、本発明では複数のサブ電極６（６ａ、６ｂ）からなっている。すなわち、本実施形態では、図１および図２（ａ）に示すように幅が異なり、したがって面積が異なる二つのサブ電極６ａ、６ｂによって画素電極５が構成されている。ただし、本実施形態では、画素電極５は面積が異なる二つのサブ電極６ａ、６ｂからなっていればよく、したがって、例えば図２（ｂ）や図２（ｃ）に示すような形状のサブ電極６ａ、６ｂからなっていてもよい。

これら第１の基板２と第２の基板３との間には、帯電粒子７を分散させてなる液相分散媒８が封入されており、これによって第１の基板２と第２の基板３との間には液相９が形成されている。なお、本実施形態では、前記の画素電極５によって規定される画素毎に、前記帯電粒子がより良好に独立して制御できるよう、前記液相９を各画素毎に不連続とするようなセル構造となっている。具体的には、各画素に対応する大きさのマイクロカプセル（図示せず）内に前記帯電粒子７と液相分散媒とが封入されてセル構造とされ、あるいは特許昭４９−３２０３８号公報に示されるような多孔性スペーサーが用いられてセル構造が形成され、あるいは適宜な仕切り部材が画素間に配されることなどにより、セル構造が形成されている。ただし、本発明はこのようなセル構造を採用することなく、液相を連続させて構成してもよいのはもちろんである。

前記帯電粒子７は、前記の液相分散媒８中において、電位差による電気泳動によって移動する性質を有した有機あるいは無機の粒子（高分子あるいはコロイド）であり、第１の粒子７ａと第２の粒子７ｂとからなっている。これら粒子７ａ、７ｂは、互いに異なる極性に帯電し、かつ、互いに異なる色となる第１の色と第２の色とを有している。本実施形態では、第１の粒子７ａは正に帯電し、かつ第１の色として白色を有するものとする。また、第２の粒子７ｂは、負に帯電し、かつ第２の色として黒色を有するものとする。なお、これら帯電粒子７の色については、後述するように白色、黒色以外にも種々の色が採用される。

このような帯電粒子７としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料や、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料が用いられる。また、その他の色としては、モノアゾ、ジイスアゾン、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等が用いられる。

さらに、これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。
なお、これら帯電粒子７の比重は、これらを分散させる液相分散媒８の比重とほぼ等しくなるように設定されている。

前記液相分散媒８は、前記の第１の色（白色）および第２の色（黒色）とは異なる第３の色を有するもので、その透明度が比較的高くなるように調製されたものである。すなわち、この液相分散媒８は、第１の基板２と第２の基板３との間において液相９を形成した際、この液相９の透明性が、表示側と反対の画素電極５側の色を表示側に反映することができるような透明性となるように、その透明度が調整されているのである。つまり、後述するように前記の第１の粒子７ａ、第２の粒子７ｂがいずれも画素電極５側に移動した際、表示側となる共通電極４側では、液相分散媒８の色だけでなく、画素電極５側に位置する第１の粒子７ａや第２の粒子７ｂの色も反映された色、すなわち混合された色が、表示されるようになっているのである。

このような液相分散媒８としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン等の長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独、またはこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものが用いられ、必要に応じて着色剤が添加されて用いられる。

着色剤としては、各種の染料が用いられ、さらに一部の顔料も使用可能である。ただし、顔料については、前記の帯電粒子７とは異なり、液相分散媒８中において、電位差によって電気泳動することなく、均一に分散するものだけが用いられる。このような着色剤については、液相９が前記したような透明性を保持するように、その透明度が決められ、これに基づいてその濃度が決定される。なお、液相９の透明性は、液相分散媒８や着色剤の種類、着色剤の濃度によってのみ決まるわけではなく、液相の深さ（第１の基板２と第２の基板３との間の距離）等によって変わる。したがって、予め実験等によって必要とされる液相分散媒８の透明度を求めておき、求めた透明度となるように、着色剤濃度などを調整する。
なお、本実施形態では、液相分散媒８の第３の色を、透明性を有する赤色とする。ただし、この液相分散媒８の色についても、前記の帯電粒子７の色と同様、後述するように種々の色が採用される。

