(57)【要約】【課題】  着色液滴を元の球状に高速で戻すようにして高速の動画表示が可能なエレクトロウエッティングを用いた表示装置を提供する。【解決手段】  表示装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一電極、該第一電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された着色液滴とからなる表示装置において、該着色液滴の球状復帰を促進するための第三電極を、前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、さらに前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設け、これらの電極を透明電極で構成した。【選択図】      図３
2004252444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一電極、該第一電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された着色液滴とからなる表示装置において、該着色液滴の球状復帰を促進するための第三電極を設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第三電極を前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、および前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設けたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
第二電極あるいは第三電極が透明電極であることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項４】
着色液滴を定常状態から変化させるための駆動源と、変化した着色液滴を定常状態に戻すための駆動源を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の表示装置。
【請求項５】
表示装置最下層を構成する第一基材と、前記第一基材の上に設けられた第一電極と、前記第一電極の上に設けられた絶縁層と，前記絶縁層に対して間隙を置いて配置された最上層を構成する第二基材と、前記間隙を取り囲むように前記絶縁層と前記第二基材との間に設けられたキャビティ仕切りと、前記キャビティ仕切り内に封入された着色液滴と、を有する表示装置であって、
前記第一電極が互いに絶縁されるように複数に分割されるとともに、前記第一基材の所定領域に設けられた第一電極の極性と、前記所定領域以外に設けられた第一電極の極性とを、異なる状態とし、かつ、入れ替わり可能に構成したことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
第二電極を、前記第一電極とは絶縁された状態で、前記第二基材及び前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設けたことを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエレクトロウエッティング現象を利用し、着色液滴のサイズを変化させることにより開口部の光量を変化させる光シャッター方式の表示装置に関するもので、特に着色液滴の球状復帰の促進技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマデイスプレー（ＰＤＰ）、ゲストホストＬＣＤ、エロクトロクロミックディスプレー（ＥＣＤ）、電気泳動ディスプレー（ＥＰＤ）、有機ＥＬディスプレー（ＯＬＥＤ）等が夙に知られている。
しかしながら、これらの既知の表示装置は、輝度、コントラスト比、解像度、画面サイズ、高精細化、応答性、寿命、階調表示化、製造コスト等の点でそれぞれどこかに問題があり、高輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）で高コントラスト比（１０００：１）、高精細（２００ｐｐｉ）、大面積（８００×１２００ｍｍ）のすべての要求項目を満足する医療用ディスプレーとしては、どれも適していなかった。
【０００３】
この中でも特にＬＣＤが秀れているが、偏光板を用いていることから、光漏れにより黒輝度が高かったり、視野角依存性があるため、多人数での利用に問題があり、眼精疲労も生じた。また、ＰＯＰやＯＬＥＤのような自発光型の場合には十分な輝度やコントラスト比が得られず、画面全体に均一な輝度にすることが困難であったり（輝度ムラ）、全体を明るくして輝度を揃えると逆に寿命の点で問題があった。また、ＰＤＰは高精細化が困難であった。
【０００４】
