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特表2024-536049ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパー
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-04
(54)【発明の名称】ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパー
(51)【国際特許分類】
G09G 3/34 20060101AFI20240927BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
G09G3/34 C
G09G3/20 641G
G09G3/20 624B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518293
(86)(22)【出願日】2022-10-14
(85)【翻訳文提出日】2024-05-07
(86)【国際出願番号】 CN2022125369
(87)【国際公開番号】W WO2023066155
(87)【国際公開日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】202111207842.0
(32)【優先日】2021-10-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504161984
【氏名又は名称】ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フアン、チアンカン
(72)【発明者】
【氏名】リン、イジェン
【テーマコード（参考）】
5C080
【Ｆターム（参考）】
5C080AA13
5C080BB05
5C080CC03
5C080DD26
5C080EE19
5C080EE29
5C080FF11
5C080JJ03
5C080JJ04
5C080JJ06
5C080KK08
(57)【要約】
本願の実施形態は、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーを提供する。ディスプレイデバイスは、複数の画素を含む。画素は、画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を含み、サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを表示でき、ＮおよびＭの両方は、２以上の整数である。Ｎ個のサブ画素のうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、ｎは１以上の整数である。本願において、表示されるグレースケールの数を増やすことができ、表示される画像のリフレッシュレートを保証できる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素、ここで、前記画素は、画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を有し、前記サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを表示でき、ＮおよびＭの両方は、２以上の整数であるを備え、
ここで、前記Ｎ個のサブ画素のうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、かつ、ｎは１以上の整数である、
ディスプレイデバイス。
【請求項2】
ｎ≦Ｎ－１である、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項3】
前記Ｎ個のサブ画素は１番目のサブ画素、２番目のサブ画素、...およびＮ番目のサブ画素を含む；およびＲ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＸであり、ここで、１≦Ｒ≦Ｎであり、Ｒは整数である
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項4】
前記画素の総画素電極面積における前記Ｒ番目のサブ画素の前記画素電極面積の割合はＰＲであり、ここで、ＰＲ＝ＸＲ－１＊（Ｘ－１）／（ＸＮ－１）であり、１≦Ｒ≦Ｎであり、かつ、Ｒは整数である、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項5】
前記ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインおよび複数のデータラインを備える；前記サブ画素は、スイッチングトランジスタを含み、前記スイッチングトランジスタの出力端子は、画素電極へ電気的に接続されている；および
前記Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの制御端子は、同じゲートラインへ接続されており、前記Ｎ個のサブ画素の前記スイッチングトランジスタの入力端子はそれぞれ、異なるデータラインへ接続されている
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項6】
前記ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインおよび複数のデータラインを備える；前記サブ画素は、スイッチングトランジスタを含み、前記スイッチングトランジスタの出力端子は、画素電極へ電気的に接続されている；および
前記Ｎ個のサブ画素の前記スイッチングトランジスタの入力端子は、同じデータラインへ接続されており、前記Ｎ個のサブ画素の前記スイッチングトランジスタの制御端子はそれぞれ、異なるゲートラインへ接続されている
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項7】
前記画素の構造は、前記サブ画素の画素電極は、ストリップ形状であり、前記Ｎ個のサブ画素は、同じ方向に順に配置されている；
前記サブ画素の画素電極は、ブロック形状であり、前記Ｎ個のサブ画素は、アレイで配置されている；
前記サブ画素のうちの少なくともいくつかの画素電極は、リング形状であり、前記Ｎ個のサブ画素は、入れ子方式で配置されている；および
前記サブ画素のうちの少なくともいくつかの画素電極は、Ｌ字形状であり、前記Ｎ個のサブ画素のうちの２個の隣接するサブ画素は、前記サブ画素のうちの一方が他方のサブ画素により半分囲まれるように配置されている
のうちの１つである、
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項8】
前記画素は少なくとも、赤色画素、緑色画素および青色画素を含む；および前記ディスプレイデバイスは、光学フィルタ層を備え、前記光学フィルタ層は、赤色光学フィルタユニット、緑色光学フィルタユニットおよび青色光学フィルタユニットを有し、ここで、
前記赤色画素は、前記赤色光学フィルタユニットを含み、前記緑色画素は、前記緑色光学フィルタユニットを含み、前記青色画素は、前記青色光学フィルタユニットを含む、
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項9】
前記画素は少なくとも、赤色画素、緑色画素および青色画素を含む；および前記赤色画素は、黒色電気泳動粒子および赤色電気泳動粒子を含み、前記緑色画素は、黒色電気泳動粒子および緑色電気泳動粒子を含み、前記青色画素は、黒色電気泳動粒子および青色電気泳動粒子を含む
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項10】
ディスプレイデバイスの駆動方法であって、前記ディスプレイデバイスは、複数の画素を含み、ここで、前記画素は、画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を含み、前記サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを表示でき、ＮおよびＭの両方は、２以上の整数であり、ここで、前記Ｎ個のサブ画素のうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、かつ、ｎは１以上の整数である；および、前記駆動方法は、
画像のフレームの表示中、前記サブ画素の画素電極上のデータ電圧の持続時間を制御する段階、その結果、前記サブ画素は、ターゲットグレースケールを表示し、ここで、前記ターゲットグレースケールは、前記Ｍ個のグレースケールのいずれか１個であり、前記Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールは、前記画素の表示されるグレースケールを示すために組み合わされる
を備える、駆動方法。
【請求項11】
前記ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインおよび複数のデータラインを含む；および、前記サブ画素は、スイッチングトランジスタを含み、前記スイッチングトランジスタの制御端子は、前記ゲートラインへ電気的に接続されており、前記スイッチングトランジスタの入力端子は、データラインへ電気的に接続されており、前記スイッチングトランジスタの出力端子は、画素電極へ電気的に接続されている；前記駆動方法は、前記画像のフレームが表示される前に、前記サブ画素の初期グレースケールを表示する段階であって、前記初期グレースケールは、前記Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である、表示する段階をさらに備える；および
前記サブ画素の画素電極上のデータ電圧の持続時間を制御する前記段階、その結果、前記サブ画素は、ターゲットグレースケールを表示する、は、
前記ゲートラインにより、前記データラインを用いることにより前記データ電圧を前記画素電極へ書き込むために、前記スイッチングトランジスタがオンになるよう制御するための走査信号を提供する段階、ここで、前記サブ画素は、前記データ電圧の制御下で、前記初期グレースケールから前記ターゲットグレースケールへ切り替えられ、前記データ電圧の前記持続時間はＴであり、Ｔ＝ｍ＊ｔであり、ここで、ｍは、１以上の正の整数であり、ｔは、前記ゲートラインが走査信号を提供する走査期間である
を有する
請求項１０に記載の駆動方法。
【請求項12】
請求項１から９のいずれか一項に記載のディスプレイデバイスを備える電子ペーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０２１年１０月１８日に中国国家知識産権局に出願された、「ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパー」と題する中国特許出願第２０２１１１２０７８４２．０号の優先権を主張する。当該中国特許出願は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本願は、ディスプレイ技術の分野に関し、より具体的には、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーに関する。
【背景技術】
【0003】
ディスプレイ技術の継続的な開発に伴い、電子ペーパーディスプレイ技術が、紙のような表示効果に起因して、一般大衆の注目を集めている。電子ペーパーディスプレイ技術において用いられる電気泳動粒子は、双安定特性を有しており、その結果、電子ペーパーディスプレイは、動作を停止した場合、表示される画像を依然として長時間にわたり保持できる。したがって、電子ペーパーディスプレイは、低電力消費を特徴としている。電子ペーパーディスプレイ技術は、反射表示タイプのものである。つまり、表示効果は、外部光源を反射することにより実現される。したがって、電子ペーパーディスプレイ技術は、ＬＣＤまたはＯＬＥＤディスプレイ技術よりもはるかに、人間の眼にとって有害ではない。
【0004】
現在の電子ペーパーディスプレイ技術において、画素により表示され得るグレースケールは、少数である。しかしながら、画素により表示され得るグレースケールが、駆動方式を調節すことのみにより増やされた場合、グレースケールの精度の制御がより難しくなる。加えて、従来技術では、画素により表示され得るグレースケールが増やされた後に、表示される画像のリフレッシュレートが大幅に影響を受け、アニメーション再生の平滑性が深刻な影響を受ける。
【発明の概要】
【0005】
このことを考慮して、本願は、画素により表示され得るグレースケールの数を増やすことおよびグレースケールの制御精度を改善することによりもたらされる技術的課題を解決するために、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーを提供する。
【0006】
本願の一実施形態は、複数の画素を含むディスプレイデバイスを提供し、画素は、画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を含み、サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを表示でき、ＮおよびＭの両方は、２以上の整数である。
【0007】
Ｎ個のサブ画素のうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、ｎは１以上の整数である。
【0008】
本願において、画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示され、その結果、画素により表示されるグレースケールの数を増やすことができる。従来技術と比較して、本願は、グレースケールに対応するグレースケールトラックの密度を大幅に低減でき、グレースケール制御の精度を改善できる。加えて、全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。Ｘ＝Ｍである場合、Ｍ個のグレースケールを表示するよう各サブ画素を制御することにより、最大でＭＮ個のグレースケールを画素のみに別個に表示でき、これにより、表示されるグレースケールの数が大幅に増える。
【0009】
いくつかの実装において、ｎ≦Ｎ－１である。本実施形態において、画素電極面積の最大の差を有する２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、ＸＮ－１である。
【0010】
いくつかの実装において、Ｎ個のサブ画素は、１番目のサブ画素、２番目のサブ画素、...、Ｎ番目のサブ画素を含む。Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＸであり、１≦Ｒ≦Ｎであり、Ｒは整数である。Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、本実施形態における設計に基づいて最小化され得る。この場合、単一の画素の総面積が最小であり、その結果、ディスプレイデバイス内に配置される画素の数を増やすことができ、これにより、解像度が改善される。
【0011】
いくつかの実装において、画素の総画素電極面積におけるＮ個のサブ画素のうちのＲ番目のサブ画素の画素電極面積の割合はＰＲであり、ＰＲ＝ＸＲ－１＊（Ｘ－１）／（ＸＮ－１）であり、１≦Ｒ≦Ｎであり、かつ、Ｒは整数である。
【0012】
本願の本実施形態において、ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインおよび複数のデータラインを含む。サブ画素は、スイッチングトランジスタを含み、スイッチングトランジスタの出力端子は、画素電極へ電気的に接続されている。Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの制御端子が、同じゲートラインへ電気的に接続されており、Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの入力端子がそれぞれ、異なるデータラインへ接続されている。本実装において、同じ画素に属するＮ個のサブ画素が、同じゲートラインにより制御され、Ｎ個のサブ画素のデータ電圧がそれぞれ、異なるデータラインにより提供される。
【0013】
いくつかの実装において、Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの入力端子が、同じデータラインへ接続されており、Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの制御端子がそれぞれ、異なるゲートラインへ接続されている。本実装において、同じ画素に属するＮ個のサブ画素がそれぞれ、異なるゲートラインにより制御され、Ｎ個のサブ画素のデータ電圧が、同じデータラインにより提供される。
【0014】
本願の本実施形態における画素の構造は、サブ画素の画素電極は、ストリップ形状であり、Ｎ個のサブ画素は、同じ方向に順に配置されている；サブ画素の画素電極は、ブロック形状であり、Ｎ個のサブ画素は、アレイで配置されている；サブ画素のうちの少なくともいくつかの画素電極は、リング形状であり、Ｎ個のサブ画素は、入れ子方式で配置されている；およびサブ画素のうちの少なくともいくつかの画素電極は、Ｌ字形状であり、Ｎ個のサブ画素のうちの２個の隣接するサブ画素は、サブ画素のうちの一方が他方のサブ画素により半分囲まれるように配置されている、のうちの１つである。サブ画素の形状および配置方式は、特定の設計要件に従って設計され得る。
【0015】
一実施形態において、画素は少なくとも、赤色画素、緑色画素および青色画素を含む。ディスプレイデバイスは、光学フィルタ層を含み、光学フィルタ層は、赤色光学フィルタユニット、緑色光学フィルタユニットおよび青色光学フィルタユニットを含む。赤色画素は赤色光学フィルタユニットを含み、緑色画素は緑色光学フィルタユニットを含み、青色画素は青色光学フィルタユニットを含む。本実装は、カラーディスプレイデバイスを提供し、カラー表示を実装するために、カラーフィルタユニットが配置されている。各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示できる。この場合、各画素は、最大でＭＮ個のグレースケールを独立して表示でき、その結果、表示されるグレースケールの数を増やすことができ、これにより、カラー画像において表示される色の豊富さが増す。
【0016】
別の実施形態において、赤色画素は、黒色電気泳動粒子および赤色電気泳動粒子を含み、緑色画素は、黒色電気泳動粒子および緑色電気泳動粒子を含み、青色画素は、黒色電気泳動粒子および青色電気泳動粒子を含む。本実装において、カラー表示は、画素内のカラー電気泳動粒子を設定することにより実装される。
【0017】
