WO2018084188A1

WO2018084188A1 - 画像表示装置

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Publication number: WO2018084188A1
Application number: PCT/JP2017/039573
Authority: WO
Inventors: 守石▲崎▼
Original assignee: 凸版印刷株式会社
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2018-05-11

Abstract

本発明は、簡単な駆動回路を用いた３色表示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。画像表示装置は、薄膜トランジスタアレイを有する第１基板と、対向電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟みこまれた、所定の極性の電荷を有する第１色粒子と、第１色粒子とは逆の極性の電荷を有する第２色粒子及び第３色粒子とを有する電気泳動体を用いた表示媒体と、薄膜トランジスタアレイの信号線にＶｐｏｓ（＞０［Ｖ］）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の電位を印加する信号線ドライバとを含み、画素電極にＶｎｅｇの電位を書込むと、表示媒体が第１色を表示し、画素電極にＶｐｏｓの電位を書込むと、表示媒体が第２色を表示し、画素電極に０［Ｖ］の電位を書込むと、表示媒体が第３色を表示する。

Description

画像表示装置

　本発明は、画像表示装置に関し、特に、電気泳動体を用いた画像表示装置に係る。

　アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、酸化物半導体や有機半導体を用いた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）アレイが提供され、画像表示装置に利用されている。図７に従来技術に係る画像表示装置２００の断面図を示し、図８に画像表示装置２００の回路図を示し、図９に画像表示装置２００動作時の各電極の電位を説明する図を示す。

　画像表示装置２００は、画素電極１１を含む薄膜トランジスタアレイ１０と、透明な対向電極１３を有する対向基板１２との間に、分散媒４中に第１色粒子１及び第２色粒子２を含むことで２色表示可能な表示媒体６を挟むことにより構成される。表示媒体６としては、帯電した粒子及び分散媒をマイクロカプセルに入れた構造や、帯電した粒子及び分散媒をマイクロカップと呼ばれる隔壁で囲んだ構造が知られており、好適に用いられている。画像表示装置２００は、薄膜トランジスタアレイ１０により、画素電極１１に電圧を印加することによって、画素電極１１と対向電極１３の間の電圧に基づき表示媒体６の状態を制御することで画像を表示できる。

　薄膜トランジスタアレイ１０は図８に示すように、行方向に延びた複数のゲート配線２２と、列方向に延びた複数のソース配線２４との交点近傍に形成された複数の薄膜トランジスタ２５を有する。薄膜トランジスタ２５のゲート電極は上記ゲート配線２２に、ソース電極は上記ソース配線２４に、ドレイン電極は画素電極１１に接続されている。ここで薄膜トランジスタ２５はスイッチの役割を果たす。画像表示装置２００は、走査線ドライバ２１によりゲート配線２２を通ってゲート電極に与えられた選択電位Ｖｇ（ｏｎ）によって薄膜トランジスタ２５をオンにすることで、信号線ドライバ２３によりソース配線２４を通ってソース電極に与えられた信号電位Ｖｓを薄膜トランジスタ２５のドレイン電極に通すことで、ドレイン電極に接続された画素電極１１に印加する。印加された信号電位Ｖｓは、画素電極１１／ゲート絶縁膜／キャパシタ電極によって構成される蓄積キャパシタ２６を充電することで、画素電極１１に保持される。その際、キャパシタ電極にはキャパシタ配線２７から電位Ｖｃｓが印加されている。ただしＶｃｓを０Ｖとしてもよい。即ちキャパシタ電源２８を使用せずキャパシタ配線２７をＧＮＤに接続してもよい。

　蓄積キャパシタ２６が充電された状態で、走査線ドライバ２１によりゲート配線２２に与えられる走査電位Ｖｇを選択電位Ｖｇ（ｏｎ）から非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）に変えると、その後で信号電位Ｖｓが変化しても画素電位ＶｐはＶｓの影響を受けない。このように、走査電位ＶｇをＶｇ（ｏｎ）にして画素電極の電位ＶｐをＶｓに等しくしてから、走査電位をＶｇ（ｏｆｆ）にしてＶｐがＶｓの影響を受けなくすることを、本発明ではＶｓを画素電極に「書込む」と記述する。この「書込み」は同一のゲート配線に接続された１行の各画素に同時に行うことができ、ゲート配線の選択を走査して１行ずつの「書込み」を順に全行に渡って行うことで、全画素に電位を「書込む」ことができる。全画素に書込む１画面分を１フレームと呼び、その時間を１フレーム時間と呼ぶ。１フレーム時間は、１行の各画素に「書込む」時間と、行数との積にほぼ等しい。また、１秒間に含まれるフレーム数をフレーム周波数と呼ぶ。フレーム周波数としては、通常は３０Ｈｚ～１２０Ｈｚ程度が使用され、特に５０Ｈｚや６０Ｈｚが好適に用いられる。

