JP2004258370A

JP2004258370A - Color display

Info

Publication number: JP2004258370A
Application number: JP2003049408A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hiramatsu; 和憲平松
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP4411849B2

Abstract

【課題】マイクロカプセル層の色配置が理想の色配置と一致していない場合でも、画像データに応じたフルカラー表示ができる電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】処理装置３の画素電界パターン生成部３３に、色配置情報記録部３４から表示パネル１のマイクロカプセル層１７の色配置情報を入力する。画素電界パターン生成部３３は、画像データ処理部３２からの画像データ情報と、色配置情報記録部３４からの色配置情報とに基づいて、表示パネル１の各画素電極１４と共通電極１３との間に形成する電界（画素電界パターン）を生成して、ＴＦＴ駆動回路２１に出力する。
【選択図】図１An electrophoretic display device capable of performing full-color display according to image data even when a color arrangement of a microcapsule layer does not match an ideal color arrangement.
A color arrangement information of a microcapsule layer of a display panel is input from a color arrangement information recording section to a pixel electric field pattern generation section of a processing device. The pixel electric field pattern generation unit 33 determines whether each of the pixel electrodes 14 and the common electrode 13 of the display panel 1 is based on the image data information from the image data processing unit 32 and the color arrangement information from the color arrangement information recording unit 34. An electric field (pixel electric field pattern) formed therebetween is generated and output to the TFT drive circuit 21.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロカプセル層を備えたカラー表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。電気泳動現象とは、液相分散媒中に微粒子を分散させた分散液に電界を加えたときに、分散によって自然に帯電した粒子（電気泳動粒子）がクーロン力により泳動する現象である。
【０００３】
電気泳動表示装置の基本的な構造では、一方の電極と他方の電極とを所定の間隔で対向させ、その間に前記分散液（電気泳動分散液）を封入している。また、少なくとも一方の電極を透明にして、この透明電極側を観察面としている。この両電極間に電位差を与えると、電気泳動粒子が電界の向きによってどちらか一方の電極に引きつけられる。
【０００４】
そのため、この構造で、分散媒を染料で染色するとともに電気泳動粒子を顔料粒子で構成すれば、透明な観察面から、電界の方向に応じて電気泳動粒子の色または染料の色が見える。したがって、電極を各画素に対応させたパターンで形成して、各画素電極に加える電圧を制御することにより、画像を表示することができる。
【０００５】
このような電気泳動表示装置は、構成の簡便さ、広視野角、低消費電力、並びに表示画像保持性能（メモリー性）等の利点により、新しいディスプレィに好適な電気光学装置として注目されている。
電気泳動表示装置の一例として、マイクロカプセル型電気泳動表示装置が知られている。この装置では、対向する電極間に電気泳動層として、電気泳動分散液を内包する複数のマイクロカプセルからなる層が配置されている。
【０００６】
マイクロカプセル型電気泳動表示装置でフルカラー表示をするためには、電気泳動層として、所定の三原色のうちの一色を表示可能に形成された三種類のマイクロカプセルからなる層が必要である。フルカラー表示可能なマイクロカプセル電気泳動表示装置の例として、下記の特許文献１には、前記三種類のマイクロカプセルが整然と配置されたマイクロカプセル層と、各マイクロカプセル毎の画素電極と、全てのマイクロカプセルに接触する共通電極と、を有する電気泳動表示パネルが開示されている。
【０００７】
この特許文献１には、三原色に相当する三種類のマイクロカプセルを整然と配置するための方法として、インクジェット法により所定位置に所定の色のマイクロカプセルを配置することが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３５５９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の方法でマイクロカプセルを配置した場合でも、理想の色配置からずれが生じることを完全に防止することは困難である。
さらに、液晶表示装置と同様に、カラーフィルタを用いることで電気泳動表示装置をカラー化することも可能であるが、カラーフィルタを用いると光透過率が低下するためにコントラストが低下するという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためのものであり、フルカラー表示可能な電気泳動表示装置として、マイクロカプセル層を構成するマイクロカプセルが理想の色配置と一致していない場合でも、画像データに応じたカラー表示ができる表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、電界の向きによって色が変化するマイクロカプセルが平板状に配置されているマイクロカプセル層を有し、このマイクロカプセル層は、所定の三原色のうちの一色を表示可能に形成された三種類のマイクロカプセルからなり、前記マイクロカプセル層が画素電極とこれに対向配置された対向電極との間に配置された状態で、前記画素電極毎に電界形成が行われて画像データに応じた表示がなされるカラー表示装置であって、前記マイクロカプセル層における三種類のマイクロカプセルの配置を示す色配置情報と、前記色配置情報に基づいて前記画素電極毎の電界形成を制御する電界制御手段と、を備えたことを特徴とするカラー表示装置を提供する。
