JP2007316594A - 電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法及び電子機器 - Google Patents

電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】電気泳動表示装置の画質を向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】本発明の電気泳動装置は、電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素
電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子と、共通電極と画素電極との間に電圧を印
加して電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、駆動手段を制御する制御手段とを備え、
制御手段により駆動手段を制御して共通電極と画素電極との間に画像書き換えを行うため
に電圧を与える画像書き換え期間が、リセット期間と、当該リセット期間の後に設けられ
る画像信号導入期間とを含み、画像信号導入期間が、表示画像を構成する信号を各々供給
する複数のフレーム期間から構成されており、第1フレーム期間のデータ入力パルスとは
異なるパルス幅及び/又はパルス強度のデータ入力パルスを電気泳動表示素子に印加する
少なくとも1つの他のフレーム期間を含む。
【選択図】図5

Description

本発明は、電気泳動粒子を含んでなる分散媒を備える電気泳動表示装置(あるいは電気泳動装置)とその駆動方法、及びこれを用いた電子機器に関する。
溶液中に電気泳動粒子を分散させてなる分散媒に電界を印加した際に、クーロン力によって電気泳動粒子が泳動する現象(電気泳動現象)が知られており、当該現象を利用した電気泳動表示装置が開発されている。このような電気泳動表示装置は、例えば、特開2002−116733号公報(特許文献1)、特開2003−140199号公報(特許文献2)などの文献に開示されている。
特開2002−116733号公報 特開2003−140199号公報
このような電気泳動表示装置では、2つの電極間に電荷を帯びた電気泳動粒子を介在させ、当該電極間に画像信号に応じた所定の電圧を与えることで着色した電気泳動粒子を移動させ、画像を形成している。
しかしながら、全ての電気泳動粒子が全く同じ挙動をとるとは限らないため、所定の電圧を付与しても所望の位置まで十分に移動しきれない粒子がある。また、一旦所定距離を移動しても分散液の対流により再び沈降又は浮上してしまう粒子がある。このような場合には色が不鮮明になったり、残像が生じたり、画素間で色や輝度にばらつきが生じるなどの不具合が生じる。
そこで、本発明は、かかる不具合を解消し、電気泳動表示装置の画質を向上させることが可能な技術を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明のひとつの電気泳動表示装置は、電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子を有する電気泳動表示装置であって、上記共通電極と上記画素電極との間に電圧を印加して上記電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、上記駆動手段を制御する制御手段とを備え、上記電気泳動表示素子の表示を書き換えるための画像書き換え期間は、リセット期間と画像信号導入期間とを含み、上記画像信号導入期間において、上記電気泳動表示素子を第1のデータ入力パルス及び上記第1のデータ入力パルスと異なる形状の第2のデータ入力パルスで駆動することを特徴とする。
上記の電気泳動表示装置は、表示素子の全画素にデータの書き込み動作を1回行う期間を1フレーム期間としたときに、上記画像信号導入期間は複数のフレーム期間からなり、上記複数のフレーム期間の最初のフレーム期間である第1フレーム期間に上記第1のデータ入力パルスが使用され、上記第1フレーム期間以外では上記第2データ入力パルスが使用され、上記第2のデータ入力パルスのパルス幅は上記第1のデータ入力パルスのパルス幅と等しいか、又は狭く、上記第2のデータ入力パルスのパルス強度は上記第1のデータ入力パルスのパルス強度と等しいか、又は小さい、ようにすることが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明のもうひとつの電気泳動表示装置は、電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子と、上記共通電極と上記画素電極との間に電圧を印加して上記電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、上記駆動手段を制御する制御手段とを備え、上記制御手段により上記駆動手段を制御して上記共通電極と上記画素電極との間に画像書き換えを行うために電圧を与える画像書き換え期間が、リセット期間と、当該リセット期間の後に設けられる画像信号導入期間とを含み、上記画像信号導入期間が、表示画像を構成する信号を各々供給する複数のフレーム期間から構成されており、第1フレーム期間のデータ入力パルスとは異なるパルス幅及び/又はパルス強度(パルス幅及びパルス強度のうち少なくともいずれか)のデータ入力パルスを上記電気泳動表示素子に印加する少なくとも1つの他のフレーム期間を含む、ことを特徴とする。
これによれば、リセット期間後の画像信号導入期間に、複数のフレーム期間が設けられており、選択された1画素につき、複数回電圧パルスが印加されることになるので、例えば第1のフレーム期間内に所定位置(画素電極又は共通電極)まで十分移動しきれなかった粒子や分散媒の対流により所定位置から動いてしまった電気泳動粒子(以下、簡略化のため、粒子ともいう)も、第2フレーム期間以降のデータ入力パルスの印加により所定位置に移動することが可能となる。
また、第1のフレーム期間と第2のフレーム期間以降のデータ入力パルスのパルス幅及び/又はパルス強度を変更することにより、第1のフレーム期間で移動しきれなかった粒子の分布状態等に応じて、第2のフレーム期間以降に、最低限の期間及び強さのデータ入力パルスを供給することが可能となる。従って、より少ない消費電力で、画質を向上させることが可能となる。
また、複数フレームで画像書き換えを行うために、いわゆるフェードイン効果・フェードアウト効果のような画面全体が徐々に変化するような表示を行うことが可能となる。
