JP5143417B2 - 電気泳動表示装置、制御装置、制御方法、および表示システム - Google Patents
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Description
粒子に電荷調整手段を適用する場合であっても上記同様に、全ての粒子の外殻部に対して一様に調整手段を適用することは難しく、また、粒子の大きさにバラツキがある場合には、電荷調整効果が減じてしまう。
図1は、本実施形態に係る電気泳動表示装置を示す概略構成図である。
同図に示す電気泳動表示装置1は、電界の作用により可逆的に視認状態を変化させることが可能な表示装置である。この電気泳動表示装置1は、電気泳動表示パネル10と、この電気泳動表示パネル10を制御する制御装置20とから概略構成されている。なお、このような電気泳動表示装置1は、例えば、時計、カレンダー、電子ペーパー、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどにおいて使用される電子棚札などに用いられる。
制御装置20は、ドライバ30と、制御部40とを備えている。
ドライバ30には、不図示の電源部から2種類の電圧が印加された状態となっており、また、ドライバ30には、複数のスイッチング部が設けられた状態となっている。なお、ドライバ30の詳細については後述する。
図2は、電気泳動表示パネル10およびドライバ30について説明する図である。なお、本図においては、図1で示した制御部40の図示を省略している。
対向基板12は、基板11と同様に電気泳動表示パネル10のベースとなる部材である。また、対向基板12は、電気泳動インク15を挟んで基板11の対向位置に配設される。さらに、対向基板12は、基板11に所定の隙間を介して貼着された状態となっている。また、対向基板12は、共通電極13等の部材を支持する機能を有している。
第2の電極としての画素電極14は、基板11の内面且つ共通電極13の対向位置に、複数設けられている。また、画素電極14には、共通電極13と同様にドライバ30から所定の電圧が印加される構成となっている。また、画素電極14は、マトリクス表示可能なドット状の電極だけでなく、セグメント状の電極であっても良い。また、画素電極14と基板11から構成される電極基板としては、液晶で広く用いられているようなTFT基板とすることもできる。
共通電極13および画素電極14には、例えばアルミニウムや銅などの一般的な導電材料を用いることができる。なお、表示面側に位置する共通電極13のように透明性が要求される場合、例えば、ITO(インジウムスズ酸化物)等の導電性酸化物などが用いられる。この導電性酸化物は、画素電極14に対して用いることももちろん可能である。
第2の帯電粒子としての黒粒子15bには、例えばチタンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料や、黒色に着色された樹脂粒子等を用いることができる。
また、これら粒子は、コントラスト表示可能な範囲で様々な色の粒子を任意に用いることも可能であり、白と赤、白と青、黄色と黒などのような組合せとすることもできる。
分散媒15cには、従来より電気泳動表示に用いられている種々の低誘電率有機溶媒などを用いることが可能であり、分散媒15には、分散剤や電荷制御剤等の添加剤を添加して用いることもできる。
図3は、電気泳動表示パネル10の動作を説明するための図である。
本実施形態における共通電極13および画素電極14には、上述のとおり、ドライバ30から電圧が印加される。電圧の印加方法にはいくつかの手法が提案されているが、本実施形態においては、画素電極14のみならず共通電極13に対しても2種類の電圧から一の電圧を選択的に印加する所謂コモン振りを採用している。
リセット動作を行う場合、図3(a)に示すように、共通電極13に対して電圧Vs(=0V)が印加され、全ての画素電極14に対して電圧Vp(=50V)が印加される。この結果、画素電極14から共通電極13に向かう電界が発生し、正に帯電した白粒子15aは共通電極13に向かって移動し、負に帯電した黒粒子15bは画素電極14に向かって移動する。このため、表示面側に位置する共通電極13側に白粒子15aが位置し、全体が白表示となる。
図4(a)は、消去ステップにおける電気泳動表示パネル10の状態を示している。
この消去ステップにおいては、共通電極13に電圧Vs(=0V)が印加され、白表示へと変更する領域(表示を消去する領域)に対応した画素電極14に電圧Vp(=50V)が印加される。また、白表示への変更を行う領域以外の領域(表示状態を維持する領域)に対応した画素電極14には電圧Vs(=0V)が印加される。この結果、所定領域が白表示へと変更されるとともに、この所定領域以外の領域においては、表示状態が維持される。
