JP2009543154A - 電気泳動デバイス及び電気泳動デバイスを制御する方法 - Google Patents

電気泳動デバイス及び電気泳動デバイスを制御する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、電気泳動媒体を表示領域に引き付けるのに使用される表示電極が、その表示領域上で分離される第１のサブ電極２５及び第２のサブ電極２７に分けられるような、電気泳動デバイスに関する。電気泳動媒体が、表示領域を覆うことになるとき、その電気泳動媒体はまず、上記サブ電極の１つにおいて収集され、次に、サブ電極間にパルスを印加することによりその表示領域にわたり拡散される。

Description

本発明は、典型的にはディスプレイといった電気泳動デバイスに関する。そのデバイスは、駆動ユニットとアレイ状に配置される複数のピクセルセルとを有し、各セルは、駆動電極と、上記駆動ユニットにより上記電極間に印加される電場に反応的な電気泳動媒体とを有する。上記電極は、上記セルの表示領域に配置される表示電極であって、第１のモードにおいて、上記電気泳動媒体が上記表示電極に引き付けられるとき、セルを通過する光の透過が上記電気泳動媒体により妨害される、表示電極と、上記表示領域の外側に配置される収集電極であって、第２のモードにおいて、上記電気泳動媒体が上記収集電極に引き付けられるとき、その妨害物が減じられる、収集電極とを有する。
本発明は更に、電気泳動デバイスを制御する方法に関する。
冒頭で述べられた種類の電気泳動デバイスは、例えば、米国特許第6639580 B1号に記載され、多くの用途において紙印刷物を置換することができる、低出力で、オプションで反射的な、薄いディスプレイを得るのに使用されることができる。
冒頭に述べた種類の電気泳動デバイスに伴う１つの問題は、コントラストが低い場合がある、即ち、書き込みセル及び非書き込みセルとの間の輝度の差が小さい場合があることである。
従って、本発明の１つの目的は、改善されたコントラストを備える電気泳動デバイスを得ることにある。
上記目的は、請求項１に記載のデバイス及び請求項２２に記載の方法により達成される。
より詳細には、上記目的は、冒頭に述べられた種類のデバイスにおいて、上記表示電極が、間に自由領域が存在するよう分離される、第１及び第２の表示サブ電極に分割され、上記駆動ユニットは、上記セルが上記第１のモードに入るとき、上記電気泳動媒体が上記自由領域に向かって動くよう、上記第１及び第２の表示サブ電極間に電圧パルスを印加するよう構成される。
この構成は、電気泳動媒体が、自由領域にわたり非常に均一に拡散されることを可能にし、これは、第１のモードにおける電気泳動媒体の影響がより効率的にされるので、コントラストを改善する。更に、自由領域がクリアにされるとき、電気泳動媒体がより効率的に除去されることができる。その結果、コントラストが更に増加される。更に、表示サブ電極は透過的である必要はないので、その物質はより自由に選択されることができる。
上記第１及び第２の表示サブ電極が、上記表示領域の反対側エッジに配置されることができる。
上記セルにおいて、上記収集電極並びに上記第１及び第２の表示サブ電極が、上記セルの第１の基板における実質的に平行なストリップとして配置されることができる。上記自由領域及び上記第１の表示サブ電極が、上記収集電極及び上記第２の表示サブ電極の間に配置されることができる。更に、ゲート電極が、上記第１の表示サブ電極及び上記収集電極の間に配置されることができる。この構成は、一般的な電気泳動媒体及びパッシブマトリクス駆動スキームが使用されることを可能にする。
この構成において、上記駆動ユニットが、上記セルが上記第１のモードに入るとき上記電圧パルスの印加前に、上記ゲート電極の電位が上記収集電極と上記第１の表示サブ電極との電位の中間にあるよう、上記ゲート電極と上記第１の表示サブ電極との間より大きい電圧を上記収集電極と上記第１の表示サブ電極との間に提供するよう構成されることができる。
第１のオプションとして、上記駆動ユニットが、上記セルが上記第１のモードに入るとき上記電圧パルスの印加前に、上記電気泳動媒体が上記第１の表示サブ電極に集められるよう、上記第１の表示サブ電極で上記電気泳動媒体に対して最も引力性のある電位を提供するよう構成されることができる。
また、上記駆動ユニットが、上記セルが上記第１のモードに入るとき上記電圧パルスの印加前に、上記電気泳動媒体が上記第２の表示サブ電極に集められるよう、上記第２の表示サブ電極で上記電気泳動媒体に対して最も引力性のある電位を提供するよう構成されることができる。
