特許 5791504 エレクトロウェッティングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791504

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】エレクトロウェッティングシステム

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/34 20060101AFI20150917BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/34 Z

   G09G3/20 622D

   G09G3/20 611A

   G09G3/20 611E

   G09G3/20 623D

   G09G3/20 623C

【請求項の数】21

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2011-520528(P2011-520528)

(86)(22)【出願日】2009年7月31日

(65)【公表番号】特表2011-530086(P2011-530086A)

(43)【公表日】2011年12月15日

(86)【国際出願番号】EP2009059967

(87)【国際公開番号】WO2010012831

(87)【国際公開日】20100204

【審査請求日】2012年7月26日

(31)【優先権主張番号】0814079.0

(32)【優先日】2008年8月1日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】506255669

【氏名又は名称】リクアヴィスタ ビー． ヴィー．

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100148596

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 和弘

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】スラック， アンソニー， ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ファン ダイク， ロイ

(72)【発明者】

【氏名】デルクス， ヘンリクス， ペトロネラ， マリア

【審査官】 小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１４０９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０５９０３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／０５７７９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平７−２３９４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４８４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００５７５５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１４０２０２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特表２００７−５０８５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１４００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１９７７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／１４２０８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第５３７０８９５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／２０−３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が複数の異なった表示状態に構成可能である第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含む複数のエレクトロウェッティング素子を有するディスプレイ機器と、
前記複数のエレクトロウェッティング素子を異なった表示状態の間で切り替えるために前記複数のエレクトロウェッティング素子を電気的にアドレッシングするための表示コントローラと
を含み、
前記表示コントローラは、
前記第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、前記第２のエレクトロウェッティング素子を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成され、前記第２のアドレッシング間隔が前記第１のアドレッシング間隔より長く、
前記第２のアドレッシング間隔の終わりの前記アドレッシングが、逆流により劣化した前記第２のエレクトロウェッティング素子の前記表示状態をリセットするように構成されている、エレクトロウェッティングシステム。

【請求項2】

前記第２のアドレッシング間隔の終わりに前記表示コントローラが前記第２のエレクトロウェッティング素子の前記表示状態をリフレッシュするように構成されている、請求項１に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項3】

前記第２のアドレッシング間隔が、人間の目が最も敏感なアドレッシング間隔よりも長い、請求項２に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項4】

前記表示コントローラが、前記第１のエレクトロウェッティング素子の前記表示状態を前記第１のアドレッシング間隔の終わりに変更するように構成されている、請求項１、２または３に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項5】

前記第１のアドレッシング間隔が、人間の目が最も敏感なアドレッシング間隔よりも短い、請求項４に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項6】

前記表示コントローラは、表示状態変化が必要とされるときに、前記第１のエレクトロウェッティング素子の表示状態を変更するように構成されている、請求項４または５に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項7】

前記表示コントローラは、表示状態変化が必要とされるときに、所望のフレームレートに従って、前記第１のエレクトロウェッティング素子の表示状態を変更するように構成されている、請求項４または５に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項8】

前記複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つに電気的に接続される少なくとも１つのドライバ段を含み、
前記表示コントローラは、前記複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つの前記表示状態を決定するように前記少なくとも１つのドライバ段を制御するように構成され、前記ドライバ段は高インピーダンス状態を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項9】

少なくとも１つのドライバ段が複数のエレクトロウェッティング素子に電気的に接続される、請求項８に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項10】

前記表示コントローラが、前記複数のエレクトロウェッティング素子の各々の前記表示状態を略同時にリフレッシュするように構成されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項11】

前記表示コントローラが、前記複数のエレクトロウェッティング素子の第１の組の前記表示状態を所定の時点でリフレッシュし、前記複数のエレクトロウェッティング素子の第２の異なった組の前記表示状態を異なった所定の時点でリフレッシュするように構成されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項12】

前記表示コントローラが、前記第１の組および前記第２の組をランダムにリフレッシュするように構成されている、請求項１１に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項13】

前記複数のエレクトロウェッティング素子の各々を最後にアドレッシングしてから経過した時間を示すデータを記憶するメモリを有する、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項14】

第１の画像を表す入力画像データを連続した第２の画像を表す入力画像データと比較して前記複数のエレクトロウェッティング素子のうち何れが表示状態変化を必要とするか識別する出力画像データを生成するように構成される画像データプロセッサを含む、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項15】

第１の画像と連続した第２の画像との間の画像差を示す入力画像データを処理して前記複数のエレクトロウェッティング素子のうち何れが表示状態変化を必要とするか識別するように構成される画像データプロセッサを含む、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項16】

前記入力画像データが、前記複数のエレクトロウェッティング素子の各々の表示状態を周期的に示す、請求項１５に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項17】

前記複数のエレクトロウェッティング素子が、前記第１のエレクトロウェッティング素子を含む第１の組および前記第２のエレクトロウェッティング素子を含む第２の組を有し、前記表示コントローラは、前記第１の組を、前記第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、前記第２の組を、前記第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成される、請求項１乃至１６の何れか一項に記載のエレクトロウェッティングシステム。

【請求項18】

複数のエレクトロウェッティング素子を異なった表示状態の間で切り替えるために前記複数のエレクトロウェッティング素子を電気的にアドレッシングするための表示コントローラであって、
前記複数のエレクトロウェッティング素子は、第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含み、
当該表示コントローラは、前記第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、前記第２のエレクトロウェッティング素子を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成され、前記第２のアドレッシング間隔が前記第１のアドレッシング間隔よりも長く、前記第２のアドレッシング間隔の終わりの前記アドレッシングが、逆流により劣化した前記第２のエレクトロウェッティング素子の前記表示状態をリセットするように構成されている、表示コントローラ。

【請求項19】

複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つへの電気接続のためのドライバ段であって、
当該ドライバ段は、前記複数のエレクトロウェッティング素子を異なった表示状態の間で切り替えるために、表示コントローラの制御の下で、前記複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つを電気的にアドレッシングするように構成され、
前記複数のエレクトロウェッティング素子は、第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含み、
当該ドライバ段は、前記第１のエレクトロウェッティング素子を第１のアドレッシング間隔の終わりにアドレッシングするように構成され、且つ、前記第２のエレクトロウェッティング素子を第２のアドレッシング間隔の終わりにアドレッシングして逆流により劣化した前記第２のエレクトロウェッティング素子の前記表示状態をリセットするように構成され、前記第２のアドレッシング間隔は前記第１のアドレッシング間隔よりも長い、ドライバ段。

【請求項20】

高インピーダンス状態を有する、請求項１９に記載のドライバ段。

【請求項21】

第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含む複数のエレクトロウェッティング素子を有するディスプレイ機器を制御する方法であって、
前記エレクトロウェッティング素子の各々が当該エレクトロウェッティング素子を電気的にアドレッシングすることにより複数の異なった表示状態に構成可能であり、
当該方法は、
a)前記第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするステップと、
b)前記第２のエレクトロウェッティング素子を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするステップと
を含み、前記第２のアドレッシング間隔が前記第１のアドレッシング間隔より長く、前記第２のアドレッシング間隔の終わりの前記アドレッシングが、逆流により劣化した前記第２のエレクトロウェッティング素子の前記表示状態をリセットするように構成されている、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エレクトロウェッティングシステム、特にディスプレイ機器のエレクトロウェッティング素子にアドレッシングするエレクトロウェッティングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ピクセル化されたディスプレイは、画像データを用いて各ピクセルの表示状態を制御する。個々のピクセルに送られる前に、このデータは、マスタ表示コントローラから送られた後、スレーブ表示モジュールのメモリ（memory store）に記憶される。当該メモリは、ピクセルマトリクスおよび関連する回路と共にモジュールの基板に搭載される。

【0003】

表示された画像をリフレッシュするために、メモリが各ピクセルの表示状態を示すデータを保持することは通常のことである。しかしながら、ピクセル技術の小型化および関連したディスプレイ中のピクセル数の増加に伴い、必要とされるメモリの物理的サイズは増大する。例えば、６０Ｈｚのピクセルリフレッシュレートを有する４８０行、６４０列のピクセルのビデオグラフィックディスプレイ（ＶＧＡ）については、４４０Ｍｂｉｔｓ／ｓの速度をもつメモリが要求される。この速度のメモリは著しい消費電力を有し、これはバッテリにより電力供給される携帯機器にとって問題である。さらに、このようなメモリは大きなものなので、基板上の大きな面積を占める。これは、必要とされる面積の基板（例えばシリコン）が高価であるために、およびディスプレイのサイズを大きくするために、問題である。

【0004】

メモリのサイズは、フレームごとではなく行ごとを基準にピクセル表示状態をリフレッシュすることで減少することが可能である。それゆえ、メモリは線形的であり、１回に１行のピクセルのピクセルデータを記憶することができる（例えば米国特許公開第２００７／００６３９５４号参照）。この手段の問題点は、メモリによって記憶されたデータがより頻繁にリフレッシュされる必要があることである。例えば、上記ＶＧＡディスプレイにおける６４０ビット長のメモリは、４８０ｘ６０Ｈｚのレートでリフレッシュされる必要がある。このようなリフレッシュレートは非常に高く、達成することが困難である。さらに、より高いリフレッシュレートはより大きい消費電力を伴い、ここでも、携帯アプリケーションに問題を起こす原因となる。加えて、多量の電磁妨害（ＥＭＩ）が発生する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、改良型のディスプレイ機器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、各々が複数の異なった表示状態に構成可能である第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含む複数のエレクトロウェッティング素子を有するディスプレイ機器と、前記複数のエレクトロウェッティング素子を異なった表示状態の間で切り替えるために前記複数のエレクトロウェッティング素子を電気的にアドレッシングするための表示コントローラとを含み、前記表示コントローラは、前記第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、前記第２のエレクトロウェッティング素子を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成され、前記第２のアドレッシング間隔は前記第１のアドレッシング間隔より長い、エレクトロウェッティングシステムが提供される。

【0007】

本発明は、エレクトロウェッティング素子の選択的なアドレッシングを提供するものである。したがって、１個のエレクトロウェッティング素子は、他より短い間隔の後に再アドレッシングされる。このことは、アドレッシングされるべき素子（表示ピクセルでありうる）のみが、所望の表示状態に構成するためにアドレッシングされることを意味する。ここで、素子をアドレッシングするという文脈において用いられる、「２回続いて（twice subsequently）」という語句は、エレクトロウェッティング素子がアドレッシング間隔の開始時に１回アドレッシングされ、再度、アドレッシング間隔の終わりにアドレッシングされることを意味する。２回の連続アドレッシング動作（subsequent addressing actions）は、それゆえ、アドレッシング間隔により隔てられている。本発明の文脈でのエレクトロウェッティング素子のアドレッシングは、エレクトロウェッティング素子の表示状態のリフレッシュ動作、エレクトロウェッティング素子の表示状態のリセット、またはエレクトロウェッティング素子の表示状態の変更を含む。

