JP2011186183A - 電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器 - Google Patents

電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器 Download PDF

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Takeshi Matsui
剛 松井
Shigeaki Seki
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Abstract

【課題】 表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとる電気泳動表示装置の駆動方法等を提供する。
【解決手段】 共通電極と駆動電極との電位差に基づく書き込みパルスの印加により表示領域の表示色が制御される表示部を含む電気泳動表示装置の駆動方法。全表示領域に書き込みパルスを印加する全面書き換え工程S1と、一部の表示領域に書き込みパルスを印加する部分書き換え工程S2とを含み、部分書き換え工程が所与の回数繰り返された後に再び全面書き換え工程に戻り、部分書き換え工程は、表示部に所与の視覚表現を表示する部分書き込み工程と、部分書き込み工程の後に、所与の視覚表現を表示色を反転して表示する部分消去工程とを含み、全面書き換え工程に続く最初の部分書き込み工程は、全面書き換え工程により表示された所与の視覚表現と同じ表示色で所与の視覚表現を表示する。
【選択図】図6

Description

本発明は、電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器等に関する。
近年、電源を切っても画像を保持できるメモリー性を有する表示パネルが開発され、電子時計等にも使用されている。メモリー性を有する表示パネルとしては、EPD(Electrophoretic Display)すなわち電気泳動表示装置や、メモリー性液晶表示装置等が知られている。
電気泳動表示装置は、視野角の広さ、コントラストの高さ、柔軟性などの優れた利点がある一方、電気泳動粒子を電界により移動させるために応答速度に限界がある。そのため、表示部の全体を描画する全面駆動だけでなく、書き換えを行う表示部の一部のみを描画する部分駆動が用いられることがある。電気泳動表示装置の用途や状況に応じて適宜部分駆動を行うことにより、書き換え時のレスポンスを早めることが可能となる。また、駆動される画素が一部であるため、部分駆動を行うことにより消費電力を抑えることもできる。
特表2005−530201号公報
ここで、電気泳動表示装置の制御部は、駆動電極(例えば、画素電極)および共通電極に信号(パルス)を与えることで表示部に所望の画像を表示させる。部分駆動で用いられるパルスは、全面駆動に用いられるパルスと同じ波形であってもよい。しかし、より効果的に書き換え時のレスポンスを早めようとする場合には、部分駆動専用のパルスを用いることが好ましい。
一方、特許文献1によると、電気泳動表示装置において電極間に印加される電界の時間平均がほぼゼロでなければ、すなわちDCバランスが崩れると、装置の動作寿命が短くなる恐れがある。つまり、電気泳動表示装置の長期信頼性を確保するためにはDCバランスをとって駆動制御を行うことを要する。
しかし、全面駆動と部分駆動とでパルスの波形が異なる場合などは、例えば全面駆動で生じたDCバランスの不均衡を部分駆動で解消しようとすると、制御部が行う計算および制御が著しく複雑になる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとる電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器を提供することができる。
(1)本発明は、共通電極が形成された共通電極層と、駆動電極が形成された駆動電極層と、前記共通電極層と前記駆動電極層との間に設けられた電気泳動表示層とを含み、前記共通電極と前記駆動電極とに挟まれた前記電気泳動表示層を表示領域とし、前記共通電極と前記駆動電極との電位差に基づく書き込みパルスが印加されることにより前記表示領域の表示色が制御される表示部を含む電気泳動表示装置の駆動方法であって、全ての前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、全面書き換え工程と、前記全面書き換え工程の後に、一部の前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、部分書き換え工程と、を含み、前記部分書き換え工程が所与の条件が満たされるまで繰り返された後に、再び前記全面書き換え工程に戻り、前記部分書き換え工程は、前記表示部に所与の視覚表現を表示する、部分書き込み工程と、部分書き込み工程の後に、前記所与の視覚表現を、表示色を反転して表示する、部分消去工程と、を含み、前記全面書き換え工程に続く最初の部分書き込み工程である初回部分書き込み工程は、前記全面書き換え工程により表示された前記所与の視覚表現と同じ表示色で、前記所与の視覚表現を表示する。
本発明によれば、全面書き換え工程に続く部分書き換え工程において、部分書き込み工程と部分消去工程とを対にして処理を行うことで、表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとることができる。
このとき、前記全面書き換え工程に続く最初の部分書き込み工程である初回部分書き込み工程では、全面書き換え工程により表示された前記所与の視覚表現と同じ表示色で、前記所与の視覚表現を表示する。ここで、所与の視覚表現とは、文字、数字、メッセージ、画像、図形、模様、記号等のいずれか、又はこれらの組み合わせであってもよい。
初回部分書き込み工程は、続く部分消去工程との間でDCバランスをとるためだけの工程であるが、表示領域の表示に変化を与えない。よって、電気泳動表示装置の使用者に対して余計な表示を行うことなく、DCバランスをとることが可能である。
(2)この電気泳動表示装置の駆動方法において、前記全面書き換え工程は、反転表示工程と正転表示工程とを含み、前記反転表示工程は、全ての前記表示領域で、続く前記正転表示工程により表示される内容を、表示色を反転して表示し、前記正転表示工程は、前記反転表示工程の後に、直前の部分書き込み工程により前記表示部に表示されていた内容とは異なる内容を表示してもよい。
本発明によれば、全面書き換え工程は、反転表示工程と正転表示工程とを含む。反転表示を行う工程を含むことで、全面書き換え工程においてDCバランスをとることができる。
(3)この電気泳動表示装置の駆動方法において、前記部分書き換え工程は、前記駆動電極に第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位と異なる第2の電位を入力する第1パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第2の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第2パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、前記第1パルス状電圧と前記第2パルス状電圧のいずれか一方のパルス幅は、他方のパルス幅よりも狭くてもよい。
本発明によれば、部分書き換え工程において、デューティー比が50%でない書き込みパルスを用いることによって、部分駆動の対象となる画素を所望の表示色へと変化させる時間を短縮することが可能である。本発明によれば、このような場合においても、部分書き換え工程におけるDCバランスをとることができる。
(4)この電気泳動表示装置の駆動方法において、前記全面書き換え工程は、前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第2の電位を入力する第3パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第4パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、前記第3パルス状電圧と前記第4パルス状電圧のパルス幅は等しくてもよい。
本発明によれば、部分書き換え工程における書き込みパルスと、全面書き換え工程における書き込みパルスが異なる場合においても、書き換え工程毎にDCバランスをとることが可能である。
(5)この電気泳動表示装置の駆動方法において、前記部分書き換え工程は、前記部分書き込み工程の後、かつ前記部分消去工程の前に、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求の有無を判定する、割り込み要求判定工程を含み、前記割り込み要求判定工程が前記割り込み処理の要求が有ると判定した場合には、直ちに前記部分消去工程を行い、前記部分消去工程が行われた後に前記割り込み処理が実行されてもよい。
本発明によれば、部分書き換え工程において表示切り替えを伴う割り込み処理の要求があった場合、直ちに部分消去工程を行い、その後に割り込み処理が実行されることでDCバランスをとることが可能である。
