JP2013167659A - 電気光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品位な表示をする電気光学装置を提供すること。
【解決手段】画素に電気泳動素子EPDと発光素子LEDとが設けられている。電気泳動素子EPDは、発光素子LEDの発光又は非発光に係わらずに、明表示と暗表示とを切り替え可能であり、電気泳動素子EPDが明表示の際に発光素子LEDは発光と非発光とを切り替え可能である。外光が強い明るい環境では発光素子LEDを非発光として電気泳動素子EPDの表示切り替えによって表示を行う。外光が弱い薄暗い場所では電気泳動素子EPDの明表示画素で発光素子LEDを発光させ、暗表示画素では発光素子を非発光とする。従って、暗い使用環境においても明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置150が実現する。
【選択図】図2
【解決手段】画素に電気泳動素子EPDと発光素子LEDとが設けられている。電気泳動素子EPDは、発光素子LEDの発光又は非発光に係わらずに、明表示と暗表示とを切り替え可能であり、電気泳動素子EPDが明表示の際に発光素子LEDは発光と非発光とを切り替え可能である。外光が強い明るい環境では発光素子LEDを非発光として電気泳動素子EPDの表示切り替えによって表示を行う。外光が弱い薄暗い場所では電気泳動素子EPDの明表示画素で発光素子LEDを発光させ、暗表示画素では発光素子を非発光とする。従って、暗い使用環境においても明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置150が実現する。
【選択図】図2
Description
本発明は、電気光学装置の技術分野に関する。
電気光学装置の一例としては、特許文献1に記載されている様に、電気泳動表示装置が知られている。電気泳動表示装置では、分散液を挟んで対向する画素電極及び共通電極間に電圧を印加して、帯電した黒粒子や白粒子等の電気泳動粒子を移動させる事で表示部に画像を形成している。具体的には、例えば、黒粒子が負に帯電し、白粒子が正に帯電し、表示面側に共通電極を設けた場合、白表示をする画素では画素電極の電位を共通電極の電位よりも高くした状態を維持して、白粒子を共通電極側に集めていた。反対に、黒表示をする画素では画素電極の電位を共通電極の電位よりも低くした状態を維持して、黒粒子を共通電極側に集めていた。
しかしながら、従来の電気泳動表示装置では、白表示が灰色にくすんでいるとの課題があった。白表示は真っ白となるのが理想であるが、実際は白表示させても灰色掛かった白となり、白表示の際に外光の反射率は46%程度しかなかった。外光が強ければ、こうした低い反射率でも大きな問題にはならないが、外光が弱い暗い場所では表示内容を認識するのが困難であった。その一方で、電気泳動表示装置は電子書籍などに利用される為に、寝室や飛行機の中など、薄暗い場所での使用が望まれていた。即ち、従来の電気泳動表示装置では高い画像品位を得る事が困難であり、しかも使用環境に適した表示がされがたいという課題が有った。
本発明は、前述の課題の少なくとも一部を解決する為になされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
(適用例1) 本適用例に係わる電気光学装置は、画素に電気泳動素子と発光素子とが設けられた電気光学装置であって、第一基板と第二基板と電気泳動材料とを備え、電気泳動素子は、第一基板に形成された画素電極と、第二基板に形成された共通電極と、画素電極と共通電極との間に配置された電気泳動材料と、を含み、発光素子は第一基板に形成され、画素電極は、平面視にて発光素子から離間されている事を特徴とする。
この構成によれば、電気泳動素子が明表示をした際に、発光素子を発光させる事ができる。電気泳動素子の明表示は外光を反射し、発光素子が更に追加的に光を放つので、明表示が極めて明るくなる。又、外光が弱い場合でも明表示と暗表示とを見分ける事が容易となり、薄暗い場所で電気光学装置を使用しても、見易い表示がなされる事になる。換言すれば、高い画像品位を得る事が可能となり、しかも使用環境に適した表示を行う事が可能となる。
この構成によれば、電気泳動素子が明表示をした際に、発光素子を発光させる事ができる。電気泳動素子の明表示は外光を反射し、発光素子が更に追加的に光を放つので、明表示が極めて明るくなる。又、外光が弱い場合でも明表示と暗表示とを見分ける事が容易となり、薄暗い場所で電気光学装置を使用しても、見易い表示がなされる事になる。換言すれば、高い画像品位を得る事が可能となり、しかも使用環境に適した表示を行う事が可能となる。
(適用例2) 上記適用例に係わる電気光学装置において、画素電極と発光素子の発光面とが同じ層上に形成されている事が好ましい。
この構成によれば、発光素子から放たれた光(放出光)が電気泳動素子によって遮られる事が抑制されるので、放出光は効率的に電気光学装置の外部に取り出される。即ち、電気泳動素子が明表示をした際に、明表示をより明るくする事ができる。又、通常の半導体製造工程を電気光学装置の製造に適応でき、容易に電気光学装置を製造する事ができる。
この構成によれば、発光素子から放たれた光(放出光)が電気泳動素子によって遮られる事が抑制されるので、放出光は効率的に電気光学装置の外部に取り出される。即ち、電気泳動素子が明表示をした際に、明表示をより明るくする事ができる。又、通常の半導体製造工程を電気光学装置の製造に適応でき、容易に電気光学装置を製造する事ができる。
(適用例3) 上記適用例に係わる電気光学装置において、電気泳動材料は第一粒子と第二粒子とを含み、第一粒子は帯電しており、第二粒子は帯電していない事が好ましい。
この構成によれば、第一粒子を電気泳動させて特定箇所に集める一方で、第二粒子を拡散させているので、電気泳動素子は明暗の表示切り替えが可能となる。更に、拡散された第二粒子が放出光を散乱するので、放出光は効率的に電気光学装置の外部に取り出される。即ち、電気泳動素子が明表示をした際に、明表示をより明るくする事ができる。
この構成によれば、第一粒子を電気泳動させて特定箇所に集める一方で、第二粒子を拡散させているので、電気泳動素子は明暗の表示切り替えが可能となる。更に、拡散された第二粒子が放出光を散乱するので、放出光は効率的に電気光学装置の外部に取り出される。即ち、電気泳動素子が明表示をした際に、明表示をより明るくする事ができる。
(適用例4) 上記適用例に係わる電気光学装置において、発光素子はアノード電極とカソード電極と発光層とを有する事が好ましい。
この構成によれば、発光素子が発光ダイオードとなり、通常の半導体製造工程を電気光学装置の製造に適応する事ができる。更に、発光素子が薄膜素子となるので、薄膜素子と電気泳動素子とを容易に組み合わせる事ができる。即ち、電気光学装置を簡単に製造する事ができる。
この構成によれば、発光素子が発光ダイオードとなり、通常の半導体製造工程を電気光学装置の製造に適応する事ができる。更に、発光素子が薄膜素子となるので、薄膜素子と電気泳動素子とを容易に組み合わせる事ができる。即ち、電気光学装置を簡単に製造する事ができる。
(適用例5) 本適用例に係わる電気光学装置は、画素に電気泳動素子と発光素子とが設けられた電気光学装置であって、電気泳動素子は、発光素子の発光又は非発光に係わらずに、明表示と暗表示とを切り替え可能であり、電気泳動素子が明表示の際に発光素子は発光と非発光とを切り替え可能である事を特徴とする。
この構成によれば、外光が強い明るい環境では発光素子を非発光として電気泳動素子の表示切り替えによって表示を行い、外光が弱い薄暗い場所では電気泳動素子の明表示画素で発光素子を発光させる事ができる。即ち、明るい使用環境下では、エネルギー消費を抑制する事ができる。又、暗い使用環境下では、電気泳動素子が明表示している画素(明表示画素)にて発光素子を発光させ、暗表示している画素(暗表示画素)では発光素子を非発光とする事ができる。従って、暗い使用環境においても明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
