JP2005506577A

JP2005506577A - 電気泳動アクティブマトリックス表示装置

Info

Publication number: JP2005506577A
Application number: JP2003538813A
Authority: JP
Inventors: デルスルイスパウルファン; ジョンソン　マーク　ティー; アンナ−マリアジェンナー; アドリアヌスセムペル
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2005-03-03
Also published as: US20030053188A1; EP1430358A1; TW566570U; DE60203921D1; EP1430358B1; DE60203921T2; US6650465B2; KR20040044930A; ATE294407T1; CN1555507A; WO2003036380A1

Abstract

マトリックスディスプレイ（２０）は、ある化学状態から他の化学状態へスイッチことが可能であるスイッチ可能層を有するスイッチング素子（３０）に基づくピクセルを有し、これら化学状態の光学特性は異なっている。ピクセルの劣化を防ぐ電圧制限デバイス（４１、４２）が前記スイッチング素子（３０）上に構成される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第１の化学状態と第２の化学状態との間を可逆的にスイッチ可能であるピクセルの配列と、前記ピクセルをスイッチングするための駆動回路とを有する装置に関するもので、これら第１及び第２の化学状態は光学特性に関し異なり、前記ピクセルはピクセルの第１の化学状態から第２の化学状態へのスイッチを生じさせる光学的にスイッチ可能な材料のスイッチ可能層を含む層のスタックを有する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許5,905,590号は他の三価金属を持つマグネシウムの水酸化物を含むスイッチングフィルムを有するスイッチング装置を説明している。水素を交換することにより、前記スイッチングフィルムは第１の透過な化学状態から中間の黒色の吸収状態を介し、零透過である第２の（完全に反射する又は散乱する）ミラー状の化学状態へ可逆的にスイッチされることができる。前記スイッチングフィルムは層のスタックに含まれ、これは透過な基板上に被着される。光学効果によって、前記スイッチング装置は、例えば可変ビームスプリッタ、光学シャッタのような光学スイッチング素子として、及び照明器具における光ビームの照度又は形状を制御するために用いられる。前記スイッチング装置は、データの記憶、並びに光演算処理及び例えば建築用ガラス、視野調整ガラス、サンルーフ及びリアビューミラーのような応用例にも使用されることができる。スイッチングフィルムにパターンを施し、透過な電極にこのパターンが施されたスイッチングフィルムを設けることによって、ピクセルの配列を持つ薄膜ディスプレイが製造されることができる。薄膜表示装置は、ピクセルの配列と、これらピクセルをスイッチングするための駆動回路とを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種類の装置が抱える問題は、この装置を通して、ピクセルのスイッチング動作が同じにすべき一方で、これらピクセルの長期にわたる安定が必要とされることである。これらの特性に関する如何なる差異も表示装置上の強度若しくは画像の差又は画像の進行する劣化が視聴者に見ることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は長期にわたり安定し、良好な画像を再生するスイッチング装置を提供することである。この目的のために、本発明は、電圧制限デバイスが層のスタックと並列して配されるピクセルを有することを特徴とする装置を供給する。
【０００５】
