JP2022509371A - 流体アクチュエータを組み込んだディスプレイ技術および関連システムならびに方法 - Google Patents

Abstract

ディスプレイ装置およびアクチュエータ、ならびにディスプレイ装置のための他の構成要素が提供される。ディスプレイ装置は、光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成される。いくつかの態様では、第１の流体は、空洞への圧力の量を変化させることによって空洞内で可動であり、ディスプレイは、圧力の量を変化させる手段を含む。手段は、アクチュエータを含むことができる。流体を含み、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、流体を含有し、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、第１の空洞を第２の空洞に接続するチャネルと、開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによりチャネルを通る流体の流れを可能にするかまたはブロックするように構成されたバルブとを含むアクチュエータが提供される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１０月２６日に出願された、出願番号第６２／７５１，４１２号を有する「ＤＩＳＰＬＡＹ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＩＮＧ ＦＬＵＩＤＩＣ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題される同時係属米国仮出願の優先権および利益を主張する。
連邦政府主催の研究または開発に関する声明
本発明は、国立科学財団によって授与された助成金番号１６６０２０４の下で政府の支援を受けて行われた。政府は本発明に特定の権利を有する。

本開示は、一般に、ディスプレイおよびその製造および使用方法に関する。

発光ＬＥＤディスプレイのなどのディスプレイは、ディスプレイがアクティブな場合に、かなりの量の電力を消費する。広告板やその他のデジタルサインなどの大面積ディスプレイは、ピーク時に複数の平均規模の家庭で消費される電力に相当する電力量を消費することがある。この高消費電力は、高い運転コストをもたらすだけでなく、高い電力需要に関連する追加の課題をもたらす。

例えば、信頼できる電源が、ディスプレイの適切かつ連続的な作動についてしばしば必要とされ、これは、そのような電源が利用可能な場所への高消費電力ディスプレイの配備を制限することになる。さらに、高消費電力は通常、かなりの熱量を発生し、ディスプレイおよびその電子機器の安定性を維持するために能動的な冷却が必要とされ得る。能動的な冷却は、さらに追加の費用、電力消費、および保守点検を要する可能性がある。

前述の欠点を克服する、改善されたディスプレイ技術の必要性が依然として存在する。

様々な態様において、前述の欠点のうちの１つ以上を克服するディスプレイ装置およびその構成要素が提供される。

例示的な態様では、外部光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成されているディスプレイ装置が提供され、このディスプレイ装置は、第１の流体を含有する少なくとも第１の空洞を有する流体ディスプレイユニットであって、第１の流体が、第１の空洞への圧力の量を変化させることによって第１の空洞内で可動である、流体ディスプレイユニットと、流体ディスプレイユニットの流体が充填された空洞に機械的に結合された流体アクチュエータであって、第２の流体を有する液体アクチュエータとを含み、この流体アクチュエータは、流体ディスプレイユニットの第１の空洞への圧力の量を変化させるように電気的に作動されるように構成されており、圧力を変化させることによって、流体ディスプレイユニット内の第１の流体の移動を引き起こし、それによってディスプレイの光学特性を変更する。

様々な態様では、アクチュエータを構成要素として有するディスプレイ装置が提供される。例示的な態様では、アクチュエータは、流体を含有し、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られる第１の空洞と、流体を含有し、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られる第２の空洞と、第１の空洞を第２の空洞に接続し、流体が流れることができるチャネル、ならびに開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによりチャネルを通る流体の流れをそれぞれ可能にするかまたはブロックするように構成されたバルブを有し、バルブを閉鎖状態に維持することは、バルブを開放状態に維持するよりも少ない電力を必要とする。

例示的な態様では、外部光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成されたディスプレイ装置が提供され、このディスプレイ装置は、第１の流体を含む少なくとも第１の空洞を含む流体ディスプレイユニットであって、第１の流体が、第１の空洞上の圧力の量を変化させることによって第１の空洞内で移動可能である流体ディスプレイユニットと、流体ディスプレイユニットの第１の空洞への圧力の量を電気的に変化させる手段とを含み、圧力を変化させることは第１のディスプレイユニット内の第１の流体の移動を引き起こし、これによってディスプレイの光学特性を変更する。

ディスプレイ装置、アクチュエータ、およびその他の構成要素の他のシステム、方法、特徴、および有益点は、以下の図面および詳細な説明を調べると、当業者に明らかになるか、または明らかになり得る。この説明には、そのような追加のシステム、方法、特徴、および有益点がすべて含まれ、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。

本開示のさらなる態様は、添付の図面と併せて、以下に説明するその様々な態様の詳細な説明を検討すると容易に理解され得る。

いくつかの態様による、流体アクチュエータを含む、例示的なディスプレイ装置のブロック図である。 いくつかの態様による、例示的な流体アクチュエータの断面概略図である。 いくつかの態様による、図２の流体アクチュエータのアクチュエータ状態変化の例示的なシーケンス図である。 いくつかの態様による、図２の流体アクチュエータのアクチュエータ状態変化の例示的なシーケンス図である。 いくつかの態様による、例示的な流体ディスプレイユニットの断面概略図である。 いくつかの態様による、第２の例示的な流体アクチュエータの断面概略図である。 いくつかの態様による、図５の流体アクチュエータを作動させる際の例示的なシーケンス図である。 いくつかの態様による、図５の流体アクチュエータを作動させる際の例示的なシーケンス図である。 いくつかの態様による、図５の流体アクチュエータのアクチュエータ状態変化の例示的なシーケンス図である。 いくつかの態様による、流体アクチュエータのアレイの電気作動を提供するための例示的な構成図である。 いくつかの態様による、流体アクチュエータのアレイの電気作動を提供するための例示的な構成図である。 いくつかの態様による、流体アクチュエータのバルブのアレイの電気作動を提供するための例示的な構成図である。 いくつかの態様による、図９のアレイのための適切な制御システムのブロック図である。 いくつかの態様による、行ごとに流体アクチュエータのバルブのアレイの電気作動を提供するための例示的な構成図である。 いくつかの態様による、図１０のアレイのための適切な制御システムのブロック図である。

いくつかの反射型ディスプレイ技術は、インクなどの着色された流体を利用しており、インクは、ディスプレイの反射器と視聴者との間で移動するように構成されている。ディスプレイ装置内で流体を動かすことによって、視聴者と反射器との間の色の量を変更することができ、それによって視聴者に見える色の量を変更する。しかしながら、そのようなディスプレイは、典型的には、流体を特定の状態に維持するためにエネルギーを必要とする。

例えば、いくつかの流体デバイスは、流体を低エネルギー状態から高エネルギー状態に移動させる外部エネルギー源を使用して、チャネルまたは流動経路を通して空洞間で流体を移動させる。しかしながら、エネルギー源が除去されると、流体はその低エネルギー状態に戻り得る。逆止バルブなどの流体流を停止する従来の機構は、同じチャネルまたは流動経路に沿って流体が可逆的に流れることを可能にする必要があるため、この問題を軽減するために一般に使用することができない。

加えて、流体を周囲で動かした結果により低待ち時間でディスプレイ上が視認可能となるので、流体ディスプレイ装置を高圧下で作動させることが望ましい場合がある。しかしながら、このような高圧下で着色インクを含有するように、反射型ディスプレイ装置を作動させることにも課題がある場合がある。例えば、高圧流体は、空洞壁が適切に厚くない場合に漏れ得るが、反射型ディスプレイでは光がこれらの壁を通過しなければならないため、厚く、したがってより屈折率の高い材料によってディスプレイの品質が劣化する可能性がある。

様々な態様では、ディスプレイ技術およびその製造ならびに使用方法が提供される。いくつかの態様では、ディスプレイ技術は、前述の欠点のうちの１つ以上を克服することができる。これらの様々な態様では、流体アクチュエータに基づいて、ディスプレイ技術が提供される。いくつかの態様では、前述の欠点のうちの１つ以上を克服する受動型ディスプレイが提供される。受動型ディスプレイは、反射型ディスプレイとも呼ばれ、外部環境光を光源として使用することができるため、発光型ディスプレイの内部電球またはＬＥＤと比較して、より少ない電力での利用が可能である。いくつかの態様では、１つ以上のピクセルが能動的に制御されることなく状態を維持することができるように、多安定ディスプレイが提供され、これにより、ピクセルは、その状態を維持しながらほとんどまたはまったく電力を消費しない。したがって、受動的で多安定なディスプレイは、内部光源を必要とせず、電力の主な使用がディスプレイのピクセルに新しい情報を書き込むことである、有益なタイプの低電力ディスプレイを代表する。

本開示は、流体を移動させてから所望の配置で維持することができる流体アクチュエータを生成するための技術を提供する。アクチュエータは、アクチュエータの表面で調整可能な圧力を生成することができ、所望の量に調整されると、ほとんどまたは全く電力を使用せずにその圧力で保持される。流体ディスプレイユニットをそのような表面に機械的に結合することによって、アクチュエータを操作して、様々な量の圧力で流体ディスプレイユニットの表面に押し付けることができ、それによって、流体ディスプレイユニット内の流体の位置を制御するレベルを提供する。

本開示をより詳細に説明する前に、本開示は説明された特定の態様に限定されず、したがって、もちろん変化し得ることを理解されたい。また、本明細書で使用される用語は、特定の態様のみを説明する目的であり、限定することは意図されないことも理解されたい。当業者は、本明細書で説明される態様の多くの変形および適応を認識し得る。これらの変形および適合は、本開示の教示に含めることが意図される。

