JP2002511607A - 多色サブピクセルフルカラー反射ディスプレイ - Google Patents

多色サブピクセルフルカラー反射ディスプレイ

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Abstract

(57)【要約】 優れた彩度および輝度を有するフルカラー反射ディスプレイは、多色素子を備える新規のディスプレイ素子によって達成される。1実施態様において、カプセルは、視覚的に異なるこれらの種の粒子を非常に備える。このディスプレイの1実施態様は、3つのサブピクセルを使用し、各サブピクセルは、視覚的に異なる3種の粒子を含むカプセルを備える。このディスプレイの別の実施態様は、異なる視覚的状態をユーザーに提供するカラーフィルターを使用する。このディスプレイ素子は、電気信号の、少なくとも1つのカプセルへの適用に応答して視覚的ディスプレイを示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明は、電子ディスプレイに関し、特に、フルカラー起電ディスプレイおよ
び、フルカラーマイクロカプセル化起電ディスプレイを作製する方法に関する。
【0002】 (関連出願に対する相互文献) 本願は、U.S.S.N.60/081,362(1998年、4月10日出
願)に対して優先権を主張し、その内容は本明細書中で参考として援用される。
【0003】 (発明の背景) 多数の利点(例えば向上した光学的外観、大きな形状因子で構成される能力、
可撓性基板を用いて形成され得ること、容易に製造できることを特徴とし、そし
て低コストで製造される得ること)を提供する、多くの向上された反射ディスプ
レイ媒体が存在する。このような反射ディスプレイ媒体には、マイクロカプセル
化起電ディスプレイ、回転ボールディスプレイ、懸濁粒子ディスプレイ、および
ポリマーを使用する液晶の複合体(多くの名で公知であるポリマー分散液晶、ポ
リマー安定化液晶、および液晶ゲルを含むが、これらに限定されない)が挙げら
れる。一般に、印加された電場を通過する粒子の運動によって特徴付けられる起
電ディスプレイ媒体は、高い反射性を有し、双安定(bistable)とされ
得、そして、殆ど電力を消費し得ない。さらに、カプセル化された起電ディスプ
レイはまた、プリントされ得る。これらの特徴によって、カプセル化起電ディス
プレイ媒体は、従来の電子ディスプレイが不適切な多数の用途(例えば、可撓性
プリントディスプレイ)に使用され得る。
【0004】 二色性起電ディスプレイは、限られた色の範囲(例えば、黒色/白色または黄
色/赤色)で例証されているが、現在のところ、フルカラー起電ディスプレイの
商品化は成功していない。実際に、現在まで反射ディスプレイ技術は、それ自体
が満足のいく色の可能性を示さない。フルカラー反射ディスプレイは典型的に、
少なくとも2つの重要な領域:輝度および色の飽和において、放射ディスプレイ
(emissive display)と比較した場合、不完全である。
【0005】 明るいフルカラーディスプレイを達成するための1つの従来技術は、放射ディ
スプレイの当該分野で公知であるように、赤色、緑色、および青色を有するサブ
ピクセルを作り出すことである。このシステムにおいて、各ピクセルは、2つの
状態:オン、すなわち色の放射、およびオフ、を有する。これらのサブピクセル
から光がブレンドされると、全体的なピクセルは、様々な色および色の組み合わ
せを取り得る。放射ディスプレイにおいて、視覚の結果は、選択された強度にお
いてサブピクセルによって放射された波長の和であり、白色は、赤色、緑色およ
び青色が、均衡の取れた割合で、または、全強度で全て活性である場合に観測さ
れる。白色画像の輝度は、サブピクセルの光の放射の強度によって制御される。
黒色は、全てが活性でない場合、すなわち、全てがゼロ強度で放射される場合に
観測される。さらなる例として、赤色の視覚的表示は、赤色サブピクセルが活性
であり、一方、緑色および青色が不活性である場合に現われ、従って赤色のみが
放射される。
【0006】 公知のように、この方法は、青緑色−紫紅色−黄色の減色システム(subt
ractive color system)を典型的に使用する二色反射ディ
スプレイに適用され得る。このシステムにおいて、これらの反射サブピクセルは
、放射ディスプレイにおいてそれらのピクセルが行うようなスペクトルの特異的
な部分を発するというよりはむしろ、光学スペクトルの特異的な部分を吸収する
。白色は全てを反射し、すなわち、何も吸収しない。着色した反射物質は、観測
された色の波長に対応する光を反射し、そして、可視スペクトルにおける波長の
残りを吸収する。黒色表示を達成するために、全ての3つのサブピクセルが作用
し、それらはスペクトルの補色部分を吸収する。
【0007】 しかしながら、上記のようなフルカラーディスプレイによって表示される色は
、最適状態には及ばない。例えば、赤色を表示する場合、1つのピクセルは紫紅
色を表示し、1つは黄色を表示し、そして1つは白色を表示する。白色サブピク
セルは、画像における赤色の飽和を減少させ、そして表示コントラストを減少さ
せる。全体的な色彩は、色褪せた赤色である。良好なカラー飽和を伴う高いコン
トラスト、高い輝度のフルカラー反射ディスプレイを生成する方法が何故現在ま
で、不可能であったのかがこれによってさらに示される。
【0008】 (発明の要旨) 本発明は、以前より知られている、特定のフルカラーカプセル化起電ディスプ
レイと比較して、より明るい、より良好な飽和した反射フルカラーディスプレイ
を達成するための実際的な方法を教示する。
【0009】 本発明の目的は、より明るく、より良好な飽和した反射フルカラーディスプレ
イを提供することである。幾つかの実施態様において、このディスプレイは非常
に可撓性であり、容易に製造され得、殆ど電力を消費し得ず、従って、様々な用
途に取り込まれ得る。本発明は、カプセル化起電ディスプレイ媒体を備えるプリ
ント可能なディスプレイを特徴とする。実施態様において、このディスプレイ媒
体はプリントされ得、従って、ディスプレイ自体が安価に製造され得る。
【0010】 ディスプレイの最適な状態がある程度の時間の長さに対して安定であるように
カプセル化された起電ディスプレイは構成され得る。ディスプレイがこの様式で
安定である2つの状態を有する場合、ディスプレイは双安定であると言われる。
ディスプレイの2つ以上の状態が安定である場合、このとき、このディスプレイ
は、多安定(multistable)であると言われ得る。本発明の目的に関
して、用語「双安定」および「多安定」または、一般に「安定」とは、一度、ア
ドレスした電圧(addressing voltage)が除去され、任意の
光学的状態が固定されたままであるディスプレイを指すために使用される。安定
状態の定義は、ディスプレイの用途に依存する。光学的状態が要求された観察時
間にわたって実質的に変化しない場合、徐々に減退する光学的状態が効果的に安
定となり得る。例えば、表示が数分間毎に更新される場合、数時間または数日間
安定である表示画像は、このような場合が存在し得るとき、この用途に対して効
果的に双安定または多安定となる。本発明において、用語「双安定」および「多
安定」とは、また、考慮する用途に関して効果的に安定であるような、十分な長
さで存続する光学的状態を有するディスプレイを指す。あるいは、カプセル化起
電ディスプレイを作製することが可能であり、ここで、ディスプレイに対してア
ドレスする電圧が一度除去されると(すなわち、ディスプレイが双安定または多
安定でない)、画像が急速に減退する。記載されるように、ある用途において、
双安定または多安定ではないカプセル化起電ディスプレイを使用することが有利
である。カプセル化起電ディスプレイが安定であるか否か、およびその安定の程
度は、起電粒子、懸濁流体、カプセル、およびバインダー物質の適切な化学修飾
によって制御され得る。
【0011】 カプセル化された起電ディスプレイは、多くの形態を取り得る。このディスプ
レイは、バインダー中に分散されたカプセルを含み得る。これらのカプセルは、
任意の大きさまたは形状を有し得る。例えば、カプセルは、球状であっても良く
、そして、ミリメートル範囲またはミクロン範囲の直径を有し得るが、好ましく
は、10〜数百ミクロンである。これらのカプセルは、以下に記載されるような
カプセル化技術によって形成され得る。粒子はカプセルにカプセル化され得る。
これらの粒子は、2つ以上の異なるタイプの粒子であっても良い。これらの粒子
は、例えば、着色されても良く、発光性であっても良く、光吸収性、または、透
明であっても良い。これらの粒子には、例えば、ニート顔料、染色(深紅色)顔
料あるいは顔料/ポリマー複合体が挙げられ得る。このディスプレイはさらに、
粒子が分散される、懸濁流体を含み得る。
【0012】 カプセル化起電ディスプレイの作製の成功には、幾つかの異なるタイプの材料
およびプロセス(例えば、ポリマーバインダーおよび、必要であれば、カプセル
膜)の適切な相互作用が必要である。これらの材料は、起電粒子および流体と化
学的に適合され、同様に互いと適合されなければならない。カプセル材料は、有
用な表面相互作用で起電粒子と係合し得るか、あるいは、流体とバインダーとの
化学的または物理的な境界として作用し得る。種々の材料およびカプセル化起電
ディスプレイを製作する際に有用な材料の組み合わせは、同時係属中の出願番号
第09/140,861号に記載され、この内容は本明細書中に参考として援用
される。
【0013】 幾つかの場合において、プロセスのカプセル化工程は必要なく、そして、起電
流体は直接バインダーに(あるいは、前駆体をバインダー物質に)分散または乳
化され得、そして、有効な「ポリマー分散起電ディスプレイ」が作製される。こ
のようなディスプレイにおいて、バインダー中に作られたボイドは、カプセル材
料が存在しない場合であっても、カプセルまたはマイクロカプセルと呼ばれ得る
。バインダー分散起電ディスプレイは、エマルジョンまたは相分離タイプであっ
ても良い。
【0014】 本明細書を通して、印刷、また印刷されたもの(printed)を言及し得
る。本明細書全体を通して使用されるように、印刷には、印刷およびコーティン
グの全ての形態を含むことが意図され、以下を備える:プリメーター(prem
etered)コーティング(例えば、パッチ色素コーティング、スロットまた
は押出しコーティング、スライドまたはカスケードコーティングおよびカーテン
コーティング);ロールコーティング(例えば、ナイフオーバーロールコーティ
ング、前後(forward and reverse)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;熱印刷プロセス;
および他の類似技術。「印刷された素子」とは、上記技術の任意の1つを使用し
て形成された素子をいう。
【0015】 上記のように、起電ディスプレイ素子は、カプセル化され得る。本明細書全体
を通して、「カプセル」、「ピクセル」、および「サブピクセル」を言及する。
ピクセルディスプレイ素子は、1つ以上のカプセルまたはサブピクセルによって
形成され得る。サブピクセルは、それ自体が1つ以上のカプセルまたは他の構成
を含む。
【0016】 優れた飽和、および輝度を有する、フルカラー反射ディスプレイは、多色副素
子を備える新規ディスプレイ素子を用いることによって達成される。1つの実施
態様は、3つのサブピクセルを使用するディスプレイであり、各サブピクセルは
、視覚的に異なる3種の粒子を含有するカプセルを含む。別の実施態様は、異な
る視覚状態を提供するカプセル化起電ディスプレイと組み合わせたカラーフィル
ターを用いるディスプレイである。さらに別の実施態様において、このディスプ
レイは、3つ以上の視覚状態が可能なディスプレイ素子を用いる。さらに別の実
施態様において、視覚ディスプレイ状態は、特定の色、例えば、原色の赤色、緑
色、および青色、あるいはそれらの補色、および白色および/または黒色から選
択される。このディスプレイ素子は、少なくとも1つのカプセルに対する電気信
号の適用に応答する視覚ディスプレイを表す。
【0017】 1つの局面において、本発明は、起電ディスプレイ素子に関する。この起電デ
ィスプレイ素子は、第1カプセルを含み、この第1カプセルは、第1光学特性を
有する第1種の粒子、および第1光学特性とは視覚的に異なる第2光学特性を有
