(57)【要約】【課題】薄型の画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像表示装置は、少なくとも観察側画面領域が透明な２枚の電極付き基板間に、帯電特性の異なる２種類の粒子群を配置し、前記電極が対向して形成する電極対間に形成した電界で、前記２種類の粒子群をそれぞれ別の基板側に移動させて画像を表示する画像表示装置において、前記電極対間に駆動電圧を印加して前記２種類の粒子群を駆動させる駆動電圧生成手段を備え、該駆動電圧生成手段は、表示する画像を２のｎ乗の階調で表示する場合、ｎ個の駆動電圧波形の組み合わせにより前記画像の階調を表現することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも観察側画面領域が透明な２枚の電極付き基板間に、帯電特性の異なる２種類の粒子群を配置し、前記電極が対向して形成する電極対間に形成した電界で、前記２種類の粒子群をそれぞれ別の基板側に移動させて画像を表示する画像表示装置において、前記電極対間に駆動電圧を印加して前記２種類の粒子群を駆動させる駆動電圧生成手段を備え、該駆動電圧生成手段は、表示する画像を２のｎ乗の階調で表示する場合、ｎ個の駆動電圧波形の組み合わせにより前記画像の階調を表現することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記ｎ個の駆動電圧波形は、それぞれ、２０から２ｎ−１までの各値に対応した時間長をもつことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ｎ個の駆動電圧波形のうち、２ｍ（０≦ｍ≦ｎ−１）の値に対応した駆動電圧波形の時間長Ｔｍは、２ｍ−１の値に対応した駆動電圧波形の時間長Ｔｍ−１又は２ｍ＋１の値に対応した駆動電圧波形の時間長Ｔｍ＋１との間で、下記式（１）又は式（２）
Ｔｍ≧２×Ｔｍ−１          式（１）
Ｔｍ≦（Ｔｍ＋１）／２      式（２）
のいずれかを満たすことを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、少なくとも一方が透明な電極を配した基板ともう一方の電極を配した基板との対向空間に、帯電性粒子を含んだ粒子群として構成した表示媒体を封入し、表示させる画像に対応した電圧を電極に印加して、電極対間に発生させた電界により表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
図１０は、１つのラインに対する印加電圧の従来のパルス（駆動電圧波形）パターンを示す図である。従来のパルスパターンで１６段階の階調を変化させる場合、最も明るい階調であるＬ１から最も暗い階調であるＬ１６に到達するまで、合計で３１個のパルスが電極に加えられることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３１９３６号公報
【特許文献２】特開２００３−３２２８８０号公報
【特許文献３】特開２００５−１０５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のパルスパターンでは、１つのラインの画素の階調をＬ１からＬ１６まで変化させるために、全３１個のパルスのＯｎ及びＯｆｆ時間の合計である６１１０μ秒の時間が必要となる。例えば、１３インチのパネルサイズを想定し、スキャンすべきライン本数を１６００本と仮定する。１枚のページ書き換えに許容できる時間を０．８秒以内とすると、１つのラインの書き換えは５００μ秒以下で行わなければならない。しかし、従来のパルスパターンでは、１６段階の階調を表現するために６１１０μ秒の時間がかかるため、５００μ秒では、Ｌ１〜Ｌ５の５階調程度しか表現することが出来ない。また、従来のパルスパターンでは、Ｌ１からＬ１６まで階調を変化させるために合計で３１個のパルスを印加する必要があるため、印加電圧の制御が複雑になるという問題があった。
【０００６】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、所望の階調を少ないパルス印加回数及び印加時間で実現可能な画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像表示装置は、少なくとも観察側画面領域が透明な２枚の電極付き基板間に、帯電特性の異なる２種類の粒子群を配置し、前記電極が対向して形成する電極対間に形成した電界で、前記２種類の粒子群をそれぞれ別の基板側に移動させて画像を表示する画像表示装置において、前記電極対間に駆動電圧を印加して前記２種類の粒子群を駆動させる駆動電圧生成手段を備え、該駆動電圧生成手段は、表示する画像を２のｎ乗の階調で表示する場合、ｎ個の駆動電圧波形の組み合わせにより前記画像の階調を表現することを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記ｎ個の駆動電圧波形は、それぞれ、２０から２ｎ−１までの各値に対応した時間長をもつことが好ましい。
