JP4789207B2

JP4789207B2 - 電気泳動表示パネル

Info

Publication number: JP4789207B2
Application number: JP2006506647A
Authority: JP
Inventors: ジョウ，グオフゥ; ティージョンソン，マーク
Original assignee: アドレアエルエルシー
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: CN100452161C; JP2006520016A; TW200500769A; WO2004079705A1; US20060187186A1; EP1604348A1; US7495651B2; KR20050109962A; CN1757054A

Description

本発明は、画像を表示する電気泳動表示パネルに関し、当該電気泳動表示パネルは、
流体中に荷電粒子を有する電気泳動媒体と、
複数の画像素子と、
各画像素子に対応し、電位差が印加される第1および第2の電極と、
駆動手段と、
を有し、
前記荷電粒子は、前記電極間の複数の位置のうちいずれかの位置を占めることができ、前記駆動手段は、各画像素子の電位差を制御して、該電位差が、
前記画像の一つが表示される際に、前記粒子が前記位置のいずれかを占めることのできるような画像エネルギーに相当する、画像値と対応画像期間とを有する画像電位差となり、次に、
中間画像エネルギーに相当する中間画像値と、対応中間画像期間を有する中間画像電位差となり、さらに、
前記画像の後続の一つが表示される際に、前記粒子が前記位置のいずれかを占めることができる後続画像電位差となるように配置される。

通常の電気泳動表示パネルでは、画像素子は、各画像の表示中、電極間の荷電粒子の位置によって定められる外観を呈する。また電極間には絶縁層が存在し、この層は、電位差によって帯電される。絶縁層に存在する電荷量は、絶縁層に最初から存在する電荷量、およびその後の電位差の履歴によって決まる。従って粒子の位置は、電位差のみならず、電位差の履歴によっても変化する。その後、画像情報に従って表示される画像は、画像情報を正確に表示した画像とは著しく異なってしまう。従って表示パネルは、その後比較的低品質の画像しか表示することができなくなる。既知の方法では、絶縁体の帯電による履歴の影響を抑制するため、各画像素子の中間画像電位差をリセット電位差とする。各画像素子において、画像電位差およびリセット電位差は、等しい極性を有し、リセット電位差によって、粒子は、実質的に電極近傍の2種類の端部位置のいずれかを占めることが可能となる。その後画像が更新されると、粒子は、実質的に2種類の端部位置のうちの他方を占める。画像電位差およびリセット電位差に用いられる全エネルギーは、その後の画像電位差およびその後のリセット電位差に使用される全エネルギーと実質的に等しいため、画像電位差の印加前に絶縁層に存在する電荷は、2つの画像が更新された後に、画像電位差の印加前に絶縁層に存在する電荷と実質的に等しくなる。従って、絶縁体の帯電による履歴への影響は、抑制され、表示パネルはその後、高品質の画像を表示することが可能となる。リセット電位差により、画像素子は、その後の画像の表示の間、実質的に等しい中間画像外観、例えば白色または黒色の外観を呈する。好ましくないことに、通常の場合、すなわち画像素子の相当数が、その後の無関係な後続画像に表れる場合、中間画像外観を有する画像素子は、観者に視覚化されやすい。画像素子が短い時間間隔で中間画像外観を有する場合には、中間画像外観を有する画像素子は、あまり目立たなくなる。これは、リセット電位差を増大させることで可能となる。しかしながら、表示パネルは、例えば15Vの比較的低い電位差で作動するよう設計されており、リセット電位差の増大は好ましくない。

従来の表示パネルの問題は、一般に中間画像外観を有する画像素子が、比較的目立つことである。

本発明の課題は、導入部で示したような表示パネルであって、少なくとも比較的中程度の品質の画像を表示し、画像素子の中間画像外観の視認性を低減することができる表示パネルを提供することである。

前述の課題は、前記駆動手段が、各画像素子を制御して、前記中間画像値が、前記画像値と反対の符号を有するように配置され、前記中間画像エネルギーは、前記粒子の前記位置を実質的に変化させるには不十分であり、ゼロより大きく、前記画像素子での好ましくない電荷の蓄積を抑制する画像エネルギーと実質的に等しい値までの範囲から選択されることにより解決される。

