(57)【要約】【課題】無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間の消費電力が削減すること。【解決手段】電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネル１０１、表示ドライバ・コントローラ１０２、電池Bat、昇圧電源回路１０６を具備する。表示パネル１０１は表示データの書き込みで表示が可能で、その後、無電源状態での表示の保持が可能である。昇圧電源回路１０６は電池Batの電源電圧Ｖpowerの昇圧動作により昇圧電源電圧Ｖddを生成して、表示ドライバ・コントローラ１０２は昇圧電源電圧Ｖddを使用して表示パネル１０１への表示データの書き込みを実行する。その後の表示パネル１０１が無電源状態での表示保持の待機動作期間では、昇圧電源回路１０６の昇圧動作が停止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ペーパー表示パネルと、表示ドライバ・コントローラと、電池と、昇圧電源回路とを具備して、
前記電子ペーパー表示パネルは表示データの書き込みによって表示が可能であり、前記書き込みの後に無電源状態であっても前記表示を保持することが可能であり、
前記昇圧電源回路は、前記電池から供給される電源電圧の昇圧動作により昇圧電源電圧を生成するものであり、
前記表示ドライバ・コントローラは、前記昇圧電源回路より供給される前記昇圧電源電圧を使用することによって前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みを実行するものであり、
前記表示ドライバ・コントローラによる前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネルが前記無電源状態での前記表示を保持する待機動作期間では、前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が停止されることを特徴とする電子ペーパーディスプレイ。
【請求項２】
前記昇圧電源回路は複数のスイッチと複数のコンデンサとを含む複数段のチャージポンプ回路によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパーディスプレイ。
【請求項３】
ホスト機器から前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みの要求に応答して前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が開始してから前記昇圧電源電圧が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に、前記ホスト機器から供給されるディジタル表示データを格納するラッチ回路を更に具備することを特徴とする請求項１と請求項２とのいずれかに記載の電子ペーパーディスプレイ。
【請求項４】
前記ラッチ回路に格納される以前に前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを一時記憶するための内蔵メモリを更に具備することを特徴とする請求項３に記載の電子ペーパーディスプレイ。
【請求項５】
前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みを実行する前記表示ドライバ・コントローラ複数の出力端子は、前記待機動作期間に接地電圧のレベルに維持されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電子ペーパーディスプレイ。
【請求項６】
前記ホスト機器から無線通信により転送される前記表示データと前記書き込みの要求とを受信するための無線インターフェースを更に具備することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の電子ペーパーディスプレイ。
【請求項７】
電子ペーパーディスプレイに使用される半導体集積回路であって、
前記電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネルと、表示ドライバ・コントローラと、電池と、昇圧電源回路とを具備して、
前記電子ペーパー表示パネルは表示データの書き込みによって表示が可能であり、前記書き込みの後に無電源状態であっても前記表示を保持することが可能であり、
前記昇圧電源回路は、前記電池から供給される電源電圧の昇圧動作により昇圧電源電圧を生成するものであり、
前記半導体集積回路は、前記表示ドライバ・コントローラと前記昇圧電源回路とを少なくとも内蔵するものであり、
前記半導体集積回路に内蔵の前記表示ドライバ・コントローラは、前記昇圧電源回路より供給される前記昇圧電源電圧を使用することによって前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みを実行するものであり、
前記表示ドライバ・コントローラによる前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネルが前記無電源状態での前記表示を保持する待機動作期間では、前記半導体集積回路に内蔵の前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が停止されることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項８】
前記昇圧電源回路は複数のスイッチと複数のコンデンサとを含む複数段のチャージポンプ回路によって構成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体集積回路。
【請求項９】
ホスト機器から前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みの要求に応答して前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が開始してから前記昇圧電源電圧が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に、前記ホスト機器から供給されるディジタル表示データを格納するラッチ回路を更に具備することを特徴とする請求項７と請求項８とのいずれかに記載の半導体集積回路。
【請求項１０】
前記ラッチ回路に格納される以前に前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを一時記憶するための内蔵メモリを更に具備することを特徴とする請求項９に記載の半導体集積回路。
【請求項１１】
前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みを実行する前記表示ドライバ・コントローラ複数の出力端子は、前記待機動作期間に接地電圧のレベルに維持されることを特徴とする請求項７から請求項１０までのいずれかに記載の半導体集積回路。
【請求項１２】
前記ホスト機器から無線通信により転送される前記表示データと前記書き込みの要求とを受信するための無線インターフェースを更に具備することを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれかに記載の半導体集積回路。
【請求項１３】
電子ペーパーディスプレイに使用される半導体集積回路の動作方法であって、
前記電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネルと、表示ドライバ・コントローラと、電池と、昇圧電源回路とを具備して、
前記電子ペーパー表示パネルは表示データの書き込みによって表示が可能であり、前記書き込みの後に無電源状態であっても前記表示を保持することが可能であり、
前記昇圧電源回路は、前記電池から供給される電源電圧の昇圧動作により昇圧電源電圧を生成するものであり、
前記半導体集積回路は、前記表示ドライバ・コントローラと前記昇圧電源回路とを少なくとも内蔵するものであり、
前記半導体集積回路に内蔵の前記表示ドライバ・コントローラは、前記昇圧電源回路より供給される前記昇圧電源電圧を使用することによって前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みを実行するものであり、
前記表示ドライバ・コントローラによる前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネルが前記無電源状態での前記表示を保持する待機動作期間では、前記半導体集積回路に内蔵の前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が停止されることを特徴とする半導体集積回路の動作方法。
【請求項１４】
前記昇圧電源回路は複数のスイッチと複数のコンデンサとを含む複数段のチャージポンプ回路によって構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体集積回路の動作方法。
【請求項１５】
前記半導体集積回路はラッチ回路を更に具備するものであり、
