JP4488105B2 - 電気光学装置、電気光学装置の駆動方法及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動粒子を含有する分散系を封入した複数の分割セルから構成された電気光学装置に関する。

非発光型の表示デバイスとして、電気泳動現象を利用した電気泳動表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、電気泳動現象とは、液体中（分散媒）に微粒子（電気泳動粒子）を分散させた分散系に、電界を印加したときに粒子がクーロン力により泳動する現象である。

このような電気泳動表示装置は、一方の電極と他方の電極とを所定の間隔で対向させ、その間に分散系を封入した分割セルを配置して構成されている。そして、電気泳動表示装置は、分散系に電界を印加するための周辺回路を備えている。まず、図１３に示す電気泳動表示パネルの部分断面図を用いて説明する。

図１３に示すように電気泳動表示パネルは、画素電極１０４等が形成された半導体等の素子基板１００と、平面状の共通電極２０１等が形成された対向基板２００とから構成されている。素子基板１００と対向基板２００とは一定の間隙を保って各々の電極形成面が対向するように貼り合わされている。この間隙には、画像の表示単位である画素に対して所定の大きさに分けられ、分散系１０を内包する分割セル１５が設けられている。

この分散系１０は、分散媒１１に電気泳動粒子１２を分散させたものである。分散媒１１には、界面活性剤等の添加剤が必要に応じて添加されている。分散系１０では、電気泳動粒子１２の重力による沈降等を避けるため、分散媒１１の比重と電気泳動粒子１２の比重とがほぼ等しくなるように設定されている。

このように分散系１０では、電気泳動粒子１２が泳動可能な領域が分割セル１５の内部に制限される。これにより、分散系１０内の電気泳動粒子１２の分散が偏ったりする現象や、複数の粒子が結合して大きな塊になったりする凝結を防止することができる。

素子基板１００の表面には、表示領域と周辺回路を設けた周辺領域とが設けられている。表示領域は上述した画素電極１０４の他に、後述する走査線、データ線およびスイチッング素子として機能する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴと称する）が形成されている。一方、素子基板１００の周辺領域には、後述する走査線駆動回路やデータ線駆動回路等が形成される。

次に、画素電極１０４に電圧を印加した場合の作用を説明する。画素電極１０４と共通電極２０１との電極間に電位差を与えると電界が生じる。これにより帯電した電気泳動粒子１２がどちらか一方の電極に引き寄せられる。ここで、分散媒１１を着色するとともに電気泳動粒子１２を着色粒子で構成し、共通電極２０１および対向基板２００として透過性を有する材料を用いた場合、電気泳動粒子１２の色または分散媒１１の色が見える。これにより、各電極に印加する電圧を制御することによって画像を表示することができる。

次に、階調表示の原理を図１４、図１５を用いて説明する。図１４、図１５は分割セル１５の構造を簡略化して示した断面図である。まず、電気泳動表示装置のリセット動作を行なう。このリセット動作では、電気泳動粒子１２が画素電極１０４側に引き寄せられる。正電荷が帯電した電気泳動粒子１２を用いる場合、共通電極２０１の電圧を基準として負極性の電圧を画素電極１０４に印加する。この場合、図１４に示すように電気泳動粒子１２は画素電極１０４に引き寄せられる。

次に、表示すべき階調に応じた正極性の電圧を画素電極１０４に印加する。すると、図１５に示すように電界によって電気泳動粒子１２は共通電極２０１側に移動する。所定時間の経過後に、両電極間の電位差をゼロにすると電界が作用しなくなり、電気泳動粒子１２は分散媒１１の粘性抵抗によって停止する。この場合、電気泳動粒子１２の移動速度は、電界強度、すなわち印加電圧に応じて定まる。そして、電気泳動粒子１２の移動距離は、印加電圧と印加時間に応じて定まることになる。したがって、印加時間を一定にすれば、印加電圧を調整することによって、電気泳動粒子１２の厚さ方向の位置を制御できる。

共通電極２０１側から入射した光は電気泳動粒子１２によって反射され、この反射光が共通電極２０１を通過して観測される。入射光と反射光は分散媒１１によって吸収され、その吸収の程度は光路長に比例する。したがって、共通電極２０１から観察した場合、電気泳動粒子１２の位置によって階調を定めることができる。上述したように、印加時間を一定にしたとき電気泳動粒子１２の位置は印加電圧に応じて定まるから、印加電圧を調整することにより所望の階調表示を行なうことができる。

特開２００２−１１６７３４号公報（図２）

表示方法には階調表示の他に２値表示がある。この場合は、中間色を用いないで画像を表示する。階調表示とは異なり、２値表示では階調表示のように微妙な色具合を表現することはできないが、表示のための制御が容易である。しかし、このような２値表示においても、画像表示後に電気泳動粒子１２が分散媒１１中を時間経過ともに拡散し、表示が薄くなったり、消失したりする。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、長期間表示を維持することができる電気光学装置、その駆動方法および電子機器を提供することにある。

