(57)【要約】【課題】特殊なメガネを使用することなく立体画像を表示可能であって薄型化及び小型化を実現したエレクトロウェッティングディスプレイを提供する。【解決手段】１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイに関する。第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなる。第１の基板側においては、第１の疎水性液体材料に対して電圧を印可して第１の疎水性液体材料と親水性材料との界面形状を変化させることでレンズとして機能させる。また、第２の基板側においては、第２の疎水性液体材料に対して電圧を印可して第２の疎水性液体材料と親水性材料との界面形状を変化させることでカラーフィルタ層を介した光を第１の基板側に透過させるシャッターとして機能させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、
第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなり、
前記第１の基板側においては、前記第１の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第１の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることでレンズとして機能させ、
前記第２の基板側においては、前記第２の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第２の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることでカラーフィルタ層を介した光を前記第１の基板側に透過させるシャッターとして機能させることを特徴とするエレクトロウェッティングディスプレイ。
【請求項２】
１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、
第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなり、
前記第１の基板側においては、前記第１の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第１の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることで視差バリアとして機能させ、
前記第２の基板側においては、前記第２の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第２の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることでカラーフィルタ層を介した光を前記第１の基板側に透過させるシャッターとして機能させることを特徴とするエレクトロウェッティングディスプレイ。
【請求項３】
前記第１の画素壁で囲まれた領域の各々には、前記第１の疎水性液体材料として遮光性を有する疎水性の液体材料が格納されていることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。
【請求項４】
前記親水性材料がゲル状物質であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。
【請求項５】
前記第１の画素壁及び前記第２の画素壁の少なくとも一方の高さは、各々が格納する前記疎水性液体材料における電圧非印加状態での高さの２〜２０倍に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。
【請求項６】
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方における前記画素壁を有する側の表面及び前記画素壁は、疎水性であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロウェッティングディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロウェッティング効果を利用したエレクトロウェッティングデバイスが注目されている。一般に、エレクトロウェッティングデバイスは、一対の基板間に親水性（高表面エネルギー）の液体と疎水性（低表面エネルギー）の液体とが満たされてなり、少なくとも一方の基板は、表面に電極層と、電極層の表面に形成された疎水性中間層（絶縁層）とを備えている（例えば、特許文献１参照）。エレクトロウェッティングデバイスは、疎水性中間層を介して親水性の液体と電極層との間に電圧を印加すると親水性液体が疎水性中間層に引き寄せられ、親水性の液体と疎水性の液体との間の界面形状が変化する特性を有する。エレクトロウェッティングデバイスは、このような特性を利用して光学レンズや表示素子等に用いられる。
【０００３】
ところで、近年においては、特殊なメガネを使用することなく立体映像を表示する装置として、パララックスバリアやレンチキュラーレンズを用いて右眼用画像と左眼用画像からの光を分離することでして観察者に立体映像を視認可能にする技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０５／０９８７９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、上述のエレクトロウェッティングデバイスを用いることで立体映像を表示可能な新たな技術の提供が望まれる。しかしながら、メガネ無しで立体画像を表示可能な表示装置は、上述したようなパララックスバリアやレンチキュラーレンズを表示面側に設ける必要があることから薄型化或いは小型化が困難となるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、特殊なメガネを使用することなく立体画像を表示可能であって薄型化及び小型化を実現したエレクトロウェッティングディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係るエレクトロウェッティングディスプレイは、１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなり、前記第１の基板側においては、前記第１の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第１の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることでレンズとして機能させ、前記第２の基板側においては、前記第２の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第２の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることでカラーフィルタ層を介した光を前記第１の基板側に透過させるシャッターとして機能させることを特徴とする。
【０００８】
本発明のエレクトロウェッティングディスプレイによれば、第１の基板側において、第１の疎水性液体材料と親水性材料との界面形状を変化させて例えばレンチキュラーレンズとして機能させることができるので、フルカラー表示の立体画像を観察者に良好に視認させることができる。また、第１の基板及び第２の基板は共通の親水性材料を介して貼り合わされるため、小型化及び薄型化を図ることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係るエレクトロウェッティングディスプレイは、１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなり、前記第１の基板側においては、前記第１の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第１の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることで視差バリアとして機能させ、前記第２の基板側においては、前記第２の疎水性液体材料に対して電圧を印可して当該第２の疎水性液体材料と前記親水性材料との界面形状を変化させることでカラーフィルタ層を介した光を前記第１の基板側に透過させるシャッターとして機能させることを特徴とする。
【００１０】
本発明のエレクトロウェッティングディスプレイによれば、第１の基板側において、第１の疎水性液体材料と親水性材料との界面形状を変化させて視差バリア（パララックスバリア）として機能させることができるので、フルカラー表示の立体画像を観察者に良好に視認させることができる。また、第１の基板及び第２の基板は共通の親水性材料を介して貼り合わされるため、小型化及び薄型化を図ることができる。
【００１１】
