(57)【要約】特許請求の範囲で定義されているデバイスは、電気活性高分子アクチュエータ（３０）を有し、各アクチュエータは、電気活性高分子アクチュエータ及び電流方向駆動モードを選択するために２つのアドレッシングラインによってアドレッシングされる。第１回路（４２）は、第１方向において電気活性アクチュエータに制御可能な電流を流すためのものであり、第２回路（４４）は、第１方向とは逆の第２方向において電気活性アクチュエータに制御可能な電流を流すためのものである。このデバイスは、アクチュエータが作動状態の間を双方向に駆動され得るように、アクチュエータに２つの反対の方向において電流が流されることを可能にする。
2021513742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータユニットを有し、該アクチュエータユニットは、
電流アドレッシング駆動のための電気活性アクチュエータと、
前記電気活性アクチュエータの電流アドレッシング駆動のための駆動回路と
を有し、
前記駆動回路は、
前記アクチュエータユニットのための第１制御ライン及び第２制御ラインと、
第１方向において前記電気活性アクチュエータに電流を流す第１トランジスタを有し、該第１トランジスタのゲートが前記第１制御ラインと関連する第１回路と、
前記第１方向と逆の第２方向において前記電気活性アクチュエータに電流を流す第２トランジスタを有し、該第２トランジスタのゲートが前記第２制御ラインと関連する第２回路と
を有する、
デバイス。
【請求項２】
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのチャネルは、第１及び第２電力ラインの間で直列であり、
前記電気活性アクチュエータは、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの前記チャネルの間の接合へ接続される、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１制御ラインは、第１データライン及び第１アドレッシングラインを有し、
前記第２制御ラインは、第２データライン及び第２アドレッシングラインを有し、
前記第１回路は、
前記第１データラインと前記第１トランジスタのゲートとの間にあり、前記第１アドレッシングラインによって制御される第１スイッチを有し、
前記第２回路は、
前記第２データラインと前記第２トランジスタのゲートとの間にあり、前記第２アドレッシングラインによって制御される第２スイッチを有する、
請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１回路は、
前記第１トランジスタのゲートへ供給される電圧を保持する第１キャパシタを有し、
前記第２回路は、
前記第２トランジスタのゲートへ供給される電圧を保持する第２キャパシタを有する、
請求項２又は３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１回路は、第１ブーストトランジスタを有し、該第１ブーストトランジスタのチャネルは、前記第１トランジスタと並列であり、前記第１ブーストトランジスタのゲートは、前記第１ブーストトランジスタを制御する第１イネーブルラインへ接続され、
前記第２回路は、第２ブーストトランジスタを有し、該第２ブーストトランジスタのチャネルは、前記第２トランジスタと並列であり、前記第２ブーストトランジスタのゲートは、前記第２ブーストトランジスタを制御する第２イネーブルラインへ接続される、
請求項３又は４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１回路は、前記第１トランジスタ及びリファレンストランジスタを有する第１電流ミラー回路を有し、
前記第２回路は、前記第２トランジスタ及び前記リファレンストランジスタを有する第２電流ミラー回路を有し、
前記第１制御ラインは、第１アドレッシングライン及びデータラインを有し、
前記駆動回路は、
前記データラインと前記リファレンストランジスタとの間にある第３スイッチ、及び前記リファレンストランジスタのゲートと前記第２トランジスタのゲートとの間にある第４スイッチを有し、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチは前記第１アドレッシングラインによって制御され、
前記第２制御ラインの制御下で、前記データラインからサンプリングされる電流をミラーリングするために前記第１電流ミラー回路又は前記第２電流ミラー回路を選択する選択回路を有する、
請求項２に記載のデバイス。
【請求項７】
前記データラインは、電流供給導体を有する、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記駆動回路は、前記データラインからの供給される電流に応答して前記リファレンストランジスタのゲートでの電圧を保持する保持キャパシタを有する、
請求項６又は７に記載のデバイス。
【請求項９】
複数の前記アクチュエータユニットを有し、該複数のアクチュエータユニットは、電力ラインを共有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
複数の前記アクチュエータユニットは、それらの第１制御ライン及びそれらの第２制御ラインを共有する、
請求項３乃至９のうちいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記複数のアクチュエータユニットは、行及び列を有するマトリクス配列で配置され、如何なる第１及び／又は第２アドレッシングラインも、行方向に沿い、如何なるデータライン及び／又は電源ラインも、列方向に沿う、
請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記駆動回路は、ＩＧＺＯ、アモルファスシリコン、及び多結晶シリコンのうちの１つ以上から成る半導体チャネルを有する薄膜トランジスタを有する、
請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
電流駆動型電気活性高分子アクチュエータユニットを有するデバイスの作動方法であって、
異なる周期中の前記アクチュエータユニットの駆動モードを選択するために第１及び第２制御ラインを使用することと、
アクチュエータを第１駆動モードで駆動するとき、制御信号に応答して第１方向において前記電気活性高分子アクチュエータユニットに制御可能な電流を流すために第１回路を使用することと、
アクチュエータを第２駆動モードで駆動するときに、第２制御信号に応答して反対の第２方向において前記電気活性高分子アクチュエータユニットに制御可能な電流を流すために第２回路を使用することと
を有する方法。
【請求項１４】
駆動レベルを維持するために前記第１駆動モード又は前記第２駆動モードでよりも小さい電流が供給されるサステインモードで前記アクチュエータを動作させることを更に有する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１駆動モードで駆動するときに、データラインで供給される電流をサンプリングするために第１電流ミラー回路を使用することと、
前記第２駆動モードで駆動するときに、前記データラインで供給される電流をサンプリングするために第２電流ミラー回路を使用することと
を更に有し、前記第１又は第２駆動モードを選択することは、前記データラインからサンプリングされる前記電流をミラーリングするために前記第１又は第２電流ミラー回路を選択することを有する、
請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気活性高分子、特に、電流アドレッシング型電気活性高分子を使用するアクチュエータアレイデバイスに関係がある。
【背景技術】
【０００２】