中間画像値が画像値の符号とは反対の符号を有し、さらに中間画像エネルギーが、ゼロより大きく、画像素子に蓄積される好ましくない電荷を抑制する画像エネルギーと実質的に等しい値までの範囲から選択される結果、画像電位差によって、絶縁体の帯電の少なくとも一部は解消される。従って、表示パネルは、その後、少なくとも比較的中程度の品質の画像を表示することができる。中間画像エネルギーは、粒子の位置を実質的に変化させるには不十分であるが、中間画像電位差の印加により、粒子と流体間の粘性力で実質的に粒子間の静電力を弱めることができる。従って中間画像電位差の印加は、画像素子の外観に対して実質的になんら影響を及ぼさず、画像素子の中間画像外観は、表示される画像の外観と、実質的に等しくなる。そのため、観者は、ある画像からその画像と実質的に等しい画像を経由し、次の画像に至るまでの変化を比較的滑らかに感じる。そのため表示パネルにおいて、画像素子の中間画像外観が視認されにくくなる。

各画像素子の中間画像エネルギーは、中間画像値および中間画像期間の両方を制御することで制御しても良い。

駆動手段を配置して、各画像素子の中間画像値を制御して、この値を画像値の絶対値と実質的に等しい絶対値とした場合、比較的単純な駆動電子機器により、比較的少ない種類の電位差値を用いることができる。例えば3種類の異なる値、例えば−15V、0V、15Vの電位差を用いることができる。

駆動手段を配置して、各画像素子の中間画像値を制御して、この値を画像値の絶対値より少なくとも一桁小さな絶対値となるようにした場合、中間画像値は比較的小さくできる。駆動手段を配置して、各画像素子の中間画像値を制御して、この値を画像値の絶対値より二桁小さな絶対値とすることが好ましい。

駆動手段を配置して、各画像素子において前記中間画像電位差を制御する場合、該中間画像電位差は、所定数のサブ中間画像電位差を有し、
各サブ中間画像電位差は、サブ中間画像エネルギーに相当するサブ中間画像値と、対応サブ中間画像期間とを有し、
前記中間画像値の時間平均値は、前記画像値の符号とは反対の符号を有し、
各サブ中間画像エネルギーは、前記粒子の前記位置を実質的に変化させるには不十分であり、各中間画像電位差は、一つ以上のサブ中間画像電位差を有する。中間画像電位差の数は、選択することができる。従って、各画像電位差により、少なくとも絶縁体の比較的大部分の帯電を解消することが可能となる。さらに、駆動手段を配置して、各画像素子の中間画像値を制御する場合、この値は、画像値の符号とは反対の符号となり、各サブ中間画像電位差は、画像電位差によって、絶縁体の帯電の少なくとも一部を解消する効果を有する。さらに、中間画像エネルギーが、画像エネルギーと実質的に等しい場合、絶縁体の帯電は、各画像電位差により実質的に解消され、表示パネルは、各画像の更新後、直流でバランス化される。その後、表示パネルでは、２つの画像が更新されるだけで、直流バランス化された従来の方法を利用する通常の表示パネルによって、後続表示画像の画質以上の、比較的高画質の画像を表示することが可能となる。

前記駆動手段は、各画像素子の前記電位差を制御して、該電位差が、前記中間画像電位差と前記後続画像電位差の間での、一連のプリセット電位差となるように配置され、前記一連のプリセット電位差は、プリセット値と、対応プリセット期間とを有し、前記プリセット値は、符号が順に交互に変化し、各プリセット電位差は、前記電極の近傍の2通りの端部位置、およびその間の複数位置のいずれかにある粒子が、該粒子位置から解放されるには十分であって、前記粒子が、前記端部位置の他方に到達するには不十分なプリセットエネルギーに相当することが好ましい。一連のプリセット電位差によって、画質を向上させることができる。そのような一連のプリセット値は、未公開欧州特許出願第02077017.8（PHNL020441）号に示されている。

