JP3211276B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP3211276B2
JP3211276B2 JP24445391A JP24445391A JP3211276B2 JP 3211276 B2 JP3211276 B2 JP 3211276B2 JP 24445391 A JP24445391 A JP 24445391A JP 24445391 A JP24445391 A JP 24445391A JP 3211276 B2 JP3211276 B2 JP 3211276B2
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孝寿 赤塚
昭 多田隈
高志 森
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、電気泳動表示装置等の平面表示
装置に於いて、表示に接する電極表面を絶縁物で被覆
して直流電流を遮断することにより、表示液と電極の電
荷の授受によって生ずる表示液の変質を防止するように
した表示装置に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】電気泳動表示装置等の直流駆
動平面表示装置では、図4の如く、対向面に各別に電極
2、4を形成したガラス板等の二枚の透明基材1、3を
所定の間隔で対向配置し、その間隙内に染料で着色した
分散媒と顔料粒子からなる表示液5を封入し、対向する
電極2、4に直流電圧を印加して表示液5の内部に直流
電界を発生させて荷電した顔料粒子を移動させてその分
布を変化させながら所望の表示を行わせるものである。
【0003】しかし、直流電圧の印加は、表示液5の内
部に電界を発生させるだけでなく、表示液5、電極2、
4及び電源を結ぶ回路に直流電流を生じさせる。ところ
で、電気泳動表示素子に用いられる表示液5の固有抵抗
は通常108Ω・cm以上と比較的高い抵抗値であり、
その直流電流は数μA/cm2以下の低い値であるが、
この直流電流による長期寿命信頼性への影響は非常に大
きい。
【0004】即ち、表示液5への外部からの電子の流入
又は流出は、表示液の酸化・還元を誘起し、例えば、染
料の変質による表示の変化、又は粒子分散の為の界面活
性剤の変質、或いは電極成分の表示液への溶解による電
極の消失、またこれらの障害の組み合わせ等、直流駆動
表示素子特有の不安定性の原因となっている。
【0005】従来、電気泳動表示装置では、表示液の固
有抵抗を高くして直流電流を低下させることにより延命
効果をねらったり、或いは本願の出願人の提案による特
願平2−8875号出願の如く直流電圧の重畳を避ける
電圧印加方式を採用する等、実用期間での信頼性改善を
図っている。しかし、このような手段は基本的な対策と
は云えず、例えば、材料のロットによる寿命の変動や、
或いは使用する染料、界面活性剤の種類や使用量に制限
を生じ、表示性能そのものを劣化させるなど、不十分で
ある。
【0006】例えば液晶表示素子、交流駆動プラズマ表
示素子等の交流駆動表示素子では、他の目的と共に電極
による表示の劣化、電荷の電極への流入を防止するため
に、電極表面に誘電体膜を設けて表示の劣化を防止する
ことはあるが、直流駆動方式による表示素子では、表示
を維持する為に直流電圧を継続して印加すると誘電体膜
に電荷が蓄積し、表示媒体に電界を有効に印加できなく
なったり、誘電体膜が絶縁破壊するなどの理由でこの方
法は採用されていなかった。
【0007】
【発明の目的及び構成】本発明は、表示用の液体又は固
体を含む層に電圧を印加する電極表面を絶縁物で被覆し
て直流電流を遮断することにより、上記層と電極の電荷
の授受によって生ずる表示液の変質を防止するようにし
た表示装置を提供するものである。
【0008】その為に、本発明に係る表示装置は、直流
電圧の印加により光学的特性が変化する表示用の液体
又は固体を含む層を対向配置した電極の間隙に封入した
表示装置に於いて、対向する該電極の少なくとも一方の
面に形成した絶縁層と、該電極間に表示電圧パルスを印
加し、該表示電圧パルスの印加後実質的に電圧ゼロの休
止パルスを印加する信号印加手段とを備え、該絶縁層及
び該表示液の等価静電容量と表示液の等価抵抗で決まる
時定数が該表示電圧パルス幅に比べて充分大きくなるよ
うに、且つ該絶縁層に加わる電圧の最大値が該絶縁層の
絶縁破壊強度と膜厚の積より小さくなるように構成した
ものであり、このような表示装置は、電極の間隙に表示
液を封入して電気泳動表示装置を構成することができ
る。
【0009】
【実施例】図1は、本発明に従って構成された表示装置
の概念的な要部拡大断面構成図であって、図中、図4と
同一符号はそれらと同一の構成要素を示す。図1に於い
て、表示に必要な電極2、4は透明基材1、3の対向面
