JP4491252B2 - Electrowetting device and display device - Google Patents

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    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G02B26/005—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid based on electrowetting

Description

本発明はエレクトロウエッティング現象を利用したエレクトロウェッティング装置、および、着色液滴のサイズを変化させることにより開口部の光量を変化させる光シャッター方式の表示装置に関するもので、特に着色液滴の球状復帰の促進技術に関するものである。 The present invention relates to an electrowetting device using an electrowetting phenomenon , and an optical shutter type display device that changes the amount of light in an opening by changing the size of a colored droplet , and in particular, a spherical shape of a colored droplet. This is related to the technology to promote return.

従来の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマデイスプレー（ＰＤＰ）、ゲストホストＬＣＤ、エロクトロクロミックディスプレー（ＥＣＤ）、電気泳動ディスプレー（ＥＰＤ）、有機ＥＬディスプレー（ＯＬＥＤ）等が夙に知られている。
しかしながら、これらの既知の表示装置は、輝度、コントラスト比、解像度、画面サイズ、高精細化、応答性、寿命、階調表示化、製造コスト等の点でそれぞれどこかに問題があり、高輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）で高コントラスト比（１０００：１）、高精細（２００ｐｐｉ）、大面積（８００×１２００ｍｍ）のすべての要求項目を満足する医療用ディスプレーとしては、どれも適していなかった。 Liquid crystal displays (LCD), plasma displays (PDP), guest host LCDs, electrochromic displays (ECD), electrophoretic displays (EPD), organic EL displays (OLED), etc. are well known as conventional display devices. It has been.
However, these known display devices have problems somewhere in terms of brightness, contrast ratio, resolution, screen size, high definition, responsiveness, lifetime, gradation display, manufacturing cost, etc. None of them was suitable as a medical display satisfying all requirements of (1000 cd / m 2), high contrast ratio (1000: 1), high definition (200 ppi), and large area (800 × 1200 mm).

この中でも特にＬＣＤが秀れているが、偏光板を用いていることから、光漏れにより黒輝度が高かったり、視野角依存性があるため、多人数での利用に問題があり、眼精疲労も生じた。また、ＰＯＰやＯＬＥＤのような自発光型の場合には十分な輝度やコントラスト比が得られず、画面全体に均一な輝度にすることが困難であったり（輝度ムラ）、全体を明るくして輝度を揃えると逆に寿命の点で問題があった。また、ＰＤＰは高精細化が困難であった。   Among them, LCD is particularly excellent, but because of the use of polarizing plates, black brightness is high due to light leakage and viewing angle dependence, so there are problems with use by many people, eye strain Also occurred. In the case of a self-luminous type such as POP or OLED, sufficient brightness and contrast ratio cannot be obtained, and it is difficult to obtain uniform brightness over the entire screen (brightness unevenness). On the contrary, there was a problem in terms of life when the brightness was made uniform. In addition, it is difficult to increase the definition of the PDP.

一方、エレクトロウエッティング現象を利用し、着色液滴のサイズを変化させることにより開口部の光量を変化させる光シャッター方式の表示装置は、特許文献１および２に記載したように公知である。   On the other hand, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, an optical shutter type display device that uses an electrowetting phenomenon to change the light amount of an opening by changing the size of a colored droplet is known.

特開平９−３１１６４３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-311643 特開平１０−３９８００号公報JP-A-10-39800

引用文献１および２ともにエレクトロウエッティング現象（ただし、この文献では「電気毛管現象」と記載。）を利用したディスプレイである。
特開平９−３１１６４３号公報は、電子ディスプレイシートを製造するための方式を提供するもので、電子ディスプレイシートを、外部面と内部面とをそれぞれ有する第１及び第２のシートと、これらの内部面との間の密閉空間と、第１のシートが内部面上の第１の種類の電極手段と、第１の種類の電極手段の上に置かれた絶縁層と、絶縁層の上に置かれかつ密閉空間にさらされている第２の種類の電極手段とを備え、絶縁層が第１の種類の電極手段を前記第２の種類の電極手段から絶縁するように構成されかつ配置され、更に第２の種類の電極手段を被覆する密閉空間内に置かれた液体の小滴と、第１の種類の電極手段及び第２の種類の電極手段を付勢する手段とを備え、第１の種類の電極手段及び第２の種類の電極手段が付勢される場合、液体小滴が拡大されるように構成されるようにしたものである。 Both cited references 1 and 2 are displays that use the electrowetting phenomenon (referred to as “electrocapillary phenomenon” in this document).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-311643 provides a method for manufacturing an electronic display sheet. The electronic display sheet includes a first sheet and a second sheet each having an outer surface and an inner surface, and an inner portion thereof. A sealed space between the surface, a first sheet of electrode means on the inner surface, an insulating layer placed on the first type of electrode means, and an insulating layer on the insulating layer. And a second type of electrode means exposed to the enclosed space, wherein the insulating layer is constructed and arranged to insulate the first type of electrode means from the second type of electrode means, And a liquid droplet placed in a sealed space covering the second type of electrode means, a first type of electrode means and a means for biasing the second type of electrode means. When the type of electrode means and the second type of electrode means are energized In which liquid droplets has to be adapted to be expanded.

特開平１０−３９８００号公報は、２枚のシート間の間隙の複数組の導電性着色液滴を利用する電気毛管ディスプレイシートを開示するもので、それぞれの組の着色液滴がそれぞれのシート上で対応する電極を有し、それぞれの組の着色液滴はその組内の他の着色液滴とは混和しないものであり、そしてそれぞれの着色液滴は個々の電気接続を有し、それぞれの組のそれぞれの着色液滴を選別的に起動することで、その組の少なくとも１つの着色液滴がそれぞれの組の着色液滴が共有する間隙で拡大して画像のカラー画素を形成するものである。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-39800 discloses an electrocapillary display sheet that uses a plurality of sets of conductive colored droplets in the gap between two sheets, and each set of colored droplets on each sheet. Each set of colored droplets is immiscible with the other colored droplets in the set, and each colored droplet has an individual electrical connection, By selectively activating each colored droplet in a set, at least one colored droplet in the set expands in a gap shared by each colored droplet to form a color pixel in the image. is there.

ところが、これらのいずれの表示装置にあっては、着色液滴の広がりは電界の力で速くなるものの、着色液滴の戻りは撥水性の作用のみで戻るため遅くなり、したがって応答性が悪かった。そのため動画表示が困難であった。
本発明は上記の欠点を解決するもので、着色液滴の戻りを速くして、表示応答性を良くしたエレクトロウェッティング装置、および表示応答性を良くして動画表示を可能とする表示装置を提供することにある。 However, in any of these display devices, although the spread of the colored droplets is accelerated by the force of the electric field, the return of the colored droplets is delayed because it returns only by the water-repellent action, and thus the responsiveness is poor. . Therefore, it is difficult to display a moving image.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and provides an electrowetting device that improves the display response by speeding up the return of colored droplets, and a display device that enables display of moving images with improved display response. Is to provide.