上記電気泳動媒体が閾値特性を示すよう、上記セル、上記電気泳動媒体及び上記電気泳動媒体が中に保留される流体が選択されることができる。これは、ゲート電極を用いることなく、簡略化されたアドレッシングスキームが使用されることを可能にする。
また、これは、上記電極が、誘電コーティングを具備するセルにおいて実現されることができる。
ゲート電極を用いないセルにおいて、上記電気泳動媒体が双安定特性を示すよう、上記セル、上記電気泳動媒体及び上記電気泳動媒体が中に保留される流体が選択されることができる。これは、電気泳動媒体がいなかる程度においてもブラウン運動を経験しないことを確実にし、その結果、一旦セルが第１又は第２のモードにセットされれば、電気泳動媒体を定位置に留めるために、電極がアクティブに使用される必要がない。
また、ゲート電極を持たないセルにおいて、上記収集電極並びに上記第１及び第２の表示サブ電極が、上記セルの第１の基板において実質的に平行なストリップとして配置されることができる。
また、上記第１及び第２の表示サブ電極が、上記セルの第１の基板において実質的に平行なストリップとして配置され、上記収集電極は、上記第１の表示サブ電極に向き合う、上記セルの第２の基板に与えられることができる。更に、障壁が、上記収集電極と上記第２の表示サブ電極との間に与えられることができる。
また、上記デバイスが、アクティブマトリクスディスプレイであり、各セルは、スイッチング要素を有するとすることもできる。この場合、ゲート電極を組み込む必要はない。
上記制御ユニットが、上記セルが上記第１のモードに入るとき、他の電極からの上記自由領域への如何なる影響も補償されるよう、上記第１及び第２の表示サブ電極間に電圧を印加するよう構成されることができる。
上記電気泳動媒体が、実質的に透過な流体と共に黒い粒子を有し、上記デバイスは、反射体を有し、上記第１のモードが、暗いモードであり、上記第２のモードは、明るいモードであるようにすることができる。
代替例として、上記電気泳動媒体が、実質的に透過な流体と共に色付き粒子を有し、上記デバイスは、反射体を有し、上記第１のモードが、カラーモードであり、上記第２のモードは、明るいモードであるようにすることができる。その粒子は、例えば、シアン、マゼンタ又はイエローとすることができる。
別の代替例として、上記電気泳動媒体が、白い粒子を有し、上記デバイスは、吸収体を有し、上記第１のモードが、明るいモードであり、上記第２のモードは、暗いモードであるようにすることができる。
上記印加パルスの大きさが、持続時間において徐々に減少することができる。これは、パルスに対するタイミング精度要件を軽減する。
上述した種類の電気泳動デバイスを制御する方法が、前記駆動ユニットを用いて、セルが第１のモードに入るとき、電気泳動媒体が自由領域に向かって動くよう、第１及び第２の表示サブ電極間に電圧パルスを印加するステップを有する。
本発明の例示が、対応する図面を参照して以下詳細に説明されることになる。
以下の図面は図式的であり、大きさ通りに描かれているものではない点に留意されたい。図面における明確さと簡便性のため、これらの図面の一部における相対的な寸法及び割合は、大きさにおいて誇張又は縮小して示されることがある。
図１Ａ及び図１Ｂは、既知の電気泳動ディスプレイセル１の動作を概略的に断面図において示す。セルは、上部基板３、下部基板５及び側面壁７、９により規定される。流体１１、通常であれば油が、セルに封入され、電荷粒子を有する電気泳動媒体１３が、流体中に保留される(suspended)。
収集電極１５及び表示電極１７が、セル内に配置されるか、又はセルに接続される。その結果、それらの電極は、電気泳動媒体１３に影響を与える電場をセル内に生成することができる。開示される例において、電気泳動媒体の粒子は黒である。図１Ａにおいて、電気泳動媒体１３は、収集電極１５の上部に集められる。電気泳動媒体の粒子が正に帯電する場合、例えば、収集電極１５を−１５０Ｖに、表示電極１７を０Ｖにセットすることによりこれは実現されることができる。ここでは、オプションの黒マスク１９により、電気泳動媒体１３は、隠されることができる。表示電極１７上の領域は、表示領域とみなされることができる。そこでは、電気泳動媒体が、セル１を通る光伝播に影響を与えることができる。収集電極よりずっと幅が広い表示電極１７は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）から構成されることができ、従って、多かれ少なかれ透過的とすることができる。従って、入射光ビーム２１は、セルを通り伝播することができ、セルを２度通過するようセルの下に配置される反射体２３により反射されることができる。従って、図１Ａにおいて、セルは、明るい状態にある。代替的に、電極１５及び１７が、上部基板３に配置され、反射体２３が、セルの内部に配置されることもできる。
