JP2007505339A

JP2007505339A - 高フレームレートおよび低ピーク消費電力での電気泳動ディスプレイの駆動方法

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Publication number: JP2007505339A
Application number: JP2006525248A
Authority: JP
Inventors: フオフ、ゾウ; アレックス、フェー、ヘンゼン; ヤン、ファン、デ、カメル; マーク、ティー．ジョンソン
Original assignee: コニンクリユケフィリップスエレクトロニクスエヌ．ブイ．
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2005024768A1; US20060291125A1; TW200517998A; EP1665211A1; KR20060072141A

Abstract

特定のフレーム時間中、電圧変化が、可能な電圧レベルの部分範囲に制約されるように構成された電圧波形を用いることにより、画像が、電気泳動ディスプレイなどの双安定ディスプレイ上で更新される。特定のフレーム時間は、リセット部分および／または駆動部分などの波形のデータ依存部分中に発生し得る。電圧スイングの低減により、供給電圧を、低減することが可能であり、消費電力が低下する。さらにまた波形のデータ依存部分中にフレーム時間を、短くすることにより、階調精度と中間調の数とを増加させることができる。他のフレーム時間において、電圧レベルは、可能な電圧レベルの全範囲を通して変化することができる一方で、標準フレーム時間が、用いられる。

Description

本発明は、一般に電子ブックおよび電子新聞などの電子読取装置に関し、特に平均消費電力を低減しつつ電気泳動ディスプレイなどの双安定ディスプレイを駆動するための一組の駆動波形を供給する方法および装置に関する。

最近の技術進歩は、多くの機会を広げる電子ブックなどの「ユーザフレンドリな（user friendly）」電子読取装置を提供してきた。例えば電気泳動ディスプレイには、大いなる見込みがある。このようなディスプレイは、固有の記憶挙動を有するとともに電力消費なしに比較的長い時間画像を保持することができる。電力は、ディスプレイを、新しい情報でリフレッシュまたは更新する必要があるときにのみ消費される。そのためこのようなディスプレイにおける消費電力は、非常に低く、電子ブックおよび電子新聞のような携帯電子読取装置の用途に適している。電気泳動とは、印加された電界内の帯電粒子の動きを指す。電気泳動が、液体中で発生する場合、粒子は、粒子が受ける粘性抵抗、粒子の電荷（永久または誘導のいずれか）、液体の誘電特性、および印加電界の大きさによって主に決まる速度で移動する。電気泳動ディスプレイは、双安定ディスプレイのタイプであり、双安定ディスプレイは、画像更新後に電力を消費することなく実質的に画像を保持するディスプレイである。

例えば１９９９年４月９日に公開された米国マサチューセッツ州ケンブリッジのイー・インク・コーポレーション（E Ink Corporation）による、多色性サブピクセルを有するフルカラー反射型ディスプレイ（Full Color Reflective Display With Multichromatic Sub-Pixels）と題された国際公開第９９／５３３７３号には、このような表示装置が記載されている。国際公開第９９／５３３７３号は、２つの基板を有する電子インクディスプレイについて検討している。一方は、透明であり、他方には、行列に配置された電極が設けられている。表示要素またはピクセルは、行電極と列電極との交点と関連している。表示要素は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いて列電極に結合されており、その電極のゲートは、行電極に結合されている。この表示要素、ＴＦＴトランジスタ、ならびに行および列電極の配置は、共にアクティブマトリックスを形成している。さらにまた表示要素は、ピクセル電極を備えている。行ドライバは、表示要素の行を選択するとともに、列またはソースドライバは、列電極およびＴＦＴトランジスタを介して選択された表示要素の行にデータ信号を供給する。データ信号は、テキストまたは図などの表示すべきグラフィックデータに相当する。

電子インクは、ピクセル電極と透明基板上の共通電極との間に設けられている。電子インクは、直径が約１０〜５０ミクロンの多数のマイクロカプセルを備える。一手法において各マイクロカプセルは、液体分散媒または流体内に浮遊する正に帯電した白色粒子と負に帯電した黒色の粒子とを有する。正電圧が、ピクセル電極に印加されると、白色粒子が、マイクロカプセルの透明基板に向いた側に移動し、視認者は、白色表示要素を見ることになる。同時に黒色粒子は、マイクロカプセルの反対側のピクセル電極に移動し、そこでは黒色粒子は、視認者からは見えない。負電圧をピクセル電極に印加することにより、黒色粒子が、透明基板に向かってマイクロカプセルの一側の共通電極に移動し、表示要素は、視認者には暗く見える。同時に白色粒子は、マイクロカプセルの反対側のピクセル電極に移動し、そこでは白色粒子は、視認者からは見えない。電圧が除去されると、表示装置は、獲得した状態を保持するため双安定性を示す。他の手法では粒子は、染色液体内に設けられる。例えば黒色粒子が、白色液体内に設けられてもよく、または白色粒子が、黒色液体内に設けられてもよい。あるいは他の着色粒子が、異なる着色液体、例えば白色粒子が、青色液体内に設けられてもよい。

また空気などの他の流体が、媒体内で用いられてもよく、この媒体内で帯電黒色および白色粒子が、電界内で動き回る（例えば２００３年５月１８〜２３日のブリジストンＳＩＤ２００３−情報ディスプレイに関するシンポジウム、ダイジェスト２０．３）。着色された粒子が、用いられてもよい。

