JP2006522361A - カラー電気泳動ディスプレイ - Google Patents

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Abstract

カラー電気泳動ディスプレイと、各々が画像ボリューム(VI)とリザーバボリューム(RV)とを有するピクセルを有する。異なる色と異なる電気泳動移動度とを有する異なる種類の粒子(Pf,Pm,Ps;Pa,Pb,Pc)が各々のピクセルにある。画像ボリューム(IV)にある粒子(Pf,Pm,Ps;Pa,Pb,Pc)はピクセル(10)の可視的色を決定し、リザーバボリューム(RV)にある粒子(Pf,Pm,Ps;Pa,Pb,Pc)はピクセル(10)の可視的色に寄与しない。カラー電気泳動ディスプレイは、全ての種類の粒子(Pf,Pm,Ps;Pa,Pb,Pc)が少なくとも一部の前記ピクセルの色の変化に寄与する第1モード、又は、全ての種類の粒子(Pf,Pm,Ps;Pa,Pb,Pc)の副集合のみが少なくとも一部の前記ピクセルの色の変化に寄与する第2モードのどちらかにおいて、カラー電気泳動ディスプレイを動作させるために駆動される。

Description

本発明は、カラー電気泳動ディスプレイ、カラー電気泳動ディスプレイを駆動する方法及びカラー電気泳動ディスプレイを有する表示装置に関する。
米国特許第6,271,823号明細書において、反射型電気泳動カラーディスプレイについて開示されている。そのディスプレイは、平面内に隣接して位置付けられているピクセル要素(又は、ピクセルという)を有する。ピクセルは、少なくとも2つのサブピクセル又は同じ平面内に隣接して位置付けられたセルを有する。ピクセルの異なるセルは異なる色を反射する。ピクセルの色は、それぞれのセルの各々により反射される色の加法混色により決定される。
各々のセルは、光透過性前面ウィンドウと、障害に成らない対向電極と、光反射性パネルと、カラーフィルタ媒体と、光透過性流体中の帯電された光吸収顔料粒子の懸濁液とを有する。
各々のセルにより反射される着色光の量は、収集電極及び対向電極に適切な電圧を印加することによりセル内の顔料粒子の位置により制御される。顔料粒子が光の経路中に位置しているとき、光は、前面ウィンドウから出射する前に著しく減衰し、ビューアには淡い色又は黒色に見える。顔料粒子が、実質的に、光の経路から取り除かれているとき、光は、十分に減衰することなく、ビューアの方に前面ウィンドウを通して反射して戻り、ビューアはカラーフィルタ媒体により透過された光を見ることができる。カラーフィルタ媒体は、例えば、光透過性着色フィルタ要素、着色光反射パネル又は顔料懸濁液の流体それ自体である。
本発明の目的は、異なる色の顔料粒子全てを用いる必要がない表示情報を表示するときに、速いリフレッシュレート又は低い電力消費を有するカラー電気泳動ディスプレイを提供することである。
第1の本発明の特徴は、請求項1に記載されている電気泳動ディスプレイを提供することである。第2の本発明の特徴は、請求項14に記載されている電気泳動ディスプレイを駆動する方法を提供することである。第3の本発明の特徴は、請求項16に記載されている電気泳動ディスプレイを有する表示装置を提供することである。本発明の優位性のある実施形態については、従属請求項に規定されている。
本発明の第1の特徴に従ったカラー電気泳動ディスプレイにおいては、異なる色を有する粒子は異なる移動度を有する。
カラー電気泳動ディスプレイは、全ての種類の粒子が少なくともセルの一部の色の変化に寄与する第1モードか又は、粒子の種類の副集合のみが少なくともセルの一部の色の変化に寄与する第2モードのどちらかにおいて、カラー電気泳動ディスプレイを動作するようにピクセルに駆動電圧を印加するドライバを有する。例えば、第1モードにおいては、フルカラー画像が表示され、第2モードにおいては、モノクロの画像が表示される。第2モードにおいては、異なる色の粒子全てが表示される画像に寄与するように移動される必要はないため、リフレッシュレートを大きくすることができ、又は、同じリフレッシュレートで、電力消費を減少させることができる。最も速い粒子のみが第2モードの間に用いられる場合、その効果は最大となる。
モノクロの映像がフルカラーモードの状態で比較的小さいレフレッシュレートを有するフルカラーの電子ペーパーディスプレイに表示されるとき、大きいリフレッシュレートが、特に、適切である。
対照的に、従来技術の電気泳動カラーディスプレイは、画像を表示するために必要な色の量に依存しないピクセルのサブピクセル全てを常にアドレス指定し、それ故、異なる色の顔料粒子全てを常に用いるものである。モノクロ映像の表示は、低リフレッシュレートのために強い動きアーティファクトを示す。
請求項2に記載されている本発明に従った実施形態においては、電気泳動ディスプレイは、各々が画像ボリュームとリサーバボリュームとを有するピクセルを有する。ピクセルの各々は、異なる色と異なる電気泳動移動度とを有する異なる種類の粒子で満たされている。それらの粒子は、画像ボリューム中に存在するとき、ピクセルの可視的色を決定し、それらの粒子は、リザーバボリュームに存在するとき、ピクセルの可視的色に寄与しない。カラー電気泳動ディスプレイは、粒子の種類全てが少なくともセルの一部の色の変化に寄与する第1モードか又は、粒子の種類の副集合のみが少なくともセルの一部の色の変化に寄与する第2モードのどちらかにおいて、カラー電気泳動ディスプレイを動作するようにピクセルに駆動電圧を印加するドライバを更に有する。どの粒子がリザーバボリュームから画像ボリュームに移動するかは、表示されるべき画像に従って特定のピクセルが得られる必要がある色に依存する。しかしながら、画像ボリュームへの全ての種類の粒子の移動が必要であるピクセルが存在し得るため、全ての種類の粒子が、選択期間中に選択される必要があり、選択された全ての種類の粒子に対して、充填期間が、画像領域に選択された種類の粒子を移動させるために利用可能である必要がある。