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第１の画素壁で囲まれた領域の各々には、前記第１の疎水性液体材料として遮光性を有する疎水性の液体材料が格納されていてもよい。
この構成によれば、第２の基板側の第２の画素壁で囲まれた領域の種々の色の光を観察者の右眼及び左眼に選択的に入射させることができ、立体画像を良好に視認させることができる。
【００１２】
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記親水性材料がゲル状物質であるしてもよい。
この構成によれば、親水性材料がゲル状物質から構成されるので、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に親水性材料を塗布し、２つの基板を貼り合せることができる。よって、エレクトロウェッティングディスプレイの製造工程を簡略化でき、コストを低減できる。
【００１３】
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第１の画素壁及び前記第２の画素壁の少なくとも一方の高さは、各々が格納する前記疎水性液体材料における電圧非印加状態での高さの２〜２０倍に設定されていてもよい。
この構成によれば、画素壁の高さが所定の範囲に設定されるので、疎水性液体材料を良好に移動させることができる。
【００１４】
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方における前記画素壁を有する側の表面及び前記画素壁は、疎水性であってもよい。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薄型化及び小型化を実現しつつ、特殊なメガネを使用することなく立体画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図。
【図２】第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの要部構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの動作概念を説明するための図。
【図４】第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの動作概念を説明するための図。
【図５】第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイによる第１基板の変形例に係る構成を説明するための概念図。
【図６】第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイによる立体画像表示を説明するための概念図。
【図７】第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図。
【図８】第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの動作概念を説明するための図。
【図９】第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイによる立体画像表示を説明するための概念図。
【図１０】第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイにおける画素電極への印可電圧とバリア開口との関係を説明するための概念図。
【図１１】第２実施形態に係るバリア開口の大きさの変化を説明するための図。
【図１２】第３実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図。
【図１３】第３実施形態に係る第１基板の平面構成を示す概略図。
【図１４】第３実施形態に係る第１基板の平面構成を示す概略図。
【図１５】第３実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイによる立体画像表示を説明するための概念図。
【図１６】本発明の変形例に係る第１基板の平面構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のエレクトロウェッティングディスプレイに係る実施形態について説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照しつつ本発明のエレクトロウェッティングディスプレイに係る実施形態について説明する。本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイは、エレクトロウェッティングデバイスがそれぞれ形成された一対の基板を有し、一方の基板側を右眼用画像及び左眼用画像を表示する画像表示部として機能させ、他方の基板側をレンチキュラーレンズとして機能させることで右眼用画像及び左眼用画像をそれぞれ観察者の右眼及び左眼に最適に視認させることで特殊なメガネを使用せずに立体画像を視認可能としたディスプレイである。
【００１９】
図１は第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図である。
図１に示すように、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第１基板１１０と、第２基板１２０とを有し、これら基板１１０、１２０が親水性材料１３０を介して対向配置されている。親水性材料１３０は、基板１１０、１２０の外周に沿って設けられたシール部材１４０で区画される領域に配置されている。本明細書において、「セル」とは、第１基板１１０及び第２基板１２０間に生じる親水性材料１３０及び後述の疎水性液体材料１３１，１３２が配置される領域を意味する。なお、シール部材１４０には第１基板１１０及び第２基板１２０間を導通させる基板間導通部１４０ａが埋設されている。なお、基板間導通部１４０ａを設ける位置は、シール部材１４０の内部のみに限らず、シール部材１４０の外側或いは内側に設けるようにしてもよい。
【００２０】
図２はエレクトロウェッティングディスプレイの要部構成を示す断面図である。また、図３、４はエレクトロウェッティングディスプレイの動作概念を説明するための図である。なお、各図においては、説明に必要ない部材については図を簡略化している。
【００２１】
図２に示すように、第１基板１１０は基材１１０Ａ、ベタ状の画素電極１１４、及び絶縁膜１１６を有している。画素電極１１４は基材１１０Ａ上に形成されており、絶縁膜１１６によって覆われている。また、画素電極１１４は不図示の領域において外部装置（電源）に接続されている。なお、ベタ状とは、全ての画素Ｇ１において共通の１つの透明電極が形成されていることを意味している。
【００２２】
上記基材１１０Ａは、例えば、ガラスや樹脂成型体やフィルム等、表示装置のパネル基板として通常使用されるものから構成される。本実施形態では例えばガラスを用いた。基材１１０Ａの端部には、シール部材１４０の外部に一部が引き出された状態とされる導電部１１８が形成されている。導電部１１８は、シール部材１４０内に設けられた基板間導通部１４０ａを介して第２基板１２０側と導通している。導電部１１８は、親水性材料１３０に接触し、同電位とされている。
【００２３】
第１基板１１０の上記絶縁膜１１６上には、第１の画素壁１１７が形成されている。そして、第１の画素壁１１７及び絶縁膜１１６の表面を覆うように疎水性中間層１２８が設けられている。第１の画素壁１１７はストライプ状に形成されており、第１基板１１０上に複数の領域を区画している。第１の画素壁１１７で区画された領域（以下、画素Ｇ１と称す場合もある）には、疎水性液体材料（第１の疎水性液体材料）１３１が格納されている。第１の画素壁１１７は、フォトレジスト（例えば、ＳＵ−８（マイクロケム社製））を用いて形成され、高さが４０μｍとなっている。画素電極１１４は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、導電性ポリマー、導電性ナノワイヤー等から構成される。
【００２４】
上記疎水性液体材料１３１としては、光透過性を有するものであれば特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンや、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。なお、これらの材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。本実施形態では、デカン（屈折率：１．４１１）を用いた。
【００２５】
疎水性液体材料１３１は、例えばインクジェット装置を用いて画素Ｇ１に５μｍの厚さで配置されている。すなわち、本実施形態では、詳細について後述する上記画素壁１１７の高さを電圧非印可状態での高さの８倍に設定している。なお、疎水性液体材料１３１を配置方法は特に限定されず、例えば、インクジェット法の他、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷法、ディスペンス法等を用いることができる。これらの方法を用いれば、疎水性液体材料１３１をそれぞれ異なる画素壁１１７で囲まれた領域内に良好に格納することができる。
