JP2003535355A - アクティブマトリクス駆動電子ディスプレイの性能を高めるための蓄電キャパシタの使用 - Google Patents
アクティブマトリクス駆動電子ディスプレイの性能を高めるための蓄電キャパシタの使用Info
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Abstract
Description
1号の利益を主張するものであり、この出願は、その全体が本明細書中に参考と
して援用される。
関する。より詳細には、本発明は、電気ディスプレイを駆動するために各画素電
極においてキャパシタを使用する、アクティブマトリクスバックプレーン用の設
計に関する。
は、その画素用のゲートライン(または選択ライン)をアドレス指定し、その画
素用のデータラインに電圧を印加することによって、電圧を画素に送達する。こ
の画素は、対応するデータライン電圧に近似する電圧になるまで充電される。画
素をアドレス指定後、電圧は、画素および画素に取り付けられた薄膜トランジス
タを介して漏電することに起因して減衰する。したがって、画素は、アドレス指
定イベントとアドレス指定イベントとの間の時間中ずっと、その厚さにわたる完
全な電圧降下を経験しない。事実、画素間の電圧は、アドレス指定イベントとア
ドレス指定イベントとの間で、相当降下し得る。これは望ましくない。なぜなら
、画素にわたる時間平均電圧が小さいとき、電気光学媒体の光学的応答が遅いか
らである。さらに、画素にわたる時間平均電圧が減少するとき光飽和は概して小
さくなる。
イ媒体を含む電気ディスプレイを特徴とする。電気ディスプレイは、データ電極
、ゲート電極および画素電極を有し、ゲート電極を形成する導電材料の第1の層
と、データおよび画素電極を形成する導電材料の第2の層との間に置かれる絶縁
材料の層を備えるトランジスタを含む。データおよび画素電極は、トランジスタ
のソースおよびドレインを形成する。電界効果トランジスタ(FET)によって
、電源またはドレーンのいずれかが画素に接続され得るが、典型的に画素に接続
されるのはトランジスタのソースである。トランジスタは、トランジスタ画素電
極を介して、画素のうちの1つにアドレス電圧を印加する。電気ディスプレイは
、導電材料の第1の層と、導電材料の第2の層との間に置かれる絶縁材料の層を
含む蓄電キャパシタを含む。蓄電キャパシタは、画素間の電圧の減衰率を減少さ
せるために、トランジスタによってアドレス指定される画素と電気的に連絡する
。カプセル化されたディスプレイ媒体は、電気泳動粒子または流体で分散される
針状物を含んでもよいし、2色球(bichromal sphere)であり
得る。
キャパシタを含む材料の各層が、材料の連続層を含む。別の実施形態において、
蓄電キャパシタを構成する伝導体のうちの1つが、蓄電キャパシタと関連する画
素をアドレス指定するためには使用されないが、画素に隣接するゲートライン電
極と電気的に連絡する。別の実施形態において、蓄電キャパシタは、ゲートライ
ンまたはデータラインのいずれとも接続されない伝導体と電気的に連絡する。こ
の伝導体は、固定電圧で維持されるか、ディスプレイの前電極(共通面)に電気
的に接続され得る。
に隣接して設けられた絶縁体、および絶縁体に隣接して設けられた蓄電キャパシ
タゲート電極を含む。絶縁体はパターンニングされ得る。あるいは、絶縁体はパ
ターンニングされていない。
られた絶縁体、および絶縁体に隣接して設けられたゲート電極を含む。1実施形
態において、蓄電キャパシタは、画素電極、画素電極に隣接して設けられた半導
体、半導体に隣接して設けられた絶縁体、および絶縁体に隣接して設けられたゲ
ート電極を含む。別の実施形態において、蓄電キャパシタは、画素電極、画素電
極に隣接して設けられた絶縁体、および絶縁体に隣接して設けられた伝導体を含
む。また別の実施形態において、絶縁体は、蓄電キャパシタおよびトランジスタ
の1部を形成する。
きい。別の実施形態において、画素間の電圧減衰の時間は、ほぼRPと(CP+CS )の積によって与えられ、ここでRPは画素の抵抗であり、CPは画素の電気容
量であり、CSは蓄電キャパシタの電気容量である。
連続層を含む。
導電材料の各第1層と、導電材料の各第2層との間に置かれる半導体材料の層を
さらに含む。
イ媒体を含む電気ディスプレイに関し、画素のそれぞれは、流体で分散された粒
子を含む少なくとも1つのカプセルを含む。電気ディスプレイは、導電材料の第
1層と、導電材料の第2層との間に置かれる絶縁材料の層を含む蓄電キャパシタ
を含む。蓄電キャパシタは、画素間の電圧の減衰率を減少させるために、複数の
画素のうちの1つと電気的に連絡する。
タを含むディスプレイ媒体を有する電気ディスプレイをアドレス指定する方法に
