JP2009543111A - 均一に分布した帯電粒子をもつ電気泳動表示 - Google Patents

Abstract

電気泳動表示装置は、電気泳動表示部100と、表示ドライバ110とを用いる。当該電気泳動表示部100は表示素子のマトリクス30、40、50；P00-P99を含み、当該表示ドライバ110は、2個以上の表示素子30、40、50；P00-P99の間で均一な帯電粒子の一団を移動させるために、一つ以上の面内電気力INEFの生成に基づき、当該表示素子30、40、50；P00-P99内に帯電粒子の均一な分布を構築する。

Description

本発明は概して、電気泳動表示の電気泳動用懸濁液内に面内電場を生成するよう動作する、電気泳動表示の帯電粒子の均一化に関する。本発明は具体的に、電気泳動表示の帯電粒子の均一な分布をセット又はリセットする目的で、電気泳動表示の電気泳動用懸濁液内の面内電場の意図した利用のための電子駆動技術に関する。

図1及び図2は、上面基板20、下面基板21、及びピクセル30、40、及び50の態様で3個の表示素子を担持する基板20と基板21との間にある、帯電粒子の電気泳動用懸濁液22を例示している。ピクセル30は、基板20及び基板21の間にある電気泳動用懸濁液22内に配置された反射器33と、一対の面内電極31及び32とによって規定されている。ピクセル40は、基板20及び基板21の間にある電気泳動用懸濁液22内に配置された反射器43と、一対の面内電極41及び42とによって規定されている。ピクセル50は、基板20及び基板21の間にある電気泳動用懸濁液22内に配置された反射器53と、一対の面内電極51及び52とによって規定されている。理想的には、ピクセル30、40及び50内の等しい数の黒色ドットによって図1で示されるように、ピクセル30、40、及び50内の電気泳動用懸濁液22の帯電粒子の分布は常に均一である。しかし実際には、ピクセル30、40及び50内の不均等な数の黒色ドットによって図2で示されるように、ピクセル30、40、及び50内の電気泳動用懸濁液22の帯電粒子の分布は一般に均一ではないだろう。

ピクセル内の帯電粒子の均一な分布を構築し、維持するための一つの解決策は、電気泳動表示用の微小容器（マイクロカップ）を製造することである。例えば図3に示すように、上面基板60と、上方へ向かって延在する側壁をもつ下面基板64とが、当該マイクロカップ70、80、及び90を作る。マイクロカップ70は、均一な数の帯電粒子をもつ電気泳動用懸濁液74内に配置された反射器73と、一対の面内電極71及び72とをもつピクセル形式で表示素子を規定している。マイクロカップ80は、均一な数の帯電粒子をもつ電気泳動用懸濁液84内に配置された反射器83と、一対の面内電極81及び82とをもつピクセル形式で表示素子を規定している。マイクロカップ90は、均一な数の帯電粒子をもつ電気泳動用懸濁液94内に配置された反射器93と、一対の面内電極91及び92とをもつピクセル形式で表示素子を規定している。この解決策は、ピクセル内の帯電粒子の均一性の問題を解決する一方、マイクロカップの製造は、電気泳動表示に対するアプリケーションが大変限られていることを立証した。

本発明は、電気泳動表示の帯電粒子の均一な分布をセット又はリセットするための電子駆動技術を取り入れた、新規でユニークな電気泳動表示を供する。

本発明の第1の態様では、二つ以上の表示素子間で均一な帯電粒子の一団を移動させるために、一つ以上の面内電気力の生成に基づいて表示素子内の帯電粒子の均一な分布を構築する目的で、当該電気泳動表示装置が表示素子のマトリクスと、当該表示素子と電気的につながっている表示ドライバとを有する。表示素子間の均一な帯電粒子の一団の様々な可能な動きは、渦巻き状の動きと直線状の動きとを例示的に含んでいる。

