JP2006215264A - 表示装置及び表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を二つの空間の電極間で移動させて表示を行う表示装置で、同一の表示内容を維持する場合は特に電圧を掛け続ける必要がなく、表示変更はより低電圧にて行える。
【解決手段】中間隔壁１３の左端に移動ホール１５ａを、右端に通気ホール１５ｂを設けると共に、通気ホール１５ｂを含む周辺部分には撥水処理を施して着色液体１８の流入を阻止し、第１電極板１１ａと第２電極板１１ｂとで駆動電圧（例えば１０Ｖ）を切り換え印加することで、移動ホール１５ａを介した着色液体１８の上下層空間１４ａ，１４ｂでの移動に伴い、液体移動先の空間にて余分になる空気は通気ホール１５ｂを介して移動元の空間へとスムーズに移動されるので、表示内容を変えない限りは電力を加える必要がないだけでなく、着色液体１８を常にストレス無く移動させることができ、より高速な表示の切り換えや駆動の負荷が低減されることによる電力消費量の削減を実現できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を電極間で移動させて表示を行う表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。

従来、低消費電力で表示動作する表示装置としては、液晶表示装置以外でも様々な表示装置が研究されているが、近年では、着色された誘電体の液体を電極間で挟み移動させ、着色の有無を視認させることで表示を行う表示装置が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

この表示装置は、複数の容器内の一部に着色液体を充填して容器内に気泡を形成し、着色液体を静電力による駆動手段で移動させることに伴い気泡の位置も移動させ、これを視認可能な容器の表示部を画素として用いるものである。
特開平０８−２５４９６２号公報

しかしながら、前記従来の液体を静電力によって移動させるようにした表示装置では、電極間に挟まれた液体と気泡は、その電極間の仕切のない同一の空間内において隣り合わせた位置となり、例えば空間内の一方に寄った電極により静電力を掛けると、液体が空間内の一方の側に寄って移動位置するのに伴い、これに入れ替わるように気泡が空間内の他方の側に寄って移動位置するものであるため、この液体と気泡の位置をある方向へ移動位置させた表示状態のまま維持するには、そのときの静電力を維持するための電圧を掛け続けなければならず、液体と気泡の入れ替わりもスムーズでないという問題がある。

本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、同一の表示内容を維持する場合には特に電圧を掛け続ける必要がなく、かつ、表示変更はスムーズでより低電圧にて行える低消費電力で高コントラストの見やすい表示装置及び表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の表示装置は、中間隔壁を介して１画素単位で二つに分離された第１空間および第２空間と、前記第１空間側の一方側と他方側にそれぞれ分離して設けられた第１一方電極および第１他方電極と、前記第２空間側の一方側と他方側にそれぞれ分離して設けられた第２一方電極および第２他方電極と、前記中間隔壁に設けられた第３電極と、前記中間隔壁の端部に設けられ前記第１空間と第２空間とを連通させる少なくともひとつの連通路と、前記空間内に封入された誘電体の液体と、前記液体を前記第２空間から前記連通路を通して第１空間へと移動させるか、または前記第１空間から前記連通路を通して第２空間へと移動させるように、前記第１一方電極、第１他方電極、第２一方電極、第２他方電極及び第３電極間に順次選択的に電場を形成する電場形成手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の表示装置は、中間隔壁を介して１画素単位で二つに分離された第１空間および第２空間と、前記第１空間側に設けられた第１電極と、前記第２空間側に設けられた第２電極と、前記中間隔壁に設けられた第３電極と、周辺部分に撥水処理が施されている通気路を少なくとも１つ含む前記第１空間と第２空間とを連通させる二つ以上の連通路と、前記空間内に封入された誘電体の液体と、前記液体を前記第２空間から前記通気路以外の連通路を通して第１空間へと移動させるか、または前記第１空間から前記通気路以外の連通路を通して第２空間へと移動させるように、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極間に選択的に電場を形成する電場形成手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の表示装置の駆動方法は、画素を有する表示装置の駆動方法であって、前記各画素は、中間隔壁を介して１画素単位で二つに分離された第１空間および第２空間と、前記中間隔壁の端部に設けられ前記第１空間と第２空間とを連通させる少なくともひとつの連通路と、前記空間内で電場による力の作用にしたがって移動する誘電体の液体と、を備え、前記第１空間内に他より大きな電場を形成する工程と、前記第１空間内の一部及び第２空間内の一部に他より大きな電場を形成する工程と、前記第２空間内に他より大きな電場を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の表示装置によれば、第１空間と第２空間とで各電極間に形成される電場に応じて液体が連通路を通し移動することにより表示の切換が行われるので、何れか一方の空間に液体を移動させた高コントラストな状態を当該液体の表面張力などの作用により電圧を印加することなく保持することができ、しかも液体移動の際には常に当該液体が少なくともひとつの連通路を通って移動し、各電極間に順次選択的に電場を形成させるように制御するので、よりスムーズな液体移動から更なる低消費電力化を達成できるようになる。

本発明の請求項４に記載の表示装置によれば、第１空間と第２空間とで各電極間に形成される電場に応じて液体が連通路を通し移動することにより表示の切換が行われるので、何れか一方の空間に液体を移動させた高コントラストな状態を当該液体の表面張力などの作用により電圧を印加することなく保持することができ、しかも液体移動の際には少なくとも一つの連通路の周辺部分に施された撥水処理部を持つ通気路部での撥水作用によって、常に当該液体が通気路以外の連通路を通って移動し、通気路にて両空間間の通気が行われるようになるので、よりスムーズな液体移動から更なる低消費電力化を達成できるようになる。