にインジュウム錫酸化物等の導電材料で形成され、この
電極2、4に図示しない引き出し線を接続して透明基材
1、3の外部に導出することにより外部電源に接続する
ものである。
【0010】上記電極2、4及び引き出し線の一部には
それらを被覆するように本発明に従って絶縁層6、7が
各別に形成される。この絶縁層6、7の材料としては、
ポリエチレン、ポリイミド、四フッ化エチレン等の絶縁
性高分子、或いは酸化圭素、チタン酸バリウム、酸化チ
タン等の絶縁性金属酸化物を使用できる。また、それら
絶縁層6、7の形成手段としては、塗布、印刷、LB製
膜、蒸着又はスパッタ等の通常の膜形成手法を適宜採用
できる。そして、直流駆動平面表示装置としての電気泳
動表示素子を構成するには、上記の如き絶縁層6、7を
有する電極2、4の間隙内に従前のように表示液5を封
入して透明基材1、3の周囲を接着剤で封着することに
より完成できる。
【0011】上記表示装置の両電極2、4に直流電圧を
印加する場合、電極2、4の表面に形成された絶縁層
6、7は、表示液5の等価抵抗に直列の等価静電容量と
して働き、表示液5からの直流電流成分の電極2、4へ
の流入、流出を抑止する。
【0012】即ち、電極2、4の表面を上記のような高
誘電体材料からなる絶縁層6、7で被覆し、その膜厚を
充分薄くして、この等価直列容量を充分大きく形成し、
その等価直列容量と表示液5の固有抵抗で定まる時定数
をこの表示装置の応答時間より充分長くすれば、この応
答時間内で表示装置に加わる電圧は略印加電圧と等しく
一定に保つことができ、且つ表示液5は電極2、4に接
しないので既述の如き電荷の外部流出を抑止することが
可能となる。
【0013】勿論、等価静電容量は大きく設定できると
は云え、同極の動作電圧パルスを連続して印加すると、
その被覆膜には電荷が荷電して表示装置に加わる電圧は
減少するので、本来の表示機能を維持できなくなる。
【0014】本発明が対象とする電気泳動表示装置は、
表示に完全なメモリ−機能を有し、表示を継続する為の
同極電圧の印加は不要であって、特願平2−8875号
に係る技術の如く同極パルスの抑制が可能である。従っ
て、本発明はその表示の応答速度、絶縁層6、7からな
る被覆膜の誘電率、膜厚、その絶縁耐電圧を配慮して実
施することが可能であり、この表示装置の電気化学的反
応を抑制することができる。以下、上記の絶縁層を電極
の一方に形成した場合について説明する。
【0015】電極面に形成されるこの種の絶縁層或いは
絶縁物質による保護層は、交流駆動表示装置では類似の
ものが知られているが、本発明に従った絶縁層の場合で
は、直流駆動表示装置特有の性能が要求されるので、そ
のような従来のものとは本質的に異なるものである。即
ち、交流駆動表示装置に於けるこのような絶縁層には、
例えば液晶表示装置に於ける高分子配向膜、交流プラズ
マ表示装置に於ける酸化マグネシウム保護層があるが、
前者は配向に、そして後者はイオン衝撃緩和又は二次電
子供給層としての機能を持ち、これは直流電流阻止の静
電容量とは異なる。また、上記従来の保護層に要求され
る絶縁耐圧V IXは、Eを印加交流電圧の尖頭値、εIX
保護層の誘電率、dIXをその膜厚、ε0を表示液の誘電
率とし、d0をその層厚とした場合、 となり、本発明とは異なる。
【0016】実際に本発明の表示装置に電圧を印加して
表示を行う際の絶縁層、表示液5に加わる電圧は、図2
の等価回路でその過渡応答解を求めることによって求め
られる。初期電荷ゼロの状態で表示に必要な電圧E、パ
ルス幅tPEの表示パルスを印加した場合、表示液5に印
加される電圧VPは、C1を絶縁層の等価静電容量、C2
を表示装置の等価静電容量、Rを表示液5の等価抵抗、
rを電源内部抵抗及び配線等価抵抗、そしてE及び−E
を動作電圧パルスとすれば、 で表される。
【0017】上式に於いて、配線及び電源内部抵抗に基
づくrが小さい場合にはその第一項は電圧ゼロから昇圧
する間の過渡項であって短時間で無視できる値となり、
従って第二項が表示液5に印加される。ここで、R(C
1+C2)が表示に必要なパルス幅tPEに比べて充分大き
くなるようにC1、即ち絶縁層の静電容量を大きく設計
すれば、VPは略C1E/(C1+C2)、C1≫C2でVP
=Eとなって絶縁層のない場合と等しくなる。この場
合、絶縁層のない場合と異なり、表示液中の顔料粒子及
び溶媒中の電子やイオンは電極に電荷を与えることはな
く、その空間位置が変位するだけで、これらが酸化還元
反応により変質しないことが特徴である。
【0018】絶縁層に加わる電圧VIも同様に求まり、
その最大値は、 となり、本発明に従って構成される絶縁層の絶縁耐電圧
はこのVI以上となるように設計する必要がある。
【0019】この式を絶縁層の面積S、その層の膜厚d
1、誘電率ε1、そして、表示液の面積S、厚みd0、誘
電率ε0、その固有抵抗R0を用いて表すと、 となり、絶縁層の絶縁破壊強度×d1>VIとなる。
