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WO2012026161A1 - 表示素子、及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

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WO2012026161A1
WO2012026161A1 PCT/JP2011/060737 JP2011060737W WO2012026161A1 WO 2012026161 A1 WO2012026161 A1 WO 2012026161A1 JP 2011060737 W JP2011060737 W JP 2011060737W WO 2012026161 A1 WO2012026161 A1 WO 2012026161A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display
polar liquid
electrode
voltage
signal
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/060737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
松岡俊樹
寺西知子
植木俊
友利拓馬
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to CN201180041563XA priority Critical patent/CN103080826A/zh
Priority to US13/819,647 priority patent/US20130163068A1/en
Publication of WO2012026161A1 publication Critical patent/WO2012026161A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G09G2320/043—Preventing or counteracting the effects of ageing
    • G09G2320/046—Dealing with screen burn-in prevention or compensation of the effects thereof

Definitions

  • the present invention relates to a display element that displays information such as images and characters by moving a polar liquid, and an electrical device using the display element.
  • a display space is formed between the first and second substrates, and ribs (partitions) are formed.
  • the interior of the display space is partitioned according to a plurality of pixel regions by a wall.
  • a conductive liquid (polar liquid) is sealed, and a signal electrode, a scan electrode and a reference electrode (reference electrode) provided in parallel to each other are provided. It was provided to cross.
  • the conductive liquid is moved to the scan electrode side or the reference electrode side to display. The display color on the face side was changed.
  • the conventional display element as described above may not be able to change the display color with high accuracy.
  • the conductive liquid cannot be accurately moved to a desired position, and a subtle color shift occurs, resulting in a deterioration in display quality. There was a fear.
  • the pixel region in order to improve the moving speed of the conductive liquid inside the pixel region, the pixel region is not completely sealed by the rib, and is configured in a rectangular shape, for example. In the four corners of the pixel area, there are provided gaps that allow the interiors of adjacent pixel areas to communicate with each other. Further, in the conventional display element, in order to improve the moving speed of the conductive liquid, oil (insulating fluid) that does not mix with the conductive liquid is movably enclosed in the pixel region. For this reason, in the conventional display element, depending on the size of the gap, the material of the conductive liquid or oil, or the moving speed of the conductive liquid, the amount of the liquid that flows from the adjacent pixel region is very small. Had to move to.
  • the conductive liquid moves slightly as described above, when the next display operation is performed, the voltage corresponding to the display operation is accurately applied to the signal electrode.
  • the conductive liquid may not move with high accuracy to the position to be positioned in the display operation.
  • an object of the present invention is to provide a display element that can prevent display quality from being deteriorated even when gradation display is performed, and an electric device using the display element.
  • the display element according to the present invention is configured such that a predetermined display space is formed between the first substrate provided on the display surface side and the first substrate. , The second substrate provided on the non-display surface side of the first substrate, the effective display area and the non-effective display area set for the display space, and the effective inside the display space.
  • a display element configured to change a display color on the display surface side by moving the polar liquid, the polar liquid being movably sealed on the display area side or the ineffective display area side
  • a plurality of signal electrodes disposed in the display space so as to be in contact with the polar liquid and provided along a predetermined arrangement direction; Provided on one side of the first and second substrates in a state of being electrically insulated from the polar liquid so as to be installed on one side of the effective display area side and the non-effective display area side.
  • a plurality of reference electrodes provided so as to intersect with the plurality of signal electrodes, and the polar liquid and the reference so as to be disposed on the other side of the effective display area side and the ineffective display area side.
  • a plurality of scan electrodes provided on one side of the first and second substrates in a state of being electrically insulated from the electrodes and provided so as to intersect with the plurality of signal electrodes;
  • a plurality of pixel regions provided in a unit of intersection between the signal electrode and the scanning electrode;
  • a rib provided on at least one side of the first and second substrates so as to hermetically divide the inside of the display space according to each of the plurality of pixel regions, and the inside of the display space It is enclosed in a movable manner for each pixel region, and has an insulating fluid that does not mix with the polar liquid, In the display space, when the polar liquid is moved for each pixel region, the signal electrode is arranged so that the flow path of the insulating fluid in the display space becomes large. It is provided on one side of the first and second substrates.
  • the interior of the display space is hermetically separated by ribs according to a plurality of pixel areas.
  • the insulating fluid can be prevented from flowing from the adjacent pixel area, and the minute movement of the polar liquid by the insulating fluid from the adjacent pixel area can be prevented. it can.
  • the signal electrode is provided in the first and second so that the flow path of the insulating fluid in the display space becomes large. Is provided on one side of the substrate.
  • the signal electrode may be provided in a straight line along a direction parallel to the moving direction of the polar liquid.
  • a large flow path of the insulating fluid can be secured along the direction parallel to the moving direction of the polar liquid, and the polar liquid can be moved smoothly and appropriately.
  • the rib is provided along a first rib member provided along a direction perpendicular to the moving direction of the polar liquid and a direction parallel to the moving direction of the polar liquid.
  • the signal electrode satisfies the following inequality (1): H / 2 ⁇ x ⁇ W / 4 (1) It is preferable to be provided.
  • the signal electrode may be provided to have a predetermined angle with respect to the moving direction of the polar liquid.
  • the signal electrode may have one end and the other end on the one end side and the other end side in the pixel region in a direction perpendicular to the moving direction of the polar liquid, respectively. Are preferably provided.
  • the signal voltage is connected to the plurality of signal electrodes, and a signal voltage within a predetermined voltage range is applied to each of the plurality of signal electrodes according to information displayed on the display surface side.
  • a selection voltage that is connected to the plurality of reference electrodes and that allows the polar liquid to move within the display space in response to the signal voltage for each of the plurality of reference electrodes;
  • a reference voltage applying unit for applying one of a non-selection voltage for preventing the polar liquid from moving inside the display space;
  • a selection voltage that is connected to the plurality of scan electrodes and that allows the polar liquid to move within the display space in response to the signal voltage for each of the plurality of scan electrodes; It is preferable to include a scanning voltage application unit that applies one voltage of a non-selection voltage that prevents the polar liquid from moving inside the display space.
  • the plurality of pixel regions may be provided in accordance with a plurality of colors capable of full color display on the display surface side.
  • a color image can be displayed by appropriately moving the corresponding polar liquid in each of the plurality of pixels.
  • a dielectric layer is laminated on the surfaces of the reference electrode and the scanning electrode.
  • the electric field applied to the polar liquid by the dielectric layer can be reliably increased, and the moving speed of the polar liquid can be improved more easily.
  • the ineffective display area is set by a light shielding film provided on one side of the first and second substrates,
  • the effective display area is preferably set by an opening formed in the light shielding film.
  • the electrical device of the present invention is an electrical device including a display unit that displays information including characters and images, Any one of the display elements described above is used for the display portion.
  • the display unit having an excellent display quality. It is possible to easily configure a high-performance electric device provided with
  • the present invention it is possible to provide a display element that can prevent display quality from being deteriorated even when gradation display is performed, and an electric device using the display element.
  • FIG. 1 is a plan view for explaining a display element and an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a main configuration of the upper substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the display surface side.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a main configuration of the lower substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the non-display surface side.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views showing the main configuration of the display element shown in FIG. 1 during non-CF color display and CF color display, respectively.
  • FIG. 5A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element, and FIGS. 5B and 5C show the polarities shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an operation example of the image display device.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view showing a main configuration of the lower substrate side when viewed from the non-display surface side in the display element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element shown in FIG. 7, and FIG. 8B and FIG. 8C are FIG. It is a figure explaining operation
  • FIG. 9 is an enlarged plan view showing the main configuration of the lower substrate side when viewed from the non-display surface side in the display element according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element shown in FIG. 9, and FIG. 10B and FIG. 10C are FIG. It is a figure explaining operation
  • FIG. 11 is an enlarged plan view showing a main part configuration on the lower substrate side when viewed from the non-display surface side in the display element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element shown in FIG. 11, and FIGS. 12B and 12C are FIGS. It is a figure explaining operation
  • FIG. 1 is a plan view for explaining a display element and an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • a display unit using the display element 10 of the present invention is provided, and a rectangular display surface is configured in the display unit. That is, the display element 10 includes an upper substrate 2 and a lower substrate 3 arranged so as to overlap each other in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. An effective display area on the display surface is formed (details will be described later).
  • a plurality of signal electrodes 4 are provided in stripes along the X direction at a predetermined interval from each other.
  • a plurality of reference electrodes 5 and a plurality of scanning electrodes 6 are provided alternately in a stripe pattern along the Y direction.
  • the plurality of signal electrodes 4, the plurality of reference electrodes 5, and the plurality of scan electrodes 6 are provided so as to intersect with each other.
  • the signal electrodes 4 and the scan electrodes 6 are in units of intersections. A plurality of pixel areas are set.
  • the plurality of signal electrodes 4, the plurality of reference electrodes 5, and the plurality of scan electrodes 6 are independently of each other a high voltage (hereinafter referred to as “H voltage”) as a first voltage and a second voltage.
  • H voltage high voltage
  • L voltage low voltage
  • the plurality of pixel regions are hermetically separated by ribs (partition walls), and the plurality of pixel regions can be displayed in full color on the display surface side. It is provided for each of a plurality of colors.
  • a polar liquid described later is moved by an electrowetting phenomenon for each of a plurality of pixels (display cells) provided in a matrix, and the display color on the display surface side is changed. ing.
  • the plurality of reference electrodes 5, and the plurality of scanning electrodes 6, one end side is drawn out to the outside of the effective display area of the display surface to form terminal portions 4a, 5a, and 6a. ing.
  • a signal driver 7 is connected to each terminal portion 4a of the plurality of signal electrodes 4 via a wiring 7a.
  • the signal driver 7 constitutes a signal voltage application unit.
  • the signal driver 7 responds to the information for each of the plurality of signal electrodes 4.
  • the signal voltage Vd is applied.
  • a reference driver 8 is connected to each terminal portion 5a of the plurality of reference electrodes 5 via a wiring 8a.
  • the reference driver 8 constitutes a reference voltage application unit.
  • the reference driver 8 applies the reference voltage Vr to each of the plurality of reference electrodes 5. Is applied.
  • a scanning driver 9 is connected to each terminal portion 6a of the plurality of scanning electrodes 6 via a wiring 9a.
  • the scanning driver 9 constitutes a scanning voltage application unit.
  • the scanning voltage Vs is applied to each of the plurality of scanning electrodes 6. Is applied.
  • a non-selection voltage that prevents the polar liquid from moving with respect to each of the plurality of scan electrodes 6, and a selection voltage that allows the polar liquid to move according to the signal voltage Vd is applied as the scanning voltage Vs.
  • the reference driver 8 is configured to operate with reference to the operation of the scanning driver 9, and the reference driver 8 prevents the polar liquid from moving with respect to each of the plurality of reference electrodes 5.
  • One voltage of the non-selection voltage and the selection voltage that allows the polar liquid to move according to the signal voltage Vd is applied as the reference voltage Vr.
  • the scanning driver 9 sequentially applies the selection voltage to the scanning electrodes 6 from the left side to the right side of FIG. 1, for example, and the reference driver 8 is synchronized with the operation of the scanning driver 9.
  • the scanning operation is performed for each line by sequentially applying a selection voltage to the reference electrodes 5 from the left side to the right side of 1 (details will be described later).
  • the signal driver 7, the reference driver 8, and the scanning driver 9 include a DC power supply or an AC power supply, and supply corresponding signal voltage Vd, reference voltage Vr, and scanning voltage Vs. .
  • the reference driver 8 is configured to switch the polarity of the reference voltage Vr every predetermined time (for example, one frame).
  • the scanning driver 9 is configured to switch each polarity of the scanning voltage Vs in response to switching of the polarity of the reference voltage Vr.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a main configuration of the upper substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the display surface side.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a main configuration of the lower substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the non-display surface side.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views showing the main configuration of the display element shown in FIG. 1 during non-CF color display and CF color display, respectively.
