(57)【要約】表示装置は複数の画素（２００）であって、各々の画素は、電界の影響下で画素の蓄積領域（２０）と活性領域（２４）との間において移動可能である帯電粒子を有する、複数の画素を有する。活性領域（２４）内の帯電粒子（２８）の数は画素の光学的外観を決定し、蓄積領域（２０）は、活性領域（２４）から離れて帯電粒子（２８）を蓄積するために用いられる。各々の画素（２００）は、それらの領域に移動する付加帯電粒子がそれらの領域の光学的外観にあまり影響しないように、蓄積領域及び活性領域の両方に十分な帯電粒子を有する。それ故、活性領域（２４）を飽和させるように、画素（２００）内には有効な帯電粒子が常に十分に存在し、蓄積領域（２０）は、活性領域が飽和されたときでさえ、飽和されることが可能である。
2010503010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有するディスプレイ装置であって、各々の画素は：
移動可能な帯電粒子；
活性領域であって、前記活性領域に移動される前記帯電粒子の数は前記画素の光学的外観を決定する、活性領域；及び
前記活性領域から離れて帯電粒子を蓄積する蓄積領域；
を有するディスプレイ装置であり、
前記帯電粒子は、電界の影響下で前記蓄積領域と前記活性領域との間を移動可能であり；
各々の画素は、前記蓄積領域及び前記活性領域の両方を同時に飽和するのに十分な帯電粒子の数を有する；
ディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置であって、各々の画素は、前記蓄積領域に関連する蓄積電極と、前記活性領域に関連するビューイング電極とを有する、ディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のディスプレイ装置であって、各々の画素は、前記蓄積領域と前記活性領域との間のゲート領域に関連するゲート電極を更に有し、前記帯電粒子は、前記ゲート領域を介して前記蓄積領域と前記活性領域との間において移動可能である、ディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のディスプレイ装置であって、前記複数の画素は、画素の行及び列のアレイに配列され、画素の各々の行は、前記行の画素の前記ゲート電極に接続される、又は前記ゲート電極の一部を構成するそれぞれの行電極に関連し、画素の各々の列は、前記列の画素の前記ビューイング電極に接続される、又は前記ビューイング電極の一部を構成するそれぞれの列電極に関連し、そして前記行電極及び前記列電極は、前記画素の前記光学的外観を設定するように制御信号により駆動可能である、ディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記複数の画素は第１基板と第２基板との間に備えられ、前記帯電粒子は、各々の画素の前記蓄積領域と前記活性領域との間において前記第１基板及び前記第２基板の方に横方向に移動可能であり、前記第２基板は、前記蓄積領域及び前記活性領域をビューアが見ることができるように、各々の画素の前記蓄積領域及び活性領域の両方において透明である、ディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のディスプレイ装置であって、前記第２基板は、各々の画素の全体をビューアが見ることができるように、各々の画素の全体に亘って透明である、ディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記複数の画素はアクティブマトリクスＩｎ−ｐｌａｎｅ型電気泳動画素であり、各々の画素は、各々の画素のアクティブ回路領域においてアクティブ回路を有する、ディスプレイ装置。
【請求項８】
ディスプレイ装置を駆動する方法であって、前記ディスプレイ装置は少なくとも第１画素及び第２画素を有し、各々の画素は：
移動可能な帯電粒子；
活性領域であって、前記活性領域に移動される前記帯電粒子の数は前記画素の光学的外観を決定する、活性領域；及び
前記活性領域から離れて帯電粒子を蓄積する蓄積領域；
を有する方法であり、
前記帯電粒子は、電界の影響下で前記蓄積領域と前記活性領域との間において移動可能であり；
各々の画素は、前記蓄積領域及び前記活性領域の両方を同時に飽和するのに十分な帯電粒子の数を有する；
方法であり、
前記第１画素の前記蓄積領域に前記第１画素の前記帯電粒子の全部を引き付け、それにより、前記第１画素の前記蓄積領域を飽和させる段階；及び
前記第１画素の前記蓄積領域から前記第１画素の前記活性領域に帯電粒子の第１の数を引き付ける段階；
を有する方法であり、
前記帯電粒子の第１の数は、前記活性領域を飽和させるのに十分に大きいが、前記蓄積領域が飽和を失う程には大きくない；
方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって：