本発明の表示パネルのこれらのおよび他の態様は、図面を参照した説明により、さらに明らかとなろう。

全ての図において、対応する部品は同じ参照符号で示されている。

図1および2には、表示パネル1の実施例を示す。表示パネル1は、第1の基板8と、反対側の第2の基板9と、複数の画像素子2とを有する。画像素子2は、2次元構造で、実質的に直線状に設置されることが好ましい。あるいは画像素子2の別の実施例として、例えばハニカム配置とすることも可能である。電気泳動媒体5は、流体中に荷電粒子6を有し、基板8、9の間に設けられる。第1および第2の電極3、4は、各画像素子2と対応し、これらの電極には電位差が印加される。図2では、第1の基板8は、各画像素子2用の第1の電極3を有し、第2の基板9は、各画像素子2用の第2の電極4を有する。荷電粒子6は、電極3、4近傍の端部位置と、電極3、4間の中間位置を占めることができる。各画像素子2は、電極3、4間の荷電粒子6の位置によって定められる外観を有する。電気泳動媒体5自体は、例えば米国特許第5,961,804号、米国特許第6,120,839号および米国特許第6,130,774号に示されており、例えばEインク社から入手できる。一例として、電気泳動媒体5は、白色流体中に負に帯電された黒色の粒子6を有する。荷電粒子6が第1の端部位置、すなわち第1の電極3の近傍にある場合、例えば15Vの電位差によって、画像素子2の外観は、例えば白くなる。ここで、画像素子2は、第2の基板9の側から観察されることに留意する必要がある。荷電粒子6が第2の端部位置、すなわち第2の電極4の近傍にある場合、反対極性、すなわち−15Vの電位差によって、画像素子2の外観は黒くなる。荷電粒子6が中間位置、すなわち電極3、4の間のいずれかにある場合は、画像素子2は、中間の外観、例えば白色と黒色の間の灰色段階として、薄灰色、中灰色、濃灰色のいずれかを示す。駆動手段100は、各画像素子2の電位差を制御するように配置され、該電位差は、いずれかの画像を表示する際に、粒子6がいずれかの位置を占め得る画像エネルギーに相当する、画像値と対応画像期間とを有する画像電位差となり、次に、中間画像エネルギーに相当する、中間画像値と中間画像期間を有する中間画像電位差となり、その後、後続のいずれかの画像が表示される際に、粒子6がいずれかの位置を占めることができる後続画像電位差となる。さらに駆動手段100は、各画像素子2において中間画像値を制御するように配置され、該中間画像値は、画像値の符号とは反対の符号を有し、中間画像エネルギーは、粒子6の位置が実質的に変化するには不十分な値であって、中間画像エネルギーは、ゼロよりも大きく、画像素子での好ましくない電荷の蓄積を抑制する画像エネルギーと実質的に等しい値の範囲内で選択される。例えば、画像素子2の電位差は、時間の関数として図3に示されている。画像素子2の画像電位差は、時間t1から時間t2まで存在し、例えば15Vの画像値と、30msの対応画像期間を有し、いずれかの画像を表示する際の画像素子2の外観は、薄灰色であり、これはLGで示されている。中間画像電位差は、時間t3から時間t4まで存在し、例えば−15Vの中間画像値と、5msの対応中間画像期間を有する。この例では、中間画像値の絶対値は、画像値の絶対値と実質的に等しい。その結果、一部の絶縁体の帯電は、画像電位差によって解消されるが、粒子6の位置は、実質的に変化しない。従って画像素子2の外観は、実質的に薄灰色となり、これはSLGで表される。後続の画像電位差は、時間t5から時間t6まで存在し、例えば後続画像値は−15Vであって、対応後続画像期間は、50ｍsである。この結果、後続画像のいずれかが表示される際には、画像素子2は、MGで表される中灰色の外観を示すようになる。

ある実施例では、駆動手段100は、各画像素子2において中間画像値を制御して、該中間画像値が、画像値の絶対値よりも少なくとも一桁小さな絶対値となるように配置される。例えば、別の画像素子2の電位差は、時間の関数として図4に示されている。画像素子2の画像電位差は、時間t1からt2まで存在し、例えば値は15V、期間は50msであり、いずれかの画像が表示される際の画像素子2の外観は、薄灰色である。中間画像電位差は、時間t3から時間t4まで存在し、例えば中間画像値は−0.5Vであって、対応中間画像期間は、1000ｍsである。その結果、前述の例に比べて絶縁体の比較的広い部分での帯電が、画像電位差によって解消されるが、粒子6の位置は実質的に変化しない。従って画像素子2の外観は、実質的に薄灰色となる。−0.5Vの中間画像値では、対応中間画像期間によらず、粒子の位置は実質的に変化しないが、対応中間画像期間が1500msの場合、絶縁体の帯電は、画像電位差により、解消される。後続の画像電位差は、時間t5から時間t6まで存在し、例えば後続電位値は−15Vであり、対応後続画像期間は100msである。その結果、後続のいずれかの画像が表示される際、画像素子2は、濃灰色の外観を示し、これはDGで表される。本実施例の変形例では、駆動手段100は、各画像素子2において中間画像値を制御して、該中間画像値の絶対値が、画像値の絶対値よりも二桁小さな値となるように配置される。例えば図4において、時間t3から時間t4まで存在する中間画像電位差では、例えば、中間画像値が−0.12Vで、対応中間画像期間が1600msである。

