JP2009020285A - 電気泳動表示装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性に優れた電気泳動表示装置、及び電子機器を提供すること。
【解決手段】対向する基板間で挟持され、帯電した電気泳動粒子を有する電気泳動素子と、電気泳動素子を駆動する駆動装置７０と、駆動装置７０と接続された温度センサ８０と、を備えた電気泳動表示装置５であって、温度センサ８０の温度が第１のしきい値以上になると、駆動装置７０は、画像の書換え動作に係る動作モードを通常使用温度における第１のモードから、第１のモードと比較して、電気泳動素子への印加電圧を低下させた、又は電気泳動素子へ電圧を印加する期間を短縮させた第２のモードへ切り替えることを特徴とする電気泳動表示装置５とした。
【選択図】図７

Description

本発明は、電気泳動表示装置、及び電子機器に関する。

環境温度の変化に対応できる電気泳動表示装置として、温度が低下した場合に書込み回数や電圧印加時間を増加させることで、書換えにかかる継続時間を延ばさないように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１を参照）
特表２００５−５２７００１号公報

これに対して、高温に曝された状態で電気泳動素子を動作させ続けると、表示能力が低下することがわかってきた。これは、電気泳動素子の一部のマイクロカプセルが、動作しなくなるためである。このような条件で動作を繰り返すと、動作停止したマイクロカプセルの比率が高まり、さらに表示能力が低下してしまう。つまり、信頼性に乏しいという問題があったが、この問題に対して十分な対策がとられていなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、信頼性に優れた電気泳動表示装置、及び電子機器を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る電気泳動表示装置及び電子機器は、以下の構成を特徴とする。

本発明の電気泳動表示装置は、対向する基板間で挟持され、帯電した電気泳動粒子を有する電気泳動素子と、前記電気泳動素子を駆動する駆動装置と、前記駆動装置と接続された温度センサと、を備えた電気泳動表示装置であって、前記温度センサの温度が第１のしきい値以上になると、前記駆動装置は、画像の書換え動作に係る動作モードを通常使用温度における第１のモードから、前記第１のモードと比較して、前記電気泳動素子への印加電圧を低下させた、又は前記電気泳動素子へ電圧を印加する期間を短縮させた第２のモードへ切り替えることを特徴とする。
これにより、前記電気泳動素子への負荷が低減されるため、高温に曝されても電気泳動素子の劣化を抑えることが可能となり、寿命を延ばすことができる。したがって、信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記第１のしきい値は、５０℃以上５５℃以下であることが好ましい。
ここで、第１のしきい値を５０℃以上５５℃以下としているのは、発明者の実験結果に基づいたものであり、この第１のしきい値を超えた状態において常温時と同じ駆動モードで表示駆動し続けると、電気泳動素子の劣化が進行してしまうからである。
よって、第１のしきい値を５０℃以上５５℃以下としたことにより、電気泳動素子の劣化を抑制することができるので、信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記温度センサの温度が第１のしきい値以上になると、前記駆動装置は、画像の再書き込みに係る動作モードを、第１のモードから第２のモードに切り替えることが好ましい。
これにより、表示画像の再書き込みにかかる前記電気泳動素子の負荷を低減できるので、前記電気泳動素子の劣化を抑えることができる。したがって、信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記温度センサの前記温度が、前記第１のしきい値よりも高い第２のしきい値以上になると、前記駆動装置は、前記動作モードを前記第２のモードから、前記電気泳動素子への電圧印加を停止する第３のモードへ切り替えることが好ましい。
これにより、動作させることによる前記電気泳動素子への負荷が低減されるので、高温に曝されても前記電気泳動素子の劣化を抑えることができる。よって、寿命を延ばし、信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記第２のしきい値は、５８℃以上６２℃以下であることが好ましい。
ここで、第２のしきい値を５８℃以上６２℃以下としているのは、発明者の実験結果に基づいたものであり、この第２のしきい値を超えた状態において表示駆動し続けると、電気泳動素子の劣化が著しく進行してしまうからである。
よって、第２のしきい値を５８℃以上６２℃以下としたことにより、電気泳動素子の劣化を確実に抑制することができる。

前記第３のモードにおける前記電気泳動素子には、前記第２のモードから前記第３のモードに切り替わる直前の画像が表示されていることが好ましい。
これにより、電圧印加が停止される直前に画像を書換える必要がないので、前記電気泳動素子への負荷を低減することができる。よって、前記電気泳動素子の劣化を抑え、寿命を延ばし、信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記駆動装置は所定のデータが記憶された記憶装置を備えており、前記駆動回路は、前記動作モードを前記第２のモードから前記第３のモードへ切り替える直前に、前記記憶回路から読み出した前記所定のデータを前記電気泳動素子に表示させることが好ましい。
これにより、例えば、所定のデータとして、許容使用温度を超えていることを示すデータを記憶しておくことにより、使用者に注意を促すことができる。なお、本発明に係る電気泳動表示装置における許容使用温度は、概ね第２のしきい値より低い温度を指す。

前記所定のデータは、単一色の画像データであることが好ましい。
これにより、例えば、白色などの光の反射率が高い色を表示させることで、電気泳動素子の温度上昇を抑えられるので、温度上昇による前記電気泳動素子への負荷を低減することができる。これにより、前記電気泳動素子の劣化を抑え、寿命を延ばし信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記所定のデータは、許容使用温度を超えていることを示すデータであることが好ましい。
これにより、電気泳動表示装置が高温になっていることを表示することができるので、前記電気泳動表示装置の状態を使用者に知らせることができる。

