(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電場起動ディスプレイシートであって、
間隔を隔てて配置されている複数の砂時計状カプセルを備え、、
前記複数の砂時計状カプセルのそれぞれは、頚状部によって分離された２つの対向する空間を有し、
前記対向する空間は、前記頚状部を通して互いにつながっており、
前記複数の砂時計状カプセルのそれぞれは、マーキング手段で部分的に充填され、
各砂時計状カプセルの中の前記マーキング手段は、その対応する砂時計状カプセルの両端間の外部電場に応動して前記頚状部を通して砂時計状カプセルの一方の空間から砂時計状カプセルの他方の空間に移動し、
前記マーキング手段は、前記外部電場が取り除かれると、その対応する空間内に留まるように構成されている外部電場起動ディスプレイシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部電場起動ディスプレイ、特に、砂時計状カプセルの両端間に外部電界を印加することによってインクが砂時計状カプセルの一方の空間から砂時計状カプセルの他方の空間に移動することができる、複数の砂時計状カプセル内のインクを利用する外部電場起動ディスプレイシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シート状の外部電場起動ディスプレイは、紙の書類の多くの属性を有する薄いシートを備えている。このディスプレイは、紙のように見え、紙に似た周囲光変調の働きを有し（例えば、周囲光が明るければ明るいほど、より容易に見ることができる）、紙のように曲げやすく、紙のように携帯でき、紙のようにその上に書くことができ、紙のようにコピーすることができ、そしてほぼ紙の古記録類（archival）の記録力を有する。
【０００３】
ディスプレイパネルが各半球上に異なるカラーを有する複数の球状粒子で構成されている“ねじれているボールパネルディスプレイ”という名称の米国特許第４，１２６，８５４号のように、外部電場起動ディスプレイシートを製造するための異なる方式がある。各球状粒子に印加された電界（外部）の方向に応じて、半球の一方が表示される。この方式では、白黒ディスプレイシートの場合、各ボールは白半球と黒半球とを有する。球状粒子の白、黒半球は、所望の画像又はテキストを表示するように選択できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外部電場起動ディスプレイシートを製造するための異なる方式を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の砂時計状カプセルを備えている外部電場起動ディスプレイシートが開示されている。各砂時計状カプセルは、外部電場に応動して一方の空間から他方の空間の中に移動するインクをその空間の一つに含む。不透明な中間に位置するシートは、中間に位置するシートの下の空間内のインクの可視性を妨害する。砂時計状カプセルの両端間に外部電場を印加することによって、インクは、中間に位置するシートの下の空間から中間に位置するシートの上のインクが目に見える空間に移動する。選択された砂時計状カプセルの両端間に外部電場を印加すると、中間に位置するシートの上に所望の画像を形成する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、本発明の外部電場起動ディスプレイシート１０の好ましい実施例のピクセル幅断面図が示されている。外部電場起動ディスプレイシート１０は、その外部電場としての電界に応動するように設計されているので、以下、“外部電場起動ディスプレイシート１０”は“電気ディスプレイシート１０”と呼ぶ。以下、その外部電場として電界を使用するいかなる“外部電場起動ディスプレイシート”も“電気ディスプレイシート”と呼ぶ。
【０００７】