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、エレクトロウェッティング装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一電極、該第一電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された液滴とからなるエレクトロウェッティング装置において、前記絶縁層の上に、前記液滴を定常状態（電界がゼロのときの状態）で球状に維持する低表面エネルギ膜を設け、前記液滴の球状復帰を促進するための第三電極を設けたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第一電極と前記第二電極に印加する電圧により、前記液滴の広がりの大きさを制御することを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記液滴が着色液滴であることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のエレクトロウェッティング装置を用いたことを特徴とする。
このような構成とすることによって、着色液滴の戻りが速くなり、したがって表示応答性が良くなるので、動画表示が可能となる。

In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a first substrate constituting the lowermost layer of an electrowetting device, a first electrode provided on the first substrate, and an upper surface of the first electrode. An insulating layer provided on the insulating layer, a second electrode provided on the insulating layer, a cavity partition surrounding the second electrode with an interval, and a second base constituting an uppermost layer provided on the cavity partition In an electrowetting device comprising a material and droplets enclosed in the cavity partition, the droplet is maintained on the insulating layer in a steady state (state when the electric field is zero) in a spherical shape. A surface energy film is provided, and a third electrode for promoting the spherical return of the droplet is provided.
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the size of spreading of the droplet is controlled by a voltage applied to the first electrode and the second electrode.
The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2, characterized in that the droplets are colored droplets .
The invention according to claim 4 is characterized by using the electrowetting device according to any one of claims 1 to 3.
By adopting such a configuration, the return of the colored droplets is accelerated, and thus the display response is improved, so that a moving image can be displayed.

請求項５記載の発明は、請求項４記載の表示装置において、前記第三電極を前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、および前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設けたことを特徴とする。
このような構成とすることによって、第三電極を効果的な位置に配置できるので、着色液滴の戻りがより速くなる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the display device according to the fourth aspect , the third electrode is insulated from the second electrode, around the second electrode, in the second base material, and in the cavity. It is provided in at least one of the partitions.
By adopting such a configuration, the third electrode can be disposed at an effective position, so that the colored droplets can be returned more quickly.

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の表示装置において、第二電極あるいは第三電極が透明電極であることを特徴とする。
このような構成とすることによって、バックライト光が高効率で表示装置内を透過することができることとなる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the display device according to the fourth or fifth aspect , the second electrode or the third electrode is a transparent electrode.
With such a configuration, backlight light can be transmitted through the display device with high efficiency.

請求項７記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項記載の表示装置において、着色液滴を定常状態から変化させるための駆動源と、変化した着色液滴を定常状態に戻すための駆動源を有することを特徴とする。
このような構成とすることによって、各電極に最適なプラス又はマイナス電位を印加できるので、着色液滴の戻りが加速される。 According to a seventh aspect, in the display device of any one of claims 4-6, and a driving source for changing the colored droplet from the steady state, for returning the colored droplets that have changed to the steady state It has the drive source of.
By adopting such a configuration, an optimal positive or negative potential can be applied to each electrode, and the return of the colored droplets is accelerated.

以上の構成により、絶縁層の異なる領域間における着色液滴の移動を速やかに行えるので、表示応答性を良くし、したがって、表示応答性の良い、動画表示が可能な表示装置が得られる。   With the above configuration, the colored droplets can be quickly moved between different regions of the insulating layer, so that a display responsiveness is improved, and thus a display device with a good display responsiveness and capable of displaying a moving image can be obtained.

以上のように、本発明によれば、エレクトロウェッティング装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一透明電極、該第一透明電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された液滴とからなるエレクトロウェッティング装置において、前記絶縁層の上に、前記液滴を定常状態（電界がゼロのときの状態）で球状に維持する低表面エネルギ膜を設け、 前記液滴の球状復帰を促進するための第三電極を設けている。また、第三電極を、前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、さらに前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設け、これらの電極を透明電極で構成したので、表示用のために着色液滴を拡げたあと再び着色液滴を元の球状に戻す際に、戻し動作加速用の第三電極が働くので、着色液滴が高速に応答し、したがって高速の動画表示が可能なエレクトロウエッティングを用いた表示装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the first substrate constituting the lowermost layer of the electrowetting device , the first transparent electrode provided on the first substrate, and provided on the first transparent electrode An insulating layer formed on the insulating layer, a second electrode provided on the insulating layer, a cavity partition surrounding the second electrode at an interval, and a second base material constituting an uppermost layer provided on the cavity partition; In the electrowetting device comprising droplets enclosed in the cavity partition, low surface energy that maintains the droplets in a spherical shape in a steady state (state when the electric field is zero) on the insulating layer A film is provided, and a third electrode for promoting the spherical return of the droplet is provided. Further, the third electrode is provided around at least one of the second electrode, the second base material, and the cavity partition in a state insulated from the second electrode, and these electrodes are transparent electrodes. Because the third electrode for accelerating the return operation works when the colored droplets are expanded again for display and then returned to their original spherical shape, the colored droplets respond quickly. Therefore, it is possible to provide a display device using electrowetting capable of high-speed moving image display.

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず初めに、本発明が利用するエレクトロウエッティング現象について図１および図２に基づいて簡単に説明しておく。
エレクトロウエッテイング現象とは、電極を電解質（溶液）に浸すと電極表面と溶液との接触面で界面が形成され、この界面には電極側での金属イオンおよび自由電子と、溶液側の電解質イオンとにより、図１のように、いわゆる電気二重層ＥＤＬ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ）が形成され、そして金属−電解質の境界に電界が加わると表面張力の変化を誘発する現象をいう。 用いられる電極としては、導電性材料であれば何でもよい。例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌなどの金属、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2、ＴｉＯ2、などの金属酸化物、Ｇｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体、およびグラファイト、グラッシーカーボン、ダイヤモンドのどの炭素系などが挙げられる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the electrowetting phenomenon used by the present invention will be briefly described with reference to FIGS.
The electrowetting phenomenon is that when an electrode is immersed in an electrolyte (solution), an interface is formed at the contact surface between the electrode surface and the solution. At this interface, metal ions and free electrons on the electrode side and electrolyte ions on the solution side are formed. Thus, as shown in FIG. 1, a so-called electric double layer EDL (electric double layer) is formed, and a change in surface tension is induced when an electric field is applied to the metal-electrolyte boundary. Any electrode may be used as long as it is a conductive material. For example, metals such as Pt, Au, Ni, Al, metal oxides such as SnO 2 , In 2 O 3 , RuO 2 , TiO 2 , semiconductors such as Ge, Si, GaAs, and graphite, glassy carbon, diamond Any carbon type can be mentioned.

