電気泳動表示装置およびその駆動方法
【課題】対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現すること。
【解決手段】所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板（２８，２９）と、一方の基板（２８）の基板面に形成された複数の画素電極（２１）と、他方の基板（２９）の基板面に形成された共通電極（２２）と、基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる電気泳動素子（２３）と、画素電極（２１）と共通電極（２２）との間に帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路（３〜６）と、を備えた電気泳動表示装置（１）において、駆動回路（３〜６）は、対象画素（２０）の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする。
【解決手段】所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板（２８，２９）と、一方の基板（２８）の基板面に形成された複数の画素電極（２１）と、他方の基板（２９）の基板面に形成された共通電極（２２）と、基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる電気泳動素子（２３）と、画素電極（２１）と共通電極（２２）との間に帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路（３〜６）と、を備えた電気泳動表示装置（１）において、駆動回路（３〜６）は、対象画素（２０）の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子に電界を作用させて可逆的に視認状態を変化させる電気泳動表示装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気泳動表示装置の階調を制御する方法として、駆動パルスのパルス長を制御しながら対象画素の電極間に電圧を印加する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、パルス長は変化させずに、対象画素の電極間に駆動パルスを印加する回数（印加回数）のみを制御して階調表示を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１６７３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２３７５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１記載の駆動方法では、きわめて短いパルス長を精密に制御する必要があり、多階調を表現することが困難であった。また、上述した特許文献２記載の駆動方法では、多階調表示を行うために高速のパルスを複数回印加する必要があり、動作速度の遅いＴＦＴ（例えば、有機ＴＦＴ）では多階調表示を実現することが不可能であった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現することができる電気泳動表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気泳動表示装置は、所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備し、前記駆動回路は、対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする。
【０００７】
この構成により、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて光透過性を有する基板（表示面）側の反射率がなだらかに変化するため、均等な１６階調を得ることができる。したがって、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて、純黒色表示から中間調、純白色表示へと（純白色表示から中間調、純黒色表示へと）階調を制御することができるため、対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現することが可能となる。
【０００８】
上記電気泳動表示装置において、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素を階調表示の上限または下限となる飽和反射率に初期設定し、飽和反射率の近傍では中間領域に比較して階調変化が相対的に小さくなるように前記書込みパルスの電圧値および印加回数を制御してもよい。この場合には、最初に小さな電圧値のパルスを印加することにより、反射率の急激な変化を抑制することができるため、中間階調における低い階調を確実に表現することが可能となる。
【０００９】
上記電気泳動表示装置において、前記初期設定において相対的に移動速度が速い帯電粒子を光透過性を有する基板側の電極に集結させてもよい。この場合には、初期状態から所望の階調表示への移行時間を短縮する効果が期待できる。
【００１０】
上記電気泳動表示装置において、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素の全体に対して、各画素の前記画素電極および前記共通電極間に、短時間に電圧の極性が交互に反転するシェイキングパルスを印加してもよい。この場合には、シェイキングパルスを印加することにより長時間放置されて大きな塊となった帯電粒子をほぐすことができ、その後に印加される書込みパルスにより帯電粒子がより容易に移動可能となる。
【００１１】
本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備した電気泳動表示装置の駆動方法において、対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。
【図２】上記電気泳動表示装置における画素の電気的な構成を示す等価回路図である。
【図３】上記電気泳動表示装置における表示部の部分断面図である。
【図４】図４Ａは上記電気泳動表示装置において１６階調表示を行う場合の書込みパルスの電圧値および印加回数を示す図であり、図４Ｂは上記電気泳動表示装置において１６階調表示を行った場合の反射率の測定例を示すグラフである。
【図５】上記電気泳動表示装置における電子泳動素子の階調変化を模式的に示す図である。
【図６】図５に示す階調制御の一例について説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。この電気泳動表示装置１は、マトリクス状に画素配置された表示部２と、表示部２に画像信号を供給するデータ線駆動回路３と、表示部２に走査信号を供給する走査線駆動回路４と、表示部２の各画素に共通電位を与える共通電位供給回路５と、装置全体の動作を制御するコントローラ６と、を備えて構成される。このうち、データ線駆動回路３、走査線駆動回路４、共通電位供給回路５およびコントローラ６は、駆動回路を構成する。
【００１５】
表示部２には、データ線駆動回路３から列方向（Ｙ方向）に並列に伸びるｎ本のデータ線Ｘ１からＸｎが延在するとともに、これらのデータ線と交差して走査線駆動回路４から行方向（Ｘ方向）に並列に伸びるｍ本の走査線Ｙ１からＹｍが延在している。表示部２において、データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）と、走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）とが交差する各交差部に画素２０がそれぞれ形成されている。このように、表示部２には、ｍ行ｎ列のマトリクス状に複数の画素２０が配置されている。
【００１６】
データ線駆動回路３は、コントローラ６から供給されるタイミング信号に基づいて、各データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に画像信号を供給する。画像信号は、高電位ＶＨ（例えば、４０Ｖ）から低電位ＶＬ（例えば、０Ｖ）の間で任意の電位をとる。特に、共通電位供給回路５から与えられる共通電位を固定して、画像信号の電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、画像信号（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、画像信号の複数の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００１７】
走査線駆動回路４は、コントローラ６から供給されるタイミング信号に基づいて、各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に固定パルス幅の走査信号を順次供給する。これにより、駆動対象となる画素２０に対して、走査信号が供給される。走査信号によって階調制御対象となる画素を選択するので、走査信号のことを選択信号と呼ぶこともできる。