(6)本発明は、電気泳動表示装置であって、共通電極が形成された共通電極層と、駆動電極が形成された駆動電極層と、前記共通電極層と前記駆動電極層との間に設けられた電気泳動表示層とを含み、前記共通電極と前記駆動電極とに挟まれた前記電気泳動表示層を表示領域とし、前記共通電極と前記駆動電極との電位差に基づく書き込みパルスが印加されることにより前記表示領域の表示色が制御される表示部と、前記表示部を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、全ての前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、全面書き換え制御と、前記全面書き換え制御の後に、一部の前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、部分書き換え制御と、を行い、前記部分書き換え制御を所与の条件が満たされるまで繰り返した後に、再び前記全面書き換え制御に戻り、前記部分書き換え制御において、前記表示部に所与の視覚表現を表示する、部分書き込み制御と、部分書き込み制御の後に、前記所与の視覚表現を、表示色を反転して表示する、部分消去制御と、を行い、前記全面書き換え制御に続く最初の部分書き込み制御である初回部分書き込み制御において、前記全面書き換え制御により表示された前記所与の視覚表現と同じ表示色で、前記所与の視覚表現を表示する。
本発明によれば、全面書き換え制御に続く部分書き換え制御において、部分書き込み制御と部分消去制御とを対にして行うことで、表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとることができる。
このとき、前記全面書き換え制御に続く最初の部分書き込み制御である初回部分書き込み制御は、全面書き換え制御により表示された前記所与の視覚表現と同じ表示色で、前記所与の視覚表現を表示する。初回部分書き込み制御は、続く部分消去制御との間でDCバランスをとるためだけの制御であるが、表示領域の表示に変化を与えない。よって、電気泳動表示装置の使用者に対して余計な表示を行うことなく、DCバランスをとることが可能である。
(7)この電気泳動表示装置において、前記制御部は、前記全面書き換え制御において、反転表示制御と正転表示制御とを行い、前記反転表示制御において、全ての前記表示領域で、続く前記正転表示制御により表示される内容を、表示色を反転して表示し、前記正転表示制御において、前記反転表示制御の後に、直前の部分書き込み制御により前記表示部に表示されていた内容とは異なる内容を表示してもよい。
本発明によれば、全面書き換え制御は、反転表示制御と正転表示制御とを含む。反転表示を行う制御を含むことで、全面書き換え制御においてDCバランスをとることができる。
(8)この電気泳動表示装置において、前記制御部は、前記部分書き換え制御において、前記駆動電極に第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位と異なる第2の電位を入力する第1パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第2の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第2パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、前記第1パルス状電圧と前記第2パルス状電圧のいずれか一方のパルス幅は、他方のパルス幅よりも狭くてもよい。
本発明によれば、部分書き換え制御において、デューティー比が50%でない書き込みパルスを用いることによって、部分駆動の対象となる画素を所望の表示色へと変化させる時間を短縮することが可能である。本発明によれば、このような場合においても、部分書き換え制御におけるDCバランスをとることができる。
(9)この電気泳動表示装置において、前記制御部は、前記全面書き換え制御において、前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第2の電位を入力する第3パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第4パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、前記第3パルス状電圧と前記第4パルス状電圧のパルス幅は等しくてもよい。
本発明によれば、部分書き換え制御における書き込みパルスと、全面書き換え制御における書き込みパルスが異なる場合においても、書き換え制御毎にDCバランスをとることが可能である。
(10)この電気泳動表示装置において、前記制御部は、前記部分書き換え制御において、前記部分書き込み制御を行った後、かつ前記部分消去制御を行う前に、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求の有無を判定する、割り込み要求判定制御を行い、前記割り込み要求判定制御が前記割り込み処理の要求が有ると判定した場合には、直ちに前記部分消去制御を行い、前記部分消去制御が行われた後に前記割り込み処理が実行されてもよい。
本発明によれば、部分書き換え制御において表示切り替えを伴う割り込み処理の要求があった場合、直ちに部分消去制御を行い、その後に割り込み処理が実行されることでDCバランスをとることが可能である。
(11)本発明は、前記電気泳動表示装置を含む電子機器であってもよい。
本発明によれば、表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとる電気泳動表示装置を含む電子機器を提供できる。DCバランスがとられることにより、この電子機器は長期信頼性を有する。
(12)本発明は、前記電気泳動表示装置を含む電子時計であって、前記表示部は、少なくとも、時桁と分桁を含む時刻表示を行い、前記制御部は、前記部分書き換え制御において、前記時刻表示の前記分桁を前記所与の視覚表現としてもよい。
本発明によれば、制御部は、表示が1分おきに変化する電子時計の分桁表示を対象として部分書き換え制御を行う。よって、時刻表示の更新が高速で、消費電力が少なく、長期信頼性を有する電子時計を提供することができる。
(13)この電子時計において、前記制御部は、
前記初回部分書き込み制御を、前記部分消去制御を行う前の任意のタイミングで行ってもよい。
本発明によれば、初回部分書き込み制御を固定されたタイミングで行う必要がないので、制御部に負担をかけることなく、DCバランスのとれた電子時計を実現できる。
第1実施形態における電気泳動表示装置のブロック図。 第1実施形態における電気泳動表示装置の画素の構成例を示す図。 図3(A)は電気泳動素子の構成例を示す図。図3(B)、図3(C)は電気泳動素子の動作の説明図。 図4(A)は第1実施形態における全面書き換え時の波形図。図4(B)は第1実施形態における全面書き換え時の表示色の変化の概略を示す図。 図5(A)は第1実施形態における部分書き換え時の波形図。図5(B)は第1実施形態における部分書き換え時の表示色の変化の概略を示す図。 第1実施形態における電気泳動表示装置の駆動方法のフローチャート。 図7(A)〜図7(B)は図6のサブルーチンのフローチャート。 第1実施形態における波形図。 図9(A)〜図9(D)は、第1実施形態における表示例を示す図、およびY−Y線に沿って切断された断面図。 図10は第1実施形態の具体例における図6のサブルーチン(部分書き換え工程)のフローチャート。 図11(A)〜図11(J)は第1実施形態の具体例における表示例を示す図。 図12(A)〜図12(J)は従来例における表示例を示す図。 図13は第1実施形態の別の具体例における図6のサブルーチン(部分書き換え工程)のフローチャート。 図14(A)〜図14(H)は第1実施形態の別の具体例における表示例を示す図。 図15(A)は電子機器の一例である腕時計の図、図15(B)は電子機器の一例である電子ペーパーの図。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、具体例や適用例の説明において、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
1.第1実施形態
本発明の第1実施形態について図1〜図9を参照して説明する。
1.1.電気泳動表示装置の構成
図1は、本実施形態に係るアクティブマトリックス駆動方式の電気泳動表示装置100のブロック図である。
電気泳動表示装置100は、複数の画素40が配列された表示部5を含む。制御部6は表示部5を制御する。制御部6は、走査線駆動回路61、データ線駆動回路62、コントローラー63、共通電源変調回路64を含む。
走査線駆動回路61、データ線駆動回路62,共通電源変調回路64は、それぞれコントローラー63と接続されている。コントローラー63は図外から供給される画像信号や同期信号に基づいて、これらを総合的に制御する。画像信号には、図外の計時部から供給される時刻情報に基づく時刻表示が含まれていてもよい。なお、コントローラー63は、記憶部160を含んでいてもよい。記憶部160は、SRAM、DRAM、EEPROM、その他のメモリーであってもよいし、一部にROMを含んでもよい。記憶部160は、表示部5に表示させる画像情報を記憶していてもよい。また、記憶部160は、駆動パルステーブルを記憶していてもよい。このとき、コントローラー63は、駆動パルステーブルに基づいて共通電源変調回路64等に対する制御信号を出力することができる。また、コントローラー63は、CPUを含んでいてもよい。このとき、記憶部160はCPUが用いる駆動制御用プログラム等を記憶していてもよい。
表示部5は制御部6の制御に従って表示を行う。例えば、表示部5は現在時刻を10:08のように表示する。表示部5には、走査線駆動回路61から延びる複数の走査線66と、データ線駆動回路62から延びる複数のデータ線68とが形成されており、これらの交差位置に対応して画素40が設けられている。
走査線駆動回路61は、m本の走査線66(Y1、Y2、…、Ym)により各画素40に接続されている。走査線駆動回路61は、コントローラー63の制御に従って1行目からm行目までの走査線66を順次選択することで、画素40に設けられた駆動用TFT41(図2参照)のオンタイミングを規定する選択信号を供給する。
