JP5925733B2 - 表示素子のためのリセット回路 - Google Patents

Description

本発明は、ピクセルの少なくとも２つのロウを有し、ピクセルをアドレス指定するための選択線及びデータ線を備えるアクティブマトリックス表示素子、特にエレクトロウェッティング表示素子に関する。

エレクトロウェッティングディスプレイは、主に高い輝度、高いコントラスト比、大きな視角及び高速なスイッチング速度の組み合わせを理由として、より一層魅力的になっている。これらの特性により、エレクトロウェッティングディスプレイはビデオアプリケーションに適している。さらに、エレクトロウェッティングディスプレイが反射型表示素子の原理を用いるので、すなわち、エレクトロウェッティングディスプレイはフロントライト又はバックライトを必要としないので、エレクトロウェッティングディスプレイの消費電力は比較的小さい。

エレクトロウェッティングディスプレイは、一般的に、密閉したエレクトロウェッティングセル、異なる光特性を持ち、前記セル中に収容された水及び着色した油剤のような極性液体及び非極性液体、前記セル中に収容された前記液体を制御するための複数の電極、前面レイヤ及び背面反射レイヤを有する。混ざらない前記液体は、電圧を電極に印加することによって変位することができる。平衡状態（電極に電圧が印加されない状態）において、極性液体及び非極性液体は、密閉したセル中で自然に層を成しており、それによって、薄い膜が引き起こされる。この状態（着色したオフ状態）において、膜は反射領域を覆い、セル即ちピクセルは暗く又は黒色に見える。電極に電圧を印加することによって、層をなしたオフ状態は、もはやエネルギー的に有利ではなく、セル即ちピクセルは、極性液体を収縮させることによって、そのエネルギーを下げることができる。その結果、非極性液体は変位し、下にある反射型の又は白色の表面が露出される。結果的に、この状態（白色のオン状態）において、セル即ちピクセルは、白色に又は明るく見える。静電気力と毛細管力との間の相互作用が、非極性液体が側方にどの程度変位するかを決定する。このようにして、層をなした構成の光特性は調整されることができ、中間的な色調状態（すなわち着色したオフ状態と白色のオン状態との間の状態）が達成される。

特許出願公開公報ＷＯ２００５／０３６５１７Ａ１は、エレクトロウェッティングの原理に基づく特定のディスプレイにおいて、光スイッチのための装置を駆動する方法を開示する。ＷＯ２００５／０３６５１７Ａ１において、第１透明板及び第２支持板との間の空間内に、互いに混ざらない第１流体及び第２流体を有し、第２流体が電気導電性であり即ち極性をもつ光スイッチが開示される。リセットパルスによってディスプレイを駆動する方法が開示されており、リセットパルスは、表示素子のピクセルを、それらの極端な状態（すなわちオン又はオフ）のうちの一方にする。この種類のエレクトロウェッティング表示素子を駆動する場合、したがって、各々のロウはフレーム毎に２回選択されなければならない。第１の選択信号がピクセルをリセットし、第２の選択信号がピクセルにデータを書き込む。たとえピクセルをリセットすればグレースケールレンダリングが改善されるとしても、前記方法は、フレーム時間又はアドレス指定時間を不必要に長くするという欠点を持つ。

本発明の目的は、表示素子のフレーム時間の減少を可能にすることである。

この目的は、添付の独立請求項に記載の素子によって満たされる。特定の実施の形態は、従属請求項によって規定される。

本発明の一態様によれば、少なくとも第１のロウのピクセルと第２のロウのピクセルとを有し、ピクセルをアドレス指定するための選択線及びデータ線を備えるアクティブマトリックスエレクトロウェッティング表示素子が提供される。各々のロウ中のピクセルは、リセット信号を送信するための共通のリセット線への結線をそれぞれ備える。前記結線はそれぞれ、ピクセルのデータ信号が、リセット線を介して同じロウ中のピクセルに伝搬することを防止し、共通のリセット線をピクセルの電極に接続させるダイオードを備える。第２のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルの共通のリセット線は、第１のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルの選択線に接続し、第２のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルがリセットされるときに、第１のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルが書き込まれる。