本明細書で引用されるすべての刊行物および特許は、刊行物が引用される方法および／または材料を開示および説明するために引用される。そのような刊行物および特許の全ては、各個々の刊行物または特許が、参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されたかのように、参照により本明細書に組み込まれる。そのような参照による組み込みは、引用された刊行物および特許に記載される方法および／または材料に明示的に限定され、引用された刊行物および特許からのいかなる語彙学的定義にも及ばない。本明細書においても明示的に繰り返されない引用される刊行物および特許における任意の語彙学的定義は、そのように扱われるべきではなく、添付の特許請求の範囲に出現する任意の用語を定義するものとして読まれるべきではない。いずれかの刊行物の引用は、出願日前のその開示のためのものであり、本開示が事前の開示によってそのような刊行物に先行する権利がないことを認めるものと解釈されるべきではない。さらに、提供される出版物の日付は、独立して確認する必要がある可能性がある実際の出版物の日付とは異なる場合がある。

他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されるものなどの用語は、本明細書および関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されない限り、理想化された意味またはあまりに形式的な意味で解釈されるべきではないことがさらに理解されるであろう。

本明細書に記載の方法および材料に類似または同等の任意の方法および材料も、本開示の実施または試験に使用することができるが、好ましい方法および材料がここで説明される。当技術分野で周知の機能または構築物は、簡潔さおよび／または明確さのために詳細に説明されない場合がある。本開示の態様は、別段の指示がない限り、当業者の技術の範囲内の機械工学、電気工学、コンピュータ科学、物理学、化学、化学工学などの技術を使用する。このような技術は、文献で十分に説明されている。

本開示は、反射型ディスプレイ技術のいくつかの態様を説明するが、当業者には容易に様々な変更、修正、および改善が生じることを理解されたい。このような変更、修正、および改善は、本開示の精神および範囲内であることが意図される。本反射型ディスプレイ技術の様々な特徴は、本明細書で説明される態様において特に論じられていない、単独で、組み合わせで、または様々な配置で使用され得る。例えば、一態様で説明される特徴は、他の態様で説明される特徴と任意の様態で組み合わせることができる。さらに、反射型ディスプレイ技術の利点が示されるが、本明細書で説明される技術のすべての態様が、説明されるすべての利点を含むわけではないことを理解されたい。いくつかの態様は、本明細書に有利と記載される任意の特徴を実装していなくてもよく、いくつかの例では、さらなる態様を達成するために、記載される特徴のうちの１つ以上を実装してもよい。したがって、説明および図面は、一例としてのみである。

また、本開示は、その例が提供されている方法も具体化する。方法の一部として実行される行為は、任意の好適な方法で命令することができる。したがって、例示的な態様において連続的な行為として示されているにもかかわらず、いくつかの行為を同時に行うことを含むことができる、例示とは異なる順序で行為が行われる態様を構築することができる。

比率、濃度、量、および他の数値データは、本明細書では範囲形式で表すことができることに留意されたい。このような範囲フォーマットは便宜と簡潔さのために使用され、したがって、範囲の限界として明示的に列挙されている数値だけでなく、各数値およびサブ範囲が明示的に列挙されているかのように、その範囲内に包含されているすべての個々の数値またはサブ範囲を含むように柔軟に解釈されるべきであることを理解されたい。例示するために、「約０．１％～約５％」の数値範囲は、明示的に列挙される約０．１％～約５％の値だけでなく、個々の値（例えば、１％、２％、３％、および４％）、ならびに示される範囲内のサブ範囲（例えば、０．５％、１．１％、２．２％、３．３％、および４．４％）も含むと解釈されるべきである。記載された範囲が制限の１つまたは両方を含む場合、それらの含まれる制限のいずれかまたは両方を除外する範囲も本開示に含まれる、例えば、語句「ｘ～ｙ」は、「ｘ」～「ｙ」の範囲、ならびに「ｘ」を超え、「ｙ」を下回る範囲を含む。範囲はまた、上限、例えば、「約ｘ、ｙ、ｚ、またはそれ以下」として表現することもでき、「約ｘ」、「約ｙ」、および「約ｚ」の特定の範囲、ならびに「ｘ未満」、「ｙ未満」、および「ｚ未満」の範囲を含むと解釈されるべきである。同様に、語句「約ｘ、ｙ、ｚ、またはそれ以上」は、「約ｘ」、「約ｙ」、および「約ｚ」の特定の範囲、ならびに「ｘより大きい」、「ｙより大きい」、および「ｚより大きい」の範囲を含むと解釈されるべきである。いくつかの態様では、「約」という用語は、数値の有意な数字に従って、従来の四捨五入を含むことができる。加えて、「ｘ」と「ｙ」が数値であるフレーズ「約「ｘ」から「ｙ」」には、「約「ｘ」から約「ｙ」」が含まれる。

場合によっては、単位は、非メトリックまたは非ＳＩ単位である本明細書で使用され得る。そのような単位は、例えば、ＮＩＳＴ ＨＢ ４４、ＮＩＳＴ ＨＢ １３３、ＮＩＳＴ ＳＰ ８１１、ＮＩＳＴ ＳＰ １０３８、ＮＢＳ雑誌２１４などの刊行物において、米国標準技術研究所（ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、商務省（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ）、アメリカ合衆国によって定められているように、米国慣習的測定単位であってもよい。米国慣習的測定単位は、当業者によって理解されるように、メートル法およびその他の単位で同等の寸法を含むと理解される（例えば、「１インチ」として開示される寸法は、「２．５ｃｍ」の同等の寸法を意味することを意図しており、「１ｐｃｆ」として開示される単位は、０．１５７ｋＮ／ｍ^３の等価寸法を意味することを意図し、さらに１００°Ｆを開示する単位は、３７．８℃の等価値を意味することを意図するなど、）。

本明細書で使用される冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本開示および特許請求の範囲の態様における任意の特徴に適用される場合、１つ以上を意味する。「ａ」および「ａｎ」の使用は、そのような制限が具体的に述べられていない限り、その意味を単一の特徴に限定するものではない。冠詞「ｔｈｅ」の先行する単数または複数の名詞または名詞フレーズは、１つの特定の明確化された特徴または複数の特定の明確化された特徴を表し、それが使用される文脈に応じて単数または複数の意味を有し得る。

さらに、いくつかのアクションは、「ユーザ」によって取られるように説明される。「ユーザ」は、単一の個人である必要はなく、いくつかの態様では、「ユーザ」に帰属するアクションは、コンピュータ支援ツールまたは他の機構と組み合わせて、個人および／または個人のチームによって実行することができることを理解されたい。

クレーム要素を修正するための特許請求の範囲における「第１の」、「第２の」、「第３の」などの順序用語の使用は、それ自体、別のクレーム要素に対する任意の優先、先行、または順序、または方法の行為が実行される時間的順序を意味するものではなく、特定の名前を有する１つのクレーム要素を、クレーム要素を区別するために同じ名前を有する別の要素と区別するためのラベルとして単に使用される（ただし、順序用語の使用のために）。

ディスプレイ技術、ディスプレイ、およびその使用方法
マイクロ流体アクチュエータに基づく受動的で多安定なディスプレイは、上述の課題に対するユニークな解決策を提示する。反射型ディスプレイとも呼ばれる受動型ディスプレイは、外部環境光を光源として使用し、したがって、発光型ディスプレイの内部電球またはＬＥＤと比較して、より少ない電力の利用が可能である。さらに、いくつかの多安定ディスプレイは、ピクセルが能動的に制御されることなくその状態を維持することができるように配置され、これにより、ピクセルが状態を維持している間にほとんどまたは全く電力を消費しないことを可能にする。したがって、受動的で多安定なディスプレイは、内部光源を必要とせず、電力の主な使用がディスプレイのピクセルに新しい情報を書き込むことである、潜在的に有益なタイプの低電力ディスプレイを代表する。

出願人は、流体を移動させてから所望の配置で維持することができる流体アクチュエータを生成するための技術を認識し、理解している。アクチュエータは、アクチュエータの表面で調整可能な圧力を生成することができ、所望の量に調整されると、ほとんどまたは全く電力を使用せずにその圧力で保持する。流体ディスプレイユニットをそのような表面に機械的に結合することによって、アクチュエータを作動して、様々な量の圧力で流体ディスプレイユニットの表面に押し付けることができ、それによって、流体ディスプレイユニット内の流体の移動および位置を制御するレベルを提供する。

以下は、流体アクチュエータを製造するための技術に関連する様々な概念および態様のより詳細な説明である。本明細書に記載された様々な態様は、多くの方法のいずれかで実装することができることを理解されたい。特定の実装例は、例示目的のみで本明細書で提供される。加えて、以下の態様で説明される様々な特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで使用され得、本明細書で明示的に説明される組み合わせに限定されない。

図１は、いくつかの態様による、流体アクチュエータを含む、例示的なディスプレイ装置のブロック図である。図１の例では、ディスプレイ装置１００は、流体ディスプレイユニット１１０、および流体ディスプレイユニット１１０に可変力１１５を加えるように配置および構成された流体アクチュエータ１２０を含む。ディスプレイ装置は、視聴者１０１の視点から視聴されるように構成されている。

本明細書で言及されるように、ディスプレイユニットまたはアクチュエータなどの「流体」要素は、流体を含み、その機能が、少なくとも部分的に、流体の位置および／または移動に依存する要素を指す。いくつかの場合では、流体素子は、「流体」素子と見なされる流体で完全に充填される必要はないが、流体素子で充填され得る。

