JP5211509B2 - 表示装置、表示装置の駆動方法並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、有機トランジスタを備えた表示装置、表示装置の駆動方法並びに電子機器に関するものである。

有機半導体は、シリコン、化合物半導体に続く第三の半導体として、種々の電子デバイスへの応用が期待されている。特に、有機トランジスタの開発は、薄型、軽量で自由に折り曲げることのできるフレキシブルデバイスの実現や、無線での個別製品管理を実現する電子値札(情報タグ)の作製などを可能にすることから、近年その実用化に向けた研究開発が進められている。例えば、電子ペーパーに代表されるフレキシブルディスプレイは、携帯時の軽さに加え、衝撃に対する吸収や、手に馴染む柔軟性など、ユビキタス社会の一役を担う電子機器となり得るものである。このようなフレキシブルディスプレイとしては、電気泳動現象を利用したものや、電子粉流体（株式会社ブリヂストンの登録商標）を利用したもの等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−９４１６８号公報

しかしながら、有機トランジスタはアモルファスシリコンやポリシリコンを用いたトランジスタに比べてオン抵抗が高いことが知られており、現状では、スイッチング素子として要求される性能を十分に満たすものは得られていない。例えば、一般的な有機トランジスタのオンオフ比は１０^３〜１０^５程度であり、アモルファスシリコンのそれと比べると格段に小さいものとなっている。このため、走査線の数が増えると、有機トランジスタのオフ電流（オフ状態におけるリーク電流）によって、本来電圧が印加されないはずの画素電極に電圧が印加され、コントラストの低下やクロストークの発生等の問題を生ずる場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、有機トランジスタのオフ電流に起因するコントラストの低下やクロストークの発生を防止することのできる表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。また、このような表示装置を備えることにより、可撓性が高く、表示品質に優れた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の表示装置は、互いに対向する画素電極及び対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置された複数の帯電粒子と、前記画素電極と電気的に接続された有機トランジスタと、前記有機トランジスタを介して前記画素電極と電気的に接続されたデータ線と、前記データ線に画像信号を供給するデータ線駆動回路と、前記画素電極に前記有機トランジスタを介して画像信号を供給する期間内の一部の期間において、前記対向電極に前記画像信号と同極性で且つ前記画像信号の振幅と同じかそれ以下の振幅のパルス信号を含む対向電極駆動信号を供給する対向電極駆動回路とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、対向電極に画像信号と同極性のパルス信号が供給されているため、有機トランジスタにオフ電流が発生しても、オフ電流によって移動される方向とは逆の方向に帯電粒子を引き寄せることができる。このため、有機トランジスタのオフ電流によって帯電粒子が本来あるべき位置とは異なる位置に移動しても、パルス信号の作用によって帯電粒子を本来あるべき位置に引き留めることができる。この場合、有機トランジスタがオン状態とされた画素についても帯電粒子の移動が抑制されることになるが、帯電粒子を用いた表示装置では、画像信号が継続的に供給されていなくても、画素電極に蓄積された電荷によって電界が発生している限り、帯電粒子は移動し続けることができる。そのため、パルス信号によって一時的に画像信号の供給が止まっても、帯電粒子の移動が完全に阻害されることはない。以上のように、本発明によれば、有機トランジスタがオフ状態とされた画素について帯電粒子の不所望な移動が防止されるため、表示品質に優れた表示装置が提供できる。

ここで、「画像信号と同極性のパルス信号」とは、所定の基準電位（例えば接地電位）に対して画像信号とパルス信号とが同じ極性を有することをいう。例えば、画像信号が基準電位に対して正極性を有する場合には、パルス信号は基準電位に対して正極性を有し、画像信号が基準電位に対して負極性を有する場合には、パルス信号は基準電位に対して負極性を有する。

また、「帯電粒子」とは、プラス又はマイナスに帯電した微小粒子をいう。この帯電粒子には、電気泳動粒子や電子粉流体（株式会社ブリヂストンの登録商標）と呼ばれるもの等がある。帯電粒子は、画素電極と対向電極との間に発生する電界によって一方の電極上に移動する。そして、電極の表面に帯電粒子の膜を形成することにより、その帯電粒子の色に応じた表示が行われる。帯電粒子としては、１種類又は２種類以上の帯電粒子が用いられる。例えば、帯電粒子として、互いに極性の異なる白と黒の帯電粒子を用いることにより、白黒表示を行うことができる。帯電粒子は、そのまま画素電極と対向電極との間に配置しても良いが、マイクロカプセルの内部に分散媒等と共に封入しても良い。

本発明においては、前記画像信号の振幅と前記パルス信号の振幅とが同じであることが望ましい。前述のように、パルス信号は、有機トランジスタのオフ電流によって生じる電界の作用に抗して帯電粒子を本来あるべき位置に引き留める力を有する。そのため、パルス信号の振幅は、有機トランジスタのオフ電流によって発生する電圧よりも大きな振幅であれば良い。しかし、パルス信号の振幅が画像信号の振幅よりも大きくなると、有機トランジスタがオン状態とされた画素についても、帯電粒子が画像信号によって移動される方向とは逆方向の力を受けるようになる。そのため、パルス信号の振幅は画像信号の振幅と同じかそれ以下であることが望ましい。特に、パルス信号の振幅を画像信号の振幅と同じとした場合には、有機トランジスタがオフ状態とされた画素について帯電粒子の不所望な移動を最も効果的に抑制できるため、好適である。

