JP5611564B2 - ディスプレイ装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本本発明は、ディスプレイ装置及びその駆動方法に係り、さらに詳細には、電子紙ディスプレイ装置及びその駆動方法に関する。
現在広く使われているディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）装置、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）がある。このようなディスプレイ装置は、ＬＣＤのように別の光源を使用するか、またはＰＤＰやＯＬＥＤのように自ら発光して画像を形成する。したがって、ＬＣＤ、ＰＤＰまたはＯＬＥＤのような既存のディスプレイ装置を駆動するためには、多量の消費電力を必要とする。
新たなディスプレイ装置として電子紙ディスプレイ装置が提案されている。電子紙ディスプレイ装置は、追加的な光源を含む必要のない反射型ディスプレイ装置であって、電力消費が相対的に少ない。
電子紙ディスプレイ装置は、一般的に二つの電極の間に異なる極性に帯電した２種の微細な粒子を含んでいる。例えば、前記電子紙ディスプレイ装置が（−）に帯電した黒色粒子と（＋）に帯電した白色粒子とを含む場合に、表示面側の電極に（＋）電圧を印加すれば、表示面側に黒色の粒子が配されるため、画面に黒色を表現しうる。
このような電子紙ディスプレイ装置の場合、電圧を印加せずとも以前の画面をそのまま維持する。電子紙ディスプレイ装置の場合、（＋）または（−）に帯電した粒子の内部的な均衡によって以前の状態を維持するためである。
本発明は、応答速度が改善されたディスプレイ装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、一類型によるディスプレイ装置は、少なくとも一つの画素を含み、前記少なくとも一つの画素のそれぞれは、異なる極性に帯電した粒子を含むセルと、前記セルの一方の側に設けられた共通電極と、前記セルに電圧を印加するために、前記セルの他方の側に前記共通電極と対向して設けられて、分離独立した第１画素電極及び第２画素電極と、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加される電圧の大きさをそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第１トランジスタと、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧が印加される時間をそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第２トランジスタと、を備え、前記第１画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、前記第２画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
前記第１画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、前記第２画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、前記第２トランジスタがオフで前記第１トランジスタがオンになることより前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加し、前記第１トランジスタがオフで前記第２トランジスタをオンにするまでの時間により前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加している時間を調節することを特徴とする。
前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加される電圧の大きさ及び電圧が印加される時間は、前記少なくとも一つの画素によって表現されるグレーレベルに基づいて決定されうる。
前記少なくとも一つの画素のそれぞれは、前記第１トランジスタのオフ（ＯＦＦ）時に前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間の電位差を維持させるキャパシタをさらに含みうる。
前記キャパシタは、前記第１トランジスタがオンとなれば充電され、前記第２トランジスタがオンとなれば放電されうる。
前記少なくとも一つの画素は、単一フィールド及び多数のグレーレベルを使用して、一フレームのイメージをディスプレイしうる。
