電気光学表示装置の駆動の方法
【課題】双安定電気光学表示装置をアドレッシングするのに好適な方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも１つのピクセルを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、この方法は、以下：アドレッシングパルスを印加してピクセルを第一の光学的状態に駆動する工程；およびある時間ピクセルを駆動しないことにより、ピクセルを第一の光学的状態とは異なる第二の光学的状態にする工程を包含し、この方法は、ピクセルに、ピクセルを実質的に第一の光学的状態に戻すリフレッシュパルスを印加し、リフレッシュパルスがアドレッシングパルスと比較して短いことを特徴とする、方法である。
【解決手段】少なくとも１つのピクセルを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、この方法は、以下：アドレッシングパルスを印加してピクセルを第一の光学的状態に駆動する工程；およびある時間ピクセルを駆動しないことにより、ピクセルを第一の光学的状態とは異なる第二の光学的状態にする工程を包含し、この方法は、ピクセルに、ピクセルを実質的に第一の光学的状態に戻すリフレッシュパルスを印加し、リフレッシュパルスがアドレッシングパルスと比較して短いことを特徴とする、方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学表示装置を駆動する方法および装置に関し、特に双安定電気光学表示装置に関する。本発明の方法および装置は特に、これに限るものではないが、双安定電気泳動表示装置の駆動に用いられるものである。
【０００２】
本出願は、米国特許第６，５０４，５２４号および第６，５３１，９９７号に関する。また、本出願は、同時継続国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０２／１０２６７号（公開国際出願第０２／０７９８６９号）ＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号に関する。
【背景技術】
【０００３】
”電気光学”という用語は、ここでは、材料または表示装置に適用されるように、画像技術におけるその従来の意味で用いられ、少なくとも１つの光学特性が異なる第一および第二の表示状態を有する材料を言う。この材料は、材料に電界を加えることにより、第一の表示状態から第二の表示状態に変化する。光学特性は通常、人の目が感じ取れる色であるが、例えば光伝送、反射、ルミネセンスといった別の光学特性、あるいは、機械読み取り用表示装置の場合には、可視域外の電磁波長の反射における変化という意味での疑似カラーといったものである。
【０００４】
”階調状態”という用語は、ここでは、画像技術におけるその従来の意味で用いられ、画素の２つの両極端の光の状態の中間の状態を言う。これは、必ずしもこれらの２つの両極端の状態の間の黒白移行を意味するわけではない。例えば、以下の電気泳動表示装置に関する特許および公開出願のいくつかでは、極端な状態とは白と濃いブルーであり、中間の”階調状態”とは実際には薄いブルーであると述べている。実際に、既に述べた２つの両極端の状態の間の移行は、変色ということではない。
【０００５】
”双安定”および”双安定性”という用語は、ここでは、画像技術におけるその従来の意味で用いられ、少なくとも１つの光学特性が異なる第一および第二の表示状態を有する表示素子を備える表示装置を言い、有限時間のアドレッシングパルスにより任意の所定の素子を第一の表示状態または第二の表示状態のいずれかに駆動した後で、アドレッシングパルスを停止する。この状態を少なくとも数回、例えば少なくとも４回持続させる。アドレッシングパルスの最小持続時間は、表示素子状態を変化させるために必要である。前述の米国特許同時継続出願公開第１０／０６３，２３６号では、濃度階調が可能な粒子ベースの電気泳動表示装置は、両極端の黒と白との状態だけでなく、中間の階調状態でも安定していて、他の種類の電気光学表示装置のあるものでもこれが当てはまることを示している。”双安定”という用語は、便宜上ここでは、双安定表示装置と多安定表示装置との両方を含むものとして用いるが、この種類の表示装置は、正しくは、双安定というよりもむしろ”多安定”と呼ばれる。
【０００６】
ここで用いられる”インパルス”という用語は、時間に対する電圧の積算という従来の意味で用いられる。しかしながら、双安定電気光学媒体の中にはチャージトランスデューサとして作用するものがあり、このような媒体では、インパルスの別の定義である、すなわち電流対時間の積算（これは印加した全電荷と等しい）を用いることができる。媒体が電圧時間インパルストランスデューサとして作用するか、あるいはチャージインパルストランスデューサとして作用するかによって、インパルスを適切に定義して用いる必要がある。
【０００７】
数種類の双安定電気光学表示装置が周知である。電気光学表示装置の１つは、回転する２色部材を用いるもので、例えば、米国特許第５，８０８，７８３号、第５，７７７，７８２号、第５，７６０，７６１号、第６，０５４，０７１号、第６，０５５，０９１号、第６，０９７，５３１号、第６，１２８，１２４号、第６，１３７，４６７号、第６，１４７，７９１号に記載されている（この種類の表示装置はしばしば、”回転２色ボール”型表示装置と呼ばれるが、上述の特許の中には回転する部材が球形でないものもあるので、”回転する２色部材”という用語は、より正確なので好ましい）。かかる表示装置は、異なる光の特性を有する２つ以上の断面を持つ多数の小型の物体（典型的には、球形または円筒形）と、内部ダイポールとを用いる。マトリックス内の液体を満たした液胞にこれらの物体を懸濁する。これらの液胞は、物体が自由に回転するように液体で満たされている。電界を加えることで表示装置の見た目を変え、従って、物体が様々な体勢をとるよう回転させて、物体の断面が画面から見えるように変化させる。
【０００８】
別の種類の電気光学媒体は、エレクトロクロミック媒体を用いる。例えば、ナノクロミック薄膜の形態のエレクトロクロミック媒体を用い、これは、少なくとも一部が半導電性の金属酸化物から形成された電極と、電極に付着した可逆性変色をする複数の色素分子とを備える。例えば、Ｂ．オリーガン（Ｏ’Ｒｅｇａｎ）他、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）１９９１年、３５３、７３７、およびＤ．ウッド（Ｗｏｏｄ）、情報表示装置（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、１８（３）、２４（２００２年３月）を参照のこと。また、Ｕ．バッハ（Ｂａｃｈ）他、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ，２００２年、１４（１１），８４５を参照のこと。この種類のナノクロミック薄膜については、例えば、米国特許第６，３０１，０３８号および公開国際出願第０１／２７６９０号に記載されている。
【０００９】
長年にわたって精力的に研究開発の対象となっている別の種類の電気光学表示装置は、複数の荷電粒子が電界の影響下の懸濁流体を移動する、粒子ベースの電気泳動表示装置である。電気泳動表示装置は、液晶表示装置と比較して、良好な輝度とコントラスト特性、広い視野角、状態の双安定性、低い消費電力を持つ。しかしながら、これらの表示装置は長期間使用すると画質に問題が発生し、これが普及を妨げている。例えば、電気泳動表示装置を構成する粒子は沈殿しやすく、これらの表示装置の耐用年数が短くなってしまう。
【００１０】
最近、マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）およびイーインク社（Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の名前で譲渡されている、封止電気泳動媒体について記載している多数の特許および出願が公開されている。かかる封止媒体は、多数の小さなカプセルを備え、各カプセル自体が、液体懸濁媒体に懸濁した電気泳動粒子を含む分散相と、分散相を取り囲むカプセル壁とを有している。典型的には、カプセル自体は高分子バインダに保持され、２つの電極の間に位置するコヒーレント層を形成している。この種類の封止媒体については、例えば、米国特許第５，９３０，０２６号、第５，９６１，８０４号、第６，０１７，５８４号、第６，０６７，１８５号、第６，１１８，４２６号、第６，１２０，５８８号、第６，１２０，８３９号、第６，１２４，８５１号、第６，１３０，７７３号、第６，１３０，７７４号、第６，１７２，７９８号、第６，１７７，９２１号、第６，２３２，９５０号、第６，２４９，７２１号、第６，２５２，５６４号、第６，２６２，７０６号、第６，２６２，８３３号、第６，３００，９３２号、第６，３１２，３０４号、第６，３１２，９７１号、第６，３２３，９８９号、第６，３２７，０７２号、第６，３７６，８２８号、第６，３７７，３８７号、第６，３９２，７８５号、第６，３９２，７８６号、第６，４１３，７９０号、第６，４２２，６８７号、第６，４４５，３７４号、第６，４４５，４８９号、第６，４５９，４１８号、第６，４７３，０７２号、第６，４８０，１８２号、第６，４９８，１１４号、第６，５０４，５２４号、第６，５０６，４３８号、第６，５１２，３５４号、第６，５１５，６４９号、第６，５１８，９４９号、第６，５２１，４８９号、第６，５３１，９９７号、第６，５３５，１９７号、第６，５３８，８０１号、第６，５４５，２９１号、米国特許出願公開第２００２／００１９０８１号、第２００２／００２１２７０号、第２００２／００５３９００号、第２００２／００６０３２１号、第２００２／００６３６６１号、第２００２／００６３６７７号、第２００２／００９０９８０号、第２００２／０１０６８４７号、第２００２／０１１３７７０号、第２００２／０１３０８３２号、第２００２／０１３１１４７号、第２００２／０１４５７９２号、第２００２／０１５４３８２号、第２００２／０１７１９１０号、第２００２／０１８０６８７号、第２００２／０１８０６８８号、第２００２／０１８５３７８号、第２００３／００１１５６０号、第２００３／００１１８６７号、第２００３／００１１８６８号、第２００３／００２０８４４号、第２００３／００２５８５５号、第２００３／００３４９４９号、第２００３／００３８７５５号、第２００３／００５３１８９号および国際公開第９９／６７６７８号、第００／０５７０４号、第００／２０９２２号、第００／２６７６１号、第００／３８０００号、第００／３８００１号、第００／３６５６０号、第００／６７１１０号、第００／６７３２７号、第０１／０７９６１号、第０１／０８２４１号に記載されている。
【００１１】
前述の特許および出願の多くは、封止電気泳動媒体内の個別のマイクロカプセルを取り囲む壁は、連続相で置き換えることができ、従って、いわゆるポリマー分散電気泳動表示装置を形成できることを認めている。この装置では、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の個別の液滴と、高分子材料の連続相とを備えている。かかるポリマー分散電気泳動表示装置内の電気泳動流体の個別の液滴は、個別のカプセル膜が個々の液滴それぞれに対応付けられていないが、カプセルまたはマイクロカプセルとして見なされることを認めている。例えば、前述の第２００２／０１３１１４７号を参照のこと。従って、本出願の目的は、かかるポリマー分散電気泳動媒体を封止電気泳動媒体の亜種として考えることである。
【００１２】
封止電気泳動表示装置には、典型的には従来の電気泳動装置が持つクラスタ化および沈殿の障害状態がなく、さらに、例えば、様々な曲げられる基板や硬い基板上に表示装置を印刷したり塗布したりする能力といった利点がある。（”印刷”ということばは、印刷および塗布の全ての形態を含むものとして使用する。これに制限しないが、パッチダイコーティング、スロットまたはエクストルージョンコーティング、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のプリメータド（ｐｒｅ−ｍｅｔｅｒｅｄ）コーティング、ロール式ナイフコーティング、正転反転ロールコーティング等の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、スプレーコーティング、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、静電印刷プロセス、感熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセスおよび他の同様な技術を含む。）従って、得られる表示装置には、可ぎょう性を持たせられる。また、（様々な方法を用いて）表示媒体を印刷できるので、表示装置自体を安価に製造できる。
【００１３】
関連する種類の電気泳動表示装置は、いわゆる”マイクロセル電気泳動表示装置”である。マイクロセル電気泳動表示装置では、荷電粒子と懸濁流体とをマイクロカプセル内に封止しないが、その代わりに典型的には、高分子薄膜のキャリア媒体に形成した複数のキャビティ内部に保持する。例えば、サイピックスイメージング社（Ｓｉｐｉｘ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｉｎｃ．）に譲渡されている国際公開第０２／０１２８１号および米国特許出願公開第２００２−００７５５５６号を参照のこと。
【００１４】
電気泳動表示装置は、多くは不透光（粒子が実質的に、可視光が表示装置を透過するのを遮るからである）であって、反射モードで動作するが、電気泳動表示装置を、いわゆる”シャッターモード”で動作させることもできる。粒子が表示装置内を横方向に移動するように配列して、表示装置が、一方では表示状態が実質的に不透光型で、他方では表示状態が光透過型であるようにする。例えば、前述の米国特許第６，１３０，７７４号、第６，１７２，７９８号、米国特許第５，８７２，５５２号、第６，１４４，３６１号、第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号、第６，１８４，８５６号を参照のこと。誘電泳動表示装置は、電気泳動表示装置と同様のものであるが、電界強度の変動に基づいていて、同様のモードで動作できる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照のこと。
【００１５】
粒子ベースの電気泳動表示装置および同様の挙動を示す電気光学表示装置の双安定または多安定の挙動は、従来の液晶（”ＬＣ”）表示装置の挙動と著しいコントラストを示す。ツイステッドネマチック液晶は、双安定でも多安定でもなく、電圧トランスデューサとして作用するので、このような表示装置のピクセルに任意の電界を印加することにより、ピクセルが前に示していた階調に関係なくピクセルに特定の階調を生成する。また、ＬＣ表示装置は、一方向（非透過、つまり”暗い”から透過、つまり”明るい”へ）にしか駆動しない。電界を低下させたり、除去したりすることにより、より明るい状態からより暗い状態へ逆に移行する。最後に、ＬＣ表示装置のピクセルの階調は、電界の極性には反応せず、電界の大きさだけに反応する。実際、技術的理由から、市販のＬＣ表示装置はたいてい、頻繁に駆動電界の極性が逆になる。対照的に、双安定電気光学表示装置は、第一の類似点としてインパルストランスデューサとして作用するので、ピクセルの最後の状態が、印加した電界と電界を印加した時間とばかりでなく、電界を印加する前のピクセルの状態にも依存する。
【００１６】
すでに示しているが、電気泳動表示装置および他の電気光学表示装置の中には双安定性を示すものがある。この双安定性は限定されていて、表示装置上の画像がゆっくりと時間と共に消えてしまうので、画像をもっと長い間維持するには、画像をはじめに書き込んだ光学的状態に戻すように、画像を定期的にリフレッシングする必要がある。
【００１７】
しかしながら、このように画像をリフレッシングすること自体に問題がある。前述の米国特許第６，５３１，９９７号および第６，５０４，５２４号に記載されているように、表示装置の駆動に用いられる方法で電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロ、もしくはゼロに近くならなければ、問題が発生して、表示装置の動作寿命が短くなる。電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロにならない駆動方法について便宜上、”直流バランス”つまり”ＤＣバランス”と呼ぶ。リフレッシングパルスを印加することにより、画像を長時間維持する場合には、これらのパルスは、表示装置の該当するピクセルを駆動して光学的状態を維持するために元々用いていたアドレッシングパルスと同じ極性でなければならず、これによりＤＣアンバランス駆動方法となる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一面によれば、短いパルスでリフレッシングするするならば、ＤＣアンバランス駆動方法に伴う有害な作用を低減しながら表示装置上の画像をリフレッシングすることができることがわかった。
【００１９】
さらに本発明の一面は、双安定電気光学表示装置の前述の駆動要件が、このような双安定電気光学表示装置にふさわしくないＬＣＤの駆動に用いられる従来の駆動方法になるという、この問題の処理に関する。また、前述の米国特許第６，５３１，９９７号および第６，５０４，５２４号に記載されているように、表示装置の駆動に用いられる方法で、電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロ、もしくはゼロに近くならなければ、問題が発生して、表示装置の動作寿命が短くなる。電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロにならない駆動方法を便宜上、”直流バランス”つまり”ＤＣバランス”と呼ぶ。ＬＣＤで同様の問題が発生するが、印加した電界の極性に対するかかる表示装置の不感受性と、結果として極性が自在に逆転する機能のために、ＤＣバランスの問題となるがＬＣＤでは大きな問題とならない。しかしながら、ＤＣバランスの必要性は、電気光学媒体が印加した電界の極性に敏感に反応する双安定電気光学表示装置の駆動方法を考案するのに考慮しなければならない重要な点である。
【００２０】
従って、さらに本発明の一面は、すでに述べた双安定表示装置の特定の要件を満たす電気光学表示装置の駆動方法および装置に関する。本発明のある方法および装置は特に、双安定表示装置における正確な階調表示の生成を意図したものである。
【００２１】
従って、一面では、本発明は、少なくとも１つのピクセルを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法を提供する。この方法は以下を含む。
【００２２】
アドレッシングパルスを印加してピクセルを第一の光学的状態に駆動し、
ある時間ピクセルを駆動しないことにより、ピクセルを第一の光学的状態とは異なる第二の光学的状態にし、
ピクセルに、ピクセルを実質的に第一の光学的状態に戻すリフレッシュパルスを印加し、リフレッシュパルスがアドレッシングパルスと比較して短い。
【００２３】
本発明のこの面について、以下では説明の都合上、本発明の”リフレッシュパルス”方法と呼ぶ。
【００２４】
このリフレッシュパルス方法では、リフレッシュパルスは典型的には、アドレッシングパルスのインパルスの２０％以下のインパルス、望ましくはアドレッシングパルスのインパルスの１０％以下のインパルス、好ましくはアドレッシングパルスのインパルスの５％以下のインパルスである。以下に述べる理由から、典型的には、第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の約１単位（Ｌ＊は通常のＣＩＥ規定である）未満、望ましくはこの差がＬ＊の約０．５単位未満、好ましくはＬ＊の約０．２単位未満である。複数のリフレッシュパルスを一定の間隔でピクセルに印加することもできる。
【００２５】
リフレッシュパルス方法の一形態では、リフレッシュパルスを印加した後、表示装置にピクセルを第一および第二の光学的状態とは異なる第三の光学的状態に駆動する第二のアドレッシングパルスを印加し、第二のアドレッシングパルスが印加するインパルスが、（ａ）ピクセルを第一の光学的状態から第三の光学的状態に駆動するのに必要なインパルスと、（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第二のアドレッシングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量である。第二のアドレッシングパルスは一定の電圧であるが期間が可変とすることもできる。表示装置が、複数のピクセルと、表示装置の全ピクセルを一方の極端な光学的状態に駆動するブランキングパルスを含む第二のアドレッシングパルスとを備えることもできる。このような”ブランキングパルス／リフレッシュパルス”プロセスの好適な一形態では、表示装置が複数のピクセルを備え、白色ピクセルの第一の群と黒色のピクセルの第二の群とを駆動するように、第一のアドレッシングパルスを各ピクセルに印加し、少なくとも１つのリフレッシュパルスを各ピクセルに印加し、そして、全ピクセルを黒色にする第一のブランキングパルスと、全ピクセルを白色に駆動する第二のブランキングパルスとを表示装置に印加し、２つのブランキングパルスをいずれかの順で印加し、第一のブランキングパルスの間に第一の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ａ）ピクセルを白色から黒色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であって、第二のブランキングパルスの間に第二の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ｃ）ピクセルを黒色から白色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｄ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量である。
