JP2018084844A - 二重駆動モードを有するアクティブマトリクスディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】二重駆動モードを有するアクティブマトリクスディスプレイの提供。【解決手段】アクティブマトリクス電気光学ディスプレイ（１００）は、画素電極およびその関連付けられたキャパシタ電極がキャパシタを形成するように、画素電極（１０６、１０８）と関連付けられたキャパシタ電極（１１０、１１２）を含む。ディスプレイ（１００）はまた、各キャパシタ電極（１１０、１１２）が、ディスプレイ（１００）の光透過性フロント電極（１０２）に電気的に接続される、ある位置と、各キャパシタ電極（１１０、１１２）が、光透過性電極にかかる電圧から独立した電圧を有する、電圧源に電気的に接続される、第２の位置とを有する、切替手段（１２０）を含む。【選択図】図１

Description

本願は、

にも関係している。

前述の特許および出願は、便宜上、以降では集合的に「ＭＥＤＥＯＤ」（ＭＥｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙｓ（電気光学ディスプレイを駆動するための方法））出願と称され得る。これらの特許および同時係属出願、および以下で記述される全ての他の米国特許ならびに公開ならびに同時係属出願の内容全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

電気光学ディスプレイに関する背景となる専門用語および最先端技術は、米国特許第７，０１２，６００号に詳細に論じられており、読者は、さらなる情報についてはこれを参照されたい。故に、本専門用語および最先端技術は、以下に簡単に要約される。

米国特許第７，０１２，６００号明細書

本発明は、アクティブマトリクスディスプレイに関し、より具体的には、二重駆動モードを有する、そのようなディスプレイに関する。本発明は、排他的ではないが、特に、１つ以上の種類の荷電粒子が流体中に存在し、ディスプレイの外観を変化させるように電場の影響下で流体を通して移動させられる、粒子ベースの電気泳動ディスプレイとともに使用することを目的としている。

材料またはディスプレイに適用されるような「電気光学」という用語は、画像技術におけるその従来の意味において、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する材料であって、材料への電場の印加によって、その第１の表示状態からその第２の表示状態に変化させられる材料を指すために、本明細書で使用される。

「グレー状態」という用語は、画像技術におけるその従来の意味において、画素の２つの極限光学状態の中間の状態を指すために、本明細書で使用され、必ずしもこれら２つの極限状態の間の黒白遷移を暗示するわけではない。例えば、以下で参照されるＥ Ｉｎｋ特許および公開出願のうちのいくつかは、中間の「グレー状態」が実際には淡い青色となるように、極限状態が白色および濃い青色である、電気泳動ディスプレイを説明する。「黒色」および「白色」という用語は、ディスプレイの２つの極限状態を指すために以降で使用され得、通常、厳密には黒色および白色ではない極限光学状態、例えば、上記の白色および青色状態を含むと理解されるべきである。「モノクロ」という用語は、画素を介在グレー状態のないそれらの２つの極限光学状態に駆動するのみである、駆動スキームを表すために以降で使用され得る。

「双安定」および「双安定性」という用語は、当技術分野におけるそれらの従来の意味において、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備えるディスプレイであって、その第１または第２の表示状態のうちのいずれか一方を呈するように、有限持続時間のアドレス指定パルスを用いて、所与の要素が駆動されてから、アドレス指定パルスが終了した後に、表示要素の状態を変化させるために必要とされるアドレス指定パルスの最小持続時間の少なくとも数倍、例えば、少なくとも４倍、その状態が続くようなディスプレイを指すために、本明細書で使用される。米国特許第７，１７０，６７０号では、グレースケール対応のいくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、その極限の黒色および白色状態においてだけではなく、また、それらの中間グレー状態においても、安定しており、同じことがいくつかの他の種類の電気光学ディスプレイにも当てはまることが示されている。本種類のディスプレイは、双安定性よりもむしろ「多安定性」と正しくは呼ばれるが、便宜上、「双安定性」という用語が、双安定性および多安定性ディスプレイの両方を網羅するために本明細書で使用され得る。

「インパルス」という用語は、時間に対する電圧の積分というその従来の意味において、本明細書で使用される。しかしながら、いくつかの双安定性電気光学媒体は、電荷変換器の役割を果たし、そのような媒体では、インパルスの代替的な定義、すなわち、経時的な電流の積分（印加される全電荷に等しい）が使用され得る。媒体が電圧時間インパルス変換器または電荷インパルス変換器の役割を果たすかどうかに応じて、インパルスの適切な定義が使用されるべきである。

