(57)【要約】一実施形態において、ディスプレイ要素は、第１の電極と、第１の基板を覆う、窪み領域を有する誘電体層と、誘電体層の上に配置された第２の電極と、当該ディスプレイ要素中の着色剤粒子を有する流体とを含み、第１の電圧信号が、着色剤粒子を窪み領域に密集させることによって第１の光学的状態を生成し、第２の電圧信号が、流体中の着色剤粒子を拡散させることによって第２の光学的状態を生成するように、第１の電極及び第２の電極に印加される電圧信号が、着色剤粒子の動きを制御する。【選択図】図２Ｃ
2012521579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ要素であって、
第１の電極と、
前記第１の電極の上を覆う、窪み領域を有する誘電体層と、
前記誘電体層の上に配置された第２の電極と、
当該ディスプレイ要素中の着色剤粒子を有する流体と、
を含み、第１の電圧信号が、前記着色剤粒子を前記窪み領域に密集させることによって第１の光学的状態を生成し、第２の電圧信号が、前記流体中の前記着色剤粒子を拡散させることによって第２の光学的状態を生成するように、前記第１の電極及び前記第２の電極に印加される電圧信号が、前記着色剤粒子の動きを制御する、ディスプレイ要素。
【請求項２】
第３の電圧信号が、前記着色剤粒子を前記第２の電極上に密集させることによって第３の光学的状態を生成する、請求項１に記載のディスプレイ要素。
【請求項３】
前記第１の電極は、連続した電極からなり、
前記第２の電極は、セグメント化された電極、または格子パターン化された電極からなる、請求項１に記載のディスプレイ要素。
【請求項４】
前記第１及び第２の電極に対向する第３の電極をさらに含み、
前記流体は、前記第３の電極と、前記第１及び第２の電極との間にある、請求項１に記載のディスプレイ要素。
【請求項５】
前記着色剤粒子は、２つの異なる色の着色剤粒子からなり、前記異なる色の着色剤粒子は、異なる極性を有する、請求項４に記載のディスプレイ要素。
【請求項６】
ディスプレイ要素であって、
基板と、
前記基板の第１の部分の上に配置された第１の電極と、
前記基板の第２の部分の上に配置された第２の電極と、
窪み領域を有する誘電体層であって、前記基板の残りの部分並びに前記第１及び第２の電極の上に配置され、前記窪み領域が、前記第１及び第２の電極の上を覆う、誘電体層と、
当該ディスプレイ要素中の着色剤粒子を有する流体と
を含み、第１の電圧信号が、前記着色剤粒子を前記第１の電極上の窪み領域に密集させることによって第１の光学的状態を生成し、第２の電圧信号が、前記流体中の前記着色剤粒子を拡散させることによって第２の光学的状態を生成するように、前記第１の電極及び前記第２の電極に印加される電圧信号が、前記着色剤粒子の動きを制御する、ディスプレイ要素。
【請求項７】
第３の電圧信号が、前記着色剤粒子を前記第２の電極上の窪み領域に密集させることによって第３の光学的状態を生成する、請求項６に記載のディスプレイ要素。
【請求項８】
前記第１の電極は、セグメント化された電極からなり、
前記第２の電極は、セグメント化された電極からなる、請求項６に記載のディスプレイ要素。
【請求項９】
前記基板に対向する第３の電極をさらに含み、
前記流体は、前記第３の電極と、前記第１及び第２の電極との間にある、請求項６に記載のディスプレイ要素。
【請求項１０】
前記着色剤粒子は、２つの異なる色の着色剤粒子からなり、前記異なる色の着色剤粒子は、異なる極性を有する、請求項９に記載のディスプレイ要素。
【請求項１１】
電気光学ディスプレイを動作させる方法であって、
誘電体層に接触する第１の電極及び第２の電極を含む電気光学ディスプレイ要素を設けるステップであって、前記誘電体層が、前記第１の電極を前記第２の電極から分離し、当該ディスプレイ要素が、着色剤粒子を有する流体を含む、電気光学ディスプレイ要素を提供するステップと、
前記第１の電極に第１の電圧信号を印加し、前記着色剤粒子を前記第１の電極の上に密集させ、第１の光学的状態を生成するステップと、
前記第２の電極に第２の電圧信号を印加し、前記着色剤粒子を前記第２の電極の上に密集させ、第２の光学的状態を生成するステップと、
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方に第３の電圧信号を印加し、前記流体中の前記着色剤粒子を拡散させ、第３の光学的状態を生成するステップと
からなる方法。
【請求項１２】
前記電気光学ディスプレイ要素を提供するステップは、前記第１の電極及び前記第２の電極から前記流体により分離された第３の電極を提供することを含み、前記方法は、
前記第３の電極に基準信号またはグラウンド信号を印加するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の電圧信号を印加するステップは、前記第１の電極にパルス幅変調された信号を印加し、前記パルス幅に基づくグレイスケールレベルを有するグレイスケールの光学的状態を生成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第３の電圧信号を印加するステップは、前記第１の電極に振幅変調された信号を印加し、前記振幅に基づくグレイスケールレベルを有するグレイスケールの光学的状態を生成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電気光学ディスプレイ要素を提供するステップは、セグメント化された第１の電極、及びセグメント化された第２の電極を提供することを含み、
前記第１の電圧信号を印加するステップは、前記第１の電圧信号を前記第１の電極の選択されたセグメントに印加することを含み、
前記第２の電圧信号を印加するステップは、前記第２の電圧信号を前記第２の電極の選択されたセグメントに印加することを含み、
前記第３の電圧信号を印加するステップは、前記第３の電圧信号を前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方の選択されたセグメントに印加することを含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００９年３月２６日に出願された「Electro-Optical Display」と題する米国特許出願第１２／４１１，８２８号に基づく優先権を主張し、及び当該米国特許出願に関連するものであり、この米国特許出願は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動とは、流体中における、電界に応答した帯電した物体の移動である。電気泳動インクは、双安定で低電力型の表示を可能にする媒体として有用である。電気泳動ディスプレイは、上側基板及び下側基板上の平行な電極の間に挟みこまれた逆向きの電荷の２つの異なる色の粒子（例えば、正に帯電した白の粒子と、負に帯電した黒の粒子）を有する透明な流体を使用して開発された。見る側の電極を負に帯電させると、負に帯電した白の粒子は、見る側の表面へ移動し、ディスプレイは白に見える。見る側の電極を正に帯電させると、負に帯電した黒の粒子は、見る側の表面へ移動し、ディスプレイは黒に見える。「面内（インプレーン）」電気泳動ディスプレイによれば、透明な状態も可能である。面内電気泳動ディスプレイでは、電極は、基板に対して実質的に平行に電界を印加するように構成され、着色剤粒子は、透明な流体の中を基板に対して平行に移動される。その結果、着色剤粒子は、ディスプレイの表示画面の外に集められ、透明な状態が生成される。電気泳動によれば、電気的な切換えが可能であるが、電気泳動インクを使用する従来のアプリケーションは、限られた移動度、及び流体力学的不安定性に束縛されている。面外（アウトオブプレーン）電極を内蔵する電気光学ディスプレイの両側における透明な導体層の使用は、透明な導体層における吸収により、光学的コントラストを減少させる場合がある。さらに、基板を透明な導体で覆うことに関連するコストの増大もある。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】電気光学ディスプレイにおける着色剤粒子の対流の一実施形態を示す図である。
