JP5517426B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子ペーパー等に用いられる電気泳動型の表示装置に関する。

視認性が高く、書換え可能であり、電力の供給を遮断しても表示状態を維持することができ、かつ、低消費電力といった優れた特徴を有する電気泳動型の表示装置が、例えば、電子ペーパーに広く用いられている。

このような電気泳動型の表示装置は、例えば、複数のセグメントにそれぞれ対応する複数のセグメント電極を有する第１の基板と、セグメント電極に対向するコモン電極を有する第２の基板と、第１の基板及び第２の基板の間に挟まれた表示層と、を備える。表示装置が白黒表示を行う場合、このような表示層には、複数のセグメントがそれぞれ白又は黒の表示を行うためにセグメント電極に印加される電圧とコモン電極に印加される電圧との間の電位差及びその極性に応じて移動する帯電粒子が含まれる。

表示装置に所望のパターンを表示する場合、白の表示から黒の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極には、コモン電極に印加される電位に対して正の電圧を印加し、黒の表示から白の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極には、コモン電極に印加される電位に対して負の電圧を印加し、白又は黒の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極には、コモン電極に印加される電位と等電位としている。

従来、電気泳動型の表示装置を駆動するに際し、背景のコントラストの低下を防止するために、電気泳動型の表示装置の表示を保持する間、電気泳動型の表示装置の表示の変更の際に、表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極に同極性のリフレッシュ信号を印加することが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平３−２１３８２７号公報

しかしながら、電気泳動型の表示装置の表示を保持する間に正のパルス及び負のパルスを印加することによって、直流成分が印加され、焼き付き現象が発生するとともに、電気泳動型の表示装置の寿命が短くなるという不都合が生じる。

本発明の目的は、焼き付き現象が発生したり寿命が短くなることがなく、背景のコントラストの低下を十分に防止することができる電気泳動型の表示装置を提供することである。

本発明のうち請求項１に係る発明は、対向する面の一方に複数のセグメント電極と他方にコモン電極とを有する一対の基板間に荷電粒子が封入され、該荷電粒子の移動によって表示を行うメモリ性の表示パネルと、
表示データによって、第１の色又は該第１の色より低い明度の第２の色が、前記表示パネルに表示されるように、前記セグメント電極及び前記コモン電極に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
前記表示データが前記第２の色から変更されない場合は、前記第２の色を表示している前記セグメント電極には前記電圧が印加されず、前記表示データが前記第１の色から変更されない場合には、前記第１の色に表示するための前記電圧を前記第１の色を表示している前記セグメント電極に印加するように、前記電圧印加部を制御し、
前記第１の色を表示するための前記電圧の極性と、前記第２の色を表示するための前記電圧の極性とは異なり、
前記セグメント電極に印加する前記電圧は、前記表示データを表示するための書き込みパルスと、該書き込みパルスの直前に印加され、前記書き込みパルスと極性が異なるプレパルスとを備え、
前記電圧印加部は、前記複数のセグメント電極ごとに、前記表示データに応じて、互いに極性が異なる前記電圧を同時に印加することを特徴とする。

本発明のうち請求項２に係る発明は、前記第１の色に表示している前記セグメント電極に一定間隔で前記電圧を印加するように前記電圧印加部を制御することを特徴とする。

本発明のうち請求項１に係る発明によれば、表示データによって、第１の色（例えば、白）又は第１の色より低い明度の第２の色（例えば、黒）が、表示パネルに表示されるように、電極に電圧を印加する。表示データが前記第２の色から変更されない場合は、第２の色を表示している電極には電圧が印加されず、表示データが第１の色から変更されない場合には、第１の色に表示するための電圧を第１の色を表示している電極に印加する。背景のコントラストの低下は、明度の高い第１の色の表示において顕著であるが明度の低い第２の色の表示においてはほとんど影響がないので、表示データが第１の色から変更されない場合に第１の色に表示するための電圧を第１の色を表示している電極に印加するだけで背景のコントラストの低下を十分に防止することができる。また、表示データが第２の色から変更されない場合は、第２の色を表示している電極には電圧が印加されないので、焼き付き現象が発生したり寿命が短くなることがなくなる。

