JP2003524215A - 光導波路を具える表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表示装置は、行（５）及び列（６）電極と、移動可能素子（３）と、電圧を前記電圧に印可する手段（１７）とを具え、前記行電極を前記移動可能素子において配置する。前記手段は、動作において、前記移動可能素子のメモリ効果を使用するような電圧を、前記電極に印可する。特に、前記行電極に、動作において、“オン”、“オフ”及び“保持”電圧を印可し、前記列電極に、“保持”及び“オフ”電圧を印可する。“オン”電圧の印可は、ある行における画素をターンオンし、“オフ”電圧の同時の印可は、画素をターンオフする。“保持”電圧の前記電極のいずれか一方への印可は、前記画素の状態を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の特徴の前の部分において規定したような表示装置に関す
る。

【０００２】 序章において記載した形式の表示装置は、米国特許明細書第４１１３３６０号
から既知である。

【０００３】 前記特許明細書は、動作において光を発生し、放出する蛍光材料の第１板（こ
の板が光導波路を形成する）と、前記第１板からある程度の距離において位置す
る第２板と、２つの板間に、膜の形態における移動可能素子とを具える表示装置
を記載している。電圧を前記第１及び第２板におけるアドレス可能電極と、前記
移動可能素子における電極とに印可することによって、前記移動可能電極を、前
記第１板と局所的に接触させることができ、又は、前記接触を中断することがで
きる。透明接触液体が、前記接触表面において存在する。前記移動可能素子が前
記第１板と接触する場所において、光は前記第１板から分離する。これは、像を
表示することを可能にする。前記移動可能素子が前記光導波路と接触しない場合
、前記第２板と接触する。

【０００４】 前記表示装置の適切な機能に関して、一方において、前記光導波路と移動可能
素子との間の接触を、正確で信頼できる方法において引き起こし、中断すること
ができることが重要であり、他方において、設計が簡単であり、動作に多くのエ
ネルギーを必要としないことが重要である。

【０００５】 本発明の目的は、簡単で信頼できる装置を提供する序章において記載した形式
の表示装置を提供することである。

【０００６】 この目的を達成するために、本発明による表示装置を、請求項１において規定
した。

【０００７】 既知の装置において、前記移動可能素子の位置、すなわち、前記移動可能素子
が前記光導波路と接触するか否かは、印可された電圧にのみ依存する。前記第２
板における共通電極の位置決めは、前記素子を前記光導波路と第２板との間で前
後に動かす堅牢な方法を可能にする。この方法において、前記移動可能素子の選
択は、前記板の一方から離れる方向を向いた前記移動可能素子において作用する
力と無関係になる。実際には、この力は、例えば、前記板の表面、箔の表面、又
は、スペーサの局所的変化によって影響を受けるかもしれない。前記移動可能素
子の前記光導波路と光学的に接触する側は、きわめて平坦で滑らかである。他方
の側は、はるかにより粗い。最大の変化は、前記移動可能素子を前記光導波路か
ら引き離す力におけるものである。この引く力が、前記光導波路の表面と前記移
動可能素子との間のファンデルワールス力と、前記光導波路の表面と前記移動可
能素子との間の静電気力より小さい場合、前記移動可能素子は、前記光導波路に
くっつくであろう。本発明の他の有利な実施形態を、従属請求項において規定し
た。

【０００８】 本発明による表示装置の特別な実施形態を、請求項２において規定した。移動
可能素子において作用する前記力は、前記印可される電圧にのみ依存するのでは
なく、前記素子において作用する他の力と、前記電極に対するその位置とにも依
存する。前記位置は、前記素子の履歴、すなわち、前に印可された電圧及び位置
にも依存する。前記移動可能素子に作用する電気的な力は、前記移動可能素子と
電極との間の距離に非線形に依存する。力と距離との間のこの非線形関係のため
、前記装置は、メモリ効果を示す。前記移動可能素子が前記電極の一方に近い場
合、前記電極間の比較的大きい電圧差のみが、前記素子を他方の電極に動かすこ
とができる。しかしながら、これは、一度移動可能素子がある位置にあると、印
可される電圧が変化しても、前記移動可能素子が他の電極に移動するほど大きい
程度に変化しなければ、このような位置にとどまることを意味する。前記装置が
‘メモリ効果’を示すため、前記移動可能素子を移動するか否かを決定する瞬時
に印可される電圧だけでなく、前に印可された電圧によっても決定される。この
洞察を使用して、１つ又は多数の利点を得ることができる。前記装置を単純にす
ることができ、及び／又は、前記装置に印可されるアドレス電圧を単純にするこ
とができ、及び／又は、必要なエネルギーを減らすことができ、及び／又は、前
記装置の信頼性を増すことができる。説明するように、グレイレベルを形成する
こともできる。

