(57)【要約】この発明は、伝統的なアップ／ダウン又は二重のスイッチングモードを有する電気磁気泳動ディスプレイに関する。ディスプレイセルには溶媒中に懸濁された粒子を含む電気磁気泳動性の分散液が充填されており、粒子は帯電しており、磁気を帯びている。本発明のディスプレイは、セル内での粒子の望ましくない動きを防止する。磁性層によって形成される磁気力は、セルに対して、クロストーク及び／又はクロスバイアス作用を防止するために十分に高いしきい値電圧を提供する必要を排除する。さらに、二重スイッチングモードによって、粒子が平面の方向並びに上／下方向へ移動し、従って非常に低コストで、高い色彩品質のマルチカラーディスプレイを提供することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも１つは透明である、頂部側電極層及び底部側電極層；
ｂ）溶媒中に分散された、帯電し及び磁性を有する粒子が充填されたセルのアレイ；及び
ｃ）少なくとも１つの磁性層
を有してなる電気磁気泳動ディスプレイ。
【請求項２】
伝統的な上下切り替えスイッチング・モードを有しており、１つの磁性層は切り替え可能で、底部側電極層に配されている請求項１記載のディスプレイ。
【請求項３】
伝統的な上下切り替えスイッチング・モード及び２つの磁性層を有する請求項１記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記１つの磁性層は頂部側電極層に配されており、他方の磁性層は底部側電極層に配されている請求項３記載のディスプレイ。
【請求項５】
両方の磁性層が切り替え可能である請求項４記載のディスプレイ。
【請求項６】
頂部側磁性層は永久的であり、底部側磁性層は切り替え可能である請求項４記載のディスプレイ。
【請求項７】
両方の磁性層が永久的である請求項４記載のディスプレイ。
【請求項８】
デュアル・スイッチングモードを有しており、底部側電極層は中央電極及び２つの両側電極を有する請求項１記載のディスプレイ。
【請求項９】
デュアル・スイッチングモードを有しており、１つの磁性層は切り替え可能であって、底部側電極層に配されている請求項８記載のディスプレイ。
【請求項１０】
デュアル・スイッチングモード及び２つの磁性層を有する請求項８記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記１つの磁性層は頂部側電極層に配されており、他方の磁性層は底部側電極層に配されている請求項１０記載のディスプレイ。
【請求項１２】
両方の磁性層が切り替え可能である請求項１１記載のディスプレイ。
【請求項１３】
頂部側磁性層は永久的であり、底部側磁性層は切り替え可能である請求項１１記載のディスプレイ。
【請求項１４】
両方の磁性層が永久的である請求項１１記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記帯電し磁性を有する粒子は白色であって、黒色又は着色された溶媒中に分散されている請求項１記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記粒子は、クリヤーで無色の溶媒中の、黒色粒子と白色又は他の色を有する粒子との混合物であって、前記黒色粒子は帯電し磁性を有しており、前記白色又は他の色を有する粒子は帯電もしておらず磁性も有していない請求項１記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記粒子は、クリヤーで無色の溶媒中の、黒色粒子と白色又は他の色を有する粒子との混合物であって、前記黒色粒子は帯電し磁性を有しており、前記白色又は他の色を有する粒子は磁性を有していないが、黒色粒子と反対の電荷に帯電している請求項１記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記粒子はクリヤーで無色の溶媒中の白色又は他の色を有する粒子と黒色粒子との混合物であって、前記黒色粒子は帯電し磁性を有しており、前記白色又は他の色を有する粒子は磁性を有していないが、黒色粒子と同じ電荷であって、異なるレベルに帯電している請求項１記載のディスプレイ。
【請求項１９】
少なくとも１つの磁性層は磁界を生成する請求項１記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記磁界の強度は粒子のしきい値効果及びその電極層に印加される駆動電圧によって決まる請求項１９記載のディスプレイ。
【請求項２１】
磁性粒子は、常磁性、強磁性、反強磁性又はフェリ磁性粒子である請求項１記載のディスプレイ。
【請求項２２】
磁性粒子は、ガンマ酸化鉄、針状マグネタイト、コバルト変性又は吸着酸化鉄、ベルトライド酸化鉄、二酸化クロム、金属若しくは合金及び有機ポリラジカルからなる群から選ばれる材料によって形成されている請求項１記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記金属又は合金は、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、又はＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金である請求項２２記載のディスプレイ。
【請求項２４】
前記有機ポリラジカルは、側鎖に有機ラジカルを有し、主鎖は有機ラジカル、二次元ポリラジカルと共役されたポリマーであるポリマー、側鎖として常磁性メタロポルフィリンを有するポリマー及び主鎖に常磁性金属イオンを有するポリマーからなる群から選ばれる請求項２２記載のディスプレイ。
【請求項２５】
常磁性金属イオンは、Ｃｕ（II）、Ｎｉ（II）、Ｍｎ（II）又はＶＯ（II）である請求項２４記載のディスプレイ。
【請求項２６】
磁性粒子は、磁性シェルによってマイクロカプセル化され又はオーバーコートされることによって磁性化された粒子である請求項１記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記磁性シェルは、ガンマ酸化鉄、針状マグネタイト、コバルト変性又は吸着酸化鉄、ベルトライド酸化鉄、二酸化クロム、金属若しくは合金及び有機ポリラジカルからなる群から選ばれる材料によって形成される請求項２６記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記有機ポリラジカルは、側鎖に有機ラジカルを有し、主鎖は有機ラジカル、二次元ポリラジカルと共役されたポリマーであるポリマー、側鎖として常磁性メタロポルフィリンを有するポリマー及び主鎖に常磁性金属イオンを有するポリマーからなる群から選ばれる請求項２７記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記金属又は合金は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金及びＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金からなる群から選ばれる請求項２８記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記金属又は合金シェルは、スパッタリング、真空蒸着、電着、電気メッキ又は無電解メッキによって粒子上にコートされる請求項２９記載のディスプレイ。
【請求項３１】
磁性シェルは、マイクロカプセル化プロセスによって粒子上にコートされた磁性ポリマーシェルである請求項２６記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記磁性ポリマーは、側鎖に有機ラジカルを有し、主鎖は有機ラジカル、二次元ポリラジカルと共役されたポリマーであるポリマー、側鎖として常磁性メタロポルフィリンを有するポリマー及び主鎖に常磁性金属イオンを有するポリマーからなる群から選ばれるポリマーから形成されている請求項３１記載のディスプレイ。
【請求項３３】
常磁性金属イオンは、Ｃｕ（II）、Ｎｉ（II）、Ｍｎ（II）又はＶＯ（II）である請求項３２記載のディスプレイ。
【請求項３４】
マイクロカプセル化プロセスは、層分離、簡単な及び複雑はコアセルベーション、界面重合又は架橋、その場で(in-situ)の重合又は架橋、層分離、噴霧乾燥、流動床乾燥、オリフィス又は液体中での硬化（キュアリング）又は硬質化（ハードニング）である請求項３１記載のディスプレイ。
【請求項３５】
磁性粒子はポリマーマトリクス中に分散された磁性材料を含むマイクロカプセルである請求項１記載のディスプレイ。
【請求項３６】
前記マイクロカプセルは顔料又は染料を更に含む請求項３５記載のディスプレイ。
【請求項３７】
前記顔料は白色ＴｉＯ２又はＺｎＯである請求項３６記載のディスプレイ。
【請求項３８】
前記顔料は着色されている請求項３６記載のディスプレイ。
【請求項３９】
前記磁性粒子は着色されているか又は黒色である請求項１記載のディスプレイ。
【請求項４０】
前記黒色の磁性粒子は、ガンマ酸化鉄、針状マグネタイト、コバルト変性又は吸着酸化鉄、ベルトライド酸化鉄又は二酸化クロムからなる群から選ばれる材料によって形成されている請求項３９記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤまたはＥＰＩＤ）は、溶媒中に懸濁された帯電した顔料粒子の電気泳動現象に基づいた非発光型デバイスである。このディスプレイは一般に、スペーサーによって間隔をおいて対向して配された電極を有する２つのプレートを有している。このディスプレイは、１９６９年に初めて提案された。このディスプレイは、典型的には、２枚のプレートを有しており、２枚のプレートは電極を有しており、２つの電極はスペーサーによって隔てられて互いに対向している。一方の電極は通常は透明である。２つのプレートの間には、着色された溶媒とその中に分散している帯電色素粒子からなる懸濁液が封入されている。２つの電極の間に電圧差がかけられた場合に、色素粒子は一方の側へ移動し、電圧差の極性に応じて色素の色か又は溶媒の色を観察することができる。
【０００２】
ＥＰＤには種々の種類のものが存在している。パーティション型のＥＰＤ（M. A Hopper及びV. Novotny、アイ・イー・イー・イー・トランス・エレクトロン・デバイシィーズ(IEEE Trans. Elecr. Dev.)、26(8)、1148〜1152（1979年）を参照のこと）では、２つの電極の間に、粒子の望ましくない動き、例えば堆積を防止するために、スペースをより小さいセルに分割するパーティションが存在する。マイクロカプセル型のＥＰＤは（米国特許第５,９６１,８０４号及び同９,３０,０１２号に記載するように）、誘電体溶媒と視覚的に対称的な帯電した色素粒子の懸濁液及び誘電性流体の電気泳動組成物をそれぞれ有するマイクロカプセルの２次元的配置を実質的に有している。もう１つの種類のＥＰＤ（米国特許第３,６１２,７５８号を参照のこと）は、並列ラインのリザーバ(reservoirs)から形成された電気泳動セルを有している。チャンネル形態の電気泳動セルは、透明導体と電気的に接続されて、透明導体によって被覆されている。その側方からパネルを観察することができる透明なガラスの層が、透明導体の上側に配されている。
【０００３】