電気活性高分子（electroactive  polymers，ＥＡＰ）は、電気応答性物質の分野に属する新興材料の一種である。ＥＡＰは、センサ又はアクチュエータとして働くことができ、多種多様なシステムへの容易な組み込みを可能にする様々な形状に容易に加工可能である。
【０００３】
材料は、ここ１０年間で大いに改善した、作動応力及びひずみなどの特性とともに、開発されてきた。技術上のリスクは、製品開発にとって許容可能なレベルまで低減されており、それにより、ＥＡＰは商業的及び技術的にますます関心を持たれている。ＥＡＰの利点には、低い電力、小さいフォームファクタ、柔軟性、ノイズレス動作、正確さ、高分解能の可能性、高速な応答時間、及び周期駆動がある。
【０００４】
ＥＡＰ材料の改善された性能及び特定の利点は、新しい応答への適用性を生じさせる。
【０００５】
ＥＡＰデバイスは、電気的な駆動に基づいて、構成要素又は機構の微少な動きが望まれる如何なる用途にも使用され得る。同様に、技術は、小さな動きを検知するために使用され得る。
【０００６】
ＥＡＰの使用は、一般的なアクチュエータと比較して、小さいボリューム又は薄いフォームファクタでの比較的に大きい変形及び力の組み合わせにより、以前は不可能であった機能を可能にし、すなわち、一般的なセンサ／アクチュエータソリューションに対して大きな利点をもたらす。ＥＡＰはまた、ノイズレス動作、正確な電子制御、高速応答、及び０から２０ｋＨｚといった、とり得る駆動周波数の広い範囲、をもたらす。
【０００７】
電気活性高分子を使用するデバイスは、電場駆動性材料及びイオン駆動性材料に細分され得る。
【０００８】
電場駆動型ＥＡＰの例は、誘電エラストマー（dielectric  elastomers）、電歪ポリマー（electrostrictive  polymers）（例えば、ＰＶＤＦに基づくリラクサポリマー又はポリウレタン）、及び液晶エラストマー（liquid  crystal  elastomers，ＬＣＥ）である。
【０００９】
イオン駆動型ＥＡＰの例は、共役ポリマー（conjugated  polymers）、カーボンナノチューブ（carbon  nanotube，ＣＮＴ）ポリマー複合材、及びイオン性ポリマー金属複合材（Ionic  Polymer  Metal  Composites，ＩＰＭＣ）である。両方の種類ともに、夫々の利点及び欠点がある複数のファミリー部材がある。
【００１０】
技術的な視点から、通常、電場駆動型ＥＡＰは、直接的な電気機械結合を通じて電場によって駆動される。原理上、電場又はこの電場を生じさせる電極上の電圧は、デバイスの駆動の状態を決定する。これは、電圧駆動型アクチュエータデバイスと呼ばれ得る。他方で、イオン駆動型ＥＡＰ、又は少なくとも、それらの大部分は、電流駆動型と呼ばれ得る材料の例であり、すなわち、それらは、一般に、駆動の状態を達成及び／又は維持するために電流量の増大又は維持を必要とする。対応するアクチュエータは、電流駆動型又は電流作動型アクチュエータと呼ばれ得る。２つのタイプの間の区別は、しかしながら、常に完全に明らかなわけではない。例えば、電圧駆動型デバイスは、（例えば、漏れにより）不完全であり、達成された駆動状態を保つために一定電流を必要とする。いずれにせよ、それらの正確な駆動のために切り替え及び／又は電流の維持を必要とする両方のタイプの多くのＥＡＰが存在し、本発明は、全てのそのようなＥＡＰにとって有利である。
【００１１】
図１Ａ及び１Ｂは、目下開示されているデバイスの部分であることができる一般的なＥＡＰデバイスのための２つのとり得る動作モードを示す。デバイスは電気活性高分子層１４を有し、電気活性高分子層１４は、その層の両側にある電極１０、１２に挟まれている。電極がアクチュエータの駆動のために使用される。図１Ａは、クランプされていないデバイスを示す。使用されるＥＡＰ材料のタイプに応じて、電圧又は電流が、示されるように全ての方向において電気活性高分子層を広げさせるために使用される。
【００１２】
図１Ｂは、広がりが一方向においてのみ起こるように設計されているデバイスを示す。デバイスは、キャリア層１６によって支持されている。先と同じく、使用されるＥＡＰのタイプに応じて、電圧又は電流駆動信号が、電気活性高分子層を曲げさせる又はたまわせるために使用される。この動きの性質は、例えば、駆動されるときに広がるアクティブ層と、そのような広がりに逆らうパッシブキャリア層との間の相互作用から生じる。図示されるような軸周りの非対称な湾曲を得るよう、分子配向（フィルムストレッチング）が、例えば、適用されてよく、一方向における動きを余儀なくさせる。一方向における広がりは、電気活性高分子における非対称性の結果として起こることがあり、あるいは、それは、キャリア層の特性における非対称性、又はそれら両方の組み合わせの結果として起こることがある。
【００１３】
駆動の切り替え及び／又は維持のために電流が必要とされるという事実は、そのようなアクチュエータの駆動ユニット（駆動ＩＣ）のための特別な手段を要求する。これは、特定の用途の場合に、複数のそのようなアクチュエータが、例えば、ポジショニングシステム又は被制御トポロジ表面のために使用され得るアクチュエータアレイデバイスにおいて、使用されるべきであるときに、なおさら当てはまる。そのような場合に、各アクチュエータをそれ自体のドライバＩＣにより個々に駆動することは直ちに高価になり、かつ、個別駆動は、クロストークのために容易でない。
【００１４】
ディスプレイ技術から知られているパッシブマトリクス駆動方式は、行（ｎ行）及び列（ｍ列）接続しか使用せず、よって、最大で（ｎ×ｍ）個のアクチュエータをアドレッシングするには（ｎ＋ｍ）個のドライバしか必要とされないということで、アレイ駆動システムの有用かつ簡単な実施であることができるが、従来のＥＡＰアクチュエータのそのような配列では、隣接するアクチュエータにたいする若干のクロストークが存在する。信号が１つのアクチュエータを駆動するために印加されるとき、その周りのアクチュエータも部分に駆動することになり、これは、多くの用途にとって好ましくない効果である。従って、パッシブマトリクスアドレッシング方式によれば、各アクチュエータを他から独立して個別的にアドレッシングすることは正攻法ではない。
【００１５】
電圧駆動型電気活性高分子アクチュエータの配列をアドレッシングするアクティブマトリクスの使用は、国際公開第２０１７／１０８４８９号及び国際公開第２０１７／１０８４４３号において提案されている。このアプローチは、行導体又は列導体の交点で、各電気活性高分子アクチュエータにおいてスイッチングデバイスを設けることを含む。このようにして、配列内の各アクチュエータは、望まれる場合に、個別に駆動され得る。アクティブマトリクスアドレッシング方式は、同時に駆動される配列内のアクチュエータの如何なるランダムなパターンも有することが可能であることを意味する。このアプローチは、しかしながら、本明細書において上述された電流制御が必要とされるＥＡＰを駆動するには適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１０８４８９号
【特許文献２】国際公開第２０１７／１０８４４３号
【発明の概要】
【００１７】
駆動状態を切り替えるために及び／又は駆動状態の維持のために電流を必要とする電気活性高分子アクチュエータのアクティブマトリクスアドレッシングを可能に又は改善するアプローチの必要性が依然としてある。
【００１８】
特許請求の範囲に記載されるデバイス及び方法の目的は、上記の必要性に対処することである。目的は、特許請求の範囲のデバイス及び方法により少なくとも部分的に達成される。従属請求項は、有利な実施形態を定義する。
【００１９】
特許請求の範囲に従って、
電流駆動型電気活性高分子アクチュエータのアクティブマトリクス配列と、
電気活性高分子アクチュエータの選択及び放電又は充電モードのためのアドレッシングラインの組であって、各電気活性高分子アクチュエータが２つのアドレッシングラインと関連する、アドレッシングラインの組と、
各電気活性高分子アクチュエータと関連する夫々のスイッチング回路と
を有し、各スイッチング回路は、