前記温度センサの温度が第２のしきい値以上になると、前記駆動装置は、画像の再書き込みに係る動作モードを、第２のモードから第３のモードに切り替えることが好ましい。
これにより、表示画像の再書き込みにかかる前記電気泳動素子の負荷を低減できるので、前記電気泳動素子の劣化を抑えることができる。したがって、信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。

前記温度センサの前記温度が前記第１のしきい値未満になると、前記駆動装置は、前記動作モードを前記第２のモードから前記第１のモードへ切り替えることが好ましい。
これにより、前記電気泳動素子の温度に応じて動作モードを適切なモードにすることができる。

前記温度センサの前記温度が前記第２のしきい値未満になると、前記駆動装置は、前記動作モードを前記第３のモードから前記第２のモードへ切り替えることが好ましい。
これにより、表示駆動可能な温度に戻った場合、つまり、許容使用温度範囲となった場合には、停止していた画像書き換えを再開することができる。

本発明の電子機器は、前記電気泳動表示装置を備えていることを特徴とする。
本発明の電気泳動表示装置を備えたことで、前記電気泳動素子の劣化を抑えることができるため、長寿命で信頼性に優れた電子機器を提供することができる。

以下に、図面を用いて本発明の電気泳動表示装置について説明する。なお、本実施形態では、電気泳動表示装置を備えた電子機器の１つである時計を例にして説明する。

また、本実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

図１は、本実施形態に係る表示装置を備えた腕時計１の正面図である。本図に示すように、腕時計１は、時計ケース２と、当該時計ケース２に連結された一対のバンド３とを備えている。

時計ケース２の正面には、電気泳動表示装置（表示パネル）５と、秒針２１と、分針２２と、時針２３とが設けられ、時計ケース２の側面には、操作子としての竜頭１０と操作ボタン１１とが設けられている。竜頭１０は、ケース内部に設けられる巻真（図示せず）に連結されており、巻真と一体となって多段階（例えば２段階）で押し引き自在、かつ、回転自在に設けられている。
時計ケース２の材質には、ステンレス等の金属、プラスチックなどの樹脂などが用いられる。

図２は、腕時計１の側断面図である。
本図に示すように、時計ケース２の内部には収容部２Ａが設けられており、収容部２Ａには、ムーブメント４と電気泳動表示装置５とが収容されている。

ムーブメント４は、秒針２１、分針２２、及び時針２３からなるアナログ指針が連結された運針機構（図示は省略）を有している。この運針機構が、秒針２１、分針２２、及び時針２３からなるアナログ指針を回転駆動することにより、設定された時刻を表示する時刻表示領域として機能するようになっている。

電気泳動表示装置５は、アクティブマトリクス駆動の電気泳動表示装置によって構成されており、ムーブメント４の時計正面側に配置されている。この電気泳動表示装置５は、腕時計１の表示領域を構成する。ここでは、電気泳動表示装置５の表示面は円形状になっているが、例えば正八角形状、十六角形状など、他の形状になっていても構わない。

電気泳動表示装置５の中央部には、電気泳動表示装置５の表裏を貫通する貫通孔５Ａが形成されている。貫通孔５Ａには、前記ムーブメント４の運針機構（図示は省略）の秒車２４、２番車２５及び筒車２６の各軸が挿入されている。各軸の先端には、上述した秒針２１、分針２２、及び時針２３がそれぞれ取り付けられている。

収容部２Ａの時計正面側には、ガラス製や樹脂製などの透明カバー７が設けられている。この透明カバー７は、樹脂製又は金属製の圧入リング６を介して収容部２Ａに圧入固定されている。収容部２Ａの他端側（時計裏側）には、パッキン８を介して裏蓋９が螺合されている。裏蓋９及び透明カバー７によって、時計ケース２の内部の密封性が確保されている。

図３は、電気泳動表示装置５の構成を概略的に示す断面図である。
本図に示すように、電気泳動表示装置５は、基板３０と、対向基板３１と、電気泳動素子３２とを備えた構成となっている。

基板３０と対向基板３１とは、電気泳動素子３２を挟持するように対向して配置されている。基板３０は、第１の基板３４と、画素電極３５とを備えている。対向基板３１は、第２の基板３６と共通電極３７とを備えている。画素電極３５及び共通電極３７は、対向するように電気泳動素子３２側に向けて配置されている。
画素電極３５は、電気泳動表示装置５の表示領域５Ｂ（図５）を構成する画素にそれぞれ対応して配置されている。

共通電極３７の材質には、ＩＴＯなどの透明な導電材料が用いられている。共通電極３７は、すべての画素に共通の電極として用いられるものであり、表示領域５Ｂの略全面を覆うように配置されている。対向基板３１の外面（基板３０と反対側の面）は、静止画や動画などの画像が表示される表示面になっている。
平面視において基板３０及び基板３１の中央には、上述した貫通孔５Ａが形成されている。貫通孔５Ａは、基板３０及び対向基板３１のうち平面視で重なる領域を貫いて形成されている。貫通孔５Ａの内側面には、シール部５１が設けられている。シール部５１は、基板３０と対向基板３１との間の領域（電気泳動素子３２が設けられた領域）を封止するように設けられている。

図４は、電気泳動素子３２の表示動作を説明する模式図である。
まず、電気泳動素子３２の構成について説明する。電気泳動素子３２は、多数のマイクロカプセル２４を備えた構成となっている。それぞれのマイクロカプセル２４には、電気泳動分散液２５と、正に帯電した黒色の電気泳動粒子（以下、黒色粒子と記す）２６と、負に帯電した白色の電気泳動粒子（以下、白色粒子と記す）２７とが封入されている。
電気泳動分散液２５については、前述した２粒子系のものに限定されることなく、１粒子系のものも使用可能である。この場合に液相分散媒について着色したものを使用することもできる。２粒子系、１粒子系のいずれにおいても、粒子の色については、白と黒以外の種々の色を採用することができる。