　ただし、薄膜トランジスタアレイ１０にはゲートフィードスルーという現象がある。図９に示すように、ゲート配線２２に印加されるゲート電位Ｖｇを選択電位Ｖｇ（ｏｎ）から非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）に変えた際に、画素電極１１には、ゲート・画素電極間の静電容量Ｃｇｐにほぼ比例したゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆが加算される。これにより、画素電極１１の電位Ｖｐは印加された電位からＶｇｆだけずれる。蓄積キャパシタ２６は、このＶｇｆだけずれた状態を、非選択時間の間保持する（厳密には、表示媒体６を流れる微小電流によって徐々に減少していく）。このずれが生じた状態で正しい電圧が表示媒体６に印加されるようにするため、通常は、対向電極１３の電位ＶｃｏｍをＶｇｆに等しく設定しておく。これにより、Ｖｇｆの影響をキャンセルすることができる。なお、非書替時には対向電極１１をフローティングにすることが行われる（特許文献１）。

　白黒２色の表示媒体６の場合、信号電位ＶｓとしてＶｐｏｓ、０［Ｖ］、Ｖｎｅｇの３種類を使用し、第１色を表示させる場合にＶｎｅｇ、第２色を表示させる場合にＶｐｏｓ、色を変化させない場合に０［Ｖ］をソース配線２４に印加する。非選択時の画素電極の電位ＶｐはＶｎｅｇ＋Ｖｇｆ、Ｖｐｏｓ＋Ｖｇｆ、Ｖｇｆのいずれかとなり、対向電極の電位Ｖｃｏｍ（＝Ｖｇｆ）との差（Ｖｐ－Ｖｃｏｍ）、即ちＶｎｅｇ、Ｖｐｏｓ、０［Ｖ］のいずれかが表示媒体６に印加される。

　近年、３色表示可能な表示媒体５が作製されている。図１０に表示媒体５を含む画像表示装置２１０の回路図を示し、図１１に画像表示装置２１０動作時の各電極の電位を説明する図を示す。表示媒体５は、例えば所定の極性に帯電した白色粒子と、それとは逆の極性に帯電した黒色粒子および赤色粒子を有する。赤色粒子は黒色粒子よりも低い電圧で表示されるようになっている。この場合、図１１に示すように、４値出力可能な信号線ドライバ３２を設けて、信号電位ＶｓをＶｐｏｓ１、Ｖｐｏｓ２、０［Ｖ］、Ｖｎｅｇの４種類にすることで、３色表示が可能になる。あるいは、３値出力可能な信号線ドライバと、正電圧をＶｐｏｓ１かＶｐｏｓ２かに切替可能な電源を用いて、擬似的に４値ドライバ３２とする場合もある。

特許第５０６６５９６号公報

　しかしながら、背景技術に示した３色表示可能な表示媒体５では、４値出力可能な信号線ドライバ３２と、２値出力可能な走査線ドライバ２１と、対向電極電源３０と、対向電極１３をフローティングにすることが可能なスイッチ３１とが必須であり、場合によってはキャパシタ電源２８も必要となり、駆動回路が非常に複雑になるという問題があった。

　本発明は、係る従来技術の状況に鑑みてなされたもので、簡単な駆動回路を用いた３色表示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するための本発明の一局面は、薄膜トランジスタアレイを有する第１基板と、対向電極を有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟まれ、所定の極性の電荷を有する第１色粒子、並びに、第１色粒子とは逆の極性の電荷をそれぞれ有する第２色粒子及び第３色粒子を含む電気泳動体を備える表示媒体と、薄膜トランジスタアレイの信号線にＶｐｏｓ（＞０［Ｖ］）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の電位を印加する信号線ドライバとを含み、画素にＶｎｅｇの電位を書込むと、表示媒体が第１色を表示し、画素にＶｐｏｓの電位を書込むと、表示媒体が第２色を表示し、画素に０Ｖの電位を書込むと、表示媒体が第３色を表示する、画像表示装置である。

　また、薄膜トランジスタアレイのゲートフィードスルー電圧をＶｇｆとし、表示媒体に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ印加したとき、第１色、第２色、第３色がそれぞれ表示されるとすると、対向電極の電位Ｖｃｏｍが、Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ＝Ｖ３、Ｖｐｏｓ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ＝Ｖ２、Ｖｎｅｇ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ＝Ｖ１を満たしてもよい。

　また、Ｖｃｏｍが０［Ｖ］であってもよい。

　また、画像表示装置は、複数のステップからなる画像書替シーケンスを有する駆動部を有し、該複数のステップのうち少なくとも１つのステップは、同一画面内に、第１の画素と第２の画素と第３の画素を少なくとも有し、第１画素の画素電極には第１画素が白を表示するためのソース電圧Ｖｎｅｇを書込み、第２画素の画素電極には第２画素が黒を表示するためのソース電圧Ｖｐｏｓを書込み、第３画素の画素電極には第３画素が赤を表示するためのソース電圧０［Ｖ］を書込むステップであってもよい。

　また、画像表示装置は、複数のステップからなる画像書替シーケンスを有する駆動部を有し、該複数のステップのうち少なくとも最終ステップは、同一画面内に、第１の画素と第２の画素と第３の画素を少なくとも有し、第１画素の画素電極には第１画素が白を表示するためのソース電圧Ｖｎｅｇを書込み、第２画素の画素電極には第２画素が黒を表示するためのソース電圧Ｖｐｏｓを書込み、第３画素の画素電極には第３画素が赤を表示するためのソース電圧０［Ｖ］を書込むステップであってもよい。