ピクセルは、前記層のスタックに電圧を印加することにより、これら層のスタックにスイッチング電流を印加することによりスイッチされる。前記電圧の適用がスイッチ可能な材料の化学状態の変化、例えば、スイッチングミラー装置において、水素イオンが水素含有層から他の層へ移る間、電流が前記装置の周りに流れる。光学特性はこの水素電池の電荷の状態、言い換えると、スイッチ可能層の化学状態に依存する。スイッチ可能層の他の実施例は、国際特許出願番号WO98/48323号に記載されるようなエレクトロクロミック装置に実装され、この国際特許出願において、例えば酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化マンガン若しくは酸化ジルコニウム又はそれらの混合物のような酸化金属を有するスイッチ可能エレクトロクロミック層を有する層のスタックが存在する。駆動回路において印加される電圧は、電流損失のために表示装置の方々で変化する。理想的には、前記ピクセルは素早くスイッチする。表示装置の中央にある特定のピクセルがスイッチするのに十分な電圧、例えばスタックをスイッチングするためのしきい値電圧よりも僅かに上にある電圧が前記スタックに印加される場合、駆動回路における電気損失のために、主電圧源に近い他のピクセルは通常、前記スイッチングしきい値電圧よりもかなり高い電圧を入力する。本発明者が実現したように、ピクセルに高すぎる電圧を印加することは、前記スタックの劣化、及び画像品質の損失へとつながる。前記スタックのしきい値電圧は、このスタックを劣化させるであろう電圧レベルに比較的近い。他方で、表示装置の縁にあるピクセルに対するスイッチング電圧が、例えば前記スタックをスイッチするのに十分であるが、前記スタックを劣化させるには不十分な正しい大きさを持っている場合、表示装置の中央にあるピクセルに対するスイッチング電圧はかなり低くなり、結果としてスイッチが遅すぎるか、又は前記スタックが全くスイッチしない。両方の影響は画像においてエラーとなる。
【０００６】
本発明に従い、少なくとも数個のピクセルに対し、好ましくはダイオードのような前記層のスタックにある電圧制限デバイスを取り入れることにより、前記スタックにかかる電圧が制限されるので、前記スタックに高すぎる電圧を適用することが避けられ、これにより劣化が避けられる。前記スタックをスイッチングするためのしきい値、及び前記スタックの劣化へとつながる電圧よりも上にあり、前記表示装置の何処にでもある、表示装置におけるスイッチング電圧を使用することを許可する。前記電圧制限デバイスは、前記スタックにかかる実効電圧が前記スタックの劣化へとつながる電圧よりも下にあることを保証する。好ましくは、全てのピクセルは全ピクセルの劣化を防ぐために、電圧制限デバイスを備えている。
【０００７】
本発明は、電圧を印加することにより、スイッチ可能層の化学状態に変化を生じさせる装置に関することに注意されたい。このような化学状態の変化は本質的に酸化還元反応であり、これによりスイッチ可能層においてイオン（水素、酸素、リチウム他）又は電子の移動が起こる。本発明の枠組み内にある上記装置は、電圧の印加が化学特性が異なるのではなく、物理特性（例えば複屈折）だけが異なる材料の２つの状態間を遷移するようにする装置、例えばＬＣＤ装置とは本質的に異なる。前記スイッチング電圧よりもかなり上にあるＬＣＤ装置における電圧を印加することは通常では（本当に超過した電圧が印加されない限り、通常は駆動回路の遥か外側の範囲にある）ＬＣＤ層への恒久的な損傷とはならない。
【０００８】
ダイオードは簡単な素子であり、容易に実装することが可能であるため、電圧制限素子として用いることが好ましい。さらに現在の技術では、適切な電圧で動作するダイオードが利用可能である。本発明の枠組み内において、“ダイオード”とは、例えばダイオード接続トランジスタを含むダイオードとして機能する如何なる素子でもある。
【０００９】
本発明はＴＦＴを用いるアクティブマトリックスディスプレイを利用する場合、特に有利である。
【００１０】
“透過な”装置をスイッチングするのに必要とされる電圧は通例約１−２Ｖであり、対象的な装置では約３００ｍＶのように低い。
【００１１】