図１の例では、流体ディスプレイユニット１１０は、ディスプレイユニット内で流体を移動させることによって、ディスプレイユニットの１つ以上の光学特性を変更するように構成された流体を含有する任意のディスプレイユニットを含むことができる。ディスプレイユニット１１０は、ピクセル、サブピクセル、または複数のピクセルなどの、ディスプレイの任意の適切なユニットを表すことができるが、これらに限定されない。流体ディスプレイユニット１１０内の流体の移動によって変更することができる光学特性の例示的な例としては、見かけの色、明るさ、鏡面度、またはディスプレイユニットによって放出および／または反射され得る電磁放射線の性質および／またはタイプの他の変更が挙げられる。

いくつかの態様によれば、流体ディスプレイユニット１１０内の流体の移動によって変更され得る光学特性は、ディスプレイユニットから反射される光の色の変更を含むことができる。一例として、このような変更は、白色光がディスプレイユニットから反射する場合に生成される色の変更を含むことができる。すなわち、第１の仕様でディスプレイユニット１１０内に流体を配置することにより、ディスプレイユニット１１０から反射する白色光が第１の非白色（例えば、青色）で発光されることができ、第２の仕様でディスプレイユニット内に流体を配置することにより、ディスプレイユニットから反射する白色光が第２の非白色（例えば、赤色）で発光されることができる。いくつかの態様では、流体ディスプレイユニット１１０は、反射光の色がそのような反射によってどのように影響されるかを変更するために流体ディスプレイユニット内に配置することができるインク、顔料、および／または他の色剤を含むことができる。

いくつかの態様によれば、流体ディスプレイユニット１１０内の流体の移動によって変更することができる光学特性は、Ｘ線、電波、マイクロ波、赤外線などのような非可視電磁放射線がディスプレイユニットから放出および／または反射される仕様の変更を含むことができる。

いくつかの態様によれば、流体ディスプレイユニット１１０は、流体を含有する複数の空洞を含むことができ、流体アクチュエータ１２０によって印加される可変力１１５は、流体を空洞間で流れるようにさせることができる。可変力１１５が固定された、または実質的に固定された大きさに維持される場合、流体ディスプレイユニット１１０内の正味の流体流は、ディスプレイユニット内の流体が平衡状態に達するにつれて最終的に停止することができる。流体ディスプレイユニット１１０は、１つ以上の空洞中の流体量が、流体ディスプレイユニットの少なくとも１つの光学特性を決定するように配置され得、これにより、１つ以上の空洞中の流体量を増加または減少させることが、少なくとも１つの光学特性の変化を引き起こす。

いくつかの態様では、流体ディスプレイユニット１１０は、電磁放射線が流体ディスプレイユニットの少なくとも一部を通過し、反射器から反射され、ディスプレイユニットから視聴方向に出力されることができるように、１つ以上の反射器を含むことができる。流体ディスプレイユニット１１０が流体を含有する複数の空洞を含む場合、一部の態様では、反射器は、電磁放射線が空洞の一部を通過するが、全てではないように配置することができる。したがって、空洞内の流体の配置を変更することは、ディスプレイユニットによって反射される場合、放射線の１つ以上の光学特性に変更を引き起こすことができる。反射器は、所望に応じて放射線の任意の波長または複数の波長を反射するように構成することができ、例えば、ディスプレイユニットが可視光の光学特性を変更するように構成する場合、反射器は可視光を反射するように構成することができる。場合によっては、反射器は、可視光だけでなく、可視光に加えて、非可視光を反射するように構成することができる。いくつかの態様によれば、反射器は、紙（例えば、白紙）、テフロン（登録商標）、白色塗装表面、酸化チタン粒子、硫酸バリウム被覆、銀鏡、酸化インジウムスズ被覆、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むことができる。

上述したように、図１の実施例では、流体アクチュエータ１２０は、流体ディスプレイユニット１１０に可変力１１５を加えるように配置され、構成される。いくつかの態様では、流体アクチュエータ１２０は、流体ディスプレイユニットに機械的力を加えるように構成される。可変力１１５は、流体アクチュエータ１２０から流体ディスプレイユニット１１０に直接印加されることができ（例えば、アクチュエータは、ディスプレイユニットと物理的に接触することができる）、および／または中間機械的要素を介して印加されることができる。

いくつかの態様によれば、流体アクチュエータ１２０は、電界によって作動されることができる電気活性ポリマーを含む１つ以上の膜を含むことができる。例えば、誘電性エラストマーは、２つの電極間に受動型エラストマーフィルムを挟むことによって、大きなひずみを生成する。電極に電圧を印加することによって、非常に大きなひずみ（例えば、最高３００％）をエラストマーフィルム内で生成することができる。誘電性エラストマーが１つ以上の場所に固定される場合、このひずみは、フィルムの形状および／または長さを変化させることができる。したがって、誘電性エラストマーによって仕切られている空洞内に配置される流体の圧力は、エラストマーの作動によって変更することができる。いくつかの態様によれば、好適な電気活性ポリマーとしては、ポリアクリレートエラストマー、天然ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、フルオロシリコーン、熱可塑性エラストマー、ポリ（ウレタン）ゴム、エラストマーコポリマー、少なくとも１つの種類の無機充填剤と前述のポリマーの複合体、または１つ以上の相互貫通ポリマーネットワークを含むこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。

いくつかの態様によれば、流体アクチュエータ１２０は、少なくとも開放状態および閉鎖状態を含む、複数の状態に電気的に作動するように構成される１つ以上のバルブを含むことができる。本明細書で言及されるように、バルブの閉鎖状態は、流体がバルブを流れないか、または少なくともバルブが所望の時間の間、バルブのいずれかの側で流体圧力を維持することができるように、バルブを通る流体流の量が十分に少量であるかのいずれかであるように、バルブによって流体流がブロックされる状態を指す。対照的に、バルブの開放状態は、流体がバルブを通って流れることができる状態を指すが、場合によっては、バルブは、バルブを通って異なる程度まで流体が流れることを可能にする複数の異なる開放状態に作動するように構成することができる。いくつかの態様では、バルブを閉じた状態に作動させることは、バルブを任意の開いた状態に作動させることよりも少ない電力を必要とすることができる。この構成は、電気作動を用いずに閉鎖状態を維持するために流体圧力を加えることを含む、様々なやり方で製造することができる。このようなアプローチの例は、以下でさらに説明する。

いくつかの態様によれば、流体アクチュエータ１２０は、電気活性ポリマーを含む１つ以上の膜に加えて、１つ以上のバルブを含むことができる。そのようなアクチュエータは、バルブが開放状態にある間に上述のように電気活性ポリマーを作動させ、次いでバルブを閉鎖して流体を所望の位置に維持することによって、アクチュエータ内で流体を移動させるように操作することができる。いくつかの場合では、バルブの片側からバルブに対して正味の流体圧力が存在し得るが、バルブは閉じた状態にあり、それによって所望の時間（場合によっては、流体がバルブを通って流れないため）この正味の圧力を維持することができるため、流体は、電気活性ポリマーが弛緩した場合でさえ所望の位置に維持され得る。

いくつかの態様によれば、流体アクチュエータ１２０は、流体ディスプレイユニット１１０よりも高い流体圧力を有するように配置されることができる。いくつかの態様では、流体アクチュエータ１２０は、塩水溶液、グリセリン、グリコール、ポリオール、シリコーン油、植物油、鉱物油、モーター油、潤滑油、ポリアルファオレフィン、イオン性液体、ハイドロフルオロエーテル、フルオロケトン、ケイ酸エステル、合成油、および／またはフッ素化炭化水素などの１つ以上の油圧流体を含む。

図２は、いくつかの態様による、例示的な流体アクチュエータの断面図である。流体アクチュエータ２００は、図１に示され、かつ上述される流体アクチュエータ１２０の１つの可能な実施態様として提供される。図２の実施例において、流体アクチュエータ２００は、フレーム２０８に結合される能動膜２０１および受動膜２１２を含む。流体アクチュエータ２００は、以下で論じるように、膜２０１で様々な量の圧力を生成するように制御することができる。したがって、アクチュエータ２００は、膜２０１に機械的に結合された流体ディスプレイユニットなどの要素に可変力を加えることができる。

図２の実施例において、膜２０１および２１２ならびにフレーム２０８によって仕切られたアクチュエータの内部は、流体２０９を含む。フラップ２０４を含むバルブ２０３は、流体２０９が上部空洞２１７と下部空洞２１８との間を流れることができるかどうかを制御する。支持体２０８は、比較的硬い材料、例えば、ポリアクリレート、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、カプトン、エポキシ、ナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート、ガラス繊維複合材料、および／または炭素複合材料を含むことができる。さらに、支持体２０８は、多層構成要素の別個の部分または一部であり得る。いくつかの態様では、流体２０９は、非圧縮性流体、例えば、塩水溶液、グリセリン、グリコール、ポリオール、シリコーン油、植物油、鉱物油、モーター油、潤滑油、ポリアルファオレフィン、イオン性液体、ハイドロフルオロエーテル、フルオロケトン、ケイ酸エステル、合成油、フッ素化炭化水素、またはそれらの組み合わせであり得る。

図２の実施例において、バルブ２０３は、層２１１および２２１、スペーサ層２２２、ならびにフラップ２０４を含む。いくつかの態様において、層２１１および２２１は、流体が空洞２１７と空洞２１８との間を流れることを可能にする開口部を含むことができる。例えば、層２１１および２２１をチャネルでパターン化することができ、流体流を可能にする開口部を形成する。いくつかの態様では、層２１１および２２１は、ＰＥＴ、ポリエステル、グリコール改質ポリエステル、マイラー、ポリアミド、ポリイミド、フェノール、ポリプロピレン、ポリアクリレート、またはそれらの組み合わせなどの硬質材料を含むことができる。

