JP2004522179A - 電子ディスプレイのためのアドレシング方式 - Google Patents

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Abstract

電子ディスプレイは、複数のピクセル(14,16)およびこれらのピクセルにアドレシングするための別個の第1(X1)、第2(Y1,Y2)、および第3(12)のセットのアドレシング手段を有する電子光学材料(好ましくは、電気泳動媒体)を含む。各ピクセルは、三つのセットのそれぞれのアドレシング手段の一つに関連付けられ、任意の特定のピクセルのアドレシングが所定の範囲内の信号を、アドレシングされている特定のピクセルに関連付けられた三つのアドレシング手段のそれぞれに印加することを必要とする。
【選択図】図1

Description

【0001】
本発明は、電子ディスプレイ(すなわち、電界にディスプレイ媒体を置くことによって変更され得る少なくとも一つの光学特性ディスプレイ媒体を使用するディスプレイ)のためのアドレシング方式に関する。
【0002】
電子ディスプレイは、電子光学材料の層を含む。当該分野において従来の意味で本明細書中で使用された用語は、少なくとも一つの光学特性の点で異なる第1および第2のディスプレイ状態を有する材料を指し、材料は、電界をその材料に印加することによって、第1のディスプレイ状態から第2のディスプレイ状態に変更される。典型的には、光学特性は、人間の目に認識可能な色であるが、光学透過率、反射率、ルミネッセンス、または機械読み出し(machine reading)のために意図されたディスプレイの場合では、可視範囲外の電磁波波長の反射率の変化の意味においては擬似色等の別の光学特性であり得る。
【0003】
電子ディスプレイの一つの重要なサブグループは、電気泳動ディスプレイである。電気泳動ディスプレイは、幾年もの間、熾烈な研究開発の課題であった。このようなディスプレイは、液晶ディスプレイと比較した場合、良好な輝度およびコントラスト、広い視野角、状態双安定性、より低い電力消費の属性を有し得る(用語「双安定性の」および「双安定性」は、少なくとも一つの光学的性質が異なる第1および第2のディスプレイ状態を有するディスプレイ素子を含み、それにより、任意の所与の素子が駆動された後、その第1または第2のディスプレイ状態のいずれかを確実にするように有限の持続時間のパルスにアドレシングすることによって、アドレシングパルスが終了した後、その状態が少なくともいくつかの回数(例えば4回)電力なしでディスプレイ素子の状態を変更するために必要なアドレシングパルスの最小持続時間を持続するディスプレイを指すように、当該分野の従来的な意味で本明細書中で使用される)。にもかかわらず、これらのディスプレイの長期間の画像品質に関する問題は、これらのディスプレイの広範囲な使用を妨げる。例えば、電気泳動ディスプレイを構成する粒子が沈下する傾向があり、その結果、これらのディスプレイの不十分な耐用年数を生じさせる。
【0004】
Massachusetts Institute of Technology and E Ink Corporationに譲受され、またはこの出願人名の多くの特許および出願が、説明するカプセル化電気泳動媒体を最近公開している。このようなカプセル化された媒体は、多くの小さいカプセルを含み、それぞれのカプセル自体は、液体懸濁媒体に懸濁された電気泳動移動粒子を含む内部層と、その内部層に囲まれているカプセル壁とを含む。典型的には、そのカプセル自体がポリマーバインダ内部に保持されて、二つの電極間に配置されたコヒーレント層を形成する。このタイプのカプセル化された媒体は、例えば、米国特許第5,930,026号、第5,961,804号、第6,017,584号、第6,067,185号、第6,118,426号、第6,120,588号、第6,120,839号、第6,124,851号、第6,130,773号、第6,130,774号、第6,172,798号、第6,177,921号、第6,232,950号、第6,241,921号、第6,249,271号、第6,252,564号、第6,262,706号、第6,262,833号、第6,300,932号、および第6,312,304号、ならびに、国際出願公報WO97/04398、WO98/03896、WO98/19208、WO98/41898、WO98/41899、WO99/10769、WO99/10768、WO99/10767、WO99/53373、WO99/56171、WO99/59101、WO99/47970、WO00/03349、WO00/03291、WO99/67678、WO00/05704、WO99/53371、WO00/20921、WO00/20922、WO00/20923、WO00/26761、WO00/36465、WO00/38000、WO00/38001、WO00/36560、WO00/20922、WO00/36666、WO00/59625、WO00/60410、WO00/67110、WO00/67327、WO01/02899、WO01/07691、WO01/08242、WO01/17029、WO01/17040、およびWO01/80287である。
【0005】
カプセル化された電気泳動ディスプレイは、典型的には、従来の電気泳動デバイスの失敗モードのクラスタリングおよび沈下の影響を受けず、種々の可撓性基板および剛性基板上にディスプレイをプリントまたはコーティングする能力などのさらなる利点を提供する。(用語「プリンティング(printing)」の使用はプリントおよびコーティングの全ての形態を含むことが意図される。以下に限定されないが、このプリントは、パッチダイコーティング、スロットまたは押し出しコーティング、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等のプリメータ(premetered)コーティングと、ナイフオーバーロールコーティング、フォワードおよびリバースロールコーティング等のカーテンコーティングと、グラビアコーティングと、ディップコーティングと、スプレーコーティングと、メニスカスコーティングと、スピンコーティングと、ブラシコーティングと、エアナイフコーティングと、シルクスクリーンプリントプロセスと、静電プリントプロセスと、熱プリントプロセスと、インクジェットプリントシステムと、他の同様な技術とを含む)。従って、生じたディスプレイは、可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒体がプリントされ得る(種々の方法を用いて)ため、ディスプレイ自体が安価に作製され得る。
【0006】
いくつかの粒子ベースの電気泳動がグレイスケールを可能にし、このようなグレイスケールディスプレイが、極端なブラックおよびホワイト状態ばかりではなく、中間グレイ状態で安定であることが示されてきた。グレイ状態を達成するための方法は、ディザリング、時間幅変調、および電圧振幅変調等の空間的、時間的、および電圧アドレッシング方法を含む。従って、このタイプのディスプレイは、正しくは双安定性ではなく「多安定性」と呼ばれるが、本明細書中では便宜のために用語、双安定性が使用され得る。
【0007】
電気泳動ディスプレイ(および同様の挙動を示す他の電子光学ディスプレイ)の双安定性または多安定性挙動は、従来の液晶(「LC」)ディスプレイの挙動とは対照的に顕著である。ねじれネマチック液晶は、双安定性または多安定性ではなく、実質的に瞬間電圧トランスデューサとして駆動し、それにより、このようなディスプレイのピクセルに所与の電界を印加することは、グレイレベルがそのピクセルに以前から存在しているにもかかわらず、ピクセルに特定のグレイレベルを生成する。さらに、LCディスプレイは、一方向(非透過(すなわち「暗」)から透過(すなわち「明」))に駆動されるだけであり、より明るい状態からより暗い状態への反転遷移は、電界を低減または除去によって影響される。最終的に、LCディスプレイのピクセルは、電界の極性に敏感ではなく、電界の大きさのみに敏感であり、実際にはディスプレイを通る電流不均衡によって引き起こされる電極の損傷等の望ましくない影響を回避するように、市販のLCディスプレイは、通常一定の間隔で駆動電界の極性を反転する。対照的に、電気泳動ディスプレイは、インパルストランスデューサとして作動し、それにより、ピクセルの最終状態が、印加された電界およびこの電界が印加された時間ばかりでなく、電界の印加前のピクセルの状態に依存する。
【0008】
この電気泳動ディスプレイの双安定性または多安定性(「ラッチング」または「メモリ」と呼ばれる)特性は、このようなディスプレイと共に使用されるべきアドレシング方法の選択に影響を与える。使用されるべきアドレシングする選択に影響を与える他のファクタは、DCアドレシングの必要性を含む。電気泳動ディスプレイの電界の極性への感度およびDC平衡波形が望ましいためである。電極における潜在的に有害な変化を回避するために、電気泳動ディスプレイの任意の所与のピクセルに印加されたインパルスの代数和が時間が経てば0になることが望ましい。あるいは、アドレシング方法は、電気泳動ディスプレイの閾値の欠如を考慮すべきである。このようなディスプレイは、(a)電圧および時間の積と、(b)ディスプレイの光学特性の変化との間にほぼ直線関係を有するインパルストランスデューサであるために、このようなディスプレイは、かなりの時間印加された小さい電圧であっても、ディスプレイの光学特性の変化を引き起こす。これは、通常受動マトリクスアドレシング方法の使用を除外する。
【0009】
しばしば、高解像度電気泳動ディスプレイは、いわゆる「アクティブマトリクス」配置で各ピクセルの後ろにあるトランジスタ構成を有するアレイで配置されたピクセルからなる。この配置は、さらにサブピクセルに細分割される。しかし、全てのトランジスタが平面内にあり、同一の平面上または隣接する平面の真上または真下のいずれかにある下部電極のアレイを制御する。このように、アレイは、ピクセルがロウ(row)およびカラム(column)によって参照される二次元すなわちXY方式でアドレシングされる。