一類型によるディスプレイ装置の駆動方法は、少なくとも一つの画素を含み、前記少なくとも一つの画素のそれぞれは、異なる極性に帯電した粒子を含むセルと、前記セルの一方の側に設けられた共通電極と、前記セルに電圧を印加するために、前記セルの他方の側に前記共通電極と対向して設けられて、分離独立した第１画素電極及び第２画素電極と、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加される電圧の大きさをそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第１トランジスタと、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧が印加される時間をそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第２トランジスタと、を備え、前記第１画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、前記第２画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、前記第１画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、前記第２画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されているディスプレイ装置の駆動方法であって、前記第２トランジスタをオフ、前記第１トランジスタをオンにして、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加する電圧の大きさをそれぞれ独立に調節して、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電位差を発生させて、前記セル内の帯電した前記粒子を移動させるステップと、前記第１トランジスタをオフ、前記第２トランジスタをオンにして、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加する時間をそれぞれ独立に調節して、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間を同じ電位にさせて、前記セル内の帯電した前記粒子の移動を中止させるステップと、を含むことを特徴とする。
前記ディスプレイ装置は前記２つの画素電極のそれぞれに設けられたキャパシタを有し、前記第１トランジスタのオフ時に、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間の電位差が維持されうる。
前記画素電極に電気的に連結された第２トランジスタをオンにスイッチングし、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間を同じ電位にさせて、前記キャパシタを放電させることを含みうる。
前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加する電圧の大きさ、ならびに前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧が印加される時間は、表示しようとするグレーレベルによって決定されうる。
前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加する電圧の大きさ、ならびに前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧が印加される時間は、表示しようとするグレーレベルと、電圧の大きさ及び電圧が印加される時間との間の予め記録された相関関係を参照して決定されうる。
前記ディスプレイ装置で一フレームの画面を表示する前に、ディスプレイ装置内のすべてのセルに対して第１トランジスタをいずれもオフにスイッチングし、第２トランジスタをいずれもオンにスイッチングした状態で、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間の両端に交流電圧を印加する初期化ステップを行える。
単一フィールド及び多数のグレーレベルを使用して、一フレームのイメージをディスプレイしうる。
他の類型による電子紙ディスプレイ装置は、単一フィールドを使用して一フレームのイメージを形成する多数の画素を含み、前記多数の画素のそれぞれは、イメージを形成するために異なる極性に帯電した粒子を有するセルを含みうる。
前記多数の画素は、単一フィールド及び多数のグレーレベルを使用して一フレームのイメージを形成しうる。
前記多数の画素のそれぞれは、前記画素を駆動するためのトランジスタ回路をさらに含みうる。
本発明によれば、ディスプレイ装置の画素は、異なる極性に帯電した粒子を含み、電子紙ディスプレイとして使われうる。
電子紙ディスプレイ装置の動作原理を説明する概略的な断面図である。 電子紙ディスプレイ装置の動作原理を説明する概略的な断面図である。 電子紙ディスプレイ装置の動作原理を説明する概略的な断面図である。 電子紙ディスプレイ装置の駆動方法の例を概略的に示す図面である。 電子紙ディスプレイ装置の画素構造の一実施形態を概略的に示す図面である。 図３に示された電子紙ディスプレイ装置の駆動方法を例示的に示すタイミング図である。 電子紙ディスプレイ装置の駆動順序の一実施形態を概略的に示す図面である。 電子紙ディスプレイ装置を駆動するための全体的な回路構造の一実施形態を概略的に示す図面である。
