JP2013200468A - 電気光学装置の制御方法、電気光学装置の制御装置、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

電気光学装置の制御方法、電気光学装置の制御装置、電気光学装置、及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】電気光学装置において、高い信頼性を実現しつつ好適に中間階調を表示させる。
【解決手段】電気光学装置(1)の制御方法は、画素(20)を第1の中間光学状態に移行させる際の制御工程が、第1の極限光学状態に至るまで第1の電圧パルスを供給する第1制御工程(フェーズA)と、第1制御工程の後、第1の中間光学状態に近づくように第2の電圧パルスを供給する第2制御工程(フェーズB)と、第1制御工程の前に、第3の電圧パルスを供給する第3制御工程(フェーズP)と、第3制御工程と第1制御工程との間に、第4の電圧パルスを供給する第4制御工程(フェーズN)とを含み、第3制御工程及び第4制御工程の各々の期間は、画素を書き換える際の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と、W(B→A)との関係がW(A→B)=−W(B→A)を満たすように設定されている。
【選択図】図10

Description

本発明は、例えば電気泳動表示装置等の電気光学装置の制御方法、電気光学装置の制御装置、電気光学装置、及び電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置の一例として、電気泳動粒子を含む電気泳動素子を挟んで対向する画素電極及び対向電極間に電圧を印加して、例えば黒色粒子及び白色粒子等の電気泳動粒子を移動させることで表示部に画像を表示する電気泳動表示装置がある。電気泳動素子は、例えば、複数の電気泳動粒子を夫々含む複数のマイクロカプセルから構成され、画素電極及び対向電極間に、樹脂等からなる接着剤によって固定される。なお、対向電極は、共通電極と呼ばれることもある。
このような電気泳動表示装置では、例えば表示面側に白色粒子を移動させるような電圧を印加することで白色を表示でき、表示面側に黒色粒子を移動させるような電圧を印加することで黒色を表示できる。また、上述した白色及び黒色に対応する各電圧が印加される期間を調整することで、白色及び黒色の中間階調(即ち、灰色)を表示することが可能とされている(例えば、特許文献1から3参照)。
米国特許出願公開第2005/0001812号明細書 米国特許出願公開第2005/0280626号明細書 国際公開2005/101363号公報
中間階調を表示させる際には、白色及び黒色が表示される際の中間位置に各粒子を移動させればよい。ただし、このような制御は容易ではなく、例えば各粒子の位置にばらつきが生じてしまうことで、表示される階調にもばらつきが生じるおそれがある。特に、複数の中間階調を表示させるような場合には、表示画像に与える上述したばらつきの影響は大きい。
これに対し、例えばライトグレー(即ち、白に近い灰色)からダークグレー(即ち、黒に近い灰色)に階調を変化させる場合には、ライトグレーを表示している状態から一旦白色又は黒色を表示する位置に各粒子を移動させ、その後にダークグレーを表示する位置へと各粒子を移動させるようにすれば、画素毎の粒子の位置を揃えることができ好適に中間階調を表示させることができる。
しかしながら、上述したように、相異なる極性の電圧を交互に印加して書き換えを行うと、書き換え工程全体で見た場合に、画素に印加される電圧の極性に偏りが生じてしまうおそれがある。具体的には、例えば白色に対応する極性の電圧を印加する期間と、黒色に対応する極性の電圧を印加する期間とに差が生じてしまうおそれがある。
本願発明者の研究するところによれば、上述した極性の偏りが生じてしまうと、例えば表示の焼き付きや表示部の劣化といった不具合が生じることが判明している。しかしながら、上述した先行技術文献では、このような極性の偏りについて全く言及していない。言い換えれば、上述した先行技術文献を含む従来技術は、画素に印加される極性に偏りが生じてしまうことを防止できないという技術的問題点を有している。
本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、画素に印加される電圧の極性に偏りが生じてしまうことを防止し、好適に中間階調を表示させることが可能な電気光学装置の制御方法、電気光学装置の制御装置、電気光学装置、及び電子機器を提供することを課題とする。
本発明に係る電気光学装置の制御方法は上記課題を解決するために、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線の交差に対応して設けられ、互いに対向する画素電極及び対向電極間に電気光学物質を夫々有する複数の画素を有し、前記画素は、第1の極限光学状態、第2の極限光学状態、並びに前記第1の極限光学状態及び前記第2の極限光学状態間の複数の中間光学状態をとり得る表示部と、該表示部に画像データに応じた画像を表示させるために、前記複数の画素の各々の前記画素電極に前記画像データに応じた電圧パルスを複数のフレーム期間において供給する駆動部とを備えた電気光学装置を制御する制御方法であって、前記画素を第1の中間光学状態に移行させる際の制御工程が、前記画素電極に対して、前記第1の極限光学状態に至るまで、第1の電圧パルスを供給する第1制御工程と、前記第1制御工程の後、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態に近づくように、前記第1の電圧パルスと逆極性の第2の電圧パルスを供給する第2制御工程と、前記第1制御工程の前に、前記画素電極に対して、第3の電圧パルスを供給する第3制御工程と、前記第3制御工程と前記第1制御工程との間に、前記画素電極に対して、前記第3の電圧パルスと逆極性の第4の電圧パルスを供給する第4制御工程とを含み、前記第3制御工程及び前記第4制御工程の各々の期間は、前記画素を任意の光学状態Aから光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と、前記画素を前記光学状態Bから前記光学状態Aへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(B→A)との関係がW(A→B)=−W(B→A)を満たすように設定されている。
本発明に係る電気光学装置の制御方法によって制御される電気光学装置は、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応してマトリクス状に配列された複数の画素を有する表示部を備えている。表示部は、互いに対向する画素電極及び対向電極間に電気光学物質を夫々有している。また、表示部における複数の画素は、第1の極限光学状態、第2の極限光学状態、並びに前記第1の極限光学状態及び前記第2の極限光学状態間の複数の中間光学状態をとることが可能とされている。
ここで「極限光学状態」とは、表示部における電気光学物質に対して所定の電圧を十分に印加することで実現される光学状態である。ただし、本発明に係る「極限光学状態」は、それ以上所定の電圧を印加しても光学状態が全く変化しない状態を意味するだけでなく、例えば複数の画素が同時に極限光学状態となることで、後述する画素間での光学状態のばらつきを低減できる程度に各画素の光学状態を揃えることが可能な光学状態を含む広い概念である。具体的には、例えば電気光学物質が白色の粒子及び黒色の粒子を含む電気泳動素子として構成される場合において、白色の粒子が表示面側に十分に引き寄せられることで表示される白色や、黒色の粒子が表示面側に十分に引き寄せられることで表示される黒色を表示する際の光学状態が、本発明に係る「極限光学状態」に該当する。
また「中間光学状態」とは、第1の極限光学状態と第2の極限光学状態との中間の光学状態を意味しており、例えば上述した白色及び黒色を表示する際の光学状態を極限光学状態とする場合には、灰色を表示する際の光学状態が該当する。「中間光学状態」は、例えば第1の極限光学状態へと光学状態を変化させるための電圧又は第2の極限光学状態へと光学状態を変化させるための電圧を印加する期間を調整することで実現される。より具体的には、例えば電気泳動素子に含まれる白色の粒子及び黒色の粒子の位置を、白色及び黒色を表示させる場合の中間の位置に移動させることで中間光学状態である灰色を表示することができる。
なお、本発明に係る表示部では、例えば淡い灰色や濃い灰色等のように、複数の中間光学状態を各画素がとり得る。このような複数の中間光学状態は、画素電極及び対向電極間における各粒子の位置を調整することで表示することができる。具体的には、白色の粒子を表示面側に比較的近い中間位置とする(或いは、黒色粒子を表示面側から比較的遠い中間位置とする)ことで淡い灰色を表示することができ、白色の粒子を表示面側に比較的遠い中間位置とする(或いは、黒色粒子を表示面側から比較的近い中間位置とする)ことで濃い灰色を表示することができる。
上述した表示部は、駆動部によって、画像データに応じた画像を表示するよう制御される。具体的には、本発明に係る電気光学装置の動作時には、駆動部によって、複数の画素の各々の画素電極に画像データに応じた電圧パルスが供給される。これにより、各画素に画像データに応じた電圧が印加され、表示部では画像データに応じた画像が表示される。