本発明の第2の態様では、電気泳動表示装置は、表示素子のマトリクスと、少なくとも１個の当該表示素子と流体的につながっている帯電粒子を含む電気泳動用懸濁液と、表示ドライバとを有する。当該表示ドライバは、電気泳動用懸濁液の容器と、一つ以上の表示素子との間で均一な帯電粒子の一団を移動させるための一つ以上の面内電気力の生成に基づいて表示素子内の帯電粒子の均一な分布を構築するために、当該表示素子と電気的につながっている。当該電気泳動用懸濁液の容器と（複数の）表示素子との間での均一な帯電粒子の一団の様々な可能な動きは、直線状の動きを例示的に含む。

本発明の様々な特徴及び長所と同様、本発明の前述の態様及び他の態様は、添付の図面と関連して読み取られる本発明の様々な実施例の、以下の詳細説明から更に明らかになろう。添付の請求項及び当該請求項と等価なものによって規定された本発明の範囲を限定するというよりはむしろ、前記詳細説明及び図面は、本発明を単に例示しているものに過ぎない。

本発明は、2個以上の表示素子間、又は電気泳動用懸濁液の容器と1個以上の表示素子との間で均一な帯電粒子の部分を移動させるための、面内電気力の生成を前提にしている。本発明の目的に対し、用語「面内電気力」はここでは、2個以上の表示素子間、又は電気泳動用懸濁液の容器と1個以上の表示素子との間で、（１）均一な帯電粒子の部分を別の表示素子及び/又は電気泳動用懸濁液の容器から、ある表示素子へと電気的に吸引するか、及び/又は（２）均一な帯電粒子の部分を、ある表示素子又は電気泳動用懸濁液の容器から別の表示素子へと反発させるかの何れかによって、均一な帯電粒子の一団を移動させるための単一の電場又は一連の電場として、広範囲に規定されている。更に用語「均一な帯電粒子の一団」は、ここでは、マトリクス内で、マトリクスのラインで（例えば、マトリクスの行又は列で）、又はマトリクスのクラスタ内で、複数の表示素子内での均一な帯電粒子の分布を実質的に構築するために、帯電粒子の分割された数、大きさ、又は規模として、広範囲に規定されている。この「均一な帯電粒子の一団」の規定は、電気泳動表示の動作寿命の間、1個以上の帯電粒子の不可避で散発的なピクセル間の動きは除外する。

例えば図4は、ピクセル30及びピクセル50の間で、帯電粒子の均一な部分を移動させるための面内電気力（「INEF」）の生成を例示している。具体的には、帯電粒子の均一な部分をピクセル30からピクセル40へと電気的に吸引し、その後ピクセル40からピクセル50へと電気的に吸引するための、及び/又は帯電粒子の均一な部分をピクセル30からピクセル40へと電気的に反発させ、その後ピクセル40からピクセル50へと電気的に反発させるための一連の電場（図示されず）が電極を介して生成される。面内電気力を生成するために、一つの実施例では、当該帯電粒子の均一な部分がピクセル50内に落ち着く時間まで、一連の電極31−32−41−42−51−52内で「次の電極」へと帯電粒子の均一な部分を順番に移動させるよう選択された周波数で反転される、極性が空間的に交番される吸引電圧及び/又は反発電圧によって、一連の電極31−32−41−42−51−52が駆動される。

同様に図5は、基板20及び21の間の電気泳動用懸濁液22内に配置された光シールド35（例えば黒色のマスク）と面内電極31及び32とにて規定されたピクセル34と、基板20及び21の間の電気泳動用懸濁液22内に配置された光シールド45と面内電極41及び42とにて規定されたピクセル44と、基板20及び21の間の電気泳動用懸濁液22内に配置された光シールド55と面内電極51及び52とにて規定されたピクセル54とを例示している。同様に、面内電気力（「INEF」）の生成が、ピクセル34及びピクセル54の間で、帯電粒子の均一な部分を移動させる。具体的には、帯電粒子の均一な部分をピクセル34からピクセル44へと電気的に吸引し、その後ピクセル44からピクセル54へと電気的に吸引するための、及び/又は帯電粒子の均一な部分をピクセル34からピクセル44へと電気的に反発させ、その後ピクセル44からピクセル54へと電気的に反発させるための一連の電場（図示されず）が電極を介して生成される。再度、面内電気力を生成するために、一つの実施例では、当該帯電粒子の均一な部分がピクセル54内に落ち着く時間まで、一連の電極31−32−41−42−51−52内で「次の電極」へと、帯電粒子の均一な部分を順番に移動させるよう選択された周波数で反転する、極性が空間的に交番される吸引電圧及び/又は反発電圧によって、一連の電極31−32−41−42−51−52が駆動される。

