(57)【要約】【課題】誘電体層に点欠陥が生じているときでも、点欠陥に起因して、誘電体層が剥離するのを防止することができる信頼性に優れた表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供する。【解決手段】上部基板（第１の基板）と、下部基板（第２の基板）３と、上部基板及び下部基板３の間に形成された表示用空間の内部で有効表示領域側または非有効表示領域側に移動可能に封入された導電性液体とを具備した表示素子において、信号電極（第１の電極）４と、参照電極５及び走査電極６（第２の電極）を設ける。さらに、参照電極５及び走査電極６において、メイン電極部５ｂ、６ｂと、信号電極４と交差するとともに、メイン電極部５ｂ、６ｂよりも寸法が小さくされた交差電極部５ｃ、６ｃを設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面側に設けられた第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間の内部に移動可能に封入された導電性液体とを具備し、前記導電性液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更可能に構成された表示素子であって、
前記導電性液体と接触するように、前記表示用空間の内部で前記第１及び第２の基板の一方側に設置された第１の電極、及び
誘電体層を介在させて、前記第１の電極と交差するように、かつ、前記導電性液体及び前記第１の電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた第２の電極を備え、
前記第１及び第２の電極の一方側には、メイン電極部と、前記第１及び第２の電極の他方側と交差するとともに、前記メイン電極部よりも寸法が小さくされた交差電極部が設けられている、
ことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記交差電極部は、線状の電極部材により構成されている請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記交差電極部には、複数の線状の電極部材が用いられている請求項１に記載の表示素子。
【請求項４】
前記メイン電極部には、２つのメイン電極部材が含まれるとともに、前記２つのメイン電極部材の間には、前記交差電極部が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
前記第１及び第２の電極の他方側には、前記メイン電極部を挟むように、互いに平行に設けられた２つの線状電極部材が用いられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
前記２つの各線状電極部材では、その終端部が終端接続部材によって互いに接続されている請求項５に記載の表示素子。
【請求項７】
前記第２の電極には、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域側及び非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた参照電極、及び
前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記参照電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた走査電極が設けられ、
前記導電性液体を前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更する請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項８】
複数の前記信号電極が、所定の配列方向に沿って設けられ、
複数の前記参照電極及び複数の前記走査電極が、互いに交互に、かつ、前記複数の信号電極と交差するように設けられ、
前記複数の信号電極に接続されるとともに、前記複数の各信号電極に対して、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する参照電圧印加部と、
前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記複数の各走査電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する走査電圧印加部とを備えている請求項７に記載の表示素子。
【請求項９】
複数の画素領域が、前記表示面側に設けられるとともに、
前記複数の各画素領域は、前記信号電極と前記走査電極との交差部単位に設けられ、かつ、前記各画素領域では、前記表示用空間が仕切壁にて区切られている請求項７または８に記載の表示素子。
【請求項１０】
前記複数の画素領域が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられている請求項９に記載の表示素子。
【請求項１１】
前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた遮光膜によって設定され、
前記有効表示領域は、前記遮光膜に形成された開口部によって設定されている請求項７〜１０のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１２】
前記表示用空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない絶縁性流体が当該表示用空間の内部を移動可能に封入されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１３】
文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電気機器であって、
前記表示部に、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の表示素子を用いたことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性液体を移動させることにより、画像や文字などの情報を表示する表示素子、及びこれを用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示素子では、エレクトロウェッティング方式の表示素子に代表されるように、外部電界による導電性液体の移動現象を利用して、情報の表示を行うものが開発され、実用化されている。
【０００３】
具体的にいえば、上記のような従来の表示素子では、例えば下記特許文献１に記載されているように、液滴（導電性液体）に接触するように設けられた高表面エネルギープレートと、低表面エネルギー絶縁体を介在させることにより、液滴及び高表面エネルギープレートに電気的に絶縁された電極とを備えている、そして、この従来の表示素子では、高表面エネルギープレートと電極との間に電圧を印加することにより、液滴の形状を変化させて、表示面側の表示色を変えて情報を表示可能とされていた。
【特許文献１】特開平１０−３９８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような従来の表示素子では、基板上に電極を形成して、この電極を覆うように、例えばスパッタリングを用いて、低表面エネルギー絶縁体（誘電体層）を設けていた。そして、この従来の表示素子では、例えば蒸着を用いて、上記電極と対向するように、低表面エネルギー絶縁体上に高表面エネルギープレート（電極）を形成していた。
【０００５】
ところが、上記のような従来の表示素子では、低表面エネルギー絶縁体が正常に形成されていないとき、例えばピンホール（点欠陥）が低表面エネルギー絶縁体に生じているとき、この点欠陥によって低表面エネルギー絶縁体が破損し、さらに高表面エネルギープレートにも破損が発生することがあった。具体的にいえば、点欠陥が低表面エネルギー絶縁体に生じていると、当該点欠陥を介して、基板上の電極と高表面エネルギープレートとが電気的に接続されて、これら電極と高表面エネルギープレートとの間で電気化学反応が生じた。この結果、従来の表示素子では、低表面エネルギー絶縁体と基板との間に電極からの金属が析出され、低表面エネルギー絶縁体の一部が基板から剥離することがあった。このため、この低表面エネルギー絶縁体の剥離に応じて、高表面エネルギープレートの破断などの破損が発生した。これにより、従来の表示素子では、導電性液体を変形（移動）させることが不可能となり、情報表示を行うこともできなくなって、信頼性が低下することがあった。
【０００６】
上記の課題を鑑み、本発明は、誘電体層に点欠陥が生じているときでも、点欠陥に起因して、誘電体層が剥離するのを防止することができる信頼性に優れた表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示素子は、表示面側に設けられた第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間の内部に移動可能に封入された導電性液体とを具備し、前記導電性液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更可能に構成された表示素子であって、
前記導電性液体と接触するように、前記表示用空間の内部で前記第１及び第２の基板の一方側に設置された第１の電極、及び
