JP4572514B2 - 表示媒体の電源装置及び駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示媒体の電源装置及び駆動方法に係り、特に、画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給する電源装置、及び、前記表示媒体を駆動するための駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一対の基板間に液晶分子を封入した液晶ディスプレイが知られている。液晶ディスプレイの駆動は、一対の基板に各々設けられた電極間に電圧を印加することによって成され、電圧印加に伴って発生する電界により、基板間に封入された液晶分子の配向状態を変化させることで、液晶ディスプレイに任意の画像を表示することができる。また特許文献１には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）をＬＣＤドライバによって駆動するにあたり、ＬＣＤドライバの負荷状態を判定し、判定結果に基づいて複数の電源回路の中から選択した電源回路より、ＬＣＤドライバへ駆動電圧を供給させる技術が開示されている。
【０００３】
ところで近年、一対の基板間にトナー等の帯電粒子（詳しくは、色及び帯電の極性が異なる複数種類の粒子）を封入した構造の表示媒体が提案されている（特許文献２を参照）。この表示媒体の駆動は、液晶ディスプレイと同様に、一対の基板に各々設けられた電極対間に電圧を印加することによって成され、電圧印加に伴って発生する電界により基板間に封入された粒子を移動させることで、表示媒体に任意の画像を表示可能とされている。また、この表示媒体の駆動において、表示面側電極及び背面側電極に各々独立に駆動電位／保持電位を与えることで表示画像の画質を向上させる技術も提案されている（特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２２０３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１２２２５号公報
【特許文献３】
特開２００２−０８４３１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等は、一対の基板間に帯電粒子を封入した構造の表示媒体の表示画像のコントラストを向上させるためには、表示媒体への画像の書き込みに先立って、一対の基板の電極間に画像書込時よりも大きな電圧を間欠的に、或いは極性を切り替えながら繰り返し印加することで、封入されている帯電粒子を十分に移動させ、表示媒体の各画素の表示濃度を一律に白又は黒にしておくことが有効であることを確認している。
【０００６】
上記のように、画像の書き込みに先立って表示媒体の各画素の表示濃度を一律に白又は黒にすること（以下、これを「表示の消去」と称する）は、例えば表示消去用の電位を含む互いに異なる多数の電位を発生するように電源を構成すると共に、一対の基板の電極間に所望の電位を印加するための電位を、電源で発生された多数の電位の中から選択する（例えば表示消去時には表示消去用の電位を選択する）多値の選択回路を設けることで実現できる。しかし、一対の基板間に帯電粒子を封入した構造の表示媒体は、ＬＣＤに比べて電極間に非常に高い電圧を印加する必要があるので、多値の選択回路を、高耐圧の半導体素子を多数用いて専用に設計する必要があり、駆動装置のコストが嵩むという問題が生ずる。
【０００７】
また、表示媒体への画像の書き込みに先立って表示媒体の表示を消去することは、電源から出力される電位を画像書込時と表示消去時で切り替えることによっても実現できる。しかし、表示媒体は電極対が間隙を隔てて対向配置された構造のために静電容量が高いので、電源には、表示媒体の上記構造に対応して、出力電位を安定させるために大容量のコンデンサが設けられている（例として図１０参照）。このため、特に表示消去時から画像書込時への切り替え時に電源から出力される電位を低下させるためには、電源のコンデンサに蓄積された電荷を放電する必要があるが、コンデンサの容量が大きく放電に時間がかかることで、出力電位が短時間で切り替わらず、表示媒体への画像の書き込みに時間がかかるという別の問題が生ずる。また、これを解決するために放電するための機構を別途設けた場合は、電源の構成が複雑となり駆動装置のコストが嵩むことになる。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、表示媒体に高画質かつ高速で画像を表示することを簡易な構成で実現できる表示媒体の電源装置及び表示媒体の駆動方法を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る表示媒体の電源装置は、画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給する電源装置であって、前記表示媒体は、少なくとも一部が透光性を有し透明電極が設けられた表示基板と、前記表示基板と間隙を隔てて対向配置され電極が設けられた背面基板と、前記表示基板と前記背面基板の間に封入され両基板の電極対間に印加された電圧によって形成される電界に応じて各々移動可能とされた色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含んで構成されており、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第１の電源部と、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる、前記第１の電源部と独立した第２の電源部と、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には前記第１の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給され、表示媒体に任意の画像を表示させる場合には前記第２の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給されるように、前記駆動装置に供給される電位を切り替える切替手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切替手段は、内蔵発光素子の点消灯に応じて、前記駆動装置へ電位を供給するための出力端子と前記第１の電源部との接続をオンオフさせる第１のフォトカプラと、内蔵発光素子の点消灯に応じて前記出力端子と前記第２の電源部との接続をオンオフさせ、かつ前記内蔵発光素子の点消灯と前記接続のオンオフの関係が前記第１のフォトカプラと異なる第２のフォトカプラを備え、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には前記第１の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給され、前記表示媒体に任意の画像を表示させる場合には前記第２の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給されるように、前記第１のフォトカプラ及び前記第２のフォトカプラの内蔵発光素子の点消灯を各々切り替えることで、前記出力端子を介して前記駆動装置に供給される電位を切り替えることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電源部は、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位として、各画素に対応する電極対間に一定の極性の電圧を間欠的に各々印加するか、又は各画素に対応する電極対間に極性の異なる電圧を交互に各々印加するための電位を出力することを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電源部は、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧として、前記表示媒体に任意の画像を表示させるための電圧よりも絶対値の大きな電圧を各画素に対応する電極対間に各々印加するための電位を発生させることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切替手段は、前記第１の電源部で発生された電位を前記駆動装置に供給させることで、前記駆動装置により、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を各画素に対応する電極対間に各々印加させた直後に、前記第２の電源部で発生された電位を前記駆動装置に供給させ、前記駆動装置により、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を各画素に対応する電極対間に印加させることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明に係る表示媒体の駆動方法は、画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給するにあたり、前記表示媒体が、少なくとも一部が透光性を有し透明電極が設けられた表示基板と、前記表示基板と間隙を隔てて対向配置され電極が設けられた背面基板と、前記表示基板と前記背面基板の間に封入され両基板の電極対間に印加された電圧によって形成される電界に応じて各々移動可能とされた色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含んで構成されている場合に、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第１の電源を設けると共に、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第２の電源を前記第１の電源部と独立して設け、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には、前記駆動装置に前記第１の電源で発生された電位を供給し、前記表示媒体に任意の画像を表示させる場合には、前記駆動装置に前記第２の電源で発生された電位を供給することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る画像表示装置１０が示されている。画像表示装置１０は本発明に係る表示媒体としての画像表示媒体１２を含んで構成されている。