　本発明によれば、簡単な駆動回路を用いた３色表示可能な画像表示装置を提供できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の回路図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の各電極の電位を示す説明図（ｐチャネルの場合）である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の各電極の電位を示す説明図（ｎチャネルの場合）である。図５は、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置の回路図である。図６は、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置の各電極の電位を示す説明図（ｐチャネルの場合）である。図７は、従来技術に係る２色画像表示装置の断面図である。図８は、従来技術に係る２色画像表示装置の回路図である。図９は、従来技術に係る画像表示装置の各電極の電位を示す説明図である。図１０は、従来技術に係る３色画像表示装置の回路図である。図１１は、従来技術に係る画像表示装置の各電極の電位を示す説明図である。

（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１００を図１～図４に示す。図１は画像表示装置１００の表示部の断面図であり、図２は画像表示装置１００の回路図であり、図３と図４は画像表示装置１００動作時の各電極の電位を説明する図である。図３は薄膜トランジスタ２５がｐチャネルの場合、図４は薄膜トランジスタ２５がｎチャネルの場合である。

　図１に示すように、本発明の画像表示装置１００の表示部は、基板を含む薄膜トランジスタアレイ１０の画素電極１１と、対向基板１２上の対向電極１３との間に、表示媒体５を挟み込んだ構造である。表示媒体５は、分散媒４中に所定の極性の電荷を有する第１色粒子１（例えば白）と、所定の極性とは逆極性の電荷を有する第２色粒子２（例えば黒）と第３色粒子３（例えば赤）とを含む。また、図２に示すように、画像表示装置１００は、薄膜トランジスタアレイ１０の信号線であるソース配線２４にＶｐｏｓ（＞０［Ｖ］）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の３値のうちいずれかの信号電位Ｖｓを印加する信号線ドライバ２３と、薄膜トランジスタアレイ１０の走査線であるゲート配線２２に非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）または選択電位Ｖｇ（ｏｎ）のいずれかの走査電位Ｖｇを印加する走査線ドライバ２１とを有する。さらに、画像表示装置１００は、対向電極１３に対向電位Ｖｃｏｍを印加する対向電極電源３０と、対向電極をフローティングにすることが可能なスイッチ３１を有する。また、キャパシタ電源２８を有してもよいが、印加するキャパシタ電位Ｖｃｓは０Ｖでもよく、その場合、キャパシタ電源２８は不要であり、キャパシタ配線２７は直接あるいは抵抗を介してＧＮＤ電位に接続される。

　本発明の画像表示装置１００は、図３または図４に示すように、薄膜トランジスタ２５のソース電極に信号電位Ｖｓを印加した状態でゲート電極に印加される走査電位Ｖｇを非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）から選択電位Ｖｇ（ｏｎ）に変更すると、画素電極１１・キャパシタ電極間の蓄積キャパシタ２６に充電が行われ、画素電極１１の電位Ｖｐは信号電位Ｖｓに等しくなる（信号電位Ｖｓを印加した状態）。ここでゲート電位Ｖｇを選択電位Ｖｇ（ｏｎ）から非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）に変更すると、ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆだけ画素電極１１の電位Ｖｐが変化し、即ち画素電極１１の電位ＶｐがＶｓ＋Ｖｇｆとなる。ゲート電極・画素電極間の静電容量をＣｇｐ、蓄積キャパシタ２６の静電容量をＣｓ、表示媒体の容量成分をＣｐ、非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）－選択電位Ｖｇ（ｏｎ）をΔＶｇとすると、Ｖｇｆ＝ΔＶｇ×Ｃｇｐ／（Ｃｇｐ＋Ｃｓ＋Ｃｐ）である。このとき、薄膜トランジスタ２５がｐチャネルの場合ΔＶｇ＞０なのでＶｇｆ＞０であり（図３）、ｎチャネルの場合ΔＶｇ＜０なのでＶｇｆ＜０である（図４）。

　図３または図４に示すように、本発明の画像表示装置１００は、信号線ドライバがソース配線２４にＶｐｏｓの電位を印加した状態で走査線ドライバがゲート配線２２にＶｇ（ｏｎ）の電位を印加した後にＶｇ（ｏｆｆ）の電位に変える、即ち画素電極１１にＶｐｏｓを書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐがＶｐｏｓ＋Ｖｇｆとなる。信号線ドライバが信号線にＶｎｅｇの電位を印加した状態で走査線ドライバが走査線にＶｇ（ｏｎ）の電位を印加した後にＶｇ（ｏｆｆ）の電位に変える、即ち画素電極１１にＶｎｅｇを書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐがＶｎｅｇ＋Ｖｇｆとなる。信号線ドライバが信号線に０［Ｖ］の電位を印加した状態で走査線にＶｇ（ｏｎ）の電位を印加した後にＶｇ（ｏｆｆ）の電位に変える、即ち画素電極１１に０Ｖを書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐがＶｇｆとなる。

