JP2015535349A

JP2015535349A - エレクトロウェッティング表示デバイス

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Publication number: JP2015535349A
Application number: JP2015541136A
Authority: JP
Inventors: ヨハネスフィーンストラ，ボッケ; ジラルド，アンドレア; ジョンスラク，アンソニー; ラインハルト，クルトピータースドルフ
Original assignee: リクアビスタビーヴィ
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2033-11-07
Also published as: WO2014072424A3; CN104781719B; EP2917778A2; WO2014072424A2; EP2917778B1; US20140211291A1; CN104781719A; GB201220153D0; JP6105074B2; US9323044B2

Abstract

グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層と、カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層と、を備える、エレクトロウェッティング表示デバイス。少なくとも１つの第１の画像素子および少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域を有する。エレクトロウェッティング表示デバイスは、少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極および少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に印加される電圧をそれぞれ変更することによって、第１の流体および第２の流体の構成を変更するように配列された制御システムを更に備える。

Description

本発明は、エレクトロウェッティング表示デバイスに関する。

エレクトロウェッティング表示デバイスは、複数の表示層を用いるデバイスとして知られている。ある画素において、各層は、異なるカラーフィルタとして働く液体であり得、それ故、カラーフィルタ層を適切に切り換えることによってフルカラー画素が提供され得る。

改善されたエレクトロウェッティング表示デバイスを提供することが望ましい。

第１の実施形態におけるエレクトロウェッティング表示デバイスは、
グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層と、
カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層と、
少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極および少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に印加される電圧をそれぞれ変更することによって、第１の流体および第２の流体の構成を変更するように配列された制御システムと、を備えている。

前記少なくとも１つの第１の画像素子および前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域をそれぞれ有する。

ある実施形態に係る画像素子を概略的に示す。ある実施形態についての駆動システムを概略的に示す。ある実施形態に係る画像素子を概略的に例示する。ある実施形態に係る画像素子を概略的に例示する。ある実施形態に係る画像素子を概略的に例示する。

グレースケール画像素子層および別個のカラー画像素子層を提供することによって、エレクトロウェッティング表示デバイスは、高品質および高輝度のグレースケール画像と高品質のカラー画像とを互いに独立して提供することができる。ある例において、カラーのための専用の画像素子層およびグレースケールのための別の専用の画像素子層を有することは、既知のシステムにおけるものよりも、各層がカラー画像およびグレースケール画像について所望された特性に最適化されることを可能にする。なお、既知のシステムは、カラーフィルタの色特性が損なわれ得、それ故に、カラーフィルタがカラー表示状態とグレースケール表示状態の両方に寄与し得るシステムである。その上、実施形態は、特に、各グレースケール画像素子が同じ組成の第１の流体を備え得るので、３つ以上の画像素子層を有する既知のシステムよりも製造することがより単純である。なお、下記に説明される例において、カラー層の解像度がグレースケール層の解像度よりも低い可能性があるが、これにも関わらず、高品質のカラー画像およびグレースケール画像が提供され得ることが分かった。

グレースケール画像素子層およびグレースケール表示状態に関して本明細書において使用される用語「グレースケール」は、白および黒の極限の間の範囲の色として定義される。従って、用語「グレースケール」は、黒、白およびグレーの色を含むことに限定され、黒の極限よりもより明るい彩度（intensity）の黒である。

カラー画像素子層およびカラー表示状態に関して本明細書において使用される用語「カラー（色）」は、上記で定義されたグレースケールカラーではない任意の他の色として定義され、従って、例えば、赤、青および緑を含む。

ある実施形態において、少なくとも１つの第１の画像素子が、少なくとも１つの第２の画像素子と同様に少なくとも１つの光軸上に配列される。従って、光軸に沿って通過する光は、少なくとも１つの第１の画像素子および少なくとも１つの第２の画像素子を通過することになる。

ある実施形態において、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれ１つが、光軸に沿って少なくとも１つの第２の画像素子と整列される。従って、ある例において、少なくとも１つの第１の画像素子が、マトリックスに配列された複数の画像素子であり、少なくとも１つの第２の画像素子が、同様にマトリックスに配列された複数の画像素子であり、第１の画像素子のそれぞれが、第２の画像素子の１つと整列される。

ある実施形態において、第１の流体が、可視電磁放射スペクトルにおける全波長を実質的に吸収するように配列される。この文脈において用語「実質的に吸収する」は、７５％以上、例えば８０％、８５％、９０％、９５％または１００％吸収することを意味する。例えば、第１の流体は、少なくとも１つの第１の画像素子の表示領域を覆うように構成されるときに黒の表示状態を提供するように配列され得る。

別の実施形態において、少なくとも１つの第２の画像素子の第１のもの、第２のものおよび第３のものの第２の流体は、それぞれ、第１、第２および第３の色のカラーフィルタとして配列される。そのような色は、グレースケールカラーではない。従って、例えば、第１の色が赤であり得、第２の色が緑であり得、および第３の色が青であり得る。

