(57)【要約】      （修正有）【課題】電気湿潤方式ディスプレイを改良する。【解決手段】複数の電気流体色素体（ＥＦＣ）画素セル、回路基板とディスプレイコントローラ（ＣＴＬ）からなり、ＥＦＣ画素セルは、Ａ）異なる表示特性を持つ極性流体と非極性流体を保持し、狭い形状の流体リザーバと広い形状のチャネルとの間で両流体の移動を可能にした流体ホルダと、Ｂ）チャネルに極性流体を移動させてセル表示特性を変化させるか、又は移動させない電源電圧を供給する２つの画素セル端子とを含む。回路基板にはＡ）２つの画素セル端子のうちの１つに接続されて電源電圧を発生するスイッチング回路（ＳＷＣ）と、Ｂ）ＳＷＣに接続される行および列電極と、Ｃ）これらを充電してＳＷＣを作動させるドライバを含む。ＣＴＬは現在の各画素セル表示特性の状態参照テーブルを持ち、入力画像情報から、新旧画素セル表示特性の関数として計算した電荷を画素セルに供給するようにドライバを制御する。【選択図】図１Ａ
2010277091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置であって、
−複数の電気流体色素体（ＥＦＣ）画素セルであって、各画素セルが、
ｉ）異なる表示特性を有する極性流体および非極性流体を保持する流体ホルダであって、
（１）観察者の方向に突出する狭い可視領域を有する形状を有する流体リザーバと、
（２）前記観察者の方向に突出する広い可視領域を有する形状を有するチャネルであって、前記チャネルと前記リザーバとの間で前記極性流体および前記非極性流体の移動を可能にするように前記リザーバに接続され、前記チャネルの表面の少なくとも一部が電源電圧に応答する濡れ性を含むチャネルと、
を含む流体ホルダと、
ｉｉ）前記濡れ性を含む前記チャネルの前記表面の前記少なくとも一部に、前記極性流体を移動させてセル表示特性を変化させる、あるいは安定電圧となって前記極性流体を移動させないようにする前記電源電圧を供給するように配置される少なくとも２つの画素セル端子と、
を含む電気流体色素体（ＥＦＣ）画素セルと、
−回路基板であって、
ｉ）前記画素セルに電荷を供給するスイッチング回路であって、前記少なくとも２つの画素セル端子のうちの１つに接続されて前記電源電圧を発生させるスイッチング回路と、
ｉｉ）前記スイッチング回路に接続される行および列電極と、
ｉｉｉ）前記行および列電極を充電して前記スイッチング回路を作動させるように構成されるドライバと、
を含む回路基板と、
−ディスプレイコントローラに入力される画素画像情報の結果として前記ドライバを制御するように配置される前記ディスプレイコントローラであって、各画素セルについて、現在の画素セル表示特性を格納する状態参照テーブルを含み、前記現在の画素セル表示特性および新しい画素セル表示特性の関数として前記電荷を計算するようにさらに配置され、前記計算された電荷を前記画素セルに供給するように前記ドライバを制御する前記ディスプレイコントローラと、
を含むディスプレイ装置。
【請求項２】
前記ドライバが、前記安定電圧と異なる電源電圧となるスイッチ電圧を供給することによって前記電荷を供給するように配置される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記スイッチ電圧が、前記新しい画素セル表示特性に対応する計算画素容量に比例し、前記現在の画素セル表示特性に対応する計算画素容量に反比例する、請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記セル表示特性が、所定の波長に対する前記画素セルの透過および／または反射として表される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記コントローラが、行選択時間の間に少なくとも単一の電圧パルスの形態でスイッチ電圧を供給するように前記ドライバを制御する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記コントローラが、少なくとも前記極性流体が前記チャネル内に移動する遷移において、複数のスイッチ電圧パルスの形態でスイッチ電圧を供給して、前記画素セルを前記新しい画素セル表示特性に駆動するように前記ドライバを制御する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記複数のスイッチ電圧パルスが、複数の行アドレッシング期間に供給される、請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記複数のパルスのスイッチ電圧振幅が変化する、請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記スイッチ電圧が、前記極性流体が前記チャネル内に移動する前記遷移において、その後に供給される電圧パルスについて増加する、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記複数のパルスの最後のパルスについて、前記スイッチ電圧が、前記安定電圧に対応する、請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記スイッチング回路が、前記電荷を供給するように構成されるスイッチ電荷ポンプを含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記画素セルが、追加の電極に接続されて、前記画素セルに直流電圧を供給する少なくとも１つの直流電圧端子を含み、
前記ドライバが、前記追加の電極を追加で充電して画素セルの中間状態を定義するようにさらに構成される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記ドライバが、前記画素セルに前記セル表示特性変化に依存する直流電圧を供給するように構成される、請求項１２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記極性流体が導電性であり、前記スイッチ端子が、前記導電性極性流体に接触するコンタクト電極に接続され、前記直流電圧端子が、第２のチャネル電極に接続される、請求項１２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記極性流体が導電性であり、前記スイッチ端子が、第２のチャネル電極に接続され、前記直流電圧端子が、前記導電性極性流体に接触するコンタクト電極に接続される、請求項１２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記表面チャネル濡れ性が、前記電源電圧がない場合に前記極性流体前部を安定化するように配置され、リザーバ電極が、前記チャネルから外に前記極性流体を移動させるように配置される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記極性流体を前記チャネル内におよび前記チャネルから外に移動させるスイッチ電圧を供給する単一のスイッチング回路が提供され、前記画素セルが、前記リザーバ電極に接続されて前記リザーバ電極に直流電圧を供給する直流電圧端子を少なくとも含む、請求項１６に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ、特に、電気流体セルを含むディスプレイの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在まで、ディスプレイ技術、特に、フレキシブルディスプレイの特定の分野では、電気泳動方式の電気光学媒体が広く用いられている。しかしながら、電気泳動方式の電気光学媒体は、数多くの制約を受ける。この媒体は、ビデオ表示を困難なものにする相対的に遅い画素応答を有するとともに、紙と比較して相対的に低い輝度を有する。電気湿潤方式の電気光学媒体に基づくディスプレイは、前述の制約の少なくとも一部を改善することもできる。この原理を用いる特定の変形が、例えば、特許文献１に記載されている。この変形の欠点は、電気光学媒体が液晶または電気泳動ディスプレイと比較して相対的に高さ寸法が高いことである。これは、特に、フレキシブルディスプレイで使用する場合に不利となる。
【０００３】
電気流体セルディスプレイを駆動することは、他の何らかの周知のディスプレイとは異なる。その理由は、通常ＬＣディスプレイで行われるように大きな蓄積コンデンサによってとても補償することができないほどに、電気流体ディスプレイを充電する際にセル容量が大きく変化するためである。そのため、本明細書に提示される画素にアドレスする新規な方法が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４０６８２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述の態様に関する改良された電気湿潤方式に基づくディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
態様によれば、ディスプレイ装置であって、複数の電気流体色素体（ＥＦＣ：ｅｌｅｃｔｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｃｈｒｏｍａｔｏｐｈｏｒｅ）画素セルであって、各画素セルが、異なる表示特性を有する極性流体および非極性流体を保持する流体ホルダであって、観察者の方向に突出する狭い可視領域を有する形状を有する流体リザーバと、観察者の方向に突出する広い可視領域を有する形状を有するチャネルであって、チャネルとリザーバとの間で極性流体および非極性流体の移動を可能にするようにリザーバに接続され、チャネルおよびリザーバの表面の少なくとも一部が電源電圧に応答する濡れ性を含むチャネルと、を含む流体ホルダと、濡れ性を含むチャネルおよびリザーバの表面の少なくとも一部に、極性流体を移動させてセル表示特性を変化させる、あるいは安定電圧となって極性流体を移動させないようにする電源電圧を供給するように配置される少なくとも２つの画素セル端子と、を含む電気流体色素体（ＥＦＣ）画素セルと、回路基板であって、画素セルに電荷を供給する複数のスイッチング回路であって、少なくとも２つの画素セル端子のうちの１つに接続されて電源電圧を発生させるスイッチング回路と、スイッチング回路に接続される対を成す複数の行および列電極と、行および列電極を充電してスイッチング回路を作動させるように構成されるドライバと、を含む回路基板と、を含むディスプレイ装置が提供される。ディスプレイコントローラは、ディスプレイコントローラに入力される画素画像情報の結果としてドライバを制御するように配置され、各画素セルについて、現在の画素セル表示特性を格納する状態参照テーブルを含み、現在の画素セル表示特性の関数として電荷を計算するようにさらに配置され、新しい画素セル表示特性を生成するのに必要な計算された電荷を供給するようにドライバを制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、改良された電気湿潤方式に基づくディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明によるディスプレイ装置を示す略図である。