ホスト機器から前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みの要求に応答して前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が開始してから前記昇圧電源電圧が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に、前記ホスト機器から供給されるディジタル表示データを前記ラッチ回路に格納することを特徴とする請求項１３と請求項１４とのいずれかに記載の半導体集積回路の動作方法。
【請求項１６】
前記半導体集積回路は内蔵メモリを更に具備するものであり、
前記ラッチ回路に格納される以前に前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを前記内蔵メモリに一時記憶ことを特徴とする請求項１５に記載の半導体集積回路の動作方法。
【請求項１７】
前記電子ペーパー表示パネルへの前記表示データの前記書き込みを実行する前記表示ドライバ・コントローラ複数の出力端子は、前記待機動作期間に接地電圧のレベルに維持されることを特徴とする請求項１３から請求項１６までのいずれかに記載の半導体集積回路の動作方法。
【請求項１８】
前記半導体集積回路は無線インターフェースを更に具備するものであり、
前記ホスト機器から無線通信により転送される前記表示データと前記書き込みの要求とを前記無線インターフェースによって受信することを特徴とする請求項１３から請求項１７までのいずれかに記載の半導体集積回路の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペーパーディスプレイおよびそれに使用される半導体集積回路とその動作方法に関し、特に無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間での消費電力を削減するのに有益な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１には、電源を切っても表示を維持でき、反射率が３０％と高く４０９６色の明るいカラー表示が可能で、厚みが０．８ｍｍと薄く、対角３．８インチＱＶＧＡ(３２０×２４０画素)のカラー電子ペーパーが記載されている。表示の維持には電力が不必要な上に、書き換えも低消費電力であることから、公共の場所での情報表示や商品広告などに、紙のように扱える新しい電子メディアとして様々な応用が可能であるとしている。
【０００３】
コレステリック液晶を利用したカラー電子ペーパーは、表示面から順に、青色(Ｂ)、緑色(Ｇ)、赤色(Ｒ)の各表示部が積層された構造を有しており、Ｒ表示部の下基板裏面には光吸収層が配置されている。各Ｂ、Ｇ、Ｒ表示部に使用されているコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加物(カイラル材)を数十重量％の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。
【０００４】
コレステリック液晶は双安定性(メモリ性)を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によって特定の波長の光を反射するプレーナ状態、光を通過するフォーカルコニック状態、またはそれらの中間的な状態を取ることができる。一度、プレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間的な状態となると、その後は電圧無印加状態においても安定してその状態を維持できる。
【０００５】
また、下記非特許文献２には、コレステリック液晶は高分子を少量添加することによって、高分子安定化もしくは電気的に双安定性となることが記載されている。電界を印加しない状態では、プレーナ配向になり、液晶の螺旋ピッチに応じた色光を選択反射する。弱い電界を印加すると、フォーカルコニック配向に変化して光を通過して、この状態で電界を解除すると、フォーカルコニック配向を維持する。プラスティック基板で交流駆動するためのデュアル電荷生成層にピーク・ツー・ピークで略５０ボルトから略３００ボルトまでの印加電圧を供給することによって、コレステリック液晶の反射率は略１．０から略０．１以下に変化することも記載されている。
【０００６】
更に、下記非特許文献３には、垂直配向液晶マイクロカプセル技術を採用することによってコントラスト比を改善した光書込型電子ペーパーが記載されている。この光書込型電子ペーパーは、コレステリック液晶マイクロカプセル層と有機光導電体層とを透明電極を配置した一対のフィルム基板間に挟んだ構造である。コレステリック液晶は材料組成の調整によって三原色(赤、緑、青)を容易に作製でき、三原色の光書込型電子ペーパーを積層することでカラー化できるとしている。
【０００７】
また、下記特許文献１には、ドキュメントの画像を無電源状態で表示記録する表示部と電子データの処理を実行する処理部とを有する自己書き込み型電子ペーパーが記載されている。この処理部は、表示部を駆動するドライバ、外部と無線データ通信するための無線部、電子データを保持するメモリ、ＣＰＵ、操作部、バッテリーを含んでいる。
【０００８】
【非特許文献１】吉原  敏明  他、「カラー電子ペーパー」、  ＦＵＪＩＴＳＵ．  ５７，３，ＰＰ．３０２〜３０６，  ２００６年５月
【非特許文献２】有澤  宏  他、  「コレステリック液晶を用いたカラー電子ペーパー、―有機感光体による光画像書き込み―」、  電子画像学会  Ｊａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ  ２０００  論文集  ＰＰ．８９〜９２．
【非特許文献３】氷治  直樹  他、  「モノクロ光書込型電子ペーパー、―液晶マイクロカプセル技術と応用システム―」、  富士ゼロックス  テクニカルレポートＮｏ．１５  ２００５、ＰＰ．５６〜６３．
【特許文献１】特開２００５−２６７１７３号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
冒頭で説明したように、近年において、フレキシブル、薄型軽量、紙のような視認性を実現する電子ペーパーディスプレイが注目されており、電子ブック、電子棚札、電子ポスターへの適用が具体化しつつある。特に、電子ペーパーディスプレイは、バックライトが必要ないことと、ディスプレイ自体に表示保持特性があることから、表示確定後にリフレッシュ動作が必要なく、その分の低消費電力化が可能であるというメリットがある。この特性によって、携帯電話や音楽プレーヤー等のモバイル機器で採用されている液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイを適用するよりも、電子ペーパーディスプレイの方が適している分野はいくつか考えられる。例えば前述の電子棚札は、表示データが基本的に静止画であり、また、書き換え頻度は1日当たり数回と少ないことが予想できるため、電子ペーパーディスプレイの有効性を活かすことができるアプリケーションの１つである。
【００１０】
一方、電子棚札のアプリケーション、例えば電子値札を想定した場合には、値札を商品毎に設置する必要があるために電子値札のモジュールの数は多数になる。そしてこの状況下では、それぞれの電子値札の表示制御と電力供給とを有線で実施するのは、電子値札のモジュール設置の自由度の観点から非現実的である。従って、表示制御については無線によるデータ転送となり、電力供給に関してはボタン電池やコイン電池等の搭載が一般的になることが予想される。しかし、ボタン電池やコイン電池の電流容量は小さいので、電子値札モジュールの長時間使用を実現するためには、電子ペーパーモジュールの更なる低消費電力化が必要である。このように電子ペーパーディスプレイの特性である低消費電力を利用するアプリケーション、例えば電子棚札においては、電子棚札モジュールが長時間使用可能であることが重要になる。
【００１１】
一方、本発明者等は、本発明に先立って電子棚札に利用される電子ペーパーの表示を制御するドライバ・コントローラＬＳＩの研究・開発に従事した。この研究・開発で本発明者等は、上記非特許文献２に記載のように表示データの書き込みのために電子ペーパーディスプレイに印加する駆動電圧は３０〜８０ボルトと比較的高いと言う問題を明らかとした。
【００１２】
従って、電子棚札モジュールに搭載されるボタン電池やコイン電池等の例えば、略２ボルトのバッテリー電圧を昇圧電源電圧回路の使用によって、略２０倍に昇圧した昇圧電源電圧を生成することが必要となる。電子ペーパーディスプレイの表示パネルの表示データへの書き込み時には、この略２０倍の昇圧電源電圧が使用されるものとなる。一方、表示パネルの表示確定の後はリフレッシュ動作が不必要で無電源状態で表示保持特性を有する言う電子ペーパーディスプレイの特性から、無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間では昇圧電源電圧回路の昇圧動作を継続すると無駄な電力が消費されて電流容量の小さな電池の消耗が早いと言う問題が本発明者等の検討によって明らかとされた。また、昇圧電源電圧回路の昇圧動作の継続による無駄な電力消費の原因は、昇圧電源電圧回路を構成する多数のチャージポンプ回路の多数のコンデンサの充放電に際してのエネルギー消費に起因することも本発明者等の検討によって明らかとされた。