本発明においては、前記パルス信号のパルス幅と前記パルス信号のパルス間の幅とが異なることが望ましい。前述のように、有機トランジスタがオフ状態とされた画素においては、対向電極に供給されたパルス信号と画素電極に供給されるオフ電流の信号とが打ち消しあって、有機トランジスタがオン状態とされた画素における帯電粒子の移動方向とは逆方向の力が帯電粒子に作用する。したがって、パルス信号のパルス幅を大きくすることが、帯電粒子の不所望な移動を抑制する上で有効となる。一方、有機トランジスタがオン状態とされた画素においては、対向電極に供給されたパルス信号と画素電極に供給される画像信号とが打ち消しあって帯電粒子の移動が抑制されるため、パルス信号が供給されないパルス間の期間を大きくすることが画像の書き込み速度を向上する上で重要となる。このようにパルス信号のパルス幅とパルス信号のパルス間の幅はどちらを大きくしすぎても表示装置としては不適切であり、その大きさは、表示装置に要求されるコントラストの大きさや書き込み速度の大きさ等によって適宜設定することが必要となる。

例えば、前記有機トランジスタがＰチャネル型のトランジスタである場合、書き込みを行う画素（有機トランジスタがオン状態とされた画素）においては、有機トランジスタのゲートバイアスは、グラウンド電位とソース電極に印加される電位との差によって規定されるため、その大きさは一定の値に制御できる。一方、書き込みを行わない画素（有機トランジスタがオフ状態とされた画素）においては、有機トランジスタのゲートバイアスは、グラウンド電位と画素電極に蓄積された電荷による電位との差によって規定されるため、その大きさは画素電極に蓄積された電荷によって変動する。このため、書き込みを行わない有機トランジスタの方が平均的にゲートバイアスが小さくなり、その分をパルス信号のパルス幅がパルス信号のパルス間の幅よりも大きくなるようにして調節することができる。このような事情は、前記有機トランジスタがＮチャネル型のトランジスタである場合についても同じである。Ｎチャネル型の有機トランジスタの場合も、パルス信号のパルス幅はパルス信号のパルス間の幅よりも大きいことが望ましく、これにより表示品質に優れた表示装置が提供できる。すなわち、前記対向電極駆動回路は、前記画素電極に前記有機トランジスタを介して画像信号を供給する際に、前記対向電極に前記画像信号と同極性の第１のパルス信号、第２のパルス信号および第３のパルス信号を含む対向電極駆動信号を供給し、前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号とのパルス間の幅をｔ _ＷＬ 、前記第２のパルス信号のパルス幅をｔ _ＷＨ 、前記第２のパルス信号と前記第３のパルス信号とのパルス間の幅をｔ _ＷＬ としたときに、前記ｔ _ＷＨ は前記ｔ _ＷＬ よりも大きいことが好ましい。

本発明においては、前記有機トランジスタを介して前記画素電極と電気的に接続された走査線と、前記走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路とを備え、前記対向電極駆動回路は、１つの前記走査信号が供給される期間内に１つ又は２つ以上の前記パルス信号を前記対向電極に供給することが望ましい。この構成によれば、有機トランジスタのオフ電流による帯電粒子の移動する距離を小さくすることができる。このため、コントラストの高い表示装置が提供できる。

本発明においては、前記走査線駆動回路は、１フレーム期間内に前記走査線を複数回走査することが望ましい。この構成によれば、１回当たりの走査線の走査期間を短くすることができる。このため、有機トランジスタの分野で問題となっている「チャージトラップ」の影響を小さくすることができる。すなわち、有機トランジスタにおいては、ゲート電極からチャネル領域への反対電荷の移動によって、トランジスタを流れる電流が時間と共に減少する「チャージトラップ」と呼ばれる現象が知られているが、チャージトラップによって発生した反対電荷は時間と共に減少するため、本発明のように１回当たりの走査期間を短くし、走査線の走査処理を複数回にわたって行うようにすることで、チャージトラップの影響を最小限に抑えることができる。

