JP5456480B2 - 粒子を含む要素を有する電子装置を駆動する方法 - Google Patents

Description

本発明は、粒子の移動を用いる電子装置に関する。この種類の装置の例は電気泳動装置である。

電気泳動表示装置は、選択的光散乱又は光吸収機能を提供する電界における帯電粒子の運動を用いる双安定性表示技術の一例である。

一例においては、白色粒子は吸収性液体内に懸濁され、電界が、その装置の表面に粒子を移動させるように用いられる。この装置の表面の位置で、粒子は光散乱機能を果たすことが可能であり、それ故、その表示は白色に見える。上部表面からの移動により、液体の色、例えば、黒色が見えるようになる。他の例においては、透明な流体内に懸濁された、２つの種類の粒子、例えば、黒色の負に帯電した粒子及び白色の正に帯電した粒子であることが可能である。多くの異なる有効な構成が存在している。

電気泳動表示装置は、それらの双安定性の結果として低電力消費（画像は、印加される電圧なしで保持される）が可能であり、それらの装置は、バックライト又は偏光子を必要としないために、薄く且つ明るい表示装置を構成することが可能である。それらの表示装置はまた、プラスチック材料から成ることが可能であり、そのような表示装置の製造においては低コストのオープンリール式の処理の可能性が存在する。

コストができるだけ低く維持される場合、パッシブアドレッシングスキームが採用される。表示装置の最も簡単な構成はセグメント化反射型ディスプレイであり、この種類のディスプレイで十分である多くのアプリケーションが存在している。セグメント化反射型電気泳動ディスプレイ破堤消費電力であり、高輝度を有し、また、動作において双安定的であり、それ故、電源がオフに切り換えられているときでさえ、情報を表示することが可能である。

パッシブマトリクスを用い、閾値を有する粒子を用いる従来の電気泳動ディスプレイは、下部電極層と、透明流体又は有色流体内に懸濁された、閾値を有する粒子を収容する表示媒体層と、上部電極層とを有する。バイアス電圧が、バイアスされる電極に関連する表示媒体の部分の状態を制御するように上部電極層及び／又は下部電極層における電極に選択的に印加される。

代替の種類の電気泳動表示装置は、所謂、“横電界方式”を用いる。この種類の装置は、表示材料層における粒子の選択的な横方向の移動を用いる。粒子が側面電極の方に移動されるとき、粒子間に隙間が現れ、それらの隙間を通して、下地表面が見える。粒子がランダムに分散しているとき、それらの粒子は、下地表面への光の進路を遮り、粒子の色が見える。それらの粒子は有色であり、下地表面は黒色又は白色であることが可能であり、若しくは、粒子が黒色又は白色であり、下地表面が有色であることが可能である。

横電界方式の有利点は、装置が透過性動作又は半透過反射性動作のために適合されることが可能であることである。特に、粒子の移動は、光についての経路を生成し、それ故、反射性動作及び透過性動作の両方がその材料を介して実行されることが可能である。このことは、反射性動作ではなく、バックライトを用いる照明を可能にする、横電界方式の電極は全て、１つの基板上に備えられることが可能であり、又は、それらの電極が両方の基板に備えられることが可能である。

アクティブマトリクスアドレッシングスキームがまた、電気泳動ディスプレイのために用いられ、それらのスキームは一般に、高分解能の階調を有する明るいフルカラーのディスプレイのためにより高速の画像更新が所望されるときに必要である。そのような装置は、信号アプリケーション及び広告表示アプリケーションのために、並びに電子ウィンドウアプリケーション及び環境照明アプリケーションにおける光源（ピクセル化された）として開発されてきていている。カラーは、カラーフィルタを用いて又は減法色原理により実施されることが可能であり、表示画素は、その場合、単に階調素子としての役割を果たす。下で、階調及び階調レベルについて説明するが、これは、単色の表示動作のみを決して提案するものではないことを理解することができる。

電気泳動ディスプレイは、代表的には、複雑な駆動信号により駆動される。一の階調レベルから他の階調レベルに切り換えられるようになっている画素については、しばしば、先ず、リセット位相として白色又は黒色に切り換えられ、次いで、最終的な階調レベルに切り換えられる。階調レベル間の遷移及び黒色／白色から階調レベルへの遷移はよりゆっくりであり、黒色から白色、白色から黒色、灰色から白色又は灰色から黒色への遷移に比べてより複雑である。

電気泳動ディスプレイについての代表的な駆動信号は複雑であり、異なる複数の副信号から成る、例えば、遷移の高速化、画像品質の改善等を目的とすることが可能である。

従来の駆動スキームの更なる説明については、国際公開第２００５／０７１６５１号パンフレット及び国際公開第２００４／０６６２５３号パンフレットに見出すことができる。

電気泳動ディスプレイ、特に、パッシブマトリクスのバージョンに伴う１つの重要な課題は、画像を有する表示をアドレスするのに時間を要することである。このアドレス時間は、画素出力が画素セル内の粒子の物理的位置に依存し、粒子の移動は有限な時間量を必要とすることから得られる。種々の方策にアドレス速度がより高くされることが可能であり、例えば、全体の表示についての画素領域において粒子を広げる平行粒子拡散段階が後続する、短い距離における複数の画素の移動のみを必要とする画像データの画素毎の書き込みを与えることにより高くされることが可能である。

