(57)【要約】【課題】  液体を電極間で移動させて表示を行なう表示装置において、十分なコントラストを実現し、液体の層厚を可及的に薄くする。【解決手段】  無色透明な液体１９は、第１〜第３の電極板５、７、１２への選択的な電圧の印加により、背面側空間１９内にある状態と表面側空間１７内にある状態とに選択的に移動用孔１５を介して移動される。そして、液体１９が裏面側空間１８内にある状態では、矢印で示すように、外光が表面側透明板２の凸凹面４と表面側空間１７内の空気との界面で散乱反射され、白色表示となる。一方、液体１９が表面側空間１７内にある状態では、外光が中間層形成体１１の黒色の表面側絶縁膜１３で吸収され、黒色表示となる。すなわち、液体層の厚さにかかわらず、凸凹面４が液体１９と接触しているか否かで表示色を切り替えることができる。【選択図】  図１
2006098679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素単位に区切られた空間を形成する空間形成体と、
前記空間形成体に選択的に電場を形成する電場形成手段と、
前記空間形成体の一部に充填され、前記電場形成手段により形成される電場による力の作用にしたがって移動する液体と、
前記空間形成体内の一部に設けられ、前記液体と接触していないとき、光を散乱反射させ、前記液体と接触しているとき、光を透過させる凸凹面と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記画素単位に区切られた空間を形成する空間形成体として、移動用孔を有する中間層形成体で前記空間形成体内の１画素に対応する空間が２つの空間に区切られていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、前記空間形成体は表面側に表面側透明板を有し、前記表面側透明板の内面に前記凸凹面が形成され、前記表面側透明板と前記中間層形成体との間に形成された空間内に前記液体があるとき、前記表面側透明板および前記液体を透過した光が前記中間層形成体の色が黒の場合、前記中間層形成体で吸収され、前記中間層形成体の色が黒以外の場合、前記中間層形成体でその色成分が反射されその他の色成分が吸収されることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の発明において、前記空間形成体は表面側に表面側透明板を有するとともに裏面側に裏面側非透過層を有し、前記表面側透明板の内面に前記凸凹面が形成され、前記中間層形成体は透明であり、前記表面側透明板と前記中間層形成体との間に形成された空間内に前記液体があるとき、前記表面側透明板、前記液体および前記中間層形成体を透過した光が前記裏面側非透過層の色が黒の場合、前記裏面側非透過層で吸収され、前記裏面側非透過層の色が黒以外の場合、前記裏面側非透過層でその色成分が反射されその他の色成分が吸収されることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の発明において、前記空間形成体は表面側に表面側透明板を有するとともに裏面側に裏面側非透過層を有し、前記中間層形成体の前記表面側透明板と対向する側の面に前記凸凹面が形成され、前記表面側透明板と前記中間層形成体との間に形成された空間内に前記液体があるとき、前記表面側透明板、前記液体および前記中間層形成体を透過した光が前記裏面側非透過層の色が黒の場合、前記裏面側非透過層で吸収され、前記裏面側非透過層の色が黒以外の場合、前記裏面側非透過層でその色成分が反射されその他の色成分が吸収されることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項２に記載の発明において、前記空間形成体は表面側に表面側透明板を有するとともに裏面側に裏面側非透過層を有し、前記中間層形成体の前記裏面側非透過層と対向する側の面に前記凸凹面が形成され、前記裏面側非透過層と前記中間層形成体との間に形成された空間内に前記液体があるとき、前記表面側透明板、前記中間層形成体および前記液体を透過した光が前記裏面側非透過層の色が黒の場合、前記裏面側非透過層で吸収され、前記裏面側非透過層の色が黒以外の場合、前記裏面側非透過層でその色成分が反射されその他の色成分が吸収されることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記凸凹面は透明板に形成され、前記液体の屈折率は、前記透明板の屈折率の±１５％以内であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発明において、前記透明板はガラスからなり、前記液体は水またはエタノールまたはフッ素系不活性液体からなることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体を電極間で移動させて表示を行なう表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を電極間で移動させて表示を行なう従来の表示装置には、１画素を構成する容器内に着色液体（誘電体）および気泡を封入し、容器の一方側の外面に互いに対向して設けられた一対の第１の電極に電圧が印加されると、静電力により、着色液体を容器内の一方側に移動させるとともに、気泡を容器内の他方側に移動させ、容器の他方側の外面に互いに対向して設けられた一対の第２の電極に電圧が印加されると、静電力により、着色液体を容器内の他方側に移動させるとともに、気泡を容器内の一方側に移動させ、容器の一方側のみを視認可能な画素とすることにより、表示を行なうようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