JP2006503320A - エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気泳動媒体と、駆動信号を受信するための各々の表示素子に関連付けられた第１電極（６）、第２電極（６´）及び第３電極（７）と、表示される情報に対応して、中間的光学状態を実現するために電極に駆動信号を印加するための制御手段とを有する、情報を表示するための表示装置に関する。表示装置の一時的ブランキングの原因となるリセットパルスを削除するように、表示装置の電気泳動媒体は電気泳動粒子の２つの群であって、正に帯電した電気泳動粒子の１つの群と負に帯電した電気泳動粒子の１つの群とを有し、第１群の電気泳動粒子の色は第２群の電気泳動粒子の色と同じである。

Description

本発明は、電気泳動媒体を有する複数の表示素子を有する、連続画像を表示するための表示装置に関する。

電気泳動表示装置は、異なる透過率又は反射率を有する２つの極限状態の間で電界の影響下で、通常、着色荷電粒子の動きに基づいている。このような表示装置を用いることにより、濃い（着色の）キャラクタを薄い（着色の）背景において画像化することができ、その逆も同様である。

この種類の表示装置は、例えば、モニタ、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話及び電子ブックにおいて用いられている。

上記のような種類の表示装置については、未公開の国際公開第０２／００６１１号パンフレットにおいて記載されている。この特許文献においては、２つの基板であって、それらの１つは透明であり、その透明基板は行及び列電極を備えている、電子インクディスプレイについて記載している。行電極と列電極との間の交差は表示素子に関連付けられる。表示素子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により列電極に結合され、そのトランジスタのゲートは行電極に結合される。この表示素子、即ち、ＴＦＴトランジスタ並びに行及び列電極の配置は共に、アクティブマトリクスを構成する。更に、その表示素子は、第１電極、第２電極及び第３電極を有する。行ドライバは、ソース電極が列電極に接続され、ゲート電極が行電極に接続されている薄膜トランジスタにより表示素子の第１電極を選択することが可能である。第１列電極におけるデータ信号は、ドレイン電極に結合されたＴＦＴを介して第１電極に転送される。更に、各々の表示素子において、第２電極は、中間的光学状態を実現するための第２データ電圧を受信するための付加列電極と付加ＴＦＴとにより付加駆動手段に接続される。第３電極は、例えば、１つ又はそれ以上の共通対向電極によりアースに接続される。更に、電子インクが、第１電極、第２電極及び共通電極の間に備えられている。電子インクは、約１０乃至１００μｍの多数のマイクロカプセルを有する。各々のマイクロカプセルは、白色流体中に浮遊する、黒色且つ正の荷電粒子を有する。正電圧Ｖが第１電極及び第２電極に印加されるとき、黒色粒子は、最低の電位であって、この場合は第３電極の方に向かってマイクロカプセルの側面の方に移動する。第１電極及び第２電極を有する透明基板の側面方向から表示装置を見る場合、ディスプレイは、流体であって、この場合は白色の色を有する。中間的光学状態を得るためには、例えば、第２電極はアースに接続され、第１電極は負電圧−Ｖに接続され、第３電極はアースに接続される。黒色且つ正の荷電粒子は最低電位であって、この場合、第１電極の周囲の領域に向かって移動する。透明基板の側面方向から表示装置を見るとき、表示素子は、一部のみが黒色粒子の色を有し、一部が流体の色を有する。これにより、灰色が得られる。中間的光学状態、即ち、階調は、マイクロカプセルの上部において、第１電極及び第２電極の方に移動する粒子数を制御することにより、表示装置において生成されることができる。例えば、第１電極、第２電極及び第３電極の間の電界線を制御することにより、第１電極と第２電極との間の領域の方に多かれ少なかれ粒子が移動し、種々の中間的光学状態（階調値）が得られる。

既知の表示装置においては、中間的光学状態の再現性を改善するために、例えば、予め、荷電粒子が第３電極に均一に分散するようにするリセットパルスを印加することにより、選択に先立って規定状態に画素をすることが要求される。既知のディスプレイにおける欠点は、このリセットパルスはスクリーンの一時的なブランキングをもたらすことと、ゆっくりした映像再生に適応しないことである。

本発明の目的は、一時的ブランキングを有しない、冒頭の段落において記載した種類の表示装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、請求項１に記載している表示装置を提供する。

