JP5338622B2 - 電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器 - Google Patents

電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、電気泳動表示装置の駆動方法、電気泳動表示装置、及び電子機器に関するものである。
電気泳動表示装置において、共通電極の電位を変更することにより駆動電圧を必要以上に高くしない駆動方法(COM振り駆動)が公知である(例えば特許文献1参照)。
特開2009−175492号公報
特許文献1記載の駆動方法では、同一画像を複数回繰り返して書き込むことで高コントラストの表示を得られるようにしている。しかしながら、同文献では中間階調(グレー階調)を高品位に表示させることは想定されていない。電気泳動表示装置の特性として、グレー階調の濃度が白黒濃度よりも安定しにくい傾向がある。例えば、同一の駆動パルスを使用しても、パネル毎の電流特性等のばらつきによって、パネル毎にグレー表示の濃度が異なるものとなってしまう。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、パネルの電流特性等の影響を受けにくく、安定した濃度の中間階調表示を得ることができる電気泳動表示装置の駆動方法、及び電気泳動表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、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、前記表示部に、前記画素毎に形成された画素電極と、複数の前記画素電極と前記電気泳動素子を介して対向する対向電極とが設けられた電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記画素を中間階調表示させるステップが、
前記画素電極に第1の電位又は第2の電位を入力し、前記対向電極に前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を第1の階調に移行させる第1表示ステップと、少なくとも前記画素に属する前記画素電極及び前記対向電極に接地電位を入力し、前記画素電極及び前記対向電極の電荷を除去するディスチャージステップと、前記画素に属する前記画素電極に第2の階調に対応した電位を入力し、前記対向電極には前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を中間階調に移行させる第2表示ステップと、を含むことを特徴とする。
この駆動方法によれば、ディスチャージステップを設けたことで、中間階調表示動作である第2表示ステップの開始時点において、表示対象の画素に属する画素電極の電荷が除去された状態とすることができる。これにより、中間階調表示動作において画素電極の残留電荷の影響により電気泳動素子に流れる電流がばらつくのを防止でき、各画素において所望の濃度の中間階調表示を得ることができる。
前記第2表示ステップにおいて、前記画素を、前記第1の階調よりも前記第2の階調に近い階調値の中間階調に移行させることが好ましい。
この駆動方法によれば、中間階調表示をさせるに際しての階調値の変化量を大きくすることができるので、中間階調表示動作における電圧印加期間を長くすることができる。電気泳動素子の濃度変化は電圧印加開始時に大きく、時間の経過とともに緩やかになるため、上記のように電圧印加期間を長くすることで、濃度のばらつきを抑えることができる。この駆動方法は、例えば、第1の表示ステップにおいて用いる画像データの階調よりも、第2の表示ステップにおいて用いる画像データの階調に近い階調値の中間階調に移行させることで実施される。
前記第2表示ステップの後に、前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する画像保持ステップをさらに含むことが好ましい。
この駆動方法によれば、画像保持ステップを設けることで、電気泳動素子に電界を作用させることなく保持することができるので、当該期間中に電気泳動素子中の電気泳動粒子の移動を収束させることができ、所望の濃度の中間階調表示を得ることができる。
前記ディスチャージステップと前記第2表示ステップとの間に、前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する待機ステップをさらに含むことも好ましい。
この駆動方法によれば、待機ステップを設けることで、ディスチャージステップにおいて生じる電荷の移動を収束させることができ、第2表示ステップの開始時に電気泳動素子や画素電極、対向電極における電荷の状態を安定化させることができる。これにより、第2表示ステップにおいて電気泳動素子に流れる電流がばらつくのを防止でき、中間階調の濃度を均一化することができる。
本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、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、前記表示部に、前記画素毎に形成された画素電極と、前記画素電極と前記電気泳動素子を介して対向する対向電極とが設けられた電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記画素を中間階調表示させるステップが、前記画素を第1の階調に移行させる第1表示ステップと、前記画素に属する前記画素電極及び前記対向電極に前記画素を第2の階調に移行させる電位をそれぞれ入力することで、前記画素を前記第1の階調よりも前記第2の階調に近い階調値の中間階調に移行させる第2表示ステップと、を有することを特徴とする。
この駆動方法によれば、中間階調表示をさせるに際しての階調値の変化量を大きくすることができるので、中間階調表示動作における電圧印加期間を長くすることができる。電気泳動素子の濃度変化は電圧印加開始時に大きく、時間の経過とともに緩やかになるため、上記のように電圧印加期間を長くすることで、濃度のばらつきを抑えることができる。この駆動方法は、例えば、第1の表示ステップにおいて用いる画像データの階調よりも、第2の表示ステップにおいて用いる画像データの階調に近い階調値の中間階調に移行させることで実施される。