第1モードにおいては、異なる色の粒子全てが、画像ボリュームに移動するようにリザーバボリュームにおいて選択される。それらの種類の粒子は画像ボリュームに実際に移動し、その画像ボリュームの量は表示されるべき画像に依存する。
第2モードにおいては、画像は利用可能な種類の粒子の副集合のみを用いることが可能である色を有するため、異なる色の粒子全てが、画像ボリュームに移動するようにリザーバボリュームにおいて選択されるのではない。
例えば、第1モードにおいては、画像ボリュームに移動されるべき全ての種類の粒子が
利用可能であるとき、フルカラー画像を表示することができる。通常、マゼンタ、黄色及びシアンの色を有する3種類の粒子を有することで十分である。第2モードの場合、例えば、モノクロの画像が表示される必要があるとき、画像ボリュームに移動するために利用可能である異なる種類の粒子の一種類のみを選択することで十分である。異なる種類の粒子の一種類のみがリザーバボリュームにおいて選択される必要があり、1つの充填期間のみが必要であるため、高リフレッシュレートが第2(モノクロ映像)表示モードにおいて有効であるか又は、リフレッシュレートが同様に保たれるときに電力消費が減少するかのどちらかである。
米国特許第6,455,323号明細書において、LCDディスプレイのためのディジタルドライバについて開示されている。ディジタルドライバの動作モードは、フォーマット制御信号に従って制御される。異なるモードは、単色、種々の分解能の色及び1ビットスーパーインポーズ機能である。フォーマット制御信号はピクチャ品質及び電力消費を最適化するために用いられる。単色モードにおいては、駆動信号は単一の色のみのLCDセルに印加される。しかしながら、米国特許第6,455,323号明細書においては、各々の色がLCDのピクセルを関連付けられているLCDの性質により、異なる移動度を有する異なる種類の電気泳動粒子を各々が有するピクセルをディスプレイが有するときに、どのように進行させるかについて開示していない。更に、米国特許第6,455,323号明細書においては、異なる種類の粒子がピクセルのリザーバボリュームにおいてどのように選択される必要があるか、及び、それらの粒子が、ピクセルが得るべき色に従ってピクセルの画像ボリュームにどのように選択的に移動される必要があるかについて開示していない。LCDは、電気泳動ディスプレイと全く異なるように制御され、LCDディスプレイにおいては、画像は、駆動電圧が取り除かれるときに消えるのである。
請求項3に記載の本発明に従った実施形態においては、ドライバは、第1モードの間に存在する第1リフレッシュモードより速い第2リフレッシュモードを有する映像情報の表示を得るように第2モードの間に電気泳動表示のリフレッシュレートに適合する。上記のように、これは、移動表示情報が異なる種類の粒子の副集合の使用を可能にする色と共に表示される場合、この移動表示情報の表示の改善を可能にする。
請求項4に記載の本発明に従った実施形態においては、ピクセルは、連続して異なる種類の粒子をアドレス指定するように構成され且つ駆動される。各々のアドレス指定フェーズは、選択フェーズと充填フェーズとを有する。各々の選択フェーズの間、リザーバボリュームに存在する1つの種類の粒子はリザーバボリュームと画像ボリュームとの間の隙間の前に移動し、それ故、それらの粒子は画像ボリュームに充填期間中に移動することができる。他の粒子は、充填期間中、その隙間の前に存在せず、画像ボリュームに移動することを妨げられる。特定のピクセルの1つの画像ボリュームに移動する、選択された種類の粒子の実際の量は、表示される画像に従って得られる必要がある。
それ故、第1モードの間、全ての異なる種類の粒子は、ピクセル当たりのアドレス周期中、連続してアドレス指定される必要がある。表示のリフレッシュレートは、ピクセル当たり又はピクセルの行当たりのアドレス周期の持続時間を、表示時間のピクセル数により決定される。通常、ピクセルは行毎に選択される。通常、リフレッシュレートは、ピクセル全てがアドレス指定される前に、同じ光学状態にピクセル全てをリセットするために必要なリセット期間のために、更に減少する。
第2モードの間には、表示される画像において関連色は必要ないため、少なくとも1つの異なる種類の粒子はアドレス指定される必要はない。それ故、より短い、少なくとも1つのアドレス周期(選択器間及び充填期間)がピクセル又はピクセルの行当たりに必要であるため、ピクセルをアドレス指定するための総時間は非常に短くなる。その結果、リフレッシュレートを、より良好な表示映像に対して大きくすることができる、又は、その総時間の一部の間、表示の駆動は非アクティブであるため、電力消費は減少する。
請求項5に記載の本発明に従った実施形態においては、最も大きい移動度を有する種類の粒子のみをアドレス指定することができる。これは、ピクセルをアドレス指定するため、画像ボリュームにリザーバボリュームから粒子を移動させるため、及びリザーバボリュームにそれらを戻すように移動させることにより粒子を再設定するために、必要な時間を最短化する。
請求項7に記載の本発明に従った実施形態においては、選択電極は、リザーバボリュームの異なるサブボリュームにおける異なる種類の粒子を分離する選択電界をリザーバボリュームにおいて生成させる選択電極が存在する。選択電極間に印加される電圧は、それらの粒子に力を及ぼす選択電界を生成する。粒子は、粒子の移動度に依存する速度を有するこの力のために移動し始める。選択電界が存在する特定の期間内に、高移動度を有する粒子は、低移動度を有する粒子より遠くに移動する。このように、リザーバボリュームの異なるサブボリュームにおいて異なる粒子を分離することが可能である。
