(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面側に設けられた透明な上部層と、
所定の上部空間が前記上部層との間に形成されるように、当該上部層の背面側に設けられた中間層と、
所定の下部空間が前記中間層との間に形成されるように、当該中間層の背面側に設けられた下部層と、
前記上部空間と前記下部空間とが連通するように、前記中間層に設けられた連通空間と、
前記上部空間、前記下部空間、及び前記連通空間によって形成された液体貯留空間の内部に移動可能に封入された導電性液体を具備するとともに、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、
前記上部層または前記下部層に設けられた基準電極と、
前記中間層に設けられた複数の信号電極と、
前記複数の信号電極と交差するように、前記上部層または前記下部層に設けられた複数の走査電極と、
前記基準電極に接続されて、前記基準電極に対し、所定の基準電圧を印加する基準電圧印加部と、
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、前記表示面に表示される情報に応じた信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記基準電圧印加部が前記基準電極に対し前記基準電圧を印加しているときに、前記複数の各走査電極に対して、前記導電性液体が前記液体貯留空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧と、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記液体貯留空間の内部を移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を印加する走査電圧印加部と
を備えていることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記表示面には、複数の画素領域が設定されるとともに、
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、前記液体貯留空間が仕切壁によって区切られている請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
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原色に応じてそれぞれ設けられている請求項２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記基準電圧印加部は、前記基準電圧の極性を所定の時間毎に切り替えるとともに、
前記走査電圧印加部は、前記基準電圧の極性の切り替えに対応して、前記非選択電圧及び前記選択電圧の各極性を切り替える請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
前記信号電圧印加部は、外部からの画像入力信号に基づいて、前記信号電圧の大きさを変更する請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
前記基準電極は、前記上部層または前記下部層のどちらか一方側に設けられ、かつ、
前記走査電極は、前記上部層または前記下部層のうち、前記基準電極が設けられていない他方側に設けられるとともに、
前記表示面側の表示色が、前記上部空間側または前記下部空間側に前記導電性液体を移動させることにより、変更される請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項７】
前記基準電極には、面状の導電膜が用いられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項８】
前記液体貯留空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない絶縁性流体が当該液体貯留空間の内部を移動可能に封入されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項９】
前記基準電極及び前記走査電極は、前記上部層または前記下部層に設けられるとともに、
前記表示面側の表示色が、前記基準電極側または前記走査電極側に前記導電性液体を移動させることにより、変更される請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１０】
前記基準電極及び前記走査電極は、前記下部層または前記中間層のどちらか一方側に設けられるとともに、
前記信号電極が、前記下部空間を挟んで前記基準電極及び前記走査電極と対向するように、前記下部層または前記中間層の他方側に設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１１】
前記液体貯留空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない第１の絶縁性流体と、前記導電性液体及び前記第１の絶縁性流体と混じり合わない第２の絶縁性流体とが当該液体貯留空間の内部を移動可能に封入されるとともに、
前記表示面側の表示色は、前記第１または前記第２の絶縁性流体が前記上部空間側に移動されることにより、変更される請求項９または１０に記載の表示素子。
【請求項１２】
前記液体貯留空間には、前記上部空間の一端部側と前記下部空間の一端部側とを連通する第１の連通空間と、前記上部空間の他端部側と前記下部空間の他端部側とを連通する第２の連通空間とが設けられている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１３】
前記基準電極及び前記走査電極の表面上には、誘電体層が積層されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１４】
前記中間層の表示面側は、光散乱機能を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１５】
前記中間層及び前記下部層には、透明な透明シートが用いられ、
前記下部層の背面側には、バックライトが設けられている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１６】
前記中間層には、透明な透明シートが用いられ、
前記下部層には、並設された光散乱体及び透明な透明シートが含まれ、
前記下部層の背面側には、バックライトが設けられている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１７】
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１〜１６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】
従来より、透明もしくは着色液体の移動現象を利用して表示を行う表示素子が提案されている。例えば、外部電場を利用して液体を移動させて表示する表示素子には、電気浸透方式とエレクトロウェッティング方式のものがある。
【０００３】
電気浸透方式の表示素子では、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するようになっている。また、この電気浸透方式の表示素子では、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（細孔）内に液体を満たすことで透明とし、貫通孔から液体を流出させることで光散乱が生じるように構成されている。
【０００４】
エレクトロウェッティング方式の表示素子では、細孔内の液体に対する電界印加により液体の界面張力を変化させ、電気毛管現象（エレクトロウェッティング現象）で当該液体を移動させるようになっている。詳細には、細孔の内面に設けられた一対の電極間のスイッチが閉じられて、液体に電界が印加されると、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て、液体は細孔内を移動していく。一方、スイッチが開かれて、液体に対する電界印加が停止されると、細孔内面に対する液体の濡れ性が変化して接触角は急激に増大して、液体は細孔から流出される。
【０００５】
ところで、上記のような表示素子において、動画表示を行うためには、細孔内で液体を高速、かつ低電圧で移動させることが求められている。この点から電気浸透方式とエレクトロウェッティング方式とを比較した場合、エレクトロウェッティング方式の方が液体を高速に移動させることが可能であり、動画表示により適している。
【０００６】
また、従来の表示素子では、例えば下記特開平１０−３９７９９号公報に記載されているように、エレクトロウェッティング現象を用いた画像表示装置が提供されている。
【０００７】
具体的には、図２０に示すように、上記従来の表示素子は、透明なシートにより構成されるとともに、図２０の上側（表示面側）から所定間隔をおいて順次配置された第１、第２、第３シート１、２、３を備えている。第１シート１と第２シート２との間には、上側通路４が設けられ、第２シート２と第３シート３との間には、下側通路５が設けられている。また、第２シート２には、上側通路４及び下側通路５を連通するリザーバ６、７が設けられている。さらに、上側通路４、下側通路５、リザーバ６、７の内部には、所定色に着色された導電性液体Ｌ１と透明な透明液体Ｌ２とが密封されている。
【０００８】
また、この従来の表示素子では、第１電極８Ａ及び８Ｂが上側通路４を挟むように第１シート１の下面側及び第２シート２の上面側にそれぞれ設置されている。また、上側通路４内には、第２電極９がリザーバ６の上端開口と対向する位置に設置されている。これら第１電極８Ａ、８Ｂと第２電極９とには、図２０に示すように、直流電源が接続されており、導電性液体Ｌ１に対して電界印加を行えるようになっている。
【０００９】
上記のように構成された従来の表示素子では、第１電極８Ａ、８Ｂと第２電極９との間の回路を閉じて、これらの電極間に電圧を印加することにより、上側通路４内の透明液体Ｌ２を下側通路５側に移動させるとともに、リザーバ６側から上側通路４側に導電性液体Ｌ１を移動させて、表示面側を上記所定色としている。
【００１０】
一方、上記回路を開くことにより、上側通路４側からリザーバ６側に導電性液体Ｌ１を戻させるとともに、透明液体Ｌ２をリザーバ７側から上側通路４側に移動させて、表示面側を透明表示としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記のような従来の表示素子では、その駆動方式として、例えば単純マトリクス方式（パッシブマトリクス方式）やアクティブマトリクス方式を適用することができる。
【００１２】
単純マトリクス方式は、液晶ディスプレイ等でも良く知られているように、Ｘ方向でストライプ状にパターニングされたＸ電極と、Ｙ方向でストライプ状にパターニングされたＹ電極との２層の電極を格子状に設けている。そして、単純マトリクス方式では、上記Ｘ電極とＹ電極とにタイミングよく電圧パルスを印加することにより、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のアクティブ素子を用いることなく、Ｘ電極とＹ電極との各交差部にある画素に表示動作を行わせるようになっており、構造が単純でコスト安価な表示素子を製造可能とされている。
【００１３】
しかしながら、上記のような単純マトリクス方式では、周知のように、Ｘ電極の夫々に電圧を順次印加することにより、Ｘ電極を１ラインずつ選択するとともに、選択ラインに対応する入力電圧をＹ電極に印加する走査表示が行われている。このため、単純マトリクス方式では、漏れ電流などの影響により選択ラインに隣接する非選択ラインにも若干の電圧が掛かり半選択状態となってクロストークの問題が生じることがあった。
【００１４】