【００２０】
図２に示すように、画像表示媒体１２は透光性を有する表示側基板１４と、該表示側基板１４と間隙を隔てて対向配置された背面側基板１６を備えている。表示側基板１４と背面側基板１６の間隙は、図示しない間隙保持部材によって微小かつ一定の間隔に保持されており、この間隙には、互いに異なる極性に帯電している黒粒子１８及び白粒子２０が封入されている（例えば黒粒子１８が正、白粒子２０が負に帯電している）。
【００２１】
また表示側基板１４のうち背面側基板１６と対向する面には、第１の方向（図１の左右方向、図２の紙面に垂直な方向）に延びるライン状（帯状）の透明電極２２が、第１の方向と直交する第２の方向（図１の上下方向、図２の左右方向）に沿って複数形成されている。また、背面側基板１６のうち表示側基板１４と対向する面には、第２の方向に延びるライン状の電極２４が、第１の方向に沿って複数形成されている。このように、透明電極２２及び電極２４は画像表示媒体１２を単純マトリクス方式で駆動可能に配置されている。
【００２２】
画像表示媒体１２を単純マトリクス方式で駆動した場合、透明電極２２と電極２４の交差位置が各々画像表示媒体１２の画素として機能し、各交差位置における透明電極２２と電極２４の間に印加される電圧（によって発生される電界）の大きさに応じて、各交差位置における黒粒子１８及び白粒子２０の移動、すなわち各交差位置における表示濃度が制御されることになる。なお、以下では透明電極２２を「行電極２２」、電極２４を「列電極２４」と称する。
【００２３】
また、画像表示装置１０は電源装置２６、制御装置２８、列電極駆動部３０及び行電極駆動部３２を備えている。なお、電源装置２６は本発明に係る表示媒体の電源装置に対応しており、制御装置２８、列電極駆動部３０及び行電極駆動部３２は本発明に係る駆動装置に対応している。制御装置２８は電源装置２６に接続されており、電源装置２６から供給される電力により作動する。また、電源装置２６及び制御装置２８は列電極駆動部３０及び行電極駆動部３２に接続されている。
【００２４】
図３に示すように、電源装置２６には消去用電源３４と駆動用電源３５が設けられている。消去用電源３４は本発明に係る第１の電源部に対応しており、例えば図５（Ａ）に示す構成を採用することができる。図５（Ａ）に示す構成では直流電源５６Ａ，５６Ｂが設けられており、直流電源５６Ａのマイナス端子と直流電源５６Ｂのプラス端子は互いに接続されると共に接地されている（これに代えて後述する基準電位ＶCLに維持するようにしてもよい）。なお、図示は省略するが、直流電源５６Ａ，５６Ｂには出力電位を安定させるための大容量のコンデンサが並列に接続されている。また、直流電源５６Ａのプラス端子はスイッチング部５８の２個の入力端の一方に接続されており、他方の入力端は直流電源５６Ｂのマイナス端子に接続されている。
【００２５】
スイッチング部５８は半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）等で構成されており、２個の入力端を介して入力された２つの信号（電位）のうちの一方を選択的に出力するように構成されている。図示は省略するが、スイッチング部５８は制御装置２８に接続されており、出力する信号（電位）が一定周期で切り替わるように制御される。従って、消去用電源３４からは、消去出力として、一定周期で極性が切り替わる電位（図５（Ａ）に示す波形も参照）が出力されることになる。
【００２６】
一方、駆動用電源３５は本発明に係る第２の電源部に対応しており、列電極駆動部３０に供給する電位を発生させるための第１電源部３５Ａと、行電極駆動部３２に供給する電位を発生させるための第２電源部３５Ｂを含んで構成されている。第１電源部３５Ａは、列電極２４の基準電位ＶCLを発生させる基準電位発生部３６と、基準電位ＶCLを接地電位として電位差(ＶCH−ＶCL)を発生させることで高圧出力としての電位ＶCHを出力する高圧出力部３８と、基準電位ＶCLを接地電位として電位差TTLを発生させることで信号電源出力としての電位(ＶCL＋TTL)を出力する信号電源出力部４０を備えている。なお、高圧出力部３８にも出力電位を安定させるための大容量のコンデンサが並列に接続されている。
【００２７】
上記構成により、第１電源部３５Ａは高圧出力（電位ＶCH）、ＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）及び信号電源出力（電位(ＶCL＋TTL))を出力する。第１電源部３５Ａは列電極駆動部３０に接続されており、上記各出力のうち、ＧＮＤ出力及び信号電源出力は列電極駆動部３０に直接供給される。また、第１電源部３５Ａの高圧出力は切替部６０に入力され、消去用電源３４の消去出力も切替部６０に入力される。
【００２８】
切替部６０も半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）等で構成されており、入力された第１電源部３５Ａの高圧出力及び消去用電源３４の消去出力の一方を選択的に出力するように構成されている。切替部６０は制御装置２８に接続されており、高圧出力及び消去出力の何れを出力するかは制御装置２８によって制御される。切替部６０の出力端は列電極駆動部３０に接続されており、切替部６０から出力された高圧出力又は消去出力は列電極駆動部３０に供給される。なお、切替部６０及び制御装置２８は本発明に係る切替手段に対応している。
【００２９】
また、第２電源部３５Ｂは、行電極２２の基準電位ＶRHを発生させる基準電位発生部４２と、基準電位ＶRHを接地電位として電位差(ＶRL−ＶRH)を発生させることで高圧出力としての電位ＶRLを出力する高圧出力部４４と、基準電位ＶRHを接地電位として電位差TTLを発生させることで信号電源出力としての電位(ＶRH＋TTL)を出力する信号電源出力部４６を備えている。第２電源部３５Ｂは行電極駆動部３２に接続されており、高圧出力（電位ＶRL）、ＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）及び信号電源出力（電位(ＶRH＋TTL))が行電極駆動部３２に供給される。
【００３０】
一方、列電極駆動部３０は、画像表示媒体１２に設けられている列電極２４の数と同数のスイッチング素子５０を備えており、第１電源部３５ＡからのＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）と、切替部６０からの高圧出力又は消去出力は個々のスイッチング素子５０に各々供給される。図３ではスイッチング素子５０を模式的にスイッチとして示しているが、スイッチング素子５０は実際には半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ等）で構成されている。個々のスイッチング素子５０は、第１電源部３５Ａから供給された信号電源出力を電源とし、ＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）を基準電位として動作し、オン状態では高圧出力（又は消去出力）を、オフ状態ではＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）を出力する。なお、個々のスイッチング素子５０には制御装置２８から供給された制御信号も入力され、個々のスイッチング素子５０のオンオフは制御装置２８によって制御される。
【００３１】
図４に示すように、列電極駆動部３０は画像表示媒体１２の背面側基板１６に取付けられており、列電極駆動部３０の個々のスイッチング素子５０は、背面側基板１６に形成された個々の列電極２４と接続されている。従って、画像表示媒体１２の個々の列電極２４の電位は、接続されているスイッチング素子５０のオンオフの状態に応じて高圧出力に相当する電位ＶCH又は消去出力に相当する電位又は基準電位ＶCLに切り替わることになる。
【００３２】