【0008】

選択的なピクセルアドレッシングは、顕著な利点を有している。ディスプレイへより少ないデータが送られる必要があるので、ピクセルのアドレッシングを制御するメモリが、画像フレーム全体のピクセルデータを記憶する必要がない。アップデートまたはリフレッシュのために選択されたピクセルに関連するデータのみが記憶される必要があり、必要となるメモリサイズを著しく減少させる。さらに、フレームごとに各ピクセルをアドレッシングすることに比べて、ディスプレイをアップデートするために供給されるべき情報が著しく少ないので、ディスプレイ機器の消費電力が著しく減少される。すなわち、データがアドレッシングされる必要のない要素へ送られる必要がない。また、例えば、より少ない情報が供給される必要があり、また、ディスプレイのアドレッシングが起こらない期間には電子機器が長い期間スイッチを切っておかれてもよいという事実によって、表示状態内の情報が静的であるかまたはアップデートの頻度が少ない場合には、ディスプレイのアドレッシングレートが著しく減少されることができる。事実、第２のアドレッシング間隔の終了に近づいているのでなければ、表示状態を変化しないピクセルにデータが供給される必要がないため、消費電力はさらに減少される。さらに、データクロックレートが著しく低くなることができ、例えば表示コントローラにおける消費電力の減少を導く。さらに加えて、フレームごとにより少ないピクセルをアドレッシングすることにより、ディスプレイからの電磁妨害が減少し、電磁適合性（ＥＭＣ）が向上する。

【0009】

各フレームの期間中にすべての行をアドレッシングするのではなくディスプレイがピクセルごとにアドレッシングされることが可能な場合に生じる他の利点は、情報内容が強く制限されることであり、これは、データの大きな圧縮および情報の交換に必要とされるデータクロックレートに関連する大きく減少されたデータレートを生じる。このことは、特にデータ受信のために低バンド幅を有する携帯機器にとって利益がある。

【0010】

エレクトロウェッティングディスプレイは、ビデオ機能を有している。エレクトロウェッティングディスプレイの典型的な用途は、腕時計および携帯電話を含むが、動画鑑賞用のビデオディスプレイも含んでもよく、これらはすべて低消費電力を有する。これは驚くべきことである。すなわち、消費電力は切り替え速度に関連し、高速のディスプレイ内容の変更は、高い切り替えレートを意味する。しかしながら、通常、殆どの画像内容はビデオ内で「フレーム」から「フレーム」への変化をせず、それゆえ、本発明は、この洞察を、ディスプレイの消費電力を減少させると同時にディスプレイ内の画像内容の高速の切り替え速度の機能を提供するために用いているのである。

【0011】

米国特許第５７５１２６６号が双安定性液晶（ＬＣ）セルの選択的ピクセルアドレッシングについて記載しており、米国特許第６５０４５２４号が双安定性電気泳動ピクセルのグループの選択的アドレッシングについて記載している。これらの先行技術文献内に開示されたピクセルは、以下に説明されるように、準安定な（quasi-stable）エレクトロウェッティング素子とは異なっている。なぜなら、本発明のエレクトロウェッティング素子の表示状態は、双安定性セルとは異なり、ある一定の保持間隔の後にリフレッシュされなければならないからである。米国特許第６５０４５２４号は、最終的に「ブランキング（blanking）」を必要とする双準安定性（bimetastable）ピクセルに言及するが、ここで使用されている用語「双安定」は、ピクセルからアドレッシング電圧が取り去られた後に、ピクセルが所望の用途について十分長くその光学状態を保持することを意味する。これは、ある一定の表示状態の最中に電圧が印加されることを必要とし、かつ準安定である、本発明のエレクトロウェッティング素子とは異なる。加えて、ピクセル表示状態をリセットするために高電圧パルスを印加することが必要であるため、隣接ピクセル間でクロストークが発生することにより、このような電気泳動ピクセルの選択的ピクセルアドレッシングは、低品質の画像を形成する。さらに、電気泳動またはＬＣピクセルはビデオを表示するのには十分迅速にアップデートされることができない。米国特許第６５０４５２４号のシステムにおいては、表示状態が印加電圧が取り去られる際に変化しないか、または非常にゆっくり変化するので、ビデオディスプレイには不向きである。また、ＬＣディスプレイは、エレクトロウェッティングディスプレイとは異なり反転スキーム（inversion scheme）を必要とする。それゆえ、エレクトロウェッティングディスプレイにおける選択的ピクセルは、実施がより簡単である。

【0012】

国際出願第２００７／０４９１９６号は、アクティブ・マトリクス・ディスプレイ機器におけるエレクトロウェッティング素子の使用を開示することに留意されたい。

【0013】

しかし、選択的ピクセルアドレッシングについては言及していない。ディスプレイのエレクトロウェッティング素子を選択的にアドレッシングすることは、その準安定性により、驚くべき利点を有する；異なる間隔の後に異なるピクセルをアドレッシングするのではなく、画像の劣化を避けるため同間隔の後に各要素をリフレッシュすることが期待されるだろう。本発明の洞察は、エレクトロウェッティング素子が既知の非双安定性ピクセルと比較して、表示状態のより長い保持時間を有しているという事実にある。事実、さらに長い保持状態すら、蓄積キャパシタを用いることで得ることができる。米国公開第２００５／００５７５５２号は、液晶セルの選択的ピクセルアドレッシングについて記載している。幾つかのピクセルは６０Ｈｚのフレームレートでリフレッシュされるが、他は１５Ｈｚのフレームレートでリフレッシュされる。これらのピクセルは最小フレームレート１５Ｈｚに制限され、１５Ｈｚより低いフレームレートは開示されていない。事実、１５Ｈｚより低いフレームレートは、ＬＣＤに必要とされる反転アドレッシングと組み合わせられ、不利である。なぜなら、見る者が、さらに下記で説明されるように画像のフリッカを感じうるためである。本発明のエレクトロウェッティング素子の準安定性は、より低いリフレッシュレートの使用を可能にし、このことは、画像のフリッカを減少させ、リフレッシュなしでより長い時間ピクセル表示状態を保持することを可能にする、

【0014】

ＬＣ素子は電界の印加中に素子に蓄積された永久電荷に起因する性能の劣化を示す。電荷蓄積は残像および／または階調シフトに起因する画質低下を引き起こす。劣化は、ＬＣ素子に印加される電圧を規則的なサイクルで＋Ｖと−Ｖとの間で交番させることにより低減させることが可能である。サイクル周波数を１５Ｈｚより低下させるとき、電荷蓄積が起こる。この電荷蓄積は印加される電圧をオフセットさせ、その結果、サイクルの負の部分と正の部分との間に異なる光学像を生じさせる。したがって、１５Ｈｚ未満のリフレッシュレートは、人間の眼がおよそ５〜１５Ｈｚの周波数での強度変動に対して非常に感度が高いので、明瞭に視認できるフリッカを引き起こす。これらの現象がＬＣディスプレイのフレームレートを１５Ｈｚ以上に制限する。ＬＣ素子がスイッチと一緒に使用されるとき、保持時間は、素子の性能の劣化を回避するために６７ｍｓ未満でなければならない。

【0015】

本発明はエレクトロウェッティング素子が液晶（ＬＣ）素子とは異なる挙動を示すという洞察に基づいている。エレクトロウェッティング素子は電圧の印加中に電荷蓄積を示さない。したがって、劣化なしに表示状態を維持するために交流電圧が必要とされない。ある特定の表示状態が維持されなければならない全期間中にエレクトロウェッティング素子を制御するため直流電圧を使用する可能性は、７０ｍｓより長い期間に亘る保持状態の適用を可能にする。エレクトロウェッティング素子の容量および漏れ電流は、７０ｍｓより長い保持状態の間に素子に必要とされる電圧を実質的に維持するための大きさを有する。「実質的に維持」されるとは、電圧の変化が素子の表示状態に可視的な変化を引き起こさないことを指し、この電圧の変化は１０％未満の変化でありうる。素子の表示状態は流体の位置によって決定され、素子中の流体の位置は電圧によって決定されるので、この位置は保持状態の間に維持される。このような素子の状態は、したがって、準安定状態と呼ばれる。

【0016】

ＬＣ素子では、ＬＣ材料を通る漏れ電流は素子の性能に影響を与える。漏れは、電圧がセルギャップの両端間に印加されるとき、素子内部で電荷を移動させる。主な電圧降下が今度は電極とＬＣ材料との間の誘電体層の両端間に発生し、その結果、ＬＣ材料の両端間の電圧降下が縮小される。この電圧降下の縮小は、液晶素子の保持時間が大体において液晶分子の零電圧状態への緩和によって決定されるので、光学状態を変更し、その結果、保持時間を制限する。

【0017】

漏れ電流は、ＬＣ材料の帯電および絶縁破壊を生じ、これは、ＬＣ素子の性能にさらなる影響を及ぼす。また、ＬＣＤにおいては、ピクセル容量はより低く、容量の変化もより少ない。このことは、エレクトロウェッティングディスプレイと比較して、ＬＣＤを、漏れ電流起因のピクセル電圧の変化の影響を受けやすくする。

【0018】

ＬＣ素子の保持状態の期間は、素子の容量の大きさと漏れ電流との組み合わせによっても制限される。保持時間は容量を増大させることによって増大される場合がある。この容量は、素子の電極間の容量と、ディスプレイ機器の支持板に一体化された蓄積キャパシタとを含む。容量は、例えば、蓄積キャパシタの面積を増大させること、蓄積キャパシタ中の誘電体の厚さを減少させること、または、蓄積キャパシタに使用される誘電体の誘電率を増大させることによって増大される場合がある。しかし、蓄積キャパシタの面積の増大は、ピクセル開口面積ならびにトランジスタ、行の配線、および、列の配線のようなシステムのその他のコンポーネントが利用できる面積も多く占めることによりピクセルの光学透過を減少し、漏れ電流を増大させる場合がある。容量を増大するための別の可能性として、誘電体の厚さまたは誘電率のいずれかを変更することが挙げられる。しかし、この変更は、同じ誘電体が通常は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および蓄積キャパシタによって使用されるため、同じ素子中のＴＦＴの性能に重大な影響を与えるので、製造収率に悪影響をもたらす。容量を増大するために誘電体の厚さまたは誘電率を変更することは、それゆえ、好ましくない。所望の表示状態を維持するためのＬＣ素子の保持状態は、それゆえ２２０ｍｓより短くされなければならない。ＬＣ素子は、素子中での上記の電荷蓄積が、交流電圧がフリッカを生じさせることなく４．５Ｈｚに至るまでの周波数で素子に供給されうる程度まで縮小されているならば、非常に長い期間に亘ってＬＣ素子の表示状態だけを維持可能であることに留意されたい。