【００１３】
従って、本発明の目的とするところは、無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間での消費電力が削減された電子ペーパーディスプレイを提供することにある。
【００１４】
従って、本発明のひとつの実施の形態では、上記の目的の達成のために、無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間で、昇圧電源電圧回路の昇圧動作は停止される。
【００１５】
また待機動作期間での昇圧動作の停止によって、長時間の経過後には電子ペーパーディスプレイの残留電荷は消滅する。その後に、ホスト機器である外部装置から電子ペーパーディスプレイの表示パネルの表示データの更新要求と更新表示データとが略同時に転送される。更新要求に応答して昇圧電源電圧回路の昇圧動作を開始するが、昇圧電源電圧回路の昇圧段数が相当大きな段数であるので昇圧電源電圧回路が昇圧動作を開始してから昇圧電源電圧が所定のレベルに到達するまでの昇圧動作遅延時間が長いものである。しかし、その間にホスト機器から転送された更新表示データが消滅するので、ホスト機器による更新表示データの再度の転送が必要となると言う問題も本発明者等の検討によって明らかとされた。
【００１６】
従って、本発明の他の目的とするところは、ホスト機器からの表示データの更新要求に応答する昇圧電源電圧回路の昇圧動作開始の後の昇圧動作完了後のホスト機器からの表示データの再度の転送を不必要とすることにある。
【００１７】
更に、待機動作期間で昇圧電源電圧回路の昇圧動作を停止するのみでは、電子ペーパーディスプレイには高電圧の残留電荷が長期間に残存するので、残留電荷によって電子ペーパーディスプレイの表示パネルでの表示が不所望に影響される危険性があることも本発明者等の検討によって明らかとされた。
【００１８】
従って、本発明の更に他の目的とするところは、待機動作期間での残留電荷による電子ペーパーディスプレイの表示パネルでの表示が不所望な影響を軽減することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本願において開示される発明のうちの代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００２１】
すなわち、本発明の代表的な電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネル(１０１)と、表示ドライバ・コントローラ(１０２)と、電池(Bat)と、昇圧電源回路(１０６)とを具備する。
【００２２】
前記電子ペーパー表示パネル(１０１)は表示データの書き込みで表示が可能で、その後、無電源状態での前記表示の保持が可能である(図１参照)。
【００２３】
前記昇圧電源回路(１０６)は前記電池(Bat)からの電源電圧(Ｖpower)の昇圧動作で昇圧電源電圧(Ｖdd)を生成して(図２(Ｂ)の期間Ｔ１〜期間Ｔ２および期間Ｔ２〜期間Ｔ３を参照)、前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)は前記昇圧電源電圧(Ｖdd)を使用して前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みを実行する(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００２４】
前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネル(１０１)が前記無電源状態で前記表示を保持する待機動作期間では、前記昇圧電源回路(１０６)の前記昇圧動作が停止されることを特徴とする(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ３〜期間Ｔ４を参照)。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。すなわち、無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間での消費電力が削減された電子ペーパーディスプレイを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
《代表的な実施の形態》
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００２７】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態による電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネル(１０１)と、表示ドライバ・コントローラ(１０２)と、電池(Bat)と、昇圧電源回路(１０６)とを具備する。
【００２８】
前記電子ペーパー表示パネル(１０１)は表示データの書き込みによって表示が可能であり、前記書き込みの後に無電源状態であっても前記表示を保持することが可能である(図１参照)。
【００２９】
前記昇圧電源回路(１０６)は、前記電池(Bat)から供給される電源電圧(Ｖpower)の昇圧動作により昇圧電源電圧(Ｖdd)を生成するものである(図２(Ｂ)の期間Ｔ１から期間Ｔ２および期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００３０】
前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)は、前記昇圧電源回路(１０６)より供給される前記昇圧電源電圧(Ｖdd)を使用することによって前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みを実行するものである(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００３１】
前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)による前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネル(１０１)が前記無電源状態での前記表示を保持する待機動作期間では、前記昇圧電源回路(１０６)の前記昇圧動作が停止されることを特徴とするものである(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ３から期間Ｔ４を参照)。
【００３２】
前記実施の形態によれば、前記表示データの前記書き込み後に前記電子ペーパー表示パネルが前記無電源状態で前記表示を保持する待機動作期間で前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が停止されるため、無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間での消費電力の削減が可能となる。
【００３３】
好適な実施の形態では、前記昇圧電源回路(１０６)は複数のスイッチ(２０１〜２１０)と複数のコンデンサ(２１１、２１２)とを含む複数段のチャージポンプ回路によって構成されていることを特徴とする(図２(Ａ)参照)。
【００３４】
より好適な実施の形態による電子ペーパーディスプレイは、ホスト機器から前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みの要求に応答して前記昇圧電源回路(１０６)の前記昇圧動作が開始してから前記昇圧電源電圧(Ｖdd)が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に前記ホスト機器から供給されるディジタル表示データを格納するラッチ回路(１１１)を更に具備することを特徴とする(図１参照)。
【００３５】
前記より好適な実施の形態によれば、前記昇圧電源電圧(Ｖdd)が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に前記ラッチ回路(１１１)は前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを格納するものである。従って、前記ホスト機器からの前記ディジタル表示データの不必要な転送回数を削減することができる。
【００３６】
更により好適な実施の形態による電子ペーパーディスプレイは、前記ラッチ回路(１１１)に格納される以前に前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを一時記憶するための内蔵メモリ(１１５)を更に具備することを特徴とする(図５参照)。
【００３７】
前記更により好適な実施の形態によれば、ホスト機器から表示パネルの表示データの更新要求と更新表示データとが略同時に転送されたとしても、前記内蔵メモリ(１１５)による一時記憶により昇圧動作遅延時間の間の更新表示データの消滅が回避されるので、ホスト機器による更新表示データの再度の転送を不必要とすることができる。
【００３８】