本発明における電気光学装置は、複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向した共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、前記走査線及び前記データ線を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、前記制御手段は、書込動作及び保持動作を実行し、前記書込動作は、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える動作を含み、前記保持動作は、前記書込動作の後に、前記共通電極と前記画素電極とが異なる電位の状態で、前記スイッチング素子を開放する動作を含むことを特徴とする。
本発明における電気光学装置は、複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向した共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、前記走査線及び前記データ線を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、前記制御手段は、書込動作及び保持動作を実行し、前記書込動作は、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える動作を含み、前記保持動作は、前記書込動作の後に、前記データ線に所定電圧を印加する動作を含むことを特徴とする。
本発明における電気光学装置は、複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向した共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、前記走査線及び前記データ線を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、前記制御手段は、書込動作及び保持動作を実行し、前記書込動作は、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える動作を含み、前記保持動作は、前記書込動作の後に、前記走査線に前記スイッチング素子のリーク電流を小さくするための電圧を印加する動作を含むことを特徴とする。
上記電気光学装置において、前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、前記ソース端子は前記データ線に電気的に接続され、前記ゲート端子は前記走査線に電気的に接続され、前記ドレイン端子は前記画素電極に電気的に接続されていることが好ましい。
前記電気光学装置は、階調表示と２値表示とが可能であり、前記２値表示を実行する場合に、前記制御手段が前記保持動作を実行することが好ましい。
本発明における電気光学装置の駆動方法は、複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向した共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、を有する電気光学装置の駆動方法であって、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える書込ステップと、前記書込ステップの後に、前記共通電極と前記画素電極とが異なる電位の状態で、前記スイッチング素子を開放するステップとを有することを特徴とする。
本発明における電気光学装置の駆動方法は、複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向した共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、を有する電気光学装置の駆動方法であって、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える書込ステップと、前記書込ステップの後に、前記データ線に所定電圧を印加するステップとを有することを特徴とする。
本発明における電気光学装置の駆動方法は、複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向した共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、を有する電気光学装置の駆動方法であって、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える書込ステップと、前記書込ステップの後に、前記走査線に前記スイッチング素子のリーク電流を小さくするための電圧を印加するステップを有することを特徴とする。
上記電気光学装置の駆動方法において、前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、前記ソース端子は前記データ線に電気的に接続され、前記ゲート端子は前記走査線に電気的に接続され、前記ドレイン端子は前記画素電極に電気的に接続されていることが好ましい。
前記電気光学装置は、階調表示と２値表示とが可能であり、前記２値表示を実行する場合に、前記制御手段が前記保持動作を実行することが好ましい。
本発明の電気光学装置の他の態様は、共通電極と、前記共通電極に対向した画素電極と、画素電極に接続されたスイッチング素子とを有し、前記共通電極と前記画素電極との間に電気泳動粒子を含有する分散系を備え、前記共通電極又は前記画素電極に蓄積された電荷により生成された電界を用いて前記電気泳動粒子を移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、前記制御手段が、第１の書込指示に基づいて蓄積された電荷の少なくとも一部を、第２の書込指示まで維持する電荷維持処理を実行する。

これによれば、画素電極に蓄積された電荷により電界が維持される。この結果、電気泳動粒子は、第１の書込指示に基づいて生成された空間的な状態を保持する。通常の書込動作では画素電極に蓄積された電荷を引き抜くため、電気泳動粒子は分散系の粘性により空間的な状態を維持させるが、電気泳動粒子の拡散により画像は消失していく。従って、本発明では、分散系の粘度を低くしても、電界を利用して画像を長期間にわたって表示を行なうことができる。

この電気光学装置において、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了後、前記制御手段が、前記共通電極と前記画素電極とを異なる電位に維持した状態で、前記スイッチング素子を開放する。

これによれば、画素電極に蓄積された電荷を保持でき、電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置において、前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了後、前記制御手段がさらに前記ソース端子に所定電圧を印加する。

これによれば、スイッチング素子のリーク電流を低減でき、画素電極に蓄積された電荷を、より長く保持することができる。

この電気光学装置において、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了し、所定期間経過後に、前記制御手段が、前記共通電極又は前記画素電極の少なくとも一方に電圧を印加する再書込処理をさらに実行する。

これによれば、リーク等により失われた電荷を補填でき、電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置において、前記制御手段は、前記再書込処理を定期的に実行する。

これによれば、リーク等により失われた電荷を補填でき、電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置において、前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了後、前記制御手段は、前記ゲート端子に前記トランジスタのリーク電流を小さくするための電圧を印加する。

これによれば、リーク等により失われた電荷を少なくすることができる。従って、蓄積された電荷による電界を利用して電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置において、前記電気光学装置は、階調表示と２値表示とが可能であり、前記２値表示を実行する場合に、前記制御手段が前記電荷維持処理を実行する。

これによれば、電気光学装置は階調表示と２値表示とを提供できる。すなわち、階調表示の場合には、画素電極に蓄積された電荷を引き抜くことにより電気泳動粒子の空間的な状態を維持し、２値表示の場合には蓄積された電荷による電界を利用して電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置の駆動方法において、共通電極と、前記共通電極に対向した画素電極と、画素電極に接続されたスイッチング素子とを有し、前記共通電極と前記画素電極との間に電気泳動粒子を含有する分散系を備え、前記共通電極又は前記画素電極に蓄積された電荷により生成された電界を用いて前記電気泳動粒子を移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置の駆動方法であって、前記制御手段が、第１の書込指示に基づいて蓄積された電荷の少なくとも一部を、第２の書込指示まで維持する電荷維持処理を実行する。

