JP2010181588A - Electrooptical panel, electrooptical display device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気光学パネル、当該電気光学パネルを備える電気光学表示装置、及び当該電気光学表示装置を備える電子機器に関する。 The present invention relates to an electro-optical panel, an electro-optical display device including the electro-optical panel, and an electronic apparatus including the electro-optical display device.
電気泳動ディスプレイ(Electrophoresis Display、以下EPDという)などのメモリー性を持った表示素子を用いた表示装置は電源を切ったあとも画像を表示し続けるため、紙の印刷物にかわるものとして、電子ブック・電子ポスター・電子チラシなどの分野で普及が始まっている。これらの表示装置において、表示コントラストなどの表示性能を高めるためには薄膜トランジスターなどのアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス基板装置で駆動することが有効である。一方、表示素子に十分な性能を発揮させるためには高電圧の印加が必要であるが、この際、アクティブ素子にかかる電圧も高くなるので絶縁破壊や信頼性低下などの問題を引き起こしやすい。そこで特許文献1では共通電極の電位を反転させて全ての画素を所定の表示色にする消去シーケンスを実行してから表示シーケンスを実行する手法が提案されている。
Display devices that use display elements with memory characteristics such as electrophoresis displays (hereinafter referred to as EPDs) continue to display images even after the power is turned off. The use of electronic posters and electronic leaflets has begun to spread. In these display devices, in order to improve display performance such as display contrast, it is effective to drive with an active matrix substrate device using active elements such as thin film transistors. On the other hand, application of a high voltage is necessary for exhibiting sufficient performance of the display element, but at this time, the voltage applied to the active element also increases, and thus problems such as dielectric breakdown and reduced reliability are likely to occur. Therefore,
また、応答速度の遅い表示素子とアクティブマトリクス基板装置を用いた表示装置の場合、表示シーケンスで画素電極に所望の電位を書き込み、アクティブ素子がOFF(高インピーダンス状態)になった後に表示素子内の電荷の移動によって画素電極の電位が低下する現象を軽減するために表示素子容量と電気的に並列に保持容量を設けることが有効である。しかし、消去シーケンスを実行する際は保持容量が不要であって、保持容量の余分な充放電が必要になるため消費電力の増大やシーケンス実行時間の増大に繋がる。特許文献2では消去シーケンスでACパルス信号を使用する際、保持容量によってパルスの周波数が制限されてしまうため、保持容量を切り替え手段で切り離す構成が提案されている。 Further, in the case of a display device using a display element having a slow response speed and an active matrix substrate device, a desired potential is written to the pixel electrode in the display sequence, and the active element is turned off (in a high impedance state) and then the display element In order to reduce the phenomenon that the potential of the pixel electrode is lowered due to the movement of electric charge, it is effective to provide a storage capacitor in parallel with the display element capacitor. However, when executing the erasing sequence, a storage capacitor is not necessary, and an extra charge / discharge of the storage capacitor is required, leading to an increase in power consumption and an increase in sequence execution time. Patent Document 2 proposes a configuration in which the storage capacitor is separated by a switching unit because the frequency of the pulse is limited by the storage capacitor when the AC pulse signal is used in the erase sequence.
表示性能を確保するために保持容量を追加すると、消去シーケンスでの消費電力や消去時間の増大、パルス周波数の制限などの課題に繋がる。これを解決するために特許文献2のように切り替え手段を設けると制御信号が余分に必要となり、駆動回路が複雑化する上に高精細も表示装置が実現できなくなる。 If a storage capacitor is added to ensure display performance, problems such as increase in power consumption and erasing time in the erasing sequence, limitation of the pulse frequency, and the like will occur. In order to solve this, if a switching means is provided as in Patent Document 2, an extra control signal is required, the drive circuit becomes complicated, and a high-definition display device cannot be realized.
本発明は複数の画素電極と、前記画素電極に一端を接続された保持容量素子を備えてなり、前記複数の画素電極の全てに同時に電位を書き込む消去シーケンスと、前記複数の画素電極に個別に電位を書き込む表示シーケンスを有した電気光学パネルであって、前記保持容量素子の容量値は両端に印加される電位差によって変化し、前記消去シーケンスにおける前記保持容量素子の容量値は前記表示シーケンスにおける前記保持容量素子の容量値より小さいことを特徴とする電気光学パネルを提案する。 The present invention includes a plurality of pixel electrodes and a storage capacitor element having one end connected to the pixel electrode, and an erasing sequence for simultaneously writing potentials to all of the plurality of pixel electrodes, and the plurality of pixel electrodes individually. An electro-optical panel having a display sequence for writing an electric potential, wherein a capacitance value of the storage capacitor element is changed by a potential difference applied to both ends, and a capacitance value of the storage capacitor element in the erasing sequence is changed in the display sequence. An electro-optical panel is proposed that is smaller than the capacitance value of the storage capacitor element.