図１Ｂにおいては、代わりに、既知のセルが暗いモードにある。電極１５、１７の電圧は、反転されている。その結果、電気泳動媒体が表示電極１７の上部に集められることを生成された電場が強制している。ここでは、セル１を通り伝播する間、入射光の大部分が吸収される。その結果、セルは暗く見える。しかしながら、図１Ｂにおいて分かるように、電気泳動媒体は、表示領域にわたり均一に分散されるわけではない。代わりに、電気泳動媒体は、大部分、収集電極に近い表示電極１７の左側に収集されることになる。この効果は、セルにおける流体１１が理想的ではない、即ち、粒子が何らかの伝導性を持つという事実によるものである。従って、生成された電場は、表示電極の遠い側の右端において非常に弱いことになる。更に、図１Ａに示されるように、セルが明るいモードに入るとき、電気泳動媒体のいくつかの粒子は、表示電極の遠い側の右端に残される場合がある。従って、この効果は、電気泳動ディスプレイのコントラストを制限することになる。
図２Ａ〜図２Ｃは、改善された電気泳動ディスプレイセルの動作を概略的に示すと共に、電気泳動ディスプレイを制御する改善された方法を示す。ここでは、従来技術の表示電極が、第１の表示サブ電極２５及び第２の表示サブ電極２７に分割されている。これらの電極は、表示領域の反対側エッジに配置される。自由領域２９は、第１及び第２の表示サブ電極間に配置される。電極の電位は、制御ユニット２４により制御される。
セルが暗いモードに入るよう意図されるとき、収集電極１５と第１の表示サブ電極２５との間にまず電圧が与えられる。その結果、電気泳動媒体１３は、図２Ｂに示されるように、第１の表示サブ電極２５の上部に収集される。
その後、制限された持続時間を持つ電圧パルスが、第１及び第２の表示サブ電極２５、２７間に印加される。これは、自由領域２９における非常に均一に分散された電場を生成する。これは、図２Ｃに示されるように、電気泳動媒体が自由領域に動くことをもたらす。
電気泳動媒体の粒子は、粒子の単一の塊のようには動かず、むしろ、自由領域を覆うカーテン又はブラインドのように開く。これは、リーディング電荷粒子の動きが、トレーリング電荷粒子を支配する電場を減らすという事実によるものである。従って、リーディング粒子は、印加されるパルスの持続時間内より長い距離を移動することになる。従って、その粒子は、自由領域２９にわたり非常に均一に分散されることになる。更に、明るい状態に入るとき、第１及び第２の表示サブ電極間に反転電圧を印加することにより、実質的にすべての粒子が自由領域から容易に除去されることができる。更に、表示サブ電極が、自由領域を覆うわけではないので、これらの電極は、透過的である必要がない。その結果、自由領域の透過率及びディスプレイの輝度を更に改善しつつ、電極の物質はより自由に選択されることができる。２つ以上の表示サブ電極を使用することが可能である。異なる構成における表示領域の内部に表示サブ電極を配置することも可能である。
図３は、ゲート電極を具備する電気泳動セルを示す。このセルにおいて、ゲート電極３１は、収集電極１５と第１の表示サブ電極２５との間に配置される。これは、本書で更に規定されるような、閾値及び双安定性を必ずしも示すものではない、一般的な電気泳動媒体の使用を可能にする。
図４は、図３におけるセルに対応する電気泳動セルのアレイを有する電気泳動ディスプレイを示す。以下の説明を簡単にするため、たとえ、実際の場合には、数十万のセルが使用されることができるとしても、１：１、１：２、１：３（行：列）等の４ｘ４セルのアレイだけが示される。異なる内容を表示するため、各セルが暗く又は明るくあるべきかどうかが決定される、セルのアドレッシングが、アドレッシング回路を用いて実行される。
各セルにおいて、ゲート電極３１だけでなく、収集電極１５並びに第１及び第２の表示サブ電極２５、２７が、セルの第１の基板上に実質的に平行なストリップとして配置される。
アドレッシング回路は、４つの収集線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４を有する。各収集線は、１つの列におけるすべての収集電極に接続される。更に、４つのゲート線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４が与えられる。各ゲート線は、１つの行におけるすべてのゲート電極に接続される。
