WO2010016304A1 - 表示素子、及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

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WO2010016304A1
WO2010016304A1 PCT/JP2009/058469 JP2009058469W WO2010016304A1 WO 2010016304 A1 WO2010016304 A1 WO 2010016304A1 JP 2009058469 W JP2009058469 W JP 2009058469W WO 2010016304 A1 WO2010016304 A1 WO 2010016304A1
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voltage
display
electrode
conductive liquid
signal
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松岡俊樹
寺西知子
出口和広
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シャープ株式会社
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    • G09G3/2003—Display of colours

Definitions

  • the present invention relates to a display element that displays information such as images and characters by moving a conductive liquid, and an electric device using the display element.
  • the first and second electrodes, the first and second substrates, and the distance between these substrates are sealed in a display space formed in the above and is provided with colored droplets as a conductive liquid colored in a predetermined color.
  • the shape of the colored droplets is changed to change the display color on the display surface side. It was like that.
  • the first and second electrodes are arranged side by side on the first substrate while being electrically insulated from the colored droplets.
  • a third electrode is provided on the second substrate side so as to face the second electrode. Furthermore, by setting a shade for light shielding above the first electrode, the first electrode side and the second electrode side are set to the non-effective display area side and the effective display area side, respectively. It has been proposed to apply a voltage so that a potential difference is generated between the third electrodes or between the second and third electrodes.
  • the colored droplets are moved to the first electrode side or the second electrode side at a higher speed than when the shape of the colored droplets is changed, and the display color on the display surface side is also increased. It was possible to change at high speed.
  • the potential difference between the first and third electrodes or the potential difference between the second and third electrodes is set to any value between 0V and EV.
  • the conventional display element as described above has a problem that it is difficult to improve the display quality because halftone display cannot be accurately performed.
  • the conventional display element when a halftone display is performed by reducing the amount of movement of the colored droplets (conductive liquid), the potential difference between the first and third electrodes or the second and second It was required to apply a voltage so that the potential difference between the third electrodes was very small.
  • the conventional display element when the above-described potential difference is very small, the colored droplets may not move, and halftone display may not be performed with high accuracy. As a result, it has been difficult for conventional display elements to improve display quality.
  • an object of the present invention is to provide a display element with excellent display quality that can perform halftone display with high accuracy, and an electric device using the display element.
  • the display element according to the present invention is configured such that a predetermined display space is formed between the first substrate provided on the display surface side and the first substrate.
  • the second substrate provided on the non-display surface side of the first substrate, the effective display area and the non-effective display area set for the display space, and the effective inside the display space.
  • a display liquid configured to be movable toward the display area side or the ineffective display area side, and configured to change a display color on the display surface side by moving the conductive liquid.
  • a scanning electrode provided on one side of the first and second substrates;
  • the signal electrode is configured to be able to apply a voltage within a predetermined voltage range between the first voltage and the second voltage
  • the reference electrode is configured to be able to apply the first or second voltage
  • the scan electrode is configured to be able to apply the first or second voltage, and when one of the first and second voltages is applied to the reference electrode, The other voltage of the first and second voltages is applied, and A voltage intermediate between the first and second voltages with respect to the signal electrode within a predetermined period in which one of the first and second voltages is applied to the reference electrode. And an intermediate voltage other than the intermediate voltage is applied.
  • an intermediate voltage that is an intermediate voltage between the first and second voltages and a voltage other than the intermediate voltage are applied to the signal electrode within the predetermined period.