【００２６】
本発明のリフレッシュパルス方法では、前述の任意の種類の電気光学媒体を用いることができる。従って、この方法では、表示装置を、回転重クロム材または電気着色表示装置、または電気泳動表示装置、望ましくは封止電気泳動表示装置とすることができる。
【００２７】
別の面では、本発明は、媒体に直流オフセットを有する交流パルスを印加することを含む双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法を提供する。
【００２８】
別の面では、本発明は、媒体に交流パルスを印加し、交流パルスに続いてパルスのデューティサイクルおよび周波数のうち少なくとも１つを変えて、電気光学媒体の光学的状態を変化させることを含む双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法を提供する。
【００２９】
別の面では、本発明は、複数の行と複数の列とに配列した複数のピクセルと、それぞれ複数の行の１つに対応付けられた複数の行電極と、それぞれ複数の列の１つに対応付けられた複数の列電極と、各行電極を順に選択して、選択した行電極に対応付けられたピクセル行をアドレッシングして表示装置上の所望の画像の１行を書き込むように、いずれかの任意の行電極電圧を選択する間に列電極を印加するよう構成された駆動手段とを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法を提供する。この方法は、以下を含む。
【００３０】
第一の画像を表示装置に書きこみ、
表示装置に書き込む第二の画像を示すデータを受信し、
第一の画像と第二の画像とを比較し、表示装置の行を第一のセットに分割し、少なくとも１つのピクセル行が第一の画像と第二の画像との間で異なり、第二のセットは、第一の画像と第二の画像との間でピクセル行が同じであって、
第一のセットの行に対応付けられた行電極だけを順次選択することにより第二の画像を書きこみ、電圧を列電極に印加して第一のセットの行だけを書きこみ、これにより、第二の画像を表示装置に形成する。
【００３１】
別の面では、本発明は、複数のピクセルを有する電気光学表示装置であって、少なくとも１つのピクセルが、領域がそれぞれ異なる複数のサブピクセルを備え、表示装置はサブピクセルの光学的状態が互いに独立して変化するように構成された駆動手段を備える装置を提供する。このような表示装置では、望ましくは、少なくとも２つのサブピクセルが実質的に２の倍数で領域が異なっている。
【００３２】
すでに示したように、本発明は、電気光学媒体および表示装置をアドレッシングする方法と、かかる表示装置の構成とについて、多数の改良を提供する。本発明の各種の面について順次説明するが、１つの電気光学媒体または表示装置は、本発明の２つ以上の面を利用することができる。例えば、１つの電気光学表示装置がＤＣオフセット駆動でＡＣパルスを用い、そしてリフレッシュパルスも用いることができる。
本発明のリフレッシュパルス方法
すでに述べたように、一面では本発明は、表示装置に短いリフレッシュパルスを印加することにより、電気光学表示装置上の画像をリフレッシングする方法を提供する。従って、本発明の方法では、まず、双安定表示装置のピクセルに、ピクセルの光学的状態を変化させるのに十分なアドレッシングパルスを印加する。ある時間表示装置を駆動しないでおいた後、ピクセルに、アドレッシングパルスと比較して短いリフレッシュパルスを印加する。典型的には、リフレッシュパルスが印加したインパルスは、アドレッシングパルスが印加したインパルスの約２０％以下（望ましくは１０％以下、好ましくは５％以下）である。例えば、ピクセルが１５Ｖのアドレッシングパルスを５００ミリ秒必要とする場合は、リフレッシュパルスは、１５Ｖで１０ミリ秒、アドレッシングパルスのインパルスの２％のインパルスとすることができる。
【００３３】
この方法におけるリフレッシュパルスのタイミングは、光学的状態が急に小さく変化することに対する人の目の感受性を考慮に入れる必要がある。人の目は、画像が次第に薄れていくことに対して比較的耐えられるので、例えば、明度Ｌ＊に必要な時間としてしばしば計測される電気光学媒体の双安定性（通常のＣＩＥ規定により定義される。例えば、Ｒ．Ｗ．Ｇ．ハント（Ｈｕｎｔ）、色測定（Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ）、第３版、ファウンテンプレス（Ｆｏｕｎｔａｉｎ Ｐｒｅｓｓ）、キングストンアポンテムズ、イギリス（１９９８年）を参照。（ＩＳＢＮ ０ ８６３４３ ３８７ １））は、アドレッシングパルスが終わった後で観察される白色光学的状態の最大から（または黒色状態の最小から）２単位で変化する。しかしながら、リフレッシュパルスを表示装置に印加すると、該当するピクセルの明度に急激な変化が起き、実質的にＬ＊の１単位未満の急激な変化が人の目に容易に認識されてしまう。リフレッシュパルスの間の間隔によるが、これらのパルスに起因する画像の変化は、画像に”ちらつき”として現れて、このようなちらつきは見る人にとって非常に不快なものである。このようなちらつきあるいはリフレッシュパルスに起因する画像の他の顕著な変動を回避するために、各リフレッシュパルスが画像に最小限の変化しか起こさないように、アドレッシングパルスと第一のリフレッシュパルスとの間の間隔、あるいは連続するリフレッシュパルスの間の間隔を選択する。従って、１つのリフレッシュパルスに起因するＬ＊の変化が、Ｌ＊の約１単位未満、望ましくは約０．５単位未満、好ましくは約０．２単位未満である。
【００３４】
本方法でリフレッシュパルスを用いることにより、リフレッシュパルスを印加する間駆動方法にある程度ＤＣアンバランスが発生してしまうが、駆動方法には長期ＤＣバランスが含まれないことになる。電気光学表示装置の動作寿命を決定するのに非常に重要なことは、短期のＤＣバランスよりむしろ、長期のＤＣバランスであることがわかった。このような長期のＤＣバランスを達成するために、１つ以上のリフレッシュパルスを印加した後、リフレッシュパルスを印加したピクセルを、”スイッチング”アドレッシングパルスまたは第二のアドレッシングパルスで、その逆の光学的状態に駆動する。このスイッチングアドレッシングパルスで印加したインパルスを調整して、全期間にわたってＤＣバランス（または少なくとも最小のＤＣアンバランス）を形成することができる。第一のアドレッシングパルスが、２つのアドレッシングパルスの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して、実質的に同じ大きさの量で極性が逆で、この第二のアドレッシングパルスのインパルスを調整されているからである。例えば、±１５Ｖのインパルスを５００ミリ秒印加することにより、白色光学的状態と黒色光学的状態との間で切り換えることができる表示装置について考える。この表示装置のピクセルをまず、＋１５Ｖのインパルスを５００ミリ秒印加することにより、黒色から白色に切り換え、次にピクセルの白色状態をそれぞれ＋１５Ｖのリフレッシュパルスを１０ミリ秒ずつ、１０回間隔を置いて印加することにより維持するとする。リフレッシュパルスを１０回印加した後、ピクセルを黒色光学的状態に戻すことが望ましい。これは、−１５Ｖのアドレッシングパルスを６００（５００ミリ秒ではなく）ミリ秒印加することにより達成することができるので、ピクセルが全黒色から白色、黒色へ移行する間、全体的なＤＣバランスを達成することができる。
【００３５】
スイッチングアドレッシングパルスをこのように調整することは、新規の画像を表示装置に書き込むことによって、あるピクセルの光学的状態を変化させる必要があるときに行うことができる。一方、この調整は、”ブランキングパルス”を表示装置に印加する間に実行することもできる。前述のＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号に記載されているように、一定の間隔で電気光学表示装置に、いわゆる”ブランキングパルス”を印加することはしばしば必要であったり、望ましいことであったりする。このようなブランキングパルスはまず、表示装置の全ピクセルを一方の極端な光学的状態（例えば、白色状態）に駆動し、次に全ピクセルを逆の光学的状態（例えば、黒色）にし、そして所望の画像を書き込むことが含まれる。既に詳細に述べた技術を用いて、ブランキングパルスの間に調整を行うことは、全ピクセルに対して実質的に同時にＤＣバランスをとることができるという利点がある。全ピクセルを白色に駆動するブランキングパルスの間に前の画像が黒色だったピクセル（ブランキングパルスを印加する直前に表示されている画像）のＤＣバランスをとることができ、全ピクセルを黒色に駆動するブランキングパルスの間に、前の画像が白色だったピクセルのＤＣバランスをとることができる。また、ブランキングパルスの間に調整を行うことにより、その前のアドレッシングパルスから、それぞれのピクセルに何回リフレッシュパルスが印加されたかを突き止める必要がなくなる。黒色ピクセルおよび白色ピクセルを同じ間隔でリフレッシングして（たいていの場合そうであるが）、各画像が移行する際にブランキングパルスを挿入するとすると仮定するならば、ブランキングパルスの間に各ピクセルに対して同じ調整（極性を除いて）をする必要がある。この調整は、前のブランキングパルスから表示装置に印加したリフレッシュパルスの数により判定する。また、ブランキングパルスの間にＤＣバランスをとることにより、リフレッシュパルス方法を３つ以上の階調を有する電気光学表示装置に対して適用する方法を提供する。このような表示装置で階調対階調移行の間に印加したインパルスをはっきりと調整することにより、階調に不要のエラーが発生してしまうからである。
【００３６】
本発明のリフレッシュパルス方法を、電気光学媒体の双安定性を増加する代わりの方法として、あるいは組み合わせて、さらに加えて用いることができる。例えば、本発明を前述の第２００２／０１８０６８７号に記載の電気泳動媒体と共に用いることができる。媒体はポリマーが溶解または分散した懸濁液を有し、これにより媒体の双安定性が増加する。
（項目１）
少なくとも１つのピクセルを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、この方法は、以下：
アドレッシングパルスを印加してピクセルを第一の光学的状態に駆動する工程；および
ある時間ピクセルを駆動しないことにより、ピクセルを第一の光学的状態とは異なる第二の光学的状態にする工程
を包含し、この方法は、
ピクセルに、ピクセルを実質的に第一の光学的状態に戻すリフレッシュパルスを印加し、リフレッシュパルスがアドレッシングパルスと比較して短いことを特徴とする、方法。（項目２）
リフレッシュパルスがアドレッシングパルスのインパルスの２０％以下のインパルスであることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目３）
リフレッシュパルスがアドレッシングパルスのインパルスの１０％以下のインパルスであることを特徴とする項目２に記載の方法。
（項目４）
リフレッシュパルスがアドレッシングパルスのインパルスの５％以下のインパルスであることを特徴とする項目３に記載の方法。
（項目５）
第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の１単位未満であることを特徴とする項目１ないし４のいずれか１に記載の方法。
（項目６）
第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の０．５単位未満であることを特徴とする項目５に記載の方法。
（項目７）
第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の０．２単位未満であることを特徴とする項目６に記載の方法。
（項目８）
複数のリフレッシュパルスを一定の間隔でピクセルに印加することを特徴とする項目１ないし７のいずれか１に記載の方法。
（項目９）
リフレッシュパルスを印加した後、表示装置にピクセルを第一および第二の光学的状態とは異なる第三の光学的状態に駆動する第二のアドレッシングパルスを印加し、第二のアドレッシングパルスが印加するインパルスが、（ａ）ピクセルを第一の光学的状態から第三の光学的状態に駆動するのに必要なインパルスと、
（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第二のアドレッシングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であることを特徴とする項目１ないし８のいずれか１に記載の方法。
（項目１０）
第二のアドレッシングパルスが一定の電圧であるが期間が可変であることを特徴とする項目９に記載の方法。
（項目１１）
表示装置が、複数のピクセルと、表示装置の全ピクセルを一方の極端な光学的状態に駆動するブランキングパルスを含む第二のアドレッシングパルスとを備えることを特徴とする項目９または１０に記載の方法。
（項目１２）
表示装置が複数のピクセルを備え、白色ピクセルの第一の群と黒色のピクセルの第二の群とを駆動するように、第一のアドレッシングパルスを各ピクセルに印加し、少なくとも１つのリフレッシュパルスを各ピクセルに印加し、そして、全ピクセルを黒色にする第一のブランキングパルスと、全ピクセルを白色に駆動する第二のブランキングパルスとを表示装置に印加し、２つのブランキングパルスをいずれかの順で印加し、第一のブランキングパルスの間に第一の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ａ）ピクセルを白色から黒色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であって、第二のブランキングパルスの間に第二の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ｃ）ピクセルを黒色から白色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｄ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であることを特徴とする項目１ないし１１のいずれか１に記載の方法。
（項目１３）
表示装置が回転重クロム材または電気着色表示装置であることを特徴とする項目１ないし１２のいずれか１に記載の方法。
（項目１４）
表示装置が電気泳動表示装置であることを特徴とする項目１ないし１２に記載の方法。
（項目１５）
表示装置が封止電気泳動表示装置であることを特徴とする項目１４に記載の方法。
（項目１６）
媒体に直流オフセットを有する交流パルスを印加することを特徴とする双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法。
（項目１７）
媒体に交流パルスを印加し、交流パルスに続いてパルスのデューティサイクルおよび周波数のうち少なくとも１つを変えて、電気光学媒体の光学的状態を変化させることを特徴とする双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法。
（項目１８）
複数の行と複数の列とに配列した複数のピクセルと、それぞれ複数の行の１つに対応付けられた複数の行電極と、それぞれ複数の列の１つに対応付けられた複数の列電極と、各行電極を順に選択して、選択した行電極に対応付けられたピクセル行をアドレッシングして表示装置上の所望の画像の１行を書き込むように、いずれかの任意の行電極電圧を選択する間に列電極を印加するよう構成された駆動手段とを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、以下を特徴とする方法。
第一の画像を表示装置に書きこみ、
表示装置に書き込む第二の画像を示すデータを受信し、
第一の画像と第二の画像とを比較し、表示装置の行を第一のセットに分割し、少なくとも１つのピクセル行が第一の画像と第二の画像との間で異なり、第二のセットは、第一の画像と第二の画像との間でピクセル行が同じであって、
第一のセットの行に対応付けられた行電極だけを順次選択することにより第二の画像を書きこみ、電圧を列電極に印加して第一のセットの行だけを書きこみ、これにより、第二の画像を表示装置に形成する。
（項目１９）
複数のピクセルを有する電気光学表示装置であって、少なくとも１つのピクセルが、領域がそれぞれ異なる複数のサブピクセルを備え、表示装置はサブピクセルの光学的状態が互いに独立して変化するように構成された駆動手段を備えることを特徴とする装置。
（項目２０）
少なくとも２つのサブピクセルが実質的に２の倍数で領域が異なっていることを特徴とする項目１９に記載の電気光学表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、パルス幅変調で直流パルスを用いてアドレッシングした表示装置で、時間と共に階調が変動することを示すグラフである。
【図２】図２は、パルス高変調で直流パルスを用いてアドレッシングした表示装置で、図１と同様のことを示すグラフである。
【図３】図３は、本発明による直流オフセットで交流パルスを用いてアドレッシングした表示装置で、図１と同様のことを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明によるデューティサイクル変調で交流パルスをアドレッシングした用いて表示装置で、図１と同様のことを示すグラフである。
【図５】図５は、ダブルプレパルスサイドショー波形を用いてアドレッシングした表示装置で時間と共に階調が変動することを示すグラフである。
【図６】図６は、シングルプレパルスサイドショー波形を用いてアドレッシングした表示装置で、時間と共に階調が変動することを示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａ、図７Ｂは、本発明の表示装置の１つのピクセル内で、可能なサブピクセルの構成を示す。
【図７Ｂ】図７Ａ、図７Ｂは、本発明の表示装置の１つのピクセル内で、可能なサブピクセルの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に実施例をあげリフレッシュパルス本発明の方法の一実施の形態を示すが、説明のためだけである。
実施例１
この実施例では、無色の懸濁液にポリマーコーティングした二酸化チタン白色粒子とポリマーコーティングした黒色粒子とを備える、逆に帯電する型の封止２粒子媒体を含む表示装置を用いる。表示装置は、おおむね前述の第２００２／０１８０６８７号のパラグラフ［００６１］〜［００６８］に記載の”方法Ｂ”により用意されたものである。
【００３９】
複数のピクセルを含む上述のように用意した表示装置では、±１５Ｖのアドレッシングパルスを５００ミリ秒印加して、黒色光学的状態と白色光学的状態との間で切り換えることができた。この表示装置は双安定性に限度があった。白色光学的状態を２Ｌ＊単位で変化させるのに必要な時間は、室温でわずかに約１５秒であった。しかしながら、±１５Ｖの短いリフレッシュパルスを４秒／分、およそ６．７％のデューティサイクルで印加することにより、白色光学的状態と黒色光学的状態とを無期限に維持することができると、経験的に判定した。現実的な試験を行って、これらの実験で用いられる標準画像でのちらつきを回避するために（黒色領域および白色領域を共に含む）、はじめに５００ミリ秒アドレッシングパルスを印加した後、±１５Ｖリフレッシュパルスをおよそ７ ミリ秒、およそ１００ミリ秒の間隔で表示装置の黒色ピクセルおよび白色ピクセルに印加した。
【００４０】
表示装置におけるＤＣアンバランス駆動方法を様々な期間で行って判定するために、４つの駆動方法を別々に検査した。
４８０分法
