JP5870605B2 - 表示装置およびその駆動方法、ならびに電子機器 - Google Patents

表示装置およびその駆動方法、ならびに電子機器 Download PDF

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Description

本技術は、画素ごとに一対の電極の間に電気泳動粒子が配置された表示装置およびその駆動方法、ならびにその表示装置を用いた電子機器に関する。
近年、携帯電話機または携帯情報端末機器(PDA)などの多様な電子機器の普及に伴い、低消費電力で高品位画質の表示装置に関する需要が高まっている。中でも、最近では、電子書籍の配信事業の誕生に伴い、文字情報を長時間読むことを目的とした読書用途の電子書籍端末が注目されているため、その用途に適した表示品位を有する表示装置が望まれている。
読書用途としては、コレステリック液晶型、電子泳動型、電気酸化還元型またはツイストボール型などの表示装置が提案されているが、中でも、反射型に分類される表示装置が好ましい。紙と同様に外光の反射(散乱)を利用して明表示するため、その紙に近い表示品位が得られるからである。また、バックライトが不要であるため、消費電力が抑えられるからである。
反射型の表示装置の有力候補は、電気泳動現象を利用して明暗(コントラスト)を生じさせる電気泳動型の表示装置である。低消費電力であると共に高速応答性に優れているからである。そこで、電気泳動型の表示装置の表示方法について、さまざまな検討がなされている。
具体的には、絶縁性液体中に光学的反射特性および極性が異なる2種類の荷電粒子を分散させて、その極性の違いを利用して各荷電粒子を移動させる方法が提案されている(例えば、特許文献1,2参照。)。この方法では、電界に応じて2種類の荷電粒子の分布が変化するため、光学的反射特性の違いを利用してコントラストが生じる。
また、絶縁性液体中に荷電粒子を分散させると共に、その荷電粒子とは光学的反射特性が異なる多孔質層を用いて、多孔質層の細孔を経由して荷電粒子を移動させる方法が提案されている(例えば、特許文献3〜6参照。)。この多孔質層は、レーザを用いた穴開け加工により細孔が形成された高分子フィルムや、合成繊維などにより編まれた布や、連泡多孔性高分子などである。この方法では、電界に応じて荷電粒子の位置が変化するため、光学的反射特性の違いを利用してコントラストが生じる。
特公昭50−015115号公報 特許第4188091号明細書 特開2005−107146号公報 特公昭50−015120号公報 特開2005−128143号公報 特開2002−244163号公報
電気泳動型の表示装置についてさまざまな表示方法が提案されているにもかかわらず、その表示品位は未だ十分であるとは言えない。このため、今後のカラー化および動画表示などへの展開を考えると、例えば、さらなるコントラストや応答速度の向上、表示ムラの軽減などにより、表示性能を向上させることが必要である。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表示性能を向上させることが可能な表示装置およびその駆動方法、ならびに電子機器を提供することにある。
本技術の表示装置は、画素ごとに一対の電極の間に配置された電気泳動粒子と、その電気泳動粒子を移動させるために画素ごとに電圧を印加する電圧制御回路とを備えたものである。この電圧制御回路は、画素ごとに、電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加した第1電圧の回数と、電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加した第2電圧の回数とをカウントする。また、表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように第2電圧を印加する。本技術の電子機器は、上記した本技術の表示装置を用いたものである。
本技術の表示装置の駆動方法は、画素ごとに一対の電極の間に電気泳動粒子を有する表示装置において、画素ごとに、電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加された第1電圧の回数と、電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加された第2電圧の回数とをカウントするものである。そして、表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように第2電圧を印加する。
本技術の表示装置またはその駆動方法、あるいは電子機器によれば、画素ごとに第1電圧の印加回数および第2電圧の印加回数をカウントしておき、表示開始後の任意のタイミングにおいて一部の画素で第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して他の画素の印加回数に近づけるように第2電圧を印加している。よって、表示性能を向上させることができる。
本技術の一実施形態の表示装置の構成を表すブロック図である。 表示装置の主要部の構成を表す平面図である。 表示装置の動作を説明するためのブロック図である。 表示装置の駆動方法(画素ごとの表示状態)を説明するための図である。 表示装置の駆動方法(画素ごとの表示状態)を説明するための他の図である。 表示装置の駆動方法(画素ごとの電圧印加回数)を説明するための図である。 表示装置を用いた電子ブックの構成を表す斜視図である。 表示装置を用いたテレビジョン装置の構成を表す斜視図である。 表示装置を用いたデジタルスチルカメラの構成を表す斜視図である。 表示装置を用いたパーソナルコンピュータの外観を表す斜視図である。 表示装置を用いたビデオカメラの外観を表す斜視図である。 表示装置を用いた携帯電話機の構成を表す平面図である。
以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.表示装置
1−1.構成
1−2.動作(駆動方法)
1−3.変形例
2.表示装置の適用例(電子機器)
<1.表示装置/1−1.構成>
まず、本技術の一実施形態の表示装置の構成について説明する。図1は、表示装置のブロック構成を表しており、図2は、図1に示した表示装置の主要部の平面構成を表している。この表示装置は、各種用途の電子機器に適用可能であり、その電子機器の種類は特に限定されない。
この表示装置は、電気泳動現象を利用して画像を表示する電気泳動型の表示装置であり、いわゆる電子ペーパーディスプレイである。この表示装置は、例えば、図1に示したように、電気泳動素子30およびスペーサ40を介して対向配置された駆動基板10と表示基板20と、その駆動基板10および表示基板20に接続された電圧制御回路50とを備えている。ここで説明する表示装置は、例えば、カラー画像を表示可能であると共に、表示基板20側に画像を表示するようになっている。
[駆動基板]
駆動基板10は、例えば、支持基体11の一面に、薄膜トランジスタ(TFT)12と、保護層13と、平坦化絶縁層14と、画素電極15とがこの順に積層されたものである。この駆動基板10では、例えば、アクティブマトリクス方式の駆動回路を構築するために、TFT12および画素電極15が画素配置に応じてマトリクス状に分割形成されている。
支持基体11は、例えば、無機材料、金属材料またはプラスチック材料などのいずれか1種類または2種類以上により形成されている。無機材料は、例えば、ケイ素(Si)、酸化ケイ素(SiOx )、窒化ケイ素(SiNx )または酸化アルミニウム(AlOx )などであり、その酸化ケイ素には、例えば、ガラスまたはスピンオングラス(SOG)などが含まれる。金属材料は、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)またはステンレスなどである。プラスチック材料は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)またはポリエチルエーテルケトン(PEEK)などである。