【図１Ｂ】本発明によるディスプレイ装置を示す略図である。
【図２Ａ】状態参照テーブルを含むディスプレイコントローラをさらに詳細に示す図である。
【図２Ｂ】状態参照テーブルを含むディスプレイコントローラをさらに詳細に示す図である。
【図３Ａ】本発明による電気泳動画素セルを示す略図である。
【図３Ｂ】本発明による電気泳動画素セルを示す略図である。
【図４】電源電圧に依存する流体前部の速度を示すグラフである。
【図５】画素容量に対する透過または反射を示す図である。
【図６Ａ】電圧アドレッシング方式の例を示す図である。
【図６Ｂ】電圧アドレッシング方式の例を示す図である。
【図６Ｃ】電圧アドレッシング方式の例を示す図である。
【図６Ｄ】電圧アドレッシング方式の例を示す図である。
【図７】電圧パルスアドレッシングを示す図である。
【図８】バリア駆動を有する電圧パルスアドレッシングを示す図である。
【図９】複数の電圧パルスアドレッシングを示す図である。
【図１０】カットオフアドレッシングを有する電圧パルスを示す図である。
【図１１Ａ】電圧レールアドレッシング方式の例を示す図である。
【図１１Ｂ】電圧レールアドレッシング方式の例を示す図である。
【図１１Ｃ】電圧レールアドレッシング方式の例を示す図である。
【図１１Ｄ】電圧レールアドレッシング方式の例を示す図である。
【図１２】電圧レールアドレッシングを示す図である。
【図１３】カットオフアドレッシングを有する電圧レールを示す図である。
【図１４】電源電圧に対するスイッチング速度の双安定構成を示す図である。
【図１５】水前部の速度を示す略図である。
【図１６】電圧パルスアドレッシングの双安定構成を示す図である。
【図１７】チャネルアドレッシングとリザーバアドレッシングとを組み合わせた双安定構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明によるディスプレイ装置１を示す略図である。図１Ａは、ディスプレイ装置１の例を示す。図１に示されるように、ディスプレイ装置１は、複数の画素セル２の他に、当技術分野でバックプレーンとも称される回路基板６をさらに含む。この基板は、小半径、例えば、２ｃｍより短い半径で曲げることが可能であり、適切に配置されるハウジング構造でディスプレイを丸める、曲げるまたは巻くことができるようにしてもよい。回路基板６は、画素セル２に電荷を供給する複数のスイッチング回路９を含み、各スイッチング回路は、１つの画素セルに接続され、その逆も同様である。スイッチング回路は、画素セル端子１０の少なくとも１つに接続される。以下にさらに説明されるように、一般に、スイッチング回路９は、一般に、薄膜（電界効果）トランジスタを含む能動素子を含む。用語のスイッチング回路は、能動素子の特徴も画素化された電気流体セル２を制御するために使用される駆動方式も意味しないという点で中立用語であることに留意する。スイッチング回路と接続される画素セルとの組み合わせが、ディスプレイ装置１の画素として定義される。
【００１０】
回路基板は、複数の行および列電極７、８をさらに含む。行および列電極７、８は、スイッチング回路９に対を成して接続される。回路基板は、行および列電極７、８を充電し、スイッチング回路９を作動させてスイッチ端子１０を介して画素セル２に電荷をアドレスするように構成されるドライバ５をさらに含む。ディスプレイコントローラ１００は、ディスプレイコントローラ１００に入力される画素画像情報１０１の結果としてドライバ５を制御するように配置される。
【００１１】
図１Ｂは、本発明によるディスプレイ装置１の別の例を示す。この装置は、回路基板６と、複数の画素セル２とを含む。一般に、画素セル２は、画素セルに直流電圧を供給するために追加の電極３に接続される少なくとも１つの追加の画素セル端子４を含む。ドライバは、追加の電極３をさらに充電して画素セルの中間状態を定義するように構成される。この状態は、電気流体画素セル２の動作原理に関連して以下でさらに説明される。スイッチング回路は、一般に、それぞれスイッチング回路をドライバに接続する行および列電極７、８を有するが、スイッチング回路の特定の実施に応じてより多いまたは少ない電極を使用することも可能である。
【００１２】
図２は、各画素セル２について、現在の画素セル表示特性を格納する状態参照テーブル１０２を含むディスプレイコントローラ１００をさらに詳細に示す。特定実施形態として、図３の詳細説明を参照すると、セル表示特性は、極性流体２４で充填されるチャネル２３の特定の可視領域に対応する所定の波長または所定の波長の範囲の画素セルの透過および／または反射として表される。ディスプレイコントローラ１００は、参照テーブル１０２に格納される現在の画素セル表示特性を新しい画素セル表示特性に変更するのに必要な電荷を計算し、制御信号１０４を発行して計算された電荷を画素セルに供給するようにドライバ５を制御するように配置される。セルの容量特性（以下の図５を参照）のために、電荷を供給することで画素表面の濡れ性が変化し、表示特性が変化することになる。参照テーブルを使用することで、画素セル２にアドレスする必要がある電荷は限定される量に過ぎない。その理由は、チャネル内の極性流体と非極性流体との間の界面である流体前部をリセットすることなく現在の位置から制御することによって、ディスプレイの消費電力およびディスプレイを駆動するのに必要な電圧を低減することができるためである。さらに、表示特性を変化させる度にリセットを使用することは、ディスプレイのちらつきまたはコントラストの低下などの望ましくない視覚的歪み（ｖｉｓｕａｌ  ａｒｔｅｆａｃｔｓ）をもたらすこともある。コントローラ１００は、選択される画素数に対する所望の画素状態を受け取るステップ（１１１）と、選択される数の各画素について、参照テーブル１０２で現在の画素状態を特定するステップ（１１２）と、現在の状態から所望の状態へ画素表示特性を変更するために画素に供給される電荷を計算するステップ（１１３）と、計算された電荷を画素セル２にアドレスするようにドライバに制御信号をアドレスするステップ（１１４）とを実行するようにプログラムされる処理回路１０３を含む。実際の実施形態では、現在の画素状態および新しい画素状態は、参照テーブル１０２として機能するフレームバッファに格納されてもよい。
【００１３】
好適な実施形態では、計算ステップ１１３は、画素セルの任意の画素状態について、画素セルに容量的に格納される電荷量を格納する追加の参照テーブル１１０を使用することによって電荷を計算することと、現在の画素状態および所望の画素状態に対応する電荷量の差として電荷を求めることとを含む。この追加の参照テーブルは、現在の表示特性から所望の（新しい）セルの表示特性へと画素を駆動するのに必要な情報を格納するために使用されてもよい。実際の問題として、これは、例えば、入力としては現在および所望のスイッチング状態を有するマトリクスであり、値としては現在から所望のスイッチング状態へとスイッチするのに必要な列電圧とすることができる。１画素について２５６の異なるスイッチング状態を有するディスプレイの場合、マトリクスは２５６×２５６の素子を有する。フレームの数などに応じてこの値はさらに複雑になる可能性もあり、特定の列電圧を画素またはさらに複雑な駆動シーケンスにアドレスする必要がある。計算ステップは、このような追加の参照テーブル１１０によって効果的に実行することができるが、線形テーブルを含むルーチンまたは関数関係を評価するルーチンなどの他の計算ルーチンが使用されてもよい。
【００１４】
図３は、本発明による電気泳動画素セルを示す略図である。図３は、画素セル２０の実施形態をさらに詳細に示す。画素セルは、流体ホルダ２１を含む。流体ホルダ２１は、狭い可視領域を有する流体リザーバ２２を含み、さらに、広い可視領域を有するチャネル２３を含む。リザーバ２２とチャネル２３とは、チャネルとリザーバとの間で極性流体２４および非極性流体の自由な移動を可能にするように接続される。
【００１５】
一般に、流体ホルダ２１は、極性流体２４のほかに、非極性流体（図示せず）も含む。セル表示特性、例えば、画素セル２０の特定の透過または反射の光学的状態を生成するために、極性流体２４および非極性流体は異なる表示特性を有する。一実施形態では、極性流体２４は、非極性流体と異なる光学的特性を有する。一般に、極性流体２４は、水を含み、非極性流体は油を含む。水は黒くされ、油は透明なままか拡散的に散乱するのが好ましく、これは、色素で水を黒くすることにより、染料で油を黒くするよりも彩度が高い黒色を得ることもできるためである。着色されて黒くなった水は、ほんの３マイクロメートルの厚さを有する水の層で充分に黒い画素色を得ることもできる。これによって、一般に、フレキシブルディスプレイにとって適切な厚さの範囲内である１００マイクロメートルより薄い総厚を有するディスプレイが可能となる。一般に、水は、導電性元素としてイオン含有物を含む。非極性流体は、極性流体によって占められていない空間を占めてもよい。非極性流体は、極性流体と混合されないのが好ましい。一実施形態では、チャネル２３およびリザーバ２２の形状は、相互に異なる主曲率半径を与えるように慎重に形成される。この実施形態では、チャネルおよびリザーバ表面が充分に疎水性である場合、流体リザーバ２２は、極性流体上に大きい主曲率半径２５を与え、チャネル２３は、極性流体上に小さい主曲率半径２６を与える。このような構成によって、極性流体をエネルギ的に最も好ましい形状、すなわち液滴形状にしようとし、極性流体をリザーバ２２に押し込むようなヤングラプラス力が得られる。しかしながら、一方で、ヤングラプラス力に対向する電気機械力を発生させることによって、極性流体２４をチャネルに押し込むこともできる。このような力を制御するために、チャネルおよびリザーバの表面２７の少なくとも一部は、チャネル壁に印加される電源電圧に応答する濡れ性を含む。極性流体２４は、導電性元素または成分を含んでもよい。一般に、チャネル表面の少なくとも一部には、疎水性フッ素重合体が提供されるが、電界に応答する濡れ性を有する他の材料が適用されてもよい。電気機械力は、極性流体をリザーバに押し込む反作用力に対向する方向に向き、電源電圧を変化させることによって制御することができる。この反作用力は、ヤングラプラス力、または別の反対方向の電気機械力、またはその組み合わせであってもよい。極性流体の移動がない場合には、供給される電圧は、反作用力と電気機械力とのバランスを提供する安定電圧と呼ばれる。
【００１６】