一方、アクティブマトリクス方式では、各画素にＴＦＴ等のスイッチング素子やダイオード素子を設けることによって画素毎に付加される電圧を制御することが可能となり、クロストークの問題を解決している。しかしながらこのアクティブマトリクス方式では、上記のようなアクティブ素子を画素毎に設けているので、表示素子の製造プロセスが複雑化したり、部品点数が増加したりして、表示素子のコストアップが生じるという新たな問題点が発生した。
【００１５】
上記の課題を鑑み、本発明は、アクティブ素子を設けることなく、クロストークの発生を防止することができる表示素子、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】
【００１６】
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透明な上部層と、
所定の上部空間が前記上部層との間に形成されるように、当該上部層の背面側に設けられた中間層と、
所定の下部空間が前記中間層との間に形成されるように、当該中間層の背面側に設けられた下部層と、
前記上部空間と前記下部空間とが連通するように、前記中間層に設けられた連通空間と、
前記上部空間、前記下部空間、及び前記連通空間によって形成された液体貯留空間の内部に移動可能に封入された導電性液体を具備するとともに、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、
前記上部層または前記下部層に設けられた基準電極と、
前記中間層に設けられた複数の信号電極と、
前記複数の信号電極と交差するように、前記上部層または前記下部層に設けられた複数の走査電極と、
前記基準電極に接続されて、前記基準電極に対し、所定の基準電圧を印加する基準電圧印加部と、
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、前記表示面に表示される情報に応じた信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記基準電圧印加部が前記基準電極に対し前記基準電圧を印加しているときに、前記複数の各走査電極に対して、前記導電性液体が前記液体貯留空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧と、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記液体貯留空間の内部を移動するのを許容する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を特徴とするものである。
【００１７】
上記のように構成された表示素子では、複数の信号電極及び複数の走査電極が互いに交差するように設けられてマトリクス状に配置されている。また、基準電圧印加部が基準電極に対し基準電圧を印加しているときに、複数の各走査電極に対して、導電性液体が液体貯留空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体が上記信号電圧に応じて、液体貯留空間の内部を移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を印加する走査電圧印加部が設けられている。これにより、アクティブ素子を設けることなく、クロストークの発生を防止することができる。
【００１８】
また、上記表示素子において、前記表示面には、複数の画素領域が設定されるとともに、
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、前記液体貯留空間が仕切壁によって区切られてもよい。
【００１９】
この場合、表示面の複数の各画素において、クロストークを生じることなく、導電性液体を移動させて、表示面側での表示色を画素単位に変更することが可能となる。
【００２０】
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原色に応じてそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００２１】
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。
【００２２】
また、上記表示素子において、前記基準電圧印加部は、前記基準電圧の極性を所定の時間毎に切り替えるとともに、
前記走査電圧印加部は、前記基準電圧の極性の切り替えに対応して、前記非選択電圧及び前記選択電圧の各極性を切り替えることが好ましい。
【００２３】
この場合、上記基準電極及び走査電極に対して常時同じ極性の電圧を印加するときに比べて、これらの基準電極及び走査電極での電荷の局在化を防ぐことができる。
【００２４】
また、上記表示素子において、前記信号電圧印加部は、外部からの画像入力信号に基づいて、前記信号電圧の大きさを変更してもよい。
【００２５】
この場合、表示面では上記画像入力信号に応じた階調表示が行われる。
【００２６】
また、上記表示素子において、前記基準電極は、前記上部層または前記下部層のどちらか一方側に設けられ、かつ、
前記走査電極は、前記上部層または前記下部層のうち、前記基準電極が設けられていない他方側に設けられるとともに、
前記表示面側の表示色が、前記上部空間側または前記下部空間側に前記導電性液体を移動させることにより、変更されてもよい。
【００２７】
この場合、上記基準電圧及び選択電圧が基準電極及び走査電極に対しそれぞれ印加されたときに、導電性液体を変形させることなく、液体貯留空間の内部で上部空間側または下部空間側に移動させることができる。従って、表示面側の表示色の変更動作を安定した状態で行うことが可能となる。
【００２８】
また、上記表示素子において、前記基準電極には、面状の導電膜が用いられてもよい。
【００２９】
この場合、基準電極を容易に形成することが可能となり、表示素子の製造コストを低減することができる。
【００３０】
また、上記表示素子において、前記液体貯留空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない絶縁性流体が当該液体貯留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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、上記表示素子において、前記基準電極及び前記走査電極は、前記上部層または前記下部層に設けられるとともに、
前記表示面側の表示色が、前記基準電極側または前記走査電極側に前記導電性液体を移動させることにより、変更されることが好ましい。
【００３３】
この場合、基準電極及び走査電極を同時に形成することができ、表示素子の製造コストを容易に低減することができる。また、導電性液体を変形させることなく、当該導電性液体を移動させて、表示面側の表示色の変更動作を安定した状態で行うことができる。さらには、導電性液体が上記上部空間の内部または下部空間の内部でのみ移動されることにより、表示色の変更動作が行われるので、導電性液体の駆動電圧を低減することができる。
【００３４】
また、上記表示素子において、前記基準電極及び前記走査電極は、前記下部層または前記中間層のどちらか一方側に設けられるとともに、
前記信号電極が、前記下部空間を挟んで前記基準電極及び前記走査電極と対向するように、前記下部層または前記中間層の他方側に設けられてもよい。
【００３５】
この場合、表示面側に基準電極、走査電極、及び信号電極のいずれの電極も設けられていないので、当該表示面側での開口率（有効表示領域）を容易に向上できる。また、信号電極と基準電極及び走査電極とが互いに対向しているので、導電性液体の駆動電圧を容易に低減することができる。
【００３６】
また、上記表示素子において、前記液体貯留空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない第１の絶縁性流体と、前記導電性液体及び前記第１の絶縁性流体と混じり合わない第２の絶縁性流体とが当該液体貯留空間の内部を移動可能に封入されるとともに、
前記表示面側の表示色は、前記第１または前記第２の絶縁性流体が前記上部空間側に移動されることにより、変更されることが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
また、上記表示素子において、前記液体貯留空間には、前記上部空間の一端部側と前記下部空間の一端部側とを連通する第１の連通空間と、前記上部空間の他端部側と前記下部空間の他端部側とを連通する第２の連通空間とが設けられてもよい。
【００３９】
この場合、導電性液体を移動させる際に、液体貯留空間の内部で当該導電性液体を循環させることができ、上記表示面側の表示色の変更速度を容易に高速化することが可能となる。
【００４０】
また、上記表示素子において、前記基準電極及び前記走査電極の表面上には、誘電体層が積層されていることが好ましい。
【００４１】
この場合、誘電体層が導電性液体に印加する電界を確実に大きくして、当該導電性流体の移動速度をより容易に向上することができる。
【００４２】
また、上記表示素子において、前記中間層の表示面側は、光散乱機能を有してもよい。
【００４３】
この場合、外部から入射された外光が上記光散乱機能によって反射されることにより、白色表示が行われるので、白色表示の表示品位を容易に向上させることができる。
【００４４】
また、上記表示素子において、前記中間層及び前記下部層には、透明な透明シートが用いられ、
前記下部層の背面側には、バックライトが設けられてもよい。
【００４５】
この場合、バックライトからの照明光により白色表示を行うことが可能となり、白色表示の表示品位を容易に向上させることができる。また、バックライトを使用しているので、外光が十分でないときでも、表示動作を行うことができる。
【００４６】
また、上記表示素子において、前記中間層には、透明な透明シートが用いられ、
前記下部層には、並設された光散乱体及び透明な透明シートが含まれ、
前記下部層の背面側には、バックライトが設けられてもよい。
【００４７】
この場合、光散乱体及びバックライトからの照明光によって白色表示が行うことができるので、白色表示の表示品位を容易に向上させることができる。また、外光を併用しているため、バックライトの消費電力を低減することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
上記のように構成された電気機器では、アクティブ素子を設けることなく、クロストークの発生を防止可能な表示素子が表示部に用いられているので、優れた表示性能をもつコスト安価な表示部を備えた電気機器を容易に構成することができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、アクティブ素子を設けることなく、クロストークの発生を防止することができる表示素子、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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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】着色表示時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図３】白色表示時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図４】上記表示素子の動作例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、第４の実施形態にかかる表示素子を用いた画像表示装置を説明する概略構成図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した画像表示装置の変形例を説明する概略構成図である。