代表的な画素アドレス時間は、アウトオブプレーン切り換え電気泳動ディスプレイにおける小さい大きさの画素についての数十乃至数百ミリ秒乃至インプレーン切り換え電気泳動ディスプレイにおけるより大きい大きさの画素についての数分の範囲内にある。更に、粒子の移動速度は印加される電界に対応する。従って、原理的には、印加電界が高くなればなる程、より速く、階調変化が達成され、それ故、画像の更新時間はより短くなる。

しかしながら、残念ながら、階調スケールの均一性は、低い及びかなり低い駆動電圧においてのみ、得られる。典型的には、より大きい駆動電界（約０．１乃至１Ｖ／μｍ）において得られる、又は、少ない数の階調の陰影のみが得られる。

例えば、現在、市販の製品において達成することができる正確な（及び、再現可能な）階調数は４つのみである。これは、４乃至６ビットの階調を必要とすると典型的に考えられている電子ブック又は電子信号については受け入れられない。一般に、電気泳動ディスプレイにおける階調の能力は、装置履歴、色素の種類、色素の不均一性、画素の大きさ及び画素間不均一性、セルギャップ及びセルギャップの不均一性、画素汚染、温度の影響、電極レイアウトや形状や配置等の画素デザイン、並びに装置動作（駆動スキーム、アドレスサイクル／シーケンス、ＤＣバランシング）等の多くのクリティカルパラメータに依存する。

国際公開第２００５／０７１６５１号パンフレット 国際公開第２００４／０６６２５３号パンフレット

本発明は、電気流体力学流として知られている現象のために、現在の電気泳動ディスプレイのデザインの限定された階調能力についての他の理由及びかなり重要な理由が存在するという認識に基づいている。

電気流体力学流（ＥＨＤＦ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＨｙｄｒｏＤｙｎａｍｉｃ Ｆｌｏｗ）は、外部から印加される電界の影響下で生じる局所的及び／又は全体的乱流（画素又はカプセル内の）の様式である。ＥＨＤＦの性質がしばしば、不安定、ランダム及び非線形であり、それにより、粒子軌道が意図された粒子の軌道からかなり逸れるようになることを、本発明者は観測してきた。従って、かなり乱された粒子軌道は階調の再現不可能に繋がり、また、ディスプレイにおいて及び画素間で、可視色を不均一にする。

その課題の一解決方法は、画像更新速度を犠牲にして、低い又はかなり低い駆動電界で電気泳動ディスプレイを駆動することである。しかしながら、許容されることのない長い更新時間になる。従って、電気泳動ディスプレイについて、及びより高い駆動電圧において、より信頼性の高い繰り返し可能な階調レベルを提供する必要があり、このことは、その場合、階調レベルの数の増加を可能にする。

本発明に従って、１つ又はそれ以上の装置要素を有する電子装置を駆動する方法であって、各々の装置要素は装置要素状態を制御するように移動される粒子を有し、各々の装置要素はコレクタ電極及び出力電極を有し、その方法は、
リセットフェーズにおいて、リセット電極に粒子を移動させるように装置を制御する制御信号の第１集合を印加するステップと、
アドレスフェーズにおいて、好ましい数の粒子が出力電極に存在するように、リセット電極から粒子を移動させるように装置を制御する制御信号の第２集合をするステップと、
を有する方法であり、
制御信号の第２集合は、第１電圧がリセット電極に粒子を引き付けるためのものであり、第２電圧は出力電極にリセット電極から粒子を引き寄せるためのものである、第１電圧と第２電圧との間で発振するパルス波形を有し、そのパスル波形の第１電圧及び第２電圧のデューティサイクル及び大きさは、アドレスフェーズにおいて出力電極に移送される粒子の割合を決定する、
方法を提供する。

この制御方法は、一部を、出力電極の方に移される前に、リセット電極においてうまく制御された“粒子のパケット”を与える。この方法は、閾値の有無に拘わらず、粒子のために用いられることが可能である。リセット電極は、コレクタ電極及び出力電極の一を有することが可能である。

閾値を有する粒子について、第１電圧及び第２電圧の一が閾値以下であり、第１電圧及び第２電圧の他が閾値以上である。パルス波形の第１電圧は、閾値以上の大きさを有することが可能である一方、第２電圧は、閾値以下の電圧の大きさを有することが可能である。両方の電圧は閾値以上であることが可能である。従って、色素粒子は一の方向のみに又は両方の方向に移動されることが可能であることを理解することができる。

閾値を有しない粒子については、各々の装置要素は、好適には、ゲート電極を更に有し、リセット電極は、コレクタ電極、出力電極及びゲート電極の一を有する。この場合、粒子のパケットは、ゲート電極を介してリセット電極と出力電極との間を通される。閾値を有さない粒子についての粒子の移送は、装置要素アドレシングサイクルの間のデューティサイクルが制御された時間期間のみについてのものである。閾値を有さない粒子を用いる装置については、ＥＨＤＦの影響は “消波”により遮られる。

粒子品質が、例えば、ディスプレイアプリケーションについて、要素状態を定める全ての場合に、この方法は、繰り返し可能な且つ正確に制御可能な階調レベルを与える。特に、駆動方法は、流れを遮ることによりＥＨＤＦの影響を抑制するように考慮されている。