具体的な一つの実施の形態では、前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みを実行する前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)の複数の出力端子(S1、S2…S480、G1、G2…G640)は、前記待機動作期間に接地電圧(ＧＮＤ)のレベルに維持されることを特徴とするものである(図３(Ａ)および図３(Ｂ)参照)。
【００３９】
前記具体的な一つの好適な実施の形態によれば、前記待機動作期間に前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)の前記複数の出力端子(S1、S2…S480、G1、G2…G640)は接地電圧(ＧＮＤ)のレベルに維持されるため、待機動作期間での残留電荷による電子ペーパーディスプレイの表示パネルの表示の不所望な影響を軽減することができる。
【００４０】
最も具体的な一つの実施の形態による電子ペーパーディスプレイは、前記ホスト機器から無線通信により転送される前記表示データと前記書き込みの要求とを受信するための無線インターフェース(１０５)を更に具備することを特徴とする(図１参照)。
【００４１】
〔２〕本発明の別の観点の代表的な実施の形態は、電子ペーパーディスプレイに使用される半導体集積回路である。前記電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネル(１０１)と、表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)と、電池(Bat)と、昇圧電源回路(４０２、５０３)とを具備する。
【００４２】
前記電子ペーパー表示パネル(１０１)は表示データの書き込みによって表示が可能であり、前記書き込みの後に無電源状態であっても前記表示を保持することが可能である(図４、図５参照)。
【００４３】
前記昇圧電源回路(４０２、５０３)は、前記電池(Bat)から供給される電源電圧(Ｖpower)の昇圧動作により昇圧電源電圧(Ｖdd)を生成するものである(図２(Ｂ)の期間Ｔ１から期間Ｔ２および期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００４４】
前記半導体集積回路は、前記表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)と前記昇圧電源回路(４０２、５０３)とを少なくとも内蔵するものである。
【００４５】
前記半導体集積回路に内蔵の前記表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)は、前記昇圧電源回路(４０２、５０３)より供給される前記昇圧電源電圧(Ｖdd)を使用することによって前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みを実行するものである(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００４６】
前記表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)による前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネル(１０１)が前記無電源状態での前記表示を保持する待機動作期間では、前記半導体集積回路に内蔵の前記昇圧電源回路(４０２、５０３)の前記昇圧動作が停止されることを特徴とするものである(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ３から期間Ｔ４を参照)。
【００４７】
前記実施の形態によれば、前記表示データの前記書き込み後に前記電子ペーパー表示パネルが前記無電源状態で前記表示を保持する待機動作期間で前記昇圧電源回路の前記昇圧動作が停止されるため、無電源状態の表示保持の期間である待機動作期間での消費電力の削減が可能となる。
【００４８】
好適な実施の形態では、前記昇圧電源回路(５０３)は複数のスイッチ(Ｑ１〜Ｑ１０)と複数のコンデンサ(Ｃ１、Ｑ１０)とを含む複数段のチャージポンプ回路によって構成されていることを特徴とする(図６(Ｂ)および図６(Ｃ)参照)。
【００４９】
より好適な実施の形態による半導体集積回路は、ホスト機器から前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みの要求に応答して前記昇圧電源回路(４０２、５０３)の前記昇圧動作が開始してから前記昇圧電源電圧(Ｖdd)が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に前記ホスト機器から供給されるディジタル表示データを格納するラッチ回路(１１１)を更に具備することを特徴とする(図４、図５参照)。
【００５０】
前記より好適な実施の形態によれば、前記昇圧電源電圧(Ｖdd)が前記書き込みを可能とする所定のレベルに到達した後に前記ラッチ回路(１１１)は前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを格納するものである。従って、前記ホスト機器からの前記ディジタル表示データの不必要な転送回数を削減することができる。
【００５１】
更により好適な実施の形態による半導体集積回路は、前記ラッチ回路(１１１)に格納される以前に前記ホスト機器から供給される前記ディジタル表示データを一時記憶するための内蔵メモリ(１１５)を更に具備することを特徴とする(図５参照)。
【００５２】
前記更により好適な実施の形態によれば、ホスト機器から表示パネルの表示データの更新要求と更新表示データとが略同時に転送されたとしても、前記内蔵メモリ(１１５)による一時記憶により昇圧動作遅延時間の間の更新表示データの消滅が回避されるので、ホスト機器による更新表示データの再度の転送を不必要とすることができる。
【００５３】
具体的な一つの実施の形態では、前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みを実行する前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)の複数の出力端子(S1、S2…S480、G1、G2…G640)は、前記待機動作期間に接地電圧(ＧＮＤ)のレベルに維持されることを特徴とするものである(図３(Ａ)および図３(Ｂ)参照)。
【００５４】
前記具体的な一つの好適な実施の形態によれば、前記待機動作期間に前記表示ドライバ・コントローラ(１０２)の前記複数の出力端子(S1、S2…S480、G1、G2…G640)は接地電圧(ＧＮＤ)のレベルに維持されるため、待機動作期間での残留電荷による電子ペーパーディスプレイの表示パネルの表示の不所望な影響を軽減することができる。
【００５５】
最も具体的な一つの実施の形態による半導体集積回路は、前記ホスト機器から無線通信により転送される前記表示データと前記書き込みの要求とを受信するための無線インターフェース(５０２)を更に具備することを特徴とする(図５参照)。
【００５６】
〔３〕本発明の更に他の観点の代表的な実施の形態は、電子ペーパーディスプレイに使用される半導体集積回路の動作方法である。前記電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネル(１０１)と、表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)と、電池(Bat)と、昇圧電源回路(４０２、５０３)とを具備する。
【００５７】
前記電子ペーパー表示パネル(１０１)は表示データの書き込みによって表示が可能であり、前記書き込みの後に無電源状態であっても前記表示を保持することが可能である(図４、図５参照)。
【００５８】
前記昇圧電源回路(４０２、５０３)は、前記電池(Bat)から供給される電源電圧(Ｖpower)の昇圧動作により昇圧電源電圧(Ｖdd)を生成するものである(図２(Ｂ)の期間Ｔ１から期間Ｔ２および期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００５９】
前記半導体集積回路は、前記表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)と前記昇圧電源回路(４０２、５０３)とを少なくとも内蔵するものである。
【００６０】
前記半導体集積回路に内蔵の前記表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)は、前記昇圧電源回路(４０２、５０３)より供給される前記昇圧電源電圧(Ｖdd)を使用することによって前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みを実行するものである(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ２から期間Ｔ３を参照)。
【００６１】
前記表示ドライバ・コントローラ(４０１、５０１)による前記電子ペーパー表示パネル(１０１)への前記表示データの前記書き込みの後に前記電子ペーパー表示パネル(１０１)が前記無電源状態での前記表示を保持する待機動作期間では、前記半導体集積回路に内蔵の前記昇圧電源回路(４０２、５０３)の前記昇圧動作が停止されることを特徴とするものである(図１、図２(Ｂ)の期間Ｔ３から期間Ｔ４を参照)。