誘電体層を介在させて、前記第１の電極と交差するように、かつ、前記導電性液体及び前記第１の電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた第２の電極を備え、
前記第１及び第２の電極の一方側には、メイン電極部と、前記第１及び第２の電極の他方側と交差するとともに、前記メイン電極部よりも寸法が小さくされた交差電極部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記のように構成された表示素子では、第１及び第２の電極の一方側に、メイン電極部と、メイン電極部よりも寸法が小さくされた交差電極部とを設けている。そして、交差電極部が、誘電体層を介在させて、第１及び第２の電極の他方側と交差するように構成されている。これにより、誘電体層を介在させて、互いに交差する第１及び第２の電極での面積を小さくすることができる。従って、上記従来例と異なり、誘電体層に点欠陥が生じているときでも、この点欠陥に起因して、誘電体層が剥離するのを防止することができる。この結果、誘電体層の剥離による当該誘電体層上の電極の破損が発生するのを防ぐことが可能となって、信頼性に優れた表示素子を構成することができる。
【０００９】
また、上記表示素子において、前記交差電極部は、線状の電極部材により構成されていることが好ましい。
【００１０】
この場合、互いに交差する第１及び第２の電極での面積を確実に小さくすることができ、上記誘電体層の剥離をも確実に防止し、信頼性に優れた表示素子を容易に構成することができる。
【００１１】
また、上記表示素子において、前記交差電極部には、複数の線状の電極部材が用いられてもよい。
【００１２】
この場合、上記誘電体層の剥離を確実に防止しつつ、導電性液体の移動をより安定させた状態で行うことができる。
【００１３】
また、上記表示素子において、前記メイン電極部には、２つのメイン電極部材が含まれるとともに、前記２つのメイン電極部材の間には、前記交差電極部が設けられていることが好ましい。
【００１４】
この場合、上記第１及び第２の電極は表示用空間の中央部で交差することとなり、導電性液体の移動をより安定させた状態で行うことができる。
【００１５】
また、上記表示素子において、前記第１及び第２の電極の他方側には、前記メイン電極部を挟むように、互いに平行に設けられた２つの線状電極部材が用いられてもよい。
【００１６】
この場合、上記導電性液体は２つの線状電極部材との間で移動されることとなり、当該導電性液体の移動をさらに安定させた状態で行うことができる。
【００１７】
また、上記表示素子において、前記２つの各線状電極部材では、その終端部が終端接続部材によって互いに接続されていることが好ましい。
【００１８】
この場合、２つの一方の線状電極部材に断線などが発生したときでも、その悪影響を排除して、導電性液体を適切に移動させることができる。
【００１９】
また、上記表示素子において、前記第２の電極には、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域側及び非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた参照電極、及び
前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記参照電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた走査電極が設けられ、
前記導電性液体を前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更することが好ましい。
【００２０】
この場合、表示面側の表示色の切換速度の高速化を容易に図ることができる。
【００２１】
また、上記表示素子において、複数の前記信号電極が、所定の配列方向に沿って設けられ、
複数の前記参照電極及び複数の前記走査電極が、互いに交互に、かつ、前記複数の信号電極と交差するように設けられ、
前記複数の信号電極に接続されるとともに、前記複数の各信号電極に対して、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する参照電圧印加部と、
前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記複数の各走査電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する走査電圧印加部とを備えていることが好ましい。
【００２２】
この場合、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子を容易に構成することができる。
【００２３】
また、上記表示素子において、複数の画素領域が、前記表示面側に設けられるとともに、
前記複数の各画素領域は、前記信号電極と前記走査電極との交差部単位に設けられ、かつ、前記各画素領域では、前記表示用空間が仕切壁にて区切られていることが好ましい。
【００２４】
この場合、表示面側の複数の各画素において導電性液体を移動させることにより、表示面側での表示色を画素単位に変更することができる。
【００２５】
また、上記表示素子において、前記複数の画素領域が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられてもよい。
【００２６】
この場合、複数の各画素において対応する導電性液体が適切に移動されることにより、カラー画像表示を行うことができる。
【００２７】
また、上記表示素子において、前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた遮光膜によって設定され、
前記有効表示領域は、前記遮光膜に形成された開口部によって設定されていることが好ましい。
【００２８】
この場合、表示用空間に対し、有効表示領域及び非有効表示領域を適切に、かつ、確実に設定することができる。
【００２９】
また、上記表示素子において、前記表示用空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない絶縁性流体が当該表示用空間の内部を移動可能に封入されていることが好ましい。
【００３０】
この場合、導電性液体の移動速度の高速化を容易に図ることができる。
【００３１】
また、本発明の電気機器は、文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電気機器であって、
前記表示部に、上記いずれかの表示素子を用いたことを特徴とするものである。
【００３２】
上記のように構成された電気機器では、誘電体層に点欠陥が生じているときでも、点欠陥に起因して、誘電体層が剥離するのを防止することができる信頼性に優れた表示素子が表示部に用いられているので、優れた表示品位を有する表示部を備えた高性能な電気機器を容易に構成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、誘電体層に点欠陥が生じているときでも、点欠陥に起因して、誘電体層が剥離するのを防止することができる信頼性に優れた表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の表示素子及び電気機器の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた画像表示装置に本発明を適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００３５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置を説明する平面図である。図１において、本実施形態の画像表示装置１では、本発明の表示素子１０を用いた表示部が設けられており、この表示部には矩形状の表示面が構成されている。すなわち、表示素子１０は、図１の紙面に垂直な方向で互いに重ね合うように配置された上部基板２及び下部基板３を備えており、これらの上部基板２と下部基板３との重なり部分によって上記表示面の有効表示領域が形成されている（詳細は後述。）。
【００３６】
また、表示素子１０では、複数の信号電極４が互いに所定の間隔をおいて、かつ、Ｘ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、表示素子１０では、複数の参照電極５及び複数の走査電極６が、互いに交互に、かつ、Ｙ方向に沿ってストライプ状に設けられている。これら複数の信号電極４と、複数の参照電極５及び複数の走査電極６とは、互いに交差するように設けられており、表示素子１０では、信号電極４と走査電極６との交差部単位に、複数の各画素領域が設定されている。また、信号電極４は第１の電極を構成し、参照電極５及び走査電極６は第２の電極を構成しており、後述の誘電体層を介在させて、ともに下部基板３側に設けられている。
【００３７】
また、これら複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６は、互いに独立して、第１の電圧としてのＨｉｇｈ電圧（以下、“Ｈ電圧”という。）と、第２の電圧としてのＬｏｗ電圧（以下、“Ｌ電圧”という。）との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加可能に構成されている（詳細は後述。）。
【００３８】