通常、２０ミルよりも薄い電気ディスプレイシート１０は、５つのシート１２、１４、１６、１８、２０を備えている。シート１２（中間に位置するシート）は、ＴｉＯ2入りの重合体膜のように薄く、曲げやすい、白色で、不透明な高反射性材である。シート１４及び１６は、曲げやすい材料、一般的には、（デュポン社から入手可能である）リストン（Riston）（登録商標）、ブァクレル（Vacrel）（登録商標）又はパラド（Parad）（登録商標）や、シープレイ  マイクロポジット（Shipley Microposit）（登録商標）ＳＴＲ（商標）１０００等あるいはＡＺ  １００で代表されるＡＺ（商標）レジストの中の１つのような厚膜フォトレジストで作られている。シート１８及び２０は、ポリ（エチレンテレフタレート）（マイラ（Mylar）（登録商標））、ビスフェノールＡポリ（炭酸塩）（レックサン（Lexan）（登録商標））、ポリ（メタクリチル酸メチル）（プレクシィグラス（Plexiglas）（登録商標））等を含むフィルム状又はシート状の市販のいかなる広範囲の透明重合体から成ってもよい。ここで使用する“透明”とは、“物体を他方の側で容易に見ることができるような細かい又は開いた構造のもの、であることを意味する。シート１２、１４、１６、１８及び２０は、全て一緒に接着されている。
【０００８】
電気ディスプレイシート１０は、複数の砂時計状カプセル２２を有している。砂時計状カプセル２２は、シート１２、１４及び１６に入れられ、シート１８、２０によって密閉されている。各砂時計状カプセルは、２つの空間２４及び２６と、頚状部２８とを有する。空間２４はシート１４内のカップ状の空洞であり、空間２６はシート１６内のカップ状の空洞である。砂時計状カプセル２２の頚状部２８はシート１２内の穴である。
【０００９】
本明細書の全図面では、簡単にする目的のために、複数の各要素がある場合、ほんのわずかだけに番号を付けていることに注目されたい。しかしながら、番号付要素と同じ形状を有する全ての要素は番号付要素と同じであることは言うまでもない。
【００１０】
図２を参照するに、シート１２は、その幅Ｗの端から端までに複数の穴２８を有する。１ミクロンから３０ミクロンの範囲内の直径ｄを有する穴２８は互いから一様に離隔されている。穴と穴の間の空間Ｓは１０ミクロンから１００ミクロンの範囲内である。本発明の好ましい実施例では、穴はシート１２全体に一様な分布を有するように形成されている。しかしながら、一様な分布は必要ない。
【００１１】
シート１２内の穴２８は、フォトリソグラフィ、強力な分子損傷及びその後のエッチング、レーザ削磨又は他の手段のいずれかによって形成される。図３を参照するに、本発明の好ましい実施例は穴２８を形成するためにフォトリソグラフィを使用する。
【００１２】
シート１２内に穴２８を形成するために、アルミニウムのような材料の薄い層２３（約１００ｎｍ）がシート１２上に付着され、シップレイ（Shipley）１３５０のようなポジティブ機能フォトレジストの層２５がアルミニウムの層２３上に付着される。次に、シート１２は、紫外線発生源３２からマスク３０を通って出る紫外線に露光される。マスク３０は、光が通る円形の開口３４の一様な分布を有する。紫外線露光後、フォトレジスト層２５は、層２５が紫外線に露光された穴を生成するために現像される。本工程で、アルミニウムは、シート１２を露光するためにフォトレジストの穴を通して硝酸のようなエッチング液によってエッチングされる。次に、シート１２は、プラズマエッチング器内のプラットフォームの上に置かれている。プラズマエッチング器からの酸素プラズマはフォトレジスト層２５を除去し、シート１２の幅Ｗをエッチングして複数の一様に分布された穴２８を形成する。最後に、シート１２を希塩酸のようなアルミニウムの選択的エッチング槽を通すことによってアルミニウム層２３は、シート１２から除去される。
【００１３】
図１に戻って参照すると、２つのシート１４及び１６は両方とも、絶縁性の厚いフィルムで、任意の数の前述の市販の厚いフィルムレジストを使用して製造され、パターン化される。シート１４及び１６の各々のシートは、砂時計状空洞２２を形成するシート１２の穴２８に整列され、取り付けられている複数のカップ状空洞２４及び２６をそれぞれ有する。
【００１４】
