JP2005182044A - 電気的表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的表示システムを提供する。
【解決手段】電気的表示材料と電荷移動デバイスとを備える、電気的表示システム。電気的表示材料は、２つの対向する外面を有し、外面の少なくとも１つが、間に介在した絶縁性材料の領域を有する導電性材料を備える、複数の離間した電荷保持アイランドによって少なくとも部分的に覆われている。電荷移動デバイスは、表示材料と作用する関係で配置されており、可撓性で非導電性の材料と複数の個別に調整可能な導電性の素子とで作られた第１の装置を有し、１つの調整可能な導電性素子が動いても他の調整可能な導電性素子が動くことはない。
【選択図】 図３

Description

本出願は、電子表示システムに関し、より詳細には、ディスプレイ上の画像生成に使用される装置に関する。１つの実施の形態において、表示システムはジャイリコン（ｇｙｒｉｃｏｎ）電気的再使用可能ペーパを含むように設計されているが、液晶、電気泳動性、及び他の電界効果表示技術に基く電気的再使用可能なペーパであってもよい。

電気的再使用可能なペーパは、形状及び機能において紙に似ている任意の電子的にアドレス可能な表示媒体として定義可能である。

伝統的な電子表示技術を使用する、電気的再使用可能なペーパを作るのを可能にする１つの方法は、電子表示パッケージから駆動する電子回路を完全に除去すること並びに画像の書き込み及び消去のために外部アドレス電極を使用することである。この手法は、電子ペーパシートの単位当りのコストを減らし、パッケージングのために、ガラス板の代わりに低価格で可撓性のプラスチック膜の使用を可能にする。
米国特許第６，２２２，５１３号Ｂ１ 米国特許第６，４５６，２７２号Ｂ１ 米国特許第６，２６２，７０７号Ｂ１ 米国特許第４，１２６，８５４号 米国特許第５，７１７，５１５号 米国特許第５，８９４，３６７号 米国特許第６，０５５，０９１号 米国特許第５，３８９，０４５号

電気的再使用可能なペーパ基板は、電気的再使用可能なペーパとしての多くの要求特性、すなわち、双安定な画像保持、広い視角、薄く可撓性のパッケージ化、並びに高反射率、及び解像度、を有する。シェリドン（Ｓｈｅｒｉｄｏｎ）に１９９５年２月１４日に発行された、「紙状デジタルアドレスメディアを含む書き込みシステム及びこれに用いるアドレス装置（Ｗｒｉｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｐａｐｅｒ―Ｌｉｋｅ Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ａｄｄｒｅｓｓｅｄ Ｍｅｄｉａ Ａｎｄ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）」というタイトルの米国特許第５，３８９，９４５号（特許文献８）には、電気的再使用可能なペーパ基板に画像を書きこむための独立した外部アドレス手段を用いる電気的再使用可能な印刷システムが記載されている。

電気的ディスプレイの共通の実施例は、電気的再使用可能なペーパシート上の電荷保持アイランドパターンを使用する。この技術は、ハワード等（Ｈｏｗａｒｄ ｅｔ ａｌ．）による「電気的ペーパの電荷保持アイランド及びその応用（Ｃｈａｒｇｅ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｉｓｌａｎｄｓ Ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐａｐｅｒ Ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｏｆ）」というタイトルの米国特許第６，２２２，５１３号（特許文献１）中に記載されており、それを参照することによってその全体が本明細書中に組み込まれる。

電荷保持アイランドパターンは、２つの対向する外面の少なくとも１つの、外側に面している側の導電性電荷保持アイランドのパターンを使用する、電気的再使用可能なペーパである。第２の外面は、導電性材料で被覆されていてもよく、導電性材料で作られていてもよく、及びパターン化されていてもいなくてもよい。パターン化された表面（単数又は複数）の電荷保持アイランドは、外部電荷移動デバイスから電荷を受け取る。電荷移動デバイスがはずされた後に、導電性電荷保持アイランドは電荷を保持し、画像変化を生じさせるのに十分な大きさ及び継続時間を有する電界を、電気的再使用可能なペーパ内に作り出す。

電荷保持アイランド手法の他の実施の形態は、層の表面上でパターン化される代わりに、カプセル化する層の部分として作られた電荷保持アイランドを用いる。

電荷を電荷保持アイランドに移動するための適切な機構は、接触帯電により、それによって、外部電荷移動デバイスの導電性接点素子と導電性電荷保持アイランドとの間に機械的接触が作り出される。接触すると、界面を越えて電荷が移動され、電荷保持アイランドを接点素子と同じ電位にする。接触が十分に破壊されて接点素子が書き込み領域からはずされた後に、電荷が電荷保持アイランド上に残り、シート内に電圧及び電界を維持する。

電気的ペーパ上に印刷するための既存のシステムの現実的な懸念点は、電荷移動デバイスと電荷保持アイランドとの間に信頼し得る接触を保証することができないことである。導電性条片と可撓性のプリント回路基板の条片とが、電荷保持アイランドを帯電するために一般に使用されており、その長手方向又は幅方向に沿って感知できる程の復元力（すなわち、堅さ）を示さず、電荷保持アイランドとの接触を不安定にし、それによって印刷品質を制限する。