【0020】例えば、ε1=4 ×0.0885×10-12(F/cm)、
1=0.1 ×10-4(cm)のSiO2絶縁層を、d0=50×10
-4(cm)、ε0=3 ×0.0885×10-12(F/cm)、R0=1011(
Ω・cm)、応答速度 100×10-3(秒)の電気泳動表示装置
に設けると、VIは約−0.28Vとなる。一方、絶縁層材
料の絶縁破壊強度は約30kV/mmであって、また、絶
縁層の絶縁強度は3Vであり、充分そのVIに耐え得
る。以上試算した電気泳動表示装置の諸定数はこれまで
試作された素子の平均的な定数であるが、これらと異な
る場合でも、形成する絶縁層の誘電率及びその破壊強度
を配慮して材料を選択することができる。
【0021】更に、先の表示電圧パルスを印加した後、
電圧ゼロの休止パルスを印加した場合の各部電圧につい
て述べる。印加電圧をゼロとした後からの時間をtとす
ると表示液に加わる電圧VPは、 の逆極性の電圧が加わるが、R(C1+C2)がtPEより
充分大きくなるようにC1を設定しているので、このV
P-の絶対値は小さく、表示に影響しない。またこの逆極
性の電圧の表示装置への印加を軽減する為に、図3の如
く、Rより大きいRSを設置してC1からC2への電荷流
入を抑制すれば、VP-を更に低減することも可能であ
る。
【0022】上記の如き絶縁層を設けた表示装置の駆動
では表示のメモリ−を有効に利用し、既述の特願平2−
8875号の出願で具体化されるような同極電圧パルス
の重畳印加の防止を行い、この絶縁層への過剰な荷電を
防止するものである。従って、一旦表示を行ったエレメ
ントには絶縁層の電荷を放電する逆極性の電圧が印加さ
れることになり、この絶縁層に加わる電圧は先に述べた
Iを越えることはない。
【0023】以上の説明は、絶縁層を電極2、4のいず
れか一方に形成した場合の直流駆動平面表示装置に於け
るその絶縁層に必要な条件、駆動方法の具体例を述べた
ものであるが、対向する対となる電極も併せて同様な絶
縁層で被覆することも可能であり、且つ本発明の目的と
する性能向上の点でも好ましい。
【0024】また、上記の説明は表示装置として電気泳
動表示装置について行ったが、例えばエレクトロクロミ
ック表示装置など、メモリ−機能を有する他の表示装置
にも適用することができる。
【0025】
【発明の効果】本発明に係る表示装置は、以上の説明か
ら明らかなように表示用液体又は固体を含む層に電圧を
印加する電極表面を絶縁物で被覆して直流電流を遮断す
ることにより、上記層と電極の電荷の授受によって生ず
る表示液の変質、即ち表示液中のイオンの酸化・還元に
よる表示液の変質を防止できる。
【0026】従って、染料の変色、分散状態の劣化或い
は分散粒子の電気泳動特性の変化等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例により構成された表示装置
の概念的な断面構成図。
【図2】 図1で絶縁層を一方の電極に形成した場合の
等価回路図。
【図3】 図2で外部抵抗を設置した場合の等価回路
図。
【図4】 従来の電気泳動表示装置の概念的な要部拡大
断面構成図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 高志 茨城県稲敷郡茎崎町天宝喜757 日本メ クトロン株式 会社南茨城工場内 (56)参考文献 特開 昭55−4067(JP,A) 特開 平3−213827(JP,A) 特開 昭48−71993(JP,A) 実開 平3−67384(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/30 - 9/46

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電圧の印加により光学的特性が変化す
    表示用の液体又は固体を含む層を対向配置した電極
    の間隙に封入した表示装置に於いて、対向する該電極の
    少なくとも一方の面に形成した絶縁層と、該電極間に表
    示電圧パルスを印加し、該表示電圧パルスの印加後実質
    的に電圧ゼロの休止パルスを印加する信号印加手段とを
    備え、該絶縁層及び該表示液の等価静電容量と表示液の
    等価抵抗で決まる時定数が該表示電圧パルス幅に比べて
    充分大きくなるように、且つ該絶縁層に加わる電圧の最
    大値が該絶縁層の絶縁破壊強度と膜厚の積より小さくな
    るように構成されたことを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】電極の間隙に表示液が封入された電気泳動
    表示装置である請求項1に記載の表示装置。
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