JP4634808B2 - 電気泳動ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動ディスプレイ、当該電気泳動ディスプレイを駆動する方法及び当該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ＵＳ−Ｂ−６，２７１，８２３は、反射型電気泳動カラーディスプレイを開示している。このディスプレイは、面内に近接して位置づけられたピクセルエレメント（画素とも称される）を有する。画素は同じ面内にこれも近接して位置づけられる少なくとも２つの副画素又はセルを有する。画素の異なるセルは異なる色を表す。画素の色は、それぞれのセルの各々によって表される加色混合によって決まる。

各セルは、透光性フロントウィンドウと、非遮断カウンタ電極と、光反射性パネルと、カラーフィルタ媒体と、透光性流体における帯電された光吸収性顔料粒子の懸濁液とを有する。

各セルにより反射された着色光の量は、適正な電圧を収集及びカウンタ電極に印加することによって当該セル内の顔料粒子の位置によって制御される。顔料粒子が光の経路に位置すると、フロントウィンドウから現れる前に光は大きく減衰し、観察者はうす暗い色又は黒を見る。顔料粒子が光の経路から十分に除かれると、光は大きな減衰を生じることなく観察者に対しフロントウィンドウを通じて反射し戻ることが可能となり、観察者は、カラーフィルタ媒体によって透過した色を見る。カラーフィルタ媒体は、例えば透光性着色フィルタ素子、着色光反射型パネル又は顔料懸濁流体そのものとすることができる。

この従来技術は、各セルが単一の色しか変調できないのでマルチカラー表示をなすのに複数のセルが画素毎に必要とされるという短所がある。このため、このディスプレイは、明るい色を生成することができなくなり、特に明るい原色（赤、緑、青）が得られない。何故なら、これらの色は画素内の複数セルのうちの１つによってしか生成されないからである。

本発明の目的は、明るい色及び／又は高解像度を可能とする電気泳動ディスプレイを提供することである。

本発明の第１の態様は、請求項１に記載の電気泳動ディスプレイを提供する。本発明の第２の態様は、請求項２０に記載の、電気泳動ディスプレイを駆動する方法を提供する。本発明の第３の態様は、請求項２１に記載のような、当該電気泳動ディスプレイを有する表示装置を提供する。本発明の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。

本発明による電気泳動ディスプレイは、画素を有する。この画素は、蓄積ボリュームと画像ボリュームとを有する画素ボリュームを有する。

異なる色及び異なる電気泳動移動性を持つ異なるタイプの粒子は、当該画素ボリュームに設けられる。これら粒子は、当該画像ボリュームに存在するときは当該画素の可視色を決め、当該蓄積ボリュームに存在するときは当該画素の可視色に寄与しない。

選択電極が設けられ、これは、蓄積ボリュームにおいて、当該蓄積ボリュームにおける異なるサブボリュームにおいて異なるタイプの粒子を分離する選択電界を発生する。当該選択電極間に供給された電圧は、当該粒子に作用力を奏する選択電界を発生する。これら粒子は、当該粒子の移動性に依存する速度をもって当該作用力により移動が始まることになる。当該選択電界が存在する特定の時間期間内で、高い移動性の粒子が低い移動性の粒子よりも大きく動くことになる。この態様において、当該蓄積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できる。

充填電極は、当該異なるサブボリュームから当該画像ボリューム内に異なるタイプの粒子を動かすよう充填電界を発生する。この充填電界は、当該画素の色を決定するよう異なるサブボリュームにおいて分離される粒子を画像ボリューム内に動かす。当該画素の色は、当該充填電界が存在する時間期間に依存することになる。当該充填電界が短い間存在する場合、最も高い移動性の粒子が最も低い移動性の粒子よりも極めて多く画像ボリューム内に移動することになる。充填電界が長い間存在する場合、全ての粒子が画像ボリューム内へ移動することになり、単一の画像ボリュームにより画素の異なる色が可能となる。異なる色を得るのに複数の分離セルを持つ必要はない。したがって、画像ボリュームが従来のセルのボリュームと等しい場合、本発明による画素は、より小さい領域を占めることになり、ディスプレイの解像度を高くすることができる。本発明による画素の画素ボリュームが従来の画素の複数のセルのボリュームと等しい場合、当該画素境界が、小さい画素ボリューム又は領域を占めるほど、明るさが増す。所望の色を生成する従来の画素の各々の部分が本発明におけるものよりも小さいので、画素全体が本発明における場合のように要求された色を生成することができる場合よりもかなり低い輝度を呈することになる。

請求項１に記載の本発明による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濃淡の可能な組み合わせを作ることができない。

請求項２に記載の実施例においては、前記少なくとも１つの充填電極は、当該異なるタイプの粒子を前記サブボリュームから前記画像ボリューム内へ同時に移動させるように差し向けられる充填電界を得るよう位置づけられる。これにより、当該粒子で画像ボリュームを充填するのに必要な時間が著しく短縮されるという効果を奏する。

請求項３に記載の実施例では、当該充填電界が粒子の各タイプにつき個別に制御可能であり、これにより、当該サブボリュームから当該画像ボリュームへ送られる各タイプの粒子の数は自由に制御可能となる。したがって、異なる粒子の異なる色に基づいて全ての色合い（濃淡）を作ることができる。従来技術では、異なる着色粒子を持つ異なる少なくとも３つのセルが、本発明による単一の画像ボリュームによる画素と同じ色合い（濃淡）を形成することができるように要求される。したがって、蓄積ボリュームが従来の３つのセルのスペースのどこかを占めることになるが、本発明による画素は、従来の画素よりも十分小さいものとなる。また、画素は明るくなる。