データ線駆動回路62は、n本のデータ線68(X1、X2、…、Xn)により各画素40に接続されている。データ線駆動回路62は、コントローラー63の制御に従って、画素40のそれぞれに対応する1ビットの画像データを規定する画像信号を画素40に供給する。なお、本実施形態では、画素データ「0」を規定する場合には、ローレベルの画像信号を画素40に供給し、画像データ「1」を規定する場合には、ハイレベルの画像信号を画素40に供給するものとする。
表示部5には、また、共通電源変調回路64から延びる低電位電源線49(Vss)、高電位電源線50(Vdd)、共通電極配線55(Vcom)、第1の制御線91(S)、第2の制御線92(S)が設けられており、それぞれの配線は画素40と接続されている。共通電源変調回路64は、コントローラー63の制御に従って上記配線のそれぞれに供給する各種信号を生成する一方、これら各配線の電気的な接続及び切断(ハイインピーダンス化、Hi−Z)を行う。
1.2.画素部分の回路構成
図2は、図1の画素40の回路構成図である。
画素40には、駆動用TFT(Thin Film Transistor)41と、ラッチ回路70と、スイッチ回路80が設けられている。画素40は、ラッチ回路70により画像信号を電位として保持するSRAM(Static Random Access Memory)方式の構成をとる。なお、図1と同じ配線には同じ番号を付しており、説明は省略する。また、全画素に共通の共通電極配線55については記載を省略している。
駆動用TFT41は、N−MOSトランジスタからなる画素スイッチング素子である。駆動用TFT41のゲート端子は走査線66に接続され、ソース端子はデータ線68に接続され、ドレイン端子はラッチ回路70のデータ入力端子に接続されている。ラッチ回路70は転送インバーター70tと帰還インバーター70fとを備えている。インバーター70t、70fには、低電位電源線49(Vss)と高電位電源線50(Vdd)から電源電圧が供給される。
スイッチ回路80は、トランスミッションゲートTG1、TG2からなり、ラッチ回路70に記憶された画素データのレベルに応じて、画素電極35(図3(B)、図3(C)参照)に信号を出力する。図2のVaは、1つの画素40の画素電極へ供給される電位(信号)を意味する。ここで、本実施形態では、アクティブマトリックス駆動方式の電気泳動表示装置100を用いるため、電気泳動表示装置100の駆動電極は画素電極である。よって、画素電極という名称を用いて説明する。なお、駆動電極は画素電極ではなく、セグメント電極であってもよい。
ラッチ回路70に画像データ「1」(ハイレベルの画像信号)が記憶されて、トランスミッションゲートTG1がオン状態となると、スイッチ回路80はVaとして電位Sを供給する。一方、ラッチ回路70に画像データ「0」(ローレベルの画像信号)が記憶されて、トランスミッションゲートTG2がオン状態となると、スイッチ回路80はVaとして電位Sを供給する。このような回路構成により、制御部6はそれぞれの画素40の画素電極に対して供給する電位(信号)を制御することが可能である。なお、画素40の回路構成は一例であり、図2に示すものに限られない。
1.3.表示方式
本実施形態の電気泳動表示装置100は、二粒子系マイクロカプセル型の電気泳動方式であるとする。分散液は無色透明、泳動粒子は白色又は黒色であるとすると、電気泳動表示装置100は、白色又は黒色の2色を基本色として少なくとも2色を表示可能である。本実施形態では、電気泳動表示装置が表示可能な第1色は黒であるとして、第2色は白であるとして説明する。そして、以下において、黒を表示している画素を白で表示すること、又は白を表示している画素を黒で表示することを反転と表現する。
図3(A)は、本実施形態の電気泳動素子32の構成を示す図である。電気泳動素子32は素子基板30と対向基板31(図3(B)、図3(C)参照)との間に挟まれている。電気泳動素子32は、複数のマイクロカプセル20を配列して構成される。マイクロカプセル20は、例えば無色透明な分散液と、複数の白色粒子(電気泳動粒子)27と、複数の黒色粒子(電気泳動粒子)26とを封入している。本実施形態では、例えば白色粒子27は負に帯電しており、黒色粒子26は正に帯電しているとする。
図3(B)は、電気泳動表示装置100の表示部5の部分断面図である。素子基板30と対向基板31は、マイクロカプセル20を配列してなる電気泳動素子32を狭持している。表示部5は、素子基板30の電気泳動素子32側に、複数の画素電極35が形成された駆動電極層350を含む。図3(B)では、画素電極35として画素電極35Aと画素電極35Bが示されている。画素電極35により、画素ごとに電位を供給することが可能である(例えば、Va、Vb)。ここで、画素電極35Aを有する画素を画素40Aとし、画素電極35Bを有する画素を画素40Bとする。画素40A、画素40Bは画素40(図1、図2参照)のうちの2つの画素である。
一方、対向基板31は透明基板であり、表示部5において対向基板31側に画像表示がなされる。表示部5は、対向基板31の電気泳動素子32側に、平面形状の共通電極37が形成された共通電極層370を含む。なお、共通電極37は透明電極である。共通電極37は、画素電極35と異なり全画素に共通の電極であり、電位Vcomが供給される。
共通電極層370と駆動電極層350との間に設けられた電気泳動表示層360に電気泳動素子32が配置されており、電気泳動表示層360が表示領域となる。共通電極37と画素電極(例えば、35A、35B)との間の電位差に応じて、画素毎に所望の表示色を表示させることができる。
図3(B)では、共通電極側電位Vcomが画素40Aの画素電極の電位Vaよりも高電位である。このとき、負に帯電した白色粒子27が共通電極37側に引き寄せられ、正に帯電した黒色粒子26が画素電極35A側に引き寄せられるため、画素40Aは白を表示していると視認される。
図3(C)では、共通電極側電位Vcomが画素40Aの画素電極の電位Vaよりも低電位である。このときは逆に、正に帯電した黒色粒子26が共通電極37側に引き寄せられ、負に帯電した白色粒子27が画素電極35A側に引き寄せられるため、画素40Aは黒を表示していると視認される。なお、図3(C)の構成は図3(B)と同様である。
1.4.書き込みパルス
1.4.1.全面書き換え時
図4(A)は、本実施形態における全面書き換え時の波形図を示す。S、Sは共通電源変調回路64からの信号である(図1参照)。Va、Vbはそれぞれ画素電極35A、画素電極35Bに供給される信号である(図3(B)参照)。画素40Aと画素40Bの回路構成も図2と同じであり、それぞれのラッチ回路に保持された画像データに応じて、Va、VbとしてSまたはSを出力する。Vcomは共通電源変調回路64から共通電極37に供給される信号である(図1、図3(B)参照)。それぞれの信号Va、Vb、Vcomは、ハイレベル(VH)、ローレベル(VL)、またはハイインピーダンス状態(Hi−Z)をとり得るものとする。
区間t1において、Vaの電位はVLであるため、VcomがVHのときに画素40Aを構成する電気泳動素子32において、負に帯電した白色粒子27が共通電極37側に引き寄せられる。そして、画素40Aは最終的に白色で表示される。なお、図4(A)において区間t1以外ではVcom、VaともにHi−Zであり、画素40AはVcom、VaがHi−Zになる前の表示を維持する。
また、区間t1において、Vbの電位はVHであるため、VcomがVLのときに画素40Bを構成する電気泳動素子32において、正に帯電した黒色粒子26が共通電極37側に引き寄せられる。そして、画素40Bは最終的に黒色で表示される。なお、区間t1以外では画素40Bも表示を維持する。
区間t1においてVcomは、VHをT1の間続けたのち、VLをT2の間続ける信号を繰り返し単位とするパルス信号である。本実施形態ではT1とT2の時間は等しい。すなわち、Vcomの波形のデューティー比は50%である。全ての表示領域に書き込みパルスを印加する全面駆動を実施する工程においては、例えば白色を表示する画素と黒色を表示する画素が表示領域に混在しているので、図4(A)に示すようなVcomを用いることが好ましい。ここで、書き込みパルスとは、所望の表示をさせるために必要な共通電極37と画素電極35との間の電位差を与えるパルスをいい、例えばVcomとVa、VcomとVbの電位差によるパルスをいう。
図4(B)は、本実施形態における全面書き換え時における表示色の変化の概略を示す図である。図4(A)の波形図に対応している。ここでは、画素40A(画素A)は黒色から白色へと変化し、画素40B(画素B)は白色から黒色へと変化するものとする。なお、反射率R、Rはそれぞれ本実施形態の電気泳動表示装置100の黒色、白色に対応する。また、電気泳動表示装置100は反射率R、Rにおいて電気泳動粒子の移動がなくなる飽和状態になるとする。
図4(B)の区間t1は図4(A)の区間t1と対応する。画素40Aは、VcomがVHの間はその電気泳動素子32において、負に帯電した白色粒子27が共通電極37側に引き寄せられるので、表示色が黒色から白色へと徐々に変化していく(t11)。しかし、VcomがVLの間は共通電極37と画素電極35Aとの間に電位差が生じないので表示色を維持する(t12)。そして、最終的に画素40Aは、白色(R)へと変化する。なお、区間t11においてVcomはVHであり、区間t12においてVcomはVLであるとし、区間t11、t12の時間はT1、T2に等しいものとする。