さらに、表示素子１０では、後に詳述するように、上記複数の各画素領域が仕切壁にて区切られるとともに、複数の画素領域が、上記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられている。そして、表示素子１０では、マトリクス状に設けられた複数の画素（表示セル）毎に、エレクトロウェッティング現象にて後述の導電性液体を移動させ、表示面側での表示色を変更するようになっている。
【００３９】
また、複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６では、各々一端部側が表示面の有効表示領域の外側に引き出されて、端子部４ａ、５ａ、及び６ａが形成されている。
【００４０】
複数の信号電極４の各端子部４ａには、配線７ａを介して信号ドライバ７が接続されている。信号ドライバ７は、信号電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１が文字及び画像を含んだ情報を表示面に表示する場合に、複数の各信号電極４に対して、情報に応じた信号電圧Ｖｄを印加するように構成されている。
【００４１】
また、複数の参照電極５の各端子部５ａには、配線８ａを介して参照ドライバ８が接続されている。参照ドライバ８は、参照電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１が文字及び画像を含んだ情報を表示面に表示する場合に、複数の各参照電極５に対して、参照電圧Ｖｒを印加するように構成されている。
【００４２】
また、複数の走査電極６の各端子部６ａには、配線９ａを介して走査ドライバ９が接続されている。走査ドライバ９は、走査電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１が文字及び画像を含んだ情報を表示面に表示する場合に、複数の各走査電極６に対して、走査電圧Ｖｓを印加するように構成されている。
【００４３】
また、走査ドライバ９では、複数の各走査電極６に対して、上記導電性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体が信号電圧Ｖｄに応じて移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を走査電圧Ｖｓとして印加するようになっている。また、参照ドライバ８は、走査ドライバ９の動作を参照して動作するように構成されており、参照ドライバ８は、複数の各参照電極５に対して、上記導電性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体が信号電圧Ｖｄに応じて移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を参照電圧Ｖｒとして印加するようになっている。
【００４４】
そして、画像表示装置１では、走査ドライバ９が例えば図１の左側から右側の各走査電極６に対し、選択電圧を順次印加し、かつ、参照ドライバ８が走査ドライバ９の動作に同期して図１の左側から右側の各走査電極６に対し、選択電圧を順次印加することにより、ライン毎の走査動作が行われるように構成されている（詳細は後述。）。
【００４５】
また、信号ドライバ７、参照ドライバ８、及び走査ドライバ９には、直流電源または交流電源が含まれており、対応する信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを供給するようになっている。
【００４６】
また、参照ドライバ８は、参照電圧Ｖｒの極性を所定の時間（例えば、１フレーム）毎に切り替えるように構成されている。さらに、走査ドライバ９は、参照電圧Ｖｒの極性の切り替えに対応して、走査電圧Ｖｓの各極性を切り替えるように構成されている。このように、参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓの各極性が所定の時間毎に切り替えられるので、参照電極５及び走査電極６に対して常時同じ極性の電圧を印加するときに比べて、これらの参照電極５及び走査電極６での電荷の局在化を防ぐことができる。さらに、電荷の局在化に起因する表示不良（残像現象）や信頼性（寿命低下）の悪影響を防止することができる。
【００４７】
ここで、図２〜図６も参照して、表示素子１０の画素構造について具体的に説明する。
【００４８】
図２は表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図であり、図３は非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図４は、図３に示したメイン電極部及び交差電極部の構成を示す拡大平面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。図６は、図５（ａ）に示した矢印ＶＩ方向に見た場合における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。なお、図２及び図３では、図面の簡略化のために、上記表示面に設けられた複数の画素のうち、図１の左上端部に配設された１２個の画素を図示している。
【００４９】
図２〜図６において、表示素子１０は、表示面側に設けられた第１の基板としての上記上部基板２と、上部基板２の背面側（非表示面側）に設けられた第２の基板としての上記下部基板３とを備えている。また、表示素子１０では、上部基板２と下部基板３が互いに所定の間隔をおいて配置されることにより、これら上部基板２及び下部基板３の間に所定の表示用空間Ｓが形成されている。また、この表示用空間Ｓの内部には、上記導電性液体１６及びこの導電性液体１６と混じり合わない絶縁性のオイル１７が当該表示用空間Ｓの内部で上記Ｘ方向（図４の左右方向）に移動可能に封入されており、導電性液体１６は後述の有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に移動できるようになっている。
【００５０】
導電性液体１６には、例えば溶媒としての水と、溶質としての所定の電解質を含んだ水溶液が用いられている。具体的には、例えば１ｍｍｏｌ／Ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）の水溶液が導電性液体１６に用いられている。また、導電性液体１６には、例えば自己分散型顔料によって黒色に着色されたものが使用されている。
【００５１】
また、導電性液体１６は黒色に着色されているので、当該導電性液体１６は、各画素において、光の透過を許容または阻止するシャッターとして機能するようになっている。つまり、表示素子１０の各画素では、後に詳述するように、導電性液体１６が表示用空間Ｓの内部を参照電極５側（有効表示領域Ｐ１側）または走査電極６側（非有効表示領域Ｐ２側）にスライド移動することによって表示色が黒色またはＲＧＢのいずれかの色に変更されるよう構成されている。
【００５２】
また、オイル１７には、例えば側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから選択された１種または複数種からなる無極性で、かつ、無色透明なオイルが用いられている。また、このオイル１７は、導電性液体１６のスライド移動に伴って、表示用空間Ｓの内部を移動するようになっている。
【００５３】
上部基板２には、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、上部基板２の非表示面側の表面には、カラーフィルタ層１１が形成されている。このカラーフィルタ層１１の非表示面側の表面には、Ｙ方向及びＸ方向にそれぞれ平行となるように設けられたリブ１４ａ及び１４ｂが設けられている。さらに、上部基板２では、カラーフィルタ層１１及びリブ１４ａ、１４ｂを覆うように、撥水膜１２が設けられている。
【００５４】
また、下部基板３には、上部基板２と同様に、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、下部基板３の表示面側の表面には、上記参照電極５及び上記走査電極６が設けられており、これら参照電極５及び走査電極６を覆うように、誘電体層１３が形成されている。さらに、この誘電体層１３を覆うように、撥水膜１５が設けられ、この撥水膜１５上には、上記信号電極４が形成されている。
【００５５】
また、図３に例示するように、参照電極５には、メイン電極部５ｂとこのメイン電極部５ｂよりも寸法が小さくされた交差電極部５ｃが設けられている。同様に、走査電極６には、メイン電極部６ｂとこのメイン電極部６ｂよりも寸法が小さくされた交差電極部６ｃが設けられている。また、これらのメイン電極部５ｂ、６ｂは後述の画素領域Ｐの中央部に設けられ、交差電極部５ｃ、６ｃは画素領域Ｐの端部に設けられている。また、交差電極部５ｃ、６ｃは、誘電体層１３を介在させて、信号電極４と画素領域Ｐの内側で交差するように設置されている。
【００５６】
具体的にいえば、図４に例示するように、メイン電極部５ｂ、６ｂには、同一の正方形状の面状の電極部材が用いられている。また、交差電極部５ｃ、６ｃには、同一の線状の電極部材が用いられており、交差電極部５ｃ、６ｃは、メイン電極部５ｂ、６ｂのＸ方向の中央部に接続されて、Ｙ方向と平行となるように設けられている。そして、交差電極部５ｃ、６ｃは、線状の電極部材によって構成された信号電極４と交差している。
【００５７】