上記複数のフレーム期間のうちの一部のフレーム期間の1画素あたりのデータ入力パルスのパルス幅の合計が、上記電気泳動粒子を所定の画像を表示するために所定位置に移動させるのに必要最小限の印加時間であってもよい。これによれば、電気泳動粒子を数回のパルスの印加により所定位置に到達させるので、電気泳動粒子の移動時の分散媒の対流を低減させることができ、電気泳動粒子が所定位置に到達した後に分散媒の対流によって生じる電気泳動粒子の分布の乱れを低減することができる。
上記第1フレーム期間のデータ入力パルスのパルス幅が、上記電気泳動粒子が所定の画像を表示するために所定位置に移動させるのに必要最小限の印加時間であってもよい。これによれば、電気泳動粒子を第1フレーム期間に移動させるので、表示にかかる応答時間を短くすることができる。
一方の電極が上記共通電極と接続され、他方の電極が上記画素電極と接続されてなる保持容量を更に備えることが好ましい。これにより、画素電極と共通電極との電位差をより安定させることが可能となり、電気泳動表示素子に印加される電圧をより安定させることができる。
上記データ入力パルスのパルス幅が上記フレーム期間毎に次第に狭くなっていることが好ましい。また、上記データ入力パルスは、nを自然数としたときに、n+1番目のフレーム期間のパルス幅が、n番目のフレーム期間のパルス幅に等しいか、又は狭くしてもよい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
上記データ入力パルスのパルス強度が上記フレーム期間毎に次第に減少していることが好ましい。また、上記データ入力パルスは、nを自然数としたときに、n+1番目のフレーム期間のパルス強度が、n番目のフレーム期間のパルス強度に等しいか、又は小さくしてもよい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
上記リセット期間において、複数のリセットパルスが共通電極に印加され、上記複数のリセットパルスのうち、少なくとも1つのリセットパルスのパルス幅が第1のリセットパルスのパルス幅とは異なることが好ましい。特に、上記リセットパルスのパルス幅が次第に狭くなっていることが好ましい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
上記リセット期間において、複数のリセットパルスが共通電極に印加され、上記複数のリセットパルスのうち、少なくとも1つのリセットパルスのパルス強度が第1のリセットパルスのパルス強度とは異なることが好ましい。特に、上記複数のリセットパルスのパルス強度が次第に減少していることが好ましい。電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
本発明の電子機器は、上記電気泳動表示装置を備えている。これによれば、上記電気泳動表示装置を備えているので、表示部の画質に優れた電子機器が得られる。ここで「電子機器」とは、一定の機能を奏する電気機器一般をいい、その構成が特に限定されるものではないが、例えば、電子ペーパー、電子ブック、ICカード、PDA、電子手帳等が含まれる。
本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子を備える電気泳動表示装置の駆動方法であって、上記電気泳動表示素子にリセット電圧を印加し、上記分散媒中の電気泳動粒子を所定位置に移動させることにより、表示画面の画像を消去してリセットする段階と、上記リセット動作後に、選択された画素に、1画素につき複数のデータ入力パルスを供給する段階と、を含み、上記複数のデータ入力パルスのうち、少なくとも1つのデータ入力パルスが第1のデータ入力パルスとは異なるパルス幅及び/又はパルス強度を有する。
これによれば、リセット動作後に、選択された画素一画素につき、複数回電圧パルスが印加されることになるので、例えば1回のデータ入力パルスで所定位置(画素電極又は共通電極)まで十分移動しきれなかった粒子や分散媒の対流により所定位置から動いてしまった電気泳動粒子(以下、簡略化のため、粒子ともいう)も、2回目以降のデータ入力パルスの印加により所定位置に移動することが可能となる。
また、第1のデータ入力パルスと2回目以降のデータ入力パルスのパルス幅及び/又はパルス強度を変更することにより、第1の入力パルスの印加で移動しきれなかった粒子の分布状態等に応じて、2回目以降に最低限の期間及び強さのデータ入力パルスを供給することが可能となる。従って、必要最小限の消費電力で、画質を向上させることが可能となる。
上記データ入力パルスの幅を、次第に狭くすることが好ましい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
上記データ入力パルスの強度を、次第に減少させることが好ましい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
上記リセット電圧が複数回印加され、少なくとも1つのリセットパルスのパルス幅が第1のリセットパルスのパルス幅とは異なることが好ましい。さらに、上記リセットパルスのパルス幅を、次第に狭くすることが好ましい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させることが可能となる。
上記リセット電圧が複数回印加され、少なくとも1つのリセットパルスのパルス強度が第1のリセットパルスのパルス強度とは異なることが好ましい。さらに、上記リセットパルスのパルス強度を、次第に減少させることが好ましい。これによれば、電気泳動粒子の移動に伴う分散媒の対流等の影響を徐々に小さくすることができるので、再度移動させる距離を次第に縮めることができる。したがって、より少ない消費電力で画質を向上させる
ことが可能となる。
また、本発明の電気泳動表示装置は、電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子と、上記共通電極と上記画素電極との間に電圧を印加して上記電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、上記駆動手段を制御する制御手段とを備え、画像書き換えを行うために上記制御手段により上記駆動手段を制御して上記共通電極と上記画素電極との間に電圧を与える画像書き換え期間が、リセット期間と、当該リセット期間の後に設けられる画像信号導入期間とを含み、上記リセット期間及び/又は上記画像信号導入期間に、選択された画素に所定の電圧パルスを印加し、電気泳動粒子を略所定位置に移動させた後に、さらに、連続して上記電圧パルスのパルス幅及び/又はパルス強度とは異なる少なくとも1つの追加の電圧パルスを印加することにより、上記電気泳動粒子の位置を微調整する。