【図２Ａ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｂ】電気光学ディスプレイ要素の暗い光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｃ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す平面図である。
【図３Ｂ】電気光学ディスプレイ要素の暗い光学的状態の一実施形態を示す平面図である。
【図３Ｃ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す平面図である。
【図４】電気光学ディスプレイをアドレス指定するための選択ライン及びデータラインを含む、電気光学ディスプレイの一実施形態を示す平面図である。
【図５】第１の電極、構造化誘電体層、及び第２の電極の他の実施形態を示す平面図である。
【図６Ａ】基板、第１の電極、構造化誘電体層、及び第２の電極の他の実施形態を示す平面図である。
【図６Ｂ】基板、第１の電極、構造化誘電体層、及び第２の電極の他の実施形態を示す断面図である。
【図７Ａ】基板、第１の電極、構造化誘電体層、及び第２の電極の他の実施形態を示す平面図である。
【図７Ｂ】基板、第１の電極、構造化誘電体層、及び第２の電極の他の実施形態を示す断面図である。
【図８Ａ】電気光学ディスプレイ要素の暗い光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図８Ｂ】電気光学ディスプレイ要素の過渡的な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図８Ｃ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図９Ａ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す平面図である。
【図９Ｂ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す断面図である。
【図１０Ａ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す平面図である。
【図１０Ｂ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１Ａ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す平面図である。
【図１１Ｂ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す断面図である。
【図１２Ａ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す平面図である。
【図１２Ｂ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す断面図である。
【図１３Ａ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す平面図である。
【図１３Ｂ】基板、第１の電極、第２の電極、及び構造化誘電体層の他の実施形態を示す断面図である。
【図１４Ａ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１４Ｂ】電気光学ディスプレイ要素の第１のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１４Ｃ】電気光学ディスプレイ要素の第２のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１４Ｄ】電気光学ディスプレイ要素の第３のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１５Ａ】電気光学ディスプレイ要素の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１５Ｂ】電気光学ディスプレイ要素の第１のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１５Ｃ】電気光学ディスプレイ要素の第２のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１５Ｄ】電気光学ディスプレイ要素の第３のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。
【図１６Ａ】電気光学ディスプレイ要素の光学的状態を設定するための種々の信号の一実施形態を示す図である。
【図１６Ｂ】電気光学ディスプレイ要素の光学的状態を設定するための種々の信号の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
詳細な説明
下記の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面には、本明細書の開示を実施することが可能な特定の実施形態が、例として示されている。この点に関し、「上」、「下」、「前」、「後」、「先行する」、「後続の」等のような方向を表す用語は、説明中の図面（複数可）の向きを基準にして使用される。本開示の種々の実施形態の構成要素は、多数の異なる向きに配置することが可能であるから、方向を表す用語は、例示の目的で使用されるものであり、何ら制限的なものではない。他の実施形態を用いることも可能であり、本開示の範囲から外れることなく、構造的または論理的な変更を施すことも可能であるものと考えるべきである。従って、下記の詳細な説明を制限的な意味で解釈してはならず、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲により規定される。
【０００５】
本明細書において、「グレイスケール」という用語は、白黒の画像にも、単色の画像にも使用される。グレイスケールとは、ディスプレイの所与の領域内において単一色の濃度を調節することにより生成される単一色のさまざまな色合いを含む画像を言う。
【０００６】
本明細書において、「上」という用語は、如何なる特定の姿勢にも限定されず、上、下、隣り、隣接する、及び／又は上等を含みうる。また、「上」という用語は、第１の構成要素が第２の構成要素の「上」にあるときに、第１の構成要素と第２の構成要素の間に種々の構成要素を介在させることを含みうる。
【０００７】
本明細書において、「電気光学ディスプレイ」という用語は、電気泳動、電気対流、電気化学的相互作用、及び／又は他の界面動電作用のうちの１以上を使用して可視画像を形成する情報表示装置である。「電気光学ディスプレイ」という用語は、「界面動電ディスプレイ」という用語と同じ意味で使用される。
【０００８】
種々の実施形態は、種々の電極が同じ基板側に形成され、誘電体層によって分離される、面内電気光学ディスプレイを提供する。電極は、帯電した着色剤粒子の電気化学的相互作用により、電気対流を誘導する。一実施形態において、電気光学ディスプレイは、連続的な、または一面の第１の電極層を含み、第１の電極層の上に、構造化誘電体層を有する。第２の構造化電極層は、誘電体層の上に形成される。第１の電極の露出された部分と、第２の電極との間における流体連通は、帯電した着色剤粒子の電気泳動運動により開始される電気対流を誘導する。その結果、第１の電極の上の誘電体層にパターニングされたリザーバ内に、着色剤粒子を密集させることが可能となる。
【０００９】
