(57)【要約】  可動粒子ディスプレイデバイスは、ディスプレイセルのアレイを備え、各セルは、ディスプレイ粒子を含む閉囲された容積を備える。ディスプレイセルは、第１の電極配置構成と第２の電極配置構成との間に配設され、粒子は、第１の電極配置構成に隣接する第１の領域と第２の電極配置構成に隣接する第２の領域との間で移動するために設けられる。各セルは、セル内の粒子の移動を制御するために使用される電極のグループに関連し、セルのほとんどについて、電極のグループは、閉囲された容積内で電気力線（１４０）の非対称性を提供し、それにより、ディスプレイセル内の粒子の流れ状態に影響を及ぼすように配置される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動粒子ディスプレイデバイスであって、
−ディスプレイセルのアレイであって、各ディスプレイセルは、ディスプレイ粒子および流体を含む閉囲された容積を備える、ディスプレイセルのアレイと、
−第１の電極配置構成（６０，６２）および第２の電極配置構成（６３）とを備え、前記ディスプレイセルは、前記第１の電極配置構成と前記第２の電極配置構成との間に配設され、前記粒子は、前記第１の電極配置構成に隣接する第１の領域と前記第２の電極配置構成に隣接する第２の領域との間で移動するために設けられ、
各ディスプレイセルは、前記ディスプレイセル内の前記粒子の移動を制御するために使用される電極（６０，６２，６３）のグループに関連し、前記ディスプレイセルのほとんどについて、前記電極のグループは、閉囲された容積内で電気力線（１４０）の非対称性を提供し、それにより、前記ディスプレイセル内の前記粒子の流れ状態に影響を及ぼすように配置されるデバイス。
【請求項２】
前記電極のグループは、前記第１の電極配置構成の第１の電極セット（６０，６２）および前記第２の電極配置構成の第２の電極セット（６３）を備え、前記第１の電極セットおよび前記第２の電極セットの一方が、少なくとも２つの電極（６０，６２；９０，９２；１１４）を備え、それにより、サブ電極を規定し、異なる電圧波形が、前記少なくとも２つのサブ電極に印加され、それにより、前記ディスプレイセル内の前記粒子の流れ状態に影響を及ぼす請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１の電極配置構成（６０，６２）は上方電極を備え、前記第２の電極配置構成（６３）は下方電極（６３）を備え、前記ディスプレイセルは、前記電極配置構成間に挟まれ、前記サブ電極（１１４）は、前記セルの対向する横側面上に設けられる請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記サブ電極（６０，６２；９０，９２；１１４）は、独立した電圧波形によって駆動可能である請求項２から３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
受動または能動電子回路素子（９４）またはその表現は、一方のサブ電極に印加される単一駆動電圧波形が、別のサブ電極上で異なる出力電圧波形を生じるように、前記サブ電極（６０，６２；９０，９２；１１４）間に接続される請求項２から４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記回路（９４）はキャパシタを備える請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の電極セットおよび前記第２の電極セットの一方は、厳密に２つのサブ電極（６０，６２；９０，９２；１１４）を備える請求項２から６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の電極セットおよび前記第２の電極セットの他方は、単一電極（６３）を備える請求項２から７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１の電極配置構成は、第１の規則的電極パターン（１３２）を備え、前記第２の電極配置構成は、第２の規則的電極パターン（１３０）を備え、複数の前記セルは、前記第１および第２の電極配置構成の任意の対称軸（１３４）の交点からずれた位置に配置される請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第１の電極配置構成（１３２）は、開口の規則的アレイを有する連続層を備える共通電極を備え、前記第２の電極配置構成（１３０）は、前記開口に整列した電極パッドの規則的アレイを備える請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
