JP2008216862A - 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】電気泳動表示装置において、更新した画像に残像が残らず、一括消去を行わない電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法、及び電子機器を提供すること
【解決手段】第1電極と、第1電極と対向する第2電極と、両電極の間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、両電極の間に電位差を与える第1画素回路及び第2画素回路とを備えた画素と、第1画素回路に接続された第1走査線4a及び第1データ線5aと、第2画素回路に接続された第2走査線4b及び第2データ線5bとを有し、第1の画素回路において第1走査線4aの選択信号で規定される選択期間に第1データ線5aにより供給される信号は消去信号であり、第2の画素回路において第2走査線4bの選択信号で規定される選択期間に第2データ線5bにより供給される信号は画像信号であることを特徴とする電気泳動表示装置1とした。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法、及び電子機器に関する。
電気泳動表示装置においては、電気泳動素子を挟持する電極間に電位差を与えると、帯電した電気泳動粒子が電気泳動素子内を移動し、表示面側の電極に移動した電気泳動粒子の色によって画像を形成する。さらに、電極間の電位差が無くなった後も、電気泳動粒子は移動せず、画像を保持することができる。
このような電気泳動表示装置において、画像を更新する方法として、表示部のすべての画素に対して、前画像の画像データの消去動作を行った後、新画像を書込む方法が知られている。(特許文献1)
特開2002−149115号公報
しかしこの方法では、前画像において異なった色を表示している画素であっても、すべての画素に対して、同じ方法で消去動作が行われてしまう。例えば、前画像において白表示であった画素に対して、消去動作により白表示させる場合と、前画像において黒表示であった画素に対して、消去動作により白表示させる場合とでは、電気泳動素子に与える影響は異なっている。
このような方法で消去動作を繰り返すと、画素間での電気泳動粒子内の電位バランスが不均一となり、書込み動作において白表示が残像として残ってしまうことがある。このような状態になると、所望の画像を表示することができなくなってしまう。
また、仮に前画像の残像が残らないとしても、画像を更新する毎に、消去動作によって全面に単一色の画像が一時的に表示されるため、この電気泳動表示装置を備えた電子機器の利用者に対してストレスを与えていた。
本発明は、更新した画像に残像がなく、単一色の画像が一時的に表示されない電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法、及び電子機器を提供することを目的とするものである。
本発明は、以下の構成を特徴とする電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の駆動方法、及び電子機器である。
第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える第1画素回路及び第2画素回路とを備えた画素と、前記第1画素回路に接続された第1走査線及び第1データ線と、前記第2画素回路に接続された第2走査線及び第2データ線とを有し、前記第1の画素回路において前記第1走査線の選択信号により規定される選択期間に前記第1データ線により供給される信号は消去信号であり、前記第2の画素回路において前記第2走査線の選択信号により規定される選択期間に前記第2データ線により供給される信号は画像信号であることを特徴とする電気泳動表示装置である。この構造により、更新した画像に残像がなく、単一色の画像が一時的に表示されない電気泳動表示装置とすることができる。
前記第1走査線に接続された第1走査線駆動回路と、第2走査線に接続された第2走査線駆動回路と、前記第1データ線及び前記第2データ線に接続されたデータ線駆動回路とを備えることが好ましい。この構造を有することで、前記消去動作を行う前記画素に前記選択信号を入力する前記走査線駆動回路と、前記書込み動作を行う前記画素に前記選択信号を入力する前記走査線駆動回路とを、独立して使用することができる電気泳動表示装置とすることができる。
前記第1走査線に接続された第1走査線駆動回路と、第2走査線に接続された第2走査線駆動回路と、前記第1データ線に接続された第1データ線駆動回路と、前記第2データ線に接続された第2データ線駆動回路とを備えることが好ましい。この構造を有することで、前記消去信号を前記画素に入力する前記データ線駆動回路と、前記画像信号を前記画素に入力する前記データ線駆動回路とを独立して使用することができる電気泳動表示装置とすることができる。
前記画素は、前記第1走査線による選択信号と前記第2走査線による選択信号とが同時に供給されないことが好ましい。これにより、前記1つの画素に対して、前記消去信号及び画像信号が同時に入力されないので、画像を混同しない電気泳動表示装置とすることができる。
前記電気泳動表示装置の表示部は複数の前記画素を有し、前記表示部において、前記第1走査線による第1の画素への選択信号の供給と、前記第2走査線による第2の画素への選択信号の供給が並行して行われることが好ましい。この構造を有することで、前記消去動作を行う前記画素と、前記書込み動作を行う前記画素とを別々にすることができるので、前記消去動作を行いながら、前記書込み動作を行うことができる。そのため、すべての前記画素が消去された状態を表示することなく、前記画像の書換え動作を行うことができる電気泳動表示装置とすることができる。
前記消去信号は、同一の前記画素に直前に入力された前記画像信号の反転信号であることが好ましい。これにより、前記消去動作において、前記電気泳動素子における電位バランスを保持できる電気泳動表示装置とすることができる。