【００６２】
《実施の形態の説明》
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
【００６３】
《電子ペーパーの表示を制御するドライバ・コントローラＬＳＩ》
図１は、本発明のひとつの実施の形態による電子棚札に利用される電子ペーパーディスプレイの構成を示す図である。
【００６４】
すなわち、図１に示した電子ペーパーディスプレイは、電子ペーパー表示パネル１０１と、電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２と、ディスプレイコントローラ１０７と、昇圧電源回路１０６と、無線インターフェース１０５と、電池Ｂatとを含んでいる。ここで使用される電池Ｂatは、ボタン電池またはコイン電池と呼ばれる電流容量の小さな電池である。尚、ＬＳＩはLarge Scale Integratedの略で、大規模半導体集積回路を意味している。
【００６５】
無線インターフェース１０５は、ホスト機器である外部装置から無線通信によって転送される制御データと表示データとを受信して、電子棚札の表示データをディスプレイコントローラ１０７に転送する。
【００６６】
昇圧電源回路１０６は、電池Ｂatから供給される略２ボルトの電源電圧Ｖpowerから電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２のソース信号線駆動回路１０３とゲート走査線駆動回路１０４とで表示データの書き込みのために必要な略４０ボルトの昇圧電源電圧Ｖddの電圧レベルを生成する昇圧回路ブロックである。すなわち、昇圧電源回路１０６における略２ボルトから略４０ボルトへの２０倍の昇圧による昇圧電源電圧Ｖddの生成は、２０段従属接続されたチャージポンプ回路の使用によって電池Ｂatから供給される電源電圧Ｖpowerのｎ倍(２０倍)の昇圧で実現されるものである。また後に詳述するように、昇圧電源回路１０６にはディスプレイコントローラ１０７から昇圧制御信号SIG0〜SIG9が供給されることによって、昇圧電源回路１０６は待機動作期間、昇圧動作期間、表示データ更新動作期間の３つの動作期間に切り換えられるものである。
【００６７】
電子ペーパー表示パネル１０１は、無電源状態であっても表示を保持可能なディスプレイ、例えば電気泳動方式の電子ペーパーである。この電子ペーパーは、プラス帯電する黒色粒子と、マイナス帯電する白色粒子と、粘性のある液体とが封入された多数のマイクロカプセルを２枚の透明シート、あるいは透明ガラスで挟んだ構造となっている。一方の透明シートあるいは透明ガラスは対向電極と呼ばれる１枚の平面電極であるが、他方の透明シートあるいは透明ガラス上には複数の画素電極とそれに対応する複数の薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)とが配置されている。複数のＴＦＴに接続されるソース信号線とゲート走査線とがマトリクス状に配線されて、アクティブマトリクス型の電子ペーパー表示パネル１０１が構成されている。尚、ＴＦＴは、Thin Film Transistorの略である。
【００６８】
電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２は、ソース信号線駆動回路１０３と、ゲート走査線駆動回路１０４とを含んでいる。また、ソース信号線駆動回路１０３は、システムインターフェース１０８と、制御レジスタ１０９と、タイミングコントローラ１１０と、ラッチ回路１１１と、階調電圧生成部１１２と、レベルシフタ１１３と、階調電圧セレクタ１１４とを含んでいる。
【００６９】
電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２のソース信号線駆動回路１０３は、ディスプレイコントローラ１０７から転送されるディジタル表示データをアナログ階調電圧に変換する。このアナログ階調電圧は電子ペーパー表示パネル１０１内部のソース信号線S1、S2…S480を介してＴＦＴのソース端子に接続された画素電極に印加される。すなわち、画素電極に印加される階調電圧レベルによって、前述したマイクロカプセル内部に封入された黒色及び白色粒子が移動して、電子ペーパー表示パネル１０１の表示が制御されることになる。具体的には、対向電極に印加された電圧を基準に高い電圧が画素電極に印加された場合には、マイナス帯電した白色粒子が画素電極側に集合して電子ペーパー表示パネル１０１は輝度が高い表示となり、対向電極の電圧を基準に低い電圧が画素電極に印加された場合には、プラス帯電した黒色粒子が画素電極側に集合して電子ペーパー表示パネル１０１は輝度の低い表示となる。
【００７０】
ゲート走査線駆動回路１０４は、電子ペーパー表示パネル１０１内部のゲート走査線G1、G2…G640にＴＦＴをオン状態にするための走査パルス電圧を順次に印加する。
【００７１】
ディスプレイコントローラ１０７は、無線インターフェース１０５から供給される制御データおよび表示データをソース信号線駆動回路１０３のインターフェース仕様に整合するデータ形式に変換して、ソース信号線駆動回路１０３に送信する。また、ディスプレイコントローラ１０７は昇圧電源回路１０６の動作期間を切り換えるための制御信号SIG0〜SIG9を生成して、昇圧電源回路１０６に供給する。
【００７２】
次に、ソース信号線駆動回路１０３を構成する各ブロックの動作について説明する。
【００７３】
システムインターフェース１０８はディスプレイコントローラ１０７からの表示データおよびインストラクションを受信して、制御レジスタ１０９へ出力する動作を行う。このインストラクションは、ソース信号線駆動回路１０３およびゲート走査線駆動回路１０４の動作を制御するための制御情報で、ソース信号線やゲート走査線の駆動ライン数の設定や昇圧電圧の供給・遮断タイミング設定等の各種設定パラメータを含んでいる。
【００７４】
制御レジスタ１０９はラッチ回路を内蔵する一方、システムインターフェース１０７から転送される電子ペーパー表示パネル１０１の表示タイミング設定をタイミングコントローラ１０９に転送する。すなわち、電子ペーパー表示パネル１０１の表示タイミングは、ホスト機器である外部装置から無線インターフェース１０５を介して供給される電子ペーパー表示パネル１０１の表示データの更新要求に応答して昇圧電源回路１０６が昇圧動作を開始してから昇圧電源電圧Ｖddが所定のレベルに到達するまでの昇圧動作遅延時間に対応している。昇圧電源電圧Ｖddが所定のレベルに到達した表示タイミング以降に、タイミングコントローラ１０９による制御に応答してラッチ回路１１１は無線インターフェース１０５とディスプレイコントローラ１０７とシステムインターフェース１０８を介してホスト機器である外部装置から供給されるディジタル表示データを格納する。
【００７５】
また、本発明の他の実施の形態においては、昇圧電源電圧Ｖddが所定のレベルに到達した表示タイミングが、電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２と昇圧電源回路１０６とディスプレイコントローラ１０７とのいずれから無線インターフェース１０５を介してホスト機器である外部装置に転送される。従って、ホスト機器は転送された表示タイミングから昇圧電源回路１０６の昇圧電源電圧Ｖddが所定レベルに到達して電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２による電子ペーパー表示パネル１０１の更新表示データの書き込みが可能となったと判断する。その結果、表示タイミングに応答してホスト機器は、電子ペーパー表示パネル１０１の更新表示データを無線インターフェース１０５とディスプレイコントローラ１０７とを介して電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２に転送する。このようにして、転送された更新表示データは１水平ライン分毎に、ラッチ回路１１１に順次格納されて、電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込まれるものとなる。
【００７６】
一方、タイミングコントローラ１１０はドットカウンタを持っており、ドットカウンタは表示ドットクロックをカウントすることで、水平同期クロック信号Ｈsync等のクロック信号を生成する。また、タイミングコントローラ１１０は、制御レジスタ１０９から供給される制御タイミングに応答して、ソース信号線駆動回路１０３およびゲート走査線駆動回路１０４の動作を制御する制御信号を生成するものである。
【００７７】
ラッチ回路１１１はタイミングコントローラ１１０から供給されるラインクロックの立ち下りタイミングで動作して、１水平ライン分のディジタル表示データを複数の階調電圧セレクタ１１４に並列に出力する。
【００７８】
一方、階調電圧生成部１１２は、電子ペーパー表示パネル１０１の表示輝度を決定するためのＮレベルの階調電圧を生成する回路である。例えば、階調電圧生成部１１２は昇圧電源回路１０６からの略４０ボルトの昇圧電源電圧Ｖddと接地電圧ＧＮＤの間に直列接続された複数のラダー抵抗を含むことによって、ラダー抵抗の分圧比で生成されるＮレベル階調電圧を複数の階調電圧セレクタ１１４に並列に供給するものである。例えば、ソース信号線駆動回路１０３の表示色数を４色(２ｂｉｔ)のグレースケール表示とした場合にはＮ＝４となり、表示色数をモノクロ表示(１ｂｉｔ)とした場合にはＮ＝２となる。