【００１２】
本発明のカラー表示装置によれば、前記色配置情報に基づいて前記電界制御手段により各画素電極に付与する電界が制御されるため、マイクロカプセル層を構成するマイクロカプセルが理想の色配置と一致していない場合（例えば、マイクロカプセル層の色配置がランダムな場合）でも、画像データに応じたカラー表示ができる。
【００１３】
前記色配置情報としては、マイクロカプセル層の各画素電極に対応する位置に存在するマイクロカプセルの色を示すデータ、あるいは、マイクロカプセル層の各画素電極位置に対応させたマイクロカプセルの理想の色配置からの、実際のマイクロカプセルの色配置のずれを示すデータが挙げられる。
また、本発明のカラー表示装置において、前記色配置情報は表示装置から分離可能に形成されていてもよい。その場合、本発明のカラー表示装置は、前記色配置情報が記録された記録媒体と、前記記録媒体からの色配置情報に基づいて前記画素電極毎の電界形成を制御する電界制御手段と、を備える。
【００１４】
本発明のカラー表示装置は、また、前記マイクロカプセル層を有し、画素電極とこれに対向配置された対向電極とを有さないカラー表示媒体と、前記マイクロカプセル層を挟んで対向配置される画素電極と対向電極とを備えた書込み装置と、前記色配置情報が記録された記録媒体とを、備えていてもよい。
本発明のカラー表示装置は、また、前記マイクロカプセル層が、画素電極とこれに対向配置された対向電極との間に固定されていてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に相当するカラー表示装置について説明する。
図１は、この実施形態の表示装置の構成を示すブロック図である。この図に示すように、この実施形態の表示装置は、表示パネル１と、表示パネル１を駆動する駆動装置２と、処理装置３とで構成されている。処理装置３は、入力された画像データを処理して画素電界パターンを生成し、これを駆動装置２のＴＦＴ駆動回路２１に出力する。駆動装置２のＴＦＴ駆動回路２１は、処理装置３から入力された画素電界パターンに基づいて表示パネル１のＴＦＴを駆動する。
【００１６】
図２はこの表示パネル１を示す断面図である。
図２に示すように、この表示パネル１は、対向配置された第１の基板１１および第２の基板１２と、各基板１１，１２の対向面に固定された第１の電極（共通電極）１３および第２の電極（画素電極）１４と、電気泳動分散液を内包するマイクロカプセル１５と、で構成されている。
【００１７】
この表示パネル１は、第１の基板１１の側から観察するように設計されており、第１の基板１１として透明なガラス基板を用い、第１の電極１３として、透明な材料で形成された電極であるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２）薄膜を用いている。第２の基板１２としてガラス基板を用い、第２の電極１４としてパターニングされたアルミニウム（Ａｌ）等の薄膜を用いている。両電極１３，１４間にマイクロカプセル１５が平板状に配置され、これらが光透過性のバインダ１６で固定されて、マイクロカプセル層１７が形成されている。
【００１８】
マイクロカプセル１５の中には、図３に示すように、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）からなる三原色のいずれかの色の顔料粒子１５１と、非表示色であるホワイトの顔料粒子１５２と、これらの粒子の分散媒１５３とが入っている。これらの顔料粒子１５１，１５２は互いに異なる極性で帯電しているが、分散力によって互いに引き合わないように調整されている。
【００１９】
図４に示すように、画素電極１４は基板１２上にマトリックス状に配列されている。また、この表示パネル１は、各画素電極１４毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１２１および容量１２２を有し、各トランジスタのゲートに電圧を付与するゲートドライバ１２３と、各トランジスタのソースに電圧を付与するソースドライバ１２４とを有する。これらの各素子は、従来より公知の方法で基板１２上に形成されている。
【００２０】
ゲートドライバ１２３およびソースドライバ１２４は、駆動回路２を構成するＴＦＴ駆動回路２１からの信号に応じて駆動する。これらの駆動により、画素電極毎のＴＦＴ１２１を「ＯＮ」または「ＯＦＦ」状態にするとともに、各画素電極１４と共通電極１３との間に、画像データに応じた大きさと向きの電界を付与する。
【００２１】
ここで、共通電極１３の電圧Ｖを、画素電極１４の電圧の最高値（ＴＦＴ１２１のゲートが「ＯＮ」の時の最高電圧Ｖ_１）と最低値（ＴＦＴ１２１のゲートが「ＯＦＦ」の時の最高電圧Ｖ_０＝０）との中間の値「０．５Ｖ_１」に設定する。これにより、ＴＦＴ１２１の「ＯＮ」「ＯＦＦ」によって、画素電極１４毎に共通電極１３との間に存在するマイクロカプセル５に付与される電界の向きが変化する。
【００２２】
また、使用するマイクロカプセル１５は、三原色の顔料粒子（三原色粒子）１５１が正に帯電し、ホワイトの顔料粒子（ホワイト粒子）１５２が負に帯電しているものとする。そのため、ＴＦＴ１２１が「ＯＮ」になって画素電極１４から共通電極１３に向かう電界が生じると、この電界に存在するマイクロカプセル１５は、その内部の三原色粒子１５１が共通電極１３側に移動して色表示状態となる。ＴＦＴ１２１が「ＯＦＦ」になって共通電極１３から画素電極１４に向かう電界が生じると、この電界に存在するマイクロカプセル１５は、その内部のホワイト粒子１５２が共通電極１３側に移動して色非表示状態（ホワイト表示状態）となる。
【００２３】
さらに、画素電極１４と共通電極１３の間の電界の大きさや電界を付与する時間を制御して、マイクロカプセル１５内部における三原色粒子１５１およびホワイト粒子１５２の分布状態を制御することにより、中間階調表示を行なうことができる。
このようにして、光透過性の基板１１側に三原色粒子１５１またはホワイト粒子１５２が配置されることによって、画像データに応じたカラー表示がなされる。
【００２４】
処理装置３は、図１に示すように、インターフェース部３１と、画像データ処理部３２と、画素電界パターン生成部３３と、色配置情報記録部３４とで構成されている。表示パネル１に表示する画像データは、インターフェース部３１に入力されて、画像データ処理部３２でガンマ補正、コントラスト補正、色補正等がなされた後、画素電界パターン生成部３３に入力される。
【００２５】