また、前記の第１の基板２、第２の基板３については、特に電気光学パネル１がＩＣカードや電子ペーパーなど、フレキシブル性（可撓性）が求められる場合、矩形状でフィルム状あるいはシート状の樹脂基板が用いられる。
そして、前述したように表示面（観測面）となる第１の基板２では、透明な材料のもの（光透過性が高いもの）が用いられ、具体的には、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）が好適に用いられる。一方、表示面とならない第２の基板３については、透明である（光透過性が高い）必要はなく、したがって、前記の材料以外にも、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリルあるいはポリアクリレート類等を用いることもできる。
また、一般のパネルのように電気光学パネル１にフレキシブル性（可撓性）が求められない場合には、各基板の材料として、ガラスや硬質の樹脂、さらには、シリコン等の半導体基板を用いることができる。

また、前記の共通電極４としては、第１の基板２が表示側となることから、透明な材料からなるもの（光透過性が高いもの）が用いられる。具体的には、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の導電性酸化物類や、ポリアニリン等の電子導電性高分子類、さらにはポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネイト樹脂等のマトリックス樹脂中にＮａＣｌ、ＬｉＣｌＯ_４、ＫＣｌ等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子類などが挙げられ、これらのうちの一種あるいは二種以上が選択され用いられる。
一方、画素電極５については、これが形成された第２の基板３が表示側となっていないことから、透明である（光透過性が高い）必要はなく、したがって前記の透明な材料以外にも、金、銀、銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、タンタル等の金属、あるいは合金など一般的な導電材料が使用可能である。

また、前記第２の基板３には、前記画素電極５を構成するサブ電極６ａ、６ｂにそれぞれ接続して、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１０が形成されている。
ＴＦＴ１０は、第２の基板３上の下地絶縁層１１上に形成されたソース領域１２、チャネル１３、およびドレイン領域１４、これらの上に形成されたゲート絶縁膜１５、このゲート絶縁膜１５上に形成されたゲート電極１６、ソース領域１２上に形成されたソース電極１７、及びドレイン領域１４上に形成されたドレイン電極１８を有して構成されたものである。また、これらＴＦＴ１０は、さらに層間絶縁層１９及び層間絶縁層２０によって順次覆われている。そして、これらＴＦＴ１０は、そのドレイン電極１８がコンタクトホール（図示せず）を介して前記サブ電極６ａ、６ｂにそれぞれ接続している。このような構成のもとにＴＦＴ１０は、スイッチイング素子として機能し、サブ電極６ａ、６ｂに対して独立して電位を与えるようになっている。

図３は電気光学パネル１の等価回路図である。この図に示すように、画素電極５を構成するサブ電極６ａ、６ｂにはそれぞれＴＦＴ１０のドレイン電極１８が接続されている。また、これらＴＦＴ１０は、そのゲート電極１６が走査線２１に接続し、ソース電極１７が信号線２２に接続している。
このようにサブ電極６ａ、６ｂのそれぞれにスイッチング素子としてのＴＦＴ１０が接続されていることにより、これら各サブ電極６ａ、６ｂと前記共通電極４との間には、それぞれ独立して電圧が印加されるようになっているのである。すなわち、スイッチング素子としてのＴＦＴ１０を備えることにより、本発明の電圧印加手段が構成されているのである。
なお、第１の基板２には、図１に示すように前記画素電極５によって規定される画素を囲む位置に対応して、公知のブラックマトリクス２３が形成されている。
また、本発明の電気光学装置は、このような構成からなる電気光学パネル１を使用したものである。

次に、このような構成からなる電気光学パネル１の動作について説明する。なお、以下では説明を簡略化するため、一つの画素の動作についてのみ図示して説明する。
まず、動作対象となる一つの画素について、第１の粒子の色（白色）を表示（表現）したい場合には、模式図である図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前記のＴＦＴ１０を備えた電圧印加手段を制御して共通電極４側に第１の粒子７ａを移動させる。その際、サブ電極６ａ、６ｂのうちの面積が小さい方のサブ電極６ｂに印加する電位をＶ１、面積が大きい方のサブ電極６ａに印加する電位をＶ２、共通電極４に印加する電位をＶ３とすると、前記電圧印加手段によって以下の式（１）または式（２）を満足するように印加電圧を制御することにより、第１の色（白色）を表示することができる。
Ｖ１≧Ｖ２＞Ｖ３ …式（１）
Ｖ２≧Ｖ１＞Ｖ３ …式（２）