電気的表示システムは、２つの対向する外面を有する電気的表示材料を有し、外面の少なくとも１つが、間に介在した絶縁性材料の領域を有する導電性材料を備える、複数の離間した電荷保持アイランド内で少なくとも部分的に覆われている。電荷移動デバイスは、表示材料と作用する関係で配置されており、可撓性で非導電性の材料と複数の個別に調整可能な導電性素子とを有し、１つの調整可能な導電性素子が動いても他の調整可能な導電性素子が動くことはない。

本発明の第１の態様は、２つの対向する外面を有する電気的表示材料であって、外面の少なくとも１つが、間に介在した絶縁性材料の領域を有する導電性材料を備える、複数の離間した電荷保持アイランドによって少なくとも部分的に覆われている、電気的表示材料と、表示材料と作用する関係で配置されている電荷移動デバイスであって、可撓性で非導電性の材料と複数の個別に調整可能な導電性の素子とで作られた第１の装置を有し、１つの調整可能な導電性素子が動いても他の調整可能な導電性素子が動くことはない、電荷移動デバイスとを備える、電気的表示システムである。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、第１の装置が可撓性材料のブロックであり、個別に調整可能な素子が少なくとも一部位が可撓性材料のブロック内に位置する電荷移動つめである、電気的表示システムである。

本発明の第３の態様は、第２の態様において、電荷移動つめが可撓性ブロックから電荷保持アイランドの方向に延びている端部を含む、電気的表示システムである。

本発明の第４の態様は、第３の態様において、電荷移動つめが可撓性ブロックの外部の少なくとも１つの屈曲点を含み、少なくとも１つの外部の屈曲点が電荷移動つめの可撓性を増加させる、電気的表示システムである。

本発明の第５の態様は、第３の態様において、電荷移動つめが可撓性ブロックの内部の少なくとも１つの屈曲点を含み、少なくとも１つの内部の屈曲点が電荷移動つめの可撓性を増加させる、電気的表示システムである。

本発明の第６の態様は、第３の態様において、電荷移動つめが可撓性ブロックの外部の少なくとも１つの屈曲点と可撓性ブロックの内部の少なくとも１つの屈曲点とを含み、少なくとも１つの外部の屈曲点と少なくとも１つの内部の屈曲点とが電荷移動つめの可撓性を増加させる、電気的表示システムである。

図１を参照すると、本出願において記載された１つの実施の形態による電気的再使用可能なペーパシートが示されている。電気的再使用可能なペーパシートは、２色素子２０を含むジャイリコンシート１０のような電気的再使用可能なペーパ基板と、導電性電荷保持アイランド１４でパターン化された第１のカプセル化層１２と、電荷保持アイランドでパターン化されてもされなくてもよい第２のカプセル化層１６を含む。２色素子２０は、ここではほぼ球形として描かれているが、注目すべきは他の形状も可能であるということである。特に、ほぼ円筒形の２色素子も知られている。回転する円筒の電気的再使用可能なペーパ基板の完全な説明と、それらの使用、及び製造が、シェリドン（Ｓｈｅｒｉｄｏｎ）による「多数の色度を使用する回転する円筒体のディスプレイ（Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｓｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｖａｌｕｅｓ）」というタイトルの１９９９年４月１３日発行の米国特許第５，８９４，３６７号（特許文献６）中で見出され、参照することによって本明細書中にその全体が取り込まれている。

また、第１のカプセル化層１２と第２のカプセル化層１６とは、次のことを行なうために構成されている。すなわち、電気的再使用可能なペーパ基板を含み、それを通して電気的再使用可能なペーパ基板１０を観察可能な少なくとも１つの透明な窓を設けることと、外部電荷移動デバイスでアドレス可能な電荷保持アイランド１４でパターン化された少なくとも１つの外面を設けることである。第１のカプセル化層１２と第２のカプセル化層１６とは、電気的再使用可能なペーパ基板１０の周辺に封止又は固定された薄いプラスチックのシートの形になることが可能である。第２のカプセル化層１６は、第１のカプセル化層１２から完全に分離している必要はない。第２のカプセル化層１６は、シートの端を越えて及び周囲において折れ曲がっていて、次に、残りの周囲に封止又は固定された、単に第１のカプセル化層１２の延長であってもよい。第１のカプセル化層１２と第２のカプセル化層１６とは、スプレー、ドクター・コーティング、又は電気的再使用可能なペーパ基板１０の中身を保持するための他の方法によって適用された被覆の形となっていてもよい。

電荷保持アイランド１４は、四角形の周囲を有し、単純な２次元Ｘ−Ｙマトリックスで構成されている。カプセル化材料層１２の狭いチャネル１８は、電荷保持アイランド１４を分離する。チャンネル１８は、電荷保持アイランド１４を分離する役割を果たし、電荷がカプセルシートを越えて横方向に泳動することを防止し、電荷保持アイランド１４に対し小さいものとし、それによって、ディスプレイの最大可能領域は、導電性電荷保持材料で覆われるようにする。チャンネル１８は、電荷保持アイランド１４を越えたかなりの電荷漏れを防止することができない程小さくすべきではない。アイランドチャンネルの比率が適切に設計されているとしても、実際には、ほこりや蓄積された異物がチャンネル間に導電路を作り出す。それゆえ、パターン化されカプセル化層を清浄に保つことが重要である。