本発明の表示装置の駆動方法は、画素電極と対向電極との間に複数の帯電粒子を配置し、前記帯電粒子を前記画素電極と前記対向電極との間に発生する電界によって移動させることにより画像を表示する表示装置の駆動方法であって、前記画素電極に有機トランジスタを介して画像信号を供給する期間内の一部の期間において、前記対向電極に前記画像信号と同極性で且つ前記画像信号の振幅と同じかそれ以下の振幅のパルス信号を供給し、前記有機トランジスタがオン状態とされた画素以外の画素電極について、前記帯電粒子を前記画像信号によって移動される方向とは逆方向に移動させることを特徴とする。この方法によれば、対向電極に画像信号と同極性のパルス信号が供給されているため、有機トランジスタにオフ電流が発生しても、オフ電流によって移動される方向とは逆の方向に帯電粒子を引き寄せることができる。このため、有機トランジスタのオフ電流によって帯電粒子が本来あるべき位置とは異なる位置に移動しても、パルス信号の作用によって帯電粒子を本来あるべき位置に引き留めることができる。この場合、有機トランジスタがオン状態とされた画素電極についても帯電粒子の移動が抑制されることになるが、帯電粒子を用いた表示装置では、画像信号が継続的に供給されていなくても、画素電極に蓄積された電荷によって電界が発生している限り、帯電粒子は移動し続けることができる。そのため、パルス信号によって一時的に画像信号の供給が止まったとしても、帯電粒子の移動が完全に阻害されることはない。以上のように、本発明によれば、有機トランジスタがオフ状態とされた画素電極について帯電粒子の不所望な移動が防止できるため、表示品質に優れた表示装置が提供できる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、画素スイッチング素子として有機トランジスタを用いることにより、プラスチック基板等の可撓性の基板を用いることができる。そのため、可撓性が高く、表示品質に優れた電子機器が提供できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。下記の実施形態において、各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の表示装置の一実施形態である電気泳動装置１００の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態の電気泳動装置１００は、画素スイッチング素子として有機薄膜トランジスタ（Organic Thin Film Transistor；以下「ＴＦＴ」と略記する）を備えたアクティブマトリクス方式の電気泳動表示装置である。この電気泳動装置１００は、電子ペーパー等のフレキシブルな電子機器に適用可能なものである。

電気泳動装置１００は、行方向（水平方向）に延びる複数の走査線３ａと、列方向（垂直方向）に延びる複数のデータ線６ａと、走査線３ａと平行に延びる複数の容量線３ｂとを備えている。走査線３ａとデータ線６ａとの交差部には、表示の最小単位である画素６０が設けられている。画素６０は走査線３ａ及びデータ線６ａに沿って行方向及び列方向に配列しており、これら複数の画素６０により矩形の表示領域４０が形成されている。

画素６０には、画素電極９、ＴＦＴ３０、対向電極２１、電気泳動層５０及び蓄積容量１７が設けられている。ＴＦＴ３０は、有機半導体材料を用いたＰチャネル型の有機トランジスタである。ＴＦＴ３０のゲートは走査線駆動回路１０４から延びる走査線３ａと電気的に接続されており、走査線駆動回路１０４から所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、ＧｍがＴＦＴ３０のゲートにこの順に線順次で供給されるようになっている。ＴＦＴ３０のドレインは画素電極９と電気的に接続されている。ＴＦＴ３０のソースはデータ線駆動回路２０１から延びるデータ線６ａと電気的に接続されており、データ線駆動回路２０１から所定のタイミングでデータ線６ａにパルス的に供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、ＳｎがＴＦＴ３０のソースに供給されるようになっている。本実施形態の場合、画像信号Ｓ１〜Ｓｎはこの順に線順次で供給されるが、画像信号Ｓ１〜Ｓｎは相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループ毎に供給されても良い。

画素電極９上には、対向電極２１が対向して設けられている。画素電極９と対向電極２１との間には電気泳動層５０が設けられており、画素電極９、電気泳動層５０及び対向電極２１によって画素容量５５が形成されている。対向電極２１は、表示領域４０の全面に形成されており、各画素電極９に共通の共通電極となっている。対向電極２１は対向電極駆動回路２０３から延びる対向電極用配線２５と電気的に接続されており、対向電極駆動回路２０３から所定のタイミングで対向電極用配線２５に供給される対向電極信号ＣＯＭが対向電極２１に供給されるようになっている。また、画素容量５５と並列に蓄積容量１７が設けられている。蓄積容量１７を構成する一方の電極は容量線３ｂと電気的に接続されており、容量線３ｂは一定電位、例えば接地電位Ｇｎｄに保持されている。

画素６０においては、ＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされると、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれる。対向電極２１には、対向電極用配線２５を介して画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎと同極性のパルス信号を含む対向電極信号ＣＯＭが供給される。そして、対向電極２１と画素電極９との間に発生する電界によって、電気泳動層５０中に含まれる電気泳動粒子が泳動し、階調表示が行われるようになっている。画素電極９に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素容量５５及び蓄積容量１７によって一定期間保持される。

図２は、走査線３ａを介して隣接する２つの画素６０（６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}）の等価回路図である。画素６０_ｉ，ｊはｉ行目の走査線３ａとｊ列目のデータ線６ａとに接続された画素であり、画素６０_{ｉ＋１，ｊ}は（ｉ＋１）行目の走査線３ａとｊ列目のデータ線６ａとに接続された画素である。

画素６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}にはそれぞれ、対向する一対の電極９，２１と、該一対の電極間に配置された電気泳動層５０とが設けられている。電気泳動層５０は、分散媒５３中に複数の電気泳動粒子（帯電粒子）５１，５２を分散させた電気泳動分散液と、該電気泳動分散液を封入するマイクロカプセル５４とを備えている。電気泳動粒子５１，５２は、ＴｉＯ_２等の無機酸化物又は無機水酸化物からなる直径０．０１μｍ〜１０μｍ程度の微粒子であり、分散媒５３の水素イオン指数ＰＨによってその表面電荷密度（帯電量）が制御されている。電気泳動粒子５１，５２は画素電極９と対向電極２１との間の電界によって泳動し、一方の電極の表面に付着することにより表示を行う。本実施形態の場合、電気泳動粒子５１，５２の種類を白と黒の２種類とし、表示側の電極（対向電極２１）にいずれかの電気泳動粒子を移動させることで、白表示又は黒表示を行うようにしているが、電気泳動層の表示形態はこれに限定されない。例えば、電気泳動粒子の種類を白又は黒の１種類とし、電気泳動粒子の色と分散媒の色とを異ならせることで、白表示又は黒表示を行うようにしても良い。

