JP4649890B2 - 画像表示媒体の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示媒体の駆動装置に係り、より詳しくは、メモリー性を有する画像表示媒体の駆動装置に関する。

従来、所謂電子ペーパーと言われる繰り返し書き換えが可能なメモリー性のある画像表示媒体としては、粒子（トナー）を用いた画像表示媒体の他、電気泳動、磁気泳動、着色粒子の回転（Twisting Ball Display）、サーマルリライタブル、エレクトロクロミー等の技術を用いたものが知られている。

このようなメモリー性を有する画像表示媒体では、同一画像の表示を長時間継続した後で、次の画像を表示する際に、駆動しないドットが発生し、表示欠陥を引き起すことがある。また、長時間表示を保持している間に、表示コントラストが変化（低下）してしまうことがある。

例えば、粒子を用いて表示する画像表示媒体としては、帯電特性が異なる黒色粒子と白色粒子とが対向するシート間に封入された画像表示媒体が提案されている（例えば特許文献１参照）。この画像表示媒体では、シート間に電圧を印加して電界を形成させて粒子を移動させることにより、黒色粒子と白色粒子とのコントラストとして画像を表示させるが、画像表示が長時間継続した場合、粒子の帯電量が徐々に変化（低下）することや、粒子とシートの付着力が増加することにより、電圧を印加しても粒子が動きにくくなってしまう。このため、次の画像表示を行うべく電圧を印加しても、移動しない粒子が発生し、この部分が欠陥画素となって画質が劣化してしまう。

また、電気泳動を用いた表示装置は、帯電した泳動粒子と、泳動粒子の色相と異なる着色色素が溶解された絶縁性液体とが基板間に封入された構成である（例えば特許文献２参照）。この装置では、基板間に印加した電圧に応じて泳動粒子を移動させ、泳動粒子と絶縁性液体とのコントラストによって画像を表示するが、画像表示が長時間継続した場合、集合した泳動粒子が静電的な反発力によって徐々に分散してしまう。このため、時間と共にコントラストが低下してしまう。
特開２００１−３１２２２５号公報 特開平１１−２０２８０４号公報

本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、メモリー性を有する画像表示媒体に画像を長時間表示させる場合でも、欠陥画素が生じたり、コントラストが低下するのを防ぐことができる画像表示媒体の駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、画像情報を入力する入力手段と、メモリー性を有する画像表示媒体に、前記画像情報に応じたエネルギーを供給することにより画像を表示させるエネルギー供給手段と、前記画像表示媒体に画像が表示されてからの経過時間を計測する計測手段と、入力された画像情報を記憶する記憶手段と、前記画像情報を前記入力手段へ出力する外部装置の接続状態を検出する検出手段と、前記経過時間が予め定めた所定時間になったことを検出する毎に、前記画像情報に応じたエネルギーが前記画像表示媒体に再度供給されるように前記エネルギー供給手段を制御すると共に、前記外部装置が非接続であることを前記検出手段が検出した場合、前記計測手段により計測した経過時間が前記所定時間になる毎に、前記記憶手段に記憶された画像情報を読み出し、当該読み出した画像情報に応じたエネルギーが前記画像表示媒体に再度供給されるように前記エネルギー供給手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、エネルギー供給手段は、メモリー性を有する画像表示媒体に、入力手段により入力された画像情報に応じたエネルギーを供給することにより画像を表示させる。

メモリー性を有する画像表示媒体には、前述したように、粒子を用いた画像表示媒体の他、電気泳動、磁気泳動、ツイストボール、サーマルリライタブル、エレクトロクロミー等の技術を用いたものがある。従って、エネルギー供給手段は、用いる画像表示媒体の種類に応じて供給するエネルギーは異なり、電気、熱、磁気等のエネルギーを供給する。

このようなメモリー性を有する画像表示媒体は、前述したように、画像を表示させてからの経過時間が長くなると、画像書き換えの際に欠陥画素が生じたりコントラストが低下してしまう場合がある。

そこで、制御手段は、画像表示媒体に画像が表示されてからの経過時間が予め定めた所定時間になったことを検出する毎に、画像情報に応じたエネルギーが画像表示媒体に再度供給されるように前記エネルギー供給手段を制御する。

所定時間は、画像を表示させてから次の画像の書き換え時に欠陥画素が生じることのない時間又はコントラストが低下することのない時間であって、例えばそのうち最も長い時間に設定される。