充填電極は、画像ボリュームに異なるサブボリュームから異なる種類の粒子を移動させるために充填電界を生成する。充填電界は、ピクセルの色を決定するために画像ボリュームに異なるサブボリュームにおいて分離されている粒子を移動させる。ピクセルの色は、充填電界が存在する期間に依存する。充填電界が、短い持続時間の間、存在する場合、最も小さい移動度を有する粒子ではなく、最も大きい移動度を有するより多くの粒子が、画像ボリュームに移動する。充填電界が、長い持続時間の間、存在する場合、全部の粒子が画像ボリュームに移動し、それ故、単一の画像ボリュームを有する異なる色のピクセルが有効である。異なる色を得るためにいくつかの個別のセルを有する必要はない。その結果、画像ボリュームが従来技術のセルのボリュームに等しい場合、本発明に従ったピクセルはより小さい領域をカバーし、それ故、表示の分解能はより高くなる。本発明に従ったピクセルのピクセルボリュームが従来技術のピクセルの幾つかのセルのボリュームに等しい場合、輝度は、ピクセルの境界はより小さいピクセルボリューム又は面積を占めるため、より大きくなる。所望の色を生成する各々の従来技術のピクセルの一部は本発明における場合より小さいため、本発明における場合のように、全部のピクセルが必要とされる色を生成することができる場合より非常に輝度が低いように現れる。
請求項7に記載の本発明に従ったディスプレイは異なる色を提供することができるが、異なる粒子の異なる色の色合いの何れの有効な組み合わせを実行することは可能ではない。
請求項8に記載の実施形態においては、少なくとも1つの充填電極は、画像ボリュームにサブボリュームから異なる種類の粒子を同時に移動させるように方向付けられた充填電解を得るように位置付けられる。これは、粒子を有する画像ボリュームを満たすために必要な時間を著しく短くすることができるという有利点を有する。
請求項9に記載の実施形態においては、充填電界は各々の種類の粒子について個別に制御されることができ、それ故、サブボリュームから画像ボリュームにトランスポートされる各々の種類の粒子数を自由に制御することができる。その結果、異なる粒子の異なる色に基づく全ての色合いを生成することが可能である。異なる種類の粒子全てが画像を生成する必要があるとは限らない場合、副集合のみが画像ボリュームに移動されるために必要である。画像ボリュームに移動される必要がある粒子の種類のみが、それらが画像ボリュームに移動することができるまでに、リザーバボリューム内に移動するようになっているため、選択期間をより短くすることが可能である。最も短い種類の粒子のみが用いられない場合、より速いアドレス指定と、それ故に、より大きいリフレッシュレートとが可能である。
請求項10に記載の実施形態においては、ピクセルは、更なるリザーバボリュームを有する。ピクセルは、第1の上記の選択電極と第1の上記の充填電極が第1の上記のリザーバボリュームに関連付けられるのと同じ方式で、更なるリザーバと関連付けられる更なる選択電極と充填電極とを有する。更なるリザーバボリュームボリュームの機能は、第1の上記のリザーバボリュームと同じである。この実施形態は、リザーバの1つにおける選択処理が請求項10に記載の他のリザーバによる充填又はリセット処理と並行して実行されることができるために、ディスプレイのリフレッシュレートを更に速くすることができる有利点を有する。同様の画像ボリュームを有する3つ以上のりザーバを関連付けることが可能である。
請求項12に記載の実施形態においては、ピクセルは、サブボリュームから画像ボリュームに入る粒子によりピクセルの可視的部分の充填を速めるように画像ボリュームにおける充填電界を拡大するために位置付けられた更なる充填電極を有する。
請求項13に記載の実施形態においては、更なる充填電極からサブボリュームまでの距離は、更なる充填電極がりザーバボリュームにおける蓄積ボリュームに最近接であるように、変化する。これは、粒子の移動速度が増加し、画像ボリュームの充填時間が減少するように、より大きい電界が粒子に対して得られるという有利点を有する。
本発明の以上の及び他の特徴については、以下、詳述する実施形態を参照して明らかにすることとする。
図1は、電気泳動ディスプレイのピクセルの構成を示している。ピクセルボリュームは、リザーバボリュームRVと画像ボリュームIVとを有する。異なる色及び異なる移動度を有する、異なる種類の粒子Pf、Pm、Psが存在する。図2に関して明らかになるように、選択期間中、異なる種類の粒子Pf、Pm、Psは、リザーバボリュームRVと画像ボリュームIVとの間の隙間OPに移動するように、1つずつ、リザーバボリュームRVにおいて選択される必要がある。粒子Pf、Pm、Psは、リザーバボリュームRVにおいて選択電界SFを印加することにより移動される。残りのリザーバボリュームRV及び画像ボリュームIVはリブRIにより分離される。充填期間中、充填電界FFは、表示される色に依存して、ピクセルの画像ボリュームIVにその隙間に存在する粒子を移動させる。選択電極E1及びE2は、粒子を移動させることができるようにリザーバボリュームRVに対して位置付けられ、それらの粒子は、初期的には、隙間OPの方であって、選択電極E1に引き付けられている。充填電極E3及びE4は、充填期間中、画像ボリュームIVに隙間近くにある選択された粒子を移動させるように、又は、リセット期間中、リザーバボリュームに戻るように画像ボリュームIV中にある粒子を移動させるように、画像ボリュームIVに対して位置付けられている。ピクセルの動作については、図2に関して明らかにすることにする。
図2は、フルカラー電気泳動ディスプレイにおける図1に示すピクセルの動作についての波形を示している。
先ず、多色情報が表示され、全ての種類の粒子がセルの色の変化に寄与することが可能である第1モードにおいて、電気泳動ディスプレイがどのように動作されるかを明らかにする。
第1段階においては、リセットパルスRE1は、選択電極E1近傍の全ての粒子Pf、Pm、Psを集めるために選択電極E1に印加される。粒子Pf、Pm、Psが負に帯電されている場合、リセットパルスREは正である必要がある。次に、電圧パルスSE1が、選択電極E2が選択電極E1に対して正であり、全ての粒子Pf、Pm、Psが選択電極E2の方に引き寄せられるように、選択電極E1及びE2間に印加される。最も速い粒子Pf(例えば、シアンに着色された粒子)が選択電極E2近傍の隙間OPに達するとき、選択電極E2における電圧パルスSE1はオフにされる。他のより遅い種類の粒子は、その隙間OPに未だに達することはない。それ故、最も速い粒子Pfは、充填電極E3及びE4において充填パルスFP1により生成された電界によりピクセルの画像ボリュームIVに引き寄せられる。他の粒子Pm及びPsは、リブRIにより妨げられるため、充填電極E3及びE4により生成される電界により画像ボリュームIVに引き寄せられることはない。
