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特表2024-544631駆動フレーム間のゼロ電圧フレームを伴うトッププレーン切替を使用した高電圧駆動
(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】2024-12-03
(54)【発明の名称】駆動フレーム間のゼロ電圧フレームを伴うトッププレーン切替を使用した高電圧駆動
(51)【国際特許分類】
G09G 3/16 20060101AFI20241126BHJP
G02F 1/167 20190101ALI20241126BHJP
G02F 1/16766 20190101ALI20241126BHJP
G02F 1/1685 20190101ALI20241126BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20241126BHJP
G09G 3/34 20060101ALI20241126BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20241126BHJP
【ＦＩ】
G09G3/16 C
G02F1/167
G02F1/16766
G02F1/1685
G09G3/20 622C
G09G3/20 622D
G09G3/20 624B
G09G3/34 C
G09F9/30 338
G09F9/30 370Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024532277
(86)(22)【出願日】2022-12-12
(85)【翻訳文提出日】2024-05-29
(86)【国際出願番号】 US2022052559
(87)【国際公開番号】W WO2023121901
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】63/292,440
(32)【優先日】2021-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/422,884
(32)【優先日】2022-11-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500080214
【氏名又は名称】イー インク コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】クラウンス， ケネス アール．
(72)【発明者】
【氏名】テルファー， スティーブン ジェイ．
(72)【発明者】
【氏名】ラッテス， アナ エル．
(72)【発明者】
【氏名】ホーゲブーム， クリストファー エル．
(72)【発明者】
【氏名】パオリニ， リチャード ジェイ． ジュニア
(72)【発明者】
【氏名】ビショップ， セス ジェイ．
【テーマコード（参考）】
2K101
5C080
5C094
【Ｆターム（参考）】
2K101AA04
2K101BA02
2K101BB13
2K101BB44
2K101BB54
2K101BC02
2K101BD22
2K101BD61
2K101ED13
2K101ED25
2K101EE02
2K101EJ11
5C080AA13
5C080BB05
5C080CC03
5C080DD12
5C080DD18
5C080DD19
5C080FF11
5C080JJ02
5C080JJ03
5C080JJ04
5C080JJ06
5C080KK07
5C094AA08
5C094BA03
5C094BA75
5C094CA19
5C094DB01
5C094DB04
5C094EA05
5C094FB02
5C094FB14
5C094HA10
5C094JA03
(57)【要約】
上部電極上の電圧が、駆動フレーム間で改変されているとき、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いて制御されるピクセル電極のアクティブマトリクスを駆動させるための改良された方法。説明される方法は、ＴＦＴ上の応力を低減させながら、上部電極とピクセル電極との間の全体的な電圧において、より小さい振幅を提供することによって、性能を増加させる。性能の欠陥およびＴＦＴまたはピクセル電極に対する損傷のリスクは、トッププレーン切替間に「レスト」または「ゼロ」フレームを挿入することによって軽減されることができ、トッププレーン電圧が、変化するにつれて、走査されないピクセル上の大きな電圧スパイクを防止することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える電気光学ディスプレイを駆動させるための方法であって、前記バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合され、前記ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、前記ゲートは、ゲートラインに結合され、前記ソースは、走査ラインに結合され、前記ドレインは、前記ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧を前記ゲートライン、前記走査ライン、前記上部電極、および前記貯蔵コンデンサに提供し、前記貯蔵コンデンサの第１の側は、前記ピクセル電極に結合され、前記貯蔵コンデンサの第２の側は、前記コントローラに結合され、前記駆動させる方法は、（順に）ａ）第１の高電圧を前記走査ラインに、第１の低電圧を前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｂ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第１のゲートパルスを提供するステップと、
ｃ）前記第１のゲートパルスの後、ゼロ電圧を前記走査ライン、前記上部電極、および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｄ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第２のゲートパルスを提供するステップと、
ｅ）前記第２のゲートパルスの後、第２の低電圧を前記走査ラインに、第２の高電圧を前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｆ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第３のゲートパルスを提供するステップと
を含む、方法。
【請求項2】
上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える電気光学ディスプレイを駆動させるための方法であって、前記バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合され、前記ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、前記ゲートは、ゲートラインに結合され、前記ソースは、走査ラインに結合され、前記ドレインは、前記ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧を前記ゲートライン、前記走査ライン、前記上部電極、および前記貯蔵コンデンサに提供し、前記貯蔵コンデンサの第１の側は、前記ピクセル電極に結合され、前記貯蔵コンデンサの第２の側は、前記コントローラに結合され、前記駆動させる方法は、（順に）ａ）第１の高電圧を前記走査ラインに、第１の低電圧を前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｂ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第１のゲートパルスを提供するステップと、
ｃ）前記第１のゲートパルスの後、第２の低電圧を前記走査ラインに提供するステップと、
ｄ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第２のゲートパルスを提供するステップと、
ｅ）前記第２のゲートパルスの後、第２の高電圧を前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｆ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第３のゲートパルスを提供するステップと
を含む、方法。
【請求項3】
上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える電気光学ディスプレイを駆動させるための方法であって、前記バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合され、前記ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、前記ゲートは、ゲートラインに結合され、前記ソースは、走査ラインに結合され、前記ドレインは、前記ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧を前記ゲートライン、前記走査ライン、前記上部電極、および前記貯蔵コンデンサに提供し、前記貯蔵コンデンサの第１の側は、前記ピクセル電極に結合され、前記貯蔵コンデンサの第２の側は、前記コントローラに結合され、前記駆動させる方法は、（順に）ａ）第１の高電圧を前記走査ラインに、第１の低電圧を前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｂ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第１のゲートパルスを提供するステップと、
ｃ）前記第１のゲートパルスの後、第２の高電圧を前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、
ｄ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第２のゲートパルスを提供するステップと、
ｅ）前記第２のゲートパルスの後、第２の低電圧を前記走査ラインに提供するステップと、
ｆ）前記ＴＦＴを開放するために十分な第３のゲートパルスを提供するステップと