この画素電界パターン生成部３３には、色配置情報記録部３４から表示パネル１のマイクロカプセル層１７の色配置情報が入力される。画素電界パターン生成部３３は、画像データ処理部３２からの画像データ情報と、色配置情報記録部３４からの色配置情報とに基づいて、表示パネル１の各画素電極１４と共通電極１３との間に形成する電界パターン（画素電界パターン）を生成し、この画素電界パターンを示す信号を駆動装置２のＴＦＴ駆動回路２１に出力する。
【００２６】
ここで、図５（ａ）に示すように、「Ｃ」「Ｍ」「Ｙ」の各色のマイクロカプセル１５ａ〜１５ｃが碁盤の目状に整然と並んでいる場合に、マイクロカプセル１５ａ〜１５ｃが各画素電極位置に対応させた理想の色配置になっていると仮定する。この理想の色配置では、横方向にはＣＭＹＣＭＹ…の順に配置され、縦方向には同じ「Ｃ」「Ｍ」「Ｙ」が配置され、各マイクロカプセル１５が各碁盤の目と中心を合わせて配置されて隣の目にはみ出さない。
【００２７】
これに対して、表示パネル１を製造する際に、マイクロカプセル１５とバインダ１６とを含む溶液を共通電極１３の上に塗布して乾燥させることによりマイクロカプセル層１７を形成すると、マイクロカプセル１５の実際の色配置は、例えば図５（ｂ）に示すようになる。この例では、横方向のＣＭＹＣＭＹ…の配置および縦方向の「Ｃ」「Ｍ」「Ｙ」の配置がランダムであるだけでなく、各マイクロカプセル１５の中心と各碁盤の目の中心とがずれて、マイクロカプセル１５が複数の碁盤の目にかかるように配置されている。
【００２８】
そのため、表示パネル１を作製した後に、得られたマイクロカプセル層１７におけるマイクロカプセル１５の色配置を測定して、そのデータを処理装置３の色配置情報記録部３４に記録しておく。この色配置の測定は、三原色粒子１５１が共通電極１３側に配置され、ホワイト粒子１５２が画素電極１４側に配置されるようにＴＦＴ駆動回路２１を制御することにより、全てのマイクロカプセル１５をＣＭＹのいずれかの色表示状態として、カメラ等のイメージ検出手段により検出すること等によって行うことができる。
【００２９】
この実施形態では、処理装置３として、インターフェースとＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを備えたマイクロコンピュータを使用する。このマイクロコンピュータのＲＯＭには、図６のフローチャートに示す演算処理を実行するプログラムと、図７に一部が示されているルックアップテーブルが記憶されており、ＣＰＵにより前記演算処理が行われるように構成されている。このルックアップテーブルが色配置情報記録部３４に相当し、ＣＰＵが画像データ処理部３２および画素電界パターン生成部３３に相当する。
【００３０】
この表示パネル１では、横に並ぶ３個のマイクロカプセルを用いて１ドットの色を表現し、縦横各３個を一組とした９個のマイクロカプセル毎にルックアップテーブルから色配置データを取得するものとする。図７は、ルックアップテーブルから取得した、１組分のマイクロカプセルの色配置データの一例を示す。
この色配置データは、各画素電極位置に対応させた行Ｖ（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２）と列Ｈ（Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２）で特定される碁盤の目の各位置に、Ｃのマイクロカプセル１５ａ，Ｍのマイクロカプセル１５ｂ，Ｙのマイクロカプセル１５ｃがどの程度存在するかを示している。図７の色配置データは、これらのマイクロカプセル１５ａ〜１５ｃの配置が図８（ａ）に示す状態にあることを示している。
【００３１】
図７の表の「Ｃ」欄、「Ｍ」欄、「Ｙ」欄には、それぞれＣ、Ｍ、Ｙのマイクロカプセルの存在強度が示されている。この強度が「１」である場合、そのマイクロカプセルが、隣の碁盤の目にはみ出さないように配置されていることを示している。また、この強度が「０．５」であれば、マイクロカプセルを基板に垂直に見たときの円の面積で、マイクロカプセルの半分がその位置に存在することを示す。
【００３２】
すなわち、図７に示す色配置データは、マイクロカプセル層の各画素電極に対応する位置に存在するマイクロカプセルの色を示すデータの一例である。
ここで、図８（ａ）の色配置となっている９個のマイクロカプセルのうち、Ｖ１のラインをなす３個のマイクロカプセルにより「Ｙ」を表示し、Ｖ０とＶ２のラインでは色表示をしない場合には、図８（ｂ）に示すように、Ｖ１ラインで最もＹのマイクロカプセルの存在強度が高い（Ｖ１，Ｈ１）の位置の画素電極に「Ｙ」が表示されるための電界が付与され、それ以外の画素電極には「Ｗ」が表示されるための電界が付与されるように、画素電界パターン生成部３３で画素電界パターンを生成する。
【００３３】
また、前記位置のマイクロカプセル１５ｃの存在強度が０．９であるため、画像データ処理部３２で得られた階調値が「Ｙ＝５０％」であれば、「（５０％÷０．９）＝５５．６％」を補正された階調値とし、この階調値を存在強度１．０で達成する場合と同じ電界値になるように画素電界パターンを生成することにより、階調値の調整が行われる。
【００３４】
図６のフローチャートに示す演算処理では、ステップＳ５１で、ルックアップテーブルから所定範囲の色配置データを読み出す。次に、ステップＳ５２に移行して、画像データ処理部３２から入力された画像データと、ルックアップテーブルの色配置データから、画像データに対応した色のマイクロカプセルが表示されるように、色表示する画素電極の位置を決める。次に、ステップＳ５３に移行して、色表示する画素電極に存在するマイクロカプセルの存在強度に応じて、画像データ処理部３２で得られた階調値が達成されるように階調値補正を行う。
【００３５】
次に、ステップＳ５４に移行して、全画像データについての画素電界パターン生成が終了しているか否かを判断して、終了していなければステップＳ５１に戻って、終了するまでＳ５１〜Ｓ５４を繰り返す。
この実施形態の表示装置において、本発明の電界制御手段は、ＴＦＴ駆動回路２１と、処理装置３の画素電界パターン生成部３３（すなわち、図６のフローチャートを実行するためのプログラムおよびこのプログラムに沿って演算処理を行うマイクロコンピュータ）と、で構成される。
【００３６】
したがって、この実施形態のカラー表示装置によれば、表示パネル１を構成するマイクロカプセル層１７の色配置情報が記録されていて、これに基づいて、各画素電極に付与する電界を制御するため、マイクロカプセル層１７を構成するマイクロカプセルの色配置が理想の色配置と一致していない場合でも、画像データに応じたカラー表示を行うことができる。
【００３７】
これにより、マイクロカプセル層１７の形成を、色配置を気にしないでランダムに行うことが可能になるため、表示パネル１の製造コストを低減することができる。