電子ディスプレイを形成するため、電子インクを、回路層に積層された１枚のプラスチックフィルム上に印刷してもよい。回路は、ピクセルのパターンを形成し、その後このパターンを、ディスプレイドライバによって制御することができる。マイクロカプセルは、液体分散媒内に浮遊しているため、マイクロカプセルを、既存のスクリーン印刷プロセスを用いて、ガラス、プラスチック、布地、さらに紙を始めとする、事実上いかなる表面にも印刷することができる。さらにまた可撓性シートの利用により、従来の本の外観に近い電子読取装置の設計が可能になる。

しかし電子ディスプレイにより消費される電力は、特に高フレームレートでは、フレームが、更新される際にピクセルに印加される電圧の大きく且つ速い変化のため、容認できないほど高くなる。より高いフレームレートを、より高い温度で、もしくは例えば中間調の数または階調精度の増加のために用いてもよい。

本発明は、消費電力を低減しつつ電気泳動ディスプレイなどの双安定ディスプレイを駆動するための一組の駆動波形を供給する方法および装置を提供することにより、上記および他の問題に対処する。

本発明の１つの具体的な態様において、方法は、連続フレーム周期において双安定ディスプレイの少なくとも一部分を更新するための一組の電圧波形を供給する。この方法は、連続フレーム周期に対する一組の電圧波形を規定するデータにアクセスするステップと、アクセスしたデータに従って連続フレーム周期中に双安定ディスプレイの少なくとも一部分を駆動するための一組の電圧波形を生成するステップとを含む。連続フレーム周期の継続時間にわたり、電圧波形の各々が、第１の値の範囲に及ぶ。さらにまた連続フレーム周期の少なくとも１つが、第１の値の範囲の部分範囲である第２の値の範囲に及ぶ電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている。

関連する電子読取装置およびプログラム記憶装置も、提供する。

以下の各々は、本発明に引用して援用する。
２００２年９月１６日に出願された「電気泳動表示パネル（Electrophoretic Display Panel）」という題の欧州特許出願第０２０７８８２３．８号（弊社整理番号第０２０８４４号）
２００３年１月２３日に出願された「電気泳動表示パネル（Electrophoretic display panel）」という題の欧州特許出願第０３１００１３３．２号（弊社整理番号第０３００９１号）
２００２年５月２４日に出願された「表示装置（Display Device）」という題の欧州特許出願第０２０７７０１７．８号、または２００３年２月６日に公開された「電気泳動アクティブマトリックス表示装置」という題の国際公開第０３／０７９３２３号（弊社整理番号第０２０４４１号）および
２００３年６月１１日に出願された「電気泳動表示ユニット（Electrophoretic Display Unit）」という題の欧州特許出願第０３１０１７０５．６号（弊社整理番号第０３０６６１号）

図１および図２は、第１の基板８と、第２の対向基板９と、複数の画素２とを有する電子読取装置の表示パネル１の一部分の実施形態を示す。画素２は、二次元構造体のほぼ直線に沿って配置されていてもよい。明瞭にするために画素２は、互いに離れて示されているが、実際には画素２は、互いに非常に近接しており、連続画像を形成する。さらにまた表示画面全体の一部分のみが、示されている。ハニカム配列などの画素の他の配置が、可能である。帯電粒子６を有する電気泳動媒体５が、基板８と９との間に存在している。第１の電極３と第２の電極４とが、各画素２に関連している。電極３および４は、電位差を受けることが可能である。図２において各画素２に対して第１の基板が、第１の電極３を有するとともに、第２の基板９が、第２の電極４を有する。帯電粒子６は、電極３および４のいずれかに近接する、またはそれら電極に対して中間の位置を占めることができる。各画素２は、電極３と４との間の帯電粒子６の位置により決定される外観を有する。電気泳動媒体５自体は、例えば米国特許第５，９６１，８０４号、同６，１２０，８３９号、および同６，１３０，７７４号で既知であるとともに、例えばイー・インク・コーポレーション（E Ink Corporation）から得ることができる。

一例として電気泳動媒体５は、白色流体内に負に帯電した黒色粒子６を含んでいてもよい。帯電粒子６が、例えば＋１５ボルトの電位差により第１の電極３に近接している場合、画素２の外観は、白色である。帯電粒子６が、反対極性の例えば−１５ボルトの電位差により第２の電極４に近接している場合、画素２の外観は、黒色である。帯電粒子６が、電極３と４との間にある場合、画素は、黒色と白色との間の中間調などの中間の外観を有する。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application-specific integrated circuit）１００は、各画素２の電位差を制御して、表示画面全体に所望の映像、例えば画像および／またはテキストを生成する。表示画面全体は、ディスプレイ内のピクセルに対応する多数の画素で構成されている。