する第2種の粒子を含む。このディスプレイ素子は、さらに第2カプセルを含み
、この第2カプセルは、第3光学特性を有する第3種の粒子、および第3光学特
性とは視覚的に異なる第4光学特性を有する第4種の粒子を含む。このディスプ
レイ素子は、少なくとも1つの第1および第2カプセルに対する電気信号の適用
に応答して、視覚ディスプレイを表す。第1光学特性および第3光学特性は、外
観において実質的に類似であり得るが、そうである必要はない。
【0018】 起電ディスプレイ素子はさらに、第5光学特性を有する第5種の粒子を含み、
この第5光学特性は、第1カプセルの第1および第2光学特性とは視覚的に異な
る。これはまた、第6光学特性を有する第6種の粒子を含み、この第6光学特性
は、第2カプセルの第3および第4光学特性とは視覚的に異なる。これはまた、
第7種の粒子(第7光学特性を有する)、第8種の粒子(第8光学特性を有する
)、および第9種の粒子(第9光学特性を有する)を有する第3カプセルを含む
【0019】 起電ディスプレイ素子は、第1、第3および第7光学特性が白色の視覚的外観
を有するような粒子を含み得る。この起電ディスプレイ素子は、第2、第4およ
び第8光学特性が黒色の視覚的外観を有するような粒子を含み得る。起電ディス
プレイ素子は、少なくとも1つの光学特性(視覚的外観が赤色、緑色、青色、黄
色、青緑色、または紫紅色である)を有し得る。起電ディスプレイ素子は、色、
輝度、または反射率を含む少なくとも1つの光学特性を有し得る。
【0020】 この起電ディスプレイ素子は、懸濁流体を含むカプセルを有し得る。この懸濁
流体が実質的に透明であるか、あるいは染色さもなくば着色され得る。
【0021】 別の局面において、本発明は、少なくとも1つのディスプレイ素子を含むディ
スプレイ装置に関し、このディスプレイ素子は、上記のような少なくとも2つの
カプセルおよび、このディスプレイ素子に隣接する少なくとも1つの電極を備え
、ここで、この装置は、ディスプレイ素子に対する電極を介する電気的信号の適
用に応答する、視覚ディスプレイを表す。
【0022】 ディスプレイ素子は、このディスプレイ素子に隣接する複数の電極を備え得る
。複数の電極は、複数の電極の残りとは異なるサイズの電極を少なくとも1つ備
えることができ、そして、複数の電極の残りとは異なる色を有する電極を少なく
とも1つ備え得る。
【0023】 別の局面において、本発明は、カプセルを含む起電ディスプレイ素子に関し、
カプセルは、第1光学特性を有する第1種の粒子、第1光学特性とは視覚的に異
なる第2光学特性を有する第2種の粒子、第1および第2光学特性とは視覚的に
異なる第3光学特性を有する第3種の粒子、ならびに第1、第2、および第3光
学特性とは視覚的に異なる第4光学特性を有する第4種の粒子を含み、この素子
は、カプセルに対する電気信号の適用に応答して、視覚的ディスプレイを表すよ
うになる。この起電ディスプレイは素子はまた、そのカプセル内に懸濁流体を含
み得る。
【0024】 さらに別の局面において、本発明は、カプセルを含む起電ディスプレイ素子に
関し、カプセルは、第1光学特性を有する第1種の粒子、第1光学特性とは視覚
的に異なる第2光学特性を有する第2種の粒子、第1および第2光学特性とは視
覚的に異なる第3光学特性を有する第3種の粒子、第1、第2、および第3光学
特性とは視覚的に異なる第4光学特性を有する第4種の粒子、ならびに第1、第
2、第3および第4光学特性とは視覚的に異なる第5光学特性を有する第5種の
粒子を含み、その結果、この素子は、カプセルに対する電気信号の適用に応答し
て、視覚的ディスプレイを表す。この起電ディスプレイは素子はまた、そのカプ
セル内に懸濁流体を含み得る。
【0025】 さらに別の局面において、本発明は、起電ディスプレイを製造する方法に関す
る。この製造方法には、第1カプセルおよび第2カプセルを提供する工程を包含
する。第1カプセルは、第1光学特性を有する第1種の粒子、および第1光学特
性とは視覚的に異なる第2光学特性を有する第2種の粒子を含み、第2カプセル
は、第3光学特性を有する第3種の粒子、および第3光学特性とは視覚的に異な
る第4光学特性を有する第4種の粒子を含み、その結果、電気信号が第1および
第2カプセルのうち少なくとも1方に適用される場合、素子は信号に応答して視
覚的ディスプレイを表す。製造方法において、第1光学特性および第3光学特性
は、外観において実質的に同様であり得る。
【0026】 なおさらに別の局面において、本発明は、起電ディスプレイを製造する方法に
関する。この製造方法には、第1カプセル、第2カプセル、および第3カプセル
を提供する工程を包含する。第1カプセルは、第1光学特性を有する第1種の粒
子、第1光学特性とは視覚的に異なる第2光学特性を有する第2種の粒子、およ
び第1、第2光学特性とは視覚的に異なる第3光学特性を有する第3種の粒子を
含み、第2カプセルは、第4光学特性を有する第4種の粒子、第4光学特性とは
視覚的に異なる第5光学特性を有する第5種の粒子、および第4、第5光学特性
とは視覚的に異なる第6光学特性を有する第6種の粒子を含み、第3カプセルは
、第7光学特性を有する第7種の粒子、第7光学特性とは視覚的に異なる第8光
学特性を有する第8種の粒子、および第7、第8光学特性とは視覚的に異なる第
9光学特性を有する第9種の粒子を含み、その結果、電気信号が第1、第2およ
び第3カプセルのうち少なくとも1つに適用される場合、素子は信号に応答して
視覚的ディスプレイを表す。
【0027】 製造方法は、第1カプセルを提供する工程を包含し得、ここで、第3光学特性
は赤色の視覚的外観であるか、または、黄色の視覚的外観である。製造方法は、
第2カプセルを提供する工程を包含し得、ここで、第6光学特性は緑色の視覚的
外観であるか、または青緑色の視覚的外観である。製造方法は、第3カプセルを
提供する工程を包含し得、ここで、第9光学特性は青色の視覚的外観であるか、
または紫紅色の視覚的外観である。製造方法は、カプセルを提供する工程を包含
し得、ここで、第1、第4および第7光学特性は白色の視覚的外観であるか、あ
るいは、ここにおいて、第2、第5および第8光学特性は、黒色の視覚的外観で
ある。
【0028】 (発明の詳細な説明) 電子インクは、電気光学的に活性な材料であって、少なくとも2つの相を有す
る:電気泳動的コントラスト媒体相および被覆/結合相である。電気泳動相は、
いくつかの実施態様において、透明または染色した媒体内に分散した電気泳動粒
子の単一の種、あるいは透明または染色した媒体内に分散した、異なる物理的お
よび電気的特性を有する、電気泳動粒子の1種より多い種を含有する。いくつか
の実施態様においては、これらの電気泳動相がカプセル化され、すなわち、これ
ら2つの相の間には、カプセル壁相が存在する。被覆/結合相は、ある実施態様
においては、電気泳動層を囲むポリマーマトリクスを含有する。この実施態様に
おいて、このポリマーバインダー中のポリマーは、従来のインクにおいてそうで
あるように、乾燥され、架橋され、または他の様式で硬化され得、従って、印刷
プロセスを用いてこの電子インクを基質上に堆積し得る。
【0029】 ある実施態様においては、このインクは、異なる色を表示し得るサブピクセル
を含有し得る。サブピクセルは、グループ化されてピクセルを形成し得る。ある
特定の実施態様においては、各サブピクセルが、赤色粒子、緑色粒子、および青
色粒子を、それぞれ含有する。別の特定の実施態様においては、各サブピクセル
が、青緑色粒子、黄色粒子、および紫紅色粒子を、それぞれ含有する。各実施例
において、各サブピクセルは、白色粒子および黒色粒子をさらに含有し得る。各
サブピクセルを、その着色粒子のいくつかのフラクション、ならびに白色粒子お
よび黒色粒子のいくらかの部分を表示するようにアドレスすることによって、ピ
クセルが、選択された明度レベルにおける選択された色に対応する外観を与え得
る。
【0030】 電子インクは、いくつかの異なるプロセスによって印刷され得る。これは、利
用される特定のインクの機械的特性に依存する。例えば、特定のインクの脆弱性
または粘性の結果として、異なるプロセスを選択し得る。非常に粘性のあるイン
クは、インクジェット印刷プロセスによる堆積にはあまり適さないが、一方脆弱
なインクは、ナイフオーバーロールコーティングプロセスには使用され得ない。
【0031】 電子インクの光学的品質は、他の電子表示材料とはかなり異なる。最も著しい
相違は、電子インクが顔料をベースとしている(通常の印刷用インクのように)
ため、それが高程度の反射率およびコントラストの両方を有することである。電
子インクからの光散乱は、非常に薄い顔料の層の、観察面の頂部近くから来る。
この点に関して、それは通常の、印刷された画像に似ている。また、電子インク
は、印刷されたページと同じ様式で、広範囲の観察角度から容易に観察され、こ
のようなインクは、他のいかなる電子表示材料よりも、Lambertian定
数曲線により近く近似する。電子インクは印刷され得るので、これは、従来のイ
ンクを含め、他のいかなる印刷材料とも同じ表面に含まれ得る。電子インクは全
てのディスプレイ構造において光学的に安定に製造され得る。すなわち、このイ
ンクは持続的な光学状態に設定され得る。電子インクの印刷によるディスプレイ
の製造は、その安定性のために、低電力の適用において特に有用である。
【0032】 電子インクディスプレイは、これらがDC電圧でアドレスされ得、非常に少量
の電流を引き付け得ることにおいて、新規である。このように、電圧を電子イン
クディスプレイへと送達するために使用される、導電性のリード線および電極は
、比較的高抵抗性であり得る。抵抗性の導体を使用する能力により、電子インク
ディスプレイの導体として使用され得る材料の数およびタイプが実質的に広がる
。特に、高価な真空スパッタ加工したインジウムスズ酸化物(ITO)導体(液
晶デバイスにおける標準的な材料)の使用は要求されない。費用削減以外に、I
TOを他の材料と置き換えることは、外観、処理能力(プリント導体)、可撓性
、および耐久性において、利点を提供し得る。さらに、印刷された電極は固体の
バインダーのみと接触し、流体層(液晶など)には接触しない。これはすなわち
、導電性材料の、そうでなければ液晶との接触により溶解または分解するものが
、電子インクの応用に使用され得るということである。これは、後方(rear
)電極用の不透明なメタリックインク(例えば、銀または黒鉛インク)、ならび
にいずれかの基質用の、導電性の透明なインクを含む。これらの導電性被覆は、
半導体コロイドを含み、これの例は、インジウムスズ酸化物、およびアンチモン
をドープした酸化スズである。有機導体(ポリマー導体および分子有機導体)も
また使用され得る。ポリマーには、ポリアニリンおよび誘導体、ポリチオフェン
および誘導体、ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)および
誘導体、ポリピロールおよび誘導体、ならびにポリフェニレンビニレン(PPV
)および誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。有機分子導体には、ナ
フタレン、フタロシアニン、およびペンタセンの誘導体が挙げられるが、これら
に限定されない。ポリマー層は、従来のディスプレイよりも薄く、より透明に作
製され得る。なぜなら、導電性の要求がそれほど厳密ではないためである。
【0033】 一例として、電気伝導性パウダーと呼ばれる材料のクラスが存在するが、これ
らもまた、電子インクディスプレイにおける被覆可能な透明な導体として有用で
ある。一例は、Wilmington,DelawareのDuPont Ch
emical Co.製の、Zelec ECP電気伝導性パウダーである。
【0034】 任意の選択された色を、適切な比率の、適切に選択された3つの色の重ね合わ
せから作り出すことは、可能である。ある実施態様においては、赤、緑、および
青の色が様々な比率で組み合わせられ得、選択された色として知覚される画像を
作り出す。放射性または透過性のディスプレイは加法的な法則に従って作動し、
ここで知覚される色は、複数の放射性物体または透過性物体の発光波長の合計に
より、作り出される。3つのサブピクセルを含み、そのうちの1つが赤色光を、
1つが緑色光を、そして1つが青色光を、それぞれ作り出し得る、放射性または