ピクセルをスイッチングするのに必要とされる電圧が１Ｖよりも低いので、ＴＦＴは低いドレイン−ソース電圧（例えば０．３Ｖ−２Ｖ；ピクセルが劣化する前の最大電圧）で動作するが、高いゲート電圧（例えば１０Ｖ）で動作しなければならない。これはＴＦＴが電流飽和範囲で動作するのではなく、電流が大きく変化する線形範囲で動作する。電流は理想的に必要とされるのよりも低くてもよく、これはスイッチングを遅くする。しかしながら、所望のピクセル電流レベル（通例５０μＡ）を得るために、ＴＦＴは通例約２−３Ｖのドレイン−ソース電圧を必要とする。本発明における前記スタック上の電圧制限デバイスを使用することは、充電サイクル中及び／又はサイクルの終わりにピクセル電圧がこの値へ増大することを防ぎ、そうしなければ起こってしまう。これにより、表示装置が大きく劣化する又は破壊されるのを防ぐ一方、アクティブマトリックスＴＦＴ回路を依然として使用可能にする。これはこの種類の表示装置に対し利点となる。
【００１２】
好ましくは、２つの電流制限デバイスが、充電及び放電中に前記スタックにかかる電圧を制限するために、前記スタック上を並列に配される。
【００１３】
本発明の好ましい実施例において、一方の電圧制限デバイスは駆動回路における基準電圧ポイント又はラインに接続される。これは前記スタックへの接続本数を減少させ、基準電圧の調節を可能にする。これにより、基準電圧を調節することにより前記スタックにかかる制限電圧を調節する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
これら及び他の特徴は図を参照して説明される。
【００１５】
これら図面は概略図であり、一定の率で描かれていない。一般的に、同じ参照番号は同じ素子であるとする。
【００１６】
本発明の保護範囲は、水素化物に基づくスイッチ可能な材料を持つスイッチングミラー装置に関する、以下に記載される実施例に限定されない。例えば、本発明がエレクトロクロミック装置に応用されてもよい。この装置において、光学的にスイッチングする層が水素、リチウム又は酸素イオンの濃度の変化を起こし、この装置において、この装置をスイッチングするためのスイッチングしきい値電圧、及び劣化しきい値電圧は、さらに互いに相対的に近接している。エレクトロクロミック装置は、可逆性の還元／酸化又は他の電気化学反応により、スイッチ可能層の化学状態及び／又は電子状態の変化が存在する材料の階層を形成する。前記スイッチングミラー装置は、このスイッチ可能層の化学的な成分組成が水素化物のある形態から他の形態に変化する材料の種類を形成する。
【００１７】
図１Ａ及び１Ｂはスイッチングミラー装置の断面図である。この装置は例えば、表示装置又は文書リーダ若しくは指紋リーダとすることができる。この装置は層のスタックが例えば真空蒸着、スパッタリング、レーザ・アブレーション(laser ablation)、化学気相成長又は電気めっきのような従来の方法を用いてその上堆積される透過ガラスプレート１を有する。このスタックは、（Ｌが素子の周期系のランタニド列の素子Ｓｃ、Ｙ又はＮｉである）ＬＭｇＨｘのスイッチングフィルム層３を有する。このスイッチングフィルム層は通例約２００ｎｍの厚さを有する。前記スタックはさらに、約５ｎｍの厚さを持つパラジウム層５、０．１から１０ｎｍの範囲の厚さを持つイオン伝導性電解質の層７及び水素貯蔵層９を有する。
【００１８】
光学特性及びスイッチング時間に関し、ＧｄＭｇＨｘは非常に好適なスイッチング材料であるが、他のマグネシウム−ランタニド合金も同様に用いられてよい。前記スイッチングフィルム３は、低い水素組成と高い水素組成との間を可逆的にスイッチされてよい。中間の水素組成において、前記フィルムは様々な程度で吸収を行っている。様々な組成は異なる光学特性を有する。低い水素含有率では、前記フィルムは金属的性質を持ち、不透過である。このときフィルムは鏡（ミラー）のように反射する。高い水素含有率では、前記フィルム３は半導性であり、透過であるのに対し、中間の水素含有率では、前記スイッチングフィルムは吸収を行っている。ＬはＰｄ、Ｐｔ、Ｉｒ又はＲｈでもよく、発明者はＰｄＭｇＨｘ、ＰｔＭｇＨｘ、ＩｒＭｇＨｘ、ＲｈＭｇＨｘが優れたコントラスト比を持つことを知っていることに注意されたい。前記特性、すなわち優れたコントラスト比は、ここに記載されるようなダイオードの使用又は駆動回路の特定な選択には依存しないスイッチング装置における如何なるスイッチ可能層に用いることができ、有用である。