  • the plurality of signal electrodes are provided along a predetermined arrangement direction,
  • the plurality of reference electrodes and the plurality of scanning electrodes are provided alternately with each other and intersect with the plurality of signal electrodes,
  • a signal voltage applying unit that is connected to the plurality of signal electrodes and applies a signal voltage within a predetermined voltage range to each of the plurality of signal electrodes in accordance with information displayed on the display surface side;
  • a selection voltage that is connected to the plurality of reference electrodes and that allows the conductive liquid to move within the display space in response to the signal voltage for each of the plurality of reference electrodes;
  • a reference voltage applying unit that applies one voltage of a non-selection voltage that prevents the conductive liquid from moving inside the display space;
  • a selection voltage connected to the plurality of scan electrodes and allowing the conductive liquid to move in the display space in response to the signal voltage for each of the plurality of scan electrodes; It is preferable that a scanning voltage applying unit that applies one voltage of a non-selection voltage that
  • a matrix drive type display element having excellent display quality can be formed.
  • a voltage other than the intermediate voltage may be applied to the signal electrode so that an end time of the predetermined period coincides with an end time of a voltage application period other than the intermediate voltage. preferable.
  • the end point of the movement operation of the conductive liquid can be matched with the end point of the predetermined period, and the display quality can be further improved.
  • the voltage other than the intermediate voltage may be the first voltage or the second voltage.
  • the halftone display can be performed using the applied voltage when the halftone is not performed, the drive control of the display element can be easily simplified.
  • a plurality of pixel regions are provided on the display surface side, Each of the plurality of pixel regions may be provided in a unit of intersection between the signal electrode and the scan electrode, and the display space may be partitioned by a partition wall in each pixel region.
  • the display color on the display surface side can be changed in units of pixels by moving the conductive liquid in each of the plurality of pixels on the display surface side.
  • the plurality of pixel regions may be provided in accordance with a plurality of colors capable of full color display on the display surface side.
  • color images can be displayed by appropriately moving the corresponding conductive liquid in each of the plurality of pixels.
  • an insulating fluid that does not mix with the conductive liquid is sealed in the display space so as to be movable in the display space.
  • a dielectric layer is laminated on the surfaces of the reference electrode and the scanning electrode.
  • the electric field applied to the conductive liquid by the dielectric layer can be reliably increased, and the moving speed of the conductive fluid can be improved more easily.
  • the ineffective display area is set by a light shielding film provided on one side of the first and second substrates,
  • the effective display area may be set by an opening formed in the light shielding film.
  • the electrical device of the present invention is an electrical device including a display unit that displays information including characters and images, Any one of the display elements described above is used for the display portion.
  • the display unit since a display element with excellent display quality capable of accurately performing halftone display is used for the display unit, the display unit has an excellent display quality.
  • a high-performance electric device can be easily configured.
  • the present invention it is possible to provide a display element excellent in display quality that can accurately perform halftone display, and an electric device using the display element.
  • FIG. 1 is a plan view for explaining a display element and an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a main configuration of the upper substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the display surface side.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a main configuration of the lower substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the non-display surface side.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views showing the main configuration of the display element shown in FIG. 1 during non-CF color display and CF color display, respectively.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an operation example of the image display device.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an operation example of the image display device.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating the movement position of the conductive liquid in the halftone display state and the CF colored display state in the display element.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the voltage application time and the amount of movement of the conductive liquid.
  • FIG. 9 is a timing chart showing magnitudes and application times of applied voltages to the signal electrode, the reference electrode, and the scan electrode when halftone display is performed in the display element according to the second embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 10 is a timing chart showing magnitudes and application times of applied voltages to the signal electrode, the reference electrode, and the scan electrode when halftone display is performed in the display element according to the third embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 1 is a plan view for explaining a display element and an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • a display unit using the display element 10 of the present invention is provided, and a rectangular display surface is configured in the display unit. That is, the display element 10 includes an upper substrate 2 and a lower substrate 3 arranged so as to overlap each other in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and the above-described overlapping portion of the upper substrate 2 and the lower substrate 3 causes the above-described portion.
  • An effective display area on the display surface is formed (details will be described later).
  • a plurality of signal electrodes 4 are provided in stripes along the X direction at a predetermined interval from each other.