本願の一実施形態は、本願の本実施形態において提供されるディスプレイデバイスを駆動するために用いられる、ディスプレイデバイスの駆動方法をさらに提供する。駆動方法は、画像のフレームの表示中、サブ画素の画素電極上のデータ電圧の持続時間を制御する段階を含み、その結果、サブ画素は、ターゲットグレースケールを表示し、ターゲットグレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個であり、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールは、画素の表示されるグレースケールを示すために組み合わされる。
【0018】
いくつかの実装において、駆動方法は、画像のフレームが表示される前に、サブ画素の初期グレースケールを表示する段階であって、初期グレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である、表示する段階をさらに含む。
【0019】
サブ画素の画素電極上のデータ電圧の持続時間を制御する段階、その結果、サブ画素は、ターゲットグレースケールを表示する、は、ゲートラインにより、データラインを用いることによりデータ電圧を画素電極へ書き込むために、スイッチングトランジスタがオンになるよう制御するための走査信号を提供する段階を含む。サブ画素は、データ電圧の制御下で、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替えられる。データ電圧の持続時間はＴであり、Ｔ＝ｍ＊ｔである。ｍは、１以上の正の整数であり、ｔは、ゲートラインが走査信号を提供する走査期間である。
【0020】
本願の一実施形態は、本願のいずれかの実施形態において提供されるディスプレイデバイスを含む電子ペーパーをさらに提供する。
【0021】
本願において提供される、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーは、以下の有益な効果を有する。
【0022】
画素は、画素電極面積が等しくないＮ個のサブ画素を含む。各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示でき、サブ画素の画素電極面積比率は、Ｍに関連する。画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示される。Ｍ個のグレースケールを別個に表示するよう各サブ画素を制御することにより、最大でＭＮ個のグレースケールを画素のみに表示でき、これにより、表示されるグレースケールの数が増える。電子ペーパーディスプレイ技術に適用されることで、本願は、グレースケールに対応するグレースケールトラックの密度を大幅に低減でき、グレースケール制御の精度を改善できる。加えて、全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスの駆動の概略図である。
【0024】
【0025】
【図3】従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスおよび１６グレースケールディスプレイデバイスのグレースケールトラックの概略図である。
【0026】
【図4】１６グレースケールディスプレイデバイスの駆動タイミング図である。
【0027】
【図5】本願の一実施形態によるディスプレイデバイス内の画素の概略図である。
【0028】
【図6】本願の一実施形態によるサブ画素のグレースケールトラックの概略図である。
【0029】
【図7】本願による、画素のグレースケールに対応するグレースケールトラックの配置および組み合わせ方式を示す。
【0030】
【図8】画素により表示され得るグレースケールの数をＮビットの、Ｍを基数とする数と等しくすることの概略図である。
【0031】
【図9】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。
【0032】
【図10】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。
【0033】
【図11】グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の概略図である。
【0034】
【図12】グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の別の概略図である。
【0035】
【図13】本願による、画素のグレースケール表示輝度の組み合わせの概略図である。
【0036】
【図14】本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。
【0037】
【図15】本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。
【0038】
【図16】本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。
【0039】
【図17】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。
【0040】
【図18】本願の一実施形態による別のディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。
【0041】
【図19】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。
【0042】
【図20】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。
【0043】
【図21】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0044】
電子ペーパーディスプレイ技術に適用されるディスプレイデバイスは、互いに反対に配置された共通電極および画素電極、および、共通電極および画素電極の間に位置する電気泳動粒子を含む。電圧が共通電極および画素電極へ別個に印加された後に、電気泳動粒子の移動が制御され得る。しかしながら、移動後に画素内の電気泳動粒子の最終的な位置が異なる場合、画素の反射により取得される輝度も異なる。したがって、画素は、異なるグレースケールを示し得る。
【0045】
後続の実施形態を説明しやすくするために、グレースケールトラックの概念が本願において導入され、グレースケールトラックは、画素により表示されるグレースケールと１対１の対応関係にある。黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含むディスプレイデバイスが一例として用いられ、画素グレースケールディスプレイにおける白色電気泳動粒子の位置は、グレースケールのグレースケールトラックとして定義され得る。
【0046】
図１は、従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスの駆動の概略図であり、図２は、図１の駆動タイミング図である。４グレースケールディスプレイデバイスは、ディスプレイデバイス内の画素が４個のグレースケールを表示できることを意味する。
【0047】
図１は、画素がＧ０、Ｇ１、Ｇ２およびＧ３という複数のグレースケールを別個に表示する場合における電気泳動粒子の状態を示す。画素グレースケールディスプレイ内の白色電気泳動粒子の位置が、グレースケールのグレースケールトラックである。図１に示されるように、ディスプレイデバイスは、画素電極０１、共通電極０２、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む。
【0048】
正電荷を帯びた白色電気泳動粒子および負電荷を帯びた黒色電気泳動粒子が、一例として用いられる。共通電極０２に印加される電圧は０Ｖであり、０Ｖ、１５Ｖおよび－１５Ｖという３個の電圧が画素電極０１に印加されることで、電気泳動粒子が駆動されて移動し、その結果、画素は、異なるグレースケールを表示する。図２は、初期表示状態が黒色画像である場合に画素を駆動して異なるグレースケールを表示させたときのタイミング図である。初期表示状態が黒色画像である、つまり、画素がＧ０グレースケールを表示する場合において、０Ｖの電圧が画素電極０１に印加されたときは、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子の両方が、元の位置を維持し、静止したままであり、画素は、Ｇ０グレースケールの表示を続ける。図２のタイミング図に示されるように、画素は、１５Ｖのインパルス電圧を画素電極０１に印加してインパルス電圧の持続時間を制御することにより、Ｇ１グレースケール、Ｇ２グレースケールまたはＧ３グレースケールを表示できる。
【0049】
初期表示状態が白色画像である場合、つまり、画素がＧ３グレースケールを表示し、０Ｖの電圧が画素電極０１に印加される場合、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子の両方が、元の位置を維持し、静止したままであり、画素は、Ｇ３グレースケールの表示を続けることが理解され得る。しかしながら、画素は、－１５Ｖのインパルス電圧を画素電極０１に印加してインパルス電圧の持続時間を制御することにより、Ｇ２グレースケール、Ｇ１グレースケールまたはＧ０グレースケールを表示できる。
【0050】
図３は、従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスおよび１６グレースケールディスプレイデバイスのグレースケールトラックの概略図であり、図４は、１６グレースケールディスプレイデバイスの駆動タイミング図である。
【0051】
図３は、白色電気泳動粒子および対応するグレースケールトラックのみを示す。４グレースケールディスプレイデバイス内の画素は、Ｇ０からＧ３までの４個のグレースケールを表示でき、１６グレースケールディスプレイデバイス内の画素は、Ｇ０からＧ１５までの１６個のグレースケールを表示できる。ディスプレイデバイス内の画素電極０１および共通電極０２の間の空間は、特定の要件を満たす必要がある。画素電極０１および共通電極０２の間の空間が固定される場合、画素を制御することにより表示され得るグレースケールの数がより多いことは、対応するグレースケールトラックがより密集している、つまり、隣接するグレースケールトラックの間の距離がより短いことを示す。この場合、グレースケールの精度を制御することがより難しい。
【0052】
図４は、初期表示状態が黒色画像である場合に画素を駆動して異なるグレースケールを表示させたときのタイミング図である。図４に示されるように、初期表示状態が黒色画像である場合、特定のインパルス電圧が画素電極０１に印加され、インパルス電圧の持続時間が制御され、その結果、Ｇ０からＧ１５までの任意のグレースケールが画素上に表示され得る。白色電気泳動粒子から共通電極０２までの距離がより近いことは、画素により表示されるグレースケールのレベルがより高いことを示す。画素により表示されるグレースケールのレベルがより高いことは、電圧を画素電極０１に印加する持続時間がより長いことを示す。Ｇ０グレースケールの表示からＧ１５グレースケールの表示へ切り替わるように画素が制御される場合、電圧を画素電極０１に印加する持続時間が最も長い。
【0053】
例えば、インパルス電圧の持続時間は、最小単位時間ｔ０の整数倍である。最小単位時間ｔ０は、ライン走査信号の走査期間である。ライン走査信号の走査期間は、走査信号を１回提供するためにディスプレイデバイスの全てのゲートラインにより用いられる時間、つまり、フレームをリフレッシュするためにディスプレイデバイスにより用いられる時間である。例えば、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードでは、走査期間は、約１１．７ｍｓである。つまり、ｔ０≒１１．７ｍｓである。図４に示されるように、Ｇ０グレースケールの表示からＧ１グレースケールの表示へ切り替わるように画素が制御される場合におけるインパルス電圧の持続時間は、ｔ０であり、Ｇ０グレースケールの表示からＧ１５グレースケールの表示へ切り替わるように画素が制御される場合におけるインパルス電圧の持続時間は、１５＊ｔ０である。したがって、理想的な状態では、１６グレースケールディスプレイデバイスにおいて、Ｇ０からＧ１５までの全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了させるためには、最大１５個のフレームがリフレッシュされる必要がある。例えば、リフレッシュレートが８５Ｈｚである場合、表示される画像の最大スイッチング周波数は、５Ｈｚから６Ｈｚまでである。言い換えると、従来技術では、表示され得るグレースケールの数がより多いことは、表示される画像のリフレッシュレートがより低いことを示し、これは、アニメーション再生の平滑性に影響を及ぼす。
【0054】
加えて、ディスプレイ技術の開発に伴い、電子ペーパーは、白黒ディスプレイに限定されておらず、カラー電子ペーパーが、新しいディスプレイ技術になっている。カラー電子ペーパーに適用され得るディスプレイデバイスについては、カラー表示を完了する場合、３つのタイプの画素、すなわち、赤色、緑色および青色が、協働のために必要とされる。画素グレースケールの数がより多いことは、表示されるカラー画像がより豊かであることを示す。しかしながら、従来技術では、画素により表示されるグレースケールの数の増加が制限され、グレースケールの数および画像表示効果の間のバランスを実現できない。
【0055】
従来技術における課題に基づいて、本願は、ディスプレイデバイスおよびその駆動方法を提供する。画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素へ画素が分割され、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示するように制御され、ＮおよびＭの両方が、２以上の整数である。次に、サブ画素の画素面積が設計され、その結果、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールが、画素の表示されるグレースケールを示すために組み合わされる。このように、表示されるグレースケールの数を増やすことができ、表示される画像のリフレッシュレートを保証しつつ、カラー表示を実装できる。
【0056】
【0057】
図５は、画素Ｐにおける画素電極１のみを示す。図５に示されるように、画素Ｐは、面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を含み、これらのサブ画素はそれぞれ、１番目のサブ画素ｓＰ１、２番目のサブ画素ｓＰ２、３番目のサブ画素ｓＰ３から（Ｎ－１）番目のサブ画素ｓＰＮ－１まで、およびＮ番目のサブ画素ｓＰＮである。各サブ画素ｓＰは、Ｍ個のグレースケールを独立して表示でき、ＮおよびＭの両方が、２以上の整数である。任意選択的に、１個のサブ画素ｓＰについて、Ｍ個のグレースケールがＭ個のグレースケールレベルに対応する。Ｍが３以上である場合、Ｍ個のグレースケールのうちの任意の２個の隣接するグレースケールの間の輝度差は等しい。
【0058】
図６は、Ｍ＝３である場合におけるサブ画素ｓＰの３個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３を示す。図６は、サブ画素ｓＰの表示されるグレースケールを駆動して切り替えを実行する画素電極１および共通電極２をさらに示す。一実施形態において、サブ画素は、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含み、サブ画素ｓＰがグレースケールを表示する場合における白色電気泳動粒子の位置は、グレースケールのグレースケールトラックとして定義される。例えば、画素電極１よりも人間の眼に近い共通電極２をユーザが用いる場合、グレースケールトラックＱ１は、低グレースケールに対応し、グレースケールトラックＱ３は、高グレースケールに対応する。
【0059】
１個の画素Ｐにおいて、Ｎ個のサブ画素ｓＰのうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、かつ、ｎは１以上の整数である。任意選択的に、Ｘは整数である。言い換えると、本願において、２個のサブ画素ｓＰの画素電極面積の比率は、サブ画素ｓＰにより独立して表示され得るグレースケールの数に関連している。
【0060】
本発明の本実施形態において、Ｎ個のサブ画素は、画素電極面積が徐々に増える１番目のサブ画素、２番目のサブ画素、３番目のサブ画素、...およびＮ番目のサブ画素を含む。本明細書における分類番号は、ディスプレイデバイスにおけるＮ個のサブ画素の実際の配置順序ではないことに留意されたい。
【0061】
一実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭであり、１≦Ｒ≦Ｎであり、Ｒは整数である。このとき、ｎ＝１である。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、Ｍ倍に増える。この場合、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋２）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ２であり、このとき、ｎ＝２である。Ｎが５に等しい場合、１番目のサブ画素の画素電極面積に対する５番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ４であり、このとき、ｎは最大値であり、ｎ＝４＝Ｎ－１である。本実施形態において、画素電極面積の最大の差を有する２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、ＭＮ－１である。Ｍが固定値である場合、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、本実施形態における設計に基づいて最小化され得る。この場合、単一の画素の総面積が最小であり、その結果、ディスプレイデバイス内に配置される画素の数を増やすことができ、これにより、解像度が改善される。
【0062】
別の実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｍ２である。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、Ｍ２倍に増える。本実施形態において、Ｎ＝５である場合、５番目のサブ画素および１番目のサブ画素、すなわち、画素電極面積の最大の差を有する２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｍ８である。このとき、ｎは最大値であり、ｎ＝８である。
【0063】
