JP2009103972A

JP2009103972A - 電気泳動表示装置、電子機器、および電気泳動表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JP2009103972A
Application number: JP2007276394A
Authority: JP
Inventors: Soichi Moriya; 壮一守谷; Tsutomu Miyamoto; 勉宮本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】スイッチング素子として用いられるトランジスタの特性劣化を抑制し、電気泳動表示装置の表示品質を維持する。
【解決手段】走査信号による選択に基づいて画素電極にデータ信号を供給するためのスイッチングトランジスタとしてＰ型の有機トランジスタを備えた電気泳動表示装置であって、画素電極に高電位のデータ信号が供給される画素のゲート電極にはＶｇＬ１の電位を供給し、画素電極に低電位のデータ信号が供給される画素のゲート電極にはＶｇＬ２の電位を供給する。ＶｇＬ１は、走査線から供給される選択信号の電位であり、ＶｇＬ１とＶｇＬ２の差は、特性劣化によりマイナス方向へ変化したトランジスタの閾値よりも大きい。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気泳動表示装置、電子機器、および電気泳動表示装置の駆動方法に関するものである。

電気泳動表示装置は、少なくとも一方が透明な一組の対向電極板間に、１つ又は複数の種類の電気泳動粒子と電気泳動分散媒とを含む電気泳動分散液を封止することにより構成される。２つの電極間に電圧を印加することにより電気泳動粒子が電気泳動分散媒中を移動し、その分布が変わることにより光学的反射特性が変化して情報の表示が可能となる。このとき、一方の側の電極を複数に分割された画素電極によって構成しておけば、各々の画素電極の電位を制御することにより、画素毎の粒子の分布に違いが生じ、画像を形成することができる。

画素電極には、スイッチング素子としてＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が接続されている。このＴＦＴのゲート電極に所定の電圧が印加されることによりＴＦＴがオン状態となってドレイン電流が流れ、接続された画素電極に画像信号が供給される。なお、ＴＦＴとしては、柔軟性や軽量性に優れ、コスト低減が可能な有機トランジスタを用いることが提案されている。

特許文献１には、電子インクを用いたアクティブマトリクス型の電気泳動表示装置が開示されている。特許文献１に開示された電気泳動表示装置は、表示内容の変更を行う際、すべての画素電極を同じ電位にした上で、共通電極と画素電極の間に電圧を印加することにより、それまで表示していた内容を表示領域全体にわたって消去し、その後新たな表示内容を表示させるという駆動方法を採用している。

特開２００２−１４９１１５号公報 "Bias-induced threshold voltages shifts in thin-film organic transistors" H.L. Gomes, P. Stallinga, et.al., APPLIED PHYSICS LETTERS, Vol.84, No.16, 19 APRIL 2004, p3184-p3186 "Light-induced bias stress reversal in polyfluorene thin-film transistors" A. Salleo, R.A. Street, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Vol.94, No.1, 1 JULY 2003, p471-p479

ＴＦＴをオン状態にする際、例えばＰ型トランジスタであれば負電圧、Ｎ型トランジスタであれば正電圧を印加することになるが、トランジスタの構造上、Ｐ型トランジスタのゲート電極に負バイアス電圧、Ｎ型トランジスタに正バイアスの電圧をかけると、半導体表面にキャリアがトラップされる現象が発生することが知られている。このようなキャリアのトラップは、Ｐ型トランジスタであればトランジスタのオン状態とオフ状態の境界となる閾値電圧をマイナス方向にシフトさせ、Ｎ型トランジスタであれば閾値電圧をプラス方向にシフトさせる。閾値電圧が変化すると、オン状態でのドレイン電流の変動につながり、電気泳動表示装置のコントラスト低下を招いたり、場合によっては動作しなくなるなどの問題が発生する。特に有機トランジスタではこのキャリアトラップによる特性劣化の問題が顕著である。なお、このような有機トランジスタにおける閾値の変動の問題は、非特許文献１や非特許文献２にも開示されている。