なお、駆動部による各画素への電圧パルスの供給は、複数のフレーム期間に渡って行われる。言い換えれば、表示部の画素に対する電圧の印加は、フレーム期間単位で複数回行われる。具体的には、一のフレーム期間中に、複数の走査線が所定の順番で1回ずつ選択されるとともに、該選択した走査線に対応する画素における画素電極に電圧パルスが複数のデータ線を介して供給される。なお、ここでの「フレーム期間」とは、複数の走査線を所定の順番で1回ずつ選択する期間として予め定められた期間である。つまり、連続する複数のフレーム期間の各々において、複数の画素の各々における画素電極に電圧パルスを供給する制御が1回ずつ行われることにより、表示部に画像データに応じた画像が表示される。
本発明に係る電気光学装置の制御方法によれば、画素を第1の中間光学状態へと移行させる場合に、第1制御工程、第2制御工程、第3制御工程及び第4制御工程の4つの制御工程が行われる。具体的には、第3制御工程、第4制御工程、第1制御工程、第2制御工程の順で各制御工程が行われる。ちなみに、各制御工程は、第1制御工程、第2制御工程、第3制御工程及び第4制御工程以外の工程を含んでいてもよい。即ち、これら4つの制御工程とは別に、書き換え画素の画素電極に対して電圧パルスを供給する工程が存在してもよい。なお、ここでの「第1の中間光学状態」とは、画像の書き換えにおいて目標とされる中間光学状態であり、表示部の画素がとり得る複数の中間光学状態のうちいずれかの光学状態として設定される。
第1制御工程では、表示部における第1の中間光学状態をとるべき画素(以下、適宜「書き換え画素」と称する)に対して、第1の極限光学状態(例えば、白色)に対応する電圧(例えば、−15V)が印加される。これにより、書き換え画素は第1の極限光学状態となる。このように、書き換え画素を第1の中間光学状態とする前に、一旦極限光学状態とすることで、複数の画素における光学状態を揃えることができる。具体的には、例えば電気泳動素子に含まれる各粒子の位置を揃えることができる。よって、書き換え画素を中間光学状態へと移行させる場合に、複数の画素間で光学状態にばらつきが生じることに起因して、表示される画像にノイズ等が生じることを防止することができる。なお、書き換え前の光学状態が既に第1の極限光学状態である場合には、第1制御工程を省略することもできる。
第2制御工程では、書き換え画素に対して第2の極限光学状態(例えば、黒色)に対応する電圧(例えば、+15V)が印加される。即ち、第2制御工程では、第1制御工程とは逆極性の電圧が印加される。これにより、書き換え画素における光学状態は、第1の中間光学状態へと近づけられる。よって、第1制御工程において第1の極限光学状態とされた画素を、第1の中間光学状態又は第1の中間光学状態に近い状態とすることができる。
第3制御工程では、書き換え画素の画素電極に対して、第3の電圧パルスが供給される。また、第4制御工程では、書き換え画素の画素電極に対して、第3の電圧パルスとは逆極性の第4の電圧パルスが供給される。第3制御工程及び第4制御工程によれば、実質的な書き換え工程である第1制御工程及び第2制御工程に先立って、第1制御工程で供給される第1の電圧パルスと同極性の電圧及び第2制御工程で供給される第2の電圧パルスと同極性の電圧がそれぞれ供給される。具体的には、第3制御工程で供給される第3の電圧パルスが第1制御工程で供給される第1の電圧パルスと同極性である場合には、第2制御工程で供給される第2の電圧パルスと同極性の第4の電圧パルスが第4制御工程で供給される。或いは、第3制御工程で供給される第3の電圧パルスが第2制御工程で供給される第2の電圧パルスと同極性である場合には、第1制御工程で供給される第1の電圧パルスと同極性の第4の電圧パルスが第4制御工程で供給される。
ここで特に、第3制御工程及び第4制御工程の各々の期間は、画素を任意の光学状態Aから光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と、画素を光学状態Bから光学状態Aへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(B→A)との関係がW(A→B)=−W(B→A)を満たすように設定されている。なお、ここでの「駆動電圧」とは、第1制御工程、第2制御工程、第3制御工程及び第4制御工程の各々において画素に印加される電圧であり、「駆動時間」とは、第1制御工程、第2制御工程、第3制御工程及び第4制御工程の各々の期間(即ち、駆動電圧が印加される期間)を意味している。
具体的には、例えば表示部の光学状態がレベル0からレベル7の8段階で変化させられるとすると、レベル2からレベル5へと光学状態を変化させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(2→5)と、レベル5からレベル2へと光学状態を変化させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(5→2)とは絶対値が等しくなる。同様に、レベル6からレベル4へと光学状態を変化させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(6→4)と、レベル4からレベル6へと光学状態を変化させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(4→6)とは絶対値が等しくなる。なお、ここでの「等しい」とは、積分値の絶対値が完全に一致する場合を含む他、後述する本発明の効果が発揮される程度に互いの値が近い状態を含む広い概念である。
上述したW(A→B)=−W(B→A)という関係が満たされることにより、書き換え画素に対して印加される電圧の極性に偏りが生じてしまうことを防止することができる。具体的には、第1の極限光学状態に対応する電圧パルスが供給される期間と、第2の極限光学状態に対応する電圧パルスが供給される期間との差が小さくすることができる。よって、画素におけるDCバランス比が崩れてしまうことが抑制され、表示の焼き付きや表示部の劣化といった不具合を効果的に防止できる。
ちなみに、W(A→B)=−W(B→A)という関係は、例えばEPD(Electrophoretic Display)等の電気泳動素子を用いる表示部では、その非線形特性により、第1制御工程及び第2制御工程だけで実現することが極めて困難である。しかるに本発明では、第1制御工程及び第2制御工程の前に、第3制御工程及び第4制御工程が行われるため、第3制御工程及び第4制御工程の各々の期間を調節することで、好適にW(A→B)=−W(B→A)という関係を実現することができる。
以上説明したように、本発明に係る電気光学装置の制御方法によれば、第3制御工程及び第4制御工程によってDCバランス比を保ちつつ、好適に所望の中間光学状態を実現させることができる。この結果、電気光学装置において、高い信頼性を実現しつつ、高品位な画像を表示させることが可能となる。
本発明に係る電気光学装置の制御方法の一態様では、前記第3制御工程及び前記第4制御工程の各々の期間は、前記第3制御工程の開始前の光学状態が前記第4制御工程終了後の光学状態と同じになるように設定されている。
この態様によれば、第3制御工程及び第4制御工程を行ったとしても、その前後で書き換え画素の光学状態が変化しない。このため、第3制御工程及び第4制御工程によらずに、第1制御工程及び第2制御工程の期間を設定することができる。従って、極めて容易に各制御工程の期間を設定することができる。
本発明に係る電気光学装置の制御方法の他の態様では、前記第3の電圧パルスは、前記第2の電圧パルスと同極性であり、前記第4の電圧パルスは、前記第1の電圧パルスと同極性である。
この態様によれば、先ず第3制御工程において一の極性の第3の電圧パルスが供給され、続く第4制御工程及び第1制御工程において他の極性の第4の電圧パルス及び第1の電圧パルスが順次供給され、第2制御工程において再び一の極性の第2の電圧パルスが供給される。即ち、第4制御工程及び第1制御工程では、連続して同じ極性の電圧パルスが供給される。
このようにすれば、第3の電圧パルスと第1の電圧パルスとを同極性にし、第4の電圧パルスと第2の電圧パルスとを同極性にする場合と比べて、極性の切替えが少ない分、処理を簡単なものとすることができる。
本発明に係る電気光学装置の制御方法の他の態様では、前記第2制御工程では、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態又は前記第1の中間光学状態よりも前記第2の極限光学状態に近い中間光学状態に至るまで、前記第2の電圧パルスが供給され、前記画素を第1の中間光学状態に移行させる際の制御工程は、前記第2制御工程の後、前記画素が前記第1の中間光学状態よりも前記第2の極限光学状態に近い中間光学状態である場合、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態に至るまで、前記第1の電圧パルスと同極性の第5のパルスを供給する第5制御工程を更に含む。
この態様によれば、制御工程には、上述した第1制御工程、第2制御工程、第3制御工程及び第4制御工程に加えて、第5制御工程が含まれる。各制御工程は、第3制御工程、第4制御工程、第1制御工程、第2制御工程、第5制御工程の順に行われる。
本態様では特に、第2制御工程後の書き換え画素の光学状態は、第1の中間光学状態又は第1の中間光学状態よりも第2の極限光学状態に近い光学状態とされる。言い換えれば、第2制御工程後の書き換え画素の光学状態は、第1の中間光学状態よりも第1の極限光学状態に近い光学状態とはされない。