また、メイン電極部５ｂ、６ｂの各一辺の寸法ａは、６００〜９００μｍ程度の値であり、例えば９００μｍである。また、交差電極部５ｃ、６ｃの各Ｘ方向の寸法ｂ（つまり、信号電極４と交差する寸法）は、例えば１５０〜１５μｍの範囲内の値である。また、信号電極４のＹ方向の寸法ｃ（つまり、交差電極部５ｃ、６ｃと交差する寸法）は、例えば３０μｍである。それ故、信号電極４と、交差電極部５ｃ、６ｃとの各交差する領域の面積は、４．５×１０3〜４．５×１０2μｍ2となる。
【００５８】
ここで、信号電極４をメイン電極部５ｂ、６ｂと交差させた場合では、これらの信号電極４と、メイン電極部５ｂ、６ｂとの各交差する領域の面積は、２．７×１０4μｍ2である。従って、本実施形態では、メイン電極部５ｂ、６ｂよりも小さい寸法の交差電極部５ｃ、６ｃに信号電極４を交差させることにより、信号電極４と参照電極５及び走査電極６との各交差する領域の面積を、１７〜２％の範囲内の値で低減することができる。
【００５９】
尚、メイン電極部５ｂ、６ｂとの離間寸法ｄは、例えば１５μｍである。また、信号電極４とメイン電極部５ｂ、６ｂとの各離間寸法ｅは、例えば３０〜１５０μｍの範囲内の値である。
【００６０】
また、下部基板３の背面側（非表示面側）には、例えば白色の照明光を発光するバックライト１８が一体的に組み付けられており、透過型の表示素子１０が構成されている。尚、バックライト１８には、冷陰極蛍光管やＬＥＤなどの光源が用いられている。
【００６１】
カラーフィルタ（Color Filter）層１１には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂと、遮光膜としてのブラックマトリクス部１１ｓとが設けられており、ＲＧＢの各色の画素を構成するようになっている。つまり、カラーフィルタ層１１では、図２に例示するように、ＲＧＢのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがＸ方向に沿って順次設けられるとともに、各々４つのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがＹ方向に沿って設けられており、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ３個及び４個、合計１２個の画素が配設されている。
【００６２】
また、表示素子１０では、図２に例示するように、各画素領域Ｐにおいて、画素の有効表示領域Ｐ１に対応する箇所にＲＧＢのいずれかのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂが設けられ、非有効表示領域Ｐ２に対応する箇所にブラックマトリクス部１１ｓが設けられている。つまり、表示素子１０では、上記表示用空間Ｓに対し、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓによって非有効表示領域Ｐ２（非開口部）が設定され、そのブラックマトリクス部１１ｓに形成された開口部（つまり、いずれかのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂ）によって有効表示領域Ｐ１が設定されている。
【００６３】
また、表示素子１０では、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの各面積は、有効表示領域Ｐ１の面積に対し、同一または若干大きい値が選択されている。一方、ブラックマトリクス部１１ｓの面積は、非有効表示領域Ｐ２の面積に対し、同一または若干小さい値が選択されている。尚、図２では、隣接する画素の境界部を明確にするために、隣接する画素に応じた２つのブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線を点線にて示しているが、実際のカラーフィルタ層１１では、ブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線は存在しない。
【００６４】
また、表示素子１０では、上記仕切壁としてのリブ１４ａ、１４ｂにより表示用空間Ｓが画素領域Ｐ単位に区切られている。すなわち、表示素子１０では、各画素の表示用空間Ｓは、図３に例示するように、互いに対向する２つのリブ１４ａと、互いに対向する２つのリブ１４ｂとによって区画されている。さらに、表示素子１０では、リブ１４ａ、１４ｂによって導電性液体１６が隣接する画素領域Ｐの表示用空間Ｓの内部に流入するのが防がれている。すなわち、リブ１４ａ、１４ｂには、例えば光硬化性樹脂が用いられており、これらのリブ１４ａ、１４ｂでは、隣接する画素間で導電性液体１６の流入出が防止されるように、カラーフィルタ層１１からの突出高さが決定されている。
【００６５】
尚、上記の説明以外に、リブ１４ａ、１４ｂに代えて、例えば上部基板２上で枠状に構成されたリブを画素単位に設けてもよい。また、隣接する画素領域Ｐどうしが気密に区切られるように、上記枠状に構成されたリブの先端部を下部基板３側に密接させてもよい。このようにリブの先端部を下部基板３側に密接させた場合には、当該リブを貫通するように信号電極４を設けることで表示用空間Ｓの内部に信号電極４を設置すればよい。
【００６６】
撥水膜１２、１５には、透明な合成樹脂、好ましくは電圧印加時に導電性液体１６に対し親水層となる、例えばフッ素系樹脂が使用されている。これにより、表示素子１０では、上部基板２及び下部基板３の表示用空間Ｓ側の各表面側での導電性液体１６との間の濡れ性（接触角）を大きく変化させることができ、導電性液体１６の移動速度の高速化を図ることができる。また、誘電体層１３は、例えばパリレンや窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、あるいは酸化アルミニウムを含有した透明な誘電体膜によって構成されている。
【００６７】
参照電極５及び走査電極６には、酸化インジウム系（ＩＴＯ）、酸化スズ系（ＳｎＯ2）、または酸化亜鉛系（ＡＺＯ、ＧＺＯ、あるいはＩＺＯ）などの透明な電極材料が用いられている。これらの各参照電極５及び各走査電極６は、スパッタ法等の公知の成膜方法により、図３に例示したように、下部基板３上に略帯状に形成されている。
【００６８】
信号電極４には、上述したように、Ｘ方向に平行となるように配置された線状配線が用いられている。また、信号電極４は、導電性液体１６を挿通して、当該導電性液体１６に直接的に接触するように構成されている。これにより、表示素子１０では、表示動作時での導電性液体１６の応答性の向上が図られている。
【００６９】
また、信号電極４の表面には、例えばフッ素系樹脂からなる透明な撥水膜（図示せず）が積層されており、導電性液体１６の移動を円滑に行わせるようになっている。但し、この撥水膜は、信号電極４と導電性液体１６とを電気的に絶縁することはなく、導電性液体１６の応答性向上を阻害しないようになっている。
【００７０】
また、この信号電極４には、導電性液体１６に対して電気化学的に不活性な材料が使用されており、当該信号電極４に上記信号電圧Ｖｄ（例えば、４０Ｖ）が印加されたときでも、導電性液体１６と電気化学反応を極力生じないように構成されている。これにより、信号電極４の電気分解の発生を防いで、表示素子１０の信頼性及び寿命を向上させることができる。
【００７１】
具体的にいえば、信号電極４には、金、銀、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一つを含んだ電極材料が用いられている。また、信号電極４は、上記金属材料からなる細線をカラーフィルタ層１１上に固定したり、スクリーン印刷法などを用いて、カラーフィルタ層１１上に金属材料を含んだ導電性ペースト材などのインク材を載置したりすることで形成されている。
【００７２】
さらに、信号電極４では、その形状が画素の有効表示領域Ｐ１の下方に設けられた参照電極５の透過率を用いて、定められている。具体的にいえば、信号電極４では、７５％〜９５％程度の参照電極５の透過率に基づき、有効表示領域Ｐ１の面積に対し、当該有効表示領域Ｐ１上での信号電極４の占有面積が３０％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下となるように、信号電極４の形状は決定されている。
【００７３】
上記のように構成された表示素子１０の各画素では、図５（ａ）に例示するように、導電性液体１６がカラーフィルタ部１１ｒと参照電極５との間で保持されると、バックライト１８からの光が導電性液体１６により遮光されて、黒色表示（非ＣＦ着色表示）が行われる。一方、図５（ｂ）に例示するように、導電性液体１６がブラックマトリクス部１１ｓと走査電極６との間で保持されると、バックライト１８からの光は導電性液体１６に遮光されることなく、カラーフィルタ部１１ｒを通過することにより、赤色表示（ＣＦ着色表示）が行われる。
【００７４】
ここで、上記のように構成された本実施形態の画像表示装置１の表示動作について、図７も参照して具体的に説明する。
【００７５】
図７は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。
【００７６】