【0010】
このような高解像度ディスプレイに関する一つの問題は、必要とされたドライバのシア(sheer)数である。XY方式でアドレシングされたアレイでは、xカラムおよびyロウがある場合、x+yドライバがx*yピクセルにアドレシングするために必要とされる。例えば、一つのピクセル当たり三つのサブピクセルを有するカラー640×480ディスプレイが、640×480×3=921,600ピクセルを有し、全体の2400ディスプレイドライバに対して、480ロウドライバおよび1920カラムドライバによってアドレシングされる。特に、小さいディスプレイでは、ドライバのコストは電子光学材料のコストと競合するか、または上回り得る。
【0011】
一局面では、本発明は必要とされたドライバの数を低減させる電子ディスプレイを提供する。
【0012】
このような高解像度ディスプレイに関する別の問題は、ディスプレイにアドレシングするためにかかる時間である。通常、アクティブマトリクスディスプレイでは、ディスプレイの一つのロウが一度にアクティブにされ、そのロウの全てのピクセルが、適切な電圧を種々のカラムに印加することによってアドレシングされる。一つのロウへのアドレシングはk秒かかる場合、少なくともk*y秒が全体のディスプレイにアドレシングするために必要とされる。使用されたアドレシング方式は、各ロウが電気泳動媒体に完全にアドレシングするのに必要な時間(典型的には、100ミリ秒オーダーで)の間にアドレシングされることを必要とする場合、ディスプレイにアドレシングするためにかかる全時間は、望ましくなく大きくあり得る。同様の考慮は、他のタイプの電子光学材料を用いてディスプレイに適用される。
【0013】
本発明の別の局面では、電子ディスプレイを完全にアドレシングするために必要な時間を低減するための種々の方法を提供する。
【0014】
従って一局面では、本発明は、複数のピクセル、ピクセルにアドレシングするための別個の第1、第2、および第3のセットのアドレシング手段を有する電子光学材料を含む電子ディスプレイを提供し、各ピクセルは、三つのセットのそれぞれの一つのアドレシング手段に関連付けられ、ディスプレイの任意の特定のピクセルは、所定の範囲内の信号を、特定のピクセルに関連付けられた三つのアドレシング手段のそれぞれに印加することによってアドレシングされ得る。
【0015】
本発明はまた、複数の別個にアドレシング可能なピクセルを有する電子光学材料を含む電子ディスプレイを提供し、ピクセルへのドライバ出力の数はピクセルの数の平方根よりも小さい。
【0016】
別の局面では、本発明は、電子ディスプレイにアドレシングする方法を提供し、この方法は、
複数のピクセルを有する電子光学材料を提供するステップと、
ピクセルにアドレシングするためのアドレシング手段の第1、第2、および第3のセットのアドレシング手段を提供するステップであって、各ピクセルは、三つのセットのそれぞれの内の一つのアドレシング手段に関連付けられる、ステップと、
所定の信号を特定のピクセルに関連付けられた三つのアドレシング手段に印加し、それによりこのピクセルにアドレシングする、ステップとを含む。
【0017】
このタイプのアドレシング方法は、以後「三次元アドレシング」と呼ばれ、対応するディスプレイは、「三次元ディスプレイ」と呼ばれ得る。これは、ディスプレイのピクセルが三次元の全てに実質的な拡張を有する(例えば、ピクセルは大きな平面のアレイに配置され得るが、ディスプレイにアドレシングする目的のためにサブアレイに電気的にグループ化され、任意のサブアレイの選択は、第3のセットのアドレシング手段によってなされる)ことを必ずしも意味しているとは限らないことが理解される。
【0018】
別の局面では、本発明は、複数のロウおよび複数のカラムを含むアレイに配置された複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法を提供する。本方法は、複数のロウまたはカラムを選択するステップと、同時かつ等価なスイッチングインパルスを選択された全てのロウおよびカラムに印加するステップを含む。
【0019】
別の局面では、本発明は、複数のロウに配置された複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法を提供し、この方法は、
(a)ディスプレイの開始状態と所望された最終状態トランジスタとを比較するステップと、そのピクセルの開始状態をその所望された最終状態に変更するのに必要とされた変更を表す変更値を各ピクセルに対して決定するステップと、
(b)各ロウに対するピクセル変更値からそのロウに対するスイッチング方向値を計算するステップであって、このスイッチング方向値は、そのロウにおける全てのピクセルがスイッチング方向値によって変更された場合、ロウを所望された最終状態にスイッチングするために必要なロウスイッチ時間が最小化される値を表す、ステップとを含む。
【0020】
本方法はまた、任意の一つ以上の以下のステップを含み得る。
【0021】
(c)ディスプレイの全てのロウに対して平均スイッチング方向値を計算するステップと、
(d)ステップ(c)で計算された平均スイッチング方向値よりも小さいスイッチング方向値を用いて全てのロウを識別するステップと、
(e)ステップ(d)で識別された全てのロウの平均スイッチング方向値を計算するステップと、
(f)ステップ(e)で計算された平均スイッチング方向値に等しい状態の変更を引き起こすのに十分なインパルスをステップ(d)で識別された全てのロウに印加するステップと、
(g)ステップ(c)で計算された平均スイッチング方向値よりも大きいスイッチング方向値を用いて全てのロウを識別するステップと、
(h)ステップ(g)において識別された全てのロウの平均スイッチング方向値を計算するステップと、
(i)ステップ(g)において識別された全てのロウに、ステップ(g)で計算された平均スイッチング方向値に等しい状態の変更を引き起こすのに十分なインパルスを印加するステップと
を含む。
【0022】
別の局面では、本発明は、複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法を提供し、これらのピクセルのそれぞれは、第1のディスプレイ状態を有し、第1のディスプレイ状態とは少なくとも一つの光学特性の点で異なる第2のディスプレイ状態を有し、第1および第2のディスプレイ状態のこの光学特性の中間状態の値を有する。本方法は、ディスプレイの全てのピクセルを中間状態の同じ値に駆動し、その後、ピクセルをその所望の状態に駆動するようにピクセルを個々にアドレシングするステップを含む。
【0023】
別の局面では、本発明は複数のロウおよびカラムに配置された複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法を提供し、この方法は、
(a)ディスプレイの開始状態と所望された最終状態トランジスタとを比較するステップと、そのピクセルの開始状態をその所望された最終状態に変更するのに必要とされた変更を表す変更値を各ピクセルに対して決定するステップと、
(b)ロウが異なるが同じカラムであるピクセルの変更値を比較するステップおよび同じ変更値を有するこれらのピクセルの内の少なくとも二つを配置するステップと、
(c)これらのピクセルが位置付けられたロウおよびカラムにアドレシングすることによって、同じ値を有するこれらの少なくとも二つのピクセルを同時にアドレシングするステップと
を含む。
【0024】
別の局面では、本発明は、複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシング方法を提供する。本方法は、ディスプレイの開始状態と所望された最終状態トランジスタを比較するステップおよびどのピクセルが二つの状態間で異なるかを決定するステップ、ならびに二つの状態間で異なるこれらのピクセルのみにアドレシングするステップを含む。
【0025】
最終的に、本発明は、複数のピクセルを有する双安定性生電子ディスプレイにアドレシングするステップを提供し、本方法は、
ディスプレイのピクセルに関連付けられたアイランドキャパシタ(island capacitor)のアレイを提供するステップと、
受動的なマトリクスXYアドレシングによって、ディスプレイ上で所望された画像に一致するパターンに応じてキャパシタに電荷を導入するステップと、
その後、キャパシタの電荷がディスプレイのピクセルのアドレシングを完了させることを可能にするステップと
を含む。
【0026】
添付の図面は、かなり図解的であり、縮尺されないが、その代わりに本発明の原理を示す際に、一般的に強調される。
【0027】
上述したように、本発明の三次元のディスプレイおよび方法は、複数のピクセルと、ピクセルにアドレシングするための別個の第1、第2、および第3のセットのアドレシング手段を使用する。本ディスプレイおよび方法では、各ピクセルが、三つのセットのそれぞれの内の一つのアドレシング手段に関連付けられ、その結果、任意の特定のピクセルへのアドレシングが、所定の範囲内の信号を、特定のピクセルに関連付けられた三つのアドレシング手段のそれぞれに印加することを必要とする。さらなる次元は、アレイ内のサブアレイにアドレシングする方法を導入することによって達成される。従って、二次元方式のかわりに三次元アドレシング方式に置換することによって、ドライバの数が大幅に低減され得る。実際には、本発明は、ディスプレイをz領域に分割し、xカラムおよびyロウによってアドレシング可能な各z領域は、x+y+zのドライバによってアドレシング可能であるx*y*zピクセルの全ディスプレイをイネーブルする。例えば、1ピクセル当たり三つのサブピクセルを有する上記カラー640×480ディスプレイは、同じ921,600のピクセルの全体の364のドライバに対して60の領域にわたって複製された64のカラムおよび240のロウによってアドレシングされ、これにより実質的にドライバのコストを低減させ得る。実用的に関心のあるこの場合および多くの他の場合、本発明は、ドライバの数(すなわちより正確にはドライバの出力)がディスプレイ内のピクセルの数の平方根よりも小さくし、従来のアドレシング方法によって達成され得ない極めて望ましい結果を生じることを可能にする。このさらなる次元は、ロジックサブアレイのみを含んでもよいし、ディスプレイスタック内のさらなる層でさえも含み得る物理サブアレイを含んでもよい。
