JP5169251B2 - 電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、電子機器 - Google Patents
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Description
しかしながら、かかる先願に記載の電気泳動表示装置においても、その駆動形態によっては画素間リークを生じ、消費電力が増加してしまう場合があった。
なお、各構成要素に付した添字「A」「B」「a」「b」は、互いに隣接する画素とそれらに属する構成要素を明確に識別するために付したものであって他意はない。
この場合に、隣接する画素電極35a、35b間の電位差によって生じた横方向の電界により、画素電極35a、35bと電気泳動素子32とを接着している接着剤層33を介したリーク電流が生じる。すなわち、第1の制御線91からスイッチ回路80a、画素電極35a、接着剤層33、画素電極35b、スイッチ回路80bを経由して第2の制御線92に至るリーク経路LPが形成される。
上記のリーク電流は1画素あたりでは微小であるが、表示階調の異なる隣接画素間のすべてで生じるため、表示部全体としては大きくなり消費電力が増大するという問題があった。
また、あらかじめ画像データを解析し、画像データに含まれる第1の階調の画素データが多い場合に上記画像表示ステップを実行するので、第1の画像表示期間と第2の画像表示期間の両方で駆動される画素(すなわち第2の階調で表示される画素)の数を少なくすることができる。したがって、表示動作にかかる消費電力も少なくすることができる。
すなわち、第1の階調とは異なる第2の階調の画素データが多い場合には、第1の画像表示期間においてすべての画素を第2の階調で表示させ、続く第2の画像表示期間で第1の階調の画素を表示させる駆動方法とすることが好ましい。このような駆動方法とすることで、画像データを構成する画素データの割合に合わせて適切な表示動作を行うことができ、消費電力をさらに低減することができる。
すなわち、第1の画像表示期間の前に表示部の画像を消去する期間を設けてもよい。さらに本発明では、第1の画像表示期間において全面表示される階調とは異なる階調で全面表示を行うこととしているので、効果的に電気泳動粒子を攪拌することができ、残像のない高品質の表示を得ることができる。
このような駆動方法とすれば、画像信号入力期間において電気泳動素子が駆動されることがないので、意図しない画像が表示されるのを防止できるとともに、表示部における電力消費を抑えることができる。
このような駆動方法とすることで、電位の異なる第1及び第2の制御線が画素電極と接続されるのを確実に防止できるので、より確実に画素間リークの発生を抑えることができ、電力消費を抑えることができる。
また、演算部においてあらかじめ画像データを解析し、画像データに含まれる第1の階調の画素データが多い場合に上記の動作モードを選択するので、かかる動作モードにおいて2回駆動される画素の数を少なくすることができる。したがって、表示動作にかかる消費電力も少なくすることができる。
このような構成とすることで、画像データを構成する画素データの割合に合わせて適切な表示動作を行うことができ、消費電力をさらに低減することができる電気泳動表示装置となる。
なお、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。
電気泳動表示装置100は、複数の画素40がマトリクス状に配列された表示部5を備えている。表示部5の周辺には、走査線駆動回路61、データ線駆動回路62、コントローラ(制御部)63、及び共通電源変調回路64が配置されている。走査線駆動回路61、データ線駆動回路62、及び共通電源変調回路64は、それぞれコントローラ63と接続されている。コントローラ63は、上位装置から供給される画像データや同期信号に基づき、これらを総合的に制御する。
なお、本実施形態では、画素データ「0」を規定する場合にはローレベルの画像信号を画素40に供給し、画素データ「1」を規定する場合はハイレベルの画像信号を画素40に供給するものとする。
画素40には、駆動用TFT(Thin Film Transistor)41(画素スイッチング素子)と、ラッチ回路(メモリ回路)70と、スイッチ回路80と、電気泳動素子32と、画素電極35と、共通電極37とが設けられている。これらの素子を取り囲むように、走査線66、データ線68、低電位電源線49、高電位電源線50、第1の制御線91、及び第2の制御線92が配置されている。画素40は、ラッチ回路70により画像信号を電位として保持するSRAM(Static Random Access Memory)方式の構成である。
ラッチ回路70のデータ入力端子N1及びデータ出力端子N2は、スイッチ回路80と接続されている。さらにスイッチ回路80は、画素電極35と接続されるとともに第1及び第2の制御線91、92と接続されている。画素電極35と共通電極37との間に電気泳動素子32が挟持されている。