この支持基体11は、光透過性でもよいし、非光透過性でもよい。表示基板20で画像が表示されるため、支持基体11は必ずしも光透過性である必要がないからである。また、支持基体11は、ウェハなどの剛性を有する基板でもよいし、可撓性を有する薄層ガラスまたはフィルムなどでもよいが、中でも、後者であることが好ましい。フレキシブル(折り曲げ可能)な表示装置を実現できるからである。
TFT12は、画素を選択するためのスイッチング用素子である。このTFT12は、例えば、チャネル層としてアモルファスシリコン、ポリシリコンまたは酸化物などの無機半導体層を用いた無機TFTでもよいし、ペンタセンなどの有機半導体層を用いた有機TFTでもよい。保護層13および平坦化絶縁層14は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ただし、保護層13の表面が十分に平坦であれば、平坦化絶縁層14はなくてもよい。
画素電極15は、例えば、金(Au)、銀(Ag)または銅(Cu)などの導電性材料のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この画素電極15は、保護層13および平坦化絶縁層14に設けられたコンタクトホール(図示せず)を通じてTFT12に接続されている。なお、1つの画素電極15に対して配置されるTFT12の数は任意であり、1つに限らず、2つ以上でもよい。
[表示基板]
表示基板20は、例えば、支持基体21の一面に、カラーフィルタ22と、対向電極23とがこの順に積層されたものである。
支持基体21は、光透過性であることを除き、支持基体11と同様の材料により形成されている。表示基板20側に画像が表示されるため、支持基体21は光透過性である必要があるからである。
カラーフィルタ22は、例えば、画素ごとに異なる色のフィルタ領域(図1では図示せず)を含んでおり、そのフィルタ領域の色、数および配置などは任意である。このフィルタ色の組み合わせについては、一例を挙げて後述する(図4および図5参照。)。なお、カラーフィルタ22は、支持基体21の一面に直接描画されていてもよいし、接着剤などを介して支持基体21に固定されていてもよい。また、各フィルタ領域の中心位置と各画素(画素電極15)の中心位置とは、できるだけ一致していることが好ましく、より具体的には、フィルタ領域および画素電極15の配列周期の1/10以内にアライメントされていることが好ましい。
対向電極23は、例えば、光透光性導電性材料(透明電極材料)のいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この光透光性導電性材料は、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)、酸化アンチモン−酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)またはアルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)などである。この対向電極23は、例えば、支持基体21の一面に全面形成されているが、画素電極15と同様に分割形成されていてもよい。
表示基板20側に画像を表示する場合には、対向電極23を介して電気泳動素子30を見ることになるため、その対向電極23の光透過率はできるだけ高いことが好ましく、例えば、80%以上である。また、対向電極23の電気抵抗は、できるだけ低いことが好ましく、例えば、100Ω/□以下である。
[電気泳動素子]
電気泳動素子30は、電気泳動現象を利用してコントラストを生じさせるものであり、電界に応じて画素電極15と対向電極23との間を移動可能な電気泳動粒子32を含んでいる。より具体的には、電気泳動素子30は、例えば、絶縁性液体31中に、電気泳動粒子32と共に多孔質層33を含んでいる。
[絶縁性液体]
絶縁性液体31は、例えば、有機溶媒などの非水溶媒のいずれか1種類または2種類以上であり、具体的には、パラフィンまたはイソパラフィンなどである。この絶縁性液体31の粘度および屈折率は、できるだけ低いことが好ましい。電気泳動粒子32の移動性(応答速度)が向上すると共に、それに応じて電気泳動粒子32の移動に要するエネルギー(消費電力)が低くなるからである。また、絶縁性液体31の屈折率と多孔質層33の屈折率との差が大きくなるため、その多孔質層33の光反射率が高くなるからである。
なお、絶縁性液体31は、必要に応じて、各種材料を含んでいてもよい。この材料は、例えば、着色剤、電荷制御剤、分散安定剤、粘度調製剤、界面活性剤または樹脂などである。
電気泳動粒子32は、電気的に移動可能な1または2以上の荷電粒子であり、絶縁性液体31中に分散されている。この電気泳動粒子32は、絶縁性液体31中で画素電極15と対向電極23との間を移動可能になっている。また、電気泳動粒子32は、例えば、有機顔料、無機顔料、染料、炭素材料、金属材料、金属酸化物、ガラスまたは高分子材料(樹脂)などのいずれか1種類または2種類以上の粒子(粉末)である。なお、電気泳動粒子32は、上記した粒子を含む樹脂固形分の粉砕粒子またはカプセル粒子などでもよい。ただし、炭素材料、金属材料、金属酸化物、ガラスまたは高分子材料に該当する材料は、有機顔料、無機顔料または染料に該当する材料から除かれることとする。
有機顔料は、例えば、アゾ系顔料、メタルコンプレックスアゾ系顔料、ポリ縮合アゾ系顔料、フラバンスロン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、アントラピリジン系顔料、ピランスロン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料またはインダンスレン系顔料などである。無機顔料は、例えば、亜鉛華、アンチモン白、カーボンブラック、鉄黒、硼化チタン、ベンガラ、マピコエロー、鉛丹、カドミウムエロー、硫化亜鉛、リトポン、硫化バリウム、セレン化カドミウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クロム酸鉛、硫酸鉛、炭酸バリウム、鉛白またはアルミナホワイトなどである。染料は、例えば、ニグロシン系染料、アゾ系染料、フタロシアニン系染料、キノフタロン系染料、アントラキノン系染料またはメチン系染料などである。炭素材料は、例えば、カーボンブラックなどである。金属材料は、例えば、金、銀または銅などである。金属酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、銅−クロム酸化物、銅−マンガン酸化物、銅−鉄−マンガン酸化物、銅−クロム−マンガン酸化物または銅−鉄−クロム酸化物などである。高分子材料は、例えば、可視光領域に光吸収域を有する官能基が導入された高分子化合物などである。このように可視光領域に光吸収域を有する高分子化合物であれば、その種類は特に限定されない。
絶縁性液体31中における電気泳動粒子32の含有量(濃度)は、特に限定されないが、例えば、0.1重量%〜10重量%である。電気泳動粒子32の遮蔽(隠蔽)性および移動性が確保されるからである。この場合には、0.1重量%よりも少ないと、電気泳動粒子32が多孔質層33を遮蔽しにくくなる可能性がある。一方、10重量%よりも多いと、電気泳動粒子32の分散性が低下するため、その電気泳動粒子32が泳動しにくくなり、場合によっては凝集する可能性がある。
この電気泳動粒子32は、任意の光学的反射特性(光反射率)を有している。電気泳動粒子32の光反射率は、特に限定されないが、少なくとも電気泳動粒子32が多孔質層33を遮蔽可能となるように設定されることが好ましい。電気泳動粒子32の光反射率と多孔質層33の光反射率との違いを利用してコントラストを生じさせるためである。