【０００９】
また、前記ｎ個の駆動電圧波形のうち、２ｍ（０≦ｍ≦ｎ−１）の値に対応した駆動電圧波形の時間長Ｔｍは、２ｍ−１の値に対応した駆動電圧波形の時間長Ｔｍ−１又は２ｍ＋１の値に対応した駆動電圧波形の時間長Ｔｍ＋１との間で、下記式（１）又は式（２）
Ｔｍ≧２×Ｔｍ−１          式（１）
Ｔｍ≦（Ｔｍ＋１）／２      式（２）
のいずれかを満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２ｎの階調を表示する場合、ｎ個の駆動電圧波形を組み合わせて画像形成用の駆動電圧のパルスパターンを生成するため、所望の階調を少ないパルス印加回数及び印加時間で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の画像表示装置の一例を説明するための概念図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置における画像表示の例を説明するための図である。
【図３】本発明の画像表示装置におけるパルスパターンの一例を示す図である。
【図４】印加するパルスの順番変更の一例を示す図である。
【図５】オフセット時間を含むパルスパターンの一例を示す図である。
【図６】本発明の画像表示装置におけるパルスと階調との対応を示す図である。
【図７】Ｏｆｆ時間を含むパルスパターンの一例を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置におけるパネル部の構成の一例を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置におけるパネル部の構成の他の例を示す図である。
【図１０】従来の画像表示装置におけるパルスパターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明の画像表示装置の一例を説明するための概念図である。図１に示す例において、本発明の画像表示装置は、画像表示部であるパネル部１１、画像形成用の駆動電圧生成手段２１を含んで構成されている。
【００１３】
図１に示すパネル部１１において、１は下側の第１のパネル基板、２は上側の透明な第２のパネル基板、３Ｗは負帯電性白色粒子３Ｗａを含んで構成される白色粒子群、３Ｂは正帯電性黒色粒子３Ｂａを含んで構成される黒色粒子群、５は第１のパネル基板１上に配置した第１のストライプ電極、６は少なくとも画面領域が透明な第２のパネル基板２上に配置した透明な第２のストライプ電極である。また、図１に示す駆動電圧生成手段２１は、第１のストライプ電極５と第２のストライプ電極との電極対間に駆動電圧を印加して白色粒子群３Ｗと黒色粒子群３Ｂとを駆動させるものである。駆動電圧生成手段２１において、２２はＣＰＵ、２３はＣＰＵ２２の制御のもと画像形成用駆動電圧により表示すべき画像を供給するグラフィックコントローラ、２４−１は第１のストライプ電極５に画像形成用駆動電圧を供給する第１のドライバＩＣ、２４−２は透明な第２のストライプ電極６に画像形成用駆動電圧を供給する第２のドライバＩＣである。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置のパネル部における画像表示の例を説明するための図である。図２（ａ）、（ｂ）に示す例において、少なくとも光学的反射率および帯電性を有する粒子を含んで構成した少なくとも２種類の粒子群（ここでは負帯電性白色粒子３Ｗａを含んで構成した白色粒子群３Ｗと正帯電性黒色粒子３Ｂａを含んで構成した黒色粒子群３Ｂを示す）を、リブ４で形成された各セルにおいて、第１のパネル基板１に設けた第１のストライプ電極５と少なくとも画面領域が透明な第２のパネル基板２に設けた透明な第２のストライプ電極６とが対向直交交差して形成する画素電極対の間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させる。そして、図２（ａ）に示すように白色粒子群３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を、あるいは、図２（ｂ）に示すように黒色粒子群３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を白黒のドットでマトリックス表示している。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、手前にあるリブは省略している。また、ここではセルと画素（ドット）とが１対１に対応する例を示している。さらに、９は接着剤である。本発明では、第２のパネル基板１の少なくとも画面領域および第２のストライプ電極６は透明である必要があるが、第１のパネル基板５および第１のストライプ電極５は透明でも不透明でも良い。粒子群を配置した領域の基板間の空間は封止構造とし、外部環境からの湿分進入を防止するのが好ましい。水分バリア性の高い接着剤やシール材を用いて封止構造を形成するのが好ましい。
【００１５】