図７において、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、例えば同図の左側から右側に向かう所定の走査方向で、参照電極５及び走査電極６に対して、それぞれ参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓとして上記選択電圧を順次印加する。具体的には、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、参照電極５及び走査電極６に対して、選択電圧としてＨ電圧（第１の電圧）及びＬ電圧（第２の電圧）をそれぞれ順次印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、この選択ラインでは、信号ドライバ７は外部からの画像入力信号に応じて、対応する信号電極４に対して、Ｈ電圧またはＬ電圧を信号電圧Ｖｄとして印加する。これにより、選択ラインの各画素では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に移動されて、表示面側の表示色が変更される。
【００７７】
一方、非選択ライン、つまり残り全ての参照電極５及び走査電極６に対しては、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、それぞれ参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓとして上記非選択電圧を印加する。具体的には、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、残り全ての参照電極５及び走査電極６に対して、非選択電圧として、例えば上記Ｈ電圧とＬ電圧の中間の電圧である中間電圧（Ｍｉｄｄｌｅ電圧、以下、“Ｍ電圧”という。）を印加する。これにより、非選択ラインの各画素では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側で不必要な変動を生じることなく静止され、表示面側の表示色が変更されない。
【００７８】
上記のような表示動作を行う場合、参照電極５、走査電極６、及び信号電極４への印加電圧の組み合わせは、表１に示されるものとなる。さらに、導電性液体１６の挙動及び表示面側の表示色は、表１に示すように、印加電圧に応じたものとなる。なお、表１では、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧をそれぞれ"Ｈ"、"Ｌ"、及び“Ｍ”にて略記している（後掲の表２でも同様。）。また、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧の具体的な値は、それぞれ例えば＋７Ｖ、−７Ｖ、及び０Ｖである。
【００７９】
【表１】
2010072482.tif 000003
【００８０】
＜選択ラインでの動作＞
選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＨ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、共にＨ電圧が印加されているので、これらの参照電極５と信号電極４との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極４と走査電極６との間では、走査電極６に対して、Ｌ電圧が印加されているので、電位差が生じている状態となる。このため、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている走査電極６側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図５（ｂ）に例示したように、非有効表示領域Ｐ２側に移動した状態となり、オイル１７を参照電極５側に移動させて、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを許容する。これにより、表示面側での表示色は、カラーフィルタ部１１ｒによる赤色表示（ＣＦ着色表示）の状態となる。また、画像表示装置１では、隣接するＲＧＢの３つの全画素において、それらの導電性液体１６が非有効表示領域Ｐ２側に移動して、ＣＦ着色表示が行われたときに、当該ＲＧＢの画素からの赤色光、緑色光、及び青色光が白色光に混色して、白色表示が行われる。
【００８１】
一方、選択ラインにおいて、信号電極４に対してＬ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、電位差が生じ、信号電極４と走査電極６との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている参照電極５側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図５（ａ）に例示したように、有効表示領域Ｐ１側に移動した状態となり、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを阻止する。これにより、表示面側での表示色は、導電性液体１６による黒色表示（非ＣＦ着色表示）の状態となる。
【００８２】
＜非選択ラインでの動作＞
非選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＨ電圧が印加されているときでは、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。この結果、表示色は、現状の黒色表示またはＣＦ着色表示から変更されずに維持される。
【００８３】
同様に、非選択ラインにおいて、信号電極４に対してＬ電圧が印加されているときでも、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
【００８４】
以上のように、非選択ラインにおいては、信号電極４がＨ電圧及びＬ電圧のいずれかの電圧であっても、導電性液体１６は移動せずに、静止して、表示面側での表示色は変化しない。
【００８５】
一方、選択ラインにおいては、信号電極４への印加電圧に応じて、上述のように、導電性液体１６を移動させることができ、表示面側での表示色を変更させることができる。
【００８６】
また、画像表示装置１では、表１に示した印加電圧の組み合わせによって、選択ライン上の各画素での表示色は、例えば図７に示すように、各画素に対応する信号電極４への印加電圧に応じて、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂによるＣＦ着色（赤色、緑色、あるいは青色）または導電性液体１６による非ＣＦ着色（黒色）となる。また、参照ドライバ８及び走査ドライバ９が、それぞれ参照電極５及び走査電極６の選択ラインを、例えば図７の左から右へ走査動作を行う場合、画像表示装置１の表示部での各画素の表示色もまた同図７の左から右に向かって順次変化することとなる。したがって、参照ドライバ８及び走査ドライバ９による選択ラインの走査動作を高速で行うことにより、画像表示装置１において、表示部での各画素の表示色も高速に変化させることが可能となる。さらに、選択ラインの走査動作に同期させて信号電極４への信号電圧Ｖｄの印加を行うことにより、画像表示装置１では、外部からの画像入力信号に基づいて、動画像を含んだ種々の情報を表示することが可能となる。
【００８７】
また、参照電極５、走査電極６、及び信号電極４への印加電圧の組み合わせは、表１に限定されるものではなく、表２に示すものでもよい。
【００８８】
【表２】
2010072482.tif 000004
【００８９】
すなわち、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、例えば同図の左側から右側に向かう所定の走査方向で、参照電極５及び走査電極６に対して、選択電圧としてＬ電圧（第２の電圧）及びＨ電圧（第１の電圧）をそれぞれ順次印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、この選択ラインでは、信号ドライバ７は外部からの画像入力信号に応じて、対応する信号電極４に対して、Ｈ電圧またはＬ電圧を信号電圧Ｖｄとして印加する。
【００９０】
一方、非選択ライン、つまり残り全ての参照電極５及び走査電極６に対しては、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、非選択電圧としてＭ電圧を印加する。
【００９１】
＜選択ラインでの動作＞
選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＬ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、共にＬ電圧が印加されているので、これらの参照電極５と信号電極４との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極４と走査電極６との間では、走査電極６に対して、Ｈ電圧が印加されているので、電位差が生じている状態となる。従って、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている走査電極６側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図５（ｂ）に例示したように、非有効表示領域Ｐ２側に移動した状態となり、オイル１７を参照電極５側に移動させて、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを許容する。これにより、表示面側での表示色は、カラーフィルタ部１１ｒによる赤色表示（ＣＦ着色表示）の状態となる。また、表１に示した場合と同様に、隣接するＲＧＢの３つの全画素において、ＣＦ着色表示が行われたときには、白色表示が行われる。