【００１８】
表示部２を構成する各画素２０には、共通電位供給回路５から共通電位線１１を介して共通電位Ｖｃｏｍが印加される。共通電位Ｖｃｏｍは一定の電位であってもよいし、例えば書き込む階調に応じて変化してもよい。特に、データ線駆動回路３から与えられる画像信号の電圧値を固定して、共通電位Ｖｃｏｍの電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、共通電位（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、共通電位の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００１９】
コントローラ６は、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号を、データ線駆動回路３、走査線駆動回路４および共通電位供給回路５に供給して各回路を制御する。コントローラ６は、対象画素の階調データをデータ線駆動回路３または共通電位供給回路５に供給する。データ線駆動回路３または共通電位供給回路５は、階調データに応じて書込みパルスの印加回数および電圧値を決定し、走査線駆動回路４の画素行選択動作に同期して対象画素に画像信号または共通電位を供給する。
【００２０】
図２は、画素２０の電気的な構成を示す等価回路図である。表示部２にマトリクス状に配置された各画素２０は同一構成であるので、画素２０を構成する各部には共通の符号を付して説明する。
【００２１】
画素２０は、画素電極２１と、共通電極２２と、電気泳動素子２３と、画素スイッチング用トランジスタ２４と、保持容量２５と、を備えている。画素スイッチング用トランジスタ２４は、例えば、Ｎ型トランジスタで構成される。画素スイッチング用トランジスタ２４のゲートは、対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ２４のソースは、対応する列のデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に電気的に接続されている。また、画素スイッチング用トランジスタ２４のドレインは、画素電極２１および保持容量２５に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ２４は、データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）を介して供給される画像信号を、走査線駆動回路４から対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を介してパルス的に供給される走査信号に応じたタイミングで、画素電極２１および保持容量２５に出力する。
【００２２】
画素電極２１には、データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、画像信号が供給される。画素電極２１は、電気泳動素子２３を介して共通電極２２と互いに対向して配置されている。共通電極２２は、共通電位Ｖｃｏｍが供給される共通電位線１１に電気的に接続されている。
【００２３】
電気泳動素子２３は、複数の電気泳動粒子を含んでなる液体であり、電極間に図示しない封止材にて漏れ出さないように保持されている。
【００２４】
保持容量２５は、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなり、一方の電極が画素電極２１および画素スイッチング用トランジスタ２４に電気的に接続され、他方の電極が共通電位線１１に電気的に接続されている。保持容量２５によって、画像信号を一定期間維持することができる。
【００２５】
次に、電気泳動表示装置１の表示部２の具体的な構成について、図３に基づいて説明する。図３は、電気泳動表示装置１における表示部２の部分断面図である。表示部２は、素子基板２８と、対向基板２９とが、図示しないスペーサを介して対向配置され、基板間に電気泳動素子２３が封入された構成となっている。なお、本実施の形態では、対向基板２９側に画像を表示することを前提として説明する。
【００２６】
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、ここでは図示を省略するが、図２を参照して上述した画素スイッチング用トランジスタ２４、保持容量２５、走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）、データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）、共通電位線１１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２１がマトリクス状に設けられている。
【００２７】
対向基板２９は、例えば、ガラスやプラスチック等からなる光透過性の基板である。対向基板２９における素子基板２８との対向面上には、共通電極２２が、複数の画素電極２１と対向して形成されている。共通電極２２は、例えば、マグネシウム銀（ＭｇＡｇ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料から形成されている。
【００２８】
電気泳動素子２３は、正に帯電した黒色粒子８３と、負に帯電した白色粒子８２と、これらの黒色粒子８３および白色粒子８２を分散させる分散媒８１と、からなる電気泳動表示用液であり、素子基板２８と対向基板２９との間に封入されている。また、素子基板２８と対向基板２９との間には、基板間の間隙を規定値に保つための図示しないスペーサが設けられ、基板の端面には間隙を封止するための図示しない封止材が設けられている。
【００２９】
図３において、画素電極２１と共通電極２２との間に、相対的に共通電極２２の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、正に帯電した黒色粒子８３は、クーロン力によって画素電極２１側に引き寄せられるとともに、負に帯電した白色粒子８２は、クーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。この結果、表示面側（共通電極２２側）には、白色粒子８２が集まり、表示部２の表示面は白色表示となる。一方、画素電極２１と共通電極２２との間に、相対的に画素電極２１の電位が高くなるように（相対的に共通電極２２の電位が低くなるように）電圧が印加された場合には、正に帯電した黒色粒子８３は、クーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられるとともに、負に帯電した白色粒子８２は、クーロン力によって画素電極２１側に引き寄せられる。この結果、表示面側（共通電極２２側）には、黒色粒子８３が集まり、表示部２の表示面は黒色表示となる。
【００３０】
なお、白色粒子８２、黒色粒子８３に用いる顔料を、例えば、赤色、緑色、青色などの顔料に変えることによって、表示部２の表示面を赤色表示、緑色表示、青色表示などにすることができる。
【００３１】
次に、以上のように構成された電気泳動表示装置１において好適な階調表示を実現するための駆動方法について説明する。階調表示の解像度は、一例として、純黒色表示（最低側飽和反射率）を１階調目、純白色表示（最高側飽和反射率）を１６階調目とする。
【００３２】
本駆動方法は、対象画素の電極間（画素電極２１と共通電極２２との間）に電位差を生じさせる書込みパルスの電圧値を階段状に上昇するように制御するとともに各段階の電圧値での印加回数を制御して所望の階調表示を実現する。書込みパルスは、画素電極２１に印加される画像信号の電圧値と共通電極２２に印加される共通電位Ｖｃｏｍとの組み合わせで決まる電位差が電圧値となる。上記した通り、共通電位Ｖｃｏｍを固定して、画像信号の電圧値を階段状に変化させる駆動方法と、画像信号の電圧値を固定して、共通電位Ｖｃｏｍを階段状に変化させる駆動方法と、共通電位Ｖｃｏｍおよび画像信号の電圧値両方を変化させて所要の電圧を印加する駆動方法とがある。
【００３３】
１階調目から１６階調目まで連続的に階調変化させる場合、電圧値ａＶの書込みパルスを対象画素２０に所定回数印加し、その後、電圧値ｂＶ（ただし、ａ＜ｂ）の書込みパルスを所定回数印加し、さらに、電圧値ｃＶ（ただし、ｂ＜ｃ）の書込みパルスを所定回数印加することになる。階調表示の解像度が１６階調以外の場合も書込みパルスの電圧値を階段状に上昇するように制御するとともに各段階の電圧値での印加回数を制御する駆動方法は変わらない。すなわち、本駆動方法は、純黒色表示を１階調目、純白色表示を１６階調目とした場合に、中間階調を表示するために必要とされる書込みパルスの電圧値および印加回数は階調により一義的に決定される。例えば、ａ＝２５，ｂ＝３０，ｃ＝４０である場合に、１３階調目は、画素電極２１に２５Ｖのパルスを１０回印加し、その後、３０Ｖのパルスを５回印加し、さらに、４０Ｖのパルスを２回印加することにより得られる。
【００３４】
