JPH09281899A - 外部電場起動ディスプレイシート - Google Patents

外部電場起動ディスプレイシート

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JPH09281899A
JPH09281899A JP8350819A JP35081996A JPH09281899A JP H09281899 A JPH09281899 A JP H09281899A JP 8350819 A JP8350819 A JP 8350819A JP 35081996 A JP35081996 A JP 35081996A JP H09281899 A JPH09281899 A JP H09281899A
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sheet
capsule
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ink
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デイビッド・ケイ・ビーゲルセン
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ウォーレン・ビー・ジャクソン
Guerino G Sacripante
グエリーノ・ジー・サクリパンテ
James Mikkelsen
ジェイムズ・ミッケルセン
Thomas W Smith
トーマス・ダブリュー・スミス
Nicholas K Sheridon
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部電場起動ディスプレイシートを製造する
ための異なる方式を提供する。 【解決手段】 外部電場起動ディスプレイシートにおい
て、複数の通常離れた間隔に配置されている砂時計状カ
プセル２２と、頚状部２８によって分離された２つの対
向空間２４，２６を有する前記複数の砂時計状カプセル
の中の各砂時計状カプセルとを備えた外部電場起動ディ
スプレイシート。対向空間２４，２６は、頚状部２８を
通して互いにつながっており、複数の砂時計状カプセル
２２の中の各砂時計状カプセルは、インク４２で部分的
に充填され、各砂時計状カプセルの中のインク４２は、
その対応する砂時計状カプセルの両端間の外部電場に応
動して頚状部２８を通して砂時計状カプセルの一方の空
間から砂時計状カプセルの他方の空間に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部電場起動ディ
スプレイ、特に、砂時計状カプセルの両端間に外部電界
を印加することによってインクが砂時計状カプセルの一
方の空間から砂時計状カプセルの他方の空間に移動する
ことができる、複数の砂時計状カプセル内のインクを利
用する外部電場起動ディスプレイシートに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】シート状の外部電場起動ディスプレイ
は、紙の書類の多くの属性を有する薄いシートを備えて
いる。このディスプレイは、紙のように見え、紙に似た
周囲光変調の働きを有し（例えば、周囲光が明るければ
明るいほど、より容易に見ることができる）、紙のよう
に曲げやすく、紙のように携帯でき、紙のようにその上
に書くことができ、紙のようにコピーすることができ、
そしてほぼ紙の古記録類（archival）の記録力を有す
る。
【０００３】ディスプレイパネルが各半球上に異なるカ
ラーを有する複数の球状粒子で構成されている“ねじれ
ているボールパネルディスプレイ”という名称の米国特
許第４，１２６，８５４号のように、外部電場起動ディ
スプレイシートを製造するための異なる方式がある。各
球状粒子に印加された電界（外部）の方向に応じて、半
球の一方が表示される。この方式では、白黒ディスプレ
イシートの場合、各ボールは白半球と黒半球とを有す
る。球状粒子の白、黒半球は、所望の画像又はテキスト
を表示するように選択できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、外部
電場起動ディスプレイシートを製造するための異なる方
式を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
砂時計状カプセルを備えている外部電場起動ディスプレ
イシートが開示されている。各砂時計状カプセルは、外
部電場に応動して一方の空間から他方の空間の中に移動
するインクをその空間の一つに含む。不透明な中間に位
置するシートは、中間に位置するシートの下の空間内の