すなわち、共通電極４に印加する電位Ｖ３を、サブ電極６ｂ、６ａに印加する電位Ｖ２、Ｖ３より小さくすることにより、正に帯電した白色粒子（第１の粒子７ａ）は、図４（ａ）、（ｂ）に示したように最低電位である共通電極４側に移動する。一方、負に帯電した黒色粒子（第２の粒子７ｂ）は、式（１）の関係にある場合、図４（ａ）に示したように最高電位であるサブ電極６ｂ側に移動する。また、式（２）の関係にある場合には、図４（ｂ）に示したように最高電位であるサブ電極６ａ側に移動する。
なお、Ｖ１＝Ｖ２＞Ｖ３の関係にある場合には、黒色粒子（第２の粒子７ｂ）はサブ電強６ｂ、６ａのいずれの側にも移動するようになるものの、白色粒子（第１の粒子７ａ）が共通電極４側に移動するのは変わらない。
したがって、式（１）または式（２）に示すように制御することにより、対象となる画素について、第１の粒子７ａの色（白色）を表示することができる。

また、動作対象となる一つの画素について、第２の粒子の色（黒色）を表示（表現）したい場合には、模式図である図５（ａ）、（ｂ）に示すように、前記の電圧印加手段を制御して共通電極４側に第２の粒子７ｂを移動させる。その際、サブ電極６ｂに印加する電位をＶ４、サブ電極６ａに印加する電位をＶ５、共通電極４に印加する電位をＶ６とすると、前記電圧印加手段によって以下の式（３）または式（４）を満足するように印加電圧を制御することにより、第２の色（黒色）を表示することができる。
Ｖ４≦Ｖ５＜Ｖ６ …式（３）
Ｖ５≦Ｖ４＜Ｖ６ …式（４）

すなわち、共通電極４に印加する電位Ｖ６を、サブ電極６ｂ、６ａに印加する電位Ｖ５、Ｖ６より大きくすることにより、負に帯電した黒色粒子（第２の粒子７ｂ）は、図５（ａ）、（ｂ）に示したように最高電位である共通電極４側に移動する。一方、正に帯電した白色粒子（第１の粒子７ａ）は、式（３）の関係にある場合、図５（ａ）に示したように最低電位であるサブ電極６ｂ側に移動する。また、式（４）の関係にある場合には、図５（ｂ）に示したように最低電位であるサブ電極６ａ側に移動する。
なお、Ｖ４＝Ｖ５＜Ｖ６の関係にある場合には、白色粒子（第１の粒子７ａ）はサブ電強６ｂ、６ａのいずれの側にも移動するようになるものの、黒色粒子（第２の粒子７ｂ）が共通電極４側に移動するのは変わらない。
したがって、式（３）または式（４）に示すように制御することにより、対象となる画素について、第２の粒子７ｂの色（黒色）を表示することができる。

また、動作対象となる一つの画素について、第３の色である液相分散媒８の色（赤色）を表示（表現）させたい場合には、模式図である図６（ａ）、（ｂ）に示すように、前記の電圧印加手段を制御して画素電極５（サブ電極６ｂ、６ａ）側に第１の粒子７ａおよび第２の粒子７ｂを移動させる。ただし、この動作、つまりこの駆動方法では、液相分散媒８の第３の色（赤色）を直接表示するのではなく、この第３の色に画素電極５側の色を反映させた色を、表示するようになる。

第１の粒子７ａおよび第２の粒子７ｂを共に画素電極５（サブ電極６ｂ、６ａ）側へ移動させるためには、サブ電極６ｂに印加する電位をＶ７、サブ電極６ａに印加する電位をＶ８、共通電極４に印加する電位をＶ９とすると、前記電圧印加手段によって以下の式（５）または式（６）を満足するように印加電圧を制御する。
Ｖ７＞Ｖ９＞Ｖ８ …式（５）
Ｖ７＜Ｖ９＜Ｖ８ …式（６）

まず、式（５）を満足させるように制御すると、負に帯電した黒色粒子（第２の粒子７ｂ）は、図６（ａ）に示したように最高電位であるサブ電極６ｂ側に移動する。一方、正に帯電した白色粒子（第１の粒子７ａ）は、最低電位であるサブ電極６ａ側に移動する。したがって、表示側である共通電極４側には、黒色粒子（第２の粒子７ｂ）、白色粒子（第１の粒子７ａ）のいずれも移動して来ないため、液相分散媒８が色（赤色）が表示される。ただし、液相分散媒８は、前記したように液相９の透明性が、表示側と反対の画素電極５側の色を表示側に反映することができるような透明性となるように、その透明度が調整されている。したがって、表示側となる共通電極４側では、液相分散媒８の色だけでなく、画素電極５側に位置する第１の粒子７ａや第２の粒子７ｂの色も反映された色、すなわち混合された色が表示される。