別の実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、固定されない。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、等倍には増えない。例えば、Ｎ＝５である場合、１番目のサブ画素の画素電極面積に対する２番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭであり、２番目のサブ画素の画素電極面積に対する３番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ２であり、３番目のサブ画素の画素電極面積に対する４番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭであり、４番目のサブ画素の画素電極面積に対する５番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ３である。
【0064】
いくつかの実装において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｘｎである。
【0065】
例えば、Ｍ＝４であり、Ｎ＝２である。一実施形態において、Ｘ＝２であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：２である。別の実施形態において、Ｘ＝３であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：３である。別の実施形態において、Ｘ＝４であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：４である。
【0066】
例えば、Ｍ＝６であり、Ｎ＝２である。一実施形態において、Ｘ＝２であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：２である。別の実施形態において、Ｘ＝３であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：３である。別の実施形態において、Ｘ＝６であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：６である。別の実施形態において、２＝６であり、ｎ＝２である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：４である。
【0067】
一実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｘである。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、Ｘ倍に増える。
【0068】
本願において、１個の画素は、画素電極面積が等しくないＮ個のサブ画素を含み、Ｎ個のサブ画素は各々、Ｍ個のグレースケールを表示でき、Ｎ個のサブ画素のうちの２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｘｎである。言い換えると、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、サブ画素により表示され得るグレースケールの数Ｍに関連している。この場合、Ｎ個のサブ画素は各々、任意のグレースケールを表示し、次に、１個の画素の表示されるグレースケールとして組み合わされ、その結果、画素により表示されるグレースケールの数を増やすことができる。加えて、Ｘ＝Ｍである場合において、Ｎ個のサブ画素の各々が任意のグレースケールを表示した後に、Ｎ個のサブ画素が組み合わされたときは、グレースケールの繰り返しはなく、１個の画素が、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより、ＭＮ個のグレースケールを表示できる。言い換えると、本願において、画素は、最大でＭＮ個のグレースケールを表示できる。
【0069】
図７は、本願による、画素のグレースケールに対応するグレースケールトラックの配置および組み合わせ方式を示す。図７に示されるように、Ｍ＝３であり、Ｎ＝２である。つまり、１個の画素が２個のサブ画素ｓＰ１およびｓＰ２を含み、各サブ画素が３個のグレースケールを表示でき、３個のグレースケールに対応するグレースケールトラックは、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３である。２個のサブ画素のグレースケールの組み合わせ方式は、合計で９個あり、画素は、９個のグレースケールを表示できる。
【0070】
表示中、サブ画素ＳＰの各々により表示されるグレースケールは、表示対象画像のデータ情報に基づいて制御され、その結果、サブ画素ｓＰの各々は、ターゲットグレースケールを表示し、ターゲットグレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である。この場合、画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示されてよく、複数の画素により表示されるグレースケールは、画像のフレームを表示するために組み合わされる。サブ画素ｓＰの画素電極に印加されるデータ電圧の極性、およびデータ電圧の持続時間が制御され、その結果、サブ画素ｓＰは、ターゲットグレースケールを表示する。
【0071】
本願において、画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示される。Ｍ個のグレースケールを表示するよう各サブ画素を制御することにより、最大でＭＮ個のグレースケールを画素のみに表示でき、これにより、表示されるグレースケールの数が増える。ＭＮ個のグレースケールの表示を実装できる従来技術と比較して、本願は、グレースケールに対応するグレースケールトラックの密度を大幅に低減でき、グレースケール制御の精度を改善できる。加えて、全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。
【0072】
図５を参照すると、画素Ｐは、１番目のサブ画素ｓＰ１、２番目のサブ画素ｓＰ２、３番目のサブ画素ｓＰ３から（Ｎ－１）番目のサブ画素ｓＰＮ－１まで、およびＮ番目のサブ画素ｓＰＮを含む、合計でＮ個のサブ画素を含む。任意選択的に、画素電極１の面積は、１番目のサブ画素ｓＰ１からＮ番目のサブ画素ｓＰＮへ徐々に増える。画素の総画素電極面積におけるサブ画素の各々の画素電極面積の割合は順に、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、...ＰＮである。画素の総画素電極面積は、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積の和である。
【0073】
本願において、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示できる。つまり、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールトラックを含む。画素がＭＮ個のグレースケールを表示できる場合、画素により表示され得るグレースケールの数は、Ｎビットの、Ｍを基数とする数とみなされてよく、各Ｍを基数とする数は、１個のグレースケールに対応する。Ｍを基数とする数において、Ｍ個のグレースケールトラックはそれぞれ、０、１、２、...、Ｍ－２およびＭ－１に対応する。
【0074】
図８は、画素により表示され得るグレースケールの数をＮビットの、Ｍを基数とする数と等しくすることの概略図である。図８に示されるように、１番目のサブ画素ｓＰ１のグレースケールトラックＳ１は、Ｍを基数とする数の１番目のビットに対応し、２番目のサブ画素ｓＰ２のグレースケールトラックＳ２は、Ｍを基数とする数の２番目のビットに対応し、３番目のサブ画素ｓＰ３のグレースケールトラックＳ３は、Ｍを基数とする数の３番目のビットに対応し、Ｒ番目のサブ画素ｓＰＲのグレースケールトラックＳＲは、Ｍを基数とする数のＲ番目のビット（Ｒは、Ｎ以下の整数である）に対応し、（Ｎ－２）番目のサブ画素ｓＰＮ－２のグレースケールトラックＳＮ－２は、Ｍを基数とする数の（Ｎ－２）番目のビットに対応し、（Ｎ－１）番目のサブ画素ｓＰＮ－１のグレースケールトラックＳＮ－１は、Ｍを基数とする数の（Ｎ－１）番目のビットに対応し、Ｎ番目のサブ画素ｓＰＮのグレースケールトラックＳＮは、Ｍを基数とする数のＮ番目のビットに対応する。この場合、Ｎ個のサブ画素のグレースケールトラックの組み合わせは、Ｎビットの、Ｍを基数とする数ＳＮ、ＳＮ－１、...、Ｓ２、Ｓ１とみなされてよく、Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳＮは各々、Ｍを基数とする数である０からＭ－１までの任意の整数である。
【0075】
Ｎビットの、Ｍを基数とする数ＳＮ、ＳＮ－１、...、Ｓ２、Ｓ１は、画素により表示され得るＭＮ個のグレースケールの間のｙ番目のグレースケールを示し、このグレースケールの輝度割合は、Ｇｙとして表される。グレースケールガンマが１．０である、と仮定する。つまり、輝度は、グレースケールが増えると、線形的に増える。以下の式は、Ｍ基数法および１０進法の間の変換関係に基づいて取得され得る。
ｙ＝Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ （１）
Ｇｙ＝（Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ）／（ＭＮ－１） （２）
ｙ＝Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ （１）
Ｇｙ＝（Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ）／（ＭＮ－１） （２）
【0076】
本願において、単一の画素の総輝度は、Ｎ個のサブ画素の輝度の和であり、画素の総輝度におけるＲ番目のサブ画素の輝度のＬＲの割合は、ＬＲ＝ＳＲ＊ＰＲ／（Ｍ－１）と表されてよく、ＰＲは、画素の総画素電極面積におけるＲ番目のサブ画素の画素電極面積の割合である。
【0077】
この場合、Ｇｙはまた、以下のとおりに表され得る。
Ｇｙ＝Ｓ１＊Ｐ１／（Ｍ－１）＋Ｓ２＊Ｐ２／（Ｍ－１）＋Ｓ３＊Ｐ３／（Ｍ－１）＋…＋ＳＲ＊ＰＲ／（Ｍ－１）＋…＋ＳＮ－２＊ＰＮ－２／（Ｍ－１）＋ＳＮ－１＊ＰＮ－１／（Ｍ－１）＋ＳＮ＊ＰＮ／（Ｍ－１） （３）
Ｇｙ＝Ｓ１＊Ｐ１／（Ｍ－１）＋Ｓ２＊Ｐ２／（Ｍ－１）＋Ｓ３＊Ｐ３／（Ｍ－１）＋…＋ＳＲ＊ＰＲ／（Ｍ－１）＋…＋ＳＮ－２＊ＰＮ－２／（Ｍ－１）＋ＳＮ－１＊ＰＮ－１／（Ｍ－１）＋ＳＮ＊ＰＮ／（Ｍ－１） （３）
【0078】
式（２）および（３）が組み合わされた後に、以下の式が取得され得る。
ＰＲ＝ＭＲ－１＊（Ｍ－１）／（ＭＮ－１） （４）
ＰＲ＝ＭＲ－１＊（Ｍ－１）／（ＭＮ－１） （４）
【0079】
一実施形態において、画素の総画素電極面積におけるＲ番目のサブ画素の画素電極面積の割合は、ＰＲ＝ＸＲ－１＊（Ｘ－１）／（ＸＮ－１）（式（５））である。このように、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積がＸ倍に増え、Ｎ個のサブ画素は各々、任意のグレースケールを表示し、１個の画素の表示されるグレースケールとして組み合わされ、その結果、画素により表示されるグレースケールの数を増やすことができる。加えて、Ｘ＝Ｍである場合、最大でＭＮ個のグレースケールを画素上に表示でき、これにより、ディスプレイデバイスの表示されるグレースケールの数が大幅に増える。
【0080】
一実施形態において、図９は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。図９において、例えば、Ｎ＝３である。図９に示されるように、ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインＳｃａｎおよび複数のデータラインＤａｔａを含み、１個の画素Ｐが３個のサブ画素ｓＰを含む。サブ画素ｓＰは、スイッチングトランジスタ４を含み、スイッチングトランジスタ４の出力端子は、画素電極１へ電気的に接続されている。１個の画素Ｐについて、３個のサブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の制御端子が、同じゲートラインＳｃａｎへ電気的に接続されており、３個のサブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の入力端子がそれぞれ、異なるデータラインＤａｔａへ接続されている。ディスプレイデバイスが駆動されて表示をする場合、ゲートラインＳｃａｎは、スイッチングトランジスタ４がオンになるよう制御するための走査信号を提供し、データラインＤａｔａは、データ電圧信号をサブ画素ｓＰの画素電極へ書き込む。電気泳動粒子が、画素電極および共通電極の間に形成された電気泳動キャパシタンスの作用下で移動することで、サブ画素ｓＰのグレースケールの表示が実装される。任意選択的に、サブ画素ｓＰは、ストレージコンデンサをさらに含む。スイッチングトランジスタ４がオンにされた後に、データラインＤａｔａは、データ電圧信号を画素電極へ書き込み、データ電圧信号をストレージコンデンサに格納する。本実装において、同じ画素Ｐに属するＮ個のサブ画素ｓＰが、同じゲートラインＳｃａｎにより制御され、Ｎ個のサブ画素ｓＰのデータ電圧がそれぞれ、異なるデータラインＤａｔａにより提供される。
【0081】
別の実施形態において、図１０は、本願一実施形態による別のディスプレイデバイスの概略図である。図１０において、例えば、Ｎ＝３である。図１０に示されるように、ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインＳｃａｎおよび複数のデータラインＤａｔａを含み、１個の画素Ｐが３個のサブ画素ｓＰを含む。１個の画素Ｐについて、３個のサブ画素ＳＰのスイッチングトランジスタ４の制御端子がそれぞれ、異なるゲートラインＳｃａｎへ接続されており、３個のサブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の入力端子が、同じデータラインＤａｔａへ接続されており、各サブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の出力端子が、対応する画素電極１へ接続されている。本実装において、同じ画素Ｐに属するＮ個のサブ画素ｓＰがそれぞれ、異なるゲートラインＳｃａｎにより制御され、Ｎ個のサブ画素ｓＰのデータ電圧が、同じデータラインＤａｔａにより提供される。
【0082】
一実施形態において、ディスプレイデバイスは、駆動チップをさらに含み、ゲートラインＳｃａｎおよびデータラインＤａｔａは各々、駆動チップへ電気的に接続されている。ディスプレイデバイスが駆動されて動作する場合、駆動チップは、対応する電圧信号をゲートラインＳｃａｎおよびデータラインＤａｔａの各々に提供する。
【0083】
ディスプレイデバイスにおいて、サブ画素を駆動してターゲットグレースケールを表示させるために必要とされるデータ電圧の大きさおよび持続時間は、画像の前のフレームの表示中にサブ画素により表示されるグレースケールに関連する。画像の前のフレームの表示中にサブ画素により表示されるグレースケールは、ターゲットグレースケールに対するサブ画素の初期グレースケールとみなされ得る。初期グレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である。ターゲットグレースケールは、初期グレースケールと同じであってよく、または、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差は、少なくとも１個のグレースケールレベルである。
【0084】
表示中に０Ｖの一定電圧が共通電極に印加される一実施形態において、サブ画素のターゲットグレースケールが初期グレースケールと同じである場合、０Ｖのデータ電圧が、サブ画素の画素電極へ書き込まれるように制御される。このとき、サブ画素内の電気泳動粒子は移動せず、サブ画素により表示されるグレースケールは、画像の前のフレームの表示中にサブ画素により表示されるグレースケールと同じである。
【0085】
サブ画素のターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差が、少なくとも１個のグレースケールレベルである場合、データ電圧をターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差に基づいて制御することで、特定のデータ電圧をサブ画素の画素電極へ書き込み、特定の持続時間を満たすようデータ電圧を制御することが必要とされる。データ電圧は、極性および大きさを含む。任意選択的に、画素電極へ書き込まれるデータ電圧の大きさおよび／または極性が制御され、画素電極上のデータ電圧の持続時間が制御されることで、初期グレースケールからターゲットグレースケールへのサブ画素の切り替えが実装される。
【0086】
ディスプレイデバイスにおいて、走査信号を１回提供するために全てのゲートラインＳｃａｎにより用いられる時間は、ゲートラインが走査信号を提供する走査期間として定義される。ディスプレイデバイスは、動作中に１個の走査期間が完了した後に１個のフレームをリフレッシュする、とみなされ得る。１個のゲートラインＳｃａｎについて、１個の走査期間内に、走査信号が１回提供される。画像のフレームを表示することは、画像の画像情報が動画像内に完全に表示されることを意味する。
【0087】
いくつかの実装において、ディスプレイデバイスは、１個のフレームをリフレッシュして、初期グレースケールからターゲットグレースケールへの全てのサブ画素の切り替えを完了する。つまり、ディスプレイデバイスは、１個のフレームをリフレッシュして画像のフレームの表示を実装する。
【0088】
いくつかの実装において、ディスプレイデバイスがフレームをリフレッシュした後は、初期グレースケールからターゲットグレースケールへの全てのサブ画素の切り替えを完了できない。この場合、ディスプレイデバイスはさらに、リフレッシュを続ける必要がある。つまり、ゲートラインＳｃａｎは、走査信号を提供し続けることで、データ電圧がサブ画素の画素電極へ書き込まれ続けることを保証する。言い換えると、データ電圧の持続時間は、延ばされる必要がある。本実装において、ディスプレイデバイスは、２個またはそれよりも多くのフレームをリフレッシュして画像の１個のフレームの表示を完了する必要がある。データ電圧の持続時間は、画素電極のデータ電圧を維持する持続時間としても理解され得る。
【0089】