第１アドレッシング信号に応答して第１方向において電気活性高分子アクチュエータに制御可能な電流を流す少なくとも１つの第１トランジスタを有する第１回路と、
第２アドレッシング信号に応答して、逆の第２方向において電気活性高分子アクチュエータに制御可能な電流を流す少なくとも１つの第２トランジスタを有する第２回路と
を有する、アクチュエータデバイスが提供される。
【００２０】
制御ラインは、駆動トランジスタのゲートを制御する。制御ラインは、このようにして、アクチュエータへの電流を決定する駆動データ（ゲート制御電圧）を供給するために、及び、駆動モードの選択のために、適切である。よって、第１方向においてアクチュエータを駆動することは、充電モードと呼ばれることがあり、一方、第２方向において駆動することは、放電モードと呼ばれることがあり、あるいは、その逆もあり得る。制御ラインは、駆動の方向を選択するために使用され得る。
【００２１】
このデバイスは、アクチュエータが２つの反対の方向における電流により駆動されることを可能にし、それにより、アクチュエータは、状態間で双方向に駆動され得る。電流は、状態間を切り替えるために及び／又は状態の維持のために使用され得る。デバイスは、このようにして、電流駆動型及び電圧駆動型アクチュエータ又はハイブリッド型デバイスのために動作することができる。それは、電流駆動型アクチュエータのためのその特定の利点を有している。
【００２２】
また、制御ラインは、デバイスが複数のアクチュエータの配列を有している場合にアクチュエータを選択するために使用され得る。
【００２３】
デバイスは、駆動方向の変更時に、大量の電荷がアクチュエータの駆動導体において運ばれるべきであることを回避する。電力ライン及び／又はアドレッシングラインのそのような充放電は、望ましくない時間遅延を引き起こす可能性がある。
【００２４】
第１アドレッシング信号は、第１アドレッシング周期の間であってよく、第２アドレッシング信号は、第２アドレッシング周期の間であってよい。本文脈中、「周期」との語は、まさに、異なる時点で異なる駆動コマンドを示すために使用される。いつ充電が必要とされるか、及びいつ充電が必要とされるかは、現在の駆動状態及び次の望ましい駆動状態に依存する。潜在的に、例えば、回路の一方が数ビットの分解能しか有さず、他方がより多くのビットを有する場合に、第１及び第２回路を充電することは一緒に行われ得る。このようにして、駆動信号は、充電電流と放電電流との間の差電流として定義されてよい。この駆動信号は、アクチュエータ状態を充電するための信号であってよく、あるいは、それは、サステイン電流（sustain  current）であってもよい。
【００２５】
第１及び第２トランジスタは、望ましくは、第１及び第２電力ラインの間で直列であり、電気活性アクチュエータは、第１及び第２トランジスタの間の接合へ接続される。一方のトランジスタは、電流をアクチュエータに流し、他方のトランジスタは、アクチュエータからの電流を吸い込む。よって、アクチュエータは、例えば、電力ライン電圧の間の電圧にある。
【００２６】
第１の例の組において、
第１回路は、第１データラインと第１トランジスタのゲートとの間の第１スイッチと、第１トランジスタのゲートへ供給される電圧を保持する保持キャパシタとを有し、第１スイッチは、第１アドレッシングラインによって制御され、
第２回路は、第２データラインと第２トランジスタのゲートとの間の第２スイッチと、第２トランジスタのゲートへ供給される電圧を保持する保持キャパシタとを有し、第２スイッチは、第２アドレッシングラインによって制御される。
【００２７】
このバージョンは、２つの電圧駆動型回路を使用し、それにより、第１及び第２データラインは、例えば、電圧供給導体を有する。
【００２８】
各トランジスタは、電圧−電流コンバータとして機能し、そのゲート電圧は電流の流れを決定し、保持キャパシタはゲート電圧を保持し、それにより、望ましい電流が保たれる。
【００２９】
第１及び第２アドレッシングラインは、行導体を有してよく、第１及び第２データラインは、列導体を有してよい。よって、第１回路及び第２回路は夫々、行（アドレッシング）ライン及び列（データ）ラインを有する。
【００３０】
この第１の例の組の電圧アドレッシング型実施の場合に、各スイッチング回路は、
第１トランジスタと並列な第１ブーストトランジスタと、
第２トランジスタと並列な第２ブーストトランジスタと、
ブーストトランジスタを有効又は無効にするイネーブルラインと
を更に有してよい。
【００３１】
これらのブーストトランジスタは、充電及び放電流が２つのモードで正確に制御可能であることを可能にする。一方は、駆動レベルの変更を実施する高電流モードであり、他方は、維持機能を実施する低電流モードである。
【００３２】
第２の例の組において、
第１回路は、少なくとも第１トランジスタ及びリファレンストランジスタを含む第１電流ミラー回路を有し、
第２回路は、少なくとも第２トランジスタ及び上記のリファレンストランジスタを含む第２電流ミラー回路を有し、
スイッチング回路は、
データラインとリファレンストランジスタとの間にあり、第１アドレッシングラインによって制御される第１スイッチと、
第２アドレッシングラインの制御下で、データラインからサンプリングされる電流をミラーリングする第１又は第２電流ミラー回路を選択する選択回路と
を更に有する。
【００３３】
この例の組では、電流はアクチュエータスイッチング回路へ供給され、それにより、データラインは、望ましくは、電流供給導体を有する。２つの電流ミラー回路が形成され、１つは第１回路用であり、１つは第２回路用である。どちらの電流ミラー回路が使用されるかの選択は、どちらの方向においてアクチュエータが制御されるかを決定する。
【００３４】
第１アドレッシングラインは、行導体を有してよく、データライン及び第２アドレッシングラインは、夫々が列導体を有する。選択された行について、一方の列導体が、充電又は放電モード選択し、他方が、ミラーリングされる電流を供給する。よって、各アクチュエータは、３つの導体しか必要としない。当然、代わりに、２つのデータライン及び２つのアドレッシングラインが存在してもよく、それにより、第１回路及び第２回路は、夫々がアドレスライン及びデータラインを有する。
【００３５】
スイッチング回路は、例えば、データラインから供給される電流に応答して、リファレンストランジスタのゲートでの電圧を保持する保持キャパシタを有する。これは、電流サンプル・アンド・ホールド機能をもたらす。
【００３６】
全ての例で、スイッチング回路は、例えば、薄膜トランジスタ、例えば、低温ポリシリコントランジスタを有する。
【００３７】
本発明はまた、電流駆動型電気活性高分子アクチュエータのアクティブマトリクス配列を有するデバイスの作動方法であって、
異なるアドレッシング周期中に放電又は充電モードにある電気活性高分子アクチュエータのグループを選択するためにアドレッシングラインの組を使用することと、
アクチュエータを充電モードで駆動するとき、第１アドレッシング信号に応答して第１方向において電気活性高分子アクチュエータに制御可能な電流を流すために第１回路を使用することと、
アクチュエータを放電モードで駆動するときに、第２アドレッシング信号に応答して反対の第２方向において電気活性高分子アクチュエータに制御可能な電流を流すために第２回路を使用することと
を有する方法を提供する。
【００３８】
２つのアドレッシングモードは、順次的であってよい。しかし、それらはまた同時であってもよく、アクチュエータへ供給される（又はそれから使用される）実際の電流は、充電電流と放電電流との間の差に基づく。
【００３９】
方法は、駆動レベルを維持するために充電モード又は放電モードでよりも小さい電流が供給されるサステインモードでアクチュエータを動作させることを更に有してよい。
【００４０】
第１の例の組において、方法は、
充電モードで駆動するときに、第１データラインからデータを供給し、第１回路の第１トランジスタのゲートへ供給される電圧を保持することと、