これによれば、画素電極に蓄積された電荷により電界が維持される。この結果、電気泳動粒子は、第１の書込指示に基づいて生成された空間的な状態を保持する。通常の書込動作では画素電極に蓄積された電荷を引き抜くため、電気泳動粒子は分散系の粘性により空間的な状態を維持させるが、電気泳動粒子の拡散により画像は消失していく。従って、本発明では、分散系の粘度を低くしても、電界を利用して画像を長期間にわたって表示を行なうことができる。

この電気光学装置の駆動方法において、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了後、前記制御手段が、前記共通電極と前記画素電極とを異なる電位に維持した状態で、前記スイッチング素子を開放する。

これによれば、画素電極に蓄積された電荷を保持でき、電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置の駆動方法において、前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了後、前記制御手段がさらに前記ソース端子に所定電圧を印加する。

これによれば、スイッチング素子のリーク電流を低減でき、画素電極に蓄積された電荷を、より長く保持することができる。

この電気光学装置の駆動方法において、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了し、所定期間経過後に、前記制御手段が、前記共通電極又は前記画素電極の少なくとも一方に電圧を印加する再書込処理をさらに実行する。

これによれば、リーク等により失われた電荷を補填でき、電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置の駆動方法において、前記制御手段は、前記再書込処理を定期的に実行する。

これによれば、リーク等により失われた電荷を補填でき、電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置の駆動方法において、前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、前記電荷維持処理は、前記第１の書込指示に基づく書込処理を終了後、前記制御手段は、前記ゲート端子に前記トランジスタのリーク電流を小さくするための電圧を印加する。

これによれば、リーク等により失われた電荷を少なくすることができる。従って、蓄積された電荷による電界を利用して電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

この電気光学装置の駆動方法において、前記電気光学装置は、階調表示と２値表示とが可能であり、前記２値表示を実行する場合に、前記制御手段が前記電荷維持処理を実行する。

これによれば、電気光学装置は階調表示と２値表示とを提供できる。すなわち、階調表示の場合には、画素電極に蓄積された電荷を引き抜くことにより電気泳動粒子の空間的な状態を維持し、２値表示の場合には蓄積された電荷による電界を利用して電気泳動粒子の空間的な状態を維持できる。

本発明における電子機器は、請求項１〜７のいずれか１つに記載の電気光学装置を実装した。

これによれば、電子機器は低消費電力と十分な表示品位を両立することができる。

第１の実施形態を説明するための電気泳動装置の回路構成を示すブロック回路図。 電気泳動表示装置の全体概略構成の説明図。 画像信号処理回路の出力データを示すタイミングチャート。 書込動作・保持動作時のフロー図。 書込動作・保持動作時におけるタイミングチャート。 電気泳動表示装置の表示濃度強度の説明図。 第２の実施形態を説明するための書込動作・保持動作時のフロー図。 書込動作・保持動作時におけるタイミングチャート。 第３の実施形態を説明するための書込動作・保持動作時のフロー図。 書込動作・保持動作時におけるタイミングチャート。 電子機器の一例たる電子書籍の概観斜視図。 電子機器の一例たる携帯電話の概観斜視図。 電気泳動表示装置の部分断面図。 分割セルの構造を簡略化して示した断面図。 分割セルの構造を簡略化して示した断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を、図１〜図６に従って説明する。本実施形態における電気光学装置としての電気泳動表示装置は電気泳動表示パネルと周辺回路とを備えている。

図１は電気泳動表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。素子基板１００の表面には、電気泳動表示パネルＡとその周辺領域とが設けられている。この図は、移動度の高い素子（低温ポリシリコン等）を想定して周辺領域にある駆動回路を一体としているが、もちろん移動度の低い素子（アモルファスシリコン等）でも本発明は適用できる。その場合の駆動回路は、移動度の高い素子（単結晶シリコン等）で構成されて、電気泳動表示パネルＡとデータ線駆動回路１４０や走査線駆動回路１３０は別部品となる。この例の電気泳動表示パネルＡは複数の画素から構成され、この画素を構成する電気的要素には、スイッチング素子としてのＴＦＴ１０３や、これに接続された画素電極１０４を含む。素子基板１００の周辺領域には、走査線駆動回路１３０や、駆動手段としてのデータ線駆動回路１４０が形成されている。

図２は、本発明を適用した電気泳動表示装置２０の全体概略構成を示している。走査線駆動回路１３０、データ線駆動回路１４０にはコントローラ３００から制御信号や画像信号が提供されている。本実施形態では、さらにインターフェース部５００が設けられ、コントローラ３００に接続されている。ここで、コントローラ３００は、インターフェース部５００を介しての信号を受けて、駆動周期に合わせた画像信号に変換し、この変換信号を各駆動回路（１３０、１４０）に出力するための制御手段として機能する。

このコントローラ３００は画像信号処理回路およびタイミングジェネレータを含んでいる。ここで、画像信号処理回路は、リセットデータＤrestや画像データＤを生成し、データ線駆動回路１４０に入力する。このリセットデータＤrestは画像データＤを出力する前の所定期間に出力される。このリセットデータＤrestは、分散系１０中を泳動している電気泳動粒子１２を一方の電極側に引き寄せ、その空間的な状態を初期化するために用いられる。また、画像データＤは画像信号に、電気泳動表示パネルＡの電気的な特性に応じた補正処理を施して生成される。以下、分散系１０の分散媒１１は黒色に着色されており、電気泳動粒子１２は酸化チタン等の白色の粒子でかつ正電荷が帯電しているものとする。