【００２６】
一方、第２基板１２０は、図２に示すように、基材１２０Ａ、カラーフィルタ層３０、ＴＦＴ（駆動部）１２１、画素電極１２４、コモン電極１２５、第１絶縁膜１２６ａ、及び第２絶縁膜１２６ｂを有している。上記基材１２０Ａは、例えば、ガラスや樹脂成型体やフィルム等、表示装置のパネル基板として通常使用されるものから構成される。本実施形態では例えばガラスを用いた。
【００２７】
ＴＦＴ１２１と画素電極１２４とは不図示の領域に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続されている。カラーフィルタ層３０は、第２絶縁膜１２６ｂと第１絶縁膜１２６ａとの間に挟持されている。カラーフィルタ層３０は、例えば、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）に対応するフィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂと、各フィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに設けられて遮光膜として機能するブラックマトリクスＢＭと、を含んでいる。上記ＴＦＴ１２１は、平面視した状態で後述するカラーフィルタ層３０のブラックマトリクスＢＭに重なる領域であって第２絶縁膜１２６ｂ内に配置されている。
【００２８】
なお、カラーフィルタ層３０のフィルタ部は、上記ＲＧＢに限定されることはなく、ＣＭＹ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ）に対応するもの、あるいは４種（例えば、ＲＧＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）やＲＧＢＹ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｙｅｌｌｏｗ）に対応するものを採用することができる。
【００２９】
基材１２０Ａの端部には、図１に示したように、シール部材１４０の外部に一部が引き出された状態とされる導電部１１９が形成されている。導電部１１９は、親水性材料１３０に接触し、同電位とされている。導電部１１９は、外部で第２基板１２０に設けられたコモン電極１２５と接続され、それぞれが接地されている。また、導電部１１９は、シール部材１４０内に設けられた基板間導通部１４０ａを介して第１基板１１０側の導電部１１８と電気的に接続されている。これにより、第１基板１１０側の親水性材料１３０は、導電部１１９を介して第２基板１２０側の親水性材料１３０及びコモン電極１２５と同電位（接地状態）とされている。よって、親水性材料１３０における厚さ方向における電位分布を小さくすることができる。また、上記基板間導通部１４０ａ、導電部１１８、１１９は、セル内に複数設けられるのが望ましく、このようにすればセル内の親水性材料１３０の電位のバラつきをより小さくすることができる。
【００３０】
第２基板１１０の上記第２絶縁膜１２６ｂ上には、第２の画素壁１２７が形成されている。第２の画素壁１２７は格子状に形成されており、第２基板１２０上に複数の画素Ｇ２を区画している。第２の画素壁１２７は、カラーフィルタ層３０を構成するフィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの各々を２つに分離するように形成されている。これにより、第２の画素壁１２７は、詳細については後述するようにフィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを介した光を２つに分離することで右眼用画像Ｒと左眼用画像Ｌを観察者に視認させることが可能となっている。
【００３１】
画素電極１２４及びコモン電極１２５は各画素Ｇ２内に一対ずつ配置されている。第２の画素壁１２７で区画された領域（画素Ｇ２）には、疎水性液体材料（第２の疎水性液体材料）１３２が格納されている。第２の画素壁１２７は、フォトレジスト（例えば、ＳＵ−８（マイクロケム社製））を用いて形成され、高さが４０μｍとなっている。画素電極１２４及びコモン電極１２５は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、導電性ポリマー、導電性ナノワイヤー等から構成される。
【００３２】
また、上記疎水性液体材料１３２は、遮光性を有する疎水性の液体であれば特に限定されず、例えば、疎水性溶媒に可視光を通さない染料及び／又は顔料を含有して着色したものを用いた。疎水性溶媒は特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンや、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。これらの疎水性溶媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、上記染料又は上記顔料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類の有機系など、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性液体に溶解するが、親水性液体に溶解しない必要があり、適宜顔料表面を疎水性処理されたものが用いられる。例えば、鉄やクロムなどの金属酸化物、硫化物などがある。また、酸化チタンなどの還元物や、ケッチェンブラックなどのカーボン類がある。鉄などの金属の錯体も用いられる。
【００３３】
本実施形態では、上記疎水性液体材料１３２として疎水性表面を有するカーボンブラックを５ｗｔ％の濃度でヘキサデカンに溶解した疎水性顔料混合体を用いた。
【００３４】
疎水性液体材料１３２は、例えばインクジェット装置を用いて第２の画素壁１２７で区画された領域に５μｍの厚さで配置されている。すなわち、本実施形態では、詳細について後述する上記画素壁１２７の高さを電圧非印可状態での高さの８倍に設定している。なお、疎水性液体材料１３２を配置方法は特に限定されず、例えば、インクジェット法の他、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷法、ディスペンス法等を用いることができる。これらの方法を用いれば、疎水性液体材料１３２をそれぞれ異なる画素壁１２７で囲まれた領域内に良好に格納することができる。
【００３５】
本実施形態では、親水性材料１３０として親水性のゲル状物質を用いた。具体的に、ポリビニルアルコール（クラレ社製、「ｋ１２０」）を２ｗ％となるように水に溶解したポリビニルアルコール水溶液を親水性のゲル状物質とした。
【００３６】
親水性材料１３０を構成するゲル状物質は、親水性の液体をゲル化して得られる物質である。また、ゲル状物質は弾性ゲルであることが好ましい。上記親水性の液体は特に限定されず、例えば、非イオン性で分極性の高い液体が好ましく、具体的には水や、メチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール、グリセリン等の低分子量の一価または多価のアルコール等が挙げられる。これらの親水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。本実施形態では、グリセリン（屈折率；１．４４９）を用いた。
【００３７】
なお、本明細書において上記「ゲル状」とは、エレクトロウェッティングディスプレイとして電圧を印加したときに親水性の層（親水性材料１３０）と疎水性の層（疎水性液体材料１３１、１３２）との間の界面形状の変化を妨げない程度の適度な柔軟性と、製造工程時において例えば２つの基板１１０，１２０を貼り合わせる際に下に向けても落ちない程度の硬さとを兼ね備えた状態を意味する。更に説明すると、塗布によって親水性材料１３０を形成した際、その塗布面を下に反転させ、その後再度その塗布面を上に戻したときに、親水性の層の厚みがその反転及び戻し操作の前後でほぼ同一の厚みを持っていることが求められる。反転及び戻し操作の前後での厚み分布もほぼ同一であることが好ましい。具体的には、反転及び戻し操作の後の親水性材料１３０の平均の塗布厚みＴａｖｅは、その操作以前の厚みの９０％以上であることが好ましい。また、最大塗布厚みＴｍａｘと最小厚みＴｍｉｎとすると、（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔａｖｅ＜０．１となることが好ましい。
【００３８】
上記親水性の液体をゲル化する方法としては、例えば、上記親水性の液体にゲル化剤を添加する方法や、上記親水性の液体の温度を下げる方法や、これらの方法を組み合わせた方法等が挙げられる。
【００３９】