図９に示す色配置データは、マイクロカプセル層の各画素電極に対応する位置に存在するマイクロカプセルの色を示すデータの一例（図７とは異なる例）である。
【００３８】
この色配置データは、各画素電極位置に対応させた行Ｖ（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２）と列Ｈ（Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２）で特定される碁盤の目の各位置に、Ｃのマイクロカプセル１５ａ，Ｙのマイクロカプセル１５ｂ，Ｍのマイクロカプセル１５ｃのいずれが、最も大きな強度で存在しているかを示している。最も大きな強度で存在している色が「代表色」の欄に示されている。
【００３９】
ここで、前記と同様に、図８（ａ）の色配置となっている９個のマイクロカプセルのうち、Ｖ１のラインをなす３個のマイクロカプセルにより「Ｙ」を表示し、Ｖ０とＶ２のラインでは色表示をしない場合には、Ｖ１のラインをなす３個のマイクロカプセルのうち代表色が「Ｙ」である（Ｖ１，Ｈ０）と（Ｖ１，Ｈ１）のいずれかの位置の画素電極に「Ｙ」が表示されるための電界が付与され、それ以外の画素電極には「Ｗ」が表示されるための電界が付与されるように、画素電界パターン生成部３３で画素電界パターンを生成する。なお、この場合には階調値の調整はできない。
【００４０】
これらの図７および９に示す色配置データとは異なり、色配置データとして「マイクロカプセルの実際の色配置の、理想の色配置からのずれを示すデータ」を有する例について、図１０と図１１を用いて説明する。
マイクロカプセルの理想の色配置においては、各画素電極位置に対応させた行Ｖ（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２）と列Ｈ（Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２）で特定される碁盤の目の各位置に、図１０（ａ）に示すように、各色のマイクロカプセル１５ａ〜１５ｃが配置されている。この理想の色配置からの実際の色配置のずれを、図１１に示すように、「Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄と「Ｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄に示す。「Ｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄には、図１０の右側へのずれを「＋」、左側へのずれを「−」として示してある。「Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄には、図１０の下側へのずれを「＋」、上側へのずれを「−」として示してある。
【００４１】
図１１は、実際の色配置が図８（ａ）に示す状態であった場合の色配置データを示している。すなわち、（Ｖ０，Ｈ０）、（Ｖ０，Ｈ１）、（Ｖ０，Ｈ２）には理想の配置と同じ色のマイクロカプセルが配置されているため、「Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄と「Ｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄の両方に「０」が表示されている。（Ｖ１，Ｈ０）には「Ｙ」が配置されているが、右に２つずれた位置に、理想の配置で（Ｖ１，Ｈ０）に存在する「Ｃ」が存在するため、「Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄には「２」が「Ｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄のには「０」が表示されている。
【００４２】
ここで、前記と同様に、図８（ａ）の色配置となっている９個のマイクロカプセルのうち、Ｖ１のラインをなす３個のマイクロカプセルにより「Ｙ」を表示し、Ｖ０とＶ２のラインでは色表示をしない場合には、Ｖ１のラインをなす３個のマイクロカプセルのうち、「Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄と「Ｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}」欄の合計ずれ量の絶対値が最も小さい（Ｖ１，Ｈ２）を選択し、そのずれ量に応じて（Ｖ１，Ｈ２）の位置から左に１個ずれた（Ｖ１，Ｈ１）の位置の画素電極に「Ｙ」が表示されるための電界が付与され、それ以外の画素電極には「Ｗ」が表示されるための電界が付与されるように、画素電界パターン生成部３３で画素電界パターンを生成する。この場合にも階調値の調整はできない。
【００４３】
なお、この実施形態では、電気泳動表示体である表示パネル１のマイクロカプセル層１７が画素電極１４と共通電極１３との間に固定されていて、表示装置内に色配置情報が記録されているが、本発明の表示装置はこれに限定されない。
本発明の表示装置は、例えば、マイクロカプセル層を有し、画素電極とこれに対向配置された対向電極とを有さないカラー表示媒体（電子ペーパー）と、その書込み装置（マイクロカプセル層を挟んで対向配置される画素電極および対向電極を備えた書込み装置）と、色配置情報が記録された記録媒体と、に分離されていてもよい。この場合には、例えば、カラー表示媒体に原点マークを設け、書込み装置でこの原点マークを検出するように構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】表示パネルを示す断面図。
【図３】マイクロカプセルの内部を示す断面図。
【図４】画素電極側の基板に形成されている素子を示す平面図。
【図５】マイクロカプセルの配置状態（理想と実際）を示す平面図。
【図６】処理装置で行う演算処理を示すフローチャート。
【図７】色配置データの一例を示す表。
【図８】マイクロカプセル層の実際の色配置状態を示す平面図。
【図９】色配置データの一例を示す表。
【図１０】マイクロカプセル層の理想の色配置状態を示す平面図。
【図１１】色配置データの一例を示す表。
【符号の説明】
１…表示パネル、２…駆動回路、３…処理装置、１１，１２…基板、１３…共通電極（対向電極）、１４…画素電極、１５…マイクロカプセル、１６…バインダ、１７…マイクロカプセル層、１２１…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、１２２…容量、１２３…ゲートドライバ、１２４…ソースドライバ、１５１…三原色粒子（三原色のいずれかの色の顔料粒子）、１５２…ホワイト粒子（非表示色であるホワイトの顔料粒子）、１５３…分散媒。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color display device provided with a microcapsule layer.