シート１４及び１６をシート１２に接着後、シート１４の空洞２４及びシート１６の空洞２６が形成される。シート１２上にシート１４及び１６を接着することによって穴２８を充填してはならない。図４を参照すると、一旦シート１４及び１６がシート１２に接着されると、紫外線発生源３２からの平行な紫外線はマスク３６を通してシート１４及び１６を露光するために使用される。マスク３６は、図３のマスク３０の開口３４の中心と同じ位置を中心とする複数の円形開口３７を有する。図５を参照すると、図４のマスク３６が図３のマスク３０の上に置かれるならば、マスク３６の各開口３７は、マスク３０の対応する開口３４の中心Ｃ２と一致する中心Ｃ１を有する。しかしながら、マスク３６の開口３７は、開口３４の直径ｄ２に比べてより大きい直径ｄ１を有する。
【００１５】
図４に戻って参照すると、マスク３６は、マスク３６の各開口３７がシート１２の対応する穴２８と整列するようにシート１４と紫外線発生源３２との間に配置されている。本装置の場合、シート１４は、マスク３６の開口３７を通る紫外線に露光される。次に、紫外線発生源３２及びマスク３６はシート１６を露光するように移動される。図６を参照すると、マスク３６は、マスク３６の各開口３７がシート１２の対応する穴２８と整列するようにシート１６と紫外線発生源３２との間に配置されている。本装置の場合、シート１６は、マスク３６の開口３７を通る紫外線に露光される。
【００１６】
図４及び図６の両方では、穴３７を通過する光ビームは異なる長さの矢印で示されている。矢印の長さは光の強度を表し、穴のエッジにより接近しているシート１４及び１６の照明が穴の中心の近くの照明よりも少ないことを示す。
【００１７】
図７を参照すると、シート１４及び１６が紫外線に露光された後、次に、接着されたシート１２、１４及び１６は、図１の空洞２４及び２６の中に露光された領域を現像するために現像液溶液３３に入れられる。現像液溶液３３はシート１２の材料をエッチングしないことに注目すべきである。一旦空洞２４及び２６が現像されると、接着されたシート１２、１４及び１６は溶液３３から取り出され、洗い流される。
【００１８】
図１及び図５の両方を再び参照すると、シート１４及び１６は、マスク３０の開口３４に比べて大きいマスク３６の開口３７を通る紫外線に露光されるので、空洞２４及び２６はシート１２の穴２８よりも大きい。
【００１９】
現像液溶液３３は徐々にシート１４及び１６をエッチングしなければならないので、空洞２４及び２６はカップ状である。図７では、空洞２４のゆるやかなエッチングの３つの段階ａ１、ｂ１、ｃ１及び空洞２６のゆるやかなエッチングの３つの段階ａ２、ｂ２、ｃ２が示されている。超音波撹拌を使用して、材料のエッチング及び材料の除去をより均一にすることができる。
【００２０】
したがって、ゆるやかなエッチングのために、空洞２４及び２６は、頚状部２８での開口よりもシート１４及び１６の表面３５及び３９のそれぞれでより大きい開口を有する。表面３５及び３９上の空洞２４及び２６のそれぞれの直径ｄ３は、いかなる２つの隣接空洞間でも約５ミクロンの最小距離ｄ４を可能にするように選択される。
【００２１】
空洞２４及び２６と穴２８がいかなる形状であってもよいことに注目すべきである。しかしながら、シート１２の穴２８は、砂時計形のネックの制限を形成するために空洞２４及び２６よりも常に小さくなければいけない。
【００２２】
本発明の開示された実施例は、穴２８と空洞２４及び２６が形成される記載された方法に限定されないことにも注目すべきである。穴２８と空洞２４及び２６を形成することができるいかなる方法も穴２８と空洞２４及び２６を形成する開示された方法に取って代わることができる。さらに、穴２８と空洞２４及び２６が形成される順序は重要でない。
【００２３】
穴２８に加えて空洞２４及び２６は、砂時計状空洞２２を形成する。図８を参照すると、砂時計状の空洞２２が形成された後、薄い透明なシート１８はシート１４の空洞２４を密閉するようにシート１４に接着されている。製造中のこの工程で、液体インクを砂時計状空洞２２の中に入れなければならない。
【００２４】