この構成によれば、外光が強い明るい環境では発光素子を非発光として電気泳動素子の表示切り替えによって表示を行い、外光が弱い薄暗い場所では電気泳動素子の明表示画素で発光素子を発光させる事ができる。即ち、明るい使用環境下では、エネルギー消費を抑制する事ができる。又、暗い使用環境下では、電気泳動素子が明表示している画素(明表示画素)にて発光素子を発光させ、暗表示している画素(暗表示画素)では発光素子を非発光とする事ができる。従って、暗い使用環境においても明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
(適用例6) 上記適用例5に係わる電気光学装置において、電気泳動素子が明表示の際に発光素子が発光すると、発光した光の一部が画素より出射される事が好ましい。
この構成によれば、明表示画素からは放出光の一部と外光の反射光とが合わせて出射されるので、明表示画素をより明るくする事ができる。即ち、明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
この構成によれば、明表示画素からは放出光の一部と外光の反射光とが合わせて出射されるので、明表示画素をより明るくする事ができる。即ち、明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
(適用例7) 上記適用例3に係わる電気光学装置において、第一粒子が画素電極の近傍に集められた際に発光素子が発光すると、発光した光は第二粒子により散乱され、発光した光の一部は画素より出射される事が好ましい。
この構成によれば、第一基板と第二基板との間でほぼ均質に拡散されている第二粒子によって放出光が散乱されるので明表示画素からは放出光の一部が均質に出射される事ができる。従って、明表示画素をより明るくし、明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
この構成によれば、第一基板と第二基板との間でほぼ均質に拡散されている第二粒子によって放出光が散乱されるので明表示画素からは放出光の一部が均質に出射される事ができる。従って、明表示画素をより明るくし、明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
(適用例8) 本適用例に係わる電気光学装置は、画素を備え、画素には第一電源線と第二電源線とが配線され、画素は選択トランジスターと駆動トランジスターと画素電極とアノード電極とカソード電極とアノード電極およびカソード電極間に設けられた発光層とを含み、画素電極と選択トランジスターのドレインと駆動トランジスターのゲートとが電気的に接続され、第一電源線と第二電源線との間に駆動トランジスターとアノード電極とカソード電極とが配置され、第一電源線と第二電源線との電位差を発光層が発光する電位差と発光しない電位差に設定可能な電位が第一電源線および第二電源線にそれぞれ供給され得る事を特徴とする。
この構成によれば、発光層が発光しない電位差となる電位を第一電源線および第二電源線にそれぞれ供給した際には発光素子は非発光とされ、発光層が発光可能な電位差となる電位を第一電源線および第二電源線にそれぞれ供給した際には発光素子は発光とする事ができる。又、第一電源線と第二電源線との電位差が、発光素子を非発光とする値か、或いは発光素子を発光可能とする値か、に係わらず、電気泳動素子の明表示と暗表示とを切り替える事ができる。即ち、明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
この構成によれば、発光層が発光しない電位差となる電位を第一電源線および第二電源線にそれぞれ供給した際には発光素子は非発光とされ、発光層が発光可能な電位差となる電位を第一電源線および第二電源線にそれぞれ供給した際には発光素子は発光とする事ができる。又、第一電源線と第二電源線との電位差が、発光素子を非発光とする値か、或いは発光素子を発光可能とする値か、に係わらず、電気泳動素子の明表示と暗表示とを切り替える事ができる。即ち、明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置とする事ができる。
(適用例9) 上記適用例8に係わる電気光学装置において、信号線と走査線とを備え、画素は信号線と走査線との交差に対応して配置され、選択トランジスターのソースと信号線とが電気的に接続され、選択トランジスターのゲートと走査線とが電気的に接続される事が好ましい。
この構成によれば、複数個の画素をそれぞれ独立に制御できるので、電気光学装置に画像を表示させる事ができる。
この構成によれば、複数個の画素をそれぞれ独立に制御できるので、電気光学装置に画像を表示させる事ができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
(実施形態1)
「電子機器の概要」
先ず、実施形態1に係わる電子機器と電気光学装置との概要を、図1を参照して説明する。
「電子機器の概要」
先ず、実施形態1に係わる電子機器と電気光学装置との概要を、図1を参照して説明する。
図1は本実施形態における電子機器の斜視図である。図1に示す様に、本発明に係わる電子機器100は、電気光学装置150と、電子機器100を操作するためのインターフェイスとを備えている。インターフェイスとは、具体的には操作部120で、スイッチなどから構成される。電気光学装置150は表示領域10を有するディスプレイモジュールである。表示領域10には複数個の画素(図2参照)が行列状に規則的に配置され、これらの画素が、電気的に、それぞれ独立に、制御される事で表示領域10に所望の画像が表示される。電子機器100は、明るい場所で使用する明所使用モードと、暗い場所で使用する暗所使用モードと、外光の明るさを光センサーが検知し自動的に明所使用モードと暗所使用モードとを切り替える自動モードとを有している。使用者は操作部120を介してこれらのモードを選択する。
「画素構成」
図2は本実施形態に係わる電気光学装置の一つの画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。又、図3は本実施形態に係わる電気光学装置の一つの画素を説明する平面図である。次に図2と図3とを参照して、画素の構成を説明する。
図2は本実施形態に係わる電気光学装置の一つの画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。又、図3は本実施形態に係わる電気光学装置の一つの画素を説明する平面図である。次に図2と図3とを参照して、画素の構成を説明する。
電気光学装置150の表示領域10には縦横に信号線40と走査線30とが複数本ずつ配線され、画素は信号線40と走査線30との交点毎に設けられている。従って、画素は表示領域10で行列状に配置されており、具体的には、i行目の走査線30とj列目の信号線40との交点にi行j列目の画素が配置されている。i行目の走査線30とj列目の信号線40とがi行j列目の画素を特定するので、複数個の画素はそれぞれ独立に制御され、電気光学装置150に所望の画像が表示される。
図2(a)に示す様に、画素には第一電源線41と第二電源線31とが配線されると共に、共通電極23が設けられている。又、画素には電気泳動素子EPDと発光素子LEDとが形成されている。電気泳動素子EPDは、画素電極22と、共通電極23と、これら画素電極22と共通電極23とに挟まれた電気泳動材料24と、を有する。一方、発光素子LEDは、アノード電極Aと、カソード電極Cと、これらアノード電極Aとカソード電極Cとに挟まれた発光層25(図2(b)参照)と、を有する。画素は、更に、選択トランジスターSTと駆動トランジスターDTと容量素子Cpとを含んでいる。本実施形態では選択トランジスターSTはN型の薄膜トランジスターで構成され、駆動トランジスターDTはP型の薄膜トランジスターで構成されている。
