(57)【要約】  【課題】  エレクトロウェッティング方式の電子ペーパデイスプレイにおいて、電圧の印加して移動させる液体の移動速度を高速化させる。  【解決手段】  外部電場を利用して着色の導電性液体を移動させ、該導電性液体を表示側の上部空間に流入させることにより着色画像表示を行わせる一方、前記上部空間から前記導電性液体を流出させて上部空間の下層に配置した反射層による白色表示に変化させて表示させるエレクトロウエッテング方式の画像表示装置において、  前記上部空間へ前記導電性液体を流入させる上部電源回路と、該上部空間から前記導電性液体を流出させる下部電源回路を設け、前記上部電源回路と下部電源回路とに夫々回路開閉手段を設け、該回路開閉手段を交互に開閉させ、前記上部空間への前記導電性性液体の流入・流出を電圧制御で切り替えられる構成としている。  【選択図】  図１
2006243169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置の積層される層の間の空間あるいは／および層の内部に設けられた空間へ、導電性液体を流入させる第一電源回路と、前記空間から前記導電性液体を流出させる第二電源回路を備え、
前記第一電源回路と第二電源回路とが夫々電源手段に接続され、該電源手段から第一電源回路と第二電源回路へ印加される電圧を変化させ、前記空間への前記導電性性液体の流入・流出が電圧制御で表示が切り替えられる構成としていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第一電源回路と第二電源回路にそれぞれ接続される電極が前記空間の周面および該空間と連通される前記導電性液体の流通路に沿って配置され、前記電圧制御で前記導電性液体をエレクトロウェッティング方式で前記空間に流入、流出させる構成としている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記空間は表示側の上部空間とされ、前記第一電源回路は上部電源回路、第二電源回路は下部電源回路とされ、
前記導電性液体は着色液体とされると共に、前記上部空間の下部に光反射層からなる中間層が設けられ、前記導電性液体が、前記上部空間に流入すると着色表示されると共に流出されると前記光反射層により白色表示がなされる構成としている反射型の請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記空間は上部空間とされ、前記第一電源回路は上部電源回路、第二電源回路は下部電源回路とされ、
前記導電性液体は着色液体とされると共に、前記上部空間の下部に光透過層からなる中間層と、該中間層の下部にバックライトが設けられ、前記導電性液体が、前記上部空間に流入すると着色表示されると共に流出すると前記バックライトで白色表示がなされる構成としている透過型の請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記空間は上部空間とされ、前記第一電源回路は上部電源回路、第二電源回路は下部電源回路とされ、
前記導電性液体は着色液体とされると共に、前記上部空間の下部に光反射層と光透過層とが並設された中間層が設けられると共に、少なくとも前記光透過層の下部にバックライトが設けられ、前記導電性液体が、前記上部空間に流入すると着色表示されると共に流出すると光反射層と前記バックライトで白色表示がなされる構成としている半透過型の請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記中間層に垂直方向の貫通孔が設けられると共に、該中間層の上部に水平方向とした設けられた前記上部空間と、中間層の下部に水平方向としに設けられた下部空間を備え、これら上下空間が前記貫通孔を介して連通され、この連通される貫通孔、上部空間および下部空間の内部に前記導電性液体が流通可能に密封され、
前記上部空間の周面に透明な第一層からなる上部電極が配置されると共に、前記下部空間の周面に第二層からなる下部電極が配置され、かつ、前記貫通孔の周面に露出する電極が配置され、
前記上部電極と下部電極とはそれぞれ前記貫通孔に露出する電極に接続されると共にそれぞれ前記電圧制御を行う回路開閉手段が介設された前記上部電源回路と下部電源回路が備えられている請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記貫通孔に露出される電極は１つの共通電極とされている請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記貫通孔に露出される前記電極は、該貫通孔の上端側内面に露出すると共に前記上部空間の下面に沿って設けられる電極と、前記貫通穴の下端側内面に沿って露出すると共に前記下部空間の上面に沿って設けられる一対の電極からなる請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記中間層に垂直方向の貫通孔が設けられ、該中間層の上部に水平方向で設けられる前記上部空間が前記貫通孔と連通され、この連通される貫通孔と上部空間の内部に前記導電性液体が流通可能に密封され、
前記上部空間の表示側の周面に透明な第一層からなる前記上部電極が配置されると共に、前記貫通孔の下端に露出する前記下部電極が配置され、かつ、前記貫通孔の周面に露出する電極が配置され、
前記上部電極と下部電極とはそれぞれ前記貫通孔に露出する電極に接続されると共にそれぞれ前記電圧制御を行う回路開閉手段が介設された前記上部電源回路と下部電源回路が備えられている請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記中間層の中心部に１つの前記貫通孔が設けられ、前記上部空間の長さ方向の中心と連通されている請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記中間層の一端に１つの前記貫通孔が設けられ、前記上部空間の長さ方向の一端が前記貫通孔に連通されている請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記中間層の中心部に前記貫通孔が設けられ、該貫通孔は前記上部空間と下部空間の長さ方向の中心部と連通され、かつ、前記中間層の一端に切換用貫通孔が設けられ、前記上部空間と下部空間の長さ方向の一端が前記切換用貫通孔を介して連通されている請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記中間層の両端にそれぞれ前記貫通孔が設けられ、該貫通孔は前記上部空間と下部空間の長さ方向の両端で連通され、
前記上部空間へ前記導電性液体が一端側の貫通孔より流入され、上部空間から前記導電性液体が他端側の貫通孔より流出される請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記上部電極と前記貫通孔に露出して設けられる前記電極の表面に、誘電体膜と撥水膜とが順次積層配置され、前記導電性液体と接する最内面に前記撥水膜が位置されている請求項６至請求項１３のいずれか１項の記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記空間および該空間と連通される導電性液体の流通部には、着色された導電性液体と、該導電性液体と交じりあわない絶縁性のオイルあるいは空気が密封され、前記電圧制御で導電性液体と、前記オイルあるいは空気の位置が切り換わる構成とされている請求項２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