第2段階においては、第2リセットパルスRE2は、選択電極E1近傍の全ての粒子Pf、Pm、Psを集めるように選択電極E1に印加される。次いで、電圧パルスSE2が、最も速い粒子Pf及び隙間OPに中程度の移動度を有する粒子Pmの両方を移動させるために必要な長い期間中、選択電極E2に印加される。ここで、短い反発パルスRP1が選択電極E2に印加され、又は、短い誘引パルスRP1が、電極E1の方向に戻るように最も速い粒子Pf(例えば、シアンに着色された)を移動させるために選択電極E1に印加される。中程度の移動度を有する粒子Pm(例えば、マゼンタ色)は、充填期間中、充填電極E3及びE4において適切な電圧パルスFP2により画像ボリュームIVに引き寄せられるように隙間O2から離れるように移動するための時間を殆んど有しない。
最後の段階は、最も遅い粒子Ps(例えば、黄色に着色された)をアドレス指定することである。先ず、選択電極E2は、全ての粒子Pf、Pm、Psが選択電極E2近傍に集められる第3リセットのための電圧パルスRE3を供給される。次いで、電圧パルスSE3が、選択電極E1の方向に選択電極E2から離れるように2つの最も速い種類の粒子(シアン及びマゼンタ)を移動させるように選択電極E1に印加され、最も遅い黄色の粒子Psは、選択電極E2近傍であって、それ故、隙間OP近傍に残る。充填電極E3及びE4における電圧パルスFP3は、充填期間中、画像ボリュームIVにそれらの黄色の粒子Psを移動させる。
このように、多色情報が表示される第1モードにおいて電気泳動ディスプレイを動作することができるように、全ての粒子Pf、Pm、PsはリザーバボリュームRVにおいて連続して選択され、表示される色に従って画像ボリュームIVに移動される必要がある。それらの一連の段階全ては、多色情報に従った次の色が同じピクセル又はセルにより表示される前に、実行される必要がある。電気泳動ディスプレイのリフレッシュ時間は、それ故、それら一連の3つの段階を実行するために必要な時間により制限される。
電気泳動ディスプレイは、情報が減少された色の量を伴って表示され、それ故、全ての種類の粒子が必要とされるとは限らない第2モードにおいて動作される。ここで、多色情報の表示に関する場合より、より少ない段階が実行される必要があり、全ての種類の粒子が用いられる必要がある。
単色情報が表示される必要がある特定の状態においては、単一種類の粒子を用いるようにされる。表示される単色情報に従って、単一種類の粒子を選択し、画像ボリュームIVにそれらの粒子を移動することのみが必要とされる。好適には、最も速い粒子のみが画像ボリュームIVに移動するように選択される。1つの種類の粒子のみが選択され、画像ボリュームIVに移動される必要があるため、リフレッシュ時間は非常に短くなる。それ故、単色情報は、多色情報より大きいリフレッシュレートで表示される。このことは、大きい量の(移動のない)テキストが読み込まれるとき、特に擾乱するフリッカアーティファクトを最少化する。速くなった画像の更新レートは動いている画像のぼやけを低減する。代替として、より小さい消費電力を得るためにリフレッシュレートを不変のまま維持することが可能である。
図3は、電気泳動ディスプレイのピクセルの他の構成を示している。ピクセルは、リザーバボリュームRVと画像ボリュームIVとを有するピクセルボリュームPVを有する。ピクセルにおいては、異なる電気泳動移動度を有する三種類の異なる色の粒子Pa、Pb、Pcが存在する。ピクセルの可視色は、画像ボリュームIV内に存在する粒子Pa、Pb、Pcの量により決定される。好適には、それら粒子の色は、色合いの最大量を生成することができるように選択される。例えば、粒子は、黄色、マゼンタ及びシアンに着色される。選択電極SE1及びSE2は、y方向におけるリザーバボリュームRV内の選択電界SF(更に又、選択フィールドSFという)を生成するためにリザーバボリュームRVの反対側に備えられている。充填電極FE1及びFE2は、選択電極SE1及びSE2が備えられている平面に垂直な平面内に備えられている。充填電極FE1及びFE2はy方向に垂直なx方向に充填電界FFを生成する。
一般に、全ての電極は、セルを有する基板における層の1つに位置付けられた導電性薄膜として形成されることができる。電極であって、特に、充填電極FE2は又、粒子Pa、Pb、Pcが通るようにするための幾つかの大きい孔又は多くの小さい孔を有するバリアの方式であることが可能であり、充填電極FE2は少なくとも1つのストリップを有することが可能である。
ディスプレイにおいて異なる多色ピクチャのレンダリングを可能にするために、ピクセルは、以下の説明で明らかになるように駆動される。
表示期間中に表示されるデータと整合してピクセルの色が適合される必要があるピクセルの表示期間(又は、リフレッシュ期間という)の開始時に、前の画像データに従って画像ボリュームIVに移動した、全ての着色された粒子Pa、Pb、Pcは、電界RFを生成するように選択電極SE1において誘引電圧パルスを用いることによりリザーバボリュームRVの蓄積ボリュームSVに画像ボリュームから取り除かれる。それ故、初期状態において、着色された粒子Pa、Pb、Pcは、全ての着色された粒子Pa、Pb、Pcが実質的に同じ開始位置を有するように、蓄積ボリュームSVに蓄積される。
選択フェーズ中、粒子Pa、Pb、Pcは、選択電極SE2の方に粒子Pa、Pb、Pcを引き寄せるために選択電極SE1とSE2との間の誘引電圧パルスを用いてリザーバボリュームRV内で分離される。殆どの移動可能粒子Pcは最も遠くに移動し、最も小さい移動度を有する粒子Paは最も小さい距離を移動し、それらの中間の移動度を有する粒子Pbはそれらの距離の間の他の距離を移動する。このように、図3に示すように、電圧パルスが、適切な持続時間中、選択電極SE1及びSE2間に存在した後、粒子Pa、Pb、Pcは分離され、粒子PaはサブボリュームSVaにおいて実質的に存在し、粒子PbはサブボリュームSVbにおいて実質的に存在し、粒子PcはサブボリュームSVcにおいて実質的に存在する。サブボリュームSVa、SVb、SVcは、模式的に楕円で示されている。