本発明の請求項６に記載の表示装置の駆動方法によれば、第１空間と第２空間内に形成される電場に応じて液体が連通路を通し移動することにより表示の切換が行われる表示装置において、液体移動の方向を指定するように、空間内に順次選択的に電場を形成させるように制御できるので、よりスムーズな液体移動を達成できるようになる。

よって、本発明によれば、同一の表示内容を維持する場合には特に電圧を掛け続ける必要がなく、かつ、表示変更はより低電圧にて行える低消費電力で高コントラストの見やすい表示装置及び表示装置の駆動方法を提供できる。

以下図面により本発明の実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図（その１）であり、同図（Ａ）は白色表示保持状態を示す断面図、同図（Ｂ）は白色／黒色切換表示のための第１駆動電圧印加状態を示す断面図、同図（Ｃ）は白色／黒色切換表示のための第１駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第１移動状態を示す図である。

図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図（その２）であり、同図（Ｄ）は白色／黒色切換表示のための第２駆動電圧印加状態を示す断面図、同図（Ｅ）は白色／黒色切換表示のための第２駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第２移動状態を示す図、同図（Ｆ）は黒色表示保持状態を示す断面図である。

まず、この第１実施形態の表示装置の動作原理を説明する前に、より単純な構造のものに対して説明を行う。（図５から図８参照。）
図５は、電場による力の作用の動作原理を説明するための図面で、一つの連通路１５と第１電極板１１ａと第２電極板１１ｂが分かれていない一枚構成の単純の構造の表示装置の１画素に対応する部分の構成を示す断面図である。

図６は、図５の表示装置の表示動作を説明するための断面図であり、同図（Ａ）は白色表示状態を示す断面図、同図（Ｂ）は黒色表示状態を示す断面図である。

この表示装置は、１画素につき１辺Ｗの正方形の第１電極板１１ａ、第２電極板１１ｂを備え、この第１電極板１１ａと第２電極板１１ｂとは、この表示画素の周囲を正方形に囲む高さ２ｄ＋ｄｍの垂直隔壁（誘電体）１２に対応した空間を介して当該画素の表面側と裏面側とに平行にして対向配置される。

この第１電極板１１ａと第２電極板１１ｂとによる対向空間の中央部分には、縦×横がＷ×（Ｗ−ｈｗ）の長方形の第３電極板１１ｃが表示領域の一方の側の垂直隔壁１２の内側面に寄せて平行配置されると共に、この第３電極板１１ｃを間に挟み込んだ縦×横×高さがＷ×（Ｗ−ｈｗ）×ｄｍの長方形の中間隔壁（誘電体）１３が平行配置され、それぞれ高さｄの上層空間（第１空間）１４ａと下層空間（第２空間）１４ｂが形成される。

そして、前記中間隔壁１３の存在しない部分、つまり表示領域の他方の端の垂直隔壁１２の内側面に沿わせた縦×横がＷ×ｈｗ（＜＜ｗ）の細長い長方形の移動ホール（連通路）１５が上層空間１４ａと下層空間１４ｂとの一部連通孔として設けられる。

前記第１電極板１１ａは透明電極であり、この第１電極板１１ａは画素表面を構成するガラス板１６により被覆される。また中間隔壁１３の壁面および垂直隔壁１２の壁面は、何れも白色に着色される。さらに、この表示画素の裏面側は、例えば、画素表面を構成するガラス板１６と同じものからなる底板１７により被われる。

そして、上層空間１４ａおよび下層空間１４ｂからなる一連の空間１４ａ，１４ｂの内部には、当該一連空間１４ａ，１４ｂの容積の略半分の量で黒色に着色した液体（誘電体）１８が封入される。

この表示装置では、後述にて説明するように、第１〜第３電極板１１ａ〜１１ｃに対して選択的に電圧を印加することで、着色液体（誘電体）１８を上層空間１４ａの側または下層空間１４ｂの側へ移動させ、図６（Ａ）に示すように、下層空間１４ｂの側へ移動させた場合には、白色の中間隔壁１３の壁面および垂直隔壁１２の壁面が露出しているので、画素表面からみて白色表示の状態となり、図６（Ｂ）に示すように、上層空間１４ａの側へ移動させた場合には、黒色の着色液体１８が白色の中間隔壁１３の壁面および垂直隔壁１２の壁面を被覆するために、画素表面からみて黒色表示の状態となる。

なお、着色液体（誘電体）１８を、図６（Ａ）に示すように、下層空間１４ｂの側へ移動させた場合には、移動ホール１５の位置に着色液体１８の見える状態となるが、当該移動ホール１５の面積Ｗ×ｈｗは白色着色された中間隔壁１３の全体面積Ｗ×（Ｗ−ｈｗ）に比較して非常に小さいため、当該中間隔壁１３の白色に埋もれて認識されない。

次に、前記構成の表示装置における表示動作について、より詳細に説明する。

誘電体である着色液体１８に電場が掛かるとこの液体１８は分極する。分極した着色液体１８にかかっている電場が一様ではない(空間的に変化している)ところでは、着色液体１８はその分極の向きと電場成分の偏微分との関係に応じて電場から力を受ける。

着色液体１８の各部分が受ける力の大きさと向きは、着色液体１８の各部分の分極を双極子モーメントで近似し、各双極子モーメントの成分とそれぞれの双極子の位置での電場成分の偏微分とから考察できる。