【００９２】
一方、選択ラインにおいて、信号電極４に対してＨ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、電位差が生じ、信号電極４と走査電極６との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている参照電極５側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図５（ａ）に例示したように、有効表示領域Ｐ１側に移動した状態となり、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを阻止する。これにより、表示面側での表示色は、導電性液体１６による黒色表示（非ＣＦ着色表示）の状態となる。
【００９３】
＜非選択ラインでの動作＞
非選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＬ電圧が印加されているときでは、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。この結果、表示色は、現状の黒色表示またはＣＦ着色表示から変更されずに維持される。
【００９４】
同様に、非選択ラインにおいて、信号電極４に対してＨ電圧が印加されているときでも、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
【００９５】
以上のように、表２に示した場合でも、表１に示した場合と同様に、非選択ラインにおいては、信号電極４がＨ電圧及びＬ電圧のいずれかの電圧であっても、導電性液体１６は移動せずに、静止して、表示面側での表示色は変化しない。
【００９６】
一方、選択ラインにおいては、信号電極４への印加電圧に応じて、上述のように、導電性液体１６を移動させることができ、表示面側での表示色を変更させることができる。
【００９７】
また、本実施形態の画像表示装置１では、表１及び表２に示した印加電圧の組み合わせ以外に、信号電極４への印加電圧を、Ｈ電圧またはＬ電圧の２値だけではなく、これらのＨ電圧とＬ電圧との間の電圧を、表示面側に表示される情報に応じて変化させることもできる。すなわち、画像表示装置１では、信号電圧Ｖｄを制御することにより、階調表示が可能となる。これにより、表示性能に優れた表示素子１０を構成することができる。
【００９８】
以上のように構成された本実施形態の表示素子１０では、参照電極５及び走査電極６（第１及び第２の電極の一方側）に、メイン電極部５ｂ、６ｂと、メイン電極部５ｂ、６ｂよりも寸法が小さくされた交差電極部５ｃ、６ｃとを設けている。そして、本実施形態の表示素子１０では、交差電極部５ｃ、６ｃが、誘電体層１３を介在させて、信号電極（第１及び第２の電極の他方側）４と交差するように構成されている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、誘電体層１３を介在させて、互いに交差する参照電極５及び走査電極６と信号電極４での面積を小さくすることができる。
【００９９】
従って、本実施形態の表示素子１０では、上記従来例と異なり、誘電体層１３に点欠陥が生じているときでも、この点欠陥に起因して、誘電体層１３が剥離するのを防止することができる。この結果、本実施形態の表示素子１０では、誘電体層１３の剥離による当該誘電体層１３上の信号電極４の破損が発生するのを防ぐことが可能となる。つまり、本実施形態の表示素子１０では、上記点欠陥に起因して、信号電極４の破断（断線）などが生じるのを防ぐことができ、当該信号電極４に沿った複数の画素において、黒線や輝線などの表示不良が発生するのを防止することができる。これにより、本実施形態では、信頼性に優れた表示素子１０を構成することができる。
【０１００】
また、本実施形態では、交差電極部５ｃ、６ｃは線状の電極部材により構成されているので、互いに交差する参照電極５及び走査電極６と信号電極４での面積を確実に小さくすることができ、上記誘電体層１３の剥離をも確実に防止し、信頼性に優れた表示素子１０を容易に構成することができる。
【０１０１】
また、本実施形態の表示素子１０では、複数の参照電極５及び複数の走査電極６が、互いに交互に、かつ、複数の信号電極４と交差するように、下部基板（第２の基板）３側に設けられている。また、本実施形態の表示素子１０では、信号ドライバ（信号電圧印加部）７、参照ドライバ（参照電圧印加部）８、及び走査ドライバ（走査電圧印加部）９が信号電極４、参照電極５、及び走査電極６に対して、信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを印加するようになっている。これにより、本実施形態では、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子１０を容易に構成することができる。
【０１０２】
尚、上記の説明以外に、例えば図８に示すように、メイン電極部５ｂ、６ｂの各左端部に、交差電極部５ｃ、６ｃを設ける構成でもよい。
【０１０３】
［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、交差電極部に、複数の線状の電極部材を用いた点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明は省略する。
【０１０４】
すなわち、図９に示すように、本実施形態では、各３本の交差電極部５ｃ、６ｃが画素領域Ｐの内側で信号電極４と交差するように設けられている。これらの各交差電極部５ｃ、６ｃには、Ｙ方向に平行に設けられた線状の電極部材が用いられており、本実施形態では、各交差電極部５ｃ、６ｃと信号電極４との交差部分がメッシュ形状に構成されている。
【０１０５】
また、本実施形態では、交差電極部５ｃ、６ｃにおいて、図４に“ｂ”にて示した信号電極４と交差する寸法が、例えば１５μｍに設定されている。それ故、信号電極４と、交差電極部５ｃ、６ｃとの各交差する領域の面積は、３×４．５×１０2μｍ2となる。この結果、信号電極４をメイン電極部５ｂ、６ｂと交差させた場合に比べて、信号電極４と参照電極５及び走査電極６との各交差する領域の面積を、５％低減することができる。
【０１０６】
以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態では、３本の線状の電極部材を交差電極部５ｃ、６ｃに用いているので、第１の実施形態のものに比べて、誘電体層１３の剥離を確実に防止しつつ、導電性液体１６の移動をより安定させた状態で行うことができる。
【０１０７】
［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、信号電極に、メイン電極部を挟むように、互いに平行に設けられた２つの線状電極部材を用いた点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明は省略する。
【０１０８】
すなわち、図１０に例示するように、本実施形態の信号電極４には、下部基板３上において、表示用空間Ｓの内部で互いに平行に設けられた第１及び第２の信号電極部材４ｂ、４ｃが含まれている。第１及び第２の信号電極部材４ｂ、４ｃの各一端部側は端子部４ａに接続され、第１及び第２の信号電極部材４ｂ、４ｃの各他端部（終端部）側は終端接続部材４ｄによって互いに接続されている。また、これら第１及び第２の信号電極部材４ｂ、４ｃには、Ｘ方向に平行に設けられた線状電極部材が用いられ、終端接続部材４ｄには、Ｙ方向に平行に設けられた線状電極部材が用いられている。
【０１０９】
さらに、第１及び第２の信号電極部材４ｂ、４ｃは、導電性液体１６を挟むように、表示用空間Ｓの内部で当該導電性液体１６の移動方向に沿って設けられている。そして、これら第１及び第２の信号電極部材４ｂ、４ｃは、画素領域Ｐの内側で交差電極部５ｃ、６ｃと各々交差するようになっている。
【０１１０】
以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態では、２つの信号電極部材（線状電極部材）４ｂ、４ｃがメイン電極部５ｂ、６ｂを挟むように設けられているので、導電性液体１６は２つの信号電極部材４ｂ、４ｃとの間で移動されることとなり、当該導電性液体１６の移動をさらに安定させた状態で行うことができる。
【０１１１】
また、本実施形態の２つの各信号電極部材４ｂ、４ｃでは、その終端部が終端接続部材４ｄによって互いに接続されているので、一方の信号電極部材４ｂ、４ｃに断線などが発生したときでも、その悪影響を排除して、導電性液体１６を適切に移動させることができる。
【０１１２】
尚、上記の説明以外に、例えば図１１に示すように、メイン電極部５ｂ、６ｂの各左端部に、交差電極部５ｃ、６ｃを設ける構成でもよい。
【０１１３】
［第４の実施形態］
図１２は、本発明の第４の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、２つのメイン電極部材をメイン電極部に含めるとともに、交差電極部を２つのメイン電極部材の間に設けた点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明は省略する。
【０１１４】