図4(b)は、書き込みステップにおける電気泳動表示パネル10の状態を示している。
書き込みステップにおいては、共通電極13に電圧Vp(=50V)が印加され、黒表示へと変更する領域に対応した画素電極14に電圧Vs(=0V)が印加される。また、黒表示への変更を行う領域以外の領域(表示状態を維持する領域)に対応した画素電極14に電圧Vp(=50V)が印加される。この結果、所定領域が黒表示へと変更されるとともに、この所定領域以外の領域においては、表示状態が維持される。
ところで、このような構成において、上記消去ステップを行った場合、電圧が、白粒子15aの移動に要する時間よりも長く印加されてしまう場合がある。換言すると、分散媒15c中における白粒子15aの移動速度が、黒粒子15bの移動速度よりも大きい場合、消去ステップにおいて電界が作用した際、早期に共通電極13に達する。このため、一律にTs:Tk=1:1の関係で電圧の印加を行ってしまうと、白粒子15aが共通電極13に達しているにも関わらず電圧印加が行われてしまう場合がある。この結果、白粒子15aが共通電極13に過剰に押しつけられ、強固に凝集してしまうおそれがある。そして、白粒子15aが共通電極13に強固に凝集してしまうと、白表示の焼き付きが生じてしまい、後に黒表示を行った際に表示が白みがかり、表示の鮮明さとコントラストが低下してしまう。
換言すると、消去ステップにおいて共通電極13および画素電極14に対して印加される電圧を時間で積分した時間積分値と、書き込みステップにおいて共通電極13および画素電極14に対して印加される電圧を時間で積分した時間積分値とを異なる(非等価)ようにしている。より具体的には、消去ステップにおいて共通電極13および画素電極14に対して印加される電圧を時間で積分した時間積分値が、書き込みステップにおいて共通電極13および画素電極14に対して印加される電圧を時間で積分した時間積分値よりも小さくなる構成としている。
この結果、白粒子15aおよび黒粒子15bが共通電極13に到達するとともに、多量の白粒子15aおよび黒粒子15bが共通電極13に張り付くことが抑制される。この結果、より確実にコントラストを高めることができる。
図6は、本実施形態における電圧印加方法、および、従来の電圧印加方法におけるコントラスト値等を示したものである。
本発明者は、本実施形態における電圧印加方法で表示変更動作を2000回行った。そして、10回目、1000回目、1500回目、および2000回目の表示変更動作終了時点における白表示のY値、黒表示のY値を測定した。また、本発明者は、この白表示のY値および黒表示のY値を用いてコントラスト値を取得した。
より具体的には、消去ステップにおける電圧の印加時間T1を0.3秒、書き込みステップにおける電圧の印加時間T2を0.7秒、即ち、T1:T2=3:7の関係で電圧を印加する構成とし、この構成で表示変更動作を2000回行った。そして、10回目、1000回目、1500回目、および2000回目の表示変更動作終了時点における白表示のY値、黒表示のY値を測定するとともに、コントラスト値を取得した。
より具体的には、消去ステップにおける電圧の印加時間を0.5秒、書き込みステップにおける電圧の印加時間を0.5秒、即ち、1:1の関係で電圧を印加する構成とし、この構成で表示変更動作を2000回行った。そして、10回目、1000回目、1500回目、および2000回目の表示変更動作終了時点における白表示のY値、黒表示のY値を測定するとともに、コントラスト値を取得した。
・白粒子15a…酸化チタン(平均直径0.3〜0.5μm)
・黒粒子15b…カーボンブラックで着色されたアクリル樹脂粒子(平均直径5μm)
・分散媒15c…キシレン
・共通電極13と画素電極14との間隙…50μm
・印加電圧の大きさ…±50V
・Y値の測定方法…スガ試験機株式会社製分光測色計(型名:MSC-IS-2B)を用いD65(10°)で分光測色反射測定にて、任意の3点におけるY値を測定し、その平均値を用いた。
・コントラスト値の取得方法…除算、(白表示のY値)/(黒表示のY値)を行い、この除算結果をコントラスト値として取得した。
また、従来の電圧印加方法よりも本実施形態における電圧印加方法の方が、黒表示におけるY値が小さいものとなった。Y値は、上述のとおり、その値が小さいほど明度が小さいことを意味している。このため、従来の電圧印加方法よりも本実施形態における電圧印加方法の方が、黒表示をより黒く表示できていることが分かる。
即ち、従来の電圧印加方法よりも本実施形態における電圧印加方法の方が、白表示における白の度合いが強く、また、黒表示における黒の度合いが強いことが判明した。また、従来の電圧印加方法よりも本実施形態における電圧印加方法の方が、コントラスト値が大きくなることが判明した。