次に、電気泳動素子３２の動作について説明する。図４（ａ）に示すように、共通電極３７の電位が、画素電極３５の電位より相対的に高い場合には、負に帯電した白色粒子２７が共通電極３７側に移動（泳動）し、正に帯電した黒色粒子２６は画素電極３５側に移動（泳動）する。その結果、表示面側となる共通電極３７側から見ると、この画素では白色が認識される。

一方、図４（ｂ）に示すように、画素電極３５の電位が共通電極３７の電位より相対的に高い場合には、正に帯電した黒色粒子２６が共通電極３７側に移動（泳動）し、負に帯電した白色粒子２７は画素電極３５側に移動（泳動）する。その結果、共通電極３７側から見ると、この画素では黒色が認識される。

図５は、アクティブマトリクス形式で駆動される電気泳動表示装置５の平面模式図である。平面視において電気泳動表示装置５は、表示領域５Ｂと、表示領域５Ｂを取り囲むように走査線駆動回路６１とデータ線駆動回路６２とが配置されている。走査線駆動回路６１からは、複数の走査線６１ａが表示領域５Ｂに延びており、データ線駆動回路６２からは、複数のデータ線６２ａが表示領域５Ｂに延びている。
貫通孔５Ａの周辺部を除いた表示領域５Ｂでは、画素４０がマトリクス状に配列されている。画素４０には、前述した走査線６１ａとデータ線６２ａとが接続されている。

図６は画素４０の回路図である。図６に示すように、画素４０は、スイッチング素子としてのトランジスタ４１と、４つのトランジスタ４２、４３、４４、４５を組み合わせた構成を備えたラッチ回路４６と、画素電極３５及び共通電極３７で挟持された電気泳動素子３２とを備えている。

トランジスタ４１は、例えば電界効果型のｎチャネルトランジスタであり、そのゲートが走査線６１ａに接続され、一方の端子（入力端）がデータ線６２ａに接続され、他方の端子（出力端）がラッチ回路４６に接続されている。

ラッチ回路４６は、例えば２つの電界効果型のｎチャネルトランジスタ４２、４４と、２つの電界効果型のｐチャネルトランジスタ４３、４５とを組み合わせた構成を備えている。トランジスタ４２、４３は、それぞれ一方の端子同士が接続されており、トランジスタ４２の他方の端子は、低電圧電源線４９に接続されており、トランジスタ４３の他方の端子は、高電圧電源線５０に接続されている。同様に、トランジスタ４４、４５は、それぞれ一方の端子同士が接続されており、トランジスタ４４の他方の端子は低電圧電源線４９に接続されており、トランジスタ４５の他方の端子は高電圧電源線５０に接続されている。

トランジスタ４２、４３の各ゲートは、トランジスタ４４、４５の端子同士の接続点Ｎ１と接続されている。この接続点Ｎ１は、ラッチ回路４６の入力端として機能するようになっている。この入力端Ｎ１は、前記トランジスタ４１の他方の端子（出力端）と接続されている。トランジスタ４４、４５の各ゲートは、トランジスタ４２、４３の端子同士の接続点Ｎ２と接続されている。この接続点Ｎ２は、ラッチ回路４６の出力端として機能するようになっている。このラッチ回路４６の出力端Ｎ２は、前記した画素電極３５に接続されている。このような構成のもとにラッチ回路４６は、入力端Ｎ１に与えられた電位が高電位のときに出力端Ｎ２には低電位Ｖ_ＳＳが現れ、入力端Ｎ１に与えられた電位が低電位のときに出力端Ｎ２には高電位Ｖ_ＤＤが現れるようになっている。
このラッチ回路４６が有する記憶保持作用によって、電気泳動素子３２の表示状態を一定時間保持することができる。なお、ラッチ回路に替えて、コンデンサによる保持回路を設けても良い。この場合、トランジスタ４１のドレイン端子と画素電極３５とを直接接続するとともに、当該接続線と低電圧電源線４９（Ｖ_ＳＳ）との間にコンデンサを配置する。

図７は、電気泳動表示装置５の回路ブロック図である。
本図を用いて、電気泳動表示装置５の回路ブロック構成について説明する。電気泳動表示装置５の回路は、駆動装置７０と、表示領域制御ドライバ６０と、表示領域５Ｂと、温度センサ８０と、電源８１と、インターフェース８２と、操作部８３とを備えている。駆動装置７０は、表示制御回路７１と、表示書換え回路７２と、メモリ（記憶装置）７３とを備えている。表示領域制御ドライバ６０は、走査線駆動回路６１とデータ線駆動回路６２とを備えている。
電源８１、インターフェース８２、操作部８３、メモリ７３、及び温度センサ８０は表示制御回路７１と接続されている。表示領域制御ドライバ６０は、表示書換え回路７２を介して表示制御回路７１と接続されている。表示領域５Ｂは表示領域制御ドライバ６０と接続されている。
温度センサ８０は、温度に応じて抵抗値や、容量値などの電気量が変化するセンサであり、具体的には、サーミスタや、熱電対などである。なお、本実施形態においては、好適な事例としてサーミスタを用いている。
なお、温度センサ８０としてのサーミスタは、図５における表示領域５Ｂの温度を測定可能に配置されている。具体的には、図３の基板３０の背面に取り付けられている。また、表示領域５Ｂが大きい場合には、例えば、表示領域５Ｂの中央付近と、周縁部との２ヶ所に設けても良く、この場合は、２つの温度センサが検出した温度のうち、高い方の温度を用いて後述する表示駆動を行うことが好ましい。