を含む、方法。
【請求項4】
ステップａ）－ｆ）は、３つの後続のフレーム内で完了される、請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項5】
上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える電気光学ディスプレイを駆動させるための方法であって、前記バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合され、前記ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、前記ゲートは、ゲートラインに結合され、前記ソースは、走査ラインに結合され、前記ドレインは、前記ピクセル電極に結合され、前記コントローラは、以下のステップ、すなわち、
ａ）第１の電圧を前記上部電極に提供するステップと、
ｂ）特定の電圧を前記ピクセル電極のアレイの各電極に第１の連続順序で提供するステップであって、前記アレイの少なくとも１０個のピクセルは、前記ピクセル電極の大多数とは異なる特定の電圧を有する、ステップと、
ｃ）特定の電圧を前記ピクセル電極のアレイの各電極に第２の連続順序で提供するステップであって、前記特定の電圧をピクセル電極に前記第２の連続順序で提供する順序は、前記第１の連続順序の逆の順序であり、各ピクセルは、前記第１の連続順序および前記第２の連続順序の両方において、同一の特定の電圧を受信する、ステップと、
ｄ）前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を前記上部電極に提供するステップであって、
前記ピクセル電極は、ステップ（ｂ）と（ｃ）との間に前記コントローラから別の電圧を受信しない、ステップと
を（順に）実行するために、時間依存性電圧を前記ゲートライン、前記走査ライン、および前記上部電極に提供する、方法。
【請求項6】
前記アレイの少なくとも１００個のピクセルは、前記ピクセル電極の大多数とは異なる特定の電圧を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記上部電極は、光透過性である、請求項１－６のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
前記上部電極および前記貯蔵コンデンサの第２の側は、共通ノードに電気的に結合される、請求項１－７のいずれかに記載の方法。
【請求項9】
前記ＴＦＴは、非晶質シリコンから加工される、請求項１－８のいずれかに記載の方法。
【請求項10】
前記第１および第２の高電圧は、＋１５Ｖである、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１および第２の低電圧は、－１５Ｖである、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記電気光学材料の層は、印加された電場に応答して、前記上部電極と前記バックプレーンとの間で移動する複数のタイプの荷電粒子を備えるカプセル化された電気泳動媒体を含む、請求項１－８のいずれかに記載の方法。
【請求項13】
前記電気泳動媒体は、複数のマイクロカプセル内にカプセル化される、または複数のシールされたマイクロセル内にカプセル化される、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記カプセル化された電気泳動媒体は、４つの異なるタイプの荷電粒子を備える、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
（関連出願）
本願は、２０２１年１２月２２日に出願された、米国仮特許出願第６３／２９２，４４０号、および２０２２年１１月４日に出願された、米国仮特許出願第６３／４２２，８８４号の優先権を主張する。本明細書に開示される全ての特許および公開は、参照することによって、それらの全体として組み込まれる。
本願は、２０２１年１２月２２日に出願された、米国仮特許出願第６３／２９２，４４０号、および２０２２年１１月４日に出願された、米国仮特許出願第６３／４２２，８８４号の優先権を主張する。本明細書に開示される全ての特許および公開は、参照することによって、それらの全体として組み込まれる。
【0002】
電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、光透過性視認表面に対する荷電着色粒子の位置を修正することによって、色を変更する。そのような電気泳動ディスプレイは、結果として生じるディスプレイが、紙上のインクとほぼ同様に、高コントラストを有し、太陽光可読であるため、典型的には、「電子ペーパー」または「ｅペーパー」と称される。電気泳動ディスプレイは、電気泳動ディスプレイが、書籍同様の読書体験を提供し、少ない電力を使用し、ユーザが、軽量な携行デバイス内に数百冊の書籍のライブラリを携行することを可能にするため、ＡＭＡＺＯＮ ＫＩＮＤＬＥ（登録商標）等、電子書籍読取機において幅広い採用を享受している。
【0003】
何年もの間、電気泳動ディスプレイは、２つのタイプの荷電色粒子、すなわち、黒色および白色のみを含んでいた（確実にするために、「色」は、本明細書内で使用されるように、黒色および白色を含む）。白色粒子は、多くの場合、光散乱型であり、例えば、二酸化チタンを含む一方、黒色粒子は、可視スペクトルを横断して吸収性であり、カーボンブラック、または銅クロマイト等の吸収性金属酸化物を含んでもよい。最も単純な意味では、黒色および白色電気泳動ディスプレイは、視認表面における光透過性電極、背後電極、および反対荷電白色および黒色粒子を含む、電気泳動媒体のみを要求する。１つの極性の電圧が、提供されるとき、白色粒子は、視認表面に移動し、異極性の電圧が、提供されるとき、黒色粒子は、視認表面に移動する。背後電極が、制御可能領域（ピクセル）、すなわち、セグメント化された電極、またはトランジスタによって制御されるピクセル電極のアクティブマトリクスのいずれかを含む場合、あるパターンが、視認表面において電子的に現れるように作製されることができる。本パターンは、例えば、書籍にとっての本文であり得る。
【0004】
さらに最近では、３色ディスプレイ（黒色、白色、赤色、および黒色、白色、黄色）および４色ディスプレイ（黒色、白色、赤色、黄色）を含む、様々な色の選択肢が、電気泳動ディスプレイのために商業的に利用可能となっている。黒色および白色電気泳動ディスプレイの動作と同様に、３つまたは４つの反射性顔料を伴う、電気泳動ディスプレイは、所望の色粒子が、視認表面に対して駆動されるため、単純な黒色および白色ディスプレイと同様に動作する。本駆動スキームは、黒色および白色のみのものよりはるかに複雑であるが、最終的には、粒子の光学機能は、同一である。
【0005】
高度カラー電子ペーパー（ＡＣｅＰ（登録商標））はまた、４つの粒子を含んでいたが、シアン色、黄色、およびマゼンタ色粒子が、反射性ではなく減法的であり、それによって、数千色が、各ピクセルにおいて生産されることを可能にする。本色プロセスは、オフセット印刷およびインクジェットプリンタにおいて長い間使用されてきた、印刷方法と機能的に同等である。所与の色は、明るい白色ペーパー背景上で、シアン色、黄色、およびマゼンタ色の正しい比率を使用することによって生産される。ＡＣｅＰの事例では、視認表面に対する、シアン色、黄色、マゼンタ色、および白色粒子の相対的な位置が、各ピクセルにおける色を決定するであろう。本タイプの電気泳動ディスプレイは、各ピクセルにおいて数千色を可能にするが、厚さ約１０～２０ミクロンの作業空間内で、（５０～５００ナノメートルサイズの）顔料のそれぞれの位置を慎重に制御することが、極めて重要である。明白なこととして、顔料の位置の変動は、誤った色が、所与のピクセルにおいて表示されることをもたらすであろう。故に、精緻な電圧制御が、そのようなシステムに対して要求される。本システムのさらなる詳細は、以下の米国特許、すなわち、米国特許第９，３６１，８３６号、第９，９２１，４５１号、第１０，２７６，１０９号、第１０，３５３，２６６号、第１０，４６７，９８４号、および第１０，５９３，２７２号において入手可能であり、その全てが、参照することによってそれらの全体として組み込まれる。
【0006】
本発明は、カラー電気泳動ディスプレイに関し、具体的には、排他的ではないが、複数の着色粒子、例えば、白色、シアン色、黄色、およびマゼンタ色粒子を備える、電気泳動材料の単一層を使用して、２つを上回る色をレンダリング可能である、電気泳動ディスプレイに関する。いくつかの事例では、粒子のうちの２つは、正荷電であり、２つの粒子は、負荷電であろう。いくつかの事例では、１つの正荷電粒子は、厚いポリマーシェルを有し、１つの負荷電粒子は、厚いポリマーシェルを有するであろう。
【0007】
米国特許第９，９２１，４５１号において、特に、第‘４５１号特許の表３に対して説明されるように、改良された色識別が、その中で上部電極上のバイアスが、駆動の間に改変され、上部電極とバックプレーンとの間のより大きな電圧降下を達成する、いわゆる「トッププレーン切替」を使用することによって、「標準」アクティブマトリクスバックプレーン（すなわち、非晶質シリコンを使用する、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアレイを含む）を用いて達成されることができる。例えば、良好なマゼンタ色状態を達成するために、電気泳動媒体が、＋３０Ｖの全体的な電圧降下を経験するように、＋１５Ｖの電圧を上部電極に、かつ－１５Ｖを所望のアクティブマトリクスピクセルのピクセル電極に印加することが必要とされ得る（第‘４５１号特許の図６Ａ参照）。後に、例えば、良好な黄色状態を生産することが所望されるとき、電気泳動媒体が、－３０Ｖの全体的な電圧降下を経験するように、－１５Ｖの電圧を上部電極に、かつ＋１５Ｖを所望のアクティブマトリクスピクセルのピクセル電極に印加することが必要とされ得る（第‘４５１号特許の図６Ｃ参照）。第‘４５１号特許においてさらに詳細に説明されるように、トッププレーン切替は、電気泳動媒体をアドレス指定するために、および先の光学状態を消去し、波形をＤＣ平衡させるために使用されることができる。
【0008】