いくつかの実装において、本願の本実施形態において提供されるディスプレイデバイスが駆動されて表示を実行する場合、画像のフレームの表示中、ゲートラインＳｃａｎは、スイッチングトランジスタ４がオンにされるよう制御するための走査信号を提供することで、データラインＤａｔａを用いることにより画素電極１にデータ電圧を提供する。データ電圧の制御下で、サブ画素ｓＰは、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わる。データ電圧の持続時間はＴであり、Ｔ＝ｍ＊ｔである。ｍは、１以上の正の整数であり、ｔは、ゲートラインＳｃａｎが走査信号を提供する走査期間である。データ電圧の持続時間は、ゲートラインＳｃａｎが走査信号を提供する期間に関連する。ゲートラインＳｃａｎが走査信号を１回提供する場合、スイッチングトランジスタ４は、１回オンにされ、データラインＤａｔａは、画素電極１にデータ電圧を１回提供する。データ電圧が走査期間内に画素電極１へ１回書き込まれた後に、データ電圧の電圧値は、画素電極１上で維持される。本実装において、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるためにサブ画素ｓＰにより用いられる時間は、ゲートラインＳｃａｎが走査信号を提供する走査期間ｔの整数倍である。任意選択的に、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差のグレースケールレベルがより高いことは、グレースケール切り替えが制御される場合にゲートラインが走査信号を提供する回数がより多いこと、つまり、データ電圧の持続時間がより長いことを示す。
【0090】
いくつかの実装において、画像のフレームの表示中、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差は、ｘ個のグレースケールレベルであり、１≦ｘ≦Ｍ－１であり、ｘは整数である。この場合、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるようサブ画素ｓＰが制御される場合、サブ画素ｓＰの画素電極へ書き込まれるデータ電圧の持続時間は、ｘ＊Ｔ１であり、Ｔ１は、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差が１個のグレースケールレベルである場合におけるデータ電圧の持続時間である。
【0091】
いくつかの実装において、画像のフレームの表示中、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差は、ｘ個のグレースケールレベルである。ｘ≧２であり、サブ画素ｓＰが初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるよう制御される場合、データ電圧の大きさは、サブ画素ｓＰの画素電極へ書き込まれるデータ電圧の持続時間がｘ＊Ｔ１よりも小さくなるよう制御するために調節される。このように、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるための時間が短縮され得る。例えば、図６に示されるサブ画素ｓＰは、３個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３を含む。画像のフレームの表示中、サブ画素ｓＰにより表示される必要があるターゲットグレースケールは、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールである。画像が表示される前、サブ画素ｓＰの初期グレースケールは、グレースケールトラックＱ１に対応するグレースケールである。
【0092】
一実施形態において、図１１は、グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の概略図である。図１１に示されるように、ゲートラインが走査信号を１回提供した後に、白色電気泳動粒子が、グレースケールトラックＱ２に対応する位置へ移動する。このとき、サブ画素ｓＰは、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールを表示する。グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ２へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間は、Ｔ＝１＊ｔである。グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ３へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間はＴ＝２＊ｔであり、ｍ＝２であることが理解され得る。任意選択的に、本実装において、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差が１個のグレースケールレベルである場合、データ電圧の持続時間は、Ｔ１＝ｔである。
【0093】
別の実施形態において、図１２は、グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の別の概略図である。図１２に示されるように、ゲートラインが走査信号を１回提供した後に、白色電気泳動粒子が、グレースケールトラックＱ２およびグレースケールトラックＱ１の間の位置へ移動する。このとき、サブ画素ｓＰは、ターゲットグレースケールの輝度の代わりに、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールおよびグレースケールトラックＱ１に対応するグレースケールの間の輝度を表示する。ゲートラインが走査信号を２回提供した後に、白色電気泳動粒子は、グレースケールトラックＱ２に対応する位置へ移動し、サブ画素ｓＰは、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールを表示する。グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ２へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間はＴ＝２＊ｔであり、ｍ＝２である。つまり、隣接するグレースケールレベルの間での切り替えのために、２個のライン走査期間が必要とされる。任意選択的に、本実装において、グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ３へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間はＴ＝４＊ｔであり、ｍ＝４である。つまり、４個のライン走査期間が必要とされる。
【0094】
一実施形態において、Ｍ＝２であり、Ｎ＝３である。つまり、１個の画素Ｐが、３個のサブ画素ｓＰ１、ｓＰ２およびｓＰ３を含み、各サブ画素は、２個のグレースケールを独立して表示でき、２個のグレースケールはそれぞれ、２個のグレースケールトラックＱ１およびＱ２に対応する。例えば、Ｘ＝Ｍ＝２である。３個のサブ画素のいずれか２個の画素電極面積の比率は２ｎ、例えば、２、４または８である。具体的には、前述の式（５）に従って画素電極面積が設定される一例が、説明のために用いられる。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における３個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、１／７、２／７および４／７である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１およびＱ２という合計で２個のグレースケールトラックが存在する。グレースケールトラックＱ１およびＱ２に対応する輝度はそれぞれ、全黒色（０）および全白色（１）である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１およびＱ２により表示される輝度の比率はそれぞれ、０および１／７である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１およびＱ２により表示される輝度の比率はそれぞれ、０および２／７である。サブ画素ｓＰ３に対応するグレースケールトラックＱ１およびＱ２上の輝度の比率はそれぞれ、０および４／７である。
【0095】
図１３は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の組み合わせの概略図である。図１３に示されるように、グレースケール輝度の８個の組み合わせが配置および組み合わせを通じて取得されることにより、８個のグレースケールの表示が実装され得る。加えて、サブ画素について、サブ画素のグレースケールトラックの間の切り替え時間は、ゲートラインが走査信号を提供する走査期間の数に関連していることが、前述の関連する説明から分かり得る。したがって、２個のグレースケールトラックＱ１およびＱ２のみを有するサブ画素について、ゲートラインが走査信号を１回提供して、２個のグレースケールトラックの間の切り替えを完了する場合、理想的な状況において２個のグレースケールトラックの間の切り替えを制御するためには、ただ１個の走査期間が実行される必要がある。例えば、ディスプレイデバイスは、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードで動作する。本願の本実施形態における設計に基づいて、ディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、８５Ｈｚに到達し得る。従来の８グレースケールディスプレイでは、８グレースケールディスプレイの各画素は、合計で８個のグレースケールトラックを有する。この場合、グレースケールトラック間の切り替え時間は、最大で７個の走査期間を必要とする。したがって、８グレースケールディスプレイの最大画像リフレッシュレートは、１２Ｈｚに到達し得るのみである。加えて、対応するグレースケール制御の精度は、グレースケールトラックの数の増加が原因で、比較的低い。従来の８グレースケールディスプレイと比較して、本願の本実施形態は、画像リフレッシュレートを効果的に改善でき、グレースケール制御の精度を改善できる。
【0096】
別の実施形態において、Ｍ＝４であり、Ｎ＝２である。つまり、１個の画素Ｐが、２個のサブ画素ｓＰ１およびｓＰ２を含み、各サブ画素は、４個のグレースケールを独立して表示でき、４個のグレースケールはそれぞれ、２個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に対応する。例えば、Ｘ＝Ｍ＝４である。２個のサブ画素の画素電極面積の比率は４ｎ、例えば、４または１６である。具体的には、前述の式（５）に従って画素電極面積が設定される一例が、説明のために用いられる。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における２個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、１／４および４／５である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４という合計で４個のグレースケールトラックが存在し、４個のグレースケールトラックにそれぞれ対応する輝度は、全黒色（０）、１／３白色（１／３）、２／３白色（２／３）および全白色（１）である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、１／１５、２／１５および３／１５である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、４／１５、８／１５および１２／１５である。
【0097】
図１４は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。図１４に示されるように、グレースケール輝度の１６個の組み合わせが配置および組み合わせを通じて取得されることにより、１６個のグレースケールの表示が実装され得る。加えて、各サブ画素は、４個のグレースケールトラックを含む。ゲートラインが走査信号を１回提供して、２個の隣接するグレースケールトラックの間の切り替えを完了する場合、理想的な状況において４個のグレースケールトラックの間の切り替えを制御するためには、最大で３個の走査期間が実行される必要がある。例えば、ディスプレイデバイスは、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードで動作する。本願の本実施形態における設計に基づいて、ディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、２８Ｈｚに到達し得る。従来の１６グレースケールディスプレイでは、１６グレースケールディスプレイの各画素は、合計で１６個のグレースケールトラックを有する。この場合、グレースケールトラック間の切り替え時間は、最大で１５個の走査期間を必要とする。したがって、１６グレースケールディスプレイの最大画像リフレッシュレートは、５Ｈｚから６Ｈｚまでに到達し得るのみである。加えて、対応するグレースケール制御の精度は、グレースケールトラックの数の増加が原因で、比較的低い。従来の１６グレースケールディスプレイと比較して、本願の本実施形態は、画像リフレッシュレートを効果的に改善でき、グレースケール制御の精度を改善できる。別の実施形態において、Ｍ＝３であり、Ｎ＝３である。つまり、１個の画素Ｐが、３個のサブ画素ｓＰ１、ｓＰ２およびｓＰ３を含み、各サブ画素は、３個のグレースケールを独立して表示でき、３個のグレースケールはそれぞれ、２個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３に対応する。例えば、Ｘ＝Ｍ＝３である。３個のサブ画素の画素電極面積の比率は３ｎ、例えば、３，９または２７である。具体的には、前述の式（５）に従って画素電極面積が設定される一例が、説明のために用いられる。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における３個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、２／２６、６／２６および１８／２６である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３という合計で３個のグレースケールトラックが存在し、３個のグレースケールトラックにそれぞれ対応する輝度は、全黒色（０）、１／２白色（１／２）および全白色（１）である。したがって、画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、１／２６および２／２６である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、３／２６および６／２６である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ３に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、９／２６および１８／２６である。
【0098】
図１５は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。図１５に示されるように、グレースケール輝度の２７個の組み合わせが配置および組み合わせを通じて取得されることにより、２７個のグレースケールの表示が実装され得る。加えて、各サブ画素は、３個のグレースケールトラックを含む。ゲートラインが走査信号を１回提供して、２個の隣接するグレースケールトラックの間の切り替えを完了する場合、理想的な状況において３個のグレースケールトラックの間の切り替えを制御するためには、最大で２個の走査期間が実行される必要がある。例えば、ディスプレイデバイスは、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードで動作する。本願の本実施形態における設計に基づいて、ディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、４２Ｈｚに到達し得る。従来の２７グレースケールディスプレイでは、２７グレースケールディスプレイの各画素は、合計で２７個のグレースケールトラックを有する。この場合、グレースケールトラック間の切り替え時間は、最大で２６個の走査期間を必要とする。したがって、２７グレースケールディスプレイの最大画像リフレッシュレートは、３Ｈｚに到達し得るのみである。加えて、対応するグレースケール制御の精度は、グレースケールトラックの数の増加が原因で低い。従来の２７グレースケールディスプレイと比較して、本願の本実施形態は、画像リフレッシュレートを効果的に改善でき、グレースケール制御の精度を改善できる。
【0099】
別の実施形態において、Ｍ＝４であり、Ｎ＝２である。つまり、１個の画素Ｐが、２個のサブ画素ｓＰ１およびｓＰ２を含み、各サブ画素は、４個のグレースケールを独立して表示でき、４個のグレースケールはそれぞれ、２個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に対応する。例えば、Ｘ＝２＜Ｍである。２個のサブ画素の画素電極面積の比率は２ｎ、例えば、２または４である。具体的には、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は２である。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における２個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、１／３および２／３である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４という合計で４個のグレースケールトラックが存在し、４個のグレースケールトラックにそれぞれ対応する輝度は、全黒色（０）、１／３白色（１／３）、２／３白色（２／３）および全白色（１）である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、１／９、２／９および３／９である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、２／９、４／９および６／９である。
【0100】
図１６は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。図１６に示されるように、繰り返されるグレースケール輝度が、配置および組み合わせを通じて存在する。本実装において、グレースケール輝度の１０個の組み合わせが取得されることにより、１０個のグレースケールの表示が実装され得る。
【0101】