図３は、電子読取装置の概観を概略的に示す。電子読取装置３００は、ディスプレイＡＳＩＣ１００を含む。例えばＡＳＩＣ１００は、フィリップス・コーポレーション（Philips Corp.）“アポロ（Apollo）”ＡＳＩＣＥ−ｉｎｋディスプレイコントローラでもよい。ディスプレイＡＳＩＣ１００は、１つまたは複数の表示画面３１０、例えば電気泳動画面をアドレス回路３０５を介して制御することにより、所望のテキストまたは画像を表示させる。アドレス回路３０５は、駆動集積回路（ＩＣ）を含んでいる。例えばディスプレイＡＳＩＣ１００は、アドレス回路３０５を介して表示画面３１０の異なるピクセルに電圧波形を供給する電圧源として作用し得る。アドレス回路３０５は、特定のピクセル、例えば行および列にアドレスするための情報を供給して、所望の画像またはテキストを表示させる。ディスプレイＡＳＩＣ１００は、連続ページを異なる行および／または列から表示させる。画像またはテキストデータは、１つまたは複数の記憶装置を表すメモリ３２０に記憶されるとともに、必要に応じてＡＳＩＣ１００によりアクセスされ得る。一例は、フィリップス・エレクトロニクス（Philips Electronics）スモール・フォーム・ファクター・オプティカル（ＳＦＦＯ:small form factor optical）ディスクシステムであり、他のシステムでは不揮発性フラッシュメモリを、利用することもできる。電子読取装置３００は、読取装置コントローラ３３０またはホストコントローラをさらに含み、ホストコントローラ３３０は、次ページコマンドまたは前ページコマンドなどのユーザコマンドを開始するユーザ起動ソフトウェアまたはハードウェアボタン３２２に応答し得る。

読取装置コントローラ３３０は、任意のタイプのコンピュータコードデバイス、例えばソフトウェア、ファームウェア、またはマイクロコード等を実行してここに記載されている機能を達成するコンピュータの一部である。従ってこのようなコンピュータコードデバイスを備えるコンピュータプログラムプロダクトは、当業者には明確な対応で提供され得る。読取装置コントローラ３３０は、プログラム記憶装置であるメモリ（図示せず）をさらに備えていてもよく、プログラム記憶装置は、読取装置コントローラ３３０またはコンピュータなどの機械により実行可能な命令のプログラムを確実に実現して、ここに記載する機能を達成する方法を行う。このようなプログラム記憶装置は、当業者に明らかな対応で設け得る。

ディスプレイＡＳＩＣ１００は、電子ブックの表示領域の強制リセットを周期的に、例えば毎ｘページ表示後、毎ｙ分、例えば毎１０分後、電子読取装置３００が、最初にオンされた時、および／または輝度偏差が３％反射などのある値より大きい時に提供するためのロジックを有してもよい。自動リセットの場合、許容周波数を、許容画質をもたらす最低周波数に基づいて実験的に決めることができる。また例えばユーザが、電子読取装置を読み始める時、または画質が容認できないレベルに低下した時に、リセットは、ユーザによって手動で機能ボタンまたは他のインターフェースデバイスを介して開始することができる。

ＡＳＩＣ１００は、メモリ３２０に記憶された情報にアクセスすることによりディスプレイ３１０を駆動するための命令をディスプレイアドレス回路３０５に供給する。

本発明は、任意のタイプの電子読取装置と共に用いることができる。図４は、２つの別体の表示画面を有する電子読取装置４００の可能な一例を図示している。詳細には第１の表示領域４４２が、第１の画面４４０上に設けられるとともに、第２の表示領域４５２が、第２の画面４５０上に設けられている。画面４４０と４５０とは、結合部４４５により接続されていてもよく、結合部４４５により、画面を互いに対して平坦な状態に畳む、または開いて平坦な状態で表面上に置くことができる。従来の本を読む経験を厳密に再現するためこの配置は、望ましい。

様々なユーザインターフェースデバイスを提供することにより、ユーザはページ前進、ページ後退コマンド等を開始することができる。例えば第１の領域４４２は、マウスまたは他のポインティングデバイス、タッチ起動、ＰＤＡペン、または他の既知の技術を用いて起動できるオンスクリーンボタン４２４を含むことにより電子読取装置のページ中をナビゲートし得る。ページ前進およびページ後退コマンドに加えて同一ページ内でスクロールアップまたはダウンする機能を、設けてもよい。ハードウェアボタン４２２を、代替的にまたは追加的に設けることにより、ユーザは、ページ前進およびページ後退コマンドを供給することができる。第２の領域４５２も、オンスクリーンボタン４１４および／またはハードウェアボタン４１２を含み得る。留意すべきは表示領域が、フレームレスである場合もあるため、第１および第２の表示領域４４２、４５２の周囲の枠は、必要ではないということである。他のインターフェース、例えば音声コマンドインターフェースを、同様に用いてもよい。留意すべきはボタン４１２および４１４ならびに４２２および４２４は、表示領域の両方には必要ないことである。つまり単一組のページ前進およびページ後退コマンドボタンを、設けてもよい。または単一ボタンまたは他のデバイス、例えばロッカースイッチを、起動してページ前進およびページ後退コマンドの両方を提供してもよい。機能ボタンまたは他のインターフェースデバイスを、設けることにより、ユーザは手動でリセットを開始することもできる。

他の可能な設計において電子ブックは、一度に１ページを表示する単一の表示領域を有する単一の表示画面を有する。または単一の画面を、例えば水平または垂直に配置された２つ以上の表示領域に分割してもよい。さらにまた複数の表示領域を、用いる場合、連続ページを、任意の所望順で表示することができる。例えば図４において第１のページを、表示領域４４２に表示しつつ、第２のページを、表示領域４５２に表示することができる。ユーザが、次のページの視認を要求した場合、第２のページを、第２の表示領域４５２に表示したまま、第３のページを、第１のページの代わりに第１の表示領域４４２に表示し得る。同様に第４のページを、第２の表示領域４５２に表示する等し得る。他の手法においてユーザが、次のページの視認を要求した場合、両方の表示領域を、更新して第３のページを、第１のページの代わりに第１の表示領域４４２に表示するとともに、第４のページを、第２のページの代わりに第２の表示領域４５２に表示する。単一の表示領域を、用いる場合、第１のページを、表示して、その後ユーザが、次ページコマンドを入力すると第２のページが、第１のページに上書き等する。このプロセスはページバックコマンドに対して逆に作用することができる。さらにまたこのプロセスは、ヘブライ語のようなテキストを右から左へ読む言語にも、さらに中国語のようなテキストを行方向ではなく列方向に読む言語にも同等に適用可能である。

