JP2008083413A - 電気泳動表示パネル制御装置及び電気泳動表示装置 - Google Patents

電気泳動表示パネル制御装置及び電気泳動表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】パルスを生成する処理を簡単にし、画像の書き換えの処理に時間がかからない電気泳動表示パネル制御装置及び電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】同一のゲート線に対応する複数の画素の領域を特定領域とし、特定領域毎に第一領域であるか第二領域であるかの判断が行われる(S23)。特定領域が第二領域であると判断され(S23:YES)、その特定領域内での画素の階調変化量が全て同一である場合には、その特定領域が第二領域として決定されて、画素電極に階調変化量に応じた第二パルスを印加するための第二ゲートパルスが生成される(S24〜S33)。一方で、特定領域内に階調変化量の異なる画素が含まれている場合や(S32:NO)、特定領域が第一領域であると判断された場合には(S23:NO)、画素電極に第一パルスを印加するための第一ゲートパルスが生成される。
【選択図】図16

Description

本発明は、電気泳動現象を利用して画像を表示させる電気泳動表示パネルの制御装置及びそれを備えた電気泳動表示装置に関する。
従来、電気泳動現象を利用して画像を表示する電気泳動表示装置が知られている。この電気泳動表示装置では、透明な表示基板と、所定の間隔をおいてこの表示基板に対向配置される背面基板との間に、密閉空間が形成されている。そして、着色された帯電粒子が分散された分散媒が、前記密閉空間に充填されて、表示部が形成されている。例えば、液体分散媒に分散されている帯電粒子が、黒色の帯電粒子と、それとは異なる帯電極性である白色の帯電粒子によって構成されている場合、表示部に電界を発生させることで黒色の帯電粒子を表示基板側へ移動させると、その表示部では黒色を表示させることができる。また、逆向きの電界を発生させることで白色を表示させることができ、この組み合わせによって所望の画像が得られる。
このような電気泳動表示装置において、アクティブマトリクス方式により駆動される電気泳動表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。アクティブマトリクス方式では、基板上にスイッチの役割をする複数のアクティブ素子(例えば、薄膜トランジスタ)がマトリクス状に配置されており、また、前記アクティブ素子にそれぞれ接続されたゲート線及びソース線が格子状に張り巡らされている。そして、ゲート線及びソース線にタイミングを合わせて電圧を印加することで、アクティブ素子のオン/オフを切り替えて、それぞれのアクティブ素子に対応した画素毎に電圧を印加することができる。このアクティブマトリクス方式により電気泳動表示装置を駆動することで、鮮明でムラの無い画像を表示させることを実現している。
また、帯電粒子を静止状態から開放させるには十分であるが、帯電粒子を一方の基板から他方の基板へ到達させるには不十分であるエネルギーを有し、極性が交互に反転するパルスであるシェイキングパルスを、表示部内の全ての画素に印加する電気泳動表示装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この電気泳動表示装置によると、シェイキングパルスを印加した後に帯電粒子を移動させるためのパルスを印加することで、帯電粒子を素早く移動させると共に、帯電粒子が移動を開始しやすくすることで、前の表示履歴の影響を小さくし、再現性のある階調を画素に表示させることを実現している。
特開2002−116733号公報 特表2006−513440号公報
しかしながら、このような従来の電気泳動表示装置では、画像を書き換える際に、画素の階調がどの階調からどの階調へ変化するのかを全ての画素について認識していた。そして、時間の経過による表示品質の劣化を防ぐため、書き換え前後で階調の変化がない画素も含めた全ての画素に対してシェイキングパルスを印加した後に、認識された書き換え前後の階調の関係に応じた波形のパルスを全ての画素に印加することで、帯電粒子を移動させて画像の書き換えを行っていた。従って、パルスを生成する処理が複雑なものとなり、画像の書き換えの処理に時間がかかるという問題点があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、パルスを生成する処理を簡単にし、画像の書き換えの処理に時間がかからない電気泳動表示パネル制御装置及び電気泳動表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、透明な表示基板と当該表示基板に対向配置される背面基板とを有する表示パネルと、前記表示基板及び前記背面基板の間隙に充填され、帯電粒子が分散された分散媒と、前記背面基板にマトリクス状に配置され、画素毎に配置された複数の画素電極と、前記画素電極にそれぞれ接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されたゲート線と、前記薄膜トランジスタに接続されたソース線とを備えた電気泳動表示パネルの画像の書き換えを制御する電気泳動表示パネル制御装置であって、画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて、前記ソース線に印加するパルスであるソースパルスをそれぞれの前記画素毎に生成するソースパルス生成手段と、前記ゲート線に印加する所定の波形のパルスである第一ゲートパルスと、当該第一ゲートパルスとは異なる波形であり前記ゲート線に印加するパルスである第二ゲートパルスとを生成するゲートパルス生成手段と、同一の前記ゲート線に対応する複数の前記画素の領域である特定領域が、前記第一ゲートパルスを印加する第一領域であるか、前記第二ゲートパルスを印加する第二領域であるかを決定する領域区分決定手段と、前記ソースパルス生成手段により生成された前記ソースパルスを前記ソース線に印加するソースパルス印加手段と、前記ゲートパルス生成手段により生成された前記第一ゲートパルス及び前記第二ゲートパルスを前記ゲート線に印加するゲートパルス印加手段とを備えている。
また、本発明の請求項2に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記ソースパルス生成手段は、極性が交互に反転するパルスであり、前記帯電粒子を静止状態から開放させるシェイキングパルスを印加させる際のソースパルスであるシェイキングソースパルスと、画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて前記画素の階調を調節するパルスである駆動パルスを印加させる際のソースパルスである駆動ソースパルスとを生成し、前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第一ゲートパルスと前記第二ゲートパルスとは、前記シェイキングパルスを印加させる際の波形が異なることを特徴とする。
また、本発明の請求項3に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1又は2に記載の発明の構成に加え、前記ソースパルス生成手段は、極性が交互に反転するパルスであり、前記帯電粒子を静止状態から開放させるシェイキングパルスを印加させる際のソースパルスであるシェイキングソースパルスと、画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて前記画素の階調を調節するパルスである駆動パルスを印加させる際のソースパルスである駆動ソースパルスとを生成し、前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第二ゲートパルスの電圧は、前記シェイキングパルスを印加させた後は常に前記薄膜トランジスタをオフ状態とすることを特徴とする。
また、本発明の請求項4に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項3に記載の発明の構成に加え、前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第一ゲートパルスは、前記シェイキングパルスを印加させた後の波形の周期が、前記シェイキングパルスを印加させている間の波形の周期よりも短いことを特徴とする。
また、本発明の請求項5に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項2乃至4のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第一ゲートパルスと前記第二ゲートパルスとは、前記シェイキングパルスを印加させる際の波形の周期が異なることを特徴とする。
また、本発明の請求項6に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第二ゲートパルスは、特定の極性の前記ソースパルスが印加されている際に前記薄膜トランジスタをオン状態とする電圧が印加される波形であることを特徴とする。
また、本発明の請求項7に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記ゲートパルス生成手段は、電圧を印加する回数が異なる複数の前記第二ゲートパルスを生成し、前記ゲートパルス印加手段は、前記第二領域内の前記画素における階調の変化の度合いに応じた前記第二ゲートパルスを印加することを特徴とする。
また、本発明の請求項8に記載の電気泳動表示装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載の電気泳動表示パネル制御装置を備えている。