次に本発明の電気泳動表示装置は、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、前記表示部に、前記画素毎に形成された画素電極と、複数の前記画素電極と前記電気泳動素子を介して対向する対向電極とが設けられており、前記画素を駆動制御する制御部を有する電気泳動表示装置であって、前記制御部は、前記画素を中間階調表示させるに際して、前記画素電極に第1の電位又は第2の電位を入力し、前記対向電極に前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を第1の階調に移行させる第1表示動作と、少なくとも前記画素に属する前記画素電極及び前記対向電極に接地電位を入力し、前記画素電極及び前記対向電極の電荷を除去するディスチャージ動作と、前記画素に属する前記画素電極に第2の階調に対応した電位を入力し、前記対向電極には前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を中間階調に移行させる第2表示動作と、を実行することを特徴とする。
この構成によれば、上記ディスチャージ動作によって、中間階調表示動作である第2表示動作の開始時点において、表示対象の画素に属する画素電極の電荷が除去された状態とすることができる。これにより、中間階調表示動作において画素電極の残留電荷の影響により電気泳動素子に流れる電流がばらつくのを防止でき、各画素において所望の濃度の中間階調表示を得ることができる。
前記第2表示動作において、前記画素を、前記第1の階調よりも前記第2の階調に近い階調値の中間階調に移行させることが好ましい。
この構成によれば、中間階調表示をさせるに際しての階調値の変化量を大きくすることができるので、中間階調表示動作における電圧印加期間を長くすることができる。電気泳動素子の濃度変化は電圧印加開始時に大きく、時間の経過とともに緩やかになるため、上記のように電圧印加期間を長くすることで、濃度のばらつきを抑えることができる。この構成は、例えば、第1の表示ステップにおいて用いる画像データの階調よりも、第2の表示ステップにおいて用いる画像データの階調に近い階調値の中間階調に移行させることで実現される。
前記第2表示動作の後に、前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する画像保持動作をさらに実行することが好ましい。
この構成によれば、上記画像保持動作を設けることで、電気泳動素子に電界を作用させることなく保持することができるので、当該期間中に電気泳動素子中の電気泳動粒子の移動を収束させることができ、所望の濃度の中間階調表示を得ることができる。
前記ディスチャージ動作と前記第2表示動作との間に、前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する待機動作をさらに実行することも好ましい。
この駆動方法によれば、上記待機動作を設けることで、ディスチャージ動作において生じる電荷の移動を収束させることができ、第2表示動作の開始時に電気泳動素子や画素電極、対向電極における電荷の状態を安定化させることができる。これにより、第2表示動作において電気泳動素子に流れる電流がばらつくのを防止でき、中間階調の濃度を均一化することができる。
本発明の電気泳動表示装置は、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、前記表示部に、前記画素毎に形成された画素電極と、前記画素電極と前記電気泳動素子を介して対向する対向電極とが設けられており、前記画素を駆動制御する制御部を有する電気泳動表示装置であって、前記制御部は、前記画素を中間階調表示させるに際して、前記画素を第1の階調に移行させる第1表示動作と、前記画素に属する前記画素電極及び対向電極に前記画素を第2の階調に移行させる電位をそれぞれ入力することで、前記画素を前記第1の階調よりも前記第2の階調に近い階調値の中間階調に移行させる第2表示動作と、を実行することを特徴とする。
この構成によれば、中間階調表示をさせるに際しての階調値の変化量を大きくすることができるので、中間階調表示動作における電圧印加期間を長くすることができる。電気泳動素子の濃度変化は電圧印加開始時に大きく、時間の経過とともに緩やかになるため、上記のように電圧印加期間を長くすることで、濃度のばらつきを抑えることができる。この構成は、例えば、第1の表示ステップにおいて用いる画像データの階調よりも、第2の表示ステップにおいて用いる画像データの階調に近い階調値の中間階調に移行させることで実現される。
本発明の電子機器は、先に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高品位の中間階調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。
第1実施形態に係る電気泳動表示装置の概略構成図。 表示体の回路ブロック図。 画素回路を示す図。 表示体の部分断面図及びマイクロカプセルの断面図。 第1実施形態に係る駆動方法を示すフローチャート。 画像データと画面の遷移を示す説明図。 第1実施形態に係る駆動方法におけるタイミングチャート。 第2実施形態に係る画像データと画面の遷移を示す説明図。 第2実施形態に係る駆動方法におけるタイミングチャート。 従来の駆動方法におけるパネル毎の反射濃度を示すグラフ。 実施例に係る駆動方法におけるパネル毎の反射濃度を示すグラフ。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。
以下、図面を用いて本発明の電気泳動表示装置とその駆動方法について説明する。