選択トランジスターSTのソースは信号線40と電気的に接続され、選択トランジスターSTのゲートは走査線30と電気的に接続され、選択トランジスターSTのドレインは駆動トランジスターDTのゲートと画素電極22と容量素子Cpの一方の電極に電気的に接続されている。容量素子Cpの他方の電極は共通電極23に電気的に接続されている。容量素子Cpは、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなり、一方の電極と他方の電極との間で誘電体膜を挟んでいる(図2(b)参照)。この容量素子Cpによって画像信号を一定期間だけ維持することができる。駆動トランジスターDTとアノード電極Aとカソード電極Cとは第一電源線41と第二電源線31との間に配置される。具体的には、駆動トランジスターDTのソースが第一電源線41と電気的に接続され、駆動トランジスターDTのゲートが選択トランジスターSTのドレインと画素電極22と容量素子Cpの一方の電極に電気的に接続され、駆動トランジスターDTのドレインが発光素子LEDのアノード電極Aとに電気的に接続されている。発光素子LEDのカソード電極Cは第二電源線31に電気的に接続されている。尚、物理的に厳密なトランジスターのソースとドレインとは、N型では両者を比較して電位の低い方がソースであり、P型では両者を比較して電位の高い方がソースである。従って、トランジスターの動作条件に応じて、ソースとドレインとは入れ替わるが、本明細書では説明を分かり易くする為に、一方をソースと命名し、他方をドレインと命名している。図2(a)にはこれらをsとdとで表している。又、端子1と端子2とが電気的に接続するとは、端子1と端子2とが配線により直に接続されている場合の他に、抵抗素子やスイッチング素子を介して接続されている場合を含む。即ち、端子1での電位と端子2での電位とが多少異なっていても、回路上で同じ意味を持たせる場合、端子1と端子2とは電気的に接続されている事になる。例えば、図2(a)でアノード電極Aは第一電源線41に電気的に接続されている。実際にはアノード電極Aと第一電源線41との間には駆動トランジスターDTが介在するが、駆動トランジスターDTがオン状態の場合、アノード電極Aの電位を第一電源線41の電位にほぼ等しくするとの回路上の意味からして、アノード電極Aと第一電源線41とは電気的に接続されている、と言える。
図2(a)では、第一電源線41が信号線40と同様に縦方向に配線され、第二電源線31が走査線30と同様に横方向に配線されているが、配線構成はこれに限られない。第一電源線41と第二電源線31とは複数個の画素に対して同じ電位を取るので、複数個の画素で一本の第一電源線41又は第二電源線31を共用しても良い。例えば、j列目の画素とj+1列目の画素とで一本の第一電源線41を共用し、2列の信号線40に対して一本の第一電源線41を配置しても良い。同様に、i行目の画素とi+1行目の画素とで一本の第二電源線31を共用し、2行の走査線30に対して一本の第二電源線31を配置しても良い。更には、第二電源線31を縦方向に配線し、第一電源線41を横方向に配線しても良い。又、両電源線を縦方向に配線しても良いし、両電源線を横方向に配線しても良い。
次に、図2(b)を参照して、電気光学装置150の断面構造を説明する。電気光学装置150は第一基板80と第二基板90と電気泳動材料24とを備えている。使用者は電気光学装置150を第二基板90側から見る。第一基板80には、画素毎に画素電極22が形成されており、共通電極23は第二基板90のほぼ全面に形成されている。画素電極22と共通電極23との間で(即ち、第一基板80と第二基板90とで)電気泳動材料24が挟持されている。発光素子LEDは第一基板80に形成され、画素電極22と発光素子LEDの発光面(発光素子LEDで第二基板90側に位置する面、本実施形態ではアノード電極A)とが同じ層上に形成されている。発光層25はアノード電極Aとカソード電極Cとに挟まれており、白色発光する有機半導体膜である。従って、発光素子LEDは発光ダイオードで、具体的には、白色OLEDである。アノード電極Aは画素電極22と同じ層(第二層間絶縁膜)の上に同じ材料(インジウム錫酸化物)にて形成されている。第二層間絶縁膜はアクリル樹脂で形成され、発光素子LEDの外周では発光層25に対するバンクとなっている。従って、正確には画素電極22は第二層間絶縁膜の上に形成され、アノード電極Aは発光層25の上に形成され、発光層25と第二層間絶縁膜とがほぼ同じ層となっている。カソード電極Cは信号線40と第一電源線41と同じ層(第一層間絶縁膜)の上に同じ材料(アルミニウム合金)にて形成されている。この様に、発光素子LEDが薄膜素子であるので、発光素子LEDと電気泳動素子EPDとは容易に組み合わせられ、電気光学装置150は簡単に製造される。第一層間絶縁膜は酸化硅素膜で形成されている。第二電源線31と容量素子Cpの他方の電極と走査線30とは、同じ層(ゲート絶縁膜)の上に同じ材料(アルミニウム合金)にて形成されている。ゲート絶縁膜は酸化硅素膜で形成されており、容量素子Cpの誘電体膜を兼ねている。選択トランジスターST及び駆動トランジスターDTの半導体膜(ソースやドレイン、及びこれらに挟まれたチャンネル形成領域)と容量素子Cpの一方の電極は多結晶半導体膜にて、不図示の下地絶縁膜を介して、第一基板80に形成されている。本実施形態では、選択トランジスターSTも駆動トランジスターDTも上ゲート型の薄膜トランジスターが採用されているが、これらは下ゲート型の薄膜トランジスターで有っても構わない。斯様な構造は、通常の薄膜半導体製造工程を適応する事で、容易に実現される。
電気泳動材料24は第一粒子241と第二粒子242とを含み、第一粒子241は帯電しており、第二粒子242は帯電していない。第一粒子241は光の反射率が低い色調を有し、暗表示に寄与する。一例として第一粒子241は黒色であり、本実施形態では正に帯電している。第二粒子242は光の反射率が高い色調を有し、明表示に寄与する。一例として第二粒子242は白色であり、本実施形態では積極的な帯電処理は施されて居らず電気的にほぼ中性である。電気泳動素子EPDは明表示と暗表示とを切り替える事ができるが、明表示とは使用者が第二粒子242の色を見る表示であり、暗表示とは使用者が第一粒子241の色を見る表示である。本実施形態では、第二粒子242が白色なので、明表示は白になるが、第二粒子242を赤とすれば、明表示は赤となる。又、第一粒子241が黒色なので、暗表示は使用者が黒色を感ずる表示である。
次に、図3を参照して、電気光学装置150の平面構造を説明する。図3(a)は、使用者が第二基板90側から見た一画素の平面形状を描いてある。画素電極22は平面視にて発光素子LEDを囲んでいる。発光素子LEDの発光面は、本実施形態の場合、図2(b)に示す様に、アノード電極Aである。即ち、アノード電極Aを囲む形で画素電極22が形成されている。発光素子LEDは画素のほぼ中央に配置され、発光素子LEDの回りを均等に画素電極22が囲んでいる。原理は後に詳述するが、これは発光素子LEDからの放出光を第二粒子242にて散乱させて電気光学装置150から取り出すので、発光素子LEDを中央に位置させる事により、放出光を、隣の画素の状態に関わりなく、無駄なく効率的に取り出せると共に、明表示時に画素内における色調の均一性を高められる為である。但し、画素電極22が発光素子LEDを取り囲むのは必須条件ではなく、図3(b)に示す様に、選択トランジスターSTや駆動トランジスターDTなどのレイアウトの都合から、画素電極22が発光素子LEDを囲んでいなくても良い。この場合、例えば左隣の画素が暗表示だと、発光素子LEDから左側に放たれた放出光は電気光学装置150から出射されないが、明表示画素を明るくするとの効果は認められる。こうした理由から、発光素子LEDを画素電極22が取り囲むのが好ましい。
発光素子LEDと画素電極22との関係は、これらが平面視で重なっておらず、発光面と画素電極22とがほぼ同一の平面をなし、その平面上で発光素子LEDと画素電極22とが離間されておれば良い。斯うする事で、発光素子LEDから放たれた放出光は、電気泳動素子EPDによって遮られず、放出光は効率的に電気光学装置150の外部に取り出される。又、画素電極22や発光素子LEDの平面視での形状は四角に限られず、様々な形状を取り得る。例えば、図3(c)に示す様に画素電極22が六角形で有っても構わない。又、発光素子LEDも卵形や長円形、楕円形などのオーバル形状や円形、或いは陸上競技場の様な二つの平行線と二つの半円形とからなる角丸四角形や、各種多角形などで有っても良い。尚、発光素子LEDは画素電極22のほぼ中央に位置するのが好ましいが、これは発光素子LEDの平面視での重心位置と画素電極22の平面視での重心位置とがほぼ一致するとの意味である。
「動作状態」
