JP2009520234A - 改善されたインプレーン切り換え電気泳動ディスプレイ - Google Patents

Abstract

画素であって、互いに対向して備えられている上部基板及びベースキャリアと、
上部基板とベースキャリアとの間のギャップ内に満たされた、分散された電気泳動粒子を有する誘電性流体と、隣接する画素間の上部基板及びベースキャリアの少なくとも一に備えられている壁であって、隣接する画素間の電気泳動粒子の移動が起こらないようにする、壁と、壁に近接して備えられ、壁の内側表面に対して実質的に平行に延びている周囲電極と、周囲電極の内側表面に沿って位置付けられ、曲面を有する内側表面を有する容易化構造であって、容易化構造は周囲電極に対して電気的にフロートである、容易化構造と、を有する画素について開示している。画素は、有色、黒色、白色及び／又は反射性である粒子と共に用いられることが可能である。画素はカラーフィルタが組み込まれることが可能である。

Description

本発明は、電気泳動ディスプレイに関し、特に、改善された切り換え特性を有するインプレーン電気泳動ディスプレイに関する。

電気泳動表示装置は、ビューアに視覚的に認識可能な画像を与えるように、画素に位置付けられた誘電体流体（液体又は気体）において帯電粒子を利用する透過型又は反射型のディスプレイである。電気泳動表示装置の例としては、Ｌｅｅ等による米国特許第８，６１２，７５８号明細書（以下、“７５８特許”と略記する）に記載されていて、その文献の援用により本明細書の説明の一部を代替する。“７５８特許”における装置は、ギャップを有して互いに対向して備えられている基板と、そのギャップ内の有色の誘電性液体と、その液体内に備えられている帯電粒子と、基板に沿って備えられている電極とを有する。この装置に異なる極性の電界を印加することにより、粒子は一の電極から他の電極の方に移動することが可能である。この種類の電気泳動表示装置は“垂直移動型”と呼ばれるものである。

垂直移動型の電気泳動ディスプレイには、寿命の劣化、表示装置の安定性及び表示コントラストの低下を含む幾つかの課題がある。水平移動型表示装置と呼ばれるインプレーン型切り換え（“ＩＰＳ”）電気泳動表示装置は、下部基板、及び収集電極と呼ばれる画素の壁に位置付けられている電極を用いる。そのようなデザインは、垂直移動型電気泳動ディスプレイにおける幾つかの課題に対処してきたが、非対称で低速である切り換え速度を有すること及び、しばしば、その電気泳動ディスプレイは高い駆動電圧を必要とすることのような課題が依然として存在している。それらの課題に対処する試みは、“厚い”画素（即ち、表示電極に対する収集電極の表面積を適合させることに起因する比較的高い壁を有する画素）の形成をもたらし、その高さは、その表示装置における狭い視野角、開口損失、輝度低下及びコントラスト低下をもたらす。

電気泳動ディスプレイにおいては、帯電粒子は、一般に、表示電極間に現れる力の影響下に置かれ、その力は、電場ベクトルの方向に沿って作用し、電場ベクトルの大きさに比例する。それ故、各々の制御されている画素において、同様の強度の電場が電気泳動粒子全てに影響する。しかしながら、水平移動型電気泳動表示装置においては、生成される電場ベクトルの大きさは、表示電極の外周領域では強く、表示電極の中央領域では弱い。その結果、不均一な電場が、その表示装置の画素又は副画素における電気泳動粒子に影響を及ぼす。不均一な電場は、不均一な又はギャップのある画素画像を生成する電気泳動粒子による画素の不均一なカバレージをもたらし、例えば、画素の中央部分及び他の部分は不均一な分布を有する。それらの電極に対する電荷の増加は、電気泳動粒子の分布の課題の一部を解決するが、典型的には、画素のエッジの周囲の不均一な電気泳動粒子の分布等の他の課題をもたらす。
米国特許第８，６１２，７５８号明細書

本発明の目的は、従来技術における上記の及び他の短所を克服するシステムを提供することである。

本発明のシステムは、含まれる帯電粒子のより均一な分布を可能にする電気泳動表示装置における有用な画素を提案する。本発明のシステムにより、粒子の切り換え速度を改善し、画像残像を低減し、低い駆動電圧のみを必要とし、“厚い”画素の使用を回避することにより良好な視野角を与え、黒色−白色システムにおける階調勾配を改善する画素を開発することが可能である。

本発明の表示システムは、互いに対向して備えられた上部基板及びベースキャリアを有する画素と、上部基板とベースキャリアとの間のギャップ内に満たされた分散された電気泳動粒子を有する誘電体流体（即ち、液体又は気体）と、隣接画素間の電気泳動粒子の移動を回避するように、隣接画素間に上部基板及びベースキャリアの少なくとも一において備えられている壁と、壁に近接して位置し、壁の内側表面に対して実質的に平行に延びている周囲電極と、導体又は絶縁体であることが可能である容易化構造とを有する。

容易化構造が導体であるとき、その容易化構造は、周囲電極の実質的に内側表面に沿って位置付けられ、周囲電極に対して電気的にフロートである曲面を有する内側表面を有する。容易化構造は、周囲電極の内側表面に沿って連続的又は不連続的であることが可能である。一実施形態においては、容易化構造の外側表面は、周囲電極の内側表面に対して実質的に平行である。

壁の外側表面は、少なくとも３つの側面を有する閉じた幾何学的形状のように構造化されることが可能である。

画素は、ベースキャリアに近接して備えられ、ベースキャリアの内側表面に対して実質的に平行に延びている駆動電極を有することが可能である。容易化構造は、駆動電極に対して実質的に集中していることが可能である。

容易化構造が１つ又はそれ以上の絶縁性材料から成るとき、容易化構造は、有利であることに、実質的に駆動電極の上方に又は駆動電極の下方に、又は駆動電極の上方及び下方の両方に位置付けられることが可能であり、１つ又はそれ以上の積層材料を有することが可能である。容易化構造は、透過性の、半透過性の及び有色の材料の一を有することが可能である。本発明の実施形態においては、容易化構造は第１容易化構造であり、１つ又はそれ以上の窓が駆動電極の中央部分に構造化されることが可能であり、第２容易化構造が駆動電極の下方に位置付けられることが可能である。