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。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る電気光学装置の一実施形態である電気泳動表示装置の概略構成を示す図である。図2は、本実施形態に係る表示体の回路ブロック図である。図3は、電気泳動表示装置の画素回路を示す図である。
図1に示す電気泳動表示装置1は、表示体2と、コントローラー3と、VRAM(Video Random Access Memory)4と、共通電極駆動回路5とを備えている。
表示体2は、コントローラー3からの制御信号と、共通電極駆動回路5からの電圧供給を受け、画像を表示する。表示体2には、表示部Aと、走査線駆動回路11と、データ線駆動回路12とが形成されている。
コントローラー3は、電気泳動表示装置1の制御部であり、表示すべき画像データをVRAM4から受け取り、表示体2を制御して画像を表示させる。具体的には、表示体2に設けられた走査線駆動回路11及びデータ線駆動回路12と共通電極駆動回路5とを制御し画像を表示させる。コントローラー3から出力される制御信号は、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や画像データ、電源電圧等である。
VRAM4は、フラッシュメモリー等の記憶部(図示は省略)に記憶された画像データから、表示部Aに次に表示させる1枚又は複数枚分の画像データを一時的に保存するために用いられる。
共通電極駆動回路5は、表示体2に設けられた共通電極25(対向電極;図2,4参照)と接続されており、任意の共通電極電位Vcomを共通電極25に供給する。
表示体2の表示部Aには、図2に示すように、X軸方向に延在する複数の走査線G1、G2、…、Gmと、Y軸方向に延在する複数のデータ線S1、S2、…、Snとが形成されている。走査線Gとデータ線Sとの交差部に対応して画素10が形成され、各々の画素10に走査線Gとデータ線Sとが接続されている。画素10は、Y軸方向に沿ってm個、X軸方向に沿ってn個のマトリクス状に配列されている。また表示部Aには、共通電極駆動回路5と接続された共通電極25が形成されている。
なお、本明細書では、各配線の全体を表す場合や、配線の順番(位置)の指定がない場合には、走査線G、データ線Sという表現を用いる。
ここで、図3は、本実施形態に係る画素回路図である。
画素10には、画素スイッチング素子としての選択トランジスタ21と、保持容量22と、画素電極24と、共通電極25と、電気泳動素子26(電気光学層)とが形成されている。
選択トランジスタ21はN−MOS(Negative Metal Oxide Semiconductor)TFTで構成されている。選択トランジスタ21のゲートには走査線G、ソースにはデータ線S、ドレインには保持容量22の一方の電極と画素電極24とがそれぞれ接続されている。
保持容量22は、後述する素子基板上に形成され、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなる。保持容量22の一方の電極は選択トランジスタ21に接続され、他方の電極は容量線Cに接続されている。保持容量22によって選択トランジスタ21を介して書き込まれた画像信号を一定期間維持することができる。
電気泳動素子26は、電気泳動粒子をそれぞれ含んでなる複数のマイクロカプセルから構成されている。
図2に示す走査線駆動回路11は、表示部Aに形成された走査線Gと接続されており、各々の走査線Gを介してそれぞれ対応する画素行の画素10に接続されている。
走査線駆動回路11は、コントローラー3から供給されるタイミング信号に基づいて、走査線G1、G2、…、Gmの各々に選択信号をパルス状に順次供給し、走査線Gの一本一本を排他的に順次選択状態にする。選択状態とは、走査線Gに接続される選択トランジスタ21がオンしている状態である。
データ線駆動回路12は、表示部Aに形成されたデータ線Sと接続されており、各々のデータ線Sを介してそれぞれ対応する画素列の画素10に接続されている。
データ線駆動回路12は、コントローラー3から供給されるタイミング信号に基づいて、データ線S1、S2、…、Snに画像信号を供給する。本実施形態では説明を容易にするため、画像信号はハイレベルの電位VH(例えば15V)又はローレベルの電位VL(例えば0V)の2値的な電位をとるものとする。なお、本実施形態では、白色が表示されるべき画素10に対してローレベルの画像信号(電位VL)が供給され、黒色が表示されるべき画素10に対してハイレベルの画像信号(電位VH)が供給される。
共通電極25には、共通電極駆動回路5から共通電極電位Vcomが供給される。共通電極駆動回路5は任意の電位波形を生成可能に構成され、画素10に書き込む階調に応じて共通電極電位Vcomを変化させるCOM振り駆動が可能である。
なお、後述する駆動方法の説明では、説明の簡単のために、共通電極電位Vcomはローレベルの電位VL(例えば0V)、又はハイレベルの電位VH(例えば15V)の2値的な電位をとるものとしている。
容量線Cには、図示しない駆動回路から容量線電位Vcが供給される。容量線Cを駆動する駆動回路は専用のものを用意してもよいが、走査線駆動回路11又は共通電極駆動回路5が容量線用の駆動回路を兼ねる構成としてもよい。容量線Cは、一定電位(例えば接地電位)に保持される構成であってもよく、複数の電位(例えばローレベルの電位VLとハイレベルの電位VH)を入力される構成としてもよい。
図4(a)は、表示体の部分断面図である。
表示体2は、素子基板28と対向基板29との間に電気泳動素子26が挟持された構成を備えており、本実施形態の場合、対向基板29側に画像が表示される。
素子基板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。素子基板28上には、上述した選択トランジスタ21、保持容量22、走査線G、データ線S、容量線Cなどが作り込まれた積層構造が形成されている。この積層構造の上層側に複数の画素電極24がマトリクス状に配列形成されている。