電気泳動ディスプレイデバイスを備える請求項１から１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記電極配置構成の一方は、前記セルを収容する一連の凹所（１１２）を備える基材を覆って設けられる請求項１から１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記凹所（１１２）は溝を備え、各溝は２つの側面を有し、前記サブ電極の一方が各側面上にある請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１４】
可動粒子ディスプレイデバイスを製造する方法であって、
−一連の凹所（１１２）を有する第１の基材（１１０）を形成すること、
−前記第１の基材上に電極（１１４）のアレイを設けることであって、前記アレイは、前記凹所（１１２）に対して整列されるサブ電極を備え、サブ電極の向かい合う対は、ディスプレイセル用の第１の電極セットを形成する、設けること、
−前記凹所内にディスプレイセル（１１８）のアレイを配置することであって、各セルは、ディスプレイ粒子を含む閉囲された容積を備える、配置すること、および、
−前記第１の基材と、第２の電極配置構成を保持する第２の基材（１２０）との間に前記セル（１１８）を挟むことを含む方法。
【請求項１５】
可動粒子ディスプレイデバイスを駆動する方法であって、第１の電極配置構成（６０，６２）および第２の電極配置構成（６３）に駆動信号を印加することを含み、前記ディスプレイセルは、前記第１の電極配置構成と前記第２の電極配置構成との間に挟まれ、前記ディスプレイセルは、前記第１の電極配置構成に隣接する第１の領域と前記第２の電極配置構成に隣接する第２の領域との間で移動するために設けられる粒子を備え、各セルは、第１の電極セット（６０，６２）および第２の電極セット（６３）によって駆動され、前記電極セットの一方が、少なくとも２つの電極（６０，６２；９０，９２；１１４）を備え、方法は、前記セル内の前記粒子の移動を制御するために前記電極セットに電圧波形を印加することを含み、前記セルのほとんどについて、前記電極のセットは、閉囲された容積内で電気力線（１４０）の非対称性を提供し、それにより、前記ディスプレイセル内の前記粒子の流れ状態に影響を及ぼす方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動粒子ディスプレイに関し、特に、こうしたディスプレイ用のピクセル電極レイアウトに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動ディスプレイなどの、以前の可動粒子ディスプレイは、長年の間、知られてきた。
【０００３】
電気泳動ディスプレイの基本原理は、ディスプレイ内でカプセル化された電気泳動材料は、電界によって制御可能であることである。
【０００４】
このために、電気泳動材料は、通常、液体などの流体内に含まれる第１の光学的外観（たとえば、黒）を有する帯電した粒子、または、第１の光学的外観と異なる第２の光学的外観（たとえば、白）を有する空気を備える。ディスプレイは、通常、複数のピクセルを備え、各ピクセルは、電極配置構成によって供給される別個の電界によって別々に制御可能である。そのため、粒子は、可視位置と、不可視位置と、おそらく同様の中間の半可視位置との間で電界によって可動である。それにより、ディスプレイの外観が制御可能である。粒子の不可視位置は、たとえば、液体の深い所であるかまたは黒いマスクの背後である。
【０００５】
電気泳動ディスプレイの１つの設計は、たとえばＷＯ９９／５３３７３において、ｅ−ｉｎｋ  ｃｏｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって記載される。
【０００６】
この設計は、図１ａに示すように、液体内で懸濁された帯電した着色粒子で充填された透明マイクロキャビティ層を使用する。マイクロキャビティ２は、透明電極層１０と電極層１２との間で、ピクセル化されたｔｆｔバックプレーンの形態で挟まれる。用語「セル(cell)」は、これらのマイクロキャビティを参照する本説明および特許請求項で使用されるが、図１のまたＷＯ９９／５３３７３に記載されるセル設計と異なるセル設計が使用され得ることが理解されるであろう。
【０００７】
電界が印加される場合、粒子は、その電荷および電界の極性に従って移動する。透明電極１０に最も近い粒子のタイプが、ピクセルの色を決める。白い粒子１４が電極に最も近い場合、ピクセルは、ピクセル１６について示すように白く見えることになる。黒い粒子２０が電極に最も近い（したがって、観察者２２に最も近い）場合、ピクセルは、ピクセル１８について示すように黒く見えることになる。
