(57)【要約】電気泳動ディスプレイにおいて、２つの状態を操作するための従来の電極（６，７）に加えて別の電極（６’）を導入することにより、グレー値が実現される。
2004519727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素を種々の光学状態にする駆動手段に加えて、電気泳動媒体及び２つの切り替え電極を有する少なくとも一つの画素を含む電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記画素は、少なくとも一つの別の電極と、電圧を介して中間の光学状態を実現する駆動手段とを含む電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記ディスプレイデバイスは、選択前に、規定された状態に画素を導くための手段を含む電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項３】
請求項１記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記電気泳動媒体は、切り替え電極をそれぞれ含み、少なくとも一つの基板が前記別の電極を備える、２つの基板間に存在する電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記電気泳動媒体は、マイクロカプセル内に存在する電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項５】
請求項１又は請求項３記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、画素が互いにバリアにより分離されている電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項６】
請求項１記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記電気泳動媒体は、２つの基板間に存在し、一つの基板が前記切り替え電極及び前記別の電極を含む電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項７】
請求項３又は請求項６記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記切り替え電極がくし型で互いに組み合わされている電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項８】
請求項３又は請求項６記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記別の電極は、誘電材料の層により前記切り替え電極から分離されている電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項９】
請求項８記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記別の電極の部分が２つの切り替え電極の歯の間に配置されている電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項１０】
請求項１記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記電気泳動媒体がプリズム構造内に存在する電気泳動ディスプレイデバイス。
【請求項１１】
請求項１０記載の電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記プリズム構造は、前記２つの切り替え電極を有するそのベースの近くに与えられ、前記別の電極は、前記プリズム構造の上部近くに配置される電気泳動ディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素を種々の光学状態にし得る駆動手段に加えて、電気泳動媒体を有する少なくとも一つの画素と、２つの切り替え電極と、を含む電気泳動ディスプレイデバイスに関する。切り替え電極がこの出願において言及される場合、所望により、それは、切り替え素子の外部又は切り替え素子を介して一つの及び同じ電圧を供給する複数のサブ電極に分割されていても良い。
【０００２】
【従来の技術】
電気泳動ディスプレイデバイスは、異なる透過率又は反射率を有する２つの極端な状態間での電場の影響下における帯電した、通常着色した粒子の移動に基づく。これらのディスプレイデバイスで、暗（着色）キャラクタが明（着色）背景に映され得る。その逆の場合も同様である。
【０００３】
したがって、電気泳動ディスプレイデバイスは、「ホワイトペーパー」アプリケーション（電子新聞、電子日記）と呼ばれる紙の機能を引き継ぐディスプレイデバイスにおいてとりわけ使用される。
【０００４】
２つの切り替え電極間に電気泳動媒体を有する既知の電気泳動ディスプレイデバイスにおいて、切り替え電極は駆動電圧を供給する。その後、画素は、排他的に２つの極端な光学状態に導かれ得る。そのとき、切り替え電極の一つは、例えば、ディスプレイ素子の上側で２つの互いに内部接続された狭い導電性ストリップとして実現される。ディスプレイ素子の全底部表面を覆う底部電極に対してこの切り替え電極の全体にわたる正の電圧で、帯電粒子（この例では負に帯電）は、２つの内部接続された狭い導電性ストリップにより規定された電位面に動く。（負に）帯電した粒子は、その後帯電粒子の色を呈するディスプレイ素子（画素）の前面の全体にわたり広がる。底部電極に対して切り替え電極の全体にわたる負の電圧で、（負に）帯電した粒子は、ディスプレイ素子（画素）が液体の色を呈するように底面の全体にわたり広がる。
【０００５】