また、行電極駆動部３２は、画像表示媒体１２に設けられている行電極２２の数と同数のスイッチング素子５２を備えており、第２電源部３５Ｂからの高圧出力（電位ＶRL）及びＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）は個々のスイッチング素子５２に各々供給される。スイッチング素子５２も実際には半導体素子（例えばＭＯＳＦＥＴ等）で構成されている。個々のスイッチング素子５２は、第２電源部３５Ｂから供給された信号電源出力を電源とし、ＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）を基準電位として動作し、オン状態では高圧出力（電位ＶRL）を、オフ状態ではＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）を出力する。なお、個々のスイッチング素子５２には制御装置２８から供給された制御信号も入力され、個々のスイッチング素子５２のオンオフは制御装置２８によって制御される。
【００３３】
図４に示すように、行電極駆動部３２は画像表示媒体１２の表示側基板１４に取付けられており、行電極駆動部３２の個々のスイッチング素子５２は、表示側基板１４に形成された個々の行電極２２と接続されている。従って、画像表示媒体１２の個々の行電極２２の電位は、接続されているスイッチング素子５２のオンオフの状態に応じて電位ＶRL又は基準電位ＶRHに切り替わることになる。
【００３４】
次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態に係る画像表示媒体１２において、特定の行電極２２と特定の列電極２４の間に印加する電圧（電界）の変化に対する、特定の列電極２４と特定の行電極２２の交差位置の画素の濃度の変化を図６に示す。図６より明らかなように、画像表示媒体１２は、印加電圧（電界）が保持電圧範囲（黒粒子１８及び白粒子２０の移動が生じない電圧範囲）内であれば濃度は変化せず、印加電圧（の絶対値）が保持電圧範囲を越える大きさになると、印加電圧の増大に対して大きな傾きで濃度が変化し、更に印加電圧（の絶対値）が閾値（図６に表示駆動電圧と表記して示す電圧）を越えると、印加電圧の増大に対する濃度の変化の傾きが小さくなる特性を有している。
【００３５】
一方、本実施形態では、列電極２４の電位を電位ＶCH又は基準電位ＶCLに切り替えると共に、行電極２２の電位を電位ＶRL又は基準電位ＶRHに切り替えることで、単純マトリクス方式により画像表示媒体１２を駆動するので、列電極２４と行電極２２の間には、画像表示媒体１２の駆動時に、次の表１に示す電圧Ｖ１〜Ｖ４の何れかが印加される。
【００３６】
【表１】
【００３７】
ここで、表１に示す電圧Ｖ２〜Ｖ４は、黒粒子１８及び白粒子２０の移動を生じさせない大きさである必要があるので、画像表示媒体１２における保持電圧の最大値をｘとすると、
|Ｖ２|＜ｘ、|Ｖ３|＜ｘ、|Ｖ４|＜ｘ
よって
|ＶCH−ＶRH|＜ｘ、|ＶCL−ＶRL|＜ｘ、|ＶCL−ＶRH|＜ｘ
となる。また、
|Ｖ２|＝（ＶCH−ＶCL）―（ＶRH−ＶCL）＜ｘ
―ｘ＜（ＶCH−ＶCL）―（ＶRH−ＶCL）＜ｘ
よって、
−２ｘ＜（ＶCH−ＶCL）＜２ｘ
同様に
−２ｘ＜（ＶRH−ＶRL）＜２ｘ
となり、画像表示媒体１２の駆動時における列電極２４の電位ＶCH／ＶCLの電位差、行電極２２の電位ＶRL／ＶRHの電位差は、何れも保持電圧の最大値ｘの２倍が限度となる。従って、画像表示媒体１２の駆動時に列電極２４と行電極２２の間に印加可能な最大電圧（電位差）は、
|Ｖ１|＝（ＶCH−ＶRL）＜２ｘ＋ｘ＝３ｘ
となる。
【００３８】
図６からも明らかなように、画像表示媒体１２は、列電極２４と行電極２２の間に印加する電圧を比較的大きく（図６における表示駆動電圧を越える大きさ）した場合にも、印加電圧の増大に対して若干ではあるものの濃度が変化する特性を有しているので、画像表示媒体１２に画像を書き込むに先立って画像表示媒体１２の表示を消去する（全画素の表示濃度をより濃度の低い白又は濃い黒にする）際に、より高い電圧を印加した方が表示画像のコントラストが向上する。このため、本実施形態では電源装置２６に消去用電源３４を設けており、列電極２４と行電極２２の間に最大駆動電圧Ｖ１（図６に示す表示駆動電圧に相当）よりも大きな電圧（図６に示す消去電圧に相当）を印加するための電位を消去用電源３４で発生させるようにしている（すなわち消去出力の最大電位≫ＶCH）。
【００３９】
画像表示媒体１２に画像を書き込む場合、書込対象の画像を表す画像データ（例えば書込対象の画像の各画素階調値を２値（例えば白／黒）で表す画像データ）が外部装置（図示省略）から制御装置２８に入力される。制御装置２８は画像データが入力されると、該画像データが表す画像の書き込みに先立ち、画像表示媒体１２の表示を消去させるために、まず消去用電源３４からの消去出力が列電極駆動部３０に供給されるように切替部６０を制御すると共に、列電極駆動部３０の各スイッチング素子５０を各々オンさせる。
【００４０】
これにより、例として図８に表示消去期間として示すように、画像表示媒体１２の行電極２２と列電極２４の各交差位置（各画素位置）において、行電極２２と列電極２４の間に、一定周期で極性が切り替わる消去電圧が印加されることになり、この消去電圧の印加に伴って生ずる交番電界により、表示側基板１４と背面側基板１６の間隙に封入されている黒粒子１８及び白粒子２０が大きく移動し、画像表示媒体１２の全面の表示濃度が濃い黒→より濃度の低い真っ白→濃い黒と切り替わることになる。
【００４１】
消去電圧の印加を開始してから所定時間が経過すると、制御装置２８は、画像表示媒体１２の全面が所定の表示濃度（例えばより濃度の低い白に相当する表示濃度）となっている状態で、第１電源部３５Ａからの高圧出力が列電極駆動部３０に供給されるように切替部６０を制御し、かつ、入力された画像データに基づき、列電極駆動部３０の各スイッチング素子５０及び行電極駆動部３２の各スイッチング素子５２を各々オンオフさせることで、単純マトリクス方式により画像表示媒体１２に画像を書き込む。
【００４２】
すなわち、制御装置２８は、まず行電極駆動部３２の各スイッチング素子５２のうち、特定の行電極２２（書込行電極）に接続されたスイッチング素子５２のみをオンさせる（他のスイッチング素子５２はオフ状態とする）。これにより、特定の行電極２２（書込行電極）のみが電位ＶRHに切り替わり、他の行電極２２は基準電位ＶRLのまま維持される。また制御装置２８は、前述の画像データから、書込行電極と各列電極２４との交差位置に相当する各画素のデータを抽出し、抽出したデータが表す各画素の階調値（濃度）が白か黒かに応じて、列電極駆動部３０の各スイッチング素子５０のオンオフを制御する（例えば階調値が黒の画素についてのみスイッチング素子５０をオンする等）。
【００４３】
これにより、接続されているスイッチング素子５０がオンされた列電極２４は電位ＶCHに切り替わるので、該列電極２４と書込行電極との交差位置に位置している画素に電圧Ｖ１（表１参照）が印加されることで黒粒子１８及び白粒子２０の移動が生じ、該画素の表示濃度が変化する（例えばより濃度の低い白→黒へ変化する）。また、接続されているスイッチング素子５０がオフされている列電極２４は基準電位ＶCLとされるので、該列電極２４と書込行電極との交差位置に位置している画素には電圧Ｖ３（表１参照）が印加されることになり、該画素の表示濃度の変化は生じない。
【００４４】
なお、この間、書込行電極以外の各行電極２２と各列電極２４との交差位置に相当する各画素は、上述のように列電極２４は電位ＶCH又は基準電位ＶCLとされるものの、行電極２２が基準電位ＶRLのまま維持されているために電圧Ｖ３又は電圧Ｖ４が印加されることになる（図８も参照）ので、前記各画素は表示濃度が変化しない状態で維持される。
【００４５】
制御装置２８は、特定の行電極２２に接続されたスイッチング素子５２をオンさせてから所定時間が経過する毎に、書込行電極を別の行電極２２に切り替えて上記処理を行うことを繰り返す。これにより、行電極２２が単純マトリクス方式における走査電極として用いられ、列電極がデータ電極として用いられることになり、書込対象の画像が画像表示媒体１２に書き込まれることになる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る画像表示装置１０では、画像表示媒体１２の列電極２４と行電極２２の間に表示駆動電圧Ｖ１よりも大きい消去電圧を印加することで画像表示媒体１２の全面を濃い黒又はより濃度の低い白にした後に、画像の書き込みを行っているので、画像表示媒体１２に表示される画像のコントラスト、すなわち画質を向上させることができる。
【００４７】
また、画像表示媒体１２の列電極２４と行電極２２の間に消去電圧を印加するための電位を発生させる消去用電源３４と、画像表示媒体１２の任意の画像を書き込むための電位を発生させる駆動用電源３５を別に設け、消去用電源３４からの消去出力と駆動用電源３５（の高圧出力部３８）からの高圧出力を切替部６０により選択的に列電極駆動部３０に供給しているので、列電極駆動部３０に供給する電位の切り替えにあたり、消去用電源３４及び高圧出力部３８に各々設けられている大容量のコンデンサから蓄積電荷を放電する必要がなくなり、電位の切り替えを高速で行うことができる。従って、画像表示媒体１２への画像の表示（書込）を高速で行うことができる。
【００４８】
また、画像表示媒体１２の表示を消去する場合と、画像表示媒体１２に画像を書き込む場合の電位の切り替えを電源装置２６の切替部６０で行っているので、上記の電位切り替えのために駆動装置（列電極駆動部３０又は行電極駆動部３２）に多数のスイッチング素子を追加する必要もなく、行電極駆動部３２及び列電極駆動部３０、ひいては画像表示装置１０を低コストで構成することができる。