一方、画素40Bは、VcomがVLの間はその電気泳動素子32において、正に帯電した黒色粒子26が共通電極37側に引き寄せられるので、表示色が白色から黒色へと徐々に変化していく(t12)。しかし、VcomがVHの間は共通電極37と画素電極35Aとの間に電位差が生じないので表示色を維持する(t11)。そして、最終的に画素40Bは、黒色(R)へと変化する。
1.4.2.部分書き換え時
図5(A)は、本実施形態における部分書き換え時の波形図を示す。図5(A)の記号等については、図4(A)と同様であり説明を省略する。
1.4.2.1.逆電位駆動パルス
部分書き換え時は、書き換えを行う表示部の一部のみを描画することで高速化を図る部分駆動が用いられる。このとき、駆動される画素も表示部の一部のみであるため、消費電力を抑えることもできる。
ここで、部分書き換え時には対象となる画素の全てが白色、又は黒色で表示される。例えば、白色を背景色とする場合に、部分駆動で表示を行う場合には駆動対象である画素の全てを黒色で表示し、部分駆動で消去を行う場合には駆動対象である画素の全てを白色で表示する。このとき、図4(A)で示されたVcomを用いると、区間t1のうち半分の時間は画素の表示色を維持するだけに用いられることになる。
具体的に述べると、先の例のように部分駆動で消去を行う場合には、駆動対象である画素の全てを黒色から白色へと変化させる。この場合、駆動対象である画素の全ては、図4(B)の画素40A(画素A)のように変化することになる。すると区間t1のうち半分の時間は、区間t12のように表示色に変化のない時間となる。この表示色に変化のない時間を減らすことができれば、部分書き換え時の駆動時間を短縮することが可能である。
そこで、部分書き換え時には図5(A)に示すようなVcomを用いる。区間t3において、VcomはVHをT3の間続けたのち、VLをT4の間続ける信号を繰り返し単位とするパルス信号である。ただし、Vcomは、区間t3の最後には例外的にVHで終了するものとする。本実施形態ではT3とT4の時間は同じにはならない。すなわち、Vcomの波形のデューティー比は50%にはならない。例えば、T4はT3の1%〜15%程の短い時間であってもよい。また、時間幅がT4である狭い幅のパルスを逆電位駆動パルスと表現する。
区間t5においては、Vcomは区間t3におけるVcomを反転した信号となる。すなわち、VLをT5の間続けたのち、VHをT6の間続ける信号を繰り返し単位とするパルス信号である。ただし、Vcomは、区間t5の最後には例外的にVLで終了するものとする。ここで、T5はT3と同じ時間であり、T6はT4と同じ時間である。よって、T6はT5の1%〜15%程の短い時間であってもよい。また、時間幅がT6である狭い幅のパルスも逆電位駆動パルスである。
1.4.2.2.波形図の説明
まず、画素40A(画素A)について説明する。画素40Aは区間t3以前には黒色で表示されているものとする。区間t3においてVaはVcomの反転信号であり、VaはVLもVHもとり得る。Vaの電位がVLであるときVcomはVHであり、画素40Aを構成する電気泳動素子32において、負に帯電した白色粒子27が共通電極37側に引き寄せられる。一方、Vaの電位がVHであるときVcomはVLであり(逆電位駆動パルス)、黒色粒子26が共通電極37側に引き寄せられる。しかし、VaはVLの電位をとる比率が高いため(T3>T4)、画素40Aは最終的に白色で表示される。なお、本実施形態では、逆電位駆動パルスの幅T4は非常に短く設定されており、表示上の変化はほとんど生じないものとする。
区間t4においては、Vcom、VaともにHi−Zであり、画素40AはVcom、VaがHi−Zになる前の白色の表示を維持する。
また、区間t5においては、VaはVcomと同一の信号である。よって、共通電極37と画素電極35Aとの間に電位差が生じないので白色の表示を維持する。
次に、画素40B(画素B)について説明する。画素40Aは区間t3以前には白色で表示されているものとする。区間t3においては、VbはVcomと同一の信号である。よって、共通電極37と画素電極35Aとの間に電位差が生じないので白色の表示を維持する。
区間t4においては、Vcom、VaともにHi−Zであり、画素40BはVcom、VbがHi−Zになる前の白色の表示を維持する。
区間t5においてVbはVcomの反転信号であり、VbはVLもVHもとり得る。Vbの電位がVHであるときVcomはVLであり、画素40Bを構成する電気泳動素子32において、黒色粒子26が共通電極37側に引き寄せられる。一方、Vbの電位がVLであるときVcomはVHであり(逆電位駆動パルス)、負に帯電した白色粒子27が共通電極37側に引き寄せられる。しかし、VbはVHの電位をとる比率が高いため(T5>T6)、画素40Bは最終的に黒色で表示される。なお、本実施形態では、逆電位駆動パルスの幅T6は非常に短く設定されており、表示上の変化はほとんど生じないものとする。
1.4.2.3.表示色の変化の説明
図5(B)は、本実施形態における部分書き換え時における表示色の変化の概略を示す図である。図5(A)の波形図に対応している。画素40A(画素A)、画素40B(画素B)の変化は図5(A)の場合と同様であり、図5(B)の記号等については、図4(B)と同様であるので説明を省略する。
図5(B)の区間t3は図5(A)の区間t3と対応する。区間t3において、画素40Aについては、Vaの電位がVLであるとき表示色が黒色から白色へと徐々に変化していく(t31)。しかし、Vaの電位がVHであるときには、表示色が黒色側へと変化してしまう(t32)。この動作を繰り返すと、t31の区間の時間(T3に等しい)がt32の時間(T4に等しい)よりも長いため、最終的に画素40Aは白色(R)へと変化する。一方、画素40Bについては、VbはVcomと同一であり、電位差が生じないので白色を維持する。
図5(B)の区間t4は図5(A)の区間t4と対応する。区間t4においては、Vcom、Va、VbともにHi−Zであり、画素40A、画素40Bは白色を維持する。
図5(B)の区間t5は図5(A)の区間t5と対応する。区間t5において、画素40Bについては、Vbの電位がVHであるとき表示色が白色から黒色へと徐々に変化していく(t51)。しかし、Vbの電位がVLであるときには、表示色が白色側へと変化してしまう(t52)。この動作を繰り返すと、t51の区間の時間(T5に等しい)がt52の時間(T6に等しい)よりも長いため、最終的に画素40Bは黒色(R)へと変化する。一方、画素40Aについては、VaはVcomと同一であり、電位差が生じないので白色を維持する。
1.4.2.4.駆動時間の比較
ここで、画素40A(画素A)の変化を例として、図4と図5とを比較する。画素40Aに対して、黒色から白色への変化(正方向の変化)を生じさせる書き込みパルスの時間幅は、図4(B)、図5(B)のそれぞれで、t11、t31である。一方、正方向の変化を生じさせない書き込みパルスの時間幅は、t12、t32である。なお、t11とt31は同じ時間であるとする。
すると、t12がt11と同じ時間幅(100%)であるのに対し、t32の時間幅は例えばt31の1%〜15%である。t12およびt32は正方向の変化を生じさせない無駄な時間であるから、図5(A)の駆動方法の方が効率がよい。計算上、図5(A)の駆動方法は図4(A)に比べて、約半分の時間で画素40Aを黒色から白色へ変化させることが可能である。よって、部分書き換え時に図5(A)に示すようなVcomを用いることは駆動効率を向上させる。
また、図5(A)のSとSはVcomの正転信号、反転信号に等しく、共通電源変調回路64(図1参照)で容易に作成することが可能である。そして、反転信号は1つのインバーターで作成できるため、共通電源変調回路64の規模を増大させることもない。
ここで、逆電位駆動パルスを削除した場合には、計算上、図4の駆動方法のちょうど半分の時間で画素40Aを黒色から白色に変化させることが可能である。よって、逆電位駆動パルスは不要とも思える。しかし、いくつかの実験によると、逆電位駆動パルスの存在により応答速度が改善されて、コントラストも向上するとの結果が得られている。これは、電気泳動粒子が逆電位駆動パルスにより攪拌されて、異なる方向に移動する電気泳動粒子(図3(A)の26および27)の移動が円滑になるためであると予想される。よって、逆電位駆動パルスを含む図5(A)のようなVcomを用いることが好ましい。
1.5.電気泳動表示装置の駆動方法
1.5.1.DCバランス
電気泳動表示装置の駆動方法として、表示部の全体を描画する全面駆動だけでなく、書き換えを行う表示部の一部のみを描画する部分駆動が用いられることがある。電圧を印加する対象の画素数を減らすことで、書き換え時のレスポンスを早め、消費電力を抑えることができる。本実施形態においても、全面駆動と部分駆動の両方が用いられる。
ここで、例えば部分駆動によって表示部の一部のみを部分消去するような場合、消去の対象となった画素の共通電極と画素電極の間では、一定の方向に電圧が印加されることになる。このような場合、この消去の対象となった画素について印加電圧の偏りを相殺する処理が必要となる。もし、一部の画素の電極間に印加電圧の非対称性がある場合、その一部の画素で残像が生じる恐れがある。
しかし、電気泳動表示装置の表示部において変化を視認することができない処理は、その処理の効率のために省略されることがある。そのため、前記のような電気泳動表示装置の長期信頼性についての問題が生じることがあった。そこで、以下に全面書き換え工程、部分書き換え工程も含めてDCバランスをとることが可能な、本実施形態に係る電気泳動表示装置100の駆動方法を説明する。
1.5.2.メインルーチンのフローチャート
図6は、第1実施形態における電気泳動表示装置100の駆動方法のフローチャートである。
