JP5338613B2 - 電気泳動表示装置 - Google Patents
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Description
このように本発明によれば、表示ムラの低減された均一な表示を得ることができる。
この構成によれば、各々の画素において駆動トランジスタのしきい値電圧と移動度が補正され、表示ムラが効果的に低減された表示が可能な電気泳動表示装置を提供することができる。
この構成によれば、走査線の選択動作に同期してイネーブルトランジスタのオンオフ制御が成される電気泳動表示装置を提供することができる。
この構成によれば、第3トランジスタのスイッチング動作を利用してさらに細かくイネーブルトランジスタを制御することができる。
前記スイッチ回路は、前記電源線と前記第4電源線との間に介挿された第4トランジスタと、前記電源線と前記第5電源線との間に介挿された第5トランジスタと、前記第5トランジスタをオフ状態とする電位を出力する第1電源と前記第5トランジスタのゲートとの間に介挿された第6トランジスタと、前記第5トランジスタをオン状態とする電位を出力する第2電源と前記第5トランジスタのゲートとの間に介挿された第7トランジスタと、を有しており、
前記第4トランジスタのゲートと前記第6トランジスタのゲートとが、当該スイッチ回路が属する第1の前記走査線に接続される一方、前記第7トランジスタのゲートが、前記第1の走査線と異なる第2の前記走査線に接続されていることが好ましい。
この構成によれば、走査線の選択動作に同期して電源線の電位を切り替え制御することができる電気泳動表示装置を提供することができる。
このように本発明によれば、表示ムラの低減された均一な表示を得ることができる。
このような駆動方法とすれば、イネーブル線を制御する駆動回路を外部に設ける必要が無く、配線や駆動回路の構成を簡素化することができる。
このような駆動方法とすれば、さらに細かくイネーブルトランジスタを制御することができ、より自由度の高い駆動形態が採用可能である。
この駆動方法によれば、駆動トランジスタに接続された電源線を制御する駆動回路を外部に設ける必要が無く、配線や駆動回路の構成を簡素化することができる。
この構成によれば、高品質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、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、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る場合がある。
図1は、本発明の一実施の形態である電気泳動表示装置100の概略構成図である。
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、コントローラー(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ー63と接続されている。コントローラー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、共通電極配線55は、表示部5の複数の画素40に共通の電極である共通電極37(図2,3参照)と共通電源変調回路64との電気的接続を便宜的に配線として示したものである。
なお、本実施形態では、画素データ「0」(白)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」(黒)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。また、中間階調の画素データを規定する場合は、LからHの間のレベルの画像信号を画素40に供給する。
画素40には、制御トランジスタTRcと、駆動トランジスタTRdと、イネーブルトランジスタTReと、保持容量C1と、画素電極35と、電気泳動素子32と、共通電極37と、が設けられている。また、画素40には、走査線66と、データ線68と、イネーブル線49と、電源線50とが接続されている。制御トランジスタTRcと、駆動トランジスタTRdと、イネーブルトランジスタTReはいずれもN−MOS(Negative Metal Oxide Semiconductor)トランジスタである。