また、タイミングジェネレータは、リセットデータＤrestや画像データＤが画像信号処理回路から出力されるときに、走査線駆動回路１３０やデータ線駆動回路１４０を制御するための各種タイミング信号を生成する。

素子基板１００の電気泳動表示パネルＡには、Ｘ方向に沿って平行に複数本の走査線１０１が形成され、また、これと直交するＹ方向に沿って平行に複数本のデータ線１０２が形成されている。そして、各画素は走査線１０１とデータ線１０２との交差に対応してマトリクス状に配列されている。これらの各交差点においては、ＴＦＴ１０３のゲート端子が走査線１０１に接続される一方、そのソース端子がデータ線１０２に接続されている。さらに、ＴＦＴ１０３のドレイン端子が画素電極１０４に接続されている。

このような電気泳動表示パネルＡにおいて、ある走査線信号Ｙｉがアクティブになると、ｉ番目の走査線１０１のＴＦＴ１０３がオン状態になる。このため、ｉ番目の走査線１０１のＴＦＴ１０３に接続された画素電極１０４にデータ線信号Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎが供給される。一方、対向基板２００の共通電極２０１には図示しない電源回路から共通電極電圧Ｖｃｏｍが印加されるようになっている。これにより、画素電極１０４と共通電極２０１との間に電位差が生じ、分散系１０中の電気泳動粒子１２が泳動して画像データＤに応じた色が画素毎に表示される。

（駆動回路）
次に、走査線１０１およびデータ線１０２を駆動する駆動回路について説明する。

まず、走査線駆動回路１３０は、シフトレジスタを有しており、タイミングジェネレータからの信号に基づいて走査線信号Ｙ１〜Ｙｍを生成する。この走査線信号Ｙ１〜Ｙｍは各走査線１０１に出力され、アクティブ期間が順次シフトしていく。

データ線駆動回路１４０は、シフトレジスタ、ラッチ回路及びＤ／Ａコンバータから構成されている。そして、データ線駆動回路１４０は、供給される画像データＤに基づいて、データ線信号Ｘ１〜Ｘｎを生成し、各データ線１０２に供給する。

（電気泳動表示装置の動作）
次に、図３を用いて電気泳動表示装置の動作について説明する。図３はコントローラ３００の画像信号処理回路の出力データを示すタイミングチャートである。

まず、時刻ｔ０において、電気泳動表示装置の電源がオフ状態からオン状態に切り替わると、画像信号処理回路、タイミングジェネレータおよび電気泳動表示パネルＡに駆動電源が供給される。以下、リセット動作（ｔ１〜ｔ２）、書込動作（ｔ２〜ｔ３）、保持動作（ｔ３〜ｔ４）の順に説明する。さらに、時刻ｔ４〜時刻ｔ５〜時刻ｔ６の期間は画像を書き換えるための期間であり、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間と同様に、リセット動作と書込動作とが行われる。

（１）リセット動作
電源がオンされてから所定期間が経過し、回路動作が安定した時刻ｔ１において、画像信号処理回路は、リセットデータＤrestを１フィールド（遅い応答速度の電気泳動素子の場合はｎフィールド）の期間にわたって出力する。このリセット期間Ｔｒにあっては、電気泳動粒子１２が画素電極１０４側に引き寄せられ、その空間的な状態が初期化される。データ線駆動回路１４０が、リセットデータＤrestのデータ値に応じたリセット電圧Ｖrestを各データ線１０２に出力する。同時に、走査線駆動回路１３０が各走査線１０１を順次選択することにより、画素電極１０４に電圧が供給され、すべての画素電極１０４と共通電極２０１の間にリセット電圧Ｖrestが印加されることになる。

（２）書込動作及び保持動作
次に、時刻ｔ２に至ると書き込みを開始する。この書込期間Ｔｗにあっては、画像信号処理回路は１フィールド期間（遅い応答速度の電気泳動素子の場合はｎフィールド）にわたって画像データＤを出力する。本実施形態では２値表示を行なう場合を想定し、各画素電極１０４には表示すべき色に対応した電圧が書き込まれ、１枚の画像が完成する。

以下、図４及び図５を用いて動作を説明する。図４は書込動作開始後の動作フローである。そして、図５は書込動作・保持動作における電気泳動表示装置２０のタイミングチャートである。本実施形態の１フレームはｎフィールドで構成される。すなわち、１〜ｍの走査線１０１にｎ回のデータ書き込みが行なわれることにより、一つの画像が完成する場合を想定する。ここでは、ｉ行（ｉ番目の走査線）、ｊ列（ｊ番目のデータ線）の画素における書込動作を説明するが、他の画素においても同様の書き込みがなされる。なお、以下の説明では、ｉ行ｊ列の画素をＰijと、画素Ｐijに表示すべき電圧をＶijと、また、画素Ｐijの表示濃度をＩijと表す。