  • a plurality of reference electrodes 5 and a plurality of scanning electrodes 6 are provided alternately in a stripe pattern along the Y direction.
  • the plurality of signal electrodes 4, the plurality of reference electrodes 5, and the plurality of scan electrodes 6 are provided so as to intersect with each other.
  • the signal electrodes 4 and the scan electrodes 6 are in units of intersections. A plurality of pixel areas are set.
  • the plurality of signal electrodes 4, the plurality of reference electrodes 5, and the plurality of scanning electrodes 6 are configured such that voltages can be applied independently of each other.
  • the reference electrode 5 is configured to be able to apply a high voltage (hereinafter referred to as “H voltage”) as a first voltage or a low voltage (hereinafter referred to as “L voltage”) as a second voltage. A voltage within a predetermined voltage range between the H voltage and the L voltage is applied.
  • the scan electrode 6 is configured to be able to apply an H voltage or an L voltage, and a voltage within a predetermined voltage range between the H voltage and the L voltage is applied.
  • the scan electrode 6 is configured such that when one of the H voltage and the L voltage is applied to the reference electrode 5, the other voltage is applied (details will be described later). ).
  • the signal electrode 4 is adapted to be applied with a voltage within a predetermined voltage range between the H voltage and the L voltage in accordance with information displayed on the display surface side. Further, in the signal electrode 4, when halftone display is performed, as described in detail later, either one of the H voltage and the L voltage is applied to the reference electrode 5 within a predetermined period. 2, an intermediate voltage (Middle voltage, hereinafter referred to as “M voltage”) that is an intermediate voltage between the H voltage and the L voltage and a voltage other than the M voltage are applied.
  • M voltage Middle voltage
  • the plurality of pixel regions are partitioned by a partition wall, and the plurality of pixel regions correspond to a plurality of colors capable of full color display on the display surface side.
  • a conductive liquid described later is moved by an electrowetting phenomenon for each of a plurality of pixels (display cells) provided in a matrix so as to change the display color on the display surface side. It has become.
  • the plurality of reference electrodes 5, and the plurality of scanning electrodes 6, one end side is drawn out to the outside of the effective display area of the display surface to form terminal portions 4a, 5a, and 6a. ing.
  • a signal driver 7 is connected to each terminal portion 4a of the plurality of signal electrodes 4 via a wiring 7a.
  • the signal driver 7 constitutes a signal voltage application unit.
  • the signal driver 7 responds to the information for each of the plurality of signal electrodes 4.
  • the signal voltage Vd is applied.
  • a reference driver 8 is connected to each terminal portion 5a of the plurality of reference electrodes 5 via a wiring 8a.
  • the reference driver 8 constitutes a reference voltage application unit.
  • the reference driver 8 applies the reference voltage Vr to each of the plurality of reference electrodes 5. Is applied.
  • a scanning driver 9 is connected to each terminal portion 6a of the plurality of scanning electrodes 6 via a wiring 9a.
  • the scanning driver 9 constitutes a scanning voltage application unit.
  • the scanning voltage Vs is applied to each of the plurality of scanning electrodes 6. Is applied.
  • the scan driver 9 also selects a non-selection voltage that prevents the conductive liquid from moving with respect to each of the plurality of scan electrodes 6 and a selection that allows the conductive liquid to move according to the signal voltage Vd.
  • One of the voltages is applied as the scanning voltage Vs.
  • the reference driver 8 is configured to operate with reference to the operation of the scanning driver 9, and the reference driver 8 prevents the conductive liquid from moving with respect to the plurality of reference electrodes 5.
  • One voltage of the non-selection voltage and the selection voltage that allows the conductive liquid to move according to the signal voltage Vd is applied as the reference voltage Vr.
  • the scanning driver 9 sequentially applies the selection voltage to the scanning electrodes 6 from the left side to the right side of FIG. 1, for example, and the reference driver 8 is synchronized with the operation of the scanning driver 9.
