WO2020085193A1

WO2020085193A1 - 表示装置及び表示装置の駆動方法

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Publication number: WO2020085193A1
Application number: PCT/JP2019/040899
Authority: WO
Inventors: 健央高田
Original assignee: 凸版印刷株式会社
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US20210319759A1; JPWO2020085193A1; US11355077B2; EP3872803A1; EP3872803A4; CN112912949A

Abstract

表示装置は、一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、前記一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子、および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、前記表示媒体に電圧を印加する駆動部とを有し、表示制御部は、前記表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつ前記データ通信が終了する前に、前記データ通信と並行して第１の波形での書き換えを開始し、前記表示制御部は、前記データ通信と前記第１の波形での書き換えが完了した後に第２の波形での書き換えを行う。

Description

表示装置及び表示装置の駆動方法

　本発明は、表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。
　本願は、２０１８年１０月２５日に日本に出願された特願２０１８－２００９３４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来から薄型の表示装置としては、液晶表示装置が各種の電子機器に広く使用されており、近年ではコンピュータやテレビジョン等の大型カラーディスプレイとしても使用されている。また、テレビジョンの大型カラーディスプレイとしては、プラズマディスプレイも使用されている。液晶表示装置やプラズマディスプレイはＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）表示装置に比べれば格段に薄型であるが、まだ用途によっては充分に薄くはなく、曲げにくい。また、携帯機器のディスプレイとして使用する場合には、消費電力の更なる低減が望まれている。

　そこで、更なる薄型化と低消費電力化を実現する表示装置として、電気泳動表示素子を用いた電子ペーパーと称される表示パネルが開発されている。このような表示パネルは、電子ブックや電子新聞、電子広告看板や案内表示板などへの利用が試されている。この電気泳動表示素子を用いた表示パネル（表示装置）は、２つの面にそれぞれ電極を有する一対の基板間に帯電粒子が封入された画像表示層を有する。この表示装置では、一対の基板の電極間に印加される電圧の極性に応じて、帯電粒子が電気泳動により移動することで表示を行う。

　この電気泳動表示パネルは、電極間に印加される電圧を取り去っても、帯電粒子が移動しない。このため、電気泳動表示パネルは、メモリー性を有しており、電力を消費せずに表示状態を保つことができる。この電気泳動表示パネルは、極めて僅かな電力で駆動することができるので、低消費電力を必要とする用途として今後有望である。また、反射型の表示装置であるため、ブルーライトが発生せず目に優しい、屋外など明るい場所でも見やすいなどの利点がある。

　他方、物流での在庫や製品管理などに近年、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が用いられている。ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）による無線通信で情報を追加したり、書き換えたりすることができるため、印刷されたバーコードや２次元コードよりも、利便性が高く、用途が広がっている。その中でも、表示機能付きＲＦＩＤは、ＲＦＩＤの機能と、表示機能と、を有し、ＲＦＩＤの情報を書き換え・追記できるとともに、その情報によって表示を変化させることができる。表示機能付きＲＦＩＤは、無線タグとも呼ばれる。表示機能付きＲＦＩＤには、ＲＦリーダーライターが無くとも、利用者が目視で情報を確認することができるという利点がある。

　すなわち、従来のＲＦＩＤでは、ＲＦリーダーライターを使用している利用者のみが、情報を読み書きすることができ、ＲＦリーダーライターを持たない利用者は、情報を得ることができなかった。一方、表示機能付きＲＦＩＤでは、ＲＦリーダーライターを持たない使用者も、表示されたＲＦＩＤの情報を見て情報を確認することができる。

　また、特許文献１に示すような電池を搭載した無線タグも提案されている。この無線タグを多くの製品や通い箱（ＲＴＩ：Ｒｅｔｕｒｎａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｉｔｅｍｓ）に搭載した場合、１つ１つの無線タグの電池残量を管理することが困難になる場合がある。また、電池切れの際には無線タグの通信不良・表示不良が発生するという問題がある。

　そこで特許文献２に示すように、電池を搭載していない、バッテリレス型の無線タグが有力視されている。また、特許文献３に示すように、表示機能付きＩＣカード（無線タグの一つの形態）なども提案されている。特許文献４は、ページの拡大縮小といった画面操作は高速で行い、静止画には高品質の画像を表示するという両立を図った、電気泳動表示装置の駆動方法を開示している。

日本国特開２０１２－３２９５３号公報日本国特開２０１４－１８６４９３号公報日本国特許第５９５７９７０号公報日本国特開２０１２－３００６号公報

　ＲＦＩＤと表示機能との組み合わせとしては、ＲＦＩＤとロイコ染料を用いたリライタブルカード（ロイコ型リライタブルカード）との組み合わせや、ＲＦＩＤと電子ペーパーとの組み合わせなどがある。

　ＲＦＩＤとロイコ型リライタブルカードを組み合わせた場合は、一般的に、以下の利点がある。（１）カードが薄い（１ｍｍ以下）、（２）ハンドリングが容易である。
　その一方で、以下のデメリットがある。（３）専用の印刷装置が必要である、（４）消去と書き換えに数秒～十数秒かかる、（５）書き換え可能回数が少ない（数千回程度）、（６）書き換える前に洗浄が必要である。

