(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域の各画素領域は、
疎水性表面、
前記疎水性表面上のエレクトロウェッティング・オイル及び前記エレクトロウェッティング・オイル上に電解質を含む流体、
前記疎水性表面の第一の部分の下の画素電極、ならびに
前記画素電極及び電圧源に連結された薄膜トランジスタ、  
を含み、
前記画素電極及び前記疎水性表面の前記第一の部分のそれぞれは、前記画素領域に関して実質的にＵ字形状を有し、前記Ｕ字形状は、第一幅を有する第一アーム、第二幅により画定された第二アーム及び高さにより画定された基部により画定され、前記第一幅及び前記第二幅は、前記画素電極の幅Ｗの０．０２〜０．２の範囲にあり、前記高さは、前記画素電極の前記幅Ｗの０．０２〜０．２の範囲にあり、
前記画素電極を介して前記疎水性表面に適用された前記薄膜トランジスタ及び前記電圧源を介する電圧は、前記疎水性表面の前記第一の部分がより疎水性になり、前記電解質を含む前記流体を前記疎水性表面の前記第一の部分の上に移動させ、前記疎水性表面の前記第一の部分から、その下に画素電極を有さない前記疎水性表面の第二の部分に前記エレクトロウェッティング・オイルを実質的に動かすことの原因となる、
前記複数の画素領域を含むエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項２】
各画素領域は、（ｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素または（ｉｉ）前記エレクトロウェッティング・デバイスのサブ画素領域のうちの１つを表現する、請求項１の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項３】
複数の画素領域の各画素領域は、
疎水性表面、
前記疎水性表面上の第一流体及び第二流体、
前記疎水性表面の第一の部分の下の画素電極、ならびに
前記画素電極及び電圧源に連結された薄膜トランジスタ、
を含み、
前記第一流体は、前記第二流体と混和せず、
前記画素電極及び前記疎水性表面の前記第一の部分のそれぞれは、オープンエンド形状を有し、
前記画素電極を介して前記疎水性表面に適用された前記薄膜トランジスタ及び前記電圧源を介する電圧は、前記疎水性表面がより疎水性になり、前記第二流体を前記疎水性表面の前記第一の部分の上に移動させ、前記疎水性表面の前記第一の部分から、その下に画素電極を有さない前記疎水性表面の第二の部分に前記第一流体を実質的に動かすことの原因となる、
前記複数の画素領域を含むエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項４】
前記画素電極の前記オープンエンド形状は、（ｉ）実質的にＵ字形状、（ｉｉ）実質的に逆Ｕ字形状、（ｉｉｉ）実質的にＣ字形状、及び（ｉｖ）実質的に反転Ｃ字形状のうちの１つを有する、請求項３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項５】
前記画素電極の前記オープンエンド形状は、第一幅を有する第一アーム、第二幅により画定された第二アーム及び高さにより画定された基部により画定され、前記第一幅及び前記第二幅は、前記画素電極の幅Ｗの０．０２〜０．２の範囲内にあり、前記高さは、前記画素電極の前記幅Ｗの０．０２〜０．２の範囲内にある、請求項３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項６】
各画素領域は、（ｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素または（ｉｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスのサブ画素のうちの１つを表現する、請求項３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項７】
前記第一流体は、エレクトロウェッティング・オイルであり、前記第二流体は、電解質を含む流体である、請求項３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【請求項８】
複数の画素領域の各画素領域は、
疎水性表面、
前記疎水性表面上の第一流体及び第二流体、
前記疎水性表面の第一の部分の下の画素電極、ならびに
前記画素電極及び電圧源に連結された薄膜トランジスタ、
を含み、
前記第一流体は、前記第二流体と混和せず、
前記画素電極及び前記疎水性表面の前記第一の部分のそれぞれは、オープンエンド形状を有し、
前記画素電極を介して前記疎水性表面に適用された前記薄膜トランジスタ及び前記電圧源を介する電圧は、前記疎水性表面がより疎水性になり、前記第二流体を前記疎水性表面の前記第一の部分の上に移動させ、前記疎水性表面の前記第一の部分から、その下に画素電極を有さない前記疎水性表面の第二の部分に前記第一流体を実質的に動かすことの原因となる、
前記複数の画素領域を有するエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスを含む画像表示装置。
【請求項９】
前記画素電極の前記オープンエンド形状は、（ｉ）実質的にＵ字形状、（ｉｉ）実質的に逆Ｕ字形状、（ｉｉｉ）実質的にＣ字形状、及び（ｉｖ）実質的に反転Ｃ字形状のうちの１つを有する、請求項８の前記画像表示装置。
【請求項１０】
前記画素電極の前記オープンエンド形状は、第一幅を有する第一アーム、第二幅で画定された第二アーム及び高さで画定された基部により画定され、前記第一幅及び前記第二幅は、前記画素電極の幅Ｗの０．０２〜０．２の範囲内にあり、前記高さは、前記画素電極の前記幅Ｗの０．０２〜０．２の範囲内にある、請求項８の前記画像表示装置。
【請求項１１】
各画素領域は、（ｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素または（ｉｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスのサブ画素のうちの１つを表現する、請求項８の前記画像表示装置。
【請求項１２】
前記画像表示装置は、デジタル・メディア・デバイス、電子書籍リーダ、タブレット・コンピューティング・デバイス、スマート・フォン、ポータブル・ゲーム・システム、ラップトップ・コンピューティング・デバイス、ネットブック・コンピューティング・デバイス、ウェアラブル・コンピューティング・デバイス、または拡張現実デバイスのうちの１つを含む、請求項８の前記画像表示装置。
【請求項１３】