本発明のうち請求項１に係る発明によれば、第１の色を表示するための電圧の極性と、第２の色を表示するための電圧の極性とは異なる。このように第１の色を表示するための電圧の極性が第２の色を表示するための電圧の極性と異なることによって、背景のコントラストの低下の防止に更に有効になる。

本発明のうち請求項１に係る発明によれば、電極に印加する電圧は、表示データを表示するための書き込みパルスと、書き込みパルスの直前に印加され、書き込みパルスと極性が異なるプレパルスとを備えている。表示パネルにおいて、第１の色と第２の色（例えば、白と黒）の表示回数の違いにより表示ムラが生じる場合がある。例えば、電気泳動型の表示装置の表示の変更の際に白の表示が変更されないセグメントは、白さが僅かに低下し、灰色になる。したがって、電気泳動型の表示装置の表示の変更の際に白の表示が変更されないセグメントと黒から白に表示を変更したセグメントとの間の差が、表示ムラとして認識される。書き込みパルスと極性が異なるプレパルスを備えることによって、第１の色と第２の色との中間色（例えば、灰色）のセグメントも一度第２の色に表示してから第１の色に表示するので、表示ムラを低減することができ、背景のコントラストの低下の防止に更に有効になる。

本発明のうち請求項２に係る発明によれば、前記第１の色に表示している電極に一定間隔（電気泳動型の表示装置の表示の変更ごと、１０分ごと等）で電圧を印加する。このように電圧を一定間隔で印加することによって、背景のコントラストの低下の防止に更に有効になる。

本発明による電気泳動型の表示装置の駆動装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明による表示装置の実施の形態を示す図である。図１に示す表示装置は、表示体１と、駆動装置２と、を備える。駆動装置２は、電圧印加部としての電源部３及びスイッチング部４と、制御部５と、パルス幅制御情報発生部６と、クロックサイクル設定部７と、クロック発生部８と、を備える。

図１において、スイッチング部４は、表示体１のセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８にそれぞれ対応するスイッチ群４−１，４−２，．．．，４−８を有する。スイッチ群４−１，４−２，．．．，４−８はそれぞれ、電源部３から＋１５Ｖの電圧をセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８に印加するためにスイッチング動作を行うスイッチ４−１ａ，４−２ａ，．．．，４−８ａと、電源部３から０Ｖの電圧をセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８に印加する、すなわち、電源部３による電圧の印加を停止するためにスイッチング動作を行うスイッチ４−１ｂ，４−２ｂ，．．．，４−８ｂと、電源部３から−１５Ｖの電圧をセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８に印加するためにスイッチング動作を行うスイッチ４−１ｃ，４−２ｃ，．．．，４−８ｃと、を有する。また、コモン電極１−９には、電源部３から０Ｖの電圧が常時印加されている。

スイッチ４−１ａ，４−２ａ，．．．，４−８ａ，４−１ｂ，４−２ｂ，．．．，４−８ｂ，４−１ｃ，４−２ｃ，．．．，４−８ｃを、例えば、制御部５からのオン信号によりオン動作が行われるＭＯＳトランジスタのような電子スイッチとすることができる。

スイッチ４−１ａ，４−２ａ，．．．，４−８ａにオン信号が供給されると、スイッチ４−１ａ，４−２ａ，．．．，４−８ａがオンし、電源部３からセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８に＋１５Ｖの電圧が印加される。スイッチ４−１ｂ，４−１ｂ，．．．，４−８ｂにオン信号が供給されると、スイッチ４−１ｂ，４−２ｂ，．．．，４−８ｂがオンして電源部３からの電圧の印加を停止し、セグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８の電圧が０Ｖに保持される。スイッチ４−１ｃ，４−２ｃ，．．．，４−８ｃにオン信号が供給されると、スイッチ４−１ｃ，４−２ｃ，．．．，４−８ｃがオンし、電源部３からセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８に−１５Ｖの電圧が印加される。スイッチ群４−１，４−２，．．．，４〜８において、短絡を防止するために、３個のスイッチのうちのいずれか１個にのみオン信号が供給される。