このように、所定時間経過する毎に画像を再書き込みするため、欠陥画素が生じたりコントラストが低下するのを防ぐことができる。

なお、所定時間経過したことを検出するのは、前記経過時間を計測する計測手段と、入力された画像情報を記憶する記憶手段と、を備えた構成とし、計測手段により計測する。この場合、例えば計測手段から所定時間経過したことを制御手段へ通知させることにより、制御手段は、この通知を受けて記憶手段から画像情報を読み出して画像を再書き込みさせることができる。これにより、一旦画像情報を入力すれば、画像の再書き込みの際にその都度画像情報を入力する必要がない。

また、前記画像情報を前記入力手段へ出力する外部装置の接続状態を検出する検出手段を備え、前記外部装置が非接続であることを検出した場合、前記制御手段は、前記計測手段により計測した経過時間が前記所定時間になる毎に、前記記憶手段に記憶された画像情報を読み出し、当該読み出した画像情報に応じたエネルギーが前記画像表示媒体に再度供給されるように前記エネルギー供給手段を制御する。

これにより、通常は外部装置によって画像の再書き込みを制御していた場合において、外部装置が非接続となった場合には、駆動装置内部で画像の再書き込みの制御を行うように自動的に切り替えることができる。

また、請求項２に記載したように、前記制御手段は、前記画像情報に応じたエネルギーを供給する前に、前記画像表示媒体を初期化するためのエネルギーを前記画像表示媒体に供給するようにしてもよい。

この初期化するためのエネルギーとは、例えば粒子を用いた画像表示媒体の場合であれば、その粒子を強制的に所定時間基板間を移動させるためのエネルギーである。すなわち、表示要素を強制的に移動させるのに必要なエネルギーを画像表示前に供給する。これにより、欠陥画素が発生したりコントラストが低下するのをより効果的に防止することができる。なお、初期化は、画像表示媒体全体に対して１度に行っても良いし、一部ずつ初期化と画像表示を繰り返すようにしてもよい。

なお、請求項３に記載したように、前記画像表示媒体は、一対の基板と、前記一対の基板間に印加される電圧により形成される電界に応じて移動可能に前記前記一対の基板間に封入された少なくとも１種類の粒子群と、から成る構成とすることができる。

粒子群が１種類の場合には、例えば特開２００４−８６０９５号公報に記載された画像表示媒体を用いることができる。すなわち、背面基板の色と粒子群の色とが異なる構成とし、粒子の色と背面基板の色とのコントラストで画像を表示する画像表示媒体を用いることができる。また、上記特許文献１に記載された画像表示媒体のように、帯電特性の異なる複数種類の粒子群としてもよい。この場合、異なる色の粒子のコントラストによって画像を表示する。

以上説明したように、本発明によれば、メモリー性を有する画像表示媒体に画像を長時間表示させる場合でも、欠陥画素が生じたり、コントラストが低下するのを防ぐことができる、という効果を有する。

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、画像表示媒体１２、専用電源２６、制御装置２８、駆動回路２９、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）３４、画像メモリ３６、及びカウンタ３８を含んで構成されている。

Ｉ／Ｆ３４は、外部装置との通信を可能にするインターフェースであり、画像表示装置１０を制御するための制御用ＰＣ４０が接続されている。なお、Ｉ／Ｆ３４は、これに接続される外部機器の接続又は非接続を検出して制御装置２８に通知する機能を有する。制御用ＰＣ４０から画像データを画像表示装置１０へ出力することにより、画像表示媒体１２に画像を表示させることができる。

画像メモリ３６には、Ｉ／Ｆ３４を介して制御用ＰＣ３６から受信した画像データが格納される。制御装置２８は、画像メモリ３６に格納された画像データを読み出し、読み出した画像データに基づいて駆動回路２９を制御し、画像表示媒体１２に画像を表示させる。

専用電源２６は、外部電源４２から供給された電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）から制御装置２８等の各部を作動させるのに必要な電圧（例えば５Ｖ）を生成して供給したり、画像表示媒体１２を駆動するのに必要な電圧（例えば数百Ｖ）を生成して駆動回路２９へ供給する。

カウンタ３８は、制御装置２８からカウント値（時間）を指定されることにより、そのカウント値からカウントダウンを開始し、カウントが終了した場合、すなわちカウント値が‘０’になった場合に制御装置２８に通知する機能等を有する。

なお、本実施形態では、メモリー性を有する画像表示媒体として、図２に示すような粒子を用いた画像表示媒体１２を単純マトリクス駆動により駆動する場合について説明する。

画像表示媒体１２は、透光性を有する表示側基板１４と、当該表示側基板１４と間隙を隔てて対向配置された背面側基板１６とを備えている。表示側基板１４と背面側基板１６との間隙は、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、互いに異なる帯電特性の黒粒子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）。