インクの可視性を妨害する。砂時計状カプセルの両端間
に外部電場を印加することによって、インクは、中間に
位置するシートの下の空間から中間に位置するシートの
上のインクが目に見える空間に移動する。選択された砂
時計状カプセルの両端間に外部電場を印加すると、中間
に位置するシートの上に所望の画像を形成する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１を参照するに、本発明の外部
電場起動ディスプレイシート１０の好ましい実施例のピ
クセル幅断面図が示されている。外部電場起動ディスプ
レイシート１０は、その外部電場としての電界に応動す
るように設計されているので、以下、“外部電場起動デ
ィスプレイシート１０”は“電気ディスプレイシート１
０”と呼ぶ。以下、その外部電場として電界を使用する
いかなる“外部電場起動ディスプレイシート”も“電気
ディスプレイシート”と呼ぶ。
【０００７】通常、２０ミルよりも薄い電気ディスプレ
イシート１０は、５つのシート１２、１４、１６、１
８、２０を備えている。シート１２（中間に位置するシ
ート）は、ＴｉＯ2入りの重合体膜のように薄く、曲げ
やすい、白色で、不透明な高反射性材である。シート１
４及び１６は、曲げやすい材料、一般的には、（デュポ
ン社から入手可能である）リストン（Riston）（登録商
標）、ブァクレル（Vacrel）（登録商標）又はパラド
（Parad）（登録商標）や、シープレイ マイクロポジ
ット（Shipley Microposit）（登録商標）ＳＴＲ（商
標）１０００等あるいはＡＺ １００で代表されるＡＺ
（商標）レジストの中の１つのような厚膜フォトレジス
トで作られている。シート１８及び２０は、ポリ（エチ
レンテレフタレート）（マイラ（Mylar）（登録商
標））、ビスフェノールＡポリ（炭酸塩）（レックサン
（Lexan）（登録商標））、ポリ（メタクリチル酸メチ
ル）（プレクシィグラス（Plexiglas）（登録商標））
等を含むフィルム状又はシート状の市販のいかなる広範
囲の透明重合体から成ってもよい。ここで使用する“透
明”とは、“物体を他方の側で容易に見ることができる
ような細かい又は開いた構造のもの、であることを意味
する。シート１２、１４、１６、１８及び２０は、全て
一緒に接着されている。
【０００８】電気ディスプレイシート１０は、複数の砂
時計状カプセル２２を有している。砂時計状カプセル２
２は、シート１２、１４及び１６に入れられ、シート１
８、２０によって密閉されている。各砂時計状カプセル
は、２つの空間２４及び２６と、頚状部２８とを有す
る。空間２４はシート１４内のカップ状の空洞であり、
空間２６はシート１６内のカップ状の空洞である。砂時
計状カプセル２２の頚状部２８はシート１２内の穴であ
る。
【０００９】本明細書の全図面では、簡単にする目的の
ために、複数の各要素がある場合、ほんのわずかだけに
番号を付けていることに注目されたい。しかしながら、
番号付要素と同じ形状を有する全ての要素は番号付要素
と同じであることは言うまでもない。
【００１０】図２を参照するに、シート１２は、その幅
Ｗの端から端までに複数の穴２８を有する。１ミクロン
から３０ミクロンの範囲内の直径ｄを有する穴２８は互
いから一様に離隔されている。穴と穴の間の空間Ｓは１
０ミクロンから１００ミクロンの範囲内である。本発明
の好ましい実施例では、穴はシート１２全体に一様な分
布を有するように形成されている。しかしながら、一様
な分布は必要ない。
【００１１】シート１２内の穴２８は、フォトリソグラ
フィ、強力な分子損傷及びその後のエッチング、レーザ
削磨又は他の手段のいずれかによって形成される。図３
を参照するに、本発明の好ましい実施例は穴２８を形成
するためにフォトリソグラフィを使用する。
【００１２】シート１２内に穴２８を形成するために、
アルミニウムのような材料の薄い層２３（約１００ｎ
ｍ）がシート１２上に付着され、シップレイ（Shiple
y）１３５０のようなポジティブ機能フォトレジストの
層２５がアルミニウムの層２３上に付着される。次に、
シート１２は、紫外線発生源３２からマスク３０を通っ
て出る紫外線に露光される。マスク３０は、光が通る円
形の開口３４の一様な分布を有する。紫外線露光後、フ
ォトレジスト層２５は、層２５が紫外線に露光された穴
を生成するために現像される。本工程で、アルミニウム
は、シート１２を露光するためにフォトレジストの穴を
通して硝酸のようなエッチング液によってエッチングさ
れる。次に、シート１２は、プラズマエッチング器内の
プラットフォームの上に置かれている。プラズマエッチ
ング器からの酸素プラズマはフォトレジスト層２５を除