【0028】
本発明の三次元ディスプレイでは、ピクセルが複数のサブアレイで構成され、任意の特定のサブアレイ内部の各ピクセルは、第1および第2のセットのアドレシング手段の内の一つに関連付けられ得、第3のセットのアドレシング手段は複数のスイッチング手段の形態を有し得、第3のセットのアドレシング手段の内の少なくとも一つが各サブアレイに関連付けられ、各サブアレイに関連付けられたスイッチング手段はオフ状態を有し、このオフ状態において、アドレシング手段の第1のセットおよび第2のセットの内の少なくとも一つ上の信号は、関連付けられたサブアレイに到達することを妨げ、オン状態では、第1および第2のセットのアドレシング手段の両方からの信号は、関連付けられたサブアレイに到達およびアドレシングすることを可能にする。このようなディスプレイは、一つのサブアレイに関連付けられたスイッチング手段のみが任意の所与の時間にオン状態であるようにスイッチング手段を制御するように構成された制御手段を有し得る。
【0029】
従って、例えば、ロジックのさらなる層は、プラットフォーム階層からなり得る。この階層では、一つのトランジスタは、さらなるトランジスタを制御するゲートとして作動し得る。これは、トランジスタのクラスタを中央のトランジスタにワイヤリングすることによって物理的に達成され得る。中央トランジスタは、ピクセルトランジスタと同一の平面内にあり得るか、または異なる層にあるが、なおも電気的接続状態であり得る。このアプローチでは、クラスタレベルのトランジスタおよびピクセルレベルのトランジスタは、個々のトランジスタであり得るか、またはインテリジェンスおよび処理をある程度可能にする全体的なロジック構造であり得る。クラスタトランジスタは、どのようにしてサブアレイがアドレシングされるべきであるかを伝達するアドレシング信号を用いて、XY方式でアドレシングされ得る。この階層は、多くのピクセルが少数の中央トランジスタによってアドレシングされることを可能にするように複数のロジック層または物理層で繰り返され得る。
【0030】
電気泳動ディスプレイの双安定性の性質のため、この階層を利用する一つの態様は、クラスタロジック構造をまず設定することを含み、下流ピクセルの内の一つ(または並列のサブセット)に電気的接続を開く(open)。次いで、これらのピクセルは、XYスキャンによってアドレシングされる。次いで、このクラスタがリセットされ、下流ピクセルの異なるセットとの接続を開く。次いでこれらのピクセルは、XYスキャンによってアドレシングされるが、第1のセットのピクセルからの画像は失われない。なぜなら、アドレシングされない場合であっても見えているままであるためである。
【0031】
サブアレイを用いる本発明の一形態では、各サブアレイは、離散的なページを含み、複数のサブアレイによって形成されたページが互いの上部にスタックされ、それにより全体のディスプレイは、マルチページ電子ブックを形成する。従って、本発明は、マルチページブックのようにルックアンドフィール(look and feel)の経済的なデバイスを提供する。このようなブックは、隣接ページ間で拡張し、少なくとも一つの第1および第2のセットのその隣接ページ上のアドレシング手段を接続する導電バイアスを有し得る。このタイプのディスプレイは、図4を参照して以下に説明される。あるいは、各サブアレイは、新聞の異なる欄に対応し得、従って、本発明は、経済的にアドレシングされ得る新聞の印刷物のサイズに大きな紙状のディスプレイを提供する。
【0032】
既に示されたように、本発明の三次元ディスプレイでは、第1、第2、および第3のセットのアドレシングデバイスの全ては、電気導電体および/または電子デバイス(典型的にはトランジスタ)の形態を有し得る。しかし、本発明は、純粋にこの電気的または電子的アプローチに限定されない。別のアプローチでは、基本的なピクセルアレイ内のサブアレイの動作は、温度、光、振動、磁性、電波、または他の適切な力に基づいて外部ゲートが不確定にされる。例えば、ピクセルレベルのロジック構造は、磁界の存在下で運動できないシーソー(see−saw)スイッチを有するマイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスを含む。このような構造のアレイは、XY座標でアドレシングされる。しかし、磁界を放出することが可能な材料の層が、このような構造のアレイに隣接する。この層は半分に分割される。この層の半分のみがアクティブである場合、ディスプレイの半分のみがアドレシングされ得る。Y番目のカラムをアクティブにすることは二つのカラム(半分につき一つである)アクティブにするようにYアドレシング手段が並列にワイヤリングされると仮定する。磁界内にないカラムのみが実際にスイッチングを引き起こす。このように、磁性層は、三次元アドレシングを可能にする別のアドレシング次元を提供する。
【0033】
本発明の三次元アドレシング方法は、アドレシングデバイスの少なくとも一つのセットが光導電体を利用する場合、特に有用であり得る。このディスプレイは、光導電体に関連付けられ、導電状態と非導電状態との間で光導電体をスイッチングするように選択的に動作可能である光源(例えば、発光層)を含み得る。光源は、エレクトロルミネセント材料であり得る。あるいは、ディスプレイは、光導電体に関連付けられた光源および光源と光導電体との間に配置され、光源から光導電体への光の伝達を制御するように構成された光バルブを含み得る。ポリマー分散型液晶(PDLC)、懸濁粒子およびエレクトロクロミシティ(electrochromicity)の使用によって動作する光バルブを含む任意の適切な光バルブが使用され得る。PDLC光バルブは、このような媒体の薄いシートを低コストで容易に比較的容易に入手するための好適な実施形態である。
【0034】
光バルブを用いることは、発光層から放出された光の大部分が浪費される欠点を有し、デバイス寿命を低減し、さらなる層が必要とされ、媒体を厚くしおよび複雑な製造を複雑にするが、これらの欠点は、光バルブ層が安価かつフレキシブルに作製され得る主要な利点によって打ち勝つ傾向がある。
【0035】
光バルブを用いる利用可能な種々の構成がある。例えば、一実施形態では、ディスプレイは、一連の伸長ロウとして構成された複数の光源と、伸長ロウと交差する一連の伸長カラムとして構成された複数の光バルブとを含み得る。この光源および光バルブは、共に光導電体内のピクセルの二次元アレイを規定する。別の実施形態では、ディスプレイは、マルチページ電子ディスプレイを形成するように、互いのページの上部にスタックされた複数のページの形態を有し得る。各ページは、単一の光源および単一の光バルブを有し得、それにより、任意の所与の時間に書き込まれるべき一つ以上のページが光バルブの状態を制御することによって選択される。さらなる実施形態では、第1のアドレシング手段は、複数の電気コンダクタおよびこれらのコンダクタに電位を選択的に印加するための手段を含み、第2のアドレシング手段は、複数の発光デバイスおよびこれらの発光デバイスから選択的に光を生成するための手段を含み、そして第3のアドレシング手段は、複数の光バルブおよびこれらの光バルブを透過状態または非透過状態に選択的に設定するための手段を含む。
【0036】
本発明の三次元アドレシング方式の一つの簡便な用途は、異なる色を表示するために構成された三つのセットのピクセルを有する電子ディスプレイである。このタイプのディスプレイでは、第3のセットのアドレシング手段は、任意の所与の時間にアドレシングされるべき三つのセットのピクセルの内の一つを選択するように構成され得る。このタイプのディスプレイは、図8を参照して以下に説明される。
【0037】
本発明のディスプレイおよび方法は、アドレシングのための三次元のみの使用に限定されない。本発明のディスプレイは、ピクセルにアドレシングするためのアドレシング手段の第4のセットを含み得る。この第4のセットは、アドレシング手段の第1、第2、および第3のセットから分離されている。ディスプレイのピクセルのそれぞれは、四つのセットのそれぞれの内の一つのアドレシング手段に関連付けられ、それによりディスプレイの任意の特定のピクセルが所定の範囲内の信号を、特定のピクセルに関連付けられた四つのアドレシング手段のそれぞれに印加することによってアドレシングされ得、それにより、4次元アドレシング方式を提供する。例えば、新聞の印刷物をシミュレートする上述の本発明の実施形態では、大型のディスプレイをサブアレイの二次元グリッドに分割することが簡便であり得る。各サブアレイは、第1および第2のセットのアドレシング手段によって従来のXY方式でアドレシングされるが、任意の所与の時間においてアドレシングされるべきサブアレイの選択もまた、第3および第4のセットのアドレシング手段によってXY方式で制御される。
【0038】
既に上述したように、本発明のディスプレイに使用された電子光学材料は、好適には電気泳動媒体であり、最も望ましくは、上記特許および公開された出願に説明されたようにカプセル化された電気泳動媒体である。本発明は、電気泳動媒体自体の改変を必要とせず、それにより好適な媒体は、本明細書中で詳細には説明されない。読者は、より好適な電気泳動媒体を詳細に説明する上記特許および公開された出願を引用する。他のタイプの電子光学材料もまた使用され得る。例えば、電子光学媒体は、例えば米国特許第5,803,783号、米国特許第5,777,782号、および米国特許第5,760,761号に説明されたような回転バイクロマルオブジェクト型(rotating bichromal object)であり得る。この媒体は、エレクトロクロミックディスプレイおよび懸濁粒子ディスプレイの任意のクラスであり得る。例えば液晶、特有のポリマー分散および/または反射型液晶を含む電子光学材料の他のタイプ、ならびに懸濁されたロッド形状の粒子のデバイスについては、Saxe,Information Display,1996年4月/5月(Society for Information Display)および米国特許第4,407,565号を参照のこと。
