JP2007530984A - 消費電力が低減された電気泳動表示パネル - Google Patents

Abstract

本発明は、画像情報に対応する画像を表示する電気泳動表示パネル（１）に関する。電気泳動表示パネル（１）は、各々が電気泳動材料を含む複数の画素（４）、各画素（４）に関連する電極構造（８，９）であって、更新駆動波形（１２）によって規定される電位差を受け取る電極構造（８，９）、および各画素（４）の更新駆動波形（１２）を制御する画素駆動手段（１０）を有する。表示パネルは、表示パネルによって表示されるべき現在の画像フレーム（１３）の画像情報を前の画像フレーム（１４）の画像情報を用いて分析する画像情報アナライザ（１１）を更に有し、画像情報アナライザ（１１）は、表示パネルの少なくとも一部において、画像情報アナライザ（１１）による分析を行い、前の画像フレーム（１４）で表示されるグレースケールとは異なる現在の画像フレーム（１３）のグレースケールを表示する画素（４）のサブグループのみを更新するように画素駆動手段（１０）を制御する。

Description

本発明は、画像情報に対応する画像を表示する電気泳動表示パネルであって、各々が電気泳動材料を含む複数の画素、前記各画素に関連する電極構造であって、更新駆動波形によって規定される電位差を受け取る電極構造、および前記各画素の前記更新駆動波形を制御する画素駆動手段、を有する電気泳動表示パネルに関する。

電気泳動表示装置は、電界の影響下における、帯電し通常は着色した粒子の運動に基づいている。斯かるディスプレイは、電子新聞および電子手帳などのペーパーライクディスプレイの機能に適している。或る型式の電気泳動表示装置は液体を有し、この液体の中には、複数の帯電粒子が分散している。液体中の帯電粒子の位置は、この液体への電界の印加によって制御される。これは、通常、第１の電極と第２の電極との間に液体／粒子の材料の層を挟めて行われる。基本的な例では、黒の粒子などの着色粒子は白の液体中に分散される（以下、一粒子型とよぶ）。あるいは、異なる電荷を有する少なくとも２つの異なるタイプの着色粒子（例えば、負に帯電した黒の粒子と正に帯電した白の粒子）は、きれいな液体中に分散される（以下、二粒子型とよぶ）。

上記の型式の電気泳動表示装置の一例が、特許出願ＷＯ０２／０７３３０４号に記載されている。これに記載された電気泳動表示パネルでは、各絵素即ち画素は、画像の表示の間、液体中の粒子の位置によって決定される外観を有する。したがって、斯かるディスプレイのグレースケールは、一般的に、特定の時間期間の間、更新駆動波形と呼ばれる一連の電圧パルスを各画素に印加することによって作られる。自然に見える画像を表示するために、多数のグレースケールが必要である。この目的のため、異なるグレースケールを発生するために種々の異なる更新駆動波形が開発されている。しかし、この種のディスプレイの問題は、粒子の位置が印加された電位差又は波形に依存するだけでなく、各画素の前に印加された電位差の履歴にも依存することである。開発された更新駆動波形の大部分は、表示されるべき画像の各画素のグレースケールレベルが現在の画像のグレーレベルの状態と比較され、この比較に基づいて、一連の波形のうちの一つが選択される必要がある。それ故に、４個のグレーレベルを有する例では、１６個の異なる波形、即ち、４個のグレーレベルのうちのいずれか１個のグレーレベルからいずれか１個のグレーレベルへの各遷移の波形、を記憶する必要がある。

表示装置に表示される画像を更新するために、表示装置の全ての画素は、更新波形の期間の間、又は具体的には、印加することができる波形のうちの最も長い波形の期間の間、画素電圧（例えば、−１５Ｖ、＋１５Ｖ、又は０Ｖ）で駆動される。