放電モードで駆動するときに、第２データラインからデータを供給し、第２回路の第２トランジスタのゲートへ供給される電圧を保持することと
を有する。
【００４１】
これは、駆動電圧が第１及び第２データラインへ供給される電圧駆動型アドレッシング方法を提供する。
【００４２】
この電圧駆動型アプローチのためにサステインモードを実装するよう、第１回路及び第２回路は、夫々が第１トランジスタ及びブーストトランジスタを並列に有してよく、方法は、
充電又は放電モードのために第１トランジスタ及びブーストトランジスタを動作させることと、
サステインモードのために第１トランジスタのみを動作させることと
を有する。
【００４３】
第２の例の組において、方法は、
充電モードで駆動するときに、データラインで供給される電流をサンプリングするために第１電流ミラー回路を使用することと、
放電モードで駆動するときに、データラインで供給される電流をサンプリングするために第２電流ミラー回路を使用することと
を有し、充電又は放電モードを選択することは、データラインからサンプリングされる電流をミラーリングするために第１又は第２電流ミラー回路を選択することを有する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本発明の例は、これより、添付の図面を参照して詳細に記載される。
【００４５】
【図１Ａ】固定されていない既知の電気活性高分子デバイスを示す。
【図１Ｂ】裏当て層によって制約されている既知の電気活性高分子デバイスを示す。
【図２】１つ以上の実施形態に従う駆動ユニットの第１の例を示す。
【図３】１つ以上の実施形態に従う駆動ユニットの第２の例を示す。
【図４】図２又は３の駆動ユニットの複数個を配列へと結合する方法を示す。
【図５】１つ以上の実施形態に従う駆動ユニットの第３の例を示す
【図６】図５の駆動ユニットの複数個を配列へと結合する方法を示す。
【図７】図３の駆動ユニットに対する変更を示す。
【図８】図７の駆動ユニットの複数個を配列へと結合する方法を示す。
【図９】１つ以上の実施形態に従う駆動方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、電気活性アクチュエータと、電気活性高分子アクチュエータに２つの反対の方向において電流を流して、アクチュエータの双方向駆動又は双方向スイッチングを可能にする又は引き起こす駆動ユニットとを備えるアクチュエータユニットをデバイスに設ける。
【００４７】
図２は、１つ以上の請求項に記載されるデバイスの部分としてアクチュエータユニット２０の第１の例を示す。
【００４８】
駆動ユニットは、アクチュエータを駆動するための少なくとも２つの電極を備えている電気活性アクチュエータ３０を有する。例えば、アクチュエータは、図１Ａ又は１Ｂのタイプであっても、あるいは、代替的に、他のタイプの電気活性アクチュエータであってもよい。アクチュエータ３０の一方の電極は、電気基準へ接続されており、電気基準は、この場合に、接地端子であり、他方の端子は、ノード３２へ接続されている。ノード３２は、第１トランジスタ３４と第２トランジスタ３６との間の接合にあり、それらのトランジスタは、第１電力ライン３８と第２電力ライン４０との間で互いに直列である。電力ライン３８、４０は、電気活性アクチュエータの駆動のための電流のソース又はシンクを提供する。これらは、電気活性アクチュエータを切り替えるための又はその駆動状態を維持するための電流を供給し又は吸い込むラインである。
【００４９】
第１トランジスタ３４はｐ型であり、第２トランジスタ３６はｎ型である。これは、後述されるように電力ライン及びいくつかのアドレッシング方法に関して有利である。なお、それは必須ではなく、それらは同じタイプであってもよい。
【００５０】
第１トランジスタチャネルは、第１電力ライン３８と電気基準との間で電気活性アクチュエータ３０と直列に接続されており、一方、第２トランジスタチャネルは、第２電力ライン４０と電気基準との間で電気活性アクチュエータ３０と直列に接続されている。
【００５１】
よって、第１トランジスタ３４は、第１トランジスタ３４のゲートへ接続されている第１アドレッシングライン５２を介して第１トランジスタ３４のゲートへ供給される第１アドレッシング信号Ｖａｄ１に応答して、第１方向（例えば、電気基準に向かう方向）において電気活性アクチュエータ３０を流れる電流を制御するための、トランジスタ３４を含む第１回路４２の部分である。同様に、第２トランジスタ３６は、第２トランジスタ３６のゲートへ接続されている第２アドレッシングライン６０を介して第２トランジスタ３６のゲートへ供給される第２アドレッシング信号Ｖａｄ２に応答して、第１方向と反対の方向（例えば、電気基準から離れる方向）において電気活性アクチュエータ３０を流れる電流を制御するための第２回路４４の部分である。
【００５２】
この構成は、アクチュエータを流れる駆動電流をその方向、大きさ及びタイミングに関して制御するために第１及び第２トランジスタを使用することを可能にする。また、第１及び第２回路の組み合わせは、充電及び放電に基づき動作するアクチュエータに必要とされ得る充電（例えば、第１回路を使用する）又は放電（例えば、第２回路を使用する）モードを選択することを可能にする。
【００５３】
例として、第１電力ライン３８は、ノード３２に存在すべき最大電圧を閾量だけ上回る電圧にあることができ、第２電力ライン４０は、ノード３２に存在すべき最小電圧を閾量だけ下回る電圧にあることができる。電力ライン３８は、高（high）電圧にあることができ、電力ライン４０は、低（low）電圧にあることができる。第１及び第２電力ライン３８、４０は、例えば、夫々、＋３Ｖ及び−３Ｖに、又は夫々、＋５Ｖ及び−５Ｖにあってよい。その場合に、アドレス電圧Ｖａｄ１及びＶａｄ２を運ぶアドレスラインは、必要とされるスイッチング機能を提供するよう同程度の大きさの電圧を有する。それらの値は、大きさの規模を示すために、かつ、高電圧場駆動デバイスと比較してイオン性デバイスの低電圧動作を示すために、与えられている。
【００５４】
複数の、図２のアクチュエータユニットが、配列の部分であるとき、それらは電力ライン３８及び４０を共有する。しかし、アドレスライン５２及び６０は別個である必要があり、さもなければ、１つのアクチュエータの駆動は、他に影響を及ぼす可能性がある。
【００５５】
図３は、図２の例の変形であるアクチュエータユニット３０を示す。それは、複数のアクチュエータユニットの間で電力ラインだけが共有されるのではなく、アドレスラインも供給され得るという利点がある。これは、配列の複雑さを低減する。この例では、第１回路４２はまた、電圧Ｖ１が供給される第１データライン４８と、第１トランジスタ３４のゲートとの間に、第１スイッチ４６を有する。回路４２はまた、第１キャパシタ５０を有し、そのプレートの一方は、第１トランジスタ３４のゲートと第１スイッチ４６との間で第１トランジスタ３４のゲートへ接続され、その他方のプレートは、第１電力ライン３８（これは、必要に応じて、他の電気基準であってよい）へ接続されている。このキャパシタ５０は、第１トランジスタ３４のゲートへ供給される電圧（この場合に、データライン電圧Ｖ１）を保持する保持キャパシタとして機能することができる。キャパシタ５０は、トランジスタ３４のゲート−ソース電圧を保持する。第１スイッチ４６は、アドレス電圧Ｖａｄ１が供給される第１アドレッシングライン５２によって制御される。
【００５６】
第２回路４４は、電圧Ｖ２が供給される第２データライン５６と、第２トランジスタ３６のゲートとの間に、第２スイッチ５４を有する。第２回路４４はまた、保持キャパシタ５８を有し、そのプレートの一方は、第２トランジスタ３６のゲートと第２スイッチ５４との間で第２トランジスタ３６のゲートへ接続され、その他方のプレートは、第２電力ライン４０（これは、必要に応じて、他の電気基準であってよい）へ接続されている。このキャパシタ５８は、第２トランジスタ３６のゲートへ供給される電圧を保持するために機能することができる。キャパシタ５８は、トランジスタ３６のゲート−ソース電圧を保持する。第２スイッチ５４は、電圧Ｖａｄ２が供給される第２アドレッシングライン６０によって制御される。