平坦化層が、平坦化層と駆動電極との間から誘電性流体を取り除くように、そして駆動電極と誘電性流体との間の増加ギャップを備えるように、駆動電極の周りに位置付けられることが可能である。平坦化層は、誘電性流体に面する傾斜、ピラミッド形、凹部、カットアウト面の一を形状とするように構造化されることが可能である。駆動電極及びベースキャリアは、平坦化層が、実質的に平坦である誘電性流体（即ち、液体又は気体）と接触する表面領域を生成するように構造化されることが可能である。一実施形態においては、平坦化層は第１平坦化層であり、画素は、実質的に平坦である誘電性流体と接触する表面領域を生成するように、第１平坦化層に対して堆積された第２平坦化層を有することが可能である。第２平坦化層はスティッキング防止層であることが可能である。

第１平坦化層及び第２平坦化層を有する実施形態においては、第２平坦化層は、実質的に平坦な誘電性流体（即ち、液体又は気体）と接触する第１平坦化層の表面領域を生成するように、駆動電極とベースキャリアとの間でベースキャリアに対して堆積されることが可能である。一実施形態においては、平坦化層は透過性材料を有することが可能であり、画素は、平坦化層の下方に位置付けられた有色フィルタを有することが可能である。有色フィルタは、ＲＧＢカラー表色系、ＣＭＹ表色系並びにＲＧＢ表色系及びＣＭＹ表色系の組み合わせの一において有色化された複数の有色フィルタの一として形成されることが可能である。

図は例示目的であり、本発明の範囲を代表するものではないことが明確に理解される必要がある。添付図においては、異なる図における同様な参照番号は同様な要素を示している。

当業者は、全体を通して用いられる用語“表示装置”が、ガード電極及び収集電極として動作する電極のような、全ての画素の周囲の共通電極を有するＩＰＳ電気泳動ディスプレイを有する、ビューアが視覚化する画像を表示する移動可能な粒子を利用する何れかの装置であって、ガード電極を有するＩＰＳ電気泳動ディスプレイは、そのディスプレイの面において薄膜構造の形で作られている、装置のことをいうとして理解できる。その用語はまた、共通電極を有しない電気泳動ディスプレイのことをいう。その表示装置は、標準的なＩＰＳ ＡＭＬＣＤインフラに従うが、それに従うことは必要ではない。

ここで用いる用語“画素”は、表示装置に含まれる特定のセル状構造のことをいう。セル状構造は、大きさ、形状又はデザインに対して限定されるものではなく、それ故、副画素を有する本発明の表示装置を製造するために有用である多様な形状及び構成を包含することが可能である。

用語“電界線”は、電界ベクトルの方向に沿って作用する力のことをいい、そのような力は開始電極から方向付けられ、目的電極の方向に進む。

ここで、方向及び位置に関して用いている用語は、ピクチャ要素（画素）に関して用いられるものである。従って、内側、外側等の用語は、画素限界を定める外側の壁を含む画素構造に関するものである。従って、内側、外側等の用語は、画素の壁についての用語“画素の壁の外側表面”を除いて、画素の（外側の）壁の内部にある画素の部分のことをいい、そのことは自明の説明である。他の方向付けの関係は全て、画素の外側の壁の内部の空間のことをいうように意図されている。この観点から、当業者は、ここでの更なる方向付けの関係について、容易に理解することができるであろう。

図１乃至５は、１つ又はそれ以上の駆動電極と１つ又はそれ以上の更なる（共通）電極との間に電圧差を印加することにより生じる電界線を再配分するように、容易化構造を画素において用いる本発明の画素表示システムの実施形態を示している。

図１は、外側の壁１０３と、導電性を有し、電気的にフロートである容易化構造１０５と、容易化構造１０５の（画素の内側部分に関して）内側表面１１１によりもたらされる内側構成１０７と、駆動電極１０９と、を有する表示装置において用いられる複数の画素１０１の平面図である。任意に、内側構成１０７は、曲面化される、円形、楕円形、長円形、若しくは他の規則的な及び／又は変則的な連続的又は不連続的曲面構造であることが可能である。

例示的に、各々の画素１０１についての、図１に示す壁１０３は矩形形状であることが可能である。しかしながら、図４に示しているように、その壁は、例えば、画素密度を促進するように、少なくとも３つの辺、並びに円形、楕円形等を有する曲線的形状を有する二次元における、矩形、三角形、六角形、八角形及び他の閉じた幾何学的形状の何れかの構成に形状化されることが可能であるが、それらに限定されるものではない。壁１０１の内側表面１１５は、画素の内側形状（例えば、囲われた画素キャビティ）を規定する。このように、容易化構造１０５の内側表面１１１は、画素１０１についての内側構成１０７を規定する。

画素１０１についての内側構成１０７の形成において、容易化構造１０５の内側表面は、例えば、球状、楕円形状、長円形状、又は他の連続的又は不連続的な規則的又は不規則的な曲面構造であることが可能であるが、それらに限定されるものではない。容易化構造１０５の外側表面１１３は、例えば、少なくとも３つの辺、並びに円形及び楕円形形状を有する曲面形状、又はカットアウト構成（例えば、不連続な）を有する、二次元における矩形、三角形、六角形、八角形及び他の閉じた幾何学的形状を有する種々の形状であることが可能であるが、それらに限定されるものではない。容易化構造１０５の外側表面１１３は、壁１０３の内側表面１１５の形状を実質的に備える（例えば、適合する）ように形状化されることが可能であるが、それは必要でない。

容易化構造１０５は、透過性の、半透過性の、有色の又はそうでない材料から構造化されることが可能であり、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、及び、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）又は適切に使用されることが可能である他の材料で満たされたカーボン又は金属粒子のような導電性ポリマーフィルム等の電気を導電するために適切な種々の材料から成ることが可能である。例示として、従来の方法により作られる構造１０５は、１つの連続的なものであることが可能であり、また、一般に曲面化された内側構成を有する内側表面１１１と不連続であることが可能である。

