CN101562001A - 具有存储性的图像显示装置及其驱动控制装置和驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种具有存储性的图像显示装置及其驱动装置和驱动方法，即使在多灰度化时，也能够通过简单的LUT调整获得没有不适感的更新画面。一种电子纸显示装置，包括：显示部，由具有存储性的电泳显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；控制单元，控制该驱动单元，在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新显示部的画面时，将多个帧的更新期间至少区分设定为高位比特显示期间和低位比特显示期间，在高位比特显示期间，通过由更新画面的灰度数据的高位比特确定的输出电压，以粗糙灰度显示更新画面，之后在低位比特显示期间，通过由更新画面的灰度数据的低位比特确定的输出电压，以细微灰度显示更新画面。

Description

具有存储性的图像显示装置及其驱动控制装置和驱动方法

技术领域

本发明涉及到一种具有存储性的图像显示装置、用于该装置的驱动控制装置及驱动方法，具体而言涉及到电子书籍及电子报纸等电子纸显示装置所适用的具有存储性的图像显示装置、用于该装置的驱动控制装置及驱动方法。

背景技术

作为可不产生疲劳地进行“阅读”行为的显示装置，开发了称为电子书籍或电子报纸等的电子纸显示装置。这种电子纸显示装置要求薄型、轻量、不易损坏，并要求低耗电，因此优选由具有存储性的显示元件构成。作为具有存储性的显示装置中使用的显示元件，公知有电泳元件、电粉末流体元件及胆甾型液晶等。其中，使用微胶囊型的电泳元件的电泳显示装置较为引人注目。

图21是示意性地表示有源矩阵驱动方式的电泳显示装置的概要构造的局部剖视图。如该图21所示，该电泳显示装置由TFT玻璃基板1、电泳元件膜2、相对基板3依次层叠而构成。上述TFT玻璃基板1上设有：排列成矩阵状的多个开关元件即薄膜晶体管(以下也称为TFT)4；与各TFT 4分别连接的像素电极5、栅极线6、未图示的数据线及覆盖TFT 4的遮光膜7。上述电泳元件膜2通过在聚合物的粘合剂8中涂满约40μm的微胶囊9、9、…而形成。在该微胶囊9、9、…的内部注入溶剂10，正负带电的无数个纳米粒子即带负电的氧化钛粒子等白色颜料11、11、…及带正电的碳粒子等黑色颜料12、12、…以分散浮游的状态封入于溶剂10中。并且，上述相对基板3上形成有提供基准电位的相对电极13。

电泳显示装置的动作如下进行：将和图像数据对应的电压施加到像素电极5和相对电极13之间，使白色颜料11、11、…和黑色颜料12、12、…上下移动。即，向像素电极5施加正的电压时，带负电的白色颜料11、11、…集中到像素电极5，而带正电的黑色颜料12、12、…集中到相对电极13，因此将相对电极13一侧作为显示面时，画面显示黑色。而向像素电极5施加负的电压时，带正电的黑色颜料12、12、…集中到像素电极5，而带负电的白色颜料11、11、…集中到相对电极13，因此画面中显示白色。其次，将图像从显示白色切换到显示黑色时，向像素电极5施加正的信号电压，从显示黑色切换到显示白色时，向像素电极5施加负的信号电压，维持当前的图像时，即从显示白色到显示白色、从显示黑色到显示黑色时施加0V。这样，由于电泳显示元件具有存储性，因此通过比较前一个画面和下一个画面(更新画面)，可决定应施加的信号电压。

接着说明有源矩阵型的电泳显示装置的TFT驱动方法。电泳元件的TFT驱动也和液晶显示装置同样，向栅极线6施加栅极信号，按照每行分别进行移位动作，经由开关元件的TFT 4进行将数据信号写入到像素电极5的动作。并且，将所有的行的写入结束的时间定义为1帧，对1帧例如以60Hz(＝16.6ms)进行扫描。在一般的液晶显示装置中，在该1帧下切换整个图像。而在电泳元件的响应速度比液晶慢、在多个帧期间内无法持续施加电压时，无法切换画面，因此在电泳显示装置中采用在多个帧期间内持续施加恒定电压的脉宽调制(PulseWidth Modulation，以下也称为PWM)驱动。

然而，在响应速度慢的电泳显示装置中，当进行画面更新时，需要删除前一个画面的历史。在非专利文献1中记载了如下重置驱动方式：为了删除前一个画面的历史，通过使整个画面先全黑、然后全白的重置画面进行消除后，显示更新画面。

接着参照图22说明非专利文献1记载的重置驱动方式的概要。

为便于说明，采取以下情况：电泳显示元件的响应速度例如设为0.5秒、帧频设定为60Hz。

在该重置驱动方式中，在进行画面显示的切换时，首先在像素电极上施加+15V的电压(像素电压)，并持续和电泳显示元件的响应速度相应的时间(响应速度相应时间)，例如持续施加约0.5秒，从而显示黑色。即，如该图22所示，将+15V的像素电压在N1个帧期间内(以下也称为N1帧)持续施加到电泳显示元件。其中，N1帧相当于30帧(500ms/16.6ms)。经过N1帧后，接着将-15V的像素电压在N2个帧期间内(30帧)持续施加到电泳显示元件，在画面上显示白色。这样，通过使画面显示全黑、全白而重置后，以预定的灰度显示下一个画面(更新)。该灰度显示是在N3个帧期间(30帧)内将+15V的电压施加根据下一个画面(更新画面)的灰度确定的期间来进行。即，当下一个画面显示白色(15灰度)时，由于画面已经为显示白色的状态，因此在下一个画面中不施加电压。当下一个画面显示黑色(0灰度)时，在电泳显示元件的响应速度相应时间(30帧)持续施加+15V的电压。并且，在下一个画面中想显示中间灰度时，通过使持续施加+15V的帧期间的个数根据灰度(亮度)缩短来实现。即，下一个画面为14灰度时，在2帧期间施加+15V，下一个画面为13灰度时，在4帧期间施加+15V，下一个画面为(15-n)灰度时，在2n帧期间施加+15V的电压，…，下一个画面为1灰度时，在28帧期间施加+15V的电压。

然而，在重置驱动方式中，由于需要进行额外的重置画面显示，因此可能损坏显示性能。因此，为了改善这一点，出现了如下前一个画面参照驱动方式：使用根据前一个画面的灰度数据及更新画面的灰度数据计算数据信号的预定的变换系数组即查找表(Look Up Table，以下也称为LUT)，决定应施加的电压。

非专利文献1：エスアイデイ一テクニカルダイジエスト2006P.1406“インプル一ブドエレクトロニツクコントロ一ラフオ一イメ一ジステ一プルデイスプレイズ”[SID Technical Digest(2006，P1406 Improved Electronic Controller for Image Stable Display)]

因此，前一个画面参照驱动方式在更新画面时，可省略显示重置画面，因此显示性能较佳，但相反存在以下问题：如不适当设定LUT，则前一个图像略微残留，产生所谓残留图像的现象。

但16灰度→32灰度→64灰度这样的多灰度化越发展，LUT的构造越复杂，存在为获得良好的图像而进行的调整变得困难的问题。

例如，在前一个画面参照驱动方式中，需要根据由前一个画面的灰度数据和下一个画面的灰度数据按照各个帧分别设定的LUT来决定电压。因此，需要准备更新驱动由前一个图像(4比特＝16灰度，5位＝32灰度，6位＝64灰度)及更新图像(4比特＝16灰度，5位＝32灰度，6位＝64灰度)的16×16、32×32、64×64的变换系数组构成的LUT所需的帧数。与之相伴，需要确定庞大的矩阵数据，存在为获得适当的图像而进行的LUT调整复杂化的技术问题。

并且还存在电泳元件的响应速度提高时多灰度显示变得困难的问题。

例如，电泳元件的响应速度在电压15V驱动下从500ms改进到了125ms。当帧频为60Hz时，通过响应速度为500ms的电泳元件将画面从显示白色更新为显示黑色时，必须在30帧期间施加+15V，而若使用响应速度为125ms的电泳元件，则在125ms/16.6ms＝7.5帧期间施加+15V即可，所以可提高响应性。但后一情况下存在以下问题：由于以7.5帧从白色变为黑色，所以在通过上述驱动方法要输出多灰度时，只能显示8灰度。为了实现16灰度的显示，需要将帧频从60Hz提高到300Hz，但这样一来不仅导致耗电上升，而且产生对数据驱动器及TFT的信号写入时间不足等问题，产生无法对应高精细面板的技术问题。另一方面，也考虑了将驱动电压从15V降低到8V而使响应速度(15V·125ms→8V·500ms)变慢的方法，但这样会无法发挥电泳元件的响应速度提高的效果。