第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える画素回路と、前記画素回路に接続された走査線と、前記画素回路に接続されるとともに、第1及び第2データ線と接続され、前記画素回路に対してのデータの入力信号を、前記第1データ線又は前記第2データ線と切替えるデータ選択回路とを有する電気泳動表示装置である。この構造により、前記走査線、及び前記走査線駆動回路を削減し、画素回路を簡略化することができる。これにより、製造コストを削減できる電気泳動表示装置とすることができる。
前記走査線の信号を駆動する走査線駆動回路と、前記第1データ線を駆動する第1データ線駆動回路と、前記第2データ線を駆動する第2データ線駆動回路と、前記走査線駆動回路、前記第1データ駆動回路、前記第2データ駆動回路及び前記データ選択回路を制御する制御部とを備えることが好ましい。この構造を備えることで、複数の制御部を備える必要がないので、設計コストを削減できる電気始動表示装置とすることができる。
前記電気泳動表示装置の表示部は前記画素回路を複数有し、前記データ入力信号として前記第1データ線の信号が選択されている第1の前記画素回路に対しての前記走査線の信号により規定される第1の選択期間と、前記データ入力信号として前記第2データ線の信号が選択されている第2の前記画素回路に対しての前記走査線の信号により規定される第2の選択期間とが並行して発生することが好ましい。この構造を備えることによって、並行して前記消去動作及び前記書込み動作を行うための、前記異なる画素を選択することができる電気泳動表示装置とすることができる。
前記第1データ線の信号は消去信号であり、前記第2データ線の信号は画像信号であること好ましい。これにより、前記異なる画素に対して、並行して前記消去信号及び前記画像信号を入力することができる電気泳動表示装置とすることができる。
前記消去信号は、同一の前記画素に直前に入力された前記画像信号の反転信号であることが好ましい。これにより、前記消去動作において、前記電気泳動素子における電位バランスを保持できる電気泳動表示装置とすることができる。
第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える第1走査線及び第1データ線が接続された第1画素回路と、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える第2走査線及び第2データ線が接続された第2画素回路と、前記第1画素回路と前記第2画素回路を備えた画素と、を備えた電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記電気泳動表示装置の表示部は複数の前記画素を含み、前記表示部の第1の領域の画素における前記第1画素回路に対して、前記第1走査線の選択信号とともに前記第1データ線に消去信号を供給する第1のステップと、前記第1の領域の画素における前記第2画素回路に対して、前記第2走査線の選択信号とともに前記第2データ線に画像信号を供給する第2のステップと、前記表示部の第2の領域の画素における前記第1画素回路に対して、前記第1走査線の選択信号とともに前記第1データ線に消去信号を供給する第3のステップと、前記第2の領域の画素における前記第2画素回路に対して前記第2走査線の選択信号とともに前記第2データ線に画像信号を供給する第4のステップとを有し、前記第1のステップと前記第4のステップが同時に行われる第1の期間と、前記第2のステップと前記第3のステップが同時に行われる第2の期間とを有することを特徴とする電気泳動装置の駆動方法である。この駆動方法を用いることによって、前記異なる画素において、前記消去動作と前記書込み動作とを並行して行うことができる電気泳動表示装置の駆動方法とすることができる。
前記第1走査線を介した前記選択信号の入力と、前記第2走査線を介した前記選択信号の入力とのタイミングが一致していることが好ましい。これにより、前記異なる前記画素において、前記消去動作及び前記書込み動作を同時に行うことができる電気泳動表示装置の駆動方法とすることができる。
前記消去信号は、同一の前記画素に直前に入力された前記画像信号の反転信号であることが好ましい。これにより、前記消去動作において、前記電気泳動素子における電位バランスを保持できる電気泳動表示装置の駆動方法とすることができる。
本発明に係る電気泳動表示装置を備えた電子機器である。これらの構造を備えた電気泳動表示装置を用いることによって、更新した画像に残像がなく、単一色の画像が一時的に表示されない電子機器とすることができる。
[第1の実施形態]
以下に、図面を用いて本発明における電気泳動表示装置について説明する。図1は本発明の実施形態に係る電気泳動表示装置1の構成図である。図1に示すように、電気泳動表示装置1は、Y軸方向に沿ってM個、X軸方向に沿ってN個のマトリクス状(M行N列)に画素2が並んだ表示部3と、表示部3をX軸方向に沿って延在するM本消去用走査線4a(YE1、YE2、…、YEm)と、表示部3をX軸方向に沿って延在するM本の書込み用走査線4b(YW1、YW2、…、YWm)と、表示部3をY軸方向に沿って延在するN本の消去用データ線5a(XE1、XE2、…、XEn)と、表示部3をY軸方向に沿って延在するN本の書込み用データ線5b(XW1、XW2、…、XWn)と、消去用走査線4aを介して画素2の選択信号を入力する消去用走査線駆動回路6aと、書込み用走査線4bを介して画素2の選択信号を入力する書込み用走査線駆動回路6bと、消去用データ線5aを介して画素2に消去信号を入力する消去用データ線駆動回路7aと、書込み用データ線5bを介して画素2に画像信号を入力する書込み用データ線駆動回路7bと、共通電極用電源配線26を介して画素2の共通電極(第2電極、図示しない)に信号を入力するとともに、保持容量用電源配線27を介して画素2の保持容量(図示しない)信号を入力する共通電極変調回路8と、2つの走査線駆動回路、2つのデータ線駆動回路、及び共通電極変調回路8に信号を入力するコントローラ10とを含んだ構成となっている。共通電極の電位は、すべての画素2において同一であるので、共通電極用電源配線26は共通配線として用いられる。保持容量用電源配線27も、すべての画素2において共通に用いられる配線で、ある一定の電位に保たれている。