　ＲＦＩＤと電子ペーパーとを組み合わせた場合には、以下の利点がある。（１）データの更新と同時に書き換えができる、（２）書き換え可能回数が多い（数十万回）。
　その一方で、以下のデメリットがある。（３）カードや紙媒体に比べて厚い、（４）書き換えに数秒の時間がかかる、（５）ＲＦの電力で書き換えるために現状では小型サイズ（例えば、表示画面２インチ程度）しか商品化されていない。特に、ＲＦＩＤと電子ペーパーとの組み合わせにおける表示書き換え時間は、専用の印刷装置で書き換えるロイコ型リライタブルカードよりは短い。しかしながら、電子ペーパーの表示書き換え時間は、数秒かかる場合がある。一般の使用者は、瞬時（１秒以内）に表示が変わる液晶表示装置などを見慣れているため、ストレスを感じさせる要因となる。

　バッテリレス型の無線タグは、タグ側に電源を持たないため、ＲＦでデータ通信を行うとともに、ＲＦの電力で電子ペーパーの書き換えを行う。従来のバッテリレス型の無線タグでは、データ通信終了後に、電子ペーパーが書き換えられる。ここで、データ通信にかかる時間を「通信時間」、電子ペーパーの書き換えにかかる時間を「表示書き換え時間」、通信時間と表示書き換え時間とを合わせたトータルの時間を「総書き換え時間」と定義する。

　バッテリレス型の無線タグでは、通信時間の終了後も、表示書き換え時間の間は電子ペーパーを書き換えるためにＲＦリーダーライターから給電され続ける必要がある。よって、表示書き換え時間が長い場合は、使用者の待ち時間が増えてしまうという問題がある。

　また、無線で表示を書き換えるときに、不安定な無線の出力や外乱の影響などで総書き換え時間が長くなった場合には、通信が不安定になり通信が途切れるリスクが増加する。安定して通信および書き換えを完了するためにも、総書き換え時間が短いことは重要である。

　これに対し、特許文献１～３には総書き換え時間の短縮に関する記載はない。特許文献４は、書き換えの指令が連続的に行われた場合に、割り込んで書き換えを開始する技術であり、総書き換え時間の短縮に対する記載は無い。

　本発明は、総書き換え時間を短縮し、表示の書き換え時の使用者の待ち時間を低減するとともに、高い表示品位を維持でき、低消費電力の電気泳動表示装置及び電気泳動表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る表示装置は、一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、前記一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子、および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、前記表示媒体に電圧を印加する駆動部と、前記表示媒体の表示を制御する表示制御部と、を有し、前記表示制御部は、表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつ前記データ通信が終了する前に、前記データ通信と並行して第１の波形での書き換えを開始し、前記表示制御部は、前記データ通信と前記第１の波形とでの書き換えが完了した後に第２の波形での書き換えを行う。

　前記表示装置において、前記表示制御部は、前記第１の波形での書き換え中に、少なくとも表示画像の全面が白表示、もしくは前記表示画像の全面が黒表示への書き換えを１回以上行ってもよい。
　前記表示装置において、前記表示制御部は、前記第１の波形での書き換えを、表示画像の全面が白表示、もしくは前記表示画像の全面が黒表示で終了させてもよい。
　前記表示装置において、前記表示制御部は、前記第１の波形での書き換えを、表示画像の全面がグレー表示で終了させてもよい。
　前記表示装置において、前記第１の波形での書き換えは、書き換え前の表示画像の反転画像での書き換えを含み、前記第１の波形と、前記書き換え前の表示画像を表示させるための前記第２の波形と、を合わせてＤＣバランスが維持されていてもよい。
　前記表示装置において、前記データ通信、前記第１の波形、前記第２の波形のいずれか１つの開始から、前記データ通信、前記第１の波形、および前記第２の波形の全ての終了までの時間が４秒以内であってもよい。
　前記表示装置は、無線給電部をさらに有し、前記表示装置は、無線給電により表示を書き換えることができるバッテリレス型の表示装置であってもよい。

　本発明の第２の態様に係る表示装置の駆動方法は、一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、前記一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子、および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、前記表示媒体に電圧を印加する駆動部とを有する表示装置の駆動方法において、前記表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつ前記データ通信が終了する前に、前記データ通信と並行して第１の波形での書き換えを開始し、前記データ通信と前記第１の波形とでの書き換えが完了した後に第２の波形での書き換えを行う。

　本発明によれば、白色及び黒色を表示可能な電気泳動表示装置において、総書き換え時間を短縮し、表示の書き換え時の視認者の待ち時間を低減するとともに、高い表示品位を維持でき、低消費電力の電気泳動表示装置及び電気泳動表示装置の駆動方法を実現できる。

本実施形態に係る電気泳動表示装置の一例の平面図である。本実施形態に係る画素の電気的な構成を示す等価回路図である。本実施形態に係る電気泳動表示装置のその他の一例の平面図である。本実施形態に係る電気泳動表示装置の一例の表示部の断面図である。本実施形態に係る電気泳動表示装置の一例の表示部の断面図である。従来の表示装置の書き換えの流れ、および本実施形態に係る電気泳動表示装置の書き換えの流れを示す図である。本実施形態に係る電気泳動表示装置の一例の表示例を示す図である。

　上記課題を解決するための本発明に係る実施形態の一様態は、一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子、および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、前記表示媒体に電圧を印加する駆動部とを有し、表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつデータ通信が終了する前に、データ通信と並行して波形１（第１の波形）での書き換えを開始し、前記データ通信と波形１とでの書き換えが完了した後に波形２（第２の波形）での書き換えを行うことを特徴とする表示装置である。