ゲート電極を有する構成について、パルス波形の第１電圧が印加されるとき、ゲート電極は、出力電極からリセット電極への粒子の移動を抑制し、それ故、既に出力電極にある粒子は、そこに留まらされる。パルス波形の第２電圧が印加されるとき、ゲート電極は、リセット電極から出力電極への粒子の移動を可能にする。このように、ゲート電極は遮断装置としての役割を果たし、その遮断装置は、粒子が一のフェーズの間にリセット電極から出力電極に移動することを可能にし、その場合、リセット電極に戻るように出力電極に達しなかった粒子を移動させる他のフェーズで粒子の移動を遮る。ゲート電極は、好適には、この目的のために、リセット電極と出力電極との間にある。

本発明の方法は、エボリューションフェーズを更に有することが可能であり、そのエボリューションフェーズにおいて、制御信号の第３集合は、装置要素の出力領域の出力電極において収集された粒子を広げるようにその装置を制御するように適用される。このように、出力電極は、一次記憶電極であることが可能である。エボリューションフェーズは全ての装置要素について並列にあることが可能であり、それ故、迅速なアドレッシングスキームが、並列で実行される粒子移動の殆どにより構成される。

その方法は、電気泳動ディスプレイ、例えば、各々の装置要素が電気泳動表示画素を有する、横電界方式電気泳動表示装置を駆動するためのものであることが可能である。ゲート電極は、好適には、コレクタ電極と出力電極との間に対称性を有するように位置付けられる。

リセット電極は制御電極を有することが可能である。この場合、ゲート電極を有する構成については、制御信号の第２集合は、コレクタ電極から出力電極への粒子の移送が制御されるようになっている装置要素についての第１ゲート電圧と、コレクタ電極から出力電極への粒子の移送がロックされる装置要素についての第２ゲート電極とを有する。従って、行毎のアドレスシーケンスにおいては、アドレスされた行について、第１ゲート電圧が印加され、アドレスされない行について、第２ゲート電圧が印加される。

アドレスされた行については、パルス波形の第１電圧及び／又は第２電圧は、同じ行における異なる装置要素について異なるレベルにあることが可能である。このことは、異なる要素における異なる粒子が同じデューティサイクルを有する駆動信号により制御され、それにより、駆動エレクトロニクスを簡単化することを可能にする。

リセット電極はまた、異なる装置要素について同じ電極でないことが可能である。このように、粒子移動は、同じ行において、１つの画素の出力領域の方に向かう、そして他の画素については出力領域から遠ざかることが可能である。それら２つの動作間の唯一の違いはパルスト列のデューティサイクルの値であり、そのパルス列はまた、アドレス期間毎に異なる大きさ及び副期間と組み合わされることが可能である。

その方法は、アクティブマトリクス装置を駆動するように用いられることが可能であり、各々の装置要素は複数のサイクルにおいて駆動され、それらのサイクルは共に、第２電圧と第２電圧との間のパスル波形振動を定める。

本発明はまた、装置要素の行列のアレイと、装置を制御する制御器とを有する電気泳動装置であって、制御器は、本発明の方法を実行するように適合されている、装置を提供する。

本発明はまた、本発明の方法を実行するように適合された電気泳動表示装置のための表示制御器を提供する。

本発明の実施例について、以下、添付図を参照しながら詳述する。

それらの図は模式図であり、スケーリングして描かれていないことに留意する必要がある。それらの図の部分における相対的な寸法及び釣り合いは、便宜上明確になるように、大きさを大きく又は小さく描かれている。同じ参照番号が、異なる図において、同じ層又は構成要素を表すように用いられていて、説明が繰り返されることはない。

基本的な技術について説明するための既知の種類の装置の模式図である。 画素電極レイアウトの一例を示す図である。 画素電極レイアウトの他の例を示す図である。 図２のレイアウトをどのように駆動するかを示す図である。 本発明の方法で用いられる駆動電圧を示す図である。 図５の駆動電圧がどのように機能するかを説明するために用いる図である。 本発明の方法で用いる第２駆動電圧を示す図である。 本発明の表示装置を示す図である。

本発明は、画素書き込みが所定の時間期間の間、画素書き込み状態と画素非書き込み状態との間の駆動電極の繰り返し変調を有し、それにより、行又は列アドレス時間の間に繰り返しパルスのデューティサイクル（画素書き込み体画素非書き込みの割合）に対応する画素毎の階調により、異なる画素について異なる階調の書き込みを可能にする駆動スキームを提供する。このように、パッシブマトリクスアドレッシングディスプレイについてさえ、均一な且つ繰り返し可能な階調が生成され、それが確実にされる。

本発明について詳細に説明する前に、本発明が適用される表示装置の種類の一例について、簡単に説明する。

図１は、本発明を説明するために用いる表示装置２の例を示し、横電界方式のパッシブマトリクス透過型表示装置の１つの電気泳動表示セルを示している。

そのセルは、電気泳動インク粒子６が収容されたセルボリュームを定めるように、側壁４により境界付けられている。図１の例は、光源（図示せず）からカラーフィルタ１０を透過した照明８を有する、横電界方式の透過型画素レイアウトである。