ここで、電気泳動粒子32の具体的な形成材料は、例えば、コントラストを生じさせるために電気泳動粒子32が担う役割に応じて選択される。具体的には、電気泳動粒子32により明表示され場合の材料は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウムまたはチタン酸カリウムなどの金属酸化物であり、中でも、酸化チタンが好ましい。電気化学的安定性および分散性などに優れていると共に、高い反射率が得られるからである。一方、電気泳動粒子32により暗表示される場合の材料は、例えば、炭素材料または金属酸化物などである。炭素材料は、例えば、カーボンブラックなどであり、金属酸化物は、例えば、銅−クロム酸化物、銅−マンガン酸化物、銅−鉄−マンガン酸化物、銅−クロム−マンガン酸化物または銅−鉄−クロム酸化物などである。中でも、炭素材料が好ましい。優れた化学的安定性、移動性および光吸収性が得られるからである。
電気泳動粒子32により明表示される場合、外部から視認される電気泳動粒子32の色は、コントラストを生じさせることができれば特に限定されないが、中でも、白色に近い色が好ましく、白色がより好ましい。一方、電気泳動粒子32により暗表示される場合、外部から視認される電気泳動粒子32の色は、コントラストを生じさせることができれば特に限定されないが、中でも、黒色に近い色が好ましく、黒色がより好ましい。いずれの場合でも、コントラストが高くなるからである。
なお、電気泳動粒子32は、絶縁性液体31中で長期間に渡って分散および帯電しやすいと共に多孔質層33に吸着しにくいことが好ましい。このため、静電反発により電気泳動粒子32を分散させるために分散剤(または電荷調整剤)を用いたり、電気泳動粒子32に表面処理を施してもよく、両者を併用してもよい。
分散剤は、例えば、Lubrizol社製のSolsperse シリーズ、BYK-Chemie社製のBYK シリーズまたはAnti-Terra シリーズ、あるいはICI Americas 社製Spanシリーズなどである。
表面処理は、例えば、ロジン処理、界面活性剤処理、顔料誘導体処理、カップリング剤処理、グラフト重合処理またはマイクロカプセル化処理などである。中でも、グラフト重合処理、マイクロカプセル化処理またはそれらの組み合わせが好ましい。長期間の分散安定性などが得られるからである。
表面処理用の材料は、例えば、電気泳動粒子32の表面に吸着可能な官能基と重合性官能基とを有する材料(吸着性材料)などである。吸着可能な官能基の種類は、電気泳動粒子32の形成材料に応じて決定される。一例を挙げると、カーボンブラックなどの炭素材料に対しては4−ビニルアニリンなどのアニリン誘導体であり、金属酸化物に対してはメタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピルなどのオルガノシラン誘導体である。重合性官能基は、例えば、ビニル基、アクリル基、メタクリル基などである。
また、表面処理用の材料は、例えば、重合性官能基が導入された電気泳動粒子32の表面にグラフト可能な材料(グラフト性材料)である。このグラフト性材料は、重合性官能基と、絶縁性液体31中に分散可能であると共に立体障害により分散性を保持可能な分散用官能基とを有していることが好ましい。重合性官能基の種類は、吸着性材料について説明した場合と同様である。分散用官能基は、例えば、絶縁性液体31がパラフィンである場合には分岐状のアルキル基などである。グラフト性材料を重合およびグラフトさせるためには、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)などの重合開始剤を用いればよい。
参考までに、上記したように絶縁性液体31中に電気泳動粒子32を分散させる方法の詳細については、「超微粒子の分散技術とその評価〜表面処理・微粉砕と気中/液中/高分子中の分散安定化〜(サイエンス&テクノロジー社)」などの書籍に掲載されている。
[多孔質層]
多孔質層33は、例えば、図2に示したように、繊維状構造体331により形成された3次元立体構造物(不織布のような不規則なネットワーク構造物)である。この多孔質層33は、繊維状構造体331が存在していない箇所に、電気泳動粒子32が通過するための複数の隙間(細孔34)を有している。なお、図1では、多孔質層33の図示を簡略化している。
繊維状構造体331には、1または2以上の非泳動粒子332が含まれており、その非泳動粒子332は、繊維状構造体331により保持されている。3次元立体構造物である多孔質層33では、1本の繊維状構造体331がランダムに絡み合っていてもよいし、複数本の繊維状構造体331が集合してランダムに重なっていてもよいし、両者が混在していてもよい。繊維状構造体331が複数本である場合、各繊維状構造体331は、1または2以上の非泳動粒子332を保持していることが好ましい。なお、図2では、複数本の繊維状構造体331により多孔質層33が形成されている場合を示している。
多孔質層33が3次元立体構造物であるのは、その不規則な立体構造により外光が乱反射(多重散乱)されやすいため、多孔質層33の光反射率が高くなると共に、その高い光反射率を得るために多孔質層33が薄くて済むからである。これにより、コントラストが高くなると共に、電気泳動粒子32を移動させるために必要なエネルギーが低くなる。また、細孔34の平均孔径が大きくなると共にその数が多くなるため、電気泳動粒子32が細孔34を通過しやすくなるからである。これにより、電気泳動粒子32の移動に要する時間が短くなると共に、その電気泳動粒子32の移動に要するエネルギーも低くなる。
繊維状構造体331に非泳動粒子332が含まれているのは、外光がより乱反射しやすくなるため、多孔質層33の光反射率がより高くなるからである。これにより、コントラストがより高くなる。
繊維状構造体331は、繊維径(直径)に対して長さが十分に大きい繊維状物質である。この繊維状構造体331は、例えば、高分子材料または無機材料などのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、他の材料を含んでいてもよい。高分子材料は、例えば、ナイロン、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリサルフォン、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンフロリド、ポリヘキサフルオロプロピレン、セルロースアセテート、コラーゲン、ゼラチン、キトサンまたはそれらのコポリマーなどである。無機材料は、例えば、酸化チタンなどである。中でも、繊維状構造体331の形成材料としては、高分子材料が好ましい。反応性(光反応性など)が低い(化学的に安定である)ため、繊維状構造体331の意図しない分解反応が抑制されるからである。なお、繊維状構造体331が高反応性の材料により形成されている場合には、その繊維状構造体331の表面は任意の保護層により被覆されていることが好ましい。
繊維状構造体331の形状(外観)は、上記したように繊維径に対して長さが十分に大きい繊維状であれば、特に限定されない。具体的には、直線状でもよいし、縮れていたり、途中で折れ曲がっていてもよい。また、一方向に延在しているだけに限らず、途中で1または2以上の方向に分岐していてもよい。この繊維状構造体331の形成方法は、特に限定されないが、例えば、相分離法、相反転法、静電(電界)紡糸法、溶融紡糸法、湿式紡糸法、乾式紡糸法、ゲル紡糸法、ゾルゲル法またはスプレー塗布法などであることが好ましい。繊維径に対して長さが十分に大きい繊維状物質を容易かつ安定に形成しやすいからである。