前記第一流体は、エレクトロウェッティング・オイルであり、前記第二流体は、電解質を含む流体である、請求項８の前記画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年３月２５日に出願された、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏ．１４／２２４，９８９号の優先権を主張し、当該出願のすべての記載内容を参照文献として本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
多くの携帯用電子機器は、さまざまな種類の画像を表示するためのディスプレイを含む。このようなディスプレイの実施例は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ（ＥＷＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、発光ダイオード・ディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ）などを含む。エレクトロウェッティング・ディスプレイにおいて、画素領域の流体内の電解質の抵抗は、画素領域の実効電圧を下げる。図１は、簡略化された回路として表現された画素領域１００を説明する。理解できるように、画素領域１００は、電圧源１０２、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４、ストレージ容量Ｃs１０６、画素の電極領域の容量Ｃew１０８及び電解質の抵抗を表すＲEGGを含むものとして表現されることが可能である。
【０００３】
以下の式１は、画素領域１００において電圧降下に影響を与えるパラメータの関係を説明し、ｔラインがライン・タイムであり、Ｖout＝Ｖsource -Ｖkbであり、Ｖkbがすべてのアクティブ・マトリクス・ディスプレイに存在するキックバック電圧降下である。先に述べたように、Ｃewは、画素の電極領域に関連する画素容量であり、Ｃsは、画素領域のストレージ容量である。
【０００４】
【数１】
0006367964.tif 000002
【０００５】
従来のエレクトロウェッティング・ディスプレイにおいて、画素電極は、画像領域下部の平らな層であるため、大きな領域を有する。それに応じて、ＲEGGは、たとえば３００ＭΩまでで、相対的に大規模であることが可能である。このようにして、ＲEGGに起因する電圧降下は、顕著であるため、大幅に画素領域の実効電圧に影響を与える可能性がある。
【０００６】
詳細な説明は、添付の図面に図示された非限定的かつ非網羅的な実施形態を参照して説明される。異なる図面の同じ参照番号は、類似または同一の項目を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】簡略化された回路として表現されたエレクトロウェッティング・ディスプレイの画素領域の概略図である。
【図２Ａ】さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの実施例の概略図である。
【図２Ｂ】いくつかの実施形態による、図２Ａのエレクトロウェッティング・デバイスの一部の断面である。
【図２Ｃ】さまざまな実施形態による、図２Ａ及び２Ｂのエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素領域の拡大図である。
【図３】さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティング・ディスプレイを含むことができる例示的な画像表示装置の選ばれた構成要素を説明する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
要旨
本開示は、アクティブ・マトリクス・ディスプレイの画素内の実効電圧降下の低減に備えるアーキテクチャ及び技術を提供する。
【０００９】
一般に、たとえば、限定されないが、 ポータブル・コンピューティング・デバイス、タブレット・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、ノートブック・コンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及びポータブル・メディア・デバイス（たとえば、電子書籍デバイス、ＤＶＤプレイヤなど）を含むさまざまな電子機器のような、画像表示装置は、ディスプレイ上に画像を表示する。このようなディスプレイの実施例は、限定されないが、ＬＣＤ、ＥＷＤ及びＥＰＤを含む。
【００１０】
さらに特に、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスのようなディスプレイ・デバイスは、たとえば、アクティブ・マトリクス・アドレッシング方式により操作されるように構成された透過型または反射型の画素アレイを一般に含む薄膜トランジスタのエレクトロウェッティング・ディスプレイ（ＴＦＴ-ＥＷＤ）であることが可能である。たとえば、画素の行及び列は、複数のソース線及びゲート線上の電圧レベルを制御することで操作される。この方式において、ディスプレイ・デバイスは、光を透過、反射または遮断するために特定の画素を選択することで画像を生成することが可能である。画素は、各画素に含まれたトランジスタ（たとえば、スイッチとして使用される）に接続されるソース線及びゲート線の行及び列を介してアドレス指定される（たとえば、選択される）。トランジスタは、各画素領域の比較的に小さい部分を取る。たとえば、このトランジスタは、反射型ディスプレイでリフレクタ下部に設置されることが可能である。
【００１１】
電気的に、画素は、透明導電性インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）層間に挟装された光学材料（たとえば、液晶材料またはエレクトロウェッティング材料）の絶縁層を含む小容量のコンデンサである。画素のトランジスタの一方向の電流通過特性は、画素に印加されている電荷がディスプレイの画像のリフレッシュ・サイクル間で排出されることを防ぐ。
【００１２】