また、印加回数を増していくに従い、本実施形態の電圧印加方法におけるY値と従来の電圧印加方法のおけるY値の差が大きくなり、更には、本実施形態の電圧印加方法におけるコントラスト値と従来の電圧印加方法におけるコントラスト値の差が大きくなることが判明した。この結果により、本実施形態における電圧印加方法は、印加回数が大きくなってもY値の変動が少ない、すなわち鮮明な表示と高いコントラスト表示が可能で、且つ表示品位の低下を抑制することができることが判明した。
次に、第2の実施形態について説明する。
図7は、第2の実施形態における電圧の印加方法を示したものである。
上記第1の実施形態においては、電圧の印加時間を変えることでコントラスト等の上昇を図っていたが、本実施形態においては、電圧の印加時間を変えずに印加する電圧の大きさを変えることでコントラストの上昇を図っている。
また、本実施形態における黒粒子15bは、上述のとおり白粒子15aよりも移動しにくい状態にある。このため、黒粒子15bを移動させる際、印加電圧が小さい状態にあると、黒粒子15bが共通電極13側に十分に移動しないおそれがある。
なお、上記電圧V2は、画素電極14近傍に位置する白粒子15aが共通電極13まで到達可能な値に、また、多量の白粒子15aの共通電極13への張り付きが発生してしまう値よりも小さく設定されている。また、上記電圧V1は、画素電極14近傍に位置する黒粒子15bが共通電極13まで到達可能な値に、また、多量の黒粒子15bの共通電極13への張り付きが発生してしまう値よりも小さく設定されている。
図8は、本実施形態における電圧印加方法、および、比較例の電圧印加方法におけるコントラスト値等を示したものである。
本発明者は、本実施形態における電圧印加方法で表示変更動作を2000回行った。そして、10回目、1000回目、1500回目、および2000回目の表示変更動作終了時点における白表示のY値、黒表示のY値を測定した。また、本発明者は、この白表示のY値および黒表示のY値を用いてコントラスト値を取得した。
より具体的には、消去ステップにおいて印加される電圧の電圧値V2を50V、書き込みステップにおいて印加される電圧の電圧値V1を−50V(絶対値で50V)、即ち、V1:V2=1:1の関係で電圧を印加する構成とし、この構成で表示変更動作を2000回行った。そして、10回目、1000回目、1500回目、および2000回目の表示変更動作終了時点における白表示のY値、黒表示のY値を測定するとともに、コントラスト値を取得した。なお、電圧の印加時間T3は、本実施形態における電圧印加方法および比較例における電圧印加方法とも0.5秒とした。また、両実験における共通の条件等は、上記第1の実施形態における実験条件等と同様であり、詳細な説明は省略する。
即ち、比較例における電圧印加方法よりも本実施形態における電圧印加方法の方が、白表示における白の度合いが強く、また、黒表示における黒の度合いが強いことが判明した。また、比較例における電圧印加方法よりも本実施形態における電圧印加方法の方が、コントラスト値が大きくなることが判明した。
また、印加回数を増していくに従い、本実施形態の電圧印加方法におけるY値と従来の電圧印加方法のおけるY値の差が大きくなり、更には、本実施形態の電圧印加方法におけるコントラスト値と従来の電圧印加方法におけるコントラスト値の差が大きくなることが判明した。この結果により、本実施形態における電圧印加方法は、印加回数が大きくなってもY値の変動が少ない、すなわち鮮明な表示と高いコントラスト表示が可能で、且つ表示品位の低下を抑制することができることが判明した。
次に第3の実施形態について説明する。
図9は、第3の実施形態における電圧の印加方法を示したものである。
上記第1、第2の実施形態においては、表示変更動作を行う際、所定値の電圧を一定時間連続的に印加する構成となっていた。ところで、このように連続的に電圧を印加する場合、白粒子15aや黒粒子15bの移動速度が大きくなる。このため、白粒子15aや黒粒子15bが共通電極13まで到達した際、共通電極13に張り付きやすくなってしまう。また、白粒子15aおよび黒粒子15bに電界が多く作用するため、白粒子15aおよび黒粒子15bが初期状態とは異なる帯電特性となりやすくなる。そこで、本実施形態においては、印加時間が第1の実施形態および第2の実施形態よりも短い消去パルスおよび表示パルスを複数回印加する構成としている。
次に第4の実施形態について説明する。
図10は、第4の実施形態における電圧の印加方法を示したものである。
同図に示すように、本実施形態においては、消去ステップにおいて印加時間T9、電圧値+50Vの消去パルスが印加され、次いで印加時間T10、電圧値+50Vの消去パルスがN3回印加される構成となっている。また、書き込みステップにおいて、印加時間T10、電圧値−50Vの表示パルスがN3回印加され、次いで印加時間T9、電圧値−50Vの表示パルスが印加される構成となっている。