充填フェーズ中、全ての粒子Pa、Pb、Pcは、充填電極FE1及びFE2間で誘引電圧パルスを用いて画像ボリュームIVにリザーバボリュームRVのサブボリュームSVa、SVb、SVcから同時に移動する。十分な粒子Pa、Pb、PcがピクセルボリュームPVに入るとすぐ、誘引電圧パルスは充填電極FE1及びFE2から取り除かれる。
粒子Pa、Pb、PcはリザーバボリュームRVから画像ボリュームIVに同時に移動するため、ピクセルのリフレッシュ時間を非常に短いまま保つことができる。一旦、粒子Pa、Pb、Pcが画像ボリュームIV内に入ると、次のリフレッシュ期間まで充填電極FE2における小さい擾乱電圧によりそこに維持される。この画像維持時間中、粒子Pa、Pb、Pcはブラウン運動により混合されることができ、又は、必要に応じて、ピクセルの内側における粒子混合を達成するために(AC)電気信号を用いることができる。
好適には、図示しているように、充填電極FE2は、サブボリュームSVa、SVb、SVcそれぞれにおいて3つのサブ充填電界FFa、FFb、FFcを有する充填電界を生成するために3つのサブ充填電極FE2a、FE2b、FE2cを有する。それ故、画像ボリュームIVに移動する粒子Pa、Pb、Pcの量を個別に制御することを可能にする、3つの異なる(強度及び/又は持続時間において)充填電界FFa、FFb、FFcを有することが可能である。
好適には、充填電極FE1は、x方向に伸びているアームFE1a及びFE1bを有する。それらのアームFE1a及びFE1bは、互いから隣接するサブボリュームSVa、SVb、SVcの各々において存在する充填電界FFa、FFb、FFcをシールドする。これにより、サブボリュームSVa、SVb、SVcから出る必要がある粒子Pa、Pb、Pcの量の制御においてクロストークの影響が低減する。好適な実施形態においては、FE1a及びFE1bは、個別に規定可能である電圧を有することが可能である個別電極として実施される。これは、粒子を選択し、画像ボリュームを充填する効率を更に向上させることができる。
画像ボリュームIVに粒子Pa、Pb、Pcを更に誘引するために画像ボリュームIVに更なる充填電界FFFを生成することにより画像ボリュームIVの充填を速めるために、更なる充填電極CFを備えることが可能である。
十分な粒子Pa、Pb、Pcが画像ボリュームIVに入った(即ち、より小さい充填電極FE2a、FE2b、FE2cを通った)らすぐに、過剰粒子Pa、Pb、Pcはそれらの小さい充填電極FE2a、FE2b、FE2cを用いて送り返されることが可能である。
矢印RFは、高電圧が選択電極SE1に印加されているとき、ピクセルのリセットフェーズ中に蓄積ボリュームSVに粒子Pa、Pb、Pcを移動させるために必要な電界を示している。ディスプレイは、リセットフェーズを速めるために高電圧を選択電極SE1に直接印加することができるように構成されることが可能である。その電圧がTFTにより選択電極に印加される必要がある場合、その電圧レベルは制限される。
リザーバREに戻るように粒子Pa、Pb、Pcを方向付ける電界を増加させるように、例えば、画像ボリュームIVにおいてリセット電極を付加することが又、可能である。好適には、このような付加リセット電極は画像ボリュームIVの中央に位置付けられる。リセットフェーズ中、先ず、電圧は、ピクセルの中央に粒子Pa、Pb、Pcを集中させるようにその付加電極に印加され、次いで、蓄積ボリュームSVに粒子Pa、Pb、Pcを誘引するように選択電極SE1に電圧を印加する。代替として、存在している電極の1つであって、例えば、FE2aが、リセットフェーズ中、付加リセット電極の機能を一時的に取ることが可能である。
図3に示しているリザーバボリュームRVの幾何学的構成においては、最も遅い粒子Paの移動度は、典型的には、最も速い粒子Pcの移動度より3倍小さい。蓄積ボリュームSVからサブボリュームまでの距離が非常に大きくなるように、リザーバボリュームRVの幾何学的構成を変えることが可能である。長いリザーバのために、粒子Pa、Pb、Pcを、移動度の差がかなり小さい場合でさえ、分離することができる。例えば、最も遅い粒子Paの移動度を、最も速い粒子Pcの移動度の75%であるように選択することができる。その結果、最も遅い粒子Paの移動度は非常に大きいため、画像ボリュームIVを充填するために必要な時間と蓄積ボリュームSVに戻るように粒子Pa、Pb、Pcを移動させる時間は著しく減少する。
電気泳動ディスプレイが単色情報を表示するために動作する第2モードにおいては、電気泳動ディスプレイの駆動は、最も大きい移動度を有する粒子Pfが画像ボリュームIVに移動するように選択されるように適合される。これは、最も速い粒子PfがサブボリュームSVaに移動される一方、他の遅い粒子Pm及びPsが尚も蓄積ボリュームSVにあるような多色モードにおける場合より遅い時間の間に、選択電極SE1及びSE2の間に電圧を印加することにより実現される。サブボリュームSVaにおける最も速い粒子Pfは、次いで、画像ボリュームIVに移動する。最も速い粒子Pfのみが画像ボリュームIVに移動する必要があるため、充填期間の持続時間は又、単色モードにおける場合より短くなる。
全ての粒子の種類に代えて、最も大きい移動度及び中程度の移動度を有する粒子を使用することが又、可能である。又、画像ボリュームIVにそれら2種類の粒子を選択し、移動させるために必要な総時間は、全ての種類の粒子が、それ故、最も遅い粒子が選択され、移動される必要がある多色モードにおいて操作される場合より短い。それ故、多色情報より大きいリフレッシュレートを伴って画像ボリュームIVに移動するために又は電力消費を減少させるために全ての種類の粒子を必要とするとは限らない情報を表示することが可能である。その利得は、単色情報が最も速い粒子のみを用いることにより表示されるときに最も大きい。