双極子モーメントをＰ、電場をＥ、双極子が受ける力をＦとしたとき、
Ｆ＝（Ｐ・∇）Ｅ
である（Ｐ、Ｅ、Ｆはベクトル、∇はナブラ）。

この力は電場強度の２乗の勾配の大きいところで大きくなる。

このため、上層空間１４ａ、下層空間１４ｂ、移動ホール１５の中に適切な電場（電位の変化）を作り出すことで、着色液体１８を上層空間１４ａから下層空間１４ｂへ、あるいは下層空間１４ｂから上層空間１４ａへと移動させる主たる動力が得られる。

図７は、前記表示装置において第２電極板１１ｂと第３電極板１１ｃを０Ｖとし第１電極板１１ａに例えば１０Ｖの正電圧を印加した場合の画素内空間の電位分布イメージを示す図である。

この図７で示した電位分布イメージ図は、画素内空間断面の各点での電位を三次元的に表現した図である。

画素内空間断面の各点での電位は上方向の高さで表され、三次元の図の底面を構成する辺のうち、図示手前側の長辺（横軸）が第２電極板１１ｂに対応する位置であり、当該軸上での電位は０Ｖとなる。また、図示奥側にあるこれと平行な長辺が第１電極板１１ａに対応する位置であり、当該軸上での電位は１０Ｖとなる。すなわち、この２つの長辺に直交する短辺に沿う方向に、奥側が上層の電位、手前側が下層の電位、その半分あたりのところが中間隔壁層の電位となる。

上層空間１４ａでは、第１電極板１１ａの１０Ｖから第３電極板１１ｃの０Ｖ近くへと急激に電位が変化するが、移動ホール１５の位置に対応した他端付近の上層部分ではそれより緩やかに電位が変化し、下層部分で更になだらかに変化して第２電極板１１ｂで０Ｖとなる。そして、移動ホール１５の下方あたりを除く下層空間１４ｂの電位はどこも略０Ｖである。

図８は、前記図７で示した画素内空間の電位分布イメージに対応する電場分布イメージを示す図である。

電場については、電位の傾きから求めることができる。

この図８における３次元の電場分布イメージ図では、上方向の高さが電場の強さ（大きさ・絶対値）を表すもので、第１電極板１１ａ側の上層空間１４ａの電場は非常に強いが、第２電極板１１ｂ側の下層空間１４ｂの電場は非常に弱いことが分かる。

上層空間１４ａに対応する電場同士を比べると、移動ホール１５の上あたりの電場はそれ以外の電場より弱い。移動ホール１５の上下方向に対応した電場については、上層空間１４ａ、移動ホール１５内、下層空間１４ｂと下に行くほど電場は弱くなる。下層空間１４ｂでは移動ホール１５の下から離れるほど電場は弱くなり、移動ホール１５から離れた中間隔壁の下では電場は殆どない。

すなわち、図６（Ａ）に示すように、最初、着色液体１８がすべて下層空間１４ｂにあるときに、第２電極板１１ｂと第３電極板１１ｃを０Ｖにして第１電極板に１０Ｖの正電圧を印加すると、図８で示した電場分布イメージからも分かるように、移動ホール１５から離れたところの液体１８はほとんど分極しないが、移動ホール１５の中と移動ホール１５の下とその周辺の液体１８が分極する。この着色液体１８における分極の概略の方向は、図７で示した電位分布イメージから推測可能である。

この際、移動ホール１５内の液体１８と移動ホール１５の下方の液体１８には略上向き、また下層の液体１８で移動ホール１５の下方より外側の液体１８には概ね移動ホール１５の下方へと向かう力が加わる。これにより移動ホール１５にある液体１８は上層空間１４ａへと上がり、また移動ホール１５の下方にある液体１８は当該移動ホール１５へと上がり、さらに移動ホール１５下方の外側にある液体１８は移動ホール１５の下方へと集まって行く。

そして、移動ホール１５から上層空間１４ａに上がってきた着色液体１８は、同じ原理による力を受けて、その一部は更に上へ、一部は移動ホール１５の上から離れて第１電極板１１ａと中間隔壁１３で挟まれた空間の奥へと入って行く。

この際、上層空間１４ａである中間隔壁１３の上に入って来た着色液体１８は、そこの強い電場により強く分極はするが、当該電場は端のあたりを除いて略一様なので特には力を受けない。しかし、移動ホール１５を後から次々と上がって上層空間１４ａである中間隔壁１３の上に入って来る着色液体１８に押される形で上層空間１４ａの端の方へと移動して行く。

一方、中間隔壁１３の下にある下層空間１４ｂでの大部分の着色液体１８については、当該下層空間１４ｂの電場は略零なので殆ど力を受けない。しかし、液体１８には表面張力によりひとつになろうとする力が働くので、これら下層部分の液体１８も、前記移動ホール１５を通り上層空間１４ａへと移動する液体１８に引っ張られて当該移動ホール１５の方向へと動いていく。

このように、第２電極板１１ｂと第３電極板１１ｃを０Ｖにして第１電極板に１０Ｖの正電圧を印加することにより得られる電場空間と着色液体１８の表面張力、および後ろから押される力などの総合作用の結果、全体としての着色液体１８は、電場の弱い下層空間１４ｂの領域から電場の強い上層空間１４ａの領域へと移動して行く。

