(57)【要約】  面内駆動移動粒子装置は、第１の基板ＳＵ１と、荷電粒子ＰＡを有する移動粒子材料ＥＭと、移動粒子材料ＥＭ内で主に面内電界を生成するように第１の基板ＳＵ１上に配置された第１の電極ＲＥ及び第２の電極ＧＥ；ＤＥと、ドライバＤＲとを有する。ドライバＤＲは、移動粒子材料ＥＭの光学状態が変化しなければならない移行期間中に、第１の電極ＲＥに第１の電圧ＶＲ及び第２の電極ＧＥ：ＤＥに第２の電圧ＶＧ；ＶＤ１を供給する。第１の電圧ＶＲ及び第２の電圧ＶＧ；ＶＤ１の両方が、所定の継続時間を持つ複数の所定のレベルのシーケンスを有し、第１の電圧ＶＲ及び／又は第２の電圧ＶＧ；ＶＤ１が、非ゼロ平均レベルを持つ。前記レベル、継続時間及び平均レベルは、前記シーケンス中に反対方向に前記光学状態を複数回変更するために粒子ＰＡが第１の電極ＲＥと第２の電極ＧＥ；ＤＥとの間で反対方向に移動することを可能にし、前記平均レベルにより生じる電界の方向に前記移行期間中に前記粒子の正味の移動を得るように選択される。
2009528553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、荷電粒子を有する移動粒子材料と、前記移動粒子材料内で、前記第１の基板の表面と主に平行に向けられた面内電界を生成するように構成された第１の電極及び第２の電極とを有する面内駆動移動粒子装置に対するドライバにおいて、
前記ドライバが、前記移動粒子材料の光学状態が変化しなければならない移行期間中に、前記第１の電極に第１の電圧及び前記第２の電極に第２の電圧を供給するように構成され、前記第１の電圧及び前記第２の電圧の両方が、所定の継続時間を持つ複数の所定のレベルのシーケンスを有し、前記第１の電圧及び／又は前記第２の電圧が、非ゼロ平均レベルを持ち、前記レベル、前記継続時間及び前記平均レベルが、前記シーケンス中に複数回前記光学状態を反対方向に変更するように前記粒子の少なくとも一部が前記第１の電極と前記第２の電極との間で反対方向に移動することを可能にし、前記平均レベルにより生じる電界の方向に前記移行期間中に前記粒子の正味の移動を得るように選択される、ドライバ。
【請求項２】
前記移行期間が、書き込み期間、消去期間又はリセット期間である、請求項１に記載のドライバ。
【請求項３】
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記電界の方向を反転するように前記第１の電圧のレベル及び／又は前記第２の電圧のレベルの連続するレベルを供給するように構成される、請求項１に記載のドライバ。
【請求項４】
前記連続するレベルが異なる符号を持つ、請求項３に記載のドライバ。
【請求項５】
前記ドライバが、前記移行期間中に前記粒子の前記正味の移動の方向に前記粒子を移動するように供給される場合の前記レベルにより生じる第１の電界が、前記正味の移動の方向と反対の方向に前記粒子を移動するように供給される場合の前記レベルにより生じる第２の電界より小さくなるように前記第１の電圧のレベル及び前記第２の電圧のレベルを生成するように構成される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項６】
第１の基板及び荷電粒子を有する移動粒子材料と、
前記移動粒子材料内で、前記第１の基板の表面と主に平行に向けられた面内電界を生成するように構成された第１の電極及び第２の電極、並びに請求項１に記載のドライバと、
を有する面内駆動移動粒子装置。
【請求項７】
前記移動粒子装置が、関連付けられた第１の電極及び第２の電極を各々有する画素を持つ電気泳動ディスプレイである、請求項６に記載の面内駆動移動粒子装置。
【請求項８】
前記電気泳動ディスプレイが、前記第１の基板に対向する第２の基板を更に有し、前記電気泳動材料が、前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれ、前記第１の基板及び／又は前記第２の基板が透明である、請求項６に記載の面内駆動移動粒子装置。
【請求項９】
前記第１の電極がリザーバ電極であり、前記第１の電圧がリザーバ電圧であり、前記第２の電極がゲート電極であり、前記第２の電圧がゲート電圧であり、前記装置が表示電極を更に有し、前記ゲート電極が、前記リザーバ電極と前記表示電極との間に配置され、前記レベル、前記継続時間及び前記平均レベルが、前記粒子が前記ゲート電極を横断することを可能にするように選択される、請求項６に記載の面内駆動移動粒子装置。
【請求項１０】
前記ドライバが、前記移行期間中に、前記粒子が前記リザーバ電極と前記表示電極との間を移動するのに十分な時間を持つ開始値から、前記粒子の移動が、前記リザーバ電極と前記ゲート電極との間の前記平均レベルにより主に決定される終了値まで減少する継続時間を持つレベルを供給するように構成される、請求項９に記載の面内駆動移動粒子装置。
【請求項１１】
前記ドライバが、前記移行期間中に、前記粒子が前記リザーバ電極と前記表示電極との間の実質的な距離を移動される開始値から、前記粒子の移動が前記リザーバ電極と前記ゲート電極との間で前記平均レベルにより主に決定される終了値まで減少するレベルを供給するように構成される、請求項９に記載の面内駆動移動粒子装置。
【請求項１２】
請求項６ないし１１のいずれか一項に記載の面内駆動移動粒子装置と、