制御部５は、外部から供給される表示データ、パルス幅制御情報発生部６から供給されるパルス幅制御情報及びクロック発生部８から供給されるクロックに基づいて、オン信号をスイッチング部４に供給する。

パルス幅制御情報発生部６は、プレパルスと上書きパルスを含めた全ての書き込みパルスのパルス幅制御情報を制御部５に提供する。すなわち、パルス幅制御情報は、スイッチ４−１ａ，４−２ａ，．．．，４−８ａ，４−１ｃ，４−２ｃ，．．．，４−８ｃをオンする時間に関する情報となる。

クロックサイクル設定部７は、クロック発生部８のクロックサイクルを設定し、クロック発生部８は、クロックサイクル設定部７で設定されたクロックサイクルでクロックを発生する。

図２は、表示体の一例を示す図である。図２に示す表示体１１は、液体が封入されたマイクロカプセル中に荷電粒子が封入されたマイクロカプセル型の電子インクを用いた電気泳動型の表示体であり、表示パターンに応じた複数のセグメントにそれぞれ対応する複数のセグメント電極１２を有する第１の基板１３と、セグメント電極１２に対向するコモン電極１４を有する第２の基板１５と、を備える。第１の基板１３と第２の基板１５との間には、表示層としての直径数十ミクロンのマイクロカプセル１６が接着剤１７とともに挟まれている。

セグメント電極１２は、金属等の導体によって構成され、第１の基板１３は、ポリイミドフィルムによって構成され、コモン電極１４は、ＩＴＯ等の透明な電極によって構成され、第２の基板１５は、ＰＥＴ等の透明なフィルムから構成される。

マイクロカプセル１６の内部には、負に帯電した第１の色としての白色の粒子１８及び正に帯電した第２の色としての黒色の粒子１９が分散した透明な液体が含まれており、これら白色の粒子１８及び黒色の粒子１９がマイクロカプセル１６内で電気泳動することによって、電気泳動型の表示体１１の表示が変化する。

セグメント電極１２に正電位を与えると、負に帯電した白色の粒子１８がセグメント電極１２側に移動するとともに正に帯電した黒色の粒子１９がコモン電極１４側に移動するので、第２の基板１５側から観察すると黒色表示となる。

それに対し、セグメント電極１２に負電位を与えると、正に帯電した黒色の粒子１９がセグメント電極１２側に移動するとともに負に帯電した白色の粒子１８がコモン電極１４側に移動するので、第２の基板１５側から観察すると白色表示となる。

セグメント電極１２及びコモン電極１４に印加する電圧やパルス幅を調整することによって、中間調表示も可能であり、電圧を取り去るとマイクロカプセル１６内の白色の粒子１８及び黒色の粒子１９が移動しないので、表示状態を維持することができる。

図３は、電気泳動型の表示体を用いて構成した表示パネルの一例を示す図である。表示パネル２１を、セグメント０〜６からなるセブンセグメントキャラクタを１桁表す表示体で構成する。表示パネル２１の図中の各セグメントに付した０〜６の数字は、セグメント０〜６にそれぞれ対応する。また、表示パネル２１のセグメント０〜６の周囲領域ＢＧは、セブンセグメントキャラクタの背景を表している。