透過性のディスプレイについては、全ての色、ならびに白色および黒色を、生じ
させ得る。一極端においては、最大強度の3つ全ての組み合わせが白色として知
覚され、他極端においては、ゼロ強度の3つ全ての組み合わせが黒色として知覚
される。制御された比率のこれら3つの色の特定の組み合わせを用いて、他の色
を表現し得る。
【0035】 反射性ディスプレイにおいては、観察者が知覚する光は、光が反射材表面上で
反射されるときには吸収されないスペクトルの部分である。従って、反射性シス
テムを、減色システム(すなわち、各反射面が、光からその反射材が吸収する部
分を「減色」するもの)とみなし得る。反射材の色が、その反射材が吸収する波
長を表す。黄色の反射材は、実質的に青色光を吸収する。紫紅色の反射材は、実
質的に緑色光を吸収する。青緑色の反射材は、実質的に赤色光を吸収する。従っ
て、反射材を利用する代替の実施態様においては、原色として青緑色、黄色、お
よび紫紅色の3色(これらから、白色を除き、黒色を含む他の全ての色が誘導さ
れ得る。)を使用することによって、放射システムとほぼ同じ結果が得られる。
このようなディスプレイから白色を得るためには、サブピクセルごとに第三の状
態、すなわち白色をさらに導入しなければならない。
【0036】 2状態ディスプレイに固有の欠陥を克服するために採られ得る1つのアプロー
チは、多数の色状態を支持し得るサブピクセルを含め、個々のピクセル(単数ま
たは複数)を含むディスプレイを作り出すことである。多数の色状態を使用する
ことにより、ピクセルごとに、またはサブピクセルごとに、2色状態によって可
能であるものに比べて、より強固な色の演出が可能となり、より良好なコントラ
ストが提供される。例えば、マイクロカプセル化した起電表示を使用して、単一
のマイクロカプセルが、5種の粒子によって、白色、青緑色、紫紅色、黄色、ま
たは黒色を表示し得、全て飽和が優れている。黒色をなくし、青緑色/紫紅色/
黄色を使用して黒色に組み合わせることによって、4色状態が可能なディスプレ
イ素子を用いて同様の効果が達成され得る。
【0037】 本発明はまた、単一のサブピクセル内で3色状態を作り出し得る、任意の反射
性表示素子を利用し得、ここではサブピクセルが組み合わせられて、様々な全ピ
クセルカラーを生成する。このようなディスプレイは、大いに改良された外観と
なり得るが、依然としてサブピクセルにつき3色状態のみ(4、5、またはそれ
より多数ではなく)をあてにする。3色状態しか有さないサブピクセルは、その
ディスプレイの操作に関して利点を有し得る。このディスプレイ素子の各サブピ
クセルを操作するのに必要とされる電位信号の印加は、より少なく単純である。
安定な状態がより少ないサブピクセルは、安定な状態がより多いものと比べて、
より迅速にアドレスされ得る。
【0038】 単一のアドレス可能な領域(これは、表示素子のサブピクセルであり得る。)
内で3色状態が達成され得る、様々な方法が可能である。例えば、マイクロカプ
セル化された起電表示素子のサブピクセルは、透明な懸濁媒体中の粒子を含有し
得る。簡単なアドレス方法は、正電荷を有する白色粒子、負電荷を有する青緑色
粒子、および電荷を有さない赤色粒子を提供することである。この例において、
白色は、頂部電極が負であり、底部電極がいずれも正である場合に、達成される
。青緑色は、頂部電極が正であり、底部電極がいずれも負である場合に、達成さ
れる。赤色は、頂部電極が接地され、底部電極の一方が正であって青緑色粒子を
引き付け、そして底部電極の他方が負であって白色粒子を引き付け、これによっ
て赤色粒子が最上にあり、見える場合に、達成される。
【0039】 別の実施例は、頂部の動きと底部の動きとを、横向き(またはいわゆる面内ス
イッチング)、制御格子、またはシャッター効果法により、組み合わせる。ある
実施態様においては、赤色粒子が強い正電荷を有し、黒色粒子がより小さな正電
荷を有し、そしてディスプレイのサブピクセルが、透明な底部電極の後ろに白色
シートを組み込む。透明な底部電極は、大きい方の副電極と小さい方の副電極と
を含む。この例においては、シャッター効果を用いて、赤色は、頂部電極が負の
電位を有し、底部電極(両方の副電極を含む)が正の電位を有する場合に、達成
される。黒色は、頂部電極が正の電位を有し、底部電極(両方の副電極を含む)
が負の電位を有する場合に、達成される。白色は、底部電極の小さい方の副電極
が負の電位に切り換えられているが、頂部電極、および底部電極の大きい方の副
電極が、より小さい負の電位に切り換えられている場合に、達成される。したが
って、赤色粒子および黒色粒子は、小さい方の副電極に取り付けられてクラスタ
ーとなり、このときより遅い黒色粒子が頂部にクラスター化して、赤色粒子から
の視野を遮断し、そしてマイクロカプセルの塊が透明であり、これによって白色
シートが見える。頂部電極がマスクされ得、これによってクラスター化した粒子
が見えない。さらに、バッキングシートは、バックライト、またはカラーフィル
ターおよびバックライトに、置き換えられ得る。別の実施態様においては、短時
間の交流電圧信号を、上記アドレス法の前に使用し得、これによって粒子をラン
ダムな順に混合する。
【0040】 記載の方法は粒子について論じるが、色素、液滴、および起電効果に応答する
透明な領域の任意の組み合わせが、使用され得る。様々な光学効果を有する粒子
が、任意の適切な比率で組み合わせられ得る。例えば、ヒトの目の感度のために
、特定の色が起電懸濁物中、過密または過疎にされ得、これによってより満足か
つ均一な効果を達成する。同様に、サブピクセルの大きさもまた、様々な光学的
効果を達成するために、不釣合いであり得る。
【0041】 これらの実施例は、マイクロカプセル化した起電表示を記載するが、本発明は
他の反射性ディスプレイ(液晶、ポリマー分散液晶、回転するボール、懸濁粒子
、および他の反射性ディスプレイを含む)の、3色の画像化が可能なものに利用
され得る。例えば、2色の回転ボール(または角錐、立方体など)を、多数の色
の領域に分離し得る。このような表示素子をアドレスする1つの方法は、異なっ
て荷電した特性(角錐の場合には頂点を荷電するなど)を提供すること、および
頂部電極、底部電極、または側部電極の周囲にわたって、電極電位の様々な組み
合わせおよび順序を使用して、その形状を所望の様式で回転させることである。
要するに、直接色反射ディスプレイ中のサブピクセルが3つの色の間で切り換え
られ得る、多数のアドレス化スキームが可能である。このような切り換え機構は
、そのディスプレイの性質によって変化し、あらゆる適切な手段が使用され得る
【0042】 本発明の1つの実施態様は、各ピクセルを3つのサブピクセルに分離すること
(ここで、各サブピクセルが、3色状態を表示し得る)、ならびに、色状態とし
て、第一サブピクセル(これは、白色、青緑色または赤色を表示し得る)、第二
サブピクセル(これは、白色、紫紅色、または緑色を表示し得る)、および第三
サブピクセル(これは、白色、黄色、または青色を表示し得る)の組み合わせを
選択することである。すでに説明したように、反射性ディスプレイについては、
黒色は、赤色、緑色、および青色にそれぞれ変わった、3つのサブピクセルによ
って表示され得る。この表示は、2状態システムのもとで達成されるものよりも
飽和した黒色を達成する。あるいは、赤色は、赤色、紫紅色、および黄色にそれ
ぞれ変わったサブピクセルによって表示され、これは、2状態システムにより得
られるよりも飽和した赤色を示す。他の色は、サブピクセルの個々の状態の適切
な選択によって、得られ得る。
【0043】 本発明の別の実施態様は、各ピクセルを3つのサブピクセルに分離すること(
ここで、各サブピクセルが、3色状態を表示し得る)、ならびに、色状態として
、第一サブピクセル(これは、白色、青緑色、または黒色を表示し得る)、第二
サブピクセル(これは、白色、紫紅色、または黒色を表示し得る)、および第三
サブピクセル(これは、白色、黄色、または黒色を表示し得る)の組み合わせを
選択することである。この実施態様においては、黒色および白色が、高い飽和で
直接表示される。例えば、赤色を表示するには、第一(青緑色)サブピクセルを
白色または黒色のいずれかに設定して、それぞれより鈍い、またはより明るい色
を達成し、第二サブピクセルを紫紅色に設定し、そして最後のサブピクセルを黄
色に設定する。
【0044】 本発明の別の実施態様は、各ピクセルを3つのサブピクセルに分割すること(
ここで、各サブピクセルが3色状態を表示し得る)、ならびに、色状態を、第一
サブピクセル(これは、白色、赤色、または黒色を表示し得る)、第二サブピク
セル(これは、白色、緑色、または黒色を表示し得る)、および第三サブピクセ
ル(これは、白色、青色、または黒色を表示し得る)の組み合わせを選択するこ
とである。この実施態様においては、黒色および白色が、高い飽和で直接表示さ
れる。例えば、赤色を表示するには、第一サブピクセルを赤色に設定し、そして
第二および第三のサブピクセルを、白色または黒色のいずれかに設定して、それ
ぞれより鈍い色またはより明るい色を達成する。
【0045】 上記実施態様は、各サブピクセルが3つの可能な色状態を有する3つのサブピ
クセルのピクセルを記載するが、本発明は、2つ以上のサブピクセルを含む任意
のピクセルにより実施され、ここで少なくとも1つのサブピクセルが、3色以上
を達成し得る。この様式で、放射性ディスプレイにおいて通常の、簡単な2状態
サブピクセル色変化技術の使用によって達成され得る効果よりも、反射性ディス
プレイにおける、より良好な効果が達成され得る。
【0046】 さらに、本発明は、4以上の色状態に拡張され得、これによってフルカラー表
示が、サブピクセルの必要なく可能となり、そして3つの状態のために作動する
アドレス化機構を示し、そしてこれは、拡張または組み合わされ得、4以上の状
態の表示を達成する。
【0047】 マイクロカプセル化した表示媒体に色を生じさせる別の手段は、コントラスト
生成光学素子と組み合わせたカラーフィルターの使用である。この技術における
1つの明らかなことは、白色と黒色との間で切り替わるピクセル素子の使用であ
る。これによって、カラーフィルターと組み合わせることにより、明るい色状態
と暗い色状態との間の切り替えが起こり得る。しかし、いくつの色が所望される
かに依存して、異なる数のカラーフィルター(1〜3の範囲)をサブピクセルに
使用し得ることが、当業者に公知である。また、マイクロカプセル化した粒子の
ディスプレイが、白色および黒色以外の色の間で切り換わり得る。この場合には
、ピクセルの色と反対の(色覚において)カラーフィルターを使用することが有
利である。例えば、黄色フィルターを、青色または白色の起電表示と共に使用す
ると、結果としてその素子は緑色または黄色となる。
【0048】 さらに、「シャッターモード」ディスプレイとして公知の起電デバイスがあり
、ここでは粒子が一方の電極上の広範囲に分散した状態と他方の電極上の狭いバ
ンドとの間で電気的に切り替わる。このようなデバイスは、透過性光バルブまた
は反射性ディスプレイとして作用し得る。カラーフィルターが、このようなデバ
イスと共に使用され得る。
【0049】 ここで図1Aおよび図1Bを参照すると、粒子をベースとしたディスプレイを
制御するためのアドレス化スキームが示され、ここで電極が、ディスプレイの片
側のみに置かれ、これによってこのディスプレイが後方にアドレスされ得る。電
極用に、ディスプレイの片側のみを使用することにより、ディスプレイの製造が
単純化される。例えば、電極がディスプレイの後方のみに置かれるならば、これ
らの電極の両方が不透明な材料を用いて作製され得、これは着色され得る。なぜ
なら、これらの電極が透明である必要がないためである。
【0050】 図1Aは、カプセル化表示媒体の、単一のカプセル20を示す。簡単に要約す
ると、図1Aに示す実施態様は、懸濁流体25に分散した少なくとも1つの粒子
50を収容する、カプセル20を備える。カプセル20には、第一電極30およ
び第二電極40がアドレスされる。第一電極30は、第二電極40より小さい。
第一電極30および第二電極40は、カプセル20内の粒子50の位置に影響を
与える電位に設定され得る。
【0051】 粒子50は、カプセル20に囲まれる体積の0.1%〜20%に相当する。い
くつかの実施態様においては、粒子50は、カプセル20に囲まれる体積の2.
