JP2010014882A - 電気泳動表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電気泳動表示装置は、画素40に、選択トランジスタ41と、ラッチ回路70と、スイッチ回路80と、共通電極37と対向して配置された第1の画素電極351及び第2の画素電極352と、を備えており、スイッチ回路80は、ラッチ回路70の出力信号により第1の制御線91と第1の画素電極351との導通を制御する第1のトランスミッションゲートTG1と、ラッチ回路70の出力信号により第2の制御線92と第2の画素電極352との導通を制御する第2のトランスミッションゲートTG2と、を含む構成である。
【選択図】図2
Description
図16(a)に示すように、画素540は、選択トランジスタ41と、ラッチ回路70と、スイッチ回路580と、画素電極35と、電気泳動素子32と、共通電極37とを備えている。また画素540には、走査線66と、データ線68と、高電位電源線50と、低電位電源線49と、第1の制御線91と、第2の制御線92とが接続されている。
図16(b)に示すように、電気泳動表示装置500の表示部505には、複数の画素電極35A、35Bが配置されており、画素電極35A、35Bの双方と対向する共通電極37との間に、マイクロカプセル20を有する電気泳動素子32が挟持されている。マイクロカプセル20と画素電極35A、35Bとは、接着剤層33を介して接着されている。
なお、図16に示す回路素子や電極、電気泳動素子などの詳細については、後段の実施の形態において図2等を参照して詳細に説明している。
図17及び図18は、部分書き換え駆動に関する説明図である。図17(a)は、電気泳動表示装置500に備えられた表示部505の平面構造を示す説明図、図17(b)は、図17(a)の画素540A〜540Dの断面構造を示す説明図である。図18は、図17(a)の画素540A、504E、540Fの回路構成を示す説明図である。
なお、図17及び図18に示す各構成要素については、後段の実施の形態において詳細に説明している。また、符号に付した「A」〜「F」の添字は、複数の画素540とそれらの構成要素を相互に識別するために付したもので、他意はない。
先の(2)に記載のように、マイクロカプセル方式の電気泳動表示装置では、接着剤層33を介した画素間リークが発生する。そのため、図17及び図18に示すように、部分書き換え駆動においても書き換え対象の画素540Aの画素電極35Aと、画素電極35Aに隣接する画素電極35B、35Eとの間に画素間リーク電流Lkが発生する。これにより、表示を維持する画素540B、540Eの画素電極35B、35Eにリークによる電位が入力される。
画素電極がハイインピーダンス状態とされた画素内の領域では、原理上は電気泳動素子は駆動されないが、実際には、画素間リークが発生するため、電位を入力された画素電極との間で電荷の移動が生じる。そうすると、ハイインピーダンス状態とされた第1又は第2の画素電極の電位は、その周囲に存在する電位を入力された第1又は第2の画素電極の電位に応じた電位となる。
そして、上記のようにハイインピーダンス状態の画素電極がハイレベル電位とローレベル電位との中間の電位となる結果、かかる画素電極上の電気泳動素子は、画素電極の電位に応じた中間階調で表示される。例えば、画素電極の電位がハイレベル電位の80%程度であれば、その画素電極上の領域は濃いグレイの中間調表示となり、20%程度であれば、その画素電極上の領域は薄いグレイの中間調表示となる。
このような構成とすることで、画素がより多くのサブ画素に分割されるので、画像の輪郭における解像度が実質的に向上することとなり、より高品位の表示を得ることができる。また、分割数を多くすることで、第1の画素電極と第2の画素電極との境界線長が短くなり、また、電位の異なる画素電極同士の距離が長くなるので、リーク電流を低減することができる。
このような構成とすることで、第1の画素電極の合計面積と第2の画素電極の合計面積を容易に同一とすることができるので、両者の面積の差異によって画素ごとに反射率が異なってしまうのを防止することができる。
このような構成とすれば、階調の異なる画素の境界において電位の異なる第1の画素電極と第2の画素電極とが隣り合って配置されるので、画像の輪郭が直線状である部分において輪郭がぼけてしまうのを防止することができる。
このような構成とすることで、画像の輪郭をより滑らかに表現することができるようになる。また、部分書き換え駆動におけるコントラスト低下の問題も生じない電気泳動表示装置とすることができる。
このような構成とすることで、各々の画素における表示の偏りを防止することができ、また、ハイインピーダンス状態の画素電極に対する電荷の流入も均一になる。