一般的に、２のｎ乗の階調を表示する場合には、予め少なくとも２のｎ乗個のパルスが必要となるが、本発明に係る駆動電圧生成手段２１は、２のｎ乗の階調を表示する場合、ｎ個のパルス（駆動電圧波形）の組み合わせによって、各階調の表示を実現するものである。即ち、本発明に係る駆動電圧生成手段２１は、最大でｎ回パルスを印加することにより、所望の階調を表現することが可能となる。駆動電圧生成手段２１は、２ｎの階調を表示する場合、２ｎ−１、２ｎ−２、・・・、２２、２１、２０という各値に対応した長さを持つｎ個のパルス（Ｐｎ−１、Ｐｎ−２、・・・、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ０）を組み合わせて画像形成用駆動電圧のパルスパターンを生成する。ｎ個のパルスそれぞれのＯＮとＯＦＦを考えると、ｎ個のパルスを組み合わせることにより、２ｎ通りのパルスパターンを生成することが出来る。ここで、パルスＰｍ（０≦ｍ≦ｎ−１）の印加時間の長さをＴｍとすると、当該Ｔｍと、パルスＰｍの前後のパルスであるＰｍ−１及びＰｍ＋１の印加時間の長さＴｍ−１及びＴｍ+１との関係は、下記の式（１）、（２）のように規定できる。
Ｔｍ≧２×Ｔｍ−１      （１）
Ｔｍ≦（Ｔｍ＋１）／２  （２）
【００１６】
図３は、Ｌ１〜Ｌ１６の１６階調（２の４乗）の場合の、駆動電圧生成手段２１が第1のストライプ電極５及び第２のストライプ電極６に印加する画像形成用駆動電圧のパルスパターンの一例を示す図である。駆動電圧生成手段２１は、２４の階調を表示する場合、２３、２２、２１、２０という各値に対応した長さを持つ４個のパルス（Ｐ３、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ０）を組み合わせて画像形成用駆動電圧のパルスパターンを生成する。例えば、Ｌ１２の階調を表示する場合、駆動電圧生成手段２１は、Ｐ０、Ｐ１及びＰ３を組み合わせたパルスパターンを生成する。なお、４個のパルスの順番はライン毎や画素（ドット）毎に入れ替えることができる。例えば、あるラインでは印加するパルスの順番を図４（ａ）の順番とし、次のラインでは印加するパルスの順番を図４（ｂ）の順番とすることができる。また、例えば、ＰＯの時間を３０μsec、Ｐ１の時間を６０μsec、Ｐ２の時間を１２０μsec、Ｐ３の時間を２４０μsecと設定すれば、Ｐ１からＰ４の時間長の合計は４５０μsecとなり、１つのラインを５００μsec以内に１６階調で描画することが可能となる。なお、この時間設定では単純にＰＯの時間長の２の倍数を用いたが、各パルスの立ち上り及び立ち下り等を考慮して、各パルスの前後にオフセット時間を含ませてもよい。例えば、図５はオフセット時間を含むパルスパターンの一例を示す図である。図５では、パルスＰ３の前にオフセット時間Ｐｏ３が設定され、パルスＰ０の後にオフセット時間Ｐｏ０が設定されている。また、パルスＰ２の前後のオフセット時間はゼロであり、パルスＰ１の前後にはオフセット時間Ｐｏ１＿１とＰｏ１＿２がそれぞれ設定されている。図５に示すとおり、オフセット時間はパルスの前後どちらに設定しても良く、前後両方に設定することも可能である。また、オフセット時間は、全パルスに対して同じ値を設定したり、パルス毎に値を変えることも可能であり、ゼロを含む任意の値を設定することができる。即ち、式（１）又は式（２）のいずれかを満たす範囲であれば、適宜各パルスの時間を変更させることができることに留意されたい。図６は、各階調Ｌ１〜Ｌ１６に対するパルスＰ０〜Ｐ３の組み合わせを示す図である。図３及び図６に示すとおり、駆動電圧生成手段２１は、最大で４回パルスを印加することにより、１６階調の画像を表現することが出来る。
【００１７】
なお、各パルスは必ずしも連続的に印加する必要はなく、パルスの切換処理時間や消費電力等を考慮して、各パルスの間にパルスを印加しない時間（Ｏｆｆ時間）を設定することもできる。例えば、図７はＯｆｆ時間を含むパルスパターンの一例を示す図である。図７では、パルスＰ３とパルスＰ０との間にオフセット時間ＯＰ０が設定され、パルスＰ２とパルスＰ１のオフセット時間Ｐｏ１＿１との間にオフセット時間ＯＰ１が設定されている。パルス間のＯｆｆ時間は、全パルスに対して同じ値を設定したり、パルス毎に値を変えることも可能であり、ゼロを含む任意の値を設定することができる。
【００１８】
なお、本発明の適用範囲は１６階調（２の４乗）の場合の画像に限られるものではなく、例えば２５６階調（２の８乗）、６５５３６階調（２の１６乗）など、種々の階調に対応可能なものである。駆動電圧生成手段２１は、２８の階調を表示する場合、２７〜２０の各値に対応した長さを持つ８個のパルス（Ｐ７〜Ｐ０）を組み合わせて画像形成用駆動電圧のパルスパターンを生成し、２１６の階調を表示する場合、２１５〜２０の各値に対応した長さを持つ１６個のパルス（Ｐ１５〜Ｐ０）を組み合わせて画像形成用駆動電圧のパルスパターンを生成する。
【００１９】