図２の例では、層２１１および２２１は、スイッチ２１３およびスイッチ２１６にそれぞれ電気的に結合された導電性材料でラミネートされ、それらは、次いで、電源２０７（例えば、電池、高圧ＤＣ－ＤＣ変換器、高圧ＡＣ－ＤＣ変換器、または整流変圧器）に結合される。今後、電極層と呼ばれる導電性材料のこれらの層は、フラップ２０４に関連して静電作動のために構成することができる。特に、スイッチ２１３および２１６を開閉することによって、接地に結合されるフラップ２０４と、層２１１および／または２２１との間の電位差を生成することができる。フラップは、導電性ポリマー、またはポリマーおよび／または導電性層の積層体を含むことができ、そのような電位差が存在する場合に隣接する層２１１または２２１に引き付けられる。結果として、フラップは、スイッチ２１３および２１６の作動によって、開口部２１０に対して開閉することができる。いくつかの態様では、フラップ２０４は、限定されるものではないが、ドープされたポリアニリンまたは剛性ロッド導電性ポリマー、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、カーボンブラック、金属被覆されたカーボン、カーボンナノチューブ、および／またはグラフェン、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含有するアクリルゴムのなどの充填ゴムを含むことができる導電性ポリマーを備えることができる。いくつかの態様では、フラップ２０４は、アルミニウムで被覆されたマイラーまたはポリプロピレン、導電性シリコーンエラストマー複合材料で被覆されたシリコーンゴム、ポリアニリン被覆されたポリエチレン、および／またはグラフェン被覆されたポリプロピレンなどの導電性層を有する誘電性ポリマーの積層体を含むことができる。

前述のフラップ２０４の開閉の例として、スイッチ２１６がオンになり、スイッチ２１３がオフになると、フラップ２０４と層２１１内の電極との間の静電気吸引は、フラップを層２１１に向かって駆動し、開口部２１０を開き、流体が流れることを可能にする。しかしながら、スイッチ２１３がオンであり、スイッチ２１６がオフである場合、層２２１内のフラップ２０４と電極との間の静電気吸引は、フラップを層２２１に向かって駆動し、最終的に層に接触させ、フラップ２０４の周囲および閉鎖開口部２１０の周囲に密封を形成することができる。

図２の実施例において、膜２０１および２１２は、流体２０９を力または変位伝達媒体として有する反作用ばねとして機能する。膜２０１は誘電性エラストマーを含み、これは次いで、電極２１４Ａと２１４Ｂとの間に挟まれた誘電体２１５を含む。例えばスイッチ２１９を閉じることで、電源２２０を接続することになり、電極２１４Ａおよび２１４Ｂに電荷を印加し、電極は互いに静電気的に吸引され、膜２０１を横方向に拡張させる。膜２０１は境界に固定されているため、膜が外側に変形し、空洞２１６の圧力が低下する。これが発生すると、開口部２１０が開いており、空洞２１８内の圧力が空洞２１７内の圧力よりも高い場合、流体２０９は空洞２１８から空洞２１７に流れる。その後、スイッチ２１９が開かれると、膜２０１は内側に収縮し、空洞２１７内の圧力が増加する。これは、空洞２１７から空洞２１８への流体２０９の流れを駆動することができる。このように、スイッチ２１９の開閉は、空洞２１７と２１８との間に流体を流すことができる。

スイッチ２１９が閉じられ、流体が空洞２１８から２１７に流れる場合、その後、バルブ２０３は、スイッチ２１３を閉じることによって閉鎖され、スイッチ２１９が再び開くと、空洞２１７内の流体のより高い圧力は、空洞２１８に戻ることができなくなる。さらに、フラップ２０４の方向および空洞２１８に対する空洞２１７内のより高い圧力は、流体圧力がフラップを閉位置に押し込むように作用するため、スイッチ２１９がオフになると、フラップは閉位置に維持され得る。このようにして、作動状態は、能動膜２０１またはバルブ２０３のいずれかに対して電力を供給することなく維持することができる。さらに、バルブ２０３の閉鎖前に空洞２１８から空洞２１７に流入させる流体の量を制御することによって、膜２０１における圧力は、膜２０１のバルブのいずれにも電力を供給することなく制御および保持することができる。

図２の実施例では、空洞２１７および空洞２１８内の流体の相対体積は、電圧源２２０の電圧を調整する任意の好適な組み合わせによって、および／またはスイッチ２１９を使用して電気パルスのデューティサイクルを変更することによって変化させることができる。

図３Ａ～図３Ｂは、いくつかの態様による、図２の流体アクチュエータのアクチュエータ状態変化の例示的なシーケンスを示す。上述したように、適切な順序でスイッチ２１３、２１６、および２１９を開閉することによって、空洞２１８と比較して、より高い圧力を空洞２１７で生成および維持することができる。図３Ａ～３Ｂは、そのようなシーケンスの例を提供する。

図３Ａの例では、時間は、水平軸に沿って示され、さらにスイッチ２１３、２１６、および２１９の状態は、膜２０１の圧力レベルに加えて示される。波形ＳＷ－２１９、ＳＷ－２１６、およびＳＷ－２１３は、それぞれ図２のスイッチ２１９、２１６、および２１３の状態を指す。初期時間において、スイッチ２１３、２１６、および２１９は開いており、膜２０１における圧力は、初期レベルＣ１にある。時間ｔ０において、スイッチ２１６は、バルブ２０３を開くために閉じられ、スイッチ２１９は、空洞２１７内の圧力を減少させるために閉じられる。時間ｔ０～ｔ１の間、流体は空洞２１８から空洞２１７に流れることができる。時間ｔ１において、アクチュエータが意図された状態Ｃ２に到達すると、スイッチ２１６が開き、スイッチ２１３が閉じられ、これにより、バルブ２０３が閉鎖し始める。時間ｔ２でバルブが完全に閉鎖した状態に達すると、アクチュエータに供給される電力は、開口スイッチ２１９によって切断される。バルブ２１３への電力は、時間ｔ３－ｔ２を保持した後、時間ｔ３でオフになる。この保持時間ｔ３～ｔ２は、０ミリ秒～数百秒、好ましくは１０ｍｓ～４０ｍｓ、または２０ｍｓ～３０ｍｓであり得る。より高い状態Ｃ２は、バルブ２１３への外部電力がない場合にバルブを閉鎖するために、能動的な空洞内の正圧を確保する。

図３Ｂは、アクチュエータがより高い状態Ｃ３からより低い状態Ｃ４に戻る後続のプロセスを示す。初期時間において、スイッチ２１３、２１６、および２１９は開いており、膜２０１における圧力は、初期レベルＣ３にある。時間ｔ０において、スイッチ２１６は、バルブ２０３を開くために閉じられ、スイッチ２１９は、空洞２１７内の圧力を減少させるために閉じられる。これは、バルブ２０３を開くことを可能にするために、空洞２１７と２１８との間の十分な圧力均等化を生じ得る（ただし、等しい圧力は必ずしも必要とされない）。スイッチ２１９は、空洞２１７から空洞２１８に流体を流させ、より高い状態Ｃ３からより低い状態Ｃ４へのアクチュエータ状態変化を可能にする時間ｔ１で開かれる。ｔ３で状態変化が完了すると、時間ｔ４でスイッチ２１６を開くことができる。時間間隔ｔ４－ｔ３は、ゼロミリ秒～数百秒、好ましくは１０ｍｓ～４０ｍｓ、または２０ｍｓ～３０ｍｓの範囲であり得るが、これらに限定されない。

図４は、いくつかの態様による、例示的な流体ディスプレイユニットの断面図である。流体ディスプレイユニット４００は、図１に示され、上述される流体ディスプレイユニット１１０の１つの可能な実施形態として提供される。図４の実施例では、流体ディスプレイユニット４００は、それぞれフレーム４０５に結合される透明膜４０２、反射器４０４、および膜４０９を含む。図４の実施例では、ディスプレイユニット４００の内部は、膜４０２および４０９ならびにフレーム４０５によって仕切られ、かつ流体４１１を含む。

図４の例では、可変力４１９を膜４０９に加えることができ、このため、流体４１１を膜４０２に向かって押し出させ得る。いくつかの態様では、可変力４１９は、膜４０９に機械的に結合された、図１に示される流体アクチュエータ１２０、図２に示される流体アクチュエータ２００、または図５に示される（以下に考察される）流体アクチュエータ５００などの流体アクチュエータを介して加えられ得る。可変力４１９は、膜４０９を通して伝達され得、空洞４０３に対する空洞４１５内の流体圧力の増加を引き起こし、流体４１１を空洞４１５から空洞４０３に流させる。流体４１１が空洞４０３内に流れるのが可能になると、視聴者４０１は、ディスプレイユニットの１つ以上の光学特性の変化を視聴することができる。例えば、流体４１１がインクを含む場合、視聴者４０１は、例えば、比較的明るい色合いから比較的暗い色合いへのピクセルデバイスのコントラストの変化を視聴することができる。可変力４１９が除去される、またはそうでなければ低減される場合、膜４０９は、その固有の状態に戻る（またはそれに向かって戻る）ことができ、結果的に空洞４１５内の圧力を減少させる。