そして、第2制御工程に続く第5制御工程では、第1の中間光学状態よりも第2の極限光学状態に近い光学状態となった書き換え画素に対して、再び第1の極限光学状態に対応する電圧が印加される。これにより、書き換え画素の光学状態は第1の極限光学状態に近づけられる。即ち、第1の中間光学状態へと更に近づけられる。なお、第5制御工程において印加される電圧は、第1制御工程で印加される電圧と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。即ち、第1制御工程で印加される電圧と第5制御工程で印加される電圧は、同極性でありさえすれば、互いに異なる値であっても構わない。
ここで特に、本発明者の研究するところによれば、第1の極限光学状態から他の光学状態へと光学状態を変化させる場合、電圧が印加される期間に対する光学状態の変化率は常に一定とはならないことが判明している。具体的には、第1の極限光学状態から第2の極限光学状態方向への書き換え開始直後の光学状態の変化は大きいが、第2の極限光学状態に近づくにつれて光学状態の変化は小さくなっていく傾向にある。なお、このような特性は第2の極限光学状態からの書き換えに対しても同様であり、第2の極限光学状態から第1の極限光学状態方向への書き換え開始直後の光学状態の変化は大きいが、第1の極限光学状態に近づくにつれて光学状態の変化は小さくなっていく傾向にある。
このため、例えば白色を表示させた状態から白色に近い淡い灰色を表示させようとする場合、1フレーム期間だけ電圧を印加しただけでも、表示すべき灰色より黒色に近い灰色が表示されてしまうおそれがある。即ち、書き換え開始直後の光学状態の変化率が大き過ぎるため、書き換え開始の光学状態に近い中間光学状態を表示させることが非常に難しくなるという事態が発生し得る。
しかるに本発明では特に、上述したように、第1制御工程後における第1の極限光学状態から第1の中間光学状態への書き換えが、第2制御工程及び第5制御工程の2つの工程に分けて行われる。よって、比較的光学状態の変化率が高い第1の極限光学状態から第2の極限光学状態方向への書き換え(即ち、第2制御工程)によって、書き換え画素の光学状態が第1の中間光学状態より第2の極限光学状態に近い光学状態となったとしても、比較的光学状態の変化率が低い第1の極限光学状態方向への書き換え(即ち、第5制御工程)によって光学状態の微調整が行える。従って、より第1の中間光学状態に近い光学状態を実現することができる。
本発明に係る電気光学装置の制御方法の他の態様では、前記画素を前記光学状態Aから前記光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)の絶対値は、前記光学状態Aと前記光学状態Bとの差の絶対値が大きいほど大きくなる。
この態様によれば、書き換え前の光学状態及び書き換え後の光学状態の差(言い換えれば、書き換えによる光学状態の変化量)と、移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値の絶対値が対応しているため、第3制御工程及び第4制御工程の各々の期間を、容易且つ確実にW(A→B)=−W(B→A)を満たすよう設定できる。
本発明に係る電気光学装置の制御方法の他の態様では、前記画素を前記光学状態Aから光学状態Cへと移行させた後に前記光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→C→B)が、前記画素を前記光学状態Aから前記光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と等しくなる。
この態様によれば、画素を光学状態Aから光学状態Bへと移行させる際に、一旦他の光学状態Cを経由したとしても、移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値は変わらない。従って、途中でどのような光学状態になったかによらず、移行前の光学状態A及び移行後の光学状態Bに基づいて、第3制御工程及び第4制御工程の期間を設定することができる。
なお、本態様では、積分値W(A→C→B)が積分値W(A→B)と等しくなるため、当然の如く、積分値W(A→C→B)=−W(B→A)という関係が満たされることになる。
本発明に係る電気光学装置の制御方法の他の態様では、前記第3制御工程及び前記第4制御工程の各々の期間は、光学状態と駆動電圧及び駆動時間の積分値との関係に基づいて決定されるウエイトテーブルを用いて設定される。
この態様によれば、予め光学状態と駆動電圧及び駆動時間の積分値との関係に基づいてウエイトテーブルが決定されている。ウエイトテーブルには、例えば光学状態毎に対応する駆動電圧及び駆動時間の積分値が設定されている。そして、画像書き換えの際には、書き換え前の光学状態に対応する積分値と、書き換え後の光学状態に対応する積分値との差分に応じて各制御工程の期間が設定される。
ウエイトテーブルを用いれば、単純にテーブルから数値を選択するだけで、各制御工程の期間を設定することができる。従って、W(A→B)=−W(B→A)という関係を満たしつつ、極めて容易に画像書き換えを行える。
上述したウエイトテーブルを用いる態様では、前記ウエイトテーブルは、基準となる光学状態毎に1つのウエイト値を有しており、前記ウエイト値は、任意の光学状態Liのウエイト値をWHT(Li)、光学状態Ljのウエイト値をWHT(Lj)とした場合に、前記画素を前記光学状態Liから前記光学状態Ljへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(Li→Lj)が、WHT(Lj)−WHT(Li)に比例するように決定されていてもよい。
この場合、ウエイトテーブルには、例えば上述したレベル0から7のように8段階で基準となる光学状態が設定されており、これら基準となる光学状態毎に1つのウエイト値(言い換えれば、駆動電圧及び駆動時間の積分値)に対応する値が設定されている。
本態様では特に、任意の光学状態Liから光学状態Ljへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(Li→Lj)が、各光学状態に対応するウエイト値の差(即ち、WHT(Lj)−WHT(Li))に比例するようにウエイトテーブルが決定されている。このようにウエイトテーブルを決定すれば、各光学状態に対応するウエイト値を適切な値とすることができる(即ち、光学状態と対応するウエイト値との関係を適切なものとすることができる)。従って、確実にW(A→B)=−W(B→A)という関係を実現できる。
上述したウエイトテーブルを用いる態様では更に、前記ウエイトテーブルは、基準となる光学状態毎に1つのウエイト値を有しており、前記ウエイト値は、光学状態に対して単調増加又は単調減少するように決定されていてもよい。
この場合、例えば上述したレベル0から7のように8段階で基準となる光学状態が設定されているとすると、ウエイト値は、光学状態のレベルが大きいほど大きい値となる(単調増加)。具体的には、レベル0に対応するウエイト値よりレベル1に対応するウエイト値が大きく、レベル1に対応するウエイト値よりレベル2に対応するウエイト値の方が大きくなる。或いは、ウエイト値は、光学状態のレベルが大きいほど小さい値となる(単調減少)。具体的には、レベル0に対応するウエイト値よりレベル1に対応するウエイト値が小さく、レベル1に対応するウエイト値よりレベル2に対応するウエイト値の方が小さくなる。
上述したようにウエイトテーブルを決定すれば、各光学状態に対応するウエイト値を適切な値とすることができる(即ち、光学状態と対応するウエイト値との関係を適切なものとすることができる)。従って、確実にW(A→B)=−W(B→A)という関係を実現できる。
本発明に係る電気光学装置の制御装置は上記課題を解決するために、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線の交差に対応して設けられ、互いに対向する画素電極及び対向電極間に電気光学物質を夫々有する複数の画素を有し、前記画素は、第1の極限光学状態、第2の極限光学状態、並びに前記第1の極限光学状態及び前記第2の極限光学状態間の複数の中間光学状態をとり得る表示部と、該表示部に画像データに応じた画像を表示させるために、前記複数の画素の各々の前記画素電極に前記画像データに応じた電圧パルスを複数のフレーム期間において供給する駆動部とを備えた電気光学装置を制御する制御装置であって、前記画素を第1の中間光学状態に移行させる際に、前記画素電極に対して、前記第1の極限光学状態に至るまで、第1の電圧パルスを供給する第1制御手段と、前記第1制御手段によって前記第1の電圧パルスが供給された後、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態に近づくように、前記第1の電圧パルスと逆極性の第2の電圧パルスを供給する第2制御手段と、前記第1制御手段によって前記第1の電圧パルスが供給される前に、前記画素電極に対して、第3の電圧パルスを供給する第3制御手段と、前記第3制御手段によって前記第3の電圧パルスが供給された後、且つ前記第1制御手段によって前記第1の電圧パルスが供給される前に、前記画素電極に対して、前記第3の電圧パルスと逆極性の第4の電圧パルスを供給する第4制御手段とを備え、前記第3制御手段が前記第3の電圧パルスを供給する期間及び前記第4制御手段が前記第4の電圧パルスを供給する期間の各々は、前記画素を任意の光学状態Aから光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と、前記画素を前記光学状態Bから前記光学状態Aへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(B→A)との関係がW(A→B)=−W(B→A)を満たすように設定されている。