注目すべきことは、電荷保持アイランドは、Ｘ−Ｙマトリックスを用いる規則的な二次元のパターンで実行される必要がないことである。ランダムアレイを用いる電荷保持アイランドパターンを含む他のパターンが、可能である。他のパターンを使用する時には、電荷保持アイランド１４がチャンネル１８と比べて相対的に大きいことが重要である。ランダム分布では、両機能の寸法は、表示される画像の画素寸法よりもはるかに小さくなければならない。画素寸法は、電荷保持アイランド１４の寸法と無関係に、外部電荷移動デバイスのアドレスする素子の寸法又は範囲によって決定される。アイランドの大きな群が各アドレスする素子によって帯電されることとモアレ効果がアイランドパターンのランダム性によって打ち消されることとにより、帯電するアレイは、パターンと完全に見当合わせ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）又は位置合わせされる必要はない。

電気的再使用可能なペーパ基板１０は、本技術分野において既知の技術によって構成可能である。電荷保持アイランド１４は、多くの手段によって、任意の適切に導電性の材料で、カプセル化層１２の上又は内側に作製可能である。１つの技術は、導電性で透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）をＺ軸のみが導電性の膜上に作製する。Ｚ軸が導電性の膜は既知であり、膜の厚さを通じて導電性の相互接続を許容するために、一般には、銀で被覆されたガラス玉等の導電性粒子が充てんされたマトリックスで構成されている。しかしながら、導電性粒子は膜の平面内で電気的に絶縁するように、十分に離間している。Ｚ軸のみが導電性の膜は非常に薄いＩＴＯ膜で被覆され、次に、チャンネルが、本技術分野において周知のホトリソグラフィプロセスによって、ＩＴＯ内でエッチングされる。残りの導電性ＩＴＯ領域は電荷保持アイランドとして働き、チャンネル１８が、下地であるＺ軸のみが導電性の膜によって作製される。不連続の導電性領域を形成するために適用可能なクロム、アルミニウム、ポリアニリン等の導電性材料が、ＩＴＯの代わりに使用出来る。米国ミネアポリスのセントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ）にある３Ｍ社（３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、米国ニュージャージー州ケニルワース（Ｋｅｎｉｌｗｏｒｔｈ）にあるフジポリ（Ｆｕｊｉ Ｐｏｌｙ）、若しくは日本国の信越ポリマー株式会社による、多くのＺ軸のみが導電性の材料が、その上にアイランドを構成するために考えられる候補である。

図２は、図１中で示された電気的再使用可能なペーパの切断線２−２から切り取った、拡大断面図である。図２に示すように、カプセル化層１２は、明らかに、導電性領域２２と非導電性領域２４とを交互に備えている。回転する素子２０と、電荷保持アイランド１４と、導電性領域２２とは、各々、寸法ｓ１、ｓ２、及びｓ３を有する。電荷保持アイランド１４の寸法ｓ２は、回転する素子２０の寸法ｓ１とほぼ同じ大きさで示されている。素子の回転を実現するために、電荷保持アイランド１４の寸法ｓ２は、回転する素子２０の寸法２０の寸法ｓ１の１／２より小さくてはならない。しかしながら、導電性領域ｓ３の寸法は、電荷保持アイランド１４の寸法ｓ２の寸法に比べてかなり小さい。導電性領域２２の寸法は、出来る限り小さく保つべきであるが、電荷保持アイランド１４の寸法の１／３より大きくてはならない。カプセル化層の導電性領域２２は、カプセル化層１２を通じて、同一の寸法又は分布である必要はないが、しかしながら、最適な実行のために、少なくとも１つの導電性領域２２が出来る限り多くの電荷保持アイランド１４と関連するように、それらは十分に小さく、かつ、カプセル化層１４を通じて十分に分布されているべきである。

また、導電性領域２２は、２つの電荷保持アイランド１４間のチャンネル１８を埋めないように、電荷保持アイランド１４に対して配置すべきである。寸法と分布とは、製造技術によって異なる。たとえば、導電性領域２２の正確な配置が維持できない場合には、図２中に示されたように、導電性領域２２が２つの電荷保持アイランド１４間のチャンネル１８を埋めることが出来ないように、導電性領域２２をチャンネル１８の寸法よりもはるかに小さくすることが望ましい。

任意の単一の導電性領域２２の寸法ｓ３は、回転する素子を効果的に回転させるには余りにも小さい。しかしながら、導電性領域２２と関連した電荷保持アイランド１４は、共に効果的にアドレス可能であり、電気的再使用可能なペーパーシートがアドレッシングの直後に扱われる時の電荷除去と関連した画像が不安定であるという問題に苦しむことなしに、回転する素子の回転を実現することができる。