なお、制御トランジスタTRc、駆動トランジスタTRd、及びイネーブルトランジスタTReは、それらと同等の機能を有する他の種類のスイッチング素子と置き換えてもよい。例えば、N−MOSトランジスタに代えてP−MOSトランジスタを用いてもよく、インバータやトランスミッションゲートを用いてもよい。
素子基板30は、ガラスやプラスチック等からなる基板であり、画像表示面とは反対側に配置されるため透明なものでなくてもよい。画素電極35は、Cu(銅)箔上にニッケルメッキと金メッキとをこの順番で積層したものや、Al(アルミニウム)、ITO(インジウム・スズ酸化物)などにより形成された電気泳動素子32に電圧を印加する電極である。
対向基板31はガラスやプラスチック等からなる基板であり、画像表示側に配置されるため透明基板とされる。共通電極37は、画素電極35とともに電気泳動素子32に電圧を印加する電極であり、MgAg(マグネシウム銀)、ITO(インジウム・スズ酸化物)、IZO(インジウム・亜鉛酸化物)などから形成された透明電極である。
そして、電気泳動素子32と画素電極35とが、接着剤層33を介して接着されることで、素子基板30と対向基板31とが接合されている。
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4(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4(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。
次に、図5から図8を参照して本実施形態の電気泳動表示装置の駆動方法について説明する。
図5は、電気泳動表示装置100の駆動方法を示すフローチャートである。図6は、図5のフローチャートに対応するタイミングチャートである。図7は、本実施形態の駆動方法における作用説明図である。
ただし、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Coxはεox/tox(εox:ゲート酸化膜の誘電率、tox:ゲート絶縁膜の厚さ)なる式で表される定数、μは移動度、Vthはしきい値電圧である。
まず、初期化駆動ステップS101では、各行の走査線66とイネーブル線49とにハイレベルの選択信号を入力し、制御トランジスタTRcとイネーブルトランジスタTReとをオン状態とする。また、各行のデータ線68に駆動トランジスタTRdをオン状態とする画像信号(電位Von)を入力するとともに、電源線50の電位Vddを負の初期化電圧−Ve0とする。
このとき、イネーブルトランジスタTReがオン状態であるため、駆動トランジスタTRd及びイネーブルトランジスタTReを介して負の初期化電圧−Ve0が画素電極35に入力される。これにより、共通電極37(0V)が相対的に高電位、画素電極35が相対的に低電位となって、電気泳動素子32が白表示される(図4(a)参照)。
次に、しきい値電圧補正ステップS102では、駆動トランジスタTRdのしきい値電圧Vthを補正する。しきい値電圧Vthは、駆動トランジスタTRdのソース電流が流れ始めるゲート−ソース間電圧Vgsであり、画素40毎にばらつきを持ち、表示ムラの原因の一つとなるので、当該ステップにおいてこれを補正する。
駆動トランジスタTRdのゲート−ソース間電圧Vgsは、初期化駆動ステップS101によってしきい値電圧Vthよりも高電圧に設定され、オン状態を保持している。そのため、電源線50から駆動トランジスタTRdを介してノードN2に電流が流れ、保持容量C1を充電し始める。この充電動作に伴ってソース電位Vsが上昇し、ゲート−ソース間電圧VgsがVthに達すると、駆動トランジスタTRdがオフ状態となって電流が停止する。このときの各ノードの電位は図7(b)に示す通りである。
上記の電流が停止した状態では、保持容量C1の両端の電圧が駆動トランジスタTRdのしきい値電圧Vthに等しくなる。これにより、駆動トランジスタTRdのしきい値電圧補正が完了する。
次に、移動度補正ステップS103では、図6及び図7(c)に示すように、データ線68に表示階調に応じた電圧Vsigの画像信号を入力し、制御トランジスタTRcをオン状態、イネーブルトランジスタTReをオフ状態として、予め設定した補正動作期間Tだけ保持する。これにより、駆動トランジスタTRdの移動度等を補正し、後段の画像表示ステップS104において定電流駆動させることが可能になる。