【００５７】
スイッチ４６、５８は、例えば、トランジスタを有するか又はトランジスタから成り、各々のアドレッシングライン５２、６０は、トランジスタのゲートへ接続され、ソース及びドレインは、各々のデータラインへ及び各々の第１／第２トランジスタ３４、３６のゲートへ接続されている。
【００５８】
先と同じく、図３の例に関して、例として、第１電力ライン３８は、ノード３２に存在すべき最大電圧を閾量だけ上回る電圧にあることができ、第２電力ライン４０は、ノード３２に存在すべき最小電圧を閾量だけ下回る電圧にあることができる。第１及び第２電力ライン３８、４０は、例えば、＋３Ｖ及び−３Ｖ又は＋５Ｖ及び−５Ｖにあってよい。その場合に、アドレッシング信号Ｖａｄ１及びＶａｄ２を運ぶアドレスラインは、必要とされるスイッチング機能を提供するよう同程度の大きさの電圧を有する。データラインは、同じ大きさの電圧を運んでよい。電圧の符号は、第１及び第２トランジスタのために使用されるトランジスタのタイプに依存してよい。当業者であれば、選択されるトランジスタのタイプのためにどのような電圧を印加すべきかを選択することができる。上記の値は、単に、大きさの規模を示すために、かつ、高電圧場駆動デバイスと比較してイオン性デバイスの低電圧動作を示すために、与えられている。
【００５９】
上記の駆動ユニットは、２つの電圧駆動型サブ回路を使用する駆動ユニットを備えている。第１及び第２アドレスライン５２、６０は、電圧供給導体を有するか又は電圧供給導体から成る。データライン４８及び５６も、電圧供給導体を有するか又は電圧供給導体から成る。各トランジスタ３４、３６は、電圧−電流コンバータとして機能し、そのゲート電圧は電流フローを決定する。従って、これらのユニットは、電圧アドレス型電流駆動ユニットと呼ばれ得る。図２の例では、電流のフローを決定するものは、アドレッシング電圧があり、一方、図３の例では、流れる電流を定義するものは、データライン電圧である。しかし、いずれの例でも、電気活性アクチュエータ３０は２つのアドレッシングライン５２、６０と関連し、各ラインは、その動作の切り替え又は維持の間にユニット及びその電流フローのモードを選択するという二重の役割を果たす。
【００６０】
図３に示される例では、アドレッシング周期中のトランジスタのゲートへデータラインによって供給される電圧は、少なくとも部分的にキャパシタで保持され得るので、このユニットでの電流フローは、アドレッシング信号が取り除かれた後でさえ少なくともいくらかの時間保たれ得る。なお、キャパシタは、スイッチ４６及び５４を有する基本的な回路にとって必須ではないということで、省略されてもよいことが知られる。
【００６１】
図３の個々の第１及び第２回路の動作は、ＬＥＤ又はＯＬＥＤデバイスを駆動する既知のアクティブマトリクス回路と大部分は同等であることができる。第１回路の場合に、それは、データ電圧Ｖ１により（サンプル・アンド・ホールドアドレッシングアプローチを用いて）第１トランジスタ３４のゲートをプログラミングすることを含み、トランジスタは、データ電圧Ｖ１によって定義されるゲート−ソース電圧ＶＧＳ１によって電流が定義されるモードにおいて駆動される：
Ｉ＝β（ｗ／ｌ）（ＶＧＳ１−ＶＴＨ）２
ここで、ｗは、トランジスタゲートの幅であり、ｌは、トランジスタゲートの長さであり、βは、トランジスタ係数であり、ＶＴＨは、トランジスタが導通し始める閾電圧である。トランジスタは、このようにして、電圧制御型電流源として機能する。
【００６２】
存在する場合に、保持キャパシタの機能は、回路がアドレッシングされていない周期において電流源の制御端子で一定電圧を保つことを助けることである。第１回路は、電流駆動型ＥＡＰを所与の方向において駆動させるために使用され得る。
【００６３】
第１回路の動作によって生じる駆動を反転させるために、第２回路４４が、回路全体内に設けられる。第２回路は、電気活性アクチュエータに逆方向に電流を流すために使用される。それは、第１回路と同じように動作する。第２トランジスタ３６のゲートは、先と同じくサンプル・アンド・ホールドアドレッシングアプローチを用いてデータ電圧Ｖ２によりプログラミングされ、トランジスタは、データ電圧Ｖ２によって定義されるゲート−ソース電圧ＶＧＳ２によって電流が定義されるモードにおいて駆動される：
Ｉ＝β（ｗ／ｌ）（ＶＧＳ２−ＶＴＨ）２
【００６４】
存在する場合に、保持キャパシタの機能は、回路がアドレッシングされていない周期において電流源の制御端子で一定電圧を保つことを助けることである。第２回路は、電流駆動型アクチュエータを第１回路とは反対の方向において駆動させるために使用される。
【００６５】
上記の回路又はトランジスタなどの回路の部分は、アモルファスシリコン、低温レーザー結晶化シリコン（low  temperature  laser  crystallized  Silicon，ＬＴＰＳ）又はインジウムガリウム亜鉛酸化物（IndiumGalliumZincOxide，ＩＧＺＯ）などの亜鉛酸化物に基づく半導体を例とする他のアモルファス半導体などの半導体に基づく技術で構成されてよい。これらの技術は、ディスプレイ分野から知られている。代替的に、プラスチックエレクトロニクス技術が使用されてもよい。これらは、電気活性高分子に基づく電気活性アクチュエータとより良く互換性があり得る。
【００６６】
上記の例は、スイッチング方向ごとに電流源として機能する単一のトランジスタを備えた最も基本的な回路を提供する。より複雑なアプローチが可能であり、例えば、経年劣化の間に起こる可能性がある薄膜トランジスタの閾電圧のドリフトを補償するために、適用されてよい。そのような付加的な補償手段は、例えば、後述されるようなアクティブマトリクス（Ｏ）ＬＥＤ表示画素アドレッシング方式のためのアドレッシング回路において知られている。かような方式は、回路が、シリコンに基づく技術のような上記の技術で構成される場合に、必要とされることがある。簡潔さのために、かつ、それらが、本願で開示されている新規の概念の動作方法を変更しないということで、かような補償回路については説明されない。
【００６７】
図４は、図３のアクチュエータユニット３０の多数個（複数）をアクティブマトリクス配列の１つなどの配列へといかにして結合するかを示す。各アクチュエータユニット３０は、２つの行アドレッシングライン５２、６０及び２つの列データライン４８、５６と関連する。第１及び第２アドレッシングライン５２、６０は、例えば、行導体を有し、第１及び第２データライン４８、５６は、列導体を有する。なお、留意すべきは、列及び行との語の使用は、いくらか任意である点である。よって、作動原理における実質的な相違なしで、アドレッシングラインは行ラインを有し、一方、データラインは列ラインを有する。よって、図４の場合に、第１及び第２回路は夫々、行（アドレッシング）ライン及び列（データ）ラインを有する。電力ラインはまた、異なるアクチュエータユニットによって共有されてよく、例えば、行においてそれらの間にあってよく、よって、電力ラインはまた、列ラインにも含まれ得る。それらは、明りょうさのために図４には示されていない。アクチュエータユニットの基準端子は、配列内の多くのアクチュエータ、例えば、アドレッシング行にある全てのアクチュエータ又は実際上、配列内の全てのアクチュエータ、の間で共通であってよい。
【００６８】
図２のアクチュエータユニット２０の多数個も、アクティブマトリクス配列のような、図４に従う配列において結合可能であるが、データライン４８及び５６がアドレッシングラインに相当し、一方、アドレッシングライン５２及び６０が省略される点で相違する。
【００６９】
アクチュエータの配列をアドレッシングするために、配列は、最初は、特定の駆動状態にあると考えられ、全ての行は、最初は、非選択電圧（Ｖｎｓ）を供給されている。この状況で、データはアクチュエータへ転送され得ない。
【００７０】