ここで、このように混合された色が表示されることの理由について説明する。
表示側において観測者に見える色は、表示面に入射した光の色成分のうち、吸収されずに戻ってきた色成分である。したがって、前述したように第１の粒子７ａあるいは第２の粒子７ｂが観測側（表示側）となる共通電極４側にある場合、粒子７ａ（７ｂ）の表面で反射・吸収が起こるため、粒子の色、すなわち白色あるいは黒色が観測（表示）されるのである。

これに対し、第３の色（赤色）の液相分散媒８が観測側（共通電極４側）にある場合、入射光が液相分散媒８中を通過することで吸収が起こり、続いて画素電極５（サブ電極６ａ、６ｂ）側で反射することで吸収が起こり、さらに液相分散媒８中を戻る（通過する）ことで再度吸収が起こる。したがって、液相分散媒８の光吸収特性だけでなく、画素電極５（サブ電極６ａ、６ｂ）側の光反射・吸収特性も、観測される色（表示される色）に影響する（反映される）のである。

したがって、前記したように式（５）を満足させるように制御し、図６（ａ）に示したように黒色粒子（第２の粒子７ｂ）を面積が小さいサブ電極６ｂ側に移動させ、白色粒子（第１の粒子７ａ）を面積が大きいサブ電極６ａ側に移動させると、観測される色（表示される色）は、大きな面積で分布する白色粒子（第１の粒子７ａ）の影響をより強く受け、これにより比較的明るい（白っぽい）赤色（第４の色）が表示（表現）されるようになる。すなわち、単一の画素の面積は非常に小さく、人間の目にはサブ電極６ａに対応する領域とサブ電極６ｂに対応する領域との区別がつかず、合成された色が点として視認されるだけだからである。

また、式（６）を満足させるように制御すると、負に帯電した黒色粒子（第２の粒子７ｂ）は、図６（ｂ）に示したように最高電位である大きな面積のサブ電極６ａ側に移動し、正に帯電した白色粒子（第１の粒子７ａ）は、最低電位である小さな面積のサブ電極６ｂ側に移動する。したがって、観測される色（表示される色）は、大きな面積で分布する黒色粒子（第２の粒子７ｂ）の影響をより強く受け、これにより比較的暗い（黒っぽい）赤色（第５の色）が表示（表現）されるようになる。

よって、本実施形態では、第１の粒子７ａおよび第２の粒子７ｂとして、明度の異なる一対の色（黒白）のものを採用したことにより、液相分散媒８の第３の色に対して明暗を付与することができ、これにより第３の色について、２階調での表示を可能にすることができる。

なお、以上では単一の画素についてのみ着目して説明したが、前記したように液相９について、特に各画素毎に不連続とするようなセル構造とした場合、各画素毎に粒子の色や液相分散媒８の色を変えることができる。したがって、特に液相分散媒８の色（第３の色）について、赤、青、緑の三原色を用い、赤色の液相分散媒８を封入したＲ画素、青色の液相分散媒８を封入したＢ画素、緑色の液相分散媒８を封入したＧ画素を作製し、これらを適宜に配列することにより、フルカラー表示を行うことができる。その際、黒表示については前記したように黒色粒子で表示が可能となるため、従来のような減色混合ではなく、十分に反射率が低い良好な黒色の表示が可能になる。また、このように全体としてはＲＧＢによるフルカーラー表示が可能になり、さらに各画素毎に前記したような階調も出せることから、構成された電気光学パネルは、表示性能が格段に優れたものとなる。

また、単一の画素についての説明に戻ると、第１の粒子７ａと第２の粒子７ｂとによる２種類の粒子の色を、白黒のように明度が異なる組み合わせにするのでなく、色相を異ならせるようにしてもよい。その場合には、液相分散媒８による第３の色に対して異なる色相を付与することにより、得られる混色の色相、すなわち表示される第４の色および第５の色を、元の第１の色や第２の色、さらには第３の色とも異なるものにすることができる。