図２はこれに電圧を印加しない場合と印加した場合の変化を説明する図である。
（ａ）は外部電圧Ｖの印加がない場合で、この場合、電荷は金属−電解質の境界に現れて、電気二重層ＥＤＬを形成する。（ｂ）は外部電圧が印加された場合であり、この場合、電気二重層ＥＤＬにおける電荷密度は変化をし、その結果、表面張力γと接触角は増減する。
そしてこの場合、印加された電圧（Ｖ）とその結果の表面張力（γ）との関係式は、境界における熱力学解析によって導き出されることができ、その結果はリップマンの方程式を用いて式（１）のように表わされる。
γ＝γ0− １／２ｃＶ2 ・・・（１）
ここで、γ0は電圧ゼロ（すなわち、固体の表面は電荷ゼロ）時の固体−液体境界における表面張力、
ｃは単位面積当たりのキャパシタンスであり、電荷層は対称なヘルムホルツ・キャパシタをモデルとして仮定している。
外部から電圧が電解質と固体の間に加えられると、電荷と双極子には状態変化が起き、境界での表面エネルギに変化が生じる（図２参照）。特に、境界に電荷があると、表面領域を拡張するのに要する仕事が電荷間の反発力で減らされるため、表面張力の低下が起きるので拡張し易くなると考えられる。
リップマンの方程式（１）は、ヤング方程式（２）の導入によって接触角θを用いて表される。
γSL＝γSG−γLGｃｏｓθ ・・・（２）
ｃｏｓθ＝ｃｏｓθ0＋（１／γLG）×（１／２）ｃＶ2 ・・・（３）
ここで、θ0は境界層を横切る電界がゼロのときの接触角、
γSLは固体ー液体表面張力、
γLGは液体ーガス表面張力、
γSGは固体ーガス表面張力である。
γLGおよびγSGは印加電位に無関係な定数であると仮定する。
方程式（３）における接触角は液体と電極との間の印加電圧の関数となっている。
したがって、図２（ｂ）のように、液体と電極との間に電圧を印加すると、接液体が拡張する。本発明はこの現象を応用するものである。 FIG. 2 is a diagram for explaining the change between when the voltage is not applied and when the voltage is applied.
(A) shows a case where no external voltage V is applied. In this case, electric charges appear at the metal-electrolyte boundary to form the electric double layer EDL. (B) shows a case where an external voltage is applied. In this case, the charge density in the electric double layer EDL changes, and as a result, the surface tension γ and the contact angle increase or decrease.
In this case, the relational expression between the applied voltage (V) and the resulting surface tension (γ) can be derived by thermodynamic analysis at the boundary, and the result is expressed by the equation (1 ).
γ = γ 0 −1/2 cV 2 (1)
Where γ 0 is the surface tension at the solid-liquid boundary at zero voltage (ie, the solid surface has zero charge),
c is a capacitance per unit area, and the charge layer assumes a symmetrical Helmholtz capacitor as a model.
When an external voltage is applied between the electrolyte and the solid, the charge and the dipole change state, and the surface energy at the boundary changes (see FIG. 2). In particular, if there is an electric charge at the boundary, the work required to expand the surface region is reduced by the repulsive force between the charges, so that the surface tension is lowered, so that the expansion is facilitated.
Lippmann's equation (1) is expressed using the contact angle θ by introducing Young's equation (2).
γ SL = γ SG −γ LG cos θ (2)
cos θ = cos θ 0 + (1 / γ LG ) × (1/2) cV 2 (3)
Where θ 0 is the contact angle when the electric field across the boundary layer is zero,
γ SL is the solid-liquid surface tension,
γ LG is the liquid-gas surface tension,
γ SG is the solid-gas surface tension.
It is assumed that γ LG and γ SG are constants unrelated to the applied potential.
The contact angle in equation (3) is a function of the applied voltage between the liquid and the electrode.
Therefore, as shown in FIG. 2B, when a voltage is applied between the liquid and the electrode, the liquid contact expands. The present invention applies this phenomenon.

図３は本発明の第１の実施の形態に係るもので、（ａ）は従断面図、（ｂ）は一部切り欠き平面図である。
図において、１０は本発明の第１の実施の形態に係る表示装置、１２は表示装置１０の最下層を構成する第一透明基材、１４は第一透明基材１２の上に設けられた第一透明電極、１５は第二透明電極である。透明電極の材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が挙げられる。
１６は絶縁層で、これは下層の絶縁膜１６ａと該絶縁膜１６ａの上に設けられた低表面エネルギ膜１６ｂとから成る。低表面エネルギ膜は撥水性のよい材料でできた膜のことで、この上に載置した液体が拡がらずに球状を維持することが可能となる。低表面エネルギ−膜の材料としてはフッ素樹脂粒子を分散した材料が好ましく、フッ素樹脂粒子としては、例えばポリフッ化ビニル、ＰＶＤＦ、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）樹脂、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）
樹脂、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ−エチレン共重合体、ＰＦＡ（ＴＦＥ−パ−フルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（ＴＦＥ−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体）、ＥＰＥ（ＴＦＥ−ＨＦＰ−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、等が挙げられる。
１７はキャビティ仕切り、１８は表示装置１０の最上層を構成する第二透明基材、１９は本発明により設けられた第三透明電極である。 FIGS. 3A and 3B relate to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a secondary sectional view and FIG. 3B is a partially cutaway plan view.
In the figure, 10 is a display device according to the first embodiment of the present invention, 12 is a first transparent base material constituting the lowermost layer of the display device 10, and 14 is provided on the first transparent base material 12. A first transparent electrode 15 is a second transparent electrode. Examples of the material for the transparent electrode include ITO (Indium Tin Oxide).
Reference numeral 16 denotes an insulating layer, which comprises a lower insulating film 16a and a low surface energy film 16b provided on the insulating film 16a. The low surface energy film is a film made of a material having good water repellency, and the liquid placed thereon can be maintained in a spherical shape without spreading. The material for the low surface energy film is preferably a material in which fluororesin particles are dispersed. Examples of the fluororesin particles include polyvinyl fluoride, PVDF, tetrafluoroethylene (TFE) resin, and chlorotrifluoroethylene (CTFE).
Resin, ETFE, CTFE-ethylene copolymer, PFA (TFE-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (TFE-hexafluoropropylene (HFP) copolymer), EPE (TFE-HFP-perfluoroalkyl vinyl ether) Copolymer), and the like.
17 is a cavity partition, 18 is a second transparent base material constituting the uppermost layer of the display device 10, and 19 is a third transparent electrode provided according to the present invention.

第一透明電極１４は、表示装置１０の底面中央部に設けられた僅かな開口以外は表示装置１０の底面一面に敷設されており、第三透明電極１９は、第一透明電極１４に設けられた開口内に絶縁材を介して設けられているが、しかしこれに限られるものではなく、絶縁層１６内やその他にあってもよい。第二透明電極１５は低表面エネルギ膜１６ｂの上にあって、かつ図３（ｂ）から判るように、平面図的に見て第三透明電極１９の中心に位置している。   The first transparent electrode 14 is laid on the entire bottom surface of the display device 10 except for a slight opening provided at the center of the bottom surface of the display device 10, and the third transparent electrode 19 is provided on the first transparent electrode 14. However, the present invention is not limited to this, and may be in the insulating layer 16 or others. The second transparent electrode 15 is located on the low surface energy film 16b and is located at the center of the third transparent electrode 19 in plan view as can be seen from FIG.

Ｅはマイナス側が第二透明電極１５に接続され、プラス側が２つのスイッチＳ１，Ｓ２の共通端に接続されている直流電源、Ｓ１は直流電源Ｅのプラス側と第一透明電極１４の間の接続を開閉するスイッチ、Ｓ２は電源Ｅのプラス側と第三透明電極１９との間の接続を開閉するスイッチである。Ｗは着色液滴である。   E is a DC power source whose negative side is connected to the second transparent electrode 15, and its positive side is connected to the common end of the two switches S1 and S2. S1 is a connection between the positive side of the DC power source E and the first transparent electrode 14. S2 is a switch that opens and closes the connection between the positive side of the power source E and the third transparent electrode 19. W is a colored droplet.

次に、第１の実施の形態に係る表示装置１０の動作について説明する。
図４は、図３の表示装置の使用状態を説明する図で、（ａ）はスイッチＳ１、Ｓ２がオフ状態における着色液滴の定常状態、（ｂ）は黒表示状態、（ｃ）は白表示状態をそれぞれ示している。
図４（ａ）において、スイッチＳ１、Ｓ２がオフ（開）で、着色液滴の定常状態は「液滴縮み」（球状）となっている。したがって光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内→第二透明基材１８と透過するので、表示は「明」表示となる。 Next, the operation of the display device 10 according to the first embodiment will be described.
4A and 4B are diagrams for explaining the usage state of the display device of FIG. 3, in which FIG. 4A is a steady state of colored droplets when the switches S1 and S2 are OFF, FIG. 4B is a black display state, and FIG. Each display state is shown.
In FIG. 4A, the switches S1 and S2 are off (open), and the steady state of the colored droplet is “droplet shrinkage” (spherical). Therefore, the light L passes through the first transparent base material 12 → the first transparent electrode 14 → the insulating film 16a → the low surface energy film 16b → the inside of the cavity → the second transparent base material 18, so that the display becomes “bright”. .