本発明は、続く画像の続く中間状態を実現するとき、第１電極と第２電極との間の領域から、表示される情報の中間的光学状態を実現する粒子が取り除かれ、それ故、実質的に残っている粒子は続く画像の中間的光学状態に影響しないことを認識することに基づいている。

同じ色を有するが、正の荷電粒子の第１群と負の荷電粒子の第２群とを有する、２つの粒子群を用いることにより、続く画像間でリセットパルスが必要とされないとき、適切な電圧が電極に印加されることが可能となる。適切な電圧が画素電極に印加されるとき、第１群の粒子は、好ましい中間的光学状態に従って、第１電極と第２電極との間の領域に移動し、第２群の粒子は第３電極の方に移動する。次に続く画像においては、電極に印加される電圧は、第１群の粒子が第１電極と第２電極との間の領域から解放され、第２群の粒子は第２の続く画像の中間的光学状態に従って第１電極と第２電極との間の領域に移動するように、選択されることができる。

本発明の特定の実施形態は、中間的光学状態を構成する荷電粒子の群を交替させることにより、リセットパルスはもはや必要ではなく、それ故、ディスプレイを一時的にブランキングすることは実質的に削除される。

更に、本発明の有利な実施形態については、更なる従属請求項において記載されている。

請求項３に記載のような実施形態においては、再現性は、駆動信号の前に予め設定された信号を印加することにより更に改善されることができる。この実施形態においては、電気泳動粒子は、続く駆動パルスにより新しい位置に方向付けられる前に、電極から解放される。

好適には、予め設定されたパルスは、駆動信号のパルスの極性とは逆の極性を有する。

請求項５の実施形態においては、偶数の逆極性の予め設定されたパルスを有する予め設定された信号が、表示装置の予め設定されたパルスの視認性とＤＣ成分とを最小化するために生成されることができる。２つの予め設定されたパルス、即ち、正極性を有する１つのパルスと負極性を有する１つのパルスは、この動作モードにおいて表示装置の電力損失を最小化する。

請求項７に記載の実施形態においては、粒子は基板間の流体中に存在している。代替として、粒子がマイクロカプセル中に存在することが可能である。

請求候８に規定されているような実施形態において、第３電極を有する基板の表面は疎水性層であって、例えば、テトラフルオロエチレンを備えている。これは、第３電極の電位によりこの表面に引き付けられる粒子がより一様に分布するように、滑り易い表面を提供する。

本発明の上記の及び他の特徴は、以下に説明する実施形態を参照することにより明確になる。

図１は、本発明が適用できる表示装置１の一部の電気等価回路を示す図である。その表示装置は、行又は選択電極７と２つの列又はデータ電極６、６´の交差領域における画素１０のマトリクスを有する。行電極は行ドライバ４により連続的に選択される一方、列電極１、１´乃至ｎ、ｎ´はデータレジスタ５によりデータを供給される。このために、入力データ２は、先ず、必要に応じて、処理器１１において処理される。行ドライバ４とデータレジスタ５との間の相互同期化は駆動ライン８により行われる。

行ドライバからの駆動信号は、ゲートが行電極７に選択的に接続され、ソース電極２１が列電極６、６´それぞれに電気的に接続される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）９、９´によりピクチャ電極を選択する。第１列ドライバ６における信号は、ＴＦＴ９を経由して第１ピクチャ電極に転送される。画素１０がアースに接続される場合は、１つ又はそれ以上の対向電極により第３ピクチャ電極に転送される。図１の実施例においては、そのようなＴＦＴ９、９´は、１つの画素１０のみに対して図示されている。

図２Ａは、例えば、第３電極７を備えているガラス又は合成材料から成る第１基板１１と第１電極６を備えた透明な第２基板１２とを有する画素を示している。画素は、電気泳動媒体、即ち、例えば、黒色で正の荷電粒子１４と黒色で負の荷電粒子１４´とを有する白色流体で満たされている。透明な第２基板は、更に、第２電極６´に印加される電圧により中間的光学状態を実現するように、第２電極６´を有する。この第３スイッチング電極６´に印加される電圧は２つの光学状態間のスイッチングを支配する。