別の実施例では、駆動手段100は、各画像素子2において中間画像電位差を制御して、該中間画像電位差が、所定数のサブ中間画像電位差を有するように配置され、各サブ中間画像電位差は、サブ中間画像エネルギーに相当する、サブ中間画像値と対応サブ中間画像期間とを有する。また、中間画像値の時間平均値は、画像値とは反対の符号を有し、各サブ中間画像エネルギーでは、実質的に粒子6の位置を変えることはできない。例えば、画像素子2の電位差は、時間の関数として図5に示されている。画像素子2の画像電位差は、時間t1から時間t2まで存在し、例えば画像値は15V、対応画像期間は20msであり、いずれかの画像が表示される際の画像素子2の外観は、薄灰色である。中間画像電位差は、時間t3から時間t4まで存在し、例えば4つのサブ中間画像電位差を有し、時間t3から時間t3,1まで、時間t3,2から時間t3,3まで、時間t3,4から時間t3,5まで、および時間t3,6から時間t4まで存在する。4つのサブ中間画像電位差は、例えば−15V、−15V、15Vおよび−15Vのサブ中間画像値を有し、対応サブ中間画像期間は5msである。サブ中間画像値の時間平均値は、（−15*5*3＋15*5）／（4*5）となり、−7.5Vである。その結果、絶縁体の一部の帯電は、画像電位差によって解消されるが、粒子6の位置は実質的に変化しない。従って画像素子2の外観は、実質的に薄灰色となる。後続の画像電位差は、時間t5から時間t6まで存在し、例えば後続画像値は−15Vで対応後続画像期間は150msである。その結果、いずれかの後続画像が表示される際に、画像素子2は黒色の外観を示し、これはBで表される。変形例では、さらに駆動手段100は、各画像素子2において各中間画像値を制御して、各中間画像値が画像値とは反対の符号を有するように配置される。例えば、画像素子2の電位差は、時間の関数として図6に示されている。画像素子2の画像電位差は、時間t1から時間t2まで存在し、例えば画像値は15Vで、対応画像期間は12msであり、いずれかの画像が表示される際には、画像素子2の外観は、薄灰色となる。中間画像電位差は、時間t3から時間t4まで存在し、例えば3つのサブ中間画像電位差を有し、時間t3から時間t3,1まで、時間t3,2から時間t3,3まで、および時間t3,4から時間t4まで存在する。各サブ中間画像値は、画像値とは反対の符号を有し、例えばサブ中間画像値は−15Vで、対応サブ中間画像期間は4msである。中間画像エネルギーが画像エネルギーと等しいため、絶縁体の帯電は、画像電位差によって解消されるが、粒子6の位置は、実質的に変化しない。従って画像素子2の外観は、実質的に薄灰色となる。後続の電位差は、時間t5から時間t6まで存在し、例えば後続画像値は15Vで、対応後続画像期間は50msである。その結果、後続のいずれかの画像が表示される際に画像素子2は、Wで表される白の外観を示す。

図7には、ある実施例の画像素子での、時間の関数としての、輝度L*で表される画像素子2の外観の実験結果を示す。12のサブ中間画像電位差による光応答が、破線で示されている。各サブ中間画像値は15Vであり、画像値とは反対の符号を有し、対応サブ中間画像期間は5msである。後続のサブ中間画像電位差間の時間間隔は、1秒である。サブ中間画像電位差によって、画像素子2の外観は、約1.2L*程度の比較的少量だけ変化する。

別の実施例では、駆動手段100は、各画像素子2の電位差を制御するように配置され、該電位差は、中間画像電位差と後続画像電位差の間の、一連のプリセット電位差であって、該一連のプリセット電位差は、プリセット値と対応プリセット期間とを有し、一連のプリセット値は、符号が交互に変化し、各プリセット電位差は、電極3、4の近傍の2通りの端部位置、およびその間の複数位置のいずれかにある粒子6が、その粒子の位置から開放されるには十分であって、前記粒子が、他の端部位置に到達するには不十分なプリセットエネルギーに相当する。例えば、画像素子2の電位差は、時間の関数として図8に示されている。画像素子2の画像電位差は、時間t1から時間t2まで存在し、例えば画像値は15Vで、対応画像期間は12msであり、いずれかの画像を表示する際の画像素子2の外観は、薄灰色である。中間画像電位差は、時間t3から時間t4まで存在し、例えば3つのサブ中間画像電位差を有し、順に時間t3から時間t3,1まで、時間t3,2から時間t3,3まで、および時間t3,4から時間t4まで存在する。サブ中間画像値は−15Vで、対応サブ中間画像期間は4msである。中間画像エネルギーは画像エネルギーと等しく、絶縁体の帯電は、画像電位差によって解消されるが、粒子6の位置は実質的に変化しない。従って画像素子2の外観は、実質的に薄灰色となる。例えば、一連のプリセット電位差は、順に15V、−15V、15Vおよび−15Vの4つのプリセット値を有し、時間t7から時間t8まで印加される。各プリセット値は、例えば20msの間印加される。t8とt5の間の時間間隔は、無視できるほど短い。後続の画像電位差は、時間t5から時間t6まで存在し、例えば後続画像値は15Vで、対応後続画像期間は50msである。その結果、いずれかの画像を表示する際に画像素子2は、白色の外観を示す。