　図６の（ａ）は、従来技術に係る電気泳動表示装置の書き換え時の時間変化の一例を示し、図６の（ｂ）～（ｅ）は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の書き換え時の時間変化の一例を示す。

　ここで、本実施形態における前提条件を以下に示す。
　電子ペーパーを書き換えるために表示媒体に印加する電圧変化を波形と呼ぶ。波形情報は、都度データ送信元から送られてくる場合や、表示装置に予め保存されている場合がある。本実施形態では、後者の例で説明する。また、この波形は外部温度や湿度など条件や使用者の指定によって変更することができ、事前に複数種類の波形を準備することができる。

　波形にはＤＣバランスという考え方があり、ある時間領域における電圧の総和がゼロになることを、「ＤＣバランスを維持する」と呼ぶ。一般に、ＤＣバランスを維持した場合の方が、電子ペーパーの寿命が長くなり、コントラストが高くなる。

　また、画像を書き換える際に、書き換え前の表示画像を「第１画像」、第１画像を書き換えた後の表示画像を「第２画像」と呼ぶ。また、画像を書き換える際に、波形が、第１画像を参照する場合と参照しない場合がある。また、表示面全体を書き換える場合を「全面書き換え」、表示面の一部を書き換える場合を「部分書き換え」と呼ぶ。
　これらの結果として、第２画像が第１画像を参照しない場合は、表示書き換え後の波形内でＤＣバランスを維持し、第２画像が第１画像を参照する場合は、第１画像の波形と表示書き換え後の波形とを組み合わせてＤＣバランスが維持されている波形を用いることが一般的である。

　尚、白黒２値表示において第１画像を参照しない場合は、白を書く場合と黒を書く場合の２種類の波形要素が必要である。一方で第１画像を参照する場合は「白から白」、「黒から白」、「白から黒」、「黒から黒」に書き換える４種類の波形要素が必要である。これら２種類または４種類の波形要素をまとめて波形と呼ぶ。また、本実施形態に係る電気泳動表示装置の表示部の具体的な構成については後述する。また、本発明の趣旨に直接関与しない部分は、適宜説明を省略する。

　従来の無線タグでは、先ず初めにデータ通信を行う。そのデータ通信には、第２画像の情報が含まれているため、データ通信が完了しないと、波形による表示書き換えが開始できなかった。図６（ａ）に、従来の無線タグによる表示装置の書き換えの流れを示す。図６（ａ）に示すように、従来の無線タグでは、まずデータ通信を開始し、このデータ通信が終了した後に、波形での書き換えを行っている。

　従来技術において書き換えを行う場合、一般的には、波形の前半部で第１画像の消去を行い、波形の後半部で所望の第２画像を書き込む。例えば白黒２値表示の場合は、波形の前半部で第２画像の反転画像（白と黒が逆になった画像）で書き換えることで第１画像の消去を行い、波形の後半部で第２画像を書き込む。これにより、ＤＣバランスが維持された状態で、第１画像が消去されてから第２画像への書き換えが行われる。
　また第１画像の消去のために、表示画像の全面が白と、表示画像の全面が黒との画像を交互に連続的に書き込む方法や、ランダム画像を間に挟む方法などがある。また、これらの方法が組み合されて使用されてもよい。さらに表示画像の全面が白及び表示画像の全面が黒の画像を短時間で繰返し書き込む方法をシェイキングと呼び、積極的に第１画像消去に用いられている。

　そして、波形の後半部で所望の第２画像を書きこむが、ＤＣバランスの維持や表示特性を高く保つために、波形の前半部と後半部が連動している。このため、従来では第２画像が判明するまでは、第２画像への書き換えを開始しなかった。このように従来技術では、通信時間と表示書き換え時間との合計である総書き換え時間が長くなってしまう場合がある。

　本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、データ通信が始まった直後に、波形１（第１の波形）での書き換えを開始する。ここで波形１と波形２（第２の波形）との定義をする。波形１は書き換え波形のうち、第２画像によらない波形部分であり、主に、第１画像の消去を担当する。波形２は書き換え波形のうち、第２画像に係る波形部分であり、主に第２画像の表示を担当する。
　このように、データ通信と並行して第１の波形での書き換えを開始し、第１の波形での書き換えが完了した後に第２の波形での書き換えを行っている。また、図６（ｂ）では、データ通信と第１の波形での書き換えがほぼ同時に開始されているが、データ通信が始まった後でかつ当該データ通信が終了する前に、第１の波形での書き換えが開始されてもよい。

　波形１は第２画像によらない波形部分であるため、データ通信が始まった直後に、第２画像に関係なく、波形１での書き換えを開始することができる。波形１では、予め決めた波形で第１画像の消去を行う。例えば、表示画像の全面が白と、全面が黒と、を２回繰り返すなどである。これにより、データ通信と並行して第１画像の消去を進めることができる。
　そして、波形１での書き換えの後、波形２で書き換えを行う。波形２は主に第２画像への書き換えを担当する。ここで、ＤＣバランスを維持したまま、表示書き換え時間を短くすることが理想である。しかし、白黒２値表示でＤＣバランスを維持するために、反転色（白なら黒、黒なら白）を書き込む場合、表示書き換え時間の増加に繋がる。そのため、波形２は、ＤＣバランスを考慮せず、目的の表示を行うために最低限必要な書き換えを行うことが有効である。