本願の一実施形態は、別のディスプレイデバイスをさらに提供する。図９に示されるように、画素が少なくとも、赤色画素１Ｐ、緑色画素２Ｐおよび青色画素３Ｐを含む。様々な色の画素の配置方式は本願の本実施形態において限定されず、図９における３つの色の画素の配置方式は一例に過ぎないことに留意されたい。本発明の設計に基づいて、各画素は、Ｎ個のサブ画素へ分割され、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示でき、その結果、各画素は、ＸＮ個のグレースケールを独立して表示できる。表示されるグレースケールの数が増やされることにより、カラー画像において表示される色の豊富さが増し得る。加えて、サブ画素を駆動してＭ個のグレースケールレベルの間でグレースケールを切り替えることにより、最大でＭＮ個のグレースケールが表示され得る。全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。
【0102】
一実施形態において、図１７は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。図１７に示されるように、ディスプレイデバイスは、光学フィルタ層３を含み、光学フィルタ層３は、赤色光学フィルタユニット３１、緑色光学フィルタユニット３２および青色光学フィルタユニット３３を含む。赤色画素１Ｐは赤色光学フィルタユニット３１を含み、緑色画素２Ｐは緑色光学フィルタユニット３２を含み、青色画素３Ｐは青色光学フィルタユニット３３を含む。図１７は、共通電極２および画素電極１をさらに示す。ディスプレイデバイスは、基板５をさらに含み、ゲートライン、データラインおよびスイッチングトランジスタが、基板５上に位置している。各画素は、白色電気泳動粒子および黒色電気泳動粒子をさらに含み、白色電気泳動粒子は、白色の塗りつぶしにより表されており、黒色電気泳動粒子は、黒色の塗りつぶしにより表されている。本実装において、カラー表示を実装するために、カラーフィルタユニットが配置されている。
【0103】
別の実施形態において、図１８は、本願の一実施形態による別のディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。図１８に示されるように、赤色画素１Ｐは、黒色電気泳動粒子および赤色電気泳動粒子６１を含み、緑色画素２Ｐは、黒色電気泳動粒子および緑色電気泳動粒子６２を含み、青色画素３Ｐは、黒色電気泳動粒子および青色電気泳動粒子６３を含む。本実装において、カラー表示は、画素内のカラー電気泳動粒子を設定することにより実装される。
【0104】
本願の本実施形態において、サブ画素の形状は、複数の方式で設定され得る。図５に示されるサブ画素ｓＰの画素電極１は、ストリップ形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰが、同じ方向に順に配置されている。一実施形態において、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、画素電極面積に関してランダムに配置されている。別の実施形態において、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、画素電極面積が徐々に増える（または減る）ように配置されている。
【0105】
別の実施形態において、図１９は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。図１９に示されるように、サブ画素ｓＰの画素電極１は、ブロック形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰが、アレイで配置されている。本実装において、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、ａ個の行およびｂ個の列を有するアレイへと配置されている。特定の数の行および列が、実際の要件に従って設定され得る。
【0106】
別の実施形態において、図２０は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。図２０に示されるように、サブ画素ｓＰのうちの少なくともいくつかの画素電極１は、リング形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、入れ子方式で配置されている。任意選択的に、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、共通の対称中心を有する。任意選択的に、内部に位置するサブ画素ｓＰの画素電極は、ブロック形状であってよい。図２０において、いくつかのサブ画素ｓＰの画素電極１のみが、例示のために、矩形リングとして表されている。任意選択的に、いくつかのサブ画素ｓＰの画素電極１は円形リング、楕円形リングまたは多角形リング、であってもよい。
【0107】
別の実施形態において、図２１は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。図２１に示されるように、サブ画素ｓＰのうちの少なくともいくつかの画素電極１は、Ｌ字形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰのうちの２個の隣接するサブ画素ｓＰは、これらのサブ画素ｓＰのうちの一方が他方のサブ画素ｓＰにより半分囲まれるように配置されている。任意選択的に、Ｎ個のサブ画素ｓＰのうちの１個の画素電極１は、ブロック形状である。
【0108】
本明細書において、画素電極１がＬ字形状であることは、画素電極の形状が略Ｌ字形状であること、または画素電極の形状が「７」に類似していることを意味する。
【0109】
本願の一実施形態は、本願のいずれかの実施形態において提供されるディスプレイデバイスを含む電子ペーパーをさらに提供する。ディスプレイデバイスの構造は、前述の実施形態において説明されており、ここでは、詳細を再び説明しない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、ディスプレイ技術の分野に関し、より具体的には、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーに関する。
【背景技術】
【0002】
ディスプレイ技術の継続的な開発に伴い、電子ペーパーディスプレイ技術が、紙のような表示効果に起因して、一般大衆の注目を集めている。電子ペーパーディスプレイ技術において用いられる電気泳動粒子は、双安定特性を有しており、その結果、電子ペーパーディスプレイは、動作を停止した場合、表示される画像を依然として長時間にわたり保持できる。したがって、電子ペーパーディスプレイは、低電力消費を特徴としている。電子ペーパーディスプレイ技術は、反射表示タイプのものである。つまり、表示効果は、外部光源を反射することにより実現される。したがって、電子ペーパーディスプレイ技術は、ＬＣＤまたはＯＬＥＤディスプレイ技術よりもはるかに、人間の眼にとって有害ではない。
【0003】
現在の電子ペーパーディスプレイ技術において、画素により表示され得るグレースケールは、少数である。しかしながら、画素により表示され得るグレースケールが、駆動方式を調節すことのみにより増やされた場合、グレースケールの精度の制御がより難しくなる。加えて、従来技術では、画素により表示され得るグレースケールが増やされた後に、表示される画像のリフレッシュレートが大幅に影響を受け、アニメーション再生の平滑性が深刻な影響を受ける。
【発明の概要】
【0004】
このことを考慮して、本願は、画素により表示され得るグレースケールの数を増やすことおよびグレースケールの制御精度を改善することによりもたらされる技術的課題を解決するために、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーを提供する。
【0005】
本願の一実施形態は、複数の画素を含むディスプレイデバイスを提供し、画素は、画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を含み、サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを表示でき、ＮおよびＭの両方は、２以上の整数である。
【0006】
Ｎ個のサブ画素のうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、ｎは１以上の整数である。
【0007】
本願において、画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示され、その結果、画素により表示されるグレースケールの数を増やすことができる。従来技術と比較して、本願は、グレースケールに対応するグレースケールトラックの密度を大幅に低減でき、グレースケール制御の精度を改善できる。加えて、全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。Ｘ＝Ｍである場合、Ｍ個のグレースケールを表示するよう各サブ画素を制御することにより、最大でＭＮ個のグレースケールを画素のみに別個に表示でき、これにより、表示されるグレースケールの数が大幅に増える。
【0008】
いくつかの実装において、ｎ≦Ｎ－１である。本実施形態において、画素電極面積の最大の差を有する２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、ＸＮ－１である。
【0009】
いくつかの実装において、Ｎ個のサブ画素は、１番目のサブ画素、２番目のサブ画素、...、Ｎ番目のサブ画素を含む。Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＸであり、１≦Ｒ≦Ｎであり、Ｒは整数である。Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、本実施形態における設計に基づいて最小化され得る。この場合、単一の画素の総面積が最小であり、その結果、ディスプレイデバイス内に配置される画素の数を増やすことができ、これにより、解像度が改善される。
【0010】
いくつかの実装において、画素の総画素電極面積におけるＮ個のサブ画素のうちのＲ番目のサブ画素の画素電極面積の割合はＰＲであり、ＰＲ＝ＸＲ－１＊（Ｘ－１）／（ＸＮ－１）であり、１≦Ｒ≦Ｎであり、かつ、Ｒは整数である。
【0011】
本願の本実施形態において、ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインおよび複数のデータラインを含む。サブ画素は、スイッチングトランジスタを含み、スイッチングトランジスタの出力端子は、画素電極へ電気的に接続されている。Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの制御端子が、同じゲートラインへ電気的に接続されており、Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの入力端子がそれぞれ、異なるデータラインへ接続されている。本実装において、同じ画素に属するＮ個のサブ画素が、同じゲートラインにより制御され、Ｎ個のサブ画素のデータ電圧がそれぞれ、異なるデータラインにより提供される。
【0012】
いくつかの実装において、Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの入力端子が、同じデータラインへ接続されており、Ｎ個のサブ画素のスイッチングトランジスタの制御端子がそれぞれ、異なるゲートラインへ接続されている。本実装において、同じ画素に属するＮ個のサブ画素がそれぞれ、異なるゲートラインにより制御され、Ｎ個のサブ画素のデータ電圧が、同じデータラインにより提供される。
【0013】
本願の本実施形態における画素の構造は、サブ画素の画素電極は、ストリップ形状であり、Ｎ個のサブ画素は、同じ方向に順に配置されている；サブ画素の画素電極は、ブロック形状であり、Ｎ個のサブ画素は、アレイで配置されている；サブ画素のうちの少なくともいくつかの画素電極は、リング形状であり、Ｎ個のサブ画素は、入れ子方式で配置されている；およびサブ画素のうちの少なくともいくつかの画素電極は、Ｌ字形状であり、Ｎ個のサブ画素のうちの２個の隣接するサブ画素は、サブ画素のうちの一方が他方のサブ画素により半分囲まれるように配置されている、のうちの１つである。サブ画素の形状および配置方式は、特定の設計要件に従って設計され得る。
【0014】
一実施形態において、画素は少なくとも、赤色画素、緑色画素および青色画素を含む。ディスプレイデバイスは、光学フィルタ層を含み、光学フィルタ層は、赤色光学フィルタユニット、緑色光学フィルタユニットおよび青色光学フィルタユニットを含む。赤色画素は赤色光学フィルタユニットを含み、緑色画素は緑色光学フィルタユニットを含み、青色画素は青色光学フィルタユニットを含む。本実装は、カラーディスプレイデバイスを提供し、カラー表示を実装するために、カラーフィルタユニットが配置されている。各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示できる。この場合、各画素は、最大でＭＮ個のグレースケールを独立して表示でき、その結果、表示されるグレースケールの数を増やすことができ、これにより、カラー画像において表示される色の豊富さが増す。
【0015】
別の実施形態において、赤色画素は、黒色電気泳動粒子および赤色電気泳動粒子を含み、緑色画素は、黒色電気泳動粒子および緑色電気泳動粒子を含み、青色画素は、黒色電気泳動粒子および青色電気泳動粒子を含む。本実装において、カラー表示は、画素内のカラー電気泳動粒子を設定することにより実装される。
【0016】
本願の一実施形態は、本願の本実施形態において提供されるディスプレイデバイスを駆動するために用いられる、ディスプレイデバイスの駆動方法をさらに提供する。駆動方法は、画像のフレームの表示中、サブ画素の画素電極上のデータ電圧の持続時間を制御する段階を含み、その結果、サブ画素は、ターゲットグレースケールを表示し、ターゲットグレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個であり、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールは、画素の表示されるグレースケールを示すために組み合わされる。
【0017】
いくつかの実装において、駆動方法は、画像のフレームが表示される前に、サブ画素の初期グレースケールを表示する段階であって、初期グレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である、表示する段階をさらに含む。
【0018】
サブ画素の画素電極上のデータ電圧の持続時間を制御する段階、その結果、サブ画素は、ターゲットグレースケールを表示する、は、ゲートラインにより、データラインを用いることによりデータ電圧を画素電極へ書き込むために、スイッチングトランジスタがオンになるよう制御するための走査信号を提供する段階を含む。サブ画素は、データ電圧の制御下で、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替えられる。データ電圧の持続時間はＴであり、Ｔ＝ｍ＊ｔである。ｍは、１以上の正の整数であり、ｔは、ゲートラインが走査信号を提供する走査期間である。
【0019】
本願の一実施形態は、本願のいずれかの実施形態において提供されるディスプレイデバイスを含む電子ペーパーをさらに提供する。
【0020】
本願において提供される、ディスプレイデバイス、その駆動方法、および電子ペーパーは、以下の有益な効果を有する。
【0021】
画素は、画素電極面積が等しくないＮ個のサブ画素を含む。各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示でき、サブ画素の画素電極面積比率は、Ｍに関連する。画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示される。Ｍ個のグレースケールを別個に表示するよう各サブ画素を制御することにより、最大でＭＮ個のグレースケールを画素のみに表示でき、これにより、表示されるグレースケールの数が増える。電子ペーパーディスプレイ技術に適用されることで、本願は、グレースケールに対応するグレースケールトラックの密度を大幅に低減でき、グレースケール制御の精度を改善できる。加えて、全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスの駆動の概略図である。
【0023】
【0024】
【図3】従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスおよび１６グレースケールディスプレイデバイスのグレースケールトラックの概略図である。
【0025】
【図4】１６グレースケールディスプレイデバイスの駆動タイミング図である。
【0026】
【図5】本願の一実施形態によるディスプレイデバイス内の画素の概略図である。
【0027】
【図6】本願の一実施形態によるサブ画素のグレースケールトラックの概略図である。
【0028】
【図7】本願による、画素のグレースケールに対応するグレースケールトラックの配置および組み合わせ方式を示す。
【0029】
【図8】画素により表示され得るグレースケールの数をＮビットの、Ｍを基数とする数と等しくすることの概略図である。
【0030】
【図9】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。
【0031】
【図10】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。
【0032】
【図11】グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の概略図である。
【0033】
【図12】グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の別の概略図である。
【0034】
【図13】本願による、画素のグレースケール表示輝度の組み合わせの概略図である。
【0035】
【図14】本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。
【0036】
【図15】本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。
【0037】
【図16】本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。
【0038】
【図17】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。
【0039】
【図18】本願の一実施形態による別のディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。