发明内容

本发明鉴于以上情况而作出，其第1目的在于提供一种具有存储性的图像显示装置、用于该装置的驱动装置及驱动方法，不会引起帧频增加，能够实现图像更新速度的提高及图像的多灰度化。

并且，第2目的在于提供一种具有存储性的图像显示装置、用于该装置的驱动装置及驱动方法，即使在多灰度化时LUT调整也简单，并且显示质量优异。

为解决上述课题，本发明的第1构造所涉及的图像显示装置，包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述图像显示装置的特征在于，在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新上述显示部的画面时，将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，在上述第1显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，之后在上述第2显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

并且，本发明的第2构造所涉及的具有存储性的图像显示装置的驱动方法，在图像显示装置中根据更新画面的输入灰度数据在多个帧期间进行驱动，从而更新显示部的画面，上述图像显示装置包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述驱动方法的特征在于，将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，在上述第1显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，之后在上述第2显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

并且，本发明的第3构造所涉及的具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，作为控制单元而发挥作用，上述图像显示装置包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述驱动控制装置的特征在于，在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新上述显示部的画面时，将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，在上述第1显示期间，使上述驱动单元通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，之后在上述第2显示期间，使上述驱动单元通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

根据本发明的构造，在上述第1显示期间内进行粗糙灰度的显示后，在之后的第2显示期间内逐渐显示灰度细致的图像，因此即使在更新时也能够实现不适感少的图像显示。

并且，将上述多个帧的更新期间区分设定为第1显示期间和第2显示期间，在第1显示期间内，仅使用上述更新画面的灰度数据的高位比特，在第2显示期间内，仅使用上述更新画面的灰度数据的低位比特，从而进行更新画面的灰度显示，因此能够实现LUT构造的简化、矩阵数据的减少。其结果是，用于获得适当图像的LUT调整变得简单容易，并且能够提高图像的显示质量。

附图说明

图1是用于说明本发明第1实施方式的电子纸显示装置的驱动方法的示意图。

图2是用于说明图1的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之1)。

图3是用于说明图1的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之2)。

图4是用于说明图1的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之3)。

图5是用于说明图1的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之4)。

图6是表示在图1的电子纸显示装置的驱动方法中作为一例而使用的LUT的示意概念图。

图7是表示图1的电子纸显示装置的电结构的框图。

图8是表示构成图1的电子纸显示装置的电子纸控制器的电结构的框图。

图9是表示电子纸控制器的变形例的框图。

图10是表示电子纸控制器的变形例的框图。

图11是表示构成电子纸控制器的电子纸控制电路的电结构的框图。

图12是简要表示电子纸控制器(图7)所执行的图像更新动作的流程的流程图。

图13是详细表示电子纸控制器(图8)所执行的图像更新动作的流程的流程图。

图14是表示构成本发明第2实施方式的电子纸显示装置的电子纸控制器的电结构的框图。

图15是用于说明本发明第3实施方式的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之1)。

图16用于说明图15的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之2)。

图17用于说明图15的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之3)。

图18用于说明图15的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图(之4)。

图19是表示构成图15的电子纸显示装置的电子纸控制器的电结构的框图。

图20是简要表示电子纸控制器所执行的图像更新动作的流程的流程图。

图21是用于说明现有技术的图，是表示有源矩阵驱动方式的电泳显示装置的概要构造的局部示意剖视图。

图22是用于说明现有技术的图，是说明重置驱动方式的概要的说明图。

具体实施方式

电泳显示元件在多个帧期间施加适当的驱动电压波形，从而通过该驱动电压波形的累积而显示图像。在第1实施方式中，将驱动期间分为高位比特(Bit)显示期间和低位比特显示期间，仅在低位比特显示期间进行细致的灰度控制，从而实现LUT构造的简化。并且，在该驱动方法中，在高位比特显示期间显示4灰度左右的粗糙图像，在之后的低位比特显示期间逐渐显示灰度细致的图像，因此画面更新时可进行不适感较少的图像显示。

在第2实施方式中，作为进一步细致的灰度控制，不在高位比特显示帧期间加快帧频，而是仅在低位比特显示帧期间加快帧频，从而实现耗电减少和不适感少的多灰度显示。

并且，在第3实施方式中，不在高位比特显示帧期间降低施加到电泳显示元件上的电压，而仅在低位比特显示帧期间降低施加到电泳显示元件上的电压，从而降低低位比特显示帧的响应速度，实现不适感较少的多灰度显示，并且整体上改善画面更新速度。

(实施方式1)

以下参照附图详细说明本发明的实施方式。

驱动方法

图1是用于示意性地说明作为本发明第1实施方式的电子纸显示装置的驱动方法的图，并且图2至图5是用于说明该电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加到像素电极上的驱动电压波形的波形图。

该电子纸显示装置由具有存储性的电泳显示元件构成，是通过有源矩阵方式驱动的电泳显示装置，适用于电子书籍及电子报纸。

首先，参照图1说明该电子纸显示装置中采用的用于多灰度显示的驱动方式。

本实施方式的驱动方式是与在多帧期间进行驱动从而更新预定的图像的驱动方式相关，将多帧的驱动期间分为：高位比特显示期间，参照驱动像素数据的高位的位，粗糙地显示灰度；和低位比特显示期间，参照低位的位，进一步细致地显示灰度，通过依次驱动帧，实现多灰度图像显示。

如图1所示，在该驱动方法中，在高位比特显示期间内例如显示4灰度左右的粗糙图像，在接下来的低位比特显示期间内显示灰度细致的图像。因此，在进行了粗糙灰度显示后，接着显示灰度细致的图像，因此可进行不适感较少的图像显示。

接着，作为图像更新，具体说明以下示例：在高位比特显示期间内显示4灰度(粗糙灰度)，在低位比特显示期间内，将各粗糙灰度进一步分为4灰度(细微灰度)，显示16灰度的梯度图像(Gradientimage)。此外，在本说明中，通过重置驱动方式进行说明，该重置驱动方式中，与前一个画面无关地显示黑白重置画面，从而删除前一个画面的历史。

首先，为了消除前一个图像的痕迹而进行画面的重置处理。在该重置处理中，首先将+15V的电压持续施加与电泳显示元件的响应速度相应的时间(约0.5秒)而显示黑色(图2至图5)。在该装置中，若帧频设定为60Hz，则在30帧(＝0.5秒×60Hz)的期间向电泳显示元件持续施加+15V的电压时显示黑色。接着在30帧的期间持续施加-15V的电压，在画面上显示白色(图2至图5)。

接着，分为高位比特显示期间(粗糙灰度显示期间)和低位比特显示期间(细微灰度显示期间)，进行多灰度显示。首先，作为粗糙灰度显示，根据梯度图像的各像素的灰度数据(输入灰度数据)，在高位比特显示期间内，若输入有0-3灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为3灰度，若输入有4-7灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为7灰度，若输入有8-11灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为11灰度，若输入有12-15灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为15灰度(参照表1)。

该粗糙灰度的显示是通过高位比特显示期间确保24帧来实现。这是因为，由于以30帧进行白色(15灰度)→黑色(0灰度)的灰度变化，所以白色(15灰度)→3灰度的灰度变化(粗糙灰度时的最大灰度变化)所需帧数为(15-3)/(15-0)×30＝24帧。

具体而言，在与12-15灰度的灰度数据对应的像素电极上，在24帧期间施加0V(图2，表1)。因此，在对应的像素中，在高位比特显示期间内保持白色(15灰度)。接着，在与8-11灰度的灰度数据对应的像素电极上，在8帧期间施加+15V，在剩余的16帧期间施加0V(图3，表1)。这样，在对应的像素中，成为11灰度的亮度。同样，在与4-7灰度的灰度数据对应的像素电极上，在16帧期间施加+15V，在剩余的8帧期间施加0V(图4，表1)。这样，在对应的像素中，成为7灰度的亮度。并且，在与0-3灰度的灰度数据对应的像素电极上，在24帧期间施加+15V(图5，表1)。这样，在对应的像素中，成为3灰度的亮度。因此，图像根据0-3灰度的输入灰度数据显示3灰度，根据4-7灰度的输入灰度数据显示7灰度，根据8-11灰度的输入灰度数据显示11灰度，根据12-15灰度的输入灰度数据显示15灰度。