表示装置を標準画像でアドレッシングして、前述のリフレッシュパルスを４８０分用いてこの画像を維持した。次に一連のブランキングパルスを印加して、アドレッシングパルスとリフレッシュパルスとのサイクルを繰り返した。ＤＣバランスパルスはまったく印加しなかった。８３時間動作した後、一連のブランキングパルスを印加して、そして標準画像でそれぞれ白色と黒色とであった表示装置の別々の領域について検査した。以下の表で、検査期間の間白色を呈示した表示装置の領域を”４８０Ｗ”とし黒色を呈示した領域を”４８０Ｄ”と示す。各検査した領域を、標準５００ミリ秒アドレッシングパルスで白色光学的状態に駆動して、パーセント反射値を測定した。この値を”ｗ％”と表に示す。次に、各検査した領域にリフレッシュパルスを全く印加せずに１５秒放置して、１５秒間経過した後でＬ＊の変化を測定した。”明るさ保持の違い”として周知の得られるＬ＊の変化を、”ｂｈｄｌ”と表に示す。さらにブランキングパルスを印加した後で、各検査した領域を標準５００ミリ秒アドレッシングパルスを印加して黒色光学的状態に駆動して、パーセント反射値を測定した。この値は、”ｄ％”と表に示す。次に、各検査した領域にリフレッシュパルスを全く印加せずに１５秒間放置して、２度目の１５秒間経過した後でＬ＊の変化を測定した。暗さ保持の違い”として周知の得られるＬ＊の変化を、”ｄｈｄｌ”と表に示す。
６０分法
この方法は、４８０分法と同じであるが、ブランキングパルスを印加する前に画像を６０分維持した点が異なっている。検査期間の間白色を呈示していた表示装置の領域を、”６０Ｗ”と以下の表に示し、黒色を呈示していた領域を”６０Ｄ”と示す。
１０分法
この方法では、画像を４８０分法と同じやり方で書き込んで、４８０分法と同じリフレッシュパルスを用いて１０分維持した。次に、逆の極性のパルスを４０秒間印加して、表示装置のＤＣバランスをとり、そして画像を書き換えてこのサイクルを繰り返した。検査期間の間白色を呈示していた表示装置の領域を”１０Ｗ”と以下の表に示し、黒色を呈示していた領域を”１０Ｄ”と示す。
１分法
この方法は、１０分法と同じであるが、画像を１分だけ維持して、次に第二のＤＣバランスパルスを４秒印加してこのサイクルを繰り返した点が異なる。検査期間の間白色を呈示していた表示装置の領域を、”１Ｗ”と以下の表で示し、黒色を呈示していた領域を、”１Ｄ”と示す。
【００４１】
これらの実験から得られた結果を以下の表１に示す。
【００４２】
（表１）
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１のデータから、非常にアンバランスな４８０分法では、検査期間の間白色と黒色とを呈示する表示装置の領域で、白色状態の反射が大きく異なっていて、暗さ保持の違いについても大きく異なっていたことがわかる。従って、この非常にアンバランスな駆動方法では、例えば電極を損傷するといった、他の作用ときわめてかけ離れた表示装置の光学的状態に相当の変化を発生する。これは、このようなアンバランス駆動方法で発生しうるものである。また、明るさと暗さを保持する違いに見られる差からわかるように、長期間白色を呈示した領域ではその後白色が残りやすく、一方、長期間黒色を呈示した領域ではその後黒色が残りやすいという意味で、アンバランスな駆動方法により”バイアス”が表示装置に発生してしまう。アンバランスな６０分法から得られる結果から、予想していたことであるが、程度は低いが同様なことが示された。対照的に、ＤＣバランス１０分法および１分法では共に、白色および黒色を呈示する領域に、基本的に差は見られなかった。
【００４５】
従って、これらの実験から、長期のＤＣバランスが間隔をおいたブランキングパルスにより発生したとするなら、短いリフレッシュパルスを用いたことにより発生した一時的なＤＣアンバランスが、表示装置の特性に悪影響を与えなかったことがわかる。
【００４６】
本発明のリフレッシュパルス方法で用いられる電気泳動媒体では前述のイーインクおよびＭＩＴの特許および特許出願と同じ構成部品および製造技術を用いることができ、さらに情報を得るには読者はこれを参照されたい。
階調駆動波形の基本的な要素（ＡＣパルスの利用を含む）
前述の米国特許第６，５３１，９９７号および第６，５０４，５２４号に述べたように、現在、多くの表示装置は、電圧パルスを十分な期間印加して、電気光学媒体を飽和することにより、一方の極端な光学的状態からもう一方の光学的状態に切り換えられる（例えば、黒色から白色に、あるいは逆の場合も同様）。例えば、粒子ベースの電気泳動媒体では、前面または裏面電極の全域に渡って荷電粒子を移動させる。光学的状態が飽和するまで電気光学媒体をアドレッシングする従来の要件では、中間階調状態が不可能である。階調を実現する電気光学表示装置により、グラフィック性能と画像品質とに大きな利点をもたらす。
【００４７】
便宜上、双安定電気光学表示装置で階調を実現する電圧波形または駆動方法についてそれぞれ、以下に”階調波形”または”階調駆動方法”と呼ぶ。このような階調波形または駆動方法で用いられる、５つの基本的な階調波形要素がある。”階調波形要素”という用語は、電圧パルス、すなわち一連の電圧パルスを意味し、電気光学表示装置の光学的状態に変化を発生することを意味する。階調波形要素自体が階調を生成することができ、特定のシーケンスで配列される１つ以上の階調波形要素が共に階調駆動波形を形成する。階調駆動波形は、表示装置のピクセルをある階調状態から別の階調状態に切り換えることができる。１つ以上の駆動波形のシーケンスが駆動方法を構成し、これにより表示装置上に任意の一連の階調画像を表示することができる。
【００４８】
駆動波形要素は、２つの基本的なカテゴリーに分類される。すなわち、直流（ＤＣ）電圧パルスと、交流（ＡＣ）電圧パルスとである。いずれの場合も、パルスの可変パラメータは、パルス高とパルス長とである。
【００４９】
電気光学媒体に階調光学的状態を発生することは、電圧を媒体に印加するやり方にきわめて依存しているが、電圧を印加しなくなった時に媒体がこの階調光学的状態を保持する能力は、階調アドレッシング法では同じように重要であって、この能力は媒体の性質に依存するものである。実際、すべての階調スイッチング特性に依存している。本出願では、封止粒子ベースの電気泳動媒体を参照して、階調アドレッシング法について主に説明するが、他の種類の双安定電気光学媒体の特性が可能なようにこのような方法を必要に応じて変更することは、このような媒体の技術の当業者にとって容易に明らかなことであろう。
【００５０】
階調駆動波形の基本的な要素は以下の通りである。
パルス幅変調を用いたＤＣパルス
所望の階調状態を実現する最も簡単な方法は、一方の極端な光学的状態からもう一方の状態へ移行する途中でピクセルのアドレッシングを停止することである。添付の図面の図１では、主要図に示される封止電気泳動媒体に階調移行を生成するために用いるＤＣパルス長変調波形要素を、挿入図に示す。（以下で述べるこの実験およびこれに続く実験で用いられる表示装置は、おおむね前述の第２００２／０１８０６８７号のパラグラフ［００６１］〜［００６８］に記載の”方法Ｂ”に基づいたものである。）用いた３つのパルスはそれぞれ、１５Ｖを２００ミリ秒、４００ミリ秒、６００ミリ秒印加し、発生した３つの曲線をこれに従って表示している。挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでないことに留意されたい。従って、パルス高は一定であるが、パルス時間は反射率が別々に変化するので異なっていた。図１では、これらの電圧パルスを印加して、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。パルス長が長くなると、反射率の変化が大きくなることがわかる。
【００５１】
検査した表示装置は、印加した電圧パルスの終端に直ちにに反応し、その光学的状態が高くなって終わっていた。顕微鏡レベルでは、電気泳動粒子が一方の電極からもう一方の電極へ移行する際に直ちに停止して、カプセル内部の中間位置で懸濁した状態になっていると推察される。
【００５２】
パルス幅変調を用いたＤＣ階調駆動パルスの利点は、所望の階調状態を実現する速度である。
パルス高変調を用いたＤＣパルス
所望の階調状態を実現する別のアプローチは、ピクセルの一方の極端な光学的状態からもう一方の状態に完全に切り換えるのに必要な電圧より低い電圧でピクセルをアドレッシングすることである。添付の図面の図２では、主要図に示される封止電気泳動媒体に階調移行を生成するＤＣパルス高変調波形要素を、挿入図に示す。最大電圧レベルで媒体を完全に切り換えるのに必要な時間長で、電圧パルス長を固定する。用いた３つのパルスはそれぞれ、５Ｖ，１０Ｖ，１５Ｖで５００ミリ秒印加し、発生した３つの曲線はこれに従って表示している。挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでないことに留意されたい。従って、パルス長は一定であるが、パルス高パルス時間は反射率が別々に変化するので異なっていた。図２では、これらの電圧パルスを印加すると、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。パルス高が高くなると、反射率の変化が大きくなることがわかる。
【００５３】
駆動電圧を印加したまま停止すると、電気泳動粒子がより遅い速度でより低い電圧で懸濁液を移動して、懸濁したままになっていることが推察される。
【００５４】
パルス高変調を用いたＤＣ階調駆動パルスの利点は、実現した階調状態を正確に制御することである。
ＤＣオフセット変調を用いたＡＣパルス
前述の封止電気泳動媒体を階調駆動することは、発振（ＡＣ）電界により行われていた。このようなＡＣ電界を用いたスイッチング機構は、上述の同じ媒体をＤＣ駆動することとは完全に異なっていると考えられる。添付の図面の図３では、主要図に示す封止電気泳動媒体に階調移行を生成するために用いられるＤＣオフセット変調波形要素を用いたＡＣパルスを、挿入図に示す。いずれの場合でも、ＡＣ構成部品の周波数（およそ１０Ｈｚ）を、粒子が発振電界に反応可能な値に設定したが、ＤＣオフセットの大きさおよび方向（図３の３つの曲線に示されているように０Ｖ、−１Ｖまたは−２．５Ｖ）が、結果的にピクセルがとる階調状態を判定した。前の図面のように、挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでない。図３では、これらの電圧パルスを印加すると、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。ＤＣオフセットが大きくなると、反射率の変化が大きくなることがわかる。
【００５５】
ＡＣ電界を印加すると、電気泳動粒子が懸濁液中で発振し、図３の左側から容易にわかるように、反射率の全変化に重ね合わせると、この発振は反射率のサイクル変動の動きとして観察される。ＤＣオフセットを印加するまでは、反射率に対するネットエフェクトはない。ＤＣオフセットの影響下で、ある時間波形を印加した後、反射率は、一定の値に近づく。ＤＣオフセット電圧による粒子に対する力とは逆の復元力が存在すると思われる。そうでなければ、粒子はカプセル壁に流れ続けるだろう。この復元力は、カプセル壁と粒子との間の液体の動き、および／または粒子が直接カプセル壁と相互作用することによるものである。電圧を解除した後の光学的状態の安定性は、他の波形要素と一致している。
【００５６】
ＡＣ波形要素の利点は、波形要素のパラメータを指定することにより、特定の反射率状態になる能力であるが、ＤＣ波形要素は、反射率でのみ変化可能である。他のＡＣ波形要素に対するＤＣオフセットを用いたＡＣ波形要素の利点は、アドレッシングパルスを正確に同調することが不要なことである。
デューティサイクル変調を用いたＡＣパルス
発振電界を用いてＤＣバイアスを誘発する別のやり方は、デューティサイクルを変調することである。添付の図面の図４では、主要図に示す階調移行を生成するデューティサイクル変調を用いたＡＣパルスを、挿入図に示す。各パルスでは、電圧を最大値に設定し、デューティサイクル（電圧が正または負の方向の時間百分比）により反射率を判定する。図４に示すように、用いた３つのデューティサイクルは５０％、４７％、４０％であった。前の図面のように、挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでない。この図では、これらの電圧パルスを印加すると、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。
【００５７】
図４からわかることは、ＡＣ／ＤＣオフセットパルスを用いて図３に示す曲線が発生したように、ある時間パルスを印加した後、図４に示す曲線は一定の値に近づく。従って、ＡＣ／ＤＣオフセットのように、デューティサイクル変調を用いると、カプセル壁から粒子を強制的に引き離す復元力が存在して、一定の階調状態を維持すると思われる。復元力の物理的機構は、おそらく上述と同じであると思われる。また、パルスの印加を停止すると、直ちに階調状態の変化が停止する。
【００５８】
デューティサイクル変調を用いたＡＣ波形の利点は、電圧変調を必要としないことである。
周波数変調を用いたＡＣパルス
ＡＣ階調を切り換える別のアプローチは、電気光学媒体にＡＣ電界を印加して、その電界が媒体の光学的状態を発生して発振させ、そして所望の反射率になった時点でサイクルの半ばでＡＣ電界を停止することである。この電圧を最大値に設定して、ＡＣ周波数を順に変えてより大きい、あるいはより小さい反射率範囲を達成する。周波数により、反射率の発振の大きさを判定する。
【００５９】
このようなアプローチで封止粒子ベースの電気泳動媒体に印加すると、その初期位置の周囲で発振することにより、電気泳動粒子がＡＣ電界に反応する。反射率は典型的には、対極にある黒色光学的状態または白色光学的状態のいずれにもならないので、カプセル壁との相互作用が最小になって、反射率の反応が印加した電圧に対して比較的線形になる。
【００６０】
周波数変調を用いたＡＣパルスの利点は、電圧変調が不要なことである。
【００６１】
上述の種類のパルスを組み合わせることにより、波形要素の大きさを展開することができる。それぞれ一意のスイッチング機構を備えるので、スイッチング特性が異なる別々の電気光学媒体を駆動する応用範囲の広い方法を提供できる。
【００６２】
上述の駆動方法の原理をある特定の例に応用すると、パルス幅変調とＡＣパルスとを用いることにより、用いなければ黒色状態および白色状態だけ実現することになる電気光学表示装置に、中間階調状態を実現できる。
【００６３】
すでに述べた理由により、階調を実現する能力は、電気光学表示装置では非常に望ましいものである。しかしながら、多数の階調を構成するのは、高フレーム率ドライバ（高フレーム率は、パルス幅を多数の間隔に”スライス”するために必要であって、これによりパルス幅が可能となって、階調を非常に正確に制御することができる）あるいは電圧変調が可能なドライバのいずれかを用いたパルス幅変調が必要となる。いずれの種類のドライバも、実質的に、単純な３段階ドライバより費用がかかる。３段階ドライバは、共通前面電極の電位に対して表示装置のそれぞれのピクセルを＋Ｖ、−Ｖ、０電位にだけ設定でき（Ｖは任意の動作電位である）、黒色状態および白色状態だけ行える駆動表示装置に共通して用いられるものである。
【００６４】
本発明は、３段階ドライバで双安定電気光学表示装置の黒色レベルおよび白色レベルの中間の階調を生成できるようにする駆動方法を提供する。この駆動方法は、以下の表２から容易に理解することができる。このような本発明の表示装置における様々な種類の移行の連続するフレームの間に印加した電圧を示す表である。
【００６５】
（表２）
【００６６】
【表２】
【００６７】
上記の表２からわかるように、黒色から白色への移行、あるいは逆の場合も同様に、バイナリ（黒色／白色のみ）表示装置と同じである。一方、階調への移行には、２つの部分がある。第一の部分は、適切な極性と長さとを有する方形波パルス（すなわち、同じ電位での複数のフレーム）で、電気光学媒体の反射率を所望の中間階調明度にできる限り近づける。このステップで可能な正確さは、表示装置のフレーム率で限定される。アドレッシングパルスの第二の部分は、各フレームの幅が同じ数の正と負との電圧パルスから構成される。図３、図４を参照して上述したように、ＡＣ方形波を封止粒子ベースの電気泳動媒体に印加することにより、媒体を”緩和”してある”中間階調”状態にすることを既に示している。従って、パルスのこの第二の部分により、以前のパルス履歴に関わりなく、全ピクセルを同じ均一な中間階調状態にする。階調状態からアドレッシングアウトして黒色または白色にすることは、適切な極性の短パルスで実現する。
【００６８】
より一般的には、パルスのＡＣ部分がフレーム毎に極性を切り換える必要はないが、フレーム一つおきに（周波数＝フレーム率／４）、あるいはより一般的にはｎ番目のフレーム毎に（周波数＝フレーム率／２ｎ）交互により低い周波数電圧により切り換える。
【００６９】
従って、本発明は、複雑で高価な電圧変調ドライバを用いることなく、単純な３段階ドライバだけを用いて別のバイナリ電気光学表示装置に１つの階調を生成する方法を提供する。
【００７０】
上述の駆動方法の原理を第二の特定の例に適用すると、本発明は、２次元移行マトリックスを収集することを提供する。マトリックスの各要素は、どのように初期光学的状態（明らかに、初期光学的状態を行に割り当てることは任意であるが、ここでは”行インデックス”と示す）から抽出して、最終的な光学的状態（ここでは”列インデックス”と示す）になるかを指定する。このマトリックスの各要素は、一連の波形要素（上記で定義したように）から構成され、一般に、ｎビット階調の表示装置は、このマトリックスを２（２Ｎ）要素含む。本発明のマトリックスは、駆動方法におけるＤＣバランスの必要性（上述のように）を考慮に入れて、ある電気光学媒体における”メモリ”作用を最小限にして（すなわち、特定のパルスをピクセルに印加した結果起きる作用が、ピクセルの電流状態だけでなくある前の状態にも依存すること）、これにより、均一な光学的状態を生成して表示装置のスイッチング速度を最大にしながらも、アクティブマトリックス駆動方法の制約内で動作することになる。また本発明は、任意の特定の電気光学媒体のこのようなマトリックスにおける要素の期間の最適な値を判定する方法を提供する。さらに、電気光学表示装置を駆動する際の、このようなマトリックスとその利用についての記載については、読者は前述のＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号を参照のこと。
【００７１】
本発明の現在好適な波形について、上述のようにパルス幅変調（ＰＷＭ）について以下に述べる。しかしながら、パルス高変調、もしくは上述のＡＣ変調を各種組み合わせた種類を用いて同じ結果または類似の結果を実現することができる。各種の別の種類の変調を、１つの波形内で用いて、例えば、パルスの最後の部分を除いた全パルスにパルス幅変調を行って、次にパルスの最後の部分に電圧変調を行う。
【００７２】
以下で述べる本発明の第一の２つの波形は”スライドショー”波形である。これは、次の階調状態にアドレッシングアウトする前にある階調状態から黒色状態に戻るものである。このような波形はたいてい、スライド映写機のように全画面を直ちに消す表示装置の更新方法と互換性がある。
【００７３】
ダブルプレパルススライドショー波形
この波形では、波形の好適な形態について添付の図面の図５に示す。電気光学媒体のピクセルをはじめに、部分的なパルスを用いて、黒色（１００と示す）から初期（第一の）階調状態に駆動する。ピクセルをこの初期階調状態から別の所望の（第二の）階調状態に変化させるには、ピクセルをまず、第一の階調状態（１０２）から白色に駆動して、次に白色（１０４）から黒色にする。最後に、第二の階調状態になる適切なパルスを１０６に印加する。この種類の波形がＤＣバランス全体に確実に保持されるようにするには、１０６でのアドレッシングパルス長と１０２での白色パルス長の総量が、１０４での白色黒色パルス長と等しいことが必要である。この波形は、２つの任意の階調状態の間で移行するために、最大で媒体のスイッチング時間の３倍（すなわち、１つのピクセルを黒色光学的状態から白色光学的状態に切り換えるのに必要な時間、あるいは逆の場合も同様に）必要なので、３倍波形と呼ぶ。
【００７４】
シングルプレパルススライドショー波形
この波形では、波形の好適な形態について添付の図面の図６に示す。上記ダブルプレパルス波形のセクション６と同じ方法で、電気光学媒体のピクセルをはじめに、部分的なパルスを用いて、黒色（１１０と示す）から初期（第一の）階調状態に駆動する。ピクセルをこの初期階調状態から別の所望の（第二の）階調状態に変化させるには、ピクセルをまず、第一の階調状態（１１２）から黒色に駆動して、次に、第二の階調状態になる適切なパルスを１１４に印加する。明らかに、第二の移行の前に、ピクセルは再び１１６で黒色に戻る。この種類の波形により波形全体でＤＣバランスを保持するのは、１１２と１１６とで印加したインパルスが、（極性を除いて）１１０と１１４とで印加したインパルスそれぞれと等しいからである。この波形は、２つの任意の階調状態の間で移行するために、最大で媒体のスイッチング時間の２倍必要なので、２倍波形と呼ぶ。
【００７５】
階調対階調波形
上述のスライドショー波形を用いる代わりに、黒色状態または白色状態を経ずに、ある階調状態から別の階調状態に直接アドレッシングすることにより、表示装置を更新する。このような移行に伴う明白なアーティファクト（すなわち、黒色および／または白色の”点滅”）がないので、これを”階調対階調”アドレッシングと呼ぶ。階調対階調波形には主に２つの形態がある。すなわちＤＣバランスとＤＣアンバランスとである。
【００７６】