  • FIG. 5A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element, and FIGS. 5B and 5C show the polarities shown in FIG. It is a figure explaining operation
  • the display element 10 includes the upper substrate 2 as a first substrate provided on the display surface side, and a second substrate provided on the back side (non-display surface side) of the upper substrate 2.
  • the lower substrate 3 as a substrate is provided.
  • the upper substrate 2 and the lower substrate 3 are arranged at a predetermined distance from each other, so that a predetermined display space S is formed between the upper substrate 2 and the lower substrate 3. .
  • the polar liquid 16 and the insulating oil 17 not mixed with the polar liquid 16 are arranged in the X direction (left and right direction in FIG. 2) in the display space S.
  • the polar liquid 16 can be moved to the later-described effective display area P1 side or the non-effective display area P2 side.
  • the oil 17 as the insulating fluid in the display space S is transferred.
  • the signal electrode 4 is provided on the lower substrate 3 side so that the flow path becomes large.
  • the oil 17 can be smoothly and appropriately moved to the effective display area P1 side or the non-effective display area P2 side in accordance with the movement of the polar liquid 16. ing.
  • the polar liquid 16 for example, an aqueous solution containing water as a solvent and a predetermined electrolyte as a solute is used. Specifically, for example, an aqueous solution of 1 mmol / L potassium chloride (KCl) is used for the polar liquid 16.
  • the polar liquid 16 is a predetermined color, for example, a color colored black with a self-dispersing pigment.
  • the polar liquid 16 is colored black, the polar liquid 16 functions as a shutter that allows or blocks light transmission in each pixel. That is, in each pixel of the display element 10, as will be described in detail later, the polar liquid 16 moves inside the display space S on the reference electrode 5 side (effective display region P1 side) or the scan electrode 6 side (non-effective display region P2). The display color is changed to either black or RGB by sliding to the side).
  • the oil 17 is a non-polar, colorless and transparent oil composed of one or more selected from, for example, side chain higher alcohol, side chain higher fatty acid, alkane hydrocarbon, silicone oil, and matching oil. It has been.
  • the oil 17 moves in the display space S as the polar liquid 16 slides.
  • a transparent glass material such as a non-alkali glass substrate or a transparent transparent sheet material such as a transparent synthetic resin such as an acrylic resin is used.
  • a color filter layer 11 is formed on the surface of the upper substrate 2 on the non-display surface side. Further, a water repellent film 12 is provided on the surface of the upper substrate 2 on the non-display surface side so as to cover the color filter layer 11.
  • the lower substrate 3 is made of a transparent glass material such as a transparent glass material such as a non-alkali glass substrate or a transparent synthetic resin such as an acrylic resin, like the upper substrate 2.
  • the reference electrode 5 and the scan electrode 6 are provided on the surface of the lower substrate 3 on the display surface side, and a dielectric layer 13 is formed so as to cover the reference electrode 5 and the scan electrode 6. Is formed.
  • the first rib member 14a provided along the Y direction, that is, the direction perpendicular to the moving direction of the polar liquid 16, and the X direction, that is, the polar liquid.
  • the rib 14 which has the 2nd rib member 14b provided along the direction parallel to 16 moving directions is provided.
  • the ribs 14 are provided so as to hermetically divide the inside of the display space S in accordance with the pixel region P, and are configured in a frame shape for each pixel region P as illustrated in FIG.
  • the signal electrode 4 is formed on the surface of the dielectric layer 13 so as to penetrate the first rib member 14 a. Further, in the lower substrate 3, a water repellent film 15 is provided so as to cover the signal electrode 4, the dielectric layer 13, and the first and second rib members 14a and 14b.
  • a backlight 18 that emits white illumination light is integrally assembled on the back side (non-display surface side) of the lower substrate 3, and the transmissive display element 10 is configured.
  • the backlight 18 uses a light source such as a cold cathode fluorescent tube or an LED.
  • the color filter layer 11 includes red (R), green (G), and blue (B) color filter portions 11r, 11g, and 11b, and a black matrix portion 11s as a light shielding film.
  • the pixels of each color of RGB are configured. That is, in the color filter layer 11, as illustrated in FIG. 3, RGB color filter portions 11r, 11g, and 11b are sequentially provided along the X direction, and each of the four color filter portions 11r, 11g, and 11b is Y. A total of 12 pixels are arranged in the X direction and the Y direction, respectively, 3 pixels and 4 pixels.
  • any one of RGB color filter portions 11 r, 11 g, and 11 b is provided at a location corresponding to the effective display region P 1 of the pixel.
  • a black matrix portion 11s is provided at a location corresponding to the ineffective display area P2. That is, in the display element 10, an ineffective display region P2 (non-opening portion) is set for the display space S by the black matrix portion (light-shielding film) 11s, and an opening portion (non-opening portion) formed in the black matrix portion 11s ( That is, the effective display area P1 is set by any one of the color filter portions 11r, 11g, and 11b).
  • the area of the color filter portions 11r, 11g, and 11b is selected to be the same or slightly smaller than the area of the effective display area P1.
  • the area of the black matrix portion 11s is selected to be the same or slightly larger than the area of the ineffective display area P2.
  • FIG. 2 in order to clarify the boundary portion between adjacent pixels, the boundary line between the two black matrix portions 11s corresponding to the adjacent pixels is indicated by a dotted line, but the actual color filter layer 11 Then, there is no boundary line between the black matrix portions 11s.
  • the display space S is divided in units of pixel areas P by the ribs 14 as the partition walls. That is, in the display element 10, the display space S of each pixel is formed by two first rib members 14a facing each other and two second rib members 14b facing each other, as illustrated in FIG. A frame-like rib 14 is provided for each pixel region P. Further, in the display element 10, the first and second rib members 14 a and 14 b are provided so that the tip portions thereof are in contact with the upper substrate 2, and the ribs 14 correspond to the display area according to the pixel region P. The interior of S is configured to be hermetically separated. Further, for example, an epoxy resin resist material is used for the first and second rib members 14a and 14b.
  • the water-repellent films 12 and 15 are made of a transparent synthetic resin, preferably, for example, a fluorine resin that becomes a hydrophilic layer with respect to the polar liquid 16 when a voltage is applied. Thereby, in the display element 10, the wettability (contact angle) between the polar liquid 16 on each surface side on the display space S side of the upper substrate 2 and the lower substrate 3 can be greatly changed. The moving speed of 16 can be increased.
  • the dielectric layer 13 is made of a transparent dielectric film containing, for example, parylene, silicon nitride, hafnium oxide, zinc oxide, titanium dioxide, or aluminum oxide.
  • each of the water repellent films 12 and 15 is several tens of nm to several ⁇ m, and the specific thickness dimension of the dielectric layer 13 is several hundred nm. Further, the water repellent film 15 does not electrically insulate the signal electrode 4 from the polar liquid 16 and does not hinder the improvement of the response of the polar liquid 16.
  • a transparent electrode material such as indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), or zinc oxide (AZO, GZO, or IZO) is used.
  • ITO indium oxide
  • SnO 2 tin oxide
  • AZO zinc oxide
  • GZO GZO
  • IZO zinc oxide
  • the signal electrode 4 uses a linear wiring arranged so as to be parallel to the X direction.
  • the signal electrode 4 is made of a transparent electrode material such as ITO.
  • the signal electrode 4 moves the polar liquid 16 on the dielectric layer 13 by a known film formation method such as sputtering or printing. It is formed linearly along a direction parallel to the direction. Further, the signal electrode 4 penetrates the first rib member 14 a on the dielectric layer 13 and is in electrical contact with the polar liquid 16 through the water repellent film 15 inside the display space S. It is configured. Thereby, in the display element 10, the response of the polar liquid 16 during the display operation is improved.
  • the signal electrode 4 is arranged so that the flow path of the oil 17 in the display space S becomes large. It is provided on the lower substrate 3 side.
  • the signal electrode 4 is installed not on the central portion but on the second rib member 14b side in the Y direction, that is, the direction perpendicular to the moving direction of the polar liquid 16. ing.
  • the polar liquid 16 is moved inside the display space S by installing the signal electrode 4 at a position different from the central portion in the Y direction, the inside of the display space S is concerned.
  • the flow path of the oil 17 is increased.
  • the distance between the upper substrate 2 and the lower substrate 3 is H (FIG. 4A), and the distance between the two second rib members 14b separating the pixel region P is W (FIG. 5A). )
  • the signal electrode 4 satisfies the following inequality (1), H / 2 ⁇ x ⁇ W / 4 (1) Is provided.
  • the flow path of the polar liquid 16 is directly above the signal electrode 4 and in the vicinity thereof. Is not configured, and a flow path of oil (insulating fluid) 17 is configured. That is, it occurs when the polar liquid 16 is moved in the portion where the signal electrode 4 is provided on the lower substrate (one of the first and second substrates) 3 side where the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 are provided.
  • the wettability (contact angle) of the polar liquid 16 accompanying the electrowetting phenomenon does not change. For this reason, in the vicinity of the signal electrode 4, not the flow path of the polar liquid 16 but the flow path of the oil 17 can be secured and the flow path of the oil 17 can be enlarged.
  • the polar liquid 16 is moved from the position shown in FIG. 5A to the left side (color filter portion) of FIG. 11r side), the electrowetting phenomenon occurs on the surface of the dielectric layer 13 covering the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 on the lower substrate 3 except for the portion where the signal electrode 4 is installed. Changes the wettability (contact angle) of the polar liquid 16 with respect to the surface. Thereby, as illustrated in FIG. 5B, the polar liquid 16 is deformed to the lower portion side where the signal electrode 4 is not provided and is shown in the direction indicated by the arrow L1. Move to. As a result, in the display space S, the flow path of the oil 17 can be secured in the vicinity of the signal electrode 4 in the upper part of FIG. 5B, and the oil 17 runs along the flow path. To move in the direction indicated by the arrow L2.
  • the polar liquid 16 moves in the direction indicated by the arrow L1 while being deformed to the lower portion side of FIG. 5C.
  • a flow path of the oil 17 can be further secured in the upper portion of FIG. 5C in the vicinity of the signal electrode 4, and the oil 17 is indicated by the arrow L2. Move in the direction shown.
  • the signal electrode 4 is set so that the dimension x is larger than H / 2. It is possible to reliably prevent contact. As a result, when the polar liquid 16 moves, the polar liquid 16 is brought into a non-contact state with the signal electrode 4, so that the electrowetting phenomenon does not occur and it is possible to reliably prevent the polar liquid 16 from stopping moving.
  • the signal electrode 4 has the dimension x set to a value smaller than W / 4 as shown in the inequality (1), so that the flow path of the oil 17 is reliably increased. be able to. As a result, the polar liquid 16 and the oil 17 can be smoothly and appropriately moved when the polar liquid 16 is moved.
  • the signal electrode 4 and the polar liquid 16 may be in a non-contact state, and the electrowetting phenomenon does not occur when the polar liquid 16 moves. In addition, the polar liquid 16 may not be moved.
  • the signal electrode 4 When the dimension x is set to a value equal to or greater than W / 4, the signal electrode 4 is installed near the center in the Y direction, and the flow path of the oil 17 cannot be reliably increased. Cause fear.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an operation example of the image display device.
  • the reference driver 8 and the scanning driver 9 select the reference voltage Vr and the scanning voltage Vs as the reference voltage Vr and the scanning voltage Vs, respectively, for the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 in a predetermined scanning direction from the left side to the right side in FIG. Apply voltage sequentially. Specifically, the reference driver 8 and the scan driver 9 sequentially apply an H voltage (first voltage) and an L voltage (second voltage) as selection voltages to the reference electrode 5 and the scan electrode 6, respectively. The scanning operation for selecting the line is performed. In this selection line, the signal driver 7 applies the H voltage or the L voltage as the signal voltage Vd to the corresponding signal electrode 4 according to the image input signal from the outside.
  • the polar liquid 16 is moved to the effective display area P1 side or the non-effective display area P2 side, and the display color on the display surface side is changed.