【００７９】
複数のレベルシフタ１１３は、ラッチ回路１１１から供給されるディジタル表示データの振幅を低電源電圧Ｖccと接地電圧ＧＮＤとの間の低振幅から高電源電圧Ｖddと接地電圧ＧＮＤとの間の高振幅に変換して、高振幅ディジタル表示データを階調電圧セレクタ１１４に供給するものである。
【００８０】
階調電圧セレクタ１１４は、レベルシフタ１１３から供給される高振幅ディジタル表示データに応答して階調電圧生成部１１２から供給されるＮレベルアナログ階調電圧から１つのアナログ階調電圧を選択する。このように、複数の階調電圧セレクタ１１４は高振幅ディジタル表示データを１つのアナログ階調電圧に変換すると言うＤ／Ａ(ディジタル／アナログ)変換を実行するものである。また、複数の階調電圧セレクタ１１４の出力部と電子ペーパー表示パネル１０１のソース信号線S1、S2…S480との間には、複数のスイッチＳＷが接続されている。複数のスイッチＳＷは遮断タイミングでオフ状態に制御されることによって、複数の階調電圧セレクタ１１４の出力はハイ・インピーダンス(Ｈｉ−Ｚ)の状態に制御されるものである。
【００８１】
階調電圧セレクタ１１４の複数の出力端子に複数のアナログ階調電圧が準備されたタイミングで、ゲート走査線駆動回路１０４は電子ペーパー表示パネル１０１のゲート走査線G1、G2…G640の最初のゲート走査線G1にハイレベルの走査パルス電圧を印加する。それによって、最初のゲート走査線G1に接続された複数の薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)がオンとなるので、電子ペーパー表示パネル１０１の最初のゲート走査線G1に接続された複数の画素に１水平ライン分の更新表示データが書き込まれるものとなる。以下、同様にして、階調電圧セレクタ１１４の複数の出力端子にアナログ階調電圧が順次に準備された順次のタイミングで、ゲート走査線駆動回路１０４は電子ペーパー表示パネル１０１の他のゲート走査線G2…G640にハイレベルの走査パルス電圧を順次に印加することにより、電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込まれるものとなる。
【００８２】
このように、制御レジスタ１０９とタイミングコントローラ１１０とは、ホスト機器である外部装置からの電子ペーパー表示パネル１０１の表示データ更新要求に応答する昇圧電源回路１０６の昇圧動作遅延時間を考慮してラッチ回路１１１への表示データの格納とソース信号線駆動回路１０３とゲート走査線駆動回路１０４とによる電子ペーパー表示パネル１０１の更新表示データの書き込みのタイミングを制御するものである。
【００８３】
表示データの書き込みの後に電子ペーパー表示パネル１０１が無電源状態で表示を保持する待機動作期間の間では、電子ペーパー表示パネル１０１に接続される表示ドライバ・コントローラ１０２のソース信号線駆動回路１０３とゲート走査線駆動回路１０４の複数の出力端子S1、S2…S480、G1、G2…G640は、接地電圧ＧＮＤのレベルに制御される。従って、電子ペーパー表示パネル１０１が無電源状態で表示を保持する待機動作期間に、昇圧電源回路１０６からの表示パネル１０１の高電圧の残留電荷が接地電圧ＧＮＤに制御された複数の出力端子S1、S2…S480、G1、G2…G640に放電されるので、残留電荷による電子ペーパー表示パネル１０１の不所望な影響を軽減することができる。
【００８４】
≪昇圧電源回路≫
図２は、図１に示した本発明の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２に昇圧電源電圧Ｖddを供給する昇圧電源回路１０６の構成と動作とを説明する図である。
【００８５】
図２(Ａ)は昇圧電源回路１０６内部のブロック構成を示すであり、昇圧電源回路１０６は複数のスイッチ２０１〜２１０と複数のコンデンサ２１１、２１２とを含む複数段のチャージポンプ回路によって構成されているものである。前述したように昇圧電源回路１０６は、電池Ｂatから供給される略２ボルトの電源電圧Ｖpowerから電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２で表示データの書き込みのために必要な略４０ボルトの昇圧電源電圧Ｖddの電圧レベルを生成する昇圧回路ブロックであり、複数のスイッチ２０１〜２１０のオン・オフ動作の制御によって所望の昇圧高電源電圧Ｖddと昇圧低電源電圧Ｖccとを生成する。
【００８６】
尚、図２(Ａ)では、説明を簡単にするために最も単純な構成である２倍昇圧を例に示したが、実際は電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２で要求される昇圧電源電圧レベルが得られるようにするために略２０倍の昇圧を実施するものである。
【００８７】
特に、本発明の実施の形態では、電子ペーパー表示パネル１０１での表示データの書き込みのための表示データ更新動作期間では、アナログ回路電源出力端子Ｖout1に昇圧高電源電圧Ｖddを出力する一方、ロジック回路電源出力端子Ｖout2に昇圧低電源電圧Ｖccを生成する。また、本発明の実施の形態では、この表示データ更新動作期間とは別に、複数のコンデンサ２１１、２１２の充電を実行する昇圧動作期間と待機動作期間とが設けられている。この３つの動作期間は、ディスプレイコントローラ１０７から昇圧電源回路１０６に供給される昇圧制御信号SIG0〜SIG9の波形の変化によって実現されることができる。
【００８８】
図２(Ｂ)は、昇圧電源回路１０６の複数のスイッチ２０１〜２１０のオン・オフ動作を示すタイミングチャートである。また、図２(Ｂ)は、特に、本発明の実施の形態の特徴である待機動作期間と昇圧動作期間と表示データ更新動作期間とのそれぞれの期間で複数のスイッチ２０１〜２１０に供給される複数の制御信号SIG0〜SIG9のレベルの関係を示したものである。
【００８９】
時間Ｔ0から時間Ｔ1および時間Ｔ3から時間Ｔ4までの待機動作期間では、電子ペーパー表示パネル１０１の表示が変化しない時間であり、ディスプレイコントローラ１０７から固定レベルの制御信号SIG0〜SIG9が供給されることによってスイッチ２０２、スイッチ２０８、スイッチ２０９、スイッチ２１０はオン状態、それ以外のスイッチ２０１とスイッチ２０３〜スイッチ２０６とはオフ状態に制御されるものである。そうすることで、アナログ回路電源出力端子Ｖout1とロジック回路電源出力端子Ｖout2とは接地電圧ＧＮＤの電圧レベルに安定に維持されるものである。
【００９０】
時間Ｔ1から時間Ｔ2までの昇圧動作期間は電子ペーパー表示パネル１０１の表示更新のための昇圧動作を実行する時間であって、ディスプレイコントローラ１０７からの制御信号SIG0〜SIG9が供給されることによってスイッチ２０１とスイッチ２０３〜スイッチ２０６、スイッチ２１０はオン状態に制御され、それ以外のスイッチ２０２、スイッチ２０８、スイッチ２０９はオフ状態に制御されることで、複数のコンデンサ２１１、２１２は電池Ｂatから供給される略２ボルトの電源電圧Ｖpowerによって並列に充電される。その間には、アナログ回路電源出力端子Ｖout1とロジック回路電源出力端子Ｖout2とは、スイッチ２０８、２０９によって昇圧電源回路１０６の複数のスイッチ２０１〜２１０と複数のコンデンサ２１１、２１２とから電気的に分離されている。
【００９１】
時間Ｔ2から時間Ｔ3までの表示データ更新動作期間は電子ペーパー表示パネル１０１での表示を更新する時間であり、ディスプレイコントローラ１０７から制御信号SIG0〜SIG9が供給されることによって、スイッチ２０３、スイッチ２０５〜スイッチ２０９はオン状態に制御され、それ以外のスイッチ２０１、２０２、２０４、２１０はオフ状態に制御される。従って、電源電圧Ｖpowerによって充電された複数のコンデンサ２１１、２１２はアナログ回路電源出力端子Ｖout1と接地電圧ＧＮＤとの間に直列に接続されるので、アナログ回路電源出力端子Ｖout1から２倍の昇圧高電源電圧Ｖdd(＝Ｖpower×２)が生成されて、ロジック回路電源出力端子Ｖout2から１倍の昇圧低電源電圧Ｖcc(＝Ｖpower×１)が生成されるものである。
【００９２】
≪表示データの書き込み動作≫
図３は、図１に示した本発明の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２のソース信号線駆動回路１０３とゲート走査線駆動回路１０４による電子ペーパー表示パネル１０１の更新表示データの書き込み動作と説明する図である。
【００９３】
