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
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Description
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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5に記載の電気泳動表示装置。 - 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5又は6に記載の電気泳動表示装置。 - 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5から7のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置。 - 請求項5から8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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