KR20100105698A - 표시 소자, 및 이것을 사용한 전기 기기 - Google Patents
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Abstract
상부 기판(제1 기판)(2)과, 하부 기판(제2 기판)(3)과, 상부 기판(2) 및 하부 기판(3) 사이에 형성된 표시용 공간(S)의 내부에 유효 표시 영역(P1)측 또는 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동 가능하게 봉입된 도전성 액체(16)를 구비한 표시 소자(10)에 있어서, 서로 독립하여 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성된 신호 전극(4), 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)을 설치한다. 또한, 유효 표시 영역(P1)측 및 비유효 표시 영역(P2)측에 각각 설치되도록 하부 기판(3)측에 설치된 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여, 동일한 전압(제3 전압 및 제4 전압)을 인가한다.
Description
본 발명은, 도전성 액체를 이동시킴으로써, 화상이나 문자 등의 정보를 표시하는 표시 소자, 및 이것을 사용한 전기 기기에 관한 것이다.
최근, 표시 소자에서는, 일렉트로웨팅 방식의 표시 소자로 대표되듯이, 외부 전계에 의한 도전성 액체의 이동 현상을 이용하여, 정보의 표시를 행하는 것이 개발되어, 실용화되고 있다.
구체적으로 말하면, 상기와 같은 종래의 표시 소자에서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-252444호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 기판과, 이들 기판간에 형성된 표시용 공간의 내부에 봉입됨과 함께, 소정의 색으로 착색된 도전성 액체로서의 착색 액적이 설치되어 있다. 그리고 이 종래의 표시 소자에서는, 착색 액적에 대하여 제1 및 제2 전극을 개재시켜 전계 인가를 행함으로써, 착색 액적의 형상을 변화시켜 표시면측의 표시색을 변경하도록 되어 있었다.
또한, 이 종래의 표시 소자에서는, 제1 기판 상에, 착색 액적에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서 제1 및 제2 전극을 병설함과 함께 이들의 제1 및 제2 전극과 대향하도록 제2 기판측에 제3 전극을 설치한다. 또한, 제1 전극의 상방에 차광용의 셰이드를 설치함으로써, 제1 전극측 및 제2 전극측을 각각 비유효 표시 영역측 및 유효 표시 영역측으로 설정하여, 제1 및 제3 전극간 또는 제2 및 제3 전극간에 전위차가 발생하도록 전압 인가를 행하는 것이 제안되어 있다. 그리고 이 종래의 표시 소자에서는, 착색 액적의 형상을 변화시키는 경우에 비하여, 착색 액적을 제1 전극측 또는 제2 전극측으로 고속으로 이동시켜, 표시면측의 표시색도 고속으로 변경 가능하게 되어 있었다.
그러나 상기와 같은 종래의 표시 소자에서는, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에, 구조가 복잡하고 대형화된다는 문제점이 있었다.
구체적으로 말하면, 종래의 표시 소자에서는, 표시 단위(화소)마다 제3 전극에 대하여, 항상 마이너스 전위의 전압을 인가하고, 또한 제1 및 제2 전극의 한쪽의 전극에 대하여, 플러스 전위의 전압을 인가하고 있었다. 그리고 이 종래의 표시 소자에서는, 플러스 전위를 인가한 제1 전극(비유효 표시 영역)측 또는 제2 전극(유효 표시 영역)측으로 착색 액적(도전성 액체)을 이동시키고 있었다. 이로 인해, 종래의 표시 소자에서는, 복수의 화소에 적용되는, 상기 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우, 화소마다 제1 내지 제3 전극을 설치할 필요가 있어, 표시 소자의 구조가 복잡하고 대형화되었다.
또한, 종래의 표시 소자에 있어서, 복수의 화소로 각각 하나의 제1 내지 제3 전극을 공용함과 함께, 제3 전극을 화소 단위로 플러스 전위 또는 마이너스 전위의 전압을 인가 가능하게 구성함으로써, 매트릭스 구동을 행하게 하는 것은 가능하다. 그러나 이와 같은 구성으로 한 경우, 도전성 액체가 안정되지 않아 불필요하게 변동되는 경우가 있어, 표시 소자의 표시 품위가 저하된다는 다른 문제점을 발생시키는 경우가 있다.
상기한 과제를 감안하여, 본 발명은, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도, 구조가 복잡하고 대형화되는 것을 방지할 수 있는 표시 품위가 우수한 표시 소자, 및 이것을 사용한 전기 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 표시 소자는, 표시면측에 설치된 제1 기판과, 소정의 표시용 공간이 상기 제1 기판과의 사이에 형성되도록 상기 제1 기판의 비표시면측에 설치된 제2 기판과, 상기 표시용 공간에 대하여, 설정된 유효 표시 영역 및 비유효 표시 영역과, 상기 표시용 공간의 내부에서 상기 유효 표시 영역측 또는 상기 비유효 표시 영역측으로 이동 가능하게 봉입된 도전성 액체를 구비하여, 상기 도전성 액체를 이동시킴으로써, 상기 표시면측의 표시색을 변경 가능하게 구성된 표시 소자로서,
상기 도전성 액체와 접촉되도록, 상기 표시용 공간의 내부에 설치된 신호 전극,
상기 유효 표시 영역측 및 상기 비유효 표시 영역측의 일방측에 설치되도록, 상기 도전성 액체에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서, 상기 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치된 참조 전극 및
상기 유효 표시 영역측 및 상기 비유효 표시 영역측의 타방측에 설치되도록, 상기 도전성 액체 및 상기 참조 전극에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서, 상기 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치된 주사 전극을 구비하고,
상기 신호 전극, 상기 참조 전극 및 상기 주사 전극은, 서로 독립하여 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성되며,
상기 참조 전극에 대하여, 상기 제1 및 제2 전압 사이의 전압인 제3 전압을 인가하고, 또한 상기 주사 전극에 대하여, 상기 제3 전압과 실질적으로 동일한 제4 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기와 같이 구성된 표시 소자에서는, 상기 신호 전극, 참조 전극 및 주사 전극은 서로 독립하여 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 상기한 종례의 예와 달리, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 구조가 복잡하고 대형화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 참조 전극에는 상기 제3 전압이 인가되고, 또한 주사 전극에는 상기 제4 전압이 인가된다. 이에 의해, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 도전성 액체가 불필요하게 변동되는 것을 억제할 수 있어, 도전성 액체의 변동에 기인하는 표시 품위의 저하가 방지된 표시 품위가 우수한 표시 소자를 구성할 수 있다.
또한, 여기에서 말하는, 제3 전압과 실질적으로 동일한 제4 전압이란, 신호 전극에 대하여, 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가된 경우에 있어서, 이들의 제3 및 제4 전압이 각각 참조 전극 및 주사 전극에 인가된 경우에 도전성 액체를 이동시키지 않아, 현재 위치에서 불필요한 변동이 도전성 액체에 발생하는 것을 억제할 수 있는, 제3 전압에 대하여 소정의 전압 폭을 갖는 전압을 의미한다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 복수의 상기 신호 전극이, 소정의 배열 방향을 따라 설치되고,
복수의 상기 참조 전극 및 복수의 상기 주사 전극이, 서로 교대로, 또한 상기 복수의 신호 전극과 교차하도록 설치되고,
상기 복수의 신호 전극에 접속됨과 함께, 상기 복수의 각 신호 전극에 대하여, 상기 표시면측에 표시되는 정보에 따라, 상기 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 신호 전압을 인가하는 신호 전압 인가부와,
상기 복수의 참조 전극에 접속됨과 함께, 상기 복수의 각 참조 전극에 대하여, 상기 도전성 액체가 상기 신호 전압에 따라, 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 허용하는 선택 전압과, 상기 도전성 액체가 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 저지하는 비선택 전압 중 한쪽의 전압을 인가하는 참조 전압 인가부와,
상기 복수의 주사 전극에 접속됨과 함께, 상기 복수의 각 주사 전극에 대하여, 상기 도전성 액체가 상기 신호 전압에 따라, 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 허용하는 선택 전압과, 상기 도전성 액체가 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 저지하는 비선택 전압 중 한쪽의 전압을 인가하는 주사 전압 인가부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 우수한 표시 품위를 갖는 매트릭스 구동 방식의 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 복수의 화소 영역이, 상기 표시면측에 형성됨과 함께,
상기 복수의 각 화소 영역은, 상기 신호 전극과 상기 주사 전극의 교차부 단위로 형성되고, 또한 상기 각 화소 영역에서는, 상기 표시용 공간이 구획벽에 의해 구획되어도 된다.
이 경우, 표시면측의 복수의 각 화소에 있어서 도전성 액체를 이동시킴으로써, 표시면측에서의 표시색을 화소 단위로 변경할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 복수의 화소 영역이, 상기 표시면측에서 풀컬러 표시가 가능한 복수의 색에 따라 각각 형성되어도 된다.
이 경우, 복수의 각 화소에 있어서 대응하는 도전성 액체가 적절하게 이동됨으로써, 컬러 화상 표시를 행할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 표시용 공간의 내부에는 상기 도전성 액체와 혼합되지 않은 절연성 유체가 그 표시용 공간의 내부를 이동 가능하게 봉입되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 도전성 액체의 이동 속도의 고속화를 쉽게 도모할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 참조 전극 및 상기 주사 전극의 표면 상에는 유전체층이 적층되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 유전체층이 도전성 액체에 인가하는 전계를 확실하게 크게 하여, 그 도전성 유체의 이동 속도를 더 쉽게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판에는 투명한 투명 시트재가 사용되고,
상기 제2 기판의 배면측에는 백라이트가 설치되어도 된다.
이 경우, 백라이트로부터의 조명광을 사용하여 표시 동작이 행해지므로, 외광이 불충분한 경우나 야간 등에도 적절한 표시 동작을 행할 수 있다. 또한, 광 조절 범위가 크고, 또한 고정밀도의 계조 제어를 간단하게 행할 수 있는 고휘도의 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 제1 기판에는 투명한 투명 시트재가 사용되고,
상기 제2 기판측에는 광 반사부가 설치되어도 된다.
이 경우, 광 반사부가 외부로부터 입사된 외광을 반사함으로써 표시 동작이 행해지므로, 절전 및 박형화된 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 제1 기판에는 투명한 투명 시트재가 사용되고,
상기 제2 기판측에는 병설된 광 반사부 및 투명한 투명부가 설치되고,
상기 광 반사부 및 상기 투명부의 배면측에는 백라이트가 설치되어도 된다.