図4は本実施形態に係わる電気光学装置の動作状態を説明する断面図である。次に図4を参照して、電気光学装置150の動作と使用モードとの関係を説明する。前述の如く、電気光学装置150は明所使用モードと暗所使用モードとを有し、表示状態は明表示と暗表示とが切り替えられる。図4(a)は明所使用モードで明表示の状態を示し、図4(b)は明所使用モードで暗表示の状態を示し、図4(c)は暗所使用モードで明表示の状態を示し、図4(d)は暗所使用モードで暗表示の状態を示している。
図4は本実施形態に係わる電気光学装置の動作状態を説明する断面図である。次に図4を参照して、電気光学装置150の動作と使用モードとの関係を説明する。前述の如く、電気光学装置150は明所使用モードと暗所使用モードとを有し、表示状態は明表示と暗表示とが切り替えられる。図4(a)は明所使用モードで明表示の状態を示し、図4(b)は明所使用モードで暗表示の状態を示し、図4(c)は暗所使用モードで明表示の状態を示し、図4(d)は暗所使用モードで暗表示の状態を示している。
電気光学装置150で、電気泳動素子EPDは、発光素子LEDの発光又は非発光に係わらずに、明表示と暗表示とを切り替える事ができる。更に、電気泳動素子EPDが明表示の際に発光素子LEDは発光と非発光とを切り替える事ができる。図4はこれらの関係を説明している。図4(a)と図4(b)とが示す明所使用モードとは、外光が明るかったり、明表示反射率が電気光学装置150を使用するのに十分高かたったりして、発光素子LEDを発光させる必要のない時に使用されるモードである。明所使用モードでは、発光素子LEDを発光させないので、エネルギー消費量が低く、容量の小さなバッテリーでも電気光学装置150を長時間駆動させる事ができる。図4(c)と図4(d)とが示す暗所使用モードとは、外光が暗かったり、明表示反射率が電気光学装置150を使用するのに低かたったりして、発光素子LEDを発光させた方が高品位な表示となる際に使用されるモードである。暗所使用モードでは、明表示の画素にて発光素子LEDを発光さるので、コントラスト比の高い表示が可能になり、暗所でも電気光学装置150を快適に使用する事ができる。
図4(a)に示す様に、明所使用モードで明表示の画素では、発光素子LEDを非発光とした状態で、帯電した第一粒子241を画素電極22の近傍に集める。本実施形態では第一粒子241は正に帯電しているので、画素電極22の電位を共通電極23の電位よりも低くして、第一粒子241を画素電極22付近に集める。帯電していない第二粒子242は第一基板80と第二基板90との間に均一に分散しているので、使用者は第二粒子242からの反射光を目にし、この画素は明表示となる。
図4(b)に示す様に、明所使用モードで暗表示の画素では、発光素子LEDを非発光とした状態で、帯電した第一粒子241を共通電極23の近傍に集める。本実施形態では第一粒子241は正に帯電しているので、共通電極23の電位を画素電極22の電位よりも低くして、第一粒子241を共通電極23付近に集める。これにより、使用者は第一粒子241を見る事となり、この画素は暗表示となる。
図4(c)に示す様に、暗所使用モードで明表示の画素では、発光素子LEDを発光とした状態で、帯電した第一粒子241を画素電極22の近傍に集める。第一粒子241は正に帯電しているので、先と同様、画素電極22の電位を共通電極23の電位よりも低くして、第一粒子241を画素電極22付近に集める。電気泳動素子EPDが明表示の状態で発光素子LEDが発光すると、発光した光の一部は画素より出射される。これは第一粒子241が画素電極22の近傍に集められているので、発光素子LEDが発光すると、発光した光は第一基板80と第二基板90との間に均一に分散している第二粒子242により散乱され、発光した光の一部(散乱された光)が画素より出射される為である。使用者は第二粒子242からの外光の反射光に加え、第二粒子242にて散乱された放出光をも目にするので、この画素は明るい明表示となる。又、外光が弱い場合でも、使用者は明表示の画素では放出光を目にするので、明表示と認識する事ができる。結局、明表示画素はより明るくなり、それ故に、明暗のコントラスト比が大きく、電気光学装置150は明瞭な表示を行う事になる。
図4(d)に示す様に、暗所使用モードで暗表示の画素では、発光素子LEDを非発光とした状態で、帯電した第一粒子241を共通電極23の近傍に集める。第一粒子241は正に帯電しているので、先と同様、共通電極23の電位を画素電極22の電位よりも低くして、第一粒子241を共通電極23付近に集める。これにより、使用者は第一粒子241を見る事となり、この画素は暗表示となる。但し使用条件に応じて発光素子LEDが弱く発光する事がある。この場合でも、発光した光は共通電極23の近傍に集められた第一粒子241により遮られるので、画素から出射される事はない。こうして、使用者は第一粒子241を弱い外光で見る事になるので、この画素は極めて暗い暗表示となる。これらの説明から判る様に、第二粒子242を第一粒子241よりも反射率が高い物とし、第一粒子241を帯電させて、第二粒子242を帯電させない事で、発光素子LEDからの放出光を明表示画素で効率的に取り出し、更に暗表示画素を暗い暗表示とする事が可能になる。換言すれば、第一粒子241は帯電して光を吸収し、第二粒子242は電気的に中正で光を良く散乱する物が望ましい。
「電位関係」
図5は明所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図6は明所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図7は暗所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図8は暗所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。次に、上述の動作状態を実現するための電位関係を、図5乃至図8を参照して、説明する。尚、これらの図では、第一基板80の様に符番が省略されている物があるが、符番は図2と同じである。又、電位として具体的な数字が記入されているが、これらの数字は説明を分かり易くする為の好ましい一例であって、以下に記述する条件を満たせば、これら以外の電位関係も可能である。
図5は明所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図6は明所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図7は暗所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図8は暗所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。次に、上述の動作状態を実現するための電位関係を、図5乃至図8を参照して、説明する。尚、これらの図では、第一基板80の様に符番が省略されている物があるが、符番は図2と同じである。又、電位として具体的な数字が記入されているが、これらの数字は説明を分かり易くする為の好ましい一例であって、以下に記述する条件を満たせば、これら以外の電位関係も可能である。
(1)電気泳動素子EPDの表示条件
図5と図6とを参照して、電気泳動素子EPDの表示条件を説明する。電気泳動素子EPDを明表示とする為に信号線40に供給される明信号Vs(B)を第二低電位L2とする(Vs(B)=L2)。又、電気泳動素子EPDを暗表示とする為に信号線40に供給される暗信号Vs(D)を第二高電位H2とする(Vs(D)=H2)。更に、共通電極23に供給される電位Vcomを第三低電位L3とする(Vcom=L3)。こうすると、画素電極22上での明表示条件は数式1となる。
図5と図6とを参照して、電気泳動素子EPDの表示条件を説明する。電気泳動素子EPDを明表示とする為に信号線40に供給される明信号Vs(B)を第二低電位L2とする(Vs(B)=L2)。又、電気泳動素子EPDを暗表示とする為に信号線40に供給される暗信号Vs(D)を第二高電位H2とする(Vs(D)=H2)。更に、共通電極23に供給される電位Vcomを第三低電位L3とする(Vcom=L3)。こうすると、画素電極22上での明表示条件は数式1となる。
一方、画素電極22上での暗表示条件は数式2となる。
(2)明所使用モード