上記ゲル化剤としては、親水性ポリマー、無機系のゲル化剤、低分子ゲル化剤等が用いられる。親水性ポリマーとしては、具体的には例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタクリレート等の合成高分子や、でんぷん、ペクチン、アガロース、マンナン、グリコーゲン、カラギーナン、セルロース、カルボキシセルロース等の変性セルロースや、ヒアルロン酸、キチン、キトサン等の高分子多糖類やこれらの低分子オリゴマー糖等が挙げられる。また、たんぱく質や、ポリペプタイドやポリアミン、糖たんぱく質等も挙げられる。無機系のゲル化剤としては、具体的には例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン等の無機酸化物、水酸化アルミニウム等の無機水酸化物等が挙げられる。低分子ゲル化剤としては、長鎖アルキルを有する界面活性剤等が挙げられる。
【００４０】
上記ゲル化剤の配合量は、エレクトロウェッティングディスプレイ１００において、第１基板１１０側において画素電極１１４に電圧を印可した際、或いは第２基板１２０側において画素電極１２４とコモン電極１２５間に電圧を印加した際に疎水性液体材料１３１、１３２が画素壁１１７、１２７で区画された領域内を移動することを妨げることのないように適宜調整される。例えば、ポリビニルアルコールを用いる場合、配合量の好ましい上限は１０重量％である。
【００４１】
なお、親水性材料１３０としては、親水性の液体にゲル化剤を添加する等により常温でもゲル状である物質であってもよいし、エレクトロウェッティングディスプレイ１００の製造時に温度を下げる等してゲル化し、製造後、常温において液状に戻っているものであってもよい。このようなゲル化したものを用いることで上下反転がされた場合であっても、厚みが大きく変化することが無くなるので、第１基板１１０を上下反転してシール部材１４０を介して第１基板１１０と第２基板１２０とを良好に貼り合せることができる。
【００４２】
透明なフィルム面の一方面に上記ゲル状の親水性材料１３０を塗布し、フィルムの親水性材料１３０を第１基板１１０の第１の画素壁１１７側に貼り合わせ、さらにフィルムの他面に親水性材料１３０を塗布し、それを第２基板１２０の第２の画素壁１２７側に貼り合わせることにより第１基板１１０及び第２基板１２０の貼り合せを行うようにしてもよい。
【００４３】
また、各々に親水性材料１３０を塗布した第１基板１１０及び第２基板１２０同士を貼り合せることでエレクトロウェッティングディスプレイ１００を製造することもできる。
【００４４】
第１基板１１０及び第２基板１２０の貼り合せは、例えば以下のようにして行われる。
まず、ゲル状物質からなる親水性材料１３０は、例えば第１基板１１０の基材１１０Ａの片面にナイフコーターを用いて１００μｍの塗工厚みとなるように塗布される。このとき、第１基板１１０の第１の画素壁１１７に区画された領域には疎水性液体材料１３１を予め格納しておく。
【００４５】
そして、上記親水性材料１３０を塗布した第１基板１１０上に、上記シール部材１４０として光硬化性のＡ７８５（積水化学工業社製）を、枠を描く様にディスペンサーで塗布し、シールパターンが形成される。
【００４６】
各画素Ｇ２に疎水性液体材料１３２を格納した第２基板１２０に親水性材料１３０（親水性のゲル状物質）を塗布した第１基板１１０を大気雰囲気下でシール部材１４０を介して貼り合わせ、例えば３６５ｎｍの中心波長を有する超高圧水銀灯によって、１０００ｍＪの光を照射してシール部材１４０を硬化させることでエレクトロウェッティングディスプレイ１００を製造することができる。
【００４７】
第１基板１１０に配置した親水性材料１３０は下側にしても落下しないので、ロールトゥロール方式を用いて容易に第１基板１１０と第２基板１２０とを貼り合わせることもできる。なお、第１基板１１０の第１の画素壁１１７に区画された領域に格納された疎水性液体材料１３１は、ゲル状物質からなる親水性材料１３０によって覆われているので、第１基板１１０を下側に向けた時にも良好に保持される。
【００４８】
なお、第１基板１１０の片面に親水性材料１３０を配置する方法は上述の方法に限定されることはなく、例えば、ロールコーターやダイコーター等を用いて塗布する方法等を用いても良い。また、親水性材料１３０としては、第１基板１１０に塗布する際又は塗工後に温度を下げてゲル化する材料或いは親水性の液体とゲル化剤とを含有する流体（ゾル）を用いてもよい。
【００４９】
また、第１基板１１０の片面に親水性材料１３０を配置する工程と、第２基板１２０の画素壁１２７に囲まれた画素Ｇ２内に疎水性液体材料１３２を塗布する工程とは、いずれを先に行ってもよいし、同時並行して行ってもよい。
【００５０】
本発明者らは、疎水性液体材料１３１、１３２を格納する画素壁１１７、１２７で囲まれた領域を全て疎水性とすることにより、応答性に優れるエレクトロウェッティングディスプレイ１００を製造することができることを見出した。
【００５１】
すなわち、画素壁１１７、１２７が親水性の場合、親水性材料１３０と画素壁１１７、１２７とのぬれ性が高く、疎水性液体材料１３１、１３２と画素壁１１７、１２７とのぬれ性が低くなるため、画素壁１１７、１２７面での親水性材料１３０から疎水性液体材料１３１、１３２への界面変化のエネルギーが高くなり、結果として、電圧の印可時のムラの原因となるからである。
【００５２】
そこで、本実施形態においては、図２に示したように、第１基板１１０の第１の画素壁１１７を有する側の表面及び画素壁１１７並びに第２基板１２０の第２の画素壁１２７を有する側の表面及び画素壁１２７に疎水性を付与する構成とした。疎水性を付与する方法としては、例えば、コーティング剤を塗布することにより、上記疎水性中間層１２８を形成している。疎水性中間層１２８を形成するために用いられるコーティング剤は特に限定されず、例えばテフロン（登録商標）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリプロピレン等のフルオロポリマーやアルキルポリマーからなるものが挙げられる。本実施形態では、テフロン（登録商標）溶液：ＡＦ１６００（デュポン社製）を用いて、画素壁１２７及び第２基板１２０表面全体に疎水性中間層１２８をスピンコート法でコーティングした。また、疎水性中間層１２８を設けるのに代えて、ドライフォトレジストやアクリル系フォトレジスト等を用いて画素壁１２７を形成するようにしても良い。
【００５３】
このように本実施形態によれば、上記疎水性中間層１２８によって画素壁１２７及び画素Ｇ２を構成する第２基板１２０の表面が疎水性とされるので、各画素Ｇ２に配置された疎水性液体材料１３２にバラつきが生じることを防止し、良好に移動させることができる。
【００５４】
また、本発明者らは、上記第２の画素壁１２７の高さは、電圧を印加した際の上記疎水性液体材料１３２の最大高さよりも高くなるようにすることにより、疎水性液体材料１３２による汚染を抑制することができることを見出した。すなわち、画素壁１２７の高さを電圧非印可状態における疎水性液体材料１３２の高さ（厚み）の２〜２０倍に設定するのがより好ましいことを見出した。なお、本説明では第２基板１２０側の疎水性液体材料１３２を例に挙げて説明するが、第１基板１１０側の疎水性液体材料１３１についても画素壁１１７の高さを電圧非印可状態における疎水性液体材料１３１の高さ（厚み）の２〜２０倍に設定するのが望ましい。
【００５５】
より具体的には、好ましい下限は電圧を印加しない状態における上記疎水性液体材料１３２の高さの２〜５倍であり、好ましい上限は電圧を印加しない状態における上記疎水性液体材料１３２の高さの８〜２０倍である。上記画素壁１２７の高さが電圧を印加しない状態における疎水性液体材料１３２の高さの２倍未満であると、電圧を印加したときに疎水性液体材料１３２が画素壁１２７に寄せ集まることができず、画素Ｇ２内を透けた状態にできない。また、時には疎水性液体材料１３２が画素壁１２７を乗り越えてしまい、周辺の画素Ｇ２へ疎水性液体材料１３２が流れ込んでしまうことがある。上記画素壁１２７の高さが電圧を印加しない状態における上記疎水性液体材料１３２の高さの２０倍を超えると、疎水性液体材料１３２を親水性材料１３０が押しのけるに必要な電圧が非常に高くなり、ＴＦＴ１２１に耐電圧性が必要となり、リーク電流によるショートが起こりやすくなることがある。上記画素壁１２７の高さのより好ましい下限は、電圧を印加しない状態における疎水性液体材料１３２の高さの４倍、より好ましい上限は電圧を印加しない状態における疎水性液体材料１３２の高さの１０倍である。
画素壁１２７の高さがこの範囲であるならば、もしセルのギャップと同じ長さである時、各画素が画素壁に密閉された状況においても、すなわち画素壁の表面が疎水性になっているので、疎水性材料の移動すなわち画素のスイッチングが可能である。
【００５６】
エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、図３に示すように、第２基板１２０側において、画素電極１２４に所定電圧（例えば、３０Ｖ）を印可すると画素電極１２４及びコモン電極１２５間で横電界が発生することで画素電極１２４の表面の疎水度が和らぎ、親水度の方が強くなることで親水性材料１３０を引きつけることができる。このとき、画素Ｇ２に馴染んでいた疎水性液体材料１３２は親水性材料１３０の力によってコモン電極１２５上に凸状となるように形状が変化する。
【００５７】
このように画素Ｇ２内の疎水性液体材料１３２を選択的にコモン電極１２５上に移動させることで、下層に設けられたカラーフィルタ層３０のフィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを介した光を第１基板１１０側に透過させる状態と遮光する状態とを切り替え可能としている。
【００５８】
一方、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、図４に示すように、第１基板１１０側において、画素電極１１４に所定電圧を印可する。このとき、親水性材料１３０及び画素電極１１４が一対の電極として機能し、画素電極１１４と親水性材料１３０との間で電界が発生する。これにより、画素Ｇ１に馴染んでいた疎水性液体材料１３１は親水性材料１３０の力によって凹んだ状態に形状が変化する。
【００５９】
図５（ａ）、（ｂ）は第１基板１１０における変形例に係る構成を示す図である。
図５（ａ）に示すように、画素Ｇ１に、該第１の画素壁１１７よりも低い突起５０を形成するようにしてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、第１の画素壁１１７の表面を覆う疎水性中間層１２８について、第１の画素壁１１７の基部近傍の厚みを増やし、画素Ｇ１内において疎水性中間層１２８の厚みを異ならせるようにしてもよい。
【００６０】
図５（ａ）、（ｂ）に示したように、上記突起５０や上記疎水性中間層１２８の厚みを異ならせることにより、電圧を印加していない状態において、上記画素壁１１７で囲まれた領域内に格納された疎水性液体材料１３１が、厚みの大きい部分と厚みの小さい部分とを有することとなり、疎水性液体材料１３１に生じる電界の大きさにバラつき（不均一性）を生じさせることができる。よって、疎水性液体材料１３１の形状を変形させるためのきっかけを当たることができ、当該疎水性液体材料１３１を容易に変形させることができる。よって、疎水性液体材料１３１の形状が変化する速度を上げることでレンチキュラーレンズの応答性を向上することができる。
【００６１】
光透過性を有する疎水性液体材料１３１と親水性材料１３０との界面形状を変化させることで疎水性液体材料１３１をレンズとして機能させることができる。本実施形態では、疎水性液体材料１３１よりも親水性材料１３０の屈折率を高く設定しているので、疎水性液体材料１３１が凹レンズ（レンチキュラーレンズ）として機能する。
【００６２】
このようにエレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第２基板１２０側の所望の画素Ｇ２において疎水性液体材料１３２をコモン電極１２５上に移動させることで画素Ｇ２毎にカラーフィルタ層３０を介した光を第１基板１１０側に透過させるとともに、第１基板１１０側において疎水性液体材料１３１及び親水性材料１３０の界面形状を変化させることでレンチキュラーレンズとして機能させることができる。
【００６３】
図６はエレクトロウェッティングディスプレイ１００による立体画像表示動作を説明するための概念図である。エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、図６に示すように第２基板１２０側においては、画素電極１２４に電圧を印可することで画素Ｇ２内の疎水性液体材料１３２をコモン電極１２５上に移動させて（図４参照）、カラーフィルタ層３０（フィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を介した光によって右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌが生成される。
【００６４】
これに対し、第１基板１１０側においては、画素電極１１４に電圧を印可することで該画素電極１１４と親水性材料１３０との間で電界を生じさせ、画素Ｇ１内の疎水性液体材料１３２及び親水性材料１３０の界面形状が凹状となるように変形させることで疎水性液体材料１３２をレンチキュラーレンズとして機能させる。
【００６５】
疎水性液体材料１３２からなるレンチキュラーレンズに入射した右眼用画像Ｒは、観察者Ｈの右眼に入射するように集光される。また、同様に、疎水性液体材料１３２からなるレンチキュラーレンズに入射した左眼用画像Ｌは、観察者Ｈの左眼に入射するように集光される。
【００６６】
以上のように本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００によれば、第１基板１１０側をレンチキュラーレンズと機能させ、第２基板１２０側を右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌを透過させるシャッターとして機能させることで観察者Ｈに特殊なメガネを使用せずに立体画像を良好に視認させることができる。また、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、液晶ディスプレイのように偏光板を用いる必要が無いため、光の利用効率が高く、明るい立体画像を表示することができる。また、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第１基板１１０及び第２基板１２０が共通の親水性材料１３０を介して貼り合わされた構成を採用することでディスプレイ自体の小型化及び薄型化を実現している。
【００６７】
なお、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第１基板１１０側において疎水性液体材料１３２及び親水性材料１３０の界面形状を変化させなければ、２次元画像を表示するディスプレイとして利用することができる。この場合、第２基板１２０側においては同一のカラーフィルタ層３０（フィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を介した光は表示画像における同一の画素（右眼用画像及び左眼用画像で共通の画素）を構成することとなる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、画素壁１１７、１２７の高さが電圧非印可状態（図２参照）での疎水性液体材料１３１、１３２の高さの２〜２０倍に設定されるので、疎水性液体材料１３１、１３２が画素壁１１７、１２７を乗り越えることによる表示画面の汚染（表示ムラ）を抑制することができ、高品質の立体画像を表示することができる。
【００６９】
また、第１基板１１０の第１の画素壁１１７を有する側の表面及び画素壁１１７並びに第２基板１２０の第２の画素壁１２７を有する側の表面及び画素壁１２７が疎水性中間層１２８によって疎水性とされるため、疎水性液体材料１３１、１３２が均一に格納されることとなり、電圧の印加を停止した際の、親水性材料１３０と疎水性液体材料１３１、１３２との間の界面形状の変化が高速化することで応答性に優れ、ムラが低減された高品位の立体画像を表示できる。
【００７０】
また、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第１基板１１０側において画素電極１１４に印可する電圧を異ならせることで疎水性液体材料１３２及び親水性材料１３０の界面形状の凹み度合いを変化させることが可能である。すなわち、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、疎水性液体材料１３２の凹み量に応じてレンチキュラーレンズの焦点距離を変化させることができる。これにより、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、観察者Ｈのディスプレイに対する最適視認距離を変更することができる。
【００７１】
例えば、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、画素電極１１４への印可電圧を相対的に低くすることで疎水性液体材料１３２の凹み量を小さくすることでレンチキュラーレンズの曲率を大きくし、ディスプレイに対する観察者Ｈの最適視認距離（焦点距離）を長くすることができる。
【００７２】
一方、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、画素電極１１４への印可電圧を相対的に高くすることで疎水性液体材料１３２の凹み量を大きくすることでレンチキュラーレンズの曲率を小さくし、ディスプレイに対する観察者Ｈの最適視認距離（焦点距離）を短くすることができる。