이 경우, 광 반사부에 의해 반사된 외광 및 백라이트로부터의 조명광에 의해 표시 동작이 행해지므로, 백라이트에서의 소비 전력을 저감하면서, 광 조절 범위가 크고, 또한 고정밀도의 계조 제어를 간단하게 행할 수 있는 고휘도의 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 제3 및 제4 전압의 각 전압값은, 상기 제1 및 제2 전압의 중간 전압값인 것이 바람직하다.
이 경우, 도전성 액체를 더 안정시킨 상태로 할 수 있어, 표시 품위를 확실하게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 표시 소자에 있어서, 상기 비유효 표시 영역은, 상기 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치된 차광막에 의해 설정되고,
상기 유효 표시 영역은, 상기 차광막에 형성된 개구부에 의해 설정되어도 된다.
이 경우, 표시용 공간에 대하여, 유효 표시 영역 및 비유효 표시 영역을 적절하면서도, 확실하게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 기기는, 문자 및 화상을 포함한 정보를 표시하는 표시부를 구비한 전기 기기로서,
상기 표시부에, 상기 어느 한 표시 소자를 사용한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기와 같이 구성된 전기 기기에서는, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 구조가 복잡하고 대형화되는 것을 방지할 수 있는 표시 품위가 우수한 표시 소자가 표시부에 사용되고 있으므로, 우수한 표시 품위를 갖는 표시부를 구비한 고성능의 전기 기기를 쉽게 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 구조가 복잡하고 대형화되는 것을 방지할 수 있는 표시 품위가 우수한 표시 소자, 및 이것을 사용한 전기 기기를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 소자 및 화상 표시 장치를 설명하는 평면도이다.
도 2는 표시면측에서 본 경우에서의 도 1에 도시된 상부 기판측의 주요부 구성을 도시하는 확대 평면도이다.
도 3은 비표시면측에서 본 경우에서의 도 1에 도시된 하부 기판측의 주요부 구성을 도시하는 확대 평면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 도 1에 도시된 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5는 상기 화상 표시 장치의 동작예를 설명하는 도면이다.
도 6은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예를 설명하는 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 초기 상태 및 이 초기 상태의 다음 단계에서의 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예를 설명하는 도면으로서, (a) 및 (b)는 도 6의 (b)에 도시된 상태의 다음 단계에서의 상태를 순차적으로 설명하는 도면이다.
도 8은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예에 있어서의, 인가 전압의 크기와 인가 시간을 나타내는 타이밍차트이다.
도 9는 본 실시 형태의 구체적인 효과를 설명하는 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 상기 표시 소자의 개략적인 측면도 및 상기 표시 소자의 화소 영역을 도시하는 평면도이며, (c) 및 (d)는 각각 비교품의 개략적인 측면도 및 그 비교품의 화소 영역을 도시하는 평면도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 도 1에 도시된 표시 소자의 변형예의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 표시면측에서 본 경우에서의 도 1에 도시된 상부 기판측의 주요부 구성을 도시하는 확대 평면도이다.
도 3은 비표시면측에서 본 경우에서의 도 1에 도시된 하부 기판측의 주요부 구성을 도시하는 확대 평면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 도 1에 도시된 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5는 상기 화상 표시 장치의 동작예를 설명하는 도면이다.
도 6은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예를 설명하는 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 초기 상태 및 이 초기 상태의 다음 단계에서의 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예를 설명하는 도면으로서, (a) 및 (b)는 도 6의 (b)에 도시된 상태의 다음 단계에서의 상태를 순차적으로 설명하는 도면이다.
도 8은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예에 있어서의, 인가 전압의 크기와 인가 시간을 나타내는 타이밍차트이다.
도 9는 본 실시 형태의 구체적인 효과를 설명하는 도면으로서, (a) 및 (b)는 각각 상기 표시 소자의 개략적인 측면도 및 상기 표시 소자의 화소 영역을 도시하는 평면도이며, (c) 및 (d)는 각각 비교품의 개략적인 측면도 및 그 비교품의 화소 영역을 도시하는 평면도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 도 1에 도시된 표시 소자의 변형예의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 표시 소자 및 전기 기기의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 컬러 화상 표시를 표시 가능한 표시부를 구비한 화상 표시 장치에 본 발명을 적용한 경우를 예시하여 설명한다. 또한, 각 도면 중의 구성 부재의 치수는, 실제의 구성 부재의 치수 및 각 구성 부재의 치수 비율 등을 충실하게 나타낸 것은 아니다.
[제1 실시 형태]
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 소자 및 화상 표시 장치를 설명하는 평면도이다. 도 1에 있어서, 본 실시 형태의 화상 표시 장치(1)에서는, 본 발명의 표시 소자(10)를 사용한 표시부가 설치되어 있고, 이 표시부에는 직사각 형상의 표시면이 구성되어 있다. 즉, 표시 소자(10)는 도 1의 지면에 수직인 방향에서 서로 겹치게 배치된 상부 기판(2) 및 하부 기판(3)을 구비하고 있으며, 이들의 상부 기판(2)과 하부 기판(3)의 겹침 부분에 의해 상기 표시면의 유효 표시 영역이 형성되어 있다(상세한 것은 후술).
또한, 표시 소자(10)에서는, 복수의 신호 전극(4)이 서로 소정의 간격을 두고, 또한 X 방향을 따라 스트라이프 형상으로 설치되어 있다. 또한, 표시 소자(10)에서는, 복수의 참조 전극(5) 및 복수의 주사 전극(6)이, 서로 교대로, 또한 Y 방향을 따라 스트라이프 형상으로 설치되어 있다. 이들 복수의 신호 전극(4)과, 복수의 참조 전극(5) 및 복수의 주사 전극(6)은 서로 교차하도록 설치되어 있고, 표시 소자(10)에서는, 신호 전극(4)과 주사 전극(6)의 교차부 단위로, 복수의 각 화소 영역이 설정되어 있다.
또한, 이들 복수의 신호 전극(4), 복수의 참조 전극(5) 및 복수의 주사 전극(6)은, 서로 독립하여, 제1 전압으로서의 고전압과, 제2 전압으로서의 저전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성되어 있다(상세한 것은 후술).
또한, 표시 소자(10)에서는, 상세하게 후술하겠지만, 상기 복수의 각 화소 영역이 구획벽에 의해 구획됨과 함께, 복수의 화소 영역이, 상기 표시면측에서 풀컬러 표시가 가능한 복수의 색에 따라 각각 형성되어 있다. 그리고 표시 소자(10)에서는, 매트릭스 형상으로 설치된 복수의 화소(표시 셀)마다, 일렉트로웨팅 현상으로 후술하는 도전성 액체를 이동시켜, 표시면측에서의 표시색을 변경하도록 되어 있다.
또한, 복수의 신호 전극(4), 복수의 참조 전극(5) 및 복수의 주사 전극(6)에서는, 각각 일단부측이 표시면의 유효 표시 영역의 외측에 인출되어, 단자부(4a, 5a 및 6a)가 형성되어 있다.
복수의 신호 전극(4)의 각 단자부(4a)에는 배선(7a)을 통하여 신호 드라이버(7)가 접속되어 있다. 신호 드라이버(7)는 신호 전압 인가부를 구성하는 것이며, 화상 표시 장치(1)가 문자 및 화상을 포함한 정보를 표시면에 표시하는 경우에, 복수의 각 신호 전극(4)에 대하여, 정보에 따른 신호 전압 Vd를 인가하도록 구성되어 있다.
또한, 복수의 참조 전극(5)의 각 단자부(5a)에는 배선(8a)을 통하여 참조 드라이버(8)가 접속되어 있다. 참조 드라이버(8)는 참조 전압 인가부를 구성하는 것이며, 화상 표시 장치(1)가 문자 및 화상을 포함한 정보를 표시면에 표시하는 경우에, 복수의 각 참조 전극(5)에 대하여, 참조 전압 Vr을 인가하도록 구성되어 있다.
또한, 복수의 주사 전극(6)의 각 단자부(6a)에는 배선(9a)을 통하여 주사 드라이버(9)가 접속되어 있다. 주사 드라이버(9)는 주사 전압 인가부를 구성하는 것이며, 화상 표시 장치(1)가 문자 및 화상을 포함한 정보를 표시면에 표시하는 경우에, 복수의 각 주사 전극(6)에 대하여, 주사 전압 Vs를 인가하도록 구성되어 있다.
또한, 주사 드라이버(9)에서는, 복수의 각 주사 전극(6)에 대하여, 상기 도전성 액체가 이동하는 것을 저지하는 비선택 전압과, 도전성 액체가 신호 전압 Vd에 따라 이동하는 것을 허용하는 선택 전압 중 한쪽의 전압을 주사 전압 Vs로서 인가하도록 되어 있다. 또한, 참조 드라이버(8)는 주사 드라이버(9)의 동작을 참조하여 동작하도록 구성되어 있고, 참조 드라이버(8)는 복수의 각 참조 전극(5)에 대하여, 상기 도전성 액체가 이동하는 것을 저지하는 비선택 전압과, 도전성 액체가 신호 전압 Vd에 따라 이동하는 것을 허용하는 선택 전압 중 한쪽의 전압을 참조 전압 Vr로서 인가하도록 되어 있다.
그리고 화상 표시 장치(1)에서는, 주사 드라이버(9)가 예를 들어 도 1의 좌측으로부터 우측의 각 주사 전극(6)에 대하여, 선택 전압을 순차적으로 인가하고, 또한 참조 드라이버(8)가 주사 드라이버(9)의 동작에 동기하여 도 1의 좌측으로부터 우측의 각 주사 전극(6)에 대하여, 선택 전압을 순차적으로 인가함으로써 라인마다의 주사 동작이 행해지도록 구성되어 있다(상세한 것은 후술).
또한, 신호 드라이버(7), 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)에는 직류 전원 또는 교류 전원이 포함되어 있고, 대응하는 신호 전압 Vd, 참조 전압 Vr 및 주사 전압 Vs를 공급하도록 되어 있다.