[0002]
[Prior art]
An electrophoretic display device utilizing an electrophoretic phenomenon is known as a non-light emitting display device. The electrophoretic phenomenon is a phenomenon in which, when an electric field is applied to a dispersion liquid in which fine particles are dispersed in a liquid dispersion medium, particles (electrophoretic particles) naturally charged by the dispersion migrate due to Coulomb force.
[0003]
In a basic structure of an electrophoretic display device, one electrode and the other electrode are opposed to each other at a predetermined interval, and the dispersion liquid (electrophoretic dispersion liquid) is sealed therebetween. Further, at least one electrode is made transparent, and this transparent electrode side is used as an observation surface. When a potential difference is applied between the two electrodes, the electrophoretic particles are attracted to one of the electrodes depending on the direction of the electric field.
[0004]
Therefore, in this structure, if the dispersion medium is dyed with a dye and the electrophoretic particles are composed of pigment particles, the color of the electrophoretic particles or the color of the dye can be seen from the transparent observation surface according to the direction of the electric field. Therefore, an image can be displayed by forming electrodes in a pattern corresponding to each pixel and controlling the voltage applied to each pixel electrode.
[0005]
Such an electrophoretic display device has attracted attention as an electro-optical device suitable for a new display due to its advantages such as simplicity of configuration, wide viewing angle, low power consumption, and display image holding performance (memory property).
As an example of the electrophoretic display device, a microcapsule type electrophoretic display device is known. In this device, a layer composed of a plurality of microcapsules containing an electrophoretic dispersion is disposed as an electrophoretic layer between opposing electrodes.
[0006]
In order to perform full-color display with a microcapsule-type electrophoretic display device, a layer including three types of microcapsules formed so as to display one of three predetermined primary colors is required as an electrophoretic layer. As an example of a microcapsule electrophoretic display device capable of full-color display, Patent Document 1 listed below discloses a microcapsule layer in which the three types of microcapsules are arranged neatly, a pixel electrode for each microcapsule, and all microcapsules. An electrophoretic display panel having a common electrode in contact with the capsule is disclosed.
[0007]
Patent Document 1 discloses that as a method for orderly disposing three types of microcapsules corresponding to three primary colors, microcapsules of a predetermined color are arranged at predetermined positions by an ink jet method.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-35598 A
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the microcapsules are arranged by the method described in Patent Document 1 described above, it is difficult to completely prevent a deviation from the ideal color arrangement.
Further, similarly to the liquid crystal display device, it is possible to color the electrophoretic display device by using a color filter. However, when the color filter is used, the light transmittance is reduced, so that the contrast is reduced. is there.
[0010]
The present invention is intended to solve such a problem of the related art, and as an electrophoretic display device capable of full-color display, even when the microcapsules constituting the microcapsule layer do not match the ideal color arrangement. It is another object of the present invention to provide a display device capable of performing color display according to image data.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has a microcapsule layer in which microcapsules whose color changes according to the direction of an electric field are arranged in a plate shape, and the microcapsule layer has one of three predetermined primary colors. An electric field is formed for each of the pixel electrodes in a state where the microcapsule layer is disposed between a pixel electrode and a counter electrode disposed to face the pixel electrode. A color display device that performs display according to image data, wherein color arrangement information indicating an arrangement of three types of microcapsules in the microcapsule layer; and an electric field for each pixel electrode based on the color arrangement information. An electric field control means for controlling the formation is provided.
[0012]
According to the color display device of the present invention, the electric field applied to each pixel electrode is controlled by the electric field control means on the basis of the color arrangement information, so that the microcapsules forming the microcapsule layer are different from the ideal color arrangement. Even when they are not matched (for example, when the color arrangement of the microcapsule layer is random), a color display according to the image data can be performed.
[0013]
As the color arrangement information, data indicating the color of the microcapsule existing at the position corresponding to each pixel electrode of the microcapsule layer, or the ideal color arrangement of the microcapsule corresponding to each pixel electrode position of the microcapsule layer , Data indicating the actual deviation of the color arrangement of the microcapsules.
In the color display device according to the present invention, the color arrangement information may be formed so as to be separable from the display device. In that case, the color display device of the present invention includes a recording medium on which the color arrangement information is recorded, and electric field control means for controlling electric field formation for each pixel electrode based on the color arrangement information from the recording medium. Prepare.
[0014]
The color display device of the present invention also includes a color display medium having the microcapsule layer and having no pixel electrode and a counter electrode disposed to face the pixel electrode, and is disposed to face the microcapsule layer. A writing device including a pixel electrode and a counter electrode, and a recording medium on which the color arrangement information is recorded may be provided.
In the color display device of the present invention, the microcapsule layer may be fixed between the pixel electrode and a counter electrode disposed to face the pixel electrode.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a color display device according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the display device of this embodiment. As shown in this figure, the display device of this embodiment includes a display panel 1, a driving device 2 for driving the display panel 1, and a processing device 3. The processing device 3 processes the input image data to generate a pixel electric field pattern, and outputs this to the TFT driving circuit 21 of the driving device 2. The TFT driving circuit 21 of the driving device 2 drives the TFT of the display panel 1 based on the pixel electric field pattern input from the processing device 3.