駆動電極１０９は、画素１１１の長さ及び幅について拡大して示されているが、駆動電極１０９は、当業者が理解できるであろうように、副画素を構造化するために利用可能であるように、不連続であることが可能である。電極１０９のために用いられる材料としては、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ＩＴＯ等の金属、カーボン、銀ペースト、導電性高分子材料等を有することが可能である。駆動電極１０９が光反射層（例えば、反射性電気泳動セルについて）として用いられる場合、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の高反射率を有する材料がまた、適切に用いられることが可能である。

駆動電極１０９に関連付けられる容易化構造１０５は、駆動電極１０９のちょうど上方に集められ、容易化構造１０５がフロート電極（例えば、駆動電極１０９と電気的に直接接触していない）としての役割を果たすように、壁１０３からある距離を置いて位置付けられている。容易化構造１０５は、異なる直径の曲面化された内側構成１０７を与えるように形成されることが可能である。容易化構造１０５の外側の壁１１３は、画素壁１０３の内側表面１１５の次に位置付けられる（例えば、形成される又は後に処理される）ことが可能である、又は、僅かに距離を置いて位置付けられることが可能である。容易化構造１０５の幅及び長さは、開口損失、画素輝度、視野角、ガード電位、駆動電圧、画像残像等の低下、及び当業者が容易に理解することができる画素の他の特性を有する画素の特性への影響を考慮して、表示装置の製造についての要望に応じて、変化させることが可能である。容易化構造１０５の幅及び長さは、互いに等しい又は等しくないことが可能である。

容易化構造１０５の内側表面１１１により構成される内側構成１０７は、容易化構造１０５の側から同じ半径を有することが可能である、又は、曲面化内側構成１０７の１つ又はそれ以上の面が、その曲面化内側構成１０７の他の側より大きい又は小さい半径を有することが可能である。

図２は、上部基板２０３と、ベースキャリア２０５と、画素壁２０７と、共通（周囲）電極２０９と、駆動電極２１１と、容易化構造２１３と、内側曲面構成２１５と、電圧起動装置２１７と、誘電性流体２１９と、流体（例えば、液体又は気体）２１９内に分散された帯電粒子２２１とを有する画素２０１を有する電気泳動ディスプレイの断面図である。上部基板２０３及びベースキャリア２０５は互いに対向して備えられている。誘電性流体２１９は、上部基板２０３とベースキャリア２０５との間のギャップ内に満たされている。壁２０７は、隣接画素間の電気泳動粒子２２１の移動を回避するように、隣接画素（図１を参照されたい）間のベースキャリア２０５及び上部基板２０３の少なくとも一に備えられている。共通電極２０９は、その壁に近接して備えられ、その壁の内側表面に対して実質的に平行に延びている。共通電極は、ベースキャリアの表面上の導電性構造化薄膜の形で備えられることが可能である、又は、ベースキャリア２０５の表面上の導電性構造化薄膜の形の付加共通電極が存在することが可能である。容易化構造２１３は、周囲電極２０９の内側表面に沿って位置付けられ、曲面化内側表面を有し且つ周囲電極２０９に対して電気的にフロートであるように構造化されている。

上部基板２０３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、並びにガラス、石英及び適切に用いることが可能である他の材料のような透過性材料を有することが可能であるが、それらに限定されるものではない。典型的には、導電性材料は、上部基板２０３を作るようには用いられない。

ベースキャリア２０５は、アクティブマトリクスのような大面積の電子装置であることが可能である。好適な一連の実施形態においては、アクティブマトリクス装置は、画素全てが独立して駆動されることができることを確実にするように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いて実現される。ＴＦＴは、薄膜の、大面積の電子装置において知られているスイッチング素子であり、例えば、フラットパネルディスプレイのアプリケーションで大量に使用されている。工業的には、ＴＦＴのための主な製造方法は、アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）か又は低温多結晶Ｓｉ（ＬＴＰＳ）技術に基づくものであるが、有機半導体又は他の非Ｓｉベースの半導体技術（例えば、ＣｄＳｅ又はＺｎＯ）を用いることが可能である。

ＴＦＴを用いることに比べて幾らか少ないフレキシビリティを与えるが、技術的に要求がそれ程厳しくない薄膜ダイオード技術又は金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ダイオード技術を用いる本発明に従ったアクティブマトリクスベースの装置を実現することがまた、可能である。

ベースキャリア２０５は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、石英及び適切に用いられることが可能である他の材料を含む導電性材料から形成されることが可能であるが、それに限定されるものではない。ベースキャリア２０５は、電圧印加装置２１７に動作可能であるように結合されている。ベースキャリア２０５は、駆動電極２１１を収容するように構成されることが可能である。駆動電極２１１は、画素２０１の又はその画素の一部の長さ及び幅に亘るように形成されることが可能である。図１に関して上で説明しているように、駆動電極２１１は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属、カーボン、銀ペースト又は導電性高分子を有することが可能である。

画素壁２０７は、上部基板２０３と下部ベースキャリア２０５との間に位置付けられる。画素壁２０７は、画素２０１の内側部分を構成する。画素壁２０７は、高分子樹脂又は他の適切な材料から形成されることが可能である。埋め込まれた又は部分的に埋め込まれた共通電極２０９を有する画素壁２０７が形成されることが可能であり、若しくは、付加的に又は代替として、共通電極が、ベースキャリア２０５の表面において位置付けられている導電性構造化薄膜として形成されることが可能である。共通電極２０９は、画素壁２０７の高さに等しい又はそれより小さい高さを有するように形成されることが可能である。外包電極２０９は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属、カーボン、銀ペースト又は導電性高分子から成ることが可能である。