本発明の基本的なアイデアは、別のリセット線に沿って伝搬するリセット信号によって表示素子のピクセルをリセットすることであり、それによって、フレームあたりの選択信号の数を減らすことができる。一般的に、ピクセルの少なくとも１つのロウが、同じリセット信号によってリセットされる。前記別のリセット線は、専用の選択信号及び専用のデータ信号を送信することを必要とせずに、ピクセルをリセットすることを可能にする。結果的に、ピクセルは選択信号から独立してリセットされることができ、すなわち、リセット信号を選択信号から独立して送ることができる。例えば、１つのピクセルが書き込まれているとき、他のピクセルはリセットされることができる。即ち、本発明の実施の形態において説明されるように、他のロウがリセットされている間に、ピクセルの１つのロウが書き込まれる。ピクセルがアドレス指定されるときに、ピクセルのリセット線及びデータ線は相互に接続され、これらの線に沿って伝搬する信号は、ピクセルの状態を変更する可能性がある。ピクセルのリセット線は、信号ブロッキング素子を備えており、それにより、２つ以上のピクセル（例えばピクセルのロウ一式）が、同じリセット線に接続されることができるという効果がある。したがって、データ信号がデータ線に沿って伝達されるときに、信号ブロッキング素子は、データ信号が、同じロウ中の他のピクセルにリセット線に沿って伝搬することを防止する。その結果として、信号ブロッキング素子は、同じリセット線にそれらのそれぞれの結線を介して接続される他のピクセルの状態の望まれていない変更を防止する。

本発明の実施の形態において、リセット線は、他のピクセルの選択線に接続される。その結果、リセット信号は、他のピクセルの選択信号に由来する。したがって、選択信号は、リセット信号として他のピクセル（一般的に、選ばれたロウ中の各々のピクセル）に送信されることができる。この実施の形態において、本発明による素子は、いくつかのピクセル（例えば、あるロウのピクセル）に書き込み、かつ同時に他のいくつかのピクセル（例えば、他のロウのピクセル）をリセットするために１つの選択信号を用い、それによって、各々のフレームにおいて、選択信号の数が減少する。加えて、リセット線は、接続線を介して同じロウ中のピクセルに接続されることができ、上述と同様に、他のピクセルロウの選択信号を、リセット信号のソースとして用いることができる。リセット線が接続されることができるピクセルのロウは、リセット時間をロウ選択時間で割った結果である整数（いかなる分数部分も完全な整数として考慮する）により与えられるロウの数を現在のロウにプラスして、選択されることができる。このようにして、フレーム速度を係数２で低下させることができる。当業者は、現在のロウとリセット線が接続されるロウとの間のロウの数を、任意のアプリケーションに適するように、自由に選択することができる。しかしながら、好ましくは、リセット信号から選択信号までの時間は、リセット時間以上でなければならないことに留意する必要がある。

ディスプレイの更新は従来通り、ディスプレイの上から下まで１つのロウずつ行なわれ、結果的に、ここで説明されるピクセルのリセットは、ロウ毎に行われることに、さらに留意する必要がある。しかしながら、他のピクセルグループ化が可能である。例えば、必要に応じて、カラム毎にピクセルをリセットすることが可能である。さらに、全てのロウがアドレス指定されるまで、例えば、ロウ５、ロウ１５、ロウ３０、ロウ２０などにおいて、アドレス指定を開始することが可能である。

本発明の他の実施の形態において、リセット線のための別の駆動手段を持つ表示素子が提供される。したがって、リセット線は、追加のドライバに接続される。さらに、表示素子のロウは、ロウのグループで配置されることができ、各々のグループは、それぞれのドライバに接続される。当業者は、アプリケーションに応じて、リセット線をグループ化する多くの態様を予見することができる。有利には、この実施の形態は、表示素子のハードウェア構成を再構成することなく、柔軟なリセットタイミングによるいくつかの駆動方法の実現を可能にする。これは、少数の追加のドライバ（好ましくは追加のロウドライバ）によって達成されることができる。

さらに、表示素子はエレクトロウェッティングディスプレイであることができる。

本発明の更なる特徴及び利点は、添付の請求の範囲及び以下の説明を検討すれば、明らかになる。

当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、以下に記載されたもの以外の実施の形態を創造するために、本発明の異なる特徴を組み合わせることができることを認識する。

様々な本発明の態様は、その特定の特徴及び効果を含めて、以下の詳細な説明及び添付の図面から容易に理解される。

オフ状態におけるエレクトロウェッティング表示ピクセルの側面図。 オン状態におけるエレクトロウェッティング表示ピクセルの側面図。 アドレス指定信号の２つのフレームを示す図。第１フレームはピクセルを白色状態に設定し、第２フレームはピクセルを黒色状態に設定する。 ロウ選択信号のタイミング図。 従来技術によるピクセルの模式的な図。 本発明の実施の形態によるピクセルの模式的な図。 本発明の実施の形態による表示素子に含まれるピクセルの信号及び波形を示す図。 本発明による素子の実施の形態を示す図。 本発明による素子の他の実施の形態を示す図。

図１ａにおいて、水１１、着色した油剤１２、疎水性絶縁体１３、透明電極１４及び白色の基板１５を有するエレクトロウェッティングセルが示される。電圧はセルに印加されておらず、すなわち、ピクセルはオフ状態であり、結果的に、油剤は着色した均一な膜を形成する。黒い矢印は、ピクセルが暗く見えることを示す。