図４Ａは、１６階調表示する場合に各階調に対応した書込みパルスの電圧値変化と印加回数との関係を示している。図４Ａにおいて、横軸は書込みパルスを対象画素に印加する印加回数に対応し、縦軸は書込みパルスの電圧値に対応している。
【００３５】
上記した通り、１階調目である純黒色表示（または純白色表示）から１６階調目である純白色表示（または純黒色表示）に向けて連続的に階調変化させ、目的の階調まで変化した時点で当該対象画素の駆動を停止する。
【００３６】
図４Ａに示すように、書込みパルスの電圧値２５Ｖにて印加回数を１回より１０回まで順次増加させることで、１階調目から１１階調目まで連続的に変化する。１２階調目以降は書込みパルスの電圧値を３０Ｖに１段階だけ上げて印加回数を１回（初期状態からの積算では１１回）から２回（初期状態からの積算では１２回）まで順次増加させることで、１２階調目から１３階調目まで連続的に変化する。１４階調目以降は書込みパルスの電圧値を４０Ｖに上げて印加回数を１回（初期状態からの積算では１３回）から８回（初期状態からの積算では２０回）まで順次増加させることで、１４階調目から１６階調目まで連続的に変化する。
【００３７】
図４Ｂは、図４Ａに示すように書込みパルスの電圧値および印加回数を制御して階調表示を変化させた際の反射率の変化状態を示す図である。例えば、「２５Ｖ×１０＋３０Ｖ×２＋４０Ｖ×２」とは、対象画素２０に電圧値が２５Ｖの書込みパルスを１０回印加し、その後、電圧値が３０Ｖの書込みパルスを２回印加し、さらに、４０Ｖの書込みパルスを２回印加した場合の反射率に対応している。なお、各書込みパルスのパルス幅は略同一である。図４Ｂに示すように、印加する書込みパルスの電圧値および印加回数に応じて反射率がなだらかに変化するため、均等な１６階調が得られることがわかる。これにより、印加する書込みパルスの電圧値および印加回数に応じて、純黒色表示から中間調、純白色表示へと階調を精度よく制御することが可能となる。
【００３８】
上記書込みパルスによる駆動方法において、対象画素２０に印加する書込みパルスの電圧値を、最初は小さな値とし、段階的に大きな値に変化させている。初期状態が純黒色表示（最低側飽和反射率）である場合に、純黒色表示から純白色表示（最高側飽和反射率）へ階調変化させるためには、例えば、４０Ｖの書込みパルスを２０回印加する必要がある。しかしながら、純黒色表示の状態から４０Ｖの書込みパルスを１パルスずつ印加していくと、最初の数回のうちに反射率が急激に変化する。このような印加回数−反射率特性の下では、中間階調における低い階調（例えば、濃いグレー）を表現することが非常に困難である。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、飽和反射率の近傍（書込みパルスの印加回数が１回から５回程度の付近で反射率（Ｙ値）１０未満）では、書込みパルスの電圧値を小さな値（例えば、２５Ｖ）に設定してパルス印加を繰り返す。これにより、反射率の急激な変化を抑制することができるため、中間階調における低い階調を表現することが可能となる。ただし、書込みパルスの電圧値が小さな値であると、複数回印加している間に反射率の変化が飽和する。この対策として、本実施の形態では、対象画素２０に印加する書込みパルスの電圧値を、印加回数の増大とともに段階的に大きな値に切り替えることで、印加回数に対応した反射率の変化を一定とし、最高反射率の純白色表示まで反射率を変化させることを可能にした。
【００４０】
また、上記書込みパルスによる駆動方法において、画素スイッチング用トランジスタ２４のゲート選択時間は０．２ｍ秒程度とすることができる。したがって、例えば、有機ＴＦＴのように動作速度の遅いトランジスタであっても画素スイッチング用トランジスタ２４に適用することができる。これにより、有機ＴＦＴのように表示部２のフレキシブル化に適した有機ＴＦＴを用いて必要な階調制御が実現されるので、電気泳動表示装置１をフレキシブル化することが可能となる。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る電気泳動表示装置１の駆動方法について、具体例に基づいて説明する。
【００４２】
本駆動方法は、個々の対象画素の階調表示を制御するのに先立ち、表示部２の画素２０全体に対して、短時間に電圧の極性が交互に反転するシェイキングパルスを印加する。シェイキングパルスによる駆動は、すべてのデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に高電位ＶＨ（例えば４０Ｖ）、共通電位線１１に低電位ＶＬ（例えば０Ｖ）を印加し、すべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を所定時間（例えば、１０ｍ秒）選択した後、すべてのデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）と共通電位線１１の電圧極性を反転し、すべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を所定時間（例えば、１０ｍ秒）選択することを所定回数（例えば、１０回）繰り返すことにより実現できる。
【００４３】
このように、書込みパルスの印加に先立ってシェイキングパルスを印加することにより、長時間放置されて大きな塊となった白色粒子８２および黒色粒子８３を開放する（ほぐす）ことができる。したがって、その後に印加される書込みパルスにより、帯電粒子がより容易に移動可能となる。
【００４４】
次に、本駆動方法は、まず表示部２の表示面全体を純黒色表示または純白色表示の状態にする。この純黒色表示または純白色表示の状態を初期状態と呼ぶこととする。ここで、純黒色表示または純白色表示のいずれを初期状態にしてもよいが、相対的に移動速度が遅い帯電粒子を初期状態での表示色に選ぶことが望ましい。これにより、初期状態から所望の階調表示への移行時間を短縮する効果が期待できる。例えば、帯電粒子の特性によって、黒色粒子８３よりも白色粒子８２の方が移動速度が速いものと仮定して説明する。なお、階調表示の制御対象エリアが表示部２の一部であれば、該当する所定エリアの画素を初期状態にする。
【００４５】
初期状態にするために、すべてのデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に高電位ＶＨ（例えば４０Ｖ）、共通電位線１１に低電位ＶＬ（例えば０Ｖ）を印加した状態で、すべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を選択して選択信号（１パルス）を印加する１走査を、所定回数（例えば、２０回）繰り返す。また、走査を行わず、走査線駆動回路４によりすべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を選択し続け、表示部２における画素２０に約１秒間電圧を印加し続ける方法によっても、同様の結果を得ることができる。
【００４６】
以上のように、最初に表示部２の表示面全体を純黒色表示とした後、純黒色表示から中間調、そして純白色表示へと移行させる。
【００４７】
本駆動方法は、初期状態から対象画素が所要の階調に到達するまで、書込みパルスの電圧値を段階的に上げるとともに書込みパルスを所定回数印加する。以下では、図５および図６に基づいて、書込みパルスによる階調制御の具体例を説明する。
【００４８】
図５は、データ線をＸ、走査線をＹとするｍ行ｎ列の表示部２における画素２０のマトリクス表示である。簡単のために、表示部２のうち、最初の２行２列の画素２０のみ（２０ａ〜２０ｄ）に注目して説明する。図６は、図５に示したｍ行ｎ列に配列された電気泳動素子２３に対応したタイミングチャートである。図６において、Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｍが各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に供給される走査信号を示し、Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎが各データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に供給される画像信号を示している。
【００４９】
表示部２全体が純黒色表示である初期状態から、図５Ａから図５Ｄの順番に階調変化させて、最終的に表示すべき階調として図５Ｄの階調表示を実現する。最終表示すべき階調は、図５Ｄのごとく１列１行目の画素２０ａが純黒色（最低側飽和反射率）である第１階調、画素２０ｃが暗い灰色である第３階調、画素２０ｂが明るい灰色である第１２階調、画素２０ｄが純白色（最高側飽和反射率）である第１６階調とする。
【００５０】