【0039】
ここで本発明の実施形態が、例示のみによって、添付図面を参照しながら説明される。
【0040】
既に示されたように、XYZアドレシングは、従来のXYアレイは別にしてクラスタレベルのトランジスタ構造にアドレシングまたは影響を与える別の方法がある場合に達成され得る。このようなアドレシングの一つの非常に簡単な例は、添付図面の図1に示される。この図は、ロウドライバX1、X2、X3およびカラムドライバY1、Y2を有する本発明の第1のディスプレイ(一般的に10で示される)を示す。クラスタ構造12は、ロウドライバX1、X2、X3に接続されるように提供され、これらのクラスタ構造それぞれは、第1および第2の状態を有する。クラスタ構造12が第1の状態にある場合、クラスタ構造は、ロウドライバX1、X2、X3をディスプレイの奇数のライン(Z1で示される)に接続し、これにより、これらの奇数のロウ上に配置されたピクセル14のアドレシングを可能にし、ディスプレイの偶数ライン(Z2で示される)からロウドライバを分離する。一方で、クラスタ構造12が第2の状態である場合、クラスタ構造は、ロウドライバX1、X2、X3をディスプレイの偶数ラインZ2に接続し、これにより、これらの偶数ロウ上に配置されたピクセル16のアドレシングを可能にし、ディスプレイ10の奇数ラインZ1からロウドライバを分離する。このロジックは、クラスタ構造において発生する(またはこのような簡単な例において、XおよびZをピクセル構造において互いにワイヤリングし、ピクセル構造間で必要な閾値駆動電圧を半分に分割することによって簡単に発生し得る)。従って、ディスプレイ10は、インタレースと同様な態様で機能するXYZアドレシングを達成する。
【0041】
図2は、同じアプローチの改変を用いる第2のディスプレイ(一般的に20で示される)を示す。このディスプレイ20では、クラスタ12に接続された単一線Zは、二つの値(すなわち0および1)間で変動し得る。クラスタロジックは、Z値が0である場合、ロウドライバX1、X2、X3上の入力がクラスタ12の上にあるピクセル(図2)に影響を与えるが、Z値が1である場合、ロウドライバX1、X2、X3上の入力は、クラスタ12の下にあるピクセルに影響を与えることである。
【0042】
既に上述したように、本発明の三次元アドレシング方法は、アドレシングのための光導電体を用いるディスプレイに特に有用である。光導電体に衝突する光によって電子ディスプレイメディアにアドレシングすることが以前から提案されてきた。例えば、Blazo,High Resolution Electrophoretic Display with Photoconductor Addressing,SID,Digest,1982、92〜93頁およびE Ink Corporationの上記国際出願公開WO99/47970を参照のこと。一つのこのようなアドレシング方式(以後、簡便さのために、「ロウ発光方式」と呼ぶ)では、ディスプレイは、
(a)典型的には、カラムにパターニングされるインジウム錫酸化物(ITO)から形成された第1の透明電極と、
(b)電気泳動ディスプレイ媒体(好適にはカプセル化された電気泳動ディスプレイ媒体)であり得るディスプレイ媒体自体と、
(c)光導電体層と、
(d)光導電体層と電気的に接触する第2の光透過電極と、
(e)ロウにパターニングされた発光層と
を含む。発光層が活性化される度に、光導電体の対応する領域は、電流を導くことができ、第1の電極のカラムは、そのロウのイメージを制御し得る。本実施形態は、光源(例えばエレクトロルミネセント(EL)光源)が閾値を有しない場合、適切である。このアプローチの一つの欠点は、各ロウからの光が、ディスプレイ媒体が画像化するのに必要な全時間またはほとんどの時間で留まらなければならないことである。これがk秒かかる場合、yロウにアドレシングするためにk*y秒まで必要とし得る。
【0043】
このような第2のアドレシング方式(以後、簡便さのために、「ピクセル化された発光方式」と呼ぶ)では、第1の電極はパターニングされず、発光層がピクセル化され(すなわち、個々に制御可能なピクセルの二次元グリッドにパターニングされる)、それにより任意の所望の画像を光導電体層に付与し得る。光が存在すると、光導電体層は電流を導き、ディスプレイ媒体の対応する部分は、電界の影響を受け、ディスプレイ媒体がそれに応じて画像化される。使用されたディスプレイ媒体が双安定性である場合、発光層は、画像が変更される必要があるまでオフにスイッチングし得る。光源(有機発光ダイオード(OLED))が閾値を有し、受動的にアドレシングされ得る場合、このアドレシング方式は特に利用可能である。このアプローチの利点は、光パターンが全てのロウにわたって同時に付与され、yロウにアドレシングするためにk秒のみが必要とされる。所定の発光材料のみが容易に多重化され得るという短所がある。
【0044】
既に上述したように、これらのアドレシング方式の両方が例えばフルカラー640×480ディスプレイに対して2400のドライバを必要とし、より小さいディスプレイの場合、特にドライバのコストは電子光学材料のコストと競合し、これを上回り得る。本発明は、複数のこのようなドライバが別個にアドレシング可能な領域またはサブアレイを形成することによって大幅に低減されることを可能にする。このような別個のアドレシング可能な領域は、いくつかの態様で形成され得る。
【0045】
図3は、このような別個にアドレシング可能な領域を形成する一つの態様を示す。この図は、ロウ102、104、および106を含む第1の領域と、ロウ112、114、および116を含む第2の領域を有する本発明の第3のディスプレイ(一般的に100で示す)を示す。各ロウは、ドライバ118に接続され、ロウ102および112は、ドライバライン122を介して接続され、ロウ104および114は、ドライバライン124によって接続され、ロウ106および116は、ドライバライン126によって接続される。各ロウは、電圧がロウの発光領域に到達するかどうかを支配するロジック素子128または130(例えばトランジスタ)に提供される。図3を参照すると、異なる領域におけるいくつかのロウは、コモンドライバラインにワイヤリングされ得、ロウにかかる電圧およびトランジスタに関連付けられた電圧の組み合わせのみが任意の所与のロウからの発光を生じる。
【0046】
あるいは、既に示されたように、別個にアドレシング可能な領域は、図4に示されるようなディスプレイ媒体の別個のシートであり得る。この図は、マルチページ電子ブックの形態を有する本発明の第4のディスプレイ(一般的に50で示される)を示すが、二つのページP1およびP2のみが図4に示され、より多くのページが通常存在する。各ページは、ロウドライバ(図示せず)の制御下で、ロウ電極r1、r2、r3のセットに提供され、種々のページ上のロウ電極r1、r2、r3は、ロウに並列に接続され、各ロウ電極が導電性パッド52を貫通し、ディスプレイ媒体のページを貫通してバイアとして延びる。個々のページが隣接し、互いに概算登録(approximate registration)(製本簿(bound book)のように)で配置される場合、バイアスは、電気的接続の上部ページから下部ページまで延びる。異方性のテープ、ゼブラストリップ(zebra strip)、導電性グルー等のこの接続を提供するための任意の適切な手段が利用され得る。バイア形成の任意の適切な手段(各シートが構成されるステップか、またはその後で全てのシートを貫通するバイアを作成するステップかどうか)が使用され得る。ページP1、P2は、カラムドライバの制御下でカラム電極に提供され、カラム電極およびカラムドライバの両方は、図示を容易にするために図4から省略される。種々のページ上のカラム電極はまた、ロウ電極と同じ態様でバイアスによって並列に接続される。ディスプレイ50の第3のセットのアドレシング手段は、一つのセットのトランジスタ54を含み、一つのセットのトランジスタ54の内の一つは、ディスプレイの各ページにおいて各ロウ電極r1、r2、r3に提供される。トランジスタ54は、制御ラインz1、z2によって制御され、任意の一つのページ上のトランジスタの全ては、オンまたはオフを同時に行う。
【0047】
ディスプレイ50は、以下の態様で動作する。一つのロウ電極(すなわち、r1)は、通常の態様で選択され、バイアス52が存在するために、これは、各ページP1、P2上でr1を選択する。しかし、ページP1、P2の内の一つのみ上のトランジスタ54がターンオンされ、それにより電気泳動媒体(図示せず)に隣接するロウ電極r1の部分が一つのみのページ上で選択される。従って、適切な電圧がカラム電極上に配置される場合、選択されたページ上の選択されたロウのみがアドレシングされる。
【0048】
図5Aは、図4で使用されたトランジスタ54を形成する簡便な方法または同様のトランジスタアレイを使用する任意の他のディスプレイを示す。図4に示さされたディスプレイ50の一つの利点は、トランジスタが各ページ上の狭いストリップで全て存在することである。従って、図5に示されるように、必要なトランジスタは、シート60上の任意の従来のプロセスによって形成され得る。次いで破線62によって示されたように切断され、複数のトランジスタストリップ64を形成する。ディスプレイ50の個々のページは、図5Aに示された形態で作製され、個々のロウ電極は、トランジスタ54が挿入されるべき位置で断線され、隣接する末端は導電性パッド66で終端される。次いでトランジスタストリップ64は、ページ上の位置で固定され、図4に示された完全な構造を形成する。
【0049】