5%〜17.5%に相当する。好ましい実施態様においては、粒子50は、カプ
セル20に囲まれる体積の5%〜15%に相当する。より好ましい実施態様にお
いては、粒子50は、カプセル20により規定される体積の9%から11%に相
当する。一般に、粒子50が相当するカプセル20の体積パーセントは、粒子5
0が第一の小さい方の電極30の上に位置するときに、第二の大きい方の電極4
0の大部分を露出するように選択されるべきである。以下に詳細に記載するよう
に、粒子50は、多数の色のうちの任意の1つに、着色され得る。粒子50は、
正に荷電しても、負に荷電してもいずれでも良い。
【0052】 粒子50は、分散流体25に分散される。分散流体25は、低い誘電率を有す
るべきである。流体25は透明、または実質的に透明であり得、これによって流
体25が、粒子50および電極30、40の、位置10からの観察を阻止しない
。他の実施態様においては、流体25は染色される。いくつかの実施態様におい
ては、分散流体25は、粒子50の密度に適合する比重を有する。これらの実施
態様は双安定の表示媒体を提供し得る。なぜなら、粒子50が、電極30、40
によって印加される電場が存在しない、特定の構成において移動する傾向がない
ためである。
【0053】 電極30、40は、これらが共にカプセル20の全体をアドレスするように、
適切な大きさおよび位置であるべきである。1つのカプセル20につきちょうど
1対の電極30、40、または1つのカプセル20につき多数の対の電極30、
40が存在し得、あるいは、一対の電極30、40が多数のカプセル20にまた
がり得る。図1Aおよび図1Bに示す実施態様においては、カプセル20は平坦
化された矩形の形状を有する。これらの実施態様において、電極30、40は、
電極30、40に隣接するこの平坦表面積の大部分または全てを、アドレスする
べきである。小さい方の電極30は、大きい方の電極40のほぼ半分の大きさで
ある。好ましい実施態様においては、この小さい方の電極は、大きい方の電極4
0の四分の1の大きさであり;より好ましい実施態様においては、小さい方の電
極30は大きい方の電極40の八分の1の大きさである。さらにより好ましい実
施態様においては、小さい方の電極30は大きい方の電極40の十六分の1の大
きさである。電極30と関連して言及される「小さい方」とは、電極30がカプ
セル20のより少量の表面積をアドレスすることを意味するのであって、電極3
0が大きい方の電極40より物理的に小さいことを必ずしも意味しないことが、
注目されるべきである。例えば、たとえ両電極30、40の大きさが等しくても
、多数のカプセル20が、各カプセル20の小部分が「小さい方の」電極30に
よってアドレスされるように配置され得る。図1Cに示すように、電極30が矩
形のカプセル20(図1Cの想像図で示される)の小さな角部のみをアドレスし
得、大きい方の電極40が、カプセル20を適切にアドレスする目的で、2つの
側で小さい方の電極30を囲むように要求されることもまた、注目されるべきで
ある。粒子50および電極30、40の体積パーセントの選択は、この様式で、
カプセル化された表示媒体を下記のようにアドレスされ得る。
【0054】 電極は、電極30、40がカプセル20に電場を印加し得るように、電気を伝
導し得る任意の材料から製造され得る。上記のように、図1Aおよび図1Bに示
した後部にアドレスされた実施態様により、電極30、40は、ハンダペースト
、銅、銅被覆ポリイミド、黒鉛インク、銀インク、および他の金属含有導電性イ
ンクなどの不透明な材料から製造され得る。あるいは、電極は、インジウムスズ
酸化物および導電性ポリマー(ポリアニリンまたはポリチオフェン(polyt
hiopene)など)などの、透明な材料を使用して製造され得る。電極30
、40は、コントラスト光学特性を備え得る。いくつかの実施態様においては、
これらの電極のうちの1つが、粒子50の光学特性と相補的な光学特性を有する
。あるいは、これらの電極が透明である必要はないので、1つの電極が選択され
た色を表示するように構成され得る。
【0055】 ある実施態様においては、カプセル20は、正に荷電した黒色粒子50、およ
び実質的に透明な懸濁流体25を収容する。第一に、小さい方の電極30が黒色
にされ、そして第二電極40よりも小さく、そして第二電極40は、白色にされ
るか、または高度に反射性である。小さい方の黒色電極30が、大きい方の白色
電極40に対して負の電位におかれるならば、正に荷電した粒子50は小さい方
の黒色電極30に移動する。位置10にいる、カプセル20の観察者への効果は
、大きい方の白色電極40と小さい方の黒色電極30との混合であり、これは、
大部分が白色であるという効果を作り出す。図1Bを参照すると、小さい方の黒
色電極30が、大きい方の白色電極40に対して正の電位におかれるならば、粒
子50は大きい方の白色電極40に移動し、観察者には、大きい方の白色電極4
0を覆う黒色粒子50と、小さい方の黒色電極30との混合が与えられ、この混
合は、大部分が黒色であるという効果を作り出す。この様式で、カプセル20は
、白色可視状態または黒色可視状態のいずれかを表示するように、アドレスされ
得る。
【0056】 他の2色スキームは、小さい方の電極30および粒子50の色を変えることに
よって、または大きい方の電極40の色を変えることによって、容易に提供され
る。例えば、大きい方の電極40の色を変えることによって、色の1つとして黒
色を有する、後方にアドレスされた2色ディスプレイが、製造され得る。あるい
は、小さい方の電極30および粒子50の色を変えることによって、色の1つと
して白色を有する、後方にアドレスされた2色システムが製造され得る。さらに
、粒子50および小さい方の電極30が異なる色であり得ることが、考慮される
。これらの実施態様においては、第二の色(この色は、小さい方の電極30およ
び粒子50の色とは異なる)を有する2色ディスプレイが製造され得る。例えば
、後方にアドレスされた橙/白ディスプレイが、青色粒子50、赤色の小さい方
の電極30、および白色(または高度に反射性)の大きい方の電極40を提供す
ることによって、製造され得る。一般に、電極30、40および粒子50の光学
特性は独立して選択され得、これによって、所望のディスプレイ特性を提供する
。いくつかの実施態様においては、分散流体25の光学特性もまた変化され得、
例えば、流体25は染色され得る。
【0057】 別の実施態様においては、この技術が、フルカラーディスプレイを提供するた
めに使用され得る。ここで図1Dを参照すると、3つのサブピクセルを含むピク
セルの実施態様が示される。図1Dは、等しい大きさのサブピクセルを有する六
角形のピクセルを示すが、ピクセルは任意の形状を有し得、等しくないサブピク
セルを含み得ることが理解されるべきである。これらのサブピクセルは各々が単
一の大きなカプセル内に収容され得、または各々が任意数の小さなマイクロカプ
セルまたはマイクロセルにわたって分散され得る。図示の目的で、各サブピクセ
ルについて単一の大きな副セルという、より簡単な場合を示す。両方の場合にお
いて、領域20、20’、20”をカプセルと呼ぶ。従って、第一カプセル20
が、正に荷電した黒色粒子50および実質的に透明な懸濁流体25を収容する。
第一に、小さい方の電極30が黒色にされ、そして第二電極40(これは、赤色
にされる)より小さくされる。小さい方の黒色電極30が、大きい方の赤色電極
40に対して負の電位に置かれるならば、正に荷電した粒子50は、小さい方の
黒色電極30に移動する。位置10にいる、カプセル20の観察者に対する効果
は、大きい方の赤色電極40と小さい方の黒色電極30との混合であり、これは
、大部分が赤いという効果を作り出す。小さい方の黒色電極30が、大きい方の
赤色電極40に対して正の電位に置かれるならば、粒子50は大きい方の赤色電
極40に移動し、そして観察者には、大きい方の赤色電極40を覆う黒色粒子5
0と、小さい方の黒色電極30との混合が与えられ、これは、大部分が黒色であ
るという効果を作り出す。この様式で、第一カプセル20は、赤色可視状態また
は黒色可視状態のいずれかを表示するようにアドレスされ得る。同様に、大きい
方の電極40’が緑色である第二カプセル20’、および大きい方の電極40”
が青色である第三カプセル20”が得られる。第二カプセル20’は、正に荷電
した黒色粒子50’、および実質的に透明な懸濁流体25’を収容する。第一に
、小さい方の電極30’が黒色にされ、そして第二電極40’(これは、緑色に
される)より小さくされる。小さい方の黒色電極30’が、大きい方の緑色電極
40’に対して負の電位におかれるならば、正に荷電した粒子50’は小さい方
の黒色電極30’に移動する。位置10’にいる、カプセル20’の観察者に対
する効果は、大きい方の緑色電極40’と小さい方の黒色電極30’との混合で
あり、これは、大部分が緑色であるという効果を作り出す。小さい方の黒色電極
30’が、大きい方の緑色電極40’に対して正の電位におかれるならば、粒子
50’は大きい方の緑色電極40’に移動し、そして観察者には、大きい方の緑
色電極40’を覆う黒色粒子50’と、小さい方の黒色電極30’との混合が提
供され、これは、大部分が黒色であるという効果を作り出す。同様に、第三カプ
セル20”は、正に荷電した黒色粒子50”および実質的に透明な懸濁流体25
”を収容する。第一に、小さい方の電極30”が黒色にされ、そして第二電極4
0”(これは、青色にされる)より小さくされる。小さい方の黒色電極30”が
、大きい方の青色電極40”に対して負の電位におかれるならば、正に荷電した
粒子50”は小さい方の黒色電極30”に移動する。位置10”にいる、カプセ
ル20”の観察者に対する効果は、大きい方の青色電極40”と小さい方の黒色
電極30”との混合であり、これは、大部分が青色であるという効果を作り出す
。小さい方の黒色電極30”が、大きい方の青色電極40”に対して正の電位に
置かれるならば、粒子50”は大きい方の青色電極40”に移動し、そして観察
者には、大きい方の青色電極40”を覆う黒色粒子50”と、小さい方の黒色電
極30”との混合が与えられ、これは、大部分が黒色であるという効果を作り出
す。さらに、これらの色の相対強度は、電極に印加される実際の電位によって、
制御され得る。3つの色の適切な組み合わせを選択することによって、加算プロ
セスとして選択された色の効果的な組み合わせのように見える視覚表示を作り出
し得る。代替の実施態様としては、第一、第二、および第三のカプセルが、青緑
色、黄色、および紫紅色にそれぞれ着色された、大きい方の電極40、40’、
40”を有し得る。代替の、青緑色、黄色、および紫紅色の実施態様の操作は、
赤色、緑色、および青色の実施態様のものと類似するが、表示される色が、減色
プロセスにより選択されるという特徴を有する。
【0058】 他の実施態様において、大きい方の電極40は白色の代わりに反射性であり得
る。これらの実施態様において、粒子50が小さい方の電極30に移動した場合
、光は、大きい方の電極40に伴った反射表面60から反射し、そしてカプセル
20は色(例えば、白色)の付いた光のように見える(図2Aを参照のこと)。
粒子50が大きい方の電極40に移動した場合、反射表面60は覆い隠され、光
は反射表面60に到達する前に粒子50によって吸収されるため、カプセル20
は暗く見える(図2Bを参照のこと)。大きい方の電極40のための反射表面6
0は、逆反射特性、鏡面反射特性、拡散反射特性または利得反射特性を有し得る
。特定の実施態様において、反射表面60は、均等分布で光を反射する。表面6
0は電極40上に配置された複数のガラス球、回折反射層(例えば、ホログラム
形成された反射体)、入射光を全て内部に反射するようにパターン化された表面
、輝度増強フィルム、拡散反射層、エンボスプラスチックフィルムまたは金属フ
ィルム、あるいは任意の他の公知の反射表面として提供され得る。反射表面60
は、大きい方の電極40の上に積層された別個の層として提供され得るか、また
は反射表面60は、大きい方の電極40の単一の部分として提供され得る。図2
Cおよび2Dで示される実施態様において、反射表面は、観察点10に対して電
極30、40の下に配置され得る。これらの実施態様において、電極30は、光
が表面60により反射され得るように透明であるべきである。他の実施態様にお
いて、粒子の適切な切り替えは、交流(AC)および直流(DC)電場の組み合
わせを用いて達成され得、これは図3A〜3Dに関連して以下に記載される。
【0059】 さらに他の実施態様において、以前に議論されたリアアドレスディスプレイは