第1のトランスミッションゲートTG1は、N−MOSトランジスタ81とP−MOSトランジスタ82とからなる。N−MOSトランジスタ81及びP−MOSトランジスタ82のソース端子は第1の制御線91に接続され、N−MOSトランジスタ81及びP−MOSトランジスタ82のドレイン端子は画素電極35に接続されている。また、N−MOSトランジスタ81のゲート端子は、ラッチ回路70のデータ入力端子N1(駆動用TFT41のドレイン端子)に接続され、P−MOSトランジスタ82のゲート端子は、ラッチ回路70のデータ出力端子N2に接続されている。
分散媒21は、白色粒子27と黒色粒子26とをマイクロカプセル20内に分散させる液体である。分散媒21としては、水、アルコール系溶媒(メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブなど)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、脂肪族炭化水素(ぺンタン、ヘキサン、オクタンなど)、脂環式炭化水素(シクロへキサン、メチルシクロへキサンなど)、芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類(キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンなど))、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンなど)、カルボン酸塩などを例示することができ、その他の油類であってもよい。これらの物質は単独又は混合物として用いることができ、さらに界面活性剤などを配合してもよい。
これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンドなどの粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤などを添加することができる。
また、黒色粒子26及び白色粒子27に代えて、例えば赤色、緑色、青色などの顔料を用いてもよい。かかる構成によれば、表示部5に赤色、緑色、青色などを表示することができる。
図5(a)に示す白表示の場合には、共通電極37が相対的に高電位、画素電極35が相対的に低電位に保持される。これにより、負に帯電した白色粒子27が共通電極37に引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子26が画素電極35に引き寄せられる。その結果、表示面側となる共通電極37側からこの画素を見ると、白色(W)が認識される。
図5(b)に示す黒表示の場合、共通電極37が相対的に低電位、画素電極35が相対的に高電位に保持される。これにより、正に帯電した黒色粒子26が共通電極37に引き寄せられる一方、負に帯電した白色粒子27が画素電極35に引き寄せられる。その結果、共通電極37側からこの画素を見ると黒色(B)が認識される。
図6は、電気泳動表示装置100に備えられたコントローラ63の詳細を示すブロック図である。
コントローラ63は、CPU(Central Processing Unit)としての制御回路161と、EEPROM(Electrically-Erasable and Programmable Read-Only Memory;記憶部)162と、電圧生成回路163と、データバッファ164と、フレームメモリ165と、メモリ制御回路166と、を備えている。
EEPROM162は、制御回路161による各回路の動作制御に必要な設定値(モード設定値やボリューム値)等を記憶している。例えば、動作モードごとの駆動シーケンスの設定値をLUT(Look Up Table)として記憶している。EEPROM162に電気泳動表示装置の作動状態等の表示に用いるプリセットの画像データを記憶しておくこともできる。
電圧生成回路163は、走査線駆動回路61、データ線駆動回路62、及び共通電源変調回路64に駆動電圧を供給する回路である。
データバッファ164は、コントローラ63における上位装置とのインタフェース部であり、上位装置から入力される画像データDを保持するとともに、制御回路161に対して画像データDを送信する。
データ線駆動回路62は、制御回路161から供給される制御信号に基づいてフレームメモリ165から送信される画像信号を一ライン分ずつラッチする。そして、走査線駆動回路61による走査線66の順次選択動作に同期して、ラッチした画像信号をデータ線68に供給する。
また、画像データDは、3階調以上の階調値の画素データを含むものであってもよい。この場合にも、演算回路167は、特定階調(例えば画素データ「1」)の割合や、階調ごとの画素データの割合をパラメータとして出力する。
次に、図7は、上記構成を備えた電気泳動表示装置の駆動方法を示すフローチャートである。図7に示すように、本実施形態の駆動方法は、画像データ解析ステップS101と、動作モード判定ステップS102と、ステップS102の結果に基づいて排他的に選択される画像表示ステップS103、S104と、を有する。