ストリップ64は、フレキシブルな基板上で形成される必要はない。例えば、図5Aに示されるように、カラム方向に配置された薄い、フレキシブルでないストリップは、ディスプレイ媒体の見える部分のフレキシビリティを妨害しない。なぜなら、ストリップ64は、通常のブックの背(spine)および結合部に対応する領域に配置され得る。ストリップ64内のトランジスタはまた、シフトレジスタ等のオンボード駆動ロジックと組合され得る。このように、各トランジスタは、別個にアドレシングされ、それによりロウドライバに対する必要性を取り除くか、または必要とされた駆動ラインの数を低減するかのいずれかであり得る。
【0050】
図4に示されたトランジスタ54は、図5Aのプロセスによって形成される必要がなく、トランジスタは、任意の適切な手段によって媒体のシート上に配置され得る。フレキシブルな媒体に対して、フレキシブル基板(アモルファスシリコンまたは多結晶シリコンであろうとも)上の薄膜トランジスタ(TFT)、そしてフレキシブルな集積回路のような方法、有機TFT、および国際出願公報WO96/41372の方法は全て適切である。あるいは、トランジスタ形成は、シート基板上に直接実施され得る。
【0051】
図5Bは、以下に説明された光導電体を含むディスプレイを形成する場合に有用であり得る図5Aの方法の改変を示す。図5Bに示されるように、マルチページディスプレイの部分を最終的に形成するページP上で、単一のロウ電極r1が複数のエレクトロルミネセントストリップ70に接続され、三つのみのストリップ70が示されるが、もちろん、通常、より多くのストリップが使用される。ロウ電極r1とストリップ70との間の接続は、トランジスタが挿入される位置で断線され、その断線に隣接する末端は、導電性パッド72によって終端される。完成されたページPを生成するために、図5Aのような同一の態様で形成されたトランジスタストリップ74は、その接続の断線部を横切って固定される。全てのトランジスタが同時にオフまたはオンにスイッチングする、図5Aに示されたトランジスタストリップ62とは異なり、ストリップ74は、そのトランジスタは個々に制御可能であり、それにより単一のストリップ70は、動作のために選択され得ることを必要とすることに留意されたい。
【0052】
既に説明したように、三次元アドレシングへの一つのアプローチは、アドレシングの少なくとも一つの「次元」においてトランジスタまたは同様のロジック素子の代わりに光バルブを置換する。光バルブは、伸長光源と関連付けて使用され得る。光は、並列にワイヤリングされた全ての伸長光源から放出され得るが、光バルブ層は、光源と光導電体層との間で導入されることにより、この光バルブ層は、光が光導電体層に到達するかどうかを制御する。図6〜図10に示された本発明の実施形態は、このタイプの全てである。
【0053】
図6は、本発明のディスプレイの一つのページ(一般的に200で示す)を示す。このページは、順番に、エレクトロルミネセント(EL)層202、ポリマー分散型液晶(PDLC)光バルブ層204、光導電体層206、電気泳動媒体層208、およびインジウム錫酸化物(ITO)層210を含み、層210は、通常基板(図示せず)上に設けられる。図6に図解的に示されたように、エレクトロルミネセント層202は、複数の伸長ロウr1、r2、r3、r4にパターニングされ、光バルブ層204は、このロウに垂直に延びる複数のカラムc1、c2、c3、c4にパターニングされる。カラムc1、c2、c3、c4は、直接アドレシングされ、上部ITO層をカラムにパターニングする必要はないが、もちろん、マルチページディスプレイにおいて、アドレシングの第3の次元は、トランジスタまたは同様のデバイスによって提供され、一つのみのページ上のITO層が任意の所与の時間において選択されることを確実にする。二次元受動ディスプレイが、光を放出するELおよびPDLCカラムによって形成される。光は、ロウごとに放出され得、yロウを更新するためにk*y秒(kおよびyは上述と同じ)を要する。あるいは、PDLCおよびEL材料は、光導電体に対して速やかに応答し、PDLC/ELディスプレイが多重化され得、完全なグラフィカル画像が全体のディスプレイにわたって光導電体に影響を与えるように作成され、それによりyロウを更新するのにk秒のみを要する。
【0054】
図7は、エレクトロルミネセント層が複数の伸長ロウr1、r2に再度パターニングされる点で、図6に示されたディスプレイ200と一般的に類似しているディスプレイ(一般的に230で示される)を示す。しかし、ディスプレイ230では、ITO層は、交互のカラムc1、c2を形成するようにパターニングされる(パターニングされたカラムは、標準的なカラムがパターニングされたインク上の電極カラムのグループに対応する)が、PDLC層は、ITO層のカラムの隣接する対の幅を占有するカラムにパターニングされる。これは、図7に示されるように、交互のITOカラムの群をパラレルで駆動することを可能にする高解像度を可能にする。
【0055】
図8は、エレクトロルミネセント層が複数の伸長ロウr1、r2に再度パターニングされるフルカラーディスプレイ(一般的に240で示される)を示す。ITO層がカラムc1、c2、c3、c4を形成するために再度パターニングされるが、この場合、これらのカラムのそれぞれは、個々に選択可能である。PDLC層は、カラムc1、c2、c3、c4の幅の1/3であるサブカラムを形成するようにパターニングされる(しかし、いくつかの他のサブ多重化が使用され得る)。図8に示されるように、サブカラムは3つの繰り返しグループに配列され、各グループのサブカラムがパラレルで駆動され、サブカラムの三つのグループは、赤、緑、および青のサブピクセルに関連付けられる。それにより、ディスプレイの三つの色のインターレース更新および三次元アドレシングを可能にする。
【0056】
図9は、ITO層が個々に選択可能なカラムc1、c2、c3、c4を形成するために図8のような同じ態様でパターニングされるディスプレイ(一般的に250で示される)を示す。しかし、ディスプレイ250では、PDLC層は、ITOカラムc1、c2、c3、c4に直交する個々の選択可能なロウz1、z2を形成するようにパターニングされるが、EL層は、PDLCロウに平行であるが、PDLCロウの半分の幅にサブロウを形成するようにパターニングされる。交互のELサブロウは、三次元アドレシングを達成するためにパラレルで駆動する。
【0057】
最終的に、図10は、図9に示されたディスプレイとは実質的に逆であるディスプレイ(一般的に260で示す)を示す。ITO層は、図8および図9に示されるような同じ態様で個々に選択可能なカラムc1、c2、c3、c4を形成するためにパターニングされる。再度、PDLC層およびEL層の両方は、ITOカラムc1、c2、c3、c4に直交するロウを形成するようにパターニングされる。しかし、この場合、EL層は、個々の選択可能なロウr1、r2を形成するためにパターニングされる一方で、PDLC層は、ELロウに並列であるが、ELロウの幅の半分であるサブロウz1、z2を形成するようにパターニングされる。交互のPDLCサブロウがパラレルで駆動し、三次元アドレシングを達成する。本実施形態は、EL層をパターニングすることによって容易に達成され得る解像度よりも高いロウの解像度の達成を可能にする。
【0058】
上述の好適な実施形態によって示された原理は、アドレシング方式の多くの組み合わせおよび改変を作成するために使用され得ることがディスプレイ技術の当業者によって容易に理解される。エレクトロルミネセントまたは同様の発光層を使用するディスプレイでは、発光層の寿命を延ばすように、発光層がアクティブでなければならない時間が最小化されることが好ましい。さらに、ロウ、カラム、および領域への各層のパターニングを容易にすること、ならびに各層のフレキシビリティ特性に対して考慮がなされなければならない。
【0059】
例えば、一実施形態は、z領域にわたって並列に接続されたカラムがパターニングされたインク上の電極カラム(ITOまたは同似層において)、z領域にわたって並列に接続されたロウにパターニングされたPDLC層、およびz領域にパターニングされた発光EL層(例えば、マルチページディスプレイのページのサイズの単一のピクセル)からなる。
【0060】
このようなディスプレイでは、例えば、ページ17上のロウ24を画像化するために、カラムドライバは、このロウのこのピクセルにおいてブラックまたはホワイトに対する適切な電圧電位に設定され(この当該電位は、全ページに印加されるが、光導電体が光によって活性化される位置を除いて、画像変更を作成しない)、ロウ24を除く全てのロウは、PDLCを不透明にする電圧電位に設定され、ロウ24は、PDLCが透過性になることを可能にする電圧電位に設定され、そしてページ17のEL層は活性化される。従って、この態様で全体のブックにアドレシングするためには、EL材料の所与のページは、たったk*y秒でアクティブになる。
【0061】
タイポグラフィーの当業者に明らかである理由のために、マルチページ電子ブックのローマ字アルファベットのテキストを画像化する等の用途に対して、カラム(x)の数がロウ(y)の数よりも大きいような解像度であることが望ましい。さらに、ロウの数は、典型的には、ページ(z)の数よりもはるかに大きい。従って、好適な実施形態では、PDLC層はz領域(個々のページ等)にパターニングされる一方で、EL層はyロウにパターニングされる。これは、z1およびz2が別個のページである図7の実施形態の改変に対応する。本実施形態の一つの利点は、全体のブックにアドレシングすることであり、EL材料の所与のロウがたったk秒間アクティブである一方で、各ページは、k*z秒(k*y秒より小さい)の間にアドレシングされる。さらに、本実施形態は、最高の解像度がITO層をパターンニングするように使用され、ITO層は、非常に高い解像度で容易にパターニングされ得る。あるいは、典型的にはページは、側部から側部に曲げられるが、上部から下部には曲げられない。本実施形態では、カラムに配向された比較的脆性のあるITOラインは、ロウに配向された比較的フレキシブルなELラインよりも小さい物理的な応力を受ける。実際には、ディスプレイ基板の剛性のある物理的なカラムまたはディスプレイ基板に接続して取り付けられた剛性のある物理的なカラムは、ディスプレイの利用性の過度の低減なしでこの保護を強化するために使用され得る。