実際に、当該面内電気力の生成は、（１）電気泳動用懸濁液内の溶媒のタイプと、（２）各帯電粒子のタイプ及びサイズと、（３）表示素子内の帯電粒子の濃度と、（４）電極を介して表示素子へと印加された（複数の）電場の強度、分布及び方向とを含む、しかしこれに限定されることはない多数の要因に依存することを当業者は理解するであろう。このように本発明は、ピクセル間、又は電気泳動用懸濁液の容器及び（複数の）ピクセル間で帯電粒子の均一な部分を動かすために、面内電気力を如何に生成するかを限定も制限もしてはいない。にもかかわらず、本発明の更なる理解を促進するために、ここで図6から図16が、本発明の電気泳動表示装置の例示的な実施例と、電気泳動表示の帯電粒子の均一化のための方法とを説明する。この説明から当業者は、本発明による様々な電気泳動表示装置の製造のため及び動作のために、本発明の発明原理をどのように使用するかを理解することだろう。

図6は、電気泳動表示100と、表示ドライバ110とを例示している。当該電気泳動表示100は、本発明の一列に並んだ電気力の生成を支援するために、当業者によって理解されるような、何らかの構成（例えば、図4のピクセル30と図5のピクセル34）をもつピクセルP00からP99の形式で10行10列の表示素子のマトリクスを使用している。当業者によって理解されるように、表示ドライバ110は（トランジスタ及びキャパシタ等の）駆動素子（図示されず）を介して、ピクセルP00−P99 と電気的につながっている。動作時は、ピクセルP00−P99内の帯電粒子の均一な分布を構築する目的で、本発明の渦巻き状の動きの均一な分布方法を表している図7で例示されているフローチャート120を実行するために、当該表示ドライバ110は構造的にはハードウエア、ソフトウエア及び/又はファームウエアで構成されている。

図7を参照すると、電気泳動表示100内の5本のピクセルの環（リング）に示されている、時計回りの動きの矢印によって例示されているように、フローチャート120のステージS122 は、表示ドライバ110がピクセルP00-P99内で帯電粒子の渦巻きの動きを作ることを含んでいる。この目的のために、一つの実施例では、ピクセルリング間の粒子の混合（図示されず）を伴うことが時計回りの動きの矢印によって立証されるように、時計回りに帯電粒子を移動させる態様で、表示ドライバ110が一連の各リングのピクセルの電極に電圧を印加する。

フローチャート120のステージS124は、ピクセルP00-P99内の帯電粒子の渦巻きの動きを繰り返すか、反転させるか、又は変更するかどうかを表示ドライバ110が決定することを含んでいる。一つの実施例では、ステージS122の最初の実行に先行してピクセルP00-P99内の帯電粒子の均一な分布は存在しないと見做されており、更に、固定された方向、又は変化する方向への事前に決められた回数の渦巻きに対する帯電粒子の渦巻き状の動きは、ピクセルP00-P99内の帯電粒子の渦巻き状の動きが終了すると、ピクセルP00-P99内で帯電粒子の実質的に均一な分布を生じるような、ピクセルP00-P99内での均一な帯電粒子の一団の移動を、時に、実現するであろうと見做されている。

当該渦巻き状の動きを強化するために、例えば、図8に示されている渦巻き状の障害物23及び24などの渦巻き状の障害物が、表示素子間の電気泳動用懸濁液内に配置されている。図8では、同一の素子が図4の同一の引用番号を共有している。