これによれば、選択された各画素につき、複数回電圧パルスが印加されることになるので、例えば第1のフレーム期間内に所定位置(画素電極又は共通電極)まで十分移動しきれなかった粒子や分散媒の対流により所定位置から動いてしまった電気泳動粒子も、第2フレーム期間以降のデータ入力パルスの印加により所定位置に移動することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の電気泳動表示装置の回路構成を概略的に説明するブロック図である。図1に示す本実施形態の電気泳動表示装置1は、コントローラ11、表示部12、走査線駆動回路13、データ線駆動回路14を含んで構成されている。
コントローラ11は、走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14を制御するものであり、図示しない画像信号処理回路やタイミングジェネレータなどを含んで構成されている。このコントローラ11は、表示部12に表示させる画像を示す画像信号(画像データ)、画像書き換え時のリセットを行うためのリセットデータ、その他各種信号(クロック信号等)を生成し、走査線駆動回路13又はデータ線駆動回路14へ出力する。
表示部12は、X方向に沿って略平行に配列された複数本のデータ線25と、Y方向に沿って略平行に配列された複数本の走査線24と、これらのデータ線25と走査線24の各交点に配置される画素回路20とを備えており、各画素回路20に含まれる電気泳動表示素子によって画像表示を行うものである。
走査線駆動回路13は、表示部12の各走査線24と接続されており、これらの走査線24のいずれかを選択し、当該選択した走査線24に所定の走査線信号Y1、Y2、…、Ymを供給する。この走査線信号Y1、Y2、…、Ymは、アクティブ期間(Hレベル期間)が順次シフトする信号となっており、各走査線24に出力されることにより、各走査線24に接続された画素回路20が順次オン状態とされる。
データ線駆動回路14は、表示部12の各データ線25と接続されており、走査線駆動回路13によって選択された各画素回路20に対してデータ信号X1、X2、…、Xnを供給する。
なお、上述したコントローラ11が本発明における「制御手段」に相当し、走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14が本発明における「駆動手段」に相当する。
図2は、各画素回路20の構成を説明する回路図である。図2に示す画素回路20は、スイッチング用のトランジスタ21、電気泳動表示素子22、保持容量23を含んで構成されている。トランジスタ21は、例えばNチャネルトランジスタであって、そのゲートが走査線24に接続され、ソースがデータ線25に接続され、ドレインが電気泳動表示素子22の画素電極33に接続されている。電気泳動表示素子22は、各画素ごとに設けられる画素電極33と、各画素共通に用いられる共通電極34との間に分散系35を介在させて構成されている。保持容量23は、電気泳動表示素子22と並列に接続されている。より具体的には、保持容量23は、一方の電極がトランジスタのドレインに接続され、他方の電極が共通電極34に接続されている。このように、電気泳動表示素子22と並列に保持容量23を接続することにより、電気泳動表示素子22に印加される電圧が変動しても保持容量23により電荷を補充することができるので、画素電極と共通電極間の電位差
が安定し、電気泳動表示素子22に与える電圧をより安定させることができる。
図3は、電気泳動表示素子の構成例を説明する模式断面図である。図3に示すように本実施形態の電気泳動表示素子22は、ガラス又は樹脂等からなる基板31上に形成された画素電極33と、ガラス又は樹脂等からなる光透過性の基板32上に形成された共通電極34との間に、分散系35を介在させて構成されている。画素電極33は、必ずしも透明電極である必要はないが、例えば酸化インジウム・スズ(ITO)膜などで構成される。共通電極34には、光透過性の透明電極が用いられ、例えば、ITO膜などで構成される。分散系35は、分散媒(分散液)38中に電気泳動粒子36、37を含んで構成されている。本実施形態では、電気泳動粒子36は電気的にマイナスに帯電した白色の粒子(白粒子)であり、電気泳動粒子37は電気的にプラスに帯電した黒色の粒子(黒粒子)であるものとする。なお、白粒子としては、例えば二酸化チタン等の白色顔料、黒粒子としては、例えば、カーボンブラック等の黒色顔料が用いられる。
次に、本実施形態の電気泳動表示装置1の表示原理について説明する。
本実施形態の電気泳動表示装置1では、画素電極33と共通電極34の間に印加する電圧を制御することにより、これらの電気泳動粒子36、37の空間的配置を変化させ、各画素の電気泳動粒子の分布状態を変化させて画像表示がなされる。具体的には、例えば、共通電極34を基準にして負極性の電圧を画素電極33に印加すると、表示面側の共通電極34側にマイナスに帯電した白色の電気泳動粒子36がクーロン力によって移動し、プラスに帯電した黒色の電気泳動粒子37は画素電極33側に移動するので、表示面には白色が表示されることになる。また、一方で、共通電極34を基準にして正極性の電圧を画素電極33に印加すると、表示面側の共通電極34側にはプラスに帯電した黒色の電気泳動粒子37が集まり、マイナスに帯電した白色の電気泳動粒子36は画素電極33側に集まるので、表示面には黒色が表示されることになる。
電気泳動粒子36、37は、電気泳動粒子36、37の比重と分散媒38の比重とをほぼ等しくなるように設定することによって、電気泳動表示素子22(分散系35)への外部電界の印加を停止した後においても、分散媒38中の一定の位置に長時間に亘り留めることができる。
電気泳動粒子36、37の移動速度は、電界強度(印加電圧)に応じて定まる。また、電気泳動粒子36、37の移動距離は、印加電圧と印加時間に応じて定まることになる。したがって、印加電圧及び印加時間を調整することで、2つの電極間において電気泳動粒子36、37を移動させることができる。
ところで、電気泳動粒子36、37の電気的特性(例えば、電荷量)や機械的特性(例えば、粒子径、重量)等の粒子特性が、全ての粒子において揃っていれば、全粒子は同一の挙動を示し、同一の速度で移動することになる。しかし、電気泳動粒子36、37の素材や製造法の制約等から粒子特性にバラツキが生じる場合がある。