図７に戻り、表示制御回路７１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、電気泳動表示装置５の各部の動作を制御する。具体的には、温度センサ８０からの温度データに基づいて、画像書換えに必要な電圧やパルスを制御して、動作モード（第１、第２、第３のモード）を切り替える。また、インターフェース８２を介して入力された画像データ、あるいはメモリ７３に記憶されている画像データを表示書換え回路７２に送ることなどである。
また、表示制御回路７１は、温度センサ８０から入力されるアナログ検出信号を符号化された温度情報としての温度データにＡＤ変換するためのＡＤコンバータを内蔵していることが好ましい。

メモリ７３は、例えば、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）や、フラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）などの不揮発性のメモリであり、電源オン、オフ時における表示画像パターンなどを定めた所定の画像データや、検出された温度データと各動作モードとの対応関係を規定したＬＵＴ(Look up Table)、図９に示された後述する駆動方法を実現するためのプログラムなどが記憶されている。
なお、メモリ７３に記憶されている画像データは、表示制御回路７１からの信号に基づいて表示制御回路７１に送られる。

表示書換え回路７２は、表示制御回路７１から送られた画像データを表示領域５Ｂの画素４０ごとのデータへ変換するための回路である。表示書換え回路７２で変換された画像データには、表示する画素４０の位置データと、その位置における表示色のデータとが含まれている。画像データは、表示領域制御ドライバ６０に備えられた走査線駆動回路６１、及びデータ線駆動回路６２に送られるが、走査線駆動回路６１には位置データが送られ、データ線駆動回路６２には表示色のデータが送られる。

表示書換え回路７２から送られた画像データに基づいて、表示領域制御ドライバ６０は電気泳動素子３２を駆動することで、画像データに規定された画像が電気泳動素子３２に表示される。

［電気泳動素子の劣化］
ここで、電気泳動素子３２の劣化について説明する。高温に曝されると、電気泳動素子３２は劣化する。ここでいう劣化とは、電気泳動素子３２のマイクロカプセル２４内の黒色粒子２６、及び白色粒子２７が画素電極３５、共通電極３７間に電位差を与えても動作しなくなってしまうことである。これにより、例えば表示領域５Ｂの全面を白色に表示させた場合でも、一部の画素４０では白色が薄くなり表示能力が低下してしまう。さらに、動作しなくなったマイクロカプセル２４の機能は、常温に戻しても復帰しないので、高温時におけるマイクロカプセル２４の劣化を抑える必要がある。

図８は、電気泳動素子３２を高温放置した場合の試験結果を示す図である。図８の縦軸は、動作しないマイクロカプセル２４の比率を示し、横軸は試験時間を示している。直線９１は、電気泳動素子３２を動作させずに高温で放置した場合を示しており、劣化状況の測定データを基に配置されたものである。直線９２は、電気泳動素子３２を高温で動作させながら放置した場合を示しており、劣化状況の測定データを基に配置されたものである。

図８の直線９１、９２を比較すると、動作させながら高温放置をした場合には、動作させずに高温放置をした場合と比べて、およそ１／４の時間で１０％のマイクロカプセル２４が動作しなくなるという試験結果を得た。この試験結果から、高温で動作をさせると電気泳動素子３２の劣化が進行するものと考えられる。
ここでの高温とは、発明者が行った試験データより導出されたものであり、概ね５０℃以上の温度環境下のことを指している。また、温度が５８℃を超えた場合は、劣化の進行がより速まることが解っている。
なお、上記温度は、電気泳動素子３２を構成するマイクロカプセル２４、電気泳動分散液２５、黒色粒子２６、及び白色粒子２７の種類、あるいは電気泳動分散液２５、黒色粒子２６、及び白色粒子２７の配合度合いによっても異なるため、本実施形態における高温を５０℃〜５５℃とし、この温度を「第１のしきい値」と定義する。また、劣化が激しいため、表示動作を停止した方が良いと判断される温度を５８℃〜６２℃とし、この温度を「第２のしきい値」と定義する。
また、本実施形態における許容使用温度範囲とは「第２のしきい値」より低い温度を指す。
そこで、本発明の電気泳動表示装置では、この試験結果を反映した駆動方法を採用している。

［電気泳動表示装置の駆動方法］
ここで、本発明の電気泳動表示装置の駆動方法について説明する。図９は、電気泳動表示装置の駆動方法に係るフローチャート図である。まず、図９のフローチャートを用いて駆動方法を説明する。
図９に示すように、本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、温度データを取得するステップ１０１と、基準値に基づいて温度データを判定するステップ１０２と、第２のモードで駆動するステップ１０３と、温度データを取得するステップ１０４と、基準値に基づいて温度データを判定するステップ１０５と、第３のモードで駆動するステップ１０６と、第１のモードで駆動するステップ１０７とを備えている。

なお、この駆動方法の説明では、あらかじめ電源が投入されており、図７の表示制御回路７１が動作していることを前提にしており、第３のモードに切り替わり、書換えが行われなくなるまでの過程を説明する。また、動作開始時は第１のモードで駆動されているものとする。