第１回走査では、図５Ａに示すように、画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを中間階調へと移行する。第１回走査時には、共通電極２２に共通電位Ｖｃｏｍとして２５Ｖを印加する。データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、非選択画素となる画素２０ａには２５Ｖの画像信号を供給し、選択画素となる画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄには０Ｖの画像信号をそれぞれ供給する。図６に示すように、走査線駆動回路４から各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に対して供給される走査信号Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｍの電位が順次高電位（選択状態）とされる。画素２０ａにおいては、画素電極２１に与えられる電位（２５Ｖ）と、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）とが同電位となるので、相対的な電位差が生じず、電気泳動素子２３は移動しない。そのため、第１回走査終了時に、画素２０ａは、純黒色表示のままである（図５Ａ参照）。画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにおいては、画素電極２１に与えられる電位（０Ｖ）に対して、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）が相対的に高電位となり、負に帯電した白色粒子８２がクーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。これにより、第１回走査終了時に、画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの階調は、濃いグレーとなる（図５Ａ参照）。
【００５１】
続いて、第２回走査に移る。第２回走査では、第１回走査とデータ線駆動に変更はなく、第１回走査と同等の走査が行われる。したがって、第２回走査終了時には、非選択画素の画素２０ａは、純黒色表示のままであり、選択画素となる画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、さらに白色粒子８２が共通電極２２側に移動するので、より反射率の高い第３階調に相当する濃いグレーとなる（図５Ｂ参照）。
【００５２】
続いて、第３回走査に移る。第２回走査終了時点で画素２０ｃは所望の階調に達したため、第３回走査では、画素２０ａ、２０ｃは非選択画素となり、図５Ｃに示すように、選択画素となる画素２０ｂ，２０ｄの階調のみを変更する。第３回走査時には、共通電極２２に共通電位Ｖｃｏｍとして２５Ｖを印加する。データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、画素２０ａ，２０ｃには２５Ｖの画像信号を、画素２０ｂ，２０ｄには０Ｖの画像信号をそれぞれ供給する。このように、各画素２０における所望の階調およびそれに伴うデータ線駆動は、コントローラ６によって制御される。図６に示すように、走査線駆動回路４から各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に対して供給される走査信号Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｍの電位が順次高電位（選択状態）とされる。画素２０ａ，２０ｃにおいては、画素電極２１に与えられる電位（２５Ｖ）と、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）とが同電位となるので、相対的な電位差が生じず、電気泳動素子２３は移動しない。そのため、第３回走査終了時に、画素２０ａは、純黒色表示のままである（図５Ｃ参照）。また、画素２０ｃの階調は、第２回走査終了時点の階調（濃いグレー）のままである（図５Ｃ参照）。選択画素となる画素２０ｂ，２０ｄにおいては、画素電極２１に与えられる電位（０Ｖ）に対して、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）が相対的に高電位となり、負に帯電した白色粒子８２がクーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。これにより、第３回走査終了時に、画素２０ｂ，２０ｄの階調は、さらに薄いグレーとなるが、希望の階調レベルには達していない。画素２０ｂの目標階調度は明るい灰色である第１２階調であるので、本例では２５Ｖの書込みパルスを１０回印加し、その後に３０Ｖの書込みパルスを１回印加することで得られる。そこで、第１０回走査までは第３回走査と同等の駆動を繰り返す。そして、第１０回走査（パルス数＝１０）では、画素２０ａ、２０ｃは非選択画素となり、図５Ｃに示すように、選択画素の画素２０ｂ，２０ｄの階調のみを変更する。第１１回走査時には、共通電極２２に共通電位Ｖｃｏｍとして３０Ｖを印加し、データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、画素２０ａ，２０ｃには３０Ｖの画像信号を、画素２０ｂ，２０ｄには０Ｖの画像信号をそれぞれ供給する。これにより、画素２０ｂ，２０ｄの階調は、明るい灰色である第１２階調になる（図５Ｃ参照）。
【００５３】
第１２回走査以降は、画素２０ｄの階調を移行させるため、図４Ａに示すように書込みパルスの印加回数に対応して画素２０ｄに印加する書込みパルスの電圧値を上げつつ、同様に走査を繰り返す。この結果、第２０回走査終了時点で画素２０ｄが第１６階調である白色表示に到達する（図５Ｄ参照）。これで所望の画像を表示部２の表示面に表示させることができたため、走査は終了となる。なお、第１３回走査（パルス数＝１３）に対応した階調レベルからは、共通電極２２の共通電位Ｖｃｏｍとして４０Ｖを印加する。
【００５４】
所望の画像が得られ画面が完成すれば、その表示はそのまま表示部２に保持される。したがって、走査終了後は、省電力のためにデータ線駆動回路３や走査線駆動回路４の電源を切ることも可能である。再度、画面書き換えを行う場合は、最初に表示部２の表示面全体を純黒色表示とし、新しい画像データに基づいて走査を行えばよい。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態に係る電気泳動表示装置１の駆動方法においては、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて共通電極２２側の反射率がなだらかに変化するため、均等な１６階調を得ることができる。したがって、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて、純黒色表示から中間調、純白色表示へと（純白色表示から中間調、純黒色表示へと）階調を制御することができるため、対象画素２０の階調制御を容易かつ精度よく実現することが可能となる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００５７】
例えば、上記実施の形態においては、共通電極２２の電位を遷移させることで電気泳動粒子を駆動する、いわゆるコモン振り駆動と称する駆動方法を採用している。しかし、この駆動方法に限られず、共通電極２２の電位を固定して、画素電極２１の電位を正負にわたって変化させる駆動方法を採用することも、当然可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電気泳動表示装置
２ 表示部
３ データ線駆動回路
４ 走査線駆動回路
５ 共通電位供給回路
６ コントローラ
１１ 共通電位線
２０ 画素
２１ 画素電極
２２ 共通電極
２３ 電気泳動素子
２４ 画素スイッチング用トランジスタ
２５ 保持容量
２８ 素子基板
２９ 対向基板
８１ 分散媒
８２ 白色粒子
８３ 黒色粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子に電界を作用させて可逆的に視認状態を変化させる電気泳動表示装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気泳動表示装置の階調を制御する方法として、駆動パルスのパルス長を制御しながら対象画素の電極間に電圧を印加する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、パルス長は変化させずに、対象画素の電極間に駆動パルスを印加する回数（印加回数）のみを制御して階調表示を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１６７３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２３７５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１記載の駆動方法では、きわめて短いパルス長を精密に制御する必要があり、多階調を表現することが困難であった。また、上述した特許文献２記載の駆動方法では、多階調表示を行うために高速のパルスを複数回印加する必要があり、動作速度の遅いＴＦＴ（例えば、有機ＴＦＴ）では多階調表示を実現することが不可能であった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現することができる電気泳動表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気泳動表示装置は、所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備し、前記駆動回路は、対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする。