【００４９】
なお、消去用電源３４は図５（Ａ）に示す構成に限定されるものではなく、例えば図５（Ｂ）に示すように、正弦波（他の波形でもよい）の交流電圧を出力する交流電源６４で構成してもよい。また画像表示媒体１２は、画像の書き込みに先立つ表示消去時に同一極性の電圧を間欠的に繰り返し印加した場合、例として図９に示すように、電圧の印加回数の増加に伴って表示濃度が若干変化し（より濃度の低い白又は濃い黒により近い濃度となり）、結果として表示画像のコントラストが向上するという特性を有している。上記特性に基づき、消去電圧として同一極性の電圧を間欠的に繰り返し印加可能なように消去用電源３４を構成してもよい。
【００５０】
例えば図５（Ｃ）に示す消去用電源３４は、２個の入力端の一方が直流電源６６のプラス端子に接続されると共に他方が接地され、２個の入力端を介して入力された２つの信号（電位）のうちの一方を選択的に出力するスイッチング素子６８を含んで構成されており、出力する信号（電位）が周期的に切り替わるように図示しない制御部によって制御される。従って、図５（Ｃ）に示す消去用電源３４から消去出力として出力される電位は、一定の極性の高電位又は接地電位に交互に切り替わり（図５（Ｃ）に示す波形も参照）、この消去出力を列電極駆動部３０に供給することで、画像表示媒体１２の行電極２２と列電極の２４に同一極性の消去電圧を間欠的に繰り返し印加することができる。
【００５１】
また、切替部６０は図５（Ｄ）に示す構成を採用してもよい。図５（Ｄ）に示す切替部６０には、２個のフォトカプラ７０Ａ，７０Ｂが設けられている。フォトカプラ７０Ａは内蔵している発光ダイオードが点灯している間、内蔵しているフォトトランジスタが導通する特性とされており、フォトカプラ７０Ｂは内蔵している発光ダイオードが消灯している間、内蔵しているフォトトランジスタが導通する特性とされている。
【００５２】
フォトカプラ７０Ａの内蔵発光ダイオードのアノードは２個の制御信号入力端の一方に、カソードはフォトカプラ７０Ｂの内蔵発光ダイオードのアノードに接続されており、フォトカプラ７０Ｂの内蔵発光ダイオードのカソードは２個の制御信号入力端の他方に接続されている。また、フォトカプラ７０Ａの内蔵フォトトランジスタの一端は消去用電源３４に接続されており、他端は出力端に接続されている。更に、フォトカプラ７０Ｂの内蔵フォトトランジスタの一端は出力端に接続されており、他端は高圧出力部３８に接続されている。
【００５３】
図５（Ｄ）に示す切替部６０では、２個の制御信号入力端の間に電圧が印加され、フォトカプラ７０Ａ，７０Ｂの内蔵発光ダイオードに電流が流れることでフォトカプラ７０Ａ，７０Ｂの内蔵発光ダイオードが各々点灯しているときには、フォトカプラ７０Ａの内蔵フォトトランジスタのみが導通することで、消去用電源３４からの消去出力が列電極駆動部３０に供給される。また、制御信号入力端の間の電圧の印加が停止されることでフォトカプラ７０Ａ，７０Ｂの内蔵発光ダイオードが各々消灯しているときには、フォトカプラ７０Ｂの内蔵フォトトランジスタのみが導通することで、高圧出力部３８からの高圧出力が列電極駆動部３０に供給される。
【００５４】
このように、図５（Ｄ）に示す切替部６０は、消去出力又は高圧出力を列電極駆動部３０に常時供給する構成であり、画像表示媒体１２の表示消去の完了時に画像表示媒体１２への画像の書き込みを開始するための出力の切り替えも瞬時に行われるので、切替部６０から出力される電位が不定となる期間が生ずることはない。本実施形態に係る画像表示媒体１２は駆動に必要な電流の大きさが小さいので、列電極２４（又は行電極２２）の電位が不定となった場合、外部からの誘導電位の影響で表示画像に乱れが生ずる可能性があるが、切替部６０を上記構成とすれば列電極２４（又は行電極２２）の電位が不定となることはなく、外部からの誘導電位の影響で表示画像に乱れが生ずることを防止できる。なお、切替部６０を上記のように構成することは請求項５記載の発明に対応している。また、図５（Ｄ）に示す切替部６０は請求項２に記載の切替手段に対応しており、フォトカプラ７０Ａは請求項２に記載の第１のフォトカプラに、フォトカプラ７０Ｂは請求項２に記載の第２のフォトカプラに各々対応している。
【００５５】
また、上記では本発明に係る表示媒体として、単純マトリクス方式での駆動を前提とした構造の電極が設けられた画像表示媒体１２を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクティブマトリクス方式での駆動を前提とした構造を有する表示媒体にも適用可能であることは言うまでもない。また、本発明に係る表示媒体は、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等、公知の他の表示媒体であってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には、第１の電源部で発生された、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位が駆動装置へ供給され、表示媒体に任意の画像を表示させる場合には、第２の電源部で発生された、表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位が駆動装置へ供給されるように、駆動装置に供給される電位を切り替えるようにしたので、表示媒体に高画質かつ高速で画像を表示することを簡易な構成で実現できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図２】図１のII−II線に沿った表示媒体の断面図である。
【図３】電源部及び駆動部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】表示媒体の各電極と駆動部の接続状態を示す平面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は消去用電源の構成の一例、（Ｄ）は切替部の構成の一例を各々示す概略図である。
【図６】表示媒体における電極間の印加電圧と濃度の関係を示す線図である。
【図７】駆動用電圧を印加するための各電位の大きさを説明するための概略図である。
【図８】表示媒体の特定のセル(画素)に印加される電圧の推移の一例を示す線図である。
【図９】消去用電圧の印加回数と表示画像のコントラストとの関係の一例を示す線図である。
【図１０】従来技術の問題点を説明するために、電源の構成を模式的に示す回路図である。
【符号の説明】
１０ 画像表示装置
１２ 画像表示媒体
１４ 表示側基板
１６ 背面側基板
１８ 黒粒子
２０ 白粒子
２２ 行電極
２４ 列電極
２６ 電源装置
２８ 制御装置
３０ 列電極駆動部
３２ 行電極駆動部
３４ 消去用電源
３５ 駆動用電源
３８ 高圧出力部
６０ 切替部
【発明の属する技術分野】
本発明は表示媒体の電源装置及び駆動方法に係り、特に、画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給する電源装置、及び、前記表示媒体を駆動するための駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一対の基板間に液晶分子を封入した液晶ディスプレイが知られている。液晶ディスプレイの駆動は、一対の基板に各々設けられた電極間に電圧を印加することによって成され、電圧印加に伴って発生する電界により、基板間に封入された液晶分子の配向状態を変化させることで、液晶ディスプレイに任意の画像を表示することができる。また特許文献１には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）をＬＣＤドライバによって駆動するにあたり、ＬＣＤドライバの負荷状態を判定し、判定結果に基づいて複数の電源回路の中から選択した電源回路より、ＬＣＤドライバへ駆動電圧を供給させる技術が開示されている。
【０００３】
ところで近年、一対の基板間にトナー等の帯電粒子（詳しくは、色及び帯電の極性が異なる複数種類の粒子）を封入した構造の表示媒体が提案されている（特許文献２を参照）。この表示媒体の駆動は、液晶ディスプレイと同様に、一対の基板に各々設けられた電極対間に電圧を印加することによって成され、電圧印加に伴って発生する電界により基板間に封入された粒子を移動させることで、表示媒体に任意の画像を表示可能とされている。また、この表示媒体の駆動において、表示面側電極及び背面側電極に各々独立に駆動電位／保持電位を与えることで表示画像の画質を向上させる技術も提案されている（特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２２０３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１２２２５号公報
【特許文献３】
特開２００２−０８４３１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等は、一対の基板間に帯電粒子を封入した構造の表示媒体の表示画像のコントラストを向上させるためには、表示媒体への画像の書き込みに先立って、一対の基板の電極間に画像書込時よりも大きな電圧を間欠的に、或いは極性を切り替えながら繰り返し印加することで、封入されている帯電粒子を十分に移動させ、表示媒体の各画素の表示濃度を一律に白又は黒にしておくことが有効であることを確認している。