以下の論議のいくつかは、初期グレーレベルから最終グレーレベル（初期グレーレベルとは異なる場合もあり、異ならない場合もある）までの遷移を通して、電気光学ディスプレイの１つ以上の画素を駆動するための方法に焦点を合わせるであろう。「波形」という用語は、１つの特定の初期グレーレベルから特定の最終グレーレベルまでの遷移を達成するために使用される、電圧対時間曲線全体を表すために使用されるであろう。典型的には、そのような波形は、複数の波形要素を備え、その場合、これらの要素は、本質的に長方形であり（すなわち、所与の要素が、ある期間にわたる定電圧の印加を備える）、要素は、「パルス」または「駆動パルス」と呼ばれ得る。「駆動スキーム」という用語は、特定のディスプレイのグレーレベルの間で全ての可能な遷移を達成するために十分な一式の波形を表す。ディスプレイは、１つより多くの駆動スキームを利用してもよい。例えば、前述の米国特許第７，０１２，６００号は、ディスプレイの温度、またはその寿命の間に動作している時間等のパラメータに応じて、駆動スキームが修正される必要があり得、したがって、ディスプレイには、異なる温度等で使用される複数の異なる駆動スキームが提供され得ることを教示する。このようにして使用される一式の駆動スキームは、「一式の関連駆動スキーム」と称され得る。また、前述のＭＥＤＥＯＤ出願のうちのいくつかで説明されるように、同一のディスプレイの異なる領域中で同時に１つより多くの駆動スキームを使用することも可能であり、このようにして使用される一式の駆動スキームは、「一式の同時駆動スキーム」と称され得る。

いくつかの種類の電気光学ディスプレイが公知であり、例えば、
（ａ）回転２色部材ディスプレイ（例えば、米国特許第５，８０８，７８３号、第５，７７７，７８２号、第５，７６０，７６１号、第６，０５４，０７１号、第６，０５５，０９１号、第６，０９７，５３１号、第６，１２８，１２４号、第６，１３７，４６７号、および第６，１４７，７９１号を参照）、
（ｂ）エレクトロクロミックディスプレイ（例えば、Ｏ’Ｒｅｇａｎ， Ｂ．， ｅｔ ａｌ， Ｎａｔｕｒｅ １９９１，３５３，７３７、Ｗｏｏｄ， Ｄ．， Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ， １８（３），２４（Ｍａｒｃｈ ２００２）、Ｂａｃｈ， Ｕ．， ｅｔ ａｌ， Ａｄｖ． Ｍａｔｅｒ．， ２００２，１４（１１），８４５、ならびに米国特許第６，３０１，０３８号、第６，８７０．６５７号、および第６，９５０，２２０号を参照）、
（ｃ）エレクトロウェッティングディスプレイ（Ｈａｙｅｓ， Ｒ．Ａ．， ｅｔ ａｌ，「Ｖｉｄｅｏ−Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ」，Ｎａｔｕｒｅ， ４２５，３８３−３８５（２５ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００３）、および米国特許公開第２００５／０１５１７０９号を参照」、
（ｄ）複数の荷電粒子が電場の影響下で流体を通って移動する、粒子ベースの電気泳動ディスプレイ（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、および第６，１３０，７７４号、米国特許出願公開第２００２／００６０３２１号、第２００２／００９０９８０号、第２００３／００１１５６０号、第２００３／０１０２８５８号、第２００３／０１５１７０２号、第２００３／０２２２３１５号、第２００４／００１４２６５号、第２００４／００７５６３４号、第２００４／００９４４２２号、第２００４／０１０５０３６号、第２００５／００６２７１４号、および第２００５／０２７０２６１号、ならびに国際出願公開第ＷＯ００／３８０００号、第ＷＯ００／３６５６０号、第ＷＯ００／６７１１０号、および第ＷＯ０１／０７９６１号、ならびに欧州特許第１，０９９，２０７Ｂ１号、第１，１４５，０７２Ｂ１号、ならびに前述の米国特許第７，０１２，６００号で議論される他のＭＩＴおよびＥ Ｉｎｋ特許および出願を参照）である。

電気泳動媒体のいくつかの異なる変種がある。電気泳動媒体は、液体またはガス状流体を使用することができ、ガス状流体については、例えば、Ｋｉｔａｍｕｒａ， Ｔ．， ｅｔ ａｌ，「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ」，ＩＤＷ Ｊａｐａｎ， ２００１，Ｐａｐｅｒ ＨＣＳ １−１、およびＹａｍａｇｕｃｈｉ， Ｙ．， ｅｔ ａｌ，「Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ」，ＩＤＷ Ｊａｐａｎ，２００１，Ｐａｐｅｒ ＡＭＤ４−４）、米国特許公開第２００５／０００１８１０号、欧州特許出願第１，４６２，８４７号、第１，４８２，３５４号、第１，４８４，６３５号、第１，５００，９７１号、第１，５０１，１９４号、第１，５３６，２７１号、第１，５４２，０６７号、第１，５７７，７０２号、第１，５７７，７０３号、および第１，５９８，６９４号、国際出願第ＷＯ２００４／０９０６２６号、第ＷＯ２００４／０７９４４２号、および第ＷＯ２００４／００１４９８号を参照されたい。媒体は、多数の小型カプセルを備えてカプセル化されてもよく、そのそれぞれは、液体懸濁化剤中に懸濁された電気泳動的に移動性の粒子を含有する内相と、内相を囲繞するカプセル壁とを備える。典型的には、カプセルは、２つの電極間に位置付けられたコヒーレント層を形成するように、高分子バインダ内に保持される。前述のＭＩＴおよびＥ Ｉｎｋ特許および出願を参照されたい。代替として、カプセル化電気泳動媒体中の離散マイクロカプセルを囲繞する壁は、連続相に置換されてもよく、したがって、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の離散液滴と、高分子材料の連続相とを備える、いわゆる高分子分散電気泳動ディスプレイを生成する。例えば、米国特許第６，８６６，７６０号を参照されたい。本願の目的で、そのような高分子分散電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体の亜種と見なされる。別の変種は、荷電粒子および流体が、典型的には、高分子薄膜である、キャリア媒体内に形成された複数の空洞内で保持される、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」である。例えば、米国特許第６，６７２，９２１号および第６，７８８，４４９号を参照されたい。