２５４９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の表示装置では、容器の一方側の表面側とは反対側を白色で不透明とし、容器内の一方側に気泡があるとき、白色表示とし、容器内の一方側に着色液体があるとき、着色液体の色自体による色表示としているので、着色液体の色自体による色表示を行なうとき、着色液体の層厚が薄いと、背景の白色がある程度見えるため、背景の白色が見えないようにするには、着色液体の層厚をある程度厚くしなければならないという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、液体の層厚を可及的に薄くすることができる表示装置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】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、
画素単位に区切られた空間を形成する空間形成体と、
前記空間形成体に選択的に電場を形成する電場形成手段と、
前記空間形成体の一部に充填され、前記電場形成手段により形成される電場による力の作用にしたがって移動する液体と、
前記空間形成体内の一部に設けられ、前記液体と接触していないとき、光を散乱反射させ、前記液体と接触しているとき、光を透過させる凸凹面と、
を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、空間形成体内の一部に設けられた凸凹面が液体と接触していないとき、凸凹面で光を散乱反射させることにより、白色表示を行ない、凸凹面が液体と接触しているとき、白色表示以外の色表示を行なうので、凸凹面が液体と接触しているか否かで表示色が変化し、液体の層厚を可及的に薄くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置は、画素単位に区切られた空間を形成する空間形成体１、空間形成体１内の１画素に対応する空間を２つの空間１７、１８に区切る中間層形成体１１、２つの空間１７、１８のうちのいずれか一方の空間内に設けられた液体１９などを備えている。
【０００９】
空間形成体１は、ガラスや樹脂などの無色透明な材料からなる表面側透明板２および裏面側（透明）板３を備えている。表面側透明板２の内面には、サンドブラスト加工やマイクロブラスト加工などにより、細かな凸凹面４が形成されている。すなわち、表面側透明板２はすりガラス状となっている。表面側透明板２の外面にはＩＴＯなどからなる第１の電極板５および酸化シリコンなどからなる絶縁膜（保護膜）６が設けられている。裏面側（透明）板３の内面にはＩＴＯなどからなる第２の電極板７および酸化シリコンなどからなる絶縁膜８が設けられている。
【００１０】
中間層形成体１１は、ＩＴＯや銅などからなる第３の電極板１２の表裏両面に表面側絶縁膜１３および裏面側絶縁膜１４が設けられ、それらの中央部に移動用孔１５が設けられた構造となっている。この場合、表面側絶縁膜１３は、黒色の樹脂によって形成されている。同様に裏面側絶縁膜１４は樹脂によって形成してもよい。移動用孔１５の形状は、円形状、正方形状、長方形状などのいずれであってもよい。
【００１１】
そして、表面側透明板２と裏面側（透明）板３上の絶縁膜８とは、その間の周囲に配置されたエポキシ系樹脂などからなる方形枠状の側壁１６（表面側側壁１６ａ、裏面側側壁１６ｂ）を介して、互いに貼り合わされている。この状態では、第１〜第３の電極板５、７、１２は、互いに平行となるように配置されている。
【００１２】
つまり、空間形成体１は、主として、表面側透明板２、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８および側壁１６（表面側側壁１６ａ、裏面側側壁１６ｂ）によって囲まれた空間によって画素単位に区切られた空間を形成する構造となっており、この空間形成体１の１画素に対応する空間は、移動用孔１５を有する中間層形成体１１によって２つの空間１７、１８に区切られている。
【００１３】
すなわち、表面側透明板２、中間層形成体１１の表面側絶縁膜１３および表面側側壁１６ａによって囲まれた空間によって表面側空間１７が形成され、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８、中間層形成体１１の裏面側絶縁膜１４および裏面側側壁１６ｂによって囲まれた空間によって裏面側空間１８が形成され、両空間１７、１８は移動用孔１５を介して連通されている。
【００１４】
この場合、表面側空間１７の容積と裏面側空間１８の容積とはほぼ同じとなっている。すなわち、表面側透明板２の凸凹面４と中間層形成体１１の表面側絶縁膜１３との間隔（の平均値）と、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８と中間層形成体１１の裏面側絶縁膜１４との間隔とは、ほぼ同じとなっている。そして、図１に示す後述する白色表示状態では、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に無色透明なエタノールや水などの液状誘電体からなる液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満されている。なお、表面側空間１７と裏面側空間１８の平面形状は多少異なっていても、その容量がほぼ同じであればよい。
【００１５】