  • the scanning operation is performed for each line by sequentially applying a selection voltage to the scanning electrodes 6 from the left side to the right side of 1 (details will be described later).
  • the signal driver 7, the reference driver 8, and the scanning driver 9 include a DC power supply or an AC power supply, and supply corresponding signal voltage Vd, reference voltage Vr, and scanning voltage Vs. .
  • the reference driver 8 is configured to switch the polarity of the reference voltage Vr every predetermined time (for example, one frame).
  • the scanning driver 9 is configured to switch each polarity of the scanning voltage Vs in response to switching of the polarity of the reference voltage Vr.
  • one of the H voltage and the L voltage is applied to the reference electrode 5 and the scan electrode 6, respectively.
  • the halftone display is appropriately adjusted. Has been implemented.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a configuration of a main part on the upper substrate side shown in FIG. 1 when viewed from the display surface side
  • FIG. 3 is shown in FIG. 1 when viewed from the non-display surface side.
  • It is an enlarged plan view which shows the principal part structure by the side of a lower substrate.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views showing the main configuration of the display element shown in FIG. 1 during non-CF color display and CF color display, respectively. 2 and 3, for simplification of the drawings, of the plurality of pixels provided on the display surface, twelve pixels disposed at the upper left end portion of FIG. 1 are illustrated. .
  • the display element 10 includes the upper substrate 2 as a first substrate provided on the display surface side, and a second substrate provided on the back side (non-display surface side) of the upper substrate 2.
  • the lower substrate 3 as a substrate is provided.
  • the upper substrate 2 and the lower substrate 3 are arranged at a predetermined distance from each other, so that a predetermined display space S is formed between the upper substrate 2 and the lower substrate 3. .
  • the conductive liquid 16 and the insulating oil 17 not mixed with the conductive liquid 16 are placed in the display space S in the X direction (the horizontal direction in FIG. 4).
  • the conductive liquid 16 can move to the effective display region P1 side or the non-effective display region P2 side described later.
  • the conductive liquid 16 for example, an aqueous solution containing water as a solvent and a predetermined electrolyte as a solute is used. Specifically, for example, an aqueous solution of 1 mmol / L potassium chloride (KCl) is used for the conductive liquid 16.
  • KCl potassium chloride
  • a liquid colored black with a self-dispersing pigment is used as the conductive liquid 16.
  • the conductive liquid 16 is colored black, the conductive liquid 16 functions as a shutter that allows or blocks light transmission in each pixel. That is, in each pixel of the display element 10, as will be described in detail later, the conductive liquid 16 is disposed inside the display space S on the reference electrode 5 side (effective display region P 1 side) or on the scanning electrode 6 side (non-effective display region). The display color is changed to either black or RGB by sliding to (P2 side).
  • the oil 17 is a non-polar, colorless and transparent oil composed of one or more selected from, for example, side chain higher alcohol, side chain higher fatty acid, alkane hydrocarbon, silicone oil, and matching oil. It has been.
  • the oil 17 moves in the display space S as the conductive liquid 16 slides.
  • a transparent glass material such as a non-alkali glass substrate or a transparent transparent sheet material such as a transparent synthetic resin such as an acrylic resin is used. Further, the color filter layer 11 and the water repellent film 12 are sequentially formed on the surface of the upper substrate 2 on the non-display surface side, and further, the signal electrode 4 is provided on the water repellent film 12.
  • the lower substrate 3 is made of a transparent glass material such as a transparent glass material such as a non-alkali glass substrate or a transparent synthetic resin such as an acrylic resin, like the upper substrate 2.
  • the reference electrode 5 and the scan electrode 6 are provided on the surface of the lower substrate 3 on the display surface side, and a dielectric layer 13 is formed so as to cover the reference electrode 5 and the scan electrode 6. Is formed.
  • ribs 14a and 14b are provided on the surface of the dielectric layer 13 on the display surface side so as to be parallel to the Y direction and the X direction, respectively.