これは優れた光学特性を生み出すが、比較的高い電力レベルとなり、これは望ましくない。

したがって、本発明の目的は、良好な光学特性を維持したまま、従来の上記の問題を克服するために電力レベルが低減された電気泳動表示パネルを得ることにある。

上記のおよび他の目的は、導入部の電気泳動表示パネルにおいて、上記画素駆動手段が、上記電気泳動表示パネルの少なくとも一部において、前の画像フレームで表示されるグレースケールとは異なる現在の画像フレームのグレースケールを表示する第１のサブグループの画素のみを更新し、上記画素駆動手段は第２のサブグループの画素を更新することを故意に回避することを特徴とすることによって、少なくとも部分的に達成される。したがって、グレースケールが変化するサブグループの画素のみをアドレスすることによって、グレースケールが変化しない残りのサブグループの画素はアドレスされない。これによって、各画像更新の間に全ての画素がアドレスされるわけではないので、表示装置の全体の電力レベルを減少させることができる。本発明が適用可能な一例は、或る画像と次の画像とがかなり類似する（例えば、白の背景に黒の文字を表示する）電子ブックの用途である。実際、平均して、或る画像から次の画像で現実には２０％以下の画素しかグレーレベルが変化しないが、従来のディスプレイでは、各画像更新の間に、全ての画素がアドレスされている。したがって、本発明によれば、残りの８０％の画素をアドレスしないことによって、かなりの電力量が節約される。

上記第２のサブグループの画素の各々によって表示されるべきグレースケールは、上記電気泳動表示パネルの最も支配的なグレースケールであることが適している。このようにして、大きな省電力化が達成される。上記第２のサブグループの画素の各々によって表示されるべきグレースケールは、例えば電子ブックのアプリケーションの場合、本質的に白であることが好ましい。

上記表示パネルは、上記表示パネルによって表示されるべき現在の画像フレームの上記画像情報を前の画像フレームの画像情報を用いて分析する画像情報アナライザを更に有し、上記画像情報アナライザは、上記表示パネルの少なくとも一部において、上記画像情報アナライザによる分析を行い、上記前の画像フレームで表示されるグレースケールとは異なる上記現在の画像フレームのグレースケールを表示する画素のサブグループのみを更新するように上記画素駆動手段を制御する。

上記画素はマトリックス型に配され、上記画素は、略直線のアドレスラインに沿うとともに、上記アドレスラインに実質的に垂直な略直線のデータラインに沿うように配されることが適している。更に、パッシブ・マトリックス・アドレス又はアクティブ・マトリックス・アドレスを使用することができ、したがって、本発明は、多様な電気泳動ディスプレイタイプに適用可能な柔軟な解決策を与える。

本発明の第１の実施例によれば、上記更新駆動波形は各データ部分の間にリセット部分が備えられ、上記リセット部分の間、上記表示パネルはアドレスされない。アドレスラインのアドレスが完了した後、次のラインがアドレスされる前に、全てのデータ列を０Ｖにリセットすることによって、上記リセット部分の間、全てのデータラインは０Ｖの電圧にリセットされることが好ましい。これは、データドライバを用いてデータラインをグランドにディスチャージすることによって達成されることが好ましく、これは、追加の電力を伴なわずに行うことができる。したがって、フレームの間にアドレスされない画素は自動的に０Ｖにアドレスされ、したがって、そのグレーレベルは変化しない。結果として、これらの画素の表示電力を節約することができる。

本発明の第２の実施例によれば、上記画素駆動手段は、アドレスラインにおける全体の画素を一緒にアドレスするためにラインアドレスデバイスを有し、上記画像情報アナライザは、上記画像情報アナライザによる分析を行い、前の画像フレームで表示されるグレースケールとは異なる現在の画像フレームのグレースケールを表示するアドレスラインのサブグループのみをアドレスするように上記画素駆動手段を制御する。これによって、変化しないラインのサブグループがアドレスされないので、電力を節約することができる。この実施例は、表示されるべきテキストを形成するキャラクタの行が実質的に不変の背景に表示される、電子ブックなどのペーパーライクディスプレイでの使用に特に適している。この理由は、キャラクタの行と行との間のスペースのアドレスラインは、ほとんどアドレスされないからである。上記表示パネルは、キャラクタの行と行との間のアドレスラインであって、表示されるべきグレースケールが次の画像フレームに対しても不変であるアドレスラインの数を最大にするようにデザインされる文字フォントで、上記キャラクタの行を表示するようにプログラムされることも適している。キャラクタの行の間のアドレスされる必要のないアドレスラインの数を増加させるために、例えば、ｊ、ｙ、ｑ、ｐ、およびｇなどの下尾を有する文字の高さを最小にすることができ、したがって、消費電力が更に低減される。