関し、複数の蓄電キャパシタのうちの少なくとも1つは、複数の画素のうちの対
応する1つと電気的に連絡する。この方法は、キャパシタを充電し、対応画素の
アドレス電圧になるまで電気パルスをキャパシタに印加する工程を含み、電気パ
ルスの長さは、画素を充分に直接アドレス指定するには長さが不充分であり、こ
れにより、画素がアドレス指定され、電圧パルス終了後に意図された表示が提示
される。1実施形態において、複数の電気パルスが複数のキャパシタに連続的に
印加され、各パルスは、対応する画素のアドレス電圧になるまで各キャパシタを
充電する。この実施形態において、電気パルスの個々の長さは、画素を充分に直
接アドレス指定するには長さが不充分であり、これにより、画素がアドレス指定
され、電圧パルス終了後に、複数のパルスの長さの合計が電気ディスプレイのア
ドレス指定時間より短い、意図された画像が提示される。
れ得る。図面では、尺度が必ずしも考慮されているわけではなく、本発明の原理
を説明する部位が概して強調されている。 (詳細な説明) 概して、画素にわたってできるだけ大きな時間平均電圧を有することが好適で
ある。画素がアドレス指定されない間に、画素にわたってアドレスされた電圧降
下を維持する方法によって、ディスプレイの高速なアドレス指定が可能になる。
これは、画素がアドレス指定されない間でさえも、画素にわたる電圧が維持され
る場合には、所望の状態に向けて光学的に発展し続けるからである。したがって
、ディスプレイにおける画素の、すべての行ではないにしても、多くの行が、印
加された電圧が顕著に保持されるときに、同時に進化し続ける。この種のディス
プレイは、リフレッシュサイクルの時間の間中ほとんど、画素の行間の電圧がほ
ぼ0にまで減衰するディスプレイより、かなり速くアドレス指定され得る。
g ratio)(VHR)を増加させるために、アクティブマトリクス液晶デ
ィスプレイにおいて使用される。VHRは、次のアドレス指定イベント寸前の画
素間の電圧降下を、アドレス指定直後の画素間の電圧によって除算する率である
(双方の電圧は、前面電圧(この場合0)を基準にする)。しかし、電気泳動的
ディスプレイまたは回転ボールディスプレイにおけるキャパシタの使用にはいく
つかの特徴がある。第1に、電気泳動的ディスプレイまたは回転ボールディスプ
レイにおける画素の電気容量は典型的には、同じ画素領域の液晶ディスプレイよ
りかなり小さい。これは、電気泳動的ディスプレイまたは回転ボールディスプレ
イにおける画素が典型的には、液晶ディスプレイより厚く(5ミクロンの桁で)
、また誘電率が典型的には、液晶より低いからである。
された電圧の二乗に応答する(すなわち、電圧のサインからは独立する)液晶デ
ィスプレイとは反対に電界のサインに依存する光学的状態に駆動される。口語的
な用語では、電気泳動ディスプレイおよび回転ボールディスプレイは、「DC駆
動」されるが、液晶ディスプレイは「AC駆動」される。これは、電気泳動ディ
スプレイまたは回転ボールディスプレイの前面の電圧を切り替えることが有用で
あることを意味し、蓄電キャパシタを用いる場合に考慮される。
スプレイにおいては、蓄電キャパシタは、ピクセルがアドレスされない期間中、
ピクセルにかけられた電圧をほぼ一定に保持し、これにより、グレースケール状
態の正確なアドレスを可能にするために組み込まれる。電気泳動ディスプレイの
場合、蓄電キャパシタは、ディスプレイのアドレス速度を高めるために組み込ま
れ得る。蓄電キャパシタは、蓄電キャパシタがない場合より長い時間、ピクセル
にかけられた電圧を維持するので、アドレスの速度が向上する。これは、ピクセ
ルのロウが、蓄電キャパシタがない場合と比較して、電界のもとで進化すること
を意味する。理想的な状況においては、電圧は、ロウアドレスイベントの間、実
質的に維持されるので、ディスプレイ全体にわたる光学的状態が同時に進化する
。
の蓄電キャパシタの使用を特徴とする。蓄電キャパシタの使用によって、ピクセ
ルにかけられた電圧の減衰率が大幅に低減され得る。これによって、ピクセルに
かけられた時間平均電圧は、それ以外のものが等しいままで、増大し、電気光学
材料の応答速度を速め、おそらく、逆にアドレスされる状態の間の光コントラス
トを強める。
、ディスプレイがアドレスされるシステムおよび方法に利点が提供され得る。ピ
クセルの表示状態を変更するために粒子が特定の距離移動する必要のある電気泳
動ディスプレイのようなディスプレイにおいて、アドレス信号(典型的には、電
圧)は、粒子の横断時間に比例する時間、ピクセルに印加される必要がある。例
えば、ピクセルの白から黒への(または、その反対の)の変更において、ピクセ
ル内の粒子が移動するために必要な時間が、ミリ秒のオーダー(すなわち、10
00分の数秒)である場合、数十または数百マイクロ秒(すなわち、百万分の数