  • the oil 17 is moved to the ineffective display area P2 side or the effective display area P1 side opposite to the movement destination of the polar liquid 16.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 apply the non-selection voltage as the reference voltage Vr and the scan voltage Vs to the non-selected lines, that is, all the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6, respectively.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 apply an intermediate voltage (Middle) that is, for example, an intermediate voltage between the H voltage and the L voltage to the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6 as non-selection voltages. Voltage, hereinafter referred to as “M voltage”).
  • H voltage, L voltage, and M voltage are abbreviated as “H”, “L”, and “M”, respectively (the same applies to Table 2 described later).
  • Specific values of the H voltage, the L voltage, and the M voltage are, for example, + 16V, 0V, and + 8V, respectively.
  • ⁇ Operation on selected line> In the selection line, for example, when an H voltage is applied to the signal electrode 4, an H voltage is applied between the reference electrode 5 and the signal electrode 4. There is no potential difference with the electrode 4. On the other hand, since the L voltage is applied to the scan electrode 6 between the signal electrode 4 and the scan electrode 6, a potential difference is generated. Therefore, the polar liquid 16 moves in the display space S toward the scanning electrode 6 where a potential difference is generated with respect to the signal electrode 4. As a result, as illustrated in FIG. 4B, the polar liquid 16 is moved to the ineffective display area P ⁇ b> 2 side, and the oil 17 is moved to the reference electrode 5 side to illuminate light from the backlight 18. Is allowed to reach the color filter portion 11r.
  • the display color on the display surface side is in a red display (CF color display) state by the color filter unit 11r.
  • CF color display red display
  • the polar liquid 16 moves to the ineffective display area P ⁇ b> 2 side and CF colored display is performed, from the RGB pixels.
  • the red light, green light, and blue light are mixed with white light, and white display is performed.
  • the polar liquid 16 is maintained in a stationary state at the current position and is maintained in the current display color. That is, since the M voltage is applied to both the reference electrode 5 and the scan electrode 6, the potential difference between the reference electrode 5 and the signal electrode 4 and the potential difference between the scan electrode 6 and the signal electrode 4 are This is because the same potential difference occurs in both cases.
  • the polar liquid 16 does not move but remains stationary and the display color on the display surface side. Does not change.
  • the polar liquid 16 can be moved according to the voltage applied to the signal electrode 4 as described above, and the display color on the display surface side can be changed.
  • the display color at each pixel on the selected line is applied to the signal electrode 4 corresponding to each pixel, for example, as shown in FIG. 6 by the combination of applied voltages shown in Table 1.
  • the color filter portions 11r, 11g, and 11b are CF colored (red, green, or blue) or the non-CF colored (black) by the polar liquid 16.
  • the reference driver 8 and the scanning driver 9 perform the scanning operation of the selection lines of the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 from the left to the right in FIG. 6, for example, each pixel on the display unit of the image display device 1
  • the display color also changes sequentially from left to right in FIG.
  • the image display apparatus 1 can perform various information including moving images based on an external image input signal. Can be displayed.
  • combinations of voltages applied to the reference electrode 5, the scan electrode 6, and the signal electrode 4 are not limited to Table 1 but may be those shown in Table 2.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 are, for example, in a predetermined scanning direction from the left side to the right side in the figure, with respect to the reference electrode 5 and the scan electrode 6 as L voltage (second voltage) and H as selection voltages.
  • a scanning operation is performed in which a voltage (first voltage) is sequentially applied to select lines.
  • the signal driver 7 applies the H voltage or the L voltage as the signal voltage Vd to the corresponding signal electrode 4 according to the image input signal from the outside.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 apply the M voltage as the non-selection voltage to the non-selected lines, that is, the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6.
  • the polar liquid 16 moves in the display space S toward the reference electrode 5 where a potential difference is generated with respect to the signal electrode 4.
  • the polar liquid 16 is moved to the effective display area P1 side, and the illumination light from the backlight 18 is prevented from reaching the color filter unit 11r.
  • the display color on the display surface side is in a black display (non-CF color display) state by the polar liquid 16.
  • the polar liquid 16 is maintained in a stationary state at the current position and is maintained at the current display color. That is, since the M voltage is applied to both the reference electrode 5 and the scan electrode 6, the potential difference between the reference electrode 5 and the signal electrode 4 and the potential difference between the scan electrode 6 and the signal electrode 4 are This is because the same potential difference occurs in both cases.
  • the polar liquid 16 can be moved according to the voltage applied to the signal electrode 4 as described above, and the display color on the display surface side can be changed.
  • the applied voltage to the signal electrode 4 is not limited to the binary value of the H voltage or the L voltage.
  • the voltage between the H voltage and the L voltage can be changed according to information displayed on the display surface side.
  • the image display device 1 can perform gradation display by controlling the signal voltage Vd. Thereby, the display element 10 excellent in display performance can be configured.
  • the inside of the display space S is airtightly divided by the ribs 14 according to the plurality of pixel regions P.
  • the oil (insulating fluid) 17 can be prevented from flowing from the adjacent pixel region P, and the oil 17 from the adjacent pixel region P can be prevented.
  • the slight movement of the polar liquid 16 can be prevented.
  • the display element 10 according to the present embodiment when the polar liquid 16 is moved for each pixel region P in the display space S, the flow path of the oil 17 in the display space S is large.
  • the signal electrode 4 is provided on the lower substrate (one of the first and second substrates) 4 side.
  • the oil 17 does not flow in the vicinity of the signal electrode 4, instead of being the flow path of the polar liquid 16.
  • the flow path of the oil 17 can be enlarged.
  • the display element 10 of this embodiment even when the polar liquid 16 is moved when changing the display color, the polar liquid 16 can be moved smoothly and appropriately. Therefore, in the present embodiment, unlike the conventional example, it is possible to configure the display element 10 that can prevent display quality from being deteriorated even when gradation display is performed.
  • the signal electrode 4 is linearly provided along the direction parallel to the moving direction of the polar liquid 16
  • the flow of the oil 17 along the direction parallel to the moving direction of the polar liquid 16 is provided.
  • a large path can be secured, and the polar liquid 16 can be moved smoothly and appropriately.
  • the display element 10 that can prevent the display quality from being deteriorated even when performing gradation display is used in the display unit, which is excellent.
  • a high-performance image display device (electric device) 1 including a display unit having display quality can be easily configured.
  • the signal driver (signal voltage application unit) 7, the reference driver (reference voltage application unit) 8, and the scan driver (scan voltage application unit) 9 include the signal electrode 4, the reference electrode 5, The signal voltage Vd, the reference voltage Vr, and the scanning voltage Vs are applied to the scanning electrode 6. Accordingly, in the present embodiment, the matrix drive type display element 10 having excellent display quality can be easily configured, and the display color of each pixel region can be appropriately changed.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view showing a main configuration of the lower substrate side when viewed from the non-display surface side in the display element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element shown in FIG. 7, and FIG. 8B and FIG. 8C are FIG. It is a figure explaining operation
  • the main difference between this embodiment and the first embodiment is that the signal electrode 4 is provided so as to have a predetermined angle ⁇ with respect to the moving direction of the polar liquid 16.
  • symbol is attached
  • the signal electrode 4 has a predetermined angle ⁇ with respect to the moving direction of the polar liquid 16 in each pixel region P. It is provided as follows. Thereby, in the display element 10 of this embodiment, the vicinity of the signal electrode 4 is ensured as the flow path of the oil 17, and the flow path of the oil 17 can be enlarged.
  • the polar liquid 16 is moved from the position shown in FIG. 8A to the left side (color filter portion) of FIG. 11r side), the electrowetting phenomenon occurs on the surface of the dielectric layer 13 covering the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 on the lower substrate 3 except for the portion where the signal electrode 4 is installed. Changes the wettability (contact angle) of the polar liquid 16 with respect to the surface.
  • the polar liquid 16 is not provided with the signal electrode 4 in the moving direction of the polar liquid 16 while being deformed to the upper portion side of FIG. Move in the direction indicated by arrow L1.
  • the flow path of the oil 17 can be secured in the lower part of FIG. 8B in the vicinity of the signal electrode 4, and the oil 17 is placed in the flow path.
  • the arrow L2 the direction indicated by the arrow L2.
  • the polar liquid 16 moves in the direction indicated by the arrow L1 while being deformed to the upper portion side of FIG. 8C.
  • a flow path of the oil 17 can be further secured in the lower portion of FIG. 8C in the vicinity of the signal electrode 4, and the oil 17 is indicated by the arrow L2. Move in the direction shown.
  • the predetermined angle ⁇ is set so that the signal electrode 4 is provided on the diagonal line of the pixel area configured in a rectangular shape.
  • the polar liquid 16 is always in contact with the signal electrode 4.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as the first embodiment.
  • the signal electrode 4 is provided so as to have a predetermined angle ⁇ with respect to the moving direction of the polar liquid 16, the signal electrode 4 and the polar liquid 16 are in a non-contact state. It is possible to ensure a large flow path of the oil (insulating fluid) 17 while reliably preventing the above.
  • FIG. 9 is an enlarged plan view showing the main configuration of the lower substrate side when viewed from the non-display surface side in the display element according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element shown in FIG. 9, and FIG. 10B and FIG. 10C are FIG. It is a figure explaining operation
  • the main difference between this embodiment and the second embodiment is that one end and the other end of the signal electrode are each one end in the pixel region in a direction perpendicular to the moving direction of the polar liquid. It is the point provided so that it might become the side and the other end part side.
  • symbol is attached
  • one end and the other end of the signal electrode 4 are perpendicular to the moving direction of the polar liquid 16 (Y direction) in each pixel region P. Thus, they are provided so as to be on one end side and the other end side in the pixel region P, respectively.
  • the signal electrode 4 includes one end 4b provided on one end side (upper side of FIG. 10A) in the pixel region P, and the pixel region.
  • the other end portion 4c provided on the other end portion side (the lower side of FIG. 10A) at P and the one end portion 4b and the other end portion 4c are provided so as to be inclined.
  • an intermediate portion 4d for connecting the one end portion 4b and the other end portion 4c is provided.
  • the polar liquid 16 is moved from the position shown in FIG. 10A to the left side (color filter portion) of FIG. 11r side), the electrowetting phenomenon occurs on the surface of the dielectric layer 13 covering the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 on the lower substrate 3 except for the portion where the signal electrode 4 is installed. Changes the wettability (contact angle) of the polar liquid 16 with respect to the surface. 10B, the polar liquid 16 is not provided with the other end 4c of the signal electrode 4 in the moving direction of the polar liquid 16, as illustrated in FIG. 10B. It moves to the direction shown by arrow L1, deform
  • the polar liquid 16 moves in the direction indicated by the arrow L1 while being deformed to the upper portion side of FIG. 10C.
  • a flow path of the oil 17 can be further secured in the lower part of FIG. 10C in the vicinity of the signal electrode 4, and the oil 17 is indicated by the arrow L2. Move in the direction shown.
  • the signal electrode 4 is provided with one end portion 4b, the other end portion 4c, and an intermediate portion 4d, so that the polar liquid 16 is always in contact with the signal electrode 4. Become. Further, in the signal electrode 4, as shown in FIG. 10A, the other end portion 4c is provided so as not to overlap the color filter portion 11r, that is, the opening portion. Unlike the case, the signal electrode 4 can prevent the luminance from being lowered.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as those of the second embodiment.
  • the one end 4b and the other end 4c of the signal electrode 4 are on the one end side and the other end side in the pixel region P in the direction perpendicular to the moving direction of the polar liquid 16, respectively. , Provided.
  • the flow path of the oil (insulating fluid) 17 can be largely ensured while reliably preventing the signal electrode 4 and the polar liquid 16 from coming into a non-contact state.
  • FIG. 11 is an enlarged plan view showing a main part configuration on the lower substrate side when viewed from the non-display surface side in the display element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is an enlarged plan view showing a main part configuration in one pixel region of the display element shown in FIG. 11, and FIGS. 12B and 12C are FIGS. It is a figure explaining operation
  • the main difference between the present embodiment and the third embodiment is that, in the signal electrode 4, instead of the intermediate portion 4d provided obliquely with respect to the one end 4b and the other end 4c, This is a point using an intermediate portion 4e provided perpendicular to the one end portion 4b and the other end portion 4c.