電気泳動媒体は、多くの場合、（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子がディスプレイを通る可視光の透過を実質的に阻止するため）不透明であり、反射モードで動作するが、多くの電気泳動ディスプレイは、１つの表示状態が実質的に不透明であり、１つの表示状態が光透過性である、いわゆる「シャッタモード」で動作するよう作製することができる。例えば、米国特許第５，８７２，５５２号、第６、１３０，７７４号、第６，１４４，３６１号、第６，１７２，７９８号、第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号、および第６、１８４，８５６号を参照されたい。電気泳動ディスプレイに類似するが、電場強度の変動に依拠する、誘電泳動ディスプレイは、類似モードで動作することができる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照されたい。他のタイプの電気光学ディスプレイもまた、シャッタモードで動作可能であり得る。シャッタモードで動作する電気光学媒体は、フルカラーディスプレイのための多層構造において有用であり得る。そのような構造では、ディスプレイの視認表面に隣接する少なくとも１つの層は、シャッタモードで動作し、視認表面からより離れた第２の層を暴露または包隠する。

カプセル化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集塊化および沈降失敗モードを被らず、多種多様の可撓性および剛性基板上にディスプレイを印刷または被覆する能力等のさらなる利点を提供する。（「印刷」という言葉の使用は、制限ではないが、パッチダイコーティング、スロットまたは押出コーティング、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事前計量コーティング、ナイフオーバーロールコーティング、フォワード・リバースロールコーティング等のロールコーティング、グラビアコーティング、浸漬コーティング、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、静電印刷プロセス、感熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、電気泳動堆積（米国特許第７，３３９，７１５号参照）、および他の類似技法を含む、あらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことを目的としている。）したがって、結果として生じるディスプレイは、可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒体を（種々の方法を使用して）印刷することができるため、ディスプレイ自体を安価に作製することができる。

他の種類の電気光学媒体もまた、本発明のディスプレイで使用されてもよい。

高解像度ディスプレイを得るために、使用される電気化学媒体が双安定性であるかどうかにかかわらず、ディスプレイの個々の画素は、隣接する画素からの干渉を伴わずにアドレス可能でなければならない。この目的を達成する１つの方法は、「アクティブマトリクス」ディスプレイを生成するように、少なくとも１つの非線形要素が各画素に関連付けられている、トランジスタまたはダイオード等の非線形要素のアレイを提供することである。１つの画素をアドレス指定する、アドレス指定または画素電極が、関連非線形要素を通して適切な電圧源に接続される。典型的には、非線形要素がトランジスタであるとき、画素電極は、トランジスタのドレーンに接続され、この配列は、以下の説明で仮定されるであろうが、本質的に恣意的であり、画素電極をトランジスタのソースに接続することができる。従来、高解像度アレイでは、画素は、行および列の２次元アレイで配列されるため、任意の特定の画素は、１つの特定行および１つの特定列の交差点によって一意的に画定される。各列における全てのトランジスタのソースが、単一の列電極に接続される一方で、各行における全てのトランジスタのゲートは、単一の行電極に接続され、再度、行へのソースの割当および列へのゲートの割当は、従来的であるが、本質的に恣意的であり、所望であれば、逆転させることができる。行電極は、所与の瞬間に１つの行のみが選択されること、すなわち、選択された行における全てのトランジスタが伝導性であることを確実にする等のために、選択された行電極に電圧が印加されている一方で、全ての他の行における全てのトランジスタが非伝導性のままであることを確実にする等のために、これらの選択されていない行に電圧が印加されていることを事実上確実にする、行ドライバに接続される。列電極は、選択された行における画素を所望の光学状態に駆動するように選択される電圧を種々の列電極に印加する、列ドライバに接続される。（前述の電圧は、従来、非線形アレイから電気光学媒体の対向側に提供され、ディスプレイ全体を横断して延在する、一般的な前面電極に対するものである。）「ラインアドレス時間」として知られている事前選択された間隔後、選択された行が選択解除され、次の行が選択され、列ドライバ上の電圧は、ディスプレイの次のラインが記述されるように変化させられる。このプロセスは、ディスプレイ全体が行毎に記述されるように繰り返される。