【０００７】
この構成により、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて光透過性を有する基板（表示面）側の反射率がなだらかに変化するため、均等な１６階調を得ることができる。したがって、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて、純黒色表示から中間調、純白色表示へと（純白色表示から中間調、純黒色表示へと）階調を制御することができるため、対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現することが可能となる。
【０００８】
上記電気泳動表示装置において、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素を階調表示の上限または下限となる飽和反射率に初期設定し、飽和反射率の近傍では中間領域に比較して階調変化が相対的に小さくなるように前記書込みパルスの電圧値および印加回数を制御してもよい。この場合には、最初に小さな電圧値のパルスを印加することにより、反射率の急激な変化を抑制することができるため、中間階調における低い階調を確実に表現することが可能となる。
【０００９】
上記電気泳動表示装置において、前記初期設定において相対的に移動速度が速い帯電粒子を光透過性を有する基板側の電極に集結させてもよい。この場合には、初期状態から所望の階調表示への移行時間を短縮する効果が期待できる。
【００１０】
上記電気泳動表示装置において、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素の全体に対して、各画素の前記画素電極および前記共通電極間に、短時間に電圧の極性が交互に反転するシェイキングパルスを印加してもよい。この場合には、シェイキングパルスを印加することにより長時間放置されて大きな塊となった帯電粒子をほぐすことができ、その後に印加される書込みパルスにより帯電粒子がより容易に移動可能となる。
【００１１】
本発明の電気泳動表示装置の駆動方法は、所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備した電気泳動表示装置の駆動方法において、対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対象画素の階調制御を容易かつ精度よく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。
【図２】上記電気泳動表示装置における画素の電気的な構成を示す等価回路図である。
【図３】上記電気泳動表示装置における表示部の部分断面図である。
【図４】図４Ａは上記電気泳動表示装置において１６階調表示を行う場合の書込みパルスの電圧値および印加回数を示す図であり、図４Ｂは上記電気泳動表示装置において１６階調表示を行った場合の反射率の測定例を示すグラフである。
【図５】上記電気泳動表示装置における電子泳動素子の階調変化を模式的に示す図である。
【図６】図５に示す階調制御の一例について説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電気泳動表示装置の全体構成図である。この電気泳動表示装置１は、マトリクス状に画素配置された表示部２と、表示部２に画像信号を供給するデータ線駆動回路３と、表示部２に走査信号を供給する走査線駆動回路４と、表示部２の各画素に共通電位を与える共通電位供給回路５と、装置全体の動作を制御するコントローラ６と、を備えて構成される。このうち、データ線駆動回路３、走査線駆動回路４、共通電位供給回路５およびコントローラ６は、駆動回路を構成する。
【００１５】
表示部２には、データ線駆動回路３から列方向（Ｙ方向）に並列に伸びるｎ本のデータ線Ｘ１からＸｎが延在するとともに、これらのデータ線と交差して走査線駆動回路４から行方向（Ｘ方向）に並列に伸びるｍ本の走査線Ｙ１からＹｍが延在している。表示部２において、データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）と、走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）とが交差する各交差部に画素２０がそれぞれ形成されている。このように、表示部２には、ｍ行ｎ列のマトリクス状に複数の画素２０が配置されている。
【００１６】
データ線駆動回路３は、コントローラ６から供給されるタイミング信号に基づいて、各データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に画像信号を供給する。画像信号は、高電位ＶＨ（例えば、４０Ｖ）から低電位ＶＬ（例えば、０Ｖ）の間で任意の電位をとる。特に、共通電位供給回路５から与えられる共通電位を固定して、画像信号の電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、画像信号（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、画像信号の複数の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００１７】
走査線駆動回路４は、コントローラ６から供給されるタイミング信号に基づいて、各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に固定パルス幅の走査信号を順次供給する。これにより、駆動対象となる画素２０に対して、走査信号が供給される。走査信号によって階調制御対象となる画素を選択するので、走査信号のことを選択信号と呼ぶこともできる。
【００１８】
表示部２を構成する各画素２０には、共通電位供給回路５から共通電位線１１を介して共通電位Ｖｃｏｍが印加される。共通電位Ｖｃｏｍは一定の電位であってもよいし、例えば書き込む階調に応じて変化してもよい。特に、データ線駆動回路３から与えられる画像信号の電圧値を固定して、共通電位Ｖｃｏｍの電圧値を階段状に変化させて所望の階調を実現する駆動方法では、共通電位（書込みパルス）の電圧値は、書込みパルスの印加回数に応じて階段状に上がるように制御される。例えば、共通電位の電圧値は、２５Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖの３段階に制御される。
【００１９】
コントローラ６は、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号を、データ線駆動回路３、走査線駆動回路４および共通電位供給回路５に供給して各回路を制御する。コントローラ６は、対象画素の階調データをデータ線駆動回路３または共通電位供給回路５に供給する。データ線駆動回路３または共通電位供給回路５は、階調データに応じて書込みパルスの印加回数および電圧値を決定し、走査線駆動回路４の画素行選択動作に同期して対象画素に画像信号または共通電位を供給する。
【００２０】
図２は、画素２０の電気的な構成を示す等価回路図である。表示部２にマトリクス状に配置された各画素２０は同一構成であるので、画素２０を構成する各部には共通の符号を付して説明する。
【００２１】
画素２０は、画素電極２１と、共通電極２２と、電気泳動素子２３と、画素スイッチング用トランジスタ２４と、保持容量２５と、を備えている。画素スイッチング用トランジスタ２４は、例えば、Ｎ型トランジスタで構成される。画素スイッチング用トランジスタ２４のゲートは、対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ２４のソースは、対応する列のデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に電気的に接続されている。また、画素スイッチング用トランジスタ２４のドレインは、画素電極２１および保持容量２５に電気的に接続されている。画素スイッチング用トランジスタ２４は、データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）を介して供給される画像信号を、走査線駆動回路４から対応する行の走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を介してパルス的に供給される走査信号に応じたタイミングで、画素電極２１および保持容量２５に出力する。
【００２２】