図4は、電気泳動ディスプレイのピクセルの他の構成を示している。
図4に示しているピクセルは、更なる充填電極CFが取り除かれ、第2リザーバFRVがリザーバRVに対向する位置に付加されている図3に示しているピクセルに基づいている。リザーバFRVの構成は、リザーバRVの構成と同一であることが可能である。
ピクセルは多色情報の表示を可能にするように構成される必要があるため、フルカラーピクチャを表示することができるピクセルの構成について説明する。そのようなピクセルにおいては、原色を有する少なくとも3つの粒子が存在する必要がある。
付加リザーバFRVは、選択電極SEV1及びSEV2と、サブボリュームFSVa、FSVb、FSVcそれぞれにおいてサブ充填電界FFFa、FFFb、FFFcを生成するための3つの副充填電極FFE2a、FFE2b、FFE2cとを有する。このように、画像ボリュームIVにリザーバボリュームから移動する粒子FPa、FPb、FPcの量を個別に制御することが可能である3つの異なる(強度及び/又は持続時間において)充填電界FFFa、FFFb、FFFcを備えることが可能である。この場合、サブ充填電極FE2a、FE2b、FE2cは、画像ボリュームIVに粒子を更に誘引するために画像ボリュームIVにおいて更なる充填電界FFFを生成することにより画像ボリュームIVの充填を速めるように更なる充填電極CFの機能を一時的に果たすことができる。
充填電極FEV1は、x方向に伸びているアームFFE1b及びFFE1aを有する。それらのアームFFE1b及びFFE1aは、互いから隣接するサブボリュームFSVa、FSVb、FSVcそれぞれに存在する充填電界FFFa、FFFb、FFFcwpシールドする。このことは、サブボリュームFSVa、FSVb、FSVcwpそのままの状態を保つ必要がある粒子FPa、FPb、FPcの量の制御においてクロストークの影響を低減する。
付加リザーバボリュームFRVのリセット期間中、粒子FPa、FPb、FPcは蓄積ボリュームFSVに蓄積ボリュームFRFにより誘引される。
aF、bF、cFにより表される矢印は、付加リザーバボリュームFRVから画像ボリュームIVの充填フェーズ中の粒子FPa、FPb、FPcそれぞれの動きを示している。
図3に示すような本発明に従った実施形態は、リセットフェーズ中、ピクセルボリュームPVからそれらの粒子を取り除いた後に、先ず、画像ボリュームIVが充填される前に粒子Pa、Pb、Pcを選択する必要があるという短所を有する。
図4に示すような好適な実施形態においては、画像ボリュームIVは、2つのリザーバボリュームSV及びFSVと接しており、それにより、粒子FPa、FPb、FPcはリザーバボリュームFRVの蓄積ボリュームFSVにリセットされ、粒子Pa、Pb、Pcは他のリザーバボリュームにおいて選択される。このように、粒子Pa、Pb、Pc(色選択)の分離が、他のリザーバボリュームFRVのリフレッシュ期間の開始に先立って実行されることができる。それ故、リザーバボリュームFRVに対するリセットフェーズからリザーバRVによる充填フェーズに、直接、移行することが可能であり、それにより、リフレッシュ時間を更に減少させることが可能である。
これは又、最も速い粒子Pfのみが画像ボリュームIVを充填するために用いられる単色モードにおいてリフレッシュレートを更に増加させるために有用である。
任意の充填電極CFが、サブボリュームSVa、FSVaそれぞれにおける粒子Pa、FPcまでの距離がサブボリュームSVc、FSVcそれぞれにおける粒子Pc、FPcまでの距離より短いように、リザーバRVに対して傾斜するように位置付けられる。画像ボリュームIVの寸法は同じである。この構成においては、サブボリュームSVa又はFSVaから出た粒子を引き寄せるための電界はより大きい。これは、全ての種類の粒子が最も遅い粒子Psの動きを速めるために用いられる多色モードにおいて、又、最も速い粒子Pf(又は、用いられる粒子の種類)の動きを速める単色モード(又は、全ての種類の粒子が用いられるとは限らないモード)中、有利である。このように、リフレッシュレートを更に増加させることができる。
図5は、電気泳動ディスプレイのピクセルの他の構成を示している。ここでは、各々のピクセルは3つのサブピクセルを有する。各々のサブピクセルは、黒色のダイを有する溶媒中に溶解した異なる種類の粒子を有する。最も速い粒子Pfは表示セルCE1中にあり、最も遅い粒子Psは表示セルCE3中にあり、中程度の移動度を有する粒子は表示セルCE2中にある。
図5Aは、全ての異なる種類の粒子が、表示される画像に従ってピクセルが有する必要がある色に依存して移動する必要があるフルカラー動作について示している。図5Bにおいては、最も速い粒子Pfのみが用いられ、他の粒子の種類はそれらの黒色状態に設定されたまま保たれる。単色画像のみを表示することが可能であるが、より遅い粒子は、電気泳動ディスプレイの動作速度を妨げないため、リフレッシュレートを著しく増加させることができる。
更に一般には、最も遅い粒子が用いられない、それ故、そのような粒子に対するアドレス周期が必要とされない限り、より大きいフレッシュレートが可能である。
図6は、本発明に従った実施形態の電気泳動マトリクスディスプレイを有する表示装置のブロック図を示している。そのディスプレイ1は、行電極又は選択電極7と列電極又はデータ電極6の交差部分にあるピクセル10のマトリクスを有する。2つの選択電極SE1、SE2及び4つのデータ電極FE1、FE2a、FE2b、FE2cは1つのピクセル10に対応する。選択電極SE1は相互接続されることが可能である。データ電極FE1は又、相互接続されることが可能である。
ピクセル10の行1乃至mは行ドライバ4により連続的に選択される一方、列電極1乃至nの群はデータレジスタ5によりデータを供給される。各々のピクセル10は、リザーバボリュームRVと画像ボリュームIVとを有する。フルカラーピクセル10は単一の画像ボリュームIVのみを有する。