本発明では、砂時計状空洞２２の中にインクに入れるのに使用される方法が２例示されている。第１の方法では、図８の構造体４０は乾燥した空気の中で冷却される。この構造体は、インクを収容するために上の方向にシート１６の空洞２６を配置するために逆にされる。次に、選択されたインクの凍った単分質球面が、空洞２６の中に注入され、全ての空洞２６が占有されるまで撹拌される。余分の球面は掃き取られ、構造体４０は室温まで戻される。室温で、インクは溶ける。最後の工程で、シート２０は、シート１６に接着され、シート１６の空洞２６を密閉し、図１の構造体１０を完全なものにする。
【００２５】
第２の方法では、構造体４０は、シート１６の空洞２６がインクに接触するようにトレイの中の液体インクに接触させられる。したがって、図８の構造体４０は、液体インクを含むトレイの表面上に置かれる一方で、上から加圧され、シート１８を変形してシート１４の空洞２４の中に入れられる。次に、加圧された構造体４０の圧力が取り除かれ、シート１８はだいたいにおいて平面の形に戻る。これによって、インクはシート１６の空洞２６に引き込まれる。シート１６上にシート２０を接着することによって、シート１６の空洞２６は密閉され、図１の構造体１０は完全なものにされる。
【００２６】
各空洞２６は図１のそのそれぞれの穴２８の下をインク４２で充填されるように示されるているが、インク４２は穴２８の中又は穴２８のわずかに上に延びることができることに注目すべきである。
【００２７】
図１を再び参照すると、一旦シート２０がシート１６に接着されると、砂時計状空洞２２は密閉され、それによって砂時計状カプセル２２を形成し、空洞２４及び２６は、砂時計状カプセル２２の空間２４及び２６を形成し、穴２８は砂時計状カプセル２２の頚状部２８を形成する。
【００２８】
ピクセル当たりの砂時計状カプセルの数の選択は選択の問題であることに注目すべきである。
【００２９】
本発明の開示された実施例の砂時計状の空洞２２にインクを入れることは２つの前述の方法に限定されるものではないことにも注目すべきである。砂時計状空洞２２にインクを入れることができるいかなる方法も前述の２つの方法の代わりに使用することができる。
【００３０】
さらに、図１では、インク４２は各砂時計状カプセル２２の一部を充填し、砂時計状カプセルの残りの部分４４は空気で充填されていることに注目されたい。しかしながら、砂時計状カプセルの残りの部分４４は不活性気体または混ざらない液体で充填したり、砂時計状カプセルの残りの部分を真空状態を有するように空にすることができることにも注目されたい。混ざらない液体は透明であってもよいし着色されていてもよい。砂時計を不活性気体で充填するために、インク４２は、最初に空にされ、次に不活性気体で充填される環境で砂時計状カプセル２２に入れられる。したがって、インク４２が砂時計状カプセル２２に入れられ、シート２０がシート１６に接着された後、砂時計状カプセル２２はインク４２及び不活性気体を（残りの部分４４内に）含む。
【００３１】
最後に、図１では、シート２０は透明である必要がなく、シート２０は白色で不透明であるのが好ましいことに注目すべきである。
【００３２】
図１を参照するに、動作中、インク４２が空間２６内にあるとき、白以外の色を有する全てのインクは白いシート１２の下にあるので、電気ディスプレイシートは白を表示する。シート１２の上にドットを形成するために、砂時計状カプセル２２内のインク４２は空間２６から空間２４に移動されねばならない。
【００３３】
図９を参照すると、一旦５０ボルトから５００ボルトの範囲内の大きさの電圧が、（ディスプレイシートのために使用される材料及び材料の厚さに応じて）電極Ｅを介して砂時計状カプセル２２の両端間に印加されると、インクと空間壁との間のゼータ電位により荷電されたインクは、砂時計状カプセルの一方の空間から他方の空間に移動される。インク４２が一方の空間から他方の空間に移動する間、インクを収容する空間内の空気は、頚状部２８でインク４２によって押し出され、インク４２が存在する空間の中に移動する。電圧の極性を反転することによって、インク４２は、逆戻りして元の空間に移動することができる。インク４２が空間２４又は２６に移動されると、それは、シート１８又は２０それぞれに対して引っ張られる。しかしながら、インク４２が置かれている空間に関係なく、一旦電界が取り除かれると、インク４２はそれぞれの空間内に留まる。