接着在低位比特显示期间内同时进行：(1)3灰度(粗糙灰度)→0灰度、1灰度、2灰度、3灰度的细微灰度分离；(2)7灰度(粗糙灰度)→4灰度、5灰度、6灰度、7灰度的细微灰度分离；(3)11灰度(粗糙灰度)→8灰度、9灰度、10灰度、11灰度的细微灰度分离；(4)15灰度(粗糙灰度)→12灰度、13灰度、14灰度、15灰度的细微灰度分离。

因此，作为低位比特显示期间，确保6帧。即，在显示白色→显示黑色的灰度变化所需的30帧中，作为高位比特显示期间确保了24帧，所以作为低位比特显示期间，确保30-24＝6帧。并且，在低位比特显示期间内，在输入灰度数据是3灰度、7灰度、11灰度及15灰度中的任意一个时，灰度不从高位比特显示期间结束时的灰度改变，因此在作为低位比特显示期间的6帧期间内，继续施加0V即可(图2(1)，图3(5)，图4(9)，图5(13))。

接着，当输入灰度数据是2灰度、6灰度、10灰度及14灰度中的任意一个时，需要使灰度从高位比特显示期间结束时的灰度变暗1灰度，因此在最初的2帧期间施加+15V，剩余的4帧期间施加0V，从而使灰度变暗(图2(2)，图3(6)，图4(10)，图5(14))。

同样，当输入灰度数据是1灰度、5灰度、9灰度及13灰度中的任意一个时，需要使灰度从高位比特显示期间结束时的灰度变暗2灰度，因此在最初的4帧期间施加+15V，剩余的2帧期间施加0V，从而使灰度变暗(图2(3)，图3(7)，图4(11)，图5(15))。

进一步，当输入灰度数据是0灰度、4灰度、8灰度及12灰度中的任意一个时，需要使灰度从高位比特显示期间结束时的灰度变暗3灰度，因此在作为低位比特显示期间的6帧期间持续施加+15V，从而使灰度变暗(图2(4)，图3(8)，图4(12)，图5(16))。

表1

输入像素的灰度	灰度高位2比特	灰度低位2比特	高位比特显示期间V：电压，F：帧	低位比特显示期间V：电压，F：帧
					15	11	11	0V 24F	0V 6F
14	11	10	同上	0V 4F，+15V 2F
					13	11	01	同上	0V 2F，+15V 4F
12	11	00	同上	+15V 6F
					11	10	11	0V 16V，+15V 8F	0V 6F
10	10	10	同上	0V 4F，+15V 2F
					9	10	01	同上	0V 2F，+15V 4F
8	10	00	同上	+15V 6F
					7	01	11	0V 8F，+15V 16F	0V 6F
6	01	10	同上	0V 4F，+15V 2F
					5	01	01	同上	0V 2F，+15V 4F
4	01	00	同上	+15V 6F
					3	00	11	+15V 24F	0V 6F
2	00	10	同上	0V 4F，+15V 2F
					1	00	01	同上	0V 2F，+15V 4F
0	00	00	同上	+15V 6F

在表1的各列项目中，“输入像素的灰度”项目中，以10进制表示输入像素数据的16灰度中的各灰度。“灰度高位2比特”及“灰度低位2比特”项目中，分别表示以2进制表示16灰度(＝4比特)的灰度时的高位2比特、低位2比特。并且，“高位比特显示期间”及“低位比特显示期间”项目中，表示在高位(或低位)位显示期间中应施加的电压和帧数(电压施加期间)。

参照表1可知，在输入灰度数据的灰度之间，在高位比特相同的灰度之间，高位比特显示期间内施加到像素电极的驱动电压波形相同，在低位比特相同的灰度之间，低位比特显示期间内施加到像素电极的驱动电压波形相同。因此，按照各帧分别选择输入像素数据的灰度的高位比特或低位比特，根据该选择结果，准备确定驱动电压的LUT(查找表)，则可实现图2至图5的驱动电压波形。

因此，在重置驱动方式中，由于不参照构成前一个画面的像素的灰度数据，所以能够仅根据更新画面的像素的灰度数据决定像素电极的驱动波形。但在重置驱动方式中，由于插入黑白重置画面，因此存在画面切换无法顺利进行的问题。为了克服这一点，从前一个画面顺利进入到高位2比特显示期间，进行更新画面的高位比特的显示，在低位2比特显示期间内，进一步细致地显示更新画面的灰度，根据本实施方式的驱动方法，可减轻切换时的不适感(适用于前一个画面参照驱动方式)。在前一个画面参照驱动方式中，在高位2比特显示期间内或低位2比特显示期间内，需要参照构成前一个画面的像素的灰度数据(或其高位2比特)和更新画面的像素的灰度数据决定驱动波形。因此，为了实现前一个画面参照驱动方式，按照各帧分别确定由预定的变换系数组构成的LUT即可，上述变换系数组根据前一个画面的灰度数据(或其高位2比特)和更新画面的灰度数据的高位2比特或低位2比特决定数据驱动器的数据信号。

并且，作为用于顺利进行画面切换的其他方法，例如也可采用如下前一个画面参照驱动方式：尽力避免在重置期间内插入重置画面，例如在黑白重置显示中省略显示黑色或显示白色，并且采取本实施方式的驱动方法。

LUT生成/变换方法

接着，说明用于实现图2至图5的驱动电压波形的LUT生成/变换方法。这种情况下，为了简单化，也通过如下重置驱动方式进行说明：通过显示黑白重置画面而删除前一个画面的历史。

在该重置驱动方式中，作为黑白重置期间为60帧(1帧＝16.6ms)(60Hz)，作为其后的高位比特显示期间为24帧，作为低位比特显示期间为6帧，最后是用于防止多余的电压施加到像素电极上的情况下电源断开的0V的1帧，整体为91帧(约1.5秒)，由此实现16灰度的画面更新。图2至图5表示用91帧显示16灰度的重置驱动方式的驱动波形。

为了实现图2至图5的驱动波形，准备由91帧的LUT构成的LUT组数据WFn(n＝1～91)。

在重置驱动方式中，由于不使用前一个画面的灰度数据，所以为了简单化，以4×1矩阵构造的LUT进行说明。其中，将第m行1列的LUT的矩阵要素表示为WFn(m)(m＝00，01，10，11，n＝1，2，3，…，90，91)。其中，WFn表示第n帧用的LUT，行表示更新画面的高位2比特或低位2比特的灰度数据。各行的矩阵要素以二进制表示在从构成重置画面的各像素的灰度数据向更新画面的像素的灰度数据转变时应提供到电子纸显示装置的数据驱动器(下述)上的驱动数据信号。其中，驱动数据信号取[00]、[01]、[10]的值。驱动数据信号提供到电子纸显示装置的数据驱动器，进行数字-模拟(DAC)变换。其中，在驱动数据信号[00]提供到数据驱动器时，从数据驱动器输出0V的电压。并且，在驱动数据信号[01]提供到数据驱动器时，从数据驱动器输出-V(负)的电压。并且，在驱动数据信号[10]提供到数据驱动器时，从数据驱动器输出+V(正)的电压。

在上述构造下，首先在重置处理中在最初的1～30(号)帧中在整个画面上显示黑色，在接下来的31～60(号)帧中在整个画面上显示白色，删除前一个画面的历史。在1～30帧中，无论构成更新画面的各像素的灰度数据如何，一律施加作为黑色电压的+15V，因此

WFn(00)＝WFn(01)＝WFn(10)＝WFn(11)＝[10](＝+15V)，(n＝1～30)。

在接下来的31～60帧中，无论构成更新画面的各像素的灰度数据如何，一律施加作为白色电压的-15V，因此

WFn(00)＝WFn(01)＝WFn(10)＝WFn(11)＝[01](＝-15V)，(n＝31～60)。

接着，在高位比特显示期间的61～68(号)帧中，在更新画面的灰度数据(4比特＝16灰度)的高位2比特为[11](即12～15灰度)时，施加0V，高位2比特为[10]、[01]或[00](即，0～11灰度)时，施加+15V，因此

WFn(00)＝WFn(01)＝WFn(10)＝[10](＝+15V)，

WFn(11)＝[00](＝0V)，(n＝61～68)。

接着，在高位比特显示期间的69～76(号)帧中，在更新画面的灰度数据的高位2比特为[11]或[10](即8～15灰度)时，施加0V，在[01]或[00](即，0～7灰度)时，施加+15V，因此