サブボリュームの特定の１つから画像ボリューム内へ移動することになる粒子の数は、特定のサブボリューム内の特定の充填電界の強度及びこの電界が存在する期間に依存することになる。

請求項５に記載の実施例において、充填電極のシールド部分を有することの可能な追加のシールド電極は、隣接サブボリュームにおける充填電界から特定のサブボリュームにおける充填電界をシールドするためにサブボリューム間に配される。これにより、サブボリュームにおいて生じるサブ充填電界が実質的に対応のボリューム内の粒子だけに作用する、という効果を奏する。

請求項６に記載の実施例では、当該画素は、サブボリュームから画像ボリュームに入る粒子によって画素の可視部の充填を高速化するよう画像ボリュームにおける充填電界を増大させるために位置付けられる他の充填電極を有する。

請求項７に記載の実施例では、当該他の充填電極が、当該粒子が画像ボリュームの境界において画像ボリュームに入る領域から最も遠くに位置付けられる。当該他の充填電極が、画像ボリューム内部又は直ぐ外側に位置付けられるようにしてもよい。また、当該他の充填電極によって生じた他の充填電界が増大し粒子がより速く画像ボリュームを充填することになるように、サブボリュームに対して比較的に短い距離で画像ボリュームに他の充填電極を設けることもできる。

請求項９に記載の実施例では、サブボリュームに対する他の充填電極の距離は、
他の充填電極が、最も低い移動性を持つ粒子を含むサブボリュームに最も近いものとなるように変化する。これにより、より高い電界が最も遅い粒子について得られ、こうした粒子の移動速度が増大し、画像ボリュームの充填時間が短縮する、という効果を奏する。

請求項１０に記載の実施例では、画素は他の蓄積ボリュームを有する。画素は、最初に述べた選択電極及び最初に述べた充填電極が最初に述べた蓄積ボリュームと関連づけられているのと同様に、他の蓄積部に関連した他の選択電極及び他の充填電極を有する。他の蓄積ボリュームの機能は、最初に述べた蓄積ボリュームと同じである。この実地例は、当該蓄積部の１つにおける選択処理を請求項１１に記載のもう１つの蓄積部から充填又はリセット処理と並列に行うことができるので、ディスプレイのリフレッシュレートが増大可能となる、という利点を奏する。２つを超える蓄積部を同じ画像ボリュームに関連付けることができる。

請求項１３に記載の実施例では、リセット手段が画像ボリュームから粒子を除去する。これにより、画素の色を周期的に変化させることが可能となり、時間とともに変化する表示情報を表示することが可能となる。好ましくは、画像ボリュームから除去された粒子が蓄積ボリュームにおける貯蔵ボリュームに貯蔵される。全ての粒子が同じ貯蔵ボリュームに貯蔵される場合、選択電界が存在する選択段階において異なる粒子を分離することが比較的に容易なものとなる。これは、粒子の全てが実質的に同じ開始位置を有するからである。

請求項１４に記載の実施例では、当該リセット手段は、選択電極の１つに隣接して位置することになる貯蔵ボリュームに向かって画像ボリュームにおける粒子を引き付けるための選択電極のうちの少なくとも１つを有する。

請求項１５に記載の実施例では、異なるタイプの粒子の移動性は、異なる粒子を、全ての粒子が当該分離段階の開始において集められる貯蔵ボリュームから始まって当該蓄積ボリュームのそれらそれぞれのサブボリュームにおいて分離することができるような所定の比を有する。例えば、当該分離段階において粒子の移動の方向における蓄積ボリュームの長さが、異なるサブボリュームにおける異なる粒子によって要求される面積のほぼ３倍である場合、当該比は、１：２：３のオーダとすべきである。最も速い粒子をサブボリュームに移動させるのに必要な時間期間において、貯蔵ボリュームから最も離れたところでは、最も遅純な粒子が最も近いサブボリュームに移動する。

蓄積ボリュームの長さがサブボリュームの領域の３倍よりだいぶ長いもので貯蔵ボリュームが蓄積ボリューム内の端部位置の一方に位置付けられる場合、最も速い粒子を蓄積ボリューム内の他方の端部位置に移動させるために特定の時間期間が必要とされる。ここで当該他方の端部位置に集められた形で位置付けられる隣接サブボリュームを得ることが依然として可能なので、異なる粒子が移動しなければならない通路は長さがより等しくなり、これにより異なる粒子の移動性が互いに近い形で選択可能となるとともに、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も可能となる。これにより、最も遅い粒子の移動性を増大させることができるという効果を奏する。したがって、充填及びリセット段階は短い時間で済む。

請求項１６に記載の実施例では、全ての粒子が同じ極性の電荷によってチャージされるので、異なる３つの粒子全てが正又は負にチャージされる。粒子の移動性は異なる。適切な異なる３つの着色粒子を用いると、フルカラー表示をなすことができる。

請求項１７に記載の実施例において、粒子は、共に同じ極性でチャージされ異なる移動性を有する第１及び第２タイプの粒子と逆極性にチャージされる第３のタイプの粒子とを有する。これにより、同じ極性を有する２つの粒子だけしか分離させる必要がないという利点を奏する。移動性の差は、同じ極性及び異なる３つの移動性を用いなければならない３つの組の粒子の場合よりも小さくなる。