【0019】

漏れによってエレクトロウェッティング素子に引き起こされる問題はより少ない。第１の流体を通る電流の漏れは役割がないので、素子中に電荷の移動はない。素子は、比較的大きい容量および非常に低い漏れ電流を有する。したがって、素子は長い保持時間を有する。流体の位置は印加電圧およびそれゆえ印加電界によって決定される。エレクトロウェッティング素子中の流体の位置はスイッチが開いているとき長期間に亘って維持される。その結果、ディスプレイ機器で使用されるときの素子は、流体の位置によって決定される素子の表示状態を同様により長期間に亘って維持する。

【0020】

好ましくは、第２のアドレッシング間隔の終わりに表示コントローラが第２のエレクトロウェッティング素子の表示状態をリフレッシュするように構成される。用語「リフレッシュ」は、ここで、第２の間隔の最初と同じ表示状態をアドレッシング動作の後に維持するように、素子をアドレッシングしてその表示状態をリフレッシュするという意味で用いられる。本実施形態における第２アドレッシング間隔は、その後の表示状態が、ピクセル画像の表示に対して受け入れがたい表示状態へと劣化するような素子の保持時間に対応している。この劣化は抵抗の損失に起因する、すなわち素子内の電流漏れにより起こる。リフレッシュは、素子に印加される電圧を、表示状態が必要とする意図した印加される電圧値に設定し直すことを含む。それゆえ、第２のアドレッシング間隔の終わりに第２の素子をアドレッシングすることにより、準安定素子の表示状態は劣化の前と同様な状態にリフレッシュされ、そのようにして画像の高品質を保持する。このようなリフレッシュは、それゆえ、第２の間隔の終わりまでに劣化し始めた表示状態から、表示状態を回復させることによる表示状態の変更を伴ってよい。米国特許第６５０４５２４号に記載されているブランキング信号が、すべてのピクセルを同じ表示状態に構成する方法に関することに留意されたい。これは、電圧が印加される際に画像の劣化を防ぐために用いられる、本発明においてここで説明されたリフレッシュとは異なっている。

【0021】

好ましくは、第２のアドレッシング間隔の終わりに表示コントローラが第２のエレクトロウェッティング素子の表示状態をリセットするように構成される。ここで用いられる用語「リセット」は、リセット動作の後に第２のアドレッシング間隔の開始時と同じ表示状態を保持するために素子をアドレッシングするという意味合いで用いられる限り、ここで用いられる用語「リフレッシュ」と類似している。リセットは、逆流による表示状態の劣化後に所望の表示状態を回復するために、好ましくは見る者が劣化に気づく前に、適用される。逆流とは、漏れ電流がない中で一定の非零電圧がエレクトロウェッティング素子で維持されるにもかかわらず、少なくとも一方の流体の位置が、その素子に零電圧が印加されているときのその流体の位置に後退する傾向がある現象である。それゆえ、エレクトロウェッティング素子の非零電圧表示状態は、非零電圧の適用にもかかわらず零電圧表示状態に戻る傾向がある。逆流はＬＣディスプレイには発生せず、したがってＬＣディスプレイは、ここで述べたリセットを必要としない。

【0022】

リセットは、素子両端間に印加される電圧の設定を、一時的に、例えば約１ｍｓ間、０Ｖまたは０Ｖ近くに設定し、それから、意図される表示状態を得るために必要とされる値へ印加電圧を戻すことを伴う。このようにして、逆流によるいかなる表示劣化も解決される。リセットの持続時間は流体の構成に実質的に影響を与えないのに十分短い、すなわち、好ましくは素子を見る者が表示状態の変化を感じず、それゆえそれ以上表示状態を劣化させない。

【0023】

素子のリセットは当該素子のリフレッシュとは異なる時間に行われてよい。あるいは、素子のリフレッシュとリセットとは一緒に、好ましくは同時に行われてよい。有利には、リセットは第２のアドレッシング間隔の終わりにリフレッシュと同時に起こるように構成されてよい。リセットはリフレッシュより少ない頻度で行われてよい。それゆえ、ディスプレイがリフレッシュとリセットとを一緒に実行するように構成されている実施形態では、これは、必要なときに、複数の第２のアドレッシング間隔の持続時間に等しいアドレッシング間隔の終わりに、素子をリセットすることを含んでよい。あるいは、リフレッシュはリセットより少ない頻度で行われてよい。このようにすることで、エレクトロウェッティング素子の選択的ピクセルアドレッシングが、単純で効率的な方法で実現され、いかなる逆流および電流漏れ問題も克服し、選択的ピクセルアドレッシングを複雑にすると共に消費電力を増加する別個のリセットおよびリフレッシュ動作を避ける。

【0024】

ここで、第２のアドレッシング間隔の終わりにエレクトロウェッティング素子の表示状態をリフレッシュするという文脈において、用語「リフレッシュ」が使用されるとき（下記に述べる実施形態についても含む）、リフレッシュに代わるものとしてリセットが適用されてよいという、または、リセットが、例えば、第２のアドレッシング間隔の終わりにリフレッシュと同時に組み合わされて適用されてよいというさらなる実施形態が想定されるということが理解されるべきである。

【0025】

さらに、好ましくは、第２のアドレッシング間隔は人間の眼が最も感度が高いアドレッシング間隔よりも長い。人間の眼は約５〜１５Ｈｚの周波数でアドレッシングされることに起因するピクセル表示状態の輝度変化に最も感度が高い。これらの周波数において、ピクセル表示状態の輝度レベル（または反射レベル）の少しの変化（例えば５〜１０％の）は人間の眼にはすでにフリッカとして見えるかもしれない。人間の眼は約５〜１５Ｈｚの範囲外のアドレッシング周波数に起因する輝度変化にはより感度が低く、それゆえ、このような変化をフリッカとして感じる前に、ピクセル輝度レベル(または反射率)のより大きな変化を許容する。約５Ｈｚより低い周波数でのアドレッシングに起因する輝度変化は、おもに画像の明るさの変化と感じられる。約１５Ｈｚより高い周波数における低減された眼の感度は、眼の統合効果に起因している。これらの周波数における輝度変化は、平均画像明るさの変化として少なくとも部分的に感じられる。周波数５、１０および１５Ｈｚは、それぞれ２００、１００および６６．６７ｍｓのアドレッシング間隔に相当する。素子が同じ表示状態のままでの、例えば約５〜１５Ｈｚより遅いレートでの第２エレクトロウェッティング素子のアドレッシング（例えばリフレッシュ）は、人間の眼には（まったく感知されないのでなければ）ほとんど感知されない。このことは、これらの低周波数における素子のアドレッシングに関連するいかなる表示状態の変化もフリッカとして検知されないことを意味している。

【0026】

エレクトロウェッティング素子の表示状態輝度における変化は小さくすることができる。例えば、全体の表示状態の１０％または５％より小さい。これは人間の眼では気づかれない。素子に並列に接続された蓄積キャパシタが、輝度変化を減少させるために用いられてもよい。エレクトロウェッティング素子は、それゆえ約５〜１５Ｈｚの範囲を含むいかなるアドレッシング周波数に対応する間隔でアドレッシングされてもよい。フリッカの認知はピクセルの輝度に依存するので、そのレベルは、この周波数でアドレッシングすることに起因するいかなる輝度変化も人間の眼がフリッカとして感知しないよう十分低く選択される必要がある。それゆえに、エレクトロウェッティングディスプレイ機器は、フリッカのない高品質の画像を提供されることができる。

【0027】

本発明のさらなる実施形態において、表示コントローラが、第１のアドレッシング間隔の終わりに第１のエレクトロウェッティング素子の表示状態を変化させるように構成されている。用語「変化」は、ここで、素子をアドレッシングしてその表示状態をアップデートし、アドレッシング動作の後に第１の間隔の開始時におけるものとは異なる表示状態を与えるという意味で用いられる。第１の間隔が第２の間隔より短いので、第１のエレクトロウェッティング素子は、それゆえ、第２のエレクトロウェッティング素子の表示状態を変化させることなく（これは現在の表示状態のままである）、その表示状態を異なる表示状態へとアップデートされるとよい。それゆえ、ディスプレイは減少した消費電力を有し、また画像データを受信するためにより低いバンド幅を必要とする。ディスプレイの追加のエレクトロウェッティング素子もまた、第１のアドレッシング間隔でその表示状態を変化されてよい。本発明の幾つかの実施形態において、ピクセルアドレッシングメカニズムは、その表示状態を変化されるものと異なり、表示状態を変えることなく他のエレクトロウェッティング素子をアドレッシングしてもよい。例えば、素子の行のすべてのエレクトロウェッティング素子がアドレッシングされてよいが、それらの素子の選択されたもののみが表示状態を変化される。

【0028】

好ましい実施形態において、第１のアドレッシング間隔は、人間の眼が最も敏感なアドレッシング間隔、例えば１０または２０ｍｓよりも短い。ある特定のアドレッシング周波数に対する人間の眼の感度については上述した。先行技術の双安定ディスプレイのピクセルは、エレクトロウェッティング素子について可能な長さより著しく長い最小間隔においてアップデートされることができる。それゆえ、双安定ディスプレイと異なり、本発明のエレクトロウェッティング素子は、第１の間隔が約５ｍｓまたはそれより短い（すなわち、アップデートレートが約２００Ｈｚまたはそれより高い）ような、より高いピクセル変化レートを有するビデオを提供することに適している。第１のアドレッシング間隔が、人間の眼が最も敏感なアドレッシング間隔より短くてよいので、感知しうるフリッカのない高品質のビデオが提供されることができる。約５ｍｓより長い第１の間隔もまた、例えばアナロググレイスケールディスプレイを用いて、ビデオ画像が表示されることを許容する。