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における素子基板28側には、共通電極25が複数の画素電極24と対向してベタ状に形成されている。共通電極25は、例えばマグネシウム銀(MgAg)、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電材料により形成されている。
電気泳動素子26は、電気泳動粒子をそれぞれ含んでなる複数のマイクロカプセル80から構成されている。複数のマイクロカプセル80は、例えば樹脂等からなるバインダー30及び接着層31によって素子基板28及び対向基板29間で固定されている。
なお、表示体2は、電気泳動素子26が予め対向基板29側にバインダー30によって固定されてなる電気泳動シートと、当該電気泳動シートとは別途製造され、画素電極24等が形成された素子基板28とを、接着層31により接着することで製造されている。
マイクロカプセル80は、画素電極24及び共通電極25間に挟持され、1つの画素10内に(言い換えれば1つの画素電極24に対して)1つ又は複数配置されている。
図4(b)は、マイクロカプセルの模式断面図である。
図4(b)において、マイクロカプセル80は、被膜85の内部に分散媒81と、複数の白色粒子82と、複数の黒色粒子83とが封入された構成を備える。マイクロカプセル80は、例えば、50μm程度の粒径を有する球状に形成されている。なお、白色粒子82及び黒色粒子83は、本発明に係る「電気泳動粒子」の一例である。
被膜85は、マイクロカプセル80の外殻として機能し、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル等のアクリル樹脂、ユリア樹脂、アラビアガム、ゼラチン等の透光性を有する高分子樹脂から形成されている。
分散媒81は、白色粒子82及び黒色粒子83をマイクロカプセル80内(言い換えれば被膜85内)に分散させてなる媒質である。分散媒81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。
白色粒子82は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子(高分子あるいはコロイド)であり、例えば負に帯電されて用いられる。黒色粒子83は、例えば、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(高分子あるいはコロイド)であり、例えば正に帯電されて用いられる。
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、白色粒子82又は黒色粒子83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、表示部に赤色、緑色、青色などを表示することができる。
[駆動方法]
図5は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の駆動方法における処理の流れを示すフローチャートである。図6(a)は、本実施形態の駆動方法において用いられる画像データの遷移を示す図である。図6(b)は表示部Aの状態遷移を示す図である。図7は、図5に対応するタイミングチャートである。
本実施形態では、特に、図6(b)に示す領域A3に属するステップS104においてダークグレー表示される画素10と、領域A2に属するステップS104においてライトグレー表示される画素10について詳細に説明する。
図7に示す「Vp1」は、ステップS104においてダークグレー表示される画素10(領域A3に属する画素P1)の画素電極24に入力される電位であり、「Vp2」は、ステップS104においてライトグレー表示される画素10(領域A2に属する画素P2)の画素電極24に入力される電位である。
なお、本実施形態では、電気泳動粒子の白色粒子82がマイナス、黒色粒子83がプラスに帯電しているものとして説明を進める。したがって、画素電極24と共通電極25にローレベルの電位VL(0V)とハイレベルの電位VH(15V)のいずれか一方の電位を入力して駆動を行う場合に、Vcomをハイレベル(VH;15V)にすると、画素電極24がローレベル(VL;0V)である画素10は白表示動作し、画素電極24がハイレベル(VH;15V)である画素10の表示は変化しない。一方、Vcomをローレベル(VL;0V)にすると、画素電極24がハイレベル(VH;15V)である画素10は黒表示動作し、画素電極24がローレベル(VL;0V)である画素10の表示は変化しない。
本実施形態の駆動方法は、図5に示すステップS101〜S105により表示部Aに中間階調を含む画像を表示させる画像表示動作に関するものである。したがって、例えばユーザーによって不図示のボタンが押されるなどによりコントローラー3が表示体駆動開始命令を受信すると、図示のステップS101〜S105が順次実行される。
まず、画像表示動作が開始される直前の表示部Aでは、図7に示すように、全ての画素電極24及び共通電極25は電気的に切断されたハイインピーダンス状態とされ、電気泳動素子26に電圧が印加されない状態に保持されている。
そして、画像表示動作が開始され、第1表示ステップS101に移行すると、コントローラー3は、図6(a)に示す画像データD1をVRAM4から読み出し、画像データD1を表示部Aに表示させる。
なお、画像データD1は、図6(b)に示す表示部Aのうち図示右上の領域A02(面積比で1/4の領域)に対応する部分が画素データ「1」(黒表示に対応)からなり、その他の領域A01(残りの3/4の領域)に対応する部分が画素データ「0」(白表示に対応)からなるものである。
より具体的には、第1表示ステップS101では、コントローラー3の制御のもと、走査線駆動回路11により順次走査線Gが選択され、選択された走査線Gに接続された画素10の画素電極24に、データ線駆動回路12から画像データD1の1行分の画像信号が入力される。この動作により、図7に示すように、ダークグレー表示される画素P1の画素電極24の電位Vp1はハイレベル(VH;15V)とされ、ライトグレー表示される画素P2の画素電極24の電位Vp2はローレベル(VL;0V)とされる。また、共通電極25には、ハイレベル(VH)とローレベル(VL)とを周期的に繰り返す矩形波状のパルスが入力される。