【００７３】
このようにエレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第１基板１１０側において画素電極１１４に印可する電圧を異ならせることで観察者Ｈにおける最適視認距離を種々に変更可能な多機能なディスプレイとなる。
【００７４】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの構成について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは立体画像を表示する方式である。具体的に、第１実施形態ではエレクトロウェッティングデバイスがそれぞれ形成された一対の基板を有し、一方の基板側を右眼用画像及び左眼用画像を表示する画像表示部として機能させ、他方の基板側をレンチキュラーレンズとして機能させることで右眼用画像及び左眼用画像を観察者に視認させることで立体画像を視認可能としている。
【００７５】
これに対し、本実施形態は、エレクトロウェッティングデバイスがそれぞれ形成された一対の基板を有し、一方の基板側を右眼用画像及び左眼用画像を表示する画像表示部として機能させ、他方の基板側をパララックスバリアとして機能させて右眼用画像及び左眼用画像を空間的に分離することで観察者に立体画像を視認可能としたディスプレイに関するものである。なお、本説明においては、第１実施形態と同じ構成及び部材については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
【００７６】
図７は第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図である。
図７に示すように、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第１基板２１０と、第２基板１２０とを有し、これら基板２１０、１２０が親水性材料１３０を介して対向配置されている。親水性材料１３０は、基板２１０、１２０の外周に沿って設けられたシール部材１４０（不図示）で区画される領域に配置されている。
【００７７】
第１基板２１０の絶縁膜１１６上には、第１の画素壁１１７が形成されている。本実施形態においては、画素電極１１４が第１の画素壁１１７で区画された領域（以下、画素Ｇ１と称す場合もある）を跨ぐように形成されている。第１の画素壁１１７は、画素電極１１４の略中央に位置するように配置されている。また、画素Ｇ１には疎水性液体材料（第１の疎水性液体材料）２３１が格納されている。
【００７８】
本実施形態においては、第１基板２１０側をパララックスバリアとして用いることから疎水性液体材料２３１としては遮光性を有する疎水性の液体を用いた。例えば、疎水性溶媒に可視光を通さない染料及び／又は顔料を含有して着色したものを用いた。疎水性溶媒は特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンや、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。これらの疎水性溶媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。本実施形態では、デカン（屈折率；１．４１１）を用いた。
【００７９】
また、上記染料又は上記顔料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類の有機系など、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性液体に溶解するが、親水性液体に溶解しない必要があり、適宜顔料表面を疎水性処理されたものが用いられる。例えば、鉄やクロムなどの金属酸化物、硫化物などがある。また、酸化チタンなどの還元物や、ケッチェンブラックなどのカーボン類がある。鉄などの金属の錯体も用いられる。
【００８０】
本実施形態では、上記疎水性液体材料１３２として疎水性表面を有するカーボンブラックを５ｗｔ％の濃度でサデカンに溶解した疎水性顔料混合体を用いた。
【００８１】
第２基板１２０の第２絶縁膜１２６ｂ上には第２の画素壁１２７が形成されており、第２の画素壁１２７で区画された領域（画素Ｇ２）には第１実施形態と同様の疎水性液体材料１３２が格納されている。
【００８２】
図８はエレクトロウェッティングディスプレイ２００の動作を説明するための模式図である。エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、図８に示すように、第２基板１２０側において、画素電極１２４に所定電圧（例えば、３０Ｖ）を印可することで画素電極１２４の表面の疎水度が和らぎ、親水度の方が強くなることで親水性材料１３０を引きつけることができる。このとき、画素Ｇ２内で馴染んでいた疎水性液体材料１３２は親水性材料１３０の力によってコモン電極１２５上に凸状となるように形状が変化する。
【００８３】
このように画素Ｇ２内の疎水性液体材料１３２を選択的にコモン電極１２５上に移動させることで、下層に設けられたカラーフィルタ層３０のフィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを介した光を第１基板２１０側に透過させる状態と遮光する状態とを切り替え可能としている。
【００８４】
一方、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、図８に示すように、第１基板２１０側において、画素電極１１４に所定電圧を印可する。このとき、親水性材料１３０が電極として機能し、画素電極１１４と親水性材料１３０との間で電界が発生する。これにより、画素Ｇ１内に馴染んでいた疎水性液体材料２３１は親水性材料１３０の力によって凹んだ状態に形状が変化する。
【００８５】
本実施形態では、画素電極１１４及び親水性材料１３０間に電界が発生すると、疎水性液体材料２３１は電界によって第１の画素壁１１７側に向かって押し付けられるように形状が変化する。本実施形態では、画素電極１１４が隣り合う画素Ｇ１間を跨ぐように形成されているため、疎水性液体材料２３１は各画素Ｇ１内において中央で分離された状態となる。疎水性液体材料２３１が第１の画素壁１１７側に引き寄せられると、第１基板１１０側には第２基板１２０側からの光を透過させる透過領域と遮光する遮光領域とが形成される。透過領域は視差バリアにおけるバリア開口Ｓを構成するものである。
【００８６】
第２基板１２０側の画素Ｇ２においては、疎水性液体材料１３２がコモン電極１２５上に移動することで画素Ｇ２毎にカラーフィルタ層３０を介した光を第１基板１１０側に透過させることができる。
【００８７】
図９は本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００における立体画像表示を説明するための図である。
第１基板２１０は、疎水性液体材料２３１を画素Ｇ１内で第１の画素壁１１７側に移動させることで、図９に示されるように第２基板１２０側で生成された右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌに対応した複数のバリア開口Ｓを画素Ｇ１内に形成する。第１基板２１０が形成したバリア開口Ｓでは、左眼用画像Ｌを観察者Ｈの左眼に入射させるとともに右眼用画像Ｒを観察者Ｈの右眼に入射させる。一方、第１基板２１０におけるバリア開口Ｓの非形成領域では、左眼用画像Ｌが観察者Ｈの右眼に入射されるのを防ぐとともに右眼用画像Ｒが観察者Ｈの左眼に入射されるのを防ぐことができる。したがって、第１基板２１０は視差バリアとしての機能を有する。
【００８８】
また、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第１基板２１０側において画素電極１１４に印可する電圧を異ならせることで第１の画素壁１１４側に移動する疎水性液体材料２３１の量を制御することが可能である。
【００８９】
図１０は画素電極１１４への印可電圧とバリア開口Ｓとの関係を説明するための図であり、同図（ａ）は画素電極１１４に電圧を印可しない状態を示し、同図（ｂ）は画素電極１１４に印可する電圧が小さい場合を示し、同図（ｃ）は画素電極１１４に印可する電圧が大きい場合を示すものである。
【００９０】
図１０（ａ）に示すように画素電極１１４に電圧が印可されない場合、バリア開口が形成されることはない。図１０（ｂ）、（ｃ）に示すようにエレクトロウェッティングディスプレイ２００は、画素電極１１４への印可電圧の大きさ（すなわち、疎水性液体材料２３１の移動量）に応じて視差バリアにおけるバリア開口Ｓの大きさを変化させることができる。すなわち、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第２基板１２０側からの光の透過領域と遮光領域との割合を変化させることが可能となっている。これにより、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、バリア開口Ｓの幅を調整することで観察者Ｈのディスプレイに対する最適視認距離を変更可能となっている。