エレクトロウェッティング・ディスプレイは、印加された電圧を用いて、表面に関連して液体の表面張力を変更する。たとえば、コモン電極と併せて画素電極を介して疎水性表面に電圧を適用することで、この表面の濡れ性は、表面が次第に親水性になるように変更されることが可能である。一般に疎水性は、撥液性を指し、一般に親水性は、流体に対する親和性を有することを指す。エレクトロウェッティング・ディスプレイの１つの実施例として、電圧の印加による表面張力の変更は、ディスプレイの個々の画素の液体内の電解質を変更された表面に付着させるため、このディスプレイの個々の画素内の着色されたエレクトロウェッティング・オイル層に置換させる。このようにして、表面張力での変更に応じてディスプレイの個々の画素内のエレクトロウェッティング流体は、光スイッチとして作用する。電圧が存在しないときに、着色されたエレクトロウェッティング・オイルは、画素内で連続膜を形成するため、着色は、ディスプレイのユーザに可視であることができる。他方で、電圧が画素に印加されるときに、着色されたオイルは移動して、画素は透明になる。ディスプレイの複数の画素が独立して活性化されるときに、このディスプレイは、カラーまたはグレースケール画像を提示することが可能である。画素は、透過型、反射型、または透過／反射型（半透過型）ディスプレイのための基礎を形成することができる。さらに、画素は、小さい画素寸法を用いて高速スイッチング（たとえば、数ｍｓのオーダで）に応答することができる。それに応じて、本明細書のエレクトロウェッティング・ディスプレイは、ビデオ・コンテンツを表示するようなアプリケーションに適していることができる。加えて、一般にエレクトロウェッティング・ディスプレイの低消費電力はこの技術を、バッテリ電力に依存するポータブル・ディスプレイ・デバイス上にコンテンツを表示することに適しているようにする。
【００１３】
エレクトロウェッティング・ディスプレイの各画素は、この画素内の液体下部に画素電極を含む。さまざまな実施形態に従い、画素電極は、実質的にＵ字形状を有する。換言すれば、画素電極は、開口端部を有する。一般にエレクトロウェッティング・ディスプレイ内のほとんどの画素が、たとえば、約１２０μｍ×６０μｍ形状で長方形であるため、一般に画素電極は、画素の頂部に隣接して設置された開口端部を備える楕円形のＵ字形状の画素電極である。
【００１４】
例示的な構造及びプロセス
図２Ａを参照して、タイミング・コントローラ２０２、データ・ドライバ２０４、走査ドライバ２０６、電圧発生器２０８、及びエレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０を含むエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００の実施例を概略的に説明する。エレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０は、タイミング・コントローラ２０２、データ・ドライバ２０４、走査ドライバ２０６、及び電圧発生器２０８により駆動される。
【００１５】
エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００の一般的な操作の実施例として、外部ソース、たとえばグラフィック・コントローラ（図示せず）からの第一データ信号ＤＧ１及び第一制御信号Ｃ１に応答して、タイミング・コントローラ２０２は、第二データ信号ＤＧ２及び第二制御信号Ｃ２をデータ・ドライバ２０４へ、第三制御信号Ｃ３を走査ドライバ２０６へ、ならびに第四制御信号Ｃ４を電圧発生器２０８へ適用する。
【００１６】
データ・ドライバ２０４は、第二データ信号ＤＧ２を電圧、すなわち、データ信号へ変換し、データ信号Ｄ１、．．．、Ｄｐ-１、Ｄｐ、Ｄｐ＋１、．．．、Ｄｍをエレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０へ適用する。走査ドライバ２０６は、第三制御信号Ｃ３に応答して、走査信号Ｓ１、．．．、Ｓｑ-１、Ｓｑ、．．．、Ｓｎをエレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０へ順次適用する。
【００１７】
電圧発生器２０８は、第四制御信号Ｃ４に応答して、コモン電圧Ｖｃｏｍをエレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０へ適用する。図２Ａで図示しないが、電圧発生器２０８は、タイミング・コントローラ２０２、データ・ドライバ２０４、及び走査ドライバ２０６により必要とされるさまざまな電圧を発生する。
【００１８】
エレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０は、データ電圧を伝達する、ｍデータ線ＤＬ、すなわちソース線、及びゲートオン信号を送信する、ｎゲート線ＳＬ、すなわち、走査線を含む。
【００１９】
画素領域２１２は、データ線ＤＬ及びデータ線ＤＬに交差するゲート線ＳＬの交差点に隣接して位置決めされる。各画素領域２１２は、本明細書でより詳細に説明されるような、疎水性表面下に薄膜トランジスタ２１４及び画素電極２１６を含む疎水性表面で構成される。隔壁部２１８は、画素領域２１２を画定する。画素領域２１２は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００のためのアプリケーションに応じて、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００内の画素またはエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００内のサブ画素を表すことが可能である。
【００２０】
図２Ｂは、いくつかの実施形態により、画素領域２１２に一般に対応するいくつかのエレクトロウェッティング素子２２０を示すエレクトロウェッティング・デバイス２００の一部の断面である。画素電極２１６（図２Ｂで図示せず）を含む電極層２２２は、底部支持板２２４上に形成される。いくつかの実装において、誘電体バリア層（図示せず）は、電極層２２２を覆い底部支持板２２４上にまた形成された疎水性層２２６から電極層２２２を少なくとも部分的に分離させることができる。このような分離は、とりわけ疎水性層２２６を介して発生する電気分解を防ぐことが可能である。いくつかの実装において、疎水性層２２６は、デラウェア州ウィルミントンに拠点を置く、デュポン社製の、ＡＦ１６００のような、フルオロポリマーを含むことが可能である。画素壁部２１８は、図２Ａで理解可能なように、疎水性層２２６上にパターン化されたエレクトロウェッティング素子グリッドを形成する。画素壁部２１８は、エポキシ・ベースのネガ型フォトレジストＳＵ-８のような、フォトレジスト材料を含むことができる。パターン化されたエレクトロウェッティング素子グリッドは、フィールド・エレクトロウェッティング素子及び境界エレクトロウェッティング素子のエレクトロウェッティング素子アレイ（たとえば、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・パネル２１０）を形成する行及び列を含む。たとえば、エレクトロウェッティング素子は、約５０〜５００μの範囲で幅及び長さを有することが可能である。約１〜１０μの範囲で厚さを有することが可能である、第一流体２２８は、たとえば、疎水性層２２６の上にある。一般に第一流体２２８は、エレクトロウェッティング・オイルであり、パターン化されたエレクトロウェッティング素子グリッドの画素壁部２１８により区切られる。外側リム２３０は、画素壁部２１８と同じ材料を含むことが可能である。電解質を含む流体のような、第二流体２３２は、パターン化されたエレクトロウェッティング素子グリッドのエレクトロウェッティング・オイル２２８及び画素壁部２１８上にある。