容易化構造２１３は、例示として、一般に並列に、駆動電極２１１の上方に位置付けられる。誘電性材料が、容易化構造２１３と駆動電極２１１と共通電極２０９との間に位置付けられている。このように、容易化構造２１３は、駆動電極２１１及び共通電極２０９に対してフロート状態にある。換言すれば、容易化構造２１３は、駆動電極２１１及び共通電極２０９に電気的に結合していない。駆動電極２１１と共通電極２０９との間に誘起された電界内の容易化構造２１３の位置付けは、電界線の再配分を、それにより、下で詳細に説明するように、画素の視野領域におけるより良好な粒子分布をもたらす。

壁２０７からの容易化構造２１３までの距離は、画素の中央の方へのものを含む粒子移動が円形形状画素の場合でさえ増加するように、画素サイズ（例えば、読み出し直径）を考慮する一部の実施形態に含まれる駆動電極２１１から容易化構造２１３までの距離に対して調整されることが可能である。

スティッキング防止層は、駆動電極２１１と容易化構造２１３との間に位置付けられることが可能である。図１に関連して上で説明しているように、容易化構造２１３の内側表面は、駆動電極２１１の上方に内側曲面化構成２１５を構成する。容易化構造２１３は、例示として、この位置付けが適切に用いられることが可能であるが、画素壁２０７から一般に等距離であるように、実質的に画素２０１内に中心位置決めされるように形成されることが可能である。容易化構造２１３の外側表面は、矩形、三角形、六角形、例えば、少なくとも三辺を有する二次元における幾何学的形状、及び円形、楕円形等を有する曲線形状を有する何れかの形状構造に形成されることが可能である。本発明の実施形態に従って、容易化構造２１３の外側表面は、一般に、画素壁２０７の内側表面の輪郭に従うことが可能であるが、当業者が容易に理解できる他の変形が適切に導入されることが可能である。容易化構造２１３の内側表面は、一般に、画素２０１内の一般に曲面化した内側空間を構成する一般に曲面化した形状であることが可能である。

誘電体流体２１９（即ち、液体又は気体）は、有色又は無色であり、一般には透明であり、例えば、シリコーン油、トルエン、キシレン、高純度石油、又は他の一般に透明な液体又は無色の気体等であることが可能であるが、それらに限定されるものではない。帯電粒子２２１は誘電性流体２１９内に備えられて（例えば、浮遊して）いる。帯電粒子２２１は、有色、黒色、白色、反射性有色、又は他の色、又はそれらの組み合わせであることが可能である。粒子２２１は、ポリエチレン、ポリスチレン又は他の材料から形成されることが可能である。

電圧駆動装置２１７は、画素２０１の動作中、電圧を印加し、電界を誘起するように駆動電極及び共通電極に動作可能であるように結合されている。共通電極２０９は、例示として、画素２０１の、一般に、図１に示す幾つかの画素１０１のような複数の画素の共通電極として動作することが可能である。

本発明に従って、電圧駆動装置２１７による電圧の印加のとき、駆動電極２１１と共通電極２０９との間に誘起される電界線は、一般に、画素２０１の内部の方に分布される放射状電界線を構成する再配分になることが可能である。換言すれば、容易化構造２１３により構成される内側構成２１３は、画素２０１の内側においてより均一に放射が分布されることを容易にする。径方向における電界線の再分布は、画素２０１の中央を通って誘起される電界線の強さを一般に増加し、それ故、一般に画素２０１のビューイングアパーチャ、及び駆動電極における粒子のより均一な分布を与える。

容易化構造２１３により、画素２０１は、三角形、四角形、六角形等の表示パネルにおける画素カバレージ領域の表示パネル構成特性に対して考慮された形状構造を保つことが可能である一方、外側の画素形状に拘わらず、粒子分布の均一性を改善することができる。

図３は、本発明の実施形態に従った容易化構造３０３を有する画素３０１の電界線の再分布について示している。電圧の印加のとき、駆動電極３１５と共通電極（図の簡単化のために図示していないが、例示として、図２に示す共通電極２０９に構造的に類似している）との間に誘起される電界線３０９は、容易化構造３０３の内側曲面化表面３１１のために画素３０１の中央の方に実質的に径方向に対称的に再分布される。この構成においては、容易化構造３０３は、電界からもたらされる誘起電荷のためにフロート電極としての役割を果たす。図２等の上記の図に関して説明しているように、容易化構造３０３は、共通電極に近接して位置付けられることが可能であるが、共通電極と電気的に接触していない。従って、容易化構造３０３にもたらされる電荷は、誘起された電荷（例えば、容量結合）の結果であるが、共通電極、駆動電極及び容易化構造３０３の間の導通の結果ではない。従って、容易化構造３０３は、フロート電界線の再分布電極として機能し、粒子収集電極としての役割は果たすものではない。

図４は、画素により用いられることが可能である例示としての外側形状、及び対応する容易化構造４０５の例示としての内側形状を示し、その容易化構造は、本発明の実施形態に従った連続的な容易化構造（例えば、連続的な容易化構造４０７）又は不連続な容易化構造（例えば、不連続な容易化構造４０９）として形成されることが可能である。適切な外側構造は、矩形、三角形、六角形、例えば、二次元において少なくとも３つの辺を有する他の閉じた幾何学的形状、及び円形及び楕円形を含む曲線化形状を有することが可能であるが、それらに限定されるものではない。画素の外側形状は、画素が上記のように備わることが可能である表示パネルの画素密度を含むデザインの考慮に基づいて選択されることが可能であるが、それらに限定されるものではない。

図５は、壁５０３を有する画素５０１と、図１乃至４に関連して説明しているものと同様の形成による内側曲面化構成５０９を構成する第１容易化構造５０５と、第２（フロート）容易化構造５０７と、を有する本発明の画素表示システムの実施形態を示す。