実施形態において、制御システムは、
第１の流体が少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの表示領域を実質的に覆わないカラー表示モードと、
第２の流体が少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの表示領域を実質的に覆わないグレースケール表示モードとの間で、エレクトロウェッティング表示デバイスを切り換えるように構成される。

そのような実施形態において、エレクトロウェッティング表示デバイスは、専用のカラー表示モードと専用のグレースケールモードとの間で切り換えられ得る。

上記で使用された用語「実質的に」は、５０％以上、例えば６０％、７０％、８０％、９０％、９５％以上として定義される。従って、「第１の流体が、表示領域を実質的に覆わない」との表現は、表示領域の５０％以上が第１の流体によって覆われないことを意味しており、「第２の流体が、表示領域を実質的に覆わない」との表現は、表示領域の５０％以上が第２の流体によって覆われないことを意味している。

ある例において、制御システムが、カラー表示モードのために少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれを同時に切り換えるように構成される。このようにして、制御システムは、第１の流体が、少なくとも１つの第１の画像素子の表示領域を実質的に覆わないように、第１の画像素子のそれぞれについて第１の電極に電圧を同時に印加し得る。

別の例において、制御システムが、グレースケール表示モードのために少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれを同時に切り換えるように構成される。このようにして、制御システムは、第２の流体が、少なくとも１つの第２の画像素子の表示領域を実質的に覆わないように、第２の画像素子のそれぞれについて第２の電極に電圧を同時に印加し得る。

更なる実施形態において、エレクトロウェッティング表示デバイスがカラー表示モードにあるときに、制御システムは、少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの第２の流体の構成を独立して変更するように構成される。このようにして、少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれのカラー表示状態が、異なって制御され得、および変更され得る。

別の実施形態において、エレクトロウェッティング表示デバイスがグレースケール表示モードにあるときに、制御システムは、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの第１の流体の構成を独立して変更するように構成される。このようにして、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれのグレースケール表示状態が、異なって制御され得、および変更され得る。

更なる実施形態において、エレクトロウェッティング表示デバイスは、グレースケール画像素子層に対応する第１の支持プレートと、カラー画像素子層に対応する第２の支持プレートと、第１の支持プレートと第２の支持プレートとの間の空間と、を備え、第１の流体および第２の流体が、その空間に配列されて、第１の流体および第２の流体と混ざらない第３の流体によって分離される。

別の実施形態において、第１の流体および第２の流体が、それぞれ、少なくとも１つの第１の画像素子および少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの表示領域を少なくとも部分的に覆うように制御システムによって構成可能である。

更なる実施形態において、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの第１の流体の構成が、独立して制御可能である。

なお更なる実施形態において、少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの第２の流体の構成が、独立して制御可能である。

別の実施形態において、少なくとも１つの第１の画像素子が、複数の第１の画像素子を含む。この複数の第１の画像素子は、エレクトロウェッティング表示デバイスによって表示される画像の輝度レベルを調整するために、第１の流体によって覆われた第１の画像素子のそれぞれの表示領域の範囲を変更するように、制御システムによって同時に制御可能である。

なお別の実施形態において、少なくとも１つの第２の画像素子のうちの少なくとも１つが、反射型白色カラーフィルタ、散乱白色カラーフィルタとして、または透明および無色である第２の流体を用いて、構成される。

他の実施形態において、エレクトロウェッティング表示デバイスを製造する方法であって、前記方法では、
グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層を提供し、
カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層を提供し、
少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極および少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に印加される電圧をそれぞれ変更することによって、第１の流体および第２の流体の構成を変更するように配列された制御システムを提供する。

少なくとも１つの第１の画像素子および少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域を有する。

更なる実施形態において、グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層と、カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層と、を備え、少なくとも１つの第１の画像素子および少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域を有するエレクトロウェッティング表示デバイスを制御するための表示コントローラであって、少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極に電圧を印加して、第１の流体の構成を変更して、それによって、グレースケール表示状態を変更するように、および、少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に電圧を印加して、第２の流体の構成を変更して、それによって、カラー表示状態を変更するように構成される、表示コントローラが、提供される。

実施形態は、次に詳細に説明されることになる。

図１は、エレクトロウェッティング表示デバイス１のある実施形態の断面図形を示す。下記に説明されるいくつかの特徴は、下記に説明される他の特徴に類似しており、そのような類似の特徴は、ダッシュ、すなわち、’を用いてしるし付けられた同じ参照数字を使用して呼ばれることになり、そのような特徴のための対応する説明がまた適用するために行われるべきである。

表示デバイスは、複数のエレクトロウェッティング画像素子２を含む。グレースケール画像素子層ＧＬを形成する画像素子の第１の層およびカラー画像素子層ＣＬを形成する画像素子の第２の層がある。グレースケール画像素子層は、少なくとも１つの第１の画像素子、この例では複数の第１の画像素子を備え、それらの１つが図面に示される。カラー画像素子層は、少なくとも１つの第２の画像素子、この例では複数の第２の画像素子を備え、それらの１つが図面に示される。