次に、この表示装置の表示動作について簡単に説明する（詳細は後述する）。図１に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第１の条件で電圧が印加されると、電場による力により、裏面側空間１８内にある液体（誘電体）１９は移動用孔１５を介して表面側空間１７内に移動し、図２に示すように、表面側空間１７内および移動用孔１５内に液体１９が満され、裏面側空間１８内に空気が満される。
【００１６】
一方、図２に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第２の条件で電圧が印加されると、電場による力により、表面側空間１７内にある液体１９は移動用孔１５を介して裏面側空間１８内に移動し、図１に示すように、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満される。
【００１７】
そして、図１に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５および表面側透明板２を透過して表面側透明板２の凸凹面４と表面側空間１７内の空気との界面で散乱反射され、この散乱反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、白色表示となる。
【００１８】
一方、図２に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５、表面側透明板２および無色透明な液体１９を透過して中間層形成体１１の黒色の表面側絶縁膜１３で吸収され、黒色表示となる。この場合、表面側側壁１６ａは黒色の材料によって形成してもよい。
【００１９】
ここで、図２に示す状態において、表面側透明板２の凸凹面４と表面側空間１７内の無色透明な液体１９との界面で光の散乱反射が生じにくいようにするには、液体１９の屈折率が例えばガラスからなる表面側透明板２の屈折率と同じかそれに近い値であることが望ましい。ちなみに、ガラスの屈折率は１．５程度、水の屈折率は１．３３程度、エタノールの屈折率は１．３６程度、空気の屈折率は１．０程度である。
【００２０】
そして、図２に示す状態では、液体１９として水を用いた場合、やや白色がかった黒色表示であったが、実用上は黒色表示としても何ら支障はない程度である。なお、図１に示す状態では、ほぼ白色表示であった。ガラスと空気の屈折率の差は、ガラスを基準にすると、約３３％である。これに対し、ガラスと水（エタノール）の屈折率の差は、ガラスを基準にすると、約１１％（約９％）である。したがって、表面側透明板２と液体１９の屈折率の差は、表面側透明板２を基準にすると、±１５％程度以内が望ましい。
【００２１】
以上のように、この表示装置では、図１に示すように、表面側透明板２の内面に設けられた凸凹面４が液体１９と接触していないとき、凸凹面４で外光を散乱反射させることにより、白色表示を行ない、図２に示すように、凸凹面４が液体１９と接触しているとき、黒色表示を行なうので、凸凹面４が液体１９と接触しているか否かで表示色が変化する。したがって、表面側空間１７内に満された液体１９の層厚を可及的に薄くすることができる。
【００２２】
ここで、この表示装置の一部の寸法の一例について説明すると、全体としての平面形状つまり１画素を構成する部分の平面形状が正方形でその一辺の長さは５００μｍ程度であり、表面側透明板２の凸凹面４と中間層形成体１１の表面側絶縁膜１３との間隔（の平均値）および裏面側（透明）板３上の絶縁膜８と中間層形成体１１の裏面側絶縁膜１４との間隔は数十〜数μｍ程度と、薄型化することができる。
【００２３】
ところで、上記従来の表示装置では、着色液体を用いている。しかるに、着色液体は、液体に顔料または染料を混入させて色を付加させたものである場合が多いので、液体に顔料または染料を混入させると、その物性（粘性、表面張力、誘電率など）が変化してしまうため、着色液体の種類によっては、表示装置として望まれる応答速度などを得ることができない場合が生じるおそれがある。また、液体として、顔料または染料を混入させることができないもの、例えばフッ素系不活性液体（米国３Ｍ社製フロリナート）は用いることができない。
【００２４】
これに対し、この表示装置では、液体１９として、無色透明なエタノールや水などを用いることもでき、着色する必要がないので、顔料または染料によるその物性（粘性、表面張力、誘電率など）が変化することがなく、表示装置として望まれる応答速度などを得やすくなる。また、液体１９として、顔料または染料を混入させることができないもの、例えばフッ素系不活性液体（米国３Ｍ社製フロリナート）でも用いることができる。
【００２５】
次に、この表示装置における電場による力での表示動作について、詳細に説明する。誘電体である液体１９は、電場がかかると分極する。分極した液体１９にかかっている電場が一様でない（空間的に変化している）ところでは、液体１９はその分極の向きと電場成分の偏微分との関係に応じて電場から力を受ける。液体１９の各部分が受ける力の大きさと向きは、液体１９の各部分の分極を双極子モーメントで近似し、各双極子モーメントの成分とそれぞれの双極子の位置での電場成分の偏微分とから考察することができる。
【００２６】
双極子が受ける力Ｆは、双極子モーメントをＰ、電場をＥとしたとき、次の式（１）から求められる。ただし、Ｐ、Ｅ、Ｆはベクトル、▽はナブラである。
Ｆ＝（Ｐ・▽）Ｅ……（１）
【００２７】
この双極子が受ける力Ｆは、電場強度の２乗の勾配の大きいところで大きくなる。このため、表面側空間１７、裏面側空間１８、移動用孔１５内に適切な電場（電位の変化）を作り出すことで、後述する電場以外の手段による力にしたがった初期動作の後に、液体１９を表面側空間１７から裏面側空間１８へあるいは裏面側空間１８から表面側空間１７へと移動させる主たる動力が得られる。
【００２８】
