JP2022173518A

JP2022173518A - 電気光学ディスプレイ

Info

Publication number: JP2022173518A
Application number: JP2022159462A
Authority: JP
Inventors: ホーチー－シアン; Chih-Hsiang Ho; ルーイー; Yi Lu
Original assignee: E Ink Corp
Current assignee: E Ink Corp
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2022-10-03
Publication date: 2022-11-18
Also published as: US11450287B2; CN112955817A; US20220028347A1; EP3877808A4; EP3877808A1; JP2022505740A; WO2020097462A1; KR20210068596A; KR102576895B1; KR20230128588A; US20200152140A1; TWI733246B; US11145262B2; JP7250921B2; TW202103133A

Abstract

【課題】好適な電気光学ディスプレイを提供すること。【解決手段】電気光学ディスプレイを駆動する装置は、間隔を置かれた第１および第２の素子層と、ディスプレイピクセルの第１および第２の行とを備え、各行は、複数のディスプレイピクセルを含み、各ディスプレイピクセルは、ディスプレイピクセルを駆動するための第１の素子層に位置付けられたピクセル電極と、第２の素子層に位置付けられ、複数のディスプレイピクセルのピクセル電極の一部分に重複している導電ラインと、ディスプレイピクセルの第１の行の導電ラインを第２の行の導電ラインに接続している少なくとも１つの導電路とを含み得る。【選択図】図４Ｂ

Description

（関連出願への参照）
本願は、２０１８年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６２／７５７，８１８号に関連しており、その出願への優先権を主張する。

上述の出願の開示全体が、参照によって本明細書中に援用される。

（本発明の主題）
本発明は、電気光学ディスプレイ装置に関しており、より詳しくは、薄膜トランジスタアレイを含むディスプレイバックプレーンに関している。

（発明の背景）
粒子ベースの電気泳動ディスプレイは、何年もの間熱心な研究および開発の主題であった。そのようなディスプレイでは、複数の荷電粒子（時折、色素粒子と称される）が、電場の影響下で流体を通って移動する。電場は、典型的に、導電性フィルムまたはトランジスタ（電界効果トランジスタ等）によって提供される。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較して、適切な輝度およびコントラスト、広い視認角度、状態双安定性、ならびに低電力消費を有する。しかしながら、そのような電気泳動ディスプレイは、ＬＣＤディスプレイより遅い切り替え速度を有し、電気泳動ディスプレイは、典型的に、リアルタイムビデオを表示するためには遅すぎる。さらに、流体の粘性が電気泳動粒子の移動を制限するので、電気泳動ディスプレイは、低温において動きが遅くなり得る。これらの欠点にもかかわらず、電気泳動ディスプレイは、電子書籍（ｅリーダ）、携帯電話および携帯電話カバー、スマートカード、看板、腕時計、棚のラベル、およびフラッシュドライブ等の製品に日常的に見られ得る。

多くの商業的電気泳動媒質は、本質的に２つの色のみを表示し、「グレースケール」として知られる黒の極限と白の極限との間の勾配を有する。そのような電気泳動媒質は、第２の異なる色を有する着色流体中の第１の色を有する単一のタイプの電気泳動粒子を用いる（その場合、第１の色は、粒子がディスプレイの視認表面に隣接しているときに表示され、第２の色は、粒子が視認表面から離れているときに表示される）か、または、無色の流体中に異なる第１の色および第２の色を有する第１および第２のタイプの電気泳動粒子を用いる。後者の場合、第１の色は、第１のタイプの粒子がディスプレイの視認表面に隣接しているときに表示され、第２の色は、第２のタイプの粒子が視認表面に隣接しているときに表示される。典型的に、２つの色は、黒および白である。

単純に思われるが、電気泳動媒質および電気泳動デバイスは、複合的な挙動を表示する。例えば、単純な「オン／オフ」電圧パルスは、電子リーダにおける質の高いテキストを達成するために不十分であることが発見されている。むしろ、状態間で粒子を駆動するために、および、新たに表示されるテキストが以前のテキストの記憶（すなわち「ゴースト」）を保持しないことを保証するために、複雑な「波形」が必要とされる。