本発明の請求項1に記載の電気泳動表示パネル制御装置によると、ソースパルス生成手段は、画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて、ソースパルスをそれぞれの画素毎に生成する。また、ゲートパルス生成手段は、所定の波形のパルスである第一ゲートパルスと、当該第一ゲートパルスとは異なる波形の第二ゲートパルスとを生成する。そして、領域区分決定手段により、同一のゲート線に対応する複数の画素の領域である特定領域が、第一領域であるか第二領域であるかが決定され、ゲートパルス印加手段により、第一領域に対応するゲート線には第一ゲートパルスが、第二領域に対応するゲート線には第二ゲートパルスが印加される。これにより、第一ゲートパルスと第二ゲートパルスとを使い分けることで、画像の書き換え前後の階調の関係に応じて画素毎にソースパルスを生成する複雑な処理を行わずに、画素の階調を書き換える第二領域を設けることができる。よって、画像の書き換えの処理速度を向上させることができる。
また、本発明の請求項2に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1に記載の発明の効果に加え、ソースパルス生成手段は、帯電粒子を静止状態から開放させるシェイキングパルスを画素電極に印加させる際のソースパルスであるシェイキングソースパルスと、画像の書き換え前後の階調の関係に応じて画素の階調を調節する駆動パルスを画素電極に印加させる際のソースパルスである駆動ソースパルスとを生成する。そして、第一ゲートパルスと第二ゲートパルスとは、画素電極にシェイキングパルスを印加させる際の波形が異なる。このように、シェイキングソースパルスをそのまま利用して、ゲートパルスの波形だけを変化させる簡単な処理で、第一領域と第二領域とで異なる書き換えの制御を行うことができる。
また、本発明の請求項3に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1又は2に記載の発明の効果に加え、ゲートパルス生成手段により生成される第二ゲートパルスの電圧は、画素電極にシェイキングパルスが印加された後は薄膜トランジスタをオン状態にする電圧を印加しないため、ゲートドライバの消費電力を少なくすることができる。
また、本発明の請求項4に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項3に記載の発明の効果に加え、画素電極にシェイキングパルスを印加させた後の第一ゲートパルスの波形の周期が、シェイキングパルスを印加させている間の波形の周期よりも短いため、波形の周期が長い場合に比べて無駄な電力を使わずに細かい制御を行うことができる。
また、本発明の請求項5に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項2乃至4のいずれかに記載の発明の効果に加え、第一ゲートパルスと第二ゲートパルスとは、シェイキングパルスを画素電極に印加する際の波形の周期が異なる。よって、ゲートパルスの周期を変えるだけの簡単な処理で、シェイキングソースパルスをそのまま利用して、第一領域と第二領域とで異なる書き換えの制御を行うことができる。
また、本発明の請求項6に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明の効果に加え、第二ゲートパルスの波形は、特定の極性のソースパルスが印加されている際に薄膜トランジスタをオン状態とする電圧が印加される波形であるため、プラス及びマイナスの内のどちらか一方の極性の電圧が画素電極に印加される。従って、両方の極性の電圧が画素電極に印加される場合に比べて少ない電力で効率よく第二領域の画像の書き換えを行うことができる。
また、本発明の請求項7に記載の電気泳動表示パネル制御装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明の効果に加え、ゲートパルス生成手段は電圧を印加する回数が異なる複数の前記第二ゲートパルスを生成することができ、ゲートパルス印加手段は、階調の変化の度合いに応じた第二ゲートパルスを第二領域内の画素に印加する。従って、印加する電圧の大きさや電圧の印加時間を変えなくても、第二領域内の画素の階調を変えることができる。
また、本発明の請求項8に記載の電気泳動表示装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
以下、本発明に係る電気泳動表示装置を具体化した電気泳動表示装置1について、図面を参照して説明する。図1は、電気泳動表示装置1の平面図であり、図2は、図1に示す表示パネル2のA−A線矢視方向断面図である。また、図2の上側を表示パネル2の上側とし、図2の下側を表示パネル2の下側とする。尚、本実施形態の表示パネル2は、例えば、携帯用の電子機器等に搭載されるものであり、制御装置3に駆動制御されることによって種々の画像を表示できるものである。
はじめに、表示パネル2の構成について説明する。図1に示すように、電気泳動表示装置1は、表示パネル2及び制御装置3が電気的に接続されて構成されており、表示パネル2は平面視長方形状に形成されている。図2に示すように、表示パネル2は、上側に略水平に設けられる表示基板10と、当該表示基板10の下側に、スペーサ31を介して略水平に対向配置された背面基板20とを備えている。そして、表示基板10と背面基板20とに挟まれる隙間には、隔壁32によって区分けされた複数の表示部30が形成されている。以下、各構成部品の詳細な構造について順に説明する。
まず、表示基板10の構造について説明する。図2に示すように、表示基板10は、透明部材により形成され、表示面となる表示層11と、当該表示層11の下側に設けられ、表示部30に電界を発生させる透明な共通電極12と、当該共通電極12の下側に設けられ、共通電極12を保護する保護層13とから構成されている。表示層11は、高い透明性と高い絶縁性を有する材料によって形成され、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ガラス等が使用される。一方、共通電極12は、高い透明性を有し、電極として利用できる材料によって形成され、例えば、金属酸化物である酸化インジウムスズ、フッ素がドープされた酸化スズ、インジウムがドープされた酸化亜鉛等が使用される。尚、本実施形態では、表示層11は透明なガラス基板であり、共通電極12は酸化インジウムスズにより形成された透明電極であり、保護層13は可撓性のあるポリエチレンテレフタレートにより構成されたプラスチック基板(樹脂フィルム)である。
また、図1及び図2に示すように、表示基板10の上面(背面基板20と対向しない面)には、平面視、表示部30の周縁部を、使用者が視認できないように隠すためのマスク部35が設けられている。このマスク部35は、表示基板10の四辺に沿って一定幅で設けられ、表示部30を使用者が視認できるように貫通孔が設けられた平面視ロの字型の板状部材である。尚、マスク部35は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂を着色したものを接着したり、表示層11の表面に印刷したインク層で形成したりすればよい。これにより、表示パネル2をその上方から見ると、マスク部35に設けられた貫通孔から、複数の表示部30からなる表示領域を視認することができる構成となっている。
次に、背面基板20の構造について説明する。図2に示すように、背面基板20は、表示パネル2を支持する筐体支持層21と、当該筐体支持層21の上面に各表示部30毎に設けられ、それぞれの表示部30に電界を発生させる画素電極22と、当該画素電極22の上面に設けられた保護層23とから構成されている。そして、筐体支持層21には複数のゲート線71、ソース線73、薄膜トランジスタ75(Thin Film Transistor:以下、「TFT」という。)が組み込まれており(図3参照)、スイッチング素子として機能するTFT75は、区分けされた各画素電極22にそれぞれ接続されて、各画素電極22毎に電圧の印加の制御(オン・オフ)を行っているが、この詳細は後述する。また、筐体支持層21の材料には、高い絶縁性を有する材料が使用され、例えば、ガラスや絶縁処理された金属フィルム等の無機材料や、ポリエチレンテレフタレート等の有機材料が使用される。尚、背面基板20を形成する各層は、表示基板10とは異なり、透明でも有色でもよい。本実施形態では、筐体支持層21はガラス基板であり、画素電極22は酸化インジウムスズにより形成された電極であり、保護層13は可撓性のあるポリエチレンテレフタレートにより構成されたプラスチック基板(樹脂フィルム)である。
次に、表示部30の構造について説明する。図2に示すように、表示基板10と背面基板20との間にはスペーサ31が架設されている。このスペーサ31は、貫通孔が中央に設けられた平面視ロの字型の板状部材として構成された可撓性部材であり、表示基板10と背面基板20とスペーサ31との間に密閉空間が形成されている。そして、当該密閉空間は、さらに隔壁32により複数の表示部30に均等に分割されており、先述した画素電極22はこの表示部30に対応して区分けされている。ここで、電気泳動表示装置1の画素は、区分けされた1つの画素電極22毎に形成され、1つの表示部30に複数の画素が含まれていてもよいし、逆に1つの画素に複数の表示部30が含まれていてもよい。また、スペーサ31及び隔壁32は一体に形成されていてもよく。これらは光硬化性樹脂により形成されればよい。本実施の形態では、スペーサ31及び隔壁32は共にエポキシ系光硬化性樹脂により形成されている。そして、以上の構造によって形成された表示部30には、黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60を内包する分散媒40が封入されている。