  • symbol is attached
  • one end and the other end of the signal electrode 4 are perpendicular to the moving direction of the polar liquid 16 (Y direction) in each pixel region P. Thus, they are provided so as to be on one end side and the other end side in the pixel region P, respectively.
  • the signal electrode 4 includes one end 4b provided on one end side in the pixel region P (upper side in FIG. 12A), and the pixel region.
  • the other end portion 4c provided on the other end portion side (the lower side of FIG. 12A) at P and the one end portion 4b and the other end portion 4c are provided so as to be orthogonal to each other.
  • the intermediate part 4e which connects the one end part 4b and the other end part 4c is provided.
  • the polar liquid 16 is moved from the position shown in FIG. 12A to the left side (color filter portion) of FIG. 11r side), the electrowetting phenomenon occurs on the surface of the dielectric layer 13 covering the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 on the lower substrate 3 except for the portion where the signal electrode 4 is installed. Changes the wettability (contact angle) of the polar liquid 16 with respect to the surface.
  • the polar liquid 16 is not provided with the other end portion 4 c of the signal electrode 4 in the moving direction of the polar liquid 16. It moves to the direction shown by arrow L1, deform
  • the flow path of the oil 17 can be secured in the lower part of FIG. 12B in the vicinity of the signal electrode 4, and the oil 17 is placed in the flow path.
  • the polar liquid 16 moves in the direction indicated by the arrow L1 while being deformed to the upper portion side of FIG. 12C.
  • a flow path of the oil 17 can be further secured in the lower portion of FIG. 12C in the vicinity of the signal electrode 4, and the oil 17 is indicated by the arrow L2. Move in the direction shown.
  • the signal electrode 4 is provided with one end portion 4b, the other end portion 4c, and the intermediate portion 4e, so that the polar liquid 16 is always in contact with the signal electrode 4. Become. Further, in the signal electrode 4, as shown in FIG. 12A, the other end portion 4c is provided so as not to overlap the color filter portion 11r, that is, the opening portion. Unlike the case, the signal electrode 4 can prevent the luminance from being lowered.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as the third embodiment.
  • the present invention is an electric device provided with a display unit that displays information including characters and images.
  • the present invention is not limited in any way.
  • a portable information terminal such as a PDA such as an electronic notebook, a display device attached to a personal computer, a television, or the like, or an electronic paper or other electric device including various display units. it can.
  • the electrowetting method, the electrophoresis method, and the dielectrophoresis method are configured because the electrowetting type display element that moves the polar liquid according to the electric field applied to the polar liquid is configured.
  • the polar liquid can be moved at a high speed with a low driving voltage as compared with other electric field induction type display elements.
  • the display color is changed according to the movement of the polar liquid, and unlike a liquid crystal display device using a birefringent material such as a liquid crystal layer, it is used for information display.
  • a high-luminance display element that is excellent in light utilization efficiency of light from the backlight and external light can be easily configured.
  • a switching element for each pixel it is also preferable in that a high-performance matrix driving display element having a simple structure can be configured at low cost.
  • a transmissive display element including a backlight is configured.
  • the present invention is not limited to this, and a reflective type having a light reflecting portion such as a diffuse reflector.
  • the present invention can also be applied to a transflective display element in which the light reflecting portion and the backlight are used in combination.
  • polar liquids include zinc chloride, potassium hydroxide, sodium hydroxide, alkali metal hydroxide, zinc oxide, sodium chloride, lithium salt, phosphoric acid, alkali metal carbonate, oxygen ion conductivity.
  • polar liquids include zinc chloride, potassium hydroxide, sodium hydroxide, alkali metal hydroxide, zinc oxide, sodium chloride, lithium salt, phosphoric acid, alkali metal carbonate, oxygen ion conductivity.
  • Those containing an electrolyte such as ceramics can be used.
  • organic solvents such as alcohol, acetone, formamide, and ethylene glycol can also be used as the solvent.
  • the polar liquid of the present invention includes an ionic liquid containing a cation such as pyridine, alicyclic amine, or aliphatic amine, and an anion such as fluoride such as fluoride ion or triflate ( Room temperature molten salt) can also be used.
  • a cation such as pyridine, alicyclic amine, or aliphatic amine
  • an anion such as fluoride such as fluoride ion or triflate ( Room temperature molten salt) can also be used.
  • the polar liquid of the present invention includes a conductive liquid having conductivity and a liquid having a high dielectric constant having a specific dielectric constant of a predetermined value or higher, preferably 15 or higher.
  • the use of an aqueous solution in which a predetermined electrolyte is dissolved in a polar liquid is superior in handleability and can easily constitute a display element that is easy to manufacture. Is preferable.
  • the insulating fluid of the present invention includes a fluid having a relative dielectric constant of not more than a predetermined value, preferably not more than 5.
  • the use of nonpolar oil that is not compatible with polar liquid is more polar in the nonpolar oil than when air and polar liquid are used. It is preferable in that the liquid droplets can be moved more easily, the polar liquid can be moved at high speed, and the display color can be switched at high speed.
  • the signal electrode, the reference electrode, and the scanning electrode are provided on the lower substrate (second substrate) side.
  • the signal electrode is installed inside the display space so as to be in contact with the polar liquid, and the reference electrode and the scan electrode are connected to the first and second electrodes while being electrically insulated from the polar liquid.
  • the signal electrode is provided on one side of the second substrate, and when the polar liquid is moved for each pixel region, the signal electrode is provided in the first and the second so that the flow path of the insulating fluid in the display space is increased. Any structure may be used as long as it is provided on one side of the second substrate, and the signal electrode, the reference electrode, and the scanning electrode may be provided on the upper substrate (first substrate) side.
  • the present invention is not limited to this, and the reference electrode and the scan electrode are provided. May be installed on the non-effective display area side and the effective display area side, respectively.
  • the present invention is not limited to this, and the insulating material It is also possible to use a reference electrode and a scan electrode embedded in the second substrate.
  • the second substrate can be used as a dielectric layer, and the installation of the dielectric layer can be omitted.
  • the signal electrode may be directly provided on the first and second substrates also serving as the dielectric layer, and the signal electrode may be installed inside the display space.
  • the present invention is installed so as to face the effective display area of the pixel among the reference electrode and the scan electrode. It is sufficient that only one of the electrodes is made of a transparent electrode material, and an opaque electrode material such as aluminum, silver, chromium, or other metal can be used for the other electrode that is not opposed to the effective display area. .
  • the shapes of the reference electrode and the scan electrode of the present invention are not limited to this.
  • the shape may be such that light loss such as a line shape or a net shape hardly occurs.
  • the signal electrode of the present invention is not limited to this, and wiring formed in other shapes such as a mesh wiring may also be used. Can be used.
  • the present invention is not limited to this.
  • the plurality of pixel regions are provided in accordance with a plurality of colors capable of full color display on the display surface side.
  • a plurality of polar liquids colored in RGB, cyan (C), magenta (M), yellow (Y), CMY, or RGBYC can be used.
  • the color filter layer is formed on the non-display surface side of the upper substrate (first substrate).
