JP2007057680A - 画像表示装置、及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 精度よい検出ができると共に、長期に渡る表示繰り返しや、環境の変化により、表示濃度やコントラストが変化してしまうのを防ぐ画像表示装置、及び画像表示方法。
【解決手段】 検出回路１８による電圧測定が開始する（ステップ１２０）。
次に、駆動電源１４による駆動電圧の印加が開始する（ステップ１２２）。
測定された電圧値から電流値が算出され、一定時間における当該電流値が記憶される（ステップ１２４）。なお、当該電流値は一定時間ごとに記憶され、記憶は累積されていく。
駆動電源１４による駆動電圧の印加が終了し（ステップ１２６）、積算部４０により、以下の式（６）に従い電流の積分値が算出される（ステップ１２８）。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、画像表示装置、及び該画像表示装置における画像表示方法に係り、特に、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された色粒子を移動させ、前記透明電極側に画像表示を行なう画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法に関する。

従来より、少なくとも一方が透光性である、所定間隔をもって対向した２枚の基板間に、例えば黒色に着色された粒子を封入し、所定の画像表示用の電圧を印加することにより、基板間の粒子を移動させて画像を表示させる画像表示装置が提案されている。このような構成の画像表示装置は、長時間使用（表示画面の切換動作等）を行うことで、表示される画像のコントラストの低下等の表示機能の劣化が起こることが知られている。

そこで、前記表示機能の劣化を防ぐために、電圧印加時間を長めに設定する、或いは電圧値そのものを高くするという対応がとられていた。しかし、電圧印加時間を必要以上に長くする、或いは高電圧化を行なうことは、構成部材の劣化を増長し、画像表示装置自身の寿命を低下させてしまうという問題が起こしていた。

上述の問題に対して、画像表示装置を構成する基板間に封入されている粒子が基板間を移動する時間を計測し、当該計測結果に基づいて、電圧を印加する時間を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。移動する時間が遅いことは、コントラストの低下に直接影響を及ぼすため、移動時間をパラメータとする補正は有効な手段である。

また、帯電極性の異なる２種類の粒子を基板間に封入し、当該粒子に電圧を印加して基板間を移動させることで、画像を表示する画像表示装置において、粒子移動が起こる閾値以下の矩形波（方形波）電圧を印加し、基板間の電流を検出し、基板間に印加する電圧を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。基板（電極）間を流れる電流は、粒子の移動に応じて流れるものであるから、この電流の積分値等で粒子の移動性を制御することができる。

このようにして、コントラストの低下等の表示機能の劣化の検出、及び制御が行なわれている。
特開平９−６２７７号公報 特開２００４−４４８３公報

しかしながら、前述の技術では、基板間に印加される電圧が方形波であり、立ち上がり時間が略ゼロに近く、初期に流れる電流に突入電流が発生する。この突入電流によって計測ピークを決める必要があり、結果として、電流測定のレンジ（ダイナミックレンジ）を大きくとる必要があった。

ところで、前記ダイナミックレンジは、粒子移動により流れる電流と比較して非常に大きい。このため、粒子移動に伴う電流の微少な変化（長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化による。）を精度よく検出することが困難となり（ダイナミックレンジの一部しか適用できないため）、表示機能の劣化の検出を精度よく行なう、という本来解決すべきである問題の解決が困難となり、コントラスト調整等ができない。

また、突入電流は、電源に負荷をかけるという問題をもともともっている。

本発明は、上記事実を考慮し、精度よい電流検出によって、長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化により表示濃度やコントラストが変化してしまうことを防ぐことができる画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法を得ることを目的とする。

また、上記目的に加え、電源への負荷を軽減することができる画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法を得ることを目的とする。

第１の発明は、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された色粒子を移動させ、前記透明電極側に画像表示を行なう画像表示装置であって、少なくとも前記画像表示電圧以上に設定された検査電圧を印加する検査電圧印加手段と、前記検査電圧印加手段による前記検査電圧が印加されているときの前記一対の電極間の電気的物理量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記画像表示のための画像表示電圧の良否を判定する判定手段と、を有し、前記検査電圧印加手段による検査電圧に所定の立ち上がり時間を設定したことを特徴とする。

第１の発明によれば、検査印加手段が、例えば、前記画像表示時期以外に実行され、少なくとも前記画像表示電圧以上に設定された検査電圧を印加し、検出手段が、前記検査印加手段による前記検査電圧が印加されているときの前記電極の電気的物理量を検出する。

そして、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記画像表示時期の電圧値の良否を判定する（判定手段）。ここで、前記検査印加手段による検査電圧には、所定の立ち上がり時間を持たせている。

通常、前記電極に電圧（方形波）を印加すると、非常に大きな電流が流れるが、第１の発明のように、立ち上がり時間を持たせて、徐々に大きくなるような検査電圧を印加することで、流れる電流値のピーク値を下げることが可能となる。言い換えれば、突入電流等の不要な電流が低減され、検査電圧が電極に印加されている際の電極の電気的物理量を検出が精度よくできると共に、検査電圧を供給する電源の負荷を小さくすることができる。

従って、第１の発明は、精度よい電流検出によって、長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化により表示濃度やコントラストが変化してしまうことを防ぐことができ、さらに電源への負荷を軽減することができる。