【図８】本発明の第５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９】白色表示時における、図８に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図１０】着色表示時における、図８に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図１１】図８に示した基準電極、走査電極、及び下部シートの形成工程を説明する図である。
【図１２】図８に示した信号電極及び中間層の形成工程を説明する図である。
【図１３】図８に示した上部シートの形成工程を説明する図である。
【図１４】上記下部シートと中間層とを組み付ける製造工程を説明する図である。
【図１５】図８に示した表示素子の最終の製造工程を説明する図である。
【図１６】図８に示した表示素子の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の第６の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図１８】着色表示時における、図１７に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。
【図２０】従来の表示素子、及び画像表示装置の要部構成を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
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。
【００５３】
［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２及び図３は、それぞれ着色表示時及び白色表示時における、上記表示素子の要部構成を示す断面図である。
【００５４】
図において、本実施形態の画像表示装置では、本発明の表示素子を用いて構成された表示部が設けられており、この表示部では図２の上側がユーザに視認される表示面側となっている。上記表示素子には、図２に示すように、上部シート１１と、所定の上部空間Ｓ１が上部シート１１との間に形成されるように、当該上部シート１１の背面側（非表示面側）に設けられた中間層１２と、所定の下部空間Ｓ２が中間層１２との間に形成されるように、当該中間層１２の背面側に設けられた下部シート１３とが設けられている。
【００５５】
上部シート１１は、透明な絶縁材（例えば、合成樹脂材）にて形成されており、表示面側に設けられた透明な上部層を構成している。下部シート１３には、例えば合成樹脂などの絶縁材が用いられており、下部シート１３は、下部層を構成している。また、表示素子では、上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２は複数の仕切壁Ｗ１及びＷ２にてそれぞれ区切られて各々直方体状に構成されており、図２の左右方向及び図２の紙面に垂直な方向で複数の画素領域が上記表示面に設けられるようになっている。また、各画素領域は、後述の信号電極１５と走査電極２２との交差部単位に設けられている。さらに、表示素子では、上記表示面側でフルカラー表示が可能なように、例えばＲＧＢの各色用の画素領域が１絵素として互いに隣接して設けられている。
【００５６】
中間層１２は、表示面側から順次積層された光散乱体１４、信号電極１５、及び絶縁シート１６の三層構造に構成されている。また、中間層１４には、画素領域毎に、厚さ方向（図２の上下方向）に貫通した一対の貫通孔Ｈ１、Ｈ２が形成されている。これら貫通孔Ｈ１、Ｈ２は、第１、第２の連通空間をそれぞれ構成するものであり、各一端側が上部空間Ｓ１に連通している。また、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の各他端側は、下部空間Ｓ２に連通している。そして、密閉された液体貯留空間が、上部空間Ｓ１、下部空間Ｓ２、及び貫通孔Ｈ１、Ｈ２によって画素毎に形成されている。尚、上記の説明以外に、画素毎に一つの貫通孔（連通空間）のみ設ける構成でもよい。また、中間層１２の表示面側は、光散乱機能を有するものであればよく、光散乱体１４以外のものを用いることができる。
【００５７】
上記液体貯留空間には、水を含まない着色透明のイオン導電性液体（以下、“導電性液体”と略す。）１７と、絶縁性のオイル１８とが密封されている。また、仕切壁Ｗ１、Ｗ２により区画された隣接する２つの液体貯留空間には、互いに異なる色に着色された導電性液体１７が密封されている。つまり、導電性液体１７には、ＲＧＢのいずれかの顔料や染料等の着色剤が添加されており、表示面側の表示色をＲＧＢの対応する色で表示可能になっている。
【００５８】
また、導電性液体１７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、かつ導電率も高い点により、イオン性液体が好適に用いられる。
【００５９】
具体的には、導電性液体１７は、電荷が１価のカチオンとアニオンとを１種類ずつ組み合わせている１−１塩からなる常温溶融塩で、かつ、水を含まないイオン性の導電性液体である。
【００６０】
カチオンとアニオンとは、導電性液体１７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されている。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
常温（２５℃）における粘度が３００ｃｐ以下であること。
【００６４】
上記の物性を有する導電性液体としては、１−エチル−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１，２−ジジメチル−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。
【００６５】
オイル１８は、導電性液体１７と混じり合わない物性を有するものであり、オイル１８には、透明な側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン、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が用いられている。
【００６６】
また、表示素子では、導電性液体１７に電圧を印加あるいは除電して、当該導電性液体１７を移動させて、オイル１８との位置を置換するため、表示素子は、上部空間Ｓ１側に設けられた基準電極１９と、中間層１２内に設けられた信号電極１５と、下部空間Ｓ２側に設けられた走査電極２２とを備えた３端子構造を画素毎に有している。
【００６７】
詳しくは、上部シート１１の下面には、上側の基準電極１９ａが上部空間Ｓ１の表示面側の全面を覆うように、設けられている。また、中間層１２側では、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の開口を除いて、下側の基準電極１９ｂが、上部空間Ｓ１に対向する表面上に設けられている。これら基準電極１９ａ、１９ｂは、ＩＴＯ膜などの透明な面状の導電膜を用いて構成されており、互いに電気的に接続されている。なお、基準電極１９は、上部シート１１及び中間層１２のうち、少なくとも上部シート１１に設けられていればよい。但し、上部空間Ｓ１を挟むように、上下２層の基準電極１９ａ、１９ｂを設ける場合の方が、導電性液体１７の移動速度の高速化を容易に図れる点で好ましい。
【００６８】
また、下部シート１３の上面には、下側の走査電極２２ａが設けられている。また、中間層１２側では、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の開口を除いて、上側の走査電極２２ｂが、下部空間Ｓ２に対向する表面上に設けられている。これらの走査電極２２ａ、２２ｂには、薄い帯状の導電膜が用いられており、複数の走査電極２２ａ、２２ｂが、図１のＸ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、走査電極２２ａ、２２ｂは、アルミニウム、銅などの上記導電膜が使用されており、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などで形成されている。なお、走査電極２２は、下部シート１３及び中間層１２のうち、少なくとも下部シート１３に設けられていればよい。但し、下部空間Ｓ２を挟むように、上下２層の走査電極２２ａ、２２ｂを設ける場合の方が、導電性液体１７の移動速度の高速化を容易に図れる点で好ましい。
【００６９】
中間層１２では、複数の信号電極１５が図１のＹ方向に沿ってストライプ状に設けられており、同図１に示すように、複数の走査電極２２と交差するように形成されている。これにより、表示素子では、信号電極１５と走査電極２２とがマトリクス状に配置されるとともに、後に詳述するように、エレクトロウェッティング現象によって導電性液体１７を移動させて、表示面側での表示色を変更するようになっている。
【００７０】
また、信号電極１５には、アルミニウム、銅などの薄い帯状の導電膜が用いられており、信号電極１５は、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などにより、例えば合成樹脂材を用いた絶縁シート１６上に形成されている。
【００７１】
また、図１に示すように、基準電極１９ａ、１９ｂ、信号電極１５、及び走査電極２２ａ、２２ｂ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１９ａ１、１９ｂ１、１５ａ、及び２２ａ１、２２ｂ１が形成されている。
【００７２】
基準電極１９ａ、１９ｂの端子部１９ａ１、１９ｂ１には、それぞれ配線３０の上側配線３０ａ（図２）、下側配線３０ｂ（図２）を介して基準ドライバ２７が接続されている。基準ドライバ２７は、基準電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１０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、基準電極１９に対して、所定の基準電圧Ｖｓを常時印加するように構成されている。
【００７３】
また、複数の信号電極１５の端子部１５ａには、複数の配線３１をそれぞれ介して信号ドライバ２８が接続されている。信号ドライバ２８は、信号電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１０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１５に対して、情報に応じた信号電圧Ｖｇを印加するように構成されている。
【００７４】
また、複数の走査電極２２ａ、２２ｂの端子部２２ａ１、２２ｂ１には、それぞれ複数の配線３２の下側配線３２ａ（図２）、上側配線３２ｂ（図２）を介して走査ドライバ２９が接続されている。走査ドライバ２９は、走査電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１０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２２ａ、２２ｂに対して、走査電圧Ｖｄを印加するように構成されている。
【００７５】
また、走査ドライバ２９では、基準ドライバ２７が基準電極１９に対し基準電圧を印加しているときに、上下一対の走査電極２２ａ、２２ｂ毎に、導電性液体１７が移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体１７が信号電圧Ｖｇ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Ｖｄとして印加するようになっている。そして、画像表示装置１０では、例えば図１の上側から下側に向かう方向で上下一対の走査電極２２ａ、２２ｂが選択されることにより、ライン毎の走査動作が行われて、表示情報に応じた表示色に表示面側での表示色が変更されるように構成されている（詳細は後述。）。