図４の実施例では、膜４０２および４０９は、流体４１１に関して反作用ばねとして機能し得る。可変力４１９が減少し、膜４０９が弛緩すると、空洞４１５内の圧力は、空洞４０３内の圧力に対して減少し得、インク流体４１１をピクセル空洞４０３から開口部４１６を通って空洞４１５に流す。図４の実施例では、膜４０２および４０９は内側に膨張し、デバイス４００内に外圧に対する負圧を生じさせる。いくつかの態様によれば、流体４１１は、デバイス４００内の空洞およびチャネルを完全にまたは部分的に充填することができる。

図４の実施例では、バルブ４０８は、層４０７および４１７、スペーサ層４１７、およびフラップ４１０を含む。層４０７および４１７は、チャネルでパターン化されて開口部を形成することができ、流体４１１が空洞４０３と空洞４１５との間を流れることを可能にする。

図４の例では、層４０７および４１７は、スイッチ４１２およびスイッチ４１４にそれぞれ電気的に結合され、次いで、電源４１３（例えば、電池、高圧ＤＣ－ＤＣ変換器、高圧ＡＣ－ＤＣ変換器、または整流変圧器）に結合される導電性材料で積層される。今後、電極層と称される導電性材料のこれらの層は、フラップ４１０に関して静電作動のために構成され得る。特に、スイッチ４１２および４１４を開閉することによって、接地に結合されるフラップ２１０と、層４０７および／または４１７との間の電位差を生成することができる。フラップは、導電性ポリマー、または誘電性ポリマーと導電性層との積層体を含むことができ、そのような電位差が存在するときに隣接する層４０７または４１７に引き寄せられる。結果として、フラップは、スイッチ４１２および４１４の作動によって、開口部４１６に対して開閉することができる。

開口部４１６が開いている場合、流体４１１は、空洞４０３と空洞４１５との間を流れることができる。しかしながら、開口部４１６が閉じられ、外力４１９が膜４０９から除去される場合、流れは停止し、空洞４０３は、空洞４１５内の圧力に対して比較的高い圧力下にとどまる。さらに、フラップの位置およびサイズ、ならびに空洞４０３に対して空洞４１５内のより大きな負圧のため、外力４１９が除去される場合、フラップを閉位置に維持することができる。このようにして、作動は、連続力４１９またはバルブ４０８に接続された電力を必要とせずに維持されることができる。

図５は、いくつかの態様による、第２の例示的な流体アクチュエータの断面概略図である。流体アクチュエータ５００は、図１に示され、上述された流体アクチュエータ１２０の別の可能な実施態様として提供される。図５の実施例において、流体アクチュエータ５００は、フレーム５０８に結合される能動膜５０１および受動膜５１２を含む。流体アクチュエータ５００は、以下に論じるように、膜５０１で様々な量の圧力を生成するように制御され得る。したがって、アクチュエータ５００は、膜５０１に機械的に結合された流体ディスプレイユニットなどの要素に可変力を加えることができる。

図５の実施例において、膜５０１および５１２ならびにフレーム５０８によって仕切られたアクチュエータの内部は、流体５０９を含む。能動膜５１６および受動膜５０４によって部分的に仕切られる空洞５１１を含むバルブ５０３は、流体５０９が上部空洞５１７と下部空洞５１８との間を流れ得るかどうかを制御する。空洞５１１は、流体５０９と同じ流体、または異なる流体であり得る流体５２９を含む。いくつかの態様では、流体５２９および／または流体５０９は、誘電性流体であり得る。

図５の実施例において、バルブ５０３内の一対の膜５０４および５１６は、密閉流体５２９を有する反作用ばねとして機能することができる。例えば、ばねは、各対向するばねの形状を決定する力平衡に配置することができる。膜５１６内の電力がなく、スイッチ５２３が開いている場合、受動膜５０４は開口部５０２をブロックし、開口部を通る流体の流れを抑制または妨げる。

初期状態では、受動層５０４は開口部５０２に対して圧縮され得、したがって閉鎖バルブを形成し、空洞５１７と５１８との間の流体の流れを抑制または妨げる。スイッチ５２３が閉じられている場合、電極５２１Ａと５２１Ｂとの間の静電気吸引は、膜５２２を絞る。膜は本質的に非圧縮性であるため、厚さ方向の負のひずみは、横方向の寸法に正のひずみを引き起こす。この横方向ひずみは、誘電性エラストマー膜５１６の表面積膨張として見られ、空洞５１１における流体圧力の減少および膜５０４における収縮を引き起こす。この収縮は、膜５０４を開口部５０２から後退させ、バルブを開き、空洞５１７と空洞５１８との間の流体流を可能にする。電圧源５２４が大きいほど、開口部５０２が大きく開き、流体の流れをより容易にする。バルブが開放している場合のアクチュエータの状態は、図６Ａに示すシステム６０１に示され、バルブが閉鎖している場合のアクチュエータの状態は、図６Ｂに示すシステム６０２に示される。

図７は、いくつかの態様による、図５の流体アクチュエータのアクチュエータ状態変化の例示的なシーケンスを示す。時間ｔ０の前に、スイッチ５１９および５２３は開いており、アクチュエータ５００は、膜５０１における第１のレベルの圧力を表す状態Ｃ１にある。時間ｔ０において、開口部５０２は、スイッチ５２３を閉じることによって開かれる。同時に、またはほぼ同時に、スイッチ５１９が閉じられ、膜５０１の剛性を低下させ、空洞５１７内の圧力を低下させ、流体５０９を空洞５１８から空洞５１７に流すようにドライブする。

開口部５０２が開くと、空洞５１７および空洞５１８内の流体の相対体積によって左右されるアクチュエータ状態は、膜５０１に供給される電荷の大きさを制御することによって（例えば、電極５１４Ａおよび５１４Ｂを介して）調整されることができる。電荷の大きさは、電圧源５２０を変化させることによって、またはスイッチ５１９を使用して電気パルスのデューティサイクルを変化させることによって調整することができる。アクチュエータが時間ｔ１で所望の状態に到達した後、能動バルブ膜５１６への電力は、スイッチ５２３を開くことによって除去され、開口部５０２を閉じさせる。時間ｔ２において、膜５０１への電源は、スイッチ５１９を開くことによってオフにされる。この時点で、すべてのスイッチがオフになっている間、アクチュエータ状態を維持することができる。この状態を図６Ｂに示す。

流体アクチュエータと、アクチュエータに結合された流体ディスプレイユニットとを含むディスプレイ装置について説明したが、ディスプレイ装置は、画像または光学素子の他の組み合わせを生成することができるように、複数のそのようなアクチュエータおよびディスプレイユニットを含むことができることを理解されたい。例えば、図１に示す要素の多くの例は、アレイに配置され、画像を生成できるように個別にアドレス指定され得る。場合によっては、流体ディスプレイユニットは、各々、ディスプレイのサブピクセルを表し得、いくつかの一次減算色のうちの１つ（例えば、赤、緑、もしくは青のうちの１つ、またはシアン、マゼンタ、もしくは黄色のうちの１つ）を含有する。これらの色の適切な量を各サブピクセルに表示することによって、多くの色で構成されているように見える画像をディスプレイから生成することができる。

流体アクチュエータおよびディスプレイユニットのそのような集合では、所望の挙動を達成するためにアクチュエータまたはディスプレイユニットの個々および／またはグループを電気的に作動させるための多数のアプローチがあることがさらに理解されるであろう。適切なアプローチのいくつかの非限定的な例は、図８～図１０に関連して以下で議論される。

図８Ａ～図８Ｂは、いくつかの態様による、流体アクチュエータのアレイの電気的な作動を提供するための例示的な構成を示す。図８Ａ～図８Ｂの実施例において、流体アクチュエータの接続されたアレイが示され、各能動要素は、コンデンサ記号によって表される。

描写されるアレイは、例えば、図５に示される例示的な流体アクチュエータ５００に対応することができ、図８Ａの配置８００は、能動膜５０１の作動を提供し、図８Ｂの配置８５０は、能動膜５１６の作動を提供する。この実施例では、図８Ａの例示的な能動要素Ａ１～４は、能動膜５０１に対応し、この膜の作動を可能にすることができるが、図８Ｂの例示的な能動要素Ｖ１～４は、能動膜５１６に対応し、バルブ５０３の開放および閉鎖を可能にすることができる。結果として、アレイ８００内の能動膜５０１の各例は、行および列スイッチの適切な組み合わせを閉じることによって個別に対処することができる。

例えば、行スイッチは周期的に走査することができ、選択された列スイッチは同期して閉じる。さらに、アレイ内の各アクチュエータのバルブは、図８Ｂの開閉スイッチ８５１によって集合的に開放および閉鎖することができる。アレイ内のアクチュエータの各々の状態が最新のものにされるかまたは更新される場合、スイッチ８５１を閉じて、各アクチュエータ内のバルブを開くことができ、流体がそのアクチュエータ内で流れることを可能にする（アレイ８００内の対応する能動膜の状態によって指示されるように）。すべてのアクチュエータが所望の状態に到達すると、スイッチ８５１を開くことができる。例えば、単一の流体アクチュエータ５００は、能動膜Ａ１～４および能動膜Ｖ１～４を含み得、図８Ａの行１および列４スイッチを開閉すること（この場合、これらのスイッチの組み合わせは、図５のスイッチ５１９に対応する）、ならびにスイッチ８５１を開閉すること（この場合、これらのスイッチの組み合わせは、図５のスイッチ５２３に対応する）によって、図５に関して上述した方法で制御される。