上記画素駆動手段はルックアップテーブルにつながっており、上記ルックアップテーブルに、可能性のある全ての更新駆動波形が記憶されており、また、上記画像情報アナライザは上記現在のフレームの間にアドレスされるべき画素又はデータラインの上記更新駆動波形のみを上記画素駆動手段に送ることが適しており、これによって、システムの消費電力と表示の消費電力との両方が削減される。

本発明は、添付された図面を基準にして、好ましい実施例によって以下で更に詳細に説明される。

図１は、本発明が適用可能な表示パネル１の一部の概略図面を示す。これは、行電極即ちアドレス電極８と列電極即ちデータ電極９との交差部の領域に、ピクチャエレメントとも呼ばれる画素４を有する。行電極８（１〜ｍ）は行ドライバ６に接続されており、列電極９（１〜ｎ）は列ドライバ７に接続されている。行ドライバと列ドライバとの両方がプロセッサ３に接続されており、プロセッサ３には、入力画像データ信号２が送られる。それ故に、入力画像データ信号はプロセッサ１０を介して表示装置１に到達し、対応する駆動信号が行ドライバ６および列ドライバ７に供給される前に、プロセッサ１０で入力画像データ信号を処理することができる。行ドライバは行電極１〜ｍの各々を連続して選択即ちアドレスし、列ドライバ７は更新駆動波形信号を各列１〜ｎに供給する。表示パネルで使用されるべき関連ある更新駆動波形信号は、列ドライバ７内のルックアップテーブルに適切に記憶される。行ドライバ６と列ドライバ７との間の相互同期は駆動ライン３を介して行われる。行ドライバ６および列ドライバ７からの駆動信号は、画素４を選択する。それ故に、行ドライバ６、列ドライバ７、およびプロセッサ３は、合わせて、画素駆動手段１０と呼ばれる。アクティブマトリックスの実施例では、各画素は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、又はＭＩＭデバイスを有するスイッチング電子素子（図示せず）を更に有することができる。

図２に開示されているように、各画素４は例えばガラス又は合成物質の第１および第２の基板１５，１６を本質的に有し、この基板１５，１６は、上記の画素駆動手段１０に接続された電極８，９が備えられる。基板１５，１６の間には、暗い帯電粒子１７を含む明るい懸濁液１８などの或る量の電気泳動媒体が配されている。電極８，９に、したがって電気泳動媒体に、異なる電位差を印加することによって、帯電粒子１７は、入力画像データ２に従う画像を表示するため、電極に近い極位置および電極の間の中間位置のうちの一つの位置を占めることができる。

本発明は、セグメントディスプレイなどの全ての画素が個別に接続されるディスプレイ、又はシリコンＣＭＯＳ集積回路のディスプレイでは、或るフレームから次のフレームでグレーレベルが変化する画素のみをアドレスすることが可能であり、これによって、ディスプレイの消費電力が削減されるという認識に基づいている。あるいは、アクティブ・マトリック・スディスプレイ又はパッシブ・マトリックス・ディスプレイなどの、一回に一行がアドレスされるマトリックスディスプレイでは、或るフレームから次のフレームで全ての画素がグレーレベルを変える行のみをアドレスすることが可能であり、これによって、ディスプレイの消費電力を削減する。

本発明によれば（図３参照）、表示パネルは、画像情報アナライザ１１を有する。このアナライザ１１は、ディスプレイの少なくとも一部において、画像情報アナライザ１１による分析を行い、前の画像フレーム１４で表示されるグレースケールとは異なる現在の画像フレーム１３のグレースケールを表示する画素４のサブグループのみが更新されるように画素駆動手段１０を制御する。上記のことは、ディスプレイの一部だけではなく、ディスプレイ全体で利用されることが適している。これは、全ての行８のサブグループだけをアドレスすることによって、又は更新波形を列９のサブグループだけに供給することによって、行うことができる。それ故に、図３に示すように、表示された（第１の）フレーム１４内の各画素４の現在のグレースケールが検出され、その後これらのグレースケールは表示されるべき次の（第２の）フレーム１３のグレースケールと比較される。この比較は、例えばプロセッサ３で行うことができる。その後、プロセッサは、２つのフレームの間のグレースケールが異なる画素のみに対して駆動信号を送出する（即ち、適切な行および列をアドレスする）ように設定されている。図３では、例えば、左側の列に更新波形を提供する必要はない。