ところで、電気的物理量とは、電流と電圧の少なくとも何れか一方によって決まるものである。電気的物理量の検出に際しては、画像の表示に伴う電流の微少な変化を検出するのが好ましいが、電流を時間積分した電荷量を測定してもよく、また、電流が流れる回路に直列に接続した抵抗の両端電圧を測定してもよい。何れの方法であっても、効果に変わりはない。

第１の発明において、前記立ち上がり時間の設定による検査電圧の波形が、連続的に徐々に電圧値が上昇する台形波であることを特徴とする。

また、第１の発明において、前記判定手段が不良の判定を行なった場合に、前記一対の電極間に印加する前記画像表示電圧を前記検出手段で検出された電気的物理量に基づいて調整する調整手段を更に有することを特徴とする。

さらに、第１の発明において、前記調整手段は、印加する前記画像表示電圧のパルス波、振幅の少なくとも何れか一方を含む波形の調整を行なうことを特徴とする。

第２の発明は、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された色粒子を移動させ、前記透明電極側に画像表示を行なう画像表示装置における画像表示方法であって、前記画像表示時期以外に実行され、少なくとも前記画像表示電圧以上に設定された検査電圧として、前記色粒子を何れか一方の電極に移動させる予検査電圧、前記一方の電極に移動している色粒子を他方の電極に移動させる第１の検査電圧、並びに前記他方の電極に移動している色粒子を維持する第２の検査電圧を印加し、前記第１の検査電圧が印加されているときの前記一対の電極間の電気的物理量と、前記第２の検査電圧が印加されているときの前記一対の電極間の電気的物理量との差を演算し、前記演算結果に基づいて、前記画像表示のための画像表示電圧の良否を判定することを特徴とする。

従って、第２の発明によれば、例えば、突入電流等の不要な電流を相殺できるため、第１の発明と同様に、精度よい電流検出によって、長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化により表示濃度やコントラストが変化してしまうことを防ぐことができる。

第２の発明において、前記第１の印加電圧及び前記第２の印加電圧を、所定の立ち上がり時間を持ち連続的に徐々に電圧値が上昇する台形波形となるように調整することを特徴とする。

こうして、突入電流を軽減できるため、電源への負荷を軽減することができる。

以上説明したように、本発明は、精度よい電流検出によって、長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化により表示濃度やコントラストが変化してしまうことを防ぐことができる画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法を得るという優れた効果を有する。

また、上記効果に加え、電源への負荷を軽減することができる画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法を得るという優れた効果を有する。

（第１実施形態）
図１乃至図３は、第１実施形態に係る画像表示媒体１２を示している。

図１に示すように画像表示装置１０は、画像表示媒体１２と、当該画像表示媒体１２を駆動する駆動回路１６Ａ、１６Ｂとを備えている。

画像表示媒体１２は駆動回路１６Ａ、１６Ｂと接続されている。具体的には、表示基板２６の列電極３０Ｂ及び背面基板２８の行電極３０Ａは、それぞれ列駆動回路１６Ｂ、行駆動回路１６Ａに接続されており、列駆動回路１６Ｂ及び行駆動回路１６Ａはシーケンサ２２と駆動電源１４に接続されている。

シーケンサ２２は画像入力部２４に接続され、画像入力部２４からインプットされる任意の画像情報に応じて、列駆動回路１６Ｂ、行駆動回路１６Ａに画像情報信号を出力し、電圧印加のタイミングを制御するようになっている。

また、画像表示装置１０は、駆動電源１４から流れる電流を検出する検出回路１８、また、検出された電流に基づいて、各々の表示画素に印加する電圧の制御を行う制御部２０を備えている。

第１実施形態における画像表示媒体１２は単純マトリクス駆動方式により駆動されるものである。理論的には、本発明は、アクティブマトリックス駆動方式でも適用可能であるが、以下、単純マトリックス駆動方式に従い説明する。

図３（Ａ）に示すように、当該画像表示媒体１２は、表示基板２６の背面基板２８との対向面には複数のライン状の電極３０Ｂ（以下、「列電極」という。）が設けられ、同様に、図３（Ｂ）に示すように、背面基板２８の表示基板２６との対向面にも複数のライン状の電極３０Ａ（以下、「行電極」という。）が設けられている。そして、表示基板２６と背面基板２８とは、互いに設けられた列電極３０Ｂと行電極３０Ａとが交差するように対峙して配置される。なお、表示基板２６は透明である。

ところで、単純マトリックス駆動では、シーケンサ２２から行毎の画像書込み信号（走査信号）が行駆動回路１６Ａに送られ、行駆動回路１６Ａから背面基板２８の行電極３０Ａに画像書込電圧が順次印加される。同時に、背面基板２８の行電極３０Ａに順次印加される画像書込電圧と同期して、画像書込電圧が印加される行に対応した画像情報信号がシーケンサ２２から列駆動回路１６Ｂへ送られ、列駆動回路１６Ｂから表示基板２６の列電極３０Ｂに書込み行に対応した画像書込電圧が一斉に印加される。これが１行目から最終行目まで順次行われ、所望の画像が表示されるようになっている。

また、表示基板２６と背面基板２８との間には、互いに帯電特性の異なり、正に帯電した黒粒子３２と負に帯電した白粒子３４とが封入されている。

また、図２（Ａ）に示すのは図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）に示すのは図１のＢ−Ｂ断面図である。