他の実施形態において、電気光学ディスプレイは、セグメント化された第１の電極と、第１の電極の種々のセグメントの間に配置されたセグメント化された第２の電極とを含む。構造化誘電体層は、第１及び第２の電極の上に形成される。第１の電極の露出された部分と、第２の電極との間の流体連通は、帯電した着色剤粒子の電気泳動運動により開始される電気対流を誘導する。その結果、第１及び第２の電極の上の誘電体層にパターニングされた種々のリザーバ内に、着色剤粒子を密集させることが可能となる。
【００１０】
本開示の種々の実施形態は、所定のパターンに従う対流を誘導するエネルギー勾配を有する種々のディスプレイ要素を包含する。対流は、そのようなエネルギー源により影響を受けた着色剤種を動かすために、制御される場合がある。エネルギー勾配は、機械的な力、温度勾配、化学ポテンシャル勾配、又は他の適当なかく乱を含む方法により誘導される。本発明の種々の実施形態は、電気光学的応用形態として表されることがあり、その場合、対流を誘導する手段には、電極、界面動電要素、加熱素子、マイクロ流体要素、微小電気機械要素、又は化学反応が含まれる。対流を制御する手段（例えば、パターニングされた電極、及び／又は、電極の一部を露出させるようにパターニングされた誘電体層）は、電荷移動のようなエネルギー移動を可能にし、着色剤種の対流を、すなわち、種の速度及び方向を制御する。
【００１１】
次に説明されるディスプレイ要素は、着色剤粒子の面外運動と面内運動の両方を使用して、所望の光学的外観を提供する。電気光学ディスプレイには、ディスプレイ要素内のキャリア流体中の帯電した着色剤粒子を移動させるために、電気対流、電気化学的相互作用、及び電気泳動の動電学的原理が使用される。ディスプレイ要素は、ピクセル、サブピクセル、スーパーピクセル、セグメント、又は他の適当なディスプレイ要素であってよい。
【００１２】
一般に、着色剤粒子は、数ナノメートルから数ミクロンまでの間のサイズを有することがあり、入射光のスペクトルの特定の部分を吸収、及び／又は散乱することによって、入射光のスペクトル成分を変化させる性質を持つ。そのため、粒子は着色されたように見え、それによって所望の光学的作用が得られる。他の実施形態において、着色剤は、単一吸収分子から構成される染料であってもよい。
【００１３】
図１は、電気光学ディスプレイ要素９０の流体中における着色剤粒子の対流の一実施形態を示す図である。ディスプレイ要素９０は、セグメントであっても、サブピクセルであっても、スーパーピクセル（すなわち、２以上のピクセル）であっても、又は他の適当なディスプレイ要素であってもよい。ディスプレイ要素９０は、ディスプレイ要素へ入力される着色剤粒子が供給される元となるソース１０３と、ディスプレイボリューム１００と、着色剤粒子が流れてゆく先となるシンク１０４とを含む。ディスプレイ要素９０の動作中に、ソースとシンクの役割を逆転させることも可能である。換言すれば、ソースは、シンクになることがあり、その逆も可である。流れ線１０１は、キャリア流体の対流運動により説明されるような、ソース１０３からシンク１０４への着色剤粒子の移動を示している。
【００１４】
ディスプレイ要素９０の対流性の流れは、多数の方法により生成可能である。対流は、液体及び気体を含む流体中における分子の巨視的な動きである。対流は、流体の種々の部分を互いに相対的に移動させ、対流電流を生成する流体内部における不均衡な容積的力により発生する。流体の種々の部分が、例えば局部的な加熱により生成された異なる密度を有する場合、対流は、重力の下で発生することがある。流体の内部に、局部的な化学反応、局部的な加熱、又は他の適当なかく乱により生成された圧力、又は濃度の勾配が存在する場合にも、対流は発生することがある。外部電界（ＡＣ又はＤＣ）、及び流体への電荷注入により生成されたイオン電流が流体中に存在する場合にも、対流は発生することがある。その後、移動中のイオンは、粘性抵抗、及び排除体積効果により、圧力勾配を生成する。そのような対流は、一般に電気対流と呼ばれる。
【００１５】
図２Ａは、電気光学ディスプレイ要素２００の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。電気光学ディスプレイ要素２００は、第１の基板２０２、第１の電極２０４、窪み領域２０７を含む誘電体層２０６、第２の電極２０８、着色剤粒子２１０、ディスプレイボリューム２１２、及び第２の基板２１４を含む。この実施形態において、第１の電極２０４は、基板２０２の上に形成された連続的な一面の電極、すなわち固体プレート電極である。誘電体層は、第１の電極２０４の上に形成され、誘電体層２０６を提供するように構成される。誘電体層２０６は、帯電した着色剤粒子の密集化を可能にする窪み領域２０７を有するように構成される。第２の電極２０８は、誘電体層２０６の上に形成される。一実施形態において、第２の電極２０８は、セグメント化された電極である。
【００１６】
電気光学ディスプレイ要素２００は、図１の概念的な「シンク」として第１の電極２０４を含み、図１の概念的な「ソース」として第２の電極２０８を含む。第１の電極２０４及び第２の電極２０８の一方または両方は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。一実施形態において、「シンク」電極２０４は基板上に形成され、一実施形態において、基板は、透明な導電性材料の連続的薄膜により覆われる。この透明な導電性材料は、カーボンナノチューブ層、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）のような透明な導電性酸化物、またはＰＥＤＯＴ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン）のような透明な導電性ポリマーを含む場合がある。他の実施形態では、ディスプレイ要素２００に適当な導電性及び透明性を与える他の材料を使用する場合がある。他の実施形態において、基板２０２は、反射性材料で覆われる場合があり、又は反射性材料から構成される場合がある。さらに別の実施形態において、基板２０２は、不透明な材料であってもよい。さらに別の実施形態では、光散乱体を基板２０２上に形成する場合がある。
【００１７】
透明な電気的に絶縁性の材料（すなわち、誘電体材料）の層は、第１の電極２０４の上に堆積される。誘電体層は、第１の電極２０４上の誘電体層２０６に窪み領域２０７を形成するようにパターニングされる。窪み領域は、多数の異なる処理によって作成することが可能である。そうした処理には、マスターまたはスタンプを用いたエンボス加工またはインプリンティング、フォトリソグラフィ、あるいは誘電体層のエッチングが挙げられる。窪み領域は、任意の適当なサイズ、及び／又は形状に形成可能である。
【００１８】
他の実施形態において、電極は、誘電体層２０６の窪み領域の中にのみ形成される。そのよな実施形態では、まず、絶縁性の基板の上に誘電体層２０６を堆積させ、パターニングし、次に、例えば無電界析出または他の適当な方法により、窪み領域の内部に電極を形成する。他の実施形態では、まず、第１の電極層２０４を一群の電極を成すようにパターニングし、次に、誘電体層２０６を堆積させ、電極の上に窪み領域２０７を直接形成する場合がある。後者の処理の場合のアライメントは、例えばフォトリソグラフィにより達成することができる。
【００１９】
「ソース」電極２０８は、誘電体層２０６の上に形成される。電極２０８は、フォトレジストまたはエンボス樹脂のような材料のエンボス加工、インプリンティング、モールディング、またはフォトリソグラフィにより形成される場合がある。ディスプレイ要素２００は、第２の電極から固定距離だけ離れたところに形成される第２の基板２１４の形成、すなわち、キャリア流体を保持するディスプレイボリューム２１２の形成により完成する。基板２１４は、例えば柱、壁、及び／又はスペーサビーズのような物理的止め具の網により、固定距離に維持される。物理的止め具は、フォトレジスト又はエンボス樹脂のような材料のエンボス加工、インプリンティング、またはフォトリソグラフィにより形成される場合がある。
【００２０】