なお、黒粒子１８及び白粒子２０は、例えば絶縁性の粒子から成るが、これに限らず導電性の粒子を用いてもよい。黒粒子１８及び白粒子２０としては、例えば上記特許文献１に記載されたような種類の粒子を用いることができる。

また、表示側基板１４の背面側基板１６と対向する側の面には、第１の方向（図２の左右方向）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２の紙面に垂直な方向）に沿って複数形成されている（図３も参照）。また、背面側基板１６の表示側基板１４と対向する側の面には、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（図３も参照）。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。

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と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。

このように単純マトリクス駆動により画像表示媒体１２を駆動する場合、図３に示すように、駆動回路２９は、列電極駆動回路３０及び行電極駆動回路３２により構成される。専用電源２６からの出力電圧は、列電極駆動回路３０及び行電極駆動回路３２に別々に出力される。

制御装置２８は、画像メモリ３６から読み出した画像データを１ライン分ずつ列電極駆動回路３０へ出力すると共に、これに同期して行電極駆動回路３２に対して駆動対象の行電極２２への駆動電圧の印加を指示する。これにより、１ライン分の画像データに応じて各列電極２４への駆動電圧の印加がオンオフされると共に、書き込み対象の行電極２２に電圧が印加される。これにより、駆動電圧が印加された行電極２２と列電極２４との交差位置にある粒子が駆動電圧に応じて移動し、１ライン分の画像が表示される。これを各ラインについて順次行うことにより画像全体が表示される。

列電極駆動回路３０は、図示は省略したが、列電極２４の数と同数のスイッチング素子等を含んで構成され、これらのスイッチング素子をオンオフさせることにより、専用電源２６から列電極２４に対して出力される駆動電圧の印加をオンオフすることができる。なお、個々のスイッチング素子は制御装置２８から供給されたライン画像の画像データに応じた制御信号によりオンオフされる。

図４に示すように、列電極駆動回路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、列電極駆動回路３０の個々のスイッチング素子は、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には、接続されているスイッチング素子のオンオフの状態に応じて電圧の印加がオンオフされる。

また、行電極駆動回路３２は、図示は省略したが、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を備えており、このスイッチング素子をオンオフさせることにより、専用電源２６から行電極２２に対して出力される駆動電圧の印加をオンオフすることができる。なお、個々のスイッチング素子は制御装置２８から供給された制御信号により１行目の行電極に対応したスイッチング素子から最終行の行電極に対応したスイッチング素子まで順次オンされる。

図４に示すように、行電極駆動回路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、行電極駆動回路３２の個々のスイッチング素子は、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には、接続されているスイッチング素子のオンオフの状態に応じて電圧の印加がオンオフされる。

次に、本実施形態の作用として、制御装置２８で実行される処理ルーチンについて図５に示すフローチャートを参照して説明する。

なお、図５に示す処理ルーチンは、制御用ＰＣ４０から画像表示が指示されると共に、画像データが画像表示装置１０へ送信され、この画像データが画像メモリ３６に格納されると実行される。

ステップ１００では、まず初期化駆動を行う。この初期化駆動は、画像表示に先立って、画像表示媒体１２全体において黒粒子１８及び白粒子２０を強制的に基板間を移動させることにより、基板に付着した粒子を確実に基板から離すようにすると共に粒子が十分に摩擦帯電されるようにするものである。これにより良好に画像表示を行うことができる。

具体的には、全ての行電極２２及び列電極２４に対して、所定周波数（例えば４００Ｈｚ）の所定電圧（例えば±２００Ｖ）の交番電圧が所定パルス（１０パルス）印加されるように列電極駆動回路３０及び行電極駆動回路３２を制御する。これにより、行電極２２及び列電極２４には、交互に正負が逆転した電圧が所定時間印加される。このように、画像表示前に所定周波数の所定電圧の交番電圧を所定パルス印加することにより、基板に付着した粒子を確実に基板から離すことができると共に、粒子同士や粒子と基板との摩擦により十分に粒子を帯電させることができ、粒子が十分に移動しないことにより欠陥画素が発生するのを防ぐことができる。