セルにおける粒子一は、共通電極１２と、列導体により駆動される蓄積電極１４と、行導体により駆動されるゲート電極とを有する電極構成により制御される。任意に、画素は、例えば、セルにおける粒子の移動を更に制御するように、共通電極とゲート電極との間に位置している１つ又はそれ以上の付加制御電極を有することが可能である。

それらの電極１２、１４及び１６における相対的な電圧は、蓄積電極１４又は駆動電極１２への静電力下で粒子が移動するかどうかを決定する。

蓄積電極１４（又は、コレクタ電極として知られている）は、粒子が光遮蔽膜により視野から隠される領域を定める。蓄積電極１４における粒子により、画素は、ディスプレイの反対側においてビューアに対して照明が進むことを可能にする光透過性状態にあり、画素開口は、全体的な画素寸法に対する光透過性開口の大きさにより定義される。任意に、ディスプレイは、反射性表面で置き換えられる光源を有する反射装置であることが可能である。

リセットフェーズにおいては、粒子は蓄積電極１４において収集されるが、リセットフェーズは、第１画素電極、又はゲート電極に対するものであることが可能である。

ディスプレイのアドレッシングは、粒子が画素視域において広がるように、電極１２の方に向かうように駆動することを有する。

図１は、３つの電極を有する画素を示し、ゲート電極１６は、パッシブマトリクスアドレッシングスキームを用いて、各々の画素の独立制御を可能にする。

より複雑な画素電極のデザインが可能であり、図２はその一実施例である。

図２に示すように、各々の画素１１０は４つの電極を有する。それらの４つの電極のうちの２つは、一意に識別する各々の画素について、行選択ライン電極１１１及び書き込み列電極１１２の形をとっている。更に、一次記憶電極１１４及び画素電極１１６が存在する。

このデザインにおいては、画素はまた、制御電極１１１、１１２の近接と画素電極１１６との間の粒子の移動を与えるようにデザインされているが、一次蓄積リザーバとしての役割を果たすインピーダンス電極１１４が備えられている。このことは、ライン毎のアドレッシングの間の移送距離を短くするようにし、一次記憶電極１１４から画素電極１１６までのより大きい移送距離は平行に実行される。図２は、画素領域を参照番号１１０として示している。

アドレッシング期間は、従って、移動する距離が短くなることのために、より高速に進み、高電界のために、粒子速度は高くなる。

他の電極デザイン及び駆動スキームもまた、可能である。

図３は、図２に類似する電極レイアウトであって、正符号を有する顔料のための駆動レベルを表す電圧を有する図である。同様の電位をアクティブマトリクス型駆動装置に印加することが可能である。

図３においては、各々の画素３０は、コレクタ電極スプール（ｓｐｕｒ）３４及び２つの行ライン（ビュー１及びビュー２）に接続している１つの列ライン３２と関連している。ゲートラインはまた、行方向に進み、ビュー１の電極及びビュー２の電極は全体的な表示のための共通電極である。

用語“選択”は、アドレスされる画素の行を表すように用いられ、用語“書き込み”は、視域の方に移送される粒子を有するようになっている行における画素を表すように用いられる。

図３における上側の真ん中の画素３６は選択書き込み画素（アドレスされた行における、そして視域における粒子により駆動される画素）であり、この画素のための顔料は、コレクタ電極（＋２Ｖ）から第１表示電極（ビュー１で０Ｖ）の方にゲート（＋１Ｖ）を横断するようになっている。ゲートが高い電圧（＋７Ｖ）である同じ列における他の画素全てについては、顔料はゲートを横断することができず、更に、同じ行における他の画素については、コレクタは、ゲート（＋１Ｖ）より低い（−１Ｖ）。従って、それらの画素については、顔料はコレクタに保持される。

図４は、図３を参照して上で説明している動作についてグラフィカルに説明するように用いられる。その図においては、コレクタ電極１２０と、ゲート電極１２２と、２つの画素電極１２４、１２６とが存在する。それらの画素電極の第１の画素電極１２４は、一次蓄積電極とみなされる。

画像の右側の列は、視域（書き込み画素）に対して駆動される粒子を有する画素についての電圧のシーケンスを示し、画像の左側の列は、コレクタ領域（非書き込み画素）において粒子を保持する画素についての電圧のシーケンスを示している。

先ず、リセットフェーズにおいて、粒子（正に帯電していることを前提とする）は、画素全てについて同時に、コレクタ電極１２０に引き寄せられる。

図４は、異なる電圧レベルが用いられることを示す図３と同じ結果を得る、異なる電圧を示している。

一度に一つの行が、即ち、各々の行が、選択されない行に比べてゲート電圧を低くすることにより選択される。図示している実施例においては、選択された行（“選択”）は０Ｖのゲート電圧を有する一方、選択されていない行（“非選択”）は＋２０Ｖのゲート電圧を有する。書き込まれるようになっていない画素は−１０Ｖのコレクタ電圧を有し、書き込まれるようになっている画素は＋１０Ｖのコレクタ電圧を有する。模式的に示しているように、書き込まれるようになっている選択された行における画素のみが、一時的蓄積電極として機能する第１画素電極１２４の方への粒子移動を有する。第２画素電極１２６の電圧を第１画素電極の電圧より低く設定することがまた、可能であり、その場合、粒子は、第２画素電極１２６の方に更に移送される。