【０００６】
上記のように、画像の書き込みに先立って表示媒体の各画素の表示濃度を一律に白又は黒にすること（以下、これを「表示の消去」と称する）は、例えば表示消去用の電位を含む互いに異なる多数の電位を発生するように電源を構成すると共に、一対の基板の電極間に所望の電位を印加するための電位を、電源で発生された多数の電位の中から選択する（例えば表示消去時には表示消去用の電位を選択する）多値の選択回路を設けることで実現できる。しかし、一対の基板間に帯電粒子を封入した構造の表示媒体は、ＬＣＤに比べて電極間に非常に高い電圧を印加する必要があるので、多値の選択回路を、高耐圧の半導体素子を多数用いて専用に設計する必要があり、駆動装置のコストが嵩むという問題が生ずる。
【０００７】
また、表示媒体への画像の書き込みに先立って表示媒体の表示を消去することは、電源から出力される電位を画像書込時と表示消去時で切り替えることによっても実現できる。しかし、表示媒体は電極対が間隙を隔てて対向配置された構造のために静電容量が高いので、電源には、表示媒体の上記構造に対応して、出力電位を安定させるために大容量のコンデンサが設けられている（例として図１０参照）。このため、特に表示消去時から画像書込時への切り替え時に電源から出力される電位を低下させるためには、電源のコンデンサに蓄積された電荷を放電する必要があるが、コンデンサの容量が大きく放電に時間がかかることで、出力電位が短時間で切り替わらず、表示媒体への画像の書き込みに時間がかかるという別の問題が生ずる。また、これを解決するために放電するための機構を別途設けた場合は、電源の構成が複雑となり駆動装置のコストが嵩むことになる。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、表示媒体に高画質かつ高速で画像を表示することを簡易な構成で実現できる表示媒体の電源装置及び表示媒体の駆動方法を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る表示媒体の電源装置は、画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給する電源装置であって、前記表示媒体は、少なくとも一部が透光性を有し透明電極が設けられた表示基板と、前記表示基板と間隙を隔てて対向配置され電極が設けられた背面基板と、前記表示基板と前記背面基板の間に封入され両基板の電極対間に印加された電圧によって形成される電界に応じて各々移動可能とされた色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含んで構成されており、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第１の電源部と、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる、前記第１の電源部と独立した第２の電源部と、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には前記第１の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給され、表示媒体に任意の画像を表示させる場合には前記第２の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給されるように、前記駆動装置に供給される電位を切り替える切替手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切替手段は、内蔵発光素子の点消灯に応じて、前記駆動装置へ電位を供給するための出力端子と前記第１の電源部との接続をオンオフさせる第１のフォトカプラと、内蔵発光素子の点消灯に応じて前記出力端子と前記第２の電源部との接続をオンオフさせ、かつ前記内蔵発光素子の点消灯と前記接続のオンオフの関係が前記第１のフォトカプラと異なる第２のフォトカプラを備え、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には前記第１の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給され、前記表示媒体に任意の画像を表示させる場合には前記第２の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給されるように、前記第１のフォトカプラ及び前記第２のフォトカプラの内蔵発光素子の点消灯を各々切り替えることで、前記出力端子を介して前記駆動装置に供給される電位を切り替えることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電源部は、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位として、各画素に対応する電極対間に一定の極性の電圧を間欠的に各々印加するか、又は各画素に対応する電極対間に極性の異なる電圧を交互に各々印加するための電位を出力することを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電源部は、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧として、前記表示媒体に任意の画像を表示させるための電圧よりも絶対値の大きな電圧を各画素に対応する電極対間に各々印加するための電位を発生させることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切替手段は、前記第１の電源部で発生された電位を前記駆動装置に供給させることで、前記駆動装置により、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を各画素に対応する電極対間に各々印加させた直後に、前記第２の電源部で発生された電位を前記駆動装置に供給させ、前記駆動装置により、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を各画素に対応する電極対間に印加させることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明に係る表示媒体の駆動方法は、画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給するにあたり、前記表示媒体が、少なくとも一部が透光性を有し透明電極が設けられた表示基板と、前記表示基板と間隙を隔てて対向配置され電極が設けられた背面基板と、前記表示基板と前記背面基板の間に封入され両基板の電極対間に印加された電圧によって形成される電界に応じて各々移動可能とされた色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含んで構成されている場合に、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第１の電源を設けると共に、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第２の電源を前記第１の電源部と独立して設け、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には、前記駆動装置に前記第１の電源で発生された電位を供給し、前記表示媒体に任意の画像を表示させる場合には、前記駆動装置に前記第２の電源で発生された電位を供給することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本実施形態に係る画像表示装置１０が示されている。画像表示装置１０は本発明に係る表示媒体としての画像表示媒体１２を含んで構成されている。
【００２０】
図２に示すように、画像表示媒体１２は透光性を有する表示側基板１４と、該表示側基板１４と間隙を隔てて対向配置された背面側基板１６を備えている。表示側基板１４と背面側基板１６の間隙は、図示しない間隙保持部材によって微小かつ一定の間隔に保持されており、この間隙には、互いに異なる極性に帯電している黒粒子１８及び白粒子２０が封入されている（例えば黒粒子１８が正、白粒子２０が負に帯電している）。
【００２１】
また表示側基板１４のうち背面側基板１６と対向する面には、第１の方向（図１の左右方向、図２の紙面に垂直な方向）に延びるライン状（帯状）の透明電極２２が、第１の方向と直交する第２の方向（図１の上下方向、図２の左右方向）に沿って複数形成されている。また、背面側基板１６のうち表示側基板１４と対向する面には、第２の方向に延びるライン状の電極２４が、第１の方向に沿って複数形成されている。このように、透明電極２２及び電極２４は画像表示媒体１２を単純マトリクス方式で駆動可能に配置されている。
【００２２】
画像表示媒体１２を単純マトリクス方式で駆動した場合、透明電極２２と電極２４の交差位置が各々画像表示媒体１２の画素として機能し、各交差位置における透明電極２２と電極２４の間に印加される電圧（によって発生される電界）の大きさに応じて、各交差位置における黒粒子１８及び白粒子２０の移動、すなわち各交差位置における表示濃度が制御されることになる。なお、以下では透明電極２２を「行電極２２」、電極２４を「列電極２４」と称する。
【００２３】