一方、エレクトロウエッティング現象を利用し、着色液滴のサイズを変化させることにより開口部の光量を変化させる光シャッター方式の表示装置は、特許文献１および２に記載したように公知である。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１１６４３号公報
【特許文献２】特開平１０−３９８００号公報
【０００６】
引用文献１および２ともにエレクトロウエッティング現象（ただし、この文献では「電気毛管現象」と記載。）を利用したディスプレイである。
特開平９−３１１６４３号公報は、電子ディスプレイシートを製造するための方式を提供するもので、電子ディスプレイシートを、外部面と内部面とをそれぞれ有する第１及び第２のシートと、これらの内部面との間の密閉空間と、第１のシートが内部面上の第１の種類の電極手段と、第１の種類の電極手段の上に置かれた絶縁層と、絶縁層の上に置かれかつ密閉空間にさらされている第２の種類の電極手段とを備え、絶縁層が第１の種類の電極手段を前記第２の種類の電極手段から絶縁するように構成されかつ配置され、更に第２の種類の電極手段を被覆する密閉空間内に置かれた液体の小滴と、第１の種類の電極手段及び第２の種類の電極手段を付勢する手段とを備え、第１の種類の電極手段及び第２の種類の電極手段が付勢される場合、液体小滴が拡大されるように構成されるようにしたものである。
【０００７】
特開平１０−３９８００号公報は、２枚のシート間の間隙の複数組の導電性着色液滴を利用する電気毛管ディスプレイシートを開示するもので、それぞれの組の着色液滴がそれぞれのシート上で対応する電極を有し、それぞれの組の着色液滴はその組内の他の着色液滴とは混和しないものであり、そしてそれぞれの着色液滴は個々の電気接続を有し、それぞれの組のそれぞれの着色液滴を選別的に起動することで、その組の少なくとも１つの着色液滴がそれぞれの組の着色液滴が共有する間隙で拡大して画像のカラー画素を形成するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、これらのいずれの表示装置にあっては、着色液滴の広がりは電界の力で速くなるものの、着色液滴の戻りは撥水性の作用のみで戻るため遅くなり、したがって応答性が悪かった。そのため動画表示が困難であった。
本発明は上記の欠点を解決するもので、着色液滴の戻りを速くして、表示応答性を良くし、したがって表示応答性を良くして動画表示を可能とする表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の表示装置の発明は、表示装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一電極、該第一電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された着色液滴とからなる表示装置において、該着色液滴の球状復帰を促進するための第三電極を設けたことを特徴とする。
このような構成とすることによって、着色液滴の戻りが速くなり、したがって表示応答性が良くなるので、動画表示が可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の表示装置において、前記第三電極を前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、および前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設けたことを特徴とする。
このような構成とすることによって、第三電極を効果的な位置に配置できるので、着色液滴の戻りがより速くなる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の表示装置において、第二電極あるいは第三電極が透明電極であることを特徴とする。
このような構成とすることによって、バックライト光が高効率で表示装置内を透過することができることとなる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の表示装置において、着色液滴を定常状態から変化させるための駆動源と、変化した着色液滴を定常状態に戻すための駆動源を有することを特徴とする。
このような構成とすることによって、各電極に最適なプラス又はマイナス電位を印加できるので、着色液滴の戻りが加速される。
【００１３】