【００７６】
また、基準ドライバ２７、信号ドライバ２８、及び走査ドライバ２９には、交流電源または直流電源が含まれており、対応する基準電圧Ｖｓ、信号電圧Ｖｇ、及び走査電圧Ｖｄを供給するようになっている。
【００７７】
また、基準ドライバ２７は、基準電圧Ｖｓの極性を所定の時間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２９は、基準電圧Ｖｓの極性の切り替えに対応して、走査電圧Ｖｄ（非選択電圧及び選択電圧）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、基準電圧Ｖｓ及び走査電圧Ｖｄの各極性が所定の時間毎に切り替えられるので、基準電極１９及び走査電極２２に対して常時同じ極性の電圧を印加するときに比べて、これらの基準電極１９及び走査電極２２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。つまり、基準ドライバ２７及び走査ドライバ２９では、直流電源よりも交流電源を使用する場合の方が、電荷の局在化を容易に防げる点で好ましい。
【００７８】
基準電極１９ａ、１９ｂの表面上には、それぞれ誘電体層２０ａ、２０ｂが積層されている。また、誘電体層２０ａ、２０ｂの表面上には、絶縁性を有する撥水膜２１、２４がそれぞれ積層されており、導電性液体１７またはオイル１８に接触するようになっている。
【００７９】
同様に、走査電極２２ａ、２２ｂの表面上には、それぞれ誘電体層２３ａ、２３ｂが積層されている。また、誘電体層２３ａ、２３ｂの表面上には、絶縁性を有する撥水膜２６、２４がそれぞれ積層されており、導電性液体１７またはオイル１８に接触するようになっている。
【００８０】
また、信号電極１５では、貫通孔Ｈ１の周囲の部分が露出されており、導電性液体１７に直接的に接するようになっている。また、貫通孔Ｈ２の周囲では、誘電体層２０ｂ、２３ｂを共に被覆するように積層された撥水膜２４が配置されている。さらに、この撥水膜２４では、仕切壁Ｗ１、Ｗ２に気密に接合されることによって、画素単位の液体貯留空間の密閉性が維持されるようになっている。
【００８１】
また、誘電体層２０ａ、２０ｂ、２３ａ、２３ｂは、例えばパリレンあるいは酸化アルミニウムを含有した高誘電体膜により構成されており、層厚は１〜０．１μｍ程度とされている。また、撥水膜２１、２４、２６には、電圧印加時に導電性液体１７に対して親水層となるものが好ましく、具体的にはフッ素系樹脂が好ましい。また、上部空間Ｓ１側の誘電体層２０ａ、２０ｂと撥水膜２１、２４は、透明な材料で構成されている。一方、信号電極１５、絶縁シート１６、走査電極２２、誘電体層２３ａ、２３ｂ、及び撥水膜２６は、透明な材料でも非透明な材料でもよい。
【００８２】
光散乱体１４には、透明な高分子樹脂と、高分子樹脂の内部に添加されるとともに、屈折率が互いに異なる複数種類の微粒子とを含んだ反射シートが使用されており、上部空間Ｓ１の内部から導電性液体１７が流出して、透明なオイル１８が流入されたときに、表示面を紙のような白さで表示可能になっている。具体的には、光散乱体１４では、上記高分子樹脂として、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。また、光散乱体１４では、上記複数種類の微粒子として、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れており、光散乱体１４の表面から乱反射を発生させ、紙のような白さを現出可能となっている。
【００８３】
なお、上記の説明以外に、ガラス、セラミック等を用いた光散乱体を使用することもできる。
【００８４】
また、光散乱体１４の厚さは、１０μｍ〜３００μｍ程度とすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜１００μｍ、特に５０μｍ前後が好ましい。このように、光散乱体１４の厚さを１ｍｍ以下の非常に薄いシートとすることにより、所謂ペーパーディスプレイを容易に構成することができる。
【００８５】
また、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の直径は、０．１μｍ〜１００μｍ程度とされている。また、貫通孔Ｈ１、Ｈ２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することができる。
【００８６】
上部シート１１及び下部シート１３では、光散乱体１４と同様に、その厚さが１０〜３００μｍ程度の薄いシート材が使用されている。また、上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２の図２の上下方向での各間隔寸法は、５〜５０μｍ、好ましくは１０μｍ程度である。なお、この間隔寸法は、撥水膜２６、２４間の寸法である。
【００８７】
次に、上記のように構成された画像表示装置１０の表示動作について、具体的に説明する。
【００８８】
基準電極１９、走査電極２２、及び信号電極１５には、例えば以下のように電圧を印加するものとする。すなわち、基準電極１９には、基準ドライバ２７から常にＨｉｇｈ電圧を基準電圧Ｖｓとして印加する。走査電極２２には、走査ドライバ２９により図１の上側から順次1本ずつＬｏｗ電圧を上記選択電圧として印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、走査ドライバ２９は、Ｌｏｗ電圧が印加されない残りの全ての走査電極２２に対してＨｉｇｈ電圧を上記非選択電圧として印加して、非選択ラインとする。信号電極１５には、信号ドライバ２８により外部からの画像入力信号に応じて、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧を信号電圧Ｖｇとして印加する。
【００８９】
上記のような表示動作を行う場合、基準電極１９、走査電極２２、及び信号電極１５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１７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。尚、表１では、Ｈｉｇｈ電圧及びＬｏｗ電圧をそれぞれ“Ｈ”及び“Ｌ”にて略記している（後掲の表でも同様。）。
【００９０】
【表１】
0004608546.tif 000002
【００９１】
＜選択ラインでの動作＞
選択ラインでは、信号電極１５に対して例えばＨｉｇｈ電圧が印加されているときでは、基準電極１９と信号電極１５との間では、共にＨｉｇｈ電圧が印加されているので、これらの基準電極１９と信号電極１５との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極１５と走査電極２２との間では、走査電極２２に対して、Ｌｏｗ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１７は、信号電極１５に対して、電位差が生じている走査電極２２が設置された下部空間Ｓ２側に引き寄せられる。この結果、導電性液体１７は、図２に示した状態から図３に示した状態となるように移動して、上部空間Ｓ１側から排出された状態となり、表示面側での表示色は、光散乱体１４による白色表示の状態となる。
【００９２】
また、上記のように導電性液体１７が、電位差の生じている電極間に引き寄せられるのは、電極間の電位差によって導電性液体１７の内部の電荷分布が変化（誘電分離）し、導電性液体１７の各々電極側表面の内部において、対応する各電極の極性とは反対の極性の電荷が生じるからである。逆に、電極間に電位差が無い場合には、上述のような導電性液体１７内部における電荷分布の変化（誘電分離）が発生しないため、導電性液体１７の移動は生じない。以下の説明においても、上述と同様の引き寄せ現象により、導電性液体１７は、信号電極１５に対して、電位差が生じている走査電極２２または基準電極１５がそれぞれ設置された下部空間Ｓ２側または上部空間Ｓ１側に移動される。
【００９３】
一方、選択ラインにおいて、信号電極１５に対してＬｏｗ電圧が印加されているときでは、基準電極１９と信号電極１５との間では、電位差が生じ、信号電極１５と走査電極２２との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１７は、信号電極１５に対して、電位差が生じている基準電極１９が設置された上部空間Ｓ１側に引き寄せられる。この結果、導電性液体１７は、図３に示した状態から図２に示した状態となるように移動して、上部空間Ｓ１側の内部に充填された状態となり、表示面側での表示色は、当該導電性液体１７による着色表示の状態となる。
【００９４】
＜非選択ラインでの動作＞
非選択ラインでは、信号電極１５に対して例えばＨｉｇｈ電圧が印加されているときでは、基準電極１９、信号電極１５、及び走査電極２２の全ての電極がＨｉｇｈ電圧となり、これらの電極間には電位差が生じていない。それ故、導電性液体１７は現状の位置、つまり上部空間Ｓ１側または下部空間Ｓ２側から移動せずに、静止した状態で維持される。この結果、表示色は、現状の白色表示または着色表示から変更されずに維持される。
【００９５】
同様に、非選択ラインにおいて、信号電極１５に対してＬｏｗ電圧が印加されているときでも、導電性液体１７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、基準電極１９及び走査電極２２の双方に対して、Ｈｉｇｈ電圧が印加されているので、基準電極１９と信号電極１５との間の電位差及び走査電極２２と信号電極１５との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
【００９６】
以上のように、非選択ラインにおいては、信号電極１５がＨｉｇｈ電圧及びＬｏｗ電圧のいずれかの電圧であっても、導電性液体１７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。
【００９７】
一方、選択ラインにおいては、信号電極１５への印加電圧に応じて、上述のように、導電性液体１７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。
【００９８】
また、画像表示装置１０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４に示すように、各画素に対応する信号電極１５への印加電圧に応じて着色または非着色（白色）となる。また、走査ドライバ２９が、例えば走査電極２２の選択ラインを図４の上から下へ走査動作を行う場合、画像表示装置１０の表示部での各画素の表示色もまた同図４の上から下に向かって順次変化することとなる。したがって、走査ドライバ２９による選択ラインの走査動作を高速で行うことによって、画像表示装置１０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１５への信号電圧Ｖｇの印加を行うことにより、画像表示装置１０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。
【００９９】
また、基準電極１９、走査電極２２、及び信号電極１５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。
【０１００】
【表２】
0004608546.tif 000003
【０１０１】
すなわち、基準電極１９には、基準ドライバ２７から常にＬｏｗ電圧を基準電圧Ｖｓとして印加する。走査電極２２には、走査ドライバ２９により図１の上側から順次1本ずつＨｉｇｈ電圧を上記選択電圧として印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、走査ドライバ２９は、Ｈｉｇｈ電圧が印加されない残りの全ての走査電極２２に対してＬｏｗ電圧を上記非選択電圧として印加して、非選択ラインとする。信号電極１５には、信号ドライバ２８により外部からの画像入力信号に応じて、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧を信号電圧Ｖｇとして印加する。