図９は、いくつかの態様による、流体アクチュエータのバルブのアレイの電気的な作動を提供するための例示的な構成を示す。描写されるアレイ９００は、例えば、図２に示される例示的な流体アクチュエータ２００に対応することができ、アレイは、対応するスイッチを制御することによってバルブ２０３の作動を提供する。図９の例では、スイッチ９０１は、バルブの各々についてのスイッチ２１６を代理することができ、スイッチ９０２は、バルブの各々についてのスイッチ２１３を代理することができる。したがって、このアプローチは、適切なシーケンスでスイッチ９０１および９０２を開閉することによって、アレイ内のすべてのバルブを協調して開放および閉鎖することを可能にすることができる。図９に示すような単一のバルブ制御構成は、能動的にアドレス指定された代替構成と比較して比較的単純な配線を可能にすることができ、バルブを制御するための複数の制御電子機器の必要性を排除することができる。図９の組み合わせスイッチバルブアレイの対応制御図を図１０に示す。

ディスプレイの典型的な作動では、ユーザは、ベクトル画像またはビットマップ画像を提供し、画像の外観およびディスプレイのタイミングに関する調整を行うために、コンピュータワークステーションであり得るユーザインターフェース１００２を使用することができる。コンピューティングデバイス１００４は、画像を、所望の色状態情報を含むディスプレイハードウェアに好適なフォーマットに処理することができる。この情報は、スケジュールされた時間にマイクロコントローラ１００６に送信されることができる。マイクロコントローラ１００６は、電源１０１０をオンにし、スイッチ１００８をタイムリーに起動することによって、ディスプレイハードウェア状態を更新することができ、これは、例えば、それぞれ、図８Ａおよび８Ｂに示されるスイッチ８００およびスイッチ８５０の例示的なアレイに対応することができる。

図９の代替として、アレイのバルブの制御を、独立して制御することができる小さなゾーンに分割することができる。このアプローチの一例は、図１１に示すように、バルブを行ごとに制御することである。図１１の例では、バルブは、行ゾーンにグループ化され、行は、行１から行Ｍへのスイッチによって制御される。図１１のアプローチは、ピクセル間のクロストークを減少させるという有益点を有し得、それにより、ディスプレイ画質および全体的なパフォーマンスを改善することができる。いくつかの態様では、各行ゾーンは、１つの種類の原色を含むサブピクセルに対応するアクチュエータのグループを制御することができる。例えば、行ゾーンＡ、行ゾーンＢ、および行ゾーンＣは、それぞれ、ディスプレイ全体にわたって、またはディスプレイの一部にわたってシアン、マゼンタ、およびイエローのサブピクセルを制御することができる。ディスプレイにおけるサブピクセル色に対応する行ゾーンに対処することによって、異なる原色を含むサブピクセルが互いに物理的に重ねられ、したがってスプリングとして結合され、特にそのような遷移中にエラーが発生しやすいため、ディスプレイ状態変化中に作動力を他のサブピクセル色に部分的に伝達することができる膜と分離されるため、隣接するサブピクセル間のクロストークを最小化することができる。行ゾーンを色でアドレス指定することは、画像変更中に、１つのサブピクセル色の調整が他のサブピクセル色の状態とは独立していることを保証するのに役立つ。

図１１の組み合わせられたスイッチバルブアレイの対応する制御図が図１２に示される。図１０の例と同様に、ユーザは、ベクトル画像またはビットマップ画像を提供するために、コンピュータワークステーションであり得るユーザインターフェース１２０２を使用し、画像の外観およびディスプレイタイミングについて調整することができる。コンピューティングデバイス１２０４は、画像を、所望の色状態情報を含むディスプレイハードウェアに好適なフォーマットに処理することができる。この情報は、スケジュールされた時間にマイクロコントローラ１２０６に送信されることができる。マイクロコントローラ１２０６は、電源１２１０をオンにし、スイッチ１２０８をタイムリーに起動することによって、ディスプレイハードウェア状態を更新することができ、これは、例えば、それぞれ、図８Ａおよび８Ｂに示されるスイッチ８００およびスイッチ８５０の例示的なアレイに対応することができる。

誘電性エラストマーアクチュエータによって経験される統合された電気的ストレスが大幅に低減されるため、ディスプレイ装置寿命の改善は、この多安定性機構を使用することで有意義であると予測される。例えば、ディスプレイ装置が画像を表示する過程で１秒間通電されている場合、多安定性機構が、画像を次の７秒間所定の位置に固定するように作動され、電気的ストレスは、作動の時間の７／８秒の間、ディスプレイにおいてインクレベルを制御するための原因である誘電性エラストマー素子から除去される。誘電性エラストマー信頼性の調査［Ｚｈａｎｇ，２０１７］は、誘電体を劣化させるエージングプロセスのために、誘電性エラストマーアクチュエータの寿命が電気的ストレス下での時間に関連する可能性があることを示唆している。本開示は、能動膜２０１または５０１上の電気的ストレスを著しく低減し、したがって、総デバイス寿命を大幅に延長する方法で、ディスプレイ装置の機能性を「変更および保持」可能にする機構を提供する。アクチュエータ－オン／多安定性機構－オフアクチュエータ－オフ／多安定性機構－オンドライブスキームの他の組み合わせは、画像保持対画像更新の所望の持続時間に応じて、同様の効果を使用することができる。

この多安定性機構を用いることによる消費電力の低減は、有意義であり、画像更新レート、誘電性エラストマーアクチュエータに印加されるデューティサイクル、および画像保持の持続時間に依存する。例えば、多安定性機構を使用することなく、１ｆｔ ２の領域にわたって１８×１８ピクセルアレイに配置された９７２個の個々の直径８．３ｍｍのアクチュエータの密集型誘電性エラストマーアクチュエータアレイは、１ｋＶでの各作動で、０．３５ｕＡ／アクチュエータを引き出すと、６ｓの画像ホールド、および１ｓの画像切り替え時間を有する、１００％デューティサイクルで駆動される場合、定常状態で０．３４Ｗ／ｆｔ２を消費する。同じシステムは、同じ条件下で作動するが、多安定性機構を使用して画像を「ラッチ」し、画像が表示された後に誘電性エラストマーアクチュエータアレイから電気的ストレスを除去し、画像更新中に「放出」されると、多安定性機構を作動させるために必要な電力を無視して、０．０４９Ｗ／ｆｔ２を消費する。これは、エネルギー消費量のほぼ８６％減少である。

各直径１５．３ｍｍの、誘電性エラストマーアクチュエータの２７要素アレイを有する別のデバイス構成では、定常状態動作で１ｍＷを引き出し、システムは、多安定性機構なしで画像を表示するために２７ｍＷを引き出す。本システム内の任意の開口部２１０、４１６、または５０２における流体密封の欠点は、電力が能動膜２０１、５０１、または５１６から引き出された後に表示される画像を維持するために約４ｍＷの電力引き出しを要し、開口部２１０、４１６、または５０２を通る流体漏出に起因する多安定性機構の更新を左右する。より効果的な密封を介した開口部２１０、４１６、または５０２を通る意図しない液体漏れの量が少ないため、表示された画像を維持するためには、２７要素アレイについての０．４ｍＷなどの、より低い電力が必要されるだけである。

各直径１５．３ｍｍの誘電性エラストマーの２７要素アレイのさらなるエネルギー使用解析は、３つの作動シナリオについて以下の説明によって例示される。

本開示の上記の態様は、単なる実装の可能な例であり、本開示の原理を明確に理解するためにのみ記載されることが強調されるべきである。本開示の精神および原理から実質的に逸脱することなく、本開示の上記の態様に多くの変形および修正を行うことができる。すべてのそのような修正および変更は、本開示の範囲内で本明細書に含まれることが意図される。

本開示は、特許請求の範囲と混同されるべきではない以下の態様を読むとよりよく理解され得る。以下に記載される複数の態様のそれぞれは、いくつかの例では、以下に記載される１つ以上の追加の態様、ならびに本開示の前述の態様の１つ以上と組み合わせることができる。

態様１．外部光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成されたディスプレイ装置であって、ディスプレイ装置は、第１の流体を含む少なくとも第１の空洞を含む流体ディスプレイユニットであって、第１の空洞への圧力の量を変化させることによって、第１の流体が第１の空洞内で可動である流体ディスプレイユニットと、流体ディスプレイユニットの流体が充填された空洞に機械的に結合された流体アクチュエータであって、第２の流体を含む流体アクチュエータとを含み、流体アクチュエータが、流体ディスプレイユニットの第１の空洞上の圧力の量を変化させるように電気的に作動されるように構成され、圧力を変化させることによって、流体ディスプレイユニット内の第１の流体の移動を引き起こし、それによってディスプレイの光学特性を変更する、ディスプレイ装置。

態様２．第１の流体が、インク、染料、顔料、前述のうちのいずれかの溶液、およびそれらの組み合わせから選択される、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様３．流体アクチュエータが、少なくとも１つの誘電性エラストマーを含む、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