【0062】
本発明のさらなる実施形態では、光導電体層自体がパターニングされ得る。さらに、上述の実施形態は、図4に示されるように、全ての四つのアドレシング層(EL、PDCL、光導電体層およびITO層)がパターニングされる場合、またはディスプレイが別個の物理ページに分割される場合、四次元(WXYZ)アドレシング方式を提供するために容易に適応され得る。例えば、単一ページを含むものとして示された図7に示される実施形態は、複数のページにわたって複製され得、このページの。アドレシング手段の追加のセットは、任意の所与の時間において書き込まれるべきページを選択するように提供される。
【0063】
これまで、上述のような好適な実施形態で使用された発光層は、発光のための閾値を有しないことが想定されてきた。ここで、考慮される簡単なケースとして、発光層が閾値を有し、それにより光が電圧電位V上でのみ放出することである。
【0064】
非閾値発光層に適するアドレシング方法(そのアドレシング方法の組み合わせおよび改変体)が、閾値発光層を用いて使用され得ることが容易に理解される。しかし、閾値特性はさらなる自由度を提供し、三次元アドレシングがより少ない物理層(または逆に、十分にパターニングされた層が存在する場合、四次元以上のアドレシングスキームを可能にする)を用いて達成されことを可能にする。
【0065】
閾値発光層が与えられると、アドレシング可能なサブアレイ(z領域)は、以下のように形成され得る。発光層の下部電極は、例えば、ロウでパターニングされる。発光層の上部透明電極は、z領域にパターニングされる(上述のように、これらの領域は、カラムのグループ、ロウのグループ、サブカラム、サブロウまたは離散ページ、あるいはこれらの改変または組み合わせに対応され得る)。V/2の電圧がz領域のそれぞれにわたって並行して印加される場合、−V/2の電圧がアドレシングされる必要のある任意のz領域に印加される。これは、Vの電位差を確立させ、その領域中の一つ以上のロウの対してのみ放出される。
【0066】
例えば、ラインr1は、電子マルチページブックの全てのページ上の発光層の10番目のロウの下部電極にアドレシングする。14番目のページ上の発光層の共通上部電極が−V/2によってアクティブにされる。14番目のページの10番目のロウのみが画像化される。
【0067】
さらなる実施形態では、発光層がカラムおよびロウにパターニングされる(例えば受動OLEDディスプレイの形態で)。多重ページに並列に配線されたロウおよびカラムを提供する。各ページは、光バルブによって覆われ、それにより各ページが個々にアドレシングされることを可能にする。
【0068】
あるいは、光バルブが省略され、光導電体およびカラムがパターン化されたインク上の電極層が各ページに対して離散的にアドレシングされ、再度各ページが個々にアドレシングされることを可能にする。
【0069】
上述の原理は、フレキシブルな双安定性ディスプレイに印加された場合に特に有用であり、フレキシブルなブック状または新聞状のデバイスが作成されることを可能にし、デバイスの種々の部分が一度に画像化される。既にアドレシングされた領域への電力損失が画像損失を生じない。ドライバのコストは、アドレシングの2以上の次元を可能にすることにより最小化される。本明細書中で説明された技術はまた、任意の光導電的にアドレシングされたディスプレイのために有用である。にもかかわらず、同一の原理がフレキシブルでないディスプレイに印加され得ることが当業者によって理解される。さらに、所与のピクセルによって経験されたリフレッシュ速度が十分に速い場合、同じ原理が受動的にアドレシングされたLCD等の非双安定性ディスプレイに適用され得る。
【0070】
上述のいくつかのアドレシング方法は、ディスプレイがロウごとの態様で連続的にアドレシングされ得ることを必要とする。従って、画像更新速度は、電子光学媒体のスイッチング速度によって制限される。ここで、注意が本発明の第2の主局面に向けられる。すなわち、双安定性ディスプレイの明らかな更新速度を増大させ得るアドレシングアルゴリズムである。
【0071】
アイランドキャパシタのアレイは、アドレシングアレイに関連して導入され得る。これらのキャパシタは、上述のように、個々のピクセルまたはクラスタレベルのロジック構造に関連付けられ得る。受動XYアドレシングによって、正または負の電荷は、所望されたピクセル画像に一致するパターンに従ってキャパシタのアレイに伝達される。このキャパシタアレイは、インク層または光導電体層のいずれかの上に、挿入されそして積層される別個のシートとして、あるいはTFTまたは他のロジックアレイの一部として、電極、誘電体および上部電極をプリントすることによって形成され得る。
【0072】
別のプロセスでは、制御回路はメモリにディスプレイの状態を格納し、ディスプレイ画像の各更新間でフレーム間の変更を識別する。この変化のみが画像化される。すなわち、二つの隣接するフレーム間で変更されるピクセルのみが、アドレシングされる。一定のバックグラウンドに対してカーソルのブリンキングまたはマウスの移動等の小さい変化に対して、高速更新時間を生じ得る。
【0073】
別のプロセスでは、制御回路は、固有の識別カラムスイッチングインパルスを要するロウを識別する。全てのこのようなロウは、同時にアクティブ化され、カラム電極は、全てのこれらのロウに同時にアドレシングする。従って、ロウの任意の属性数のためのチェッカーボードグラフィックは、せいぜいk*2秒で画像化され得る(kは電子光学媒体のスイッチング時間)。
【0074】
別のプロセスでは、ディスプレイは、まず全てホワイト(またはブラック)、次いでブラックとホワイトとの間の中間に設定される。これは、k+k/2秒で発生し得る。以後、各ロウがアドレシングされる場合、そのロウに対する必要なアドレシング時間は、せいぜいk*0.5秒である。従って、このアドレシング時間は、k+k/2+k*0.5秒に減少する。多くのロウを有するディスプレイに対して、これはアドレシング時間を実質的に半分に短縮する。ブラックとホワイトとの間の中間が全てのブラックをスイッチングする時間および全てのホワイトをスイッチングする時間が等しい状態を意味することに留意すること。ディスプレイの立ち上がり時間および立ち下がり時間が異なる場合、これは、50%のグレイレベルになり得ない。
【0075】
従って、比較的単純なアルゴリズムを用いることによって、スイッチング時間が大幅に低減され得る。前処理がディスプレイの全体のアドレシング時間を低減し得る多くのアルゴリズムがある。これらのアルゴリズムを説明するためのいくつかの定義を導入することは役に立つ。
【0076】
任意のピクセルの現在の値は、0〜1のスケールで説明され得る(0=ブラックおよび1=ホワイト)。双安定性ディスプレイでは、ロウが再画像化されるまでこれらの状態を持続する。同様に、各ピクセル(x,y)は、d(x,y)の差を有する、開始状態s(x,y)および所望の最終状態f(x,y)を有するように説明され得る。従って、ディスプレイの現在の状態と所望の状態との間の差は、−1(ホワイトからブラック)〜+1(ブラックからホワイト)の範囲の値のマトリクスアレイとして説明され得る。
【0077】
ロウスイッチ時間ベクトルは、各ロウ時間k秒の最大絶対値として定義され得る。ロウ方式で直線のロウにおけるディスプレイにアドレスするために必要な時間は、個々のロウスイッチ時間ベクトルの値の合計である。同様に、ロウスイッチ方向は、ロウの最高値(H)およびロウの最低値(L)の関数として定義され得る。ディスプレイがホワイトからブラックに速度Aでスイッチングし、ブラックからホワイトに速度Bでスイッチングすると仮定すると、方向ベクトルは、
(B*H+A*L)/(A+B)
として計算され得る。対称スイッチング時間を仮定すると、これは、ハイとロウとの間の中点に単純化される。簡単には、ロウが全てホワイトであり、全てブラックに変わる場合、そのスイッチング方向は−1である。しかし、ロウが奇数カラム上でブラックであり、偶数カラム上でホワイトである場合、これらはそれぞれ反転しなければならず、ハイが1、ロウが−1、そしてスイッチング方向が0である。スイッチング方向は、全体のロウの全てのピクセルがその値によって変更された場合、ロウスイッチ時間が最小化されるような値を表す。
【0078】
例えば、ロウが[0,0.1,0]で開始し、[1,0.9,1]で終了する場合、このロウに対する差分ベクトルは、[1,0.8,1]である。ロウスイッチング時間はk*1=k秒である。ロウ方向は、1と0.8との中点または0.9である。ロウが全てのピクセルを0.9だけ増加させるスイッチングインパルスの影響を受ける場合、ロウは[0.9,1,0.9]であり、新しい差分ベクトルは、[0.1,−0.1,0.1]である。新しいスイッチング時間は、0.1*k秒であり、新しいスイッチング方向は0である。一つのみのロウがこのようにアドレシングされた場合、全経過時間は、0.9*k+0.1*k(すなわちk秒)である。
【0079】
(スイッチング方向は、極端に高い値および低い値(「アウトライアー」)に基づいて計算されるため、スイッチング時間がスイッチングを終了するまさに最後のピクセルに対する各ロウ上に十分になければならないことに留意すること。しかし、このアルゴリズムのより複雑な変動は、ロウにわたる値の分布を計算することを含み、ロウのバルクにアドレシングし、次いでこれらの除外された値に以後戻すために、いくつかの値を除外した方がよいかどうかを決定することを含む)。
【0080】