  • the present invention is not limited to this, and the first substrate A color filter layer can be provided on the display surface side of the substrate or on the lower substrate (second substrate) side.
  • the color filter layer is preferable in that a display element which is easy to manufacture can be easily configured as compared with the case where a plurality of colors of polar liquids are prepared.
  • the color filter part (opening part) and the black matrix part (light-shielding film) included in the color filter layer appropriately and reliably provide an effective display area and an ineffective display area with respect to the display space. It is also preferable in that it can be set.
  • the present invention is useful for a display element that can prevent display quality from being deteriorated even when gradation display is performed, and an electric device using the display element.
  • Image display device (electric equipment) 2 Upper substrate (first substrate) 3 Lower substrate (second substrate) 4 Signal electrode 4b One end 4c Other end 5 Reference electrode 6 Scan electrode 7 Signal driver (signal voltage application unit) 8 Reference driver (reference voltage application unit) 9 Scanning driver (scanning voltage application unit) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display element 11 Color filter layer 11r, 11g, 11b Color filter part (opening part) 11s Black matrix (light shielding film) 13 Dielectric layer 14 Rib 14a First rib member 14b Second rib member 16 Polar liquid 17 Oil (insulating fluid) S display space P pixel area P1 effective display area P2 ineffective display area ⁇ predetermined angle

Landscapes

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Abstract

　上部基板（第１の基板）（２）と、下部基板（第２の基板）（３）と、表示用空間（Ｓ）の内部で有効表示領域（Ｐ１）側または非有効表示領域（Ｐ２）側に移動可能に封入された極性液体（１６）とを具備した表示素子（１０）において、複数の各画素領域（Ｐ）に応じて、表示用空間（Ｓ）の内部を気密に区切るように下部基板（３）に設けられたリブ（１４）、及び表示用空間（Ｓ）の内部に画素領域（Ｐ）毎に移動可能に封入されるとともに、極性液体（１６）と混じり合わないオイル（絶縁性流体）（１７）を備える。また、表示用空間（Ｓ）の内部では、画素領域（Ｐ）毎に、極性液体（１６）を移動させる場合に、当該表示用空間（Ｓ）の内部でのオイル（１７）の流路が大きくなるように、下部基板（３）側に信号電極（４）を設ける。

Description

表示素子、及びこれを用いた電気機器
　本発明は、極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。
　近年、表示素子では、エレクトロウェッティング方式の表示素子に代表されるように、外部電界による極性液体の移動現象を利用して、情報の表示を行うものが開発され、実用化されている。
　具体的にいえば、上記のような従来の表示素子では、例えば下記特許文献１に記載されているように、第１及び第２の基板の間に表示用空間を形成するとともに、リブ（仕切壁）によって当該表示用空間の内部を複数の各画素領域に応じて区切っていた。また、この従来の表示素子では、上記の各画素領域において、導電性液体（極性液体）が封入されるとともに、信号電極と、互いに平行に設けられた走査電極及び基準電極（参照電極）とが交差するように設けられていた。そして、この従来の表示素子では、各画素領域において、信号電極、走査電極、及び基準電極に対し電圧印加を適宜行うことにより、導電性液体を走査電極側または基準電極側に移動させて、表示面側の表示色を変更するようになっていた。
国際公開第２００８／１５５９２６号パンフレット
　ところで、上記のような従来の表示素子では、信号電極への印加電圧の大きさを調整することにより、導電性液体（極性液体）の移動量を変化させて、表示面側の表示色を中間調とする、いわゆる階調表示が行われていた。
　ところが、上記のような従来の表示素子では、表示色の変更を高精度に行うことができないおそれがあった。特に、従来の表示素子では、上記階調表示を行ったときに、導電性液体を所望の位置に精度よく移動させることができずに、微妙な色ずれが生じて、表示品位の低下を生じるおそれがあった。
　具体的にいえば、従来の表示素子では、画素領域の内部での導電性液体の移動速度を向上させるために、画素領域はリブによって完全に密閉されておらず、例えば矩形状に構成された画素領域の四隅部に、隣接する画素領域の内部どうしが連通する隙間が設けられていた。さらに、従来の表示素子では、導電性液体の移動速度を向上させるために、導電性液体とは混じり合わないオイル（絶縁性流体）を画素領域の内部に移動可能に封入していた。このため、従来の表示素子では、上記隙間の大きさ、導電性液体やオイルの材質、あるいは導電性液体の移動速度などによっては、導電性液体が隣接する画素領域から流れ込んできたオイルにより、微少に移動することがあった。
　そして、従来の表示素子では、上記のように、導電性液体が微少に移動している場合に、次の表示動作が行われると、その表示動作に対応した電圧が信号電極に正確に印加されても、当該表示動作において位置すべき位置に、導電性液体が高精度に移動しないことがあった。この結果、従来の表示素子では、微妙な色ずれが生じて、表示品位の低下を生じるおそれがあった。
　上記の課題を鑑み、本発明は、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐ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。
　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第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域及び非有効表示領域と、前記表示用空間の内部で前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動可能に封入された極性液体とを具備し、前記極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、
　前記極性液体と接触するように、前記表示用空間の内部に設置されるとともに、所定の配列方向に沿って設けられた複数の信号電極、
　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記極性液体に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられるとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の参照電極、及び
　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記極性液体及び前記参照電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられるとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の走査電極、
　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た複数の画素領域、
　前記複数の各画素領域に応じて、前記表示用空間の内部を気密に区切るように、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられたリブ、及び
　前記表示用空間の内部に前記画素領域毎に移動可能に封入されるとともに、前記極性液体と混じり合わない絶縁性流体を備え、
　前記表示用空間の内部では、前記画素領域毎に、前記極性液体を移動させる場合に、当該表示用空間の内部での前記絶縁性流体の流路が大きくなるように、前記信号電極が前記第１及び第２の基板の一方側に設けられていることを特徴とするものである。
　上記のように構成された表示素子では、表示用空間の内部はリブによって複数の各画素領域に応じて気密に区切られている。これにより、上記従来例と異なり、絶縁性流体が隣接する画素領域から流れ込むのを防ぐことができ、隣接する画素領域からの絶縁性流体による極性液体の微少な移動が生じるのを防止することができる。また、表示用空間の内部では、画素領域毎に、極性液体を移動させる場合に、当該表示用空間の内部での絶縁性流体の流路が大きくなるように、信号電極が第１及び第２の基板の一方側に設けられている。すなわち、参照電極及び走査電極が設けられている第１及び第２の基板の一方側において、信号電極が設けられた部分では、極性液体を移動させる場合に発生する、エレクトロウェッティング現象に伴う極性液体の濡れ性（接触角）が変化しない。このため、信号電極の近傍部分では、極性液体の流路とならずに、絶縁性流体の流路として確保することができ、当該絶縁性流体の流路を大きくすることができる。この結果、表示色を変更するときに極性液体を移動させる場合でも、当該極性液体を円滑に、かつ、適切に移動させることができる。従って、上記従来例と異なり、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐことができる表示素子を構成することができる。
　また、上記表示素子において、前記信号電極は、前記極性液体の移動方向と平行な方向に沿って直線状に設けられてもよい。
　この場合、極性液体の移動方向と平行な方向に沿って、絶縁性流体の流路を大きく確保することができ、極性液体を円滑に、かつ、適切に移動させることができる。
　また、上記表示素子において、前記リブは、前記極性液体の移動方向と垂直な方向に沿って設けられた第１のリブ部材と、前記極性液体の移動方向と平行な方向に沿って設けられた第２のリブ部材を備え、
　前記第１及び第２の基板の離間寸法をＨとし、前記画素領域を区切る２つの前記第２のリブ部材の間隔寸法をＷとし、前記第２のリブ部材と前記極性液体の移動方向と垂直な方向での前記信号電極の中心線との間の寸法をｘとしたときに、
　前記信号電極は、下記不等式（１）を満足するように、
　Ｈ／２　＜　ｘ　＜Ｗ／４　　　　　　　　　　――――（１）
　設けられていることが好ましい。
　この場合、信号電極と極性液体とが非接触状態となるのを確実に防ぐことができるとともに、絶縁性流体の流路を確実に大きくすることができる。
　また、上記表示素子において、前記信号電極は、前記極性液体の移動方向に対し、所定の角度を有するように、設けられてもよい。
　この場合、信号電極と極性液体とが非接触状態となるのを確実に防ぎつつ、絶縁性流体の流路を大きく確保することができる。
　また、上記表示素子において、前記信号電極は、その一端部及び他端部が前記極性液体の移動方向と垂直な方向において、それぞれ前記画素領域での一端部側及び他端部側となるように、設けられていることが好ましい。
　この場合、信号電極と極性液体とが非接触状態となるのを確実に防ぎつつ、絶縁性流体の流路を大きく確保することができる。
　また、上記表示素子において、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、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
　前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記極性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記極性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する参照電圧印加部と、
　前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記複数の各走査電極に対して、前記極性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記極性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非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が好ましい。
　この場合、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子を容易に構成することができるとともに、各画素領域の表示色を適切に変更することができる。
　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色に応じてそれぞれ設けられてもよい。
　この場合、複数の各画素において対応する極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。
　また、上記表示素子において、前記参照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。
　この場合、誘電体層が極性液体に印加する電界を確実に大きくして、当該極性液体の移動速度をより容易に向上することができる。
　また、上記表示素子において、前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた遮光膜によって設定され、
　前記有効表示領域は、前記遮光膜に形成された開口部によって設定されていることが好ましい。
　この場合、表示用空間に対し、有効表示領域及び非有効表示領域を適切に、かつ、確実に設定することができる。
　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。
　上記のように構成された電気機器では、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐことができる表示素子が表示部に用いられているので、優れた表示品位を有する表示部を備えた高性能な電気機器を容易に構成することができる。
　本発明によれば、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐ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は、表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図３は、非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。 図５（ａ）は、上記表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、図５（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。 図６は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。 図７は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子における、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図８（ａ）は、図７に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、図８（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。 図９は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子における、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図１０（ａ）は、図９に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。 図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる表示素子における、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図１２（ａ）は、図１１に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。
　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。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
　［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１において、本実施形態の画像表示装置１では、本発明の表示素子１０を用いた表示部が設けられており、この表示部には矩形状の表示面が構成されている。すなわち、表示素子１０は、図１の紙面に垂直な方向で互いに重ね合うように配置された上部基板２及び下部基板３を備えており、これらの上部基板２と下部基板３との重なり部分によって上記表示面の有効表示領域が形成されている（詳細は後述。）。
　また、表示素子１０では、複数の信号電極４が互いに所定の間隔をおいて、かつ、Ｘ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、表示素子１０では、複数の参照電極５及び複数の走査電極６が、互いに交互に、かつ、Ｙ方向に沿ってストライプ状に設けられている。これら複数の信号電極４と、複数の参照電極５及び複数の走査電極６とは、互いに交差するように設けられており、表示素子１０では、信号電極４と走査電極６との交差部単位に、複数の各画素領域が設定されている。
　また、これら複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６は、互いに独立して、第１の電圧としてのＨｉｇｈ電圧（以下、“Ｈ電圧”という。）と、第２の電圧としてのＬｏｗ電圧（以下、“Ｌ電圧”という。）との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加可能に構成されている（詳細は後述。）。
　さらに、表示素子１０では、後に詳述するように、上記複数の各画素領域がリブ（仕切壁）にて気密に区切られるとともに、複数の画素領域が、上記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられている。そして、表示素子１０では、マトリクス状に設けられた複数の画素（表示セル）毎に、エレクトロウェッティング現象にて後述の極性液体を移動させ、表示面側での表示色を変更するようになっている。