本発明に係る電気光学装置の制御装置によれば、前述した本発明に係る電気光学装置の制御方法と同様に、DCバランス比を保ちつつ、好適に所望の中間光学状態を実現させることができる。この結果、電気光学装置において、高い信頼性を実現しつつ、高品位な画像を表示させることが可能となる。
なお、本発明に係る電気光学装置の制御装置においても、前述した本発明に係る電気光学装置の制御方法における各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
本発明に係る電気光学装置は上記課題を解決するために、前述した本発明に係る電気光学装置の制御装置(但し、その各種態様も含む)を備える。
本発明に係る電気光学装置によれば、前述した本発明に係る電気光学装置の制御装置を備えるので、DCバランス比を保ちつつ、好適に所望の中間光学状態を実現させることができる。この結果、信頼性が高く、高品位な画像を表示させることが可能な電気光学装置を実現できる。
本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、前述した本発明に係る電気光学装置(但し、その各種態様も含む)を備える。
本発明に係る電子機器によれば、前述した本発明に係る電気光学装置を備えるので、信頼性が高く、高品質な画像を表示することが可能な、例えば、腕時計、電子ペーパー、電子ノート、携帯電話、携帯用オーディオ機器などの各種電子機器を実現できる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
実施形態に係る電気泳動表示装置の全体構成を示すブロック図である。 実施形態に係る電気泳動表示装置の表示部周辺の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る画素の電気的な構成を示す等価回路図である。 実施形態に係る電気泳動表示装置の表示部の部分断面図である。 白から黒へ書き換える際の階調の変化を示すグラフである。 黒から白へ書き換える際の階調の変化を示すグラフである。 レベル4の中間階調を表示させる場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル6の中間階調をフェーズA及びフェーズBのみで表示させようとする場合の電圧印加方法を示す概念図である。 フェーズCを用いてレベル6の中間階調を表示させる場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル3の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル5の中間階調をレベル3の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 ウエイトテーブルの一例を示すテーブル図である。 レベル0の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル1の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル2の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル5の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル7の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 レベル5の中間階調をレベル7の階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たる電子ペーパーの構成を示す斜視図である。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たる電子ノートの構成を示す斜視図である。
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
<電気光学装置>
本実施形態に係る電気光学装置について、図1から図18を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、本発明に係る電気光学装置の一例として、アクティブマトリクス駆動方式の電気泳動表示装置を挙げて説明する。
先ず、本実施形態に係る電気泳動表示装置の全体構成について、図1から図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の全体構成を示すブロック図である。
図1において、本実施形態に係る電気泳動表示装置1は、表示部3、ROM4、RAM5、コントローラ10及びCPU100を備えて構成されている。
表示部3は、メモリ性を有する表示素子を有しており、書き込みを行なわない状態においても表示状態が維持される表示デバイスである。なお、メモリ性とは、電圧の印加によって所定の表示状態になると、電圧が印加されなくなっても、その表示状態を維持しようとする性質をいうものであり、双安定性ともいう。表示部3の具体的な構成については後に詳述する。
ROM4は、電気泳動表示装置1の動作時に用いるデータを記憶する手段である。ROM4には、例えば、各画素において目標とする表示状態を実現するための駆動電圧の波形テーブルが記憶されている。駆動電圧の波形テーブルについては後に詳述する。なお、ROM4は、RAM等の書き換え可能な記憶手段でも代用することが可能である。
RAM5は、上述したROM4と同様に、電気泳動表示装置1の動作時に用いるデータを記憶する手段である。RAM5は、例えば書き換え動作前の表示状態を示すデータや書き換え後の表示状態を示すデータを記憶する。またRAM5は、例えばフレームバッファとして機能するVRAM等を含んでおり、CPU100の制御に基づいて、フレーム画像データを記憶する。
コントローラ10は、上述したROM4やRAM5に記憶されたデータを用いて表示部3の表示動作を制御する。コントローラ10は、表示部3に表示させる画像を示す画像信号、その他各種信号(例えば、クロック信号等)を出力することによって表示部3を制御する。
CPU100は、電気泳動表示装置1の動作を制御するプロセッサであり、予め記憶されたプログラムを実行することにより、データの読み出しや書き込みを行う。CPU100は、例えば画像を書き換える際に、表示部3に表示させる画像データをVRAMに記憶させる。
図2は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の表示部周辺の構成を示すブロック図である。
図2において、本実施形態に係る電気泳動表示装置1は、アクティブマトリクス駆動方式の電気泳動表示装置であり、表示部3と、コントローラ10と、走査線駆動回路60と、データ線駆動回路70と、共通電位供給回路220とを備えている。
表示部3には、m行×n列分の画素20がマトリクス状(二次元平面的)に配列されている。また、表示部3には、m本の走査線40(即ち、走査線Y1、Y2、…、Ym)と、n本のデータ線50(即ち、データ線X1、X2、…、Xn)とが互いに交差するように設けられている。具体的には、m本の走査線40は、行方向(即ち、X方向)に延在し、n本のデータ線50は、列方向(即ち、Y方向)に延在している。m本の走査線40とn本のデータ線50との交差に対応して画素20が配置されている。
コントローラ10は、走査線駆動回路60、データ線駆動回路70及び共通電位供給回路220の動作を制御する。コントローラ10は、例えば、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号を各回路に供給する。
走査線駆動回路60は、コントローラ10による制御下で、所定のフレーム期間中に、走査線Y1、Y2、…、Ymの各々に走査信号をパルス的に順次供給する。
データ線駆動回路70は、コントローラ10による制御下で、データ線X1、X2、…、Xnにデータ電位を供給する。データ電位は、基準電位GND(例えば0ボルト)、高電位VSH(例えば+15ボルト)又は低電位−VSH(例えば−15ボルト)のいずれかの電位をとる。
共通電位供給回路220は、共通電位線93に共通電位Vcom(本実施形態では、基準電位GNDと同一の電位)を供給する。なお、共通電位Vcomは、共通電位Vcomが供給された対向電極22と基準電位GNDが供給された画素電極21との間に電圧が実質的に生じない範囲内で、基準電位GNDとは異なる電位であってもよい。例えば、共通電位Vcomが、フィードスルーによる画素電極21の電位の変動を考慮して、画素電極21に供給される基準電位GNDとは異なる値とされていてもよく、この場合であっても、本明細書では、共通電位Vcomと基準電位GNDとが同一であるとみなす。
ここで、フィードスルーとは、走査線40に走査信号が供給され、データ線50を介して画素電極21に電位が供給された後に、走査線40への走査信号の供給が終了した際(例えば走査線40の電位が低下した際)、画素電極21の電位が、走査線40との間の寄生容量に起因して変動する(例えば走査線40の電位低下とともに低下する)現象をいう。共通電位Vcomは、フィードスルーにより画素電極21の電位が低下することを予め想定して、画素電極21に供給される基準電位GNDより僅かに低い値とされることがあるが、この場合も共通電位Vcomと基準電位GNDとが同電位であるとみなす。
なお、コントローラ10、走査線駆動回路60、データ線駆動回路70及び共通電位供給回路220には、各種の信号が入出力されるが、本実施形態と特に関係のないものについては説明を省略する。
図3は、本実施形態に係る画素20の電気的な構成を示す等価回路図である。
図3において、画素20は、画素スイッチング用トランジスター24と、画素電極21と、対向電極22と、電気泳動素子23と、保持容量27とを備えている。