【００２１】
頂部支持板２３４は、第二流体２３２を覆い、エッジ・シール２３６は、エレクトロウェッティング素子アレイ上に第二流体２３２を保持する。底部支持板２２４及び頂部支持板２３４は、個々のエレクトロウェッティング素子の別々の部品であってもよい、または底部支持板２２４及び頂部支持板２３４は、複数のエレクトロウェッティング素子により共有されることができる。底部支持板２２４及び頂部支持板２３４は、たとえば、ガラスまたはポリマーから作製することができ、剛直であってもよく、または可撓性を有してもよい。
【００２２】
個々のエレクトロウェッティング素子の第二流体２３２及び誘電体バリア積層（たとえば、電極層２２２及び疎水性層２２６を含む）にわたり印加された電圧Ｖは、個々のエレクトロウェッティング素子の透過率または反射率を制御することが可能である。
【００２３】
エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００により形成された画像または表示を視覚化することが可能である視覚側２３８及び背面側２４０を含む。頂部支持板２３４は、視覚側２３８に面し、底部支持板２２４は、背面側２４０に面する。代替の実施形態において、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００は、背面側２４０から視覚化されることができる。エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００は、反射型、透過型または半透過型であってもよい。エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００は、画像をセグメントから構築するセグメント化表示型であってもよい。このセグメントを同時にまたは別々にスイッチングすることを可能にする。各セグメントは、互いから近隣または遠隔であってもよい１つのエレクトロウェッティング素子２２０または複数のエレクトロウェッティング素子２２０を含む。１つのセグメントに含まれたエレクトロウェッティング素子２２０をたとえば、同時にスイッチングする。またエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００は、いくつかの実施例を単純に名付けると、アクティブ・マトリクス駆動表示型またはパッシブ・マトリクス駆動表示型であってもよい。
【００２４】
第二流体２３２は、第一流体２２８と混和しない。一般に、不混和性は、第一流体２２８と混合するか、または配合することに対する第二流体２３２の不能性を指す。一般に第二流体２３２は、電解質を含み、電気的に導電性を有するか、または極性を有する。第二流体２３２は、たとえば、水及びエチルアルコールの混合物中の塩化カリウムの溶液のような水または食塩水であってもよい。第二流体２３２は、好ましくは透明であるが、吸収または反射する白色に着色されることができる。一般にエレクトロウェッティング・オイルと言われる、第一流体２２８は、電気的に非導電性を有するか、たとえばヘキサデカンまたは（シリコーン）オイルのようなアルカンであってもよい。疎水性層２２６は、底部支持板２２４上に配置され、エレクトロウェッティング表面積を作成する。第一流体２２８は、それが第二流体２３２に関して有するものより疎水性層２２６の表面に関して高い濡れ性を有するため、疎水特性は、第一流体２２８を底部支持板２２４へ優先的に付着させる。濡れ性は、固体表面に対する流体の相対的親和性に関する。親和性を増すにつれ濡れ性は増し、それは流体及び固体間に形成された接触角で計測され、対象とする流体の内部で計測されることが可能である。たとえば、このような接触角は、９０°超の相対的な非濡れ性から０°での完全な濡れ性へ増すことが可能であり、この場合に、流体は、固体表面上に膜を形成する傾向がある。
【００２５】
電極層２２２は、疎水性層２２６であってもよい、絶縁膜により第一流体２２８及び第二流体２３２から分離される。電極層２２２（及びこれにより電極２１６）は、本明細書でさらに記載されるような第一信号線２４２により電圧信号Ｖを供給される。第二信号線２４４は、導電性第二流体２３２と接触している頂部電極（図示せず）に電気的に接続される。この頂部電極は、エレクトロウェッティング素子２２０が画素壁部２１８で中断されない第二流体２３２により流動的に相互接続され、これを共有するため、１より多いエレクトロウェッティング素子２２０に共通であることができる。エレクトロウェッティング素子２２０は、第一及び第二信号線２４２及び２４４間に印加された電圧Ｖにより制御される。
【００２６】
第一流体２２８は、光スペクトルの少なくとも一部を吸収する。第一流体２２８は、カラー・フィルタを形成する、光スペクトルの一部を透過することができる。この目的のために、第一流体２２８は、たとえば、顔料粒子または染料の添加により着色されることができる。あるいは、第一流体２２８は、黒色（たとえば、光スペクトルの実質的にすべての部分を吸収する）または反射型であってもよい。疎水性層２２６は、透過型または反射型であってもよい。反射層は、可視スペクトル全体を反射してこの層に白色を出現させるか、または可視スペクトルの部分を反射してこの層を有色にすることができる。
【００２７】
信号線２４２及び２２６間に印加された電圧Ｖを非ゼロのアクティブ信号レベルに設定するときに、エレクトロウェッティング素子２２０は、アクティブ状態に入る。静電力は、第二流体２３２を電極層２２２の方向へ移動させることで、疎水性層２２６の領域から疎水性層２２６の領域を囲む画素壁部２１８へ第一流体２２８を滴状に撥水する。この作用は、エレクトロウェッティング素子２２０の疎水性層２２６の表面から第一流体２２８を取り除く。エレクトロウェッティング素子２２０にわたる電圧がゼロのインアクティブ信号レベルまたはゼロに近い値に戻されるときに、エレクトロウェッティング素子２２０は、第一流体２２８が流れて戻り疎水性層２２６を覆うインアクティブ状態に戻る。この方式で、第一流体２２８は、各エレクトロウェッティング素子２２０で電気的に制御可能な光スイッチを形成する。