【０００８】
異なる電気泳動インクは、異なるタイプのマイクロキャビティ（カップまたはカプセル）、異なる数の粒子タイプ、着色流体または透明流体、キャビティの規則的または不規則的な配置構成などを使用する。
【０００９】
電子ペーパについての少し異なる技術が、ｓｉｐｉｘ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎｃ．から利用可能である。その技術は、カプセルの代わりの、エンボス加工されたマイクロカップおよびただ１つのタイプの着色粒子を有する着色流体に基づいている。
【００１０】
その設計は、図１ｂに概略的に示される。マイクロカップ２３は、吸着性流体で充填される。マイクロカップは、透明プラスチック基材２４内で画定され、その設計はまた、透明上部電極１０および不透明底部電極１２を有する。白粒子１４は、マイクロカップ内に設けられる。
【００１１】
電気泳動ディスプレイは、その双安定性（画像が、電圧が印加されない状態で保持される）の結果として、低電力消費を可能にし、また、バックライトまたは偏光子についての必要性が存在しないため、薄くかつ明るいディスプレイデバイスが形成されることを可能にし得ることが認識されている。電気泳動ディスプレイはまた、プラスチック材料から作られてもよく、また、こうしたディスプレイの製造において、低コストのロールツーロール処理の可能性も存在する。
【００１２】
コストができる限り低く維持される場合、受動アドレス指定スキームが使用される。ディスプレイデバイスの最も単純な構成は、セグメント化反射型ディスプレイであり、このタイプのディスプレイで十分であるいくつかの用途が存在する。セグメント化反射型電気泳動ディスプレイは、低電力消費、良好な輝度を有し、同様に、動作が双安定であり、したがって、ディスプレイがターンオフされても情報を表示できる。
【００１３】
しかし、改善された性能および汎用性が、マトリクスアドレス指定スキームを使用して提供される。受動マトリクスアドレス指定を使用する電気泳動ディスプレイは、通常、下方電極層、ディスプレイ中間層、および上方電極層を備える。バイアス印加電圧が、上方電極層および／または下方電極層内の電極に選択的に印加されて、バイアス印加される電極に関連するディスプレイ中間層の部分（複数可）の状態が制御される。能動マトリクススキームでは、ピクセル回路が設けられて、個々のピクセルに対する制御電圧の印加が制御され、他のピクセルがアドレス指定されているときに、これらの電圧が保持される。ピクセルは、単一セルまたは複数のセルを備え得る。
【００１４】
電気泳動ディスプレイが、電子ペーパについての最も有望な解決策であることが認識されている。第１の大量消費市場製品が導入されているが、その技術は、依然として重大な欠点を有し、その技術が商業的に成功することを妨げている。最も重要な問題は、遅いスイッチング速度、低輝度（「白い(white)」状態は、実際には明るいライトグレーである）、および２つの色（通常、黒と白）に対する制限である。さらなる色を作成するために、カラーフィルタを使用することが可能であるが、これは、輝度を犠牲にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
改善されたスイッチング速度を有する可動粒子ディスプレイデバイスを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、可動粒子ディスプレイデバイスが提供されており、可動粒子ディスプレイデバイスは、ディスプレイセルのアレイであって、各ディスプレイセルは、ディスプレイ粒子および流体を含む閉囲された容積を備える、ディスプレイセルのアレイと、第１の電極配置構成および第２の電極配置構成とを備え、ディスプレイセルは、第１の電極配置構成と第２の電極配置構成との間に配設され、粒子は、第１の電極配置構成に隣接する第１の領域と第２の電極配置構成に隣接する第２の領域との間で移動するために設けられ、各セルは、セル内の粒子の移動を制御するために使用される電極のグループに関連し、セルのほとんどについて、電極のグループは、閉囲された容積内で電気力線の非対称性を提供し、それにより、ディスプレイセル内の粒子の流れ状態に影響を及ぼすように配置される。
【００１７】
電気力線に導入される非対称性は、より速くかつ予測可能な流れパターンがセル内に導入される駆動スキームを導出するために使用される。好ましくは、この非対称性は、セルの６０％を超える部分、さらにより好ましくはセルの８０％を超える部分、さらにより好ましくは９０％を超える部分に提供される。