表１に、第１の粒子７ａによる第１の色と、第２の粒子７ａによる第２の色と、液相分散媒８による第３の色との具体例を示す。また、表１に、第１〜第３の色を選択することで得られる第４の色と第５の色とを併記する。表１に示したように第１〜第３の色を選択することにより、実際には、第１の色と第２の色と第４の色と第５の色とが表示されるようになるのである。なお、ここでの第４の色とは、前記の式（５）を満足させるように制御（駆動）した場合に得られる色であり、第５の色とは、前記の式（６）を満足させるように制御（駆動）した場合に得られる色である。

例えば、例１は前記した場合の例であり、白、黒に加えて明るい赤、暗い赤の４種類の色（３種類の色相とそのうち一つの色相については２階調の色）を表示（表現）することができる。
また、例５のように、第１の色をシアンとし、第２の色をマゼンタとし、第３の色をイエローとした場合に、第４の色として黄緑を、また第５の色として橙を表示することができる。すなわち、液相分散媒８の色であるイエローに対し、第１の色（シアン）を多くすることで黄緑を表示することができ、また、第２の色（マゼンタ）を多くすることで橙を表示することができる。

このように、２種類の粒子の色を色相が異なるように適宜に設定することにより、第３の色に対して異なる色相を付与することができ、これにより第１の色（色相）と第２の色（色相）とに加えて、第４の色（色相）と第５の色（色相）とを合わせた、四種類の色（色相）を表示（表現）することができる。したがって、この電気光学パネル１にあっては、表示自由度が高く、表示特性に優れたものとなる。

なお、サブ電極６ａ、６ｂの形状については、図２（ａ）〜（ｃ）に示したように特に限定されることなく任意の形状が採用可能である。また、その面積差についても任意に設定することができる。面積差を大きくした場合には、特に２種類の粒子について明暗を付与する組み合わせにした場合、前記の第４の色と第５の色の明度（階調）の差を大きくすることができ、逆に面積差を大きくした場合には、第４の色と第５の色の明度（階調）の差を小さくすることができる。また、２種類の粒子についてその色を色相が異なるように設定した場合にも、面積差を大きくした場合には、第４の色と第５の色と色相を大きく異ならせることができ、面積差を小さくした場合には、第４の色と第５の色と色相を小さく異ならせることができる。

また、第４の色と第５の色との差をより大きくしたい場合には、前記二つのサブ電極６ａ、６ｂのうちの、面積が小さい方のサブ電極６ｂに対応する表示側の部位に、このサブ電極６ｂによる表示を隠す遮蔽部（第１の遮蔽部、第２の遮蔽部）を設けるのが好ましい。具体的には、図２（ｃ）に示すように二つのサブ電極６ａ、６ｂのうちの面積が大きいサブ電極６ａを、矩形状の第１サブ電極６ａとし、面積が小さいサブ電極６ｂを、第１サブ電極６ａを囲む矩形枠状の第２サブ電極６ｂとする。そして、画素電極５、５間に対応して配設されるブラックマトリクス２３（図１参照）を、図２（ｃ）中に二点鎖線で示すように第２サブ電極６ｂ上を覆うように形成配置する。これにより、この第２サブ電極６ｂに対応する部位を、非表示領域とすることができる。

すなわち、例えば前述した図６（ａ）に示す状態では、表示される色（観測される色）は、面積の大きいサブ電極６ａ上にある白色粒子（第１の粒子７ａ）の影響をより強く受け、明るい赤色が表示されるが、実際には面積の小さいサブ電極６ｂ上にある黒色粒子（第２の粒子７ｂ）の影響も受けているため、多少は黒色が加えられ、したがってより明るい赤色が表示されることにはならない。
これに対し、このサブ電極６ｂ上をブラックマトリクス２３で覆ってしまえば、表示領域がサブ電極６ａ上に限定されることにより、サブ電極６ｂ上に位置する黒色粒子の影響を受けることなく、赤色に白色が加えられただけのより明るい赤色が表示（観測）されるようになるのである。

なお、図２（ａ）や図２（ｂ）に示したようなサブ電極６ａ、６ｂの形状においても、ブラックマトリクス２３を変形させて形成したり、ブラックマトリクス２３以外の遮蔽部でサブ電極６ｂを覆うことにより、第４の色や第５の色をより明瞭に表示することができる。ただし、このように構成すると、画素の開口率が小さくなってしまうため、面積の大きい方のサブ電極６ａを遮蔽してしまうのは好ましくない。