、操作の主に透過可能なモードとほとんど不透明なモード(本明細書以下で「シ
ャッターモード」と呼ぶ)との間を遷移するように構成され得る。図1Aおよび
1Bを参照すると、これらの実施態様において、カプセル20は、実質的に透明
な分散流体25中に分散された少なくとも1つの正電荷を帯びた粒子50を含む
。大きい方の電極40は透明であり、そして小さい方の電極30は不透明である
。小さい方の不透明な電極30が大きい方の透過性電極40に対して負電位に配
置される場合、粒子50は小さい方の不透明な電極30に移動する。位置10に
位置するカプセル20の観測者への印象は、大きい方の透明な電極40と小さい
方の不透明な電極30との混合であり、ほとんど透明である印象が生じる。図1
Bを参照すると、小さい方の不透明な電極30が大きい方の透明な電極40に対
して正電位に位置される場合、粒子50は第2電極40に移動し、そして観測者
は、大きい方の透明な電極40を覆う不透明な粒子50と小さい方の不透明な電
極30との混合が提供され、大部分が不透明の印象が生じる。このように、図1
Aおよび1Bに示されるカプセルを使用して形成されたディスプレイは、透過可
能モードと不透明モードとの間で切り換えられ得る。このようなディスプレイは
不透明にされ得る窓を構成するのに使用され得る。図1A〜2Dは、各カプセル
20に伴った一組の電極を示し、各組の電極は1つ以上のカプセル20に伴い得
ることが理解されるべきである。
【0060】 同様の技術が、図3A、3B、3Cおよび3Dの実施態様と共に使用され得る
。図3Aを参照すると、カプセル20は、実質的に透明な分散流体25中に分散
された少なくとも1つの暗いまたは黒い粒子50を含む。小さい方の不透明な電
極30,および大きい方の透明な電極40は、直流(DC)電場および交流(A
C)電場の両方をカプセル20に印加する。DC場は、カプセル20に印加され
得、粒子50を小さい方の電極30の方に移動させる。例えば、粒子50が正電
荷を帯びている場合、小さい方の電極は大きい方の電極40より負の電圧にされ
る。図3A〜3Dは電極のペアにつき1つのカプセルしか示していないが、複数
のカプセルが同じ電極のペアを使用してアドレスされ得る。
【0061】 小さい方の電極30は、大きい方の電極40のせいぜい2分の1の大きさであ
る。好ましい実施態様において、小さい方の電極は、大きい方の電極40の4分
の1の大きさである。より好ましい実施態様において、小さい方の電極30は、
大きい方の電極40の8分の1の大きさである。さらにより好ましい実施態様に
おいて、小さい方の電極30は、大きい方の電極40の16分の1の大きさであ
る。
【0062】 図3Aに示されるように、粒子50が小さい方の電極30に移動される場合、
入射光が大きい方の透明な電極40を通ることを可能にし、そして反射表面60
により反射される。シャッターモードにおいて、反射表面60は、半透明の層、
透明な層で置き換えられるか、または層は全く提供されず、入射光はカプセル2
0を通って通過し得る。すなわちカプセル20は透過性である。カラーフィルタ
ーのように、半透明の層または透明な層が色を有する場合、透過する光は、フィ
ルターが通過する波長であり、そして反射光はフィルターが反射する波長からな
り、一方フィルターが吸収する波長は除去される。従って、シャッターモードデ
ィスプレイの視覚的外観は、ディスプレイが透過可能状態であるかまたは反射状
態であるかということ、フィルターの性質、および観測者の位置に依存する。
【0063】 ここで図3Bを参照すると、AC場を電極30、40を介してカプセル20に
適用することによって、粒子50はカプセル20に分散される。AC場によって
カプセル20に分散された粒子50は、入射光がカプセル20を通過するのを妨
害し、カプセル20を観測点10において暗く見せる。図3A〜3Bに示される
実施態様は、反射表面60を提供しないことによって、シャッターモードにおい
て使用され得、その代わりに半透明の層、透明の層、カラーフィルター層を提供
するか、または全く層を提供せずに使用され得る。シャッターモードにおいて、
AC電場の適用は、カプセル20を不透明に見せる。図3A〜3Dに示される装
置によって形成されたシャッターモードディスプレイの透明度は、DC場および
AC場を使用してアドレスされた多数のカプセルによって制御され得る。例えば
、1つおきのカプセル20がAC場を使用してアドレスされるディスプレイは、
50%透過可能であるように見える。
【0064】 図3Cおよび3Dは、上記の電極構造体の実施態様を示す。ここで、電極30
、40はカプセル20の「頂部」にあり、すなわち、電極30、40は観測点1
0とカプセル20との間にある。これらの実施態様において、電極30、40の
両方は、透明であるべきである。透明なポリマーが、導電ポリマー(例えば、ポ
リアニリン、ポリチオフェン、または酸化インジウムスズ)を使用して製造され
得る。これらの材料は、溶解性にされ得て、コーティング技術(例えば、スピン
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、プリント技術
、順ローラーコーティングおよび逆ローラーコーティングなど)を使用して電極
が製造され得る。これらの実施態様において、光は電極30、40を通って通過
し、そして粒子50に吸収されるか、逆反射層60(提供される場合)によって
反射されるか、カプセル20を通って透過するか(逆反射層60が提供されない
場合)、または部分的に透過および/または反射する(カラーフィルターが逆反
射層60の代わりに提供される場合)。
【0065】 図3Eを参照すると、3つのサブピクセルカプセル22、22’および22’
’はそれぞれ、実質的に透明な分散流体25に分散された少なくとも1つの白色
粒子50を含む。一実施態様において、各サブピクセルカプセル22、22’お
よび22’’は、その上に配置された透明の電極42、42’、42’’、およ
びその下に配置されたカラーフィルター60、60’、60’’を有する。共通
の反射表面70は、カラーフィルター層の後方で共有され得る。代替の実施態様
において、ディスプレイは放射光源70を備える。
【0066】 小さい方の不透明な電極30、30’および30’’、ならびに大きい方の透
明な電極40、40’および40’’は、直流(DC)電場および交流(AC)
電場をカプセル20、20’および20’’に印加し得る。DC場が、カプセル
20、20’および20’’に印加され得、粒子50,50’、50’’が小さ
い方の電極30,30’および30’’の方に移動する。例えば、粒子50、5
0’および50’’が正電荷を帯びている場合、小さい方の電極30、30’お
よび30’’は大きい方の電極40、40’および40’’より負電圧に置かれ
る。
【0067】 小さい方の電極30は大きくても、大きい方の電極40の2分の1の大きさで
ある。好ましい実施態様において、小さい方の電極30は、大きい方の電極40
の4分の1の大きさである。より好ましい実施態様において、小さい方の電極3
0は大きい方の電極40の8分の1の大きさである。さらにより好ましい実施態
様において、小さい方の電極30は、大きい方の電極40の16分の1の大きさ
である。
【0068】 図3Eの初めの2つのカプセルに示されるように、粒子50を小さい方の電極
30に移動させると、入射光は大きい方の透明な電極40、およびフィルター6
0を通過し、基質70で反射する。第1、第2および第3のフィルター60、6
0’および60’’がそれぞれ、青緑色、紫紅色および黄色に塗られ、粒子50
が白色である場合、このシステムは標準2色様式でフルカラーを表示し得る。
【0069】 フィルター層60は、半透明の層、透明の層、カラーフィルター層であり得る
か、または層は全く提供されず、かつ、さらなる基質70が反射し、放射し、半
透明であるか、全く提供されない。カラーフィルターのように、層60が色を有
する場合、透過される光は、、フィルターが通過させる波長であり、そして反射
光はフィルターが反射する波長からなり、一方フィルターが吸収する波長は除去
される。従って、3Eにおけるディスプレイ素子の視覚的外観は、ディスプレイ
が透過可能状態であるかまたは反射状態であるかということ、フィルターの性質
、および観測者の位置に依存する。代替の実施態様において、層60は電極42
に隣接するカプセルの上部に提供され得る。
【0070】 ここで図3F〜3Kを参照すると、三色ピクセルの一実施態様が記載される。
透明な電極42によって、光はカプセル22を通過し、白色の粒子W、赤色の粒
子R、または着色された基質60のいずれかにあたり得る。基質60は、カラー
フィルターと無色の基質との組み合わせであり得るか、または単色の基質として
提供され得る。カプセル22はまた、色素で呈色される(カラーフィルター60
を分離する必要性を可能な限り排除する)か、または実質的に透明である懸濁流
体を含む。電極45および35は、透明であり、そして同じ大きさであるか、ま
たは相対的な粒子の大きさおよび粒子WおよびRの移動性を考慮した任意の適切
な様式で大きさを合わせられる。45と35との間には隙間がある。粒子Wは負
電荷を帯び、粒子Rは正電荷を帯びていることを考慮するべきである。図3Fに
おいて、頂部電極42は、底部電極35および45に対して正の電圧に設定され
ると、粒子Wは上部に移動し、粒子Rは底部に移動するため、白色が表示される
。図3Gにおいて、電極の極性を逆にすることによって、赤色が表示される。図
3Fおよび3Gの両方において、これらの粒子は基質60を覆う。図3Hにおい
て、電極45は、電極35に対して負の電圧電位であり、一方電極42は45の
電位と35の電位との間、例えばゼロである。あるいは、電極42は、45の電
位と35の電位との間で切り換えられ、その結果、徐々に42の有効電圧はまた
45の電位と35の電位の間になる。この状態において、粒子Rは電極45の方
に移動し、粒子Wは電極35の方に移動し、そして両方の粒子RおよびWはカプ
セル22の中央にある隙間から離れる。これにより基質60が現れ、青緑色のよ
うな第3の色が映し出され得る。代替の実施態様において、色の組み合わせは異
なり得る。フィルターおよび粒子の固有の色は、異なっている必要はない。「2
粒子カーテンモード」と呼ばれるこのシステムは、3つの任意の色を映し出し得
る。好ましい実施態様において、これらの色が記載され、ここで、1つの色が白
色であり、他の2つの色は補色である。この様式において、再び図3Hを参照す
ると、小さな赤色の部分が見える場合、これは青緑色の基質から反射された光の
一部を吸収し、そして最終的な結果は黒色であり、これは、可視の白色の小さな
部分によってオフセットされ得る。従って、図3Hのピクセルは、たとえ幾分か
の赤色および白色が見えても、青緑色に見え得る。上記のように、図3Hで示さ
れるモードにおいては、このピクセルの端部は覆われ、粒子RおよびWを隠し得
る。
【0071】 ここで図3Iを参照すると、3つのサブピクセルを備え、各々が図3F〜3H
で教示される様式で作動するフルカラーピクセルが示され、ここで、着色した粒
子は正電荷を帯び、一方、白色の粒子は負電荷を帯びている。このシステムは、
図3Iに示されるように、伸長した頂部電極42と共に共通の頂部電極としてさ
らに機能する。例えば、示された状態を達成するために、電極42、45、35
、45’、35’、45’’、35’’は、それぞれ−30V、60V、60V
、−60V、+60V、−60V、+60Vの電圧電位に設定され得る。
【0072】 ここで図3J〜3Kを参照すると、電極のスキームが示され、これによりマイ
クロカプセルのクラスターが、上記されたのと同様の様式で全体のサブピクセル
のためにアドレスされ得る。透明な電極42によって、光はマイクロカプセル2
7を通過し得、白色の粒子W、赤色の粒子R、または着色された基質60のいず
れかに当たる。上記のように、着色された基質60は、カラーフィルターと無色
の基質60との組み合わせであり得るか、または着色された基質60は単色の基
質として提供され得る。カプセル27は色素で着色され得る懸濁流体を含有する
(カラーフィルター60を分離する必要性を可能な限り排除する)か、または実
質的に透明である。電極45および35は透明であり、等しい大きさであり得る
か、または相対的な粒子の大きさおよび粒子WおよびRの流動性を考慮した任意
の適切な様式で大きさを合わせられ得る。45と35との間には隙間が存在する
。粒子Wは負電荷を帯び、粒子Rは正電荷を帯びることを想定する。このシステ
ムは、図3F〜3Kに記載された様式で作動するが、任意の所定のマイクロカプ
セル27には、複数の隙間が存在し得る。図3Kは、適切な電極の型の実施態様