ステップ１０１では、表示制御回路７１は、図７の温度センサ８０からの温度データに基づき、表示領域５Ｂの温度を取得する。温度を取得した後、ステップ１０２へ進む。
温度データの取得方法は、例えば所定の時間ごとに温度データをサンプリングする方法、あるいは、常に温度センサ８０からの温度データを取得する方法が挙げられる。

ステップ１０２では、表示制御回路７１は、取得した温度データと、メモリ７３に記憶されている第１のしきい値（５０℃〜５５℃）とを比較する。取得した温度データが第１のしきい値以上であった場合は、ステップ１０３へ進む。取得した温度データが第１のしきい値より低かった場合は、ステップ１０７へ進む。
ステップ１０３において、表示制御回路７１は、動作モードを第２のモードに切り替える。

ステップ１０３で動作モードが第２のモードに切り替わると、ステップ１０４へ進む。 ステップ１０４では、表示制御回路７１は、温度センサ８０からの温度データに基づき、表示領域５Ｂの温度を取得する。温度を取得した後、ステップ１０５へ進む。
温度データの取得方法は、例えば所定の時間ごとに温度データをサンプリングする方法、あるいは、常に温度センサ８０からの温度データを取得する方法が挙げられる。

ステップ１０５では、表示制御回路７１は、取得した温度データと、メモリ７３に記憶されている第２のしきい値（５８℃〜６２℃）とを比較する。取得した温度データが第２のしきい値以上であった場合は、ステップ１０６へ進む。取得した温度データが第２のしきい値より低かった場合は、ステップ１０２へ進む。
ステップ１０６において、表示制御回路７１は、動作モードを第３のモードに切り替える。

ステップ１０６で動作モードが第３のモードに切り替わると、ステップ１０４へ進み温度データを取得し、ステップ１０５で温度データを第２のしきい値とを比較する。以上のフローチャートにより、温度データに基づいた適切な動作モードに切り替えることができる。
以下、第１のモード、第２のモード、第３のモードに係る駆動方法について詳しく説明する。

（第１のモード）
まず、第１のモードに係る駆動方法について説明する。図１０は、第１のモードに係るタイミングチャートを示す図である。図１０では、共通電極３７、白色表示する画素４０ｗの画素電極３５ｗ、及び黒色表示する画素４０ｂの画素電極３５ｂに印加される電位を示している。図１１では、画像を書換えが行われていない通常期間と、画像書換え期間について示している。
まず通常期間では、共通電極３７、及び画素電極３５（３５ｗ、３５ｂ）は共にハイインピーダンス状態となっており、電位が供給されていない。
一方、画像書換え期間においては、共通電極３７には、Ｔ１１の期間高電位ＶＨ１を継続する区間と、Ｔ１２の期間低電位ＶＬ１を継続する区間とを周期Ｔ１０で繰り返すパルスが入力される。この間、画素４０ｗの画素電極３５ｗには、低電位ＶＬ１が入力され、黒色表示する画素４０ｂの画素電極３５ｂには、高電位ＶＨ１が入力される。画像書換え期間はＴ１５の期間継続される。

共通電極３７に高電位ＶＨ１が入力されている区間では、低電位ＶＬ１が入力されている画素電極３５ｗとの間に電位差が生じる。その結果、図４に示すように、負に帯電した白色粒子２７が共通電極３７に引き寄せられ、正に帯電した黒色粒子２６が画素電極３５ｗに引き寄せられる。
高電位ＶＨ１が入力されている画素電極３５ｂでは、共通電極３７との間に電位差が生じない。その結果、画素４０ｂの黒色粒子２６、白色粒子２７は移動しないので、表示画像は変わらない。
これらの動作を繰り返すことで、画素４０ｂでは黒色が表示されることになる。

一方、共通電極３７に低電位ＶＬ１が入力されている区間では、高電位ＶＨ１が入力されている画素電極３５ｂとの間に電位差が生じる。その結果、黒色粒子２６が共通電極３７に引き寄せられ、白色粒子２７が画素電極３５ｂに引き寄せられる。
低電位ＶＬ１が入力されている画素電極３５ｗでは、共通電極３７との間に電位差が生じない。その結果、画素４０ｗの黒色粒子２６、白色粒子２７は移動しないので、表示画像は変わらない。
これらの動作を繰り返すことで、画素４０ｗでは白色が表示されることになる。

（第２のモード）
次に、第２のモードに係る駆動方法について説明する。
第２のモードに係る駆動方法としては３つの方法を挙げることができる。図１１は第２のモードに係る（ａ）第１の方法、（ｂ）第２の方法、（ｃ）第３の方法の画像書換え動作のタイミングチャート図である。本図では、共通電極３７、白色表示する画素４０ｗの画素電極３５ｗ、及び黒色表示する画素４０ｂの画素電極３５ｂの電位が示されている。
なお本図では、第１のモードに係るタイミングチャートを示すことで、第１のモードと第２のモードとを比較しやすくしている。

第１の方法は、高電位側の電位を下げて駆動する方法である。第１のモードでは、高電位としてＶＨ１が入力されていたが、第２のモードでは高電位として、ＶＨ１より低いＶＨ２が入力される（図１１（ａ））。その結果、共通電極３７には、高電位ＶＨ２と低電位ＶＬ１とを繰り返すパルスが入力され、画素電極３５ｂには高電位ＶＨ２が入力される。