同時係属している出願、例えば米国特許０９／５１８,４８８号（２０００年３月３日出願）（ＷＯ０１／６７１７０に対応）、米国特許０９/７５９,２１２号（２００１年１月１１日出願）（ＷＯ０２/５６０９７に対応）、米国特許０９/６０６,６５４号（２０００年６月２８日出願）（ＷＯ０２/０１２８１に対応）及び米国特許０９/７８４,９７２号（２００１年２月１５日出願）（ＷＯ０２/６５２１５に対応）に改良されたＥＰＤ技術が開示されている（これらは、引用することによってその開示事項を本明細書に含めるものとする）。改良されたＥＰＤは、形状、寸法及びアスペクト比が良好に規定されたマイクロカップによって形成された閉じたセルを有してなり、それらには誘電性溶媒の中に分散された帯電した色素粒子が充填されており、ポリマーのシーリング層によってシールされている。
【０００４】
これら全てのＥＰＤは、パッシブ・マトリックス・システム(passive matrix system)によって駆動させることができる。典型的なパッシブ・マトリックス・システムの場合には、セルの底部側にカラム（縦列(column))電極があり、頂部側にロウ（横列(row))電極がある。頂部側のロウ電極と底部側のカラム電極とは互いに直交している。しかしながら、パッシブ・マトリックス・システムによって駆されるＥＰＤは、２つのよく知られている問題点：クロストーク及びクロスバイアスを有している。クロストークは、セル（ピクセル）の粒子が隣接するセル（ピクセル）の電界によって偏らせられる（バイアスされる）場合に起こる。図１は一例を提供する。セルＡのバイアス電圧(bias voltage)は、正に帯電した粒子をセルの底へ向かって動かす。セルＢは電圧バイアスを有さないので、セルＢ内で正に帯電した粒子はセルの頂部側に留まると考えられる。しかし、２つのセルＡ及びＢが互いに近い場合には、セルＢ（３０Ｖ）の頂部側電極電圧とセルＡ（０Ｖ）の底部側電極電圧がクロストーク電界(cross talk electric field)を形成し、それによってセルＢ内の粒子の一部は下方へ移動させられる。隣接するセルの間の距離を拡大することによってそのようなクロストーク作用を低減することはできるが、ディスプレイの解像度も低下することになる。
【０００５】
セルが著しく高いしきい値電圧を有する場合には、クロストークの問題を低減させることができる。しきい値電圧は、本発明に関して、粒子をそれらの現在の位置から離れて移動させるために必要とされる最小の（または開始）バイアス電圧であると定義される。セルが十分に高いしきい値電圧を有する場合には、ディスプレイの解像度を犠牲にすることなく、クロストークを低減させたり、除去したりすることができる。高いしきい値電圧は、例えば、電気泳動セル内で粒子−粒子相互作用または粒子−電極相互作用を増大させることによって達成され得る。残念ながら、しきい値電圧を増大させるほとんどのアプローチは、ディスプレイ駆動電圧を著しく高くしたり、スイッチング・レート(switching rate)を著しく低下させたりする傾向がある。
【０００６】
パッシブ・マトリックス・ディスプレイ(passive matrix display)において、隣接するセルによるクロストークに加えて、クロスバイアスも問題となり得る。カラム電極に印加される電圧は、走査するロウ（横列(scanning row))においてセルに駆動バイアスを提供するだけでなく、同じカラム（縦列）上の非走査セルを横切るバイアスにも影響を及ぼし得る。この望ましくないバイアスは、非走査セルの粒子に対して、反対側の電極へ移動することを強制し得る。このことは、像密度に変化をもたらし、ディスプレイ・コントラストの著しい低下を生じる結果となる。ゲート電極を有するシステムは、米国特許第４,６５５,８９７号及び同第５,１７７,４７６号（Copytele社へ譲渡）に開示されており、そこでは２つの層電極構造を用いて、その一方はゲート電極として作用しており、比較的高い駆動電圧にて高い解像度が可能であるＥＰＤが提供されている。これらの参考文献は、ゲート電極を用いることによってしきい値電圧を高め得ることを教示しているが、２つの電極層を製造するためのコストは、構造が複雑であること及び歩留り率が低いことのために、著しく高いモノマーとなる。さらに、この型のＥＰＤでは、電極は溶媒にさらされ、そのために望ましくない電気めっき作用及びディスプレイ運転寿命の劣化（短期化）を生じ得る。
【０００７】
米国特許第６,２３９,８９６号において開示されたインプレーン・スイッチＥＰＤデバイス（in-plane switched EPD device）は、磁性粒子を引き付けて、望ましくない粒子の移動に対してしきい値効果をもたらす磁性ボトム基材（magnetic bottom substrate）を用いている。ロウ電極及びカラム電極は、駆動ドット・マトリックスを成形している底部側層(bottom layers)の上に実装されている。平面内電極は、特に高い解像度ディスプレイの場合、通常のアップ−ダウン電極（up-down electrodes）よりも、製造が一層困難である。平面内スイッチングモードにおける電極どうしの間の距離は、通常のアップ−ダウン・モードの場合よりも一般に大きいので、平面内ディスプレイのスイッチング・レートは、同等の操作電圧では、より遅い。さらに、真の白(true white)または真の黒(true black)のいずれかが欠けるため、カラーディスプレイの色の飽和度（color saturation）は乏しいものとなり得る。
【０００８】
従って、比較的低い真のしきい値電圧を有するセルを用いる場合であっても、クロストーク及びクロスバイアス効果がディスプレイ性能の低下を生じることがないような、電気泳動ディスプレイに対する要望が存在している。
【０００９】
発明についての要約
本発明は２つの要旨を有している。第１の要旨は、伝統的なアップ／ダウン・スイッチングモードを有する電気磁気泳動ディスプレイに関する。このディスプレイは、１つの頂部側ロウ電極層、１つの底部側カラム電極層、及びこれら２つの電極層にサンドイッチ状に挟まれたセルの配列（アレイ(array))から成っている。本発明のこの要旨の１つの態様において、１つの切り換え可能な（switchable）磁性層は、底部側電極層の下側に配置される。もう１つの態様では、２つの切り換え可能な磁性層があり、一方は頂部側ロウ電極層の頂部側に配置され、及び他方は底部側電極層の下側に配置される。３番目の態様では、一番上のロウ電極層の頂部側に１つの永久磁性層が配置され、底部側電極層の下側に１つの切り換え可能な磁性層が配置されている。４番目の態様では、一番上のロウ電極層の頂部側に１つの永久磁性層が配置され、底部側電極層の下側に１つの永久磁性層が配置されている。
【００１０】
本発明の第２の要旨は、二重モード（デュアルモード(dual mode))電気磁気泳動ディスプレイに関する。このディスプレイは、１つの頂部側ロウ電極層、１つの底部側カラム電極層及びこれら２つの層にサンドイッチ状に挟まれたセルのアレイ（列）によって構成されている。各セルについての底部側カラム電極層は１つの中央電極と２つの側方電極を有しており、２つの側方電極は中央電極の２つの側面に配されている。この要旨の発明の１つの態様では、底部側カラム電極層の下方に配される切り換え（スイッチング）可能な(switchable)磁性層を有している。２番目の態様では、２つの切り換え可能な磁性層を有しており、その一方は頂部側ロウ電極層の頂部側に配され、他方は底部側カラム電極層の底部側（下側）に配される。３番目の態様では、１つの永久的磁性層（永久磁性の層）が頂部側ロウ電極層の頂部側に配され、１つの切り換え可能な磁性層が底部側カラム電極層の底部側（下側）に配されている。４番目の態様では、頂部側ロウ電極層の頂部側に１つの永久的磁性層が配され、底部側カラム電極層の底部側（下側）に１つの永久的磁性層が配されている。
【００１１】
本発明のすべての態様において、頂部側がビューイングサイド(viewing side)であり、従って、少なくとも最上部のロウ電極層と最上部の磁性層（存在する場合）は透明である。
【００１２】
セルには、対照的に着色された誘電体溶媒の中に帯電した磁性粒子を分散させてなる電気磁気泳動流体が充填されている。帯電した磁性粒子がビューイングサイドに引き付けられる場合に、磁性粒子の色（一次色）が観察される。対照的に、それらがビューイングサイドから離れて引き付けられる場合に、溶媒の色又はバックグラウンドによるその添加剤の色が観察される。溶媒は顔料または染料によって着色され得る。
【００１３】
本発明の構成は多くの利点を有する。まず第一に、セル内での帯電粒子の望ましくない移動を防止する。磁性層によって形成される磁気力は、セルに対して、クロストーク及び／又はクロスバイアス作用を防止するために十分に高いしきい値電圧を提供する必要を排除する。さらに、二重スイッチングモードによって、粒子が平面の方向並びに上／下方向へ移動し、従って非常に低コストで、高い色彩品質のマルチカラーディスプレイを提供することを可能にする。
【００１４】
本発明のこれら及びその他の特徴及び利点を以下の詳細な説明及び添付の図面においてより詳細に紹介するが、これらは本発明の基本的原則を、実施態様例によって説明しようとするものである。
本発明は、添付図面と組み合わせて、以下に記載する詳細な説明に基づいて容易に理解することができるであろうが、図面において同様の参照符号は同様の構成要素を示している。
【００１５】
発明についての詳細な説明
以下、本発明の代表的な態様例についての詳細な説明を記載する。本発明の代表的な態様例に関して説明するが、本発明はこれらの態様例に限定されるものではないと理解されるべきである。特定のＥＭＰＤの特定の要件を満足するため、本発明の特徴の寸法及び形状は変更することができ、そのような変更の全ては本発明の範囲内のものである。以下の説明において、本発明について説明するために、特定の事項についての種々の詳細な事項を記載する。本発明は、これらの特定の詳細な事項の一部又は全体を伴わずに、特許請求の範囲の記載に基づいて実施することができる。明確にするため、本発明を不必要に不明瞭にしないように、本発明に関連してこの技術分野において知られている技術的事項についてはあまり詳細には説明していない。
【００１６】
Ｉ．定義
本明細書において、全ての技術的用語は、特に断らない限り、それらが一般的に使用されており、また、この技術分野の当業者に理解されているように、それらの常套の定義に基づいて使用している。
【００１７】
本発明に関して、「しきい値電圧(threshold voltage)」とは、粒子をそれらの現在の位置から離れて動かすのに必要とされる最小の（または開始）バイアス電圧であると定義される。粒子しきい値効果(particle threshold effect)とは、電気泳動ディスプレイの最も重要な特徴であり、粒子−粒子、粒子−溶媒及び粒子電極相互作用の関数である。
【００１８】
本発明の開示事項に関して、「駆動電圧(driving voltage)」という用語は、例えば、セル内において、粒子を一方の電極又はその近くの最初の位置から他方の電極又はその近くの最終的な位置へ駆動させることによって、セルの色の状態に変化を適用する（又はもたらす）バイアス電圧であると、定義される。特定の用途において用いられる駆動電圧は、状態の遷移(state transition)を完了するためにかかる時間などのパラメーターによって測定すること等を含めて、その用途に必要とされる性能パラメーター(performance parameters)内でセルの色状態に変化を生じさせるために十分なものであることが必要とされる。
【００１９】
パッシブ・マトリックス・ディスプレイにおいて「走査するロウ(scanning row)」という用語は、ディスプレイにおいて、その時点で(currently)更新されているか又はアドレス指定(addressing)されているロウ（横列(row))を意味する。