【０１０２】
＜選択ラインでの動作＞
選択ラインでは、信号電極１５に対して例えばＬｏｗ電圧が印加されているときでは、基準電極１９と信号電極１５との間では、共にＬｏｗ電圧が印加されているので、これらの基準電極１９と信号電極１５との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極１５と走査電極２２との間では、走査電極２２に対して、Ｈｉｇｈ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１７は、信号電極１５に対して、電位差が生じている走査電極２２が設置された下部空間Ｓ２側に引き寄せられる。この結果、導電性液体１７は、図２に示した状態から図３に示した状態となるように移動して、上部空間Ｓ１側から排出された状態となり、表示面側での表示色は、光散乱体１４による白色表示の状態となる。
【０１０３】
一方、選択ラインにおいて、信号電極１５に対してＨｉｇｈ電圧が印加されているときでは、基準電極１９と信号電極１５との間では、電位差が生じ、信号電極１５と走査電極２２との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１７は、信号電極１５に対して、電位差が生じている基準電極１９が設置された上部空間Ｓ１側に引き寄せられる。この結果、導電性液体１７は、図３に示した状態から図２に示した状態となるように移動して、上部空間Ｓ１側の内部に充填された状態となり、表示面側での表示色は、当該導電性液体１７による着色表示の状態となる。
【０１０４】
＜非選択ラインでの動作＞
非選択ラインでは、信号電極１５に対して例えばＬｏｗ電圧が印加されているときでは、基準電極１９、信号電極１５、及び走査電極２２の全ての電極がＬｏｗ電圧となり、これらの電極間には電位差が生じていない。それ故、導電性液体１７は現状の位置、つまり上部空間Ｓ１側または下部空間Ｓ２側から移動せずに、静止した状態で維持される。この結果、表示色は、現状の白色表示または着色表示から変更されずに維持される。
【０１０５】
同様に、非選択ラインにおいて、信号電極１５に対してＨｉｇｈ電圧が印加されているときでも、導電性液体１７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、基準電極１９及び走査電極２２の双方に対して、Ｌｏｗ電圧が印加されているので、基準電極１９と信号電極１５との間の電位差及び走査電極２２と信号電極１５との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
【０１０６】
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１５がＨｉｇｈ電圧及びＬｏｗ電圧のいずれかの電圧であっても、導電性液体１７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。
【０１０７】
一方、選択ラインにおいては、信号電極１５への印加電圧に応じて、上述のように、導電性液体１７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。
【０１０８】
ここで、上記選択ライン及び非選択ラインを定めることができる基準電圧Ｖｓと、走査電圧Ｖｄについて、具体的に説明する。
【０１０９】
すなわち、選択ラインの走査電極２２に印加する選択電圧は、基準電極１９に印加された基準電圧Ｖｓとの電位差により、導電性液体１７をエレクトロウェッティング現象で移動させることが可能な電圧であればよい。一方、非選択ラインの走査電極２２には、基準電極１９に印加された基準電圧Ｖｓとの電位差によっては、導電性液体１７が移動しない程度の略同一の電圧であればよい。
【０１１０】
具体的には、導電性液体１７を移動させるのに必要な閾値電圧をＶｔｈとし、選択電圧をＶｄ１とすると、この選択電圧Ｖｄ１は、当該選択電圧Ｖｄ１と基準電圧Ｖｓとの差の絶対値が閾値電圧Ｖｔｈ以上となるように設定することにより、導電性液体１７を移動させることができる。
【０１１１】
一方、非選択電圧Ｖｄ２とすると、この非選択電圧Ｖｄ２は、当該非選択電圧Ｖｄ２と基準電圧Ｖｓとの差の絶対値が閾値電圧Ｖｔｈ未満となるように設定することにより、導電性液体１７を移動させることなく、静止させることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、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１５への印加電圧を、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧の２値だけではなく、例えば下記のＭｉｄ（Ｌｏｗ）電圧やＭｉｄ（Ｈｉｇｈ）電圧を設定して、多段階に変化させることもできる。
【０１１３】
＜Ｍｉｄ（Ｌｏｗ）電圧の印加動作＞
図４に例示するように、中央の信号電極１５に対して、Ｈｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧との間でＬｏｗ電圧寄りの電圧であるＭｉｄ（Ｌｏｗ）電圧（以下、“ＭL電圧”という。）として、例えばＭL電圧（＝１／３×（Ｈｉｇｈ電圧−Ｌｏｗ電圧）＋Ｌｏｗ電圧）を印加する。この場合、基準電極１９と信号電極１５との間の電位差は、Ｌｏｗ電圧のときよりも小さくなる。そのため、信号電極１５にＭL電圧が印加された画素では、導電性液体１７の上部空間Ｓ１側への移動量はＬｏｗ電圧を印加したときよりも少なくなる。それゆえ、ＭL電圧が印加された画素の表示色は、着色表示時と白色表示時との中間的な色合いとすることができる。
【０１１４】
＜Ｍｉｄ（Ｈｉｇｈ）電圧の印加動作＞
また、図４の右から２番目の信号電極１５に対して、Ｈｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧との間でＨｉｇｈ電圧寄りの電圧であるＭｉｄ（Ｈｉｇｈ）電圧（以下、“ＭH電圧”という。）として、例えばＭH電圧（＝２／３×（Ｈｉｇｈ電圧−Ｌｏｗ電圧）＋Ｌｏｗ電圧）を印加する。この場合、基準電極１９と信号電極１５との電位差は、ＭL電圧のときよりも小さくなる。このため、信号電極１５にＭH電圧が印加された画素では、導電性液体１７の上部空間Ｓ１側への移動量は、ＭL電圧を印加したときよりも少なくなる。それゆえ、ＭL電圧が印加された画素の表示色は、ＭL電圧印加時の着色表示時と白色表示時との中間的な色合いとすることができる。特に、この場合では、基準電極１９と信号電極１５との電位差（＝Ｈｉｇｈ電圧−ＭH電圧）と、信号電極１５と走査電極２２との電位差（＝ＭH電圧−Ｌｏｗ電圧）との関係は、Ｈｉｇｈ電圧−ＭH電圧＜ＭH電圧−Ｌｏｗ電圧となっている。そのため、信号電極１５にＭH電圧が印加された画素では、導電性液体１７は、電位差の大きい走査電極２２が設置された下部空間Ｓ２側に引き寄せられている。
【０１１５】
以上のように、信号電極１５への印加電圧を２値以上の多段階とすることで、画素の色合いを多段階に変化させることが可能となる。すなわち、画像表示装置１０では、信号電圧Ｖｇを制御することにより、階調表示が可能となる。なお、上記の説明では、選択電圧と非選択電圧との範囲内の電圧値を信号電極１５に印加した場合を示したが、上記範囲外の電圧値を信号電圧Ｖｇとして印加することもできる。
【０１１６】
以上のように構成された本実施形態では、複数の信号電極１５及び複数の走査電極２２を互いに交差するように設けて、これらの信号電極１５及び走査電極２２をマトリクス状に配置している。また、基準ドライバ（基準電圧印加部）２７が基準電極１９に対して基準電圧Ｖｓを印加しているときに、走査ドライバ（走査電圧印加部）２９は、複数の各走査電極２２に対して、導電性液体１７が液体貯留空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体１７が信号電圧Ｖｇに応じて、液体貯留空間の内部を移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を印加するようになっている。つまり、本実施形態では、一つの選択ライン以外では、走査電極２２に対し非選択電圧が印加されることにより、導電性液体１７の移動を阻止する非選択ラインが設定されるので、画素毎にアクティブ素子を設けることなく、クロストークが発生するのを防止することができる。この結果、本実施形態では、構造簡単でコスト安価に表示素子及び画像表示装置１０を構成することができるとともに、クロストークに起因するコントラストの低下及び表示品位の低下を防ぐことが可能な高性能な表示素子及び画像表示装置１０を提供することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、基準電極１９及び走査電極２２がそれぞれ上部シート（上部層）１１及び下部シート（下部層）１３に設けられている。また、表示面側の表示色が、上部空間Ｓ１側または下部空間Ｓ２側に導電性液体１７を移動させることにより、変更されている。これにより、本実施形態では、基準電圧及び選択電圧が基準電極１９及び走査電極２２に対しそれぞれ印加されたときに、導電性液体１７を変形させることなく、液体貯留空間の内部で上部空間側または下部空間側に移動させることができる。従って、表示面側の表示色の変更動作を安定した状態で行うことができる。
【０１１８】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。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、基準電極及び走査電極をそれぞれ下部空間側及び上部空間側に設けた点である。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、その重複した説明を省略する。
【０１１９】
すなわち、図５に示すように、本実施形態では、基準電極１９が下部空間Ｓ２側に設けられ、走査電極２２が上部空間Ｓ１側に設けられている。また、本実施形態の導電性液体１７’は、所定色に着色された着色液体ではなく、光散乱液体である。詳細には、導電性液体１７’には、顔料等が添加されておらず、酸化チタン粒子、中空粒子等の光散乱粒子が混入され、導電性液体１７’が外光を散乱反射する光散乱液体とされている。そして、図５に示すように、導電性液体１７’が上部空間Ｓ１側に移動されたときに、表示面側での表示色は白色表示となる。
【０１２０】
一方、オイル１８’には、ＲＧＢのいずれかの色の顔料等が添加されており、導電性液体１７’の移動に伴い、オイル１８’が上部空間Ｓ１側に移動されたときに、表示面側での表示色はＲＧＢの対応する着色表示が行われる。
【０１２１】
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。尚、本実施形態では、上記のように、導電性液体１７’内の光散乱粒子によって白色表示が行われるので、光散乱体１４に代えて、透明または非透明な絶縁材料を用いて構成することもできる。
【０１２２】
尚、導電性液体とオイルとの組み合わせは、上記第１及び第２の実施形態のものに限定されるものではなく、例えば着色と着色、着色と透明、着色と光散乱粒子による白色、透明と着色、透明と光散乱粒子による白色、光散乱粒子による白色と着色、または光散乱粒子による白色と透明とのいずれかの組み合わせを選択することができる。
【０１２３】
［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。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、上部空間の一端部側と下部空間の一端部側とを連通する第１の連通空間と、上部空間の他端部側と下部空間の他端部側とを連通する第２の連通空間とを設けた点である。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、その重複した説明を省略する。