画素電極２１には、データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、画像信号が供給される。画素電極２１は、電気泳動素子２３を介して共通電極２２と互いに対向して配置されている。共通電極２２は、共通電位Ｖｃｏｍが供給される共通電位線１１に電気的に接続されている。
【００２３】
電気泳動素子２３は、複数の電気泳動粒子を含んでなる液体であり、電極間に図示しない封止材にて漏れ出さないように保持されている。
【００２４】
保持容量２５は、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなり、一方の電極が画素電極２１および画素スイッチング用トランジスタ２４に電気的に接続され、他方の電極が共通電位線１１に電気的に接続されている。保持容量２５によって、画像信号を一定期間維持することができる。
【００２５】
次に、電気泳動表示装置１の表示部２の具体的な構成について、図３に基づいて説明する。図３は、電気泳動表示装置１における表示部２の部分断面図である。表示部２は、素子基板２８と、対向基板２９とが、図示しないスペーサを介して対向配置され、基板間に電気泳動素子２３が封入された構成となっている。なお、本実施の形態では、対向基板２９側に画像を表示することを前提として説明する。
【００２６】
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、ここでは図示を省略するが、図２を参照して上述した画素スイッチング用トランジスタ２４、保持容量２５、走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）、データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）、共通電位線１１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２１がマトリクス状に設けられている。
【００２７】
対向基板２９は、例えば、ガラスやプラスチック等からなる光透過性の基板である。対向基板２９における素子基板２８との対向面上には、共通電極２２が、複数の画素電極２１と対向して形成されている。共通電極２２は、例えば、マグネシウム銀（ＭｇＡｇ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料から形成されている。
【００２８】
電気泳動素子２３は、正に帯電した黒色粒子８３と、負に帯電した白色粒子８２と、これらの黒色粒子８３および白色粒子８２を分散させる分散媒８１と、からなる電気泳動表示用液であり、素子基板２８と対向基板２９との間に封入されている。また、素子基板２８と対向基板２９との間には、基板間の間隙を規定値に保つための図示しないスペーサが設けられ、基板の端面には間隙を封止するための図示しない封止材が設けられている。
【００２９】
図３において、画素電極２１と共通電極２２との間に、相対的に共通電極２２の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、正に帯電した黒色粒子８３は、クーロン力によって画素電極２１側に引き寄せられるとともに、負に帯電した白色粒子８２は、クーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。この結果、表示面側（共通電極２２側）には、白色粒子８２が集まり、表示部２の表示面は白色表示となる。一方、画素電極２１と共通電極２２との間に、相対的に画素電極２１の電位が高くなるように（相対的に共通電極２２の電位が低くなるように）電圧が印加された場合には、正に帯電した黒色粒子８３は、クーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられるとともに、負に帯電した白色粒子８２は、クーロン力によって画素電極２１側に引き寄せられる。この結果、表示面側（共通電極２２側）には、黒色粒子８３が集まり、表示部２の表示面は黒色表示となる。
【００３０】
なお、白色粒子８２、黒色粒子８３に用いる顔料を、例えば、赤色、緑色、青色などの顔料に変えることによって、表示部２の表示面を赤色表示、緑色表示、青色表示などにすることができる。
【００３１】
次に、以上のように構成された電気泳動表示装置１において好適な階調表示を実現するための駆動方法について説明する。階調表示の解像度は、一例として、純黒色表示（最低側飽和反射率）を１階調目、純白色表示（最高側飽和反射率）を１６階調目とする。
【００３２】
本駆動方法は、対象画素の電極間（画素電極２１と共通電極２２との間）に電位差を生じさせる書込みパルスの電圧値を階段状に上昇するように制御するとともに各段階の電圧値での印加回数を制御して所望の階調表示を実現する。書込みパルスは、画素電極２１に印加される画像信号の電圧値と共通電極２２に印加される共通電位Ｖｃｏｍとの組み合わせで決まる電位差が電圧値となる。上記した通り、共通電位Ｖｃｏｍを固定して、画像信号の電圧値を階段状に変化させる駆動方法と、画像信号の電圧値を固定して、共通電位Ｖｃｏｍを階段状に変化させる駆動方法と、共通電位Ｖｃｏｍおよび画像信号の電圧値両方を変化させて所要の電圧を印加する駆動方法とがある。
【００３３】
１階調目から１６階調目まで連続的に階調変化させる場合、電圧値ａＶの書込みパルスを対象画素２０に所定回数印加し、その後、電圧値ｂＶ（ただし、ａ＜ｂ）の書込みパルスを所定回数印加し、さらに、電圧値ｃＶ（ただし、ｂ＜ｃ）の書込みパルスを所定回数印加することになる。階調表示の解像度が１６階調以外の場合も書込みパルスの電圧値を階段状に上昇するように制御するとともに各段階の電圧値での印加回数を制御する駆動方法は変わらない。すなわち、本駆動方法は、純黒色表示を１階調目、純白色表示を１６階調目とした場合に、中間階調を表示するために必要とされる書込みパルスの電圧値および印加回数は階調により一義的に決定される。例えば、ａ＝２５，ｂ＝３０，ｃ＝４０である場合に、１３階調目は、画素電極２１に２５Ｖのパルスを１０回印加し、その後、３０Ｖのパルスを５回印加し、さらに、４０Ｖのパルスを２回印加することにより得られる。
【００３４】
図４Ａは、１６階調表示する場合に各階調に対応した書込みパルスの電圧値変化と印加回数との関係を示している。図４Ａにおいて、横軸は書込みパルスを対象画素に印加する印加回数に対応し、縦軸は書込みパルスの電圧値に対応している。
【００３５】
上記した通り、１階調目である純黒色表示（または純白色表示）から１６階調目である純白色表示（または純黒色表示）に向けて連続的に階調変化させ、目的の階調まで変化した時点で当該対象画素の駆動を停止する。
【００３６】
図４Ａに示すように、書込みパルスの電圧値２５Ｖにて印加回数を１回より１０回まで順次増加させることで、１階調目から１１階調目まで連続的に変化する。１２階調目以降は書込みパルスの電圧値を３０Ｖに１段階だけ上げて印加回数を１回（初期状態からの積算では１１回）から２回（初期状態からの積算では１２回）まで順次増加させることで、１２階調目から１３階調目まで連続的に変化する。１４階調目以降は書込みパルスの電圧値を４０Ｖに上げて印加回数を１回（初期状態からの積算では１３回）から８回（初期状態からの積算では２０回）まで順次増加させることで、１４階調目から１６階調目まで連続的に変化する。
【００３７】
図４Ｂは、図４Ａに示すように書込みパルスの電圧値および印加回数を制御して階調表示を変化させた際の反射率の変化状態を示す図である。例えば、「２５Ｖ×１０＋３０Ｖ×２＋４０Ｖ×２」とは、対象画素２０に電圧値が２５Ｖの書込みパルスを１０回印加し、その後、電圧値が３０Ｖの書込みパルスを２回印加し、さらに、４０Ｖの書込みパルスを２回印加した場合の反射率に対応している。なお、各書込みパルスのパルス幅は略同一である。図４Ｂに示すように、印加する書込みパルスの電圧値および印加回数に応じて反射率がなだらかに変化するため、均等な１６階調が得られることがわかる。これにより、印加する書込みパルスの電圧値および印加回数に応じて、純黒色表示から中間調、純白色表示へと階調を精度よく制御することが可能となる。
【００３８】
上記書込みパルスによる駆動方法において、対象画素２０に印加する書込みパルスの電圧値を、最初は小さな値とし、段階的に大きな値に変化させている。初期状態が純黒色表示（最低側飽和反射率）である場合に、純黒色表示から純白色表示（最高側飽和反射率）へ階調変化させるためには、例えば、４０Ｖの書込みパルスを２０回印加する必要がある。しかしながら、純黒色表示の状態から４０Ｖの書込みパルスを１パルスずつ印加していくと、最初の数回のうちに反射率が急激に変化する。このような印加回数−反射率特性の下では、中間階調における低い階調（例えば、濃いグレー）を表現することが非常に困難である。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、飽和反射率の近傍（書込みパルスの印加回数が１回から５回程度の付近で反射率（Ｙ値）１０未満）では、書込みパルスの電圧値を小さな値（例えば、２５Ｖ）に設定してパルス印加を繰り返す。これにより、反射率の急激な変化を抑制することができるため、中間階調における低い階調を表現することが可能となる。ただし、書込みパルスの電圧値が小さな値であると、複数回印加している間に反射率の変化が飽和する。この対策として、本実施の形態では、対象画素２０に印加する書込みパルスの電圧値を、印加回数の増大とともに段階的に大きな値に切り替えることで、印加回数に対応した反射率の変化を一定とし、最高反射率の純白色表示まで反射率を変化させることを可能にした。