実際に、中間の光学状態（グレー値と呼ぶ）を表示するための要求がますます増加している。グレー値を導入する既知の方法は、大抵は十分なものではなかった。例えば、電気泳動ディスプレイデバイスは、遅すぎるので、時間重畳駆動期間（時間比グレースケール）を介してグレー値を導入することができない。異なる表面への画素の分割（面積比グレースケール）は、大抵互いのクロストークを防止するように異なるサブ画素間でのバリアが必要となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的はこの欠点に対処することである。本発明に係る電気泳動ディスプレイデバイスにおいては、グレー値（中間の光学状態）は、少なくとも一つの別の電極及びその別の電極に電圧を供給する駆動手段を画素に与えることにより導入される。
【０００７】
本発明は、上記の例において、負に帯電した粒子が２つの電極間の表面の部分に向って動くように、底部電極に対して切り替え電極の全体にわたる正の電圧で電場ラインが分布されるように、ディスプレイセル内の電場が別の電極の電圧により影響され得るという認識に基づく。切り替え電極及び一つ（又はそれ以上）の別の電極の全体にわたる電圧に依存して、より多い又はより少ない粒子が２つの電極間の表面に向って動き、種々の中間の光学状態（グレー値）が得られる。
【０００８】
設定が変わったときに、２つの電極間の表面の全体にわたる十分な分布を得るために、例えば、画素を選択前に規定された状態にすることにより、例えば、必要に応じて、小さい交流場部品と組み合わせて、リセットパルスを与えることにより、予め他の電極の全体にわたって均一に帯電粒子を広げることが好ましい。
【０００９】
第１の実施の形態において、電気泳動媒体は、それぞれ切り替え電極を備え、少なくとも一つの電極が別の電極を備えた２つの電極間に存在する。そのとき、帯電粒子は、基板間の液体に存在し得るが、あるいは電気泳動媒体がマイクロカプセルに存在することも可能である。最初に言及するケースにおいて、画素は、バリアにより互いに分離され得る。
【００１０】
別の実施の形態において、電気泳動媒体は、一つの基板が切り替え電極と別の電極とを含む２つの基板間に存在する。とりわけ、使用する場合には、”Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩｎＰｌａｎｅ ＥＰＤ”，ＳＩＤ ２０００ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．２４−２７に記載されているような側面の効果になる。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、切り替え電極は、くし型であり、互いに組み合わせてあり、（絶縁された）別の電極の部分は、２つの切り替え電極の歯の間に配置される。あるいは、電気泳動媒体は、”Ｎｅｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎＴｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”， Ｐｒｏｃ．２０ｔｈ ＩＤＲＣｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｐｐ．３１１−３１４（２０００）に記載されたプリズム構造に存在しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載した実施の形態に関して明らかであり、説明されるであろう。
【００１３】
図は、比較するために図示されてなく、対応する部分は、概して同じ参照番号で示される。
【００１４】
図１は、本発明が適用可能であるディスプレイデバイスの一部の電気的等価回路を示す。それは、選択電極７上の行及びデータ電極６上の列の交差部のエリアでの画素１０のマトリクスを有する。行電極１〜ｍは、行ドライバ４により連続して選択され、列電極１〜ｎは、データレジスタ５を介してデータを与える。このため、入力データ２は、必要に応じてプロセッサ１０でまず処理される。行ドライバ４とデータレジスタ５との間の相互の同期は、駆動ライン８を介して行われる。
【００１５】
行ドライバ４及びデータレジスタ５からの駆動信号は画素１０を選択する（パッシブ駆動と呼ぶ）。既知のデバイスにおいて、列電極６は、画素が交差部のエリアで２つの極端な状態の一つを呈するような、行電極７に関する電圧を得る（例えば、液体及び電気泳動粒子の色により黒又は着色されたもの）。
【００１６】
所望により、行ドライバ４からの駆動信号は、ゲート電極が行電極７に電気的に接続され、ソース電極２１が列電極６に電気的に接続されるように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）９を介して画像電極を選択し得る（アクティブ駆動と呼ぶ）。列電極６での信号は、画素１０の、ドレイン電極に結合された画像電極にＴＦＴを介して転送される。画素１０の他の画像電極は、例えば一つ（又はそれ以上）の共通対向電極により、例えばグランドに接続される。図１の例において、そのようなＴＦＴ９は、一つのみの画素１０に対して図によって示されている。
【００１７】
本発明に係るディスプレイデバイスにおいては、それぞれの画素は、別の電極及び別の電極に電圧を供給するための駆動手段を備える。これは図２に示されており、第３の電極６’を備えたそのような画素の断面が示される。駆動手段は、例えばデータレジスタ５（及び場合によってはドライバの一部）と、追加の列電極６’（及びアクティブ駆動に場合に追加のＴＦＴ）を含む。
【００１８】
画素１０（図２）は、切り替え電極７を備えた、例えばガラス又は合成材料の第１の基板１１と、切り替え電極６を備えた第２の透明基板とを有する。画素は、電気泳動媒体、例えばこの例では、正に帯電した黒い粒子１４を含む白い懸濁液１３で充填される。画素は、第３の電極の全体にわたる電圧を介して中間の光学状態を実現するように、第３の電極６’をさらに備える（及び必要であれば、上述したように、図２に示さない駆動手段を有して）。これに関して、第３の電極６’はまた、２つの極端な状態間での切り替え挙動に影響を及ぼすことに留意されたい。以下でさらに説明されるように、この電極の全体にわたる電圧はまた、２つの極端な状態にも影響を及ぼす。