以下、添付した図面を参照して、電子紙ディスプレイ装置の実施形態の構造とその駆動方法とについて詳細に説明する。
まず、図１Ａないし図１Ｃは、電子紙ディスプレイ装置の一画素１０の一般的な動作原理を説明する概略的な断面図である。図１Ａないし図１Ｃを参照すれば、電子紙ディスプレイ装置の一画素１０は、一般的に、共通電極１５、画素電極１４、前記共通電極１５と画素電極１４との間に配された透明な流体１１、及び前記透明な流体１１内で移動可能であり、異なる極性に帯電した２種類の微細な粒子１２，１３を含む。例えば、（−）に帯電した第１粒子１２は、黒色を有し、（＋）に帯電した第２粒子１３は、白色を有しうる。以下では、便宜上、（−）に帯電した粒子が黒色を有し、（＋）に帯電した粒子が白色を有すると説明する。しかし、これは、設計者の選択によって変わりうる。
一方、観察者側に向かって配された共通電極１５は、光が透過される透明電極でありうる。また、画素電極１４は、第１画素電極１４ａと第２画素電極１４ｂとを含むこともできる。前記画素電極１４は、透明でなくてもよい。一方、図示されていないが、画素電極１４の下には、画素電極１４に印加される電圧をオン、オフにするための駆動回路がさらに配されている。
このような構造で、例えば、図１Ａに示したように、第１及び第２画素電極１４ａ，１４ｂにいずれも（＋）電圧が印加されれば、（−）に帯電した黒色の第１粒子１２は、画素電極１４に集まり、（＋）に帯電した白色の第２粒子１３は、共通電極１５に集まる。したがって、白色を有する反射光が共通電極１５を通じて観察者に見られる。
また、図１Ｂに示したように、第１画素電極１４ａには、（＋）電圧が印加され、第２画素電極１４ｂには、（−）電圧が印加される場合、第１及び第２粒子１２，１３が前記画素電極１４と共通電極１５とにそれぞれ均一に集まる。その結果、電子紙ディスプレイ装置の一画素１０は、灰色を示す。
そして、図１Ｃに示したように、第１及び第２画素電極１４ａ，１４ｂにいずれも（−）電圧が印加されれば、（−）に帯電した黒色の第１粒子１２は、共通電極１５に集まり、（＋）に帯電した白色の第２粒子１３は、画素電極１４に集まる。したがって、電子紙ディスプレイ装置の一画素１０は、黒色を示す。
前記の説明では、簡単に一つの灰色が具現される例を示したが、駆動電圧を制御することによって多数のグレーレベルを具現することが可能である。ディスプレイ装置でグレーレベルを調節する方式には、２つの方式が考慮されうる。一つは、具現しようとするグレーレベルによって駆動電圧の大きさを適切に変更するパルス振幅変調(Ｐｌｕｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＡＭ)方式である。ＰＡＭ方式の場合、電極に印加される駆動電圧パルスの幅は、一定に維持する。他の一つは、具現しようとするグレーレベルによって駆動電圧の印加時間を適切に変更するパルス幅変調(Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ)方式である。ＰＷＭ方式の場合、電極に印加される駆動電圧パルスのサイズは、一定に維持し、単に印加時間(すなわち、パルス幅)のみが調節される。
ＰＷＭ方式で駆動される電子紙ディスプレイ装置の例を挙げて説明すれば、次の通りである。例えば、電子紙ディスプレイ装置で１フレームの画面は、多数のフィールドで構成され、それぞれのフィールドを順次に表示することによって、１フレームの画面が表示される。ここで、フィールドの数は、当該電子紙ディスプレイ装置で表示できるグレーレベルの数と同じである。図２は、このような電子紙ディスプレイ装置の一般的な駆動順序を概略的に示している。図２に示したように、画面表示が始まれば、まず全体画面を黒色または白色にリセットするステップを行う。その後、例えば、リセットステップで全体画面を黒色にリセットしたならば、ｎ回のフィールドを経つつ、それぞれの画素に電圧を印加して次第に明るい色を表現する。例えば、白色を表現する画素には、ｎ回のフィールドの間にいずれも電圧が印加される。このように、１フレームの画面を完全に構成した後には、所定の振動パルスを印加して画素内に残っている残留電圧を除去する（Ｂｉａｓ Ｆｒｅｅ）。例えば、黒色、暗灰色、明灰色及び白色の４個のグレーレベルが存在する場合、ＰＷＭ方式では、４個のフィールドを経て１フレームの画面表示が完成される。