  • a water repellent film 15 is provided so as to cover the dielectric layer 13 and the ribs 14a and 14b.
  • a backlight 18 that emits white illumination light is integrally assembled on the back side (non-display surface side) of the lower substrate 3, and the transmissive display element 10 is configured.
  • the backlight 18 uses a light source such as a cold cathode fluorescent tube or an LED.
  • the color filter layer 11 includes red (R), green (G), and blue (B) color filter portions 11r, 11g, and 11b, and a black matrix portion 11s as a light shielding film.
  • the pixels of each color of RGB are configured. That is, in the color filter layer 11, as illustrated in FIG. 2, RGB color filter portions 11r, 11g, and 11b are sequentially provided along the X direction, and each of the four color filter portions 11r, 11g, and 11b is Y. A total of 12 pixels are arranged in the X direction and the Y direction, respectively, 3 pixels and 4 pixels.
  • each pixel region P in each pixel region P, one of RGB color filter portions 11r, 11g, and 11b is provided at a location corresponding to the effective display region P1 of the pixel.
  • a black matrix portion 11s is provided at a location corresponding to the ineffective display area P2. That is, in the display element 10, an ineffective display region P2 (non-opening portion) is set for the display space S by the black matrix portion (light-shielding film) 11s, and an opening portion (non-opening portion) formed in the black matrix portion 11s ( That is, the effective display area P1 is set by any one of the color filter portions 11r, 11g, and 11b).
  • the area of the color filter portions 11r, 11g, and 11b is selected to be the same or slightly larger than the area of the effective display area P1.
  • the area of the black matrix portion 11s is selected to be the same or slightly smaller than the area of the ineffective display area P2.
  • FIG. 2 in order to clarify the boundary portion between adjacent pixels, the boundary line between the two black matrix portions 11s corresponding to the adjacent pixels is indicated by a dotted line, but the actual color filter layer 11 Then, there is no boundary line between the black matrix portions 11s.
  • the display space S is divided in units of pixel regions P by the ribs 14a and 14b as the partition walls. That is, in the display element 10, the display space S of each pixel is partitioned by two ribs 14a facing each other and two ribs 14b facing each other, as illustrated in FIG. Furthermore, in the display element 10, the conductive liquid 16 is prevented from flowing into the display space S of the adjacent pixel region P by the ribs 14 a and 14 b. That is, for example, a photo-curing resin is used for the ribs 14a and 14b, and the ribs 14a and 14b have a dielectric layer so that the conductive liquid 16 is prevented from flowing in and out between adjacent pixels. The protrusion height from 13 is determined.
  • ribs 14a and 14b instead of the ribs 14a and 14b, for example, ribs configured in a frame shape on the lower substrate 3 may be provided for each pixel. Further, the end portions of the ribs configured in the frame shape may be brought into close contact with the upper substrate 2 side so that the adjacent pixel regions P are hermetically separated.
  • the signal electrode 4 should just be installed in the inside of the display space S by providing the signal electrode 4 so that the said rib may be penetrated.
  • the water-repellent films 12 and 15 are made of a transparent synthetic resin, preferably, for example, a fluorine-based resin that becomes a hydrophilic layer with respect to the conductive liquid 16 when a voltage is applied.
  • a transparent synthetic resin preferably, for example, a fluorine-based resin that becomes a hydrophilic layer with respect to the conductive liquid 16 when a voltage is applied.
  • the dielectric layer 13 is made of a transparent dielectric film containing, for example, parylene, silicon nitride, hafnium oxide, zinc oxide, titanium dioxide, or aluminum oxide.
  • a transparent electrode material such as indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), or zinc oxide (AZO, GZO, or IZO) is used.