図2は、画素2の回路構成を示す図である。図2に示すように、画素電極(第1電極)21は、消去用TFT(第1画素回路)24aを介して消去用データ線5aと、書込み用TFT(第2画素回路)24bを介して書込み用データ線5bと接続されており、共通電極(第2電極)22は共通電極用電源配線26と接続されている。消去用TFT24aのゲート部は消去用走査線4aと、書込み用TFT24bのゲート部は書込み用走査線4bと接続されている。電気泳動素子23は画素電極21と共通電極22に挟持されている。保持容量25の一方の電極は、消去用TFT24aと書込み用TFT24bと画素電極21とに接続され、他方の電極は、保持容量用電源配線27に接続されている。保持容量25は、消去用TFT24aあるいは書込み用TFT24bがオフ状態になったときに画像データを保持するために用いられる。
図3は電気泳動表示装置1の表示部3の断面図である。図2に示すように、表示部3は素子基板28上に形成された画素電極21と、対向基板29上に形成された共通電極22とが、複数のマイクロカプセル30により構成される電気泳動素子23を挟持する構成となっている。
素子基板28は、例えばガラスやプラスティックなどの材料を矩形に成型した基板である。素子基板28上に画素電極21が形成され、画素電極21はそれぞれの画素2ごとに矩形に形成されている。図示は省略しているが、各画素電極21の間の領域や画素電極21の下面には、走査線4、データ線5、共通電極用電源配線26、保持容量用電源配線27等の配線、TFT24等が形成されている。
対向基板29は、画像を表示する側となるため、例えばガラス等の透光性を持つ材質を用いた、矩形状に形成された基板である。対向基板29上に形成された共通電極22には、透光性と導電性とを備えた材質が用いられ、例えばMgAg(マグネシウム銀)、ITO(インジウム・スズ酸化物)、IZO(インジウム・亜鉛酸化物)等が挙げられる。
図4は、マイクロカプセル30の構成図である。マイクロカプセル30は、例えば50μm程度の粒径を有すると共にポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル等のアクリル樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等の透光性を持つ高分子樹脂によって形成されている。このマイクロカプセル30は、共通電極22と上述の画素電極21との間に挟持されており、一つの画素内に複数のマイクロカプセル30が縦横に配列された構成になっている。マイクロカプセル30の周囲を埋めるように、当該マイクロカプセル30を固定するバインダ(図示しない)が設けられている。
マイクロカプセル30の内部には、分散媒31と、電気泳動粒子として複数の白色粒子32、複数の黒色粒子33の帯電粒子が封入されている。
分散媒31としては、例えば水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン等の長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものからなり、白色粒子32と黒色粒子33とをマイクロカプセル30内に分散させる液体である。
白色粒子32は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子(高分子あるいはコロイド)であり、例えば負に帯電されている。
黒色粒子33は、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料からなる粒子(高分子あるいはコロイド)であり、例えば正に帯電されている。
このため、白色粒子32及び黒色粒子33は、分散媒31中で画素電極21と共通電極22との間の電位差によって発生する電場中を移動することができる。
これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。
白色粒子32及び黒色粒子33は溶媒中のイオンによって覆われており、これらの粒子の表面にはイオン層34が形成されている。帯電している白色粒子32及び黒色粒子33とイオン層34との間には、電気二重層が形成されている。一般的に、白色粒子32や黒色粒子33などの帯電粒子は、10kHz以上の周波数の電界を印加しても、電界にほとんど反応せず、ほとんど移動しないことが知られている。帯電粒子の周りのイオンは、帯電粒子に比べて粒子径がはるかに小さいので、電界の周波数が10kHz以上の電界を印加すると電界に応じて移動することが知られている。
図5はマイクロカプセル30の動作を説明した図である。ここでは、イオン層34が形成されない理想的な場合を例に挙げて説明する。画素電極21と共通電極22との間で相対的に共通電極22の電圧が高くなるように電圧を印加すると、図5(a)に示すように、正に帯電された黒色粒子33はクーロン力によってマイクロカプセル30内で画素電極21側に引き寄せられる。一方、負に帯電された白色粒子32はクーロン力によってマイクロカプセル30内で共通電極22側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル30内の表示面側には白色粒子32が集まることになり、表示面にはこの白色粒子32の色(白色)が表示されることとなる。
逆に、画素電極21と共通電極22との間に相対的に画素電極21の電位が高くなるように電圧を印加すると、図5(b)に示すように、負に帯電された白色粒子32がクーロン力によって画素電極21側に引き寄せられる。逆に、正に帯電された黒色粒子33はクーロン力によって共通電極22側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル30の表示面側には黒色粒子33が集まることになり、表示面にはこの黒色粒子33の色(黒色)が表示されることとなる。
なお、白色粒子32、黒色粒子33に用いる顔料を、例えば赤色、緑色、青色等の顔料に代えることによって、赤色、緑色、青色等を表示する電気泳動表示装置1とすることができる。