図４（ｂ）はスイッチＳ１がオン、Ｓ２がオフであり、これによって第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に電圧Ｅが印加され、第一透明電極１４がプラス、第二透明電極１５がマイナスとなる。着色液滴Ｗは液体表面に電荷が誘起しているので、着色液滴Ｗはプラス電位の第一透明電極１４に吸引されることとなり、着色液滴はキャビテイの底面いっぱいに広がる。
したがって光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内の着色液滴Ｗに到達して、ここで遮光されるので、表示は「暗」表示となる。 In FIG. 4B, the switch S1 is on and the switch S2 is off, so that a voltage E is applied between the first transparent electrode 14 and the second transparent electrode 15, and the first transparent electrode 14 is positive and second. The transparent electrode 15 becomes negative. Since the colored droplets W are induced on the liquid surface, the colored droplets W are attracted to the first transparent electrode 14 having a positive potential, and the colored droplets spread over the bottom surface of the cavity.
Therefore, the light L reaches the colored liquid droplets W in the first transparent base material 12 → the first transparent electrode 14 → the insulating film 16a → the low surface energy film 16b → the cavity, and is blocked here. “Dark” is displayed.

図４（ｃ）は液体を強制的に戻して明表示とするもので、スイッチＳ１をオフ、Ｓ２をオンとすることによって第二透明電極１５がマイナス、本発明に係る第三透明電極１９がプラスとなり、着色液滴Ｗはプラス電位の第三透明電極１９に吸引されるため、着色液滴Ｗは図４（ｂ）の拡張状態から図４（ｃ）の球状へと急速に縮むこととなる。
したがって、光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内→第二透明基材１８と透過するので、表示は迅速に「明」表示に切り替わる。 FIG. 4C forcibly returns the liquid to make it bright, and when the switch S1 is turned off and S2 is turned on, the second transparent electrode 15 is negative, and the third transparent electrode 19 according to the present invention is Since the colored droplet W becomes positive and is attracted to the third transparent electrode 19 having a positive potential, the colored droplet W rapidly shrinks from the expanded state in FIG. 4B to the spherical shape in FIG. 4C. Become.
Accordingly, the light L passes through the first transparent base material 12 → the first transparent electrode 14 → the insulating film 16a → the low surface energy film 16b → the inside of the cavity → the second transparent base material 18, so that the display is quickly “bright”. Switch to display.

なお、図４（ｂ）においては、第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に電圧Ｅを印加して、本装置の最大明るさを得る例を示したが、この印加電圧を０からＥの間で変えることにより、着色液体の広がりの大きさを制御できるので、キャビティ内を通過する光の量を制御することができ、したがって中間調の明るさを制御できるようになる。
図５は中間調の制御例を示すもので、第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に印加する電圧を（ａ）は１／４Ｅ、（ｂ）は１／２Ｅ、（ｃ）は３／４Ｅとそれぞれしている。
したがって、（ａ）の印加電圧１／４Ｅにおいては液滴の広がりは多くなく、図４（ｂ）の例まではいかないが、透過率約７５％くらいの明るさとなっている。
（ｂ）の印加電圧１／２Ｅにおいては液滴の広がりは半分くらいまでに広がり、透過率約５０％くらいの明るさとなっている。
（ｃ）の印加電圧３／４Ｅにおいては液滴の広がりはかなり進み３／４くらいまでに広がっている。透過率約２５％くらいとなっている。
このように印加電圧Ｅを０からＥの間で変えることにより、中間調の明るさを制御できるようになる。 4B shows an example in which the voltage E is applied between the first transparent electrode 14 and the second transparent electrode 15 to obtain the maximum brightness of the apparatus. By changing between 0 and E, the magnitude of the spread of the colored liquid can be controlled, so that the amount of light passing through the cavity can be controlled, and therefore the brightness of the halftone can be controlled.
FIG. 5 shows an example of halftone control, in which the voltage applied between the first transparent electrode 14 and the second transparent electrode 15 is 1 / 4E, (b) is 1 / 2E, (c ) Is 3 / 4E respectively.
Therefore, at the applied voltage 1 / 4E of (a), the spread of the droplets is not large, and the example shown in FIG. 4 (b) is not achieved, but the transmittance is about 75%.
At the applied voltage 1 / 2E of (b), the spread of the droplet spreads to about half, and the brightness is about 50%.
At the applied voltage 3 / 4E in (c), the spread of the droplets proceeds considerably and spreads to about 3/4. The transmittance is about 25%.
Thus, by changing the applied voltage E between 0 and E, the brightness of the halftone can be controlled.

図６は比較例としての従来の表示装置の従断面図を、図４に対応させて示したものである。
図において、３０は従来の表示装置、３２は表示装置３０の最下層を構成する第一透明基材、３４は第一透明基材３２の上に設けられた第一透明電極、３５は第二透明電極、３６は絶縁層で、絶縁膜３６ａとこの絶縁膜３６ａの上に設けられた低表面エネルギ膜３６ｂとから成る。３７はキャビティ仕切り、３８は表示装置３０の最上層を構成する第二透明基材である。
Ｅはマイナス側が第二透明電極３５に接続され、プラス側がスイッチＳ１の一端に接続されている直流電源、Ｓ１は直流電源Ｅのプラス側と第一透明電極３４の間の接続を開閉するスイッチである。Ｗは着色液滴である。
従来装置には当然のことながら第三透明電極（図４の１９）が存在しない。 FIG. 6 is a cross sectional view of a conventional display device as a comparative example corresponding to FIG.
In the figure, 30 is a conventional display device, 32 is a first transparent substrate constituting the lowermost layer of the display device 30, 34 is a first transparent electrode provided on the first transparent substrate 32, and 35 is a second electrode. The transparent electrode 36 is an insulating layer, and includes an insulating film 36a and a low surface energy film 36b provided on the insulating film 36a. Reference numeral 37 denotes a cavity partition, and 38 denotes a second transparent base material constituting the uppermost layer of the display device 30.
E is a DC power source whose negative side is connected to the second transparent electrode 35 and its positive side is connected to one end of the switch S1, and S1 is a switch that opens and closes the connection between the positive side of the DC power source E and the first transparent electrode 34. is there. W is a colored droplet.
As a matter of course, there is no third transparent electrode (19 in FIG. 4) in the conventional apparatus.

次に、図６の表示装置３０の動作について説明する。
図６において、（ａ）はスイッチをオフにした状態で、着色液体の取る定常状態、（ｂ）は黒表示状態、（ｃ）は白表示状態をそれぞれ示している。
図６（ａ）において、スイッチＳ１がオフ（開）で、着色液滴の状態は「液滴縮み」（球状）となっており、したがって光Ｌは、第一透明基材３２→第一透明電極３４→絶縁膜３６ａ→低表面エネルギ膜３６ｂ→キャビティ内→第二透明基材３８と透過するので、表示は「明」表示である。 Next, the operation of the display device 30 in FIG. 6 will be described.
In FIG. 6, (a) shows the steady state taken by the colored liquid with the switch turned off, (b) shows the black display state, and (c) shows the white display state.
In FIG. 6A, the switch S1 is OFF (open), and the state of the colored droplet is “droplet contraction” (spherical), and therefore the light L is transmitted from the first transparent base material 32 to the first transparent substrate. Since the electrode 34 → the insulating film 36a → the low surface energy film 36b → the inside of the cavity → the second transparent base material 38 is transmitted, the display is “bright”.

図６（ｂ）はスイッチＳ１がオンであり、これによって第一透明電極３４と第二透明電極３５との間に電圧が印加され、第一透明電極３４がプラス、第二透明電極３５がマイナスとなる。着色液滴Ｗは液体表面に電荷が誘起しているので、着色液滴Ｗはプラス電位の第一透明電極３４に吸引され、着色液滴はキャビテイの底面いっぱいに広がる。
したがって光Ｌは、第一透明基材３２→第一透明電極３４→絶縁膜３６ａ→低表面エネルギ膜３６ｂ→キャビティ内の着色液滴Ｗに到達して、ここで遮光されるので、表示は「暗」表示となる。 In FIG. 6B, the switch S1 is turned on, whereby a voltage is applied between the first transparent electrode 34 and the second transparent electrode 35, the first transparent electrode 34 is positive, and the second transparent electrode 35 is negative. It becomes. Since the colored droplets W are charged on the liquid surface, the colored droplets W are attracted to the first transparent electrode 34 having a positive potential, and the colored droplets spread over the bottom surface of the cavity.
Therefore, the light L reaches the colored liquid droplets W in the first transparent base material 32 → the first transparent electrode 34 → the insulating film 36a → the low surface energy film 36b → the cavity, and is blocked here. “Dark” is displayed.