電気光学ディスプレイ２００のキャリア流体、並びに次に説明される種々の実施形態は、有極性流体（例えば、水）、又は無極性流体（例えば、ドデカン）のいずれかを含む場合がある。さらに、液晶のような異方性流体を使用してもよい。流体は、塩、充電剤、安定剤、及び分散剤のような界面活性剤を含む場合がある。一実施形態において、界面活性剤は、イオン物質輸送により流れを維持することが可能な電解質である流体を提供する。
【００２１】
キャリア流体中の着色剤粒子２１０は、電気対流ディスプレイの場合、帯電した材料から構成される。ディスプレイ要素の反復動作が着色剤粒子上の電荷に影響を及ぼさないようにするために、着色剤粒子材料は、安定した電荷持続性を維持できるものでなければならない。但し、着色剤粒子材料が自己の電荷を維持するものであれば、種々の実施形態にしたがって、安定した電荷を保持する有限の能力を有する着色剤粒子材料を使用してもよい。
【００２２】
動作として、正に帯電した着色剤粒子２１０は、電気泳動及び対流により、第２の電極２０８へ移動され、透明な光学的状態を得るために、第２の電極２０８に印加された第１の電極２０４に比べて負のバイアス、または電圧信号により、そこに固定される。その結果、図２Ａに示されているようなクリアな開口部が得られる。
【００２３】
一実施形態において、対流は、キャリア流体におけるイオン物質輸送、及びキャリア流体と電極との間の電荷移動によって誘導される。電荷移動は、キャリア流体が、電極との直接接触により電極に結合され、または、１以上の材料を含む中間層により電極から分離されたときに、発生することがある。後者の場合、電荷移動は、中間層の内部電気的導電性、容積測定、又はピンホールその他の欠陥により促進される。
【００２４】
他の実施形態において、対流は、キャリア流体におけるイオン物質輸送により生じる一時的作用であるが、キャリア流体と電極との間の電荷移動を伴わない場合がある。この場合、対流は、有限量の時間にわたって進行し、第２の電極２０８上への着色剤粒子の密集化を可能にする。その後、着色剤粒子は、電極との結合により生成される静電気力によって第２の電極２０８上に固定される。
【００２５】
ディスプレイ要素内の対流は、他の手段により誘導することも可能である。例えば、対流は、界面動電手段、機械的手段（例えば、機械的ピストン）、温度勾配（例えば、ソース及びシンクの加熱、集束放射）、化学ポテンシャル勾配、並びに他の手段により誘導することが可能である。
【００２６】
図２Ｂは、電気光学ディスプレイ要素２００の暗い光学的状態の一実施形態を示す断面図である。ディスプレイ要素を透明な光学的状態から暗い光学的状態へ切り替えるためには、第１の電極２０４に対し、何もバイアスを印加しないか、あるいは、第２の電極２０８に比べて短い逆の、又はパルス状のバイアス、または電圧信号を印加する。その結果、対流が誘導され、着色剤粒子はもはや、第２の電極２０８に電気的に固定されなくなる。その結果、着色剤粒子２１０は、ディスプレイボリューム２１２へ物質移動され、その後、ディスプレイ２１２の全体にわたって比較的均一に分散される。ディスプレイ要素２００の暗い光学的状態において、着色剤粒子２１０は、ディスプレイ要素のディスプレイボリューム２１２の全体にわたって比較的均一に分散され、入射光を吸収し、暗い光学的外観を生成する。
【００２７】
図２Ｃは、電気光学ディスプレイ要素２００の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。ディスプレイ要素２００を他の透明な光学的状態へ切り替えるためには、第２の電極２０８に対し、第１の電極２０４に比べて逆極性のバイアス、または電圧信号を印加する。その結果、着色剤粒子２１０は、誘電体層２０６の窪み領域２０７に密集され、ディスプレイ要素２００の主開口部は、クリーンな状態になる。このように、電気光学ディスプレイ２００は、２つの異なる透明な状態、及び１つの暗い状態を達成することができる。
【００２８】
誘電体層２０６における窪み２０７の深さは、下記のように定義される。
【００２９】
【数１】
2012521579.tif 000003
【００３０】
ここで、Ｌは、着色剤粒子含有量であり、
Ｌｍは、最大稠密充填着色剤粒子含有量であり、
ｄは、主要素ディスプレイボリュームの厚みであり、
Ｐは、１−Ａ０／Ａにより定義される誘電体層上の開口比である。
【００３１】
量Ａは、要素ディスプレイボリュームの面積であり、Ａ０は、窪み面積である。第１の電極の定義された窪み領域の総面積は、収集状態または透明粒子状態と、拡散粒子状態またはグレイスケール状態との間の光学的コントラストを生成するために、ディスプレイ要素の面積よりも十分に小さくなっている。
【００３２】
一実施形態において、第１の電極の定義された窪み領域の総面積は、透明な状態と、暗い状態またはグレイスケール状態との間の光学的コントラストを最大化するために、ディスプレイ要素の面積の１％から１０％の間とされる場合がある。但し、本実施形態が、何らかの所定の開口比に限定されることはない。例えば、他の実施形態では、窪み領域の総面積を、ディスプレイ要素の面積の１０％から２０％の間とする場合がある。さらに別の実施形態では、窪み領域の総面積を、ディスプレイ要素の面積の２０％から５０％の間にする場合がある。他の実施形態では、低い光学的コントラストが望ましい実施形態の場合、窪み面積の層面積を、ディスプレイ要素の面積の５０％よりも大きくする場合がある。
【００３３】
さらに別の実施形態において、ディスプレイ要素２００のグレイスケールは、開口比、電気的にアクティブな窪み領域の密度、又は電気的にアクティブな窪み領域の深さのうちの１つにより調節することができる。こうしたアプローチによれば、着色剤粒子をディスプレイボリューム全体にわたって分散させ、窪み領域のサイズ、窪み領域間の間隔、及び窪み領域の深さの変化により着色剤粒子を窪み領域に収集する方法を、幾何学的に制御することが可能になる。一実施形態において、開口比Ｐ及び窪み深さは、透明な光学的状態と、暗い又はグレイスケールの光学的状態との間の光学的コントラストを最大化するように調節される場合がある。
【００３４】
本実施形態は、以後、窪み領域のためのドット構造、又は電極の少なくとも１つの上に誘電体を選択的にパターニングするための他の方法と呼ばれる。本実施形態の目的のためには、ドットは、ディスプレイ要素の光学的コントラスト、及び他の特性に関する要件を満たす限り、如何なる形、及び／又はサイズであってもよい。
【００３５】
図３Ａは、電気光学ディスプレイ要素２００の透明な光学的状態の一実施形態を示す平面図である。一実施形態において、窪み領域２０７は、第１の電極２０４の種々のドット形領域を露出させ、第２の電極２０８は、六角形格子パターンを成すように構成される。第２の電極２０８の格子パターンの各六角形は、第１の電極２０４のドット形領域を取り囲み、かつ、誘電体層２０６によって第１の電極２０４から分離されている。図２Ａを参照して先に図示説明したような透明な光学的状態において、着色剤粒子２１０は、図３Ａに示されているように、第２の電極２０８上に密集される。
【００３６】
図３Ｂは、電気光学ディスプレイ要素２００の暗い光学的状態の一実施形態を示す平面図である。図２Ｂを参照して先に図示説明したような暗い光学的状態において、着色剤粒子２１０は、ディスプレイボリュームへ物質移動され、その後、図３Ｂに示されているように、ディスプレイボリュームの全体にわたって比較的均一に分散される。
【００３７】
図３Ｃは、電気光学ディスプレイ要素２００の透明な光学的状態の一実施形態を示す平面図である。図２Ｃを参照して先に図示説明したような透明な光学的状態において、着色剤粒子２１０は、図３Ｃに示されているように、第１の電極２０４上の窪み領域に密集される。
【００３８】
電気光学ディスプレイ要素２００は、例えば、パッシブ・マトリックス・アドレッシング、アクティブ・マトリックス・アドレッシング、またはダイレクト・ドライブ・アドレッシングのような多数の異なるアドレッシング手段により駆動されるように構成される場合もある。