図１ｂは、図１ａと同じセルを示すが、直流電圧Ｖがセルに印加され、すなわちピクセルはオン状態であり、結果的に、油膜は収縮する。白い矢印は、ピクセルが白色に見える（即ち明るい）ことを示す。

図２を参照して、リセットパルスを伴うアドレス指定信号が、フレームＦＲＭに対してどのようなタイミングであるのかが説明される。矢印Ｔはタイムスケールを参照し、矢印Ｖはピクセルの上の電圧を参照し、電圧レベルＶ_ｗは、オフ状態のレベルである。オフ状態において、ピクセルは黒色（ＢＬＣＫ）に見え、オン状態において、ピクセルは白色（ＷＨＴ）に見える。この例では、各々のフレームは、復元リセットパルス（ＳＲＳＴ）で始まり、それによって、充電効果が低減される。フレーム１（ＦＲＭ１）は、ピクセルの白色（ＷＨＴ）状態を示す。フレーム２（ＦＲＭ２）は、ピクセルの黒色（ＢＬＣＫ）オフ状態を示す。

一般に、アクティブマトリックス基板を有する従来技術による表示素子は、カラム及びロウドライバを用いてアドレス指定を行うことができる。カラムドライバはピクセルの電圧レベルを設定し、ロウドライバは特定のロウを選択する（即ち活性化する）。そうすると、カラムドライバの電圧レベルは選択されたピクセルを所望の状態に設定する。ディスプレイのピクセルにデータを書き込む場合、ピクセルのロウが選択されなければならず、カラムドライバに印加される電圧レベルに従ってピクセルが選択され、書き込まれるために、適切な電圧レベルが、ピクセルカラムドライバに印加されなければならない。このアドレス指定技術は、マトリックスアドレッシングとして通常知られている。アクティブマトリックスバックプレーンに取り付けられるエレクトロウェッティングディスプレイのために、ロウ選択信号のタイミング及び波形が、図３に与えられる。図３において、８つのロウ（ＲＷ１〜ＲＷ８）がある。ＲＷ１において、リセットＲＳＴ及びデータＤＴ信号が示される。フレーム間の重複があってもよい点に留意する必要がある。示されるように、フレームＦＲＭ ｎはフレームＦＲＭ ｎ＋１に重なっている。

図４において、従来技術によるピクセルの模式的な図が示される。アクティブマトリクス（ＡＭ）表示素子は、アクティブスイッチング素子によって駆動され、それは、この例では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）から成る。ＡＭ表示素子は、画素のマトリックスを有する。選択即ちロウ線ＲＷに沿って選択即ちロウ信号を送信し、データ即ちカラム線ＣＯＬに沿ってデータ即ちカラム信号を送信することによって、画素は活性化され即ち選択されることができる。ロウドライバは、連続的にロウ線ＲＷを選択し、カラムドライバは、選択されたロウ線に結合するピクセルに、カラム線ＣＯＬを介してデータ信号を提供する。図４において、ピクセルは、キャパシタ４１によって表されている。ＣＭＮは、電気的接地を示す。ピクセル４１はさらに、記憶域としてのキャパシタＣ_ｓに接続される。

図５において、本発明の実施の形態による表示素子のピクセル４１が例示される。ＡＭ表示素子はアクティブスイッチング素子によって駆動され、それはこの例ではＴＦＴから成る。ＡＭ表示素子は、上述のように制御されることができる画素のマトリックスを有する。ＣＭＮは、電気的接地を示す。ピクセル４１はさらに、記憶域としてのキャパシタＣ_ｓに接続される。加えて、ピクセル４１は、ダイオードを介してリセット線ＲＳＴに接続される。リセット線ＲＳＴは、リセット信号を送信するために用いられる。ダイオードは、リセット線ＲＳＴを介した他のカラムへのデータ信号電位の伝達を防止する。

図６は、本発明の実施の形態による表示素子のピクセルのためのアクティブマトリックス基板の信号及び波形を示す。ＲＷ、ＣＯＬ、ＲＳＴ、ＤＴ及びＶ_ｐは、それぞれ、ロウ、カラム、リセット、データ及びピクセルの電圧を示す。２つのリセット信号及び２つのデータ信号が例示される。最初に、ＲＳＴ信号が活性化される（すなわち、＋５Ｖに設定される）と、ＲＷ信号が活性化される（すなわち＋５Ｖに設定される）まで、ピクセルキャパシタは、約５Ｖのピクセル電圧Ｖ_ｐに充電される。アクティブなＲＷ信号はトランジスタを開き、ＣＯＬ信号レベル（−２５Ｖ）がピクセルキャパシタに印加され、ピクセルキャパシタは充電されて、ピクセル電圧Ｖ_ｐを約−２５Ｖに設定する。次に、ＲＳＴ信号が再び活性化されると、ピクセル電圧Ｖ_ｐは上昇する。ＲＷ信号が活性化されると、トランジスタは開き、ＣＯＬ信号レベル（＋５Ｖ）がピクセル電圧Ｖ_ｐを約５Ｖに設定する。