なお、第１実施形態では、説明の簡略化のために４×４の単純マトリックス構成とし、表示基板２６の４つの列電極３０ＢをそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とし、背面基板２８の行電極をそれぞれ行電極３０ＡをそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とした。実際には、画像表示に必要な縦横画素数に対応した本数の電極が各基板に形成されることはいうまでもない。また、第１実施形態では、表示基板２６のライン状の電極が列電極であり、背面基板２８のライン状の電極が行電極を形成するように構成したが、これとは逆に表示基板２６に行電極を設け、背面基板２８に列電極を設けた構成であってもよい。

次に、図４を用いて、第１実施形態に係る画像表示媒体１２の機能構成を説明する。

前記駆動電源１４は、画像表示媒体１２に画像を表示させるための画像表示電圧を印加する画像表示電圧印加部３６、当該画像表示電圧印加部３６の駆動を制御する駆動パラメータを設定する駆動パラメータ設定部３８、画像表示媒体１２の表示機能を検査するための検査電圧を印加する検査電圧印加部４０、及び当該検査電圧印加部４０が印加する検査電圧に基づく検査結果から、前記駆動パラメータを変更する駆動パラメータ変更部４２を含んで構成されている。なお、画像表示電圧印加部３６、及び検査電圧印加部４０は、駆動電源１４の制御の主体である図示しない印加制御手段によって制御されている。

ここで、画像表示電圧印加部３６による画像表示電圧印加の手順について説明する。

画像表示電圧印加部３６は、全面の初期化のための電圧印加と、画像情報に応じた画像表示電圧の印加という２つの印加モードを持つ。

第１実施形態の構成では、粒子は粒子自身の持つ静電気と、ファンデルワールス力などの分子間力により表示基板２６又は背面基板２８の表面に付着する力（付着力）を生じており、表示基板２６と背面基板２８との間に電圧を印加しても、ある電界強度（閾値電圧の印加による。）まで粒子が移動しない。電界の強さは、表示基板２６と背面基板２８との間の距離にもよるが、印加する電圧値で制御できる（ここで、閾値電圧とは、行電極３０Ａ又は列電極３０Ｂの表面に付着した黒粒子３２又は白粒子３４が表示基板２６又は背面基板２８側へ移動開始する電圧のことを指す。）。

表示劣化が起こっていない通常の状態（出荷初期の状態）での、初期化のための電圧印加は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、背面側の電極をグランド電位とした状態で、表示基板２６側の列電極３０Ｂに±Ｖ０［Ｖ］、Ｔ０［ｍｓ］のパルスを１回〜数回印加して、表示基板２６側が白粒子で全面覆われる状態になる極性に設定して初期化するようになっている（即ち、全面を白表示とする。）。

一方、画像表示の際には、画像表示電圧を印加するが、印加開始状態で、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、表示基板２６側（画像データ印加側）の列電極３０Ｂ全体をＶ１Ｈ［Ｖ］に、背面基板２８側の行電極３０ＡをＶ２Ｌ［Ｖ］に設定するようになっている。この状態では表示基板２６側と、背面基板２８側との間の電圧は、以下の式（１）に示すように閾値電圧ＶＴ［Ｖ］以下であり、粒子は移動しない。

｜Ｖ１Ｈ−Ｖ２Ｌ｜≦ＶＴ … （１）
また、以下の式（２）、（３）に示すような関係であっても、粒子は移動しない。

｜Ｖ１Ｈ−Ｖ２Ｈ｜≦ＶＴ … （２）
｜Ｖ２Ｌ−Ｖ１Ｌ｜≦ＶＴ … （３）
第１実施形態では、背面基板２８側の行電極３０ＡをＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の順に順次Ｖ２Ｈ［Ｖ］にＴ２［ｍｓ］の時間でスイッチングしていくようになっている。そして当該スキャンと同期して、書き込む画像データに応じて選択された表示基板２６側の列電極（データ電極）３０Ｂで、画像データがオンになっている部分の電圧をＶ１Ｌ［Ｖ］とするようになっている。このときのＶ２Ｈ、Ｖ１Ｌ、及びＶＴの関係は、以下の式（４）で表される。

｜Ｖ２Ｈ−Ｖ１Ｌ｜＞ＶＴ … （４）
ある選択された画素、例えば図１に示す画素１Ａのみ黒の表示を行なう場合は、当該画素１Ａの電圧の関係のみ上記式（４）に表されるような状態にする。すると、背面基板２８側の粒子が表示基板２６側へ移動して、白の表示基板２６に黒の表示を行うこととなる。

第１実施形態では、検出回路１８、及び制御部２０の出力に基づいて、駆動パラメータ変更部４２が調整する駆動パラメータは、初期化モードでは、パルス電圧Ｖ０、及びパルス数Ｎ０であり、書き込みモードでは、パルス電圧（Ｖ２Ｈ−Ｖ１Ｌ）、パルス幅Ｔ２、及びパルス数Ｎ２である。そして、前記パラメータを調整すると、以下に示す表１のような効果が得られる。

また、パルス幅Ｔ２は、パルス幅を変えると共に、周波数を変更する方法としてもよいし、デューディー比を変更する（パルス波形を変化させる）方法にとしてもよい。

例えば、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、通常時は、１０［ｍｓ］のパルスを１０［ｍｓ］の休止インターバルを介して、パルス数２で印加し、最後に１０［ｍｓ］休止している（即ち、トータルで、４０［ｍｓ］、書き込み周波数２５［Ｈｚ］。）。