ＴＦＴベースの薄膜電子機器は、ＬＣＤおよびＥＰＤ等の高分解能ディスプレイのためのピクセル電極のアドレス指定を制御するために使用され得る。ドライバ回路は、ＡＭ－ＴＦＴ基板の中に直接統合されることができ、ＴＦＴベースの電子機器は、ＥＰＤ用途のためのピクセル電極電圧を制御するために非常に好適である。ＴＦＴは、多種多様な半導体材料を使用して作製されることができる。一般的な材料は、シリコンである。シリコンベースのＴＦＴの特性は、シリコンの結晶状態に依存し、すなわち、半導体層は、非晶質シリコン（ａ－Ｓｉ）、微小結晶シリコンであり得るか、または低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）の中にアニーリングされ得るかのいずれかである。ａ－ＳｉをベースとしたＴＦＴは、生産することが安価であり、したがって、比較的大きな基板面積が、比較的低コストで製造されることができる。ａ－ＳｉをベースとしたＴＦＴの１つの否定的側面は、ＴＦＴを横断するバイアスが、典型的には、４５Ｖ未満に限定されることである。４５Ｖを超えると、トランジスタは、故障する、またはこの間に過剰な電流が、トランジスタを通して移動し、例えば、ピクセル電極を所望のレベルを超えて充電する、「ブレークスルー」を有し得る。金属酸化物等のよりエキゾチックな材料がまた、薄膜トランジスタアレイを加工するために使用され、より高い電圧を達成し得るが、そのようなデバイスの加工コストは、典型的には、金属酸化物を操作し／堆積させるために必要とされる特殊な機器のために高い。
【0009】
アクティブマトリクスデバイスに関して、駆動信号は、多くの場合、コントローラから、ひいては、アクティブマトリクス内の種々のＴＦＴをアクティブにさせるために要求される電流－電圧入力を提供する、ゲートおよび走査ドライバまで出力される。しかしながら、例えば、画像データを受信し、ＴＦＴをアクティブにするために必要とされる電流－電圧入力を出力することが可能であるコントローラドライバが、市販されている。薄膜トランジスタの殆どのアクティブマトリクスは、ライン単位（別名、ライン毎）アドレス指定を用いて駆動され、これは、ＬＣＤおよびＥＰＤディスプレイの圧倒的多数において使用される。そのようなシステムでは、１つまたはそれを上回るコントローラが、電圧を一連の走査ラインおよび一連のゲートラインに送達するために使用され、これらは、多くの場合、バックプレーンを横断するグリッド内に垂直に配列される。他のコントローラまたは同一のコントローラもまた、上部電極への電圧、および典型的には、所与のピクセル電極と関連付けられる貯蔵コンデンサに提供される共通電圧（Ｖｃｏｍ）を提供するであろう。
【0010】
用語「グレー状態」は、結像技術におけるその従来的な意味で本明細書で使用され、２つの極限ピクセルの光学状態の中間の状態を指し、必ずしもこれら２つの極限状態の間の黒色－白色遷移を含意するわけではない。例えば、下記に参照されるＥ Ｉｎｋ特許および公開された出願のうちのいくつかは、中間グレー状態が実際には淡い青色であろうように、極限状態が白色および濃青色である、電気泳動ディスプレイを説明している。実際、すでに述べられたように、光学的状態の変化は、色の変化では全くない場合もある。用語「黒色および白色」は、以降では、ディスプレイの２つの極限光学状態を指すために本明細書で使用され得、通常、厳密に黒色および白色ではない、極限光学状態、例えば、前述の白色および濃青色状態を含むものとして理解されたい。
【0011】
用語「双安定」および「双安定性」は、当技術分野におけるそれらの従来の意味で、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備え、その第１または第２の表示状態のいずれかを呈するように、有限持続時間のアドレス指定パルスを用いて、任意の所与の要素が駆動されてから、アドレス指定パルスが終了した後に、表示要素の状態を変化させるために要求されるアドレス指定パルスの最小持続時間の少なくとも数倍、例えば、少なくとも４倍、その状態が持続するであろう、ディスプレイを指すために本明細書で使用される。グレースケール対応のいくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、その極限黒色および白色状態においてだけではなく、また、その中間グレー状態においても安定しており、同じことがいくつかの他のタイプの電気光学ディスプレイに当てはまることが、米国特許第７，１７０，６７０号に示されている。本タイプのディスプレイは、適切には、「双安定」ではなく、「多安定」と呼ばれるが、便宜上、用語「双安定」が、本明細書では、双安定および多安定ディスプレイの両方を網羅するために使用され得る。
【0012】
用語「インパルス」は、電気泳動ディスプレイの駆動を指すために使用されるとき、ディスプレイが駆動される期間の間の時間に対する、印加電圧の積分を指すために本明細書で使用される。
【0013】
「ゲートドライバ」は、コントローラ、例えば、マイクロコントローラ集積回路（ＩＣ）からの低電力入力を受け取り、ピクセル電極に結合されるＴＦＴ等の高電力トランジスタのゲートに関する高電流駆動入力を生産する、電力増幅器である。「ソースドライバ」は、高電力トランジスタのソースに関する高電流駆動入力を生産する、電力増幅器である。「トッププレーン共通電極ドライバ」または「トッププレーンドライバ」または「上部電極ドライバ」は、ディスプレイのトッププレーン電極に関する高電流駆動入力を生産する、電力増幅器である。
【0014】
「波形」は、微小流体デバイス内のピクセルを作動させるために使用される、電圧対時間曲線全体を示す。典型的には、そのような波形は、複数の波形要素を備え、これらの要素は、略矩形である（すなわち、所与の要素が、ある期間にわたって定電圧の印加を備える）。要素は、「電圧パルス」または「駆動パルス」と呼ばれ得る。用語「駆動スキーム」は、特定の液滴動作の過程において、１つまたはそれを上回る液滴の操作に影響を及ぼすために十分な波形のセットを示す。用語「フレーム」は、微小流体デバイス内の全てのピクセル行の単一の更新を示す。
【0015】
広帯域または選択された波長のいずれかにおいて、光を吸収、散乱、または反射させる、粒子は、本明細書では、着色または顔料粒子と称される。染料またはフォトニック結晶等の光を吸収または反射させる、顔料（不溶性着色材料を意味するとものとしてのその用語の厳密な意味において）以外の種々の材料もまた、本発明の電気泳動媒体およびディスプレイにおいて使用されてもよい。
【0016】
粒子ベースの電気泳動ディスプレイは、何年にもわたって、精力的研究および開発の対象となっている。そのようなディスプレイでは、複数の荷電粒子（時として、顔料粒子とも称される）が、電場の影響下で流体を通して移動する。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較したときに、良好な輝度およびコントラスト、広視野角、状態双安定性、および低電力消費の属性を有することができる。それにもかかわらず、これらのディスプレイの長期画質に伴う問題は、その広範な使用を妨げている。例えば、電気泳動ディスプレイを構成する粒子は、沈降する傾向があり、これらのディスプレイの不十分な耐用年数をもたらす。
【0017】
前述のように、電気泳動媒体は、流体の存在を要求する。大部分の先行技術電気泳動媒体では、本流体は、液体であるが、電気泳動媒体は、ガス状流体を使用して生産されることもできる。例えば、Ｋｉｔａｍｕｒａ， Ｔ．， ｅｔ ａｌ．， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ－ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ， ＩＤＷ Ｊａｐａｎ， ２００１， Ｐａｐｅｒ ＨＣＳ１－１およびＹａｍａｇｕｃｈｉ， Ｙ．， ｅｔ ａｌ．， Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ， ＩＤＷ Ｊａｐａｎ， ２００１， Ｐａｐｅｒ ＡＭＤ４－４を参照されたい。また、米国特許第７，３２１，４５９号および第７，２３６，２９１号も参照されたい。そのようなガスベースの電気泳動媒体は、例えば、媒体が垂直面に配置される看板等、媒体がそのような沈降を可能にする配向で使用されるとき、粒子沈降に起因して、液体ベースの電気泳動媒体と同一タイプの問題の影響を受けやすいと考えられる。実際、粒子沈降は、液体のものと比較して、ガス状懸濁流体のより低い粘度が、電気泳動粒子のより高速な沈降を可能にするため、ガスベースの電気泳動媒体では、液体ベースのものより深刻な問題であると考えられる。
【0018】
Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＩＴ）およびＥ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、またはそれらの名義である、多数の特許および出願は、カプセル化された電気泳動および他の電気光学媒体内で使用される種々の技術を説明している。そのようなカプセル化された媒体は、多数の小型カプセルを備え、それ自体がそれぞれ、電気泳動的可動粒子を流体媒体中に含有する内相と、内相を囲繞するカプセル壁とを備える。典型的には、カプセルは、それ自体が、ポリマー結合剤内に保持され、２つの電極間に位置付けられるコヒーレント層を形成する。これらの特許および出願に説明される技術として、以下が挙げられる。
（ａ）電気泳動粒子、流体、および流体添加物（例えば、米国特許第７，００２，７２８号および第７，６７９，８１４号参照）
（ｂ）カプセル、結合剤、およびカプセル化プロセス（例えば、米国特許第６，９２２，２７６号および第７，４１１，７１９号参照）
（ｃ）マイクロセル構造、壁材料、およびマイクロセルを形成する方法（例えば、米国特許第７，０７２，０９５号および第９，２７９，９０６号参照）
（ｄ）マイクロセルを充填およびシールするための方法（例えば、米国特許第７，１４４，９４２号および第７，７１５，０８８号参照）
（ｅ）電気光学材料を含有するフィルムおよびサブアセンブリ（例えば、米国特許第６，９８２，１７８号および第７，８３９，５６４号参照）
（ｆ）バックプレーン、接着剤層、および他の補助層、およびディスプレイにおいて使用される方法（例えば、米国特許第７，１１６，３１８号および第７，５３５，６２４号参照）
（ｇ）色形成および色調節
（ｈ）ディスプレイを駆動するための方法
（これらの特許および出願は、以降、ＭＥＤＥＯＤ（電気光学ディスプレイを駆動するための方法）出願と称され得る）