一方で、着色液体１８がすべて上層空間１４ａにあるときに、これを全て下層空間１４ｂへと移動させる時には、第１電極板１１ａと第３電極板１１ｃに０Ｖ、第２電極板１１ｂに例えば１０Ｖの正電圧を印加すればよく、前記同様の原理によって着色液体１８は下層空間１４ｂへと移動する。

そして、この表示装置では、着色液体１８を一旦上層空間１４ａまたは下層空間１４ｂに移動させてしまうと、その状態を維持するのに各電極板１１ａ〜１１ｃ間に電圧を掛ける必要がない。

すなわち、例えば各電極板１１ａ〜１１ｃに対する印加電圧を全て０Ｖにした場合には、表示画素空間内のすべての点で電位は０Ｖであり電場が無いので、着色液体１８は電場から全く力を受けることはないが、次のような力が寄与して上層空間１４ａまたは下層空間１４ｂに移動しきった着色液体１８はその場所に止まる。

通常、液体（１８）には表面張力により一つになり丸まろうとする性質があるが、この表示画素空間内の着色液体１８の体積はとても小さいのでその影響は大きい。上層空間１４ａまたは下層空間１４ｂへと移動し終えて一つに纏まった液体１８が、移動ホール１５を通って再び他方の層の空間へと入り込むには、この表面張力によって一つになり丸まろうとする性質の力に逆らわなければならない。

すなわち、この表示装置における着色液体１８の表面張力は、当該液体１８が現在の層の空間内に止まろうとする力として寄与する。また、移動ホール１５は非常に小さいので、ここを通過する際に着色液体１８は通過摩擦などによる抵抗力を受け、この通過摩擦などによる抵抗力も当該液体１８が現在の層の空間内に止まろうとする力として寄与する。さらに、着色液体１８は、それが接している上下や横の面との付着力も当該液体１８が現在の層の空間内に止まろうとする力として寄与する。

このように、中間隔壁１３の移動ホール１５を介して上下分離した上層空間１４ａと下層空間１４ｂのそれぞれにおける着色液体１８の表面張力や静止力として働く付着力の寄与により、通常の重力や熱運動や振動などによる外力が加わった場合でも、この着色液体１８が他の層の空間へ勝手に移動してしまうのを阻止することができる。

また、白色表示／黒色表示に応じて着色液体１８を移動させる空間を、中間隔壁１３の移動ホール１５を介して上下分離した上層空間１４ａと下層空間１４ｂとしたので、その空間が横に並べて設けられている場合に比べて、表示として利用できる面積（開口率）を大きくとることができる。

以上のような原理にしたがって、前記構成の表示装置によれば、表示内容を変えない限りは電力を加える必要がなく、非常に低消費電力で、高コントラスト、且つ広い視野角の見やすい表示装置を実現できる。

次に、前記図１Ａおよび図１Ｂの構成の表示装置に戻り、動作を説明する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る表示装置の前記表示切り換えに伴う駆動用の各電極板１１a1，１１a2、１１b1，１１b2、１１ｃに対する駆動電圧の印加状態を示すタイミングチャートである。

この第１実施形態の表示装置では、中間隔壁１３の他端側（図示左側）で垂直隔壁１２に沿って設けた着色液体１８の移動ホール１５ａに対して、該中間隔壁１３を挟んで反対側となる一端側（図示右側）で垂直隔壁１２に沿って例えば前記移動ホール１５ａと同一サイズ（ｈｗ×Ｗ）の通気ホール（通気路）１５ｂを設け、上層空間１４ａと下層空間１４ｂとの間での前記移動ホール１５ａを介した着色液体１８の移動に伴いその移動先空間で余分になる空気が移動元空間へと通気ホール１５ｂを通してスムーズに流れるようにする。

さらに、図示左側を移動ホール１５ａ、図示右側を通気ホール１５ｂとして固定化し、着色液体１８が当該移動ホール１５ａのみを介して上層空間１４ａまたは下層空間１４ｂへと移動するのに伴い通気ホール１５ｂのみを介して通気が行われるように、第１電極板１１ａをその中心付近にて左側と右側とで分離した第１左電極板１１a1と第１右電極板１１a2とし、また、第２電極板１１ｂもその中心付近にて左側と右側とで分離した第２左電極板１１b1と第２右電極板１１b2とする。そして、各電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2には、着色液体１８の前記移動ホール１５ａのみを介した移動が実現されるように、該着色液体１８を下層空間１４ｂから上層空間１４ａへと移動させるときには、第２左右電極板１１b1＋１１b2→第１第２左電極板１１a1＋１１b1→第１左右電極板１１a1，１１a2と順次時間差を持って駆動電圧（例えば１０Ｖ）を供給する。

すなわち、第１左右電極板１１a1＋１１a2、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第２左右電極板１１b1＋１１b2に駆動電圧（１０Ｖ）が印加されて、全ての着色液体１８が下層空間１４ｂへと移動されて保持されたとする。その後、図１Ａ（Ａ）に示すように、全電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2、１１ｃに対する駆動電圧がＯＦＦされて着色液体１８が下層空間１４ｂに保持されている白色表示の状態で、図１Ａ（Ｂ）に示すように、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第１第２左電極板１１a1＋１１b1に駆動電圧（１０Ｖ）が印加されると、これに伴い、上下層空間１４ａ，１４ｂ共に左半分の空間にのみ電場が掛かり、図１Ａ（Ｃ）に示すように、画素左側の移動ホール１５ａを介して着色液体１８の略半分が上層空間１４ａへと移動されてその電場のある左半分の空間で保持されると共に、上層空間１４ａへと移動されない残りの略半分の着色液体１８が下層空間１４ｂで電場の掛けられた左半分の空間へと横移動されて保持される。