去し、シート１２の幅Ｗをエッチングして複数の一様に
分布された穴２８を形成する。最後に、シート１２を希
塩酸のようなアルミニウムの選択的エッチング槽を通す
ことによってアルミニウム層２３は、シート１２から除
去される。
【００１３】図１に戻って参照すると、２つのシート１
４及び１６は両方とも、絶縁性の厚いフィルムで、任意
の数の前述の市販の厚いフィルムレジストを使用して製
造され、パターン化される。シート１４及び１６の各々
のシートは、砂時計状空洞２２を形成するシート１２の
穴２８に整列され、取り付けられている複数のカップ状
空洞２４及び２６をそれぞれ有する。
【００１４】シート１４及び１６をシート１２に接着
後、シート１４の空洞２４及びシート１６の空洞２６が
形成される。シート１２上にシート１４及び１６を接着
することによって穴２８を充填してはならない。図４を
参照すると、一旦シート１４及び１６がシート１２に接
着されると、紫外線発生源３２からの平行な紫外線はマ
スク３６を通してシート１４及び１６を露光するために
使用される。マスク３６は、図３のマスク３０の開口３
４の中心と同じ位置を中心とする複数の円形開口３７を
有する。図５を参照すると、図４のマスク３６が図３の
マスク３０の上に置かれるならば、マスク３６の各開口
３７は、マスク３０の対応する開口３４の中心Ｃ２と一
致する中心Ｃ１を有する。しかしながら、マスク３６の
開口３７は、開口３４の直径ｄ２に比べてより大きい直
径ｄ１を有する。
【００１５】図４に戻って参照すると、マスク３６は、
マスク３６の各開口３７がシート１２の対応する穴２８
と整列するようにシート１４と紫外線発生源３２との間
に配置されている。本装置の場合、シート１４は、マス
ク３６の開口３７を通る紫外線に露光される。次に、紫
外線発生源３２及びマスク３６はシート１６を露光する
ように移動される。図６を参照すると、マスク３６は、
マスク３６の各開口３７がシート１２の対応する穴２８
と整列するようにシート１６と紫外線発生源３２との間
に配置されている。本装置の場合、シート１６は、マス
ク３６の開口３７を通る紫外線に露光される。
【００１６】図４及び図６の両方では、穴３７を通過す
る光ビームは異なる長さの矢印で示されている。矢印の
長さは光の強度を表し、穴のエッジにより接近している
シート１４及び１６の照明が穴の中心の近くの照明より
も少ないことを示す。
【００１７】図７を参照すると、シート１４及び１６が
紫外線に露光された後、次に、接着されたシート１２、
１４及び１６は、図１の空洞２４及び２６の中に露光さ
れた領域を現像するために現像液溶液３３に入れられ
る。現像液溶液３３はシート１２の材料をエッチングし
ないことに注目すべきである。一旦空洞２４及び２６が
現像されると、接着されたシート１２、１４及び１６は
溶液３３から取り出され、洗い流される。
【００１８】図１及び図５の両方を再び参照すると、シ
ート１４及び１６は、マスク３０の開口３４に比べて大
きいマスク３６の開口３７を通る紫外線に露光されるの
で、空洞２４及び２６はシート１２の穴２８よりも大き
い。
【００１９】現像液溶液３３は徐々にシート１４及び１
６をエッチングしなければならないので、空洞２４及び
２６はカップ状である。図７では、空洞２４のゆるやか
なエッチングの３つの段階ａ１、ｂ１、ｃ１及び空洞２
６のゆるやかなエッチングの３つの段階ａ２、ｂ２、ｃ
２が示されている。超音波撹拌を使用して、材料のエッ
チング及び材料の除去をより均一にすることができる。
【００２０】したがって、ゆるやかなエッチングのため
に、空洞２４及び２６は、頚状部２８での開口よりもシ
ート１４及び１６の表面３５及び３９のそれぞれでより
大きい開口を有する。表面３５及び３９上の空洞２４及
び２６のそれぞれの直径ｄ３は、いかなる２つの隣接空
洞間でも約５ミクロンの最小距離ｄ４を可能にするよう
に選択される。
【００２１】空洞２４及び２６と穴２８がいかなる形状
であってもよいことに注目すべきである。しかしなが
ら、シート１２の穴２８は、砂時計形のネックの制限を
形成するために空洞２４及び２６よりも常に小さくなけ
ればいけない。
【００２２】本発明の開示された実施例は、穴２８と空
洞２４及び２６が形成される記載された方法に限定され
ないことにも注目すべきである。穴２８と空洞２４及び
２６を形成することができるいかなる方法も穴２８と空
洞２４及び２６を形成する開示された方法に取って代わ
ることができる。さらに、穴２８と空洞２４及び２６が
形成される順序は重要でない。
【００２３】穴２８に加えて空洞２４及び２６は、砂時
計状空洞２２を形成する。図８を参照すると、砂時計状
の空洞２２が形成された後、薄い透明なシート１８はシ