そこで、本発明の目的の一つは、スイッチング素子として用いられるトランジスタの特性劣化によるコントラスト低下等を抑制し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することである。

本発明に係る電気泳動表示装置は、共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部を備えた電気泳動表示装置であって、信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタと、前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する制御部とを備え、前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、前記制御部は、前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給し、前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給し、前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給する、ことを特徴とする。

本発明によれば、スイッチングトランジスタが負電圧でオン状態になる場合、すなわち第１の電位が第２の電位より小さい場合には、画素電極に低電位信号が供給される画素については、スイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に供給する電位を第１の電位よりも小さい第３の電位とするようにした。これにより、特性劣化によってスイッチングトランジスタの閾値が小さくなっていても、ゲート・ドレイン間の電位差が充分に保たれるので、画像のコントラスト低下を抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。
また、画素電極に高電位信号が供給される画素については、ゲート電極に第１の電位を印加しているので、ゲート電極にかかる負バイアス電圧を最小限にとどめ、特性劣化を抑制することができる。

また、スイッチングトランジスタが正電圧でオン状態になる場合、すなわち第１の電位が第２の電位より大きい場合には、画素電極に高電位信号が供給される画素については、スイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に供給する電位を第１の電位よりも大きい第４の電位とするようにした。これにより、特性劣化によってスイッチングトランジスタの閾値が大きくなっていても、ゲート・ドレイン間の電位差が充分に保たれるので、画像のコントラスト低下を抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。
また、画素電極に低電位信号が供給される画素については、ゲート電極に第１の電位を印加しているので、ゲート電極にかかる正バイアス電圧を最小限にとどめ、特性劣化を抑制することができる。

また、本発明に係る電気泳動表示装置は、共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部を備えた電気泳動表示装置であって、信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタと、前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する制御部とを備え、前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、前記制御部は、前記表示部に表示される画像を第１の画像から第２の画像へ書き換える間に、全ての画素における前記共通電極と前記画素電極の間の電位差を同一にすることにより、前記表示部全体を同一の階調にするリセット期間を設け、前記リセット期間において、前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、全ての画素の前記画素電極に前記低電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、全ての画素の前記画素電極に前記高電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給する、ことを特徴とする。

本発明によれば、スイッチングトランジスタが負電圧でオン状態になる場合、すなわち第１の電位が第２の電位より小さい場合には、リセット期間において全ての画素電極に低電位信号を供給し、全ての画素のゲート電極に供給する電位を第１の電位よりも小さい第３の電位とするようにしたので、特性劣化によってスイッチングトランジスタの閾値が小さくなっていてもゲート・ドレイン間の電位差が充分に保たれ、リセット期間において残像などを抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。また、リセット期間では、全ての画素のゲート電極に同一の電位を供給する制御を行うため、簡易な制御で効果を得ることができる。
また、スイッチングトランジスタが正電圧でオン状態になる場合、すなわち第１の電位が第２の電位より大きい場合には、リセット期間において全ての画素電極に高電位信号を供給し、全ての画素のゲート電極に供給する電位を第１の電位よりも大きい第４の電位とするようにしたので、特性劣化によってスイッチングトランジスタの閾値が大きくなっていてもゲート・ドレイン間の電位差が充分に保たれ、リセット期間において残像などを抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。

また、前記第１の電位と前記第３の電位の差、及び前記第４の電位と前記前記第１の電位の差は、前記スイッチングトランジスタの閾値の絶対値よりも大きいことが望ましい。
これにより、特性劣化による閾値の変化を確実に吸収することができる。

また、前記スイッチングトランジスタは、例えば有機薄膜トランジスタとすることができる。
有機薄膜トランジスタはキャリアトラップによる特性劣化の問題が特に顕著であるため、より効果的に電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。