【００２８】
画素領域２１２の拡大図である、図２Ｃで理解可能なように、薄膜トランジスタ２１４は、走査線ＳＬの対応する走査線（図２Ｃで図示せず）に電気的に接続されるゲート電極２４６、データ線ＤＬの対応するデータ線（たとえば、図２Ｂの第一信号線２４２）に電気的に接続されるソース電極２４８、及び画素電極２１６へ電気的に接続されるドレイン電極２５０を含む。このようにして、画素領域２１２は、図２Ａの走査線ＳＬ及びデータ線ＤＬに基づき操作される。
【００２９】
図２Ａ及び２Ｃで理解可能なように、画素電極２１６は、対応する画素領域２１２に関して実質的にＵ字形状を有する。より一般的に、画素電極２１６は、対応する画素領域２１２に関してオープンエンド形状を有する。一般に、従来の画素電極は、画素領域２１２に対応する形状及び寸法を有する。このようにして、オープンエンドの、実質的にＵ字形状の画素領域は、また、画素領域の形状に対応する形状で一般に実質的に長方形である、従来の画素電極に関連する。先に述べたように、一般に画素電極２１６は、図２Ｂのエレクトロウェッティング・デバイス２００の電極層２２２に画定される。図２Ｃで理解可能なように、一般にＵ字形状の画素電極２１６でアームの幅Ｌ１は、一般に電極２１６の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にあり、一般にＵ字形状の画素電極２１６の基部の高さＬ２は、画素電極２１６の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にある。さらに、Ｕ字形状の画素電極２１６のアームは、互いに関して異なる寸法を有することが可能である。図２Ｃが「剛性」であり実質的に直線及び実質的に直角の角を有するような画素電極２１６を説明するが、画素電極２１６のＵ字形状は、湾曲部及び低剛性を有し滑らかであることが可能である。
【００３０】
図２Ａ及び２Ｂで説明される実施形態において、Ｕ字形状の画素電極２１６の開口端部は、画素領域２１２の頂部付近にある。所望の場合に、他の実施形態に従い、Ｕ字形状の画素電極２１６の開口端部は、画素領域２１２の底部の方向にあることが可能である。換言すれば、さまざまな実施形態に従い、画素電極２１６は、逆Ｕ字形状で逆になることが可能である。このような実施形態において、対応する薄膜トランジスタ２１４は、対応するデータ線ＤＬ及び走査線ＳＬ沿いのある箇所に移動する。画素電極２１６の逆Ｕ字形状は、「剛性」であり実質的に直線で実質的に直角の角を有することが可能であるか、または画素電極２１６の逆Ｕ字形状は、湾曲部及び低剛性を有し滑らかであることが可能である。さらに、逆Ｕ字形状のアームは、互いに関して異なる寸法を有することが可能である。
【００３１】
さまざまな実施形態に従い、画素領域２１２がより正方形の形状を有する場合に、次にＵ字形状の画素電極２１６の開口端部は、横向きに面することが可能である、すなわち、画素電極は、実質的にＣ字形状または、反転Ｃ字形状（すなわち、横向きＵ字形状）を有することが可能である。実質的に長方形状の画素領域２１２、または実質的に正方形状の画素領域２１２でも、Ｃ字形状または反転Ｃ字形状を使用する場合に、改善された回収は、第一流体２２８のために必要とされることができる。もう一度対応する薄膜トランジスタ２１４は、それに応じて対応するデータ線ＤＬ及び走査線ＳＬ沿いに移動する。一般にＣ字形状の画素電極及び反転Ｃ字形状の画素電極の寸法及び関係は、先に述べられたＵ字形状及び逆Ｕ字形状の画素電極に類似する。さらに、Ｃ字形状及び反転Ｃ字形状のアームは、互いに関して異なる寸法を有することが可能である。画素電極２１６のＣ字形状及び反転Ｃ字形状は、「剛直」であり実質的に直線及び実質的に直角の角を有することが可能である、または画素電極２１６のＣ字形状及び反転Ｃ字形状は、湾曲部及び低剛性を有し滑らかであることが可能である。
【００３２】
操作中に、対応する画素領域２１２内の画素電極２１６に印加された電圧に応答して、
対応する画素領域２１２内の第二流体２３２は、対応する疎水性層２２６下部に接触するため、対応する画素領域２１２内で第一流体２２８に取って代わる。図２Ｃに関して、第一流体２２８は、画素に印加された電圧に応答して対応する画素領域２１２内で上下に移動する。オープンエンドの画素電極２１６を利用することで、画素電極２１６の表面積は従来の画素電極に関して減少する。先に述べたように、図２Ｃで理解可能なように、一般にＵ字形状の画素電極２１６のアームの幅Ｌ１は、画素電極２１６の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にあり、一般にＵ字形状の画素電極２１６の基部の高さＬ２は、画素電極２１６の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にある。一般に、従来の画素電極は、画素領域２１２にほぼ同じ表面積を有する。このようにして、Ｕ字形状の画素電極２１６は、従来の画素電極に関して減少した表面積を有する。画素電極２１６の表面積でのこの減少は、画素領域の容量、すなわちＣewの７０％近くの低下をもたらす。さらに特に、画素電極２１６の容量Ｃｅｗは、たとえば、１２０μｍ×６０μｍの大きさを有する画素領域２１２で従来の画素電極を利用するＣewの約０．３であってもよい。それに応じて、Ｕ字形状の画素電極２１６を利用する画素内の電圧降下は、先に記載された式１に基づき低減される。従来の画素電極を利用する電圧降下が約７．５８Ｖである一方で、この実施例について、画素領域が約１２０μｍ×６０μｍ及びＬ１＝Ｌ２＝８μｍを計測しながら、第二流体の電解質の抵抗ＲEGGに起因する電圧降下は、約３．２３Ｖである。さらに、またＵ字形状の画素電極２１６の利用は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ２００内で良好な白色レベルを生成するため、Ｕ字形状の画素電極２１６を利用するエレクトロウェッティング・ディスプレイ２００は、良好な明るさを有する。またＵ字形状の電極２１６の使用は、第一流体２２８の運動制御で、したがって、また画素アレイ内のグレイ・レベルの再現性で支援する。Ｕ字形状の画素電極２１６の使用は、従来の形状の画素電極の使用と比較して第一流体２２８の移動の良好な制御を可能にする。
【００３３】
Ｕ字形状の画素電極２１６がエレクトロウェッティング・デバイス２００を参照して説明されているが、Ｕ字形状の画素電極２１６が他の種類のディスプレイ・デバイスで使用されることができることに留意すべきである。 
【００３４】