繊維状構造体331の平均繊維径は、特に限定されないが、できるだけ小さいことが好ましい。光が乱反射しやすくなると共に、細孔34の平均孔径が大きくなるからである。ただし、平均繊維径は、繊維状構造体331が非泳動粒子332を保持できるように決定される必要がある。このため、繊維状構造体331の平均繊維径は、10μm以下であることが好ましい。なお、平均繊維径の下限は、特に限定されないが、例えば、0.1μmであり、それ以下でもよい。この平均繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いた顕微鏡観察により測定される。なお、繊維状構造体331の平均長さは、任意でよい。
細孔34の平均孔径は、特に限定されないが、中でも、できるだけ大きいことが好ましい。電気泳動粒子32が細孔34を通過しやすくなるからである。このため、細孔34の平均孔径は、0.1μm〜10μmであることが好ましい。
多孔質層33の厚さは、特に限定されないが、例えば、5μm〜100μmである。多孔質層33の遮蔽性が高くなると共に、電気泳動粒子32が細孔34を通過しやすくなるからである。
特に、繊維状構造体331は、ナノファイバーであることが好ましい。立体構造が複雑化して外光が乱反射しやすくなるため、多孔質層33の光反射率がより高くなると共に、多孔質層33の単位体積中に占める細孔34の体積の割合が大きくなるため、電気泳動粒子32が細孔34を通過しやすくなるからである。これにより、コントラストがより高くなると共に、電気泳動粒子32の移動に要するエネルギーがより低くなる。ナノファイバーとは、繊維径が0.001μm〜0.1μmであると共に長さが繊維径の100倍以上である繊維状物質である。ナノファイバーである繊維状構造体331は、高分子材料を用いて静電紡糸法により形成されていることが好ましい。繊維径が小さい繊維状構造体331を容易かつ安定に形成しやすいからである。
この繊維状構造体331は、電気泳動粒子32とは異なる光学的反射特性を有していることが好ましい。具体的には、繊維状構造体331の光反射率は、特に限定されないが、少なくとも多孔質層33が全体として電気泳動粒子32を遮蔽可能となるように設定されることが好ましい。上記したように、電気泳動粒子32の光反射率と多孔質層33の光反射率との違いを利用してコントラストを生じさせるためである。これに伴い、絶縁性液体31中で光透過性(無色透明)を有する繊維状構造体331は好ましくない。ただし、繊維状構造体331の光反射率が多孔質層33全体の光反射率にほとんど影響を及ぼさず、その多孔質層33全体の光反射率が実質的に非泳動粒子332の光反射率により決定される場合には、繊維状構造体331の光反射率は任意でよい。
非泳動粒子332は、繊維状構造体331に固定されており、電気的に泳動しない粒子である。この非泳動粒子332の形成材料は、例えば、電気泳動粒子32の形成材料と同様であり、後述するように、非泳動粒子332が担う役割に応じて選択される。
なお、非泳動粒子332は、繊維状構造体331により保持されていれば、繊維状構造体331から部分的に露出していてもよいし、その内部に埋設されていてもよい。
この非泳動粒子332は、電気泳動粒子32とは異なる光学的反射特性を有している。非泳動粒子332の光反射率は、特に限定されないが、少なくとも多孔質層33が全体として電気泳動粒子32を遮蔽可能となるように設定されることが好ましい。上記したように、電気泳動粒子32の光反射率と多孔質層33の光反射率との違いを利用してコントラストを生じさせるためである。
ここで、非泳動粒子332の具体的な形成材料は、例えば、コントラストを生じさせるために非泳動粒子332が担う役割に応じて選択される。具体的には、非泳動粒子332により明表示される場合の材料は、明表示される場合に選択される電気泳動粒子32の材料と同様である。一方、非泳動粒子332により暗表示される場合の材料は、暗表示される場合に選択される電気泳動粒子32の材料と同様である。中でも、非泳動粒子332により明表示される場合に選択される材料としては、金属酸化物が好ましく、酸化チタンがより好ましい。電気化学的安定性および定着性などに優れていると共に、高い反射率が得られるからである。コントラストを生じさせることができれば、非泳動粒子332の形成材料は、電気泳動粒子32の形成材料と同じ種類でもよいし、違う種類でもよい。
なお、非泳動粒子332により明表示または暗表示される場合に視認される色は、電気泳動粒子32が視認される色について説明した場合と同様である。
多孔質層33の形成手順の一例は、以下の通りである。最初に、有機溶剤などに繊維状構造体331の形成材料(例えば高分子材料など)を分散または溶解させて、紡糸溶液を調製する。続いて、紡糸溶液に非泳動粒子332を加えたのち、十分に攪拌して非泳動粒子332を紡糸溶液中に分散させる。最後に、紡糸溶液を用いた静電紡糸法により紡糸を行う。これにより、繊維状構造体331により非泳動粒子332が保持されるため、多孔質層33が形成される。
[電気泳動素子の好ましい表示方法]
この電気泳動素子30では、上記したように、電気泳動粒子32の光反射率と多孔質層33の光反射率との違いを利用してコントラストが生じる。この場合には、電気泳動粒子32により暗表示されると共に多孔質層33により明表示されてもよいし、その逆でもよい。このような役割の違いは、電気泳動粒子32の光反射率と多孔質層33の光反射率との大小関係により決定される。すなわち、明表示される方の光反射率は、暗表示される方の光反射率よりも高くなるように設定される。
中でも、多孔質層33の光反射率が電気泳動粒子32の光反射率よりも高いため、電気泳動粒子32により暗表示されると共に多孔質層33により明表示されることが好ましい。これに伴い、多孔質層33の光反射率が実質的に非泳動粒子332の光反射率により決定される場合には、非泳動粒子332の光反射率は電気泳動粒子32の光反射率よりも高いことが好ましい。多孔質層33による外光の乱反射を利用して明表示の光反射率が著しく高くなるため、それに応じてコントラストも著しく高くなるからである。
[スペーサ]
スペーサ40は、例えば、高分子材料などの絶縁性材料を含んでいる。ただし、スペーサ40の構成は、特に限定されず、微粒子が混入されたシール材などでもよい。
スペーサ40の形状は、特に限定されないが、中でも、電気泳動粒子32の移動を妨げないと共にそれを均一分布させることができる形状であることが好ましく、例えば、格子状である。また、スペーサ40の厚さは、特に限定されないが、中でも、消費電力を低くするためにできるだけ薄いことが好ましく、例えば、10μm〜100μmである。なお、図1では、スペーサ40の構成を簡略化して示している。
[電圧制御回路]
電圧制御回路50は、電気泳動素子30を駆動させる(電気泳動粒子32を移動させる)ために、画素ごとに、画素電極15と対向電極23との間に電圧を印加するものである。この電圧制御回路50は、例えば、TFT12を介して画素電極15に接続されていると共に、対向電極23に接続されている。なお、電圧制御回路50は、例えば、アクティブマトリクス方式の駆動回路を制御するために電圧制御用のドライバ、電源およびメモリなどを含んでおり、複数のTFT12のうちの任意の1つまたは2つ以上を選択可能になっている。
画像の表示時において、電圧制御回路50は、画素ごとに電気泳動粒子32を画素電極15に向けて移動させるために立ち上げ電圧(第1電圧)を印加するようになっている。また。電圧制御回路50は、画素ごとに移動した電気泳動粒子32を対向電極23に向けて移動させるために立ち下げ電圧(第2電圧)を印加するようになっている。