請求項１８に記載の実施例において、当該画素は、粒子が蓄積ボリュームにおける貯蔵ボリューム内に移動されなければならないリセット段階において粒子を引きつけるためのリセット電極を有する。このリセット電極は、貯蔵ボリュームに向かって動く粒子の速度を増加させるよう貯蔵ボリュームの方向において電界を増大させる。これは、貯蔵ボリュームから最も遠く離れている粒子に対して特に当てはまる。

請求項１９に記載の実施例において、リセット電極は、画像ボリュームの中心に関連づけられる。例えば、リセット電極は、中央の画像ボリュームの頂部上に又は画像ボリューム内に位置づけられる。先ず、画像ボリュームの中心に向かって粒子を引きつけるようリセット電極に電圧が供給され、次いで画像ボリュームの中心から貯蔵ボリューム内へ移動すべき粒子を引きつけるよう貯蔵ボリュームに関連した選択電極に電圧が供給される。これにより、貯蔵ボリュームから最も離れた最も遅い画素が当該画素の中心から当該貯蔵ボリュームまでの移動に比較的短い距離で済むので、リセット期間を短くすることができる。

以下、本発明のこれらの態様その他を次に説明する実施例に基づいて明瞭に説明する。

異なる図における同一の符号は、同じ機能をなす同等の信号又は同等の構成要素を指している。

図１は、本発明の実施例による単一の蓄積ボリュームを備えた画素を示している。画素１０は、蓄積ボリュームＲＶ及び画像ボリュームＩＶを有する画素ボリュームＰＶを具備している。画素１０には、異なる電気泳動移動性を持つ３つの異なる着色を施された粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが設けられる。画素の可視色は、画像ボリュームＩＶに存在する粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの量によって決定される。好ましくは、最大の色調の値を呈することができるようこれら粒子の色が選択される。例えば、当該粒子は、黄、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方向に蓄積ボリュームＲＶにおいて選択電界ＳＦ（さらに選択場ＳＦとも称する）を発生するために蓄積ボリュームＲＶの両側に設けられる。充填電極ＦＥ１及びＦＥ２は、選択電極ＳＥ１及びＳＥ２が存在する面に垂直な面に設けられる。充填電極ＦＥ１及びＦＥ２は、ｙ方向に直角をなすｘ方向において充填電界ＦＦ（さらに充填場ＦＦとも称する）を発生する。

一般に、全ての電極は、セルが構成される基板層の一方に位置付けられた薄い導電層として形成可能である。電極、特に充填電極ＦＥ２は、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが通過することを可能とするために沢山の小さな孔又は少数の大きな孔を有するバリア（障壁又は仕切り）の形態としてもよく、或いは充填電極ＦＥ２は、少なくとも１つのストリップ（細片）を有するようにしてもよい。

当該ディスプレイ上の種々の画像のレンダリングを可能とするため、画素１０は次の説明で明らかとなる如く駆動される。

画素１０の表示期間（リフレッシュ期間とも言う）（画素１０の色は当該表示期間中に表示されるべきデータに従って適応されなければならない）の開始において、リセット段階中、前の画像データに応じて画像ボリュームＩＶ内に移動させられた全ての着色粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、選択電極ＳＥ１の引きつけ電圧パルスを用いて画像ボリュームＩＶから蓄積ボリュームＲＶの貯蔵ボリュームＳＶ内へ移動させられる。したがって、初期状態においては、全ての粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃがほぼ同じ開始位置を有するように当該着色粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが貯蔵ボリュームＳＶに貯蔵される。

選択段階において、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、選択電極ＳＥ２に向かって粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを引きつけるために選択電極ＳＥ１とＳＥ２との間の引きつけ電圧パルスを用いて蓄積ボリュームＲＶ内で分離される。最も移動性の高い粒子Ｐｃは最も遠くに動き、最も移動性の低い粒子Ｐａは、最短距離しか動かず、中位の移動性の粒子Ｐｂは、これら距離の中間的な距離を動く。したがって、適正な期間において電圧パルスが選択電極ＳＥ１とＳＥ２との間に与えられた後は、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが次のように分離される。図２に示されるように、粒子Ｐａは、概ねサブボリュームＳＶａに存在し、粒子Ｐｂは、概ねサブボリュームＳＶｂに存在し、粒子Ｐｃは、概ねサブボリュームＳＶｃに存在する。サブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃは、楕円によって模式的に示される。

充填段階において、全ての粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、充填電極ＦＥ１とＦＥ２との間の引きつけ電圧パルスを用いて蓄積ボリュームＲＶのサブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃから画像ボリュームＩＶへ同時に移動させられる。十分な粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが画素ボリュームＰＶに入ると、当該引きつけ電圧パルスは充填電極ＦＥ１及びＦＥ２から除去される。

粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが蓄積ボリュームＲＶから画像ボリュームＩＶへ同時に移動させられるので、画素のリフレッシュ時間は、非常に短いままとすることができる。粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、画像ボリュームＩＶ内に存在すると、次のリフレッシュ期間まで充填電極ＦＥ２の小さな反発電圧によってそこに保持される。この画像保持時間において、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、ブラウン運動によって混合可能となり、或いは必要なときは画素１０の内部で粒子混合をなすために（ＡＣ）電気信号を用いることができる。