　この動作は、従来の白黒画像表示装置に似ている。図７に従来技術に係る画像表示装置２００の断面図を示し、図８に画像表示装置２００の回路図を示し、図９に画像表示装置２００動作時の各電極の電位を説明する図を示す。従来の白黒画像表示装置２００は、図７のように、基板を含む薄膜トランジスタアレイ１０上の画素電極１１と、対向基板１２上の対向電極１３との間に、表示媒体６を挟み込んだ構造である。表示媒体６は、分散媒４中に所定の極性の電荷を有する第１色粒子１と、所定の極性とは逆極性の電荷を有する第２色粒子２を含む。また、図８に示すように、画像表示装置２００は薄膜トランジスタアレイ１０のソース配線２４にＶｐｏｓ（＞０［Ｖ］）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の３値のうちいずれかの信号電位Ｖｓを印加する信号線ドライバ２３と、薄膜トランジスタアレイ１０のゲート配線２２に非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）または選択電位Ｖｇ（ｏｎ）のいずれかの走査電位Ｖｇを印加する走査線ドライバ２１とを有する。さらに、画像表示装置２００は対向電極電源３０と、対向電極１３をフローティングにすることが可能なスイッチ３１を有する。また、画像表示装置２００はキャパシタ配線２７に電位Ｖｃｓを印加するキャパシタ電源２８を有してもよい。キャパシタ電位Ｖｃｓは０Ｖでもよく、その場合、キャパシタ電源２８は不要であり、キャパシタ配線２７は直接あるいは抵抗を介してＧＮＤ電位に接続される。

　図９に示すように、画像表示装置２００は、画素電極１１にＶｐｏｓを書込むと、書込完了後に画素電極１１の電位ＶｐがＶｐｏｓ＋Ｖｇｆとなり、画素電極１１にＶｎｅｇを書込むと、書込完了後に画素電極１１の電位ＶｐがＶｎｅｇ＋Ｖｇｆとなり、画素電極１１に０［Ｖ］を書込むと、書込完了後に画素電極１１の電位ＶｐがＶｇｆとなる。

　しかし、本発明の画像表示装置１００（図１～図４）と従来の白黒画像表示装置２００（図７～図９）との違いは、表示媒体５と表示媒体６に含まれる着色粒子の数だけではない。従来の白黒画像表示装置２００では画素電極１１に０［Ｖ］を書込んだ場合に色変化を起こさないように、Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍが０［Ｖ］となるように、すなわち、ＶｇｆがＶｃｏｍに設定される（図９）。それに対し、本発明の画像表示装置１００では画素電極１１に０［Ｖ］を書込んだ場合に第３色に変化させるように、Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍが０［Ｖ］とならないように、すなわち、Ｖｇｆ≠Ｖｃｏｍに設定される（図３または図４）。

　本発明の画像表示装置１００において、画素電極にＶｎｅｇを書込んだ場合に第１色に変化させ、Ｖｐｏｓを書込んだ場合に第２色に変化させることは、従来の画像表示装置２００と似ている。ただし従来の白黒画像表示装置２００では対向電極の電位Ｖｃｏｍ＝Ｖｇｆであるから、第１色化時にＶｎｅｇ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ（＝Ｖｎｅｇ）が表示媒体６に印加される。また、第２色化時にＶｐｏｓ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ（＝Ｖｐｏｓ）が表示媒体６に印加される。一方、本発明の画像表示装置１００では第１色化時にＶｎｅｇ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ（≠Ｖｎｅｇ）が表示媒体５に印加され、第２色化時にＶｐｏｓ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ（≠Ｖｐｏｓ）が表示媒体５に印加される。

　特に、表示媒体５の特性として、印加電圧がＶ１の際に第１色が好適に表示され、印加電圧がＶ２の際に第２色が好適に表示され、印加電圧がＶ３の際に第３色が好適に表示されるとき、対向電極の電位Ｖｃｏｍを、Ｖｇｆ－ＶｃｏｍがＶ３、Ｖｐｏｓ＋Ｖｇｆ－ＶｃｏｍがＶ２、Ｖｎｅｇ＋Ｖｇｆ－ＶｃｏｍがＶ１になるように設定することにより、第３色の色純度を向上させ、良好な表示状態を得ることができる。

　一方、図１０に示すように、従来の３色画像表示装置２１０は、薄膜トランジスタアレイ１０のソース配線２４にＶｐｏｓ１（＞０［Ｖ］）、Ｖｐｏｓ２（＞０［Ｖ］かつ＜Ｖｐｏｓ１）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の４値のうちいずれかの電位を印加する信号線ドライバ３２を有する点で、本発明の画像表示装置１００と相違する。

　従来の３色画像表示装置２１０は、図１１に示すように、画素電極１１にＶｎｅｇを書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐはＶｎｅｇ＋Ｖｇｆとなり、これを一定時間続ければ表示を第１色にすることができる。画素電極１１にＶｐｏｓ１を書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐはＶｐｏｓ１＋Ｖｇｆとなり、これを一定時間続ければ表示を第２色にすることができる。画素電極１１にＶｐｏｓ２を書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐはＶｐｏｓ２＋Ｖｇｆとなり、これを一定時間続ければ表示を第３色にすることができる。画素電極１１に０［Ｖ］を書込むと、書込完了後に画素電極の電位ＶｐはＶｇｆとなり、一定時間続けても表示は変化しない。すなわち、従来の３色画像表示装置２１０も従来の２色画像表示装置２００と同様に、信号電位Ｖｓが０［Ｖ］の時に色変化させないため、対向電極の電位Ｖｃｏｍは、ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆに等しくなるように調整される。

