JP5071000B2 - 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
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Description
これらの電気泳動表示装置は、複数の画素ごとに設けられた画素電極と、複数の画素電極に対向して設けられた共通電極と、複数の画素電極と共通電極とに挟持された電気泳動粒子を含む電気泳動素子とを備えており、画素電極と共通電極との電位差により生じた電界によって、電気泳動粒子を泳動させて表示駆動を行っている。
例えば、特許文献1には、高低関係にある2つの電位を用いて、各画素電極の電位を切替えるとともに、共通電極の電位も当該2つの電位を切替えることにより表示書替えを行う「コモン振り駆動」に関する記載がある。
図16は、従来の電気泳動表示装置における駆動タイミングチャートの一例を示す図である。図17は、図16のタイミングチャートで駆動したときの黒色粒子(電気泳動粒子)1026、白色粒子(電気泳動粒子)1027の運動態様を示した図である。なお、図17では、正に帯電した黒色粒子1026と、負に帯電した白色粒子1027とが十分に撹拌されており、グレー表示された状態から画像を表示させることとしている。
図16の表示書き替え期間txにおいて、画素1040bの画素電極1035bには高電位(第1の電位;H)が入力され、画素1040wの画素電極1035wには低電位(第2の電位;L)が入力される。
表示書き替え期間txは、電気泳動素子の特性によって異なるが約2〜2.5秒程度であり、図16では表示書き替え期間txを2.0秒としている。
共通電極1037には、200〜500msの周期を持った矩形波が入力されている。図16では、200msの高電位期間と、200msの低電位期間とを繰り返す周期400ms(2.5Hz)の矩形波が表示書き替え期間txの間入力されている。つまり表示書き替え期間txにおいて、矩形波が5サイクル入力されることになる。
なお、本願における「コモン振り駆動」とは、表示書き替え期間txにおいて、共通電極1037に高電位期間と低電位期間とを繰り返す矩形波が少なくとも1周期以上印加される駆動方法のことをいう。
まず、図17(a)に示すように、共通電極1037に高電位(H)が入力されると、画素1040wでは、低電位(L)が入力された画素電極1035wと共通電極1037との間に電位差が生じ、白色粒子1027は共通電極1037側に移動し、黒色粒子1026は画素電極1035w側に移動する。
一方、画素1040bでは、高電位(H)が入力された画素電極1035bと共通電極1037との間に電位差が生じないので、黒色粒子1026および白色粒子1027は移動しない。
一方、画素1040bでは、高電位(H)が入力された画素電極1035bと共通電極1037との間に電位差が生じ、黒色粒子1026は共通電極1037側に移動し、白色粒子1027は画素電極1035b側に移動する。
図17(c)は、上述した図17(a)、図17(b)のサイクルを含む5サイクルの電位が印加された直後の状態を示している。つまり、表示書き替え期間txの終了時点における各電気泳動粒子の状態を示しており、画素1040wにおける共通電極1037側には白色粒子1027が集まり白表示され、また、画素1040bにおける共通電極1037側には黒色粒子1026が集まり黒表示されている。
そのため、本来電位差が生じないはずの画素においてもわずかな電位差が発生し、電気泳動粒子が逆流してしまう場合がある。その結果、電気泳動粒子が電極から離れて、表示画像のコントラストが一時的に低下するフリッカと呼ばれる現象が発生するという課題があった。
図18において横軸は経過時間を示しており、約2秒のタイミングから始まる表示書き替え期間txにおいて、図16のタイミングチャートに基づいた駆動が行われ、その後、表示保持期間thが続いている。なお、表示書き替え期間txを開始する約2秒のタイミングは計測における起点を示すものであり、また、表示保持期間thは測定時におけるデータ保持期間を示すものであり、それぞれ他意はない。
縦軸は、画素1040wを白表示させ、共通電極1037側から観察したときの反射率を示している。なお、表示書き替え期間txが経過した時点における反射率が50%に達していないのは、電気泳動素子の表示特性に起因するものである。白色の標準反射板に対する電気泳動素子の反射率は、仕様によっても異なるが概ね50%前後を示すのが一般的である。
図17(b)で説明したように、このタイミングでは、白色を表示する画素1040wにおいて共通電極1037及び画素電極1035wには共に低電位(L)が印加されているため、電位差は生じず、各電気泳動粒子はその場所に留まるはずである。しかしながら、実際にはグラフ内の○部に示されるように、反射率が低下している。これは、前述した電流リークなどに起因する電位差によるものであり、電気泳動粒子が逆流してフリッカが発生していることを示している。