駆動方式の他の例としてＰＷＭ方式とＰＡＭ方式とをいずれも適用しうる。図３は、ＰＷＭ方式とＰＡＭ方式とをいずれも適用した駆動方法を実現するための一実施形態による電子紙ディスプレイ装置の一画素１００の画素構造を概略的に示している。図３を参照すれば、透明流体２１１、及び異なる極性に帯電されており、前記透明流体２１１内で移動可能な２種類の微細粒子２１２，２１３で構成されたセル２０の下面及び上面に、それぞれ画素電極３１と共通電極３２とが配されている。ここで、微細粒子２１２，２１３は、前述したように、異なる色を有しうる。例えば、第１微細粒子２１２は、白色を有し、第２微細粒子２１３は、黒色を有しうる。しかし、前記第２微細粒子２１３は、黒色の代りに赤色、緑色または青色のような他の色を有することも可能である。また、図３には、前記画素電極３１が第１画素電極３１ａと第２画素電極３１ｂとを有すると例示的に示されているが、これに限定されるものではない。一つのセル２０と対応する画素電極３１の数は、必要に応じて任意に選択されうる。また、前述したように、前記共通電極３２は、透明電極でありうる。
一方、望ましい実施形態によれば、画素電極３１には、前記画素電極３１に印加される電圧を制御するための回路がさらに連結されている。すなわち、図３に示されているように、第１薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ)３３、第２薄膜トランジスタ３４及びキャパシタ３５がそれぞれ第１画素電極３１ａに電気的に連結されている。ここで、キャパシタ３５の一端は、第１画素電極３１ａと連結され、他端は、グラウンドと連結される。また、第１及び第２薄膜トランジスタ３３，３４は、ドレインＤ側の前記第１画素電極３１ａと連結され、ソースＳ側のそれぞれの対応する電源と連結されるように配される。また、共通電極３２も、やはり所定の電圧を有する電源に連結されていることが可能である。
図３で、Ｖ１は、第１薄膜トランジスタ３３をスイッチングするための電圧であり、Ｖ２は、第２薄膜トランジスタ３４をスイッチングするための電圧であり、Ｖ３は、ＰＡＭ方式の駆動のためにセル２０に印加される電圧であり、Ｖ４は、基準電圧、Ｖ５は、共通電極３２に印加される電圧を表す。
図４は、前述した構造を有する電子紙ディスプレイ装置の一画素１００の駆動方法を例示的に示すタイミング図である。図４の上側グラフは、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の印加順序を表しており、下側グラフは、結果的にセル２０に印加される電圧を表している。図４では、基準電圧Ｖ４と共通電極３２の電圧Ｖ５とが０Ｖであると仮定した。すなわち、第２薄膜トランジスタ３４のソースＳと共通電極３２とがグラウンドに連結されたと仮定した。しかし、実施形態によっては、第２薄膜トランジスタ３４のソースＳと共通電極３２とがそれぞれ所定の電源と連結されている。この場合、第２薄膜トランジスタ３４のソースＳに印加される基準電圧Ｖ４と共通電極３２に印加される電圧Ｖ５とは、同じ大きさを有しうる。
図３及び図４を参照すれば、まずＶ１の電圧が第１薄膜トランジスタ３３のゲートＧに印加されれば、前記第１薄膜トランジスタ３３がオンとなりつつＶ３の電圧がキャパシタ３５に誘導される。そして、キャパシタ３５が完全に充電された後に、Ｖ１の電圧供給を中断して、第１薄膜トランジスタ３３をオフにさせる。それにより、Ｖ３の電圧がそれ以上キャパシタ３５に誘導されない。しかし、完全に充電されたキャパシタ３５は、Ｖ３の電圧を維持し続ける。このとき、セル２０の上部の共通電極３２は、グラウンドに連結されており、画素電極３１は、Ｖ３の電圧で充電されたキャパシタ３５に連結されているので、セル２０の両端には、Ｖ３の電位差が維持される。しかし、他の例で、共通電極３２にＶ５の電圧が印加されておれば、セル２０の両端には、Ｖ３とＶ５との差ほどの電位差が維持される。結果的に、セル２０内の帯電粒子２１２，２１３が移動しつつ、前記セル２０のグレーレベルが変化する。
前記セル２０が所望のグレーレベルに達すれば、Ｖ２の電圧が第２薄膜トランジスタ３４に印加される。それにより、第２薄膜トランジスタ３４のソースＳがグラウンドに連結されているため、キャパシタ３５が放電され始める。キャパシタ３５が完全に放電された後には、Ｖ２の電圧供給を中断して、前記第２薄膜トランジスタ３４をオフにさせる。それにより、完全に放電されたキャパシタ３５には、０Ｖの電圧が維持される。結果的に、セル２０の両端には、それ以上電位差が存在せず、セル２０内の帯電粒子２１２，２１３の移動も中止する。しかし、他の実施形態で、もし第２薄膜トランジスタ３４のソースＳにＶ４の電圧が印加されておれば、キャパシタ３５は、Ｖ４の電圧で放電(または充電)される。このとき、第２薄膜トランジスタ３４のソースＳに印加される基準電圧Ｖ４と共通電極３２に印加される電圧Ｖ５とが同じ大きさを有すれば、セル２０の両端には、依然として電位差が存在しないことになって、セル２０内の帯電粒子２１２，２１３の移動が中止しうる。
このような実施形態によれば、前記セル２０に印加される電圧の大きさは、Ｖ３の大きさに調節可能であり、セル２０に電圧が印加されている時間は、Ｖ１の電圧印加時間とＶ２の電圧印加時間との差に調節しうる。したがって、前述した構造を有する電子紙ディスプレイ装置の一画素１００は、ＰＡＭ方式とＰＷＭ方式とを混合して駆動されうる。このとき、Ｖ３の電圧は、所望のグレーレベルによって大きさが変わり、Ｖ１とＶ２との電圧印加時間の差も、所望のグレーレベルによって変わりうる。