　ＤＣバランスを考慮しない波形を採用した場合には、長期的な信頼性が落ちる可能性があるが、表示書き換え時間が短くなる。また、波形１で、全面が白色表示と、全面が黒色表示と、を繰返し表示した場合などは、電気泳動する粒子を大きく移動させているため、ＤＣアンバランス（ＤＣバランスでない）による電荷の不均衡の影響を緩和させることができる。

　また、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）に示すように、データ通信にかかる時間に応じて、波形１の時間を任意に設定することもできる。図６（ｃ）はデータ通信時間が波形１の時間より長い場合を示す。図６（ｄ）はデータ通信時間が波形１の時間より長い場合でかつ、波形１の開始が遅れた場合を示す。図６（ｅ）は波形１の開始が遅れた場合で、データ通信時間よりも波形１の終了時間が遅くなった場合を示す。データ通信時間が長いと想定される場合には、波形１にかかる時間を長くするなど、波形１の時間を任意に設定することができる。
　また、波形１の開始時期はデータ通信開始直後が理想であるが、通信制御装置や表示制御装置の性能に応じて、任意に設定することができる。例えば、通信制御装置の動作と表示制御装置の動作が競合する場合などに、波形１の開始を僅かに遅れさせることもできる。

　本実施形態の電気泳動表示装置では、波形１での書き換え中に、少なくとも表示画像の全面が白表示、もしくは表示画像の全面が黒表示への書き換えを１回以上行ってもよい。
　先に示したように、第１画像の消去のために、全面が白もしくは全面が黒を表示することは有効である。また、全面が白の表示と全面が黒の表示とを繰り返すことも有効である。また、白の表示を先に行うか、黒の表示を先に行うかは、電気泳動表示装置を使う場面等に応じて、任意に選択できる。また、白の表示のための電圧印加時間および黒の表示のための電圧印加時間も任意に設定できる。これにより、第１画像をどこまで消去したいか、残像をどこまで許容するか等に応じて、波形１の電圧や時間を任意に設定することができる。

　本実施形態の電気泳動表示装置では、波形１での書き換えを、表示画像の全面が白表示、もしくは表示画像の全面が黒表示で終了させてもよい。
　「総書き換え時間」を短縮するために、最終的に書きたい表示に合わせて、波形１の終了画像を任意に設定してもよい。
　例えば、図７に示すように、最終的に強調したい画像を波形１の終了時に表示しておくと、短時間で第２画像へ書き換えた場合でも、目的の色を強調しやすい。例えば、図７（ａ）は白を強調したい場合を示す。波形１の終了時に表示画像の全面を白表示にしておくことで、波形２での書き換えの際に白の明度を高くしやすい。

　同様に、図７（ｂ）は黒を表示したい場合を示す。波形１の終了時に表示画像の全面を黒表示にしておくことで、波形２での書き換えの際に黒の明度を低くしやすい。
　図７（ｃ）は白黒両方を同程度に強調したい場合を示す。波形１の終了時の表示画像の全面を白と黒の中間色であるグレー表示にすることで、波形２での書き換えの際に白の明度は高く、黒の明度は低くしやすい。
　このような方法を用いることで、例えば、屋外で表示するために背景の白を明度高く表示したいなどの要求がある場合には、波形１を白表示で終了し、波形２の終了時に白を強調することなどができる。

　本実施形態の電気泳動表示装置では、波形１での書き換えを、表示画像の全面がグレー表示で終了させてもよい。先に示したように、白表示、黒表示の優先度が同じ場合などは、波形１の終了時の画面をグレー（白と黒の間の明度）としておくこともできる。
　白表示としては、例えば明度がＬａｂ表色系のＬ＊で６０以上とし、黒表示としては、Ｌ＊を２５未満とし、グレー表示をＬ＊で２５以上６０未満などと設定することもできる。グレー表示は、表示面全体のＬ＊が均一である方が、第２画像の表示も制御しやすいため、より好適である。

　本実施形態の電気泳動表示装置では、波形１での書き換えは、書き換え前の表示画像の反転画像への書き換えを含み、波形１と、当該書き換え前の表示画像を表示させるための波形２と、を合わせてＤＣバランスが維持されていてもよい。前回の書き換え情報はメモリーに保管することができるため、保管された情報を参照して、データ通信の開始後からデータ通信が終了する前までに、波形１で書き込むこともできる。
　従来の方法では、１つの波形の中でＤＣバランスが維持される場合が多かったが、本実施形態では、「波形」を波形１と波形２に分け、前回の波形２と今回の波形１でＤＣバランスを維持することができる。厳密には、その後の波形２での書き換えでＤＣバランスがわずかに崩れるが、次の書き込みの波形１終了時に、再度ＤＣバランスが維持される。

　また、本実施形態の電気泳動表示装置では、表示装置におけるデータ通信、波形１、波形２のいずれか１つの開始から、データ通信、波形１、および波形２の全ての終了までの時間が４秒以内であってもよい。上記のいずれかの開始から全ての終了までの時間は総書き換え時間を示している。この表示装置を無線タグとして使う場合は、総書き換え時間は短い方が好ましい。データ通信や書き換え中の時間は、使用者にとっては待ち時間となるので、より短いほうが好ましく、２秒以内がより好適である。また、９２０ＭＨｚ帯の無線の最大送信時間は４秒であるため、総書き換え時間（すなわち、無線の出力を受ける時間）は４秒以内であることが好ましい。