【０００９】 本発明による装置の他の実施形態を、請求項３において規定した。行及び列電
極のこの構成は、この構成における前記移動可能素子の位置がほとんど前記第２
板に向けられているため、前記列電極及び行電極によって形成される合計のキャ
パシタンスが、通常、前記行が活性板において位置すると共に前記列が前記移動
可能素子において位置する状況より小さいため、より経済的なパワー消費を可能
にする。

【００１０】 本発明による装置の他の実施形態を、請求項４において規定した。より低い列
電極のみへのより高い値の適用は、適切な列およびカラム電極の交差領域におけ
る移動可能素子を作動させない。より低い値の前記列電極へと、より高い値の前
記行電極へとの同時の適用のみが、前記交差領域における素子を作動させる。前
記移動可能素子の作動は、この手段によってきわめて確実になる。印可される電
圧の小さな偏差は、不注意に素子を切り替えない。基本的に、前記行電極への‘
オン’信号の適用は、画素が‘オフ’の場合、これを‘オン’にする。

【００１１】 本発明による装置の他の実施形態を、請求項５において規定した。この方法に
おいて、選択された領域における前記第２板における共通電極と前記移動可能素
子における行電極との間の静電気力はゼロに等しくなり、したがって、前記装置
の信頼性は、前記光導波路から離れる前記移動可能素子の移動が前記引く力にお
ける変化と無関係に行われるため、改善される。

【００１２】 本発明による装置の他の実施形態を、請求項６において規定した。行及び列電
極への２つの‘オフ’信号の同時の適用は、記載においてさらに説明するように
、画素が‘オン’の場合、これを‘オフ’にする。

【００１３】 本発明による装置の他の実施形態を、請求項７において規定した。この方法に
おいて、前記移動可能素子における行電極と前記光導波路における共通電極との
間の選択された領域における静電気力は、ゼロに等しくなり、したがって、前記
装置の信頼性は、前記光導波路から離れる前記移動可能素子の移動が前記引く力
における変化と無関係に行われるため、改善される。

【００１４】 本発明による装置の他の実施形態を、請求項８において規定した。ターンオン
アドレス電圧を、交差電極における所定の電圧と組み合わされた場合、結果とし
て、前記移動可能素子を前記交差領域における前記光導波路と接触させる電圧値
を意味すると理解する。同様に、第１ターンオフ電圧を、交差行電極における第
２ターンオフ電圧と組み合わされた場合、結果として、前記移動可能素子を前記
交差領域における光導波路から開放する電圧値を意味すると理解する。この実施
形態は、以下の認識に基づいている。第１行電極に‘オン’信号（ターンオン電
圧）を印可し、前記交差行電極に予め決められた電圧を印可した場合、電極が交
差する領域に対応する画素がターンオンする。その後のステップを使用し、前記
第１ターンオフ電圧を列電極の第２の組に印可し、第２ターンオフ電圧を前記行
電極に印可し、前記列電極と交差する第１行の選択された領域における前記移動
可能素子を、第１の短い期間後、前記第２板に戻す。これは、画素の第１ライン
が、可視、すなわち‘オン’のままであることを意味する。第２期間後、前記第
１ターンオフ電圧をすべての共通電極に印可し、前記第２ターンオフ電圧を前記
行電極に印可する。これは、前記列と交差する前記第１行に関係するすべての前
記交差領域における前記移動可能素子を前記第２板に戻す。前記第２期間は、表
示すべき情報に対応する選択された交差領域の輝度に関係する。この形態におい
て、１つのラインの画素が表示される。この方法を、２ライン以上に拡張するこ
とができることは明らかであろう。

【００１５】 大きな利点は、画素の第２（又は第３等）ラインを形成する間、画素の第１（
第２等）ラインが‘オン’のままであることである。光の合計強度は、これによ
って、（例えば古典的なＣＲＴにおけるように）画素の１つのラインのみがいつ
でも活性化（‘オン’）されている配置との比較において、実際的に増加する。

【００１６】 これは、多ライン動作を可能にし、すなわち、２ライン以上（多ライン）を同
時に活性化することを可能にする。画素の複数のライン（ビデオ情報）を、列又
は行において書き込むことができる。これは、グレイレベルを形成することも可
能にする。

【００１７】 行又は列電極は、ターンオン電圧が前記行又は列電極に印可されたときから、
ターンオフ電圧が前記行又は列電極に印可されたときまでの間、活性化される。

【００１８】 本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載する実施形態の参照から明らかに
なるであろう。