　また、複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６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４ａ、５ａ、及び６ａが形成されている。
　複数の信号電極４の各端子部４ａには、配線７ａを介して信号ドライバ７が接続されている。信号ドライバ７は、信号電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１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４に対して、情報に応じた信号電圧Ｖｄを印加するように構成されている。
　また、複数の参照電極５の各端子部５ａには、配線８ａを介して参照ドライバ８が接続されている。参照ドライバ８は、参照電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１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、複数の各参照電極５に対して、参照電圧Ｖｒを印加するように構成されている。
　また、複数の走査電極６の各端子部６ａには、配線９ａを介して走査ドライバ９が接続されている。走査ドライバ９は、走査電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１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６に対して、走査電圧Ｖｓを印加するように構成されている。
　また、走査ドライバ９では、複数の各走査電極６に対して、上記極性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、極性液体が信号電圧Ｖｄ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Ｖｓとして印加するようになっている。また、参照ドライバ８は、走査ドライバ９の動作を参照して動作するように構成されており、参照ドライバ８は、複数の各参照電極５に対して、上記極性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、極性液体が信号電圧Ｖｄ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参照電圧Ｖｒとして印加するようになっている。
　そして、画像表示装置１では、走査ドライバ９が例えば図１の左側から右側の各走査電極６に対し、選択電圧を順次印加し、かつ、参照ドライバ８が走査ドライバ９の動作に同期して図１の左側から右側の各参照電極５に対し、選択電圧を順次印加することにより、ライン毎の走査動作が行われるように構成されている（詳細は後述。）。
　また、信号ドライバ７、参照ドライバ８、及び走査ドライバ９には、直流電源または交流電源が含まれており、対応する信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを供給するようになっている。
　また、参照ドライバ８は、参照電圧Ｖｒの極性を所定の時間（例えば、１フレーム）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９は、参照電圧Ｖｒの極性の切り替えに対応して、走査電圧Ｖｓ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、参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓの各極性が所定の時間毎に切り替えられるので、参照電極５及び走査電極６に対して常時同じ極性の電圧を印加するときに比べて、これらの参照電極５及び走査電極６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。
　ここで、図２～図５も参照して、表示素子１０の画素構造について具体的に説明する。
　図２は、表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図３は、非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。図５（ａ）は、上記表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、図５（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。尚、図２及び図３では、図面の簡略化のために、上記表示面に設けられた複数の画素のうち、図１の左上端部に配設された１２個の画素を図示している。
　図２～図５において、表示素子１０は、表示面側に設けられた第１の基板としての上記上部基板２と、上部基板２の背面側（非表示面側）に設けられた第２の基板としての上記下部基板３とを備えている。また、表示素子１０では、上部基板２と下部基板３が互いに所定の間隔をおいて配置されることにより、これら上部基板２及び下部基板３の間に所定の表示用空間Ｓが形成されている。また、この表示用空間Ｓの内部には、上記極性液体１６及びこの極性液体１６と混じり合わない絶縁性のオイル１７が当該表示用空間Ｓの内部で上記Ｘ方向（図２の左右方向）に移動可能に封入されており、極性液体１６は後述の有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に移動できるようになっている。
　さらに、表示用空間Ｓの内部では、後に詳述するように、上記画素領域Ｐ毎に、極性液体１６を移動させる場合に、当該表示用空間Ｓの内部での絶縁性流体としてのオイル１７の流路が大きくなるように、信号電極４が下部基板３側に設けられている。そして、表示用空間Ｓの内部では、極性液体１６の移動に応じて、オイル１７を有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に円滑に、かつ、適切に移動させることができるようになっている。
　極性液体１６には、例えば溶媒としての水と、溶質としての所定の電解質を含んだ水溶液が用いられている。具体的には、例えば１ｍｍｏｌ／Ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）の水溶液が極性液体１６に用いられている。また、極性液体１６には、所定色、例えば自己分散型顔料によって黒色に着色されたものが使用されている。
　また、極性液体１６は黒色に着色されているので、当該極性液体１６は、各画素において、光の透過を許容または阻止するシャッターとして機能するようになっている。つまり、表示素子１０の各画素では、後に詳述するように、極性液体１６が表示用空間Ｓの内部を参照電極５側（有効表示領域Ｐ１側）または走査電極６側（非有効表示領域Ｐ２側）にスライド移動することによって表示色が黒色またはＲＧＢのいずれかの色に変更されるよう構成されている。
　また、オイル１７には、例えば側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから選択された１種または複数種からなる無極性で、かつ、無色透明なオイルが用いられている。また、このオイル１７は、極性液体１６のスライド移動に伴って、表示用空間Ｓの内部を移動するようになっている。
　上部基板２には、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、上部基板２の非表示面側の表面には、カラーフィルタ層１１が形成されている。さらに、上部基板２の非表示面側の表面では、カラーフィルタ層１１を覆うように撥水膜１２が設けられている。
　また、下部基板３には、上部基板２と同様に、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、下部基板３の表示面側の表面には、上記参照電極５及び上記走査電極６が設けられており、さらに、これらの参照電極５及び走査電極６を覆うように、誘電体層１３が形成されている。また、この誘電体層１３の表示面側の表面には、Ｙ方向、つまり極性液体１６の移動方向と垂直な方向に沿って設けられた第１のリブ部材１４ａと、Ｘ方向、つまり極性液体１６の移動方向と平行な方向に沿って設けられた第２のリブ部材１４ｂを有するリブ１４が設けられている。このリブ１４は、画素領域Ｐに応じて、表示用空間Ｓの内部を気密に区切るように設けられており、図３に例示するように、画素領域Ｐ毎に枠状に構成されている。
　また、下部基板３では、信号電極４が誘電体層１３の表面上で第１のリブ部材１４ａを貫通するように形成されている。さらに、下部基板３では、信号電極４、誘電体層１３、及び第１及び第２のリブ部材１４ａ、１４ｂを覆うように、撥水膜１５が設けられている。
　また、下部基板３の背面側（非表示面側）には、例えば白色の照明光を発光するバックライト１８が一体的に組み付けられており、透過型の表示素子１０が構成されている。尚、バックライト１８には、冷陰極蛍光管やＬＥＤなどの光源が用いられている。
　カラーフィルタ（Color Filter）層１１には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂと、遮光膜としてのブラックマトリクス部１１ｓとが設けられており、ＲＧＢの各色の画素を構成するようになっている。つまり、カラーフィルタ層１１では、図３に例示するように、ＲＧＢのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがＸ方向に沿って順次設けられるとともに、各々４つのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがＹ方向に沿って設けられており、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ３個及び４個、合計１２個の画素が配設されている。
　また、表示素子１０では、図３に例示するように、各画素領域Ｐにおいて、画素の有効表示領域Ｐ１に対応する箇所にＲＧＢのいずれかのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂが設けられ、非有効表示領域Ｐ２に対応する箇所にブラックマトリクス部１１ｓが設けられている。つまり、表示素子１０では、上記表示用空間Ｓに対し、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓによって非有効表示領域Ｐ２（非開口部）が設定され、そのブラックマトリクス部１１ｓに形成された開口部（つまり、いずれかのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂ）によって有効表示領域Ｐ１が設定されている。
　また、表示素子１０では、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの各面積は、有効表示領域Ｐ１の面積に対し、同一または若干小さい値が選択されている。一方、ブラックマトリクス部１１ｓの面積は、非有効表示領域Ｐ２の面積に対し、同一または若干大きい値が選択されている。尚、図２では、隣接する画素の境界部を明確にするために、隣接する画素に応じた２つのブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線を点線にて示しているが、実際のカラーフィルタ層１１では、ブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線は存在しない。
　また、表示素子１０では、上記仕切壁としてのリブ１４により表示用空間Ｓが画素領域Ｐ単位に区切られている。すなわち、表示素子１０では、各画素の表示用空間Ｓは、図３に例示するように、互いに対向する２つの第１のリブ部材１４ａと、互いに対向する２つの第２のリブ部材１４ｂとによって区画されており、画素領域Ｐ毎に枠状のリブ１４が設けられている。さらに、表示素子１０では、第１及び第２のリブ部材１４ａ、１４ｂはその先端部が上部基板２に当接するように設けられており、リブ１４は、画素領域Ｐに応じて、表示用空間Ｓの内部を気密に区切るように構成されている。また、これら第１及び第２のリブ部材１４ａ、１４ｂには、例えばエポキシ樹脂系レジスト材料が用いられている。
　撥水膜１２、１５には、透明な合成樹脂、好ましくは電圧印加時に極性液体１６に対し親水層となる、例えばフッ素系樹脂が使用されている。これにより、表示素子１０では、上部基板２及び下部基板３の表示用空間Ｓ側の各表面側での極性液体１６との間の濡れ性（接触角）を大きく変化させることができ、極性液体１６の移動速度の高速化を図ることができる。また、誘電体層１３は、例えばパリレンや窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、あるいは酸化アルミニウムを含有した透明な誘電体膜によって構成されている。尚、各撥水膜１２、１５の具体的な厚さ寸法は、数十ｎｍ～数μｍであり、誘電体層１３の具体的な厚さ寸法は、数百ｎｍである。また、撥水膜１５は、信号電極４と極性液体１６とを電気的に絶縁することはなく、極性液体１６の応答性向上を阻害しないようになっている。
　参照電極５及び走査電極６には、酸化インジウム系（ＩＴＯ）、酸化スズ系（ＳｎＯ2）、または酸化亜鉛系（ＡＺＯ、ＧＺＯ、あるいはＩＺＯ）などの透明な電極材料が用いられている。これらの各参照電極５及び各走査電極６は、スパッタ法等の公知の成膜方法により、下部基板３上に帯状に形成されている。
　信号電極４には、Ｘ方向に平行となるように配置された線状配線が用いられている。また、この信号電極４には、ＩＴＯ等の透明電極材料が用いられており、信号電極４は、スパッタ法やプリンティング等の公知の成膜方法により、誘電体層１３上で極性液体１６の移動方向と平行な方向に沿って直線状に形成されている。また、信号電極４は、誘電体層１３上で、第１のリブ部材１４ａを貫通するとともに、表示用空間Ｓの内部で撥水膜１５を介して極性液体１６に電気的に接触するように構成されている。これにより、表示素子１０では、表示動作時での極性液体１６の応答性の向上が図られている。
　さらに、信号電極４は、表示用空間Ｓの内部において、画素領域Ｐ毎に、極性液体１６を移動させる場合に、当該表示用空間Ｓの内部でのオイル１７の流路が大きくなるように、下部基板３側に設けられている。
　ここで、図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図５（ｃ）も参照して、信号電極４の設置箇所、及びその作用について具体的に説明する。
　図３及び図５（ａ）に示すように、信号電極４は、Ｙ方向、すなわち極性液体１６の移動方向と垂直な方向において、その中央部ではなく、第２のリブ部材１４ｂ側に設置されている。このように、信号電極４が上記Ｙ方向での中央部とは異なる位置に設置されることにより、表示用空間Ｓの内部において、極性液体１６を移動させる場合に、当該表示用空間Ｓの内部でのオイル１７の流路が大きくなるようになっている。
　具体的にいえば、上部基板２及び下部基板３の離間寸法をＨ（図４（ａ））とし、画素領域Ｐを区切る２つの第２のリブ部材１４ｂの間隔寸法をＷ（図５（ａ））とし、第２のリブ部材１４ｂと極性液体１６の移動方向と垂直な方向での信号電極４の中心線との間の寸法をｘ（図５（ａ））としたときに、信号電極４は、下記不等式（１）を満足するように、
　Ｈ／２　＜　ｘ　＜Ｗ／４　　　　　　　　　　――――（１）
　設けられている。
　以上のように、信号電極４は、各画素領域Ｐにおいて、上記不等式（１）を満足するように設置されているので、当該信号電極４の直上及びその近傍部分において、極性液体１６の流路が構成されずに、オイル（絶縁性流体）１７の流路が構成される。すなわち、参照電極５及び走査電極６が設けられている下部基板（第１及び第２の基板の一方）３側において、信号電極４が設けられた部分では、極性液体１６を移動させる場合に発生する、エレクトロウェッティング現象に伴う極性液体１６の濡れ性（接触角）が変化しない。このため、信号電極４の近傍部分では、極性液体１６の流路とならずに、オイル１７の流路として確保することができ、当該オイル１７の流路を大きくすることができる。
　より具体的にいえば、信号電極４、参照電極５、及び走査電極６の各々に対して、極性液体１６が図５（ａ）に示す位置から同図５（ａ）の左側（カラーフィルタ部１１ｒ側）に移動させる電圧が印加されると、下部基板３上の参照電極５及び走査電極６を覆う誘電体層１３の表面では、信号電極４が設置された部分を除き、エレクトロウェッティング現象によって当該表面に対する極性液体１６の濡れ性（接触角）が変化する。これにより、極性液体１６は、図５（ｂ）に例示するように、信号電極４が設けられていない、同図５（ｂ）の下側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図５（ｂ）の上側部分に、オイル１７の流路を確保することができ、オイル１７は、その流路に沿って矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　さらに、極性液体１６は、図５（ｃ）に例示するように、同図５（ｃ）の下側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図５（ｃ）の上側部分に、オイル１７の流路をさらに確保することができ、オイル１７は、矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　また、本実施形態では、信号電極４は、上記不等式（１）に示したように、寸法ｘがＨ／２よりも大きい値に設定されているので、信号電極４と極性液体１６とが非接触状態となるのを確実に防ぐことができる。この結果、極性液体１６の移動時に、極性液体１６が信号電極４と非接触状態となり、エレクトロウェッティング現象が起こらなくなって、当該極性液体１６が移動を停止するのを確実に防ぐことができる。
　また、本実施形態では、信号電極４は、上記不等式（１）に示したように、寸法ｘがＷ／４よりも小さい値に設定されているので、オイル１７の流路を確実に大きくすることができる。この結果、極性液体１６の移動時に、極性液体１６及びオイル１７を円滑に、かつ、適切に移動させることができる。
　尚、上記寸法ｘをＨ／２以下の値とした場合には、信号電極４と極性液体１６とが非接触状態となるおそれがあり、極性液体１６の移動時に、エレクトロウェッティング現象が起こらずに、当該極性液体１６を移動できないおそれがある。
　また、上記寸法ｘをＷ／４以上の値とした場合には、信号電極４が上記Ｙ方向での中央部付近に設置されることとなり、オイル１７の流路を確実に大きくすることができないおそれを生じる。
　上記のように構成された表示素子１０の各画素では、図４（ａ）に例示するように、極性液体１６がカラーフィルタ部１１ｒと参照電極５との間で保持されると、バックライト１８からの光が極性液体１６により遮光されて、黒色表示（非ＣＦ着色表示）が行われる。一方、図４（ｂ）に例示するように、極性液体１６がブラックマトリクス部１１ｓと走査電極６との間で保持されると、バックライト１８からの光は極性液体１６に遮光されることなく、カラーフィルタ部１１ｒを通過することにより、赤色表示（ＣＦ着色表示）が行われる。
　次に、上記のように構成された本実施形態の画像表示装置１の表示動作について、図６も参照して具体的に説明する。
　図６は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。
　図６において、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、例えば同図の左側から右側に向かう所定の走査方向で、参照電極５及び走査電極６に対して、それぞれ参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓとして上記選択電圧を順次印加する。具体的には、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、参照電極５及び走査電極６に対して、選択電圧としてＨ電圧（第１の電圧）及びＬ電圧（第２の電圧）をそれぞれ順次印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、この選択ラインでは、信号ドライバ７は外部からの画像入力信号に応じて、対応する信号電極４に対して、Ｈ電圧またはＬ電圧を信号電圧Ｖｄとして印加する。これにより、選択ラインの各画素では、極性液体１６が有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に移動されて、表示面側の表示色が変更される。また、このとき、オイル１７は、極性液体１６の移動に応じて、当該極性液体１６の移動先とは反対側の非有効表示領域Ｐ２側または有効表示領域Ｐ１側に移動される。