図２は、本発明の他の実施例による、単一の蓄積ボリューム及び他の充填電極を備えた画素を示している。図１について説明したのと同じ様に、画素１０は蓄積ボリュームＲＶ及び画像ボリュームＩＶを有する画素ボリュームＰＶを備える。画素１０において、異なる電気泳動移動性を持つ３つの異なる着色粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが存在する。画素の可視色は、画像ボリュームＩＶに存在する粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃによって決まる。選択電極ＳＥ１及びＳＥ２は、蓄積ボリュームＲＶの両側に設けられる。

充填電極ＦＥ２は、ここではサブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃにそれぞれ３つのサブ充填電界ＦＦａ，ＦＦｂ，ＦＦｃを有する充填電界を発生するための３つのサブ充填電極ＦＥ２ａ，ＦＥ２ｂ，ＦＥ２ｃを有する。したがってここでは、（強度及び／又は持続期間の点で）異なる３つの充填電界ＦＦａ，ＦＦｂ，ＦＦｃが存在することが可能であり、画像ボリュームＩＶ内へ移動させられることになる粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの量を個別に制御することが可能となる。

充填電極ＦＥ１は、ここではｘ方向に延びるアーム部ＦＥ１ａ及びＦＥ１ｂを有する。これらアーム部ＦＥ１ａ及びＦＥ１ｂは、サブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃの隣接するものにおいて生じる充填電界ＦＦａ，ＦＦｂ，ＦＦｃを互いに遮蔽する。これにより、サブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃを出なければならない粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの量を制御する際にクロストークの作用が減ぜられる。好ましい実施例では、ＦＥ１ａ及びＦＥ１ｂは、個々に規定可能な電圧を有しうる別個の電極として実現される。これにより、粒子を選択し画像ボリュームを充填する効率がさらに向上する。

他の充填電極ＣＦは、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃをさらに画像ボリュームＩＶ内へ引き込むよう画像ボリュームＩＶにおいて他の充填電界ＦＦＦを発生することによって画像ボリュームＩＶの充填を高速化するために設けることができる。

十分な粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが画像ボリュームＩＶに入る（すなわち、比較的小さな充填電極ＦＥ２ａ，ＦＥ２ｂ，ＦＥ２ｃを通過する）と、過剰な粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、これら比較的小さな画素電極ＦＥ２ａ，ＦＥ２ｂ，ＦＥ２ｃを用いて戻されるように送られることができる。

矢印ＲＦは、選択電極ＳＥ１に高電圧がかかったときに画素１０のリセット段階において粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを貯蔵ボリュームＳＶ内へ移動させるのに必要な電界を示している。本ディスプレイは、リセット段階を高速化すべく選択電極ＳＥ１に直接高電圧を供給することができるように構成してもよい。電圧がＴＦＴを介して選択電極に供給されなければならない場合、電圧レベルは制限されることになる。

また、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを蓄積部ＲＥに戻すよう差し向ける電界を増大させるために、例えば画像ボリュームにおいてリセット電極を追加することもできる。好ましくは、この追加のリセット電極は、画像ボリュームＩＶの中心に位置づけられる。リセット段階において、先ず粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを画素の中心に集中させるよう当該追加のリセット電極に電圧を供給し、その後粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを貯蔵ボリュームＳＶに引き込むよう選択電極ＳＥ１に電圧を供給する。また、現存する電極の１つ、例えば、ＦＥ２ａは、リセット段階において追加のリセット電極の機能を一時的になすようにしてもよい。

図１に示される蓄積ボリュームＲＶの幾何学的配置において、最も遅純な粒子Ｐａの移動性は、最も敏速な粒子Ｐｃのものの概して３分の１より低いものとなっている。図２に示される蓄積ボリュームＲＶの幾何学的配置において、長い蓄積部のために、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、移動性の差が非常に小さいものであっても分離可能である。例えば、最も遅い粒子Ｐａの移動性は、最も速い粒子Ｐｃの移動性の７５％に選定可能である。したがって、最も遅い粒子Ｐａの移動性が図１に示される実施例よりもかなり高いので、画像ボリュームＩＶを充填するのに必要な時間及び粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが貯蔵ボリュームＳＶに戻される時間は、著しく減る。

図３は、本発明の実施例による２つの蓄積ボリュームを持つ画素を示している。

図３に示される画素１０は、図２に示される画素１０に基づいており、ここでは他の充填電極ＣＦが除去され、第２の蓄積部ＦＲＶは、図２にある蓄積部ＲＶの反対に位置づけられて追加される。蓄積部ＦＲＶの構成は、蓄積部ＲＶの構成に一致している。

蓄積部ＦＲＶは、選択電極ＳＥＶ１及びＳＥＶ２と、サブボリュームＦＳＶａ，ＦＳＶｂ，ＦＳＶｃにそれぞれサブ充填電界ＦＦＦａ，ＦＦＥｂ，ＦＦＦｃを発生するための３つのサブ充填電極ＦＦＥ２ａ，ＦＦＥ２ｂ，ＦＦＥ２ｃとを有する。こうしてまた、３つの（強度及び／又は持続期間について）異なる充填電界ＦＦＦａ，ＦＦＦｂ，ＦＦＦｃが存在可能となり、蓄積ボリュームＦＲＶから画像ボリュームＩＶ内へ移動させられることになる粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの量を個別に制御することが可能となる。この場合、サブ充填電極ＦＥ２ａ，ＦＥ２ｂ，ＦＥ２ｃは、さらに画像ボリュームＩＶ内へ粒子を引き込むために画像ボリュームＩＶにおいて他の充填電界ＦＦＦを発生することにより画像ボリュームＩＶの充填を高速化するよう他の充填電極ＣＦの役目を一時的に担うことができる。