この例において、少なくとも１つの第１の画像素子が、少なくとも１つの第２の画像素子と同様に少なくとも１つの光軸ＯＡ上に配列される。例示された各素子の側部範囲は、２つの破線３、４によって図面において示される。例示されるように、この例において、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれ１つが、光軸ＯＡに沿って少なくとも１つの第２の画像素子と整列される。エレクトロウェッティング素子は、それぞれ、少なくとも１つの第１の画像素子に対応する第１の支持プレート５および少なくとも１つの第２の画像素子に対応する第２の支持プレート６を備える。支持プレートは、各画像素子の別個の部分であり得、あるいは支持プレートは、カラー画像素子層の複数の画像素子またはグレースケール画像素子層の複数の画像素子によって共通して共有され得る。支持プレートは、例えばガラスまたはポリマで形成され得、剛性であり得るか柔軟性があり得る。

表示デバイスは、表示デバイスによって形成された画像がその視認側上で見られ得る視認側７と、後側８と、を有する。代替の実施形態において、表示は、後側８から見られてもよい。表示デバイスは、反射型、透過型または半透過型の種類のものであり得る。反射型表示では、第１の支持プレート５は、視認側に面している反射型表面を備え、第２の支持プレート６は後側に面している。透過型表示では、図１に例示される例のように、光は、光軸ＯＡに沿って後側から視認側に画像素子を通過する。

グレースケール画像素子は、アクティブマトリックス駆動システムまたはダイレクトドライブ駆動システムを使用して駆動され得る。カラー画像素子もまた、アクティブマトリックス駆動システムまたはダイレクトドライブ駆動システムを使用して駆動し得る。

支持プレートの間の空間１０は、３つの流体、すなわち、第１の流体Ｆ１、第２の流体Ｆ２および第３の流体Ｆ３で満たされる。第３の流体は、第１の流体および第２の流体と混ざらず、第１の流体および第２の流体を分離する。第３の流体は、電気的に導電性であるか極性であり、水または食塩水、例えば水とエチルアルコールの混合における塩化カリウムの溶液などであり得る。第３の流体は、透明および無色であり得る。第１および第２の流体は、電気的に非導電性であり、例えば、ヘキサデカンのようなアルカンまたは（シリコーン）オイルであり得る。疎水性層１３は、第１の支持プレート５上に配列され、空間１０に面している第１の表示領域ＤＡ１を、その上に第１の表示効果を提供するために、生成する。第１の表示領域ＤＡ１の範囲は、下記に説明されるような壁によって定義される。この例において、第１の画像素子のそれぞれは、第１の表示領域ＤＡ１を有する。疎水性層１３は、複数の第１の画像素子の上に延びる断続的ではない層であってもよいし、あるいは、図面に示されるように、各部分が１つの第１の画像素子の上だけに延びる断続的な層であってもよい。疎水性層１３は、例えば、ＡＦ１６００などの非晶質フルオロポリマ層または別の低表面エネルギーポリマであり得る。

追加的に、第２の疎水性層１３’は、第２の支持プレート６上に配列され、それ故、空間および第１の支持プレートに面している第２の表示領域ＤＡ２を、その上に第２の表示効果を提供するために、生成する。第２の表示領域ＤＡ２の範囲は、下記に説明される壁によって定義される。この例において第２の画像素子のそれぞれは、第２の表示領域ＤＡ２を有する。疎水性層１３’は、複数の第２の画像素子の上に延びる断続的ではない層であってもよいし、あるいは、図面に示されるように、各部分が１つの第２の画像素子の上だけに延びる断続的な層であってもよい。疎水性層１３’は、例えばＡＦ１６００などの非晶質フルオロポリマ層または別の低表面エネルギーポリマであり得る。

第１および第２の流体は、それぞれ、第１の表示領域ＤＡ１および第２の表示領域ＤＡ２の少なくとも一部上に配列され、第１、第２および第３の流体は、空間１０の一部内にある。

層１３、１３’の疎水性の特性は、第１の流体および第２の流体が、第３の流体よりも疎水性層１３、１３’の表面に対して高いぬれ性を有するので、それぞれ、第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２を疎水性層１３、１３’に優先的に接着させる。ぬれ性は、固体の表面についての流体の相対的親和性に関する。ぬれ性は、親和性の増加と共に増加して、それは、流体と固体との間に形成される接触角によって測定され得、対象の流体内部で測定される。これは、９０°より大きい角度における相対的非ぬれ性から接触角が０°であるときの完全なぬれ性まで増加して、その場合において流体は、固体の表面上に膜を形成する傾向がある。