本発明において、前記スイッチングトランジスタがＰチャネル型トランジスタである場合には、前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第３の電位を供給する。また、前記スイッチングトランジスタがＮチャネル型トランジスタの場合には、前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第４の電位を供給する。

本発明に係る電子機器は、上述した電気泳動表示装置を表示部として備えるあらゆる機器を含むもので、ディスプレイ装置、テレビジョン装置、電子ブック、電子ペーパ、時計、電卓、携帯電話、携帯情報端末等を含む。また、「機器」という概念からはずれるもの、例えば可撓性のある紙状／フィルム状の物体、これら物体が貼り付けられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも含む。

本発明に係る電気泳動表示装置の駆動方法は、共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部と、信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタとを備え、前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給し、前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給し、前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る電気泳動表示装置の駆動方法は、共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部と、信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタとを備え、前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する電気泳動表示装置の駆動方法であって、前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、前記表示部に表示される画像を第１の画像から第２の画像へ書き換える間に、全ての画素における前記共通電極と前記画素電極の間の電位差を同一にすることにより、前記表示部全体を同一の階調にするリセット工程を備え、前記リセット工程において、前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、全ての画素の前記画素電極に前記低電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、全ての画素の前記画素電極に前記高電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給する、ことを特徴とする。

本発明によれば、スイッチングトランジスタが負電圧でオン状態になる場合、すなわち第１の電位が第２の電位より小さい場合には、リセット工程において全ての画素電極に低電位信号を供給し、全ての画素のゲート電極に供給する電位を第１の電位よりも小さい第３の電位とするようにしたので、特性劣化によってスイッチングトランジスタの閾値が小さくなっていてもゲート・ドレイン間の電位差が充分に保たれ、リセット工程において残像などを抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。また、リセット工程では、全ての画素のゲート電極に同一の電位を供給する制御を行うため、簡易な制御で効果を得ることができる。
また、スイッチングトランジスタが正電圧でオン状態になる場合、すなわち第１の電位が第２の電位より大きい場合には、リセット工程において全ての画素電極に高電位信号を供給し、全ての画素のゲート電極に供給する電位を第１の電位よりも大きい第４の電位とするようにしたので、特性劣化によってスイッチングトランジスタの閾値が大きくなっていてもゲート・ドレイン間の電位差が充分に保たれ、リセット工程において残像などを抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による電気泳動表示装置１０の電気的な全体構成を示す図である。電気泳動表示パネルＡ（表示部）は複数の画素から構成されており、これらの画素は、後述するスイッチング素子としてのＴＦＴ１０３や、このＴＦＴ１０３に接続された画素電極１０４を含んで構成されている。一方、素子基板１００の周辺領域には、走査線駆動回路１３０やデータ線駆動回路１４０が形成されている。また、素子基板１００の電気泳動表示パネルＡには、図示のＸ方向に沿って平行に複数本の走査線１０１が形成されている。また、これと直交するＹ方向に沿って平行に複数本のデータ線１０２が形成されている。そして、各画素は走査線１０１とデータ線１０２との交差に対応してマトリクス状に配列されている。

電気泳動表示装置１０の周辺回路には、コントローラ（制御部）３００が設けられている。このコントローラ３００は画像信号処理回路およびタイミングジェネレータを含んでいる。ここで、画像信号処理回路は、画像データ及び対向電極制御信号を生成し、それぞれデータ線駆動回路１４０及び対向電極変調回路１５０に入力する。対向電極変調回路１５０は画素の共通電極及び保持容量の対向電極にそれぞれバイアス信号Ｖcom及び電源電圧Ｖsを供給する。例えば、正又は負の所定のレベルのバイアス信号Ｖcom（リセット信号）によって画像のリセットが設定される。リセット信号は、データ線駆動回路１４０が画像データを出力する前の所定期間に出力される。リセットは、分散媒中を泳動している電気泳動粒子を画素電極又は共通電極に引き寄せ、空間的な状態を初期化するために用いられる。また、タイミングジェネレータは、リセット設定や画像データが画像信号処理回路から出力されるときに、走査線駆動回路１３０やデータ線駆動回路１４０を制御するための各種タイミング信号を生成する。