　また、本実施形態では、データ通信が開始された後に波形１での書き換えが開始されてもよい。従来は、全てのデータ通信が完了してから書き換えが開始する。このため、リーダーライターから書き換え指示を出したとしても、書き換えが開始するまで、書き換え指示やデータ通信がされているかが使用者にわからない状態であった。本実施形態では、書き換え指示を出した直後に波形１での書き換えが始まるため、使用者は書き換え指示が出ているかが、即時に判断できる。

　本実施形態の電気泳動表示装置は、電源を有していてもよい。また、本実施形態の電気泳動表示装置は、電源を有さず、代わりに無線給電部を有し、無線給電により表示を書き換えることができるバッテリレス型の表示装置であってもよい。バッテリレス型の表示装置の場合、無線給電で短時間に安定的に、表示を書き換えることができる。

　また、表示装置の駆動方法は、一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子、および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、前記表示媒体に電圧を印加する駆動部とを有する表示装置の駆動方法において、前記表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつデータ通信が終了する前に、データ通信と並行して波形１での書き換えを開始し、前記データ通信と波形１とでの書き換えが完了した後に波形２で書き換えを行う。これにより、総書き換え時間を短縮し、視認者の書き換えにおける待ち時間を低減するとともに、高い表示品位を維持できる。

　以下、図面を参照し本実施形態に係る電気泳動表示装置及びその駆動方法についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、本実施形態に係る電気泳動表示装置の一例として、アクティブマトリクス駆動方式の電気泳動表示装置を挙げて説明するが、セグメント方式等の構成を用いることもできる。

　図１は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の一例の表示部周辺の平面図である。図１に示す、電気泳動表示装置１は、アクティブマトリクス駆動方式の電気泳動表示装置である。表示装置１は、表示部２と、コントローラ１０と、走査線駆動回路（走査線ドライバ）６０と、データ線駆動回路（データ線ドライバ）７０とを備えている。コントローラ１０はフレキシブルケーブル１６を介して、表示部２と繋がっており、コントローラ１０は表示制御部１１、メモリー１２、電流・電圧制御部１３、通信制御部１４、アンテナ１５等を有している。走査線駆動回路６０、及びデータ線駆動回路７０を駆動部と呼ぶ場合もある。駆動部は、後述の表示媒体３５に電圧を印加する。

　アンテナ１５はリーダーライターから送信した無線電波を受け取る。通信制御部１４はデータ通信を行う。電流・電圧制御部１３はデータ通信や書き換えに伴う電圧・電流を制御する。また表示制御部１１はアンテナから受信したデータをもとに後述の表示媒体３５の表示を制御する。なお、便宜的に各制御部を別々に表記しているが、搭載される集積回路の種類などに応じて、適宜統合・共有化等されていてもよい。

　図２は、本実施形態に係る画素２０の電気的な構成を示す等価回路図である。図２において、画素２０は、画素スイッチング用トランジスタ２４と、画素電極２１と、対向電極２２と、表示媒体３５と、保持容量２７とを備えている。対向電極２２は共通電位線９０に接続されており、保持容量２７はキャパシタ電位線８０に接続されている。

　図２は、アクティブマトリクス駆動方式において、表示部２に複数並んだ画素２０のうちのｉ行ｊ列目の１つの画素２０の例を示している。図示は省略するが、表示部２には、ｍ行×ｎ列分の画素２０がマトリクス状（二次元平面的）に配列されており、ｍ本の走査線４０（Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙｉ、…、Ｙｍ）と、ｎ本のデータ線５０（Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｊ、…、Ｘｎ）とが互いに交差するように設けられている。具体的には、ｍ本の走査線４０は、行方向（即ち、図１のＸ方向）にそれぞれ延在し、ｎ本のデータ線５０は、列方向（即ち、図１のＹ方向）にそれぞれ延在している。ｍ本の走査線４０とｎ本のデータ線５０との交差に対応して画素２０が配置されている。

　コントローラ１０は、表示制御部１１、メモリー１２、電流・電圧制御部１３等を用いて、走査線駆動回路６０、データ線駆動回路７０の動作を制御する。コントローラ１０は、例えば、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号を各回路に供給する。

　走査線駆動回路６０は、コントローラ１０による制御の下で、所定のフレーム期間中に、走査線Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙｍの各々に走査信号をパルス的に順次供給する。

　データ線駆動回路７０は、コントローラ１０による制御の下で、データ線Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎにデータ電位を供給する。データ電位は、基準電位ＧＮＤ（例えば０Ｖ）、高電位Ｖ１（例えば＋１５Ｖ）又は低電位Ｖ２（例えば－１５Ｖ）などをとる。

　コントローラ１０は、共通電位線９０に共通電位Ｖｃｏｍ（本実施形態では、ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆと同一の電位）を供給する。

　コントローラ１０はメモリー１２を有するため、書き換え前の表示を記憶しておくことができる。本実施形態では、第１画像と、第１画像の次の第２画像のデータを比較し、最適な駆動波形で書き換えを行うことができる。