【００３４】
図１０を参照すると、インク４２が空間２４内にあり、かつ電気ディスプレイシート１０が電界の除去と同時に水平に配置されるならば、重力は、シート１８からインクを引っ張る傾向にある。しかしながら、インク４２は、頚状部２８の近くの空間２４内に留まる。電界がない場合、インクの表面張力が、インクが下部空間２６の中に移動することを防止する。
【００３５】
図９を再度参照するに、インク４２が空間２６内にあり、かつ電気ディスプレイシート１０が電界の除去と同時に水平に配置されるならば、重力の力のためインクはシート２０に対してより多く留まる傾向にある。
【００３６】
一般的には、電界は、シート１８及び２０を通して各砂時計状の両端間に印加される。インクが正電荷を有するならば、電界の負の端子がシート１８に印加され、電界の正の端子がシート２０に印加される。選択されたインクが負の電荷を有するならば、シート１８及び２０のための電界の端子の接続が反転される。電界は、他の砂時計状カプセルに著しく影響を与えずにシート１８及び２０と、対応する砂時計状カプセルを通って交差する。したがって、適切な電界を印加することによって、砂時計状カプセル２２内のインク４２は、砂時計状カプセル２２の一方の空間から他方の空間に移動する。一旦インク４２が空間２４に移動すると、インクが黒であると仮定すると白い背景に対して黒いドットして表示される。
【００３７】
再度図１を参照すると、砂時計状カプセル２２は１つのピクセルに属するものであることに注目すべきである。各ピクセルは１〜１００以上の砂時計状カプセルを有することができる。したがって、電界がピクセルの全ての砂時計状カプセルに印加されるならば、これらの砂時計状カプセル内のインク４２は、（同様にインクが黒いと仮定すると）そのピクセルを黒いピクセルとして見せる空間２４の中に移動する。各ピクセルにおける複数のドットの組合せがそのピクセルを形成する。
【００３８】
各砂時計状カプセルは個々にアドレス指定できるので、選択された数の砂時計状カプセルを起動することができる。ここで使用される“砂時計状カプセルの起動”とは、電界がインク４２を空間２６から空間２４に移動させるために砂時計状カプセルに印加されることを意味し、ここで使用される“砂時計状カプセルの非起動”とは、砂時計状カプセルの両端間の印加電界が、インク４２を空間２４から空間２６に移動させるために反転されることを意味する。各ピクセルの砂時計状カプセルを選択的に起動することによって、異なるグレーの色調を各個々のピクセル内に形成することができる。
【００３９】
インクは、誘電率、ゼータ電位、粘度、表面エネルギー及び蒸気圧のような、キャリア液体によって支配される広範囲の独立して設定可能なパラメータで設計することができることに注目すべきである。キャリア液体はインクを形成するためにカラー染料又はカラー顔料を受け入れる液体である。一般的には、光学的特性は、カラー染料又はカラー顔料によって支配され、キャリア液体によって支配される流動学的（物質の流れの科学）特性に基づいて分離できる。しかしながら、十分な顔料の場合、流動学的特性も顔料で支配することができる。したがって、通常、透明な液体が染料又は顔料によって着色されるならば、キャリア液体は、必要とする流動学的特性を有するように選択され、カラー顔料は設計された光学的特性を持つように選択することができる。インクはまた水銀又はガリウムのような液体金属であってもよい。
【００４０】
電界がインクを砂時計状カプセルの一方の空間から他方の空間へ移動させるために使用されるという事実のために、インクは最大電荷を発生するように選択されねばならない。
【００４１】
さらに、インクは空間壁に対して湿潤性であってはならない。したがって、砂時計状カプセルの壁がそれぞれ疎水性又は親水性であるように選択されるかどうかに応じて、インクは水を基にするか油を基にするかを選択することができる。さらに、インクは有極性であっても無極性であってもよいが、砂時計状カプセルの残りの部分を充填する液体は無極性でなければならない。
【００４２】
砂時計状カプセルの一方の空間から砂時計状カプセルの他方の空間へ移動することができるいかなるインクも、電界の下で、本発明の砂時計状カプセル内のインクに取って代わることができることに注目すべきである。