秒)の単位で測定される持続時間の間続く、印加される電圧は、概して、ピクセ
ルを横断させず、ピクセルの外観を大幅に変更しないような、小さい駆動動力し
か加えない。しかし、ピクセルと、電気泳動ピクセルにかけられた電界が延長さ
れた時間の間維持されるように設計された蓄電キャパシタとに駆動励起が加えら
れる場合、キャパシタによって印加される電界は、マイクロ秒の持続時間の励起
パルスが消えてから長いにも関わらず、何百ミリ秒も続く。
ロ秒の間隔を必要とするパルスは、1ミリセカンドの時間のうち1/1000し
か消耗しない。従って、1つの電源を用いて、1ミリ秒のオーダーの時間の間、
1000ロウのピクセルが首尾よくアクセスされ得る。
間についての電流の積分i(t)とも等しい)という周知の関係を用いて、ピク
セルおよび蓄電キャパシタを所望の電圧状態まで充電するために充分な電圧パル
スおよび電流を印加するように制御される。あるいは、電気工学における一般的
な専門用語によって表すと、以下の通りである。
シタンスの合計と等しい。
の電極との間で、形成されるか、または規定されるキャパシタである。ピクセル
電極は、コンテキストよって、必要に応じて、トランジスタピクセル電極、およ
び蓄電キャパシタ電極とも呼ばれる。例えば、考慮中のピクセルにアドレスする
ために用いられていないピクセル電極と隣接ゲートラインとの間の広い範囲のオ
ーバーラップ(または、ピクセル電極と他の導電体との間のオーバーラップ)は
、蓄電キャパシタを規定するように用いられ得る。例えば、図1を参照されたい
。絶縁体材料は、これら2つの導電要素のこれらのオーバーラップ領域の間に位
置する。この特定の実施形態を、図1の平面図に示す。この実施形態において、
2つのゲートライン10、10’がある。ゲートライン10は、ピクセル電極1
4とオーバーラップする領域12を有する。ピクセル電極14は、ゲートライン
10’によってアドレスされ、ゲートライン10によってアドレスされないピク
セルに相当する。完全にするため、データライン20も示されている。他の変形
例が可能である。
にオーバーラップし得る。いずれの場合においても、蓄電キャパシタンスが、少
なくとも、ピクセルのキャパシタンスのオーダーであり、望ましくは、より大き
いことが重要である。そのようにして、蓄電キャパシタンスは、ピクセルにかけ
られた電圧の降下における減衰を大幅に引き延ばすために充分な電荷を蓄積し得
る。図1の上部に、ゲートライン10’に対応する、領域12’のオーバーラッ
プによって規定される第2のキャパシタが、一部を示すピクセル電極14’と共
にある。12’に対応する、このようなさらなるキャパシタ領域が、電気ディス
プレイのデータラインそれぞれに沿って、ゲートライン/ピクセル電極の対のそ
れぞれについて、存在することが理解され得る。ピクセルのロウにおける第1の
ピクセルまたは最後のピクセルは、ゲートラインを必要とする「次の」ピクセル
がないので、別個の導電要素を必要とし得る。このようなキャパシタのそれぞれ
のキャパシタンスは、オーバーラップの面積(従って、面積A)、絶縁体の厚さ
(従って、導電体間の距離d)、および絶縁体が製造される材料(従って、選択
された材料に相当する誘電率ε)を規定することによって、制御され得る。
電キャパシタの断面を示す。蓄電キャパシタンスの値Csは、以下の式によって
求められる。
、dは、導電体間の距離である。相対的に大きいキャパシタンスを得るために、
蓄電キャパシタを形成するオーバーラップ電極間に薄い絶縁体層を用いて、距離
dを短くすることが有用である。キャパシタンスの増加に役立つ他の選択肢とし
て、絶縁体の誘電率を増加させ、面積Aが大きいキャパシタを形成することがあ
る。しかし、厚さdの制御が、概して、キャパシタンスを制御する最も簡便な方
法である。
の簡便な実施形態を部分的に示す。薄膜トランジスタの構築において、蓄電キャ
パシタにおける誘電体と同じ誘電体(または、絶縁体)層30が用いられ得る。
ピクセル電極14およびゲート電極10が、再度示される。
の後のパターニングされていない誘電体層30の堆積が含まれる。その後、パタ
ーニングされていない半導体層40ならびにデータラインおよびピクセル電極1
4は、薄膜トランジスタを完成させるために堆積される。また、設計は、蓄電キ
ャパシタを形成するためにピクセルをアドレスするように用いられていないピク
セル電極14と隣接ゲートライン10との間のオーバーラップ12を含む。この
設計の利点は、誘電体層30が、パターニングされる必要がなく、薄膜トランジ
スタおよび蓄電キャパシタの両方のための絶縁体として機能することである。
が所望される実施形態を示す。蓄電キャパシタが、上述したようなピクセル電極
14と隣接ゲートライン10との間のオーバーラップ、ならびにその間の絶縁体