請求項５記載の表示装置の発明は、表示装置最下層を構成する第一基材と、前記第一基材の上に設けられた第一電極と、前記第一電極の上に設けられた絶縁層と，前記絶縁層に対して間隙を置いて配置された最上層を構成する第二基材と、前記間隙を取り囲むように前記絶縁層と前記第二基材との間に設けられたキャビティ仕切りと、前記キャビティ仕切り内に封入された着色液滴と、を有する表示装置であって、前記第一電極が互いに絶縁されるように複数に分割されるとともに、前記第一基材の所定領域に設けられた第一電極の極性と、前記所定領域以外に設けられた第一電極の極性とを、異なる状態とし、かつ、入れ替わり可能に構成したことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の表示装置において、第二電極を、前記第一電極とは絶縁された状態で、前記第二基材及び前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設けたことを特徴とするので、着色液滴が絶縁層の面方向に沿った移動をすることが促進されることとなる。
【００１４】
以上の構成により、絶縁層の異なる領域間における着色液滴の移動を速やかに行えるので、表示応答性を良くし、したがって、表示応答性の良い、動画表示が可能な表示装置が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、表示装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一透明電極、該第一透明電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された着色液滴とからなる表示装置において、該着色液滴の球状復帰を促進するための第三電極を、前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、さらに前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設け、これらの電極を透明電極で構成したので、表示用のために着色液滴を拡げたあと再び着色液滴を元の球状に戻す際に、戻し動作加速用の第三電極が働くので、着色液滴が高速に応答し、したがって高速の動画表示が可能なエレクトロウエッティングを用いた表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず初めに、本発明が利用するエレクトロウエッティング現象について図１および図２に基づいて簡単に説明しておく。
エレクトロウエッテイング現象とは、電極を電解質（溶液）に浸すと電極表面と溶液との接触面で界面が形成され、この界面には電極側での金属イオンおよび自由電子と、溶液側の電解質イオンとにより、図１のように、いわゆる電気二重層ＥＤＬ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒ）が形成され、そして金属−電解質の境界に電界が加わると表面張力の変化を誘発する現象をいう。  用いられる電極としては、導電性材料であれば何でもよい。例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌなどの金属、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2、ＴｉＯ2、などの金属酸化物、Ｇｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体、およびグラファイト、グラッシーカーボン、ダイヤモンドのどの炭素系などが挙げられる。
【００１７】
図２はこれに電圧を印加しない場合と印加した場合の変化を説明する図である。
（ａ）は外部電圧Ｖの印加がない場合で、この場合、電荷は金属−電解質の境界に現れて、電気二重層ＥＤＬを形成する。（ｂ）は外部電圧が印加された場合であり、この場合、電気二重層ＥＤＬにおける電荷密度は変化をし、その結果、表面張力γと接触角は増減する。
そしてこの場合、印加された電圧（Ｖ）とその結果の表面張力（γ）との関係式は、境界における熱力学解析によって導き出されることができ、その結果はリップマンの方程式を用いて式（１）のように表わされる。
γ＝γ0−  １／２ｃＶ2                        ・・・（１）
ここで、γ0は電圧ゼロ（すなわち、固体の表面は電荷ゼロ）時の固体−液体境界における表面張力、
ｃは単位面積当たりのキャパシタンスであり、電荷層は対称なヘルムホルツ・キャパシタをモデルとして仮定している。
外部から電圧が電解質と固体の間に加えられると、電荷と双極子には状態変化が起き、境界での表面エネルギに変化が生じる（図２参照）。特に、境界に電荷があると、表面領域を拡張するのに要する仕事が電荷間の反発力で減らされるため、表面張力の低下が起きるので拡張し易くなると考えられる。
リップマンの方程式（１）は、ヤング方程式（２）の導入によって接触角θを用いて表される。
γSL＝γSG−γLGｃｏｓθ                  ・・・（２）
ｃｏｓθ＝ｃｏｓθ0＋（１／γLG）×（１／２）ｃＶ2    ・・・（３）
ここで、θ0は境界層を横切る電界がゼロのときの接触角、
γSLは固体ー液体表面張力、
γLGは液体ーガス表面張力、
γSGは固体ーガス表面張力である。
γLGおよびγSGは印加電位に無関係な定数であると仮定する。
