JP6424350B2 - 電気泳動装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
これらの電気泳動装置は、複数の画素毎に設けられた画素電極と、複数の画素電極に対向して共通に設けられた共通電極とを備えており、画素電極と共通電極との電位差により生じた電界によって、電気泳動粒子を泳動させるように駆動される。そして、電気泳動装置は、このような駆動方法によって泳動した電気泳動粒子の状態が表示画像として表示されている。
このような電気泳動装置で画像を表示させるためには、スイッチング素子を介して、メモリー回路に一旦画像信号を記憶させる。メモリー回路で記憶した画像信号は画素電極に直接入力され、画素電極に電位を与えると、対向電極との間で電位差が発生する。これによって電気泳動素子を駆動させて、画像を表示させることができる(例えば特許文献1参照)。
<電気泳動装置>
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。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、実際の構造と各構造における縮尺や数などを異ならせている。
走査線駆動回路6は、シフトレジスター回路で構成されている。走査線駆動回路6は、走査開始信号YSDをシフトクロック信号YSCLの立ち上がりで取り込み、順次シフト動作を行う。走査線駆動回路6は、シフト動作を行った結果を選択信号として走査線(Y1、Y2、・・・、Ym)を介して画素2に出力する。選択信号は2値の電位からなり、以下では高い方の電位を“H”、低い方の電位を“L”として説明する。
なお、本実施形態においては、画素2を選択する場合には、走査線4の電位を“H”とし、画素2を選択しない場合には、走査線4の電位を“L”とするものとする。
また、この例においては、走査線駆動回路6は、走査開始信号YSDをシフトクロック信号YSCLの立ち上がりエッジで取り込むとして説明したが、これに限られない。走査線駆動回路6は、走査開始信号YSDをシフトクロック信号YSCLの立ち下がりエッジで取り込んでもよく、シフトクロック信号YSCLの立ち下がりや両エッジでシフト動作を行ってもよい。
データ線駆動回路7に入出力される信号は全て2値の電位からなり、以下では高い方の電位を“H”、低い方の電位を“L”として説明する。データ線駆動回路7は、シフトレジスター回路で構成されている。データ線駆動回路7は、走査開始信号XSDをシフトクロック信号XSCLの立ち上がりで取り込み、順次シフト動作を行う。データ線駆動回路7は、シフト動作を行い、シフトレジスター回路内で“H”を出力するレジスタを1つずつシフトすることによって、対応する(“H”を出力する)データ線(X1、X2、・・・、Xn)を順次選択する。選択されたデータ線5は、これに同期してコントローラー9から送られる画像データ電位を画素2に出力する。一方、“L”出力するレジスタに対応した非選択のデータ線はハイインピーダンス状態(Hi−Z)となる。
なお、本実施形態においては、画像データ電位は2値の電位をとり、以下では高い方の電位を“H”、低い方の電位を“L”として説明する。
また、この例においては、データ線駆動回路7は、走査開始信号XSDをシフトクロック信号XSCLの立ち上がりエッジで取り込むとして説明したが、これに限られない。データ線駆動回路7は、走査開始信号XSDをシフトクロック信号XSCLの立ち下がりエッジで取り込んでもよく、シフトクロック信号XSCLの立ち下がりや両エッジで取り込んでもよい。
図4は、本実施形態の電気泳動装置1の画素2の回路構成の一例を示したブロック図である。図4において、画素2は、駆動トランジスター21と、選択トランジスター22と、コンデンサー23と、画素電極24と、共通電極25と、電気泳動素子26とによって構成されている。このうち、駆動トランジスター21には、トランジスターTr1と、トランジスターTr2と、トランジスターTr3とが含まれる。また、選択トランジスター22には、トランジスターTr4と、トランジスターTr5と、トランジスターTr6とが含まれる。また、コンデンサー23には、コンデンサーC1と、コンデンサーC2と、コンデンサーC3とが含まれる。
また、各画素2には、走査線4と、データ線5と、共通電極電源線12と、画素制御線13と、画素制御線14と、画素制御線15とが接続されている。このうち、データ線5には、データ線51と、データ線52と、データ線53とが含まれる。