画素スイッチング用トランジスター24は、例えばN型トランジスターで構成されている。画素スイッチング用トランジスター24は、そのゲートが走査線40に電気的に接続されており、そのソースがデータ線50に電気的に接続されており、そのドレインが画素電極21及び保持容量27に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスター24は、データ線駆動回路70(図2参照)からデータ線50を介して供給されるデータ電位を、走査線駆動回路60(図2参照)から走査線40を介してパルス的に供給される走査信号に応じたタイミングで、画素電極21及び保持容量27に出力する。
画素電極21には、データ線駆動回路70からデータ線50及び画素スイッチング用トランジスター24を介して、データ電位が供給される。画素電極21は、電気泳動素子23を介して対向電極22と互いに対向するように配置されている。
対向電極22は、共通電位Vcomが供給される共通電位線93に電気的に接続されている。
電気泳動素子23は、電気泳動粒子をそれぞれ含んでなる複数のマイクロカプセルから構成されている。
保持容量27は、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなり、一方の電極が、画素電極21及び画素スイッチング用トランジスター24に電気的に接続され、他方の電極が共通電位線93に電気的に接続されている。保持容量27によってデータ電位を一定期間だけ維持することができる。
次に、本実施形態に係る電気泳動表示装置の表示部の具体的な構成について、図4を参照して説明する。
図4は、本実施形態に係る電気泳動表示装置1の表示部3の部分断面図である。
図4において、表示部3は、素子基板28と対向基板29との間に電気泳動素子23が挟持される構成となっている。なお、本実施形態では、対向基板29側に画像を表示することを前提として説明する。
素子基板28は、例えばガラスやプラスチック等からなる基板である。素子基板28上には、ここでは図示を省略するが、図2を参照して前述した画素スイッチング用トランジスター24、保持容量27、走査線40、データ線50、共通電位線93等が作り込まれた積層構造が形成されている。この積層構造の上層側に複数の画素電極21がマトリクス状に設けられている。
対向基板29は、例えばガラスやプラスチック等からなる透明な基板である。対向基板29における素子基板28との対向面上には、対向電極22が複数の画素電極21と対向してベタ状に形成されている。対向電極22は、例えばマグネシウム銀(MgAg)、インジウム・スズ酸化物(ITO)、インジウム・亜鉛酸化物(IZO)等の透明導電材料から形成されている。
電気泳動素子23は、電気泳動粒子をそれぞれ含んでなる複数のマイクロカプセル80から構成されており、例えば樹脂等からなるバインダー30及び接着層31によって素子基板28及び対向基板29間で固定されている。なお、本実施形態に係る電気泳動表示装置1は、製造プロセスにおいて、電気泳動素子23が予め対向基板29側にバインダー30によって固定されてなる電気泳動シートが、別途製造された、画素電極21等が形成された素子基板28側に接着層31によって接着されて構成されている。
マイクロカプセル80は、画素電極21及び対向電極22間に挟持され、1つの画素20内に(言い換えれば、1つの画素電極21に対して)1つ又は複数配置されている。
マイクロカプセル80は、被膜85の内部に分散媒81と、複数の白色粒子82と、複数の黒色粒子83とが封入されてなる。マイクロカプセル80は、例えば、50um程度の粒径を有する球状に形成されている。
被膜85は、マイクロカプセル80の外殻として機能し、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、アラビアガム、ゼラチン等の透光性を有する高分子樹脂から形成されている。
分散媒81は、白色粒子82及び黒色粒子83をマイクロカプセル80内(言い換えれば、被膜85内)に分散させる媒質である。分散媒81としては、水や、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、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエンや、キシレン、ヘキシルベンゼン、へブチルベンゼン、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、カルボン酸塩やその他の油類を単独で又は混合して用いることができる。また、分散媒81には、界面活性剤が配合されてもよい。
白色粒子82は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華(酸化亜鉛)、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子(高分子或いはコロイド)であり、例えば負に帯電されている。
黒色粒子83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(高分子或いはコロイド)であり、例えば正に帯電されている。
このため、白色粒子82及び黒色粒子83は、画素電極21と対向電極22との間の電位差によって発生する電場によって、分散媒81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。
図4において、画素電極21と対向電極22との間に、相対的に対向電極22の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、正に帯電された黒色粒子83はクーロン力によってマイクロカプセル80内で画素電極21側に引き寄せられるとともに、負に帯電された白色粒子82はクーロン力によってマイクロカプセル80内で対向電極22側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル80内の表示面側(即ち、対向電極22側)には白色粒子82が集まることになり、表示部3の表示面にはこの白色粒子82の色(即ち、白色)が表示されることとなる。逆に、画素電極21と対向電極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が印加された場合には、負に帯電された白色粒子82がクーロン力によって画素電極21側に引き寄せられるとともに、正に帯電された黒色粒子83はクーロン力によって対向電極22側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル80の表示面側には黒色粒子83が集まることになり、表示部3の表示面にはこの黒色粒子83の色(即ち、黒色)が表示されることとなる。
なお、白色粒子82、黒色粒子83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、青色等を表示することができる。
次に、本実施形態に係る電気泳動表示装置1の表示部3の特性について、図5及び図6を参照して説明する。以下では、本実施形態に係る電気泳動表示装置1が8段階の階調を表示可能な場合を例に挙げて説明を進める。ここでは、黒に対応する階調をレベル0、白に対応する階調をレベル7とし、黒と白との中間階調を夫々レベル1からレベル6で示す。なお、ここで言う階調は、本発明の「光学状態」の一例であり、例えば明度や反射率と言い換えることもできる。
図5は、白から黒へ書き換える際の階調の変化を示すグラフである。
図5において、白から黒へと画像を書き換える場合、電圧を印加する期間に対する階調の変化は、書き換え開始直後は大きいが、反対階調に近づくにつれて小さくなっていく傾向にある。即ち、白に近い階調である時点では大きく黒方向へと階調が変化するが、黒に近づくにつれて階調は変化し難くなっていく。
図6は、黒から白へ書き換える際の階調の変化を示すグラフである。
図6において、黒から白へと画像を書き換える場合も同様に、電圧を印加する期間に対する階調の変化は、書き換え開始直後は大きいが、反対階調に近づくにつれて小さくなっていく傾向にある。即ち、黒に近い階調である時点では大きく白方向へと階調が変化するが、白に近づくにつれて階調は変化し難くなっていく。
このように、表示部3は、駆動電圧の印加期間に対して階調の変化率が変動する非線形的な特性を有している。よって、単純に階調の変化率に応じた期間だけ駆動電圧を印加したとしても、所望の階調を実現することは難しい。このため本実施形態では、異なる極性の電圧を印加する複数のフェーズによって目標階調を実現する。
以下では、本実施形態に係る電気泳動表示装置1の画像書き換え動作について、図7から図9を参照して説明する。なお、図7から図9では、説明の便宜上、本実施形態に特有のDCバランス比を保つための期間(後述するフェーズP及びフェーズN)を省略している。
図7は、レベル4の中間階調を表示させる場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図7において、書き換え前の階調がレベル0(即ち、黒色)であり、書き換え後の階調(以下、適宜「目標階調」と称する)がレベル4の中間階調であるとする。なお、目標階調は、本発明の「第1の光学状態」の一例である。
この場合、書き換え対象の画素には、先ずフェーズAにおいて、白に対応する駆動電圧−VSHが15フレーム印加される。これにより、表示される階調はレベル7(即ち、白色)となる。
フェーズAは、白に対応する駆動電圧−VSHを、それまで表示されていた階調が白となるまでに長く印加する期間として設定される。なお、書き換え対象の画素において白が表示されていると判定された場合には、フェーズAを省略することもできる。