方程式（３）における接触角は液体と電極との間の印加電圧の関数となっている。
したがって、図２（ｂ）のように、液体と電極との間に電圧を印加すると、接液体が拡張する。本発明はこの現象を応用するものである。
【００１８】
図３は本発明の第１の実施の形態に係るもので、（ａ）は従断面図、（ｂ）は一部切り欠き平面図である。
図において、１０は本発明の第１の実施の形態に係る表示装置、１２は表示装置１０の最下層を構成する第一透明基材、１４は第一透明基材１２の上に設けられた第一透明電極、１５は第二透明電極である。透明電極の材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）が挙げられる。
１６は絶縁層で、これは下層の絶縁膜１６ａと該絶縁膜１６ａの上に設けられた低表面エネルギ膜１６ｂとから成る。低表面エネルギ膜は撥水性のよい材料でできた膜のことで、この上に載置した液体が拡がらずに球状を維持することが可能となる。低表面エネルギ−膜の材料としてはフッ素樹脂粒子を分散した材料が好ましく、フッ素樹脂粒子としては、例えばポリフッ化ビニル、ＰＶＤＦ、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）樹脂、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）
樹脂、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ−エチレン共重合体、ＰＦＡ（ＴＦＥ−パ−フルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（ＴＦＥ−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体）、ＥＰＥ（ＴＦＥ−ＨＦＰ−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、等が挙げられる。
１７はキャビティ仕切り、１８は表示装置１０の最上層を構成する第二透明基材、１９は本発明により設けられた第三透明電極である。
【００１９】
第一透明電極１４は、表示装置１０の底面中央部に設けられた僅かな開口以外は表示装置１０の底面一面に敷設されており、第三透明電極１９は、第一透明電極１４に設けられた開口内に絶縁材を介して設けられているが、しかしこれに限られるものではなく、絶縁層１６内やその他にあってもよい。第二透明電極１５は低表面エネルギ膜１６ｂの上にあって、かつ図３（ｂ）から判るように、平面図的に見て第三透明電極１９の中心に位置している。
【００２０】
Ｅはマイナス側が第二透明電極１５に接続され、プラス側が２つのスイッチＳ１，Ｓ２の共通端に接続されている直流電源、Ｓ１は直流電源Ｅのプラス側と第一透明電極１４の間の接続を開閉するスイッチ、Ｓ２は電源Ｅのプラス側と第三透明電極１９との間の接続を開閉するスイッチである。Ｗは着色液滴である。
【００２１】
次に、第１の実施の形態に係る表示装置１０の動作について説明する。
図４は、図３の表示装置の使用状態を説明する図で、（ａ）はスイッチＳ１、Ｓ２がオフ状態における着色液滴の定常状態、（ｂ）は黒表示状態、（ｃ）は白表示状態をそれぞれ示している。
図４（ａ）において、スイッチＳ１、Ｓ２がオフ（開）で、着色液滴の定常状態は「液滴縮み」（球状）となっている。したがって光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内→第二透明基材１８と透過するので、表示は「明」表示となる。
【００２２】
図４（ｂ）はスイッチＳ１がオン、Ｓ２がオフであり、これによって第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に電圧Ｅが印加され、第一透明電極１４がプラス、第二透明電極１５がマイナスとなる。着色液滴Ｗは液体表面に電荷が誘起しているので、着色液滴Ｗはプラス電位の第一透明電極１４に吸引されることとなり、着色液滴はキャビテイの底面いっぱいに広がる。
したがって光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内の着色液滴Ｗに到達して、ここで遮光されるので、表示は「暗」表示となる。
【００２３】
図４（ｃ）は液体を強制的に戻して明表示とするもので、スイッチＳ１をオフ、Ｓ２をオンとすることによって第二透明電極１５がマイナス、本発明に係る第三透明電極１９がプラスとなり、着色液滴Ｗはプラス電位の第三透明電極１９に吸引されるため、着色液滴Ｗは図４（ｂ）の拡張状態から図４（ｃ）の球状へと急速に縮むこととなる。
したがって、光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内→第二透明基材１８と透過するので、表示は迅速に「明」表示に切り替わる。
【００２４】