또한, 참조 드라이버(8)는, 참조 전압 Vr의 극성을 소정의 시간(예를 들어, 1프레임)마다 전환하도록 구성되어 있다. 또한, 주사 드라이버(9)는, 참조 전압 Vr의 극성의 전환에 대응하여, 주사 전압 Vs의 각 극성을 전환하도록 구성되어 있다. 이와 같이, 참조 전압 Vr 및 주사 전압 Vs의 각 극성이 소정의 시간마다 전환되므로, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여 상시 동일한 극성의 전압을 인가할 때에 비하여, 이들의 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에서의 전하의 국재화(局在化)를 방지할 수 있다. 또한, 전하의 국재화에 기인하는 표시 불량(잔상 현상)이나 신뢰성(수명 저하)의 악영향을 방지할 수 있다.
여기서, 도 2 내지 도 4도 참조하여, 표시 소자(10)의 화소 구조에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 표시면측에서 본 경우에서의 도 1에 도시된 상부 기판측의 주요부 구성을 도시하는 확대 평면도이며, 도 3은 비표시면측에서 본 경우에서의 도 1에 도시된 하부 기판측의 주요부 구성을 도시하는 확대 평면도이다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 도 1에 도시된 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 도면의 간략화를 위해, 상기 표시면에 설치된 복수의 화소 중, 도 1의 좌측 상단부에 배치된 12개의 화소를 도시하고 있다.
도 2 내지 도 4에 있어서, 표시 소자(10)는 표시면측에 설치된 제1 기판으로서의 상기 상부 기판(2)과, 상부 기판(2)의 배면측(비표시면측)에 설치된 제2 기판으로서의 상기 하부 기판(3)을 구비하고 있다. 또한, 표시 소자(10)에서는, 상부 기판(2)과 하부 기판(3)이 서로 소정의 간격을 두고 배치됨으로써, 이들 상부 기판(2) 및 하부 기판(3) 사이에 소정의 표시용 공간(S)이 형성되어 있다. 또한, 이 표시용 공간(S)의 내부에는 상기 도전성 액체(16) 및 이 도전성 액체(16)와 혼합되지 않은 절연성의 오일(17)이 표시용 공간(S)의 내부에서 상기 X 방향(도 4의 좌우 방향)으로 이동 가능하게 봉입되어 있으며, 도전성 액체(16)는 후술하는 유효 표시 영역(P1)측 또는 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
도전성 액체(16)에는 예를 들어 용매로서의 물과, 용질로서의 소정의 전해질을 포함한 수용액이 사용되고 있다. 구체적으로는, 예를 들어 1mmol/L의 염화칼륨(KCl)의 수용액이 도전성 액체(16)로 사용되고 있다. 또한, 도전성 액체(16)에는 안료나 염료 등에 의해 흑색으로 착색된 것이 사용되고 있다.
또한, 도전성 액체(16)는 흑색으로 착색되어 있으므로, 상기 도전성 액체(16)는, 각 화소에 있어서, 광의 투과를 허용 또는 저지하는 셔터로서 기능하도록 되어 있다. 즉, 표시 소자(10)의 각 화소에서는, 상세히 후술하는 바와 같이, 도전성 액체(16)가 표시용 공간(S)의 내부를 참조 전극(5)측(유효 표시 영역(P1)측) 또는 주사 전극(6)측(비유효 표시 영역(P2)측)으로 슬라이드 이동함으로써 표시색이 흑색 또는 RGB 중 어느 한 색으로 변경되도록 구성되어 있다.
또한, 오일(17)에는, 예를 들어 측쇄 고급 알코올, 측쇄 고급 지방산, 알칸 탄화수소, 실리콘 오일, 매칭 오일로부터 선택된 1종 또는 복수종으로 이루어지는 무극성이며, 또한 무색 투명한 오일이 사용되고 있다. 또한, 이 오일(17)은 도전성 액체(16)의 슬라이드 이동에 수반하여, 표시용 공간(S)의 내부를 이동하도록 되어 있다.
상부 기판(2)에는, 무알칼리 유리 기판 등의 투명한 유리재 또는 아크릴계 수지 등의 투명한 합성 수지 등의 투명한 투명 시트재가 사용되고 있다. 또한, 상부 기판(2)의 비표시면측의 표면에는 컬러 필터층(11) 및 발수막(12)이 순차적으로 형성되어 있고, 또는 상기 신호 전극(4)이 발수막(12) 상에 설치되어 있다.
또한, 하부 기판(3)에는 상부 기판(2)과 마찬가지로, 무알칼리 유리 기판 등의 투명한 유리재 또는 아크릴계 수지 등의 투명한 합성 수지 등의 투명한 투명 시트재가 사용되고 있다. 또한, 하부 기판(3)의 표시면측의 표면에는 상기 참조 전극(5) 및 상기 주사 전극(6)이 설치되어 있고, 또한 이들의 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)을 덮도록 유전체층(13)이 형성되어 있다. 또한, 이 유전체층(13)의 표시면측의 표면에는 Y 방향 및 X 방향에 각각 평행해지도록 형성된 리브(14a 및 14b)가 설치되어 있다. 또한, 하부 기판(3)에서는, 유전체층(13) 및 리브(14a, 14b)를 덮도록 발수막(15)이 형성되어 있다.
또한, 하부 기판(3)의 배면측(비표시면측)에는, 예를 들어 백색의 조명광을 발광하는 백라이트(18)가 일체적으로 부착되어 있어, 투과형의 표시 소자(10)가 구성되어 있다.
컬러 필터(Color Filter)층(11)에는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터부(11r, 11g 및 11b)와, 차광막으로서의 블랙 매트릭스부(11s)가 설치되어 있어, RGB의 각 색의 화소를 구성하도록 되어 있다. 즉, 컬러 필터층(11)에서는, 도 2에 예시한 바와 같이 RGB의 컬러 필터부(11r, 11g, 11b)가 X 방향을 따라 순차적으로 설치됨과 함께, 각각 4개의 컬러 필터부(11r, 11g, 11b)가 Y 방향을 따라 설치되어 있어, X 방향 및 Y 방향으로 각각 3개 및 4개, 합계 12개의 화소가 배치되어 있다.
또한, 표시 소자(10)에서는, 도 2에 예시한 바와 같이, 각 화소 영역(P)에 있어서, 화소의 유효 표시 영역(P1)에 대응하는 개소에 RGB 중 어느 한 컬러 필터부(11r, 11g 및 11b)가 설치되고, 비유효 표시 영역(P2)에 대응하는 개소에 블랙 매트릭스부(11s)가 설치되어 있다. 즉, 표시 소자(10)에서는, 상기 표시용 공간(S)에 대하여, 블랙 매트릭스부(차광막)(11s)에 의해 비유효 표시 영역(P2)(비 개구부)이 설정되고, 그 블랙 매트릭스부(11s)에 형성된 개구부(즉, 어느 한 컬러 필터부(11r, 11g 및 11b))에 의해 유효 표시 영역(P1)이 설정되어 있다.
또한, 표시 소자(10)에서는, 컬러 필터부(11r, 11g, 11b)의 각 면적은 유효 표시 영역(P1)의 면적에 대하여, 동일하거나 또는 약간 큰 값이 선택되어 있다. 한편, 블랙 매트릭스부(11s)의 면적은 비유효 표시 영역(P2)의 면적에 대하여, 동일하거나 또는 약간 작은 값이 선택되어 있다. 또한, 도 2에서는, 인접하는 화소의 경계부를 명확히 하기 위해, 인접하는 화소에 따른 2개의 블랙 매트릭스부(11s) 사이의 경계선을 점선으로 나타내고 있지만, 실제의 컬러 필터층(11)에서는 블랙 매트릭스부(11s) 사이의 경계선은 존재하지 않는다.
또한, 표시 소자(10)에서는, 상기 구획벽으로서의 리브(14a, 14b)에 의해 표시용 공간(S)이 화소 영역(P) 단위로 구획되어 있다. 즉, 표시 소자(10)에서는, 각 화소의 표시용 공간(S)은, 도 3에 예시한 바와 같이 서로 대향하는 2개의 리브(14a)와, 서로 대향하는 2개의 리브(14b)에 의해 구획되어 있다. 또한, 표시 소자(10)에서는, 리브(14a, 14b)에 의해 도전성 액체(16)가 인접하는 화소 영역(P)의 표시용 공간(S)의 내부로 유입되는 것이 방지되어 있다. 즉, 리브(14a, 14b)에는, 예를 들어 광 경화성 수지가 사용되고 있으며, 이들 리브(14a, 14b)에서는, 인접하는 화소 사이에서 도전성 액체(16)의 유출입이 방지되도록, 유전체층(13)으로부터의 돌출 높이가 결정되어 있다.
또한, 상기한 설명 이외에, 리브(14a, 14b) 대신에, 예를 들어 하부 기판(3) 상에서 프레임 형상으로 구성된 리브를 화소 단위로 설치하여도 된다. 또한, 인접하는 화소 영역(P)끼리 기밀하게 구획되도록, 상기 프레임 형상으로 구성된 리브의 선단부를 상부 기판(2)측에 밀접시켜도 된다. 이렇게 리브의 선단부를 상부 기판(2)측에 밀접시킨 경우에는 상기 리브를 관통하도록 신호 전극(4)을 설치함으로써 표시용 공간(S)의 내부에 신호 전극(4)을 설치하면 된다.
발수막(12, 15)에는 투명한 합성 수지, 바람직하게는 전압 인가 시에 도전성 액체(16)에 대하여 친수층이 되는, 예를 들어 불소계 수지가 사용되고 있다. 이에 의해, 표시 소자(10)에서는 상부 기판(2) 및 하부 기판(3)의 표시용 공간(S)측의 각 표면측에서의 도전성 액체(16)와의 사이의 습윤성(접촉각)을 크게 변화시킬 수 있어, 도전성 액체(16)의 이동 속도의 고속화를 도모할 수 있다. 또한, 유전체층(13)은, 예를 들어 파릴렌이나 질화 실리콘, 산화하프늄, 산화아연, 이산화티타늄, 혹은 산화알루미늄을 함유한 투명한 유전체막에 의해 구성되어 있다.
참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에는 산화인듐계(ITO), 산화주석계(SnO2) 또는 산화아연계(AZO, GZO, 혹은 IZO) 등의 투명한 전극 재료가 사용되고 있다. 이들의 각 참조 전극(5) 및 각 주사 전극(6)은, 스퍼터링법 등의 공지의 성막 방법에 의해, 하부 기판(3) 상에 띠 형상으로 형성되어 있다.