なお、実際の駆動過程では、画像データ解析ステップS101以前に、データバッファ164を介して表示画像の画像データDが制御回路161に供給される。制御回路161は、画像データDをメモリ制御回路166に転送し、メモリ制御回路166は画像データDをフレームメモリ165のメモリ空間に展開する。これにより、フレームメモリ165からデータ線駆動回路62に対して画像信号を供給可能な状態となる。
また、後段に詳述するように(表1等参照)、画像表示ステップS103と画像表示ステップS104との差異は、第1及び第2の制御線91、92、及び共通電極配線55の駆動形態のみであり、これらはいずれも共通電源変調回路64により駆動される配線である。したがって、制御回路161からのモード切替信号の入力により共通電源変調回路64の動作モードを切り替える構成とすることもできる。
一方、画像表示ステップS104は、電気泳動表示装置100における第2の動作モードである。画像表示ステップS104は、画像信号入力期間ST1と、表示部5のすべての画素40を白表示する第1の画像表示期間ST31と、表示部5に黒画像パターンを表示する第2の画像表示期間ST32とを含む。
図8は、第1の動作モードである画像表示ステップS103におけるタイミングチャートである。
以下では、表示部5に設けられた複数の画素40のうち、隣接して配置された2つの画素40A、40Bを挙げて動作を説明する。図9は、図8に示す第1の画像表示期間ST21と第2の画像表示期間ST22とにおける隣接する2つの画素40A、40Bの電位関係を示す図である。
なお、図8及び図9において、各符号の「A」「B」「a」「b」の添字は、説明の対象とした2つの画素40と、それらに属する構成要素を明確に区別するために付したものであって他意はない。
これにより、ラッチ回路70が電源オン状態となり、データ線68から入力される画像信号を記憶できる状態となる。このとき、第1の制御線91、第2の制御線92、及び共通電極37は、ハイインピーダンス状態を保持している。
また、表1及び図8に示すように、共通電極37、第1の制御線91、及び第2の制御線92が、対応する制御回路において電気的に接続され、信号入力可能な状態とされる。そして、第1の制御線91及び第2の制御線92の双方に、画像表示用のハイレベル電位VHが供給される。また、共通電極37にはローレベル電位VLが供給される。
一方、画素40Bのラッチ回路70のデータ入力端子N1bはローレベル(L)、データ出力端子N2bはハイレベル(H)となっているので、画素40Bのスイッチ回路80bでは、第2のトランスミッションゲートTG2bがオン状態となり、第2の制御線92の電位S2が画素電極35bに入力される。
第2の画像表示期間ST22では、表1及び図8に示すように、第1の制御線91が電気的に切断されたハイインピーダンス状態とされる一方、第2の制御線92にローレベル電位VLが入力される。また、共通電極37にはハイレベル電位VHが入力される。
画像表示動作の後、図8に示すように、第1の制御線91及び第2の制御線92、並びに共通電極37はいずれもハイインピーダンス状態とされる。これにより、第1及び第2の制御線91、92と接続された画素電極35a、35bもハイインピーダンス状態となり、電気泳動素子32が電気的に孤立した状態となる。したがって、電力を消費することなく画像を保持することができる。
まず、第1の画像表示期間ST21では、図9(a)に示すように、画素40Aの画素電極35aはハイレベル電位VHであり、画素40Bの画素電極35bもハイレベル電位VHである。したがって、隣接する画素電極35a、35b間に電位差がないため、画素間リークは生じない。
次に、第2の画像表示期間ST22では、画素40Bの画素電極35bはローレベル電位VLであるが、画素40Aの画素電極35aはハイインピーダンス状態であるため、リーク経路が遮断されている。したがって、第2の画像表示期間ST22においても画素間リークは生じない。
よって、画像表示ステップS103でも、画素間リークを生じさせることなく画像データに基づく画像を表示部5に表示させることができる。
図10は、第2の動作モードである画像表示ステップS104におけるタイミングチャートである。図11は、図10に示す第1の画像表示期間ST31と第2の画像表示期間ST32とにおける隣接する2つの画素40A、40Bの電位関係を示す図である。図10は第1の動作モード(ステップS103)における図8に対応する図であり、図11は図9に対応する図である。
なお、第2の動作モードと第1の動作モードとの差異は、第1の画像表示期間における表示色と、第2の画像表示期間においてパターン表示される色のみである。したがって以下では、第1の動作モードと共通の構成、動作については適宜省略しつつ説明する。
そうすると、画素40Aにおいて第1のトランスミッションゲートTG1aを介して画素電極35aにハイレベル電位VHが入力され、共通電極37との電位差によって画素40Aが黒表示される。一方、画素40Bでは、画素電極35bがハイインピーダンス状態となって白表示が維持される。