「走査されていないロウ(non-scanned row)」は、更新もアドレス指定もされていないロウを意味する。
「走査されたロウ(scanned row)」は、更新又はアドレス指定されたロウを意味する。
【００２０】
走査するロウにおけるセルについて、駆動電圧（即ちバイアス条件(bias conditions)）は、粒子を同じ位置に留まらせるか又は粒子を所望する新しい位置に追いやる（又は移動させる）かのいずれかであるべきである。走査されたロウまたは走査されていないロウのいずれのセルについても、例えば、そのカラムにおいて、走査するロウのセルがスイッチされる（又は切り替えられる）場合などに起こり得るのであるが、底部側カラム駆動電圧（即ち、セルが伴うカラム電極に印加される電圧）が変動したとしても、駆動電圧は粒子を同じ位置に維持する（又は留まらせる）べきである。パッシブ・マトリックス・電気泳動ディスプレイは、通常、走査されたロウ及び走査されていないロウにおけるセルを変化させないままで、その走査するロウのセルを更新することを目的として、一度に１つのロウを更新（走査）する。
【００２１】
本明細書において「正バイアス(positive bias)」という用語は、正に帯電した粒子の下方への移動を生じさせる傾向を有する（即ち、下側の電極よりも上側の電極のポテンシャルが高い）バイアスであると定義される。
【００２２】
本明細書において「負バイアス(negative bias)」という用語は、正に帯電した粒子の上方への移動を生じさせる傾向を有する（即ち、上側の電極よりも下側の電極のポテンシャルが高い）バイアスであると定義される。
【００２３】
本発明に関して、粒子と（１又はそれ以上の）磁性層との間に生じる磁気力(magnetic force)を、「磁気力ＴＭ」又は「磁気力ＢＭ」と称することができる。１つの底部側磁性層のみが存在する場合に、「磁気力ＴＭ」とは、粒子がセルの頂部側にあるときに磁性層と粒子との間に生じる磁気力であり、「磁気力ＢＭ」とは、粒子がセルの底部側にあるときに磁性層と粒子との間に生じる磁気力である。１つの底部側磁性層のみが存在する場合には、ディスプレイの頂部側と底部側磁性層との間に距離があるため、「磁気力ＢＭ」は「磁気力ＴＭ」より常に大きい。２つの磁性層が存在する場合には、一方の磁性層はセルの頂部側にあり、他方の磁性層はセルの底部側にあって、セルの頂部側の粒子は頂部側磁性層との間で「磁気力ＴＭ」を生じ、セルの底部側の粒子は底部側磁性層との間で「磁気力ＢＭ」を生じる。
【００２４】
本発明に関して、磁気力ＴＭ及び磁気力ＢＭはそれぞれバイアス電圧に変換（換算）することができる。バイアス電圧は磁気力と等しい力によって粒子を引き付ける。磁気力が、式：
Ｆｍ＝Ｍ・▽｜Ｂ｜
［式中、Ｍは磁性粒子の磁化(magnetization)であり、▽｜Ｂ｜は磁界の勾配である。］
で表される場合、等しいバイアス電圧は、
Ｖｍ＝Ｆｍ・ｄ／ｑ
［式中、ｑは粒子の電荷であり、ｄは頂部側電極と底部側電極との間の距離である。］
で表される。この変換の後、Ｖｔｍは磁気力ＴＭの等価なバイアス電圧を表し、一方、Ｖｂｍは磁気力ＢＭの等価なバイアス電圧を表す。
【００２５】
頂部側電磁石及び底部側電磁石によって形成される磁界は対向する方向であり、従って、セルの頂部側にある粒子は頂部側磁性層によって引かれ、そして底部側磁性層によって斥けられ、セルの底部側にある粒子は底部側磁性層によって引かれ、そして頂部側磁性層によって斥けられる。いずれのシナリオにおいても、２つの磁気力は互いに補助（又は支援）する。
【００２６】
「遮蔽効果(screening effect)」という用語は、セルの中のある粒子はその他の粒子よりも速く移動して、その他粒子よりも早く行き先(destination)の電極に到達することを意味している。これらの速い粒子は、実際には、電界の強度を弱め、更に、より遅い粒子の速度をより遅くする（スローダウンさせる）。
【００２７】
II.本発明の種々の構成例
Ａ．伝統的アップ／ダウン切り替えモードを有する電気磁気泳動ディスプレイ
１つの態様では、図２Ａに示すように、このディスプレイは、頂部側電極層（２１）及び底部側電極層（２２）並びにこれら２つの層の間に配されるセル（２０）を有してなり、２つの電極層の少なくとも１つ（例えば、頂部側電極層２１）は透明である。頂部側電極層（２１）は１つのロウ電極（２３）を有しており、底部側電極層（２２）は１つのカラム電極（２４）を有している。底部側電極層の下側に、切り換え（スイッチング）可能な磁性層（２５）が配されている。頂部側ロウ電極と底部側カラム電極は互いに（好ましくは垂直に）交差しており、磁性層は頂部側ロウ電極層（２１／２３）（図２Ｂ参照）と位置合わせされる。ディスプレイセル（２０）、は誘電体の溶媒（２７）中に分散した帯電した磁性粒子（２６）を有している。１つの態様において、粒子（２６）は正に帯電している。
【００２８】
もう１つの方法の態様例を図３Ａに示している。この態様では、２つの切り替え可能な（switchable）磁性層（３５ａ及び３５ｂ）が存在していることを除いて、基本的構成は図２Ａの態様と同様である。図３Ｂに示すように、その１つの切り替え可能な磁性層（３５ａ）は頂部側ロウ電極層（３１）の頂部側に配されており、もう１つ切り替え可能な磁性層（３５ｂ）は底部側カラム電極層（３２）の下側に配されており、２つの磁性層はロウ電極（３１／３３）と位置合わせされている。
【００２９】
もう１つの方法の第３の態様例は、頂部側ロウ電極層の頂部側の頂部側磁性層（３５ａ）は永久磁性層であり、底部側カラム電極層の下側の磁性層（３５ｂ）は切り替え可能であることを除いて、図３Ａの態様例と同様である。
【００３０】
もう１つの方法の第４の態様例の基本的構成は、２つの磁性層（３５ａ及び３５ｂ）がいずれも永久磁性層であることを除いて、図３Ａの態様例と同様である。
【００３１】
Ｂ．デュアル・スイッチング・モードを有する電気磁気泳動ディスプレイ
１つの態様において、図４Ａに示すように、ディスプレイは、頂部側電極層（４１）及び底部側電極層（４２）、及び２つの層の間に配されたセル（４０）を有しており、ビューイングサイドの少なくとも１つの層（例えば、頂部側電極層４１）は透明である。頂部側電極層（４１）は１つのロウ電極層（４３）を有している。底部側電極層（４２）は１つの中央電極（４４）と、その中央電極（４４）の両側に配される２つの側方電極（４５）を有している。ギャップ（４６）が存在して、中央電極を側方電極から隔てている。底部側電極層（４２）の下側に切り替え可能な磁性層（４７）が配されている。頂部側ロウ電極層と底部側カラム電極層とは互いに垂直な関係にあり、磁性層（４７）は頂部側ロウ電極層（４１）に位置合わせされている（図４Ｂ参照）。ディスプレイ・セル（４０）は、誘電性溶媒（４９）の中の帯電した磁性粒子（４８）を有している。１つの態様において、粒子（４８）は正に帯電している。
【００３２】
もう１つの態様例を図５Ａに示すが、２つの切り替え可能な磁性層（５７ａ及び５７ｂ）を有することを除いて、基本的構成は図４Ａの態様例と同様である。その１つは頂部側ロウ電極層（５１）の頂部側に配されている層（５７ａ）であり、もう１つは底部側カラム電極層（３２）の下側に配されている層（５７ｂ）であって、２つの磁性層は頂部側ロウ電極と位置合わせされている（図５Ｂ参照）。
【００３３】
第３の態様例の基本的構成は、頂部側ロウ電極層の頂部側の頂部側磁性層（５７ａ）は永久磁性層であり、底部側カラム電極層の下側の底部側磁性層（５７ｂ）は切り替え可能な磁性層であることを除いて、図５Ａの態様と同様である。
【００３４】
第４の態様例の基本的構成は、２つの磁性層（５７ａ及び５７ｂ）がいずれも永久磁性層であることを除いて、図５Ａの態様例と同様である。
【００３５】
ディスプレイは一般に、この技術分野において既知の方法に従って製造することができる。本発明の範囲は、常套のディスプレイ（即ち、米国特許第３,６６８,１０６号及び同第３,６１２,７５８号に開示されているような）パーティション型のディスプレイ、（ＷＯ０１／６７１７０及びＷＯ０２/０１２８１に開示されているような）マイクロカップ技術によって製造されるディスプレイ、並びに（米国特許第５,９６１,８０４号及び同５,９３０,０２６号に開示されているような）マイクロカプセル化技術によって製造されるディスプレイを包含する。マイクロカップ型のディスプレイの場合、ディスプレイセルは、良好に規定された寸法、形状及びアスペクト比を有し、個々にシールされており、好ましくはポリマーシーリング層によってシールされている。
【００３６】
磁性粒子は、粉砕(grinding)、ミリング（milling)、アトライティング（attriting)、微細流動化（microfluidizing）及び超音波処理（ultrasonic）技術を含むいずれか既知の方法によって分散させることができる。例えば、懸濁した溶液の中に微細粉末の形態の磁性粒子を加え、得られる混合物をボール・ミル又はアトライターにて数時間処理し、乾燥して高度に凝集した顔料粉末を粉砕して一次粒子とする。磁気泳動又は電気磁気泳動用の流体としては、低い蒸気圧で、非吸湿性の溶媒が好ましい。有用な溶媒の例には、炭化水素、例えば、デカヒドロナフタレン（DECALIN）、５-エチリデン-２-ノルボルネン、脂肪油、パラフィン油、芳香族化合物、例えばトルエン、キシレン、フェニルキシリルエタン、ドデシルベンゼン及びアルキルナフタレン、低粘度ポリエーテル、例えばポリプロピレングリコール、エチレングリコール及びプロピレングリコールのブロックコポリマー、低粘度シリコーン油、アルキル若しくはアルキルアリールエステル及びケトン、ハロゲン化溶媒、例えばパーフルオロデカリン、パーフルオロトルエン、パーフルオロキシレン、ジクロロベンゾトリフロリド、３,４,５−トリクロロベンゾトリフルオリド、クロロペンタフルオロ−ベンゼン、ジクロロノナン及びペンタクロロベンゼン、パーフルオロ化溶媒、例えば３Ｍ社（St. Paul、ミネソタ州）から入手できるＦＣ−４３、ＦＣ−７０及びＦＣ−５０６０、ハロゲン含有の低分子量ポリマー、例えばＴＣＩAmerica社（Portland、オレゴン州）から入手できるポリ（パーフルオロプロピレンオキシド）、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、例えばHalocarbon Product Corp.社（River Edge、ニュウージャージー州）から入手できるHalocarbonオイル、パーフルオロポリアルキルエーテル、例えばAusimont社又はKrytox Oils社から入手できるGalden、並びにDuPont社（デラウェア）から入手できるK-Fluidシリーズのグリース類等が含まれる。１つの好適な実施例では、ポリ（クロロトリフルロエチレン）が誘電性溶媒として用いられる。もう１つの好適な実施例では、ポリ（パーフルオロプロピレンオキシド）が誘電性溶媒として用いられる。
【００３７】
粒子を好適なポリマーによってマイクロカプセル化して、粒子の比重を懸濁溶媒の比重に適合させることによって、顔料粒子の沈降(sedimentation)またはクリーミングを排除（又は防止）することができる。顔料粒子のマイクロカプセル化は、化学的又は物理的に実施することができる。典型的なマイクロカプセル化プロセスには、界面重合、その場での重合(in-situ polymerization)、相分離、コアセルベーション、静電的コーティング、噴霧乾燥、流動床塗装及び溶媒蒸発などが含まれる。マイクロカプセル化についてよく知られている処理方法は、Kondo、Microcapsule Processing and Technology、Microencapsulation、Processes and Applications、(I. E. Vandegaer編), Plenum Press, New York, N. Y. (1974)及びGutcho, Microcapsules and Microencapsulation Techniques, Nuyes Data Corp., Park Ridge, N.J.(1976)に開示されている（これらは、引用することによってその開示事項を本明細書に含めるものとする）。