WFn(00)＝WFn(01)＝[10](＝+15V)，

WFn(10)＝WFn(11)＝[00](＝0V)，(n＝69～76)。

接着，在高位比特显示期间的77～84(号)帧中，在更新画面的灰度数据的高位2比特为[11]、[10]或[01](即4～15灰度)时，施加0V，而在高位2比特为[00](即，0～3灰度)时，施加+15V，因此

WFn(00)＝[10](＝+15V)，

WFn(01)＝WFn(10)＝WFn(11)＝[00](＝0V)，(n＝77～84)。

高位比特显示期间结束时，转换到低位比特显示期间。

在低位比特显示期间的85～86(号)帧中，在更新画面的灰度数据的低位2比特为[11](即15、11、7、3灰度)时，施加0V，在低位2比特不是[11]时，施加+15V，因此

WFn(00)＝WFn(01)＝WF(10)＝[10](＝+15V)，

WFn(11)＝[00](＝0V)，(n＝85～86)。

在低位比特显示期间的87～88(号)帧中，在更新画面的灰度数据的低位2比特为[11]或[10](即15、14、11、10、7、6、3、2灰度)时，施加0V，在低位2比特不是[11]或[10]时，施加+15V，因此

WFn(00)＝WFn(01)＝[10](＝+15V)，

WFn(10)＝WFn(11)＝[00](＝0V)，(n＝87～88)。

同样，在低位比特显示期间的89～90(号)帧中，在更新画面的灰度数据的低位2比特为[00](即12、8、4、0灰度)时，施加+15V，在低位2比特不是[00]时，施加0V，因此

WFn(00)＝[10](＝+15V)，

WFn(01)＝WFn(10)＝WFn(11)＝[00](＝0V)，(n＝89～90)。

最后需要准备用于防止多余的电压施加到像素电极上的情况下电源断开的0V的1帧，因此在91(号)帧中，

WFn(00)＝WFn(01)＝WFn(10)＝WFn(11)＝[00]，(n＝91)。

对以上进行总结，则与图2至图5对应的LUT组如表2所示。在表2中，[U]表示选择并参照更新画面的灰度数据的高位比特的LUT，并且[D]表示选择并参照更新画面的灰度数据的低位比特的LUT。

表2

帧号码	高位比特(U)低位比特(D)	WFn(00)	WFn(01)	WFn(10)	WFn(11)
						1-30	U	10	10	10	10
31-60	U	01	01	01	01
						61-68	U	10	10	10	00
69-76	U	10	10	00	00
						77-84	U	10	00	00	00
85-86	D	10	10	10	00
						87-88	D	10	10	00	00
89-90	D	10	00	00	00
						91	D	00	00	00	00

在以上说明中，对不参照前一个画面灰度数据的重置驱动方式，使用了4×1矩阵构造的LUT，但考虑到LUT的通用性，也可使用4×16矩阵构造的通用性LUT，其可对应参照前一个画面的4比特灰度数据的前一个画面参照驱动方式。

由91帧的通用性LUT构成的LUT组数据WFn(n＝1～91)是针对前一个画面的灰度数据(16灰度，4比特)和更新画面的灰度数据的高位2比特或低位2比特确定的LUT。图6表示第n帧用的WFn，行表示更新画面的高位2比特或低位2比特的灰度数据，列表示更新前画面的灰度数据(16灰度，4比特)。并且，各行各列的矩阵要素表示在从构成前一个画面的各像素的灰度数据向更新画面的像素的灰度数据转变时应提供到电子纸显示装置的数据驱动器上的驱动数据信号。在图6的LUT中确定了：与前一个画面无关，在某一帧中，更新画面为白色W([11])或淡灰色LG([10])时，将-15V([01])输出到数据驱动器，当是黑色B([00])或深灰色DG([01])时，将+15V([10])输出到数据驱动器。

此外，作为通用性LUT，不限于4×16的矩阵构造，在前一个画面的灰度数据中，也可以使用能够参照高位2比特的4×4矩阵构造的LUT。

并且，在以上说明中，示例了如下例子：在重置期间内暂时使整个画面为白色，并逐渐施加黑色电压，从而显示灰度，但不限于此，也可以使整个画面为黑色，并逐渐施加白色电压，从而显示灰度。

电路构造

图7是表示本发明第1实施方式的电子纸显示装置的电结构的框图，图8是表示构成该显示装置的电子纸控制器19的电结构的框图，并且图11是表示构成该控制器的电子纸控制电路27的电结构的框图。

该电子纸显示装置是如上所述通过本实施方式的驱动方法驱动的显示装置，如该图7所示，由电子纸部14、电子纸模块基板15构成。上述电子纸部14包括：显示部(电子纸)16，其由具有存储性的电泳显示元件构成；和驱动器，用于驱动该显示部16。该驱动器由进行移位寄存动作的栅极驱动器17及3值输出数据驱动器18构成。

并且，电子纸模块基板15中包括：电子纸控制器19，驱动电子纸部14；图形存储器20，构成帧缓冲器；CPU(中央处理装置)21，控制装置各部分，并且向电子纸控制器19提供图像数据；ROM、RAM等主存储器22；存储装置(Stress)23，存储各种图像数据及各种程序；以及由无线LAN等构成的数据收发部24。

上述电子纸控制器19具有使用表2所示的LUT组数据WFn而实现图2～图5的驱动电压波形的电路结构，具体而言如图8所示由数据写入电路25、显示电源电路26、电子纸控制电路27、数据读出电路28、LUT变换电路29构成。

数据写入电路25是接收从CPU 21收到的更新图像的4比特灰度数据N[3:0]并写入到图形存储器20的电路。其中，[3:0]表示位数为4比特且有0…3的位，表示灰度数据由16灰度构成。更新图像可以由数据收发部24从外部接收，也可提前存储在存储装置23中。

图形存储器20具有存储前一个图像整体的灰度数据C[3:0]组及更新画面整体的灰度数据N[3:0]组的二个帧缓冲区域。

显示电源电路26是向电子纸14的数据驱动器18提供基准电压RV(例如+15V、0V、-15V)的电路。

电子纸控制电路27在接收到来自CPU 21的画面更新指令COM时，生成并输出控制信号CTL、选择信号SEL、灰度数据的读出请求信号REQ、LUT数据Lut。控制信号CTL由时钟clk、水平同步信号Hsync及垂直同步信号Vsync构成，控制信号CTL输入到电子纸部14的栅极驱动器17和数据驱动器18。并且，选择信号SEL是按照各帧分别表示在灰度数据中选择高位比特和低位比特中哪一个的信号，选择信号SEL按照各个帧分别输入到数据读出电路28。并且，灰度数据的读出请求信号REQ按照各时钟(各像素)分别生成并输入到数据读出电路28。进一步，LUT数据Lut是用于决定驱动数据DAT的各帧的LUT，LUT数据Lut是通过本实施方式的LUT生成方法来实现，并按照各帧分别提供到LUT变换电路29，上述驱动数据DAT表示应施加到电子纸部14的显示部16上的电压值。

数据读出电路28在从电子纸控制电路27接收到各帧的选择信号SEL及各时钟(各像素)的灰度数据的读出请求信号REQ时，从图形存储器20读出前一个画面的灰度数据C[3:0]及更新画面的灰度数据N[3:0]。此时，当选择信号SEL指示选择高位比特(U)时，数据读出电路28对更新画面选择高位比特的灰度数据N[3:2]，当选择信号指示选择低位比特(D)时，对更新画面选择低位比特的灰度数据N[1:0]。其中，N[3:2]表示N[3:0]中的2～3位即高位2比特的灰度数据，并且N[1:0]表示0～1位即低位2比特的灰度数据。

另一方面，对于前一个画面的灰度数据，如图8所示，可直接使用4比特的灰度数据(C[3:0])，或者如图9所示，可以在构成前一个画面的灰度数据中取出高位2比特而使用(C[3:2])，也可以取出低位2比特而使用，或者如图10所示，也可以不使用前一个画面的灰度数据。其中，C[3:0]表示C[3:0]中的0～3位即4比特的灰度数据。并且，C[3:2]表示C[3:0]中的2～3位即高位2比特的灰度数据。另外，为了便于说明，对于前一个画面的灰度数据，在以下处理中直接使用4比特的灰度数据。