アクチュエータの第１の行は、両方のアドレッシングライン５２、６０に印加される選択電圧によりアドレッシングされ、残りの行は選択されない（Ｖｎｓが依然として印加されている）。アクチュエータが１つの方向において切り替えられる必要がある（アクチュエータユニットの充電であることができる）場合には、駆動電圧Ｖ１が、アクチュエータに流れ込む適切な電流を生じさせるよう第１データライン４８へ印加される。アクチュエータが他の方向において切り替えられる必要がある（アクチュエータユニットの放電であることができる）場合に、駆動電圧Ｖ２が、アクチュエータから流れ出る適切な電流を生じさせるよう第２データライン５６へ印加される。この周期の終わりに、電流は、第１方向においてアクチュエータに流入し又はアクチュエータから流出し、保持キャパシタによって保持される。
【００７１】
次いで、アクチュエータの第２の行が、両方のアドレッシングライン５２、６０に印加される選択電圧によりアドレッシングされ、残りの行は選択されない（Ｖｎｓ）。別の行の夫々について、配列全体が必要に応じてアドレッシングされ駆動されるまで、同じプロセスが前の行と同じように続く。
【００７２】
全アドレッシングフェーズの終わりに、全ての行は（アドレッシング電圧Ｖｎｓにより）非選択状態にされ得、電圧は列から取り除かれ得、それによって、アクチュエータは、駆動の必要とされる終了状態に達するまで、それらのスイッチング状態のままであり、終了状態に達した時点で、配列は、上記の方法と同じように、（必要とされる場合に）サステイン電流のみをセットするよう再アドレッシングされてよい。サステイン電流は、スイッチング電流が供給された後に、達成された駆動状態を保つために使用される。
【００７３】
図５は、新規のデバイスの部分としてアクチュエータユニット５１の更なる例を示す。
【００７４】
図３の例と同じように、図５の駆動ユニット５１は、一方の電極が基準（例えば、接地）へ接続されかつ他方の電極がノード３２へ接続されている電気活性アクチュエータ３０を有する。ノード３２は、第１電力ライン３８と第２電力ライン４０との間にある第１トランジスタ３４及び第２トランジスタ３６の間の接合にある。第１トランジスタ３４は、第１アドレッシング周期中に第１アドレッシング信号に応答して第１方向において電気活性アクチュエータ３０を流れる電流を制御する第１回路４２の部分である。第２トランジスタ３６は、第２アドレッシング周期中に第２アドレッシング信号に応答して、反対の第２方向（例えば、接地から離れる方向）において電気活性アクチュエータ３０を流れる電流を制御する第２回路４４の部分である。
【００７５】
このユニットは、データライン７０でデータ電流Ｉ１を供給される点で、図２又は３のユニットと相違する。
【００７６】
第１回路４２は、第１トランジスタ３４及びリファレンストランジスタ７２によって部分的に形成される第１電流ミラー回路を有する。データ電流Ｉ１は、リファレンストランジスタ７２を通じて供給され、第１ミラートランジスタ７４によって、及び先と同じく、第２ミラートランジスタ７６及び第１トランジスタ３４の組み合わせによって形成されるもう１つの電流ミラー回路によって、ミラーリングされる。
【００７７】
第２回路４４は、第２トランジスタ３６及びリファレンストランジスタ７２によって形成される第２電流ミラー回路を有する。
【００７８】
第１スイッチ７８は、データライン７０とリファレンストランジスタ７２との間にあり、それは、電圧Ｖａｄ１が供給される第１アドレッシングライン８０によって制御される。
【００７９】
選択回路も設けられ、それは、第１電流ミラー回路を流れる電流フローを中断する更なる第１スイッチ８４と、第２電流ミラー回路を流れる電流フローを中断する更なる第２スイッチ８６とを有する。選択ライン８２は、更なる第１及び第２スイッチ８４、８６を制御する選択電圧Ｖｓｅｌを運ぶために設けられる。選択ライン８２及びその電圧は、このようにして、２つの直列なスイッチ８４、９６を相補的に制御するために使用され得る。選択回路は、よって、第２アドレッシングライン８２の制御下でデータライン７０からサンプリングされる電流をミラーリングする第１又は第２電流ミラー回路を選択するためのものである。
【００８０】
第１アドレッシングライン８０、データライン７０、及び第２アドレッシングライン８２は、夫々が別個の導体を有してよい。（アドレッシングライン８０を使用する）選択されたユニットについて、導体８２は、電流フローの方向（アクチュエータの充電又は放電であってよい）を選択し、他の列導体７０は、ミラーリングされる電流を供給する。よって、各アクチュエータユニットは３つしか導体を必要としない。この場合に、モード選択及びアクチュエータ選択は分離されるが、２つの機能はやはり２つのアドレッシングラインにより達成される。
【００８１】
第１回路４２は、データライン７０から供給される電流に応答してリファレンストランジスタ７２のゲートでの電圧を保持する保持キャパシタ８８を有してよい。これは、第１回路４２と第２回路４４との間で共有される電流サンプル・アンド・ホールド機能を提供する。この回路の利点は、アクチュエータ３０に対するシンク及びソースの両方のためにただ１つのアドレッシング回路しか必要とされない点である。キャパシタ８８は、トランジスタ３６及び７４のためのゲート電圧を保持し、トランジスタ７４は、電流がトランジスタ３４へ、従ってアクチュエータ３０へコピーされることを可能にする。周辺回路においてデータライン７０を介して１つの電流ドライバを有することは、反対の極性で２つを有することよりも扱いやすくかつ安価である。
【００８２】
キャパシタ８８は２つに分けることができ、１つは依然としてキャパシタ８８として機能し、新たなキャパシタはトランジスタ３４のゲートにある。これは、図３の回路によく似ているように、トランジスタ３４を電圧によりアドレッシングするためにもう１つのスイッチを必要とする。代替的に、図５の右側にあるアドレス回路がトランジスタ３４のために実装されてもよく、それにより、トランジスタ３４は、電流コピーを用いて、すなわち、トランジスタ３６がアドレッシングされるように、アドレッシングされ得る。電力節約は、トランジスタ３４のゲートにスイッチ及びキャパシタを加えることによって実現され得、これは有利であるが、余分のスイッチが、もしスイッチ８４が閉じられるならばトランジスタ７４及び７６の間の電流パスを閉じるために必要とされることになる。
【００８３】
図５の回路のために選択される電圧は、ＬＴＰＳ又は上述されるタイプの技術などの、使用される技術にとって適切である。選択される電流は、特定のタイプの電気活性アクチュエータにとって適切である。
【００８４】
図６は、図５のアクチュエータユニット５１の多数個をアクティブマトリクス配列のような配列へといかにして結合するかを示す。各ユニット５１は、１つの行アドレッシングライン及び２つの列ラインと関連し、列ラインの一方はアドレッシングラインであり、他方はデータラインである。
【００８５】
第１アドレッシングライン８０は、行導体を有してよく、データライン７０及び第２アドレッシングライン８２は、夫々が列導体を有する。なお、これはまた、第１アドレッシングラインが列導体を有し又はそれから成ってよく、一方、データライン及び第２アドレッシングラインが行導体を有し又はそれから成るという点で、逆にされてもよい。
【００８６】
アクチュエータの配列をアドレッシングするために、類似したアプローチが、上記の通りに続けられてよい。配列は、最初は、特定の駆動状態にあると考えられ、全ての行は、最初は、非選択電圧（Ｖｎｓ）を供給されている。この状況で、データは、アクチュエータへ転送され得ない。
【００８７】
アクチュエータの第１の行は、アドレッシングライン８０に印加される選択電圧によりアドレッシングされ、残りの行は選択されない（Ｖｎｓが依然として印加されている）。その行の各アクチュエータについて、電流方向モード（充電又は放電モードであることができる）は、第２アドレッシングライン８２を用いて選択される。所望の電流が、電流ドライバからデータライン７０へ印加される。所望の駆動に達した後、次いで、アクチュエータの第２の行が、行アドレッシングラインに印加される選択電圧によりアドレッシングされ、残りの行は選択されない（Ｖｎｓ）。次いで、同じプロセスが、前の行と同じように続く。