図２は、電気泳動表示装置１０の各画素の構造を示す図である。ｉ行、ｊ列目の画素（ｉ，ｊ）はＴＦＴ１０３、画素電極１０４及び保持容量Ｃｓを含んで構成されている。ここでは、ＴＦＴ１０３はＰ型の有機トランジスタである。ＴＦＴ１０３のゲート端子が走査線１０１に接続され、そのソース端子がデータ線１０２に接続されている。さらに、ＴＦＴ１０３のドレイン端子が画素電極１０４及び保持容量Ｃｓに接続されている。保持容量ＣｓはＴＦＴ１０３によって画素電極１０４に印加された電圧を保持する。画素は、画素電極１０４と共通電極Ｃｏｍとの間に電気泳動層を挟持して構成されているので、電極面積、電極間の距離、および電気泳動層の誘電率に応じた画素容量Ｃepdを形成している。共通電極Ｃｏｍは配線２０１を介して対向電極変調回路１５０に接続されている。また、保持容量Ｃｓの他方は保持容量線１０６に接続されている。保持容量線１０６は対向電極変調回路１５０で電源Ｖｓに接続されている。

電気泳動粒子は、電気泳動分散媒中で電位差による電気泳動を行って所望の電極側に移動する性質を有する粒子（高分子あるいはコロイド）である。例えば、アニリンブラックやカーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタンや亜鉛華、三酸化アンチモン、酸化アルミニウム等の白色顔料、モノアゾやジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノンや黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、キナクリドンレッドやクロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルーやインダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等である。

このような電気泳動表示装置１０の駆動について、まず、リセット動作について説明する。リセットタイミングにおいて、走査線駆動回路１３０が全走査線１０１に対して選択信号を出力する。ここでは、スイッチングトランジスタがＰ型なので、選択信号は低電位信号となる。全走査線信号がアクティブになると、これら走査線１０１に接続される全ての画素に接続されるＴＦＴ１０３がオン状態となる。このときデータ線駆動回路１４０は、全データ線に対して高電位、若しくは低電位を出力する。この信号は、全ての画素電極に対して供給される。また、対向電極変調回路１５０は共通電極Ｃｏｍに対し、全データ線に高電位が供給されている時は低電位を、全データ線に低電位が供給されている時は高電位の信号を供給する。このとき、全ての画素の画素電極と共通電極の間には同様の電位差が与えられるので、表示部全体が同一の階調になる。

次に、画像の書き込み動作について説明する。画像書き込み動作時は、走査線駆動回路１３０は走査線１０１に順次選択信号を供給する。ｊ番目の走査線１０１に選択信号が供給され選択状態となると、この走査線１０１に接続されたＴＦＴ１０３がオン状態になる。このとき、走査線選択に同期してデータ線駆動回路１４０から供給されるデータ信号Ｘｉ（画像信号）が画素電極１０４に書き込まれる。このとき、データ信号Ｘｉの電圧レベルで保持容量Ｃｓも充電され、ＴＦＴ１０３の遮断後も画素（画素電極と共通電極）の電荷保持を図り、電気泳動粒子による画像の維持を図る。各画素がデータ信号の電圧レベルに応じた表示を行うことによって画像が表示される。

次に、図３〜図５を用いて電気泳動表示装置１０の表示画像変更時の詳しい動作について説明する。図３は、電気泳動表示装置１０の表示部の状態を表す図、図４は、共通電極Ｃｏｍ、画素電極１０４、およびゲート電極へ印加される電圧を表す図、図５は、電気泳動表示装置の表示画像変更時の動作を模式的に示した図である。ここで、電気泳動粒子は、負に帯電した白い電気泳動粒子と、正に帯電した黒い電気泳動粒子を含むものとする。