フェーズAによれば、目標階調である中間階調を実現する前に一旦白を表示させることで、各画素でばらつきのある白色粒子82及び黒色粒子83の位置を互いに揃えることが可能となる。よって、中間階調を表示する際に、各画素における粒子の位置にばらつきが生じることに起因して、表示される階調にもばらつきが生じてしまうことを防止することができる。フェーズAは、本発明の「第1制御工程」の一例である。
続いて、フェーズBにおいて、黒に対応する駆動電圧VSHが1フレーム印加される。これにより、表示される階調はレベル4となり、目標階調が実現される。
フェーズBは、書き換え対象の画素に対して黒色に対応する駆動電圧VSH(即ち、フェーズAと逆極性の電位)を印加する期間であり、フェーズBを比較的短い期間(即ち、表示階調が黒に達しない程度の期間)にすることで、白と黒との中間階調である灰色を実現可能である。本実施形態に係る電気泳動表示装置1では、フェーズBの期間を調整することにより、複数の中間階調を表示可能とされている。即ち、白に近い淡い灰色や黒に近い濃い灰色等を表示可能とされている。フェーズBは、本発明の「第2制御工程」の一例である。
ここで本願発明者の研究するところによれば、白色から中間階調へと階調を変化させる場合、上述した電気泳動素子23の非線形的な特性に起因して、フェーズBだけでは目標階調を実現できない場合が存在し得ることが判明している。以下では、フェーズBだけでは実現できない階調について具体的に説明する。
図8は、レベル6の中間階調をフェーズA及びフェーズBのみで表示させようとする場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図8において、書き換え前の階調がレベル0(即ち、黒色)であり、目標階調がレベル6の中間階調であるとする。この場合、書き換え対象の画素には、先ずフェーズAにおいて、白に対応する駆動電圧−VSHが15フレーム印加される。これにより、表示される階調はレベル7(即ち、白色)となる。
続いて、フェーズBにおいて、黒に対応する駆動電圧VSHが1フレーム印加される。しかしながら、フェーズB後の表示階調は図7の場合と同様にレベル4となり、レベル6の目標階調は実現されない。即ち、電圧を印加する期間の最小単位である1フレームだけVSHを印加した場合であっても、電気泳動素子23の特性上、階調が大きく変化してしまい目標階調を実現することができない。
上述したように、レベル4のような比較的白から離れた中間階調はフェーズBのみでも実現可能であるが、レベル6のような比較的白に近い中間階調はフェーズBのみでは実現することが難しい場合がある。これに対し、本実施形態では、フェーズBの後にフェーズCを実行することで、階調の微調整が行われる。以下では、フェーズCを用いた画像の書き換えについて具体的に説明する
図9は、フェーズCを用いてレベル6の中間階調を表示させる場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図9において、フェーズCは、本発明の「第5制御工程」の一例であり、フェーズBでの電圧印加によって目標階調より黒に近くなった階調を目標階調へと近づけるために設定される期間である。フェーズCでは、書き換え対象画素に対して白に対応する駆動電圧VSH(即ち、フェーズAと同極性の電圧)が印加される。
具体的には、フェーズCは、フェーズBによってレベル4となった階調(即ち、目標階調より黒に近い階調)を、目標階調であるレベル6とする期間として設定されている。フェーズCでは、白に対応する駆動電圧VSHが印加されるため、階調は白に近づけられる。この際、階調の変化率は、図6でも示したように、比較的変化率の大きいフェーズBと比べて小さくなる。即ち、フェーズCでは、フェーズBと比べて階調が緩やかに変化する。よって、フェーズCにおいて駆動電圧VSHを4フレーム印加すれば、レベル4であった中間階調を、目標階調であるレベル6とすることができる。
以上のように、フェーズCを用いることで、フェーズBだけでは実現し得ない階調を好適に実現することが可能となる。
しかし、上述したように異なる極性の電圧を交互に印加して書き換えを行うと、書き換え工程全体で見た場合に、画素に印加される電圧の極性に偏りが生じてしまうおそれがある。具体的には、例えば白色に対応する極性の電圧を印加する期間と、黒色に対応する極性の電圧を印加する期間とに差が生じてしまうおそれがある。
本願発明者の研究するところによれば、上述した極性の偏りが生じてしまうと、例えば表示の焼き付きや表示部の劣化といった不具合が生じることが判明している。このような不具合を防止するため、本実施形態では、上述したフェーズA、フェーズB及びフェーズCの前に、DCバランス比を保つためのフェーズP及びフェーズNを実行する。
以下では、フェーズP及びフェーズNの設定方法について、図10及び図11を参照して説明する。
図10は、レベル3の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図10において、フェーズPは、黒に対応する駆動電圧VSHを印加する期間として設定される。即ち、フェーズPでは、フェーズBで印加される電圧と同極性の電圧が印加される。また、フェーズNは、フェーズPの後に、白に対応する駆動電圧−VSHを印加する期間として設定される。即ち、フェーズNでは、フェーズA及びフェーズCで印加される電圧と同極性の電圧が印加される。なお、フェーズPは、本発明の「第3制御工程」の一例であり、フェーズNは、本発明の「第4制御工程」の一例である。
また、フェーズP開始前(即ち、書き換え開始前)の階調は、フェーズN終了後(即ち、フェーズA開始直前)の階調と等しくされることが好ましい。例えば、図10で示す場合には、フェーズP開始前の階調及びフェーズN終了後の階調が共にレベル3とされている。このようにすれば、フェーズP及びフェーズNの期間によらずに、実質的な書き換え期間であるフェーズA、フェーズB及びフェーズCの各期間を設定することができる。
また本実施形態では特に、フェーズP及びフェーズNの各々の期間は、書き換えの際に印加される駆動電圧及び駆動時間の積分値(以下、単に「積分値」と称することがある)に基づいて設定される。具体的には、任意の階調Aから階調Bへと書き換える場合の積分値W(A→B)と、階調Bから階調Aへと書き換える場合の積分値W(B→A)との関係が、以下の数式(1)を満たすように設定される
W(A→B)=−W(B→A) ・・・(1)
即ち、逆方向へ書き換える場合の積分値は、正負が異なるだけで絶対値が等しくなるようにフェーズP及びフェーズNの期間がそれぞれ設定される。
なお、積分値W(A→B)は、フェーズAのフレーム期間をAF、フェーズBのフレーム期間をBF、フェーズCのフレーム期間をCF、フェーズPのフレーム期間をPF、フェーズNのフレーム期間をNFとすると、以下の数式(2)によって求めることができる。
W(A→B)=VSH×(−AF+BF−CF+PF−NF) ・・・(2)
ここで、図10に示すように、レベル3の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合には、フェーズPが13フレーム、フェーズNが1フレーム、フェーズAが14フレーム、フェーズBが2フレーム、フェーズCが2フレームにそれぞれ設定される。よって、この場合の積分値W(3→5)は、以下の数式(3)のように求められる。
W(3→5)=VSH×(−14+2−2+13−1)=−2VSH ・・・(3)
図11は、レベル5の中間階調をレベル3の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図11において、積分値W(3→5)が−2VSHであるため、逆方向に書き換える場合の積分値W(5→3)は2VSHとなればよい。このような関係を満たすには、フェーズPを15フレーム、フェーズNを4フレーム、フェーズAを11フレーム、フェーズBを2フレーム、フェーズCを0フレームとすればよい。この場合の積分値(5→3)は、以下の数式(4)のように求められる。
W(5→3)=VSH×(−11+2−0+15−4)=2VSH ・・・(4)
このようにW(A→B)=−W(B→A)という関係が満たされることにより、書き換え画素に対して印加される電圧の極性に偏りが生じてしまうことを防止することができる。よって、DCバランス比が崩れてしまうことが抑制され、表示の焼き付きや表示部の劣化といった不具合を効果的に防止できる。
ちなみに、W(A→B)=−W(B→A)という関係は、図5及び図6を用いて説明した非線形的な特性により、フェーズA、フェーズB及びフェーズCだけで実現することが極めて困難である。これに対し本実施形態では、フェーズA、フェーズB及びフェーズCの前に、フェーズP及びフェーズNが行われるため、フェーズP及びフェーズNの各々の期間を調節することで、好適にW(A→B)=−W(B→A)という関係を実現することができる。
ちなみに、各フェーズの期間は、所定のウエイトテーブルを用いることで容易に設定することが可能となる。以下では、ウエイトテーブルを用いた各フェーズの期間設定方法について、図12から図18を参照して説明する。
図12は、ウエイトテーブルの一例を示すテーブル図である。
図12に示すように、ウエイトテーブルは0から7の各階調レベルに対応するウエイト値WHTを有している。ウエイト値WHTは、上述した画像書き換えの際の駆動電圧及び駆動時間の積分値に対応する値である。具体的には、目標階調に対応するウエイト値WHTから書き換え前の階調レベルに対応するウエイト値WHTを差し引いた値の正負を逆転させた値が、実際の書き換えにおける駆動電圧及び駆動時間の積分値となるように各フェーズの期間が設定される。