このように構成された電気光学パネルでは表示シーケンスと消去シーケンスで保持容量の値を変えているので高品位な表示性能を有し、かつ消去シーケンスの消費電力の低減、消去時間の短縮などが実現できる。ここで両端に印加される電位差によって容量値が変化する容量素子の構成としては、実施例にあげる電界効果型トランジスターのソース電極・ドレイン電極を短絡したものの他、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)ダイオードあるいはMOSキャパシタと呼ばれる素子などがあげられる。 The electro-optical panel configured in this way has a high-quality display performance because the storage capacitance value is changed between the display sequence and the erase sequence, and the power consumption and erase time of the erase sequence are reduced. it can. Here, as a configuration of a capacitive element whose capacitance value changes depending on a potential difference applied to both ends, a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) diode in addition to a short-circuited source electrode and drain electrode of a field effect transistor described in the embodiment. Alternatively, an element called a MOS capacitor can be used.
また本発明では、前記複数の画素電極と対向する共通電極を有してなり、前記消去シーケンスと前記表示シーケンスでは前記共通電極の電位は異なり、前記保持容量素子の他なる一端は前記共通電極と同一の電位が供給されることも提案する。 In the present invention, a common electrode opposed to the plurality of pixel electrodes is provided, and the potential of the common electrode is different between the erase sequence and the display sequence, and the other end of the storage capacitor element is connected to the common electrode. It is also proposed that the same potential be supplied.
このように構成すると、共通電極の電位によって保持容量の容量値を変えることができるため、余分な制御信号が不要となり、さらなる高精細化および駆動回路の単純化による製造コストの低減がはかれる。 With this configuration, the capacitance value of the storage capacitor can be changed depending on the potential of the common electrode, so that an unnecessary control signal is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced by further increasing the definition and simplifying the drive circuit.
また本発明では前記複数の画素電極に接続された複数の画素スイッチング素子を備えてなり、前記保持容量素子と前記画素スイッチング素子は互いに同一の膜厚・膜組成の薄膜で構成されることも提案する。 In the present invention, it is also proposed that a plurality of pixel switching elements connected to the plurality of pixel electrodes are provided, and the storage capacitor element and the pixel switching element are composed of thin films having the same film thickness and film composition. To do.
このように構成すると、保持容量と画素スイッチング素子の製造工程の少なくとも一部を同一工程とできるため、製造工程数およびコストの増大をおさえることができる。 With this configuration, at least a part of the manufacturing process of the storage capacitor and the pixel switching element can be the same process, so that the number of manufacturing processes and cost can be increased.
また、前記保持容量素子は、トランジスターのソース電極とドレイン電極を短絡させたコンデンサーからなることも提案する。 In addition, it is proposed that the storage capacitor element includes a capacitor in which a source electrode and a drain electrode of a transistor are short-circuited.
このように構成すると、容易に、容量値が変化する保持容量素子を有する電気光学パネルを実現できる。 With this configuration, an electro-optical panel having a storage capacitor element whose capacitance value changes can be easily realized.
また、前記保持容量素子の前記一端は前記トランジスターのゲート電極からなり、前記他なる一端は前記トランジスターの前記短絡されたソースとドレインからなることも提案する。 It is also proposed that the one end of the storage capacitor element is composed of the gate electrode of the transistor, and the other end is composed of the shorted source and drain of the transistor.
このように構成すると、表示シーケンスと消去シーケンスがより効果的に行える電気光学パネルを実現できる。 If comprised in this way, the electro-optical panel which can perform a display sequence and an erasing sequence more effectively is realizable.
前記保持容量素子および前記画素スイッチング素子は、夫々、薄膜シリコン、絶縁膜および金属電極を含むことも提案する。 It is also proposed that the storage capacitor element and the pixel switching element each include a thin film silicon, an insulating film, and a metal electrode.
このように構成すると、保持容量素子と画素スイッチング素子を構成する材料を同一とできるため、製造工程数およびコストの増大をおさえることができる。 With this configuration, since the material constituting the storage capacitor element and the pixel switching element can be made the same, the number of manufacturing steps and cost can be increased.