図３（ａ）は、電気泳動表示装置１０の表示部に、白の背景上に黒で「Ａ」の文字が表示された状態を表している。ここで「Ａ」の文字の領域を領域ａ、それ以外の背景の領域を領域ｂとする。「Ａ」が表示される直前には表示部全体が白表示になっている。「Ａ」書き込み時には、図４の期間（ａ）に示すように共通電極Ｃｏｍには低電位の電圧が印加される。

また、領域ａに対応する画素電極１０４には高電位の電圧が印加され、背景の領域ｂに対応する画素電極１０４には低電位の電圧が印加される。これにより、図５（ａ）に示すように領域ａにおいてのみ正に帯電した黒い電気泳動粒子が共通電極Ｃｏｍ側に、負に帯電した白い電気泳動粒子が画素電極１０４側に移動し、「Ａ」の文字が表示される。

図４に示すように、「Ａ」の文字の書き込み期間において、画素電極１０４に高電位の電圧が供給される領域ａのゲート電極にはＶｇＬ１の電位（第１の電位）が供給されるのに対し、画素電極１０４に低電位の電圧が供給される領域ｂのゲート電極にはＶｇＬ２の電位（第３の電位）が供給される。ＶｇＬ１とＶｇＬ２の間には式（１）の関係が成り立つ。ここで、ＶｇＬ１は、走査線１０１から供給される選択信号の電位であり、Ｖｔｈ’は、特性劣化により元の閾値Ｖｔｈがマイナス方向へ変化したＴＦＴ１０３の変化後の閾値である。

ＶｇＬ１−ＶｇＬ２≧｜Ｖｔｈ’｜ …（１）

上述したように、Ｐ型トランジスタのゲート電極に負バイアス電圧をかけることによりキャリアトラップによる特性劣化が生じ、元々の閾値Ｖｔｈがマイナス方向に変動する。ここでは、例えば、Ｖｔｈ＝０（Ｖ）、Ｖｔｈ’＝−５（ｖ）、ＶｇＬ１＝０（ｖ）、ＶｇＬ２＝−５（ｖ）として説明する。

ＴＦＴ１０３をオン状態にするためには、ゲート・ドレイン間の電位差が閾値以上である必要がある。ここで、画素電極１０４に供給されるデータ信号の高電位側の電位を１０（Ｖ）、低電位側の電位を０（ｖ）とする。高電位側のデータ信号が供給される画素（領域ａ）においては、ドレイン端子の電位が１０（Ｖ）のため、ゲート電極にＶｇＬ１＝０（ｖ）を印加すると、ゲート・ドレイン間の電位差は−１０（Ｖ）となる。よって、閾値がＶｔｈ＝０（Ｖ）であっても、Ｖｔｈ’＝−５（ｖ）であっても、ＴＦＴ１０３をオン状態にするのに十分な電位差が得られる。

一方、低電位のデータ信号が供給される画素（領域ｂ）においては、ドレイン端子の電位が０（Ｖ）のため、ゲート電極にＶｇＬ１＝０（ｖ）を印加すると、ゲート・ドレイン間の電位差は０（Ｖ）となる。よって、閾値がＶｔｈ＝０（Ｖ）の場合にはＴＦＴ１０３をオン状態にするのに十分な電位差が得られるが、Ｖｔｈ’＝−５（ｖ）の場合には、ＴＦＴ１０３をオン状態にすることができない。

よって、本実施形態では、低電位のデータ信号が供給される画素については、ゲート電極にＶｇＬ２＝−５（ｖ）を印加する。これによりゲート・ドレイン間の電位差は−５（Ｖ）となり、閾値がＶｔｈ’＝−５（ｖ）であっても、ＴＦＴ１０３をオン状態にするのに十分な電位差が得られる。

なお、高電位のデータ信号が供給される画素については、不要に低い電圧をゲート電極に印加せず、ゲート電極にかかる負バイアス電圧を最小限にとどめ、特性劣化を抑制するようにしている。