これを、パルス幅Ｔ２を１２［ｍｓ］に増加させ、パルスのインターバルも１２［ｍｓ］にする場合（デューディー比５０％。）、表示濃度を上げることができる。しかし、一方で、書き込み周波数は、２０．８［Ｈｚ］に低下してしまう。

一方、図１５（Ｃ）、（Ｄ）に示されるように、書き込みパルスの幅Ｔ２を１２［ｍｓ］、休止インターバルの幅を８［ｍｓ］（トータル４０［ｍｓ］、デューディー比６０％。）とすると、書き込み周波数を２５［Ｈｚ］を保ったままの状態で表示濃度を上げることができる。

次に、図６に、画像表示媒体１２における駆動電位差と表示濃度（反射濃度）との関係を示す。ここで駆動電位差とは、表示基板２６の列電極３０Ｂに印加した電圧から背面基板２８の行電極３０Ａに印加した電圧を引いた値である。また、表示濃度は反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、Ｘ−Ｒｉｔｅ４０４Ａ）で測定したものである。なお、以降の表示濃度の値は全て同じ反射濃度計で測定した値である。

以下、粒子の閾値電圧がＶＴ［Ｖ］（例えば、ＶＴ＝４０［Ｖ］。）の場合について説明する。

なお、図６に示すグラフは、以下に説明するようにして得ている。

まず、背面基板２８の全ての行電極３０Ａを０［Ｖ］で一定とし、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに＋２００［Ｖ］を印加して、表示基板２６面を全面白表示にした。そして、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに負のパルス電圧を１０［ｍｓｅｃ］印加し、表示濃度を反射濃度計で測定した。その後、表示基板２６の電極に再度＋２００［Ｖ］の電圧を３０［ｍｓｅｃ］印加して表示基板２６の表示面を再び白とし、次いで印加する負のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返した。

同様に、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに−２００［Ｖ］を印加して、表示基板２６の表示面を全面黒表示にした。そして、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに正のパルス電圧を１０［ｍｓｅｃ］印加し、表示濃度を反射濃度計で測定した。その後、表示基板２６の電極に再度−２００［Ｖ］の電圧を３０［ｍｓｅｃ］印加して表示基板２６面を再び黒とし、次いで印加する正のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返した。

図６の図示内容から理解されるように、白の表示基板２６面に黒の表示を行う場合は、表示基板２６の列電極３０Ｂと対向する背面基板２８の行電極３０Ａとの間の電位差が＋４０［Ｖ］程度までは、黒の表示が行われない。また同様に、黒の表示基板２６面に白の表示を行う場合、−４０［Ｖ］程度までは白の表示が行われない。

このように、画像表示媒体１２と粒子との組合せに、電圧を印加していく状況をにおいて、粒子が動き出すＶＴは、４０［Ｖ］であることが分かる。

ところで、前記画像表示媒体１２では、十分に表示濃度が得られる電圧（黒と白との反射率コントラスト比が１０以上（黒表示状態の反射濃度−白表示状態の反射濃度≧１）となる（反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社４０４）による測定。）電圧）は±１２０［Ｖ］であり、また±２００［Ｖ］以上では濃度も十分に飽和し、それ以上の電圧を印加しても変化しないことから、２００［Ｖ］以上の電圧が印加されると粒子がほぼ全て移動しているものと判断できる。従って、検出時には、２００［Ｖ］以上の検査電圧の印加を行なうことが必要である。しかし、粒子の帯電量が変化すると、粒子が移動するために、より大きい電界が必要となることが予測される。従って、±３００［Ｖ］以上の検査電圧を印加する事が望ましく、さらには±４００［Ｖ］以上の検査電圧の印加が望ましい。

但し、粒子の種類や基板の構成により粒子のＶＴは変化する。このため、検出時に印加する検査電圧は、濃度が十分に飽和する電圧以上、好ましくはその１．５倍の電圧であるのがよく、さらには２倍の以上の電圧であるのがより好ましい。

一方で、あまり大きい電圧を印加することは、電源の過負荷、及び回路の絶縁抵抗が破壊されることが考えられる。従って、印加に適する最大の電圧は６００［Ｖ］であり、５００［Ｖ］程度までに抑えることがより好ましいと考えられる。

図４に示されるように、前記制御部２０の電流値一時記憶部４４には、前述した検出回路１８が接続されている。電流値一時記憶部４４は、検査電圧を印加したときに検出回路１８が検出する電流を一時記憶する役目を有している。また、制御部２０は、時間をカウントするタイマ４６を備えている。

前記電流値一時記憶部４４、及び前記タイマ４６は、積分部４８と接続されている。当該積分部４８では、以下の式（５）で表されるように、電流値一時記憶部４４が一時記憶する電流値と、タイマ４６がカウントした時間とに基づいて、積分値を求めている。

但し、
Ｉ_j：一定時間における電流値
ｔ_j：一定時間
であり、ｊについての足し合わせを行なう。

また、制御部２０は、積分値の参照値を記憶する参照値記憶部５０を備えている。

前記積分部４８、及び前記参照値記憶部５０は、比較部５２と接続している。当該比較部５２は、積分部４８が記憶する積分値と、参照値記憶部５０が記憶する参照値とを比較するようになっている。