ウエイト値WHTは、階調レベルに対して単調増加する値として設定されている。このようにすれば、上述したW(A→B)=−W(B→A)という関係を好適に実現することが可能となる。なお、ウエイト値WHTは、階調レベルに対して単調減少する値として設定されてもよい。或いは、階調レベルに比例するような値として設定されてもよい。
図13はレベル0の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図13において、レベル0の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合には、先ず目標階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(5)と、書き換え前の階調であるレベル0に対応するウエイト値WHT(0)の差が求められる。ここで、図12に示すテーブルでは、WHT(5)=10、WHT(0)=0である。よって、目標階調と書き換え前の階調とでのウエイト値の差分は“10”となる。よって、レベル0の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の積分値W(0→5)は“−10”となるように各フェーズの期間が設定される。この結果、フェーズPは5フレーム、フェーズNは0フレーム、フェーズAは15フレーム、フェーズBは2フレーム、フェーズCは2フレームにそれぞれ設定される。
図14は、レベル1の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図14において、レベル1の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合には、目標階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(5)と、書き換え前の階調であるレベル1に対応するウエイト値WHT(1)の差が求められる。ここで、図12に示すテーブルでは、WHT(5)=10、WHT(1)=3である。よって、目標階調と書き換え前の階調とでのウエイト値の差分は“7”となる。よって、レベル1の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の積分値W(1→5)は“−7”となるように各フェーズの期間が設定される。この結果、フェーズPは8フレーム、フェーズNは0フレーム、フェーズAは15フレーム、フェーズBは2フレーム、フェーズCは2フレームにそれぞれ設定される。
図15は、レベル2の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図15において、レベル2の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合には、目標階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(5)と、書き換え前の階調であるレベル2に対応するウエイト値WHT(2)の差が求められる。ここで、図12に示すテーブルでは、WHT(5)=10、WHT(2)=5である。よって、目標階調と書き換え前の階調とでのウエイト値の差分は“5”となる。よって、レベル2の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の積分値W(2→5)は“−5”となるように各フェーズの期間が設定される。この結果、フェーズPは10フレーム、フェーズNは1フレーム、フェーズAは14フレーム、フェーズBは2フレーム、フェーズCは2フレームにそれぞれ設定される。
図16は、レベル5の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図16において、レベル5の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合には、目標階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(5)と、書き換え前の階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(2)の差が求められる。ここで、目標階調と書き換え前の階調が同じである場合には、当然の如く、ウエイト値WHTの差分も“0”となる。よって、レベル5の中間階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の積分値W(5→5)は“0”となるように各フェーズの期間が設定される。この結果、フェーズPは15フレーム、フェーズNは1フレーム、フェーズAは14フレーム、フェーズBは2フレーム、フェーズCは2フレームにそれぞれ設定される。
図17は、レベル7の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図17において、レベル7の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合には、目標階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(5)と、書き換え前の階調であるレベル7に対応するウエイト値WHT(7)の差が求められる。ここで、図12に示すテーブルでは、WHT(5)=10、WHT(7)=12である。よって、目標階調と書き換え前の階調とでのウエイト値の差分は“−2”となる。よって、レベル7の階調をレベル5の中間階調に書き換える場合の積分値W(7→5)は“2”となるように各フェーズの期間が設定される。この結果、フェーズPは17フレーム、フェーズNは12フレーム、フェーズAは3フレーム、フェーズBは2フレーム、フェーズCは2フレームにそれぞれ設定される。
図18は、レベル5の中間階調をレベル7の階調に書き換える場合の電圧印加方法を示す概念図である。
図18において、レベル5の中間階調をレベル7の階調に書き換える場合には、目標階調であるレベル7に対応するウエイト値WHT(7)と、書き換え前の階調であるレベル5に対応するウエイト値WHT(5)の差が求められる。ここで、図12に示すテーブルでは、WHT(7)=12、WHT(5)=10である。よって、目標階調と書き換え前の階調とでのウエイト値の差分は“2”となる。よって、レベル5の中間階調をレベル7の階調に書き換える場合の積分値W(5→7)は“−2”となるように各フェーズの期間が設定される。この結果、フェーズPは13フレーム、フェーズNは12フレーム、フェーズAは3フレーム、フェーズBは0フレーム、フェーズCは0フレームにそれぞれ設定される。
ここで、図17及び図18を比べても分かるように、ウエイトテーブルを用いることで、W(A→B)=−W(B→A)という関係が確実に実現される。よって、DCバランス比が崩れてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、フェーズP及びフェーズNによってDCバランス比を保ちつつ、フェーズA、フェーズB及びフェーズCによって好適に所望の中間光学状態を実現させることができる。この結果、電気光学装置1において、高い信頼性を実現しつつ、高品位な画像を表示させることが可能となる。
なお、上記実施形態では、フェーズA、フェーズC及びフェーズNにおいて白に対応する電圧を印加し、フェーズB及びフェーズPにおいて黒に対応する電圧を印加する場合について説明したが、それぞれの極性は逆とされても構わない。即ち、フェーズA、フェーズC及びフェーズNにおいて黒に対応する電圧を印加し、フェーズB及びフェーズPにおいて白に対応する電圧を印加するようにしてもよい。
加えて、各フェーズにおいて実現される階調を白及び黒のいずれにするか選択するようにしてもよい。即ち、各フェーズにおいて実現される階調は白又は黒に固定されるのではなく、書き換え前の階調や目標階調に応じて白又は黒のいずれかが適宜選択されるようにしてもよい。このようにすれば、より効率的に中間階調を表示させることが可能となる。ただし、フェーズA及びフェーズCで印加される電圧はフェーズBで印加される電圧とは逆極性であることが条件となる。同様に、フェーズPで印加される電圧はフェーズNで印加される電圧とは逆極性であることが条件となる
また、上記実施形態では、白色粒子82が負に帯電し、黒色粒子83が正に帯電している例で説明したが、白色粒子82が正に帯電し、黒色粒子83が負に帯電していてもよい。また、電気泳動素子23は、マイクロカプセル80を有する構成に限られず、隔壁によって仕切られた空間に電気泳動分散媒と電気泳動粒子が含まれる構成であってもよい。また、電気光学装置として電気泳動素子23を有するものを例に説明したが、これに限定する趣旨ではない。電気光学装置は、例えば電子粉流体を用いた電気光学装置であってもよい。
<電子機器>
次に、前述した電気泳動表示装置を適用した電子機器について、図19及び図20を参照して説明する。以下では、前述した電気泳動表示装置を電子ペーパー及び電子ノートに適用した場合を例にとる。
図19は、電子ペーパー1400の構成を示す斜視図である。
図19に示すように、電子ペーパー1400は、前述した実施形態に係る電気泳動表示装置を表示部1401として備えている。電子ペーパー1400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き換え可能なシートからなる本体1402を備えて構成されている。
図20は、電子ノート1500の構成を示す斜視図である。