ステップ１０２では、表示駆動を行う。すなわち、画像メモリ３６から画像データを読み出し、読み出した画像データを１ライン分ずつ列電極駆動回路３０へ出力すると共に、これに同期して行電極駆動回路３２に対して書き込み対象のラインに対応する行電極２２への駆動電圧の印加を指示する。これにより、１ライン分の画像データに応じて各列電極２４への駆動電圧の印加がオンオフされると共に、書き込み対象の行電極２２に電圧が印加される。これにより、駆動電圧が印加された行電極２２と列電極２４との交差位置にある粒子が駆動電圧に応じて移動し、１ライン分の画像が表示される。これを各ラインについて順次行うことにより、制御用ＰＣ４０から表示指示された画像が表示される。

前述したように、図２に示すような粒子を用いた画像表示媒体１２では、時間の経過と共に黒粒子１８及び白粒子２０の帯電量が徐々に変化（低下）するとともに、基板との付着力が強くなるため、次の画像を表示するために電圧を印加しても粒子が基板に付着したままになってしまう部分が発生し、ドット不良が生じる場合がある。

このため、図１に示すように制御用ＰＣ４０が画像表示装置１０に接続されている場合、制御用ＰＣ４０は、画像を表示してから時間の計測を開始し、所定時間経過した場合に、再度画像を書き込むように画像表示装置１０に指示する。

所定時間（画像保持時間）は、この所定時間毎に画像を再度書き込めば粒子が基板に付着したままになるのを防ぐことができ、ドット不良が発生するのを防ぐことができる時間に設定される。

以下に、本発明者らが、表示ドット数が３２×３２の画像表示媒体に画像を表示させて所定時間後に再度画像を書き込んだ際のドット不良の発生を測定した結果について示す。

表中、○はドット不良無し、△は５個以内のドット不良が発生、×は５個を越えるドット不良が発生したことを表す。また、画像の再書き込み前に、周波数４００Ｈｚの±２１０Ｖの交番電圧を１０パルス印加する初期化駆動を行った。

表１に示すように、画像を書き込んでから５時間経過後に再書き込みを行った場合は、ドット不良が発生せず、１０時間以上経過してから画像の再書き込みを行った場合は、ドット不良が発生することが判った。従って、この場合は、所定時間を５時間に設定し、５時間毎に画像を書き込むようにすることによりドット不良を抑えることができる。

ただし、画像表示媒体１２を駆動する際の駆動電圧の大きさ、周波数、パルス数、粒子の帯電能力、大きさ、基板の材質等の各種パラメータによってドット不良が発生する時間は異なるので、所定時間は、これらの各種パラメータに応じて設定される。例えば、基板の表面が粗いほど粒子の付着力は弱くなる。また、粒子の帯電能力が同じと仮定した場合、粒子が大きくなるほど動きやすく、基板との付着力は弱くなる。従って、粒子の大きさに比例して所定時間は長くすることができる。

このように、制御用ＰＣ４０は、所定時間毎に画像の再書き込みを指示する。このため、ステップ１０４では、制御装置２８は、制御用ＰＣ４０から再表示指示、すなわち現在画像表示媒体１２に表示されている画像を再度書き込むように指示があったか否かを判断する。そして、再表示指示が有った場合には、ステップ１０６へ移行してステップ１００と同様に初期化駆動を行い、次のステップ１０８でステップ１０２と同様に表示駆動を行う。

次のステップ１１０では、前記所定時間に対応するカウンタ値をカウンタ３８にセットする。これにより、カウンタ３８は、カウントダウンを開始し、カウンタ値が‘０’になった場合には、制御装置２８へ通知する。

一方、再表示指示がない場合には、ステップ１１２へ移行し、制御用ＰＣ４０が非接続か否か、すなわち、制御用ＰＣ４０が図６に示すように画像表示装置１０から取り外されたか否かを判断する。そして、制御用ＰＣ４０が接続されたままの場合には、ステップ１０４へ戻って上記と同様の処理を繰り返し、制御用ＰＣ４０が非接続になった場合には、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、所定時間が経過したか否か、すなわち、再度画像を書き込むべき時間が到来したか否かを判断する。これは、カウンタ３８からカウントが終了した旨の通知があったか否かにより判断することができる。

そして、所定時間が経過した場合には、ステップ１１６で初期化駆動を行い、ステップ１１８で表示駆動を行う。一方、所定時間が経過していない場合には、ステップ１２０で制御用ＰＣ４０が再度接続されたか否かを判断する。そして、制御用ＰＣ４０が接続されている場合には、ステップ１０４へ戻る。なお、新しい画像データが制御用ＰＣ４０から画像表示装置１０へ送信された場合には、ステップ１０４で肯定判定となり、ステップ１０８で新しい画像データに対応した画像が画像表示媒体１２に書き込まれる。一方、制御用ＰＣ４０が非接続のままの場合には、ステップ１１４へ移行して同様の処理を繰り返す。