（発明の概要）
この発明は、間隔を置かれた第１および第２の素子層と、ディスプレイピクセルの第１および第２の行とを有し、各行は、複数のディスプレイピクセルであって、各ディスプレイピクセルは、ディスプレイピクセルを駆動するために第１の素子層に位置付けられている、ディスプレイピクセルの第１および第２の行と、第２の素子層に位置付けられ、複数のディスプレイピクセルのピクセル電極の一部に重複する導電ラインと、ディスプレイピクセルの第１の行の導電ラインを第２の行の導電ラインに接続している少なくとも１つの導電路とを備えている。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ディスプレイピクセルの第１および第２の行を有する電気光学ディスプレイであって、各行は、
複数のディスプレイピクセルであって、各ディスプレイピクセルは、前記ディスプレイピクセルを駆動するためのピクセル電極を有する、複数のディスプレイピクセルと、
前記複数のディスプレイピクセルの前記ピクセル電極の各々に接続された第１の信号ラインと、
少なくとも１つの導電路と
を備え、
前記少なくとも１つの導電路は、ディスプレイピクセルの前記第１の行の前記第１の信号ラインを前記第２の行の第２の信号ラインに接続している、電気光学ディスプレイ。
（項目２）
前記第１および第２の信号ラインは、前記複数のディスプレイピクセルの前記ピクセル電極に一定の電圧を伝送するように構成されている、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目３）
前記第１の信号ラインに接続されたコンデンサをさらに備えている、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目４）
間隔を置かれた第１および第２の素子層と、ディスプレイピクセルの第１および第２の行とを有する電気光学ディスプレイであって、各行は、
複数のディスプレイピクセルであって、各ディスプレイピクセルは、ピクセル電極を有し、前記ピクセル電極は、前記ディスプレイピクセルを駆動するために前記第１の素子層に位置付けられている、複数のディスプレイピクセルと、
前記第２の素子層に位置付けられた信号ラインであって、前記信号ラインは、前記複数のディスプレイピクセルのピクセル電極の一部分に重複している、信号ラインと、
少なくとも１つの導電路と
を備え、
前記少なくとも１つの導電路は、ディスプレイピクセルの前記第１の行の前記信号ラインを前記第２の行の信号ラインに接続している、電気光学ディスプレイ。
（項目５）
前記導電路は、前記第２の素子層に位置付けられている、項目４に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目６）
電気光学媒質をさらに備えている、項目４に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目７）
前記電気光学媒質は、回転式二色部材または電気化学媒質である、項目６に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目８）
前記電気光学媒質は、電気泳動媒質であり、前記電気泳動媒質は、流体内の複数の荷電粒子を備え、前記複数の荷電粒子は、前記電気光学媒質への電場の印加時、前記流体を通って移動可能である、項目６に記載の電気光学ディスプレイ。

（図面の簡単な説明）
図１は、本明細書中で開示される主題によるバックプレーン回路を例証している。

図２は、本明細書中で開示される主題によるディスプレイピクセルの上面図を例証している。

図３Ａは、本明細書中で開示される主題によるディスプレイピクセルの等価回路の実施形態を例証している。

図３Ｂは、本明細書中で提示される主題によるサンプル駆動スキームを例証している。

図４Ａは、本明細書中で提示される主題によるバックプレーン回路を例証している。

図４Ｂは、本明細書中で提示される主題による別のバックプレーン回路を例証している。

図５Ａは、本明細書中で提示される主題によるクロストークを有するディスプレイ画像を例証している。

図５Ｂは、本明細書中で提示される主題を用いて低減させられたクロストークを有するディスプレイ画像を例証している。

（詳細な説明）
上で示されるように、本明細書中で提示される主題は、容量カップリングを低減させ電気光学ディスプレイの性能を向上させる方法および手段を提供する。

「電気光学」という語は、材料またはディスプレイに適用される場合、少なくとも１つの光学特性の異なる第１および第２のディスプレイ状態を有する材料を指す、画像技術におけるその従来の意味で本明細書中において用いられ、材料は、材料への電場の印加によってその第１のディスプレイ状態からその第２のディスプレイ状態へと変化させられる。光学特性は、典型的に、人間の目に知覚可能な色であるが、光学特性は、光透過性、反射性、発光、または、機械読書向けのディスプレイの場合、可視範囲外の電磁波長の反射性の変化の意味での偽色等の、別の光学特性であり得る。

「グレー状態」という語は、本明細書中で、ピクセルの２つの極限光学状態の中間の状態を指す、画像化技術におけるその従来の意味で用いられ、これら２つの極限状態間での黒－白遷移を必ずしも示さない。例えば、以下で参照されるＥＩｎｋの特許および公開された出願のいくつかは、極限状態が白および深い青であることにより、中間の「グレー状態」が実際は淡い青であり得る電気泳動ディスプレイを説明する。実際、既に述べられたように、光学状態の変化は、色の変化でないことがある。「黒」および「白」という語は、本明細書中で、これ以降、ディスプレイの２つの極限光学状態を指すために用いられ得、厳密には黒および白でない極限光学状態、例えば前述された白い状態および暗い青の状態を通常含むものとして理解されるべきである。「モノクローム」という語は、本明細書中で、これ以降、介在するグレー状態のないそれらの２つの極限光学状態にピクセルを駆動する駆動スキームを表すためのみに用いられ得る。