なお、図４（ｂ）においては、第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に電圧Ｅを印加して、本装置の最大明るさを得る例を示したが、この印加電圧を０からＥの間で変えることにより、着色液体の広がりの大きさを制御できるので、キャビティ内を通過する光の量を制御することができ、したがって中間調の明るさを制御できるようになる。
図５は中間調の制御例を示すもので、第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に印加する電圧を（ａ）は１／４Ｅ、（ｂ）は１／２Ｅ、（ｃ）は３／４Ｅとそれぞれしている。
したがって、（ａ）の印加電圧１／４Ｅにおいては液滴の広がりは多くなく、図４（ｂ）の例まではいかないが、透過率約７５％くらいの明るさとなっている。
（ｂ）の印加電圧１／２Ｅにおいては液滴の広がりは半分くらいまでに広がり、透過率約５０％くらいの明るさとなっている。
（ｃ）の印加電圧３／４Ｅにおいては液滴の広がりはかなり進み３／４くらいまでに広がっている。透過率約２５％くらいとなっている。
このように印加電圧Ｅを０からＥの間で変えることにより、中間調の明るさを制御できるようになる。
【００２５】
図６は比較例としての従来の表示装置の従断面図を、図４に対応させて示したものである。
図において、３０は従来の表示装置、３２は表示装置３０の最下層を構成する第一透明基材、３４は第一透明基材３２の上に設けられた第一透明電極、３５は第二透明電極、３６は絶縁層で、絶縁膜３６ａとこの絶縁膜３６ａの上に設けられた低表面エネルギ膜３６ｂとから成る。３７はキャビティ仕切り、３８は表示装置３０の最上層を構成する第二透明基材である。
Ｅはマイナス側が第二透明電極３５に接続され、プラス側がスイッチＳ１の一端に接続されている直流電源、Ｓ１は直流電源Ｅのプラス側と第一透明電極３４の間の接続を開閉するスイッチである。Ｗは着色液滴である。
従来装置には当然のことながら第三透明電極（図４の１９）が存在しない。
【００２６】
次に、図６の表示装置３０の動作について説明する。
図６において、（ａ）はスイッチをオフにした状態で、着色液体の取る定常状態、（ｂ）は黒表示状態、（ｃ）は白表示状態をそれぞれ示している。
図６（ａ）において、スイッチＳ１がオフ（開）で、着色液滴の状態は「液滴縮み」（球状）となっており、したがって光Ｌは、第一透明基材３２→第一透明電極３４→絶縁膜３６ａ→低表面エネルギ膜３６ｂ→キャビティ内→第二透明基材３８と透過するので、表示は「明」表示である。
【００２７】
図６（ｂ）はスイッチＳ１がオンであり、これによって第一透明電極３４と第二透明電極３５との間に電圧が印加され、第一透明電極３４がプラス、第二透明電極３５がマイナスとなる。着色液滴Ｗは液体表面に電荷が誘起しているので、着色液滴Ｗはプラス電位の第一透明電極３４に吸引され、着色液滴はキャビテイの底面いっぱいに広がる。
したがって光Ｌは、第一透明基材３２→第一透明電極３４→絶縁膜３６ａ→低表面エネルギ膜３６ｂ→キャビティ内の着色液滴Ｗに到達して、ここで遮光されるので、表示は「暗」表示となる。
【００２８】
図６（ｃ）は、スイッチＳ１を再びオフとすることによって、それまでプラス電位だった第一透明電極３４の電位が除去され、着色液滴Ｗは定常状態である「液滴縮み」（球状）へ撥水性の作用で自然復帰する。
したがって、光Ｌは、第一透明基材３２→第一透明電極３４→絶縁膜３６ａ→低表面エネルギ膜３６ｂ→キャビティ内→第二透明基材３８と透過するので、表示は明表示へ戻る。
【００２９】
表１は実施例と比較例の立上りおよび立下り時間を測定した結果表である。
【表１】
2004252444.tif 000003
【００３０】
表１から判るように、実施例によれば立上りは１５（ｍｓｅｃ）であり、立下りは１９（ｍｓｅｃ）である。これに対して比較例によれば、立上りは１５（ｍｓｅｃ）で同じであるが、立下りが５５０（ｍｓｅｃ）と実施例に比べて、何と１桁強以上の遅れが生じている。すなわち、比較例では、着色液滴の広がりは電界の力で速くなるものの、着色液滴の戻りは撥水性の作用のみで戻るため遅くなり、したがって応答性が悪かった。
これに対して、本発明では、第三電極が着色液滴の戻りを加速するので、表示応答性がよくなることが確認できた。
【００３１】
［第２の実施の形態］
図７は本発明の第２の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示時、（ｂ）は明表示時の各従断面図である。
図において、１０は本発明の第２の実施の形態に係る表示装置であり、その構成は第１の実施の形態に係る表示装置と同じなので説明は省略する。
異なる点は、第三スイッチＳ３を設けて液滴復帰時にも第一透明電極を積極的に利用し、暗表示時から明表示時への移行をさらに加速させた点である。