以下アレイにおけるセルのアドレッシングが、図５、図６Ａ〜図６Ｄ及び図７Ａ〜図７Ｄを参照して説明されることになる。これらの図面はそれぞれ、図４におけるセルを通る断面を下から上へ説明する。その結果、例えば図５において左から右へ、収集電極、ゲート電極、並びに第１及び第２のサブ電極が示される。第１に、図５に示されるように、アレイにおけるセルが、リセットフェーズにおいてリセットされることができる。例において、電気泳動媒体粒子は、正に帯電している。電極は、右から左へ徐々に電圧が下がるようセットされ、その結果、電気泳動媒体が、収集電極の上部に集められる。これは、すべてのセルに対して並列に実行されることができる。
図６Ａ〜図６Ｄは、書き込みセルとして選択されるセルにおいて見られるような、アドレッシング処理を示す。図７Ａ〜図７Ｄは、非書き込みセルであるセルにおけるアドレッシングを示す。書き込みか非書き込みセルかは、アドレッシング回路を制御する駆動ユニットに送られる情報により決定される、
アドレッシング処理において、最初に、アドレッシングフェーズにおいて、そのセルが書き込みか否かを各セルの収集電極電圧が決定することを可能にするため、ゲート電極電圧がライン毎に低下される。図６Ａ及び図７Ａは、個別の行に対してアドレッシングが行われる前のセルを示す。こうして、ゲート電極電圧は、＋１５０Ｖのままである。従って、収集電極が０Ｖ又は１００Ｖにセットされるかどうかに関係なく（これは、同じ列における別のセルが現在書き込みか否かに依存する）、電気泳動媒体は、収集電極の上部に残っている。
図６Ｂ及び図７Ｂにおいて、セルの行は、ゲート電圧を低下させることにより選択される（例えば、図４における線Ｇ３の電圧）。図示される例において、その電圧は、＋１５０Ｖから＋５０Ｖに低下される。ゲート電圧の低下の前に、収集電極の電圧が、そのセルが書き込みか否かに応じて（即ち、図４における線Ｃ１〜Ｃ４の電圧をセットすることにより）セットされる。こうして、図６Ｂにおけるセルの収集電極は、１００Ｖにセットされ、一方図７Ｂの対応する電極は、０Ｖにセットされる。ディスプレイのすべての第１の表示サブ電極は、この段階では、−１０Ｖにセットされることができる。従って、図６Ｂのセルにおける電気泳動媒体は、第１の表示サブ電極へと動く。しかしながら、図７Ｂにおいて、電気泳動媒体は、ゲート電極により持ち上げられる障壁を超える(cross)ことができない。この媒体は、収集電極の上に残る。その後、アドレッシングフェーズが、後続する行へと継続される前に、２つのセルのゲート電圧が、再度＋１５０Ｖに上昇される。従って、アドレッシングフェーズの残りの間その収集電圧が１００Ｖであるか又は０Ｖであるかに関係なく、電気泳動媒体は、第１の表示サブ電極と収集電極との上にそれぞれ残ることになる。こうして、セルが書き込みセルである場合、駆動ユニットは、収集電極と第１の表示サブ電極との間で、ゲート電極と第１の表示サブ電極との間より大きな電圧を印加するよう構成される。その結果、ゲート電極の電位は、収集電極と第１の表示サブ電極との電位の中間にある。
グレースケールを取得する１つの方法は、電気泳動媒体がゲート電極を通過することが許される時間を制限することである。その結果、電気泳動媒体の一部だけが通過することを許される。代わりに、アドレッシングフェーズが反復されることもできる。例として、セルが書き込まれるとき毎回粒子の３分の１だけが移動されるよう、上述したアドレッシング条件のタイミングが調整されることができる。アドレッシングフェーズは、３回繰り返される。こうして、各セルが書き込まれる回数に基づき（全く粒子が移動されない場合を含め）、４つの異なるグレースケールが得られることができる。
すべての行がアドレス付けされるとき、拡散フェーズにおいて、図４における線Ｖ１及びＶ２に異なる電圧を与えることにより、第１及び第２の表示サブ電極間に電圧パルスが印加される。こうして、第１の表示サブ電極の電圧が、−１０Ｖから１００Ｖに上昇されることができる。一方第２の表示サブ電極での電圧は、最初に０Ｖに留められる。従って、書き込みセル（図６Ｃ）の電気泳動媒体は、セルの自由領域に移動する。非書き込みセル（図７Ｃ）の電気泳動媒体は、収集電極にロックされたままである。パルスの終わりにおいては、第２の表示サブ電極の電圧は、１００Ｖに上げられ、それにより、パルスが終了する。パルスにより、ここでは一般的に、第１及び第２の表示サブ電極間に電圧が一時的に印加されることが意図される。極性及び振幅は、構成に依存する。