透明層に多数の貫通孔が設けられ、これら貫通孔の中空部が前記空間とされると共に、前記複数の貫通孔の下端開口に連通される下部空間が設けられ、
これら下部空間と前記貫通孔に導電性液体が充填され、
前記貫通孔の内面に露出させて配置した上部電極と、貫通孔の下端開口に面して配置される着色した共通電極と、前記下部空間の内面に露出させて配置した下部電極とが設けられ、
前記上部電極と下部電極とはそれぞれ前記共通電極に接続されると共にそれぞれ回路開閉手段が介設された前記第一電源回路と第二電源回路が備えられ、
前記電圧制御で前記貫通孔と前記下部空間とに前記導電性液体が切り換えられて流入させる構成としている請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記空間は隣接する画素の空間と隔壁で区切られている請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に関し、特に、外部電場を利用して液体を移動させるエレクトロウェッティング現象を利用した電子ペーパーディスプレイに好適に用いられ、
カラー液体を高速移動させるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、透明もしくは着色の液体の移動現象を利用して表示を行う電子ディスプレイが提案されている。例えば、外部電場を利用して液体を移動させて表示する方式として、電気浸透方式とエレクトロウェッティング方式がある。
【０００３】
前記電気浸透方式は、多孔質体の表面の液体含浸率を制御して外光を散乱させ、外光に対する光反射率や光透過率を制御し、予め多孔質体と透明液体の屈折率を一致させておき、多孔質体の貫通孔内に液体で満たさせると透明となり、貫通孔から液体が流出すると光散乱が生じる構成とされている。
【０００４】
後記エレクトロウェッティング方式は、多孔質体の細孔内の液体に対する電界印加で液体の界面張力を変化させ、電気毛管現象で貫通孔に沿って液体を移動させる一方、電界除去により細孔から液体を流出させる現象を利用している。
詳しくは、細孔の内面に設けられる電極と外部電極との間のスイッチが閉じられる電圧ＯＮ時には、液体に電界を印加され、液体の細孔内面に対する濡れ性が変化し、液体の細孔内面に対する接触角が減少し、この現象に基づいて、液体は細孔内を電気毛管現象で移動していく。一方、スイッチが開かれ、液体に対する電界印加が除去されると、細孔内面に対する液体の濡れ性が変化して接触角度は急激に増大し、この現象に基づいて液体は細管から流出される。
【０００５】
表示装置において動画表示を行うためには、細孔内で液体を高速且つ低電圧で移動（上下運動）させなければならない。この点から前記電気浸透方式とエレクトロウエッティング方式とを比較すると、エレクトロウェッティング方式が液体を高速に移動させることが可能となる。
【０００６】
従来、 特開平１０−３９７９９号（特許文献１）で電気毛管カラーディスプレイシートを用いたカラー表示装置が提案されている。
前記特許文献１に開示された電気毛管カラーディスプレイシートでは、図１６に示すように、３枚の透明シート１、２、３を間隔をあけて配置して上側通路４と下側通路５を設け、これら上下通路４と５に連通する２つのリザーバ６、７を中間シート２に設け、前記リザーバ６、７、上下通路４、５に着色の導電性液体Ｌ１と無色あるいは反対色の導電性液体Ｌ２を密封している。表示面に隣接する上側通路４に電極８（８Ａ、８Ｂ）と対の電極９とを取り付けている。前記電極８と９の回路を閉じて電圧を印加することにより上側通路４の内壁面に対する着色液体Ｌ１の濡れ性を変化させ、電気毛管現象で、着色液体Ｌ１を上側通路４に広がるように流入させて着色状態としている。一方、前記回路を開くことにより、上側通路４の内壁面への着色液体Ｌ１の濡れ性を変化させて、リザーバ７内の透明液体Ｌ２を上側通路４に流入させると共に着色液体Ｌ１をリザーバ６側へと流出させて透明表示としている。
【０００７】
前記電気毛管カラー表示装置では、電極８と電極９の回路を閉じて電圧を印加した時は電場により導電性液体の上側通路内面に対する接触角度を変えて液体を上側通路内に広がるように移動しているが、回路を開じてリザーバに戻す時は導電性液体自体が有する固有の表面張力で液体を移動している。よって、リザーバに戻る速度は導電性液体自体の物性に応じたものとなり、導電性液体の移動の高速化に限界がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、導電性液体を空間から流出させる速度を、流入させる速度と同程度に高速化し、
動画表示を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、空間へ導電性液体を流入させる第一電源回路と、前記空間から前記導電性液体を流出させる第二電源回路を備え、
前記第一電源回路と第二電源回路とが夫々電源手段に接続され、該電源手段から第一電源回路と第二電源回路へ印加される電圧を変化させ、前記空間への前記導電性性液体の流入・流出が電圧制御で表示が切り替えられる構成としていることを特徴とす画像表示装置を提供している。
【００１１】
即ち、本発明の状画像表示装置では、空間への導電性液体の流入と該空間からの流出の両方を外部電場を与えて移動させ、前記特許文献１に問題となる表示側の上部空間からの導電性液体の流出も導電性液体固有の表面張力による移動だけに頼らず、電圧制御で強制的に行う双極構造としている。
このように、導電性液体の空間への流入と流出の両方を電圧制御で行うことで導電性液体の流入、流出の両方を高速化させて動画表示を可能としている。
【００１２】
前記したように、電気浸透方式比較してエレクトロウェッティング方式が液体を高速に移動させることができるため、本発明は、第一電源回路と第二電源回路にそれぞれ接続される電極が前記空間の周面および該空間と連通される導電性液体の流通路に沿って配置され、前記電圧制御で導電性液体をエレクトロウェッティング方式で前記空間に流入と流出を行わせていることが好ましい。
【００１３】
前記空間および該空間と連通される導電性液体の流通部には、着色された導電性液体と、該導電性液体と交じりあわない絶縁性のオイルあるいは空気が密封され、前記電圧制御で導電性液体と、前記オイルあるいは空気の位置が切り換わる構成とされていることが好ましい。
なお、導電性液体を着色液体とせずに、光散乱粒子を配合して光散乱液体とする一方、透過される面に着色層を設けたり、前記オイルを着色オイルとしてもよい。
【００１４】
前記導電性液体としては、熱的安定性を有する常温溶融塩で、水を含まないイオン性液体が好適に用いられるが、必ずしも前記イオン性液体でなくとも良い。
また、前記絶縁性のオイルとしては、前記イオン性液体と混じり合わない透明あるいは異なる色に着色された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種または複数種が好適に用いられる。
前記イオン性液体と相溶性がない無極性オイルを用いた場合、空気とイオン性液体とを接触させるよりは、無極性オイル中でイオン性液体の液滴がより移動しやすくなり、イオン性液体を高速移動させることが可能となる。
【００１５】
本発明のシート状画像表示装置は、反射型、バックライトを設けた透過型、反射型と透過型とを併用した半透過型のいずれの構成としてもよい。
反射型とする場合は、例えば、前記空間は表示側の上部空間とされ、前記第一電源回路は上部電源回路、第二電源回路は下部電源回路とされ、
前記導電性液体は着色液体とされると共に、前記上部空間の下部に光反射層からなる中間層が設けられ、前記導電性液体が、前記上部空間に流入すると着色表示とされ、上部空間から流出すると前記光反射層により白色表示がなされる構成としている。