次に、黒色帯電粒子50、白色帯電粒子60、分散媒40について説明する。分散媒40としては、高絶縁性を発揮可能で、且つ粘性の低い、アルコール類、炭化水素、シリコーンオイル等を利用でき、本実施の形態では炭化水素系絶縁性溶媒に少量のアルコールを添付して使用した。また、黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60は、分散媒40中において帯電可能な材料が用いられ、有機化合物や無機化合物からなる顔料や染料、若しくは顔料や染料を合成樹脂で包んだものからなる。本実施の形態では、黒色帯電粒子50にカーボンブラック含有ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂粒子を使用し、白色帯電粒子60に酸化チタン含有ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂粒子を使用している。そして、黒色帯電粒子50と白色帯電粒子60とは、正あるいは負に相異なるように帯電していればよく、本実施の形態では黒色帯電粒子50が正(プラス)に、白色帯電粒子60が負(マイナス)に帯電している。
次に、図3を参照して、電気泳動表示装置1の電気的構成について説明する。図3は、電気泳動表示装置1の電気的構成を示すブロック図である。図3に示すように、電気泳動表示装置1は、表示パネル2及び制御装置3により構成されている。
制御装置3には、ホスト制御部5及びコントローラ部6が備えられている。このホスト制御部5には、図示しないが、電気泳動表示装置1の主制御を司るCPU、制御プログラム等記憶したROM、フラグやデータ等を一時的に記憶するRAM、メモリカードから画像データを取得するためのメモリカードインターフェース、画像の書き換えを制御するためのタイミング信号を画像データに同期して生成するタイミングジェネレータ等が設けられている。また、コントローラ部6には、画素電極22に電圧を印加するゲートドライバ8及びソースドライバ9を制御するためのIPD15や、ROM16、RAM17等が備えられている。そして、ホスト制御部5は電気泳動表示装置1の全体の制御を司ると共に、コントローラ部6へ画像の書き換えの指示や、書き換え前後の画像データの送信、書き換え後の画像に後述するメニュー表示があるか否かの通知等を行う。すると、コントローラ部6は、これらの指示やデータ等に基づいてゲートドライバ8及びソースドライバ9の制御を行う。
表示パネル2には、ゲートドライバ8及びソースドライバ9が備えられており、ゲートドライバ8からは複数のゲート線71が、ソースドライバ9からは複数のソース線73が、それぞれ平行に延びている。また、ゲート線71とソース線73とは互いに交差して配設されており、各交差部近傍にはTFT75がそれぞれ設けられている。そして、各TFT75のゲート76はゲート線71に接続され、ドレイン77はソース線73に接続されている。さらに、各TFT75のソース78は、共通電極12と画素電極22との間に構造上必然的に発生する画素容量80と、画素電極に与える電圧の保持動作の時定数を大きくするための保持容量81とに接続されている。
このような構成の電気泳動表示装置1において、ゲート線71にオン電圧が印加されていない場合は、そのゲート線71に接続された全てのTFT75はオフ状態となる。一方で、ゲートドライバ8によりゲート線71にオン電圧が印加されると、そのゲート線71に接続されている全てのTFT75がオン状態となる。このように、ゲート線71に印加する電圧を制御することで、TFT75のオン・オフの制御を行っている。そして、オン状態となっているTFT75に接続されているソース線73に、ソースドライバ9によりプラスの電圧が印加されると、このTFT75に接続された画素電極22(図2参照)にプラスの電圧が印加される。一方で、ソース線73に、ソースドライバ9によりマイナスの電圧が印加されると、このTFT75に接続された画素電極22にマイナスの電圧が印加される。また、表示基板10の共通電極12には、電源回路(図示せず)により各画素共通の電圧(例えば0V)が印加されるため、画素電極22と共通電極12との間に電界が発生し、黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60が移動する。このように、アクティブマトリクス方式によると、1つ1つの画素の階調をそれぞれ独立に制御して画像を表示することができる。
次に、図4を参照して、階調表示の原理について説明する。図4は、階調が異なる4つの表示部301〜304の構造を簡略化して示した断面図である。本実施の形態では、黒色、濃グレー、薄グレー、白色の4つの階調を使い分けて画像を表示するが、この階調は、黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60の表示部30内での平均分布によって決定する。先述したように、黒色帯電粒子50はプラスに、白色帯電粒子60はマイナスに帯電している。よって、表示基板10側の電位を基準電位として背面基板20側をプラスにし、十分に電界を発生させた場合、図4に示す黒色表示部301のように、黒色帯電粒子50は表示基板10近傍に分布し、白色帯電粒子60は背面基板20近傍に分布する。このとき、表示基板10には黒色が表示される。また、表示基板10側の電位を基準電位として背面基板20側をマイナスにし、十分に電界を発生させると、図4に示す白色表示部304のように、黒色帯電粒子50は背面基板20近傍に分布し、白色帯電粒子60は表示基板10近傍に分布して、表示基板10には白色が表示される。
また、印加する電圧の大きさや印加時間を調節して、黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60を、表示基板10と背面基板20との中間位置の近傍に位置させると、表示基板10側からは黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60の両方が視認できるため、階調はグレーとなる。この場合、本実施の形態では、図4に示す濃グレー表示部302及び薄グレー表示部303のように、帯電粒子の分布の度合いを変えることで濃グレーと薄グレーとを使い分けている。そして、所定の大きさの電圧を所定時間印加した場合、黒色は濃グレーに、濃グレーは薄グレーに、薄グレーは白色に変化するように、濃グレーの階調及び薄グレーの階調を設定している。階調を暗くする場合も白、薄グレー、濃いグレー、黒の順に同じエネルギーで階調が変化する。尚、画像を表示するために使い分けることができる階調の数は4つに限られず、適宜変更が可能である。
以下、本実施の形態で用いられる、画素電極22に印加されるパルスの波形について説明する。本発明では、表示品質を担保しながら画像の書き換えを行う領域である第一領域と、僅かな表示品質の劣化を許容するかわりに低消費電力且つ簡単な制御で画像の書き換えを行う領域である第二領域とを区分する。そして、画素電極22に印加されるパルスは、第一領域内の画素電極22に印加されるパルスである第一パルスと、第二領域内の画素電極22に印加されるパルスである第二パルスとの2種類に分けられる。尚、本実施の形態では、画素電極22へのパルスの印加時は、表示基板10に設けられた共通電極12には常に0Vが印加されている。
まず、図5及び図6を参照して、第一パルスの波形の一例について説明する。図5は、黒色を白色に変化させる場合に画素電極22に印加される第一パルスの波形を示した図であり、図6は、白色を薄グレーに変化させる場合に画素電極22に印加される第一パルスの波形を示した図である。
図5に示すように、黒色を白色に変化させる第一パルスによると、まず、シェイキングパルスが印加される。シェイキングパルスとは、極性が交互に反転するパルスであり、帯電粒子を静止状態から開放させるには十分であるが、帯電粒子を一方の基板から他方の基板へ到達させるには不十分であるエネルギーを有する。このシェイキングパルスが画素電極22へ印加されると、表示基板10及び背面基板20の表面に付着していた帯電粒子が剥離されると共に、帯電粒子が静止状態から開放される。よって、シェイキングパルスを印加した後に帯電粒子を移動させるためのパルスを印加すると、シェイキングパルスを印加させない場合に比べて帯電粒子を素早く移動させることができると共に、帯電粒子が移動を開始しやすくすることで、前の表示履歴の影響を小さくし、再現性のある階調を画素に表示させることができる。本実施の形態では、第一パルスが印加される場合は、書き換え前後の階調の変化に関わらず、全ての画素電極22に同様の波形のシェイキングパルスが印加される。
次いで、帯電粒子を移動させるために、書き換え前後の階調の変化に応じた駆動パルスが印加される。先述したように、本実施の形態では、黒色、濃グレー、薄グレー、白色の4つの階調を使い分けるため、書き換え前後の階調が同じ階調である場合を含めると、階調の変化は16通りとなる。従って、駆動パルスの波形の種類は16通りとなっている。図5に示すように、黒色を白色に変化させる駆動パルスによると、まず、マイナスの電圧が印加されて、黒色帯電粒子50が背面基板20側へ、白色帯電粒子60が表示基板10側へ移動する。次いで、プラスの電圧が印加されて、帯電粒子は反対の基板へ移動する。これにより、帯電粒子の速度と、基板と平行な方向での帯電粒子の分布とが均一になる(リセット処理)。次いで、再びマイナスの電圧が印加されて、白色帯電粒子60が表示基板10側へ移動し、この画素では白色が表示される。そして、帯電粒子を短時間で停止させるために、粒子の運動を減衰させるプラスの電圧が短時間印加された後(制動処理)、電界の発生を完全に停止させて帯電粒子の運動を停止させる(停止処理)。