図６（ｃ）は、スイッチＳ１を再びオフとすることによって、それまでプラス電位だった第一透明電極３４の電位が除去され、着色液滴Ｗは定常状態である「液滴縮み」（球状）へ撥水性の作用で自然復帰する。
したがって、光Ｌは、第一透明基材３２→第一透明電極３４→絶縁膜３６ａ→低表面エネルギ膜３６ｂ→キャビティ内→第二透明基材３８と透過するので、表示は明表示へ戻る。 In FIG. 6C, when the switch S1 is turned off again, the potential of the first transparent electrode 34 which has been a positive potential is removed, and the colored droplet W is in a steady state “droplet shrinkage” (spherical shape). ) Naturally reverts to water repellent action.
Accordingly, the light L passes through the first transparent base material 32 → the first transparent electrode 34 → the insulating film 36a → the low surface energy film 36b → the inside of the cavity → the second transparent base material 38, so that the display returns to the bright display.

表１は実施例と比較例の立上りおよび立下り時間を測定した結果表である。

Figure 0004491252
Table 1 shows the results of measuring the rise and fall times of the examples and comparative examples.
Figure 0004491252

表１から判るように、実施例によれば立上りは１５（ｍｓｅｃ）であり、立下りは１９（ｍｓｅｃ）である。これに対して比較例によれば、立上りは１５（ｍｓｅｃ）で同じであるが、立下りが５５０（ｍｓｅｃ）と実施例に比べて、何と１桁強以上の遅れが生じている。すなわち、比較例では、着色液滴の広がりは電界の力で速くなるものの、着色液滴の戻りは撥水性の作用のみで戻るため遅くなり、したがって応答性が悪かった。
これに対して、本発明では、第三電極が着色液滴の戻りを加速するので、表示応答性がよくなることが確認できた。 As can be seen from Table 1, according to the embodiment, the rising edge is 15 (msec) and the falling edge is 19 (msec). On the other hand, according to the comparative example, the rise is the same at 15 (msec), but the fall is 550 (msec), which is a little more than an order of magnitude delay compared to the embodiment. That is, in the comparative example, the spread of the colored droplets is accelerated by the electric field force, but the return of the colored droplets is delayed because it returns only by the water-repellent action, and therefore the responsiveness is poor.
In contrast, in the present invention, it was confirmed that the display response was improved because the third electrode accelerates the return of the colored droplets.

［第２の実施の形態］
図７は本発明の第２の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示時、（ｂ）は明表示時の各従断面図である。
図において、１０は本発明の第２の実施の形態に係る表示装置であり、その構成は第１の実施の形態に係る表示装置と同じなので説明は省略する。
異なる点は、第三スイッチＳ３を設けて液滴復帰時にも第一透明電極を積極的に利用し、暗表示時から明表示時への移行をさらに加速させた点である。
直流電源Ｅのマイナス側と第一透明電極１４との間に、スイッチＳ２と同じ動作（スイッチＳ１のオフ時にオンとなり、逆にオン時にオフとなる動作）をするスイッチＳ３を介在させている。 [Second Embodiment]
FIGS. 7A and 7B relate to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a secondary sectional view at the time of dark display, and FIG.
In the figure, reference numeral 10 denotes a display device according to the second embodiment of the present invention, and since its configuration is the same as that of the display device according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
The difference is that the third switch S3 is provided to positively use the first transparent electrode even when the droplet is restored, thereby further accelerating the transition from the dark display to the bright display.
Between the negative side of the direct current power source E and the first transparent electrode 14, a switch S3 that performs the same operation as the switch S2 (an operation that is turned on when the switch S1 is turned off and turned off when the switch S1 is turned on) is interposed.

次に、図７の表示装置１０の動作について説明する。
図７（ａ）では、スイッチＳ１がオンで、スイッチＳ２、Ｓ３は共にオフである。この状態は図４（ｂ）と同一である。したがって、第一透明電極１４と第二透明電極１５との間に電圧が印加され、第一透明電極１４がプラス、第二透明電極１５がマイナス、液体表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗはプラス電位の第一透明電極１４に吸引されるため、着色液滴状態はキャビテイの底面いっぱいに広がり、したがって光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内の着色液滴Ｗに到達して、ここで遮光されるので、表示は「暗」表示となる。 Next, the operation of the display device 10 of FIG. 7 will be described.
In FIG. 7A, the switch S1 is on and the switches S2 and S3 are both off. This state is the same as in FIG. Therefore, a voltage is applied between the first transparent electrode 14 and the second transparent electrode 15, the first transparent electrode 14 is positive, the second transparent electrode 15 is negative, and the colored liquid droplet is induced on the liquid surface. Since W is attracted to the first transparent electrode 14 having a positive potential, the colored droplet state spreads over the bottom surface of the cavity, so that the light L is transmitted from the first transparent substrate 12 to the first transparent electrode 14 to the insulating film 16a. Since the low surface energy film 16b reaches the colored droplet W in the cavity and is shielded from light, the display becomes “dark”.

次に、明表示に急速転換する図７（ｂ）においては、図４（ｃ）と同じくスイッチＳ１をオフ、Ｓ２をオンとして第二透明電極１５がマイナス、第三透明電極１９がプラスとする他に、スイッチＳ３のオンで第一透明電極１４もマイナスとすることによって着色液滴Ｗは第１実施形態によるプラス電位の第三透明電極１９に吸引されるとともに、マイナス電位の第一透明電極１４に反発するので、着色液滴Ｗは図７（ａ）の拡張状態から球状へと加速度的に縮むこととなる。
したがって、光Ｌは、第一透明基材１２→第一透明電極１４→絶縁膜１６ａ→低表面エネルギ膜１６ｂ→キャビティ内→第二透明基材１８と透過するので、表示は迅速に「明」表示となる。 Next, in FIG. 7B, which rapidly changes to a bright display, the switch S1 is turned off, the switch S2 is turned on, the second transparent electrode 15 is negative, and the third transparent electrode 19 is positive, as in FIG. 4C. In addition, when the switch S3 is turned on and the first transparent electrode 14 is also negative, the colored droplet W is attracted to the positive third transparent electrode 19 according to the first embodiment, and the negative first transparent electrode. 14, the colored droplets W are accelerated and shrunk from the expanded state of FIG. 7A to a spherical shape.
Accordingly, the light L passes through the first transparent base material 12 → the first transparent electrode 14 → the insulating film 16a → the low surface energy film 16b → the inside of the cavity → the second transparent base material 18, so that the display is quickly “bright”. Display.

なお、以上の説明では印加電圧を０とＥしかしなかったが、この間で印加電圧を種々変えることにより、着色液体の広がりの大きさを制御して、中間調の明るさを制御できるようにもできる。   In the above description, the applied voltage is only 0 and E. However, by changing the applied voltage during this period, the spread of the colored liquid can be controlled to control the brightness of the halftone. it can.