すなわち、図１２に示すように、本実施形態の参照電極５では、各画素領域Ｐに設けられるメイン電極部が、２つのメイン電極部材５ｄによって構成されている。また、参照電極５では、交差電極部５ｃが２つのメイン電極部材５ｄの間でＸ方向に平行に設けられており、画素領域ＰのＹ方向での中央部で信号電極４と交差するようになっている。さらに、参照電極５では、隣接する２つの画素領域Ｐの間に、線状の電極部材で構成された接続部材５ｅがＹ方向に平行に設けられている。そして、接続部材５ｅが、隣接する２つの各画素領域Ｐに設けられた２つのメイン電極部材５ｄを接続している。
【０１１５】
同様に、走査電極６では、各画素領域Ｐに設けられるメイン電極部が、２つのメイン電極部材６ｄによって構成されている。また、走査電極６では、交差電極部６ｃが２つのメイン電極部材６ｄの間でＸ方向に平行に設けられており、画素領域ＰのＹ方向での中央部で信号電極４と交差するようになっている。さらに、走査電極６では、隣接する２つの画素領域Ｐの間に、線状の電極部材で構成された接続部材６ｅがＹ方向に平行に設けられている。そして、接続部材６ｅが、隣接する２つの各画素領域Ｐに設けられた２つのメイン電極部材６ｄを接続している。
【０１１６】
ここで、図１３を参照して、メイン電極部材５ｄ、６ｄ及び交差電極部５ｃ、６ｃについて具体的に説明する。
【０１１７】
図１３は、図１２に示したメイン電極部及び交差電極部の構成を示す拡大平面図である。
【０１１８】
図１３に例示するように、メイン電極部材５ｄ、６ｄには、同一の長方形状の面状の電極部材が用いられている。メイン電極部材５ｄ、６ｄの各長辺は、上記寸法ａに設定されており、各短辺は、寸法ａ／３に設定されている。また、交差電極部５ｃ、６ｃは、メイン電極部材５ｄ、６ｄのＸ方向の中央部に接続されている。また、接続部材５ｅ、６ｅには、交差電極部５ｃ、６ｃと同一の線状の電極部材が用いられている。また、信号電極４は、交差電極部５ｃ、６ｃのＹ方向の中央部と交差するように設置されている。
【０１１９】
以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態では、メイン電極部に、２つのメイン電極部材５ｄ、６ｄが含まれるとともに、２つのメイン電極部材５ｄ、６ｄの間に、交差電極部５ｃ、６ｃが設けられている。これにより、本実施形態では、信号電極（第１の電極）４と、参照電極５及び走査電極６（第２の電極）とは、表示用空間Ｓの中央部で交差することとなり、導電性液体１６の移動をより安定させた状態で行うことができる。
【０１２０】
尚、上記の説明以外に、例えば図１４に示すように、メイン電極部材５ｄ、６ｄの各左端部に、交差電極部５ｃ、６ｃを設ける構成でもよい。
【０１２１】
［第５の実施形態］
図１５は、本発明の第５の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図において、本実施形態と上記第４の実施形態との主な相違点は、交差電極部に、複数の線状の電極部材を用いた点である。なお、上記第４の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明は省略する。
【０１２２】
すなわち、図１５に示すように、本実施形態では、各３本の交差電極部５ｃ、６ｃが画素領域Ｐの内側で信号電極４と交差するように設けられている。これらの各交差電極部５ｃ、６ｃには、Ｙ方向に平行に設けられた線状の電極部材が用いられており、本実施形態では、各交差電極部５ｃ、６ｃと信号電極４との交差部分がメッシュ形状に構成されている。
【０１２３】
また、本実施形態では、各３本の接続部材５ｅ、６ｅが第４の実施形態と同様に、隣接する２つの画素領域Ｐの間に設けられている。これらの各接続部材５ｅ、６ｅには、Ｙ方向に平行に設けられた線状の電極部材が用いられており、接続部材５ｅ、６ｅは、隣接する２つの各画素領域Ｐに設けられた２つのメイン電極部材５ｄ、６ｄを接続している。
【０１２４】
以上の構成により、本実施形態では、上記第４の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態では、３本の線状の電極部材を交差電極部５ｃ、６ｃに用いているので、第４の実施形態のものに比べて、誘電体層１３の剥離を確実に防止しつつ、導電性液体１６の移動をより安定させた状態で行うことができる。
【０１２５】
尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２６】
例えば、上記の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた画像表示装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部が設けられた電気機器であれば何等限定されるものではなく、例えば電子手帳等のＰＤＡなどの携帯情報端末、パソコンやテレビなどに付随する表示装置、あるいは電子ペーパーその他、各種表示部を備えた電気機器に好適に用いることができる。
【０１２７】
また、上記の説明では、導電性液体への電界印加に応じて、当該導電性液体を移動させるエレクトロウェッティング方式の表示素子を構成した場合について説明したが、本発明の表示素子は、これに限定されるものではなく、外部電界を利用して、表示用空間の内部で導電性液体を動作させることにより、表示面側の表示色を変更可能な電界誘導型の表示素子であれば何等限定されるものではなく、電気浸透方式、電気泳動方式、誘電泳動方式などの他の方式の電界誘導型表示素子に適用することができる。
【０１２８】
但し、上記各実施形態のように、エレクトロウェッティング方式の表示素子を構成する場合の方が、導電性液体を低い駆動電圧で高速に移動させることが可能となる。また、エレクトロウェッティング方式の表示素子では、導電性液体の移動に応じて表示色が変更されるので、液晶表示装置等と異なり、視野角依存性がない点でも好ましい。さらには、画素毎にスイッチング素子を設ける必要がないので、構造簡単で高性能なマトリクス駆動方式の表示素子を低コストで構成できる点でも好ましい。しかも、液晶層などの複屈折材料を用いていないので、情報表示に使用される、バックライトからの光や外光の光利用効率に優れた高輝度な表示素子を容易に構成できる点でも好ましい。
【０１２９】
また、上記の説明では、第１の電極としての信号電極と、第２の電極としての参照電極及び走査電極を設けて、導電性液体を有効表示領域側または非有効表示領域側にスライド移動させることによって、表示面側の表示色を変更する構成について説明したが、本発明の表示素子は、誘電体層を介在させて、互いに交差するように設けられた第１及び第２の電極を有し、導電性液体の移動（導電性液体の形状変化を含む。）させて、表示面側の表示色を変更するものであれば何等限定されない。
【０１３０】
但し、上記の各実施形態のように、３つの電極を設けて、導電性液体をスライド移動させる場合の方が、導電性液体の形状を変化させるものに比べて、表示面側の表示色の切換速度の高速化及び省力化を容易に図ることができる点で好ましい。
【０１３１】
また、上記の説明では、信号電極（第１の電極）と、参照電極及び走査電極（第２の電極）のうち、参照電極及び走査電極にメイン電極部と交差電極部を設けた構成について説明したが、本発明の表示素子はこれに限定されるものではなく、信号電極にメイン電極部と交差電極部を設けてもよい。
【０１３２】
また、上記の説明では、参照電極及び走査電極（第２の電極）において、同一形状のメイン電極部及び交差電極部を設けた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば参照電極のメイン電極部と走査電極のメイン電極部とを互いに異なる形状とすることもできる。
【０１３３】
また、上記第２及び第４の実施形態の説明では、Ｙ方向に平行に設けられた３本の線状の電極部材を交差電極部に用いた場合について説明したが、本発明の交差電極部はメイン電極部よりも寸法が小さくされているものであればよく、線状の電極部材の使用本数や寸法などは上記のものに何等限定されない。また、例えばＹ方向に対して、所定角度で傾斜した電極部材を交差電極部に用いることもできる。
【０１３４】
また、上記の説明では、バックライトを備えた透過型の表示素子を構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、拡散反射板などの光反射部を有する反射型や、前記光反射部とバックライトとを併用した半透過型の表示素子にも適用することができる。
【０１３５】
また、上記の説明では、参照電極及び走査電極を有効表示領域側及び非有効表示領域側にそれぞれ設置した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、参照電極及び走査電極を非有効表示領域側及び有効表示領域側にそれぞれ設置してもよい。
【０１３６】
また、上記の説明では、透明な電極材料を用いて参照電極及び走査電極を構成した場合について説明したが、本発明は参照電極及び走査電極のうち、画素の有効表示領域に対向するように設置される一方の電極だけを透明な電極材料によって構成すればよく、有効表示領域に対向されない他方の電極には、アルミニウム、銀、クロム、その他の金属などの不透明な電極材料を使用することができる。
【０１３７】
また、上記の説明では、信号電極に線状配線を用いた場合について説明したが、本発明の信号電極はこれに限定されるものではなく、網状配線などの他の形状に形成された配線も使用することができる。