以上で説明した本発明に係る電気泳動表示装置1における、画像の書換え動作について説明する。図6は書換え動作時の消去用走査線4a、書込み用走査線4b、消去用データ線5a、書込み用データ線5b、共通電極22にかかる波形のタイミングチャートを示す図である。図1で示したように、M本ある消去用走査線4aは表示部3の上端から順にYE1、YE2、…、YEmと呼び、M本ある書込み用走査線4bは表示部3の上端から順にYW1、YW2、…、YWmと呼び、N本ある消去用データ線5aは表示部3の左端から順にXE1、XE2、…、XEnと呼び、N本ある書込み用データ線5bは表示部3の左端から順にXW1、XW2、…、XWnと呼ぶことにする。さらに、消去用走査線YEi(1≦i≦m)と消去用データ線XEj(1≦j≦n)に接続される画素2においては、消去信号をDEij、画像信号をDWijとする。
消去用走査線駆動回路6aによって選択信号が供給された消去用走査線4aに接続された画素2に消去信号DEが入力され、書込み用走査線駆動回路6bによって選択信号が供給された書込み用走査線4bに接続された画素2に書込み信号DWが入力される。
消去用走査線駆動回路6aは、消去用走査線YE1からYEmまでを順次選択し、書込み用走査線駆動回路6bは、書込み用走査線YW1からYWmまでを順次選択する。ただし、消去用走査線駆動回路6a及び書込み用走査線駆動回路6bは、それぞれ異なる走査線を選択し、さらに消去動作が先行している。
ある画素2において、消去動作が始まってから一定期間T2が経過すると、書込み動作が始まり画像信号DWが入力される。
本実施形態においては、消去用走査線駆動回路6aが、消去用走査線YEiを介して、消去用走査線YEiに接続された画素2に選択信号を入力するタイミングと、書込み用走査線駆動回路6bが、書込み用走査線YW1を介して、書込み用走査線YW1に接続された画素2に選択信号を入力するタイミングとは一致している。
このため、消去用走査線駆動回路6a及び消去用データ線駆動回路7aによる消去動作と、書込み用走査線駆動回路6b及び書込み用データ線駆動回路7bによる書込み動作とは、表示部3における異なる行の画素2に対して同時に実行される。
本実施形態においては、消去動作とは、画素2を白表示にすることとし、書込み動作とは、画素2を黒表示にすることとする。消去信号DEとしては、前画像の画像信号DWの反転信号を用いている。また、常に共通電極22に入力される信号は、電位Vcomがハイレベル(COMH)の期間とローレベル(COML)の期間とを、T1より短い、一定の周期で繰り返すパルス状になっている。
なお、共通電極22に入力される信号の周波数は、30Hz以上であることが好ましい。30Hz以上の周波数にすると、画像がちらつかないようにすることができるので、利用者はストレスを感じない。
図7は、画素電極21と共通電極22とに入力される信号の電位の関係を示したものである。共通電極22に入力される信号の電位Vcomは、COMH、COMLであり、画素電極21に入力される消去信号DE及び画像信号DWの電位は、DH(ハイレベル)、DL(ローレベル)である。これらの電位の関係は図7に示すように、DL<COML<COMH<DHとなっている。
画素電極21の電位は時間が経過するとともにDHから低下してゆく。消去用TFT24a及び書込み用TFT24bがオフ状態になると、保持容量25が充電されないので、消去用TFT24a、書込み用TFT24b、及び周辺の基板等へのオフリーク電流によって、保持容量25に保持されていた電位が低下してゆくからである。
しかし、本実施形態に係る電気泳動表示装置1においては、画像信号DWの入力が終了してから、次の画像の表示に備えた消去信号DEが入力されるまでの期間(T)、COMH<DHを維持できるように設計されている。
図8は、共通電極22に電位VcomがCOMHの期間とCOMLの期間とを周期的に複数回繰り返す信号が入力された場合における、電気泳動粒子の運動の模式図である。図8(a)では、前画像において黒表示されている画素2が、消去によって白表示に変わる様子を示している。画素電極21には、消去信号DE(電位DL)が前画像の反転信号として入力されている。共通電極22の電位がCOMHである場合には、画素電極21と共通電極22との間に大きな電位差が発生し、黒色粒子33は画素電極21に向かって進み、白色粒子32は共通電極22に向かって進む。
その一方で、共通電極22の電位VcomがCOMLのときは、画素電極21と共通電極22との電位差は小さい。この電位差が電気泳動粒子に影響を与えることはほとんどなく、共通電極22の電位VcomがCOMHのときに加速された電気泳動粒子の運動は、マイクロカプセル30の中の分散媒31との衝突によって減速される。よって、共通電極22の電位VcomがCOMHであるときのみ、電気泳動粒子が移動して消去動作がなされる。
次に図8(b)では、前画像において白表示されている画素2が、書込み動作によって黒表示に変わる様子を示している。画素電極21には、画像信号DW(電位DH)が入力されている。共通電極22の電位がCOMLである場合には、画素電極21と共通電極22との間に大きな電位差が発生し、白色粒子32は画素電極21に向かって進み、黒色粒子33は共通電極22に向かって進む。
その一方で、共通電極22の電位がCOMHのときは、画素電極21と共通電極22との電位差は小さい。この電位差が電気泳動粒子に影響を与えることはほとんどなく、共通電極22の電位VcomがCOMLのときに加速された電気泳動粒子の運動は、マイクロカプセル30の中の分散媒31との衝突によって減速される。よって、共通電極22の電位VcomがCOMLであるときのみ、電気泳動粒子が移動して書込み動作がなされる。