30およびアクティブ半導体層40から製造されることが考えられ得る。このよ
うな方式で、半導体層40を通じての漏れが、電気部品間の所望されないクロス
トークの原因とならないことが確実になる。
がパターニングされ得、その後、ピクセル電極は、その領域にわたってオーバー
ラップし、蓄電キャパシタを形成する。
極と同じ電圧に接続され得る他の導電体16との間に位置し、導電体16が、面
積Aにわたって、ピクセル電極14とオーバーラップする、実施形態を示す。
示す、1つの実施形態において、蓄電キャパシタ92’は、上述したように、考
慮中のピクセルにアドレスするために用いられない、隣接ゲートライン10に結
合される。図3Bに示す他の実施形態において、キャパシタ92’は、好ましく
は、前面電圧に続く電圧に結合された別の導電ライン16に結合される。ピクセ
ル35は、前面の電圧であるVcomに結合された並列レジスタおよびキャパシタ
として表される。これは、決して完全なモデルを意味しないが、蓄電キャパシタ
の利点を表すために有用である。電圧が時間0でピクセルに印加される場合、ト
ランジスタは、素早く空乏になり、抵抗が無限になり(計算を容易にするため)
、ピクセルの電圧が指数関数的に減衰する。蓄電キャパシタがない場合、減衰時
間の特徴、すなわち、電圧が初期値の1/eになる時間は、RC時間定数、すな
わち、RPCPによって求められる。キャパシタンスCSを有する蓄電キャパシタ
を追加することによって、電圧減衰時間は、約RP(CP+CS)に増加する。
タおよび薄膜キャパシタの例示的な実施形態を、図4Aの平面図に示す。図4A
を参照すると、この例示的な実施形態は、データライン30’および32’、選
択ライン36’、ピクセル電極34’、およびキャパシタ92’を含む。各種の
物理的な寸法を、ミクロンで示す。
を参照すると、この実施形態は、ゲート電極53’、SiNまたは他の誘電体材
料であってもよい誘電体層54’、アモルファスシリコンまたは他の半導体材料
であってもよい半導体層56’、アモルファスシリコンまたは他の半導体材料か
ら製造されてもよい半導体接点58’、ドレインおよびピクセル電極59’を含
む。キャパシタ92’は、この例示的な実施形態において、誘電体層54’、半
導体層56’、半導体接点58’、ならびに電極層と共に示される。
が2つのプロセス、好ましくは、マスクが3つのプロセスのサンプルが準備され
た。マスクが2つのプロセスにおいて、SiN誘電体層54’およびアモルファ
スシリコン層56’は、パターニングされない。マスクが3つのプロセスにおい
ては、SiN誘電体層54’およびアモルファスシリコン層56’はパターニン
グされる。これら2つのサンプルについて、物理的、かつ実験によって測定され
た、電気的特性を表1に示す。
想されるように、パターニングされたサンプルより劣っている。しかし、パター
ニングされていないサンプルは、多くのディスプレイ用途において、適切であり
、かつ、好ましい。図5を参照すると、2つのマスクのサンプルのドレイン電流
対ゲート電圧特性が示されている。ドレイン電流は、ゲート電圧を、0ボルトか
ら30ボルトまで変更することによって、5桁にわたって変動し得る。この大き
い範囲によって、このトランジスタが、多くのディスプレイ用途において適切に
なる。電子ディスプレイ技術の当業者であれば理解するように、薄膜トランジス
タアレイのさらなる代替的な実施形態が採用され得る。
気泳動ディスプレイは、長年、懸命に研究され、開発される対象である。電気泳
動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較すると、明るい輝度およびコントラ
スト、広い視聴角、状態双安定性、および低電力消費という特徴を有する。しか
し、これらのディスプレイは、長期の画像品質に問題があるので、幅広く用いら
れることが阻まれている。例えば、このようなディスプレイを構成する粒子は、
クラスタを形成し、沈下する傾向があり、その結果、これらのディスプレイの耐
用年数が不十分な長さになる。
沈下故障状態がなく、可撓性があり、堅い各種の基板上のディスプレイをプリン
トまたはコーティングする能力のようなさらなる利点を提供する。本明細書中で
用いられる用語「プリント」は、全ての形態のプリントおよびコーティングを含
むように意図される。これらの形態には、パッチダイコーティング、スロットま
たは押出しコーティング、スライドまたはカスケードコーティング、カーテンコ
ーティングのようなプリメータコーティング、ナイフオーバーロールコーティン
グ、前方および逆ロールコーティングのようなロールコーティング、グラビアコ
ーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーテ
ィング、スピンコーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、
シルクスクリーン印刷プロセス、静電プリントプロセス、感熱プリントプロセス
、および他の類似の技術が含まれるが、これらに限定されない。従って、得られ
るディスプレイは可撓性があり得る。さらに、ディスプレイ媒体が、(各種の方
法を用いて)プリントされ得るので、ディスプレイ自体は安価に製造され得る。
定ディスプレイの場合には、ある特定の状態においては、消費電力がない)可撓
性のある、反射形ディスプレイを提供する、カプセル化された電気泳動ディスプ
レイ、およびその構築において有用な材料および方法に関する。従って、このよ
うなディスプレイは、様々な用途に組み込まれ得る。このディスプレイは、電荷
に応答して、移動する粒子から形成され、その粒子を含み得る。動作のこのモー
ドは、電気泳動の分野において、典型的である。電荷によって命令される粒子が
、ある特定の構成になるディスプレイは、多くの形態になり得る。電界が取り除
かれた後、粒子は、概して安定(例えば、双安定)になり得る。さらに、後続の
電荷を提供することは、粒子の以前の構成を変更し得る。カプセル化された電気
泳動ディスプレイは、2つ異常の異なるタイプの粒子を含み得る。このようなデ
ィスプレイは、例えば、懸濁流体の中に複数の異方性粒子および複数の第2の粒
子を含むディスプレイを含み得る。第1の電界の印加は、異方性粒子が特定の配
向を取り、光学的性質を表す原因となり得る。その後、第2の電界の印加によっ
て、複数の第2の粒子が変換する原因となり、そのことにより、異方性粒子の向
きを変え、光学的性質を乱す。あるいは、異方性粒子の配向は、複数の第2の粒
子のより容易な変換を可能にする。粒子は、懸濁流体の屈折率に実質的に適合す
る屈折率を有し得る。
る程度の時間安定するように構成され得る。ディスプレイがこの様な安定する状
態を2つ有する場合、ディスプレイは、双安定である。ディスプレイが安定する
状態が2つより多い場合、ディスプレイは、多安定である。本発明の目的に関し
ては、双安定という用語は、アドレシング電圧が取り除かれた後は、任意の光学
的状態が固定されたままになるディスプレイを示す。しかし、双安定状態の定義
は、ディスプレイの用途に依存する。ゆっくり減衰する光学的状態は、必要な視
時間にわたって、光学的状態が実質的に変更されない場合、効率的に双安定にな
り得る。例えば、数分おきに更新されるディスプレイにおいて、何時間または何
日間か安定するディスプレイ画像は、特定の用途について、効率的に双安定であ
る。従って、本発明の目的に関しては、双安定という用語は、特定の用途につい
て、効率的に双安定になるように、充分に長寿命の光学的状態を有するディスプ
レイをも示し得る。あるいは、ディスプレイのアドレス電圧が取り除かれた後、
画像が素早く消える、カプセル化された電気泳動ディスプレイ(すなわち、ディ
スプレイは双安定または多安定ではない)を構成することが可能である。カプセ
ル化された電気泳動ディスプレイが双安定であるかどうか、およびその双安定性
の度合いは、電気泳動粒子、懸濁流体、カプセル、および結合材料の適切な化学
的修飾によって制御され得る。
レイは、結合剤内に分散されるカプセルを含み得る。カプセルは、任意のサイズ
または形であり得る。例えば、カプセルは、カプセルは、例えば、球形であり得
、ミリメートル範囲またはマイクロン範囲での直径は、好ましくは、約十〜約数
百マイクロンである。カプセルは、カプセル化技術によって形成され得る。粒子
は、カプセル内にカプセル化され得る。粒子は、2つ以上の異なるタイプの粒子
である。粒子は、例えば、色を付けられてもよいし、発光してもよいし、光を吸
収してもよいし、透明であってもよい。粒子は、例えば、ニート顔料、染色され
た(レーキ)顔料、または顔料/ポリマー複合体を含み得る。ディスプレイは、
粒子が分散される懸濁流体をさらに含み得る。
、流体中に懸濁する1つ以上の化学種の粒子を有するカプセルを含む。一例とし
て、カプセルが、染色された懸濁流体中に分散する1つ以上の電気泳動運動粒子
を含むシステムがある。他の例として、カプセルが、クリアな懸濁流体中に分散
する2つの別の化学種の粒子を含むシステムがある。このシステムにおいて、粒
子のうち1種類は、光を吸収し(黒)、他の化学種の粒子は、光を分散させる(
白)。他の拡張(粒子が2つの化学種より多いもの、染料があるもの、染料がな
いものなど)もある。粒子は、一般的には、固形の顔料、染色された粒子、また
は顔料/ポリマー複合体である。
て、配向または変換され得る、電界は、交流電界または直流電界を含み得る。電
界は、カプセルを含むディスプレイに隣接して配置される少なくとも1対の電極
によって供給され得る。