将包括更新画面的高位2比特和(如需要)前一个画面的灰度数据在内的数据称为选择灰度数据CND。如果是直接使用前一个画面的灰度数据的LUT构造，则高位比特的选择灰度数据CND由前一个画面的灰度数据C[3:0]及更新画面的高位2比特的灰度数据N[3:2]构成，低位2比特的选择灰度数据CND由前一个画面的灰度数据C[3:0]和更新画面的低位2比特的灰度数据N[1:0]构成(图8)。如果是从构成前一个画面的灰度数据中选择并使用高位2比特的LUT构造，则高位比特的选择灰度数据CND由前一个画面的灰度数据C[3:2]及更新画面的高位2比特的灰度数据N[3:2]构成，低位比特的选择灰度数据CND由前一个画面的灰度数据C[3:2]和更新画面的低位2比特的灰度数据N[1:0]构成(图9)。并且，如果是不使用前一个画面的灰度数据的LUT构造，则高位比特的选择灰度数据CND不包含前一个画面的灰度数据，仅由更新画面的高位2比特的灰度数据N[3:2]构成，低位比特的选择灰度数据CND也不包含前一个画面的灰度数据，仅由更新画面的低位2比特的灰度数据构成(图10)。选择灰度数据CND依次输出到LUT变换电路29。因此，数据读出电路28与图形存储器20连接，用于发送选择灰度数据CND的信号线与LUT变换电路29连接。

并且，上述LUT变换电路29根据从电子纸控制电路27输入的LUT数据Lut，将从数据读出电路28输入的高位或低位比特的选择灰度数据CND变换为驱动数据信号DAT。

接着参照图11详细说明电子纸控制电路27的电结构。如该图11所示，上述电子纸控制电路27由驱动器控制信号生成电路30、帧计数器31、选择信号生成电路32、LUT生成电路33构成。上述驱动器控制信号生成电路30在从CPU 21接收到画面更新指令COM时，向电子纸部14的栅极驱动器17和数据驱动器18输出驱动器控制信号CTL，并且按照各时钟(各像素)分别将灰度数据的读出请求信号REQ输出到数据读出电路28。上述帧计数器31从CPU 21接收画面更新指令COM而开始对帧进行计数，相加(Count up)画面更新所需的帧数，并且向选择信号生成电路32和LUT生成电路33输出表示现在进行第几帧的驱动处理的帧号码NUB。

选择信号生成电路32每当输入帧号码NUB时，比较帧号码NUB和基准帧号码，当帧号码NUB小于基准帧号码时(表2)，将指示选择高位比特(U)的选择信号SEL输出到数据读出电路28，而当帧号码NUB达到基准帧号码时或超过基准帧号码时(表2)，将指示选择低位比特(D)的选择信号SEL输出到数据读出电路28。上述LUT生成电路3存储按照每个帧分别记录有由矩阵要素构成的LUT(例如参照图6)的LUT组数据WFn，上述矩阵要素用于根据前一个图像和更新图像决定表示应施加到显示部(电子纸)16上的电压。并且，接收帧号码NUB，将和当前帧的驱动处理对应的LUT数据Lut输出到LUT变换电路29。并且，各帧的LUT数据Lut是通过实施本实施方式的上述LUT生成方法而获得，使用LUT数据Lut实现更新图像在各灰度下的驱动波形。

电路的动作

接着参照图12及图13说明上述构造的电子纸控制器19的电路动作。图12是简要表示电子纸控制器(图7)所执行的图像更新动作的流程的流程图，并且图13是详细表示该电子纸控制器(图8)所执行的图像更新动作的流程的流程图。

电子纸控制器19的动作分为：将更新画面的灰度数据存储在图形存储器20中的图像存储动作；和读出图形存储器20中存储的图像数据并进行图像显示的图像更新动作。在图像存储动作中，电子纸控制器(图7)19例如将从存储装置23或(经由数据收发部24)从外部输入的更新画面的4比特灰度数据N[3:0]组存储到图形存储器20中。

电子纸控制器19在待机状态(图10的步骤S1)下接收到来自CPU21的画面更新指令COM时，进入到步骤S2，开始进行图像更新动作。电子纸控制器19在步骤S2中按照各帧分别更新LUT数据Lut，且确定选择灰度数据CND是更新画面的灰度数据的高位比特还是低位比特。接着，电子纸控制器19从图形存储器20读出更新画面的灰度数据N[3:0]和前一个画面的灰度数据C[3:0](步骤S3)。

接着，电子纸控制器19根据步骤S2的选择确定，使用所读出的灰度数据N[3:0]、C[3:0]做成由高位比特或低位比特的更新画面的灰度数据及前一个画面的灰度数据(在本例中保持4比特)构成的选择灰度数据CND(步骤S4)。

接着，参照在步骤S2中设定的LUT(例如图6)，将选择灰度数据CND变换为驱动数据DAT(步骤S5)。接着将驱动数据DAT输出到数据驱动器18(步骤S6)。

之后，在步骤S7中，电子纸驱动器19判断该帧的显示处理是否结束，当判断结果为否时，返回到步骤S3，读出来自图形存储器20的构成更新画面的下一个像素的灰度数据N[3:0]和前一个画面的灰度数据C[3:0]，重复上述处理动作。另一方面，当步骤S7的判断结果是该帧的显示处理结束时，电子纸控制器19进入到步骤S8，判断画面更新处理是否结束。在步骤S8的判断结果是否时，电子纸控制器19返回到步骤S2，更新LUT数据Lut，且对下一个帧确定选择灰度数据是更新画面的灰度数据的高位比特还是低位比特(以下重复上述处理)。而当步骤S8的判断结果是画面更新处理结束时，结束该一系列的动作。

接着参照图13详细说明电子纸控制器(图8)的图像更新动作。

电子纸控制器19若在待机状态(图13的步骤P1)下由电子纸控制电路27接收到画面更新指令COM，则开始进行图像更新动作。电子纸控制电路27更新帧计数器31(步骤P2)，进一步将LUT数据Lut发送到LUT变换电路29(步骤P3)，LUT变换电路29从电子纸控制电路27接收LUT数据Lut(步骤P4)。进一步，电子纸控制电路27将用于确定是更新画面的灰度数据的高位比特还是低位比特的选择信号SEL发送到数据读出电路28(步骤P5)，数据读出电路28从电子纸控制电路27接收选择信号SEL(步骤P6)。由此完成帧更新时的设定动作，从此开始进行像素的灰度数据变换处理及对数据驱动器18的数据输出。

首先，电子纸控制电路27将请求读出灰度数据的读出请求信号REQ发送到数据读出电路28(步骤P7)，数据读出电路28接收读出请求信号REQ(步骤P8)。数据读出电路28在接收到读出请求信号REQ时，访问图形存储器20而读出前一个画面及更新画面的灰度数据(步骤P9)。

数据读出电路28在从图形存储器20取得前一个画面及更新画面的灰度数据时，根据在步骤P6中接收的选择信号SEL，制作由高位比特或低位比特的更新画面的灰度数据及前一个画面的灰度数据(在本例中保持4比特)构成的选择灰度数据CND(步骤P10)。数据读出电路28将所制作的选择灰度数据CND发送到LUT变换电路(步骤P11)。LUT变换电路29在从数据读出电路28接收到选择灰度数据时(步骤P12)，根据在步骤P4中接收的LUT数据Lut，将选择灰度数据CND变换为驱动数据DAT(步骤P13)。

接着，LUT变换电路29将驱动数据DAT输出到数据驱动器18，并且与之同步，电子纸控制电路27将驱动器控制信号CTL输出到栅极驱动器17和数据驱动器18(步骤P14)。

之后，在步骤P15中，电子纸控制电路27判断该帧的显示处理是否结束，当判断结果为否时，返回到步骤P7，读出来自图形存储器20的构成更新画面的下一个像素的灰度数据N[3:0]和前一画面的灰度数据C[3:0]，重复上述处理动作。另一方面，在步骤P15的判断结果是该帧的显示处理结束时，电子纸控制电路27进入到步骤P16，判断画面更新处理是否结束。

在步骤P16中，判断帧号码NUB是否超过帧更新数(上述LUT生成/变换方法的示例中为91帧)(步骤P16)，当判断结果是超过时，结束该图像更新处理，而当未超过时，电子纸控制电路27返回到步骤P2，将帧数相加后，重复上述动作。

接着具体说明从选择灰度数据CND到驱动数据DAT的变换方法。其中，考虑到应实现图2至图5的驱动电压波形的电路动作，使用表2所示的LUT组数据WFn(n＝1～91)。为了简化，前一个画面显示为全黑[0000]，更新画面显示为中间6灰度[0110]，考虑第70帧(高位比特显示期间)的动作。