図4に示した構成によって、画素2は、6つのトランジスターと3つのコンデンサーとによって構成された画素構造となっている。
この白色粒子と黒色粒子とが電気泳動する方向と移動量とを制御することによって、画素2が表示する画像の階調を制御することができる。
図5は、本実施形態の電気泳動装置1の表示部3の構成の一例を示す模式図である。図5(a)には、表示部3の部分断面図を示している。また、図5(b)には、マイクロカプセルの構成図を示している。
電気泳動素子26は、複数のマイクロカプセル260によって構成されている。電気泳動素子26は、接着剤層35を用いて素子基板30と対向基板31との間に固定されている。
すなわち、電気泳動素子26と素子基板30、対向基板31との間に接着剤層35が形成されている。
なお、素子基板30側の接着剤層35は画素電極24面と接着するために必用なものであるが、対向基板31側の接着剤層35については必須ではない。これは、予め、対向基板31に対して、共通電極25と複数のマイクロカプセル260と対向基板31側の接着剤層35とを、一貫した製造工程で造り込んだあと、電気泳動シートとして取り扱う場合においては、接着剤層として必用となるのは、素子基板30側の接着剤層35のみとなる場合が想定されるからである。
なお、電気泳動素子26は、あらかじめ対向基板31側に形成され、接着剤層35までを含めた電気泳動シートとして取り扱われるのが一般的である。また、接着剤層35側には、保護用の剥離紙が貼り付けられている。
製造工程においては、別途製造された、画素電極24や回路などが形成された素子基板30に対して、剥離紙を剥がした当該電気泳動シートを貼り付けることによって、表示部3を形成している。このため、一般的な構成では、接着剤層35は画素電極24側のみに存在することになる。
また、マイクロカプセル260の内部には、分散媒261と、電気泳動粒子として複数の白色粒子262、複数の黒色粒子263の帯電粒子が封入されている。
分散媒261としては、例えば、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、メチルセルソルブなどのアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサンなどの脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、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の長鎖アルキル基を有するベンゼン類などの芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩、またはその他の種々の油類などの単独またはこれらの混合物に界面活性剤などを配合したものを挙げることができる。
黒色粒子263は、例えば、アニリンブラック、カーボンブラックなど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(プラス:+)に帯電されている。
このため、白色粒子262および黒色粒子263は、分散媒261中で画素電極24と共通電極25との間の電位差によって発生する電場中を移動することができる。
図6は、本実施形態の電気泳動装置1における電気泳動素子26の動作の一例を示す模式図である。
図7は、本実施形態の電気泳動装置1における電気泳動素子26の動作の一例を示すタイミング図である。
この図6のうち、図6(a)は、画素2が白色表示をする場合、図6(b)は、画素2が黒色表示をする場合をそれぞれ示している。
なお、以下の説明においては、白色粒子262は正(プラス:+)、黒色粒子263は負(マイナス:−)に帯電しているものとする。
この具体例においては、トランジスターTr1がオン状態になることによって、電位VEP0が画素電極24に供給されている場合には、画素電極24と共通電極25との間に電位差が生じないため、黒色粒子263、および白色粒子262は電気泳動せず、画素2の表示状態が維持される。
また、トランジスターTr2がオン状態になることによって電位VEP1が画素電極24に供給されている場合には、画素電極24と共通電極25との間に電位差が生じ、黒色粒子263は共通電極25側に、白色粒子262は画素電極24側にそれぞれ電気泳動して、画素2が黒色(B)の表示(黒表示)となる。