（ｉ）ディスプレイの用途（例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号参照）
（ｊ）非電気泳動ディスプレイ（例えば、米国特許第６，２４１，９２１号、および米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号、および米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号および２０１６／００１２７１０号参照）
（ａ）電気泳動粒子、流体、および流体添加物（例えば、米国特許第７，００２，７２８号および第７，６７９，８１４号参照）
（ｂ）カプセル、結合剤、およびカプセル化プロセス（例えば、米国特許第６，９２２，２７６号および第７，４１１，７１９号参照）
（ｃ）マイクロセル構造、壁材料、およびマイクロセルを形成する方法（例えば、米国特許第７，０７２，０９５号および第９，２７９，９０６号参照）
（ｄ）マイクロセルを充填およびシールするための方法（例えば、米国特許第７，１４４，９４２号および第７，７１５，０８８号参照）
（ｅ）電気光学材料を含有するフィルムおよびサブアセンブリ（例えば、米国特許第６，９８２，１７８号および第７，８３９，５６４号参照）
（ｆ）バックプレーン、接着剤層、および他の補助層、およびディスプレイにおいて使用される方法（例えば、米国特許第７，１１６，３１８号および第７，５３５，６２４号参照）
（ｇ）色形成および色調節
【化1】
【化2】
（ｉ）ディスプレイの用途（例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号参照）
（ｊ）非電気泳動ディスプレイ（例えば、米国特許第６，２４１，９２１号、および米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号、および米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号および２０１６／００１２７１０号参照）
【0019】
前述の特許および出願の多くは、カプセル化された電気泳動媒体内の離散マイクロカプセルを囲繞する壁が、連続相と置換され、したがって、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の離散液滴と、ポリマー材料の連続相とを備える、いわゆる「ポリマー分散型電気泳動ディスプレイ」を生産し得、そのようなポリマー分散型電気泳動ディスプレイ内の電気泳動流体の離散液滴は、いかなる離散カプセル膜も各個々の液滴と関連付けられないにもかかわらず、カプセルまたはマイクロカプセルと見なされ得ることを認識する。例えば、米国特許第６，８６６，７６０号を参照されたい。故に、本願の目的のために、そのようなポリマー分散型電気泳動媒体は、カプセル化された電気泳動媒体の亜種と見なされる。
【0020】
関連タイプの電気泳動ディスプレイは、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」である。マイクロセル電気泳動ディスプレイでは、荷電粒子および流体は、マイクロカプセル内にカプセル化されないが、代わりに、伝搬媒体、典型的には、ポリマーフィルム内に形成される複数の空洞内に保たれる。例えば、米国特許第６，６７２，９２１号および第６，７８８，４４９号を参照されたい。
【0021】
電気泳動媒体は、多くの場合、不透過性であり（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子は、ディスプレイを通る可視光の透過を実質的に遮断するため）、反射モードで動作するが、多くの電気泳動ディスプレイは、１つのディスプレイ状態が実質的に不透過性であり、１つが光透過性である、いわゆる「シャッタモード」で動作するように作製されることができる。例えば、米国特許第５，８７２，５５２号、第６，１３０，７７４号、第６，１４４，３６１号、第６，１７２，７９８号、第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号、および第６，１８４，８５６号を参照されたい。誘電泳動ディスプレイは、電気泳動ディスプレイと類似するが、電場強度の変動に依拠し、類似のモードで動作することができる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照されたい。他のタイプの電気光学ディスプレイもまた、シャッタモードで動作することが可能であり得る。シャッタモードで動作する電気光学媒体は、フルカラーディスプレイのために、多層構造で使用されることができる。そのような構造では、ディスプレイの視認表面に隣接する少なくとも１つの層は、シャッタモードで動作して、視認表面からより離れた第２の層を暴露または隠蔽する。
【0022】
カプセル化された電気泳動ディスプレイは、典型的には、従来的な電気泳動デバイスのクラスタ化および沈降故障モードに悩まされることがなく、多種多様な可撓性および剛性基板上にディスプレイを印刷またはコーティングする能力等のさらなる利点を提供する（「印刷」という語の使用は、限定ではないが、前計量コーティング、例えば、パッチダイコーティング、スロットまたは押出コーティング、スライドまたはカスケードコーティング、カーテンコーティング等、ロールコーティング、例えば、ナイフオーバーロールコーティング、フォワード・リバースロールコーティング、グラビアコーティング、浸漬コーティング、吹き付けコーティング、メニスカスコーティング、スピンコーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、シルクスクリーン印刷プロセス、静電気印刷プロセス、熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、電気泳動析出（米国特許第７，３３９，７１５号参照）、および他の類似技法を含む、あらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことを意図している）。したがって、結果として生じるディスプレイは、可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒体は（種々の方法を使用して）印刷されることができるため、ディスプレイ自体は、安価に作製されることができる。
【0023】
上記に示されるように、最も単純な先行技術電気泳動媒体は、本質的に、２つの色のみを表示する。そのような電気泳動媒体は、第２の異なる色を有する着色流体中の第１の色を有する単一タイプの電気泳動粒子（その場合、第１の色は、粒子がディスプレイの視認表面に隣接して存在するときに表示され、第２の色は、粒子が視認表面から離間されるときに表示される）、または非着色流体中の異なる第１および第２の色を有する第１および第２のタイプの電気泳動粒子（その場合、第１の色は、第１のタイプの粒子がディスプレイの視認表面に隣接して存在するときに表示され、第２の色は、第２のタイプの粒子が視認表面に隣接して存在するときに表示される）のいずれかを使用する。典型的には、２つの色は、黒色および白色である。フルカラーディスプレイが所望される場合、色フィルタアレイが、モノクロ（黒色および白色）ディスプレイの視認表面にわたって堆積されてもよい。色フィルタアレイを伴うディスプレイは、面積共有および色混成に依拠して、色刺激を生成する。利用可能なディスプレイ面積は、赤色／緑色／青色（ＲＧＢ）または赤色／緑色／青色／白色（ＲＧＢＷ）等の３または４原色間で共有され、フィルタが、１次元（ストライプ）または２次元（２×２）反復パターンで配列されることができる。他の選択肢の原色または３つを上回る原色もまた、当技術分野において公知である。３つ（ＲＧＢディスプレイの場合）または４つ（ＲＧＢＷディスプレイの場合）のサブピクセルが、意図される視認距離において、それらが視覚的にともに均一色刺激（「色混成」）を伴う単一ピクセルに混成するように十分に小さくあるように選定される。面積共有の固有の不利点は、着色剤が常時存在し、色が、下層モノクロディスプレイの対応するピクセルを白色または黒色に切り替える（対応する原色をオンまたはオフに切り替える）ことによってのみ変調されることができることである。例えば、理想的ＲＧＢＷディスプレイでは、赤色、緑色、青色、および白色原色はそれぞれ、ディスプレイ面積の４分の１（４つのうちの１つのサブピクセル）を占有し、白色サブピクセルは、下層モノクロディスプレイの白色と同程度に明るいが、着色サブピクセルはそれぞれ、モノクロディスプレイの白色の３分の１より明るくない。全体としてディスプレイによって示される白色の輝度は、白色サブピクセルの輝度の２分の１を上回り得ない（ディスプレイの白色面積は、各４つのうちの１つの白色サブピクセルに加えて、白色サブピクセルの３分の１に匹敵するその着色形態における各着色サブピクセルを表示することによって生産され、したがって、組み合わせられる３つの着色サブピクセルは、１つの白色サブピクセルを上回って寄与しない）。色の輝度および飽和は、黒色に切り替えられる色ピクセルとの面積共有によって低下される。面積共有は、黄色を混合するとき、それが、等しい輝度の任意の他の色より明るく、飽和された黄色が、白色とほぼ同程度に明るいため、特に問題となる。青色ピクセル（ディスプレイ面積の４分の１）から黒色への切替は、黄色を著しく暗くさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0024】
【特許文献1】米国特許第９，３６１，８３６号明細書
【特許文献2】米国特許第９，９２１，４５１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0025】