表示パネル２１は、１個のコモン電極ＣＯＭと、８個のセグメント電極、すなわち、セグメント０〜６にそれぞれ対応するセグメント電極ＳＥＧ０〜ＳＥＧ６及び背景に対応するセグメント電極ＢＧと、を有する。表示パネル２１の下部から出ている９本の線はそれぞれ、コモン電極及び８個のセグメント電極に接続されたリード線であり、コモン電極に接続されたリード線はＣＯＭ、セグメント０〜６に対応するセグメント電極のリード線はＳＥＧ０〜ＳＥＧ６、背景に対応するセグメント電極のリード線はＢＧと順にそれぞれ対応する電極の名称を付してある。それぞれのリード線は、図１に示すようなスイッチング部に順に接続される。

なお、図１のセグメント電極１−１，１−２，．．．，１−８は、図２のセグメント電極１２及び図３のセグメント電極ＳＥＧ０〜ＳＥＧ６に対応し、図１のコモン電極１−９は、図２のコモン電極１４及び図３のコモン電極ＣＯＭにそれぞれ対応する。

本実施の形態の動作を、図４の電圧波形図を用いて説明する。図４において、波形３１は、表示装置の表示の変更の際に白の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形３２は、表示装置の表示の変更の際に白の表示を黒の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形３３は、表示装置の表示の変更の際に黒の表示を白の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形３４は、表示装置の表示の変更の際に黒の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形３５は、コモン電極の電圧の波形を示す。

書き込み期間Ｔｗは、表示装置の表示の変更の際に白の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極に負の極性の書込みパルスを印加する期間であり、通常数ミリ秒〜数百ミリ秒である。したがって、白の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極には、時計のように表示の変更の度に負の極性の書込みパルスが印加される。

駆動期間Ｔｄは、表示装置の表示を変更するために駆動パルスを印加するための期間であり、通常２００〜８００ミリ秒程度である。駆動期間Ｔｄにおいて、白の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極に負の極性の書込みパルスが印加され、白の表示を黒の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極に正の極性の駆動パルスが印加され、黒の表示を白の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極に負の極性の駆動パルスが印加され、黒の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極及びコモン電極に印加される電圧は０Ｖに保持される。

表示期間は、表示装置の表示を保持する期間であり、数百秒から数十秒になることができ、長い場合には数時間、数日、数ヶ月となることもある。表示期間において、白の表示を黒の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極、黒の表示を白の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極、白の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極、黒の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極及びコモン電極に印加される電圧を常に０Ｖに保持する。したがって、黒の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極及びコモン電極に印加される電圧は、駆動期間及び表示期間中に常に０Ｖに保持される。

表示期間が長い場合、書き込んだ白さがわずかに低下するが、本実施例のような短い書き込みパルスにより、元の白さに戻る。一方、黒の表示においては、背景のコントラストの低下の影響がほとんどないので、白を表示しているセグメント電極に負の極性のパルスを印加するだけで背景のコントラストの低下を十分に防止することができる。また、従来技術のように黒の表示部にも書き込みパルスを印加する場合と比較して、印加電圧の直流成分を少なくできるため、電気泳動型の表示装置の焼き付きが発生しにくくなり、電気泳動型の表示装置の寿命を長くすることができる。

本実施の形態の動作を、図５の電圧波形図を用いて説明する。図５において、波形４１は、表示装置の表示の変更の際に白の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形４２は、表示装置の表示の変更の際に白の表示を黒の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形４３は、表示装置の表示の変更の際に黒の表示を白の表示に変更するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形４４は、表示装置の表示の変更の際に黒の表示を維持するセグメントに対応するセグメント電極の電圧の波形を示し、波形４５は、コモン電極の電圧の波形を示す。

図４に示す電圧波形図と図５に示す電圧波形図との違いは、図５において、表示ムラの低減のために書込みパルスと逆の極性のプレパルスを印加する反転期間Ｔｐを設けたことである。反転期間は、数ミリ秒〜数百ミリ秒である。このように書込みパルスの直前に書込みパルスと逆の極性のプレパルスを印加することによって、灰色のセグメントも一度黒に表示してから白に表示するので、表示ムラを低減することができ、背景のコントラストの低下の防止に更に有効になる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、電気泳動型の表示装置としてマイクロカプセル型の電子インクを用いた電気泳動型の表示装置について説明したが、隔壁型電子インクや電子粉流体を用いた電気泳動型の表示装置を用いることもできる。