このようにして、全表示がアドレスされる。

後続のエボリューションフェーズにおいては、全ての画素について同時に、第１画素電極１２４（又は、代替として、第２画素電極１２６）に書き込まれる粒子は、模式的に示しているように、２つの画素電極の間に広げられる。

本発明は、特に、横電界方式で移動する粒子の装置の種類について、高再現性で正確な階調の生成を確実にする方法に関する。

本発明の有利点については、図２乃至４の横電界方式のパッシブマトリクス型スイッチング電気泳動ディスプレイ、即ち、第１コレクタ電極と第１表示電極との間に実質的に位置しているゲート電極により、画素毎に、少なくとも１つのコレクタ電極、少なくとも１つの表示電極及び少なくとも１つのゲート電極を有する電気泳動ディスプレイに関して例示している。

横電界方式で駆動されるパッシブマトリクス型スイッチング電気泳動ディスプレイにおいて正確で高再現性の階調を実現するための本発明についての複数の異なる実施例について記載している。図示している電圧値及び相対的な寸法は、全くの例示である。用語“粒子”は、液体又は固体の状態にある顔料又は色付けされた色素材料、若しくはそれらの組み合わせを有し、それらは、粒子の形成中に又はそれらの後処理において色付けされることが可能である。これにより、小さいサイズの着色粒子、若しくは、例えば、着色された又は染められた、そうでなければ他の液体中に懸濁されて色付けされた液滴（例えば、オイル中オイルエマルジョン、又は所謂、連続相流体）が得られる。色付けされることに代えて、粒子は、懸濁媒体の屈折率以外の屈折率を有する材料である（例えば、切り換え可能レンズ）ことが可能である。

本発明の第１実施形態においては、選択−書き込み画素又は行についてコレクタ電極に固定電位を印加するのではなく、選択−書き込み画素又は行のコレクタ（列）における電位は、画素−書き込み状態と画素−非書き込み状態との間で、図５に示す繰り返しサイクルにより変化される。

図５は、時間期間ｔを有する画素書き込みフェーズを示し、この時間期間は、一時的蓄積電極への粒子移動、即ち、図４の選択−書き込み部分に示す粒子移動が存在する時間である。この時間期間ｔは、書き込み電圧と非書き込み電圧との間の、即ち、図４における例示としての電圧である＋１０Ｖと−１０Ｖとの間の、又は図３における例示としての電圧である＋２Ｖと−１Ｖとの間のコレクタ電極における一連のＮ個のパルスを有する。各々のパルス５０について、デューティサイクルは階調レベルを決定する。このデューティサイクルは、フル時間期間（ｔ）についてのデューティサイクルに対応し、階調レベルを決定する。従って、異なる階調レベル（例えば、８ビットについては２５５）は、単独の行アドレッシングサイクルの間に行において異なる画素について書き込まれることが可能である。

交互の画素−選択書き込み状態及び画素−非書き込み状態の効果は、コレクタ電極、ゲート電極及びビュー１電極の電極エッジに沿って、渦巻きが初期的に設定され、それらの渦巻きはそれらの十分な強度まで生じることを可能にする。コレクタ電極に沿って進む渦が、顔料粒子の適正に規定された量で“ロード”される。図３における例示としての電圧をとることにより、コレクタ電位は、次には、選択されたデューティサイクルに従って同時に−１Ｖから＋２Ｖに上がる。＋１Ｖにあるゲートに関連して、このことは、逆符号の電荷キャリアが引き寄せられ、それ故、実際には、ゲート電極及びコレクタ電極における渦巻きは、一時的であるにせよ、壊れる。また、その渦巻き中の顔料は、ゲートの方に、適正に規定された量だけ移送され、その場合、それらの顔料は、ビュー１電極の方に移動されることが可能である。

そのようなビュー１電極の方への移動は、“低”コレクタ状態及び“高”コレクタ状態の両方について起こる。唯一必要なことは、顔料がゲートを横断する必要があることであり、それには時間を要することである。

従って、振動信号は流れパターンの破壊をもたらし、ゲート電極はドライバとして機能し、そのドライバは、逆方向に引き寄せられるゲート電極の反対側における粒子により、電圧が振動されているときに、流れパターンを分割する。

同時に、コレクタ電圧は高くなるため、その渦巻きは、完全に壊れる前に、ゲート電極の方に僅かに移動される。従って、高抵抗の懸濁液については、顔料は、コレクタ電極のエッジに沿って新しい渦が生じる前に、ゲートを横断することが可能である一方、低抵抗の懸濁液の場合、同じ効果を得るのに、より長い時間を要する。

次に、コレクタにおける電位が、単独のパルスのデューティサイクルに従った更なる期間の後に、−１Ｖに再調整されるとき、コレクタ電極とゲート電極との間のギャップにロードされた顔料はコレクタ電極の方に戻り、そのコレクタ電極において、新しい渦が設定されるように、及び顔料粒子により“再ロード”されるように時間が与えられる一方、ゲート電極と第１表示電極との間の顔料は、第１表示電極の方に更に移動される。従って、非書き込み期間／書き込み期間のデューティサイクルに依存して、時間期間ｔの画素−選択書き込みフェーズの間に複数回、デューティサイクルシーケンスを繰り返すことにより、所定の階調が書き込まれることが可能である。