また、トランジスターTr3がオン状態になることによって電位VEP2が画素電極24に供給されている場合には、画素電極24と共通電極25との間に電位差が生じ、白色粒子262は共通電極25側に、黒色粒子263は画素電極24側にそれぞれ電気泳動して、画素2が白色(W)の表示(白表示)となる。
また、本実施形態の電気泳動装置1は、図8に示すように構成することもできる。
図8は、画素2の回路構成の第1の変形例を示すブロック図である。この変形例において、画素2は、ソースデマルチ回路60を備えている。このソースデマルチ回路60は、データ線5の信号を時分割することにより、データ線51、データ線52、およびデータ線53の信号を生成する。具体的には、ソースデマルチ回路60は、デマルチトランジスター61を備えている。このデマルチトランジスター61には、トランジスターTr7、トランジスターTr8、およびトランジスターTr9が含まれる。トランジスターTr7は、コントローラー9に接続された制御線φ1の電位によってオン状態とオフ状態とが切り替わる。また、トランジスターTr8は、コントローラー9に接続された制御線φ2の電位によってオン状態とオフ状態とが切り替わる。また、トランジスターTr9は、コントローラー9に接続された制御線φ3の電位によってオン状態とオフ状態とが切り替わる。コントローラー9は、デマルチトランジスター61をオン状態とオフ状態とを順次切り替えることにより、データ線5の信号を時分割して、データ線51、データ線52、およびデータ線53の信号を生成する。ここで、データ線51、データ線52、およびデータ線53には、それぞれ寄生容量が存在する。データ線51、データ線52、およびデータ線53の信号がそれぞれ生成されてから、走査線4によって画素2が選択されるまでの期間、この寄生容量によって、データ線51、データ線52、およびデータ線53の信号が維持される。
図9は、画素2の回路構成の第2の変形例を示すブロック図である。この変形例において、画素2には、複数(例えば、3本)の走査線4と、1本のデータ線5とが接続されている。この例においては、走査線4には、走査線41と、走査線42と、走査線43とが含まれる。つまり、この変形例による画素2には、複数のデータ線5に代えて、複数の走査線4が接続されている点において、上述した実施形態と相違する。コントローラー9は、プログラム期間において、データ線5を“H”または“L”にした状態で、走査線41を“H”にする。これにより、トランジスターTr1がオン状態またはオフ状態にプログラムされる。また、コントローラー9は、プログラム期間において、データ線5を“H”または“L”にした状態で、走査線42を“H”にする。これにより、トランジスターTr2がオン状態またはオフ状態にプログラムされる。同様にして、コントローラー9は、プログラム期間において、データ線5を“H”または“L”にした状態で、走査線43を“H”にする。これにより、トランジスターTr3がオン状態またはオフ状態にプログラムされる。
図10は、画素2の回路構成の第3の変形例を示すブロック図である。この変形例において、図10(a)に示すように、画素2には、複数(例えば、3本)の走査線4と、1本のデータ線5とが接続されている。また、画素2は、走査線デマルチ回路70を備えている。この走査線デマルチ回路70は、走査線4の信号を時分割することにより、走査線41、走査線42、および走査線43の信号を生成する。具体的には、走査線デマルチ回路70は、デマルチトランジスター71を備えている。このデマルチトランジスター71には、トランジスターTr10、トランジスターTr11、およびトランジスターTr12が含まれる。トランジスターTr10は、コントローラー9に接続された制御線φ0の電位によってオン状態とオフ状態とが切り替わる。また、トランジスターTr11は、コントローラー9に接続された制御線φ1の電位によってオン状態とオフ状態とが切り替わる。また、トランジスターTr12は、コントローラー9に接続された制御線φ2の電位によってオン状態とオフ状態とが切り替わる。コントローラー9は、図10(b)に示すタイミングによって制御線φ0、φ1、φ2、データ線5、および走査線4の電位を制御する。