第２の方法は、共通電極３７にパルスを入力する期間を短縮させたものである（図１１（ｂ））。共通電極３７に入力されるパルスは、Ｔ２１の期間高電位ＶＨ１を継続する区間と、Ｔ２２の期間低電位ＶＬ１を継続する区間とを周期Ｔ２０で繰り返している。この間、画素４０ｗの画素電極３５ｗには、低電位ＶＬ１が入力され、黒色表示する画素４０ｂの画素電極３５ｂには、高電位ＶＨ１が入力される。第２のモードの画像書換え期間はＴ２５の期間継続される。
第２のモードの画像書換え期間Ｔ２５は、第１のモードの画像書換え期間Ｔ１５と比較して短くなっている。共通電極３７に入力される高電位の期間Ｔ２１は、第１のモードにおける高電位の期間Ｔ１１と異なっていてもよいが、画像書換え期間全体にわたる合計の期間が第１のモードより短くなければならない。同様に、低電位の期間Ｔ２２は、第１のモードにおける高電位の期間Ｔ１２と異なっていてもよいが、画像書換え期間全体にわたる合計の期間が第１のモードより短くなければならない。
なお、画像書換え期間において画素４０ｗ、４０ｂにかかる負荷を均一にするためには、期間Ｔ２１と期間Ｔ２２とが同じであることが好ましい。

第３の方法は、第１の方法と第２の方法とを組み合わせたものである（図１１（ｃ））。したがって、第２のモードにおいて共通電極３７に入力されるパルスは、Ｔ２１の期間高電位ＶＨ２を継続する区間と、Ｔ２２の期間低電位ＶＬ１を継続する区間とを周期Ｔ２０で繰り返している。この間、画素４０ｗの画素電極３５ｗには、低電位ＶＬ１が入力され、黒色表示する画素４０ｂの画素電極３５ｂには、高電位ＶＨ２が入力される。第２のモードの画像書換え期間はＴ２５の期間継続される。
なお、画像書換え期間において画素４０ｗ、４０ｂにかかる負荷を均一にするためには、期間Ｔ２１と期間Ｔ２２とが同じであることが好ましい。
この第３の方法は、第１の方法と第２の方法とを組み合わせた方法であるので、電気泳動素子３２にかかる負荷は最も少なくなっている。

電気泳動表示装置では、所定の時間ごとに表示画像の再書き込みを行っている。電気泳動表示装置では、画像が表示されて電圧印加が行われなくなると、重力などの影響によって電気泳動粒子が動くことがある。この現象が進むと、表示画像のコントラストが低下し、表示画像がぼやけてしまう。この問題を回避するために、電気泳動表示装置では、所定の時間ごとに、リフレッシュ動作やリストア動作による表示画像の再書き込みを行っている。
本実施形態の電気泳動表示装置５では、駆動モードが第２のモードに切り替わると、リフレッシュ動作やリストア動作も第２のモードで駆動されるようになっている。これにより、電気泳動素子３２への負荷を抑えながら表示画像を再書き込みできるようにしている。

（第３のモード）
次に、第３のモードに係る駆動方法について説明する。第３のモードに移行するには、以下で述べる３通りの駆動方法がある。
まず、第１の方法は、ステップ１０６に移行すると、表示領域５Ｂへの電圧印加を停止し書換え動作を行わないようにすることで、第３のモードに切り替わる方法である。この場合には、表示領域５Ｂには、書換えを停止する直前の画像が表示されている。
次に、第２の方法は、ステップ１０６に移行すると、図７のメモリ７３から、単一色の画像データを読み出し、表示領域５Ｂに表示させたあと、表示領域５Ｂへの電圧印加を停止し、書換え動作を行わないようにすることで、第３のモードに切り替わる方法である。この場合には、表示領域５Ｂには、単一色が表示されている。単一色の中では、白色が表示されていることが好ましい。これは、白色であれば光の反射率が高いので、電気泳動表示装置５の温度上昇を抑えることができるからである。なお、白色でなくても、光の反射率が高い色であればよい。
次に、第３の方法は、ステップ１０６に移行すると、許容使用温度を超えていることを使用者に知らせる画像を図７のメモリ７３から読み出し、表示領域５Ｂに表示させる。そのあと、表示領域５Ｂへの電圧印加を停止し、書換え動作を行わないようにすることで第３のモードに切り替わる方法である。この場合、例えば「許容使用温度を超えていますので、自動的に動作を停止しました。」などの許容使用温度を超えているという内容のメッセージが表示される。なお、表示領域５Ｂにメッセージを表示することのほかに、ＬＥＤを点灯させるなどの手段により、使用者に許容使用温度を超えていることを知らせるようにしてもよい。

第３のモードでは、前述したリフレッシュ動作やリストア動作は行われない。これにより、表示画像の再書き込みは行われないが、電気泳動素子３２への負荷を低減している。

以上、第１、第２、第３のモードについて説明したが、このような駆動方法を備えた電気泳動表示装置５は、以下の効果を得ることができる。
まず、温度センサ８０を配置し、測定した温度によって、適切な駆動モードに変えられるようにしたことで、高温状態における電気泳動素子３２の負荷を低減することができる。これにより、動作しないマイクロカプセル２４の発生数を抑えることができる。したがって第１のモード（常温）に戻った場合でも、表示能力を低下させず、寿命を延ばし信頼性に優れた電気泳動表示装置５とすることができる。

第３のモードへ切り替わるときに、書換え動作を停止することや、許容使用温度以上であることを表示させることで、使用者に警告を与えることができる。

第３のモードに移行するときに、表示領域５Ｂの全面に白色を表示できるようにすることで、光の反射率を高め電気泳動素子３２の温度上昇を抑えることが可能なので、例えば直射日光に曝されても温度上昇による電気泳動素子３２の劣化を抑えることができる。したがって、寿命を延ばし信頼性に優れた電気泳動表示装置５とすることができる。