1.5.2.1.全面書き換え工程
本実施形態にかかる電気泳動表示装置100の駆動方法は、最初に全面書き換え工程S1を行う。全面書き換え工程S1では、表示部5の全体を描画する全面駆動が行われる。ここで、表示部5の全体を描画するとは、例えば図11(B)のように表示部5の背景や時刻などの表示を含めて全体を表示することをいう。
全面書き換え工程S1では、続く部分書き換え工程S2において部分駆動により書き換えが行われる所与の視覚表現を含めて表示部5の全体を描画する。ここで、所与の視覚表現とは、文字、数字、メッセージ、画像、図形、模様、記号等のいずれか、又はこれらの組み合わせである。例えば図11(B)では、所与の視覚表現は分桁の一桁目の数字である。図11(B)での分桁の一桁目「0」は、続く部分書き換え工程S2によって書き換えられる(図11(C)〜図11(H)の領域51参照)。その書き換えが行われる分桁の一桁目も含めて、全面書き換え工程S1では、表示部5の全体を描画する。
1.5.2.2.部分書き換え工程
部分書き換え工程S2は、表示部5の一部である所与の領域内で、部分駆動によって所与の視覚表現の書き換えを行う(図11(C)〜図11(H)の領域51参照)。表示部5の所与の領域以外では、全面書き換え工程S1による表示が維持される。
先の例では、部分書き換え工程S2は、0〜9の数字を部分駆動によって表示したり、それらの数字を消去したりする。例えば、背景色が白色である場合、表示とは0〜9の数字を黒色で表示することであり、消去とはそれらの数字を白色で表示することである。
このとき、部分書き換え工程S2は、所与の条件を満たすまで繰り返されてもよい(S4)。先の例では0〜9がそれぞれ表示されるので、部分書き換え工程S2が10回繰り返されることが繰り返し(S4N)を解除する条件となる。
1.5.2.3.その他
繰り返し条件判定後に(S4Y)、電気泳動表示装置100の表示を終了する命令の有無が判断されてもよい(S8)。表示を継続する場合には再びS1に戻り(S8N)、表示を終了する場合にはフローチャートの制御も終了する(S8Y)。例えば、電子時計に用いられる電気泳動表示装置などでは表示が終了することはなく、再びS1〜S4の工程が繰り返される。
1.5.3.サブルーチンのフローチャート
1.5.3.1.全面書き換え工程について
図7(A)は、全面書き換え工程S1のサブルーチンを示すフローチャートである。本実施形態では、全面書き換え工程S1は反転表示工程S10、正転表示工程S18を含む。
全面書き換え工程S1は、正転表示工程S18によって、部分書き換え工程S2が書き換えを行うのに必要な表示を行う。つまり、部分書き換え工程S2が書き換えを行うのは表示部5の一部であるため(図11(C)〜図11(H)の領域51参照)、それ以外の領域については、正転表示工程S18によって必要な表示を行う(図11(B)参照)。このとき、続く最初の部分書き換え工程S2において、部分駆動により消去される所与の視覚表現を含めて表示部5の全体を描画する。
ここで、正転表示工程S18による表示についてもDCバランスをとる。そのための手法の1つとして、正転表示工程S18よりも前に、表示部5の全体において反転表示を行う反転表示工程S10がおこなわれてもよい(図11(A)参照)。この2つの表示工程S10とS18によって、全面書き換え工程S1においてDCバランスがとられる。
1.5.3.2.部分書き換え工程のサブルーチン
図7(B)は、部分書き換え工程S2のサブルーチンを示すフローチャートである。本実施形態では、部分書き換え工程S2は部分書き込み工程S20、部分消去工程S28を含む。
部分書き込み工程S20は、表示部5の一部に所与の視覚表現を表示する。再び先の例を用いると、部分書き込み工程S20では図11(C)のように、表示部5の一部の領域51に部分駆動によって黒色の0の数字(所与の視覚表現)を表示する。
部分消去工程S28は、部分書き込み工程S20で書き込まれた所与の視覚表現を消去する。先の例において、部分消去工程S28は図11(D)のように、部分駆動によって白色で0の数字を表示することで消去を行う。なお、部分消去工程S28は、部分書き込み工程S20と同一の内容を反転表示することで、部分書き込み工程S20との間でDCバランスをとっている。
ここで、部分書き込み工程S20は、正転表示工程S18に続く最初の部分書き込み工程S20であっても省略されることはない。ここで、最初の部分書き込み工程S20を他と区別するために以下においては「初回部分書き込み工程S20」と表現する。初回部分書き込み工程S20は、すなわち繰り返し条件判定(S4)を経ずに行われる部分書き込み工程S20のことである。なお、図6のフローチャートにおいて、表示を継続する場合には再び全面書き換え工程S1に戻るが(S8N)、その全面書き換え工程S1に続く最初の部分書き込み工程S20も初回部分書き込み工程S20である。
先の例では、正転表示工程S18は、所与の視覚表現である黒色の0の数字を含めて表示部5全体を描画する。そのため、初回部分書き込み工程S20が部分駆動によって黒色の0の数字を表示しても、表示部5の表示に変化はない。しかし、省略することなく初回部分書き込み工程S20を行うことで、部分書き換え工程S2においてDCバランスをとることができる。
図6、図7(A)〜図7(B)のフローチャートで示される電気泳動表示装置の駆動方法に従うことにより、DCバランスをとることができる。そして、DCバランスをとることで、長期信頼性の高い電気泳動表示装置を提供できる。
1.6.フローチャートと電気泳動表示装置における表示の対応
次に、この駆動方法と電気泳動表示装置における表示の対応例を示す。以下の説明および図で用いる工程番号(S1〜S28)は図6、図7(A)〜図7(B)のフローチャートの工程番号に対応する。
図8は、本実施形態における波形図を示す。図中のS、S、Va、Vb、Vcomは図4(A)と同様であり説明を省略する。対応工程における工程番号S10、S18、S20、S28は、その区間において工程番号に対応した処理が行われていることを示す。また、「balanced」は矢印で示された2つの工程の処理によってDCバランスがとられていることを示す。
1.6.1.全面書き換え工程の波形図
図8の対応工程がS10と示された区間は、反転表示工程S10を行っている。Vaの電位はVLであり、図4(A)および図4(B)の説明の通り、画素40Aは白色で表示される。一方、Vbの電位はVHであり、画素40Bは黒色で表示される。これらの表示は続く正転表示工程S18による表示を反転したものであり、反転表示工程S10は正転表示工程S18とDCバランスをとるために行われる工程である。
図8の対応工程がS18と示された区間は、正転表示工程S18を行っている。Vaの電位はVHであり、画素40Aは黒色で表示される。一方、Vbの電位はVLであり、画素40Bは白色で表示される。全面書き換え工程S1では、正転表示工程S18とその前に対称的な表示処理を行う反転表示工程S10とによって、DCバランスがとられる。
1.6.2.部分書き換え工程の波形図
図8の対応工程がS20と示された区間は、部分書き込み工程S20を行っている。VaはVcomの反転信号であり、図5(A)および図5(B)の区間t5についての説明の通り、画素40Aは黒色で表示される。ここで、図8の部分書き込み工程S20は、全面書き換え工程(S10、S18)に続く、初回部分書き込み工程S20である。画素40Aは正転表示工程S18によって既に黒色で表示されているが、次の部分消去工程S28とDCバランスをとるために、初回部分書き込み工程S20は省略されることなく行われる。このとき、画素40Aの表示色(黒色)に変化がないため、初回部分書き込み工程S20がユーザーに意識されることはない。
一方、VbはVcomと同一の信号であり、共通電極37と画素電極35Bとの間に電位差が生じないので白色の表示色を維持する。
図8の対応工程がS28と示された区間は、部分消去工程S28を行っている。VaはVcomの反転信号であり、図5(A)および図5(B)の区間t3についての説明の通り、画素40Aは白色で表示、すなわち消去される。
部分消去工程S28における画素40Aへの印加電圧は、部分書き込み工程S20における印加電圧と大きさが同じであり方向が逆である。言い換えると、部分消去工程S28と部分書き込み工程S20を合わせると、電極間に印加される電界の時間平均はゼロになる。よって、部分消去工程S28と、その前に行われた部分書き込み工程S20とでDCバランスをとることができる。
なお、図6の通り、部分書き換え工程S2は所定の回数まで繰り返し行われる(S4)。よって、図8では省略されているが、その後に部分書き換え工程S2、すなわち部分書き込み工程S20(初回部分書き込み工程S20ではない部分書き込み工程S20)と部分消去工程S28とが続いて行われてもよい。
1.6.3.全面書き換え工程の表示例
前記の構成の電気泳動表示装置100によって、全面書き換え工程S1が実施される場合の表示部5の表示例などを、図9(A)〜図9(D)を用いて説明する。図9(A)〜図9(D)を含めて以下の説明で引用される図においては、表示部5のうち斜線で示された画素は、その画素が黒色で表示されていることを示す。なお、図9(A)〜図9(D)では、表示部5のうち部分駆動が行われる6画素×6画素の領域を抜き出して表示しており、右図はそれぞれの左図のY−Y線に沿った断面図である。断面図における記号の意味は、図3(B)と同じである。
全面書き換え工程S1における反転表示工程S10、正転表示工程S18の表示例を、それぞれ図9(A)、図9(B)に示す。図9(A)、図9(B)では、6画素×6画素の領域を含めて表示部5の全体が全面駆動により描画される。