ート１４の空洞２４を密閉するようにシート１４に接着
されている。製造中のこの工程で、液体インクを砂時計
状空洞２２の中に入れなければならない。
【００２４】本発明では、砂時計状空洞２２の中にイン
クに入れるのに使用される方法が２例示されている。第
１の方法では、図８の構造体４０は乾燥した空気の中で
冷却される。この構造体は、インクを収容するために上
の方向にシート１６の空洞２６を配置するために逆にさ
れる。次に、選択されたインクの凍った単分質球面が、
空洞２６の中に注入され、全ての空洞２６が占有される
まで撹拌される。余分の球面は掃き取られ、構造体４０
は室温まで戻される。室温で、インクは溶ける。最後の
工程で、シート２０は、シート１６に接着され、シート
１６の空洞２６を密閉し、図１の構造体１０を完全なも
のにする。
【００２５】第２の方法では、構造体４０は、シート１
６の空洞２６がインクに接触するようにトレイの中の液
体インクに接触させられる。したがって、図８の構造体
４０は、液体インクを含むトレイの表面上に置かれる一
方で、上から加圧され、シート１８を変形してシート１
４の空洞２４の中に入れられる。次に、加圧された構造
体４０の圧力が取り除かれ、シート１８はだいたいにお
いて平面の形に戻る。これによって、インクはシート１
６の空洞２６に引き込まれる。シート１６上にシート２
０を接着することによって、シート１６の空洞２６は密
閉され、図１の構造体１０は完全なものにされる。
【００２６】各空洞２６は図１のそのそれぞれの穴２８
の下をインク４２で充填されるように示されるている
が、インク４２は穴２８の中又は穴２８のわずかに上に
延びることができることに注目すべきである。
【００２７】図１を再び参照すると、一旦シート２０が
シート１６に接着されると、砂時計状空洞２２は密閉さ
れ、それによって砂時計状カプセル２２を形成し、空洞
２４及び２６は、砂時計状カプセル２２の空間２４及び
２６を形成し、穴２８は砂時計状カプセル２２の頚状部
２８を形成する。
【００２８】ピクセル当たりの砂時計状カプセルの数の
選択は選択の問題であることに注目すべきである。
【００２９】本発明の開示された実施例の砂時計状の空
洞２２にインクを入れることは２つの前述の方法に限定
されるものではないことにも注目すべきである。砂時計
状空洞２２にインクを入れることができるいかなる方法
も前述の２つの方法の代わりに使用することができる。
【００３０】さらに、図１では、インク４２は各砂時計
状カプセル２２の一部を充填し、砂時計状カプセルの残
りの部分４４は空気で充填されていることに注目された
い。しかしながら、砂時計状カプセルの残りの部分４４
は不活性気体または混ざらない液体で充填したり、砂時
計状カプセルの残りの部分を真空状態を有するように空
にすることができることにも注目されたい。混ざらない
液体は透明であってもよいし着色されていてもよい。砂
時計を不活性気体で充填するために、インク４２は、最
初に空にされ、次に不活性気体で充填される環境で砂時
計状カプセル２２に入れられる。したがって、インク４
２が砂時計状カプセル２２に入れられ、シート２０がシ
ート１６に接着された後、砂時計状カプセル２２はイン
ク４２及び不活性気体を（残りの部分４４内に）含む。
【００３１】最後に、図１では、シート２０は透明であ
る必要がなく、シート２０は白色で不透明であるのが好
ましいことに注目すべきである。
【００３２】図１を参照するに、動作中、インク４２が
空間２６内にあるとき、白以外の色を有する全てのイン
クは白いシート１２の下にあるので、電気ディスプレイ
シートは白を表示する。シート１２の上にドットを形成
するために、砂時計状カプセル２２内のインク４２は空
間２６から空間２４に移動されねばならない。
【００３３】図９を参照すると、一旦５０ボルトから５
００ボルトの範囲内の大きさの電圧が、（ディスプレイ
シートのために使用される材料及び材料の厚さに応じ
て）電極Ｅを介して砂時計状カプセル２２の両端間に印
加されると、インクと空間壁との間のゼータ電位により
荷電されたインクは、砂時計状カプセルの一方の空間か
ら他方の空間に移動される。インク４２が一方の空間か
ら他方の空間に移動する間、インクを収容する空間内の
空気は、頚状部２８でインク４２によって押し出され、
インク４２が存在する空間の中に移動する。電圧の極性
を反転することによって、インク４２は、逆戻りして元
の空間に移動することができる。インク４２が空間２４
又は２６に移動されると、それは、シート１８又は２０
それぞれに対して引っ張られる。しかしながら、インク
４２が置かれている空間に関係なく、一旦電界が取り除