そして、共通電極25の電位Vcomがローレベル(VL)である期間に、ダークグレー表示される画素P1では、画素電極24の電位Vp1が相対的に高電位、共通電極25の電位Vcomが相対的に低電位となり、画素P1が黒表示される。ライトグレー表示される画素P2の画素電極24の電位Vp2と共通電極25の電位Vcomは同電位(VL)となるため、電気泳動素子26は駆動されず表示は変化しない。
一方、共通電極25の電位Vcomがハイレベル(VH)である期間には、ダークグレー表示される画素P1では、画素電極24の電位Vp1が共通電極25のVcomと同電位となるため表示は変化しない。ライトグレー表示される画素P2では、画素電極24の電位Vp2が相対的に低電位、共通電極25の電位Vcomが相対的に高電位となり画素P2が白表示される。
上記の動作により、図6(b)に示すように、表示部Aは、領域A01が白表示、領域A02が黒表示された状態となる。
第1表示ステップS101が終了したならば、図5に示すように、ディスチャージステップS102が実行される。
ディスチャージステップS102では、図7に示すように、表示部Aの全ての画素電極24に接地電位(0V;ローレベル電位VL)が入力されるとともに、共通電極25にも接地電位が入力される。具体的には、コントローラー3の制御のもと、走査線駆動回路11及びデータ線駆動回路12により、全ての画素10の画素電極24に画素データ「0」に対応する画像信号(ローレベル電位VL;0V)が入力され、共通電極駆動回路5により共通電極25にローレベル電位VL(0V)が入力される。
これにより、第1表示ステップS101の終了時にハイレベル(VH)が入力されていた画素電極24から電荷が引き抜かれるとともに、保持容量22に蓄積されていた電荷も開放される。また、矩形波の終端がハイレベル(VH)とされていた共通電極25からも電荷が引き抜かれる。このようにして、表示部Aの全ての画素電極24と共通電極25とが同電位(ローレベル(VL))とされる。
ディスチャージステップS102が終了したならば、待機ステップS103が実行される。
待機ステップS103では、図7に示すように、画素電極24及び共通電極25がいずれもハイインピーダンス状態とされ、所定期間保持される。待機ステップS103は、表示体2内の電荷が安定するまで第2表示ステップS104の実行を留保するステップであり、その長さは、表示体2の特性に応じて設定することが好ましい。具体的には、例えば100ms程度の長さであり、表示体2の特性に合わせて10ms〜500ms程度範囲で設定することが好ましい。
なお、待機ステップS103は必要に応じて実行すればよい。つまり、待機ステップS103を10ms未満に設定してもパネル間での中間階調の濃度むらが生じない場合には、待機ステップS103は不要である。
待機ステップS103が終了したならば、第2表示ステップS104が実行される。
第2表示ステップS104に移行すると、コントローラー3は、図6(a)に示す画像データD2をVRAM4から読み出し、画像データD2を表示部Aに表示させる。
なお、画像データD2は、図6(b)に示す表示部Aのうち図示中央部左上側の領域A2(面積比で全体の1/8の領域)に対応する部分と、図示右上側の領域A4(同じく1/8の領域)とが画素データ「1」(黒表示に対応)からなり、その他の領域A1、A3、A5(残りの3/4の領域)に対応する部分が画素データ「0」(白表示に対応)からなるものである。
上記動作により、図7に示すように、ダークグレー表示される画素P1(領域A3)の画素電極24の電位Vp1はローレベル(VL)とされ、ライトグレー表示される画素P2(領域A2)の画素電極24の電位Vp2はハイレベル(VH)とされる。また、共通電極25には、ハイレベル(VH)とローレベル(VL)とを周期的に繰り返す矩形波状のパルスが入力される。
なお、本実施形態では、第2表示ステップS104において共通電極25に入力される矩形波のパルス幅PW2が、第1表示ステップS101において共通電極25に入力される矩形波のパルス幅PW1よりも狭くされている。これにより、高い周波数で小刻みに電気泳動素子26を駆動することができ、中間階調表示の制御性を高めることができる。パルス幅PW2は電気泳動素子26の特性等に応じて任意に設定することができるが、例えば、パルス幅PW2は20ms程度、パルス幅PW1は200ms程度に設定することができる。
第2表示ステップS104において、共通電極25の電位Vcomがハイレベル(VH)である期間に、ダークグレー表示される画素P1(領域A3に属する画素)では、画素電極24の電位Vp1が相対的に低電位、共通電極25の電位Vcomが相対的に高電位となり、画素P1が白表示動作する。これにより、第1表示ステップS101で黒表示されていた画素P1が若干白表示へ移行し、ダークグレー表示となる。このとき、ライトグレー表示される画素P2(領域A2に属する画素)の画素電極24の電位Vp2と共通電極25の電位Vcomは同電位(VH)となるため、電気泳動素子26は駆動されず表示は変化しない。
一方、共通電極25の電位Vcomがローレベル(VL)である期間には、ライトグレー表示される画素P2では、画素電極24の電位Vp2が相対的に高電位、共通電極25の電位Vcomが相対的に低電位となり画素P2が黒表示動作する。これにより、第1表示ステップS101で白表示されていた画素P2が若干黒表示へ移行し、ライトグレー表示となる。このとき、ダークグレー表示される画素P1では、画素電極24の電位Vp1が共通電極25のVcomと同電位となるため表示は変化しない。
上記の動作により、図6(b)に示すように、表示部Aは、領域A1が白表示、領域A2(画素P2)がライトグレー表示、領域A3(画素P1)がダークグレー表示、領域A4が黒表示された状態となる。