図３は、いくつかの実装により、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００で使用されることができる例示的な画像表示装置３００の選ばれた例示的なコンポーネントを説明する。画像表示装置３００は、複数の異なる種類の電子機器のいずれかとして実装されることができる。画像表示装置３００のいくつかの実施例は、本明細書で記載された技術によりエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００と接続し、ディスプレイを制御するプロセッサ及びメモリを含むことが可能な、デジタル・メディア・デバイスと電子書籍リーダ３００-１、タブレット・コンピューティング・デバイス３００-２、スマート・フォンとモバイル・デバイスとポータブル・ゲーム・システム３００-３、ラップトップとネットブック・コンピューティング・デバイス３００-４、ウェアラブル・コンピューティング・デバイス３００-５、拡張現実デバイスかヘルメットかゴーグルか眼鏡３００-６、及び任意の他のデバイスを含むことができる。
【００３５】
非常に基本的な構成において、画像表示装置３００は、少なくとも１つの制御論理回路、中央処理装置、またはプロセッサ３０２のようなコンポーネント、及び１つ以上のコンピュータ可読媒体３０４を含む、またはこれらにアクセスする。各プロセッサ３０２自体は、１つ以上のプロセッサまたは処理コアを含むことができる。たとえば、プロセッサ３０２は、操作インストラクションに基づき信号を操作する、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、中央処理装置、ステート・マシン、論理回路、及び／または任意のデバイスとして実装されることが可能である。いくつかの場合において、プロセッサ３０２は、本明細書で記載されたアルゴリズム及びプロセスを実行するように具体的にプログラミングまたは構成された任意の適切な種類の１つ以上のハードウェア・プロセッサ及び／または論理回路であってもよい。プロセッサ３０２は、コンピュータ可読媒体３０４または他のコンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ可読インストラクションをフェッチ及び実行するように設定されることが可能である。プロセッサ３０２は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００の、タイミング・コントローラ２０２、データ・ドライバ２０４、及び／または走査ドライバ２０６に起因する機能のうちの１つ以上を実行することが可能である。またプロセッサ３０２は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスのためのグラフィック・コントローラ（図示せず）に起因する１つ以上の機能を実行することが可能である。
【００３６】
画像表示装置３００の構成により、コンピュータ可読媒体３０４は、有形の非一時的なコンピュータ・ストレージ・メディアの実施例であってもよく、コンピュータ可読インストラクション、データ構造、プログラム・モジュールまたは他のデータのような情報のストレージ用の技術のいずれかの種類に実装された揮発性及び不揮発性メモリ及び／またはリムーバブル及び非リムーバブル・メディアを含むことができる。コンピュータ可読媒体３０４は、限定されないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリまたは他のコンピュータ可読媒体技術、ＣＤ-ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、ソリッド・ステート・ストレージ及び／または磁気ディスク・ストレージを含むことができる。さらに、いくつかの場合において、画像表示装置３００は、情報を格納するために使用されることが可能であり、別のコンピューティング・デバイスまたはネットワークに直接にまたはこれを介してプロセッサ３０２によりアクセスされることが可能である、ＲＡＩＤストレージ・システム、ストレージ・アレイ、ネットワーク接続ストレージ、ストレージ・エリア・ネットワーク、クラウド・ストレージ、または任意の他の媒体のような、外部ストレージにアクセスすることができる。それに応じて、コンピュータ可読媒体３０４は、プロセッサ３０２により実行されることができる、インストラクション、モジュールまたはコンポーネントを格納可能なコンピュータ・ストレージ・メディアであってもよい。
【００３７】
コンピュータ可読媒体３０４は、プロセッサ３０２により実行可能な任意の数の機能コンポーネントを格納及び維持するために使用されることができる。いくつかの実装において、これらの機能コンポーネントは、プロセッサ３０２により実行可能であり、実行時に、上記の画像表示装置３００に起因する動作を実行するための操作ロジックを実装する、インストラクションまたはプログラムを含む。コンピュータ可読媒体３０４に格納された画像表示装置３００の機能コンポーネントは、画像表示装置３００のさまざまな機能を制御及び管理するために、ならびに画像表示装置３００のエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス２００上に１つ以上のユーザ・インタフェースを生成するためにオペレーティング・システム及びユーザ・インタフェース・モジュール３０６を含むことができる。
【００３８】
加えて、またコンピュータ可読媒体３０４は、機能コンポーネントにより使用される、データ、データ構造及び同様のものを格納することができる。たとえば、コンピュータ可読媒体３０４により格納されたデータは、ユーザ情報及び、任意選択で、１つ以上のコンテンツ・アイテム３０８を含むことができる。画像表示装置３００の種類により、またコンピュータ可読媒体３０４は、プログラム、ドライバ、及びその他のものを含むことができる他のモジュール及びデータ３１０のような、他の機能コンポーネント及びデータ、ならびに機能コンポーネントにより使用されたデータを任意選択で含むことができる。さらに、画像表示装置３００は、多くの他の論理、プログラム及び物理コンポーネントを含むことができるが、記載されたこれらは、本明細書の説明に関連する単なる実施例である。さらに、画像表示装置３００上に存在し、画像表示装置３００上のプロセッサ３０２により実行されるような、画像表示装置３００の機能コンポーネント及びデータを図面が説明するが、これらのコンポーネント及び／またはデータが任意の方式で異なるコンピューティング・デバイス及び位置にわたり分散することができることを理解すべきである。
【００３９】