本発明の一つのプロセスでは、各ロウに対するロウスイッチング方向を説明するベクトルが計算される。全てのロウは、−1から+1の範囲のスイッチング方向を有する。次に、全てのスイッチング方向の平均値は、Pとして計算される。全てのロウがアクティブ化され、Pのインパルスが印加される。次にP未満のスイッチング方向で開始された全てのロウが識別される。これらのロウの平均残留スイッチング方向はQである。これらのロウがアクティブにされ、Qのスイッチングインパルスが印加される。次に、Pよりも大きいスイッチング方向によって開始されたロウが識別される。これらのロウの平均残留スイッチング方向はRである。これらのロウがアクティブにされ、Rのスイッチングインパルスが印加される。
【0081】
この段階では、全てのロウは−1+Q〜1−Rの範囲のスイッチング方向を有する。すなわち、全てのロウのスイッチング方向は、k*3秒未満でちょうど3サイクルで0により近づくようになる。
【0082】
この技術の改変では、ステップがインパルスPまたはインパルスQが印加された後に停止し得る。この技術の別の改変では、各インパルスP、Q、およびRが全てのロウに印加され、このインパルスの正味の結果は、0により近いロウのスイッチング方向に移動することである。
【0083】
これらのステップは、N回の反復に対して繰り返され得る(Nは任意の実数である)。次いでディスプレイは、ロウ方式で標準的なロウで画像化される。このプロセスのさらなる改変では、この反復がQおよびRが0に近くなるまで継続する。上述の技術が、単一のディスプレイにおけるより高速なスイッチング時間を達成することが適切であるように組み合わせられ得ることが容易に理解され得る。
【0084】
上述の技術では、カラムのグループではなく、ロウのグループが処理された。カラムのグループは、同じ原理、ならびに全体の高速アドレシングに対してロウおよびカラムのグループの処理の効果を用いて処理され得る。例えば、ロウに対して上述されたような値P、Q、およびRが計算され得る。値P’、Q’、およびR’はまた、カラムスイッチング方向に関して同一の態様で計算される。最大値(絶対値項内の)がQ、Q’R、およびR’の中から決定される。QまたはRが最大値である場合、スイッチングインパルスが指定されたロウにわたって全てのカラムに印加される。Q’またはR’が最大値である場合、このスイッチングインパルスは指定されたカラムにわたって全てのロウに印加される。このプロセスは、N回の反復に対して繰り返され得る。
【0085】
このプロセスの改変では、例えばQまたはRが最大値である場合、Qのスイッチングインパルスが関連付けられたロウに対して全てのカラムに印加され、次いで、Rのスイッチングインパルスが関連付けられたロウに対してすべてのカラムに印加される。次いで、全ての四つの値Q、Q’R、およびR’が再計算され、プロセスがN回の反復に対して繰り返され得る。
【0086】
望ましくは、いずれかの方法がQ、Q’R、およびR’が全て0に近づくまで進む。3次元以上を用いるアドレシングが上述の任意の態様を利用する場合、上述で説明された技術は、同様に値Q’’およびR’’を計算することによって一つ以上のさらなる次元に拡張され得ることが容易に明らかである。
【0087】
所与のディスプレイ設計に対する特定の方法の選択は、ロウおよびカラムの比、スイッチング速度と比較した場合のロウの相対的な数を含む多くのファクタによって、および、とりわけ、前処理のために利用可能なプロセッサのパワーによって影響され得る。
【0088】
別の一般的なアプローチでは、LCDのアクティブアドレシングのために使用されるような直交波動関数が使用され、必要とされた位置における差を計算することによって、電気泳動ディスプレイおよび同様のディスプレイの双安定性/多安定性メモリ効果に対して調整する(必要ならば)。これらの機能は、これらの機能がシリコン中で実装され、より複雑なアプローチよりも計算がより容易であり得る点においてさらなる利点を有する。Zアドレシングのさらなる次元を説明する改変がさらに利用され得る。
【0089】
説明された技術がメモリ効果を有する任意の種類の受動ディスプレイにより一般的にアドレシングするために使用され得ることがディスプレイ分野の当業者に容易に明らかになる。
【0090】
上記説明から、本発明のディスプレイおよびプロセスがディスプレイ内で必要とされた数のドライバが大幅に低減されることを可能にし、そして電子、発光、および光バルブ装置が有用に組み合わされて、ディスプレイをアドレスし得るプロセスを提供することが理解される。本発明はまた、双安定性ディスプレイおよび多安定性ディスプレイのスイッチング時間を実質的に低減するいくつかのプロセスを提供する。
【0091】
本発明が特定の実施形態に関して特に示され説明されてきたが、形態および細部の種々の変更が、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本明細書中でなされ得ることが当業者に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明の第1の三次元アドレシングディスプレイの概略回路図である。
【図2】
図2は、本発明の第2の三次元アドレシングディスプレイの概略回路図である。
【図3】
図3は、本発明の第3の三次元アドレシングディスプレイの概略回路図である。
【図4】
図4は、マルチページ電子ブックの形態を有する本発明の第4の三次元的にアドレシングされたディスプレイの概略回路図である。
【図5A】
図5Aは、図4および同様のディスプレイに示されたディスプレイタイプのアドレシング手段を提供する一つの方法を示す。
【図5B】
図5Bは、図4および同様のディスプレイに示されたディスプレイタイプのアドレシング手段を提供する一つの方法を示す。
【図6】
図6は、光源および光バルブを使用して、アドレシング方法の一部として光導電体を全て使用する本発明の三次元的にアドレシングされたディスプレイを示す。
【図7】
図7は、光源および光バルブを使用して、アドレシング方法の一部として光導電体を全て使用する本発明の三次元的にアドレシングされたディスプレイを示す。
【図8】
図8は、光源および光バルブを使用して、アドレシング方法の一部として光導電体を全て使用する本発明の三次元的にアドレシングされたディスプレイを示す。
【図9】
図9は、光源および光バルブを使用して、アドレシング方法の一部として光導電体を全て使用する本発明の三次元的にアドレシングされたディスプレイを示す。
【図10】
図10は、光源および光バルブを使用して、アドレシング方法の一部として光導電体を使用する本発明の三次元的にアドレシングされたディスプレイを示す。

Claims (27)

  1. 複数のピクセル(14,16)と、該ピクセル(14,16)にアドレシングするための別個の第1(X1;122,124,126;r1,r2,r3;r1,r2,r3,r4)、第2(Y1,Y2;210)のセットのアドレシング手段とを有する電子光学材料を含む電子ディスプレイ(10;20;100;50;200;230;240;250)電子ディスプレイであって、該各ピクセル(14,16)は、該二つのセットのそれぞれの内の一つのアドレシング手段に関連付けられ、それにより任意の特定のピクセル(14,16)が、所定の範囲内の信号を、該特定のピクセル(14,16)に関連付けられた該二つのアドレシング手段のそれぞれに印加することによってアドレシングされることができ、該ディスプレイ(10;20;100;50;200)は、該第1および第2のセット(X1,Y1,Y2;122,124,126;r1,r2,r3;r1,r2,r3,r4,210)とは別個の第3のセットのアドレシング手段(12;128,130;z1,z2;c1,c2,c3,c4)を特徴とし、該各ピクセル(14,16)もまた、該第3のセット(12;128,130;z1,z2;c1,c2,c3,c4)の内の一つのアドレシング手段に関連付けられ、それにより該任意の特定のピクセル(14,16)は、該特定のピクセル(14,16)に関連付けられた該三つのアドレシング手段のそれぞれに所定の範囲内の信号を印加することによってアドレシングされることができる、電子ディスプレイ。
  2. 前記ピクセルは複数のサブアレイで構成され、任意の特定のサブアレイ内の各ピクセルは、前記第1(122,124,126;r1,r2,r3)および第2のセットのアドレシング手段の内の一つに関連付けられ、前記第3のセットのアドレシング手段(128,130;z1,z2)は、複数のスイッチング手段の形態を有し、該少なくとも一つのスイッチング手段は、該サブアレイのそれぞれに関連付けられ、該スイッチング手段(128,130;z1,z2)は、オフ状態を有する各サブアレイに関連付けられ、該第1(122,124,126;r1,r2,r3)および第2のセットのアドレシング手段の内の少なくとも一つの信号は、該関連付けられたサブアレイへの到達を妨げ、そしてオン状態では、該第1(122,124,126;r1,r2,r3)および第2のセットのアドレシング手段の両方からの信号は、該関連付けられたサブアレイに到達かつアドレシングすることを可能にする、請求項1に記載の電子ディスプレイ。
  3. 一つのサブアレイに関連付けられた前記スイッチング手段(128,130;z1,z2)のみが任意の所与の時間にオン状態であるように該スイッチング手段(128,130;z1,z2)を制御するように構成される制御手段を特徴とする、請求項2に記載の電子ディスプレイ。
  4. 前記各サブアレイは、離散ページ(P1,P2)を含み、該ページ(P1,P2)は、互いの上部にスタックされる前記複数のサブアレイによって形成され、それにより前記全体のディスプレイ(50)がマルチページ電子ブックを形成することを特徴とする、請求項2または3に記載の電子ディスプレイ。
  5. 隣接するページ(P1,P2)間で延びており、該隣接するページ(P1,P2)上の第1(r1,r2,r3)および第2のセットのアドレシング手段の内の少なくとも一つで接続されている導電性バイアス(52)を特徴とする、請求項4に記載の電子ディスプレイ。
  6. 前記第1、第2、および第3のセットのアドレシングデバイスの全ては、電気導電体および/または電子デバイスの形態を有する、請求項1〜5のうちのいずれか一つに記載の電子ディスプレイ。