　画素スイッチング用トランジスタ２４は、例えばＮ型トランジスタで構成されているがＰ型でもよい。画素スイッチング用トランジスタ２４は、そのゲートが走査線４０に電気的に接続されており、そのソースがデータ線５０に電気的に接続されており、そのドレインが画素電極２１及び保持容量２７に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ２４は、データ線駆動回路７０からデータ線５０を介して供給されるデータ電位を、走査線駆動回路６０から走査線４０を介してパルス的に供給される走査信号に応じたタイミングで、画素電極２１及び保持容量２７に出力する。

　画素電極２１には、データ線駆動回路７０からデータ線５０及び画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、データ電位が供給される。画素電極２１は、表示媒体３５を介して対向電極２２と互いに対向するように配置されている。

　対向電極２２は、共通電位Ｖｃｏｍが供給される共通電位線９０に電気的に接続されている。

　表示媒体３５は例えば、図５に示すようなマイクロカップ２３に帯電粒子３０と表示溶媒３４とが充填され、シーリング材２５で封止された構成である。本実施形態ではマイクロカップ方式の表示装置の例を示しているが、マイクロカプセル式など別の方式の表示媒体３５を用いることもできる。帯電粒子３０は電界印加時のみ移動し、電界非印加時は移動せずその表示状態を維持する。すなわち表示のメモリー性を有する。

　保持容量２７は、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極を有する。保持容量２７の一方の電極が、画素電極２１及び画素スイッチング用トランジスタ２４に電気的に接続され、他方の電極がキャパシタ電位線８０（一定電位）に電気的に接続されている。保持容量２７によってデータ電位を一定期間だけ維持することができる。

　図３は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の他の例の表示部周辺の平面図であり、セグメントタイプである点が図１に示す電気泳動表示装置１と異なる。図３に示すセグメントタイプの電気泳動表示装置１の場合、画素電極２１の形状と同じ表示が行われる。

　図４は、セグメントタイプの電気泳動表示装置１の表示部２を横から見た配線イメージである。このように、対向電極２２と画素電極２１とによって表示媒体３５が挟持されている。書き換え電圧がセグメントに分かれた各画素電極２１に印加された場合に、表示色が変化する。

　図１および図２を参照しながら、本実施形態に係る電気泳動表示装置１の駆動方法を説明する。走査線駆動回路６０によって、走査線４０（ゲート配線）に高電位ＶＧＨまたは低電位ＶＧＬが印加される。薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）がｎチャネルの場合、ＶＧＬが非選択電位であり、ＶＧＨが選択電位である。ＴＦＴがｐチャネルの場合、ＶＧＨが非選択電位であり、ＶＧＬが選択電位である。例えば、ＶＧＨ＝＋２０Ｖ、ＶＧＬ＝－２０Ｖである。

　同時に、データ線駆動回路７０によって、データ線５０（ソース配線）にデータ電位として、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、または０Ｖが印加される。例えば、Ｖ１＝＋１５Ｖ、Ｖ２＝－１５Ｖである。印加されたデータ電位は、選択された１行のＴＦＴがオン状態となって、画素電極２１に書き込まれる。選択行とデータ電位を順々に変えることで、全画面の画素電極２１にデータ電位を書込む。これは線順次駆動と呼ばれる。

　ただし、書込まれた電位は、走査線４０（ゲート配線）が非選択電位となりＴＦＴがオフ状態になる時にゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆだけ変化する。即ち、Ｖ１、Ｖ２、０Ｖを書込まれた画素は、Ｖ１＋Ｖｇｆ、Ｖ２＋Ｖｇｆ、Ｖｇｆになる。Ｖｇｆは、下記式１で与えられる。ＴＦＴがｎチャネルの場合、Ｖｇｆは負であり、ＴＦＴがｐチャネルの場合、Ｖｇｆは正である。
　　Ｖｇｆ＝ΔＶｇ・Ｃｇｄ／（Ｃｓ＋Ｃｐ＋Ｃｇｄ）・・・式１

　ここで、ΔＶｇはＴＦＴがオンからオフになる時の走査線４０（ゲート配線）の電圧変化であり、ｎチャネルでは（ＶＧＬ－ＶＧＨ）、ｐチャネルでは（ＶＧＨ－ＶＧＬ）である。ＣｇｄはＴＦＴのゲート・ドレイン間容量、Ｃｓは画素電極に接続された蓄積容量、Ｃｐは表示媒体の容量成分である。対向電極２２の電位を所定値（ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆ）に合わせることで、画素電極２１及び対向電極２２の間の電圧を、Ｖ１、Ｖ２、または０Ｖにすることができる。

　このように、薄膜トランジスタアレイを用いることによってドットマトリックスの表示を行うことができる。個々のドットマトリックスの画素２０に対して、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、または０Ｖを印加する複数のサブステップの組合せによる表示を行うことで、それぞれの画素２０に対して所望の表示を行うことができる。

　次に、本実施形態に係る電気泳動表示装置の表示部の具体的な構成について、図５を参照して説明する。

　上述したように、図５は、本実施形態に係る電気泳動表示装置１の表示部２の部分断面図である。図５において、画素２０は、基板２８と対向基板２９との間に表示媒体３５が挟持される構成である。

　基板２８は、例えばガラスやプラスチック等からなる基板である。基板２８上には、ここでは図示を省略するが、前述した画素スイッチング用トランジスタ２４、保持容量２７、走査線４０、データ線５０、共通電位線９０等が作り込まれた積層構造が形成されている。この積層構造は、例えば図２に示す構造である。また、この積層構造の上層側に複数の画素電極２１がマトリクス状に設けられている。