その後、保持フェーズにおいて、第１及び第２の表示サブ電極の電圧は、０Ｖにまで低下されることができる。このモードにおいて、後述されるように、その電気泳動媒体がブラウン運動粒子を持つ場合、その粒子は、ブラウン運動にのみ支配される。粒子のブラウン運動は実際には、プラスに作用する(positive)。なぜなら、ブラウン運動は、自由領域２９の粒子分散をより一層均一なものにするからである。自由領域／表示領域（図６Ｄの書き込みセル）又は収集電極１５の上部（図７Ｄの非書き込みセル）のいずれかの場所に電気泳動媒体を保つため、ゲート電極３１は、電気泳動媒体の電荷と同じ極性の低電圧に保たれる。保持フェーズは原理上は、永久に存続することができ、消費電力は非常に低い。後述されるように、例えば電気泳動媒体の選択に応じて、ゲート電極の電圧は、図６Ｄの自由領域における粒子にある程度影響を与えることができる点に留意されたい。従って、保持フェーズにおいても、第１及び第２の表示サブ電極２５、２７の間に（電圧パルスと比べて）低い電圧を印加するよう制御ユニット２４を構成することが有利である。その結果、他の電極からの自由領域への如何なる影響も補償される。
図６Ａ〜図６Ｄに図示されるように、アドレッシングフェーズ間での最低電圧が、第１の表示サブ電極２５（図３）に供給される。その結果、セルが書き込みである場合、電気泳動媒体１３は、拡散フェーズの前にこの電極の上部に収集される。この場合、電気泳動媒体は正に帯電されるが、一般的な観点からは、電気泳動媒体にとって最も引力性のある電位が、第１の表示サブ電極に与えられる。即ち、粒子が負に帯電する場合には、最も正の電位が、このサブ電極に与えられることになる。
しかしながら、第２の表示サブ電極２７に最も引力性のある電位を与え、それにより、アドレッシングフェーズの間このサブ電極で電気泳動媒体を集めることも可能である。これは、図６Ａ〜図６Ｄ及び図７Ａ〜図７Ｄにおける第２の表示サブ電極の電圧を−５０Ｖに変化させることにより、簡単に実現されることができる。すると、電気泳動媒体を右から左に動かすため、印加されるパルスの極性も反転されるべきである。この手法は、第２の表示サブ電極の幅をそれほど増加させないで、より薄い第１の表示サブ電極を使用することを可能にする。第２の表示サブ電極において電気泳動媒体を収集することはより簡単である。なぜなら、この電極の周りの領域は、この瞬間にはより弱い場を経験するからである。従って、電気泳動媒体は、第２の表示サブ電極の上部に格納される必要がない。こうして、自由領域が増加されることができ、結果として、ディスプレイの輝度も増加されることができる。
前述されたように、これまでに説明された電気泳動ディスプレイデバイスは、正に帯電する薬剤で処理され、かつセル流体１１として例えばドデカン内に保留される炭素粒子といった黒い粒子を有する電気泳動媒体を持つ。ディスプレイは、反射体を有する。その結果、その粒子が自由領域にあるその第１のモードは、暗いモードであり、粒子が収集電極の上部にある第２のモードは、明るいモードである。しかしながら、他の実施形態も可能である。
こうして、電気泳動媒体は、色付き粒子を有することができる。例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）又はイエロー（Ｙ）に色づけられる。すると、３層を有し、互いの上部にＣ、Ｍ、Ｙを備えるカラーディスプレイを得ることができる。完全な黒が実現されることができることを確実にするため、ブラック層と結合されることも可能である。原理上レッド−グリーン−ブルーが考慮されることもできる。
更に、電気泳動媒体は、酸化チタンといった白い粒子を有することができる。そのディスプレイは、反射体の代わりに吸収体を有する。その結果、第１のモードが、明るいモードであり、第２のモードが、暗いモードである。
当業者であれば、他のオプションが可能であることを理解されるであろう。例えば、反射体の代わりにバックライトを提供することにより、透過的ディスプレイが得られることができる。バックライト／反射体の組み合わせも存在する。この構成は、任意の周辺光条件に適合することができる。更に、異なる光波長に対して異なる効果を提供する粒子だけでなく、吸収特性ではなく散乱特性を備える電気泳動媒体粒子が使用されることもできる。カラー反射体及び吸収体が使用されることもできる。流体とは異なる屈折率を持つ非吸収粒子を用いると、再構成可能な回折格子又はレンズのような光学要素を実現することも可能である。
更に、図５〜図７Ｄの１つと比較して、簡略化されたアドレッシング回路又は簡略化されたアドレッシングスキームを可能にする特定の特性を持つ電気泳動媒体を提供することが可能である。初めに、双安定特性を備える電気泳動媒体が使用されることができる。これは、その粒子が、完全に、又はほぼ完全にブラウン運動（拡散）に支配されないことを意味する。従って、保持フェーズの間全く電圧が印加される必要がない。