外部電荷移動デバイスは、電荷保持アイランドパターンと動作するためにも選ばれなければならない。その例は、ハワード等（Ｈｏｗａｒｄ ｅｔ ａｌ．）による「電気的ペーパの電荷保持アイランド及びその応用（Ｃｈａｒｇｅ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｉｓｌａｎｄｓ Ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐａｐｅｒ Ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ）」というタイトルの米国特許第６，２２２，５１３号（特許文献１）及びハワード等（Ｈｏｗａｒｄ ｅｔ ａｌ．）による「電荷保持アイランド構造と関連した電荷放電を使用する電界がアドレスされたディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ａｄｄｒｅｓｓｅｄ Ｄｉｓｐａｌｙｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｈａｒｇｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ Ｉｎ Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｃｈａｒｇｅ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ Ｉｓｌａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」というタイトルの米国特許第６，４５６，２７２号（特許文献２）に記載されている。上述のように、電荷保持アイランドに電荷を移動するための識別された適切な機構は接触帯電であり、それによって、外部のアドレスするアレイの導電性接点素子と導電性電荷保持アイランドとの間に機械的接触が形成される。接触すると、界面を越えて電荷が移動し、電荷保持アイランドを接点素子と同じ電位にする。接触が破壊され接点素子が書き込み領域から除去された後にも、電荷は電荷保持アイランド上に残り、シート内の電圧と電界とを維持する。

上記の電荷移動機構を用いる外部電荷移動デバイスのために、種々の機械的な配置がもくろまれてきた。それらの１つが、印字ヘッド又はワンド（ｗａｎｄ）のように作られ使用可能な電界移動素子の一次元アレイである。接触帯電ワンドは、導電性電荷移動素子と絶縁素子とを交互に備えている。

上述の電荷保持アイランド技術は、単純な２色素子のみを使用して、ジャイリコンにグレースケール、ハイライトカラー、加色フルカラー、又はカスタムカラーを実装するためにも使用可能である。

図３は、絶縁素子３４と電荷移動素子３６との部位を交互に備える、アレイ化された電荷移動デバイス３２の第１の実施の形態を有する電気的再使用可能なペーパシート３０の一部位を示す。この実施の形態においては、電荷移動素子３６は、回路基板の一部等の絶縁素子３４にはんだ付けされた弾力のある電極であってもよい。電気的再使用可能なペーパシート３０は、流体で充たされたキャビティ４０を有するジャイリコンシート３８等の電気的再使用可能なペーパ基板を備えており、各キャビティは２つの異なる部位４４，４６に分割された２色素子４２等の２色素子を含み、各部位は１つの光学的特性を有する。電気的再使用可能なペーパシート３０の１つの表面は、等電位の表面になるように導電性材料４８で覆われており、他方、電気的再使用可能なペーパシート３０の他の表面は、チャンネル５２によって分離された電荷保持アイランド５０のアレイで覆われている。

図４を参照すると、交互にアレイ化された電荷移動デバイス５４が、導電性条片又はワンドとして構成されていると示されており（すなわち、縞状の導電体）、１つの実施の形態において、非導電性材料５６に埋め込まれるかさもなければ接続される導電性ワイヤ５８を有する、エラストマー、プラスチック、又は他の可撓性のしなやかな非導電性材料５６で作られている。注目すべきことは、これらの特定の構成は説明の目的のみのために使用されるものであり、電荷移動デバイス並びに電荷保持アイランド及び等電位の表面の構造における上述の変形物もまた適用可能であることである。

さらに、図３及び４は、各電荷保持アイランドと関連して１つの２色素子のみを示しているが、実際は、所与の電荷保持アイランドは、多くの２色素子と関連していることが多いであろう。そのような場合には、２色素子は、本技術分野において既に知られたような、最密充てんされたアレイ、又はランダム分布等任意のパターンで配列可能である。さらに、この図では、２色素子は２色の球体であるとして示されているが、それらは球形である必要はなく、シェリドン等（Ｓｈｅｒｉｄｏｎ ｅｔ ａｌ．）による「回転する円筒体ディスプレイ（Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）」というタイトルで、本出願の譲受人に譲受され、参照することにより本明細書中に全体として組み込まれた、米国特許第６，０５５，０９１号（特許文献５）に記載されたような、２色円筒体であってもよい。

図５を参照すると、アイランド５０とチャンネル５２とを備えた表面上を導電体５４が移動するとして、ステージａ〜ｆにおいて示された、導電性条片（すなわち、縞状の導電体）５４を有する電気的再使用可能なペーパシート３０の側面図を示す。この実施例と図４の実施例との間の１つの違いは、少なくとも１つのチャンネル５２に、製造中に生ずる表面の変形又は表面上のほこり／異物等の障害物６０が、表面を平らでない形状にすることである。上述のように、及びステップａ〜ｆを通しての電荷移動デバイス５４の移動において示されたように、このような障害は、電荷移動デバイス５４と電荷保持アイランド５０の表面との間の不完全な接触を生じさせるかもしれない。より詳細には、点ａにおいて示されたように、電荷移動デバイス５４の動きはアイランド表面５０の下で始まり、それによって電荷保持アイランド５０の表面全体は、位置ｂにおいて示されたように、電荷移動デバイス５４が動かされるにつれて、導電性ワイヤ５８と接触するであろう。しかしながら、位置ｃにおいては、電荷移動デバイス５４は、障害６０上に衝突する。それが障害物を通り過ぎて位置ｄに達すると、導電性ワイヤ５８は電荷保持アイランド５０の表面と接触しない。いくつかの場合には、点ｅにおいて示されたように、電荷移動デバイス５４が、アイランドのある部位と接触するための時間がある。しかしながら、他の場合には、移動が次の電荷保持アイランド５０まで進むまでは、接触が生じない。ステップｅにおいては電荷移動デバイス５４が電荷保持アイランド５０の表面と接触しているように示されているが、接触しているとしても、接触は電荷の適切な移動を許すのに十分でないかも知れない。