’態様４ 誘電性エラストマーが、２つの電極の間に挟まれた受動型エラストマーフィルムを含む、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様５ エラストマーが、ポリアクリレートエラストマー、天然ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、フルオロシリコーン、熱可塑性エラストマー、ポリ（ウレタン）ゴム、前述のエラストマーのいずれかのコポリマー、少なくとも１つの無機充填剤と前述のエラストマーとの複合体、およびそれらの組み合わせから選択される、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様６．流体アクチュエータが、誘電性エラストマーの対向する側面に取り付けられている電極をさらに含み、電極にわたって印加される電位を変化させることが、流体ディスプレイユニットの流体が充填された空洞に加えられる圧力の量を変化させる、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様７．流体アクチュエータが、流体ディスプレイユニットの流体充填空洞に複数の異なる圧力を印加するように構成され、複数の異なる圧力のうちの第１の圧力を生成することから複数の異なる圧力のうちの第２の圧力に切り替えるように前記アクチュエータを作動することによって、流体ディスプレイユニット内の第１の流体の移動が引き起こされる、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様８．第２の流体が、水性塩溶液、グリセリン、グリコール、ポリオール、シリコーン油、植物油、鉱物油、モーター油、潤滑油、ポリアルファオレフィン、イオン性液体、ハイドロフルオロエーテル、フルオロケトン、ケイ酸エステル、合成油、フッ素化炭化水素、およびそれらの組み合わせから選択される、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様９．第１の流体が流動ディスプレイユニット内で加圧されるよりも高い圧力で、第２の流体が流体アクチュエータ内で加圧される、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様１０．各々がディスプレイのピクセルまたはサブピクセルに対応し、各々がそれぞれの流体アクチュエータに機械的に結合された複数の流体ディスプレイユニットをさらに含む、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様１１．流体ディスプレイユニットが、第２の空洞と、第１の空洞と第２の空洞との間に配置された反射層とを含む、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様１２．流体アクチュエータは、第２の流体を含み、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られている第１の空洞と、第２の流体を含み、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られている第２の空洞と、第１の空洞を第２の空洞に接続し、第２の流体が流れることができるチャネルと、開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによりチャネルを通る第２の流体の流れをそれぞれ可能にするかまたはブロックするように構成されたバルブであって、バルブを閉鎖状態に維持することが、バルブを開放状態に維持するよりも少ない電力を必要とする、バルブとを含む、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様１３．ディスプレイユニットが、１つ以上の反射器をさらに含み、可視光が流体ディスプレイユニットの少なくとも一部を通過し、反射器から反射され、ディスプレイユニットから視聴方向に出力され得ることができ光学特性がディスプレイユニットから出力された可視光の色であり、流体アクチュエータは、それぞれ、流体を含み、かつ少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、流体を含み、かつ少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、第１の空洞を第２の空洞に接続し、流体が流されることができるチャネルと、開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それにより、流体のチャネルを通る流体の流れをそれぞれ可能にするかまたはブロックするように構成されたバルブとを含み、閉鎖状態にバルブを維持することが、開放状態にバルブを維持することよりも少ない電力を必要とし、さらに第１の流体が、インク、染料、顔料、前述のいずれかの溶液およびそれらの組み合わせから選択される、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様１４．ディスプレイユニットは、可視光が流体ディスプレイユニットの少なくとも一部を通過し、ディスプレイユニットから視聴方向に出力され得るように構成された１つ以上の可視光源をさらに含み、光学特性は、ディスプレイユニットから出力された可視光の色であり、流体アクチュエータが、それぞれ、流体を含み、かつ少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、流体を含み、かつ少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、第１の空洞を第２の空洞に接続し、流体が流れることのできるチャネルと、開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによって、チャネルを通る流体の流れを可能にするか、またはブロックするように構成されたバルブであって、バルブを閉鎖状態に維持することは、バルブを開放状態に維持することよりも少ない電力を必要とする、バルブとを含み、さらに第１の流体が、インク、染料、顔料、前述のいずれかの溶液およびそれらの組み合わせから選択される、態様１～１４のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様１５．アクチュエータであって、流体を含み、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られる第１の空洞と、流体を含み、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られる第２の空洞と、第１の空洞を第２の空洞に接続し、流体が流れることができるチャネル、ならびに開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによってそれぞれチャネルを通る流体の流れを可能にまたはブロックするように構成されたバルブを有し、バルブを閉鎖状態に維持することは、バルブを開放状態に維持するよりも少ない電力を必要とする、アクチュエータ。

態様１６．バルブを閉鎖状態に維持することは、電力を必要としない、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様１７．第１のエラストマーの対向する側面に取り付けられた電極をさらに含み、電極にわたって電位を印加することが、第１のエラストマーの形状を変化させ、チャネルを介して流体を第２の空洞から第１の空洞内に流れさせる、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様１８．バルブは、開放状態および閉鎖状態を含む少なくとも３つの状態に電気的に作動されるように構成されている、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様１９．第１および第２の空洞の流体が誘電性油を含む、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２０．バルブが、少なくとも１つの軸を中心に移動するように配置されたフラップを含み、アクチュエータが、フラップに近接する少なくとも第１の電極を含み、アクチュエータが、第１の電極を帯電させるように構成され、それによって、フラップを第１の電極に向かって引き寄せ、バルブを開放状態に操作する、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２１．アクチュエータは、第２の電極を備え、アクチュエータが、第２の電極を帯電させるように構成され、それによって、フラップを第２の電極に向かって引き寄せ、バルブを閉鎖状態に操作する、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２２．フラップが、チャネルの開口部の上に配置され、フラップが開口部を通過できないように、開口部の少なくとも１つの寸法を超えて延在する、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２３．バルブが、流体を含み、誘電性エラストマーによって少なくとも部分的に仕切られた第３の空洞を含み、誘電性エラストマーが、第３のエラストマーの対向する側面に取り付けられた電極を含み、第３の空洞が、チャネルの開口部に近接して配置され、第３のエラストマーに取り付けられた電極にわたって第１の電位を印加することが、第３のエラストマーの形状を変化させ、第３の空洞に、流体がチャネルの開口部を通って流れることを可能にする、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２４．第３のエラストマーに取り付けられた電極にわたって、第１の電位よりも低い第２の電位を印加することが、第３の空洞に、チャネルの開口部を通る流体の流れを遮断させる、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２５．第３のエラストマーに取り付けられた電極にわたって第２の電位を維持することが、電力を必要としない、態様１５～２５のいずれか一態様に記載のアクチュエータ。

態様２６．外部光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成されたディスプレイ装置であって、第１の流体を含む少なくとも第１の空洞を含む流体ディスプレイユニットであって、第１の空洞への圧力の量を変化させることによって、第１の流体が第１の空洞内で可動である流体ディスプレイユニットと、流体ディスプレイユニットの第１の空洞への圧力の量を電気的に変化させる手段とを含み、圧力を変化させることは第１のディスプレイユニット内の第１の流体の移動を引き起こし、これによってディスプレイの光学特性を変更する、ディスプレイ装置。

態様２７．圧力の量を電気的に変化させる手段が、少なくとも１つの誘電性エラストマーを含む、態様２６～３１のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様２８ 誘電性エラストマーが、２つの電極の間に挟まれた受動型エラストマーフィルムを含む、態様２６～３１のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様２９ エラストマーが、ポリアクリレートエラストマー、天然ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、フルオロシリコーン、熱可塑性エラストマー、ポリ（ウレタン）ゴム、前述のエラストマーのいずれかのコポリマー、少なくとも１つの無機充填剤と前述のエラストマーとの複合体、およびそれらの組み合わせから選択される、態様２６～３１のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様３０．圧力の量を電気的に変化させる手段が、誘電性エラストマーの対向する側面に取り付けられた電極をさらに含み、電極にわたって印加される電位を変化させることが、流体ディスプレイユニットの流体が充填された空洞に加えられる圧力の量を変化させる、態様２６～３１のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様３１．圧力の量を電気的に変化させる手段が、流体ディスプレイユニットの流体が充填された空洞に複数の異なる圧力を加えるように構成され、複数の異なる圧力のうちの第１の圧力を生成することから複数の異なる圧力の第２の圧力に切り替えるようにアクチュエータを作動することによって、流体ディスプレイユニット内の第１の流体の移動が引き起こされる、態様２６～３１のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

態様３２．圧力の量を電気的に変化させる手段が、態様１５～２５のいずれか一項に記載のアクチュエータを含む、態様２６～３１のいずれか一態様に記載のディスプレイ。

いくつかの反射型ディスプレイ技術は、インクなどの着色された流体を利用しており、インクは、ディスプレイの反射器と視聴者との間で移動するように構成されている。ＵＳ２０１４／３５５１０１は、液体インクおよびエラストマーを使用した、そのようなデバイスおよびディスプレイを説明する。ディスプレイ装置内で流体を動かすことによって、視聴者と反射器との間の色の量を変更することができ、それによって視聴者に見える色の量を変更する。しかしながら、そのようなディスプレイは、典型的には、流体を特定の状態に維持するためにエネルギーを必要とする。

Claims (31)