【0040】
【図19】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。
【0041】
【図20】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。
【0042】
【図21】本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0043】
電子ペーパーディスプレイ技術に適用されるディスプレイデバイスは、互いに反対に配置された共通電極および画素電極、および、共通電極および画素電極の間に位置する電気泳動粒子を含む。電圧が共通電極および画素電極へ別個に印加された後に、電気泳動粒子の移動が制御され得る。しかしながら、移動後に画素内の電気泳動粒子の最終的な位置が異なる場合、画素の反射により取得される輝度も異なる。したがって、画素は、異なるグレースケールを示し得る。
【0044】
後続の実施形態を説明しやすくするために、グレースケールトラックの概念が本願において導入され、グレースケールトラックは、画素により表示されるグレースケールと１対１の対応関係にある。黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含むディスプレイデバイスが一例として用いられ、画素グレースケールディスプレイにおける白色電気泳動粒子の位置は、グレースケールのグレースケールトラックとして定義され得る。
【0045】
図１は、従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスの駆動の概略図であり、図２は、図１の駆動タイミング図である。４グレースケールディスプレイデバイスは、ディスプレイデバイス内の画素が４個のグレースケールを表示できることを意味する。
【0046】
図１は、画素がＧ０、Ｇ１、Ｇ２およびＧ３という複数のグレースケールを別個に表示する場合における電気泳動粒子の状態を示す。画素グレースケールディスプレイ内の白色電気泳動粒子の位置が、グレースケールのグレースケールトラックである。図１に示されるように、ディスプレイデバイスは、画素電極０１、共通電極０２、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む。
【0047】
正電荷を帯びた白色電気泳動粒子および負電荷を帯びた黒色電気泳動粒子が、一例として用いられる。共通電極０２に印加される電圧は０Ｖであり、０Ｖ、１５Ｖおよび－１５Ｖという３個の電圧が画素電極０１に印加されることで、電気泳動粒子が駆動されて移動し、その結果、画素は、異なるグレースケールを表示する。図２は、初期表示状態が黒色画像である場合に画素を駆動して異なるグレースケールを表示させたときのタイミング図である。初期表示状態が黒色画像である、つまり、画素がＧ０グレースケールを表示する場合において、０Ｖの電圧が画素電極０１に印加されたときは、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子の両方が、元の位置を維持し、静止したままであり、画素は、Ｇ０グレースケールの表示を続ける。図２のタイミング図に示されるように、画素は、１５Ｖのインパルス電圧を画素電極０１に印加してインパルス電圧の持続時間を制御することにより、Ｇ１グレースケール、Ｇ２グレースケールまたはＧ３グレースケールを表示できる。
【0048】
初期表示状態が白色画像である場合、つまり、画素がＧ３グレースケールを表示し、０Ｖの電圧が画素電極０１に印加される場合、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子の両方が、元の位置を維持し、静止したままであり、画素は、Ｇ３グレースケールの表示を続けることが理解され得る。しかしながら、画素は、－１５Ｖのインパルス電圧を画素電極０１に印加してインパルス電圧の持続時間を制御することにより、Ｇ２グレースケール、Ｇ１グレースケールまたはＧ０グレースケールを表示できる。
【0049】
図３は、従来技術における４グレースケールディスプレイデバイスおよび１６グレースケールディスプレイデバイスのグレースケールトラックの概略図であり、図４は、１６グレースケールディスプレイデバイスの駆動タイミング図である。
【0050】
図３は、白色電気泳動粒子および対応するグレースケールトラックのみを示す。４グレースケールディスプレイデバイス内の画素は、Ｇ０からＧ３までの４個のグレースケールを表示でき、１６グレースケールディスプレイデバイス内の画素は、Ｇ０からＧ１５までの１６個のグレースケールを表示できる。ディスプレイデバイス内の画素電極０１および共通電極０２の間の空間は、特定の要件を満たす必要がある。画素電極０１および共通電極０２の間の空間が固定される場合、画素を制御することにより表示され得るグレースケールの数がより多いことは、対応するグレースケールトラックがより密集している、つまり、隣接するグレースケールトラックの間の距離がより短いことを示す。この場合、グレースケールの精度を制御することがより難しい。
【0051】
図４は、初期表示状態が黒色画像である場合に画素を駆動して異なるグレースケールを表示させたときのタイミング図である。図４に示されるように、初期表示状態が黒色画像である場合、特定のインパルス電圧が画素電極０１に印加され、インパルス電圧の持続時間が制御され、その結果、Ｇ０からＧ１５までの任意のグレースケールが画素上に表示され得る。白色電気泳動粒子から共通電極０２までの距離がより近いことは、画素により表示されるグレースケールのレベルがより高いことを示す。画素により表示されるグレースケールのレベルがより高いことは、電圧を画素電極０１に印加する持続時間がより長いことを示す。Ｇ０グレースケールの表示からＧ１５グレースケールの表示へ切り替わるように画素が制御される場合、電圧を画素電極０１に印加する持続時間が最も長い。
【0052】
例えば、インパルス電圧の持続時間は、最小単位時間ｔ０の整数倍である。最小単位時間ｔ０は、ライン走査信号の走査期間である。ライン走査信号の走査期間は、走査信号を１回提供するためにディスプレイデバイスの全てのゲートラインにより用いられる時間、つまり、フレームをリフレッシュするためにディスプレイデバイスにより用いられる時間である。例えば、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードでは、走査期間は、約１１．７ｍｓである。つまり、ｔ０≒１１．７ｍｓである。図４に示されるように、Ｇ０グレースケールの表示からＧ１グレースケールの表示へ切り替わるように画素が制御される場合におけるインパルス電圧の持続時間は、ｔ０であり、Ｇ０グレースケールの表示からＧ１５グレースケールの表示へ切り替わるように画素が制御される場合におけるインパルス電圧の持続時間は、１５＊ｔ０である。したがって、理想的な状態では、１６グレースケールディスプレイデバイスにおいて、Ｇ０からＧ１５までの全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了させるためには、最大１５個のフレームがリフレッシュされる必要がある。例えば、リフレッシュレートが８５Ｈｚである場合、表示される画像の最大スイッチング周波数は、５Ｈｚから６Ｈｚまでである。言い換えると、従来技術では、表示され得るグレースケールの数がより多いことは、表示される画像のリフレッシュレートがより低いことを示し、これは、アニメーション再生の平滑性に影響を及ぼす。
【0053】
加えて、ディスプレイ技術の開発に伴い、電子ペーパーは、白黒ディスプレイに限定されておらず、カラー電子ペーパーが、新しいディスプレイ技術になっている。カラー電子ペーパーに適用され得るディスプレイデバイスについては、カラー表示を完了する場合、３つのタイプの画素、すなわち、赤色、緑色および青色が、協働のために必要とされる。画素グレースケールの数がより多いことは、表示されるカラー画像がより豊かであることを示す。しかしながら、従来技術では、画素により表示されるグレースケールの数の増加が制限され、グレースケールの数および画像表示効果の間のバランスを実現できない。
【0054】
従来技術における課題に基づいて、本願は、ディスプレイデバイスおよびその駆動方法を提供する。画素電極面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素へ画素が分割され、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示するように制御され、ＮおよびＭの両方が、２以上の整数である。次に、サブ画素の画素面積が設計され、その結果、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールが、画素の表示されるグレースケールを示すために組み合わされる。このように、表示されるグレースケールの数を増やすことができ、表示される画像のリフレッシュレートを保証しつつ、カラー表示を実装できる。
【0055】
【0056】
図５は、画素Ｐにおける画素電極１のみを示す。図５に示されるように、画素Ｐは、面積が互いに等しくないＮ個のサブ画素を含み、これらのサブ画素はそれぞれ、１番目のサブ画素ｓＰ１、２番目のサブ画素ｓＰ２、３番目のサブ画素ｓＰ３から（Ｎ－１）番目のサブ画素ｓＰＮ－１まで、およびＮ番目のサブ画素ｓＰＮである。各サブ画素ｓＰは、Ｍ個のグレースケールを独立して表示でき、ＮおよびＭの両方が、２以上の整数である。任意選択的に、１個のサブ画素ｓＰについて、Ｍ個のグレースケールがＭ個のグレースケールレベルに対応する。Ｍが３以上である場合、Ｍ個のグレースケールのうちの任意の２個の隣接するグレースケールの間の輝度差は等しい。
【0057】
図６は、Ｍ＝３である場合におけるサブ画素ｓＰの３個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３を示す。図６は、サブ画素ｓＰの表示されるグレースケールを駆動して切り替えを実行する画素電極１および共通電極２をさらに示す。一実施形態において、サブ画素は、黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含み、サブ画素ｓＰがグレースケールを表示する場合における白色電気泳動粒子の位置は、グレースケールのグレースケールトラックとして定義される。例えば、画素電極１よりも人間の眼に近い共通電極２をユーザが用いる場合、グレースケールトラックＱ１は、低グレースケールに対応し、グレースケールトラックＱ３は、高グレースケールに対応する。
【0058】
１個の画素Ｐにおいて、Ｎ個のサブ画素ｓＰのうちの２個の画素電極面積の比率はＸｎであり、２≦Ｘ≦Ｍであり、かつ、ｎは１以上の整数である。任意選択的に、Ｘは整数である。言い換えると、本願において、２個のサブ画素ｓＰの画素電極面積の比率は、サブ画素ｓＰにより独立して表示され得るグレースケールの数に関連している。
【0059】
本発明の本実施形態において、Ｎ個のサブ画素は、画素電極面積が徐々に増える１番目のサブ画素、２番目のサブ画素、３番目のサブ画素、...およびＮ番目のサブ画素を含む。本明細書における分類番号は、ディスプレイデバイスにおけるＮ個のサブ画素の実際の配置順序ではないことに留意されたい。
【0060】
一実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭであり、１≦Ｒ≦Ｎであり、Ｒは整数である。このとき、ｎ＝１である。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、Ｍ倍に増える。この場合、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋２）番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ２であり、このとき、ｎ＝２である。Ｎが５に等しい場合、１番目のサブ画素の画素電極面積に対する５番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ４であり、このとき、ｎは最大値であり、ｎ＝４＝Ｎ－１である。本実施形態において、画素電極面積の最大の差を有する２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、ＭＮ－１である。Ｍが固定値である場合、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、本実施形態における設計に基づいて最小化され得る。この場合、単一の画素の総面積が最小であり、その結果、ディスプレイデバイス内に配置される画素の数を増やすことができ、これにより、解像度が改善される。
【0061】
別の実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｍ２である。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、Ｍ２倍に増える。本実施形態において、Ｎ＝５である場合、５番目のサブ画素および１番目のサブ画素、すなわち、画素電極面積の最大の差を有する２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｍ８である。このとき、ｎは最大値であり、ｎ＝８である。
【0062】
別の実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、固定されない。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、等倍には増えない。例えば、Ｎ＝５である場合、１番目のサブ画素の画素電極面積に対する２番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭであり、２番目のサブ画素の画素電極面積に対する３番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ２であり、３番目のサブ画素の画素電極面積に対する４番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭであり、４番目のサブ画素の画素電極面積に対する５番目のサブ画素の画素電極面積の比率はＭ３である。
【0063】
いくつかの実装において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｘｎである。
【0064】
例えば、Ｍ＝４であり、Ｎ＝２である。一実施形態において、Ｘ＝２であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：２である。別の実施形態において、Ｘ＝３であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：３である。別の実施形態において、Ｘ＝４であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：４である。
【0065】
例えば、Ｍ＝６であり、Ｎ＝２である。一実施形態において、Ｘ＝２であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：２である。別の実施形態において、Ｘ＝３であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：３である。別の実施形態において、Ｘ＝６であり、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：６である。別の実施形態において、Ｘ＝６であり、ｎ＝２である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、１：４である。
【0066】
一実施形態において、Ｒ番目のサブ画素の画素電極面積に対する（Ｒ＋１）番目のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｘである。言い換えると、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積は、Ｘ倍に増える。
【0067】
本願において、１個の画素は、画素電極面積が等しくないＮ個のサブ画素を含み、Ｎ個のサブ画素は各々、Ｍ個のグレースケールを表示でき、Ｎ個のサブ画素のうちの２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、Ｘｎである。言い換えると、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は、サブ画素により表示され得るグレースケールの数Ｍに関連している。この場合、Ｎ個のサブ画素は各々、任意のグレースケールを表示し、次に、１個の画素の表示されるグレースケールとして組み合わされ、その結果、画素により表示されるグレースケールの数を増やすことができる。加えて、Ｘ＝Ｍである場合において、Ｎ個のサブ画素の各々が任意のグレースケールを表示した後に、Ｎ個のサブ画素が組み合わされたときは、グレースケールの繰り返しはなく、１個の画素が、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより、ＭＮ個のグレースケールを表示できる。言い換えると、本願において、画素は、最大でＭＮ個のグレースケールを表示できる。
【0068】
図７は、本願による、画素のグレースケールに対応するグレースケールトラックの配置および組み合わせ方式を示す。図７に示されるように、Ｍ＝３であり、Ｎ＝２である。つまり、１個の画素が２個のサブ画素ｓＰ１およびｓＰ２を含み、各サブ画素が３個のグレースケールを表示でき、３個のグレースケールに対応するグレースケールトラックは、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３である。２個のサブ画素のグレースケールの組み合わせ方式は、合計で９個あり、画素は、９個のグレースケールを表示できる。
【0069】
表示中、サブ画素ＳＰの各々により表示されるグレースケールは、表示対象画像のデータ情報に基づいて制御され、その結果、サブ画素ｓＰの各々は、ターゲットグレースケールを表示し、ターゲットグレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である。この場合、画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示されてよく、複数の画素により表示されるグレースケールは、画像のフレームを表示するために組み合わされる。サブ画素ｓＰの画素電極に印加されるデータ電圧の極性、およびデータ電圧の持続時間が制御され、その結果、サブ画素ｓＰは、ターゲットグレースケールを表示する。