「双安定」および「双安定性」という語は、業界におけるそれらの従来的な意味で本明細書中において用いられ、少なくとも１つの光学特性において異なる第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要素を備えているディスプレイを指し、異なる第１および第２のディスプレイ状態は、少なくとも１つの光学特性において異なることによって、有限の持続時間のアドレスパルスにより任意の所与の要素が駆動された後、その第１または第２のディスプレイ状態のいずれかをとり、アドレスパルスが終了した後、その状態は、ディスプレイ要素の状態を変化させるために要求されるアドレス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倍の間持続する。グレースケールを可能とするいくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイは、それらの極端な黒色状態および白色状態のみならず、それらの中間のグレー状態でも安定することが、米国特許出願第２００２／０１８０６８７号に示されており（対応する国際出願公開第ＷＯ０２／０７９８６９号も参照されたい）、いくつかの他のタイプの電気光学ディスプレイに同一のことが当てはまる。このタイプのディスプレイは、適切には、双安定よりむしろ「複数安定」と呼ばれるが、便宜上、「双安定」という用語が、双安定ディスプレイおよび複数安定ディスプレイの両方をカバーするように本明細書中で用いられ得る。

「インパルス」という語は、本明細書中で、時間についての電圧の積分というその従来の意味で用いられる。しかしながら、いくつかの双安定電気光学媒質は、電荷変換器としての機能を果たし、そのような媒質では、インパルスの代替の定義、すなわち（印加される電荷合計と等しい）時間にわたる電流の積分が用いられ得る。インパルスの適切な定義は、媒質が電圧―時間インパルス変換器としての機能を果たすか、または電荷インパルス変換器としての機能を果たすかに依存して用いられるべきである。

ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＩＴ）およびＥＩｎｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎへ譲渡されまたはそれらの名における非常に多くの特許および出願は、最近公開され、カプセル化された電気泳動媒質を説明している。そのようなカプセル化された媒質は、非常に多くの小さなカプセルを備え、各カプセル自体が、液体懸濁媒質内に懸濁された電気泳動可動粒子を含む内相と、内相を囲むカプセル壁とを備えている。典型的に、２つの電極間に位置付けられる干渉性の層を形成するために、ポリマバインダ内にカプセル自体が保持される。これらの特許および出願において説明されるテクノロジは：