図20に示すように、電子ノート1500は、図19で示した電子ペーパー1400が複数枚束ねられ、カバー1501に挟まれているものである。カバー1501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ための表示データ入力手段(図示せず)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。
前述した電子ペーパー1400及び電子ノート1500は、前述した実施形態に係る電気泳動表示装置を備えるので、高品質な画像表示を行うことが可能である。
なお、これらの他に、腕時計、携帯電話、携帯用オーディオ機器などの電子機器の表示部に、前述した本実施形態に係る電気泳動表示装置を適用することができる。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置の制御方法、電気光学装置の制御装置、電気光学装置、及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
3…表示部、4…ROM、5…RAM、10…コントローラ、20…画素、21…画素電極、22…対向電極、24…画素スイッチング用トランジスター、28…素子基板、29…対向基板、40…走査線、50…データ線、60…走査線駆動回路、70…データ線駆動回路、82…白色粒子、83…黒色粒子、100…CPU、220…共通電位供給回路。

Claims (12)

  1. 互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線の交差に対応して設けられ、互いに対向する画素電極及び対向電極間に電気光学物質を夫々有する複数の画素を有し、前記画素は、第1の極限光学状態、第2の極限光学状態、並びに前記第1の極限光学状態及び前記第2の極限光学状態間の複数の中間光学状態をとり得る表示部と、該表示部に画像データに応じた画像を表示させるために、前記複数の画素の各々の前記画素電極に前記画像データに応じた電圧パルスを複数のフレーム期間において供給する駆動部とを備えた電気光学装置を制御する制御方法であって、
    前記画素を第1の中間光学状態に移行させる際の制御工程が、
    前記画素電極に対して、前記第1の極限光学状態に至るまで、第1の電圧パルスを供給する第1制御工程と、
    前記第1制御工程の後、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態に近づくように、前記第1の電圧パルスと逆極性の第2の電圧パルスを供給する第2制御工程と、
    前記第1制御工程の前に、前記画素電極に対して、第3の電圧パルスを供給する第3制御工程と、
    前記第3制御工程と前記第1制御工程との間に、前記画素電極に対して、前記第3の電圧パルスと逆極性の第4の電圧パルスを供給する第4制御工程と
    を含み、
    前記第3制御工程及び前記第4制御工程の各々の期間は、前記画素を任意の光学状態Aから光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と、前記画素を前記光学状態Bから前記光学状態Aへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(B→A)との関係が
    W(A→B)=−W(B→A)
    を満たすように設定されている
    ことを特徴とする電気光学装置の制御方法。
  2. 前記第3制御工程及び前記第4制御工程の各々の期間は、前記第3制御工程の開始前の光学状態が前記第4制御工程終了後の光学状態と同じになるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の制御方法。
  3. 前記第3の電圧パルスは、前記第2の電圧パルスと同極性であり、前記第4の電圧パルスは、前記第1の電圧パルスと同極性であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置の制御方法。
  4. 前記第2制御工程では、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態又は前記第1の中間光学状態よりも前記第2の極限光学状態に近い中間光学状態に至るまで、前記第2の電圧パルスが供給され、
    前記画素を第1の中間光学状態に移行させる際の制御工程は、
    前記第2制御工程の後、前記画素が前記第1の中間光学状態よりも前記第2の極限光学状態に近い中間光学状態である場合、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態に至るまで、前記第1の電圧パルスと同極性の第5のパルスを供給する第5制御工程を更に含む
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置の制御方法。
  5. 前記画素を前記光学状態Aから前記光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)の絶対値は、前記光学状態Aと前記光学状態Bとの差の絶対値が大きいほど大きくなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気光学装置の制御方法。
  6. 前記画素を前記光学状態Aから光学状態Cへと移行させた後に前記光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→C→B)が、前記画素を前記光学状態Aから前記光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と等しくなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気光学装置の制御方法。
  7. 前記第3制御工程及び前記第4制御工程の各々の期間は、光学状態と駆動電圧及び駆動時間の積分値との関係に基づいて決定されるウエイトテーブルを用いて設定されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電気光学装置の制御方法。
  8. 前記ウエイトテーブルは、基準となる光学状態毎に1つのウエイト値を有しており、
    前記ウエイト値は、任意の光学状態Liのウエイト値をWHT(Li)、光学状態Ljのウエイト値をWHT(Lj)とした場合に、前記画素を前記光学状態Liから前記光学状態Ljへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(Li→Lj)が、WHT(Lj)−WHT(Li)に比例するように決定されている
    ことを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置の制御方法。
  9. 前記ウエイトテーブルは、基準となる光学状態毎に1つのウエイト値を有しており、
    前記ウエイト値は、光学状態に対して単調増加又は単調減少するように決定されている
    ことを特徴とする請求項7又は8に記載の電気光学装置の制御方法。
  10. 互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線の交差に対応して設けられ、互いに対向する画素電極及び対向電極間に電気光学物質を夫々有する複数の画素を有し、前記画素は、第1の極限光学状態、第2の極限光学状態、並びに前記第1の極限光学状態及び前記第2の極限光学状態間の複数の中間光学状態をとり得る表示部と、該表示部に画像データに応じた画像を表示させるために、前記複数の画素の各々の前記画素電極に前記画像データに応じた電圧パルスを複数のフレーム期間において供給する駆動部とを備えた電気光学装置を制御する制御装置であって、
    前記画素を第1の中間光学状態に移行させる際に、
    前記画素電極に対して、前記第1の極限光学状態に至るまで、第1の電圧パルスを供給する第1制御手段と、
    前記第1制御手段によって前記第1の電圧パルスが供給された後、前記画素電極に対して、前記第1の中間光学状態に近づくように、前記第1の電圧パルスと逆極性の第2の電圧パルスを供給する第2制御手段と、
    前記第1制御手段によって前記第1の電圧パルスが供給される前に、前記画素電極に対して、第3の電圧パルスを供給する第3制御手段と、
    前記第3制御手段によって前記第3の電圧パルスが供給された後、且つ前記第1制御手段によって前記第1の電圧パルスが供給される前に、前記画素電極に対して、前記第3の電圧パルスと逆極性の第4の電圧パルスを供給する第4制御手段と
    を備え、
    前記第3制御手段が前記第3の電圧パルスを供給する期間及び前記第4制御手段が前記第4の電圧パルスを供給する期間の各々は、前記画素を任意の光学状態Aから光学状態Bへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(A→B)と、前記画素を前記光学状態Bから前記光学状態Aへと移行させる場合の駆動電圧及び駆動時間の積分値W(B→A)との関係が
    W(A→B)=−W(B→A)
    を満たすように設定されている
    ことを特徴とする電気光学装置の制御装置。
  11. 請求項10に記載の電気光学装置の制御装置を備えることを特徴とする電気光学装置。
  12. 請求項11に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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