第2表示ステップS104が終了したならば、画像保持ステップS105に移行する。
画像保持ステップS105では、図7に示すように、画素電極24及び共通電極25がいずれもハイインピーダンス状態とされ、所定期間保持される。画像保持ステップS105は、電気泳動素子26内の電気泳動粒子の状態が安定するまで、次の画像表示動作を留保するステップであり、その長さは、表示体2の特性に応じて設定することが好ましい。具体的には、例えば500ms〜1秒程度の長さとすることが好ましい。
画像保持ステップS105では、画素電極24及び共通電極25がいずれもハイインピーダンス状態とされるため、電気泳動素子26に電界が作用することがない。このような状態で、上記に示した所定期間保持することで、第2表示ステップS104の期間内では未了であった電気泳動粒子の移動を完了させ、グレー表示を所望の濃度に到達させることができる。これにより、パネル毎にばらつきのある電気泳動粒子の運動収束性の影響を受けにくくなり、パネル毎に中間階調の濃度がばらつくのを防止できる。
なお、画像保持ステップS105も先の待機ステップS103と同様に、必要に応じて実行すればよい。つまり、第2表示ステップS104の終了直後にグレー表示の濃度が安定している場合には、画像保持ステップS105は不要である。
以上に説明した本実施形態の電気泳動表示装置の駆動方法では、ディスチャージステップS102を設けたことで、グレー表示動作である第2表示ステップS104の開始時点において、表示部Aの全ての画素電極24の電荷が除去され、全ての画素電極24が接地電位とされた状態となる。これにより、グレー表示動作において画素電極24の残留電荷の影響を排除でき、各画素10において所望の濃度変化量を得ることができる。より詳しくは、グレー表示動作は、画素10の反射率(濃度)が比較的急峻に変化する領域で電気泳動素子26に対する電圧印加を停止させるため、電気泳動素子26に流れる電流量のばらつきが濃度のばらつきとなって現れやすい。そこで本実施形態のように、グレー表示に先立って画素電極24の残留電荷を除去しておくことで、残留電荷による電流量のばらつきを防止でき、所望の濃度のグレー表示を得やすくなる。
さらに本実施形態では、待機ステップS103を設けることで第2表示ステップS104の開始に表示体2内の電荷を安定させ、電流量のばらつきが生じるのを抑えている。また、画像保持ステップS105を設けることで、電気泳動素子26内の電気泳動粒子の移動を収束させ、グレー表示の濃度を安定化させている。これらにより、電気泳動素子26を含む表示体2の特性ばらつきに起因するグレー表示の濃度ばらつきを抑えることができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の電気泳動表示装置の駆動方法の第2の実施形態について、図8及び図9を参照して説明する。
図8(a)は、本実施形態の駆動方法において用いられる画像データの遷移を示す図である。図8(b)は表示部Aの状態遷移を示す図である。図9は、本実施形態の電気泳動表示装置の駆動方法におけるタイミングチャートである。なお、本実施形態の駆動方法におけるフローは、図5に示したステップS201〜S205である。
図8(a)に示すように、本実施形態では、第1表示ステップS201において、第1実施形態に係る画像データD2と同一の画像データD3が用いられる一方、第2表示ステップS204において、第1実施形態に係る画像データD1と同一の画像データD4が用いられる。
第1表示ステップS201では、図8(a)に示す画像データD3が表示部Aに入力される。図9に示すように、ダークグレー表示される画素P1の画素電極24の電位Vp1はローレベル(VL)とされ、ライトグレー表示される画素P2の画素電極24の電位Vp2はハイレベル(VH)とされる。共通電極25にはハイレベル(VH)とローレベル(VL)を周期的に繰り返す矩形波が入力される。
これにより、図8(b)に示すように、表示部Aに画像データD3に基づく画像が表示され、領域A01に属する画素P1は白表示され、領域A02に属する画素P2は黒表示される。
第1表示ステップS201の終了後は、第1実施形態と同様に、ディスチャージステップS202と待機ステップS203とが順次実行される。本実施形態では、ディスチャージステップS202において、第1表示ステップS201の終了時に電位がハイレベル(VH)であった画素P2と共通電極25とから電荷が除去され、全ての画素電極24及び共通電極25がいずれも接地電位(ローレベル(VL))とされる。その後、待機ステップS103において画素電極24及び共通電極25がいずれもハイインピーダンス状態とされ、所定期間(例えば100ms)保持される。
その後、第2表示ステップS204に移行すると、図9に示すように、画素P1の画素電極24の電位Vp1がハイレベル(VH)とされ、画素P2の画素電極24の電位Vp2がローレベル(VL)とされる。共通電極25にはハイレベル(VH)とローレベル(VL)を周期的に繰り返す矩形波が入力される。
そうすると、共通電極25がローレベル(VL)である期間に画素P1が黒表示動作することにより、第1表示ステップS201で白表示されていた画素P1がダークグレー表示される。また、共通電極25がハイレベル(VH)である期間に画素P2が白表示動作することにより、第1表示ステップS201で黒表示されていた画素P2がライトグレー表示される。
その後は、画像保持ステップS205において画素電極24及び共通電極25がハイインピーダンス状態とされ、所定期間(例えば500ms〜1秒)保持される。
つまり、本実施形態では、画素P1を白表示させた後に黒表示動作させることでダークグレー表示を行い、画素P2を黒表示させた後に白表示動作させることでライトグレー表示を行っている。これにより、本実施形態では、第1実施形態と比べて、グレー表示動作(第2表示ステップS204)における階調値の変化量(濃度の変化量)が大きくなる。