前記第２画素の帯電粒子の全てを前記第２画素の前記蓄積領域に引き付け、それにより、前記第２画素の前記蓄積領域を飽和させる段階；及び
前記第２画素の前記蓄積領域から前記第２画素の前記活性領域に帯電粒子の第２の数を引き付ける段階；
を更に有する方法であり、
前記帯電粒子の第２の数は、前記活性領域を飽和させ、前記蓄積領域を不飽和にするのに十分に大きく、それにより、前記蓄積領域の前記光学的外観を変える；
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子表示装置に関し、特に、Ｉｎ−ｐｌａｎｅ型電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動ディスプレイ等の移動粒子ディスプレイ装置は、長年に亘って知られていて、帯電粒子であって、特に、帯電した顔料粒子又は染料粒子は、ディスプレイの光学的外観を変えるように電場の影響下で動き回ることが可能である。例えば、米国特許第３６１２７５８号明細書においては、電気泳動材料の外観が電場により制御可能である電気泳動ディスプレイについて開示されている。
【０００３】
このために、電気泳動媒体は、典型的には、第２光学的外観（例えば、白色）を有する液体又は空気等の流体に含まれる第１光学的外観（例えば、黒色）を有する電気的に帯電した粒子を有し、第１光学的外観は第２光学的外観と異なっている。そのディスプレイは、典型的には、複数の画素を有し、各々の画素は、電極配列により供給される別個の電場により別個に制御可能である。粒子は、それ故、可視領域、不可視領域及び中間的な半可視領域間の電場により移動可能である。それにより、ディスプレイの外観は制御可能である。
【０００４】
電気泳動媒体内を動く粒子の距離は、時間についての印加される電場の積分に略比例する。それ故、電場強度が大きくなればなる程、電場が印加される距離が長くなり、粒子はより遠くまで移動する。
【０００５】
所謂、“Ｉｎ−ｐｌａｎｅ型”電気泳動画素は、ビューアの方からは活性領域が隠された蓄積領域から粒子を移動させるように、ディスプレイの基板に対して横方向にある電場を用いる。活性領域の方に移動する又は活性領域の方から移動する粒子数が多くなればなる程、画素の光学的外観における変化はより大きくなる。出願者による国際公開第２００４／００８２３８号パンフレットにおいては、代表的なＩｎ−ｐｌａｎｅ型電気泳動ディスプレイの例について記載されている。Ｉｎ−ｐｌａｎｅ型電気泳動画素は、反射型ディスプレイ、半透過型ディスプレイ又は透過型ディスプレイを構成するように用いられることが可能である。
【０００６】
図１は、３つの画素４、５及び６の既知のＩｎ−ｐｌａｎｅ型電気泳動ディスプレイの断面図である。それらの画素は反射性基板１の上に備えられ、部分的に透過性の基板２が画素の上に備えられている。画素は、複数の隔壁９により互いに区分されている。基板２は、黒色のマスク３がコーティングされた領域以外の全ての領域において透明である。各々の画素は、黒色のマスク３によりビューア１３の視界からは隠されている蓄積領域１０と、透明な基板２を透過してビューア１３が視認可能である活性領域１１とを有する。画素は、帯電粒子１２を有する電気泳動流体で満たされ、帯電粒子は、画素の光学的外観を制御するように、蓄積領域と活性領域との間において移動可能である。例えば、画素１５の帯電粒子１２の全ては、黒色マスク３の下の蓄積領域１０の方に移動し、それ故、入射光線７は、電気泳動流体を透過し、ビューアの方に反射して戻される。それとは対照的に、画素６の帯電粒子１２の全てが活性領域１１に移動し、それ故、入射光線８は帯電粒子１２により吸収され、ビューア１３の方には反射されない。それ故、各々の画素の光学的外観は、活性領域１１における帯電粒子の数及び分布を変えることにより制御されることが可能である。
【０００７】
ディスプレイ１４のコントラストは、各々の画素により表示されることが可能である最も明るい光学的外観と最も暗い光学的外観との間の差である。それ故、ディスプレイのコントラストを最大化するように、最も暗い光学的外観はかなり暗く、最も明るい光学的外観はかなり明るくなっている。
【０００８】
かなり暗い外観（光吸収粒子１２が活性領域１１内にあるとき）を可能にするように、黒色マスク３はできるだけ暗い必要があり、それ故、黒色マスクは、ビューア１３に対して何れの光も戻るように反射しない。
【０００９】
かなり明るい外観（光吸収性粒子１２が活性領域１１内にある）を可能にするように、黒色マスク３は、蓄積領域１０に対してかなり正確に大きさ決め及び位置決めされる必要があり、それ故、もはや、必要以上の画素の部分が光を吸収することはない。例えば、黒色マスク３が無意図的に、画素の活性領域の一部をカバーしている場合、画素の輝度は低減される。
【００１０】