本明細書に開示されるのは、フルカラー電気泳動ディスプレイを駆動させる、改良された方法、およびこれらの駆動方法を使用するフルカラー電気泳動ディスプレイである。一側面では、上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える、電気光学ディスプレイを駆動させるための方法が、開示される。ディスプレイでは、バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合される。ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、ゲートは、ゲートラインに結合され、ソースは、走査ラインに結合され、ドレインは、ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧をゲートライン、走査ライン、上部電極、および貯蔵コンデンサに提供する。貯蔵コンデンサの第１の側は、ピクセル電極に結合され、貯蔵コンデンサの第２の側は、コントローラに結合される。本駆動させる方法は、ａ）第１の高電圧を走査ラインに、第１の低電圧を上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、ｂ）ＴＦＴを開放するために十分な第１のゲートパルスを提供するステップと、ｃ）第１のゲートパルスの後、ゼロ電圧を走査ライン、上部電極、および貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、ｄ）ＴＦＴを開放するために十分な第２のゲートパルスを提供するステップと、ｅ）第２のゲートパルスの後、第２の低電圧を走査ラインに、第２の高電圧を上部電極および貯蔵コンデンサに提供するステップと、ｆ）ＴＦＴを開放するために十分な第３のゲートパルスを提供するステップとを含む。
【0026】
一実施形態では、ステップａ）－ｆ）は、３つの後続のフレーム内で完了される。一実施形態では、上部電極は、光透過性である。一実施形態では、上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側は、共通ノードに電気的に結合される。一実施形態では、ＴＦＴは、非晶質シリコンから加工される。一実施形態では、第１および第２の高電圧は、＋１５Ｖである。一実施形態では、第１および第２の低電圧は、－１５Ｖである。一実施形態では、電気光学材料の層は、印加された電場に応答して、上部電極とバックプレーンとの間で移動する複数のタイプの荷電粒子を備える、カプセル化された電気泳動媒体を含む。一実施形態では、電気泳動媒体は、複数のマイクロカプセル内にカプセル化される、または複数のシールされたマイクロセル内にカプセル化される。一実施形態では、カプセル化された電気泳動媒体は、４つの異なるタイプの荷電粒子を備える。
【0027】
別の側面では、上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える電気光学ディスプレイを駆動させるための方法が、開示される。ディスプレイでは、バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合される。ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、ゲートは、ゲートラインに結合され、ソースは、走査ラインに結合され、ドレインは、ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧をゲートライン、走査ライン、上部電極、および貯蔵コンデンサに提供する。貯蔵コンデンサの第１の側は、ピクセル電極に結合され、貯蔵コンデンサの第２の側は、コントローラに結合される。本駆動させる方法は、ａ）第１の高電圧を走査ラインに、第１の低電圧を上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、ｂ）ＴＦＴを開放するために十分な第１のゲートパルスを提供するステップと、ｃ）第１のゲートパルスの後、第２の低電圧を走査ラインに提供するステップと、ｄ）ＴＦＴを開放するために十分な第２のゲートパルスを提供するステップと、ｅ）第２のゲートパルスの後、第２の高電圧を上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、ｆ）ＴＦＴを開放するために十分な第３のゲートパルスを提供するステップとを含む。
【0028】
一実施形態では、ステップａ）－ｆ）は、３つの後続のフレーム内で完了される。一実施形態では、上部電極は、光透過性である。一実施形態では、上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側は、共通ノードに電気的に結合される。一実施形態では、ＴＦＴは、非晶質シリコンから加工される。一実施形態では、第１および第２の高電圧は、＋１５Ｖである。一実施形態では、第１および第２の低電圧は、－１５Ｖである。一実施形態では、電気光学材料の層は、印加された電場に応答して、上部電極とバックプレーンとの間で移動する複数のタイプの荷電粒子を備える、カプセル化された電気泳動媒体を含む。一実施形態では、電気泳動媒体は、複数のマイクロカプセル内にカプセル化される、または複数のシールされたマイクロセル内にカプセル化される。一実施形態では、カプセル化された電気泳動媒体は、４つの異なるタイプの荷電粒子を備える。
【0029】
別の側面では、上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を備える、電気光学ディスプレイを駆動させるための方法が、開示される。ディスプレイでは、バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合される。ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、ゲートは、ゲートラインに結合され、ソースは、走査ラインに結合され、ドレインは、ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧をゲートライン、走査ライン、上部電極、および貯蔵コンデンサに提供する。貯蔵コンデンサの第１の側は、ピクセル電極に結合され、貯蔵コンデンサの第２の側は、コントローラに結合される。駆動させる方法は、ａ）第１の高電圧を走査ラインに、第１の低電圧を上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、ｂ）ＴＦＴを開放するために十分な第１のゲートパルスを提供するステップと、ｃ）第１のゲートパルスの後、第２の高電圧を上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側に提供するステップと、ｄ）ＴＦＴを開放するために十分な第２のゲートパルスを提供するステップと、ｅ）第２のゲートパルスの後、第２の低電圧を走査ラインに提供するステップと、ｆ）ＴＦＴを開放するために十分な第３のゲートパルスを提供するステップとを含む。
【0030】
一実施形態では、ステップａ）－ｆ）は、３つの後続のフレーム内で完了される。一実施形態では、上部電極は、光透過性である。一実施形態では、上部電極および貯蔵コンデンサの第２の側は、共通ノードに電気的に結合される。一実施形態では、ＴＦＴは、非晶質シリコンから加工される。一実施形態では、第１および第２の高電圧は、＋１５Ｖである。一実施形態では、第１および第２の低電圧は、－１５Ｖである。一実施形態では、電気光学材料の層は、印加された電場に応答して、上部電極とバックプレーンとの間で移動する複数のタイプの荷電粒子を備える、カプセル化された電気泳動媒体を含む。一実施形態では、電気泳動媒体は、複数のマイクロカプセル内にカプセル化される、または複数のシールされたマイクロセル内にカプセル化される。一実施形態では、カプセル化された電気泳動媒体は、４つの異なるタイプの荷電粒子を備える。
【0031】
別の側面では、電気光学ディスプレイを駆動させるための方法が、開示される。ディスプレイは、上部電極とバックプレーンとの間に配置される電気光学材料の層を含み、バックプレーンは、ピクセル電極のアレイを含み、各ピクセル電極は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および貯蔵コンデンサに結合され、ＴＦＴは、ソースと、ゲートと、ドレインとを含み、ゲートは、ゲートラインに結合され、ソースは、走査ラインに結合され、ドレインは、ピクセル電極に結合され、コントローラは、時間依存性電圧をゲートライン、走査ライン、上部電極に提供する。電気光学ディスプレイは、以下のステップ、すなわち、ａ）第１の電圧を上部電極に提供するステップと、ｂ）特定の電圧をピクセル電極のアレイの各電極に第１の連続順序で提供するステップであって、アレイの少なくとも１０個のピクセルは、ピクセル電極の大多数とは異なる特定の電圧を有する、ステップと、ｃ）特定の電圧をピクセル電極のアレイの各電極に第２の連続順序で提供するステップであって、特定の電圧をピクセル電極に第２の連続順序で提供する順序は、第１の連続順序の逆の順序であり、各ピクセルは、第１の連続順序および第２の連続順序の両方において、同一の特定の電圧を受信する、ステップと、ｄ）第１の電圧とは異なる第２の電圧を上部電極に提供するステップとを（順に）実行するように構成される。ピクセル電極は、ステップ（ｂ）と（ｃ）との間にコントローラから別の電圧を受信しない。一実施形態では、ＴＦＴは、非晶質シリコンから加工される。一実施形態では、上部電極は、光透過性である。一実施形態では、第１の電圧は、＋１５Ｖであり、第２の電圧は、－１５Ｖである。一実施形態では、第１の電圧は、－１５Ｖであり、第２の電圧は、＋１５Ｖである。一実施形態では、アレイの少なくとも１００個のピクセルは、ピクセル電極の大多数とは異なる特定の電圧を有する。一実施形態では、電気光学材料の層は、印加された電場に応答して、上部電極とバックプレーンとの間で移動する複数のタイプの荷電粒子を備える、カプセル化された電気泳動媒体を含む。一実施形態では、電気泳動媒体は、複数のマイクロカプセル内にカプセル化される、または複数のシールされたマイクロセル内にカプセル化される。一実施形態では、カプセル化された電気泳動媒体は、４つの異なるタイプの荷電粒子を備える。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【図11C】図１１Ｃは、図１１Ａに示されるように駆動される、３つの異なるピクセルの例示的等価回路内の種々の点における電圧を図示する。上部ピクセルのゲートは、ＶＳ＝Ｖｃｏｍ＝－１５Ｖである間、すでに開放および閉鎖されている。真中ピクセルのゲートは、ＶＳ＝Ｖｃｏｍ＝－１５Ｖである間、現時点において、開放されている。底部ピクセルのゲートは、ＶＳ＝Ｖｃｏｍ＝－１５Ｖである間、まだ開放されていない。底部ピクセルのゲートが開放されてからの短い時間量のために、底部ピクセル内のピクセル電極によって「被られる」電圧は、０Ｖより高いが、ＶＳ＝Ｖｃｏｍ＝－１５Ｖであるため、ピクセル電極は、＋１５Ｖのみを「被って」おり、これは、ａ－Ｓｉトランジスタに関する動作可能範囲内であるだけではなく、最後行内のピクセル電極上へのインパルスの欠如が、表示色または液滴移動における不均等性を減少させている。