このような駆動方法とすることで、第2表示ステップS204において電気泳動素子26に電圧を印加する時間を長くすることができ、濃度のばらつきを抑えることができる。これは、電気泳動素子26の濃度変化が電圧印加開始時では急峻であり、時間の経過とともに緩やかになるためである。
なお、上記各実施形態では、1画素内に1つのトランジスタと1つのキャパシタが形成された1T1C方式(DRAM方式)の電気泳動表示装置を例示して説明したが、本発明に係る駆動方法は、他の駆動方式の電気泳動表示装置にも好適に用いることができる。例えば、セグメント方式の電気泳動表示装置にも問題なく適用できる。また、他の方式のアクティブマトリクス型電気泳動表示装置にも好適に用いることができる。例えば、画素ごとにラッチ回路が設けられたSRAM(Static Random Access Memory)方式の電気泳動表示装置に適用することもでき、さらに、ラッチ回路によってトランジスタやトランスミッションゲートをスイッチングし、制御線と画素電極とを接続する方式の電気泳動表示装置に適用することもできる。
以下、実施例により本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、図1から図4に示した構成を備えた電気泳動表示装置を複数個(53個)作製し、パネル間のグレー濃度ばらつきについて検証した。より詳細には、各パネルについて、以下に説明する3種類の駆動方法(駆動方法1〜駆動方法3)及び従来の駆動方法を用いて図6(b)の右図に示した中間階調を含む画像を表示させ、領域A1(白表示)、領域A2(ライトグレー表示)、領域A3(ダークグレー表示)、領域A4(黒表示)のそれぞれについて、反射濃度を測定した。
[駆動方法1]
駆動方法1は、第1実施形態に係る駆動方法である。すなわち、図5に示したステップS101〜S105を順次実行することで図6(b)の右図に示した中間階調を含む画像を表示させる。
[駆動方法2]
駆動方法2は、第2実施形態に係る駆動方法において、ディスチャージステップS202及び待機ステップS203を省略し、図8に示した画像データD3、D4を用いて、ステップS201、S204、S205を順次実行することで中間階調を含む画像を表示させる。
[駆動方法3]
駆動方法3は、第2実施形態に係る駆動方法である。すなわち、図8に示した画像データD3、D4を用いて、図5に示したステップS201〜S205により中間階調を含む画像を表示させる。
[従来の駆動方法]
従来の駆動方法は、第1実施形態の駆動方法において、ディスチャージステップS102及び待機ステップS103を省略し、第1表示ステップS101と第2表示ステップS104のみを連続実行する駆動方法である。なお、本実施例では、中間階調を含む画像を表示させた状態を維持して反射濃度の測定を行うため、画素電極24及び共通電極25をハイインピーダンス状態に保持する画像保持ステップS105は、従来の駆動法においても実質的に実行されることになる。
図10は、従来の駆動方法により図6(b)に示した画像を表示させたときの反射濃度の測定結果を示すグラフであり、横軸はサンプルNo.(パネルNo.)であり、縦軸は反射濃度(任意単位)である。
図10に示すように、黒表示の濃度と白表示の濃度は、各パネルでほぼ均一であるが、ライトグレー(LG)及びダークグレー(DG)の濃度はパネル毎に大きくばらついている。図示のグラフにおいて、サンプルNo.が小さいパネルは、比較的電気泳動粒子が移動しやすい(電気泳動素子に電流が流れやすい)パネルであり、サンプルNo.が大きいものほど、電気泳動粒子が移動しにくい(電気泳動素子に電流が流れにくい)パネルである。
図11は、駆動方法1〜駆動方法3により中間階調を含む画像を表示させた場合におけるパネル毎の各領域の反射濃度を示すグラフである。
図11に示す「従来の駆動方法」のグラフは、比較のために図10のグラフを加工して示したものである。また、図11の各グラフにおいて縦軸の反射濃度は任意単位であるが、比較可能にするためにスケールは一致させている。さらに、図11に示された各グラフのプロット(四角や三角のマーク)は、同一サンプルNo.のパネルのものである。
図11に示す「駆動方法1」のグラフを見ると、「従来の駆動方法」のグラフと比較して、「駆動方法1」ではダークグレーの反射濃度の均一性が改善されている。一方、ライトグレーの反射濃度の均一性はほとんど変わっていないが、全体的に反射濃度が上昇しており、電気泳動粒子の反応性が良化していることがわかる。
次に、「駆動方法2」のグラフを見ると、「駆動方法2」では、白表示からダークグレー表示に移行させ、黒表示からライトグレー表示に移行させているため、反射濃度のレベルが「駆動方法1」や「従来の駆動方法」から変化しているが、ダークグレー、ライトグレーの双方で反射濃度の均一性が改善されている。特に、ライトグレーの反射濃度の均一性は「従来の駆動方法」及び「駆動方法1」のいずれに対しても大きく向上している。
次に、「駆動方法3」のグラフを見ると、「駆動方法3」では、「駆動方法2」よりもさらにダークグレー、ライトグレーの反射濃度の均一性が向上している。「駆動方法3」によれば、「従来の駆動方法」に対してパネル毎のグレー濃度のばらつきを著しく改善することが可能である。
このように本発明の電気泳動表示装置の駆動方法によれば、電気泳動表示装置における中間階調表示のパネル毎のばらつきを、特別な構成を用いることなく改善することができる。したがって本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、電気泳動表示装置の表示品質向上に極めて有用な技術である。
(電子機器)
次に、上記実施形態の電気泳動表示装置1を、電子機器に適用した場合について説明する。
図12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。
図13は電子ペーパー1100の構成を示す斜視図である。電子ペーパー1100は、上記実施形態の電気泳動表示装置を表示領域1101に備えている。電子ペーパー1100は可撓性を有し、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体1102を備えて構成されている。