書換え動作を行うためには、まず、消去用走査線駆動回路6aによって、一定期間T1だけ消去用走査線YE1の電位をローレベル(以下Lとする)からハイレベル(以下Hとする)にし、消去用走査線YE1に接続されたN個の画素2が選択される。これによってN個の画素2における消去用TFT24aがオン状態となり、N個の画素電極21と消去用データ線XE1、XE2、…、XEnとがそれぞれ接続される。これにより前画像の消去動作が開始される。そしてT1の間に、消去用データ線駆動回路7aから消去用データ線XE1、XE2、…、XEnを介して、消去信号DE11、DE12、…、DE1nを画素電極21に入力し、直前の画像データの消去と、保持容量25の充電とを行う。その後、消去用走査線駆動回路6aによって、消去用走査線YE1の電位をHからLとして、消去用走査線YE1に接続されたN個の画素2の選択状態を解除する。消去用TFT24aがオフ状態になった後も、保持容量25に保持された電位と、共通電極22の電位Vcomによって、書込み用回路により同画素2が選択されるまでの間、画素2の内部で消去動作が引き続き行われる。
消去信号DE11、DE12、…、DE1nによって画像データが消去されることによって、消去用走査線YE1に接続されているN個の画素2はすべて同じ色(白色)になる。
消去用走査線YE1に接続された画素2の選択状態を解除すると同時に、消去用走査線駆動回路6aによって、次段の消去用走査線YE2の電位がLからHにされる。これによって、消去用走査線YE2に接続された画素2が選択されて、画像データの消去、及び保持容量25の充電が行われた後、消去用走査線YE2の電位がHからLにされる。同様の動作を消去用走査線YEmに接続された画素2まで行うことによって、表示部3のすべての画素2に対して消去動作を行う。なお前述したように、共通電極22の電位Vcomは、周期的にCOMHの期間とCOMLの期間とを繰り返すが、共通電極22の電位VcomがCOMHであるときのみ、電気泳動粒子が移動して消去動作がなされる。
消去用走査線YE1に接続された画素2において、消去動作が開始されてから所定の時間T2が経過すると、書込み用走査線駆動回路6bによって、書込み用走査線YW1の電位がLからHとなり書込み動作が開始される。この時間T2は、画素2における画像データの消去が十分に行われ、なおかつ、過剰な消去によって、電気泳動素子23の内部の電位バランスを崩さないように設定される。
一定期間T1の間、書込み用走査線YW1の電位がLからHとなり、書込み用TFT24bがオン状態となり、N個の画素電極21と書込み用データ線XW1、XW2、…、XWnとがそれぞれ接続される。そして書込み用データ線駆動回路7bから書込み用データ線XW1、XW2、…、XWnのそれぞれを介して、消去信号DW11、DW12、…、DW1nを画素電極21に入力する。新しい画像データの書込みと、保持容量25の充電とを行った後、書込み用走査線駆動回路6bによって、書込み用走査線YW1の電位をHからLにして、書込み用走査線YW1に接続されたN個の画素2が選択された状態を解除する。書込み用TFT24bがオフ状態になった後も、保持容量25に保持された電位と、共通電極22の電位Vcomによって、画素2の内部で書込み動作が引き続き行われる。
一定期間T1が経過すると、書込み用走査線YW1に接続された画素2の選択状態が解除されると同時に、書込み用走査線駆動回路6bによって、次段の書込み用走査線YW2に接続された画素2を選択し、書込み動作を行う。このような動作を書込み用走査線YWmに接続された画素2までに対して行うことによって、すべての画素2に対して書込み動作を行うことができる。書込み動作は、消去用走査線駆動回路6aによって、次の画像の表示に備えた消去用の選択がされるまでの期間(T3)行われる。T3は、所望の画像が表示されるために十分な時間である。なお、前述した通り、共通電極22の電位Vcomは、一定の周期でCOMHの期間とCOMLの期間とを繰り返しているが、共通電極22の電位VcomがCOMLであるときのみ、電気泳動粒子が移動して書込み動作がなされる。
本実施形態に係る電気泳動表示装置1においては、消去用回路と書込み用回路とを独立して備えているので、消去用回路と書込み用回路を並行して動作させることができる。そのため、消去動作が最後の行まで終わらないうちに、消去済みの画素2に対して書込み動作を開始することができる。これによって、画像の書換え動作時において、白あるいは黒の単一色が一時的に表示されることのない電気泳動表示装置1とすることができるので、利用者は、ストレスを感じることなく、電気泳動表示装置1を利用することができる。
以上で説明した書換え動作の具体例と、そのときの各電極の電位と、電気泳動素子23における白色粒子32、黒色粒子33の運動の様子について、図9、図10を用いて説明する。
図9は本発明に係る電気泳動表示装置1において、書換え動作時における表示部3の模式図である。図9では前画像で四角形であったものが三角形に書換えられる様子を表している。このとき、表示部3の中心部に近いある消去用走査線YEi(1<i<m)に接続された画素2の中からA、B、Cの3つの画素2を選んで、書換え動作時において、この3つの画素A、B、Cにおける電気泳動粒子の運動の様子を説明する。図10は画素A、B、Cにおける両電極の電位と、そのときにおける白色粒子32、黒色粒子33の運動の様子を示す図である。
書換え動作の開始前には四角形が表示部3に表示されて、このときの電気泳動表示装置1は、前画像の書込が完了し前画像が保持されている状態である。この状態が図9(a)であり、画素Aでは白、画素Bでは黒、画素Cでは黒が表示されている。画素電極21の電位は、画素AではDL、画素BではDH、画素CではDHである。常に共通電極22の電位VcomはCOMHの期間とCOMLの期間とを周期的に繰り返している。この様子を示したのが図10(a)である。
書換え動作は表示部3の上端から行われる。消去用走査線YEiに接続された画素2まで消去された画像を見ると、消去用走査線YE1から消去用走査線YEiまでに接続された画素2では前画像の画像データが消去されている。また、消去用走査線YEiから下の領域では、まだ消去動作が行われていないため、前画像である四角形の一部が残っている。これを表しているのが、図9(b)である。