この構成によれば、輪郭の滑らかな高品位の表示が可能な表示手段を具備した電子機器を提供することができる。
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、実際の構造とは縮尺や数等を異ならせて表示する場合がある。
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、上記の回路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(L)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(H)の画像信号を画素40に供給するものとする。
画素40には、選択トランジスタ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、第1の画素電極351と、第2の画素電極352と、対向電極としての共通電極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。
すなわち、画素40は、一方の対角線方向に配置された2つの第1の画素電極351a、351bにそれぞれ対応する2つの第1のサブ画素と、他方の対角線方向に配置された2つの第2の画素電極352a、352bにそれぞれ対応する2つの第2のサブ画素とを有する。
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。
なお、図5及び図6において、各部の符号の添字「A」「B」「C」「D」は、それらの構成要素が画素40A〜40Dのいずれに属するのかを明確に識別するために付したものである。
図5に示す表示状態を得るには、まず、画素40のラッチ回路70に画像信号(画像データ)を記憶させる(画像信号入力ステップ)。図6に示す画素40C、40Dの場合、画素40Cのラッチ回路70Cには、選択トランジスタ41Cを介してデータ線68からローレベル(L)の画像信号が入力され、電位として記憶される。画素40Dのラッチ回路70Dには、ハイレベル(H)の画像信号が入力され、電位として記憶される。
なお、画像信号入力ステップでは、ラッチ回路70C、70Dに画像信号を書き込み、保持することができる電圧で画素回路を動作させればよい。したがって、例えば、画像信号入力ステップにおける画像信号のハイレベル電位を2〜5V、ローレベル電位を0Vとし、高電位電源線50の電位Vddを2〜5V、低電位電源線49の電位Vssを0Vとする。
かかるステップでは、第1の制御線91及び第2の制御線92と共通電極37とに、画像表示用の電位を供給する。具体的には、第1の制御線91の電位S1がハイレベル電位VH(例えば10〜15V)とされ、第2の制御線92の電位S2がローレベル電位VL(例えば0V)とされる。共通電極37には、ハイレベル電位VHとローレベル電位VLとを所定周期で繰り返す矩形波状のパルスが入力される。
また、第1及び第2の画素電極351、352に画像表示用の電位VH、VLを供給するために、ラッチ回路70C、70Dの電源電圧が引き上げられる。すなわち、高電位電源線50の電位Vddがハイレベル電位VHに引き上げられ、低電位電源線49の電位Vssはローレベル電位VLとされる。
ここで、それぞれの画素40A〜40Dには、電位が入力された第1の画素電極351又は第2の画素電極352と、ハイインピーダンス状態の第1の画素電極351又は第2の画素電極352が存在する。そして、マイクロカプセル20と第1及び第2の画素電極351、352を接着している接着剤層33には、マイクロカプセル20に印加する電圧の損失を少なくするために、さほど抵抗の高くない接着剤が使用されている。そのため、図5(a)に示すように、電位が入力された第1の画素電極351又は第2の画素電極352と、ハイインピーダンス状態の第1の画素電極351又は第2の画素電極352との間に、画素間リーク電流Lkが発生する。
したがって、黒表示の画素40が連続する領域では、第1のサブ画素と第2のサブ画素とがほぼ同等の反射率の黒表示となり、白表示の画素40が連続する領域では、第1のサブ画素と第2のサブ画素とがほぼ同等の反射率の白表示となる。
図7(a)は、表示部5に転送される画像データDを、表示部5に対応させたマトリクス状の配列(9行6列)で概念的に示す図である。同図において、マトリクス状に配置された正方形状のマス目が、個々の画素40に入力される画素データに対応する。黒表示に対応する画素データDp[0](ローレベルの画像信号)は黒塗りのマス目、白表示に対応する画素データDp[1](ハイレベルの画像信号)は白抜きのマス目として表示している。