入ってくるデータ2は、先ず、データ処理器3において、必要に応じて処理される。行ドライバ4とデータレジスタ5との間の相互同期化は駆動線8によりなされる。
行ドライバ4からの駆動信号は、選択期間中にサブボリュームSVa、SVb、SVcに粒子Pa、Pb、Pcを分離するために、及び、リセットフェーズ中、蓄積ボリュームSVに粒子Pa、Pb、Pcを戻すように移動するために、選択電極SE1及びSE2に供給される。
データドライバ5からの駆動信号が、画像ボリュームIVにリザーバボリュームRVから分離された粒子Pa、Pb、Pcを移動するように充填電極FE1、FE2a、FE2b、FE2cに供給される。付加充填電極CFにおける電圧は又、必要に応じて、データドライバ5により供給されることが可能である。
そのような駆動は、小さいマトリクス又はセグメントディスプレイに対して適切である。更に一般的には、ディスプレイは、薄膜トランジスタ(TFT)、ダイオード又は他の能動素子を有するアクティブマトリクスにより駆動される。TFTアクティブマトリクスの場合、各々のピクセルは、複数のアドレス(又は、選択)TFTを更に有する。ピクセルの線はアドレスTFTにパルス電圧を印加することにより選択され、それにより、それらのピクセルは導通するようになり、データドライバ5により生成されるデータ信号にピクセルにおける電極を接続する。一部の電極を複数のピクセルに共通にすることが又、可能である。
全ての種類の粒子より少ない使用を満足するように既知の駆動を容易に適用することができる。図1及び2の連続して駆動されるディスプレイにおいては、用いられない粒子の種類に対する一連の電圧は除外される。図3及び4の並列駆動ディスプレイにおいては、最も速い種類の粒子のみが用いられる。粒子の選択は、画像ボリュームIVに移動される粒子のみが蓄積ボリュームSVから離れて移動するように、より短い選択時間を用いることにより実行される。又、充填及びリセットは、少なくとも最も遅い粒子がもはや用いられないとき、より短い期間中、実行される。ピクセルが3つのサブピクセルを有するディスプレイにおいては、サブピクセルの1つのみをアドレス指定するように駆動が適合される。
上記の実施形態は本発明を限定するのではなく、例示するものであり、当業者は、同時提出の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施形態を設計することができることに留意する必要がある。
例えば、異なる3種類の粒子が存在することは本質的ではなく、重要なことは、異なる種類の粒子が存在することである。連続してアドレス指定されるディスプレイにおいては、より長いリフレッシュ時間又はより小さい損失の優位性は、全ての種類の粒子より少なく選択される場合に得られる。並列してアドレス指定されるディスプレイにおいては、その優位性は、情報を表示する最も遅い移動度を有しない粒子の種類の少なくとも1種類が選択される場合に得られる。粒子は、負に帯電されたものに代えて、正に帯電されたものとすることが可能である。正に帯電された粒子と負に帯電された粒子とを結合することが又、可能である。
用語“を有する”は、請求項において列挙された要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェアにより、及び適切にプログラムされたコンピュータにより実行される。幾つかの手段を列挙した駆動請求項においては、それらの手段の幾つかは全く同一のハードウェアのアイテムにより実施される。
電気泳動ディスプレイのピクセルの構成を示す図である。 フルカラー電気泳動ディスプレイにおける図1に示しているピクセルを動作させるための波形を示す図である。 電気泳動ディスプレイのピクセルの他の構成を示す図である。 電気泳動ディスプレイのピクセルの他の構成を示す図である。 電気泳動ディスプレイのピクセルの他の構成を示す図である。 本発明に従った実施形態の電気泳動マトリクスディスプレイを備えた表示装置のブロック図である。

Claims (16)

  1. 異なる色及び異なる電気泳動移動度を有する異なる種類の粒子を各々が有するピクセル;並びに
    全ての種類の粒子が少なくとも一部の前記ピクセルの色の変化に寄与する第1モード、又は、全ての種類の粒子の副集合のみが少なくとも一部の前記ピクセルの色の変化に寄与する第2モードのどちらかにおいて、カラー電気泳動ディスプレイを動作するために前記ピクセルに駆動電圧を印加するためのドライバ;
    を有することを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  2. 請求項1に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記ピクセル各々は画像ボリュームとリザーバボリュームとを有し、異なる種類の粒子は、前記画像ボリュームにあるときにピクセルの可視的色を決定し、前記リザーバボリュームにあるときにピクセルの可視的色に寄与しない、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  3. 請求項1に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記ドライバは、前記第1モード中に存在する第1リフレッシュレートより大きい第2リフレッシュレートを有する映像情報の表示を得るように前記第2モード中に電気泳動ディスプレイのリフレッシュモードを適合させるための手段を有する、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  4. 請求項2に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記リザーバボリュームは前記リザーバボリュームにおいて選択電界を生成するための選択電極を有し、前記画像ボリュームは前記画像ボリュームにおける充填電界を生成するための充填電極を有し、前記選択電界は第1方向に伸びていて、前記充填電界は前記第1方向と位置合わせされていない第2方向に伸びていて、そして、前記粒子は、選択電極間の距離に沿って局所的にのみ前記画像ボリュームに前記リザーバボリュームから移動することができ、前記ドライバは、前記選択電極に電圧パルスを供給し、前記画像ボリュームに連続的に、異なる群の粒子を移動させるように適合されている、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  5. 