このときの画素A、B、Cでは図10(b)から図10(c)に示すように動作している。消去動作において、画素電極21には前画像の画像信号DWの反転信号が消去信号DEとして入力されるので、画素Aの画素電極21の電位はDLからDHに、画素Bの画素電極21の電位はDHからDLに、画素Cの画素電極21の電位はDHからDLに変わる。共通電極22の電位VcomはCOMHの期間とCOMLの期間とを周期的に繰り返している。
このため、共通電極22の電位VcomがCOMHであるとき、画素Aでは両電極の間に大きな電位差が発生しないので、電気泳動粒子はほとんど移動しない。よって、白表示が保持される。画素B、Cでは、両電極の間に大きな電位差が発生し、黒色粒子33は画素電極21に移動し、白色粒子32は共通電極22に移動する。共通電極22の電位VcomがCOMLであるとき、画素Aでは大きい電位差が発生するが、共通電極22の電位VcomがCOMHである期間は短いので、電気泳動粒子の運動には大きな影響を与えず、白色粒子32が共通電極22から大きく離れることはない。画素B、Cの両電極の間には大きな電位差が発生しないので、電気泳動粒子の運動は影響を受けず、分散媒31との衝突によって減速される。このような動作を繰り返すことによって、図10(b)を経て、図10(c)の状態となり画素A、B、Cにおいて白色が表示される。
次に、消去動作が開始されて所定の期間T2が経過すると、書込み動作が開始されて表示部3では消去動作が行われる画素2と、書込み動作が行われる画素2とが混在する図9(c)の状態となる。
書換え動作が進み、消去用走査線YEmに接続された画素2まで消去動作が終了すると、書込み動作だけが行われ(図9(d))、すべての画素2に対して書込み動作が完了すると、新しい画像である三角形が表示部3の全体に表示され、書換え動作が完了する(図9(e))。
このとき、画素A、B、Cでは図10(d)、図10(e)に示すように動作している。書込み動作において、画素電極21に画像信号DWが入力されると、画素Aの画素電極21の電位はDHからDLに変わり、画素Bの画素電極21の電位はDLからDHに変わり、画素Cの画素電極21の電位はDLからDLで変わらない。
このため、共通電極22の電位VcomがCOMLであるとき、画素A、Cでは両電極の間に大きな電位差が発生しないので、電気泳動粒子はほとんど移動しない。よって、白表示が保持される。画素Bでは、両電極の間に大きな電位差が発生し、白色粒子32は画素電極21に移動し、黒色粒子33は共通電極22に移動する。共通電極22の電位VcomがCOMLであるとき、画素A、Cでは大きい電位差が発生するが、共通電極22の電位VcomがCOMHである期間は短いので、電気泳動粒子の運動には大きな影響を与えない。また電気泳動粒子が移動するとしても、白色粒子32は共通電極22に引き寄せられ、黒色粒子33は画素電極21に引き寄せられるので、白表示を保持することができる。画素Bの両電極の間には大きな電位差が発生しないので、電気泳動粒子の運動は影響を受けず、分散媒31との衝突によって減速される。このような動作を繰り返すことによって、図10(d)を経て、図10(e)の状態となり画素A、Cにおいて白色が表示され、画素Bにおいては黒色が表示される。
書換え動作において、消去動作の開始から所定の期間T2が経過すると、書込み動作が開始されるようにしているので、T2を短く設定することによって、消去用走査線YEmに接続された画素2まで消去される前に、書込み用走査線YW1に接続された画素2に対して書込み動作に入ることは上述した。ここで、さらに書込み時間T3を短くすると、書込み用走査線YWmに接続された画素2まで書込み動作がなされる前に、消去用走査線YE1に接続された画素2に対して消去動作に入ることができる。これによって、画像を連続して書換えることが可能となり、滑らかに動画の再生を行うことができる。
[第2の実施形態]
図11は、第2の実施形態に係る電気泳動表示装置100の構成図である。第1の実施形態と異なる点は、2つのデータ線駆動回路を用いていた第1の実施形態に対して、本実施形態では1つのデータ線駆動回路70で電気泳動表示装置100を駆動していることと、それに伴って、消去用データ線5a及び書込み用データ線5bは、データ線駆動回路70に接続されていることである。この構成によって、このデータ線駆動回路70から、消去用データ線5aを介して消去信号DEを画素2に入力するとともに、書込み用データ線5bを介して画像信号DWを画素2に入力することができるようになっている。
消去用走査線駆動回路6aによって選択された画素2には、消去用データ線5aを介して消去信号DEが入力され、書込み用走査線駆動回路6bによって選択された画素2に対して、書込み用データ線5bを介して画像信号DWが入力される。
消去用走査線駆動回路6aが、消去用の画素2を選択するタイミングと、書込み用走査線駆動回路6bが、書込み用の画素2を選択するタイミングとが一致していると、消去信号DE及び画像信号DWを同時に消去用データ線5a及び書込み用データ線5bに供給し、それぞれ選択した画素2に入力することができる。その結果、データ線駆動回路70の動作を簡略化することができる。
[第3の実施形態]
図12は、第3の実施形態に係る電気泳動表示装置200の構成図である。走査線駆動回路206は、走査線204を介して画素202に接続されている。消去用データ線駆動回路7aは、消去用データ線5aを介して画素202に接続されている。書込み用データ線駆動回路7bは、書込み用データ線5bを介して画素202に接続されている。共通電極変調回路8は、共通電極用電源配線26及び保持容量用電源配線27を介して画素202に接続されている。セレクタ回路駆動回路250は、セレクタ回路駆動配線251を介して画素202に接続されている。
表示部203には、Y軸方向に沿ってM個、X軸方向に沿ってN個のマトリクス状に画素202が形成されている。M本のセレクタ回路駆動配線251(S1、S2、…、Sm)は、表示部203をX軸方向に沿って延在している。M本の走査線204(Y1、Y2、…、Ym)は、表示部203をX軸方向に沿って延在している。N本の消去用データ線5a(XE1、XE2、…、XEn)、及びN本の書込み用データ線5b(XW1、XW2、…、XWn)は、表示部203をY軸方向に沿って延在している。