電源電圧をチャネル表面に印加することによって、誘導電界は、一般に、フッ素重合体の疎水性特性を緩和し、極性流体２４をリザーバ２２からチャネル２３内に輸送しようとする電気機械力であって、チャネル表面２７の少なくとも一部にかかる電源電圧の２乗に比例する電気機械力となる。
【００１７】
電源電圧は、チャネル２３の表面２７の少なくとも一部の濡れ性を変化させる。電圧が供給されない、すなわち、電気湿潤制御されないチャネルのどの部分も、電圧が供給されるチャネル表面によって克服される必要のある正味のヤングラプラス力を低減するために、９０°に近い小さいヤング角を有するのが好ましい。
【００１８】
電気機械力を変化させることを使用して画素セル２０の極性流体２４の移動を制御することもできる。したがって、画素セル２０は、少なくとも２つの画素セル端子を含む。画素セル端子は、印加される電源電圧に応答する濡れ性を含むチャネル２３の表面の少なくとも一部に電源電圧を印加するように配置される。極性流体２４および非極性流体は、画素セル色または画素色となり、単色の変形も含有するセル表示特性を提供するために、互いに異なる表示特性を有してもよい。
【００１９】
図３Ｂでは、流体リザーバ２２の形状は、観察者２４の方向に突出する狭い可視領域を与え、チャネル２３の形状は、観察者２４の方向に突出する広い可視領域を与えることが分かる。黒色状態を作り出すために、黒くした水がチャネル２３を占め、透明な油がリリザーバ２２を占める。白色状態では、透明な油がチャネル２３を占め、黒くした水がリザーバ２２を占める。チャネル２３内で黒い水と透明な油の量を変化させることによって、様々なセル表示特性、例えば、色状態を作り出すこともできる。さらに彩度の高い黒色を得るために、リザーバ２２は「黒色マスク」によって隠されてもよい。あるいは、リザーバ２２の上部と交差するチャネル２３の一部が、常に極性流体２４によって占められてさらに彩度の高い黒色状態を作り出してもよい。しかしながら、実際は、画素セルの横方向寸法と比較して可視領域が狭いために、リザーバ２２の可視性はほとんど問題とならない。
【００２０】
黒色および白色への色遷移
使用中、画素は、一方の色から他方の色に頻繁に変化してもよい。新しい色が現在の色より暗い場合、すなわち、高い黒色成分を有する場合、黒い水をチャネル２３内に移動させることによって新しい色を得ることもできる。これは、黒色化遷移と呼ばれる。新しい色が現在の色よりも明るい場合、すなわち、黒色成分が少ない場合、黒い水をリザーバ２２に移動させることによって新しい色を得ることもできる。これは、白色化遷移と呼ばれる。黒い水の移動は、チャネル表面２７にかかる電源電圧を変化させて表面２７の濡れ性を変化させることによって制御することもできる。図１Ａを参照すると、ドライバ５は、画素セルにセル表示特性の変化に依存する直流電圧を供給するように構成されてもよい。
【００２１】
カラーディスプレイの変形は、異なる画素セルに対して異なる色の水、例えば、赤色、緑色および青色または青緑色、赤紫色および黄色の水を使用すること、または、黒色および白色ディスプレイの上面にカラーフィルタを提供すること、または、ディスプレイのチャネル表面２７のすべての部分にまたはそれに近い部分にカラーフィルタを組み込むことによって実施されてもよい。
【００２２】
図４は、電源電圧に依存する流体前部速度を示すグラフである。図４は、チャネル表面２７にかかる電源電圧Ｖの関数として、水前部とも称される極性流体２４の前部の水の速度Ｖ極性の略図を示す。したがって、図４は、極性流体２４の移動およびセル表示特性の変化が得られる電源電圧範囲を示す。
【００２３】
ｘ軸は、チャネル表面にかかる電源電圧を示し、ｙ軸は、水前部の速度を示す。電気機械力Ｆｅｍは、電圧の２乗Ｖ２に比例するため、グラフは、ｙ軸を中心に対照であり、すなわち、システムは、０Ｖを中心に実質的に対称な応答を与える。したがって、電圧の絶対値は、横軸に示される。
【００２４】
このグラフにおいて、正の速度は、水がチャネル２３内に移動することを意味し、負の速度は、水がチャネルからリザーバ２２内に回収されることを意味する。「遅いスイッチング」と表示されるグラフの領域は、スイッチング速度が遅すぎてディスプレイの更新速度を高くできない、例えば、ビデオ速度にできないこともある領域を示す。
【００２５】
グラフは、大体４つの部分に分けることもできる。部分Ｉでは、速度はｘ＝０から負の値で始まってゼロに向かって急激に増加し、その後、グラフはｘ軸に達する。部分Ｉでは、反作用力が電気機械力より大きいので、水はリザーバ内に回収される。
【００２６】
いわゆる、安定領域である部分ＩＩでは、反作用力は、電気機械力に実質的に等しく、速度はゼロに等しいので、水前部は位置が安定している。電源電圧は、安定電圧領域ＩＩの範囲内の安定電圧Ｖｓｔに等しい。ｘ軸上の領域部分ＩＩの幅はゼロではない。これは画素セル２０に使用される材料に固有の、あるいは領域部分ＩＩに対して明確に定義される幅を形成するために画素セル２０に意図的に加えられる湿潤ヒステリシスまたは湿潤障壁の効果によるものである。安定領域の障壁の可能性のある効果は、それぞれリザーバ内に回収する場合の水前部に対する障壁の効果と、チャネル内に前進する場合の効果とを示す「ＤＶ障壁−白色」と「ＤＶ障壁−黒色」とで表示される矢印によって示される。これらの障壁の効果は、安定領域の幅をそれぞれ低い電圧および高い電圧へと増加させることである。これらの障壁は、濡れ性を有するチャネル表面に印加される電界に局所的に影響を及ぼす物理的構造、濡れ性に局所的に影響を及ぼす物理的構造、または曲率半径、すなわちチャネル内の極性液体のヤングラプラス圧に局所的に影響を及ぼす物理的構造によって提供されてもよい。これらの障壁は、濡れ性に強い影響を及ぼす表面の化学組成の変化も含んでよい。
【００２７】
続いて、部分ＩＩＩでは、電気機械力は、反作用力より大きくなり、水前部の速度は、水がチャネル内に移動することを意味する正である。この部分では、グラフは急激に上昇して平坦領域に達する。平坦領域は、部分ＩＶであり、ここでは、電圧は依然として増加し、それに伴い電気機械力も増加するが、チャネル内の流体力学および／または周知の電気湿潤効果の接触角飽和の効果のために、速度は飽和し、実質的に一定の値に安定する。
【００２８】
水前部の速度は、毎秒２８センチメートルが、ディスプレイ装置でビデオコンテンツを表示するのに相当する、リザーバが画素セルのコーナに位置する場合に（０．２８ミリメートルの対角サイズを有する）０．２ミリメートルの画素セルサイズに対して約１ミリ秒の黒色状態と白色状態間のスイッチング速度となることから、一般に、毎秒センチメートルのオーダーであり、好ましくは、毎秒０から５０センチメートルの間である。この単純な計算では、電気機械力と反作用力の影響のみが考慮されており、水前部のリザーバからの距離で水前部の速度を低下させるけん引力などの他の力は考慮されていない。
【００２９】
図面にも示されるように、追加の画素セル端子に供給される直流電圧の効果がある。この効果は、極性流体をチャネル内に駆動する場合に、追加の直流電圧端子４によって可能性のある追加の電圧をシステムに印加してスイッチング電圧を下げることによって、「ＤＶ中間」によって示される。この直流電圧は、画素を黒色にスイッチするのに必要な画素のスイッチ電圧を低下させる基本電源電圧を画素セルで生成する。同時に、水前部の回収速度は、基本電源電圧によって供給される最小電気機械力によって低下する。直流電圧が、部分ＩＩＩに対応する値まで増加すると、水前部はスイッチ電圧レベルに関係なくチャネル内に移動する。
【００３０】
チャネルの形状、極性および非極性流体の混合物を含む使用する材料、層の厚さ、ならびにディスプレイ装置およびその画素の他の特定の形状およびレイアウトの選択に依存して、グラフの安定部分（部分ＩＩ）の電圧は、一般に、約８Ｖであってもよく、チャネル内に水が移動を開始する時点（部分ＩＩＩの開始）の電圧は、一般に、約１０Ｖであってもよい。電圧の２乗の合計は、チャネル内の電気機械力に比例しており、安定状態では２×８２＝１２８Ｖ２、チャネル内に水が移動を開始する時点では２×１０２＝２００Ｖ２である。ここで、２つの底部のチャネル表面コンデンサと上部のチャネル表面コンデンサとは同じ大きさであると仮定する。これらの電気機械力は、もっぱら相対的な使用および参照のためであり、当然のことながら、類似の部分Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩは、ただ１つの表面コンデンサあるいは他の様々な液体またはコンデンサの配置を使用して達成することもできる。
【００３１】
図５は、画素容量に対する透過または反射を示す図である。図５は、画素容量と画素セルの透過または反射との関係を示す。画素色が遷移する間に、チャネル２３の油（図３参照）は水に置き換えられ、その逆も同様である。この置換によって、画素の容量が変化する。これは、画素セルの駆動動作に影響を与える。以下の周知の関係Ｑ＝Ｃ・Ｖに対応して、電荷量が等しく保持される場合、電源電圧は、画素の容量が増加することによって低下するか、あるいは画素の容量が減少することによって上昇する。ここで、
Ｑ＝電荷
Ｃ＝容量
Ｖ＝プレート上の電圧差
容量について、ＣはＣ＝εＡ／ｄを適用する。ここで、
ε＝誘電率
Ａ＝平行なプレートの表面積
ａ＝プレート間の距離
【００３２】
約３〜５マイクロメートルの油層で満たされるチャネル２３は、誘電体として実質的に油を有する単一のコンデンサとして機能する。油の誘電率εは、約２．５である。水で満たされるチャネルはコンデンサとして機能し、このとき導電性水のチャネル表面との界面はチャネル電極を有するコンデンサを形成する。
【００３３】
「Ｃ０」と表示される最小容量は、水がリザーバ内に最大に回収される場合に達成され、画素の全寄生容量、残留チャネル容量、および画素に追加される可能性のある蓄積コンデンサによって決定される。「Ｔｒ０／Ｒｅ０」で表示される最大画素透過または反射は、例えば、黒色極性流体および白色透明のまたは拡散的に散乱する非極性流体が使用される場合に、画素容量Ｃ０において達成され、画素の白色状態となる。
【００３４】
チャネルの形状、極性および非極性流体の混合物を含む使用する材料、層の厚さ、およびディスプレイ装置およびその画素の他の特定の形状およびレイアウトの選択に依存して、Ｃ０は、１ｐＦの値を有することができ、最大画素容量は、２００ミクロン×２００ミクロンの画素に対して８ｐＦの大きさとすることができ、最大反射は、１５のコントラスト比を有する完全な白色の８０％とすることができる。
【００３５】