これにより、ラッチ回路70に画素データ「1」(黒)に対応する画像信号(ハイレベル)を保持している画素40Aが選択的に黒表示され、表示部5に画像データに基づく画像が表示される。
その後は、第1の動作モードと同様に、各配線がハイインピーダンス状態とされ、表示部5の画像を、電力を消費することなく保持する。
まず、第1の画像表示期間ST31では、図11(a)に示すように、画素40Aの画素電極35aはローレベル電位VLであり、画素40Bの画素電極35bもローレベル電位VLである。したがって、隣接する画素電極35a、35b間に電位差がないため、画素間リークは生じない。
次に、第2の画像表示期間ST32では、画素40Aの画素電極35aはハイレベル電位VHであるが、画素40Bの画素電極35bはハイインピーダンス状態であり、画素電極35bによってリーク経路が遮断されている。したがって、第2の画像表示期間ST32においても画素間リークは生じない。
よって、画像表示ステップS104においても、画素間リークを生じさせることなく画像データに基づく画像を表示部5に表示させることができる。
そして、上記の第1の画像表示期間ST21、31では、すべての画素電極35を同電位とすることで画素間リークを防止することができる。また、第2の画像表示ステップST22、32では、白又は黒表示される画素40のみを駆動し、駆動されない画素40の画素電極35をハイインピーダンス状態とすることで画素間リークを防止することができる。
したがって本実施形態ではいずれの期間においても画素間リークが生じることはなく、リークによる消費電力の増大を防止しつつ画像データDに基づく画像を表示部5に表示することができる。
なお、コモン振り駆動の周波数及び周期数は、電気泳動素子32の仕様及び特性に応じて適宜定めることが好ましい。
このような駆動方法とすることで、画像消去期間から第1の画像表示期間ST21、31に移行する際に、電気泳動素子32の黒色粒子26及び白色粒子27を効果的に攪拌することができ、残像のない高品質の表示を得ることができる。
これは、第1又は第2の制御線91、92がハイインピーダンス状態に移行するよりも先に他方の制御線に電位が入力されると、隣接する画素電極35a、35b間に電位差が生じ、かつこれらの画素電極35a、35bは第1又は第2の制御線91、92と接続された状態となっているため、画素間リークが生じて消費電力が増大するからである。
次に、上記実施形態の電気泳動表示装置100を、電子機器に適用した場合について説明する。図12は、腕時計1000の正面図である。腕時計1000は、時計ケース1002と、時計ケース1002に連結された一対のバンド1003とを備えている。
時計ケース1002の正面には、上記実施形態の電気泳動表示装置100からなる表示部1005と、秒針1021と、分針1022と、時針1023とが設けられ、時計ケース1002の側面には、操作子としての竜頭1010と操作ボタン1011とが設けられている。竜頭1010は、ケース内部に設けられる巻真(図示は省略)に連結されており、巻真と一体となって多段階(例えば2段階)で押し引き自在、かつ、回転自在に設けられている。表示部1005では、背景となる画像、日付や時間などの文字列、あるいは秒針、分針、時針などを表示することができる。
図14は、電子ノート1200の構成を示す斜視図である。電子ノート1200は、図13に示した電子ペーパー1100が複数枚束ねられ、カバー1201に挟まれているものである。カバー1201は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する図示は省略の表示データ入力手段を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容の変更や更新を行うことができる。
なお、図12から図14に示した電子機器は、本発明に係る電子機器を例示するものであって、本発明の技術範囲を限定するものではない。例えば、携帯電話、携帯用オーディオ機器などの電子機器の表示部にも、本発明に係る電気泳動表示装置は好適に用いることができる。
Claims (8)
- 一対の基板間に電気泳動粒子を含む電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部を有しており、前記画素ごとに、画素電極と、画素スイッチング素子と、前記画素電極と前記画素スイッチング素子との間に接続され、1ビットの画素データを記憶するラッチ回路と、前記画素電極と前記ラッチ回路との間に接続され、前記ラッチ回路からの信号によりオン状態になる第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を含むスイッチ回路とを備え、前記第1スイッチング素子を介して前記画素電極と電気的に接続される第1の制御線及び前記第2スイッチング素子を介して前記画素電極と電気的に接続される第2の制御線を有する電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記表示部に表示させる画像データにおける第1の階調の画素データの割合が前記画像データの50%以上である場合に、