とプロセスとの適切な相互作用を必要とする。ポリマー結合剤のような材料(例
えば、カプセルを基板に結合する)、電気泳動粒子、流体(例えば、電気泳動粒
子を囲み、移動の媒体を提供する)、およびカプセル膜(例えば、電気泳動粒子
および流体を封入する)は、全て化学適合性がある必要がある。カプセル膜は、
表面の電気泳動粒子との有用な相互作用に用いられるか、または、流体と結合剤
との間の不活性な物理的境界として機能を果たし得る。ポリマー結合剤は、カプ
セル膜と電極表面との間の接着剤として固められ得る。
する。材料のタイプには、ディスプレイの製造において用いられる、粒子、染料
、懸濁流体および結合剤が含まれるが、これらに限定されない。ある実施形態に
おいて、分散粒子ディスプレイを製造するために用いられる粒子のタイプは、分
散顔料、吸収顔料、および発光粒子を含む。また、このような粒子は、透明であ
ってもよい。例示的な粒子には、1つまたは2つの層の金属酸化物、例えば、酸
化アルミニウム、または酸化シリコンでコーティングされる二酸化チタンが含ま
れる。このような粒子は、コーナーキューブとして構成され得る。発光粒子には
、例えば、硫化亜鉛粒子が含まれ得る。硫化亜鉛粒子はまた、絶縁コーティング
で、カプセル化されて、電気伝導を低減し得る。光を、ブロックするか、または
吸収する粒子は、例えば、染料または顔料を含み得る。電気泳動ディスプレイに
おいて用いられる染料のタイプは、当該技術において、一般的に公知である。有
用な染料は、典型的には、懸濁流体において可溶性があり、ポリマー鎖のさらな
る一部であり得る。染料は、熱で重合されてもよいし、光化学プロセスによって
ポリマー化されてもよいし、化学的拡散プロセスによって重合されてもよい。1
つの染料、または染料の混合物はまた、用いられ得る。
つの流体であってもよいし、または、2つ以上の流体の混合物であってもよい。
懸濁流体は、1つの流体であるか、または流体の混合物であるかに関わらず、カ
プセル内の粒子の密度と実質的に適合する密度を有し得る。懸濁流体は、例えば
、テトラクロロエチレンのようなハロゲン化炭化水素であり得る。また、ハロゲ
ン化炭化水素は、低分子量ポリマーであり得る。このような低分子量ポリマーの
うちの1つとして、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)がある。このポリマー
の重合度は、約2〜約10である。
に分散されてもよい。結合剤として用いられる材料には、水溶性ポリマー、水分
散ポリマー、油溶性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、ならびに
、紫外線硬化または放射線硬化ポリマーが含まれる。
泳動流体は直接分散されるか、またはバインダ(またはバインダ材料への前駆体
)に乳化されて、「高分子分散型電気泳動ディスプレイ」と呼ばれ得るものを形
成し得る。このようなディスプレイにおいては、カプセル膜が存在していなくと
も、個々の電気泳動相はカプセルまたはマイクロカプセルと呼ばれ得る。このよ
うな高分子分散型電気泳動ディスプレイは、カプセル化電気泳動ディスプレイの
サブセットであると考えられる。
囲み、2つの境界電極を互いに分離する。このバインダ材料は、カプセルおよび
境界電極と適合しなければならず、容易な印刷またはコーティングを可能にする
特性を有していなければならない。バインダ材料はさらに、水、酸素、紫外光、
電気泳動流体またはその他の材料に対するバリア特性を有し得る。さらに、バイ
ンダ材料は、界面活性剤および架橋剤を含み得、これらはコーティングまたは耐
性を補助し得る。高分子分散型電気泳動ディスプレイは、乳化または相分離タイ
プであり得る。
の実施形態を示す。図6Aは、電子インクを用いて構成された電気泳動ディスプ
レイ130の断面を示す。バインダ132は、少なくとも1つのカプセル134
を含み、カプセル134は、複数の粒子136と染色された懸濁流体138とに
よって充填されている。一実施形態において、粒子136はチタニア粒子である
。適切な極性を有する直流電界がカプセル134に印加されると、粒子136は
ディスプレイの視表面に移動して光を散乱させる。印加された電界が反転すると
、粒子136はディスプレイの裏面に移動する。すると、ディスプレイの視表面
は暗く見える。
断面を示す。このディスプレイは、第1のセットの粒子142と第2のセットの
粒子144とをカプセル141中に含む。第1のセットの粒子142および第2
のセットの粒子144は、対照的な光学特性を有する。たとえば、第1のセット
の粒子142および第2のセットの粒子144は、異なる電気泳動移動度を有し
得る。さらに、第1のセットの粒子142および第2のセットの粒子144は、
対照的な色を有し得る。たとえば、第1のセットの粒子142は白で第2のセッ