この駆動シーケンスは、コレクタ電極とビュー１電極との間のギャップを横断する顔料の時間を要する（特定の実効移動度を有する）。従って、そのギャップ、駆動電界及び実際の電極ギャップにおける顔料の実効移動度に依存して、非書き込み期間（−１Ｖ）及び書き込み期間（＋２Ｖ）が切り換えられる“頻度”は異なることが可能であり、画素が選択される全時間は短く又は長くされることが可能であり、又は駆動電圧は調整される（図５におけるように−１Ｖ対＋４Ｖ、−１Ｖ対＋６Ｖ、−１０Ｖ対＋１０Ｖ）ことが可能である。

この駆動スキームにおいては、顔料の一部が、ゲートを横断して、第１出力電極に到達した直後に、コレクタ電極と第１出力電極との間に尚もある顔料は、一時的にコレクタにおける電位の符号を逆にする（従って、デューティサイクルに対して）ことにより、コレクタ電極の方に実質的に再び引き寄せされる。従って、コレクタ電極と第１出力電極との間の最初の顔料の割り当ては分散されるようになり、その場合、一の部分は視域（即ち、第２出力電極）の方に“逃げる”一方、 他の部分は、コレクタ電極の方に再び引き寄せられて、新しいパケットを形成する。

このプロセスはＮ回繰り返される。従って、本質的には、顔料パケットは、コレクタ電極から第１出力電極の方に（又は、顔料が視域から制御された方式で引き出される場合には逆の方に）、少量であって、適正に規定された量だけ繰り返して移送される。ＥＨＤＦの不安定な効果は、デューティサイクルにより制御された“波形の破壊”により抑制される。

下の実施例により明らかになるであろうように、異なる階調が、周波数、電圧レベル及び／又は符号並びにデューティサイクルに基づいて設定されることが可能である。本発明は、複数の異なる、正確な及び高再現性の階調を生成するように用いられることが可能である。階調の数は、その場合、粒子移動の再現性によるのではなく、人間の目により区別されることが可能である知覚される輝度値の数により制限されることが可能である。その制限は、その場合、懸濁液の光学濃度であることが可能である。それ故、より多くの階調が、より大きい光学濃度を有する懸濁液、より高い反射率を有する反射性表面、又はより大きい開口率を有する画素について可能である。

多くの異なる変化が存在するが、５０％のデューティサイクルについては、視域に顔料が存在しなくなる又は殆ど存在しなくなる（顔料はゲートを横断することができるからである）。従って、最適な状態では、１つのパルスの期間（ｔ／Ｎ）は、ゲート電極において行ったり来たりして顔料パケットを“ポンピングする”のに必要な全時間に等しい。換言すれば、５０％のデューティサイクルにおいては、顔料は、ゲートを横断する端にあるが、そのようにすることはできない。この時間が正確にはどれ位長いかは、印加される電界ばかりでなく、ゲートにおける顔料粒子の実効移動度、表面電荷及びその符号並びに局所的静電界に影響する他の因子に関連するゲート電極の幅に依存する。

略１００％（又は、顔料の符号に、及び顔料がコレクタ電極か又はビュー１電極において収集されることに依存して、略０％）のデューティサイクルについては、何れの顔料も、コレクタの方に戻るように／コレクタの方から殆ど進まない。従って、濃い状態／白色状態の強度は、最大値の方にゆっくりと高く／低くなる。

図６は、デューティサイクルレベルに対する画素出力Ｙを示している。Ｙの値０は最大の吸収、即ち、全ての粒子が視域において広がっていることを意味し、Ｙの値１００は最小の吸収、即ち、全ての粒子がコレクタに留まっていることを意味する。

第２実施形態においては、コレクタ電極に対する顔料のリセットに代えて、顔料は、第１表示電極（ビュー１）、即ち、ゲート電極に対して最近接の表示電極に対してリセットされることが可能である。顔料は、その場合、コレクタ電極か又はビュー１電極のどちらかに印加される、上記の変調スキームを用いることにより、コレクタ電極の方に小さく、制御されたパケットに引き出されることが可能である。

後者の場合、非書き込み画素については、コレクタ電位は拒絶される一方、画素−選択画素−書き込みの場合については、コレクタ電位は受け入れられる。従って、好ましい顔料の量を除去した後、ディスプレイの共通エボリューションフェーズは再び、上記のように従うことになる。

第３実施形態においては、画素毎の一定のアドレッシング期間及び可変デューティサイクルを有するのではなく、固定デューティサイクルが可変時間量について適用される一方、コレクタ電極に対して異なる電位又は符号を適用することが可能であり、それによりまた、適正に規定された、正確な階調を得ることが可能である。この方法は、少ない階調数（例えば、２又は３ビット）に対してかなりよく適合する。

第４実施形態においては、デューティサイクル及び画素毎のアドレッシング時間の両方が可変であり、駆動スキームの異なる組み合わせが異なる時間において適用されることが可能である。