【０１２４】
すなわち、図６に示すように、本実施形態では、貫通孔Ｈ１の上端部及び下端部がそれぞれ上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２の左端部側に連通するように形成されている。また、貫通孔Ｈ２の上端部及び下端部がそれぞれ上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２の右端部側に連通するように形成されている。そして、本実施形態では、図６に示すように、各画素での上記液体貯留空間の断面形状が枠状に構成されている。
【０１２５】
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、液体貯留空間の断面形状が枠状に構成されているので、導電性液体１７を移動させる際に当該液体貯留空間の内部で導電性液体１７を容易に循環させて移動させることができ、上記表示面側の表示色の変更速度を容易に高速化することが可能となる。
【０１２６】
［第４の実施形態］
図７（ａ）は、第４の実施形態にかかる表示素子を用いた画像表示装置を説明する概略構成図である。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、基準電極を複数の領域に分割した点である。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、その重複した説明を省略する。
【０１２７】
すなわち、図７（ａ）に示すように、本実施形態の画像表示装置１０Ａでは、表示部の表示面が上下２つに分割可能となるように、２つの基準電極１９０ａ、１９０ｂが用いられている。また、基準電極１９０ａの領域に対応するドライバとして、基準ドライバ２７０ａ、信号ドライバ２８０ａ、及び走査ドライバ２９０ａが設けられている。そして、基準ドライバ２７０ａは、基準電極１９０ａに対して基準電圧Ｖｓを印加し、信号ドライバ２８０ａ及び走査ドライバ２９０ａは、基準電極１９０ａの領域内に設けられた信号電極１５及び走査電極２２に対して、信号電圧Ｖｇ及び走査電圧Ｖｄをそれぞれ印加するように構成されている。
【０１２８】
同様に、基準電極１９０ｂの領域に対応するドライバとして、基準ドライバ２７０ｂ、信号ドライバ２８０ｂ、及び走査ドライバ２９０ｂが設けられている。そして、基準ドライバ２７０ｂは、基準電極１９０ｂに対して基準電圧Ｖｓを印加し、信号ドライバ２８０ｂ及び走査ドライバ２９０ｂは、基準電極１９０ｂの領域内に設けられた信号電極１５及び走査電極２２に対して、信号電圧Ｖｇ及び走査電圧Ｖｄをそれぞれ印加するように構成されている。
【０１２９】
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、基準電極の領域毎に、基準ドライバ、信号ドライバ、及び走査ドライバを設けているので、各ドライバでの処理負荷を軽減することが可能となる。また、画像表示装置の大型化（大画面化）にも容易に対応することができる。
【０１３０】
尚、上記の説明では、基準電極を２つの領域に分けた場合について説明したが、基準電極の領域数はこれに限定されない。また、図７（ｂ）に例示するように、予め定められた情報が表示される領域を設定することもできる。
【０１３１】
つまり、図７（ｂ）において、画像表示装置１０Ｂでは、上部側に予め定められた柄、文字などのキャラクタ（例えば、「ＡＢＣ」）を表示するキャラクタ表示領域３１０が設定されている。このキャラクタ表示領域３１０では、単に上記キャラクタを表示または非表示のいずれかを行う領域であり、表示または非表示を選択的に行わせるキャラクタ用ドライバ３００が設けられている。
【０１３２】
さらに、画像表示装置１０Ｂでは、キャラクタ表示領域３１０の下側に、基準電極１９０ｃが設けられている。そして、この画像表示装置１０Ｂでは、基準電極１９０ｃの領域に対応して、基準ドライバ２７０ｃ、信号ドライバ２８０ｃ、及び走査ドライバ２９０ｃが設置されており、上記の各実施形態と同様に、画像入力信号に応じて情報を表示できるようになっている。
【０１３３】
尚、上記第１〜第４の各実施形態では、基準電極に、面状の導電膜を用いた場合について説明したが、帯状の導電膜を用いてもよい。但し、上記の各実施形態のように、面状の導電膜を用いる場合の方が、基準電極の成膜工程を簡単化して、当該基準電極を容易に形成することが可能となり、表示素子及び画像表示装置の製造コストを低減することができる点で好ましい。
【０１３４】
［第５の実施形態］
図８は、本発明の第５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、下部シート上に帯状の基準電極と帯状の走査電極とを交互に設けた点である。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、その重複した説明を省略する。
【０１３５】
すなわち、図８に示すように、本実施形態の画像表示装置５０では、複数の信号電極５７がＸ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、画像表示装置５０では、複数の走査電極５８及び複数の基準電極５９が交互に、かつＹ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、各信号電極５７、各走査電極５８、各基準電極５９には、帯状のアルミニウムなどの導電膜が用いられている。また、複数の信号電極５７と複数の走査電極５８とは、互いに交差するように設けられており、これらの信号電極５７と走査電極５８との交差部に画素領域が設定されている。
【０１３６】
また、信号電極５７、走査電極５８、及び基準電極５９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５７ａ、５８ａ、及び５９ａが形成されている。
【０１３７】
信号電極５７の端子部５７ａには、配線６１を介して信号ドライバ５４が接続されており、上記実施形態のものと同様に、表示情報に応じた信号電圧Ｖｇが印加されるようになっている。
【０１３８】
また、走査電極５８の端子部５８ａには、配線６２を介して走査ドライバ５５が接続されており、上記実施形態のものと同様に、走査電圧Ｖｄが印加されることによって走査動作が行われるようになっている。すなわち、走査ドライバ５５は、導電性液体１７が液体貯留空間の内部で移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体１７が信号電圧Ｖｇに応じて液体貯留空間の内部で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Ｖｄとして印加可能に構成されている。そして、走査ドライバ５５は、例えば図の左側から右側の各走査電極５８に対して、選択電圧を順次印加することにより、上記実施形態のものと同様な走査動作を実施する。
【０１３９】
基準電極５９の端子部５９ａには、配線６３を介して基準ドライバ２７が接続されており、上記実施形態のものと同様に、所定の基準電圧Ｖｓが印加されるようになっている。
【０１４０】
また、走査電極５８及び基準電極５９は、下部シート５３側に設けられるとともに、信号電極５７は、下部空間Ｓ２を挟んで走査電極５８及び基準電極５９と対向するように、中間層側に設けられている。具体的には、図９及び図１０も参照して、表示面側には、透明な上部シート５１が設けられており、この上部シート５１の上部空間Ｓ１側には、透明な撥水膜６７が積層されている。
【０１４１】
また、下部シート５３の表示面側の表面には、走査電極５８及び基準電極５９が並設されており、走査電極５８及び基準電極５９には、誘電体層６５及び撥水膜６６がこの順番で順次積層されている。
【０１４２】
また、信号電極５７は、光散乱体５２の非表示面側の表面上に形成されており、光散乱体５２及び信号電極５７は撥水膜６４にて被覆されて、中間層が構成されている。
【０１４３】
また、上部空間Ｓ１、下部空間Ｓ２、及び貫通孔Ｈ１、Ｈ２にて形成される液体貯留空間では、上記第３の実施形態のものと同様に、その断面形状が枠状に構成されている。つまり、貫通孔Ｈ１の上端部及び下端部がそれぞれ上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２の左端部側に連通し、貫通孔Ｈ２の上端部及び下端部がそれぞれ上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２の右端部側に連通している。また、隣接する画素は、仕切壁Ｗで互いに区切られており、各画素領域の液体貯留空間は、気密に密閉されている。
【０１４４】
また、液体貯留空間の内部には、導電性液体１７と、第１の絶縁性流体としてのオイル１８と、第２の絶縁性流体としての水６０とが移動可能に封入されている。水６０は、顔料や染料などにより、ＲＧＢのいずれかの色に着色されている。但し、この水６０には、電解質を混合していないため、上記のように第２の絶縁性流体として機能するようになっている。すなわち、水６０は、導電性液体１７と異なり、走査電極５８などの上記電極に対応する電圧が印加されたときでも、水６０自体は移動されないようになっており、表示素子の駆動に影響しない。
【０１４５】
一方、導電性液体１７は、走査電極５８と基準電極５９との間でスライド移動可能に構成されており、図９及び図１０にそれぞれ示すように、走査電極５８側及び基準電極５９側のいずれか一方側に移動して、白色表示または水６０による着色表示を行わせるようになっている（詳細は後述。）。
【０１４６】
ここで、図１１〜図１５を参照して、本実施形態の表示素子の製造工程を具体的に説明する。
【０１４７】
まず、下部シート５３側の形成工程について、図１１を用いて説明する。
【０１４８】
図１１（ａ）において、下部シート５３には、例えば厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（旭ガラス社製）が用いられており、スパッタ法にて膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜を下部シート５３上に成膜することによって走査電極５８及び基準電極５９を形成する。なお、走査電極５８及び基準電極５９は、透明なＩＴＯ膜以外の非透明な金属薄を使用することもできる。
【０１４９】
その後、図１１（ｂ）に示すように、下部シート５３、走査電極５８、及び基準電極５９の上方に、誘電体層６５としてアモルファス酸化チタンTi-44（ラサ工業社製）をスピンコーティング法にて成膜した。この誘電体層６５の膜厚は２００ｎｍとした。
【０１５０】
そして、図１１（ｃ）に示すように、誘電体層６５の表面に対して、フロロテクノロジー社製の撥水膜FG-5010をディッピング法もしくはスピンコーティング法によって塗布して、８０℃で３０分間焼成することにより、撥水膜６６を成膜した。撥水膜６６の膜厚は、２０ｎｍとした。
【０１５１】
以上のように、走査電極５８及び基準電極５９を同一基板上に同時にパターニングして形成しているので、上記の実施形態に比べて、表示素子の製造プロセスの簡略化することができ、コスト低減を実現することができる。
【０１５２】
続いて、上記中間層の形成工程について、図１２を参照して具体的に説明する。
【０１５３】
図１２（ａ）において、光散乱体５２には、例えばフジコピアン社製の反射シート（厚さ３０μｍ）が用いられている。この光散乱体５２は、ＰＥＴ樹脂に酸化チタンの微粒子が練り込まれており、酸化チタンの微粒子により白色が発現されている。また、光散乱体５２の表面には、アルミニウムを膜厚１００ｎｍで蒸着することにより、信号電極５７を形成した。この信号電極５７は透明電極を用いてよいが、今回は光散乱体５２の膜厚が薄いため、反射率を向上させるためにアルミニウムを使用した。