図５中で示されたように、電荷保持アイランド５０と接触するように、導電性条片５４が鋭角であることが望ましい。過度に可撓性の導電性条片の他の欠点が、位置ｆにおいて示されている。この場合には、下方への圧力がある値を超えると、導電性条片内の圧縮力が、望ましくない方法で、鋭角を丸まらせるであろう、かくして、不十分な支持によって、この丸まった位置は、導電性条片と電荷保持アイランドとの間の望ましくない接触を生じさせる。

また、電荷移動デバイス５４が図５中で示されているが、画像品質に関連した問題も、図３の電荷移動デバイスと関連して存在する。

電荷移動デバイス３２及び５４の開示された実施の形態を用いるシステムのさらなる欠点は、それらが単一の統合された部品としてほぼ接続されていることである。たとえば、電荷移動デバイス３２は、一体の接続された構造として示されている。電荷移動デバイス３２の電荷移動素子３６が、それが異物又は再使用可能なペーパシート３０の平らでない表面の一片と衝突した時に上方向に向けられると、電荷移動デバイス３２の接続した性質によって、この動きは、絶縁する素子３４を通して他の電荷移動素子３６に伝えられ、それによって離れた電荷移動素子３６を、それが障害物と接触していないとしても、表面上に上がらせるようにする。それゆえ、この「リップル（ｒｉｐｐｌｅ）」効果は、離れた電荷移動素子を電荷移動プロセスにおいて十分には効率的でないものとし、劣化した画像を生じさせる。

図３に類似しているが、電荷移動デバイス５４は単一の同一構造として設計されており、導電性ワイヤ５８の１つによる動きが、他の導電性ワイヤを表面から上昇させ、あまり望ましくない電荷移動になる。

個別の電荷移動素子の動きが印字ヘッドの他の移動素子の位置に影響しないように、電気的ペーパの表面の変化及び／又はペーパの表面上の障害物に独立して反応する電荷移動素子は、電気的ペーパシステムの出力を向上させると判断されて来た。

図６は、本出願の１つの態様による、可撓性印字ヘッド６０の側面図である。印字ヘッド６０は、電荷移動つめ（ｆｉｎｇｅｒ）素子等の、個別に調整可能な素子６４の少なくとも一部位をその中に入れたブロック等の可撓性の非導電性材料６２を含む。ブロック６２から、電気的ペーパのアイランドと接触するために置かれたつめ接触端６６が延びる。電気的接触６８は、マイクロプロセッサ又は他のコントローラチップ等の信号発生器に接続するために、ブロック６２の側面から延びる。電荷移動つめ６４は、ブロック６２内に位置する屈曲点７０Ａ，７０Ｂの使用によってつめ素子６４の可撓性が増すＶ形状の位置で構成されている。この設計では、矢印７２によって示されたように、印字ヘッド６０が電気的ペーパと接触すると、つめ素子６４上に生じる圧力は、屈曲点７０Ａ，７０Ｂにおいて、矢印７４Ａ及び７４Ｂによって示されるたわみを生じさせる。この構成により、印字ヘッド６０が電気的ペーパの表面を通過すると、可撓性と堅さとの間の適当なバランスを可能にする。さらに、この設計によって、印字ヘッド６０が表面全体に渡って前後に移動するのに従う印字ヘッド６０の第１又は第２の対向方向への動きと無関係に、堅さと可撓性とのバランスが維持されたままで、双方向動作を可能にする。

図７を参照すると、可撓性印字ヘッド７６の第２の実施の形態が示されている。この設計では、ブロック７８も、その中に第２の種類の電荷移動つめ素子８０が少なくとも部分的に入れられた可撓性の包装である。つめ素子８０は、それによってブロック７８の外側の可撓性がブロック内の可撓性に比べて大きくなるように、多数の屈曲点を有するように設計されている。詳細には、圧力がつめ接触端８２においてかけられると、矢印８４ａ，８４ｂ及び８４ｃによって示されたように、上方向の圧力が存在し、ブロック７８の外側に位置する屈曲点８６ａ及び８６ｂにおいて最初の張力及び圧力を生じさせる。かくして、曲げのための最初かつ最大の圧力値が点８６ａ及び８６ｂ上にかけられる。これらの点を通りすぎる追加の圧力が、次に屈曲点８８ａ及び８８ｂによって吸収される。前の実施の形態と同様に、ブロック７８の外側の他の部位は電気接点９０であり、電気信号発生器に接続している。