【００１８】
１つの配置構成では、電極のグループは、第１の電極配置構成の第１の電極セットおよび第２の電極配置構成の第２の電極セットを備え、第１の電極セットおよび第２の電極セットの一方が、少なくとも２つの電極を備え、それにより、サブ電極を規定し、異なる電圧波形が、少なくとも２つのサブ電極に印加され、それにより、ディスプレイセル内の粒子の流れ状態に影響を及ぼす。
【００１９】
そのため、複数のサブ電極として少なくとも１つの電極配置構成を設けることは、非対称性を導入するために使用され得る。
【００２０】
１つの配置構成では、第１の電極セットは上方電極を備え、第２の電極セットは下方電極を備え、ディスプレイセルは、電極セット間に挟まれ、サブ電極は、セルの対向する横側面上に設けられる。対向する電極配置構成が単一電極である場合、これは、電極の三角形を作成し、これらは、セル内で回転流を生成するために使用され得る。
【００２１】
サブ電極は、任意の所望の駆動シーケンスが生成されるように、独立した電圧波形によって駆動可能であり得る。しかし、代替の配置構成では、一方のサブ電極に印加される単一駆動電圧波形が、他のサブ電極上で異なる出力電圧波形を生じるように、サブ電極間に回路が接続される。これは、１つのピクセル回路だけが必要とされ、サブ電極間の回路が遅延として働き得ることを意味する。回路は、非常に単純であり、たとえば、キャパシタであり得る。
【００２２】
上方電極配置構成および下方電極配置構成の一方は、各セルに関連する厳密に２つのサブ電極を備えることができ、上方電極配置構成および下方電極配置構成の他方は、各セルに関連する単一電極を備え得る。マトリクスアドレス指定スキームの場合に慣例であるように、電極およびサブ電極は、行または列内のセル間で共有され得る。
【００２３】
別の配置構成では、第１の電極配置構成は、第１の規則的電極パターンを備え、第２の電極配置構成は、第２の規則的電極パターンを備え、複数のセルは、第１および第２の電極配置構成の任意の対称軸の交点からずれた位置に配置される。そして、電極の形状は、各セルの電極に対する複数の駆動電圧を必要とすることなく、所望の非対称を提供するために使用される。
【００２４】
たとえば、第１の電極配置構成は、開口の規則的アレイを有する連続層を備える共通電極を備え、第２の電極配置構成は、開口に整列した電極パッドの規則的アレイを備え得る。
【００２５】
デバイスは、好ましくは、電気泳動ディスプレイデバイスである。たとえば、各セルは、反対極性の電荷を有する第１および第２のタイプの粒子、たとえば、１つの極性の電荷の黒粒子および反対極性の電荷の白粒子を備え得る。
【００２６】
電極配置構成の一方は、セルを収容する一連の凹所を備える基材を覆って設けられ得る。凹所に対して電極を整列させることによって、これは、サイズおよび形状においてセルが不均一であっても、セルとサブ電極との間のアライメントを提供する。
【００２７】
各溝は２つの側面を有し、電極は各側面上にある。
【００２８】
本発明はまた、可動粒子ディスプレイデバイスを製造する方法を提供し、方法は、一連の凹所を有する第１の基材を形成すること、第１の基材上に電極のアレイを設けることであって、アレイは、凹所に対して整列されるサブ電極を備え、サブ電極の向かい合う対は、ディスプレイセル用の第１の電極セットを形成する、設けること、凹所内にディスプレイセルのアレイを配置することであって、各セルは、ディスプレイ粒子を含む閉囲された容積を備える、配置すること、および、第１の基材と、第２の電極配置構成を保持する第２の基材との間でセルを挟むことを含む。
【００２９】
この製造方法は、サブ電極を使用する駆動スキームが、セル内に予測可能な所望の流れを提供するように、セルがサブ電極に整列することを可能にする。これは、規則的なセルアレイを既に有する技術の場合ではなく、不規則なセルサイズまたは形状を使用する技術の場合に特別に興味深い。
【００３０】
本発明はまた、可動粒子ディスプレイデバイスを駆動する方法を提供し、方法は、第１の電極配置構成および第２の電極配置構成に駆動信号を印加することを含み、ディスプレイセルは、第１の電極配置構成と第２の電極配置構成との間に挟まれ、ディスプレイセルは、第１の電極配置構成に隣接する第１の領域と第２の電極配置構成に隣接する第２の領域との間で移動するために設けられる粒子を備え、各セルは、第１の電極セットおよび第２の電極セットによって駆動され、電極セットの一方が、少なくとも２つの電極を備え、方法は、セル内の粒子の移動を制御するために電極セットに電圧波形を印加することを含み、セルのほとんどについて、電極のセットは、閉囲された容積内で電気力線の非対称性を提供し、それにより、ディスプレイセル内の粒子の流れ状態に影響を及ぼすように配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】知られているタイプの電気泳動ディスプレイデバイスを示す図である。