またフリッカは、1周期目だけで発生するものではなく、フリッカの程度は小さくなるものの□部に示されるように2周期目においても発生し、さらに3〜5周期目においても若干ではあるが発生している。
このフリッカは、人間が視認可能なレベルのものであるため、電気泳動表示装置の使用者に視覚的なストレスを与えていた。
複数の画素ごとに設けられた画素電極と、複数の前記画素電極に対向して設けられた共通電極と、複数の前記画素電極と前記共通電極とに挟持された電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、を備えた電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記画素電極ごとに前記電気泳動粒子を泳動させるための第1の電位、または、第2の電位が印加されている表示書き替え期間において、前記共通電極には、前記第1の電位と、前記第2の電位とを繰り返す1周期以上の矩形波が印加されるコモン振り駆動によって前記電気泳動素子の表示が書き替え駆動され、前記矩形波の周波数は20Hz以上であることを特徴とする。
これにより、反射率の低下が生じても視認されない程度の短い時間となるので、使用者に視覚的ストレスを与えず、表示品質に優れた電気泳動表示装置の駆動方法とすることができる。
これにより、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が1ms以上であれば、前記電気泳動粒子に前記表示の書き替えに必要な運動量を与えることができるので、応答性を維持することができ、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が25ms以下であれば、反射率の低下がほとんど認識されないので、表示品質を向上させることができる。したがって、応答性と表示品質とを両立できる電気泳動表示装置の駆動方法とすることができる。
これにより、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が5ms以上であれば、前記電気泳動粒子に前記表示の書き替えに必要な運動量をより多く与えることができるので、応答性を向上させることができ、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が20ms以下であれば、反射率の低下がより認識されにくくなるので、表示品質をさらに向上させることができる。したがって、応答性と表示品質とをより向上させる電気泳動表示装置の駆動方法とすることができる。
これにより、反射率の低下が生じても視認されない程度の短い時間となるので、使用者に視覚的ストレスを与えず、表示品質に優れた電気泳動表示装置を提供することができる。
これにより、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が1ms以上であれば、前記電気泳動粒子に前記表示の書き替えに必要な運動量を与えることができるので、応答性を維持することができ、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が25ms以下であれば、反射率の低下がほとんど認識されないので、表示品質を向上させることができる。したがって、応答性と表示品質とを両立できる電気泳動表示装置を提供することができる。
これにより、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が5ms以上であれば、前記電気泳動粒子に前記表示の書き替えに必要な運動量をより多く与えることができるので、応答性を向上させることができる。また、前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が20ms以下であれば、反射率の低下がほとんど認識されないので、表示品質を向上させることができる。したがって、応答性と表示品質とを両立できる電気泳動表示装置を提供することができる。
これにより、前記画素ごとに独立して駆動することができるので、高解像度でフレキシブルな表示が可能な電気泳動表示装置を提供することができる。
これにより、前記表示書き替え期間中は前記画素電極の電位を一定に保持することができるので、均一なコントラストの表示が得られる電気泳動表示装置を提供することができる。
これにより、反射率の低下が生じても視認されない程度の短い時間となるので、使用者に視覚的ストレスを与えず、表示品質に優れた表示部を備える電子機器を提供することができる。