【００９１】
図１１はバリア開口Ｓの大きさの変化を説明するための図であり、同図（ａ）はバリア開口Ｓの幅が大きい状態を示し、同図（ｂ）はバリア開口Ｓの幅が小さい状態を示すものである。
エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、図１１（ａ）に示すように、画素電極１１４への印可電圧を相対的に低くすることで第１の画素壁１１４側への疎水性液体材料２３１の移動量を少なくすることで視差バリアのバリア開口Ｓの幅を狭めることができる。これにより、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、観察者Ｈにおける最適視認距離ｄを伸ばすことができる。よって、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、より離れた位置から観察者Ｈに立体画像を良好に視認させることができる。
【００９２】
一方、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、図１１（ｂ）に示すように、画素電極１１４への印可電圧を相対的に高くすることでコモン電極１１５上への疎水性液体材料２３１の移動量を多くすることで視差バリアのバリア開口Ｓの幅を拡げることができる。これにより、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、観察者Ｈにおける最適視認距離ｄを縮めることができる。よって、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、より近い位置から観察者Ｈに立体画像を良好に視認させることができる。
【００９３】
以上のように本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００によれば、第１基板１１０側を視差バリアと機能させ、第２基板１２０側を右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌを透過させるシャッターとして機能させることで特殊なメガネを使用せずに観察者Ｈに立体画像を良好に視認させることができる。また、視差バリアのバリア開口Ｓの幅を可変とすることで観察者Ｈにおける最適視認距離を種々に変更可能な多機能なディスプレイとなる。
【００９４】
なお、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、画素電極１１４に最大値の電圧を印可することでバリア開口Ｓの幅を最大とすることで、２次元画像を表示するディスプレイとして利用することができる。この場合、第２基板１２０側においては同一のカラーフィルタ層３０（フィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を介した光は表示画像における同一の画素（右眼用画像及び左眼用画像で共通の画素）を構成することとなる。
【００９５】
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの構成について説明する。本実施形態と第２実施形態との違いは第１基板２１０の駆動方法である。なお、本説明においては、第２実施形態と同じ構成及び部材については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
【００９６】
図１２は第３実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ３００は、第１基板３１０と、第２基板１２０とを有し、これら基板３１０、１２０が親水性材料１３０を介して対向配置されている。親水性材料１３０は、基板３１０、１２０の外周に沿って設けられたシール部材１４０（不図示）で区画される領域に配置されている。
【００９７】
図１３は第１基板３１０の平面構成を示す概略図である。図１３に示すように、本実施形態に係る第１基板３１０には画素電極対２１０が形成されている。画素電極対２１０は、複数のストライプ状の第１画素電極２１４と複数のストライプ状の第２画素電極２１５とを含む。
【００９８】
複数の第１画素電極２１４は、配線部２１４ａにより互いが電気的に接続されている。また、複数の第２画素電極２１５は、配線部２１５ａにより互いが電気的に接続されている。すなわち、複数の第１画素電極２１４は配線部２１４ａを介して同時に電圧が印可されるようになっている。また、複数の第２画素電極２１５は配線部２１５ａを介して同時に電圧が印可されるようになっている。
【００９９】
第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５は、互いが櫛歯状に噛み合うようにして第１基板３１０に形成されている。これにより、第１基板３１０には第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５が交互に形成されたものとなっている。
【０１００】
図１２に戻り、第１基板３１０の絶縁膜１１６上に形成された第１の画素壁１１７は、第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５の中央部に平面視した状態で重なる位置に配置されている。すなわち、第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５は、第１基板３１０においてそれぞれが画素Ｇ１を交互に跨ぐように配置されたものとなっている。また、各画素Ｇ１には疎水性液体材料（第１の疎水性液体材料）２３１が格納されている。
【０１０１】
エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第２基板１２０側において、画素電極１２４に所定電圧（例えば、３０Ｖ）を印可することで画素電極１２４の表面の疎水度が和らぎ、親水度の方が強くなることで親水性材料１３０を引きつけることができる（図８参照）。このとき、画素Ｇ２内で馴染んでいた疎水性液体材料１３２は親水性材料１３０の力によってコモン電極１２５上に凸状となるように形状が変化する。
【０１０２】
このように画素Ｇ２内の疎水性液体材料１３２を選択的にコモン電極１２５上に移動させることで、下層に設けられたカラーフィルタ層３０のフィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを介した光を第１基板２１０側に透過させる状態と遮光する状態とを切り替え可能としている。
【０１０３】
また、エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、第１基板３１０側において、画素電極対２１０に所定電圧を印可する。具体的に、エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５のいずれか一方に電圧を印可する。エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、印可する電圧を第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５間で入れ替え可能となっている。エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、配線部２１４ａを用いて第１画素電極２１４に電圧をする。また、エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、配線部２１５ａを用いて第２画素電極２１５に電圧をする。
【０１０４】
このような構成に基づき、エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５に対し、選択的に電圧を印可することで後述のようにバリア開口の位置を移動させることを可能にしている。
【０１０５】
図１４はエレクトロウェッティングディスプレイ３００の第１基板３１０側における動作を説明するための模式図である。
エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、図１４（ａ）に示す期間Ｔにおいて、配線部２１５ａを介して複数の第２画素電極２１５に所定電圧を印可する。このとき、親水性材料１３０が電極として機能し、各第２画素電極２１５と親水性材料１３０との間で電界が発生する。これにより、画素Ｇ１内に馴染んでいた疎水性液体材料２３１は親水性材料１３０の力によって凹んだ状態に形状が変化する。
【０１０６】