図３は、上記第１実施形態の表示装置において、第２の電極板７と第３の電極板１２の電圧を０Ｖとし、第１の電極板５に例えば１０Ｖの正電圧を印加した場合の画素内空間の電位分布イメージを示す図である。この電位分布イメージ図は、画素内空間断面の各点での電位を３次元的に表現した図である。
【００２９】
画素内空間断面の各点での電位は上方向の高さで表され、３次元の図の底面を構成する辺のうち、図示手前側の長辺（横軸）が第２の電極板７に対応する位置であり、当該軸上での電位は０Ｖとなり、図示奥側にあるこれと平行な長辺（横軸）が第１の電極板５に対応する位置であり、当該軸上での電位は１０Ｖとなる。すなわち、この２つの長辺に直交する短辺に沿う方向に、奥側が表面側空間１７の電位、手前側が裏面側空間１８の電位、その半分あたりのところが中間層形成体１１の電位となる。
【００３０】
第１、第２の電極板５、７のそれぞれの軸方向の座標は図１の左右方向の座標に対応しており、軸方向の中央の座標は移動用孔１５の位置に対応している。表面側空間１７では、第１の電極板５の１０Ｖから第３の電極板１２の０Ｖ近くへと電位が急激に変化するが、移動用孔１５の位置に対応した中央付近の上層部分では、電位がそれよりも緩やかに変化し、下層部分でさらになだらかに変化して第２の電極板７で０Ｖとなる。そして、移動用孔１５の下方あたりを除く裏面側空間１８の電位はどこもほぼ０Ｖである。
【００３１】
図４は、図３で示した画素内空間の電位分布イメージに対応する電場分布イメージを示す図である。電場については、電位の傾きから求めることができる。図４に示す３次元の電場分布イメージ図では、上方向の高さが電場の強さ（大きさ・絶対値）を表すもので、第１の電極板５側の表面側空間１７の電場は非常に強いが、第２の電極板７側の裏面側空間１８の電場は非常に弱いことが分かる。
【００３２】
表面側空間１７において、第１の電極板５と第３の電極板１２との電位差による電場が支配的であるが、移動用孔１５に対応する部分には第３の電極板１２がないために、第１の電極板５と第２の電極板７との電位差による電場の作用が生じている。このため、表面側空間１７に対応する電場同士を比べると、移動用孔１５の上あたりの電場はそれ以外の電場よりも弱い。移動用孔１５の上下方向に対応した電場については、表面側空間１７、移動用孔１５内、裏面側空間１８と下に行くほど電場は弱くなる。
【００３３】
裏面側空間１８において、第３の電極板１２と第２の電極板７との電位差による電場が支配的であるが、移動用孔１５に対応する部分では第１の電極板５と第２の電極板７との電位差による電場の作用が生じている。このため、移動用孔１５の下から外側に行くほど電場は弱くなり、移動用孔１５から十分離れた中間層形成体１１の下では電場はほとんどない。
【００３４】
すなわち、図１に示すように、液体１９がすべて裏面側空間１８内にあるときに、第２の電極板７と第３の電極板１２とを０Ｖにして第１の電極板５に１０Ｖの正電圧を印加すると（第１の条件）、図４で示した電場分布イメージからも分かるように、移動用孔１５から離れたところの液体１９はほとんど分極しないが、移動用孔１５内と移動用孔１５の下とその周辺の液体１９が分極する。この液体１９における分極の大雑把な方向は、図３で示した電位分布イメージから推測可能である。
【００３５】
この際、移動用孔１５内の液体１９と裏面側空間１８内の移動用孔１５の下方の液体１９にはほぼ上向きの力が加わって表面側空間１７に移動しようとする。また、この液体１９の移動に追随するように、裏面側空間１８の液体１９で移動用孔１５の下方より外側の液体１９には概ね移動用孔１５の下方へと向かう力が加わる。これにより、移動用孔１５内にある液体１９は表面側空間１７へと上がり、また移動用孔１５の下方にある液体１９は移動用孔１５へと上がり、さらに移動用孔１５の下方の外側にある液体１９は移動用孔１５の下方へと集まって行く。
【００３６】
そして、移動用孔１５から表面側空間１７に上がって来た液体１９は、同じ原理による力を受けて、その一部はさらに上へ、一部は移動用孔１５の上から離れて表面側空間１７の端へと入って行く。この際、表面側空間１７に入って来た液体１９は、そこの強い電場により強く分極はするが、当該電場は端のあたりを除いてほぼ一様なので、特には力を受けない。しかし、移動用孔１５を介して後から次々と表面側空間１７に入って来る液体１９に押される形で表面側空間１７の端の方へと移動して行く。
【００３７】
一方、裏面側空間１８内の大部分の液体１９については、裏面側空間１８の電場はほぼ０なので力をほとんど受けない。しかし、液体１９には表面張力により表面積を小さくしようとする力が働くので、裏面側空間１８内の液体１９も、移動用孔１５を通って表面側空間１７へと移動する液体１９に引っ張られて移動用孔１５の方向へと移動して行く。
【００３８】
このように、第２の電極板７と第３の電極板１２を０Ｖにして第１の電極板５に１０Ｖの正電圧を印加することにより得られる電場空間と液体１９の表面張力および後から押される力などの総合作用の結果、全体としての液体１９は、電場の弱い裏面側空間１８の領域から電場の強い表面側空間１７の領域へと移動して行く。
【００３９】
一方、図２に示すように、液体１９がすべて表面側空間１７にあるときに、これをすべて裏面側空間１８へと移動させる場合には、第１の電極板５と第３の電極板１２を０Ｖとし、第２の電極板７に例えば１０Ｖの正電圧を印加すると（第２の条件）、上記同様の原理により、表面側空間１７内の液体１９は移動用孔１５を通って裏面側空間１８へと移動する。
【００４０】