高コントラストのＩｎ−ｐｌａｎｅ型ディスプレイを形成することに関連する課題の一部は、高光吸収性の、正確なサイズの、及び画素の蓄積領域と正確に位置合わせされた黒色マスクを製造することが困難であることである。
【００１１】
電気泳動ディスプレイに関連する他の課題は、各々の画素が帯電粒子の同じ数を有するように、全ての画素を均一に満たすことが困難であることである。より少ない数の帯電粒子を有する画素が、より多い帯電粒子を有する画素と同程度に暗い光学的外観を示すことは可能ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第３６１２７５８号明細書
【特許文献２】国際公開第２００４／００８２３８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の目的は、従来技術を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１特徴に従って、複数の画素を有するディスプレイ装置であって、各々の画素は：
−  移動可能粒子；
−  活性領域であって、その活性領域に移動する帯電粒子の数が画素の光学的外観を決定する、活性領域；並びに
−  活性領域から離れて帯電粒子を蓄積する蓄積領域であって、帯電粒子は、電場の影響下で蓄積領域と活性領域との間で移動可能であり、各々の画素は、蓄積領域及び活性領域の両方をと同時に飽和するように十分な数の帯電粒子を有する、蓄積領域；
を有する、ディスプレイ装置を提供する。
【００１５】
画素の領域の光学的外観は、典型的には、その領域内の帯電粒子の数の１次関数ではない。典型的には、領域内の帯電粒子の数が多くなればなる程、その領域の光学的外観に関して有するその領域の方への付加的帯電粒子が移動する影響はより小さくなる。
【００１６】
画素の領域は、その領域内にかなり多くの帯電粒子が存在するときに、飽和しているとみなされ、その領域の方に帯電粒子を更に付加することは、ビューアがみる領域の光学的外観への適切な影響を有しない。
【００１７】
各々の画素が、蓄積領域及び活性領域の両方を同時に飽和するように、十分な数の帯電粒子を有するため、活性粒子がまた、飽和される必要がある場合でさえ、蓄積領域を飽和するのに十分な数の帯電粒子が常に利用可能である。
【００１８】
それ故、多くの帯電粒子が常に、蓄積領域に残っているために、蓄積領域における黒色マスクの必要性はかなり低減され、蓄積領域に残っているそれらの帯電粒子は、黒色マスクの機能を少なくとも一部を実行する。
【００１９】
従って、黒色マスクは、その下の帯電粒子のために、低密度に（即ち、光をあまり吸収しないように）形成されることが可能であり、そのことは黒色マスクの形成を容易化することが可能である。
【００２０】
更に、画素の活性領域に及ぼす黒色マスクの影響は、黒色マスクが低密度であるとき、あまり重大でない傾向にあるため、黒色マスクの正確な大きさ及び位置決めは重要でないようになっている。
【００２１】
代替として、蓄積領域における黒色マスクは、製造過程のコストを完全になくす、かなり簡単化する又は低減することを可能にする。
【００２２】
有利であることに、蓄積領域及び活性領域の両方が同時に飽和されるかなり多くの帯電粒子による画素の充填は、少なくともその活性領域を飽和するのに十分である帯電粒子が常に存在し、それ故、そのような不均一な画素の充填により殆ど問題にならないようにすることを意味している。
【００２３】
各々の画素は、蓄積領域に関連する蓄積電極と、活性領域に関連するビューイング電極とを有することが可能である。その場合、蓄積電極及びビューイング電極は、帯電粒子の移動を制御する電場を設定する制御信号により駆動されることが可能である。画素はまた、活性領域に関連する付加電極であって、活性領域において帯電粒子の分布を改善するように制御信号により駆動可能である、付加電極を有することが可能である。
【００２４】
更に、各々の画素は、蓄積領域と活性領域との間のゲート領域に関連するゲート電極を有することが可能であり、帯電粒子は、ゲート領域を介して蓄積領域と活性領域との間を移動することが可能である。それ故、ゲート領域に関連するゲート電極は、蓄積領域と活性領域との間で移動される帯電粒子の数を制御するように用いられることが可能である。
【００２５】
更に、複数の画素は、画素の行及び列のアレイに配列されることが可能であり、画素の各々の行は、行の画素のゲート電極の部分に接続される又はそれらの部分を構成するそれぞれの行電極に関連し、画素の各々の列は、列の画素のビューイング電極の部分に接続される又はそれらの部分を構成するそれぞれの列電極に関連する。
【００２６】
行電極は、アドレッシングされる画素の行を選択するように用いられることが可能であり、列電極は、選択された行の画素の全てにデータを同時に適用するように用いられることが可能である。それ故、行電極及び列電極は、複数の画素の各々の光学的外観を設定するように用いられることが可能である。