【００１９】 図面は、図式的であり、縮尺通りに描かれておらず、同様の参照符は同様の部
分を示す。

【００２０】 図１は、本発明による表示装置１を図式的に示す。前記表示装置は、光導波路
２と、移動可能素子３と、第２板４とを具える。電極システム５及び６を、光導
波路２の移動可能素子３と向かい合う表面と、移動可能素子３の前記第２板と向
かい合う表面とにおいて各々配置する。前記第２板の移動可能素子３と向かい合
う表面に共通電極７を設ける。好適には、共通電極７は、導電層を具える。この
ような導電層は、半透明アルミニウム層のような半透明金属層、インジウムスズ
酸化物（ＩＴＯ）のような透明導電コーティング、又は、金属トラックのメッシ
ュであってもよい。この例において、前記光導波路を、光導波路板２によって形
成する。前記光導波路を、ガラスによって形成してもよい。前記移動可能素子を
、該移動可能素子の非弾性変形を防ぐために、少なくとも前記表示装置の動作温
度のガラス遷移温度を有する透明ポリマによって形成してもよい。実際的に、前
記表示装置の動作温度は、約０ないし７０°の間の範囲である。好適な透明ポリ
マは、例えば、９０°のガラス遷移温度を有するパリレンである。電極５及び６
は、好適には９０°の角度において互いに交差する電極の２つの組を形成する。
動作において、電圧を前記電極及び移動可能素子３に印可することによって、電
極５、６と移動可能素子３との間に電位差を局所的に発生することによって、前
記移動可能素子を光導波路２に対して、又は、第２板４に対して引っ張る力を、
前記移動可能素子において局所的に働かせる。前記表示装置は、光源９及び反射
器１０をさらに具える。光導波路２は、光源９によって発生された光が光導波路
２に結合する光入力部１１を有する。前記光源は、前記装置に応じて、白色光、
又は、所定の色の光を放射することができる。２つ以上の光源が存在してもよく
、例えば、前記装置の２つの側又は各々の側において光源が存在してもよい。異
なった色の光源を連続的に使用し、白色光ディスプレイを形成することもできる
。前記光は、前記光導波路の内側に進み、内部反射により、図２において示すよ
うな状況が生じない限り、そこから脱出することができない。

【００２１】 図２は、光導波路２に対して位置する移動可能素子３を示す。この状態におい
て、前記光の一部は、前記移動可能素子に入る。この移動可能素子は、前記光を
、前記光が前記表示装置から離れるように散乱させる。前記光は、双方の側又は
一方の側において出ることができる。図２において、これを、矢印によって示す
。実施形態において、前記表示装置は、色決定素子２０を具える。これらの素子
を、例えば、特定の色（赤、緑、青等）の光を通過させるカラーフィルタ素子と
してもよい。前記カラーフィルタ素子は、入射光の所望の色のスペクトルバンド
幅に関して少なくとも２０％の透過率を有し、他の色に関して入射光の０ないし
２％の間の範囲における透過率を有する。

【００２２】 他の実施形態において、ＵＶランプを使用し、ＵＶ光が前記光導波路に供給さ
れ、前記光導波路を離れ、発光素子に入射する。前記ＵＶ光によって励起された
前記発光素子は、着色光を放射する。ＵＶ光及び発光素子の使用は、前記表示装
置の効率を増加させる。依然として他の実施形態において、青色光を放射する光
源を使用してもよい。前記青色光は、前記光導波路に供給され、前記光導波路を
離れ、前記青色光を赤色光及び緑色光に変換する発光素子に入射する。このよう
にして、供給された光のきわめて効率的な変換が得られる。

【００２３】 図３は、図１に示す表示装置のさらに詳細を示す。移動可能素子３を、光導波
路２と第２板４との間に、スペーサ１２及び１３の組によって位置決めする。電
極５及び共通電極７を、移動可能素子３とこれらの電極との間の直接的な電気的
接触を不可能にするために、個々の絶縁層１０及び１１によって覆う。電圧を前
記電極及び移動可能素子に印可することによって、前記移動可能素子を光導波路
２における電極５に対して引っ張る電気的な力Ｆを発生させる。電極５は透明で
ある。前記移動可能素子と光導波路との間の接触は、前記接触の場所において光
を前記光導波路から出射させ、前記移動可能素子に入射させる。前記移動可能素
子において、前記光は散乱し、その一部は透明電極５及び光導波路２を経て前記
表示装置から出射し、一部は第２板４を通って出射する。一方向における光出力
を増大させる一組の透明電極と反射性の他の電極とを使用することもできる。