【００１９】
パラジウム層５は水素化又は脱水素化する速度、及びこれによるスイッチング速度を増大させるのに役立つ。例えばプラチナ又はニッケルのような他の電気触媒金属又は合金が用いられてもよい。さらに、この金属層は下にあるスイッチングフィルム３を電解質による腐食から守っている。パラジウム層５は２から１００ｎｍの間の範囲にある厚さを持つ。しかしながら、前記フィルムの厚さがスイッチング装置の最大透過を決めてしまうため、２から１０ｎｍの薄層が好ましい。
【００２０】
適切に機能するために、水素貯蔵層９及び水素イオン導電性電解質層７も必要とされる。良好な水素イオン導電性電解質はＺｒＯ_２＋ｘＨｙである。この電解質は良好なイオン導伝体でなければならないが、前記装置の自己放電を防ぐために、電極に対する絶縁体でなければならない。この装置の明快さ、つまりこれら電解質が封止の問題を防ぐので、透過な固体状の電解質が最も好ましく利用され、この装置が容易に取り扱われる。
【００２１】
スイッチングミラーの透過状態が必要とされる場合、前記貯蔵層に対する良好な候補材料はＷＯ_３である。このスイッチングミラーの透過状態が必要とされない場合、第２のＧｄＨ_２Ｍｇ層が貯蔵層として用いられることができる。これが対称的な装置をもたらし、これは前記装置がより薄くなることができるという利点を有する。対称的な装置は、反射状態と吸収状態との間を単にスイッチングすることだけが必要なアプリケーション（例えば文書リーダ）に使用されてよい。
【００２２】
前記スタックは、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる２つの透過な導電性電極層１１、１３の間に挟まれている。これら電極層１１、１３は（外部）電流源（図示せず）に接続されている。ＤＣ電流を印加することにより、低い水素のミラー状組成は、透過であり、中間のグレーである高い水素組成に変換される。この装置はここで、図１に破線により示されるように、透過窓として働いている。電流が反転する場合、スイッチングフィルム３は、図１Ｂに示されるように、ミラー状であり、不透過である低い水素状態に戻る。スイッチング時間は従来のエレクトロクロミック装置のスイッチング時間に相当する。この装置は室温で動作することができる。一旦、前記ミラーが所望の光学状態に到達すると、実質的に前記装置に電流は流れない。これは表示装置が非常に低い電力で情報を保持していることを意味している。
【００２３】
図２はｍ個の行電極２２（選択電極）及びｎ個の列電極２３（データ電極）の交差するエリアにおいて表示回路素子２１の行列を有する表示装置２０の一部を示す。行電極２２は行ドライバ２４を用いて選択されるのに対し、列電極２３は列ドライバ２５を介してデータ電圧を供給する。必要ならば、入力するデータ信号２６はプロセッサ２７において処理される。相互の同期は制御ライン２８を介して行われる。
【００２４】
本発明による表示回路素子２１の実施例が図３を参照して説明される。この素子は図１Ａ及び１Ｂを参照して説明されるようなスイッチングミラー装置３０を有し、この装置は明快さのためにキャパシタ３０で表される。本実施例において参照番号１１である、一方の透過な導電性電極層は、電圧ライン２９により供給される固定の基準電圧（本実施例では０Ｖ）に接続される。他方の透過な導電性電極層１３は、本実施例では正の電圧ライン３５と負の電圧ライン３６との間にあるｎ型の電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）３１及びｐ型の電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）３２である相補的なスイッチの直列接続の共通ポイントに接続される。ｎ型のＴＦＴ３１及びｐ型のＴＦＴ３２のゲート接続部は、相互に接続され、同時にキャパシタ３３の一方のプレートに接続されている。このキャパシタは貯蔵キャパシタとして機能し、ｍ個の行電極（選択電極）２２及びｎ個の列電極（データ電極）２３を介してＴＦＴ３４によりアドレッシングされる。他方のプレートは負の電圧ライン３６に接続される。ダイオード４１は、充電中に前記スタックにかかる最大電圧がしきい値電圧よりも下になるように、スイッチングミラー装置上に配され、ダイオード４２は、放電中に前記スタックにかかる最大電圧がしきい値電圧よりも下になるように配される。