そして、この表示装置では、液体１９を表面側空間１７または裏面側空間１８に一旦移動させてしまうと、その状態を維持するのに各電極板５、７、１２間に電圧をかける必要はない。すなわち、例えば、各電極板５、７、１２に対する印加電圧をすべて０Ｖにした場合には、表示画素空間内のすべての点で電位は０Ｖであり電場が無いので、液体１９は電場から全く力を受けることはないが、次のような力が寄与して表面側空間１７または裏面側空間１８に移動し終えた液体１９はその場所に留まる。
【００４１】
通常、液体１９には表面張力により一つになって丸まろうとする性質があるが、この表示画素空間内の液体１９の体積はとても小さいのでその影響は大きい。表面側空間１７または裏面側空間１８へと移動し終えて一つにまとまった液体１９が、移動用孔１５を通って再び他方の空間へと入り込むには、この表面張力によって一つになって丸まろうとする性質の力に逆らわなければならない。すなわち、液体１９の表面張力は、当該液体１９が現在の空間内に留まろうとする力として寄与する。
【００４２】
また、移動用孔１５の面積は小さいので、移動用孔１５を通過する際に液体１９は通過摩擦などによる抵抗力を受け、この通過摩擦などによる抵抗力も液体１９が現在の空間内に留まろうとする力として寄与する。さらに、液体１９が接している面との付着力も、当該液体１９が現在の空間内に留まろうとする力として寄与する。
【００４３】
このように、中間層形成体１１の移動用孔１５を介して上下分離した表面側空間１７と裏面側空間１８とのそれぞれにおける液体１９の表面張力や静止力として働く付着力の寄与により、通常の重力や振動などによる外力が加わった場合でも、液体１９が他の空間へ勝手に移動してしまうのを阻止することができる。したがって、この表示装置によれば、表示内容を変えない限りは電力を加える必要はなく、非常に低消費電力で、高コントラスト、且つ広い視野角の見やすい表示装置を実現することができる。
【００４４】
ところで、図１および図２では、表示装置として、１画素の部分について記載しており、このような構成としてもよいが、実際には、複数の画素はマトリクス状に配置されている。この場合、側壁１６は、空間形成体１の空間を画素単位に区切るための隔壁となる。この例では第３の電極板１２は、白色表示と黒色表示のいずれの場合も０Ｖの電圧が印加されるため、べた状の共通電極としてもよい。（この場合に側壁１６は表面側側壁１６ａと裏面側側壁１６ｂとに別れた構成となる。）
【００４５】
第１、第２の電極板５、７は、０Ｖの電圧と例えば１０Ｖの正電圧とが選択的に印加されるため、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素電極のように、各画素に対応して島状に分離されている。そして、薄膜トランジスタなどのスイッチング素子を用いて、第１、第２の電極板５、７に０Ｖの電圧と１０Ｖの正電圧を選択的に印加するようにしてもよい。
【００４６】
また、第１、第２の電極板５、７の大きさは、側壁１６によって囲まれた表示領域よりもやや広い面積として側壁１６に食い込むような面積としてもよく、また表示領域にぴったりと当て嵌まる面積としてもよく、さらに表示領域よりもやや狭い面積としてもよい。また、表示領域（画素）の平面形状は、正方形に限らず、長方形などの他の形状であってもよい。
【００４７】
（第２実施形態）
図５はこの発明の第２実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図１に示す表示装置と異なる点は、中間層形成体１１を無色透明な構造とし、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８を黒色の材料によって形成した点である。この場合、中間層形成体１１の第３の電極板１２はＩＴＯなどによって形成され、表面側絶縁膜１３および裏面側絶縁膜１４は無色透明な樹脂などによって形成されている。
【００４８】
次に、この表示装置の表示動作について簡単に説明する。図５に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第１の条件で電圧が印加されると、電場による力により、裏面側空間１８内にある液体１９は移動用孔１５を介して表面側空間１７内に移動し、図６に示すように、表面側空間１７内および移動用孔１５内に液体１９が満され、裏面側空間１８内に空気が満される。
【００４９】
一方、図６に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第２の条件で電圧が印加されると、電場による力により、表面側空間１７内にある液体１９は移動用孔１５を介して裏面側空間１８内に移動し、図５に示すように、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満される。
【００５０】
そして、図５に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５および表面側透明板２を透過して表面側透明板２の凸凹面４と表面側空間１７内の空気との界面で散乱反射され、この散乱反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、白色表示となる。
【００５１】
一方、図６に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５、表面側透明板２、無色透明な液体１９および無色透明な構造の中間層形成体１１を透過して裏面側（透明）板３上の黒色の絶縁膜（裏面側非透過層）８で吸収され、黒色表示となる。この場合、表面側側壁１６ａおよび裏面側側壁１６ｂは黒色の材料によって形成してもよい。
【００５２】