前記面内駆動粒子装置に表示されるべき画像を表す入力信号を受信し、少なくとも１つの出力信号を前記ドライバに供給する信号処理回路と、
を有する表示装置。
【請求項１３】
第１の基板と、荷電粒子を有する移動粒子材料と、前記移動粒子材料内で、前記第１の基板の表面と主に平行に向けられる面内電界を生成するように構成される第１の電極及び第２の電極とを有する面内移動粒子装置を駆動する方法において、
前記移動粒子材料の光学状態が変化しなければならない移行期間中に、前記第１の電極に第１の電圧及び前記第２の電極に第２の電圧を供給するステップであって、前記第１の電圧及び前記第２の電圧の両方が、所定の継続時間を持つ複数の所定のレベルのシーケンスを有し、前記第１の電圧及び／又は前記第２の電圧が、非ゼロ平均レベルを持ち、前記レベル、前記継続時間及び前記平均レベルが、前記シーケンス中に前記光学状態を複数回反対方向に変更するように前記粒子が前記第１の電極と前記第２の電極との間で反対方向に移動することを可能にし、前記平均レベルにより生じる電界の方向に前記移行期間中に前記粒子の正味の移動を得るように選択される、当該ステップ、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面内駆動移動粒子装置（in-plane driven moving particle device）に対するドライバ、面内駆動移動粒子装置、当該装置を有する表示装置、及び面内移動粒子ディスプレイを駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許６６３９５８０は、同じ第１の基板上に配置された第１の表示電極、制御電極及び第２の表示電極を持つ従来技術の面内電気泳動ディスプレイを開示している。電気泳動材料は、前記第１の基板と第２の基板との間に挟まれる。前記制御電極は、前記第１の表示電極と前記第２の表示電極との間に配置される。米国特許６６３９５８０は、前記第１及び第２の表示電極の間ではなく、前記第２の基板上に前記制御電極を持つ他の従来技術の実施例を開示している。前記第２の表示電極は、前記第１の表示電極より前記第２の基板に近い。しかしながら、他の従来技術の実施例は、悪いコントラストを持ち、これは、米国特許６６３９５８０により、最初に述べた従来技術の面内電気泳動ディスプレイに前記第２の基板上の第２の制御電極を追加し、前記第１の制御電極を前記表示電極より前記第２の基板の近くに配置することにより解決される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、前記ディスプレイのより単純な構成で前記装置のコントラスト及び／又は輝度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様は、面内駆動移動粒子装置に対するドライバを提供する。本発明の第２の態様は、請求項６に記載される面内駆動移動粒子装置を提供する。本発明の第３の態様は、請求項１２に記載される面内駆動移動粒子装置を有する表示装置を提供する。本発明の第４の態様は、請求項１３に記載される面内移動粒子装置を駆動する方法を提供する。有利な実施例は、従属請求項に規定される。
【０００５】
本発明は、本発明の第２の態様による面内駆動移動粒子装置に関して説明される。この説明から、どのように本発明の第１の態様によるドライバが本発明の目的を達成するのか明らかになる。前記面内駆動移動粒子装置は、第１の基板と、電界を印加することにより光学状態が影響されることができる材料とを有する。前記材料は、荷電粒子が懸濁された電気泳動材料であってもよい。前記荷電粒子は、電界が前記材料内に生成される場合に懸濁液中で移動する。前記荷電粒子は、電界が前記材料内に存在しない場合には、実質的に同じ位置を保つ。電気泳動材料の例は、通常は白及び黒の粒子を有するE-inkである。面内駆動は、前記電極間に電位差を供給することにより前記移動粒子材料内に生成される電界が、主に前記第１の基板の表面に平行に向けられることを意味する。前記第１及び第２の電極は、両方とも前記第１の基板上に直接的に配置されることができる。代替的に、例えば絶縁層のような他の層が、前記基板と前記第１及び第２の電極の少なくとも一方との間に存在してもよい。前記第１の基板に対向する第２の基板が存在する場合、前記電極の一方は、前記第２の基板上に、前記第１の基板上の前記電極の他方の位置に対して面内方向に配置される位置において備えられることができる。大切なのは、前記電界が、主に面内方向に向けられ、したがって主に前記第１の基板の表面と平行に向けられることである。今となっては、前記面内駆動移動粒子装置の動作の後に続くのは、電気泳動材料は、電気泳動ディスプレイに関して説明される。
【０００６】