【0070】
本願において、画素の表示されるグレースケールは、Ｎ個のサブ画素により表示されるグレースケールを組み合わせることにより示される。Ｍ個のグレースケールを表示するよう各サブ画素を制御することにより、最大でＭＮ個のグレースケールを画素のみに表示でき、これにより、表示されるグレースケールの数が増える。ＭＮ個のグレースケールの表示を実装できる従来技術と比較して、本願は、グレースケールに対応するグレースケールトラックの密度を大幅に低減でき、グレースケール制御の精度を改善できる。加えて、全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。
【0071】
図５を参照すると、画素Ｐは、１番目のサブ画素ｓＰ１、２番目のサブ画素ｓＰ２、３番目のサブ画素ｓＰ３から（Ｎ－１）番目のサブ画素ｓＰＮ－１まで、およびＮ番目のサブ画素ｓＰＮを含む、合計でＮ個のサブ画素を含む。任意選択的に、画素電極１の面積は、１番目のサブ画素ｓＰ１からＮ番目のサブ画素ｓＰＮへ徐々に増える。画素の総画素電極面積におけるサブ画素の各々の画素電極面積の割合は順に、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、...ＰＮである。画素の総画素電極面積は、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積の和である。
【0072】
本願において、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示できる。つまり、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールトラックを含む。画素がＭＮ個のグレースケールを表示できる場合、画素により表示され得るグレースケールの数は、Ｎビットの、Ｍを基数とする数とみなされてよく、各Ｍを基数とする数は、１個のグレースケールに対応する。Ｍを基数とする数において、Ｍ個のグレースケールトラックはそれぞれ、０、１、２、...、Ｍ－２およびＭ－１に対応する。
【0073】
図８は、画素により表示され得るグレースケールの数をＮビットの、Ｍを基数とする数と等しくすることの概略図である。図８に示されるように、１番目のサブ画素ｓＰ１のグレースケールトラックＳ１は、Ｍを基数とする数の１番目のビットに対応し、２番目のサブ画素ｓＰ２のグレースケールトラックＳ２は、Ｍを基数とする数の２番目のビットに対応し、３番目のサブ画素ｓＰ３のグレースケールトラックＳ３は、Ｍを基数とする数の３番目のビットに対応し、Ｒ番目のサブ画素ｓＰＲのグレースケールトラックＳＲは、Ｍを基数とする数のＲ番目のビット（Ｒは、Ｎ以下の整数である）に対応し、（Ｎ－２）番目のサブ画素ｓＰＮ－２のグレースケールトラックＳＮ－２は、Ｍを基数とする数の（Ｎ－２）番目のビットに対応し、（Ｎ－１）番目のサブ画素ｓＰＮ－１のグレースケールトラックＳＮ－１は、Ｍを基数とする数の（Ｎ－１）番目のビットに対応し、Ｎ番目のサブ画素ｓＰＮのグレースケールトラックＳＮは、Ｍを基数とする数のＮ番目のビットに対応する。この場合、Ｎ個のサブ画素のグレースケールトラックの組み合わせは、Ｎビットの、Ｍを基数とする数ＳＮ、ＳＮ－１、...、Ｓ２、Ｓ１とみなされてよく、Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳＮは各々、Ｍを基数とする数である０からＭ－１までの任意の整数である。
【0074】
Ｎビットの、Ｍを基数とする数ＳＮ、ＳＮ－１、...、Ｓ２、Ｓ１は、画素により表示され得るＭＮ個のグレースケールの間のｙ番目のグレースケールを示し、このグレースケールの輝度割合は、Ｇｙとして表される。グレースケールガンマが１．０である、と仮定する。つまり、輝度は、グレースケールが増えると、線形的に増える。以下の式は、Ｍ基数法および１０進法の間の変換関係に基づいて取得され得る。
ｙ＝Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ （１）
Ｇｙ＝（Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ）／（ＭＮ－１） （２）
ｙ＝Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ （１）
Ｇｙ＝（Ｍ０＊Ｓ１＋Ｍ１＊Ｓ２＋Ｍ２＊Ｓ３＋…＋ＭＲ－１＊ＳＲ＋…＋ＭＮ－３＊ＳＮ－２＋ＭＮ－２＊ＳＮ－１＋ＭＮ－１＊ＳＮ）／（ＭＮ－１） （２）
【0075】
本願において、単一の画素の総輝度は、Ｎ個のサブ画素の輝度の和であり、画素の総輝度におけるＲ番目のサブ画素の輝度のＬＲの割合は、ＬＲ＝ＳＲ＊ＰＲ／（Ｍ－１）と表されてよく、ＰＲは、画素の総画素電極面積におけるＲ番目のサブ画素の画素電極面積の割合である。
【0076】
この場合、Ｇｙはまた、以下のとおりに表され得る。
Ｇｙ＝Ｓ１＊Ｐ１／（Ｍ－１）＋Ｓ２＊Ｐ２／（Ｍ－１）＋Ｓ３＊Ｐ３／（Ｍ－１）＋…＋ＳＲ＊ＰＲ／（Ｍ－１）＋…＋ＳＮ－２＊ＰＮ－２／（Ｍ－１）＋ＳＮ－１＊ＰＮ－１／（Ｍ－１）＋ＳＮ＊ＰＮ／（Ｍ－１） （３）
Ｇｙ＝Ｓ１＊Ｐ１／（Ｍ－１）＋Ｓ２＊Ｐ２／（Ｍ－１）＋Ｓ３＊Ｐ３／（Ｍ－１）＋…＋ＳＲ＊ＰＲ／（Ｍ－１）＋…＋ＳＮ－２＊ＰＮ－２／（Ｍ－１）＋ＳＮ－１＊ＰＮ－１／（Ｍ－１）＋ＳＮ＊ＰＮ／（Ｍ－１） （３）
【0077】
式（２）および（３）が組み合わされた後に、以下の式が取得され得る。
ＰＲ＝ＭＲ－１＊（Ｍ－１）／（ＭＮ－１） （４）
ＰＲ＝ＭＲ－１＊（Ｍ－１）／（ＭＮ－１） （４）
【0078】
一実施形態において、画素の総画素電極面積におけるＲ番目のサブ画素の画素電極面積の割合は、ＰＲ＝ＸＲ－１＊（Ｘ－１）／（ＸＮ－１）（式（５））である。このように、Ｎ個のサブ画素の画素電極面積がＸ倍に増え、Ｎ個のサブ画素は各々、任意のグレースケールを表示し、１個の画素の表示されるグレースケールとして組み合わされ、その結果、画素により表示されるグレースケールの数を増やすことができる。加えて、Ｘ＝Ｍである場合、最大でＭＮ個のグレースケールを画素上に表示でき、これにより、ディスプレイデバイスの表示されるグレースケールの数が大幅に増える。
【0079】
一実施形態において、図９は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。図９において、例えば、Ｎ＝３である。図９に示されるように、ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインＳｃａｎおよび複数のデータラインＤａｔａを含み、１個の画素Ｐが３個のサブ画素ｓＰを含む。サブ画素ｓＰは、スイッチングトランジスタ４を含み、スイッチングトランジスタ４の出力端子は、画素電極１へ電気的に接続されている。１個の画素Ｐについて、３個のサブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の制御端子が、同じゲートラインＳｃａｎへ電気的に接続されており、３個のサブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の入力端子がそれぞれ、異なるデータラインＤａｔａへ接続されている。ディスプレイデバイスが駆動されて表示をする場合、ゲートラインＳｃａｎは、スイッチングトランジスタ４がオンになるよう制御するための走査信号を提供し、データラインＤａｔａは、データ電圧信号をサブ画素ｓＰの画素電極へ書き込む。電気泳動粒子が、画素電極および共通電極の間に形成された電気泳動キャパシタンスの作用下で移動することで、サブ画素ｓＰのグレースケールの表示が実装される。任意選択的に、サブ画素ｓＰは、ストレージコンデンサをさらに含む。スイッチングトランジスタ４がオンにされた後に、データラインＤａｔａは、データ電圧信号を画素電極へ書き込み、データ電圧信号をストレージコンデンサに格納する。本実装において、同じ画素Ｐに属するＮ個のサブ画素ｓＰが、同じゲートラインＳｃａｎにより制御され、Ｎ個のサブ画素ｓＰのデータ電圧がそれぞれ、異なるデータラインＤａｔａにより提供される。
【0080】
別の実施形態において、図１０は、本願一実施形態による別のディスプレイデバイスの概略図である。図１０において、例えば、Ｎ＝３である。図１０に示されるように、ディスプレイデバイスは、複数のゲートラインＳｃａｎおよび複数のデータラインＤａｔａを含み、１個の画素Ｐが３個のサブ画素ｓＰを含む。１個の画素Ｐについて、３個のサブ画素ＳＰのスイッチングトランジスタ４の制御端子がそれぞれ、異なるゲートラインＳｃａｎへ接続されており、３個のサブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の入力端子が、同じデータラインＤａｔａへ接続されており、各サブ画素ｓＰのスイッチングトランジスタ４の出力端子が、対応する画素電極１へ接続されている。本実装において、同じ画素Ｐに属するＮ個のサブ画素ｓＰがそれぞれ、異なるゲートラインＳｃａｎにより制御され、Ｎ個のサブ画素ｓＰのデータ電圧が、同じデータラインＤａｔａにより提供される。
【0081】
一実施形態において、ディスプレイデバイスは、駆動チップをさらに含み、ゲートラインＳｃａｎおよびデータラインＤａｔａは各々、駆動チップへ電気的に接続されている。ディスプレイデバイスが駆動されて動作する場合、駆動チップは、対応する電圧信号をゲートラインＳｃａｎおよびデータラインＤａｔａの各々に提供する。
【0082】
ディスプレイデバイスにおいて、サブ画素を駆動してターゲットグレースケールを表示させるために必要とされるデータ電圧の大きさおよび持続時間は、画像の前のフレームの表示中にサブ画素により表示されるグレースケールに関連する。画像の前のフレームの表示中にサブ画素により表示されるグレースケールは、ターゲットグレースケールに対するサブ画素の初期グレースケールとみなされ得る。初期グレースケールは、Ｍ個のグレースケールのいずれか１個である。ターゲットグレースケールは、初期グレースケールと同じであってよく、または、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差は、少なくとも１個のグレースケールレベルである。
【0083】
表示中に０Ｖの一定電圧が共通電極に印加される一実施形態において、サブ画素のターゲットグレースケールが初期グレースケールと同じである場合、０Ｖのデータ電圧が、サブ画素の画素電極へ書き込まれるように制御される。このとき、サブ画素内の電気泳動粒子は移動せず、サブ画素により表示されるグレースケールは、画像の前のフレームの表示中にサブ画素により表示されるグレースケールと同じである。
【0084】
サブ画素のターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差が、少なくとも１個のグレースケールレベルである場合、データ電圧をターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差に基づいて制御することで、特定のデータ電圧をサブ画素の画素電極へ書き込み、特定の持続時間を満たすようデータ電圧を制御することが必要とされる。データ電圧は、極性および大きさを含む。任意選択的に、画素電極へ書き込まれるデータ電圧の大きさおよび／または極性が制御され、画素電極上のデータ電圧の持続時間が制御されることで、初期グレースケールからターゲットグレースケールへのサブ画素の切り替えが実装される。
【0085】
ディスプレイデバイスにおいて、走査信号を１回提供するために全てのゲートラインＳｃａｎにより用いられる時間は、ゲートラインが走査信号を提供する走査期間として定義される。ディスプレイデバイスは、動作中に１個の走査期間が完了した後に１個のフレームをリフレッシュする、とみなされ得る。１個のゲートラインＳｃａｎについて、１個の走査期間内に、走査信号が１回提供される。画像のフレームを表示することは、画像の画像情報が動画像内に完全に表示されることを意味する。
【0086】
いくつかの実装において、ディスプレイデバイスは、１個のフレームをリフレッシュして、初期グレースケールからターゲットグレースケールへの全てのサブ画素の切り替えを完了する。つまり、ディスプレイデバイスは、１個のフレームをリフレッシュして画像のフレームの表示を実装する。
【0087】
いくつかの実装において、ディスプレイデバイスがフレームをリフレッシュした後は、初期グレースケールからターゲットグレースケールへの全てのサブ画素の切り替えを完了できない。この場合、ディスプレイデバイスはさらに、リフレッシュを続ける必要がある。つまり、ゲートラインＳｃａｎは、走査信号を提供し続けることで、データ電圧がサブ画素の画素電極へ書き込まれ続けることを保証する。言い換えると、データ電圧の持続時間は、延ばされる必要がある。本実装において、ディスプレイデバイスは、２個またはそれよりも多くのフレームをリフレッシュして画像の１個のフレームの表示を完了する必要がある。データ電圧の持続時間は、画素電極のデータ電圧を維持する持続時間としても理解され得る。
【0088】
いくつかの実装において、本願の本実施形態において提供されるディスプレイデバイスが駆動されて表示を実行する場合、画像のフレームの表示中、ゲートラインＳｃａｎは、スイッチングトランジスタ４がオンにされるよう制御するための走査信号を提供することで、データラインＤａｔａを用いることにより画素電極１にデータ電圧を提供する。データ電圧の制御下で、サブ画素ｓＰは、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わる。データ電圧の持続時間はＴであり、Ｔ＝ｍ＊ｔである。ｍは、１以上の正の整数であり、ｔは、ゲートラインＳｃａｎが走査信号を提供する走査期間である。データ電圧の持続時間は、ゲートラインＳｃａｎが走査信号を提供する期間に関連する。ゲートラインＳｃａｎが走査信号を１回提供する場合、スイッチングトランジスタ４は、１回オンにされ、データラインＤａｔａは、画素電極１にデータ電圧を１回提供する。データ電圧が走査期間内に画素電極１へ１回書き込まれた後に、データ電圧の電圧値は、画素電極１上で維持される。本実装において、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるためにサブ画素ｓＰにより用いられる時間は、ゲートラインＳｃａｎが走査信号を提供する走査期間ｔの整数倍である。任意選択的に、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差のグレースケールレベルがより高いことは、グレースケール切り替えが制御される場合にゲートラインが走査信号を提供する回数がより多いこと、つまり、データ電圧の持続時間がより長いことを示す。
【0089】
いくつかの実装において、画像のフレームの表示中、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差は、ｘ個のグレースケールレベルであり、１≦ｘ≦Ｍ－１であり、ｘは整数である。この場合、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるようサブ画素ｓＰが制御される場合、サブ画素ｓＰの画素電極へ書き込まれるデータ電圧の持続時間は、ｘ＊Ｔ１であり、Ｔ１は、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差が１個のグレースケールレベルである場合におけるデータ電圧の持続時間である。
【0090】
いくつかの実装において、画像のフレームの表示中、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差は、ｘ個のグレースケールレベルである。ｘ≧２であり、サブ画素ｓＰが初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるよう制御される場合、データ電圧の大きさは、サブ画素ｓＰの画素電極へ書き込まれるデータ電圧の持続時間がｘ＊Ｔ１よりも小さくなるよう制御するために調節される。このように、初期グレースケールからターゲットグレースケールへ切り替わるための時間が短縮され得る。例えば、図６に示されるサブ画素ｓＰは、３個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３を含む。画像のフレームの表示中、サブ画素ｓＰにより表示される必要があるターゲットグレースケールは、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールである。画像が表示される前、サブ画素ｓＰの初期グレースケールは、グレースケールトラックＱ１に対応するグレースケールである。
【0091】
一実施形態において、図１１は、グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の概略図である。図１１に示されるように、ゲートラインが走査信号を１回提供した後に、白色電気泳動粒子が、グレースケールトラックＱ２に対応する位置へ移動する。このとき、サブ画素ｓＰは、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールを表示する。グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ２へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間は、Ｔ＝１＊ｔである。グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ３へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間はＴ＝２＊ｔであり、ｍ＝２であることが理解され得る。任意選択的に、本実装において、ターゲットグレースケールおよび初期グレースケールの間の差が１個のグレースケールレベルである場合、データ電圧の持続時間は、Ｔ１＝ｔである。
【0092】
別の実施形態において、図１２は、グレースケール切り替えの前および後のサブ画素における電気泳動粒子状態の別の概略図である。図１２に示されるように、ゲートラインが走査信号を１回提供した後に、白色電気泳動粒子が、グレースケールトラックＱ２およびグレースケールトラックＱ１の間の位置へ移動する。このとき、サブ画素ｓＰは、ターゲットグレースケールの輝度の代わりに、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールおよびグレースケールトラックＱ１に対応するグレースケールの間の輝度を表示する。ゲートラインが走査信号を２回提供した後に、白色電気泳動粒子は、グレースケールトラックＱ２に対応する位置へ移動し、サブ画素ｓＰは、グレースケールトラックＱ２に対応するグレースケールを表示する。グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ２へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間はＴ＝２＊ｔであり、ｍ＝２である。つまり、隣接するグレースケールレベルの間での切り替えのために、２個のライン走査期間が必要とされる。任意選択的に、本実装において、グレースケールトラックＱ１からグレースケールトラックＱ３へ切り替える処理において、データ電圧の持続時間はＴ＝４＊ｔであり、ｍ＝４である。つまり、４個のライン走査期間が必要とされる。