以下に、図面を用いて本発明の電気泳動表示装置について説明する。
また、本実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
なお、制御部が動作状態にある場合において、低電位電源線49には低電位(L)が、高電位電源線50には高電位(H)が、それぞれ供給されている。
ラッチ回路46は、入力端N1でpチャネルトランジスタ45とnチャネルトランジスタ44とが接続され、出力端N2でpチャネルトランジスタ43とnチャネルトランジスタ42とが接続されている。
pチャネルトランジスタ45、及びnチャネルトランジスタ44のゲート部は、出力端N2及び画素電極35と接続され、pチャネルトランジスタ43、及びnチャネルトランジスタ42のゲート部は、入力端N1及びスイッチング素子41と接続されている。
pチャネルトランジスタ43、45は高電位電源線50に接続され、nチャネルトランジスタ42、44は低電位電源線49に接続されている。
マイクロカプセル20の外殻部の材質としては、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチルなどのアクリル樹脂、ユリア樹脂、ゼラチンなどの透光性を持つ高分子樹脂を採用することができる。マイクロカプセル20は、図3に示すように共通電極37と画素電極35とで挟持されており、1つの画素40内に1つ又は複数のマイクロカプセル20が配置されている。
白色粒子27は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子(高分子あるいは無機材料)であり、例えば負に帯電している。
次に、本発明の電気泳動表示装置5の駆動方法について説明する。
図5は、本発明の電気泳動表示装置5に係るタイミングチャートを示す図である。図6は、黒色粒子(電気泳動粒子)26、白色粒子(電気泳動粒子)27の運動態様を示す図である。
図5及び図6では、複数の画素40を、黒表示する画素40bと、白表示する画素40wとに分けて説明する。
図5の表示書き替え期間txにおいて、画素40bの画素電極35bには高電位(第1の電位;H)を入力し、画素40wの画素電極35wには低電位(第2の電位;L)を入力している。
また、共通電極37には、20msの高電位期間と、20msの低電位期間とを繰り返す周期40msの矩形波を入力する。つまり、共通電極37に周波数25Hz(周期40ms)の矩形波を入力する。
また、本実施形態では、表示書き替え期間txを2.0sとしている。したがって、表示書き替え期間txにおいて周期40msの矩形波が50サイクルすることになる。
なお、表示書き替え期間txは、2.0sに限定されるものではなく、0.5s〜3.0s程度の間で、仕様に合わせて適宜設定することができる。また、表示書き替え期間txの後に続く、表示保持期間thにおいては、画素電極35b、画素電極35w、共通電極37ともに低電位(L)が入力され、各画素電極35b、35wと共通電極37との間に電位差が生じないため、表示が保持される。
まず、図6(a)に示すように、共通電極37に高電位(H)が入力されると、画素1040wでは、低電位(L)が入力された画素電極35wと共通電極37との間に電位差が生じ、白色粒子27は共通電極37側に移動し、黒色粒子26は画素電極35w側に移動する。
一方、画素40bでは、高電位(H)が入力された画素電極35bと共通電極37との間に電位差が生じないので、黒色粒子26および白色粒子27は移動しない。
一方、画素40bでは、高電位(H)が入力された画素電極35bと共通電極37との間に電位差が生じ、黒色粒子26は共通電極37側に移動し、白色粒子27は画素電極1035b側に移動する。
図6(c)は、上述した図6(a)、図6(b)のサイクルを含む50サイクルの電位が印加された時点の状態を示している。つまり、表示書き替え期間txの終了時点における各電気泳動粒子の状態を示しており、画素40wにおける共通電極37側には白色粒子27が集まり白表示され、また、画素40bにおける共通電極37側には黒色粒子26が集まり黒表示されている。
図7に示すように、表示書き替え期間txにおいて、急激に反射率が上昇した後、表示保持期間thに移行すると、反射率の上昇幅がゆるやかになり一定の反射率に近づいている。
また、本実施形態では、矩形波における1サイクルごとの反射率の変化量が、図18に示した従来のものより小さくなっている。具体的には、従来の電気泳動表示装置で観測されていた反射率の低下は3%程度であったが、本実施形態では、0.5%以下である。この点からも逆流による反射率の低下が視認されにくいものとなっている。