ところで、上記第１実施形態では、図２に示すように、外光を中間層形成体１１の表面側絶縁膜１３で吸収しているので、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８を黒色の材料によって形成しても、中間層形成体１１に形成された移動用孔１５が視覚的影響としてやや出てしまう。これに対し、この第２実施形態では、図６に示すように、外光を裏面側（透明）板３上の絶縁膜８で吸収しているので、中間層形成体１１に形成された移動用孔１５が視覚的影響として出にくくなる。
【００５３】
（第３実施形態）
図７はこの発明の第３実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図１に示す表示装置と異なる点は、表面側透明板２の内面に凸凹面４を形成せずに、中間層形成体１１の上面（表面側透明板２と対向する側の面）に凸凹面２２を形成した点である。
【００５４】
この場合、中間層形成体１１は、無色透明な構造であって、ＩＴＯなどからなる第３の電極板５の上面に設けられたガラスや樹脂などからなる無色透明な絶縁板２１の上面に凸凹面２２が形成され、第３の電極板５の下面に酸化シリコンなどからなる裏面側絶縁膜１４が設けられ、それらの中央部に移動用孔１５が設けられた構造となっている。表面側透明板２の内面にはＩＴＯなどからなる第１の電極板５および酸化シリコンなどからなる絶縁膜６が設けられている。
【００５５】
次に、この表示装置の表示動作について簡単に説明する。図７に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第１の条件で電圧が印加されると、電場による力により、裏面側空間１８内にある液体１９は移動用孔１５を介して表面側空間１７内に移動し、図８に示すように、表面側空間１７内および移動用孔１５内に液体１９が満され、裏面側空間１８内に空気が満される。
【００５６】
一方、図８に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第２の条件で電圧が印加されると、電場による力により、表面側空間１７内にある液体１９は移動用孔１５を介して裏面側空間１８内に移動し、図７に示すように、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満される。
【００５７】
そして、図７に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が表面側透明板２、第１の電極板５および絶縁膜６を透過して中間形成体１１の凸凹面２２で散乱反射され、この散乱反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、白色表示となる。
【００５８】
一方、図８に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が表面側透明板２、第１の電極板５、絶縁膜６、無色透明な液体１９および無色透明な構造の中間層形成体１１を透過して裏面側（透明）板３上の黒色の絶縁膜８で吸収され、黒色表示となる。この場合、表面側側壁１６ａは白色の材料によって形成してもよく、また裏面側側壁１６ｂは黒色の材料によって形成してもよい。
【００５９】
（第４実施形態）
図９はこの発明の第４実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図７に示す表示装置と異なる点は、中間層形成体１１を、ＩＴＯなどからなる第３の電極板１２の下面に設けられたガラスや樹脂などからなる無色透明な絶縁板２１の下面（裏面側（透明）板３上の絶縁膜８と対向する側の面）に凸凹面２２が形成され、第３の電極板１２の上面に酸化シリコンなどからなる表面側絶縁膜１３が設けられ、それらの中央部に移動用孔１５が設けられた構造とした点である。
【００６０】
次に、この表示装置の表示動作について簡単に説明する。図９に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第２の条件で電圧が印加されると、電場による力により、表面側空間１７内にある液体１９は移動用孔１５を介して裏面側空間１８内に移動し、図１０に示すように、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満される。
【００６１】
一方、図１０に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第１の条件で電圧が印加されると、電場による力により、裏面側空間１８内にある液体１９は移動用孔１５を介して表面側空間１７内に移動し、図９に示すように、表面側空間１７内および移動用孔１５内に液体１９が満され、裏面側空間１８内に空気が満される。
【００６２】
そして、図９に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が表面側透明板２、第１の電極板５、絶縁膜６、無色透明な液体１９および無色透明な構造の中間層形成体１１を透過して中間形成体１１の凸凹面２２と裏面側空間１８内の空気との界面で散乱反射され、この散乱反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、白色表示となる。
【００６３】
一方、図１０に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が表面側透明板２、第１の電極板５、絶縁膜６、無色透明な構造の中間層形成体１１および無色透明な液体１９を透過して裏面側（透明）板３上の黒色の絶縁膜８で吸収され、黒色表示となる。この場合、表面側側壁１６ａは白色の材料によって形成してもよく、また裏面側側壁１６ｂは黒色の材料によって形成してもよい。
【００６４】
（第５実施形態）