また、図6に示すように、白色を薄グレーに変化させる第一パルスによると、まず、図5に示す場合と同様の波形のシェイキングパルスが印加されて、帯電粒子は静止状態から開放される。次いで、プラスの電圧が印加されて、黒色帯電粒子50が表示基板10側へ、白色帯電粒子60が背面基板20側へ移動する。次いで、マイナスの電圧が印加されて、一端、表示基板側に白色帯電粒子60を移動させる。次いで、黒色帯電粒子50を少し表示基板10側に移動させ、白色帯電粒子60を少し表示基板10から離して、それぞれの帯電粒子を薄グレーの階調が表示される位置(図4の薄グレー表示部303参照)に分布させるために、帯電粒子が基板間を移動する場合よりも短い所定時間だけプラスの電圧が印加される。そして、粒子の運動を減衰させるマイナスの電圧が短時間印加された後、電界の発生を完全に停止させて帯電粒子の運動を停止させる。
このように、第一パルスによると、書き換え前後の階調の変化に関係なく同一の波形のシェイキングパルスが印加された後、16種類の駆動パルスの内の1つが階調の変化に応じて印加される。ここで、分散媒40に内包された黒色帯電粒子50及び白色帯電粒子60は、時間の経過と共に、振動や重力等の影響で表示部30内を移動する場合がある。すると、その表示部30では階調が変化するため、画像の表示品質が低下する。従って、時間の経過によるこのような画像品質の低下を防ぐため、第一領域内の画素電極22に対しては、黒色から黒色、濃グレーから濃グレー等、画像の書き換えの前後で階調の変化がない画素の画素電極22に対しても第一パルスを印加している。
次に、図7及び図8を参照して、以上説明した第一パルスを画素電極22に印加するために、ゲート線71に印加されるゲートパルスの波形及びソース線73に印加されるソースパルスの波形について説明する。図7は、ゲート線71、ソース線73及び画素電極22の接続関係を示した図であり、図8は、ゲート線71に印加されるゲートパルス、ソース線73に印加されるソースパルス、画素電極22に印加される第一パルス及び第二パルスの波形の一例を示した電圧制御図である。尚、電気泳動表示装置1は多数の画素を有しており、画素の数に対応して多数の画素電極22、TFT75、ゲート線71、ソース線73が設けられているが、説明を簡略化するため、ゲート線71及びソース線73が4本ずつ設けられ、それに対応して16個の画素電極22が設けられている場合について説明する。また、図8におけるソースパルスの電圧の極性は上側がプラス、下側がマイナスである。また、左右の軸は時間軸である。そして、あるゲート線71へのオン電圧の印加が開始されてから、次のゲート線71へのオン電圧の印加が開始されるまでの時間を1Pとし、この1Pの長さはホスト制御部5のタイミングジェネレータにより生成されるタイミング信号によって一定に制御される。
図7に示すように、平行に配設された4本のゲート線71をそれぞれGa、Gb、Gc、Gdとし、ゲート線71と直行するように配設された4本のソース線をS1、S2、S3、S4とする。そして、例えば、ゲート線Gaとソース線S1とに接続されたTFT75に対応する画素電極22をA1とし、ゲート線Gbとソース線S3とに接続されたTFT75に対応する画素電極22をB3として以下の説明を行う。そして、今回挙げる例では、ゲート線Ga及びゲート線Gbに接続された全ての画素電極22(A1〜A4、B1〜B4)からなる領域が、第一パルスが印加される第一領域であり、ゲート線Gc及びゲート線Gdに接続された全ての画素電極22(C1〜C4、D1〜D4)からなる領域が、第二パルスが印加される第二領域である。
図8に示すように、第一領域に対応するゲート線Ga及びGbには、ゲート線71の本数に対応して、4Pに1回の周期でオン電圧が印加される波形のパルスである第一ゲートパルス(Ga、Gbの波形)が印加される。そして、画像の書き換え時には、第一領域内の全ての画素電極22にシェイキングパルス(B1、B2のシェイキングパルス部の波形)を印加するために、まず、ソース線S1及びソース線S2を含む全てのソース線73に、極性が交互に変化するシェイキングソースパルス(S1、S2のシェイキングパルス部の波形)が印加される。このシェイキングソースパルスは、4P毎に極性が変化して8Pで1周期となり、これが6周期分繰り返される。その後、各ソース線73には、それぞれの画素の階調の変化に応じた駆動パルス(B1、B2の駆動パルス部の波形)を画素電極22に印加するためのソースパルスである駆動ソースパルス(S1、S2の駆動パルス部の波形)が印加される。
ここで、第一領域内に位置する画素電極B1に着目すると、t1タイミングでゲート線Gbにオン電圧が印加されるためTFT75がオンとなり、そのとき、ソース線S1にはプラスの電圧が印加されているため、画素電極B1にはプラスの電圧が印加される。その後、1Pが経過するとTFT75はオフとなるが、TFT75には電荷を蓄えるための保持容量81が設けられているため、画素電極B1に印加される電圧は急激に減衰することはなく、緩やかに減少する。次いで、t2タイミングで再びゲート線Gbにオン電圧が印加されてTFT75がオンとなり、このとき、ソース線S1にはマイナスの電圧が印加されているため、画素電極B1にはマイナスの電圧が印加される。この動作が6回繰り返されて、画素電極B1にはシェイキングパルスが印加される。
次いで、t3タイミングでTFT75がオンとなったときに、ソース線S1にはマイナスの電圧が印加されており、t3タイミングから4P後、8P後もソース線S1にはマイナスの電圧が印加されているため、画素電極B1にはマイナスの駆動パルスが12Pの時間印加される。このように、ゲート線Ga、Gbに印加される第一ゲートパルスと、ソース線S1〜S4に印加されるソースパルスとがタイミングを調節されて印加されることで、第一領域内に位置する画素電極B1、B2に第一パルスが印加される。
次に、図9乃至図12を参照して、第二パルスの波形について説明する。図9は、階調が2段階明るくなる場合の書き換え前後の階調の対応関係を示した図であり、図10は、変化量が「2」の場合に画素電極22に印加される第二パルスの波形を示した図である。また、図11は、階調が1段階暗くなる場合の書き換え前後の階調の対応関係を示した図であり、図12は、変化量が「−1」の場合に画素電極22に印加される第二パルスの波形を示した図である。
本実施の形態では、画像を書き換える際、第一領域内の画素電極22に対しては、共通の波形のシェイキングパルス及び16種類の駆動パルスからなる第一パルスを印加するのに対し、第二領域内の画素電極22に対しては、第一パルスよりも低消費電力で印加でき、且つ単純な波形である第二パルスを印加する。第二パルスを印加する際は、まず、画素の階調の変化量を算出する。先述したように、階調を1段階明るくするために必要な最小のエネルギーは全て等しいため、図9に示すように、階調を2段階明るくするために必要なエネルギー、すなわち、黒色を薄グレーに変える場合に必要なエネルギーと、濃グレーを白色に変える場合に必要なエネルギーとは等しい。そして、この場合の階調の変化量を「2」として、変化量が「2」の場合は、図10に示すように、所定のマイナスのパルスを画素電極22に6回印加する。
同様に、図11に示すように、第二領域内の画素の階調を1段階暗くする場合、すなわち、白色から薄グレーに、薄グレーから濃グレーに、濃グレーから黒色に階調を変化させる場合の変化量を「−1」として、変化量が「−1」の場合には、図12に示すように、所定のプラスのパルスを画素電極22に3回印加する。そして、第二領域内の画素の階調が画像の書き換え前後で変化しない場合には、変化量を「0」として、その画素に対応する画素電極22には電圧が常にオフ電圧(本実施の形態では0V)であるの第二パルスを印加する。また、図示しないが、変化量が「1」の場合は、所定のマイナスのパルスを画素電極22に3回印加し、変化量が「−2」の場合は、所定のプラスのパルスを画素電極に6回印加する。このように、第二パルスの波形の種類は、階調の変化量によって「2」「1」「0」「−1」「−2」の5種類に分けられる。そして、第二領域内に位置する画素電極22に印加する第二パルスを、低消費電力で印加できる単純な波形のパルスにすることで、全ての画素電極22に第一パルスを印加する場合に比べて消費電力を少なくすることができ、さらに、簡単に画像の書き換えの制御を行うことができる。
次に、図8を参照して、第二領域内に位置する画素電極22に第二パルスを印加するために、ゲート線71に印加されるゲートパルスの波形及びソース線73に印加されるソースパルスの波形について説明する。画像の書き換えを行う際は、先述したように、第一領域内の全ての画素にシェイキングパルスを印加するために、極性が交互に変化するシェイキングソースパルスが全てのソース線73に印加される。そこで、このシェイキングソースパルスをそのまま利用して、第一ゲートパルスとは波形が異なる第二ゲートパルスをゲート線71に印加することで、同一のゲート線71に接続されている全ての画素電極22に対して、同一の波形の第二パルスを印加させる。
ここで、第二領域内に位置する画素電極C1〜C4に着目して、パルスの波形について具体的に説明する。画素電極C1〜C4に対応する4つの画素の階調の変化量は、全て「−2」である。この場合、プラスの電圧とマイナスの電圧が交互に6回ずつ印加されるシェイキングソースパルス(S1、S2のシェイキングパルス部の波形)の内、プラスの電圧のみが6回画素電極C1〜C4に印加されるように、ゲート線Gcへ印加する第二ゲートパルスの波形を生成する。すなわち、4Pに1回の周期で印加されていた第一ゲートパルス(Ga、Gbの波形)の周期を、8Pに1回の周期に変化させて、プラスのシェイキングソースパルスが印加されている際にオン電圧が印加されるタイミングとなる第二ゲートパルス(−2)(Gcの波形)をゲート線Gcに印加する。そして、この第二ゲートパルス(−2)の波形は、画素電極C1〜C4に所定のプラスのパルスが6回印加された後はオフ電圧とする。このように、シェイキングソースパルスの波形を変化させることなく、第一ゲートパルスとは周期が異なりオン電圧が6回印加される第二ゲートパルス(−2)(Gcの波形)をゲート線Gcに印加することで、図10に示す第二パルス(図8のC1〜C4の波形)が、ゲート線Gcに接続された4つの画素電極C1〜C4に印加される。すると、画素電極C1〜C4に対応した4つの画素の階調は2段階暗くなる。