【００４３】
図１１を参照すると、砂時計状カプセルが着色顔料を含む透明な液体で完全に充填される、本発明の他の電気ディスプレイシート７０が示されている。電気ディスプレイシート７０に使用される液体は電気絶縁していなければならない。図１１では、シート７２、７４、７６、７８及び８０は、同一特性を有し、図１の電気ディスプレイシート１０のシート１２、１４、１６、１８及び２０と同一目的にかなう。砂時計状カプセル８２が透明液体で充填されるので、砂時計状カプセル８２内にいかなる気体又は空気のための空間も存在しない。この方式では、電界を印加することによって、顔料８３は、電気泳動力によって空間８６から空間８４に、又はその逆に移動することができる。
【００４４】
電気泳動粒子は、印加電界の中のシート７８上に群がる（シート７８が砂時計状の空洞８２を囲む）ような傾向を有する。また、電界がない場合には電気泳動粒子は凝集し、電界がある場合には細分化する傾向を有する。前述の電気泳動粒子の傾向のため、電界を取り除くと、顔料は、逆電界が砂時計状カプセル８２に印加されて顔料を元の空間に引っ張るまで、その対応する空間内に残る。
【００４５】
本方式では、砂時計状カプセル８２を充填するために、接着シート７２、７４及び７６は、懸濁した顔料で充填された透明液体が閉じ込められている所に配置されることに注目すべきである。真空撹拌又は超音波撹拌を使用することによって、液体は、全ての砂時計状の空洞８２にしみ渡る。砂時計状の空洞８２が充填されてから、シート７８及び８０は、シート７４及び７６にそれぞれ接着される。
【００４６】
図１２を参照すると、本発明の他の電気ディスプレイシート９０が示されている。構造体９０は図１の構造体１０と同様に製造される。シート９８及び１００はそれぞれ図１のシート１８及び２０と同一の特性を有し、同一目的にかなう。シート９２、９４及び９６は、それぞれ図１のシート１２、１４及び１６と同一目的にかなう。しかしながら、シート９２、９４及び９６は、砂時計状カプセル１０２にも接続される複数の接続孔１０１を有する。孔１０１は、いかなる液体も孔の中に入ることを防止する程十分小さい。それにもかかわらず、いかなる気体も孔１０１を通過できる。さらに、シート９２、９４及び９６は非湿潤材である。シート９２、９４及び９６は、インクが砂時計状カプセルの一方の空間から他方の空間へ移動する一方で、不活性気体又は空気を砂時計状カプセル１０２内で平衡状態に置くために孔１０１を有するように選択される。
【００４７】
不活性気体又は空気を砂時計状カプセル１０２内で平衡状態に置くためにシート９８及び１００内に孔を有する別の方式もある。しかしながら、この方式では、シート９８及び１００の外部表面は密閉されねばならない。
【００４８】
図１、図１０及び図１１それぞれの電気ディスプレイシート１０、５０、７０及び９０は、カラー画像を表示するように修正することができる。各ピクセルの砂時計状カプセルを３つのグループに分割し、異なるカラーインク（赤、緑及び青）を各グループの砂時計状カプセルに入れることによって、カラー電気ディスプレイが生成できる。カラーのスペクトルを形成することのできる任意の３つの補色を使用することができることに注目すべきである。各カラーの適切な数の砂時計状カプセルを選択することによって、異なるカラー及びカラーの異なる色調を各ピクセル上に形成することができる。
【００４９】
図１、図１１及び図１２に示された構造体は電界を供給するためのいかなる要素も含んでいない。したがって、砂時計状カプセルを起動するために、外部媒体を利用しなければならない。例えば、一つのライン上に配置された複数の電界を作動バーとして利用することができる。電気ディスプレイシートを、作動バーによって、作動バーの大きさに応じてシートの長さ又は幅に沿って走査することができる。電気ディスプレイシートを走査することによって、砂時計状カプセルをライン毎に選択的に起動することができる。
【００５０】