特に、電圧制御回路50は、表示装置の駆動状態を制御するために、画素ごとに、立ち上げ電圧の印加回数(以下、「立ち上げ回数」という。)と、立ち下げ電圧の印加回数(以下、「立ち下げ回数」という。)とをカウントする機能を有している。このカウント結果に基づいて、電圧制御回路50は、画像の表示開始後における任意のタイミングにおいて、特定の画素に対して立ち上げ電圧を追加で印加するようになっている。より具体的には、電圧制御回路50は、一部の画素で他の画素よりも立ち下げ回数が少ないと判断したとき、その印加回数が少ない画素に対して、その印加回数を他の画素の立ち下げ回数に近づけるように立ち下げ電圧を印加する。ただし、一部の画素に対応するフィルタ領域の色と他の画素に対応するフィルタ領域の色とは、互いに異なっている。
なお、電圧制御回路50の機能の詳細については、以下で詳細に説明する。
<1−2.動作(駆動方法)>
[カラー画像の表示原理]
次に、表示装置の動作について説明する。ここでは、例えば、電気泳動粒子32により暗表示されると共に、多孔質層33により明表示される場合を例に挙げる。
図3は、表示装置の動作を説明するためのものであり、図1に対応するブロック構成を表している。図4〜図6は、表示装置の駆動方法を説明するためのものであり、図4および図5では画素Pごとの表示状態(明表示または暗表示)、図6では画素Pごとの電圧印加回数をそれぞれ表している。なお、図4は電気泳動素子30の表側(表示基板20側)から見た表示状態、図5は裏側(駆動基板10側)から見た表示状態をそれぞれ示している。また、図4および図5に示したR,G,B,Wは、それぞれカラーフィルタ22のフィルタ色を表している。
図4および図5に示したように、複数の画素Pは、例えば、マトリクス状(行×列)に配列されている。複数の画素Pのうち、4つの画素Pにより構成される画素ユニットUは、画素PR,PG,PB,PWを含んでいる。画素PRは赤色フィルタ領域(R)、画素PGは緑色フィルタ領域(G)、画素PBは青色フィルタ領域(B)、画素PWは白色(透明)フィルタ領域(W)にそれぞれ対応しており、各画素はそれぞれの色で発光可能である。
なお、画素ユニットUを構成する4つの画素P(PR,PG,PB,PW)の配置は、マトリックス状に限らず、任意に変更可能である。一例を挙げると、4つの画素Pは、一列に並ぶにように配置されていてもよい。
この表示装置において、初期状態では、図1に示したように、全ての画素Pにおいて電気泳動粒子32が対向電極23に近い側に位置しているため、電気泳動素子30全体では電気泳動粒子32により暗表示されている。これにより、コントラストが生じないため、画像の未表示状態となる。
電圧制御回路50によりTFT12を介して画素Pが選択され、画素電極15と対向電極23との間に立ち上げ電圧が印加されると、その画素Pの電気泳動素子32が画素電極15に向かって移動するため、多孔質層33により明表示される。これにより、多孔質層33により反射された外光(白色光)のうち、カラーフィルタ23のうちの特定の色のフィルタ領域を透過した特定波長の光が表示基板20を経由して外部に放出される。このため、赤色フィルタ領域では赤色の光が生じると共に、緑色、青色および白色のフィルタ領域でも同様に各フィルタ色に対応する色の光が生じる。
こののち、電圧制御回路50によりTFT12を介して再び画素Pが選択され、画素電極15と対向電極23との間に立ち下げ電圧が印加されると、その画素Pにおける移動後の電気泳動素子32が対向電極23に向かって移動する。これにより、電気泳動粒子32により再び暗表示される。
これらの立ち上げ電圧および立ち下げ電圧の印加により、表示基板20側から電気泳動素子30を見ると、明表示状態の画素Pと暗表示状態の画素Pとが共存すると共に、各画素Pから生じた光の合成光が視認される。このため、電気泳動素子30全体では、各画素ユニットUにおける表示色の違いを利用してコントラストが生じると共に、加法混色により色調が決定される。このように画素ユニットUごとに表示色が切り換えられるため、カラー画像が表示される。
なお、カラー画像を表示する場合には、各画素Pに印加する立ち上げ電圧の印加時間を変化させたり、その立ち上げ電圧の強度を変化させることで、電気泳動粒子32の移動量が制御される。これにより、画素Pごとに階調表示が可能となる。
[電圧制御回路による表示装置の駆動制御]
ここでは、例えば、図4および図5に示したように、画素ユニットUの表示状態が赤色、緑色、青色および白色の順に移行する場合を例に挙げる。ここでは、各画素Pに印加される立ち上げ電圧および立ち下げ電圧の強度およびその印加時間は一定とする。
図3および図4の(A)〜(E)に示したように、各画素Pにおいて、暗表示状態では電気泳動粒子32が立ち下げ電圧に応じて対向電極23に近い側に位置している。また、各画素Pにおいて、明表示状態では電気泳動粒子32が立ち上げ電圧に応じて画素電極15に近い側に存在している。
最初に、初期状態(全ての画素Pが暗表示状態である場合)において、電圧制御回路50は、外部信号に応じて画素PRに対応するTFT12を選択して、そのTFT12に対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち上げ電圧を印加する。これにより、画素PRの電気泳動粒子32が画素電極15に向かって移動するため、その画素PRが明表示状態になる。
この場合には、図4(A)および図5(A)に示したように、画素PRにおいて、電気泳動素子30の表側ではカラーフィルタ22の赤色フィルタ領域(R)により明表示(赤色表示)されると共に、裏側では電気泳動粒子32により暗表示される。この結果、図6(A)に示したように、画素PRの立ち上げ回数=1となる。
続いて、電圧制御回路50は、外部信号に応じて画素PGに対応するTFT12を選択して、そのTFT12に対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち上げ電圧を印加する。これにより、画素PGの電気泳動粒子32が画素電極15に向かって移動するため、その画素PRが明表示状態になる。これに伴い、電圧制御回路50は、画素PRに対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち下げ電圧を印加して、画素PRの電気泳動粒子32を対向電極23に向かって移動させるため、その画素PRは暗表示状態に戻る。
この場合には、図4(B)および図5(B)に示したように、画素PGにおいて、表側ではカラーフィルタ22の緑色フィルタ領域(G)により明表示(緑色表示)されると共に、裏側では電気泳動粒子32により暗表示される。また、画素PRにおいて、表側では電気泳動粒子32により暗表示されると共に、裏側では多孔質層33により明表示される。この結果、図6(B)に示したように、画素PR,PGの立ち上げ回数=1、画素PRの立ち下げ回数=1となる。
赤色表示から緑色表示への切り替え時には、画素PRに立ち下げ電圧が印加されると、その画素PGの画素電極15と画素PRの画素電極15との間に意図せずに電界が生じる。これにより、本来であれば画素PRの対向電極23に向けて移動すべき電気泳動粒子32の一部は、上記した電界の影響を受けて隣の画素PG(画素PGの画素電極15)に向かって移動する。この結果、初期状態(画像の未表示状態)の画素PR,PGにおける電気泳動粒子32の密度(以下、「粒子密度」という。)が同じでも、緑色表示状態では粒子密度が画素PRよりも画素PGで大きくなるため、画素PR,PG間で粒子密度がばらついてしまう。
なお、画素PRにおける立ち下げ電圧の印加時には、画素PGの画素電極15と画素PRの画素電極15との間だけでなく、画素PGの画素電極15と画素PB,PWの画素電極15との間でも意図せずに電界が生じる。このため、画素PRの対向電極23に向けて移動すべき電気泳動粒子32の一部は、画素PGの対向電極23だけでなく画素PB,PWの対向電極23に向かって移動する場合もある。このことは、後述する画素PB,PWにおける立ち下げ電圧の印加時でも同様である。