前記画素の前記ラッチ回路に前記画素データを画像信号として入力する画像信号入力期間と、
前記第1及び第2の制御線に略同一電位の制御信号を入力することで、すべての前記画素を第1の階調とする第1の画像表示期間と、
前記第1及び第2の制御線のうち、前記第1の階調とは異なる第2の階調に対応する前記画像信号が入力された前記画素の前記画素電極と接続される制御線に電位を入力し、他方の制御線を電気的に切断することで、前記第2の階調の画像を表示する第2の画像表示期間と、
を含む画像表示ステップを実行することを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。 - 前記画像データにおける前記第2の階調の画素データの割合が50%以上である場合に、
前記画像信号入力期間と、
前記第1及び第2の制御線に略同一電位の制御信号を入力することで、すべての前記画素を第2の階調とする第1の画像表示期間と、
前記第1及び第2の制御線のうち、前記第1の階調に対応する前記画像信号を入力された前記画素の前記画素電極と接続される制御線に電位を入力し、他方の制御線を電気的に切断することで、前記第1の階調の画像を表示する第2の画像表示期間と、
を含む画像表示ステップを実行することを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。 - 前記第1の画像表示期間に先立って、
前記第1及び第2の制御線に略同一電位の制御信号を入力することで、すべての前記画素を前記第1の画像表示期間において表示する前記階調とは異なる階調とする期間を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。 - 前記画像信号入力期間において、
前記第1及び第2の制御線と、前記画素電極に前記電気泳動素子を介して対向する電極とを、いずれも電気的に切断することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。 - 前記第1の画像表示期間から前記第2の画像表示期間に移行する際に、前記第1又は第2の制御線のうち一方の前記制御線を電気的に切断する動作を、他方の前記制御線に対して電位を入力する動作よりも先に実行することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
- 一対の基板間に電気泳動粒子を含む電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部を有しており、前記画素ごとに、画素電極と、画素スイッチング素子と、前記画素電極と前記画素スイッチング素子との間に接続され、1ビットの画素データを記憶するラッチ回路と、前記画素電極と前記ラッチ回路との間に接続され、前記ラッチ回路からの信号によりオン状態になる第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を含むスイッチ回路とを備え、前記第1スイッチング素子を介して前記画素電極と電気的に接続される第1の制御線及び前記第2スイッチング素子を介して前記画素電極と電気的に接続される第2の制御線を有する電気泳動表示装置であって、
前記画素を駆動制御する制御部が、
各々の前記画素に前記画素データに対応する画像信号を入力する期間と、すべての前記画素を第1の階調に移行させる期間と、前記第1の階調と異なる第2の階調の画像を前記表示部に表示させる期間とを含む動作モードを備えるとともに、
前記表示部に表示する画像データを構成する画素データの階調ごとの割合を算出する演算部を備えており、
前記演算部の演算結果において前記画像データに占める前記第1の階調の前記画素データの割合が50%以上である場合に、前記動作モードを選択し、前記第1及び第2の制御線のうち、前記第1の階調とは異なる第2の階調に対応する前記画像信号が入力された前記画素の前記画素電極と接続される制御線に電位を入力し、他方の制御線を電気的に切断することで、前記第2の階調の画像を表示することを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記制御部が、第1の動作モードとしての前記動作モードとともに、各々の前記画素に前記画素データに対応する画像信号を入力する期間と、すべての前記画素を第2の階調に移行させる期間と、前記第2の階調と異なる第1の階調の画像を前記表示部に表示させる期間とを含む第2の動作モードを備えており、前記演算部の演算結果において前記画像データに占める前記第2の階調の前記画素データの割合が50%以上である場合に、前記第2の動作モードを選択することを特徴とする請求項6に記載の電気泳動表示装置。
- 請求項6又は7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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