【００４０】
また、上記書込みパルスによる駆動方法において、画素スイッチング用トランジスタ２４のゲート選択時間は０．２ｍ秒程度とすることができる。したがって、例えば、有機ＴＦＴのように動作速度の遅いトランジスタであっても画素スイッチング用トランジスタ２４に適用することができる。これにより、有機ＴＦＴのように表示部２のフレキシブル化に適した有機ＴＦＴを用いて必要な階調制御が実現されるので、電気泳動表示装置１をフレキシブル化することが可能となる。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る電気泳動表示装置１の駆動方法について、具体例に基づいて説明する。
【００４２】
本駆動方法は、個々の対象画素の階調表示を制御するのに先立ち、表示部２の画素２０全体に対して、短時間に電圧の極性が交互に反転するシェイキングパルスを印加する。シェイキングパルスによる駆動は、すべてのデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に高電位ＶＨ（例えば４０Ｖ）、共通電位線１１に低電位ＶＬ（例えば０Ｖ）を印加し、すべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を所定時間（例えば、１０ｍ秒）選択した後、すべてのデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）と共通電位線１１の電圧極性を反転し、すべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を所定時間（例えば、１０ｍ秒）選択することを所定回数（例えば、１０回）繰り返すことにより実現できる。
【００４３】
このように、書込みパルスの印加に先立ってシェイキングパルスを印加することにより、長時間放置されて大きな塊となった白色粒子８２および黒色粒子８３を開放する（ほぐす）ことができる。したがって、その後に印加される書込みパルスにより、帯電粒子がより容易に移動可能となる。
【００４４】
次に、本駆動方法は、まず表示部２の表示面全体を純黒色表示または純白色表示の状態にする。この純黒色表示または純白色表示の状態を初期状態と呼ぶこととする。ここで、純黒色表示または純白色表示のいずれを初期状態にしてもよいが、相対的に移動速度が遅い帯電粒子を初期状態での表示色に選ぶことが望ましい。これにより、初期状態から所望の階調表示への移行時間を短縮する効果が期待できる。例えば、帯電粒子の特性によって、黒色粒子８３よりも白色粒子８２の方が移動速度が速いものと仮定して説明する。なお、階調表示の制御対象エリアが表示部２の一部であれば、該当する所定エリアの画素を初期状態にする。
【００４５】
初期状態にするために、すべてのデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に高電位ＶＨ（例えば４０Ｖ）、共通電位線１１に低電位ＶＬ（例えば０Ｖ）を印加した状態で、すべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を選択して選択信号（１パルス）を印加する１走査を、所定回数（例えば、２０回）繰り返す。また、走査を行わず、走査線駆動回路４によりすべての走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）を選択し続け、表示部２における画素２０に約１秒間電圧を印加し続ける方法によっても、同様の結果を得ることができる。
【００４６】
以上のように、最初に表示部２の表示面全体を純黒色表示とした後、純黒色表示から中間調、そして純白色表示へと移行させる。
【００４７】
本駆動方法は、初期状態から対象画素が所要の階調に到達するまで、書込みパルスの電圧値を段階的に上げるとともに書込みパルスを所定回数印加する。以下では、図５および図６に基づいて、書込みパルスによる階調制御の具体例を説明する。
【００４８】
図５は、データ線をＸ、走査線をＹとするｍ行ｎ列の表示部２における画素２０のマトリクス表示である。簡単のために、表示部２のうち、最初の２行２列の画素２０のみ（２０ａ〜２０ｄ）に注目して説明する。図６は、図５に示したｍ行ｎ列に配列された電気泳動素子２３に対応したタイミングチャートである。図６において、Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｍが各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に供給される走査信号を示し、Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎが各データ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）に供給される画像信号を示している。
【００４９】
表示部２全体が純黒色表示である初期状態から、図５Ａから図５Ｄの順番に階調変化させて、最終的に表示すべき階調として図５Ｄの階調表示を実現する。最終表示すべき階調は、図５Ｄのごとく１列１行目の画素２０ａが純黒色（最低側飽和反射率）である第１階調、画素２０ｃが暗い灰色である第３階調、画素２０ｂが明るい灰色である第１２階調、画素２０ｄが純白色（最高側飽和反射率）である第１６階調とする。
【００５０】
第１回走査では、図５Ａに示すように、画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを中間階調へと移行する。第１回走査時には、共通電極２２に共通電位Ｖｃｏｍとして２５Ｖを印加する。データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、非選択画素となる画素２０ａには２５Ｖの画像信号を供給し、選択画素となる画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄには０Ｖの画像信号をそれぞれ供給する。図６に示すように、走査線駆動回路４から各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に対して供給される走査信号Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｍの電位が順次高電位（選択状態）とされる。画素２０ａにおいては、画素電極２１に与えられる電位（２５Ｖ）と、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）とが同電位となるので、相対的な電位差が生じず、電気泳動素子２３は移動しない。そのため、第１回走査終了時に、画素２０ａは、純黒色表示のままである（図５Ａ参照）。画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにおいては、画素電極２１に与えられる電位（０Ｖ）に対して、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）が相対的に高電位となり、負に帯電した白色粒子８２がクーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。これにより、第１回走査終了時に、画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの階調は、濃いグレーとなる（図５Ａ参照）。
【００５１】
続いて、第２回走査に移る。第２回走査では、第１回走査とデータ線駆動に変更はなく、第１回走査と同等の走査が行われる。したがって、第２回走査終了時には、非選択画素の画素２０ａは、純黒色表示のままであり、選択画素となる画素２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、さらに白色粒子８２が共通電極２２側に移動するので、より反射率の高い第３階調に相当する濃いグレーとなる（図５Ｂ参照）。
【００５２】