【００３８】
磁性の高い化合物、及び金属又は合金から製造される磁性粒子が好ましい。この発明に有用な磁性材料の例には、ガンマ酸化鉄、針状マグネタイト、コバルト変性または吸着された酸化第二鉄、ベルトライド(berthollide)酸化鉄、二酸化クロム、金属若しくは合金、例えばステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金及びＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金、有機ポリラジカル、例えば側鎖に有機ラジカルを有し、主鎖は有機ラジカル、二次元ポリラジカルと共役するポリマーであるポリマー、側鎖として常磁性メタロポルフィリンを有するポリマー及び主鎖に常磁性金属イオン、例えばＣｕ(II)、Ｎｉ(II)、Ｍｎ(II)又はＶＯ(II)を有するポリマー等が含まれる。その他の有用な磁性材料は、「Magnetic Recording Handbook」Marvin Camras; Van Norstrand Reinhold Co., (1988);及び「Functional Monomers and Polymers」、K. Takemoto, R. M. Ottenbrite及びM. Kamachi編集、Marcel Dekker, Inc., (1997)の中のM. Kanachi 「Magnetic Polymers」に見出すことができる。
【００３９】
有機のポリラジカルの特定の例には、上記に引用した各文献及びいくつかの米国特許（例えば、４,６３１,３２８号、４,５９４,４００号、４,５５２,９２８号及び４,７６９,４４３号）に示されているが、これらに限定されない。Kanachiの「Magnetic Polymers」に示されている有機ポリラジカルには、側鎖として２,２,６,６−tetramethylpiperidine-1-oxylを含む化合物、熱アニールされたポリフェニルアセチレン）、フェノキシ若しくはニトロキシラジカルを有するもの、ペンダントニトロニルニトロキド(nitronyl nitroxide)又はt−ブチルニトロキシル２次元ポリマー、例えば１,３,５-トリアミノベンゼンにヨウ素を反応させて得られるもの、インディゴ(indigo)から誘導される繰り返し単位を有するもの、１,３-ビス-(３-シドノン）とＮ',Ｎ'-(１,４-フェニレン）ビスマレアミドとを触媒フリーで１,３-双極性シクロ付加させて得られるもの、側鎖又は主鎖のいずれかの中に常磁性イオンを有するものが含まれる。主鎖の中に常磁性イオンを有するものには、Ｃｕ(II)及びＶＯ(II)のヘテロ二核（又は複核）錯体(heterobinuclear complex)、無機ポリマー、規則的に交替する磁性中心を有するＭｇＣｕ(pbaＯＨ)(Ｈ２Ｏ)３［式中、pbaＯＨは２−ヒドロキシ−１,３−プロピレンビス（オキサマト）；(2-hydroxy-1,3-propylenebis(oxamato))である］、Ｃｕ(II)、Ｎｉ(II)又はＭｎ(II)から誘導され、２−置換４,４,５,５−テトラメチルイミダゾリン−１−オキシル−３−オキシドから形成されるポリマー、Ｍ（hfac）２（ＮＩＴ）Ｒの直鎖ポリマー［式中、ＭはＣｕ(II)、Ｎｉ(II)又はＭｎ(II)であり、（ＮＩＴ）Ｒは２−アルキル−４,４,５,５−テトラメチルイミダゾリン−１−オキシル−３−オキシドであり、hfacはヘキサフロロアセチルアセトネートである］並びに３次元構造物、例えば、(rad)２Ｍｎ２[Cu(opba)]３(ＤＭＳＯ)２:２Ｈ２Ｏ、［式中、(rad)は２-(４-Ｎ-メチルピリジニウム)−４,４,５,５−テトラメチルイミダゾリン−１−オキシル−３−オキシドであり、(opba)はｏ−フェニレンビス（オキサマト）であり、ＤＭＳＯはジメチルスルホキシドである］。他の高分子ラジカル含有化合物、並びにそのラジカルの同一性(identity)及びそのロケーションは、例えば米国特許第４,６３１,３２８号（種々の染料又は色素［アントラキノン、スチルベン、モノ-、ビス-、トリス-アゾ系］、側鎖について）、第４,５９４,４００号（チオキサントン、側鎖について）、第４,５５２,９２８号（ジ-、及びトリ-フェニルアミン、側鎖について）、並びに第４,７６９,４４３号（ピペリジン、側鎖について）に開示されている。これらの有機ポリラジカルのいくつかは、ラジカル前駆物質をプレポリマー混合物に含ませること、重合を作用させること、その後、ラジカルに転化させることによって製造することもできる。
【００４０】
もう１つの方法として、帯電した顔料（例えばＴｉＯ２）粒子は、粒子を磁性材料によってマイクロカプセル化することによって磁性化され得る。磁性材料は、マイクロカプセル化プロセスの前（が好ましい）又は後に、顔料粒子と混合されるか、又は顔料粒子上に塗布することができる。この場合に特に有用な磁性材料の例には、例えばスパッタリング、真空蒸着、電着、電気めっき、または無電解めっき法によって形成される金属粒子又はメタライズ（金属化）した粒子、及び磁性ポリマーによりマイクロカプセル化／オーバーコーティングしたものが含まれる。顔料及び磁性粒子の混合物を含む、メタライズされ帯電した粒子及び帯電したマイクロカプセルは最も好ましい。
【００４１】
磁性化され帯電した粒子は、本来の電荷を示すことも、若しくは、電荷制御剤を用いて明確に帯電させることも、又は懸濁媒体の中で懸濁される場合に電荷を獲得することもできる。好適な電荷制御剤はこの技術分野においてよく知られており、本質的にポリマーであってもポリマーでなくてもよいし、イオン性であってもイオン性でなくてもよい。
【００４２】
切り換え可能（又はスイッチング可能若しくはスイッチアブル）な磁性層は、磁界を形成するために電磁石のロウによって成形される。磁性層は、電磁石に電圧を印加したり、ターンオフしたりすることによって、（オン／オフ）の切り替えが可能である。図６Ａは、電極構造を用いて磁界を生成させる、１つの有用な電磁石の例を示している。図６Ｂは、電磁石６１のアレイを有する切り換え可能な磁性層を示している。図６Ｃは、鉄芯６２を有するソレノイドである典型的な電磁石を示している。電流がコイル６３に印加されると、磁界が生成する。永久磁性層は、永久的磁性物質によって構成される連続する層から形成されている。１つの態様は、柔軟であるかまたはしっかりと結合された永久磁石を形成するポリマー・バインダー及びフェライト粉体(ferrite powder)から成るフェライト磁石層である。
【００４３】
III．伝統的なアップ／ダウン切り替えモードを有する電気磁気泳動ディスプレイ
（ａ）アップ／ダウン切り替えモード／１つの底部側磁性層
図７Ａは、図２Ａの電気磁気泳動ディスプレイの２×３のパッシブ・マトリックスを説明するための図であって、一般的な２×３パッシブ・マトリックスの平面図を示している。説明のために、このシナリオ（ケース）において、駆動電圧は３０Ｖであり、磁性粒子は正に帯電していると仮定する。粒子は白色を有しており、着色されたクリア（透明）な溶媒の中に分散されている。従って、粒子が頂部側に存在する場合、頂部側のビューイングサイドを通して、磁性粒子の色（この場合は白色）が観察される。対照的に、粒子が底部側に存在する場合、ビューイングサイドから溶媒の色が観察される。この説明の目的は、２つのセルＡ及びＤを白色の状態にし、セルＢ及びＣを着色された状態にし、並びにセルＥ及びＦをリセットされた状態、即ち、白色の状態へ駆動することである。
【００４４】
図７Ａにおいて、ロウ（列）Ｒ１はセルＡ及びＢを有しており；ロウＲ２はセルＣ及びＤを有しており；ロウＲ３はセルＥ及びＦを有しており；カラムＣ１はセルＡ、Ｃ、及びＥを有しており；カラムＣ２はセルＢ、Ｄ、及びＦを有する。
【００４５】
最初に、デバイスはリセットされて、６つのすべてのセル、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの中のすべての粒子は頂部側に移動しており、従って白色に観察される。ロウＲ１を走査するロウとし、Ｒ２及びＲ３を走査されていないロウとすると、ロウＲ１、Ｒ２及びＲ３の下側の磁性層はすべてターンオフされる。さらに、ロウＲ１には３０Ｖの駆動電圧が印加され、ロウＲ２及びＲ３には０Ｖが印加されて、同時に、カラムＣ１には２５Ｖの電圧が印加され、カラムＣ２には０Ｖが印加される。
【００４６】
この駆動条件下で：
１）セルＡ内の粒子を頂部側（図７Ｂ−１参照）に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」≧５Ｖ
２）セルＢ（図７Ｂ−２）内で、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」
３）セルＣ及びＥ内で粒子は２５Ｖの負バイアス下にあり、セルＤ及びＦ内で粒子は０Ｖのバイアス下にあり、従って粒子はセルの頂部側に留まっている。
【００４７】
ロウＲ１を走査した後、ロウＲ２にて走査が行われ、その一方で、ロウＲ１は走査されたロウになり及びロウＲ３は走査されなかったロウである。Ｒ１下側の磁性層がターンオンされ、Ｒ２及びＲ３下側の磁性層はターンオフされる。ロウＲ２に駆動電圧３０Ｖが印加され、ロウＲ１及びＲ３に０Ｖの電圧が印加される。同時に、カラムＣ２に電圧２５Ｖが印加されて、カラムＣ１に０Ｖが印加される。
【００４８】
この駆動条件下で：
１）セルＤ内の粒子が頂部側（図７Ｂ−４参照）に留まるために、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」≧５Ｖ
２）セルＣ（図７Ｂ−３）内で、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」
Ｒ２が走査されると、セルＡ及びＢ内の粒子は走査フェーズの間は設定された位置に留まる必要がある。しかし、ロウＲ２が走査される際に、走査されたロウのセルＡ及びＢについては、ロウ（Ｒ１）並びにカラム電極（Ｃ１及びＣ２）に印加される電圧は変化している。更に、このとき、ロウＲ１の下側の磁性層はターンオンされる。
【００４９】
３）セルＡは０Ｖバイアス下にあり（図７Ｂ−５）、従って、粒子を頂部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」≧Ｖｔｍ
４）セルＢは２５Ｖの逆バイアス下にあり（図７Ｂ−６）、従って、このセル内で粒子を底部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋Ｖｂｍ ≧ ２５Ｖ
５）セルＥ内で粒子は０Ｖのバイアス下にあり、セルＦ内で粒子は２５Ｖの負バイアスの下にあり、従って粒子はセルの頂部側に留まっている。
【００５０】
この実施例から、材料が５Ｖのしきい値電圧を有する場合、磁気力ＴＭは５Ｖの電界強度と同じか又はそれ以下であることが必要であり、磁気力ＢＭは２０Ｖの電界強度と同じか又はそれ以上であることが必要であるということが結論付けられる。一般に、この構成におけるＶｔｍはＶｂｍと等しいか又はそれ以下である必要がある。必要とされる磁気力ＴＭ及びＢＭの正確な強度については、それらは粒子しきい値電圧(particle threshold voltage)に依存することになり、従って、印加される駆動電圧と、粒子及び電極の特性に依存することになる。