請求項4に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記ドライバは、第2モード中に前記の異なる種類の粒子の単一の一種類のみを選択するよう、そして表示される単色画像に従って前記画像ボリュームにそれらの異なる種類の粒子を移動するように適合されている、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  6. 請求項5に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記の異なる種類の粒子の単一の一種類の粒子は最も大きい移動度を有する粒子である、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  7. 請求項2に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって:
    前記リザーバボリュームの異なるサブボリュームにおいて前記の異なる種類に粒子を分離するための選択電界を前記リザーバボリュームにおいて生成するための選択電極;及び
    前記画像ボリュームに前記サブボリュームから前記の異なる種類の粒子を移動させるために充填電解を生成するための少なくとも1つの充填電極;
    を更に有する、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  8. 請求項7に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記の少なくとも1つの充填電極は、前記画像ボリュームに前記サブボリュームかた前記の異なる種類の粒子を同時に移動させるために方向付けられた充填電界を得るように位置付けられている、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  9. 請求項7に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記の少なくとも1つの充填電極は、前記の異なるサブボリュームにおいてサブ充填電界を有するように前記充填電界を生成するための前記の異なるサブボリュームに関連付けられたサブ充填電極を有する、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  10. 請求項7に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって:
    更なるリザーバボリューム;
    前記の更なるリザーバボリュームの更なる異なるサブボリュームにおいて前記の異なる種類の粒子を分離するための更なる選択電界を前記の更なるリザーバボリュームにおいて生成させるための更なる選択電極;並びに
    前記画像ボリュームに前記の更なるサブボリュームから前記の異なる種類の粒子を同時に又は時間的に連続して移動させるために更なる充填電界を生成させるための更なる充填電極;
    を更に有する、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  11. 請求項7に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記更なるリザーバボリュームに又はそれから、若しくはその逆に、同時に粒子を充填又はリセットするために第1の前記のリザーバボリュームにおいて前記の異なる種類の粒子の分離を得るために、第1の前記の選択電極を制御するための制御器と、少なくとも1つの第1の上記の充填電極と、前記更なる選択電極と、前記の更なる充填電極と、を有する、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  12. 請求項11に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記ピクセルは、前記画像ボリュームに前記サブボリュームを離れる前記粒子を更に誘引するための前記充填電極より前記リザーバボリュームから更に遠い第2方向にある前記画像ボリュームにおいて配置された更なる充填電極を有する、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  13. 請求項12に記載のカラー電気泳動ディスプレイであって、前記更なる充填電極は、前記リザーバボリュームにおいて蓄積ボリュームに最近接の前記サブボリュームに向かう最短距離を得るために前記サブボリュームに対して位置付けられている、ことを特徴とするカラー電気泳動ディスプレイ。
  14. 異なる色及び異なる電気泳動移動度を有する異なる種類の粒子を有するピクセルを有するカラー電気泳動ディスプレイを駆動する方法であって:
    全ての種類の粒子が少なくとも一部の前記ピクセルの色の変化に寄与する第1モード、又は、全ての種類の粒子の副集合のみが少なくとも一部の前記ピクセルの色の変化に寄与する第2モードのどちらかにおいて、カラー電気泳動ディスプレイを動作するために前記ピクセルに駆動電圧を印加する段階;
    を有することを特徴とする方法。
  15. 請求項14に記載の方法であって、前記ピクセル各々は画像ボリュームとリザーバボリュームとを有し、異なる種類の粒子は、前記画像ボリュームにあるときにピクセルの可視的色を決定し、前記リザーバボリュームにあるときにピクセルの可視的色に寄与しない、ことを特徴とする方法。
  16. 請求項1乃至13のいずれ一項に記載のカラー電気泳動ディスプレイを有することを特徴とする表示装置。
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