画素６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}は共通のデータ線６ａと電気的に接続されている。画素６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}には、それぞれ異なる走査線３ａから１水平走査期間毎に順々に走査信号Ｇ_ｉ及びＧ_ｉ＋１が供給されるようになっている。そして、それぞれの走査期間毎に共通のデータ線６ａから１垂直期間毎に順々に画像信号Ｓ_ｊが供給されるようになっている。また、画素６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}には、対向電極用配線２５から共通の対向電極信号ＣＯＭが供給されるようになっており、該対向電極信号ＣＯＭと画像信号Ｓ_ｊとの間の電位差によって、画素電極９と対向電極２１との間に電界が発生するようになっている。電界の向きは画素電極９と対向電極２１との間の電位差に応じて変化する。本実施形態の場合、黒の電気泳動粒子５１はプラス（＋）に帯電しており、白の電気泳動粒子５２はマイナス（−）に帯電している。したがって、画素電極９に供給される画像信号Ｓ_ｊの電位が対向電極２１に供給される対向電極信号ＣＯＭの電位よりも大きい場合には、黒の電気泳動粒子５１が対向電極２１側に移動し、白の電気泳動粒子５２が画素電極９側に移動する。そして、それぞれの電極の表面に電気泳動粒子の膜が形成されることにより、白又は黒の表示が行われる。本実施形態の場合、電気泳動装置の表示側には対向電極２１が配置されているので、対向電極２１の表面に付着した黒の電気泳動粒子５１によって黒表示が行われる。

画素６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}には、１水平期間毎に順々に画像信号Ｓ_ｊが供給される。所定の水平期間にｉ行目の走査線３ａに走査信号Ｇ_ｉが供給されると、画素６０_ｉ，ｊのＴＦＴ３０がオン状態となり、１垂直期間だけ画素６０_ｉ，ｊに画像信号Ｓ_ｊが供給される。１水平期間が過ぎると、ｉ行目の走査線３ａへの走査信号Ｇ_ｉの供給が止まり、画素６０_ｉ，ｊのＴＦＴ３０はオフ状態となる。ｉ行目の走査線３ａへの走査信号Ｇ_ｉの供給が終了したら、（ｉ＋１）行目の走査線３ａに走査信号Ｇ_ｉ＋１が供給され、画素６０_{ｉ＋１，ｊ}のＴＦＴ３０がオン状態となる。そして、１垂直期間だけ画素６０_{ｉ＋１，ｊ}に画像信号Ｓ_ｊが供給される。１水平期間が過ぎると、（ｉ＋１）行目の走査線３ａへの走査信号Ｇ_ｉ＋１の供給が止まり、画素６０_{ｉ＋１，ｊ}のＴＦＴ３０はオフ状態となる。画素６０_{ｉ＋１，ｊ}に画像信号が供給されている間は、画素６０_ｉ，ｊのＴＦＴ３０はオフ状態となっているため、画素６０_{ｉ＋１，ｊ}に供給されるべき画像信号が画素６０_ｉ，ｊに供給されることはない。画素６０_ｉ，ｊ及び６０_{ｉ＋１，ｊ}に供給された画像信号Ｓ_ｊは、画素容量５５及び蓄積容量１７によって保持され、次にＴＦＴ３０がオン状態となるまで表示状態が維持される。そして、このようなステップを１行目からｍ行目まで繰り返すことにより、全ての行の画素６０に画像信号が供給される。

図３は、電気泳動装置１００の駆動電圧のタイミングチャートである。表示モードにおいては、まず画像の書き込み期間の最初に転送開始パルスが供給され、これにより走査信号Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，…，Ｇ_ｉ，Ｇ_ｉ＋１，Ｇ_ｉ＋２，…，Ｇ_ｍが水平走査期間Ｈ毎に順次排他的にＬレベル（ローレベル）とされる。そして、走査信号Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，…，Ｇ_ｉ，Ｇ_ｉ＋１，Ｇ_ｉ＋２，…，Ｇ_ｍが供給されるタイミングに合わせて、データ線に画像信号Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，…Ｓ_ｎが供給される。また、対向電極には画像信号と同極性のパルス信号を含む対向電極信号ＣＯＭが供給されており、画像信号と対向電極信号ＣＯＭとの間の電位差によって表示が行われる。パルス信号は１垂直期間Ｖ内に複数回供給される。本実施形態の場合、１垂直期間Ｖ内に２回供給されているが、パルス信号が供給される回数はこれに限定されない。