【図１Ｂ】知られているタイプの電気泳動ディスプレイデバイスを示す図である。
【図２】電気泳動セルにおける電気泳動粒子およびイオン速度対流体速度の比較を示す図である。
【図３】セル内の典型的な流れパターン（図３Ａ）および本発明のデバイスによって近似される流れパターン（図３Ｂ）を概略的に示す図である。
【図４】現実の世界のセルが、通常、どれほど均一に白でないかを示す顕微鏡画像である。
【図５Ａ】セル内の流れ状態を説明するために使用される図である。
【図５Ｂ】セル内の流れ状態を説明するために使用される図である。
【図６】本発明のディスプレイセルレイアウトの第１の実施例を示す図である。
【図７】図６のレイアウトがスイッチング速度をどのように改善するかを示す図である。
【図８】図６のセルレイアウトにおける流れ状態を示す図である。
【図９】本発明のディスプレイセルレイアウトの第２の実施例を示す図である。
【図１０】本発明がディスプレイのカラー均一性をどのように改善したかを示す顕微鏡画像である。
【図１１】本発明のディスプレイセルレイアウトの第３の実施例を断面で示す図である。
【図１２】図１１のディスプレイセルレイアウトを平面図で示す図である。
【図１３Ａ】知られているディスプレイセルレイアウトおよび本発明のセルレイアウトの第４の例を平面図で示す図である。
【図１３Ｂ】知られているディスプレイセルレイアウトおよび本発明のセルレイアウトの第４の例を平面図で示す図である。
【図１４Ａ】図１３Ａおよび１３Ｂのレイアウトについての断面図である。
【図１４Ｂ】図１３Ａおよび１３Ｂのレイアウトについての断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明のさらなる特徴は、以下の非制限的な例から、また、添付図面を参照して明らかになるであろう。
【００３３】
これらの図は、図式的であり、一定比例尺に従って描かれていないことが留意されるべきである。明確にしかつ便宜のために、これらの図の複数の部分の相対的な寸法および割合は、サイズが誇張されるかまたは減少されて示された。同じ参照数字は、同じかまたは類似の特徴を示すために、図全体を通して使用される。
【００３４】
本発明は、電気泳動ディスプレイのモデル化における最近の進歩に基づいて達成された。これらは、電気泳動インクがどのように働くかに対する新しい洞察をもたらした。特に、本発明は、スイッチングプロセスについて、流体が、以前に考えられたよりもずっと重要であるという認識に基づいている。実際、流体の流れによって一掃されることは、図２に示すように、今までのところ、粒子についての最も速い輸送メカニズムである。残念ながら、流体の流れパターンは、通常、粒子の再分布において非効率である小さな渦からなる。
【００３５】
図２は、流体速度（プロット２４）と正イオンのドリフト速度（プロット２６）と着色粒子のドリフト速度（プロット２８）との速度比較を示す。ドリフト速度は、印加された電界による、流体に対する粒子の速度である。示されるのは、時間に対する、電極に垂直な方向における平均絶対速度である。粒子ドリフトではなく流体の流れが、スイッチング中の最も速い輸送メカニズムである（粒子は、流体によって効果的に一掃される）ことをグラフが示している。
【００３６】
図３は、電気泳動インクの性能を改善するために、流体の流れを最適化する原理を示すために使用される。図３ａは、通常の最適化されていない流れパターンを概略的に示し、図３ｂは、所望の最適化された流れパターンを示す。
【００３７】
黒粒子および白粒子を有する円形カプセル内に存在する通常の流体の流れパターンの一般的な形態が図３ａに示される。これは、非常に簡略化された表現である。実際には、パターンは、電界と粒子とイオンと流体とカプセル壁との間の相互作用に応じて絶えず変化している。一般に、パターンは、複数の小さな渦からなる。これらの小さな渦は、電気泳動ディスプレイにとって（すなわち、黒粒子と白粒子の位置を交換するときに）非常に非効果的である。
【００３８】
この例は、２つの異なるように帯電した粒子タイプを使用する電気泳動ディスプレイを示すが、同じ原理は、１つだけまたは３つ以上の異なる粒子タイプを使用するシステムに当てはまる。正だけまたは負だけに帯電した粒子が存在する場合、反対極性に帯電したイオンは、流体パターンを進化させることになり、これは、反対極性に帯電した粒子を使用するシステムのパターンと非常に似ている。