ＤＣバランス階調対階調波形では、２つの任意の階調状態の間の移行は、２つの状態の間でシフトするのに必要な正確な変調パルス長を印加することにより行われる。電気光学媒体は、中間の黒色状態または白色状態では透過しない。最大パルス長がインクのアドレッシング時間と同じなので、このような波形を１倍波形と呼ぶ。ＤＣバランスを維持するには、ｎ階調状態の表示装置では、任意の特定の波形に対応付けられた移行マトリックスを最適化するのに利用できるｎ−１個のフリーパラメータが存在する。これは、相当過剰に制約を受けたシステムとなってしまう。例えば、逆に移行のに、移行には全て、同じで逆のインパルスが必要となる（すなわち、極性を除き２−３は３−２と同じである）。
【００７７】
ＤＣアンバランス階調対階調波形は、パルス長がＤＣバランスの制限で制約を受けていない点を除いて、基本的にＤＣバランス階調対階調波形と同じである。従って、移行マトリックスの各２（２Ｎ）エントリを、それぞれ独立して変えることができる。
【００７８】
上述の各種の波形により、アクティブマトリックス表示装置で階調アドレッシングが可能となり、携帯情報端末（ＰＤＡ）や電子ブックに電気光学媒体を応用する際に重要となる。これらの波形により、電気光学媒体のメモリ作用が最小限になる。このようなメモリにより画像ゴーストが発生してしまう。最適なパルス長とシーケンスを選択することにより、所望の階調光学的状態を最小限のパルス数で実現することができる。
選択的な行の駆動
本発明の別の面は、表示装置の行を選択的に駆動することにより、アクティブマトリックス双安定電気光学表示装置の性能を向上させることに関する。
【００７９】
すでに述べたように、そして、前述の特許および特許出願でより詳細に記載されているように、従来のＬＣＤ上に所望の画像を維持するのに、全画像領域を連続してリフレッシングする必要があるのは、典型的には液晶が双安定ではなく、ＬＣＤ上の画像が、リフレッシングしない限り非常に短い時間で薄れていくからである。アクティブマトリックスＬＣＤの当業者が周知のように、かかる表示装置では、行ドライバを用いて表示装置の１行ピクセルに対応付けられたトランジスタのゲートをオンにすることにより、連続してリフレッシングする。列ドライバ（表示装置の各列のトランジスタのソース電極に接続している）に表示装置上の所望の画像の該当する部分になる選択した行のピクセルを書き込むのに必要な電位を印加することにより、表示装置の選択した行に書きこみを行う。次に、行ドライバにより表示装置の次の行を選択してこのプロセスを繰り返すので、周期的に行がリフレッシングされる。（行ドライバをゲート電極に割り当てることと、列ドライバをソース電極に割り当てることとは、従来のとおりであるが基本的に任意なものである。所望ならば当然逆にできる。）
ＬＣＤでは画像を連続してリフレッシングすることが必要なので、表示される画像のほんの一部分を変えることは、全体的なリフレッシング手順の一部分として扱われる。連続リフレッシング表示装置では、画像の更新する部分を用意する必要がない。新規の画像は、１秒当たり数回表示装置を書き込むことにより行われるので（ＬＣＤの場合）、表示装置で消えてしまった画像部分のどのような変化も、自動的に短い間隔で表示装置に現れることになる。その結果、ＬＣＤで利用されるよう開発された従来の回路では、画像の一部分だけ更新するようにするようにできない。
【００８０】
対照的に、双安定電気光学表示装置では連続してリフレッシングする必要がない。実際、このように連続してリフレッシングすることが望ましいことではないのは、表示装置のエネルギー消費が必要以上に増加するからである。また、このようにリフレッシングする間に、ゲート（行）線により容量電圧スパイクをピクセル電極に与えてしまい、何らかのドライバ電圧エラーまたは補償できないゲート貫通形バイアスエラーが蓄積してしまう。これらの要因全てにより、表示装置のピクセルの光学的状態に不要のシフトが発生してしまうことになる。従って、双安定電気光学表示装置では、表示装置上の全画像を書き換えることなく、画像の一部分を更新する手段を備えることが望ましい。本発明の一面は、このような”部分的に更新する”手段を備える双安定電気光学表示装置に関する。本発明によれば、これは、表示装置に書き込まれる連続する画像を比較して、２つの画像で異なる行を特定して、このように特定した行だけアドレッシングすることにより行われる。
【００８１】
この方法では、表示装置で部分的な更新を行うために、光学的状態を変更するピクセルを含む表示装置の行だけを特定する。この方法の好適な形態では、表示装置の各線を、表示装置のコントローラ（前述のＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号を参照）で所望のピクセル電極の出力電圧を全て調べる。その線の出力電圧がすべて共通表示装置の前面電極の電位Ｖｃｏｍ（すなわち、その行のピクセルを全く書き換える必要がない場合）と等しい場合、次にコントローラは同期（Ｖｓｙｎｃ）パルスを出力する。データ値を列ドライバにロードせず、対応する出力イネーブル（ＯＥ）コマンドも出さない。このネットエフェクトは、現在の行をアクティブにしないで行ドライバのトークンビットを表示装置の次の行に渡すことである。少なくとも１つのピクセルを書き換える必要がある行に対して、データを列ドライバだけにロードし、出力イネーブルだけをアサートする。
【００８２】
本発明の利点には、２つの別々の種類がある。まず、書き換える必要のないピクセル用の疑似電圧の多くの電源を取り除いたことである。これらのピクセルに対して容量ゲートスパイクが全くなく、列ドライバ電圧におけるエラーがアドレッシングしないフレームのピクセルに伝わることがなくなる。液晶に比べて多くの電気光学媒体では、特に電気泳動媒体では抵抗率が比較的より低いので、実際の前面電圧に対してピクセル電極が緩和しやすく、従って電気光学媒体の保持状態を維持することができる。第二に、表示装置の電力消費が最小限になる。書き換える必要がない全行に対し、対応するゲート線をチャージする必要がない。またデータを表示装置の列ドライバにロードしない場合は、このデータを表示装置のインターフェースに移動させる余分な電力消費についても取り除くことができる。
空間領域ディザリング
上述の本発明の面は、駆動電気光学表示装置に用いられる波形に関する。しかしながら、かかる表示装置の挙動についても、バックプレーンの構造を変えることにより変更することができる。本発明のこの面は、表示装置の１つ以上のピクセル、好ましくは各ピクセルを、別々の領域を有する複数のサブピクセルに分割することに関する。
【００８３】
すでに述べたように、電気光学表示装置で階調を形成することは非常に望ましい。この階調は、表示装置のピクセルを２つの極端な状態の中間の階調状態のいずれかに駆動することにより実現される。しかしながら、媒体が所望の数の中間の状態を実現できない場合には、あるいは表示装置を、所望の数の中間の状態を形成する能力がないドライバで駆動する場合には、他の方法を用いて所望の数の状態を実現する必要がある。本発明のこの面は、この目的のための空間ディザリングに関する。
【００８４】
表示装置を複数の”論理”ピクセルに分割する。各論理ピクセルは、所望の数の階調または他の光学的状態を表示することができる。しかしながら、明らかに２つ以上の物理的に離れた領域を論理ピクセルで表示することができる。実際これは、”フルカラー”論理ピクセルを利用するカラー表示装置に共通することである。各論理ピクセルは、原色の３つのサブピクセルから構成される。例えば赤、緑、青である。例えば、前述の第２００２／０１８０６８８号を参照のこと。同様に、論理ピクセルとしてサブピクセルの集合を用いることにより、階調を実現することができる。各サブピクセルは、バイナリスイッチングだけ行うことができた。例えば、同じ領域に別々に制御可能な４つのサブピクセルを備える論理ピクセルを用いて、２ビット階調を形成することができた。しかしながら、１ビットまたは２ビット階調では、好適にはサブピクセルの数が大きいのは、階調で１ビット増える毎に、必要とするサブピクセルの数が倍になるからである。
【００８５】
本発明は、複数のサブピクセルを備える少なくとも１つのピクセルを有する電気光学表示装置を提供する。これらのサブピクセルは、領域が異なっている。本発明の好適な実施の形態では、少なくとも２つのサブピクセルは、領域が実質的に２の倍数で異なっている。従って、例えば、論理ピクセルが１×、２×、４×の領域のサブピクセルを有するとする。×は任意の領域である。この種類の論理ピクセルを、添付の図面の図７Ａに概略で示す。この論理ピクセルは、３つの電極だけを用いて３ビット階調を実現するが、同じ領域のサブピクセルを用いて同じ３ビット階調を実現することは、８つのサブピクセルが必要となる。
【００８６】
駆動すると、各サブピクセルは入射光の一部を反射したり透過したりする。わずかな量がサブピクセルの領域で処理される。反射／透過が論理ピクセルの領域で平均する場合は、次に駆動領域のバイナリ重み付けを行うことにより、空間的にディザリングした階調となる。
【００８７】
サブピクセルの領域は任意のものである。図７Ａに示したものは、反射により重み付けされる。サブピクセルが非線形重み付けを用いる場合には（Ｌ＊における同じステップまたはガンマ補正階調スペーシングにおける同じステップに適切なように）、領域をそれに応じて変えるようにする。
【００８８】
サブピクセルの形状は十分考慮する必要があり、それらの相対的な領域についても十分考慮する必要がある。図７Ａに示したように、単純な大きなブロックにより、サブピクセルアレイを単純なパターンで形成することができるが、ある条件下ではサブピクセルが見る人に分解して見えることがある。また、広い領域（多数の論理ピクセルにわたる）を中間レベルの階調で表示する場合は（（例えば）図７Ａの領域４だけを各論理ピクセルで駆動するように）、見る人にとってはサブピクセルのパターンによる線や格子状のパターンが見えてしまう。
【００８９】
論理ピクセルの解像度がますます向上すると、これらの問題は低減するが、多数のピクセルがさらに必要となる。しかしながら、ピクセルの数は解像度の２乗で増える。その代わり、サブピクセルの視認性および／または目に見えるパターンの問題は、例えば図７Ｂに示すようにサブピクセルを嵌合させることにより低減できる。この図は説明のためだけであって、サブピクセルの相対領域を正確に表したものではないことに留意されたい。図７Ｂと同様の多くの嵌合パターンを用いて、画像の品質を向上することができる。
【００９０】
サブピクセルの視認性および／または目に見えるパターンの問題を処理する別のアプローチは、サブピクセルをランダムな方向に向けることである。例えば、図７Ａに示すサブピクセルの構成を有するピクセルアレイでは、それぞれのピクセルで図７Ａに示す構成の向きが、４つランダムにとりうる。このようにサブピクセルを”ランダム化”することにより、パターンを分解して見る人にとって目障りでないようにする。
【００９１】
図７Ａ、図７Ｂに示す本発明の実施の形態では３ビット階調を生成しているが、サブピクセルをさらに追加することにより本発明で任意のビット数の階調を生成できることが理解されるであろう。
【００９２】
本発明のこの面における利点は以下の通りである。
【００９３】
（ａ）電気光学媒体自体が階調を実現する必要がないこと。基本的に表示装置は黒色／白色表示装置とすることができ、サブピクセルがオンオフして階調を生成する。スキャンしたアレイでは、サブピクセルを必要に応じて制御して同じ数の行に対して列ドライバをさらに備えることによりカラーサブピクセルアレイとして実現できる。これにより、用いる電気光学媒体に対する要求を低減する。例えば、動作寿命時間を経ることによって媒体の階調がずれてしまう可能性について心配する必要がない。
【００９４】
（ｂ）複雑な列ドライバを必要としないこと。本発明は、従来の表示装置に多く使用されるバイナリレベルドライバを用いて簡単に互換できる。従って様々な汎用の電気光学媒体、安価な”汎用の構成部品を容易に用いることができる。階調を生成する方法の中には、列電極に電圧変調ドライバを必要とするものもあるが、このようなドライバは広く市販されていないし、バイナリレベルドライバより高価で／構成が難しい。
【００９５】
（ｃ）本発明に用いるアクティブマトリックスアレイ用に設計された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、フルカラーに必要なものより全く難しいものではない。１つのピクセル当たり３つのサブピクセル（例えば、ＲＧＢ）であり、各種の構成部品に供給しなければならないデータ量はわずかである。従って、新規の技術開発を全く必要とせずに、アクティブマトリックスバックプレーンを本発明で実現できる。
様々な技術
電気光学表示装置の従来のアクティブマトリックス駆動方法の多くでは、表示装置のバックプレーン上のピクセル電極の電圧を順に変えて所望の電圧をピクセルに印加する。上面は典型的には、ピクセルをアドレッシングするのに有利と思われる特定の電圧で保持する。例えば、ピクセル電極に供給するデータ線の電圧をゼロボルトと電圧Ｖ０との間で変化させる場合、上面をＶ０／２で保持して、順にピクセル全体で電圧を低下して両方向でＶ０／２の大きさとする。
【００９６】
本発明の一面によれば、上面の電圧を変化させて、電気光学媒体のアドレッシングを向上することができる。例えば、上面電圧をゼロボルトに保持して、順に全ピクセル電圧を低下させて（上面マイナスピクセル電圧）、−Ｖ０と低くすることもできる。上面をＶ０まで上げて、ピクセル電圧をＶ０に低下することもできる。これらの大きな電圧低下により、電気光学媒体のアドレッシングをより速くすることができる。
【００９７】
より一般的には、上面電圧をゼロ電圧やＶ０に設定するだけでなく、他の電圧に設定することもできるという利点がある。例えば、バックプレーンが印加するピクセル対ピクセル電圧と一致して、全時間可変電圧を電気光学媒体に印加するという利点がある。
【００９８】
電気光学表示装置に、選択線と同じ電圧を印加するように選択線を延長することにより形成した電極と、ピクセル電極との間にキャパシタを備えることも周知である。前述の国際公開第０１／０７９６１号に述べたように、このようなキャパシタを備えることにより、駆動電圧を除去した後で該当するピクセルの電界が減衰する速度を遅くする。別の面では、本発明は、表示装置の選択線とは別に可変の電圧を有する（第二の）電極と、ピクセル電極との間に形成した記憶キャパシタを有する電気光学表示装置を提供する。好適な実施の形態では、第二の電極が上面電圧を追従する。すなわち、その電圧が時間依存の定数だけ上面から異なっている。この種類のキャパシタを備えることにより、表示装置の隣接する（前の）行を制御する選択線と、ピクセル電極との間に重なることにより形成される記憶キャパシタと比較して、ピクセルが受ける容量電圧スパイクを大幅に低減する。
【００９９】
本発明の別の面は、選択線とデータ線とによる電気光学媒体の不要なスイッチングを低減する、あるいは除去することに関する。
【０１００】
上述のように、選択線とデータ線とは、ピクセル電極が所望の値になるよう印可するのに必要な電圧を供給する点で、アクティブマトリックスパネルに不可欠の要素である。しかしながら、選択線とデータ線とには、データ線に隣接する電気光学媒体をスイッチングする不要の作用がある。このようなスイッチングに起因する不要の光学アーティファクトを、黒色マスクを用いてデータ線および／または選択線により切り換えられる領域を見る人から隠してしまうことにより、除去することができる。しかしながら、このような黒色マスクを備えるには、表示装置の前面をバックプレーンと位置決めする必要があり、見る人に向けられる電気光学媒体の部分を減らす必要がある。この結果、黒色マスクがない表示装置よりも表示装置が暗くなり、コントラストが低くなってしまう。
【０１０１】
本発明の別の面では、通常の表示装置動作の間、隣接する電気光学媒体を目につくほどアドレッシングするしないように、データ線を一方向に小さく横に延長させることにより、黒色マスクの必要性を回避する。これにより、黒色マスクに必要性を不要にする。
【０１０２】
本発明に関連する面は、パッシベーション電極の利用と、電気光学媒体の駆動に用いられる駆動方法の変更に関する。インパルス駆動電気光学媒体は、２つの電極の間で薄膜の形態をとるなら電子的にアドレッシングできる。一般に、電極が電気光学媒体と接触している。しかしながら、長い電子緩和時間を有する誘電材料が１つまたは２つの電極と媒体との間に存在していれば、媒体をアドレッシングすることが可能である。１つまたは２つの電極をパッシベーションすることは、化学的または電気化学的相互作用により表示装置デバイスのバックプレーンまたは前面に悪影響を与えることを回避するのに望ましい。前述の国際公開第００／３８００１号を参照のこと。誘電層が存在することにより、電気光学媒体にわたって電圧を維持する能力が大幅に低減してしまうが、それでも電圧インパルスを媒体に印加でき、誘電層が適切に動作するならば、これらの電圧インパルスを介して媒体をアドレッシングすることができる。
【０１０３】
当然、電気光学媒体の光学的状態は、ピクセル電極の電圧を変えることにより実現される。この電圧変化により、チャージが媒体を介して漏れるにつれて、電気光学媒体に印加する電圧が減衰してしまうことになる。外部の誘電層（すなわち、媒体と一方の電極との間の誘電層）が十分に薄く、電気光学媒体に十分に抵抗力があれば、媒体に印加する電圧インパルスにより、媒体の光学的状態に十分な所望のシフトを生成することになる。従って、誘電層を介して電気光学媒体を電子的にアドレッシングすることは可能である。しかしながら、アドレッシング方法は、媒体と直接接触する電極により電気光学媒体をアドレッシングすることと異なっている。後者の場合では、電圧をピクセルに印加することにより媒体をアドレッシングするが、前者の場合、ピクセル電圧を変えることによりアドレッシングを実現するからである。変化する毎に、電圧インパルスを電気光学媒体に印加することになる。
【０１０４】
最後に、本発明は、アクティブマトリックス電気光学表示装置のクロストークを低減する駆動方法を提供する。
【０１０５】
１つのピクセルをアドレッシングすることにより、他のピクセルの光学的状態に影響を与えてしまうピクセル間クロストークは不要であるが、これにはいろいろな原因がある。原因の一つは、オフ状態のトランジスタを流れる有限の電流である。１つのピクセルをチャージするための電圧をデータ線にかけると、オフ状態の電流リークのために、選択しない行のトランジスタをチャージしてしまう。これは、低いオフ状態電流をトランジスタに用いることにより解決される。
【０１０６】
クロストークの別の原因は、隣り合うピクセル間の電流リークである。バックプレーンの素子を介してまたはバックプレーンと接触する電気光学媒体を介して、電流が漏れてしまう。このようなクロストークを解消するには、ピクセル電極の間に大きな絶縁ギャップを備えるようにバックプレーンを設計することである。ギャップが大きいほど、リーク電流が小さくなる。
【０１０７】
すでに示したように、本発明で用いる好適な種類の電気光学媒体は、封止粒子ベースの電気泳動媒体である。本発明の方法および装置に用いられるこのような電気泳動媒体は、前述のイーインクおよびＭＩＴの特許および特許出願に記載のものと同じ構成部品および製造技術を用いることができる。さらに情報を得るには、読者はこれらを参照されたい。
【０１０８】
本発明の好適な実施の形態について添付の図面を参照して説明するが、これは説明のためだけである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学表示装置を駆動する方法および装置に関し、特に双安定電気光学表示装置に関する。本発明の方法および装置は特に、これに限るものではないが、双安定電気泳動表示装置の駆動に用いられるものである。
【０００２】
本出願は、米国特許第６，５０４，５２４号および第６，５３１，９９７号に関する。また、本出願は、同時継続国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０２／１０２６７号（公開国際出願第０２／０７９８６９号）ＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号に関する。
【背景技術】
【０００３】
”電気光学”という用語は、ここでは、材料または表示装置に適用されるように、画像技術におけるその従来の意味で用いられ、少なくとも１つの光学特性が異なる第一および第二の表示状態を有する材料を言う。この材料は、材料に電界を加えることにより、第一の表示状態から第二の表示状態に変化する。光学特性は通常、人の目が感じ取れる色であるが、例えば光伝送、反射、ルミネセンスといった別の光学特性、あるいは、機械読み取り用表示装置の場合には、可視域外の電磁波長の反射における変化という意味での疑似カラーといったものである。
【０００４】
”階調状態”という用語は、ここでは、画像技術におけるその従来の意味で用いられ、画素の２つの両極端の光の状態の中間の状態を言う。これは、必ずしもこれらの２つの両極端の状態の間の黒白移行を意味するわけではない。例えば、以下の電気泳動表示装置に関する特許および公開出願のいくつかでは、極端な状態とは白と濃いブルーであり、中間の”階調状態”とは実際には薄いブルーであると述べている。実際に、既に述べた２つの両極端の状態の間の移行は、変色ということではない。
【０００５】