また、ゲート線Gdに接続された画素電極D1〜D4は第二領域内に位置すると共に、対応する4つの画素の階調の変化量は全て「−1」である。この場合、シェイキングソースパルス(S1、S2のシェイキングパルス部の波形)の内、プラスの電圧のみが3回画素電極D1〜D4に印加されるように、ゲート線Gdへ印加する第二ゲートパルス(−1)(Gdの波形)を生成する。そして、この第二ゲートパルス(−1)の波形は、所定のプラスのパルスが3回印加された後はオフ電圧とする。すると、ゲート線Gdに接続された画素電極D1〜D4には同一の波形の第二パルスが印加され、画素電極D1〜D4に対応した4つの画素の階調は1段階暗くなる。
また、第二領域において、同一のゲート線71に対応する全ての画素の階調の変化量が「2」である場合には、シェイキングソースパルスの内、マイナスの電圧のみが6回画素電極22に印加される第二ゲートパルス(+2)を生成する。同様に、第二領域において、同一のゲート線71に対応する全ての画素の階調の変化量が「1」である場合には、シェイキングソースパルスの内、プラスの電圧のみが3回画素電極22に印加される第二ゲートパルス(+1)を生成する。また、第二領域内で、同一のゲート線71に対応する全ての画素の階調が変化しない場合、すなわち、変化量が「0」の場合には、電圧が常にオフ電圧である第二ゲートパルス(±0)を生成する。
以上説明したように、第二領域において、同一のゲート線71に対応する全ての画素の階調の変化量が等しい場合には、第一領域内の画素にシェイキングパルスを印加するためのソースパルスであるシェイキングソースパルスをそのまま用いて、変化量に対応した第二ゲートパルスをゲート線71に印加するだけで、第二領域内の画素の階調を変化させることができる。従って、第二領域内の画素に第二パルスを印加するために、改めてシェイキングパルスを生成する必要がないため、画像の書き換えの制御が単純になる。さらに、第二領域内のゲート線71に印加される第二ゲートパルスは、第一領域内のゲート線71に印加される第一ゲートパルスに比べて低消費電力で印加できる。
次に、図13及び図14を参照して、第一領域と第二領域との区分について説明する。図13は、メニュー表示を行っていない画面の一具体例を示した図であり、図14は、図13に示す画面にメニュー表示を行った場合の画面の状態を示した図である。尚、図13及び図14に示す画面では、ゲート線71は左右方向に複数配設されており、ソース線73は上下方向に複数配設されている。
本実施の形態では、表示品質を劣化させずに画像の書き換えを行う領域である第一領域と、僅かな表示品質の劣化を許容するかわりに低消費電力且つ簡単な制御で画像の書き換えを行う領域である第二領域とを区分し、領域毎に異なる書き換えの制御を行う。図13に示すように、表示領域全体に必要な情報が表示されている場合等は、表示品質が劣化すると見栄えが悪く、画像の認識も困難になる。しかし、図14に示すように、例えば、表示領域の一部で操作メニュー等のメニュー表示を行う場合には、メニュー表示を行っている間は、使用者はメニュー表示以外の領域を見ることは少ない。よって、メニュー表示を行う領域では表示品質を担保する必要があるが、メニュー表示を行わない領域では表示品質の劣化により生じる問題は少なく、逆にメニュー表示の領域が他の領域に比べて目立つことになる。
また、先述したように、同一のゲート線71に対応する全ての画素に同じ波形の第二パルスを印加させるには、第一パルスを印加するために生成されるソースパルスをそのまま用いて、ゲートパルスの波形の周期を変化させるだけでよいため、制御が単純になり消費電力も少なくすることができる。従って、本実施の形態において画像の書き換えを行う際は、まず、書き換え後の画像でメニュー表示が行われるか否かが判断される。メニュー表示が行われない場合には(図13参照)、全ての画素の表示品質を担保するため、画面全体が第一領域とされる。一方で、メニュー表示が行われる場合には(図14参照)、同一のゲート線71に対応する複数の画素からなる領域を特定領域とし、それぞれの特定領域毎に第一領域とするか第二領域とするかの判断が行われる。そして、「メニュー表示」の画像を形成する画素が含まれておらず、且つ、全ての画素の階調の変化量が同じである特定領域が第二領域とされ、第二領域以外の特定領域が第一領域とされて画像の書き換えが行われる。ある特定領域が第一領域であるか第二領域であるかを決定する方法は、図15及び図16に示すフローチャートを参照して後述する。
さらに、第一領域と第二領域との区分について一具体例を挙げて説明する。例えば図13及び図14に示すように、領域Aにおいて、黒色が濃グレーに、薄グレー(図13に示すaの部分)が白色に書き換えられる場合、これらの階調の変化量は共に「1」であり、階調の変化量が異なる画素は領域A内には存在しない。同様に、領域Bでは、濃グレーが薄グレーに、薄グレー(図13に示すbの部分)が白色に書き換えられるため、領域B内における全ての画素の階調の変化量は「1」である。また、領域C(図14参照)では、画像の書き換え前後で階調が変化する画素は無い。そして、画像の書き換え後は、領域A、領域B、領域Cではいずれも「メニュー表示」の画像は形成されていない。よって、図13に示す画像を図14に示す画像に書き換える場合には、領域A、領域B、領域Cが第二領域とされて第二パルスが印加され、メニュー表示を行う領域である領域D(図14参照)は第一領域とされて第一パルスが印加される。
次に、本実施の形態に係る電気泳動表示装置1による画像の書き換え動作の詳細について、図15乃至図22のフローチャートを参照して説明する。図15は、電気泳動表示装置1で行われるドライバ制御処理のフローチャートであり、図16は、ドライバ制御処理で実行されるゲートパルス生成処理のフローチャートであり、図17は、ドライバ制御処理で実行されるソースパルス生成処理のフローチャートである。また、図18は、ソースパルス生成処理で実行される差分処理のフローチャートであり、図19は、差分処理で実行されるソース波形処理1のフローチャートであり、図20は、差分処理で実行されるソース波形処理2のフローチャートである。また、図21は、差分処理で実行されるソース波形処理3のフローチャートであり、図22は、差分処理で実行されるソース波形処理4のフローチャートである。以下、フローチャートの各ステップについて「S」と略記する。また、以下説明する処理はコントローラ部6に設けられたIPD15において実行され、ROM16に記憶されている制御プログラムにより行われる。
まず、図15を参照して、ドライバ制御処理について説明する。電気泳動表示装置1に電源が投入されると、コントローラ部6ではドライバ制御処理が開始される。ドライバ制御処理では、まず、ホスト制御部5から画像の書き換えの指示を受信したか否かが判断される(S1)。書き換えの指示があるまでこの判断は繰り返し行われ(S1:NO)、書き換えの指示を受信したと判断されると(S1:YES)、書き換え前後の画像データをホスト制御部5から受信し、受信した画像データがコントローラ部6内のRAM17に記憶される(S2)。
次いで、書き換え後の画像においてメニュー表示が行われるか否かの判断が行われる(S3)。ホスト制御部5から送信される画像データには、メニュー表示が行われるか否かを示すデータが含まれており、このデータによってS3の判断が行われる。書き換え後の画像においてメニュー表示が行われると判断された場合には(S3:YES)、「メニュー表示」の画像を形成する特定領域が第一領域とされ、「メニュー表示」の画像を形成しない特定領域が第二領域とされて、第二領域内に含まれるそれぞれの特定領域毎に画素の階調変化量が算出される(S4)。この算出結果はコントローラ部6内のRAM17に記憶されて、その後、ゲートパルス生成処理が行われる(S5)。ここで、S4の処理で第二領域として階調変化量が算出された特定領域であっても、第一領域に変更される場合があるが、この詳細は図16を参照して後述する。一方で、書き換え後の画像においてメニュー表示が行われないと判断された場合には(S3:NO)、全ての画素の表示品質を担保するために全ての特定領域が第一領域とされて、特定領域内における画素の階調の変化量は算出されずに、ゲートパルス生成処理が行われる(S5)。
次に、図16を参照して、ゲートパルス生成処理について説明する。ゲートパルス生成処理では、それぞれの特定領域毎に第一領域であるか第二領域であるかの判断が行われ、さらに、第二領域であった場合には算出された階調の変化量がいずれの値であるかの判断が行われる。そして、ゲート線71に印加されるゲートパルスが、判断の結果に応じて生成される。
まず、ゲートパルス生成処理では、N本配設されているゲート線71の内、何番目のゲート線71であるのかを示すカウンタGの値が、初期値である「1」に初期化され(S21)、カウンタGの値により、N本のゲート線71の中の1本が選択ラインとして決定される(S22)。次いで、決定された選択ラインに対応する特定領域が第二領域であるか否かの判断が行われる(S23)。選択ラインに対応する特定領域が第二領域でない場合には(S23:NO)、選択ラインに対応する特定領域は第一領域であるため、選択ラインに印加されるゲートパルスとして第一ゲートパルスが生成される(S35)。そして、カウンタGがインクリメントされる(S36)。