図9は、電気泳動表示130と、表示ドライバ150とを例示している。当該電気泳動表示130は、本発明の一列に並んだ電気力の生成を支援するために、当業者によって理解されるように、何らかの構成（例えば、図4のピクセル30と図5のピクセル34）をもつピクセルP00からP99の形式の表示素子のマトリクスを使用している。表示素子のマトリクスは、物理的なバリア（例えば、図3で示されている壁）によって、又は表示素子の10個の固有な行への電極を介する電気的なバリアによって、隔てられている。電気泳動表示130は、更に、表示素子の行の一つと流体的につながっている10個の電気泳動用懸濁液の容器140−149を含んでいる。

当業者によって理解されるように、表示ドライバ150は、（例えばトランジスタ及びキャパシタ等の）駆動素子（図示されず）を介してピクセルP00-P99と電気的につながっている。動作時は、ピクセルP00−P99内の帯電粒子の均一な分布を構築する目的で、本発明の直線状の動きの均一な分布方法を表している図10で例示されているフローチャート160を実行するために、当該表示ドライバ150は構造的にはハードウエア、ソフトウエア及び/又はファームウエアで構成されている。

図10を参照すると、フローチャート160のステージS162の実行に先立ち、全ての帯電粒子は、図10に示されるように電気泳動用懸濁液の容器140−149内に含まれている。ステージS162で、電気泳動表示130内の10個のピクセルの行の枠内に示されている直線状の動きの矢印にて例示されているように、表示ドライバ150はピクセルP00-P99の各行に沿って帯電粒子の直線状の動きを作る。この目的のために、一つの実施例では、図11に例示的に示されているように一つの列に1個のベースで均一な帯電粒子の一団を移動させる態様にて、表示ドライバ150は一連のピクセルの行の各々の電極に電圧を印加し、右から左へと各列が、又は図12に例示的に示されているように複数の列ベースで順番に帯電粒子が充たされる。

フローチャート160のステージS164は、ピクセルP00-P99の分解能を改善するかどうかを表示ドライバ150が決定することを含んでいる。一つの実施例では、例えば図13に示されるなどのように、帯電粒子は各行でサブグループへと再配置されることができ、ピクセルP00-P04は第1の再配置グループを形成し、ピクセルP05-P09は第2の再配置グループを形成し、ピクセルP10-P14は第3の再配置グループを形成し、
ピクセルP15-P19は第4の再配置グループを形成し、ピクセルP20-P24は第5の再配置グループを形成し、ピクセルP25-P29は第6の再配置グループを形成し、ピクセルP30-P34は第7の再配置グループを形成し、ピクセルP35-P39は第8の再配置グループを形成し、ピクセルP40-P44は第９の再配置グループを形成し、ピクセルP45-P49は第10の再配置グループを形成し、ピクセルP50-P54は第11の再配置グループを形成し、ピクセルP55-P59は第12の再配置グループを形成し、ピクセルP60-P64は第13の再配置グループを形成し、ピクセルP65-P69は第14の再配置グループを形成し、
ピクセルP70-P74は第15の再配置グループを形成し、ピクセルP75-P79は第16の再配置グループを形成し、ピクセルP80-P84は第17の再配置グループを形成し、
ピクセルP85-P89は第18の再配置グループを形成し、ピクセルP90-P94は第19の再配置グループを形成し、ピクセルP95-P99は第20の再配置グループを形成する。

図14は、電気泳動表示170と、表示ドライバ190とを例示している。当該電気泳動表示170は、本発明の一列に並んだ電気力の生成を支援するために、当業者によって理解されるように、何らかの構成（例えば図4のピクセル30、及び図5のピクセル34）をもつピクセルP00からP99の形式の表示素子のマトリクスを使用している。当該電気泳動表示170は、ピクセルP00-P99と流体的につながっている（複数の）電気泳動用懸濁液の容器180を更に含んでいる。

当業者によって理解されるように、表示ドライバ190は、（例えばトランジスタ及びキャパシタ等の）駆動素子（図示されず）を介してピクセルP00-P99と電気的につながっている。動作時は、ピクセルP00−P99内の均一な帯電粒子の分布を構築する目的で、本発明の直線状の動きの均一な分布方法を表している図15で例示されているフローチャート200を実行するために、当該表示ドライバ190は構造的にはハードウエア、ソフトウエア及び/又はファームウエアで構成されている。