充填電極ＦＥＶ１は、ｘ方向に延在するアーム部ＦＦＥ１ｂ及びＦＦＥ１ａを有する。これらアーム部ＦＦＥ１ａ及びＦＦＥ１ｂは、サブボリュームＦＳＶａ，ＦＳＶｂ，ＦＳＶｃの隣接するものにおいて生じる充填電界ＦＦＦａ，ＦＦＦｂ，ＦＦＦｃを互いにシールドする。これにより、サブボリュームＦＳＶａ，ＦＳＶｂ，ＦＳＶｃを出なければならない粒子ＦＰａ，ＦＰｂ，ＦＰｃの量を制御する際のクロストークが低減する。

蓄積ボリュームＦＲＶにおいては、粒子ＦＰａ，ＦＰｂ，ＦＰｃが貯蔵電界ＦＲＦによって貯蔵ボリュームＦＳＶ内へ引き込まれる。

ａ，ｂ，ｃによって示される矢印は、蓄積部ＲＶからの画像ボリュームＩＶの充填段階における粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃそれぞれの移動を示している。

図１及び図２に示されるような本発明による実施例は、リセット段階において画素ボリュームＰＶから粒子を除去した後に、画像ボリュームＩＶが充填可能となる前に先ず粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを選択する必要がある、という欠点がある。図３に示されるような好適実施例では、画像ボリュームＩＶは、２つの蓄積ボリュームＳＶ及びＦＳＶと接触することになり、これにより、粒子ＦＰａ，ＦＰｂ，ＦＰｃは、蓄積ボリュームＦＲＶの貯蔵ボリュームＦＳＶ内にリセットされ、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、他の蓄積ボリュームＲＶにおいて選択される。この態様において、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの分離（色選択）をリフレッシュ期間の開始前に行うことができる。そして、蓄積ボリュームＦＲＶのリセット段階から、蓄積部ＲＶの充填段階へ直接移行することができ、これによりリフレッシュ時間をさらに短縮することができる。

図４は、本発明の実施例による画像ボリュームに位置づけられた他の充填電極を備える画素を示している。

図４Ａは、単一の蓄積ボリュームＲＶを備えた画素１０を示している。図４Ａに示される画素１０は、図２に示される画素１０に基づいており、唯一の相違は、他の充填電極ＣＦの位置が変わっており、それが、充填電極ＣＦとサブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃにおける粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃとの間の距離が略半分となるようにここでは画像ボリュームＩＶの中心に存在することである。

図４Ｂは、２つの蓄積ボリュームＲＶ及びＦＲＶを備えた画素１０を示している。図４Ｂに示される画素は、図３に示される画素１０に基づいており、唯一の違いは、他の充填電極ＣＦが追加され、これが、充填電極ＣＦの距離が蓄積ボリュームＲＶ及びＦＲＶ双方に略等しくなるように画像ボリュームＩＶの中心に位置づけられることである。

図２に示されるような本発明による実施例において、画像ボリュームＩＶを充填するのに用いられる他の充填電極ＣＦは、蓄積ボリュームＲＶに対して画像ボリュームＩＶの反対側に位置づけられる。これにより、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを画像ボリュームＩＶ内へ移動するための比較的に低い充填電界ＦＦＦをもたらし、これにより画像ボリュームＩＶの緩慢な充填となる。この充填速度は、単一の蓄積ボリュームＲＶを持つ画素１０では図４Ａに示されるように、２つの蓄積ボリュームＲＶ及びＦＲＶを持つ画素１０では図４Ｂに示されるように、他の充填電極ＣＦを画像ボリュームＩＶ内に位置づけることによって増大する。概ね画像ボリュームＩＶの中心に位置づけられる他の充填電極ＣＦにより、充填電界ＦＦＦは略２倍高くなり、充填は、略半分の時間で進行することになる。

他の充填電極ＣＦが蓄積ボリュームＲＶにさらに近くなる位置付けは、さらに充填を高速化するが、この接近を制限する実際の要件は、全ての粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが３つの充填電極ＦＥ２ａ，ＦＥ２ｂ，ＦＥ２ｃを超えて移動することができるように十分な空間が利用可能となっていなければならない（さもなくば、画像ボリュームＩＶ内へ全ての粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが入ることができない）。

このディスプレイが透過モードに用いらる場合、他の充填電極ＣＦは、ＩＴＯなどの透明な導電材料から構成されるのが好ましい。

図５は、本発明の実施例による矩形画像ボリュームを示している。

図５Ａは、画像ボリュームＩＶが四角い寸法を有し充填電極ＣＦが蓄積ボリュームＲＶに近い点でのみ、図２に示される画素１０と異なる画素１０を示している。

図５Ｂは、画像ボリュームＩＶが四角い寸法を有せず充填電極ＣＦが蓄積ボリュームＲＶ及び蓄積ボリュームＦＲＶの双方に近い点でのみ図３に示される画素１０と異なる画素１０を示している。

図１、図２及び図３に示されるような本発明による実施例は、主として四角いレイアウトを有する画素１０に関する。これは、各画素１０がいずれかの色を呈しうる起因となるディスプレイの論理的レイアウトであるが、リフレッシュ時間をさらに短縮することのできる幾つかの自明ではない画素形状がある。図５においては、画素は、四角形状となっている。ここで、図５Ａでは、充填電極ＣＦが図２におけるよりも蓄積部ＲＶに近くなっており、充填電界ＦＦＦがより高くなり、充填が速く進むことになる。