【0029】

本発明のさらなる実施形態によると、複数のエレクトロウェッティング素子がパッシブ・マトリクス、アクティブ・マトリクスまたは直接駆動動作のために構成される。本発明は、それゆえ高レベルの設計自由度を与える種々のディスプレイ製造に適用されてもよい。

【0030】

好ましくは、本発明のエレクトロウェッティングシステムは、複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つに電気的に接続される少なくとも１つのドライバ段を含み、表示コントローラは、複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つの表示状態を決定するように少なくとも１つのドライバ段を制御するように構成され、ドライバ段は高インピーダンス状態を有する、オン状態およびオフ状態、さらには高インピーダンス状態を有するいわゆるトライ・ステートドライバ段を用いることは、本発明の利点がエレクトロウェッティングディスプレイにおいて簡単に効率的に提供されるようにする。直接駆動ディスプレイにおいて、１つのドライバ段は１つのエレクトロウェッティング素子に接続されることが可能である。高インピーダンスドライバ段はアクティブ・マトリクス表示にもまた使用されうる。このとき、高インピーダンスを有するアクティブ・マトリクスディスプレイ内のトランジスタ上にデータがサンプリングされる。さらなる実施形態において、少なくとも１つのドライバ段が複数のエレクトロウェッティング素子に電気的に接続されてよい。

【0031】

本発明の実施形態において、表示コントローラが複数のエレクトロウェッティング素子の各々の表示状態を略同時にリフレッシュするように構成される。それゆえ、各ピクセルの表示状態がリフレッシュされ、全体（グローバル）表示リフレッシュを与える。そのようなリフレッシュは、例えば各ピクセルをアップデートするために行われ、遅れのない画像が表示されることを確実にする。このリフレッシュは後述するようにＭｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）等のデータフォーマット画像に従うとよい。

【0032】

本発明の他の実施形態において、表示コントローラは複数のエレクトロウェッティング素子の第１の群の表示状態を所定の時点で略同時にリフレッシュし、複数のエレクトロウェッティング素子の第２の異なった群の表示状態を異なった所定の時点で略同時にリフレッシュするように構成される。幾つかのピクセルは他のピクセルと異なる間隔でリフレッシュされ、それにより表示の選択的リフレッシュを提供する。例えば、一度にすべてのピクセルがリフレッシュされることのないグローバル表示リフレッシュを与えるために、異なったピクセルの行が他の行のピクセルとは異なる瞬間にリフレッシュされることができ、これは、見る者が全部のピクセルのリフレッシュに気づくことを避けることになる。さらに、ディスプレイは、異なるアドレッシングレートを有する異なる部分を有してもよく、第１の部分は急速に変化する画像（例えばビデオ）を表示する一方で、第２の部分は静止またはゆっくりと変化する画像を表示できる。ＬＣディスプレイは、交流電圧を用いてアドレッシングする必要があるため、異なった領域が異なったリフレッシュレートを有するように構成することはできない。これは、ＬＣディスプレイの正しい動作のための適切な反転スキームを得るための幾つかの行／列をアドレッシングする必要に起因している。これに対し、エレクトロウェッティング素子は反転スキームが必要とされないので、直流電圧を用いて切り替えられることができる。

【0033】

好ましくは、エレクトロウェッティングシステムは、複数のエレクトロウェッティング素子の各々を最後にアドレッシングしてから経過した時間を示すデータを記憶するように構成されたメモリを有する。このようにして、第２のアドレッシング間隔の経過は、限られた準安定性によって表示状態の劣化が生じる前に各ピクセルの表示状態をリフレッシュするためにモニタされることができる。

【0034】

好ましい実施形態において、エレクトロウェッティングシステムは、第１の画像を表す入力画像データを連続した第２の画像を表す入力画像データと比較して前記複数のエレクトロウェッティング素子のうち何れが表示状態変化を必要とするか識別する出力画像データを生成するように構成される画像データプロセッサを含む。この比較を用いて、選択されたピクセルのみが表示状態変化をするように識別される。これは、電力消費および必要とされるディスプレイドライバのバンド幅を最小化する。

【0035】

さらなる好ましい実施形態において、エレクトロウェッティングシステムは、第１の画像と連続した第２の画像との間の画像差を表す入力画像データを処理して複数のエレクトロウェッティング素子のうち何れが表示状態変化を必要とするか識別するように構成される画像データプロセッサを含む。入力画像データ、例えばＭＰＥＧデータ、または類似の画像圧縮技術は、第２の画像の各ピクセルの表示状態の詳細を与えるのではなく、第１の画像と第２の画像との間の差、あるいはデルタデータといわれるものを識別しうる。そのようなデータ形式の使用は、選択的ピクセルアドレッシングの実施を簡単にし、効率的なデータ転送を可能にする。さらに、ＬＣＤ技術で経験されるモーションまたはブロックアーチファクトのない高品質のビデオ画像を提供するために、本発明のエレクトロウェッティング素子の選択的ピクセルアドレッシングとともにＭＰＥＧデコーディングを使用することが考えられる。

【0036】

さらに好ましくは、周期的に、入力画像データは複数のエレクトロウェッティング素子の各々の表示状態を示す。ＭＰＥＧは、例えば、上記の通り、連続画像間の差を示す。しかしながら、連続フレーム間のピクセルの表示状態における小さな変化は、新しい画像のデータに含まれるには十分大きくない可能性がある。それゆえ、周期的に、入力データはピクセルごとに現在の表示状態を示し、これらピクセルは、各ピクセルの表示状態が現在の画像に対して正しくなるようにそれに応じてアップデートされる。

【0037】

好ましい実施形態において、複数のエレクトロウェッティング素子は、第１のエレクトロウェッティング素子を含む第１の組および第２のエレクトロウェッティング素子を含む第２の組を有し、表示コントローラは、第１の組を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、第２の組を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成される。このように、個々のピクセルではなく、ピクセルの組（例えばピクセルのブロックまたは行）が、選択的にアドレッシングされることができる。換言すれば、１個より多い素子が第１のアドレッシング間隔でアドレットングされてよく、１個より多い素子が第２のアドレッシング間隔でアドレッシングされてよい。このことは、より大きなディスプレイのピクセルのアップデートまたはリフレッシュについてのより効率的なスキームをもたらしうる。さらに、メモリが、アドレッシングを必要とする行に関する記憶データのみを記憶することを必要とし、これは、より小さなメモリが用いられてよいことを意味する。さらに、より速いピクセル変化領域およびより遅いピクセル変化／リフレッシュ領域を有するディスプレイが構築されてよい。

【0038】

本発明のさらなる観点によると、複数のエレクトロウェッティング素子を異なった表示状態の間で切り替えるために複数のエレクトロウェッティング素子を電気的にアドレッシングするための表示コントローラであって、複数のエレクトロウェッティング素子は、第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含み、当該表示コントローラは、第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、第２のエレクトロウェッティング素子を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成され、第２のアドレッシング間隔は第１のアドレッシング間隔よりも長い表示コントローラが提供される。

【0039】

本発明の別の観点によると、複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つへの電気接続のためのドライバ段であって、該ドライバ段は、前記複数のエレクトロウェッティング素子を異なった表示状態の間で切り替えるために、表示コントローラの制御の下で、前記複数のエレクトロウェッティング素子のうちの少なくとも１つを電気的にアドレッシングするように構成され、前記複数のエレクトロウェッティング素子は、第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含み、前記ドライバ段は、前記第１のエレクトロウェッティング素子を第１のアドレッシング間隔の終わりにアドレッシングするのに、および前記第２のエレクトロウェッティング素子を第２のアドレッシング間隔の終わりにアドレッシングするのに適しており、前記第２のアドレッシング間隔は前記第１のアドレッシング間隔よりも長い、ドライバ段が提供される。ドライバ段は好ましくは高インピーダンス状態を有し、それゆえさらに詳細を後述するように、ディスプレイのトライ・ステート切り替えを提供する。

【0040】

さらなる本発明の観点は、第１のエレクトロウェッティング素子および第２のエレクトロウェッティング素子を含む複数のエレクトロウェッティング素子を有するディスプレイ機器を制御する方法であって、前記エレクトロウェッティング素子の各々が当該エレクトロウェッティング素子を電気的にアドレッシングすることにより複数の異なった表示状態に構成可能であり、当該方法は、
a) 前記第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするステップと、
b) 前記第２のエレクトロウェッティング素子を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするステップと
を含み、前記第２のアドレッシング間隔は前記第１のアドレッシング間隔より長い、方法に関する。

【0041】

本発明のさらなる特徴および利点は、例示のためだけに記載され、添付図面を参照して行われた、発明の好ましい実施形態についての以下の説明から明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明によるエレクトロウェッティングシステムの一部の略断面を示す図である。

【図2】（ａ）は本発明によるエレクトロウェッティングシステムの一部を示す図であり、（ｂ）はさらなる実施形態による、蓄積キャパシタを含むエレクトロウェッティングシステムの一部を示す図である。

【図3】（ａ）はドライバ段の実施形態を示す図であり、（ｂ）は図３の（ａ）の実施形態のタイミングチャートを示す図である。

【図4】（ａ）はドライバ段の代替的な実施形態を示す図であり、（ｂ）は図４の（ａ）の実施形態のタイミングチャートを示す図である。

【図5】（ａ）はドライバ段の代替的な実施形態を示す図であり、（ｂ）は図５の（ａ）の実施形態のタイミングチャートを示す図である。

【図6】エレクトロウェッティングシステムの実施形態を示す図である。

【図7】エレクトロウェッティングシステムのさらなる実施形態を示す図である。

【図8】さらなる実施形態によるエレクトロウェッティングシステムの一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図１はエレクトロウェッティングディスプレイ機器１の実施形態の略断面図を示している。ディスプレイ機器は複数のエレクトロウェッティング素子２を含み、そのうちの１個が図示されている。素子の横方向の範囲が２本の破線３、４によって図に示されている。エレクトロウェッティング素子は、第１の支持板５と第２の支持板６とを備える。支持板は、各エレクトロウェッティング素子の別個の部品でもよいが、支持板は、好ましくは、複数のエレクトロウェッティング素子によって共通に共有される。支持板は、例えば、ガラス製またはポリマー製でもよく、剛性でも可塑性でもよい。