表示パネルの実施例の概略正面図である。図1のII−IIに沿った概略断面図である。本実施例の画像素子の、時間の関数としての電位差を概略的に示した図である。本実施例の別の画像素子の、時間の関数としての電位差を概略的に示した図である。別の実施例の画像素子の、時間の関数としての電位差を概略的に示した図である。本実施例の変形例の別の画像素子の、時間の関数としての電位差を概略的に示した図である。ある実施例の画像素子の、時間の関数としての、輝度L*で表示される画像素子の外観の実験結果を示す図である。本実施例の変形例の別の画像素子の、時間の関数としての電位差を概略的に示した図である。

Claims

画像を表示する電気泳動表示パネルであって、
流体中に荷電粒子を有する電気泳動媒体と、
複数の画像素子と、
各画像素子に対応し、電位差が印加される第1および第2の電極と、
駆動手段と、
を有し、
前記荷電粒子は、前記電極間の複数の位置のうちいずれかの位置を占めることができ、前記駆動手段は、各画像素子の電位差を制御して、該電位差が、
前記画像の一つが表示される際に、前記粒子が前記位置のいずれかを占めることのできるような画像エネルギーに相当する、画像値と対応画像期間とを有する画像電位差となり、次に、
中間画像エネルギーに相当する中間画像値と、対応中間画像期間を有する中間画像電位差となり、さらに、
前記画像の後続の一つが表示される際に、前記粒子が前記位置のいずれかを占めることができる後続画像電位差となるように配置され、
前記駆動手段は、各画像素子を制御して、前記中間画像値が、前記画像値と反対の符号を有するように配置され、
前記中間画像エネルギーは、前記粒子の前記位置を実質的に変化させるには不十分であり、ゼロより大きく、前記画像エネルギーと実質的に等しい値までの範囲から選択され、これにより、前記画像素子の帯電による電位差の履歴の依存性が低減されることを特徴とする電気泳動表示パネル。
前記駆動手段は、各画像素子において前記中間画像値を制御して、該中間画像値が、前記画像値の絶対値と実質的に等しい絶対値となるように配置されることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示パネル。
前記駆動手段は、各画像素子において前記中間画像値を制御して、該中間画像値が、前記画像値の絶対値より少なくとも一桁小さな絶対値を有するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示パネル。
前記駆動手段は、各画像素子において前記中間画像値を制御して、該中間画像値が、前記画像値の絶対値より二桁小さな絶対値となるように配置されることを特徴とする請求項3に記載の電気泳動表示パネル。
前記駆動手段は、各画像素子において前記中間画像電位差を制御して、該中間画像電位差が、所定数のサブ中間画像電位差を有するように配置され、
各サブ中間画像電位差は、サブ中間画像エネルギーに相当するサブ中間画像値と、対応サブ中間画像期間とを有し、
前記中間画像値の時間平均値は、前記画像値の符号とは反対の符号を有し、
各サブ中間画像エネルギーは、前記粒子の前記位置を実質的に変化させるには不十分であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示パネル。
前記駆動手段は、各画像素子において各中間画像値を制御して、該中間画像値が、前記画像値とは反対の符号を有するように配置されることを特徴とする請求項5に記載の電気泳動表示パネル。
前記所定数のサブ中間画像電位差は、全中間画像エネルギーに相当し、該全中間画像エネルギーは、前記画像エネルギーと実質的に等しいことを特徴とする請求項6に記載の電気泳動表示パネル。
前記駆動手段は、各画像素子の前記電位差を制御するように配置され、該電位差は、前記中間画像電位差と前記後続画像電位差の間の、一連のプリセット電位差であって、前記一連のプリセット電位差は、プリセット値と、対応プリセット期間とを有し、一連の前記プリセット値は、符号が交互に変化し、各プリセット電位差は、前記電極の近傍の2通りの端部位置、およびその間の複数位置のいずれかにある粒子が、該粒子位置から解放されるには十分であって、前記粒子が、前記端部位置の他方に到達するには不十分なプリセットエネルギーに相当することを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示パネル。