【００５１】
（ｂ）アップ／ダウン・スイッチング・モード／２つの切り換え可能な磁性層
このセクションは図３Ａの電気磁気泳動ディスプレイの２×３パッシブ・マトリックスを説明する。説明のために、このシナリオでは、駆動電圧が３０Ｖであると仮定する。白い粒子は正に帯電しており、そして磁化されている。
【００５２】
最初に、デバイスはリセットされて、６つのすべてのセル、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの中のすべての粒子は頂部側に移動している（従って、白色に観察される）。
【００５３】
ロウＲ１を走査するロウ（列）とし、Ｒ２及びＲ３を走査されていないロウとすると、ロウＲ１、Ｒ２及びＲ３の頂部側及び底部側の磁性層はすべてターンオフされている。さらに、ロウＲ１には３０Ｖの駆動電圧が印加され、ロウＲ２及びＲ３には０Ｖが印加されて、同時に、カラムＣ１には３０Ｖの電圧が印加され、カラムＣ２には０Ｖが印加される。
【００５４】
この駆動条件下で：
１）セルＡ内には０Ｖのバイアスがかけられている。Ｒ１の磁性層はターンオフされている。従って、セルＡ内の粒子は、二安定性(bistability)を有するので、頂部側に留まる。
２）セルＢ内では、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」
３）セルＣ及びＥにおいて粒子は３０Ｖの負バイアス下にあり、セルＤ及びＦにおいて粒子は０Ｖのバイアス下にあり、従って、粒子はこれらのセルの頂部側に留まっている。
【００５５】
セルＡ及びＢ内の大部分の粒子がそれらの行き先（又は宛先(destination))の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、Ｒ１及びＣ１に印加される両方の電圧は０Ｖに設定され、同時に、走査するロウＲ１の頂部側及び底部側の両方の磁性層はターンオンされる。従って、セルＡ内の頂部側に既にある粒子は粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、セルＢ内において既に底部側にある粒子は粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００５６】
ロウＲ１を走査した後、ロウＲ２にて走査が行われ、その一方で、ロウＲ１は走査されたロウになる。ロウＲ１のための磁性層（頂部側及び底部側の両方）がターンオンされ、Ｒ２及びＲ３のための磁性層はすべてターンオフされる。ロウＲ２に駆動電圧３０Ｖが印加される。ロウＲ１に１５Ｖの電圧が印加され、ロウＲ３に０Ｖの電圧が印加される。同時に、カラムＣ２に３０Ｖの電圧が印加され、カラムＣ１に０Ｖが印加される。
【００５７】
この駆動条件下：
１）セルＤ内には０Ｖのバイアスが存在する。Ｒ２の磁性層はターンオフされている。セルＤ内の粒子は、粒子の二安定性(bistability)のために頂部側に留まる。
２）セルＣにおいて、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」
大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、Ｒ２及びＣ２に印加される電圧は０Ｖに設定され、同時に、ロウＲ２の頂部側及び底部側の両方の磁性層はターンオンされる。従って、セルＤ内の頂部側に既にある粒子は粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、セルＢ内において既に底部側にある粒子は粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００５８】
ロウＲ２が走査される際、セルＡ及びＢ内の粒子は走査フェーズの間は設定された所望の位置に留まる必要がある。しかし、ロウＲ２が走査される際に、走査されたロウのセルＡ及びＢについては、ロウ（Ｒ１）並びにカラム電極（Ｃ１及びＣ２）に印加される電圧は変化している。更に、このとき、ロウＲ１についての両方の磁性層はターンオンされる。
【００５９】
３）セルＡは１５Ｖの逆バイアス下にあり、従って、粒子を頂部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋ Ｖｔｍ ≧ １５Ｖ
４）セルＢも１５Ｖの逆バイアス下にあり、従って、このセル内において粒子を底部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋ Ｖｂｍ ≧ １５Ｖ
５）セルＥは０Ｖのバイアス下にあり、セルＦは３０Ｖの負バイアス下にある。これらのセル内の粒子はセルの頂部側に留まっている。
この構成において、粒子が５Ｖのしきい値電圧を有する場合、磁気力ＴＭ及び磁気力ＢＭの両者は、１０Ｖの電界強度と同じか又はそれ以上であることが必要であるということが結論付けられる。一般に、この構成におけるＶｔｍ及びＶｂｍは、しきい値電圧よりも大きい必要があり、それらの正確な強度は、粒子／電極の特性及び印加される駆動電圧に依存することになる。
【００６０】
（ｃ）アップ／ダウン・スイッチング・モード／頂部側の１つの永久磁性層と底部側の１つの切り換え可能な磁性層
このセクションは、頂部側の１つの永久磁性層と底部側の１つの切り換え可能な磁性層を有する電気磁気泳動ディスプレイの２×３パッシブ・マトリックスについて説明する。説明のために、このシナリオでは、駆動電圧が３０Ｖであり、磁性粒子は正に帯電していると仮定する。
【００６１】
最初に、デバイスはリセットされて、６つのすべてのセル、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの中のすべての粒子は頂部側に移動している（従って、白色に観察される）。ロウＲ１を走査するロウ（列）とし、Ｒ２及びＲ３を走査されていないロウとすると、ロウＲ１、Ｒ２及びＲ３についての底部側の磁性層はすべてターンオフされている。さらに、ロウＲ１には３０Ｖの駆動電圧が印加され、ロウＲ２及びＲ３には０Ｖが印加されて、同時に、カラムＣ１には３０Ｖの電圧が印加され、カラムＣ２には０Ｖが印加される。
【００６２】
この駆動条件下：
１）セルＤ内には０Ｖのバイアスが存在する。Ｒ１の底部側磁性層はターンオフされている。従って、セルＡ内の粒子は、粒子の二安定性及び粒子と頂部側永久磁性層との間に形成される磁気力のために頂部側に留まる。
【００６３】
２）セルＢにおいて、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」
３）セルＣ及びＥにおいて粒子は３０Ｖの負バイアス下にあり、セルＤ及びＦにおいて粒子は０Ｖのバイアス下にあり、従って、粒子はこれらのセルの頂部側に留まっている。磁気力ＴＭも、これら２つのセルにおいて、粒子を頂部側に留まらせることを支援する。セルＡ及びＢにおいて、大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、Ｒ１及びＣ１に印加される電圧は０Ｖに設定され、同時に、走査するロウＲ１の底部側磁性層はターンオンされる。従って、セルＡ内で頂部側に既に存在する粒子は、粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、セルＢ内で底部側に既に存在する粒子は、粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００６４】
ロウＲ１を走査した後、ロウＲ２にて走査が行われ、その一方で、ロウＲ１は走査されたロウになる。ロウＲ１の底部側磁性層がターンオンされ、Ｒ２及びＲ３のための底部側の磁性層はターンオフされる。ロウＲ２に３０Ｖの駆動電圧が印加される。ロウＲ１に１５Ｖの電圧が印加され、ロウＲ３に０Ｖの電圧が印加される。それと同時に、カラムＣ２に３０Ｖの電圧が印加され、カラムＣ１に０Ｖが印加される。
【００６５】
この駆動条件下では：
１）セルＤ内には０Ｖのバイアスが存在する。底部側の磁性層Ｒ２はターンオフされている。セルＤ内の粒子は、粒子の二安定性及び粒子と頂部側永久磁性層との間の磁気力のために頂部側に留まる。
【００６６】
２）セルＣにおいて、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」＋Ｖｔｍ
大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、Ｒ２及びＣ２に印加される電圧は０Ｖに設定され、同時に、ロウＲ２の底部側磁性層はターンオンされる。セルＤ内で頂部側に既に存在する粒子は、粒子と頂部側永久磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、セルＣ内で底部側に既に存在する粒子は、粒子と底部側の切り替え可能な磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００６７】
ロウＲ２が走査される際、セルＡ及びＢ内の粒子は走査フェーズの間は設定された所望の位置に留まる必要がある。しかし、ロウＲ２が走査される際に、走査されたロウのセルＡ及びＢについては、ロウ（Ｒ１）並びにカラム電極（Ｃ１及びＣ２）に印加される電圧は変化している。更に、このとき、ロウＲ１についての底部側磁性層はターンオンされる。
【００６８】
３）セルＡは１５Ｖの逆バイアス下にあり、従って、粒子を頂部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋ Ｖｔｍ ≧ １５Ｖ
４）セルＢも１５Ｖの逆バイアス下にあり、従って、このセル内において粒子を底部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋ Ｖｂｍ ≧ １５Ｖ
５）セルＥは０Ｖのバイアス下にあり、セルＦは３０Ｖの負バイアス下にある。これら２つのセル内の粒子はセルの頂部側に留まっている。磁気力ＴＭも粒子を頂部側に留まらせることを支援する。
【００６９】
この態様例の説明から、粒子材料が５Ｖのしきい値電圧を有する場合、磁気力ＴＭは１０Ｖの電界強度と同じか又はそれ以上であることが必要であり、磁気力ＢＭは１０Ｖの電界強度と同じか又はそれ以上であることが必要である。一般に、この構成について、Ｖｔｍ及びＶｂｍは、粒子しきい値電圧よりも大きい必要があり、それらの正確な強度は、粒子／電極の特性及び印加される駆動電圧に依存することになる。
【００７０】
（ｄ）アップ／ダウン・スイッチング・モード／２つの永久磁性層
このセクションは、２つの永久磁性層を有する電気磁気泳動ディスプレイの２×３パッシブ・マトリックスについて説明する。説明のために、このシナリオでは、駆動電圧が３０Ｖであると仮定する。磁性粒子は正に帯電し及び磁化されていると仮定する。
【００７１】
最初に、デバイスはリセットされて、６つのすべてのセル、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの中のすべての粒子は頂部側に移動している（従って、白色に観察される）。
ロウＲ１を走査するロウ（列）とし、Ｒ２及びＲ３を走査されていないロウとすると、ロウＲ１には３０Ｖの駆動電圧が印加され、ロウＲ２及びＲ３には０Ｖが印加されて、同時に、カラムＣ１には３０Ｖの電圧が印加され、カラムＣ２には０Ｖが印加される。
【００７２】
この駆動条件下：