また、印加電圧として＋１５Ｖ，０Ｖ及び−１５Ｖを用いたが、他の印加電圧（例えば、＋５Ｖ，０Ｖ及び−５Ｖ）を用いることもできる。また、上記実施の形態では、３種類の電圧を切り替えることによってセグメント電極又はコモン電極に印加する電圧を変更したが、セグメント電極又はコモン電極に印加する電圧を連続的に変化させることによって、セグメント電極又はコモン電極に印加する電圧を変更することもできる。

また、白黒表示の場合について説明したが、白黒以外の色の表示も可能であり、例えば、青色や赤色に着色した液体に黄色の荷電粒子を１種類だけ分散した１粒子タイプのマイクロカプセル型の表示体を用いることもできる。すなわち、第１の色を白以外の色とするとともに、第２の色を黒以外の色とすることもできる。

また、上記実施の形態では、白の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極に対する負の極性のパルスの印加を表示装置の表示の変更の度に行う場合について説明したが、白の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極に対する負の極性のパルスの印加を表示装置の表示の変更の度に行う必要なく、白の表示を維持したセグメントに対応するセグメント電極に対する負の極性のパルスの印加を、例えば、１０分ごとに行ったり、表示装置の表示品位劣化時間より短い期間ごとに行ったりすることもできる。

さらに、電極の形状は、実施例のようなセグメント形状に限定されるものではなく、マトリックス型の電極形状であっても同様な効果が得られる。

本発明による表示装置の実施の形態を示す図である。 表示体の一例を示す図である。 表示体を用いて構成した表示パネルの一例を示す図である。 本発明による表示装置の実施の形態の動作を示す電圧波形図である。 本発明による表示装置の実施の形態の動作を示す電圧波形図である。

符号の説明

１，１１ 表示体
１−１，１−２，．．．，１−８，１２ セグメント電極
１−９，１４ コモン電極
２ 駆動装置
３ 電源部
４ スイッチング部
４−１，４−２，．．．，４−８，４−９ スイッチ群
４−１ａ，４−１ｂ，４−１ｃ，４−９ａ，４−９ｂ スイッチ
５ 制御部
６ パルス幅制御情報発生部
７ クロックサイクル設定部
８ クロック発生部
１３ 第１の基板
１５ 第２の基板
１６ マイクロカプセル
１７ 接着剤
１８ 白の粒子
１９ 黒の粒子
２１ 表示パネル

Claims (2)

1. 対向する面の一方に複数のセグメント電極と他方にコモン電極とを有する一対の基板間に荷電粒子が封入され、該荷電粒子の移動によって表示を行うメモリ性の表示パネルと、
   表示データによって、第１の色又は該第１の色より低い明度の第２の色が、前記表示パネルに表示されるように、前記セグメント電極及び前記コモン電極に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
   前記表示データが前記第２の色から変更されない場合は、前記第２の色を表示している前記セグメント電極には前記電圧が印加されず、前記表示データが前記第１の色から変更されない場合には、前記第１の色に表示するための前記電圧を前記第１の色を表示している前記セグメント電極に印加するように、前記電圧印加部を制御し、
   前記第１の色を表示するための前記電圧の極性と、前記第２の色を表示するための前記電圧の極性とは異なり、
   前記セグメント電極に印加する前記電圧は、前記表示データを表示するための書き込みパルスと、該書き込みパルスの直前に印加され、前記書き込みパルスと極性が異なるプレパルスとを備え、
   前記電圧印加部は、前記複数のセグメント電極ごとに、前記表示データに応じて、互いに極性が異なる前記電圧を同時に印加することを特徴とする表示装置。
2. 前記第１の色に表示している前記セグメント電極に一定間隔で前記電圧を印加するように前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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