　一方、本発明の画像表示装置１００では対向電極の電位Ｖｃｏｍはゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆと等しくなく、その差Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍが第３色表示に適した電圧Ｖ３に等しくなるように調整できることは前述の通りである。

　本発明の画像表示装置１００と従来の３色画像表示装置２１０との最も大きな違いは、信号線ドライバ２３と信号線ドライバ３２である。従来の３色画像表示装置では４値ドライバ３２が必要であるが、本発明では３値ドライバ２３でよい。そのため、駆動回路を大幅に簡略化できる。

（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置１１０を図５～図６に示す。図５は画像表示装置１１０の回路図であり、図６は画像表示装置１１０動作時の各電極の電位を説明する図である。なお、以下の説明では、第１の実施形態との間で同一または対応する構成については同一の参照符号を付して説明を適宜省略する。

　画像表示装置１００と同じように、画像表示装置１１０は、基板を含む薄膜トランジスタアレイ１０の画素電極１１と、対向基板１２上の対向電極１３との間に、表示媒体５を挟み込んだ構造である。表示媒体５は、分散媒４中に所定の極性の電荷を有する第１色粒子１（例えば白）と、所定の極性とは逆極性の電荷を有する第２色粒子２（例えば黒）と第３色粒子３（例えば赤）とを含む。また、図５に示すように、画像表示装置１１０は、薄膜トランジスタアレイ１０のソース配線２４にＶｐｏｓ（＞０［Ｖ］）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の３値のうちいずれかの信号電位Ｖｓを印加する信号線ドライバ２３と、薄膜トランジスタアレイ１０のゲート配線２２に非選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）または選択電位Ｖｇ（ｏｆｆ）のいずれかからなる走査電位Ｖｇを印加する走査線ドライバ２１とを有する。

　本発明の画像表示装置１１０は、画素電極１１にＶｎｅｇを書込むと、書込完了後に画素電極１１の電位ＶｐがＶｎｅｇ＋Ｖｇｆとなり、これを一定時間続ければ第１色を表示できる。画像表示装置１１０は、画素電極１１にＶｐｏｓを書込むと、書込完了後に画素電極１１の電位ＶｐがＶｐｏｓ＋Ｖｇｆとなり、これを一定時間続ければ第２色を表示できる。画像表示装置１１０は、画素電極１１に０［Ｖ］を書込むと、書込完了後に画素電極１１の電位ＶｐがＶｇｆとなり、これを一定時間続ければ第３色を表示できる。ここまでは第１の実施形態と同じである。

　図５、６に示すように、画像表示装置１００と画像表示装置１１０との相違点は、ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆが第３色表示に適した電圧Ｖ３に等しくなるように薄膜トランジスタアレイ１０を設計することにより、対向電極の電位Ｖｃｏｍを０［Ｖ］にした点である。

　そのため、対向電極電源３０が不要になり、図５に示すように、対向電極配線２９を、抵抗を介してＧＮＤ電位に接続している。対向電極配線２９は直接ＧＮＤ電位に接続してもよい。また、キャパシタ電位Ｖｃｓも０Ｖでよく、キャパシタ電源２８が不要であるため、抵抗を介してＧＮＤ電位に接続しているが、直接ＧＮＤ電位に接続してもよい。

　以上のように、本発明によれば、Ｖｇｆ－ＶｃｏｍをＶ３に設定することにより、３色画像表示装置であっても信号線ドライバとして３値を印加可能な信号線ドライバ２３を使用することができる。このため、駆動装置を大幅に簡略化できる。さらには、ＶｇｆをＶ３に設定することにより、対向電極電源３０のＩＣおよびスイッチ３１を省略でき、さらに駆動装置を簡略化できる。

（第３の実施形態）
　画像表示装置１００の画面を構成する各画素電極１１に印加される信号電位Ｖｓの波形である駆動波形について説明する。駆動波形を決定する方法には、前画面データと次画面データの両方を参照して決定する方法と、次画面データのみを参照して決定する方法がある。例えば表示媒体５により表示される色が白、黒、赤の３種類の場合、前画面データと次画面データの両方を参照する場合には９種類、次画面データのみ参照する場合は３種類の波形となる。

　また、駆動は通常、複数のステップからなる画像書替シーケンスである。各ステップはそれぞれの時間、一定の電圧を画素電極に印加する。特にアクティブマトリクスの場合、各ステップは１または複数のフレームからなり、各ステップの時間はフレーム時間の整数倍である。アクティブマトリクスでは、各画素電極への電圧書込はゲート信号のオン・オフによって１行ずつ行われるが、ゲートオフ後に各画素はＶｇｆだけずれた電位を保持し、これが最終的に画素電極に与えられる電位である。即ち、１画面は１フレーム時間をかけて同時に描いているとみなすことができる。