図４は、電気泳動粒子の駆動方法の説明図である。同図において（ａ）はＴＦＴがオン状態とされたときの駆動電圧のタイミングチャートであり、（ｂ）はＴＦＴがオフ状態とされたときの駆動電圧のタイミングチャートである。また、それぞれの図において、上段の電圧は画素電極に供給される画像信号Ｓの電圧であり、中段の電圧は対向電極に供給される対向電極信号ＣＯＭの電圧であり、下段の電圧は画素電極と対向電極との間に印加される実効的な電圧（実効電圧）Ｖ_Ｅである。実効電圧Ｖ_Ｅは画像信号Ｓと対向電極信号ＣＯＭとの電位差によって求められるものである。なお、画像信号Ｓ及び対向電極信号ＣＯＭは、Ｈレベル（ハイレベル）の電位であるＶ_ＨとＬレベル（ローレベル）の電位であるＶ_Ｌとの２値の電位をとる。本実施形態の場合、Ｌレベルの電位Ｖ_Ｌは接地電位Ｇｎｄ（０Ｖ）であり、Ｈレベルの電位Ｖ_Ｈは４０Ｖ程度の電位である。

図４（ａ）に示すように、画像を黒表示とする場合には、画像信号ＳとしてＨレベルの電圧信号Ｖ_Ｈが供給される。対向電極には、ｔ_０〜ｔ_１、ｔ_２〜ｔ_３、ｔ_４〜ｔ_５の期間に画像信号Ｓと同極性のパルス信号が供給されているため、画素電極と対向電極との間には、ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４の期間に画像信号Ｓと同極性の実効電圧Ｖ_Ｅが供給される。実効電圧Ｖ_Ｅの大きさはＶ_Ｈ−Ｖ_Ｌ（＞０）である。したがって、ＴＦＴがオン状態とされた画素については、常に画素電極から対向電極に向かう電界が発生することになる。

一方、図４（ｂ）に示すように、ＴＦＴがオフ状態とされた画素については、本来であれば画素電極に画像信号は供給されないはずであるが、有機半導体材料を用いた有機トランジスタの場合には、オンオフ比が小さいことが知られており、オフ状態におけるリーク電流（オフ電流）が無視できない大きさで現われる。図４（ｂ）においてリーク電流によって画素電極に供給されるリーク信号Ｓ_Ｌの電位はＶ_Ｍであり、この電位Ｖ_ＭはＨレベルの電位Ｖ_Ｈよりも低い電位となっている。

このような状態で対向電極にパルス信号が供給されると、画素電極と対向電極との間には、ｔ_１〜ｔ_２の期間に画像信号Ｓと同極性の実効電圧Ｖ_Ｅが供給され、ｔ_２〜ｔ_３の期間に画像信号Ｓと逆極性の実効電圧Ｖ_Ｅが供給され、ｔ_３〜ｔ_４の期間に画像信号Ｓと同極性の実効電圧Ｖ_Ｅが供給される。ｔ_１〜ｔ_２の期間に印加される実効電圧Ｖ_Ｅの大きさはＶ_Ｍ−Ｖ_Ｌ（＞０）であり、ｔ_２〜ｔ_３の期間に印加される実効電圧Ｖ_Ｅの大きさは−Ｖ_Ｈ（＜０）であり、ｔ_３〜ｔ_４の期間に印加される実効電圧Ｖ_Ｅの大きさはＶ_Ｍ−Ｖ_Ｌ（＞０）である。したがって、ＴＦＴがオフ状態とされた画素については、ｔ_１〜ｔ_２の期間において画素電極から対向電極に向かう電界が発生し、ｔ_２〜ｔ_３の期間において対向電極から画素電極に向かう電界が発生し、ｔ_３〜ｔ_４の期間において画素電極から対向電極に向かう電界が発生することになる。

ｔ_１〜ｔ_２の期間及びｔ_３〜ｔ_４の期間に発生する電界は、オフ状態とされた画素においては本来発生してはならないものである。このような電界は、電気泳動粒子が本来あるべき位置とは異なる位置に電気泳動粒子を移動させる原因となる。そこで、本実施形態では、対向電極にパルス信号を供給し、ｔ_２〜ｔ_３の期間において対向電極から画素電極に向かう電界が発生するようにしている。こうすることで、電気泳動粒子が本来あるべき位置とは異なる位置に移動しても、当該電界の作用によって電気泳動粒子を本来あるべき位置に引き留めることができる。この場合、ＴＦＴがオン状態とされた画素（図４（ａ））についても電気泳動粒子の移動が抑制されることになるが、電気泳動装置においては、画像信号Ｓが継続的に供給されていなくても、画素電極に蓄積された電荷によって電界が発生している限り、電気泳動粒子は移動し続けることができる。そのため、パルス信号によって一時的に画像信号Ｓの供給が止まったとしても（図４（ａ）のｔ_２〜ｔ_３の期間）、電気泳動粒子の移動が完全に阻害されることはない。

図５は、オフ状態とされた画素の電気泳動粒子５１の挙動を説明する説明図である。同図において（ａ）はｔ_１〜ｔ_２の期間における画素電極９の近傍の電気泳動粒子５１の挙動を示しており、（ｂ）はｔ_２〜ｔ_３の期間における画素電極９の近傍の電気泳動粒子５１の挙動を示している。なお、図５においては、オフ状態とされた画素は白表示されているものとし、画素電極９の表面には黒の電気泳動粒子５１が付着されているものとする。