一方で、選択ラインに対応する特定領域が第二領域である場合には(S23:YES)、階調変化量が「2」であるか否かの判断が行われる(S24)。第二領域内の階調変化量は、図15に示すS4の処理において算出され、コントローラ部6のRAM17に記憶されている。この階調変化量が「2」である場合には(S24:YES)、階調を2段階明るくするための第二パルス(図10参照)を特定領域内の全ての画素電極22へ印加するために、選択ラインに印加されるゲートパルスとして第二ゲートパルス(+2)が生成される(S25)。そして、S36の処理へ移行する。
また、階調変化量が「2」でない場合には(S24:NO)、階調変化量が「1」であるか否かの判断が行われ(S26)、「1」である場合には(S26:YES)、階調を1段階明るくするための第二パルスを特定領域内の全ての画素電極22へ印加するために、選択ラインに印加されるゲートパルスとして第二ゲートパルス(+1)が生成されて(S27)、S36の処理へ移行する。
また、階調変化量が「1」でない場合には(S26:NO)、階調変化量が「−2」であるか否かの判断が行われ(S28)、「−2」である場合には(S28:YES)、階調を2段階暗くするための第二パルスを特定領域内の全ての画素電極22へ印加するために、選択ラインに印加されるゲートパルスとして第二ゲートパルス(−2)が生成されて(S29)、S36の処理へ移行する。
また、階調変化量が「−2」でない場合には(S28:NO)、階調変化量が「−1」であるか否かの判断が行われ(S30)、「−1」である場合には(S30:YES)、階調を1段階暗くするための第二パルス(図12参照)を特定領域内の全ての画素電極22へ印加するために、選択ラインに印加されるゲートパルスとして第二ゲートパルス(−1)が生成されて(S31)、S36の処理へ移行する。
また、階調変化量が「−1」でない場合には(S30:NO)、階調変化量が「0」であるか否かの判断が行われ(S32)、「0」である場合には(S32:YES)、特定領域内の画素電極22にはオン電圧を印加しないため、常にオフ電圧である第二ゲートパルス(±0)が選択ラインに印加されるゲートパルスとして生成されて(S33)、S36の処理へ移行する。
一方で、階調変化量が「0」でない場合には(S32:NO)、現在の選択ラインに対応する画素には、階調変化量が異なる画素が含まれている。ここで、先述したように、本実施の形態では第一領域内の画素にシェイキングパルスを印加するためのソースパルスであるシェイキングソースパルスをそのまま用いて、変化量に対応した第二ゲートパルスをゲート線に印加することで、特定領域内の全ての画素に同じ第二パルスを印加する。従って、特定領域内に階調変化量が異なる画素が含まれている場合には、その特定領域内の画素には、画素毎に異なる第一パルスを印加して画像の書き換えを行う。よって、現在の選択ラインに対応する特定領域が第一領域に変更され(S34)、選択ラインへ印加されるゲートパルスとして第一ゲートパルスが生成されて(S35)、S36の処理へ移行する。
次いで、カウンタGの値がインクリメントされると(S36)、カウンタGの値が、ゲート線71の本数N以下であるか否かが判断される(S37)。カウンタGの値がN以下である場合には(S37:YES)、ゲートパルスが生成されていないゲート線71がまだ存在するため、S22の処理へ戻る。一方で、カウンタGの値がNよりも大きい場合には(S37:NO)、全てのゲート線71に対するゲートパルスの生成が終了しているため、ゲートパルス生成処理を終了し、ドライバ制御処理へ戻る。図15に示すように、ドライバ制御処理では、ゲートパルス生成処理(S5)が終了するとソースパルス生成処理(S6)が行われる。
次に、図17を参照して、ソースパルス生成処理について説明する。ソースパルス生成処理では、それぞれの画素電極22毎に、第一領域内の画素であるか第二領域内の画素であるかが判断される。さらに、第一領域内の画素であった場合には差分処理が行われて、画像の書き換え前後の画素の階調変化量に応じて16種類のソースパルスが生成される。
まず、ソースパルス生成処理では、M本配設されているソース線73の内、何番目のソース線73であるのかを示すカウンタSの値が、初期値である「1」に初期化される(S40)。次いで、第一領域では画素電極22にシェイキングパルスを印加し、第二領域では特定領域内の画素の階調をまとめて変化させるためのソースパルスであり、極性が交互に反転するシェイキングソースパルスを、全てのソース線73に最初に印加するソースパルスとして生成する(S41)。次いで、N本配設されているゲート線71の内、何番目のゲート線71であるかを示すカウンタGの値が、初期値である「1」に初期化され(S42)、カウンタSの値及びカウンタGの値により、N×G個設けられた画素の中の1つが選択画素として決定される(S43)。
次いで、決定された選択画素が第一領域内の画素であるか否かの判断が行われる(S44)。先述したように、第一領域内の画素に対応する画素電極22には、画像の書き換え前後の画素の階調の関係に応じて16種類の第一パルスが生成されるが、一方で、第二領域内の画素に対応する画素電極22には、シェイキングソースパルスを利用した第二パルスを印加した後は常にオフ電圧である第二パルスが生成される。従って、選択画素が第二領域内の画素である場合には(S44:NO)、シェイキングソースパルスの後に印加されるソースパルスが改めて生成されることはなく、そのままカウンタGがインクリメントされる(S46)。一方、選択画素が第一領域内の画素である場合には(S44:YES)、差分処理が行われる(S45)。
次に、図18乃至図22を参照して、差分処理について説明する。差分処理では、第一領域内の画素電極22に駆動パルス(例えば、図5及び図6参照)を印加するためのソースパルスである駆動ソースパルスを生成する処理が行われる。尚、以下の説明において、画像の書き換え前の選択画素の階調をXとし、書き換え後の選択画素の階調をYとする。また、4種類の階調毎に、それぞれ白色を1、薄グレーを2、濃グレーを3、黒色を4とする。
まず、図18に示すように、差分処理が開始されると、書き換え前の選択画素の階調Xが白色(1)であるか否かの判断が行われる(S51)。画像の書き換えが行われる際は、ホスト制御部5からコントローラ部6へ書き換え前後の画像データが送信されてコントローラ部6のRAM17に記憶されており、この判断はRAM17に記憶されている書き換え前の画像データが参照されて行われる。書き換え前の選択画素の階調Xが白色(1)であれば(S51:YES)、ソース波形処理1が行われる(S52)。
図19に示すように、ソース波形処理1では、まず、書き換え後の選択画素の階調Yが白色(1)であるか否かの判断が行われる(S61)。この判断は、コントローラ部6のRAM17に記憶されている書き換え後の画像データが参照されて行われる。書き換え後の階調Yが白色(1)である場合には(S61:YES)、白色を白色に書き換える際の駆動ソースパルスである第一駆動ソースパルスが、その画素に対応する画素電極22へ印加される駆動ソースパルスとして生成され(S62)、ソース波形処理1を終了する。ここで、先述したように、第一領域では時間の経過による表示品質の劣化を防止するため、画像の書き換え前後で階調の変化がない画素の画素電極22に対しても、帯電粒子を移動させるための第一パルスを印加する。従って、第一駆動ソースパルスは、シェイキングパルスの印加後は電圧が常にオフ電圧となる第二パルスの場合とは異なり、所定のオン電圧が印加される。
また、書き換え後の階調Yが白色(1)でない場合には(S61:NO)、書き換え後の階調Yが薄グレー(2)であるか否かの判断が行われる(S63)。薄グレー(2)である場合には(S63:YES)、白色を薄グレーに書き換える際の駆動ソースパルスである第二駆動ソースパルスが、その画素の画素電極22へ印加される駆動ソースパルスとして生成され(S64)、ソース波形処理1を終了する。また、書き換え後の階調Yが薄グレー(2)でない場合には(S63:NO)、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)であるか否かの判断が行われる(S65)。濃グレー(3)である場合には(S65:YES)、白色を濃グレーに書き換える際の駆動ソースパルスである第三駆動ソースパルスが、その画素の画素電極22へ印加される駆動ソースパルスとして生成され(S66)、ソース波形処理1を終了する。また、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)でない場合には(S65:NO)、白色を黒色へ書き換える際の駆動ソースパルスである第四駆動ソースパルスが生成され(S67)、ソース波形処理1を終了する。ソース波形処理1が終了すると、図18に示す差分処理を終了し、図17に示すソースパルス生成処理へ戻る。
次に、図18に示す差分処理の説明に戻り、書き換え前の選択画素の階調Xが白色(1)でないと判断された場合には(S51:NO)、書き換え前の階調Xが薄グレー(2)であるか否かの判断が行われる(S53)。書き換え前の選択画素の階調Xが薄グレー(2)である場合には(S53:YES)、ソース波形処理2が行われる(S54)。