신호 전극(4)에는 X 방향에 평행해지도록 배치된 선 형상 배선이 사용되고 있다. 또한, 신호 전극(4)은 발수막(12) 상에서, 각 화소 영역(P)의 Y 방향에서의 거의 중심부를 통과하도록 설치되어 있으며, 도전성 액체(16)를 삽입 관통하여, 도전성 액체(16)에 직접 접촉되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 표시 소자(10)에서는, 표시 동작 시의 도전성 액체(16)의 응답성의 향상을 도모하고 있다.
또한, 신호 전극(4)의 표면에는, 예를 들어 불소계 수지로 이루어지는 투명한 발수막(도시하지 않음)이 적층되어 있어, 도전성 액체(16)의 이동을 원활하게 행하도록 되어 있다. 단, 이 발수막은, 신호 전극(4)과 도전성 액체(16)를 전기적으로 절연하지 않아, 도전성 액체(16)의 응답성 향상을 저해하지 않도록 되어 있다.
또한, 상기한 설명 이외에, 상부 기판(2)의 비표시면측의 표면 상에 컬러 필터층(11), 신호 전극(4) 및 발수막(12)을 순차적으로 적층하는 구성이어도 된다.
또한, 이 신호 전극(4)에는 도전성 액체(16)에 대하여 전기 화학적으로 불활성의 재료가 사용되고 있어, 상기 신호 전극(4)에 상기 신호 전압 Vd(예를 들어, 40V)가 인가되었을 때에도 도전성 액체(16)와 전기 화학 반응을 최대한 발생하지 않도록 구성되어 있다. 이에 의해, 신호 전극(4)의 전기 분해의 발생을 방지하여, 표시 소자(10)의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 말하면, 신호 전극(4)에는 금, 은, 구리, 백금 및 팔라듐 중 적어도 하나를 포함한 전극 재료가 사용되고 있다. 또한, 신호 전극(4)은, 상기 금속 재료로 이루어지는 세선을 컬러 필터층(11) 상에 고정하거나, 스크린 인쇄법 등을 사용하여, 컬러 필터층(11) 상에 금속 재료를 포함한 도전성 페이스트재 등의 잉크재를 적재하거나 함으로써 형성되어 있다.
또한, 신호 전극(4)에서는, 그 형상은 화소의 유효 표시 영역(P1)의 하방에 설치된 참조 전극(5)의 투과율을 사용하여 정해져 있다. 구체적으로 말하면, 신호 전극(4)에서는, 75% 내지 95% 정도의 참조 전극(5)의 투과율에 기초하여, 유효 표시 영역(P1)의 면적에 대하여, 유효 표시 영역(P1) 상에서의 신호 전극(4)의 점유 면적이 30% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 보다 바람직하게는 5% 이하로 되도록 신호 전극(4)의 형상은 결정되어 있다.
상기와 같이 구성된 표시 소자(10)의 각 화소에서는 도 4의 (a)에 예시된 바와 같이, 도전성 액체(16)가 컬러 필터부(11r)와 참조 전극(5) 사이에 유지되면, 백라이트(18)로부터의 광이 도전성 액체(16)에 의해 차광되어, 흑색 표시(비CF 착색 표시)가 행해진다. 한편, 도 4의 (b)에 예시한 바와 같이, 도전성 액체(16)가 블랙 매트릭스부(11s)와 주사 전극(6) 사이에 유지되면, 백라이트(18)로부터의 광은 도전성 액체(16)에 차광되지 않고, 컬러 필터부(11r)를 통과함으로써 적색 표시(CF 착색 표시)가 행해진다.
여기서, 상기와 같이 구성된 본 실시 형태의 화상 표시 장치(1)의 표시 동작에 대해서, 도 5 내지 도 8도 참조하여 구체적으로 설명한다.
우선 도 5를 사용하여, 화상 표시 장치(1)에서의 기본적인 동작에 대하여 설명한다.
도 5는 상기 화상 표시 장치의 동작예를 설명하는 도면이다.
도 5에 있어서, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)는, 예를 들어 상기 도면의 좌측으로부터 우측을 향하는 소정의 주사 방향에서, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여, 각각 참조 전압 Vr 및 주사 전압 Vs로서 상기 선택 전압을 순차적으로 인가한다. 구체적으로는, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)는 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여, 선택 전압으로서 고전압(제1 전압) 및 저전압(제2 전압)을 각각 순차적으로 인가하여 선택 라인으로 하는 주사 동작을 행한다. 또한, 이 선택 라인에서는 신호 드라이버(7)는 외부로부터의 화상 입력 신호에 따라, 대응하는 신호 전극(4)에 대하여, 고전압 또는 저전압을 신호 전압 Vd로서 인가한다. 이에 의해, 선택 라인의 각 화소에서는, 도전성 액체(16)가 유효 표시 영역(P1)측 또는 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동되어, 표시면측의 표시색이 변경된다.
한편, 비선택 라인, 즉 나머지 모든 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대해서는 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)는, 각각 참조 전압 Vr 및 주사 전압 Vs로서 상기 비선택 전압을 인가한다. 구체적으로는, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)는, 나머지 모든 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여, 비선택 전압으로서, 예를 들어 고전압과 저전압의 중간 전압값인 제3 전압 및 제4 전압으로서의 중간 전압을 인가한다. 이에 의해, 비선택 라인의 각 화소에서는, 도전성 액체(16)가 유효 표시 영역(P1)측 또는 비유효 표시 영역(P2)측에서 불필요한 변동을 발생시키지 않고 정지되어, 표시면측의 표시색이 변경되지 않는다.
상기와 같은 표시 동작을 행하는 경우, 참조 전극(5), 주사 전극(6) 및 신호 전극(4)으로의 인가 전압의 조합은, 표 1에 나타낸 바와 같다. 또한, 도전성 액체(16)의 거동 및 표시면측의 표시색은 표 1에 나타낸 바와 같이, 인가 전압에 따른 것이 된다. 또한, 표 1에서는, 고전압, 저전압 및 중간 전압을 각각 "H", "L" 및 "M"으로 약기하고 있다(후술하는 표 2와 마찬가지이다).
<선택 라인에서의 동작>
선택 라인에서는, 신호 전극(4)에 대하여 예를 들어 고전압이 인가되어 있을 때에는 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이에는 모두 고전압이 인가되어 있으므로, 이들의 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이에는 전위차가 발생하지 않는다. 한편, 신호 전극(4)과 주사 전극(6) 사이에는 주사 전극(6)에 대하여, 저전압이 인가되어 있으므로, 전위차가 발생하는 상태로 된다. 이로 인해, 도전성 액체(16)는 신호 전극(4)에 대하여, 전위차가 발생하고 있는 주사 전극(6)측으로 표시용 공간(S)의 내부를 이동한다. 그 결과, 도전성 액체(16)는, 도 4의 (b)에 예시한 바와 같이, 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동한 상태로 되고, 오일(17)을 참조 전극(5)측으로 이동시켜, 백라이트(18)로부터의 조명광이 컬러 필터부(11r)에 도달하는 것을 허용한다. 이에 의해, 표시면측에서의 표시색은, 컬러 필터부(11r)에 의한 적색 표시(CF 착색 표시)의 상태로 된다. 또한, 화상 표시 장치(1)에서는, 인접하는 RGB의 3개의 전체 화소에 있어서, 그들의 도전성 액체(16)가 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동하여, CF 착색 표시가 행해졌을 때에 RGB의 화소로부터의 적색광, 녹색광 및 청색광이 백색광에 혼색되어, 백색 표시가 행해진다.
한편, 선택 라인에 있어서, 신호 전극(4)에 대하여 저전압이 인가되어 있을 때에는 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이에는 전위차가 발생하고, 신호 전극(4)과 주사 전극(6) 사이에는 전위차가 발생하지 않는다. 따라서, 도전성 액체(16)는 신호 전극(4)에 대하여, 전위차가 발생하고 있는 참조 전극(5)측으로 표시용 공간(S)의 내부를 이동시킨다. 그 결과, 도전성 액체(16)는, 도 4의 (a)에 예시한 바와 같이, 유효 표시 영역(P1)측으로 이동한 상태로 되어, 백라이트(18)로부터의 조명광이 컬러 필터부(11r)에 도달하는 것을 저지한다. 이에 의해, 표시면측에서의 표시색은 도전성 액체(16)에 의한 흑색 표시(비CF 착색 표시)의 상태로 된다.
<비선택 라인에서의 동작>
비선택 라인에서는, 신호 전극(4)에 대하여, 예를 들어 고전압이 인가되어 있을 때에는 도전성 액체(16)는 현 상황의 위치에 정지한 상태에서 유지되어, 현 상황의 표시색으로 유지된다. 즉, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)의 양쪽에 대하여, 중간 전압이 인가되어 있으므로, 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이의 전위차 및 주사 전극(6)과 신호 전극(4) 사이의 전위차는 모두 동일한 전위차가 발생하기 때문이다. 그 결과, 표시색은, 현 상황의 흑색 표시 또는 CF 착색 표시로부터 변경되지 않고 유지된다.
마찬가지로, 비선택 라인에 있어서, 신호 전극(4)에 대하여 저전압이 인가되어 있을 때에도 도전성 액체(16)는 현 상황의 위치에 정지한 상태에서 유지되어, 현 상황의 표시색으로 유지된다. 즉, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)의 양쪽에 대하여, 중간 전압이 인가되어 있으므로, 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이의 전위차 및 주사 전극(6)과 신호 전극(4) 사이의 전위차는 모두 동일한 전위차가 발생하기 때문이다.
이상과 같이, 비선택 라인에 있어서는, 신호 전극(4)이 고전압 및 저전압 중 어느 한 전압에서도 도전성 액체(16)는 이동하지 않고, 정지하여, 표시면측에서의 표시색은 변화하지 않는다.
한편, 선택 라인에 있어서는, 신호 전극(4)으로의 인가 전압에 따라, 상술한 바와 같이 도전성 액체(16)를 이동시킬 수 있어, 표시면측에서의 표시색을 변경시킬 수 있다.