続いて、図１Ｂ（Ｄ）に示すように、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第１左右電極板１１a1＋１１a2に駆動電圧（１０Ｖ）、第２左右電極板１１b1＋１１b2に０Ｖが切り換え印加されると、これに伴い、上層空間１４ａにのみ電場が掛かり、図１Ｂ（Ｅ）に示すように、前記下層空間１４ｂの左半分に横移動されて保持されていた着色液体１８が移動ホール１５ａを介して上層空間１４ａへと移動されると共に、これに押される形で当該上層空間１４ａの左半分に移動保持されていた着色液体１８が同空間１４ａ内の右側奥へと横移動され、全ての着色液体１８が上層空間１４ａへと移動されて保持される。これにより、黒色表示の状態に切り換わる。

その後は、図１Ｂ（Ｆ）に示すように、全ての極板をＯＦＦとしても黒色の表示が保持される。

したがって、前記構成の第１実施形態の表示装置によれば、中間隔壁１３の左端に移動ホール１５ａを、右端に通気ホール１５ｂを設けると共に、左右に分離した第１左右電極板１１a1，１１a2および第２左右電極板１１b1，１１b2を設け、第２左右電極板１１b1，１１b2→第１，第２左電極板１１a1，１１b1→第１左右電極板１１b1，１１b2の順で駆動電圧（１０Ｖ）を切り換え印加制御することで、電場の強い部分を右回りに切り換えることで、移動ホール１５ａを介した着色液体１８の上層空間１４ａへの移動に伴い、当該上層空間１４ａ内で余分になる空気は通気ホール１５ｂを介して下層空間１４ｂへとスムーズに移動されるので、表示内容を変えない限りは電力を加える必要がないだけでなく、着色液体１８を常にストレス無く移動させることができ、より高速な表示の切り換えや駆動の負荷が低減されることによる電力消費量の削減を実現できるようになる。

一方、上層空間１４ａに着色液体１８が移動保持された黒色表示の状態から再び移動ホール１５ａを介して当該着色液体１８を下層空間１４ｂへと移動させ、白色表示へと切り換えるための前記各電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2、第３電極板１１ｃに対する駆動電圧の印加制御については、前記白色表示から黒色表示へと切り換える場合と全く逆の手順で行えばよく、その詳細な説明を省略する。

また、上記実施形態の左右を反転し、電場の強い部分を右回りではなく、左回りに切り換えることで、表示を切り替えることも可能である。

さらに、上記実施形態において、上層空間から下層空間への移動時と下層空間から上層空間への移動時の液体が移動する連通路を同一とせず、連続的に回転させるように液体を移動させることで、表示を切り替えることも可能である。

なお、この表示装置の第１実施形態では、中間隔壁１３の左端に着色液体１８の移動ホール１５ａを、右端に通気ホール１５ｂを設けると共に、上下左右に分極配置した第１左右電極板１１a1，１１a2および第２左右電極板１１b1，１１b2によって所定の電極に所定のタイミングで駆動電圧を掛けることで、常に着色液体１８を画素一端の移動ホール１５ａを介して上下移動させると共に画素他端の通気ホール１５ｂを介して上下層間の通気を行わせる構成としたが、次の第２実施形態において説明するように、第１電極板１１ａ、第２電極板１１ｂそれぞれを左右に分けることはせずに、通気ホール１５ｂの内部およびその周囲に撥水処理を施して着色液体１８が馴染まないようにすることで、前記同様に常に着色液体１８を画素一端の移動ホール１５ａを介して上下移動させると共に画素他端の通気ホール１５ｂを介して上下層間の通気を行わせる構成としてもよい。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図であり、同図（Ａ）は白色表示保持状態を示す断面図、同図（Ｂ）は黒色表示保持状態を示す断面図である。

この第２実施形態の表示装置では、前記第１実施形態と同様に、中間隔壁１３の左端で垂直隔壁１２に沿って設けた着色液体１８の移動ホール１５ａに対して、該中間隔壁１３を挟んで反対側となる右端で垂直隔壁１２に沿って例えば前記移動ホール１５ａと同一サイズの通気ホール１５ｂを設けると共に、この通気ホール１５ｂの内側面および当該通気ホール１５ｂの位置に対応する垂直隔壁１２の壁面と第１および第２電極板１１ａ，１１ｂの一部に撥水処理Ｈを施し、上層空間１４ａと下層空間１４ｂとの間での前記移動ホール１５ａを介した着色液体１８の移動に伴いその移動先空間で余分になる空気が移動元空間へと通気ホール１５ｂを通してスムーズに流れるようにする。

なお、前記表示装置の上下層空間１４ａ，１４ｂにおいて、撥水処理を施した通気ホール１５ｂの周辺部分は着色液体１８を弾くので、着色液体１８の当該通気ホール１５ｂやその周辺部分への流れ込みは阻止される。

すなわち、図３（Ａ）に示すように、第１電極板１１ａ、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第２電極板１１ｂに駆動電圧（１０Ｖ）が印加されて、全ての着色液体１８が下層空間１４ｂへと移動されて保持されたとする。その後、着色液体１８が下層空間１４ｂに保持（駆動電圧印加無し）されている白色表示の状態では、当該下層空間１４ｂ内の着色液体１８は通気ホール１５ｂの下部から弾かれて移動ホール１５ａの方向へ少し寄った状態となって、維持されている。