１）セルＡ内には０Ｖのバイアスが存在する。従って、セルＡ内の粒子は、粒子の二安定性及び粒子と頂部側永久磁性層との間に形成される磁気力のために、頂部側に留まる。
【００７３】
２）セルＢにおいて、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」＋Ｖｔｍ
３）セルＣ及びＥにおいて粒子は３０Ｖの負バイアス下にあり、セルＤ及びＦにおいて粒子は０Ｖのバイアス下にあり、従って、粒子はこれらのセルの頂部側に留まっている。磁気力ＴＭも粒子を頂部側に保持することを支援する。
【００７４】
セルＡ及びＢにおいて、大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、Ｒ１及びＣ１に印加される電圧は０Ｖに設定される。セルＡ内で頂部側に既に存在する粒子は、粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、セルＢ内で底部側に既に存在する粒子は、粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００７５】
ロウＲ１を走査した後、ロウＲ２にて走査が行われ、その一方で、ロウＲ１は走査されたロウになる。ロウＲ２に３０Ｖの駆動電圧が印加される。ロウＲ１に１５Ｖの電圧が印加され、ロウＲ３に０Ｖの電圧が印加される。それと同時に、カラムＣ２に３０Ｖの電圧が印加され、カラムＣ１に０Ｖが印加される。
【００７６】
この駆動条件下では：
１）セルＤ内には０Ｖのバイアスが存在する。セルＤ内の粒子は、粒子の二安定性及び粒子と頂部側磁性層との間の磁気力のために頂部側に留まる。
【００７７】
２）セルＣにおいて、粒子をセルの底部側に移動させるために、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ＞「しきい値電圧」＋Ｖｔｍ
大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、Ｒ２及びＣ２に印加される電圧は０Ｖに設定される。セルＤ内で頂部側に既に存在する粒子は、粒子と頂部側永久磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、セルＣ内で底部側に既に存在する粒子は、粒子と底部側の切り替え可能な磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００７８】
ロウＲ２が走査される際、セルＡ及びＢ内の粒子は走査フェーズの間は設定された所望の位置に留まる必要がある。しかし、ロウＲ２が走査される際に、走査されたロウのセルＡ及びＢについては、ロウ（Ｒ１）並びにカラム電極（Ｃ１及びＣ２）に印加される電圧は変化している。
【００７９】
３）セルＡは１５Ｖの逆バイアス下にあり、従って、粒子を頂部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋ Ｖｔｍ ≧ １５Ｖ
４）セルＢも１５Ｖの逆バイアス下にあり、従って、このセル内において粒子を底部側に留まらせるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
「しきい値電圧」＋ Ｖｂｍ ≧ １５Ｖ
５）セルＥは０Ｖのバイアス下にあり、セルＦは３０Ｖの負バイアス下にある。粒子はこれら２つのセル内の頂部側に留まっている。磁気力ＴＭも粒子を頂部側に留まらせることを支援する。
【００８０】
この態様例から、粒子が５Ｖのしきい値効果を有する場合、磁気力ＴＭは１０Ｖの電界強度と同じか又はそれ以上であることが必要であり、磁気力ＢＭは１０Ｖの電界強度と同じか又はそれ以上であることが必要であると、結論付けることができる。一般に、Ｖｔｍ及びＶｂｍは粒子しきい値電圧よりも大きい必要があり、それらの正確な強度は粒子／電極の特性及び印加される駆動電圧に依存する。
【００８１】
IＶ．二重スイッチング・モードを有する電気磁気泳動ディスプレイ
（ａ）二重スイッチング・モード／１つの切り替え可能な底部側磁性層
このセクションでは、図４Ａの二重モード（デュアルモード（dual mode))を有するマルチカラー・ディスプレイについて説明する。説明のために、粒子は白色であって、正に帯電し、磁化されていると仮定する。粒子はクリアで着色された溶媒の中に分散されており、セルのバックグラウンドは黒色である。従って、粒子が頂部側に存在する場合、頂部側のビューイングサイド(viewing side)を通して、白色が観察される。粒子が底部側に存在する場合には、ビューイングサイドから、溶媒の色が観察され、粒子が側方の電極へ移動する場合には黒色（即ち、セルのバックグラウンドの色）が観察される。
【００８２】
説明のため、この態様例における駆動電圧は４０Ｖである。最初は、すべての頂部側ロウ電極は０Ｖにリセットされており、底部側電極は４０Ｖにリセットされており、底部側の切り換え可能な磁性層はターンオフされている。その結果、すべての粒子はセルの頂部側に移動して、ビューイングサイドからは白色が観察される。
【００８３】
ロウを走査する際（走査するロウ）、４０Ｖの駆動電圧が頂部側ロウ電極に印加され、そのロウの磁性層はターンオフされる。
セルＡの底部側中央電極及び２つの側方電極（図８Ａ参照）に４０Ｖの駆動電圧を印加すると、このセルの中には正のバイアス又は負のバイアスは存在しない。しかし、粒子二安定性のため、粒子は頂部側に留まり、ビューイングサイドを通して白色が見られる。
【００８４】
図８ＢのセルＢ内で、中央電極及び２つの側方電極に１０Ｖの電圧が印加され、３０Ｖの正バイアスが生成して粒子を下側へ引き寄せ、その結果、ビューイングサイドから溶媒の色が観察される。
【００８５】
図８ＣのセルＣ内で、中央電極に４０Ｖの電圧が印加され、側方電極に１０Ｖの電圧が印加され、電界が生成される結果、粒子は側方電極の方へ移動して、ビューイングサイドから黒色のバックグラウンドが観察される。
【００８６】
セルＢ及びＣ内の大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、走査しているロウの中央電極及び側方電極に印加される電圧は０Ｖに設定される。ここで磁性層はターンオンされる。従って、底部側の粒子は、粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。走査されていないロウについては、底部側磁性層はターンオフされ、頂部側ロウ電極には０Ｖが印加され、その結果、すべての粒子はセルの頂部側へバイアスされて、セルの頂部側に留まる。
【００８７】
１つのロウを走査した後、そのロウは走査されたロウとなり、次のロウが走査される。走査されたロウについては、底部側電極層の下側の磁性層がターンオンされ、走査されたセルは、白色、黒色又はその他の色のいずれであってもよい。走査されたロウの頂部側ロウ電極には０Ｖが印加される。底部側カラム電極及び２つの側方電極についての電圧は、走査するロウが駆動される状態に基づいて変動し、その結果、以下に記載するような９通りのシナリオ（ケース）が生じ得る。走査されたロウの粒子は、走査フェーズの間に設定されたそれらの位置に留まる必要がある。
【００８８】
１）図８ＡのセルＡにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
【００８９】
カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
４０Ｖ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ Ｖｔｍ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
１０Ｖ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ Ｖｔｍ
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
４０Ｖ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ Ｖｔｍ
２）図８ＢのセルＢにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が底部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ４０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子が底部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が底部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ４０Ｖ
【００９０】
３）図８ＣのセルＣにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が側方電極に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ４０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子が側方電極に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が側方電極に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
この態様例では、粒子材料しきい値効果及び磁界強度は、以下の条件を満たす必要がある：
Ｖｂｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ ４０Ｖ
１０Ｖ ＋「しきい値電圧」 ≧ Ｖｔｍ
粒子しきい値効果が５Ｖの電界強度である場合、Ｖｂｍは３５Ｖに等しいか又はそれより大きいことが必要であり、Ｖｔｍは１５Ｖに等しいか又はそれより小さいことが必要である。従って、一般に、頂部側磁気力は底部側磁気力よりも小さいことが必要とされる。実際に、それらの正確な強度は固有の粒子しきい値効果及び駆動電圧の組合せによって決定され得る。
【００９１】
（ｂ）二重スイッチング・モード／２つの切り換え可能な磁性層
第２の形態では、電気磁気泳動ディスプレイは、頂部側ロウ電極の頂部側に１つの追加の切り替え可能な磁性層を有する点で、図４Ａの構成とは異なっている。２つの切り替え可能な磁性層によって形成される磁界は、反対の向きである。従って、例えば、磁性粒子が頂部側に存在し、それらは頂部側磁性層によって頂部側へ引かれる（引き寄せられる）場合、粒子と底部側磁性層との間の磁気力は無視できない場合であっても、底部側磁性層はその粒子を押しやって、粒子が頂部側へ移動することを支援する。この構成において、最初に、すべての頂部側ロウ電極は０Ｖにリセットされ、すべての底部側電極は４０Ｖにリセットされている。リセットの際、すべての頂部側磁性ロウはターンオンされ、すべての底部側磁性層はターンオフされる。その結果として、すべての粒子は頂部側へ移動し、ビューイングサイドから白色が観察される。
【００９２】
ロウを走査する際（走査するロウ）、４０Ｖの駆動電圧が頂部側ロウ電極に印加され、頂部側磁性層及び底部側磁性層はターンオフされる。底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧は、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示す通りである。従って、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示すように、セルは変化した色を有することができる。