【００１６】
透過型とする場合は、例えば、前記上部空間の下部に光透過層からなる中間層が設けられると共に、その下部にバックライトが設けられ、前記導電性液体が前記上部空間から流出すると前記バックライトで白色表示がなされる構成としている。
透過型とするとバックライトが必要となるが、外光が十分でない場合にも画面表示を常時行うことができる。
また、半透過型とする場合は、例えば、前記上部空間の下部に光反射層と光透過層とが並設された中間層が設けられると共に、少なくとも前記光透過層の下部にバックライトが設けられ、前記導電性液体が前記上部空間から流出すると光反射層と前記バックライトで白色表示がなされる構成としている。
半透過型とすると、透過型と同様にバックライトが必要となるが、外光を併用するため、電源消費量を低減することができる。
【００１７】
また、前記したように、導電性液体を着色液体とせずに光散乱液体とし、前記上部空間の下面に着色シートを配置し、上部空間に導電性液体が流入すると白色表示とすると共に上部空間から流出すると着色表示する構成としてもよい。
【００１８】
本発明の画像表示装置においては、導電性液体の流入、流出の両方を電圧制御で行う構成とする限り、前記導電性液体が流通する空間および流通部の位置、電極の配置位置等を変えて構成することができる。
【００１９】
第一の具体的な構成は、前記中間層に垂直方向の貫通孔が設けられると共に、該中間層の上部に水平方向とした前記上部空間と、中間層の下部に水平方向とした下部空間とが設けられ、これら上下空間が前記貫通孔を介して連通され、この連通される貫通孔、上部空間および下部空間の内部に前記導電性液体が流通可能に密封され、
前記上部空間の周面に透明な第一層からなる上部電極が配置されると共に、前記下部空間の周面に第二層からなる下部電極が配置され、かつ、前記貫通孔の周面に露出する電極が配置され、
前記上部電極と下部電極とはそれぞれ前記貫通孔に露出する電極に接続されると共にそれぞれ回路開閉手段が介設された前記上部電源回路と下部電源回路が備えられている。
【００２０】
前記上部電源回路と下部電源回路とは、それぞれ介設した回路開閉手段（スイッチ）を交互にオン／オフさせ、上部電源回路がオンで下部電源回路がオフの時、上部空間へ導電性液体の流入させて着色表示し、逆に上部電源回路がオフで下部電源回路がオンの時、導電性液体を貫通孔を通して下部空間に流出させ白色表示している。
前記上部空間、下部空間の上下幅は約１０μｍ程度とし、中間層（反射シートあるいは／および透過シート）の厚さは１０〜３００μｍとし、貫通孔の直径０．１〜１００μｍとしていることが好ましい。
【００２１】
前記貫通孔に露出して設けられ、導電性液体と直接接触させている電極は１つの共通電極としていることが好ましい。
あるいは、前記貫通孔に露出される前記電極は、該貫通孔の上端側内面に露出すると共に前記上部空間の下面に沿って設けられる電極と、前記貫通穴の下端側内面に沿って露出すると共に前記下部空間の上面に沿って設けられる一対の電極からなるものとしてもよい。  いずれの構成でもよいが、共通電極を１つとして３端子構造とすると加工工数を低減することができる。
【００２２】
第二の具体的な構成は、前記中間層に垂直方向の貫通孔が設けられ、該中間層の上部に水平方向で設けられる前記上部空間と前記貫通孔とが連通され、この連通される貫通孔と上部空間の内部に前記導電性液体が流通可能に密封され、
前記上部空間の表示側の周面に透明な第一層からなる前記上部電極が配置されると共に、前記貫通孔の下端に露出する前記下部電極が配置され、かつ、前記貫通孔の周面に露出する電極が配置され、
前記上部電極と下部電極とはそれぞれ前記貫通孔に露出する電極に接続されると共にそれぞれ回路開閉手段が介設された前記上部電源回路と下部電源回路が備えられている。
【００２３】
前記第二の構成は、第一の構成で設けていた下部空間を無くし、上部空間から流出した導電性液体は貫通孔で貯留する構成とし、下部電極は貫通孔の下端面に配置している。
第一の構成と同様に、前記上部電源回路と下部電源回路とは、それぞれ介設した回路開閉手段（スイッチ）を交互にオン／オフさせ、上部電源回路がオンで下部電源回路がオフの時、上部空間へ導電性性液体の流入させて着色表示し、逆に上部電源回路がオフで下部電源回路がオンの時、導電性液体を貫通孔に排出して白色表示している。
該構成とすると、より単純な構成となり、画像表示装置の厚さを薄くすることができる。
【００２４】
前記第一、第二の構成のいずれにおいても、前記中間層の中心部に１つの前記貫通孔が設けられ、前記上部空間の長さ方向の中心と連通されていることが好ましい。
該構成では貫通孔から上部空間へ導電性液体が流入する際には、貫通孔から２方向に別れて上記上部空間へと広がる一方、上部空間から貫通孔へ導電性液体が流出する際には、貫通孔に上部空間の両側から流入することとなる。
【００２５】
前記構成に変えて、中間層の一端に１つの前記貫通孔が設けられ、前記上部空間の長さ方向の一端と連通される構成としてもよい。
該構成では、貫通孔から上部空間へ導電性液体が流入する際には、貫通孔から上部空間の一端に流入して他端側へと広がる一方、上部空間から貫通孔へ導電性液体が流出する際には、貫通孔に上部空間の一端側から流入することとなる。
該構成とすると、導電性液体の流通方向が一方向となり、導電性液体を上部空間の全域に同一の速度でスムーズに流入、流出させることができる。
【００２６】
また、前記中間層の中心部に１つの前記貫通孔が設けられ、該貫通孔は前記上部空間と下部空間の長さ方向の中心部と連通され、かつ、前記中間層の一端に切換用貫通孔が設けられ、前記上部空間と下部空間の長さ方向の一端が前記切換用貫通孔を介して連通される構成としてもよい。
【００２７】
このように２つの貫通孔を設けることにより、前記導電性液体と共に貫通孔および上下空間内に充填される絶縁性の空気あるいはオイルをそれぞれ異なる貫通孔を通して上部空間と下部空間とに入れ替えることができる。
即ち、上部空間から下部空間へと流出する導電性液体を切換用貫通孔を通して移動させると共に中央の貫通孔に絶縁性の空気あるいはオイルを流通させて上部空間に流入させている。このように、導電性液体と絶縁性流体とを、常に、上部空間→切換用貫通孔→下部空間→中央の貫通孔→上部空間へと一方向に循環させて流通させてもよい。
【００２８】
さらに、前記中間層の両側にそれぞれ前記貫通孔が設けられ、該貫通孔は前記上部空間と下部空間の長さ方向の両端で連通され、
前記上部空間へ前記導電性液体が一端側の貫通孔より流入され、上部空間から前記導電性液体が他端側の貫通孔より流出される構成としてもよい。
該構成としても、前記構成と同様、導電性液体は中間層の囲むように設けた流通部に沿って、常に一方向に循環され、導電性液体と空気あるいはオイルが異なる流通路を通って上部空間に入れ替えることができる。
【００２９】
前記上部電極と前記貫通孔に露出して設けられる前記電極の表面に、誘電体膜と撥水膜とが順次積層配置され、前記導電性液体と接する最内面に前記撥水膜が位置されていることが好ましい。
即ち、前記連続させた上部空間、白色散乱体の貫通孔、下部空間内において、導電性液体の移動速度を高速として動画表示を可能とするため、上部電極、下部電極の表面に誘電体層と疎水性を有する絶縁層を配置し、あるいは、絶縁層の表面に疎水層を配置し、電圧の印加時には疎水層が親水層となるようにすることが好ましい。
前記誘電体層には、例えば、パリレンあるいは酸化アルミナを含有させ、その層厚を１〜０，１μｍ程度とすることが好ましい。
【００３０】
前記した水平方向の上部空間に貫通孔を連通し、上部空間に導電性液体を流入、流出させる方法に変えて、下記の構成としてもよい。