　一方、非選択ライン、つまり残り全ての参照電極５及び走査電極６に対しては、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、それぞれ参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓとして上記非選択電圧を印加する。具体的には、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、残り全ての参照電極５及び走査電極６に対して、非選択電圧として、例えば上記Ｈ電圧とＬ電圧の中間の電圧である中間電圧（Ｍｉｄｄｌｅ電圧、以下、“Ｍ電圧”という。）を印加する。これにより、非選択ラインの各画素では、極性液体１６が有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側で不必要な変動を生じることなく静止され、表示面側の表示色が変更されない。
　上記のような表示動作を行う場合、参照電極５、走査電極６、及び信号電極４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、極性液体１６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。なお、表１では、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧をそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、及び“Ｍ”にて略記している（後掲の表２でも同様。）。また、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧の具体的な値は、それぞれ例えば＋１６Ｖ、０Ｖ、及び＋８Ｖである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　＜選択ラインでの動作＞
　選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＨ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、共にＨ電圧が印加されているので、これらの参照電極５と信号電極４との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極４と走査電極６との間では、走査電極６に対して、Ｌ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、極性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている走査電極６側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、極性液体１６は、図４（ｂ）に例示したように、非有効表示領域Ｐ２側に移動した状態となり、オイル１７を参照電極５側に移動させて、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを許容する。これにより、表示面側での表示色は、カラーフィルタ部１１ｒによる赤色表示（ＣＦ着色表示）の状態となる。また、画像表示装置１では、隣接するＲＧＢの３つの全画素において、それらの極性液体１６が非有効表示領域Ｐ２側に移動して、ＣＦ着色表示が行われたときに、当該ＲＧＢの画素からの赤色光、緑色光、及び青色光が白色光に混色して、白色表示が行われる。
　一方、選択ラインにおいて、信号電極４に対してＬ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、電位差が生じ、信号電極４と走査電極６との間には、電位差が生じていない。従って、極性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている参照電極５側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、極性液体１６は、図４（ａ）に例示したように、有効表示領域Ｐ１側に移動した状態となり、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを阻止する。これにより、表示面側での表示色は、極性液体１６による黒色表示（非ＣＦ着色表示）の状態となる。
　＜非選択ラインでの動作＞
　非選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＨ電圧が印加されているときでは、極性液体１６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、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。この結果、表示色は、現状の黒色表示またはＣＦ着色表示から変更されずに維持される。
　同様に、非選択ラインにおいて、信号電極４に対してＬ電圧が印加されているときでも、極性液体１６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、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
　以上のように、非選択ラインにおいては、信号電極４がＨ電圧及びＬ電圧のいずれかの電圧であっても、極性液体１６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。
　一方、選択ラインにおいては、信号電極４への印加電圧に応じて、上述のように、極性液体１６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。
　また、画像表示装置１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６に示すように、各画素に対応する信号電極４への印加電圧に応じて、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂによるＣＦ着色（赤色、緑色、あるいは青色）または極性液体１６による非ＣＦ着色（黒色）となる。また、参照ドライバ８及び走査ドライバ９が、それぞれ参照電極５及び走査電極６の選択ラインを、例えば図６の左から右へ走査動作を行う場合、画像表示装置１の表示部での各画素の表示色もまた同図６の左から右に向かって順次変化することとなる。したがって、参照ドライバ８及び走査ドライバ９による選択ラインの走査動作を高速で行うことにより、画像表示装置１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４への信号電圧Ｖｄの印加を行うことにより、画像表示装置１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。
　また、参照電極５、走査電極６、及び信号電極４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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　すなわち、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、例えば同図の左側から右側に向かう所定の走査方向で、参照電極５及び走査電極６に対して、選択電圧としてＬ電圧（第２の電圧）及びＨ電圧（第１の電圧）をそれぞれ順次印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、この選択ラインでは、信号ドライバ７は外部からの画像入力信号に応じて、対応する信号電極４に対して、Ｈ電圧またはＬ電圧を信号電圧Ｖｄとして印加する。
　一方、非選択ライン、つまり残り全ての参照電極５及び走査電極６に対しては、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、非選択電圧としてＭ電圧を印加する。
　＜選択ラインでの動作＞
　選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＬ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、共にＬ電圧が印加されているので、これらの参照電極５と信号電極４との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極４と走査電極６との間では、走査電極６に対して、Ｈ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、極性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている走査電極６側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、極性液体１６は、図４（ｂ）に例示したように、非有効表示領域Ｐ２側に移動した状態となり、オイル１７を参照電極５側に移動させて、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを許容する。これにより、表示面側での表示色は、カラーフィルタ部１１ｒによる赤色表示（ＣＦ着色表示）の状態となる。また、表１に示した場合と同様に、隣接するＲＧＢの３つの全画素において、ＣＦ着色表示が行われたときには、白色表示が行われる。
　一方、選択ラインにおいて、信号電極４に対してＨ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、電位差が生じ、信号電極４と走査電極６との間には、電位差が生じていない。従って、極性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている参照電極５側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、極性液体１６は、図４（ａ）に例示したように、有効表示領域Ｐ１側に移動した状態となり、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを阻止する。これにより、表示面側での表示色は、極性液体１６による黒色表示（非ＣＦ着色表示）の状態となる。
　＜非選択ラインでの動作＞
　非選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＬ電圧が印加されているときでは、極性液体１６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、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。この結果、表示色は、現状の黒色表示またはＣＦ着色表示から変更されずに維持される。
　同様に、非選択ラインにおいて、信号電極４に対してＨ電圧が印加されているときでも、極性液体１６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、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
　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４がＨ電圧及びＬ電圧のいずれかの電圧であっても、極性液体１６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。
　一方、選択ラインにおいては、信号電極４への印加電圧に応じて、上述のように、極性液体１６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。
　また、本実施形態の画像表示装置１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４への印加電圧を、Ｈ電圧またはＬ電圧の２値だけではなく、これらのＨ電圧とＬ電圧との間の電圧を、表示面側に表示される情報に応じて変化させることもできる。すなわち、画像表示装置１では、信号電圧Ｖｄを制御することにより、階調表示が可能となる。これにより、表示性能に優れた表示素子１０を構成することができる。
　以上のように構成された本実施形態の表示素子１０では、表示用空間Ｓの内部はリブ１４によって複数の各画素領域Ｐに応じて気密に区切られている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、上記従来例と異なり、オイル（絶縁性流体）１７が隣接する画素領域Ｐから流れ込むのを防ぐことができ、隣接する画素領域Ｐからのオイル１７による極性液体１６の微少な移動が生じるのを防止することができる。また、本実施形態の表示素子１０では、表示用空間Ｓの内部において、画素領域Ｐ毎に、極性液体１６を移動させる場合に、当該表示用空間Ｓの内部でのオイル１７の流路が大きくなるように、信号電極４が下部基板（第１及び第２の基板の一方）４側に設けられている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に例示したように、信号電極４の近傍部分では、極性液体１６の流路とならずに、オイル１７の流路として確保することができ、当該オイル１７の流路を大きくすることができる。この結果、本実施形態の表示素子１０では、表示色を変更するときに極性液体１６を移動させる場合でも、当該極性液体１６を円滑に、かつ、適切に移動させることができる。従って、本実施形態では、上記従来例と異なり、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐことができる表示素子１０を構成することができる。
　また、本実施形態では、信号電極４は極性液体１６の移動方向と平行な方向に沿って直線状に設けられているので、極性液体１６の移動方向と平行な方向に沿ってオイル１７の流路を大きく確保することができ、極性液体１６を円滑に、かつ、適切に移動させることができる。
　また、本実施形態の画像表示装置（電気機器）１では、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐことができる表示素子１０が表示部に用いられているので、優れた表示品位を有する表示部を備えた高性能な画像表示装置（電気機器）１を容易に構成することができる。
　また、本実施形態の表示素子１０では、信号ドライバ（信号電圧印加部）７、参照ドライバ（参照電圧印加部）８、及び走査ドライバ（走査電圧印加部）９が信号電極４、参照電極５、及び走査電極６に対して、信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを印加するようになっている。これにより、本実施形態では、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子１０を容易に構成することができるとともに、各画素領域の表示色を適切に変更することができる。
　［第２の実施形態］
　図７は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子における、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図８（ａ）は、図７に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、図８（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。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、極性液体１６の移動方向に対し、所定の角度θを有するように、信号電極４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。
　すなわち、図７及び図８（ａ）に示すように、本実施形態の表示素子１０では、信号電極４は、各画素領域Ｐにおいて、極性液体１６の移動方向に対し、所定の角度θを有するように設けられている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、信号電極４の近傍部分がオイル１７の流路として確保されて、当該オイル１７の流路を大きくすることができる。
　より具体的にいえば、信号電極４、参照電極５、及び走査電極６の各々に対して、極性液体１６が図８（ａ）に示す位置から同図８（ａ）の左側（カラーフィルタ部１１ｒ側）に移動させる電圧が印加されると、下部基板３上の参照電極５及び走査電極６を覆う誘電体層１３の表面では、信号電極４が設置された部分を除き、エレクトロウェッティング現象によって当該表面に対する極性液体１６の濡れ性（接触角）が変化する。これにより、極性液体１６は、図８（ｂ）に例示するように、極性液体１６の移動方向で信号電極４が設けられていない、同図８（ｂ）の上側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図８（ｂ）の下側部分に、オイル１７の流路を確保することができ、オイル１７は、その流路に沿って矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　さらに、極性液体１６は、図８（ｃ）に例示するように、同図８（ｃ）の上側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図８（ｃ）の下側部分に、オイル１７の流路をさらに確保することができ、オイル１７は、矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　また、信号電極４では、図８（ａ）に示したように、当該信号電極４が矩形状に構成された画素領域の対角線上に設けられるように、所定の角度θが設定されているので、極性液体１６は常に信号電極４と接触状態となる。
　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、信号電極４は極性液体１６の移動方向に対し、所定の角度θを有するように、設けられているので、信号電極４と極性液体１６とが非接触状態となるのを確実に防ぎつつ、オイル（絶縁性流体）１７の流路を大きく確保することができる。
　［第３の実施形態］
　図９は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子における、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図１０（ａ）は、図９に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。図において、本実施形態と上記第２の実施形態との主な相違点は、信号電極の一端部及び他端部が、極性液体の移動方向と垂直な方向において、それぞれ画素領域での一端部側及び他端部側となるように、設けた点である。なお、上記第２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。
　すなわち、図９に示すように、本実施形態の表示素子１０では、信号電極４の一端部及び他端部が、各画素領域Ｐにおいて、極性液体１６の移動方向と垂直な方向（Ｙ方向）で、それぞれ画素領域Ｐでの一端部側及び他端部側となるように設けられている。
　具体的にいえば、図１０（ａ）に示すように、信号電極４は、画素領域Ｐでの一端部側（同図１０（ａ）の上側）に設けられた一端部４ｂと、画素領域Ｐでの他端部側（同図１０（ａ）の下側）に設けられた他端部４ｃと、これら一端部４ｂ及び他端部４ｃの各々に対して、斜めとなるように設けられるとともに、一端部４ｂ及び他端部４ｃを接続する中間部４ｄを備えている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、信号電極４の近傍部分がオイル１７の流路として確保されて、当該オイル１７の流路を大きくすることができる。