図9(A)では、画像P1(所与の視覚表現)を構成する画素の表示色が反転されて白色で表示されており、その背景色も反転されて黒色で表示されている。画素40Aは画像P1を構成する画素であり、画素40Bはその背景となる画素である。
断面図(右図)の通り、共通電極37、画素電極35A、画素電極35Bにはそれぞれ図8の対応工程がS10の区間におけるVcom、Va、Vbが供給されている。そして、表示部5のように画素40Aは白色を表示し、画素40Bは黒色を表示する。
図9(B)では、画像P1を構成する画素の表示色は黒色であり、その背景色は白色である。断面図の通り、共通電極37、画素電極35A、画素電極35Bにはそれぞれ図8の対応工程がS18の区間におけるVcom、Va、Vbが供給されている。そして、表示部5のように画素40Aは黒色を表示し、画素40Bは白色を表示する。
1.6.4.部分書き換え工程の表示例
部分書き換え工程S2における部分書き込み工程S20、部分消去工程S28の表示例を、それぞれ図9(C)、図9(D)に示す。図9(C)、図9(D)では、6画素×6画素の領域のみが部分駆動により書き換えられる。
図9(C)では、画像P1を構成する画素は黒色で表示され、その背景色は白色のまま維持される。断面図の通り、共通電極37、画素電極35A、画素電極35Bにはそれぞれ図8の対応工程がS20の区間におけるVcom、Va、Vbが供給される。
ここで、この部分書き込み工程S20は、全面書き換え工程S1に続く、初回部分書き込み工程S20である。画素40Aについては、共通電極37と画素電極35Aの電位差により黒色で表示されるが(Vcom反転:VH主)、既に正転表示工程S18により黒色で表示されているため表示上の変化はない。また、画素40Bについては、共通電極37と画素電極35Bには電位差が生じないため(Vcom同一)、白色の表示を維持する。よって、初回部分書き込み工程S20は表示部5の表示に変化を生じさせない。なお、VH主とは、Vaの電位がVHである時間の方が長いことを示す。
図9(D)では、画像P1を構成する画素が白色で表示、すなわち消去され、その背景色は白色のまま維持される。断面図の通り、共通電極37、画素電極35A、画素電極35Bにはそれぞれ図8の対応工程がS28の区間におけるVcom、Va、Vbが供給される。画素40Aについては、共通電極37と画素電極35Aの電位差により白色で表示される(Vcom反転:VL主)。また、画素40Bについては、共通電極37と画素電極35Bには電位差が生じないため(Vcom同一)、白色の表示を維持する。よって、部分消去工程S28は6画素x6画素の領域の全てを白色にする。なお、VL主とは、Vaの電位がVLである時間の方が長いことを示す。
この後で、部分書き換え工程S2の繰り返しにより、再び部分書き込み工程S20と部分消去工程S28が行われてもよい。このとき、部分書き込み工程S20は、もはや初回部分書き込み工程S20ではなく6画素×6画素の領域において所与の視覚表現の書き込みを行い、表示部5の表示を変化させる。なお、部分消去工程S28については、先の説明と同様である。
以上のように、本実施形態の電気泳動表示装置100は、図6、図7(A)〜図7(B)のフローチャートで示される電気泳動表示装置の駆動方法に従うことで、部分駆動を用いて表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとることが可能である。DCバランスをとることで長期信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供できる。
2.具体的な実施形態
2.1.具体例1(時刻表示)
本実施形態の具体例について図10〜図12を参照して説明する。
この具体例では、以下に述べる駆動方法に従って、電気泳動表示装置100の表示部5は時刻表示を行う。時刻表示は時桁と分桁を含み、分桁の一桁目において部分駆動が行われ、他は全面駆動で書き換えがおこなわれるものとする(図11(A)〜図11(J)参照)。なお、部分駆動の対象領域は分桁の一桁目に限らず、例えば分桁の十桁目も含めてもよいし、時刻表示全体を領域51としてもよい。また、電気泳動表示装置100は例えば計時部を含んでおり、計時部からの時刻情報に基づいた画像信号を制御部6が受け取り、表示部5に時刻表示を行ってもよい。
図10は、部分書き換え工程S2のサブルーチンを示すフローチャートである。この具体例の部分書き換え工程S2は、第1実施形態と同じS20、S28、に加えて分桁の更新タイミングを判断する工程S26を含む。なお、メインルーチンは図6に従う。
時刻表示を行う場合、約1分の間、部分書き込み工程S20で書き込まれた内容が表示され続ける必要がある。そのため、分桁が更新される直前のタイミングで部分消去工程S28が行われる。例えば、図11(E)に示すように10時11分00秒のタイミングで、表示部5が「10:11」を表示することを求められる。よって、分桁の一桁の消去工程(部分消去工程S28)は、直前の、例えば10時10分59秒のタイミングで行う必要がある(図11(D)参照)。工程S26は、このような部分消去工程S28を行うタイミングを与える。すなわち、分桁の更新がある場合は部分消去工程S28に進むが(S26Y)、それまでは待機する(S26N)。
図11(A)〜図11(J)は本具体例に係る電気泳動表示装置の表示部5の表示例を示す。図11(A)〜図11(J)では表示部5のうち時刻表示部分のみを抜き出している。また、領域51は部分駆動が行われる領域を示し、領域51以外の領域は全面駆動により書き換えが行われるものとする。本実施形態では、領域51は時刻表示の分桁の一桁目に対応する。なお、図11(A)〜図11(J)に付された工程番号は図6、図7(A)、図10のフローチャートの工程番号に対応する。
図11(A)では、反転表示工程S10が行われ、全面駆動により表示部5の全面で反転表示が行われている。続く図11(B)とDCバランスをとるためである。反転表示工程S10は、時刻が10時10分00秒になるタイミングで表示されるように行われる。なお、以下において、表示までのタイムラグは理想的にゼロであるとして、10時10分00秒のタイミングで反転表示工程S10を行う、との表現を用いる。
図11(B)では、正転表示工程S18が行われ、時刻(10:10)が表示されている。続く部分書き換え工程S2は領域51(分桁の一桁)のみを書き換えれば、10時19分まで時刻の更新が可能である。
図11(C)では、部分書き込み工程S20が行われ、領域51に分一桁として0が表示される。この工程は、初回部分書き込み工程S20であり、表示部5において表示に変化は生じない。
図11(D)では、時刻が10時11分00秒に変化する前(例えば、10時10分59秒)に、部分消去工程S28が行われ、領域51に黒色で表示されていた0が消去される。
図11(E)では、10時11分00秒のタイミングで部分書き込み工程S20が行われ、領域51に分一桁として1が表示される。この工程は、初回部分書き込み工程S20とは異なり、表示部5において分桁の表示が変化する。
図11(F)では、時刻が10時12分00秒に変化する前(例えば、10時11分59秒)に、部分消去工程S28が行われ、領域51に黒色で表示されていた1が消去される。
その後、分桁の一桁目が2、3、4、…と変化し、9になるまで図11(E)〜図11(F)と同じ工程が繰り返される。このことは、図6のS4において、所与の条件が10回部分書き換え工程S2を繰り返すことである場合に対応する。
なお、図11(G)〜図11(H)は、それぞれ図11(E)〜図11(F)で分桁の一桁目が9になった場合であるので説明は省略する。
図11(I)では、10時20分00秒のタイミングで反転表示工程S10が行われ、全面駆動により表示部5の全面で反転表示が行われている。続く図11(J)とDCバランスをとるためである。なお、10分経過したために、分桁の十桁目は1から2に変化する。
図11(J)では、正転表示工程S18が行われ、時刻(10:20)が表示されている。図では省略されているが、その後に図11(C)に対応する初回部分書き込み工程S20が行われて、以下同様の手順で時刻表示が継続される。
なお、図11(A)〜図11(J)の表示例においては、図11(A)と図11(B)、図11(C)と図11(D)、図11(E)と図11(F)、図11(G)と図11(H)、図11(I)と図11(J)のペアでそれぞれDCバランスがとられている。
ここで、初回部分書き込み工程S20(図11(C))とその他の部分書き込み工程S20(図11(E)、図11(G))とでは、書き込みを行うタイミングの自由度に差がある。正確な時刻表示のために、初回部分書き込み工程S20以外の部分書き込み工程S20は、分桁が更新されるタイミングでおこなわれる。つまり、図11(E)、図11(G)のように10時11分00秒、10時19分00秒のタイミングで行われる。
一方、初回部分書き込み工程S20では、正転表示工程S18によって必要な時刻表示が行われており、初回部分書き込み工程S20による分一桁「0」の表示は視認されることはない。よって、初回部分書き込み工程S20は、正転表示工程S18(図11(B))の後であって、続く部分消去工程S28(図11(D))の前のいずれかのタイミングで行われればよい。図11(C)の初回部分書き込み工程S20は、例えば10時10分02秒〜10時10分58秒の間の任意のタイミングで行われればよく、書き込みを行うタイミングの自由度が高い。
例えば、制御部6(図1参照)は、全面書き換え工程S1と部分書き換え工程S2とで書き込みパルスや領域を変更するために、全面書き換え工程S1から部分書き換え工程S2へと移行するのに時間がかかる場合がある。しかし、本実施形態によれば、初回部分書き込み工程S20は書き込みを行うタイミングの自由度が高いため、例えば前記制御部6の移行に要する時間を待って初回部分書き込み工程S20が行われてもよい。すなわち、初回部分書き込み工程S20があることは、制御部6に何ら負担をかけるものではない。