図５（ａ）に示すように、オン状態とされた画素を黒表示する場合には、当該画素と共通のデータ線で接続されたオフ状態の画素についても画像信号と同極性のリーク信号が発生する。この場合、ｔ_１〜ｔ_２の期間において画素電極９から対向電極に向かう電界が発生するため、電気泳動粒子５１は、本来あるべき位置である画素電極９上の位置から対向電極に向けて移動されることとなる。電気泳動粒子５１を移動させる力Ｆ_１は、オフ電流によって生じる電位Ｖ_Ｍによって決まり、Ｖ_Ｍが大きくなるほど、電気泳動粒子５１を移動させる力Ｆ_１は大きくなる。また、電気泳動粒子５１の移動量は、力Ｆ_１と、該力Ｆ_１が加えられる時間（ｔ_２−ｔ_１）、すなわち対向電極に供給するパルス信号のパルス間の幅ｔ_ＷＬによって決まる（図４参照）。

一方、図５（ｂ）に示すように、ｔ_２〜ｔ_３の期間においては、対向電極から画素電極９に向かう電界が発生するため、対向電極側に移動しかけた電気泳動粒子５１は再び画素電極９に向けて移動される。電気泳動粒子５１を移動させる力Ｆ_２は、対向電極に供給されるパルス信号の電位Ｖ_Ｈとオフ電流によって生じる画素電極の電位Ｖ_Ｍとの差によって決まり、Ｖ_ＨとＶ_Ｍとの差が大きくなるほど、電気泳動粒子５１を元の位置に戻す力Ｆ_２は大きくなる。また、電気泳動粒子５１の移動量は、力Ｆ_２と、該力Ｆ_２が加えられる時間（ｔ_３−ｔ_２）、すなわち対向電極に供給するパルス信号のパルス幅ｔ_ＷＨによって決まる（図４参照）。

上述のように、図４に示したパルス信号のパルス幅ｔ_ＷＨと、パルス信号のパルス間の幅ｔ_ＷＬは、オン状態とされた画素の電気泳動粒子を効率的に移動させる観点からは、ｔ_ＷＨ＜ｔ_ＷＬとしたほうが良い。しかし、オフ状態とされた画素の電気泳動粒子の不所望な移動を防止する観点からは、ｔ_ＷＨ＞ｔ_ＷＬとしたほうが良い。この意味で、画像の書き込み速度と画像のコントラストとはトレードオフの関係にあり、どちらを優先するかは表示装置に要求される特性に応じて適宜設計される。

図６は、パルス信号の設計方法の説明するためのオン状態とオフ状態における画素の等価回路図である。同図において（ａ）はオフ状態とされた画素の等価回路図であり、（ｂ）はオン状態とされた画素の等価回路図である。なお、説明を簡略化するために、便宜上、蓄積容量等の図示は省略している。

ＴＦＴ３０がＰチャネル型のトランジスタである場合、書き込みを行う画素（ＴＦＴ３０がオン状態とされた画素）においては、ＴＦＴ３０のゲートバイアスは、接地電位Ｇｎｄとソース電極に印加される電位との差Ｖ_ＳＧによって規定されるため、ＴＦＴ３０のゲートバイアスは一定の大きさに制御できる。一方、書き込みを行わない画素（ＴＦＴ３０がオフ状態とされた画素）においては、ＴＦＴ３０のゲートバイアスは、接地電位Ｇｎｄと画素電極９に蓄積された電荷による電位との差Ｖ_ＤＧによって規定されるため、その大きさは画素電極９に蓄積された電荷によって変動する。このため、書き込みを行わないＴＦＴ３０の方が平均的にゲートバイアスが小さくなり、その分をパルス信号のパルス幅ｔ_ＷＨがパルス信号のパルス間の幅ｔ_ＷＬよりも大きくなるようにして調節することができる。

なお、図６は、Ｐチャネル型のトランジスタの場合であるが、このような事情は、Ｎチャネル型のトランジスタの場合も同様である。Ｎチャネル型のトランジスタでも、Ｐチャネル型のトランジスタと同様に、パルス信号のパルス幅ｔ_ＷＨはパルス信号のパルス間の幅ｔ_ＷＬよりも大きいことが望ましく、これにより表示品質に優れた表示装置が提供できる。

以上説明したように、本実施形態の電気泳動装置１００では、対向電極２１に画像信号Ｓと同極性のパルス信号が供給されているため、ＴＦＴ３０にオフ電流が発生しても、オフ電流によって移動される方向とは逆の方向に電気泳動粒子を引き寄せることができる。このため、ＴＦＴ３０のオフ電流によって電気泳動粒子が本来あるべき位置とは異なる位置に移動しても、パルス信号の作用によって電気泳動粒子を本来あるべき位置に引き留めることができる。この場合、ＴＦＴ３０がオン状態とされた画素６０についても電気泳動粒子の移動が抑制されることになるが、電気泳動装置１００では、画像信号Ｓが継続的に供給されていなくても、画素電極９に蓄積された電荷によって電界が発生している限り、電気泳動粒子は移動し続けることができる。そのため、パルス信号によって一時的に画像信号Ｓの供給が止まったとしても、電気泳動粒子の移動が完全に阻害されることはない。以上のように、本実施形態の電気泳動装置１００によれば、ＴＦＴ３０がオフ状態とされた画素６０について電気泳動粒子の不所望な移動が防止できるため、表示品質に優れた電気泳動装置が提供できる。