図４に示すように、まず、コントローラ３００は書込動作を開始する（Ｓ１−１）。この場合、走査線駆動回路１３０は走査線信号Ｙ１〜Ｙｍを順次、生成する。これにより、各走査線１０１がアクティブになる。ｉ番目の走査線１０１は走査線信号Ｙｉによりアクティブになる。このとき、ｊ番目のデータ線１０２に供給されるデータ線信号Ｘｊが出力されると、画素電圧Ｖijに対応する電荷が共通電極２０１と画素電極１０４との間に蓄積される。この結果、図５のフィールド１に示すように画素電圧Ｖijを生じる。この電荷は、時間経過と共にリークするため、画素電圧Ｖijは減少傾向にある。

次に、画素Ｐijにおける電気泳動粒子１２の挙動について説明する。この書込動作の前には上述したリセット動作が行われているので、この時点で画素Ｐijの電気泳動粒子１２は画素電極１０４側に引き寄せられている。このとき、画素電極１０４に画素電圧Ｖijが印加されると、画素電極１０４から共通電極２０１へ向けて電界が付与され、電気泳動粒子１２は泳動を開始する。

ここで、ｉ行ｊ列の画素Ｐijにおける表示濃度Ｉijはその画素Ｐijにおける電気泳動粒子の平均的な移動量により決定される。この例の電気泳動粒子１２は白色であり分散媒１１は黒色であるから、電気泳動粒子１２が共通電極２０１に近づくほど、画素Ｐijの表示濃度Ｉijは高くなる。この場合の表示濃度Ｉijを図６に示す。図６に示すように表示濃度Ｉijは、時刻Ｔ１から次第に高くなる。

そして、次のフィールド（ここではフィールド２）では、図５に示すように残存電圧に対してさらに電圧が印加される。この画素電圧Ｖijによる電界の影響を受けて電気泳動粒子１２は分散媒１１中を移動する。

そして、フィールドｎのＴｎにおいて、電気泳動粒子１２は所定の位置まで泳動する。２値表示の場合は、画素電極１０４側又は共通電極２０１側に張り付くことになる。この結果、表示濃度Ｉijは図に示すように時刻Ｔｎから一定の値になる。そして、書込動作を終了する。

次に、電荷維持処理としてのハイインピーダンス処理が実行される（Ｓ１−２）。具体的には、共通電極２０１と画素電極１０４とに蓄積された電荷を引き抜かず残留させる。ここでは、走査線１０１にＴＦＴ１０３がオフされる電圧を印加する。なお、ＴＦＴ１０３とは別に専用トランジスタをＴＦＴ１０３に対して直列に設けてもよい。この場合、この専用トランジスタには専用ゲート線を接続し、一度にオフ電圧を供給することによりハイインピーダンス処理を行ってもよい。この結果、残留する電荷により各画素の分散媒１１には電界が維持される。そして、この電界により電気泳動粒子１２は各電極に引き付けられた状態の位置を保持する。

次に、図４に示す時刻ｔ３から時刻ｔ４までの保持期間Ｔｈは、直前の書込期間Ｔｗで書き込まれた画像を保持する期間である。

ここでは、コントローラ３００は、新たな書込指示を待つ（Ｓ１−３）。新たな書込指示はインターフェース部５００を介して入力される。新たな書込指示を受けた場合（ステップ（Ｓ１−３）において「Ｙｅｓ」の場合）には、上述したリセット動作を実行する（Ｓ１−４）。一方、新たな書込指示がない場合（「Ｎｏ」の場合）には、電源が切られるまでこれらステップを繰り返す（Ｓ１−５）。

以上、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。

・ 上記実施形態では、ハイインピーダンス処理により残留する電荷によって、画素電極１０４と共通電極２０１との間に電界が維持される。従って、電気泳動粒子１２は、時刻ｔ３における空間的状態、すなわち各々の電極側に張り付いた状態を保持し、保持期間Ｔｈにわたって画像を表示させることができる。

・ 上記実施形態では、ハイインピーダンス処理として、共通電極２０１と画素電極１０４とに蓄積された電荷を引き抜かず残留させる。このため、２値表示においては、効率的に画像を保持することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した電気光学装置としての電気泳動表示装置の第２の実施形態を、図７〜図８に従って説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の書込動作・保持動作のみを変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図３に示すタイミングチャートにおいて、時刻ｔ２に至るとコントローラ３００は書き込みを開始する。この書込期間Ｔｗにあっては、画像信号処理回路は１フレーム期間にわたって画像データＤを出力する。本実施形態においても、２値表示を行なう場合を想定し、各画素電極１０４には表示すべき色に対応した画素電圧が書き込まれ、１枚の画像が完成する。

以下、図７及び図８を用いて動作を説明する。図７は書込動作開始後の動作フローである。そして、図８は書込動作・保持動作におけるタイミングチャートである。本実施形態の１フレームはｎフィールドで構成される。

図７に示すように、まず、コントローラ３００は書込動作を開始する（Ｓ２−１）。この動作は第１の実施形態と同様に、走査線駆動回路１３０は走査線信号Ｙ１〜Ｙｍを順次、生成する。これにより、各走査線１０１がアクティブになる。ｉ番目の走査線１０１では、走査線信号Ｙｉによりアクティブになる。このとき、ｊ番目のデータ線１０２に供給されるデータ線信号Ｘｊが出力されると、その画素電圧Ｖijに対応する電荷が共通電極２０１と画素電極１０４との間に蓄積される。この結果、図８のフィールド１に示すように画素電圧Ｖijを生じる。