この画素レイアウトの１つの短所は、同じ領域の画素１０についてのものであり、蓄積部ＲＶが長くなり（ｙ方向において）、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの分離に長い時間がかかることである。図５Ｂに示されるような好適実施例では、複数の蓄積ボリュームＲＶ及びＦＲＶが用いられ、充填時間は問題とならず、もってこの画素１０が余分に速くなる。

図６は、本発明の実施例によるサブボリュームに対して他の充填電極が変化距離を有する画素を示している。

図６Ａは、サブボリュームＳＶａにおける粒子Ｐａへの距離がサブボリュームＳＶｃにおける粒子Ｐｃへの距離よりも短くなるように蓄積部ＲＶに対して斜めに充填電極ＣＦが位置づけられる点でのみ、図４Ａに示される画素１０とは異なる画素１０を示している。画像ボリュームＩＶの寸法は同じである。

図６Ｂは、充填電極ＣＦが画像ボリュームＩＶの境界を形成し又は当該境界に隣接している点で画像ボリュームＩＶが変更されている図６Ａに示されるような画素１０を示している。

図６Ｃは、図６Ｂに示されるような画素１０を示しており、ここでは充填電極ＣＦがまた斜めではなく階段状となっており、サブボリュームＳＶａに関連する当該階段の距離がサブボリュームＳＶｃに関連する階段の距離よりも短くなるようにしている。

図６Ｄは、図６Ｂに示されるような２つの画素１０を示しており、分離しているが２つの画像ボリュームＩＶ及びＦＩＶが共に図１に示される画素１０の四角い画素ボリュームＩＶと同じボリュームをほぼカバーするように位置付けられる。

矩形画素１０が用いられる場合、リフレッシュ速度は最も遅い粒子Ｐａの充填によって制限される。図６に示される本発明による実施例では、充填電極ＣＦが、最も遅く動く粒子Ｐａが最も高い充填電界ＦＦａがかけられるように画素１０の蓄積ボリュームＲＶに関連して構成されるものとしたレイアウトが示される。このアプローチを用いることによって、充填時間をさらに減らし、画像リフレッシュ速度を向上させることができる。幾つかのケースにおいては、このアプローチは四角ではない（すなわち傾斜があり、又は段付けされたエッジがある）画素レイアウトとなる。ここで、画素の開口を最大化するために交互に反転したレイアウトに画素をパックすることが必要になる場合がある。

図７は、２つの負チャージ粒子Ｐｂ，Ｐｃと１つの正チャージ粒子Ｐａとを有する画素を示している。図１ないし図６について説明した本発明による実施例においては、全ての粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが同じチャージを有する。

図７に示される本発明による実施例においては、２つの負性にチャージされた粒子Ｐｂ，Ｐｃだけが分離される必要がある。これは、負性にチャージされた粒子Ｐｂ，Ｐｃの移動性の小さな差によって達成可能である。例えば、最も遅い粒子Ｐｂは、最も速い粒子Ｐｃよりも３分の１ではなく２分の１遅い。したがって、画素動作速度は３／２増加する。粒子のチャージの異なる極性のため、選択電極ＳＥ１は、選択電極ＳＥ２と共に粒子Ｐｂ及びＰｃだけを分離するための電界を発生する。粒子Ｐｂ及びＰｃの貯蔵ボリュームＳＶａは、選択電極ＳＥ１の下又は上のボリュームである。

画像ボリュームＩＶの充填は、ここでは、サブボリュームＳＶｎ１及びＳＶｎ２において粒子Ｐｂ，Ｐｃとそれぞれ共働動作する２つの正極性充填電極Ｆｅｐ１及びＦｅｐ２と、サブボリュームＳＶｐと共働動作する１つの負極性充填電極Ｆｅｎとを必要とする。また、粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが画像ボリュームＩＶ内にあると、ブラウン運動及び／又は粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが混合するのを補助するための付加的ＡＣ信号により、均一な分布が容易になる。

リセット期間中、負性粒子Ｐｂ及びＰｃは、選択電極ＳＥ１にかかる正の電圧によって貯蔵ボリュームＳＶａ内へ移動させられる。正極性粒子Ｐａは、リセット電極ＲＥｎにかかる負の電圧によって貯蔵ボリュームＳＶｂ内へ移動させられる。

充填段階及びリセット段階のどちらも、最も遅い粒子Ｐｂが先の実施例におけるよりも遅くはないので短くなる。好ましくは、正にチャージされた粒子Ｐａの移動性は、負にチャージされた粒子Ｐｂ，Ｐｃの最も遅いものの移動性に対して等しくなるように選択されるか、又は高くなるように選択される。

図８は、本発明による実地例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を示している。ディスプレイ１は、行すなわち選択電極７と列すなわちデータ電極６との交差点にマトリクス状の画素１０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つの画素１０に対応する。選択電極ＳＥ１は相互接続することができる。データ電極ＦＥ１も、相互接続することができる。

画素１０の行１ないしｍは、行ドライバ４によって連続的に選択されるとともに、列電極１ないしｎのグループにはデータレジスタ５を介してデータが供給される。各画素１０は、蓄積ボリュームＲＶ及び画像ボリュームＩＶを有する。