さらにはページ全体を、表示領域に表示する必要はないことは留意すべきである。ページの一部分を、表示してもよく、さらにスクロール機能を設けて、ユーザが上下左右にスクロールしてそのページの他の部分を読むことができるようにしてもよい。拡大および縮小機能を、設けることによりユーザがテキストまたは画像のサイズを変更できるようにしてもよい。これは、例えば弱視のユーザにとって望ましい場合がある。

対処問題
ドライバが比較的低価格であるため、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulation）が、電気泳動ディスプレイなどの双安定ディスプレイを駆動する低コスト技術であることが分かっている。駆動波形を用いると、階調精度は、最小フレーム時間により制限され、その時間は、通常標準２０ｍｓである。しかし約８ｍｓというより短いフレーム時間が、最近達成された。

電気泳動ディスプレイなどの双安定ディスプレイは、外部電界下の帯電粒子の移動に基づいている。切替時間は、温度に伴う粒子移動度および／または流体の粘度の変化ため、温度に依存している。既存の電子インク（E-ink）材料では、切替時間は、温度が上昇するにつれて減少するとともに、室温に対して発生する駆動電圧波形を、より高い温度に対して延長しなければならない。可能な手法は、例えば非常に短いフレーム時間が、必要な場合にスケーリングによって、時間を低減する（欧州特許出願第０２０７８８２３．８号、弊社整理番号第０２０８４４号で検討されているように）ことである。加えて、中間調の数の増加を達成するとともに階調精度をさらに向上させるために、さらに短いフレーム時間が、必要である。しかし比較的短いフレーム時間の使用は、高消費電力につながる。特にソースドライバ集積回路（ＩＣ）が、同一の短いフレーム走査において電圧値の全範囲で動作しなければならない場合、容認できない高いピーク電力が、必要となる。本発明は、この問題に対処する。

提案解決策
正確な階調を達成しつつ双安定ディスプレイにおける消費電力を低減し、中間調の数を増加させる一方で高フレームレートを用いる技術を、検討する。

可能な１つの手法において、様々な階調画像遷移に対する駆動波形を、意図的に時間整合させて、電圧変化が、１つまたは複数のフレーム中に可能な電圧値の部分範囲に制約されるようにする。つまり最大値と最小値との間の全範囲電圧スイングが、回避される。例えば可能な電圧の範囲が、波形において−１５Ｖと＋１５Ｖとの間である場合、−１５Ｖから＋１５Ｖへ、または＋１５Ｖから−１５Ｖへの変動が、波形の特定部分に対して回避される。その代わりに−１５Ｖと０Ｖとの間、または０Ｖと＋１５Ｖとの間の変動が、電圧波形の特定の部分に対して可能である。これらの波形部分は、波形のデータ依存部分を含む場合があり、この部分では比較的短いフレーム周期が、用いられる。１つまたは複数のフレーム内で電圧スイングまたはスパンを低減することにより、消費電力が、大幅に低減される。特に双安定デバイスにより消費されるピーク電力は、電圧変化の二乗、すなわちＰ∝Ｃ×（ΔＶ）^２に比例しており、ここでＣは、容量を表す。さらに詳細にはピーク消費電力は、容量×周波数×電圧スイング×供給電圧の積である。アドレス回路３０５などの双安定デバイス内のピクセルに電圧を供給するＩＣまたはチップへの供給電圧は、少なくとも電圧スイングと同等でなければならず、例えば３０Ｖであり得る。電圧スイングまたはスパンは、使用可能な電圧の範囲、例えば３０Ｖ（＋１５Ｖ−（−１５Ｖ））である。このように電圧スイングを半分、１５Ｖに低減することで、特定のフレーム中で消費電力を半分低減する。しかし本発明の一態様によれば、供給電圧は、例えば１５Ｖへの低減電圧スイングにより低減することができる。これによって、消費電力を当初の量の１／４に低減する。供給電圧および電圧スイングの低減の結果、同じ低消費電力を維持しつつ標準的なフレーム時間の１／４という短いフレーム時間を、用いることができる。これは、短いフレーム時間の有用性が、高温で階調精度を向上させる際に且つ中間調の数を増加させるために、特に有用であるため重要である。

本発明は、レール安定駆動スキームを始めとする、駆動パルスが、リセットパルスと階調駆動パルスとを含む任意の駆動スキームに適用可能である。リセットパルスは、双安定ディスプレイ内の粒子を２つの極限光学状態のうちの１つに移動させる電圧パルスであるとともに、階調駆動パルスは、ディスプレイ／ピクセルを所望の最終的光学状態にする電圧パルスである。以下の実施形態では上記参照の欧州特許出願第０３００１３３．２号（弊社整理番号第０３００９１号）で検討したようなレール安定駆動を、用いて本発明の可能な実施を説明するが、他の駆動スキームを、用いてもよい。