　また一般的に、画像書替シーケンスは、前半の初期化部分と、後半の次画面書込部分から構成される。前画面データと次画面データの両方を参照する場合、初期化部分は、主として前画面データにおける表示媒体５の表示を消去する方向の駆動を行うための波形を含む。例えば駆動波形の初期化部分は、前画面において、ある表示媒体５の色が白（Ｖｎｅｇを書込むことにより表示される）の場合はＶｐｏｓ、黒（Ｖｐｏｓを書込むことにより表示される）または赤（０［Ｖ］を書込むことにより表示される）の場合はＶｎｅｇを画素電極１１に書込むステップを少なくとも有する。一方、次画面データのみを用いる場合、初期化部分は、前画面データにかかわらず、各表示媒体５の表示を同等の状態にするためのステップを少なくとも有する。ただし初期化部分と次画面書込部分は、境界を明確に判別できない場合もある。

　次画面書込部分は、主として次画面データにおける表示媒体５の表示に対応する信号電位Ｖｓを書込む方向の駆動を行う。例えば駆動波形の次画面書込部分は、次画面データにおける表示媒体５の色が白の場合はＶｎｅｇ、黒の場合はＶｐｏｓ、赤の場合は０［Ｖ］を書込むステップを少なくとも有する。

　そして本発明に係る画像表示装置１００では、３値出力のそれぞれを３色の書込に対応させたことから、白の書込みと黒の書込みと赤の書込み（以下、それぞれ白書込、黒書込、赤書込という）を同一フレームで（即ち同時に）行うことが可能であり、実際に白書込と黒書込と赤書込を同一フレームで（同時に）行うステップを有する。具体的には、同一画面内に、第１の画素と第２の画素と第３の画素を少なくとも有し、第１画素の画素電極には第１画素が白を表示するためのソース電圧Ｖｎｅｇを書込み、かつ第２画素の画素電極には第２画素が黒を表示するためのソース電圧Ｖｐｏｓを書込み、かつ第３画素の画素電極には第３画素が赤を表示するためのソース電圧０［Ｖ］を書込むステップを有する。白書込と黒書込と赤書込を同一フレームの画面で同時に行うことにより、線太りを防止することができる。特に白書込と黒書込と赤書込を同時に行うステップが、次画面書込部分の最終ステップにあることが望ましい。一方、３値ドライバと２値切替電源を組合わせた擬似４値ドライバでは、黒書込と赤書込を同一フレームで（同時に）行うことはできない。そのため、例えば白書込と黒書込を行った後、３値ドライバに給電する正電源をＶｐｏｓ１からＶｐｏｓ２に切替えてから白書込と赤書込を行うことになり、白が黒に対して太る。

　なお、文中で第１色として白、第２色として黒、第３色として赤を例示したが、色の設定はこの組合せに限定されるものではなく任意であり、例えば第１色が黒、第２色が白、第３色が黄色でもよい。また、表示媒体６として、帯電した粒子及び分散媒をマイクロカプセルに入れた構造や、帯電した粒子及び分散媒をマイクロカップと呼ばれる隔壁で囲んだ構造が知られており、好適に用いることができる。

　また、本発明の表示装置は３色粒子を制御するものであるが、３色表示に限定されるものではなく、例えば白黒赤の中間の階調として、灰色、桃色、灰赤色等を表示してもよい。また、ＶｐｏｓとＶｎｅｇの絶対値は等しくなくてもよい。ＴＦＴがｐチャネルの場合、Ｖｐｏｓを少し小さくして、Ｖｇ（ｏｆｆ）－Ｖｐｏｓを大きくする方が、Ｖｓ＝Ｖｐｏｓの時のＴＦＴを確実にオフできて好ましい。ＴＦＴがｎチャネルの場合、Ｖｎｅｇの絶対値を少し小さくして、Ｖｎｅｇ－Ｖｇ（ｏｆｆ）を大きくする方が、Ｖｓ＝Ｖｎｅｇの時のＴＦＴを確実にオフできて好ましい。

（実施例１）
　実施例１に係る画像表示装置を作製して評価をおこなった。第１色粒子１（白）、第２色粒子２（黒）、第３色粒子３（赤）を含む電気泳動体を表示媒体５として用いた。ｐチャネル形の薄膜トランジスタから構成される薄膜トランジスタアレイ１０の画素電極１１と、対向基板１２上の対向電極１３との間に表示媒体５を挟み込んだ。さらに図２のように、信号線ドライバ２３、走査線ドライバ２１、対向電極電源３０を接続して、画像表示装置１００を作製した。その際、対向電極電源３０はスイッチ３１を介して対向電極配線２９に接続した。スイッチ３１は一連の書替動作時にはオンにし、一連の書替終了後にはオフにする。キャパシタ電源２８は使用せず、キャパシタ配線２７は１０ｋΩの抵抗を介してＧＮＤに接続した。走査線ドライバ２３には３値ドライバを用い、Ｖｎｅｇ＝－１５［Ｖ］、Ｖｐｏｓ＝＋１５［Ｖ］、対向電極の電位Ｖｃｏｍ＝＋２［Ｖ］とした。また、使用した薄膜トランジスタアレイ１０のＶｇｆ＝＋６［Ｖ］であった。