前記画素電極と前記共通電極の間に電気泳動素子が設けられ、前記電気泳動素子は分散質として正または負に帯電した顔料粒子を含むことも提案する。 It is also proposed that an electrophoretic element is provided between the pixel electrode and the common electrode, and the electrophoretic element includes positively or negatively charged pigment particles as a dispersoid.
このように構成すると、表示シーケンスと消去シーケンスが効果的に行える電気泳動素子を備えた電気光学パネルを実現できる。 If comprised in this way, the electro-optical panel provided with the electrophoretic element which can perform a display sequence and an erasing sequence effectively is realizable.
また、本発明ではこれらの電気光学パネルを用いた電気光学表示装置、およびその表示装置を用いた電子機器を提案する。 The present invention also proposes an electro-optic display device using these electro-optic panels and an electronic apparatus using the display device.
これにより高精細・低消費電力かつ低コストの表示装置、およびそれを搭載した電子機器を実現できる。 As a result, a high-definition, low power consumption and low-cost display device and an electronic device equipped with the display device can be realized.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態に係る表示装置910の斜視構成図である。表示装置910は、アクティブマトリクス装置としてのアクティブマトリクス基板101上に電気泳動素子921、さらにその上に保護シート922をそれぞれ貼って構成される。
FIG. 1 is a perspective configuration diagram of a
ここで電気泳動素子921は50μm程度の粒径を有する、光透過可能な高分子樹脂によって形成されたカプセルを隙間無く一層に充填したものである。カプセルの内部には、有機溶剤と水と界面活性剤からなる分散剤と、分散質として負に帯電した白色顔料粒子と、正に帯電した黒色顔料粒子とが封入されている。
Here, the
また保護シート922は厚さ300μm程度のPET(Poly Ethylene Terephthalate)樹脂よりなり、電気泳動素子921との接触面にはITO(Indium Tin Oxide)薄膜よりなる不図示の共通電極(COM)が形成されている。保護シート922は電気泳動素子921より1辺が長くなっており、電気泳動素子921が存在しない突き出し部位に導電ペースト931が塗布され、共通電極(COM)とアクティブマトリクス基板101上の共通電極パット(共通電極パット330、図2で後述)が短絡されている。
The
また、アクティブマトリクス基板101は電気泳動素子921及び保護シート922よりも面積が広くなっており、張り出し部に可撓性基板としての第1のFPC951と可撓性基板としての第2のFPC961が実装される。第1のFPC951上にはゲートドライバー952が、第2のFPC961上にはソースドライバー962が、それぞれCOF(Chip On Film)実装される。
The
なお、本実施例では第1のFPC951、ゲートドライバー952、第2のFPC961、ソースドライバー962を各1個で構成したが、それぞれ複数個であっても構わないし、ゲートドライバー952とソースドライバー962を一つのICに統合したワンチップドライバーを用いてもよい。また、ゲートドライバーやソースドライバーをアクティブマトリクス基板101上に形成する駆動回路内蔵型アクティブマトリクス基板を用いても良い。
In this embodiment, the first FPC 951, the
図2はアクティブマトリクス基板101の構成図である。アクティブマトリクス基板101上には480本の走査線201(201−1〜201−480)と1920本のデータ線202(202−1〜202−1920)が直交して形成されており、480本の容量線203(203−1〜203−480)は走査線201−1〜201−480と平行かつ交互に配置されている。容量線203−1〜203−480は共通電位配線335と接続され、共通電位配線335は共通電極パット330にも接続される。点線Aは表示装置として構成した時に図1で示した電気泳動素子921が平面的に重なる領域であり、表示領域に相当する。走査線201−1〜201−480はそれぞれ、実装端子301−1〜301−480に接続され、第1のFPC951を介してゲートドライバー952に接続されて適切に駆動される。同様にデータ線202−1〜202−1920はそれぞれ、実装端子302−1〜302−1920に接続され、第2のFPC961を介してソースドライバー962に接続されて適切に駆動される。共通電位配線335は実装端子320と接続され、同様に第2のFPC961を介してソースドライバー962と接続されて適切に駆動される。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
図3はm番目のデータ線202−m(m=1〜1920の整数)とn番目の走査線201−n(n=1〜480の整数)の交差部付近の回路図である。走査線201−nとデータ線202−mの各交点にはnチャネル電界効果型トランジスターよりなる画素スイッチング素子401(401−n−m)が形成されており、そのゲート電極は走査線201−nに、ソース・ドレイン電極はそれぞれデータ線202−mと画素電極402−n−mに接続されている。画素電極402−n−mと保護シート922上の共通電極(COM)は電気泳動素子921を介して対向し、容量を形成する。
FIG. 3 is a circuit diagram near the intersection of the mth data line 202-m (m = 1 to 1920 integer) and the nth scan line 201-n (n = 1 to 480 integer). A pixel switching element 401 (401-nm) made of an n-channel field effect transistor is formed at each intersection of the scanning line 201-n and the data line 202-m, and its gate electrode is the scanning line 201-n. The source / drain electrodes are connected to the data line 202-m and the pixel electrode 402-nm, respectively. The pixel electrode 402-nm and the common electrode (COM) on the