を例示し、ここで45および35はインターディジタル構造である。
【0073】 ここで3L〜3Mを参照すると、代替の実施態様が示される。また、透明な電
極42によって、光はカプセル22を通過し得、そして白色の粒子Wまたは赤色
の粒子Rに当たる。図3Lに示される実施態様において、カプセル22は、青緑
色に着色された懸濁流体62を含有する。電極45および35が、適切な電圧電
位に設定される場合、粒子RおよびWは、それぞれ電極45および35の方に下
がり、ここで、これらの粒子は光吸収懸濁流体62によって覆い隠される。ある
いは、図3Mに示されるように、懸濁流体62は、実質的に透明であり、青緑色
の粒子Cの第3種は、カプセル22に含まれる。この青緑色の粒子は比較的中性
の電荷を有する。電極45および35が適切な電位に設定される場合、粒子Rお
よびWは、それぞれ電極45および35の方に下がり、青緑色の粒子が現れる。
【0074】 図3A〜3Mに記載される構造のアドレスは、起電表示媒体およびカプセル化
された起電表示媒体を用いて使用され得る。図3A〜3Mは、電極30、40が
ディスプレイ媒体に静的に接続される実施態様を示す。特定の実施態様において
、粒子50は双安定性を示す。すなわち、これらの粒子は、電場がない場合、実
質的に静止する。
【0075】 上記の種々の基質は反射性であるが、基質が光を放射し、粒子はまた「シャッ
ターモード」で作動し、光を曝露するかまたは覆い隠す、類似した技術が用いら
れ得る。この使用に好ましい基質は、エレクトロルミネセンス(EL)バックラ
イトである。このようなバックライトは、しばしば白っぽい緑色であり、これは
不活性である場合、反射性であり、活性である場合さらに様々な波長で光を放射
する。静電白色反射基質の代わりに白っぽいEL基質を使用することによって、
操作モードもまた切り換え得るフルカラー反射ディスプレイを作製し、発光状態
で、色の範囲を表示し、低い周囲光条件での操作が可能になる。
【0076】 図4Aおよび4Bは、後部アドレス電極構造の実施態様を示し、これは、反射
カラーディスプレイを、ハーフトーンまたは点描画法と同様の様式で作製する。
カプセル20は、透明な懸濁流体25に分散された白色粒子55含む。電極42
、44、46、48は、それぞれ青緑色、紫紅色、黄色および白色に着色される
。図4Aを参照すると、着色された電極42、44、46は白色の電極48に対
して正の電位に置かれ、負電荷の粒子55はこれらの3つの電極に移動し、カプ
セル20は観測点10に白色粒子55と白色電極48との混合を提供し、ほとん
どが白色である印象を生じる。図4Bを参照すると、電極42、44、46が電
極48に対して負の電位に置かれた場合、粒子55は白色電極48に移動し、そ
して目10には、白色の粒子55、青緑色の電極42、紫紅色の電極44および
黄色の電極46の混合が見え、主に黒色か灰色である印象を生じる。電極をアド
レスすることによって、減色プロセスを用いて可能な任意の色が発生し得る。例
えば、観測点10に対してカプセル20に赤色を表示させるために、黄色の電極
46および紫紅色の電極42は、青緑色の電極42および白色の電極48によっ
て印加された電圧電位より正の電圧電位に設定される。さらに、これらの色の相
対強度は、これらの電極に印加される実際の電圧電位によって制御され得る。ま
た、このプロセスにおける工程のように、粒子の位置をランダム化するためにA
C電流が適切に使用され得る。
【0077】 図4Aおよび4Bで使用される技術は、より少数の電極と同様の様式で使用さ
れ得、より少数の色を制御する。例えば、電極42は提供されず、ピクセルはさ
らに3色を表示し得る。電極44および46が、それぞれ赤色および青緑色に着
色される場合、カプセルは赤色、青緑色および白色を表示し得る。次いで、この
構造は他の3組の色を表示する同様のサブピクセルと合うように、サブピクセル
として用いられ、従って上記のようなフルカラーディスプレイを達成する。
【0078】 図5に示される別の実施態様において、カラーディスプレイが、透明分散流体
25の粒子の複数の種類を含有する大きさdのカプセル20によって提供される
。各種の粒子は、他の種とは異なる光学特性を有し、異なる電気泳動移動度(μ
)を有する。図5に示された実施態様において、カプセル20は赤色の粒子52
、青色の粒子54、および緑色の粒子56を含み、
【0079】
【数1】 である。すなわち、赤色の粒子52の電気泳動移動度の平均の大きさは、青色の
粒子54の平均の電気泳動移動度より大きく、そして青色の粒子54の平均の電
気泳動移動度は、緑色の粒子56の平均の電気泳動移動度より大きい。一例とし
て、100ミリボルト(mV)のゼータ電位を有する赤色粒子、60mVのゼー
タ電位を有する青色粒子、および20mVのゼータ電位を有する緑色粒子の種類
が存在し得る。カプセル20は、このカプセルに電場を印加する2つの電極32
、42の間に配置される。様々な持続時間の正および負の電圧場を用いてカプセ
ル20をアドレスすることによって、任意の種々の粒子種をカプセルの上部に移
動させ、特定の色を現すことが可能になる。
【0080】 図6A〜6Bは、赤色を観測点10に表示するように、図5に示されたディス
プレイをアドレスするために行われる工程を示す。図6Aを参照すると、全ての
粒子52、54、56は、一方向の電場を印加することによってカプセル20の
一面に引きつけられる。この電場は、よりゆっくりと移動する緑色の粒子56で
さえも電極34の方に引きつけるのに十分長く、カプセル20に印加されるべき
である。図6Bを参照すると、電場は、赤色の粒子52が電極32の方に移動す
るのに十分な長さだけ逆にされる。青色の粒子54および緑色の粒子56はまた
、逆にされた電場内で移動するが、赤色の粒子52ほど速く移動せず、従って赤
色の粒子52によって覆い隠される。印加された電場が逆にされなければならな
い時間は、これらの粒子の相対電気泳動移動度、印加された電場強度、カプセル
の大きさにより決定され得る。
【0081】 図7A〜7Dは、ディスプレイ素子の青色状態へのアドレスを示す。図7Aに
示されるように、初めに粒子52、54、56はカプセル20内に不規則に分散
される。全ての粒子52、54、56は、電場を一方向に印加することによって
、カプセル20の一面に引きつけられる(図7Bに示す)。図7Cを参照すると
、赤色の粒子52および青色の粒子54が電極32の方に移動するのに十分な長
さだけ、電場が逆にされる。印加された電場が逆にされるのに要する時間は、こ
れらの粒子の相対電気泳動移動度、印加された電場の強度、およびカプセルの大
きさによって決定され得る。図7Dを参照すると、次いで電場は2回逆にされ、
そして赤色の粒子52(これは青色の粒子54より速く移動している)は、青色
の粒子54を観測点10に曝されたままにする。印加された電場が逆にされなけ
ればならない時間は、これらの粒子の相対電気泳動移動度、印加された電場の強
度、およびカプセルの大きさによって決定され得る。
【0082】 図8A〜8Cは、緑色の表示を観察点10に提供するために行われる工程を示
す。図8Aに示されるように、初めに粒子52、54、56は、カプセル20内
に不規則に分散される。全ての粒子52、54、56は、一方向の電場を印加す
ることによって、カプセル20の観察点10に近位の面に引きつけられる。この
電場は、よりゆっくりと移動する緑色の粒子56でさえも電極32の方に引きつ
けるのに十分長く、カプセル20に印加されるべきである。図8Cに示されるよ
うに、電場は、赤色の粒子52および青色の粒子54が電極54の方に移動する
のに十分な長さだけ逆にされ、これらの粒子は、ゆっくりと移動している緑色の
粒子56を観測点へ表示したままとする。印加された電場が逆にされなければな
らない時間は、これらの粒子の相対電気泳動移動度、印加された電場の強度、お
よびカプセルの大きさから決定される。
【0083】 他の実施態様において、カプセルは、複数の種類の粒子および染色された分散
流体を含み、これは色の1つとして機能する。さらに他の実施態様において、さ
らなる色を有する3種より多い粒子が提供され得る。これらの実施態様の1つに
おいて、カプセルは強い正電荷を有する白色粒子、弱い正電荷を有する青緑色粒
子、および負電荷を有する赤色粒子を含む。これらのタイプの粒子の電気泳動移
動度は電荷に比例し、電荷の符合または極性に関連する方向であるため、これら
3つのタイプの粒子は同じ電圧場で、異なる移動度を有する。この例において、
頂部電極が負であり、底部電極が正の場合、白色が達成される。赤色は、頂部電
極が正であり、底部電極が負である場合、達成される。青緑色は、まず、サブピ
クセルが白色に設定され、次いで高い移動度の白色粒子が青緑色粒子を超して移
動するように電圧場を逆にし、より低い移動度、すなわちより遅い青緑色粒子が
最上部に残り目に見えることによって、達成される。図6〜8Cは、1つのカプ
セルを有する2つの電極を示し、これらの電極は複数のカプセル、または全カプ
セルより小さくアドレスし得る。
【0084】 図1〜8に記載されるアドレス構造体は、ディスプレイドライバー回路によっ
て制御される頂部電極を備える。頂部電極が存在しないディスプレイは、外部か
ら印加される電圧源(例えば、移動スタイラス、または静電プリントヘッド)に
よって映し出され得る。フルカラー起電ディスプレイを生成するために技術を適
用する手段はまた、フルカラー起電媒体に適用され得る。
【0085】 図9において、後電極構造体は、全体的にプリント層から作製され得る。電導
層166は、透明の前電極168および印刷可能なディスプレイ材料170から
なるディスプレイの背面に印刷され得る。透明な電極は、酸化インジウムスズま
たは伝導性ポリマー(例えば、ポリアニリンおよびポリチオフェン)から作製さ
れ得る。誘電性コーティング176は、バイア用の領域を残して印刷され得る。
次いで、電導性インク178の裏の層が、印刷され得る。必要ならば、最後のイ
ンク構造体が印刷されて穴を満たす前に、さらなる電導性インクの層が使用され
得る。
【0086】 印刷ディスプレイのためのこの技術は、後電極構造体をディスプレイ上に構築
するため、または2つの個別の層(これは一緒に積層されディスプレイを形成す
る)を組み立てるために使用され得る。例えば、電子的に活性なインクが、酸化
インジウムスズ電極に印刷され得る。別々に、上記の後電極構造体が適切な基質
(例えば、プラスチック、ポリマーフィルム、またはガラス)上に印刷され得る
。電極構造体およびディスプレイ素子は積層され得、ディスプレイを形成する。
【0087】 ここで図10を参照すると、第3電極の導入によって、起電ディスプレイセル
に閾値が導入され得る。セルの一面が連続的で透明な電極200(アノード)で
ある。セルの他方の面にある透明な電極はパターン化され、一組の隔離された列
電極ストリップ210にされる。絶縁体212は、列電極210を覆い、そして
絶縁体の上部にある電極層は、一組の隔離された行電極ストリップ230に分割
され、これは列電極210に対して直交して配向される。行電極230はパター
ン化されて穴または格子の稠密な配列にされ、この下で、曝露された絶縁体21
2が除去され、複数の物理的ウェルおよびポテンシャルウェルを形成する。
【0088】 正電荷を帯びた粒子50は、行電極230を小さな正電位(例えば、15V)
に保ち、アノード200をゼロボルトに保ったまま、正の電位(例えば、30V
)を全ての列電極210に印加することによって、ポテンシャルウェルに充填さ
れる。粒子50はコンフォマーブルカプセルであり得、これはそれ自体を制御格
子の物理的ウェルに置く。この制御格子はそれ自体、矩形の断面を有するか、ま
たはこの格子の構造は三角形の外形であり得る。これはまた、マイクロカプセル
を格子に置くのを助ける、異なる形状(例えば、半球形)であり得る。
【0089】 アノード200は、次いで、正の電位(例えば、50V)にリセットされる。
粒子は、電位ウェルにおける電位差に起因して、電位ウェル内に留まる:これは
、ホールド状態(Hold condition)と呼ばれる。ディスプレイ素
子をアドレスする(address)ために、その素子と関連されるカラム電極
上の電位を、例えば2つの因子によって減少させ、そしてその素子と関連される
ロウ電極上の電位を、カラム電極上の電位と等しくするかまたはカラム電極上の
電位より大きくする。次いで、この素子内の粒子は、アノード200上の正の電
圧に起因する電場によって、輸送される。残存するディスプレイ素子についての
、ロウ電極とカラム電極との間の電位差は、ここで、通常のホールド状態におけ
る電位差の半分よりも小さい。電位ウェル構造の形状および電圧レベルを選択し