[0016]
FIG. 2 is a sectional view showing the display panel 1.
As shown in FIG. 2, the display panel 1 includes a first substrate 11 and a second substrate 12 which are arranged to face each other, and a first electrode (common electrode) which is fixed to a facing surface of each of the substrates 11 and 12. 13 and a second electrode (pixel electrode) 14 and a microcapsule 15 containing an electrophoretic dispersion liquid.
[0017]
The display panel 1 is designed to be observed from the side of the first substrate 11, and a transparent glass substrate is used as the first substrate 11, and the first electrode 13 is formed of a transparent material. An ITO (Indium Tin Oxide: In ₂ O ₃ —SnO ₂ ) thin film as an electrode is used. A glass substrate is used as the second substrate 12, and a patterned thin film of aluminum (Al) or the like is used as the second electrode 14. A microcapsule 15 is arranged between the electrodes 13 and 14 in a flat plate shape, and these are fixed with a light-transmitting binder 16 to form a microcapsule layer 17.
[0018]
As shown in FIG. 3, in the microcapsules 15, pigment particles 151 of any one of the three primary colors of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), and a non-display color of white. It contains pigment particles 152 and a dispersion medium 153 of these particles. These pigment particles 151 and 152 are charged with polarities different from each other, but are adjusted so as not to be attracted to each other by the dispersing force.
[0019]
As shown in FIG. 4, the pixel electrodes 14 are arranged on the substrate 12 in a matrix. The display panel 1 has a TFT (thin film transistor) 121 and a capacitor 122 for each pixel electrode 14, and a gate driver 123 for applying a voltage to the gate of each transistor and a source for applying a voltage to the source of each transistor. And a driver 124. Each of these elements is formed on the substrate 12 by a conventionally known method.
[0020]
The gate driver 123 and the source driver 124 are driven according to a signal from the TFT drive circuit 21 included in the drive circuit 2. By these driving, the TFT 121 for each pixel electrode is turned “ON” or “OFF”, and an electric field having a magnitude and a direction corresponding to the image data is applied between each pixel electrode 14 and the common electrode 13.
[0021]
Here, the voltage V of the common electrode 13 is set to the maximum value (the maximum voltage V ₁ when the gate of the TFT 121 is “ON”) and the minimum value (the maximum voltage when the gate of the TFT 121 is “OFF”) of the pixel electrode 14. Voltage V ₀ = 0) and “0.5 V ₁ To "." Accordingly, the direction of the electric field applied to the microcapsule 5 existing between the pixel electrode 14 and the common electrode 13 changes depending on the “ON” and “OFF” of the TFT 121.
[0022]
In the microcapsule 15 to be used, the three primary color pigment particles (three primary color particles) 151 are positively charged, and the white pigment particles (white particles) 152 are negatively charged. Therefore, when the TFT 121 is turned “ON” and an electric field is generated from the pixel electrode 14 toward the common electrode 13, the microcapsules 15 existing in this electric field move the three primary color particles 151 therein to the common electrode 13 side, and The display state is set. When the TFT 121 is turned “OFF” and an electric field is generated from the common electrode 13 toward the pixel electrode 14, the microcapsules 15 existing in the electric field move the white particles 152 inside the microcapsule 15 to the common electrode 13 side, thereby preventing color display. State (white display state).
[0023]
Further, by controlling the magnitude of the electric field between the pixel electrode 14 and the common electrode 13 and the time for applying the electric field to control the distribution state of the three primary color particles 151 and the white particles 152 inside the microcapsule 15, the intermediate gradation Display can be performed.
In this way, by disposing the three primary color particles 151 or the white particles 152 on the light transmissive substrate 11 side, a color display according to the image data is performed.
[0024]
The processing device 3 includes an interface unit 31, an image data processing unit 32, a pixel electric field pattern generation unit 33, and a color arrangement information recording unit 34, as shown in FIG. Image data to be displayed on the display panel 1 is input to the interface unit 31, subjected to gamma correction, contrast correction, color correction, and the like in the image data processing unit 32, and then to the pixel electric field pattern generation unit 33.
[0025]
The color arrangement information of the microcapsule layer 17 of the display panel 1 is input to the pixel electric field pattern generation unit 33 from the color arrangement information recording unit 34. The pixel electric field pattern generation unit 33 determines whether each of the pixel electrodes 14 and the common electrode 13 of the display panel 1 is based on the image data information from the image data processing unit 32 and the color arrangement information from the color arrangement information recording unit 34. An electric field pattern (pixel electric field pattern) to be formed therebetween is generated, and a signal indicating the pixel electric field pattern is output to the TFT drive circuit 21 of the driving device 2.
[0026]
Here, as shown in FIG. 5A, when the microcapsules 15a to 15c of each color of "C", "M" and "Y" are arranged in a grid pattern, the microcapsules 15a to 15c It is assumed that an ideal color arrangement corresponding to the pixel electrode position is obtained. In this ideal color arrangement, CMYCMY... Are arranged in the horizontal direction and the same “C”, “M”, and “Y” are arranged in the vertical direction, and each microcapsule 15 is aligned with the center of each grid. It is arranged and does not protrude into the next eye.
[0027]
On the other hand, when the display panel 1 is manufactured, a solution containing the microcapsules 15 and the binder 16 is applied on the common electrode 13 and dried to form the microcapsule layer 17. The actual color arrangement is as shown in FIG. 5B, for example. In this example, the arrangement of CMYCMY... In the horizontal direction and the arrangement of “C”, “M”, and “Y” in the vertical direction are not only random, but the center of each microcapsule 15 and the center of each grid are shifted. The microcapsules 15 are arranged so as to cover a plurality of grids.