【００３９】
図４は、電気光学ディスプレイをアドレス指定するための選択ライン２０８ａ〜２０８ｄ及びデータライン２０４ａ〜２０４ｄを含む電気光学ディスプレイ２２０の一実施形態を示す平面図である。図４に示されている電気光学ディスプレイ２２０は、パッシブ・アドレッシングを使用して可視画像を形成するディスプレイの一例である。パッシブ・アドレッシングの際、ディスプレイ要素２２０の選択された行は、選択ライン２０８ａ〜２０８ｄとデータライン２０４ａ〜２０４ｄとの間の電位差により決定される光学的状態に書き込まれる。
【００４０】
一実施形態において、電気光学ディスプレイ２２０は、第１の電極２０４及び第２の電極２０８が、データライン２０４ａ〜２０４ｄ及び選択ライン２０８ａ〜２０８ｄを提供するように構成される点を除き、図２Ａ〜図３Ｃを参照して先に説明した電気光学ディスプレイ２００と同様である。
【００４１】
誘電体材料層２０６は、データライン２０４ａ〜２０４ｄと、選択ライン２０８ａ〜２０８ｄとの間にある。一実施形態において、データライン２０４ａ〜２０４ｄは、選択ライン２０８ａ〜２０８ｄに対して垂直である。各データライン２０４ａ〜２０４ｄと各選択ライン２０８ａ〜２０８ｄとの交差は、電気光学ディスプレイ２２０の１つのセクションを規定する。電気光学ディスプレイ２２０の各セクションを個別にコントロールするために、データライン２０４ａ〜２０４ｄと、選択ライン２０８ａ〜２０８ｄのそれぞれにバイアス、または電圧信号を個別に印加する場合がある。
【００４２】
他の実施形態において、電気光学ディスプレイ２００は、アクティブ・アドレッシングを使用して可視画像を形成する場合がある。ディスプレイ要素２００は、第１の電極又は第２の電極の一方を、他方の電極を基準バイアス状態に接続したまま、光学的状態を制御するためのトランジスタ又は他の切換装置に接続することによって、能動的にアドレス指定される場合がある。
【００４３】
ディスプレイの他の例としては、直接アドレス指定されるものが挙げられる。ダイレクト・アドレッシングの場合、各ディスプレイ要素２００は、各々のデータラインにより個別に駆動される１つのセグメントである。セグメント化されたディスプレイ要素は、任意の形状を有する場合があり、繰り返し配列を成すように構成されない場合がある。
【００４４】
図５は、第１の電極２０４、構造化誘電体層２０６、及び第２の電極２０８の他の実施形態を示す平面図である。この実施形態では、第２の電極２０８の格子パターンの各六角形の中に第１の電極２０４を露出させるために、３つのドット形窪み領域が、構造化誘電体層２０６に形成される。他の実施形態では、第２の電極２０８の格子パターンの各六角形の中に、他の適当な数のドット形窪み領域が、構造化誘電体層２０６に形成される場合がある。他の実施形態において、第２の電極２０８の格子パターンは、六角形以外の他の適当な形状に基づく場合があり、ドット形窪み領域は、他の適当な形状で置換される場合がある。
【００４５】
次の図６Ａ〜図７Ｂは、電気光学ディスプレイ要素の誘電体層２０６及び第２の電極２０８の構造に関する他の実施形態を示している。それらの実施形態を図示説明しているが、第１の電極２０４、誘電体層２０６、及び第２の電極２０８について他の適当な構造を使用することも可能である。
【００４６】
図６Ａは、基板２０２、第１の電極２０４、構造化誘電体層２０６、及び第２の電極２０８の他の実施形態を示す平面図であり、図６Ｂは、同実施形態の断面図である。この実施形態では、誘電体層２０６は、第１の電極２０４の種々のラインを露出させるトレンチ窪み領域２０７を有するように構成される。さらに、第２の電極も、セグメント化された第２の電極２０８の種々のラインを形成するように構成される。セグメント化された第２の電極２０８の種々のラインは、第１の電極２０４の露出されたラインに平行である。
【００４７】
図７Ａは、基板２０２、第１の電極２０４、構造化誘電体層２０６、及び第２の電極２０８の他の実施形態を示す平面図であり、図７Ｂは、同実施形態の断面図である。この実施形態では、誘電体層２０６は、第１の電極２０４の種々のドットを露出させるドット窪み領域２０７を有するように構成される。さらに、第２の電極は、正方形格子パターンを形成するように構成され、格子パターンの各正方形は、ドット窪み領域２０７を取り囲む。
【００４８】
図８Ａは、電気光学ディスプレイ要素３００の暗い光学的状態の一実施形態を示す断面図である。電気光学ディスプレイ要素３００は、第１の基板３０２、第１の電極３０４、第２の電極３０６、窪み領域３０５及び３０７を含む誘電体層３０８、着色剤粒子３１０、ディスプレイボリューム３１２、及び第２の基板３１４を含む。
【００４９】
この実施形態では、第１の電極３０４は、基板３０２上に形成されたセグメント化された電極であり、第２の電極３０６は、基板３０２上に形成されたセグメント化された電極である。第１の電極３０４の種々のセグメントは、第２の電極３０６の種々のセグメントの間に配置される。他の実施形態において、第１の電極３０４、及び／又は第２の電極３０６の各セグメントは、複数のセグメントに分割される場合があり、第１の電極３０４、及び／又は第２の電極３０６の２以上のセグメントが、互いに隣接する場合がある。誘電体層は、基板３０２、第１の電極３０４、及び第２の電極３０６の上に形成され、誘電体層３０８を提供するように構成される。誘電体層３０８は、帯電した着色剤粒子３１０を第１の電極３０４の上に密集させることを可能にする窪み領域３０５と、帯電した着色剤粒子３１０を第２の電極３０６の上に密集させることを可能にする窪み領域３０７とを有するように構成される。
【００５０】
動作として、ディスプレイ要素を暗い光学的状態へ切り替えるためには、第１の電極３０４に対し、何もバイアスを印加しないか、又は第２の電極３０６に比べて短いパルス状のバイアス、または電圧信号を印加する。その結果、対流が誘導され、着色剤粒子は、第１の電極３０４または第２の電極３０６に電気的に固定されなくなる。その結果、着色剤粒子３１０は、ディスプレイボリューム３１２へ物質移動され、その後、ディスプレイボリューム３１２の全体にわたって比較的均一に分散される。ディスプレイ要素３００の暗い光学的状態において、着色剤粒子３１０は、ディスプレイ要素のディスプレイボリューム３１２の全体にわたって比較的均一に分散され、入射光を吸収し、暗い光学的外観を生成する。
【００５１】
図８Ｂは、電気光学ディスプレイ要素３００の過渡的な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。着色剤粒子３１０が正に帯電されているときにディスプレイ要素３００を透明な光学的状態へ切り替えるためには、第２の電極３０６に対し、第１の電極３０４に比べて負のバイアス、または電圧信号を印加する。これによって、図８Ｂに示されているように、ディスプレイ要素３００の主開口部のクリーニングが開始される。一実施形態において、この過渡的な光学的状態は、パルス信号を使用することにより維持することができ、グレイスケールの光学的状態を電気光学ディスプレイ要素３００に与えることができる。
【００５２】
図８Ｃは、電気光学ディスプレイ要素３００の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。ディスプレイ要素３００を透明な光学的状態へ切り替えるためには、第２の電極３０６を、第１の電極３０４に比べて負のバイアス、または電圧信号に維持する。その結果、着色剤粒子３１０は、誘電体層３０８の窪み領域３０７に密集され、ディスプレイ要素３００の主開口部は、クリーンな状態になる。この透明な光学的状態において、正に帯電した着色剤粒子３１０は、電気泳動及び対流により、第２の電極３０６へ移動され、第２の電極３０６上の負のバイアス、または電圧信号により、そこに固定される。
【００５３】