　対向基板２９は、例えばガラスやプラスチック等からなる透明な基板である。対向基板２９における基板２８と対向する面上には、対向電極２２が複数の画素電極２１と対向してベタ状（平面状）に形成されている。対向電極２２は、例えばインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電材料から形成されている。

　表示媒体３５は、一対の基板２８、２９の電極２１、２２を有する面同士の間に配置されている。表示媒体３５は、マイクロカップ２３内部に、第１粒子である白粒子３１、第２粒子である黒粒子３２を含む帯電粒子３０を表示溶媒３４により分散させ、シーリング材２５で封止したものである。マイクロカップ２３は、例えば、熱硬化性樹脂や、ＵＶ硬化性樹脂などのプラスチック等から形成される。シーリング材２５は、例えば、熱硬化性樹脂や、ＵＶ硬化性樹脂などのプラスチック等から形成される。

　表示溶媒３４としては、水、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、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエンや、キシレン、ヘキシルベンゼン、へブチルベンゼン、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等の長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１、２－ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩やその他の油類を単独で又は混合して用いることができる。また、分散媒には、界面活性剤が配合されてもよい。

　白粒子３１は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）、三酸化アンチモン、酸化アルミ、酸化ジルコン、硫酸バリウム、硫酸鉛等の白色顔料からなる粒子（高分子或いはコロイド）が挙げられる。

　黒粒子３２は、例えば、マンガンフェライトブラックスピネル、銅クロマイトブラックスピネルアニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料からなる粒子（高分子或いはコロイド）が挙げられる。

　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、コンパウンド等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、安定化剤等を添加することができる。

　以下に具体的な実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されない。以下の実施例及び比較例では、図１に示したアクティブマトリクスタイプ電気泳動表示装置１を用いた。

（実施例１）
　実施例１では、表示装置１のデータ通信時間を２０００ｍｓとし、データ通信開始後に波形１での書き換えを行った。波形１では、＋１５Ｖ、－１５Ｖ、＋１５Ｖ、－１５Ｖと各５００ｍｓずつ書き込んだ。波形１での書き換えは白表示で終了した。そして、データ通信と波形１とが終了した後に、波形２にて５００ｍｓの書き換えを行った。この際に、白を表示させる場合は－１５Ｖを画素側に印加し、黒を表示させる場合には＋１５Ｖを画素側に印加した。詳細な条件を表１に示す。本実施例ではデータ通信と並行して第１画像の消去を行っているので、総書き換え時間が２５００ｍｓであった。尚、その際の白表示部の明度Ｌ＊は７１、黒表示部の明度Ｌ＊は１８であった。

（実施例２）
　実施例２では、実施例１の波形１と波形２とを変更した。波形１では、－１５Ｖ、＋１５Ｖ、－１５Ｖ、＋１５Ｖと各５００ｍｓずつ書き込み、終了を黒表示とした。その後の波形２で、白を表示させる場合は－１５Ｖを、黒を表示させる場合には＋１５Ｖを、それぞれ６００ｍｓ書き込んだ。総書き換え時間は２６００ｍｓであった。その際の白表示部の明度Ｌ＊は７２、黒表示部の明度Ｌ＊は１６であった。

（実施例３）
　実施例３では、実施例１における波形１と波形２とを変更した。波形１では、＋１５Ｖを４００ｍｓ書き込んだ後、－１５Ｖ、＋１５Ｖ、－１５Ｖと各５００ｍｓずつ書き込み、その後、＋１５Ｖを１００ｍｓ書き込み、グレー表示で終了させた。その後の波形２で、白を表示させる場合は－１５Ｖを３００ｍｓ、０Ｖを１００ｍｓ、－１５Ｖを３００ｍｓ書き込み、黒を表示させる場合は＋１５Ｖを３００ｍｓ、０Ｖを１００ｍｓ、＋１５Ｖを３００ｍｓ書き込んだ。書き込みと書き込みの間に休みの時間（０Ｖを印加する時間）を挿入することで、電気泳動する粒子が揃い易くなり、白黒明度差が向上しやすくなる。総書き換え時間は２７００ｍｓであった。その際の白表示部の明度Ｌ＊は７３、黒表示部の明度Ｌ＊は１５であった。

（実施例４）
　実施例４では、実施例１における波形１と波形２とを変更した。実施例４では、前画像（第１画像）の表示を参照し、前画像（第１画像）を表示するための波形２と当該前画像の次画像（第２画像）を表示するための波形１でＤＣバランスが維持されることを考慮した。また、次画像は前画像を参照するため、波形要素は４種類となる。
　表１には、前画像で白または黒の場合、および次画像で白または黒の場合の波形を示した。前画像が白の場合は、波形１で＋１５Ｖを８００ｍｓ、－１５Ｖを５００ｍｓ、＋１５Ｖを５００ｍｓ、－１５Ｖを５００ｍｓの順に書き込んだ。前画像が黒の場合は、白の場合とは逆に波形１で－１５Ｖを８００ｍｓ、＋１５Ｖを５００ｍｓ、－１５Ｖを５００ｍｓ、＋１５Ｖを５００ｍｓの順に書き込んだ。波形２では、３００ｍｓの書き込みを行っているため、これでＤＣバランスが維持される。
　波形２では、白を書く場合には－１５Ｖを３００ｍｓ書き込み、黒を書く場合には＋１５Ｖを３００ｍｓ書き込んだ。このように、２種類の波形２は、それぞれ２種類の波形１を参照するため、波形要素は合計で４種類となる。総書き換え時間は２６００ｍｓであった。その際の白表示部の明度Ｌ＊は７１、黒表示部の明度Ｌ＊は１９であった。