共通電極37に、周波数25Hz以上(周期40ms以下)の矩形波を入力することで、フリッカが目立たないように電気泳動素子32の表示を書き替えることができる。したがって、表示書き替え時の使用者の視覚的ストレスを感じさせない高品質の表示が可能である。
つまり、表示書き替え期間txにおいて、高電位期間及び低電位期間をそれぞれ20msとすることで、各電気泳動粒子が移動するのに十分なエネルギーを供給するとともに、フリッカが目立たないようにすることができる。
したがって、表示書き替え時の使用者の視覚的ストレスを感じさせない高品質の表示が可能である。
なお、周波数の上限値が500Hz(2ms周期)となっていることについては、高電位期間と低電位期間とがそれぞれ1ms以上あれば、黒色粒子26と白色粒子27とがそれぞれ泳動するのに必要なエネルギー量を供給できるからであると考察している。
これらの駆動条件であっても、上記実施形態と同様に、表示書き替え時の使用者の視覚的ストレスを感じさせない高品質の表示を行うことができる。
また、上記実施形態における表示保持期間thでは、画素電極35b、画素電極35w、共通電極37ともに低電位(L)が入力されることとして説明したが、これに限定するものではない。例えば、画素電極35b、画素電極35w、共通電極37ともにハイインピーダンスの状態とすることであっても良い。ハイインピーダンス状態とは、制御部からの入力がない状態を指し、この状態においても、各画素電極35b、35wと共通電極37との間に電位差が生じないため、表示を保持することができる。また、制御部の電源をオフすることができるため、消費電力を低減することができる。
なお、本発明はセグメント駆動方式に適用しても有効である。ここで図8は、セグメント駆動方式の電気泳動表示装置105の模式平面図である。電気泳動表示装置105は複数のセグメント(画素)140が配置された表示領域105Bと、電圧制御回路160とを備えている。電圧制御回路160と各セグメント140とは、電源駆動配線161により電気的に接続されている。
電気泳動素子132は、セグメント電極135と共通電極137とによって挟持されている。
各セグメント電極135は、電源駆動配線161とスイッチ165とを介して電圧制御回路160と電気的に接続されている。共通電極137は、共通電極駆動配線162とスイッチ165とを介して電圧制御回路160と電気的に接続されている。
表示書き替え期間txにおいて、黒表示するセグメント140のセグメント電極137bには、高電位(H)を入力し、白表示するセグメント140のセグメント電極137wには、低電位(L)を入力する。また、共通電極137には、100msの高電位期間と、100msの低電位期間とを繰り返す、周期200msの矩形波を入力する。つまり、共通電極137に周波数5Hz(周期200ms)の矩形波を入力する。
また、図10では、表示書き替え期間txを1.0sとしているので、表示書き替え期間txにおいて周期200msの矩形波が5サイクルすることになる。
図11において横軸は経過時間を示しており、約0.4秒のタイミングから始まる表示書き替え期間txでは、セグメント電極135bに高電位(H)、セグメント電極135wに低電位(L)が入力されていた。
また、共通電極137には、100msの高電位期間と100msの低電位期間とを繰り返す周期200ms(5Hz)の矩形波が入力されていた。その後、表示保持期間thでは、セグメント電極135b、135w、及び共通電極137には、それぞれ低電位が入力されていた。
なお、表示書き替え期間txを開始する約0.4秒のタイミングは計測における起点を示すものであり、また、表示保持期間thは測定時におけるデータ保持期間を示すものであり、それぞれ他意はない。
図10に示すように、このタイミングでは、白表示するセグメント140における共通電極137及びセグメント電極135wには共に低電位(L)が印加されているため、電位差は生じず、各電気泳動粒子はその場所に留まるはずである。しかしながら、実際には○部に示されるように、反射率が低下しフリッカが観測されていた。
なお、セグメント駆動方式においても、前記実施形態と同様な矩形波の周波数により、フリッカを低減できることが実験により確認されている。従って、セグメント駆動方式においても、表示書き替え時の使用者の視覚的ストレスを感じさせない、フリッカが低減された高品質の表示を行うことができる。
図12は、本変形例に係るタイミングチャートを示す図である。先の実施形態においては、表示書き替え期間txにおいて、共通電極37に一定周波数の矩形波を連続して印加していたが、これに限定するものではない。
ここでは、本発明の電気泳動表示装置を電子機器に適用した場合について説明する。図13は、腕時計300の正面図である。腕時計300は、時計ケース302と、時計ケース302に連結された一対のバンド303とを備えている。