図３(Ａ)は、電子ペーパー表示パネル１０１の表示輝度を階調電圧レベルに応答して制御する場合の動作波形図である。表示データ更新期間の各１水平ライン走査期間では、ソース信号線駆動回路１０３のラッチ回路１１１からの１水平ライン分のディジタル表示データは複数のレベルシフタ１１３と複数の階調電圧セレクタ１１４とによって１水平ライン分のアナログ電圧レベルS1、S2、…、S480の階調電圧３０１に変換される。また、表示データ更新期間の複数の１水平ライン走査期間では、ゲート走査線駆動回路１０４は電子ペーパー表示パネル１０１のゲート走査線G1、G2…G640にハイレベルの走査パルス電圧を順次に印加することによって、電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込まれるものとなる。待機動作期間では、階調電圧セレクタ１１４の複数のスイッチＳＷはオフ状態に制御されてソース信号線駆動回路１０３の階調電圧セレクタ１１４の出力はゼロボルト状態(接地電位ＧＮＤの状態)に制御される一方、ゲート走査線駆動回路１０４の出力もゼロボルト状態(接地電位ＧＮＤの状態)に制御されるものである。
【００９４】
図３(Ｂ)は、電子ペーパー表示パネル１０１の表示輝度をパルス電圧のパルス幅に応答して制御する場合の動作波形図である。表示データ更新期間の各１水平ライン走査期間では、ソース信号線駆動回路１０３のラッチ回路１１１からの１水平ライン分のディジタル表示データはパルス電圧S1、S2、…、S480のパルス幅に変換されるものである。また表示データ更新期間の複数の１水平ライン走査期間では、ゲート走査線駆動回路１０４は電子ペーパー表示パネル１０１のゲート走査線G1、G2…G640にハイレベル走査パルス電圧を順次に印加することによって、電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込まれる。待機動作期間では、階調電圧セレクタ１１４の複数のスイッチＳＷはオフ状態に制御されソース信号線駆動回路１０３の階調電圧セレクタ１１４の出力はゼロボルト状態(接地電位ＧＮＤの状態)に制御される一方、ゲート走査線駆動回路１０４の出力もゼロボルト状態(接地電位ＧＮＤの状態)に制御される。
【００９５】
《他の実施の形態のドライバ・コントローラＬＳＩ》
図４は、本発明の他の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２の構成を示す図である。
【００９６】
図４に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ４０１には、図１に示す電子ペーパーディスプレイの昇圧電源回路１０６の機能と同等の機能を持つ昇圧電源回路４０２とディスプレイコントローラ１０７の機能と同等の機能を持つディスプレイコントローラ４０３とが内蔵されている。
【００９７】
図４に示した電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ４０１の機能は、図１に示す電子ペーパーディスプレイの電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ４０１と昇圧電源回路１０６とディスプレイコントローラ１０７の機能と同一である。
【００９８】
図５は、本発明の更に他の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１の構成を示す図である。
【００９９】
図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１には、図１に示す電子ペーパーディスプレイの無線インターフェース１０５の機能と同等の機能を持つ無線インターフェース５０２が内蔵されている。また、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１には、図４と同様に、図１に示す電子ペーパーディスプレイの昇圧電源回路１０６の機能と同等の機能を持つ昇圧電源回路５０３とディスプレイコントローラ１０７の機能と同等の機能を持つディスプレイコントローラ５０４とが内蔵されている。
【０１００】
更に、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１のソース信号線駆動回路１０３には、システムインターフェース１０８とラッチ回路１１１との間に接続されたグラフィックＲＡＭ１１５が内蔵されている。従って、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１は、ホスト機器である外部装置から無線インターフェース１０５を介して供給される電子ペーパー表示パネル１０１の表示データの更新要求と更新に伴うディジタル表示データとを略同時に受信して、受信したディジタル表示データをグラフィックＲＡＭ１１５に一時記憶することができる。この時に、グラフィックＲＡＭ１１５に一時記憶されるディジタル表示データの記憶容量を少なくとも電子ペーパー表示パネル１０１の全体の更新表示データとすることによって、ホスト機器からのディジタル表示データの転送回数を削減することが可能となる。
【０１０１】
図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１では、ホスト外部装置から無線インターフェース１０５を介して供給される電子ペーパー表示パネル１０１の表示データの更新要求に応答して昇圧電源回路１０６が昇圧動作を開始する。昇圧動作の開始の後に昇圧電源電圧Ｖddが所定のレベルに到達するまでの昇圧動作遅延時間が、図示されていないカウンタ回路によって計数される。昇圧動作遅延時間が経過するとカウンタ回路の計数出力信号がローレベルからハイレベルに変化する。このカウンタ回路の計数出力信号のレベル変化に応答して、グラフィックＲＡＭ１１５に格納されたディジタル表示データが読み出される。グラフィックＲＡＭ１１５から読み出されたディジタル表示データは一水平ライン毎に順次にラッチ回路１１１に供給され、電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込まれることができる。
【０１０２】
《内蔵昇圧電源回路の構成》
図６は、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１に内蔵された昇圧電源回路５０３の構成を示す図である。
【０１０３】
図６(Ａ)は、昇圧電源回路５０３を駆動する相補クロック信号Φ、／Φを生成するためのリング型発振器R_Oscを示すもので、リング型発振器R_Oscは例えば３段の奇数段の差動遅延回路５０３１を含んでいる。ホスト外部装置からの電子ペーパー表示パネル１０１の表示データの更新要求に応答して生成される発振開始信号OSc_Stによって電源スイッチＳＷがオン状態とされ、電池Batからの電源電圧Ｖpowerが動作電圧Ｖopとしてリング型発振器R_Oscの差動遅延回路５０３１に供給される。
【０１０４】
図６(Ｂ)は、図６(Ａ)に示すリング型発振器R_Oscの差動遅延回路５０３１から生成される相補クロック信号Φ、／Φによって駆動される昇圧電源回路５０３の昇圧電源電圧発生回路５０３２の１つの構成を示すものである。昇圧電源電圧発生回路５０３２は、第１段チャージポンプから第１０段チャージポンプまでを含んでいる。
【０１０５】
図６(Ｂ)に示す昇圧電源電圧発生回路５０３２では、まず、動作電圧Ｖopと非反転相補クロック信号Φとの間にダイオード接続の第１ＭＯＳトランジスタＱ１と第１容量Ｃ１とを含む第１段チャージポンプを含んでいる。第１段チャージポンプの出力電圧Ｖ１と反転相補クロック信号／Φの間にダイオード接続の第２ＭＯＳトランジスタＱ２と第２容量Ｃ２とを含む第２段チャージポンプを含んでいる。第２段チャージポンプの出力電圧Ｖ２と非反転相補クロック信号Φとの間にダイオード接続の第３ＭＯＳトランジスタＱ３と第３容量Ｃ３とを含む第３段チャージポンプを含んでいる。
【０１０６】
以下同様にして、第９段チャージポンプの出力電圧Ｖ９と反転相補クロック信号／Φとの間にダイオード接続の第１０ＭＯＳトランジスタＱ１０と第１０容量Ｃ１０とを含む第１０段チャージポンプを含んでいる。最終段の第１０段チャージポンプの出力端子には、並列接続された平滑抵抗ＲＬと平滑容量ＣＯＵＴとが接続されることによって１０倍の昇圧電圧レベルの出力電圧ＶＯＵＴが生成される。尚、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ５０１に内蔵の昇圧電源回路５０３は、図６(Ｂ)に示す昇圧電源電圧発生回路５０３２の２倍の構成とされている。
【０１０７】
図６(Ｃ)は、図６(Ａ)に示すリング型発振器R_Oscの差動遅延回路５０３１から生成される相補クロック信号Φ、／Φによって駆動される昇圧電源回路５０３の昇圧電源電圧発生回路５０３２の他の１つの構成を示すものである。昇圧電源電圧発生回路５０３２も、同様に、第１段チャージポンプから第１０段チャージポンプまでを含んでいる。
【０１０８】
図６(Ｃ)に示す昇圧電源電圧発生回路５０３２では、まず、動作電圧Ｖopと非反転相補クロック信号Φとの間に反転相補クロック信号／Φによりゲートが駆動される第１ＭＯＳトランジスタＱ１と第１容量Ｃ１とを含む第１段チャージポンプを含んでいる。第１段チャージポンプの出力電圧Ｖ１と反転相補クロック信号／Φの間に非反転相補クロック信号Φによりゲートが駆動される第２ＭＯＳトランジスタＱ２と第２容量Ｃ２とを含む第２段チャージポンプを含んでいる。第２段チャージポンプの出力電圧Ｖ２と非反転相補クロック信号Φとの間に反転相補クロック信号／Φによりゲートが駆動される第３ＭＯＳトランジスタＱ３と第３容量Ｃ３とを含む第３段チャージポンプを含んでいる。