第５実施形態においては、異なる電位が、例えば、Ｎ個のデューティサイクル期間の副集合ｎについて、画素−書き込み期間及び／又は画素−非書き込み期間の異なる時間の間に異なる画素のコレクタ電極に適用されることが可能である。

上で概観した異なる概念の組み合わせが異なる時間において、行アドレッシング期間（ｔ）の間の異なる（等しい又は等しくない）副期間について適用されることが可能である。

行が選択されるとき、必要な列（コレクタ）電圧が、典型的には、並列して列導体に印加される。これは、独立して制御されるデューティサイクルを有する各々の列を必要とする。しかしながら、異なる列についてであるが、異なる階調レベルを得るように異なる書き込み電圧により、同じデューティサイクルを用いることが可能である。このことにより、必要なデューティサイクルの集合を有することにより駆動エレクトロニクスを簡単化することができる。図７は、図５の電圧波形により駆動される画素に対して選択された行における異なる画素についての列電圧を示し、図５に示すものと異なる第２画素選択書き込み電圧７０を用いる。

図７はまた、粒子が閾値を有する場合について、“画素選択書き込み”電圧が閾値以上であり、“画素選択非書き込み”が閾値以下であるように、閾値電圧Ｖ_{ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ}が選択されることが可能である。

上記の実施例においては、画素を独立してアドレスすることを可能にするゲート電極が用いられる。画素の１つの行のアドレッシングが既にアドレスされている他の行に影響を与えないように、パッシブマトリクススキームが閾値電圧応答を用いることが可能であることが知られている。そのような場合、行電圧及び列電圧の組み合わせは、アドレスされる画素においてのみ閾値を上回り、他の画素全ては前の状態を維持することが可能であるようなものである。本発明はまた、マトリクスアドレッシングスキームの一部として閾値応答を用いる表示装置に適用されることが可能である。これは、上記のゲート電極の使用に代わる、又はその使用を付加することが可能である。本発明は、横方向スイッチング表示技術に対して最も有利である。

アクティブマトリクス型装置については、同じ駆動パルスを、ゲートの有無に拘わらず、画素当たりに１つ又はそれ以上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を、又は“画素内論理”をさえ有するデザインにより、用いることが可能である。

典型的には、アクティブマトリクスは、行導体に接続されたゲートを有するＴＦＴのアレイと、列導体に接続されたそれらのソースとを有する。各々のＴＦＴのドレインは、その場合、コレクタ電極に結合される。

図８は、本発明のディスプレイ１６０が、画素のアレイ、ドライバ、列ドライバ１６６及び制御器１６８を有する表示パネルとして実行されることが可能であることを示す模式図である。制御器は、複数のアドレッシングスキームを実行し、一実施例は、第１アドレッシングサイクルについての目的のライン時間に従って異なる駆動スキームを実行する。

アクティブマトリクス型装置の場合、行ドライバはゲートドライバ、例えば、一度にＴＦＴの１つの行のゲートをアドレスする簡単なシフトレジスタである。列ドライバは、画素の選択された行についての列のための適切な電圧に各々の列を切り換える。

Ｇ個の異なるデューティサイクルレベルが存在する場合、アドレッシングフェーズは、複数の、即ちＧ個のアドレッシングサイクルを有する。例えば、８個のデューティサイクルが存在する場合、８個のアドレッシングサイクルは、各々の画素が８個のデューティサイクルの何れかに対して駆動されることが可能にする。このことは、複数の別個のステップで可変デューティサイクル信号を有する信号を有効に構築する。可変デューティサイクル信号は、フルアドレッシングフェーズに対応する期間を有し、一の電圧から他の電圧への信号におけるステップは、より短いアドレッシングサイクルタイミングポイントの１つにある。各々のアドレッシングサイクルの間に一定時間が存在し、信号がデューティサイクルのＭ個の繰り返しを有する場合、全書き込みフェーズは長さＧｘＴｘＭを有する。オアレイにおける各々の行は、ＧｘＭ回アドレスされる。本発明は、それ故、パッシブマトリクスバージョンについてと同じ有利点を提供するように、アクティブマトリクス型装置に対して適用されることが可能である。

本発明は、多くの他の画素レイアウトに適用されることが可能であり、電気泳動ディスプレイに又はパッシブマトリクス型ディスプレイに限定されるものではない。本発明は、パッシブマトリクス型ディスプレイが長いアドレッシング時間を有するために、それらのディスプレイについて関心があるが、有利点はまた、アクティブマトリクス型ディスプレイに対しても得られる。上記の実施例においては、１つ又は２つの出力電極が存在することが可能である。

アクティブマトリクスアプリケーションの場合、同様の又は類似する変調方法を、全ての画素について同時に用いることが可能である。電気泳動の懸濁液が双安定性及び／又は閾値を有する粒子を含む場合、それらの場合におけるゲート電極は、例えば、大きい開口を与えるように、省略されることが可能である。

本発明の駆動方法はまた、ＥＨＤＦを制御するように、非横電界方式スイッチング及び混合モードディスプレイについて用いられることが可能である。画素（又は、行）アドレッシング期間の間、粒子は、デューティサイクルが決定された異なる比で横電界及び／又は非横電界方式で繰り返して表示されることが可能である。従って、ビューア側に近い固定層の光学的外観は、従来の方法に比べてより良好に制御されることが可能である、又は、非横電界方式で再方向付けされる前に、先ず、横電界方式で制御されることが可能である。