保持容量素子403(403−n−m)はnチャネル電界効果型トランジスターのソース電極とドレイン電極を互いに短絡させた構成をとるコンデンサーであって、画素スイッチング素子401−n−mを構成するのと同一の薄膜シリコン、絶縁膜、金属電極を用いて構成されたトランジスターのソース電極とドレイン電極を短絡させた構成となっている。本実施例ではそれぞれ厚さ50nmのシリコン薄膜、厚さ100nmの酸化シリコン薄膜、厚さ200nmのモリブデン薄膜、厚さ500nmの酸化シリコン薄膜、厚さ500nmのアルミ薄膜を適切にパターニングしながら積層したトランジスターを用いて保持容量素子403−n−mおよび画素スイッチング素子401−n−mを構成している。保持容量素子403−n−mを構成するトランジスターのゲート電極は画素電極402−n−mに接続され、ソース電極・ドレイン電極は容量線203−nに接続される。 A storage capacitor element 403 (403-nm) is a capacitor having a configuration in which a source electrode and a drain electrode of an n-channel field effect transistor are short-circuited to each other, and constitutes a pixel switching element 401-nm. In this configuration, a source electrode and a drain electrode of a transistor configured using the same thin film silicon, insulating film, and metal electrode are short-circuited. In this embodiment, a transistor in which a silicon thin film with a thickness of 50 nm, a silicon oxide thin film with a thickness of 100 nm, a molybdenum thin film with a thickness of 200 nm, a silicon oxide thin film with a thickness of 500 nm, and an aluminum thin film with a thickness of 500 nm are stacked while being appropriately patterned. Are used to form a storage capacitor element 403-nm and a pixel switching element 401-nm. The gate electrode of the transistor constituting the storage capacitor element 403-nm is connected to the pixel electrode 402-nm, and the source / drain electrodes are connected to the capacitor line 203-n.
図4は本実施形態での電子機器1000の具体的な構成を示すブロック図である。表示装置910は図1で説明した表示装置であって、外部電源回路784、映像処理回路780が第1のFPC951を介してゲートドライバー952に、第2のFPC961を介してソースドライバー962に、それぞれ接続されて必要な電源及び駆動信号、映像信号を供給する。中央演算回路781は外部I/F回路782を介して入出力機器783からの入力データを取得する。ここで入出力機器783とは、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル、LED、スピーカー、アンテナなどである。中央演算回路781は外部からのデータをもとに各種演算処理を行い、結果をコマンドとして映像処理回路780あるいは外部I/F回路782へ転送する。映像処理回路780は中央演算回路781からのコマンドに基づき映像情報を更新し、ソースドライバー962へ供給する信号を変更することで、表示装置910の表示映像が変化する。ここで電子機器1000は具体的には、例えば、電子ブック、携帯ドキュメントリーダー、電子ポスター、電子チラシ、モニター、TV、ノートパソコン、PDA、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話、携帯フォトビューワー、携帯ビデオプレイヤー、携帯DVDプレイヤー、携帯オーディオプレイヤーなどである。
FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the
前述の通り、電気泳動素子921中には分散質として負に帯電した白色顔料粒子と、正に帯電した黒色顔料粒子とが封入されている。従って、共通電極(COM)の電位が画素電極402−n−mの電位よ高ければ白色顔料粒子が保護シート922側に、黒色顔料粒子がアクティブマトリクス基板101側に移動し、保護シート922側からみると白色になる。共通電極(COM)の電位が画素電極402−n−mの電位より低ければ逆に粒子が動き、保護シート922側からみると黒色になる。共通電極(COM)の電位と画素電極402−n−mの電位が等しければ粒子の移動はないように調整されているので、直前の表示状態を保持する。
As described above, the
従って、例えば共通電極(COM)を0Vに保ち、各画素電極402−n−mにプラスの電位を与えれば黒表示、マイナス電位を与えれば白表示を行うことができる。しかし、本実施例では画素スイッチング素子401−n−mの耐圧が20Vであり、各画素電極402−n−mに与えれられる電位は黒と白表示時の応答速度を等しくする場合、黒表示時:+10V、白表示時:−10Vであり、画素電極と共通電極の電位差はいずれも10Vとなる。電位差を大きくするほど顔料粒子の移動は早くなるので、表示装置の応答速度を早めることができるが、このような駆動方法では応答速度をこれ以上早くすることができない。そこで、本実施例では特許文献1と同様に消去シーケンスと表示シーケンスを順に実施することで応答速度を早める駆動方法を実施する。