【０１０９】
以下、同様にして第９段チャージポンプの出力電圧Ｖ９と反転相補クロック信号／Φとの間に非反転相補クロック信号Φによりゲートが駆動される第１０ＭＯＳトランジスタＱ１０と第１０容量Ｃ１０とを含む第１０段チャージポンプを含んでいる。最終段の第１０段チャージポンプの出力端子には、並列接続された平滑抵抗ＲＬと平滑容量ＣＯＵＴとが接続されることによって１０倍の昇圧電圧レベルの出力電圧ＶＯＵＴが生成される。尚、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ１０２に内蔵の昇圧電源回路５０３は、図６(Ｃ)に示す昇圧電源電圧発生回路５０３２の２倍の構成とされている。
【０１１０】
《内蔵昇圧電源回路の昇圧動作》
図７は、図６(Ｂ)に示す昇圧電源電圧発生回路５０３２によって実行される昇圧電圧生成動作を説明する図である。
【０１１１】
図７に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２の第１期間では、非反転相補クロック信号Φは接地電圧のレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定されるので、第１段チャージポンプの出力電圧Ｖ１は動作電圧Ｖopの１倍の電圧レベルに充電される。
【０１１２】
時間ｔ２から時間ｔ３の第２期間では、非反転相補クロック信号Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは接地電圧のレベルに設定されるので、第１段チャージポンプの出力電圧Ｖ１と第２段チャージポンプの出力電圧Ｖ２は動作電圧Ｖopの２倍の電圧レベルに充電される。
【０１１３】
時間ｔ３から時間ｔ４の第３期間では、非反転相補クロック信号Φは接地電圧のレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定されるので、第２段チャージポンプの出力電圧Ｖ２と第３段チャージポンプの出力電圧Ｖ３は動作電圧Ｖopの３倍の電圧レベルに充電される。
【０１１４】
以下、同様にして、時間ｔ１０から時間ｔ１１の第１０期間では、非反転相補クロック信号Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは接地電圧のレベルに設定されるので、第９段チャージポンプの出力電圧Ｖ９と第１０段チャージポンプの出力電圧Ｖ１０は動作電圧Ｖopの１０倍の電圧レベルに充電される。
【０１１５】
このように、図７に示す時間ｔ１０の以降で出力電圧ＶＯＵＴが動作電圧Ｖopの１０倍以上の電圧レベルを有することに応答して、グラフィックＲＡＭ１１５から１水平ライン分のディジタル表示データをラッチ回路１１１に順次に読み出して電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込むことができる。
【０１１６】
図８は、図６(Ｃ)に示す昇圧電源電圧発生回路５０３２によって実行される昇圧電圧生成動作を説明する図である。
【０１１７】
図８に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２の第１期間では、非反転相補クロック信号Φは接地電圧のレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定されるので、第１段チャージポンプの出力電圧Ｖ１は動作電圧Ｖopの１倍の電圧レベルに充電される。
【０１１８】
時間ｔ２から時間ｔ３の第２期間では、非反転相補クロック信号Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは接地電圧のレベルに設定されるので、第１段チャージポンプの出力電圧Ｖ１と第２段チャージポンプの出力電圧Ｖ２は動作電圧Ｖopの２倍の電圧レベルに充電される。
【０１１９】
時間ｔ３から時間ｔ４の第３期間では、非反転相補クロック信号Φは接地電圧のレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定されるので、第２段チャージポンプの出力電圧Ｖ２と第３段チャージポンプの出力電圧Ｖ３は動作電圧Ｖopの３倍の電圧レベルに充電される。
【０１２０】
以下、同様にして、時間ｔ１０から時間ｔ１１の第１０期間では、非反転相補クロック信号Φは動作電圧Ｖopのレベルに設定され、反転相補クロック信号／Φは接地電圧のレベルに設定されるので、第９段チャージポンプの出力電圧Ｖ９と第１０段チャージポンプの出力電圧Ｖ１０は動作電圧Ｖopの１０倍の電圧レベルに充電される。
【０１２１】
このように、図８に示す時間ｔ１０の以降で出力電圧ＶＯＵＴが動作電圧Ｖopの１０倍以上の電圧レベルを有することに応答して、グラフィックＲＡＭ１１５から１水平ライン分のディジタル表示データをラッチ回路１１１に順次に読み出して電子ペーパー表示パネル１０１全体に更新表示データが書き込むことができる。
【０１２２】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２３】
例えば、これまで電子ペーパー表示パネル１０１として、電気泳動方式を例にして説明してきたが、その他の方式、例えば電子粉流体方式やコレステリック液晶等の方式でも無電源状態で表示保持特性を有する電子ペーパー表示パネル１０１であれば、本発明を適用することが可能である。また、アクティブマトリクス型の表示パネルを前提に説明したが、画素毎に薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)を配置しないパッシブマトリクス型の表示パネルでも無電源状態にて表示保持特性を有する電子ペーパー表示パネル１０１にも本発明は適用することが可能である。
【０１２４】
尚、本発明の特徴を表示データ更新期間、待機動作期間、昇圧動作期間の３種類のみで説明したが、表示データ更新前の消去動作期間に一度高電圧の印加によって表示パネル表示を消去する必要がある電子ペーパー表示パネルの方式にも本発明は適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】図１は、本発明のひとつの実施の形態による電子棚札に利用される電子ペーパーディスプレイの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した本発明の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩに昇圧電源電圧を供給する昇圧電源回路の構成と動作とを説明する図である。
【図３】図３は、図１に示した本発明の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩのソース信号線駆動回路とゲート走査線駆動回路による電子ペーパー表示パネルの更新表示データの書き込み動作と説明する図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩの構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の更に他の実施の形態による電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩの構成を示す図である。
【図６】図６は、図５に示す電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩに内蔵された昇圧電源回路の構成を示す図である。
【図７】図７は、図６(Ｂ)に示す昇圧電源電圧発生回路によって実行される昇圧電圧生成動作を説明する図である。
【図８】図８は、図６(Ｃ)に示す昇圧電源電圧発生回路によって実行される昇圧電圧生成動作を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０１…電子ペーパー表示パネル
１０２…電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ
１０３…ソース信号線駆動回路
１０４…ゲート走査線駆動回路
１０５…無線インターフェース
１０６…昇圧電源回路
１０７…ディスプレイコントローラ
１０８…システムインターフェース
１０９…制御レジスタ
１１０…タイミングコントローラ
１１１…ラッチ回路
１１２…階調電圧生成部
１１３…レベルシフタ
１１４…階調電圧セレクタ
２０１…スイッチ
２０２…スイッチ
２０３…スイッチ
２０４…スイッチ
２０５…スイッチ
２０６…スイッチ
２０７…スイッチ
２０８…スイッチ
２０９…スイッチ
２１０…スイッチ
２１１…コンデンサ
２１２…コンデンサ
４０１…電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ
４０２…昇圧電源回路
４０３…ディスプレイコントローラ
５０１…電子ペーパー表示ドライバ・コントローラＬＳＩ
５０２…無線インターフェース
５０３…昇圧電源回路
５０４…ディスプレイコントローラ
１１５…グラフィックＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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