本発明の１つの態様では、ドライバ５が画素表示特性を変化させるように指示される場合に、セルの現在の画素状態が考慮されてもよい。幾つかの態様で、現在の状態情報を使用して所望の画素状態を得ることを従来技術に起想することもできるが、現在の画素セルは、その容量の変動において、流体を所望の流体状態に効果的に駆動するという前例がない課題を提供する。実際は、容量の変動のために、電源電圧は、流体前部が移動しない安定電圧範囲まで緩和することを考慮に入れる必要がある。これを解決するために、１つの態様では、ディスプレイコントローラが、ディスプレイコントローラに入力される画素画像情報の結果としてドライバを制御するように配置される。ディスプレイコントローラは、各画素セルについて、現在の画素セル表示特性を格納する状態参照テーブルを含む。ディスプレイコントローラは、現在の画素セル表示特性の関数として電荷を計算し、計算された電荷を供給するようにドライバを制御するようにさらに配置される。実際には、計算機能として追加の参照テーブルを使用して、現在の画素状態に依存する各画素状態の遷移に関連する電荷を決定してもよい。
【００３６】
図６は、電圧アドレッシング方式の例を示す図である。以下の場合、電荷は電圧パルスによって供給されるが、他の変形、特に、複数の電圧パルス、あるいは画素を継続的に充電することによっても可能である（図１１を参照する）。
【００３７】
図６は、いわゆる電圧アドレッシングを使用する画素の多くの電気回路図を示す。図６Ａおよび図６Ｂは、２端子回路の２つの実施形態を示し、図６Ｃおよび図６Ｄは、３端子回路の３つの実施形態を示す。画素セル２の詳細な略図については図３を参照する。
【００３８】
回路は以下のようにアドレスされる。一般に、ディスプレイは、毎秒何度もリフレッシュされる。フレーム時間は、ディスプレイのすべての画素が一度リフレッシュされる時間として定義される。フレーム時間は、１本の行７に接続されるすべてのスイッチング回路９の能動素子がオンされるライン選択時間と、その後に、残りの行が連続的にアドレスされる保持時間とを含む。
【００３９】
ライン選択時間の間、列電極８は、選択される行に接続されるスイッチング回路のスイッチ端子にスイッチ電圧を供給する。ライン選択時間の最後で、スイッチ電圧は、列電極電圧と実質的に等しくなってもよい。この電圧は、フレーム時間中に、チャネル２３の極性流体２４の特定の移動を引き起こすこともできる。
【００４０】
保持時間の間、行に接続されるすべてのスイッチング回路はオフされる。ライン選択時間中にスイッチ端子１０にスイッチング回路を介して供給される電荷は、次のフレームのライン選択時間までスイッチ端子に実質的に保持される。
【００４１】
図６Ａ（上部および底部の２端子回路）では、上部電極と底部電極とが接続される。上部電極は、ディスプレイのすべての画素に共通であり、底部電極は、スイッチング素子、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に接続される。この回路は、蓄積コンデンサをさらに含んでもよい。水は接続されない。水で占められるチャネルの一部は、上部電極と下部電極との間で直列に２つのコンデンサを形成し、チャネルの残りの部分は、２つの電極間で１つのコンデンサを形成し、ここで油は誘電体の一部を形成する。
【００４２】
図６Ｂ（極性流体と底部の２端子回路）では、水電極と底部電極とが接続される。これは、ディスプレイに上部電極が供給される必要がないため製造が簡単になるという利点を有する。上部チャネル表面は、電圧が供給されるチャネル表面によって克服される必要のある正味の反作用力を低減するために、９０°に近い小さいヤング角を有するのが好ましい。水電極は、ディスプレイのすべての画素に共通でもよい、あるいはディスプレイの画素の各行に共通でもよい端子４に接続される。底部電極は、図６Ａの場合と同じ回路図を有するスイッチング回路に接続される。３端子回路図について図６Ｃで実施されるように、水電極の接続と底部電極の接続とを入れ替えることも可能である。したがって、スイッチ端子１０は、第２のチャネル電極に接続され、直流電圧端子４は、導電性極性流体に接触するコンタクト電極に接続されることが示される。
【００４３】
図６Ｃ（極性流体ＴＦＴの３端子回路）では、上部電極と底部電極と水電極とが接続される３端子構成が示される。水電極は、スイッチング回路に接続され、上部電極は、一般に、ディスプレイのすべての画素に共通であり、底部電極は、一般に、ディスプレイの１本の行に共通な追加の電極に接続される。底部電極は、画素に直流電圧を供給して画素を中間状態にするために使用されてもよく、あるいは上部電極と同じ電圧に保持することができる。したがって、スイッチ端子１０は、導電性極性流体に接続され、直流電圧端子４は、第２のチャネル電極に接続されることが示される。
【００４４】
図６Ｄ（底部ＴＦＴの３端子回路）では、スイッチング回路が底部電極に接続され、水電極が追加の電極に接続される３端子構成の別の実施形態が示される。
【００４５】
アドレッシングの間、画素は、黒色へスイッチすること（いわゆる黒色化遷移）または白色へスイッチすること（いわゆる白色化遷移）が可能となり、このとき水はそれぞれチャネル内に移動するか、あるいはリザーバ内に戻る。
【００４６】
黒色化遷移の場合、チャネル内の透明な油が黒い水と置き換わる。イオン含有物を含む水は、電極で覆われるチャネルの表面２７の一部で平行な導電性プレートを形成して、フッ素重合体および誘電体として任意の追加の絶縁層を有するコンデンサを形成する。スイッチング回路９の実施形態に応じて、コンデンサは直列に配置されるか、あるいはコンデンサのうちの１つだけが、スイッチング回路に接続される。誘電体の厚さ、すなわちプレート間の距離ｄの大きな違いのために、直列に配置されるコンデンサの全容量および画素のコンデンサの１つの全容量はともに大きくなる。
【００４７】
ライン選択時間の後で、画素の電荷Ｑは実質的に持続し、画素容量Ｃは増加し、画素コンデンサにかかる電圧差Ｖは減少する。これに伴い電圧の２乗に比例する電気機械力Ｆｅｍは減少する。Ｖは、電気機械力Ｆｅｍが反作用力および可能性のある他の力とバランスし、極性流体前部が安定するまで減少し続ける。図４の部分ＩＩ領域でまたはその付近でこのバランスに達する。リザーバに配置される追加の電極などの反作用力を提供する代替または追加の駆動メカニズムが考えられる。
【００４８】
白色化遷移の場合、前述のように、イオン含有物を含む黒い水は透明な油に置き換えられ、画素の容量は減少する。ライン選択時間の後で、画素の電荷Ｑは実質的に持続し、画素コンデンサにかかる電圧差Ｖは増加する。これに伴い電気機械力Ｆｅｍは、力および他の可能性のある力を形成するヤングラプラス液滴と平衡状態になり、水前部が安定するまで増加する。
【００４９】
図７は、電圧パルスアドレッシングを示す図である。これらの駆動方式では、電圧アドレッシングパルスは、セルの応答時間に比較して相対的に短く、電圧をアドレスした後、セルは緩和して新しい画素状態になる。したがって、これらの例では、ドライバは、安定電圧とは異なってもよい電源電圧となるスイッチ電圧を供給することによって電荷を供給するように配置される。したがって、図４を参照して説明されたように、電源電圧によって流体前部が移動することになる。図７は、時間の関数としてスイッチ電圧の絶対値を示す。「ｉ」および「ｉｉ」で表示される期間は、個別のフレーム時間とすることもできるが、１つのフレーム時間の一部とすることもできる。「Ｖｓｔ」、「遅いスイッチング」、「ＤＶ障壁−白色」、「ＤＶ障壁−黒色」および「ＤＶ中間」のラベルは、以前の図面と同じ意味を有する。
【００５０】
期間ｉでは、Ｖｉ１の振幅を有する電圧パルスが、ライン選択時間の間にスイッチ端子に印加される。期間ｉの残りの間に、画素の黒色化遷移のためにスイッチ電圧はＶｉ２まで低下する。その期間が充分長い場合には、水前部は新しい位置に安定し、Ｖｉ２は、安定領域の電圧と実質的に等しくなる。黒色化障壁のために、安定領域も局所的に増加した安定電圧レベルを有することができる。
【００５１】
ここで、画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索し、参照テーブルまたは図５のグラフに基づく数式からＣ（Ｌｉ）を検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉを検索し、Ｃ（Ｌｉｉ）を検索する。
３：流体前部が移動を停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。
４：ライン選択時間の間にスイッチ電圧パルスを画素に印加する。このとき、スイッチ電圧は、新しい画素セル表示特性に対応する計算画素容量に比例し、現在の画素セル表示特性に対応する計算画素容量に反比例する。すなわち、電圧パルスは、Ｃ（Ｌｉｉ）およびＶｉ２に比例し、Ｃ（Ｌｉ）に反比例する。つまり、Ｖｉ１＝Ｃ（Ｌｉｉ）／Ｃ（Ｌｉ）×Ｖｉ２である。
５：流体前部をスイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置に変化させることができるほど長い、スイッチング回路がオフされる最小待ち時間を適用する。この時間中に画素の他の行にアドレスすることができる。
【００５２】
ライン選択時間は、画素のスイッチング時間よりも大幅に短いと仮定する。そうでない場合は、図７の数式には、ライン選択時間中のスイッチングに対する補償項が必要になる。毎秒５０フレームを有するＶＧＡディスプレイのライン選択時間は約４０ミリ秒であるが、極性流体のスイッチング時間はミリ秒のオーダーであるため、一般に、この補償は必要ない。
【００５３】
期間ｉｉでは、Ｖｉｉ１の振幅を有する電圧パルスが、ライン選択時間の間にスイッチ端子に印加される。期間ｉｉの残りの間に、画素の白色化遷移のためにスイッチ電圧はＶｉｉ２まで増加する。その期間が充分長い場合には、水前部は新しい位置に安定し、Ｖｉｉ２は、安定領域の電圧と実質的に等しくなる。白色化障壁のために、安定領域も局所的に低下した安定電圧レベルを有することができる。
【００５４】
期間ｉｉの間の画素の濃度レベルを制御する方法は、期間ｉについて示されたものと同じである。
【００５５】
図８は、バリア駆動を有する電圧パルスアドレッシングを示す図である。図８は、水前部が、期間ｉの画素の新しいスイッチング状態または中間スイッチング状態を定義するチャネルの局所障壁で停止する場合を示す。障壁は、安定領域の幅を局所的に増加させる。したがって、障壁の効果は、流体前部が、所定の位置で停止し、さらに通常安定電圧領域よりもそれぞれ黒色化障壁の場合には高い電圧、白色化障壁の場合には低い電圧で停止することである。所定の位置は、何も累積スイッチング誤差のない画素の正確なスイッチング状態を定義する。障壁は、米国特許出願第６１／１５９，６７３号の「障壁」の項に記載される方法で適用することができ、スイッチング誤差を排除する機能についてもそこに記載されている。期間ｉｉでは、画素は、障壁位置から画素の新しいスイッチング状態にスイッチされる。
【００５６】