【００２７】
複数の画素は、第１基板と第２基板との間に備えられることが可能であり、帯電粒子は、各々の画素の蓄積領域と活性領域との間の基板について横方向に移動されることが可能である。第２基板は、各々の画素の蓄積領域及び活性領域の両方において透明であることが可能であり、それ故、蓄積領域及び活性領域はビューアが見ることが可能（可視的）である（即ち、ビューアの視野から蓄積領域が見えないようにする蓄積領域における黒色マスクは存在しない）。それ故、蓄積領域において黒色マスクを形成するコスト及び複雑性は削除されている。
【００２８】
更に、第２基板は、各々の画素のゲート領域において透明であることが可能であり、それ故、ゲート領域はビューアが見ることが可能である（即ち、ビューアの視野からゲート領域が見えないようにするゲート領域において位置合わせされた黒色マスクは存在しない）。
【００２９】
更に、第２基板は、例えば、何れかの活性回路領域において、蓄積領域に付加して何れかの領域において含まれる画素の領域の全体において透明であることが可能である。画素領域の外側の第２基板の領域、例えば、画素間に存在する何れかの隔壁の上にある領域は、透明である又は透明でないことが可能である。
【００３０】
本発明の第２特徴に従って、ディスプレイ装置を駆動する方法であって、ディスプレイ装置は少なくとも第１画素及び第２画素を有し、各々の画素は：
−  移動可能帯電粒子；
−  活性領域であって、活性領域に移動される帯電粒子の数は画素の光学的外観を決定する、活性領域；及び
−  活性領域から離れている、帯電粒子を蓄積する蓄積領域
を有し、
帯電粒子は、電場の影響下で、蓄積領域と活性領域との間で移動可能であり；
各々の画素は、蓄積領域及び活性領域の両方を同時に飽和させるように、十分な数の帯電粒子を有する；
方法であり、
−  第１画素の蓄積領域に第１画素の帯電粒子の全てを引き付け、それにより、第１画素の蓄積領域を飽和させる段階；及び
−  第１画素の蓄積領域から第１画素の活性領域に帯電粒子の第１の数を引き付ける段階；
を有し、
帯電粒子の第１の数は、活性領域を飽和させるのに十分に大きいが、蓄積領域が飽和を失う程には大きくない；
方法を提供する。
【００３１】
それ故、黒色マスクの機能の少なくとも一部を実行するように、十分な帯電粒子が蓄積領域に残っていることが常に可能である駆動方法を提供する。それ故、黒色マスクについての要求はかなり低減される。更に、各々の画素の少なくとも活性領域を飽和するように利用可能である十分な帯電粒子が常に存在するために、不均一な画素充填は殆ど問題にならない。
【００３２】
更に、第２画素は、帯電粒子の全てを活性領域に移動させるように駆動され、蓄積領域を不飽和にすることが可能である。それ故、蓄積領域をビューアがみることが可能である（即ち、黒色マスクが見えなくしない）場合、蓄積領域の光学的外観は制御可能であり、この制御性は、再現可能な階調を与えるように、又は画素の解像度を効果的に増加させるように用いられることが可能である。画素の活性領域及び蓄積領域のうちの一が飽和された場合、それらの活性領域及び蓄積領域のうちの他が制御されることが可能である。
【００３３】
更に、画素は、画素の活性領域に多数の又は少数の帯電粒子を移動させることにより、中間光学状態（例えば、階調）を生成するように駆動されることが可能である。帯電粒子が移動する距離は、印加される電場の強度及び時間に比例し、それ故、各々の画素の蓄積領域と活性領域との間を移動される帯電粒子の数は、印加される電場の強度及び時間を制御することにより、制御されることが可能である。
【００３４】
本発明の実施形態について、以下、単なる例示として、添付図を参照して詳述する。
【００３５】
図はスケーリングして示されていないが、同様の又は類似する参照番号が同様の又は類似する特徴を表すように用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のＩｎ−ｐｌａｎｅ電気泳動画素の模式的な断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に従った電気泳動画素の模式的な平面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に従った電気泳動画素の模式的な平面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に従った電気泳動画素の模式的な平面図である。
【図３】図２Ａ乃至２Ｃの画素の蓄積領域及び活性領域の光学的外観のグラフである。