ドライバは、前記電気泳動材料の光学状態が変化しなければならない移行期間中に、前記第１の電極に第１の電圧及び前記第２の電極に第２の電圧を供給する。前記第１の電圧及び前記第２の電圧の両方が、所定の継続時間を持つ複数の所定のレベルのシーケンスを有する。前記第１の電圧及び／又は前記第２の電圧は、所定の平均レベルを持つ。前記レベル、前記継続時間及び前記平均レベルは、一方で、前記粒子が前記第１の電極と前記第２の電極との間で、複数回、反対方向に移動され、これにより前記光学状態を反対方向に変更し、他方で、前記平均レベルにより生じた電界の方向に前記移行期間中に前記粒子の正味の移動を得るように選択される。ディスプレイにおいて、前記移行期間は、全ての画素が初期光学状態にリセットされるリセット期間、又は前記リセット期間に開始し、前記画素の光学状態が選択的に変更される書き込み期間でありうる。前記レベルのシーケンスは、パルスと称されることができる。前記パルスは、前記移行期間中に固定又は可変の継続時間を持ちうる。代わりに又は加えて、前記パルスは、前記移行期間中に固定又は可変のレベルを持ちうる。前記平均レベルは、ＤＣレベルとも称されうる。
【０００７】
実際に、前記第１の電極と前記第２の電極との間で平均オフセット電圧（ＤＣオフセットとも称される）に重ねられる、前記第１及び第２の電極上のパルスは、前記粒子がこのＤＣオフセットにより生成される電界により良く応答するように前記粒子の可動性を改良する。結果として、前記ＤＣオフセットによる粒子移動は、より完全であり、これは、前記電気泳動装置のコントラスト及び輝度を改良する。更に、最終的な光学状態は、より短い時間内に到達されることができ、なぜなら前記パルス無しでは、前記最終的な光学状態は、結局、ブラウン運動により到達されることができ、これは非常に遅いプロセスだからである。
【０００８】
米国特許２００４／０１４５６９６は、一実施例において、面内電気泳動ディスプレイを開示している。画素は、負の荷電粒子及び正の荷電粒子の両方、並びに２つの面内配置表示電極を有する。正及び負の両方の荷電粒子の存在の欠点は、これらが粒子のグループに集まることである。前記表示電極は、圧電材料により覆われる。前記粒子のグループは、前記圧電素子を作動させる、前記表示電極間の高周波正弦波電圧を供給することにより砕かれる。前記正弦波の高周波は、前記粒子を砕くが、前記粒子を移動して前記画素の光学状態を変更しないように意図される。
【０００９】
リセット期間又は書き込み期間に先行する時間の期間中に電気泳動ディスプレイの対向する電極に振動パルス（shaking pulses）を供給することが知られている。これらの振動パルスは、前記画素の光学状態を変更することなく前記粒子の可動性を増大させる。これらのパルスの周波数は、１つの期間には前記粒子が前記電極間を移動して前記光学状態が変化するには不十分な時間しか存在しないほど高い（例えば５０Ｈｚ）。結果として、前記光学状態は、前記パルスの各レベルの間に、実質的に影響を受けない。前記パルスのタイミングは、全ての画素を限界光学状態（黒及び白の粒子が使用される場合、黒又は白）にリセットするリセット電圧レベル、又は前記光学状態を所望の状態に変更する書き込み電圧レベルの印加中に前記パルスが生じないように異なる。更に、これらの振動パルスは、ＤＣオフセットレベルに重ねられる。
【００１０】
請求項３に記載の実施例において、前記ドライバは、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電界の方向が、第１の電圧パルス及び第２の電圧パルスのレベルの連続するレベルにおいて反転されるような前記第１の電圧パルス及び前記第２の電圧パルスを供給する。これは、連続するレベルの間に、前記粒子が、前記第１の電極と前記第２の電極との間で反対方向に移動し、前記光学状態を反対方向に変更する効果を持つ。
【００１１】
請求項５に記載の実施例において、前記ドライバは、前記移行期間中の前記粒子の正味の移動の方向に前記粒子を移動するために供給されるレベルにより生じる第１の電界が、前記正味の移動の方向と反対の方向に前記粒子を移動するために供給されるレベルにより生じる第２の電界より小さくなるような前記第１の電圧のレベル及び前記第２の電圧のレベルを生成する。この反対方向における高電界は、前記電極にくっつく粒子が解放されるという利点を持つ。移動粒子材料に対する電圧の平均レベルが、前記正味の移動を可能にすべきであることに注意しなければならない。結果として、前記高電界を得るための前記材料に対する比較的高い電圧は、前記高電界に対して反対に向けられたより小さな電界を生じる、前記材料に対する比較的低い電圧に対して比較的短い継続時間を持たなければならない。
【００１２】
請求項７に記載の実施例において、前記面内駆動移動粒子装置は、電気泳動ディスプレイである。好ましくは、前記電気泳動ディスプレイは、前記第１の基板に対向する第２の基板を有し、電気泳動懸濁液が、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、前記第１の基板及び／又は前記第２の基板は透明である。しかしながら、本発明は、ディスプレイに制限されず、この電気泳動装置は、例えば、生物学的粒子を含むマイクロ流体装置又は光学シャッタ装置のような部品に使用されることもできる。
【００１３】
請求項９に記載の実施例において、前記面内駆動移動粒子装置において、前記第１の電極がリザーバ電極（reservoir electrode）であり、前記第２の電極がゲート電極である。前記装置は、表示電極を更に有する。前記ゲート電極は、前記リザーバ電極と前記表示電極との間に配置される。前記第１及び第２の電圧のレベル、継続時間及び平均レベルは、前記粒子が前記ゲート電極を横断することを可能にするように選択される。代わりに、前記第１の電極が前記ゲート電極であってもよく、前記第２の電極が前記表示電極であってもよい。