他の実施形態において、着色剤粒子３１０が負に帯電されている場合、ディスプレイ要素３００の主開口部は、着色剤粒子３１０を誘電体層３０８の窪み領域３０５に密集させることにより、一掃される。この透明な光学的状態において、負に帯電した着色剤粒子は、電気泳動及び対流により、第１の電極３０４へ移動され、第１の電極３０４上の正のバイアス、または電圧信号により、そこに固定される。
【００５４】
次の図９Ａ〜図１３Ｂは、電気光学ディスプレイ要素の第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び誘電体層３０８の構造に関する他の実施形態を示している。これらの実施形態を図示説明しているが、第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び誘電体層３０８について他の適当な構造を使用することも可能である。
【００５５】
図９Ａは、基板３０２、第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び構造化誘電体層３０８の他の実施形態を示す平面図であり、図９Ｂは、同実施形態の断面図である。第１の電極３０４は、第２の電極３０６の導電性材料の種々のセグメント化されたラインの間に配置された導電性材料の種々のセグメント化されたラインを含む。この実施形態において、誘電体層３０８は、セグメント化された第１の電極３０４の種々のラインを露出させるトレンチ窪み領域３０５と、セグメント化された第２の電極３０６の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０７とを含むように構成される。
【００５６】
図１０Ａは、基板３０２、第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び構造化誘電体層３０８の他の実施形態を示す平面図であり、図１０Ｂは、同実施形態の断面図である。第１の電極３０４は、第２の電極３０６の導電性材料の種々のセグメント化されたラインの間に配置された導電性材料の種々のセグメント化されたラインを含む。第１の電極３０４の各セグメント化されたラインの幅は、第２の電極３０６の各セグメント化されたラインの幅と実質的に等しい。この実施形態において、誘電体層３０８は、セグメント化された第１の電極３０４の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０５と、セグメント化された第２の電極３０６の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０７とを含むように構成される。ドット窪み領域３０５は、ドット窪み領域３０７に対してオフセットされる場合がある。
【００５７】
図１１Ａは、基板３０２、第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び構造化誘電体層３０８の他の実施形態を示す平面図であり、図１１Ｂは、同実施形態の断面図である。第１の電極３０４は、第２の電極３０６の導電性材料の種々のセグメント化されたラインの間に配置された導電性材料の種々のセグメント化されたラインを含む。この実施形態において、誘電体層３０８は、セグメント化された第１の電極３０４の種々のＩ形領域を露出させるＩ形窪み領域３０５と、セグメント化された第２の電極３０６の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０７とを含むように構成される。ドット窪み領域３０７は、Ｉ形窪み領域３０５の間の実質的に中心に配置される。他の実施形態において、ドット窪み領域は、２以上のドットから形成される場合がある。
【００５８】
図１２Ａは、基板３０２、第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び構造化誘電体層３０８の他の実施形態を示す平面図であり、図１２Ｂは、同実施形態の断面図である。第１の電極３０４は、第２の電極３０６の導電性材料の種々のセグメント化されたラインの間に配置された導電性材料の種々のセグメント化されたラインを含む。第１の電極３０４の各セグメント化されたラインの幅は、第２の電極３０６の各セグメント化されたラインの幅よりも短い。この実施形態において、誘電体層３０８は、セグメント化された第１の電極３０４の種々のラインを露出させるトレンチ窪み領域３０５と、セグメント化された第２の電極３０６の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０７を含むように構成される。この実施形態では、第２の電極３０６の各ラインセグメントに沿って間隔を空けて配置された３つのドット窪み領域３０７が存在する。
【００５９】
図１３Ａは、基板３０２、第１の電極３０４、第２の電極３０６、及び構造化誘電体層３０８の他の実施形態を示す平面図であり、図１３Ｂは、同実施形態の断面図である。第１の電極３０４は、第２の電極３０６の導電性材料の種々のセグメント化されたラインの間に配置された導電性材料の種々のセグメント化されたラインを含む。第１の電極３０４の各セグメント化されたラインの幅は、第２の電極３０６の各セグメント化されたラインの幅よりも短い。
【００６０】
この実施形態において、誘電体層３０８は、セグメント化された第１の電極３０４の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０５ａと、セグメント化された第１の電極３０４の種々のラインを露出させるトレンチ窪み領域３０５ｂとを有するように構成される。ドット窪み領域３０５ａは、トレンチ窪み領域３０５ｂの間に配置される。誘電体層３０８は、さらに、セグメント化された第２の電極３０６の種々のドットを露出させるドット窪み領域３０７ａと、セグメント化された第２の電極３０６の種々のＸ形領域を露出させるＸ形窪み領域２０７Ｂとを有するように構成される。ドット窪み領域３０７ａは、Ｘ形窪み領域３０７ｂの間に配置される。ドット窪み領域３０７ａは、トレンチ窪み領域３０５ｂの間の実質的に中心に配置され、ドット窪み領域３０５ａは、Ｘ字窪み領域３０７ｂの間の実質的に中心に配置される。
【００６１】
誘電体層上の窪み領域の種々の形状について上で図示説明したが、誘電体層上の窪み領域の形状には、電極上のゼロ次元形状、一次元形状、または二次元形状の任意の組み合わせが含まれうる。これらの形状は、電極間における帯電した着色剤粒子の動きを最適化し、着色剤粒子の最適な密集及び拡散を提供する。したがって、本開示が、本明細書に記載した特定の実施形態に制限されることはない。
【００６２】
図１４Ａは、電気光学ディスプレイ要素４００の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。電気光学ディスプレイ要素４００は、第１の基板４０２、第１の電極４０４、第２の電極４０６、窪み領域４０５及び４０７を含む誘電体層４０８、帯電した着色剤粒子４１０ａ及び４１０ｂ、ディスプレイボリューム４１２、第３の電極４１６、及び第２の基板４１４を含む。
【００６３】
デュアル着色剤インク（dual colorant ink）における帯電した着色剤粒子４１０ａ及び４１０ｂは、逆向きに帯電され、各着色剤粒子は、シアンとマゼンタのような異なる色を提供する。デュアル着色剤インクにおける着色剤は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、レッド、グリーン、ブルー、及びホワイトのような減法混色の原色又は加法混色の原色の着色剤の如何なる組み合わせであってよい。この実施形態では、図８Ａ〜図８Ｃを参照して先に図示説明した電気光学ディスプレイ要素３００と同様に、第１の電極４０４は、基板４０２の上に形成されたセグメント化された電極であり、第２の電極４０６は、基板４０２の上に形成されたセグメント化された電極である。誘電体層は、基板４０２、第１の電極４０４、及び第２の電極４０６の上に形成され、誘電体層４０８を提供するように構成される。誘電体層４０８は、帯電した着色剤粒子４１０ａを第１の電極４０４上に密集させることを可能にする窪み領域４０５、及び帯電した着色剤粒子４１０ｂを第２の電極４０６上に密集させることを可能にする窪み領域４０７を有するように構成される。