（第２の実施形態）
次に、本発明の電気光学パネルの第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態が第１の実施形態と異なるところは、画素電極５を、同じ面積の４つのサブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆによって構成した点である。すなわち、図７（ａ）に示すように矩形状のサブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを並列して配置し、あるいは図７（ｂ）に示すように正方形状のサブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを縦横に配置することにより、全体として平面視矩形（正方形）状の画素を形成している。

図８（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）〜（ｃ）は、サブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを、図７（ａ）に示した状態に配設した場合の例を示す模式図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
サブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆには、前記実施形態と同様に、スイッチング素子としてのＴＦＴ１０を備えた電圧印加手段が接続されており、これによってそれぞれ独立して電位が与えられるようになっている。

このような電気光学パネルにおいて、第１の粒子７ａの色（白色）を表示（表現）したい場合には、図８（ａ）に示すように、前記電圧印加手段を制御して共通電極４側に第１の粒子７ａを移動させる。その際、サブ電極６ｃに印加する電位をＶｃ、サブ電極６ｄに印加する電位をＶｄ、サブ電極６ｅに印加する電位をＶｅ、サブ電極６ｆに印加する電位をＶｆとし、共通電極４に印加する電位をＶＡとすると、前記電圧印加手段によって例えば以下の式（７）を満足するように印加電圧を制御することにより、第１の色（白色）を表示することができる。
Ｖｃ＝Ｖｄ＝Ｖｅ＞Ｖｆ＞ＶＡ …式（７）

なお、前記図８（ａ）に示した例では、第２の粒子７ｂをサブ電極６ｃ、６ｄ、６ｆ上に移動させるようにしたが、第１の粒子７ａを表示側（共通電極４側）に移動させてその色白色）を表示する場合、第２の粒子７ｂが画素電極５側においてどのように分布していても表示には影響を与えない。したがって、第２の粒子７ｂを画素電極５側のどのサブ電極上に移動させるかは任意である。

また、第２の粒子７ａの色（黒色）を表示（表現）したい場合には、図８（ｂ）に示すように、前記電圧印加手段を制御して共通電極４側に第２の粒子７ｂを移動させる。その際、例えば以下の式（８）を満足するように印加電圧を制御することにより、第２の色（黒色）を表示することができる。
Ｖｃ＝Ｖｄ＝Ｖｅ＜Ｖｆ＜ＶＡ …式（８）
なお、この場合にも、第１の粒子７ａを画素電極５側のどのサブ電極上に移動させるかは任意である。

また、第３の色である液相分散媒８の色（赤色）を表示（表現）させたい場合には、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記の電圧印加手段を制御して画素電極５（サブ電極６ｂ、６ａ）側に第１の粒子７ａおよび第２の粒子７ｂを移動させる。ただし、この動作についても、液相分散媒８の第３の色（赤色）を直接表示するのではなく、この第３の色に画素電極５側の色、すなわち第１の粒子７ａの色や第２の粒子７ｂの色を反映させて表示するのは、前記実施形態と同様である。

まず、暗い赤色を表示したい場合には、前記電圧印加手段により、例えば以下の式（９）を満足するように印加電圧を制御する。
Ｖｃ＜ＶＡ＜Ｖｄ＝Ｖｅ＝Ｖｆ …式（９）
これにより、白色粒子（第１の粒子７ａ）と黒色粒子（第２の粒子７ｂ）とを、それぞれ図９（ａ）に示すように画素電極５側の各サブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ上に移動させることができる。すなわち、白色粒子（第１の粒子７ａ）と黒色粒子（第２の粒子７ｂ）との画素電極５側における分布状態を、黒色粒子が占める面積の方が大きくなるようにすることにより、液相分散媒８の色（赤色）に対して黒色の影響をより大きく付与し、これによって暗い赤色を表示しているのである。

また、中間的な赤色を表示したい場合には、前記電圧印加手段により、例えば以下の式（１０）を満足するように印加電圧を制御する。
Ｖｃ＝Ｖｄ＜ＶＡ＜Ｖｅ＝Ｖｆ …式（１０）
これにより、白色粒子（第１の粒子７ａ）と黒色粒子（第２の粒子７ｂ）とを、それぞれ図９（ｂ）に示すように移動させることができる。すなわち、白色粒子（第１の粒子７ａ）と黒色粒子（第２の粒子７ｂ）との分布状態を、黒色粒子と白色粒子とが同じ面積になるようにすることにより、液相分散媒８の色（赤色）に対して黒色の影響と白色の影響とを同等に付与し、これによって中間的な赤色を表示しているのである。