続いて、電圧制御回路50は、外部信号に応じて画素PBに対応するTFT12を選択して、そのTFT12に対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち上げ電圧を印加する。これにより、画素PBの電気泳動粒子32が画素電極15に向かって移動するため、その画素PBが明表示状態になる。これに伴い、電圧制御回路50は、画素PGに対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち下げ電圧を印加して、画素PGの電気泳動粒子32を対向電極23に向けて移動させるため、その画素PGは暗表示状態に戻る。
この場合には、図4(C)および図5(C)に示したように、画素PBにおいて、表側ではカラーフィルタ22の青色フィルタ領域(B)により明表示(青色表示)されると共に、裏側では電気泳動粒子32により暗表示される。また、画素PGにおいて、表側では電気泳動粒子32により暗表示されると共に、裏側では多孔質層33により明表示される。この結果、図6(C)に示したように、画素PR,PG,PBの立ち上げ回数=1、画素PR,PGの立ち下げ回数=1となる。
緑色表示から青色表示への切り替え時においても、赤色表示から緑色表示への切り替え時と同様の理由により、画素PGの対向電極23に向けて移動すべき電気泳動粒子32の一部は、意図せずに隣の画素PB(画素PBの画素電極15)に向かって移動する。この結果、青色表示状態では粒子密度が画素PGよりも画素PBで大きくなるため、画素PG,PB間でも粒子密度がばらついてしまう。
続いて、電圧制御回路50は、外部信号に応じて画素PWに対応するTFT12を選択して、そのTFT12に対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち上げ電圧を印加する。これにより、画素PWの電気泳動粒子32が画素電極15に向かって移動するため、その画素PWが明表示状態になる。これに伴い、電圧制御回路50は、画素PBに対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち下げ電圧を印加して、画素PBの電気泳動粒子32を対向電極23に向けて移動させるため、その画素PBは暗表示状態に戻る。
この場合には、図4(D)および図5(D)に示したように、画素PWにおいて、表側ではカラーフィルタ22の白色フィルタ領域(W)により明表示(白色表示)されると共に、裏側では電気泳動粒子32により暗表示される。また、画素PBにおいて、表側では電気泳動粒子32により暗表示されると共に、裏側では多孔質層33により明表示される。この結果、図6(D)に示したように、画素PR,PG,PB,PDの立ち上げ回数=1、画素PR,PG,PBの立ち下げ回数=1となる。
青色表示から白色表示への切り替え時においても、赤色表示から緑色表示への切り替え時と同様の理由により、画素PBの対向電極23に向けて移動すべき電気泳動粒子32の一部は、意図せずに隣の画素PW(画素PWの画素電極15)に向かって移動する。この結果、白色表示状態では粒子密度が画素PBよりも画素PWで大きくなるため、画素PB,PW間でも粒子密度がばらついてしまう。
以上の経緯により、白表示状態では、画素PWの粒子密度が画素PR,PG,PBの粒子密度よりも大きくなる。これにより、例えば、白表示したのちに再び画素PRで赤表示すると、暗表示状態の色濃度は画素PG,PBよりも画素PWで高くなるため、その色濃度の違いに起因して表示ムラが生じてしまう。この表示ムラが生じる原因は、図6(D)から明らかなように、各画素Pの立ち上げ回数は一致しているが、立ち上げ回数は異なっているからである。すなわち、画素PR,PG,PB(第2画素)の立ち下げ回数は1であるが、画素PW(第1画素)の立ち下げ回数は0である。
そこで、電圧制御回路50は、例えば、白表示したのち、画素PWに対応するTFT12を選択して、そのTFT12に対応する画素電極15と対向電極23との間に立ち下げ電圧を追加で印加する。これにより、画素PWの電気泳動粒子32が対向電極23に向かって移動する。この場合には、図4(E)および図5(E)に示したように、画素PWにおいて、表側では暗表示されると共に裏側では明表示される。この結果、図6(E)に示したように、画素PR,PG,PB,PWの立ち下げ回数はいずれも1となるため、各画素Pの立ち下げ回数が等しくなる。以下では、上記したように電圧制御回路50が各画素Pの立ち下げ回数を近づける処理を「立ち下げ回数の均一化処理」という。
なお、上記した「立ち下げ回数の均一化処理」は、各画素Pの立ち下げ回数を等しくする処理に限られない。例えば、立ち下げ回数が複数回である場合には、一部の画素P(ここでは画素PW)の立ち下げ回数を他の画素P(ここでは画素PR,PG,PB)の立ち下げ回数に近づけるような処理であればよい。一例を挙げると、一部の画素Pの立ち下げ回数が0回であるのに対して、他の画素Pの立ち下げ回数が3回である場合には、その一部の画素Pの立ち下げ回数が3回となるように処理するだけでなく、1回または2回となるように処理してもよい。
画素PWに立ち下げ電圧を印加すると、赤色表示から緑色表示への切り替え時と同様の理由により、画素PWの対向電極23に向けて移動すべき電気泳動粒子32の一部は、隣の画素PR(画素PRの画素電極15)に向かって移動する。この意図しない電気泳動粒子32の移動現象を逆に利用することで、画素PWにおける局所的な粒子密度の増加が緩和されるため、その粒子密度が画素PR,PG,PB,PW間でほぼ平均化される。これにより、表示ムラが抑制される。
このように電圧制御回路50は、表示装置の駆動時において、任意のタイミングにおいて立ち下げ回数の均一化処理を行う。すなわち、電圧制御回路50は、画素Pごとに、立ち上げ電圧の印加回数および立ち下げ電圧の印加回数をカウントしている。そして、電圧制御回路50は、例えば、一部の画素P(ここでは画素PW)で立ち下げ電圧の印加回数が少ないと判断した場合に、その印加回数が少ない画素PWに対して、他の画素PR,PG,PBの印加回数に近づけるように立ち下げ電圧を追加で印加する。これにより、各画素Pの粒子密度ばらつきが改善される。
なお、電圧制御回路50が立ち下げ回数の均一化処理を実行する「任意のタイミング」は、表示装置が画像表示を開始したのちであれば、どのようなタイミングでもよい。例えば、均一化処理が実行されるタイミングは、表示装置が画像表示を開始してから特定の時間が経過した時点でもよいし、特定の画素Pの立ち上げ回数または立ち下げ回数が特定の回数に到達した時点でもよい。ただし、表示装置が静止画を表示している場合には、その静止画の表示状態を分断しないために、ある静止画の表示状態から次の静止画の表示状態に移行するタイミングが好ましい。また、表示装置が動画を表示している場合も同様の理由により、場面転換などのタイミングが好ましい。
[表示装置およびその駆動方法の作用および効果]
この表示装置およびその駆動方法によれば、画素Pごとに立ち上げ回数および立ち下げ回数をカウントしておき、立ち下げ回数が少ない一部の画素Pに対して立ち下げ回数の均一化処理を行っている。この場合には、上記したように、特定の画素Pにおける局所的な粒子密度の増加が緩和されるため、その粒子密度が画素P間でほぼ平均化される。よって、表示ムラが抑制されるため、表示性能を向上させることができる。特に、表示ムラが抑制されることで、加法混色による表示色をより厳密に制御できると共に、階調表示に伴う階調数をより細かく設定できる。また、立ち下げ回数の均一化処理を定期的に行うことで、高品質の画像を長期に渡って安定に表示できる。
<1−3.変形例>
画素ユニットUに含まれる画素Pの数や、各画素Pの表示色(各フィルタ色)および配置などは、特に限定されず、任意に変更可能である。一例を挙げると、画素ユニットUに含まれる画素Pの数を3つとし、その表示色を赤色、緑色および青色の3色としてもよい。この場合には、赤色フィルタ領域(R)、緑色フィルタ領域(G)および青色フィルタ領域(B)を有するカラーフィルタ22を用いればよい。もちろん、画素ユニットUにおける各画素Pの表示順も任意でよい。この場合においても、立ち下げ回数の均一化処理により表示ムラが抑制されるため、同様の効果を得ることができる。