図5と図6とを参照して、明所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが非発光の際に、第一電源線41に供給される電位をVP1(NE)とし、第二電源線31に供給される電位をVP2(NE)とする。こうすると、発光素子LEDの非発光条件は数式3となる。
図5と図6とを参照して、明所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが非発光の際に、第一電源線41に供給される電位をVP1(NE)とし、第二電源線31に供給される電位をVP2(NE)とする。こうすると、発光素子LEDの非発光条件は数式3となる。
アノード電極Aの電位VAは数式3により、数式4と表される。
次に、図5を参照して、明所使用モードにおけるアノード電極A上での明表示条件を考える。アノード電極Aの電位VAが共通電極23の電位Vcom以上であれば、第一粒子241は、数式1により、最も電位が低い画素電極22の近傍に集められる。反対に、アノード電極Aの電位VAが共通電極23の電位Vcomよりも低ければ、第一粒子241は、この条件と数式1とにより、画素電極22の近傍又はアノード電極Aの近傍に集められる。いずれにしても、第一粒子241は共通電極23から遠ざけられるので、明表示状態が成り立つ。即ち、数式1が満たされていれば、アノード電極Aの電位VAは問われず、明表示条件は満たされる。
次に、図6を参照して、明所使用モードにおけるアノード電極A上での暗表示条件を考える。アノード電極Aの電位VAが共通電極23の電位Vcomよりも大きければ(数式5)、アノード電極A上も暗表示となる。
数式4を鑑みると、数式6が成り立つと、数式5は満たされる。
従って、明所使用モードにおけるアノード電極A上での暗表示条件は数式7となる。
上述の数式1と数式2、及び数式7が明所使用モードで画素を明表示や暗表示と切り替え可能とする条件である。
(3)暗所使用モード
図7と図8とを参照して、暗所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが発光する際に第一電源線41に供給される電位VP1(E)を第三高電位H3とする(VP1(E)=H3)。又、発光素子LEDが発光する際に第二電源線31に供給される電位VP2(E)を第四低電位L4とする(VP2(E)=L4)。発光素子LEDの発光閾値電圧VthELを用いると、発光素子LEDの発光条件は、発光素子LEDが順バイアスと表現される数式8となる。
図7と図8とを参照して、暗所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが発光する際に第一電源線41に供給される電位VP1(E)を第三高電位H3とする(VP1(E)=H3)。又、発光素子LEDが発光する際に第二電源線31に供給される電位VP2(E)を第四低電位L4とする(VP2(E)=L4)。発光素子LEDの発光閾値電圧VthELを用いると、発光素子LEDの発光条件は、発光素子LEDが順バイアスと表現される数式8となる。
一方、P型の駆動トランジスターDTがオン状態となる為の条件は数式9と表される。
次に、図7を参照して、暗所使用モードにおける明表示条件を考える。この場合、第一粒子241が画素電極22の近傍に集められれば良いから、数式1と共にアノード電極Aの電位VAが明信号Vs(B)よりも大きければ(数式10)、アノード電極A上に第一粒子241が集まる事はなくなり、放出光は第二粒子242に散乱されて、画素の外に出射される。
数式8を考慮すると、数式11が成り立てば、数式10は満たされる。
次に、図8を参照して、暗所使用モードにおける暗表示条件を考える。この場合、第一粒子241が共通電極23の近傍に集められれば良いから、数式2と共にアノード電極Aの電位VAが共通電極23の電位Vcomよりも高ければ良い(数式12)。
数式8を考慮すると、数式13が成り立てば、数式12は満たされる。
数式1により、L2<L3だから、数式13が満たされると、自動的に数式11も満たされる。
一方、P型の駆動トランジスターDTがオフ状態となって、発光素子LEDを非発光とする条件は数式14と表される。
次に、N型の選択トランジスターSTが、選択信号Vg(S)として第一高電位H1を受けた際に(Vg(S)=H1)、オン状態となる条件は数式15である。
一方、N型の選択トランジスターSTが、非選択信号Vg(NS)として第一低電位L1を受けた際に(Vg(NS)=L1)、オフ状態となる条件は数式16である。
数式16と数式1、数式2、数式13、数式14、数式15を纏めると、数式17が得られる。
数式17は数式18とも表現される。
数式17又は数式18と、数式7と、を満たす事で、明所使用モードでも暗所使用モードでも明表示と暗表示とを自在に切り替える事が可能となり、更に、暗所使用モードでは明表示画素の発光素子LEDを発光させ、暗表示画素の発光素子LEDを非発光とする事ができる。
数式7に関して、余計な電流発生(発光素子LEDの漏れ電流)を抑制し、同時に暗表示画素をできる限り暗くする為に数式19とするのが好ましい。
電源の数(電位の種類)は少ない方が好ましいので、数式20に示す様に、Vp1(NE)とVp2(NE)とはVS(D)又はVp1(E)と一致させるのが好ましい。
この様に、第一電源線41には高電位(発光時に第三高電位、非発光時に第二高電位又は第三高電位)が供給され、第二電源線31には高電位(非発光時に第二高電位又は第三高電位)又は低電位(発光時に第四低電位)が供給される。
数式17(数式18)と、数式19及び数式20、とを反映させた電位関係の一例は、VthEL=10Vとして、次の様になる。Vg(NS)=L1=0V、VS(B)=L2=0V、Vcom=L3=5V、VP2(E)=L4=6V、VP1(E)=H3=19V、VS(D)=H2=20V、Vg(S)=H1=25V、Vp1(NE)=Vp2(NE)=VS(D)=H2=20V。これらの電位は、図5から図8に一例として記載されている。
図5に示す様に、明所使用モード時に画素を明表示とするには、VS(B)=L2=0Vと、画素電極22の電位を共通電極23の電位やアノード電極Aの電位よりも低くし、画素電極22の近傍に第一粒子241を集めればよい。尚、Vp1(NE)=Vp2(NE)=VS(D)=H2=20Vであるので、VA=20Vである。
図6に示す様に、明所使用モード時に画素を暗表示とするには、VS(D)=H2=20Vと、共通電極23の電位を画素電極22の電位やアノード電極Aの電位よりも低くし、共通電極23の近傍に第一粒子241を集めればよい。尚、Vp1(NE)=Vp2(NE)=VS(D)=H2=20Vであるので、VA=20Vである。
図7に示す様に、暗所使用モード時に画素を明表示とするには、第二電源線31に低電位(第四低電位)を供給して、発光素子LEDを発光可能な状態とした上で、画素電極22の電位VpxをVp1(E)よりも低くして、駆動トランジスターDTをオン状態とし、発光素子LEDを発光させる。これにはVS(B)=L2=0Vとすればよく、この際に、画素電極22の電位Vpxを共通電極23の電位Vcomやアノード電極Aの電位よりも低くし、画素電極22の近傍に第一粒子241を集める。尚、駆動トランジスターDTの線型動作時におけるオン抵抗が発光素子LEDの抵抗よりも十分小さくなる様に(即ち、発光素子LEDの発光時に駆動トランジスターDTが線型状態となる様に)駆動トランジスターDTの幅と長さとの比を大きく取る事が好ましい。こうすると、駆動トランジスターDTでの電位降下が非常に小さくなり、図7に示す様に、例えばVA〜18V程度と、発光時のアノード電極Aの電位を第三高電位に近い電位とする事ができる。