また、明るい赤色を表示したい場合には、前記電圧印加手段により、例えば以下の式（１１）を満足するように印加電圧を制御する。
Ｖｃ＝Ｖｄ＝Ｖｅ＜ＶＡ＜Ｖｆ …式（１１）
これにより、白色粒子（第１の粒子７ａ）と黒色粒子（第２の粒子７ｂ）とを、それぞれ図９（ｃ）に示すように移動させることができる。すなわち、白色粒子（第１の粒子７ａ）と黒色粒子（第２の粒子７ｂ）との分布状態を、白色粒子が占める面積の方が大きくなるようにすることにより、液相分散媒８の色（赤色）に対して白色の影響をより大きく付与し、これによって明るい赤色を表示しているのである。

このような構成からなる電気光学パネルにあっては、特に液相分散媒８の第３の色を基本とする色を表示したい場合に、その明度（階調）や色相を、２種類だけでなく３種類表示することができ、したがって表示性能をより高めることができる。
また、サブ電極６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを全て同じ面積に形成しているので、第１の粒子７ａと第２の粒子７ｂとの面積比を等差的に変化させることができる。したがって、２種類の粒子の色を明度が異なるように例えば白色と黒色とに設定し、これら第１の粒子７ａと第２の粒子７ｂとで階調をださせようとした場合に、階調度を等差的にださせることができる。
よって、この電気光学パネルにあっても、表示自由度が高く、表示特性に優れたものとなる。

なお、この第２の実施形態では、前記したように画素電極５を４つのサブ電極で構成したが、三つ、あるいは五つ以上のサブ電極で一つの画素電極５を構成してもよい。その場合に、特にサブ電極を五つ以上にすれば、液相分散媒８の第３の色を基本とする色について、より多くの明度（階調度）、または色相を表示（表現）することが可能になる。

また、第２の実施形態では、画素電極５を同じ面積のサブ電極で構成したが、画素電極５を三つ以上のサブ電極で構成した場合にも、第１の実施形態と同様に、面積を異ならせるようにしてもよい。その場合に、各サブ電極の面積比を、例えば１：２：４：８…のように等比的に形成することにより、液相分散媒８の第３の色を基本とする色を表示したい場合に、その明度（階調）や色相をより多く表示（表現）することが可能になる。

また、この第２の実施形態においても、例えば一つのサブ電極をブラックマトリクス等で遮蔽することにより、液相分散媒８の第３の色を基本とする色を表示したい場合に、一方の粒子の色の影響をなくすことができる。

また、前記実施形態では第１の基板２側を表示側としたが、本発明はこれに限定されることなく、第２の基板３や画素電極５（サブ電極６）を透明（透光性）にすることにより、第２の基板３側を表示側にすることもできる。その場合、特にサブ電極の一部をブラックマトリクス等で遮蔽することにより、一方の粒子のみからなる色を表示することが可能になる。

次に、本発明の応用例として、本発明の電気光学パネル（電気光学装置）を備えた電子機器について説明する。
以下、前記電気光学パネル（電気光学装置）を備えた電子機器の例について説明する。
＜モバイル型コンピュータ＞
まず、前記電気光学パネルを、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１０は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ８０は、図１０に示すように、キーボード８１を備えた本体部８２と、前記電気光学パネル６４を備えた表示ユニットとから構成されている。

＜携帯電話＞
次に、前記電気光学パネルを、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図１１は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。この携帯電話９０は、図１１に示すように、複数の操作ボタン９１のほか、受話口９２、送話口９３とともに、前記電気光学パネル６４を備えるものである。

＜電子ペーパー＞
次に、前記電気光学パネルを、電子ペーパーの表示部に適用した例について説明する。図１２は、この電子ペーパーの構成を示す斜視図である。この電子ペーパー１１０は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートからなる本体１１１と、前記電気光学パネル６４を備えた表示ユニットとから構成されている。

＜電子ノート＞
また、図１３は、電子ノートの構成を示す斜視図である。この電子ノート１２０は、図１３に示すように、図１２に示した電子ペーパー１１０が複数枚束ねられ、それらの電子ペーパー１１０がカバー１２１に挟まれているものである。カバー１２１に表示データ入力手段を備えることにより、束ねられた状態で電子ペーパーの表示内容を変更することができるようになっている。