【００１４】
請求項１０に記載の実施例において、前記ドライバは、前記移行期間中の前記パルスの周波数を、前記粒子が前記第１の電極と前記第２の電極との間を移動するのに十分な時間を持つ開始値から、前記粒子移動が主に前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記平均レベルにより決定される終了値まで増大させる。
【００１５】
請求項１１に記載の実施例において、前記ドライバは、前記移行期間中の前記パルスの振幅を、前記粒子が前記第１の電極と前記第２の電極との間で移動する開始値から、前記粒子移動が前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記ＤＣレベルにより主に決定される終了値まで減少させる。
【００１６】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。
【００１７】
異なる図において同じ参照番号を持つアイテムが、同じ構造的フィーチャ、同じ機能又は同じ信号を持つことに注意すべきである。このようなアイテムの機能及び／又は構成が説明される場合、詳細な説明において繰り返される説明に対する必要性はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、面内電気泳動パッシブマトリクスディスプレイの断面を概略的に示す。リザーバ電極ＲＥ、ゲート電極ＧＥ及び表示電極ＤＥは、基板ＳＵ１の上に直接的に又は間接的に配置される。ゲート電極ＧＥは、リザーバ電極ＲＥと表示電極ＤＥとの間に配置される。電気泳動材料ＥＭは、基板ＳＵ１とＳＵ２との間に挟まれる。画素Ｐは、壁Ｗにより境界される。電気泳動材料ＥＭは、電極ＲＥ、ＧＥ、ＤＥにより生成される電界の影響下で懸濁液中を移動可能である荷電粒子ＰＡを有する。図１において、例により、全ての粒子が、リザーバ電極ＲＥ上のリザーバ体積に集められる。
【００１９】
図２は、面内電気泳動パッシブマトリクスディスプレイの４つの画素に対する電極構成を概略的に示す。図１が画素Ｐの側面図であるのに対し、図２は、４つの画素の上面図を示す。列方向に延在し、行方向に突出部を持つリザーバ電極ＲＥは、全ての画素Ｐに対して共通リザーバ電圧ＶＲを受けるように相互接続されることができる。また、表示電極ＤＥ１及びＤＥ２は、前記列方向に延在し、前記行方向に画素ごとに正方形の突出部を持つ。表示電極ＤＥ１は、表示電圧ＶＤ１を受け、表示電極ＤＥ２は、表示電圧ＶＤ２を受ける。ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２は、リザーバ電極ＲＥの突出部と表示電極ＤＥ１、ＤＥ２の突出部との間に行方向に延在する。電圧ＶＧ１及びＶＧ２は、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２にそれぞれ供給される。
【００２０】
図１及び２に示される画素Ｐが、非常に独特な実施例にすぎないことに注意しなければならない。画素Ｐの向きは、異なってもよく、例えば、上部及び底部並びに／又は行及び列方向は、交換されてもよい。基板ＳＵ２は、必要とされないかもしれない。ゲート電極ＧＥ及び表示電極ＤＥの突出部は、同じ画素内で複数回インタリーブしてもよい。壁Ｗは、画素Ｐのグループの周りに配置されてもよい。画素Ｐの形状及びサイズは異なってもよい。
【００２１】
通常は、前記リザーバ体積は、表示体積より小さい。更に、通常は、前記リザーバ体積内の粒子ＰＡが、観察者から遮蔽され、画素Ｐの光学状態は、表示電極ＤＥの上の表示体積中に存在する複数の粒子ＰＡにより決定される。図１に示される前記画素の従来技術の駆動方法において、リセット期間中に、適切な電圧レベルは、荷電粒子ＰＡが全て集まる前記リザーバ体積に引き寄せられるように、リザーバ電極ＲＥ、ゲート電極ＧＥ及び表示電極ＤＥに供給される。電極ＲＥ、ＧＥ、ＤＥに供給される実際の電圧は、使用される電気泳動材料のタイプ、並びに前記電極及び前記画素の他の素子の寸法に依存する。前記書き込み期間中に、電極ＲＥ、ＧＥ、ＤＥにおける前記電圧のレベルは、粒子ＰＡの全て又は一部が前記リザーバ体積から前記表示体積に移動されるように選択される。
【００２２】
ゲート電極ＧＥは、画素Ｐ毎に閾値を導入するためにパッシブマトリクスディスプレイにおいて必要とされる。アクティブマトリクスディスプレイにおいて、ＴＦＴは、画素Ｐを選択的に選択することを可能にし、ゲート電極ＧＥは必要とされない。
【００２３】
図２に関して、粒子ＰＡが前記リザーバ体積から前記表示体積まで移動される前記書き込み期間中に電圧ＶＲ、ＶＧ1，ＶＧ２及びＶＤ１、ＶＤ２により生成された電界は、典型的には、強力に不均質であり、前記電極に非常に近い領域に制限される。幾分大きな画素Ｐ（例えば５００×５００μｍ）の場合、表示電極ＤＥのギャップが存在しない側における電界は、粒子移動を引き起こすのに不十分である。これは、これらの粒子ＰＡが表示電極ＤＥからリザーバ電極ＲＥまで十分に移送されることができないので、画素Ｐが消去されなければならない場合に問題を生じる。例えば、粒子ＰＡが正に帯電され、それぞれ０Ｖ、−３０Ｖ及び−４５Ｖである電圧ＶＤ１、ＶＧ及びＶＲ１が、７０秒間印加される場合、ゲート電極ＧＥの近くの表示電極ＤＥの上の小さな領域のみが消去される。この領域の外の粒子ＰＡは、表示電極ＤＥ上に滞在し、したがって、前記リザーバ体積に移送されない。より長い時間期間だけ待機することは、前記リザーバ体積へのより多くの粒子ＰＡの移送の結果にならない。