次に、図４に示すように、「Ａ」の文字の書き込み後は、共通電極Ｃｏｍと画素電極１０４間のインピーダンスの時定数に従って画素電極１０４は共通電極Ｃｏｍと同電位となり、表示内容が保持される。

次に、図３（ｂ）はリセット期間の状態を表しており、表示画像を変更する前に表示部全体を白表示にして画像を消去している。リセット期間では、図４の期間（ｂ）に示すように共通電極Ｃｏｍに高電位の電圧を印加し、全ての画素電極１０４に低電位の電圧を印加する。これにより、図５（ｂ）に示すように領域ａで黒い電気泳動粒子が画素電極１０４側に移動し、表示部全体が白になる。

図４に示すように、リセット期間においては、すべての画素電極１０４に低電位の電圧が印加されているため、ゲート電極にはＶｇＬ２の電位が供給される。

次に、図３（ｃ）は、表示部に、白の背景上に黒で「Ｂ」の文字が表示されている。ここで「Ｂ」の文字の領域を領域ｃとする。「Ｂ」書き込み時には、図４の期間（ｃ）に示すように共通電極Ｃｏｍには低電位の電圧が印加される。また、領域ｃに対応する画素電極１０４に高電位の電圧が印加され、それ以外の領域に対応する画素電極１０４には低電位の電圧が印加される。これにより、図５（ｃ）に示すように領域ｃにおいてのみ正に帯電した黒い電気泳動粒子が共通電極Ｃｏｍ側に移動し、「Ｂ」の文字が表示される。

図４に示すように、「Ｂ」の文字の書き込み期間においては、画素電極１０４に高電位の電圧が供給される領域ｃのゲート電極にはＶｇＬ１の電位（第１の電位）が供給され、画素電極１０４に低電位の電圧が供給される領域ｂのゲート電極にはＶｇＬ２の電位（第３の電位）が供給される。
なお、図３（ａ）における領域ｂと、図３（ｃ）における領域ｂとは、厳密には異なる領域も含んでいるが、説明を簡単にするために、文字領域以外の同一電位が印加される背景領域という意味合いで同一の符号を附して説明している。

また、本実施形態ではリセット期間に表示部全体を白表示にしているが、リセット期間において表示部全体を黒表示にする方法もある。図６〜図８は、比較例による電気泳動表示装置の動作を示した図である。この例では、リセット期間に表示部全体を黒表示にしている。図に示すようにリセット期間（ｂ）における動作のみが図３〜図５に示す例と異なっている。図６（ｂ）に示すように、リセット期間において表示部全体が黒表示になっており、図７に示すように、リセット期間では共通電極Ｃｏｍに低電位の電圧を印加し、全ての画素電極１０４に高電位の電圧を印加する。これにより、図８（ｂ）に示すように領域ｂ，ｃで白い電気泳動粒子が画素電極１０４側に移動し、表示部全体が黒になる。
なお、図６（ａ）における領域ｂと、図６（ｃ）における領域ｂとは、厳密には異なる領域も含んでいるが、説明を簡単にするために、文字領域以外の同一電位が印加される背景領域という意味合いで同一の符号を附して説明している。

図７に示すように、リセット期間において表示部全体を黒表示にする場合には、リセット期間においては、すべての画素電極１０４に高電位の電圧が印加されているため、ゲート電極にはＶｇＬ１の電位が供給される。

以上のように、実施の形態１によれば、画素電極１０４に低電位信号が供給される画素については、ＴＦＴ１０３をオン状態にする際、ゲート電極に供給する電位をＶｇＬ１よりも小さいＶｇＬ２とするようにした。これにより、特性劣化によってＴＦＴ１０３の閾値がマイナス方向にシフトしていても、ＴＦＴ１０３をオン状態にするのに十分なゲート・ドレイン間の電位差が得られ、画像のコントラスト低下を抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。