【００６４】
第３の電極４１６は、第２の基板４１６の上に形成され、ディスプレイボリューム４１２によって、第１の電極４０４、及び第２の電極４０８から分離されている。第３の電極４１６は、カーボンナノチューブ層のような透明な導電性材料、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）のような透明な導電性酸化物、またはＰＥＤＯＴ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン）のような透明な導電性ポリマーを含む。第３の電極４１６は、第１の電極４０４及び第２の電極４０６と一緒に使用され、デュアル着色剤インクを用いたグレイスケールの光学的状態を可能にする。他の実施形態において、第３の電極４１６は、セグメント化された電極である場合がある。
【００６５】
ディスプレイ要素４００を透明な光学的状態へ切り替えるためには、正のバイアス、または電圧信号を第１の電極４０４に印加し、負のバイアス、または電圧信号を第２の電極４０６に印加し、基準バイアス、またはグランド信号を第３の電極４１６に印加する。その結果、負に帯電した着色剤粒子４１０ａは、誘電体層４０８の窪み領域４０５に密集され、正に帯電した着色剤粒子４１０ｂは、誘電体層４０８の窪み領域４０７に密集され、ディスプレイ要素４００の主開口部は、クリーンな状態になる。この透明な光学的状態において、負に帯電した着色剤粒子４１０ａは、電気泳動及び対流により、第１の電極４０４へ移動され、第１の電極４０４上の正のバイアス、または電圧信号により、そこに固定され、正に帯電した着色剤粒子４１０ｂは、電気泳動及び対流により、第２の電極４０６へ移動され、第２の電極４０６上の負のバイアス、または電圧信号により、そこに固定される。
【００６６】
デュアル着色剤インクの場合、いったん各着色剤がそれぞれ第１の電極及び第２の電極に密集された後、一方または両方の着色剤を、適当なバイアスを用いて、電極上に固定することができる。誘電体層における窪みドットを使用して一方の極性の着色剤粒子を固定しながら、他方の電極を変調し、他方の極性の着色剤粒子についてグレイスケールの光学的状態を生成することができる。第１の電極と第３の電極の間におけるパルス幅、及び／又は振幅の変調は、一方の極性の着色剤粒子を制御し、第２の電極と第３の電極の間におけるパルス幅、及び／又は振幅の変調は、他方の極性の着色剤粒子を制御する。
【００６７】
図１４Ｂは、電気光学ディスプレイ要素４００の第１のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。この実施形態において、第１の電極４０４と第３の電極４１６の間の電圧は、ゼロまたは僅かに負の電圧と、正の電圧との間のパルスを第１の電極４０４に印加することによって変調され、着色剤粒子４１０ａを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。第２の電極４０６上の負のバイアス、または電圧信号は、誘電体層４０８の窪み領域４０７に密集された正に帯電した着色剤粒子４１０ｂを固定する。
【００６８】
図１４Ｃは、電気光学ディスプレイ要素４００の第２のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。この実施形態において、第２の電極４０６と第３の電極４１６の間の電圧は、ゼロまたは僅かに正の電圧と、負の電圧との間のパルスを第２の電極４０４に印加することによって変調され、着色剤粒子４１０ｂを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。第１の電極４０４上の正のバイアス、または電圧信号は、誘電体層４０８の窪み領域４０５に密集された負に帯電した着色剤粒子４１０ａを固定する。
【００６９】
図１４Ｄは、電気光学ディスプレイ要素４００の第３のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。この実施形態において、第１の電極４０４と第３の電極４１６の間の電圧は、ゼロボルトと、正の電圧との間のパルスを第１の電極４０４に印加することによって変調され、着色剤粒子４１０ａを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。また、第２の電極４０６と第３の電極４１６の間の電圧は、ゼロボルトと、負の電圧との間のパルスを第２の電極４０６に印加することによって変調され、着色剤粒子４１０ｂを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。着色剤粒子４１０ａと４１０ｂは混合され、着色剤粒子４１０ａの色、及び着色剤粒子４１０ｂの色とは異なる第３の色を生成する場合がある。
【００７０】
図１５Ａは、電気光学ディスプレイ要素５００の透明な光学的状態の一実施形態を示す断面図である。電気光学ディスプレイ要素５００は、第１の基板５０２、第１の電極５０４、窪み領域５０７を含む誘電体層５０６、第２の電極５０８、帯電した着色剤粒子５１０ａ及び５１０ｂ、ディスプレイボリューム５１２、第３の電極５１６、及び第２の基板５１４を含む。
【００７１】
デュアル着色剤インクにおける帯電した着色剤粒子５１０ａ及び５１０ｂは、逆向きに帯電され、各着色剤粒子は、シアンとマゼンタのような異なる色を提供する。この実施形態において、第１の電極５０４は、基板５０２の上に形成された連続的な一面の電極、または固体プレート電極であり、第２の電極５０８は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して先に図示説明した電気光学ディスプレイ要素２００と同様に、誘電体層５０６の上に形成されたセグメント化された電極、または格子状にパターニングされた電極である。誘電体層は、第１の電極５０４の上に形成され、誘電体層５０６を提供するように構成される。誘電体層５０６は、帯電した着色剤粒子５１０ｂを第１の電極５０４上に密集させることを可能にする窪み領域５０７を有するように構成される。帯電した着色剤粒子５１０ａは、第２の電極５０８上に密集させることができる。
【００７２】
第３の電極５１６は、第２の基板５１６の上に形成され、ディスプレイボリューム５１２によって、第１の電極５０４及び第２の電極５０８から分離されている。第３の電極５１６は、カーボンナノチューブ層のような透明な導電性材料、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）のような透明な導電性酸化物、またはＰＥＤＯＴ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン）のような透明な導電性ポリマーを含む。第３の電極５１６は、第１の電極５０４及び第２の電極５０６と一緒に使用され、デュアル着色剤インクを用いたグレイスケールの光学的状態を可能にする。他の実施形態において、第３の電極５１６は、セグメント化された電極である場合がある。
【００７３】
ディスプレイ要素５００を透明な光学的状態に切り替えるためには、負のバイアス、または電圧信号を第１の電極５０４に印加し、正のバイアス、または電圧信号を第２の電極５０６に印加し、基準バイアス、またはグラウンド信号を第３の電極５１６に印加する。その結果、負に帯電した着色剤粒子５１０ａは、第２の電極５０８上に密集され、正に帯電した着色剤粒子５１０ｂは、誘電体層５０６の窪み領域５０７に密集され、ディスプレイ要素５００の主開口部は、クリーンな状態になる。この透明な光学的状態において、負に帯電した着色剤粒子５１０ａは、電気泳動及び対流により、第２の電極５０８へ移動され、第２の電極５０８上の正のバイアス、または電圧信号により、そこに固定され、正に帯電した着色剤粒子５１０ｂは、電気泳動及び対流により、第１の電極５０４へ移動され、第１の電極５０４上の負のバイアスまたは電圧信号により、そこに固定される。