局所障壁を中間スイッチング状態として使用する場合に画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索し、参照テーブルまたは図５のグラフに基づく数式からＣ（Ｌｉ）を検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉｉを検索し、Ｃ（Ｌｉｉｉ）を検索する。
３：局所障壁スイッチング状態Ｌｉｉを決定する。一般に、Ｌｉｉは、ＬｉまたはＬｉｉｉに最も近い障壁スイッチング状態であり、このときＬｉｉからＬｉｉｉへのスイッチングは、低電圧を必要とする白色化遷移で実施されるのが好ましい。
４：流体前部が局所障壁で移動を停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。
５：ライン選択時間の間に、Ｃ（Ｌｉｉ）およびＶｉ２に比例しＣ（Ｌｉ）に反比例する、すなわち、Ｖｉ１＝Ｃ（Ｌｉｉ）／Ｃ（Ｌｉ）×Ｖｉ２である電圧を画素に印加する。
６：流体前部を局所障壁スイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置に変化させることができるほど長い、スイッチング回路がオフされる最小待ち時間を適用する。この時間中に画素の他の行にアドレスすることができる。
７：画素の新しいスイッチング状態が、障壁スイッチング状態と同じかどうかを判断し、同じでない場合、現在のスイッチング状態Ｌｉとして障壁状態Ｌｉｉで、図７で説明されるステップ１〜５を適用する。
【００５７】
図９は、複数の電圧パルスアドレッシングを示す図である。図７および図８の以前の例は、行選択時間の間に少なくとも単一の電圧パルスの形態でスイッチ電圧を供給するように制御されるドライバを示したが、図９は、ドライバが、複数のスイッチ電圧パルスの形態でスイッチ電圧を供給して、少なくとも極性流体がチャネル内に移動する遷移において画素セルを新しい画素セル表示特性に駆動するように制御される実施形態を示す。この場合、画素の新しいスイッチング状態は、複数の連続する電圧パルスをスイッチ端子に印加することによって達成される。この利点は、図７の駆動方式と比較して、同じ量の電荷が複数のライン選択時間に画素に供給されるので電圧パルスの振幅を小さくすることができることである。これは、黒色化遷移の間に画素容量が増加するために相対的に高い電圧を必要とする画素の黒色化遷移に対して特に有利である。電圧パルスを低下させると、電圧の２乗でスケールするディスプレイの消費電力が下がり、スイッチング素子、電極の交差部およびドライバｉｃｓなどのディスプレイの部品にかかる電気的ストレスが低減して、寿命が改善されコストが低減できる。
【００５８】
スイッチング状態に比例する画素の容量が、ｎ個の等しいステップでＣｘからＣｙに変化する場合、ｎライン選択時間の間に画素に供給される必要のある電圧パルスＶｊ１は、電圧パルスが１ステップで印加される場合に比較してｓｑｒｔ（ｎ）によって低下する。すなわち、Ｖｊ１＝［Ｃｙ／Ｃｘ］１／ｎ×Ｖｊ２である。例えば、Ｃｘが２ｐＦに等しくＣｙが６ｐＦに等しく、Ｖ安定が６Ｖである場合、１パルスで画素をスイッチするのに必要な電圧パルスは、Ｖ１＝６／２×６＝１８Ｖである。これを２パルスで実施する場合には、Ｖｊ１＝ｓｑｒｔ［６／２］×６＝１０．４Ｖであり、３パルスでは、Ｖｊ１＝８．７Ｖである。
【００５９】
複数のスイッチ電圧パルスが、複数の行アドレッシング期間に供給されてもよい。例えば、これは個別のフレーム時間で印加されてもよいが、流体前部が中間スイッチング状態に変化することができるほど長い、スイッチング回路がオフされる最小待ち時間によって分離される複数のライン選択時間を有する１つのフレーム時間で印加することもできる。この時間の間に画素の他の行にアドレスすることができる。図９は、実質的に等しい高さの複数の電圧パルスを示すが、複数のパルスはスイッチ電圧が変化してもよい。例えば、電圧の変化は、極性流体がチャネル内に移動する場合に変化する反作用力を考慮に入れてもよい。特に、反作用力は、チャネル内の極性流体の流体力学効果によって増加するけん引要因によって増加することもある。したがって、スイッチ電圧は、その後供給される電圧パルスについて、少なくとも極性流体がチャネル内に移動する遷移中に増加するように制御されてもよい。
【００６０】
異なる期間に対して異なる長さを使用することが可能である。スイッチング速度が画素のスイッチング状態の関数として変化する場合、例えば、チャネルに向かう水前部の速度がリザーバからの距離の関数としてけん引力によって低下する場合に、これは有利である可能性がある。したがって、期間毎のスイッチング状態の変化が同じになるように最後の期間を最初の期間より短くしながら、各パルス中の電圧振幅を一定にすることができる。これは、正確な濃度レベルを生成するのに役立てることができる。
【００６１】
期間毎に異なる電圧振幅を使用することができる。期間毎のスイッチング状態の変化が同じになるように、例えば、第１のパルスの振幅を最後のパルスの振幅より短くすることができる。これは、正確な濃度レベルを生成するのに役立てることもできる。
【００６２】
このような方法は、最適な結果を得るために組み合わせることができる。
【００６３】
図１０は、カットオフアドレッシングを有する電圧パルスを示す図である。電気流体セルの駆動動作をさらに強化するために、安定電圧効果を有効に利用することもできる。上記に説明されるように、電源電圧が安定電圧と等しい場合に流体の移動が停止する。前述の電圧アドレッシング方式は、好適な実施形態で、複数のパルスの最後の１つの特定期間後に安定電圧に達するセルの容量効果を説明するが、スイッチ電圧は安定電圧に対応している。したがって、駆動方式は、セルを新しい状態に駆動する第１の電圧パルスを供給することによって、画素セルの遅いスイッチング領域よりかなり上の「高速」スイッチング領域を使用して適用される。したがって、カットオフパルスは、流体前部が所望の画素状態に対応する瞬間にちょうど合わせてアドレスされてもよい。
【００６４】
図１０は、図７に示されるものと同じ駆動方式を示すが、ここでは、電圧レベルＶｊ３とＶｊ２との間にいわゆるカットオフパルスを追加している。ここで、ｊ＝ｉまたはｉｉである。期間ｉは画素の黒色化遷移を示し、期間ｉｉは画素の白色化遷移を示す。期間ｉａの間、ライン選択時間中に画素はＶｉ１に充電され、その後、黒色化遷移の間に電圧はＶｉ３まで低下する。期間ｉｂの最初の第２のライン選択時間の間に、スイッチ電圧は、水前部の移動を停止させる安定領域の電圧Ｖｉ２に設定される。
【００６５】
期間ｉｉａの間、ライン選択時間中に画素はＶｉｉ１に充電され、その後、白色化遷移の間に電圧はＶｉｉ３まで低下する。期間ｉｉｂの最初の第２のライン選択時間の間に、スイッチ電圧は、水前部の移動を停止させる安定領域の電圧Ｖｉｉ２に設定される。
【００６６】
この駆動方式の利点は、縦軸の「遅いスイッチング」と示される領域が使用されないことで画素のスイッチング時間が短縮されることである。
【００６７】
ここで、期間ｉの間に画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索し、参照テーブルまたは図５のグラフに基づく数式からＣ（Ｌｉ）を検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉを検索し、Ｃ（Ｌｉｉ）を検索する。
３：流体前部の移動が時間ｉａで停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ３を検索する。この電圧を決定するために、印加される電圧の関数としての水前部の速度および期間ｉａの長さをメモリ（あるいは、スイッチ電圧の関数として時間ｉａ中の水前部の移動（あるいは、一般にスイッチング状態の変化）のテーブル）に格納する必要がある。
４：ライン選択時間の間にＣ（Ｌｉｉ）およびＶｉ３に比例しＣ（Ｌｉ）に反比例する、すなわち、Ｖｉ１＝Ｃ（Ｌｉｉ）／Ｃ（Ｌｉ）×Ｖｉ３である電圧を画素に印加する。
５：流体前部をスイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置に変化させることができるほど長い、スイッチング回路がオフされる最小待ち時間を適用する。この時間中に画素の他の行にアドレスすることができる。
【００６８】
図１１は、電圧レールアドレッシング方式の例を示す図である。図１１は、いわゆる電圧レールアドレッシングを使用する画素の多くの電気回路図を示す。画素セル２の詳細な略図については図３を参照する。図１１Ａおよび図１１Ｂは、２端子回路の２つの実施形態を示し、図１１Ｃおよび図１１Ｄは、３端子回路の２つの実施形態を示す。
【００６９】
図１１Ａ（上部および下部の２端子回路）は、底部表面電極に接続される画素セル２のスイッチ端子１０に電荷を供給するように構成されるスイッチ電荷ポンプ１００５を含むスイッチング回路９の回路図を示す。上部電極は、ディスプレイのすべての画素に共通である。水は接続されない。電荷ポンプアドレッシング端子１００３に供給される電圧は、電荷ポンプによって供給される電流を決定する。電荷ポンプは、電圧レールとも称される連続的に充電する電圧源電極１００２にも接続され、この電極は、２つ以上の電圧レベルを供給することもでき、すべての画素に対して１つの共通の接続または画素の行毎に１つの接続でドライバに接続されてもよい。電荷ポンプは、薄膜トランジスタを用いて実施されるが、２つ以上のＴＦＴ、電流ミラー、または複数の連結バッファ段を用いる実施も可能である。アドレッシングＴＦＴ１００４は、電荷ポンプの電荷ポンプアドレッシング端子１００３に接続される。電荷ポンプは、そのゲート端子で電荷ポンプアドレッシング端子、そのソース端子でスイッチ端子１０およびそのドレイン端子で電圧レール１００２に接続されるパワーＴＦＴ１００５を含む。
【００７０】
回路は以下のようにアドレスされる。一般に、ディスプレイは、毎秒何度もリフレッシュされる。フレーム時間は、ディスプレイのすべての画素が一度リフレッシュされる時間として定義される。フレーム時間は、１本の行７に接続されるすべてのスイッチング回路９のアドレッシングＴＦＴがオンされるライン選択時間と、その後に、残りの行が連続的にアドレスされる保持時間とを含む。
【００７１】
ライン選択時間の間、列電極８は、選択された行に接続されるスイッチング回路の電荷ポンプアドレッシング端子にアドレッシング電圧を供給する。ライン選択時間の最後で、アドレッシング電圧は、列電極電圧と実質的に等しくなってもよい。アドレッシング電圧は、パワーＴＦＴのチャネルの抵抗を設定し、これによってチャネルに流すことができる電流を決定する。保持時間の間、行に接続されるすべてのアドレッシングＴＦＴはオフされる。電荷ポンプアドレッシング端子にかかる電圧は、次のフレームのライン選択時間まで実質的に保持され、保持時間の間パワーＴＦＴの抵抗は実質的に一定となる。スイッチ電圧が安定電圧と実質的に異なる場合には、保持時間の間画素容量は変化してもよい。画素容量の変化率とパワーＴＦＴのチャネルの抵抗との組み合わせでスイッチ電圧が決まる。電流が充分大きい場合には、電圧は電圧レールの電圧と実質的に等しくてもよいが、小電流では、電圧は安定電圧と実質的に等しくてもよい。