少なくとも１つの第１の電極は、少なくとも１つの第１の画像素子と対応付けられる。この例において、グレースケール層の第１の画像素子のそれぞれは、第１の電極９と対応付けられる。更に、カラー表示層の少なくとも１つの第２の画像素子は、少なくとも１つの第２の電極９’と対応付けられる。第１および第２の電極９、９’は、それぞれ、第１および第２の支持プレート５、６上に配列され、それぞれ、第１および第２の表示領域ＤＡ１、ＤＡ２と対応付けられる。この例において、各電極９、９’は、例示されるように、隣接画像素子の電極から電気的に絶縁される。

第１の表示領域ＤＡ１と対応付けられている第１の電極を参照にすることによって、それは、第１の電極が第１の表示領域ＤＡ１に電圧を印加するように配列されることを意味し、同様に、第２の表示領域ＤＡ２と対応付けられている第２の電極は、第２の電極が、第２の表示領域ＤＡ２に電圧を印加するように配列されることを意味する。電極９、９’は、絶縁体によって流体から分離されており、その絶縁体は疎水性層１３、１３’であり得る。一般に、電極９、９’は、任意の所望の形状または形態のものとすることができ、例示されたものとは画像素子に対して異なる位置を有し得る。電極９、９’は、信号線１４、１４’によって電圧信号を供給される。第２の信号線１５は、第３の電極に接続されており、その第３の電極は導電性の第３の流体１１と接触しており、それらが、壁によって断続的にされない、第３の流体によって流体的に相互接続されるとともにその第３の流体を共有するときに、全ての素子に共通である。この場合において、第３の電極は、第１の画像素子に印加するための電圧が、第１の電極と第３の流体との間に印加されるように、および、第２の画像素子に印加するための電圧が、第２の電極と第３の流体との間に印加されるように配列され、第３の流体は、全ての素子に共通である。

第１の画像素子および第２の画像素子、具体的には、第１の流体および／または第２の流体の構成は、それぞれ、第１および／または第２の流体の構成が変更されることを所望されるかどうかに応じて、信号線１４、１４’と１５との間に印加される電圧Ｖを変更することによって制御される。各支持プレート５、６上の電極９、９’は、支持プレート上のプリント配線のマトリックスによって表示駆動システムに接続される。この配線には、スパッタリングおよび構造化または印刷技法などの種々の方法が適用され得る。

第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２の側部範囲は、それぞれ、第１の画像素子および第２の画像素子の断面に続く壁１６、１６’によって１つのエレクトロウェッティング素子に制限される。図１に示される実施形態において、壁は、疎水性層１３、１３’の範囲を定義する。疎水性層が複数の素子の上に延びるときに、壁は、その層の頂部上に配列され得る。代替的または追加的に、壁は、第１の流体および／または第２の流体を束縛するための親水性領域を備え得る。表示デバイスの空間の周辺は、密閉部材を使用して密閉される。

実施形態では、第１の流体は、第１の表示領域ＤＡ１の上にグレースケール表示状態を提供するように構成可能である。従って、第１の流体は、光学スペクトルの少なくとも一部を吸収するように、例えばグレーまたは黒のカラーフィルタとして機能して、従って、グレーまたは黒の表示状態を提供するように、配列される。説明されることになる例において、第１の流体は、少なくとも１つの第１の画像素子の表示領域ＤＡ１を実質的に覆うように構成されるときに黒の表示状態を提供するように配列される。実質的に覆われるとは、５０％より大きい、例えば６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％の被覆率を意味する。そのような例において、第１の流体は、可視電磁スペクトルにおける全波長を実質的に吸収するように配列され得る。なお、表示領域ＤＡ１の被覆率の低減と共に、第１の流体はグレーの表示状態を提供して、グレーの表示状態の明度が、表示領域ＤＡ１の被覆率の範囲に依存する。

実施形態では、第２の流体は、第２の表示領域ＤＡ２の上にカラー表示状態を提供するように構成可能である。従って、第２の流体は、カラーフィルタとして機能するために光学スペクトルの少なくとも一部を吸収するように配列される。下記に説明されることになる例において、第２の画像素子の第２の流体は、異なる色のカラーフィルタとして機能するように配列され得る。従って、ある例において、少なくとも１つの第２の画像素子の第１のもの、少なくとも１つの第２の画像素子の第２のものおよび少なくとも１つの第２の画像素子の第３のものは、それぞれ、第１、第２および第３の色のカラーフィルタとして配列される。ある例において、第１の色が赤であり、第２の色が緑であり、および第３の色が青である。従って、これらの３つの第２の画像素子のそれぞれについて第２の流体の構成を適切に制御することによって、見る人が、提供された３つのカラー表示状態の組み合わせを見るとき、異なるカラー表示状態が、フルカラーの範囲で視認側において提供され得る。上記の第１の流体について説明したのと類似の手法において、第２の画像素子のそれぞれの第２の表示領域ＤＡ２の上の第２の流体の被覆率の範囲を変更することは、提供される各カラー表示状態の明度を決定する。この例において３つの第２の画像素子が、赤、緑および青の表示状態を提供するために説明されるが、更なる第２の画像素子の第２の流体がまた、カラー画像素子層にわたってフルカラー表示状態を提供するように、赤、緑および青のカラーフィルタとして配列され得ることが認識される。