[0028]
Therefore, after manufacturing the display panel 1, the color arrangement of the microcapsules 15 in the obtained microcapsule layer 17 is measured, and the data is recorded in the color arrangement information recording unit 34 of the processing device 3. The color arrangement is measured by controlling the TFT drive circuit 21 so that the three primary color particles 151 are arranged on the common electrode 13 side and the white particles 152 are arranged on the pixel electrode 14 side, so that all the microcapsules 15 are CMY. The color display state can be detected by image detection means such as a camera.
[0029]
In this embodiment, a microcomputer including an interface, a CPU, a ROM, and a RAM is used as the processing device 3. The ROM of the microcomputer stores a program for executing the arithmetic processing shown in the flowchart of FIG. 6 and a look-up table, a part of which is shown in FIG. 7, so that the arithmetic processing is performed by the CPU. Is configured. This lookup table corresponds to the color arrangement information recording unit 34, and the CPU corresponds to the image data processing unit 32 and the pixel electric field pattern generation unit 33.
[0030]
The display panel 1 expresses the color of one dot by using three microcapsules arranged in a horizontal direction, and acquires color arrangement data from a look-up table for each of the nine microcapsules, each of which is a set of three vertically and horizontally. It shall be. FIG. 7 shows an example of the color arrangement data of one set of microcapsules obtained from the lookup table.
This color arrangement data includes the microcapsules 15a of C at each position of the grid specified by row V (V0, V1, V2) and column H (H0, H1, H2) corresponding to each pixel electrode position. , M of the microcapsules 15b and Y of the microcapsules 15c. The color arrangement data in FIG. 7 indicates that the arrangement of these microcapsules 15a to 15c is in the state shown in FIG.
[0031]
In the “C” column, “M” column, and “Y” column of the table of FIG. 7, the presence intensities of the C, M, and Y microcapsules are shown. When the strength is “1”, it indicates that the microcapsules are arranged so as not to protrude into the next grid. When the strength is “0.5”, it indicates that half of the microcapsule is present at that position in the area of a circle when the microcapsule is viewed perpendicular to the substrate.
[0032]
That is, the color arrangement data shown in FIG. 7 is an example of data indicating the color of a microcapsule existing at a position corresponding to each pixel electrode of the microcapsule layer.
Here, of the nine microcapsules having the color arrangement of FIG. 8A, "Y" is displayed by three microcapsules forming the line V1, and color display is performed on the lines V0 and V2. If not, as shown in FIG. 8B, an electric field for displaying “Y” on the pixel electrode at the position (V1, H1) where the intensity of the microcapsule of Y in the V1 line is the highest is shown. The pixel electric field pattern generation unit 33 generates a pixel electric field pattern so that an electric field for displaying “W” is applied to the other pixel electrodes.
[0033]
Further, since the existence intensity of the microcapsule 15c at the position is 0.9, if the gradation value obtained by the image data processing unit 32 is “Y = 50%”, “(50% ÷ 0.9 ) = 55.6% ”as the corrected gradation value, and generating the pixel electric field pattern so as to have the same electric field value as when this gradation value is achieved with the existing intensity of 1.0. Is adjusted.
[0034]
In the arithmetic processing shown in the flowchart of FIG. 6, in step S51, a predetermined range of color arrangement data is read from the look-up table. Next, the process proceeds to step S52, where the color display is performed such that the microcapsules corresponding to the image data are displayed from the image data input from the image data processing unit 32 and the color arrangement data of the lookup table. The position of the pixel electrode to be determined. Next, proceeding to step S53, the tone value correction is performed so that the tone value obtained by the image data processing unit 32 is achieved in accordance with the intensity of the microcapsules present in the pixel electrodes for color display. Do.
[0035]
Next, the process proceeds to step S54, where it is determined whether or not pixel electric field pattern generation has been completed for all image data. If not completed, the process returns to step S51, and steps S51 to S54 are repeated until the process is completed. .
In the display device of this embodiment, the electric field control means of the present invention includes the TFT drive circuit 21 and the pixel electric field pattern generation unit 33 of the processing device 3 (that is, a program for executing the flowchart of FIG. And a microcomputer that performs arithmetic processing.
[0036]
Therefore, according to the color display device of this embodiment, the color arrangement information of the microcapsule layer 17 constituting the display panel 1 is recorded, and based on this, the electric field applied to each pixel electrode is controlled. Even when the color arrangement of the microcapsules constituting the microcapsule layer 17 does not match the ideal color arrangement, a color display according to the image data can be performed.
[0037]
This makes it possible to form the microcapsule layer 17 at random without worrying about the color arrangement, so that the manufacturing cost of the display panel 1 can be reduced.
The color arrangement data shown in FIG. 9 is an example of data indicating a color of a microcapsule existing at a position corresponding to each pixel electrode of the microcapsule layer (an example different from FIG. 7).
[0038]
This color arrangement data includes the microcapsules 15a of C at each position of the grid specified by row V (V0, V1, V2) and column H (H0, H1, H2) corresponding to each pixel electrode position. , Y's microcapsules 15b and M's microcapsules 15c are present with the greatest strength. The color existing at the highest intensity is shown in the column of “representative color”.
[0039]
Here, similarly to the above, “Y” is displayed by three microcapsules forming the line of V1 among the nine microcapsules having the color arrangement of FIG. 8A, and V0 and V2 are displayed. When the color display is not performed on the line, the representative color of the three microcapsules forming the line of V1 is “Y” and the pixel electrode is located at one of the positions (V1, H0) and (V1, H1). The pixel electric field pattern generation unit 33 generates a pixel electric field pattern so that an electric field for displaying “Y” is applied and an electric field for displaying “W” is applied to the other pixel electrodes. I do. In this case, the gradation value cannot be adjusted.