”双安定”および”双安定性”という用語は、ここでは、画像技術におけるその従来の意味で用いられ、少なくとも１つの光学特性が異なる第一および第二の表示状態を有する表示素子を備える表示装置を言い、有限時間のアドレッシングパルスにより任意の所定の素子を第一の表示状態または第二の表示状態のいずれかに駆動した後で、アドレッシングパルスを停止する。この状態を少なくとも数回、例えば少なくとも４回持続させる。アドレッシングパルスの最小持続時間は、表示素子状態を変化させるために必要である。前述の米国特許同時継続出願公開第１０／０６３，２３６号では、濃度階調が可能な粒子ベースの電気泳動表示装置は、両極端の黒と白との状態だけでなく、中間の階調状態でも安定していて、他の種類の電気光学表示装置のあるものでもこれが当てはまることを示している。”双安定”という用語は、便宜上ここでは、双安定表示装置と多安定表示装置との両方を含むものとして用いるが、この種類の表示装置は、正しくは、双安定というよりもむしろ”多安定”と呼ばれる。
【０００６】
ここで用いられる”インパルス”という用語は、時間に対する電圧の積算という従来の意味で用いられる。しかしながら、双安定電気光学媒体の中にはチャージトランスデューサとして作用するものがあり、このような媒体では、インパルスの別の定義である、すなわち電流対時間の積算（これは印加した全電荷と等しい）を用いることができる。媒体が電圧時間インパルストランスデューサとして作用するか、あるいはチャージインパルストランスデューサとして作用するかによって、インパルスを適切に定義して用いる必要がある。
【０００７】
数種類の双安定電気光学表示装置が周知である。電気光学表示装置の１つは、回転する２色部材を用いるもので、例えば、米国特許第５，８０８，７８３号、第５，７７７，７８２号、第５，７６０，７６１号、第６，０５４，０７１号、第６，０５５，０９１号、第６，０９７，５３１号、第６，１２８，１２４号、第６，１３７，４６７号、第６，１４７，７９１号に記載されている（この種類の表示装置はしばしば、”回転２色ボール”型表示装置と呼ばれるが、上述の特許の中には回転する部材が球形でないものもあるので、”回転する２色部材”という用語は、より正確なので好ましい）。かかる表示装置は、異なる光の特性を有する２つ以上の断面を持つ多数の小型の物体（典型的には、球形または円筒形）と、内部ダイポールとを用いる。マトリックス内の液体を満たした液胞にこれらの物体を懸濁する。これらの液胞は、物体が自由に回転するように液体で満たされている。電界を加えることで表示装置の見た目を変え、従って、物体が様々な体勢をとるよう回転させて、物体の断面が画面から見えるように変化させる。
【０００８】
別の種類の電気光学媒体は、エレクトロクロミック媒体を用いる。例えば、ナノクロミック薄膜の形態のエレクトロクロミック媒体を用い、これは、少なくとも一部が半導電性の金属酸化物から形成された電極と、電極に付着した可逆性変色をする複数の色素分子とを備える。例えば、Ｂ．オリーガン（Ｏ’Ｒｅｇａｎ）他、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）１９９１年、３５３、７３７、およびＤ．ウッド（Ｗｏｏｄ）、情報表示装置（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、１８（３）、２４（２００２年３月）を参照のこと。また、Ｕ．バッハ（Ｂａｃｈ）他、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ，２００２年、１４（１１），８４５を参照のこと。この種類のナノクロミック薄膜については、例えば、米国特許第６，３０１，０３８号および公開国際出願第０１／２７６９０号に記載されている。
【０００９】
長年にわたって精力的に研究開発の対象となっている別の種類の電気光学表示装置は、複数の荷電粒子が電界の影響下の懸濁流体を移動する、粒子ベースの電気泳動表示装置である。電気泳動表示装置は、液晶表示装置と比較して、良好な輝度とコントラスト特性、広い視野角、状態の双安定性、低い消費電力を持つ。しかしながら、これらの表示装置は長期間使用すると画質に問題が発生し、これが普及を妨げている。例えば、電気泳動表示装置を構成する粒子は沈殿しやすく、これらの表示装置の耐用年数が短くなってしまう。
【００１０】
最近、マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）およびイーインク社（Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の名前で譲渡されている、封止電気泳動媒体について記載している多数の特許および出願が公開されている。かかる封止媒体は、多数の小さなカプセルを備え、各カプセル自体が、液体懸濁媒体に懸濁した電気泳動粒子を含む分散相と、分散相を取り囲むカプセル壁とを有している。典型的には、カプセル自体は高分子バインダに保持され、２つの電極の間に位置するコヒーレント層を形成している。この種類の封止媒体については、例えば、米国特許第５，９３０，０２６号、第５，９６１，８０４号、第６，０１７，５８４号、第６，０６７，１８５号、第６，１１８，４２６号、第６，１２０，５８８号、第６，１２０，８３９号、第６，１２４，８５１号、第６，１３０，７７３号、第６，１３０，７７４号、第６，１７２，７９８号、第６，１７７，９２１号、第６，２３２，９５０号、第６，２４９，７２１号、第６，２５２，５６４号、第６，２６２，７０６号、第６，２６２，８３３号、第６，３００，９３２号、第６，３１２，３０４号、第６，３１２，９７１号、第６，３２３，９８９号、第６，３２７，０７２号、第６，３７６，８２８号、第６，３７７，３８７号、第６，３９２，７８５号、第６，３９２，７８６号、第６，４１３，７９０号、第６，４２２，６８７号、第６，４４５，３７４号、第６，４４５，４８９号、第６，４５９，４１８号、第６，４７３，０７２号、第６，４８０，１８２号、第６，４９８，１１４号、第６，５０４，５２４号、第６，５０６，４３８号、第６，５１２，３５４号、第６，５１５，６４９号、第６，５１８，９４９号、第６，５２１，４８９号、第６，５３１，９９７号、第６，５３５，１９７号、第６，５３８，８０１号、第６，５４５，２９１号、米国特許出願公開第２００２／００１９０８１号、第２００２／００２１２７０号、第２００２／００５３９００号、第２００２／００６０３２１号、第２００２／００６３６６１号、第２００２／００６３６７７号、第２００２／００９０９８０号、第２００２／０１０６８４７号、第２００２／０１１３７７０号、第２００２／０１３０８３２号、第２００２／０１３１１４７号、第２００２／０１４５７９２号、第２００２／０１５４３８２号、第２００２／０１７１９１０号、第２００２／０１８０６８７号、第２００２／０１８０６８８号、第２００２／０１８５３７８号、第２００３／００１１５６０号、第２００３／００１１８６７号、第２００３／００１１８６８号、第２００３／００２０８４４号、第２００３／００２５８５５号、第２００３／００３４９４９号、第２００３／００３８７５５号、第２００３／００５３１８９号および国際公開第９９／６７６７８号、第００／０５７０４号、第００／２０９２２号、第００／２６７６１号、第００／３８０００号、第００／３８００１号、第００／３６５６０号、第００／６７１１０号、第００／６７３２７号、第０１／０７９６１号、第０１／０８２４１号に記載されている。
【００１１】
前述の特許および出願の多くは、封止電気泳動媒体内の個別のマイクロカプセルを取り囲む壁は、連続相で置き換えることができ、従って、いわゆるポリマー分散電気泳動表示装置を形成できることを認めている。この装置では、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の個別の液滴と、高分子材料の連続相とを備えている。かかるポリマー分散電気泳動表示装置内の電気泳動流体の個別の液滴は、個別のカプセル膜が個々の液滴それぞれに対応付けられていないが、カプセルまたはマイクロカプセルとして見なされることを認めている。例えば、前述の第２００２／０１３１１４７号を参照のこと。従って、本出願の目的は、かかるポリマー分散電気泳動媒体を封止電気泳動媒体の亜種として考えることである。
【００１２】
封止電気泳動表示装置には、典型的には従来の電気泳動装置が持つクラスタ化および沈殿の障害状態がなく、さらに、例えば、様々な曲げられる基板や硬い基板上に表示装置を印刷したり塗布したりする能力といった利点がある。（”印刷”ということばは、印刷および塗布の全ての形態を含むものとして使用する。これに制限しないが、パッチダイコーティング、スロットまたはエクストルージョンコーティング、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のプリメータド（ｐｒｅ−ｍｅｔｅｒｅｄ）コーティング、ロール式ナイフコーティング、正転反転ロールコーティング等の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、スプレーコーティング、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、静電印刷プロセス、感熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセスおよび他の同様な技術を含む。）従って、得られる表示装置には、可ぎょう性を持たせられる。また、（様々な方法を用いて）表示媒体を印刷できるので、表示装置自体を安価に製造できる。
【００１３】
関連する種類の電気泳動表示装置は、いわゆる”マイクロセル電気泳動表示装置”である。マイクロセル電気泳動表示装置では、荷電粒子と懸濁流体とをマイクロカプセル内に封止しないが、その代わりに典型的には、高分子薄膜のキャリア媒体に形成した複数のキャビティ内部に保持する。例えば、サイピックスイメージング社（Ｓｉｐｉｘ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｉｎｃ．）に譲渡されている国際公開第０２／０１２８１号および米国特許出願公開第２００２−００７５５５６号を参照のこと。
【００１４】
電気泳動表示装置は、多くは不透光（粒子が実質的に、可視光が表示装置を透過するのを遮るからである）であって、反射モードで動作するが、電気泳動表示装置を、いわゆる”シャッターモード”で動作させることもできる。粒子が表示装置内を横方向に移動するように配列して、表示装置が、一方では表示状態が実質的に不透光型で、他方では表示状態が光透過型であるようにする。例えば、前述の米国特許第６，１３０，７７４号、第６，１７２，７９８号、米国特許第５，８７２，５５２号、第６，１４４，３６１号、第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号、第６，１８４，８５６号を参照のこと。誘電泳動表示装置は、電気泳動表示装置と同様のものであるが、電界強度の変動に基づいていて、同様のモードで動作できる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照のこと。
【００１５】
粒子ベースの電気泳動表示装置および同様の挙動を示す電気光学表示装置の双安定または多安定の挙動は、従来の液晶（”ＬＣ”）表示装置の挙動と著しいコントラストを示す。ツイステッドネマチック液晶は、双安定でも多安定でもなく、電圧トランスデューサとして作用するので、このような表示装置のピクセルに任意の電界を印加することにより、ピクセルが前に示していた階調に関係なくピクセルに特定の階調を生成する。また、ＬＣ表示装置は、一方向（非透過、つまり”暗い”から透過、つまり”明るい”へ）にしか駆動しない。電界を低下させたり、除去したりすることにより、より明るい状態からより暗い状態へ逆に移行する。最後に、ＬＣ表示装置のピクセルの階調は、電界の極性には反応せず、電界の大きさだけに反応する。実際、技術的理由から、市販のＬＣ表示装置はたいてい、頻繁に駆動電界の極性が逆になる。対照的に、双安定電気光学表示装置は、第一の類似点としてインパルストランスデューサとして作用するので、ピクセルの最後の状態が、印加した電界と電界を印加した時間とばかりでなく、電界を印加する前のピクセルの状態にも依存する。
【００１６】
すでに示しているが、電気泳動表示装置および他の電気光学表示装置の中には双安定性を示すものがある。この双安定性は限定されていて、表示装置上の画像がゆっくりと時間と共に消えてしまうので、画像をもっと長い間維持するには、画像をはじめに書き込んだ光学的状態に戻すように、画像を定期的にリフレッシングする必要がある。
【００１７】
しかしながら、このように画像をリフレッシングすること自体に問題がある。前述の米国特許第６，５３１，９９７号および第６，５０４，５２４号に記載されているように、表示装置の駆動に用いられる方法で電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロ、もしくはゼロに近くならなければ、問題が発生して、表示装置の動作寿命が短くなる。電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロにならない駆動方法について便宜上、”直流バランス”つまり”ＤＣバランス”と呼ぶ。リフレッシングパルスを印加することにより、画像を長時間維持する場合には、これらのパルスは、表示装置の該当するピクセルを駆動して光学的状態を維持するために元々用いていたアドレッシングパルスと同じ極性でなければならず、これによりＤＣアンバランス駆動方法となる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一面によれば、短いパルスでリフレッシングするするならば、ＤＣアンバランス駆動方法に伴う有害な作用を低減しながら表示装置上の画像をリフレッシングすることができることがわかった。
【００１９】
さらに本発明の一面は、双安定電気光学表示装置の前述の駆動要件が、このような双安定電気光学表示装置にふさわしくないＬＣＤの駆動に用いられる従来の駆動方法になるという、この問題の処理に関する。また、前述の米国特許第６，５３１，９９７号および第６，５０４，５２４号に記載されているように、表示装置の駆動に用いられる方法で、電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロ、もしくはゼロに近くならなければ、問題が発生して、表示装置の動作寿命が短くなる。電気光学媒体に印加する正味時間平均印加電界がゼロにならない駆動方法を便宜上、”直流バランス”つまり”ＤＣバランス”と呼ぶ。ＬＣＤで同様の問題が発生するが、印加した電界の極性に対するかかる表示装置の不感受性と、結果として極性が自在に逆転する機能のために、ＤＣバランスの問題となるがＬＣＤでは大きな問題とならない。しかしながら、ＤＣバランスの必要性は、電気光学媒体が印加した電界の極性に敏感に反応する双安定電気光学表示装置の駆動方法を考案するのに考慮しなければならない重要な点である。
【００２０】
従って、さらに本発明の一面は、すでに述べた双安定表示装置の特定の要件を満たす電気光学表示装置の駆動方法および装置に関する。本発明のある方法および装置は特に、双安定表示装置における正確な階調表示の生成を意図したものである。
【００２１】
従って、一面では、本発明は、少なくとも１つのピクセルを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法を提供する。この方法は以下を含む。
【００２２】
アドレッシングパルスを印加してピクセルを第一の光学的状態に駆動し、
ある時間ピクセルを駆動しないことにより、ピクセルを第一の光学的状態とは異なる第二の光学的状態にし、
ピクセルに、ピクセルを実質的に第一の光学的状態に戻すリフレッシュパルスを印加し、リフレッシュパルスがアドレッシングパルスと比較して短い。
【００２３】
本発明のこの面について、以下では説明の都合上、本発明の”リフレッシュパルス”方法と呼ぶ。
【００２４】
このリフレッシュパルス方法では、リフレッシュパルスは典型的には、アドレッシングパルスのインパルスの２０％以下のインパルス、望ましくはアドレッシングパルスのインパルスの１０％以下のインパルス、好ましくはアドレッシングパルスのインパルスの５％以下のインパルスである。以下に述べる理由から、典型的には、第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の約１単位（Ｌ＊は通常のＣＩＥ規定である）未満、望ましくはこの差がＬ＊の約０．５単位未満、好ましくはＬ＊の約０．２単位未満である。複数のリフレッシュパルスを一定の間隔でピクセルに印加することもできる。
【００２５】
リフレッシュパルス方法の一形態では、リフレッシュパルスを印加した後、表示装置にピクセルを第一および第二の光学的状態とは異なる第三の光学的状態に駆動する第二のアドレッシングパルスを印加し、第二のアドレッシングパルスが印加するインパルスが、（ａ）ピクセルを第一の光学的状態から第三の光学的状態に駆動するのに必要なインパルスと、（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第二のアドレッシングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量である。第二のアドレッシングパルスは一定の電圧であるが期間が可変とすることもできる。表示装置が、複数のピクセルと、表示装置の全ピクセルを一方の極端な光学的状態に駆動するブランキングパルスを含む第二のアドレッシングパルスとを備えることもできる。このような”ブランキングパルス／リフレッシュパルス”プロセスの好適な一形態では、表示装置が複数のピクセルを備え、白色ピクセルの第一の群と黒色のピクセルの第二の群とを駆動するように、第一のアドレッシングパルスを各ピクセルに印加し、少なくとも１つのリフレッシュパルスを各ピクセルに印加し、そして、全ピクセルを黒色にする第一のブランキングパルスと、全ピクセルを白色に駆動する第二のブランキングパルスとを表示装置に印加し、２つのブランキングパルスをいずれかの順で印加し、第一のブランキングパルスの間に第一の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ａ）ピクセルを白色から黒色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であって、第二のブランキングパルスの間に第二の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ｃ）ピクセルを黒色から白色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｄ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量である。
【００２６】
本発明のリフレッシュパルス方法では、前述の任意の種類の電気光学媒体を用いることができる。従って、この方法では、表示装置を、回転重クロム材または電気着色表示装置、または電気泳動表示装置、望ましくは封止電気泳動表示装置とすることができる。
【００２７】
別の面では、本発明は、媒体に直流オフセットを有する交流パルスを印加することを含む双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法を提供する。
【００２８】
別の面では、本発明は、媒体に交流パルスを印加し、交流パルスに続いてパルスのデューティサイクルおよび周波数のうち少なくとも１つを変えて、電気光学媒体の光学的状態を変化させることを含む双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法を提供する。
【００２９】
別の面では、本発明は、複数の行と複数の列とに配列した複数のピクセルと、それぞれ複数の行の１つに対応付けられた複数の行電極と、それぞれ複数の列の１つに対応付けられた複数の列電極と、各行電極を順に選択して、選択した行電極に対応付けられたピクセル行をアドレッシングして表示装置上の所望の画像の１行を書き込むように、いずれかの任意の行電極電圧を選択する間に列電極を印加するよう構成された駆動手段とを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法を提供する。この方法は、以下を含む。
【００３０】
第一の画像を表示装置に書きこみ、
表示装置に書き込む第二の画像を示すデータを受信し、
第一の画像と第二の画像とを比較し、表示装置の行を第一のセットに分割し、少なくとも１つのピクセル行が第一の画像と第二の画像との間で異なり、第二のセットは、第一の画像と第二の画像との間でピクセル行が同じであって、
第一のセットの行に対応付けられた行電極だけを順次選択することにより第二の画像を書きこみ、電圧を列電極に印加して第一のセットの行だけを書きこみ、これにより、第二の画像を表示装置に形成する。
【００３１】
別の面では、本発明は、複数のピクセルを有する電気光学表示装置であって、少なくとも１つのピクセルが、領域がそれぞれ異なる複数のサブピクセルを備え、表示装置はサブピクセルの光学的状態が互いに独立して変化するように構成された駆動手段を備える装置を提供する。このような表示装置では、望ましくは、少なくとも２つのサブピクセルが実質的に２の倍数で領域が異なっている。
【００３２】