図５は、第２容易化構造５０７の更なる組み込みを示している。第２容易化構造は、駆動電極５１３の下に位置付けられている。駆動電極５１３に対して形成された（例えば、エッチングにより）一般に円形の窓５１５として例示として示されている更なる特徴を有する駆動電極５１３が示されている。他の実施形態においては、所望の矩形、三角形、六角形、例えば、少なくとも３つの辺を有する二次元において他の閉じた幾何学的形状、及び円形及び楕円形を有する曲線化形状等の窓５１５の特定の形状は、変更されることが可能である。第２容易化構造５０７は、金属フィルム及び高分子導体フィルムを含む導通する適切な材料等の材料から成ることが可能である。第２容易化構造５０７は、透明、半透明又は有色であることが可能である。第２容易化構造５０７は、容量結合電極として機能することが可能であり、駆動電極５１３の表面から下に又はその表面を通して突き出ることが可能である。第２容易化構造５０７は、電界線が容量性結合のために再分布される点で、動作中、第１容易化構造５０５の動作と同様に機能する。

本発明に従った均一な粒子分布をもたらす電界線の更なる操作について、図６乃至１１に示している。

図６は、平坦化及び分離化フィルム層６１３を用いることによる画素６０１の電界線の操作について示している。

画素６０１は、画素壁６０７により上記のギャップを有する上部基板６０３及びベースキャリア６０５を有する。表示電極６０９は、ベースキャリア６０５の上方に位置している。表示電極６０９は、有色、無色、白色、黒色、反射性等であることが可能である。共通（例えば、周囲）電極６１１は、画素壁６０７内に一部が又は完全に埋め込まれることが可能である。任意に、共通電極は、ベースキャリア６０５の表面において位置付けられた導電性構造化薄膜として形成されることが可能である。

画素壁６０７により得られるギャップは、帯電粒子６１７が分散されている誘電性流体６１５を有することが可能である。誘電性流体６１５は、例えば、シリコーン油、トルエン、キシレン、高純度石油、又は適切に用いることが可能である他の材料を有する無色、透明な液体、若しくは気体であることが可能である。帯電粒子６１７は、必要に応じて、有色、黒色、白色、反射性等であることが可能である。粒子６１７は、ポリエチレン、ポリスチレン、又は適切に用いられることが可能である他の材料を有することが可能である。

平坦化及び分離化フィルム層６１３は、例示として、表示電極６０９の上に堆積しているように示されている。図６に示すように、そのフィルム層６１３は、優先的な収集領域をもたらすように形成されることが可能であり、その形状は、傾斜、ピラミッド形、凹部、カットアウト、又は必要に応じて他の形状であることが可能であるが、それらに限定されるものではない。フィルム層６１３として適切に用いられる材料は、アモルファスのフルオレシン、高い透明性のポリイミド、ＰＥＴ、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_ｘ）、酸化タンタル、又は他の誘電性材料等の他の類似する材料を有することが可能であるが、それらに限定されるものではない。フィルム層６１３は、透明、半透明又は有色であることが可能である。フィルム層６１３はまた、カラーフィルタ（ＣＦ）又はスティッキング防止層として形成されることが可能である。

この実施形態に従って、フィルム６１３は、複数の位置における帯電粒子の優先的な収集を刺激するように動作し、より大きい電界及び電界線密度が、ある時間期間の間、選択的に存在する。画素を選択的に刺激することにより、明確に区分されたステップにおける粒子６１７により複数の位置がカバーされ（例えば、満たされ）、それにより、粒子の性質及び明確に区分されたステップに応じて、改善された諧調又は色分布が生成される。

図７は、本発明の実施形態に従って、フィルム層７０３を有する画素７０１の動作方法を示している。

電圧駆動装置７０５から電圧を印加するとき、局部的な電界強度が傾斜したフィルム層７０３により修正される。最初に（画素がリセットされた後）、最も密な電界線の集中及びより大きい電界が、修正フィルム７０３が最も薄い位置に存在する。帯電粒子７０７は、この位置において最初に集中する優先傾向を有する。次に、この最初の位置において堆積した粒子７０７として、局部電界線は遮蔽されるようになり、カバーされた領域に隣接する位置が有利になる。それ故、印加された電界を増加させる／又は維持することにより、画素７０１の視認可能な位置は、幾らか明確なステップにおいて粒子７０７により益々カバーされるようになる。更に、極性を反転させることにより、画素７０１の視認可能な位置は、最初に透明な最も厚いフィルム層７０３を有する、それにより、比較的区別可能なステップを更に与える領域により、逆の順に透明になる。

図８は、本発明の２つの実施形態の例を示している。第１の実施形態８０１は、実質的にピラミッド形を有するフィルム層８０３を示している。動作中、粒子は、先ず、そのピラミッド形の何れの側面にも集まる。それらの位置は局所的に遮蔽されるようになるため、粒子は、図８に示す実施形態８０１の後続の段階により示されるように、隣接する位置を継続して満たす。第２の実施形態８０５は、例示として、実質的に凹み形状（例えば、ピラミッド形が反転した形状）を有するフィルム層８０７を示している。動作中、粒子は、先ず、凹みの低い位置に優先的に集まる。また、最初の位置は局部的に遮蔽されるようになるため、粒子は、隣接する位置を満たすように進む。

図７及び８に示すように、そのような電界修正層（例えば、フィルム層）を用いることにより、実質的に均一な階段状の粒子分布が得られる。例示としては、本実施形態は、濃い色の粒子について、カラー／階調勾配の増加及び改善をもたらす。

本発明の装置はまた、画素レベル（例えば、副画素）で副区画を有する更なる構成を導入する粗い又は精細なパターンにおいて、同じ大きさ、直径及び形状の、又は違う大きさ、直径及び形状の特徴を有する表示（例えば、駆動）電極に存在する２つ又はそれ以上の構造化及び分離化層を有することが可能である。副区画により、複数の僅かに異なる優先的な収集領域が、例えば、異なるフィルムの厚さの表面領域により、連続的な同じ収集を開始し、それらの領域において又はそれらの領域から開放する一方、画素の表面領域における副区画の場合には、更に良好な均一なカバレージが得られる。それらの層は、図示しているように、表示電極の上部に存在し、それにより、不均一な表面を生成するが、局部的な電界修正が、表示電極の上部に堆積された平坦化及び分離化フィルムにより導入され、例えば、実質的に平坦な流体界面において表面領域を備えるように、ある厚さのスティッキング防止層のような平坦化フィルム６２１により覆われることが可能である。代替の又は付加的な実施形態においては、表示電極のトポグラフィは、表示電極の上部に堆積される付加フィルムの代替として、ＴＦＴ及び蓄積容量レベルにおいて現在の製造方法で用いられているような、表示電極の下のフィルムを構造化することにより導入されることが可能である。