Therefore, for example, when the common electrode (COM) is maintained at 0 V and a positive potential is applied to each pixel electrode 402-nm, black display can be performed, and white display can be performed by applying a negative potential. However, in this embodiment, the withstand voltage of the pixel switching element 401-nm is 20V, and the potential applied to each pixel electrode 402-nm is equalized when the response speeds for black and white display are the same. : +10 V, white display: −10 V, and the potential difference between the pixel electrode and the common electrode is 10 V. The larger the potential difference, the faster the pigment particles move, so that the response speed of the display device can be increased. However, such a driving method cannot increase the response speed any further. Therefore, in the present embodiment, a driving method for increasing the response speed is performed by sequentially performing an erasing sequence and a display sequence as in
なお、本実施例では白黒表示の素子を用いたが、画素ごとに異なる色の顔料を封入したカプセルを用いてカラー表示をしても差し支えない。 In this embodiment, a monochrome display element is used. However, color display may be performed using a capsule in which a pigment of a different color is enclosed for each pixel.
図5は消去シーケンスのタイミングチャートである。消去シーケンスでは全ての走査線201−1〜201−480はゲートドライバー952より同時に+20Vに選択され、データ線202−1〜202−1920にはソースドライバー962より0Vが書き込まれる。また、共通電極(COM)の電位は+20Vに設定される。
FIG. 5 is a timing chart of the erase sequence. In the erase sequence, all scanning lines 201-1 to 201-480 are simultaneously selected to + 20V by the
本実施例において各画素スイッチング素子401−n−mの閾値電圧(Vth)は+5Vであり、本シーケンス中は全画素スイッチング素子401−n−mのゲート・ソース間電圧(Vgs)は+20Vであるから、Vgs>>Vthとなり、全ての画素スイッチング素子401−n−mは相対的に低インピーダンスなON状態となる。従って、全ての全画素電極402−n−mには0Vが書き込まれることとなり、表示領域全体で白色顔料粒子が保護シート922側に、黒色顔料粒子がアクティブマトリクス基板101側に移動を始める。本実施例ではこの状態を200m秒間保持することで粒子が十分移動するように駆動する。このような消去シーケンスを実施すると、表示領域全体で白となって消去が完了する。
In this embodiment, the threshold voltage (Vth) of each pixel switching element 401-nm is + 5V, and the gate-source voltage (Vgs) of all the pixel switching elements 401-nm is + 20V during this sequence. Therefore, Vgs >> Vth, and all the pixel switching elements 401-nm are turned on with a relatively low impedance. Therefore, 0 V is written to all the pixel electrodes 402-nm, and the white pigment particles start moving toward the
図6は表示シーケンスのタイミングチャートである。表示シーケンスは消去シーケンスに引き続いて実施される。表示シーケンスでは各走査線201−1〜201−480はゲートドライバー952より順次選択される。すなわち、走査線201−1は16.667m秒周期で30μ秒間+20Vになった(選択された)後、0Vに戻る。走査線201−2は走査線201−1と同様の周期とパルス幅で、34.6μ秒だけ遅れたタイミングで選択される。以下、全ての走査線201−nが34.6μ秒ずつ位相をかえて順次選択される。また、共通電極(COM)の電位は0Vに設定される。
FIG. 6 is a timing chart of the display sequence. The display sequence is performed subsequent to the erase sequence. In the display sequence, the scanning lines 201-1 to 201-480 are sequentially selected by the
走査線201−nが選択される際、データ線202−1〜202−1920は、画素電極402(402−n−1〜402−n−1920)の映像電位に対応する電位をソースドライバー962によって書き込まれる。すなわち、画素電極402−n−mが白表示に対応する場合はデータ線202−mに0Vを書き込む。すると画素電極402−n−mの電位も0Vに書き込まれ、共通電極(COM)の電位=画素電極402−n−mの電位=0Vであるので、直前の状態、すなわち白表示状態を保持する。一方、画素電極402−n−mが黒表示に対応する場合はデータ線202−mに+15Vを書き込む。すると画素電極402−n−mの電位も+15Vに書き込まれ、共通電極(COM)の電位<画素電極402−n−mの電位となって、粒子の移動が発生し、黒表示状態へと変化する。このようにして16.67m秒後には映像状態に応じた電位が各画素電極402−n−mにそれぞれ書き込まれるのである。
When the scanning line 201-n is selected, the data lines 202-1 to 202-1920 are supplied with a potential corresponding to the video potential of the pixel electrode 402 (402-n-1 to 402-n-1920) by the