このような場合には、電極間距離に応じて、所定電圧を所定時間印加しても、全粒子が一定の挙動を示さず、全行程(画素電極33と共通電極34との間の距離)を移動しきれない場合がある。また、電気泳動粒子36、37が所定位置に移動後にも、電気泳動粒子36、37の移動時に生じた分散媒38の対流等によって電気泳動粒子36、37が定位置からさらに移動してしまうことがある。すると、電気泳動粒子36、37の空間的分布状態にバラツキが生じ、色が不鮮明となったり、残像が生じたり、画素間で色や輝度にばらつきが生じるなどの不具合が生じ得る。
そこで、本実施形態では、電気泳動粒子36、37に、電極間を所定距離移動するのに必要最小限の時間、所定電圧を付与した後、それよりも短い時間、所定電圧を電極間に印加することで、移動しきれなかった粒子や定位置から再度移動してしまった粒子等を再び定位置に移動させることにより、画質の向上を図る。
次に、当該電気泳動表示装置1における各電気泳動表示素子の駆動方法について説明する。
図4は、本実施形態の電気泳動表示装置1の単位画像書き換え期間における基本的な駆動方法を説明する信号波形図である。
ここで、画像書き換え期間は、コントローラ11により走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14を制御して共通電極34及び画素電極33相互間に画像書き換えを行うための電圧を与える動作を行う期間であり、本実施形態の電気泳動表示装置1では、画像書き換え期間には、リセット期間及び画像信号導入期間が設けられている。
なお、画像信号導入期間は、画像データ(画像信号)を導入する期間であり、後述するように複数のフレーム期間から構成されるが、図4においては説明を簡単にするため、第1フレーム期間の波形のみを記載した。また、リセット期間は、画像信号導入期間に先立ち、画像を一旦消去する期間であり、リセット期間で画像を一旦消去し、電気泳動粒子の位置を再設定することで、新たに形成する画像の乱れが低減される。
まず、リセット期間が開始されると、図1に示すように、コントローラ11の画像信号処理回路及びタイミングジェネレータは、リセットデータDr及びクロック信号XCK、YCKを走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14に供給する。走査線駆動回路13は、このクロック信号YCKに応じて走査線信号Y1、Y2、・・・Ymを各走査線24に供給する。また、データ線駆動回路14は、リセットデータDr及びクロック信号XCKに基づいて、走査線信号Y1、Y2、・・・Ymに同期するように、データ線信号X1、X2、・・・Xnを各データ線25に供給する。
図4に示すように、この例では、全画素の画素電極33にデータ線25を介して低電源電位Vss(例えば0V)が印加される。その後、共通電極34の電位(共通電位)Vcomに高電源電位Vdd(例えば+15V)が所定時間印加される。本例では、電気泳動表示素子22に、このような電位差(リセット電圧)が付与されることにより、マイナスに帯電した白色の電気泳動粒子36が共通電極34側に引き寄せられ、表示画面が白表示にリセットされる。
次に、画像信号導入期間における書き込み動作について説明する。画像信号導入期間の第1フレーム期間が開始されると、コントローラ11は、書き込み動作を開始する。図1に示すように、コントローラ11の画像信号処理回路及びタイミングジェネレータは、画像データD(画像信号)及びクロック信号XCK、YCKを走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14に供給する。走査線駆動回路13は、クロック信号YCKに応じて走査線信号Y1、Y2、・・・Ymを各走査線24に供給する。また、データ線駆動回路14は、画像データD及びクロック信号XCKに基づいて、走査線信号Y1、Y2、・・・Ymに同期するように、データ線信号X1、X2、・・・Xnを各データ線25に供給する。
図4に示すように、この例では、共通電位Vcomとして低電源電位Vssが与えられ、各画素の画素電極33には各データ線25を介して、表示画像の内容に応じた電位が画素ごとに与えられる。これにより、所望の画像が表示画面に表示される。第2フレーム期間以降についても、第1フレーム期間と同様に動作する。
ここで、本実施形態では、単位画像書き換え期間内の複数のフレーム期間において供給される画像データは全て同一である。すなわち、第1フレーム期間に送られる画像データと、第2フレーム期間以降の各フレーム期間で画像データは、全て同一の画像を構成するよう指示するものである。但し、第1フレーム期間と第2フレーム期間以降の各フレーム期間では、データ線信号のパルス幅をフレーム期間毎に徐々に狭くしていく。したがって、例えばデータ線25に付与される第1フレーム期間のデータ線信号X1よりも、第2フレーム期間のデータ線信号X1の方がパルス幅が狭くなっている。
以下、一つの表示単位に着目して、本実施形態の電気泳動表示装置1の動作について詳細に説明する。i行(i番目の走査線)、j列(j番目のデータ線)の画素Pijを例に採り説明する。
図5は、第1の実施形態の電気泳動表示装置1の動作を任意の一画素(単位画素)に着目して説明するための信号波形図である。
画素Pijを黒色表示させる場合について説明する。上述のようにリセット動作がなされた後(図6(a)参照)、第1フレーム期間において、まず、i番目の走査線24に対して、トランジスタ21を一定期間(Hレベル期間)オンさせる走査線信号Yi(電圧G1)が供給され、この間、画素Pijの各画素回路20がオン状態になる。
次に、データ線25に対して、コントローラ11から走査線駆動回路13を介して出力された、パルス幅T1、パルス強度Vdd(例えば15V)の電圧パルス(データ入力パルス)が供給され、画素電極33に印加される。一方、共通電極34には定電位Vss(例えば0V)が供給される。したがって、画素電極33と共通電極34との間に挟持され
た分散系35にはVddとVssとの差電位(Vdd−Vss)が期間T1の間、印加されることになる。なお、ここで、T1は、電圧Vddが与えられた際に、黒色の電気泳動粒子37が画素電極33から共通電極34に移動させるのに必要最小限の印加時間であることが好ましい。