ディスプレイ全体の全体的リフレッシュのための最小時間（以下、「フレーム時間」と称される）は、したがって、行の数および前述の行毎のラインアドレス時間の積である。本フレーム時間は、（他の変数の中でもとりわけ）アクティブマトリクスを備える、トランジスタの効率によって制限され、本効率は、トランジスタが作製される半導体材料に依存する。

ある目的のために、少なくとも２つの異なるモードにおいて、アクティブマトリクスディスプレイを駆動させることが可能であることが望ましい。以下の議論は、前述のように、電気泳動ディスプレイに対するそのような二重モード駆動の用途に焦点を当てるが、本発明は、そのようなディスプレイに限定されず、本発明は、前述のタイプのディスプレイのいずれかならびに液晶および微小機械（ＭＥＭＳ）ディスプレイと併用されてもよい。

二重モード様式において電気泳動ディスプレイを駆動させることは、先行技術において公知であって、第１のモードは、画素特異的波形（すなわち、個々の画素間で変動する波形）を使用して、画像をレンダリングするために一般に使用される様式において、印加場に平行な顔料粒子の電気泳動運動を誘発する。例えば、電気泳動ディスプレイは、流体中に分散された正荷電白色（散乱）粒子および負荷電黒色粒子を備えてもよい。負電圧をバックプレーン画素電極に印加することは、白色顔料をディスプレイのフロント（視認）表面に向かって、黒色顔料をバックプレーンに向かって移動させ、画素の白色状態を産生するであろう（視認表面を通して見られるように）。逆に言えば、正電圧のバックプレーン画素電極への印加は、反対方向における白色および黒色粒子の運動を誘発することによって、暗色状態を産生するであろう。

第２のモードでは、高速変動（交流）電圧が、使用される。例えば、米国特許第７，１０６，２９６号、第７，１１６，４６６号、第７，２５９，７４４号、第７，３０４，７８７号、第７，３２７，５１１号、第７，５８３，２５１号、および第７，９９９，７８７号を参照されたい。これらの特許では、交流電圧が、ディスプレイの平面内の粒子の空間的に非均質分布を誘導し、直流（ＤＣ）駆動を用いて達成される状態と透明度が異なる光学状態をもたらすために使用される。そのような透明度の変化を誘発するために使用される交流電圧（典型的には、方形波）の周波数は、５０Ｈｚを上回り、１０ミリ秒未満の個々の方形波パルスおよび類似持続時間のフレーム時間を要求し得る。そのようなフレーム時間は、従来の薄膜トランジスタアレイの能力を超え得る。ある場合には、１ｋＨｚより高い交流電圧周波数が、要求され、これは、市販の薄膜トランジスタアレイの現在の能力をはるかに上回る。

故に、第２の駆動モードのために要求される所望の高速変更電圧プロファイルは、バックプレーンの従来の駆動を通して利用可能ではない場合があり、すなわち、所望の駆動モードは、その行および列ドライバを用いてバックプレーンを通してアクセス可能ではない、電圧変動の周波数または電圧値を伴い得る。従来のアクティブマトリクスディスプレイモジュールは、前述の第１のモードにおいて駆動するために設計されるが、それらは、したがって、第２のモードを使用して、効果的駆動を可能にし得ない。

本発明は、本問題に対する解決策を提供し、したがって、電気光学ディスプレイと、高速変更電圧プロファイルがアクティブマトリクスディスプレイの画素に印加されることを可能にする、そのようなディスプレイを駆動させるための方法とを提供することを模索する。

故に、本発明は、電気光学ディスプレイであって、
電気光学材料の層と、
電気光学材料の層の片側に配置される、少なくとも１つの光透過性電極と、
少なくとも１つの光透過性電極から電気光学材料の層の対向側に配置される、複数の画素電極と、
複数のキャパシタ電極であって、それぞれ、画素電極およびその関連付けられたキャパシタ電極がキャパシタを形成するように、複数の画素電極のうちの１つと関連付けられる、キャパシタ電極と、
各キャパシタ電極が、光透過性電極に電気的に接続される、第１の位置と、各キャパシタ電極が、光透過性電極にかかる電圧から独立した電圧を有する、電圧源に電気的に接続される、第２の位置とを有する、切替手段と、
を備える、電気光学ディスプレイを提供する。