【0044】

ディスプレイ機器は、ディスプレイ機器によって形成された画像または表示を観察できる観察側７と、背面側８とを有する。第１の支持板５は観察側と向かい合い、第２の支持板６は背面側８と向かい合う。代替的な実施形態では、表示は背面側８から観察される場合がある。ディスプレイ機器は、反射型、透過型、または、半透過型でもよい。表示は、画像がセグメントから作り上げられるセグメント表示型でもよい。セグメントは同時または別々に切り替えることが可能である。各セグメントは、１個のエレクトロウェッティング素子２、または、近接した、もしくは、離れた多くのエレクトロウェッティング素子２を含む。１個のセグメントに含まれるエレクトロウェッティング素子は同時に切り替えられる。ディスプレイ機器は、さらに、アクティブ・マトリクス駆動表示型でもよく、または、パッシブ・マトリクス駆動表示型でもよい。

【0045】

支持板間の空間１０は、２つの流体、すなわち、第１の流体１２および第２の流体１１で満たされる。第２の流体は第１の流体と不混和性である。第２の流体は導電性または有極性であり、水、または、水およびエチルアルコールと混合した塩化カリウムの溶液のような塩溶液でもよい。第２の流体は、好ましくは、透明であるが、有色、白色、吸収性、または、反射性でもよい。第１の流体は非導電性であり、例えば、ヘキサデカン、または、（シリコーン）油のようなアルカンでもよい。疎水性層１３が支持板６に配置され、空間１０と向かい合うエレクトロウェッティング表面領域を作る。この層は、複数のエレクトロウェッティング素子２に延びる連続的な層でもよく、または、図示されるように、各部分が１個のエレクトロウェッティング素子２だけに延びる断続的な層でもよい。この層は、例えば、ＡＦ１６００または別の低表面エネルギーポリマーのようなアモルファスフルオロポリマー層でもよい。代替的に、エレクトロウェッティング素子は、第１の液体１２、電極１４、疎水性層１３、および、第１の支持板５に隣接した壁１６を用いて構成される場合がある。この構成では、第１の液体は、空間１０の背面側８ではなく、観察側７に配置される。同様に、代替的な構成では、エレクトロウェッティング素子は、光経路中に直列に２個以上の切り替え可能なエレクトロウェッティング素子を組み込むため互いの上に位置付けられうる。切り替え可能な素子のさらなる一体化は、１つ以上のさらなる第１の流体を各エレクトロウェッティング素子に組み込むことによって実現可能である。層１３の疎水性特性は、第１の流体が疎水性層１３の表面に関して第２の流体より高い湿潤性を有するので、第１の流体を支持板６に優先的に接着させる。湿潤性は固体の表面に対する流体の相対的な親和性に関する。湿潤性は相対的な親和性と共に増大し、流体と固体との間に形成された接触角によって、着目中の流体の内部で測定可能である。湿潤性は、９０°より大きい角度での相対非湿潤性から、接触角が０°であるときに、流体が固体の表面に膜を形成する傾向がある完全な湿潤性まで増大する。

【0046】

各素子２は第２の支持板６に配置された電極９を含む。電極９は、疎水性層１３でもよい絶縁体によって流体から隔離される。一般に、電極９は、望ましい形状または形であればどのようなものでもよい。電極９は信号線１４によって電圧信号が供給される。第２の信号線１５は導電性の第２の流体１１と接触した電極に接続される。この電極は、すべての素子が流体的に第２の流体によって相互接続され、第２の流体を共用し、壁によって遮られていないとき、すべての素子に共通でもよい。エレクトロウェッティング素子２は、信号線１４と信号線１５との間に印加された電圧Ｖ_ｅによって制御される。各支持板６に接触した電極９は、支持板に印刷された配線のマトリクスによってディスプレイ駆動システムに接続される。この配線は、スパッタリングおよびストラクチャリングまたは印刷技術等の種々の方法で適用されることができる。

【0047】

セグメント型のディスプレイでは、電極９は数個の素子に広がり、全部が同時に切り替えられる複数のエレクトロウェッティング素子の画像領域を画定する場合がある。セグメントが数個のエレクトロウェッティング素子を覆うとき、信号線１４はこれらのエレクトロウェッティング素子のための共通信号線である。

【0048】

第１の流体１２の横方向の範囲は、エレクトロウェッティング素子の断面に沿う壁１６によって１個のエレクトロウェッティング素子に制約される。図１に示された実施形態では、壁は疎水性層１３の範囲を画定する。疎水性層が複数の素子に延びるとき、壁は、好ましくは、層の上に配置される。代替的にまたは追加的に、壁は第１の流体を制約するための親水性層を含む。ディスプレイのエレクトロウェッティング素子のさらなる詳細は特に国際公開第０３／０７１３４６号に開示されている。

【0049】

第１の流体は光学スペクトルの少なくとも一部分を吸収する。流体は、光学スペクトルの一部分を透過し、カラーフィルタを形成する場合がある。この目的のため、流体は色素粒子または染料の添加によって着色されてもよい。代替的に、第１の流体は黒色でもよく、すなわち、光学スペクトルの実質的にすべての部分を吸収してもよく、または、反射してもよい。疎水性層は透過型でも反射型でもよい。反射層は、可視スペクトル全体を反射し、層を白色に見えるようにさせ、または層の一部分を着色する場合がある。

【0050】

信号線１４と信号線１５との間に印加された電圧Ｖ_ｅが非零アクティブ信号レベルＶ_ａに設定されるとき、素子はアクティブ状態に入る。静電気力は第２の流体１１をセグメント電極９の方へ移動させ、それによって、第１の流体１２を疎水性層１３の領域の少なくとも一部分から疎水性層の領域を取り囲む壁１６へ向かって押し返し、移動させる。完全に押し返されたとき、第１の流体は破線１７によって概略的に示されるように液滴形状にある。この作用は、エレクトロウェッティング素子の疎水性層１３の表面から第１の流体を除去する。素子両端間の電圧が零または零に近い値の非アクティブ信号レベルに戻されるとき、素子は、第１の流体が逆流して疎水性層１３を覆う非アクティブ状態に戻る。このようにして、第１の流体は各エレクトロウェッティング素子中に電気的に制御可能な光スイッチを形成する。

【0051】

エレクトロウェッティング素子はキャパシタを形成する。第２の流体１１および電極９が極板を形成し、第１の流体１２および疎水性層１３が誘電体層を形成する。第１の流体がアクティブ状態であるとき、すなわち、形状１７を有するとき、素子の容量は、第１の流体が非アクティブ状態にあるとき、すなわち、形状１２を有するときより高い。

【0052】

図２の（ａ）はエレクトロウェッティングシステム２０を示し、このエレクトロウェッティングシステム２０は、キャパシタ２１として表されたエレクトロウェッティング素子と、電圧Ｖ_ｅを素子に印加するドライバ段２２と、エレクトロウェッティング素子２１をドライバ段の出力２４に接続するスイッチ２３とを備える。ドライバ段２２は、表示コントローラからドライバ段の入力２５で信号を受信し、エレクトロウェッティング素子に電圧Ｖ_ｅを設定する。スイッチ２３が閉じるとき、キャパシタ２１は電圧Ｖ_ｅまで充電される。スイッチ２３を開いた後、電圧レベルは保持状態の間に維持される。この保持状態の期間は、キャパシタ２１の容量と、エレクトロウェッティング素子およびスイッチの漏れ電流とに依存する。スイッチがドライバ段中に一体化されるとき、漏れ電流は高インピーダンス状態でのドライバ段の漏れ電流である。１５０μｍ×１５０μｍの断面を有する典型的なエレクトロウェッティング素子は、非アクティブ状態にあるとき０．１ｐＦの容量を有し、アクティブ状態にあるとき０．５ｐＦの容量を有し、０．２ｐＡ未満の漏れ電流を有する。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような典型的な電子スイッチは、約１０^１２〜１０^１３Ω以上の開放抵抗を有する。

【0053】

これらの値は７０ｍｓを超える保持状態の期間を可能にする。腕時計のディスプレイ、電子ブック、電子辞書、ＧＰＳ機器のような静的な用途に対し、典型的な期間は、消費電力の著しい削減をもたらす１００ｍｓ〜１ｓである。エレクトロウェッティング素子に対する比較的長い保持状態は、非アクティブ状態へ戻る第１の流体の遅い応答が原因ではなく、電圧が素子の両側で維持されることが原因である。通常のエレクトロウェッティング素子は双安定ではなく、準安定であるので、２つの状態のうちのいずれかにおいて、その状態を維持するために電圧が必要とされない電気泳動素子のような双安定素子と対照的に、素子の両側の電圧は表示状態を維持するために維持されるべきである。保持時間は、スイッチの開放から、表示状態がスイッチを開くときの表示状態の９０％まで低下するように素子の両側の電圧が低下する瞬間までの時間として定義される。保持状態の期間は、好ましくは、素子の光学状態に可視的な変化を生じさせないように十分に短い。要求の多い用途は、保持状態の期間が保持時間より短いことを必要とする場合がある。より要求の少ない用途は、保持状態の期間が保持時間の２倍〜３倍より短いことを必要とする場合がある。保持状態の終わりに、素子は電圧を再び所要レベルまで上昇させることによりリフレッシュされる。

【0054】

エレクトロウェッティング素子は、電気泳動素子のように双安定ではなく、準安定であるので、エレクトロウェッティング素子にとって、アクティブ状態と非アクティブ状態との間で第１の流体および第２の流体の位置を達成することはより容易である。このような状態では、素子は、スイッチが開いているときと同様に維持することができる、いわゆる、階調表示状態を有する。相応に流体位置を変化させることにより、多くの異なった階調状態が得られる。さらに、長い期間の保持状態を有するエレクトロウェッティング素子は、例えば、１０または２０ｍｓのリフレッシュレートを有するビデオ画像を表示する表示状態の合間で十分に高速に切り替わりうる

【0055】

図２の（ｂ）は図２の（ａ）のエレクトロウェッティングシステムに類似したエレクトロウェッティングシステム２６を示している。蓄積キャパシタ２７が素子２１に並列に接続されている。保持状態の期間を決定する容量はキャパシタ２１および２７の容量である。蓄積キャパシタはどのような固定電圧線に接続されてもよい。保持時間の期間は、素子に並列に結合されたキャパシタを追加することにより長くすることができる。一方、ＬＣディスプレイは小容量キャパシティを有し、白(すなわち開放)表示状態の関数として容量の変化も少なく、それゆえ漏れ電流からより影響を受けやすいということを意味している。ＬＣディスプレイ素子はそれゆえ、素子内の漏れの効果を縮減するために、蓄積キャパシタを素子に並列に必要とする。エレクトロウェッティング素子は、素子内の流体の位置の変化による素子の容量の変化の影響を減少させるためにキャパシタを使用してもよい。