（ａ）電気泳動粒子、流体および流体添加剤；例えば、米国特許第７，００２，７２８号および第７，６７９，８１４号を参照されたい；

（ｂ）カプセル、バインダおよびカプセル化プロセス；例えば、米国特許第６，９２２，２７６号および第７，４１１，７１９号を参照されたい；

（ｃ）マイクロセル構造、壁材料、およびマイクロセルを形成する方法；例えば、米国特許第７，０７２，０９５号および第９，２７９，９０６号を参照されたい；

（ｄ）マイクロセルを充填し封止する方法；例えば、米国特許第７，１４４，９４２号および第７，７１５，０８８号を参照されたい；

（ｅ）電気光学材料を含むフィルムおよびサブアセンブリ；例えば、米国特許第６，９８２，１７８号および第７，８３９，５６４号を参照されたい；

（ｆ）バックプレーン、接着剤層および他の補助層、ならびにディスプレイにおいて用いられる方法；例えば、米国特許第Ｄ４８５，２９４号；第６，１２４，８５１号；第６，１３０，７７３号；第６，１７７，９２１号；第６，２３２，９５０号；第６，２５２，５６４号；第６，３１２，３０４号；第６，３１２，９７１号；第６，３７６，８２８号；第６，３９２，７８６号；第６，４１３，７９０号；第６，４２２，６８７号；第６，４４５，３７４号；第６，４８０，１８２号；第６，４９８，１１４号；第６，５０６，４３８号；第６，５１８，９４９号；第６，５２１，４８９号；第６，５３５，１９７号；第６，５４５，２９１号；第６，６３９，５７８号；第６，６５７，７７２号；第６，６６４，９４４号；第６，６８０，７２５号；第６，６８３，３３３号；第６，７２４，５１９号；第６，７５０，４７３号；第６，８１６，１４７号；第６，８１９，４７１号；第６，８２５，０６８号；第６，８３１，７６９号；第６，８４２，１６７号；第６，８４２，２７９号；第６，８４２，６５７号；第６，８６５，０１０号；第６，８７３，４５２号；第６，９０９，５３２号；第６，９６７，６４０号；第６，９８０，１９６号；第７，０１２，７３５号；第７，０３０，４１２号；第７，０７５，７０３号；第７，１０６，２９６号；第７，１１０，１６３号；第７，１１６，３１８号；第７，１４８，１２８号；第７，１６７，１５５号；第７，１７３，７５２号；第７，１７６，８８０号；第７，１９０，００８号；第７，２０６，１１９号；第７，２２３，６７２号；第７，２３０，７５１号；第７，２５６，７６６号；第７，２５９，７４４号；第７，２８０，０９４号；第７，３０１，６９３号；第７，３０４，７８０号；第７，３２７，５１１号；第７，３４７，９５７号；第７，３４９，１４８号；第７，３５２，３５３号；第７，３６５，３９４号；第７，３６５，７３３号；第７，３８２，３６３号；第７，３８８，５７２号；第７，４０１，７５８号；第７，４４２，５８７号；第７，４９２，４９７号；第７，５３５，６２４号；第７，５５１，３４６号；第７，５５４，７１２号；第７，５８３，４２７号；第７，５９８，１７３号；第７，６０５，７９９号；第７，６３６，１９１号；第７，６４９，６７４号；第７，６６７，８８６号；第７，６７２，０４０号；第７，６８８，４９７号；第７，７３３，３３５号；第７，７８５，９８８号；第７，８３０，５９２号；第７，８４３，６２６号；第７，８５９，６３７号；第７，８８０，９５８号；第７，８９３，４３５号；第７，８９８，７１７号；第７，９０５，９７７号；第７，９５７，０５３号；第７，９８６，４５０号；第８，００９，３４４号；第８，０２７，０８１号；第８，０４９，９４７号；第８，０７２，６７５号；第８，０７７，１４１号；第８，０８９，４５３号；第８，１２０，８３６号；第８，１５９，６３６号；第８，２０８，１９３号；第８，２３７，８９２号；第８，２３８，０２１号；第８，３６２，４８８号；第８，３７３，２１１号；第８，３８９，３８１号；第８，３９５，８３６号；第８，４３７，０６９号；第８，４４１，４１４号；第８，４５６，５８９号；第８，４９８，０４２号；第８，５１４，１６８号；第８，５４７，６２８号；第８，５７６，１６２号；第８，６１０，９８８号；第８，７１４，７８０号；第８，７２８，２６６号；第８，７４３，０７７号；第８，７５４，８５９号；第８，７９７，２５８号；第８，７９７，６３３号；第８，７９７，６３６号；第８，８３０，５６０号；第８，８９１，１５５号；第８，９６９，８８６号；第９，１４７，３６４号；第９，０２５，２３４号；第９，０２５，２３８号；第９，０３０，３７４号；第９，１４０，９５２号；第９，１５２，００３号；第９，１５２，００４号；第９，２０１，２７９号；第９，２２３，１６４号；第９，２８５，６４８号；および第９，３１０，６６１号；ならびに、米国特許出願公報第２００２／００６０３２１号；第２００４／０００８１７９号；第２００４／００８５６１９号；第２００４／０１０５０３６号；第２００４／０１１２５２５号；第２００５／０１２２３０６号；第２００５／０１２２５６３号；第２００６／０２１５１０６号；第２００６／０２５５３２２号；第２００７／００５２７５７号；第２００７／００９７４８９号；第２００７／０１０９２１９号；第２００８／００６１３００号；第２００８／０１４９２７１号；第２００９／０１２２３８９号；第２００９／０３１５０４４号；第２０１０／０１７７３９６号；第２０１１／０１４０７４４号；第２０１１／０１８７６８３号；第２０１１／０１８７６８９号；第２０１１／０２９２３１９号；第２０１３／０２５０３９７号；第２０１３／０２７８９００号；第２０１４／００７８０２４号；第２０１４／０１３９５０１号；第２０１４／０１９２０００号；第２０１４／０２１０７０１号；第２０１４／０３００８３７号；第２０１４／０３６８７５３号；第２０１４／０３７６１６４号；第２０１５／０１７１１１２号；第２０１５／０２０５１７８号；第２０１５／０２２６９８６号；第２０１５／０２２７０１８号；第２０１５／０２２８６６６号；第２０１５／０２６１０５７号；第２０１５／０３５６９２７号；第２０１５／０３７８２３５号；第２０１６／０７７３７５号；第２０１６／０１０３３８０号；および第２０１６／０１８７７５９号；ならびに、国際出願公報第ＷＯ００／３８０００号；欧州特許第１，０９９，２０７Ｂ１号および第１，１４５，０７２Ｂ１号を参照されたい

（ｇ）色形成および色調節；例えば、米国特許第７，０７５，５０２号および第７，８３９，５６４号を参照されたい；

（ｈ）ディスプレイを駆動する方法；例えば、米国特許第７，０１２，６００号および第７，４５３，４４５号を参照されたい；

（ｉ）ディスプレイの用途；例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号を参照されたい；

（ｊ）米国特許第６，２４１，９２１号；および米国特許出願公報第２０１５／０２７７１６０号；および米国特許出願公報第２０１５／０００５７２０号および２０１６／００１２７１０号で説明される非電気光学ディスプレイを含む。