1. 外部光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成されたディスプレイ装置であって、
   第１の流体を含む少なくとも第１の空洞を含む流体ディスプレイユニットであって、前記第１の空洞への圧力の量を変化させることによって、前記第１の流体が前記第１の空洞内で可動である、流体ディスプレイユニットと、
   前記流体ディスプレイユニットの前記流体が充填された空洞に機械的に結合された流体アクチュエータであって、第２の流体を含み、かつ前記流体ディスプレイユニットの前記第１の空洞への前記圧力の量を変化させるように電気的に作動されるように構成された、流体アクチュエータとを含み、
   前記圧力を変化させることは、前記流体ディスプレイユニット内の前記第１の流体の移動を引き起こし、それによって前記ディスプレイの前記光学特性を変更する、ディスプレイ装置。
2. 前記第１の流体が、インク、染料、顔料、前述のいずれかの溶液、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記流体アクチュエータが、少なくとも１つの誘電性エラストマーを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
4. 前記誘電性エラストマーが、２つの電極の間に挟まれた受動型エラストマーフィルムを含む、請求項３に記載のディスプレイ。
5. 前記エラストマーが、ポリアクリレートエラストマー、天然ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、フルオロシリコーン、熱可塑性エラストマー、ポリ（ウレタン）ゴム、前述のエラストマーのいずれかのコポリマー、少なくとも１つの無機充填剤と前述のエラストマーとの複合体、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項３に記載のディスプレイ。
6. 前記流体アクチュエータが、前記誘電性エラストマーの対向する側面に取り付けられた電極をさらに含み、前記電極にわたって印加される電位を変化させることが、前記流体ディスプレイユニットの前記流体が充填された空洞に加えられる圧力の量を変化させる、請求項３に記載のディスプレイ。
7. 前記流体アクチュエータが、複数の異なる圧力を前記流体ディスプレイユニットの前記流体が充填された空洞に加えるように構成され、前記複数の異なる圧力の第１の圧力を生成することから前記複数の異なる圧力の第２の圧力に切り替えるように前記アクチュエータを作動することによって、前記流体ディスプレイユニット内の前記第１の流体の前記移動が引き起こされる、請求項１に記載のディスプレイ。
8. 前記第２の流体が、グリセリン、グリコール、ポリオール、シリコーン油、植物油、鉱物油、モーター油、潤滑油、ポリアルファオレフィン、ヒドロフルオロエーテル、フルオロケトン、ケイ酸エステル、合成油、フッ素化炭化水素、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のディスプレイ。
9. 前記第１の流体が前記流体ディスプレイユニット内で加圧されるよりも高い圧力で、前記第２の流体が前記流体アクチュエータ内で加圧される、請求項１に記載のディスプレイ。
10. 各々が前記ディスプレイのピクセルまたはサブピクセルに対応し、各々がそれぞれの流体アクチュエータに機械的に結合された複数の流体ディスプレイユニットをさらに含む、請求項１に記載のディスプレイ。
11. 前記流体ディスプレイユニットが、第２の空洞と、前記第１の空洞と前記第２の空洞との間に配置された反射層とを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
12. 前記流体アクチュエータが、
    前記第２の流体を含み、かつ少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、
    前記第２の流体を含み、かつ少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、
    前記第１の空洞を前記第２の空洞に接続し、前記第２の流体が流れることができるチャネルと、
    開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それにより前記チャネルを通る前記第２の流体の流れをそれぞれ可能にするかまたはブロックするように構成されたバルブであって、前記バルブを前記閉鎖状態に維持することが、前記バルブを前記開放状態に維持するよりも少ない電力を必要とする、バルブとを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
13. 前記ディスプレイユニットが、１つ以上の反射器をさらに含み、可視光が前記流体ディスプレイユニットの少なくとも一部分を通過し、前記反射器から反射され、視聴方向に前記ディスプレイユニットから出力されることができ、
    前記光学特性が、前記ディスプレイユニットから出力される前記可視光の色であり、
    前記流体アクチュエータが、
    流体を含み、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、
    流体を含み、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、
    前記第１の空洞を前記第２の空洞に接続し、流体が流れることができるチャネルと、
    開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによって前記チャネルを通る前記流体の流れをそれぞれ可能にまたはブロックするように構成されたバルブであって、前記バルブを前記閉鎖状態に維持することは、前記バルブを前記開放状態に維持することよりも少ない電力を必要とする前記バルブとを含み、
    前記第１の流体は、インク、染料、顔料、前述のいずれかの溶液、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のディスプレイ。
14. 前記ディスプレイユニットは、可視光が前記流体ディスプレイユニットの少なくとも一部分を通過し、視聴方向に前記ディスプレイユニットから出力されることができるように構成された可視光の１つ以上のソースをさらに含み、
    前記光学特性が、前記ディスプレイユニットから出力される前記可視光の色であり、
    前記流体アクチュエータが、
    流体を含み、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、
    流体を含み、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、
    前記第１の空洞を前記第２の空洞に接続し、流体が流れることができるチャネルと、
    開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによって前記チャネルを通る前記流体の流れをそれぞれ可能にまたはブロックするように構成されたバルブであって、前記バルブを前記閉鎖状態に維持することは、前記バルブを前記開放状態に維持することよりも少ない電力を必要とする、バルブとを含み、
    前記第１の流体は、インク、染料、顔料、前述のいずれかの溶液、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のディスプレイ。
15. アクチュエータであって、
    流体を含み、少なくとも部分的に第１のエラストマーによって仕切られた第１の空洞と、
    流体を含み、少なくとも部分的に第２のエラストマーによって仕切られた第２の空洞と、
    前記第１の空洞を前記第２の空洞に接続し、流体が流れることができるチャネルと、
    開放状態または閉鎖状態に電気的に作動され、それによって前記チャネルを通る前記流体の流れをそれぞれ可能にまたはブロックするように構成されたバルブであって、前記バルブを前記閉鎖状態に維持することは、前記バルブを前記開放状態に維持することよりも少ない電力を必要とする前記バルブとを含む、アクチュエータ。
16. 前記バルブを前記閉鎖状態に維持することは、電力を必要としない、請求項１５に記載のアクチュエータ。
17. 前記第１のエラストマーの対向する側面に取り付けられた電極をさらに含み、前記電極にわたって電位を印加することが、前記第１のエラストマーの形状を変化させ、前記チャネルを介して流体を前記第２の空洞から前記第１の空洞内に流れさせる、請求項１５に記載のアクチュエータ。
18. 前記バルブが、前記開放状態および前記閉鎖状態を含む少なくとも３つの状態に電気的に作動されるように構成されている、請求項１５に記載のアクチュエータ。
19. 前記第１および第２の空洞の前記流体は、誘電性油を含む、請求項１５に記載のアクチュエータ。
20. 前記バルブが、少なくとも１つの軸を中心に移動するように配置されたフラップを含み、
    前記アクチュエータが、前記フラップに近接する少なくとも第１の電極を含み、
    前記アクチュエータが、前記第１の電極を帯電させるように構成され、それによって前記フラップを前記第１の電極に向かって引き寄せ、前記バルブを前記開放状態に操作する、請求項１５に記載のアクチュエータ。
21. 前記アクチュエータが、第２の電極を備え、前記アクチュエータが、前記第２の電極を帯電させるように構成され、それによって、前記フラップを前記第２の電極に向かって引き寄せ、前記バルブを前記閉鎖状態に操作する、請求項２０に記載のアクチュエータ。
22. 前記フラップが、前記チャネルの開口部の上に配置され、前記フラップが前記開口部を通過できないように、前記開口部の少なくとも１つの寸法を超えて延在する、請求項２０に記載のアクチュエータ。
23. 前記バルブが、流体を含み、少なくとも部分的に誘電性エラストマーによって仕切られた第３の空洞を含み、前記誘電性エラストマーが、第３のエラストマーの対向する側面に取り付けられた電極を含み、
    前記第３の空洞が、前記チャネルの開口部に近接して配置され、
    前記第３のエラストマーに取り付けられた前記電極にわたって第１の電位を印加することによって、前記第３のエラストマーの形状が変化し、前記第３の空洞に、流体が前記チャネルの前記開口部を通って流れることを可能にする、請求項２０に記載のアクチュエータ。
24. 前記第３のエラストマーに取り付けられた前記電極にわたって、前記第１の電位よりも低い第２の電位を印加することが、前記第３の空洞に、前記チャネルの前記開口部を通って流体が流れるのをブロックさせる、請求項２３に記載のアクチュエータ。
25. 前記第３のエラストマーに取り付けられた前記電極にわたって前記第２の電位を維持することが、電力を必要としない、請求項２４に記載のアクチュエータ。
26. 外部光が通過することができる、ある量の第１の流体を移動させることによって光学特性を変更するように構成されたディスプレイ装置であって、
    前記第１の流体を含む少なくとも第１の空洞を含む流体ディスプレイユニットであって、前記第１の空洞への圧力の量を変化させることによって、前記第１の流体が前記第１の空洞内で可動である、流体ディスプレイユニットと、
    前記流体ディスプレイユニットの前記第１の空洞への前記圧力の量を電気的に変化させる手段とを含み、
    前記圧力を変化させることは、前記流体ディスプレイユニット内の前記第１の流体の移動を引き起こし、それによって前記ディスプレイの前記光学特性を変更する、ディスプレイ装置。
27. 前記圧力の量を電気的に変化させる手段が、少なくとも１つの誘電性エラストマーを含む、請求項２６に記載のディスプレイ。
28. 前記誘電性エラストマーが、２つの電極間に挟まれた受動型エラストマーフィルムを含む、請求項２６に記載のディスプレイ。
29. 前記エラストマーが、ポリアクリレートエラストマー、天然ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、フルオロシリコーン、熱可塑性エラストマー、ポリ（ウレタン）ゴム、前述のエラストマーのいずれかのコポリマー、少なくとも１つの無機充填剤と前述のエラストマーとの複合体、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項２７に記載のディスプレイ。
30. 前記圧力の量を電気的に変化させる手段が、前記誘電性エラストマーの対向する側面に取り付けられた電極をさらに含み、前記電極にわたって印加される電位を変化させることが、前記流体ディスプレイユニットの前記流体が充填された空洞に加えられる圧力の量を変化させる、請求項２６に記載のディスプレイ。
31. 前記圧力の量を電気的に変化させる前記手段が、前記流体ディスプレイユニットの前記流体が充填された空洞に複数の異なる圧力を加えるように構成され、前記複数の異なる圧力の第１の圧力を生成することから前記複数の異なる圧力の第２の圧力に切り替えるように前記アクチュエータを作動することによって、前記流体ディスプレイユニット内の前記第１の流体の前記移動が引き起こされる、請求項２６に記載のディスプレイ。

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