第３のモードに移行するときに、表示領域５Ｂに許容使用温度を表示することができるので、高温放置であることを使用者に伝えることができる。また、使用者に警告を与えることができる。

リフレッシュ動作やリストア動作を第２のモード、あるいは第３のモードに切り替えることができるので、高温状態で動作させることによる電気泳動素子３２の負荷を抑えることができる。これにより、電気泳動素子３２の劣化を抑え、寿命を延ばすことができる。したがって、信頼性に優れた電気泳動表示装置５とすることができる。

（第１の変形例）
本実施形態の第１の変形例について説明する。図１２は、第１の変形例に係る表示画像の変化を示す図である。
第１の変形例における電気泳動表示装置は、前述の電気泳動表示装置５と異なり、図１２（ａ）に示されるような矩形状の表示領域５Ｂを備えている。また、表示領域５Ｂには、背景画像１５１、１５２、１５３と、分針１５４と、時針１５５とが表示されている。特に、本変形例では、分針１５４及び時針１５５が表示領域５Ｂの複数の画素によって表示されており、図２における分針２２及び時針２３などの機構は備えていない。
また、本変形例では、図９のステップ１０３おいて、前述した方法とは異なる３つの駆動方法を用いている。

第１の方法は、温度上昇のしやすい黒系の画像を、熱吸収しにくい白系の画像に変更する方法である。この方法で駆動させると、カラー表示あるいは黒色などの熱吸収しやすい色で表示されている背景画像１５１、１５２、１５３は（図１２（ａ））、グレーなどの白色の比率が高い色に変更される（図１２（ｂ））。また、分針１５４及び時針１５５の色も同様に、グレーなどの白色の比率が高い色に変更させることも可能である（図１２（ｃ））。これにより、表示領域５Ｂにおいて熱吸収しにくくなるので、温度上昇を抑えることができる。

第２の方法としては、黒系の画像を、白系の画像に変更し、さらに黒系の画像へ変更する反転表示を行う方法である。この方法で駆動させると、表示領域５Ｂでは黒色の比率が高い色で表示されている画像が（図１２（ｄ））、白色の比率が高い色に切り替えられ（図１２（ｅ））、さらに黒色の比率が高い元の画像に戻される（図１２（ｆ））。
これにより、白色の比率が高い色に切り替えられているときは、表示領域５Ｂにおいて熱吸収しにくくなっているので、温度上昇が抑えられる。また、この動作を繰り返すことで、同じ色が連続して表示されないので、画像の焼き付きを防止することができる。

第３の方法は、熱吸収しやすい領域を縮小ないし移動する方法である。本変形例では、背景画像１５３に黒色で表示されている文字１６０の大きさを縮小する、あるいは他の領域に表示する。第１のモードで表示されていた黒色の文字列１６０は（図１２（ｇ））、第２のモードに切り替わることで、小さい文字列１６０ａで表示されるようになる（図１２（ｈ））。この動作により、表示される文字サイズが小さくなるので、文字列１６０ａにおける温度上昇を抑えることが可能となる。
また、図１２（ｉ）に示すように、背景画像１５１に文字列１６０ａを移動させてもよい。これにより、文字列１６０ａの表示位置が変わるので、特定の位置における温度上昇を抑えることができる。さらに、同一画像を連続して表示することで発生する、文字の焼き付きを防止することができる。

これらの駆動方法を採用することで、温度上昇を抑え電気泳動素子の劣化を抑えることができるので、寿命を延ばし、信頼性に優れた電気泳動表示装置とすることができる。

（第２の変形例）
図１３は、本実施形態の第２の変形例に係るフローチャート図である。図１３に示すように、本変形例における電気泳動表示装置の駆動方法は、温度データを取得するステップ１０１と、基準値に基づいて温度データを判定するステップ１０２と、第３のモードで駆動するステップ１０６と、第１のモードで駆動するステップ１０７とを備えている。図１３を用いて第２の変形例に係るフローチャートについて説明する。

まず、ステップ１０１で温度データを取得したあと、ステップ１０２へ進み温度データが第１のしきい値を超えているかどうかを判定する。温度データが第１のしきい値以上であれば、ステップ１０６へ進み直接第３のモードに切り替わる。一方、温度データが第１のしきい値未満のときは、ステップ１０７へ進む。ステップ１０７からは、ステップ１０１、ステップ１０２へと進み、温度データの判定を行っている。

第３のモードに切り替わると、ステップ１０６から、ステップ１０１、ステップ１０２へと順次進み、温度データの判定を行っている。

このように電気泳動表示装置を駆動すると、第２のモードで駆動することによる電気泳動素子への負担がなくなるので、寿命を延ばすことができる。したがって信頼性に優れた電気泳動表示装置とすることができる。
また、前記実施形態および各変形例においては「第１のしきい値」を５０〜５５℃、「第２のしきい値」を５８〜６２℃と、それぞれ範囲を持って温度設定していたが、第１、第２のしきい値は、範囲を持たない１点の温度値であっても良い。この場合、第１のしきい値は５０〜５５℃における１点の温度、第２のしきい値は５８〜６２℃における１点の温度を用いることが望ましいが、電気泳動素子３２（図４）を構成するマイクロカプセル２４、電気泳動分散液２５、黒色粒子２６、及び白色粒子２７の種類、あるいは電気泳動分散液２５、黒色粒子２６、及び白色粒子２７の配合度合いによって適切な値に定めても良い。
このように第１、第２のしきい値を設定しても、電気泳動素子３２の劣化を抑え、寿命を延ばすことができる。したがって、信頼性に優れた電気泳動表示装置とすることができる。