直流電源Ｅのマイナス側と第一透明電極１４との間に、スイッチＳ２と同じ動作（スイッチＳ１のオフ時にオンとなり、逆にオン時にオフとなる動作）をするスイッチＳ３を介在させている。
【００３２】
次に、図７の表示装置１０の動作について説明する。
図７（ａ）では、スイッチＳ１がオンで、スイッチＳ２、Ｓ３は共にオフである。この状態は図４（ｂ）と同一である。したがって、第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に電圧が印加され、第一透明電極１４がプラス、第二透明電極１５がマイナス、液体表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗはプラス電位の第一透明電極１４に吸引されるため、着色液滴状態はキャビテイの底面いっぱいに広がり、したがって光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内の着色液滴Ｗに到達して、ここで遮光されるので、表示は「暗」表示となる。
【００３３】
次に、明表示に急速転換する図７（ｂ）においては、図４（ｃ）と同じくスイッチＳ１をオフ、Ｓ２をオンとして第二透明電極１５がマイナス、第三透明電極１９がプラスとする他に、スイッチＳ３のオンで第一透明電極１４もマイナスとすることによって着色液滴Ｗは第１実施形態によるプラス電位の第三透明電極１９に吸引されるとともに、マイナス電位の第一透明電極１４に反発するので、着色液滴Ｗは図７（ａ）の拡張状態から球状へと加速度的に縮むこととなる。
したがって、光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内→第二透明基材１８と透過するので、表示は迅速に「明」表示となる。
【００３４】
なお、以上の説明では印加電圧を０とＥしかしなかったが、この間で印加電圧を種々変えることにより、着色液体の広がりの大きさを制御して、中間調の明るさを制御できるようにもできる。
【００３５】
［第３の実施の形態］
図８は本発明の第３の実施の形態に係るもので、第三透明電極の取付位置の変形例に関し、（ａ）はキャビティ天井の中央部の設けた例、（ｂ）はキャビティ天井に環状に設けた例、（ｃ）はキャビティ仕切りに設けた例をそれぞれ示している。
図８（ａ）〜（ｃ）は、いずれも暗表示から明表示に急速転換するときの図を示すものである。第三透明電極１９の取付位置以外の構成はすべて図３と同じであるので、これらの構成および作用については説明を省略する。
【００３６】
まず、図８（ａ）について説明する。
図８（ａ）において、第三透明電極１９は面積の狭い円形透明電極であり、キャビティ天井の中央部、すなわち表示装置の最上層を構成する第二透明基材１８の真ん中に設けられている。暗表示から明表示に急速転換するときは、図のように第三透明電極をプラスにすると、液体表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗは第三透明電極１９に吸引されるので、着色液滴Ｗは図８（ａ）の球状へと加速度的に縮むこととなる。
【００３７】
次に、図８（ｂ）について説明する。
図８（ｂ）において、第三透明電極１９は第二透明電極１５を中心とする大きな同心円の環状透明電極であり、キャビティ天井である第二透明基材１８に設けられている。暗表示から明表示に急速転換するときは、図のように第三透明電極をマイナスにすると、表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗは第三透明電極１９に対して反発し、着色液滴Ｗは図８（ｂ）の球状へと加速度的に縮むこととなる。
【００３８】
そして、図８（ｃ）について説明する。
図８（ｃ）において、第三透明電極１９はキャビティ仕切り１７に設けられている。暗表示から明表示に急速転換するときは、図のように第三透明電極をマイナスにすると、表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗは第三透明電極１９に対して反発し、着色液滴Ｗは図８（ｃ）の球状へと加速度的に縮むこととなる。
【００３９】
以上、第一実施の形態における第三電極について、その変形例を３つ示したが、第一実施の形態を含めて、これらは２つ以上を併用することも可能であり、むしろその方が推奨される。
【００４０】
［第４の実施の形態］
図９は本発明の第４の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示、（ｂ）は明表示、（ｃ）はその回路図である。