そして、図３（Ｂ）に示すように、第２電極板１１ａ、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第１電極板１１ａに駆動電圧（１０Ｖ）を掛けると、上層空間１４ａに電場が発生し、これまで下層空間１４ｂに保持されていた着色液体１８が移動ホール１５ａを介して上層空間１４ａへと順次吸い上げられ、その先端が該上層空間１４ａの通気ホール１５ｂ直前の位置、つまり撥水処理部が始まる位置に達するまで移動され保持される。これにより、黒色表示の状態に切り換わる。

なお、その後は、全ての極板をＯＦＦとしても、上層空間１４ａ内の着色液体１８は通気ホール１５ｂの上部から弾かれて移動ホール１５ａの方向へ少し寄った状態で、黒色の表示が保持される。

したがって、前記構成の第２実施形態の表示装置によれば、中間隔壁１３の左端に移動ホール１５ａを、右端に通気ホール１５ｂを設けると共に、通気ホール１５ｂを含むその周辺部分には撥水処理を施して着色液体１８の流入を阻止し、第２電極板１１ｂ→第１電極板１１ａと駆動電圧（１０Ｖ）を切り換え印加制御することで、移動ホール１５ａを介した着色液体１８の上層空間１４ａへの移動に伴い、当該上層空間１４ａ内で余分になる空気は通気ホール１５ｂを介して下層空間１４ｂへとスムーズに移動されるので、表示内容を変えない限りは電力を加える必要がないだけでなく、着色液体１８を常にストレス無く移動させることができ、より高速な表示の切り換えや駆動の負荷が低減されることによる電力消費量の削減を実現できるようになる。

一方、上層空間１４ａに着色液体１８が移動保持された黒色表示の状態から再び移動ホール１５ａを介して当該着色液体１８を下層空間１４ｂへと移動させ、白色表示へと切り換えるための前記第１〜第３電極板１１ａ，１１ｂ、１１ｃに対する駆動電圧の印加制御については、前記白色表示から黒色表示へと切り換える場合と全く逆の手順で行えばよく、その詳細な説明を省略する。

また、上記実施形態の左右を反転し、撥水処理部を右側でなく左側に設けて、表示を切り替えることも可能である。

なお、前記表示装置において、中間隔壁１３の左端に設けた移動ホール１５ａを着色液体１８の移動専用とし、右端に設けた通気ホール１５ｂを前記着色液体１８の上下層空間１４ａ，１４ｂでの移動に伴う通気専用とするために、その第１実施形態では、上下層の空間１４ａ，１４ｂにてそれぞれ左右に分離した第１左右電極板１１a1，１１a2および第２左右電極板１１b1，１１b2を設け、第２左右電極板１１b1，１１b2→第１，第２左電極板１１a1，１１b1→第１左右電極板１１b1，１１b2の順で駆動電圧（１０Ｖ）を切り換え印加制御する構成とし、また前記第２実施形態では、通気ホール１５ｂおよびその周辺部分に撥水処理を施して該通気ホール１５ｂへの着色液体１８の浸入を阻止する構成としたが、次の第３実施形態において説明するように、前記第１左右電極板１１a1，１１a2および第２左右電極板１１b1，１１b2を設ける第１実施形態の構成と、前記通気ホール１５ｂおよびその周辺部分に撥水処理を施す第２実施形態の構成とを組み合わせた構成としてもよい。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図であり、同図（Ａ）は白色表示保持状態を示す断面図、同図（Ｂ）は白色／黒色切換表示のための第１駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第１移動状態を示す図、同図（Ｃ）は白色／黒色切換表示のための第２駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第２移動状態を示す図である。

この第３実施形態の表示装置では、前記第２実施形態と同様に、中間隔壁１３の左端で垂直隔壁１２に沿って設けた着色液体１８の移動ホール１５ａに対して、該中間隔壁１３を挟んで反対側となる右端で垂直隔壁１２に沿って例えば前記移動ホール１５ａと同一サイズの通気ホール１５ｂを設けると共に、この通気ホール１５ｂの内側面および当該通気ホール１５ｂの位置に対応する垂直隔壁１２の壁面と第１および第２電極板１１ａ，１１ｂの一部に撥水処理Ｈを施す。

この場合、図４（Ａ）に示すように、第１左右電極板１１a1＋１１a2、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第２左右電極板１１b1＋１１b2に駆動電圧（１０Ｖ）が印加されて、着色液体１８が下層空間１４ｂへと移動されて保持されたとする。その後、全電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2、１１ｃに対する駆動電圧がＯＦＦされて着色液体１８が下層空間１４ｂに保持されている白色表示の状態では、当該下層空間１４ｂ内の着色液体１８は通気ホール１５ｂの下部から弾かれて移動ホール１５ａの方向へ少し寄った状態となっている。

さらに、第３実施形態の表示装置では、前記第１実施形態と同様に、画素左側の移動ホール１５ａでは着色液体１８の移動のみ、画素右側の通気ホール１５ｂでは前記着色液体１８の移動に伴う通気のみ固定化されて成されるように、第１電極板１１ａをその中心付近にて左側と右側とで分離した第１左電極板１１a1と第１右電極板１１a2とし、また、第２電極板１１ｂもその中心付近にて左側と右側とで分離した第２左電極板１１b1と第２右電極板１１b2とする。そして、各電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2には、例えば着色液体１８を下層空間１４ｂから上層空間１４ａへと移動させるときには、第２左右電極板１１b1＋１１b2→第１第２左電極板１１a1＋１１b1→第１左右電極板１１a1，１１a2と順次時間差を持って駆動電圧（１０Ｖ）を印加する。