例えば、初期状態でセル２０が黒色を表示している場合に、さらに明るいレベルのグレーを表示しようとすればするほど、Ｖ３を高く設定する。特に、白色を表示するためには、Ｖ３を最大電圧に設定しうる。それと同時に設定されたＶ３の電圧で所望のグレーレベルをさらに正確に表示するために、Ｖ２の電圧印加時間を調節する。すなわち、設定されたＶ３の電圧がセル２０に印加された状態で、前記セル２０が所望のグレーレベルに達すれば、第２薄膜トランジスタ３４に電圧Ｖ２を印加することによって、キャパシタ３５を放電させてセル２０に対する電圧印加を中断する。それにより、セル２０は、正確なレベルのグレーを表示しうる。ここで、表示しようとするグレーのレベルによってＶ３の大きさ(すなわち、パルス振幅)及び電圧印加時間(すなわち、パルス幅）が変わるが、グレーのレベルとＶ３の大きさ及び印加時間の関係が必ずしも線形的なものではなく、セル２０で使われる材料の特性、例えば、移動度及びヒステリシス特性によっても、その関係は変わりうる。したがって、Ｖ３の大きさ及び印加時間は、表示しようとするグレーのレベル、及びセル２０で使われる材料の移動度とヒステリシス特性とを考慮して決定されうる。
このような方式で、本実施形態による電子紙ディスプレイ装置の一画素１００は、表示しようとするグレーレベルによってパルスの振幅が変わるＰＡＭ方式と、パルスの幅が変わるＰＷＭ方式とを同時に使用しうる。前述したように、ＰＷＭ方式のみで駆動される場合には、１フレームの画面構成にグレーレベルの数ほどのフィールドが必要であった。しかし、本実施形態によれば、ＰＡＭ方式をさらに採用したため、単に一つのフィールドのみで１フレームの画面を構成しうる。つまり、複数のセルのそれぞれに、表示しようとするグレーレベルに基づいた所定の大きさを有し、所定の時間幅を有した電圧を印加する単一フィールドで１フレームの画面を構成しうる。
図５は、電子紙ディスプレイ装置の一画素１００で１フレームの画面を構成するための駆動順序を概略的に示している。図５を参照すれば、画面表示が始まれば、まず電子紙ディスプレイ装置の一画素１００の全体画面を黒色または白色にリセットするステップを行う。その後、ＰＡＭ方式でそれぞれのセル２０に異なる電圧を印加する一方、ＰＷＭ方式でそれぞれのセル２０に対する電圧印加時間を適切に調節する。これにより、ただ１回のフィールドでそれぞれのセル２０が所望のレベルのグレーを表現しうる。このような方式でフレームの画面を完全に構成した後には、所定の振動パルスをセル２０に印加してセル２０に残っている残留電圧を除去し、前記セル２０の両端の電極間の電位差を同一にする（Ｂｉａｓ Ｆｒｅｅ）。
ここで、１フレームの画面を表示する前に、すなわち、画面全体を黒色または白色にリセットするステップを行う前に、セル２０内の帯電した微細粒子２１２，２１３がセル２０内で容易に移動できるように初期化するステップを先に行える。図３を参照すれば、初期化時に電子紙ディスプレイ装置の一画素１００内の全体セル２０に対して、第１薄膜トランジスタ３３をいずれもオフ状態にスイッチングし、第２薄膜トランジスタ３４をいずれもオン状態にスイッチングする。それにより、セル２０の上部の共通電極３２は、電圧Ｖ５と連結され、セル２０の下部の画素電極３１は、電圧Ｖ４と連結されうる。この状態で、Ｖ５及びＶ４の電圧を調節することによって、セル２０に交流電圧を印加しうる。例えば、最初には電圧Ｖ５が１０Ｖとなり、電圧Ｖ４が０Ｖとなり、次には、電圧Ｖ５が０Ｖとなり、電圧Ｖ４が１０Ｖとなる。このようにセル２０に交流電圧を印加することによって、セル２０内の帯電した微細粒子２１２，２１３は、さらに移動しやすい状態になる。本実施形態によれば、このような方式で電子紙ディスプレイ装置の一画素１００内のすべてのセル２０が簡単に一度に初期化されうる。
このように、本実施形態によれば、ただ一回のフィールドのみで１フレームの画面を構成できるため、多数のフィールドで１フレームの画面を構成せねばならないＰＷＭ方式に比べて、画面の表現及び転換速度を向上させうる。特に、動画の表現において、ＰＡＭ方式とＰＷＭ方式とを同時に使用する本実施形態による電子紙ディスプレイ装置の一画素１００が有利でありうる。動画の場合、連続する２フレームの画面間にグレーのレベル差が大きくない。ＰＷＭ方式の場合、連続する２フレームの画面間にグレーのレベル差が小さくても、例えば、黒色から白色まで表現するためのフィールドをいずれも順次に進行せねばならない。したがって、ＰＷＭ方式の場合には、グレーレベルの差と関係なく、１フレームの画面を構成する時間は常に一定である。しかし、ＰＡＭ方式とＰＷＭ方式とを同時に使用する電子紙ディスプレイ装置の一画素１００では、例えば、グレーレベルが明灰色から暗灰色に、または黒色から暗灰色に変わる場合には、黒色から白色に変わる場合に比べて、早く画面を転換しうる。