【００２４】
何故前記表示体積の良い消去を達成するのが特に難しいのか２つの理由が存在すると思われる。第一に、消去する場合、粒子ＰＡは、リザーバ電極ＲＥ上に押し付けられなければならない。これは、前記表示体積の復元又は充填より高い電界を必要とする。第二に、全ての粒子ＰＡが表示電極ＤＥ上に広げられる場合、粒子ＰＡは、表示電極ＤＥとゲート電極ＧＥとの間のギャップから離れている。電界は前記ギャップからの距離とともに急速に落ちるので、表示電極ＤＥの遠い側から粒子ＰＡを移送するのは、より難しい。
【００２５】
図３Ａ及び３Ｂは、正の荷電粒子に対して、図２に示される面内電気泳動ディスプレイの電極を駆動する信号を示す。図３Ａは、前記書き込み期間中にリザーバ電極ＲＥに供給される電圧ＶＲを示す。図３Ｂは、前記書き込み期間中にゲート電極ＧＥに供給される電圧ＶＧを示す。表示電極ＤＥにおける電圧はゼロボルトである。電圧ＶＲは、−１５Ｖ及び−４５Ｖの連続するレベルを持つパルスを有する。電圧ＶＧは、０Ｖ及び−３０Ｖの連続したレベルを持つパルスを有する。時間Ｔ１における第１の期間中に、電圧ＶＲ及びＶＧの両方は、継続期間Ｔ１１を持つ少なくとも１つのパルスを有する。時間Ｔ２における第２の期間中に、電圧ＶＲ及びＶＧの両方は、継続期間Ｔ１１より短い継続期間Ｔ２１を持つ少なくとも１つのパルスを有する。時間Ｔ３における第３の期間中に、電圧ＶＲ及びＶＧの両方は、継続期間Ｔ２１より短い継続期間Ｔ３１を持つ少なくとも１つのパルスを有する。時間Ｔ４における第４の期間中に、電圧ＶＲ及びＶＧの両方は、継続期間Ｔ３１より短い継続期間Ｔ４１を持つ少なくとも１つのパルスを有する。
【００２６】
図３Ａ及び３Ｂに示される例において、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４における期間は、全て、２０秒の同じ継続時間を持つ。継続期間Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１及びＴ４１は、４００ｍｓ、２００ｍｓ、１００ｍｓ及び５０ｍｓである。本発明によると、振動電圧は、前記ＤＣオフセット電圧を得るのに必要とされる固定ＤＣ電圧レベルに重ねられる。従来技術において使用されるＤＣオフセット電圧は、粒子ＰＡを前記表示体積から前記リザーバ体積に引っ張る電界を作成する。本発明によると、前記ＤＣオフセット電圧は、振動パルスとも称されるパルスを得るように変調され、なぜならこれらのパルスは粒子ＰＡを振動させて可動性を増大させるからである。初めに、前記パルスの周波数は、粒子ＰＡが表示電極ＤＥのかなりの部分を横断することを可能にするように選択される。したがって、前記パルスの継続期間Ｔ１１は、表示電極ＤＥのかなりの部分を往復させるのに十分に長くあるべきである。これは、表示電極ＤＥの遠い側に捕らわれた粒子を解放する。重ねられた電圧の周波数は、ゆっくりと増大され、これは、前記ＤＣオフセットが支配的な効果を持つ結果となり、粒子ＰＡは、前記リザーバ体積に集められる。前記パルスの前記継続期間が短いほど、粒子ＰＡが前記パルスのレベルに応答するのにより短い時間が利用可能であり、距離が短いほど、粒子ＰＡは、平均位置の周りで振動する。しかしながら、前記電極において生じる電荷移動プロセスの結果として生じる乱流のため、表示電極ＤＥの遠い縁における粒子ＰＡも解放され、次の期間Ｔ２の間に次の平均位置に引っ張られる。前記乱流は、動かされる流体媒体により生じうる。この運動は、前記画素を通して移動し、これにより粒子を解放する。ここで、前記パルスのより短い継続期間Ｔ２１のため、平均位置の周りでの粒子ＰＡの振動はより小さく、以下同様である。最終的に、全ての粒子ＰＡは、表示電極ＤＥとゲート電極ＧＥとの間のギャップの近くにあり、したがって、表示電極ＤＥとゲート電極ＧＥとの間の前記ＤＣオフセット電圧は、全ての粒子ＰＡを前記リザーバ体積に引っ張ることができる。
【００２７】
図４は、面内電気泳動ディスプレイの画素に対する電極構成を概略的に示す。ここで、前記画素は、前記電気泳動材料において電界を作成するために５つの平行に配置された電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４及びＥ５を有する。これに関して、用語画素は、この構成がディスプレイにおいてのみ使用されることができることを示さない。生物学的粒子を含むマイクロ流体装置又は光学シャッタ装置のような、他の使用例が想定される。したがって、用語画素は、セルとして読まれることもできる。図５Ａ及び５Ｂに関して、どのように真ん中の電極Ｅ３の上に存在する粒子ＰＡを電極Ｅ４に最適に移送するかが説明される。これらの電極は、アクティブマトリクス方式で制御されることができる。図４は、５つの平行に配置された電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４及びＥ５を示しているが、２つの平行に配置された電極のアクティブマトリクス駆動が、同じ方式で動作する。