このように消去シーケンスと表示シーケンスを順次実施することで、画素スイッチング素子401−n−mの耐圧が同じ20Vであっても、表示・消去実施時に画素電極と共通電極間の電位差を15V〜20V程度に出来るので応答速度が飛躍的に向上する。なお、本実施例では説明を単純化するために白黒の二値表示に限定したが、表示シーケンスで中間電位を与える、あるいはPWM波形を与えるなどして階調表示を行ってももちろん差し支えない。また、消去を確実に行うために特許文献2などに記載されているように共通電極もしくは画素電極にACパルス波を加えてもよい。 By sequentially performing the erase sequence and the display sequence in this way, even if the withstand voltage of the pixel switching element 401-nm is 20V, the potential difference between the pixel electrode and the common electrode is set to 15V to 20V at the time of display / erasure. The response speed can be improved dramatically. In the present embodiment, the display is limited to black and white binary display for the sake of simplification, but it is of course possible to perform gradation display by applying an intermediate potential or a PWM waveform in the display sequence. Further, an AC pulse wave may be applied to the common electrode or the pixel electrode as described in Patent Document 2 in order to surely erase.
図6で説明した表示シーケンスにおいて、画素電極402−n−mを黒表示にするため+15Vを書き込む期間は走査線201−nが選択される30μ秒である。本実施例の場合、電気泳動素子921中の粒子は30μ秒ではほとんど移動せず、その後100m〜200m秒程度の時間をかけてカプセル中を移動する。この際、粒子の電荷量×粒子の平均移動量×カプセル内の電界強度分のエネルギーΔEが失われ、保持容量素子403−n−mの容量を容量C1とすると、ΔE÷C1の平方根分だけ画素電極402−n−mの電位は低下していくことになる。画素電極402−n−mの電位が低下すると粒子の移動速度も低下するため、粒子の移動速度を早める(すなわち表示シーケンスにおける黒表示応答速度を早める)ためには保持容量素子403−n−mの容量C1を増大させることが有効である。
In the display sequence described with reference to FIG. 6, the period during which + 15V is written in order to display the pixel electrode 402-nm in black is 30 μs during which the scanning line 201-n is selected. In the case of the present embodiment, the particles in the
一方、表示シーケンスで画素電極402−n−mを白表示のままにする場合は粒子の移動は生じないので、エネルギーの損失も発生せず、このときの保持容量素子403−n−mの容量C2は応答速度に関係しない。また、図5で説明した消去シーケンスでは、画素電極402−n−mに0Vを書き込む期間は200m秒間あり、電気泳動素子921中の粒子は移動をほぼ完全に終えることができるが、この間の損失エネルギーはデータ線202−mと画素スイッチング素子401−n−mを介してソースドライバー962より供給されるため、表示シーケンスのように保持容量素子403−n−mによって電位を保持する必要はなく、このときの保持容量素子403−n−mの容量C3も応答速度には関係しない。一方、容量C2及び容量C3が大きくなるとデータ線202−1〜202−1920から書き込む電荷量は大きくなるので、消費電力が大きくなっていく。また、特許文献2に記載されるように、消去シーケンス中、画素電極402−n−mにACパルス電位を与えることで残像を消す場合に容量C3によって周波数が制限される。以上から、表示シーケンスにおける白表示時の保持容量素子403−n−mの容量C2と消去シーケンスにおける保持容量素子403−n−mの容量C3は少ないほど良い。
On the other hand, when the pixel electrode 402-nm is kept in white display in the display sequence, no particle movement occurs, so that no energy loss occurs, and the capacitance of the storage capacitor element 403-nm at this time C2 is not related to the response speed. In the erasing sequence described with reference to FIG. 5, the period for writing 0V to the pixel electrode 402-nm is 200 msec, and the particles in the
保持容量素子403−n−mに通常のコンデンサーを利用すれば電位状態に関わらず容量は一定であるからC1=C2=C3であってこれらの要請を同時に満たすことはできない。一方、特許文献2のようにスイッチング素子を設けると容量C3をほぼ「0」にできるが、スイッチング素子を増やす必要があるため、高精細化できないという欠点を有する。また、容量C2を容量C1より小さくすることも出来ない。本実施例では保持容量素子403−n−mに電界効果型トランジスターを用いることでこれらの問題を解決した。 If a normal capacitor is used for the storage capacitor element 403-nm, the capacitance is constant regardless of the potential state, so that C1 = C2 = C3 and these requirements cannot be satisfied at the same time. On the other hand, when a switching element is provided as in Patent Document 2, the capacitance C3 can be substantially “0”. However, since it is necessary to increase the number of switching elements, there is a disadvantage that high definition cannot be achieved. Further, the capacity C2 cannot be made smaller than the capacity C1. In this embodiment, these problems are solved by using a field effect transistor for the storage capacitor element 403-nm.