【0054】
【0055】
【0056】
【発明を実施するための形態】
【0057】
詳細な説明
本発明は、いわゆるトッププレーン切替（すなわち、上部電極上の電圧が、デバイス更新の過程の間に変動される）を用いて、電気光学媒体デバイスを駆動させる、改良された方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、４粒子を含む、電気泳動媒体であって、粒子のうちの２つは、着色かつ減法的であり、粒子のうちの少なくとも１つは、散乱性である、電気泳動媒体と併用される。典型的には、そのようなシステムは、白色粒子、およびシアン色、黄色、およびマゼンタ色減法原色粒子を含む。そのようなシステムが、図５に図式的に示されており、これは、全てのピクセルにおいて、白色、黄色、赤色、マゼンタ色、青色、シアン色、緑色、および黒色を提供することができる。
本発明は、いわゆるトッププレーン切替（すなわち、上部電極上の電圧が、デバイス更新の過程の間に変動される）を用いて、電気光学媒体デバイスを駆動させる、改良された方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、４粒子を含む、電気泳動媒体であって、粒子のうちの２つは、着色かつ減法的であり、粒子のうちの少なくとも１つは、散乱性である、電気泳動媒体と併用される。典型的には、そのようなシステムは、白色粒子、およびシアン色、黄色、およびマゼンタ色減法原色粒子を含む。そのようなシステムが、図５に図式的に示されており、これは、全てのピクセルにおいて、白色、黄色、赤色、マゼンタ色、青色、シアン色、緑色、および黒色を提供することができる。
【0058】
ディスプレイデバイスは、先行技術において公知である、いくつかの方法において、本発明の電気泳動流体を使用して構築されてもよい。電気泳動流体は、マイクロカプセル内にカプセル化される、またはマイクロセル構造の中に組み込まれ、その後、ポリマー層でシールされてもよい。マイクロカプセルまたはマイクロセル層は、導電性材料の透明コーティングを担持するプラスチック基板またはフィルムの上にコーティングまたはエンボス加工されてもよい。本アセンブリは、導電性接着剤を使用して、ピクセル電極を担持するバックプレーンにラミネートされてもよい。代替として、電気泳動流体は、ピクセル電極のアクティブマトリクスを含む、バックプレーン上に配列されている、薄い連続セルグリッド上に直接分注されてもよい。充填されたグリッドは、次いで、統合される保護用シート／光透過性電極とともに上部シールされ得る。
【0059】
図１および２を参照すると、電気泳動ディスプレイ（１０１、１０２）は、典型的には、上部透過性電極１１０と、電気泳動媒体１２０と、底部電極１３０とを含み、これらは、多くの場合、下記にさらに詳細に議論されるように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いて制御されるピクセルのアクティブマトリクスのピクセル電極である。電気泳動媒体１２０は、少なくとも１つの電気泳動粒子１２１を含有するが、しかしながら、第２の電気泳動粒子１２２または第３の電気泳動粒子１２３、第４の電気泳動粒子１２４、またはそれを上回る粒子が、実現可能である。電気泳動媒体１２０は、典型的には、イソパラフィン等の溶媒を含み、また、状態安定性、例えば、双安定性、すなわち、いかなる付加的なエネルギーを入力することなく、電気光学状態を維持するための能力を促進するために、分散ポリマーと、電荷制御剤とを含んでもよい。
【0060】
電気泳動媒体１２０は、典型的には、マイクロカプセル１２６またはマイクロセル１２７の壁によって等、区画化される。ディスプレイ全体のスタックは、典型的には、基板１５０上に配置され、これは、剛性または可撓性であり得る。ディスプレイ（１０１、１０２）はまた、典型的には、保護層１６０も含み、これは、上部電極１１０を損傷から単に保護し得る、またはこれは、水の浸入等を防止するためにディスプレイ全体（１０１、１０２）全体を包囲し得る。電気泳動ディスプレイ（１０１、１０２）はまた、必要に応じて、１つまたはそれを上回る接着剤層１４０、１７０および／またはシール層１８０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、接着剤層は、電極層１１０への接着を改良するために、プライマー成分を含んでもよい、または別個のプライマー層（図１または２には図示せず）が、使用されてもよい（電気泳動ディスプレイの構造、および構成要素部品、顔料、接着剤、電極材料等は、米国第６，９２２，２７６号、第７，００２，７２８号、第７，０７２，０９５号、第７，１１６，３１８号、第７，７１５，０８８号、および第７，８３９，５６４号（これらは全て、参照することによって、それらの全体として本明細書に組み込まれる）等のＥ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって公開された多くの特許および特許出願において説明されている）。
【0061】
非晶質シリコンＴＦＴバックプレーンは、通常、ピクセル電極または推進電極あたり、１つのみのトランジスタを有する。図３に図示されるように、各トランジスタ（ＴＦＴ）は、ゲートライン、データライン、およびピクセル電極（推進電極）に接続される。ＴＦＴゲート上に十分に大きい正電圧（またはトランジスタのタイプに応じて、負電圧）が存在するとき、走査ラインとＴＦＴドレインに結合されるピクセル電極との間に、低インピーダンスが存在し（すなわち、Ｖｇが「オン」または「開」状態であり）、したがって、走査ライン上の電圧が、ピクセルの電極に伝達される。しかしながら、ＴＦＴゲート上に負電圧が存在するとき、高インピーダンスが存在し、電圧は、ピクセル貯蔵コンデンサ上に貯蔵され、他のピクセルが、アドレス指定される（すなわち、Ｖｇが「オフ」または「閉」である）と、走査ライン上の電圧によって影響を受けない。したがって、理想的には、ＴＦＴは、デジタルスイッチとして作用するべきである。実践では、ＴＦＴが「オン」設定にあるとき、依然として、ある量の抵抗が存在し、したがって、ピクセルは、充電するためにある程度の時間がかかる。加えて、ＴＦＴが、「ＯＦＦ」設定にあるとき、電圧は、ＶＳからＶｐｉｘに漏出し、クロストークを引き起こし得る。貯蔵コンデンサＣｓの静電容量を増加させることは、クロストークを低減させるが、ピクセルを充電することをより困難にするという代償を払い、充電時間を増加させる。図３に示されるように、別個の電圧（ＶＴＯＰ）が、上部電極に提供され、したがって、上部電極とピクセル電極との間に電場（ＶＦＰＬ）を確立する。最終的に、これは、関連する電気光学媒体の光学状態を決定する、ＶＦＰＬの値である。貯蔵コンデンサの第１の側が、ピクセル電極に結合される一方、貯蔵コンデンサの第２の側は、電荷がピクセル電極から除去されることを可能にする、別個のライン（ＶＣＯＭ）に結合される。例えば、米国特許第７，１７６，８８０号（参照することによって、その全体として組み込まれる）参照［いくつかの実施形態では、Ｎ型半導体（例えば、非晶質シリコン）が、トランジスタを形成するために使用され得、「選択」および「非選択」電圧が、それぞれ、正および負であり得る、ゲート電極に印加される］。いくつかの実施形態では、ＶＣＯＭは、接地され得るが、しかしながら、例えば、米国特許第１０，０３７，７３５号（参照することによって、その全体として組み込まれる）において説明されるように、電荷コンデンサから電荷を流出させるための多くの異なる設計が、存在する。
【0062】
大部分の商業用電気泳動ディスプレイは、加工設備のより幅広い可用性および種々の出発材料のコストのために、アクティブマトリクスバックプレーン（図４参照）の構築において、非晶質シリコンベースの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用する。残念ながら、非晶質シリコン薄膜トランジスタは、約＋／－１５Ｖより高い電圧の切替を可能にするであろうゲート電圧を供給されるとき、不安定な状態になる。それにもかかわらず、下記に説明されるように、ＡＣｅＰの性能は、高い正および負の電圧の大きさが、＋／－１５Ｖを超過することを可能にされるとき、改良される。故に、前の開示において説明されるように、改良された性能が、トッププレーン切替としても公知である、バックプレーンピクセル電極上のバイアスに対して、上部光透過性電極のバイアスを付加的に変化させることによって達成される。したがって、（バックプレーンに対して）＋３０Ｖの電圧が、必要とされる場合、トッププレーンが、－１５Ｖに切替され得る一方、適切なバックプレーンピクセルは、＋１５Ｖに切替される。トッププレーン切替を用いて、４粒子電気泳動システムを駆動させる方法は、例えば、米国特許第９，９２１，４５１号において、さらに詳細に説明されている。
【0063】
高分解能ディスプレイを取得するために、ディスプレイの個々のピクセルが、隣接するピクセルからの干渉を伴わずに、アドレス指定可能でなければならない。本目的を達成するための１つの方法は、各ピクセルと関連付けられる少なくとも１つの非線形要素を伴う、トランジスタまたはダイオード等の非線形要素のアレイを提供し、図４に示されるアクティブマトリクスディスプレイ４００を生産することである。１つのピクセルをアドレス指定する、アドレス指定またはピクセル電極が、基板４０２上に加工され、関連付けられる非線形要素を通して、適切な電圧源４０６に接続される。図４は、アクティブマトリクスバックプレーン４００のレイアウトの図示であるが、現実には、アクティブマトリクスは、深さを有し、いくつかの要素、例えば、ＴＦＴは、実際には、ピクセル電極の真下にあり、ビアが、ドレインからピクセル電極への電気的接続を上方から提供し得ることを理解されたい。
【0064】