また、ＰＷＭ方式の駆動のみを利用する場合には、グレーレベルが向上すればするほど、１フレームの画面を構成するフィールドの数がそれに比例して増加するため、解像度の高い画像を表現するためには、画面を構成する時間が長くなる。一方、ＰＷＭ方式とＰＡＭ方式とを同時に使用する場合には、グレーレベルの数の増加と関係なく、一つのフィールドのみで１フレームの画面が構成しうる。したがって、グレーレベルの数の多い高解像度の画像を構成する場合にも、画面を構成する時間が長くならず、グレーレベルの数と関係なく、一定の画面構成時間を維持しうる。さらに、ＰＷＭ方式の駆動のみを利用する場合には、１フレームの画面を構成する間に必要なそれぞれのフィールドを保存するためのメモリが必要である。しかしながら、ＰＷＭ方式とＰＡＭ方式とを同時に使用する電子紙ディスプレイ装置の一画素１００では、一つのフレームが単に一つのフィールドでのみ構成されるため、そのようなメモリが要求されない。
図６は、本実施形態による電子紙ディスプレイ装置の一画素１００を前述したように駆動するための全体的な回路構造を概略的に示している。図６では、表現を単純化するために単に一つの画素４０のみを直方形状に表示しており、共通電極３２は、便宜上省略されている。図６を参照すれば、第１及び第２画素電極３１ａ，３１ｂが一つの画素４０に配されている。ここで、前記画素電極３１ａ，３１ｂの数は限定的なものではなく、実施形態によって適切な数に選択しうる。そして、前記第１及び第２画素電極３１ａ，３１ｂごとに第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂ、第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂ及びキャパシタ３５ａ，３５ｂがそれぞれ一つずつ連結されている。第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂのゲートには、第１ゲート駆動部４３が連結されており、それぞれの第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂのオン／オフをスイッチングする。また、第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂのゲートには、第２ゲート駆動部４４が連結されており、それぞれの第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂのオン／オフをスイッチングする。
また、第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂのソースには、ソース駆動部４２が連結されている。前記ソース駆動部４２は、各画素４０の駆動に必要な電圧を生成して、第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂのソースに提供する。一方、図６は、基準電圧Ｖ４が０Ｖである場合の構造であるが、基準電圧Ｖ４が０Ｖではない場合には、第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂのソースに連結される追加的なソース駆動部(図示せず)が配されることもある。
制御部４１は、前記ソース駆動部４２、第１ゲート駆動部４３及び第２ゲート駆動部４４と連結されている。前記制御部４１は、表示しようとする画像によって、それぞれの画素４０に表示されねばならないグレーのレベルを分析する。そして、それぞれの画素４０のグレーレベルによって、ソース駆動部４２、第１ゲート駆動部４３及び第２ゲート駆動部４４の動作を制御する。したがって、第１ゲート駆動部４３は、制御部４１の制御によって、特定の第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂをオンにスイッチングさせるための信号を生成し、第２ゲート駆動部４４は、制御部４１の制御によって、特定の第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂをオンにスイッチングさせるための信号を生成する。ソース駆動部４２も、やはり制御部４１の制御によって特定の第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂに印加されねばならない電圧の大きさを調節する。このとき、前記ソース駆動部４２で発生する電圧の大きさ、及び前記第１ゲート駆動部４３と第２ゲート駆動部４４とによる第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂと第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂとの間のスイッチング時間差は、特定画素４０で表示しようとするグレーのレベル及びセル２０で使われる材料の移動度とヒステリシス特性とを考慮して制御部４１が決定する。このために、例えば、使われたセル材料の移動度及びヒステリシス特性と表示しようとするグレーのレベルとの相関関係が制御部４１内にまたは記録手段（図示せず）に記録されている。それにより、前記制御部４１は、予め記録されている前記相関関係を参照して、ソース駆動部４２で発生する電圧の大きさ、及び第１ゲート駆動部４３と第２ゲート駆動部４４とによる第１薄膜トランジスタ３３ａ，３３ｂと第２薄膜トランジスタ３４ａ，３４ｂとのスイッチング時間差を決定しうる。