図8に示す様に、暗所使用モード時に画素を暗表示とするには、VS(D)=H2=20Vと、共通電極23の電位を画素電極22の電位やアノード電極Aの電位よりも低くし、共通電極23の近傍に第一粒子241を集めればよい。この際に、VP2(E)=L4=6Vであるので、VA>6Vとなり、第一粒子241は共通電極23の近傍に集められる。VP1(E)はVP2(E)よりも大きいが、駆動トランジスターDTがオフ状態にあるので、発光素子LEDは非発光となる。これはVS(D)=H2>VP1(E)=H3とし、駆動トランジスターDTをP型とした帰結である。画素が非選択期間にあると、選択トランジスターSTの漏れ電流の為に、画素電極22の電位Vpxは少しずつ低下する恐れがある。その場合、駆動トランジスターDTの閾値電圧をVthDTとして、Vpx<VP1(E)+VthDTとなると、駆動トランジスターDTはオン状態になり得る。するとアノード電極Aの電位VAは徐々に上昇して行き、アノード電極Aの電位VAが発光素子LEDの発光閾値(VP2(E)+VthEL)を超えると、発光素子LEDは発光してしまう(図4(d)の状態)。但し、たとえ発光素子LEDが発光しても、アノード電極Aの電位VAが上昇する程、第一粒子241は共通電極23の近傍に強く追いやられるので放出光は共通電極23の近傍で第一粒子241に遮られ、放出光が暗表示画素から出射される事が抑制される。即ち、暗表示画素は暗表示をそのまま維持する。
「電子機器」
次に、前述した電気光学装置150を適用した電子機器100について、図9及び図10を参照して説明する。以下では、前述した電気光学装置150を電子ペーパー及び電子ノートに適用した場合を例にとる。
次に、前述した電気光学装置150を適用した電子機器100について、図9及び図10を参照して説明する。以下では、前述した電気光学装置150を電子ペーパー及び電子ノートに適用した場合を例にとる。
図9は、電子ペーパーの構成を示す斜視図である。図9に示す様に、電子ペーパー400は、本実施形態に係わる電気光学装置150を備えている。表示領域10には高コントラストで画像保持性の高い表示がなされている。電子ペーパー400は可撓性を有し、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を示す書き換え可能なシートから構成されている。
図10は、電子ノートの構成を示す斜視図である。図10に示す様に、電子ノート500は、図9で示した電子ペーパー400が複数枚束ねられ、カバー501に挟まれているものである。カバー501は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する為の表示データ入力部を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容の変更や更新を行うことができる。
前述した電子ペーパー400及び電子ノート500は、本実施形態に係わる電気光学装置150を備えるので、高品質な画像表示を行うことが可能である。尚、これらの他に、腕時計や携帯電話、携帯用オーディオ機器などの電子機器に、本実施形態に係わる電気光学装置150を適用する事ができる。
以上述べたように、本実施形態に係わる電気光学装置150に依れば、以下の効果を得る事ができる。
外光が強い明るい環境では発光素子LEDを非発光として電気泳動素子EPDの表示切り替えによって表示を行い、外光が弱い薄暗い場所では電気泳動素子EPDの明表示画素で発光素子LEDを発光させ、暗表示画素で発光素子LEDを非発光とする事ができる。即ち、明るい使用環境下では、エネルギー消費を抑制する事ができる。又、暗い使用環境下では、電気泳動素子が明表示している画素(明表示画素)にて発光素子LEDを発光させ、暗表示している画素(暗表示画素)では発光素子LEDを非発光とする事ができる。言い換えると、電気泳動素子EPDが明表示をした際に、発光素子LEDを発光させる事ができる。電気泳動素子EPDの明表示は外光を反射し、発光素子LEDが更に追加的に光を放つので、明表示が極めて明るくなる。又、外光が弱い場合でも明表示と暗表示とを見分ける事が容易となり、薄暗い場所で電気光学装置150を使用しても、見易い表示がなされる事になる。従って、暗い使用環境においても明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置150とする事ができる。換言すれば、高い画像品位を得る事が可能となり、しかも使用環境に適した表示を行う事が可能となる。
外光が強い明るい環境では発光素子LEDを非発光として電気泳動素子EPDの表示切り替えによって表示を行い、外光が弱い薄暗い場所では電気泳動素子EPDの明表示画素で発光素子LEDを発光させ、暗表示画素で発光素子LEDを非発光とする事ができる。即ち、明るい使用環境下では、エネルギー消費を抑制する事ができる。又、暗い使用環境下では、電気泳動素子が明表示している画素(明表示画素)にて発光素子LEDを発光させ、暗表示している画素(暗表示画素)では発光素子LEDを非発光とする事ができる。言い換えると、電気泳動素子EPDが明表示をした際に、発光素子LEDを発光させる事ができる。電気泳動素子EPDの明表示は外光を反射し、発光素子LEDが更に追加的に光を放つので、明表示が極めて明るくなる。又、外光が弱い場合でも明表示と暗表示とを見分ける事が容易となり、薄暗い場所で電気光学装置150を使用しても、見易い表示がなされる事になる。従って、暗い使用環境においても明暗のコントラスト比が大きく、明瞭な表示を行う電気光学装置150とする事ができる。換言すれば、高い画像品位を得る事が可能となり、しかも使用環境に適した表示を行う事が可能となる。
(実施形態2)
「第一粒子が負に帯電した形態」
図11は、実施形態2に係わる電気光学装置の明所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図12は、実施形態2に係わる電気光学装置の明所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図13は、実施形態2に係わる電気光学装置の暗所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図14は、実施形態2に係わる電気光学装置の暗所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。以下、本実施形態に係わる電気光学装置について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
「第一粒子が負に帯電した形態」
図11は、実施形態2に係わる電気光学装置の明所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図12は、実施形態2に係わる電気光学装置の明所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図13は、実施形態2に係わる電気光学装置の暗所使用モードにおける明表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。図14は、実施形態2に係わる電気光学装置の暗所使用モードにおける暗表示画素を説明する図で、(a)は回路図、(b)は断面図である。以下、本実施形態に係わる電気光学装置について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
本実施形態に係わる電気光学装置(図11)は実施形態1係わる電気光学装置(図2)と比べて、第一粒子241の帯電極性が異なっている。それ以外の構成は、実施形態1とほぼ同様である。実施形態1(図2)では第一粒子241は正に帯電していた。これに伴い、駆動トランジスターDTはP型が使用されていた。これに対して本実施形態(図11)では、第一粒子241は負に帯電しており、駆動トランジスターDTはN型が使用される。以下、図11を参照して、画素の構成を説明する。
図11(a)に示す様に、画素には第一電源線41と第二電源線31とが配線されると共に、共通電極23が設けられている。又、画素には電気泳動素子EPDと発光素子LEDとが形成されている。電気泳動素子EPDは、画素電極22と、共通電極23と、これら画素電極22と共通電極23とに挟まれた電気泳動材料24と、を有する。一方、発光素子LEDは、アノード電極Aと、カソード電極Cと、これらアノード電極Aとカソード電極Cとに挟まれた発光層25(図11(b)参照)と、を有する。画素は、更に、選択トランジスターSTと駆動トランジスターDTと容量素子Cpとを含んでいる。本実施形態では選択トランジスターSTも駆動トランジスターDTもN型の薄膜トランジスターで構成されている。