例えば、図２Ａにおいて、第１光学状態が生成される。更に、第３電極７はアースに接続され、第１電極６及び第２電極６´の一６は第１電圧＋Ｖ１に接続され、第１電極６及び第２電極６´の他６は第２電圧Ｖ２に接続され、それにより、Ｖ１＞Ｖ２＞０であり、黒色で正の荷電粒子１４は、最も低い電位の電極であって、この場合、第３スイッチング電極７の方に移動する。黒色で負の荷電粒子１４´は、最も高い電位であって、この場合、第１電極の方に移動し、第１電極６の真下の領域に存在する。観測方向１５から見ると、画素は、ここでは、実質的には、第１電極６の近傍の部分を除いて、流体１３の色を呈しており、その画素の色は、この実施例においては略白色である。図２Ｂにおける実施例においては、極限の光学状態が実現している。図２Ｂにおいては、第３電極７はアースに接続される一方、第１電極６及び第２電極６´は電圧−Ｖに接続されている。黒色で正の荷電粒子１４は最も低い電位の方であって、この場合、第１基板１２に沿って平行である第１電極６と第２電極６´との間に規定された電位面の方に移動し、黒色で負の荷電流市１４´は、最も高い電位の方であって、この場合、第３電極７により規定された電位面の方に移動する。観測方向１５から見ると、画素は、ここでは、黒色粒子１４の色を呈している。同様な光学状態は、第１電極６及び第２電極６´が電圧＋Ｖに接続され、第３電極７がアースに接続される場合に生じる。黒色で負の荷電粒子１４´は、最も高い電位の方であって、この場合、第１基板１２に沿って平行は電位面の方に移動し、黒色で正の荷電流市１４は、最も低い電位の方であって、この場合、第３電極７により規定された電位面の方に移動する。観測方向１５から見ると、画素は又、黒色粒子の色を呈している。

図２Ｃにおいては、中間的光学状態を生成するように、第１電極６は第１電圧＋Ｖ１に接続され、第２電極６´は第３電圧＋Ｖ３に接続され、ここでは、Ｖ１＞Ｖ３＞０及びＶ３＜Ｖ２であるため、第３電極７はアースに接続される。黒色で正の荷電粒子１４は、最も低い電位であって、この場合、第３電極７の周りの領域の方に移動する。黒色で負の荷電粒子１４´は第１電極６の周りの領域の方に移動する。観測方向１５から見ると、画素は、ここでは、部分的に黒色粒子の色で、部分的に白色流体の色を呈している。それ故、灰色の色合いが得られる。第２電極６´に印加される電圧Ｖ３の大きさを変化させることにより、種々のグレーシェーディングが得られる。図３は、電極６、６´及び７に印加される電圧の４つの有効な組み合わせに対する電位線と、正の荷電粒子に作用する力を示す矢印１６とを示している。この場合、第１の灰色の色合いを有する第１画像がディスプレイ上に表示される。第２の灰色の色合いを有する続く第２画像は、第１電極６が負の第１電圧−Ｖ１に接続され、第２電極６´が負電圧−Ｖ３に接続されることにより表示され、ここでは、Ｖ１＜Ｖ３＜０であり、第３電極７はアースに接続されたままである。この場合、正の荷電粒子１４は最も低い電位であって、この場合、第１電極６近傍の領域の方に移動する。負の荷電粒子１４´は、第３電極７近傍の領域の方に移動し、それ故、新しい灰色の色合いが得られる。黒色粒子１４の量が基板の下に存在し、それ故、灰色の色合いは、第１電極６及び第２電極６´における電圧Ｖ１及びＶ３の大きさに依存する。次に続く画像は、第１電極６を再び正電圧＋Ｖ１に、第２電極６´を再び正電圧＋Ｖ３も接続することにより表示される。各々の更に続く画像は、第３電極に関して、第１電極６及び第２電極６´それぞれに印加される電圧Ｖ１及びＶ３の極性を変化させることにより表示される。従来の電気泳動ディスプレイに比較して、本発明のディスプレイの優位性は、第１基板１２から粒子１４、１４´全てを解放するリセットパルスを印加することなく、連続画像を表示することができることである。この方法においては、表示スクリーンの一時的ブランキングを回避できる。