【図４】図２Ａ乃至２Ｃの電気泳動画素のアレイの画素の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態について、ここで、図２Ａ乃至２Ｃを参照して説明する。図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、蓄積領域２０、ゲート領域２２及び活性領域２４を有する電気泳動画素２００の模式図である。蓄積領域２０は蓄積電極２１に関連し、ゲート領域はゲート電極２３に関連し、そして活性領域２４はビューイング電極２５に関連する。
【００３８】
画素２００は、移動可能な黒色の帯電粒子２８を有する電気泳動流体で充填されている。それ故、当業者が理解できるであろうように、黒色の帯電粒子２８は正に帯電され、それ故、電界力線と同じ方向に移動する。
【００３９】
蓄積電極２１、ゲート電極２３及びビューイング電極２５は、ゲート領域２２を介して画素２００の蓄積領域２０と活性領域２４との間で黒色の帯電粒子２８を移動させるように電界を生成するように用いられる。画素２００は、電気泳動流体を囲む４つの画素の隔壁９の内の２つを隠す黒色マスク２７を有する。蓄積領域、ゲート領域、又は勿論、活性領域においては黒色マスクが存在せず、それ故、蓄積領域、ゲート領域及び活性領域は全て、ビューアが見ることができる。それ故、蓄積領域、ゲート領域及びビューイング領域の光学的外観は、それらにおける黒色の帯電粒子２８の数に依存する。
【００４０】
図２Ａは、黒色の帯電粒子２８の全てが蓄積領域２０内にある状態を示している。蓄積領域２０に入射する光は黒色の帯電粒子により吸収され、活性領域２４に入射する光は、活性領域の下の白色のリフレクタ（明確化のために図示していない）９からビューアの方に反射されて戻る。それ故、画素は、白色の光学的外観を有する。白色のリフレクタは、画素の下の基板により形成されることが可能であり、基板と活性領域との間の層により形成されることが可能であり、又はビューイング電極により簡単に形成されることが可能である。明らかに、ビューイング電極２５は、白色のリフレクタが活性領域からビューイング電極の反対側に位置付けられている場合には、透明である必要がある。
【００４１】
図２に示す状態を与えるように、蓄積電極２１は０Ｖの電圧に設定され、ゲート電極は＋１０Ｖの電圧に設定され、そしてビューイング電極２５は＋１５Ｖの電圧に設定され、それにより、蓄積領域２０に黒色の帯電粒子２８を引き付ける電界を設定することができる。黒色の帯電粒子が蓄積領域２０の方に移動された後、ビューイング電極は０Ｖに設定され、黒色の帯電粒子は、ゲート電極２１と蓄積電極２３との間の電界のために、蓄積領域内に保たれる。
【００４２】
図２Ｂは、黒色の帯電粒子２８の第１の数が蓄積領域２０から活性領域２４に引き付けられた状態Ｂ（状態Ａに後続する）を示している。状態Ｂを与えるように、黒色の帯電粒子の第１の数が蓄積領域から活性領域に移動するのに十分な時間期間の間、ゲート電極２３の電圧は０Ｖまで低下され、ビューイング電極２５の電圧は−５Ｖまで低下される。その場合、ゲート電極２３の電圧は＋１０Ｖまで戻るように上げられ、ビューイング電極の電圧が０Ｖまで戻るように上げられる。
【００４３】
黒色の帯電粒子は、活性領域２４において、それら自体が実質的に均一に分布するように、自然に拡散するが、代替として、付加電極が、黒色の帯電粒子の分布を高速化するように、活性領域に関連付けられることが可能である。
【００４４】
黒色の帯電粒子２８の第１の数は、活性領域２４を丁度飽和するのに十分に大きく、画素２００に黒色の光学的外観を与えることができる。蓄積領域が更に飽和され、更に黒色の光学的外観を有するように、蓄積領域２０内に更に十分な黒色の帯電粒子を有することができる。それ故、蓄積領域２０をカバーする黒色マスクについての要求は存在せず、そして、画素が不均一な画素充填のために必要である場合より少ない黒色の帯電粒子を有する場合でさえ、蓄積領域２０を飽和するのに十分な黒色の帯電粒子２８が画素内に常に存在する。
【００４５】
図２Ｃは、黒色の帯電粒子２８の第２の数が、蓄積領域２０から活性領域２４に引き付けられた状態Ｃ（又は、状態Ａに後続する）を示している。状態Ｃを与えるように、黒色の帯電粒子の第２の数が蓄積領域から活性領域に移動するのに十分な時間期間の間、ゲート電極２３の電圧は０Ｖまで下げられ、ビューイング電極２５の電圧は−５Ｖに下げられる。その場合、ゲート電極２３の電圧は、＋１０Ｖまで戻るように上げられ、ビューイング電極２５の電圧は、０Ｖまで戻るように上げられる。
【００４６】
黒色の帯電粒子２８の第２の数は、活性領域２４を飽和するのにかなり大きく、画素２００を黒色の光学的外観を与える。黒色の帯電粒子２８の第２の数はかなり大きく、蓄積領域２０は不飽和になり、蓄積領域の下の白色のリフレクタ（明確化のために図示していない）は、ここでは可視的であるために、白色の光学的外観を有する。蓄積領域の下の白色のリフレクタは、図２Ａに関連して上で説明しているように、活性領域の下の白色のリフレクタと同じ様式で形成される。