【0056】

図２の（ａ）および（ｂ）において、スイッチ２３は、ドライバ段２２の出力２４とエレクトロウェッティング素子２１との間に別個の素子として表されている。双安定線形増幅器に関して米国特許第４１６５４９４号に開示された方法と同様の方法でスイッチおよびドライバ段を一体化することも可能である。この増幅器は、低インピーダンス増幅状態と超高出力インピーダンス状態との間で切り替えることができる。一体化されたスイッチの利点は、消費電力の削減および実施のより低価格化である。さらに、一体化されたスイッチはディスプレイまたはＰＣＢ（印刷回路基板）上で必要とする面積が小さい。

【0057】

エレクトロウエッティングセルの容量は、絶縁体層１３の厚さ、誘電率、または、材料を選択することにより、例えば、疎水性層の誘電体層および絶縁体層を作ることにより調整される場合がある。

【0058】

図１および図２のエレクトロウェッティング素子はディスプレイ機器における画素として説明されているが、エレクトロウェッティング素子は、一般的な光、光学絞り、調整可能なレンズなどのような、流体の位置の維持が有利に使用可能である任意の用途で使用される。

【0059】

図３の（ａ）は、キャパシタ２１によって示されたエレクトロウェッティング素子をアクティブ状態と非アクティブ状態との間で切り替えるドライバ段の代替的な実施形態を示している。電圧Ｖ_ｐは、複数のエレクトロウェッティング素子に共通の電圧であり、図１において電極１５に印加される。Ｓ１およびＳ２はスイッチである。素子状態は、スイッチＳ１およびＳ２の状態の組み合わせによって決定され、Ｓ１がオンであり、かつ、Ｓ２がオフであるとき、素子電圧は０であり、素子はオフ状態である。Ｓ１がオフであり、かつ、Ｓ２がオンであるとき、素子電圧は−Ｖｐに等しく、素子をオン状態に切り替える。図３の（ｂ）はスイッチのタイミングチャートを示している。時点ｔ_１において、素子は表示データに応じて非アクティブ表示状態に設定されるべきである。したがって、スイッチＳ１は閉じ、スイッチＳ２は開く（図中、それぞれ、「オン」および「オフ」として示されている）。図の一番上のトレースに示された、素子の両端間の電圧Ｖ_ｅは零であり、非アクティブ素子をもたらす。ｔ_２において、両方のスイッチが開き、電圧Ｖ_ｅは零のまま保たれる。ｔ_３において、素子の表示状態はアップデートされるべきであり、素子はアクティブ状態に設定される。スイッチＳ１は開き、スイッチＳ２は閉じる。素子両端間の電圧は今度は−Ｖ_ｐである。負符号は、電極１５での電圧を零として示すための慣例の結果である。ｔ_４において、スイッチＳ２が開くとき、電圧Ｖ_ｅは実質的に−Ｖ_ｐに等しく保たれる。ｔ_５において、素子はスイッチＳ２を閉じることにより非アクティブ状態に設定される。

【0060】

保持状態ｔ_２−ｔ_３およびｔ_４−ｔ_５において、キャパシタ２１からみたときのインピーダンスは、開いたスイッチのために高い。素子およびスイッチの漏れ電流は低いので、電圧は素子にとどまる。素子の表示状態は、素子の準安定性により保持状態に維持される。素子は、表示状態が変更される前または保持期間が満了する前に、再びアドレッシングされる必要がなく、システム全体での消費電力の激しい削減をもたらす。図３の（ｂ）に示されたスイッチングモードは、素子からみたときの、低インピーダンス・零電圧、低インピーダンス・高電圧、および、高インピーダンス・任意電圧の３種類の異なる状態のために、トライ・ステート・スイッチングと呼ばれる。

【0061】

図３の（ｂ）のスイッチング手順は２個の電圧状態を有するドライバ段に使われるが、類似した手順が他の実施形態、例えば、複数の出力電圧を有し、振幅変調された階調に適したドライバ段、複数のスイッチ、プッシュプルではないドライバ段、または、デジタル・アナログ変換器にも適用される。８個の出力レベルを提供する３ビットＤＡＣ（デジタル・アナログ変換器）を含むドライバ段の実施形態が図４の（ａ）に示されている。ＤＡＣの出力はスイッチＳ３を介してエレクトロウェッティング素子２１に接続されている。図４の（ｂ）はドライバ段のタイミングチャートを示す。素子両端間の電圧Ｖ_ｅは、デジタルのＤＡＣ入力値１１１および０００にそれぞれ対応する零ボルトと−Ｖ_ｐとの間の８個のレベルを表す。時点ｔ_１においてスイッチＳ３が閉じ、デジタル入力１０１に対応する電圧Ｖ_ｅが素子に印加される。ｔ_２において、スイッチは開き、素子は、ｔ_３まで高インピーダンス保持状態に入る。ｔ_３において、表示状態はデジタル入力００１にアップデートされ、ｔ_４において、素子は再び保持状態にある。同じ手順が任意の個数の出力電圧を有するドライバ段に適用される。

【0062】

インピーダンス切り替えは、フレーム混合または空間混合を使用し、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６２４２７（リセットパルスおよび断続的な供給電圧）、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６２４２９（ブースター・バースト・モード）、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６２４２８（ＶＣＯＭ変調）に記載されているアドレッシングのような、エレクトロウェッティング素子をアドレッシングする他の方法と組み合わせることも可能である。

【0063】

図５の（ａ）は、インピーダンス切り替えをリセットパルスと組み合わせるドライバ段を示している。素子２１の両端間の電圧Ｖ_ｅは、２個のスイッチＳ４およびＳ５を用いて、零ボルトと−Ｖ_ｐボルトとの間で切り替えることが可能である。図５の（ｂ）はドライバ段のタイミングチャートを示している。リセットパルスを開始する時点ｔ_１において、スイッチＳ４はオンに切り替えられ、素子の両端間の電圧Ｖ_ｅを零まで低減する。短い期間の後、ｔ_２において、Ｓ４は開状態に戻り、Ｓ５が閉じ、Ｖ_ｅを−Ｖ_ｐに設定する。リセットパルスがｔ_１からｔ_２までの期間に印加される。この期間は、リセットパルスが素子の観察される表示状態に影響を与えないように、十分に短くされるべきである。素子が再充電されると、スイッチＳ５はｔ_３において再び開き、素子を保持状態に設定する。保持状態は、スイッチＳ４がｔ_５まで続く次のリセットパルスのために再び閉じるとき、ｔ_４で終わる。保持状態では、消費電力は実質的に零である。保持状態が充電期間およびリセット期間と比べて長いとき、全体的な電力削減は著しい。上記で説明したように、リセットパルスは、エレクトロウェッティング素子のリフレッシュと同時に行われることが必要なとき、例えば第２アドレッシング間隔の終わりに発生させることが有効である。

【0064】

本発明では、前に説明したディスプレイ機器を含み、現在ではより一般的なフレームアドレスではなく選択的ピクセルアドレスを与えるエレクトロウェッティングシステムが提供される。前記表示コントローラは、ディスプレイ機器の前記第１のエレクトロウェッティング素子を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、前記第２のエレクトロウェッティング素子を、第１のエレクトロウェッティング素子と異なり、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成される。前記第２のアドレッシング間隔は前記第１のアドレッシング間隔より長い。第１のエレクトロウェッティング素子は、第１のアドレッシング間隔の最初の瞬間にアドレッシングされて所望の表示状態を与え、次に、第１のアドレッシング間隔の終わりの第２の瞬間に再びアドレッシングされ、表示状態を変化させる。用語「変化」は、ここで、素子をアドレッシングしてその表示状態をアップデートし、アドレッシング動作の後に第１の間隔の最初とは異なる表示状態を与えるという意味で用いられる。第１の間隔は、ディスプレイの一部を速くアップデートするためにセットされるとよい。例えば、第１のエレクトロウェッティング素子はビデオを表示することができ、したがって、第１の間隔は約１０〜２０ｍｓかまたはこれより短くされ、好ましくは、前に説明したとおり、見る者が表示状態の変化に気付く（例えばフリッカ）のを避けるために、人間の眼が最も感度の高いアドレッシング間隔よりも短くされる。これに対し、第２のエレクトロウェッティング素子は、第２のアドレッシング間隔の最初の瞬間にアドレッシングされて所望の表示状態を与え、次に、第２のアドレッシング間隔の終わりの第２の瞬間に再びアドレッシングされ、第２の素子の表示状態をリフレッシュする。用語「リフレッシュ」は、ここで、第２の間隔の最初と同じ表示状態をアドレッシング動作後も維持するために、素子をアドレッシングしてその表示状態をリフレッシュするという意味で用いられる。第２のアドレッシング間隔は、本発明の実施形態において、第２の素子を同じ表示状態に保持する期間であり、この後、表示状態は、限られた準安定性のため、劣化する。第２のアドレッシング間隔は、例えば約７０ｍｓ〜１ｓとすることができ、好ましくは、前に説明したとおり、ディスプレイを見る者がリフレッシュに気付く（例えばフリッカ）のを避けるために、人間の眼が最も感度の高いアドレッシング間隔よりも長くとすることができる（約５〜１５Ｈｚのリフレッシュレートに対応する）。アクティブ・マトリクス・ディスプレイでは、第２のアドレッシング間隔は、秒のオーダーとすることができ、ディスプレイを構築するのに用いられた材料の特性に応じて、直接駆動型ディスプレイでは分のオーダーとすることができる。

【0065】

選択的なピクセルのアドレッシングをするために、表示コントローラの出力における信号は、ディスプレイにおいて必要な変化によって決定されるオーダーとすることができる。表示コントローラは、アップデート後に得られるべき表示状態とは異なる現在の表示状態を有する素子に付随するドライバ段にのみ信号を送信する。アドレッシングされないドライバ段は、休止状態のままとすることができる。このことは、表示機器に送信されるべき信号数を大幅に減少させ、したがって、ディスプレイ駆動システムの電力消費を減少させる。加えて、表示コントローラ内のデータレートおよびクロック周波数が減少させられることができ、これは、ディスプレイ駆動システムの電力消費のさらなる減少を生じる。

【0066】

素子が保持状態の終わりに近づいたら、すなわち、該素子が、その第２のアドレッシング間隔の終期に近づいたら、該素子は、該素子に印加される電圧を、素子の所望の表示状態を生じるレベルまで増加させることによってリフレッシュされるべきである。液晶ディスプレイ機器においては、素子の限られた安定性に対応するために、十分に高いレートでディスプレイリフレッシュ中に全素子がリフレッシュされる（チャージによる劣化を防ぐため）。このフレームレートは、通常５０または６０Ｈｚであり、より高品質の画像を達成するために近年では１００または１２０Ｈｚに上昇された。出力における信号は、保持状態の終了によって決定されるオーダーとすることができる。