当該比較部５２は、前記駆動パラメータ変更部４２と接続している。比較部５２は、前述の比較処理にて、積分値と参照値とに差異があった場合には、駆動パラメータ変更部４２に積分値を出力するようになっている。駆動パラメータ変更部４２は、比較部５２から入力した積分値に基づき、駆動パラメータを変更するようになっている。

ここで、検査電圧印加部４０が印加する検査電圧について説明する。第１実施形態では、検査電圧に、台形波（所定の立ち上がり時間を持つ波形）が適用されている。以下では当該台形波を適用するに至った経緯を説明する。

図７には、傾斜的に立ち上がり、所定の印加電圧になるまでの経過時間が異なる、複数の電圧波形を示している。

図７の矢印７Ａで示すのは、立ち上がりまでの経過時間（以下、「立ち上がり時間」という。）が１［ｍｓ］の検査電圧であり、図７の矢印７Ｂで示すのは、立ち上がり時間が５００［μｓ］の検査電圧であり、図７の矢印７Ｃで示すのは、立ち上がり時間が１００［μｓ］の検査電圧であり、図７の矢印７Ｄで示すのは、立ち上がり時間が５０［μｓ］検査加電圧であり、図７の矢印７Ｅで示すのは、立ち上がり時間が１０［μｓ］の検査電圧である。

使用した画像表示媒体１２は、有効面積が３１０［ｍｍ］×４２０［ｍｍ］であり、表示基板２６、背面基板２８いずれも、電極間ピッチは０．５［ｍｍ］であり、列電極３０Ｂは厚さ１．１［ｍｍ］のガラス基板上のＩＴＯ電極を４２０［ｍｍ］方向にライン状にパターニング（電極間距離は３０［μｍ］）してあり、ポリカーボネートを厚さ１［μｍ］になるようにディップコートして表面を絶縁してあるものである。

行電極３０Ａは銅電極基板を３１０［ｍｍ］方向にライン状にパターニングした後、表面を酸化処理により黒色に染色し、ドライフィルムを高さ１５０［μｍ］になるように積層した後、スペーサとして残す部分を幅７５［μｍ］、スペーサに囲まれるセルの形状が１×４［ｍｍ］になるようにフォトリソグラフィにて加工したものである。

そして、当該セル内に粒子を封入し、熱可塑性の接着剤をスペーサ上に塗布して上下基板を張り合わせてある。

次に、図８に、図７に示したような検査電圧を印加した場合の電流の波形を測定した測定値を示す。

電流検出時は、表示基板２６側の全ての列電極３０Ｂを一度に同電位とし、また、背面基板２８側の行電極３０Ａも全てが同電位となるように接続を切り替える。背面基板２８側の行電極３０Ａは、検出回路１８を介して駆動電源１４の接地側と接続し、高電圧の検査電圧を印加した時に、駆動電源１４の接地側に流れ込む電流を検出した。

図８の矢印８Ａで示すのは、前記図７の矢印７Ａで示した検査電圧が印加された場合の測定値であり、図８の矢印８Ｂで示すのは、前記図７の矢印７Ｂで示した検査電圧が印加された場合の測定値であり、図８の矢印８Ｃで示すのは、前記図７の矢印７Ｃで示した検査電圧が印加された場合の測定値であり、図８の矢印８Ｄで示すのは、前記図７の矢印７Ｄで示した検査電圧が印加された場合の測定値であり、図８の矢印８Ｅで示すのは、前記図７の矢印７Ｅで示した検査電圧が印加された場合の測定値であり、検査電圧の立ち上がり時間が長くなるのに伴い、突入電圧が少なくなることが分かる。

検出時の立ち上がり時間が１００［μｓ］、５０［μｓ］、１０［μｓ］では、検出した電流が２０［ｍＡ］より大きくなってしまい、電流計のレンジを最大としなければならなかった。

これに対し、検出時の立ち上がり時間が５００［μｓ］以上になれば、傾斜部分での電流値が２０［ｍＡ］より小さくなった。さらに、検出時の立ち上がり時間が１［ｍｓ］の場合は、傾斜部分での電流値が１０［ｍＡ］より小さくなった。

即ち、立ち上がり時間を長くすることにより、検出精度がよくなることがわかる。

ところで、粒子の経時劣化や駆動履歴、周囲温度の変化による、帯電量の変化を、電流量で検出した場合、０．１［ｍＡ］より小さいことがある。従って、検出精度を高めるためには、突入電流を小さくすることが必要である。

当該突入電流は、表示基板２６と背面基板２８との基板間の電界により発生するため、検出電圧の印加の立ち上がりを傾斜させることで、印加電圧の増加時に一定値に近づける機構とすればよい。一般に、コンデンサ成分Ｃ、抵抗値Ｒの等価回路に、Ｅ＝αｔで、単位時間あたりαＶの線形増加する電圧波形を印加した場合、コンデンサの両端電圧はＣＲαに漸近することが知られている。

このように、立ち上がり時間は０．５［ｍｓ］以上が望ましく、さらには１［ｍｓ］以上が望ましい。一方、立ち上がり時間を２［ｍｓ］以上にすると、粒子が動き出しても電界が十分に立ち上がっていないという状況が起こり、粒子の移動に影響を与えることがあるため、２［ｍｓ］未満であることが望ましい。