また、本実施形態では、書き込み期間およびリセット期間において、画素電極１０４に低電位信号が供給される画素については、ゲート電極のオン電位をＶｇＬ２とするようにしたが、リセット期間においてのみＶｇＬ２を用いるようにしてもよい。リセット期間においては、図４に示すように、表示部全体を白表示にする場合には、全ての画素の画素電極１０４に低電位信号が供給されるので、全ての画素のゲート電極にＶｇＬ２を印加するように制御できる。一方、書き込み期間においては、画素によってＶｇＬ１を印加する画素とＶｇＬ２を印加する画素を分ける必要がある。よって、リセット期間だけにゲート電極のオン電位のシフトを行うようにすれば、より簡易な制御で、残像の抑止など、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。

なお、本実施形態では、ＴＦＴ１０３はＰ型の有機トランジスタであるが、ＴＦＴ１０３がＮ型の有機トランジスタであってもよい。この場合には、ＴＦＴ１０３をオン状態にするためにはゲート電極に正電圧を印加するが、Ｎ型トランジスタに正バイアスの電圧をかけるとキャリアトラップによる特性劣化が生じ、閾値がプラス方向にシフトする。よって、画素電極１０４に高電位信号が供給される画素については、ＴＦＴ１０３をオン状態にする際、ゲート電極に供給する電位を走査線１０１から供給される選択信号の電位よりも大きい電位（第４の電位）とする。これにより、特性劣化によってＴＦＴ１０３の閾値がプラス方向にシフトしていても、ＴＦＴ１０３をオン状態にするのに十分なゲート・ドレイン間の電位差が得られ、画像のコントラスト低下を抑止し、電気泳動表示装置の表示品質を維持することができる。

また、本実施形態では、電気泳動粒子は、負に帯電した白い電気泳動粒子と、正に帯電した黒い電気泳動粒子を含むものとしたが、電気泳動粒子の構成はこれに限られない。例えば、正に帯電した白い電気泳動粒子と負に帯電した黒い電気泳動粒子を含む場合には、リセット期間に表示部全体を黒表示にするように駆動すれば、Ｐ型のＴＦＴ１０３にかかる負バイアスの電圧をできるだけ小さくすることができる。また、白黒以外のカラー粒子を用いた場合であっても、リセット期間に負に帯電した粒子を共通電極Ｃｏｍ側に配置させるようにすれば、本実施形態と同様の効果が得られる。また、ＴＦＴ１０３がＮ型の場合には、反対にリセット期間に正に帯電した粒子を共通電極Ｃｏｍ側に配置させるようにすればよい。

電子機器
図９は、本発明の電気泳動表示装置を適用した電子機器の具体例を説明する斜視図である。図９（Ａ）は、電子機器の一例である電子ブックを示す斜視図である。この電子ブック１０００は、ブック形状のフレーム１００１と、このフレーム１００１に対して回動自在に設けられた（開閉可能な）カバー１００２と、操作部１００３と、本発明の電気泳動表示装置によって構成された表示部１００４と、を備えている。

図９（Ｂ）は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計１１００は、本発明の電気泳動表示装置によって構成された表示部１１０１を備えている。

図９（Ｃ）は、電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。この電子ペーパー１２００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体部１２０１と、本発明の電気泳動表示装置によって構成された表示部１２０２を備えている。

例えば電子ブックや電子ペーパーなどは、白地の背景上に文字を繰り返し書き込む用途が想定されるため、消去時残像や経時的残像の解消が必要とされる。
なお、本発明の電気泳動表示装置を適用可能な電子機器の範囲はこれに限定されず、帯電粒子の移動に伴う視覚上の色調の変化を利用した装置を広く含むものである。