異なる画像素子の第１の流体および第２の流体が吸収する電磁スペクトルの波長、ならびにスペクトルのどの部分が透過されることになるかは、適切な顔料粒子または染料を第１および第２の流体に追加することによって決定される。

信号線１４および／または１４’と１５との間に印加される電圧Ｖが、十分な大きさのゼロではない信号レベルに設定されるときに、第１および／または第２の画像素子は、アクティブ状態に入ることになる。静電気力は、第３の流体Ｆ３を電極９および／または９’の方へ動かして、それによって、第１の流体Ｆ１および／または第２の流体Ｆ２を、疎水性層１３、１３’の表示領域ＤＡ１、ＤＡ２の少なくとも一部から疎水性層の表示領域を取り囲む壁１６、１６’の方へ押しのけてずらす。十分にはじかれたときに、第１および第２の流体は、破線１７、１７’によって概略的に示されるような液滴のような形態にある。この作用は、第１および第２の流体を収縮させて、エレクトロウェッティング素子の疎水性層１３、１３’の表示領域ＤＡ１、ＤＡ２を覆わなくさせる。そのような収縮状態では、第１の流体Ｆ１が、第１の画像素子の第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆わず、代わりに、第３の流体Ｆ３が、第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆う。同様に、そのような収縮状態では、第２の流体Ｆ２が、第２の画像素子の第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆わず、代わりに、第３の流体Ｆ３が、第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆う。

第１および／または第２の素子にわたる電圧が、十分な期間にゼロの非アクティブ信号レベルに戻されるときに、第１および／または第２の素子は、非アクティブ状態に戻ることになり、ここで、第１および第２の流体は、それぞれ、疎水性層１３、１３’の第１および第２の表示領域ＤＡ１、ＤＡ２を実質的に覆うように逆流する。このようにして第１の流体および第２の流体は、それぞれ、第１および第２の画像素子において電気的に制御可能な光学スイッチ（切り換え）を形成する。第１および第２の流体は、互いに独立して、例えば、第１の流体のために信号線１４と共通信号線１５との間に電圧を印加することによって、および別個に第２の流体のために信号線１４’と共通信号線１５との間に電圧を印加することによって、切り換えられ得ることが認識されるであろう。

第１および第２のエレクトロウェッティング画像素子は、直列コンデンサを形成する。第３の流体Ｆ３および電極９、９’は、プレートと第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２ならびに疎水性層１３、１３’誘電体層を形成する。第１および第２の画像素子が、例えば形態１７、１７’を有する第１および第２の流体を用いる、アクティブ状態にあるときに、素子の容量は、素子が、例えば第１および第２の表示領域ＤＡ１、ＤＡ２を実質的に覆うための形態を有する第１および第２の流体を用いる、非アクティブ状態にあるときよりも高い。従って、第１の流体および第２の流体のそれぞれは、第３の流体Ｆ３の形態にある共通電極を共有するそれ自体の容量として機能する。

図２は、実施形態に係る、表示デバイスの制御システムを含む、エレクトロウェッティング表示駆動システムのある実施形態の図形を示す。表示駆動システムは、いわゆるダイレクトドライブ型のものであり、第１の支持プレート５および第２の支持プレート６に接着された集積回路の形態にあり得る。代替的に、表示駆動システムは、第１および第２の支持プレートのうちのただ１つ上に位置することができる。アクティブマトリックス型の表示はまた、そのような表示駆動システムを使用し得る。表示駆動システム２０は、制御論理および切り換え論理を含み、信号線１４、１４’および共通信号線１５によって表示部に接続される。各電極信号線１４は、それぞれ、表示駆動システム２０からの出力を異なる第１の電極９に接続する。共通信号線は、電極を通して第３の導電性流体Ｆ３に接続される。また、１つ以上の入力データ線２２が含まれ、それによって、表示駆動システムは、任意の時間に、どの素子がアクティブ状態にあるべきであるか、および、どの素子が非アクティブ状態にあるべきであるかを決定するように、データで命令され得る。

図示されたコントローラの実施形態は、表示コントローラ２４、例えば、マイクロコントローラを備え、表示されることになる画像に関連して入力データ線２２から入力データを受信する。この実施形態では制御システムであるマイクロコントローラは、電圧の信号レベルに応答して、第１の流体の構成、例えば（視認側上に提供される一定の表示効果と対応する）表示状態を提供するための電圧を第１の電極に印加するために配列される。マイクロコントローラは、画像素子のための少なくとも１つの信号レベルのタイミングおよび／または信号レベルを制御する。