【０１５４】
次に、図１２（ｂ）に示すように、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を行うことにより、幅３０μｍ、深さ３０μｍの貫通孔Ｈ１、Ｈ２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Ｈ１、Ｈ２を設けることもできた。
【０１５５】
次に、図１２（ｃ）に示すように、光散乱体５２及び信号電極５７の表面に対して、フロロテクノロジー製の撥水膜をディッピング法により成膜することで撥水膜６４を設けた。なお、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の間の光散乱体５２ｗ、信号電極５７ｗ、及び撥水膜６４ｗは、後述のスペーサと一体化されて上記仕切壁Ｗとされる。
【０１５６】
続いて、上部シート５１側の形成工程について、図１３を用いて説明する。
【０１５７】
図１３（ａ）において、上部シート５１には、例えば厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（旭ガラス社製）が用いられている。そして、図１３（ｂ）に示すように、上部シート５１の表面に対して、フロロテクノロジー社製の撥水膜をディッピング法もしくはスピンコーティング法により成膜することで撥水膜６７を設けた。なお、上記無アルカリガラス基板に代えて、上部シート５１に透明な樹脂シートを用い、下部シート５３に樹脂シートを用いてもよい。
【０１５８】
次に、下部シート５３と中間層とを組み付ける製造工程について、図１４を用いて説明する。
【０１５９】
図１４（ａ）において、撥水膜６６の表面上に対して、白色のＵＶ硬化樹脂を用いた樹脂スペーサ６８を形成した。この樹脂スペーサ６８では、幅及び高さを１０μｍとした。これにより、Ｇａｐが１０μｍの下部空間Ｓ２が、撥水膜６６の表面上に形成される。
【０１６０】
つまり、図１４（ｂ）に示すように、樹脂スペーサ６８上に上記中間層の光散乱体５２ｗ、信号電極５７ｗ、及び撥水膜６４ｗを載置することにより、下部空間Ｓ２が撥水膜６６と中間層との間に形成される。
【０１６１】
そして、図１４（ｂ）に示すように、撥水膜６４ｗの上方に対して、白色のＵＶ硬化樹脂を用いた樹脂スペーサ６９を設けた。この樹脂スペーサ６９では、幅及び高さを１０μｍとした。これにより、Ｇａｐが１０μｍの上部空間Ｓ１が、中間層の上方に形成される。その後、信号電極５７、走査電極５８、及び基準電極５９を、信号ドライバ５４、走査ドライバ５５、及び基準ドライバ５６に接続した。また、走査ドライバ５５及び基準ドライバ５６は、例えば周波数１０ｋＨｚでＡＣ３．５Ｖの電圧を印加可能に構成されている。
【０１６２】
次に、表示素子の最終の製造工程について、図１５を用いて説明する。
【０１６３】
図１５（ａ）において、各画素領域の液体貯留空間に対して、互いに混じり合わない、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）１７と、オイル（キシダ化学製  ｎ−ドデカン）１８、水６０を充填した。また、水６０には、ＲＧＢのいずれかの顔料を分散して着色した。
【０１６４】
続いて、図１５（ｂ）に示すように、樹脂スペーサ６９の上方に対して、撥水膜６７が接するように、上部シート５１側を接合することで表示素子が完成される。
【０１６５】
以下、上記のように構成された本実施形態での表示動作について、具体的に説明する。
【０１６６】
基準電極５９、走査電極５８、及び信号電極５７には、例えば以下のように電圧を印加するものとする。すなわち、基準電極５９には、基準ドライバ５６から常にＨｉｇｈ電圧を基準電圧Ｖｓとして印加する。走査電極５８には、走査ドライバ５５により図８の左側から順次1本ずつＬｏｗ電圧を上記選択電圧として印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、走査ドライバ５５は、Ｌｏｗ電圧が印加されない残りの全ての走査電極５８に対してＨｉｇｈ電圧を上記非選択電圧として印加して、非選択ラインとする。信号電極５７には、信号ドライバ５４により外部からの画像入力信号に応じて、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧を信号電圧Ｖｇとして印加する。
【０１６７】
上記のような表示動作を行う場合、基準電極５９、走査電極５８、及び信号電極５７への印加電圧の組み合わせは、表３に示されるものとなる。さらに、導電性液体１７の挙動及び表示面側の表示色は、表３に示すように、印加電圧に応じたものとなる。
【０１６８】
【表３】
0004608546.tif 000004
【０１６９】
＜選択ラインでの動作＞
選択ラインでは、信号電極５７に対して例えばＨｉｇｈ電圧が印加されているときでは、基準電極５９と信号電極５７との間では、共にＨｉｇｈ電圧が印加されているので、これらの基準電極５９と信号電極５７との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極５７と走査電極５８との間では、走査電極５８に対して、Ｌｏｗ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１７は、信号電極５７に対して、電位差が生じている走査電極５８側に下部空間Ｓ２の内部を移動する。この結果、導電性液体１７は、図９に示した状態となり、オイル１８を上部空間Ｓ１側に移動させる。これにより、表示面側での表示色は、光散乱体５２による白色表示の状態となる。
【０１７０】
一方、選択ラインにおいて、信号電極５７に対してＬｏｗ電圧が印加されているときでは、基準電極５９と信号電極５７との間では、電位差が生じ、信号電極５７と走査電極５８との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１７は、信号電極５７に対して、電位差が生じている基準電極５９側に下部空間Ｓ２の内部を移動する。この結果、導電性液体１７は、図１０に示した状態に移動して、上部空間Ｓ１側の内部に水６０を移動させる。これにより、表示面側での表示色は、水６０による着色表示の状態となる。
【０１７１】
＜非選択ラインでの動作＞
非選択ラインでは、信号電極５７に対して例えばＨｉｇｈ電圧が印加されているときでは、基準電極５９、信号電極５７、及び走査電極５８の全ての電極がＨｉｇｈ電圧となり、これらの電極間には電位差が生じていない。それ故、導電性液体１７は現状の位置、つまり走査電極５８側または基準電極５９側から移動せずに、静止した状態で維持される。この結果、表示色は、現状の白色表示または着色表示から変更されずに維持される。
【０１７２】
同様に、非選択ラインにおいて、信号電極５７に対してＬｏｗ電圧が印加されているときでも、導電性液体１７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、基準電極５９及び走査電極５８の双方に対して、Ｈｉｇｈ電圧が印加されているので、基準電極５９と信号電極５７との間の電位差及び走査電極５８と信号電極５７との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
【０１７３】
また、基準電極５９、走査電極５８、及び信号電極５７への印加電圧の組み合わせは、表３に限定されるものではなく、表４に示すものでもよい。
【０１７４】
【表４】
0004608546.tif 000005
【０１７５】
すなわち、基準電極５９には、基準ドライバ５６から常にＬｏｗ電圧を基準電圧Ｖｓとして印加する。走査電極５８には、走査ドライバ５５により図８の左側から順次1本ずつＨｉｇｈ電圧を上記選択電圧として印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、走査ドライバ５５は、Ｈｉｇｈ電圧が印加されない残りの全ての走査電極５８に対してＬｏｗ電圧を上記非選択電圧として印加して、非選択ラインとする。信号電極５７には、信号ドライバ５４により外部からの画像入力信号に応じて、Ｈｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧を信号電圧Ｖｇとして印加する。
【０１７６】
＜選択ラインでの動作＞
選択ラインでは、信号電極５７に対して例えばＬｏｗ電圧が印加されているときでは、基準電極５９と信号電極５７との間では、共にＬｏｗ電圧が印加されているので、これらの基準電極５９と信号電極５７との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極５７と走査電極５８との間では、走査電極５８に対して、Ｈｉｇｈ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１７は、信号電極５７に対して、電位差が生じている走査電極５８側に下部空間Ｓ２の内部を移動する。この結果、導電性液体１７は、図９に示した状態となり、オイル１８を上部空間Ｓ１側に移動させる。これにより、表示面側での表示色は、光散乱体５２による白色表示の状態となる。
【０１７７】
一方、選択ラインにおいて、信号電極５７に対してＨｉｇｈ電圧が印加されているときでは、基準電極５９と信号電極５７との間では、電位差が生じ、信号電極５７と走査電極５８との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１７は、信号電極５７に対して、電位差が生じている基準電極５９側に下部空間Ｓ２の内部を移動する。この結果、導電性液体１７は、図１０に示した状態に移動して、上部空間Ｓ１側の内部に水６０を移動させる。これにより、表示面側での表示色は、水６０による着色表示の状態となる。
【０１７８】
＜非選択ラインでの動作＞
非選択ラインでは、信号電極５７に対して例えばＬｏｗ電圧が印加されているときでは、基準電極５９、信号電極５７、及び走査電極５８の全ての電極がＬｏｗ電圧となり、これらの電極間には電位差が生じていない。それ故、導電性液体１７は現状の位置、つまり上部空間Ｓ１側または下部空間Ｓ２側から移動せずに、静止した状態で維持される。この結果、表示色は、現状の白色表示または着色表示から変更されずに維持される。
【０１７９】
同様に、非選択ラインにおいて、信号電極５７に対してＨｉｇｈ電圧が印加されているときでも、導電性液体１７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、基準電極５９及び走査電極５８の双方に対して、Ｌｏｗ電圧が印加されているので、基準電極５９と信号電極５７との間の電位差及び走査電極５８と信号電極５７との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
【０１８０】
尚、本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、信号電極５７に対して、例えばＨｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧との間の電圧レベルの信号電圧Ｖｇを印加することにより、階調表示を行うことができる。
【０１８１】
次に、図１６を参照して、基準電極５９、走査電極５８、及び信号電極５７への対応する電圧の印加動作について、説明する。尚、以下の説明では、説明の簡略化のために、各々３本の基準電極５９、走査電極５８、及び信号電極５７の場合を例示する。
【０１８２】
図１６（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すように、３本の基準電極５９には、常にＨｉｇｈ電圧が印加されている。
【０１８３】
また、３本の走査電極５８では、図１６（ｄ）〜（ｆ）にそれぞれ示すように、１フレーム期間内で、一定時間ｔ０の間のみ、選択電圧としてのＬｏｗ電圧が順次印加されている。また、一定時間ｔ０以外の期間では、非選択電圧としてのＨｉｇｈ電圧が印加されている。なお、一定時間ｔ０は、１フレーム期間の時間を走査電極５８の設置数（走査線数）にて除算することにより、求められる。