또한, 화상 표시 장치(1)에서는, 표 1에 나타낸 인가 전압의 조합에 의해, 선택 라인 상의 각 화소에서의 표시색은, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 각 화소에 대응하는 신호 전극(4)에의 인가 전압에 따라, 컬러 필터부(11r, 11g, 11b)에 의한 CF 착색(적색, 녹색, 혹은 청색) 또는 도전성 액체(16)에 의한 비CF 착색(흑색)이 된다. 또한, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)가, 각각 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)의 선택 라인을, 예를 들어 도 5의 좌측으로부터 우측으로 주사 동작을 행하는 경우, 화상 표시 장치(1)의 표시부에서의 각 화소의 표시색도 또한 상기 도 5의 좌측으로부터 우측을 향하여 순차적으로 변화하게 된다. 따라서, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)에 의한 선택 라인의 주사 동작을 고속으로 행함으로써, 화상 표시 장치(1)에 있어서 표시부에서의 각 화소의 표시색도 고속으로 변화시키는 것이 가능해진다. 또한, 선택 라인의 주사 동작에 동기시켜 신호 전극(4)으로의 신호 전압 Vd의 인가를 행함으로써, 화상 표시 장치(1)에서는 외부로부터의 화상 입력 신호에 기초하여, 동화상을 포함한 다양한 정보를 표시하는 것이 가능해진다.
또한, 참조 전극(5), 주사 전극(6) 및 신호 전극(4)으로의 인가 전압의 조합은, 표 1에 한정되는 것은 아니고, 표 2에 나타내는 것이어도 된다.
즉, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)는, 예를 들어 상기 도면의 좌측으로부터 우측을 향하는 소정의 주사 방향에서, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여, 선택 전압으로서 저전압(제2 전압) 및 고전압(제1 전압)을 각각 순차적으로 인가하여 선택 라인으로 하는 주사 동작을 행한다. 또한, 이 선택 라인에서는 신호 드라이버(7)는 외부로부터의 화상 입력 신호에 따라 대응하는 신호 전극(4)에 대하여, 고전압 또는 저전압을 신호 전압 Vd로서 인가한다.
한편, 비선택 라인, 즉 나머지 모든 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대해서는, 참조 드라이버(8) 및 주사 드라이버(9)는 비선택 전압으로서 중간 전압을 인가한다.
<선택 라인에서의 동작>
선택 라인에서는, 신호 전극(4)에 대하여 예를 들어 저전압이 인가되어 있을 때에는 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이에는 모두 저전압이 인가되어 있으므로, 이들의 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이에는 전위차가 발생하지 않고 있다. 한편, 신호 전극(4)과 주사 전극(6) 사이에는 주사 전극(6)에 대하여, 고전압이 인가되어 있으므로, 전위차가 발생하는 상태로 된다. 따라서, 도전성 액체(16)는 신호 전극(4)에 대하여, 전위차가 발생하고 있는 주사 전극(6)측으로 표시용 공간(S)의 내부를 이동한다. 이 결과, 도전성 액체(16)는, 도 4의 (b)에 예시한 바와 같이, 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동한 상태로 되고, 오일(17)을 참조 전극(5)측으로 이동시켜, 백라이트(18)로부터의 조명광이 컬러 필터부(11r)에 도달하는 것을 허용한다. 이에 의해, 표시면측에서의 표시색은, 컬러 필터부(11r)에 의한 적색 표시(CF 착색 표시)의 상태로 된다. 또한, 표 1에 나타낸 경우와 마찬가지로, 인접하는 RGB의 3개의 전체 화소에 있어서, CF 착색 표시가 행해졌을 때에는 백색 표시가 행해진다.
한편, 선택 라인에 있어서, 신호 전극(4)에 대하여 고전압이 인가되어 있을 때에는 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이에는 전위차가 발생하고, 신호 전극(4)과 주사 전극(6) 사이에는 전위차가 발생하고 있지 않다. 따라서, 도전성 액체(16)는 신호 전극(4)에 대하여, 전위차가 발생하고 있는 참조 전극(5)측으로 표시용 공간(S)의 내부를 이동한다. 이 결과, 도전성 액체(16)는, 도 4의 (a)에 예시한 바와 같이, 유효 표시 영역(P1)측으로 이동한 상태로 되어, 백라이트(18)로부터의 조명광이 컬러 필터부(11r)에 도달하는 것을 저지한다. 이에 의해, 표시면측에서의 표시색은 도전성 액체(16)에 의한 흑색 표시(비CF 착색 표시)의 상태로 된다.
<비선택 라인에서의 동작>
비선택 라인에서는, 신호 전극(4)에 대하여 예를 들어 저전압이 인가되어 있을 때에는 도전성 액체(16)는 현 상황의 위치에 정지한 상태에서 유지되어 현 상황의 표시색으로 유지된다. 즉, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)의 양쪽에 대하여, 중간 전압이 인가되어 있으므로, 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이의 전위차 및 주사 전극(6)과 신호 전극(4) 사이의 전위차는, 모두 동일한 전위차가 발생하기 때문이다. 그 결과, 표시색은 현 상황의 흑색 표시 또는 CF 착색 표시로부터 변경되지 않고 유지된다.
마찬가지로, 비선택 라인에 있어서, 신호 전극(4)에 대하여 고전압이 인가되어 있을 때에도 도전성 액체(16)는 현 상황의 위치에 정지한 상태에서 유지되어, 현 상황의 표시색으로 유지된다. 즉, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)의 양쪽에 대하여, 중간 전압이 인가되어 있으므로, 참조 전극(5)과 신호 전극(4) 사이의 전위차 및 주사 전극(6)과 신호 전극(4) 사이의 전위차는 모두 동일한 전위차가 발생하기 때문이다.
이상과 같이, 표 2에 나타낸 경우에도 표 1에 나타낸 경우와 마찬가지로, 비선택 라인에 있어서는, 신호 전극(4)이 고전압 및 저전압 중 어느 한 전압에서도 도전성 액체(16)는 이동하지 않고, 정지하여, 표시면측에서의 표시색은 변화하지 않는다.
한편, 선택 라인에 있어서는, 신호 전극(4)으로의 인가 전압에 따라, 상술한 바와 같이, 도전성 액체(16)를 이동시킬 수 있어, 표시면측에서의 표시색을 변경시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 화상 표시 장치(1)에서는, 표 1 및 표 2에 나타낸 인가 전압의 조합 이외에, 신호 전극(4)으로의 인가 전압을, 고전압 또는 저전압의 2치뿐만 아니라, 이들의 고전압과 저전압 사이의 전압을 표시면측에 표시되는 정보에 따라 변화시킬 수도 있다. 즉, 화상 표시 장치(1)에서는, 신호 전압 Vd를 제어함으로써 계조 표시가 가능해진다. 이에 의해, 표시 성능이 우수한 표시 소자(10)를 구성할 수 있다.
다음에, 도 6 및 도 7을 사용하여, 본 실시 형태의 화상 표시 장치(1)에서의 라인마다의 표시 동작에 대해, 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 설명의 간략화를 위해 상기 X 방향 및 Y 방향에서의 화소 수가 (3×3)개인 경우를 예시하여 설명한다.
도 6은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예를 설명하는 도면으로서, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는 각각 초기 상태 및 이 초기 상태의 다음 단계에서의 상태를 설명하는 도면이다. 도 7은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예를 설명하는 도면으로서, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 도 6의 (b)에 도시된 상태의 다음 단계에서의 상태를 순차적으로 설명하는 도면이다. 또한, 도 6 및 도 7에서는 각 화소에 있어서의, 상부 기판(2)측에서 본 도전성 액체(16)의 거동을 도시하고 있으며, 오일(17) 등의 도시는 생략하고 있다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 9개의 화소가 신호 전극(41, 42, 43)과, 한 쌍의 참조 전극(51) 및 주사 전극(61), 한 쌍의 참조 전극(52) 및 주사 전극(62) 및 한 쌍의 참조 전극(53) 및 주사 전극(63)의 교차부 단위로 리브(14a, 14b)에 둘러싸인 공간 내부에 구성되어 있다. 또한, 이 도 6의 (a)에 도시된 초기 상태에서는, 신호 전극(41 내지 43), 참조 전극(51 내지 53), 주사 전극(61 내지 63)에 대하여, 전압 인가가 행해지고 있지 않다. 또한, 이 초기 상태에서는, 상기 도 6의 (a)에 예시한 바와 같이, 각 화소에서는 도전성 액체(16)는 유효 표시 영역(P1)측에 위치하고 있다.
계속해서, 도 6의 (b)에 있어서, 좌측의 화소열이 선택 라인으로서 선택되면, 참조 전극(51) 및 주사 전극(61)에는 고전압 및 저전압이 각각 인가되어, 도전성 액체(16)의 이동이 허용된 상태로 된다. 또한, 이때, 예를 들어 신호 전극(41, 43)에 대하여 저전압이 인가되고, 신호 전극(42)에 대하여 고전압이 인가되면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 2행째의 화소의 도전성 액체(16)만이 주사 전극(61)측, 즉 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동하여 CF 착색 표시가 행해진다. 또한, 1행째 및 3행째의 화소의 도전성 액체(16)는 참조 전극(51)측, 즉 유효 표시 영역(P1)측에 머물러, 비CF 착색 표시가 행해진다.
한편, 중앙의 화소열 및 우측의 화소열은 비선택 라인이므로, 참조 전극(52, 53) 및 주사 전극(62, 63)에는 중간 전압이 인가되어 있어, 신호 전극(41 내지 43)에 대하여, 상기와 같은 전압 인가가 행해져도 대응하는 화소의 도전성 액체(16)는 이동하지 않는다.
다음에, 도 7의 (a)에 있어서, 중앙의 화소열이 선택 라인으로서 선택되면, 참조 전극(52) 및 주사 전극(62)에는 고전압 및 저전압이 각각 인가되어, 도전성 액체(16)의 이동이 허용된 상태로 된다. 또한, 이때, 예를 들어 신호 전극(41, 43)에 대하여 고전압이 인가되고, 신호 전극(42)에 대하여 저전압이 인가되면, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 1행째 및 3행째의 화소의 도전성 액체(16)가 주사 전극(62)측, 즉 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동하여, CF 착색 표시가 행해진다. 또한, 2행째의 화소의 도전성 액체(16)는 참조 전극(52)측, 즉 유효 표시 영역측에 머물러, 비CF 착색 표시가 행해진다.
한편, 좌측의 화소열 및 우측의 화소열은 비선택 라인이므로, 참조 전극(51, 53) 및 주사 전극(61, 63)에는 중간 전압이 인가되어 있어, 신호 전극(41 내지 43)에 대하여, 상기와 같은 전압 인가가 행해져도 대응하는 화소의 도전성 액체(16)는 이동하지 않는다.