選択トランジスターSTと容量素子Cpの電気的な接続関係は実施形態1と同じである。アノード電極Aとカソード電極Cと駆動トランジスターDTとは第一電源線41と第二電源線31との間に配置される。具体的には、駆動トランジスターDTのソースが第二電源線31と電気的に接続され、駆動トランジスターDTのゲートが選択トランジスターSTのドレインと画素電極22と容量素子Cpの一方の電極に電気的に接続され、駆動トランジスターDTのドレインが発光素子LEDのカソード電極Cとに電気的に接続されている。発光素子LEDのアノード電極Aは第一電源線41に電気的に接続されている。尚、説明を分かり易くする為に、実施形態1と同様に、トランジスターのソースとドレインとの一方をソースと命名し、他方をドレインと命名している。図11(a)乃至図14(a)にはこれらをsとdとで表している。又、端子1と端子2とが電気的に接続するとの意味も実施形態1と同様で、例えば、図11(a)でカソード電極Cは第二電源線31に電気的に接続されている。
次に、図11(b)を参照して、電気光学装置150の断面構造を説明する。実施形態1と異なるのは、第一粒子241の帯電極性と発光素子LEDの構造とである。発光素子LEDは第一基板80に形成され、画素電極22と発光素子LEDの発光面(発光素子LEDで第二基板90側に位置する面、本実施形態ではカソード電極C)とが同じ層上に形成されている。アノード電極Aは画素電極22と同じ層(第二層間絶縁膜)の上に同じ材料(インジウム錫酸化物)にて形成されている。一方、カソード電極Cはアルミニウムやマグネシウムにて発光層25上に形成されている。図11(b)では、カソード電極Cと画素電極22とが異なった層にあるように思えるが、発光層25は数百nm未満と薄く、発光素子LEDは薄膜素子であるので、実質的には、カソード電極Cと画素電極22とは同じ層(第二層間絶縁膜)に形成されている。これ以外の構成は実施形態1と殆ど同じである。
電気泳動材料24は第一粒子241と第二粒子242とを含み、第一粒子241は帯電しており、第二粒子242は帯電していない。第一粒子241は光の反射率が低い色調を有し、暗表示に寄与する。一例として第一粒子241は黒色であり、本実施形態では負に帯電している。第二粒子242は光の反射率が高い色調を有し、明表示に寄与する。一例として第二粒子242は白色であり、本実施形態では積極的な帯電処理は施されて居らず電気的にほぼ中性である。電気泳動素子EPDは明表示と暗表示とを切り替える事ができるが、明表示とは使用者が第二粒子242の色を見る表示であり、暗表示とは使用者が黒色を感ずる表示である。本実施形態では、第二粒子242が白色なので、明表示は白になるが、第二粒子242を赤とすれば、明表示は赤となる。
次に、電位関係を、図11乃至図14を参照して、説明する。尚、これらの図では、第一基板80の様に符番が省略されている物があるが、符番は図2と同じである。又、電位として具体的な数字が記入されているが、これらの数字は説明を分かり易くする為の好ましい一例であって、以下に記述する条件を満たせば、これら以外の電位関係も可能である。
(1)電気泳動素子EPDの表示条件
図11と図12とを参照して、電気泳動素子EPDの表示条件を説明する。電気泳動素子EPDを明表示とする為に信号線40に供給される明信号Vs(B)を第一二高電位H12とする(Vs(B)=H12)。又、電気泳動素子EPDを暗表示とする為に信号線40に供給される暗信号Vs(D)を第一二低電位L12とする(Vs(D)=L12)。更に、共通電極23に供給される電位Vcomを第一三高電位H13とする(Vcom=H13)。こうすると、画素電極22上での明表示条件は数式21となる。
図11と図12とを参照して、電気泳動素子EPDの表示条件を説明する。電気泳動素子EPDを明表示とする為に信号線40に供給される明信号Vs(B)を第一二高電位H12とする(Vs(B)=H12)。又、電気泳動素子EPDを暗表示とする為に信号線40に供給される暗信号Vs(D)を第一二低電位L12とする(Vs(D)=L12)。更に、共通電極23に供給される電位Vcomを第一三高電位H13とする(Vcom=H13)。こうすると、画素電極22上での明表示条件は数式21となる。
一方、画素電極22上での暗表示条件は数式22となる。
(2)明所使用モード
図11と図12とを参照して、明所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが非発光の際に、第一電源線41に供給される電位をVP1(NE)とし、第二電源線31に供給される電位をVP2(NE)とする。こうすると、発光素子LEDの非発光条件は数式23となる。
図11と図12とを参照して、明所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが非発光の際に、第一電源線41に供給される電位をVP1(NE)とし、第二電源線31に供給される電位をVP2(NE)とする。こうすると、発光素子LEDの非発光条件は数式23となる。
カソード電極Cの電位VCは数式23により、数式24と表される。
次に、図11を参照して、明所使用モードにおけるカソード電極C上での明表示条件を考える。カソード電極Cの電位VCが共通電極23の電位Vcom以下であれば、第一粒子241は、数式21により、最も電位が高い画素電極22の近傍に集められる。反対に、カソード電極Cの電位VCが共通電極23の電位Vcomより高ければ、第一粒子241は、この条件と数式21とにより、画素電極22の近傍又はカソード電極Cの近傍に集められる。いずれにしても、第一粒子241は共通電極23から遠ざけられるので、明表示状態が成り立つ。即ち、数式21が満たされていれば、カソード電極Cの電位VCは問われず、明表示条件は満たされる。
次に、図12を参照して、明所使用モードにおけるカソード電極C上での暗表示条件を考える。カソード電極Cの電位VCが共通電極23の電位Vcomよりも低ければ(数式25)、カソード電極C上も暗表示となる。
数式24を鑑みると、数式26が成り立つと、数式25は満たされる。
従って、明所使用モードにおけるカソード電極C上での暗表示条件は数式27となる。
上述の数式21と数式22、及び数式27が明所使用モードで画素を明表示や暗表示と切り替え可能とする条件である。
(3)暗所使用モード
図13と図14とを参照して、暗所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが発光する際に第一電源線41に供給される電位VP1(E)を第一四高電位H14とする(VP1(E)=H14)。又、発光素子LEDが発光する際に第二電源線31に供給される電位VP2(E)を第一三低電位L13とする(VP2(E)=L13)。発光素子LEDの発光閾値電圧VthELを用いると、発光素子LEDの発光条件は、発光素子LEDが順バイアスと表現される数式28となる。
図13と図14とを参照して、暗所使用モードでの電位関係を説明する。発光素子LEDが発光する際に第一電源線41に供給される電位VP1(E)を第一四高電位H14とする(VP1(E)=H14)。又、発光素子LEDが発光する際に第二電源線31に供給される電位VP2(E)を第一三低電位L13とする(VP2(E)=L13)。発光素子LEDの発光閾値電圧VthELを用いると、発光素子LEDの発光条件は、発光素子LEDが順バイアスと表現される数式28となる。
一方、N型の駆動トランジスターDTがオン状態となる為の条件は数式29と表される。
次に、図13を参照して、暗所使用モードにおける明表示条件を考える。この場合、第一粒子241が画素電極22の近傍に集められれば良いから、数式21と共にカソード電極Cの電位VCが明信号Vs(B)よりも小さければ(数式30)、カソード電極C上に第一粒子241が集まる事はなくなり、放出光は第二粒子242に散乱されて、画素の外に出射される。
数式28を考慮すると、数式31が成り立てば、数式30は満たされる。
次に、図14を参照して、暗所使用モードにおける暗表示条件を考える。この場合、第一粒子241が共通電極23の近傍に集められれば良いから、数式22と共にカソード電極Cの電位VCが共通電極23の電位Vcomよりも低ければ良い(数式32)。
数式28を考慮すると、数式33が成り立てば、数式32は満たされる。
数式21により、H12>H13だから、数式33が満たされると、自動的に数式31も満たされる。