本方法では、最良の結果を得るために、電界の数は、各ライン上の砂時計状カプセルの数とに等しくし、電界間の間隔は砂時計状カプセル間の間隔と等しくする。しかしながら、各ピクセルは複数の砂時計状カプセルを有しているので、砂時計状カプセルと同数の電界を有する必要はない。
【００５１】
例えば、各電界は１つ以上の砂時計状カプセルを起動することができる。これは、非均一な分布を有する電気ディスプレイシートにも当てはまる。非均一分布では、砂時計状カプセルの間隔及び数はライン毎に異なるので、砂時計状カプセルは、一定間隔を有する所与数の電界によって起動されるべきである。したがって、この方法では、各電界は、各ライン上の１つ以上の砂時計状カプセルを起動する。
【００５２】
各電界によって複数の砂時計状カプセルを起動する場合、より低い解像度となることに注目すべきである。
【００５３】
しかしながら、電界の数を増加すれば解像度は高まる。さらに、ピクセル当たりの電界の数がピクセル当たり１以上に増加されるにつれて、そして増加された数が砂時計状カプセルの数に近づくにつれて、より多くのグレーの色調を各ピクセルで達成することができる。
【００５４】
電気ディスプレイシートを起動させる他の方法は、ページ起動装置を利用することである。この方法では、起動装置は、電気ディスプレイシートを収容する程十分大きく、１シートの全砂時計状カプセルを同時に起動するのに十分な電極を有する。
【００５５】
電気ディスプレイシートを起動させるさらに別の方法は、電気ペンを使用する方法で、ペンが使用されているシートの側と反対の側に保持された基準（グランド）面に対して電界を発生する。
【００５６】
前述の方法は、電界を供給するための要素を含まない電気ディスプレイシートのために利用される。しかしながら、砂時計状カプセルを起動するために、電気ディスプレイシートに内蔵式起動装置を形成する要素を加える別の方法もある。この種の電気ディスプレイシートはスマート電気ディスプレイシートと呼ばれる。
【００５７】
図１３を参照すると、電界発生要素（導電ストリップ）１１１及び１１３がシート１１８及び１２０上にそれぞれ配置されているスマート電気ディスプレイシート１１０が示されている。図１３では、シート１１２、１１４、１１６、１１８及び１２０はそれぞれ図１の電気ディスプレイシート１０のシート１２、１４、１６、１８及び２０と同一の特性を有し、同じ目的にかなう。
【００５８】
図１４を参照すると、シート１１０の平面図が示されている。導電ストリップ１２４は、シート１１８のエッジ１３０に平行なラインを形成するシート１１８上に配置されている。また、導電ストリップ１２６はシート１２０の長さ１３２に沿って平行線を形成するシート１２０上に配置されている。所与のストリップ１２４及び所与のストリップ１２６が作動されると、交差点（シート１１８上の１１１及びシート１２０上の１１３）で電界が形成され、対応する砂時計状カプセル１２２内のインクを一方の空間から他方の空間に移動させる。
【００５９】
本発明の好ましい実施例では、各交差点は対応する砂時計状カプセル１２２と整列する。しかしながら、交差点は、１つ以上の砂時計状カプセル１２２を各々作動させるために砂時計状カプセル１２２よりも大きいことがある。さらに、シート１１８のストリップ１２４は、インジウム酸化スズのような光学的に透明な導体である。
【００６０】
カプセル１２２の一方の空間から他方の空間への液体の流れの開始によって電界に対して敏感なしきい値が示されることに注目すべきである。この特性によって、電気ディスプレイシート１１０を受動アドレス指定マトリックスとともに使用することが可能になる。
【００６１】
図１５を参照すると、砂時計状カプセル１２２のよりコンパクトな構成の場合、導体ストリップ１３４は、ストリップ１２６′に対する対角線である平行線を形成するように配置されている。図１５では、図１４の説明に開示されているのと同じこれらの要素は、それに付加されたプライム符号“′”を有する同一の参照番号によって示される。さらに、所与のストリップ１３４及び所与のストリップ１２６′が作動されると、交差点（シート１１８′上の１３６及びシート１２０′上の１３８）で電界が形成され、対応する砂時計状カプセル１２２内のインクを一方の空間から他方の空間に移動させる。
【００６２】