그리고 도 7의 (b)에 있어서, 우측의 화소열이 선택 라인으로서 선택되면, 참조 전극(53) 및 주사 전극(63)에는 고전압 및 저전압이 각각 인가되어, 도전성 액체(16)의 이동이 허용된 상태로 된다. 또한, 이때, 예를 들어 신호 전극(41, 43)에 대하여 저전압이 인가되고, 신호 전극(42)에 대하여 고전압이 인가되면, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 2행째의 화소의 도전성 액체(16)가 주사 전극(63)측, 즉 비유효 표시 영역(P2)측으로 이동하여, CF 착색 표시가 행해진다. 또한, 1행째 및 3행째의 화소의 도전성 액체(16)는 참조 전극(53)측, 즉 유효 표시 영역(P1)측에 머물러, 비CF 착색 표시가 행해진다.
한편, 우측의 화소열 및 중앙의 화소열은 비선택 라인이므로, 참조 전극(51, 52) 및 주사 전극(61, 62)에는 중간 전압이 인가되어 있어, 신호 전극(41 내지 43)에 대하여, 상기와 같은 전압 인가가 행해져도 대응하는 화소의 도전성 액체(16)는 이동하지 않는다.
계속해서, 도 8을 참조하여 임의의 화소에서의 도전성 액체(16)의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 6 및 도 7에 도시된 화소 중, 좌측의 화소열의 2행째의 화소(이하, 화소(2, 1)라고 한다)에서의 동작을 예시하여 설명한다.
도 8은 상기 화상 표시 장치의 보다 구체적인 동작예에 있어서의, 인가 전압의 크기와 인가 시간을 나타내는 타이밍차트이다.
도 8의 (a) 내지 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 시점 T1부터 시점 T2까지의 사이에 있어서, 주사 전극(61), 참조 전극(51) 및 신호 전극(42)에 대하여, 저전압, 고전압 및 고전압이 각각 인가되면, 상기한 화소(2, 1)에서는, 도전성 액체(16)는 도 6의 (a)에 도시된 초기 상태로부터 도 6의 (b)에 도시된 상태로 이동한다.
그 후, 시점 T2부터 시점 T3까지의 사이 및 시점 T3부터 시점 T4까지의 사이에 있어서는, 주사 전극(61) 및 참조 전극(51)에 대하여, 중간 전압이 인가되므로, 화소(2, 1)는 비선택 라인에 포함된 화소가 되어, 도전성 액체(16)의 이동이 저지된다. 즉, 시점 T2부터 시점 T3까지의 사이 및 시점 T3부터 시점 T4까지의 사이에 있어서, 신호 전극(42)에 대하여, 저전압 및 고전압이 각각 인가되지만, 화소(2, 1)의 도전성 액체(16)는, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 6의 (b)에 도시된 상태에서 정지되어, 화소(2, 1)의 표시색은 변경되지 않는다.
또한, 고전압, 중간 전압 및 저전압의 구체적인 전압값은, 예를 들어 +8V, 0V 및 -8V이다. 또한, 시점 T1과 시점 T2 사이, 시점 T2와 시점 T3 사이 및 시점 T3과 시점 T4의 각 시간 간격은, 예를 들어 0.5초 정도이다. 또한, 고전압 및 저전압의 허용 전압값은, 각각 +30V 및 -30V 정도이다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 신호 전극(4), 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)은, 서로 독립하여 고전압(제1 전압)과 저전압(제2 전압) 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 상기한 종례의 예와 달리, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 구조가 복잡하고 대형화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에는 동일한 중간 전압(제3 및 제4 전압)이 인가된다. 이에 의해, 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 도전성 액체(16)가 불필요하게 변동되는 것을 억제할 수 있어, 도전성 액체(16)의 변동에 기인하는 표시 품위의 저하가 방지된 표시 품위가 우수한 표시 소자를 구성할 수 있다.
여기서, 도 9를 참조하여, 본 발명의 발명자들이 실시한 검증 시험의 시험 결과에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 실시 형태의 구체적인 효과를 설명하는 도면으로서, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 각각 상기 표시 소자의 개략적인 측면도 및 상기 표시 소자의 화소 영역을 도시하는 평면도이며, 도 9의 (c) 및 도 9의 (d)는 각각 비교품의 개략적인 측면도 및 그 비교품의 화소 영역을 도시하는 평면도이다.
상기 검증 시험에서는, 도 9의 (a)에 도시된 본 실시 형태품과, 도 9의 (c)에 도시된 비교품을 준비하여, 하기의 전압 인가를 행한 경우에서의 도전성 액체의 거동을 확인했다. 그리고 비유효 표시 영역측에 도전성 액체를 정지시킨 경우에 있어서, 도전성 액체가 시인되지 않는 유효 표시 영역의 크기, 즉 개구부의 면적을 비교했다.
구체적으로 말하면, 본 실시 형태품에 있어서, 예를 들어 신호 전극(4)에 대하여 저전압을 인가하고, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여 중간 전압을 인가한 경우의 도 9의 (b)에 도시된 화소 영역(P)에서의 유효 표시 영역(P1)의 면적과, 비교품에 있어서, 예를 들어 신호 전극(4x)에 대하여 저전압을 인가하고, 참조 전극(5x) 및 주사 전극(6x)에 대하여 고전압을 인가한 경우의 도 9의 (d)에 도시된 화소 영역(Px)에서의 비유효 표시 영역(Px2)에 대한 유효 표시 영역(Px1)의 면적을 비교했다.
그 결과, 본 실시 형태품은, 비교품에 비하여, 개구부의 면적은 25% 정도 향상시킬 수 있는 것이 실증되었다. 이것은, 도 9의 (a) 및 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태품에서는, 신호 전극(4)과 참조 전극(5) 사이의 전위차가, 비교품에서의 신호 전극(4x)과 참조 전극(5x) 사이의 전위차에 비하여 절반으로 되어 있고, 본 실시 형태품에서는, 비교품에 비하여 도전성 액체(16)의 습윤성이 개선되어, 표시용 공간의 내부에서 습윤 확산되는 양을 적게 할 수 있기 때문이다. 그 결과, 도 9의 (a) 및 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 본 실시 형태품에서는, 블랙 매트릭스부(11s)의 크기를 비교품의 블랙 매트릭스부(11sx)의 것보다 작게 할 수 있어, 유효 표시 영역(P1)을 크게 할 수 있다.
또한, 도 9의 (a)에 도시된 경우에는 신호 전극(4)에 저전압을 인가하고, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여 중간 전압을 인가한 경우를 예시했지만, 신호 전극(4)에 고전압을 인가하고, 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여 중간 전압을 인가한 경우에도 본 실시 형태품에서는, 신호 전극(4)과 참조 전극(5) 사이의 전위차를, 비교품에서의 신호 전극(4x)과 참조 전극(5x) 사이의 전위차에 비하여 절반으로 할 수 있다. 즉, 신호 전극(4)에 고전압을 인가한 경우에도 신호 전극(4)에 저전압을 인가한 경우와 마찬가지로, 도전성 액체(16)의 불필요한 변동을 억제하여 유효 표시 영역(P1)을 크게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 화상 표시 장치(전기 기기)(1)에서는 표시 소자(10)가 표시부에 사용되고 있으므로, 우수한 표시 품위를 갖는 표시부를 구비한 고성능의 화상 표시 장치(1)를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 복수의 참조 전극(5) 및 복수의 주사 전극(6)이 서로 교대로, 또한 복수의 신호 전극(4)과 교차하도록 하부 기판(제2 기판)(3)측에 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 신호 드라이버(신호 전압 인가부)(7), 참조 드라이버(참조 전압 인가부)(8) 및 주사 드라이버(주사 전압 인가부)(9)가 신호 전극(4), 참조 전극(5) 및 주사 전극(6)에 대하여, 신호 전압 Vd, 참조 전압 Vr 및 주사 전압 Vs를 인가하도록 되어 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에서는, 우수한 표시 품위를 갖는 매트릭스 구동 방식의 표시 소자(10)를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 백라이트(18)로부터의 조명광을 사용하여 표시 동작이 행해지므로, 외광이 불충분한 경우나 야간 등에도 적절한 표시 동작을 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광 조절 범위가 크고, 또한 고정밀도의 계조 제어를 간단하게 행할 수 있는 고휘도의 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는, 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다. 도면에 있어서, 본 실시 형태와 상기 제1 실시 형태의 주된 차이점은, 하부 기판의 배면측에 확산 반사판을 설치하여, 반사형의 표시 소자를 구성한 점이다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 공통되는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 중복된 설명은 생략한다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 확산 반사판(19)이 하부 기판(3)의 배면측에 일체적으로 설치되어 있어, 반사형의 표시 소자(10)가 구성되어 있다. 확산 반사판(19)은, 예를 들어 아크릴계 수지 등의 투명한 고분자 수지와, 고분자 수지의 내부에 첨가됨과 함께, 굴절률이 서로 다른 복수 종류의 미립자를 구비하고 있으며, 상부 기판(2)측(표시면측)으로부터 입사된 외광을 표시면측으로 반사하는 광 반사부로서 기능하도록 되어 있다. 또한, 이 확산 반사판(19)에서는, 상기 복수 종류의 미립자로서, 굴절률이 큰 산화티타늄, 알루미나의 미립자나 굴절률이 작은 중공 중합체 미립자를 함유하고 있어, 외광을 표시면측으로 효율적으로 반사할 수 있도록 구성되어 있다.
그리고 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 도 10의 (a)에 예시한 바와 같이, 도전성 액체(16)가 컬러 필터부(11r)와 참조 전극(5) 사이에 유지되면, 표시면측으로부터의 외광이 도전성 액체(16)에 의해 차광되어 흑색 표시(비CF 착색 표시)가 행해진다. 한편, 도 10의 (b)에 예시한 바와 같이, 도전성 액체(16)가 블랙 매트릭스부(11s)와 주사 전극(6) 사이에 유지되면, 표시면측으로부터의 외광은 도전성 액체(16)에 차광되지 않고 확산 반사판(19)에 도달하여 확산 반사판(19)에 의해 표시면측으로 반사된 후, 컬러 필터부(11r)를 통과함으로써 적색 표시(CF 착색 표시)가 행해진다.