図7(c)に示すように、黒表示の画素40が連続して配置された図示左上側の領域では、第1の画素電極351のみに第1の制御線91の電位S1が入力されているにもかかわらず、第1及び第2のサブ画素がいずれも黒表示される。また、白表示の画素40が連続して配置された図示右下側の領域では、第2の画素電極352にのみ第2の制御線92の電位S2が入力されているにもかかわらず、第1及び第2のサブ画素がいずれも白表示される。
上記実施の形態では、図3に示したように、第1及び第2の画素電極351、352が同一の態様で配置された画素40が規則的に配列されている場合(第1の画素配置)について説明したが、本発明に係る電気泳動表示装置では、他の画素配置も適用することができる。図8は、電気泳動表示装置100における第2の画素配置を示す平面図である。
これにより、隣り合う画素40aと画素40bとは、画素境界で折り返した配置になっており、画素間の境界において同じ種類の画素電極同士が隣り合うように配置されている。つまり、画素40aの第2の画素電極352aと、画素40bの第2の画素電極352aとが隣り合って配置され、画素40aの第1の画素電極351bと画素40bの第1の画素電極351bとが隣り合って配置されている。
図9(a)には、図7(a)と同様の画像データDが示されている。図9(a)に示す画像データDを用いて画像表示動作を実行すると、表示部5に配列された第1及び第2の画素電極351、352の電位は、図9(b)に示すような状態となる。
図8に示す画素配置では、画素40同士の境界部分において、同じ種類のサブ画素が隣り合って配置されているため、図9(b)において、画素データDp[0]が連続する領域では、第1の画素電極351に対応する黒表示の第1のサブ画素(黒塗りのマス目)同士が隣り合って配置され、画素データDp[1]が連続する領域では、第2の画素電極352に対応する白表示の第2のサブ画素(白塗りのサブ画素)同士が隣り合って配置されている。
そして、黒表示の画素40と白表示の画素40とが隣接する領域では、黒表示の第1のサブ画素と、白表示の第2のサブ画素とが隣り合って配置されることはなく、それらのサブ画素の間には、画素電極がハイインピーダンス状態である第1又は第2のサブ画素が介在している。
図9(c)に示すように、黒表示の画素40が連続して配置された図示左上側の領域は、第1の画素電極351のみに第1の制御線91の電位S1が入力されているにもかかわらず、第1及び第2のサブ画素がいずれも黒表示される。また、白表示の画素40が連続して配置された図示右下側の領域では、第2の画素電極352にのみ第2の制御線92の電位S2が入力されているにもかかわらず、第1及び第2のサブ画素がいずれも白表示される。
図10(a)は、図3に示した第1の画素配置を採用した場合のリーク電流の説明図である。図10(b)は、図8に示した第2の画素配置を採用した場合のリーク電流の説明図である。図10(c)は、図17に示した従来の電気泳動表示装置500におけるリーク電流の説明図である。
(1)画素40aの第1の画素電極351bから画素40bの第2の画素電極352aへの画素間リーク
(2)画素40aの第1の画素電極351bから、画素40aの第2の画素電極352bと画素40bの第1の画素電極351aとを経由して、画素40bの第2の画素電極352aに達する画素間リーク
(3)画素40aの第1の画素電極351bから、画素40aの第2の画素電極352bと画素40bの第1の画素電極351aとを経由して、画素40bの第2の画素電極352bに達する画素間リーク
(4)画素40aの第1の画素電極351aから、画素40aの第2の画素電極352bと画素40bの第1の画素電極351aとを経由して、画素40bの第2の画素電極352aに達する画素間リーク
(5)画素40aの第1の画素電極351aから、画素40aの第2の画素電極352bと画素40bの第1の画素電極351aとを経由して、画素40bの第2の画素電極352bに達する画素間リーク
(1)画素40aの第1の画素電極351bから、画素40bの第1の画素電極351bを経由して画素40bの第2の画素電極352aに達する画素間リーク
(2)画素40aの第1の画素電極351bから、画素40bの第1の画素電極351bを経由して画素40bの第2の画素電極352bに達する画素間リーク
(3)画素40aの第1の画素電極351bから、画素40aの第2の画素電極352bを経由して、画素40bの第2の画素電極352bに達する画素間リーク
(4)画素40aの第1の画素電極351aから、画素40aの第2の画素電極352bを経由して、画素40bの第2の画素電極352bに達する画素間リーク
このように、第2の画素配置を採用するならば、図10(a)に示す第1の画素配置を採用した場合よりもさらにリーク電流を低減することができ、従来の70%程度にまで低減することができる。