図９Ａ、９Ｂは、画素内の副区分を備えた本発明の装置の実施形態を示している。画素９０１においては、第１フィルム層９０３は、表示電極９０５の中央に隣接して形成されたフィルム層のカットアウト９０７を伴って、表示電極９０５の上に位置付けられている。第２フィルム層９０９は、第１フィルム層９０３の上に位置付けられているが、第２フィルム層はエッチングされる、堆積される等されて、それ故、第２フィルム層は、画素９０１の右側に例示として示されている第１フィルム層９０３の上のみに位置付けられている。画素への電圧の印加のとき、帯電粒子９１１は、最も密な電界線の集中及びより大きい電界が存在する位置に集まるような優先性を有し、この場合、その位置は、表示電極９０５がフィルム層９０３及び９０９により覆われていない領域である。その位置における局部電界線は遮蔽されるようになるため、電界線の次に密度の高い集中を有する位置が満たされる。この例示としての実施形態においては、次に満たされるその領域は、第１フィルム層９０３のみにより覆われる領域である。上記のように、この領域は遮蔽されるようになるため、次に密な電界線の集中及び次に大きい電界を有する次の領域が満たされ、この場合、次のその領域は、第１フィルム層９０３及び第２フィルム層９０９の両方により覆われた領域である。印加される電界の増加につれて、画素は、それ故、例えば、益々濃くなる。従って、極性を反転するとき、画素は、逆の順に透明になり、フィルム層を有しない領域が先ず、透明になる。

形状化フィルム層を用いる電気泳動表示装置において帯電粒子を階段状に分布させる方法が、有色表示装置及び単色（例えば、階調）表示装置に適用されることが可能である。有色表示装置においては、１つ又はそれ以上のフィルタを用いて、カラーフィルタが用いられることが可能である。それらのフィルタは、ＲＧＢフィルタ、ＣＭＹフィルタ又はそれら２つの組み合わせであることが可能である。フィルタは、画素内の副区分を生成するように用いられることが可能であり、そして１つ又はそれ以上の層と共に用いられることが可能である。２つ又はそれ以上の構造化及び分離化カラーフィルタ層は、異なる厚さ又は誘電率を有する、それにより、表示電極の視認側における局部電界を修正する表示電極において存在することが可能である。それらの層は、図示されているように、表示電極の上部に存在し、それにより、不均一な表面を生成することが可能である。代替の実施形態においては、局部的な電界の修正は、表示電極の上部に堆積され、実質的に平坦である流体界面における表面領域を形成するように、ある厚さのスティッキング防止層のような、図６に示す平坦化フィルム６２１のような、平坦化フィルム又はカラーフィルタフィルムにより覆われた、平坦化及び分離化フィルムにより導入されることが可能である。表示電極及び／又はカラーフィルタの上部において堆積された付加フィルムの代替として、ＴＦＴ及び蓄積容量レベルにおいて、従来の製造方法で用いられているような表示電極の下にそのフィルムを構造化することにより、表示電極における形状が導入されることが可能であることに留意されたい。

図１０Ａ及び１０Ｂは、ＲＧＢフィルタを用いるカラー表示装置に適用される本発明の例示としての実施形態を示している。画素１００１は、セクション１０１３、１０１５、１０１７を有するカラーフィルタが位置付けられた駆動電極１００３を有する。図１０においては、カラーフィルタはＲＧＢフィルタであり、左側セクション１０１３は赤色（Ｒ）であり、中央セクション１０１５は緑色（Ｇ）であり、そして右側セクション１０１７は青色（Ｂ）である。第１フィルム層１００７は、フィルタ１００５の中央１０１５の上にカットアウト１００９を伴って、カラーフィルタの上に位置付けられている。第２フィルム層１０１１は、第１フィルム層１００７の上部に位置しているが、第２フィルム層１０１１は、フィルタ１００５の右側セクション１０１７のみを覆うように形成（例えば、削除）されている。

図１０Ａ、１０Ｂに示すように、画素に電圧を印加するとき。中央のカットアウト１００９は優先的な収集領域として機能する。電圧を印加することによりＲＧＢ層が全て、覆われないようにされている最初の段階から、画素１００１の色の外観は、フィルタの左側部分１０１３（赤色）と右側セクション１０１７（青色）の組み合わせを現して、白色からマゼンタ色に変化する。その電圧を維持する又は増加するとき、次に優勢な領域が、この場合、フィルタ１００５の左側セクション１０１３における第１フィルム層１００７の上の領域が覆われ、画素１００１の色の外観は青に変化し、フィルタの左側セクション１０１７（青色）のみを表している。この段階において、電圧が維持される又は更に増加される場合、第３の優勢な領域、即ち、第２フィルム層１０１１の上の領域が覆われ、画素１００１は、ここでは、黒色に変化する。駆動電圧の極性が、ここで、反転する場合、粒子は、先ず、最も優先的な領域から、この場合、中央のカットアウト１００９から取り除かれる。画素１００１の色の外観は、フィルタ１００５の左側セクション１０１７（青色）及び中央セクション１０１５（緑色）の組み合わせを表すシアン色に変化する。