すでに示したように、本発明は、電気光学媒体および表示装置をアドレッシングする方法と、かかる表示装置の構成とについて、多数の改良を提供する。本発明の各種の面について順次説明するが、１つの電気光学媒体または表示装置は、本発明の２つ以上の面を利用することができる。例えば、１つの電気光学表示装置がＤＣオフセット駆動でＡＣパルスを用い、そしてリフレッシュパルスも用いることができる。
本発明のリフレッシュパルス方法
すでに述べたように、一面では本発明は、表示装置に短いリフレッシュパルスを印加することにより、電気光学表示装置上の画像をリフレッシングする方法を提供する。従って、本発明の方法では、まず、双安定表示装置のピクセルに、ピクセルの光学的状態を変化させるのに十分なアドレッシングパルスを印加する。ある時間表示装置を駆動しないでおいた後、ピクセルに、アドレッシングパルスと比較して短いリフレッシュパルスを印加する。典型的には、リフレッシュパルスが印加したインパルスは、アドレッシングパルスが印加したインパルスの約２０％以下（望ましくは１０％以下、好ましくは５％以下）である。例えば、ピクセルが１５Ｖのアドレッシングパルスを５００ミリ秒必要とする場合は、リフレッシュパルスは、１５Ｖで１０ミリ秒、アドレッシングパルスのインパルスの２％のインパルスとすることができる。
【００３３】
この方法におけるリフレッシュパルスのタイミングは、光学的状態が急に小さく変化することに対する人の目の感受性を考慮に入れる必要がある。人の目は、画像が次第に薄れていくことに対して比較的耐えられるので、例えば、明度Ｌ＊に必要な時間としてしばしば計測される電気光学媒体の双安定性（通常のＣＩＥ規定により定義される。例えば、Ｒ．Ｗ．Ｇ．ハント（Ｈｕｎｔ）、色測定（Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ）、第３版、ファウンテンプレス（Ｆｏｕｎｔａｉｎ Ｐｒｅｓｓ）、キングストンアポンテムズ、イギリス（１９９８年）を参照。（ＩＳＢＮ ０ ８６３４３ ３８７ １））は、アドレッシングパルスが終わった後で観察される白色光学的状態の最大から（または黒色状態の最小から）２単位で変化する。しかしながら、リフレッシュパルスを表示装置に印加すると、該当するピクセルの明度に急激な変化が起き、実質的にＬ＊の１単位未満の急激な変化が人の目に容易に認識されてしまう。リフレッシュパルスの間の間隔によるが、これらのパルスに起因する画像の変化は、画像に”ちらつき”として現れて、このようなちらつきは見る人にとって非常に不快なものである。このようなちらつきあるいはリフレッシュパルスに起因する画像の他の顕著な変動を回避するために、各リフレッシュパルスが画像に最小限の変化しか起こさないように、アドレッシングパルスと第一のリフレッシュパルスとの間の間隔、あるいは連続するリフレッシュパルスの間の間隔を選択する。従って、１つのリフレッシュパルスに起因するＬ＊の変化が、Ｌ＊の約１単位未満、望ましくは約０．５単位未満、好ましくは約０．２単位未満である。
【００３４】
本方法でリフレッシュパルスを用いることにより、リフレッシュパルスを印加する間駆動方法にある程度ＤＣアンバランスが発生してしまうが、駆動方法には長期ＤＣバランスが含まれないことになる。電気光学表示装置の動作寿命を決定するのに非常に重要なことは、短期のＤＣバランスよりむしろ、長期のＤＣバランスであることがわかった。このような長期のＤＣバランスを達成するために、１つ以上のリフレッシュパルスを印加した後、リフレッシュパルスを印加したピクセルを、”スイッチング”アドレッシングパルスまたは第二のアドレッシングパルスで、その逆の光学的状態に駆動する。このスイッチングアドレッシングパルスで印加したインパルスを調整して、全期間にわたってＤＣバランス（または少なくとも最小のＤＣアンバランス）を形成することができる。第一のアドレッシングパルスが、２つのアドレッシングパルスの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して、実質的に同じ大きさの量で極性が逆で、この第二のアドレッシングパルスのインパルスを調整されているからである。例えば、±１５Ｖのインパルスを５００ミリ秒印加することにより、白色光学的状態と黒色光学的状態との間で切り換えることができる表示装置について考える。この表示装置のピクセルをまず、＋１５Ｖのインパルスを５００ミリ秒印加することにより、黒色から白色に切り換え、次にピクセルの白色状態をそれぞれ＋１５Ｖのリフレッシュパルスを１０ミリ秒ずつ、１０回間隔を置いて印加することにより維持するとする。リフレッシュパルスを１０回印加した後、ピクセルを黒色光学的状態に戻すことが望ましい。これは、−１５Ｖのアドレッシングパルスを６００（５００ミリ秒ではなく）ミリ秒印加することにより達成することができるので、ピクセルが全黒色から白色、黒色へ移行する間、全体的なＤＣバランスを達成することができる。
【００３５】
スイッチングアドレッシングパルスをこのように調整することは、新規の画像を表示装置に書き込むことによって、あるピクセルの光学的状態を変化させる必要があるときに行うことができる。一方、この調整は、”ブランキングパルス”を表示装置に印加する間に実行することもできる。前述のＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号に記載されているように、一定の間隔で電気光学表示装置に、いわゆる”ブランキングパルス”を印加することはしばしば必要であったり、望ましいことであったりする。このようなブランキングパルスはまず、表示装置の全ピクセルを一方の極端な光学的状態（例えば、白色状態）に駆動し、次に全ピクセルを逆の光学的状態（例えば、黒色）にし、そして所望の画像を書き込むことが含まれる。既に詳細に述べた技術を用いて、ブランキングパルスの間に調整を行うことは、全ピクセルに対して実質的に同時にＤＣバランスをとることができるという利点がある。全ピクセルを白色に駆動するブランキングパルスの間に前の画像が黒色だったピクセル（ブランキングパルスを印加する直前に表示されている画像）のＤＣバランスをとることができ、全ピクセルを黒色に駆動するブランキングパルスの間に、前の画像が白色だったピクセルのＤＣバランスをとることができる。また、ブランキングパルスの間に調整を行うことにより、その前のアドレッシングパルスから、それぞれのピクセルに何回リフレッシュパルスが印加されたかを突き止める必要がなくなる。黒色ピクセルおよび白色ピクセルを同じ間隔でリフレッシングして（たいていの場合そうであるが）、各画像が移行する際にブランキングパルスを挿入するとすると仮定するならば、ブランキングパルスの間に各ピクセルに対して同じ調整（極性を除いて）をする必要がある。この調整は、前のブランキングパルスから表示装置に印加したリフレッシュパルスの数により判定する。また、ブランキングパルスの間にＤＣバランスをとることにより、リフレッシュパルス方法を３つ以上の階調を有する電気光学表示装置に対して適用する方法を提供する。このような表示装置で階調対階調移行の間に印加したインパルスをはっきりと調整することにより、階調に不要のエラーが発生してしまうからである。
【００３６】
本発明のリフレッシュパルス方法を、電気光学媒体の双安定性を増加する代わりの方法として、あるいは組み合わせて、さらに加えて用いることができる。例えば、本発明を前述の第２００２／０１８０６８７号に記載の電気泳動媒体と共に用いることができる。媒体はポリマーが溶解または分散した懸濁液を有し、これにより媒体の双安定性が増加する。
（項目１）
少なくとも１つのピクセルを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、この方法は、以下：
アドレッシングパルスを印加してピクセルを第一の光学的状態に駆動する工程；および
ある時間ピクセルを駆動しないことにより、ピクセルを第一の光学的状態とは異なる第二の光学的状態にする工程
を包含し、この方法は、
ピクセルに、ピクセルを実質的に第一の光学的状態に戻すリフレッシュパルスを印加し、リフレッシュパルスがアドレッシングパルスと比較して短いことを特徴とする、方法。（項目２）
リフレッシュパルスがアドレッシングパルスのインパルスの２０％以下のインパルスであることを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目３）
リフレッシュパルスがアドレッシングパルスのインパルスの１０％以下のインパルスであることを特徴とする項目２に記載の方法。
（項目４）
リフレッシュパルスがアドレッシングパルスのインパルスの５％以下のインパルスであることを特徴とする項目３に記載の方法。
（項目５）
第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の１単位未満であることを特徴とする項目１ないし４のいずれか１に記載の方法。
（項目６）
第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の０．５単位未満であることを特徴とする項目５に記載の方法。
（項目７）
第一および第二の光学的状態の間の差がＬ＊の０．２単位未満であることを特徴とする項目６に記載の方法。
（項目８）
複数のリフレッシュパルスを一定の間隔でピクセルに印加することを特徴とする項目１ないし７のいずれか１に記載の方法。
（項目９）
リフレッシュパルスを印加した後、表示装置にピクセルを第一および第二の光学的状態とは異なる第三の光学的状態に駆動する第二のアドレッシングパルスを印加し、第二のアドレッシングパルスが印加するインパルスが、（ａ）ピクセルを第一の光学的状態から第三の光学的状態に駆動するのに必要なインパルスと、
（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第二のアドレッシングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であることを特徴とする項目１ないし８のいずれか１に記載の方法。
（項目１０）
第二のアドレッシングパルスが一定の電圧であるが期間が可変であることを特徴とする項目９に記載の方法。
（項目１１）
表示装置が、複数のピクセルと、表示装置の全ピクセルを一方の極端な光学的状態に駆動するブランキングパルスを含む第二のアドレッシングパルスとを備えることを特徴とする項目９または１０に記載の方法。
（項目１２）
表示装置が複数のピクセルを備え、白色ピクセルの第一の群と黒色のピクセルの第二の群とを駆動するように、第一のアドレッシングパルスを各ピクセルに印加し、少なくとも１つのリフレッシュパルスを各ピクセルに印加し、そして、全ピクセルを黒色にする第一のブランキングパルスと、全ピクセルを白色に駆動する第二のブランキングパルスとを表示装置に印加し、２つのブランキングパルスをいずれかの順で印加し、第一のブランキングパルスの間に第一の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ａ）ピクセルを白色から黒色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｂ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であって、第二のブランキングパルスの間に第二の群の各ピクセルに印加したインパルスが、（ｃ）ピクセルを黒色から白色に駆動するのに必要なインパルスと、（ｄ）第一のアドレッシングパルスと第一のブランキングパルスとの間のピクセルに印加したリフレッシュパルスの代数和に対して極性が逆で同じ大きさのインパルスとの総量であることを特徴とする項目１ないし１１のいずれか１に記載の方法。
（項目１３）
表示装置が回転重クロム材または電気着色表示装置であることを特徴とする項目１ないし１２のいずれか１に記載の方法。
（項目１４）
表示装置が電気泳動表示装置であることを特徴とする項目１ないし１２に記載の方法。
（項目１５）
表示装置が封止電気泳動表示装置であることを特徴とする項目１４に記載の方法。
（項目１６）
媒体に直流オフセットを有する交流パルスを印加することを特徴とする双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法。
（項目１７）
媒体に交流パルスを印加し、交流パルスに続いてパルスのデューティサイクルおよび周波数のうち少なくとも１つを変えて、電気光学媒体の光学的状態を変化させることを特徴とする双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法。
（項目１８）
複数の行と複数の列とに配列した複数のピクセルと、それぞれ複数の行の１つに対応付けられた複数の行電極と、それぞれ複数の列の１つに対応付けられた複数の列電極と、各行電極を順に選択して、選択した行電極に対応付けられたピクセル行をアドレッシングして表示装置上の所望の画像の１行を書き込むように、いずれかの任意の行電極電圧を選択する間に列電極を印加するよう構成された駆動手段とを有する双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、以下を特徴とする方法。
第一の画像を表示装置に書きこみ、
表示装置に書き込む第二の画像を示すデータを受信し、
第一の画像と第二の画像とを比較し、表示装置の行を第一のセットに分割し、少なくとも１つのピクセル行が第一の画像と第二の画像との間で異なり、第二のセットは、第一の画像と第二の画像との間でピクセル行が同じであって、
第一のセットの行に対応付けられた行電極だけを順次選択することにより第二の画像を書きこみ、電圧を列電極に印加して第一のセットの行だけを書きこみ、これにより、第二の画像を表示装置に形成する。
（項目１９）
複数のピクセルを有する電気光学表示装置であって、少なくとも１つのピクセルが、領域がそれぞれ異なる複数のサブピクセルを備え、表示装置はサブピクセルの光学的状態が互いに独立して変化するように構成された駆動手段を備えることを特徴とする装置。
（項目２０）
少なくとも２つのサブピクセルが実質的に２の倍数で領域が異なっていることを特徴とする項目１９に記載の電気光学表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、パルス幅変調で直流パルスを用いてアドレッシングした表示装置で、時間と共に階調が変動することを示すグラフである。
【図２】図２は、パルス高変調で直流パルスを用いてアドレッシングした表示装置で、図１と同様のことを示すグラフである。
【図３】図３は、本発明による直流オフセットで交流パルスを用いてアドレッシングした表示装置で、図１と同様のことを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明によるデューティサイクル変調で交流パルスをアドレッシングした用いて表示装置で、図１と同様のことを示すグラフである。
【図５】図５は、ダブルプレパルスサイドショー波形を用いてアドレッシングした表示装置で時間と共に階調が変動することを示すグラフである。
【図６】図６は、シングルプレパルスサイドショー波形を用いてアドレッシングした表示装置で、時間と共に階調が変動することを示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａ、図７Ｂは、本発明の表示装置の１つのピクセル内で、可能なサブピクセルの構成を示す。
【図７Ｂ】図７Ａ、図７Ｂは、本発明の表示装置の１つのピクセル内で、可能なサブピクセルの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に実施例をあげリフレッシュパルス本発明の方法の一実施の形態を示すが、説明のためだけである。
実施例１
この実施例では、無色の懸濁液にポリマーコーティングした二酸化チタン白色粒子とポリマーコーティングした黒色粒子とを備える、逆に帯電する型の封止２粒子媒体を含む表示装置を用いる。表示装置は、おおむね前述の第２００２／０１８０６８７号のパラグラフ［００６１］〜［００６８］に記載の”方法Ｂ”により用意されたものである。
【００３９】
複数のピクセルを含む上述のように用意した表示装置では、±１５Ｖのアドレッシングパルスを５００ミリ秒印加して、黒色光学的状態と白色光学的状態との間で切り換えることができた。この表示装置は双安定性に限度があった。白色光学的状態を２Ｌ＊単位で変化させるのに必要な時間は、室温でわずかに約１５秒であった。しかしながら、±１５Ｖの短いリフレッシュパルスを４秒／分、およそ６．７％のデューティサイクルで印加することにより、白色光学的状態と黒色光学的状態とを無期限に維持することができると、経験的に判定した。現実的な試験を行って、これらの実験で用いられる標準画像でのちらつきを回避するために（黒色領域および白色領域を共に含む）、はじめに５００ミリ秒アドレッシングパルスを印加した後、±１５Ｖリフレッシュパルスをおよそ７ ミリ秒、およそ１００ミリ秒の間隔で表示装置の黒色ピクセルおよび白色ピクセルに印加した。
【００４０】
表示装置におけるＤＣアンバランス駆動方法を様々な期間で行って判定するために、４つの駆動方法を別々に検査した。
４８０分法
表示装置を標準画像でアドレッシングして、前述のリフレッシュパルスを４８０分用いてこの画像を維持した。次に一連のブランキングパルスを印加して、アドレッシングパルスとリフレッシュパルスとのサイクルを繰り返した。ＤＣバランスパルスはまったく印加しなかった。８３時間動作した後、一連のブランキングパルスを印加して、そして標準画像でそれぞれ白色と黒色とであった表示装置の別々の領域について検査した。以下の表で、検査期間の間白色を呈示した表示装置の領域を”４８０Ｗ”とし黒色を呈示した領域を”４８０Ｄ”と示す。各検査した領域を、標準５００ミリ秒アドレッシングパルスで白色光学的状態に駆動して、パーセント反射値を測定した。この値を”ｗ％”と表に示す。次に、各検査した領域にリフレッシュパルスを全く印加せずに１５秒放置して、１５秒間経過した後でＬ＊の変化を測定した。”明るさ保持の違い”として周知の得られるＬ＊の変化を、”ｂｈｄｌ”と表に示す。さらにブランキングパルスを印加した後で、各検査した領域を標準５００ミリ秒アドレッシングパルスを印加して黒色光学的状態に駆動して、パーセント反射値を測定した。この値は、”ｄ％”と表に示す。次に、各検査した領域にリフレッシュパルスを全く印加せずに１５秒間放置して、２度目の１５秒間経過した後でＬ＊の変化を測定した。暗さ保持の違い”として周知の得られるＬ＊の変化を、”ｄｈｄｌ”と表に示す。
６０分法
この方法は、４８０分法と同じであるが、ブランキングパルスを印加する前に画像を６０分維持した点が異なっている。検査期間の間白色を呈示していた表示装置の領域を、”６０Ｗ”と以下の表に示し、黒色を呈示していた領域を”６０Ｄ”と示す。
１０分法
この方法では、画像を４８０分法と同じやり方で書き込んで、４８０分法と同じリフレッシュパルスを用いて１０分維持した。次に、逆の極性のパルスを４０秒間印加して、表示装置のＤＣバランスをとり、そして画像を書き換えてこのサイクルを繰り返した。検査期間の間白色を呈示していた表示装置の領域を”１０Ｗ”と以下の表に示し、黒色を呈示していた領域を”１０Ｄ”と示す。
１分法
この方法は、１０分法と同じであるが、画像を１分だけ維持して、次に第二のＤＣバランスパルスを４秒印加してこのサイクルを繰り返した点が異なる。検査期間の間白色を呈示していた表示装置の領域を、”１Ｗ”と以下の表で示し、黒色を呈示していた領域を、”１Ｄ”と示す。
【００４１】
これらの実験から得られた結果を以下の表１に示す。
【００４２】
（表１）
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１のデータから、非常にアンバランスな４８０分法では、検査期間の間白色と黒色とを呈示する表示装置の領域で、白色状態の反射が大きく異なっていて、暗さ保持の違いについても大きく異なっていたことがわかる。従って、この非常にアンバランスな駆動方法では、例えば電極を損傷するといった、他の作用ときわめてかけ離れた表示装置の光学的状態に相当の変化を発生する。これは、このようなアンバランス駆動方法で発生しうるものである。また、明るさと暗さを保持する違いに見られる差からわかるように、長期間白色を呈示した領域ではその後白色が残りやすく、一方、長期間黒色を呈示した領域ではその後黒色が残りやすいという意味で、アンバランスな駆動方法により”バイアス”が表示装置に発生してしまう。アンバランスな６０分法から得られる結果から、予想していたことであるが、程度は低いが同様なことが示された。対照的に、ＤＣバランス１０分法および１分法では共に、白色および黒色を呈示する領域に、基本的に差は見られなかった。
【００４５】
従って、これらの実験から、長期のＤＣバランスが間隔をおいたブランキングパルスにより発生したとするなら、短いリフレッシュパルスを用いたことにより発生した一時的なＤＣアンバランスが、表示装置の特性に悪影響を与えなかったことがわかる。
【００４６】
本発明のリフレッシュパルス方法で用いられる電気泳動媒体では前述のイーインクおよびＭＩＴの特許および特許出願と同じ構成部品および製造技術を用いることができ、さらに情報を得るには読者はこれを参照されたい。
階調駆動波形の基本的な要素（ＡＣパルスの利用を含む）