上の特許および特許出願の全ては、それら全体が参照によって本明細書中に援用される。

上述される特許および出願の多くは、カプセル化された電気泳動媒質内の個別のマイクロカプセルを囲む壁が、連続相によって取り替えられ得、従っていわゆるポリマ分散型電気泳動ディスプレイを生産し、電気泳動媒質は、複数の電気泳動流体の複数の個別の液滴と、ポリマ材料の連続相とを備えていること、および、いずれの個別のカプセル膜も各々の個々の液滴に関連付けられないとしても、そのようなポリマ分散型電気泳動ディスプレイ内の電気泳動流体の個別の液滴は、カプセルまたはマイクロカプセルとみなされ得ることを認めている；例えば、上述される第２００２／０１３１１４７号を参照されたい。よって、本出願の目的のために、そのようなポリマ分散型電気泳動媒質は、カプセル化された電気泳動媒質の亜種とみなされる。

カプセル化された電気泳動ディスプレイは、典型的には、伝統的な電気泳動デバイスのクラスタリングおよび沈殿破壊モードを被らず、多種多様な可撓性かつ硬い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。（「印刷する」という語の使用は：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、正逆方向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；ディップコーティング；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加工；静電印刷加工；熱印刷加工；インクジェット印刷加工；および他の同様の技術を含むがこれら限定されない印刷およびコーティングの全ての形式を含むように意図される。）従って、結果的にディスプレイは可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒質が（各種の方法を用いて）印刷され得るので、ディスプレイ自体は安価に作製され得る。

関連するタイプの電気泳動ディスプレイは、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」である。マイクロセル電気泳動ディスプレイでは、荷電粒子および懸濁流体は、マイクロカプセル内にカプセル化されておらず、その代わり、キャリア媒質（典型的に、ポリマフィルム）内に形成された複数の空洞内に保持される。例えば、国際出願公報第ＷＯ０２／０１２８１号、および公開米国特許第２００２／００７５５５６号（両方ともＳｉｐｉｘＩｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃに譲渡されている）を参照されたい。

特定の上述される特許および出願においてそのようなディスプレイは「シャッターモード」（電気光学媒質が、光の透過を調整するために用いられ、それによって、ディスプレイは、透過モードで動作する）で動作し得ると説明されているが、上述されるタイプの電気光学ディスプレイは、双安定であり、典型的に、反射性モードで用いられる。ポリマ分散型液晶を含む液晶は、もちろん、同様に電気光学媒質であるが、典型的に、双安定でなく、透過性モードで動作しない。以下で説明される本発明の特定の実施形態は、反射性ディスプレイで用いられるものに限られるが、従来の液晶ディスプレイを含む他のものが反射性および透過性の両方のディスプレイで用いられ得る。

ディスプレイが反射性または透過性かにかかわらず、および、用いられる電気光学媒質が双安定か否かにかかわらず、高解像度ディスプレイを得るためには、ディスプレイの個々のピクセルは、隣接するピクセルからの干渉を受け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、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に各ピクセルに関連付けられた少なくとも１つの非線形要素を設けて、「アクティブマトリクス」ディスプレイを生み出すことである。１つのピクセルをアドレスするアドレス電極またはピクセル電極は、関連付けられた非線形要素を通して適切な電圧源へ接続される。典型的に、非線形要素がトランジスタであるとき、ピクセル電極はトランジスタのドレーンへ接続される。配置は本質的には任意であり、ピクセル電極はトランジスタのソースへ接続され得るが、以下の説明においてはこの配置が想定される。従来的には、高解像度アレイにおいて、ピクセルは行および列の２次元アレイ中に配列され、これにより、任意の特定のピクセルは、１つの特定の行および１つの特定の列の交差によって一意に画定される。各列内の全てのトランジスタのソースは、単一の列電極へ接続され、各行内の全てのトランジスタのゲートは、単一の行電極へ接続される。また、行へのソースおよび列へのゲートの配置は、従来的であるが本質的に任意であり、所望に逆にされ得る。行電極は行ドライバに接続され、これにより、任意の所与の瞬間に１つの行のみが選択されることを本質的に確実にする。つまり、選択された行内の全てのトランジスタが導電性であることを確実にするように、電圧が選択された行電極へ印加される一方で、他の全ての行における全てのトランジスタが非導電性のままであるように、電圧がこれらの選択されなかった行へ印加される。列電極は列ドライバへ接続され、列ドライバは、選択された行におけるピクセルをそれらの所望の光学状態へ駆動するために選択される種々の列電極電圧上に位置付けられる。（前述された電圧は、従来的には非線形アレイから電気光学媒質の反対側面上に提供され、かつ、ディスプレイ全体にわたって伸びている共通の前面電極に関連する。）「ラインアドレス時間」として知られる予め選択された間隔の後、選択された行が選択解除され、次の行が選択され、列ドライバの電圧は、ディスプレイの次のラインが記述される電圧に変化させられる。この処理は、ディスプレイ全体が行ごとに記述されるように繰り返される。