また、多孔質層33の構成は、複数の細孔34を有していれば、特に限定されない。例えば、多孔質層33は、レーザを用いた穴開け加工により細孔34が形成された高分子フィルムや、合成繊維などにより編まれた布や、連泡多孔性高分子などでもよい。この他、多孔質層33は、例えば、以下の手順により相分離を利用して形成される多孔質膜でもよい。まず、高分子粒子(例えばポリメチルメタクリレートなど)と疎水性タイプの無機粒子(例えば酸化チタンなど)とその他の材料(例えばポリビニルアルコールなど)との水溶液を準備する。この水溶液を支持基体(例えばガラス基板など)の表面に塗布してから乾燥させて塗膜を形成したのち、高分子粒子だけが溶解される溶媒中に塗膜を浸漬させることで、多孔質膜が得られる。なお、塗膜の浸漬後、必要に応じて洗浄(例えば超音波洗浄など)してもよい。
また、表示装置による画像の表示形式は、カラーフィルタ22を用いたカラー表示に限らず、そのカラーフィルタ22を用いないモノクロ表示でもよい。この場合には、画素Pごとに明暗(白黒)表示されるため、その表示色の違いを利用してコントラストが生じる。この場合においても、立ち下げ回数の均一化処理により表示ムラが抑制されるため、同様の効果を得ることができる。
また、上記したように、カラー画像を表示する場合には、各画素Pに印加する立ち下げ電圧の強度または印加時間に応じて階調表示されるため、立ち下げ回数の均一化処理を行う時点では、各画素P間で立ち下げ電圧の総印加量が異なっている場合があり得る。この総印加量は、総印加量=電圧の積算強度×電圧の積算時間で表される。この場合には、各画素P間における立ち下げ電圧の総印加量の違いに応じて、電界の影響を受けて意図せずに隣の画素Pに移動する電気泳動粒子32の量にも違いが生じる。よって、画素P間の立ち下げ回数を近づけるという立ち下げ回数の均一化処理を行っただけでは、表示ムラを十分に抑制しきれない可能性がある。
そこで、電圧制御回路50は、画素Pごとに立ち下げ電圧の総印加量を演算しておき、各画素Pにおける立ち下げ電圧の総印加量が異なっているとき、それらの総印加量を近づける(例えば等しくする)ように、少なくとも1つの画素Pに対して立ち下げ電圧を追加で印加してもよい。この立ち下げ電圧の印加処理も、立ち下げ回数の均一化処理を行う場合と同様に、表示開始後の任意のタイミングで行えばよい。これにより、各画素Pで粒子密度がより平均化されるため、表示ムラをより抑制できる。
<2.表示装置の適用例(電子機器)>
次に、上記した表示装置の適用例について説明する。ただし、以下で説明する電子機器の構成はあくまで一例であるため、その構成は適宜変更可能である。
図7は、電子ブックの外観構成を表している。この電子ブックは、例えば、表示部110および非表示部(筐体)120と、操作部130とを備えている。なお、操作部130は、(A)に示したように非表示部120の前面に設けられていてもよいし、(B)に示したように上面に設けられていてもよい。なお、表示装置は、図7に示した電子ブックと同様の構成を有するPDAなどに搭載されてもよい。
図8は、テレビジョン装置の外観構成を表している。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル210およびフィルターガラス220を含む映像表示画面部200を備えている。
図9は、デジタルスチルカメラの外観構成を表しており、(A)および(B)は、それぞれ前面および後面を示している。このデジタルスチルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部310と、表示部320と、メニュースイッチ330と、シャッターボタン340とを備えている。
図10は、ノート型のパーソナルコンピュータの外観構成を表している。このパーソナルコンピュータは、例えば、本体410と、文字等の入力操作用のキーボード420と、画像を表示する表示部430とを備えている。
図11は、ビデオカメラの外観構成を表している。このビデオカメラは、例えば、本体部510と、その本体部510の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ520と、撮影時のスタート/ストップスイッチ530と、表示部540とを備えている。
図12は、携帯電話機の外観構成を表している。(A)および(B)は、それぞれ携帯電話機を開いた状態の正面および側面を示している。(C)〜(G)は、それぞれ携帯電話機を閉じた状態の正面、左側面、右側面、上面および下面を示している。この携帯電話機は、例えば、上側筐体610と下側筐体620とが連結部(ヒンジ部)630により連結されたものであり、ディスプレイ640と、サブディスプレイ650と、ピクチャーライト660と、カメラ670とを備えている。
以上、実施形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本技術の表示装置は、上記以外の電子機器に適用されてもよい。
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
画素ごとに一対の電極の間に配置された電気泳動粒子と、
前記電気泳動粒子を移動させるために画素ごとに電圧を印加する電圧制御回路と
を備え、
前記電圧制御回路は、
画素ごとに、前記電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加した第1電圧の回数と、前記電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加した第2電圧の回数とをカウントすると共に、
表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも前記第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように前記第2電圧を印加する、
表示装置。
(2)
前記電圧制御回路は、表示開始後の任意のタイミングにおいて、各画素における前記第2電圧の総印加量が異なっているとき、それらの総印加量を近づけるように少なくとも1つの画素に対して前記第2電圧を印加する、
上記(1)に記載の表示装置。
(3)
電気泳動素子、および、画素ごとに異なる色のフィルタ領域を有するカラーフィルタを含む表示基板と、
前記電気泳動素子を駆動させるために画素ごとに電圧を印加する電圧制御回路と
を備え、
前記電気泳動素子は、絶縁性液体中に、複数の電気泳動粒子と、繊維状構造体により形成された多孔質層とを含み、
前記繊維状構造体に、前記電気泳動素子とは異なる光学的反射特性を有する複数の非泳動粒子が含まれている、
表示装置。
(4)
前記電圧制御回路は、
画素ごとに、前記電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加した第1電圧の回数と、前記電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加した第2電圧の回数とをカウントすると共に、
表示開始後の任意のタイミングにおいて、第1画素が、前記第1画素とは異なる色のフィルタ領域を有する第2画素よりも前記第2電圧の印加回数が少ないとき、前記第1画素に対して、前記第2画素の印加回数に近づけるように前記第2電圧を印加する、
上記(3)に記載の表示装置。
(5)
画素ごとに一対の電極の間に電気泳動粒子を有する表示装置において、