即ち、透明層に多数の貫通孔が設けられ、これら貫通孔の中空部が前記空間とされると共に、前記複数の貫通孔の下端開口に連通される下部空間が設けられ、
これら下部空間と前記貫通孔に導電性液体が充填され、
前記貫通孔の内面に露出させて配置した上部電極と、貫通孔の下端開口に面して配置される着色した共通電極と、前記下部空間の内面に露出させて配置した下部電極とが設けられ、
前記上部電極と下部電極とはそれぞれ前記共通電極に接続されると共にそれぞれ回路開閉手段が介設された前記第一電源回路と第二電源回路が備えられ、
前記電圧制御で前記貫通孔と前記下部空間とに前記導電性液体が切り換えられて流入させる構成としている。
即ち、前記１つの水平方向の上部空間に代えて、多数の垂直方向の貫通孔を設け、これら貫通孔の中空部を上部空間と同等の機能を持たせている。該構成とすると、微細な貫通孔に導電性液体がエレクトロウェッティングの原理と電圧制御の両方で、流入、流出速度を速めることができる。
【００３１】
前記空間は隣接する画素の空間と隔壁で区切られている。
具体的には、前記上部空間は隣接する画素の上部空間と隔壁で区切られている。上部空間と下部空間とを設ける場合には、隣接する画素の上部空間と下部空間と隔壁で区切られている
即ち、各画素の着色導電性液体はＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの着色液体としておき、前記上部空間に着色された着色導電性液体が導入されて広がることにより、フルカラーの画像表示をさせ、かつ、該導電性液体を高速移動させることで、フルカラーの動画表示を行う画像表示装置としている。
【発明の効果】
【００３２】
上述したように、本発明では画像表示装置において、ぞれぞれ第一電源回路と第二電源回路を設け、これら第一、第二電源回路の電圧制御を行うことで、導電性液体を移動させているため、より高速に着色導電性液体を移動させることができ、動画表示に最適なものとすることができる。特に、エレクトロウェッティング方式と前記電圧制御を併用することで、より高速化することができる。
即ち、第一電源回路と第二電源回路にそれぞれ設けたスイッチを交互にオン・オフすることで、表示側の上部空間への導電性液体の流入と流出の両方をエレクトロウェッティングだけに頼らずに迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本発明の図１、図２に示す第１実施形態は、光りを散乱させて白色表示する反射層を構成する反射シート１０と、該反射シート１０と下部空間１１をあけて配置される第１層を構成する第１シートからなる下部電極基板１２と、反射シート１０と上部空間１３あけて配置される透明な第２層を構成する第２シートからなる上部電極基板１４を備えている。即ち、中間層として反射シート１０を備え、該反射シート１０の上下面に沿って上下空間１３、１１を設けている。
該反射シート１０および上下電極基板１２、１４となる第１シートおよび第２シートはいずれも絶縁材料から形成している。なお、上部電極基板１４側が画像表示側となる。
【００３４】
反射シート１０の厚さ方向（図中、垂直方向）に貫通孔１５を設け、その下端１５ａは、直交する水平方向の下部空間１１と、上端１５ｂは水平方向の上部空間１３と連通し、これら連続した下部空間１１、貫通孔１５、上部空間１３とでＨ形状の液体貯留部２０を構成している。前記下部空間１１、上部空間１３は図１、図２に示すように、白色の仕切壁４０で仕切り、前記下部空間１１、貫通孔１５、上部空間１３を密閉された循環流路からなる液体貯留部２０としている。
【００３５】
前記液体貯留部２０には、着色されているイオン導電性液体（以下、導電性液体と略す）２１と、絶縁性のオイル２２とを密封している。該オイル２２は導電性液体２１と混じり合わない物性を有するもので、透明あるいは導電性液体２１とは異なる色に着色された、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のオイルを用いている。
前記仕切壁４０により区画された隣接の液体貯留部２０には異なる色に着色された水を含まない導電性液体を密封している。
なお、着色された導電性液体はイオン性液体に限定されないが、蒸気圧がゼロであり、熱的安定性に優れ、かつ導電率も高いことからイオン性液体が好適に用いられる。
【００３６】
前記導電性液体２１は、電荷が１価のカチオンとアニオンとを１種類づつ組み合わせている１−１塩からなる常温溶融塩で、かつ、水を殆ど含まないイオン性の導電性液体である。
カチオンは、１，３−ジアルキルイミダゾリウムカチオン、Ｎ−アルキルピリジニウムカチオン、テトラアルキルアンモニウムカチオン、テトラアルキルフォスフォニウムカチオンから選択される。
また、アニオンは、（ＡｌＣｌ３）ｎＣｌ−、（ＡｌＢｒ３）ｎＢｒ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、（ＨＦ）ｎＦ−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＴａＦ６−、ＷＦ７−、ＮＯ３−、ＮＯ２−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ−、（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）Ｎ−、ＣＦ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３−、（ＣＮ）２Ｎ−、ＣＨ３ＣＯＯ−から選択されたものである。
【００３７】
前記カチオンとアニオンとは、導電性液体２１が下記の融点、粘度、イオン伝導度を備える組み合わせとなるように選択している。
融点が−４〜−９０℃の常温で液体であり、不揮発性であるため蒸気圧がゼロで、広い液体温度領域を備えて優れた熱安定性を有するものであること。
常温（２５℃）におけるイオン伝導度（ｓ／ｃｍ）が０．１×１０−３以上であること。
常温（２５℃）における粘度が３００ｃｐ以下であること。
前記した物性を有する導電性液体としては、前記した１−エチルー３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、あるいはジメチルー３−プロピルイミダゾリウムからなる化学種を含むものが用いられる。
【００３８】
前記導電性液体２１に電圧を印加あるいは除電して、導電性液体２１を移動させ、オイル２２との位置を置換するため、貫通孔１５に沿って配置する共通電極３０と、上部空間１３に沿って配置する上部電極３１と、下部空間１１に沿って配置する下部電極３２とを備えた３端子構造としている。
上部電極３１と共通電極３０とを上部側スイッチ３５を介設した上部電源回路３６で接続する一方、下部電極３２と共通電極３０とを下部側スイッチ３７を介設した下部電源回路３８で接続し、これら電源回路３６、３８は電源３９と接続している。
上部側スイッチ３５と下部側スイッチ３７とは一方がオン時、他方はオフで交互に開閉し、上部電極３１と下部電極３２に交互に電場を印加している。
【００３９】
前記共通電極３０は反射シート１０の貫通孔１５の内周面に沿って配置し、該貫通孔１５内の導電性液体２１、オイル２２と直接接触させる構成としている。
上部電極３１は、上部空間１３の上下に配置する上部電極基板１４となる第２シートの下面と反射シート１０の上面に、上部空間１３の全長にわたって配置している。該上部電極３１の空間面側には高誘電体膜４２を積層配置し、さらに高誘電体膜４２の空間面側に絶縁性を有する撥水膜４３を積層配置し、撥水膜４３を導電性液体２１およびオイル２２と接触させている。
【００４０】