以上の例は表示基板２６と背面基板２８との基板間距離が１５０［μｍ］の場合についてのものであるが、突入電流は基板距離が近くなるとより大きくなるのに対して、粒子移動に伴う電流はほとんど変化しないため、突入電流を小さく抑えることが必要となる。

第１実施形態では、図８の矢印８Ａで示されるような電流値を得るために、検査電圧印加部４０は、図７の矢印７Ａで示すような、所定の立ち上がり時間を持ち連続的に徐々に電圧値が上昇する台形波形となるように生成した検査電圧を印加する。

次に、第１実施形態に係る画像表示装置１０の作用について説明する。

まず、図９のフローチャートに従い、画像書き換えのフローを説明する。

ステップ１００では、画像データがあるか否かが判断される。画像データがあり肯定された場合はステップ１０２へ移行し、前記ステップ１００で否定された場合はステップ１０４へ移行する。

ステップ１０２では、画像表示媒体１２に表示される画像の書き換えが行なわれる。

ステップ１０４では、当該フローが終了したか否かが判断される。終了し肯定された場合は当該フローは終了する。前記ステップ１０４で否定された場合は前記ステップ１００に戻る。

ところで、第１実施形態の画像表示装置１０は、通常適用される画像表示電圧に代わり、検査電圧を用いて検出された電気的物理量に基づいて、表示画素に印加する電圧の調整する機能を備えている。当該機能に関する部分の作用を図１０、及び図１１のフローチャートに従い詳細に説明する。

図１０に示す、当該フローは、使用者に操作指示されることにより開始する。

まず、ステップ１１０では、図１１に示される調整処理が行なわれる。

次に、ステップ１１２では、比較部５２が、電流の積分値が参照値記憶部５０参照値と同一であるか否かを判断する。同一であり肯定された場合は当該フローは終了し、前記ステップ１１２で否定された場合はステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、駆動パラメータの変更が行なわれる。

なお、当該フローは、自動的、例えば電源投入時等の逐次的に予め定められたタイミングで調整モードに入る機構であってもよい。

次に、図１１を用い、前記調整処理を詳細に説明する。

まず、ステップ１２０では、検出回路１８による電圧測定が開始する。

なお、検出前には、表示していた画像を初期化モードにより、すべて白色表示、あるいは黒色表示とし、黒色から白色、又は白色から黒色に粒子を移動させる時の電流波形を測定した。

次に、ステップ１２２では、検査電圧印加部４０による検査電圧の印加が開始する。

ステップ１２４では、測定された電圧値から電流値が算出され、一定時間における当該電流値が記憶される。なお、当該電流値は一定時間ごとに記憶され、記憶は累積されていく。

次に、ステップ１２６では、検査電圧印加部４０による検査電圧の印加が終了する。

次に、ステップ１２８では、積分部４８により、前述の式（５）に従い電流の積分値が算出される。

ところで、表示面積の全面を白（最大反射率）／黒（最低反射率）の切り替えを行うと、電流の積分値の検出において、電流量が大きく、表示基板２６全体の帯電変化を検出することになる。

逆に、表示面積の一部を白（最大反射率）／黒（最低反射率）の切り替えを行うと、部分的な帯電変化状態、劣化状態を検出することができ、均一性の改善を行なうことができる。

また、電流の積分値の算出は、白／黒表示切替を、表示面積の全面において複数回繰り返した後に行うことで、直前の表示履歴の影響を少なくすること、例えば黒画像の書き込みがなかった部分と、頻繁に白黒画像が書き込まれた部分とで、検査電圧印加前の状態の差を少なくすることが可能となり望ましい。

このように、第１実施形態では、精度よい検出ができると共に、長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境の変化により、表示濃度やコントラストが変化してしまうのを防ぐことができ、さらに電源への負荷を軽減することができる。
（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

第２実施形態の特徴は、３回の電圧印加、及び２回の計測を行なうことで基板間の電界により流れる電流の積分値の引き算を行い、駆動パラメータの変更を行なう機構となっている点にある。

仮に、粒子移動による電流値の成分の変化量を検出するためだけであるならば、当該第２実施形態のように、基板間の電界により流れる電流の積分値を引き算する必要はなく、初期に設定した積分値との比較を行い、変化の有無を判断するだけでよい。

しかし、温度による寸法変化等により、基板間の電界により流れる電流の積分値の変動が発生している場合がある。このような場合においても、正確な粒子移動の成分を検出するには、当該第２実施形態のように、粒子移動の際の電流の積分値を検出（２回目の電圧印加時）した後、同じ駆動電圧を印加して基板間の静電容量により流れる電流の積分値を検出（３回目の電圧印加時）してその差から粒子移動に際する電流の積分値とすればよい（２回目の電圧印加時に、一方の色の粒子は既に片方の基板側に移動してしまっているので、３回目の電圧印加では粒子移動は発生しない。）。

次に、第２実施形態に関する部分の作用を図１２のフローチャートに従い詳細に説明する。

まず、ステップ１５０では、駆動電源１４からの電圧印加が開始する。

ここで、電圧印加前は、図１３（Ａ）に示すように、粒子は表示基板２６上に任意の画像を表示したまま（あるいは任意の状態）に位置している。そして、電圧印加が行なわれることで、図１３（Ｂ）に示すような、白粒子３４が列電極３０Ｂに引き寄せられ、黒粒子３２が行電極３０Ａに引き寄せられた状態となる。