図１０Ａ、１０Ｂにおける画素１００１はまた、領域の全てが粒子により覆われている黒色状態で開始することが可能である。電圧の極性を反転するとき、中央のカットアウト１００９は、先ず、透明になり、画素１００１の外観は緑色に変化する。反転電圧が維持される又は増加されるとき、次の優先的な領域、即ち、フィルタ１００５の左側セクション１０１３の上の第１フィルム層１００１の上の領域は透明になり、画素１００１の外観は、フィルタ１００５の中央セクション１０１５（緑色）及び左側セクション１０１３（赤色）間の組み合わせを表す黄色に変化する。この段階で、反転電圧が維持される又は増加される場合、全ての領域は透明になり、画素１００１の外観は白色に変わる。反転電圧が、正電圧になるように変化する場合、次に優先的な領域、この場合、中央のカットアウト１００９が、先ず、満たされるようになり、画素１００１の色は、フィルタ１００５の覆われていない左側セクション１０１３（赤色）を表す赤色に変化する。

上記の図１０Ａ、１０Ｂの実施形態はまた、ＣＭＹフィルタを有するシステムと共に用いられることが可能である。図１１は、そのようなＣＭＹフィルタを有するシステムを示している。ＣＭＹフィルタが全て覆われていない最初の状態から開始して、電圧が印加されるとき、画素の外観の色は白色から緑色に変わる。電圧の維持又は増加は、画素の色を更に黄色に変える。この段階で、電圧を増加することにより、画素は、ここで、黒色に変化する。電圧を増加することにより、フィルタ領域は、ここで、上記のＲＧＢ画素と同様に、選択的に覆われないようになる。

代替の実施形態では、カラー表示装置において、帯電粒子の均一な分布が、表示装置の処理中に駆動電極のトポグラフィの修正により生じることが可能である。トポグラフィにおいて修正された駆動電極は、画素においてカラーフィルタの下に位置付けられることが可能である。処理中に、駆動電極を画定する前に、異なる厚さのフィルム層がそのトポグラフィの導入のために用いられることが可能である。ＴＦＴ及び蓄積容量レベルにおける駆動電極へのトポグラフィの導入は付加的処理を回避する。駆動電極は尚も、フィルム層又はカラーフィルタにより平坦化されることが可能である。

本発明の装置は、帯電粒子の分布において高い均一性をもたらすように電界線分布を操作するため、画素毎のクロストークは表示装置において減少する。本発明の装置は、外包共通（例えば、周囲）電極を用いる表示装置及び外包共通電極を用いない表示装置において用いられることが可能である。

添付図を参照して本発明について上で説明しているが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、同時提出の特許請求の範囲に記載している範囲又は主旨から逸脱することなく、当業者は多くの変形及び修正を実行することが可能であることを理解する必要がある。例えば、修正される構造は、一般に、連続的な構造であるとして説明している一方、それらの構造は、本発明から逸脱することなく、区画、副区画及び／又は副画素の形で容易に修正されることが可能である。それらの修正さる構造は、特に、画素における色混合を改善するように用いられることが可能である。更に、当業者が容易に理解できるように、有色の又は反射性の粒子について、例示として、説明されている一方、異なる帯電特性を有する一般的な種類の粒子（例えば、異なる色の）が選択され、それ故、異なる一般的な種類の粒子が選択的に移動されることが可能である、有色、反射性、異なった有色、白色及び／又は黒色の粒子の何れかの組み合わせがまた、適切に利用されることが可能である。

更に、上記の本発明の実施形態においては、本発明の一部を構成する添付図を参照していて、それらの図は、本発明が実行されることが可能である例示としての特定の実施形態として示されている。それらの実施形態については、当業者が開示している本発明を実行することが可能であるように、十分に詳細に説明していて、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、構造的及び論理的変形を行うことが可能であることが理解される必要がある。例えば、当業者が容易に理解できるであろうように、ここで説明している容易化構造は、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、例示として、階段状粒子分布と共に用いられることが可能である。それらの組み合わせ及び他の組み合わせは明らかに、本発明の範囲及び主旨に網羅される。その説明は、制限的なものではなく、本発明の範囲は請求の範囲のみにより規定されるものである。

請求項の記載を説明するに、次のように理解する必要がある。
ａ）用語“を有する”は、請求項に列挙されている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。
ｂ）要素の単数表現は、その要素の複数の存在を排除するものではない。
ｃ）幾つかの“手段”は、同じアイテム、ハードウェア又はソフトウェアで実行される構成又は機能により表されることが可能である。
ｄ）開示されている要素の何れかは、ハードウェア部分（例えば、ディスクリート回路及び集積回路を有する）、ソフトウェア部分（例えば、コンピュータプログラミング）及び何れかのそれらの組み合わせを折衷することが可能である。
ｅ）ハードウェア部分は、アナログ部分及びディジタル部分の一又はそれらの両方を有することが可能である。
ｆ）開示している装置の何れか又はそれらの一部は、特に他に説明していない場合は、共に組み合わされる又は更なる部分に分離されることが可能である。
ｇ）段階又は要素の特定のシーケンスは、特に説明がない限り、必要であると意図されていない。

本発明の実施形態に従った画素表示システムの平面図である。 本発明の実施形態に従った画素表示システムの断面図である。 本発明の実施形態に従った電界線の分布を示す図である。 本発明の実施形態に従って画素密度を増加するように用い等得ることが可能である異なる形状の画素を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態の動作を示す図である。 本発明の実施形態の他の動作を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態の動作を示す図である。 本発明の実施形態の動作を示す図である。 本発明の実施形態の動作を示す図である。

Claims (28)