図５は、高いピーク電力が、ｔ０とｔ１との間、およびｔ１とｔ２との間に予想される画像遷移の場合の例示波形を図示している。例示波形は、レール安定駆動を用いた白色（Ｗ）から濃灰色（Ｇ１）（波形５００）と、黒色（Ｂ）から明灰色（Ｇ２）（波形５２０）と、（Ｇ２）から（Ｇ１）（波形５４０）と、（Ｇ２）から（Ｇ２）（波形５６０）との画像遷移に対して図示されている。これらの例は、示した４つの輝度レベルで電気泳動ディスプレイ用の画像を更新するために必要な１６の波形の一部分を表している。レール安定駆動により、粒子が、２つの電極間を移動しなければならない距離、例えば波形５００の白色状態（Ｗ）から黒色状態（ＳＢ）まで、に比例した継続時間を有するリセットパルス（Ｒ）が、用いられる。リセットパルス（Ｒ）は、画質を向上するために用いられるオーバーリセット継続時間を有してもよい。オーバーリセットパルスは、上記参照の同時係属欧州特許出願第０３１００１３３．２号（弊社整理番号第０３００９１号）で検討されている。波形５００において後続の駆動パルス（Ｄ）は、ディスプレイを黒色状態（ＳＢ）から濃灰色（Ｇ１）である最終的な状態に駆動するのに十分なエネルギーを有する。パルスのエネルギーは、電圧の振幅と継続時間との積である。

一般に多数のこのような波形が、電子デバイス内のメモリに記憶されるとともに、ディスプレイ内のピクセルを駆動するために用いられる。これらの波形は、１つまたは複数のピクセルなどのディスプレイの一部分またはディスプレイ全体を更新するために用いることができる。縦のラインは、フレーム境界を示している。フレーム時間または周期は、フレーム境界間の時間、またはフレームレートの逆数であり、波形内で変動し得る。これらの波形は、一般に同時に開始且つ終了する。上記したように例えば８〜１０ｍｓというより短いフレーム時間を、波形の選択部分に用いることにより、例えば精度を向上させるとともにより多くの中間調を提供することができる一方で、例えば２０ｍｓというより長い標準フレーム時間を、波形の他の部分に用いてもよい。

各波形５００、５２０、５４０および５６０は、４つの部分、第１の振動パルス（Ｓ１）と、リセット部分（Ｒ）と、第２の振動パルス（Ｓ２）と、駆動部分（Ｄ）とを含んでいる。ＳＢおよびＳＷは、それぞれリセットパルスにより到達する黒色または白色状態を示している。第１および第２の振動パルスは両方とも、データ非依存「ハードウェア（hardware）」振動により実施することが可能であり、ここでは個々のピクセルのデータとは無関係に、ディスプレイ上のすべてのピクセルが、同時に振動パルスを受け取る。これは、振動パルスＳ１およびＳ２が、異なる波形間で時間整合されている点で分かる。ハードウェア振動により消費電力を、最小限に抑えることができる。振動パルスは、上記参照の同時係属欧州特許出願第０２０７７０１７．８号または国際公開第０３／０７９３２４号（弊社整理番号第０２０４４１号）に記載されている。駆動波形における振動パルスとオーバーリセットパルスとの融合は、階調精度を大幅に向上させる。

しかしリセット（Ｒ）および駆動（Ｄ）パルスは、フレーム毎に個々にピクセルに供給され、そのためフレームの画像を規定するデータに依存するため、波形５００、５２０、５４０および５６０のデータ依存部分の例である。リセットパルス（Ｒ）は、階調駆動パルス（Ｄ）よりもフレーム時間の選択の影響を受けない。事実、階調駆動パルス（Ｄ）は、フレーム時間の選択に非常に影響されやすいが、その理由は各画像遷移内（例えばＷからＧ１、ＢからＧ２など）の階調精度が、主に駆動パルスフレーム時間により決定されるためである。我々は、そのため以下の説明で駆動部分に焦点を当てる。しかしフレーム時間の選択は、双安定ディスプレイに印加される電圧波形のいかなるデータ依存部分にも重要である。

図５の画像遷移において、階調駆動パルス（Ｄ）期間（ｔＤ）は、２から５フレーム時間または周期に変化する。特に波形５００の場合、ｔ_Ｄ５＝５ＦＴであり、２つの標準フレーム時間（ＦＴ）と３つの短いフレーム時間（ＦＴ’）とを含む。波形５２０の場合、ｔ_Ｄ４＝４ＦＴであり、２つの標準フレーム時間（ＦＴ）と２つの短いフレーム時間（ＦＴ’）とを含む。波形５４０の場合、ｔ_Ｄ３＝３ＦＴであり、２つの標準フレーム時間（ＦＴ）と１つの短いフレーム時間（ＦＴ’）とを含む。波形５６０の場合、ｔ_Ｄ２＝２ＦＴであり、２つの標準フレーム時間（ＦＴ）を含む。

しかしある時間整合フレームの場合、階調駆動パルスのいくつかは、正電圧を有し、他は、負電圧を有する。各駆動部分またはパルス（Ｄ）は、２つの標準フレーム時間（ＦＴ）を含み、標準フレーム時間（ＦＴ）は、比較的低消費電力を有している（とはいえソースドライバは負および正の電圧で動作する）。これらのフレームを単一の走査を用いた単一の長い「標準（standard）」フレームとして考えて、消費電力をさらに低く維持することもできる。ｔ_０とｔ_１との間およびｔ_１とｔ_２との間のフレーム周期において、最小限の（短い）フレーム時間ＦＴ’を有する単一の走査が、必要であり、その間に負および正電圧は両方ともソースドライバにより供給されなければならないが、容認できないほど高いピーク電力になる。例えばｔ_０とｔ_１との間において、波形５００、５２０、５４０および５６０は、それぞれ−１５Ｖ、＋１５Ｖ、−１５Ｖおよび０Ｖを必要とする。異なるピクセルを更新する際に、最小および最大電圧、それぞれ−１５Ｖおよび＋１５Ｖが、同一フレームにおいて印加されるため、電圧源は、同一フレームで異なるピクセルにアドレスする際にその最小出力と最大出力間とで切り替えなければならず、高消費電力になる。以下で検討する波形は、例えば同一の１つまたは複数のフレームにおいて時間的に整合された電圧波形の特定のデータ依存部分に対する１つまたは複数の特定のフレームにおいて、全範囲電圧スイングを回避することにより、この問題に対処している。