一方、N型の駆動トランジスターDTがオフ状態となって、発光素子LEDを非発光とする条件は数式34と表される。
次に、N型の選択トランジスターSTが、選択信号Vg(S)として第一高電位H1を受けた際に(Vg(S)=H1)、オン状態となる条件は数式35である。
一方、N型の選択トランジスターSTが、非選択信号Vg(NS)として第一低電位L1を受けた際に(Vg(NS)=L1)、オフ状態となる条件は数式36である。
数式36と数式21、数式22、数式33、数式34、数式35を纏めると、数式37が得られる。
数式37は数式38とも表現される。
数式37又は数式38と、数式27と、を満たす事で、明所使用モードでも暗所使用モードでも明表示と暗表示とを自在に切り替える事が可能となり、更に、暗所使用モードでは明表示画素の発光素子LEDを発光させ、暗表示画素の発光素子LEDを非発光とする事ができる。
数式27に関して、余計な電流発生(発光素子LEDの漏れ電流)を抑制し、同時に暗表示画素をできる限り暗くする為に数式39とするのが好ましい。
電源の数(電位の種類)は少ない方が好ましいので、数式40に示す様に、Vp1(NE)とVp2(NE)とはVS(D)又はVp2(E)と一致させるのが好ましい。
この様に、第二電源線31には低電位(発光時に第一三低電位、非発光時に第一二低電位又は第一三低電位)が供給され、第一電源線41には低電位(非発光時に第一二低電位又は第一三低電位)又は高電位(発光時に第一四高電位)が供給される。
数式37(数式38)と、数式39及び数式40、とを反映させた電位関係の一例は、VthEL=10Vとして、次の様になる。Vg(NS)=L1=0V、VS(D)=L12=0V、VP2(E)=L13=1V、VP1(E)=H14=13V、Vcom=H13=16V、VS(B)=H12=20V、Vg(S)=H1=25V、Vp1(NE)=Vp2(NE)=VS(D)=L12=0V。これらの電位は、図11から図14に一例として記載されている。
図11に示す様に、明所使用モード時に画素を明表示とするには、VS(B)=H12=20Vと、画素電極22の電位を共通電極23の電位やカソード電極Cの電位よりも高くし、画素電極22の近傍に第一粒子241を集めればよい。尚、Vp1(NE)=Vp2(NE)=VS(D)=L12=0Vであるので、VC=0Vである。
図12に示す様に、明所使用モード時に画素を暗表示とするには、VS(D)=L12=0Vと、共通電極23の電位を画素電極22の電位やカソード電極Cの電位よりも高くし、共通電極23の近傍に第一粒子241を集めればよい。尚、Vp1(NE)=Vp2(NE)=VS(D)=L12=0Vであるので、VC=0Vである。
図13に示す様に、暗所使用モード時に画素を明表示とするには、第一電源線41に高電位(第一四高電位)を供給して、発光素子LEDを発光可能な状態とした上で、画素電極22の電位VpxをVp2(E)よりも高くして、駆動トランジスターDTをオン状態とし、発光素子LEDを発光させる。これにはVS(B)=H12=20Vとすればよく、この際に、画素電極22の電位Vpxを共通電極23の電位Vcomやカソード電極Cの電位よりも高くし、画素電極22の近傍に第一粒子241を集める。尚、駆動トランジスターDTの線型動作時におけるオン抵抗が発光素子LEDの抵抗よりも十分小さくなる様に(即ち、発光素子LEDの発光時に駆動トランジスターDTが線型状態となる様に)駆動トランジスターDTの幅と長さとの比を大きく取る事が好ましい。こうすると、駆動トランジスターDTでの電位降下が非常に小さくなり、図13に示す様に、例えばVC〜2V程度と、発光時のカソード電極Cの電位を第一三低電位に近い電位とする事ができる。
図14に示す様に、暗所使用モード時に画素を暗表示とするには、VS(D)=L12=0Vと、共通電極23の電位を画素電極22の電位やカソード電極Cの電位よりも高くし、共通電極23の近傍に第一粒子241を集めればよい。この際に、VP1(E)=H14=13Vであるので、VC<13Vとなり、第一粒子241は共通電極23の近傍に集められる。VP1(E)はVP2(E)よりも大きいが、駆動トランジスターDTがオフ状態にあるので、発光素子LEDは非発光となる。これはVS(D)=L12<VP2(E)=L13とし、駆動トランジスターDTをN型とした帰結である。即ち、暗表示画素は暗表示をそのまま維持する。
以上述べたように、本実施形態に係わる電気光学装置150によれば、実施形態1と同様な効果を得る事ができる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良を加えることが可能である。
10…表示領域、22…画素電極、23…共通電極、24…電気泳動材料、25…発光層、30…走査線、31…第二電源線、40…信号線、41…第一電源線、80…第一基板、90…第二基板、100…電子機器、150…電気光学装置、241…第一粒子、242…第二粒子、ST…選択トランジスター、DT…駆動トランジスター、EPD…電気泳動素子、LED…発光素子。
Claims (9)
- 画素に電気泳動素子と発光素子とが設けられた電気光学装置であって、
第一基板と第二基板と電気泳動材料とを備え、
前記電気泳動素子は、前記第一基板に形成された画素電極と、前記第二基板に形成された共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に配置された電気泳動材料と、を含み、
前記発光素子は前記第一基板に形成され、
前記画素電極は、平面視にて前記発光素子から離間されている事を特徴とする電気光学装置。 - 前記画素電極と前記発光素子の発光面とが同じ層上に形成されている事を特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記電気泳動材料は第一粒子と第二粒子とを含み、
前記第一粒子は帯電しており、前記第二粒子は帯電していない事を特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。 - 前記発光素子はアノード電極とカソード電極と発光層とを有する事を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 画素に電気泳動素子と発光素子とが設けられた電気光学装置であって、
前記電気泳動素子は、前記発光素子の発光又は非発光に係わらずに、明表示と暗表示とを切り替え可能であり、
前記電気泳動素子が前記明表示の際に前記発光素子は前記発光と前記非発光とを切り替え可能である事を特徴とする電気光学装置。 - 前記電気泳動素子が前記明表示の際に前記発光素子が発光すると、前記発光した光の一部が前記画素より出射される事を特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
- 前記第一粒子が前記画素電極の近傍に集められた際に前記発光素子が発光すると、前記発光した光は前記第二粒子により散乱され、前記発光した光の一部は前記画素より出射される事を特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。
- 画素を備え、
前記画素には第一電源線と第二電源線とが配線され、
前記画素は選択トランジスターと駆動トランジスターと画素電極とアノード電極とカソード電極と前記アノード電極および前記カソード電極間に設けられた発光層とを含み、
前記画素電極と前記選択トランジスターのドレインと前記駆動トランジスターのゲートとが電気的に接続され、前記第一電源線と前記第二電源線との間に前記駆動トランジスターと前記アノード電極と前記カソード電極とが配置され、
前記第一電源線と前記第二電源線との電位差を前記発光層が発光する電位差と発光しない電位差に設定可能な電位が前記第一電源線および前記第二電源線にそれぞれ供給され得る事を特徴とする電気光学装置。 - 信号線と走査線とを備え、
前記画素は前記信号線と前記走査線との交差に対応して配置され、
前記選択トランジスターのソースと前記信号線とが電気的に接続され、
前記選択トランジスターのゲートと前記走査線とが電気的に接続される事を特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。
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