分散系35に電圧が印加されることにより、図6(b)に示すように、大半の黒色の電気泳動粒子37がこの期間T1の間に共通電極34側に移動し、同様に、大半の白色の電気泳動粒子36が画素電極33側に移動する。この段階で、表示面全体には所定の画像がほぼ観測される。
なお、この段階では、図6(b)に示すように、全ての電気泳動粒子36、37が所定の位置に移動しきれているわけではなく、また、電気泳動粒子36、37の移動によって生じる対流等のため、一旦所定位置に移動した粒子が再び沈降或いは浮上等するため、表示面を見た際に画像の鮮明さに欠ける場合がある。
そこで、第2フレーム期間以降に、第1フレーム期間に付与した電圧パルスとパルス強度は同じであるが、T1よりも狭いパルス幅(バルス印加時間)の電圧パルスを供給する。本実施形態では、第2フレーム期間にパルス幅T2(T2<T1)、第3フレーム期間にパルス幅T3(T3<T2)というように、段階的にパルス幅を狭くした電圧パルスを付与する。すると、図6(c)に示すように、再び電気泳動表示素子22に電圧が印加されるので、第1フレーム期間で移動しきれなかった粒子や、第1フレーム期間により分散媒38に生じた対流の影響により移動した粒子が所定位置に移動することになる。また、フレーム期間毎に画素に与える電圧パルスのパルス幅を段階的に狭くしていくことで、電気泳動表示素子22に過度の電圧を与えることがなく、ほぼ全ての粒子を所定の位置に移
動させることができる。
なお、ここで、画素電極33に供給する電圧パルスのパルス幅は、特に限定するものではないが、1〜700msecの範囲で選択することが好ましく、更には10〜500msecの範囲で選択することが好ましい。具体的には、例えば、第1フレーム期間のパルス幅T1を200msec、第2フレーム期間のパルス幅T2を100msec、第3フレーム期間(最終フレーム期間)のパルス幅T3を10msecとする。
また、本実施形態では、画素に白表示をさせる場合、リセット時に白表示がなされるため、データ線信号の電位を共通電極の電位Vcom(上記例では0V)と同じ電位にすることで、リセット時の白表示がそのまま保持され、表示画面に白表示がなされる。
本実施形態では、画像信号導入期間において、画素電極33と共通電極34とに挟持される分散系35に各フレーム期間毎にパルス幅が徐々に狭くなるデータ入力パルスを出力するので、電気泳動表示素子22に過剰の電圧を加えることなく、ほぼ全ての粒子を所望の位置(画素電極33又は共通電極34)に移動させることができる。したがって、電気泳動表示素子の過剰な熱による化学変化や劣化を回避することができ、また、最低限の消費電力で画質の向上を図ることができる。また、本実施形態では、パルス幅により電気泳動粒子36、37の調整を行っているので、電圧を多段階に変化させることができない電源を用いることもできる。
なお、上記例では、フレーム期間は3つであったが、これに限定されず、フレーム期間は2つであっても、また、3つより多く含まれていてもよい。なお、好ましくは、フレーム期間は3〜10個設けられているとよい。また、上記例では、第1フレーム期間、第2フレーム期間、第3フレーム期間と各期間で段階的にデータ入力パルスのパルス幅が狭くなっているが、複数のフレーム期間において同じパルス幅のデータ入力パルスが含まれることを妨げるものではない。すなわち、例えばT1>T2=T3であってもよい。
また、上記例では、第1フレーム期間で電気泳動粒子36、37をほぼ定位置(画素電極33又は共通電極34)に移動させ、その後の微調整を第2フレーム期間以降で行ったが、これに限定されず、例えば、第1フレーム期間及び第2フレーム期間で、電気泳動粒子36、37をほぼ定位置に移動させ、その後の微調整を第3フレーム期間以降で行うことにしてもよい。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、画像信号導入期間において、画素電極33と共通電極34とに挟持される分散系35に各フレーム期間毎に徐々に狭くしたパルス幅のデータ入力パルスを印加し、第1フレーム期間で移動しきれなかった電気泳動粒子36、37等を定位置に移動させることにより、画質の向上を図った。本実施形態では、パルス幅に代えて、パルス強度を変化させることにより、画質の向上を図る。
図7は、第2の実施形態の電気泳動表示装置1の動作を任意の一画素に着目して説明するための波形図である。
第2の実施形態では、データ入力パルスのパルス幅を変えずにパルス強度を変えた以外は、第1の実施形態と同じ方法で駆動する。
図7に示すように、本実施形態では、画像信号導入期間が4つのフレーム期間から構成されており、各フレーム期間に供給されるデータ入力パルスのパルス幅は同一であるが、パルス強度(供給電圧)が異なる。ここでは、第1のフレーム期間及び第2のフレーム期間のパルス強度H1、H2がVdd1(共通電極の電位Vddと同じ値である。例えば、15[V])、第3のフレーム期間及び第4フレーム期間のパルス強度H3、H4がVdd2(例えば、6[V])となっている。Vdd1は、Vdd2よりも大きい電位(Vdd1>Vdd2)である。第1のフレーム期間及び第2のフレーム期間、第3のフレーム期間及び第4のフレーム期間と時間経過と共に当該パルスのパルス強度が小さくなる。
図8は、一画素に着目した場合の電気泳動粒子36、37の動作を説明するめの図である。図8(a)に示すように、リセット動作の終了時においては、白色の電気泳動粒子36が共通電極34側に引き寄せられ、白表示がなされている。その後、第1のフレーム期間に、パルス強度H1(Vdd1)のデータ入力パルスが印加されると、図8(b)に示すように各電気泳動粒子36、37が各々画素電極33側、共通電極34側に移動を開始する。次に、第2のフレーム期間に、パルス強度H2(Vdd1)のデータ入力パルスが印加されると、白色の電気泳動粒子36はほぼ画素電極33側に、黒色の電気泳動粒子37はほぼ共通電極34側に移動する。第3のフレーム期間及び第4のフレーム期間に、パルス強度H2及びH3(それぞれVdd2)のデータ入力パルスが印加されると、図8(d)に示すように、第2のフレーム期間までに移動しきれなかったり、移動後に分散媒38の対流により移動してしまった電気泳動粒子36、37を所定位置に移動させることが
できる。
本実施形態では、画像信号導入期間において、画素電極33と共通電極34とに挟持される分散系35に各フレーム期間毎にパルス強度が徐々に減少するデータ入力パルスを出力するので、電気泳動表示素子22に過剰の電圧を加えることなく、ほぼ全ての粒子を所望の位置に移動させることができる。したがって、電気泳動表示素子の過剰な熱による化学変化や劣化を回避することができ、また、最低限の消費電力で画質の向上を図ることができる。