下部電極３２も同様で、下部空間１１の上下に配置する下部電極基板１２となる第１シートの上面と、反射シート１０の下面に、下部空間１１の全長にわたって配置している。該下部電極３２の空間面側には高誘電体膜４２を積層配置し、さらに高誘電体膜４２の空間面側に絶縁性を有する撥水膜４３を積層配置し、撥水膜４３を導電性液体２１およびオイル２２と接触させている。
【００４１】
前記反射シート１０の貫通孔１５の内面に設ける共通電極は、アルミニウム、銅等の金属電極を用い、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ディップコーティング法等で形成している。
上部電極３１、下部電極３２にはＩＴＯ膜等の透明電極を用いている。
【００４２】
前記上部空間１１、下部空間１３の最表面に配置する撥水層は電圧の印加時に親水層となるものが好ましい。該樹脂としてはフッ素系樹脂が好ましい。
動画表示を可能とするためには、液体の移動速度の高速化する必要がある点から、貫通孔の電極内面に前記した回路閉時に親水性、回路開時に疎水性となる被覆を形成することが非常に有効である。
また、前記誘電体層には、例えば、パリレンあるいは酸化アルミナを含有させ、その層厚を１〜０．１μｍ程度とすることが好ましい。
【００４３】
前記反射シート１０は、上部空間１３内から着色された導電性液体２１が流出して、透明なオイル２２が流入された時、表面画面を紙のような白さとするため、反射シートを成形する透明シート成形用の高分子樹脂の中に、屈折率の大きな酸化チタン、アルミナの微粒子や屈折率の小さい中空ポリマー微粒子を含有させて、反射シートの表面から乱反射を発生させ、紙のような白さを現出させている。
反射シート１０を構成する樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができ、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）等が用いられる。なお、樹脂に限らず、ガラス、セラミック等のいずれでも良い。
【００４４】
反射シート１０に設ける貫通孔１５の直径は０．１μｍ〜１００μｍの範囲とされる。このように、貫通孔１５の直径を０．１μｍ〜１００μｍと極貫通孔とすると、貫通孔を囲む共通電極３０と上部電極３１あるいは下部電極３２を導通した時に貫通孔１５内に発生させる電界強度をあげることが出来ると共に、貫通孔１５内をエレクトロウェッティング方式で移動する導電性液体の移動速度を高速化することができる。
【００４５】
また、反射シート１０の厚さ（表面から裏面までの寸法）は、１０μｍ〜３００μｍの範囲としていることが好ましい。より好ましくは１０μｍ〜１００μｍ、特に５０μｍ前後が好ましい。このように、反射シート１０の厚さを１ｍｍ以下の非常に薄いシートとしていることより、所謂ペーパーディスプレイとすることができる。
また、反射シート１０の厚さを１０μｍ〜３００μｍとすると、該シートの表裏両面に開口する貫通孔１５の長さも１０μｍ〜３００μｍとなり、直径０．１μｍ〜１００μｍ、長さ１０μｍ〜３００μｍの貫通孔１５に対して、導電性液体をエレクトロウェッティング方式で高速に流入および流出させることができる。
反射シート１０に設けられる貫通孔１５の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、陽極酸化法、エッチング法、染色法、印刷法等、適宜な形成方法が採用される。
【００４６】
前記上部電極基板１４となる第２シート、下部電極基板１２となる第１シートは、反射シート１０と同様な透明樹脂シートから形成し、その厚さを１０〜３００μｍとしている。  また、上部電極基板１４と反射シート１０の上面との間に形成される上部空間１３、下部電極基板１２と反射シート１０の下面との間に形成される下部空間１１の上下寸法（エアギャップ）は５〜５０μｍ、好ましくは１０μｍ程度としている。なお、該エアギャップは前記シートの空間に対向して面する撥水膜間の寸法である。
【００４７】
前記第１実施形態の３端子を備えた３層構造からなる表示装置では、上部側スイッチ３５と下部側スイッチ３７を交互にオン．オフし、該上下の電圧制御により、着色された導電性液体をエレクトロウェッティング現象で、上部空間１３と下部空間１１とに貫通孔１５を通して交互に移動させている。
【００４８】
初期状態が図１に示す状態であり、上部側スイッチ３５がオンで、下部側スイッチ３７がオフの状態で、導電性液体２１が上部空間１３に存在する。
図２は上部側スイッチ３５をオフ、下部側スイッチ３７をオンとして、上部空間１３に位置していた導電性液体２１を貫通孔１５の中に移動し、反射シート１０の光散乱面が露出させ、表示面を白色化している。
【００４９】
詳細には、上部側スイッチ３５がオンで、下部側スイッチ３７がオフの時、電場が印加された上部電極３１側の上部空間１３では、空間表面に対する導電性液体の濡れ性が変化する。即ち、電場により電極表面近傍の電気二重層に存在する導電性液体のイオン(電荷)が電極表面に引き寄せられる。密度が高くなったイオン(電荷)同士が反発し、その結果、導電性液体と電極固体表面での界面張力を減少させ、導電性液体を相対的に大きくなった外部張力（固相と気相の間の張力）で引っ張り、上部空間１３の長さ方向の両側端方向に移動させ、導電性液体２１を上部空間１３内に広がり、反射シート１０の貫通孔１５内にあった導電性液体２１を上部空間１３へと移動する。
【００５０】
上部側スイッチ３５がオフとなると共に下部側スイッチ３７がオンとすると、上部電極３１の電場を取り去られて、導電性液体２１の界面張力は、該導電性液体自身が有する固有の表面張力に戻される。其の時、同時に下部電極３２に電場が印加され、貫通孔１５から下部空間１１に流入する導電性液体２１を、前記と同様な原理で下部空間１１内に流入させていく。
即ち、上部電極３１をオフした時、導電性液体が有する固有の表面張力により導電性液体を戻す方向に移動させるだけでなく、下部電極３２をオンして、上部空間１３から貫通穴１５を通して下部空間１１内へ導電性液体２１を吸引していき、導電性液体２１を高速移動で上部空間１３から流出させる。
このように、上部空間１１への導電性液体２１の流入と、上部空間１１から導電性液体の流出の両方を上部電極３１と下部電極３２の両方を電圧制御して、応答速度を速くできる双電極構造としている。
【００５１】
前記上部空間１３、貫通孔１５、下部空間１１の間で、導電性液体２１を前記のように上部電極３１と下部電極３２との切り換えで電圧制御して移動させる際、導電性液体２１と交ざり合うことなく封入した前記オイル２２は導電性液体２１と置換された位置に移動されることとなる。
即ち、上部空間１３内の導電性液体２１が貫通孔１５を通して下部空間１１へと移動する時、下部空間１１内のオイル２２が貫通孔１５の内面に沿って上昇して上部空間１３へと流入する。逆に、下部空間１１内の導電性液体２１が上部空間１３内へと移動する時は、上部空間１３内のオイル２２が貫通孔１５の内周面に沿って移動して下部空間１１へと流入し、貫通孔１５内で導電性液体２１とオイル２２とが逆方向に流れこととなる。
【００５２】
このように上部側、下部側スイッチ３５、３７を交互にオフ・オフし、上部電極３１に電場が印加されている状態で、カラーの導電性液体２１を上部空間１３に存在させ、着色表示とする。一方、導電性液体を上部空間１３から下部空間１１に貫通孔１５を通して移動し、上部空間１３はカラーの導電性液体２１が喪失して透明のオイル２２と置き換わるため、反射シート１０の光散乱面が表示面側に露出して、白色表示となる。
【００５３】
前記したように、表示素子の上部空間１３と下部空間１１は白色の仕切部４０により仕切られ、仕切部４０により循環流路となる貫通孔１５、上部空間１３、下部空間１１には特定色で着色された導電性液体２１を移動させ、隣接する循環流路では異なる色で着色された導電性液体２１を移動させている。