そして、次のフィールド（ここではフィールド２）では、図８に示すように残存電圧に対してさらに電圧が印加される。電気泳動粒子１２は、この画素電圧Ｖijによる電界の影響を受けて分散媒１１中を移動する。

そして、フィールドｎのＴｎにおいて、電気泳動粒子１２は所定の位置まで移動する。２値表示の場合は、画素電極１０４側又は共通電極２０１側に張り付くことになる。この結果、表示濃度Ｉijは時刻Ｔｎから一定の値になる。そして、書込動作を終了する。

次に、第１の実施形態と同様に、ハイインピーダンス処理が実行される（Ｓ２−２）。具体的には、共通電極２０１と画素電極１０４とに蓄積された電荷を引き抜かず残留させる。この結果、残留する電荷により各画素の分散媒１１には電界が維持される。そして、この電界により電気泳動粒子１２は各電極に引き付けられた状態の位置を保持する。

次に、保持期間Ｔｈに入り、直前の書込期間Ｔｗで書き込まれた画像を保持する。ここでは、コントローラ３００は新たな書込指示を待つ（Ｓ２−３）。新たな書込指示はインターフェース部５００を介して入力される。新たな書込指示を受けた場合（ステップ（Ｓ２−３）において「Ｙｅｓ」の場合）には、リセット動作を実行する（Ｓ２−４）。

一方、新たな書込指示がない場合（「Ｎｏ」の場合）には、コントローラ３００は最後の書き込み処理の終了時刻からの時間を測定する（Ｓ２−５）。この時刻から所定時間が経過した場合（ステップ（Ｓ２−５）において「Ｙｅｓ」の場合）には、再書込処理としてのリフレッシュ処理を行なう（Ｓ２−６）。この処理は、フィールドｎで書き込んだデータを再度、書き込み処理を行なう。

そして、電源が切られるまでこれらステップを繰り返す（Ｓ２−７）。

従って、第２の実施形態によれば、前記第１の実施形態に記載の特徴に加えて、ハイインピーダンス処理により残留する電荷によって、画素電極１０４と共通電極２０１との間に電界が維持される。さらに、リフレッシュ処理により、電気泳動粒子１２は、時刻ｔ３における空間的状態、すなわち各々の電極側に張り付いた状態を保持し、保持期間Ｔｈにわたって静止画像を表示させることができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した電気光学装置としての電気泳動表示装置の第３の実施形態を、図９〜図１０に従って説明する。なお、第３の実施形態は、第１の実施形態の書込動作・保持動作のみを変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図３に示すタイミングチャートにおいて、時刻ｔ２に至るとコントローラ３００は書き込みを開始する。この書込期間Ｔｗにあっては、画像信号処理回路は１フレーム期間にわたって画像データＤを出力する。本実施形態においても、２値表示を行なう場合を想定し、各画素電極１０４には表示すべき色に対応した画素電圧が書き込まれ、１枚の画像が完成する。ここで、この電気泳動表示装置２０に用いられる分散系１０は、白色の電気泳動粒子１２の比重が大きい場合を想定する。この場合、黒から灰色への緩和時間より、白から灰色への緩和時間が短くなり、白色の保持が困難になる。

以下、図９及び図１０を用いて動作を説明する。図９は書込動作開始後の動作フローである。そして、図１０は書込動作・保持動作における電気泳動表示装置のタイミングチャートである。本実施形態の１フレームはｎフィールドで構成される。

図９に示すように、まず、コントローラ３００は書込動作を開始する（Ｓ３−１）。この動作は第１の実施形態と同様に、走査線駆動回路１３０は走査線信号Ｙ１〜Ｙｍを順次、生成する。これにより、各走査線１０１がアクティブになる。ｉ番目の走査線１０１では、走査線信号Ｙｉによりアクティブになる。この場合、ｊ番目のデータ線１０２に供給されるデータ線信号Ｘｊが出力されると、その画素電圧Ｖijに対応する電荷が共通電極２０１と画素電極１０４との間に蓄積される。この結果、図１０のフィールド１のＴ１に示す画素電圧Ｖijを生じる。

そして、次のフィールド（ここではフィールド２）では、図１０に示すように残存電圧に対してさらに電圧が印加される。電気泳動粒子１２は、この画素電圧Ｖijによる電界の影響を受けて分散媒１１中を移動する。

そして、フィールドｎのＴｎにおいて、電気泳動粒子１２は所定の位置まで移動する。２値表示の場合は、画素電極１０４側又は共通電極２０１側に張り付くことになる。この結果、表示濃度Ｉijは時刻Ｔｎから一定の値となる。そして、書込動作を終了する。

次に、コントローラ３００は、電荷維持処理として、ＴＦＴ１０３のソース端子に接続されたデータ線１０２の一部または全部に所定電圧を印加する（Ｓ３−２）。一部のデータ線１０２の電圧を印加する場合には、表示色を保持させたい部分のみを選択して所定電圧を印加する。本実施形態では、データ線１０２に印加する所定電圧として、緩和時間の短い表示色（本実施形態では白色）を維持するための電圧を印加する。具体的には、白色が表示された画素電極１０４に印加された電圧に近い電圧を印加する。