図14は、電子ノート1200の構成を示す斜視図である。電子ノート1200は、上記の電子ペーパー1100が複数枚束ねられ、カバー1201に挟まれているものである。カバー1201は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する図示は省略の表示データ入力手段を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容の変更や更新を行うことができる。
以上の腕時計1000、電子ペーパー1100、及び電子ノート1200によれば、本発明に係る電気泳動表示装置が採用されているので、高品位の中間階調表示が可能な表示手段を備えた電子機器となる。
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。
1 電気泳動表示装置、2 表示体、3 コントローラー(制御部)、4 VRAM、5 共通電極駆動回路、A 表示部、C 容量線、G 走査線、S データ線、10,P1,P2 画素、11 走査線駆動回路、12 データ線駆動回路、21 選択トランジスタ、22 保持容量、24 画素電極、25 共通電極、26 電気泳動素子、
A1,A2,A3,A4,A5,A01,A02 領域、D1,D2,D3,D4 画像データ、PW1,PW2 パルス幅、Vp1,Vp2 電位、S101,S201 第1表示ステップ、S102,S202 ディスチャージステップ、S103,S203 待機ステップ、S104,S204 第2表示ステップ、S105,S205 画像保持ステップ

Claims (9)

  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、前記表示部に、前記画素毎に形成された画素電極と、複数の前記画素電極と前記電気泳動素子を介して対向する対向電極とが設けられた電気泳動表示装置の駆動方法であって、
    前記画素を中間階調表示させるステップが、
    前記画素電極に第1の電位又は第2の電位を入力し、前記対向電極に前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を第1の階調に移行させる第1表示ステップと、
    少なくとも前記画素に属する前記画素電極及び前記対向電極に接地電位を入力し、前記画素電極及び前記対向電極の電荷を除去するディスチャージステップと、
    前記画素に属する前記画素電極に第2の階調に対応した電位を入力し、前記対向電極には前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を中間階調に移行させる第2表示ステップと、
    を含むことを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
  2. 前記第2表示ステップにおいて、
    前記画素を、前記第1の階調よりも前記第2の階調に近い階調値の中間階調に移行させ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の駆動方法。
  3. 前記第2表示ステップの後に、前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する画像保持ステップをさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  4. 前記ディスチャージステップと前記第2表示ステップとの間に、
    前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する待機ステップをさらに含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。
  5. 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、前記表示部に、前記画素毎に形成された画素電極と、複数の前記画素電極と前記電気泳動素子を介して対向する対向電極とが設けられており、前記画素を駆動制御する制御部を有する電気泳動表示装置であって、
    前記制御部は、
    前記画素を中間階調表示させるに際して、
    前記画素電極に第1の電位又は第2の電位を入力し、前記対向電極に前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を第1の階調に移行させる第1表示動作と、
    少なくとも前記画素に属する前記画素電極及び前記対向電極に接地電位を入力し、前記画素電極及び前記対向電極の電荷を除去するディスチャージ動作と、
    前記画素に属する前記画素電極に第2の階調に対応した電位を入力し、前記対向電極には前記第1の電位と前記第2の電位とを周期的に繰り返すパルスを入力することで前記画素を中間階調に移行させる第2表示動作と、
    を実行することを特徴とする電気泳動表示装置。
  6. 前記第2表示動作において、
    前記画素を、前記第1の階調よりも前記第2の階調に近い階調値の中間階調に移行させることを特徴とする請求項に記載の電気泳動表示装置。
  7. 前記第2表示動作の後に、
    前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する画像保持動作をさらに実行することを特徴とする請求項又はに記載の電気泳動表示装置。
  8. 前記ディスチャージ動作と前記第2表示動作との間に、
    前記画素電極及び前記対向電極をハイインピーダンス状態に保持する待機動作をさらに実行することを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載の電気泳動表示装置。
  9. 請求項からのいずれか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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