トの粒子144は黒であるということがあり得る。カプセル141はさらに、実
質的に透明な流体を含む。カプセル141は、電極146とそれに隣接する電極
146’を有する。電極146および146’は、電源148に接続されており
、電源148はカプセル141に電界を供給し得る。一実施形態においては、電
極146および146’に電界が印加されると、第1のセットの粒子142は電
極146’方向に移動し、第2のセットの粒子144は電極146方向に移動す
る。別の実施形態においては、電極146および146’に電界が印加されると
、第1のセットの粒子142は電極146’方向に急速に移動し、第2のセット
の粒子144は単にゆっくりと電極146方向に移動するか全く移動しない。そ
の結果、第1のセットの粒子が優先的に、電極146’に隣接するマイクロカプ
セル表面に集まる。
イ150は、透明な流体154中に針状粒子152を含む。粒子152は、電極
156および156’に交流電界が印加されると、方向を変える。交流電界が印
加されると、粒子152はディスプレイ表面に対して垂直に向き、ディスプレイ
は透明に見える。交流電界が除去されると、粒子152はランダムな方向に向き
、ディスプレイ150は不透明に見える。
示されており、本発明によると他の電気泳動ディスプレイも用いられ得る。
数の二色の球を含み得る。二色の球160は典型的には、第1の色を有する正に
帯電された半球162と、第2の色を有する負に帯電された半球164とを液体
媒体166中に含む。1対の電極168および168’を介して球160に電界
が印加されると、球160は回転して2つの半球162および164のうちの一
方の色を表示する。
囲に規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な形態およ
び詳細の変更がなされ得ることが当業者には理解されるべきである。
る例示的な実施形態の平面図である。
を示す。
対ゲート電圧のグラフを示す。
示す。
を示す。
面図を示す。
面図を示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 電子ディスプレイであって、 バインダ内に分散した少なくとも1つのカプセル(131;141)を備えた
ディスプレイ媒体(130;140;150)であって、該少なくとも1つのカ
プセル(131;141)が流体媒体(138;154)内に分散した複数の電
気泳動粒子(136:142、144;152)を含み、該複数の電気泳動粒子
(136:142、144;152)が、該ディスプレイ媒体(130;140
;150)への電界の印加に応答して移動するようになっている、ディスプレイ
媒体(130;140;150)と、 データ電極とゲート電極(53’)と画素電極(34’)とを有し、かつ、該
ゲート電極(53’)を形成する第1の導電材料層と該データ電極および該画素
電極(34’、59’)を形成する第2の導電材料層との間に位置する絶縁材料
層(54’)を備えたトランジスタであって、該トランジスタが、該トランジス
タ画素電極(34’)を介して該ディスプレイ媒体にアドレシング電圧を印加す
る、トランジスタと を備え、 該ディスプレイが、該第1の導電材料層と該第2の導電材料層との間に位置す
る絶縁材料層(54’)を備えた蓄電キャパシタ(92’)であって、該蓄電キ
ャパシタ(92’)が、画素の電圧降下率を低下させるために該トランジスタに
よってアドレシングされた該ディスプレイ媒体と電気的通信状態にある蓄電キャ
パシタ(92’)を特徴とする、電子ディスプレイ。 - 【請求項2】 前記トランジスタを備えた材料層のうちの1つ(54’、5
6’)と、前記蓄電キャパシタ(92’)を備えた各々の層とが、連続する材料
層を備えることを特徴とする、請求項1に記載のディスプレイ。 - 【請求項3】 前記トランジスタと前記蓄電キャパシタ(92’)とが、各
々、前記第1の導電材料層と前記第2の導電材料層との間に位置する半導体材料
層(56’)をさらに備えることを特徴とする、請求項1または2に記載のディ
スプレイ。 - 【請求項4】 前記蓄電キャパシタ(92’)が、前記画素をアドレシング
するために前記トランジスタゲート電極(53’)と電気的通信状態にある第1
のゲート線とは異なる第2のゲート線と電気的通信状態にあることを特徴とする
、請求項1から3のいずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項5】 前記蓄電キャパシタ(92’)が、コンダクタと電気的通信
状態にあることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載のディスプレイ