【０１８４】
また、３本の信号電極５７では、図１６（ｇ）〜（ｉ）にそれぞれ示すように、外部からの画像入力信号に応じたＨｉｇｈ電圧またはＬｏｗ電圧が信号電圧Ｖｇとして印加されている。しかしながら、表示素子では、各走査電極５８に対して選択電圧が印加されているときのみ、信号電極５７では印加された信号電圧Ｖｇが有効な印加電圧となる。つまり、３本の信号電極５７と３本の走査電極５８との交差部にある画素領域では、第１及び第２のフレーム期間での表示色はそれぞれ表５及び表６に示すものとなる。尚、表５及び表６では、図８の左側から右側に向かって第１〜第３の走査電極５８が設けられるとともに、図８の上側から下側に向かって第１〜第３の信号電極５７が設けられ、かつ、第１の走査電極５８から順次走査動作が行われたときでの画素領域の表示色を示している。さらに、第１のフレーム期間前では、各画素領域の表示色は、水６０による着色表示が行われているものとする。
【０１８５】
【表５】
0004608546.tif 000006
【０１８６】
【表６】
0004608546.tif 000007
【０１８７】
以上のように構成により、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、下部シート５３に対して、走査電極５８及び基準電極５９を同時に形成することができるので、表示素子の製造コストを容易に低減することができる。また、導電性液体１７が下部空間Ｓ２の内部でのみスライド移動されることにより、表示色の変更動作が行われている。すなわち、本実施形態では、導電性液体１７が２次元的に移動されることで表示色の変更動作が行われているので、導電性液体１７を変形させることなく、当該導電性液体１７を移動させている点とも相まって、表示面側の表示色の変更動作を安定した状態で行うことができ、さらには、導電性液体１７の駆動電圧を低減することができる。
【０１８８】
［第６の実施形態］
図１７は、本発明の第６の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第５の実施形態との主な相違点は、透明な透明シートを用いて、中間層及び下部シート側を構成するとともに、当該下部シートの背面側にバックライトを設けた点である。なお、上記第５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、その重複した説明を省略する。
【０１８９】
すなわち、図１７に示すように、本実施形態では、中間層が透明な透明シート７０、透明な信号電極５７、及び透明な撥水膜６４にて形成されている。また、下部シート５３には、透明なシート材が用いられており、この下部シート５３上の走査電極５８、誘電体層６５、及び撥水膜６６もまた透明な材料が用いられている。
【０１９０】
また、基準電極５９は、図１７に例示するように、略Ｕ字状に構成されており、下部空間Ｓ２には、Ｕ字状の基準電極５９に応じた液溜空間Ｓ２１が形成されている。この液溜空間Ｓ２１の上方、例えば上部シート５１には、遮光膜（図示せず）が設けられており、液溜空間Ｓ２１の内部に導電性液体１７が移動されているときでも、その導電性液体１７による着色がユーザに視認されるのを防ぐようになっている。
【０１９１】
また、下部シート５３と走査電極５８との間には、下部層に含まれた透明シート７１が設置されている。また、液体貯留空間の内部には、着色されていない水６０’が封入されており、さらには下部シート５３の下側（背面側）に、白色の照明光を発光するバックライト７２が設けられている。そして、走査電極５８の上方のみが、各画素の有効表示領域として機能するようになっている。すなわち、図１７に示すように、導電性液体１７が液溜空間Ｓ２１の内部に移動されているときは、バックライト７２からの白色光による白色表示が行われる。
【０１９２】
一方、図１８に示すように、導電性液体１７が走査電極５８側にスライド移動されると、当該導電性液体１７による着色表示が行われる。
【０１９３】
以上の構成により、本実施形態では、第５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、バックライト７２を設けて、透過型の表示素子を構成しているので、バックライト７２からの照明光により白色表示を行うことができ、外光が不十分な場合や夜間などでも、適切な表示動作を行うことができる。これにより、白色表示の表示品位を容易に向上させることができる。また、導電性液体１７による着色表示を行うときに、バックライト７２からの照明光を照射することにより、当該着色表示の表示品位を容易に向上させることができる。
【０１９４】
なお、上記の説明以外に、バックライト７２の発光色を変更することにより、表示面側の表示色を当該発光色に応じて変更することができる。また、バックライト７２を用いることにより、表示素子の輝度を容易に変更することができ、調光範囲が大きく、かつ、高精度な階調制御を行える表示素子を簡単に構成することができる。
【０１９５】
［第７の実施形態］
図１９は、本発明の第７の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第６の実施形態との主な相違点は、下部層に光散乱体と透明シートとを並設した点である。なお、上記第６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、その重複した説明を省略する。
【０１９６】
すなわち、図１９に示すように、本実施形態では、下部シート５３と走査電極５８との間には、下部層に含まれた透明シート７１と光散乱体５２とが図の左右方向で互いに並設されている。
【０１９７】
以上の構成により、本実施形態では、第６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、透明シート７１及び光散乱体５２と、バックライト７２とを設けて、半透過型の表示素子を構成しているので、光散乱体５２による外光の反射光及びバックライト７２からの照明光にて白色表示を行うことができ、適切な表示動作を行うことができる。これにより、白色表示の表示品位を容易に向上させることができる。また、外光を併用できるので、バックライト７２の消費電力を低減することができる。
【０１９８】
尚、上記第５〜第７の各実施形態では、走査電極５８及び基準電極５９を下部シート５３側に設けるとともに、信号電極５７が下部空間Ｓ２を挟んで走査電極５８及び基準電極５９と対向するように中間層側に設けた構成について説明した。しかしながら、走査電極５８及び基準電極５９を中間層側や上部シート５１側に設けたり、信号電極５７を上部シート５１側や下部シート５３側に設けたりすることもできる。但し、基準電極５９及び走査電極５７を下部シート５３及び中間層の一方側に設けるとともに、信号電極５７を下部シート５３及び中間層の他方側に設ける場合の方が好ましい。つまり、上記の各実施形態のように、下部空間Ｓ２側に信号電極５７、走査電極５８、及び基準電極５９を設ける場合の方が、表示面側での開口率（有効表示領域）を容易に向上できる点で好ましい。また、信号電極５７と走査電極５８及び基準電極５９とが互いに対向配置させる場合の方が、導電性液体１７の駆動電圧を容易に低減できる点で好ましい。
【０１９９】
また、上記第５〜第７の各実施形態の説明以外に、互いに混じり合わない４種類以上の流体を使用することもできる。このように構成した場合には、一つの画素において、互いに異なる三色以上の表示色を表示させることができる。
【０２００】
また、上記第６及び第７の実施形態の説明以外に、例えば図６に示した第３の実施形態の表示素子において、貫通孔Ｈ１、Ｈ２のいずれか一方の表示面側に遮光膜を形成することにより、第６及び第７の実施形態と同様に、透過型及び半透過型の表示素子を構成することができる。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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、外部電場を利用して、液体貯留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。
【０２０４】
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り、表示面で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。それ故、動画表示を容易に行うことが可能で、表示性能に優れた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、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。
【０２０５】
また、上記の説明では、ＲＧＢの各色の画素領域を含んだ表示面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、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原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、上記ＲＧＢの画素領域に代えて、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）のＣＭＹの色にそれぞれ着色された導電性液体が封入される液体貯留空間を設け、ＣＭＹの各色の画素領域を構成してもよい。但し、ＣＭＹの画素領域を構成する場合には、ＲＧＢの場合に比べて、黒色表示の表示品位が低下するおそれがあるため、黒色に着色された導電性液体を有する黒色表示用の画素領域を設置する場合の方が好ましい。さらに、ＲＧＢ、ＣＭＹ以外の表示面においてカラー画像表示が可能な複数の原色、例えば、ＲＧＢＹＣ（五色）、ＲＧＢＣ（四色）、ＲＧＢＹ（四色）、ＧＭ（二色）等の組合せに対応した所定色に着色された導電性液体を使用することもできる。
【０２０６】
また、上記の説明では、導電性液体にイオン性液体を用いた場合について説明したが、本発明の導電性液体はこれに限定されるものではなく、例えばアルコール、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を使用することもできる。
【０２０７】
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。但し、上記実施形態のように、イオン性液体と相溶性がない無極性のオイルを用いた場合、空気とイオン性液体とを用いる場合よりは、無極性のオイル中でイオン性液体の液滴がより移動し易くなり、イオン性液体（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。
【０２０８】
また、上記の説明では、基準電極及び走査電極を上部シートや下部シートなどの絶縁シートの表面上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、絶縁材料からなる上記シートの内部に埋設した基準電極及び走査電極を用いることもできる。このように構成した場合には、シートを誘電体層として兼用させることができ、当該誘電体層の設置を省略することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２０９】
本発明にかかる表示素子及びこれを用いた電気機器は、アクティブ素子を設けることなく、クロストークの発生を防止することができるので、優れた表示性能を有し、かつ構造簡単でコスト安価な表示素子及び電気機器を提供することができる。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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