【００３９】
理想的には、１つだけの大きな渦からなる最適化された流れパターンが、図３ｂに示すように望まれる。この場合、粒子は、流れによって移動し得るだけであり、スイッチング時間の大幅な減少をもたらす。
【００４０】
流れパターンは、スイッチング速度に著しく影響を及ぼすだけでなく、スイッチングから生じる粒子タパーン、したがって、達成可能な最大輝度を決める。たとえば、商業的に入手可能な電気泳動インクは、名目上の白状態の間に、黒ドットまたはリングパターンを示すことが多い。これは、図４に示されており、図４では、白カプセルのほとんどの上により黒いドットパターンが見られ得る。これは、白状態の輝度を著しく減少させる。
【００４１】
一般的な黒パターンと流れパターンとの間の関係は、シミュレーションにおいて示される。本発明は、図３ｂで示すパターンに似た、改善された流れパターンを使用して、通常のリングまたはドットパターンがなくなり、したがって、箔の輝度が増加するという認識に基づく。
【００４２】
流体の流れは、図５に示すように、引張りおよび変位による、粒子およびイオンの移動によって引起される。流体が非圧縮性であるため、マイクロキャビティの閉囲された空間内での帯電した粒子／イオン５０のいずれの移動も、何か（通常、流体）が反対方向に移動しなければならないことを意味する（図５）。さらに、流体の速度は、可動の帯電した任意の粒子／イオンが、その粒子／イオンに随伴して周囲の流体の一部を引張ることになることを意味する（図５ｂ）。両方の図では、大きな矢印輪郭は、帯電した粒子／イオン５０の移動方向を示し、一方、細い矢印は、周囲流体の移動方向を示す。
【００４３】
帯電した粒子およびイオンの移動は、次に、印加される電界によって駆動されるが、流体の流れによって同様にかなりの程度決まる。したがって、流れパターンは、強いフィードバックメカニズムを有する、電界と粒子とイオンと流体とカプセル壁との間の非常に複雑な相互作用の結果である。さらに、流体パターンは、安定であるのではなく、イオンおよび粒子の分布と共に変化する。したがって、流体パターを最適化することは、複雑な仕事であり、モデル化または実験によって達成され得るだけである。
【００４４】
本発明は、流体の流れを最適化し、その後、デバイスのスイッチング速度を増加させることを目的とするアーキテクチャを提供する。同様に、その結果得られるデバイスの輝度は、最適化された流れパターンによって増加し得る。特に、本発明は、ディスプレイセルが上方電極配置構成および下方電極配置構成によって駆動される可動粒子ディスプレイデバイスを提供する。配置構成の一方は、少なくとも２つのサブ電極を備え、異なる電圧波形が、少なくとも２つのサブ電極に印加され、それにより、ディスプレイセル内の粒子の流れ状態に影響を及ぼす。
【００４５】
こうして、流体の流れは、構造化電極を使用することで印加される電界を変更することによって修正される。構造は、ディスプレイセルのサイズより小さい。
【００４６】
第１の実施例が図６に示される。少なくとも１つの電極は、各マイクロキャビティが、２つ以上の独立にアドレス指定可能なサブ電極によって覆われるように構造化される。マイクロキャビティの上部は、２つのサブ電極６０、６２に接触し、２つのサブ電極６０、６２は、たとえば２つのｔｆｔによって個々にアドレス指定され得る。キャビティの底部は、知られている方法で単一電極６３に接触する。キャビティの状態を切換えるために、６４および６６として概略的に示すように、異なる駆動波形が、種々のサブ電極に印加される。図６に示す実施例では、キャビティの一方の側は、単純な電圧パルス６４によって駆動され、一方、他方の側は、短いカウンタパルス（たとえば、数十から数百ミリ秒）、次に、他の半分と同じ電圧パルスによって最初に駆動される。これは、電圧プロファイル６６として示される。
【００４７】
図３ｂによる効率的な流れパターンを作成するための１つの重要な要件が、流れ対称性を破壊することであることを、シミュレーションが示している。図３ａでは、カプセルの中心を通る垂直線は対称軸である。したがって、図３ａの流体パターンは、ミラー対称性および回転対称性がある。（図３ｂの場合と同様に）非対称性流れパターンを作成するために、非対称性電極構造または非対称性カプセル形態が必要とされる。本発明は、非対称性電極構造の提供を対象とする。
【００４８】
図７は、非構造化電極を有する通常のインクデバイス（プロット７２）と比較した、図６による電気泳動ディスプレイデバイスのシミュレートされた黒への切換え光学応答を示す。構造化電極を使用するインクのスイッチングは、標準的な電極を使用する同じインクのスイッチングよりずっと速い。性能ゲインは、黒から白方向より白から黒方向が大きい。