【００９３】
大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、頂部側ロウ電極、底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧は０Ｖに設定される。頂部側及び底部側の磁性層はターンオンされる。頂部側の粒子は、粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、底部側の粒子は、粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【００９４】
走査されていないロウについては、磁性層はターンオフされ、頂部側ロウ電極には０Ｖが印加され、その結果、すべての粒子はセルの頂部側へバイアスされて、セルの頂部側に留まる。
１つのロウを走査した後、そのロウは走査されたロウとなり、次のロウが走査される。走査されたロウについては、頂部側磁性層及び底部側電極層の両方がターンオンされる。走査されたロウの頂部側ロウ電極には２０Ｖが印加される。
【００９５】
底部側カラム電極及び２つの側方電極についての電圧は、走査するロウが駆動される状態に基づいて変動し、その結果、以下に記載するような９通りのシナリオ（ケース）が生じ得る。走査されたロウの粒子は、走査フェーズの間に設定されたそれらの位置に留まる必要がある。
【００９６】
１）図８ＡのセルＡにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
【００９７】
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｔｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｔｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
２）図８ＢのセルＢにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
【００９８】
カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が底部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ２０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子は底部側に留まる。
【００９９】
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が底部側を覆って留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ３０Ｖ
３）図８ＣのセルＣにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
【０１００】
カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が側方電極に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ２０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合には、粒子は側方電極に留まる。
【０１０１】
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子は側方電極に留まる。
上述したすべてのシナリオ（ケース）を考慮すると、粒子材料しきい値効果及び磁界強度は、以下の条件を満たす必要がある：
Ｖｂｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ ３０Ｖ
Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ 
粒子しきい値効果が５Ｖの電界強度である場合、Ｖｂｍは２５Ｖに等しいか又はそれより大きいことが必要であり、Ｖｔｍは５Ｖに等しいか又はそれより小さいことが必要である。一般に、頂部側磁気力及び底部側磁気力は、粒子しきい値効果及び駆動電圧の組合せに応じて変動し得る。
【０１０２】
（ｃ）二重スイッチング・モード／頂部側の１つの永久的磁性層及び底部側の１つの切り替え可能な磁性層
この態様例では、１つの永久的磁性層がセルの頂部側にあり、１つの切り替え可能な磁性層が底部側電極層の下側にある。２つの磁性層によって形成される磁界は、反対の向きである。従って、例えば、磁性粒子が頂部側磁性層によって頂部側へ引かれる（引き寄せられる）場合、粒子と底部側磁性層との間の磁気力は無視できない場合であっても、底部側磁性層はその粒子を押しやって、粒子が頂部側へ移動することを支援する。この構成において、最初に、すべての頂部側ロウ電極は０Ｖにリセットされ、すべての底部側電極は４０Ｖにリセットされる。リセットの際、すべての底部側磁性ロウはターンオンされる。その結果として、すべての粒子は頂部側へ移動し、ビューイングサイドから白色が観察される。
【０１０３】
ロウを走査する際（走査するロウ）、４０Ｖの駆動電圧が頂部側ロウ電極に印加され、底部側磁性層はターンオフされる。底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧は、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示す通りである。従って、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示すように、セルは変化した色を有することができる。
【０１０４】
底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧が、すべて１０Ｖであるか、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖである場合、粒子が底部側又は側方電極へ移動するためには、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ ≧ Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」
大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、走査しているロウにおいて、頂部側ロウ電極、底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧は０Ｖに設定され、底部側の切り替え可能な磁性層はターンオンされる。頂部側の粒子は粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、底部側の粒子は粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【０１０５】
走査されていないロウについては、磁性層はターンオフされ、頂部側ロウ電極には０Ｖが印加され、その結果、すべての粒子はセルの頂部側へバイアスされて、セルの頂部側に留まる。
【０１０６】
１つのロウを走査した後、そのロウは走査されたロウとなり、次のロウが走査される。走査されたロウについては、頂部側磁性層及び底部側電極層の両方がターンオンされる。走査されたロウの頂部側ロウ電極には２０Ｖが印加される。底部側カラム電極及び２つの側方電極についての電圧は、走査するロウが駆動される状態に基づいて変動し、その結果、以下に記載するような９通りのシナリオ（ケース）が生じ得る。走査されたロウの粒子は、走査フェーズの間に設定されたそれらの位置に留まる必要がある。
【０１０７】
１）図８ＡのセルＡにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子は電極の頂部側に留まる。
【０１０８】
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｔｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｔｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
２）図８ＢのセルＢにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が底部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ２０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子は底部側に留まる。
【０１０９】
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が底部側を覆って留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ３０Ｖ
３）図８ＣのセルＣにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。
カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が側方電極に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ２０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合には、粒子は側方電極に留まる。
【０１１０】
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子は側方電極に留まる。
上述したすべてのシナリオ（ケース）を考慮すると、粒子材料しきい値及び磁界強度は、以下の条件を満たす必要がある：
Ｖｂｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ ３０Ｖ
Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
３０Ｖ ＞ Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」 
この態様例では、粒子しきい値効果が５Ｖの電界強度である場合、Ｖｂｍは２５Ｖに等しいか又はそれより大きいことが必要であり、Ｖｔｍは５Ｖに等しいか又はそれより大きいが、但し２５Ｖより小さいことが必要である。一般に、頂部側磁気力及び底部側磁気力は、粒子しきい値効果及び印加される駆動電圧の組合せに応じて変動し得る。
【０１１１】
（ｄ）二重スイッチング・モード／２つの永久的磁性層
この態様例では、１つの永久的磁性層がセルの頂部側にあり、１つの永久的磁性層が底部側電極層の下側にある。これら２つの磁性層によって形成される磁界は、反対の向きである。従って、例えば、磁性粒子が頂部側磁性層によって頂部側へ引かれる（引き寄せられる）場合、粒子と底部側磁性層との間の磁気力は無視できない場合であっても、底部側磁性層は粒子を押しやって、粒子が頂部側へ移動することを支援する。この構成において、最初に、すべての頂部側ロウ電極は０Ｖにリセットされ、すべての底部側電極は４０Ｖにリセットされる。その結果として、すべての粒子は頂部側へ移動し、ビューイングサイドから白色が観察される。
【０１１２】