、従って、これはまた、ホールド状態を継続させる、すなわち、粒子がこれらの
他のディスプレイ素子を残さず、そして従って半選択問題(half−sele
ct problem)が存在しない。このアドレス方法(addressin
g method)は、任意の他のディスプレイ素子内の顔料に影響を与えるこ
となしに、任意の所望の素子を選択してマトリックスに書き込み得る。コントロ
ール電極デバイスは、セルのアノード電極側面が見えるように、作動され得る。
【0090】 制御格子は、当該分野に公知の任意のプロセスによって、または本明細書中に
記載されるいくつかの新規のプロセスによって、製造され得る。つまり、従来の
やり方に従って、制御格子は、写真平版の1以上の工程および引き続くエッチン
グを用いて作製され得、または制御格子は、マスクまたは「サンドブラスチング
」技術を用いて作製され得る。
【0091】 別の実施態様において、制御格子は、プラスティック基板におけるエンボス(
embossing)技術によって作製され得る。格子電極は、エンボス工程の
前または後のいずれかで、真空蒸着またはスパッタリングによって蒸着され得る
。別の実施態様において、電極は、格子構造が形成された後に、格子構造上に印
刷される。これらの電極は、透明である必要のないある種の印刷可能な導電性材
料(例えば、金属または炭素でドープしたポリマー、本質的導電性ポリマーなど
)からなる。
【0092】 好ましい実施態様において、制御格子は、一連の印刷工程を用いて作製される
。格子構造は、カソードを蒸着した後で、一連の1以上の印刷層で積み重ねられ
、そして格子電極は、格子構造の上に印刷される。格子電極の上にさらなる絶縁
体が存在し得、そして複数の格子電極は、格子構造上の絶縁体によって分離され
得る。格子電極は、格子構造の全幅を占め得ず、この構造の中央の領域を占める
だけあり得、これは再現可能な許容差(tolerance)内に留めるためで
ある。別の実施態様において、制御格子は、ガラス(例えば感光構造(phot
ostructural)ガラス)をフォトエッチング(photoetchi
ng)することによって作製される。
【0093】 カプセル化起電画像ディスプレイにおいて、前述のもののような起電懸濁液は
、ポリマーマトリックス内に分散される別々の仕切り内に配置される。この得ら
れた材料は、フィルムの厚みにわたる電場に非常に敏感である。このような場は
、上記の材料のいずれかの側面に付着する電極を使用して、通常、印加される。
しかし、図3A〜3Fに関連して前述したように、あるディスプレイ媒体は、デ
ィスプレイ材料の一方の側面上に静電荷を書き込むことによって、アドレスされ
得る。他方の側面は、通常、透明なまたは不透明な電極を有す。例えば、一層の
カプセル化起電ディスプレイ媒体は、DC電圧を与えるヘッドを用いてアドレス
され得る。
【0094】 別の実施態様において、カプセル化起電懸濁液は、導電性材料(例えば、印刷
された銀または黒鉛インク、アルミニウム処理されたマイラー、または任意の他
の導電性表面)の領域上に印刷され得る。ディスプレイの1つの電極を構成する
この表面は、接地電圧または高電圧に設定され得る。多くの電極からからなる静
電ヘッドは、カプセルを通過してそれらをアドレスし得る。あるいは、スタイラ
ス(stylus)は、カプセル化起電懸濁液をアドレスするために使用され得
る。
【0095】 別の実施態様において、静電書き込みヘッド(electrostatic
write head)は、上記の材料の表面上を通過する。このため、高解像
度のアドレスが可能となる。カプセル化起電材料は、プラスチック上に配置され
得、これは可撓性である。このため、上記の材料は、通常の紙取り扱い装置を通
過することが可能となる。このようなシステムは、消耗品を伴わない写真複写機
に酷似して、作動する。ディスプレイ材料のシートはこの機械を通過し、そして
静電またはエレクトロフォトグラフィックヘッド(electrophotog
raphic head)は材料のシートをアドレスする。
【0096】 別の実施態様において、電荷は、カプセル化ディスプレイ材料の表面に、ある
いは摩擦または電気摩擦帯電による誘電性シート上に、形成される。電荷は、後
で除去される電極を使用して形成され得る。別の実施態様において、電荷は、圧
電性材料のシートを使用して、カプセル化ディスプレイの表面上に形成される。
【0097】 マイクロカプセル化ディスプレイは、電子ディスプレイを作製する有用な手段
を提供し、多くの電子ディスプレイは、コートまたは印刷され得る。マイクロカ
プセル化ディスプレイの多くの変形が存在し、これらはマイクロカプセル化起電
ディスプレイを含む。これらのディスプレイは、高い反射性、双安定性、および
低い電力であるように作製され得る。
【0098】 高解像度ディスプレイを得るために、マイクロカプセル化材料を用いるいくつ
かの外部アドレス手段を使用することが有用である。本発明は、高解像度ディス
プレイを得るための、マイクロカプセル化起電材料を用いるアドレス手段の有用
な組み合わせを記載する。
【0099】 液晶ディスプレイをアドレスする1つの方法は、液晶についてアドレスバック
プレーンを形成するための、シリコンベース薄膜トランジスターの使用である。
液晶ディスプレイについて、これらの薄膜トランジスターは、典型的にはガラス
上に蒸着され、そして典型的にはアモルファスシリコンまたはポリシリコンから
作製される。他の電子回路(駆動電子回路または論理回路)が、ディスプレイの
外周に組み込まれることがある。現れる場(emerging field)は
、可撓性基板(例えば金属箔またはプラスチック膜)上へのアモルファスまたは
ポリシリコンデバイスの堆積物である。
【0100】 アドレス電子バックプレーンは、非線形素子として、トランジスターでなくダ
イオードを組み込み得る。ダイオードベースのアクティブマトリックスアレイは
、液晶ディスプレイと適合性であり、高解像度デバイスを形成するとして、実証
されている。
【0101】 ガラス基板上で使用される結晶性シリコントランジスターの例もまたある。結
晶性シリコンは、非常に高い移動性を有し、従って高性能デバイスを作製するた
めに使用され得る。現在、結晶性シリコンデバイスを作製する最も簡単な方法は
、シリコンウェハにおいてである。多くのタイプの液晶ディスプレイにおける使
用について、結晶性シリコン回路は、シリコンウェハ上に作製され、次いで「離
昇(lift off)」プロセスによってガラス基板へ移動される。あるいは
、シリコントランジスタはー、シリコンウェハ上で形成され、離昇プロセスによ
って除去され、次いで可撓性基板(例えば、プラスチック、金属箔、または紙)
上に蒸着され得る。別の実施態様として、シリコンは、高温に耐え得る異なる基
板(例えばガラスまたは金属箔)上に形成され、離昇され、そして可撓性基板へ
移動され得る。なおさらに別の実施態様として、シリコントランジスターは、シ
リコンウェハ上に形成され、これは次いで全体でまたは一部分でディスプレイの
ための基板の1つとして使用される。
【0102】 液晶を有するシリコンベースの回路の使用は、大規模工業の基礎である。それ
にもかかわらず、これらのディスプレイは、深刻な欠点を有する。液晶ディスプ
レイは、光について役に立たたず、従って、ほとんどの液晶ディスプレイは、あ
る種のバックライトを必要とする。反射性の液晶ディスプレイは、作製され得る
が、偏向子の存在に起因して、典型的には非常に薄暗い。ほとんどの液晶デバイ
スは、セルギャップ(cell gap)の正確な間隔を必要とし、従ってそれ
らは可撓性基板とあまり適合性でない。ほとんどの液晶ディスプレイは、液晶を
整列させる「ラビング(rubbing)」プロセスを必要とし、TFTアレイ
を損傷するための電位を制御することおよび有することの両方ともが困難である
【0103】 これらの薄膜トランジスターの、マイクロカプセル化起電ディスプレイとの組
み合わせは、液晶ディスプレイとの組み合わせよりもさらにより有益である。液
晶と共に使用されるものと類似である薄膜トランジスターアレイはまた、マイク
ロカプセル化ディスプレイ媒体と共に使用され得る。上述のように、液晶アレイ
は、典型的に、液晶を配列するための「ラビング」プロセスを必要とし、このた
め、トランジスターアレイに、力学的または静電気的のいずれかの損傷が生じ得
る。このようなラビングは、マイクロカプセル化ディスプレイについて必要でな
く、これは、収量を改善し、そして作製プロセスを単純化する。
【0104】 マイクロカプセル化起電ディスプレイは、高反射性であり得る。これは高解像
度ディスプレイにおいて利点を提供し、良好な視感度のためにバックライトを必
要としない。また、高解像度ディスプレイは、不透明な基板上に作製され得、こ
れは、薄膜トランジスターアレイの蒸着のための新しい材料の範囲を広げる。
【0105】 さらに、カプセル化起電ディスプレイは、可撓性基板と非常に適合性である。
このため、高解像度TFTディスプレイを可能にし、この中で、トランジスター
は可撓性基板(例えば、可撓性ガラス、プラスチック、または金属箔)の上に配
置されている。しかし、任意のタイプの薄膜トランジスターまたは他の非線形素
子と共に使用される可撓性基板は、ガラス、プラスチック、金属箔の単一のシー
トである必要はない。それどころか、それは紙から作製され得る。あるいは、そ
れは織物材料から作製され得る。あるいは、それはこれらの材料の複合体のまた
は層状の組み合わせであり得る。
【0106】 液晶ディスプレイ内にある場合、外部の論理回路または駆動回路は、薄膜トラ
ンジスタースイッチと同一の基板上に組み立てられ得る。
【0107】 別の実施態様において、アドレス電子バックプレーンは、トランジスターでな
く、ダイオードを非線形素子として組み込み得る。
【0108】 別の実施態様において、トランジスターをシリコンウェハ上に形成し、トラン
ジスターを賽の目に切り、そして大きな領域アレイにそれらを配置し、大きなT
FT−アドレスされたディスプレイ媒体を形成することは、可能である。この構
想の1つの例は、受容基板において力学的インプレッション(impressi
on)を形成し、次いでこの基板をスラリーまたは他のトランジスター形態で覆
うことである。攪拌しながら、トランジスターをこのインプレッションに入れ、
ここでそれらは結合されそしてデバイス回路に組み込まれる。受容基板は、ガラ
ス、プラスチック、または他の非導電性材料であり得る。この方法で、標準的な
プロセス方法を使用してトランジスターを作製する節約は、大きな領域のシリコ
ンプロセス装置の必要なしに、大きな領域のディスプレイ(large−are
a display)を作製するために使用され得る。
【0109】 本明細書中に記載される例は、カプセル化起電ディスプレイの使用を記載する
が、同様に作動する他の粒子ベースのディスプレイ媒体が存在し、これには、カ
プセル化懸濁粒子および回転ボールディスプレイが挙げられる。
【0110】 本発明は特に、特定の好ましい実施態様に関して示し、そして記載する。しか
し、形態および詳細の種々の変形を、添付の特許請求の範囲に規定されるような
本発明の精神および範囲から逸脱せずに、その中で作製し得ることが、当業者に
よって理解されるべきである。
【0111】 本発明は、特に添付の特許請求の範囲に示される。上記の本発明の有利な点お
よびさらなる利点は、添付の図面と関連した以下の記載を参照することによって
、さらに理解され得る。図面において、同様の参照番号は、異なる図を通して一
般に同一の部分を示す。また、図面は、本発明の原理を示す際に一般に記載され
るが、縮小、強調を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 図1Aは、粒子ベースディスプレイの後方アドレス電極構造の実施態様の概略
側面図であり、ここで、小さい方の電極は、大きい方の電極に対する電圧(粒子
を小さい方の電極に移動させる)で配置される。
【図1B】 図1Bは、粒子ベースディスプレイの後方アドレス電極構造の実施態様の概略
側面図であり、ここで、大きい方の電極は、小さい方の電極に対する電圧(粒子
を大きい方の電極に移動させる)で配置される。
【図1C】 図1Cは、後方アドレス電極構造の1実施態様の概略トップ−ダウン図である
【図1D】 図1Dは、3つのサブピクセルを有するディスプレイ素子の1実施態様の概略
斜視図であり、各サブピクセルは、比較的大きな後方電極および比較的小さい後
方電極を備える。
【図2A】 図2Aは、大きい方の電極に関連した逆反射層を有する後方アドレス電極構造
の実施態様の概略側面図であり、ここで、小さい方の電極は、大きい方の電極に