[0040]
Unlike the color arrangement data shown in FIGS. 7 and 9, an example having “data indicating a deviation of the actual color arrangement of the microcapsule from the ideal color arrangement” as the color arrangement data will be described with reference to FIGS. 10 and 11. This will be described with reference to FIG.
In the ideal color arrangement of the microcapsules, each position of the grid specified by the row V (V0, V1, V2) and the column H (H0, H1, H2) corresponding to each pixel electrode position is illustrated in FIG. As shown in FIG. 10 (a), microcapsules 15a to 15c of each color are arranged. The deviation of the actual color arrangement from the ideal color arrangement is shown in the “V _offset ” column and the “H _offset ” column as shown in FIG. In the “H _offset ” column, the shift to the right in FIG. 10 is indicated by “+”, and the shift to the left in FIG. 10 is indicated by “−”. In the “V _offset ” column, a downward shift in FIG. 10 is indicated by “+”, and an upward shift is indicated by “−”.
[0041]
FIG. 11 shows color arrangement data when the actual color arrangement is in the state shown in FIG. That is, since microcapsules of the same color as the ideal arrangement are arranged in (V0, H0), (V0, H1), and (V0, H2), both the " _Voffset " column and the " _Hoffset " column Is displayed as "0". Although “Y” is arranged at (V1, H0), since “C” existing at (V1, H0) exists in an ideal arrangement at two positions shifted to the right, “V _offset ” is set. "2" is displayed in the column, and "0" is displayed in the "H _offset " column.
[0042]
Here, similarly to the above, “Y” is displayed by three microcapsules forming the line of V1 among the nine microcapsules having the color arrangement of FIG. 8A, and V0 and V2 are displayed. When the color display is not performed on the line, among the three microcapsules forming the line of V1, the absolute value of the total deviation amount in the “V _offset ” column and the “H _offset ” column (V1, H2) is the smallest. An electric field for displaying "Y" is applied to the pixel electrode at the position (V1, H1) shifted left by one from the position (V1, H2) according to the amount of the shift, and other than that, The pixel electric field pattern is generated by the pixel electric field pattern generation unit 33 so that an electric field for displaying “W” is applied to the pixel electrode of “1”. Also in this case, the gradation value cannot be adjusted.
[0043]
In this embodiment, the microcapsule layer 17 of the display panel 1, which is an electrophoretic display, is fixed between the pixel electrode 14 and the common electrode 13, and the color arrangement information is recorded in the display device. However, the display device of the present invention is not limited to this.
The display device of the present invention includes, for example, a color display medium (electronic paper) having a microcapsule layer and not having a pixel electrode and a counter electrode disposed opposite to the pixel electrode, and a writing device (a microcapsule layer interposed therebetween). (A writing device provided with a pixel electrode and a counter electrode which are opposed to each other) and a recording medium on which color arrangement information is recorded. In this case, for example, an origin mark is provided on the color display medium, and the writing device detects the origin mark.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a display device according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a display panel.
FIG. 3 is a sectional view showing the inside of a microcapsule.
FIG. 4 is a plan view showing an element formed on a substrate on a pixel electrode side.
FIG. 5 is a plan view showing an arrangement state (ideal and actual) of the microcapsules.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a calculation process performed by the processing device.
FIG. 7 is a table showing an example of color arrangement data.
FIG. 8 is a plan view showing an actual color arrangement state of the microcapsule layer.
FIG. 9 is a table showing an example of color arrangement data.
FIG. 10 is a plan view showing an ideal color arrangement state of the microcapsule layer.
FIG. 11 is a table showing an example of color arrangement data.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display panel, 2 ... Drive circuit, 3 ... Processing device, 11 and 12 ... Substrate, 13 ... Common electrode (counter electrode), 14 ... Pixel electrode, 15 ... Microcapsule, 16 ... Binder, 17 ... Microcapsule layer, 121: TFT (thin film transistor), 122: capacitance, 123: gate driver, 124: source driver, 151: three primary color particles (pigment particles of any one of the three primary colors), 152: white particles (white pigment that is a non-display color) Particles), 153: dispersion medium.

Claims

Microcapsules whose color changes depending on the direction of the electric field have a microcapsule layer arranged in a plate shape,
This microcapsule layer is composed of three types of microcapsules formed so as to be able to display one of the predetermined three primary colors,
In a color display device in which the microcapsule layer is disposed between a pixel electrode and a counter electrode disposed opposite to the pixel electrode, an electric field is formed for each pixel electrode, and a display corresponding to image data is performed. So,
Color arrangement information indicating the arrangement of three types of microcapsules in the microcapsule layer,
Electric field control means for controlling electric field formation for each of the pixel electrodes based on the color arrangement information,
A color display device comprising:

The color display device according to claim 1, wherein the color arrangement information is data indicating a color of a microcapsule existing at a position corresponding to each pixel electrode of the microcapsule layer.

2. The color display device according to claim 1, wherein the color arrangement information is data indicating a deviation of an actual color arrangement of the microcapsules from an ideal color arrangement of the microcapsules corresponding to each pixel electrode position of the microcapsule layer. .

2. The printing apparatus according to claim 1, further comprising: a recording medium on which the color arrangement information is recorded; and electric field control means for controlling electric field formation for each pixel electrode based on the color arrangement information from the recording medium. Color display device.

A color display medium having the microcapsule layer, having no pixel electrode and no counter electrode disposed opposite thereto,
A writing device including a pixel electrode and a counter electrode that are arranged to face each other with the microcapsule layer interposed therebetween,
The color display device according to claim 1, further comprising: a recording medium on which the color arrangement information is recorded.

The color display device according to claim 1, wherein the microcapsule layer is fixed between the pixel electrode and a counter electrode disposed to face the pixel electrode.