以下、上記動作により駆動トランジスタTRdの移動度等が補正される作用について説明する。
なお、厳密には、(6)式において設定されたcL=KTv0を満たす時間t=Tは、1つの駆動トランジスタTRdのKに基づいて設定される。そのため、(6)式から算出される補正動作期間Tは他の駆動トランジスタTRdにおいては必ずしも最適値ではない。
また、移動度補正ステップS103においても、イネーブルトランジスタTReがオフ状態に保持されることは重要である。電気泳動素子32への電流流入があると移動度を正確に補正することができなくなるためである。
以上のしきい値電圧補正及び移動度補正が終了したならば、画像表示ステップS104に移行する。
画像表示ステップS104では、図6及び図7(d)に示すように、各行の走査線66に制御トランジスタTRcをオフ状態とする選択信号(ローレベル)を入力する。すると、ノードN1がハイインピーダンス状態となって保持容量C1の両端の電圧差が固定され、これにより駆動トランジスタTRdが定電流源として機能するようになる。そしてこの状態で、イネーブル線49の電位Enをハイレベルに遷移させると、イネーブルトランジスタTReがオン状態となり、駆動トランジスタTRdからの定電流が画素電極35に流入する。これにより、電気泳動素子32が駆動され、電気泳動素子32内の荷電粒子が移動することで、初期化駆動ステップS101において設定された白背景に、例えば黒色の画像成分が表示される。
次に、本発明の第2の実施形態について、図8及び図9を参照しつつ説明する。
本実施形態の電気泳動表示装置200は、図1から図7を参照して説明した先の実施形態の電気泳動表示装置100に対して、イネーブル線制御回路を追加したものである。
図8に示すように、電気泳動表示装置200の表示部5には、画素40が形成されており、表示部5の外側の非表示部6に、イネーブル線制御回路149が設けられている。
イネーブル線制御回路149は、走査線66に沿って延びるイネーブル線49にそれぞれ対応して設けられたスイッチ回路149aを備えている。各スイッチ回路149aは、第1電源線71及び第2電源線72と接続されている。また、i行目(1≦i≦m)のイネーブル線49に対応するスイッチ回路149aは、i行目のイネーブル線49とともに、i行目の走査線66とその次行の(i+1)行目の走査線66とに接続されている。
第1トランジスタTR1のゲートはi行目の走査線66に接続され、ソースは第1電源線71に接続され、ドレインはi行目のイネーブル線49に接続されている。第2トランジスタTR2のゲートは(i+1)行目の走査線66に接続され、ソースは第2電源線72に接続され、ドレインはi行目のイネーブル線49に接続されている。容量C2は、一方の電極をi行目のイネーブル線49に接続され、他方の電極をグランド又は任意の電位の電源に接続されている。
上記構成を備えたスイッチ回路149aは、第1トランジスタTR1にi行目の走査線66を介して選択信号を入力することにより第1電源線71とイネーブル線49との電気的接続をスイッチング可能であり、また第2トランジスタTR2に(i+1)行目の走査線66を介して選択信号を入力することにより第2電源線72とイネーブル線49との電気的接続をスイッチング可能である。
また本実施形態で参照する図8では、表示部5の図中右側にスイッチ回路149aが形成されているが、スイッチ回路149aは、イネーブル線49の反対側の端部に接続してもよい。すなわち、スイッチ回路149aは、表示部5の一辺のみに沿って配置されてもよく、表示部5の対向する二辺に沿って配列されてもよい。表示部5の対向する二辺に配置する場合には、スイッチ回路149aの配設位置を、1行ごとにイネーブル線49の異なる端部(表示部5の左右)に振り分けて配置してもよい。
なお、複数の走査線66を同時に選択してしきい値電圧補正を行う場合に、第2電源線72にもイネーブルトランジスタTReをオフ状態とする電位を入力するのは、初期化駆動ステップS101と同様である。
ここで、図9に示すように、走査線66を介して選択信号が入力されている期間(制御トランジスタTRcがオン状態となる期間)は、初期化駆動ステップS101から移動度補正ステップS103の期間であり、i行目の走査線66に属する画素40が画像表示ステップS104に移行すると、(i+1)行目の走査線66に制御トランジスタTRcをオン状態とする電位(ハイレベル)の入力が開始される。