図１は、本発明の実施の形態１による電気泳動表示装置の電気的な全体構成を示す図である。図２は、電気泳動表示装置の各画素の構造を示す図である。図３は、実施の形態１による電気泳動表示装置の表示画像変更時の表示部の変化を説明する図である。図４は、実施の形態１による電気泳動表示装置の共通電極、画素電極、およびＴＦＴのゲート電極へ印加する電圧を示すタイミングチャートである。図５は、実施の形態１による電気泳動表示装置の表示画像変更時の動作を模式的に示した図である。図６は、比較例による電気泳動表示装置の表示画像変更時の表示部の変化を説明する図である。図７は、比較例による電気泳動表示装置の共通電極、画素電極、およびＴＦＴのゲート電極へ印加する電圧を示すタイミングチャートである。図８は、比較例による電気泳動表示装置の表示画像変更時の動作を模式的に示した図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による電子機器の例を示した図である。

符号の説明

１０電気泳動表示装置、１００素子基板、１０１走査線、１０２データ線、１０３ＴＦＴ、１０４画素電極、１０６保持容量線、１３０走査線駆動回路、１４０データ線駆動回路、１５０対向電極変調回路、２０１配線、３００コントローラ

Claims

共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部を備えた電気泳動表示装置であって、
信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタと、
前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する制御部とを備え、
前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、
前記制御部は、
前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、
前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、
前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給し、
前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、
前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給し、
前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給する、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部を備えた電気泳動表示装置であって、
信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタと、
前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する制御部とを備え、
前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、
前記制御部は、
前記表示部に表示される画像を第１の画像から第２の画像へ書き換える間に、全ての画素における前記共通電極と前記画素電極の間の電位差を同一にすることにより、前記表示部全体を同一の階調にするリセット期間を設け、
前記リセット期間において、
前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、
全ての画素の前記画素電極に前記低電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、
前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、
全ての画素の前記画素電極に前記高電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給する、ことを特徴とする電気泳動表示装置。
前記第１の電位と前記第３の電位の差、及び前記第４の電位と前記第１の電位の差は、前記スイッチングトランジスタの閾値の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気泳動表示装置。
前記スイッチングトランジスタは有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
前記スイッチングトランジスタはＰチャネル型トランジスタであり、
前記制御部は、
前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第３の電位を供給することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
前記スイッチングトランジスタはＮチャネル型トランジスタであり、
前記制御部は、
前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第４の電位を供給することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の電気泳動表示装置を備えた電子機器。
共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部と、
信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタとを備え、
前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、
前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、
前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、
前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給し、
前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、
前記画素電極に前記高電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給し、
前記画素電極に前記低電位信号が供給される画素のスイッチングトランジスタをオン状態にする際、ゲート電極に前記第１の電位を供給する、ことを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
共通電極と複数の画素電極との間に、電気泳動粒子を含む分散系を有する電気泳動素子を挟持し、複数の画素からなる表示部と、
信号線から供給される低電位信号または高電位信号を画素電極に供給するスイッチングトランジスタとを備え、
前記画素電極と前記共通電極の間の電位を制御することにより、前記電気泳動粒子を移動させて画像を形成する電気泳動表示装置の駆動方法であって、
前記スイッチングトランジスタは、ゲート電極に第１の電位が供給された際にオン状態になり、第２の電位が供給された際にオフ状態になり、
前記表示部に表示される画像を第１の画像から第２の画像へ書き換える間に、全ての画素における前記共通電極と前記画素電極の間の電位差を同一にすることにより、前記表示部全体を同一の階調にするリセット工程を備え、
前記リセット工程において、
前記第１の電位が前記第２の電位より小さい場合には、
全ての画素の前記画素電極に前記低電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも小さい第３の電位を供給し、
前記第１の電位が前記第２の電位より大きい場合には、
全ての画素の前記画素電極に前記高電位信号を供給すると共に、全ての画素のゲート電極に前記第１の電位よりも大きい第４の電位を供給する、ことを特徴とする電気泳動表示装置の駆動方法。
前記第１の電位と前記第３の電位の差、及び前記第４の電位と前記前記第１の電位の差は、前記スイッチングトランジスタの閾値の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電気泳動表示装置の駆動方法。