【００２８】
図５Ａ及び５Ｂは、図４に示される面内電気泳動ディスプレイの電極を駆動する信号を示す。図５Ａは、電極Ｅ３における電圧Ｖ３を示し、図５Ｂは、電極Ｅ４における電圧Ｖ４を示す。図５Ａ及び５Ｂに示される電圧は、前記画素が２００×２００ミクロンのマイクロカップにより形成され、１０ミクロンの高さを持つディスプレイに対する実際的な値であることがわかっている。前記マイクロカップは、負に帯電されたカーボンブラック粒子ＰＡ（直径１‐２ミクロン）で満たされる。５つのＩＴＯ電極Ｅ１ないしＥ５は、前記マイクロカップの底部に配置される。このような５電極トポロジは、２電極トポロジより長い距離にわたり粒子を輸送することを可能にする。
【００２９】
真ん中の電極Ｅ３上に最初に配置された粒子ＰＡは、全て、電極Ｅ４に移動されるべきである。従来技術の駆動方法により、電極Ｅ３における＋１０Ｖ及び電極Ｅ４における＋２００Ｖの固定ＤＣ電位が印加され、他の電極Ｅ１、Ｅ２及びＥ５が０Ｖである場合、全ての粒子ＰＡが電極Ｅ４に引き寄せられることが期待される。実際に、１２０ｍｓ後に、粒子ＰＡのおよそ半分が移送される。しかしながら、この後に、前記移送は減少し、数秒後に前記移送は停止する。これは、粒子ＰＡの不完全な位相を生じ、これは、前記セルの光学性能を制限する。
【００３０】
この不完全な位相の理由は、前記面内電気泳動ディスプレイにおいて生成された電界が均一でなく、前記電極の縁の近くに集中するからである。この効果は、粒子ＰＡ自体及び（見えない）対イオンの遮蔽効果により更に強化される。移送された粒子ＰＡ及びイオンは、特に前記縁からの漂遊磁界が弱い前記電極の中心領域の上で、残りの電界の強度を減少させる。残りの粒子ＰＡはもはや電気力を感じないので、これらの粒子ＰＡの移動は存在しない。前記粒子の移動に対する固定された一定のＤＣ電位を供給する効果は、図６Ａに示される。
【００３１】
本発明によると、パルスが使用される"振動"駆動を用いて、全ての粒子ＰＡが移送されることができる。粒子ＰＡの移動に対するパルス信号を供給する効果は、図６Ａと同じセルに対して、同じ最大印加電界を用いて（したがって、同じドライバが使用されることができる）、図６Ｂに示される。違いは、前記位相がおおよそ飽和される１秒後に、前記印加電圧が、真ん中の電極Ｅ３における＋１０Ｖ及び電極Ｅ４における＋２００Ｖから真ん中の電極Ｅ３における＋１２０Ｖ及び電極Ｅ４における＋１００Ｖに変調されることである。本例において、印加される電位差の強度及び符号の両方が（＋１９０Ｖから−２０Ｖに）変調される。これは、電極Ｅ３、Ｅ４に蓄積された（かつ遮蔽に関与する）粒子ＰＡ及びイオンが、もはや電極Ｅ３、Ｅ４により強力に引き寄せられず、再び集まり、電極面積にわたりより良く広がる機会を持つ（かつ遮蔽する力が弱まる）ことを保証する。前記パルスは、従来技術のＤＣ電位と同一である１つのレベルを持つ。他のレベルは、従来技術のレベルと同一である先行するレベルの間とは反対方向に前記粒子を移動するように反対方向に電界が生成されるように選択される。したがって、電圧Ｖ３は、時刻ｔ１０において１０Ｖで開始し、時刻ｔ１１において１２０Ｖに変化し、時刻ｔ１２において１０Ｖに戻り、以下同様である。電圧Ｖ４は、時刻ｔ１０において２００Ｖで開始し、時刻ｔ１１において１００Ｖに変化し、時刻ｔ１２において２００Ｖに戻り、以下同様である。実際的な実施において、前記パルスのレベルの継続時間Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４及びＴ１５は、１秒であってもよい。
【００３２】
本例において、電極Ｅ３とＥ４との間に結果として生じる電圧の強度及び符号の両方が変調されることに注意しなければならない。しかしながら、前記強度のみを変調することにより、前記電極面積にわたる粒子ＰＡのより良い拡散を達成することも可能である。なぜなら、全ての荷電粒子ＰＡに対して、引き寄せる電極の近くの分布は、電気力と拡散との間の釣り合いにより支配されるからである。高い電界に対して、分布は、前記引き寄せる電極の近くで狭くなる。前記電界を減少する場合、前記粒子の拡散は、ここでより幅広い分布で、釣り合いが再び回復されるまで、前記電極から離れる駆動を生じる。
【００３３】
図６Ａ及び６Ｂは、従来技術の駆動、並びに図５Ａ及び５Ｂに示される信号による駆動を用いる図４に示されたディスプレイにおける粒子の移動をそれぞれ示す。
【００３４】
図６Ａは、どのように粒子ＰＡが画素Ｐの電極Ｅ３から電極Ｅ４まで部分的にのみ移送されるかを示す画像を左から右に示す。全体的に、画素Ｐの６つの異なる光学状態が、左から右に進行する時間とともに示される。図示される光学状態間の矢印は、時間順序を示す。電極Ｅ３及びＥ４にそれぞれ供給される１０Ｖ及び２００Ｖの固定ＤＣ電圧は、前記画像の上に示される。一番左の画像において、全ての粒子ＰＡは、電極Ｅ３上に配置される。次の画像において、少数の粒子が、電極Ｅ４上に移送された。しかしながら、この移送プロセスは停止し、長い時間の後に、一番右の画像により示されるように、依然として全ての粒子ＰＡは、電極Ｅ３上から電極Ｅ４上に移動しない。
【００３５】