走査線駆動回路206、消去用データ線駆動回路7a、書込み用データ線駆動回路7b、共通電極変調回路8、及びセレクタ回路駆動回路250は、コントローラ210により制御される。
図13は、図12における画素202の回路構成図である。セレクタ回路252は、駆動用TFT224のソース部に接続されている。セレクタ回路は、消去用データ線5a、書込み用データ線5b、及びセレクタ回路駆動配線251と接続されている。
セレクタ回路252は、セレクタ回路駆動配線251を介して、セレクタ回路駆動回路250から入力されたセレクト信号に基づいて、消去用データ線5a又は書込み用データ線5bの何れか1つのデータ線を選択し、駆動用TFT224と接続する回路である。
セレクト回路250の一例として、P−MOS252p及びN−MOS252nが並列に接続されたものを挙げる。P−MOS252のソース側には消去用データ線5aが接続されており、N−MOS252nのソース側には書込み用データ線5bが接続されている。P−MOS252pのゲート部及びN−MOS252nのゲート部にはセレクタ回路駆動配線251が接続されている。
図14は本実施形態に係るタイミングチャートを示す図である。1つの走査線Yiに接続された画素204に対して消去動作を行うときは、セレクタ回路駆動配線Siにローレベル(SL)を入力する。これにより、P−MOS側に接続されている消去用データ線5aと駆動用TFT224が接続され、駆動用TFT224のソース部に消去信号DEが入力される。
これより先は、第1、第2の実施形態と同様の動作を行い、画像を消去することができる。
これに対して、書込み動作を行うときは、セレクタ回路駆動配線Siにハイレベル(SH)を入力する。これにより、N−MOS側に接続されている消去用データ線5bと駆動用TFT224が接続され、駆動用TFT224のソース部に画像信号DWが入力される。
これより先は、第1、第2の実施形態と同様の動作を行うことで、画像を書込むことができる。
セレクタ回路を設けることで、1つの駆動用TFT224のみを用いて、消去動作及び書込み動作を行うことができる電気泳動表示装置200とすることができる。
[電子機器]
図15は本発明に係る電気泳動表示装置1を備えた電子機器の一例である。上述した電気泳動表示装置1は、様々な電子機器に適用され、以下で上述の電気泳動表示装置1を備えた電子機器の例について説明する。まず、電気泳動表示装置1をフレキシブルな電子ペーパに適用した例について説明する。図15はこの電子ペーパの構成を示す斜視図であり、電子ペーパ1000は本発明の電気泳動表示装置1を表示部として備える。電子ペーパ1000は、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有するシートからなる本体1001の表面に本発明の電気泳動表示装置1を備えた構成となっている。
図16は、電子ノート1100の構成を示す斜視図であり、電子ノート1100は、図15で示した電子ペーパ1000が複数枚束ねられ、カバー1101に挟まれているものである。カバー1101は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する表示データ入力手段(図示しない)を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパ1000が束ねられた状態のまま、表示内容を変更したり更新したりできる。
また、上述した例に加えて、他の例として、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明に係る電気泳動表示装置1は、こうした電子機器の表示部としても適用することができる。
電気泳動表示装置1の構成図 画素2の回路構成を示す図 電気泳動表示装置1の表示部3の断面図 マイクロカプセル30の内部の構成図 マイクロカプセル30の動作を説明した図 書換え動作時におけるタイミングチャートを示す図 書換え動作時における電位の関係を表した図 消去動作時における電気泳動粒子の運動を説明した図 書換え動作時における表示部3の模式図 書換え動作時における電気泳動粒子の運動を示す模式図 第2の実施形態に係る電気泳動表示装置100の構成図 電気泳動表示装置200の構成図 画素202の回路構成を示す図 第3の実施形態におけるタイミングチャートを示す図 本発明に係る電気泳動表示装置1を備えた電子機器の一例を示す図 本発明に係る電気泳動表示装置1を備えた電子機器の一例を示す図
符号の説明
2…画素、3…表示部、4a…消去用走査線、4b…書込み用走査線、5a…消去用データ線、5b…書込み用データ線、6a…消去用走査線駆動回路、6b…書込み用走査線駆動回路、7a…消去用データ線駆動回路、7b…書込み用データ線駆動回路、21…画素電極、22…共通電極、23…電気泳動素子、24a…消去用TFT、24b…書込み用TFT、25…保持容量、30…マイクロカプセル、31…分散媒、32…白色粒子、33…黒色粒子、70…データ線駆動回路、250…セレクタ回路駆動回路、251…セレクタ回路駆動配線、252…セレクタ回路

Claims (15)

  1. 第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える第1画素回路及び第2画素回路とを備えた画素と、
    前記第1画素回路に接続された第1走査線及び第1データ線と、
    前記第2画素回路に接続された第2走査線及び第2データ線と、
    を有し、
    前記第1の画素回路において前記第1走査線の選択信号により規定される選択期間に前記第1データ線により供給される信号は消去信号であり、
    前記第2の画素回路において前記第2走査線の選択信号により規定される選択期間に前記第2データ線により供給される信号は画像信号であることを特徴とする電気泳動表示装置。
  2. 請求項1に記載の電気泳動表示装置において、
    前記第1走査線に接続された第1走査線駆動回路と、
    第2走査線に接続された第2走査線駆動回路と、
    前記第1データ線及び前記第2データ線に接続されたデータ線駆動回路と、