図11は、部分書き換え駆動時の表示部5の電位状態を示す説明図である。図12は、コントラスト低下の抑制に関する作用説明図である。
図11に示す第2の画素配置では、画素40の境界を挟んで第1の画素電極351同士、第2の画素電極352同士が配置されている。そうすると、第2の画素配置においては、書き換え対象の画素40a内において、ハイレベル電位VHである第1の画素電極351a、351bとハイインピーダンス状態の第2の画素電極352a、352bが隣接するのはもちろんであるが、画素40aの第1の画素電極351bに隣接する画素40bの第1の画素電極351b、及び画素40cの第1の画素電極351bもハイインピーダンス状態となる。
図12に示すように、画素間リーク電流Lkは、画素40aの第1の画素電極351bから、それぞれ画素40bの第1の画素電極351b、画素40cの第1の画素電極351bに向かって流れる。しかし、画素40b及び画素40cでは、それぞれの第1の画素電極351bに接続された第1のトランスミッションゲートTG1b、TG1cがオフ状態となっているため、第1の画素電極351bに流入した電荷は第1のトランスミッションゲートTG1b、TG1cで遮断され、グローバル配線である第1の制御線91に流れ込むことはない。
次に、上記各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13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とが設けられている。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。
なお、上記の電子機器は、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)
- 電気泳動粒子を含む電気泳動素子を挟持して対向する第1基板及び第2基板と、前記電気泳動素子を含む画素を複数備えた表示部と、前記第2基板の前記電気泳動素子側に形成された共通電極と、前記第1基板及び第2基板のいずれかに形成された第1の制御線及び第2の制御線と、を有する電気泳動表示装置であって、
前記画素は、画素スイッチング素子と、前記画素スイッチング素子に接続されたメモリ回路と、前記メモリ回路に接続されたスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続され、前記共通電極と対向して配置された第1の画素電極及び第2の画素電極と、を備えており、
前記スイッチ回路は、前記メモリ回路の出力信号により前記第1の制御線と前記第1の画素電極との導通を制御する第1のスイッチと、前記メモリ回路の出力信号により前記第2の制御線と前記第2の画素電極との導通を制御する第2のスイッチと、を含むことを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記画素に、前記第1及び第2の画素電極がそれぞれ複数設けられてい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。
- 前記画素に、同数の複数の前記第1及び第2の画素電極が設けられてい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。
- 隣接する2つの前記画素の境界部分において、一方の前記画素の1つの前記第1の画素電極と、他方の前記画素の1つの前記第2の画素電極とが隣接して配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電気泳動表示装置。
- 隣接する2つの前記画素の境界部分において、一方の前記画素の1つの前記第1の画素電極と、他方の前記画素の1つの前記第1の画素電極とが隣接して配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電気泳動表示装置。
- 前記画素に、前記第1及び第2の画素電極がそれぞれ2つずつ設けられており、
前記第1の画素電極と前記第2の電極とが、前記画素内で互い違いに平面配置されていることを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置。 - 画像表示動作時に、同一の前記画素を構成する前記第1及び第2の電極のうち少なくとも一方の電極が、ハイインピーダンス状態とされることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置。
- 請求項1から7のいずれか1項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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