【００８８】
全アドレッシングフェーズの終わりに、全ての行は（アドレッシング電圧Ｖｎｓにより）非選択状態にされ得る。配列は、必要とされる場合に、サステイン電流のみをセットするよう周期的に再アドレッシングされてよい。
【００８９】
上述されたように、サステイン電流は、所望の駆動状態を保つために必要とされ得る。これは、適切な電流レベルにより配列を周期的に再アドレッシングすることによって達成され得る。たいていの場合、配列内のアクチュエータはこのサステインモードにあり、従って、サステイン電流は、駆動の状態に必要とされるレベルに正確にセットされ保たれ得ることが重要である。
【００９０】
必要とされるサステイン電流は、特定の電気活性アクチュエータの特性を示し、駆動状態に応じて異なることもある。それらは、製造業者によって提供されるか又は製品の較正及び試験フェーズの間に取得されるルックアップテーブルにおいて、定義されてよい。
【００９１】
駆動レベルを切り替えるとき、サステイン電流に必要とよりもはるかに高い電流が必要とされる。正確な低レベルサステイン電流及び極めてより高いスイッチング電流の両方を基本の電流駆動回路から供給することは、困難である。
【００９２】
図７は、高レベル駆動電流及び低レベルサステイン電流を可能にする図３のアクチュエータユニットの改良であるアクチュエータユニット７１を示す。両方の電流の供給は、通常は、１つのタイプのトランジスタでは難しい。
【００９３】
同じ構成要素に対しては、図３と同じ参照符号が使用され、説明は繰り返されない。
【００９４】
第１回路４２は、第１電力ライン３８とノード３２との間で第１トランジスタ３４と並列に接続される第１ブーストトランジスタ３４’を有する。第１トランジスタ３４及び第１ブーストトランジスタ３４’のゲートは接続されている。第１回路４２はまた、第１ブーストトランジスタ３４’がもたらす電流パスを有効又は無効にする更なる第１スイッチ９２を有する。この場合に、スイッチ９２は、電力ライン３８と第１ブーストトランジスタ３４’との間にある。なお、それはまた、第１トランジスタ３４及び第１ブーストトランジスタ３４’のゲート間に設けられてもよい。
【００９５】
第２回路４４は、電力ライン４０とノード３２との間で第２トランジスタ３６と並列に接続される第２ブーストトランジスタ３６’を有する。第２回路４４はまた、第２ブーストトランジスタ３６’がもたらす電流パスを有効又は無効にする更なる第２スイッチ９４を有する。この場合に、スイッチ９４は、電力ライン４０と第２ブーストトランジスタ３６’との間にある。なお、それはまた、第２トランジスタ３６及び第２ブーストトランジスタ３６’のゲート間に設けられてもよい。
【００９６】
イネーブルライン９０は、イネーブル信号Ｖｅｎを用いてブーストトランジスタ３４’及び３６’を有効又は無効にするために、更なる第１スイッチ９２及び更なる第２スイッチ９４へ接続して設けられている。
【００９７】
並列ブーストトランジスタは、アクティブにされるとき、２つの電流がアクチュエータの中又は外に並列に流れることを意味する。結果として、より高い電流が実現される。そのような、より高い電流は、有利なことに、アクチュエータの駆動状態を変えるために必要とされるスイッチング電流のために使用され得る。
【００９８】
並列なトランジスタの両方が同じ寸法を有している場合に、第１／第２トランジスタによって供給される電流は倍である。しかし、好ましい例では、ブーストトランジスタは、第１／第２トランジスタよりも大きい電流を供給するよう設計され、それにより、スイッチング電流はよりずっと大きくなり得る。例えば、ブーストトランジスタが第１／第２トランジスタの５倍のサイズである場合に、和は、第１／第２トランジスタのみの電流の６倍になる。より高い電流出力を設計する最も簡単な方法は、長さに対する幅のより高い比を有するようにトランジスタの寸法を決めることによる。これは、レイアウト設計の問題である。明らかに代替のアプローチが、上記のトランジスタ電流式の中の他の因数のいずれかを調整するために使用されてもよい。
【００９９】
正確なサステイン電流がスイッチング後に必要とされる場合に、並列なトランジスタのうちの小さい方が使用されてよく、一方、ブーストトランジスタは、イネーブル／ディセーブル信号を用いて無効にされる。
【０１００】
図８は、追加のブーストトランジスタにより図５のマトリクス設計がどのように変わるかを示す。それは、イネーブルライン９０が追加の行導体として設けられることを示す。
【０１０１】
新しい駆動レベルへのアクチュエータの駆動中、イネーブルラインは、回路内の両方の並列トランジスタに供給するために使用される。アクチュエータ配列画素の所望の駆動状態にあると、周期的な再アドレッシングが、ブーストトランジスタが無効にされた状態で実行されてよく、それにより、サステイン電流レベルは、第１又は第２トランジスタを用いてアクチュエータへ供給される（あるいは、アクチュエータから吸い込まれる）。
【０１０２】
図９は、電気活性アクチュエータのアクティブマトリクス配列を有するデバイスの作動方法を示す。方法は、ステップ１００で、異なるアドレッシング周期中に第１方向電流モード（これは放電又は充電モードであってよい）において電気活性アクチュエータのグループを選択するためにアドレッシングラインの組を使用することを有する。
【０１０３】
第１電流方向モードでアクチュエータを駆動するとき、ステップ１０２は、第１アドレッシング信号に応答して第１方向において電気活性アクチュエータに制御可能な電流を流すために第１回路を使用することを有する。
【０１０４】
第２電流方向モードでアクチュエータを駆動するとき、ステップ１０４は、第２アドレッシング信号に応答して、反対の第２方向において電気活性アクチュエータに制御可能な電流を流すために、第２回路を使用することを有する。
【０１０５】
全ての例で、電気活性アクチュエータは、機械的な駆動を提供する電気活性材料構造を有し、それにより、構造は、非駆動状態と、構造への電気駆動電流の印加によって達成可能な少なくとも１つの駆動状態（非駆動状態とは異なる）とを定義する。アクチュエータは、駆動電流を材料へ供給する少なくとも２つの電極を備えた電極配置を有している。
【０１０６】
各ユニットのアクチュエータ材料は、電極間に挟まれ得る。代替的に、電極は、材料の同じ側にあることができる。いずれの場合にも、電極は、間に如何なる（パッシブ）層もなしで直接に、あるいは、間に追加の（パッシブ）層を有して間接的に、材料へ物理的に取り付けられ得る。電極は、電気活性アクチュエータの変形に追随するように伸縮自在であってよい。電極に適した材料も知られており、例えば、金、銅、若しくはアルミニウムなどの薄膜金属、又はカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸塩）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）などの有機導体から成るグループから選択されてよい。例えば、アルミニウムコーティングを使用するメタライズドポリエステルテレフタレートなどのメタライズドポリエステルフィルムも、使用されてよい。
【０１０７】
異なる層のための材料は、例えば、異なる層の弾性係数（ヤング係数）を考慮しながら、選択される。
【０１０８】
２×２配列が図示されてきた。一般に、図示されるアクティブ駆動回路によって夫々駆動されるｍ×ｎこの電気活性高分子アクチュエータの配列が存在する。ｎ≧２及びｍ≧２、例えば、ｎ≧４若しくはｎ≧１０若しくはｎ≧５０及び／又はｍ≧４若しくはｍ≧１０若しくはｍ≧５０。
【０１０９】
上記の回路はトランジスタの使用に基づき、スイッチもトランジスタであってよい。トランジスタは、例えば、アモルファスシリコン又はＩＧＺＯ又はポリシリコン技術において、望ましくは、薄膜トランジスタとして作られる。
【０１１０】