双安定性は、電気泳動媒体、セル及びセルにおける流体の組み合わせの流動学的特性を調整することにより実現されることができる。その結果、非ニュートン特性を持つ。すると、電気泳動媒体と流体との組み合わせは、（拡散により誘導される）低いせん断応力に対して高速を示し、（印加される磁場により誘導される）高い応力に対して低速を示す。これは、いわゆる液体のビンガムプラスチックタイプにあてはまり、液体に高分子重量ポリマを追加することにより実現されることができる。同様な効果を提供するため、粒子間に付着力をもたらすことも可能である。
同様に、その粒子が閾値を示す特性を備える、セルにおける電気泳動媒体と流体との組み合わせが提供されることができる。粒子が閾値を示すとは、閾値レベル未満では電気泳動媒体が多かれ少なかれ電場により影響を受けないということを意味する。これは、図３のゲート電極を除去することを可能にする。すると、収集電極が、行毎に相互接続され、第１の表示サブ電極が、列毎に相互接続されるよう、又はその逆の態様で、アドレッシングが修正されることができる。斯かる構成において、（正に帯電された電気泳動媒体の場合）ある行における収集電極の電圧を上げ、その行において選択されることになる列の第１の表示サブ電極の電圧を下げることにより、セルは、行毎にアドレス付けされることができる。その結果、選択されたセルだけが、収集電極と第１の表示サブ電極との間で閾値を超える電圧を持つことになる。
一般的な電気泳動媒体に対して閾値特性を実現する別の方法は、図８に示されるように、誘電コーティングを備える電極（の少なくとも１つ）を提供することである。この場合、収集電極１５並びに第１及び第２の表示サブ電極２５、２７は、セルの下部基板５に実質的に平行なストリップとして配置される。誘電コーティング３３が、その電極に適用される。例えば４０Ｖより低い内部電極電圧が、コーティング内部で吸収されるよう、誘電コーティングは調整される。従って、４０Ｖより大きい電圧が２つの電極間に印加される場合だけ、その間にある電気泳動媒体が、電場を経験することになる。図８における例では、対応する行及び列の両方がアクティベートされる場合のみ、即ち、収集電圧が上昇され（０から＋３０Ｖに）、第１の表示サブ電極が、低下される（０から−３０Ｖに）場合にのみ、図示されるアドレッシングが行われる。その結果、内部電極電圧は、４０Ｖ閾値を超える。
図９は、収集電極が、第１の表示サブ電極に向き合う、セルの第２の基板に与えられるような代替構成を示す。この場合、収集電極１５と第２の表示サブ電極２７との間に障壁が置かれることができる。その結果、使用される電圧においてこれらの電極間で直接的な粒子の移動がまったくない状態が実現されることができる。この構成は、自由／アクティブ領域を増やし、結果的に、図８の構成と比較して輝度を増加させる。更に、アドレッシング回路は、より少ない交差を含む。なぜなら、収集電極が分離して配置されるからである。
拡散フェーズの間印加される電圧パルスは、注意深くタイミングが取られるべきである。パルスが短すぎると、電気泳動媒体は、ある程度しか自由領域に動かず、従って、ピクセルがグレーに見えるようになる。他方でパルスが長すぎると、トレーリング粒子が、自由領域の奥まで移動することになり、同じ効果をもたらす。電気泳動媒体、流体、使用電圧の使用される組み合わせに対して、最適なパルス持続時間がテストされるべきである。パルス持続時間耐性をより緩和する１つの方法は、図１０に概略的に示されるパルス波形を使用することである。この場合、パルスは、初期電圧で始まり、持続時間の間徐々に減少する。図示される場合、パルスは線形に減少する。しかしながら、パルスは、他の態様で減少することができる。指数的、対数的、階段状等の態様である。これでも、同様な効果を得つつ実行されることができる。
上述された実施形態において、ディスプレイは、パッシブマトリクスディスプレイであるが、ディスプレイデバイスは、アクティブマトリクスディスプレイとして構成されることができる。当業者であれば理解されるように、各セルがスイッチング要素を有する。
まとめると、本発明は、電気泳動媒体を表示領域に引き付けるのに使用される表示電極が、表示領域上で分離される第１及び第２のサブ電極に分割される電気泳動ディスプレイに関する。電気泳動媒体が、表示領域を覆うことになるとき、電気泳動媒体がまず、サブ電極の１つに集められ、その後サブ電極間にパルスを印加することにより表示領域にわたり拡散される。
以上に述べられたディスプレイデバイスは、例えば、電子ペーパ、電子プリントタグ、電子棚ラベル、及び電子掲示板に使用されることができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付された請求項の範囲内で変化するものである。