マイクロコントローラの出力は、信号分配器のデータ入力およびデータ出力ラッチ２６に接続される。信号分配器は、表示デバイスに接続された複数の出力の上に入ってくるデータを分配して、それは、ドライバ経由であり得る。信号分配器は、一定の素子が、特定の表示状態に設定されることになることを示すデータ入力が、この素子に接続された出力に送信されることをもたらす。分配器はシフトレジスタであり得る。入力データはシフトレジスタに記録されて、ラッチパルスの受信において、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、ドライバアセンブリ２７に接続された１つ以上の出力を有する。ラッチの出力は、駆動システム内の１つ以上の（以下でドライバとも呼ばれる）ドライバ段階２８の入力に接続される。各ドライバ段階の出力は、対応する画像素子の信号線１４、１４’および共通信号線１５を通して接続される。入力データに応答して、ドライバ段階は、対応する表示状態における素子の１つを設定するためにマイクロコントローラによって設定された信号レベルの電圧を出力することになる。

それ故、第１および第３の流体の構成は、第１の電圧の電圧レベルを第１の電極９に印加することによって制御され得る。同様に、表示デバイスの制御システムは、上記したものと類似の構成要素、例えばドライバ段階などを使用することによって、第２の電圧の電圧レベルを第２の電極９’に印加することによって、第２の流体および第３の流体の構成を制御するように配列され、それは、ダッシュ記号、すなわち、’を用いてしるしを付けられた同じ参照数字を使用して図２に示される。

下記に説明される例において、制御システムは、エレクトロウェッティング表示デバイスを少なくとも１つの異なる表示モードに切り換えるように構成される。一例において、制御システムは、カラー表示モードとグレースケール表示モードとの間でデバイスを切り換えるように構成される。ここで、カラー表示モードとは、第１の流体が、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの表示領域ＤＡ１を実質的に覆わず、従って、第３の流体が第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆う、カラー表示モードである。また、グレースケール表示モードとは、第２の流体が、少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの表示領域ＤＡ２を実質的に覆わず、従って、第３の流体が第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆う、グレースケール表示モードである。デバイスがカラー表示モードにあるときに、制御システムは、少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの第２の流体の構成を独立して変更するように配列される。従って、第２の画像素子のそれぞれのカラー表示状態は、視認側に提供されることになるカラー画像に従って提供され得る。第１の流体が、第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆わないので、視認側に提供されるグレースケールが無いか、または最小限のグレースケールがある。制御システムは、カラー表示モードのために、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれを同時に切り換えるように構成され得、従って、第１の流体が、第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆わないように収縮する。

デバイスが、代わりにグレースケール表示モードにあるときに、制御システムは、少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの第１の流体の構成を独立して変更するように配列される。従って、第１の画像素子のそれぞれのグレースケール表示状態は、視認側において提供されることになるグレースケール画像に従って提供され得る。例えば、第１の流体の全てが、第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆う場合、黒の表示状態が、視認側において提供され得る。制御システムは、グレースケール表示モードのために、少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれを同時に切り換えるように構成され得、すなわち、第２の流体が、第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆わないように収縮する。

ある例において、制御システムは、カラー表示モードおよびグレースケール表示モードのみにおいて表示デバイスを動作させるように構成され得る。他の例において、更なる表示モードが想定される。例えば、制御システムは、表示デバイスをハイブリッド表示モードに切り換えるように構成され得、そのハイブリッド表示モードでは、第１の画像素子のうちの少なくとも１つの第１の流体および第２の画像素子のうちの少なくとも１つの第２の流体が、それぞれ、第１の表示領域ＤＡ１および第２の表示領域ＤＡ２を少なくとも部分的に覆うように制御システムによって構成され得る。そのようなハイブリッドモードにおいて、各画像素子の第１および／または第２の流体の構成は、例えば、独立して制御可能であり得、または他の例において、２つ以上の画像素子が、共に制御するためにグループ化され得、例えば、複数の第１の画像素子が、同時に制御可能であり得、第１の表示領域ＤＡ１の被覆率の範囲を変更して、カラー画像素子層を通過する光の量を調整して、それによって、表示の輝度レベルを調整する。

図３ａ、図３ｂおよび図３ｃは、実施形態に従ってエレクトロウェッティング表示デバイスのある例を概略的に例示する。図３ａ、図３ｂおよび図３ｃを使用して説明される画像素子の特徴は、上記した類似の特徴と対応しており、同じ参照数字が、１００ずつ増やされて、図３ａ、図３ｂおよび図３ｃにおいて使用されており、対応する説明が、またここで適用するために行われるべきである。例示の明確さのために、電極および疎水性層は図示されていないが、前に説明した画像素子の電極９、９’および疎水性層１３、１３’に従って表示デバイスＤＤの一部であるとして理解されることになる。

例示されるように、表示デバイスＤＤの、カラー画像素子だけを備えるカラー画像素子層ＣＬ、およびグレースケール画像素子だけを備えるグレースケール画像素子層ＧＬがある。グレースケール画像素子層の３つの画像素子ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３が例示されており、それぞれの第１の流体Ｆ１が、可視電磁スペクトルにおける全波長を吸収するための黒のカラーフィルタとして構成されている。カラー画像素子層の３つの画像素子ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６が例示されており、それぞれの第２の流体Ｆ２が、それぞれ、赤、緑および青のカラーフィルタとして構成されている。