なお、上記例では、フレーム期間は4つであったが、第1の実施形態同様、2以上の複数設けてもよく、好ましくは、3〜10個である。また、上記例では、パルス強度は、H1=H2>H3=H4であったが、これに限定されず、各期間ごとに、H1>H2>H3>H4のように減少させてもよい。
(第3の実施形態)
第1の実施形態ではデータ入力パルスのパルス幅を変化させ、第2の実施形態ではデータ入力パルスのパルス強度を変化させることにより、画質の向上を図った。第3の実施形態では、データ入力パルスのパルス幅及びパルス強度の両方を変化させる。
図9は、第3の実施形態の電気泳動表示装置1の動作を任意の一画素に着目して説明するための波形図である。図9に示すように、本実施形態では、画像信号導入期間が4つのフレーム期間から構成されている。第1フレーム期間では、パルス強度Vdd1、パルス幅T1のデータ入力パルスが供給され、第2フレーム期間では、パルス強度Vdd1、パルス幅T2(T2<T1)のデータ入力パルスが供給され、第3フレーム期間では、パルス強度Vdd2(Vdd2<Vdd1)、パルス幅T3(T3=T2)のデータ入力パルスが供給され、第4フレーム期間では、パルス強度Vdd2(Vdd2<Vdd1)、パルス幅T4(T4<T3)のデータ入力パルスが供給される。
本実施形態では、パルス強度に着目すると、フレーム期間毎に、Vdd1からそれよりも小さいVdd2に時系列的に減少している。また、パルス幅に着目すると、T1>T2>=T3>T4と、時系列的に狭くなっている。
このように、パルス強度及びパルス幅を変化させることで、上記第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られると共に、装置及び駆動方法のバリエーションの幅が広がる。
(第4の実施形態)
第4実施形態では、リセット期間に共通電極に単パルスの代わりに複数個のリセットパルスを供給する。
図10は、第4の実施形態のリセット期間における一画素の動作を説明する波形図である。ここでは、図10に示すように、リセット期間にリセットパルスR1、R2、R3をパルス幅t1、t2、t3が徐々に狭くなるように(t1>t2>t3)供給する。これにより、リセット時の白表示において、第1の実施形態と同様の効果が得られる。なお、ここで、t1は、供給電圧を一定とした場合に、例えば電気泳動粒子36、37が電極間(例えば画素電極33から共通電極34まで)を移動する電圧を供与するのに必要最小限の時間である。
次に、上記リセットパルスを分散系35に供給した場合の電気泳動粒子36、37の動作について説明する。図11は、黒表示から画面をリセットする場合の電気泳動粒子の動作を説明する図である。共通電極にパルスR1を付与すると、図11(a)の状態であった電気泳動粒子36、37が移動を開始し、図11(b)に示すように、黒色の電気泳動粒子37は画素電極33まで、白色の電気泳動粒子36は共通電極34までほぼ移動を終了する。しかし、図11(b)に示されるように、上記期間t1内に移動しきれない粒子や、移動はしたがその後に分散媒38の対流により沈降又は浮上してしまう粒子がある。このような電気泳動粒子36、37を、さらにR1よりパルス幅の狭いリセットパルスR2、R3を付与することで、図11(c)に示されるように所定位置に納めることができる。
本実施形態では、リセット期間に全画面を白表示とし、画像信号書き込み期間において、黒表示を行う画素のみ黒色の電気泳動粒子を移動させ、書き込みを行い、白表示を行う画素は、リセット時の状態をそのまま保持するだけなので、白表示の鮮明度はリセット時に移動させた白色の電気泳動粒子36の分布状態によって定まる。したがって、リセット期間に、第1のリセットパルスを印加し、一旦電気泳動粒子36、37を略定位置に移動させた後、追加のリセットパルスR2、R3を印加することで、ほぼ全ての電気泳動粒子36、37の位置を所定位置に移動さることができ、白色表示の画質の向上を図ることができる。
また、徐々にパルス幅を狭めることで、最低限の消費電力で画質を向上させることが可能となると共に、過剰の加圧による電気泳動表示素子の劣化や破損等を回避し得る。
(第5の実施形態)
第4の実施形態では、リセットパルスのパルス幅を変化させたが、第5の実施形態では、リセットパルスのパルス強度を変化させる。
図12は、第5の実施形態のリセット期間における一画素の動作を説明する波形図である。図12に示すように、リセットパルスR1、R2、R3、R4のパルス強度を、それぞれ、Vdd1、Vdd1、Vdd2、Vdd2と徐々に減少させる。これにより、第4の実施形態と同様の効果が得られる。
(第6の実施形態)
第4の実施形態では、リセットパルスのパルス幅を変化させ、第5の実施形態では、リセットパルスのパルス強度を変化させたが、両者を組合わせてもよい。
図13は、第6の実施形態のリセット期間における一画素の動作を説明する波形図である。図13に示すように、リセットパルスR1、R2、R3、R4のパルス強度を、それぞれVdd1、Vdd1、Vdd2、Vdd2と徐々に減少させ、パルス幅をT1、T2、T3、T4(T1>T2=T3>T4)と徐々に狭めている。
これにより、第4の実施形態及び第5の実施形態と同様の効果が得られる他、装置及び駆動方法の設計の幅が広がる。
(第7の実施形態)
次に、上述した電気泳動表示装置1を備える電子機器の例について説明する。本実施形態にかかる電気泳動表示装置1は、各種の電子機器に適用することができる。
図14は、電子機器の例を示す概略斜視図である。図14(A)は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話530はアンテナ部531、音声出力部532、音声入力部533、操作部534、表示部535を備えている。この例では、表示部535が、上述の電気泳動表示装置1で構成されている。
図14(b)は電子ブックへの適用例であり、当該電子ブック540は、ブック形状のフレーム541と、このフレーム541に対して、回動自在に設けられた(開閉可能な)カバー542とを備えている。フレーム541には、表示面を露出させた状態の表示装置543と、操作部544とが設けられている。この例では、表示装置543が、上述の電気泳動表示装置1で構成されている。
図14(c)は電子ペーパーへの適用例であり、当該電子ペーパー550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で構成される本体551と、表示ユニット552とを備えている。