図において、６０は本発明の第４の実施の形態に係る表示装置、１２は表示装置６０の最下層を構成する第一透明基材、１４ａ、１４ｂは第一透明基材１２の上に設けられた第一電極である。第一電極１４ｂは透明電極であるが、第一電極１４ａは必ずしも透明電極である必要はない（ただし、以下では纏めて第一透明電極１４ａ、１４ｂという）。１６は絶縁層で、これは下層の絶縁膜１６ａと該絶縁膜１６ａの上に設けられた低表面エネルギ膜１６ｂとから成る。１７はキャビティ仕切り、１８は表示装置６０の最上層を構成する第二透明基材、１９ａは第二透明電極、ＳＨは遮光用のシェードである。第一電極１４ａが透明電極でないときは、この遮光用のシェードＳＨは省略することができる。そしてＷは着色液滴である。第一透明電極１４ａ，ｂと第二透明電極１９ａとで対向する対の電極を構成し、第一透明電極１４ａは平面図で見てシェードＳＨの範囲内に、また第一透明電極１４ｂはシェードＳＨの範囲外に納められている。
なお、第二透明電極１９ａは、第二透明基材１８の内部に存在してもよく、また第二透明基材１８の表面にあってもよい。
【００４１】
図９（ｃ）において、Ｅは直流電源で、そのプラス側が２端子切替スイッチＳ１の共通端子に接続され、そのマイナス側端子は第二透明電極１９ａに接続されている。
２端子切替スイッチＳ１の一方の端子ａは第一透明電極１４ａに、他方の端子ｂは第一透明電極１４ｂにそれぞれ接続されている。
また、２つのオン・オフスイッチＳ２，Ｓ３のうち、一方のスイッチＳ２は第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａとの間に接続され、他方のスイッチＳ３は第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａとの間に接続されている。
【００４２】
（イ）では、スイッチＳ１がａ側にオン（閉）で、スイッチＳ２がオフ（開）で、スイッチＳ３がオン（閉）状態である。したがって、第一透明電極１４ａがプラス電位、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａがマイナス電位である。
（ロ）では、スイッチＳ１がｂ側にオンで、スイッチＳ２がオンで、スイッチＳ３がオフ態である。したがって、第一透明電極１４ｂがプラス電位、第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａがマイナス電位である。
【００４３】
次に、第４の実施の形態に係る表示装置の動作について説明する。
図９（ａ）は、表示装置６０の暗表示状態を説明する図で、スイッチ群はちょうど図９（ｃ）の（ロ）の状態にある。したがって、第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａとで構成される対電極はマイナス、また、第一透明電極１４ｂはプラスとなっているので、着色液滴は液体表面にマイナス電荷が誘起しているから、第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａから反発力を受け、第一透明電極１４ｂから吸引力を受け、図３（ａ）のように、シェードＳＨの範囲外に速やかに移動している。したがって、バックライトは着色液滴で遮光され、暗表示となる。
【００４４】
次に、スイッチ群を図９（ｃ）の（イ）の状態にすると、第一透明電極１４ａはプラス、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａはマイナスとなっているので、着色液滴は液体表面にマイナス電荷が誘起しているから、第一透明電極１４ａから吸引力を受け、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａから反発力を受け、着色液滴は図（ｂ）のように、シェードＳＨの範囲内に速やかに移動している。したがって、バックライトは着色液滴で遮光されなくなり、明表示となる。
【００４５】
なお、以上の説明では印加電圧を０（明）とＥ（暗）の２値制御しかしなかったが、前述の実施の形態の場合と同じく印加電圧を０とＥの間で種々に変えることにより、着色液滴の広がりの大きさを制御して、中間調の明るさを制御するようにすることももちろん可能である。
【００４６】
また、図９において、第一透明電極１４ｂを無くして、かつ第二透明電極１９ａの大きさを半分にしかつ第一電極１４ａ側にのみ対向配置させ、さらに第一透明電極１４ａと同じ極性になるよう構成し、しかも透明電極にする必要はなく通常の電極構成とし、そして着色液滴を遮光効果の大きい黒色液滴とすることで、図９の変形例を構成することができる。
明表示の場合は、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａをプラス電位としてマイナス荷電誘起の黒色液滴を図（ｂ）のように第一電極１４ａ側に完全に吸引させることで、明表示できる。
暗表示の場合は、第一電極１４ａおよび第二電極１９ａを無電界状態とすることで吸引力を無くし、重力によって黒色液滴が絶縁層の面に一面に広がることで、黒色液滴効果により僅かの液膜厚で遮光させることができる。
このようにすれば、透明電極数および電極面積を減らすことができ、使用する電源も明表示の場合のみ使用して暗表示の場合は電源を使用しないので電源を小型化、長時間使用可とすることができる。