【００２５】
電極２２を介して行を選択している間、データ電極２３により供給されるようなデータ電圧は、ｎ型のＴＦＴ３１及びｐ型のＴＦＴ３２のゲート（ノード３７）に送られる。（前記データ電圧の符号に依存した）電界効果トランジスタの一方が導通し始め、電流源として機能し、データ電圧の符号に依存して、スイッチングミラー素子３０を充電（矢印３８）又は放電（矢印３９）し始める。ホールド時間中、前記表示装置における残りの行が選択される。（ＴＦＴ３１の固有のゲート−ドレインキャパシタンスにより形成される）貯蔵キャパシタ３３は、このホールド時間中に前記電流源が前記スイッチングミラー素子３０をスイッチングするために必要とされる電流を送り続けることを保証する。これは１つのフレーム期間（全てのラインが一度選択される時間）中にもたらされてもよいが、（表示装置の大きさ、前記ミラー及びＴＦＴの寸法に依存して）最後から数フレーム時間でもよい。（例えば、電流検知器を用いて決められる）充電の完了後、電流がオフになり、スイッチングミラー素子３０は、この素子が到達した状態のままでとなる。
【００２６】
“透過な”装置をスイッチングするために必要とされる電圧は通例約１−２Ｖであり、対称的な装置にとって、その電圧は約３００ｍＶのように低くすることができる。
【００２７】
前記層のスタック上の電圧制限デバイス４１及び４２は、当該スタックにかかる電圧を制限するので、このスタックに高すぎる電圧をかけることが避けられ、これにより劣化を防ぐ。これは、前記表示装置においてスイッチング電圧を使用することを可能にし、これら電圧は、前記表示装置において、前記スタックのスイッチングに対するしきい値及び前記スタックの劣化へとつながる電圧よりも上のどこかである。前記電圧制限デバイスは前記スタックにかかる実効電圧が当該スタックの劣化へとつながる電圧よりも低いままでいることを保証する。
【００２８】
ピクセルをスイッチングするのに必要とされる電圧が１Ｖよりも十分低くすることができるので、ＴＦＴは、低いドレイン−ソース電圧（例えば０．３Ｖ−２Ｖ：ピクセルが劣化し始める前の最大電圧）を用いるが、高いゲート電圧（例えば１０Ｖ）を用いて実行しなければならない。これは、ＴＦＴが電流飽和状態で動作するのではなく、電流が大きく変化する線形範囲において動作することを意味している。前記電流は理想的に必要とされる電流よりも低くてもよく、これはスイッチングを遅くする。しかしながら、所望のピクセル電流レベル（通例５０μＡ）を得るために、ＴＦＴは通常２−３Ｖ辺り又はそれより高いドレイン−ソース電圧を必要とする。本実施例において、前記スタック上の電圧制限デバイス４１及び４２を使用することが、充電サイクル若しくは放電サイクル中又はそれらサイクルの終わりにピクセル電圧がこの値へ増大させることを防ぎ、そうしなければ、増大が起こってしまう。
【００２９】
これとは別に、ｎ型及びｐ型のトランジスタは２本の別々の選択ラインによりアドレッシングされ（る一方、他の貯蔵キャパシタを加え）、これらは共に同じ極性である。
【００３０】