在现在的例子中，前一个画面的灰度数据为C[3:0]＝[0000]，更新画面的灰度数据为N[3:0]＝[0110]。第70帧处于高位比特显示期间中，因此从电子纸控制电路27输入到数据读出电路28的选择信号SEL指示选择高位比特(U)(表2)，所以制作用于高位比特的选择灰度数据CND。

即，选择灰度数据CND为C[3:0]N[3:2]＝[0000_01]。

并且，在LUT变换电路29的LUT用的寄存器中，存储从电子纸控制电路27作为LUT数据Lut而提供的70(号)帧的LUT。在本例中，由于未参照前一个画面的灰度数据C[3:0]，因此LUT是4行1列的数据，WF70(00)＝[10]，WF70(01)＝[10]，WF70(10)＝[00]，WF70(11)＝[00]。

其中，由于N[3:2]＝[01]，因此通过LUT变换，WF70(N[3:2])＝WF70(01)＝[10](＝+15V)作为驱动数据DAT而输出。

接着考虑85(号)帧的动作。85(号)帧处于低位比特显示期间内，因此从电子纸控制电路27输入到数据读出电路28的选择信号SEL指示选择低位比特(D)(表2)，所以制作用于低位比特的选择灰度数据CND。即，选择灰度数据为C[3:0]N[1:0]＝[0000_10]。并且，在LUT变换电路29的LUT用的寄存器中，存储从电子纸控制电路27作为LUT数据Lut而提供的85(号)帧的LUT。在本例中，由于未参照前一个画面的数据C[3:0]，因此LUT是4行1列的数据，WF85(00)＝[10]，WF85(01)＝[10]，WF85(10)＝[10]，WF85(11)＝[00]。其中，由于N[1:0]＝[10]，因此通过LUT变换，WF85(N[1:0])＝WF85(10)＝[10](＝+15V)作为驱动数据DAT而输出。

根据本实施方式的驱动方法，在高位比特显示期间进行4灰度左右的粗糙灰度显示后，在接下来的低位比特显示期间内逐渐显示灰度细致的图像，因此即使在画面切换时，也可实现不适感少的图像显示。

并且，在现有的驱动方法中，对例如4比特＝16灰度的输入图像数据、更新时驱动的帧数＝91，需要准备16×1×91＝1456个矩阵数据，而本实施方式中，由4×1的LUT数据构成，因此只需准备4×1×91＝364个矩阵数据即可，从而可减少矩阵数据。其结果是，用于获得适当的图像的LUT调整变得简单容易，并可提高图像的显示质量。

(实施方式2)

接着说明本发明第2实施方式的电子纸显示装置及其驱动方法。

图14是表示构成本发明第2实施方式的电子纸显示装置的电子纸控制器的电结构的框图。

如图14所示，该电子纸控制器19A包括数据写入电路25、显示电源电路26、电子纸控制电路27A、数据读出电路28、LUT变换电路29、时钟生成电路34。

在该第2实施方式中，与上述第1实施方式明显不同的地方在于，设有变更高位比特显示期间的帧频和低位比特显示期间的帧频的时钟生成电路34。此外，在图14中，对和第1实施方式(图8)的构成部分相同的各部件标以相同标号，省略或简化其说明。

例如，为了获得与实施方式1中说明的驱动电压波形相同的波形，使重置期间和高位比特显示期间的帧频为15Hz，低位比特显示期间的帧频为30Hz，则重置期间的帧数为15个，高位比特显示期间为6个，低位比特显示期间为3个，增加一个0V的帧，可减少到15+6+1＝25个。

在上述构造中，例如为了获得与第1实施方式相同的驱动电压波形，使重置期间和高位比特显示期间的帧频为15Hz，低位比特显示期间的帧频为30Hz，则重置期间的帧数为15个，高位比特显示期间帧数为6个，低位比特显示期间的帧数为3个，增加一个0V的帧，可将LUT数据减少到25个(15+6+1)。因此，LUT数据数可对应于驱动所需的帧数而减少，LUT调整变得更容易，并能够提高画质。并且，由于帧频降低，因此可减少耗电。

(实施方式3)

接着说明本发明第3实施方式的电子纸显示装置及其驱动方法。

驱动方法

图15至图18是用于说明本发明第3实施方式的电子纸显示装置的驱动方法的图，是表示按照输入灰度数据的各灰度分别施加在像素电极上的驱动电压波形的波形图。

本实施方式的驱动方式是与在多帧期间进行驱动从而更新预定的图像的驱动方式相关，将多帧的驱动期间分为：高位比特显示期间，参照驱动像素数据的高位的位，粗糙地显示灰度；和低位比特显示期间，参照低位的位，进一步细致地显示灰度，通过依次驱动帧，实现多灰度图像显示，这一点和上述第1实施方式(图1)相同。

但在本实施方式中，与上述第1实施方式在以下方面大有不同：具有响应性强的电泳元件，在高位比特显示期间内，将数据驱动器的基准电压设定得较高，以进行高速更新驱动，而在低位比特显示期间内，将数据驱动器的基准电压设定得较低，以进行低速更新驱动。本实施方式中使用的电泳元件例如具有以下特性：从显示白色到显示黑色更新时的响应速度在15V驱动下为125ms，在8V驱动下为500ms。

即，在本实施方式中，将低位比特显示期间的基准电压+Vd、0、-Vd设定得小于高位比特显示期间的基准电压+Vu、0、-Vu(例如Vd＝8V，Vu＝15V)，仅在低位比特显示期间降低电泳元件的响应速度，从而不用提高帧频地实现细致的灰度控制。

根据本实施方式，仅在低位比特显示期间内降低电泳元件的响应速度，在黑白重置期间及高位比特显示期间内，电泳元件的响应速度较快，因此画面的更新时间整体上可比第1实施方式缩短。

首先，作为图像更新，说明以下示例：在高位比特显示期间内显示4灰度(粗糙灰度)，在低位比特显示期间内，将各粗糙灰度进一步分为4灰度(细微灰度)，显示16灰度的梯度图像(Gradient image)。此外，在本说明中，通过重置驱动方式进行说明，该重置驱动方式中，与前一个画面无关地显示黑白重置画面，从而删除前一个画面的历史。

首先，为了消除前一个图像的痕迹而进行画面的黑白重置处理。在该重置处理中，首先将+15V的电压持续施加与电泳显示元件的响应速度相应的时间(125ms)而显示黑色(图15至图18)。在本实施方式的装置中，若帧频设定为60Hz，则在7.5帧(＝0.125秒×60Hz)的期间向电泳显示元件持续施加+15V的电压时显示黑色。接着在7.5帧的期间持续施加-15V的电压，使画面从显示黑色变为显示白色(图15至图18)。其中，帧数中有小数，因此无论显示黑色还是显示白色均为8帧。由于黑色及白色时亮度饱和，因此即使将电压多施加0.5帧左右，白色亮度也基本不变化，所以不会产生问题。

接着，分为高位比特显示期间(粗糙灰度显示期间)和低位比特显示期间(细微灰度显示期间)，进行多灰度显示。首先，作为粗糙灰度显示，根据梯度图像的各像素的灰度数据(输入灰度数据)，在高位比特显示期间内，若输入有0-3灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为3灰度，若输入有4-7灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为7灰度，若输入有8-11灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为11灰度，若输入有12-15灰度范围的灰度数据，则将对应的像素一律显示为15灰度(参照表3)。

该粗糙灰度的显示是通过高位比特显示期间确保6帧来实现。这是因为，由于以6帧进行白色(15灰度)→黑色(0灰度)的灰度变化，所以白色(15灰度)→3灰度的灰度变化(粗糙灰度时的最大灰度变化)所需帧数为(15-3)/(15-0)×7.5＝6帧。

在第1实施方式中，如上所述，为了进行粗糙灰度显示，需要24帧的高位比特显示期间，而在第3实施方式中，作为高位比特显示期间，只要确保其1/4的6帧就足够了。这是因为，在响应性方面，第3实施方式的电泳元件(15V驱动下125ms)比第1实施方式(15V驱动下500ms)快4倍左右(表1、表3)。