例えば、図面において使用される電気泳動媒体が正に帯電しているとしても、負に帯電した粒子が代わりに電気泳動媒体に使用されることができる。その場合、電極電圧が反転される。言うまでもなく、上述した説明において使用される電圧の大きさは、例示に過ぎない。
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されてきたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的なものと考えられるべきであり、制限的なものと考えるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されるものではない。図面、開示内容、及び添付された請求項の研究に基づき、請求項に記載される発明を実行する際に、開示される実施形態に対する変形が、当業者により理解され、実行されることができる。請求項において、「有する」という単語は、他の要素を排除するものではない。不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属項に述べられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。請求項におけるいかなる参照符号もその範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
既知の電気泳動ディスプレイセルの動作を概略的に示す図である。 既知の電気泳動ディスプレイセルの動作を概略的に示す図である。 改善された電気泳動ディスプレイセルの動作を概略的に示す図である。 改善された電気泳動ディスプレイセルの動作を概略的に示す図である。 改善された電気泳動ディスプレイセルの動作を概略的に示す図である。 ゲート電極を具備する電気泳動セルを示す図である。 図３におけるセルに対応する電気泳動セルのアレイを有する電気泳動ディスプレイを示す図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 書き込み及び非書き込みセルそれぞれに対して、図４のディスプレイのアドレッシングスキームを説明する図である。 誘電層を具備する電極を持つ電気泳動セルを示す図である。 誘電層を具備する電極を持つ電気泳動セルの別の構成を示す図である。 電気泳動セルを制御するのに使用されることができるパルス波形を示す図である。

Claims (22)

  1. 駆動ユニットとアレイ状に配置される複数のピクセルセルとを有し、各セルが、駆動電極と、前記駆動ユニットにより前記電極間に印加される電場に反応的な電気泳動媒体とを有し、前記電極は、前記セルの表示領域に配置される表示電極であって、第１のモードにおいて、前記電気泳動媒体が前記表示電極に引き付けられるとき、セルを通過する光の透過が前記電気泳動媒体により妨害される、表示電極と、前記表示領域の外側に配置される収集電極であって、第２のモードにおいて、前記電気泳動媒体が前記収集電極に引き付けられるとき、その妨害物が減らされる、収集電極とを有し、前記表示電極が、間に自由領域が存在するよう分離される、少なくとも第１及び第２の表示サブ電極に分割され、前記駆動ユニットは、前記セルが前記第１のモードに入るとき、前記電気泳動媒体が前記自由領域に向かって動くよう、前記第１及び第２の表示サブ電極間に電圧パルスを印加するよう構成される、電気泳動デバイス。
  2. 前記第１及び第２の表示サブ電極が、前記表示領域の反対側エッジに配置される、請求項１に記載の電気泳動デバイス。
  3. 前記セルにおいて、前記収集電極並びに前記第１及び第２の表示サブ電極が、前記セルの第１の基板における実質的に平行なストリップとして配置される、請求項２に記載の電気泳動デバイス。
  4. 前記自由領域及び前記第１の表示サブ電極が、前記収集電極及び前記第２の表示サブ電極の間に配置される、請求項３に記載の電気泳動デバイス。
  5. ゲート電極が、前記第１の表示サブ電極及び前記収集電極の間に配置される、請求項４に記載の電気泳動デバイス。
  6. 前記駆動ユニットが、前記セルが前記第１のモードに入るとき前記電圧パルスの印加前に、前記ゲート電極の電位が前記収集電極と前記第１の表示サブ電極との電位の中間にあるよう、前記ゲート電極と前記第１の表示サブ電極との間より大きい電圧を前記収集電極と前記第１の表示サブ電極との間に提供するよう構成される、請求項５に記載の電気泳動デバイス。