【００７２】
電荷ポンプは、画素色遷移の間に、連続的に充電され、したがって実質的に一定のスイッチ電圧を画素セルに供給することができる。電荷ポンプは電荷ポンプアドレッシング端子の電圧をバッファリングするので、チャネルに流れ込む水による画素色遷移、例えば、黒色化遷移の間に画素容量が増加する場合に、これは特に有利である。このバッファリングによって、電荷ポンプアドレッシング端子の電圧は、画素容量の変化に伴って安定電圧領域まで実質的に緩和せず、図７〜図１０で使用される駆動方式と比較して低い行および列電極電圧で電荷ポンプにアドレスできるようになる。その上、実質的に一定のスイッチ電圧によって、単一の電圧パルスで、図７に示される画素スイッチと比較してさらに一定なスイッチング速度が得られる。電荷ポンプにアドレスするスイッチング回路の追加の回路は、電荷ポンプアドレッシング端子の電圧を設定するための行および列電極を有することができるが、スイッチング回路のその部分の実施および電荷ポンプの実施に応じて、より多いまたは少ない電極を使用することも可能である。
【００７３】
図１１Ｂ（極性流体と底部との２端子回路）は、電荷ポンプを含むスイッチング回路の別の回路図を示し、ここでは、底部電極１０が電荷ポンプ１００５に接続され、水電極４がすべての画素に対して１つの共通な接続または画素の行毎に１つの接続でドライバに接続されてもよい。これは、ディスプレイに上部電極が供給される必要がないため製造が簡単になるという利点を有する。上部チャネル表面は、電圧が供給されるチャネル表面によって克服される必要のある正味のヤングラプラス力を低減するために、９０°に近い小さいヤング角を有するのが好ましい。３端子回路図について図１１Ｃで実施されるように、水電極の接続と底部電極の接続を入れ替えることも可能である。
【００７４】
図１１Ｃ（極性流体ＴＦＴの３端子回路）では、上部電極と、底部電極４と、水電極１０とが接続される３端子構成が示される。水電極１０は、電荷ポンプ１００５を含むスイッチング回路９に接続され、上部電極は、一般に、ディスプレイのすべての画素に共通であり、底部電極は、一般に、ディスプレイの画素の１本の行に共通な追加の電極に接続される。底部電極は、画素に直流電圧を供給して画素を中間状態にするために使用されてもよく、あるいは、上部電極と同じ電圧に保持することができる。
【００７５】
図１１Ｄ（底部ＴＦＴの３端子回路）では、電荷ポンプを含むスイッチング回路が底部電極に接続され、水電極が追加の電極に接続される３端子構成の別の実施形態が示される。
【００７６】
図１２は、電圧レールアドレッシングを示す図である。図１２は、時間の関数としてスイッチ電圧の絶対値を示す。「ｉ」および「ｉｉ」で表示される期間は、個別のフレーム時間とすることもできるが、１つのフレーム時間の一部とすることもできる。「Ｖｓｔ」、「遅いスイッチング」、「ＤＶ障壁−白色」、「ＤＶ障壁−黒色」および「ＤＶ中間」のラベルは、以前の図面と同じ意味を有する。
【００７７】
期間ｉで、画素は黒色にスイッチされる。期間ｉａの開始のライン選択時間の間に、電荷ポンプアドレッシング端子は、Ｖｉ１の振幅を有するスイッチ電圧となる電圧に充電される。期間ｉａの残りの間、継続的に充電する電圧レールおよびパワーＴＦＴのチャネルの実質的に一定の抵抗のために、この電圧は実質的に一定であり、したがって、Ｖｉ３は実質的にＶｉ１に等しい。完全な白色または黒色状態に達しない限り、画素の容量変化は実質的に一定である。期間ｉａの終わりに、画素容量はＣｉ３となる。期間ｉｂの開始のライン選択時間の間に、電荷ポンプアドレッシング端子は、パワーＴＦＴをオフする電圧に充電される。これによって、電圧レールからスイッチ端子が効果的に分離される。期間ｉｂの残りの間に、図８に示される電圧アドレッシング方式の期間ｉと同様な画素の黒色化遷移のために、スイッチ電圧はＶｉ２まで低下する。その期間が充分長い場合には、水前部は新しい位置に安定し、Ｖｉ２は、安定領域の電圧と実質的に等しくなる。黒色障壁のために、安定領域も局所的に増加した安定電圧レベルを有することができる。
【００７８】
Ｖｉ１の値を正確に決定するために、図面の下方に示される簡単な数式を使用することができる。
【００７９】
ここで、画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索し、参照テーブルまたは図６のグラフに基づく数式からＣ（Ｌｉ）を検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉを検索し、Ｃ（Ｌｉｉ）を検索する。
３：流体前部が移動を停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。
４：ｉａ中の実質的に一定のスイッチング速度とｉｂ中の減少するスイッチング速度との合計を考慮に入れる参照テーブルから決定される電圧Ｖｉ１を、ｉａの間に画素に印加する。ｉｂの間、容量変化はＣｉ３およびＶｉ１に比例し、Ｖｉ２に反比例する。すなわち、実質的にＣｉ３×（Ｖｉ１／Ｖｉ２−１）に等しい。
５：スイッチ電圧が実質的に一定である一定待ち時間ｉａの後で、パワーＴＦＴがオフされ、流体前部をスイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置に変化させることができるほど長い最小待ち時間ｉｂを適用する。期間ｉａおよびｉｂの開始のライン選択時間の後で、画素の他の行にアドレスすることができ、その後アドレッシングＴＦＴはオフされる。期間ｉｉでは、期間ｉについて説明されるものと同じ原理に従って、画素は白色にスイッチされる。画素の濃度レベルを制御する方法は、期間ｉについて示されるものと同じである。
【００８０】
図１３は、カットオフアドレッシングを有する電圧レールを示す図である。図１３は、図１２に示されるものと同じ駆動方式を示すが、ここでは、電圧レベルＶｊ３とＶｊ２との間にいわゆるカットオフパルスを追加している。ここで、ｊ＝ｉまたはｉｉである。期間ｉは画素の黒色化遷移を示し、期間ｉｉは画素の白色化遷移を示す。期間ｉａの間、ライン選択時間中に画素はＶｉ１に充電され、その後、実質的に一定である。期間ｉｂの最初の第２のライン選択時間の間に、スイッチ電圧は、水前部の移動を停止させる安定領域の電圧Ｖｉ２に設定される。期間ｉｂは、水前部が移動を停止したときライン選択時間と同じくらい短くする、あるいは、ディスプレイの他の行にアドレスするための保持時間の残りと同じくらいの長さにすることができる。スイッチ電圧は、様々な方法で安定領域の電圧に設定することができる。可能性のある方法は、電荷ポンプアドレッシング端子に、パワーＴＦＴのチャネルの抵抗を安定領域のスイッチ電圧の供給となる値に設定する電圧を供給することである。
【００８１】
別の方法は、電圧レールに供給される電圧を安定領域の電圧に変更することと、電荷ポンプアドレッシング端子に、パワーＴＦＴのチャネルの抵抗を電圧レールの電圧と実質的に等しいスイッチ電圧となる値に設定する電圧を供給することである。ライン選択時間の後で、パワーＴＦＴをオフすることができる。
【００８２】
期間ｉｉａの間、ライン選択時間の間に画素はＶｉｉ１に充電され、その後、白色化遷移の間にスイッチ電圧は、実質的に一定である。期間ｉｉｂの最初の第２のライン選択時間の間、スイッチ電圧は、水前部の移動を停止させる安定領域のＶｉｉ２に設定される。この駆動方式の利点は、画素容量の変化率（したがって。画素のスイッチング状態の変化率）が、常に実質的に一定であることである。縦軸の「遅いスイッチング」で表示される領域は使用されないので、画素のスイッチング時間が短縮される。
【００８３】
ここで、画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索し、参照テーブルまたは図５のグラフに基づく数式からＣ（Ｌｉ）を検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉを検索し、Ｃ（Ｌｉｉ）を検索する。
３：流体前部が移動を停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。
４：ｉａの間の画素容量の実質的に一定の変化に基づく参照テーブルから決定される電圧Ｖｉ１をｉａの間に画素に印加する。
５：スイッチ電圧が実質的に一定である一定待ち時間ｉａを適用する。
６：期間ｉｂの最初の期間ｉａの後の第２のライン選択時間を適用する。このときスイッチ電圧は、スイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置で水前部の移動を停止させる安定領域のＶｉ２に設定される。期間ｉａおよびｉｂの開始のライン選択時間の後で、画素の他の行にアドレスすることができ、その後アドレッシングＴＦＴがオフされる。
【００８４】
図１４は、電源電圧に対するスイッチング速度の双安定構成を示す図である。図１４は、本発明による装置の実施形態１７００を示す。ここでは、電気機械力に対する反作用力としてヤングラプラス力を置き換えるまたは強化するために、リザーバに追加の電極が提供される。特に、低エネルギ方式の場合、チャネル表面１７０１の濡れ性は、電源電圧がない場合に極性流体前部を安定させるように配置されてもよく、リザーバ電極１７０２は、極性流体をチャネル２３から外へおよびリザーバ２２内へ移動させるように配置される。これは、チャネル内の水前部が、チャネル表面のフッ素重合体の表面処理によって０Ｖでその位置を保持するような実施形態である。代替の安定化方法も可能である。追加の電極１７０２によって、水をリザーバ内へ引き戻すことが行われる。概略的に示されるように、スイッチング回路は、追加の電極１７０２またはチャネル電極４１および水電極４０のいずれかに選択的に接続されてもよい。上部電極４３は、共通端子４２を介して共通電圧に設定されてもよい。残りの電極は、反作用の電気機械力を設定するように、および／または画素セルの中間状態（バイアス状態）を設定するように充電されてもよい。したがって、図１５を参照して以下でさらに説明されるように、限定されるスイッチング回路を用いて、画素セルで流体を両方向に駆動することが可能である。
【００８５】