また、画像表示装置１０は電源装置２６、制御装置２８、列電極駆動部３０及び行電極駆動部３２を備えている。なお、電源装置２６は本発明に係る表示媒体の電源装置に対応しており、制御装置２８、列電極駆動部３０及び行電極駆動部３２は本発明に係る駆動装置に対応している。制御装置２８は電源装置２６に接続されており、電源装置２６から供給される電力により作動する。また、電源装置２６及び制御装置２８は列電極駆動部３０及び行電極駆動部３２に接続されている。
【００２４】
図３に示すように、電源装置２６には消去用電源３４と駆動用電源３５が設けられている。消去用電源３４は本発明に係る第１の電源部に対応しており、例えば図５（Ａ）に示す構成を採用することができる。図５（Ａ）に示す構成では直流電源５６Ａ，５６Ｂが設けられており、直流電源５６Ａのマイナス端子と直流電源５６Ｂのプラス端子は互いに接続されると共に接地されている（これに代えて後述する基準電位ＶCLに維持するようにしてもよい）。なお、図示は省略するが、直流電源５６Ａ，５６Ｂには出力電位を安定させるための大容量のコンデンサが並列に接続されている。また、直流電源５６Ａのプラス端子はスイッチング部５８の２個の入力端の一方に接続されており、他方の入力端は直流電源５６Ｂのマイナス端子に接続されている。
【００２５】
スイッチング部５８は半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）等で構成されており、２個の入力端を介して入力された２つの信号（電位）のうちの一方を選択的に出力するように構成されている。図示は省略するが、スイッチング部５８は制御装置２８に接続されており、出力する信号（電位）が一定周期で切り替わるように制御される。従って、消去用電源３４からは、消去出力として、一定周期で極性が切り替わる電位（図５（Ａ）に示す波形も参照）が出力されることになる。
【００２６】
一方、駆動用電源３５は本発明に係る第２の電源部に対応しており、列電極駆動部３０に供給する電位を発生させるための第１電源部３５Ａと、行電極駆動部３２に供給する電位を発生させるための第２電源部３５Ｂを含んで構成されている。第１電源部３５Ａは、列電極２４の基準電位ＶCLを発生させる基準電位発生部３６と、基準電位ＶCLを接地電位として電位差(ＶCH−ＶCL)を発生させることで高圧出力としての電位ＶCHを出力する高圧出力部３８と、基準電位ＶCLを接地電位として電位差TTLを発生させることで信号電源出力としての電位(ＶCL＋TTL)を出力する信号電源出力部４０を備えている。なお、高圧出力部３８にも出力電位を安定させるための大容量のコンデンサが並列に接続されている。
【００２７】
上記構成により、第１電源部３５Ａは高圧出力（電位ＶCH）、ＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）及び信号電源出力（電位(ＶCL＋TTL))を出力する。第１電源部３５Ａは列電極駆動部３０に接続されており、上記各出力のうち、ＧＮＤ出力及び信号電源出力は列電極駆動部３０に直接供給される。また、第１電源部３５Ａの高圧出力は切替部６０に入力され、消去用電源３４の消去出力も切替部６０に入力される。
【００２８】
切替部６０も半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）等で構成されており、入力された第１電源部３５Ａの高圧出力及び消去用電源３４の消去出力の一方を選択的に出力するように構成されている。切替部６０は制御装置２８に接続されており、高圧出力及び消去出力の何れを出力するかは制御装置２８によって制御される。切替部６０の出力端は列電極駆動部３０に接続されており、切替部６０から出力された高圧出力又は消去出力は列電極駆動部３０に供給される。なお、切替部６０及び制御装置２８は本発明に係る切替手段に対応している。
【００２９】
また、第２電源部３５Ｂは、行電極２２の基準電位ＶRHを発生させる基準電位発生部４２と、基準電位ＶRHを接地電位として電位差(ＶRL−ＶRH)を発生させることで高圧出力としての電位ＶRLを出力する高圧出力部４４と、基準電位ＶRHを接地電位として電位差TTLを発生させることで信号電源出力としての電位(ＶRH＋TTL)を出力する信号電源出力部４６を備えている。第２電源部３５Ｂは行電極駆動部３２に接続されており、高圧出力（電位ＶRL）、ＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）及び信号電源出力（電位(ＶRH＋TTL))が行電極駆動部３２に供給される。
【００３０】
一方、列電極駆動部３０は、画像表示媒体１２に設けられている列電極２４の数と同数のスイッチング素子５０を備えており、第１電源部３５ＡからのＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）と、切替部６０からの高圧出力又は消去出力は個々のスイッチング素子５０に各々供給される。図３ではスイッチング素子５０を模式的にスイッチとして示しているが、スイッチング素子５０は実際には半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ等）で構成されている。個々のスイッチング素子５０は、第１電源部３５Ａから供給された信号電源出力を電源とし、ＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）を基準電位として動作し、オン状態では高圧出力（又は消去出力）を、オフ状態ではＧＮＤ出力（基準電位ＶCL）を出力する。なお、個々のスイッチング素子５０には制御装置２８から供給された制御信号も入力され、個々のスイッチング素子５０のオンオフは制御装置２８によって制御される。
【００３１】
図４に示すように、列電極駆動部３０は画像表示媒体１２の背面側基板１６に取付けられており、列電極駆動部３０の個々のスイッチング素子５０は、背面側基板１６に形成された個々の列電極２４と接続されている。従って、画像表示媒体１２の個々の列電極２４の電位は、接続されているスイッチング素子５０のオンオフの状態に応じて高圧出力に相当する電位ＶCH又は消去出力に相当する電位又は基準電位ＶCLに切り替わることになる。
【００３２】
また、行電極駆動部３２は、画像表示媒体１２に設けられている行電極２２の数と同数のスイッチング素子５２を備えており、第２電源部３５Ｂからの高圧出力（電位ＶRL）及びＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）は個々のスイッチング素子５２に各々供給される。スイッチング素子５２も実際には半導体素子（例えばＭＯＳＦＥＴ等）で構成されている。個々のスイッチング素子５２は、第２電源部３５Ｂから供給された信号電源出力を電源とし、ＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）を基準電位として動作し、オン状態では高圧出力（電位ＶRL）を、オフ状態ではＧＮＤ出力（基準電位ＶRH）を出力する。なお、個々のスイッチング素子５２には制御装置２８から供給された制御信号も入力され、個々のスイッチング素子５２のオンオフは制御装置２８によって制御される。
【００３３】
図４に示すように、行電極駆動部３２は画像表示媒体１２の表示側基板１４に取付けられており、行電極駆動部３２の個々のスイッチング素子５２は、表示側基板１４に形成された個々の行電極２２と接続されている。従って、画像表示媒体１２の個々の行電極２２の電位は、接続されているスイッチング素子５２のオンオフの状態に応じて電位ＶRL又は基準電位ＶRHに切り替わることになる。
【００３４】
次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態に係る画像表示媒体１２において、特定の行電極２２と特定の列電極２４の間に印加する電圧（電界）の変化に対する、特定の列電極２４と特定の行電極２２の交差位置の画素の濃度の変化を図６に示す。図６より明らかなように、画像表示媒体１２は、印加電圧（電界）が保持電圧範囲（黒粒子１８及び白粒子２０の移動が生じない電圧範囲）内であれば濃度は変化せず、印加電圧（の絶対値）が保持電圧範囲を越える大きさになると、印加電圧の増大に対して大きな傾きで濃度が変化し、更に印加電圧（の絶対値）が閾値（図６に表示駆動電圧と表記して示す電圧）を越えると、印加電圧の増大に対する濃度の変化の傾きが小さくなる特性を有している。
【００３５】
一方、本実施形態では、列電極２４の電位を電位ＶCH又は基準電位ＶCLに切り替えると共に、行電極２２の電位を電位ＶRL又は基準電位ＶRHに切り替えることで、単純マトリクス方式により画像表示媒体１２を駆動するので、列電極２４と行電極２２の間には、画像表示媒体１２の駆動時に、次の表１に示す電圧Ｖ１〜Ｖ４の何れかが印加される。
【００３６】
【表１】
ここで、表１に示す電圧Ｖ２〜Ｖ４は、黒粒子１８及び白粒子２０の移動を生じさせない大きさである必要があるので、画像表示媒体１２における保持電圧の最大値をｘとすると、
|Ｖ２|＜ｘ、|Ｖ３|＜ｘ、|Ｖ４|＜ｘ
よって
|ＶCH−ＶRH|＜ｘ、|ＶCL−ＶRL|＜ｘ、|ＶCL−ＶRH|＜ｘ
となる。また、
|Ｖ２|＝（ＶCH−ＶCL）―（ＶRH−ＶCL）＜ｘ
―ｘ＜（ＶCH−ＶCL）―（ＶRH−ＶCL）＜ｘ
よって、
−２ｘ＜（ＶCH−ＶCL）＜２ｘ
同様に