図12(A)〜図12(J)は、従来例の表示部5への時刻表示を示す。図12(A)〜図12(J)のそれぞれは、図11(A)〜図11(J)のそれぞれに対応し、説明は省略する。
ここで、従来例では図11(C)に対応する図12(C)の工程がない。正転表示工程S18(図12(B))によって、既に「10:10」の表示が行われているために、工程数を削減して制御を簡略にする目的で省略が行われていたためである。しかし、電気泳動表示装置100が長年使用されると、図12(D)の部分消去工程S28に対応する工程がないために部分駆動対象の画素(ここでは、分一桁の0を構成する画素)の印加電圧に偏りが生じ、これらの画素の駆動特性が変化し、表示部5に残像が生じる恐れがある。
本実施形態の電気泳動表示装置100は、図6、図7(A)、図10のフローチャートで示される電気泳動表示装置の駆動方法に従うことで、部分駆動を用いて表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、DCバランスをとることが可能である。DCバランスをとることで長期信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供できる。
また、前記のように、図11(C)に対応する初回部分書き込み工程S20を追加したとしても、その書き込みタイミングの自由度が高いことから、従来例と比べても制御部等に何ら負担をかけるものではない。
2.2.具体例2(割り込み処理)
本実施形態の別の具体例について図13〜図14を参照して説明する。
この具体例では、以下に述べる駆動方法に従って、割り込み処理を受け付け、電気泳動表示装置100の表示部5に時刻表示を行う。
図13は、部分書き換え工程S2のサブルーチンを示すフローチャートである。本具体例の部分書き換え工程S2は、時刻表示の例と同じ工程S20、S26、S28、に加えて割り込み要求の有無を判定する工程(割り込み要求判定工程)S24を含む。
部分書き込み工程S20の後、例えばユーザーからの要求により割り込み処理が行われることがある。例えば、電気泳動表示装置100を用いた腕時計などにおいて(図15参照)、ユーザーがボタン操作により、時刻表示以外のアラーム設定画面等の表示を要求することがある。本具体例では、割り込み処理はアラーム設定画面の表示である。
ここで、割り込み要求判定工程S24で有無が判定される割り込み要求とは、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求に限ってもよい。表示切り替えとは、部分書き込み工程S20で書き込まれた所与の視覚表現をそのまま維持することができない画面の描画処理をいう。割り込み処理の中には、画面表示に対し全く影響を与えない処理がある。例えば、ライトの点灯、消灯の要求やアラーム音の停止の要求等は、表示切り替えを伴わない。また、割り込み処理の中には、部分書き込み工程S20で書き込まれた所与の視覚表現には全く影響を与えない描画処理を行うものもある。例えば、表示画面の端部にあるバッテリー残量表示を示すアイコンを部分駆動によって更新する処理の要求等も、表示切り替えを伴わない。処理の効率の面からは、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求だけを、割り込み要求判定工程S24で判定することが好ましい。なお、本具体例におけるアラーム設定画面の表示(図14(D)参照)は、部分書き込み工程S20で書き込まれた時刻表示の分桁をそのまま維持することはできないため、表示切り替えを伴う割り込み処理に該当する。以下の説明においては、割り込み処理(又は、割り込み要求)とは、表示切り替えを伴う割り込み処理(又は、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求)を指すものとする。
図13のフローチャートでは、部分書き込み工程S20の後に割り込み要求判定工程S24を有し、割り込み要求が無い場合に限り、分桁の更新タイミングを判断する工程S26に進む(S24N)。そして、分桁の更新タイミングでない場合には、再び割り込み要求の有無を判断する(S26N)。
もし、割り込み要求があれば(S24Y)、直ちに部分消去工程S28を行い、部分書き込み工程S20で表示された所与の視覚表現を消去する。仮に、部分消去工程S28を経ずに割り込み処理が行われるとすると、部分書き込み工程S20に対応する工程がないためDCバランスが崩れ、電気泳動表示装置100の長期信頼性が失われる恐れがある。このように、部分消去工程S28を割り込み処理の実行前に挿入することにより、DCバランスが崩れることを防ぐことができる。
なお、割り込み要求があれば(S24Y)、迅速に割り込み処理を行うために直ちに部分消去工程S28を行うことが好ましい。しかし、早期の処理を必要としない割り込み要求があった場合には、遅延をもって部分消去工程S28を行ってもよい。したがって、ここでの「直ちに」の意味は、工程S26を経ることがない、であってもよい。
その後、部分書き換え工程は終了し(リターン)、要求された割り込み処理が行われる。ここで、図6には、例外処理である割り込み処理を行う工程は記載されていないが、割り込みルーチンに分岐するといった、一般的に行われる手法によって割り込み処理が行われてもよい。割り込みルーチンにおいては、例えばアラーム設定画面等の表示が全面駆動で行われ、反転表示、正転表示がセットで行われることでDCバランスがとられてもよい。
図14(A)〜図14(H)はこの具体例での表示部5の表示例を示す。表示部5や領域51については、図11(A)〜図11(J)と同じであり説明を省略する。なお、図14(A)〜図14(H)に付された工程番号は図6、図7(A)、図13のフローチャートの工程番号に対応し、部分書き換え工程S2で割り込み要求があった場合についてのみ説明する。
図14(A)では、部分書き込み工程S20が行われ、領域51に分一桁として8が表示されている。その後、アラーム設定画面の表示を要求する割り込み要求があったものとする。
図14(B)では、要求に応じてアラーム設定画面の表示を行う前に、部分消去工程S28が行われ、部分書き込み工程S20で表示された「8」を消去している。割り込み要求によって、部分書き込み工程S20に対応する部分消去工程S28が行われず、DCバランスが崩れることを防ぐためである。
図14(C)では、割り込み処理の中で反転表示が行われていることを示す。この具体例では、割り込み処理では全面駆動が行われるものとし、続く正転表示とDCバランスをとるためである。
図14(D)では、割り込み処理の中で正転表示が行われていることを示す。ここでは、この表示により割り込み要求が満たされたものとして、通常の時刻表示に戻る(リターン)。なお、通常の時刻表示に戻った後の図14(E)〜図14(H)は、それぞれ図11(G)〜図11(J)と同じであるため、説明は省略する。
なお、図14(A)〜図14(H)の表示例においては、図14(A)と図14(B)、図14(C)と図14(D)、図14(E)と図14(F)、図14(G)と図14(H)のペアでそれぞれDCバランスがとられている。
この具体例の電気泳動表示装置100は、図6、図7(A)、図13のフローチャートで示される電気泳動表示装置の駆動方法に従うことで、部分駆動を用いて表示書き換えの高速化および低消費電力化を図りながら、割り込み処理が要求された場合でも、DCバランスをとることが可能である。DCバランスをとることで長期信頼性に優れた電気泳動表示装置を提供できる。
3.適用例
本発明の適用例について図15(A)〜図15(B)を参照して説明する。前記の電気泳動表示装置100は、様々な電子機器に適用され得る。
例えば、図15(A)は電子機器の1つである腕時計1000の正面図である。腕時計1000は、時計ケース1002と、時計ケース1002に連結された一対のバンド1003とを備える。時計ケース1002の正面には、電気泳動表示装置100からなる表示部1004が設けられ、表示部1004は時刻表示を含む表示1005を行っている。時計ケースの側面には、2つの操作ボタン1011と1012とが設けられている。なお、操作ボタン1011、1012によって、表示1005として時刻、カレンダー、アラームなど様々な表示形態が選択されてもよい。
また、例えば図15(B)は電子機器の1つである電子ペーパー1100の斜視図である。電子ペーパー1100は可撓性を有し、電気泳動表示装置100からなる表示領域1101と本体1102を備える。
電気泳動表示装置100を含む電子機器は、DCバランスがとられているために長期信頼性に優れる。
4.その他
前記の実施形態においては、電気泳動表示装置は、黒粒子および白粒子による白黒二粒子系の電気泳動が行われるものに限られず、青白等の一粒子系の電気泳動を行っても良く、また、白黒以外の組み合わせでも構わない。
そして、電気泳動表示装置に限らず、メモリー性の表示手段に前記の駆動方法が適用されてもよい。例えば、ECD(Electrochromic Display=エレクトロクロミックディスプレイ)、強誘電性液晶ディスプレイ、コレステリック液晶ディスプレイ等である。
さらに、前記の適用例では、腕時計に限らず、置き時計、掛け時計、懐中時計などの時計機能を有する機器に広く適用できる。
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