【００４９】
図８は、電圧パルスが最初に印加された後、４１ｍｓだけ経ってとられた、図６によるデバイスにおける流体の流れのシミュレーションからのスナップショットを示す。図は、流体速度分布を矢印として示し、これらは、時計方向経路を形成する。そのため、流体パターンは、図３ｂの所望の流れパターンに非常によく似た、１つの大きな渦を示し、この渦は、一方の側から他方の側に粒子を非常に効果的に輸送する。画像内のグレー濃度は、黒粒子の集中分布を示す。
【００５０】
図６の配置構成は、サブ電極が独立してアドレス指定可能であるため、最適化された駆動スキームと組合され、キャビティの形態は、同様に、流れ状態を最適化するように選択され得る。
【００５１】
図９の第２の実施形態は、やはり、各マイクロキャビティが２つ以上のサブ電極によって覆われるように、サブ電極９０、９２を使用する。しかし、サブ電極は、個々にアドレス指定可能であるのではなく、回路を使用して電気的に接続される。図示する実施例では、回路９４はキャパシタである。１つのサブ電極９０に印加される単一駆動電圧波形は、他のサブ電極９２上で異なる出力電圧波形を生じる。
【００５２】
回路は、サブ電極電圧間に一時的な電位差を導入する。キャパシタの実施例の場合、第２のサブ電極９２は、キャパシタ負荷曲線によって決まる遅延を伴ってフル電位に達することになる。この実施形態は、１ピクセル当たり１つのｔｆｔを必要とするため、従来のピクセル回路要素に対してさらなる著しい複雑さを全く導入しない。適した駆動波形と組合せたデバイス設計は、所望の流れ状態が提供されることを可能にする。
【００５３】
図１０は、従来の均質電極によって達成される白状態（左）と本発明の電極配置構成によって達成される白状態（右）の比較である。均質電極が使用されるときに得られる黒ドットが、大幅に減少する。
【００５４】
デバイスは、電極構造がキャビティに整列するときに最もよく働く。あるタイプの電気泳動フィルムの場合、これは、実施するのが容易である。たとえば、ｓｉｐｉｘ  ｉｍａｇｉｎｇ，  ｉｎｃ．によって開発され販売された１つのタイプの電気泳動ディスプレイは、電気泳動箔を備え、各キャビティがピクセルに相当し、（図１ｂを参照して述べたように）全てのキャビティが、規則的格子で完全に整列する。
【００５５】
しかし、ｅ−ｉｎｋ  ｃｏｒｐ．によって開発され販売された電気泳動箔は、１ピクセル当たり複数の小さなマイクロカプセルを使用し、複数の小さなマイクロカプセルは、図４に示すように、通常、完全に非整列状態である。各ピクセルは、マイクロカプセルのアレイである。たとえば、図４の全画像が、単一ピクセルを表してもよい。これは、全てのキャビティを別々に接触させ、本発明による構造化電極を使用することによって獲得される全速度の利点を実現することを事実上不可能にする。
【００５６】
そのため、本発明は、セル（マイクロカプセル）を構造化電極配置構成に整列させる方法を提供し、構造化電極を保持する第１の基材が、一連の凹所、たとえば、平行な溝を持つように形成される。溝の場合、サブ電極は、各溝の各側面上に設けられる。これは、（たとえ均一サイズでなくても）セルとサブ電極との間の正確な相対的配置を可能にする。
【００５７】
従来のｅ−ｉｎｋ箔は、平坦電極構造を保持する平坦プラスチック箔を備える。カプセルは、その後、カプセルが不規則パターンを形成する電極平面上に接着される。
【００５８】
本発明のプロセスは、図１１を参照して説明される。出発点は、溝１１２によって構造化されたプラスチック箔１１０である。この基材上で、構造化電極１１４が、標準的な技法（たとえば、フォトリソグラフィ）を使用して塗布される。カプセルは、基材上に接着されると、溝に従って自分自身を自動的に配列させることになる。カプセル１１６は、層１１８によって接着され、上部箔１２０は、第２の平坦電極１２２を保持する。
【００５９】
全てのカプセルが、こうして自分自身を配列するわけではないが、カプセルの大多数がそうすることになり、カプセルは、ある程度弾性がある（図４で見られるように、球形状ではなく六角形状を形成する）ため、依然として領域のほとんどを一杯にし得る。
【００６０】
図１１に示すように、各溝の一方の側を第１のサブ電極で、また、他方の側を第２のサブ電極でコーティングすることによって、本発明の電極スキームをｅ−ｉｎｋ材料で再現することが可能である。
【００６１】
構造化電極パターンを形成するこの方法は、基材を構造化するという１つのさらなるステップだけを必要とする。これは、たとえばエンボス加工することによって、ロールツーロールプロセスにおいて安価に実施され得る。