以上、本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に適用可能である。
２０ セル、
３１ 画素電極、
３１ａ，３１ｂ 第１及び第２画素電極、
３２ 共通電極、
３３ 第１薄膜トランジスタ、
３４ 第２薄膜トランジスタ、
３５ キャパシタ、
１００ 画素、
２１１ 透明流体、
２１２，２１３ 微細粒子。

Claims (12)

  1. 少なくとも一つの画素を含み、前記少なくとも一つの画素のそれぞれは、
    異なる極性に帯電した粒子を含むセルと、
    前記セルの一方の側に設けられた共通電極と、
    前記セルに電圧を印加するために、前記セルの他方の側に前記共通電極と対向して設けられて、分離独立した第１画素電極及び第２画素電極と、
    前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加される電圧の大きさをそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第１トランジスタと、
    前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧が印加される時間をそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第２トランジスタと、を備え、
    前記第１画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第２画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第１画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第２画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第２トランジスタがオフで前記第１トランジスタがオンになることにより前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加する時間と、
    前記第１トランジスタがオフで前記第２トランジスタがオンになることにより前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加する時間との差を調節する第２トランジスタと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
  2. 前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加される電圧の大きさ及び電圧が印加される時間は、前記少なくとも一つの画素によって表現されるグレーレベルに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  3. 前記少なくとも一つの画素のそれぞれは、前記第１トランジスタのオフ時に前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間の電位差を維持させるキャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイ装置。
  4. 前記キャパシタは、前記第１トランジスタがオンとなれば充電され、前記第２トランジスタがオンとなれば放電されることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
  5. 前記少なくとも一つの画素は、単一フィールド及び多数のグレーレベルを使用して１フレームのイメージをディスプレイすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
  6. 少なくとも一つの画素を含み、前記少なくとも一つの画素のそれぞれは、
    異なる極性に帯電した粒子を含むセルと、
    前記セルの一方の側に設けられた共通電極と、
    前記セルに電圧を印加するために、前記セルの他方の側に前記共通電極と対向して設けられて、分離独立した第１画素電極及び第２画素電極と、
    前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加される電圧の大きさをそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第１トランジスタと、
    前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧が印加される時間をそれぞれ独立して調節するために、前記第１画素電極及び前記第２画素電極ごとにそれぞれ接続されている２つの第２トランジスタと、を備え、