【００４７】
粒子の第１の数及び第２の数についての絶対数は、当業者が理解できるであろうように、蓄積領域及び活性領域の相対的な面積及び体積に、そして黒色の帯電粒子２８の吸収特性に依存する。
【００４８】
白色と黒色との間の中間の輝度値（階調又は色合いとして知られている）に画素を正確に且つ再現性よく切り換えることはときどき、困難であるために、既存の表示画素は、白色より黒色により近い階調を表す必要がある場合には、しばしば黒色に切り換えられ、又は、黒色より白色により近い階調を表す必要がある場合には、しばしば白色に切り換えられる。しかしながら、蓄積領域の上の黒色マスクを有しない有利点は、蓄積領域の光学的外観がまた、制御されることが可能であることであり、ディスプレイの正確な且つ再現可能な階調の数を有効に増加させることが可能であることである。
【００４９】
例えば、画素２００の７０％が黒色であるように要求され、画素の他の３０％が白色であるように要求される（即ち、７０％の階調）場合、全体の画素が従来のディスプレイにおけるように黒色に見えるようにするのではなく、活性領域（この実施例においては、画素領域の７０％を表す）は黒色に見えるようにされることが可能であり、そして蓄積領域（この実施例においては、画素領域の３０％を表す）は白色に見えるようにされることが可能である。明らかに、このことは、黒色である必要がある画素の７０％が活性領域をカバーし、白色である必要がある画素の３０％が蓄積領域をカバーする物理的に大きい画素について特に有効である。ディスプレイの解像度を有効に高くするこの手法を用いる方法については、図４に関連付けて下で説明する。
【００５０】
帯電粒子は、黒色と異なる色を有することが可能であり、それらの帯電粒子が含まれる電気泳動流体に対して異なる外観を有する場合、例えば、それらは黄色、シアン色、マゼンタ色、緑色、赤色又は青色であることが可能である。
【００５１】
黒色マスクの領域は、画素２００の２つの対向する側に沿った方向に連続的に広がり、それ故、この方向に関する黒色マスク２７の位置合わせは必要ない。それ故、このことは特に、画素基板の拡張を、基板の搬送方向において制御するのが困難であり、それにより、基板の搬送方向における正確な位置合わせがより困難であるロールツーロール（ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ）製造技術と適合する。
【００５２】
代替として、黒色マスク２７の領域は、更に高いコストパフォーマンスの有利点を得るように、不活性領域から完全に除去されることが可能である。任意に、黒色マスク２７は、画素のコントラストを改善するように、画素２００のゲート領域２２をカバーするように拡張されることが可能である。黒色マスク２７はまた、画素の蓄積領域をカバーするように拡張されることが可能であり、黒色マスクの製造は、蓄積領域内の黒色の帯電粒子のために低密度になるために、簡単化されることが可能である。更に、活性領域における領域への黒色マスクの無意図的な侵入は光をあまり吸収しないために、黒色マスクがあまり高密度にならないとき、黒色マスク２７の位置合わせはあまり重要にならない。光は、黒色マスクを、即ち、活性領域を２度（１度は入射で、もう１度は反射で）、無意図的に透過するため、不所望な光の吸収は、黒色マスクの密度における減少の二乗に比例して減少する。
【００５３】
上記の画素２００は能動的であり、何れのアクティブ切り換え回路も有しない。代替として、画素２００はアクティブ電気泳動画素であることが可能であり、各々の画素のアクティブ回路領域内のアクティブ回路を有することが可能である。例えば、各々の画素は、画素の電極に印加される電圧を切り換えるように制御されることが可能である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有することが可能である。アクティブ回路領域は、黒色マスクによりカバーされることが可能である又はカバーされないことが可能である。
【００５４】
図３のグラフは、図２Ａ乃至２Ｃの画素の蓄積領域２０及び活性領域２４の光学的外観が、黒色の帯電粒子２８が蓄積領域２０から活性領域２４に移動するにつれて、どのように変化するかを示している。画素２００の蓄積領域２０と活性領域２４との間の黒色の帯電粒子２８の分布はｘ軸に沿って示され、蓄積領域２０及び活性領域２４の光学的外観は、ｙ軸に沿って示されている。ｘ軸に沿えば沿う程、蓄積領域２０内に存在する黒色の帯電粒子２８は少なくなり、活性領域２４内に存在する黒色の帯電粒子２８は多くなる。ｙ軸に沿えば沿う程、領域（曲線３０は蓄積領域２０を示し、曲線３２は活性領域２４を示す）内に存在する黒色の帯電粒子は少なくなり、それ故、黒色ＢＬＫからより遠く且つ白色ＷＨＴＥにより近く、その領域は現れる。
【００５５】