従来、高分解能アレイでは、ピクセルは、行および列の２次元アレイで配列され、したがって、任意の特定のピクセルは、１つの規定された行および１つの規定された列の交点によって一意に画定される。各列内の全てのトランジスタのソースは、単一の列（走査）ライン４０６に接続される一方、各行内の全てのトランジスタのゲートは、単一の行（ゲート）ライン４０８に接続され、再度、行に対するソースおよび列に対するゲートの割当が、一般通例であるが、本質的には任意であり、所望に応じて逆転され得る。ゲートライン４０８は、ゲートラインドライバ４１２に接続され、これは、本質的には、任意の所与の瞬間において、１つの行のみが選択されていること、すなわち、選択された行電極に対して、選択された行内の全てのトランジスタが伝導性であることを確実にするような選択電圧が印加される一方、全ての他の行に対して、これらの選択されていない行内の全てのトランジスタが非伝導性のままであることを確実にするような非選択電圧が印加されることを確実にする。列走査ライン４０６は、走査ラインドライバ４１０に接続され、これは、種々の走査ライン４０６に、選択された行内のピクセルをそれらの所望の光学状態に駆動させるために選択された電圧をかける（前述の電圧は、共通上部電極に対するものであり、図４には示されていない）。「ラインアドレス時間」として公知の事前に選択された間隔の後、選択された行は、選択解除され、次の行が、選択され、列ドライバ上の電圧は、ディスプレイの次のラインが書き込まれるように変化させられる。本プロセスは、表示全体が、行毎様式で書き込まれるように繰り返される。本行毎駆動のさらなる詳細は、下記に議論される。
【0065】
したがって、上記に説明されるように、トッププレーン切替を使用して、ピクセル電極の上方のアクティブ場を増加させることが可能である。ＡＣｅＰ（登録商標）の事例では、８つの主要色（赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色、黄色、黒色、および白色）はそれぞれ、４つの顔料の異なる配列に対応し、それによって、視認者には、白色顔料の視認側にある、それらの着色顔料のみ（すなわち、光を散乱する顔料のみ）が見える。これは、図５に示されている。これらの色を作製するために、４つの顔料を適切な構成に分別するための波形は、少なくとも５つの電圧レベル（高い正、低い正、ゼロ、低い負、高い負）を要求することが見出されている。図６を参照されたい。より幅広い範囲の色を実現させるために、付加的な電圧レベルが、顔料のより微妙な制御のために使用されなければならない。したがって、本発明は、そのような電気泳動媒体を駆動させるためのいくつかの改良された方法を提供し、したがって、それらは、ピクセル色をより高速にリフレッシュし、あまり閃光せず、視認者にとってより満足の行く色スペクトルをもたらす。
【0066】
例えば、米国特許第９，９２１，４５１号では、７つの異なる電圧が、各個々のピクセル電極における完全な色幅、すなわち、３つの正、３つの負、およびゼロを促進するために、各ピクセル電極に印加される。典型的には、これらの波形において使用される最大電圧は、非晶質シリコン薄膜トランジスタによって取り扱われ得るものより高いが、しかしながら、トッププレーン切替を伴わない。図６は、上記に説明される、４粒子カラー電気泳動ディスプレイシステムを駆動させるために使用される、（簡略化された形態での）典型的な波形を示す。そのような波形は、「プッシュプル」構造を有し、すなわち、それらは、異極性の２つのパルスを備える、双極子から成る。これらのパルスの大きさおよび長さは、取得される色を決定する。最低限、５つのそのような電圧レベルが、存在するべきである。図６は、高いまたは低い正および負電圧およびゼロボルトを示す。典型的には、「低」（Ｌ）は、約５～１５Ｖの範囲を指す一方、「高」（Ｈ）は、約１５～３０Ｖの範囲を指す。一般に、「高い」電圧の大きさが高くなればなるほど、ディスプレイによって達成される色域は、より良好になる。「中」（Ｍ）レベルは、典型的には、約１５Ｖであるが、しかしながら、Ｍの値は、幾分、粒子の組成、および電気泳動媒体の環境に依存するであろう。
【0067】
トッププレーン切替に伴う明確な問題点は、トッププレーンが、第１の状態、例えば、－１５Ｖから第２の状態＋１５Ｖに切替されるとき、トッププレーンとピクセル電極との間の電気光学媒体または液滴（すなわち、ＶＦＰＬ）が、電場内で大きな揺れを経験することであり、これは、そのフレームの間に正しいインパルスを達成しないピクセルをもたらし得る。したがって、ＶＴＯＰが、変更され、ＶＣＯＭが、補正されない場合、ピクセルが、正しい色を達成しない場合がある、または液滴が、予想されるものと同程度に迅速に移動しない場合がある。本劇的な偏移を克服するために、ＶＣＯＭおよびＶＴＯＰラインは、典型的には、例えば、図７に示されるように、共通ノードを通して、ともに結着され、したがって、ゲートが、開放されるとき、ＶＦＰＬにおける相対的な変化は、期待されるように維持される。
【0068】
それにもかかわらず、図８Ａ－８Ｄおよび９に説明されるように、ＶＴＯＰおよびＶＣＯＭをともに連結することは、問題を完全に解決しない。第１に、特定の電圧の組み合わせに関して、およびアレイ内の特定のピクセルに関して、ピクセル電極およびＴＦＴ材料は、正常な動作可能境界の外側にある電場を受け得る。これは、トランジスタを通して電流漏出を引き起こし、望ましくない光学状態／液滴駆動をもたらす、および／またはピクセル電極材料と典型的には実際に接地される（またはそれに近い）周囲との間で電気化学反応を駆動し得る。加えて、デバイスが、伝導性材料を伴う接着剤の層を含むとき、瞬間高電圧は、接地への経路を伴う伝導性材料を通して短絡を（稀に）生成し得る。
【0069】
図８Ａに示されるように、媒体上の電圧が、－３０Ｖであるが、３０Ｖに切替されるように意図されるとき、走査ラインが、＋１５Ｖの電圧を送達する一方、ＶＴＯＰでもあるＶＣＯＭラインは、－１５Ｖの電圧を受信する。ＴＦＴのゲートが、高い正パルスを用いて開放されるとき、ピクセル電極は、走査ラインから＋１５Ｖを「被り」、媒体は、＋３０Ｖを「被って」いる。しかしながら、ゲートが、２回目に開放される前に、トッププレーン（すなわち、ＶＣＯＭ）は、再度、切替される。これは、典型的には、当該ピクセルが、下記において、図８Ｂ－８Ｄに説明されるように、アレイの右下隅にあるときに起こる。しかしながら、ＶＣＯＭが、－１５Ｖから＋１５Ｖに進むとき、トッププレーンに対する電圧が、同一のままであるにもかかわらず、ピクセル電極は、その周囲に対する絶対値内の３０Ｖから＋４５Ｖまで急上昇する。機能的には、ピクセル電極上の電圧における本スパイクは、ＴＦＴとＶＣＯＭとの間の容量性結合に起因する。そのようなスパイクは、ＴＦＴおよび／またはピクセル電極を損傷させ得る。図８Ａには示されないが、ピクセルおよびトッププレーンが、逆順でアドレス指定されるとき、－４５ＶのＶＰＩＸを達成することも可能である。
【0070】
トッププレーン切替の位置依存の影響は、図８Ｂ－８Ｄにさらに詳述されている。特に、上部電極が、ピクセル化されていない（すなわち、それが、単一の電極である）ため、協調された方法で、各ピクセルを上回る上部電極電圧を独立して切替することは不可能である。一般に、ＡＭ－ＴＦＴ駆動における標準であるように、行毎、上部から底部切替が、使用されるとき、上部電極電圧が、変化させられた直後に、上部行は、典型的には、切替されるであろう（すなわち、ゲートは、開放される）。これは、図８Ｂに示されている。上部行が、アドレス指定された後しばらくして、図８Ｂの矢印によって示されるように、後続の行が、アドレス指定される。しかしながら、特に、大きなアレイに関して、ＶＣＯＭ電圧が、貯蔵コンデンサを通して、容量的に結合し、ＶＰＩＸをＶＣＯＭにプルするために十分な時間が存在する。しかしながら、ピクセルの最後の行が、更新されるとき、ゲートが、開放されるとき（ΔＶ＝３０Ｖ）、ピクセル電極は、－１５Ｖから＋１５Ｖまで急上昇し（ＶＣＯＭによって下方にプルされ）、次いで、いったん次のフレームが、開始すると、ＶＣＯＭは、接地に対する合計４５Ｖの助勢のために、付加的な＋１５Ｖを加える。８Ｃを参照されたい。全てのピクセルを横断する中電圧は、アレイ内のピクセルの全てに関しておおよそ正しいが、ピクセルの良好な部分は、絶対電圧において、大きな揺れが見える。当然ながら、本プロセスは、図８Ｄに示されるように、ピクセルの絶対電圧を極端に負にプルするために逆順で働くことができる。
【0071】
より大きな面積のアクティブマトリクス切替に関するトッププレーン切替に伴って観察される第２の問題は、ピクセル電極と上部電極との間の電圧が、フレームの大部分に関して「正しい」にもかかわらず、例えば、電気光学媒体または液滴の応答を最終的に決定する、総インパルス（電圧×時間）が、アレイの第１の行内のピクセルとアレイの最後の行内のピクセルとの間で同一ではないことである。本現象は、図９Ａに図示されており、正しい「状態」は、黒色によって表され、誤った状態は、白色である。これは、単一のフレーム内で、左上隅は、正しい状態に切替される一方、右下隅は、全く切替されないことを示すための強調表現であるが、これは、従来的な「左から右、上部から底部」走査経路を有する、長い更新の過程の間、インパルスの累積的なずれが、所望されない必然的な結果を有し得ることを伝えるための強調表現ではない。本問題は、特に、図９Ａの右上における貯蔵コンデンサが、正しい電圧として充電（または放電）されるための余分な時間から利益を享受する、電気泳動ディスプレイ等の用途に関して深刻である。例えば、２２インチの対角線ＡＣｅＰ（登録商標）デバイスが、生産されるとき、ディスプレイは、トッププレーン切替を組み込んでいる長い駆動波形を使用して単一の色に切替され、慣らされた眼が、電極の上部行と電極の底部行との間で、最終的な色における差異を検出することができる。
【0072】
典型的なシステムでは、図９Ａに図示されるように、アドレス指定される合計ｍ個のラインのうち第１のゲートラインｎは、任意のラインの中の最良のものを働かせ、その作業の後、全てのラインが、徐々に十分に働かなくなる。アドレス指定されたゲートラインの最後の群、すなわち、行ｍは、最後のゲートラインがアドレス指定された後、トッププレート電圧が、新しい異なる電圧に切替されるため、不十分に実施させられる。トッププレートが、新たな電圧に切替されるとき、アドレス指定される最後のピクセルの貯蔵コンデンサは、１つのみのライン走査回数である、最後のピクセルの場合、その電荷を阻害されないままピクセルに印加するための最小回数を有している。第１のピクセルは、対照的に、電荷を阻害されないまま伝達するための完全なｍ回のライン走査回数を有している。ゲートラインｍの数が、より大きくなるにつれて、非一様性は、悪化する。