【００２４】 図４は、図１に示す表示装置の一実施形態の平面図である。

【００２５】 電極５及び６は、マトリックス構造を形成する。選択手段を具える制御ユニッ
ト１７から、選択信号（電圧）を、電極５及び６に、接続部１５及び１６を経て
印可する。前記選択信号の組は、好適には絶縁層によって覆われた電極５及び６
における電位Ｖ_５及びＶ_６の組を決定する。さらに、制御ユニット１７は、電圧
Ｖ_７を、第２板４における共通電極７に印可する。適切な電位差を電極５及び６
と共通電極７とに与えることによって、前記移動可能素子を、動作において、電
極５及び６の選択された交差の場所における電極５及び共通電極７から、又は、
これらに対して、作動させることができる。電極５は、共通電極、すなわち、矩
形のディスプレイの‘短手’方向において延在する電極を形成し、電極６は、行
又はライン電極、すなわち、前記矩形ディスプレイの‘長手’方向において延在
する電極を形成する。

【００２６】 前記力は、行電極６と列電極５との間の電位差と、行電極６と共通電極７との
間の電位差と、前記行電極と列電極との間の距離と、前記行電極と前記共通電極
との間の距離と、前記電極の表面領域のサイズとによって、移動可能素子におい
て居所的に働く。移動可能素子３を、これらの力によって作動することができる
。静電電荷がない場合において、２つの電極間（又は、電極と前記移動可能素子
との間）に生じる力Ｆは、ほぼ、 Ｆ＝１／２ε_０（Ｖ／（ｄ＋Σｄ_ｉ／ε_ｉ））^２Ｓ となり、ここで、Ｆは力であり、Ｖは行電極６と列電極５との間の電位差であり
、ｄは移動可能素子３の両側における行電極６と列電極５又は共通電極７との間
の距離であり、ε_３、ε_１は個々の層１０、１１に関する誘電率を表し、Ｓは前
記電極の表面積を表す。他の力がない場合、１０ないし１００Ｖのオーダのスイ
ッチング電圧を使用し、前記移動可能素子を作動することができ、すなわち、前
記光導波路との接触を局所的に行う、又は、前記光導波路との接触を中断させる
ことができる。

【００２７】 実際には、２つの静電気力が各々の素子において作用し、一方の力（Ｆ_１）は
、とりわけ、移動可能素子３における行電極６と共通電極７との間の電位差（Ｖ _７ −Ｖ_６）と、列電極５と共通電極７との間の距離とに依存し、もう一方の力（
Ｆ_２）は、行電極５と列電極６との間の電位差（Ｖ_５−Ｖ_６）と、移動可能素子
３と電極６との間の距離とに依存する。

【００２８】 移動可能素子３が光導波路２に対面して位置する場合、図５における素子３に
おいて作用する合計の静電気力は、 Ｆ_{ｔｏｔａｌ}＝Ｆ_１−Ｆ_２＝ Ｃ（（Ｖ_６−Ｖ_５）^２／（ｄ_３／ε_３）^２−（Ｖ_６−Ｖ_７）^２／（ｄ_２＋ｄ_１／
ε_１）^２） であり、ここでＣは定数である。

【００２９】 前記静電気力の合計の大きさ及び方向に応じて、素子３は、作動され、又は、
されず、すなわち、移動する、又は、移動しない。移動可能素子３において作用
する合計の静電気力は、 （Ｖ_６−Ｖ_５）^２／（ｄ_３／ε_３）^２＝（Ｖ_６−Ｖ_７）^２／（ｄ_２＋ｄ_１／ε_１ ）^２ の場合、符号が変化する（したがって、前記素子に向かう力から斥力に変化する
）。

【００３０】 図５に示す状況において他の力（例えば、弾性力）がない場合において、Ｖ_６ −Ｖ_７をＶ_６−Ｖ_５より大きくし、前記移動可能素子を作動させなければならな
い。同様に、移動可能素子３が上向きの位置にある場合、すなわち、共通電極７
に近い場合、Ｖ_６−Ｖ_５をＶ_６−Ｖ_７より係数（ｄ_２＋ｄ_３／ε_３）^２／（ｄ_１ ／ε_１）^２倍大きくし、移動可能素子３を光導波路２に移動させなければならな
い。これは、移動可能素子３が作動されるか否かは、印可される電圧だけでなく
、前記移動可能素子の前記電極に対する位置にも依存することを意味し、前記位
置は、前に印可された電圧、すなわち、前記素子の履歴にも依存する。したがっ
て、メモリ効果が生じる。