従来技術では、フルカラー画素は、３つの隣接サブ画素すなわちセル、大抵は１つの赤色セルと１つの青色セルと１つの緑色セルとを有する。対照的に、本発明の実施例によるディスプレイでは、フルカラー画素１０は、単一の画像ボリュームＩＶだけを有する。したがって、同じ解像度に対して、本発明による画素１０は、従来技術の画素よりも大きくすることができる。すなわち同等の画素寸法において高い解像度が可能となる。加えて、ディスプレイの色が明るくなる。

必要に応じて、入力データ２はデータプロセッサ３において最初に処理される。行ドライバ４とデータレジスタ５との相互の同期は、駆動ライン８を介して行われる。

選択期間においてサブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃにおいて粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを分離するために、またリセット段階において粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを貯蔵ボリュームＳＶ内へ戻すよう移動させるために、行ドライバ４からの駆動信号は、選択電極ＳＥ１及びＳＥ２に供給される。

データドライバ５からの駆動信号は、当該分離された粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐ７ｃを蓄積ボリュームＲＶから画像ボリュームＩＶ内へ移動させるよう、充填電極ＦＥ１，ＦＥ２ａ，ＦＥ２ｂ，ＦＥ２ｃに供給される。予備充填電極ＣＦにかかる電圧があると、これもデータドライバ５によって供給することができる。

このような駆動は、小マトリクスの又はセグメント形成されたディスプレイに適したものとなりうる。但し、より一般的には、かかるディスプレイは、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って駆動されることになる。ＴＦＴの場合、各画素は、複数のアドレス指定（又は選択）ＴＦＴをさらに有する。１ラインの各画素は、パルス電圧をアドレス指定ＴＦＴに供給することによって選択され、これによりこれらＴＦＴは導電状態となり、画素の電極をデータドライバ５によって発生されたデータ信号に接続する。また、幾つかの電極が多数の画素と共通したものとすることもできる。

なお、上記実施例は、本発明を限定するのではなく例示したものであり、当業者であれば、添付請求項の範囲から逸脱することなく数多くの代替実施例を構成することができる筈である。

例えば、ｘ方向及びｙ方向が直交することは本発明にとって必須ではなく、大事なのは、選択電界ＳＦが粒子Ｐａ，Ｐｂ，ＰｃをサブボリュームＳＶａ，ＳＶｂ，ＳＶｃにおいて分離し、充填電界ＦＦがこの分離された粒子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを画像ボリューム内へ移動させることである。

本発明はまた、異なる２つ又は３つを超える数の異なる粒子タイプが存在するディスプレイにも有益である。

請求項において、括弧内に記された参照符号は、当該請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」なる文言は、請求項に挙げたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの明確な要素を有するハードウェアによって、また、適正にプログラムされたコンピュータによって実現可能である。幾つかの要素を列挙する装置の請求項では、これら手段の幾つかをハードウェアの全く同一の品目によって具現化することができる。相互に異なる従属請求項においてある定められた対策が挙げられているという単なる事実は、これら対策の組み合わせが効果のために用いることができないことを示すものではない。

本発明の実施例による単一蓄積ボリュームを持つ画素を示す図。 本発明の他の実施例による単一蓄積ボリューム及び他の充填電極を持つ画素を示す図。 本発明の実施例による２つの蓄積ボリュームを持つ画素を示す図。 本発明の実施例による画像ボリュームに位置づけされた他の充填電極を示す図。 本発明の実施例による画像ボリュームに位置づけされた他の充填電極を示す図。 本発明の実施例による矩形状画像ボリュームを示す図。 本発明の実施例による矩形状画像ボリュームを示す図。 本発明の実施例による矩形状画像ボリュームを示す図。 本発明の実施例による、他の充填電極がサブボリュームに対する変化距離を有する画素を示す図。 本発明の実施例による、他の充填電極がサブボリュームに対する変化距離を有する画素を示す図。 本発明の実施例による、他の充填電極がサブボリュームに対する変化距離を有する画素を示す図。 本発明の実施例による、他の充填電極がサブボリュームに対する変化距離を有する画素を示す図。 ２つの負性粒子と１つの正極性帯電粒子とを有する画素を示す図。 本発明の実施例による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。

Claims (21)