【００７４】
図１５Ｂは、電気光学ディスプレイ要素５００の第１のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。この実施形態において、第２の電極５０８と第３の電極５１６の間の電圧は、ゼロまたは僅かに負の電圧と、正の電圧の間のパルスを第２の電極５０８に印加することによって変調され、着色剤粒子５１０ａを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。第１の電極５０４上の負のバイアス、または電圧信号は、誘電体層５０６の窪み領域５０７に密集された正に帯電した着色剤粒子５１０ｂを固定する。
【００７５】
図１５Ｃは、電気光学ディスプレイ要素５００の第２のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。この実施形態において、第１の電極５０４と第３の電極５１６の間の電圧は、ゼロまたは僅かに正の電圧と、負の電圧との間のパルスを第１の電極５０４に印加することによって変調され、着色剤粒子５１０ｂを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。第２の電極５０８上の正のバイアス、または電圧信号は、第２の電極５０８上に密集された負に帯電した着色剤粒子５１０ａを固定する。
【００７６】
図１５Ｄは、電気光学ディスプレイ要素５００の第３のグレイスケールの光学的状態の一実施形態を示す断面図である。この実施形態において、第２の電極５０８と第３の電極５１６の間の電圧は、ゼロボルトと、正の電圧との間のパルスを第２の電極５０８に印加することによって変調され、着色剤粒子５１０ａを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。また、第１の電極５０４と第３の電極５１６の間の電圧は、ゼロボルトと、負の電圧との間のパルスを第１の電極５０４に印加することによって変調され、着色剤粒子５１０ｂを使用してグレイスケールの光学的状態を生成する。着色剤粒子５１０ａと５１０ｂは混合され、着色剤粒子５１０ａの色、及び着色剤粒子５１０ｂの色とは異なる第３の色を生成する場合がある。
【００７７】
図１４及び図１５は、デュアル着色剤インクにおいて各着色剤を個別に制御するための第３の電極を含む実施形態を示しているが、基準バイアス条件において第３の電極に対して第１の電極または第２の電極に印加される電圧により、単一着色剤インクも同様の形で使用することが可能である。
【００７８】
図１６Ａは、電気光学ディスプレイ要素の光学的状態を設定するための種々の信号の一実施形態を示している。信号６００及び６０２は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して先に図示説明された電気光学ディスプレイ要素２００、図８Ａ〜図８Ｃを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素３００、図１４Ａ〜図１４Ｄを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素４００、図１５Ａ〜図１５Ｄを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素５００、又は他の適当なディスプレイ要素のような電気光学ディスプレイ要素の光学的状態の設定に使用することができる。
【００７９】
この実施形態では、振幅変調を使用して、電気光学ディスプレイ要素の光学的状態を設定する。信号６００は、第１の振幅（Ｖ１）、及び第１のパルス幅（Ｐ１）を有するパルス信号を含む。信号６０２は、第２の振幅（Ｖ２）、及び第１のパルス幅（Ｐ１）を有するパルス信号を含む。第２の振幅（Ｖ２）は、第１の振幅（Ｖ１）よりも小さく、したがって、信号６００が電気光学ディスプレイ要素中の２つの電極間に印加されると、信号６００は、信号６０２に比べて明るいグレイスケール状態を誘導する。一定のパルス幅を維持しながら、電気光学ディスプレイ要素中の２つの電極間に印加されるパルス信号の振幅を調節することにより、任意の適当な数のグレイスケールレベルを達成することができる。
【００８０】
図１６Ｂは、電気光学ディスプレイ要素の光学的状態を設定するための種々の信号の他の実施形態を示している。信号６０４及び６０６は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素２００、図８Ａ〜図８Ｃを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素３００、図１４Ａ〜図１４Ｄを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素４００、図１５Ａ〜図１５Ｄを参照して先に図示説明されたディスプレイ要素５００、又は他の適当なディスプレイ要素のような電気光学ディスプレイ要素の光学的状態の設定に使用することができる。
【００８１】
この実施形態では、パルス幅変調を使用して、電気光学ディスプレイ要素の光学的状態を設定する。信号６０４は、第１の振幅（Ｖ１）、及び第１のパルス幅（Ｐ１）を有するパルス信号を含む。信号６０６は、第１の振幅（Ｖ１）、及び第２のパルス幅（Ｐ２）を有するパルス信号を含む。第２のパルス幅（Ｐ２）は、第１のパルス幅（Ｐ１）よりも小さく、したがって、信号６０４が電気光学ディスプレイ要素中の２つの電極間に印加されると、信号６０４は、信号６０６に比べて明るいグレイスケール状態を誘導する。一定の振幅を維持しながら、電気光学ディスプレイ要素中の２つの電極間に印加されるパルス信号のパルス幅を調節することにより、任意の適当な数のグレイスケールレベルを達成することができる。他の実施形態では、振幅変調とパルス幅変調の組み合わせを使用して、電気光学ディスプレイ要素の状態を設定する場合がある。
【００８２】
種々の実施形態は、面内電極を含む電気光学ディスプレイ要素を提供し、電極間には、誘電体層を有する。こうした実施形態によれば、フリンジ電界や横電界（In Plane Switching Fields）のような種々の電界構成を使用して、帯電した着色剤粒子の動きを最適化することが可能となる。２つの電極間に印加される電位は、着色剤粒子の密集化に使用されるだけでなく、グレイスケールの調節にも使用することが可能である。種々の実施形態において電気泳動力により開始される対流は、従来の電気光学ディスプレイ要素に比べて、着色剤粒子の面内移動を高速化することができる。さらに、２電極構造によれば、３つの状態（すなわち、２つの透明な状態と、１つの暗い状態、すなわち拡散状態）を生成することができる。また、電極は両方とも、同じ平面または基板上に形成されるため、ディスプレイ要素の上側層は、プラスチックシートにしてもよく、それによって、組み立てプロセスを単純化することができる。さらに、上側透明導体の必要性もなくなり、それによって、透明導体に起因する吸収は減少し、光学的コントラストは向上される。
【００８３】
特定の実施形態について図示説明してきたが、当業者には、本明細書の開示の範囲から外れることなく、それらの特定の実施形態に代わる種々の代替、及び／又は等価実施形態も可能であることは明らかであろう。本願は、本明細書に記載した特定の実施形態の如何なる修正または変形をもカバーすることを意図している。したがって、本開示は、特許請求の範囲、及びその均等によってのみ制限されることを意図している。
【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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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