図６Ｂは、どのように前記粒子が時間内に画素Ｐの電極Ｅ３から電極Ｅ４に移動するかを画像間の矢印を用いて示す。電極Ｅ３及びＥ４に供給されるパルス電圧レベルは、前記画像の上に表示される。一番左の画像Ｉ１は、全ての粒子ＰＡが真ん中の電極Ｅ３上に配置される開始状況を示し、電圧Ｖ３及びＶ４は、ゼロから１０Ｖ及び２００Ｖにそれぞれ変更される。粒子ＰＡは、電極Ｅ４に向って移動し始める。画像Ｉ２は、電圧Ｖ３及びＶ４が依然としてそれぞれ１０Ｖ及び２００Ｖである時間における次の光学状態を示す。ここで粒子ＰＡの一部は、電極Ｅ４に移動された。特に、電極Ｅ３の右側部分の上の粒子ＰＡが、電極Ｅ４に移送される。画像Ｉ３は、電圧Ｖ３及びＶ４がそれぞれ１２０Ｖ及び１００Ｖである次の光学状態を示す。電極Ｅ３上の粒子ＰＡは、前記電極にわたり再び集められ、電極Ｅ３の右側部分に再び位置を占める。画像Ｉ４は、電圧Ｖ３及びＶ４が再びそれぞれ１０Ｖ及び２００Ｖである時間における次の光学状態を示す。ここで、再び電極Ｅ３の右側部分の粒子ＰＡが電極Ｅ４に移動される。移動される粒子の総数は、画像Ｉ２より大きい。画像Ｉ５は、電圧Ｖ３及びＶ４がそれぞれ１２０Ｖ及び１００Ｖである次の光学状態を示す。再び、電極Ｅ３の右側部分は、粒子ＰＡにより位置を占められる。このプロセスが数回繰り返され、最後の画像Ｉ１０において全ての粒子ＰＡが電極Ｅ４上に配置されるまで電極Ｅ４に対する粒子ＰＡの段階的な正味の移動を引き起こす。
【００３６】
図７Ａないし７Ｇは、本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。第１の電極と第２の電極との間の電圧差はＤＶにより示される。移動粒子材料に対する電圧である、この電圧差の全てのパルストレインは、非ゼロ平均レベルを持つ。前記電圧差は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧のレベルの結果である。これらのパルストレインは、より一般的には、各々が所定の継続時間を持つ所定のレベル（電圧レベルを示す）のシーケンスと称される。本発明に関連するのは、このレベルのシーケンスにおいて、前記材料に対する電界が複数回変更される極性を持つように前記レベルが選択されることである。これは、連続するレベルの対ごとの間に起こる必要はないが、粒子が前記電界の異なる極性を生じるレベル中に反対方向に移動されるような移行期間中に少なくとも数回は起こる必要がある。以前に説明したように、前記材料の光学状態を変更する場合に前記粒子移動の速度及び完全性を向上するのは、この往復移動である。前記レベルの継続時間は、前記粒子の少なくとも一部が実際に移動するように十分に長く選択され、したがって、前記光学状態は実際に変化する。更に、前記第１及び第２の電圧の両方又は前記電圧の一方のレベルの平均値は、前記粒子が、前記移動粒子材料に対する平均非ゼロ電圧により生じる電界の方向に正味の移動を持つように非ゼロである。
【００３７】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｅ、７Ｆ及び７Ｇの全てにおいて、例としてのみ、差分電圧が正のレベルを持つ場合に前記粒子が所望の正味の移動方向に移動し、前記差分電圧が負のレベルを持つ場合に前記粒子が前記正味の移動の方向と反対に移動すると仮定する。図７Ｄにおいて、再び例としてのみ、前記差分電圧が示される最高の正のレベルを持つ場合に所望の正味の移動方向に移動し、前記差分電圧が示される最小の正のレベルを持つ場合に前記粒子が前記正味の移動方向の反対の方向に移動すると仮定する。
【００３８】
図７Ａは、図３Ａ及び３Ｂに関してより詳細に既に説明されたように増大する周波数を持つパルスを示す。
【００３９】
図７Ｂは、固定の周波数及び負のレベルの減少する継続時間を持つパルスを示す。代わりに、正のレベルが減少するレベルを持ってもよい。実際に、前記粒子が前記所望の正味の移動と反対方向に移動される継続時間は、次第に減少している。
【００４０】
図７Ｃは、振幅が減少する固定周波数を持つパルスを示す。前記周波数及び振幅は、高い振幅のパルスが前記粒子を前記２つの電極間で、前記光学状態が連続するパルスレベル間に変化する量だけ移動することができるように選択される。前記パルスの減少する振幅は、最終的に前記パルスの平均レベルにより規定される光学状態に到達させる。
【００４１】
図７Ｄ、７Ｅ及び７Ｆは、固定の周波数及び振幅を持つパルスを示す。図７Ｅに示される実施例は、図５Ａ及び５Ｂに関してより詳細に論じられた。図７Ｄは、移動粒子材料ＩＭに対する電圧差ＤＶが極性を変更することが絶対的に必要とされるわけではないことを示す。重要なのは、前記粒子が反対方向に移動することである。前記粒子を前記正味の移動方向と反対の方向に移動する電界の一部が、前記粒子自体の高濃度により引き起こされることができる。図７Ｆは、前記粒子が前記所望の正味の移動方向と反対の方向に移動する時間期間中の電圧差レベルが、前記粒子が前記正味の移動方向に移動する時間期間中の電圧レベルより高いことを示す。
【００４２】
図７Ｇは、階段状差分電圧を形成するレベルを示す。ここで、隣接するレベルは、依然として前記粒子を同じ方向に移動することができる。しかしながら、前記レベルは、前記粒子の移動が方向を複数回変更するように選択される。
【００４３】