前述の米国特許第６，５３１，９９７号および第６，５０４，５２４号に述べたように、現在、多くの表示装置は、電圧パルスを十分な期間印加して、電気光学媒体を飽和することにより、一方の極端な光学的状態からもう一方の光学的状態に切り換えられる（例えば、黒色から白色に、あるいは逆の場合も同様）。例えば、粒子ベースの電気泳動媒体では、前面または裏面電極の全域に渡って荷電粒子を移動させる。光学的状態が飽和するまで電気光学媒体をアドレッシングする従来の要件では、中間階調状態が不可能である。階調を実現する電気光学表示装置により、グラフィック性能と画像品質とに大きな利点をもたらす。
【００４７】
便宜上、双安定電気光学表示装置で階調を実現する電圧波形または駆動方法についてそれぞれ、以下に”階調波形”または”階調駆動方法”と呼ぶ。このような階調波形または駆動方法で用いられる、５つの基本的な階調波形要素がある。”階調波形要素”という用語は、電圧パルス、すなわち一連の電圧パルスを意味し、電気光学表示装置の光学的状態に変化を発生することを意味する。階調波形要素自体が階調を生成することができ、特定のシーケンスで配列される１つ以上の階調波形要素が共に階調駆動波形を形成する。階調駆動波形は、表示装置のピクセルをある階調状態から別の階調状態に切り換えることができる。１つ以上の駆動波形のシーケンスが駆動方法を構成し、これにより表示装置上に任意の一連の階調画像を表示することができる。
【００４８】
駆動波形要素は、２つの基本的なカテゴリーに分類される。すなわち、直流（ＤＣ）電圧パルスと、交流（ＡＣ）電圧パルスとである。いずれの場合も、パルスの可変パラメータは、パルス高とパルス長とである。
【００４９】
電気光学媒体に階調光学的状態を発生することは、電圧を媒体に印加するやり方にきわめて依存しているが、電圧を印加しなくなった時に媒体がこの階調光学的状態を保持する能力は、階調アドレッシング法では同じように重要であって、この能力は媒体の性質に依存するものである。実際、すべての階調スイッチング特性に依存している。本出願では、封止粒子ベースの電気泳動媒体を参照して、階調アドレッシング法について主に説明するが、他の種類の双安定電気光学媒体の特性が可能なようにこのような方法を必要に応じて変更することは、このような媒体の技術の当業者にとって容易に明らかなことであろう。
【００５０】
階調駆動波形の基本的な要素は以下の通りである。
パルス幅変調を用いたＤＣパルス
所望の階調状態を実現する最も簡単な方法は、一方の極端な光学的状態からもう一方の状態へ移行する途中でピクセルのアドレッシングを停止することである。添付の図面の図１では、主要図に示される封止電気泳動媒体に階調移行を生成するために用いるＤＣパルス長変調波形要素を、挿入図に示す。（以下で述べるこの実験およびこれに続く実験で用いられる表示装置は、おおむね前述の第２００２／０１８０６８７号のパラグラフ［００６１］〜［００６８］に記載の”方法Ｂ”に基づいたものである。）用いた３つのパルスはそれぞれ、１５Ｖを２００ミリ秒、４００ミリ秒、６００ミリ秒印加し、発生した３つの曲線をこれに従って表示している。挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでないことに留意されたい。従って、パルス高は一定であるが、パルス時間は反射率が別々に変化するので異なっていた。図１では、これらの電圧パルスを印加して、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。パルス長が長くなると、反射率の変化が大きくなることがわかる。
【００５１】
検査した表示装置は、印加した電圧パルスの終端に直ちにに反応し、その光学的状態が高くなって終わっていた。顕微鏡レベルでは、電気泳動粒子が一方の電極からもう一方の電極へ移行する際に直ちに停止して、カプセル内部の中間位置で懸濁した状態になっていると推察される。
【００５２】
パルス幅変調を用いたＤＣ階調駆動パルスの利点は、所望の階調状態を実現する速度である。
パルス高変調を用いたＤＣパルス
所望の階調状態を実現する別のアプローチは、ピクセルの一方の極端な光学的状態からもう一方の状態に完全に切り換えるのに必要な電圧より低い電圧でピクセルをアドレッシングすることである。添付の図面の図２では、主要図に示される封止電気泳動媒体に階調移行を生成するＤＣパルス高変調波形要素を、挿入図に示す。最大電圧レベルで媒体を完全に切り換えるのに必要な時間長で、電圧パルス長を固定する。用いた３つのパルスはそれぞれ、５Ｖ，１０Ｖ，１５Ｖで５００ミリ秒印加し、発生した３つの曲線はこれに従って表示している。挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでないことに留意されたい。従って、パルス長は一定であるが、パルス高パルス時間は反射率が別々に変化するので異なっていた。図２では、これらの電圧パルスを印加すると、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。パルス高が高くなると、反射率の変化が大きくなることがわかる。
【００５３】
駆動電圧を印加したまま停止すると、電気泳動粒子がより遅い速度でより低い電圧で懸濁液を移動して、懸濁したままになっていることが推察される。
【００５４】
パルス高変調を用いたＤＣ階調駆動パルスの利点は、実現した階調状態を正確に制御することである。
ＤＣオフセット変調を用いたＡＣパルス
前述の封止電気泳動媒体を階調駆動することは、発振（ＡＣ）電界により行われていた。このようなＡＣ電界を用いたスイッチング機構は、上述の同じ媒体をＤＣ駆動することとは完全に異なっていると考えられる。添付の図面の図３では、主要図に示す封止電気泳動媒体に階調移行を生成するために用いられるＤＣオフセット変調波形要素を用いたＡＣパルスを、挿入図に示す。いずれの場合でも、ＡＣ構成部品の周波数（およそ１０Ｈｚ）を、粒子が発振電界に反応可能な値に設定したが、ＤＣオフセットの大きさおよび方向（図３の３つの曲線に示されているように０Ｖ、−１Ｖまたは−２．５Ｖ）が、結果的にピクセルがとる階調状態を判定した。前の図面のように、挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでない。図３では、これらの電圧パルスを印加すると、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。ＤＣオフセットが大きくなると、反射率の変化が大きくなることがわかる。
【００５５】
ＡＣ電界を印加すると、電気泳動粒子が懸濁液中で発振し、図３の左側から容易にわかるように、反射率の全変化に重ね合わせると、この発振は反射率のサイクル変動の動きとして観察される。ＤＣオフセットを印加するまでは、反射率に対するネットエフェクトはない。ＤＣオフセットの影響下で、ある時間波形を印加した後、反射率は、一定の値に近づく。ＤＣオフセット電圧による粒子に対する力とは逆の復元力が存在すると思われる。そうでなければ、粒子はカプセル壁に流れ続けるだろう。この復元力は、カプセル壁と粒子との間の液体の動き、および／または粒子が直接カプセル壁と相互作用することによるものである。電圧を解除した後の光学的状態の安定性は、他の波形要素と一致している。
【００５６】
ＡＣ波形要素の利点は、波形要素のパラメータを指定することにより、特定の反射率状態になる能力であるが、ＤＣ波形要素は、反射率でのみ変化可能である。他のＡＣ波形要素に対するＤＣオフセットを用いたＡＣ波形要素の利点は、アドレッシングパルスを正確に同調することが不要なことである。
デューティサイクル変調を用いたＡＣパルス
発振電界を用いてＤＣバイアスを誘発する別のやり方は、デューティサイクルを変調することである。添付の図面の図４では、主要図に示す階調移行を生成するデューティサイクル変調を用いたＡＣパルスを、挿入図に示す。各パルスでは、電圧を最大値に設定し、デューティサイクル（電圧が正または負の方向の時間百分比）により反射率を判定する。図４に示すように、用いた３つのデューティサイクルは５０％、４７％、４０％であった。前の図面のように、挿入図の時間尺度は、主要図の時間尺度と同じでない。この図では、これらの電圧パルスを印加すると、その反射状態が黒色からレベルが違う階調に変化したピクセルの反射率を、時間に対してプロットしている。
【００５７】
図４からわかることは、ＡＣ／ＤＣオフセットパルスを用いて図３に示す曲線が発生したように、ある時間パルスを印加した後、図４に示す曲線は一定の値に近づく。従って、ＡＣ／ＤＣオフセットのように、デューティサイクル変調を用いると、カプセル壁から粒子を強制的に引き離す復元力が存在して、一定の階調状態を維持すると思われる。復元力の物理的機構は、おそらく上述と同じであると思われる。また、パルスの印加を停止すると、直ちに階調状態の変化が停止する。
【００５８】
デューティサイクル変調を用いたＡＣ波形の利点は、電圧変調を必要としないことである。
周波数変調を用いたＡＣパルス
ＡＣ階調を切り換える別のアプローチは、電気光学媒体にＡＣ電界を印加して、その電界が媒体の光学的状態を発生して発振させ、そして所望の反射率になった時点でサイクルの半ばでＡＣ電界を停止することである。この電圧を最大値に設定して、ＡＣ周波数を順に変えてより大きい、あるいはより小さい反射率範囲を達成する。周波数により、反射率の発振の大きさを判定する。
【００５９】
このようなアプローチで封止粒子ベースの電気泳動媒体に印加すると、その初期位置の周囲で発振することにより、電気泳動粒子がＡＣ電界に反応する。反射率は典型的には、対極にある黒色光学的状態または白色光学的状態のいずれにもならないので、カプセル壁との相互作用が最小になって、反射率の反応が印加した電圧に対して比較的線形になる。
【００６０】
周波数変調を用いたＡＣパルスの利点は、電圧変調が不要なことである。
【００６１】
上述の種類のパルスを組み合わせることにより、波形要素の大きさを展開することができる。それぞれ一意のスイッチング機構を備えるので、スイッチング特性が異なる別々の電気光学媒体を駆動する応用範囲の広い方法を提供できる。
【００６２】
上述の駆動方法の原理をある特定の例に応用すると、パルス幅変調とＡＣパルスとを用いることにより、用いなければ黒色状態および白色状態だけ実現することになる電気光学表示装置に、中間階調状態を実現できる。
【００６３】
すでに述べた理由により、階調を実現する能力は、電気光学表示装置では非常に望ましいものである。しかしながら、多数の階調を構成するのは、高フレーム率ドライバ（高フレーム率は、パルス幅を多数の間隔に”スライス”するために必要であって、これによりパルス幅が可能となって、階調を非常に正確に制御することができる）あるいは電圧変調が可能なドライバのいずれかを用いたパルス幅変調が必要となる。いずれの種類のドライバも、実質的に、単純な３段階ドライバより費用がかかる。３段階ドライバは、共通前面電極の電位に対して表示装置のそれぞれのピクセルを＋Ｖ、−Ｖ、０電位にだけ設定でき（Ｖは任意の動作電位である）、黒色状態および白色状態だけ行える駆動表示装置に共通して用いられるものである。
【００６４】
本発明は、３段階ドライバで双安定電気光学表示装置の黒色レベルおよび白色レベルの中間の階調を生成できるようにする駆動方法を提供する。この駆動方法は、以下の表２から容易に理解することができる。このような本発明の表示装置における様々な種類の移行の連続するフレームの間に印加した電圧を示す表である。
【００６５】
（表２）
【００６６】
【表２】
【００６７】
上記の表２からわかるように、黒色から白色への移行、あるいは逆の場合も同様に、バイナリ（黒色／白色のみ）表示装置と同じである。一方、階調への移行には、２つの部分がある。第一の部分は、適切な極性と長さとを有する方形波パルス（すなわち、同じ電位での複数のフレーム）で、電気光学媒体の反射率を所望の中間階調明度にできる限り近づける。このステップで可能な正確さは、表示装置のフレーム率で限定される。アドレッシングパルスの第二の部分は、各フレームの幅が同じ数の正と負との電圧パルスから構成される。図３、図４を参照して上述したように、ＡＣ方形波を封止粒子ベースの電気泳動媒体に印加することにより、媒体を”緩和”してある”中間階調”状態にすることを既に示している。従って、パルスのこの第二の部分により、以前のパルス履歴に関わりなく、全ピクセルを同じ均一な中間階調状態にする。階調状態からアドレッシングアウトして黒色または白色にすることは、適切な極性の短パルスで実現する。
【００６８】
より一般的には、パルスのＡＣ部分がフレーム毎に極性を切り換える必要はないが、フレーム一つおきに（周波数＝フレーム率／４）、あるいはより一般的にはｎ番目のフレーム毎に（周波数＝フレーム率／２ｎ）交互により低い周波数電圧により切り換える。
【００６９】
従って、本発明は、複雑で高価な電圧変調ドライバを用いることなく、単純な３段階ドライバだけを用いて別のバイナリ電気光学表示装置に１つの階調を生成する方法を提供する。
【００７０】
上述の駆動方法の原理を第二の特定の例に適用すると、本発明は、２次元移行マトリックスを収集することを提供する。マトリックスの各要素は、どのように初期光学的状態（明らかに、初期光学的状態を行に割り当てることは任意であるが、ここでは”行インデックス”と示す）から抽出して、最終的な光学的状態（ここでは”列インデックス”と示す）になるかを指定する。このマトリックスの各要素は、一連の波形要素（上記で定義したように）から構成され、一般に、ｎビット階調の表示装置は、このマトリックスを２（２Ｎ）要素含む。本発明のマトリックスは、駆動方法におけるＤＣバランスの必要性（上述のように）を考慮に入れて、ある電気光学媒体における”メモリ”作用を最小限にして（すなわち、特定のパルスをピクセルに印加した結果起きる作用が、ピクセルの電流状態だけでなくある前の状態にも依存すること）、これにより、均一な光学的状態を生成して表示装置のスイッチング速度を最大にしながらも、アクティブマトリックス駆動方法の制約内で動作することになる。また本発明は、任意の特定の電気光学媒体のこのようなマトリックスにおける要素の期間の最適な値を判定する方法を提供する。さらに、電気光学表示装置を駆動する際の、このようなマトリックスとその利用についての記載については、読者は前述のＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号を参照のこと。
【００７１】
本発明の現在好適な波形について、上述のようにパルス幅変調（ＰＷＭ）について以下に述べる。しかしながら、パルス高変調、もしくは上述のＡＣ変調を各種組み合わせた種類を用いて同じ結果または類似の結果を実現することができる。各種の別の種類の変調を、１つの波形内で用いて、例えば、パルスの最後の部分を除いた全パルスにパルス幅変調を行って、次にパルスの最後の部分に電圧変調を行う。
【００７２】
以下で述べる本発明の第一の２つの波形は”スライドショー”波形である。これは、次の階調状態にアドレッシングアウトする前にある階調状態から黒色状態に戻るものである。このような波形はたいてい、スライド映写機のように全画面を直ちに消す表示装置の更新方法と互換性がある。
【００７３】
ダブルプレパルススライドショー波形
この波形では、波形の好適な形態について添付の図面の図５に示す。電気光学媒体のピクセルをはじめに、部分的なパルスを用いて、黒色（１００と示す）から初期（第一の）階調状態に駆動する。ピクセルをこの初期階調状態から別の所望の（第二の）階調状態に変化させるには、ピクセルをまず、第一の階調状態（１０２）から白色に駆動して、次に白色（１０４）から黒色にする。最後に、第二の階調状態になる適切なパルスを１０６に印加する。この種類の波形がＤＣバランス全体に確実に保持されるようにするには、１０６でのアドレッシングパルス長と１０２での白色パルス長の総量が、１０４での白色黒色パルス長と等しいことが必要である。この波形は、２つの任意の階調状態の間で移行するために、最大で媒体のスイッチング時間の３倍（すなわち、１つのピクセルを黒色光学的状態から白色光学的状態に切り換えるのに必要な時間、あるいは逆の場合も同様に）必要なので、３倍波形と呼ぶ。
【００７４】
シングルプレパルススライドショー波形
この波形では、波形の好適な形態について添付の図面の図６に示す。上記ダブルプレパルス波形のセクション６と同じ方法で、電気光学媒体のピクセルをはじめに、部分的なパルスを用いて、黒色（１１０と示す）から初期（第一の）階調状態に駆動する。ピクセルをこの初期階調状態から別の所望の（第二の）階調状態に変化させるには、ピクセルをまず、第一の階調状態（１１２）から黒色に駆動して、次に、第二の階調状態になる適切なパルスを１１４に印加する。明らかに、第二の移行の前に、ピクセルは再び１１６で黒色に戻る。この種類の波形により波形全体でＤＣバランスを保持するのは、１１２と１１６とで印加したインパルスが、（極性を除いて）１１０と１１４とで印加したインパルスそれぞれと等しいからである。この波形は、２つの任意の階調状態の間で移行するために、最大で媒体のスイッチング時間の２倍必要なので、２倍波形と呼ぶ。
【００７５】
階調対階調波形
上述のスライドショー波形を用いる代わりに、黒色状態または白色状態を経ずに、ある階調状態から別の階調状態に直接アドレッシングすることにより、表示装置を更新する。このような移行に伴う明白なアーティファクト（すなわち、黒色および／または白色の”点滅”）がないので、これを”階調対階調”アドレッシングと呼ぶ。階調対階調波形には主に２つの形態がある。すなわちＤＣバランスとＤＣアンバランスとである。
【００７６】
ＤＣバランス階調対階調波形では、２つの任意の階調状態の間の移行は、２つの状態の間でシフトするのに必要な正確な変調パルス長を印加することにより行われる。電気光学媒体は、中間の黒色状態または白色状態では透過しない。最大パルス長がインクのアドレッシング時間と同じなので、このような波形を１倍波形と呼ぶ。ＤＣバランスを維持するには、ｎ階調状態の表示装置では、任意の特定の波形に対応付けられた移行マトリックスを最適化するのに利用できるｎ−１個のフリーパラメータが存在する。これは、相当過剰に制約を受けたシステムとなってしまう。例えば、逆に移行のに、移行には全て、同じで逆のインパルスが必要となる（すなわち、極性を除き２−３は３−２と同じである）。
【００７７】
ＤＣアンバランス階調対階調波形は、パルス長がＤＣバランスの制限で制約を受けていない点を除いて、基本的にＤＣバランス階調対階調波形と同じである。従って、移行マトリックスの各２（２Ｎ）エントリを、それぞれ独立して変えることができる。
【００７８】
上述の各種の波形により、アクティブマトリックス表示装置で階調アドレッシングが可能となり、携帯情報端末（ＰＤＡ）や電子ブックに電気光学媒体を応用する際に重要となる。これらの波形により、電気光学媒体のメモリ作用が最小限になる。このようなメモリにより画像ゴーストが発生してしまう。最適なパルス長とシーケンスを選択することにより、所望の階調光学的状態を最小限のパルス数で実現することができる。
選択的な行の駆動
本発明の別の面は、表示装置の行を選択的に駆動することにより、アクティブマトリックス双安定電気光学表示装置の性能を向上させることに関する。
【００７９】
すでに述べたように、そして、前述の特許および特許出願でより詳細に記載されているように、従来のＬＣＤ上に所望の画像を維持するのに、全画像領域を連続してリフレッシングする必要があるのは、典型的には液晶が双安定ではなく、ＬＣＤ上の画像が、リフレッシングしない限り非常に短い時間で薄れていくからである。アクティブマトリックスＬＣＤの当業者が周知のように、かかる表示装置では、行ドライバを用いて表示装置の１行ピクセルに対応付けられたトランジスタのゲートをオンにすることにより、連続してリフレッシングする。列ドライバ（表示装置の各列のトランジスタのソース電極に接続している）に表示装置上の所望の画像の該当する部分になる選択した行のピクセルを書き込むのに必要な電位を印加することにより、表示装置の選択した行に書きこみを行う。次に、行ドライバにより表示装置の次の行を選択してこのプロセスを繰り返すので、周期的に行がリフレッシングされる。（行ドライバをゲート電極に割り当てることと、列ドライバをソース電極に割り当てることとは、従来のとおりであるが基本的に任意なものである。所望ならば当然逆にできる。）
ＬＣＤでは画像を連続してリフレッシングすることが必要なので、表示される画像のほんの一部分を変えることは、全体的なリフレッシング手順の一部分として扱われる。連続リフレッシング表示装置では、画像の更新する部分を用意する必要がない。新規の画像は、１秒当たり数回表示装置を書き込むことにより行われるので（ＬＣＤの場合）、表示装置で消えてしまった画像部分のどのような変化も、自動的に短い間隔で表示装置に現れることになる。その結果、ＬＣＤで利用されるよう開発された従来の回路では、画像の一部分だけ更新するようにするようにできない。
【００８０】
対照的に、双安定電気光学表示装置では連続してリフレッシングする必要がない。実際、このように連続してリフレッシングすることが望ましいことではないのは、表示装置のエネルギー消費が必要以上に増加するからである。また、このようにリフレッシングする間に、ゲート（行）線により容量電圧スパイクをピクセル電極に与えてしまい、何らかのドライバ電圧エラーまたは補償できないゲート貫通形バイアスエラーが蓄積してしまう。これらの要因全てにより、表示装置のピクセルの光学的状態に不要のシフトが発生してしまうことになる。従って、双安定電気光学表示装置では、表示装置上の全画像を書き換えることなく、画像の一部分を更新する手段を備えることが望ましい。本発明の一面は、このような”部分的に更新する”手段を備える双安定電気光学表示装置に関する。本発明によれば、これは、表示装置に書き込まれる連続する画像を比較して、２つの画像で異なる行を特定して、このように特定した行だけアドレッシングすることにより行われる。