【００３１】 図５及び６は、前記装置の動作を説明し、図５は、ｔ＝０において、移動可能
素子３が、第２板４における共通電極７に近く、前記電極７から距離ｄ_１におい
て絶縁層１１によって分離されていることを示す。簡単にするために、絶縁層１
０、１１を図示しない。光は前記移動可能素子から出射しない、すなわち、画素
は‘オフ’である。前記移動可能素子を、電極５から、比較的大きい距離ｄ_２＋
ｄ_３だけ分離する。ｔ＝ｔ_１において、パルスを行電極６に印可し、移動可能素
子３における行電極６と共通電極７との間の電圧差を減少し、行電極６と列電極
５との間の電圧差を増加する。このパルスを、（ｄ_２＋ｄ_３／ε_３）×（Ｖ_６−
Ｖ_５）＞ｄ_１／ε_１×（Ｖ_６−Ｖ_７）となるようにする。好適には、差Ｖ_７−Ｖ _６ はゼロに等しい。このようにして、前記表示装置の堅牢なオン切り替えが得ら
れ、この切り替えは、光導波路２及び移動可能素子３の表面の局所的変化と、ス
ペーサ１２、１３における局所的変化とに無関係である。

【００３２】 これは、移動可能素子３を、図５の右手側において示すような位置に移動させ
る。前記移動可能素子は、光導波路２と接触し、したがって、光は前記光導波路
から出射し、散乱され、すなわち、前記ディスプレイの関連する行の画素は‘オ
ン’になる。ｔ_１＜ｔ＜ｔ_２において、前記電極における電圧を、これらの予め
決められた値に保持することができ、前記素子の位置を、ｔ_１におけるパルス後
のように保持する。したがって、前記画素は、‘オン’のままである。ｔ＝ｔ_２ において、行電極６と列電極５との間の電圧差Ｖ_６−Ｖ_５を減少し、行電極６と
共通電極７との間の電圧差を増加するために、第１パルス及び第２パルスを、各
々、行電極６及び列電極に同時に印可し、これは移動可能素子３を第２板４の方
に戻って移動させ、関連する画素は‘オフ’になる。好適には、前記第１パルス
及び第２パルスの電圧差Ｖ_６−Ｖ_５は、ゼロに等しい。

【００３３】 図５の下部は、共通電極７における電圧Ｖ_７と、移動可能素子３における行電
極６における電圧Ｖ_６と、光導波路２における列５のひとつにおける電圧Ｖ_５と
を各々示す。前記パルスの印可電圧を、これらが単独では移動可能素子３を他の
交差領域に移動させず、他の画素が依然としてこれらの作動状態にあるようにす
る。したがって、電極５及び６の双方への‘オフ’パルスの同時印可のみが、前
記交差における素子を‘オフ’位置に切り替える。このようにして、移動可能素
子３及び光導波路２の表面における変化にあまり敏感でない堅牢なオフ切り替え
が得られる。

【００３４】 図６は、前記表示装置の問題のメモリ効果の特徴を示す。この図において、ｔ
＝ｔ_２において、パルスを行電極６及び列電極５に各々与え、前記交差領域にお
ける行電極と列電極との間の電圧差を減少させる。しかしながら、この差は、移
動可能素子３を移動させるのに十分なほど大きくはなく、選択された画素に対応
する交差領域における第２板のみに戻る。したがって、他のアドレスされた画素
は、影響を受けず、これらの現在の状態のままである。

【００３５】 表１は、電極５に印可される電圧（Ｖ_５）及び電極６に印可される電圧（Ｖ_６ ）の関数としての前記電圧差の値と、続く動作（画素がターンオン又はオフする
）とを示す。

【表１】 表１：電極５及び６に印可される電圧の関数としての電圧差Ｖ_６−Ｖ_５ ＊しかしながら、前記パルスが、Ｖ_６ｈ及びＶ_５ｈが一致するように配置されて
いる場合、動作なし。

【００３６】 表１は、Ｖ_６がＶ_６ｍであり、Ｖ_５がＶ_５ｈ又はＶ_５Ｌのいずれかの場合、す
なわち、‘保持信号’が前記行電極に与えられている場合、動作が生じないこと
を明らかにする。‘オン信号’の前記行電極への印可は、前記画素を‘オン’に
し、‘オフ’信号の同時の印可は、画素を‘オフ’にする。Ｖ_６＝Ｖ_６ｍにおい
て、前記画素の状態は、Ｖ_５の値と関係なく、保持される。‘オフ’である画素
は‘オフ’のままであり、‘オン’である画素は‘オン’のままである。Ｖ_６ｍ は、各画素の状態が保持される、すなわち、変化しない値を表し、Ｖ_６ｈは、画
素が、Ｖ_５Ｌ又はＶ_５ｈのいずれかであるＶ_５の値と関係なく、ターンオンする
ことができるＶ_６の値を表し、Ｖ_６Ｌは、画素が、Ｖ_５の値がＶ_５ｈの場合、タ
ーンオフできるＶ_６の値である。