図11は、複数台の電気泳動表示装置1により構成した表示システムの概略を示した概略構成図である。
同図に示すように、本表示システムは、ネットワークに接続された複数(本実施形態においては3つ)の電気泳動表示装置1と、同じくネットワークに接続され電気泳動表示装置1の各々を個別に制御する制御端末70とから構成されている。
制御端末70は、上述のとおり、電気泳動表示装置1の各々を個別に制御する。また、制御端末70は、タイマー部(不図示)を備えている。
15a…白粒子、15b…黒粒子、20…制御装置、30…ドライバ、40…制御部、70…制御端末
Claims (7)
- 第1の電極と、当該第1の電極の対向位置に配置される第2の電極とを備え、少なくとも、分散媒、第1の帯電粒子、および当該第1の帯電粒子とは極性が異なる第2の帯電粒子とを含む電気泳動インクが、当該第1の電極と当該第2の電極との間に配設される電気泳動表示パネルと、
前記電気泳動表示パネルの前記第1の電極と前記第2の電極に対して電圧を印加する印加手段と、
前記電気泳動表示パネルの表示変更に際して、前記第1の帯電粒子を前記第1の電極方向に移動させるために第1の条件で電圧を印加し、前記第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために当該第1の条件とは異なる第2の条件で電圧を印加するように前記印加手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記印加手段によって前記第1の電極と前記第2の電極に対して電圧が印加され前記第1の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度の方が、当該電圧と絶対値の等しい電圧であって極性が当該電圧とは異なる電圧が当該第1の電極と当該第2の電極に対して印加され前記第2の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度よりも大きくなるように前記電気泳動表示パネルは構成され、
前記制御手段は、前記印加手段により印加される電圧の時間積分値を、前記第1の条件と前記第2の条件とで異ならせるとともに、当該第1の条件における時間積分値を当該第2の条件における時間積分値よりも小さくすることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 第1の電極と、当該第1の電極の対向位置に配置される第2の電極とを備え、少なくとも、分散媒、第1の帯電粒子、および当該第1の帯電粒子とは極性が異なる第2の帯電粒子を含む電気泳動インクが、当該第1の電極と当該第2の電極との間に配設されるとともに、当該第1の電極と当該第2の電極に対して電圧が印加され当該第1の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度の方が、当該電圧と絶対値の等しい電圧であって極性が当該電圧とは異なる電圧が当該第1の電極と当該第2の電極に対して印加され当該第2の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度よりも大きくなるように構成された電気泳動表示パネルに対する電圧の印加を制御する制御装置であって、
前記電気泳動表示パネルの表示変更に際して、前記第1の帯電粒子を前記第1の電極方向に移動させるために前記第1の電極と前記第2の電極に電圧を印加する第1の印加手段と、前記第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために当該第1の電極と当該第2の電極に電圧を印加する第2の印加手段と、を有し、
前記第1の印加手段が電圧を印加する際の電圧の時間積分値の方が、前記第2の印加手段が電圧を印加する際の電圧の時間積分値よりも小さくなるように、当該第1の印加手段による電圧の印加および当該第2の印加手段による電圧の印加が行われることを特徴とする制御装置。 - 電圧の印加時間、大きさ、および印加回数の少なくとも一つが互いに異なるように前記第1の印加手段による電圧の印加および前記第2の印加手段による電圧の印加が行われることで、当該第1の印加手段が電圧を印加する際の電圧の時間積分値の方が、当該第2の印加手段が電圧を印加する際の電圧の時間積分値よりも小さくされることを特徴とする請求項2記載の制御装置。