1. 画素を備えた電気泳動ディスプレイであって、
   蓄積ボリューム及び画像ボリュームと、
   異なる色及び異なる電気泳動移動性を有する異なるタイプの粒子であって、当該粒子が、前記画像ボリュームに存在するときに前記画素の可視色を決定し、当該粒子が、前記蓄積ボリュームに存在するときに前記画素の可視色に寄与しない粒子と、
   前記蓄積ボリュームにおいて、前記蓄積ボリュームにおける異なるサブボリュームにおいて前記異なるタイプの粒子を分離するための選択電界を発生する選択電極と、
   前記サブボリュームから前記画像ボリューム内へ前記異なるタイプの粒子を移動させるための充填電界を発生する少なくとも１つの充填電極と、
   を有する電気泳動ディスプレイ。
2. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記少なくとも１つの充填電極は、当該異なるタイプの粒子を前記サブボリュームから前記画像ボリューム内へ同時に移動させるように差し向けられる充填電界を得るよう位置づけられる、ディスプレイ。
3. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記充填電極は、前記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充填電界を発生するために当該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、ディスプレイ。
4. 請求項３に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記選択電界は、第１の方向において延在し、前記サブ充填電界は、前記第１の方向とは異なる第２の方向において延在する、ディスプレイ。
5. 請求項４に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記蓄積ボリュームは、当該異なるサブボリュームのサブ充填電界を前記第１方向において互いに略遮断するためのシールド電極を有する、ディスプレイ。
6. 請求項４に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記画素は、さらに前記画像ボリューム内へ前記サブボリュームを出る粒子を引きつけるためのサブ充填電極よりも前記蓄積ボリュームから遠く離れて前記第２方向において前記画像ボリュームにおいて配される前記充填電極とは異なる他の充填電極を有する、ディスプレイ。
7. 請求項６に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記他の充填電極は、前記蓄積ボリュームから最大距離をおいて前記画像ボリュームの境界において前記第２の方向に位置づけられている、ディスプレイ。
8. 請求項６に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記他の充填電極は、前記蓄積ボリュームから最大距離よりも短い距離を隔てて前記画像ボリューム内に前記第２の方向に位置付けられている、ディスプレイ。
9. 請求項６に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記他の充填電極は、比較的に高い電気泳動移動性を有する粒子に対するよりも、比較的に遅い電気泳動移動性を有する粒子に対する方が、高い充填電界を得るために、前記サブボリュームに対して位置付けられている、ディスプレイ。
10. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、
    他の蓄積ボリュームと、
    前記他の蓄積ボリュームにおける他の異なるサブボリュームにおいて異なるタイプの粒子を分離するための他の選択電界を前記他の蓄積ボリュームにおいて発生する他の選択電極と、
    前記他のサブボリュームから前記画像ボリューム内へ前記異なるタイプの粒子を同時に又は時間的に順次に移動させるよう他の充填電界を発生する他の充填電極と、を有するディスプレイ。
11. 請求項１０に記載の電気泳動ディスプレイであって、当該電気泳動ディスプレイは、前記第１の選択電極、前記少なくとも１つの第１の充填電極、前記他の選択電極及び前記他の充填電極を制御するためのコントローラを有し、前記粒子の前記他の蓄積ボリュームへの充填又は前記他の蓄積ボリュームからのリセットと同時に前記第１の蓄積ボリュームにおける前記異なるタイプの粒子の分離をなし、又は前記粒子の前記第１の蓄積ボリュームへの充填又は前記第１の蓄積ボリュームからのリセットと同時に前記他の蓄積ボリュームにおける前記異なるタイプの粒子の分離をなすようにした、ディスプレイ。
12. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記画像ボリュームは箱形であり、前記選択電極は、前記画像ボリュームの境界平面と略平行な第１方向において前記選択電界を発生するよう配置され、前記充填電極は、前記第１の方向に略直交する第２の方向において前記充填電界を発生するよう配置されている、ディスプレイ。
13. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記粒子を前記蓄積ボリュームにおける貯蔵ボリュームに貯蔵するよう前記画像ボリュームから前記粒子を取り除くリセット手段をさらに有するディスプレイ。
14. 請求項１３に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記リセット手段は、前記選択電極の一方に隣接する貯蔵ボリュームに向けて前記画像ボリュームにおける粒子を引きつけるための前記選択電極の一方を有する、ディスプレイ。
15. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、当該異なるタイプの粒子の移動性は、所定の比を有し、前記蓄積ボリュームにおける粒子の移動通路は、実質的に重なっていないサブボリュームにおいて前記粒子が分離されることを可能とする長さを有する、ディスプレイ。
16. 請求項１５に記載の電気泳動ディスプレイであって、当該異なるタイプの粒子は、全てが同じ極性でチャージされ異なる移動性を有する第１、第２及び第３のタイプの粒子を有する、ディスプレイ。
17. 請求項１５に記載の電気泳動ディスプレイであって、当該異なるタイプの粒子は、どちらも同じ極性でチャージされ異なる移動性を有する第１及び第２のタイプの粒子と、逆極性でチャージされる第３のタイプの粒子とを有する、ディスプレイ。
18. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記画素は、前記粒子が前記蓄積ボリュームにおける貯蔵ボリューム内へ移動されなければならないリセット段階において前記粒子を引きつけるためのリセット電極を有する、ディスプレイ。
19. 請求項１８に記載の電気泳動ディスプレイであって、前記リセット電極は、前記画像ボリュームの中心に関連づけられ、当該電気泳動ディスプレイは、前記画像ボリュームの中心に向けて前記粒子を引き込むための前記リセット電極への電圧と、前記貯蔵ボリューム内へ動かすよう前記粒子を引き込むための前記貯蔵ボリュームに関連づけられた選択電極の１つへの電圧とを連続的に供給するためのプロセッサをさらに有する、ディスプレイ。
20. 画素を有する電気泳動ディスプレイを駆動する方法であって、
    蓄積ボリューム及び画像ボリュームと、
    異なる色及び異なる電気泳動移動性を有する異なるタイプの粒子であって、当該粒子が前記画像ボリュームに存在するときに当該画素の可視色を決定し当該粒子が前記蓄積ボリュームに存在するときに当該画素の可視色には寄与しないものと、
    を有し、
    当該方法は、
    前記蓄積ボリュームにおける異なるサブボリュームにおいて当該異なるタイプの粒子を分離するための選択電界を前記蓄積ボリュームにおいて発生することと、
    前記サブボリュームから前記画像ボリューム内へ当該異なるタイプの粒子を移動させるための充填電界を発生することと、
    を有する方法。
21. 請求項１に記載の電気泳動ディスプレイを有する表示装置。

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