画素ごとに、前記電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加された第1電圧の回数と、前記電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加された第2電圧の回数とをカウントし、
表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも前記第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように前記第2電圧を印加する、
表示装置の駆動方法。
(6)
表示開始後の任意のタイミングにおいて、各画素における前記第2電圧の総印加量が異なっているとき、それらの総印加量を近づけるように少なくとも1つの画素に対して前記第2電圧を印加する、
上記(5)に記載の表示装置の駆動方法。
(7)
上記(1)または(2)に記載の表示装置を備えた、
電子機器。
(8)
上記(3)または(4)に記載の表示装置を備えた、
電子機器。
10…駆動基板、15…画素電極、20…表示基板、23…対向電極、30…電気泳動素子、31…絶縁性液体、32…電気泳動粒子、33…多孔質層、40…スペーサ、50…電圧制御回路。

Claims (5)

  1. 画素ごとに一対の電極の間に配置された電気泳動粒子と、
    前記電気泳動粒子を移動させるために画素ごとに電圧を印加する電圧制御回路と
    を備え、
    前記電圧制御回路は、
    画素ごとに、前記電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加した第1電圧の回数と、前記電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加した第2電圧の回数とをカウントすると共に、
    表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも前記第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように前記第2電圧を印加する、
    表示装置。
  2. 前記電圧制御回路は、表示開始後の任意のタイミングにおいて、各画素における前記第2電圧の総印加量が異なっているとき、それらの総印加量を近づけるように少なくとも1つの画素に対して前記第2電圧を印加する、
    請求項1記載の表示装置。
  3. 画素ごとに一対の電極の間に電気泳動粒子を有する表示装置において、
    画素ごとに、前記電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加された第1電圧の回数と、前記電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加された第2電圧の回数とをカウントし、
    表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも前記第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように前記第2電圧を印加する、
    表示装置の駆動方法。
  4. 表示開始後の任意のタイミングにおいて、各画素における前記第2電圧の総印加量が異なっているとき、それらの総印加量を近づけるように少なくとも1つの画素に対して前記第2電圧を印加する、
    請求項記載の表示装置の駆動方法。
  5. 表示装置を備え、
    前記表示装置は、
    画素ごとに一対の電極の間に配置された電気泳動粒子と、
    前記電気泳動粒子を移動させるために画素ごとに電圧を印加する電圧制御回路と
    を備え、
    前記電圧制御回路は、
    画素ごとに、前記電気泳動粒子を一方の電極に向けて移動させるために印加した第1電圧の回数と、前記電気泳動粒子を他方の電極に向けて移動させるために印加した第2電圧の回数とをカウントすると共に、
    表示開始後の任意のタイミングにおいて、一部の画素で他の画素よりも前記第2電圧の印加回数が少ないとき、その印加回数が少ない画素に対して、他の画素の印加回数に近づけるように前記第2電圧を印加する、
    電子機器。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6488780B2 (ja) * 2015-03-12 2019-03-27 大日本印刷株式会社 カラーフィルタ及び電子ペーパー
USD803243S1 (en) * 2015-04-24 2017-11-21 Fujifilm Corporation Display screen for digital camera with graphical user interface
KR101763634B1 (ko) * 2016-01-21 2017-08-02 한국과학기술원 전도성 컬러 필터 및 그 제조 방법
CN114333693B (zh) * 2021-12-10 2023-04-07 合肥维信诺科技有限公司 阵列基板、显示面板及显示装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5015115A (ja) 1973-06-13 1975-02-18
JPS5246603B2 (ja) 1973-06-13 1977-11-26
JPH0756512B2 (ja) 1990-11-22 1995-06-14 株式会社地球科学総合研究所 マルチバイブレータ波形監視システム
US6822782B2 (en) 2001-05-15 2004-11-23 E Ink Corporation Electrophoretic particles and processes for the production thereof
US6713309B1 (en) * 1999-07-30 2004-03-30 Large Scale Proteomics Corporation Microarrays and their manufacture
JP4160266B2 (ja) 2001-02-22 2008-10-01 株式会社リコー 表示用材料
CN1249509C (zh) * 2002-05-29 2006-04-05 刘田民 离子-颜色控制的电泳显示装置
EP1599759A1 (en) * 2003-02-20 2005-11-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrophoretic multi-color display device
JP2005107146A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Dainippon Ink & Chem Inc 電気泳動型表示装置
JP2005128143A (ja) 2003-10-22 2005-05-19 Dainippon Ink & Chem Inc 電気泳動型表示装置
GB0407642D0 (en) * 2004-04-02 2004-05-05 Eastman Kodak Co Display element
JP4939778B2 (ja) * 2005-07-19 2012-05-30 株式会社ブリヂストン 情報表示用パネルの駆動方法
JP5054953B2 (ja) * 2006-09-22 2012-10-24 株式会社ブリヂストン 情報表示用パネルの駆動方法
JP4049202B1 (ja) * 2006-11-10 2008-02-20 富士ゼロックス株式会社 表示媒体、表示装置および表示方法
JP4899910B2 (ja) * 2007-02-14 2012-03-21 ブラザー工業株式会社 表示パネルの制御装置

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