【０１３８】
但し、上記の各実施形態のように、透明な透明電極が用いられた参照電極及び走査電極の透過率を用いて、信号電極の形状を定める場合の方が、不透明な材料を使用して信号電極を構成したときでも、当該信号電極の影が表示面側に現れるのを防ぐことができ、表示品位が低下するのを抑えることができる点で好ましく、さらには線状配線を用いた場合には、上記表示品位の低下を確実に抑えることができる点でより好ましい。
【０１３９】
また、上記の説明では、塩化カリウムの水溶液を導電性液体に用いるとともに、金、銀、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一つを用いて、信号電極を構成した場合について説明したが、本発明は表示用空間の内部に設置されて、導電性液体と接触する信号電極に、当該導電性液体に対して電気化学的に不活性な材料を用いたものであれば何等限定されない。具体的にいえば、導電性液体には、塩化亜鉛、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アルカリ金属水酸化物、酸化亜鉛、塩化ナトリウム、リチウム塩、リン酸、アルカリ金属炭酸塩、酸素イオン伝導性を有するセラミックスなどの電解質を含んだものを使用することができる。また、溶媒には、水以外に、アルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコールなどの有機溶媒を使用することもできる。さらに、本発明の導電性液体には、ピリジン系、脂環族アミン系、または脂肪族アミン系などの陽イオンと、フッ化物イオンやトリフラート等のフッ素系などの陰イオンとを含んだイオン液体（常温溶融塩）を使用することもできる。
【０１４０】
但し、上記の各実施形態のように、所定の電解質を溶かした水溶液を導電性液体に使用する場合の方が、取扱性に優れるとともに、製造が簡単な表示素子を容易に構成することができる点で好ましい。
【０１４１】
また、本発明の信号電極には、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、クロム、チタン、タンタル、ニオブあるいはそれらの合金などの導電性を有する金属を用いた電極本体と、この電極本体の表面を覆うように設けられた酸化被膜とを備えた不動態を使用することができる。
【０１４２】
但し、上記の各実施形態のように、金、銀、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一つを信号電極に用いる場合の方が、イオン化傾向の小さい金属を使用することとなり、当該電極の簡略化を図りつつ、導電性液体との間での電気化学反応を確実に防ぐことが可能となって信頼性の低下が防がれた長寿命な表示素子を容易に構成することができる点で好ましい。また、イオン化傾向の小さい金属は導電性液体との間の界面に生じる界面張力を比較的小さくすることができることから、導電性液体を移動させないときでは、その固定位置で当該導電性液体を安定した状態で容易に保持できる点でも好ましい。
【０１４３】
また、上記の説明では、無極性のオイルを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導電性液体と混じり合わない絶縁性流体であればよく、例えばオイルに代えて、空気を使用してもよい。また、オイルとして、シリコーンオイル、脂肪系炭化水素などを使用することができる。
【０１４４】
但し、上記の各実施形態のように、導電性液体と相溶性がない無極性のオイルを用いた場合の方が、空気と導電性液体とを用いる場合よりは、無極性のオイル中で導電性液体の液滴がより移動し易くなって、当該導電性液体を高速移動させることが可能となり、表示色を高速に切り換えられる点で好ましい。
【０１４５】
また、上記の説明では、黒色に着色された導電性液体及びカラーフィルタ層を用いて、ＲＧＢの各色の画素を表示面側に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の画素領域が、表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられているものであればよい。具体的には、ＲＧＢ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）のＣＭＹ、またはＲＧＢＹＣなどに着色された複数色の導電性液体を用いることもできる。
【０１４６】
また、上記の説明では、カラーフィルタ層を上部基板（第１の基板）の非表示面側の表面に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の基板の表示面側の表面や下部基板（第２の基板）側にカラーフィルタ層を設置することもできる。このように、カラーフィルタ層を用いる場合の方が、複数色の導電性液体を用意する場合に比べて、製造簡単な表示素子を容易に構成できる点で好ましい。また、このカラーフィルタ層に含まれたカラーフィルタ部（開口部）及びブラックマトリクス部（遮光膜）により、表示用空間に対し、有効表示領域及び非有効表示領域をそれぞれ適切に、かつ、確実に設定することができる点でも好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は、誘電体層に点欠陥が生じているときでも、点欠陥に起因して、誘電体層が剥離するのを防止することができる信頼性に優れた表示素子、及びこれを用いた高性能な電気機器に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置を説明する平面図である。
【図２】表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。
【図３】非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。
【図４】図３に示したメイン電極部及び交差電極部の構成を示す拡大平面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図６】図５（ａ）に示した矢印ＶＩ方向に見た場合における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図７】上記画像表示装置の動作例を説明する図である。
【図８】非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側でのメイン電極部及び交差電極部の変形例の構成を示す拡大平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。
【図１１】非表示面側から見た場合での図１０に示した下部基板側でのメイン電極部及び交差電極部の変形例の構成を示す拡大平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。
【図１３】図１２に示したメイン電極部及び交差電極部の構成を示す拡大平面図である。
【図１４】非表示面側から見た場合での図１２に示した下部基板側でのメイン電極部及び交差電極部の変形例の構成を示す拡大平面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態にかかる表示素子において、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  画像表示装置（電気機器）
２  上部基板（第１の基板）
３  下部基板（第２の基板）
４  信号電極
４ｂ  第１の信号電極部材（線状電極部材）
４ｃ  第２の信号電極部材（線状電極部材）
４ｄ  終端接続部材
５  参照電極
５ｂ  メイン電極部
５ｃ  交差電極部（電極部材）
５ｄ  メイン電極部材（メイン電極部）
６  走査電極
６ｂ  メイン電極部
６ｃ  交差電極部（電極部材）
６ｄ  メイン電極部材（メイン電極部）
７  信号ドライバ（信号電圧印加部）
８  参照ドライバ（参照電圧印加部）
９  走査ドライバ（走査電圧印加部）
１０  表示素子
１１  カラーフィルタ層
１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ  カラーフィルタ部（開口部）
１１ｓ  ブラックマトリクス部（遮光膜）
１３  誘電体層
１４ａ、１４ｂ  リブ（仕切壁）
１６  導電性液体
１７  オイル（絶縁性流体）
Ｓ  表示用空間
Ｐ  画素領域
Ｐ１  有効表示領域
Ｐ２  非有効表示領域
【図１】
2010072482.tif 000005
【図２】
2010072482.tif 000006
【図３】
2010072482.tif 000007
【図４】
2010072482.tif 000008
【図５】
2010072482.tif 000009
【図６】
2010072482.tif 000010
【図７】
2010072482.tif 000011
【図８】
2010072482.tif 000012
【図９】
2010072482.tif 000013
【図１０】
2010072482.tif 000014
【図１１】
2010072482.tif 000015
【図１２】
2010072482.tif 000016
【図１３】
2010072482.tif 000017
【図１４】
2010072482.tif 000018
【図１５】
2010072482.tif 000019