  • ITO indium oxide
  • SnO 2 tin oxide
  • AZO zinc oxide
  • GZO GZO
  • IZO zinc oxide
  • the signal electrode 4 uses a linear wiring arranged so as to be parallel to the X direction. Further, the signal electrode 4 is installed on the water repellent film 12 so as to pass through the substantially central portion in the Y direction of each pixel region P, and the conductive liquid 16 is inserted into the conductive liquid 16. It is comprised so that it may contact directly. Thereby, in the display element 10, the responsiveness of the conductive liquid 16 during the display operation is improved.
  • a transparent water repellent film (not shown) made of, for example, a fluorine resin is laminated on the surface of the signal electrode 4 so that the conductive liquid 16 can be moved smoothly.
  • this water-repellent film does not electrically insulate the signal electrode 4 and the conductive liquid 16, and does not hinder improvement in the response of the conductive liquid 16.
  • the color filter layer 11, the signal electrode 4, and the water repellent film 12 may be sequentially laminated on the non-display surface side surface of the upper substrate 2.
  • the signal electrode 4 is made of a material that is electrochemically inactive with respect to the conductive liquid 16, and even when the signal voltage Vd (for example, 40 V) is applied to the signal electrode 4. In addition, it is configured so as not to cause an electrochemical reaction with the conductive liquid 16 as much as possible. Thereby, generation
  • the signal electrode 4 is made of an electrode material containing at least one of gold, silver, copper, platinum, and palladium. Further, the signal electrode 4 is an ink such as a conductive paste material containing a metal material on the color filter layer 11 by fixing a thin line made of the metal material on the color filter layer 11 or using a screen printing method or the like. It is formed by placing a material.
  • the shape of the signal electrode 4 is determined by using the transmittance of the reference electrode 5 provided below the effective display area P1 of the pixel. More specifically, in the signal electrode 4, the area occupied by the signal electrode 4 on the effective display region P1 with respect to the area of the effective display region P1 based on the transmittance of the reference electrode 5 of about 75% to 95%. Is 30% or less, preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and the shape of the signal electrode 4 is determined.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an operation example of the image display device.
  • the reference driver 8 and the scanning driver 9 select the reference voltage Vr and the scanning voltage Vs as the reference voltage Vr and the scanning voltage Vs, respectively, with respect to the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 in a predetermined scanning direction from the left side to the right side in FIG. Apply voltage sequentially.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 sequentially apply an H voltage (first voltage) and an L voltage (second voltage) as selection voltages to the reference electrode 5 and the scan electrode 6, respectively.
  • the scanning operation for selecting the line is performed.
  • the signal driver 7 applies the H voltage or the L voltage as the signal voltage Vd to the corresponding signal electrode 4 according to the image input signal from the outside.
  • the conductive liquid 16 is moved to the effective display area P1 side or the non-effective display area P2 side, and the display color on the display surface side is changed.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 apply the non-selection voltage as the reference voltage Vr and the scan voltage Vs to the non-selected lines, that is, all the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6, respectively.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 apply, for example, the M voltage as a non-selection voltage to all the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6.
  • H voltage, L voltage, and M voltage are abbreviated as “H”, “L”, and “M”, respectively (the same applies to Table 2 described later).
  • specific values of the H voltage, the L voltage, and the M voltage are, for example, + 7V, ⁇ 7V, and 0V, respectively.
  • ⁇ Operation on selected line> In the selection line, for example, when an H voltage is applied to the signal electrode 4, an H voltage is applied between the reference electrode 5 and the signal electrode 4. There is no potential difference with the electrode 4. On the other hand, since the L voltage is applied to the scan electrode 6 between the signal electrode 4 and the scan electrode 6, a potential difference is generated. Therefore, the conductive liquid 16 moves in the display space S toward the scanning electrode 6 where a potential difference is generated with respect to the signal electrode 4. As a result, as illustrated in FIG. 4B, the conductive liquid 16 is moved to the ineffective display region P2 side, and the oil 17 is moved to the reference electrode 5 side to illuminate from the backlight 18. The light is allowed to reach the color filter unit 11r.