本電気光学ディスプレイの一形態では、切替手段の第２の位置において、各キャパシタ電極は、接地等の定電圧源に接続される。

本発明の電気光学ディスプレイの一形態では、各画素電極は、また、ソースラインおよびゲートラインにも接続される、トランジスタのドレーンに接続される。

本発明の電気光学ディスプレイでは、電気化学媒体に隣接してある（したがって、ディスプレイが動作時、電場を本媒体に印加する）画素電極の部分は、キャパシタ電極とキャパシタを形成する同一の部分である必要はないが、画素電極の２つの部分（異なる場合）は、相互に電気的に接続されなければならない。特に、本発明の電気光学ディスプレイは、いわゆる「埋込式トランジスタ」（例えば米国特許第７、１７６，８８０号参照）を利用してもよく、各画素電極は、誘電材料の層の対向側にある２つの部分内にあって、第１の部分は、電気光学材料の層に隣接し、第２の部分は、関連付けられたトランジスタのドレーンまたはソースに接続され、誘電材料の層を通して通過する伝導性ビアを用いて、第１の部分に接続される。

本発明はまた、電気光学ディスプレイをアドレス指定するための方法であって、
電気光学材料の層と、
電気光学材料の層の片側に配置される、少なくとも１つの光透過性電極と、
少なくとも１つの光透過性電極から電気光学材料の層の対向側に配置される、複数の画素電極と、
複数のキャパシタ電極であって、それぞれ、画素電極およびその関連付けられたキャパシタ電極がキャパシタを形成するように、複数の画素電極のうちの１つと関連付けられる、キャパシタ電極と、
各キャパシタ電極が、光透過性電極に電気的に接続される、第１の位置と、各キャパシタ電極が、光透過性電極にかかる電圧から独立した電圧を有する、電圧源に電気的に接続される、第２の位置とを有する、切替手段と、
を備え、本方法は、
（ｉ）切替手段がその第１の位置では、画素電極および光透過性電極が、実質的に、同一の電位にあるように、電圧を画素電極に印加するステップと、
（ｉｉ）切替手段がその第２の位置では、光透過性電極および画素電極が、同一の電位にないように、電圧を画素電極に印加するステップと、
を含む、方法を提供する。

本発明の本方法の好ましい形態では、各画素電極は、また、ソースラインおよびゲートラインにも接続される、トランジスタのドレーンに接続され、本方法のステップ（ｉ）では、電圧は、ソースラインを介して、トランジスタを通して画素電極に印加される。

本発明のディスプレイおよび方法は、前述の双安定性電気光学材料のタイプのいずれかを利用してもよい。したがって、例えば、本発明のディスプレイおよび方法では、電気光学材料は、回転２色部材、エレクトロクロミックまたはエレクトロウェッティング材料を備えてもよい。代替として、電気光学材料は、流体中に配置され、かつ電場の影響下で流体を通って移動することが可能な複数の荷電粒子を含む、電気泳動材料を含んでもよい。荷電粒子および流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められてもよく、または高分子材料を含む連続相によって囲繞される複数の離散液滴として存在してもよい。流体は、液体またはガス状であってもよい。