このように、所定時間経過毎に再度同じ画像を書き込むため、粒子の付着力が強まって基板に付着したままになるのを防ぐことができ、次の画像を表示した際にドット不良が発生するのを防ぐことができる。

なお、上記では、表示駆動の前に初期化駆動を行うようにしているが、初期化駆動を省略し、画像をそのまま再書き込みしてもよい。また、例えば１ラインずつ初期化駆動及び表示駆動を行うようにしてもよい。

また、上記では、制御用ＰＣ４０が非接続であることを検出した場合に、カウンタ３８にカウントを指示して画像表示装置１０単体で画像の再書き込みを行うようにしているが、これに限らず、制御用ＰＣ４０から一旦画像データを取り込んだ場合には、制御用ＰＣ４０が接続されているか非接続であるかに拘らず、画像表示装置１０単体で画像の再書き込みを行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、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画像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、本発明に係る画像表示媒体は、メモリー性を有する画像表示媒体であれば粒子を用いた画像表示媒体に限らず、電気泳動等の他の方式の画像表示媒体でもよい。このような他の方式の画像表示媒体のうち、電気泳動を用いた表示装置では、画像表示が長時間継続した場合に、コントラストが低下してしまうものがある。図７には、本発明者らが電気泳動を用いた表示装置において、画像を表示させてからの経過時間（放置時間）と、表示コントラスト（白表示と黒表示との比）との関係を測定した結果を示した。図７に示すように、時間の経過と共にコントラストが低下するのが判る。そして、例えば必要コントラストを１０とした場合、２時間毎に画像を再書き込みすれば必要コントラストを維持できることが判る。このように、画像を保持できる時間は、コントラストの低下の度合いや必要コントラスト等に応じて適宜設定する。

また、このような画像表示媒体についても上記で説明した粒子を用いた画像表示媒体と同様に、再書き込み時に初期化駆動を行ってから表示駆動してもよいし、初期化駆動を省略して表示駆動のみを行っても良い。初期化駆動としては、少なくとも１回以上白黒が反転するように電圧を印加することが好ましい。すなわち、白表示の画素については一旦黒表示してから白表示するように、黒表示の画素については一旦白表示してから黒表示するように電圧を印加する。これにより、コントラストを良好に回復することができる。

本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った画像表示媒体の断面図である。 画像表示装置の一部の概略構成及び画像表示媒体の平面図である。 画像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。 制御装置で実行される処理ルーチンのフローチャートである。 制御用ＰＣ非接続時の画像表示装置の概略構成図である。 電気泳動を用いた画像表示装置における画像表示からの経過時間と表示コントラストとの関係を示す図である。

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 専用電源
２８ 制御装置
２９ 駆動回路
３０ 列電極駆動回路
３２ 行電極駆動回路
３６ 画像メモリ
３８ カウンタ
４０ 制御用ＰＣ
４２ 外部電源

Claims (3)

1. 画像情報を入力する入力手段と、
   メモリー性を有する画像表示媒体に、前記画像情報に応じたエネルギーを供給することにより画像を表示させるエネルギー供給手段と、
   前記画像表示媒体に画像が表示されてからの経過時間を計測する計測手段と、
   入力された画像情報を記憶する記憶手段と、
   前記画像情報を前記入力手段へ出力する外部装置の接続状態を検出する検出手段と、
   前記経過時間が予め定めた所定時間になったことを検出する毎に、前記画像情報に応じたエネルギーが前記画像表示媒体に再度供給されるように前記エネルギー供給手段を制御すると共に、前記外部装置が非接続であることを前記検出手段が検出した場合、前記計測手段により計測した経過時間が前記所定時間になる毎に、前記記憶手段に記憶された画像情報を読み出し、当該読み出した画像情報に応じたエネルギーが前記画像表示媒体に再度供給されるように前記エネルギー供給手段を制御する制御手段と、
   を備えた画像表示媒体の駆動装置。
2. 前記制御手段は、前記画像情報に応じたエネルギーを供給する前に、前記画像表示媒体を初期化するためのエネルギーを前記画像表示媒体に供給することを特徴とする請求項１記載の画像表示媒体の駆動装置。
3. 前記画像表示媒体は、一対の基板と、前記一対の基板間に印加される電圧により形成される電界に応じて移動可能に前記前記一対の基板間に封入された少なくとも１種類の粒子群と、から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像表示媒体の駆動装置。

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