続いて、第３回走査に移る。第２回走査終了時点で画素２０ｃは所望の階調に達したため、第３回走査では、画素２０ａ、２０ｃは非選択画素となり、図５Ｃに示すように、選択画素となる画素２０ｂ，２０ｄの階調のみを変更する。第３回走査時には、共通電極２２に共通電位Ｖｃｏｍとして２５Ｖを印加する。データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、画素２０ａ，２０ｃには２５Ｖの画像信号を、画素２０ｂ，２０ｄには０Ｖの画像信号をそれぞれ供給する。このように、各画素２０における所望の階調およびそれに伴うデータ線駆動は、コントローラ６によって制御される。図６に示すように、走査線駆動回路４から各走査線（Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｍ）に対して供給される走査信号Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｍの電位が順次高電位（選択状態）とされる。画素２０ａ，２０ｃにおいては、画素電極２１に与えられる電位（２５Ｖ）と、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）とが同電位となるので、相対的な電位差が生じず、電気泳動素子２３は移動しない。そのため、第３回走査終了時に、画素２０ａは、純黒色表示のままである（図５Ｃ参照）。また、画素２０ｃの階調は、第２回走査終了時点の階調（濃いグレー）のままである（図５Ｃ参照）。選択画素となる画素２０ｂ，２０ｄにおいては、画素電極２１に与えられる電位（０Ｖ）に対して、共通電極２２に与えられる共通電位Ｖｃｏｍ（２５Ｖ）が相対的に高電位となり、負に帯電した白色粒子８２がクーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。これにより、第３回走査終了時に、画素２０ｂ，２０ｄの階調は、さらに薄いグレーとなるが、希望の階調レベルには達していない。画素２０ｂの目標階調度は明るい灰色である第１２階調であるので、本例では２５Ｖの書込みパルスを１０回印加し、その後に３０Ｖの書込みパルスを１回印加することで得られる。そこで、第１０回走査までは第３回走査と同等の駆動を繰り返す。そして、第１０回走査（パルス数＝１０）では、画素２０ａ、２０ｃは非選択画素となり、図５Ｃに示すように、選択画素の画素２０ｂ，２０ｄの階調のみを変更する。第１１回走査時には、共通電極２２に共通電位Ｖｃｏｍとして３０Ｖを印加し、データ線駆動回路３からデータ線（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）および画素スイッチング用トランジスタ２４を介して、画素２０ａ，２０ｃには３０Ｖの画像信号を、画素２０ｂ，２０ｄには０Ｖの画像信号をそれぞれ供給する。これにより、画素２０ｂ，２０ｄの階調は、明るい灰色である第１２階調になる（図５Ｃ参照）。
【００５３】
第１２回走査以降は、画素２０ｄの階調を移行させるため、図４Ａに示すように書込みパルスの印加回数に対応して画素２０ｄに印加する書込みパルスの電圧値を上げつつ、同様に走査を繰り返す。この結果、第２０回走査終了時点で画素２０ｄが第１６階調である白色表示に到達する（図５Ｄ参照）。これで所望の画像を表示部２の表示面に表示させることができたため、走査は終了となる。なお、第１３回走査（パルス数＝１３）に対応した階調レベルからは、共通電極２２の共通電位Ｖｃｏｍとして４０Ｖを印加する。
【００５４】
所望の画像が得られ画面が完成すれば、その表示はそのまま表示部２に保持される。したがって、走査終了後は、省電力のためにデータ線駆動回路３や走査線駆動回路４の電源を切ることも可能である。再度、画面書き換えを行う場合は、最初に表示部２の表示面全体を純黒色表示とし、新しい画像データに基づいて走査を行えばよい。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態に係る電気泳動表示装置１の駆動方法においては、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて共通電極２２側の反射率がなだらかに変化するため、均等な１６階調を得ることができる。したがって、印加するパルスの電圧値および印加回数に応じて、純黒色表示から中間調、純白色表示へと（純白色表示から中間調、純黒色表示へと）階調を制御することができるため、対象画素２０の階調制御を容易かつ精度よく実現することが可能となる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００５７】
例えば、上記実施の形態においては、共通電極２２の電位を遷移させることで電気泳動粒子を駆動する、いわゆるコモン振り駆動と称する駆動方法を採用している。しかし、この駆動方法に限られず、共通電極２２の電位を固定して、画素電極２１の電位を正負にわたって変化させる駆動方法を採用することも、当然可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電気泳動表示装置
２ 表示部
３ データ線駆動回路
４ 走査線駆動回路
５ 共通電位供給回路
６ コントローラ
１１ 共通電位線
２０ 画素
２１ 画素電極
２２ 共通電極
２３ 電気泳動素子
２４ 画素スイッチング用トランジスタ
２５ 保持容量
２８ 素子基板
２９ 対向基板
８１ 分散媒
８２ 白色粒子
８３ 黒色粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備し、
前記駆動回路は、対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素を階調表示の上限または下限となる飽和反射率に初期設定し、飽和反射率の近傍では中間領域に比較して階調変化が相対的に小さくなるように前記書込みパルスの電圧値および印加回数を制御することを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記初期設定において相対的に移動速度が速い帯電粒子を光透過性を有する基板側の電極に集結させることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素の全体に対して、各画素の前記画素電極および前記共通電極間に、短時間に電圧の極性が交互に反転するシェイキングパルスを印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
【請求項５】
所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備した電気泳動表示装置の駆動方法において、
対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
【請求項１】
所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備し、
前記駆動回路は、対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする電気泳動表示装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素を階調表示の上限または下限となる飽和反射率に初期設定し、飽和反射率の近傍では中間領域に比較して階調変化が相対的に小さくなるように前記書込みパルスの電圧値および印加回数を制御することを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記初期設定において相対的に移動速度が速い帯電粒子を光透過性を有する基板側の電極に集結させることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、制御対象エリアとなる全画素または所定エリアの画素の全体に対して、各画素の前記画素電極および前記共通電極間に、短時間に電圧の極性が交互に反転するシェイキングパルスを印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
【請求項５】
所定幅のスペースを介して対向配置され少なくとも一方が光透過性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板の基板面に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板の基板面に前記複数の画素電極に対向して形成された共通電極と、前記一対の基板間に封入された色および極性が異なる２種類の帯電粒子を分散させてなる液状体と、前記画素電極と前記共通電極との間に前記帯電粒子を移動させる電位差を発生させる書込みパルスを生成する駆動回路と、を具備した電気泳動表示装置の駆動方法において、
対象画素の階調が所要の階調に到達するまで、前記書込みパルスの電圧値を段階的に引き上げるとともに各段階の電圧値にて前記書込みパルスの印加を所定回数繰り返すことを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９８４６７（Ｐ２０１２−１９８４６７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４０７８（Ｐ２０１１−６４０７８）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５９５７）三菱鉛筆株式会社 (692)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５９５７）三菱鉛筆株式会社 (692)
【Ｆターム（参考）】
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