導電性液体２１は、Ｒ（赤色）液体、Ｇ（緑色）液体、Ｂ（青色）液体からなり、ＲＧＢ表示は、Ｒ液体、Ｇ液体、Ｂ液体をそれぞれ上部空間１３に流入、流出させて行う一方、ＲＧＢの液体を上部空間１３に流入させて外部光を全て吸収させて、黒となるようにしている。
【００５４】
「実施例」
前記第１実施形態の表示素子を、以下の製造プロセスで作製した。
光散乱構造体を構成する反射シート１０として、フジコピアン製の反射シート（厚さ７５μｍ）を用いた。この反射シートは、ＰＥＴ樹脂に酸化チタン微粒子を練りこんだ材質であり、酸化チタンにより白色を発現させている。
このシート１０の表面に、バッファー層としてＳｉＯ２膜をスパッタ法で成膜した後、透明電極であるＩＴＯ膜をスパッタ法で成膜し、上部通路１３の下面側の上部電極３１、下部通路１１の上面側の下部電極３２を形成した。ＳｉＯ2膜は３０ｎｍ、ＩＴＯ膜の厚さは１００ｎｍとした。
【００５５】
上記シート１０には、多数の孔を形成したマスクを用いてエキシマレーザ加工により、直径３０μｍφで、深さ７５μｍの貫通孔１５を形成した。なお、エキシマレーザ加工に代えてマイクロドリル加工法で貫通孔を設けることもできた。
貫通孔１５を形成した反射シートの上下両面のＩＴＯ膜の表面に、パリレン膜を気相成長法で成膜し、厚さ１μｍの誘電体膜４２を形成した。さらに、誘電体膜の表面にフロロテクノロジー製の撥水膜４３をディッピング法により成膜した。塗膜後、８０℃で３０分間焼成した。この撥水膜の膜厚は２０ｎｍとした。
反射シート１０の貫通孔１５の内部に共通電極３０を形成するため、斜め蒸着法を用いた。斜め蒸着法により、アルミやタルタン等の金属電極材料を所望の厚さで蒸着した。
【００５６】
上部電極基板１４となる透明な第２シート、下部電極基板１２となる第１シートは、ＰＥＴ樹脂で成形し、上部通路、下部通路に面する側に、ＳｉＯ２膜、ＩＴＯ膜３１、３２、パリレン膜４２、撥水膜４３を順に形成した。
この上部電極基板１４、下部電極基板１２と反射シート１０にＧａｐ１０μｍの上部通路１３、下部通路１１を形成するため、幅１０μｍ、高さ１０μｍの樹脂スペーサを形成した。
また、ＲＧＢのカラー液体が混じらないように、インクジェット法もしくは印刷法により、白色ＵＶ硬化樹脂を各画素の周辺部に塗布した後、紫外線硬化させて、白色隔壁４０を形成した。
前記のように形成した表示素子の電極をそれぞれスイッチを介して電源と接続した。
【００５７】
前記表示素子の貫通孔１５および上部空間１３と下部空間１１とに、脂肪族アミンからなる常温溶融塩で非水の導電性液体（広栄化学工業株式会社製  商品名：ＩＬ−Ａ４）と、オイル（キシダ化学製  ｎ−ドデカン）を充填した。前記導電性液体に所要の顔料を添加して着色した。
印加する電圧は、周波数１０ｋＨｚで交流電圧４０〜１００Ｖとした。
【００５８】
貫通孔１５と下部空間に着色した導電性液体、上部空間にオイルが配置された状態で、第１スイッチをオン状態すると、着色した導電性液体が貫通孔１５から噴出して、上部空間に広がった。一方、第１スイッチをオフ状態とすると共に第２スイッチをオンとすると、導電性液体が貫通孔１５に戻ると共に下部空間に広がり、導電性液体とオイルとが置換される動作を確認することができた。
【００５９】
図３は第１実施形態の変形例を示す。
該変形例では、反射シート１０の貫通孔１５の内面に設ける共通電極を、反射シートの中間部に介設するアルミニウム箔あるいは銅箔から共通電極シート３０’から形成し、該共通電極シート３０’に貫通孔１５と連通する貫通孔３０ａ’を設け、該貫通孔３０ａ’の内周端面を導電性液体２１と直接接触させる構成としている。
他の構成および作用効果は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図４は第２実施形態を示す。
第２実施形態では、反射シート１０の厚さを薄くし、その下面に厚さを大とした共通電極シート５０を配置し、該共通電極シート５０の下面に絶縁シート５１を配置し、該絶縁シート５１と下部電極基板１２との間に下部空間１１を形成している。
共通電極シート５０および絶縁シート５１には反射シート１０の貫通孔１５と連通する貫通孔５０ａ、５１ａを設け、貫通孔１５、５０ａ、５１ａを介して第１実施形態と同様に上部空間１３と下部空間１１とをＨ形状に連通している。  
【００６１】
共通電極シート５０はアルミニウム箔あるいは銅箔から形成している。また、下部空間１１では上面側となる絶縁シート５１の下面に誘電体膜４２および撥水膜４３を積層している。他の第１実施形態と同様な部分は同一符号を付している。  
前記構成とすると、第１実施形態では貫通孔１５の内面に共通電極を形成する必要があるが、第２実施形態では、共通電極シート５０を反射シート１０の下面に積層しているため、貫通穴１５の内面に共通電極を設ける必要はなく、加工が容易となる利点がある。
【００６２】
図５は第２実施形態の変形例を示し、貫通孔１５、５０ａ、５１ａ、上部空間１３、下部空間１１からなる液体貯留部２０に導電性液体２１と共に、オイル２２に変えて、空気Ａを密封している。  
オイルにかえて導電性液体２１と交じり合わない空気Ａを用いた場合にも、第１実施形態と同一の作用を奏する。
他の構成および作用は第１実施形態と同一であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図６は第３実施形態の表示装置を示す。
第３実施形態は、導電性液体としてイオン性液体を用いず、着色されたアルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコール、水、それらの混合物からなる導電性液体２１’を用いている。また、該着色導電性液体と共に貫通孔および上下空間には空気Ａを封入している。
上部空間１３と下部空間１１の長さ方向の中心部で連通する貫通孔１５の他に、仕切壁４０で区画された水平方向の上部空間１３と下部空間１１とを長さ方向の一端側で上下に連通する切換用貫通孔５５を反射シート１０の一端に設けている。
電極の配置は前記図３の第１実施形態の変形例と同様とし、上部空間１３の上下面に沿って上部電極３１を配置すると共に、下部空間１１の上下面に沿って下部電極３２を配置している。さらに、反射シート１０の上下方向の中間位置に銅箔からなる共通電極３０’を介設している。かつ、上部電極３１と共通電極３０、下部電極３２と共通電極３０をスイッチ３５、３７を介して接続して上部電源回路、下部電源回路を形成している。
前記切換用貫通孔５５は上部空間１３から下部空間１１へと導電性液体２１’あるいは空気Ａが移動する時に、矢印で示すように流通させる流路を構成するものである。
【００６４】
即ち、第１実施形態あるいは第２実施形態では、同一の貫通孔１５を通して導電性液体２１とオイル２２（または空気）を上下逆方向に通しているが、第３実施形態では導電性液体２１’と空気Ａとは、上部空間１３→切換用貫通孔５５→下部空間１１→中心部の貫通孔１５→上部空間１３へと一方向の流路で循環させ、貫通孔１５内で導電性液体２１’と空気Ａとが同時に逆方向へ移動させないようにしている。
他の構成および作用は第２実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
なお、前記上下空間１３と１１とを長さ方向の端部で連通する切換用貫通孔５５を一端側だけでなく長さ方向の両端に設けてもよい。
【００６５】
図７は第４実施形態を示す。
第４実施形態では、第３実施形態と同様に反射シート１０の中心部に貫通孔１５を設けると共に切換用貫通孔５５を設けているが、貫通孔１５の内面に設ける共通電極を無くしている。