図11は、画素2の回路構成の第4の変形例を示すブロック図である。この変形例において、画素2には、図11(a)に示すように、1本の走査線4、1本のデータ線5、および制御線φ1、φ2が接続されている。つまり、この変形例は、画素2に接続される走査線4、およびデータ線5がそれぞれ1本である点で、上述した実施形態および各変形例と相違する。コントローラー9は、走査線4、データ線5に加えて、制御線φ1、φ2の電位を制御する。具体的には、コントローラー9は、図11(b)に示すタイミングによって制御線φ1、φ2、データ線5、および走査線4の電位を制御する。つまり、コントローラー9は、図11(b)の時刻t21から時刻t22において、データ線5を“H”または“L”にした状態で、走査線4、および制御線φ1、φ2をいずれも“H”にする。これにより、トランジスターTr1、Tr2、Tr3がオン状態またはオフ状態にプログラムされる。次に、コントローラー9は、時刻t22から時刻t23において、データ線5を“H”または“L”にした状態で、走査線4、および制御線φ1をいずれも“H”にする。このとき、コントローラー9は、制御線φ2を“L”にする。これにより、トランジスターTr3の状態は変化せずに、トランジスターTr1、Tr2がオン状態またはオフ状態にプログラムされる。次に、コントローラー9は、時刻t23から時刻t24において、データ線5を“H”または“L”にした状態で、走査線4、を“H”にする。このとき、コントローラー9は、制御線φ1、φ2をいずれも“L”にする。これにより、トランジスターTr2、Tr3の状態は変化せずに、トランジスターTr1がオン状態またはオフ状態にプログラムされる。
これまで、データ線5には、データ線51と、データ線52と、データ線53とが含まれ、各画素に対して、データ線51と、データ線52と、データ線53とが接続されるとして説明したが、これに限られない。この変形例2においては、各画素200には、データ線5に代えて、データ線500が接続される場合について、図12及び図13を参照して説明する。このデータ線500には、データ線520と、データ線530とが含まれる。このデータ線520は、上述したデータ線52に対応する。また、データ線530は、上述したデータ線53に対応する。すなわち、データ線500には、上述したデータ線51に対応するデータ線が含まれない点において、上述した実施形態及びその変形例と異なる。なお、上述した実施形態と同一の構成である部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
出力端子T01には、データ線520から入力端子TI1に供給される画像データ電位が、そのまま出力される。上述したように、画像データ電位は2値の電位をとる。2値の画像データ電位のうち、高い方の電位が“H”であり、低い方の電位が“L”である。データ線520から入力端子TI1に供給される画像データ電位が“H”であれば、出力端子T01には、“H”が出力される。また、データ線520から入力端子TI1に供給される画像データ電位が“L”であれば、出力端子T01には、“L”が出力される。
出力端子T02には、データ線530から入力端子TI2に供給される画像データ電位が、そのまま出力される。データ線530から入力端子TI2に供給される画像データ電位が“H”であれば、出力端子T02には、“H”が出力される。また、データ線530から入力端子TI2に供給される画像データ電位が“L”であれば、出力端子T02には、“L”が出力される。
画素200は、データ線520から供給される画像データ電位と、データ線530から供給される画像データ電位と、画像データ電位生成回路27が生成した画像データ電位とに基づいて、表示状態を、白表示又は黒表示にする。
また、電気泳動装置100は、データ線51を備えていないため、各画素200に接続されるデータ線の本数を3本から2本に低減することができる。つまり、電気泳動装置100は、画素200に書き込まれる画像データを3ビットから2ビットに低減することができる。これにより、電気泳動装置100は、画像データの転送時間、及び電力を低減することができる。
次に、本発明の電気泳動装置を電子機器に適用した場合について説明する。図12は、本実施形態の電気泳動装置1を適用した電子機器の一例を示した図である。
これにより、表示の書き換えが同時に行われているように見せることができ、最適な表示の電子機器とすることができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
12…共通電極電源線、13…画素制御線、14…画素制御線、15…画素制御線、21…駆動トランジスター、22…選択トランジスター、23…コンデンサー、24…画素電極、25…共通電極、26…電気泳動素子、260…マイクロカプセル、261…分散媒、262…白色粒子、263…黒色粒子、