かれると、インク４２はそれぞれの空間内に留まる。
【００３４】図１０を参照すると、インク４２が空間２
４内にあり、かつ電気ディスプレイシート１０が電界の
除去と同時に水平に配置されるならば、重力は、シート
１８からインクを引っ張る傾向にある。しかしながら、
インク４２は、頚状部２８の近くの空間２４内に留ま
る。電界がない場合、インクの表面張力が、インクが下
部空間２６の中に移動することを防止する。
【００３５】図９を再度参照するに、インク４２が空間
２６内にあり、かつ電気ディスプレイシート１０が電界
の除去と同時に水平に配置されるならば、重力の力のた
めインクはシート２０に対してより多く留まる傾向にあ
る。
【００３６】一般的には、電界は、シート１８及び２０
を通して各砂時計状の両端間に印加される。インクが正
電荷を有するならば、電界の負の端子がシート１８に印
加され、電界の正の端子がシート２０に印加される。選
択されたインクが負の電荷を有するならば、シート１８
及び２０のための電界の端子の接続が反転される。電界
は、他の砂時計状カプセルに著しく影響を与えずにシー
ト１８及び２０と、対応する砂時計状カプセルを通って
交差する。したがって、適切な電界を印加することによ
って、砂時計状カプセル２２内のインク４２は、砂時計
状カプセル２２の一方の空間から他方の空間に移動す
る。一旦インク４２が空間２４に移動すると、インクが
黒であると仮定すると白い背景に対して黒いドットして
表示される。
【００３７】再度図１を参照すると、砂時計状カプセル
２２は１つのピクセルに属するものであることに注目す
べきである。各ピクセルは１〜１００以上の砂時計状カ
プセルを有することができる。したがって、電界がピク
セルの全ての砂時計状カプセルに印加されるならば、こ
れらの砂時計状カプセル内のインク４２は、（同様にイ
ンクが黒いと仮定すると）そのピクセルを黒いピクセル
として見せる空間２４の中に移動する。各ピクセルにお
ける複数のドットの組合せがそのピクセルを形成する。
【００３８】各砂時計状カプセルは個々にアドレス指定
できるので、選択された数の砂時計状カプセルを起動す
ることができる。ここで使用される“砂時計状カプセル
の起動”とは、電界がインク４２を空間２６から空間２
４に移動させるために砂時計状カプセルに印加されるこ
とを意味し、ここで使用される“砂時計状カプセルの非
起動”とは、砂時計状カプセルの両端間の印加電界が、
インク４２を空間２４から空間２６に移動させるために
反転されることを意味する。各ピクセルの砂時計状カプ
セルを選択的に起動することによって、異なるグレーの
色調を各個々のピクセル内に形成することができる。
【００３９】インクは、誘電率、ゼータ電位、粘度、表
面エネルギー及び蒸気圧のような、キャリア液体によっ
て支配される広範囲の独立して設定可能なパラメータで
設計することができることに注目すべきである。キャリ
ア液体はインクを形成するためにカラー染料又はカラー
顔料を受け入れる液体である。一般的には、光学的特性
は、カラー染料又はカラー顔料によって支配され、キャ
リア液体によって支配される流動学的（物質の流れの科
学）特性に基づいて分離できる。しかしながら、十分な
顔料の場合、流動学的特性も顔料で支配することができ
る。したがって、通常、透明な液体が染料又は顔料によ
って着色されるならば、キャリア液体は、必要とする流
動学的特性を有するように選択され、カラー顔料は設計
された光学的特性を持つように選択することができる。
インクはまた水銀又はガリウムのような液体金属であっ
てもよい。
【００４０】電界がインクを砂時計状カプセルの一方の
空間から他方の空間へ移動させるために使用されるとい
う事実のために、インクは最大電荷を発生するように選
択されねばならない。
【００４１】さらに、インクは空間壁に対して湿潤性で
あってはならない。したがって、砂時計状カプセルの壁
がそれぞれ疎水性又は親水性であるように選択されるか
どうかに応じて、インクは水を基にするか油を基にする
かを選択することができる。さらに、インクは有極性で
あっても無極性であってもよいが、砂時計状カプセルの
残りの部分を充填する液体は無極性でなければならな
い。
【００４２】砂時計状カプセルの一方の空間から砂時計
状カプセルの他方の空間へ移動することができるいかな
るインクも、電界の下で、本発明の砂時計状カプセル内
のインクに取って代わることができることに注目すべき
である。
【００４３】図１１を参照すると、砂時計状カプセルが
着色顔料を含む透明な液体で完全に充填される、本発明
の他の電気ディスプレイシート７０が示されている。電
気ディスプレイシート７０に使用される液体は電気絶縁
していなければならない。図１１では、シート７２、７