図４は、図３の電圧ライン２９が追加のｎ型の電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）３１’及び追加のｐ型の電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）３２’の手間を省いた実施例を示す。２つの相補的なスイッチ（ＴＦＴ３１’、３２’）からなる第２の直列接続は、２つの電圧ライン３５及び３６の間にある２つの相補的なスイッチ（ＴＦＴ３１、３２）の第１の直列接続に関して逆向きに配されている。透過な導電性電極層１１はここでＴＦＴ３１’及び３２’の直列接続の共有ポイントに接続される。ノード３７に転送されるデータ電圧に依存して、ＴＦＴ３１、３１’が導通し、スイッチングミラー素子３０を充電（矢印３８）し始めるか、又はＴＦＴ３２、３２’が導通し、スイッチングミラー素子３０を放電（矢印３９）し始める。２つのダイオード５０及び５１は、前記素子３０にかかる最大電圧を制限するように構成される。図４における他の参照番号は図３における参照番号と同じ意味を持っている。
【００３１】
図３及び図４に示される実施例の制約の１つは、前記ダイオードにおいて利用可能な電圧（０．６−０．８Ｖ）で劣化するスイッチングミラー装置だけが適切に保護されることである。第２の欠点は、描かれるように、ダイオードがこのスイッチングミラーの上部電極に接する必要があることであり、これは接触バイアが全ピクセルに作成されることを必要とする。これら２つの問題は図５に示される好ましい実施例において回避される。図５において、これは（図３に示される）標準的な駆動方法の１つに基づいて説明されるが、同様に図４に説明される装置にも適用可能である。
【００３２】
図５において、ダイオード６０、６１はスイッチングミラー装置の上部電極に接続されずに、（各電圧Ｖref1及びＶref2に対し変わらず、表示装置全体にとって１つの追加の接続である）アクティブマトリックス基板上の基準電圧ラインに接続されている。これは全ピクセルにおける上部電極へのバイア接続を不要にさせる。
【００３３】
さらに、上部接触電圧（図５において０Ｖ）に関連して基準電圧（Ｖref）を調節することにより、前記スイッチングミラーにかかる最大電圧を調整することができる。実施例として、０．７Ｖのビルトイン電圧(built in voltage)を持つダイオードを用いる場合、Ｖref1は０．３Ｖに設定され、このとき最大電圧は１．０Ｖに設定されるのに対し、−０．４ＶのＶref1は０．３Ｖの保護電圧となる。同様の方法で、Ｖref1を−０．３Ｖに設定すると、このとき最大電圧は−１．０Ｖに設定されるのに対し、０．４ＶのＶref1は−０．３の保護電圧となる。このようにして、全てのスイッチングミラーはこの好ましい実施例により保護されることが可能である。充電及び放電サイクルに対しＶref1及びＶref2を別々に規定することにより非対称のスイッチングミラー装置を保護することも可能である。
【００３４】
本発明による装置の他の実施例は、図６から図８に記載されている。
【００３５】
図６は、ｍ個の行電極２２（選択電極）とｎ個の列電極（データ電極）とが交差するエリアにおいて表示回路素子２１の行列を有する表示装置２０の一部を示す。行電極２２は行ドライバ２４を用いて選択されるのに対し、列電極２３は列ドライバ２５を介してデータ電圧を供給する。必要ならば、入力するデータ信号２６は、プロセッサ２７において処理される。相互の同期化は制御ライン２８を介して起こり、これらは図２の説明にも見られる。
【００３６】
本発明の実施例の装置は、図７を参照して説明される。この装置は、図１Ａ、１Ｂを参照して説明されるようなスイッチングミラー装置３０を有しているが、これは明快さのためにキャパシタにより表される。ある透過な導電性電極層（本実施例では１１）は、電圧ライン３５により供給される固定基準電圧（本実施例では０Ｖ）に接続される。他の透過な導電性電極層１３は、本実施例ではｎ型の電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）３１であるスイッチを介して負の電源電圧ライン３６に接続される。ＴＦＴ３１のゲート接続はキャパシタ３３の一方のプレートに接続され、このキャパシタは貯蔵キャパシタとして機能し、ｍ個の行電極２２（選択電極）及びｎ個の列電極２３（データ電極）を介してＴＦＴ３４によりアドレッシングされる。
【００３７】