次に、図７を参照して、本発明の実施の形態による素子の動作例が説明される。この例では、ロウ選択時間は１０μｓであり、必要なリセット時間は４０μｓである。したがって、リセット時間とロウ選択時間との間の比が４（＝ ４０μｓ ／ １０μｓ）になるように選択されるので、ロウ選択線は、４ロウ分下に位置するロウのリセット線に接続される。フレームの開始時に、第１のロウが書き込まれ、そして同時に第４のロウがリセットされる。次に、第２のロウが書き込まれ、そして同時に第５のロウがリセットされる。フレーム更新は、第１０のロウＲＷ１０に達するまでこのように進行し、その後、新たなフレームが開始する。下部のロウが書き込まれるときに、ディスプレイの上部の対応するロウ中のピクセルがリセットされる点に留意すべきである。図７において、リセット線がロウ選択線に物理的な線で接続されているので、リセットパルスのタイミングは固定される。

図８において、本発明の他の実施の形態による素子の他の動作例が示される。この例では、表示素子は１０本のロウ（ＲＷ１−ＲＷ１０）を有し、あるロウに結合するリセット線は、他のロウと結合している２つ又は３つの更なるリセット線に接続される。全体で、リセット線の３つのグループＲＳＴＧ１、ＲＳＴＧ２、ＲＳＴＧ３があり、２つのグループＲＳＴＧ１， ＲＳＴＧ３は３つのロウを有し、１つのグループＲＳＴＧ２は４つのロウを有する。各々のグループは、別のリセットドライバに接続される。この実施態様は、前の例と比較すると、いくつかの追加のロウドライバを必要とする。リセットパルスのタイミングは、選択信号から独立して制御されることができる点に留意すべきである。例えば、第２のリセットグループＲＳＴＧ２がリセットされ、且つデータが第１のリセットグループＲＳＴＧ１のロウに書き込まれることができ、次いで、第３のリセットグループＲＳＴＧ３がリセットされ、且つデータが第２のリセットグループＲＳＴＧ２のロウに書き込まれることができる等である。さらに、図７の実施の形態に即して、いくつかの又は全ての追加のリセットドライバは、リセットグループ線をそれぞれの適切な選択線に接続することによって、削除されることができる。

たとえ本発明がその特定の例示的な実施の形態を参照して説明されたとしても、多くの異なる変更、修正などは当業者にとって明らかになる。記載された例示的な実施の形態は、したがって、添付の請求の範囲に記載の本発明の範囲を制限することを意図されない。

Claims (7)

1. 少なくとも第１のロウのピクセルと第２のロウのピクセルとを有し、前記ピクセルのアドレス指定のための選択線及びデータ線を備えるアクティブマトリックスエレクトロウェッティング表示素子であって、
   各々のロウ中のピクセルが、リセット信号を送信するための共通のリセット線への結線をそれぞれ備え、前記結線がそれぞれ、前記ピクセルのデータ信号が、前記リセット線を介して同じロウ中のピクセルに伝搬することを防止し、前記共通のリセット線を前記ピクセルの電極に接続させるダイオードを備え、
   前記第２のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルの前記共通のリセット線は、前記第１のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルの前記選択線に接続し、
   前記第２のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルがリセットされるときに、前記第１のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルが書き込まれることを特徴とする表示素子。
2. あるロウの前記共通のリセット線が、別のドライバに接続される、請求項１に記載の表示素子。
3. いくつかの共通のリセット線がグループ内に配置され、互いに相互接続され、各々のグループが共通のリセット信号により制御される、請求項１または２に記載の表示素子。
4. 前記グループ内の前記いくつかの共通のリセット線が、他のロウの選択線に接続された
   共通の線に接続される、請求項３に記載の表示素子。
5. 前記グループ内の前記いくつかの共通のリセット線が、別のロウドライバに接続された共通の線に接続される、請求項３に記載の表示素子。
6. 前記第１のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルに選択信号を書き込み、
   前記第２のロウのピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルにリセット信号を書き込み、
   前記リセット信号は、前記選択信号に由来する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の表示素子。
7. 前記選択信号は、前記選択線によって送信され、前記リセット信号は、前記共通のリセット線と前記選択線との結線を経由して、前記選択信号から派生される、
   請求項６に記載の表示素子。

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