具体而言，在与12-15灰度的灰度数据对应的像素电极上，在6帧期间施加0V(图15②，表3)。因此，在对应的像素中，在高位比特显示期间内保持白色(15灰度)。接着，在与8-11灰度的灰度数据对应的像素电极上，在2帧期间施加+15V，在剩余的4帧期间施加0V(图16②，表3)。这样，在对应的像素中，成为11灰度的亮度。同样，在与4-7灰度的灰度数据对应的像素电极上，在4帧期间施加+15V，在剩余的2帧期间施加0V(图17②，表3)。这样，在对应的像素中，成为7灰度的亮度。并且，在与0-3灰度的灰度数据对应的像素电极上，在6帧期间施加+15V(图18②，表3)。这样，在对应的像素中，成为3灰度的亮度。因此，图像根据0-3灰度的输入灰度数据显示3灰度，根据4-7灰度的输入灰度数据显示7灰度，根据8-11灰度的输入灰度数据显示11灰度，根据12-15灰度的输入灰度数据显示15灰度。

接着在低位比特显示期间内进行：(1)3灰度(粗糙灰度)→0灰度、1灰度、2灰度、3灰度的细微灰度分离(细致的灰度分离)；(2)7灰度(粗糙灰度)→4灰度、5灰度、6灰度、7灰度的细微灰度分离；(3)11灰度(粗糙灰度)→8灰度、9灰度、10灰度、11灰度的细微灰度分离；(4)15灰度(粗糙灰度)→12灰度、13灰度、14灰度、15灰度的细微灰度分离。

此时，将数据驱动器的基准电压下降到8V，使电泳元件的响应速度下降到500ms。其结果是，电泳元件的响应速度变得与第1实施方式时相同，因此各灰度分离所需的像素电极的电压施加时间(帧数)变得与上述第1实施方式(表1)相同。因此，低位比特显示期间和第1实施方式同样为6位。

参照表3可知，在输入灰度数据的灰度之间，在高位比特相同的灰度之间，高位比特显示期间内施加到像素电极的驱动电压波形相同，在低位比特相同的灰度之间，低位比特显示期间内施加到像素电极的驱动电压波形相同。因此，按照各帧分别选择输入像素数据的灰度的高位比特或低位比特，根据该选择结果，准备确定驱动电压的LUT(查找表)(表4)，则可实现图15至图18的驱动电压波形。

表3

输入像素的灰度	灰度高位2比特	灰度低位2比特	高位比特显示期间V：电压，F：帧	低位比特显示期间V：电压，F：帧
					15	11	11	0V6F	0V6F
14	11	10	同上	0V4F，+8V2F
					13	11	01	同上	0V2F，+8V4F
12	11	00	同上	+8V6F
					11	10	11	0V4V，+15V2F	0V6F
10	10	10	同上	0V4F，+8V2F
					9	10	01	同上	0V2F，+8V4F
8	10	00	同上	+8V6F
					7	01	11	0V2F，+15V4F	0V6F
6	01	10	同上	0V4F，+8V2F
					5	01	01	同上	0V2F，+8V4F
4	01	00	同上	+8V6F
					3	00	11	+15V6F	0V6F
2	00	10	同上	0V4F，+8V2F
					1	00	01	同上	0V2F，+8V4F
0	00	00	同上	+8V6F

从图15至图18所示的驱动电压波形及表3可知，在本实施方式中，黑白重置期间需要16帧，高位比特显示期间需要6帧，低位比特显示期间需要6帧，因此这些期间总和即图像更新期间为28帧(＝0.47秒)。这是第1实施方式的图像更新期间(1.5秒)的1/3。因此，根据第3实施方式，和第1实施方式相比可缩短图像更新期间。

LUT生成/变换方法

表4表示第3实施方式中使用的驱动电压波形所对应的LUT组WFn。在第3实施方式中，LUT生成/变换方法和上述第1实施方式相同，因此省略其说明。

表4

帧号码	高位比特(U)低位比特(D)	WFn(00)	WFn(01)	WFn(10)	WFn(11)
						1-8	U	10	10	10	10
9-16	U	01	01	01	01
						17-18	U	10	10	10	00
19-20	U	10	10	00	00
						21-22	U	10	00	00	00
23-24	D	10	10	10	00
						25-26	D	10	10	00	00
27	D	10	00	00	00
						28	D	00	00	00	00

电路构造

图19是表示构成本发明第3实施方式的电子纸显示装置的电子纸控制器的电结构的框图。

该电子纸控制器19B具有使用表4所示的LUT组数据WFn而实现图15～图18的驱动电压波形的电路结构，具体而言如图19所示由数据写入电路25、电子纸控制电路27B、数据读出电路28、LUT变换电路29、驱动电压选择电路35构成。其中，电子纸显示装置的整体构造与第1实施方式(图7)基本相同，因此根据需要参照图7的各构成部件进行说明。此外，在图19中，对和第1实施方式(图8)的构成部分相同的部件标以同样标号，省略或简化其说明。

电子纸控制电路27B在接收到来自CPU的画面更新指令COM时，生成并输出控制信号CTL、选择信号SEL、灰度数据的读出请求信号REQ、LUT数据Lut。上述控制信号CTL由时钟clk、水平同步信号Hsync及垂直同步信号Vsync构成，控制信号CTL输入到电子纸部14(图7)的栅极驱动器17和数据驱动器18。

并且，选择信号SEL是按照各帧分别表示在灰度数据中选择高位比特和低位比特中哪一个的信号，选择信号SEL按照各个帧分别输入到数据读出电路28和驱动电压选择电路35。并且，灰度数据的读出请求信号REQ按照各时钟(各像素)分别生成并输入到数据读出电路28。LUT数据Lut是用于决定驱动数据DAT的各帧的LUT，LUT数据Lut是通过本实施方式的LUT生成方法来实现，并按照各帧分别提供到LUT变换电路29，上述驱动数据DAT表示应施加到电子纸部14(图7)的显示部16上的电压值。

驱动器电压选择电路35根据按照各帧分别接收的选择信号SEL，按照各帧分别选择决定应施加到数据驱动器(图7)18的基准电压RV。例如，在选择信号SEL选择指定高位比特时，由于处于高位比特显示期间，因此将Vu＝+15V、0V、-15V确定为基准电压RV，并提供到数据驱动器18，另一方面当选择信号SEL选择指定低位比特时，由于处于低位比特显示期间，因此将+8V、0V、-8V确定为基准电压RV，并提供到数据驱动器18。其中，选择信号SEL被设定为在重置期间内也选择指定高位比特，因此驱动电压选择电路35在重置期间内也将Vu＝+15V、0V、-15V确定为基准电压RV，并提供到数据驱动器18。此外，也可替代重置信号而发出处于重置期间的消息的信号。

电路的动作

接着参照图19及图20说明上述构造的电子纸控制器19B的电路动作。图20是简要地表示电子纸控制器(图19)进行的图像更新动作的流程的流程图。

电子纸控制器19B的动作分为：将更新画面的灰度数据存储在图形存储器20中的图像存储动作；和读出图形存储器20中存储的图像数据并进行图像显示的图像更新动作。在图像存储动作中，电子纸控制器19B例如将从存储装置23或(经由数据收发部24)从外部输入的更新画面的4比特灰度数据N[3:0]组存储到图形存储器20中。

电子纸控制器19B在待机状态(图20的步骤Q1)下接收到来自CPU 21(图7)的画面更新指令COM时，进入到步骤Q2，开始进行图像更新动作。电子纸控制器19B在步骤Q2中按照各帧分别更新LUT数据Lut，且确定选择灰度数据CND是更新画面的灰度数据的高位比特还是低位比特。

接着，电子纸控制器19B按照各帧分别决定并输出数据驱动器18的基准电压RV为高位比特用的基准电压还是低位比特用的基准电压(步骤Q3)。具体而言，由驱动器电压选择电路35接收由电子纸控制电路19B发送的选择信号，根据选择信号SEL，决定并输出数据驱动器18的基准电压RV。

接着，电子纸控制器19B从图形存储器20读出更新画面的灰度数据N[3:0]和前一个画面的灰度数据C[3:0](步骤Q4)。

接着，电子纸控制器19B根据步骤Q2的选择确定，使用所读出的灰度数据N[3:0]、C[3:0]做成由高位比特或低位比特的更新画面的灰度数据及前一个画面的灰度数据(在本例中保持4比特)构成的选择灰度数据CND(步骤Q5)。