４、７６、７８及び８０は、同一特性を有し、図１の電
気ディスプレイシート１０のシート１２、１４、１６、
１８及び２０と同一目的にかなう。砂時計状カプセル８
２が透明液体で充填されるので、砂時計状カプセル８２
内にいかなる気体又は空気のための空間も存在しない。
この方式では、電界を印加することによって、顔料８３
は、電気泳動力によって空間８６から空間８４に、又は
その逆に移動することができる。
【００４４】電気泳動粒子は、印加電界の中のシート７
８上に群がる（シート７８が砂時計状の空洞８２を囲
む）ような傾向を有する。また、電界がない場合には電
気泳動粒子は凝集し、電界がある場合には細分化する傾
向を有する。前述の電気泳動粒子の傾向のため、電界を
取り除くと、顔料は、逆電界が砂時計状カプセル８２に
印加されて顔料を元の空間に引っ張るまで、その対応す
る空間内に残る。
【００４５】本方式では、砂時計状カプセル８２を充填
するために、接着シート７２、７４及び７６は、懸濁し
た顔料で充填された透明液体が閉じ込められている所に
配置されることに注目すべきである。真空撹拌又は超音
波撹拌を使用することによって、液体は、全ての砂時計
状の空洞８２にしみ渡る。砂時計状の空洞８２が充填さ
れてから、シート７８及び８０は、シート７４及び７６
にそれぞれ接着される。
【００４６】図１２を参照すると、本発明の他の電気デ
ィスプレイシート９０が示されている。構造体９０は図
１の構造体１０と同様に製造される。シート９８及び１
００はそれぞれ図１のシート１８及び２０と同一の特性
を有し、同一目的にかなう。シート９２、９４及び９６
は、それぞれ図１のシート１２、１４及び１６と同一目
的にかなう。しかしながら、シート９２、９４及び９６
は、砂時計状カプセル１０２にも接続される複数の接続
孔１０１を有する。孔１０１は、いかなる液体も孔の中
に入ることを防止する程十分小さい。それにもかかわら
ず、いかなる気体も孔１０１を通過できる。さらに、シ
ート９２、９４及び９６は非湿潤材である。シート９
２、９４及び９６は、インクが砂時計状カプセルの一方
の空間から他方の空間へ移動する一方で、不活性気体又
は空気を砂時計状カプセル１０２内で平衡状態に置くた
めに孔１０１を有するように選択される。
【００４７】不活性気体又は空気を砂時計状カプセル１
０２内で平衡状態に置くためにシート９８及び１００内
に孔を有する別の方式もある。しかしながら、この方式
では、シート９８及び１００の外部表面は密閉されねば
ならない。
【００４８】図１、図１０及び図１１それぞれの電気デ
ィスプレイシート１０、５０、７０及び９０は、カラー
画像を表示するように修正することができる。各ピクセ
ルの砂時計状カプセルを３つのグループに分割し、異な
るカラーインク（赤、緑及び青）を各グループの砂時計
状カプセルに入れることによって、カラー電気ディスプ
レイが生成できる。カラーのスペクトルを形成すること
のできる任意の３つの補色を使用することができること
に注目すべきである。各カラーの適切な数の砂時計状カ
プセルを選択することによって、異なるカラー及びカラ
ーの異なる色調を各ピクセル上に形成することができ
る。
【００４９】図１、図１１及び図１２に示された構造体
は電界を供給するためのいかなる要素も含んでいない。
したがって、砂時計状カプセルを起動するために、外部
媒体を利用しなければならない。例えば、一つのライン
上に配置された複数の電界を作動バーとして利用するこ
とができる。電気ディスプレイシートを、作動バーによ
って、作動バーの大きさに応じてシートの長さ又は幅に
沿って走査することができる。電気ディスプレイシート
を走査することによって、砂時計状カプセルをライン毎
に選択的に起動することができる。
【００５０】本方法では、最良の結果を得るために、電
界の数は、各ライン上の砂時計状カプセルの数とに等し
くし、電界間の間隔は砂時計状カプセル間の間隔と等し
くする。しかしながら、各ピクセルは複数の砂時計状カ
プセルを有しているので、砂時計状カプセルと同数の電
界を有する必要はない。
【００５１】例えば、各電界は１つ以上の砂時計状カプ
セルを起動することができる。これは、非均一な分布を
有する電気ディスプレイシートにも当てはまる。非均一
分布では、砂時計状カプセルの間隔及び数はライン毎に
異なるので、砂時計状カプセルは、一定間隔を有する所
与数の電界によって起動されるべきである。したがっ
て、この方法では、各電界は、各ライン上の１つ以上の
砂時計状カプセルを起動する。
【００５２】各電界によって複数の砂時計状カプセルを
起動する場合、より低い解像度となることに注目すべき
である。
【００５３】しかしながら、電界の数を増加すれば解像