［第３の実施の形態］
図８は本発明の第３の実施の形態に係るもので、第三透明電極の取付位置の変形例に関し、（ａ）はキャビティ天井の中央部の設けた例、（ｂ）はキャビティ天井に環状に設けた例、（ｃ）はキャビティ仕切りに設けた例をそれぞれ示している。
図８（ａ）〜（ｃ）は、いずれも暗表示から明表示に急速転換するときの図を示すものである。第三透明電極１９の取付位置以外の構成はすべて図３と同じであるので、これらの構成および作用については説明を省略する。 [Third Embodiment]
FIG. 8 relates to the third embodiment of the present invention, and relates to a modified example of the mounting position of the third transparent electrode. (A) is an example in which the central part of the cavity ceiling is provided, and (b) is in the cavity ceiling. An example provided in an annular shape and (c) show an example provided in a cavity partition.
FIGS. 8A to 8C are diagrams showing a rapid transition from dark display to bright display. Since the configuration other than the mounting position of the third transparent electrode 19 is the same as that in FIG. 3, the description of these configurations and operations is omitted.

まず、図８（ａ）について説明する。
図８（ａ）において、第三透明電極１９は面積の狭い円形透明電極であり、キャビティ天井の中央部、すなわち表示装置の最上層を構成する第二透明基材１８の真ん中に設けられている。暗表示から明表示に急速転換するときは、図のように第三透明電極をプラスにすると、液体表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗは第三透明電極１９に吸引されるので、着色液滴Ｗは図８（ａ）の球状へと加速度的に縮むこととなる。 First, FIG. 8A will be described.
In FIG. 8A, the third transparent electrode 19 is a circular transparent electrode having a small area, and is provided in the center of the cavity ceiling, that is, in the middle of the second transparent substrate 18 constituting the uppermost layer of the display device. . When rapidly changing from the dark display to the bright display, if the third transparent electrode is made positive as shown in the figure, the colored droplets W in which charges are induced on the liquid surface are attracted to the third transparent electrode 19, The colored droplet W will shrink at an accelerated speed into the spherical shape shown in FIG.

次に、図８（ｂ）について説明する。
図８（ｂ）において、第三透明電極１９は第二透明電極１５を中心とする大きな同心円の環状透明電極であり、キャビティ天井である第二透明基材１８に設けられている。暗表示から明表示に急速転換するときは、図のように第三透明電極をマイナスにすると、表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗは第三透明電極１９に対して反発し、着色液滴Ｗは図８（ｂ）の球状へと加速度的に縮むこととなる。 Next, FIG. 8B will be described.
In FIG. 8B, the third transparent electrode 19 is a large concentric annular transparent electrode centered on the second transparent electrode 15, and is provided on the second transparent substrate 18 that is a cavity ceiling. When the display is rapidly changed from the dark display to the bright display, if the third transparent electrode is made negative as shown in the figure, the colored droplet W in which charges are induced on the surface repels the third transparent electrode 19 and is colored. The droplet W is accelerated and shrunk into a spherical shape as shown in FIG.

そして、図８（ｃ）について説明する。
図８（ｃ）において、第三透明電極１９はキャビティ仕切り１７に設けられている。暗表示から明表示に急速転換するときは、図のように第三透明電極をマイナスにすると、表面に電荷が誘起している着色液滴Ｗは第三透明電極１９に対して反発し、着色液滴Ｗは図８（ｃ）の球状へと加速度的に縮むこととなる。 Then, FIG. 8C will be described.
In FIG. 8C, the third transparent electrode 19 is provided in the cavity partition 17. When the display is rapidly changed from the dark display to the bright display, if the third transparent electrode is made negative as shown in the figure, the colored droplet W in which charges are induced on the surface repels the third transparent electrode 19 and is colored. The droplet W is accelerated and shrunk into a spherical shape in FIG.

以上、第一実施の形態における第三電極について、その変形例を３つ示したが、第一実施の形態を含めて、これらは２つ以上を併用することも可能であり、むしろその方が推奨される。   As mentioned above, about the 3rd electrode in 1st embodiment, the three modifications were shown, However, including 1st embodiment, these can also use 2 or more together, rather it is the one. Recommended.

［第４の実施の形態］
図９は本発明の第４の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示、（ｂ）は明表示、（ｃ）はその回路図である。
図において、６０は本発明の第４の実施の形態に係る表示装置、１２は表示装置６０の最下層を構成する第一透明基材、１４ａ、１４ｂは第一透明基材１２の上に設けられた第一電極である。第一電極１４ｂは透明電極であるが、第一電極１４ａは必ずしも透明電極である必要はない（ただし、以下では纏めて第一透明電極１４ａ、１４ｂという）。１６は絶縁層で、これは下層の絶縁膜１６ａと該絶縁膜１６ａの上に設けられた低表面エネルギ膜１６ｂとから成る。１７はキャビティ仕切り、１８は表示装置６０の最上層を構成する第二透明基材、１９ａは第二透明電極、ＳＨは遮光用のシェードである。第一電極１４ａが透明電極でないときは、この遮光用のシェードＳＨは省略することができる。そしてＷは着色液滴である。第一透明電極１４ａ，ｂと第二透明電極１９ａとで対向する対の電極を構成し、第一透明電極１４ａは平面図で見てシェードＳＨの範囲内に、また第一透明電極１４ｂはシェードＳＨの範囲外に納められている。
なお、第二透明電極１９ａは、第二透明基材１８の内部に存在してもよく、また第二透明基材１８の表面にあってもよい。 [Fourth Embodiment]
FIG. 9 relates to the fourth embodiment of the present invention, where (a) is a dark display, (b) is a bright display, and (c) is a circuit diagram thereof.
In the figure, 60 is a display device according to the fourth embodiment of the present invention, 12 is a first transparent substrate constituting the lowermost layer of the display device 60, and 14 a and 14 b are provided on the first transparent substrate 12. The first electrode. The first electrode 14b is a transparent electrode, but the first electrode 14a does not necessarily need to be a transparent electrode (however, hereinafter referred to collectively as the first transparent electrodes 14a and 14b). Reference numeral 16 denotes an insulating layer, which comprises a lower insulating film 16a and a low surface energy film 16b provided on the insulating film 16a. 17 is a cavity partition, 18 is a second transparent substrate constituting the uppermost layer of the display device 60, 19a is a second transparent electrode, and SH is a shade for light shielding. When the first electrode 14a is not a transparent electrode, the shade SH for light shielding can be omitted. W is a colored droplet. The first transparent electrode 14a, b and the second transparent electrode 19a constitute a pair of opposing electrodes. The first transparent electrode 14a is within the range of the shade SH as seen in a plan view, and the first transparent electrode 14b is the shade. It falls outside the SH range.
The second transparent electrode 19a may be present inside the second transparent substrate 18 or may be on the surface of the second transparent substrate 18.

図９（ｃ）において、Ｅは直流電源で、そのプラス側が２端子切替スイッチＳ１の共通端子に接続され、そのマイナス側端子は第二透明電極１９ａに接続されている。
２端子切替スイッチＳ１の一方の端子ａは第一透明電極１４ａに、他方の端子ｂは第一透明電極１４ｂにそれぞれ接続されている。
また、２つのオン・オフスイッチＳ２，Ｓ３のうち、一方のスイッチＳ２は第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａとの間に接続され、他方のスイッチＳ３は第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａとの間に接続されている。 In FIG. 9C, E is a DC power supply, the positive side is connected to the common terminal of the two-terminal changeover switch S1, and the negative side terminal is connected to the second transparent electrode 19a.
One terminal a of the two-terminal selector switch S1 is connected to the first transparent electrode 14a, and the other terminal b is connected to the first transparent electrode 14b.
Of the two on / off switches S2 and S3, one switch S2 is connected between the first transparent electrode 14a and the second transparent electrode 19a, and the other switch S3 is connected to the first transparent electrode 14b and the second transparent electrode 14a. It is connected between the transparent electrode 19a.