粒子が図１３（Ｂ）に示す状態となった後に、ステップ１５２へ移行する。ステップ１５４では、駆動電源１４からの電圧印加が終了する。

次にステップ１５４では、前述の調整処理が行なわれる。当該調整処理では、図１３（Ｂ）に示される状態から図１３（Ｃ）に示される状態への変更が行なわれる。

次にステップ１５６では、前述の調整処理が行なわれる。当該調整処理では、図１３（Ｃ）に示される状態のままの粒子を移動させない処理が行なわれる。

次に、ステップ１５８では、ステップ１５４の処理で求められた積分値と、ステップ１５６の処理で求められた積分値との差が求められる。

次に、ステップ１６０では、当該差の値が参照値と同じか否かの判断が行われる。同じである場合は肯定されると当該フローは終了し、前記ステップ１６０で否定されるとステップ１６２へ移行する。

ステップ１６２では、駆動パラメータの変更が行なわれる。

このように、第２実施形態では、より正確に粒子移動の成分の検出を行なうことが可能となる。

なお、第１実施形態、及び第２実施形態では、電圧計を用いたが、直接電流計で電流を測定する構成であってもよい。この場合、抵抗値の測定が不要となるため、より簡易な構成とすることが可能となり、電圧を測定する必要がなくなる。また、電力を測定する機構であってもよい。

以下に、第１実施形態、及び第２実施形態での実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の画像表示装置は以下のように作製した。

表示基板２６は、厚さ１．１［ｍｍ］の透明ガラスからなる部材上にＩＴＯ膜をスパッタリングし、これを所定のパターンにエッチングして複数の列電極３０Ｂを形成し、これらの列電極３０Ｂ上にトルエン９７重量部に対してポリカーボネート樹脂３重量部を溶解させた溶液をディップコートした後、乾燥して２［μｍ］厚さのポリカーボネート膜からなる絶縁膜を形成することにより作製する。

背面基板２８は、０．２［ｍｍ］厚さのガラスエポキシ樹脂基板からなる背面基板部材２８上に銅膜を貼り合せ、これを所定のパターンにエッチングして複数の列電極３０Ａを形成し、表面を酸化処理により黒色に染色し、ドライフィルムを高さ１５０［μｍ］になるように積層した後、スペーサとして残す部分を幅７５［μｍ］、スペーサに囲まれるセルの形状が１×４［ｍｍ］になるようにフォトリソグラフィにて加工した後、行電極３０Ａ上にトルエン９７重量部に対してポリカーボネート樹脂３重量部を溶解させた溶液をディップコートし、乾燥して２［μｍ］厚さのポリカーボネート膜からなる誘電体膜３０Ａを形成し、さらに、スペーサ上には、熱可塑接着剤をステンレスメッシュのスクリーン版により印刷し、１５０℃で３０分間乾燥させることにより作製する。

白色粒子３４は、体積平均粒径１３［μｍ］の酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子１００重量部にイソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末０．４重量部を外添して得る。

黒色粒子３２は、体積平均粒径１３［μｍ］のカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子を用いる。

次に、白色粒子３４と、黒色粒子３２を重量比１対１の割合で混合し、これらを背面基板２８上のスペーサよって区画された凹部にステンレススクリーンを通して振るい落とす。スペーサ上面に付着した白色粒子３４および黒色粒子３２は、シリコンゴム製ブレードで除去する。表示基板２６を所定の位置に位置合わせして重ね合わせ、１００℃の熱をかけて熱圧着して接合する。

表示基板２６の列電極３０Ｂと、背面基板２８の行電極３０Ａに、各々フレキシブルプリント基板を熱圧着して接続し、対応する列駆動回路１６Ｂ、行駆動回路１６Ａに電気的に接続した後、最初に列電極３０Ｂと、行電極３０Ａにそれぞれ±２００［Ｖ］、４００［Ｈｚ］の初期化電圧を５分間連続で印加して、十分に粒子を摩擦帯電させるとともに、表示基板面に均一に分布させて、画像表示装置を作製した。

この画像表示装置のＶＴを測定したところ、ＶＴ＝５０［Ｖ］であった。１［ｍｓ］の時間内に、３００［Ｖ］までほぼ直線的に達する検査電圧を印加した。すると、基板間の静電容量による電流の積分値は、粒子移動による値とほぼ同じ値になる。

これに対し、従来の方形波に近い１００［μｓ］で３００［Ｖ］に立ち上がる検査電圧を印加した場合には、基板間の電界により流れる電流の積分値が粒子移動による成分の１０倍以上になり、検出できる電流値の変化を検知する精度が低かった。

図１４は、以下の表２に示す通常時の駆動パラメータ設定で画像表示媒体１２に画像表示を繰り返した場合に、１００回の書き込みごとに検出される電流量の変化を示したものである。

例えば３００回目で検出を実施した場合、従来の方形波に近い１００［μｓ］で検出した値から計算した電荷量は、ノイズによりスタート時と比較して変化したかどうかの判断が難しい。一方、１［ｍｓ］立ち上がり波形の場合は、測定した波形に対してノイズの乗り方が小さいため、精度よく粒子の帯電変化の検出を行なうことができた。