【００３７】 上述したメモリ効果の重要な特徴は、多ラインアドレスを用いることができる
ことである。

【００３８】 図７は、白黒ディスプレイに関する多ラインアドレスを図式的に示す。

【００３９】 ｔ＝０において、前記電極のすべての交差において、すなわち、すべての画素
において、前記移動可能素子は、前記光導波路と接触しない。したがって、光は
放出されない。ｔ＝ｔ_１において、上部の行電極における電圧、すなわち、Ｖ_６ は、Ｖ_６ｈに変化する。列電極５と上部行電極６との交差領域において、すべて
の移動可能素子３は、光導波路２と接触し、光が放射される。次に、Ｖ_６はＶ_{６ ｍ} に変化し、きわめて短い期間Δ後、‘オフ’電圧を、前記列電極Ｖ_５、Ｖ_５’
、Ｖ_５”等に印可された上部ラインに関係するビデオ情報にしたがってスイッチ
オフされたこれらの列電極に印可する。この期間Δを、実際的にできるだけ小さ
くすべきであり、例えば、数マイクロ秒にすべきである。前記列電極に印可され
る‘オフ’電圧と同時に、パルスＶ_６Ｌを前記上部行電極において与える。ここ
で、これらの画素のみが、表示すべき像の前記上部行の情報にしたがって‘オン
’のままである。他の交差領域において、光は放射されない。その後、第２の上
部行電極（Ｖ_６’）に電圧Ｖ_６ｏｎを印可し、前記上部行電極における電圧をＶ _{６ｈｏｌｄ} に変える。次に、Ｖ_６をＶ_{６ｈｏｌｄ}に変える。期間Δ後、前記列電
極に、前記像の第２ラインに対応するビデオ情報を供給し、パルスＶ_６ｏｆｆを
前記第２の上部行電極において与える。これは、画素の第２ラインを形成し、ス
イッチオンされた前記第１ラインの画素は、光を放射し続ける。その後、第３の
上部行電極を‘活性’にし、すなわち、Ｖ_６ｏｎを印可し、前記第１及び第２行
電極を電圧Ｖ_{６ｈｏｌｄ}において保持し、すなわち、活性のままにする。更なる
説明において、情報をラインに書き込む処理を、‘活性にする’、‘活性化’又
は‘切り替え’と呼び、ラインが活性化された場合、このラインが無効になるま
で、このようなラインを‘活性’と呼ぶ。前記画素の第３ラインを形成した（活
性にした）場合、最初の２ラインは放射し続ける（活性のままである）。簡単な
白黒機構において、この処理を、Ｎラインが書き込まれるまで繰り返し、次に、
前記第１ラインを無効にし、Ｎ＋１ラインをスイッチオンし、その後、第２Ｎラ
インを無効にし、Ｎ＋２ラインをスイッチオンする。この例において、前記像を
ラインごとに形成し、前記ラインを上部から下部に向かって活性化したが、ラン
ドラインのどのような順序の活性化も使用することができる。例えば、順次に、
第１ライン、第６ライン、第１１ライン、第２ライン、第７ライン、第１２ライ
ン等を活性化することができる。これを、‘オフ’電圧を前記ラインに対応する
電極に印可し、同時に、‘オフ’信号を前記電極と交差するすべての電極に供給
することによって行う。

【００４０】 前記画素におけるグレイスケールを、各交差領域が光を放射する時間の割合を
調整することによって行うことができる（デューティ比変調）。

【００４１】 多数の又はすべてのラインを、ある時間の間活性にしてもよいが、１ラインの
みをいつでも切り替える（活性にする又は無効にする）ことができる。

【００４２】 図８は、グレイレベルの発生に関するこの切り替え機構を説明する。この図の
上半分におけるジグザグラインは、第１ラインに印可されている電圧を示す。ｔ
＝０において、電圧Ｖ_ｏｎを行電極６に期間τ_ｓの間印可する。これは、前記行
電極に対応するラインを活性化する。ビデオ情報（すなわち、画素をターンオン
すべきこれらの交差領域に関する‘オフ’電圧）を、前記行電極と交差する列電
極に印可する。電圧Ｖ_ｈｏｌｄを、前記行電極に印可する。ｔ＝ｔ_１において、
前記行電極に、電圧Ｖ_ｏｆｆ及び期間τ_ｓを有するパルスを印可する。短い待ち
時間の後、輝度情報を、関連するライン電極と交差する各電極に関して変化させ
ることができる。このようにして、ある画素に関して、８ビットグレイレベルシ
ステムにおいて第８期間τ_８が前記画素の所望の強度に対応するまで、第１期間
τ_１オン、第２期間τ_２オフ、第３期間τ_３オン、等とし、Ｎ番目の期間の持続
時間は２^Ｎ−１・τ_１に等しい。いつでも、１つのラインのみを切り替えて（活
性化して、又は、不活性化して）もよく、８（３τ_ｓ）はライン時間より短くな
ければならない。このライン時間を、フレームにおけるライン数で割ったライン
時間として規定する。例えば、ＰＡＬ ＴＶシステムにおいて、フレーム時間は
４０ミリ秒であり、ライン数は６２５である。したがって、ライン時間は６４マ
イクロ秒である。