（比較例１）
　実施例とは異なり、データ通信が終了してから、波形１での書き換えおよび波形２での書き換えを行った。データ通信時間は実施例１と同じ２０００ｍｓであり、表示書き換え時間も実施例１と同じ、２５００ｍｓであるが、総書き換え時間は４５００ｍｓとなり、実施例１よりも２０００ｍｓ長くなった。また、表示性能については、白表示部の明度Ｌ＊は７１、黒表示部の明度Ｌ＊は１８であり、実施例１と同レベルであった。

　表１において、書き換え時間判定の基準として、９２０ＭＨｚ帯の無線給電を連続的に受けることの上限である４秒（４０００ｍｓ）以内をＯＫ（良好）、４秒（４０００ｍｓ）を越える場合をＮＧ（不良）とした。表示性能の判定基準として、白明度と黒明度の差である白黒明度差ΔＬ＊が５０以上の場合をＯＫ、５０未満の場合をＮＧとした。白黒明度差ΔＬ＊において、４０以上で白と黒の差をしっかりと認識できるレベルであるが、よりはっきりと表示させるという要求に対応するようにより厳しい基準である、白黒明度差ΔＬ＊が５０以上をＯＫとした。

（評価結果）
　実施例１、２、３、４では全てにおいて書き換え時間判定がＯＫとなり、表示性能判定もＯＫであった。これに対して、比較例１では、表示性能判定はＯＫであったが、書き換え時間判定がＮＧであった。以上、実施例１～４では表示特性を維持したまま、総書き換え時間を短縮することができた。

　本発明は、データ通信にて書き換え指示する電気泳動表示装置として有用である。特に、ＲＦＩＤ付き表示装置や、ＲＴＩに搭載する物流タグ等に有用である。

　１　　　電気泳動表示装置
　２　　　表示部
　１０　　コントローラ
　１１　　表示制御部
　１２　　メモリー
　１３　　電流・電圧制御部
　１４　　通信制御部
　１５　　アンテナ
　１６　　フレキシブルケーブル
　２０　　画素
　２１　　画素電極
　２２　　対向電極
　２３　　マイクロカップ
　２４　　画素スイッチング用トランジスタ
　２５　　シーリング材
　２７　　保持容量
　２８　　基板
　２９　　対向基板
　３０　　帯電粒子
　３１　　白粒子
　３２　　黒粒子
　３４　　表示溶媒
　３５　　表示媒体
　４０　　走査線
　５０　　データ線
　６０　　走査線駆動回路
　７０　　データ線駆動回路
　８０　　キャパシタ電位線
　９０　　共通電位線

Claims

　一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、
　前記一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、
　前記表示媒体に電圧を印加する駆動部と、
　前記表示媒体の表示を制御する表示制御部と、を有し、
　前記表示制御部は、表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつ前記データ通信が終了する前に、前記データ通信と並行して第１の波形での書き換えを開始し、
　前記表示制御部は、前記データ通信と前記第１の波形とでの書き換えが完了した後に第２の波形での書き換えを行う、表示装置。
　前記表示制御部は、前記第１の波形での書き換え中に、少なくとも表示画像の全面が白表示、もしくは前記表示画像の全面が黒表示への書き換えを１回以上行う、請求項１に記載の表示装置。
　前記表示制御部は、前記第１の波形での書き換えを、表示画像の全面が白表示、もしくは前記表示画像の全面が黒表示で終了させる、請求項１に記載の表示装置。
　前記表示制御部は、前記第１の波形での書き換えを、表示画像の全面がグレー表示で終了させる、請求項１に記載の表示装置。
　前記第１の波形での書き換えは、書き換え前の表示画像の反転画像での書き換えを含み、
　前記第１の波形と、前記書き換え前の表示画像を表示させるための前記第２の波形と、を合わせてＤＣバランスが維持される、請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。
　前記表示装置における前記データ通信、前記第１の波形、前記第２の波形のいずれか１つの開始から、前記データ通信、前記第１の波形、および前記第２の波形の全ての終了までの時間が４秒以内である、請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
　前記表示装置は、無線給電部をさらに有し、
　前記表示装置は、無線給電により表示を書き換えることができるバッテリレス型の表示装置である、請求項１～６のいずれか１項に記載の表示装置。
　一方の面にそれぞれ電極を有する一対の基板と、
　前記一対の基板の電極を有する面同士の間に配置され、少なくとも白粒子および黒粒子を含む帯電粒子が内部に封入され、前記帯電粒子の移動によって表示を行う表示媒体と、
　前記表示媒体に電圧を印加する駆動部と、を有する表示装置の駆動方法において、
　前記表示装置の表示を書き換えるためのデータ通信が始まった後でかつ前記データ通信が終了する前に、前記データ通信と並行して第１の波形での書き換えを開始し、前記データ通信と前記第１の波形とでの書き換えが完了した後に第２の波形での書き換えを行う、表示装置の駆動方法。