第１のフレーム１３のグレースケールの検出は、各画素のグレースケールを検出器（図示せず）によって実際に検出しこの情報を画素駆動手段１０に送ることによって、又は各フレームの各画素のグレースケール情報を画素駆動手段内の専用メモリ（図示せず）に記憶することによって、行うことができ、その後、グレースケール情報は画素駆動手段に送られる次のフレームとの比較に使用することができ、その後、記憶された情報は、次のフレームのグレースケールに関する新しい情報に置き換えられる。

以下に、本発明の第１の実施例が図１を基準にして詳細に記載されており、これは電子ブックの用途に特に適している。この実施例では、或る画像フレームから次の画像フレームで行の中の全ての画素のグレーレベルが変化しないような全ての行の更新を回避することによって、省電力化が実現される。それ故に、アドレスされるべき行のサブグループは、少なくとも１つの画素が次のフレームでそのグレースケールを変えることになる行である。電子ブックの例では、テキストのラインとラインとの間に常に「白」を表示する（ラインとラインとの間の行間を構成する）複数の行が存在するが、本発明によれば、それらの行はアドレスされず、これによって電力が節約される。標準的なテキストのページでは、行間は、全表示領域の３０％〜５０％を表すだろうし、表示電力消費はアドレスされるラインの数に直に関係するので、この場合における省電力化も約３０％〜５０％だろう。好ましくは、ディスプレイは、例えば、ｊ、ｙ、ｑ、およびｐなどの下尾を有する文字の高さを最小にすることによってコンパクトでそれ故にテキストのラインとラインとの間の行間を最大にする文字フォント、を使用するようにプログラムされる。この手法は、アドレスされる必要のない行の数を更に増加させる、即ち消費電力が更に低減される。

更に、上記の実施例では、アドレスされるべきではない行の画素に対してルックアップテーブルから更新駆動波形をロードすることを避けることによって、システムの電力を低減することも可能である。これによって、データレートが低くなり、結果として、システム電力を低減し若しくはシステム速度を増大させ（即ち、画像更新の高速化）、又はその両方をもたらす。画像更新の高速化によって、電気泳動ディスプレイにおいて、もっと精密でもっと多くのグレーレベルを発生することが可能となる。

本発明の第２の実施例が図４および図５を基準にして以下に詳細に記載されている。ここでは、もっと一般的な手法が示されており、或るフレームから次のフレームで行の中の全ての画素が必ずしもグレーレベルが変化しないわけではない行の画素をアドレスしないようにすることも可能である。この方法は、例えば、アクティブマトリックスディスプレイ又はパッシブマトリックスディスプレイなどの、一回に一行がアドレスされ、それ故にアドレスするときに行全体でしか割愛することができないマトリックスディスプレイで使用可能である。この実施例によれば、或るラインのアドレスが完了した後、次のラインがアドレスされる前に、全てのデータ列１〜ｎが０Ｖにリセットされる、即ち、更新駆動波形の各データ部分は、リセット部分によって分離される。このことが図４に示されている。好ましくは、このリセット部分は、各データ部分の間にラインをグランド電位にディスチャージすることによって実現される。斯かる回路の一例が、図５に開示されている。この手法は、さらなる電力の消費をさせることなく、ディスチャージを実行できる点で、有利である。この動作のため、アドレスされるべきでない画素は、自動的に０Ｖでアドレスされ、したがって必要に応じグレーレベルは変化しない。さらに、斯かる画素の駆動波形は列ドライバ自体にアップロードされる必要はない、即ち、アドレスされるべきではない行に対してデータを列ドライバに送る必要はない。それ故に、これらの画素に対して、表示電力とシステム電力との両方が節約される。

本発明はモノクロディスプレイおよびカラーディスプレイに等しく適用可能であり、それ故に、本明細書で使用される用語「グレースケール」は、特定の時間フレームの間に画素が表示すべき濃淡又は色強度として解釈されることにも注意すべきである。

また、上記の実施例は、グレースケールを或る画像から別の画像に変化させない最も支配的な画素がアドレスされない状況（例えば、テキストページの白の画素）を記載しているが、より一般的には、グレースケールを或る画像から別の画像に変化させない画素の一部は、２つ以上のグレースケールの画素を含むこともできることに注意されたい。