図15を参照すると、フローチャート200のステージS202の実行に先立ち、全ての帯電粒子は、図10に示されるように（複数の）電気泳動用懸濁液の容器180内に含まれている。ステージS202で、表示ドライバ190は第1のピクセルの列に沿って均一な帯電粒子の一団の直線状の動きを作り、電気泳動表示170内で、直線の動きの矢印によって例示されているように、均一な帯電粒子の一団の各行に沿った直線状の動きが後続する。この目的のために、一つの実施例では、図16に例示的に示されるように、一つの列に1個のベースで均一な帯電粒子の一団を順番に移動させる態様にて、表示ドライバ190は第1の列の一連のピクセルの各々の電極に電圧を印加する。その後、表示ドライバ190は、一連のピクセルの行の各々の電極に電圧を印加し、図11に示されるように右から左へと各列が順番に、又は図12に例示的に示されるように複数の列ベースで帯電粒子が充たされる。

フローチャート200のステージS204は、ピクセルP00-P99の分解能を改善するかどうかを表示ドライバ190が決定することを含んでいる。一つの実施例では帯電粒子は、例えば図17に示されているブロック210、211、212、及び213などのブロック状に再配置されることもある。

図4から図17を参照すると、当業者は、動作寿命までの間、実質的に均一を保つ面内電気泳動表示を供することと、もしあっても最小の気泡しか存在しない、表示装置の密閉されたピクセルの製造とを含む、しかしこれに限定されることはない、本発明の多数の長所を理解することだろう。

本発明の範囲は添付の請求項で示され、当該請求項と等価な意味及び範囲内から生じる全ての変更は、添付の請求項に包含されると意図されている。

本発明は特定の実施例を引用して説明されたが、添付の請求項で説明されている本発明の意図と範囲とから逸脱することなく、多数のバリエーションが用いられることが理解されよう。従って、仕様及び図面は例示的な態様と見なされ、添付の請求項の範囲を限定するとは意図されていない。

添付の請求項の解釈においては、以下を理解されたい：
a) 単語「有する」は、所与の請求項で羅列された以外の素子又は行為の存在を排除するものではない。
b) 素子に先行する単語「a」又は「an」は、斯様な素子の複数の存在を排除するものではない。
c) 請求項中の如何なる引用記号も請求項の範囲を限定するものではない。
d) 幾つかの「手段」は、同一の項目、又はハードウエア若しくはソフトウエアが組み込まれた構造又は機能にて表される。
e) 開示された素子（例えば、ディスクリート及び一体化された電子回路）のどれも、ハードウエアの部分、（例えば、コンピュータプログラムである）ソフトウエアの部分、及びこれらの何らかの組み合わせを有する。
f) ハードウエアの部分はアナログ部分及びデジタル部分の一つ又は両方を有する。
g) 具体的に言及されない限り、開示された装置又は開示された装置の一部のどれも、一緒に組み合わされるか、又は更なる部分に隔てられることができる。
h) 具体的に示されない限り、行為の具体的な順序が必要とされるとは意図されていない。

帯電粒子が均一に分布している、従来より知られている電気泳動表示の3個のピクセルを例示する。 帯電粒子が均一に分布していない、従来より知られている電気泳動表示の3個のピクセルを例示する。 従来より知られている電気泳動表示の3個の微小容器（マイクロカップ）を例示する。 本発明による電気泳動表示の3個のピクセル間での、均一な帯電粒子の一団の典型的な直線状の動きを例示する。 本発明による電気泳動表示の光シールドを有する3個のピクセル間での、均一な帯電粒子の一団の典型的な直線状の動きを例示する。 本発明による電気泳動表示装置の第1の実施例を例示する。 本発明による渦巻き状の動きをする粒子を均一化する方法の一つの実施例を表すフローチャートを例示する。 本発明による、図4に例示された電気泳動表示内での渦巻き状の障害物の組み込みを例示する。 本発明による電気泳動表示装置の第2の実施例を例示する。 本発明による直線状の動きをする粒子を均一化する方法の第1の実施例を表すフローチャートを例示する。 １つのピクセル列単位で粒子が移動する、本発明による図10で例示されたフローチャートの典型的な実行例を例示する。 複数のピクセル列単位で粒子が移動する、本発明による図10で例示されたフローチャートの典型的な実行例を例示する。 本発明による、図9で例示された電気泳動表示の典型的な画像分解能を例示する。 本発明による電気泳動表示装置の第3の実施例を例示する。 本発明による直線状の動きをする粒子を均一化する方法の第2の実施例を表すフローチャートを例示する。 本発明による、図15で例示されたフローチャートの典型的な実行例を例示する。 本発明による、図14で例示された電気泳動表示の典型的な画像分解能を例示する。