本発明の実施例１は、補正後の表示濃度が初期とほとんど変化なく、使用者が観察したところ、表示劣化が感じられない、という効果を有する結果が得られた。

従来の検査電圧では検出精度が十分でなく、補正が必要でないと判断した場合は、パラメータ変更前の表示状態のままとした。そして、その状態のままで表示を繰り返すと、特に黒濃度が劣化した状態に感じられるという結果が得られた。
（実施例２）
本発明の実施例２では、実施例１の検査電圧の印加を第２実施形態のように３回目の電圧印加により基板の静電容量分を引いた差分により、粒子移動による電流の積分量を求めた。この実施例２において、参照記憶部５０にて、初期状態での粒子移動による電流の積分量を記憶しておき、比較部５２で、室温が１０℃〜３０℃の環境で電流の検知量と比較を行ったところ、環境の影響を受けることがなく、実施例１よりさらにノイズが少なく検知精度が上がった。

このように、当該実施例２の電圧印加では検出精度を高めることができる。この検出値に基づいて駆動パルスの調整を行うと、表示画像の劣化の発生を防止することができる。

以上の説明で示されるように、本発明は、精度よい電流検出によって、長期に渡る表示繰り返しによる劣化、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化により表示濃度やコントラストが変化してしまうことを防ぐことができ、さらに電源への負荷を軽減することができる。

第１実施形態に係る画像表示装置の説明図である。 （Ａ）は第１実施形態に係る画像表示媒体の表示基板の正面図であり、（Ｂ）は第１実施形態に係る画像表示媒体の背面基板の正面図である。 （Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施形態に係る画像表示装置の要部の機能構成図である。 （Ａ）は初期化モードにおける表面電極の基板電位、（Ｂ）は背面電極の基板電位であり、（Ｃ）は書き込みモードにおける表面電極の基板電位、（Ｄ）は背面電極の基板電位である。 画像表示媒体において対抗する電極間に印加される電位差と表示濃度の関係を示す図である。 傾斜的に立ち上がる複数の異なる電圧波形である。 図７の電圧波形を印加された場合の電流値を示す。 第１実施形態に係る画像書き換えのフローチャートである。 第１実施形態に係る駆動パラメータ変更のフローチャートである。 第１実施形態に係る調整処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る駆動パラメータ変更のフローチャートである。 （Ａ）は粒子が基板間に不規則に位置している状態を示し、（Ｂ）は粒子が規則的に位置している状態を示し、（Ｃ）は（Ｂ）の状態から色反転した状態を示す。 実施例１における書き込み回数１００回字の粒子電荷量の変化を示すグラフである。 （Ａ）は通常時における表面電極の基板電位、（Ｂ）は背面電極の基板電位であり、（Ｃ）は変更時における表面電極の基板電位、（Ｄ）は背面電極の基板電位である。

符号の説明

１０ 画像表示装置
１２ 画像表示媒体
１４ 駆動電源
１６Ａ 行駆動回路
１６Ｂ 列駆動回路
１８ 検出回路（検出手段）
２０ 制御部
２２ シーケンサ
２４ 画像入力部
２６ 表示基板
２８ 背面基板
３０Ａ 行電極
３０Ｂ 列電極
３２ 黒粒子
３４ 白粒子
３６ 画像表示電圧印加部
３８ 駆動パラメータ設定部
４０ 検査電圧印加部（検査電圧印加手段）
４２ 駆動パラメータ変更部（調整手段）
４４ 電流値一時記憶部
４６ タイマ
４８ 積分部
５０ 参照値記憶部
５２ 比較部（判定手段）

Claims (6)

1. 少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された色粒子を移動させ、前記透明電極側に画像表示を行なう画像表示装置であって、
   少なくとも前記画像表示電圧以上に設定された検査電圧を印加する検査電圧印加手段と、
   前記検査電圧印加手段による前記検査電圧が印加されているときの前記一対の電極間の電気的物理量を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記画像表示のための画像表示電圧の良否を判定する判定手段と、を有し、
   前記検査電圧印加手段による検査電圧に所定の立ち上がり時間を設定したことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記立ち上がり時間の設定による検査電圧の波形が、連続的に徐々に電圧値が上昇する台形波であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記判定手段が不良の判定を行なった場合に、前記一対の電極間に印加する前記画像表示電圧を前記検出手段で検出された電気的物理量に基づいて調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像表示装置。
4. 前記調整手段は、印加する前記画像表示電圧のパルス波、振幅の少なくとも何れか一方を含む波形の調整を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の画像表示装置。
5. 少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された色粒子を移動させ、前記透明電極側に画像表示を行なう画像表示装置における画像表示方法であって、
   前記画像表示時期以外に実行され、少なくとも前記画像表示電圧以上に設定された検査電圧として、前記色粒子を何れか一方の電極に移動させる予検査電圧、前記一方の電極に移動している色粒子を他方の電極に移動させる第１の検査電圧、並びに前記他方の電極に移動している色粒子を維持する第２の検査電圧を印加し、
   前記第１の検査電圧が印加されているときの前記一対の電極間の電気的物理量と、前記第２の検査電圧が印加されているときの前記一対の電極間の電気的物理量との差を演算し、
   前記演算結果に基づいて、前記画像表示のための画像表示電圧の良否を判定することを特徴とする画像表示方法。
6. 前記第１の印加電圧及び前記第２の印加電圧を、所定の立ち上がり時間を持ち連続的に徐々に電圧値が上昇する台形波形となるように調整することを特徴とする請求項５記載の画像表示方法。

Images