さらに、本発明の保護範囲は、記載された実施例に限定されないことに注意されたい。さらに、代わりに、上記の実施例の如何なる組合せも適用可能である。

本発明による表示装置の概略図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１の表示装置の概略図面であり、本発明の一実施例による連続する２つの画像フレームの間のシーケンスを示す。 本発明の第２実施例による駆動方法の概略図面を開示する。 本発明の第３の実施例による列ドライバ回路の概略図面を開示する。

Claims (12)

1. 画像情報に対応する画像を表示する電気泳動表示パネルであって、前記電気泳動表示パネルは、
   −各々が電気泳動材料を含む複数の画素、
   −前記各画素に関連する電極構造であって、更新駆動波形によって規定される電位差を受け取る電極構造、および
   −前記各画素の前記更新駆動波形を制御する画素駆動手段、
   を有し、
   前記画素駆動手段は、前記電気泳動表示パネルの少なくとも一部において、前の画像フレームで表示されるグレースケールとは異なる現在の画像フレームのグレースケールを表示する第１のサブグループの画素のみを更新し、前記画素駆動手段は第２のサブグループの画素を更新することを故意に回避する、電気泳動表示パネル。
2. 前記第２のサブグループの画素の各々によって表示されるべきグレースケールは、前記電気泳動表示パネルの最も支配的なグレースケールである、請求項１に記載の電気泳動表示パネル。
3. 前記第２のサブグループの画素の各々によって表示されるべきグレースケールは、本質的に白である、請求項１又は２に記載の電気泳動表示パネル。
4. 前記電気泳動表示パネルは、前記電気泳動表示パネルによって表示されるべき現在の画像フレームの前記画像情報を前の画像フレームの画像情報を用いて分析する画像情報アナライザを更に有し、前記画像情報アナライザは、前記電気泳動表示パネルの少なくとも一部において、前記画像情報アナライザによる分析を行い、前記前の画像フレームで表示されるグレースケールとは異なる前記現在の画像フレームのグレースケールを表示する画素のサブグループのみを更新するように前記画素駆動手段を制御する、請求項１〜３のうちのいずれか一項の電気泳動表示パネル。
5. 前記画素はマトリックス型に配され、前記画素は、略直線のアドレスラインに沿うとともに、前記アドレスラインに実質的に垂直な略直線のデータラインに沿うように配される、請求項１〜４のうちのいずれか一項の電気泳動表示パネル。
6. 前記更新駆動波形は各データ部分の間にリセット部分が備えられ、前記リセット部分の間、前記電気泳動表示パネルはアドレスされない、請求項１〜５のうちのいずれか一項の電気泳動表示パネル。
7. 前記リセット部分の間、全てのデータラインは、０Ｖの電圧にリセットされる、請求項６の電気泳動表示パネル。
8. 前記画素駆動手段は、アドレスラインにおける全体の画素を一緒にアドレスするためにラインアドレスデバイスを有し、
   前記画像情報アナライザは、前記画像情報アナライザによる分析を行い、前の画像フレームで表示されるグレースケールとは異なる現在の画像フレームのグレースケールを表示する画素を有するアドレスラインのサブグループのみをアドレスするように前記画素駆動手段を制御する、請求項５の電気泳動表示パネル。
9. 電子ブックなどのペーパーライクディスプレイに使用される請求項１〜８のうちのいずれか一項の電気泳動表示パネルであって、前記ペーパーライクディスプレイにおいて、表示されるべきテキストを形成するキャラクタの行は、実質的に不変の背景に表示される、電気泳動表示パネル。
10. 前記電気泳動表示パネルは、キャラクタの行と行との間のアドレスラインであって、表示されるべきグレースケールが次の画像フレームに対しても不変であるアドレスラインの数を最大にするようにデザインされる文字フォントで、前記キャラクタの行を表示するようにプログラムされる、請求項９の電気泳動表示パネル。
11. 前記画素駆動手段はルックアップテーブルにつながっており、前記ルックアップテーブルに、可能性のある全ての更新駆動波形が記憶されている、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の電気泳動表示パネル。
12. 前記画像情報アナライザは前記現在のフレームの間にアドレスされるべき画素又はデータラインの前記更新駆動波形のみを前記画素駆動手段に送る、請求項１１に記載の電気泳動表示パネル。
    

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