図８を参照すると、双方向動作を許可する第３の実施の形態として示される印字ヘッド９２が示されている。この設計では、ブロック９４は、ブロック９４の外側でさらに増えた可撓性を有する第３の種類の電荷移動つめ素子９６を保持する。つめ接触端１０２において圧力がかけられる時には、さらに定められた屈曲点９８ａ及び９８ｂは第１のレベルの可撓性を与え、屈曲点１００ａ及び１００ｂは第２のレベルの可撓性を与える。これらの屈曲点は、ブロック９４によって作られた包装の外側にある。それゆえ、矢印１０４ａ〜１０４ｃの方向にかけられた圧力は、屈曲点９８ａ及び９８ｂにおいて圧力を生じさせる。矢印１０６ａ〜１０６ｂによって示された、これらの屈曲点を通って存在する圧力は、点１００ａ，１００ｂにおいて曲げを生じさせる。最後に、任意の圧力が、ブロック内に入れられた屈曲点１０８ａ，１０８ｂにおいて吸収される。屈曲点を図８の第３の実施の形態に追加すると、移動素子９６全体に渡って可撓性が増すことになる。電気的コネクタ１１０は、電気信号発生デバイスに接続するために、ブロック９４の外側に延びる。

図９を参照すると、第４の実施の形態を示す印字ヘッド１１２が示されている。この設計では、ブロック１１４は電荷移動つめ素子１１６を保持し、少なくとも部分的に入れ、それによって可撓性の大部分がブロック１１４内に位置する。詳細には、屈曲点は、ステップの形１１８ａ，１１８ｂ，１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１２４ａ，１２４ｂ，及び１２６ａ，１２６ｂで設計されている。この実施の形態は、外部コネクタ１２７を含む。さらなる可撓性を得るために、空隙１２８を有するブロック１１４が形成される。矢印１３２ａ〜１３２ｃ及び１３３ａ〜１３３ｄによって示されたように、圧力がつめ接触端１３０にかけられ、圧力が上方向にかけられると、先の設計でのように、上述の種々のステップが形成した屈曲点を通って、圧力が伸びる。さらに、空隙１２８を含ませると、ブロック１１４の体積を減らし、ブロック１１４内により大きい可撓性さえ許容する。

前述の設計の各々は、種々の程度の可撓性と固さとを許可する。特定のシステムによって必要とされるかもしれない可撓性の量に従って、本設計は異なる電気的ペーパの実施の形態において実現されてもよい。これも当然のことであるが、図６〜９の設計はある概念の単なる例であり、一旦これらの一般的な概念が理解されると、図６〜９中で具体的に示されたものと異なる設計がされてもよいことは当然である。

図１０〜１３を参照すると、図６に関連して示されたような印字ヘッド配列を形成するための加工ステップが示されている。当然のことながら、同様のプロセスが、つめ電荷移動素子の他の形状ばかりでなく、図７〜９中で設計された印字ヘッドの形成において使用されてもよい。

図１０中で示すように、本プロセスの第１のステップにおいて、複数の独立して移動可能な平らなつめ１３６を有するために、平らな金属又は金属溶射されたか若しくはさもなければ少なくとも部分的に導電性材料１３４が型押しされるか又は他の方法で形成される。多数の平らなつめは、第１の端１３８において自由に動き、第２の端において位置合わせタブ１４０によって共に保持される。平らな材料１３４は、特定の実施例のために適した、任意の長さ及び幅であってもよい。形成されたつめの構造は、１つの実施の形態において、次に、第１の部分１４４と第２の部分１４６とを有するダイ１４２内に置かれる。第２の部分１４６と第１の部分１４４とを共に動かすために、矢印１４８によって示された力がかけられ、平らな材料１３４を変形させる。ダイ１４２の設計は、図６の素子３６等の得られたつめ電荷移動素子の構造を決定する。図１２中で示されたような形成されたつめ素子６４は、屈曲点７０ａ，７０ｂ及び電気的コネクタ６８ばかりでなく、接点６６も含む。

プロセス内の次のステップにおいて、つめ電荷移動素子６４は、可撓性ブロック内に少なくとも部分的に埋め込まれている。１つの実施の形態において、可撓性ブロックは、ゴム、プラスチック、又は特定の実施例のための可撓性の適当なモジュールを有する他の材料であってもよい。