  7. 前記少なくとも一つのセットのアドレシングデバイスが光導電体(206)を含むことを特徴とする、請求項1〜6のうちのいずれか一つに記載の電子ディスプレイ。
  8. 前記光導電体(206)に関連付けられ、導電状態と非導電状態との間で該光導電体(206)をスイッチングするように選択的に動作可能である光源(202)を特徴とする、請求項7に記載の電子ディスプレイ。
  9. 前記光導電体(206)に関連付けられた光源(202)と、該光源(202)と該光導電体(206)との間に配置され、該光源(202)から該光導電体(206)への光の透過を制御するように構成された光バルブ(204)とを特徴とする、請求項7に記載の電子ディスプレイ。
  10. 前記光バルブ(204)は、ポリマー分散型液晶を含むことを特徴とする、請求項9に記載の電子ディスプレイ。
  11. 前記光源(202)は、エレクトロルミネセント材料を含むことを特徴とする、請求項8、9、および10のうちのいずれか一つに記載の電子ディスプレイ。
  12. 連続的な伸長ロウ(r1,r2)として構成された複数の光源、および該伸長ロウと交差する連続的な伸長カラムとして構成された複数の光バルブを特徴とし、該光源および該光バルブは、前記光導電体におけるピクセルの二次元アレイを共に規定する、請求項9に記載の電子ディスプレイ(240)。
  13. マルチページ電子ディスプレイを形成するために互いの上部上にスタックされた複数のページを特徴とし、各ページは、単一の光源および単一の光バルブを有し、それにより任意の所与の時間に書き込まれるべき該一つ以上のページは、該光バルブの状態を制御することによって選択される、請求項9に記載の電子ディスプレイ。
  14. 前記第1のアドレシング手段(c1,c2;c1,c2,c3,c4)は、複数の電気導電体および該導電体に電位を選択的に印加するための手段を含み、前記第2のアドレシング手段(r1,r2)は、複数の発光デバイスおよび該発光デバイスから選択的に光を生成するための手段を含み、前記第3のアドレシング手段は、複数の光バルブ(z1,z2;z1,z2,z3)および該光バルブ(z1,z2;z1,z2,z3)を前記透過状態または非透過状態に設定するための手段を含むことを特徴とする、請求項9に記載の電子ディスプレイ(230;240;250;260)。
  15. 異なる色を表示するように構成された三つのセットのピクセルを特徴とし、前記第3のセットのアドレシング手段(z1,z2,z3)は、任意の所与の時間においてアドレシングされるべき該第3のセットのピクセルの内の一つを選択するように構成される、請求項1〜14のうちのいずれか一つに記載の電子ディスプレイ(240)。
  16. 前記ピクセルにアドレシングするための第4のセットのアドレシング手段を特徴とし、該第4のセットは、前記第1、第2、および第3のセットのアドレシング手段とは別個であり、前記ディスプレイのピクセルのそれぞれは、該第4のセットのそれぞれの内の一つのアドレシング手段に関連付けられ、それにより該ディスプレイの任意の特定のピクセルは、該特定のピクセルに関連付けられた四つのアドレシング手段のそれぞれに所定の範囲内の信号を印加することによってアドレシングされることができる、請求項1〜15のうちのいずれか一つに記載の電子ディスプレイ。
  17. 前記電子光学材料が電気泳動媒体を含むことを特徴とする、請求項1〜16のうちのいずれか一つに記載の電子ディスプレイ。
  18. 前記電気泳動媒体がカプセル化された電気泳動媒体であることを特徴とする、請求項17に記載の電子ディスプレイ。
  19. 複数の別個にアドレシング可能なピクセルを有する電子光学材料を含み、該ピクセルアレイへのドライバ出力の数は、該ピクセルの数の平方根よりも小さい、電子ディスプレイ。
  20. 電子ディスプレイにアドレシングする方法であって、
    複数のピクセルを有する電子光学材料を提供するステップと、
    該ピクセルにアドレシングするための第1、第2、および第3のセットのアドレシング手段を提供するステップであって、該ピクセルのそれぞれは、該三つのセットのそれぞれの内の一つのアドレシング手段に関連付けられる、ステップと、
    特定のピクセルに関連付けられた該三つのアドレシング手段に所定の信号を印加し、それによって該ピクセルをアドレシングするステップと
    を特徴とする、電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  21. 複数のロウおよび複数のカラムを含むアレイで構成された複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法であって、複数のロウまたは複数のカラムを選択するステップと、同時でかつ等価なスイッチングインパルスを全ての選択されたロウおよびカラムに印加するステップとを含む、双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  22. 複数のロウにおいて構成された複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法であって、
    (a)該ディスプレイの開始状態と所望された終了状態とを比較するステップおよび各ピクセルに対して、該ピクセルの開始状態を該ピクセルの所望された終了状態に変更させる必要がある変更を表す変更値を決定するステップと、
    (b)各ロウに対する該ピクセル変更値から該ロウに対するスイッチング方向値を計算するステップであって、該スイッチング方向値は、該ロウにおける全てのピクセルが該スイッチング方向値によって変更された場合、該ロウを所望された最終状態にスイッチングするために必要な該ロウスイッチ時間が最小化される値を表す、ステップと
    を特徴とする、双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  23. (c)前記ディスプレイの全てのロウに対して平均スイッチング方向値を計算するステップと、
    (d)ステップ(c)で計算された該平均スイッチング方向値よりも小さいスイッチング方向値を用いて全てのロウを識別するステップと、
    (e)ステップ(d)で識別された全てのロウの該平均スイッチング方向値を計算するステップと、
    (f)ステップ(e)で計算された該平均スイッチング方向値に等しい状態の変更を引き起こすのに十分なインパルスをステップ(d)で識別された全てのロウに印加するステップと、
    (g)ステップ(c)で計算された該平均スイッチング方向値よりも大きいスイッチング方向値を用いて全てのロウを識別するステップと、
    (h)ステップ(g)において識別された全てのロウの該平均スイッチング方向値を計算するステップと、
    (i)ステップ(g)において識別された全てのロウに、ステップ(g)で計算された該平均スイッチング方向値に等しい状態の変更を引き起こすのに十分なインパルスを印加するステップと
    の内の任意の一つ以上のステップをさらに含む、請求項22に記載の双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  24. 第1のディスプレイ状態、該第1のディスプレイ状態と少なくとも一つの光学特性の点で異なる第2のディスプレイ状態、ならびに該第1および第2のディスプレイ状態の該光学特性中間状態の値を有する複数の中間状態をそれぞれ有する複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法であって、
    該ディスプレイの全てのピクセルを該中間状態の同じ状態に駆動するステップと、
    その後、該ピクセルを所望の状態に駆動するように該ピクセルに個別にアドレシングするステップとを特徴とする、双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  25. 複数のロウおよびカラムに構成された複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法であって、
    (a)該ディスプレイの開始状態と所望された終了状態とを比較するステップおよび該ピクセルの開始状態を各ピクセルに対して該ピクセルの所望された終了状態に変更させる必要がある変更を表す変更値を決定するステップと、
    (b)ロウが異なるが同じカラムであるピクセルの該変更値を比較するステップおよび同じ変更値を有する少なくとも二つのピクセルを位置付けるステップと、
    (c)該ピクセルが位置付けられた該ロウおよびカラムにアドレシングすることによって、同じ値を有する該少なくとも二つのピクセルに同時にアドレシングするステップと
    を特徴とする、双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  26. 複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングするための方法であって、
    該ディスプレイの開始状態と所望された終了状態とを比較するステップおよびどのピクセルが該二つの状態間で異なるかを決定するステップと、
    該二つの状態間で異なる該ピクセルのみにアドレシングするステップと
    を特徴とする、双安定性電子ディスプレイにアドレシングする方法。
  27. 複数のピクセルを有する双安定性電子ディスプレイにアドレシングするための方法であって、
    該ディスプレイのピクセルに関連付けられたアイランドキャパシタのアレイを提供するステップと、
    受動マトリクスXYアドレシングによって、該ディスプレイ上で所望された画像に一致するパターンの電荷を該キャパシタに導入するステップと、
    その後、該キャパシタの電荷が該ディスプレイのピクセルへのアドレシングを完成させることを可能にするステップと
    を特徴とする、双安定性電子ディスプレイにアドレシングするための方法。
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