図20に示すように、ソース波形処理2ではソース波形処理1(図19参照)と同様に、まず、書き換え後の選択画素の階調Yが白色(1)であるか否かの判断が行われる(S71)。白色(1)である場合には(S71:YES)、薄グレーを白色に書き換える際の第五駆動ソースパルスが生成され(S72)、ソース波形処理2を終了する。また、書き換え後の階調が白色(1)でない場合には(S71:NO)、書き換え後の階調Yが薄グレー(2)であるか否かの判断が行われる(S73)。薄グレー(2)である場合には(S73:YES)、薄グレーを薄グレーに書き換える際の第六駆動ソースパルスが生成され(S74)、ソース波形処理2を終了する。また、書き換え後の階調が薄グレーでない場合には(S73:NO)、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)であるか否かの判断が行われる(S75)。濃グレー(3)である場合には(S75:YES)、薄グレーを濃グレーに書き換える際の第七駆動ソースパルスが生成され(S76)、ソース波形処理2を終了する。また、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)でない場合には(S75:NO)、薄グレーを黒色へ書き換える際の第八駆動ソースパルスが生成され(S77)、ソース波形処理2を終了する。ソース波形処理2が終了すると、図18に示す差分処理を終了し、図17に示すソースパルス生成処理へ戻る。
次に、図18に示す差分処理の説明に戻り、書き換え前の選択画素の階調Xが白色(1)でもなく(S51:NO)、薄グレー(2)でもないと判断された場合には(S53:NO)、書き換え前の階調Xが濃グレー(3)であるか否かの判断が行われる(S55)。書き換え前の選択画素の階調Xが濃グレーである場合には(S55:YES)、ソース波形処理3が行われる(S56)。
図21に示すように、ソース波形処理3では、まず、書き換え後の選択画素の階調Yが白色(1)であるか否かの判断が行われる(S81)。白色(1)である場合には(S81:YES)、濃グレーを白色に書き換える際の第九駆動ソースパルスが生成され(S82)、ソース波形処理3を終了する。また、書き換え後の階調が白色(1)でない場合には(S81:NO)、書き換え後の階調Yが薄グレー(2)であるか否かの判断が行われる(S83)。薄グレー(2)である場合には(S83:YES)、濃グレーを薄グレーに書き換える際の第十駆動ソースパルスが生成され(S84)、ソース波形処理3を終了する。また、書き換え後の階調が薄グレーでない場合には(S83:NO)、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)であるか否かの判断が行われる(S85)。濃グレー(3)である場合には(S85:YES)、濃グレーを濃グレーに書き換える際の第十一駆動ソースパルスが生成され(S86)、ソース波形処理3を終了する。また、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)でない場合には(S85:NO)、濃グレーを黒色へ書き換える際の第十二駆動ソースパルスが生成され(S87)、ソース波形処理3を終了する。ソース波形処理3が終了すると、図18に示す差分処理を終了し、図17に示すソースパルス生成処理へ戻る。
次に、図18に示す差分処理の説明に戻り、書き換え前の選択画素の階調Xが白色(1)、薄グレー(2)、濃グレー(3)のいずれでもないと判断された場合には(S51:NO、S53:NO、S55:NO)、書き換え前の選択画素の階調Xは黒色(4)である。そして、ソース波形処理4が行われる(S57)。
図22に示すように、ソース波形処理4では、まず、書き換え後の選択画素の階調Yが白色(1)であるか否かの判断が行われる(S91)。白色(1)である場合には(S91:YES)、黒色を白色に書き換える際の第十三駆動ソースパルスが生成され(S92)、ソース波形処理4を終了する。また、書き換え後の階調が白色(1)でない場合には(S91:NO)、書き換え後の階調Yが薄グレー(2)であるか否かの判断が行われる(S93)。薄グレー(2)である場合には(S93:YES)、黒色を薄グレーに書き換える際の第十四駆動ソースパルスが生成され(S94)、ソース波形処理4を終了する。また、書き換え後の階調が薄グレーでない場合には(S93:NO)、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)であるか否かの判断が行われる(S95)。濃グレー(3)である場合には(S95:YES)、黒色を濃グレーに書き換える際の第十五駆動ソースパルスが生成され(S96)、ソース波形処理4を終了する。また、書き換え後の階調Yが濃グレー(3)でない場合には(S95:NO)、黒色を黒色へ書き換える際の第十六駆動ソースパルスが生成され(S97)、ソース波形処理4を終了する。ソース波形処理4が終了すると図18に示す差分処理を終了し、図17に示すソースパルス生成処理へ戻る。
次に、図17に示すソースパルス生成処理の説明に戻り、差分処理において第一領域内の選択画素に対する駆動ソースパルスが生成されると(S45)、若しくは、選択画素が第二領域内の画素であると(S44:NO)、カウンタGがインクリメントされる(S46)。そして、カウンタGの値が、ゲート線71の本数N以下であるか否かの判断が行われる(S47)。カウンタGの値がN以下である場合には(S47:YES)、S本目のソース線73に対応する画素の内、駆動ソースパルスの生成に関する処理が行われていない画素がまだ存在するため、S43の処理へ戻る。
一方で、カウンタGの値がNよりも大きい場合には(S47:NO)、S本目のソース線73に対する駆動ソースパルスの生成の処理が終了しているため、カウンタSの値がインクリメントされる(S48)。そして、カウンタSの値が、ソース線73の本数M以下であるか否かが判断される(S49)。カウンタSの値がM以下である場合には(S49:YES)、ソースパルスが生成されていないソース線73がまだ存在するため、S41の処理へ戻る。一方で、カウンタSの値がMよりも大きい場合には(S49:NO)、全てのソース線73に対するソースパルスの生成が終了しているため、ソースパルス生成処理を終了し、ドライバ制御処理へ戻る。図15に示すように、ドライバ制御処理では、ソースパルス生成処理(S6)が終了すると、S5のゲートパルス生成処理において生成されたゲートパルスがゲートドライバ8へ送信されると共に、S6のソースパルス生成処理において生成されたソースパルスがソースドライバ9へ送信されて(S7)、ドライバ制御処理を終了する。
以上説明したように、本実施の形態の電気泳動表示装置1では、印加するゲートパルスの周期及び電圧を印加する回数を変えるだけの簡単な処理で、第一領域と第二領域とで異なる書き換えの制御を行うことができる。そして、第一領域内の画素電極にシェイキングパルスを印加するためのシェイキングソースパルスをそのまま利用して、第二領域内の画素の階調を変化させることができる。従って、第二領域内の画素電極に印加するためのソースパルスを新たに生成する必要がないため、制御が簡単であり、低消費電力で駆動することができる。さらに、第二ゲートパルスの電圧は、階調の変化量に応じた所定のパルスを印加した後は常にオフ電圧となるため、ゲートドライバの消費電力を少なくすることができる。
尚、本実施の形態において、図16に示すゲートパルス生成処理で、各ゲート線71に印加する第一ゲートパルス及び第二ゲートパルスを生成するコントローラ部6が、本発明の「ゲートパルス生成手段」に相当する。また、図17に示すソースパルス生成処理で、各ソース線73に印加するソースパルスを生成するコントローラ部6が「ソースパルス生成手段」に相当する。また、図15に示すS3の判断及びS4の処理、図16に示すS34の処理において、特定領域毎に第一領域であるか第二領域であるかを決定するコントローラ部6が本発明の「領域区分決定手段」に相当する。また、ゲート線71にゲートパルスを印加するゲートドライバ8が「ゲートパルス印加手段」に相当し、ソース線73にソースパルスを印加するソースドライバ9が「ソースパルス印加手段」に相当する。
尚、本発明は、以上詳述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。
まず、図23を参照して、本実施の形態の変形例である電気泳動表示装置100について説明する。図23は、電気泳動表示装置100においてゲート線71に印加されるゲートパルス、ソース線73に印加されるソースパルス、画素電極22に印加される第一パルス及び第二パルスの波形の一例を示した電圧制御図である。電気泳動表示装置100は、第一パルスの駆動パルス部の波形が電気泳動表示装置1と異なるのみであり、第一パルスのシェイキングパルス部や第二パルス、機械的構成等は電気泳動表示装置1と同じである。この電気泳動表示装置100では、第一パルスの駆動パルス(B1、B2の駆動パルス部の波形)を印加する際、第一ゲートパルス(Ga、Gbの波形)の周期をシェイキングパルス印加時の周期よりも短くしている。シェイキングパルス印加時は、ゲート線71の本数に、電圧の印加時間の単位であるPを掛けた時間が1周期に要する時間であった。しかし、駆動パルスを印加する際は第二ゲートパルスの電圧は常にオフ電圧であるため、この変形例では、ゲート線71の本数のうち、第一ゲートパルスが印加されるゲート線71の本数にPを掛けた時間を1周期としている。これにより、無駄な電力を使わずに画像の書き換えを行うことができ、さらに、画像の書き換えの処理に要する時間を短縮することができる。
また、本実施の形態では、同一のゲート線71に対応する領域である特定領域が第二領域であり、さらにその特定領域の階調変化量が「0」である場合には、第二ゲートパルス(±0)が生成される(S33、図16参照)。そして、この第二ゲートパルス(±0)の電圧は常にオフ電圧である。従って、それ以外のゲート線71に印加するゲートパルスの周期を短くして、細かい制御を行うこともできる。