次に、第2実施形態の変形例について、図10を参照しつつ説明する。
本変形例に係る電気泳動表示装置200Aは、図8及び図9を参照して説明した第2実施形態の電気泳動表示装置200において、イネーブル線制御回路の構成を変更したものである。
イネーブル線制御回路149Aは、複数のスイッチ回路149bと、第1電源線71と、第2電源線72と、第3電源線73と、を備えている。スイッチ回路149bは、各々のイネーブル線49に対応して設けられており、i行目((1≦i≦m))のイネーブル線49に接続されたスイッチ回路149bは、i行目の走査線66と、その次行の(i+1)行目の走査線66と、i行目及び(i+1)行目の走査線66とは異なるj行目(j≠i,i+1、1≦j≦m)の走査線66とに接続されている。
第1トランジスタTR1のゲートはi行目の走査線66に接続され、ソースは第1電源線71に接続され、ドレインはi行目のイネーブル線49に接続されている。第2トランジスタTR2のゲートは(i+1)行目の走査線66に接続され、ソースは第2電源線72に接続され、ドレインはi行目のイネーブル線49に接続されている。第3トランジスタTR3のゲートはj行目の走査線66に接続され、ソースは第3電源線73に接続され、ドレインはi行目のイネーブル線49に接続されている。容量C2は、一方の電極をi行目のイネーブル線49に接続され、他方の電極をグランド又は任意の電位の電源に接続されている。
一方、第3電源線73にイネーブルトランジスタTReをオン状態とする電位(ローレベル)を供給しておけば、j行目の走査線66が選択されたときに、容量C2を再充電することができ、より長い期間にわたって電気泳動素子32の駆動を継続させることができる。
このような構成とすれば、第3電源線73にイネーブルトランジスタTReをオフ状態とする電位(ローレベル)を供給した状態で、上記の制御線に第3トランジスタTR3をオン状態とする電位(ハイレベル)を入力すれば、表示部5の全ての画素40においてイネーブルトランジスタTReを一斉にオフ状態とすることができ、全ての画素40の電気泳動素子32の駆動を停止させることができる。
次に、本発明の第3の実施形態について、図11を参照しつつ説明する。
本実施形態の電気泳動表示装置300は、図1から図7を参照して説明した先の実施形態の電気泳動表示装置100に対して、電位制御回路を追加したものである。
図11に示すように、電気泳動表示装置300の表示部5には、図1に示した電源線50に代えて、各走査線66に対応して電源線51が形成されている。各々の電源線51は対応する走査線66に沿って延びている。一方、表示部5の外側の非表示部6には、電位制御回路150が設けられている。電位制御回路150は、複数のスイッチ回路150aと、第4電源線84と、第5電源線85と、を備えている。
第4トランジスタTR4のゲートはi行目の走査線66に接続され、ソースは第4電源線84に接続され、ドレインはi行目の電源線51に接続されている。
第5トランジスタTR5のゲートは、第6トランジスタTR6のドレイン及び第7トランジスタTR7のドレイン、並びに容量C3の一方の電極に接続されている。第5トランジスタTR5のソースは第5電源線85に接続され、ドレインはi行目の電源線51に接続されている。
第6トランジスタTR6のゲートはi行目の走査線66に接続され、ソースは低電位電源91に接続され、ドレインは第5トランジスタTR5のゲートに接続されている。
第7トランジスタTR7のゲートは(i+1)行目の走査線66に接続され、ソースは高電位電源92に接続され、ドレインは第5トランジスタTR5のゲートに接続されている。
容量C3は、一方の電極を第5トランジスタTR5のゲートに、他方の電極をグランド又は任意の電位の電源に接続されている。
第4トランジスタTR4はi行目の走査線66を介して入力される選択信号により制御される。一方、第5トランジスタTR5は、第6トランジスタTR6と第7トランジスタTR7と容量C3とにより構成される回路から出力される電位により制御される。具体的には、第6トランジスタTR6は第5トランジスタTR5をオフ状態とする電位VgL(ローレベル)を出力し、第7トランジスタTR7は第5トランジスタTR5をオン状態とする電位VgH(ハイレベル)を出力する。容量C3は第6トランジスタTR6又は第7トランジスタTR7の出力電位を所定期間保持する。