さらに図３は、画像表示装置３００に含まれることができる他のコンポーネントの実施例を説明する。このような実施例は、ＧＰＳデバイス３１２、加速度計３１４、１つ以上のカメラ３１６、コンパス３１８、ジャイロスコープ３２０、マイクロフォン３２２、及びその他のものを含むことができる、さまざまな種類のセンサを含む。
【００４０】
さらに画像表示装置３００は、セルラ・ネットワーク、ラジオ、Ｗｉ-Ｆｉネットワーク、近距離無線接続、ニアフィールド接続、赤外線信号、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、インターネット、及びその他のもののようなさまざまなネットワークへの有線及び無線接続の両方を支援することができる、１つ以上の通信インタフェース３２４を含むことができる。さらに通信インタフェース３２４は、リモート・コンピューティング・デバイス、ネットワーク接続ストレージ・デバイス、クラウド・ストレージ、または同様のもののような、別のデバイス上に、またはこれを介してストレージにユーザがアクセスすることを可能にすることができる。
【００４１】
さらに画像表示装置３００は、１つ以上のスピーカ３２６及びさまざまな他の入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンポーネント３２８を装備することができる。このようなＩ／Ｏコンポーネント３２８は、タッチスクリーン及びさまざまなユーザ・コントロール（たとえば、ボタン、ジョイスティック、キーボード、キーパッドなど）、力覚または触覚出力デバイス、接続ポート、物理的状態センサ、及びその他のものを含むことができる。たとえば、画像表示装置３００のオペレーティング・システム３０６は、Ｉ／Ｏコンポーネント３２８として含まれた、キーパッド、キーボード、または他のユーザ・コントロール及びデバイスからの入力を受け付けるように設定された適切なドライバを含むことができる。加えて、画像表示装置４００は、示されないが、これらの実施例がリムーバブル・ストレージ、バッテリ及び電源制御部のような電源、ＰＣカード・コンポーネント、及びその他のものを含む、さまざまな他のコンポーネントを含むことができる。
【００４２】
本明細書で記載された、さまざまなインストラクション、方法及び技術は、本明細書でコンピュータ・ストレージ・メディア上に格納され、プロセッサにより実行されたプログラム・モジュールのような、コンピュータ実行可能インストラクションの一般的なコンテキストで検討することができる。一般に、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ型を実装するために、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。これらのプログラム・モジュール、及び同様のものは、ネイティブ・コードとして実行されることができる、または仮想マシン若しくは他のジャストインタイム・コンパイル実行環境でのように、ダウンロード及び実行されることができる。典型的に、プログラム・モジュールの機能は、さまざまな実装において望まれるように組み合わされる、または分散することができる。これらのモジュール及び技術の実装は、コンピュータ・ストレージ・メディア上に格納されるか、または通信のある形式にわたり送信されることができる。
【００４３】
結論
主題は、構造的特徴及び／または方法論的行為に特有の言語で説明されているが、添付の特許請求の範囲で定められた主題が記載された特有の特徴または行為に必ずしも限定されないことを理解するべきである。むしろ、特有の特徴及び行為は、特許請求の範囲を実施する例示的な形式として開示される。
【００４４】
当業者は、上記の説明に事実上無制限の数の変形形態が可能であり、実施例及び添付の図面が１つ以上の実施例の実施を説明するに過ぎないことを理解するであろう。
【００４５】
請求項に係る主題から逸脱することなく、さまざまな他の修正形態が行われることが可能であり、均等物が置換されることが可能であることを当業者は理解するであろう。加えて、多くの修正形態は、本明細書に記載された中心的な概念から逸脱することなく請求項に係る主題の教示に特定の状況を適合させるために行われることが可能である。したがって、請求項に係る主題が開示された特定の実施形態に限定されないが、またこのような請求項に係る主題が添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態及びその均等物を含むことが可能であることを意図する。
【００４６】
上記の詳細な説明において、複数の特定の詳細は、請求項に係る主題の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、これらの特定の詳細なしで請求項に係る主題を実施することが可能であることを当業者は理解するであろう。他の例において、当業者が既知である方法、デバイス、またはシステムは、請求項に係る主題を不明瞭にしないように詳細に記載されていない。
【００４７】
「ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」または「ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」への本明細書全体を通しての参照は、特定の実施形態に関連して記載された特定の機能、構造、または特性が請求項に係る主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることが可能であることを意味することが可能である。このようにして、本明細書全体を通してさまざまな箇所での語句「ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」または「ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」の出現は、記載された同じ実施形態または任意の１つの特定の実施形態を指すことを必ずしも意図されない。さらに、記載された特定の機能、構造、または特性が１つ以上の実施形態においてさまざまな方式で組み合わされることが可能であることを理解する。一般に、もちろん、これらの及び他の問題は、使用される特定のコンテキストで変化することが可能である。したがって、説明の特定のコンテキストまたはこれらの用語の使用は、そのコンテキストのために描写される推論に関する有用なガイダンスを提供することが可能である。
【００４８】
条項
１．各画素領域は、
疎水性表面、
前記疎水性表面上のエレクトロウェッティング・オイル及び前記エレクトロウェッティング・オイル上に電解質を含む流体、
前記疎水性表面下の画素電極、ならびに
前記画素電極及び電圧源に連結された薄膜トランジスタ、