接着，参照在步骤Q2中设定的LUT，将选择灰度数据CND变换为驱动数据DAT(步骤Q6)。接着将驱动数据DAT输出到数据驱动器18(步骤Q7)。

之后，在步骤Q8中，电子纸驱动器19B判断该帧的显示处理是否结束，当判断结果为否时，返回到步骤Q4，读出来自图形存储器20的构成更新画面的下一个像素的灰度数据N[3:0]和前一个画面的灰度数据C[3:0]，重复上述处理动作。另一方面，当步骤Q8的判断结果是该帧的显示处理结束时，电子纸控制器19B进入到步骤Q9，判断画面更新处理是否结束。在步骤Q9的判断结果是否时，电子纸控制器19B返回到步骤Q2，更新LUT数据Lut，且对下一个帧确定选择灰度数据是更新画面的灰度数据的高位比特还是低位比特(以下重复上述处理)。而当步骤Q9的判断结果是画面更新处理结束时，结束该一系列的动作。

因此，通过第3实施方式也可获得和上述第1实施方式相同的效果。

并且，根据第3实施方式，具有响应性良好的电泳元件，且使低位比特显示期间的基准电压+Vd、0、-Vd设定得小于高位比特显示期间的基准电压+Vu、0、-Vu(例如Vd＝8V，Vu＝15V)，仅在低位比特显示期间将电泳元件的响应速度设定得较慢，所以无需提高帧频就可实现细致的灰度控制。

而且在本实施方式中，仅在低位比特显示期间内降低电泳元件的响应速度，在黑白重置期间及高位比特显示期间电泳元件的响应速度较快，所以画面的更新时间整体上比第1实施方式缩短。

并且，不用提高帧频就可实现画面更新速度的高速化，所以可避免耗电的增大，不产生对数据驱动器、TFT的信号写入不足等问题，从而可对应高精细面板。

此外，在第3实施方式中，按照各帧分别变更数据驱动器的基准电压，变更数据驱动器在高位比特显示期间的输出电压及数据驱动器在低位比特显示期间的输出电压。但不限于此，例如使数据驱动器为5值驱动器，驱动数据“000”＝0V，“001”＝-Vu，“010”＝Vu，“101”＝-Vd，“110”＝Vd，从而变更高位比特显示期间和低位比特显示期间的LUT构造，也可实现和上述方法相同的驱动电压波形。这种情况下的电路构造及电路动作和上述第1实施方式相同。

以上参照附图详细说明了本发明的实施例，但具体构造不限于该实施例，不脱离本发明主旨范围的设计变更等也属于本发明。例如，本发明不仅适用于重置驱动方式，也可适用于前一个画面参照驱动方式，还可适用于重置驱动方式和前一个画面参照驱动方式的复合方式。并且，存储元件不限于电泳元件，例如也可将电粉末流体元件及胆甾型液晶等用作存储元件。

本发明可广泛适用于电子书籍、电子报纸等电子纸显示装置。

Claims (20)

1.一种具有存储性的图像显示装置，包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述图像显示装置的特征在于，

在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新上述显示部的画面时，

将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，

在上述第1显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，

之后在上述第2显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

2.一种具有存储性的图像显示装置，包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述图像显示装置的特征在于，

在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新上述显示部的画面时，

将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，

在上述第1显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的各帧的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，

之后在上述第2显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的各帧的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

3.根据权利要求1或2所述的具有存储性的图像显示装置，其特征在于，

在上述第2显示期间，上述控制单元通过比上述第1显示期间的输出电压低的输出电压使上述驱动单元动作，从而使上述显示元件在上述第2显示期间的响应速度比上述显示元件在上述第1显示期间的响应速度慢。

4.根据权利要求1或2所述的具有存储性的图像显示装置，其特征在于，

在上述第2显示期间，上述控制单元通过比上述第1显示期间的帧频高的帧频使上述驱动单元动作。

5.根据权利要求1或2所述的具有存储性的图像显示装置，其特征在于，

具有按照各帧分别确定的查找表即预定的变换系数组，上述变换系数组用于按照各帧分别计算用于确定上述驱动单元的输出电压的驱动数据，上述图像显示装置参照该查找表，决定各帧的上述输出电压。

6.根据权利要求1或2所述的具有存储性的图像显示装置，其特征在于，

具有按照各帧分别确定的查找表即预定的变换系数组，上述变换系数组用于按照各帧分别根据前一个画面的灰度数据及更新画面的灰度数据来计算用于确定上述驱动单元的输出电压的驱动数据，上述图像显示装置参照该查找表，决定各帧的上述输出电压。

7.根据权利要求1或2所述的具有存储性的图像显示装置，其特征在于，

上述显示部由具有存储性的电泳显示元件构成。

8.一种具有存储性的图像显示装置的驱动方法，在图像显示装置中根据更新画面的输入灰度数据在多个帧期间进行驱动，从而更新显示部的画面，上述图像显示装置包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述驱动方法的特征在于，

将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，

在上述第1显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，

之后在上述第2显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

9.一种具有存储性的图像显示装置的驱动方法，在图像显示装置中根据更新画面的输入灰度数据在多个帧期间进行驱动，从而更新显示部的画面，上述图像显示装置包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述驱动方法的特征在于，

将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，

在上述第1显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的各帧的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，

之后在上述第2显示期间，通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的各帧的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

10.根据权利要求8或9所述的具有存储性的图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

在上述第2显示期间，通过比上述第1显示期间的输出电压低的输出电压使上述驱动单元动作，从而使上述显示元件在上述第2显示期间的响应速度比上述显示元件在上述第1显示期间的响应速度慢。

11.根据权利要求8或9所述的具有存储性的图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

在上述第2显示期间，通过比上述第1显示期间的帧频高的帧频使上述驱动单元动作。

12.根据权利要求8或9所述的具有存储性的图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

参照按照各个帧分别确定的查找表即预定的变换系数组，决定各帧的上述输出电压，上述变换系数组用于按照各帧分别计算用于确定上述驱动单元的输出电压的驱动数据。

13.根据权利要求8或9所述的具有存储性的图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

参照按照各个帧分别确定的查找表即预定的变换系数组，决定各帧的上述输出电压，上述变换系数组用于按照各帧分别根据前一个画面的灰度数据及更新画面的灰度数据来计算用于确定上述驱动单元的输出电压的驱动数据。

14.根据权利要求8或9所述的具有存储性的图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

上述显示部由具有存储性的电泳显示元件构成。

15.一种具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，上述图像显示装置包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述驱动控制装置作为上述控制单元而发挥作用，上述驱动控制装置的特征在于，

在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新上述显示部的画面时，

将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，

在上述第1显示期间，使上述驱动单元通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，

之后在上述第2显示期间，使上述驱动单元通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

16.一种具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，上述图像显示装置包括：显示部，由具有存储性的显示元件构成；驱动单元，以预定的输出电压驱动该显示部；以及控制单元，控制该驱动单元，上述驱动控制装置作为上述控制单元而发挥作用，上述驱动控制装置的特征在于，

在根据更新画面的输入灰度数据而在多个帧期间进行驱动从而更新上述显示部的画面时，

将上述多个帧的更新期间至少区分设定为第1显示期间和第2显示期间，

在上述第1显示期间，使上述驱动单元通过由上述更新画面的灰度数据的高位比特确定的各帧的上述输出电压，以粗糙灰度显示上述更新画面，

之后在上述第2显示期间，使上述驱动单元通过由上述更新画面的灰度数据的低位比特确定的各帧的上述输出电压，以细微灰度显示上述更新画面。

17.根据权利要求15或16所述的具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，其特征在于，

具有以下功能：在上述第2显示期间，通过比上述第1显示期间的输出电压低的输出电压使上述驱动单元动作，从而使上述显示元件在上述第2显示期间的响应速度比上述显示元件在上述第1显示期间的响应速度慢。

18.根据权利要求15或16所述的具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，其特征在于，

在上述第2显示期间，通过比上述第1显示期间的帧频高的帧频使上述驱动单元动作。

19.根据权利要求15或16所述的具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，其特征在于，

具有按照各帧分别确定的查找表即预定的变换系数组，上述变换系数组用于按照各帧分别计算用于确定上述驱动单元的输出电压的驱动数据，上述驱动控制装置参照该查找表，决定各帧的上述输出电压。

20.根据权利要求15或16所述的具有存储性的图像显示装置中所使用的驱动控制装置，其特征在于，

具有按照各帧分别确定的查找表即预定的变换系数组，上述变换系数组用于按照各帧分别根据前一个画面的灰度数据及更新画面的灰度数据来计算用于确定上述驱动单元的输出电压的驱动数据，上述驱动控制装置参照该查找表，决定各帧的上述输出电压。

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