【００８１】
この方法では、表示装置で部分的な更新を行うために、光学的状態を変更するピクセルを含む表示装置の行だけを特定する。この方法の好適な形態では、表示装置の各線を、表示装置のコントローラ（前述のＰＣＴ／ＵＳ０２／３７２４１号を参照）で所望のピクセル電極の出力電圧を全て調べる。その線の出力電圧がすべて共通表示装置の前面電極の電位Ｖｃｏｍ（すなわち、その行のピクセルを全く書き換える必要がない場合）と等しい場合、次にコントローラは同期（Ｖｓｙｎｃ）パルスを出力する。データ値を列ドライバにロードせず、対応する出力イネーブル（ＯＥ）コマンドも出さない。このネットエフェクトは、現在の行をアクティブにしないで行ドライバのトークンビットを表示装置の次の行に渡すことである。少なくとも１つのピクセルを書き換える必要がある行に対して、データを列ドライバだけにロードし、出力イネーブルだけをアサートする。
【００８２】
本発明の利点には、２つの別々の種類がある。まず、書き換える必要のないピクセル用の疑似電圧の多くの電源を取り除いたことである。これらのピクセルに対して容量ゲートスパイクが全くなく、列ドライバ電圧におけるエラーがアドレッシングしないフレームのピクセルに伝わることがなくなる。液晶に比べて多くの電気光学媒体では、特に電気泳動媒体では抵抗率が比較的より低いので、実際の前面電圧に対してピクセル電極が緩和しやすく、従って電気光学媒体の保持状態を維持することができる。第二に、表示装置の電力消費が最小限になる。書き換える必要がない全行に対し、対応するゲート線をチャージする必要がない。またデータを表示装置の列ドライバにロードしない場合は、このデータを表示装置のインターフェースに移動させる余分な電力消費についても取り除くことができる。
空間領域ディザリング
上述の本発明の面は、駆動電気光学表示装置に用いられる波形に関する。しかしながら、かかる表示装置の挙動についても、バックプレーンの構造を変えることにより変更することができる。本発明のこの面は、表示装置の１つ以上のピクセル、好ましくは各ピクセルを、別々の領域を有する複数のサブピクセルに分割することに関する。
【００８３】
すでに述べたように、電気光学表示装置で階調を形成することは非常に望ましい。この階調は、表示装置のピクセルを２つの極端な状態の中間の階調状態のいずれかに駆動することにより実現される。しかしながら、媒体が所望の数の中間の状態を実現できない場合には、あるいは表示装置を、所望の数の中間の状態を形成する能力がないドライバで駆動する場合には、他の方法を用いて所望の数の状態を実現する必要がある。本発明のこの面は、この目的のための空間ディザリングに関する。
【００８４】
表示装置を複数の”論理”ピクセルに分割する。各論理ピクセルは、所望の数の階調または他の光学的状態を表示することができる。しかしながら、明らかに２つ以上の物理的に離れた領域を論理ピクセルで表示することができる。実際これは、”フルカラー”論理ピクセルを利用するカラー表示装置に共通することである。各論理ピクセルは、原色の３つのサブピクセルから構成される。例えば赤、緑、青である。例えば、前述の第２００２／０１８０６８８号を参照のこと。同様に、論理ピクセルとしてサブピクセルの集合を用いることにより、階調を実現することができる。各サブピクセルは、バイナリスイッチングだけ行うことができた。例えば、同じ領域に別々に制御可能な４つのサブピクセルを備える論理ピクセルを用いて、２ビット階調を形成することができた。しかしながら、１ビットまたは２ビット階調では、好適にはサブピクセルの数が大きいのは、階調で１ビット増える毎に、必要とするサブピクセルの数が倍になるからである。
【００８５】
本発明は、複数のサブピクセルを備える少なくとも１つのピクセルを有する電気光学表示装置を提供する。これらのサブピクセルは、領域が異なっている。本発明の好適な実施の形態では、少なくとも２つのサブピクセルは、領域が実質的に２の倍数で異なっている。従って、例えば、論理ピクセルが１×、２×、４×の領域のサブピクセルを有するとする。×は任意の領域である。この種類の論理ピクセルを、添付の図面の図７Ａに概略で示す。この論理ピクセルは、３つの電極だけを用いて３ビット階調を実現するが、同じ領域のサブピクセルを用いて同じ３ビット階調を実現することは、８つのサブピクセルが必要となる。
【００８６】
駆動すると、各サブピクセルは入射光の一部を反射したり透過したりする。わずかな量がサブピクセルの領域で処理される。反射／透過が論理ピクセルの領域で平均する場合は、次に駆動領域のバイナリ重み付けを行うことにより、空間的にディザリングした階調となる。
【００８７】
サブピクセルの領域は任意のものである。図７Ａに示したものは、反射により重み付けされる。サブピクセルが非線形重み付けを用いる場合には（Ｌ＊における同じステップまたはガンマ補正階調スペーシングにおける同じステップに適切なように）、領域をそれに応じて変えるようにする。
【００８８】
サブピクセルの形状は十分考慮する必要があり、それらの相対的な領域についても十分考慮する必要がある。図７Ａに示したように、単純な大きなブロックにより、サブピクセルアレイを単純なパターンで形成することができるが、ある条件下ではサブピクセルが見る人に分解して見えることがある。また、広い領域（多数の論理ピクセルにわたる）を中間レベルの階調で表示する場合は（（例えば）図７Ａの領域４だけを各論理ピクセルで駆動するように）、見る人にとってはサブピクセルのパターンによる線や格子状のパターンが見えてしまう。
【００８９】
論理ピクセルの解像度がますます向上すると、これらの問題は低減するが、多数のピクセルがさらに必要となる。しかしながら、ピクセルの数は解像度の２乗で増える。その代わり、サブピクセルの視認性および／または目に見えるパターンの問題は、例えば図７Ｂに示すようにサブピクセルを嵌合させることにより低減できる。この図は説明のためだけであって、サブピクセルの相対領域を正確に表したものではないことに留意されたい。図７Ｂと同様の多くの嵌合パターンを用いて、画像の品質を向上することができる。
【００９０】
サブピクセルの視認性および／または目に見えるパターンの問題を処理する別のアプローチは、サブピクセルをランダムな方向に向けることである。例えば、図７Ａに示すサブピクセルの構成を有するピクセルアレイでは、それぞれのピクセルで図７Ａに示す構成の向きが、４つランダムにとりうる。このようにサブピクセルを”ランダム化”することにより、パターンを分解して見る人にとって目障りでないようにする。
【００９１】
図７Ａ、図７Ｂに示す本発明の実施の形態では３ビット階調を生成しているが、サブピクセルをさらに追加することにより本発明で任意のビット数の階調を生成できることが理解されるであろう。
【００９２】
本発明のこの面における利点は以下の通りである。
【００９３】
（ａ）電気光学媒体自体が階調を実現する必要がないこと。基本的に表示装置は黒色／白色表示装置とすることができ、サブピクセルがオンオフして階調を生成する。スキャンしたアレイでは、サブピクセルを必要に応じて制御して同じ数の行に対して列ドライバをさらに備えることによりカラーサブピクセルアレイとして実現できる。これにより、用いる電気光学媒体に対する要求を低減する。例えば、動作寿命時間を経ることによって媒体の階調がずれてしまう可能性について心配する必要がない。
【００９４】
（ｂ）複雑な列ドライバを必要としないこと。本発明は、従来の表示装置に多く使用されるバイナリレベルドライバを用いて簡単に互換できる。従って様々な汎用の電気光学媒体、安価な”汎用の構成部品を容易に用いることができる。階調を生成する方法の中には、列電極に電圧変調ドライバを必要とするものもあるが、このようなドライバは広く市販されていないし、バイナリレベルドライバより高価で／構成が難しい。
【００９５】
（ｃ）本発明に用いるアクティブマトリックスアレイ用に設計された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、フルカラーに必要なものより全く難しいものではない。１つのピクセル当たり３つのサブピクセル（例えば、ＲＧＢ）であり、各種の構成部品に供給しなければならないデータ量はわずかである。従って、新規の技術開発を全く必要とせずに、アクティブマトリックスバックプレーンを本発明で実現できる。
様々な技術
電気光学表示装置の従来のアクティブマトリックス駆動方法の多くでは、表示装置のバックプレーン上のピクセル電極の電圧を順に変えて所望の電圧をピクセルに印加する。上面は典型的には、ピクセルをアドレッシングするのに有利と思われる特定の電圧で保持する。例えば、ピクセル電極に供給するデータ線の電圧をゼロボルトと電圧Ｖ０との間で変化させる場合、上面をＶ０／２で保持して、順にピクセル全体で電圧を低下して両方向でＶ０／２の大きさとする。
【００９６】
本発明の一面によれば、上面の電圧を変化させて、電気光学媒体のアドレッシングを向上することができる。例えば、上面電圧をゼロボルトに保持して、順に全ピクセル電圧を低下させて（上面マイナスピクセル電圧）、−Ｖ０と低くすることもできる。上面をＶ０まで上げて、ピクセル電圧をＶ０に低下することもできる。これらの大きな電圧低下により、電気光学媒体のアドレッシングをより速くすることができる。
【００９７】
より一般的には、上面電圧をゼロ電圧やＶ０に設定するだけでなく、他の電圧に設定することもできるという利点がある。例えば、バックプレーンが印加するピクセル対ピクセル電圧と一致して、全時間可変電圧を電気光学媒体に印加するという利点がある。
【００９８】
電気光学表示装置に、選択線と同じ電圧を印加するように選択線を延長することにより形成した電極と、ピクセル電極との間にキャパシタを備えることも周知である。前述の国際公開第０１／０７９６１号に述べたように、このようなキャパシタを備えることにより、駆動電圧を除去した後で該当するピクセルの電界が減衰する速度を遅くする。別の面では、本発明は、表示装置の選択線とは別に可変の電圧を有する（第二の）電極と、ピクセル電極との間に形成した記憶キャパシタを有する電気光学表示装置を提供する。好適な実施の形態では、第二の電極が上面電圧を追従する。すなわち、その電圧が時間依存の定数だけ上面から異なっている。この種類のキャパシタを備えることにより、表示装置の隣接する（前の）行を制御する選択線と、ピクセル電極との間に重なることにより形成される記憶キャパシタと比較して、ピクセルが受ける容量電圧スパイクを大幅に低減する。
【００９９】
本発明の別の面は、選択線とデータ線とによる電気光学媒体の不要なスイッチングを低減する、あるいは除去することに関する。
【０１００】
上述のように、選択線とデータ線とは、ピクセル電極が所望の値になるよう印可するのに必要な電圧を供給する点で、アクティブマトリックスパネルに不可欠の要素である。しかしながら、選択線とデータ線とには、データ線に隣接する電気光学媒体をスイッチングする不要の作用がある。このようなスイッチングに起因する不要の光学アーティファクトを、黒色マスクを用いてデータ線および／または選択線により切り換えられる領域を見る人から隠してしまうことにより、除去することができる。しかしながら、このような黒色マスクを備えるには、表示装置の前面をバックプレーンと位置決めする必要があり、見る人に向けられる電気光学媒体の部分を減らす必要がある。この結果、黒色マスクがない表示装置よりも表示装置が暗くなり、コントラストが低くなってしまう。
【０１０１】
本発明の別の面では、通常の表示装置動作の間、隣接する電気光学媒体を目につくほどアドレッシングするしないように、データ線を一方向に小さく横に延長させることにより、黒色マスクの必要性を回避する。これにより、黒色マスクに必要性を不要にする。
【０１０２】
本発明に関連する面は、パッシベーション電極の利用と、電気光学媒体の駆動に用いられる駆動方法の変更に関する。インパルス駆動電気光学媒体は、２つの電極の間で薄膜の形態をとるなら電子的にアドレッシングできる。一般に、電極が電気光学媒体と接触している。しかしながら、長い電子緩和時間を有する誘電材料が１つまたは２つの電極と媒体との間に存在していれば、媒体をアドレッシングすることが可能である。１つまたは２つの電極をパッシベーションすることは、化学的または電気化学的相互作用により表示装置デバイスのバックプレーンまたは前面に悪影響を与えることを回避するのに望ましい。前述の国際公開第００／３８００１号を参照のこと。誘電層が存在することにより、電気光学媒体にわたって電圧を維持する能力が大幅に低減してしまうが、それでも電圧インパルスを媒体に印加でき、誘電層が適切に動作するならば、これらの電圧インパルスを介して媒体をアドレッシングすることができる。
【０１０３】
当然、電気光学媒体の光学的状態は、ピクセル電極の電圧を変えることにより実現される。この電圧変化により、チャージが媒体を介して漏れるにつれて、電気光学媒体に印加する電圧が減衰してしまうことになる。外部の誘電層（すなわち、媒体と一方の電極との間の誘電層）が十分に薄く、電気光学媒体に十分に抵抗力があれば、媒体に印加する電圧インパルスにより、媒体の光学的状態に十分な所望のシフトを生成することになる。従って、誘電層を介して電気光学媒体を電子的にアドレッシングすることは可能である。しかしながら、アドレッシング方法は、媒体と直接接触する電極により電気光学媒体をアドレッシングすることと異なっている。後者の場合では、電圧をピクセルに印加することにより媒体をアドレッシングするが、前者の場合、ピクセル電圧を変えることによりアドレッシングを実現するからである。変化する毎に、電圧インパルスを電気光学媒体に印加することになる。
【０１０４】
最後に、本発明は、アクティブマトリックス電気光学表示装置のクロストークを低減する駆動方法を提供する。
【０１０５】
１つのピクセルをアドレッシングすることにより、他のピクセルの光学的状態に影響を与えてしまうピクセル間クロストークは不要であるが、これにはいろいろな原因がある。原因の一つは、オフ状態のトランジスタを流れる有限の電流である。１つのピクセルをチャージするための電圧をデータ線にかけると、オフ状態の電流リークのために、選択しない行のトランジスタをチャージしてしまう。これは、低いオフ状態電流をトランジスタに用いることにより解決される。
【０１０６】
クロストークの別の原因は、隣り合うピクセル間の電流リークである。バックプレーンの素子を介してまたはバックプレーンと接触する電気光学媒体を介して、電流が漏れてしまう。このようなクロストークを解消するには、ピクセル電極の間に大きな絶縁ギャップを備えるようにバックプレーンを設計することである。ギャップが大きいほど、リーク電流が小さくなる。
【０１０７】
すでに示したように、本発明で用いる好適な種類の電気光学媒体は、封止粒子ベースの電気泳動媒体である。本発明の方法および装置に用いられるこのような電気泳動媒体は、前述のイーインクおよびＭＩＴの特許および特許出願に記載のものと同じ構成部品および製造技術を用いることができる。さらに情報を得るには、読者はこれらを参照されたい。
【０１０８】
本発明の好適な実施の形態について添付の図面を参照して説明するが、これは説明のためだけである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法であって、交流パルスを該媒体に印加することと、該交流パルスに続いて、該パルスのデューティサイクルおよび周波数のうちの少なくとも１つを変更することにより、該電気光学媒体の光学的状態を変化させることとを特徴とする方法。
【請求項２】
双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、
該表示装置は、
複数の行および複数の列に配列された複数のピクセルと、
複数の行電極であって、該複数の行電極の各々は、該複数の行のうちの１つに関連付けられている、複数の行電極と、
複数の列電極であって、該複数の列電極の各々は、該複数の列のうちの１つに関連付けられている、複数の列電極と、
該複数の行電極の各々を順に選択し、該選択された行電極に関連付けられている行のピクセルをアドレッシングして該表示装置上に所望の画像の１行を書き込むように選択された電圧を、いずれかの任意の行電極の選択の間に該列電極に印加するように構成される駆動手段と
を有し、
該方法は、
第一の画像を該表示装置に書き込むことと、
該表示装置に書き込まれる第二の画像を表すデータを受信することと、
該第一の画像と該第二の画像とを比較し、該表示装置の行を第一のセットと第二のセットとに分割することであって、該第一のセットでは、該行の少なくとも１つのピクセルが該第一の画像と該第二の画像とで異なり、該第二のセットでは、該行のどのピクセルも該第一の画像と該第二の画像とで異ならない、ことと、
該第一のセットの行に関連付けられている行電極のみを順次選択し、該列電極に電圧を印加して該第一のセットの行のみを書き込むことにより該第二の画像を書きこみ、これにより、該表示装置に該第二の画像を形成することと
を特徴とする、方法。
【請求項３】
複数のピクセルを有する電気光学表示装置であって、該複数のピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルが、複数のサブピクセルを備えることと、該複数のサブピクセルの各々の面積が、それぞれ異なることと、該表示装置が、該サブピクセルの光学的状態を互いに独立して変化させるように構成される駆動手段を備えることとを特徴とする、装置。
【請求項４】
前記複数のサブピクセルのうちの少なくとも２つのサブピクセルの面積が実質的に２のファクターだけ異なることを特徴とする、請求項３に記載の電気光学表示装置。
【請求項１】
双安定電気光学媒体をアドレッシングする方法であって、交流パルスを該媒体に印加することと、該交流パルスに続いて、該パルスのデューティサイクルおよび周波数のうちの少なくとも１つを変更することにより、該電気光学媒体の光学的状態を変化させることとを特徴とする方法。
【請求項２】
双安定電気光学表示装置をアドレッシングする方法であって、
該表示装置は、
複数の行および複数の列に配列された複数のピクセルと、
複数の行電極であって、該複数の行電極の各々は、該複数の行のうちの１つに関連付けられている、複数の行電極と、
複数の列電極であって、該複数の列電極の各々は、該複数の列のうちの１つに関連付けられている、複数の列電極と、
該複数の行電極の各々を順に選択し、該選択された行電極に関連付けられている行のピクセルをアドレッシングして該表示装置上に所望の画像の１行を書き込むように選択された電圧を、いずれかの任意の行電極の選択の間に該列電極に印加するように構成される駆動手段と
を有し、
該方法は、
第一の画像を該表示装置に書き込むことと、
該表示装置に書き込まれる第二の画像を表すデータを受信することと、
該第一の画像と該第二の画像とを比較し、該表示装置の行を第一のセットと第二のセットとに分割することであって、該第一のセットでは、該行の少なくとも１つのピクセルが該第一の画像と該第二の画像とで異なり、該第二のセットでは、該行のどのピクセルも該第一の画像と該第二の画像とで異ならない、ことと、
該第一のセットの行に関連付けられている行電極のみを順次選択し、該列電極に電圧を印加して該第一のセットの行のみを書き込むことにより該第二の画像を書きこみ、これにより、該表示装置に該第二の画像を形成することと
を特徴とする、方法。
【請求項３】
複数のピクセルを有する電気光学表示装置であって、該複数のピクセルのうちの少なくとも１つのピクセルが、複数のサブピクセルを備えることと、該複数のサブピクセルの各々の面積が、それぞれ異なることと、該表示装置が、該サブピクセルの光学的状態を互いに独立して変化させるように構成される駆動手段を備えることとを特徴とする、装置。
【請求項４】
前記複数のサブピクセルのうちの少なくとも２つのサブピクセルの面積が実質的に２のファクターだけ異なることを特徴とする、請求項３に記載の電気光学表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−７８８６０（Ｐ２０１２−７８８６０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８０２４７（Ｐ２０１１−２８０２４７）
【出願日】平成２３年１２月２１日（２０１１．１２．２１）
【分割の表示】特願２００９−２４８３１５（Ｐ２００９−２４８３１５）の分割
【原出願日】平成１５年５月２３日（２００３．５．２３）
【出願人】（５０００８０２１４）イー インク コーポレイション (148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２１日（２０１１．１２．２１）
【分割の表示】特願２００９−２４８３１５（Ｐ２００９−２４８３１５）の分割
【原出願日】平成１５年５月２３日（２００３．５．２３）
【出願人】（５０００８０２１４）イー インク コーポレイション (148)
【Ｆターム（参考）】
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