  7. 前記駆動ユニットが、前記セルが前記第１のモードに入るとき前記電圧パルスの印加前に、前記電気泳動媒体が前記第１の表示サブ電極に集められるよう、前記第１の表示サブ電極で前記電気泳動媒体に対して最も引力性のある電位を提供するよう構成される、請求項４乃至６のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  8. 前記駆動ユニットが、前記セルが前記第１のモードに入るとき前記電圧パルスの印加前に、前記電気泳動媒体が前記第２の表示サブ電極に集められるよう、前記第２の表示サブ電極で前記電気泳動媒体に対して最も引力性のある電位を提供するよう構成される、請求項４乃至６のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  9. 前記電気泳動媒体が閾値特性を示すよう、前記セル、前記電気泳動媒体及び該電気泳動媒体が保留される流体が選択される、請求項１に記載の電気泳動デバイス。
  10. 前記電極の少なくとも１つが、誘電コーティングを具備する、請求項１に記載の電気泳動デバイス。
  11. 前記電気泳動媒体が双安定特性を示すよう、前記セル、前記電気泳動媒体及び該電気泳動媒体が保留される流体が選択される、請求項１、９又は１０に記載の電気泳動デバイス。
  12. 前記収集電極並びに前記第１及び第２の表示サブ電極が、前記セルの第１の基板において実質的に平行なストリップとして配置される、請求項９、１０又は１１に記載の電気泳動デバイス。
  13. 前記第１及び第２の表示サブ電極が、前記セルの第１の基板において実質的に平行なストリップとして配置され、前記収集電極は、前記第１の表示サブ電極に向き合う、前記セルの第２の基板に与えられる、請求項９、１０又は１１に記載の電気泳動デバイス。
  14. 障壁が、前記収集電極と前記第２の表示サブ電極との間に与えられる、請求項１３に記載の電気泳動デバイス。
  15. 前記デバイスが、アクティブマトリクスディスプレイであり、各セルは、スイッチング要素を有する、請求項１に記載の電気泳動デバイス。
  16. 前記制御ユニットが、前記セルが前記第１のモードに入るとき、他の電極からの前記自由領域への如何なる影響も補償されるよう、前記第１及び第２の表示サブ電極間に電圧を印加するよう構成される、請求項１乃至１５のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  17. 前記電気泳動媒体が、黒い粒子を有し、前記デバイスは、反射体を有し、前記第１のモードが、暗いモードであり、前記第２のモードは、明るいモードである、請求項１乃至１６のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  18. 前記電気泳動媒体が、色付き粒子を有し、前記デバイスは、反射体を有し、前記第１のモードが、カラーモードであり、前記第２のモードは、明るいモードである、請求項１乃至１６のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  19. 前記粒子が、シアン、マゼンタ又はイエローである、請求項１８に記載の電気泳動デバイス。
  20. 前記電気泳動媒体が、白い粒子を有し、前記デバイスは、吸収体を有し、前記第１のモードが、明るいモードであり、前記第２のモードは、暗いモードである、請求項１乃至１６のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  21. 前記パルスの大きさが、持続時間の間徐々に減少する、請求項１乃至２０のいずれかに記載の電気泳動デバイス。
  22. 駆動ユニットとアレイ状に配置される複数のピクセルセルとを有する電気泳動デバイスを制御する方法において、各セルが、駆動電極と、前記駆動ユニットにより前記電極間に印加される電場に反応的な電気泳動媒体とを有し、前記電極は、前記セルの表示領域に配置される表示電極であって、第１のモードにおいて、前記電気泳動媒体が前記表示電極に引き付けられるとき、セルを通過する光の透過が前記電気泳動媒体により妨害される、表示電極と、前記表示領域の外側に配置される収集電極であって、第２のモードにおいて、前記電気泳動媒体が前記収集電極に引き付けられるとき、その妨害物が減らされる、収集電極とを有し、前記表示電極が、間に自由領域が存在するよう分離される、第１及び第２の表示サブ電極に分割され、該方法は、前記駆動ユニットを用いて、前記セルが前記第１のモードに入るとき、前記電気泳動媒体が前記自由領域に向かって動くよう、前記第１及び第２の表示サブ電極間に電圧パルスを印加するステップを有する、方法。
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