電気活性アクチュエータに適した材料が知られている。それらは、無機性質又は有機性質であってよい。望ましくは、それらは、手軽な設計選択肢を提供するということで、有機性質である。電気活性材料は、望ましくはポリマー型であり、それにより、電気活性アクチュエータは電気活性高分子アクチュエータである。
【０１１１】
電気活性高分子には、下位分類：圧電性ポリマー、電気機械ポリマー、リラクサー強誘電性ポリマー、電歪ポリマー、誘電エラストマー、液晶エラストマー、共役ポリマー、イオン交換ポリマーメタル複合体、イオン性ゲル、及び高分子ゲルがあるが、これらに限られない。
【０１１２】
イオン性ＥＡＰ（本発明の対象である）は、輸送媒質内のイオン及び／又は溶媒の電気的に誘起された輸送によって活性される。それらは、通常、低い電圧を必要とするが、必要とされる電流は高い。媒質は、液体／ゲル電解媒質を有してよい（なお、いくつかの材料系は、例えば、高分子の形で、固体電解質を用いて、動作することもできる）。
【０１１３】
このようなデバイスは、大きいヒステリシスループにより動作し得る。電流の大きい注入は、ヒステリシスループの周りを動き、そのようにして駆動状態を変えるために必要とされ、小さいサステイン電流は、駆動のレベルを維持するために必要とされる。サステイン電流も必要とされ得る。
【０１１４】
イオン性ＥＡＰの第１の注目に値する下位分類は、イオン交換ポリマーメタル複合体（Ionic  Polymer  Metal  Composites，ＩＰＭＣ）である。ＩＰＭＣは、２つの、薄い金属又はカーボンに基づいた電極の間で積層された溶媒膨張イオン交換高分子膜から成り、電解質の使用を必要とする。典型的な電極材料はＰｔ、Ｇｄ、ＣＮＴ、ＣＰ、Ｐｄである。典型的な電解質はＬｉ＋及びＮａ＋水に基づいた溶液である。電解が印加されるとき、カチオンは、通常、水とともにカソード側へ移動する。これは、親水性クラスタの再編成と、高分子膨張とを生じさせる。カソード領域でのひずみは、高分子マトリクスの残り部分での応力を引き起こして、アノード方向の曲げを生じさせる。印加電圧を反転させることは、曲げを反対にする。よく知られている高分子層は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）及びＦｌｅｍｉｏｎ（登録商標）である。
【０１１５】
イオン性ＥＡＰのもう１つの注目に値する下位分類は、共役／導電性ポリマーである。共役ポリマーアクチュエータは、通常、共役ポリマーの２つの層によって挟まれた電解質から成る。電解質は、酸化状態を変化させるために使用される。電位が電解質を通じてポリマーに加えられるとき、電子がポリマーに加えられるか又はポリマーから持ち去られ、酸化又は還元が後押しされる。還元は収縮を生じさせ、酸化は膨張を生じさせる。
【０１１６】
いくつかの場合に、薄膜電極は、ポリマー自体が十分な導電率（dimension-wise）を欠いているときに加えられる。電解質は液体、ゲル、又は固体材料（すなわち、高分子量ポリマー及び金属塩の複合体）であることができる。最も一般的な共役ポリマーは、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリアニリン（ＰＡＮｉ）、及びポリチオフェン（ＰＴｈ）である。
【０１１７】
デバイスで引き起こされるひずみは、例えば、電荷に比例する（従って、ひずみ率は電流に比例する）。これは、例えば、ポリピロールに当てはまる。ひずみと電荷との間の線形関係は、最大１Ｈｚまでの広い周波数範囲にわたって有効である。電気的な挙動を表す単純なモデルは、並列な抵抗を有する、もう１つの抵抗と直列な大きいキャパシタである。
【０１１８】
平板電極が非対称構成において配置される場合に、印加電圧は、ねじれ（twisting）、横転（rolling）、ねじれ（torsioning）、旋回（turning）、及び非対称な曲げ変形のような、全ての種類の変形を引き起こすことができる。
【０１１９】
特許請求の範囲によって定義されるデバイスは、様々な用途で適用可能である。
【０１２０】
多くの用途で、製品の主たる機能は、人間の組織の（局所的な）操作、又は組織接触インターフェイスの作動に依存する。そのような用途では、アクチュエータ、特に、イオン型のものは、主として、小さなフォームファクタ、フレキシビリティ及び高いエネルギ密度のために、独自の利点を提供する。よって、それらは、柔らかい３Ｄ成形された及び／又は小型の製品及びインターフェイスに容易に組み込まれ得る。そのような用途の例は：
皮膚を引っ張るため又はしわを減らすために一定の又は周期的な応力を皮膚に加える皮膚パッチの形をとる皮膚作動デバイスのような皮膚化粧治療；
顔の赤い印を減らすか又は防止する皮膚への交番性の標準圧を供給するためにアクチュエータ駆動型アクティブクッション又はシールを有する患者インターフェイスマスクを備えた呼吸デバイス；
適応シェービングヘッドを備えた電気シェーバー。皮膚接触面の高さは、接近と刺激との間のバランスに作用するためにアクチュエータを用いて調整され得る；
特に歯の間の空間においてスプレーの届く範囲を改善するために動的なノズルアクチュエータを備えたエアフロスのような口内洗浄デバイス。代替的に、歯ブラシは、アクティブにされた房を設けられてよい；
ユーザインターフェイスに又はその近くに組み込まれるトランスデューサの配列を介して局所触覚フィードバックを供給するコンシューマエレクトロニクスデバイス又はタッチパネル；
蛇行性血管において容易なナビゲーションを可能にする可動型の先端を備えたカテーテル
である。
【０１２１】
アクチュエータから恩恵を受ける他のカテゴリーの関連用途は、照明の改良に関する。レンズ、反射面、グレーチング、などのような光学要素は、アクチュエータを用いた形状又は位置適応によって適応可能である。ここで、アクチュエータの利点は、例えば、より低い電力消費である。
【０１２２】
「行」及び「列」との語は、いくらか任意であり、単に、直交するラインを表すために使用される点に留意されたい。よって、行は、一般に、左から右に走ると考えられ、列は、一般に、上から下に走ると考えられる一方で、これは、デバイスが特定の方法で回転可能に方向付けられる場合に、行が上から下を走り、列が左から右を走る可能性があることを除外しない。このように、「行」及び「列」は、読者を楽にするために使用されているにすぎず、「第１のベクトル方向」及び「第２の直交するベクトル方向」と同等と見なされ得る。
【０１２３】
開示されている実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求されている発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する」（comprising）は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの」（a又はan）は、複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項で挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【０１２４】
要約すると、特許請求の範囲によって定義されるデバイスは、電気活性高分子アクチュエータを有し、各電気活性高分子アクチュエータは、電気活性高分子アクチュエータ及び電流方向駆動モードを選択するための２つのアドレッシングラインによってアドレッシングされる。第１回路は、第１方向において電気活性アクチュエータに制御可能な電流を流すためであり、第２回路は、第１方向と逆の第２方向において電気活性アクチュエータに制御可能な電流を流すためである。このデバイスは、アクチュエータが２つの逆方向において電流を流されることを可能にし、それにより、アクチュエータは、駆動状態の間で双方向に駆動され得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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