図３ａは、オフ状態にある表示デバイスを示しており、ここで、各画像素子の第１の流体および第２の流体が、それぞれ、第１の表示領域ＤＡ１および第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆う。黒である第１の流体を用いて、後側１０８から通過する光は、黒の第１の流体によって吸収され、それ故、黒の表示状態を視認側１０７において提供する。

図３ｂは、上記したカラー表示モードにおける表示デバイスを示す。例示されたＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３を含む、グレースケール画像素子のそれぞれにおける第１の流体は、第１の表示領域ＤＡ１を実質的に覆わない。従って、第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆う例示されたカラー画像素子ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６における第２の流体を用いて、例示された３つのカラー画像素子は、赤、緑および青の表示状態（例示されるようなＲ、Ｇ、Ｂ）を視認側に提供する。各カラー画像素子の第２の流体の構成は、カラー表示モードのこの例において独立して構成可能であり、従って、各カラー画像素子について視認側において提供される色の付いた表示状態の色および彩度は、視認側において表示するために色の付いた画像に従って構成され得る。

図３ｃは、上記したグレースケール表示モードにおける表示デバイスを示す。例示されたＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６を含む、カラー画像素子のそれぞれにおける第２の流体は、第２の表示領域ＤＡ２を実質的に覆わない。従って、視認側に提供される表示状態は、各グレースケール画像素子における第１の流体の構成に依存する。例示されるように、各画像素子の第１の流体の構成は、例えば第１の表示領域ＤＡ１の異なる被覆率を有するように、異なり得、独立して制御され得る。この例において、画像素子ＰＥ１が濃いグレーの表示状態を提供して、画像素子ＰＥ２が白の表示状態を提供して、画像素子ＰＥ３が黒の表示状態を提供する（例示されるようにＤＧ、ＷおよびＫ）。

第１および第２の流体の厚さと第１および第２の流体における顔料または染料の濃度は、光吸収度に影響を及ぼすことが留意されるべきである。従って、流体の厚さおよび濃度は、所望された表示状態を提供するように選択され得る。

更なる実施形態において、第２の流体は、上記したものとは異なって色を付けられたカラーフィルタとして構成され得ることが想定される。別の例において、カラー層の各画像素子は、同じ色のカラーフィルタとして配列され得る。

例において、白の表示状態は、異なる手法で提供され得る。例えば、第１の流体と第２の流体の両方は、バックライトからの白色光が、無色および透明の第３の流体を通って実質的に透過され得るように、収縮され得る。別の例において、カラー画像素子層における少なくとも１つの画像素子は、例えば第２の流体において二酸化チタンなどの白色顔料を懸濁させることによって、反射型または散乱白色カラーフィルタとして配列され得る。第１の画像素子の適切な切り換えによって、表示デバイスがカラー表示モードにあるときに、白の表示状態が提供され得る。または、カラー画像素子層における少なくとも１つの画像素子が、透明および無色の第２の流体として配列され得、均一な切り換え特性をカラー画像素子表示層の画像素子に与える。

第１の画像素子および第２の画像素子が、マトリックス構成に配列され得ることに留意する。例えば、第１の画像素子は、異なる色、例えば赤、緑および青の３つの画像素子の繰り返しのグループに配列され得る。第１の画像素子の側部範囲は、第２の画像素子の側部範囲と同じであり得、光軸に沿って第２の画像素子の側部範囲と整列され得る。それ故、カラー層が、赤、緑および青の素子の繰り返しのグループを備える場合、グレースケール表示モードにおけるデバイスを用いて表示可能な画像の解像度は、カラー表示モードにおけるデバイスを用いて表示可能な画像の解像度よりも３倍高くなり得る。代替的に、第１の画像素子のそれぞれは、３つの第２の画像素子、例えば赤、緑および青の素子の１つのグループの側部範囲と整列する側部範囲を有してもよい。このようにして、カラー表示モードからの画像の解像度は、グレースケール表示モードと同じであり得る。

更なる実施形態において、方法が提供される。そのような表示デバイスは、例えば、ＰＣＴ特許公開番号第ＷＯ２００５／０９８７９７号に説明された方法に従って製造され得、異なる色の付いた流体が、例えばインクジェット投与を使用して、画像素子層の異なる画像素子に提供され得る。

上記実施形態は、例示的な例として理解されることになる。更なる実施形態が想定される。任意の１つの実施形態に関して説明した任意の特徴は、単独で、または説明した他の特徴と組み合わせて使用され得、また、任意の他の実施形態の１つ以上の特徴との組み合わせ、または任意の他の実施形態の任意の組み合わせで使用され得ることが理解されることになる。なおその上に、上記されない等価物および修正がまた、添付の特許請求の範囲から逸脱すること無く利用され得る。