即ち、上部空間１３の上下面に上部側の第１電極６０と第２電極６１とを配置し、上部側スイッチ３５を介設した上部電源回路３６を電源に接続している。詳細には、上部電極基板１４の下面に第１電極６０を設け、反射シート１０の上面に第２電極６１を設けている。
同様に、下部空間１１の上下面に下部側の第１電極６３と第２電極６４を配置し、下部側スイッチ３７を介設した下部電源回路３８を電源に接続している。詳細には、反射シート１０の下面に第１電極６３を設け、下部電極基板１３の上面に第２電極６４を設けている。
【００６６】
前記上部電源回路３６のスイッチ３５と、下部電源回路３８のスイッチ３７とは第１上下実施形態と同様に交互にオン・オフさせている。
他の構成および作用は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図８は第５実施形態を示す。
第５実施形態では、反射シート１０の中心位置に貫通孔を設けず、長さ方向両端の左右に第１貫通孔１５Ａ、第２貫通孔１５Ｂを設け、第１、第２貫通孔１５Ａと１５Ｂとを上部空間１３と下部空間１１の長さ方向の両端でそれぞれ連通している。即ち、反射シート１０の周囲を上部空間１３、第１貫通孔１５Ａ、下部空間１１、第２貫通孔１５Ｂで取り囲む構成としている。
上部空間１３の上下面に第１上部電極３１ーＡを配置すると共に、第１貫通孔１５Ａの周面に第２上部電極３１−Ｂを配置し、これらをスイッチ３５を介して接続し、上部電源回路３６を形成している。また、下部空間１１の上下面に第１下部電極３２ーＡを配置すると共に第２貫通孔１５Ｂの周面に第２下部電極３２−Ｂを配置し、これらをスイッチ３７を介して接続して下部電源回路３８を形成している。
前記電極３１、３２、３１−Ａ，Ｂ、３２−Ａ，Ｂの内面に誘電体膜および撥水膜を積層している点は前記実施形態と同様である。
前記上部電源回路３６のスイッチ３５と、下部電源回路３８のスイッチ３７とは第１上下実施形態と同様に交互にオン・オフさせている。
他の構成は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
前記装置では、図８（Ｂ）に示す下部空間１１と第２貫通孔１５Ｂに着色した導電性液体２１が配置され、上部空間１３と第１貫通孔１５Ａにオイル２２が配置されて、白色表示の状態で、スイッチ３５がオン、スイッチ３７がオフとすると、着色した導電性液体が第２貫通孔１５Ｂから噴出して、上部空間１３へと流入していき、図８（Ａ）の着色表示状態となる。該状態から、スイッチ３５をオフ、スイッチ３７をオンとすると、導電性液体が図８（Ｂ）の状態に戻り、導電性液体とオイルとの位置が交換され、白色表示に戻る。  即ち、導電性液体２１とオイル２２とは分離された状態で、一方向に循環して配置位置が交換されることとなる。
【００６９】
図９は第６実施形態を示す。
第６実施形態では、第１実施形態と同様に共通電極３０、上部電極３１、下部電極３２を設けた３端子構造とし、共通電極３０と上部電極３１、共通電極３０と下部電極３２との間に夫々上部側スイッチ３５と下部側スイッチ３７を介設した上部側電源回路３６と下部側電源回路３８を設けた構成としている。
しかしながら、第１実施形態で設けていた下部空間を設けておらず、反射シート１０の下面に下部電極基板１２となる第１シートを導電性接着剤を介して積層し、上部空間１３から流出させる導電性液体２１を反射シート１０に設けた貫通孔１５内で貯留する構成としている。よって、第１実施形態の貫通孔より第２実施形態の貫通孔の容積を大としている。
【００７０】
具体的には、アルミニウム箔あるいは銅箔からなる共通電極３０’は反射シート１０の上面に配置している。また、上部電極３１は上部電極基板１４となる第２シートの下面に配置している。
下部電極３２は下部電極基板１２の上面と反射シート１０の間に配置して、貫通孔１５の下端開口に露出させると共に、貫通孔１５の内面にも連続させている。
【００７１】
第６実施形態においては、上部電極３１がオフされると共に下部電極３２がオンされると、上部空間１３内の導電性液体２１は貫通孔１５内に戻ることとなり、逆に上部電極３１がオンで、下部電極３２がオフとなると、貫通孔１５内に貯留されていた導電性液体２１が上部空間１３に戻って広がることとなる。
他の構成および作用は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図１０は第７実施形態を示す。
前記第６実施形態では貫通孔１５を反射シート１０の中心部に設けているが、第７実施形態では、貫通孔１５を反射シート１０の左右方向の一端側に設け、上部空間１３の長さ方向の一端に連通させている。
前記上部空間１３には全長にわたって上面に上部電極３１を配置すると共に下面に共通電極３０’を配置している。他の構成は図９の第６実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
該構成とすると、上部空間１３の一端に貫通孔１５を連通しているため、上部空間１３への導電性液体２１の流入時には、貫通孔１５より流入する導電性液体２１が他端側へと一方向に流れて流入する。同様に、流出時には上部空間１３から貫通穴１５へと逆方向の一方向に流通して貫通孔１５へ戻ることとなる。
即ち、第１〜第６実施形態では、上部空間１３に貫通孔１５より流入する導電性液体２１が左右両方向に別れて流入していくが、第７実施形態では一方向に流入していくこととなり、導電性液体２１の流れをスムーズとすることができる。流出時も同様に導電性液体が一方向から貫通孔１５にスムーズに戻すことができる。
なお、上下空間を設けて反射シートの中心部で貫通孔を介して連通している前記第１〜第４実施形態においても、本実施形態と同様に、貫通孔１５を一端側に配置してもよい。
【００７４】
図１１は第８実施形態を示す。
該第８実施形態は、前記第６実施形態と同様に下部空間を設けず、着色表示時には上部空間１３に着色導電性液体を流入させ、白色表示時には着色導電性液体２１を反射シート１０の貫通孔１５に戻している。
第６実施形態との相違点は共通電極を設けておらず、上部空間１３の上面に沿って上部電極基板１４の下面に上部側の第１電極６０を配置し、上部空間１３の下面に沿って反射シート１９の上面に上部側の第２電極６１を配置し、スイッチ３５を介在させた上部電源回路３６と接続している。
一方、反射シート１０の貫通孔１５の内周面に下部側の第１電極６５を配置し、該貫通孔１５の下端開口に露出させて下部電極基板１２の上面に下部側の第２電極６６を配置している。該第１電極６５と第２電極６６とはスイッチ３７を介在させた下部電源回路３８と接続している。
他の構成および作用は第６実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７５】
図１２は第９実施形態を示し、透過型の画像表示装置としている。
前記第１〜第８実施形態は、いずれも反射型で、中間層に反射シート１０を備え、上部空間１３より着色した導電性液体２１が貫通孔へと流出すると、反射シート１０により外光を反射して光散乱を発生させ、白色表示としている。
第９実施形態では、前記第６実施形態と同様な構成としているが、中間層には反射シートに変えて透明な光透過層を構成する光透過シート７０を配置している。かつ、透明な下部電極基板１２の下部に白色発光のバックライト７１を配置している。
上部電極および下部電極の配置構成、上部電源回路、下部電源回路等の構成、着色した導電性液体２１とオイル２２とを上部空間１３と貫通孔１５に密封していることを含め、他の構成は第６実施形態と同様であり、かつ、導電性液体の上部空間１３への流入、流出作用は第６実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