（イ）では、スイッチＳ１がａ側にオン（閉）で、スイッチＳ２がオフ（開）で、スイッチＳ３がオン（閉）状態である。したがって、第一透明電極１４ａがプラス電位、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａがマイナス電位である。
（ロ）では、スイッチＳ１がｂ側にオンで、スイッチＳ２がオンで、スイッチＳ３がオフ態である。したがって、第一透明電極１４ｂがプラス電位、第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａがマイナス電位である。 In (a), the switch S1 is on (closed) to the a side, the switch S2 is off (open), and the switch S3 is on (closed). Therefore, the first transparent electrode 14a has a positive potential, and the first transparent electrode 14b and the second transparent electrode 19a have a negative potential.
In (b), the switch S1 is on to the b side, the switch S2 is on, and the switch S3 is off. Therefore, the first transparent electrode 14b has a positive potential, and the first transparent electrode 14a and the second transparent electrode 19a have a negative potential.

次に、第４の実施の形態に係る表示装置の動作について説明する。
図９（ａ）は、表示装置６０の暗表示状態を説明する図で、スイッチ群はちょうど図９（ｃ）の（ロ）の状態にある。したがって、第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａとで構成される対電極はマイナス、また、第一透明電極１４ｂはプラスとなっているので、着色液滴は液体表面にマイナス電荷が誘起しているから、第一透明電極１４ａと第二透明電極１９ａから反発力を受け、第一透明電極１４ｂから吸引力を受け、図３（ａ）のように、シェードＳＨの範囲外に速やかに移動している。したがって、バックライトは着色液滴で遮光され、暗表示となる。 Next, the operation of the display device according to the fourth embodiment will be described.
FIG. 9A is a diagram for explaining a dark display state of the display device 60, and the switch group is in the state of (b) in FIG. 9C. Therefore, since the counter electrode composed of the first transparent electrode 14a and the second transparent electrode 19a is negative and the first transparent electrode 14b is positive, the colored droplets induce a negative charge on the liquid surface. Therefore, it receives a repulsive force from the first transparent electrode 14a and the second transparent electrode 19a, receives a suction force from the first transparent electrode 14b, and moves quickly outside the range of the shade SH as shown in FIG. is doing. Therefore, the backlight is shielded by the colored droplets and dark display is obtained.

次に、スイッチ群を図９（ｃ）の（イ）の状態にすると、第一透明電極１４ａはプラス、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａはマイナスとなっているので、着色液滴は液体表面にマイナス電荷が誘起しているから、第一透明電極１４ａから吸引力を受け、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａから反発力を受け、着色液滴は図（ｂ）のように、シェードＳＨの範囲内に速やかに移動している。したがって、バックライトは着色液滴で遮光されなくなり、明表示となる。   Next, when the switch group is set to the state of (a) in FIG. 9C, the first transparent electrode 14a is positive, and the first transparent electrode 14b and the second transparent electrode 19a are negative. Since a negative charge is induced on the surface of the liquid, it receives an attractive force from the first transparent electrode 14a, receives a repulsive force from the first transparent electrode 14b and the second transparent electrode 19a, and the colored droplets in FIG. Thus, it moves quickly within the range of the shade SH. Accordingly, the backlight is not shielded by the colored droplets, and a bright display is obtained.

なお、以上の説明では印加電圧を０（明）とＥ（暗）の２値制御しかしなかったが、前述の実施の形態の場合と同じく印加電圧を０とＥの間で種々に変えることにより、着色液滴の広がりの大きさを制御して、中間調の明るさを制御するようにすることももちろん可能である。   In the above description, the applied voltage is only binary control of 0 (bright) and E (dark), but by changing the applied voltage between 0 and E variously as in the case of the above-described embodiment. Of course, it is possible to control the brightness of the halftone by controlling the size of the spread of the colored droplets.

また、図９において、第一透明電極１４ｂを無くして、かつ第二透明電極１９ａの大きさを半分にしかつ第一電極１４ａ側にのみ対向配置させ、さらに第一透明電極１４ａと同じ極性になるよう構成し、しかも透明電極にする必要はなく通常の電極構成とし、そして着色液滴を遮光効果の大きい黒色液滴とすることで、図９の変形例を構成することができる。
明表示の場合は、第一透明電極１４ｂと第二透明電極１９ａをプラス電位としてマイナス荷電誘起の黒色液滴を図（ｂ）のように第一電極１４ａ側に完全に吸引させることで、明表示できる。
暗表示の場合は、第一電極１４ａおよび第二電極１９ａを無電界状態とすることで吸引力を無くし、重力によって黒色液滴が絶縁層の面に一面に広がることで、黒色液滴効果により僅かの液膜厚で遮光させることができる。
このようにすれば、透明電極数および電極面積を減らすことができ、使用する電源も明表示の場合のみ使用して暗表示の場合は電源を使用しないので電源を小型化、長時間使用可とすることができる。 Further, in FIG. 9, the first transparent electrode 14b is eliminated, the size of the second transparent electrode 19a is halved, and the first transparent electrode 14a is disposed opposite to the first transparent electrode 14a, and the same polarity as the first transparent electrode 14a is obtained. The modification shown in FIG. 9 can be configured by using a normal electrode configuration without the need for a transparent electrode and by using colored droplets as black droplets having a large light shielding effect.
In the case of bright display, the first transparent electrode 14b and the second transparent electrode 19a are set to positive potentials, and negatively charged black droplets are completely sucked to the first electrode 14a side as shown in FIG. Can be displayed.
In the case of dark display, the first electrode 14a and the second electrode 19a are brought into an electric field-free state to eliminate the attraction force, and the black droplet spreads over the surface of the insulating layer by gravity. Light can be shielded with a slight film thickness.
In this way, the number of transparent electrodes and the electrode area can be reduced, and the power supply to be used is only used for bright display and not used for dark display. can do.

以上は、すべての実施の形態で、液体表面に誘起する電荷がマイナスの場合について説明してきたが、着色液滴には液体表面に誘起する電荷がプラスのものもあり、その場合には第一〜第三の各電極に印加される電位は以上の説明の逆になることは言うまでもない。
また、本発明は表示装置を例に説明してきたが、他に考えられる用途としては、光スイッチ、光シャッター、可変焦点レンジに用いられることができる。 The above describes the case where the charge induced on the liquid surface is negative in all the embodiments. However, some colored droplets have a positive charge induced on the liquid surface. Needless to say, the potential applied to each of the third electrodes is the reverse of the above description.
Further, the present invention has been described by taking a display device as an example, but other possible applications are an optical switch, an optical shutter, and a variable focus range.

以上、本発明に係る表示装置とＬＣＤディスプレーとを比較してみると、まず輝度については、ＬＣＤディスプレーでは、第１の偏光板で６０％の光量減となり、液晶内の通過で５％減、開口率６０％とすると４０％減、第２偏光板で２０％減となり、１００％のバックライトの光量が最終的に視覚に届くのは約１８％となってしまった。
これに対して、本発明に係る表示装置では、偏光板を使用しないのでその分の減光がなくなり、表示装置内の通過で５％、開口率５０％（第１の実施に形態の場合）としても、１００％のバックライトの光量が最終的に視覚に届くのは約４７％にもなった。したがって第１の実施に形態を改良したその他の実施の形態の場合では、さらに減光は無くなることとなる。
コントラスト比については、ＬＣＤディスプレーでは暗室で約６００：１であったのに対して、本発明に係る表示装置では明室でも１０００：１、暗室に至っては５０００：１であった。
視野角依存性（ＣＲが１０：１まで下がる所を定義。）については、ＬＣＤディスプレーでは上下左右で１６０度であったが、本発明に係る表示装置では視野角依存性は全くなかった。 As described above, when comparing the display device according to the present invention and the LCD display, first, the luminance of the LCD display is reduced by 60% in the first polarizing plate and reduced by 5% in the passage through the liquid crystal. When the aperture ratio is 60%, it is reduced by 40%, and by the second polarizing plate, it is reduced by 20%, and the light quantity of 100% of the backlight finally reaches the sight is about 18%.
On the other hand, in the display device according to the present invention, since no polarizing plate is used, there is no reduction in the amount of light, and 5% is passed through the display device, and the aperture ratio is 50% (in the case of the first embodiment). Even so, the amount of light from 100% of the backlight finally reached the sight was about 47%. Therefore, in the case of other embodiments in which the first embodiment is improved, further dimming is eliminated.
The contrast ratio of the LCD display was about 600: 1 in the dark room, whereas the display device according to the present invention was 1000: 1 in the bright room and 5000: 1 in the dark room.
The viewing angle dependency (defining where the CR decreases to 10: 1) was 160 degrees vertically and horizontally in the LCD display, but there was no viewing angle dependency in the display device according to the present invention.