アクティブマトリクスディスプレイを製造するためのプロセスが確立されている。例えば、薄膜トランジスタは、種々の堆積およびフォトリソグラフィ技術を用いて製作され得る。トランジスタは、ゲート電極と、絶縁誘電体層と、半導体層と、ソースおよびドレーン電極とを含む。ゲート電極への電圧の印加は、誘電体層にわたる電場を提供し、電場は、半導体層のソースからドレーンへの導電性を劇的に増加させる。この変化は、ソース電極とドレーン電極との間の導電を可能にする。典型的に、ゲート電極、ソース電極、およびドレーン電極は、パターン化されている。一般的に、隣接する回路素子間の迷走導電（すなわち、クロストーク）を最小化するために、半導体層もパターン化されている。

液晶ディスプレイは、一般的に、ディスプレイピクセルのためのスイッチング素子として、アモルファスシリコン（「ａ－Ｓｉ」）薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）を採用する。そのようなＴＦＴは、典型的に、ボトムゲート構成を有する。１つのピクセル内で、薄膜コンデンサは、典型的に、スイッチングＴＦＴによって転送された電荷を保持する。コンデンサの機能は液晶ディスプレイにおけるそれらといくらか異なるが、電気泳動ディスプレイは、コンデンサを伴う同様のＴＦＴを用い得る；上述される同時係属出願第０９／５６５，４１３号、ならびに公報２００２／０１０６８４７号および第２００２／００６０３２１号を参照されたい。薄膜トランジスタは、高性能を提供するように製作され得る。しかしながら、製作プロセスは、かなりコストがかかり得る。

ＴＦＴアドレスアレイにおいて、ピクセル電極は、ラインアドレス時間中ＴＦＴを介して充電される。ラインアドレス時間中、ＴＦＴは、印加されるゲート電圧を変化させることによって、導電状態に切り替えられる。例えば、ｎタイプＴＦＴでは、ＴＦＴを導電状態に切り替えるために、ゲート電圧が「高い」状態に切り替えられる。

さらに、電圧シフト等の望まれない効果が、ディスプレイピクセルに駆動波形を供給するデータラインとピクセル電極との間で発生するクロストークによって引き起こされ得る。上で説明される電圧シフトと同様、データラインとピクセル電極との間のクロストークは、ディスプレイ電極がアドレスされていないときであっても（例えば、デプレッションにおける関連するピクセルＴＦＴ）、２つの間の容量カップリングによって引き起こされ得る。そのようなクロストークは、電圧シフトをもたらし得、電圧シフトは、画像ストリーキング等の光学的アーチファクトにつながり得るので、所望されない。

いくつかの実施形態では、電気泳動ディスプレイ（すなわちＥＰＤ１００）は、２つの基板（例えば、プラスチックまたはガラス）を含み得、前面積層（すなわちＦＰＬ）が２つの基板の間に位置付けられる。いくつかの実施形態では、頂部基板の底部が、透明な導電性材料でコーティングされ、導電性電極（すなわち、Ｖ_ｃｏｍ平面）として機能し得る。下位基板の頂部は、電極素子のアレイ（例えば、各ディスプレイピクセルのための導電性電極）を含み得る。薄膜トランジスタ（すなわちＴＦＴ）等の半導体スイッチが、これらのピクセル電極の各々に関連付けられ得る。ピクセル電極およびＶ_ｃｏｍ平面へのバイアス電極の印加は、ＦＰＬの電気光学的変化をもたらし得る。この光学的変化は、ＥＰＤ上でのテキストまたはグラフィカル情報の表示のためのバイアスとして用いられ得る。所望の画像を表示するために、適切な電圧が各ピクセル電極に印加される必要がある。それを達成するために、各ＴＦＴ１０２は、ゲートライン信号、データライン信号、Ｖ_ｃｏｍライン信号、およびストレージコンデンサを提供され得る。１つの実施形態では、図１に例証されるように、各ＴＦＴ１０２のゲートは、スキャンライン１０４に電気結合され得、トランジスタのソースまたはドレーンは、データライン１０６に接続され得、ストレージコンデンサの２つの端子は、それぞれ、Ｖ_ｃｏｍライン１０８およびピクセルピクセル電極に接続され得る。いくつかの実施形態では、頂部基板の底部におけるＶ_ｃｏｍおよび底部基板の頂部におけるＶ_ｃｏｍライングリッドは、同一のＤＣ源に接続され得る。