図１３に注目すると、この埋込プロセスの１つの方法は、成形作業の使用を通じて行なわれてもよい。モールド１５０は、固定した堅い支持具１５４がその中に置かれた外側の保持構造１５２を含む。支持具１５４は、セラミック、金属、硬質プラスチック、又は他の堅い構造を含む任意の材料で作られていてもよい。図１３の断面図で示すように、堅い構造１５４は、本実施の形態では、可撓性ブロックとの接続を形成するために使用される先細りした捕捉穴として形成されている開口１５６を含む。次のステップでは、つめ電荷移動素子６４は、モールド１５０内の適当な位置に置かれる。詳細には、モールド１５０は、底の保持スペーサ１６０と上部保持スペーサ１６２とを含む締め付け部位１５８を含む。つめ素子６４の電気接点６８が、下部スペーサ１６０と上部スペーサ１６２との間に挿入される。固定した位置で電気接点６８を保持するために、締め付け部位１５８が、締め付け配列１６４及び１６６を介して置かれている。この配列によって、電気接点６８がキャビティ１６８の外側に保持される。つめ素子６４の少なくとも一部位がモールド１５０のキャビティ１６８内に保持されている。つめ素子６４の配置と締め付けとに続いて、図６のブロック６２等の可撓性ブロックを形成するために、流体化したゴム、プラスチック、又は他の可撓性材料１７０がキャビティ１６８内に注入される。注目すべきことは、モールドが設計され、それによって材料１７０がプラグ１７２内に流れ、先細りした捕捉穴１５６によって限定され、ブロックを堅い部材１５４と接触させることである。かくして、堅い部材１５４の先細りした捕捉穴１５６は、堅い支持具とつめ素子６４の少なくとも一部位を保持する可撓性ブロックとの間の接触と接続とを許可する。

この相互接続は、図１４の分解組立図中に、より詳細に示されている。矢印１７４によって示されるように、先細りした捕捉穴１５６は、より大きな印刷機構に接続するために、印字ヘッド６０のプラグ１７２を保持する。この図においても示されているように、成形作業に続いて、位置合わせタブ１４０が、線１７６に沿って、つめ素子６４から切断されるか又は他の手段で分離されている。このように、個別のつめ素子６４の各々は、外部回路に関連していてもよい。

図１５を参照すると、本実施の形態の印字ヘッド６０が、動作する配列で示されている。詳細には、印字ヘッド６０は、堅い構造１５４と接触し保持されているとして示されている。つめ移動素子６４は、電気的シート３０のアイランド５０と接触している。接点１７８において、電気接点６８が、可撓性回路１８０にはんだ付けされるか又は他の手段で取り付けられている。可撓性回路１８０は、次に、つめ素子６４に信号を供給するために使用される回路基板１８４の一部であってもよい、他の接点１８２に接続されている。図１５中で示された設計は、堅い構造１５４に接続した横断するキャリッジ（図示せず）上を印字ヘッド６０が運搬されてもよい双方向印刷／移動デバイスである。

上述の設計は、複数のつめ移動素子６４全体に渡って接触を向上させる。より詳細には、つめ移動素子の１つが望ましくない異物の材料又は表面の平らでない領域に遭遇すると、各移動つめの個別の構成のみに起因するのではなく、つめの屈曲点及びつめを保持するための可撓性ブロックの使用に起因して、表面から上方向への動きが、その特定のつめに限定される。前の実施の形態においては、移動素子の各々は互いに接続されており、より広い領域が電気的ペーパから持ち上げられる。当然のことながら、図７〜９中で示された印字ヘッドの実施の形態は、上記の一般的プロセスのステップに従って形成されてもよい。

本出願のさらなる実施の形態を参照すると、多数の独立して移動可能な平らなつめ１３６を有するように形成されて来た、図１０の平らな金属溶射された材料１３４に注意が向けられている。平らなつめを前述の種々の構造に変形するよりも、これらのつめ素子は、図１６中で示された可撓性非導電性材料又は基板１９２に取り付けられることによって、印字ヘッド１９０内で使用されてもよい。詳細には、平らなつめ１３６は、接着剤、はんだ、若しくは他の周知の取り付けプロセス、又は堆積技術を通じて、の任意の一つによって、基板１９２の第１の面に取り付けられてもよい。注目すべきことは、位置合わせタブ１４０が本プロセスにおいて除去されるということである。一旦除去されると、電気回路に接続するために自由端が得られる。図１６中では、つめ１３６は、つめ基板１９２の単一の表面上にあると示されている。しかしながら、当然のことであり図１７中でよりはっきりと示されていることであるが、見当合わせタブ１４０が除去された平らなつめ１３６は、基板１９２の両側の上に置かれてもよい。この設計によって、単一の側のみが使用されている時の一方向システムと反対に、得られる印字ヘッドの双方向動作が得られてもよい。

図１７のデバイスの堅さは、さらなる基板支持具の追加によって制御されていてもよい。たとえば、図１８中では、可撓性の先細りした弓形支持具１９４を使用している印字ヘッド１９０’は、つめ基板１９２（平らなつめ１３６’を支持している）の外面上に位置していてもよい。弓形の支持具１９４は、金属、ポリマ、又はこれらの複合の少なくとも一つであってもよい。図示されてはいないが、開示された実施の形態は、弓形支持具１９４とつめ素子１３６との間に絶縁材料を含んでいてもよい。図１８中で示されたように、スプリング支持具１９４の第１又は基端部１９４ａは、電気的ペーパシート３０に最も近接して位置しており、第２又は先端部１９４ｂは電気的ペーパシート３０から最も離れている。スプリング支持具１９４は、可撓性のくさび設計で形成されており、先端部１９４ｂの近くでは材料の厚みが増す。この設計は、システムの双方向動作中に支持を与える。