また本実施形態で参照する図11では、表示部5の図中右側にスイッチ回路150aが形成されているが、スイッチ回路150aは、電源線51の反対側の端部に接続してもよい。すなわち、スイッチ回路150aは、表示部5の一辺のみに沿って配置されてもよく、表示部5の対向する二辺に沿って配列されてもよい。表示部5の対向する二辺に配置する場合には、スイッチ回路150aの配設位置を、1行ごとに電源線51の異なる端部(表示部5の左右)に振り分けて配置してもよい。
図12は、電位制御回路150の動作を説明するためのタイミングチャートであり、表1は、画像表示動作の各ステップにおけるトランジスタのオンオフ状態と電源線51の電位とを記載した表である。
まず、初期化駆動ステップS101では、第4電源線84に負の電位−Ve0が供給されている状態で、i行目の走査線66に制御トランジスタTRcをオン状態とする電位(ハイレベル)が入力され、この選択信号によって第4トランジスタTR4と第6トランジスタTR6とがオン状態となる。これにより、第4トランジスタTR4を介して電源線51と第4電源線84とが接続され、電源線51が負の電位−Ve0とされる。そして、駆動トランジスタTRdのドレインに負の電位−Ve0が供給され、初期化駆動ステップS101が実行される。
一方、第5トランジスタTR5のゲートには、第6トランジスタTR6から電位VgLが入力されるため、第5トランジスタTR5はオフ状態に保持される。したがって、電源線51において電圧の衝突が生じることはない。
なお、(i+1)行目の走査線66が非選択状態(ローレベル)に移行すると、第7トランジスタTR7がオフ状態となるが、第5トランジスタTR5のゲート電位は容量C3により維持されるので、第5トランジスタTR5がオン状態に保持され、電源線51に第5電源線85から電位Veが供給され続ける。
また、初期化駆動ステップS101としきい値電圧補正ステップS102とを各行毎に行う場合には、駆動トランジスタTRdのドレイン電位を制御する駆動回路を各行毎に設ける必要があるが、本実施形態では、このような駆動回路は不要である。
なお、上記第3の実施形態において、第2実施形態と同様のイネーブル線制御回路149,149Aを設け、走査線66の選択動作に伴ってイネーブル線49に供給する電位を制御する構成としてもよいのはもちろんである。
次に、上記実施形態の電気泳動表示装置100,200,200A,300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、上記各実施形態の電気泳動表示装置からなる表示部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、本発明に係る電気光学装置は好適に用いることができる。
Claims (1)
- 一対の基板間に電気泳動素子を挟持してなり、複数の画素を配列してなる表示部を備えた電気泳動表示装置であって、
前記表示部に、各々の前記画素と接続された走査線、データ線、電源線、及びイネーブル線が設けられ、
前記画素毎に、画素電極と、前記走査線及びデータ線に接続された制御トランジスタと、前記制御トランジスタのドレインにゲートを接続されるとともに前記電源線にドレインを接続された駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲート及びソースと接続された保持容量と、前記駆動トランジスタのソースと前記画素電極との間に接続され前記イネーブル線を介して入力される信号に基づいて前記画素電極と前記駆動トランジスタとの電気的接続をスイッチングするイネーブルトランジスタと、を有し、
前記表示部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記表示部に画像を表示させるに際して、
前記駆動トランジスタのソース電位とゲート電位とを所定の電位関係に初期化する初期化駆動動作と、
前記駆動トランジスタのしきい値電圧を補正するしきい値電圧補正動作と、
前記駆動トランジスタの移動度を補正する移動度補正動作と、
前記電気泳動素子を駆動する画像表示動作と、
を実行し、
前記初期化駆動動作において、前記イネーブルトランジスタをオン状態とすることで前記画素を所定の階調に移行させることを特徴とする電気泳動表示装置。
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