。 - 【請求項6】 前記蓄電キャパシタ(92’)が蓄電キャパシタ画素電極と
、該画素電極に隣接して設けられた絶縁体(54’)と、該絶縁体(54’)に
隣接して設けられた蓄電キャパシタゲート電極とを備えることを特徴とする、請
求項1から5のいずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項7】 前記絶縁体(54’)がパターンニングされていることを特
徴とする、請求項6に記載のディスプレイ。 - 【請求項8】 前記絶縁体(54’)がパターン化されていない ことを特
徴とする、請求項6に記載のディスプレイ。 - 【請求項9】 前記絶縁体(54’)が、前記蓄電キャパシタ(92’)お
よび前記トランジスタの一部を形成することを特徴とする、請求項6から8のい
ずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項10】 前記蓄電キャパシタ(92’)が、蓄電キャパシタ画素電
極と、該蓄電キャパシタ画素電極に隣接して設けられた半導体層(56’)と、
該半導体層に隣接して設けられた絶縁層(54’)と、該絶縁層(54’)に隣
接して設けられた蓄電キャパシタゲート電極とを備えることを特徴とする、請求
項1から9のいずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項11】 前記蓄電キャパシタ(92’)が、蓄電キャパシタ画素電
極と、該蓄電キャパシタ画素電極に隣接して設けられた絶縁体層(54’)と、
該絶縁体層(54’)に隣接して設けられたコンダクタとを備えることを特徴と
する、請求項1から10のいずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項12】 前記蓄電キャパシタ(92’)の容量が、前記画素の容量
よりも大きいことを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載のディスプ
レイ。 - 【請求項13】 Rpが前記画素の抵抗であり、Cpが前記画素の容量であ
り、Csが前記蓄電キャパシタ(92’)の容量である場合に、前記画素の電圧
降下率が、Rpと(Cp+Cs)との積に基づくことを特徴とする、請求項1か
ら12のいずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項14】 前記トランジスタおよび前記蓄電キャパシタ(92’)が
複数の連続する材料層(54’、56’)を備えることを特徴とする、請求項1
から13のいずれかに記載のディスプレイ。 - 【請求項15】 電子ディスプレイをアドレシングする方法であって、バイ
ンダ内に分散した少なくとも1つのカプセルを備えたディスプレイ媒体であって
、該少なくとも1つのカプセルが流体媒体内に分散した複数の電気泳動粒子を含
み、該複数の粒子が、該ディスプレイ媒体への電界の印加に応答して移動するよ
うになっている、ディスプレイ媒体を有する電子ディスプレイをアドレシングす
る方法であって、該方法が、該電子ディスプレイに電気パルスを印加する工程を
包含し、 (a)該ディスプレイが、該ディスプレイ媒体と電気的通信状態にある少なく
とも1つの蓄電キャパシタ(92’)を備え、 (b)パルスが該蓄電キャパシタ(92’)を充電し、かつ、該複数の電気泳
動粒子を該少なくとも1つのカプセル内で移動させるためには不十分な期間を有
し、 (c)前記蓄電キャパシタが電界を該ディスプレイに媒体に印加するために放
電し、それにより、該複数の電気泳動粒子を該少なくとも1つのカプセル内で移
動させる、 ことを特徴とする、方法。 - 【請求項16】 各々がカプセル化された電気泳動ディスプレイ媒体(13
0;140:150)を備えた複数の画素を有する電子ディスプレイであって、
該電気泳動ディスプレイ媒体が、バインダ内に分散した少なくとも1つのカプセ
ル(131;141)を備え、該少なくとも1つのカプセル(131;141)
が流体媒体(138;154)内に分散した複数の電気泳動粒子(136:14
2、144;152)を含み、該複数の粒子(136:142、144;152
)が、該ディスプレイ媒体(130;140;150)への電界の印加に応答し
て移動するようになっている、ディスプレイ媒体(130;140;150)を
備え、 該ディスプレイが、第1の導電材料層と第2の導電材料層との間に位置する絶
縁材料層(54’)を備えた蓄電キャパシタ(92’)であって、該蓄電キャパ
シタ(92’)が、該複数の画素のうちの1つの電圧降下率を低下させるために
該画素と電気的通信状態にある蓄電キャパシタ(92’)を特徴とする、電子デ
ィスプレイ。
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