対する電圧(粒子を小さい方の電極に移動させる)で配置される。
【図2B】 図2Bは、大きい方の電極に関連した逆反射層を有する後方アドレス電極構造
の実施態様の概略側面図であり、ここで、大きい方の電極は、小さい方の電極に
対する電圧(粒子を大きい方の電極に移動させる)で配置される。
【図2C】 図2Cは、大きい方の電極の下に配置された逆反射層を有する後方アドレス電
極構造の実施態様の概略側面図であり、ここで、小さい方の電極は、大きい方の
電極に対する電圧(粒子を小さい方の電極に移動させる)で配置される。
【図2D】 図2Dは、大きい方の電極の下に配置された逆反射層を有する後方アドレス電
極構造の実施態様の概略側面図であり、ここで、大きい方の電極は、小さい方の
電極に対する電圧(粒子を大きい方の電極に移動させる)で配置される。
【図3A】 図3Aは、アドレス構造の1実施態様の概略側面図であり、ここで、直流の電
場がカプセルに掛けられて、粒子を小さい方の電極に移動させる。
【図3B】 図3Bは、アドレス構造の1実施態様の概略側面図であり、ここで、交流の電
場がカプセルに掛けられて、粒子をカプセル中に分散させて後方基板を不明瞭に
する。
【図3C】 図3Cは、透過性電極を有するアドレス構造の1実施態様の概略側面図であり
、ここで、直流電場がカプセルに掛けられて、粒子を小さい方の電極に移動させ
て後方基板を明瞭にする。
【図3D】 図3Dは、透過性電極を有するアドレス構造の1実施態様の概略側面図であり
、ここで、交流の電場がカプセルに掛けられて、粒子をカプセル中に分散させる
【図3E】 図3Eは、3つのサブピクセルを有するディスプレイ素子のアドレス構造の1
実施態様の概略側面図である。
【図3F】 図3Fは、2重粒子カーテンモードの1実施態様の概略側面図であり、このモ
ードは、ディスプレイ素子が白色を表すようにアドレスする構造をアドレスする
【図3G】 図3Gは、2重粒子カーテンモードの1実施態様の概略側面図であり、このモ
ードは、ディスプレイ素子が赤色を表すようにアドレスする構造をアドレスする
【図3H】 図3Hは、2重粒子カーテンモードの1実施態様の概略側面図であり、このモ
ードは、ディスプレイ素子が赤色光を吸収するようにアドレスする構造をアドレ
スする。
【図3I】 図3Iは、2重粒子カーテンモードの1実施態様の概略側面図であり、このモ
ードは、3つのサブピクセルを有するディスプレイ素子の構造をアドレスし、こ
こで、ディスプレイが赤色を表すようにアドレスされる。
【図3J】 図3Jは、2重粒子カーテンモードの別の実施態様の概略側面図であり、この
モードは、ディスプレイ素子の構造をアドレスする。
【図3K】 図3Kは、指組みした電極構造の1実施態様の概略平面図である。
【図3L】 図3Lは、2重粒子カーテンモードディスプレイ構造の別の実施態様の概略側
面図であり、この構造は、染色された流体および2種類の粒子を有し、赤色を吸
収するようにアドレスされる。
【図3M】 図3Mは、2重粒子カーテンモードディスプレイ構造の別の実施態様の概略側
面図であり、この構造は、透明流体および3種類の粒子を有し、赤色を吸収する
ようにアドレスされる。
【図4A】 図4Aは、着色された電極および白色電極を有する粒子ベースディスプレイの
後方アドレス電極構造の1実施態様の概略側面図であり、ここで、着色された電
極は、白色電極に対する電圧(粒子を着色された電極に移動させる)で配置され
る。
【図4B】 図4Bは、着色された電極および白色電極を有する粒子ベースディスプレイの
後方アドレス電極構造の1実施態様の概略側面図であり、ここで、白色電極は、
着色された電極に対する電圧(粒子を白色電極に移動させる)で配置される。
【図5】 図5は、異なる電気泳動移動度を有する赤色、緑色および青色粒子を有するカ
ラーディスプレイ素子の1実施態様の概略側面図である。
【図6A】 図6Aは、赤色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図6B】 図6Bは、赤色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図7A】 図7Aは、青色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図7B】 図7Bは、青色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図7C】 図7Cは、青色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図7D】 図7Dは、青色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図8A】 図8Aは、緑色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図8B】 図8Bは、緑色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図8C】 図8Cは、緑色を表示する図5のディスプレイをアドレスするために実施され
る工程を示す。
【図9】 図9は、印刷によって形成される構造をアドレスする後方電極の断面図である
【図10】 図10は、構造をアドレスする制御格子の1実施態様の斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,Z W

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 起電ディスプレイ素子であって、以下: 第1カプセル(22)であって、該第1カプセルは、第1光学特性を有する第
    1種の粒子(W)および該第1光学特性とは視覚的に異なる第2光学特性を有す
    る第2種の粒子(R)を備える、第1カプセル;を備え、 該ディスプレイは、第3光学特性を有する第3種の粒子(W)ならびに該第1
    光学特性、該第2光学特性および該第3光学特性とは視覚的に異なる第4光学特
    性を有する第4種の粒子(G)を備える第2カプセル(22’)によって特徴付
    けられ、 ここで、該素子は、電気信号の、該第1カプセル(22)および該第2カプセ
    ル(22’)のうち少なくとも1つへの適用に応答して、視覚的なディスプレイ
    を示す、 起電ディスプレイ素子。
  2. 【請求項2】 前記第1種の粒子および前記第3種の粒子が外観上は実質的
    に類似であることを特徴とする、請求項1に記載の起電ディスプレイ素子。
  3. 【請求項3】 請求項1および2のいずれか1項に記載の起電ディスプレイ
    素子であって、以下: 前記第1カプセルにおいて、前記第1光学特性および前記第2光学特性とは視
    覚的に異なる第5光学特性を有する、第5種の粒子;ならびに 前記第2カプセルにおいて、前記第3光学特性および前記第4光学特性とは視
    覚的に異なる第6光学特性を有する、第6種の粒子;によって特徴付けられ、 該ディスプレイはまた、第7光学特性を有する第7種の粒子、第8光学特性を
    有する第8種の粒子、および第9光学特性を有する第9種の粒子を備える第3カ
    プセルによって特徴付けられる、 起電ディスプレイ素子。
  4. 【請求項4】 前記第1種の粒子、前記第3種の粒子および前記第7種の粒
    子が白色を有し、そして/または前記第2種の粒子、前記4種の粒子および前記
    第8種の粒子が黒色を有することを特徴とする、請求項3に記載の起電ディスプ
    レイ素子。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の起電ディスプレイ素子であって、 前記第1種の粒子、前記第3種の粒子および前記第7種の粒子が白色を有し、
    前記第2種の粒子が赤色を有し、前記5種の粒子が青緑色を有し、前記第4種の
    粒子が緑色を有し、前記第6種の粒子が紫紅色を有し、前記第8種の粒子が青色
    を有し、そして前記第9種の粒子が黄色を有することを特徴とする、 起電ディスプレイ素子。
  6. 【請求項6】 前記種の粒子の少なくとも1つが、赤、緑、青、黄、藍また
    は紫紅色を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の起電
    ディスプレイ素子。
  7. 【請求項7】 前記光学特性の少なくとも1つが、色、輝度または反射率を
    含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の起電ディスプレイ
    素子。
  8. 【請求項8】 起電ディスプレイ素子であって、該起電ディスプレイ素子は
    、 第1光学特性を有する第1種の粒子、および該第1光学特性とは視覚的に異な
    る第2光学特性を有する第2種の粒子を含む、カプセルを備え、 該素子は、該第1光学特性および該第2光学特性とは視覚的に異なる第3光学
    特性を有する第3種の粒子、ならびに該第1光学特性、該第2光学特性および該
    第3光学特性とは視覚的に異なる第4光学特性を有する第4種の粒子によって特
    徴付けられ; ここで、該素子が、電気信号の、該カプセルへの適用に応答して視覚的ディス
    プレイを示す、 起電ディスプレイ素子。
  9. 【請求項9】 前記第1光学特性、前記第2光学特性、前記第3光学特性お
    よび前記第4光学特性とは視覚的に異なる第5光学特性を有する第5種の粒子に
    よって特徴付けられる、請求項8に記載の起電ディスプレイ素子。
  10. 【請求項10】 起電ディスプレイ素子であって、該起電ディスプレイ素子
    が、光学特性を有する少なくとも1種の粒子(50、50’、50”)を含むカ
    プセル(42、42’、42”)を備え、該素子が電気信号の該カプセルへの適
    用に応答して視覚的ディスプレイを示し、 該素子が、該カプセル(42、42’、42”)に隣接するフィルター(60
    、60’、60”)によって特徴付けられ、そして該種の粒子(50、50’、
    50”)の光学特性と視覚的に異なる光学特性を有し、従って該素子の少なくと
    も1つの光学状態において、光が該フィルター(60、60’、60”)および
    該カプセル(42、42’、42”)を通過し、これにより該カプセル (42
    、42’、42”)の視覚的外見が該フィルター(60、60’、60”)の存
    在によって変更される、 起電ディスプレイ素子。
  11. 【請求項11】 前記フィルター(60、60’、60”)が印刷されてい
    ることを特徴とする、請求項10に記載の起電ディスプレイ素子。
  12. 【請求項12】 請求項1および10に記載の起電ディスプレイ素子であっ
    て、 前記第1カプセルが、前記第1種の粒子および前記第2種の粒子の光学特性と
    は視覚的に異なる第5光学特性を有する、そこへ隣接する第1フィルターを有し
    、 前記第2カプセルが、前記第3種の粒子および前記第4種の粒子の光学特性と
    は視覚的に異なる第6光学特性を有する、そこへ隣接する第2フィルターを有す
    ることを特徴とする、起電ディスプレイ素子。
  13. 【請求項13】 前記カプセル、または前記カプセルの少なくとも1つが、
    懸濁流体(25)を備えることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に
    記載の起電ディスプレイ素子。
  14. 【請求項14】 前記懸濁流体(25)が実質的に透明であることを特徴と
    する、請求項13に記載の起電ディスプレイ素子。
  15. 【請求項15】 前記懸濁流体(25)が染色されていることを特徴とする
    、請求項13に記載の起電ディスプレイ素子。
  16. 【請求項16】 ディスプレイ装置であって、該ディスプレイ装置が、ディ
    スプレイ素子、および該ディスプレイ素子に隣接する少なくとも1つの電極を備
    え、 前記ディスプレイ装置が、該電極を通して、電気信号の該ディスプレイ素子へ
    の適用に応答して視覚的ディスプレイを示し、 該ディスプレイ素子が請求項1〜15のいずれか1項に記載のディスプレイ素
    子であることを特徴とする、ディスプレイ装置。
  17. 【請求項17】 前記電極の少なくとも1つが、他の該電極の少なくとも1
    つと、サイズまたは色において異なることを特徴とする複数の電極を有する、請
    求項16に記載のディスプレイ装置。
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