このような電子ペーパー550では、表示ユニット552が、前述したような電気泳動表示装置1で構成されている。
なお、本発明の電気泳動表示装置は、上述した例に限らず、各種電子機器に適用可能である。他の電子機器としては、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラ(ファインダ部)、表示機能付きビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、電子新聞、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイテレビ、テレビ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができる。
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の趣旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態において、コントローラ11が制御するという意味では、図1において図示しない制御信号で本発明の動作を行うかどうかの指示をコントローラ11が走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14に行い、この指示を受けて走査線駆動回路13及びデータ線駆動回路14が動作に必要なクロックや電圧レベルを随時選択して必要なパルス幅及びパルス強度をもったデータ入力パルスを駆動するようにしてもよい。
例えば、上述した実施形態においては、リセット期間に全画面を白表示とし、画像信号書き込み期間において、黒表示を行う画素のみ黒色の電気泳動粒子を移動させ、書き込みを行うこととしたが、これに限らず、リセット期間に全画面を黒表示とし、画像信号書き込み期間において白色の電気泳動粒子により書き込みを行うこととしてもよい。これは、例えば、白色及び黒色の電気泳動粒子を逆の極性に帯電させる(白色の電気泳動粒子をプラスとし、黒色の電気泳動粒子をマイナスにする)ことにより、同様の駆動方法で達成し得る。
また、上述した実施形態においては、2色の電気泳動粒子を用いて画像表示を行ったが、これに限らず、例えば、分散媒を着色し(例えば白色)、分散媒と異なる色(例えば黒色)の電気泳動粒子を電極間で移動させることにより、画像を表示することとしてもよい。
また、繰り返しの書き込みによって、画像(静止画)を徐々に形成することができるため、フェードイン・フェードアウトのような画面全体が徐々に変化するような表現効果を得ることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態の電気泳動表示装置の回路構成を概略的に説明するブロック図である。 図2は、各画素回路20の構成を説明する回路図である。 図3は、電気泳動表示素子の構成例を説明する模式断面図である。 図4は、本実施形態の電気泳動表示装置の単位画像書き換え期間における基本的な駆動方法を説明する信号波形図である。 図5は、第1の実施形態の電気泳動表示装置の動作を任意の一画素に着目して説明するための信号波形図である。 図6は、一画素に着目した場合の電気泳動粒子36、37の動作を説明するめの図である。 図7は、第2の実施形態の電気泳動表示装置1の動作を任意の一画素に着目して説明するための信号波形図である。 図8は、一画素に着目した場合の電気泳動粒子36、37の動作を説明するめの図である。 図9は、第3の実施形態の電気泳動表示装置1の動作を任意の一画素に着目して説明するための信号波形図である。 図10は、第4の実施形態のリセット期間における一画素の動作を説明する信号波形図である。 図11は、黒表示から画面をリセットする場合の電気泳動粒子の動作を説明する図である。 図12は、第5の実施形態のリセット期間における一画素の動作を説明する信号波形図である。 図13は、第6の実施形態のリセット期間における一画素の動作を説明する信号波形図である。 図14は、電子機器の例を概略的に示す斜視図である。
符号の説明
1 電気泳動表示装置、11 コントローラ、12 表示部、13 走査線駆動回路、14 データ線駆動回路、20 画素回路、21 トランジスタ、22 電気泳動表示素子、23 保持容量、24 走査線、25 データ線、31 基板、32 基板、33 画素電極、34 共通電極、35 分散系、36 電気泳動粒子、37 電気泳動粒子、38 分散媒、530 携帯電話、531 アンテナ部、532 音声出力部、533 音声入力部、534 操作部、535 表示部、540 電子ブック、541 フレーム、542 カバー、543 表示装置、544 操作部、550 電子ペーパー、551 本体、552 表示ユニット、D 画像データ、Dr リセットデータ

Claims (20)

  1. 電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子を有する電気泳動表示装置であって、
    前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加して前記電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、
    前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
    前記電気泳動表示素子の表示を書き換えるための画像書き換え期間は、リセット期間と画像信号導入期間とを含み、
    前記画像信号導入期間において、前記電気泳動表示素子を第1のデータ入力パルス及び第2のデータ入力パルスで駆動することを特徴とする電気泳動表示装置。
  2. 表示素子の全画素にデータの書き込み動作を1回行う期間を1フレーム期間としたときに、前記画像信号導入期間は複数のフレーム期間からなり、前記複数のフレーム期間の最初のフレーム期間である第1フレーム期間に前記第1のデータ入力パルスが使用され、前記第1フレーム期間以外では前記第2データ入力パルスが使用され、
    前記第2のデータ入力パルスのパルス幅は前記第1のデータ入力パルスのパルス幅と等しいか、又は狭く、
    前記第2のデータ入力パルスのパルス強度は前記第1のデータ入力パルスのパルス強度と等しいか、又は小さい、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