この第３実施形態に係る表示装置の表示切り換えに伴う駆動用の各電極板１１a1，１１a2、１１b1，１１b2、１１ｃに対する駆動電圧の印加状態を示すタイミングチャートは前記第１実施形態に係る表示装置に関する図２と同様である。

すなわち、図４（Ａ）に示すように、全電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2に対する駆動電圧がＯＦＦされて着色液体１８が下層空間１４ｂに通気ホール１５ｂの部分のみ避けて移動保持されている白色表示の状態で、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第１第２左電極板１１a1＋１１b1に駆動電圧（１０Ｖ）が印加されると、これに伴い、上下層空間１４ａ，１４ｂ共に左半分の空間にのみ電場が掛かり、図４（Ｂ）に示すように、画素左側の移動ホール１５ａを介して着色液体１８の略半分が上層空間１４ａへと移動されてその電場のある左半分の空間で保持されると共に、上層空間１４ａへと移動されない残りの略半分の着色液体１８が下層空間１４ｂで電場の掛けられた左半分の空間へと横移動されて保持される。

続いて、第３電極板１１ｃに０Ｖ、第２左右電極板１１b1＋１１b2に０Ｖ、第１左右電極板１１a1＋１１a2に駆動電圧（１０Ｖ）が切り換え印加されると、これに伴い、上層空間１４ａにのみ電場が掛かり、図４（Ｃ）に示すように、前記下層空間１４ｂの左半分に横移動されて保持されていた着色液体１８が移動ホール１５ａを介して上層空間１４ａへと移動されると共に、これに押される形で当該上層空間１４ａの左半分に移動保持されていた着色液体１８が同空間１４ａ内の右側奥へと横移動される。そしてその先端が上層空間１４ａの通気ホール１５ｂの直前の位置、つまり撥水処理部が始まる位置に達するまで移動されて保持される。これにより、黒色表示の状態へ切り換えられる。

その後は、全ての極板をＯＦＦとしても黒色の表示が保持される。なお、この黒色表示の状態にあっても、上層空間１４ａ内の着色液体１８は通気ホール１５ｂの上部から弾かれて移動ホール１５ａの方向へ少し寄った状態で保持される。

したがって、前記構成の第３実施形態の表示装置によれば、中間隔壁１３の左端に移動ホール１５ａを、右端に通気ホール１５ｂを設けると共に、通気ホール１５ｂを含むその周辺部分には撥水処理を施して着色液体１８の流入を阻止し、さらに、左右に分離した第１左右電極板１１a1，１１a2および第２左右電極板１１b1，１１b2を設け、第２左右電極板１１b1，１１b2→第１，第２左電極板１１a1，１１b1→第１左右電極板１１b1，１１b2の順で駆動電圧（１０Ｖ）を切り換え印加制御することで、電場の強い部分を右回りに切り換え、移動ホール１５ａを介した着色液体１８の上層空間１４ａへの移動に伴い、当該上層空間１４ａ内で余分になる空気は通気ホール１５ｂを介してより一層、下層空間１４ｂへとスムーズに移動されるので、表示内容を変えない限りは電力を加える必要がないだけでなく、着色液体１８を常にストレス無く移動させることができ、より高速な表示の切り換えや駆動の負荷が低減されることによる電力消費量の削減を実現できるようになる。

一方、上層空間１４ａに着色液体１８が移動保持された黒色表示の状態から再び移動ホール１５ａを介して当該着色液体１８を下層空間１４ｂへと移動させ、白色表示へと切り換えるための前記各電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2、第３電極板１１ｃに対する駆動電圧の印加制御については、前記白色表示から黒色表示へと切り換える場合と全く逆の手順で行えばよく、その詳細な説明を省略する。

また、上記実施形態の左右を反転し、電場の強い部分を右回りではなく、左回りに切り換えることで、表示を切り替えることも可能である。

さらに、上記実施形態において、上層空間から下層空間への移動時と下層空間から上層空間への移動時の液体が移動する連通路を同一とせず、連続的に回転させるように液体を移動させることで、表示を切り替えることも可能である。

なお、前記各実施形態おいて、全電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2、１１ｃに対する駆動電圧がＯＦＦの状態の代わりに、全電極板１１a1，１１a2，１１b1，１１b2、１１ｃが同電位（０Ｖ）であっても構わない。また、駆動電圧として、正電圧１０Ｖとして説明したが、例えば、−１０Ｖの負電圧であってもかまわない。

さらに、前記各実施形態おいて、着色液体（誘電体）は青、赤等の黒以外の色の着色であって良いし、中間、垂直の隔壁も白以外の色で着色されても構わない。

そして、前記各実施形態では、液体を着色液体として、液体の色を直接表示する形で説明したが、着色液体でなくても液体の移動により表示状態を変えるものであれば、液体色による空間形成体の一部の隠蔽による色変化でなく、散乱、干渉、屈折率の変化といった光学的な特性を使って表示状態を変化させる表示装置に利用してもよい。