−２ｘ＜（ＶRH−ＶRL）＜２ｘ
となり、画像表示媒体１２の駆動時における列電極２４の電位ＶCH／ＶCLの電位差、行電極２２の電位ＶRL／ＶRHの電位差は、何れも保持電圧の最大値ｘの２倍が限度となる。従って、画像表示媒体１２の駆動時に列電極２４と行電極２２の間に印加可能な最大電圧（電位差）は、
|Ｖ１|＝（ＶCH−ＶRL）＜２ｘ＋ｘ＝３ｘ
となる。
【００３８】
図６からも明らかなように、画像表示媒体１２は、列電極２４と行電極２２の間に印加する電圧を比較的大きく（図６における表示駆動電圧を越える大きさ）した場合にも、印加電圧の増大に対して若干ではあるものの濃度が変化する特性を有しているので、画像表示媒体１２に画像を書き込むに先立って画像表示媒体１２の表示を消去する（全画素の表示濃度をより濃度の低い白又は濃い黒にする）際に、より高い電圧を印加した方が表示画像のコントラストが向上する。このため、本実施形態では電源装置２６に消去用電源３４を設けており、列電極２４と行電極２２の間に最大駆動電圧Ｖ１（図６に示す表示駆動電圧に相当）よりも大きな電圧（図６に示す消去電圧に相当）を印加するための電位を消去用電源３４で発生させるようにしている（すなわち消去出力の最大電位≫ＶCH）。
【００３９】
画像表示媒体１２に画像を書き込む場合、書込対象の画像を表す画像データ（例えば書込対象の画像の各画素階調値を２値（例えば白／黒）で表す画像データ）が外部装置（図示省略）から制御装置２８に入力される。制御装置２８は画像データが入力されると、該画像データが表す画像の書き込みに先立ち、画像表示媒体１２の表示を消去させるために、まず消去用電源３４からの消去出力が列電極駆動部３０に供給されるように切替部６０を制御すると共に、列電極駆動部３０の各スイッチング素子５０を各々オンさせる。
【００４０】
これにより、例として図８に表示消去期間として示すように、画像表示媒体１２の行電極２２と列電極２４の各交差位置（各画素位置）において、行電極２２と列電極２４の間に、一定周期で極性が切り替わる消去電圧が印加されることになり、この消去電圧の印加に伴って生ずる交番電界により、表示側基板１４と背面側基板１６の間隙に封入されている黒粒子１８及び白粒子２０が大きく移動し、画像表示媒体１２の全面の表示濃度が濃い黒→より濃度の低い真っ白→濃い黒と切り替わることになる。
【００４１】
消去電圧の印加を開始してから所定時間が経過すると、制御装置２８は、画像表示媒体１２の全面が所定の表示濃度（例えばより濃度の低い白に相当する表示濃度）となっている状態で、第１電源部３５Ａからの高圧出力が列電極駆動部３０に供給されるように切替部６０を制御し、かつ、入力された画像データに基づき、列電極駆動部３０の各スイッチング素子５０及び行電極駆動部３２の各スイッチング素子５２を各々オンオフさせることで、単純マトリクス方式により画像表示媒体１２に画像を書き込む。
【００４２】
すなわち、制御装置２８は、まず行電極駆動部３２の各スイッチング素子５２のうち、特定の行電極２２（書込行電極）に接続されたスイッチング素子５２のみをオンさせる（他のスイッチング素子５２はオフ状態とする）。これにより、特定の行電極２２（書込行電極）のみが電位ＶRHに切り替わり、他の行電極２２は基準電位ＶRLのまま維持される。また制御装置２８は、前述の画像データから、書込行電極と各列電極２４との交差位置に相当する各画素のデータを抽出し、抽出したデータが表す各画素の階調値（濃度）が白か黒かに応じて、列電極駆動部３０の各スイッチング素子５０のオンオフを制御する（例えば階調値が黒の画素についてのみスイッチング素子５０をオンする等）。
【００４３】
これにより、接続されているスイッチング素子５０がオンされた列電極２４は電位ＶCHに切り替わるので、該列電極２４と書込行電極との交差位置に位置している画素に電圧Ｖ１（表１参照）が印加されることで黒粒子１８及び白粒子２０の移動が生じ、該画素の表示濃度が変化する（例えばより濃度の低い白→黒へ変化する）。また、接続されているスイッチング素子５０がオフされている列電極２４は基準電位ＶCLとされるので、該列電極２４と書込行電極との交差位置に位置している画素には電圧Ｖ３（表１参照）が印加されることになり、該画素の表示濃度の変化は生じない。
【００４４】
なお、この間、書込行電極以外の各行電極２２と各列電極２４との交差位置に相当する各画素は、上述のように列電極２４は電位ＶCH又は基準電位ＶCLとされるものの、行電極２２が基準電位ＶRLのまま維持されているために電圧Ｖ３又は電圧Ｖ４が印加されることになる（図８も参照）ので、前記各画素は表示濃度が変化しない状態で維持される。
【００４５】
制御装置２８は、特定の行電極２２に接続されたスイッチング素子５２をオンさせてから所定時間が経過する毎に、書込行電極を別の行電極２２に切り替えて上記処理を行うことを繰り返す。これにより、行電極２２が単純マトリクス方式における走査電極として用いられ、列電極がデータ電極として用いられることになり、書込対象の画像が画像表示媒体１２に書き込まれることになる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る画像表示装置１０では、画像表示媒体１２の列電極２４と行電極２２の間に表示駆動電圧Ｖ１よりも大きい消去電圧を印加することで画像表示媒体１２の全面を濃い黒又はより濃度の低い白にした後に、画像の書き込みを行っているので、画像表示媒体１２に表示される画像のコントラスト、すなわち画質を向上させることができる。
【００４７】
また、画像表示媒体１２の列電極２４と行電極２２の間に消去電圧を印加するための電位を発生させる消去用電源３４と、画像表示媒体１２の任意の画像を書き込むための電位を発生させる駆動用電源３５を別に設け、消去用電源３４からの消去出力と駆動用電源３５（の高圧出力部３８）からの高圧出力を切替部６０により選択的に列電極駆動部３０に供給しているので、列電極駆動部３０に供給する電位の切り替えにあたり、消去用電源３４及び高圧出力部３８に各々設けられている大容量のコンデンサから蓄積電荷を放電する必要がなくなり、電位の切り替えを高速で行うことができる。従って、画像表示媒体１２への画像の表示（書込）を高速で行うことができる。
【００４８】
また、画像表示媒体１２の表示を消去する場合と、画像表示媒体１２に画像を書き込む場合の電位の切り替えを電源装置２６の切替部６０で行っているので、上記の電位切り替えのために駆動装置（列電極駆動部３０又は行電極駆動部３２）に多数のスイッチング素子を追加する必要もなく、行電極駆動部３２及び列電極駆動部３０、ひいては画像表示装置１０を低コストで構成することができる。
【００４９】
なお、消去用電源３４は図５（Ａ）に示す構成に限定されるものではなく、例えば図５（Ｂ）に示すように、正弦波（他の波形でもよい）の交流電圧を出力する交流電源６４で構成してもよい。また画像表示媒体１２は、画像の書き込みに先立つ表示消去時に同一極性の電圧を間欠的に繰り返し印加した場合、例として図９に示すように、電圧の印加回数の増加に伴って表示濃度が若干変化し（より濃度の低い白又は濃い黒により近い濃度となり）、結果として表示画像のコントラストが向上するという特性を有している。上記特性に基づき、消去電圧として同一極性の電圧を間欠的に繰り返し印加可能なように消去用電源３４を構成してもよい。
【００５０】
例えば図５（Ｃ）に示す消去用電源３４は、２個の入力端の一方が直流電源６６のプラス端子に接続されると共に他方が接地され、２個の入力端を介して入力された２つの信号（電位）のうちの一方を選択的に出力するスイッチング素子６８を含んで構成されており、出力する信号（電位）が周期的に切り替わるように図示しない制御部によって制御される。従って、図５（Ｃ）に示す消去用電源３４から消去出力として出力される電位は、一定の極性の高電位又は接地電位に交互に切り替わり（図５（Ｃ）に示す波形も参照）、この消去出力を列電極駆動部３０に供給することで、画像表示媒体１２の行電極２２と列電極の２４に同一極性の消去電圧を間欠的に繰り返し印加することができる。
【００５１】
また、切替部６０は図５（Ｄ）に示す構成を採用してもよい。図５（Ｄ）に示す切替部６０には、２個のフォトカプラ７０Ａ，７０Ｂが設けられている。フォトカプラ７０Ａは内蔵している発光ダイオードが点灯している間、内蔵しているフォトトランジスタが導通する特性とされており、フォトカプラ７０Ｂは内蔵している発光ダイオードが消灯している間、内蔵しているフォトトランジスタが導通する特性とされている。
【００５２】
フォトカプラ７０Ａの内蔵発光ダイオードのアノードは２個の制御信号入力端の一方に、カソードはフォトカプラ７０Ｂの内蔵発光ダイオードのアノードに接続されており、フォトカプラ７０Ｂの内蔵発光ダイオードのカソードは２個の制御信号入力端の他方に接続されている。また、フォトカプラ７０Ａの内蔵フォトトランジスタの一端は消去用電源３４に接続されており、他端は出力端に接続されている。更に、フォトカプラ７０Ｂの内蔵フォトトランジスタの一端は出力端に接続されており、他端は高圧出力部３８に接続されている。
【００５３】
図５（Ｄ）に示す切替部６０では、２個の制御信号入力端の間に電圧が印加され、フォトカプラ７０Ａ，７０Ｂの内蔵発光ダイオードに電流が流れることでフォトカプラ７０Ａ，７０Ｂの内蔵発光ダイオードが各々点灯しているときには、フォトカプラ７０Ａの内蔵フォトトランジスタのみが導通することで、消去用電源３４からの消去出力が列電極駆動部３０に供給される。また、制御信号入力端の間の電圧の印加が停止されることでフォトカプラ７０Ａ，７０Ｂの内蔵発光ダイオードが各々消灯しているときには、フォトカプラ７０Ｂの内蔵フォトトランジスタのみが導通することで、高圧出力部３８からの高圧出力が列電極駆動部３０に供給される。