【００６２】
図１２は、図１１の配置構成を平面図で示す。これは、溝面上に設けられたストライプ状の電極１１４ａ、１１４ｂを有するが、他の電極設計も使用され得る。
【００６３】
先の実施例は、セルに関して電気力線の非対称性を生成するために、異なる信号を用いたサブ電極を使用する。しかし、異なる電極設計は、１セルについて２つの異なる駆動電圧とサブ電極を必要とすることなく、所望の非対称性を達成し得る。
【００６４】
実施例が図１３に示される。図１３ａは、（ピクセルｔｆｔに接続する）ピクセル電極１３０および共通電極１３２を有する従来の電極レイアウトを示す。共通電極は、連続層であり、ピクセル電極は、パッドのアレイ（行線および列線が示されない）を形成する。
【００６５】
図１３ｂは、所望の非対称性を提供する電極レイアウトの実施例を示す。明確にするために、電気泳動カプセルは省かれた。
【００６６】
共通電極配置構成１３０は、開口の規則的アレイを有する、連続層の規則的電極パターンを備える。ピクセル電極配置構成１３２は、開口に整列した電極パッドのアレイの形態で規則的パターンを備える。
【００６７】
セルのほとんどは、第１および第２の電極配置構成の任意の対称軸の交点からずれた位置に配置される。これは、たとえ単一電圧がピクセル電極に印加されても、これらのセルが、上部電極と底部電極との間に電気力線の対称配置を持たないことを意味する。そして、この非対称性は、セル内の優先的な流体の流れを与える。できる限り多くのセル、たとえばセルの少なくとも８０％、より好ましくはセルの少なくとも９０％、可能である場合セルの全てが、この非対称性を与える位置に配置される。図１３の実施例では、共通電極の対称線とピクセル電極の対称線は同じであり、１３４として示される。ピクセル電極の中心で、これらの線の交点上にまさに中心を持つセルは、対称な電気力線を持つことになるが、他の全てのセルは、対称な電気力線を持たないことになる。
【００６８】
図１４は、図１３の配置構成を断面で示す。図１４ａは、図１３ａの配置構成に相当し、図１４ｂは、図１３ｂの配置構成に相当する。
【００６９】
図１４の線１４０は、電気力線を表す。図１４ｂに示すように、電界の対称性は、全ピクセルをちょうど覆うように電極を配列する代わりに、電極を構造化することによって本質的に破壊される。この手法は、先の実施形態の複数サブ電極手法と比べて、スイッチング速度を増加するときに効率が低いが、実施するのがずっと安価である。しかし、この配置構成は、図１０に示す方法で黒ドットを抑制する。
【００７０】
非対称性は、ｔｆｔ電極、共通電極、または両方を構造化することによって得られ得る。示す実施例は、本質的に格子パターンであるが、これは、唯一の可能性ではない。
【００７１】
当業者に明らかになるように、添付特許請求項の範囲内に同様に入る、本明細書で述べるセル配置構成および駆動スキームに関する多くの他の変形が存在する。
【００７２】
本発明は、既存の電子インク技術に適用されることができ、こうした理由で、これらの既存のディスプレイ技術の物理的および化学的詳細は、詳細に述べられなかった。ｅ−ｉｎｋ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎシステムのさらなる詳細は、先に参照したＷＯ０９９／５３３７３に見出され得る。ｓｉｐｉｘ設計のさらなる詳細もまた、広く入手可能である。簡潔に言えば、セルは、懸濁流体内に分散された粒子を含む。粒子は、セル容積の０．１％〜２０％を示し、正にまたは負に帯電する。流体は、低い誘電率を有し、透明であるかまたは染められ得る。
【００７３】
本発明が、図面および先の説明において詳細に示し述べられたが、こうした図示および説明は、制限的でなく、例証的または例示的であると考えられる。すなわち、本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する変形は、図面、開示、および添付特許請求項を調査することによって、特許請求される本発明を実施する当業者によって理解され、実施され得る。特許請求項において、ワード「備える(comprising)」は、他の要素を排除せず、不定冠詞「ある(a)」または「ある(an)」は、複数を排除しない。ある尺度が、互いに異なる従属請求項で引用されるという単なる事実は、これらの尺度の組合せが、有利に使用されることができないことを示さない。特許請求項内の任意の参照符号は、範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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