　画素電極１１にＶｎｅｇを数フレーム書込むことにより、白表示にすることができた。その際、画素電極１１の電位ＶｐはＶｎｅｇ＋Ｖｇｆ＝－９［Ｖ］になっていて、表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝－１１［Ｖ］が印加された。

　また、画素電極１１に０［Ｖ］を数フレーム書込むことにより、赤表示にすることができた。その際、画素電極１１の電位ＶｐはＶｇｆ＝＋６［Ｖ］になっていて、表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝＋４［Ｖ］が印加された。

　また、画素電極１１にＶｐｏｓを数フレーム書込むことにより、黒表示にすることができた。画素電極１１の電位ＶｐはＶｐｏｓ＋Ｖｇｆ＝＋２１［Ｖ］になっていて、表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝＋１９［Ｖ］が印加された。

　なお、使用したフレーム周波数は６０Ｈｚである。また、用いた表示媒体５の最適電圧は、第１色（白）にする場合にＶ１＝－１０～－２０［Ｖ］、第２色（黒）にする場合にＶ２＝＋１０～＋２０［Ｖ］、第３色（赤）にする場合にＶ３＝＋２～＋５［Ｖ］程度であり、実施例で用いた値はこの範囲に入っている。

（実施例２）
　実施例２に係る画像表示装置を作製して評価をおこなった。第１色粒子１（白）、第２色粒子２（黒）、第３色粒子３（赤）を含む電気泳動体を表示媒体５として用いた。薄膜トランジスタアレイ１０の画素電極１１と、対向基板１２上の対向電極１３との間に表示媒体５を挟み込んだ。さらに図５のように、信号線ドライバ２３、走査線ドライバ２１を接続して、画像表示装置１１０を作製した。その際、対向電極電源３０およびキャパシタ電源２８は使用せず、対向電極配線２９およびキャパシタ配線２７は、いずれも抵抗を介してＧＮＤに接続した。対向電極配線２９とＧＮＤ間の抵抗は１００Ω、キャパシタ配線２７とＧＮＤ間の抵抗は１０ｋΩとした。信号線ドライバ２３には３値ドライバを用い、Ｖｎｅｇ＝－１５［Ｖ］、Ｖｐｏｓ＝＋１５［Ｖ］とした。また、使用した薄膜トランジスタアレイ１０のＶｇｆ＝＋４［Ｖ］であった。

　画素電極１１にＶｎｅｇを数フレーム書込むことにより、白表示にすることができた。その際、画素電極１１の電位ＶｐはＶｎｅｇ＋Ｖｇｆ＝－１１［Ｖ］になっていて、表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝－１１［Ｖ］が印加された。

　また、画素電極１１に０［Ｖ］を数フレーム書込むことにより、赤表示にすることができた。その際、画素電極１１の電位ＶｐはＶｇｆ＝＋４［Ｖ］になっていて、表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝＋４［Ｖ］が印加された。

　また、画素電極１１にＶｐｏｓを数フレーム書込むことにより、黒表示にすることができた。その際、画素電極１１の電位ＶｐはＶｐｏｓ＋Ｖｇｆ＝＋１９［Ｖ］になっていて、表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝＋１９［Ｖ］が印加された。

（実施例３）
　実施例２で作製した画像表示装置を用い、Ｖｎｅｇ＝－１５［Ｖ］、Ｖｐｏｓ＝＋１１Ｖとして、すなわちＶｐｏｓとＶｎｅｇとの絶対値が等しくない条件での駆動評価をおこなった。この場合、画素電極１１にＶｐｏｓを書込むことにより表示媒体５にはＶｐ－Ｖｃｏｍ＝＋１５［Ｖ］が印加された。また、画素電極１１にＶｎｅｇおよび０［Ｖ］を書込んだ場合は実施例２と同じ結果になった。本実施例においても白表示、赤表示、黒表示をできることが確認できた。

（実施例４）
　実施例３で使用した画像表示装置を用いて実施例４に係る駆動評価をおこなった。表１に、本駆動評価において画素電極１１へ書込んだ信号電位Ｖｓを示す。表１において、左端の列は前画面データと次画面データの組合せを示しており、Ｗは白、Ｄは黒、Ｒは赤を意味し、例えばＷＤは前画面白→次画面黒を意味する。また、これよりも右側の欄の各列は、同一のゲート配線２２に接続された複数の各画素電極１１への連続する各ステップにおける印加電圧（信号電位Ｖｓ）を示しており、ＷはＶｎｅｇ、ＢはＶｐｏｓ、Ｎは０［Ｖ］を意味する。電圧の印加（書込み）は、ステップの番号順に行われた。表１に示す駆動を行った場合、第３ステップと第６ステップにおいて白書込と黒書込と赤書込を同時に行っており、特に第６ステップで白書込と黒書込と赤書込を同時に行っているため、各色の線幅は良好であった。

（比較例）
　実施例３で使用した画像表示装置を用いて比較例に係る駆動評価をおこなった。表２に、本駆動評価において画素電極１１へ書込んだ信号電位Ｖｓを示す。表２においても、表１と同様に左端の列は前画面データと次画面データの組合せを示しており、これによりも右側の欄の各列は、同一のゲート配線２２に接続された複数の各画素電極１１への連続する各ステップにおける印加電圧（信号電位Ｖｓ）を示す。表２に示すように、本駆動評価では、いずれのステップでも白書込と黒書込と赤書込の３つを同時には行っていない。このため、表２に示す駆動を行った場合、第３ステップで白黒書込を行った後、第４～第５ステップで白赤書込を行っているので、白地の黒線が細くなった。