【００４３】 図８の下半分は、第１電極、第２電極及び第３電極のタイムスロットによって
、電圧を前記３電極に印可するやり方を示す。矢印によって示す３活性ラインに
関するこれらのやり方は、ａ（活性化）とｄ（不活性化）との間にいくつかの時
間周期があることを示す。これらの時間周期において、ラインは切り替えられな
い。

【００４４】 光のある程度の吸収が、前記光導波路において生じる。時間τｓ又は矢印によ
って示す時間周期を調節することによって、ラインが活性化される時間の割合を
調節することができる。本発明の好適な実施形態において、τ_ｓを、光入力から
ある程度の距離におけるより短くする。このようにして、光が光入力近くで放射
される時間の割合を、前記光入力からある程度におけるより小さくする。これは
、前記光導波路における光の吸収に関して補償し、より良好な均一さを得ること
ができるようにする。

【００４５】 さらに、テレビジョン及びコンピュータ画像を取り扱うことができる表示装置
を得るために、第１切り替え時間を、１ないし３ｇｒ／ｃｍ^３の間の範囲におけ
る、図６の実施形態の移動可能素子３の特別な集団を用いることによって得るこ
とができる。このようにして、１ないし２マイクロ秒のオーダの切り替え時間を
、例えば、３００×１００μｍの画素寸法ごとに得ることができる。移動可能素
子３の厚さは、このとき、０．５ないし５μｍの間の範囲である。移動可能素子
３が前記光導波路又は第２板にくっつくのを防ぐために、前記移動可能素子は、
好適には１０^８ないし１０^１０Ｎ／ｍ^２の範囲における弾性係数を有する第１材
料を具える。例えば、ポリイミドは、２．１０^９Ｎ／ｍ^２の弾性係数を有する。
さらに、前記移動可能素子の一方又は双方の側に、前記第１材料の弾性係数より
高い弾性係数を有する第２材料の上部層を設けることが有利である。このような
上部層を、例えば、ＳｉＮ_３で形成し、約５０ナノメートルの厚さを有するよう
にする。

【００４６】 効率的な表示装置を得るために、前記移動可能素子は、入射光の少なくとも３
０％の透明度を有するべきである。本特許出願において、光を、３７０ないし８
００ナノメートルの間の範囲における波長を有する放射として理解すべきである
。

【００４７】 安定して表示を得るために、前記移動可能素子の熱膨張係数を、実際的に、前
記光導波路の熱膨張係数と等しくする。例えば、ポリイミドの熱膨張係数を、前
記光導波路の熱膨張係数に適合させることができる。

【００４８】 前記共通電極をいくつかの部分に分割してもよいことを注意すべきである。各
部分は、電圧源に選択的に接続し、各部分と向かい合った多数の行電極と協働し
てもよい。前記移動可能素子における行電極を、前記共通電極の部分に対応する
行電極の組において共にグループ化してもよい。各グループの行電極を、他のグ
ループの対応する行電極に接続してもよい。動作において、前記共通電極選択さ
れた部分に対応する前記ディスプレイの部分のみを活性化することができる。こ
のようにして、前記移動可能素子における行電極への接続の合計数を減らすこと
ができる。

【００４９】 多くの変形が、添付した請求項の範囲から逸脱することなく本発明の範囲内に
おいて可能であることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による表示装置の断面図である。

【図２】 図１に示す表示装置の詳細を示す。

【図３】 図１に示す表示装置の実施形態のさらに詳細を示す。

【図４】 図１に示す表示装置の平面図である。

【図５】 本発明の実施形態よる装置におけるメモリ効果と、その使用方法とを
図式的に示す。

【図６】 本発明の実施形態よる装置におけるメモリ効果と、その使用方法とを
図式的に示す。

【図７】 像を形成するのに使用するマトリックス構造を図式的に示す。

【図８】 グレイスケールレベルを発生する可能なアドレス方法を図式的に示す
。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘラルダス ヘー ペー ファン ホルコ ム オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ピエール エル ハー エム コッベン オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ヨハネス マルラ オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AB38 AB40 AC06 AZ02 AZ05 5C094 AA22 AA31 AA45 BA66 BA84 BA92 BA97 CA20 CA24 FA02 HA08