  3. 前記複数のフレーム期間のうちの一部のフレーム期間の1画素あたりのデータ入力パルスのパルス幅の合計が、前記電気泳動粒子を所定の画像を表示するために所定位置に移動させるのに必要最小限の印加時間である、請求項1又は2に記載の電気泳動表示装置。
  4. 前記第1のデータ入力パルスのパルス幅が、前記電気泳動粒子が所定の画像を表示するために所定位置に移動させるのに必要最小限の印加時間である、請求項1乃至3のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
  5. 前記第2のデータ入力パルスは、nを自然数としたときに、n+1番目のフレーム期間のパルス幅が、n番目のフレーム期間のパルス幅に等しいか、又は狭いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
  6. 前記第2のデータ入力パルスは、nを自然数としたときに、n+1番目のフレーム期間のパルス強度が、n番目のフレーム期間のパルス強度に等しいか、又は小さいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
  7. 前記リセット期間において、複数のリセットパルスが共通電極に印加され、前記複数のリセットパルスのうち、少なくとも1つのリセットパルスのパルス幅が第1のリセットパルスのパルス幅とは異なる、請求項1乃至6のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
  8. 前記リセットパルスのパルス幅が次第に狭くなっている、請求項9に記載の電気泳動表示装置。
  9. 前記リセット期間において、複数のリセットパルスが共通電極に印加され、前記複数のリセットパルスのうち、少なくとも1つのリセットパルスのパルス強度が第1のリセットパルスのパルス強度とは異なる、請求項1乃至8のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
  10. 前記複数のリセットパルスのパルス強度が次第に減少している、請求項9に記載の電気泳動表示装置。
  11. 電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子と、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加して前記電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段により前記駆動手段を制御して前記共通電極と前記画素電極との間に画像書き換えを行うために電圧を与える画像書き換え期間が、リセット期間と、当該リセット期間の後に設けられる画像信号導入期間とを含み、
    前記画像信号導入期間が、表示画像を構成する信号を各々供給する複数のフレーム期間から構成されており、第1フレーム期間のデータ入力パルスとは異なるパルス幅及び/又はパルス強度のデータ入力パルスを前記電気泳動表示素子に印加する少なくとも1つの他のフレーム期間を含む、電気泳動表示装置。
  12. 請求項1乃至11のいずれかに記載の電気泳動表示装置を備える電子機器。
  13. 電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子を備える電気泳動表示装置の駆動方法であって、
    前記電気泳動表示素子にリセット電圧を印加し、前記分散媒中の電気泳動粒子を所定位置に移動させることにより、表示画面の画像を消去してリセットする段階と、
    前記リセット動作後に、選択された画素に、1画素につき複数のデータ入力パルスを供給する段階と、を含み、
    前記複数のデータ入力パルスのうち少なくとも1つのデータ入力パルスが第1のデータ入力パルスとは異なるパルス幅及び/又はパルス強度を有する、電気泳動表示装置の駆動方法。
  14. 前記データ入力パルスの幅を次第に狭くする、請求項13に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  15. 前記データ入力パルスの強度を次第に減少させる、請求項13又は14に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  16. 前記リセット電圧が複数回印加され、少なくとも1つのリセットパルスのパルス幅が第1のリセットパルスのパルス幅とは異なる、請求項13乃至15のいずれかに記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  17. 前記リセットパルスのパルス幅を次第に狭くする、請求項16に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  18. 前記リセット電圧が複数回印加され、少なくとも1つのリセットパルスのパルス強度が第1のリセットパルスのパルス強度とは異なる、請求項13乃至17のいずれかに記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  19. 前記リセットパルスのパルス強度を次第に減少させる、請求項18に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  20. 電気泳動粒子を含有する分散媒を共通電極と画素電極との間に介在させてなる電気泳動表示素子と、前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加して前記電気泳動表示素子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
    画像書き換えを行うために前記制御手段により前記駆動手段を制御して前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を与える画像書き換え期間が、リセット期間と、当該リセット期間の後に設けられる画像信号導入期間とを含み、
    前記リセット期間及び/又は前記画像信号導入期間に、選択された画素に所定の電圧パルスを印加し、電気泳動粒子を略所定位置に移動させた後に、さらに、連続して前記所定の電圧パルスのパルス幅及び/又はパルス強度とは異なる少なくとも1つの追加の電圧パルスを印加することにより、前記電気泳動粒子の位置を微調整する、電気泳動表示装置。
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