  • the display color on the display surface side is in a red display (CF color display) state by the color filter unit 11r.
  • the RGB pixels are concerned. The red light, green light, and blue light from are mixed with white light, and white display is performed.
  • the conductive liquid 16 moves in the display space S toward the reference electrode 5 where a potential difference is generated with respect to the signal electrode 4.
  • the conductive liquid 16 is moved to the effective display region P1 side, and the illumination light from the backlight 18 is prevented from reaching the color filter unit 11r.
  • the display color on the display surface side is a black display (non-CF color display) by the conductive liquid 16.
  • the conductive liquid 16 is maintained stationary at the current position and is maintained at the current display color. That is, since the M voltage is applied to both the reference electrode 5 and the scan electrode 6, the potential difference between the reference electrode 5 and the signal electrode 4 and the potential difference between the scan electrode 6 and the signal electrode 4 are This is because the same potential difference occurs in both cases.
  • the conductive liquid 16 does not move but stops and displays on the display surface side. The color does not change.
  • the conductive liquid 16 can be moved according to the voltage applied to the signal electrode 4 as described above, and the display color on the display surface side can be changed.
  • the display color at each pixel on the selection line is applied to the signal electrode 4 corresponding to each pixel, for example, as shown in FIG. 5 by the combination of applied voltages shown in Table 1.
  • the color filter portions 11r, 11g, and 11b are CF colored (red, green, or blue) or the conductive liquid 16 is non-CF colored (black).
  • the reference driver 8 and the scanning driver 9 perform a scanning operation on the selection lines of the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 from the left to the right in FIG. 5, for example, each pixel in the display unit of the image display device 1 is scanned.
  • the display color also changes sequentially from left to right in FIG.
  • the image display apparatus 1 can perform various information including moving images based on an external image input signal. Can be displayed.
  • combinations of voltages applied to the reference electrode 5, the scan electrode 6, and the signal electrode 4 are not limited to Table 1 but may be those shown in Table 2.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 are, for example, in a predetermined scanning direction from the left side to the right side in the figure, with respect to the reference electrode 5 and the scan electrode 6 as L voltage (second voltage) and H as selection voltages.
  • a scanning operation is performed in which a voltage (first voltage) is sequentially applied to select lines.
  • the signal driver 7 applies the H voltage or the L voltage as the signal voltage Vd to the corresponding signal electrode 4 according to the image input signal from the outside.
  • the reference driver 8 and the scan driver 9 apply the M voltage as the non-selection voltage to the non-selected lines, that is, the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6.
  • ⁇ Operation on selected line> In the selection line, for example, when the L voltage is applied to the signal electrode 4, the L voltage is applied between the reference electrode 5 and the signal electrode 4. There is no potential difference with the electrode 4. On the other hand, since the H voltage is applied to the scanning electrode 6 between the signal electrode 4 and the scanning electrode 6, a potential difference is generated. Therefore, the conductive liquid 16 moves in the display space S toward the scanning electrode 6 where a potential difference is generated with respect to the signal electrode 4. As a result, as illustrated in FIG. 4B, the conductive liquid 16 is moved to the ineffective display region P2 side, and the oil 17 is moved to the reference electrode 5 side to illuminate from the backlight 18. The light is allowed to reach the color filter unit 11r. As a result, the display color on the display surface side is in a red display (CF color display) state by the color filter unit 11r. Similarly to the case shown in Table 1, when CF colored display is performed on all three adjacent RGB pixels, white display is performed.
  • CF color display red display
  • the conductive liquid 16 moves in the display space S toward the reference electrode 5 where a potential difference is generated with respect to the signal electrode 4.
  • the conductive liquid 16 is moved to the effective display region P1 side, and the illumination light from the backlight 18 is prevented from reaching the color filter unit 11r.
  • the display color on the display surface side is a black display (non-CF color display) by the conductive liquid 16.