このような電子機器によれば、前述したように表示自由度が高く、したがって表示特性に優れた電気光学装置を備えているので、これら電子機器についても、前記電気光学パネルによる表示部の表示特性に優れたものとなる。
なお、前記の電子機器としては、図１０のパーソナルコンピュータ、図１１の携帯電話、図１２の電子ペーパー、図１３の電子ノート以外にも、例えば表示部に前記電気光学パネルまたは前記電気光学装置を備え、さらに指紋検知センサ等を備えたＩＣカードや、さらには、電子ブック、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができる。

本発明の第１の実施形態の概略構成を示す要部側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は画素電極の構成を示す平面図である。 電気光学装置の等価回路図図である。 （ａ）、（ｂ）は動作を説明するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は動作を説明するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は動作を説明するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は画素電極の構成を示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）は動作を説明するための模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は動作を説明するための模式図である。 本発明に係るコンピュータの外観構成を示す斜視図である。 本発明に係る携帯電話の外観構成を示す斜視図である。 本発明に係る電子ペーパーの外観構成を示す斜視図である。 本発明に係る電子ノートの外観構成を示す斜視図である。

符号の説明

１…電気光学パネル、２…第１の基板、３…第２の基板、４…共通電極、５…画素電極、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ…サブ電極、７…帯電粒子、７ａ…第１の粒子、７ｂ…第２の粒子、８…液相分散媒、９…液相、１０…ＴＦＴ、２３…ブラックマトリクス

Claims (8)

1. 第１の基板と、該第１の基板に対向する第２の基板と、
   前記第１の基板に設けられた共通電極と、
   前記第２の基板に設けられた複数の画素電極と、
   前記第１の基板と前記第２の基板による一対の基板間に封入された帯電粒子を分散させてなる液相分散媒とを備え、
   前記帯電粒子は、第１の色を有する第１の粒子と、第２の色を有し、かつ前記第１の粒子と異なる極性に帯電させられた第２の粒子とからなり、
   前記液相分散媒は、第３の色を有し、かつ、表示側と反対の電極側の色を表示側に反映させることで該電極側の色と前記第３の色との混色を表示するように、透明性を有してなり、
   前記複数の画素電極の各々は、複数のサブ電極によって構成され、
   前記複数のサブ電極の各々を独立して電圧を印加することのできる電圧印加手段が設けられていることを特徴とする電気光学パネル。
2. 前記複数の画素電極の各々は、それぞれ面積が異なる二つのサブ電極によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気光学パネル。
3. 前記二つのサブ電極のうちの、面積が小さい方のサブ電極に対応する表示側の部位に、前記面積が小さい方のサブ電極による表示を隠す第１の遮蔽部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の電気光学パネル。
4. 前記二つのサブ電極は、矩形状の第１サブ電極と、これを囲む矩形枠状の第２サブ電極とからなり、
   前記第２サブ電極と対応する部位には、該第２サブ電極による表示を隠す第２の遮蔽部が設けられ、
   前記第２の遮蔽部は、前記複数の画素電極間に対応する位置に設けられたブラックマトリクスからなっていることを特徴とする請求項２記載の電気光学パネル。
5. 前記画素電極は、それぞれ三つ以上のサブ電極によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気光学パネル。
6. 前記三つ以上のサブ電極は、全て同じ面積に形成されていることを特徴とする請求項５記載の電気光学パネル。
7. 請求項１乃至請求項６記載の電気光学パネルを使用した電気光学装置。
8. 第１の基板と、該第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板に設けられた共通電極と、前記第２の基板に設けられた複数の画素電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に封入された帯電粒子を分散させてなる液相分散媒とを備え、前記帯電粒子は、第１の色を有する第１の粒子と、第２の色を有し、かつ前記第１の粒子と異なる極性に帯電させられた第２の粒子とからなり、前記液相分散媒は、第３の色を有し、かつ、表示側と反対の電極側の色を表示側に反映させることで該電極側の色と前記第３の色との混色を表示するように、透明性を有してなり、前記複数の画素電極の各々は、それぞれ複数のサブ電極によって構成され、前記複数のサブ電極の各々を独立して電圧を印加することのできる電圧印加手段が設けられてなる電気光学装置を駆動するに際し、
   前記第１の粒子と前記第２の粒子のそれぞれを、前記共通電極の側または前記複数のサブ電極のいずれかの側に、互いが異なる側に位置するように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする電気光学装置の駆動方法。

Images