電極２２を介して行を選択している間、データ電極２３により供給されるデータ電圧はｎ型のＴＦＴ３１のゲートに送られる。（このデータ電圧の符号に依存する）電界効果トランジスタが導通し始め、電流源として働き、スイッチングミラー素子３０を充電（矢印３８）し始める。ホールド時間中、表示装置における残りの行が選択される。（ＴＦＴ３１の固有のゲート−ドレインキャパシタンスにより形成される）貯蔵キャパシタ３３は、このホールド時間中に前記電流源がスイッチングミラー素子３０をスイッチングするのに必要とされる電流を供給し続けることを保証する。これは１つのフレーム期間（全てのラインが一度選択される時間）中に起きてもよいが、（表示装置の大きさと、ミラー及びＴＦＴの寸法とに依存する）最後の数個のフレーム時間に起きてもよい。充電が完了した後、前記電流源はオフにされる。充電の終了を検知する又はリセットするために、好ましくは電流センサ７１が充電モード及び放電モードの両方に共通な電流路に存在する。前記スイッチングミラー素子３０は、この素子が到達した状態のままとなる。
【００３８】
本発明に従ってスイッチングミラー素子３０を充電する前に、これらスイッチングミラー素子の全て又は一部がリセット（放電（矢印３９））される。本実施例において、これは追加の正の電源電圧ライン２９を用いて達成される。前記ライン２９上の電圧は制御ライン４０により制御されるスイッチ（ＴＦＴ）３２を介して電極層１１に印加される。適切な低い電圧を選択することにより、スイッチングミラー素子は、劣化が起こる前に印加されることができる最大電圧を決して越えないが、充電速度が制限される。代わりに、リセットするための高い電圧を用いることにより、このリセットが最適な速度で実行される（電流は制限されない）のに対し、保護ダイオード４１の追加が放電中に劣化する電圧を超えることを再び防ぐ。
【００３９】
好ましくは、前記リセット電圧は、前記表示装置を反射モード又はホワイト（透過）モードにリセットするように選択される。これは、情報が白色の背景に黒色の文字として与えられるような例えば文書ビューワ及び電子ブックのような多くのアプリケーションにとって有利である。この場合、低電力駆動方法で生じ及び表示装置の寿命を延長する表示装置の最小のパーセンテージはリセット（暗いピクセルのみ）を必要とする。スイッチングミラー素子３０上に配されるダイオード４１は充電中に前記素子３０にかかる電圧が超過しないように保護を提供する。
【００４０】
図８は、図７の電圧ライン２９及びＴＦＴ３２が省かれたので、大きな開口が実現する他の実施例を示す。駆動手段（図示せず）は、負の電圧（駆動電圧）と正の電圧（リセット電圧）との間にある電源電圧ライン３６をスイッチすることができる。
【００４１】
画像のリセットは、初めに電源ライン３６をリセット電圧に設定し、全てのＴＦＴ３１をオンにアドレッシングすることにより得られ、後者は一行ずつ又は全ての行を同時にアドレッシングすることにより行われることが可能である。ＴＦＴ３１はスイッチとして働き、全てのスイッチングミラー素子がリセットされる。ＴＦＴ及びスイッチングミラー素子の特定の特性に依存して、リセット電流が徐々に減少し、先行する画像が消去される。スイッチングミラー素子はこのとき高インピーダンスとなり、電流が流れなくなる。必要であるなら、電流センサを用いて電流があるレベルよりも下になる場合、このリセットモードは中断されることができる。リセットする速度を上げるために、ダイオード４２によるピクセルの保護のために、高い電圧が印加されることができる。
【００４２】
次の充電モードの前に、画像を規定する画像素子が選択され、充電モードにおいて、電源ライン３６は駆動電圧に設定されるので、新しい画像が表示される。再び、充電されているピクセルはダイオード４２により超過する電圧から保護される。全てのＴＦＴ３１は次いで如何なるゲート電圧の負荷を軽減するようにオフにアドレッシングされる。前記新しい画像はこのサイクルが繰り返されるまで残っている。図８における他の参照番号は図７における参照番号と同じ意味を持っている。
【００４３】
要約すると、本発明は以下のように説明されることが可能である。
【００４４】