度は高まる。さらに、ピクセル当たりの電界の数がピク
セル当たり１以上に増加されるにつれて、そして増加さ
れた数が砂時計状カプセルの数に近づくにつれて、より
多くのグレーの色調を各ピクセルで達成することができ
る。
【００５４】電気ディスプレイシートを起動させる他の
方法は、ページ起動装置を利用することである。この方
法では、起動装置は、電気ディスプレイシートを収容す
る程十分大きく、１シートの全砂時計状カプセルを同時
に起動するのに十分な電極を有する。
【００５５】電気ディスプレイシートを起動させるさら
に別の方法は、電気ペンを使用する方法で、ペンが使用
されているシートの側と反対の側に保持された基準（グ
ランド）面に対して電界を発生する。
【００５６】前述の方法は、電界を供給するための要素
を含まない電気ディスプレイシートのために利用され
る。しかしながら、砂時計状カプセルを起動するため
に、電気ディスプレイシートに内蔵式起動装置を形成す
る要素を加える別の方法もある。この種の電気ディスプ
レイシートはスマート電気ディスプレイシートと呼ばれ
る。
【００５７】図１３を参照すると、電界発生要素（導電
ストリップ）１１１及び１１３がシート１１８及び１２
０上にそれぞれ配置されているスマート電気ディスプレ
イシート１１０が示されている。図１３では、シート１
１２、１１４、１１６、１１８及び１２０はそれぞれ図
１の電気ディスプレイシート１０のシート１２、１４、
１６、１８及び２０と同一の特性を有し、同じ目的にか
なう。
【００５８】図１４を参照すると、シート１１０の平面
図が示されている。導電ストリップ１２４は、シート１
１８のエッジ１３０に平行なラインを形成するシート１
１８上に配置されている。また、導電ストリップ１２６
はシート１２０の長さ１３２に沿って平行線を形成する
シート１２０上に配置されている。所与のストリップ１
２４及び所与のストリップ１２６が作動されると、交差
点（シート１１８上の１１１及びシート１２０上の１１
３）で電界が形成され、対応する砂時計状カプセル１２
２内のインクを一方の空間から他方の空間に移動させ
る。
【００５９】本発明の好ましい実施例では、各交差点は
対応する砂時計状カプセル１２２と整列する。しかしな
がら、交差点は、１つ以上の砂時計状カプセル１２２を
各々作動させるために砂時計状カプセル１２２よりも大
きいことがある。さらに、シート１１８のストリップ１
２４は、インジウム酸化スズのような光学的に透明な導
体である。
【００６０】カプセル１２２の一方の空間から他方の空
間への液体の流れの開始によって電界に対して敏感なし
きい値が示されることに注目すべきである。この特性に
よって、電気ディスプレイシート１１０を受動アドレス
指定マトリックスとともに使用することが可能になる。
【００６１】図１５を参照すると、砂時計状カプセル１
２２のよりコンパクトな構成の場合、導体ストリップ１
３４は、ストリップ１２６′に対する対角線である平行
線を形成するように配置されている。図１５では、図１
４の説明に開示されているのと同じこれらの要素は、そ
れに付加されたプライム符号“′”を有する同一の参照
番号によって示される。さらに、所与のストリップ１３
４及び所与のストリップ１２６′が作動されると、交差
点（シート１１８′上の１３６及びシート１２０′上の
１３８）で電界が形成され、対応する砂時計状カプセル
１２２内のインクを一方の空間から他方の空間に移動さ
せる。
【００６２】スマート電気ディスプレイシートは、シー
トの両側でディスプレイシートに接触する複数の電圧源
を使用して、受動マトリックスアドレス指定によって砂
時計状カプセルを作動又は非作動にすることができる。
【００６３】本発明の好ましい実施例は、砂時計状カプ
セル内のインクを移動させるためにその外部電場として
電界を利用する。しかしながら、インクを砂時計状カプ
セルの一方の空間から移動させることができるいかなる
外部電場も本発明の電界に取って代わることができるこ
とに注目すべきである。例えば、電界グラジェントを印
加することによってインクを音響場、誘電体力により移
動することができるし、フェロ流動体が使用される場合
には、磁界を印加することによってインクを移動するこ
とができる。
【００６４】本発明を紙として利用される電気ディスプ
レイに基づいて記載してきたが、本発明の電気ディスプ
レイは、モニタのディスプレイ又は時計のディスプレイ
のような他の電気ディスプレイに取って代わるように利
用することもできることに注目すべきある。
【００６５】従来のディスプレイに対する本発明で開示
されたディスプレイの長所は、従来のディスプレイが後
部照明を必要とすることである。したがって、従来のデ