次に、保持期間Ｔｈに入り、直前の書込期間Ｔｗで書き込まれた画像を保持する。ここでは、コントローラ３００は新たな書込指示を待つ（Ｓ３−３）。新たな書込指示を受けた場合（ステップ（Ｓ３−３）において「Ｙｅｓ」の場合）には、リセット動作を実行する（Ｓ３−４）。一方、新たな書込指示がない場合（「Ｎｏ」の場合）には、電源が切られるまでこれらのステップを繰り返す（Ｓ３−５）。

従って、第３の実施形態によれば、前記第１の実施形態に記載の特徴に加えて、書込動作の終了後、データ線１０２の一部または全部に所定電圧を印加する。本実施形態では、データ線１０２に印加する所定電圧として、緩和時間の短い表示色の画素電極１０４に印加された電圧に近い電圧を用いる。このため、保持が困難な表示色に関するＴＦＴ１０３のソース・ドレイン間の電位差を小さくなり、ＴＦＴ１０３のリーク量を低減できる。従って、保持が困難な表示色の画素電極１０４と共通電極２０１との間の電荷がより長く維持される。この結果、この電荷により、電気泳動粒子１２は、書込動作終了時の空間的状態、すなわち電気泳動粒子１２を電極側に張り付けた状態を保持でき、保持が困難な表示色の保持時間を引き延ばすことができる。一方、もともと分散媒１１の比重により緩和時間の長い表示色は、残留電荷による保持効果が減少しても分散媒１１の粘性により保持される。従って、両表示色の緩和（灰色化）を抑制し、より長期間に渡って画像を表示させることができる。

（第４の実施形態）
次に、第１の実施形態〜第３の実施形態で説明した電気光学装置としての電気泳動表示装置を用いた電子機器について説明する。

（１）電子書籍
まず、電気泳動表示装置を電子書籍に適用した例について説明する。図１１は、この電子書籍を示す斜視図である。図において、電子書籍１０００は、電気泳動表示パネル１００１、電源スイッチ１００２、第１ボタン１００３、第２ボタン１００４、およびＣＤ−ＲＯＭスロット１００５を備えている。

利用者が電源スイッチ１００２を押して、ＣＤ−ＲＯＭスロット１００５にＣＤ−ＲＯＭを装着すると、ＣＤ−ＲＯＭの内容が読み出され、電気泳動表示パネル１００１にメニュが表示される。利用者が第１ボタン１００３と第２ボタン１００４を操作して、所望の書籍を選択すると電気泳動表示パネル１００１に第１頁が表示される。頁を進める場合には第２ボタン１００４を押し、頁を戻す場合には第１ボタン１００３を押す。

この電子書籍１０００にあっては、書籍の内容を表示した後は、第１ボタン１００３および第２ボタン１００４を操作したときだけ表示画面を更新する。上述したように電気泳動粒子１２は電界が印加されなければ泳動しない。換言すれば、表示画像を維持するためには給電が不要である。このため、表示画面を更新するときだけ、駆動回路に電圧を印加して電気泳動表示パネル１００１を駆動している。この結果、液晶表示装置と比較して消費電力を大幅に削減することができる。

また、電気泳動表示パネル１００１の表示画像は電気泳動粒子１２によって表示されるので、表示画面が光ることがない。したがって、電子書籍１０００は印刷物と同様の表示が可能であり、これを長時間読んでも目の疲労が少ないといった利点がある。

（２）携帯電話
さらに、電気泳動表示装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１２は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２のほか、受話口１３０４、送話口１３０６とともに、電気泳動表示パネル１３０８を備えるものである。液晶表示装置にあっては偏光板が必要であり、これにより表示画面が暗くなっていたが、電気泳動表示パネル１３０８は偏光板が不要である。このため、携帯電話１３００は明るくて見やすい画面を表示することができる。

なお、電子機器としては、図１１〜図１２を参照して説明した他にも、パーソナルコンピュータ、屋外の標識、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に対して、各実施形態の電気光学装置を適用することができる。電気泳動表示装置を、これらの機器に適用した場合でも、前記実施形態と同様な効果を発揮する。透過型・半透過型の液晶表示装置で必要とされるバックライトが不要であるため、各電子機器を小型軽量化することができる。そして、その消費電力を大幅に削減することが可能である。その結果、各機器は、低消費電力と十分な表示品位の両立を実現することができる。

なお、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。

・ 上記実施形態では、電荷維持処理としてのハイインピーダンス処理においては、共通電極２０１と画素電極１０４とに蓄積された電荷を引き抜かず残留させる。また、第３の実施形態では、データ線１０２の一部または全部に所定電圧を印加して、ソース・ドレイン間の電位差を小さくし、ＴＦＴ１０３のリーク量を低減する。これに代えて又は加えて、ＴＦＴ１０３のリークによる残留電荷の低減を防止してもよい。具体的には、保持動作時には、ＴＦＴ１０３のリーク電流が最小限になるようなゲート電圧を各走査線１０１に印加し続けてもよい。これにより、共通電極２０１と画素電極１０４とに蓄積された電荷を長期間保持でき、画像を長く維持できる。