【0073】
本欠陥に対する１つの簡単な解決策は、本非一様性を軽減することに役立てるために、ゲートラインをアドレス指定するパターンを変更し、それによって、各電圧に関する各ゲートラインの１つを上回る走査と、一様性を補助するためにラインをアドレス指定する１つを上回るパターンとを伴う、駆動の「スーパーフレーム」を生成することである。当然ながら、トッププレーンの更新間に付加的な更新通過路を加えることは、各フレームの長さを増加させる。それにもかかわらず、多くの用途では、上記に説明されるように、余分な回数が、ピクセルのうちのいくつかを切替下に置くことを回避するために容認可能である。
【0074】
本発明の一実施形態では、「スーパーフレーム」は、第１のフレームを伴い、ゲートラインは、第１のラインｎから開始し、1回に１つずつ、ｎ＋１、ｎ＋２等を繰り返す通常の動作モードで、ｍがゲートラインの数となる、最後のラインｎ＝ｍまで進行する。スーパーフレームの第２のフレームでは、ｍ番目のゲートラインは、アドレス指定される第１のラインであり、ゲートドライバは、ｍから開始し、逆順で、ｍ－１、ｍ－２まで繰り返し、ｎ、すなわち、第１のラインで終了する。換言すると、更新は、２つのステップを伴う。第１のステップは、従来的な「左から右、上部から底部」走査経路において走査するためにある。第２のステップは、逆順で、すなわち、「右から左、底部から上部」に走査するためにある。トッププレーン電圧が、変化させられる前に、本繰り返しが、ゲートラインを通して、前方に、次いで、後方に進む、本配置を有することによって、パネルのトッププレーン切替の一様性は、劇的に増加させられる。例示的な２つのステップの経路が、図９Ｂに図示されるが、しかしながら、「左から右、底部から上部」等の他の経路もまた、働き、コントローラが処理することをより容易にし得る。いずれにせよ、最後の行は、第１のフレームの終了時に、貯蔵コンデンサへの第１の電荷注入を得るが、第２のフレームの開始時に、第２の電荷注入を得る。これは、図９Ｂに描写されるように、ピクセルの全てを、各ピクセル上の経時的な電荷量に関して、均衡な状態にはるかにより近づける。
【0075】
図９Ｂに例証される本発明は、現時点において、入手可能な商業用ゲートドライバおよび「オールインワン」走査／ゲートドライバと互換性がある。例えば、ＥＫ７２６０１チップ（Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＴＦＴゲートドライバは、走査方向１－８２５または８２５－１に関する選択肢を有する。本実施例の目的のために、ゲートライン１は、上部と呼ばれ、ライン８２５または最大番号は、底部と称されるであろう。ゲート駆動スーパーフレームは、以下の通り進み、＋または－の高電圧電位が要求されるかどうかに応じて、トッププレーンを＋１５Ｖまたは－１５Ｖに設定し、ゲート走査パルスは、ゲートラインの走査を一回に１つずつ始動させ、次いで、初期ゲート走査が、進行し、ゲートラインを通して、アレイのサイズに応じて、１－８２５またはそれよりも少ない順序で走査するであろう。次いで、ゲート走査の方向に関する選択は、変更させられ、第２のゲート開始パルス信号が、ゲートラインの第２の走査を開始し、今回は、ライン８２５－１から、または５０４－１からの５．６１インチパネルに対して逆方向になる。ゲートを上部から底部および底部から上部に走査した後にのみ、トッププレーン電圧は、次いで、駆動シーケンスの付加的なパルスを通して継続するように変化させられるであろう。
【0076】
高度な実施形態では、性能上の欠陥および損傷に対するリスクは、トッププレーンスイッチ間に「レスト」または「ゼロ」フレームを挿入することによって軽減され得る。ゼロフレームは、実際には、ＶＣＯＭおよびＶＳを０Ｖまたはある公称電圧値までもたらし得る、またはＶＣＯＭは、１つのフレームに関するＶＳに合致されることができる、またはＶＳは、１つのフレームに関するＶＣＯＭに合致されることができる。本着想は、トッププレーン電圧が、変化するにつれて、ピクセルを漏出させる、および／またはそれらの電荷を喪失させる、および／または故障させ得る、まだ走査されていないそれらのピクセル上の大きな電圧スパイクを防止することが可能であるということである。いくつかの実施形態では、最良の結果は、単一のフレームが、挿入されるときに見出され、走査ラインの全てが、最後の上部電極電圧と同じ電圧を給送され、ＴＦＴの全てが、１回でゲート化される。いくつかの実施形態では、ゲートの全てが、同時に、またはほぼ同時に開放されてもよい。当然ながら、付加的なフレームを光学波形またはエレクトロウェッティング駆動プロトコルに加えることは、タスクを完了させるための回数を増加させる。
【0077】
図１０Ａは、媒体上の電圧（ＶＦＰＬ）、すなわち、電気光学媒体が、＋３０Ｖから－３０Ｖに切替される、切替の３つのフレームを示す。＋３０Ｖを進行し、－３０Ｖに追従するフレームは、解説の目的のために、実際には、重要ではない。３つのフレームは、電気泳動媒体に関するリセットパルスの一部、または電気泳動媒体の色アドレス指定パルスの一部であり得る。図１０Ａの実施例では、ＶＣＯＭおよびＶＳは両方とも、単一のフレームに関して０Ｖまでもたらされ、０Ｖのフレームも経験する、媒体上の電圧をもたらす。図８Ａのように、これらのパルスを経験するピクセルは、電極の第１の行内に存在せず、したがって、ＶＣＯＭおよびＶＳは、ゲートパルスが到着する少し前に切替される。ゲートが開放された後にのみ、ＶＰＩＸは、ＶＳに進むことができる。しかしながら、ゲートが開放される前に、ＶＰＩＸは、ＶＣＯＭに容量的に結合され、ＶＣＯＭに向かってドリフトする。したがって、ゲートが、開放するとき、ピクセル電極上の絶対電圧における相当大きな急上昇が、依然として、存在し、すなわち、＋３０Ｖまで進む。これは大きいが、＋３０Ｖは、システムの動作可能範囲外ではなく、ＴＦＴまたはピクセル電極に対する損傷を引き起こす可能性は低い。トッププレーンが、ゼロフレームの後、最終的に切替されるとき、ＶＰＩＸは、別のスパイクを受けるが、しかしながら、今回は、これは、＋１５Ｖまでのみである。ある程度まで、図８Ａに示される＋４５Ｖスパイクは、２つのフレームにわたって分散されており、これは、デバイスに対する損傷のリスクを減少させる。図８Ｂ－８Ｄと同様に、回路の種々の場所上の電圧は、ピクセルの行および更新の段階に応じて、識別されることができる。図１０Ｂ－１０Ｄは、図１０Ａの第１の３つのフレームのシーケンスを示し、図１０Ｅは、別のゼロフレーム挿入を示し、図１０Ｆは、図１０Ｂの元々の状態への復帰である。
【0078】
対応する－３０Ｖ～＋３０Ｖのパルスシーケンスが、図に示されていないにもかかわらず、駆動極性は、任意であることを理解されたい。したがって、パルスシーケンスの極性は、同一の電気的性能を達成するために反転されるが、反対の極性を伴い得る。当然ながら、反転された極性は、表示媒体または電気泳動推進への実影響を有し、すなわち、黒色から白色の代わりに、白色から黒色に切替される、または液滴を隣接するピクセル電極に移動させるのではなく、ピクセル電極上に留まらせ得る。それにもかかわらず、駆動波形および駆動させる方法は、電圧の極性を除いて同じである。加えて、説明されるパルスシーケンスは、例えば、波形を伸展させるために、無電圧の介在フレームとともに、離間され得る。シーケンスはまた、反復駆動のために、または最終的な光学状態を改良するために、任意の回数を繰り返されることができる。本明細書に説明されるシーケンスは、所望に応じて組み合わされてもよい。
【0079】
ＴＦＴ回路上の歪みを減少させ、駆動の一貫性を改良する代替の方法は、トッププレーンスイッチ間に、ＶＳをＶＣＯＭまでもたらすことである。本方法は、図１１Ａ－１１Ｅに図示されている。トッププレーンスイッチに先立って、１つのフレーム分だけ、ＶｓをＶＣＯＭに「追従」させることによって、ピクセル電極上の絶対電圧の合計は、なおもさらに減少させられ、＋１５Ｖおよび－１５Ｖのピークに到達する。本方法はまた、ＶＳ電圧レベルが、単純な次のＶＣＯＭであるが、１フレーム早いため、ＶＳ先行パルス方法とも称され得る。再度、図１０Ａのように、媒体上の合計電圧は、フレーム間でゼロまで進む。さらなる利点は、後のピクセル行に関して、除去するためのＶＰＩＸ上の余分な電荷がより少なく存在するため、ＶｓおよびＶＣＯＭの平衡化が、より迅速であることである。ＶＦＰＬを＋３０Ｖから－３０Ｖに、および再度、逆に切替するステップの詳細は、図１１Ｂ－１１Ｅに詳述されている。理論的には、ゼロフレームの間、ＶＣＯＭをＶＳに合致させることは、同等であるが、しかしながら、トランジスタゲート開放の速度のために、新たなＶＣＯＭが、設定される前に、先のＶＣＯＭに合致させるためのＶＳスイッチを有することが、典型的には、より良好である。
【0080】
したがって、本発明は、電気光学ディスプレイを駆動させるための改良されたトッププレーン切替を提供する。これまで、本願の技術のいくつかの側面および実施形態が説明されたが、種々の改変例、修正例、および改良例が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような改変例、修正例、および改良例は、本願に説明される技術の精神および範囲内であるように意図される。例えば、当業者は、本明細書に説明される機能を実施する、および／または結果および／または利点のうちの１つまたはそれを上回るものを取得するための様々な他の手段および／または構造を容易に想定し、そのような変形例および／または修正例はそれぞれ、本明細書に説明される実施形態の範囲内であると見なされる。当業者は、単なる日常的実験を使用して、本明細書に説明される特定の実施形態の多くの均等物を認識する、またはそれを確認することが可能であろう。したがって、前述の実施形態は、一例としてのみ提示され、添付の請求項およびその均等物の範囲内において、本発明の実施形態は、具体的に説明されるものと別様に実践されてもよいことを理解されたい。加えて、本明細書に説明される、２つまたはそれを上回る特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせも、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が、相互に矛盾しない場合、本開示の範囲内に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【国際調査報告】