ｘ軸において印付けされた点Ａ、Ｂ及びＣは、図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに示す状態Ａ、Ｂ及びＣにおける粒子分布に対応している。また、活性領域２４が、飽和されるように（及び、黒色に現れるように）その中に黒色の帯電粒子を丁度十分に有する点Ｓａｔ＿Ａｃｔと、蓄積領域２０が、飽和されるように（及び、黒色に現れるように）その中に黒色の帯電粒子を丁度十分に有する点Ｓａｔ＿Ｓｔｏｒとが印付けられている。
【００５６】
曲線３０は、蓄積領域２０の光学的外観を示し、曲線３２は、活性領域２４の光学的外観を示している。そのグラフから理解できるように、点Ａにおいて、全ての黒色の帯電粒子が蓄積領域２０内にあるとき、蓄積領域は黒色ＢＬＫの光学的外界を有し、活性領域は白色ＷＨＴＥの光学的外観を有する。
【００５７】
ｘ軸に沿ってより遠くまで移動する程、蓄積領域２０から活性領域２４の方に黒色の帯電粒子はより多く移動し、活性領域の光学的外観は、黒色ＢＬＫにより近くなる。点Ｓａｔ＿Ａｃｔにおいては、活性領域は飽和になり、それ故、黒色の帯電粒子を活性領域に更に付加することにより、光学的外観において視覚的に著しい変化が与えられることはない。
【００５８】
点Ｂにおいては、蓄積領域２０及び活性領域２４の両方は、飽和されるべき十分なそれらの領域内の黒色の帯電粒子より多い帯電粒子を有する。それ故、活性領域２４の光学的外観は、そのグラフにおける点Ａと点Ｂとの間で移動することにより制御されることが可能である一方、蓄積領域２０の光学的外観は、実質的に同様のまま（即ち黒色ＢＬＫに）保たれる。従って、そのグラフにおける点Ａと点Ｂとの間で、蓄積領域２０内の黒色の帯電粒子は、黒色マスクの機能の少なくとも一部を実行する。活性領域２４の光学的外観は、当業者が理解できるであろうように、活性領域２４に移動される黒色の帯電粒子の数を変えることにより、階調の濃淡、例えば、グラフのＧＲＹに設定されることが可能である。
【００５９】
ｘ軸に沿って更に移動させると、蓄積領域はかなり多くの黒色の帯電粒子を失い、点Ｓａｔ＿Ａｃｔの後、不飽和になる。点Ｃにおいて、黒色の帯電粒子２８の全ては活性領域２４に移動され、それ故、蓄積領域は白色ＷＨＴＥに現れる。上の図２Ａ乃至２Ｃ及び下の図４に関連付けて更に詳細に説明するように、画素の階調を正確に且つ再現性よく設定する又は画素の解像度を有効に高くするように、蓄積領域からこのように多くの黒色の帯電粒子を移動させることは有利である。
【００６０】
図４は、ディスプレイの一部の平面図である。その一部は、第１基板と第２基板との間に備えられている、図２Ａ乃至２Ｃの４つの電気泳動画素を有する。第１基板は白色の反射コーティングを有し、それ故、それらの画素は反射型ディスプレイを構成する。代替として、第１基板は透明であることが可能であり、それらの画素は透過型ディスプレイを構成する。第２基板は、各々の画素の領域の全体に亘って透明であるが、代替として、ビューアの視界から画素の領域の一部を見えなくするように黒色マスクがコーティングされることが可能である（例えば、図２Ａ乃至２Ｃに関連付けて説明しているように）。画素４０、４１、４２及び４３は、輪郭４５の形状の範囲内が黒色である、及び輪郭４５の形状の外側が白色であるように意図された画像を表示するように示されている。
【００６１】
それらの画素は、行及び列のアレイに配列され、それらの画素の各々の行はそれぞれの行電極ＲＥに関連付けられ、それらの行電極は行の画素のゲート電極２３を構成し、そしてそれらの画素の各々の列は、列の画素のビューイング電極２５に接続されたそれぞれの列電極ＣＥに関連付けられている。各々の画素の蓄積電極２１は、電極２９を介して０Ｖの電位に接続されている。
【００６２】
電極ＲＥ及び２９は、絶縁層により、又は第１基板及び第２基板のうちの異なる基板において形成されることにより、明らかに、電極ＣＥから絶縁されている。
【００６３】
行電極及び列電極は、画素の光学的外観を設定するように制御信号により駆動される。第１に、画素の黒色の正の帯電粒子全てが、列電極ＣＥ全部を＋１５Ｖに、及び行電極ＲＥ全てを＋１０Ｖに設定することにより、各々の画素の蓄積領域２０に移動される。次いで、列電極ＣＥの電圧は０Ｖの電位に低下され、黒色の帯電粒子２８は、ゲート電極２３と蓄積電極２１との間の電界により蓄積領域内に保たれる。
【００６４】
第２に、画素の行は全て、一つずつアドレス指定され、列電極ＣＥは同時に、行の画素の光学的外観を設定するようにアドレス指定される行の各々の画素にデータを供給する。画素の行は、行の行電極ＲＥを＋１０Ｖから０Ｖに一時的に低下させることによりアドレス指定される。例えば、白色の光学的外観を有するようになっているアドレス指定された行の各々の画素については、その画素に関連付けられている列電極ＣＥは＋５Ｖに設定され、蓄積領域内に黒色の帯電粒子を保ち、そして黒色の光学的外観を有するようになっているアドレス指定された行の各々の画素については、その画素に関連付けられている列電極ＣＥは−５Ｖに設定され、ゲート領域２２を介して及び活性領域２４に黒色の帯電粒子を引き付ける。その画素の活性領域に移動する黒色の帯電粒子の数は、その画素のゲート電極及びビューイング電極がどれ位長く、０Ｖ及び−５Ｖのそれぞれに維持されるかに依存する。