また本実施形態の電気泳動装置１００では、１垂直期間Ｖ内に対向電極２１に対して複数のパルス信号を供給しているため、ＴＦＴ３０のオフ電流による電気泳動粒子の移動距離を小さくすることができる。前述のように、電気泳動粒子の移動は、同じデータ線６ａに接続された他の画素電極９に画像信号Ｓが供給される際に生じる。そのため、電気泳動粒子を元の位置に戻すためには、画素電極に画像信号が供給されている期間、すなわち１垂直期間Ｖに少なくとも１回パルス信号を供給すれば良い。しかし、オフ電流の大きさによっては１回だけの供給では十分な効果が得られない場合があり、特に、有機トランジスタのようなオフ電流の大きなスイッチング素子では、そのような問題が顕著に現われる可能性がある。したがって、本実施形態では、１垂直期間Ｖに２回パルス信号を供給することとしており、それによりコントラストの高い電気泳動装置を提供している。なお、本実施形態では、１垂直期間Ｖに供給するパルス信号の回数を２回としたが、パルス信号の供給回数はこれに限定されず、３回以上パルス信号を供給することとしても良い。

［第２の実施の形態］
図７は、電気泳動装置の駆動電圧のタイミングチャートの第２実施形態である。図７は、第１実施形態の図３に相当する図である。本実施形態は第１実施形態と駆動波形のみ異なり、他の電気泳動装置の構成については第１実施形態と同じである。

図７に示すように、本実施形態の駆動方法では、走査線は１フレーム期間（１秒間に６０コマの画像を表示する場合には、１／６０秒）内に２回ずつ走査される。まず、１行目からｍ行目の走査線に対して１回目の走査信号Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，…，Ｇ_ｉ，Ｇ_ｉ＋１，Ｇ_ｉ＋２，…，Ｇ_ｍが供給され、その走査信号のタイミングに合わせて、１列目からｎ列目のデータ線に対して１回目の画像信号Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，…Ｓ_ｎが供給された後、再び１行目からｍ行目の走査線に対して２回目の走査信号Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，…，Ｇ_ｉ，Ｇ_ｉ＋１，Ｇ_ｉ＋２，…，Ｇ_ｍが供給され、その走査信号のタイミングに合わせて、１列目からｎ列目のデータ線に対して２回目の画像信号Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，…Ｓ_ｎが供給される。

このように走査線を２回走査した場合、１回当たりの走査線の走査期間が短くなるため、有機トランジスタの分野で問題となっている「チャージトラップ」の影響を小さくすることができる。すなわち、有機トランジスタにおいては、ゲート電極からチャネル領域への反対電荷の移動によって、トランジスタを流れる電流が時間と共に減少する「チャージトラップ」と呼ばれる現象が知られているが、チャージトラップによって発生した反対電荷は時間と共に減少するため、本実施形態のように１回当たりの走査期間を短くし、走査線の走査処理を複数回にわたって行うようにすることで、チャージトラップの影響を最小限に抑えることができる。

なお、この駆動方法では、画像信号は画素に対して１／２フレーム期間毎に供給されることになるが、１回目の画像信号の供給によって画素電極に電荷が蓄積されているため、画像信号の供給が１／２フレーム期間だけ中段しても、画素電極に蓄積された電荷によって発生する電界の作用によって電気泳動粒子は移動しつづけることができる。したがって、画像の書き込みが遅れることはない。

本実施形態の場合、１フレーム期間内に画像信号が２回ずつ供給されるため、１回あたりの画像信号の供給時間は第１実施形態の場合に比べて１／２となる。したがって、対向電極に供給されるパルス信号の供給間隔も第１実施形態の場合に比べて小さい。このため、電気泳動粒子がＴＦＴのオフ電流によって移動しても、それを元に戻そうとする力が頻繁に働き、その結果、電気泳動粒子が電極表面に確実に固定されることとなる。

図８は、オフ状態とされた画素の電気泳動粒子５１の挙動を説明する説明図である。同図において（ａ）は１フレーム期間内の走査線の走査回数を１回とした場合（第１実施形態の例）の説明図であり、（ｂ）は１フレーム期間内の走査線の走査回数を２回とした場合（本実施形態の例）の説明図である。図８においては、オフ状態とされた画素は白表示されているものとし、画素電極９の表面には黒の電気泳動粒子５１が付着されているものとする。