図６は、本発明の第１の実施形態による、ＢからＧ２への遷移における駆動パルスの一部が、３フレーム周期分遅延された、画像遷移の場合の例示波形を図示している。波形６００は、白色（Ｗ）から濃灰色（Ｇ１）への画像遷移を提供し、波形６２０は、黒色（Ｂ）から明灰色（Ｇ２）への画像遷移を提供し、波形６４０は、Ｇ２からＧ１への画像遷移を提供し、さらに波形６６０は、Ｇ２からＧ２への画像遷移を提供する。図５に用いられたものと同じ波形が、表されているが、ここではＢからＧ２への遷移（波形６２０）内の階調駆動パルスの一部が、３短フレーム時間（ＦＴ’）分遅延されている。特に波形６２０の駆動部分は、それぞれ第１および第２の駆動部分Ｄ１およびＤ２を含んでおり、ここでＤ２は、遅延後Ｄ１に続いている。

ｔ_０とｔ_１との間において、フレーム時間ＦＴ’を有する単一走査が、用いられる。しかしここで共通フレームで異なるピクセルに印加される電圧レベルは、−１５Ｖから＋１５Ｖという全（第１の）範囲全体にわたって変動しない。その代わりに、電圧レベルは、−１５Ｖから０Ｖの部分（第２の）範囲でのみ変動する。具体的にはｔ_０とｔ_１との間において、波形６００、６２０、６４０および６６０は、−１５Ｖ、０Ｖ、−１５Ｖおよび０Ｖを必要とする。同様にｔ_１とｔ_２との間およびｔ_２とｔ_３との間のフレーム時間において、波形６００、６２０、６４０および６６０は、−１５Ｖ、０Ｖ、０Ｖおよび０Ｖを必要とする。また電圧レベルは、−１５Ｖから０Ｖの部分範囲においてのみ変動する。ｔ_３とｔ_４との間のフレーム時間において、波形６００、６２０、６４０および６６０は、０Ｖ、＋１５Ｖ、０Ｖおよび０Ｖを必要とする。ここで電圧レベルは、０Ｖから＋１５Ｖの部分（第３の）範囲においてのみ変動する。事実短いフレーム時間（ＦＴ’）の各々の場合、電圧スイングは、部分電圧範囲の１つに制約される。

検討した例において、可能な電圧値は、−１５Ｖという最小値と＋１５Ｖという最大値との間で変動したが、ここで０Ｖという中間値も、用いられる。しかし本発明は、任意の範囲の電圧と共に用いることができるとともに、電圧範囲を、ゼロを中心にする必要はない。例えば、最小および最大電圧は、両方とも正の値、例えば＋１０Ｖから＋４０Ｖを有する。さらにまた電圧レベルを可能な値の範囲で２つ以上の部分範囲に制約することが可能である。この部分範囲は、連続、非連続および／または重畳していてもよい。例えば、２つの部分範囲、例えば−１５Ｖから０Ｖおよび０Ｖから＋１５Ｖを、用いてもよく、これらの範囲は、連続しているとともに−１５Ｖから＋１５Ｖという第１の値の範囲に及ぶ。ピクセルに印加される電圧値の範囲が、縮小されるため、検討したように電圧源への供給電圧も、低減することが可能であり、特定のフレーム時間に対して消費電力が低減される。

図７は、本発明の第２の実施形態による、ＷからＧ１へ、およびＧ２からＧ１への遷移における駆動パルスの一部が、２フレーム周期分遅延された、画像遷移の場合の例示波形を図示している。波形７００は、白色（Ｗ）から濃灰色（Ｇ１）への画像遷移を提供し、波形７２０は、黒色（Ｂ）から明灰色（Ｇ２）への画像遷移を提供し、波形７４０は、Ｇ２からＧ１への画像遷移を提供し、さらに波形７６０は、Ｇ２からＧ２への画像遷移を提供する。図５に用いられたものと同じ波形が、表されているが、ここではＷからＧ１への遷移（波形７００）およびＧ２からＧ１への遷移（波形７４０）の両方の内の階調駆動パルス（Ｄ２）の一部が、２フレーム分遅延されている。特に波形７００の場合、駆動部分は、第１の駆動部分（Ｄ１）を含み、その後１つまたは複数のフレーム時間の遅延が続き、その後第２の駆動部分（Ｄ２）が続いている。波形７４０は、同様にそれぞれ第１および第２の駆動部分Ｄ１およびＤ２を含む。