ＥＰＤ動作およびクロストーク

動作時、ディスプレイピクセルを更新するために、駆動信号（例えば、電圧パルス）が、各データラインに印加される。どのディスプレイピクセルが更新されるべきかを選択するために、スキャンライン（例えば、スキャンライン１０４）が、選択的にアクティベートされ得、それによって、データライン（例えば、データライン１０６）からの駆動信号が、ピクセル電極に印加され、対応するディスプレイピクセルを更新し得る。いくつかの実施形態では、各スキャンラインは、ＥＰＤ１００の全てのディスプレイピクセルが更新されるまで連続してアクティベートされ得る。この更新プロセスでは、Ｖ_ｃｏｍ信号は、所望されない容量カップリング効果によって意図されたレベルから分布させられ、または逸脱させられ得る。

図２は、本明細書中で開示される主題によるディスプレイピクセル２００の上面図を例証している。ディスプレイピクセル２００は、ディスプレイピクセルを駆動するように構成されたピクセル電極２０４を含む。使用時、ディスプレイピクセル２００は、ピクセル電極２０４に誘導される一連の電圧パルスによって駆動される。一連の電圧パルスは、トランジスタ２０８を通じてピクセル電極２０４に印加され得る。トランジスタ２０８は、スイッチとして機能し、ピクセル電極２０４につながる信号経路をオンおよびオフに切り替え得る。例えば、トランジスタ２０８のゲート２１６は、信号選択ゲートライン２０２に接続され得る。使用時、このゲート２０２は、電圧をトランジスタ２０８のゲート２１６に印加すること、または印加しないことによって、トランジスタ２０８を選択的にオン・オフするために用いられ得る。さらに、一連の電圧パルスは、データライン２０６を通じて供給され得る。図２に例証されるように、このデータライン２０６も、トランジスタ２０８に電気結合され得る。動作時、信号（例えば、電気パルス）が、ゲートライン２０２を通じて送信され、トランジスタ２０８をアクティベートし、またはオンにし得、トランジスタ２０８がオンにされると、データライン２０６を通じて印加される電気信号が、トランジスタ２０８を通じてピクセル電極２０４に送信され得る。Ｖ_ｃｏｍライン２１０も、図２に提示されている。いくつかの実施形態では、このＶ_ｃｏｍライン２１０は、ディスプレイの頂部電極（図２に示されず）に電気結合され、頂部電極を一定の電圧レベル（例えば、Ｖ_ｃｏｍ）に保ち得る。通常、このＶ_ｃｏｍライン２１０は、ピクセル電極２０４より下に位置付けられた素子レベルにある。ストレージコンデンサの電極２１４も、このＶ_ｃｏｍライン２１０に接続され、電極２１４は、Ｖ_ｃｏｍライン２１０と同一の素子層に位置付けられ得る。

ここで図３Ａを参照すると、容量カップリングの源のうち、１つの可能な源は、データライン３０４とＶ_ｃｏｍライン３０６との間の静電容量（すなわち、Ｃ_ＤＣ３０２）であり得る。例えば、電圧信号はデータライン３０４を通じて印加されるので、データライン３０４内の電圧レベルの変化は、データライン３０４とＶ_ｃｏｍライン３０６との間の容量カップリング効果を生じさせ得る。容量カップリングの別のあり得る源は、ストレージコンデンサの電極とピクセル電極との間で発生し得る。

動作時、Ｖ_ｃｏｍ電圧値は、ディスプレイピクセルが選択される（すなわち、スキャンライン３０８がピクセル３１０を選択する）とき、変動（例えば、電圧値の降下）を経験し得、駆動電圧信号が、データライン３０４を通じて印加され、それによって、データライン３０４における電圧値の変化を引き起こし得る。この場合、Ｖ_ｃｏｍ電圧値は、上で言及される容量効果のうちのいくつかによって影響を受けて、標的値（例えば、＋１５、－１５、または０Ｖ）から逸脱し得る。スキャンライン３０８が切られる（すなわち、選択されたディスプレイピクセルを浮動状態にする）と、Ｖ_ｃｏｍは、この標的値に戻ることが可能でない。その結果、選択されたピクセル電極の電圧レベルは、標的値からおよそ以下で推定される量にシフトされ、それは、Ｖ_ｃｏｍライン方向に沿った観測可能なバンドにつながり得る。ピクセル電圧のシフト（ΔＶ_{ＰＩＸＥＬ}）は、電荷保存則を用いて算出され得る。