上述した本発明の画像表示装置によれば、２ｎの階調を表示する場合、ｎ個のパルス（駆動電圧波形）を組み合わせて画像形成用駆動電圧のパルスパターンを生成するため、所望の階調を少ないパルス印加回数及び印加時間で実現することができる。即ち、２ｎの階調を表示する場合、最大ｎ回だけパルスを印加すればよいため、印加電圧の制御を容易に行えるようになる。また、印加回数の減少に伴い、駆動回路、パネル、電極等の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２０】
また、ｎ個のパルスは、２ｎ−１、２ｎ−２、・・・、２２、２１、２０という各値に対応した時間長を持つため、各パルスの組み合わせが同一の値となることを防ぐことが可能となる。また、式（１）及び（２）のように、前後のパルス間の時間長を規定することにより、ｎ個のパルスに対して２ｎ−１、２ｎ−２、・・・、２２、２１、２０という各値に対応した時間長を確実に設定することが可能となる。
【００２１】
次に、本発明の画像表示装置におけるパネル部の構成の他の例を説明する。図８（ａ）、（ｂ）および図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像表示装置におけるパネル部の構成の他の例を示す図である。図８（ａ）、（ｂ）および図９（ａ）、（ｂ）に示す例において、図２（ａ）、（ｂ）に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図８（ａ）、（ｂ）に示す例では、パネル部１１として、隔壁４で囲まれた基板１、２間のセル空間内に、正帯電性黒色粒子３Ｂａを含んだ黒色粒子群３Ｂおよび負帯電性白色粒子３Ｗａを含んだ白色粒子群３Ｗを封入したドットマトリックス型パッシブ駆動パネルの例を示している。この構成のパネル部の一部を示したのが前述した図２である。図９（ａ）、（ｂ）に示す例では、パネル部１１として、隔壁４で囲まれた基板１、２間のセル空間内に、正帯電性黒色粒子３Ｂａを含んだ黒色粒子群３Ｂおよび負帯電性白色粒子３Ｗａを含んだ白色粒子群３Ｗを封入したドットマトリックス型アクティブ駆動パネルの例を示している。背面側基板をＴＦＴ基板とし、観察側基板を共通電極基板とし、各セルに配置した２種類の粒子群をＴＦＴでアクティブ制御できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、電子手帳、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)と呼ばれる携帯型情報機器、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子書籍、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板（ホワイトボード）等の掲示板、電子卓上計算機、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、情報ボード、電子ＰＯＰ(Point Of Presence, Point Of Purchase advertising)、電子値札、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部のほか、ＰＯＳ端末、カーナビゲーション装置、時計など様々な電子機器の表示部に好適に用いられるほか、外部書換え手段に接続して表示書き換えを行う表示部（リライタブルペーパー）としても好適に用いられるものであり、帯電性粒子を気体中または真空中で移動させて画像表示を行う表示メモリー性を有するパネル部を有する画像表示装置として、特に好適である。
本発明の画像表示装置の駆動方式には、パッシブ駆動方式、アクティブ駆動方式の他、ダイナミック駆動方式やセグメント駆動方式を適用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１  第１のパネル基板
２  第２のパネル基板
３Ｗ  白色粒子群
３Ｗａ  負帯電性白色粒子
３Ｂ  黒色粒子群
３Ｂａ  正帯電性黒色粒子
４  リブ
５  第１のストライプ電極
６  第２のストライプ電極
９  接着剤
１１  パネル部
２１  駆動電圧生成手段
２２  ＣＰＵ
２３  グラフィックコントローラ
２４−１  第１のドライバＩＣ
２４−２  第２のドライバＩＣ
【図１】
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【図２】
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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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【図９】
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【図３】
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【図１０】
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