また短フレーム時間（ＦＴ’）に対して、波形は、電圧レベルが、可能な値の部分範囲内のみで変動するように構成されている。例えば、ｔ_０とｔ_１との間およびｔ_１とｔ_２との間において、波形７００、７２０、７４０および７６０が、それぞれ０Ｖ、＋１５Ｖ、０Ｖおよび０Ｖを必要とするため、電圧レベルは、０Ｖと＋１５Ｖとの間で変動するのみである。ｔ_２とｔ_３との間では、波形７００、７２０、７４０および７６０は、それぞれ−１５Ｖ、０Ｖ、−１５Ｖおよび０Ｖを必要とするため、電圧レベルは、−１５Ｖと０Ｖとの間で変動するのみである。ｔ_３とｔ_４との間およびｔ_４とｔ_５との間では、波形７００、７２０、７４０および７６０は、それぞれ−１５Ｖ、０Ｖ、０Ｖおよび０Ｖを必要とするため、電圧レベルは、−１５Ｖと０Ｖとの間で変動するのみである。

第３および第４のフレーム（ｔ_０とｔ_２との間）において、各々ＦＴ’のフレーム時間を有する２回の走査、または２ＦＴ’のフレーム時間を有する１回の走査を、用いてもよい。第５のフレームにおいて、ｔ_２とｔ_３との間で、最小ＦＴを有する単一回の走査が、用いられる。第６および第７のフレームにおいて、ｔ_３とｔ_５との間で、各々ＦＴ’のフレーム時間を有する２回の走査または２ＦＴ’のフレーム時間を有する１回の走査を、用いてもよい。

図８は、本発明の第３の実施形態による、ＷからＧ１へ、およびＧ２からＧ１への遷移における駆動パルスの一部が、３フレーム周期分遅延された、画像遷移の場合の例示波形を図示している。波形８００は、白色（Ｗ）から濃灰色（Ｇ１）への画像遷移を提供し、波形８２０は、黒色（Ｂ）から明灰色（Ｇ２）への画像遷移を提供し、波形８４０は、Ｇ２からＧ１への画像遷移を提供し、さらに波形８６０は、Ｇ２からＧ２への画像遷移を提供する。第３の実施形態は、第２の実施形態から派生しているが、追加フレームが、追加されている。特に図７の対応波形にと比べて、Ｖ＝０を有する追加フレームが、ＢからＧ２への遷移（波形８００）およびＧ２からＧ２への遷移（波形８６０）における正の駆動パルスの完了後、およびＷからＧ１およびＧ２からＧ１への遷移（それぞれ波形８００および８４０）における負の駆動パルス（Ｄ２）の開始前に用いられている。特に波形８００において駆動パルスの第２の部分（Ｄ２）は、駆動パルスの第１の部分（Ｄ１）から２フレームではなく３フレーム分遅延されている。波形８２０において、Ｖ＝０を有する追加フレームが、駆動部分（Ｄ）の後に設けられている。波形８４０において、駆動パルスの第２の部分（Ｄ２）が、駆動パルスの第１の部分（Ｄ１）から２フレームではなく３フレーム分遅延されている。波形８６０において、Ｖ＝０を有する追加フレームが、駆動部分（Ｄ）の後に設けられている。この手法は、ソースドライバの時間平均負荷をさらに低減することにより、時間平均消費電力をさらに低減する。

上記の例では、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動が、本発明を説明するために用いられ、ここでパルス時間が、各波形において変動する一方で、電圧振幅が、一定に維持されていることに留意しなければならない。しかし本発明は、例えばパルス電圧振幅が、各波形において変化する電圧変調（ＶＭ：voltage modulated）駆動、またはＰＷＭとＶＭとの組み合わせ駆動による、他の駆動スキームにも適用可能である。本発明は、カラーおよび階調双安定ディスプレイに適用可能である。また電極構造は、限定されない。例えば上下電極構造、ハニカム構造、面内切替構造、または他の面内切替と垂直切替との組み合わせを、用いてもよい。さらにまた本発明は、パッシブマトリックスおよびアクティブマトリックス電気泳動ディスプレイにおいて実施し得る。事実本発明は、画像更新後に画像が、ディスプレイ上に実質的に残っている間に電力を消費しない任意の双安定ディスプレイで実施することができる。また本発明は、例えばタイプライターモードがある、単一および複数ウインドウディスプレイの両方に適用可能である。

本発明の好適な実施形態であると思われるものを図示するとともに説明してきたが、もちろん本発明の要旨から逸脱することなく形状または細部において様々な変更および変形を容易に行えることは理解されよう。そのため本発明は、説明および図示した厳密な形状に限定することを意図するものではなく、添付の特許請求の範囲内にある変更例をすべて網羅すると解釈されるべきものである。

電子読取装置の表示画面の一部分の実施形態の正面図を概略的に示す。図１の２−２線に沿った断面図を概略的に示す。電子読取装置の概観を概略的に示す。それぞれの表示領域を有する２つの表示画面を概略的に示す。高いピーク電力が、ｔ０とｔ１との間、およびｔ１とｔ２との間に予想される画像遷移の場合の例示波形を図示する。本発明の第１の実施形態による、ＢからＧ２への遷移における駆動パルスの一部が、３フレーム周期分遅延された、画像遷移の場合の例示波形を図示する。本発明の第２の実施形態による、ＷからＧ１へ、およびＧ２からＧ１への遷移における駆動パルスの一部が、２フレーム周期分遅延された、画像遷移の場合の例示波形を図示する。本発明の第３の実施形態による、ＷからＧ１へ、およびＧ２からＧ１への遷移における駆動パルスの一部が、３フレーム周期分遅延された、画像遷移の場合の例示波形を図示する。