好適には、各々の新しい画像の前に、応答時間を改善するために、少数のプレパルスが、データパルスＶ１及びＶ３に先立って第１電極６及び第２電極６´に印加される。図４は、画素１０の電極６、６´の一方又は両方に印加されるデータパルスＶ_ｎ、Ｖ_ｎ＋１、Ｖ_ｎ＋２、Ｖ_ｎ＋３と４つのプレパルス４０の組み合わせを示している。第１電極６に印加されるプレパルス４０の大きさ及び持続時間は、第１電極６近傍の第１領域における電気泳動粒子１４、１４´を解放するに十分であるが、第３電極７近傍の領域にそれらを移動させるには小さすぎるエネルギーと結び付いている。好適には、最後のプレパルス４０の極性は、第１電極６及び第２電極６´に印加される電圧Ｖ１及びＶ３の極性と逆である。代替として、プレパルス４０は、電圧Ｖ１及びＶ２が電極６及び６´に印加される前に、第３電極７に印加されることができる。

基板１１、１２は、疎水性層であって、例えば、基板に荷電粒子１４、１４´の付着を回避するためにテトラフルオロエチレンを備えることが可能である。

代替として、文献、“Ｍｉｃｒｏ−ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ＥＬｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙｓ，２０ｔｈ ＩＤＲＣ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐ．８４−８７（２０００）”に記載されているようなマイクロカプセルにカプセル化されることができる。電気泳動媒体、即ち、正の荷電粒子１４及び負の荷電粒子１４´を有する流体が、ここでは、透明基板又は結合剤におけるマイクロカプセルにおいて存在する。

図５は、２つのマイクロカプセル１６を有する表示装置の一部の断面５０を示しており、第３電極７は又、アースに接続される一方、第１電極６及び第２電極６´は電圧Ｖ１及びＶ２それぞれに接続されている。マイクロカプセル１６の横方向の大きさＬは、第１電極６と第２電極６´との間の距離に略等しい。

同時提出の特許請求の範囲における範囲から逸脱することなく、本発明の範囲内で多くの変形が可能であることは明白であろう。

表示装置の一部を示す図である。 異なる階調値又は中間的光学状態が実現された電気泳動表示装置の画素を示す図である。 電気泳動表示装置の画素における電位線を示す図である。 電気泳動表示装置の画素電極への印加のためのデータ信号に先立つプレパルスを示す図である。 帯電された電気泳動粒子を有するマイクロカプセルを備えた電気泳動表示装置の画素を示す図である。

Claims (9)

1. 情報を表示するための電気泳動表示装置であって：
   電気泳動粒子の２つの群であって、正に帯電した電気泳動粒子の１つの群と負に帯電にした電気泳動粒子の１つの群とを有し、第１群の電気泳動粒子の色は第２群の電気泳動粒子の色と同じである、電気泳動粒子の２つの群；
   駆動信号を受信するための各々の表示素子に関連付けられた第１電極、第２電極及び第３電極；並びに
   表示される情報に従って、中間的光学状態を実現するために前記電極に前記駆動信号を印加するための制御手段；
   を有することを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、表示される前記情報は連続画像を有し、前記制御手段は、第１電極、第２電極及び第３電極それぞれの間の電圧差が各々の続く画像の表示と同期して正及び負に交互に変わるように、駆動信号を生成することができる、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
3. 請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、前記制御手段は、前記基板における前記電極の一の近傍の第１位置から電気泳動粒子を解放するために十分であるが前記基板における他の電極の一の近傍の第２位置に達するには小さ過ぎるエネルギーに関連する予め設定されたパルスを有する駆動信号の前に、予め設定された信号を印加するために、更に備えられている、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
4. 請求項３に記載の電気泳動表示装置であって、前記の予め設定された信号は第１電極及び第２電極の１つに印加される、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
5. 請求項４に記載の電気泳動表示装置であって、前記制御手段は負極性又は正極性を有する前記の予め設定されたパルスを生成するために更に備えられ、前記制御手段は負極性又は正極性を有するパルスを有する前記駆動信号を生成するために更に備えられている、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
6. 請求項３に記載の電気泳動表示装置であって、前記の予め設定された信号は前記第３電極に印加される、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
7. 請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、前記電気泳動媒体は２つの基板であって、該２つの基板の一は前記第１電極及び第２電極を有する、２つの基板の間に存在し、それらの基板の他は第３電極を有する、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
8. 請求項７に記載の電気泳動表示装置であって、前記第３電極を有する前記の基板の他は疎水性層を備えている、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
9. 請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、前記電気泳動媒体はマイクロカプセル内に存在する、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
   

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