【００４７】
以上は、すべての実施の形態で、液体表面に誘起する電荷がマイナスの場合について説明してきたが、着色液滴には液体表面に誘起する電荷がプラスのものもあり、その場合には第一〜第三の各電極に印加される電位は以上の説明の逆になることは言うまでもない。
また、本発明は表示装置を例に説明してきたが、他に考えられる用途としては、光スイッチ、光シャッター、可変焦点レンジに用いられることができる。
【００４８】
以上、本発明に係る表示装置とＬＣＤディスプレーとを比較してみると、まず輝度については、ＬＣＤディスプレーでは、第１の偏光板で６０％の光量減となり、液晶内の通過で５％減、開口率６０％とすると４０％減、第２偏光板で２０％減となり、１００％のバックライトの光量が最終的に視覚に届くのは約１８％となってしまった。
これに対して、本発明に係る表示装置では、偏光板を使用しないのでその分の減光がなくなり、表示装置内の通過で５％、開口率５０％（第１の実施に形態の場合）としても、１００％のバックライトの光量が最終的に視覚に届くのは約４７％にもなった。したがって第１の実施に形態を改良したその他の実施の形態の場合では、さらに減光は無くなることとなる。
コントラスト比については、ＬＣＤディスプレーでは暗室で約６００：１であったのに対して、本発明に係る表示装置では明室でも１０００：１、暗室に至っては５０００：１であった。
視野角依存性（ＣＲが１０：１まで下がる所を定義。）については、ＬＣＤディスプレーでは上下左右で１６０度であったが、本発明に係る表示装置では視野角依存性は全くなかった。
【００４９】
また、同じエレクトロウエッティング現象を用いた図６の表示装置と比べてみても、先の表１から判ったように、本発明に係る表示装置の方が立下りの速度が１桁強以上も速くなったので、高速動画に適していることが判明した。
【００５０】
以上の表示装置は、バックライトを用いた透過型についての例であったが、本発明はもちろんこれに限定されるものではない。反射型や半透過型であってももちろん構わない。したがってその場合には、以上で述べていた透明電極はもちろん透明でなくても良い。
【００５１】
以上の説明のように１個の液滴を備えたキャビティを３キャビティで１単位とし、各液滴をそれぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、あるいはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の液体にしたり、あるいは各キャビティの光路にカラーフィルタを用いれば、カラー表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】エレクトロウエッテイング現象において形成される電気二重層の説明図である。
【図２】電圧を印加しない場合（ａ）と電圧を印加した場合（ｂ）の変化を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るもので、（ａ）は従断面図、（ｂ）は一部切り欠き平面図である。
【図４】図３の表示装置の使用状態を説明する図で、（ａ）は定常状態、（ｂ）は黒表示状態、（ｃ）は白表示状態をそれぞれ示している。
【図５】図４において中間調の制御例を示す図で、第一透明電極と第二透明電極との間の印加電圧が（ａ）１／４Ｅ、（ｂ）１／２Ｅ、（ｃ）３／４Ｅの場合である。
【図６】比較例としての従来の表示装置の従断面図を示している。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示時、（ｂ）は明表示時の各従断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る第三透明電極の取付位置の変形例を示すもので（ａ）はキャビティ天井の中央部、（ｂ）はキャビティ天井の環状部、（ｃ）はキャビティ仕切りのそれぞれ設けた例を示している。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示、（ｂ）は明表示、（ｃ）はその回路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  本発明の第１の実施の形態に係る表示装置
１２  第一透明基材
１４  第一透明電極
１５、１９ａ  第二透明電極
１６  絶縁層
１６ａ  絶縁膜
１６ｂ  低表面エネルギ膜
１７  キャビティ仕切り
１８  第二透明基材
１９  第三透明電極
６０  本発明の第４の実施の形態に係る表示装置
Ｅ  直流電源
Ｓ１〜Ｓ４  スイッチ
Ｗ  着色液滴
【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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