【００１９】
例えば、図２Ａにおいて、切り替え電極７はグランドに接続され、両電極６，６’は電圧＋Ｖに接続される。黒い粒子１４（この例では、正に帯電される）は、最も低い電位の電極、この場合電極７に向って動く。ビューイング方向１５から見ると、ここでは画素は液体１３の色（この場合白）を有する。図２Ｂにおいて、切り替え電極７はグランドに接続され、両電極６，６’が電圧−Ｖに接続される。正に帯電された黒い粒子１４は、最も低い電位に向って、この場合基板１２に平行で並列した電極６，６’により規定された電位面に向って動く。ビューイング方向１５から見ると、ここでは画素は黒い粒子１４の色を有する。また、図２Ｃにおいて、切り替え電極７はグランドに接続される。電極６は再び電圧−Ｖに接続される。しかしながら、電極７と同様に、第３の電極６’はここではグランドに接続される。正に帯電された黒い粒子１４は、最も低い電位、この場合電極６の回りのエリアに向って動く。これは、図２Ｄに示すように、第３の電極６’が電圧＋Ｖに接続されたときにさらにより強くなる。ビューイング方向１５から見ると、ここでは画素は、部分的にのみ黒い粒子１４の色及び部分的に白い液体の色を有する。それにより、グレーの色合いが得られる（図２Ｃの場合において暗いグレーであり、図２Ｄの場合において明るいグレーである）。これは、電位ラインが電極６，６’，７全体にわたる電圧の６つの候補の組み合わせで示され、矢印１６が粒子１４に及ぼされた電気的な力の方向を図によって示す、図３に関して説明されるであろう。
【００２０】
粒子は、例えば液体における動きのために、基板上に位置されたままにならないので、スティック層（ｓｔｉｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を与えることが有利である。
【００２１】
液体の動きを制限する他の手段は、”Ｍｉｃｒｏ−ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙｓ”， ２０ｔｈ ＩＤＲＣ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｐｐ． ８４−８７（２０００） に記載されたようなマイクロカプセルの使用である。電気泳動媒体である、正に帯電した粒子１４を含む液体１３は、ここでは透明基板１８におけるマイクロカプセル１７に存在する（図４参照）。
【００２２】
図４Ａにおいて、切り替え電極７はまたグランド（０Ｖ）に接続され、電極６，６’はまた電圧＋Ｖに接続される。正に帯電された黒い粒子１４は、最も低い電位の電極、この場合電極７に向って、すなわちマイクロカプセル１７の最も低い部分に向って動く。ビューイング方向１５から見ると、画素はまた液体１３の色を有する。図４Ｂにおいて、切り替え電極７はグランドに接続され、両電極６，６’は電圧−Ｖに接続される。ビューイング方向１５から見ると、ここでは画素は黒い粒子１４の色を有する。
【００２３】
また、図４Ｃにおいて、切り替え電極７はグランドに接続される。電極６はまた電圧−Ｖに接続される。しかしながら、電極７と同様に、ここでは第３の電極はグランドに接続される。正に帯電された黒い粒子１４は、最も低い電位に向って、この場合電極６に向って動き、最終的にはマイクロカプセル１７の上部に多く存在する。ビューイング方向１５から見ると、ここでは画素は暗いグレー色を有する。第３の電極６’が電圧＋Ｖに接続されるとき、図４Ｄに示すように、粒子１４は、最終的にはマイクロカプセル１７の側部に沿って存在する。ここでは画素は、明るいグレー色を有する。
【００２４】
図５のディスプレイデバイスにおいて、切り替え電極６，７及び第３の電極６’は同じ基板１１上に存在するが、第３の電極は誘電材料の層１８により切り替え電極から分離されている。この例では、切り替え電極６，７はくし型であり、互いに組み合わされており、第３の電極６’の部分は２つの切り替え電極の歯の間に配置されている。くし型は必ずしも厳格である必要はない。２つの切り替え電極６，７間の横電界はまた十分である。図６に示す断面は、図５のディスプレイデバイスの完全な画素及び画素の一部を描写し得る。図２，３における方法と同じ方法で図示され、種々の電場構成が付随的な種々のグレー値を有して再び導入され得る。２つの画素に属する粒子１４の混合を防止するために、壁又はバリア１９が与えられ得る。複数の色が使用されるとき、しばしばこれらの壁又はバリア（画素の高さ全体にわたるか又はそうでないか）を与えることが望ましい。
【００２５】
電気泳動媒体はまた、”Ｎｅｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”， Ｐｒｏｃ．２０ｔｈ ＩＤＲＣ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｐｐ．３１１−３１４（２０００）に記載されているようなプリズム構造において存在しても良い。これは図７，８に示される。既知のデバイスは、（この例では）正に帯電した粒子を含有する液体１３を含む中空（例えばガラス）三角形の繰り返し構造のプリズム構造を有する。電極６，７の全体にわたる電圧に依存して、正に帯電した粒子は、金属の（底部）電極７上又はＩＴＯ（上部）電極６上に存在する。最初に言及したケースにおいて、入射ビームは、ガラス−液体界面で全反射を受け、反射される（矢印ａ）。第２のケースにおいて、入射ビームは、ガラス−液体界面で吸収される（矢印ｂ）。
【００２６】
第３の電極６’を再び導入することにより、図２，４と同様に、付随的な種々のグレー値を有する種々の電場構成が再び導入され得る。光吸収する、正に帯電した粒子１４が液体１３において使用されるとき、構成８Ａ，８Ｂ，８Ｃ及び８Ｄは、白、黒、暗いグレー及び明るいグレーの色に対応する。別の電極６’’を導入することにより、電極６’，６’’で種々の電圧を供給すると、中間のグレー値が実現され得る（図８Ｅ参照）。