Claims

エレクトロウェッティング表示デバイスであって、
グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層と、
カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層と、
前記少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極および前記少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に印加される電圧をそれぞれ変更することによって、前記第１の流体および前記第２の流体の構成を変更するように配列された制御システムと、を備え、
前記少なくとも１つの第１の画像素子および前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域を有する、エレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第１の画像素子が、前記少なくとも１つの第２の画像素子と同様に少なくとも１つの光軸上に配列される、請求項１に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれ１つが、光軸に沿って前記少なくとも１つの第２の画像素子と整列される、請求項１または２に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記第１の流体が、可視電磁放射スペクトルにおいて全波長を実質的に吸収するように配列される、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表示デバイス。
前記第１の流体が、前記少なくとも１つの第１の画像素子の前記表示領域を覆うように構成されるときに、黒の表示状態を提供するように配列される、請求項４に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第２の画像素子の第１のもの、第２のものおよび第３のものの前記第２の流体が、それぞれ、第１、第２および第３の色のカラーフィルタとして配列される、請求項１〜５のいずれかに記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記第１の色が赤であり、前記第２の色が緑であり、および前記第３の色が青である、請求６に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記制御システムは、
前記第１の流体が、前記少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの前記表示領域を実質的に覆わない、カラー表示モードと、
前記第２の流体が、前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの前記表示領域を実質的に覆わない、グレースケール表示モードと、の間で、前記エレクトロウェッティング表示デバイスを切り換えるように構成される、請求項１〜７のいずれかに記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記制御システムが、前記カラー表示モードのための前記少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれを同時に切り換えるように構成される、請求項８に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記制御システムが、前記グレースケール表示モードのための前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれを同時に切り換えるように構成される、請求項８または９に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記カラー表示モードにあるときに、前記制御システムが、前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの前記第２の流体の構成を独立して変更するように構成される、請求項８、９または１０に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記グレースケール表示モードにあるときに、前記制御システムが、前記少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの前記第１の流体の構成を独立して変更するように構成される、請求項８、９、１０または１１に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記グレースケール画像素子層に対応する第１の支持プレート、前記カラー画像素子層に対応する第２の支持プレート、および前記第１の支持プレートと前記第２の支持プレートとの間の空間をさらに備え、
前記第１の流体および前記第２の流体が、前記空間に配列されており、前記第１の流体および前記第２の流体と混ざらない第３の流体によって分離される、請求項１〜１２のいずれかに記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記第１の流体および前記第２の流体が、それぞれ、前記少なくとも１つの第１の画像素子および前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの前記表示領域を少なくとも部分的に覆うように前記制御システムによって構成可能である、請求項１〜１３のいずれかに記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第１の画像素子のそれぞれの前記第１の流体の前記構成が、独立して制御可能である、請求項１４に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれの前記第２の流体の前記構成が、独立して制御可能である、請求項１４または１５に記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第１の画像素子が、複数の前記第１の画像素子を含み、
複数の前記第１の画像素子は、前記エレクトロウェッティング表示デバイスによって表示される画像の輝度レベルを調整するために、前記第１の流体によって覆われた前記第１の画像素子のそれぞれの前記表示領域の範囲を変更するように前記制御システムによって同時に制御可能である、請求項１〜１６のいずれかに記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
前記少なくとも１つの第２の画像素子のうちの少なくとも１つが、反射型白色カラーフィルタ、散乱白色カラーフィルタとして、または透明および無色である前記第２の流体を用いて、構成される、請求項１〜１７のいずれかに記載のエレクトロウェッティング表示デバイス。
エレクトロウェッティング表示デバイスを製造する方法であって、
グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層を提供し、
カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層を提供し、
前記少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極および前記少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に印加される電圧をそれぞれ変更することによって、前記第１の流体および前記第２の流体の構成を変更するように配列された制御システムを提供し、
前記少なくとも１つの第１の画像素子および前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域を有する、
エレクトロウェッティング表示デバイスを製造する方法。
グレースケール表示状態を提供するように構成可能である第１の流体を有する少なくとも１つの第１の画像素子を備えるグレースケール画像素子層と、カラー表示状態を提供するように構成可能である第２の流体を有する少なくとも１つの第２の画像素子を備えるカラー画像素子層と、を備える、エレクトロウェッティング表示デバイスを制御するための表示コントローラであって、前記少なくとも１つの第１の画像素子および前記少なくとも１つの第２の画像素子のそれぞれが、その上に表示効果を提供するための表示領域を有しており、
前記表示コントローラが、前記少なくとも１つの第１の画像素子に対応する少なくとも１つの第１の電極に電圧を印加して、前記第１の流体の構成を変更して、それによって、前記グレースケール表示状態を変更するように、ならびに、前記少なくとも１つの第２の画像素子に対応する少なくとも１つの第２の電極に電圧を印加して、前記第２の流体の構成を変更して、それによって、前記カラー表示状態を変更するように、構成される、表示コントローラ。