図１１はこの発明の第５実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図１に示す表示装置と異なる点は、液体１９として、エタノールや水などに例えばカーボンブラックを混入させて黒色に着色された着色液体を用いた点である。
【００６５】
次に、この表示装置の表示動作について簡単に説明する。図１１に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第１の条件で電圧が印加されると、電場による力により、裏面側空間１８内にある液体１９は移動用孔１５を介して表面側空間１７内に移動し、図１２に示すように、表面側空間１７内および移動用孔１５内に液体１９が満され、裏面側空間１８内に空気が満される。
【００６６】
一方、図１２に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第２の条件で電圧が印加されると、電場による力により、表面側空間１７内にある液体１９は移動用孔１５を介して裏面側空間１８内に移動し、図１１に示すように、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満される。
【００６７】
そして、図１１に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５および表面側透明板２を透過して表面側透明板２の凸凹面４と表面側空間１７内の空気との界面で散乱反射され、この散乱反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、白色表示となる。
【００６８】
一方、図１２に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５および表面側透明板２および表面側透明板２の凸凹面４と黒色の液体１９との界面を透過して、黒色の液体１９内での吸収を経たものが中間層形成体１１の黒色の表面側絶縁膜１３でさらに吸収されて、黒色表示となる。この場合、液体１９で吸収される効果と中間層形成体１１の黒色により吸収される効果により、黒色表示を行っている。表面側絶縁膜１３の黒の濃度が低い場合に有効となる。
【００６９】
（第６実施形態）
図１３はこの発明の第６実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図１１に示す表示装置と異なる点は、表面側透明板２の凸凹面４を液体１９と接触していないとき少量の外光を透過させる程度の凸凹面とし、中間層形成体１１の表面側絶縁膜１３をクリーム色または水色の樹脂材料によって形成した点である。また、液体１９の色を黒に限定していない。
【００７０】
次に、この表示装置の表示動作について簡単に説明する。図１３に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第１の条件で電圧が印加されると、電場による力により、裏面側空間１８内にある液体１９は移動用孔１５を介して表面側空間１７内に移動し、図１４に示すように、表面側空間１７内および移動用孔１５内に液体１９が満され、裏面側空間１８内に空気が満される。
【００７１】
一方、図１４に示す状態において、第１〜第３の電極板５、７、１２に第２の条件で電圧が印加されると、電場による力により、表面側空間１７内にある液体１９は移動用孔１５を介して裏面側空間１８内に移動し、図１３に示すように、裏面側空間１８内および移動用孔１５内に液体１９が満され、表面側空間１７内に空気が満される。
【００７２】
そして、図１３に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５および表面側透明板２を透過し、この透過光の大部分が表面側透明板２の凸凹面４と表面側空間１７内の空気との界面で散乱反射され、且つ、表面側透明板２の凸凹面４を透過した少量の透過光が中間層形成体１１のクリーム色または水色の表面側絶縁膜１３で反射され（その色以外は吸収される）、これらの散乱反射光および反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、紙のような黄色または青色がかった白色表示となる。
【００７３】
一方、図１４に示す状態では、矢印で示すように、表面側透明板２の表面側から入射された外光が絶縁膜６、第１の電極板５および表面側透明板２および表面側透明板２の凸凹面４と有色の液体１９との界面を透過して、有色の液体１９内での吸収を経たものが中間層形成体１１のクリーム色または水色の表面側絶縁膜１３で反射され（その色以外は吸収される）、この反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板２の表面側に出射され、有色の液体１９の色と中間層形成体１１のクリーム色または水色の混ざった色の表示となる。この場合、液体１９の色と中間層形成体１１の色により、色の制御が可能となる。
【００７４】
（第７実施形態）
図１５はこの発明の第７実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図１に示す表示装置と異なる点は、表面側透明板２の上面に設けられた第１の電極板５の上面に、酸化シリコンなどからなる絶縁膜（保護膜）６の代わりに、ガラスや樹脂などの無色透明な材料からなる保護板２３を設けた点である。
【００７５】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態において、中間層形成体１１の表面絶縁膜１３は黒色および白色以外の青色、赤色などであってもよい。また、中間層形成体１１の表面絶縁膜１３を黒色および白色以外の青色、赤色などとした場合、液体１９としてその色に応じた有色なものを用いるようにしてもよい。