本実施形態では、第２画素電極２１５及び親水性材料１３０間に電界が発生すると、疎水性液体材料２３１は電界によって第２画素電極２１５側に形成された第１の画素壁１１７に向かって押し付けられるように形状が変化する。このとき、第１画素電極２１４には電圧が印可されていないため、第１画素電極２１４及び親水性材料１３０間に電界が発生しない。よって、画素Ｇ１のうち、第２画素電極２１５に対応する領域においてのみ疎水性液体材料２３１の移動が起こり、第１画素電極２１４に対応する領域においては疎水性液体材料２３１の移動が発生しない。
【０１０７】
疎水性液体材料２３１が第１の画素壁１１７側に引き寄せられると、第１基板１１０側には第２基板１２０側からの光を透過させる透過領域と遮光する遮光領域とが形成される。なお、第２画素電極２１５上における第１の画素壁１１７及び該第１の画素壁１１７に押し付けられた疎水性液体材料２３１は、実際、第２基板１２０側からの光を遮光してしまうものの、他の透過領域に比べて十分に狭いため、無視することができる。よって、本明細書では、電圧を印可した第２画素電極２１５に対応する領域を透過領域、電圧を印可しない第１画素電極２１４に対応する領域を遮光領域と呼ぶことにする。また、図１４（ｂ）の説明においても同様である。
【０１０８】
したがって、透過領域は視差バリアにおけるバリア開口Ｓを構成するものである。本実施形態では、隣接する画素Ｇ１の半分の領域が一体となり、１つのバリア開口Ｓが構成されている。
以上のようにして、第１基板１１０側では複数のバリア開口Ｓを構成することができる。
【０１０９】
また、エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、図１４（ｂ）に示す期間Ｔ２において、配線部２１４ａを介して複数の第１画素電極２１４に所定電圧を印可するように切り替えを行う。このとき、親水性材料１３０が電極として機能し、各第１画素電極２１４と親水性材料１３０との間で電界が発生する。これにより、画素Ｇ１内に馴染んでいた疎水性液体材料２３１は親水性材料１３０の力によって凹んだ状態に形状が変化する。
【０１１０】
本実施形態では、第１画素電極２１４及び親水性材料１３０間に電界が発生すると、疎水性液体材料２３１は電界によって第１画素電極２１４側に形成された第１の画素壁１１７に向かって押し付けられるように形状が変化する。このとき、第２画素電極２１５には電圧が印可されていないため、第２画素電極２１５及び親水性材料１３０間に電界が発生しない。よって、画素Ｇ１のうち、第１画素電極２１４に対応する領域においてのみ疎水性液体材料２３１の移動が起こり、第２画素電極２１５に対応する領域においては疎水性液体材料２３１の移動が発生しない。
以上により、第１基板１１０側では複数のバリア開口Ｓを構成することができる。
【０１１１】
本実施形態では、上述のように第１画素電極２１４、及び第２画素電極２１５が異なる位置に配置されているため、図１４（ａ），（ｂ）に示すようにバリア開口Ｓの位置を第１の画素壁１１７（第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５）の配列ピッチ分だけ移動させることが可能となっている。
【０１１２】
図１５は本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ３００における立体画像表示を説明するための図である。同図（ａ）は図１４（ａ）で説明した期間Ｔ１に対応した状態を示す図であり、同図（ｂ）は図１４（ｂ）で説明した期間Ｔ２に対応した状態を示す図である。
【０１１３】
図１５（ａ）に示されるように、期間Ｔ１においては、バリア開口Ｓが左眼用画像Ｌを観察者Ｈの左眼に入射させるとともに右眼用画像Ｒを観察者Ｈの右眼に入射させる。一方、第１基板３１０におけるバリア開口Ｓの非形成領域では、左眼用画像Ｌが観察者Ｈの右眼に入射されるのを防ぐとともに右眼用画像Ｒが観察者Ｈの左眼に入射されるのを防ぐことができる。
【０１１４】
図１５（ｂ）に示されるように、期間Ｔ２においては、第１の画素壁１１７の１ピッチ分だけ位置がずれたバリア開口Ｓが左眼用画像Ｌを観察者Ｈの左眼に入射させるとともに右眼用画像Ｒを観察者Ｈの右眼に入射させる。一方、バリア開口Ｓの非形成領域では、左眼用画像Ｌが観察者Ｈの右眼に入射されるのを防ぐとともに右眼用画像Ｒが観察者Ｈの左眼に入射されるのを防ぐことができる。
【０１１５】
本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ３００は、上述した期間Ｔ１、Ｔ２において、バリア開口Ｓの位置をずらす際、合わせて第２基板１２０の各画素Ｇ２で生成される右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌの位置を入れ替えるようにしている。これによれば、第２基板１２０の全画素Ｇ２を使用して右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌを生成することができるので、パララックスバリア方式の立体画像表示に比べて、解像度の高い立体画像を観察者Ｈに視認させることができる。
【０１１６】
なお、エレクトロウェッティングディスプレイ３００は、配線部２１４ａ，２１５ａを介して第１画素電極２１４及び第２画素電極２１５に同時に電圧を印可することで全ての画素Ｇ１においてバリア開口Ｓを生じさせることで、２次元画像を表示するディスプレイとして利用することができる。この場合、第２基板１２０側においては同一のカラーフィルタ層３０（フィルタ部３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を介した光は表示画像における同一の画素（右眼用画像及び左眼用画像で共通の画素）を構成することとなる。
【０１１７】
以上、添付図を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々の変更が可能である。
【０１１８】
また、上記第２実施形態においては、各画素Ｇ１に配置される画素電極１１４について同一の電圧を印可する構成を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、エレクトロウェッティングディスプレイ２００の所定領域（視野領域）毎に印可電圧を異ならせる構成を採用してもよい。図１６は本変形例に係る第１基板２１０の平面構成を示す概略図である。
【０１１９】
図１６に示すように、第１基板２１０には、第１画素電極群２２０、第２画素電極群２２１、及び第３画素電極群２２２が設けられている。第１画素電極群２２０は、ストライプ状の複数の画素電極２２０ａを有し、該画素電極２２０ａは配線部２２０ｂを介して電気的に接続されている。第１画素電極群２２０は、エレクトロウェッティングディスプレイ２００の正面方向に対し、左斜めから立体画像を視認する観察者Ｈに対応したバリア開口Ｓを構成するためのものである。
【０１２０】
第２画素電極群２２１は、ストライプ状の複数の画素電極２２１ａを有し、該画素電極２２１ａは配線部２２１ｂを介して電気的に接続されている。第２画素電極群２２１は、エレクトロウェッティングディスプレイ２００を正面方向から立体画像を視認する観察者Ｈに対応したバリア開口Ｓを構成するためのものである。
【０１２１】
第３画素電極群２２２は、ストライプ状の複数の画素電極２２２ａを有し、該画素電極２２２ａは配線部２２２ｂを介して電気的に接続されている。第３画素電極群２２２は、エレクトロウェッティングディスプレイ２００の正面方向に対し、右斜めから立体画像を視認する観察者Ｈに対応したバリア開口Ｓを構成するためのものである。
【０１２２】
この構成に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００によれば、第１画素電極群２２０、第２画素電極群２２１、及び第３画素電極群２２２について、それぞれ独立して各画素電極２２０ａ，２２１ａ，２２２ａに印可する電圧の大きさを異ならせることができるので、異なる方向の複数の観察者Ｈに応じた最適なバリア開口Ｓを構成することで良好な立体画像をそれぞれに視認させることができる付加価値の高いディスプレイを提供できる。
【符号の説明】
【０１２３】
３０…カラーフィルタ層、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ…フィルタ部、１００…エレクトロウェッティングディスプレイ、１１０…第１基板、１１０…第２基板、１１１…ＴＦＴ（駆動部）、１１７…第１の画素壁、１２０…第２基板、１２１…ＴＦＴ（駆動部）、１２７…第２の画素壁、１２８…疎水性中間層、１３０…親水性材料、１３１，２３１…疎水性液体材料（第１の疎水性液体材料）、１３２…疎水性液体材料（第２の疎水性液体材料）、２００…エレクトロウェッティングディスプレイ
【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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