【００６５】
画素４０及び４２の両方は輪郭４５内にあり、それ故、それらの両方は、黒色の光学的外観を表示するように、飽和した蓄積領域及び活性領域を有する。画素４３は輪郭４５の外側にあり、それ故、白色の光学的外観を表示するように、活性領域内に黒色の帯電粒子を有しない。輪郭４５は画素４１を横断し、活性領域は実質的に輪郭４５の範囲内にあり、蓄積領域は実質的に領域４５の外側にある。それ故、活性領域は、黒色の光学的外観を有するように飽和され、蓄積領域は、白色の光学的外観を表示するように、その輪郭の範囲内に黒色の帯電粒子を有しない。それ故、ディスプレイの解像度は、活性領域が黒色に表示する必要があるときはいつでも、蓄積領域の光学的外観は黒色又は白色に表示するように制御されることが可能であるため、画素レベルを上回って、有効に高くなる。例えば、画素４０及び４１の両方が黒色の活性領域を表示し、しかしながら、画素４０は、黒色の蓄積領域を表示する一方、画素４１は白色の活性領域を表示する。これは、高分解能のソース画像（例えば、輪郭４５）が表示画素解像度にスケーリングされるときに、消える画像特徴の表示を可能にする。画像処理が付加される場合、小さい（蓄積領域の）画素領域及びより大きい（活性化領域）画素領域を独立して制御することにより、蓄積領域及び活性領域の良好な使用を行うことが可能である。
【００６６】
蓄積領域の外側の黒色の帯電粒子の全てを移動させるために必要な時間は、蓄積領域がより小さい領域を有し、それ故、黒色の帯電粒子は、その蓄積領域の外側に移動させるためにそれ程遠くまで移動する必要はないために、典型的には、活性領域の外側の黒色の帯電粒子の全てを移動させるために必要な時間より短い。
【００６７】
要約すると、複数の画素を有するディスプレイ装置であって、各々の画素は、電界の影響下で画素の蓄積領域と活性領域との間において移動可能である帯電粒子を有する。活性領域内の帯電粒子の数は主に、画素の光学的外観を決定し、蓄積領域は、活性領域から離れる帯電粒子を蓄積するように用いられる。各々の画素は、蓄積領域及び活性領域の両方を飽和するのに十分な帯電粒子を有し、それ故、それらの領域に移動する付加的帯電粒子は、それらの領域の光学的外観にあまり影響しない。それ故、活性領域を飽和するように画素内には利用可能な十分な帯電粒子が常に存在し、蓄積領域は、活性領域が飽和しているときでさえ、飽和されることが可能である。
【００６８】
同時提出の特許請求の範囲における範囲内に網羅される多くの他の実施形態についてもまた、当業者は理解することができるであろう。各々の画素の蓄積領域と活性領域との間で帯電粒子を移動させるように電界を生成するように用いることが可能である多くの異なる電極配列及び駆動スキームが存在している。例えば、画素は、活性領域を横断する帯電粒子の動き及び分布により支援するように、画素の活性領域に位置付けられた付加電極を有することが可能である。
【００６９】
本発明については、蓄積領域と活性領域との間にゲート電極を有する電極配列に関連して説明しているが、代替として、ゲート電極は備えられず、帯電粒子の動きは、蓄積領域における電極と活性領域における電極とにより単純に制御されることが可能である。
【００７０】
帯電粒子は、それらが含まれる媒体に対して異なる何れかの色を有することが可能である。帯電粒子は染料又は顔料を用いて着色されることが可能であり、又は、例えば、カーボン又は酸化チタン等の元々色を有する材料から成ることが可能である。帯電粒子は、正に帯電していることに代えて、負に帯電していることが可能であり、そのことは、より小さい帯電粒子の移動をもたらすように、実施形態において逆にされる駆動信号の極性が必要である。
【００７１】
本発明は、従来の電気泳動画素に関連して説明しているが、本発明は、ＬＰＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）画素等の他の種類の粒子が移動する画素に同等に適用されることが可能である。
【００７２】
本明細書においては行及び列について言及しているが、それらの用語は相互交換することが可能であることが理解できるであろう。例えば、ディスプレイが９０°回転されると、行は列とみなされ、列は行とみなされることが可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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