【0067】

本発明の実施形態において、エレクトロウェッティングシステムは、複数のエレクトロウェッティング素子の各々を、その表示状態をリフレッシュまたは変更するために最後にアドレッシングしてから経過した時間を示すデータを記憶するメモリを含む。これは、各素子について、例えばタイマを用いて、第２のアドレッシング間隔の経過がモニタされ、これにより、各素子がその表示状態が劣化する前にリフレッシュされることを可能にする。メモリ中のデータは、例えば第１のまたは第２のアドレッシング間隔の終了後に、素子表示状態がリフレッシュまたは変化されたら、アップデートされる。さらに、素子が第２のアドレッシング間隔の終期に近づいたら、例えばディスプレイの他の素子のアドレシングと同期するために、その表示状態は必要なときよりも早く変化またはリフレッシュされるとよい。メモリは、後で説明するように、ディスプレイのグローバルリフレッシュをいつ実行するかを決定するのに用いられることができる。メモリは、例えば、エレクトロウェッティングシステムのホストサイド表示コントローラに、埋め込みまたは外部メモリとして設けられてもよく、あるいは、他の実施形態においては、例えば、ディスプレイドライバ集積回路（ＩＣ）、メモリＩＣまたはピクセル内のメモリ内に、ディスプレイのスレーブサイドに配置されてもよい。

【0068】

本発明によるエレクトロウェッティングシステムは、さらなるメモリストアおよびコンパレータを含んでもよい。コンパレータは画像データプロセッサである。ディスプレイの動作中、このさらなるメモリストアは、ディスプレイの第１の現在の画像を表すデータを含み、このデータは各素子の現在の表示状態を示す。コンパレータは、記憶された第１の画像データをディスプレイの連続した第２の画像を表す入力画像データと比較する。この比較に基づいて、コンパレータは、表示状態変化を必要とする選択された素子を識別する出力画像データを生じ、ディスプレイ画像を連続した第２の画像にアップデートする。したがって、選択されていない素子は、その表示状態の変化を必要とせず、したがって、表示状態リフレッシュを必要としない限り、保持表示状態でアドレッシングされないままでいる。したがって、表示コントローラは、表示状態の変化を必要とする素子のためにのみ信号を出力することによって、ディスプレイの変化を起こすことができる。例えば、直接駆動ディスプレイでは、コンパレータは、「古い第１の画像データexor 新しい第２の画像データ」が表示状態変化を生じる排他的論理和（ＥＸＯＲ）関数を使用してもよい。したがって、0 exor 0は、表示状態変化なし、すなわちラッチなしとなり、1 exor 0は表示状態変化、すなわちラッチとなり、0 exor 1は、表示状態変化を生じ、1 exor 1は表示状態変化なしとなる。

【0069】

アクティブ・マトリクス、パッシブ・マトリクスおよび直接駆動ディスプレイについては、素子は行ごとにリフレッシュ／変化されることができる、すなわち、行の中で少なくとも１つの素子が表示状態リフレッシュ／変化を必要とすれば、素子の行がアップデートのために選択される。ピクセル行のどのピクセルがリフレッシュまたは変化を必要とするかを監視するために、例えば、各素子の表示状態を示すデータを記憶することによって、または、第１の間隔でアドレッシングされたピクセルの群および第２の間隔でアドレッシングされたピクセルの群を示すデータを記憶することによって、メモリが用いられ得る。代わりに、どの行がアドレッシングを必要とするかを監視するために、後に説明されるシフトまたはラインレジスタ等のレジスタが用いられるとよい。

【0070】

他の実施形態においては、上記のさらなるメモリおよびコンパレータは不必要とすることができる。例えば、エレクトロウェッティングシステムが、各ピクセルの表示状態を識別するのではなく連続した画像間の差を識別して第１のおよび第２の連続した画像間で表示状態変化を必要とするピクセルのみを識別するフォーマットの入力画像データを用いるように構成される場合である。このような実施形態では、エレクトロウェッティングシステムは、このようなデータ、例えばＭＰＥＧデータを処理するように構成された画像データプロセッサを含む。周期的に、このようなデータは、ディスプレイの画像が最新のものであることを保証するために、ディスプレイの全素子の表示状態を示すデータとすることができる。ＭＰＥＧ符号化原理に応じて、また、最大バンド幅に応じて、この周期は例えば２フレームごととすることができる。または、他の実施形態においては、特定の数のフレームごとであってもよく、この数は、３〜１６、例えば８以上、例えば１２であってもよい。これは、以下に説明するように行われるディスプレイのグローバルリフレッシュを生じさせるとよい。さもないと、素子の表示状態は、画像データ中に符号化されるのに十分大きくない連続画像間の小さな変化のため、ゆっくり、現在表示されている画像に必要な表示状態に間に合わないもの（out of date）になりうる。このようなデータは、表示状態変化が関連するピクセルを識別する表示座標データを有する。表示コントローラは、ディスプレイの素子のアドレスを座標データと比較して、アップデータされるべき素子を識別するためのアドレスコンパレータを含むとよい。

【0071】

本発明のエレクトロウェッティングシステムの表示コントローラは、ディスプレイの各エレクトロウェッティング素子の表示状態を略同時にリフレッシュするように構成されることができる。言い換えれば、ディスプレイは全体的に（グローバルに）リフレッシュされてもよい。略同時とは、ディスプレイの各ピクセルが、略同時に（ディスプレイの１つのピクセルを、例えば異なった行の中の異なるピクセルと比較してリフレッシュする際に生じうる遅延を考慮して）リフレッシュされることと理解されたい。グローバルリフレッシュは、素子の所定の部分が第２のアドレッシング間隔の間中１つの表示状態に保持されるときに、実行されるとよい。いつグローバルリフレッシュが必要とされるのか決定するために、スレーブ行メモリストア、ラインメモリまたはより小容量のメモリストアが用いられるとよい。代わりにまたは加えて、表示コントローラは、第１の群の素子の表示状態を或る所定の時点で略同時にリフレッシュし、第２の異なった群の素子の表示状態を、異なった所定の時点で略同時にリフレッシュしてもよい。実際、複数の異なった群の素子の各々が、異なった時点でリフレッシュされるとよい。各群は、例えば、素子の行または列とすることができる。全素子が同時にリフレッシュされるのではなく、所定のリフレッシュアルゴリズムに従ってまたはランダムに各群をリフレッシュすることにより、ディスプレイのグローバルリフレッシュが、見る者がリフレッシュに気付くことなく達成されることができる。

【0072】

ここで、本発明によるエレクトロウェッティングシステムの例を説明する。

【0073】

図６は、本発明によるエレクトロウェッティングディスプレイ駆動システムの実施形態の概略図を示している。ディスプレイ駆動システムは、いわゆる直接駆動型であり、図１に示された支持板６に好ましくは接着させられた集積回路の形をとるか、または、ディスプレイモジュールの他の場所で、例えば、ＰＣＢ上で、電子部品中に一体化される。ディスプレイ駆動システム１００は、信号線１４および共通信号線１５を用いてディスプレイ機器に接続される。各電極信号線１４は、ディスプレイ駆動システム１００からの出力を異なる電極９に一つずつ接続する。共通信号線は、電極を通って第２の導電性流体１１に接続される。１本以上の入力表示データ線１０２がさらに含まれ、ディスプレイ駆動システムは、入力表示データ線によって、任意の時点においてアクティブ状態にあるべき素子と非アクティブ状態にあるべき素子とを決定するためのデータが指示されうる。

【0074】

ある電極９をアクティブ電圧信号を用いて選択的に作動させることにより、対応するエレクトロウェッティング素子が、第１の流体１２が支持板６の表面から少なくとも部分的に除去される開状態に駆動され、その他の非選択電極は、共通信号線１５に印加された共通電圧信号に等しいか、または、少なくとも実質的に等しい非アクティブ電圧信号を用いて駆動される。すなわち、非選択信号線１４および共通信号線１５は同一電圧を有し、またはそれらの差は約０Ｖである。

【0075】

図示されたコントローラの実施形態は、入力データ線１０２から表示されるべき画像に関する入力データを受信する表示コントローラ１０４、例えば、マイクロコントローラまたはハードウェアコントローラを備える。マイクロコントローラの出力は、信号分配器およびデータ出力ラッチ１０６のデータ入力に接続される。信号分配器は、好ましくは、ドライバ段１０８を介してディスプレイ機器に接続された複数の出力に入力データを分配する。信号分配器によって、ある素子が特定の表示状態に設定されるべきであることを示すデータ入力が、この素子に接続された出力へ送信される。分配器はシフトレジスタでもよい。入力データは、クロックに同期してシフトレジスタへ入れられ、ラッチパルスを受信し次第、シフトレジスタの内容が出力ラッチにコピーされる。出力ラッチは、ドライバ集合体１０７に接続された１個以上の出力を有する。ラッチの出力は駆動システム内部の１台以上のドライバ段１０８の入力に接続される。各ドライバ段の出力は、信号線１４および１５を経由して、対応するディスプレイ素子に接続される。上記のディスプレイ駆動システムは、直接駆動型ディスプレイ、アクティブ・マトリクス・ディスプレイ、または、パッシブ・マトリクス・ディスプレイに使用することが可能である。

【0076】

各ドライバ段は、別個の素子としての、または、一体化されるかのどちらかの、図２に示されるもののようなスイッチを含む。スイッチは制御信号によって制御される。各ドライバ段は、この制御信号自体を生成し、電圧が分配器１０６から受信されるときにスイッチを閉じ、ある期間後に再びスイッチを開く場合がある。ドライバ段はスイッチを制御するため共通制御信号を使用してもよい。ドライバ段は分配器から制御信号を受信する場合もある。

【0077】

入力データに応答して、ドライバ段は、素子のうちの１個を表示状態に設定するため電圧を出力する。スイッチが開くとき、素子は保持状態にある。

【0078】

図７は、マトリクス・ディスプレイ機器２０２の画像を制御する本発明によるエレクトロウェッティングディスプレイ駆動システム２００の別の実施形態の概略図を示している。ディスプレイ機器のディスプレイ素子は、複数本の列および複数本の行を有するマトリクスの形に配置される。図には、ｎからｎ＋３までの名前が付けられた４本の列と、ｎからｎ＋４までの名前が付けられた５本の行が示されている。