本発明のディスプレイおよび方法は、先行技術電気光学ディスプレイが使用される、任意の用途において使用されてもよい。したがって、例えば、本ディスプレイおよび方法は、電子ブックリーダ、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、携荷電話、スマートカード、標識、腕時計、棚ラベル、可変透過ウィンドウ、およびフラッシュドライブにおいて使用されてもよい。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
電気光学ディスプレイ（１００）であって、
電気光学材料の層（１０４）と、
前記電気光学材料の層（１０４）の片側に配置される、少なくとも１つの光透過性電極（１０２）と、
前記少なくとも１つの光透過性電極（１０２）から前記電気光学材料の層（１０４）の対向側に配置される、複数の画素電極（１０６、１０８）と、
複数のキャパシタ電極（１１０、１１２）であって、各キャパシタ電極は、前記画素電極およびその関連付けられたキャパシタ電極がキャパシタを形成するように、前記複数の画素電極（１０６、１０８）のうちの１つと関連付けられる、キャパシタ電極と
を備え、
前記ディスプレイは、各キャパシタ電極（１１０、１１２）が、前記光透過性電極（１０２）に電気的に接続される、第１の位置と、各キャパシタ電極（１１０、１１２）が、前記光透過性電極（１０２）にかかる電圧から独立した電圧を有する、電圧源に電気的に接続される、第２の位置とを有する、切替手段（１２０）を特徴とする、電気光学ディスプレイ。
（項目２）
前記切替手段（１２０）の前記第２の位置では、各キャパシタ電極（１１０、１１２）は、定電圧源に接続される、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目３）
前記切替手段（１２０）の前記第２の位置では、各キャパシタ電極（１１０、１１２）は、接地に接続される、項目２に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目４）
各画素電極（１１０、１１２）は、また、ソースライン（１１４、１１６）およびゲートライン（１１８）にも接続される、トランジスタのドレーンに接続される、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目５）
誘電材料の層をさらに備え、各画素電極は、層誘電材料の対向側にある２つ部分内にあって、第１の部分は、前記電気光学材料の層に隣接してあって、第２の部分は、関連付けられたトランジスタのドレーンまたはソースに接続され、前記誘電材料の層を通して通過する伝導性ビアを用いて、前記第１の部分に接続される、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目６）
前記切替手段がその第２の位置にある間、交流電圧を前記光透過性電極に印加するための手段をさらに備える、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目７）
前記電気光学材料は、回転２色部材、エレクトロクロミック、またはエレクトロウェッティング材料を備える、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目８）
前記電気光学材料は、流体中に配置され、電場の影響下で前記流体を通して移動可能な複数の荷電粒子を備える、電気泳動材料を備える、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目９）
前記荷電粒子および前記流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められる、項目８に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１０）
荷電粒子および流体は、高分子材料を含む連続相によって囲繞される複数の離散液滴として存在する、項目８に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１１）
項目１に記載のディスプレイを備える、電子ブックリーダ、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、携荷電話、スマートカード、標識、腕時計、棚ラベル、可変透過ウィンドウ、またはフラッシュドライブ。
（項目１２）
電気光学ディスプレイ（１００）をアドレス指定するための方法であって、
電気光学材料（１０４）の層と、
前記電気光学材料の層（１０４）の片側に配置される、少なくとも１つの光透過性電極（１０２）と、
前記少なくとも１つの光透過性電極（１０２）から前記電気光学材料の層（１０４）の対向側に配置される、複数の画素電極（１０６、１０８）と、
複数のキャパシタ電極（１１０、１１２）であって、各キャパシタ電極は、前記画素電極およびその関連付けられたキャパシタ電極がキャパシタを形成するように、前記複数の画素電極（１０６、１０８）のうちの１つと関連付けられる、キャパシタ電極と、
各キャパシタ電極（１１０、１１２）が、前記光透過性電極（１０２）に電気的に接続される、第１の位置と、各キャパシタ電極（１１０、１１２）が、前記光透過性電極（１０２）にかかる電圧から独立した電圧を有する、電圧源に電気的に接続される、第２の位置とを有する、切替手段（１２０）と
を備え、前記方法は、
（ｉ）前記切替手段（１２０）がその第１の位置にあると、前記画素電極および前記光透過性電極（１０２）が、実質的に、同一の電位にあるように、電圧を前記画素電極（１１０、１１２）に印加するステップと、
（ｉｉ）前記切替手段（１２０）がその第２の位置にあると、前記光透過性電極（１０２）および前記画素電極が、同一の電位にないように、電圧を前記画素電極（１１０、１１２）に印加するステップと
を含む、方法。
（項目１３）
各画素電極は、また、ソースラインおよびゲートラインにも接続される、トランジスタのドレーンに接続される、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記方法のステップ（ｉ）では、前記電圧は、前記ソースラインを介して、前記トランジスタを通して、前記画素電極に印加される、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記方法のステップ（ｉｉ）では、交流電圧が、前記光透過性電極に印加される、項目１２に記載の方法。

図１は、本発明の薄膜トランジスタアクティブマトリクスバックプレーンおよび関連付けられた二重モード駆動回路の一部を通した概略断面である。

図２は、本発明の２段階ディスプレイ駆動のグラフィカル表現である。

前述のように、本発明は、二重駆動モード電気光学ディスプレイおよび対応する駆動方法を提供する。本発明は、２つの異なるモードにおいて、アクティブマトリクスディスプレイの駆動を可能にする。第１のモードでは、異なる電圧パルス（または、波形）が、フレーム時間（前述のように）内にディスプレイの各個々の画素電極に提供されてもよい一方、第２のモードでは、ディスプレイの２つ以上の行を備える複数の画素が、特定の電圧または波形に伴って、同時に、アドレス指定されてもよい。随意に、ディスプレイ全体内の全ての画素が、第２の駆動モードでは、同時に、アドレス指定されてもよいが、これは、本発明の要件ではない。本発明はまた、別々の時間セグメントにおいて、第１および第２のモードで交互に駆動され得るように、ディスプレイアドレス指定のモードを切り替えるための手段を提供することができる。

図１は、透明または半透明であり得る、光透過性電極１０２を備える、ディスプレイ（概して、１００として指定される）の一部を通した概略断面を示す。電極１０２は、ディスプレイ全体にわたって延在し、それを通してユーザがディスプレイ１００を視認する、視認表面を形成する、従来の形態の共通フロントプレーン電極を有する。ディスプレイはさらに、電気光学材料の層１０４を備え、電極１０２から層１０４の対向側では、薄膜トランジスタを通して、ソースライン１１４および１１６によって駆動される、画素電極のアレイを備える、アクティブマトリクスバックプレーン（画素電極の２つのみ、示され、それぞれ、１０６および１０８として指定される）が、ゲートライン１１８によって切り替えられる。キャパシタ電極１１０および１１２は、各キャパシタ電極が、その関連付けられた画素電極とキャパシタを形成するように、それぞれ、画素電極１０６および１０８と関連付けられ、それに近接してある。（前述のように、電気化学媒体に隣接してある（したがって、ディスプレイが動作時、電場を本媒体に印加する）画素電極の部分は、キャパシタ電極とキャパシタを形成する同一の部分である必要はないが、画素電極の２つの部分（異なる場合）は、相互に電気的に接続されなければならない。したがって、図１に示されるディスプレイ１００は、キャパシタ電極１１０および１１２が、画素電極１０６および１０８と接触する導体に近接してあり得るように修正されてもよい。）２位置スイッチ１２０の形態における切替手段は、キャパシタ電極１１０および１１２を電極１０２に接続される電圧源ライン１２４（位置１）または接地等の定電圧源（位置２）のいずれかに接続する。