表示装置（２０）はある化学状態から他の化学状態へスイッチングすることができ、前記化学状態の光学特性が異なる、スイッチ可能層を有するスイッチング素子（３０）に基づくピクセルを有する。ピクセルの劣化を防ぐ電圧制限デバイス（４１、４２）は前記スイッチング素子（３０）上に配される。
【００４５】
本発明の保護範囲は記載された実施例に限定されない。例えば、本発明は、光学スイッチング層が水素、リチウム、又は酸素イオン若しくは電子の濃度の変化を生じさせるエレクトロクロミック装置に適用されてもよい。本発明は、どんな特徴的特性及びこれら特徴的特性のどんな組み合わせにも属している。特許請求の範囲における参照番号は本発明の保護範囲を制限するものではない。“有する”という動詞及びそれの派生語は特許請求の範囲に述べられる要素以外の要素が存在することを排除することではない。要素を単数形で表示することは、このような要素が複数あることを排除することではない。
【００４６】
前記保護範囲はＴＦＴを使用する駆動回路の用途にも限定されない。たとえ上述されるように、本発明がＴＦＴを備える駆動回路を用いる装置に対し特定の利点があるとしても、本発明の保護範囲は薄膜ダイオード又はＭＩＮ(metal-insulator-metal)スイッチ若しくは単結晶Ｓｉスイッチを用いた駆動回路を含んでいる。
【００４７】
スイッチ可能層の実施例として、例えば国際出願番号WO98/48323号に記載のエレクトロクロミック層のような層を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】従来技術によるスイッチングミラー装置の多数の層の断面図。
【図１Ｂ】従来技術によるスイッチングミラー装置の多数の層の断面図。
【図２】本発明によるスイッチングミラー装置のピクセル素子の行列の一部。
【図３】本発明による装置の概略的な実施例。
【図４】本発明による装置の概略的な実施例。
【図５】ダイオードがアクティブマトリックス基板上の基準電圧ラインに接続される本発明による実施例。
【図６】本発明による装置のさらに他の実施例。
【図７】本発明による装置のさらに他の実施例。
【図８】本発明による装置のさらに他の実施例。

Claims

少なくとも第１の化学状態と第２の化学状態との間を可逆的にスイッチ可能なピクセルの配列と、前記ピクセルをスイッチングするための駆動回路とを有する装置であって、前記第１及び第２の化学状態は光学特性が異なり、前記ピクセルは、前記ピクセルの第１の化学状態から前記第２の化学状態へのスイッチを生じさせる光学的にスイッチ可能な材料からなるスイッチ可能層を有する装置において、少なくとも１つの電圧制限デバイスが層のスタックに並列して配されるピクセルを有することを特徴とする装置。
全てのピクセルに対し、電圧制限デバイスが前記層のスタックに並列して配されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
２つの電圧制限デバイスが充電中及び放電中に前記スタックにかかる前記電圧を制限するように、前記スタック上に並列に配されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記電圧制限デバイスはダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記電圧制限デバイスの一方の側は前記駆動回路における基準電圧ポイント又はラインに接続されることを特徴とする請求項１または４に記載の装置。
前記駆動回路は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記材料は水素の濃度を変化させることによりスイッチングが得られる材料であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記材料はリチウムの濃度を変化させることによりスイッチングが得られる材料であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記材料はエレクトロクロミック材料であることを特徴とする請求項１に記載の装置。