이상의 구성에 의해, 본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용·효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 확산 반사판(광 반사부)(19)이 외부로부터 입사된 외광을 반사함으로써 표시 동작이 행해지므로, 절전 및 박형화된 표시 소자(10) 및 화상 표시 장치(1)를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 하부 기판(3)의 배면측에 확산 반사판(19)을 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 비표시면측에 설치되는, 제2 기판측에 광 반사부를 설치한 것이면 전혀 한정되지 않는다. 예를 들어 반사 기능을 갖는 합성 수지제의 백색판을 사용하여 상기 유전체층(13)을 구성함으로써, 유전체층과 확산 반사판을 겸용시켜도 된다. 또한, 상기한 백색판을 사용하여, 하부 기판(3)을 구성함으로써, 하부 기판과 확산 반사판을 겸용시켜도 된다.
[제3 실시 형태]
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 각각 비CF 착색 표시 시 및 CF 착색 표시 시에 있어서의, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 소자의 주요부 구성을 도시하는 단면도이다. 도면에 있어서, 본 실시 형태와 상기 제1 실시 형태의 주된 차이점은 하부 기판의 배면측에 병설된 확산 반사부 및 투명한 투명부를 갖는 반투과판을 설치하여, 반투과형의 표시 소자를 구성한 점이다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 공통되는 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 중복된 설명은 생략한다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 반투과판(20)이 하부 기판(3)의 배면측에 일체적으로 설치되어 있어, 반투과형의 표시 소자(10)가 구성되어 있다. 반투과판(20)에는 도 11의 좌우 방향에서 서로 병설된 투명부(20a) 및 광 반사부로서의 확산 반사부(20b)가 설치되어 있다. 상세하게는, 이들 투명부(20a) 및 확산 반사부(20b)는 화소의 유효 표시 영역(P1)(도 2)을 2분할하도록 하부 기판(3)의 배면측의 표면에 설치되어 있다. 또한, 투명부(20a)는, 예를 들어 아크릴계 수지 등의 투명한 합성 수지에 의해 구성되어 있어, 백라이트(18)로부터의 조명광의 투과를 허용하도록 되어 있다. 또한, 확산 반사부(20b)에는, 도 10에 도시된 확산 반사판(19)과 마찬가지로, 복수 종류의 미립자를 함유한 투명한 고분자 수지가 사용되어 있어, 표시면측으로부터의 외광을 확산 반사하도록 되어 있다.
그리고 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는, 도 11의 (a)에 예시한 바와 같이, 도전성 액체(16)가 컬러 필터부(11r)와 참조 전극(5) 사이에 유지되면, 표시면측으로부터의 외광 및 백라이트(18)로부터의 조명광이 도전성 액체(16)에 의해 차광되어 흑색 표시(비CF 착색 표시)가 행해진다. 한편, 도 11의 (b)에 예시한 바와 같이 도전성 액체(16)가 블랙 매트릭스부(11s)와 주사 전극(6) 사이에 유지되면, 표시면측으로부터의 외광은 도전성 액체(16)에 차광되지 않고 확산 반사부(20b)에 도달하여 확산 반사부(20b)에 의해 표시면측으로 반사된 후, 컬러 필터부(11r)를 통과한다. 나아가, 백라이트(18)로부터의 조명광도 또한 컬러 필터부(11r)를 통과하여 본 실시 형태의 표시 소자(10)에서는 외광 및 조명광에 의해 적색 표시(CF 착색 표시)가 행해진다.
이상의 구성에 의해, 본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용·효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 확산 반사부(광 반사부)(20a)에 의해 반사된 외광 및 백라이트(18)로부터의 조명광에 의해 표시 동작이 행해지므로, 백라이트(18)에서의 소비 전력을 저감하면서, 광 조절 범위가 크고, 또한 고정밀도의 계조 제어를 간단하게 행할 수 있는 고휘도의 표시 소자(10) 및 화상 표시 장치(1)를 쉽게 구성할 수 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 하부 기판(3)의 배면측에, 투명부(20a) 및 확산 반사부(20b)를 갖는 반투과판(20)을 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 비표시면측에 설치되는, 제2 기판측에 병설된 광 반사부 및 투명한 투명부를 설치한 것이면 전혀 한정되지 않는다. 예를 들어 투명한 투명부가 설치됨과 함께, 반사 기능을 갖는 합성 수지제의 백색판을 사용하여, 하부 기판(3)을 구성함으로써 하부 기판과 반투과판을 겸용시켜도 된다.
또한, 상기한 실시 형태는 모두 예시이며 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위는 특허 청구 범위에 의해 규정되며, 거기에 기재된 구성과 균등한 범위 내의 모든 변경도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
예를 들어, 상기한 설명에서는, 컬러 화상 표시를 표시 가능한 표시부를 구비한 화상 표시 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 문자 및 화상을 포함한 정보를 표시하는 표시부가 설치된 전기 기기이면 전혀 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 전자 수첩, PDA 등의 휴대 정보 단말기, 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등에 부수되는 표시 장치, 혹은 전자 페이퍼 외에, 각종 표시부를 구비한 전기 기기에 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 도전성 액체에의 전계 인가에 따라, 그 도전성 액체를 이동시키는 일렉트로웨팅 방식의 표시 소자를 구성한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명의 표시 소자는, 이것에 한정되는 것은 아니고, 외부 전계를 이용하여, 표시용 공간의 내부에서 도전성 액체를 동작시킴으로써 표시면측의 표시색을 변경 가능한 전계 유도형의 표시 소자이면 전혀 한정되는 것은 아니며, 전기 침투 방식, 전기 영동 방식, 유전 영동 방식 등의 다른 방식의 전계 유도형 표시 소자에 적용할 수 있다.
단, 상기 각 실시 형태와 같이, 일렉트로웨팅 방식의 표시 소자를 구성하는 경우가, 도전성 액체를 낮은 구동 전압으로 고속으로 이동시키는 것이 더 가능해진다. 게다가, 3개의 전극을 설치하고, 도전성 액체를 슬라이드 이동시키고 있으므로, 도전성 액체의 형상을 변화시키는 것에 비하여, 표시면측의 표시색의 전환 속도의 고속화 및 절전을 쉽게 도모할 수 있다. 또한, 일렉트로웨팅 방식의 표시 소자에서는 도전성 액체의 이동에 따라 표시색이 변경되므로, 액정 표시 장치 등과 달리, 시야각 의존성이 없는 점에서도 바람직하다. 나아가, 화소마다 스위칭 소자를 설치할 필요가 없기 때문에, 구조가 간단하여 고성능 매트릭스 구동 방식의 표시 소자를 저비용으로 구성할 수 있는 점에서도 바람직하다. 게다가, 액정층 등의 복굴절 재료를 사용하고 있지 않으므로, 정보 표시에 사용되는, 백라이트로부터의 광이나 외광의 광 이용 효율이 우수한 고휘도의 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있는 점에서도 바람직하다.
또한, 상기한 설명에서는, 신호 전극을 상부 기판(제1 기판)측에 설치함과 함께, 참조 전극 및 주사 전극을 하부 기판(제2 기판)측에 설치한 경우에 대하여 설명했다. 그러나 본 발명은 신호 전극, 참조 전극 및 주사 전극을, 서로 독립하여 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성됨과 함께, 도전성 액체와 접촉되도록, 표시용 공간의 내부에 신호 전극을 설치하고, 또한 도전성 액체 및 서로 전기적으로 절연된 상태에서 참조 전극 및 주사 전극을 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치하는 것이면 된다. 구체적으로 말하면, 예를 들어 신호 전극을 제2 기판측이나 리브 상에 설치함과 함께, 참조 전극 및 주사 전극을 제1 기판측에 설치하여도 된다.
또한, 상기한 설명에서는, 참조 전극 및 주사 전극을 유효 표시 영역측 및 비유효 표시 영역측에 각각 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 참조 전극 및 주사 전극을 비유효 표시 영역측 및 유효 표시 영역측에 각각 설치하여도 된다.
또한, 상기한 설명에서는, 참조 전극 및 주사 전극을 하부 기판(제2 기판)의 표시면측의 표면에 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 절연 재료로 이루어지는 상기 제2 기판의 내부에 매설한 참조 전극 및 주사 전극을 사용할 수도 있다. 이렇게 구성한 경우에는 제2 기판을 유전체층으로서 겸용시킬 수 있어, 유전체층의 설치를 생략할 수 있다. 또한, 유전체층을 겸용한 제1 및 제2 기판 상에 신호 전극을 직접 설치하고, 표시용 공간의 내부에 신호 전극을 설치하는 구성이어도 된다.
또한, 상기한 설명에서는, 참조 전극 및 주사 전극에 대하여, 서로 동일한 제3 및 제4 전압으로서의 중간 전압을 인가하는 구성에 대하여 설명했지만, 본 발명은 참조 전극에 대하여, 상기 제1 및 제2 전압 사이의 전압인 제3 전압을 인가하고, 또한 주사 전극에 대하여, 제3 전압과 실질적으로 동일한 제4 전압을 인가하는 것이면 된다.
단, 상기한 각 실시 형태와 같이, 고전압(제1 전압)과 저전압(제2 전압)의 중간 전압값인, 중간 전압을 인가하는 경우가 도전성 액체를 더 안정시킨 상태로 할 수 있어, 표시 품위를 확실하게 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다.
또한, 상기한 설명에서는 투명한 전극 재료를 사용하여 참조 전극 및 주사 전극을 구성한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 참조 전극 및 주사 전극 중 화소의 유효 표시 영역에 대향하도록 설치되는 한쪽의 전극만을 투명한 전극 재료에 의해 구성하면 되고, 유효 표시 영역에 대향되지 않은 다른 쪽의 전극에는 알루미늄, 은, 크롬, 그 밖의 금속 등의 불투명한 전극 재료를 사용할 수 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 띠 형상의 참조 전극 및 주사 전극을 사용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명의 참조 전극 및 주사 전극의 각 형상은 이것에 전혀 한정되지 않는다. 예를 들어 투과형에 비하여 정보 표시에 사용되는 광의 이용 효율이 저하되는 반사형의 표시 소자에서는 선 형상이나 망상 등의 광 누출이 발생하기 어려운 형상으로 하여도 된다.
또한, 상기한 설명에서는, 신호 전극에 선 형상 배선을 사용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명의 신호 전극은 이것에 한정되는 것은 아니며, 망상 배선 등의 다른 형상으로 형성된 배선도 사용할 수 있다.