いくつかの先行技術アクティブマトリクス電気光学ディスプレイ（例えば、前述の米国特許第７、１７６，８８０号参照）は、画素電極とキャパシタを形成し、バックプレーンの周縁上の金属トレースを通して、（フロント）光透過性電極に電気的に接続される、キャパシタ電極を利用する。本タイプの接続は、トッププレーンにかかる電圧およびキャパシタ電極にかかる電圧が、相互に忠実に追跡しないときは常に生じる、ディスプレイ画素を横断する望ましくない電圧過渡現象を排除するため、本発明のディスプレイの第１の駆動モードでは、望ましい。

しかしながら、フロント電極１０２とキャパシタ電極１１０および１１２との間のそのような電気接続は、本ディスプレイの第２の駆動モードでは、キャパシタ電極が、フロントプレーン電極に電気的に結び付けられると、フロント電極１０２に印加される電圧の時間変動が、以下に定義される臨界周波数より有意に大きい周波数において生じる電圧変動に対する画素電極１０６および１０８とキャパシタ電極１１０および１１２との間の容量結合により、画素電極１０６および１０８上の略一致する電圧変動をもたらすであろうため損なわれる。画素電極電圧が、フロント電極電圧に近接して追跡すると、電気光学材料１０４を横断する電圧降下は、略ゼロであって、したがって、フロント電極１０２に印加される電圧の変動から生じる電気光学層１０４の光学状態に著しい変化が存在する可能性が低い。本質的に、フロント電極電圧変化は、キャパシタ電極にかかる電圧変化に一致させることによって抑制される。

しかしながら、本電気光学ディスプレイおよび方法の第２の駆動モードに従って、キャパシタ電極１１０および１１２が、回路接地等の定電圧または「Ｖｃｏｍ」電圧（ゲート画素電圧キックバックを補償するために接地からシフトされる電圧。米国特許第７，０３４，７８３号を参照されたい）に結び付けられる場合、フロント電極１０２に印加される電圧の高速変動が、フロント電極１０２と画素電極１０６および１０８との間に大きな電圧降下を誘発し得（すなわち、電気光学層１０４を横断して大きな電圧を産生し得）、したがって、電気光学層１０４の光学状態の実質的変化を誘発し得る。この場合、各蓄積容量は、フロント電極電圧が変動すると、蓄積容量が、画素容量（例えば、画素電極１０６および１０８ならびにフロント電極１０２によって定義される）よりはるかに大きいため、その画素電極の電圧を略一定に保持する。例えば、画素容量が、５０ｆＦであって、画素蓄積容量が、３ｐＦであって、画素電極の他の寄生容量を無視する場合、画素電極は、フロント電極の変動の約（５０ｆＦ／（５０ｆＦ＋３ｐＦ））＝１．６％のみ追跡するであろう。これは、フロント電極と画素電極との間の、すなわち、電気光学層１０４を横断する電圧変動の約９８．４％を残すことになる。（本計算は、各画素電極とフロント電極との間の抵抗結合による、わずかな画素電圧シフトを無視する。）

図１に示されるディスプレイ１００では、スイッチ（図１における１２０）が、キャパシタ電極からつながる伝導性ライン１２２に導入される。本スイッチ１２０は、画素蓄積容量のキャパシタ電極を（ａ）位置１におけるフロント電極電圧源ライン１２４、または（ｂ）位置２における定電圧（典型的には、接地または切替波形を印加する前のトッププレーン電圧に一致する値（一般に、「Ｖｃｏｍ」）と称される）のいずれかに結び付ける。

本発明の二重モード駆動方法におけるスイッチ１２０の動作は、以下である。スイッチ１２０は、キャパシタ電極をフロント電極と同一の電圧に保持し、前述のような第１（ＤＣ）モードにおけるディスプレイの駆動を可能にするために、位置１に保持される。スイッチは、キャパシタ電極を定電圧（接地またはＶｃｏｍ等）に保持し、前述のような第２（ＡＣ）モードにおける駆動を可能にするために、位置２に保持される。第２のモード駆動の間、画素電極電圧は、前述のように、貯蔵容量が、（画素電極とフロント電極との間の）画素容量よりはるかに大きく、また、各画素電極とソースライン等の他の近傍電極との間の他のいわゆる寄生容量よりはるかに大きいため、略一定に保持されるであろう。厳密にすると、画素容量および他の寄生容量のため、画素電極電圧は、フロント電極電圧が変動されると、一定値から垂直上昇するであろうが、本垂直上昇は、前述のように、画素貯蔵容量が、画素電極容量を伴う他の容量と比較して大きいとき、わずかとなるであろう。