図１５は、双安定実施形態について、チャネル表面２７にかかる電源電圧Ｖの関数として水前部の速度を示す略図を示す。双安定実施形態では、チャネル表面の濡れ性は、電源電圧がない場合に極性流体前部を安定させるように配置され、追加のリザーバ電極は、極性流体をチャネルから外へおよびリザーバ内へ移動させるように配置される。チャネル内の水前部は、０Ｖでその位置を保持する。これは例を挙げれば、チャネル表面のフッ素重合体の表面処理、液体の表面張力、または合流したり分岐したり幾何学的に変化するキャピラリのためである。代替の安定化方法も可能である。極性流体をチャネル内に移動させるスイッチ電圧を供給し、極性流体をチャネルから外へ移動させる電圧をリザーバ電極に供給するスイッチング回路の一部である個別の回路によって駆動されてもよい追加のリザーバ電極によって、水をリザーバ内へ引き戻すことが行われる。
【００８６】
ｘ軸は、チャネル表面にかかる電源電圧を示し、ｙ軸は、水前部の速度を示す。電気機械力Ｆｅｍは、電圧の２乗Ｖ２に比例するため、グラフは、ｙ軸を中心に対照であり、すなわち、システムは０Ｖを中心に実質的に対称な応答を与える。したがって、電圧の絶対値は、横軸に示される。
【００８７】
図１５Ａでは、チャネル電極電圧が横軸に示され、リザーバ電極電圧は０Ｖであると仮定される。図１５Ｂでは、リザーバ電極電圧が横軸に示され、チャネル電極電圧は０Ｖであると仮定される。両グラフにおいて、正の速度は、水がチャネル２３内に移動することを意味し、負の速度は、水がチャネルからリザーバ２２内に回収されることを意味する。「遅いスイッチング」と表示されるグラフの領域は、スイッチング速度が遅すぎてディスプレイの更新速度を高くできない、例えば、ビデオ速度にできないこともある領域を示す。
【００８８】
グラフは、大体５つの部分に分けることもでき、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶのラベルは、図４で使用されるものと同じ意味を有する。図１５Ａから始めると、部分ＩＩは、いわゆる安定領域であり、ヤングラプラス力が電気機械力に実質的に等しく、水前部の速度はゼロに等しい。ｘ軸上の領域部分ＩＩの幅はゼロではない。これは、画素セル２０に使用される材料に固有の、あるいは領域部分ＩＩに対して明確に定義される幅を形成するために画素セル２０に意図的に加えられる湿潤ヒステリシスまたは湿潤障壁の効果によるものである。安定領域の障壁の可能性のある効果は、チャネル内に前進する場合の水前部に対する障壁の効果を示す「ＤＶ障壁−黒色」と表示される矢印によって示される。障壁の効果は、安定領域の幅を高い電圧へ増加させることである。
【００８９】
続いて、部分ＩＩＩでは、電気機械力は、ヤングラプラス力より大きくなり、水前部の速度は、水がチャネル内に移動することを意味する正である。この部分では、グラフは急激に上昇して平坦領域に達する。平坦領域は、部分ＩＶであり、ここでは、電圧は依然として増加し、それに伴い電気機械力も増加するが、チャネル内の摩擦および／または周知の電気湿潤効果の接触角飽和の効果のために、速度は飽和し、実質的に一定の値に安定する。
【００９０】
上記では、電気機械力とヤングラプラス力の影響のみが考慮されており、水前部のリザーバからの距離で水前部の速度を低下させるけん引力などの他の力は考慮されていない。
【００９１】
「ＤＶ中間」によって図１５Ａにも示されるように、可能性のある追加の画素セル端子に供給される直流電圧の効果がある。この直流電圧は、画素を黒色にスイッチするのに必要なチャネル電極のスイッチ電圧を低下させる基本電源電圧を画素セルで生成する。直流電圧が部分ＩＩＩに対応する値まで増加すると、水前部はチャネル電極のスイッチ電圧に関係なくチャネル内に移動する。
【００９２】
図１５Ｂで、部分ＩＩは安定領域であり、ヤングラプラス力が電気機械力に実質的に等しく、水前部の速度はゼロに等しい。ｘ軸上の領域部分ＩＩの幅はゼロではない。これは、画素セル２０に使用される材料に固有の湿潤ヒステリシスまたは湿潤障壁の効果によるものである。続いて、部分Ｉでは、電気機械力とヤングラプラス力との合計が、水をリザーバ内に引き戻すのに充分な大きさになる。すなわち、水前部の速度は負である。この部分では、グラフは減少して平坦領域に達する。平坦領域は部分Ｖであり、ここでは、リザーバ電極電圧は依然として増加し、それに伴い電気機械力も増加するが、チャネル内の摩擦および／または周知の電気湿潤効果の接触角飽和の効果のために、速度は飽和し、実質的に一定の値に安定する。
【００９３】
上記では、電気機械力とヤングラプラス力の影響のみが考慮されており、水前部のリザーバからの距離で水前部の速度を低下させるけん引力などの他の力は考慮されていない。
【００９４】
図１５Ａのリザーバ電極の電圧の効果は、部分ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶを高い電圧にシフトさせることである。すなわち、リザーバ電極電圧によって生成される電気機械力は、チャネル電極の追加の電圧によって克服される必要がある。図１５Ｂのチャネル電極の電圧の効果は、部分ＩＩ、ＩおよびＶを高い電圧にシフトさせることである。したがって、可能性のある最も低いスイッチング電圧を用いる駆動方式では、白色へスイッチする場合にチャネル電極を０Ｖ、黒色にスイッチする場合にリザーバ電極を０Ｖにするのが好ましい。
【００９５】
図１６は、電圧パルスアドレッシングの双安定構成を示す図である。図１６Ａは、時間の関数としてチャネル電極電圧の絶対値を示し、図１６Ｂは、時間の関数としてリザーバ電極電圧の絶対値を示す。「ｉ」および「ｉｉ」で表示される期間は、個別のフレーム時間とすることもできるが、１つのフレーム時間の一部とすることもできる。「Ｖｓｔ」、「遅いスイッチング」、「ＤＶ障壁−黒色」および「ＤＶ中間」のラベルは、以前の図面と同じ意味を有する。
【００９６】
期間ｉでは、Ｖｉ１の振幅を有する電圧パルスが、ライン選択時間の間にチャネル電極に印加される。期間ｉの残りの間に、画素の黒色化遷移のためにスイッチ電圧はＶｉ２まで低下する。その期間が充分長い場合には、水前部は新しい位置に安定し、Ｖｉ２は、安定領域の電圧と実質的に等しくなる。黒色化障壁のために、安定領域も局所的に増加した安定電圧レベルを有することができる。
【００９７】
期間ｉｉでは、Ｖｉｉ１の振幅を有する電圧パルスが、ライン選択時間の間にリザーバ電極に印加される。期間ｉｉの残りの間に、リザーバの容量を増加させる画素の白色化遷移のためにスイッチ電圧はＶｉｉ２まで低下する。その期間が充分長い場合には、水前部は新しい位置に安定し、Ｖｉｉ２は、安定領域の電圧と実質的に等しくなる。
【００９８】
ここで、画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉを検索する。
３：Ｌｉｉがより明るいスイッチング状態の場合、ステップ８の白色化遷移に進む。
４：参照テーブルまたは図５のようなグラフに基づく数式からチャネル容量Ｃｃｈ（Ｌｉ）およびＣｃｈ（Ｌｉｉ）を検索する。
５：流体前部がチャネル内に移動するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。
６：ライン選択時間の間に、Ｃｃｈ（Ｌｉｉ）およびＶｉ２に比例し、Ｃｃｈ（Ｌｉ）に反比例する、すなわち、Ｖｉ１＝Ｃｃｈ（Ｌｉｉ）／Ｃｃｈ（Ｌｉ）×Ｖｉ２である電圧を画素のチャネル電極に印加する。
７：ステップ１１に移動する。
８：画素の反射または透過の関数としてのリザーバ容量について、リザーバ容量Ｃｒｅ（Ｌｉ）およびＣｒｅ（Ｌｉｉ）を参照テーブルまたは図４のようなグラフに基づく数式から検索する。
９：流体前部がリザーバ内への移動を停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。
１０：ライン選択時間の間に、Ｃｒｅ（Ｌｉｉ）およびＶｉ２に比例し、Ｃｒｅ（Ｌｉ）に反比例する、すなわち、Ｖｉ１＝Ｃｒｅ（Ｌｉｉ）／Ｃｒｅ（Ｌｉ）×Ｖｉ２である電圧を画素のリザーバ電極に印加する。
１１：流体前部をスイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置に変化させることができるほど長い、スイッチング回路がオフされる最小待ち時間を適用する。この時間中に画素の他の行にアドレスすることができる。
【００９９】
必要条件は、ライン選択時間は、画素のスイッチング時間よりも大幅に短いことである。そうでない場合は、ステップ６および１０の数式には、ライン選択時間中のスイッチングに対する補償項が必要になる。毎秒５０フレームを有するＶＧＡディスプレイのライン選択時間は約４０ミリ秒であるが、極性流体のスイッチング時間はミリ秒のオーダーであるため、一般に、この補償は必要ない。
【０１００】
リザーバ電極電圧は、水をリザーバ内に引き戻す追加の力を引き起こすので、黒色化遷移の間にゼロでない電圧がリザーバ電極に印加される場合、ステップ６の電圧Ｖｉ１を増加する必要がある。これによって、図１６Ａのすべての電圧が、リザーバ電極に印加される電圧に比例するより高いレベルに効果的にシフトされる。同様に、チャネル電極電圧は、水をチャネル内に引き戻す追加の力を引き起こすので、白色化遷移の間にゼロでない電圧がチャネル電極に印加される場合、ステップ１０の電圧Ｖｉ１を増加する必要がある。これによって、図１６Ｂのすべての電圧がチャネル電極に印加される電圧に比例するより高いレベルに効果的にシフトされる。どちらの場合も、このような電圧シフトは対向電圧（ｃｏｕｎｔｅｒ  ｖｏｌｔａｇｅ）Ｖ対向と呼ばれる。
【０１０１】
図９および図１０にそれぞれ示される複数の電圧パルスアドレッシングおよびカットオフアドレッシングについても、チャネル電極およびリザーバ電極に印加される。
【０１０２】
図１７は、チャネルアドレッシングとリザーバアドレッシングとを組み合わせた双安定構成を示す図である。図１７は、チャネル電極とリザーバ電極とがともに同時にアドレスされるアドレッシング方式を示す。２つの電極のうちの一方に電圧を印加することによって、他方の電極の電圧は、画素を黒色および白色にスイッチするために使用することができる。例えば、リザーバ電極の電圧は、チャネル電極が０Ｖの場合に水をリザーバに引き込む電気機械力を生成する。この力を克服して画素を黒色にスイッチするために、チャネル電極には、増加された電圧を供給することができる。これは「Ｖ対向」と表示される矢印によって示される。Ｖ対向は、印加されるリザーバ電極電圧に比例し、反作用力を提供する。ここで水前部が安定するチャネル電圧は、この安定チャネル電圧もＶ対向とともに増加するので、０Ｖよりも実質的に高い。ここで安定チャネル電圧よりも低いチャネル電圧で画素を白色にスイッチし、安定チャネル電圧よりも高い電圧で画素を黒色にスイッチすることが可能であり、図７と非常に類似するアドレッシング方式が得られる。したがって、極性流体をチャネル内におよびチャネルから外に移動させるスイッチ電圧を供給する単一のスイッチング回路が提供される。画素セルは、リザーバ電極に接続され、直流電圧をリザーバ電極に供給する少なくとも直流電圧端子を含む。反作用力を提供するために印加される直流電圧に加えて、追加の直流電圧が別の直流電圧端子によって印加されて、中間状態を提供してもよい。上記では、チャネル電極の役割とリザーバ電極の役割を入れ替えることができる。