　より具体的にいえば、信号電極４、参照電極５、及び走査電極６の各々に対して、極性液体１６が図１０（ａ）に示す位置から同図１０（ａ）の左側（カラーフィルタ部１１ｒ側）に移動させる電圧が印加されると、下部基板３上の参照電極５及び走査電極６を覆う誘電体層１３の表面では、信号電極４が設置された部分を除き、エレクトロウェッティング現象によって当該表面に対する極性液体１６の濡れ性（接触角）が変化する。これにより、極性液体１６は、図１０（ｂ）に例示するように、極性液体１６の移動方向で信号電極４の他端部４ｃが設けられていない、同図１０（ｂ）の上側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図１０（ｂ）の下側部分に、オイル１７の流路を確保することができ、オイル１７は、その流路に沿って矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　さらに、極性液体１６は、図１０（ｃ）に例示するように、同図１０（ｃ）の上側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図１０（ｃ）の下側部分に、オイル１７の流路をさらに確保することができ、オイル１７は、矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　また、信号電極４では、図１０（ａ）に示したように、一端部４ｂ、他端部４ｃ、及び中間部４ｄが設けられているので、極性液体１６は常に信号電極４と接触状態となる。さらに、信号電極４では、図１０（ａ）に示したように、他端部４ｃがカラーフィルタ部１１ｒ、つまり開口部と重ならないように設けられているので、上記第２の実施形態のものと異なり、信号電極４によって輝度が低下するのを防ぐことができる。
　以上の構成により、本実施形態では、上記第２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、信号電極４の一端部４ｂ及び他端部４ｃが極性液体１６の移動方向と垂直な方向において、それぞれ画素領域Ｐでの一端部側及び他端部側となるように、設けられている。これにより、本実施形態では、信号電極４と極性液体１６とが非接触状態となるのを確実に防ぎつつ、オイル（絶縁性流体）１７の流路を大きく確保することができる。
　［第４の実施形態］
　図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる表示素子における、非表示面側から見た場合での下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図１２（ａ）は、図１１に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図であり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示した極性液体及びオイルの動作を説明する図である。図において、本実施形態と上記第３の実施形態との主な相違点は、信号電極４において、一端部４ｂ及び他端部４ｃに対して、斜めに設けられた中間部４ｄに代えて、一端部４ｂ及び他端部４ｃに対して、垂直に設けられた中間部４ｅを用いた点である。なお、上記第３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。
　すなわち、図１１に示すように、本実施形態の表示素子１０では、信号電極４の一端部及び他端部が、各画素領域Ｐにおいて、極性液体１６の移動方向と垂直な方向（Ｙ方向）で、それぞれ画素領域Ｐでの一端部側及び他端部側となるように設けられている。
　具体的にいえば、図１２（ａ）に示すように、信号電極４は、画素領域Ｐでの一端部側（同図１２（ａ）の上側）に設けられた一端部４ｂと、画素領域Ｐでの他端部側（同図１２（ａ）の下側）に設けられた他端部４ｃと、これら一端部４ｂ及び他端部４ｃの各々に対して、直交するように設けられるとともに、一端部４ｂ及び他端部４ｃを接続する中間部４ｅを備えている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、信号電極４の近傍部分がオイル１７の流路として確保されて、当該オイル１７の流路を大きくすることができる。
　より具体的にいえば、信号電極４、参照電極５、及び走査電極６の各々に対して、極性液体１６が図１２（ａ）に示す位置から同図１２（ａ）の左側（カラーフィルタ部１１ｒ側）に移動させる電圧が印加されると、下部基板３上の参照電極５及び走査電極６を覆う誘電体層１３の表面では、信号電極４が設置された部分を除き、エレクトロウェッティング現象によって当該表面に対する極性液体１６の濡れ性（接触角）が変化する。これにより、極性液体１６は、図１２（ｂ）に例示するように、極性液体１６の移動方向で信号電極４の他端部４ｃが設けられていない、同図１２（ｂ）の上側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図１２（ｂ）の下側部分に、オイル１７の流路を確保することができ、オイル１７は、その流路に沿って矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　さらに、極性液体１６は、図１２（ｃ）に例示するように、同図１２（ｃ）の上側部分側に変形しつつ、矢印Ｌ１にて示す方向に移動する。この結果、表示用空間Ｓの内部では、信号電極４の近傍部分で同図１２（ｃ）の下側部分に、オイル１７の流路をさらに確保することができ、オイル１７は、矢印Ｌ２にて示す方向に移動する。
　また、信号電極４では、図１２（ａ）に示したように、一端部４ｂ、他端部４ｃ、及び中間部４ｅが設けられているので、極性液体１６は常に信号電極４と接触状態となる。さらに、信号電極４では、図１２（ａ）に示したように、他端部４ｃがカラーフィルタ部１１ｒ、つまり開口部と重ならないように設けられているので、上記第２の実施形態のものと異なり、信号電極４によって輝度が低下するのを防ぐことができる。
　以上の構成により、本実施形態では、上記第３の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。
　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。
　例えば、上記の説明では、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。
　また、上記の各実施形態では、極性液体への電界印加に応じて、当該極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ているので、電気浸透方式、電気泳動方式、誘電泳動方式などの他の電界誘導型の表示素子に比べて、極性液体を低い駆動電圧で高速に移動させることができる。また、エレクトロウェッティング方式の表示素子では、極性液体の移動に応じて表示色が変更されており、液晶層などの複屈折材料を用いた液晶表示装置等と異なり、情報表示に使用される、バックライトからの光や外光の光利用効率に優れた高輝度な表示素子を容易に構成できる点でも好ましい。さらには、画素毎にスイッチング素子を設ける必要がないので、構造簡単で高性能なマトリクス駆動方式の表示素子を低コストで構成できる点でも好ましい。
　また、上記の説明では、バックライトを備えた透過型の表示素子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、拡散反射板などの光反射部を有する反射型や、前記光反射部とバックライトとを併用した半透過型の表示素子にも適用することができる。
　また、上記の説明では、塩化カリウムの水溶液を極性液体に用いた場合について説明したが、本発明の極性液体はこれに限定されるものではない。具体的にいえば、極性液体には、塩化亜鉛、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アルカリ金属水酸化物、酸化亜鉛、塩化ナトリウム、リチウム塩、リン酸、アルカリ金属炭酸塩、酸素イオン伝導性を有するセラミックスなどの電解質を含んだものを使用することができる。また、溶媒には、水以外に、アルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコールなどの有機溶媒を使用することもできる。さらに、本発明の極性液体には、ピリジン系、脂環族アミン系、または脂肪族アミン系などの陽イオンと、フッ化物イオンやトリフラート等のフッ素系などの陰イオンとを含んだイオン液体（常温溶融塩）を使用することもできる。
　また、本発明の極性液体には、導電性を有する導電性液体と、所定以上の比誘電率、好ましくは１５以上の比誘電率を有する高誘電性を有する液体が含まれている。
　但し、上記の各実施形態のように、所定の電解質を溶かした水溶液を極性液体に使用する場合の方が、取扱性に優れるとともに、製造が簡単な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、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、極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。また、本発明の絶縁性流体には、所定以下の比誘電率、好ましくは５以下の比誘電率を有する流体が含まれている。
　但し、上記の各実施形態のように、極性液体と相溶性がない無極性のオイルを用いた場合の方が、空気と極性液体とを用いる場合よりは、無極性のオイル中で極性液体の液滴がより移動し易くなって、当該極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。
　また、上記の説明では、信号電極、参照電極、及び走査電極を下部基板（第２の基板）側に設けた場合について説明した。しかしながら、本発明は、極性液体と接触するように、表示用空間の内部に信号電極を設置し、かつ、極性液体及び互いに電気的に絶縁された状態で、参照電極及び走査電極を第１及び第２の基板の一方側に設けるとともに、画素領域毎に、極性液体を移動させる場合に、表示用空間の内部での絶縁性流体の流路が大きくなるように、信号電極が第１及び第２の基板の一方側に設けられたものであればよく、信号電極、参照電極、及び走査電極を上部基板（第１の基板）側に設ける構成でもよい。
　また、上記の説明では、参照電極及び走査電極を有効表示領域側及び非有効表示領域側にそれぞれ設置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、参照電極及び走査電極を非有効表示領域側及び有効表示領域側にそれぞれ設置してもよい。
　また、上記の説明では、参照電極及び走査電極を下部基板（第２の基板）の表示面側の表面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第２の基板の内部に埋設した参照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、第２の基板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ができる。さらに、誘電体層を兼用した第１及び第２の基板上に信号電極を直接的に設け、表示用空間の内部に当該信号電極を設置する構成でもよい。
　また、上記の説明では、透明な電極材料を用いて参照電極及び走査電極を構成した場合について説明したが、本発明は参照電極及び走査電極のうち、画素の有効表示領域に対向するように設置される一方の電極だけを透明な電極材料によって構成すればよく、有効表示領域に対向されない他方の電極には、アルミニウム、銀、クロム、その他の金属などの不透明な電極材料を使用することができる。
　また、上記の説明では、帯状の参照電極及び走査電極を用いた場合について説明したが、本発明の参照電極及び走査電極の各形状はこれに何等限定されない。例えば透過型に比べて、情報表示に用いられる光の利用効率が低下する反射型の表示素子では、線状や網状などの光ロスが生じ難い形状としてもよい。
　また、上記の説明では、信号電極に線状配線を用いた場合について説明したが、本発明の信号電極はこれに限定されるものではなく、網状配線などの他の形状に形成された配線も使用することができる。
　また、上記の説明では、黒色に着色された極性液体及びカラーフィルタ層を用いて、ＲＧＢの各色の画素を表示面側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、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、ＲＧＢ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）のＣＭＹ、またはＲＧＢＹＣなどに着色された複数色の極性液体を用いることもできる。
　また、上記の説明では、カラーフィルタ層を上部基板（第１の基板）の非表示面側の表面に形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、第１の基板の表示面側の表面や下部基板（第２の基板）側にカラーフィルタ層を設置することもできる。このように、カラーフィルタ層を用いる場合の方が、複数色の極性液体を用意する場合に比べて、製造簡単な表示素子を容易に構成できる点で好ましい。また、このカラーフィルタ層に含まれたカラーフィルタ部（開口部）及びブラックマトリクス部（遮光膜）により、表示用空間に対し、有効表示領域及び非有効表示領域をそれぞれ適切に、かつ、確実に設定することができる点でも好ましい。
　本発明は、階調表示を行うときでも、表示品位が低下するのを防ぐことができる表示素子、及びこれを用いた電気機器に対して有用である。
　１　画像表示装置（電気機器）
　２　上部基板（第１の基板）
　３　下部基板（第２の基板）
　４　信号電極
　４ｂ　一端部
　４ｃ　他端部
　５　参照電極
　６　走査電極
　７　信号ドライバ（信号電圧印加部）
　８　参照ドライバ（参照電圧印加部）
　９　走査ドライバ（走査電圧印加部）
　１０　表示素子
　１１　カラーフィルタ層
　１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ　カラーフィルタ部（開口部）
　１１ｓ　ブラックマトリクス部（遮光膜）
　１３　誘電体層
　１４　リブ
　１４ａ　第１のリブ部材
　１４ｂ　第２のリブ部材
　１６　極性液体
　１７　オイル（絶縁性流体）
　Ｓ　表示用空間
　Ｐ　画素領域
　Ｐ１　有効表示領域
　Ｐ２　非有効表示領域
　θ　所定の角度

Claims (10)

  1. 表示面側に設けられた第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域及び非有効表示領域と、前記表示用空間の内部で前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動可能に封入された極性液体とを具備し、前記極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、
    　前記極性液体と接触するように、前記表示用空間の内部に設置されるとともに、所定の配列方向に沿って設けられた複数の信号電極、
    　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記極性液体に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられるとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の参照電極、
    　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記極性液体及び前記参照電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられるとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の走査電極、
    　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た複数の画素領域、
    　前記複数の各画素領域に応じて、前記表示用空間の内部を気密に区切るように、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられたリブ、及び
    　前記表示用空間の内部に前記画素領域毎に移動可能に封入されるとともに、前記極性液体と混じり合わない絶縁性流体を備え、
    　前記表示用空間の内部では、前記画素領域毎に、前記極性液体を移動させる場合に、当該表示用空間の内部での前記絶縁性流体の流路が大きくなるように、前記信号電極が前記第１及び第２の基板の一方側に設けられている、
    　ことを特徴とする表示素子。
  2. 前記信号電極は、前記極性液体の移動方向と平行な方向に沿って直線状に設けられている請求項１に記載の表示素子。
  3. 前記リブは、前記極性液体の移動方向と垂直な方向に沿って設けられた第１のリブ部材と、前記極性液体の移動方向と平行な方向に沿って設けられた第２のリブ部材を備え、
    　前記第１及び第２の基板の離間寸法をＨとし、前記画素領域を区切る２つの前記第２のリブ部材の間隔寸法をＷとし、前記第２のリブ部材と前記極性液体の移動方向と垂直な方向での前記信号電極の中心線との間の寸法をｘとしたときに、
    　前記信号電極は、下記不等式（１）を満足するように、
    　Ｈ／２　＜　ｘ　＜Ｗ／４　　　　　　　　　　――――（１）
    　設けられている請求項２に記載の表示素子。
  4. 前記信号電極は、前記極性液体の移動方向に対し、所定の角度を有するように、設けられている請求項１に記載の表示素子。
  5. 前記信号電極は、その一端部及び他端部が前記極性液体の移動方向と垂直な方向において、それぞれ前記画素領域での一端部側及び他端部側となるように、設けられている請求項１に記載の表示素子。
  6. 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、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
    　前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記極性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記極性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する参照電圧印加部と、
    　前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記複数の各走査電極に対して、前記極性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記極性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非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請求項１～５のいずれか１項に記載の表示素子。
  7. 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色に応じてそれぞれ設けられている請求項１～６のいずれか１項に記載の表示素子。
  8. 前記参照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１～７のいずれか１項に記載の表示素子。
  9. 前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた遮光膜によって設定され、
    　前記有効表示領域は、前記遮光膜に形成された開口部によって設定されている請求項１～８のいずれか１項に記載の表示素子。
  10. 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１～９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。
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