このように、バックライト７１を配置して透過型とすると、白色表示がバックライト７１によりなされるため、外光が不十分な場合および夜間でも画像表示することができる。
なお、バックライトを配置して透過型とする構成は、前記した他の実施形態にも適用することができる。
【００７７】
第１３図は第１０実施形態を示し、半透過型の画像表示装置としている。
第１０実施形態では、中間層に、反射シート１０と光透過シート７０とを並設し、該反射シート１０を中央部に配置し、その周囲に透明シート７０を配置している。反射シート１０の中心部には貫通孔１５を設けている。かつ、透明な下部電極基板１２の下部に白色発光のバックライト７１を配置している。
前記透過型の場合と同様に、上部電極および下部電極の配置構成、上部電源回路、下部電源回路等の構成、着色した導電性液体２１とオイル２２とを上部空間１３と貫通孔１５に密封していることを含め、他の構成は第６実施形態と同様であり、かつ、導電性液体の上部空間１３への流入、流出作用は第６実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】
このように、バックライト７１を配置して半透過型とすると、白色表示が外光の反射とバックライト７１との両方でなされるため、外光が不十分な場合および夜間でも画像表示することができ、かつ、反射型も併用しているため、バックライト７１の光量を透過型と比較して小さくでき、バックライトの消費電力を低減することができる。
なお、前記反射シート１０と透明シート８０の配置位置は前記実施形態に限定されず、左右方向の一方に反射シート１０、他方に透明シート８０を配置してもよい。
この半透過型とする構成は、前記した他の実施形態にも適用することができる。
【００７９】
図１４は第１１実施形態を示す。
前記第１〜第１０実施形態では、導電性液体２１を着色液体とし、上部空間に導電性液体が流入して充填された時に着色表示する一方、流出時は白色表示しているが、第１１実施形態では逆としている。
即ち、導電性液体２１”は着色液体とせずに、光散乱粒子を混入して光散乱液体としている。オイル２２は透明としている。
【００８０】
本実施形態は、導電性液体２１”を光散乱液体に代えている点、上部空間１３の下側内面に着色シート８０を配置している点、反射シートに変えて光透明シート７０を用いている点を除き、前記第６実施形態と同様な構成としているため、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、着色表示時と白色表示時とでは、スイッチ３５と３７のオン・オフを第６実施形態とは逆としている。
即ち、白色表示する時は、スイッチ３５をオン、スイッチ３７をオフとして導電性液体２１”を上部空間１３に流入させる一方、着色表示する時は、スイッチ３５をオフ、スイッチ３７をオンして導電性液体２１”を貫通孔１５に戻して透明オイル２２を上部空間１３に流入させ、上部空間１３の下側内面の着色シート８０を表示させている。
なお、第６実施形態に限らず、他の第１〜第１０の他の実施形態でも、本実施形態と同様に、導電性液体を光散乱液体とし、上部空間の下側内面に着色シートを配置し、上部電源回路と下部電源回路のスイッチのオン・オフを逆転してもよい。
また、前記着色シート８０を用いる代わりに、オイル２２を着色してもよい。
【００８１】
図１５は第１２実施形態を示し、前記第１〜第１１実施形態では、各画素の上面全域にわたって水平方向の上部空間を設け、該上部空間に１つの貫通孔より導電性液体を流入する構成としているが、第１２実施形態では、上部空間を設ける代わりに、多数の垂直方向の貫通孔と、これら貫通孔の下端に連通する下部空間を設けている。
【００８２】
詳細には、透明層を構成する透明シート９０に多数の垂直方向の貫通孔９１を密集させて設け、これら貫通孔９１の中空部を前記上部空間と同様な機構を持たせている。これら貫通孔９１の下端開口に近接して下部電極基板１２’を配置すると共に、該下部電極基板１２’の下部に下部空間１１’を設けている。
前記下部空間１１’と多数の貫通孔９１に前記光散乱液体からなる導電性液体２１”と透明オイル２１とを封入している。
【００８３】
貫通孔９１の内面に沿って露出させた上部電極３１を配置すると共に、下部電極基板１２’の上面で着色した共通電極３０”を配置し、かつ、貫通孔９１の下端開口と連通させて下部電極基板１２’の下部に設ける下部空間１１’の内面に下部電極３２を配置している。
前記上部電極３１と共通電極３０”、下部電極３２と共通電極３０”とをそれぞれ開閉スイッチ３５、３７を介して接続して上部電源回路３６と下部電源回路３８を設けている。
【００８４】
前記装置では、第１１実施形態と同様に、着色表示する時はスイッチ３５はオフ、スイッチ３７はオンとして、下部空間１１’に導電性液体２１”を戻して、着色した共通電極３０”で着色表示している。一方、白色表示する時は、スイッチ３５をオン、スイッチ３７をオフとして、導電性液体２１”を貫通孔９１内に流入させて光散乱を発生させて白色表示としている。
【００８５】
なお、導電性液体を着色表示とすると共に、透明シート９０を光散乱シートとして、スイッチ３５と３７のオン・オフを逆転して、貫通孔９１に導電性液体が流入した時は着色表示とし、下部液溜部９２に導電性液体が戻ると、透明シート９０の光散乱で白色表示としてもよい。
また、導電性液体を光散乱液体とし、オイルを着色してもよい。
【００８６】
前記したように、本発明のシート状画像表示装置は種々の形態とすることができるが、いずれも、上部電源回路の第一電源回路と、下部電源回路の第二電源回路を設け、これら第一、第二電源回路のオン・オフを交互に切り替え、導電性液体を外部電場で移動させているため、エレクトロウェッティング方式で移動する導電性液体を高速移動させることができる。よって、フルーカラーの動画表示を行わせることができる。
なお、オン・オフスイッチを設けて回路を開閉する方法にかえて、第一、第二電源回路の電圧に差を持たせた電圧制御で導電性液体を移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１実施形態を示し、上部空間に着色の導電性液体が流入している着色表示状態を示す断面図である。
【図２】第１実施形態を示し、上部空間から着色の導電性液体が流失している白色表示状態を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例を示す図面である。
【図４】第２実施形態を示す断面図である。
【図５】第２実施形態の変形例の断面図である。
【図６】第３実施形態の断面図である。
【図７】第４実施形態の断面図である。
【図８】第５実施形態の断面図である。
【図９】第６実施形態の断面図である。
【図１０】第７実施形態の断面図である。
【図１１】第８実施形態の断面図である。
【図１２】第９実施形態の断面図である。
【図１３】第１０実施形態の断面図である。
【図１４】第１１実施形態の断面図である。
【図１５】第１２実施形態の断面図である。
【図１６】従来例の断面図である
【符号の説明】
【００８８】
１０  反射シート
１１  下部空間
１２  下部電極基板
１３  上部空間
１４  上部電極基板
１５  貫通孔
２１  導電性液体
２２  オイル
３０  共通電極
３１  上部電極
３２  下部電極
３５、３７  スイッチ
３６  上部電源回路
３８  下部電源回路
５５  切換用貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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