【０１０３】
このアドレッシング方式の利点は、同時に、時間とともに連続的ではなく、可能性のある簡単なスイッチング回路、例えば１つのＴＦＴ回路、を用いて、画素を黒色または白色にスイッチすることが可能であるが、電極の電圧が０Ｖの場合に依然として双安定であることである。可能性のあるスイッチング回路は、チャネル電極またはリザーバ電極に接続される直流電圧電極を含むが、他の電極はアドレッシング回路に接続される。アドレッシング回路は、図６に示されるようなアドレッシングＴＦＴ、または図１１に示されるような電荷ポンプを含んでもよい。直流電圧電極は、画素の行同時アドレッシングを可能にするように、ディスプレイのすべての画素に対してドライバへの１つの共通接続、または好ましくは画素の行毎にドライバへの１つの接続を有してもよい。さらに、チャネル電極またはリザーバ電極あるいはその両方に中間電圧を供給するために、追加の電極を提供することも可能である。
【０１０４】
ここで、リザーバ電極が直流電圧電極に接続される場合、画素の濃度レベルを制御する方法は、以下のとおりである。
１：メモリから画素の現在のスイッチング状態Ｌｉを検索する。
２：画素の次のスイッチング状態Ｌｉｉを検索する。
３：参照テーブルまたは図５のようなグラフに基づく数式からチャネル容量Ｃｃｈ（Ｌｉ）およびＣｃｈ（Ｌｉｉ）を検索する。
４：流体前部がチャネル内への移動を停止するＬｉｉの電圧Ｖｉ２を検索する。この電圧は実質的にＶ対向に等しい。
５：直流電圧Ｖリザーバをリザーバ電極に印加する。同時に、ライン選択時間の間に、Ｃｃｈ（Ｌｉｉ）およびＶｉ２に比例し、Ｃｃｈ（Ｌｉ）に反比例する、すなわち、Ｖｉ１＝Ｃｃｈ（Ｌｉｉ）／Ｃｃｈ（Ｌｉ）×Ｖｉ２である電圧を画素のチャネル電極に印加する。
６：スイッチング回路がオフされ、リザーバ電極の直流電圧が実質的に一定であり、チャネル電圧Ｖｉ２でスイッチング状態Ｌｉｉに対応する位置に流体前部を変化させることができるほど長い最小待ち時間を適用する。この時間中に画素の他の行にアドレスすることができる。次に、チャネル電圧とリザーバ電圧との両方は、新しいスイッチング状態を保持しながら０Ｖに設定されてもよい。
【０１０５】
制限なく、極性流体は、好ましくは色素を含むイオン化水を含んでもよく、制限なく、非極性流体は、油、好ましくは、白色または半透明の油を含んでもよい。代替の実施形態では、水は、白い色素および黒い染料を含む。制限なく、印加される電磁場に応答する濡れ性を有するチャネル表面は、フッ素重合体を含む。
【０１０６】
この説明に関連して、継続的に充電されるという用語は、所定の充電時間の間のその負荷状態に関係のない画素セルの充電を示す。特定の実施形態は、本発明のさらなる態様として特定の任意の特徴を詳述するが、本記載は、別段に特に指定のない限りあるいは物理的に不可能または不適切でない限り、これらの特徴のすべての組み合わせを包含し明確に開示するものとする。
【０１０７】
さらに、ドライバは、複数の中間状態を定義する位相に関係のない追加の電極の多相充電によって、例えば、中間状態に関係なく電荷ポンプをスイッチすることによって、セル表示特性の変化を提供するように構成されてもよい。さらに、スイッチング回路は、表示特性が変化する中でそれぞれ特定の位相にアドレスする回路素子によって提供されてもよい。回路素子は、例えば、「黒色化」回路、「白色化」回路および／またはリセット回路を含んでもよい。さらに、スイッチング回路は、画素セル端子の１つを継続的に充電するように構成されるスイッチ電荷ポンプを含んでもよい。さらに、ドライバは、セル表示特性の変化を提供するように構成されてもよく、このとき極性流体前部は、極性流体前部の移動障壁の位置で安定する。ドライバは、画素セルにかかる電源電圧の極性が一定時間毎に逆転されて、画素セルの電荷が一方向に蓄積しないように本質的にゼロである平均電源電圧を得るようにする駆動方式を適用するように構成されてもよい。
【０１０８】
別段に指定または定義されない限り、以下の参照リストは、本明細書に開示される要素および態様を定義する。
１：ディスプレイまたはディスプレイ装置
２：画素セルまたは画素化された電気泳動セル
３：追加の画素端子４に直接接続されドライバ５によって充電される追加の電極
４：追加の電極３に接続され画素セル２に直流電圧を供給する追加の画素セル端子
５：行電極７および列電極８を充電し、スイッチング回路９を作動させてスイッチ端子１０を介して画素セル２にスイッチ電圧をアドレスするように構成されるドライバ
６：画素セル２、ドライバ５、行電極７および列電極８にスイッチ電圧を供給する複数のスイッチング回路９を含む回路基板
７：スイッチング回路９に接続される行電極
８：スイッチング回路９に接続される列電極
９：表面の濡れ性を変化させるように少なくとも１つの画素セル端子に接続され、さらに行電極および列電極に接続される能動素子を含むスイッチング回路
１０：スイッチング回路９によってアドレスされこれに接続される画素セル２のスイッチ端子
２０：画素セル
２１：接続される流体リザーバ２２とチャネル２３とを含む流体ホルダ
２２：チャネルに接続される狭い可視領域を有する流体リザーバ
２３：リザーバに接続される広い可視領域を有するチャネル
２４：極性流体
２５：流体リザーバ２２内の極性流体２４の大きい主曲率半径
２６：チャネル２３内の極性流体２４の小さい主曲率半径
２７：チャネル２３の表面
画素：ディスプレイ装置１のスイッチ回路と接続される画素セルとの組み合わせ
画素色：単色変形も含有するセル表示特性
電源電圧：少なくとも２つの画素セル端子に印加される電圧差
基本電源電圧：中間状態の画素セルで最小電気機械力を生成するチャネル表面部に印加される電源電圧差
スイッチ電圧：スイッチング回路９によってスイッチ端子１０を介して画素セル２に印加される電圧
直流電圧：画素セル２の少なくとも１つの追加の画素セル端子４に接続される追加の電極３に供給される電圧
画素セル端子：印加される電源電圧に応答する濡れ性を含むチャネル２３の表面の少なくとも一部に電源電圧を供給するように配置される少なくとも２つの端子
セル表示特性：画素セル２０の特定の透過または反射の光学的状態
遷移誤差：所望のセル表示特性、例えば、色または濃度の調子と、２つのセル表示特性間の遷移の最後に達成されるセル表示特性との間の不整合
中間状態：セル表示特性の変化を引き起こすのに必要なスイッチ電圧を低減する目的で、少なくとも１つの追加の画素セル端子に基本電源電圧を供給することで、可能性のあるセル表示特性の変化が制限される画素セルの状態
多相セル表示特性変化または多相画素色変化：多相駆動方式で最初の位相の開始から最後の位相の終了までのセル表示特性の全(累積）変化。
フレーム：ディスプレイのすべての画素が、画像の更新の一部でアドレスされる期間。ＬＣＤの場合、ディスプレイのすべての画素が画素の行毎に連続的に一度アドレスされて新しい画像を生成する期間の長さは、一般に、１５〜２０ｍｓである。電気泳動（Ｅ  Ｉｎｋ）ディスプレイの場合、すべての画素が一度アドレスされる（すなわち、新しいまたは同じ電圧が列から画素に転送される）期間の長さは、一般に、１０〜２０ｍｓであり、このときディスプレイで、２５〜１００フレームを使用して以前の画像から新しい画像を作り出す。
パルス：パルスは、アドレッシング中に画素に転送される電圧であり、アドレッシングはライン（選択）時間の間に行われる。ライン時間は、画素の行がアドレスされる時間である。これは、一般に、１フレーム１行につき１つの単一ライン選択時間だけを使用する場合、ディスプレイの行の数で割ったフレーム時間と同じ長さである。一般に、１フレーム１行につき２つ以上のライン選択時間を使用する場合（図９）には、これは、パルスの数で割って行の数で割ったフレーム時間と同じ長さである。
期間：期間は、画素のスイッチング状態が画素へのパルスの供給のために変化する時間単位である。これは、１つの完全なフレーム時間の長さと同じにすること、あるいはフレーム毎に複数のライン選択時間を使用する場合に１つのフレーム時間の小部分とすることができる。
スイッチング速度：スイッチング速度は、水前部がチャネルに移動する速度である。これは、画素のチャネル表面に印加される電圧の関数であり、例えば、けん引力の関数でもある。けん引力は、チャネル表面を移動する水によって生成され、画素のスイッチング状態の関数として増加する力である。スイッチング速度は、白色から黒色、または特定の濃度レベルから別の濃度レベルに行く際にｍｓで測定されることもある。ＥＦＣシステムでは、白色から黒色へのスイッチング速度(逆も同様）は、１ｍｓと低くできるが、粘度を増やして１０から１００ｍｓの範囲の速度とすることも可能である。
【０１０９】
与えられる詳細な図面、具体例および明確な記述は、もっぱら説明のために役立つものである。添付の特許請求の範囲に述べられる本発明の範囲から逸脱することなしに、例示的な実施形態の設計、動作条件および配置において、他の置換、修正、変更および省略が成されてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１    ディスプレイ装置
２    画素セル
３    追加の電極
４    追加の画素セル端子
５    ドライバ
６    回路基板
７    行電極
８    列電極
９    スイッチング回路
１０  スイッチ端子
１００    コントローラ
１０１    画素画像情報
【図１Ａ】
2010277091.tif 000003
【図１Ｂ】
2010277091.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2010277091.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010277091.tif 000008
【図４】
2010277091.tif 000009
【図５】
2010277091.tif 000010
【図６Ａ】
2010277091.tif 000011
【図６Ｂ】
2010277091.tif 000012
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010277091.tif 000018
【図１１Ａ】
2010277091.tif 000019
【図１１Ｂ】
2010277091.tif 000020
【図１１Ｃ】
2010277091.tif 000021
【図１１Ｄ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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