これにより、フリッカが目立たず、表示品質に優れた表示領域を備える電子機器とすることができる。
Claims (9)
- 複数の画素ごとに設けられた画素電極と、複数の前記画素電極に対向して設けられた共通電極と、複数の前記画素電極と前記共通電極とに挟持された電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、を備えた電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記画素電極ごとに前記電気泳動粒子を泳動させるための第1の電位、または、第2の電位が印加されている表示書き替え期間において、前記共通電極には、前記第1の電位と、前記第2の電位とを繰り返す1周期以上の矩形波が印加されるコモン振り駆動によって前記電気泳動素子の表示が書き替え駆動され、
前記表示書き替え期間のうち第1の期間における前記矩形波の周波数は第1の周波数であり、前記表示書き替え期間のうち前記第1の期間より後に設けられた第2の期間における前記矩形波の周波数は前記第1の周波数より小さい第2の周波数であり、
前記第1の周波数は20Hz以上であることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。 - 請求項1に記載の電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記表示書き替え期間のうち前記第1の期間において、前記矩形波の前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が1ms以上25ms以下であることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の電気泳動表示装置であって、
前記表示書き替え期間のうち前記第1の期間において、前記矩形波の前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間が5ms以上20ms以下であることを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。 - 複数の画素ごとに設けられた画素電極と、複数の前記画素電極に対向して設けられた共通電極と、複数の前記画素電極と前記共通電極とに挟持された電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、を少なくとも有する電気泳動表示装置であって、
前記画素電極ごとに前記電気泳動粒子を泳動させるための第1の電位、または、第2の電位が印加されている表示書き替え期間において、前記共通電極には、前記第1の電位と、前記第2の電位とを繰り返す1周期以上の矩形波が印加されるコモン振り駆動によって前記電気泳動素子の表示の書き替え駆動を行い、
前記表示書き替え期間のうち第1の期間における前記矩形波の周波数を第1の周波数とし、前記表示書き替え期間のうち前記第1の期間より後に設けられた第2の期間における前記矩形波の周波数を前記第1の周波数より小さい第2の周波数とし、前記第1の周波数を20Hz以上とする制御を行う制御部を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。 - 請求項4に記載の電気泳動表示装置であって、
前記制御部は、前記表示書き替え期間のうち前記第1の期間において、前記矩形波の前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間を、1ms以上25ms以下に制御することを特徴とする電気泳動表示装置。 - 請求項4又は請求項5に記載の電気泳動表示装置であって、
前記制御部は、前記表示書き替え期間のうち前記第1の期間において、前記矩形波の前記第1の電位の期間及び前記第2の電位の期間を、5ms以上20ms以下に制御することを特徴とする電気泳動表示装置。 - 請求項4から請求項6の何れか1項に記載の電気泳動表示装置であって、
前記画素は、前記画素ごとに設けられた画素回路を備え、
前記制御部が、前記画素回路を介して、前記画素を制御するアクティブマトリクス方式であることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 請求項7に記載の電気泳動表示装置であって、
前記画素回路は、記憶装置を備えていることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 請求項4から請求項8の何れか1項に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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