スマート電気ディスプレイシートは、シートの両側でディスプレイシートに接触する複数の電圧源を使用して、受動マトリックスアドレス指定によって砂時計状カプセルを作動又は非作動にすることができる。
【００６３】
本発明の好ましい実施例は、砂時計状カプセル内のインクを移動させるためにその外部電場として電界を利用する。しかしながら、インクを砂時計状カプセルの一方の空間から移動させることができるいかなる外部電場も本発明の電界に取って代わることができることに注目すべきである。例えば、電界グラジェントを印加することによってインクを音響場、誘電体力により移動することができるし、フェロ流動体が使用される場合には、磁界を印加することによってインクを移動することができる。
【００６４】
本発明を紙として利用される電気ディスプレイに基づいて記載してきたが、本発明の電気ディスプレイは、モニタのディスプレイ又は時計のディスプレイのような他の電気ディスプレイに取って代わるように利用することもできることに注目すべきある。
【００６５】
従来のディスプレイに対する本発明で開示されたディスプレイの長所は、従来のディスプレイが後部照明を必要とすることである。したがって、従来のディスプレイの動作は、本発明のディスプレイに必要な電力よりも高電力を必要とする。本発明のディスプレイは一方の空間から他方の空間にインクを移動させるのに最少の電力しか必要としない。画像が表示された後、画像の次の変化まで、ディスプレイは印刷された紙として機能するので、いかなる電力も必要としない。
【００６６】
構造の細部、要素及び材料の組合せ並びに配置の多数の変更を、上記にクレームされたような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく用いることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電気ディスプレイシートの好ましい実施例のピクセル幅断面図である。
【図２】  その幅の端から端まで複数の穴を有する図１のシート１２を示す断面図である。
【図３】  マスクを通して紫外線発生源に露光された図１のシート１２を示す断面図である。
【図４】  マスクを通して紫外線発生源に露光された図１のシート１４を示す断面図である。
【図５】  図１の露光シート１２及び１４のために使用された２つのマスクの穴の差を示す平面図である。
【図６】  マスクを通して紫外線発生源に露光されている図１のシート１６を示す断面図である。
【図７】  図１の空洞２４及び２６が徐々にエッチングされる様子を示す断面図である。
【図８】  シート１８がシート１４の空洞を密封するために図１のシート１４に結合されることを示す断面図である。
【図９】  動作中の図１の電気ディスプレイシートを示す断面図である。
【図１０】  一旦図８の電界が取り除かれると、インクは同一空間内にとどまっていることを示す断面図である。
【図１１】  砂時計状のカプセルがカラー顔料を含む透明液体で充填されている、本発明の電気ディスプレイシートを示す断面図である。
【図１２】  本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図１３】  各砂時計状のカプセルの両端間に電界を供給するために各砂時計状のカプセルのための一対の電界生成要素を有する電気ディスプレイシートを示す断面図である。
【図１４】  図１３の電気ディスプレイシートの平面図の一部を示す平面図である。
【図１５】  電界生成要素のよりコンパクトな構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０  電気ディスプレイシート、１２，１４，１６，１８，２０  シート、２２砂時計状カプセル、２４，２６  空間、２８  頚状部、３０  マスク、３５，３９  シート１４及び１６の表面、４２  インク、４４  砂時計状カプセルの残りの部分
【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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