ここで、ΔＶ_ＣＯＭは、スキャンラインが切られているときのＶ_ｃｏｍの結果的な電圧シフトであり、Ｃ_{ｔｏｔａｌ}は、ピクセル電極の合計容量であり、Ｃ_{ｔｏｔａｌ}は、上で言及される容量カップリング効果に加え、金属層のうちのいずれかと材料層との間に生じ得る容量カップリング効果も含み得る。

ピクセル電圧のこのシフト（ΔＶ_{ＰＩＸＥＬ}）は、時折、クロストークまたはストリーキングと称され得る。これらの望まれない効果を軽減させる１つの方法は、Ｖ_ｃｏｍ信号のＲＣ遅延を減らし、Ｖ_ＣＯＭ値がスキャンラインの作動中に標的の値またはレベルに戻ることを確実にすることであり得る。図３Ｂは、ピクセルをオンにするスキャン電圧３１４が高くなる（すなわち、ピクセル３１０をオンにする）ときに電圧３１２が降下することを例証している。

上で言及されるＲＣ遅延を低減させ、高速なＶレベル回復を確実にするために、ディスプレイバックプレーンの新たな設計が、図４Ｂに提示されている。しかし、まず、図４Ａを参照すると、従来のバックプレーン４００が提示されている。図４ａに例証されるように、ディスプレイピクセルの各行は、Ｖ_ＣＯＭライン４０２によってバイアスされ、それを通じてＶ_ＣＯＭ電圧が各ピクセルに印加される。行ごとのＶ_ＣＯＭ信号ラインが互いに独立していることが、図４Ａに示されている。この構成では、Ｖ_ＣＯＭ値がストレージコンデンサとデータラインとによって引き起こされる容量カップリング効果（すなわち、Ｃ_ＤＣ）によって影響を受けるとき、またはそれによってＶ_ＣＯＭ値がシフトさせられるとき、Ｖ_ＣＯＭ値は、ピクセルアレイの２端に印加される電圧を通じてのみ回復し得、それは、十分に高速でないこともある。

ここで図４Ｂを参照すると、本明細書中で提示される主題による設計４１０では、１つのＶ_ＣＯＭライン４１２は、導電路４１６を用いて隣接する行からの別のＶ_ＣＯＭライン４１４に電気結合され得、導電数学（ｍａｔｈ）４１６は、導電ラインを構築するために業界で従来的に用いられている材料（例えば、銅、金等）を用いて構築され得る。そして、この構成では、Ｖ_ＣＯＭ電流は、ピクセルアレイの４つの側からピクセル領域に到達し、それは、低減させられたＲＣ遅延につながり、それは、より高速なＶ_ＣＯＭ回復時間をもたらし得る。

実際、ＥＰＤは、ディスプレイピクセルの２つの隣接する行を有し得、各行は、複数のディスプレイピクセルを含み得、各ディスプレイピクセルは、ディスプレイピクセルを駆動するためのピクセル電極を有する。各行は、複数のディスプレイピクセルのピクセル電極の各々に接続された第１の信号ラインと、ディスプレイピクセルの行の第１の行の第１の信号ラインを第２の第２の信号ラインに接続する少なくとも１つの導電路も有し得る。または、図４Ｂに例証されるように、複数（例えば、２または３または４つ）のそのような導電路がディスプレイピクセルの隣接する行の間にある。

別の実施形態では、上で図２において説明されるように、ＥＰＤは、間隔を置かれた第１および第２の素子層と、第１および第２のディスプレイピクセルの行とを有し得、各行は、複数のディスプレイピクセルを有し得、各ディスプレイピクセルは、ディスプレイピクセルを駆動するための第１の素子層に位置付けられたピクセル電極を有する。さらに、信号ラインが、第２の素子層に位置付けられ、複数のディスプレイピクセルのピクセル電極の一部分に重複し、少なくとも１つの導電路は、ディスプレイピクセルの第１の行の信号ラインを第２の行の信号ラインに接続する。

図５ａは、図４ａに例証されているバックプレーンを用いて表示される画像を例証しており、クロストーク効果が存在している。対照的に、図５ｂは、図４ｂで説明されるバックプレーンを用いた画像を例証しており、クロストークが低減させられている。

前述から、本発明がクロストークおよびディスプレイピクセル電圧シフトを低減させるためのバックプレーンを提供し得ることが理解されるであろう。本発明の範囲から逸脱することなく上で説明される本発明の特定の実施形態において数多くの変更および修正がなされ得ることが当業者に明らかであろう。よって、前述の説明の全体が、例証的意味で解釈されるべきであり、限定的意味で解釈されるべきではない。

Claims

本明細書に記載の発明。