を含み、
前記画素電極は、前記画素領域に関して実質的にＵ字形状を有し、前記Ｕ字形状は、第一幅を有する第一アーム、第二幅で画定された第二アーム及び高さで画定された基部により画定され、前記第一幅及び前記第二幅は、前記画素電極の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にあり、前記画素電極及び前記高さは、前記画素電極の前記幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にあり、
前記画素電極を介して前記疎水性表面に適用された前記薄膜トランジスタ及び前記電圧源を介する電圧は、前記疎水性表面がより疎水性になり、前記疎水性表面上に前記電解質を含む前記流体を移動させ、前記疎水性表面上の前記エレクトロウェッティング・オイルを実質的に動かすことの原因となる、
複数の画素領域を含むエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００４９】
２．各画素領域は、（ｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素または（ｉｉ）前記エレクトロウェッティング・デバイスのサブ画素のうちの１つを表現する、クローズ１の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００５０】
３．各画素領域は、
疎水性表面、
前記疎水性表面上の第一流体及び第二流体、
前記疎水性表面下の画素電極、ならびに
前記画素電極及び電圧源へ連結された薄膜トランジスタ、
を含み、
前記第一流体は、前記第二流体と混和せず、
前記画素電極は、オープンエンド形状を有し、
前記画素電極を介して前記疎水性表面に適用された前記薄膜トランジスタ及び前記電圧源を介する電圧は、前記疎水性表面がより疎水性になり、前記疎水性表面上に前記第二流体を移動させ、前記疎水性表面上の前記第一流体を実質的に動かすことの原因となる、
複数の画素領域を含むエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００５１】
４．前記画素電極の前記オープンエンド形状は、（ｉ）実質的にＵ字形状、（ｉｉ）実質的に逆Ｕ字形状、（ｉｉｉ）実質的にＣ字形状、及び（ｉｖ）実質的に反転Ｃ字形状のうちの１つを有する、クローズ３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００５２】
５．前記画素電極の前記オープンエンド形状は、第一幅を有する第一アーム、第二幅により画定された第二アーム及び高さにより画定された基部により画定され、前記第一幅及び前記第二幅は、前記画素電極の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にあり、前記画素電極及び前記高さは、前記画素電極の前記幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にある、クローズ３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００５３】
６．各画素領域は、（ｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素または（ｉｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスのサブ画素のうちの１つを表現する、クローズ３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００５４】
７．前記第一流体は、エレクトロウェッティング・オイルであり、前記第二流体は、電解質を含む流体である、クローズ３の前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイス。
【００５５】
８．各画素領域は、
疎水性表面、
前記疎水性表面上の第一流体及び第二流体、
前記疎水性表面下の画素電極、ならびに
前記画素電極及び電圧源に連結された薄膜トランジスタ、
を含み、
前記第一流体は、前記第二流体と混和せず、
前記画素電極は、オープンエンド形状を有し、
前記画素電極を介して前記疎水性表面に適用された前記薄膜トランジスタ及び前記電圧源を介する電圧は、前記疎水性表面がより疎水性になり、前記第二流体を前記疎水性表面上に移動させ、前記疎水性表面上の前記第一流体を実質的に動かすことの原因となる、
複数の画素領域を有するエレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスを含む画像表示装置。
【００５６】
９．前記画素電極の前記オープンエンド形状は、（ｉ）実質的にＵ字形状、（ｉｉ）実質的に逆Ｕ字形状、（ｉｉｉ）実質的にＣ字形状、及び（ｉｖ）実質的に反転Ｃ字形状のうちの１つを有する、クローズ８の前記画像表示装置。
【００５７】
１０．前記画素電極の前記オープンエンド形状は、第一幅を有する第一アーム、第二幅で画定された第二アーム及び高さで画定された基部により画定され、前記第一幅及び前記第二幅は、前記画素電極の幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にあり、前記画素電極及び前記高さは、前記画素電極の前記幅０．０２〜０．２Ｗの範囲にある、クローズ１１の前記画像表示装置。
【００５８】
１１．各画素領域は、（ｉ）前記エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスの画素または（ｉｉ）エレクトロウェッティング・ディスプレイ・デバイスのサブ画素のうちの１つを表現する、クローズ８の前記画像表示装置。
【００５９】
１２．前記画像表示装置は、デジタル・メディア・デバイス、電子書籍リーダ、タブレット・コンピューティング・デバイス、スマート・フォン、ポータブル・ゲーム・システム、ラップトップ・コンピューティング・デバイス、ネットブック・コンピューティング・デバイス、ウェアラブル・コンピューティング・デバイス、または拡張現実デバイスのうちの１つを含む、クローズ８の前記画像表示装置。
【００６０】
１３．前記第一流体は、エレクトロウェッティング・オイルであり、前記第二流体は、電解質を含む流体である、クローズ８の前記画像表示装置。
【図１】
0006367964.tif 000003
【図２Ａ】
0006367964.tif 000004
【図２Ｂ】
0006367964.tif 000005
【図２Ｃ】
0006367964.tif 000006
【図３】
0006367964.tif 000007