【００５４】
このように、図５（Ｄ）に示す切替部６０は、消去出力又は高圧出力を列電極駆動部３０に常時供給する構成であり、画像表示媒体１２の表示消去の完了時に画像表示媒体１２への画像の書き込みを開始するための出力の切り替えも瞬時に行われるので、切替部６０から出力される電位が不定となる期間が生ずることはない。本実施形態に係る画像表示媒体１２は駆動に必要な電流の大きさが小さいので、列電極２４（又は行電極２２）の電位が不定となった場合、外部からの誘導電位の影響で表示画像に乱れが生ずる可能性があるが、切替部６０を上記構成とすれば列電極２４（又は行電極２２）の電位が不定となることはなく、外部からの誘導電位の影響で表示画像に乱れが生ずることを防止できる。なお、切替部６０を上記のように構成することは請求項５記載の発明に対応している。また、図５（Ｄ）に示す切替部６０は請求項２に記載の切替手段に対応しており、フォトカプラ７０Ａは請求項２に記載の第１のフォトカプラに、フォトカプラ７０Ｂは請求項２に記載の第２のフォトカプラに各々対応している。
【００５５】
また、上記では本発明に係る表示媒体として、単純マトリクス方式での駆動を前提とした構造の電極が設けられた画像表示媒体１２を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクティブマトリクス方式での駆動を前提とした構造を有する表示媒体にも適用可能であることは言うまでもない。また、本発明に係る表示媒体は、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等、公知の他の表示媒体であってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には、第１の電源部で発生された、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位が駆動装置へ供給され、表示媒体に任意の画像を表示させる場合には、第２の電源部で発生された、表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位が駆動装置へ供給されるように、駆動装置に供給される電位を切り替えるようにしたので、表示媒体に高画質かつ高速で画像を表示することを簡易な構成で実現できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図２】図１のII−II線に沿った表示媒体の断面図である。
【図３】電源部及び駆動部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】表示媒体の各電極と駆動部の接続状態を示す平面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は消去用電源の構成の一例、（Ｄ）は切替部の構成の一例を各々示す概略図である。
【図６】表示媒体における電極間の印加電圧と濃度の関係を示す線図である。
【図７】駆動用電圧を印加するための各電位の大きさを説明するための概略図である。
【図８】表示媒体の特定のセル(画素)に印加される電圧の推移の一例を示す線図である。
【図９】消去用電圧の印加回数と表示画像のコントラストとの関係の一例を示す線図である。
【図１０】従来技術の問題点を説明するために、電源の構成を模式的に示す回路図である。
【符号の説明】
１０ 画像表示装置
１２ 画像表示媒体
１４ 表示側基板
１６ 背面側基板
１８ 黒粒子
２０ 白粒子
２２ 行電極
２４ 列電極
２６ 電源装置
２８ 制御装置
３０ 列電極駆動部
３２ 行電極駆動部
３４ 消去用電源
３５ 駆動用電源
３８ 高圧出力部
６０ 切替部
Claims (6)
- 画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給する電源装置であって、
前記表示媒体は、少なくとも一部が透光性を有し透明電極が設けられた表示基板と、前記表示基板と間隙を隔てて対向配置され電極が設けられた背面基板と、前記表示基板と前記背面基板の間に封入され両基板の電極対間に印加された電圧によって形成される電界に応じて各々移動可能とされた色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含んで構成されており、
前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第１の電源部と、
前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる、前記第１の電源部と独立した第２の電源部と、
表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には前記第１の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給され、表示媒体に任意の画像を表示させる場合には前記第２の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給されるように、前記駆動装置に供給される電位を切り替える切替手段と、
を備えたことを特徴とする表示媒体の電源装置。 - 前記切替手段は、内蔵発光素子の点消灯に応じて、前記駆動装置へ電位を供給するための出力端子と前記第１の電源部との接続をオンオフさせる第１のフォトカプラと、内蔵発光素子の点消灯に応じて前記出力端子と前記第２の電源部との接続をオンオフさせ、かつ前記内蔵発光素子の点消灯と前記接続のオンオフの関係が前記第１のフォトカプラと異なる第２のフォトカプラを備え、表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には前記第１の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給され、前記表示媒体に任意の画像を表示させる場合には前記第２の電源部で発生された電位が前記駆動装置へ供給されるように、前記第１のフォトカプラ及び前記第２のフォトカプラの内蔵発光素子の点消灯を各々切り替えることで、前記出力端子を介して前記駆動装置に供給される電位を切り替えることを特徴とする請求項１記載の表示媒体の電源装置。
- 前記第１の電源部は、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位として、各画素に対応する電極対間に一定の極性の電圧を間欠的に各々印加するか、又は各画素に対応する電極対間に極性の異なる電圧を交互に各々印加するための電位を出力することを特徴とする請求項１記載の表示媒体の電源装置。
- 前記第１の電源部は、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧として、前記表示媒体に任意の画像を表示させるための電圧よりも絶対値の大きな電圧を各画素に対応する電極対間に各々印加するための電位を発生させることを特徴とする請求項１記載の表示媒体の電源装置。
- 前記切替手段は、前記第１の電源部で発生された電位を前記駆動装置に供給させることで、前記駆動装置により、前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を各画素に対応する電極対間に各々印加させた直後に、
前記第２の電源部で発生された電位を前記駆動装置に供給させ、前記駆動装置により、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を各画素に対応する電極対間に印加させることを特徴とする請求項１記載の表示媒体の電源装置。 - 画素位置に対向配置された電極対間に印加された電圧に応じて表示濃度が変化する画素が複数設けられた表示媒体の個々の電極の電位を切り替えることで、前記表示媒体の個々の画素位置に対向配置された電極対間に印加する電圧を各々切り替えて前記表示媒体を駆動する駆動装置に電力を供給するにあたり、
前記表示媒体が、少なくとも一部が透光性を有し透明電極が設けられた表示基板と、前記表示基板と間隙を隔てて対向配置され電極が設けられた背面基板と、前記表示基板と前記背面基板の間に封入され両基板の電極対間に印加された電圧によって形成される電界に応じて各々移動可能とされた色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含んで構成されている場合に、
前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第１の電源を設けると共に、前記表示媒体に任意の画像を表示させる電圧を電極対間に印加するための電位を発生させる第２の電源を前記第１の電源部と独立して設け、
前記表示媒体の各画素を一律の表示濃度にする場合には、前記駆動装置に前記第１の電源で発生された電位を供給し、前記表示媒体に任意の画像を表示させる場合には、前記駆動装置に前記第２の電源で発生された電位を供給することを特徴とする表示媒体の駆動方法。
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