ィスプレイの動作は、本発明のディスプレイに必要な電
力よりも高電力を必要とする。本発明のディスプレイは
一方の空間から他方の空間にインクを移動させるのに最
少の電力しか必要としない。画像が表示された後、画像
の次の変化まで、ディスプレイは印刷された紙として機
能するので、いかなる電力も必要としない。
【００６６】構造の細部、要素及び材料の組合せ並びに
配置の多数の変更を、上記にクレームされたような本発
明の精神及び範囲から逸脱することなく用いることがで
きることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電気ディスプレイシートの好ましい
実施例のピクセル幅断面図である。
【図２】 その幅の端から端まで複数の穴を有する図１
のシート１２を示す断面図である。
【図３】 マスクを通して紫外線発生源に露光された図
１のシート１２を示す断面図である。
【図４】 マスクを通して紫外線発生源に露光された図
１のシート１４を示す断面図である。
【図５】 図１の露光シート１２及び１４のために使用
された２つのマスクの穴の差を示す平面図である。
【図６】 マスクを通して紫外線発生源に露光されてい
る図１のシート１６を示す断面図である。
【図７】 図１の空洞２４及び２６が徐々にエッチング
される様子を示す断面図である。
【図８】 シート１８がシート１４の空洞を密封するた
めに図１のシート１４に結合されることを示す断面図で
ある。
【図９】 動作中の図１の電気ディスプレイシートを示
す断面図である。
【図１０】 一旦図８の電界が取り除かれると、インク
は同一空間内にとどまっていることを示す断面図であ
る。
【図１１】 砂時計状のカプセルがカラー顔料を含む透
明液体で充填されている、本発明の電気ディスプレイシ
ートを示す断面図である。
【図１２】 本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図１３】 各砂時計状のカプセルの両端間に電界を供
給するために各砂時計状のカプセルのための一対の電界
生成要素を有する電気ディスプレイシートを示す断面図
である。
【図１４】 図１３の電気ディスプレイシートの平面図
の一部を示す平面図である。
【図１５】 電界生成要素のよりコンパクトな構成を示
す平面図である。
【符号の説明】 １０ 電気ディスプレイシート、１２，１４，１６，１
８，２０ シート、２２砂時計状カプセル、２４，２６
空間、２８ 頚状部、３０ マスク、３５，３９ シ
ート１４及び１６の表面、４２ インク、４４ 砂時計
状カプセルの残りの部分
フロントページの続き (72)発明者 ウォーレン・ビー・ジャクソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94116 サンフランシスコ カステナダア ベニュー 160 (72)発明者 グエリーノ・ジー・サクリパンテ カナダ エル６ジェイ７ケイ６ オンタリ オ オークビル アッディンガムクレッセ ント 2578 (72)発明者 ジェイムズ・ミッケルセン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ロス アルトス クリントンロード 871 (72)発明者 トーマス・ダブリュー・スミス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド ヒドゥンメドウ 22 (72)発明者 ニコラス・ケイ・シェリドン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロスアルトス ガーランドウエイ 101

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外部電場起動ディスプレイシートにおい
    て、 複数の通常離れた間隔に配置されている砂時計状カプセ
    ルと、 頚状部によって分離された２つの対向空間を有する前記
    複数の砂時計状カプセルの中の各砂時計状カプセルとか
    らなり、 前記対向空間は、前記頚状部を通して互いにつながって
    おり、 前記複数の砂時計状カプセルの中の各砂時計状カプセル
    は、マーキング手段で部分的に充填され、 各砂時計状カプセルの中の前記マーキング手段が、その
    対応する砂時計状カプセルの両端間の外部電場に応動し
    て前記頚状部を通して砂時計状カプセルの一方の空間か
    ら砂時計状カプセルの他方の空間に移動することを特徴
    とする外部電場起動ディスプレイシート。
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