【0079】

ディスプレイ駆動システム２００は、いわゆるアクティブ・マトリクス型であり、好ましくは、支持板６に接着させられた集積回路の形でもよい。図示されたコントローラは、制御ロジックおよびスイッチングロジックを含むマイクロコントローラまたはハードウェアコントローラ２０４を備える。コントローラは、入力データ線１０２から表示されるべき画像に関する入力データを受信する。マイクロコントローラは、列信号を提供するディスプレイ機器の列毎の出力を有する。列信号線２０６は各出力をディスプレイ機器の列に接続する。マイクロコントローラは、行選択信号を提供するディスプレイ機器の行毎の出力も有する。行信号線２０８は各出力をディスプレイ機器の行に接続する。列ドライバ２１０および行ドライバ２１２は、それぞれ、各列信号線および各行信号線に配置される。図は、図示された列および行のための信号線だけを示している。行ドライバは単一の集積回路に一体化される場合がある。同様に、列ドライバは単一の集積回路に一体化される場合がある。集積回路は完全なドライバ集合体を含む場合がある。集積回路はディスプレイ機器の支持板６に一体化される場合がある。集積回路はディスプレイ駆動システム全体を含む場合がある。

【0080】

ディスプレイ機器２０２の各素子は、１個以上のトランジスタの形をしたアクティブ素子を含む。トランジスタは薄膜トランジスタでもよい。トランジスタはスイッチとして機能する。素子の電極はキャパシタＣ_ｐとして示されている。キャパシタを共通電圧に接続させる線は共通信号線１５であり、キャパシタをトランジスタに接続する線は図１に示された信号線１４である。素子は、蓄積の目的のため、または、保持状態の期間、もしくは、素子に印加される電圧をディスプレイ機器の全体に亘って均一にするため、任意的なキャパシタＣ_ｓを含む場合がある。このキャパシタはＣ_ｐと並列に配置され、図７では別々に示されていない。列ドライバは、素子に対する入力データに対応する信号レベルを提供する。行ドライバは、設定されるべき素子を含む行を選択する信号を提供する。同図は、時点ｔ＝１から１０までの間の行に対する一連の選択信号を表している。列ドライバ２１０のうちの１台の電圧の系列が同図に示されている。信号レベル２１４および２１６は入力データに対応する信号レベルを示している。

【0081】

素子のトランジスタが行選択信号を受信するとき、トランジスタは、トランジスタの列ドライバの信号レベルをセルの電極に伝える。トランジスタがオフに切り替えられた後、セルの両端間の電圧は、トランジスタがこの素子に対する次の行選択信号によって再びオンに切り替えられるまで、実質的に維持される。トランジスタがオフに切り替えられる間の時間は素子の保持状態である。

【0082】

さらなる実施形態によると、図８は、前に図７を用いて説明されたアクティブ・マトリクス・ディスプレイの各ピクセルの代替的な構成を示している。この実施形態において、各ピクセルは２個のトランジスタを含んでいる。１個は第１の列ドライバ３１８を用いた列選択用、１個は行ドライバ３２０を用いた行選択用である。列信号電圧が、第１列ドライバ３１８および行ドライバ３２０を用いて両トランジスタをスイッチオンすることによりピクセルが選択される場合に他の列ドライバ３２２により印加され、セルの電極に伝えられる。このように、ピクセルの表示状態は適切な列および行が選択されるときにのみ変化／リフレッシュされる。つまり、前の実施形態と比較して１個の列のみが電力を消費するということである。それゆえ、変化を必要とするピクセルの表示状態がアドレッシングされ、変化のないままであるべきピクセルに対しては表示状態信号が送られない。このようなやり方のピクセルのアドレッシングは、前述のように、ディスプレイの行ごとのスキャンニングの最中に、またはアップデートまたはリフレッシュされるべきピクセルを含んでいる行のみをスキャンニングすることにより、行われることが可能である。この実施形態において、各ピクセルに２個の列ドライバを接続しているピクセル当たり２本の列回路線がある。このことは、それゆえ列ドライバ数を倍にし、不利点となるかもしれない。さらなる実施形態において、接続数と必要となるドライバ数を減少するため、異なったピクセルの少なくとも２個の列選択線が一緒に接続され、および１個の列ドライバ３１８に接続されてもよく、このようにして製造を簡略化しディスプレイ内のドライバ数を減少する。列ドライバ数は、素子の領域を、すなわち、同時にアップデートされる素子のブロックまたは群を定めることにより、さらに減少されることができる。したがって、一度にアドレッシングされる素子の数を増すことにより列ドライバ数を減少する。この方法は行接続性へ適用されてもよく、１行より多い素子の行が１個のドライバに接続されることができる。その後、ピクセルの列および行の両方を選択することにより、ピクセルはアップデートまたは変化ささせることができる。例えば、６行が接続されうる。第１および第２の行が第１の行ドライバに接続され、第３および第４行が第２の行ドライバに接続され、第５および第６行が第３行のドライバに接続される。また第２および第３行を第１列ドライバに、および第４および第５行を第２列ドライバに接続することにより、第１行ドライバおよび第１列ドライバを選択することによりピクセルが第２行から選択されることができる。このような接続スキームにより、必要とされるドライバ数が列および行とも減少できる。

【0083】

上記の実施形態は発明の説明に役立つ例として理解されたい。本発明のさらなる実施形態も考えられる。例えば、本発明の複数のエレクトロウェッティング素子は、第１のエレクトロウェッティング素子を含む第１の群および第２のエレクトロウェッティング素子を含む第２の群を有する群に構成されてもよい。このような実施形態で、表示コントローラは、第１の群を、第１のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングし、第２の群を、第２のアドレッシング間隔で隔てて２回続いてアドレッシングするように構成される。このように、ディスプレイの異なった部分が異なったフレームレートで書き込まれうる。例えば、第１の群はディスプレイにメニューバーまたはアイコンを表示してよく、それゆえ、その表示状態が頻繁に変化しないため、第２アドレッシング間隔に従って要素をリフレッシュすることにより、低フレームレートで駆動されうる。第２の群に対応するディスプレイの他の部分は（例えばビデオを表示するディスプレイの挿入）、第１のアドレッシング間隔に従って高フレームレートで駆動されうる。エレクトロウェッティング素子は、同一ディスプレイ内で、低フレームレートリフレッシュとビデオ・モード表示アップデートとの双方を同時に行うことを可能にする。このように素子群を選択的にアドレッシングすることは、上述したような直接駆動、アクティブ・マトリクスおよびパッシプ・マトリクスディスプレイに、または、さらに後で述べられるアクティブ・マトリクス・ディスプレイ領域および直接駆動ディスプレイ領域の双方を含むディスプレイに適用されることが可能であり、ピクセル群アドレッシングに適応された上述のようなメモリおよびコンパレータを用いて制御されてよい。ピクセルが正しい間隔に従ってアドレッシングされるように、どの素子がどのピクセル群に属しているのかを識別するためにメモリが用いられるとよい。他の実施形態において、ここで述べられたメモリは、各ピクセルの表示状態の記憶された記録として各エレクトロウェッティング素子の現在の表示状態を用いることにより提供されてもよい。または、他の実施形態においてはメモリが省略されてもよい。これは、例えば、第２のエレクトロウェッティング素子が第２のアドレッシング間隔の終わりにリフレッシュされるときに、第１のエレクトロウェッティング素子のリフレッシュがまだ要求されていないとしても、第１のエレクトロウェッティング素子をリフレッシュすることにより行われる。このように、第１のおよび第２の素子を含むどの素子がリフレッシュされるべきか、およびいつ当該リフレッシュがされるべきかを記憶する必要がない。

【0084】

アクティブ・マトリクス・ディスプレイについて、ディスプレイ駆動システム２００は、図６に示す表示コントローラ１０４と類似しているディスプレイ駆動システムを含んでもよく、ディスプレイ機器の部分的アップデートまたはリフレッシュを可能にする。素子の１群の表示状態が変化を必要とするとき、表示コントローラは、変化されるべき素子の群を交差する行が選択されるように列および行のドライバに信号を送る。素子のアップデートは、行全体に対しても行われるが、事実上、選択された行およびアドレシングされた列の交差部でのみピクセル状態を変化する。

【0085】

さらなる実施形態において、ディスプレイが、直接駆動構成を用いて制御するように構成されているエレクトロウェッティング素子およびアクティブ・マトリクス構成を用いて制御するように構成されている他のエレクトロウェッティング素子を含むことが考えられる。例えば、アクティブ・マトリクス駆動素子は、ビデオ画像のように比較的速く変化する表示画像に用いられうる。直接駆動構成の要素は、アクティブ・マトリクス素子の画像に比較して低い頻度で変化する画像を表示できる。このような低い頻度で変化する画像は、例えば、アイコン、ボタン、メニューまたはクロック画像である。ディスプレイのエレクトロウェッティング素子の少なくとも幾つかについて直接駆動構成を用いる利点は、アクティブ・マトリクス・ドライバについてよりも高い容量負荷を有する１個のドライバのみが、１個の低い頻度で変化する画像を表示する素子を駆動するために用いられてもよいことである。それゆえ、ディスプレイの直接駆動領域の各素子に対応する各行と列とのために別個のドライバは必要ない。さらに、アクティブ・マトリクス駆動ディスプレイ内の素子の直接駆動領域は、低い頻度で変化する画像を表示する直接駆動表示領域の形および形状に対して大幅な設計自由度を与える。

【0086】

本発明に従ってディスプレイを制御する電気回路の例は、例えば、図を参照して、また、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６２４２７（リセットパルスおよび間欠供給電圧）、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６２４２９（ブースター・バースト・モード）、および国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６２４２８（ＶＣＯＭ変調）を参照して、上述した。さらに想定される実施形態において、代替的な電気回路が、特にトランジスタを用いる回路（例えば薄膜トランジスタ）が、本発明のディスプレイを制御するために使用されてよいことは理解されたい。

【0087】

いずれか一つの実施形態に関連して記載された特徴はどれでも単独で、または、記載されたその他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、さらに、その他の実施形態の一つ以上の特徴、または、その他の実施形態の組み合わせの一つ以上の特徴と組み合わせて使用されてもよいことが理解されるべきである。その上、上述されていない均等物および変更が、添付の特許請求の範囲に定められた発明の範囲から逸脱することなく、同様に用いられてもよい。

【図1】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】