　以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。対向電極の電位Ｖｃｏｍを、ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆに一致させずにあえてずらすことで、３値ドライバ２３の３種類の出力を各色表示に対応させることができ、４値ドライバ３２を使用する必要がなく駆動回路を簡略化できる。また、ゲートフィードスルー電圧Ｖｇｆを３色のうち１色の表示に適した電圧と等しくすることにより、対向電極電源３０およびスイッチ３１を不要とし、駆動回路を簡略化できる。また、同一フレームにおいて複数の画素電極１１に３種類の出力を書込むことにより、線太りを防止することができる。

　本発明は、電子ペーパー等の画像表示装置に適用可能である。

　１　　第１色粒子
　２　　第２色粒子
　３　　第３色粒子
　４　　分散媒
　５　　表示媒体（３色）
　６　　表示媒体（白黒）
　１０　　薄膜トランジスタアレイ
　１１　　画素電極
　１２　　対向基板
　１３　　対向電極
　２１　　走査線ドライバ
　２２　　ゲート配線
　２３　　信号線ドライバ（３値）
　２４　　ソース配線
　２５　　薄膜トランジスタ
　２６　　蓄積キャパシタ
　２７　　キャパシタ配線
　２８　　キャパシタ電源
　２９　　対向電極配線
　３０　　対向電極電源
　３１　　スイッチ
　３２　　信号線ドライバ（４値）
　１００、１１０、２００、２１０　　画像表示装置

Claims

　薄膜トランジスタアレイを有する第１基板と、
　対向電極を有する第２基板と、
　前記第１基板と前記第２基板との間に挟まれ、所定の極性の電荷を有する第１色粒子、並びに、前記第１色粒子とは逆の極性の電荷をそれぞれ有する第２色粒子及び第３色粒子を含む電気泳動体を備える表示媒体と、
　前記薄膜トランジスタアレイの信号線にＶｐｏｓ（＞０［Ｖ］）、０［Ｖ］、またはＶｎｅｇ（＜０［Ｖ］）の電位を印加する信号線ドライバと、
　前記薄膜トランジスタアレイの走査線にＶｇ（ｏｎ）、またはＶｇ（ｏｆｆ）の電位を印加する走査線ドライバとを含み、
　前記信号線ドライバが前記信号線にＶｎｅｇの電位を印加した状態で前記走査線ドライバが前記走査線にＶｇ（ｏｎ）の電位を印加した後にＶｇ（ｏｆｆ）の電位に変えることで、前記表示媒体が第１色を表示し、
　前記信号線ドライバが前記信号線にＶｐｏｓの電位を印加した状態で前記走査線ドライバが前記走査線にＶｇ（ｏｎ）の電位を印加した後にＶｇ（ｏｆｆ）の電位に変えることで、前記表示媒体が第２色を表示し、
　前記信号線ドライバが前記信号線に０［Ｖ］の電位を印加した状態で前記走査線ドライバが前記走査線にＶｇ（ｏｎ）の電位を印加した後にＶｇ（ｏｆｆ）の電位に変えることで、前記表示媒体が第３色を表示する、画像表示装置。
　前記薄膜トランジスタアレイのゲートフィードスルー電圧をＶｇｆとし、
　前記表示媒体に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ印加したとき、前記第１色、前記第２色、前記第３色がそれぞれ表示されるとすると、
　前記対向電極の電位Ｖｃｏｍが、
　Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ＝Ｖ３、
　Ｖｐｏｓ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ＝Ｖ２、
　Ｖｎｅｇ＋Ｖｇｆ－Ｖｃｏｍ＝Ｖ１を満たす、請求項１記載の画像表示装置。
　前記Ｖｃｏｍが０［Ｖ］である、請求項２記載の画像表示装置。
　前記画像表示装置は、複数のステップからなる画像書替シーケンスを有する駆動部を有し、該複数のステップのうち少なくとも１つのステップは、同一画面内に、第１の画素と第２の画素と第３の画素を少なくとも有し、第１画素の画素電極には第１画素が白を表示するためのソース電圧Ｖｎｅｇを書込み、第２画素の画素電極には第２画素が黒を表示するためのソース電圧Ｖｐｏｓを書込み、第３画素の画素電極には第３画素が赤を表示するためのソース電圧０［Ｖ］を書込むステップであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
　前記画像表示装置は、複数のステップからなる画像書替シーケンスを有する駆動部を有し、該複数のステップのうち少なくとも最終ステップは、同一画面内に、第１の画素と第２の画素と第３の画素を少なくとも有し、第１画素の画素電極には第１画素が白を表示するためのソース電圧Ｖｎｅｇを書込み、第２画素の画素電極には第２画素が黒を表示するためのソース電圧Ｖｐｏｓを書込み、第３画素の画素電極には第３画素が赤を表示するためのソース電圧０［Ｖ］を書込むステップであることを特徴とする、請求項４に記載の画像表示装置。