・ 上記実施形態では、ｎフィールドで書込動作を完了したが、１フィールド書込動作を完了させてもよい。この場合、上記第２の実施形態におけるリフレッシュ動作は、書込動作時の低い電圧のデータ線信号Ｘｊを印加する。これにより、消費電力を低減しながら、画像を長く維持することができる。

・ 上記実施形態では、２値表示の電気泳動表示装置について説明した。これに加えて、階調表示可能な電気泳動表示装置に適用してもよい。この場合、電気泳動表示装置に階調表示モードと２値表示モードとを設ける。そして、２値表示モードが選択された場合には、本発明の書込動作・保持動作を実行する。これにより、階調表示を実現しながら、２値表示においては消費電力を低減しながら、画像を長く維持することができる。

・ 上記実施形態では、白黒表示の電気泳動表示パネルＡについて説明した。これに代えて、カラー表示が可能な電気泳動表示パネルＡである。この場合には、各画素において原色（ＲＧＢ）のうち１色を表示できるようにするため、分散系１０としては、赤色、緑色、青色に対応する３種類を用いる。すなわち、電気泳動粒子１２として表示色を反射するものを用いる一方、分散媒１１として表示色を吸収する色（上述した例では補色）に対応したものを用いる。この場合にも、電荷維持処理を実行することにより、分散系１０における電気泳動粒子１２の分布を長期間にわって維持できるカラー表示可能な電気泳動表示装置を提供できる。

以上詳述したように、本発明によれば、電気光学装置を駆動して、低消費電力と十分な表示品位の両立を図り所望の画像を表示することができる。

Ａ…電気泳動表示パネル、１０…分散系、１１…分散媒、１２…電気泳動粒子、１５…分割セル、２０…電気光学装置としての電気泳動表示装置、１００…素子基板、１０３…スイッチング素子としてのＴＦＴ、１０４…画素電極、１３０…走査線駆動回路、１４０…駆動手段としてのデータ線駆動回路、２０１…共通電極、３００…制御手段としてのコントローラ、５００…インターフェース部、Ｙ１〜Ｙｍ…走査線、Ｘ１〜Ｘｎ…データ線。

Claims (11)

1. 複数の走査線と、
   前記走査線に交差する複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極に対向した共通電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、
   前記走査線及び前記データ線を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、
   前記制御手段は、書込動作及び保持動作を実行し、
   前記書込動作は、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える動作を含み、
   前記保持動作は、前記書込動作の後に、前記共通電極と前記画素電極とが異なる電位の状態で、前記スイッチング素子を開放する動作を含むことを特徴とする電気光学装置。
2. 複数の走査線と、
   前記走査線に交差する複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極に対向した共通電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、
   前記走査線及び前記データ線を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、
   前記制御手段は、書込動作及び保持動作を実行し、
   前記書込動作は、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える動作を含み、
   前記保持動作は、前記書込動作の後に、前記データ線に所定電圧を印加する動作を含むことを特徴とする電気光学装置。
3. 複数の走査線と、
   前記走査線に交差する複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極に対向した共通電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、
   前記走査線及び前記データ線を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段とを有する電気光学装置であって、
   前記制御手段は、書込動作及び保持動作を実行し、
   前記書込動作は、複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える動作を含み、
   前記保持動作は、前記書込動作の後に、前記走査線に前記スイッチング素子のリーク電流を小さくするための電圧を印加する動作を含むことを特徴とする電気光学装置。
4. 前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、
   前記ソース端子は前記データ線に電気的に接続され、
   前記ゲート端子は前記走査線に電気的に接続され、
   前記ドレイン端子は前記画素電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記電気光学装置は、階調表示と２値表示とが可能であり、
   前記２値表示を実行する場合に、前記制御手段が前記保持動作を実行することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
7. 複数の走査線と、
   前記走査線に交差する複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極に対向した共通電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、を有する電気光学装置の駆動方法であって、
   複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える書込ステップと、
   前記書込ステップの後に、前記共通電極と前記画素電極とが異なる電位の状態で、前記スイッチング素子を開放するステップとを有することを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
8. 複数の走査線と、
   前記走査線に交差する複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極に対向した共通電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、を有する電気光学装置の駆動方法であって、
   複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える書込ステップと、
   前記書込ステップの後に、前記データ線に所定電圧を印加するステップとを有することを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
9. 複数の走査線と、
   前記走査線に交差する複数のデータ線と、
   前記走査線と前記データ線との交差に対応して形成されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極に対向した共通電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置された、電気泳動粒子を含有する分散系と、を有する電気光学装置の駆動方法であって、
   複数のフィールドの各々において画像データに基づく電位を前記画素電極に与える書込ステップと、
   前記書込ステップの後に、前記走査線に前記スイッチング素子のリーク電流を小さくするための電圧を印加するステップを有することを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
10. 前記スイッチング素子は、ソース端子、ゲート端子、ドレイン端子を有するトランジスタであり、
    前記ソース端子は前記データ線に電気的に接続され、
    前記ゲート端子は前記走査線に電気的に接続され、
    前記ドレイン端子は前記画素電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法。
11. 前記電気光学装置は、階調表示と２値表示とが可能であり、
    前記２値表示を実行する場合に、前記制御手段が前記保持動作を実行することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法。

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