1000…腕時計、1002…時計ケース、1003…バンド、1005…表示部、1021…秒針、1022…分針、1023…時針、1010…竜頭、1011…操作ボタン、1100…電子ペーパー、1101…本体、1102…表示部、1200…電子ノート
Claims (6)
- 第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に挟持され帯電した電気泳動粒子を含む電気泳動素子と、
走査線およびデータ線に接続された画素が備える、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を与える画素回路であって、
第1の電位を前記第1電極に供給するか否かを、前記データ線の信号に基づいて制御する第1トランジスターと、
前記第1の電位とは異なる第2の電位を前記第1電極に供給するか否かを、前記データ線の信号に基づいて制御する第2トランジスターと、
前記第1の電位および前記第2の電位とは異なる第3の電位を前記第1電極に供給するか否かを、前記データ線の信号に基づいて制御する第3トランジスターと、
前記データ線の信号を前記第1トランジスターに供給するか否かを、前記走査線の信号に基づいて制御する第4トランジスターと、
前記データ線の信号を前記第2トランジスターに供給するか否かを、前記走査線の信号に基づいて制御する第5トランジスターと、
前記データ線の信号を前記第3トランジスターに供給するか否かを、前記走査線の信号に基づいて制御する第6トランジスターと、
を含む画素回路と、
を備え、
前記第1の電位は、前記第2電極に供給する電位と同じ電位であり、
前記電気泳動粒子を電気泳動させない場合、前記第1トランジスターをオン状態、並びに、前記第2トランジスター及び前記第3トランジスターをオフ状態とし、前記第1の電位を前記第1電極に供給していることを特徴とする電気泳動装置。 - 請求項1に記載の電気泳動装置において、
前記第2の電位とは、前記第1電極に印加された場合に、前記電気泳動粒子のうち正電位に帯電した電気泳動粒子が前記第1電極側に泳動する電位であり、
前記第3の電位とは、前記第1電極に印加された場合に、前記電気泳動粒子のうち正電位に帯電した電気泳動粒子が前記第2電極側に泳動する電位である
ことを特徴とする電気泳動装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電気泳動装置において、
前記第1トランジスターに前記データ線の信号が供給されない場合に、前記第1トランジスターのゲート電位を保持する第1コンデンサーと、
前記第2トランジスターに前記データ線の信号が供給されない場合に、前記第2トランジスターのゲート電位を保持する第2コンデンサーと、
前記第3トランジスターに前記データ線の信号が供給されない場合に、前記第3トランジスターのゲート電位を保持する第3コンデンサーと
をさらに備えることを特徴とする電気泳動装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電気泳動装置において、
前記データ線は、第1データ線と、第2データ線と、第3データ線とを含み、
前記第1トランジスターは、前記第1の電位を前記第1電極に供給するか否かを、前記第1データ線の信号に基づいて制御し、
前記第2トランジスターは、前記第2の電位を前記第1電極に供給するか否かを、前記第2データ線の信号に基づいて制御し、
前記第3トランジスターは、前記第3の電位を前記第1電極に供給するか否かを、前記第3データ線の信号に基づいて制御する
ことを特徴とする電気泳動装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電気泳動装置において、
前記走査線は、第1走査線と、第2走査線と、第3走査線とを含み、
前記第4トランジスターは、前記データ線の信号を前記第1トランジスターに供給するか否かを、前記第1走査線の信号に基づいて制御し、
前記第5トランジスターは、前記データ線の信号を前記第2トランジスターに供給するか否かを、前記第2走査線の信号に基づいて制御し、
前記第6トランジスターは、前記データ線の信号を前記第3トランジスターに供給するか否かを、前記第3走査線の信号に基づいて制御する
ことを特徴とする電気泳動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電気泳動装置を備えた電子機器。
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