    前記第１画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第２画素電極に接続された前記第１トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記画素を駆動するための電圧源に接続され、ゲートが前記第１トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第１画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第１画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されており、
    前記第２画素電極に接続された前記第２トランジスタは、ドレインが前記第２画素電極に接続され、ソースが前記共通電極との電圧差を決める電圧源に接続され、ゲートが前記第２トランジスタをスイッチングする電圧源に接続されているディスプレイ装置の駆動方法であって、
    前記第２トランジスタをオフ、前記第１トランジスタをオンにして、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加する電圧の大きさをそれぞれ独立に調節して、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電位差を発生させて、前記セル内の帯電した前記粒子を移動させるステップと、
    前記第１トランジスタをオフ、前記第２トランジスタをオンにして、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加する時間をそれぞれ独立に調節して、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間を同じ電位にさせて、前記セル内の帯電した前記粒子の移動を中止させるステップと、を含むことを特徴とするディスプレイ装置の駆動方法。
  7. 前記ディスプレイ装置は前記２つの画素電極のそれぞれに設けられたキャパシタを有し、
    前記第１トランジスタのオフ時に、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間の電位差が維持されることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置の駆動方法。
  8. 前記画素電極に電気的に連結された第２トランジスタをオンにスイッチングし、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間を同じ電位にさせて、前記キャパシタを放電させることを含むことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置の駆動方法。
  9. 前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加する電圧の大きさ、ならびに前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加する時間は、表示しようとするグレーレベルによって決定されることを特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載のディスプレイ装置の駆動方法。
  10. 前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に印加する電圧の大きさ、ならびに前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に電圧を印加する時間は、表示しようとするグレーレベルと、前記電圧の大きさ及び電圧が印加される時間との予め記録された相関関係を参照して決定されることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ装置の駆動方法。
  11. 前記ディスプレイ装置で１フレームの画面を表示する前に、前記ディスプレイ装置内のすべてのセルに対して前記第１トランジスタをいずれもオフにスイッチングし、前記第２トランジスタをいずれもオンにスイッチングした状態で、前記共通電極と前記第１画素電極の間及び前記共通電極と前記第２画素電極の間に交流電圧を印加する初期化ステップを行うことを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載のディスプレイ装置の駆動方法。
  12. 単一フィールド及び多数のグレーレベルを使用して、１フレームのイメージをディスプレイすることを特徴とする請求項６から１１のいずれか１項に記載のディスプレイ装置の駆動方法。
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