- 前記第1の印加手段が電圧を印加する際の印加時間の方が前記第2の印加手段が電圧を印加する際の印加時間よりも短くなるように当該第1の印加手段および当該第2の印加手段による電圧の印加が行われ、又は、当該第1の印加手段が電圧を印加する際の電圧の絶対値の方が当該第2の印加手段が電圧を印加する際の電圧の絶対値よりも小さくなるように当該第1の印加手段および当該第2の印加手段による電圧の印加が行われ、又は、当該第1の印加手段が電圧を印加する際の印加回数の方が当該第2の印加手段が電圧を印加する際の印加回数よりも少なくなるように当該第1の印加手段および当該第2の印加手段による電圧の印加が行われることで、当該第1の印加手段が電圧を印加する際の電圧の時間積分値の方が、当該第2の印加手段が電圧を印加する際の電圧の時間積分値よりも小さくされることを特徴とする請求項3記載の制御装置。
- 第1の電極と、当該第1の電極の対向位置に配置される第2の電極とを備え、少なくとも、分散媒、第1の帯電粒子、および当該第1の帯電粒子とは極性が異なる第2の帯電粒子を含む電気泳動インクが、当該第1の電極と当該第2の電極との間に配設されるとともに、当該第1の電極と当該第2の電極に対して電圧が印加され当該第1の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度の方が、当該電圧と絶対値の等しい電圧であって極性が当該電圧とは異なる電圧が当該第1の電極と当該第2の電極に対して印加され当該第2の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度よりも大きくなるように構成された電気泳動表示パネルに対する電圧の印加を制御する制御方法であって、
前記電気泳動表示パネルの表示変更に際して、前記第1の帯電粒子を前記第1の電極方向に移動させるために前記第1の電極と前記第2の電極に電圧を印加し、前記第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために当該第1の電極と当該第2の電極に電圧を印加するとともに、当該第1の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために印加する当該電圧の時間積分値の方が、当該第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために印加する当該電圧の時間積分値よりも小さくなるように電圧の印加を制御する制御方法。 - 前記第1の帯電粒子を前記第1の電極方向に移動させるために電圧を印加するときと、前記第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために電圧を印加するときとで、電圧の印加時間、大きさ、および印加回数の少なくとも一つを異ならせ、当該第1の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために印加する当該電圧の時間積分値の方を、当該第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために印加する当該電圧の時間積分値よりも小さくすることを特徴とする請求項5記載の制御方法。
- 第1の電極と、当該第1の電極の対向位置に配置される第2の電極とを備え、少なくとも、分散媒、第1の帯電粒子、および当該第1の帯電粒子とは極性が異なる第2の帯電粒子を含む電気泳動インクが、当該第1の電極と当該第2の電極との間に配設されるとともに、当該第1の電極と当該第2の電極に対して電圧が印加され当該第1の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度の方が、当該電圧と絶対値の等しい電圧であって極性が当該電圧とは異なる電圧が当該第1の電極と当該第2の電極に対して印加され当該第2の帯電粒子が当該第1の電極方向に移動する際の移動速度よりも大きくなるように構成された電気泳動表示パネルと、当該電気泳動表示パネルの当該第1の電極と当該第2の電極に対して電圧を印加する印加手段と、を各々備えた複数の電気泳動表示装置と、
前記複数の電気泳動表示装置の各々に設けられた前記電気泳動表示パネルの表示変更に際して、前記第1の帯電粒子を前記第1の電極方向に移動させるための電圧が前記第1の電極と前記第2の電極に印加され、前記第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるための電圧が当該第1の電極と当該第2の電極に印加され、且つ、当該第1の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために印加する当該電圧の時間積分値の方が、当該第2の帯電粒子を当該第1の電極方向に移動させるために印加する当該電圧の時間積分値よりも小さくなるように、当該複数の電気泳動表示装置の各々に設けられた前記印加手段を制御する制御端末と、
を含む表示システム。
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