［電子機器］
次に、本発明の電気泳動表示装置を、時計１以外の電子機器に適用した場合について説明する。図１４は電子ペーパー３００の構成を示す斜視図である。電子ペーパー３００は、本発明の電気泳動表示装置を表示領域３０１として備えている。電子ペーパー３００は可撓性を有し、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書換え可能なシートからなる本体３０２を備えて構成されている。

また、図１５は、電子ノート４００の構成を示す斜視図である。電子ノート４００は、図１４で示した電子ペーパー３００が複数枚束ねられ、カバー４０１に挟まれているものである。カバー４０１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図示は省略の表示データ入力手段を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容の変更や更新を行うことができる。

電子ペーパー３００、及び電子ノート４００に本発明の電気泳動表示装置を備えることで、高温に曝されても動作モードを自在に変えることができるので、電気泳動表示装置内の電気泳動素子への負荷を抑えることができる。これにより、寿命を延ばし、信頼性に優れた電子ペーパー３００、及び電子ノート４００とすることができる。

これらの他に、携帯電話、携帯用オーディオ機器などの電子機器の表示領域に、本発明の電気泳動表示装置を採用することができる。
これにより、電気泳動素子への負荷を抑えることができるので、寿命を延ばし、信頼性に優れた電子機器とすることができる。

腕時計１の正面図である。 腕時計１の側断面図である。 電気泳動表示装置５の断面図である。 電気泳動素子３２の動作を説明する模式図である。 電気泳動表示装置５の平面模式図である。 画素４０の回路図である。 電気泳動表示装置５の回路ブロック図である。 高温放置の試験結果を示す図である。 電気泳動表示装置５のフローチャート図である。 第１のモードを説明するタイミングチャート図である。 第２のモードを説明するタイミングチャート図である。 第１の変形例に係る表示画像を示す図である。 第２の変形例のフローチャート図である。 電子ペーパー３００の斜視図である。 電子ノート４００の斜視図である。

符号の説明

１…時計、５…電気泳動表示装置、５Ｂ…表示領域、２４…マイクロカプセル、３２…電気泳動素子、４０…画素、６０…表示領域制御ドライバ、６１…走査線駆動回路、６２…データ線駆動回路、７０…駆動装置、７１…表示制御回路、７２…表示書換え回路、７３…メモリ、８０…温度センサ、１０１…ステップ、１０２…ステップ、１０３…ステップ、１０４…ステップ、１０５…ステップ、１０６…ステップ、１０７…ステップ、３００…電子ペーパー、４００…電子ノート

Claims (13)

1. 対向する基板間で挟持され、帯電した電気泳動粒子を有する電気泳動素子と、前記電気泳動素子を駆動する駆動装置と、前記駆動装置と接続された温度センサと、を備えた電気泳動表示装置であって、
   前記温度センサの温度が第１のしきい値以上になると、前記駆動装置は、画像の書換え動作に係る動作モードを通常使用温度における第１のモードから、前記第１のモードと比較して、前記電気泳動素子への印加電圧を低下させた、又は前記電気泳動素子へ電圧を印加する期間を短縮させた第２のモードへ切り替え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のしきい値は、５０℃以上５５℃以下であることを特徴とする電気泳動表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電気泳動表示装置において、
   前記温度センサの温度が第１のしきい値以上になると、前記駆動装置は、画像の再書き込みに係る動作モードを、第１のモードから第２のモードに切り替えることを特徴とする電気泳動表示装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電気泳動表示装置において、
   前記温度センサの前記温度が、前記第１のしきい値よりも高い第２のしきい値以上になると、前記駆動装置は、前記動作モードを前記第２のモードから、前記電気泳動素子への電圧印加を停止する第３のモードへ切り替えることを特徴とする電気泳動表示装置。
5. 請求項４に記載の電気泳動表示装置において、
   前記第２のしきい値は、５８℃以上６２℃以下であることを特徴とする電気泳動表示装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の電気泳動表示装置において、
   前記第３のモードにおける前記電気泳動素子には、前記第２のモードから前記第３のモードに切り替わる直前の画像が表示されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
7. 請求項４又は請求項５に記載の電気泳動表示装置において、
   前記駆動装置は所定のデータが記憶された記憶装置を備えており、前記駆動回路は、前記動作モードを前記第２のモードから前記第３のモードへ切り替える直前に、前記記憶回路から読み出した前記所定の画像を前記電気泳動素子に表示させることを特徴と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、
   前記所定のデータは、単一色の画像データであることを特徴とする電気泳動表示装置。
9. 請求項７に記載の電気泳動表示装置において、
   前記所定のデータは、許容使用温度を超えていることを示すデータであることを特徴とする電気泳動表示装置。
10. 請求項４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、
    前記温度センサの温度が第２のしきい値以上になると、前記駆動装置は、画像の再書き込みに係る動作モードを、第２のモードから第３のモードに切り替えることを特徴とする電気泳動表示装置。
11. 請求項１から請求項３に何れか１項に記載の電気泳動表示装置において、
    前記温度センサの前記温度が前記第１のしきい値未満になると、前記駆動装置は、前記動作モードを前記第２のモードから前記第１のモードへ切り替えることを特徴とする電気泳動表示装置。
12. 請求項４又は請求項１０に記載の電気泳動表示装置において、
    前記温度センサの前記温度が前記第２のしきい値未満になると、前記駆動装置は、前記動作モードを前記第３のモードから前記第２のモードへ切り替えることを特徴とする電気泳動表示装置。
13. 請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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