（走査するロウで）ロウを走査する際、４０Ｖの駆動電圧が頂部側ロウ電極に印加される。底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧は、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示す通りである。従って、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示すように、セルは変化した色を有することができる。
【０１１３】
底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧が、すべて１０Ｖであるか、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖである場合、粒子が底部側又は側方電極へ移動するためには、以下の条件が満たされることが必要である：
３０Ｖ ≧ Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」
大部分の粒子がそれらの行き先の近くにあるか又はその行き先へ移動した場合、頂部側ロウ電極及び、底部側中央電極及び側方電極に印加される電圧は０Ｖに設定される。頂部側の粒子は粒子と頂部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれ、底部側の粒子は粒子と底部側磁性層との間に形成される磁界によって引かれる。その結果、遮蔽効果は減少し、粒子はよりしっかりと充填され、それらの所望の位置に留まる。
【０１１４】
走査されていないロウについては、頂部側ロウ電極には０Ｖが印加され、その結果、すべての粒子はセルの頂部側へバイアスされて、セルの頂部側に留まる。
【０１１５】
１つのロウを走査した後、そのロウは走査されたロウとなり、次のロウが走査される。走査されたロウについては、走査されたロウの頂部側ロウ電極に２０Ｖが印加される。底部側カラム電極及び２つの側方電極についての電圧は、走査するロウが駆動される状態に基づいて変動し、その結果、以下に記載するような９通りのシナリオ（ケース）が生じ得る。走査されたロウの粒子は、走査フェーズの間に設定されたそれらの位置に留まる必要がある。
【０１１６】
１）図８ＡのセルＡにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子は電極の頂部側に留まる。
【０１１７】
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｔｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が頂部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｔｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
【０１１８】
２）図８ＢのセルＢにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が底部側に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ２０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合、粒子は底部側に留まる。
【０１１９】
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子が底部側を覆って留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ３０Ｖ
【０１２０】
３）図８ＣのセルＣにおいて、頂部側ロウ電極に（４０Ｖの代わりに）２０Ｖが印加されており、カラム及び２つの側方電極は、走査するロウに印加される電圧に応じて、すべてが４０Ｖの状態、すべてが１０Ｖの状態、又はそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖの状態となり得る。カラム及び側方電極がすべて４０Ｖである場合、粒子が側方電極に留まるためには、以下の条件が満たされることが必要である：
Ｖｂｍ ＋ 「しきい値電圧」 ≧ ２０Ｖ
カラム及び側方電極がすべて１０Ｖである場合には、粒子は側方電極に留まる。
カラム及び側方電極がそれぞれ１０Ｖ−４０Ｖ−１０Ｖに設定される場合、粒子は側方電極に留まる。
【０１２１】
上述したすべてのシナリオ（ケース）を考慮すると、粒子材料しきい値及び磁界強度は、以下の条件を満たす必要がある：
Ｖｂｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ ３０Ｖ
Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」 ≧ １０Ｖ
３０Ｖ ＞ Ｖｔｍ ＋「しきい値電圧」 
この態様例では、粒子しきい値効果が５Ｖの電界強度である場合、Ｖｂｍは２５Ｖに等しいか又はそれより大きいことが必要であり、Ｖｔｍは５Ｖに等しいか又はそれより大きいが、但し２５Ｖより小さいことが必要である。実際に、頂部側磁気力及び底部側磁気力は、粒子しきい値効果及び印加される駆動電圧に応じて変動し得る。
【０１２２】
説明の便宜のため、上記のすべての実施態様例では、白色の正に帯電した磁性粒子を使用している。しかしながら、本発明はこの種の粒子に限定されるものではないと理解されたい。本発明に有用な粒子には、この他にも多くの種類のものが存在する。そのような粒子系には、以下のもの：
１）清澄な無色の溶媒中の、黒色粒子と白色又はその他の色に着色された粒子の混合物であって、黒色粒子は帯電し磁性を帯びており、白色又はその他の着色粒子は帯電しておらず、磁性を帯びていない粒子系；
２）清澄な無色の溶媒中の、黒色粒子と白色又はその他の色に着色された粒子の混合物であって、黒色粒子は帯電し磁性を帯びており、白色又はその他の着色粒子は磁性を帯びていないが、黒色粒子と反対の電荷に帯電している粒子系；並びに
３）清澄な無色の溶媒中の、黒色粒子と白色又はその他の色に着色された粒子の混合物であって、黒色粒子は帯電し磁性を帯びており、白色又はその他の着色粒子は磁性を帯びていないが、黒色粒子と同じ電荷を異なるレベルで帯電している粒子系
が含まれるが、これらに限定されない。
【０１２３】
以上説明したように、発明について変更した（又は代替し得る）構成は、容易に実施することができる。磁性層の電界強度は、粒子材料しきい値効果及び操作の間に印加される駆動電圧に応じて変動し得る。この発明の範囲の中の種々の構成は多くの利点を有する。例えば、本発明によれば、磁性層が存在するために、しきい値の要件が減少している。構成が２つの磁性層を有する場合、粒子が電極の近くに存在する際に、磁界をターンオンすることができる。この特徴によれば、他のロウが走査されている非走査相の間に、磁性層が粒子を引き付け続けるので、スイチッング時間を減少させることができる。電界は、「遮蔽効果」が起こる前にターンオフされ得る。磁界は粒子を引き続け、充填させ、これらはコントラスト比を著しく向上させる。
従って、本発明は、本願明細書を参照して、従来技術が許容する程度に、添付の特許請求の範囲に記載する事項の範囲によって限定されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、ＥＰＤのクロストーク現象を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、１つのスイッチングし得る磁性層及び伝統的なアップ／ダウンスイッチング・モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の断面図を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、１つのスイッチングし得る磁性層及び伝統的なアップ／ダウンスイッチング・モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の平面図を示している。
【図３Ａ】図３Ａは、２つのスイッチングし得る磁性層及び伝統的なアップ／ダウンスイッチング・モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の断面図を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、２つのスイッチングし得る磁性層及び伝統的なアップ／ダウンスイッチング・モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の平面図を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、１つのスイッチングし得る磁性層及び二重モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の断面図を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、１つのスイッチングし得る磁性層及び二重モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の平面図を示している。
【図５Ａ】図５Ａは、２つの磁性層及び二重モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の断面図を示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、２つの磁性層及び二重モードを有する本発明の電気磁気泳動ディスプレイ（ＥＭＰＤ）の平面図を示している。
【図６Ａ】図６Ａは、磁界を生じさせることができる構造を示している。
【図６Ｂ】図６Ｂは、磁界を生じさせることができる構造を示している。
【図６Ｃ】図６Ｃは、磁界を生じさせることができる構造を示している。
【図７Ａ】図７Ａは、図２Ａに示すＥＭＰＤデバイスの２×３のパッシブ・マトリックスを示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図２Ａに示すＥＭＰＤデバイスの２×３のパッシブ・マトリックスを示している。
【図８Ａ】図８Ａは、二重モード・スイッチングの可能なＥＭＰＤデバイスを示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、二重モード・スイッチングの可能なＥＭＰＤデバイスを示している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、二重モード・スイッチングの可能なＥＭＰＤデバイスを示している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ−１】
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【図７Ｂ−２】
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【図７Ｂ−３】
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【図７Ｂ−４】
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【図７Ｂ−５】
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【図７Ｂ−６】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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