図7は保持容量素子403−n−mに用いた電界効果型トランジスターの書き込み時間に対応した10KHz〜1MHz程度の周波数でのCgs−Vgs特性図である。Vgsは保持容量素子403−n−mを構成する電界効果型トランジスターのゲート電極−ソース電極間電位であり、保持容量素子403−n−mは画素スイッチング素子401−n−mを構成するのと同一の薄膜シリコン、絶縁膜、金属電極を用いて構成されたトランジスターのソース電極とドレイン電極を短絡させた構成であるから、画素スイッチング素子401−n−mと同様にその閾値電圧(Vth)は+5Vである。従って、Vgs>>Vthであれば保持容量素子403−n−mのゲート電極と重なった部位のシリコン(チャネル部)は反転状態となってキャリアが励起され容量が増大し、Vgs≦Vthであればチャネル部は空乏化して絶縁体として振舞うために容量が減少する。 FIG. 7 is a Cgs-Vgs characteristic diagram at a frequency of about 10 KHz to 1 MHz corresponding to the writing time of the field effect transistor used for the storage capacitor element 403-nm. Vgs is the potential between the gate electrode and the source electrode of the field effect transistor that constitutes the storage capacitor element 403-nm, and the storage capacitor element 403-nm includes the pixel switching element 401-nm. Since the source electrode and the drain electrode of a transistor configured using the same thin film silicon, insulating film, and metal electrode are short-circuited, the threshold voltage (Vth) is the same as that of the pixel switching element 401-nm. + 5V. Therefore, if Vgs >> Vth, the silicon (channel portion) that overlaps with the gate electrode of the storage capacitor element 403-nm is inverted and carriers are excited to increase the capacitance, so that Vgs ≦ Vth. For example, the channel portion is depleted and acts as an insulator, so that the capacitance decreases.
本実施例では、保持容量素子403−n−mのゲート電極は画素電極402−n−mに接続され、保持容量素子403−n−mのソース電極及びドレイン電極は容量線202−nに接続される。表示シーケンスの黒書き込み時は画素電極402−n−mは+15Vに書き込まれ、容量線202−nは共通電極(COM)と同電位であるから0Vである。このとき、Vgs=15Vであり、Vgs>>Vthを満たすのでチャネル部は反転状態であって、図7で示すように容量C1=500fFとなる。一方、表示シーケンスの白書き込み時は画素電極402−n−mは0Vに書き込まれ、容量線202−nも0VであるからVgs=0VであってVgs≦Vthであるからチャネル部は空乏化し、容量C2=20fFとなる。また、消去シーケンスでは画素電極402−n−mは0V、容量線202−nは+20VであるからVgs=−20Vとなり、同様に容量C3=20fFである。すなわち、C1>C2=C3であって、表示品位の向上と消費電力の低減の両方の課題を解決できる。 In this embodiment, the gate electrode of the storage capacitor element 403-nm is connected to the pixel electrode 402-nm, and the source electrode and the drain electrode of the storage capacitor element 403-nm are connected to the capacitor line 202-n. Is done. At the time of black writing in the display sequence, the pixel electrode 402-nm is written to + 15V, and the capacitor line 202-n has the same potential as the common electrode (COM) and is 0V. At this time, since Vgs = 15 V and Vgs >> Vth is satisfied, the channel portion is in an inverted state, and the capacitance C1 = 500 fF as shown in FIG. On the other hand, at the time of white writing in the display sequence, the pixel electrode 402-nm is written to 0V, and since the capacitor line 202-n is also 0V, Vgs = 0V and Vgs ≦ Vth. Capacitance C2 = 20 fF. In the erase sequence, the pixel electrode 402-n-m is 0V and the capacitor line 202-n is + 20V, so Vgs = −20V, and similarly, the capacitor C3 = 20fF. That is, C1> C2 = C3, and it is possible to solve both the problems of improving display quality and reducing power consumption.