また、本実施の形態では、特定領域が第一領域であるか第二領域であるかを決定する決定手段は、画像の書き換え後にメニュー表示を行うか否か、メニュー表示の画像を形成する領域であるか否か等を判断の基準として領域の区分を決定していたが、これに限られない。例えば、メニュー表示を行う場合以外にも、タイトル画面を表示する場合や、古い表示画面の一部に新しい表示画面を重ねて表示する場合等、状況に応じて任意に第二領域を設けてよいことは言うまでもない。また、第一領域とするか第二領域とするかを使用者が指定できるようにしてもよい。また、「通常モード」と「節電モード」とを設けて、節電モードに設定されている場合には、通常モードである場合よりも第二領域と決定される特定領域が多くなるようにしてもよい。
また、本実施の形態では黒色帯電粒子50と白色帯電粒子60とを用いて4つの階調を使い分けているが、色の組み合わせは任意に変更が可能であるし、例えば、白色の分散媒に黒色の帯電粒子を分散させて用いることもできる。また、本実施の形態ではコントローラ部6に、ゲートドライバ8及びソースドライバ9を制御するためにIPD15を備えたが、IPDに限らずCPU等の処理装置を用いてもよい。また、本実施の形態では、表示基板10に共通電極12を備え、背面基板20に画素電極22を備えたが、電極と電圧印加手段とを備えた電気泳動表示パネル制御装置と、それのみでは画像を書き換えることができない表示パネルとが分けられていてもよい。
本発明に係る電気泳動表示パネル制御装置及び電気泳動表示装置は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。例えば、電子ペーパー等が挙げられる。電子ペーパーとは、紙のように薄く、紙に近い視認性の表示画質を有するリライタブルシートからなる本体と表示ユニットとを備え、画像を表示するものである。
また、モバイル型コンピュータのように、操作部と一体となった装置に表示部に用いてもよい。このような場合、操作部から操作された内容の信号に基づいて、表示部に所望の画像が表示される。その他、携帯電話や電子ブック、テレビ、電卓等の電子機器に具備される表示部として適用できる。
電気泳動表示装置1の平面図である。 図1に示す表示パネル2のA−A線矢視方向断面図である。 電気泳動表示装置1の電気的構成を示すブロック図である。 階調が異なる4つの表示部301〜304の構造を簡略化して示した断面図である。 黒色を白色に変化させる場合に画素電極22に印加される第一パルスの波形を示した図である。 白色を薄グレーに変化させる場合に画素電極22に印加される第一パルスの波形を示した図である。 ゲート線71、ソース線73及び画素電極22の接続関係を示した図である。 ゲート線71に印加されるゲートパルス、ソース線73に印加されるソースパルス、画素電極22に印加される第一パルス及び第二パルスの波形の一例を示した電圧制御図である。 階調が2段階明るくなる場合の書き換え前後の階調の対応関係を示した図である。 変化量が「2」の場合に画素電極22に印加される第二パルスの波形を示した図である。 階調が1段階暗くなる場合の書き換え前後の階調の対応関係を示した図である。 変化量が「−1」の場合に画素電極22に印加される第二パルスの波形を示した図である。 メニュー表示を行っていない画面の一具体例を示した図である。 図13に示す画面にメニュー表示を行った場合の画面の状態を示した図である。 電気泳動表示装置1で実行されるドライバ制御処理のフローチャートである。 ドライバ制御処理で実行されるゲートパルス生成処理のフローチャートである。 ドライバ制御処理で行われるソースパルス生成処理のフローチャートである。 ソースパルス生成処理で行われる差分処理のフローチャートである。 差分処理で実行されるソース波形処理1のフローチャートである。 差分処理で実行されるソース波形処理2のフローチャートである。 差分処理で実行されるソース波形処理3のフローチャートである。 差分処理で実行されるソース波形処理4のフローチャートである。 電気泳動表示装置100においてゲート線71に印加されるゲートパルス、ソース線73に印加されるソースパルス、画素電極22に印加される第一パルス及び第二パルスの波形の一例を示した電圧制御図である。
符号の説明
1 電気泳動表示装置
2 表示パネル
3 制御装置
5 ホスト制御部
6 コントローラ部
8 ゲートドライバ
9 ソースドライバ
10 表示基板
12 共通電極
15 IPD
16 ROM
17 RAM
20 背面基板
22 画素電極
50 黒色帯電粒子
60 白色帯電粒子
71 ゲート線
73 ソース線
75 TFT

Claims (8)

  1. 透明な表示基板と当該表示基板に対向配置される背面基板とを有する表示パネルと、
    前記表示基板及び前記背面基板の間隙に充填され、帯電粒子が分散された分散媒と、
    前記背面基板にマトリクス状に配置され、画素毎に配置された複数の画素電極と、
    前記画素電極にそれぞれ接続された薄膜トランジスタと、
    前記薄膜トランジスタに接続されたゲート線と、
    前記薄膜トランジスタに接続されたソース線と
    を備えた電気泳動表示パネルの画像の書き換えを制御する電気泳動表示パネル制御装置であって、
    画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて、前記ソース線に印加するパルスであるソースパルスをそれぞれの前記画素毎に生成するソースパルス生成手段と、
    前記ゲート線に印加する所定の波形のパルスである第一ゲートパルスと、当該第一ゲートパルスとは異なる波形であり前記ゲート線に印加するパルスである第二ゲートパルスとを生成するゲートパルス生成手段と、
    同一の前記ゲート線に対応する複数の前記画素の領域である特定領域が、前記第一ゲートパルスを印加する第一領域であるか、前記第二ゲートパルスを印加する第二領域であるかを決定する領域区分決定手段と、
    前記ソースパルス生成手段により生成された前記ソースパルスを前記ソース線に印加するソースパルス印加手段と、
    前記ゲートパルス生成手段により生成された前記第一ゲートパルス及び前記第二ゲートパルスを前記ゲート線に印加するゲートパルス印加手段と
    を備えたことを特徴とする電気泳動表示パネル制御装置。
  2. 前記ソースパルス生成手段は、
    極性が交互に反転するパルスであり、前記帯電粒子を静止状態から開放させるシェイキングパルスを印加させる際のソースパルスであるシェイキングソースパルスと、
    画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて前記画素の階調を調節するパルスである駆動パルスを印加させる際のソースパルスである駆動ソースパルスとを生成し、
    前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第一ゲートパルスと前記第二ゲートパルスとは、前記シェイキングパルスを印加させる際の波形が異なることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示パネル制御装置。
  3. 前記ソースパルス生成手段は、
    極性が交互に反転するパルスであり、前記帯電粒子を静止状態から開放させるシェイキングパルスを印加させる際のソースパルスであるシェイキングソースパルスと、
    画像の書き換え前の階調と書き換え後の階調との関係に応じて前記画素の階調を調節するパルスである駆動パルスを印加させる際のソースパルスである駆動ソースパルスとを生成し、
    前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第二ゲートパルスの電圧は、前記シェイキングパルスを印加させた後は常に前記薄膜トランジスタをオフ状態とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気泳動表示パネル制御装置。
  4. 前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第一ゲートパルスは、前記シェイキングパルスを印加させた後の波形の周期が、前記シェイキングパルスを印加させている間の波形の周期よりも短いことを特徴とする請求項3に記載の電気泳動表示パネル制御装置。
  5. 前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第一ゲートパルスと前記第二ゲートパルスとは、前記シェイキングパルスを印加させる際の波形の周期が異なることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の電気泳動表示パネル制御装置。
  6. 前記ゲートパルス生成手段により生成される前記第二ゲートパルスは、特定の極性の前記ソースパルスが印加されている際に前記薄膜トランジスタをオン状態とする電圧が印加される波形である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パネル制御装置。
  7. 前記ゲートパルス生成手段は、電圧を印加する回数が異なる複数の前記第二ゲートパルスを生成し、
    前記ゲートパルス印加手段は、前記第二領域内の前記画素における階調の変化の度合いに応じた前記第二ゲートパルスを印加することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電気泳動表示パネル制御装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載の電気泳動表示パネル制御装置を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。
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