図８（ａ）に示すように、走査線の走査回数を１回とした場合には、対向電極に供給されるパルス信号の供給間隔は１フレーム期間となる。そのため、オフ状態とされた画素の電気泳動粒子５１は、ＴＦＴのオフ電流の影響によって１フレーム期間の間に距離Ｄ１だけ画素電極９から離れる方向に移動する。一方、図８（ｂ）に示すように、走査線の走査回数を２回とした場合には、対向電極に供給されるパルス信号の供給間隔は１／２フレーム期間となるため、オフ状態とされた画素の電気泳動粒子５１の移動距離は図８（ａ）の場合の１／２程度（距離Ｄ２）となる。そのため、コントラストの低下が抑えられ、表示品質に優れた表示装置が提供される。

以上説明したように、本実施形態の電気泳動装置では、１フレーム期間内に走査線を２回走査しているため、ＴＦＴのオフ電流による電気泳動粒子の移動を最小限に抑えることができる。また、有機トランジスタのチャージトラップの影響が抑えられるため、書き込み速度の速い表示装置が提供できる。なお、本実施形態では、走査線の走査回数を２回としたが、走査線の走査回数はこれに限定されない。走査回数が多いほど上記の効果が大きくなるため、走査回数を増やして３回以上とすることも可能である。

［電子機器］
図９は、本発明の表示装置を備えた電子機器の一実施形態である電子ペーパー１４００の概略構成図である。電子ペーパー１４００は、上記実施形態の電気泳動装置を搭載した表示部１４０１と、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体１４０２とを備えている。なお、本発明の表示装置は、前述した電子ペーパーに限らず、種々の電子機器に搭載することができる。この電子機器としては例えば、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等があり、前記表示装置はこれらの表示手段として好適に用いることができる。

表示装置の一例である電気泳動装置の等価回路図である。 共通のデータ線に接続された２つの画素の等価回路図である。 駆動電圧のタイミングチャートの第１実施形態である。 電気泳動粒子の駆動方法の説明図である。 オフ状態とされた画素の電気泳動粒子の挙動を説明する説明図である。 ＴＦＴのゲート電位と画素電極の電位との関係を説明する説明図である。 駆動電圧のタイミングチャートの第２実施形態である。 オフ状態とされた画素の電気泳動粒子の挙動を説明する説明図である。 電子機器の一例である電子ペーパーの概略構成図である。

符号の説明

３ａ…走査線、６ａ…データ線、９…画素電極、２１…対向電極、３０…ＴＦＴ（有機トランジスタ）、５１，５２…電気泳動粒子、１００…電気泳動装置（表示装置）、１０４…走査線駆動回路、２０１…データ線駆動回路、２０３…対向電極駆動回路、１４００…電子ペーパー（電子機器）、ＣＯＭ…対向電極駆動信号、Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，Ｇ_ｉ，Ｇ_ｉ＋１，Ｇ_ｉ＋２，Ｇ_ｍ…走査信号、Ｓ，Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，Ｓ_ｎ…画像信号、ｔ_ＷＨ…パルス信号のパルス幅、ｔ_ＷＬ…パルス信号のパルス間の幅

Claims (7)

1. 互いに対向する画素電極及び対向電極と、
   前記画素電極と前記対向電極との間に配置された複数の帯電粒子と、
   前記画素電極と電気的に接続された有機トランジスタと、
   前記有機トランジスタを介して前記画素電極と電気的に接続されたデータ線と、
   前記データ線に画像信号を供給するデータ線駆動回路と、
   前記画素電極に前記有機トランジスタを介して画像信号を供給する期間内の一部の期間において、前記対向電極に前記画像信号と同極性で且つ前記画像信号の振幅と同じかそれ以下の振幅のパルス信号を含む対向電極駆動信号を供給する対向電極駆動回路とを備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記画像信号の振幅と前記パルス信号の振幅とが同じであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記対向電極駆動回路は、前記画素電極に前記有機トランジスタを介して画像信号を供給する際に、前記対向電極に前記画像信号と同極性の第１のパルス信号、第２のパルス信号および第３のパルス信号を含む対向電極駆動信号を供給し、
   前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号とのパルス間の幅をｔ _ＷＬ 、前記第２のパルス信号のパルス幅をｔ _ＷＨ 、前記第２のパルス信号と前記第３のパルス信号とのパルス間の幅をｔ _ＷＬ としたときに、
   前記ｔ _ＷＨ は前記ｔ _ＷＬ よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記有機トランジスタを介して前記画素電極と電気的に接続された走査線と、
   前記走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路とを備え、
   前記対向電極駆動回路は、１つの前記走査信号が供給される期間内に１つ又は２つ以上の前記パルス信号を前記対向電極に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の表示装置。
5. 前記走査線駆動回路は、１フレーム期間内に前記走査線を複数回走査することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 画素電極と対向電極との間に複数の帯電粒子を配置し、前記帯電粒子を前記画素電極と前記対向電極との間に発生する電界によって移動させることにより画像を表示する表示装置の駆動方法であって、
   前記画素電極に有機トランジスタを介して画像信号を供給する期間内の一部の期間において、前記対向電極に前記画像信号と同極性で且つ前記画像信号の振幅と同じかそれ以下の振幅のパルス信号を供給し、前記有機トランジスタがオン状態とされた画素以外の画素電極について、前記帯電粒子を前記画像信号によって移動される方向とは逆方向に移動させることを特徴とする表示装置の駆動方法。
7. 請求項１〜５のいずれかの項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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