一般に、本発明は、電子ペーパーディスプレイ、電子的価格タグ、電子棚札、電子広告掲示板、太陽光ブラインド及び粒子移動装置に適用されることが可能である。

非表示アプリケーションには、レンズ及びレンズアレイ、生物医学的装置及びドーズトリミング装置、可視及び引可視光シャッタ（家、温室、プールのための窓におけるＩＲシャッタ）、切り換え可能カラーフィルタ（写真）、照明装置（ランプ及びピクセル化ランプ）、電子床、壁、天井及び家具、一般の電子コーティング（例えば、自動車用“ペイント”）、並びにアクティブ／動的偽装（ＬＦ、ＨＦ、ＵＨＦ、ＳＨＦ無線波及びより高い周波数波（光／Ｘ線遮断器／吸収器／変調器）を有する可視の及び／又は非可視の））を有する。

レンズアプリケーションの場合、レンズ又はレンズカップのアレイは、局所的又は全体的に拘わらず、微視的（電極に近接する場合のみ）又は巨視的（画素／レンズカップ全体に亘って）に拘わらず、異なる、調節可能な（平均）屈折率を有する各々のカップを備えることが可能である。

その方法は、双安定性及び／又は閾値をもたない粒子を有する電気泳動懸濁液について適用されることが可能である。本発明は、勿論、正に帯電した及び負に帯電した顔料に適用されることが可能である。

低抵抗の及び高抵抗の懸濁液の両方が用いられることが可能であるが、高抵抗の懸濁液に比べて、低抵抗の懸濁液はかなり低い駆動電界を必要として、それ故、低抵抗の懸濁液は、パッシブマトリクススキームにおいてアドレスされるとき、かなり長い画像更新時間を有する。

その装置は、単一の要素、例えば、切り換え可能ウィンドウを有することが可能であり、表示アプリケーションについては、画素のアレイが存在する。

本発明について、図及び上記説明において図示及び詳細説明を行っているが、そのような図及び説明は、例示であって、限定的なものではなく、本発明は開示されている実施形態に限定されるものではない。図、上記説明及び特許請求の範囲から、本発明の実施において、詳述している実施形態の多くの変形が可能であることを、当業者は理解することができる。請求項における用語“を有する”は、他の要素を排除するものではなく、単数表現は、複数の存在を排除するものではない。特定の手段が異なる独立請求項に記載されているということのみにより、それらの手段の組み合わせが有利に用いられはしないことを意味してはいない。

Claims (5)

1. 粒子を含む要素を有する電子装置を駆動する方法であって、
   前記粒子は、該粒子の量によって定められる要素の光学状態を制御するように移動され、
   前記要素は、コレクタ電極と出力電極との間に設けられたゲート電極を有し、
   当該方法は：
   リセット段階において、制御電圧の第１集合を、前記ゲート電極、前記コレクタ電極、及び前記出力電極へ印加することで、前記コレクタ電極の方に前記粒子を移動させるように前記電子装置を制御するステップ；並びに
   アドレッシング段階において、制御信号の第２集合を、前記ゲート電極、前記コレクタ電極、及び前記出力電極へ印加することで、好ましい数の粒子が前記出力電極に存在するように、前記コレクタ電極から前記粒子を移動させて前記電子装置を制御するステップ；
   を有し、
   前記の制御電圧の第２集合は、前記出力電極と前記コレクタ電極との間に印加されて、前記コレクタ電極に前記粒子を引き寄せるための第１電圧と、前記コレクタ電極から前記出力電極の方に前記粒子を引き寄せるための第２電圧との間で振動するパルス波形を有し、
   前記パルス波形の前記第１電圧及び前記第２電圧のデューティサイクル並びに大きさは、前記アドレッシング段階における前記出力電極の方に移動される粒子の割合を決定し、
   前記パルス波形の前記第１電圧が印加されるとき、前記ゲート電極は、既に前記出力電極に存在する粒子が前記出力電極に留まるようにして、前記出力電極から前記コレクタ電極への粒子の移動を妨げる、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記パルス波形の前記第２電圧が印加されるとき、前記ゲート電極は、前記コレクタ電極から前記出力電極への粒子の移動を可能にする、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記電子装置が２つ以上の要素を含み、
   前記の制御電圧の第２集合は、前記コレクタ電極から前記出力電極への前記の粒子の移動を前記要素に制御させることを可能にする第１ゲート電圧と、前記コレクタ電極から前記出力電極の方への前記の粒子の移動を前記要素に止めさせることを可能にする第２ゲート電圧とを有する、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記アドレッシング段階は、前記要素の行毎のアドレッシングを有し、アドレスされる行について、前記第１ゲート電圧が印加され、アドレスされない行について、前記第２ゲート電圧が印加される、方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法であって、前記出力電極は出力領域によって分離される2つの画素電極のうちの一であり、
   該方法は変化段階を更に有し、
   前記変化段階では、前記制御電圧の第３集合が、前記ゲート電極、前記コレクタ電極、及び前記2つの画素電極に印加されることで、前記出力電極で収集された粒子が前記出力領域にわたって広がる、
   方法。
   

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