このように、保持容量素子403−n−mを電界効果型トランジスターのソース電極・ドレイン電極を短絡させたコンデンサーとし、その一端を共通電極(COM)と同電位にし、他端を画素電極に接続することで、黒表示時の応答速度向上と、白表示時・消去時の消費電力の低減を同時に実現できる。また、スイッチング素子等の追加が無いので、高精細化も可能である。 In this way, the storage capacitor element 403-n-m is a capacitor in which the source electrode and the drain electrode of the field effect transistor are short-circuited, one end thereof is set to the same potential as the common electrode (COM), and the other end is connected to the pixel electrode. By doing so, it is possible to simultaneously improve the response speed during black display and reduce the power consumption during white display / erasure. Further, since there is no addition of a switching element or the like, high definition can be achieved.
さらに本実施例では保持容量素子を構成する電界効果型トランジスターを画素スイッチング素子と同一の薄膜で構成しており同一の製造工程で追加工程無しに製造できるので、製造コストが上昇することもない。なお、本実施例ではソース電極・ドレイン電極を短絡させた薄膜トランジスターを容量素子として用いたが、ソース電極・ドレイン電極が構造的に分離されていない、いわゆるMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)キャパシタあるいはMOSダイオードと呼ばれる構造の素子を保持容量として用いても全く差し支えは無い。 Further, in this embodiment, the field effect transistor constituting the storage capacitor element is formed of the same thin film as the pixel switching element and can be manufactured in the same manufacturing process without any additional process, so that the manufacturing cost does not increase. In this embodiment, a thin film transistor in which a source electrode and a drain electrode are short-circuited is used as a capacitor element. However, a so-called MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) capacitor or a source electrode / drain electrode that is not structurally separated is used. There is no problem even if an element having a structure called a MOS diode is used as a storage capacitor.
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、電気泳動素子以外に強誘電性液晶素子など、メモリー性を有した表示素子を用いた表示装置全般に適用できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to all display devices using display elements having memory properties such as ferroelectric liquid crystal elements in addition to electrophoretic elements.
101…アクティブマトリクス基板、201…走査線、202…データ線、203…容量線、401…画素スイッチング素子、402…画素電極、403…保持容量素子、910…表示装置、921…電気泳動素子、922…保護シート、952…ゲートドライバー、962…ソースドライバー。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記保持容量素子の容量値は両端に印加される電位差によって変化し、
前記消去シーケンスにおける前記保持容量素子の容量値は前記表示シーケンスにおける前記保持容量素子の容量値より小さいことを特徴とする電気光学パネル。 A plurality of pixel electrodes and a storage capacitor element having one end connected to the pixel electrodes are provided, and an erasing sequence for simultaneously writing potentials to all of the plurality of pixel electrodes and individually writing potentials to the plurality of pixel electrodes. An electro-optic panel having a display sequence,
The capacitance value of the holding capacitor element changes depending on the potential difference applied to both ends,
2. The electro-optical panel according to claim 1, wherein a capacitance value of the storage capacitor element in the erase sequence is smaller than a capacitance value of the storage capacitor element in the display sequence.
前記消去シーケンスと前記表示シーケンスでは前記共通電極の電位は異なり、
前記保持容量素子の他なる一端は前記共通電極と同一の電位が供給されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学パネル。 A common electrode facing the plurality of pixel electrodes;
The potential of the common electrode is different between the erase sequence and the display sequence,
The electro-optical panel according to claim 1, wherein the other end of the storage capacitor is supplied with the same potential as that of the common electrode.
前記保持容量素子と前記画素スイッチング素子は互いに同一の膜厚および膜組成の薄膜で構成されることを特徴とした請求項1または請求項2に記載の電気光学パネル。 Comprising a plurality of pixel switching elements connected to the plurality of pixel electrodes;
3. The electro-optical panel according to claim 1, wherein the storage capacitor element and the pixel switching element are formed of thin films having the same film thickness and film composition.
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---|---|---|---|---|
WO2014069315A1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 三菱鉛筆株式会社 | Electrophoretic display device and method of driving same |
JP2014197184A (en) * | 2013-03-08 | 2014-10-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Driving method of semiconductor device |
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2009
- 2009-02-05 JP JP2009024545A patent/JP2010181588A/en active Pending
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