図１９の印字ヘッド１９０”を参照すると、図１８の弓形ばね支持具１９２は、個別の可撓性弓形支持条片１９６ａ，１９６ｂ及び１９６ｃを備える多ばね板支持システムと置き換えられている。可撓性の弓形支持条片１９６ａ〜１９６ｃは、この実施の形態では、長さ全体に渡ってほぼ同一の厚さを有するとして示されている。これらの条片は、最も長い条片１９６ａから、つめ基板１９２の最も近くに配列されている。前の設計と同様に、整合する可撓性ばね板弓形支持具１９６は、双方向動作を許可するために、つめ基板１９２の両側上に置かれていてもよい。

前述の支持部材１９０及び１９６の各々は、つめ基板１９２のようにの個別のつめを有するように設計されていてもよい。これらのつめは、基板のつめと位置合わせされている。

本設計は、何フィートもの距離に渡って動作してもよい単方向及び双方向動作をサポートするであろう。これが望ましいのは、このような距離に渡っては媒体の堅さが確実に不規則となりヘッド接触機構についてある補正を必要とすることが知られている。この設計は、記載された印字ヘッド及び他のワンド（ｗａｎｄ）プリンタ構成において有用であるかも知れない。注目すべきことは、Ｖ形状の金属製ヘッドが例として提供されているだけであり、所望のヘッド圧のために必要な伸展性を提供するであろう、多数の他のヘッド設計も考えられる。

本出願による、電気的再使用可能なペーパシートの斜視図である。 本出願による、電気的再使用可能なペーパシートの拡大断面図である。 アレイ化された帯電した移動デバイスの実施例の第１の実施の形態を示す、電気的再使用可能なペーパシートである。 縞状の導電性ワンドの実施例を示す、電気的再使用可能なペーパシートである。 電荷移動デバイスと電荷保持アイランドとの間の信頼性のない接触をもたらす、平らでない表面を表す。 種々の印字ヘッドの実施の形態の側面図である。 種々の印字ヘッドの実施の形態の側面図である。 種々の印字ヘッドの実施の形態の側面図である。 種々の印字ヘッドの実施の形態の側面図である。 図６中のような印字ヘッドを組み立てるためのプロセスフローを示す。 図６中のような印字ヘッドを組み立てるためのプロセスフローを示す。 図６中のような印字ヘッドを組み立てるためのプロセスフローを示す。 図６中のような印字ヘッドを組み立てるためのプロセスフローを示す。 図６の印字ヘッドの分解組立図である。 印字ヘッド及び制御システムの動作配列を示す。 他の形態の印字ヘッドである。 図１６の側面図である。 追加の支持素子を有する印字ヘッドの実施の形態を示す。 他の形態の追加の支持素子を有する印字ヘッドの実施の形態を表す。

符号の説明

１０：電気的再使用可能なペーパ基板（電気的表示材料）
１４：電荷保持アイランド
２２：導電性領域（導電性材料）
２４：非導電性領域（絶縁性材料）
５４：電荷移動デバイス
６２：非導電性材料
６４：つめ電荷移動素子（個別に調整可能な導電性素子）
６６：つめ接触端（外部の屈曲点）
７０ａ，７０ｂ：内部の屈曲点

Claims (6)

1. ２つの対向する外面を有する電気的表示材料であって、前記外面の少なくとも１つが、間に介在した絶縁性材料の領域を有する導電性材料を備える、複数の離間した電荷保持アイランドによって少なくとも部分的に覆われている、電気的表示材料と、
   前記表示材料と作用する関係で配置されている電荷移動デバイスであって、可撓性で非導電性の材料と複数の個別に調整可能な導電性の素子とで作られた第１の装置を有し、１つの調整可能な導電性素子が動いても他の調整可能な導電性素子が動くことはない、電荷移動デバイスとを備える、
   電気的表示システム。
2. 前記第１の装置が可撓性材料のブロックであり、前記個別に調整可能な素子が少なくとも一部位が前記可撓性材料のブロック内に位置する電荷移動つめである、請求項１に記載の電気的表示システム。
3. 前記電荷移動つめが前記可撓性ブロックから電荷保持アイランドの方向に延びている端部を含む、請求項２に記載の電気的表示システム。
4. 前記電荷移動つめが前記可撓性ブロックの外部の少なくとも１つの屈曲点を含み、前記少なくとも１つの外部の屈曲点が前記電荷移動つめの可撓性を増加させる、請求項３に記載の電気的表示システム。
5. 前記電荷移動つめが前記可撓性ブロックの内部の少なくとも１つの屈曲点を含み、前記少なくとも１つの内部の屈曲点が前記電荷移動つめの可撓性を増加させる、請求項３に記載の電気的表示システム。
6. 前記電荷移動つめが前記可撓性ブロックの外部の少なくとも１つの屈曲点と前記可撓性ブロックの内部の少なくとも１つの屈曲点とを含み、前記少なくとも１つの外部の屈曲点と前記少なくとも１つの内部の屈曲点とが前記電荷移動つめの可撓性を増加させる、請求項３に記載の電気的表示システム。

Images