また、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

本発明の第１実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図（その１）であり、同図（Ａ）は白色表示保持状態を示す断面図、同図（Ｂ）は白色／黒色切換表示のための第１駆動電圧印加状態を示す断面図、同図（Ｃ）は白色／黒色切換表示のための第１駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第１移動状態を示す図。 本発明の第１実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図（その２）であり、同図（Ｄ）は白色／黒色切換表示のための第２駆動電圧印加状態を示す断面図、同図（Ｅ）は白色／黒色切換表示のための第２駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第２移動状態を示す図、同図（Ｆ）は黒色表示保持状態を示す断面図。 前記第１実施形態に係る表示装置の表示切り換えに伴う駆動用の各電極板１１a1，１１a2、１１b1，１１b2、１１ｃに対する駆動電圧の印加状態を示すタイミングチャート。 本発明の第２実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図であり、同図（Ａ）は白色表示保持状態を示す断面図、同図（Ｂ）は黒色表示保持状態を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る表示装置の表示動作を説明するための断面図であり、同図（Ａ）は白色表示保持状態を示す断面図、同図（Ｂ）は白色／黒色切換表示のための第１駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第１移動状態を示す図、同図（Ｃ）は白色／黒色切換表示のための第２駆動電圧の印加に伴う着色液体１８の第２移動状態を示す図。 電場による力の作用の動作原理を説明するための図面で、一つの連通路１５と第１電極板１１ａと第２電極板１１ｂが分かれていない一枚構成の単純の構造の表示装置の１画素に対応する部分の構成を示す断面図。 前記図５の表示装置の表示動作を説明するための断面図であり、同図（Ａ）は白色表示状態を示す断面図、同図（Ｂ）は黒色表示状態を示す断面図。 前記表示装置において第２電極板１１ｂと第３電極板１１ｃを０Ｖとし第１電極板１１ａに１０Ｖの正電圧を印加した場合の画素内空間の電位分布イメージを示す図。 前記図７で示した画素内空間の電位分布イメージに対応する電場分布イメージを示す図。

符号の説明

１１ａ…第１電極板
１１a1…第１左電極板
１１a2…第１右電極板
１１ｂ…第２電極板
１１b1…第２左電極板
１１b2…第２右電極板
１１ｃ…第３電極板
１２ …垂直隔壁（誘電体）
１３ …中間隔壁（誘電体）
１４ａ…上層空間（第１空間）
１４ｂ…下層空間（第２空間）
１５、１５ａ…移動ホール（連通路）
１５ｂ…通気ホール（通気路）
１６ …ガラス板
１７ …底板
１８ …着色液体（誘電体）
Ｈ …撥水処理部分

Claims (6)

1. 中間隔壁を介して１画素単位で二つに分離された第１空間および第２空間と、
   前記第１空間側の一方側と他方側にそれぞれ分離して設けられた第１一方電極および第１他方電極と、
   前記第２空間側の一方側と他方側にそれぞれ分離して設けられた第２一方電極および第２他方電極と、
   前記中間隔壁に設けられた第３電極と、
   前記中間隔壁の端部に設けられ前記第１空間と第２空間とを連通させる少なくともひとつの連通路と、
   前記空間内に封入された誘電体の液体と、
   前記液体を前記第２空間から前記連通路を通して第１空間へと移動させるか、または前記液体を前記第１空間から前記連通路を通して第２空間へと移動させるように、前記第１一方電極、第１他方電極、第２一方電極、第２他方電極及び第３電極間に順次選択的に電場を形成する電場形成手段と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記連通路は複数あり、さらに、前記連通路の少なくとも一つは、その周辺部分に撥水処理が施されている通気路として用いることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記電場形成手段は、前記液体を、前記第２空間から前記連通路を通して第１空間へと移動させるときには、前記第１一方電極および前記第１一方電極とが同じ側にある前記第２一方電極、次に、前記第１一方電極および第１他方電極の順で前記第３電極との間に電場を形成させ、前記第１空間から前記連通路を通して第２空間へと移動させるときには、前記第１一方電極および前記第１一方電極と同じ側にある前記第２一方電極、次に、前記第２一方電極および第２他方電極の順で前記第３電極との間に電場を形成させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 中間隔壁を介して１画素単位で二つに分離された第１空間および第２空間と、
   前記第１空間側に設けられた第１電極と、
   前記第２空間側に設けられた第２電極と、
   前記中間隔壁に設けられた第３電極と、
   周辺部分に撥水処理が施されている通気路を少なくとも１つ含む前記第１空間と第２空間とを連通させる二つ以上の連通路と、
   前記空間内に封入された誘電体の液体と、
   前記液体を前記第２空間から前記通気路以外の連通路を通して第１空間へと移動させるか、または前記第１空間から前記通気路以外の連通路を通して第２空間へと移動させるように、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極間に選択的に電場を形成する電場形成手段と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
5. 前記連通路は、前記中間隔壁の両端部に一つずつ設けられる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の表示装置。
6. 画素を有する表示装置の駆動方法であって、
   前記各画素は、
   中間隔壁を介して１画素単位で二つに分離された第１空間および第２空間と、
   前記中間隔壁の端部に設けられ前記第１空間と第２空間とを連通させる少なくともひとつの連通路と、
   前記空間内で電場による力の作用にしたがって移動する誘電体の液体と、
   を備え、
   前記第１空間内に他より大きな電場を形成する工程と、
   前記第１空間内の一部及び第２空間内の一部に他より大きな電場を形成する工程と、
   前記第２空間内に他より大きな電場を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。

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