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路と、前記光導波路と向かい合った第２板と、前記光導波
   路と第２板との間の移動可能素子と、前記移動可能素子を前記光導波路に局所的
   に接触させる選択手段とを具え、前記選択手段が、共通電極と、行及び列電極と
   、電圧を前記行及び列電極及び共通電極に印可する手段とを具え、前記第２板に
   前記共通電極を設けたことを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の表示装置において、前記選択手段が、電圧を前
   記行及び列電極に、前記行及び列電極に前に印可された電圧に応じて印可する手
   段を具えることを特徴とする表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の表示装置において、前記光導波路が前記列電極
   を具え、前記第２板に前記共通電極を設け、前記移動可能素子に前記行電極を設
   けたことを特徴とする表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の表示装置において、前記電圧を印可する手段が
   、動作において、 より低い及びより高い値を有する電圧の第１の組を列電極に印可し、 より低い、中位及びより高い値を有する電圧の第２の組を交差領域における前
   記列電極と交差する行電極に印可し、 該装置を、前記行電極への前記より高い値と前記列電極への前記より低い値の
   同時の印可のみが、前記交差領域における前記移動可能素子の位置を変化させる
   ように配置したことを特徴とする表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の表示装置において、前記第２組のより低い値を
   、動作において前記列電極に印可される電圧と等しくしたことを特徴とする表示
   装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の表示装置において、前記電圧を印可する手段が
   、動作において、 より低い値及びより高い値を有する電圧の第１の組を列電極に印可し、 より低い、中位及びより高い値を有する電圧の第２の組を交差領域における前
   記列電極と交差する行電極に印可し、 該装置を、前記行電極への前記より低い値と前記列電極への前記より高い値と
   の同時の印可のみが、前記交差領域における前記移動可能素子の位置を変化させ
   るように配置したことを特徴とする表示装置。
7. 【請求項７】 請求項４、５又は６に記載の表示装置において、前記第１組のよ
   り低い値を、前記第２組のより高い値と等しくしたことを特徴とする表示装置。
8. 【請求項８】 請求項３、４、５、６又は７に記載の表示装置において、前記電
   圧を印可する手段が、動作において、 ターンオン電圧を第１行電極に印可し、前記第１行電極と交差する列電極への
   電圧の同時の印可が、前記移動可能素子を、前記第１行電極及び列電極の選択さ
   れた交差領域における前記光導波路に接触させ、 その後に、第１ターンオフ電圧を第１列電極に印可し、第２ターンオフ電圧の
   第１行電極への同時の印可が、前記第１行電極及び列電極の選択された交差領域
   において、前記移動可能素子を前記第２板に向かって移動させ、 前記第１列電極における第１ターンオフ電圧が、前記第１列電極及び行電極の
   他の交差領域における前記移動可能素子を前記光導波路から分離させないような
   値を有し、 前記第１行電極における第２ターンオフ電圧が、前記第１行電極及び列電極の
   他の交差領域における前記移動可能素子を前記光導波路から分離させないような
   値を有することを特徴とする表示装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の表示装置において、前
   記移動可能素子が、入射光の少なくとも３０％の透明度を有することを特徴とす
   る表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の表示装置において、
    該表示装置が、カラー決定素子を具えることを特徴とする表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の表示装置において、前記カラー決定素子が
    、入射光の所望の色に関するスペクトルバンドに関して少なくとも２０％の透明
    度を有し、他の色に関する入射光の０ないし２％の間の範囲における透明度を有
    することを特徴とする表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の表示装置において
    、前記光導波路がガラスを具えることを特徴とする表示装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の表示装置において
    、前記移動可能素子が、１０^８ないし１０^９Ｎ／ｍ^２の間の範囲における弾性係
    数を有する第１材料を具えることを特徴とする表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の表示装置において、前記第１材料が、該表
    示装置の動作温度より高いガラス遷移温度を有するポリマを具えることを特徴と
    する表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４に記載の表示装置において、前記移動可能
    素子の一方の側に、前記第１材料の弾性係数より高い弾性係数を有する第２材料
    を具える上部層を設けたことを特徴とする表示装置。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の表示装置において
    、前記移動可能素子の熱膨張係数を、前記光導波路の熱膨張係数と実際的に等し
    くしたことを特徴とする表示装置。