1. 画素であって：
   互いに対向して備えられている上部基板及びベースキャリア；
   分散された電気泳動粒子を有する誘電性流体であって、該誘電性流体は前記上部基板と前記ベースキャリアとの間にある、誘電性流体；
   前記誘電性流体の全て又は一部の周囲に備えられている周囲電極；並びに
   前記画素において位置付けられている容易化構造；
   を有する画素であり、
   前記容易化構造は、前記周囲電極と関連付けられる電界を修正する；
   画素。
2. 請求項１に記載の画素であって、前記容易化構造は導電性を有し、前記周囲電極に対して電気的にフロートである、画素。
3. 請求項１に記載の画素であって、前記容易化構造は、前記周囲電極の内側表面に沿って位置付けられ、曲面を有する内側表面を有する、画素。
4. 請求項１に記載の画素であって、前記画素と隣接画素との間に前記上部基板又は前記ベースキャリアの少なくとも一において備えられている壁であって、該壁は、前記画素と前記隣接画素との間の電気泳動粒子の移動が起こらないようにする、画素。
5. 請求項４に記載の画素であって、周囲電極は前記壁に近接して備えられ、前記壁の内側表面に対して実質的に平行に延びている、画素。
6. 画素であって：
   互いに対向して備えられている上部基板及びベースキャリア；
   前記上部基板と前記ベースキャリアとの間のギャップ内に満たされた、分散された電気泳動粒子を有する誘電性流体；
   隣接する画素間の上部基板及び前記ベースキャリアの少なくとも一に備えられている壁であって、前記隣接する画素間の前記電気泳動粒子の移動が起こらないようにする、壁；
   前記壁に近接して備えられ、前記壁の内側表面に対して実質的に平行に延びている周囲電極；並びに
   前記周囲電極の内側表面に沿って位置付けられ、曲面を有する内側表面を有する容易化構造であって、該容易化構造は、前記周囲電極に対して電気的にフロートである、容易化構造；
   を有する画素。
7. 請求項６に記載の画素であって、前記容易化構造は、前記周囲電極の前記内側表面に沿って不連続的である、画素。
8. 請求項６に記載の画素であって、前記容易化構造は、前記周囲電極の前記内側表面に沿って連続的である、画素。
9. 請求項６に記載の画素であって、前記容易化構造の外側表面は、前記周囲電極の前記内側表面に対して実質的に平行である、画素。
10. 請求項６に記載の画素であって、前記壁の外側表面は、少なくとも３つの辺を有する閉じた幾何学的形状として構成されている、画素。
11. 請求項６に記載の画素であって、前記ベースキャリアに近接して、そして前記ベースキャリアの内側表面に対して実質的に平行に延びて備えられている駆動電極を有する、画素。
12. 請求項１１に記載の画素であって、前記容易化構造は前記駆動電極において実質的に中心位置決めされている、画素。
13. 請求項６に記載の画素であって、前記容易化構造は、透明の、半透明の又は有色の材料の一を有する、画素。
14. 請求項６に記載の画素であって、前記容易化構造は、第１容易化構造であって：
    前記駆動電極の一部に構造化されている開口；及び
    前記駆動電極の下に位置付けられている第２容易化構造；
    を更に有する、第１容易化構造である、画素。
15. 請求項１４に記載の画素であって、前記開口は、前記駆動電極の中央部分である、画素。
16. 請求項１１に記載の画素であって、前記駆動電極の上に位置付けられている平坦化層であって、該平坦化層は、前記平坦化層と前記駆動電極との間から前記誘電性流体を取り除くようになっていて、前記駆動電極と前記誘電性流体との間の増加したギャップを生成するようになっている、画素。
17. 請求項１６に記載の画素であって、前記平坦化層は、前記誘電性流体に面する傾斜、ピラミッド形、凹部又はカットアウトの一を形状とするように構造化されている、画素。
18. 請求項１６に記載の画素であって、前記駆動電極及び前記ベースキャリアは、前記平坦化層が、実質的に平坦である前記誘電性流体と接触している表面領域を生成するように構造化されている、画素。
19. 請求項１６に記載の画素であって、前記平坦化層は第１平坦化層であり、前記画素は、前記第１平坦化層において堆積され、実質的に平坦である前記誘電性流体と接触している表面領域を生成するように構造化されている、第２平坦化層を有する。画素。
20. 請求項１６に記載の画素であって、前記第２平坦化層はスティッキング防止層として構造化されている、画素。
21. 請求項１６に記載の画素であって、前記平坦化層は第１平坦化層であり、前記画素は、
    前記駆動電極間の前記ベースキャリアにおいて堆積された第２平坦化層を有し、前記第２平坦化層は、実質的に平坦である前記電気泳動流体と接触している前記第１平坦化層の表面層を生成するように構造化されている、画素。
22. 請求項１６に記載の画素であって、前記平坦化層は、透明な材料から構造化され、前記画素は有色フィルタを有する、画素。
23. 請求項２２に記載の画素であって、前記有色フィルタは前記平坦化層の下に位置付けられている、画素。
24. 請求項２２に記載の画素であって、前記有色フィルタは、ＲＧＢカラーフィルタ、ＣＭＹカラーフィルタ、若しくはＲＧＢカラーフィルタ及びＣＭＹカラーフィルタの組み合わせの一においてカラー化される複数の有色フィルタの一である、画素。
25. ディスプレイを形成する方法であって；
    互いに対向して備えられる上部基板及びベースキャリアを形成する段階；
    前記上部基板と前記ベースキャリアとの間のギャップ内に分散された電気泳動粒子を有する誘電性流体で満たす段階；
    隣接画素間の前記電気泳動粒子が移動しないように、隣接画素間の前記上部基板及び前記ベースキャリアの少なくとも一において備えられる壁を形成する段階；
    前記壁に近接して、そして前記壁の内側表面に対して実質的に平行に延びている周囲電極を位置付ける段階；並びに
    前記周囲電極に対して電気的にフロートである、曲面を有する内側表面を生成するように、前記周囲電極の内側表面に沿って容易化構造を位置付ける段階；
    を有する方法。
26. 請求項２５に記載の方法であって：
    前記ベースキャリアに近接し、前記ベースキャリアの内側表面に対して実質的に平行に延びている駆動電極を備える段階；及び
    前記誘電性流体を平坦化層と前記駆動電極との間から取り除くように、そして前記駆動電極と前記誘電性流体との間の増加したギャップを生成するように、前記駆動電極の上に平坦化層を位置付ける段階；
    を有する、方法。
27. 請求項２６に記載の方法であって、前記画素はカラーフィルタを有する、方法。
28. 請求項２６に記載の方法であって、前記誘電性流体と面する、傾斜、ピラミッド形、凹部及びカットアウト表面の一として前記平坦化層を形成する段階を有する、方法。

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