단, 상기한 각 실시 형태와 같이, 투명한 투명 전극이 사용된 참조 전극 및 주사 전극의 투과율을 사용하여, 신호 전극의 형상을 정하는 경우가, 불투명한 재료를 사용하여 신호 전극을 구성했을 때에도 그 신호 전극의 그림자가 표시면측에 나타나는 것을 더 방지할 수 있어, 표시 품위가 저하되는 것을 억제할 수 있는 점에서 바람직하고, 또는 선 형상 배선을 사용한 경우에는 상기 표시 품위의 저하를 확실하게 억제할 수 있는 점에서 보다 바람직하다.
또한, 상기한 설명에서는, 염화칼륨의 수용액을 도전성 액체로 사용함과 함께 금, 은, 구리, 백금 및 팔라듐 중 적어도 하나를 사용하여, 신호 전극을 구성한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 표시용 공간의 내부에 설치되어 도전성 액체와 접촉되는 신호 전극에, 도전성 액체에 대하여 전기 화학적으로 불활성의 재료를 사용한 것이면 전혀 한정되지 않는다. 구체적으로 말하면, 도전성 액체에는 염화아연, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 알칼리 금속 수산화물, 산화아연, 염화나트륨, 리튬염, 인산, 알칼리 금속 탄산염, 산소 이온 전도성을 갖는 세라믹스 등의 전해질을 포함한 것을 사용할 수 있다. 또한, 용매에는 물 이외에, 알코올, 아세톤, 포름아미드, 에틸렌글리콜 등의 유기 용매를 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 도전성 액체에는 피리딘계, 지환족 아민계 또는 지방족 아민계 등의 양이온과, 불화물 이온이나 트리플레이트 등의 불소계 등의 음이온을 포함한 이온 액체(상온 용융염)를 사용할 수도 있다.
단, 상기한 각 실시 형태와 같이, 소정의 전해질을 녹인 수용액을 도전성 액체에 사용하는 경우가 더 취급성이 우수함과 함께, 제조가 간단한 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다는 점에서 바람직하다.
또한, 본 발명의 신호 전극에는, 예를 들어 알루미늄, 니켈, 철, 코발트, 크롬, 티타늄, 탄탈, 니오븀 혹은 그들의 합금 등의 도전성을 갖는 금속을 사용한 전극 본체와, 이 전극 본체의 표면을 덮도록 설치된 산화 피막을 구비한 부동태(不動態)를 사용할 수 있다.
단, 상기한 각 실시 형태와 같이, 금, 은, 구리, 백금 및 팔라듐 중 적어도 하나를 신호 전극에 이용하는 경우가, 이온화 경향이 작은 금속을 사용하게 되어 전극의 간략화를 도모하면서, 도전성 액체와의 사이에서의 전기 화학 반응을 확실하게 방지하는 것이 가능해져 신뢰성의 저하가 방지된 장수명의 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 이온화 경향이 작은 금속은 도전성 액체와의 사이의 계면에 발생하는 계면 장력을 비교적 작게 할 수 있기 때문에, 도전성 액체를 이동시키지 않을 때에는 그 고정 위치에서 도전성 액체를 안정된 상태로 쉽게 유지할 수 있는 점에서도 바람직하다.
또한, 상기한 설명에서는, 무극성의 오일을 사용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 도전성 액체와 혼합되지 않은 절연성 유체이면 되는데, 예를 들어 오일 대신에, 공기를 사용하여도 된다. 또한, 오일로서, 실리콘 오일, 지방계 탄화수소 등을 사용할 수 있다.
단, 상기한 각 실시 형태와 같이, 도전성 액체와 상용성이 없는 무극성의 오일을 사용한 경우가, 공기와 도전성 액체를 사용하는 경우보다는 무극성의 오일 내에서 도전성 액체의 액적이 더 이동하기 쉬워져, 도전성 액체를 고속 이동시키는 것이 가능해져, 표시색을 고속으로 전환되는 점에서 바람직하다.
또한, 상기한 설명에서는, 흑색으로 착색된 도전성 액체 및 컬러 필터층을 사용하여, RGB의 각 색의 화소를 표시면측에 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 복수의 화소 영역이 표시면측에서 풀컬러 표시가 가능한 복수의 색에 따라 각각 형성되어 있는 것이면 된다. 구체적으로는, RGB, 시안(C), 마젠타(M) 및 옐로우(Y)의 CMY 또는 RGBYC 등으로 착색된 복수색의 도전성 액체를 사용할 수도 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 컬러 필터층을 상부 기판(제1 기판)의 비표시면측의 표면에 형성한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 제1 기판의 표시면측의 표면이나 하부 기판(제2 기판)측에 컬러 필터층을 형성할 수도 있다. 구체적으로 말하면, 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 예시한 바와 같이, 하부 기판(제2 기판)(3)의 표시면측의 표면 상에 컬러 필터층(11)을 형성한 구성이어도 된다. 이와 같이, 컬러 필터층을 사용하는 경우가 더, 복수색의 도전성 액체를 준비하는 경우에 비하여 제조가 간단한 표시 소자를 쉽게 구성할 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 이 컬러 필터층에 포함된 컬러 필터부(개구부) 및 블랙 매트릭스부(차광막)에 의해 표시용 공간에 대하여 유효 표시 영역 및 비유효 표시 영역을 각각 적절하면서도 확실하게 설정할 수 있다는 점에서도 바람직하다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은, 매트릭스 구동을 행하게 하는 경우에도 구조가 복잡하고 대형화되는 것을 방지할 수 있는 표시 품위가 우수한 표시 소자, 및 이것을 사용한 고성능의 전기 기기에 대하여 유용하다.
Claims (12)
- 표시면측에 설치된 제1 기판과, 소정의 표시용 공간이 상기 제1 기판과의 사이에 형성되도록, 상기 제1 기판의 비표시면측에 설치된 제2 기판과, 상기 표시용 공간에 대하여, 설정된 유효 표시 영역 및 비유효 표시 영역과, 상기 표시용 공간의 내부에서 상기 유효 표시 영역측 또는 상기 비유효 표시 영역측으로 이동 가능하게 봉입된 도전성 액체를 구비하여, 상기 도전성 액체를 이동시킴으로써, 상기 표시면측의 표시색을 변경 가능하게 구성된 표시 소자로서,
상기 도전성 액체와 접촉되도록, 상기 표시용 공간의 내부에 설치된 신호 전극,
상기 유효 표시 영역측 및 상기 비유효 표시 영역측의 일방측에 설치되도록, 상기 도전성 액체에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서, 상기 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치된 참조 전극 및
상기 유효 표시 영역측 및 상기 비유효 표시 영역측의 타방측에 설치되도록, 상기 도전성 액체 및 상기 참조 전극에 대하여 전기적으로 절연된 상태에서, 상기 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치된 주사 전극을 구비하고,
상기 신호 전극, 상기 참조 전극 및 상기 주사 전극은, 서로 독립하여 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 전압이 인가 가능하게 구성되고,
상기 참조 전극에 대하여, 상기 제1 및 제2 전압 사이의 전압인 제3 전압을 인가하고, 또한 상기 주사 전극에 대하여, 상기 제3 전압과 실질적으로 동일한 제4 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 표시 소자. - 제1항에 있어서,
복수의 상기 신호 전극이, 소정의 배열 방향을 따라 설치되고,
복수의 상기 참조 전극 및 복수의 상기 주사 전극이, 서로 교대로, 또한 상기 복수의 신호 전극과 교차하도록 설치되고,
상기 복수의 신호 전극에 접속됨과 함께, 상기 복수의 각 신호 전극에 대하여, 상기 표시면측에 표시되는 정보에 따라, 상기 제1 전압과 제2 전압 사이의 소정의 전압 범위 내의 신호 전압을 인가하는 신호 전압 인가부와,
상기 복수의 참조 전극에 접속됨과 함께, 상기 복수의 각 참조 전극에 대하여, 상기 도전성 액체가 상기 신호 전압에 따라, 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 허용하는 선택 전압과, 상기 도전성 액체가 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 저지하는 비선택 전압 중 한쪽의 전압을 인가하는 참조 전압 인가부와,
상기 복수의 주사 전극에 접속됨과 함께, 상기 복수의 각 주사 전극에 대하여, 상기 도전성 액체가 상기 신호 전압에 따라, 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 허용하는 선택 전압과, 상기 도전성 액체가 상기 표시용 공간의 내부를 이동하는 것을 저지하는 비선택 전압 중 한쪽의 전압을 인가하는 주사 전압 인가부를 구비하고 있는, 표시 소자. - 제2항에 있어서,
복수의 화소 영역이, 상기 표시면측에 형성됨과 함께,
상기 복수의 각 화소 영역은, 상기 신호 전극과 상기 주사 전극의 교차부 단위로 형성되고, 또한 상기 각 화소 영역에서는, 상기 표시용 공간이 구획벽에 의해 구획되어 있는, 표시 소자. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 화소 영역이, 상기 표시면측에서 풀컬러 표시가 가능한 복수의 색에 따라 각각 형성되어 있는, 표시 소자. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시용 공간의 내부에는 상기 도전성 액체와 혼합되지 않은 절연성 유체가 그 표시용 공간의 내부를 이동 가능하게 봉입되어 있는, 표시 소자. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 참조 전극 및 상기 주사 전극의 표면 상에는 유전체층이 적층되어 있는, 표시 소자. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판에는 투명한 투명 시트재가 사용되고,
상기 제2 기판의 배면측에는 백라이트가 설치되어 있는, 표시 소자. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 기판에는 투명한 투명 시트재가 사용되고,
상기 제2 기판측에는 광 반사부가 설치되어 있는, 표시 소자. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 기판에는 투명한 투명 시트재가 사용되고,
상기 제2 기판측에는 병설된 광 반사부 및 투명한 투명부가 설치되고,
상기 광 반사부 및 상기 투명부의 배면측에는 백라이트가 설치되어 있는, 표시 소자. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 및 제4 전압의 각 전압값은, 상기 제1 및 제2 전압의 중간 전압값인, 표시 소자. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비유효 표시 영역은, 상기 제1 및 제2 기판의 일방측에 설치된 차광막에 의해 설정되고,
상기 유효 표시 영역은, 상기 차광막에 형성된 개구부에 의해 설정되어 있는, 표시 소자. - 문자 및 화상을 포함한 정보를 표시하는 표시부를 구비한 전기 기기로서,
상기 표시부에, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 표시 소자를 사용한 것을 특징으로 하는, 전기 기기.
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