また、同じエレクトロウエッティング現象を用いた図６の表示装置と比べてみても、先の表１から判ったように、本発明に係る表示装置の方が立下りの速度が１桁強以上も速くなったので、高速動画に適していることが判明した。   Further, as compared with the display device of FIG. 6 using the same electrowetting phenomenon, as can be seen from Table 1, the falling speed of the display device according to the present invention is more than an order of magnitude. Since it became faster, it turned out to be suitable for high-speed video.

以上の表示装置は、バックライトを用いた透過型についての例であったが、本発明はもちろんこれに限定されるものではない。反射型や半透過型であってももちろん構わない。したがってその場合には、以上で述べていた透明電極はもちろん透明でなくても良い。   The above display device is an example of a transmission type using a backlight, but the present invention is not limited to this. Of course, a reflection type or a semi-transmission type may be used. Therefore, in that case, the transparent electrode described above need not be transparent.

以上の説明のように１個の液滴を備えたキャビティを３キャビティで１単位とし、各液滴をそれぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、あるいはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の液体にしたり、あるいは各キャビティの光路にカラーフィルタを用いれば、カラー表示が可能となる。   As described above, a cavity with one droplet is made into one unit with three cavities, and each droplet is Y (yellow), M (magenta), C (cyan), R (red), G Color display is possible by using liquids of (green) and B (blue), or by using a color filter in the optical path of each cavity.

エレクトロウエッテイング現象において形成される電気二重層の説明図である。It is explanatory drawing of the electrical double layer formed in an electrowetting phenomenon. 電圧を印加しない場合（ａ）と電圧を印加した場合（ｂ）の変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the case where a voltage is not applied (a) and the case where a voltage is applied (b). 本発明の第１の実施の形態に係るもので、（ａ）は従断面図、（ｂ）は一部切り欠き平面図である。FIG. 1 is a sectional view according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 図３の表示装置の使用状態を説明する図で、（ａ）は定常状態、（ｂ）は黒表示状態、（ｃ）は白表示状態をそれぞれ示している。4A and 4B are diagrams illustrating a usage state of the display device of FIG. 3, in which FIG. 3A illustrates a steady state, FIG. 3B illustrates a black display state, and FIG. 3C illustrates a white display state. 図４において中間調の制御例を示す図で、第一透明電極と第二透明電極との間の印加電圧が（ａ）１／４Ｅ、（ｂ）１／２Ｅ、（ｃ）３／４Ｅの場合である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of halftone control, in which applied voltages between the first transparent electrode and the second transparent electrode are (a) 1 / 4E, (b) 1 / 2E, and (c) 3 / 4E. Is the case. 比較例としての従来の表示装置の従断面図を示している。The secondary sectional view of the conventional display apparatus as a comparative example is shown. 本発明の第２の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示時、（ｂ）は明表示時の各従断面図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention, where (a) is a sectional view during dark display and (b) is a respective sectional view during bright display. 本発明の第３の実施の形態に係る第三透明電極の取付位置の変形例を示すもので（ａ）はキャビティ天井の中央部、（ｂ）はキャビティ天井の環状部、（ｃ）はキャビティ仕切りのそれぞれ設けた例を示している。The modification of the attachment position of the 3rd transparent electrode which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is the center part of a cavity ceiling, (b) is an annular part of a cavity ceiling, (c) is a cavity. The example which each provided the partition is shown. 本発明の第４の実施の形態に係るもので、（ａ）は暗表示、（ｂ）は明表示、（ｃ）はその回路図である。FIG. 10 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention, where (a) is a dark display, (b) is a bright display, and (c) is a circuit diagram thereof.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置
１２ 第一透明基材
１４ 第一透明電極
１５、１９ａ 第二透明電極
１６ 絶縁層
１６ａ 絶縁膜
１６ｂ 低表面エネルギ膜
１７ キャビティ仕切り
１８ 第二透明基材
１９ 第三透明電極
６０ 本発明の第４の実施の形態に係る表示装置
Ｅ 直流電源
Ｓ１〜Ｓ４ スイッチ
Ｗ 着色液滴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display apparatus 12 concerning 1st Embodiment of this invention 1st transparent base material 14 1st transparent electrode 15, 19a 2nd transparent electrode 16 Insulating layer 16a Insulating film 16b Low surface energy film 17 Cavity partition 18 Second transparent Substrate 19 Third transparent electrode 60 Display device E according to the fourth embodiment of the present invention DC power supply S1 to S4 Switch W Colored droplet

Claims (7)

エレクトロウェッティング装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一電極、該第一電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された液滴とからなるエレクトロウェッティング装置において、
前記絶縁層の上に、前記液滴を定常状態（電界がゼロのときの状態）で球状に維持する低表面エネルギ膜を設け、
前記液滴の球状復帰を促進するための第三電極を設けたことを特徴とするエレクトロウェッティング装置。 The first base material constituting the lowermost layer of the electrowetting device, the first electrode provided on the first base material, the insulating layer provided on the first electrode, provided on the insulating layer The second electrode, a cavity partition surrounding the second electrode with a space, a second base material constituting the uppermost layer provided on the cavity partition, and a droplet enclosed in the cavity partition In the electrowetting device
On the insulating layer, a low surface energy film that maintains the droplet in a spherical state in a steady state (state when the electric field is zero) is provided,
An electrowetting device comprising a third electrode for promoting the spherical return of the droplet. 前記第一電極と前記第二電極に印加する電圧により、前記液滴の広がりの大きさを制御することを特徴とする請求項１記載のエレクトロウェッティング装置。 The electrowetting device according to claim 1, wherein the size of spreading of the droplet is controlled by a voltage applied to the first electrode and the second electrode. 前記液滴が着色液滴であることを特徴とする請求項１又は２記載のエレクトロウェッティング装置。 The electrowetting device according to claim 1, wherein the droplet is a colored droplet . 請求項１〜３のいずれか１項記載のエレクトロウェッティング装置を用いたことを特徴とする表示装置。   A display device using the electrowetting device according to claim 1. 前記第三電極を前記第二電極とは絶縁された状態で該第二電極の周り、前記第二基材内、および前記キャビティ仕切り内の少なくともいずれかに設けたことを特徴とする請求項４記載の表示装置。   5. The third electrode is provided around at least one of the second electrode, the second base material, and the cavity partition in a state insulated from the second electrode. The display device described. 第二電極あるいは第三電極が透明電極であることを特徴とする請求項４又は５記載の表示装置。   6. The display device according to claim 4, wherein the second electrode or the third electrode is a transparent electrode. 着色液滴を定常状態から変化させるための駆動源と、変化した着色液滴を定常状態に戻すための駆動源を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載の表示装置。   The display device according to claim 4, further comprising: a driving source for changing the colored droplets from a steady state; and a driving source for returning the changed colored droplets to a steady state. .
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