すべての図面において対応する部分は、同一の参照番号により参照される。

Claims

連続フレーム周期において双安定ディスプレイの少なくとも一部分を更新するための一組の電圧波形を供給する方法であって、
前記連続フレーム周期に対する一組の電圧波形を規定するデータにアクセスするステップと、
前記アクセスしたデータに従って前記連続フレーム周期中に前記双安定ディスプレイの少なくとも一部分を駆動するための前記一組の電圧波形を生成するステップとを備え、
前記連続フレーム周期の継続時間にわたり、前記電圧波形の各々が、第１の値の範囲に及び、
前記連続フレーム周期の少なくとも１つが、前記第１の値の範囲の部分範囲である第２の値の範囲に及ぶ前記電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている、ことを特徴とする方法。
前記連続フレーム周期の少なくとも他の１つが、前記第１の値の範囲の部分範囲である第３の値の範囲に及ぶ前記電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第２および第３の値の範囲が、連続しているとともに前記第１の値の範囲に及ぶ、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
比較的短いフレーム周期が、前記連続フレーム周期の少なくとも１つの間に用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記電圧波形の各々のデータ依存部分が、リセット部分を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記電圧波形の各々のデータ依存部分が、駆動部分を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記電圧波形の各々のデータ依存部分が、第１の駆動部分と、その後の遅延と、その後の第２の駆動部分とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記双安定ディスプレイが、電気泳動ディスプレイを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記連続フレーム周期の少なくとも１つの間の前記一組の電圧波形の生成のために用いられる電圧源の供給電圧を、前記第１の値の範囲と関連する供給電圧から前記第２の値の範囲と関連する供給電圧に低下させるステップをさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
連続フレーム周期において双安定ディスプレイの少なくとも一部分を更新するための一組の電圧波形を供給する方法を行う機械により実行可能な命令のプログラムを実体的に実現するプログラム記憶装置であって、前記方法が、
前記連続フレーム周期に対する一組の電圧波形を規定するデータにアクセスするステップと、
前記アクセスしたデータに従って前記連続フレーム周期中に前記双安定ディスプレイの少なくとも一部分を駆動するための前記一組の電圧波形を生成するステップとを備え、
前記連続フレーム周期の継続時間にわたり、前記電圧波形の各々が、第１の値の範囲に及び、
前記連続フレーム周期の少なくとも１つが、前記第１の値の範囲の部分範囲である第２の値の範囲に及ぶ前記電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている、ことを特徴とするプログラム記憶装置。
前記連続フレーム周期の少なくとも他の１つが、前記第１の値の範囲の部分範囲である第３の値の範囲に及ぶ前記電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている、ことを特徴とする請求項１０に記載のプログラム記憶装置。
比較的短いフレーム周期が、前記連続フレーム周期の少なくとも１つの間に用いられる、ことを特徴とする請求項１４に記載のプログラム記憶装置。
前記電圧波形の各々のデータ依存部分が、リセット部分および駆動部分の少なくとも一方を備える、ことを特徴とする請求項１０に記載のプログラム記憶装置。
前記双安定ディスプレイが、電気泳動ディスプレイを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載のプログラム記憶装置。
前記方法が、前記連続フレーム周期の少なくとも１つの間の前記一組の電圧波形の生成のために用いられる電圧源の供給電圧を、前記第１の値の範囲と関連する供給電圧から前記第２の値の範囲と関連する供給電圧に低下させるステップをさらに備える、ことを特徴とする請求項１０に記載のプログラム記憶装置。
双安定ディスプレイと、
（ａ）連続フレーム周期に対する一組の電圧波形を規定するデータにアクセスするとともに、（ｂ）前記アクセスしたデータに従って前記連続フレーム周期中に前記双安定ディスプレイの少なくとも一部分を駆動するための前記一組の電圧波形を生成することにより、連続フレーム周期において前記双安定ディスプレイの少なくとも一部分を更新するための一組の電圧波形を供給する制御装置とを備え、
前記連続フレーム周期の継続時間にわたり、前記電圧波形の各々が、第１の値の範囲に及び、
前記連続フレーム周期の少なくとも１つが、前記第１の値の範囲の部分範囲である第２の値の範囲に及ぶ前記電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている、ことを特徴とする表示装置。
比較的短いフレーム周期が、前記連続フレーム周期の少なくとも１つの間に用いられる、ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
前記電圧波形の各々のデータ依存部分が、リセット部分および駆動部分の少なくとも一方を備える、ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
前記双安定ディスプレイが、電気泳動ディスプレイを備える、ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
前記制御装置が、前記連続フレーム周期の少なくとも１つの間の前記一組の電圧波形の生成のために用いられる電圧源の供給電圧を、前記第１の値の範囲と関連する供給電圧から前記第２の値の範囲と関連する供給電圧に低下させる、ことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
連続フレーム周期において双安定ディスプレイの少なくとも一部分を更新するための一組の電圧波形を規定するデータにアクセスする手段を備えるとともに、前記アクセスしたデータに従って前記連続フレーム周期中に前記双安定ディスプレイの少なくとも一部分を駆動するための前記一組の電圧波形を生成するように構成された論理演算回路を備え、
前記連続フレーム周期の継続時間にわたり、前記電圧波形の各々が、第１の値の範囲に及び、
前記連続フレーム周期の少なくとも１つが、前記第１の値の範囲の部分範囲である第２の値の範囲に及ぶ前記電圧波形の各々のデータ依存部分と時間整合されている、ことを特徴とするコントローラ。