図８は、表示装置のブロック図を示す。信号処理回路ＳＰは、面内駆動電気泳動装置ＤＰに表示されるべき画像を表す入力信号ＩＶを受信し、出力信号ＯＳをドライバＤＲに供給する。ドライバＤＲは、駆動信号ＤＳを面内電気泳動装置ＤＰに供給する。
【００４４】
上述の実施例が本発明を制限するのではなく説明し、当業者が添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することができることに注意すべきである。
【００４５】
例えば、本発明によるほとんどの実施例が電気泳動ディスプレイに関して記載されているが、本発明は、一般的に電気泳動ディスプレイ、より一般的には双安定ディスプレイにも適している。双安定ディスプレイは、画素（Ｐｉj）が、前記画素に対する電力／電圧が除去されたあとにグレイレベル／輝度を実質的に維持するディスプレイとして規定される。代わりに、前記装置は、移動粒子装置、例えば帯電された生物学的粒子（等電点にないＤＮＡ又はタンパク質）を含むマイクロ流体装置であることができる。キャプチャサイトは、前記電極の１つに配置されることができ、駆動は、前記キャプチャサイトに特定の電荷の全ての荷電粒子を引き寄せるように選択される。
【００４６】
通常は、E-inkディスプレイは、白、黒及び中間のグレイ状態の光学状態を得ることを可能にする白及び黒の粒子を有する。前記粒子が、白及び黒以外の色を持つ場合、依然として、中間状態は、グレイスケールと称されることができる。
【００４７】
双安定ディスプレイパネルは、情報が、例えば案内標識、公共輸送標識、広告ポスター、価格ラベル、ビルボード等の形式で、表示されることができる様々な応用の基礎を形成することができる。加えて、これらは、変化するパターン又は色のような変化する非情報表面が必要とされる場合、特に前記表面が紙のような外観を必要とする場合に、使用されることができる。
【００４８】
本発明は、変調周波数及び電圧の所定の値により制限されない。一般に、しかしながら、前記変調の周波数は、前記粒子の正味の有効変位を可能にするために前記電極の幾何構成と組み合わせて選択されるべきである。前記周波数が高すぎる場合、前記粒子は、前記電極間のギャップのかなりの部分を横断するのに十分な時間を持たず、振動は、凝集を防止するのを助けることのみができる。しかしながら、前記周波数が低すぎる場合、前記パルスの１つのレベルにより一方向に移動される全ての粒子は、単純に前記パルスの連続するレベルにより引き戻される。
【００４９】
請求項において、括弧内の参照符号は、前記請求項を制限するように解釈されるべきでない。動詞"有する"及びその活用形の使用は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する冠詞"１つの"は、複数のこのような要素の存在を除外しない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施されることができる。複数の手段を列挙する装置請求項において、これらの手段のいくつかは、同一のハードウェアにより実施されてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの方策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示さない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】面内パッシブ電気泳動ディスプレイの画素の断面を概略的に示す。
【図２】面内電気泳動パッシブマトリクスディスプレイの４つの画素に対する電極構成を概略的に示す。
【図３Ａ】図２に示される面内電気泳動ディスプレイの電極を駆動する信号を示す。
【図３Ｂ】図２に示される面内電気泳動ディスプレイの電極を駆動する信号を示す。
【図４】面内電気泳動ディスプレイの画素に対する電極構成を概略的に示す。
【図５Ａ】図４に示される面内電気泳動ディスプレイの電極を駆動する信号を示す。
【図５Ｂ】図４に示される面内電気泳動ディスプレイの電極を駆動する信号を示す。
【図６Ａ】従来技術の駆動で図４に示されるディスプレイ内の粒子の移動を示す。
【図６Ｂ】図５Ａ及び５Ｂに示される信号による駆動で図４に示されるディスプレイ内の粒子の移動を示す。
【図７Ａ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図７Ｂ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図７Ｃ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図７Ｄ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図７Ｅ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図７Ｆ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図７Ｇ】本発明による２つの電極間の電圧差の例を示す。
【図８】表示装置のブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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