【００２７】
もちろん、本発明は上述した例に限定されない。例えば、４つの候補のグレーの色合いが上述した例で得られる。変動する電圧で複数のグレーの色合いが表示され得ること、及びアナログ方式でフルグレースケールが実現され得ることは明らかであろう。例として、図９における断面に図示されるように、屋根形状、球形又は円筒構造のような種々の変形例もまた、図８のプリズム構造の形状のための候補である。あるいは、液体１３は、白いＴｉＯ２粒子１４を含有する黒インクで充填されても良い。画素間のクロストークを防止するために、画素は、できる限り互いに電気的に遮断されるべきである。これは、とても高い誘電定数を有する壁を与えることにより、又は壁を導電性にすることにより実現され得る。その導電性の壁は、電極７（グランド）に接続され得る。
【００２８】
実際には、一つ又はそれ以上の手段の組み合わせが適用可能である。
【００２９】
本発明の保護的範囲は記載された実施の形態に限定されない。
【００３０】
本発明は、それぞれの及びすべての新規な特徴的な形態並びにそれぞれの及びすべての特徴的な形態の組み合わせに存在する。請求項における参照番号はそれらの保護的範囲を限定しない。動詞「ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」及びその活用形は、請求項において述べられる要素以外の要素の存在を排除しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、そのような要素の複数の存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ディスプレイデバイスを図によって示す。
【図２Ａ】図２Ａは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る電気泳動ディスプレイデバイスの画素を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る電気泳動ディスプレイデバイスの画素を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る電気泳動ディスプレイデバイスの画素を示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る電気泳動ディスプレイデバイスの画素を示す。
【図３】図３は、本発明の説明のため、本発明に係る電気泳動ディスプレイデバイスの画素における電場変動を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る他の電気泳動ディスプレイデバイスを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る他の電気泳動ディスプレイデバイスを示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る他の電気泳動ディスプレイデバイスを示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、種々のグレー値（中間の光学状態）が実現される、本発明に係る他の電気泳動ディスプレイデバイスを示す。
【図５】図５は、本発明に係る他の電気泳動ディスプレイデバイスの一部の平面図である。
【図６】図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図７は、本発明に係るさらに他の電気泳動ディスプレイデバイスを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、図８のディスプレイデバイスにおいてどのように種々のグレー値（中間の光学状態）を実現するかを示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８のディスプレイデバイスにおいてどのように種々のグレー値（中間の光学状態）を実現するかを示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８のディスプレイデバイスにおいてどのように種々のグレー値（中間の光学状態）を実現するかを示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図８のディスプレイデバイスにおいてどのように種々のグレー値（中間の光学状態）を実現するかを示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、図８のディスプレイデバイスにおいてどのように種々のグレー値（中間の光学状態）を実現するかを示す。
【図９】図９は、図７の変形例を示す。
【国際公開パンフレット】
2004519727.tif 000003
2004519727.tif 000004
2004519727.tif 000005
2004519727.tif 000006
2004519727.tif 000007
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2004519727.tif 000009
2004519727.tif 000010
2004519727.tif 000011
2004519727.tif 000012
2004519727.tif 000013
2004519727.tif 000014
2004519727.tif 000015
2004519727.tif 000016
2004519727.tif 000017
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004519727.tif 000018
【国際調査報告】
2004519727.tif 000019
2004519727.tif 000020
2004519727.tif 000021