画素電極とフロント電極および隣接する画素電極を含む隣接する電極との間の抵抗接触は、画素電圧を一定に留まらせないであろう。しかしながら、高速可変フロント電極電圧の場合、一定値からの電圧垂直上昇は、わずかとなるであろう。ここでは、フロント電極電圧は、フロント電極電圧を構成する重要周波数が、「画素緩和時間」の逆数よりはるかに大きいとき、「高速可変」であると見なされる。本画素緩和時間は、画素電極によって被られる容量（ほとんどの場合、これは、蓄積容量である）の和と、画素電極とフロント電極および近隣画素との間の抵抗および画素トランジスタ「オフ状態」抵抗の高調波の和の積によって与えられる。計算を容易にするために、本抵抗の高調波の和は、およそ画素電極とフロント電極との間の抵抗であって（適切に設計されたディスプレイの場合）、本抵抗は、典型的には、他の導体への抵抗結合の間で最小である。

図２は、図１に示されるディスプレイ１００によって行なわれることができる、本発明の二重モード駆動方法のグラフィカル表現である。２段階画像アップデートが、図２に示されるが、画像アップデートは、少なくとも１つの段階において、スイッチ１２０がその第１の位置にあって、少なくとも１つの他の段階において、スイッチ１２０がその第２の位置にあることを条件として、任意の数の段階を備えてもよいことは、当業者に明白となるであろう。図１に図示されるような段階１では、キャパシタ電極のためのスイッチ１２０は、位置２にある（図１を参照して前述のように）。全体的時変電圧が、フロント電極１０２に印加される電圧の変調を通して、結像電気光学層１０４に印加される（すなわち、前述のような第２のディスプレイ駆動モードに従って）。段階２では、画素蓄積容量対電極１２０のためのスイッチは、位置１にある。電圧が、前述のように（すなわち、前述の第１のディスプレイ駆動モードに従って）薄膜トランジスタアレイを使用する、ゲートドライバ制御式のライン毎の走査を用いて、初期および最終画像ならびに所望の波形によって定義される種々の画素電極に印加される。

図２に描写されるアップデートシーケンスは、例証目的のためだけに実施例として提供される。より複雑なシーケンスも、本単純実施例の拡張によって、容易に想像され得る。図示されるシーケンスでは、画像アップデートは、２つの段階で生じる。段階１では、ディスプレイは、例えば、フロント電極に印加される高周波数、正弦波、または方形波電圧の印加によって、既知の光学状態まで全体的に駆動されてもよい。段階１の間、キャパシタ電極を制御するスイッチ１２０は、位置２にある（図１参照）。段階１の終了時、スイッチ１２０は、位置１に変更される。後続の段階２では、画素電極は、波形駆動スキームならびに初期および最終画像に従って、種々の値に充電される。段階２における画素充電は、バックプレーンの標準的アクティブマトリクス走査を通して達成される。

キャパシタ電極にかかる電圧は、これらの電極を制御するスイッチが、前述のような位置１にあるとき、駆動の間、一定に保持されることを理解されたい。しかしながら、本電圧は、アップデートの終了前およびその後、一定に留まると予期されない。例えば、ディスプレイがフロント電極電圧の変動を通して切り替えられていないとき、フロント電極を駆動させるために使用される「Ｖｃｏｍ」電圧に伴って、本電極電圧を移動させることが便宜的または望ましくあり得る。典型的には、本Ｖｃｏｍ電圧は、第１のディスプレイ駆動モードにおいて、バックプレーン走査を開始するとき、非ゼロ値にされ、バックプレーン走査の終了時、ゼロに戻される。

２つ以上のフロント電極が、ディスプレイ内で採用されてもよく、その場合、２つ以上のスイッチ（図１におけるスイッチ１２０によって例示される）が、要求され得る。同様に、スイッチ１２０が図２に示されるアップデートシーケンスは、スイッチが、位置１に先立って、位置２に保持される、時間的経過を辿るが、これは、本発明の要件ではない。また、第２のディスプレイ駆動モードにおいて、キャパシタ電極が定電圧に維持される間、可変電圧が、フロント電極に印加されることも必要ではない。本発明は、単に、少なくとも原則として、フロント電極が定電圧に保たれる間、可変電圧が画素電極に印加され得るように、フロント電極とキャパシタ電極との間の電位差が変動することを要求する。

Claims (1)

1. 明細書に記載された発明。