    を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。
  3. 請求項1に記載の電気泳動表示装置において、
    前記第1走査線に接続された第1走査線駆動回路と、
    第2走査線に接続された第2走査線駆動回路と、
    前記第1データ線に接続された第1データ線駆動回路と、
    前記第2データ線に接続された第2データ線駆動回路と、
    を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。
  4. 請求項2又は請求項3に記載の電気泳動表示装置において、
    前記画素は、前記第1走査線による選択信号と前記第2走査線による選択信号とが同時に供給されないことを特徴とする電気泳動表示装置。
  5. 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電気泳動表示装置において、
    前記電気泳動表示装置の表示部は複数の前記画素を有し、前記表示部において、前記第1走査線による第1の画素への選択信号の供給と、前記第2走査線による第2の画素への選択信号の供給が並行して行われることを特徴とする電気泳動表示装置。
  6. 請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電気泳動表示装置において、
    前記消去信号は、同一の前記画素に直前に入力された前記画像信号の反転信号であることを特徴とする電気泳動表示装置。
  7. 第1電極と、
    前記第1電極と対向する第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える画素回路と、
    前記画素回路に接続された走査線と、
    前記画素回路に接続されるとともに、第1及び第2データ線と接続され、
    前記画素回路に対してのデータの入力信号を前記第1データ線又は前記第2データ線と切替えるデータ選択回路と、
    を有する電気泳動表示装置。
  8. 請求項7に記載の電気泳動表示装置において、
    前記走査線の信号を駆動する走査線駆動回路と、
    前記第1データ線を駆動する第1データ線駆動回路と、
    前記第2データ線を駆動する第2データ線駆動回路と、
    前記走査線駆動回路、前記第1データ駆動回路、前記第2データ駆動回路及び前記データ選択回路を制御する制御部と、
    を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。
  9. 請求項7又は請求項8に記載の電気泳動表示装置において、
    前記電気泳動表示装置の表示部は前記画素回路を複数有し、
    前記データ入力信号として前記第1データ線の信号が選択されている第1の前記画素回路に対しての前記走査線の信号により規定される第1の選択期間と、
    前記データ入力信号として前記第2データ線の信号が選択されている第2の前記画素回路に対しての前記走査線の信号により規定される第2の選択期間とが並行して発生することを特徴とする電気泳動表示装置。
  10. 請求項7から請求項9の何れか1項に記載の電気泳動表示装置において、
    前記第1データ線の信号は消去信号であり、前記第2データ線の信号は画像信号であることを特徴とする電気泳動表示装置。
  11. 請求項7から請求項10の何れか1項に記載の電気泳動表示装置において、
    前記消去信号は、同一の前記画素に直前に入力された前記画像信号の反転信号であることを特徴とする電気泳動表示装置。
  12. 第1電極と、
    前記第1電極と対向する第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える第1走査線及び第1データ線が接続された第1画素回路と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える第2走査線及び第2データ線が接続された第2画素回路と、
    前記第1画素回路と前記第2画素回路を備えた画素と、を備えた電気泳動表示装置の駆動方法であって、
    前記電気泳動表示装置の表示部は複数の前記画素を含み、
    前記表示部の第1の領域の画素における前記第1画素回路に対して、前記第1走査線の選択信号とともに前記第1データ線に消去信号を供給する第1のステップと、
    前記第1の領域の画素における前記第2画素回路に対して、前記第2走査線の選択信号とともに前記第2データ線に画像信号を供給する第2のステップと、
    前記表示部の第2の領域の画素における前記第1画素回路に対して、前記第1走査線の選択信号とともに前記第1データ線に消去信号を供給する第3のステップと、
    前記第2の領域の画素における前記第2画素回路に対して前記第2走査線の選択信号とともに前記第2データ線に画像信号を供給する第4のステップと、
    を有し、
    前記第1のステップと前記第4のステップが同時に行われる第1の期間と、前記第2のステップと前記第3のステップが同時に行われる第2の期間とを有することを特徴とする電気泳動装置の駆動方法。
  13. 請求項12に記載の電気泳動表示装置の駆動方法であって、
    前記第1走査線を介した前記選択信号の入力と、前記第2走査線を介した前記選択信号の入力とのタイミングが一致していることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
  14. 請求項12から請求項13の何れか1項に記載の電気泳動表示装置の駆動方法であって、
    前記消去信号は、同一の前記画素に直前に入力された前記画像信号の反転信号であることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
  15. 請求項1から請求項11の何れか1項に記載の電気泳動表示装置を備えた電子機器。
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