Claims (15)

1. 表示素子のマトリクスを含む電気泳動表示部と、
   前記表示素子と電気的につながっている表示ドライバとを有する電気泳動表示装置であって、少なくとも2個の前記表示素子間で均一な帯電粒子の一団を移動させるための、少なくとも一つの面内電気力の生成に基づき、前記表示素子内の前記帯電粒子の均一な分布を前記表示ドライバが構築する、電気泳動表示装置。
2. 各表示素子が、上面基板と下面基板との間の電気泳動用懸濁液内にある、少なくとも2個の面内電極によって規定されるピクセルである、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
3. 少なくとも一つの前記面内電気力が、少なくとも2個の前記表示素子の間で、前記均一な帯電粒子の一団の渦巻き状の動きを作る、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
4. 少なくとも2個の前記表示素子間での前記均一な帯電粒子の一団の渦巻き状の動きを強化するために、少なくとも2個の前記表示素子の間に配置された渦巻き状の障害物を前記電気泳動表示部が更に含む、請求項３に記載の電気泳動表示装置。
5. 少なくとも一つの前記面内電気力が、少なくとも2個の前記表示素子間での前記均一な帯電粒子の一団の１次元の直線状の動きを作る、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
6. 少なくとも一つの前記面内電気力が、少なくとも2個の前記表示素子間での前記均一な帯電粒子の一団の2次元の直線状の動きを作る、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
7. 前記表示ドライバが更に、前記表示素子内の均一な帯電粒子の分布を構築した後に、前記表示素子の分解能を改善する、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
8. 表示素子のマトリクスと、少なくとも1個の表示素子と流体的なつながりのある帯電粒子の電気泳動用懸濁液の容器とを含む電気泳動表示部、及び
   前記電気泳動用懸濁液の容器と、少なくとも1個の表示素子との間で均一な帯電粒子の一団を移動させるために、少なくとも一つの面内電気力の生成に基づいて、前記表示素子内の均一な帯電粒子の分布を構築する、前記表示素子と電気的につながりのある表示ドライバを有する、電気泳動表示装置。
9. 各表示素子が、上面基板と下面基板との間の電気泳動用懸濁液内にある、少なくとも2個の面内電極によって規定されるピクセルである、請求項8に記載の電気泳動表示装置。
10. 少なくとも一つの前記面内電気力が、前記電気泳動用懸濁液の容器と、少なくとも1個の前記表示素子との間での前記均一な帯電粒子の一団の1次元の直線状の動きを作る、請求項8に記載の電気泳動表示装置。
11. 少なくとも一つの前記面内電気力が、前記電気泳動用懸濁液の容器と、少なくとも1個の前記表示素子との間での前記均一な帯電粒子の一団の2次元の直線状の動きを作る、請求項8に記載の電気泳動表示装置。
12. 前記表示ドライバが更に、前記表示素子内の均一な帯電粒子の分布を構築した後に、前記表示素子の分解能を改善する、請求項8に記載の電気泳動表示装置。
13. 帯電粒子の前記電気泳動用懸濁液の容器が、前記表示素子のマトリクスと専ら流体的につながっている、請求項8に記載の電気泳動表示装置。
14. 帯電粒子の前記電気泳動用懸濁液の容器が、前記表示素子のマトリクスの行又は列と専ら流体的につながっている、請求項8に記載の電気泳動表示装置。
15. 帯電粒子の前記電気泳動用懸濁液の容器が、前記表示素子のマトリクスのクラスタと専ら流体的につながっている、請求項8に記載の電気泳動表示装置。

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