5…表示部、6…制御部、20…マイクロカプセル、26…黒色粒子、27…白色粒子、30…素子基板、31…対向基板、32…電気泳動素子、35…画素電極(駆動電極)、35A…画素電極(駆動電極)、35B…画素電極(駆動電極)、37…共通電極、40…画素、40A…画素、40B…画素、41…駆動用TFT(Thin Film Transistor)、49…低電位電源線(Vss)、50…高電位電源線(Vdd)、51…領域、55…共通電極配線(Vcom)、61…走査線駆動回路、62…データ線駆動回路、63…コントローラー、64…共通電源変調回路、66…走査線、68…データ線、70…ラッチ回路、80…スイッチ回路、91…第1のパルス信号線(S)、92…第2のパルス信号線(S)、100…電気泳動表示装置、160…記憶部、350…駆動電極層、360…電気泳動表示層、370…共通電極層、1000…腕時計、1002…時計ケース、1003…バンド、1004…表示部、1005…表示、1011…操作ボタン、1012…操作ボタン、1100…電子ペーパー、1101…表示領域、1102…本体、P1…画像

Claims (13)

  1. 共通電極が形成された共通電極層と、駆動電極が形成された駆動電極層と、前記共通電極層と前記駆動電極層との間に設けられた電気泳動表示層とを含み、前記共通電極と前記駆動電極とに挟まれた前記電気泳動表示層を表示領域とし、前記共通電極と前記駆動電極との電位差に基づく書き込みパルスが印加されることにより前記表示領域の表示色が制御される表示部を含む電気泳動表示装置の駆動方法であって、
    全ての前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、全面書き換え工程と、
    前記全面書き換え工程の後に、一部の前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、部分書き換え工程と、を含み、
    前記部分書き換え工程が所与の条件が満たされるまで繰り返された後に、再び前記全面書き換え工程に戻り、
    前記部分書き換え工程は、
    前記表示部に所与の視覚表現を表示する、部分書き込み工程と、
    部分書き込み工程の後に、前記所与の視覚表現を、表示色を反転して表示する、部分消去工程と、を含み、
    前記全面書き換え工程に続く最初の部分書き込み工程である初回部分書き込み工程は、
    前記全面書き換え工程により表示された前記所与の視覚表現と同じ表示色で、前記所与の視覚表現を表示する、電気泳動表示装置の駆動方法。
  2. 請求項1に記載の電気泳動表示装置の駆動方法において、
    前記全面書き換え工程は、
    反転表示工程と正転表示工程とを含み、
    前記反転表示工程は、
    全ての前記表示領域で、続く前記正転表示工程により表示される内容を、表示色を反転して表示し、
    前記正転表示工程は、
    前記反転表示工程の後に、直前の部分書き込み工程により前記表示部に表示されていた内容とは異なる内容を表示する、電気泳動表示装置の駆動方法。
  3. 請求項1乃至2のいずれかに記載の電気泳動表示装置の駆動方法において、
    前記部分書き換え工程は、
    前記駆動電極に第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位と異なる第2の電位を入力する第1パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第2の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第2パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、
    前記第1パルス状電圧と前記第2パルス状電圧のいずれか一方のパルス幅は、他方のパルス幅よりも狭い、電気泳動表示装置の駆動方法。
  4. 請求項3に記載の電気泳動表示装置の駆動方法において、
    前記全面書き換え工程は、
    前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第2の電位を入力する第3パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第4パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、
    前記第3パルス状電圧と前記第4パルス状電圧のパルス幅は等しい、電気泳動表示装置の駆動方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の電気泳動表示装置の駆動方法において、
    前記部分書き換え工程は、
    前記部分書き込み工程の後、かつ前記部分消去工程の前に、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求の有無を判定する、割り込み要求判定工程を含み、
    前記割り込み要求判定工程が前記割り込み処理の要求が有ると判定した場合には、直ちに前記部分消去工程を行い、
    前記部分消去工程が行われた後に前記割り込み処理が実行される、電気泳動表示装置の駆動方法。
  6. 電気泳動表示装置であって、
    共通電極が形成された共通電極層と、駆動電極が形成された駆動電極層と、前記共通電極層と前記駆動電極層との間に設けられた電気泳動表示層とを含み、前記共通電極と前記駆動電極とに挟まれた前記電気泳動表示層を表示領域とし、前記共通電極と前記駆動電極との電位差に基づく書き込みパルスが印加されることにより前記表示領域の表示色が制御される表示部と、
    前記表示部を制御する制御部と、を含み、
    前記制御部は、
    全ての前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、全面書き換え制御と、
    前記全面書き換え制御の後に、一部の前記表示領域に前記書き込みパルスを印加する、部分書き換え制御と、を行い、
    前記部分書き換え制御を所与の条件が満たされるまで繰り返した後に、再び前記全面書き換え制御に戻り、
    前記部分書き換え制御において、
    前記表示部に所与の視覚表現を表示する、部分書き込み制御と、
    部分書き込み制御の後に、前記所与の視覚表現を、表示色を反転して表示する、部分消去制御と、を行い、
    前記全面書き換え制御に続く最初の部分書き込み制御である初回部分書き込み制御において、
    前記全面書き換え制御により表示された前記所与の視覚表現と同じ表示色で、前記所与の視覚表現を表示する、電気泳動表示装置。
  7. 請求項6に記載の電気泳動表示装置において、
    前記制御部は、
    前記全面書き換え制御において、
    反転表示制御と正転表示制御とを行い、
    前記反転表示制御において、
    全ての前記表示領域で、続く前記正転表示制御により表示される内容を、表示色を反転して表示し、
    前記正転表示制御において、
    前記反転表示制御の後に、直前の部分書き込み制御により前記表示部に表示されていた内容とは異なる内容を表示する、電気泳動表示装置。
  8. 請求項6乃至7のいずれかに記載の電気泳動表示装置において、
    前記制御部は、
    前記部分書き換え制御において、
    前記駆動電極に第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位と異なる第2の電位を入力する第1パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第2の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第2パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、
    前記第1パルス状電圧と前記第2パルス状電圧のいずれか一方のパルス幅は、他方のパルス幅よりも狭い、電気泳動表示装置。
  9. 請求項8に記載の電気泳動表示装置において、
    前記制御部は、
    前記全面書き換え制御において、
    前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第2の電位を入力する第3パルス状電圧と、前記駆動電極に前記第1の電位を入力するとともに前記共通電極に前記第1の電位を入力する第4パルス状電圧からなる前記書き込みパルスを印加し、
    前記第3パルス状電圧と前記第4パルス状電圧のパルス幅は等しい、電気泳動表示装置。
  10. 請求項6乃至9のいずれかに記載の電気泳動表示装置において、
    前記制御部は、
    前記部分書き換え制御において、
    前記部分書き込み制御を行った後、かつ前記部分消去制御を行う前に、表示切り替えを伴う割り込み処理の要求の有無を判定する、割り込み要求判定制御を行い、
    前記割り込み要求判定制御が前記割り込み処理の要求が有ると判定した場合には、直ちに前記部分消去制御を行い、
    前記部分消去制御が行われた後に前記割り込み処理が実行される、電気泳動表示装置。
  11. 請求項6乃至10のいずれかに記載の電気泳動表示装置を含む電子機器。
  12. 請求項6乃至10のいずれかに記載の電気泳動表示装置を含む電子時計において、
    前記表示部は、
    少なくとも、時桁と分桁を含む時刻表示を行い、
    前記制御部は、
    前記部分書き換え制御において、
    前記時刻表示の前記分桁を前記所与の視覚表現とする、電子時計。
  13. 請求項12に記載の電子時計において、
    前記制御部は、
    前記初回部分書き込み制御を、前記部分消去制御を行う前の任意のタイミングで行う、電子時計。
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