【0093】
一実施形態において、Ｍ＝２であり、Ｎ＝３である。つまり、１個の画素Ｐが、３個のサブ画素ｓＰ１、ｓＰ２およびｓＰ３を含み、各サブ画素は、２個のグレースケールを独立して表示でき、２個のグレースケールはそれぞれ、２個のグレースケールトラックＱ１およびＱ２に対応する。例えば、Ｘ＝Ｍ＝２である。３個のサブ画素のいずれか２個の画素電極面積の比率は２ｎ、例えば、２、４または８である。具体的には、前述の式（５）に従って画素電極面積が設定される一例が、説明のために用いられる。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における３個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、１／７、２／７および４／７である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１およびＱ２という合計で２個のグレースケールトラックが存在する。グレースケールトラックＱ１およびＱ２に対応する輝度はそれぞれ、全黒色（０）および全白色（１）である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１およびＱ２により表示される輝度の比率はそれぞれ、０および１／７である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１およびＱ２により表示される輝度の比率はそれぞれ、０および２／７である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ３に対応するグレースケールトラックＱ１およびＱ
２
により表示される輝度の比率はそれぞれ、０および４／７である。
【0094】
図１３は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の組み合わせの概略図である。図１３に示されるように、グレースケール輝度の８個の組み合わせが配置および組み合わせを通じて取得されることにより、８個のグレースケールの表示が実装され得る。加えて、サブ画素について、サブ画素のグレースケールトラックの間の切り替え時間は、ゲートラインが走査信号を提供する走査期間の数に関連していることが、前述の関連する説明から分かり得る。したがって、２個のグレースケールトラックＱ１およびＱ２のみを有するサブ画素について、ゲートラインが走査信号を１回提供して、２個のグレースケールトラックの間の切り替えを完了する場合、理想的な状況において２個のグレースケールトラックの間の切り替えを制御するためには、ただ１個の走査期間が実行される必要がある。例えば、ディスプレイデバイスは、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードで動作する。本願の本実施形態における設計に基づいて、ディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、８５Ｈｚに到達し得る。従来の８グレースケールディスプレイデバイスでは、８グレースケールディスプレイデバイスの各画素は、合計で８個のグレースケールトラックを有する。この場合、グレースケールトラック間の切り替え時間は、最大で７個の走査期間を必要とする。したがって、８グレースケールディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、１２Ｈｚに到達し得るのみである。加えて、対応するグレースケール制御の精度は、グレースケールトラックの数の増加が原因で、比較的低い。従来の８グレースケールディスプレイデバイスと比較して、本願の本実施形態は、画像リフレッシュレートを効果的に改善でき、グレースケール制御の精度を改善できる。
【0095】
別の実施形態において、Ｍ＝４であり、Ｎ＝２である。つまり、１個の画素Ｐが、２個のサブ画素ｓＰ１およびｓＰ２を含み、各サブ画素は、４個のグレースケールを独立して表示でき、４個のグレースケールはそれぞれ、４個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に対応する。例えば、Ｘ＝Ｍ＝４である。２個のサブ画素の画素電極面積の比率は４ｎ、例えば、４または１６である。具体的には、前述の式（５）に従って画素電極面積が設定される一例が、説明のために用いられる。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における２個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、１／４および４／５である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４という合計で４個のグレースケールトラックが存在し、４個のグレースケールトラックにそれぞれ対応する輝度は、全黒色（０）、１／３白色（１／３）、２／３白色（２／３）および全白色（１）である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、１／１５、２／１５および３／１５である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、４／１５、８／１５および１２／１５である。
【0096】
図１４は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。図１４に示されるように、グレースケール輝度の１６個の組み合わせが配置および組み合わせを通じて取得されることにより、１６個のグレースケールの表示が実装され得る。加えて、各サブ画素は、４個のグレースケールトラックを含む。ゲートラインが走査信号を１回提供して、２個の隣接するグレースケールトラックの間の切り替えを完了する場合、理想的な状況において４個のグレースケールトラックの間の切り替えを制御するためには、最大で３個の走査期間が実行される必要がある。例えば、ディスプレイデバイスは、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードで動作する。本願の本実施形態における設計に基づいて、ディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、２８Ｈｚに到達し得る。従来の１６グレースケールディスプレイでは、１６グレースケールディスプレイの各画素は、合計で１６個のグレースケールトラックを有する。この場合、グレースケールトラック間の切り替え時間は、最大で１５個の走査期間を必要とする。したがって、１６グレースケールディスプレイの最大画像リフレッシュレートは、５Ｈｚから６Ｈｚまでに到達し得るのみである。加えて、対応するグレースケール制御の精度は、グレースケールトラックの数の増加が原因で、比較的低い。従来の１６グレースケールディスプレイと比較して、本願の本実施形態は、画像リフレッシュレートを効果的に改善でき、グレースケール制御の精度を改善できる。別の実施形態において、Ｍ＝３であり、Ｎ＝３である。つまり、１個の画素Ｐが、３個のサブ画素ｓＰ１、ｓＰ２およびｓＰ３を含み、各サブ画素は、３個のグレースケールを独立して表示でき、３個のグレースケールはそれぞれ、３個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３に対応する。例えば、Ｘ＝Ｍ＝３である。３個のサブ画素の画素電極面積の比率は３ｎ、例えば、３，９または２７である。具体的には、前述の式（５）に従って画素電極面積が設定される一例が、説明のために用いられる。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における３個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、２／２６、６／２６および１８／２６である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３という合計で３個のグレースケールトラックが存在し、３個のグレースケールトラックにそれぞれ対応する輝度は、全黒色（０）、１／２白色（１／２）および全白色（１）である。したがって、画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、１／２６および２／２６である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、３／２６および６／２６である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ３に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２およびＱ３により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、９／２６および１８／２６である。
【0097】
図１５は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。図１５に示されるように、グレースケール輝度の２７個の組み合わせが配置および組み合わせを通じて取得されることにより、２７個のグレースケールの表示が実装され得る。加えて、各サブ画素は、３個のグレースケールトラックを含む。ゲートラインが走査信号を１回提供して、２個の隣接するグレースケールトラックの間の切り替えを完了する場合、理想的な状況において３個のグレースケールトラックの間の切り替えを制御するためには、最大で２個の走査期間が実行される必要がある。例えば、ディスプレイデバイスは、８５Ｈｚのリフレッシュレートのモードで動作する。本願の本実施形態における設計に基づいて、ディスプレイデバイスの最大画像リフレッシュレートは、４２Ｈｚに到達し得る。従来の２７グレースケールディスプレイでは、２７グレースケールディスプレイの各画素は、合計で２７個のグレースケールトラックを有する。この場合、グレースケールトラック間の切り替え時間は、最大で２６個の走査期間を必要とする。したがって、２７グレースケールディスプレイの最大画像リフレッシュレートは、３Ｈｚに到達し得るのみである。加えて、対応するグレースケール制御の精度は、グレースケールトラックの数の増加が原因で低い。従来の２７グレースケールディスプレイと比較して、本願の本実施形態は、画像リフレッシュレートを効果的に改善でき、グレースケール制御の精度を改善できる。
【0098】
別の実施形態において、Ｍ＝４であり、Ｎ＝２である。つまり、１個の画素Ｐが、２個のサブ画素ｓＰ１およびｓＰ２を含み、各サブ画素は、４個のグレースケールを独立して表示でき、４個のグレースケールはそれぞれ、４個のグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に対応する。例えば、Ｘ＝２＜Ｍである。２個のサブ画素の画素電極面積の比率は２ｎ、例えば、２または４である。具体的には、ｎ＝１である場合、２個のサブ画素の画素電極面積の比率は２である。式（５）によれば、画素の総画素電極面積における２個のサブ画素の画素電極面積の割合はそれぞれ、１／３および２／３である。サブ画素が黒色電気泳動粒子および白色電気泳動粒子を含む実装において、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４という合計で４個のグレースケールトラックが存在し、４個のグレースケールトラックにそれぞれ対応する輝度は、全黒色（０）、１／３白色（１／３）、２／３白色（２／３）および全白色（１）である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ１に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、１／９、２／９および３／９である。画素Ｐが全白色である場合における輝度に対する、サブ画素ｓＰ２に対応するグレースケールトラックＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４により表示される輝度の比率はそれぞれ、０、２／９、４／９および６／９である。
【0099】
図１６は、本願による、画素のグレースケール表示輝度の別の組み合わせの概略図である。図１６に示されるように、繰り返されるグレースケール輝度が、配置および組み合わせを通じて存在する。本実装において、グレースケール輝度の１０個の組み合わせが取得されることにより、１０個のグレースケールの表示が実装され得る。
【0100】
本願の一実施形態は、別のディスプレイデバイスをさらに提供する。図９に示されるように、画素が少なくとも、赤色画素１Ｐ、緑色画素２Ｐおよび青色画素３Ｐを含む。様々な色の画素の配置方式は本願の本実施形態において限定されず、図９における３つの色の画素の配置方式は一例に過ぎないことに留意されたい。本発明の設計に基づいて、各画素は、Ｎ個のサブ画素へ分割され、各サブ画素は、Ｍ個のグレースケールを独立して表示でき、その結果、各画素は、ＸＮ個のグレースケールを独立して表示できる。表示されるグレースケールの数が増やされることにより、カラー画像において表示される色の豊富さが増し得る。加えて、サブ画素を駆動してＭ個のグレースケールレベルの間でグレースケールを切り替えることにより、最大でＭＮ個のグレースケールが表示され得る。全てのグレースケールの間の自由切り替えを完了するために画素が必要とする時間を低減でき、表示される画像のリフレッシュレートは、わずかに影響を受け、一方で、表示されるグレースケールの数が増え、これにより、アニメーション再生の平滑性が保証される。
【0101】
一実施形態において、図１７は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。図１７に示されるように、ディスプレイデバイスは、光学フィルタ層３を含み、光学フィルタ層３は、赤色光学フィルタユニット３１、緑色光学フィルタユニット３２および青色光学フィルタユニット３３を含む。赤色画素１Ｐは赤色光学フィルタユニット３１を含み、緑色画素２Ｐは緑色光学フィルタユニット３２を含み、青色画素３Ｐは青色光学フィルタユニット３３を含む。図１７は、共通電極２および画素電極１をさらに示す。ディスプレイデバイスは、基板５をさらに含み、ゲートライン、データラインおよびスイッチングトランジスタが、基板５上に位置している。各画素は、白色電気泳動粒子および黒色電気泳動粒子をさらに含み、白色電気泳動粒子は、白色の塗りつぶしにより表されており、黒色電気泳動粒子は、黒色の塗りつぶしにより表されている。本実装において、カラー表示を実装するために、カラーフィルタユニットが配置されている。
【0102】
別の実施形態において、図１８は、本願の一実施形態による別のディスプレイデバイスの断面の簡略化された概略図である。図１８に示されるように、赤色画素１Ｐは、黒色電気泳動粒子および赤色電気泳動粒子６１を含み、緑色画素２Ｐは、黒色電気泳動粒子および緑色電気泳動粒子６２を含み、青色画素３Ｐは、黒色電気泳動粒子および青色電気泳動粒子６３を含む。本実装において、カラー表示は、画素内のカラー電気泳動粒子を設定することにより実装される。
【0103】
本願の本実施形態において、サブ画素の形状は、複数の方式で設定され得る。図５に示されるサブ画素ｓＰの画素電極１は、ストリップ形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰが、同じ方向に順に配置されている。一実施形態において、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、画素電極面積に関してランダムに配置されている。別の実施形態において、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、画素電極面積が徐々に増える（または減る）ように配置されている。
【0104】
別の実施形態において、図１９は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。図１９に示されるように、サブ画素ｓＰの画素電極１は、ブロック形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰが、アレイで配置されている。本実装において、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、ａ個の行およびｂ個の列を有するアレイへと配置されている。特定の数の行および列が、実際の要件に従って設定され得る。
【0105】
別の実施形態において、図２０は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。図２０に示されるように、サブ画素ｓＰのうちの少なくともいくつかの画素電極１は、リング形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、入れ子方式で配置されている。任意選択的に、Ｎ個のサブ画素ｓＰは、共通の対称中心を有する。任意選択的に、内部に位置するサブ画素ｓＰの画素電極は、ブロック形状であってよい。図２０において、いくつかのサブ画素ｓＰの画素電極１のみが、例示のために、矩形リングとして表されている。任意選択的に、いくつかのサブ画素ｓＰの画素電極１は円形リング、楕円形リングまたは多角形リング、であってもよい。
【0106】
別の実施形態において、図２１は、本願の一実施形態によるディスプレイデバイスにおける画素の別の概略図である。図２１に示されるように、サブ画素ｓＰのうちの少なくともいくつかの画素電極１は、Ｌ字形状であり、Ｎ個のサブ画素ｓＰのうちの２個の隣接するサブ画素ｓＰは、これらのサブ画素ｓＰのうちの一方が他方のサブ画素ｓＰにより半分囲まれるように配置されている。任意選択的に、Ｎ個のサブ画素ｓＰのうちの１個の画素電極１は、ブロック形状である。
【0107】
本明細書において、画素電極１がＬ字形状であることは、画素電極の形状が略Ｌ字形状であること、または画素電極の形状が「７」に類似していることを意味する。
【0108】
本願の一実施形態は、本願のいずれかの実施形態において提供されるディスプレイデバイスを含む電子ペーパーをさらに提供する。ディスプレイデバイスの構造は、前述の実施形態において説明されており、ここでは、詳細を再び説明しない。
【国際調査報告】