【００７６】
また、上記第２、第３実施形態において、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８は黒色および白色以外の青色、赤色などであってもよい。また、裏面側（透明）板３上の絶縁膜８を黒色および白色以外の青色、赤色などとした場合、液体１９としてその色に応じた有色なものを用いるようにしてもよい。なお、上記第３実施形態の場合には、表面側透明板２として当該色に応じた有色透明なものを用いるようにしてもよい。
【００７７】
さらに、上記第２と第３実施形態を合わせたような、表面側空間の内側の両面に凸凹面を施す形態にしてもよい。
【００７８】
また、上記各実施形態において、移動用孔１５を設ける位置は中間層形成体１１の中央部でなくてもよく、また移動用孔１５は複数であってもよい。移動用孔１５を複数とする場合には、移動用孔１５の大きさや形状は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００７９】
また、上記各実施形態において、強い衝撃などが加わっても表示が乱れないようにするには、表示内容が変更されないときでも電圧をかけるようにすればよいが、その場合でも低消費電力化を図るため、表示内容を変更するときよりも弱い電圧をかける構成としてもよく、あるいは、表示内容が変更されないときには、間歇的に電圧をかけて、乱されたかもしれない表示を一定時間ごとに復元する構成としてもよい。
【００８０】
また、上記各実施形態では、各電極板５、７、１２に直流電圧をかける場合について説明したが、交流電圧をかけるようにしてもよい。例えば、液体１９を表面側空間１７へ移動させる場合、第１の電極板５には第３の電極板１２と逆相で、第２の電極板７には第３の電極板１２と同相で、３つの電極板５、７、１２に対して１０Ｖと０Ｖを一定周期で切り換えてかけるようにしてもよい。なお、電極板の数は３つに限定されるものではなく、誘電体である液体１９を表面側空間１７と裏面側空間１８との間で電場の強さの違いにより移動させるものであれば、それ以上の電極板数あるいはそれ以下の電極板数であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の第１実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示    す断面図。
【図２】図１に示す表示装置の黒色表示状態の断面図。
【図３】図１および図２に示す表示装置のある条件での画素内空間の電位分布イメー    ジを示す図。
【図４】図３で示した画素内空間の電位分布イメージに対応する電場分布イメージを    示す図。
【図５】この発明の第２実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示    す断面図。
【図６】図５に示す表示装置の黒色表示状態の断面図。
【図７】この発明の第３実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示    す断面図。
【図８】図７に示す表示装置の黒色表示状態の断面図。
【図９】この発明の第４実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示    す断面図。
【図１０】図９に示す表示装置の黒色表示状態の断面図。
【図１１】この発明の第５実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を    示す断面図。
【図１２】図１１に示す表示装置の黒色表示状態の断面図。
【図１３】この発明の第６実施形態としての表示装置の１画素部分の紙のような黄色    または青色がかった白色表示状態を示す断面図。
【図１４】図１３に示す表示装置の有色の液体１９の色と中間層形成体１１の色の混    ざった色表示状態を示す断面図。
【図１５】この発明の第７実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を    示す断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１  空間形成体
２  表面側透明板
３  裏面側（透明）板
４  凸凹面
５  第１の電極板
６  絶縁膜
７  第２の電極板
８  絶縁膜
１１  中間層形成体
１２  第３の電極板
１３  表面側絶縁膜
１４  裏面側絶縁膜
１５  移動用孔
１６  側壁
１６ａ  表面側側壁
１６ｂ  裏面側側壁
１７  表面側空間
１８  裏面側空間
１９  液体
２１  絶縁板
２２  凸凹面
２３  保護板
【図１】
2006098679.tif 000003
【図２】
2006098679.tif 000004
【図３】
2006098679.tif 000005
【図４】
2006098679.tif 000006
【図５】
2006098679.tif 000007
【図６】
2006098679.tif 000008
【図７】
2006098679.tif 000009
【図８】
2006098679.tif 000010
【図９】
2006098679.tif 000011
【図１０】
2006098679.tif 000012
【図１１】
2006098679.tif 000013
【図１２】
2006098679.tif 000014
【図１３】
2006098679.tif 000015
【図１４】
2006098679.tif 000016
【図１５】
2006098679.tif 000017