  • the conductive liquid 16 is maintained in a stationary state at the current position and is maintained in the current display color. That is, since the M voltage is applied to both the reference electrode 5 and the scan electrode 6, the potential difference between the reference electrode 5 and the signal electrode 4 and the potential difference between the scan electrode 6 and the signal electrode 4 are This is because the same potential difference occurs in both cases.
  • the conductive liquid 16 can be moved according to the voltage applied to the signal electrode 4 as described above, and the display color on the display surface side can be changed.
  • the signal electrode 4 is applied to the signal electrode 4 within the selection period (predetermined period) in the scanning operation.
  • the application time of the M voltage (intermediate voltage) and the application time of the H voltage or the L voltage (voltage other than the intermediate voltage) the halftone display is appropriately adjusted and executed. It has become.
  • the halftone display operation in the image display apparatus 1 of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS.
  • the case where the L voltage is applied as a voltage other than the intermediate voltage will be described as an example.
  • FIG. 6 is a timing chart showing the magnitude and application time of each applied voltage to the signal electrode, reference electrode, and scan electrode when halftone display is performed in the display element.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating the movement position of the conductive liquid in the halftone display state and the CF colored display state in the display element.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the voltage application time and the amount of movement of the conductive liquid.
  • a selection period (predetermined) (Period) T is set, and the scanning operation is performed. That is, by applying the L voltage signal voltage Vd to the signal electrode 4 during the selection period T, the conductive liquid 16 moves from the reference electrode 5 side to the scanning electrode 6 side as shown in Table 2. To do.
  • the signal driver 7 has a halftone gradation of information to be displayed in the selection period T from the start time T1 to the end time T3.
  • an L voltage application period tm in which the conductive liquid 16 can be moved and an M voltage application period ts in which the conductive liquid 16 can be stopped without moving the conductive liquid 16 are determined.
  • the signal driver 7 applies the L voltage to the signal electrode 4 between the start time T1 and the time T2 of the selection period T in accordance with the determined application periods tm and ts, so that the conductive liquid 16 is moved from the reference electrode 5 side to the scanning electrode 6 side. Thereafter, the signal driver 7 applies the M voltage to the signal electrode 4 from the time point T2 to the end time point T3, and stops the conductive liquid 16 at the position where the conductive liquid 16 has been moved to the time point T2. Thereby, in the present embodiment, halftone display is performed.
  • the application period tm and the amount of movement of the conductive liquid 16 can be grasped in advance by experiments or simulations using actual products. That is, as shown in FIG. 7A, the entire conductive liquid 16 is located below the color filter portion 11r, and the conductive liquid 16 moves from the black display state to the right side of FIG. The movement amount when the halftone display state is set is defined as a droplet movement amount. Further, as shown in FIG. 7B, the entire amount of the conductive liquid 16 is completely moved to the scanning electrode 6 side from the black display state, and the amount of movement in the CF colored display state is the limit movement amount.
  • the selection period T is set to 100 msec, for example, and the dimensions of the reference electrode 5 and the scan electrode 6 in the left-right direction in FIG. Further, when the H voltage, L voltage, and M voltage are +7 V, ⁇ 7 V, and 0 V, respectively, the data indicating the relationship between the application period tm and the droplet movement amount is as shown in the plot of FIG. , Can be acquired in advance.
  • the display element 10 of the present embodiment configured as described above, when a halftone display is performed, an M voltage (intermediate voltage) is applied to the signal electrode 4 within the selection period (predetermined period) T. L voltage or H voltage (voltage other than intermediate voltage) is applied.
  • the period during which the conductive liquid 16 is moved and the period during which the conductive liquid 16 is moved can be set within the selection period T without moving the conductive liquid 16. That is, in the display element 10 of the present embodiment, unlike the conventional example, the amount of movement of the conductive liquid 16 is reduced without making the potential difference between the signal electrode 4 and the reference electrode 5 or the scanning electrode 6 very small. can do.
  • the present embodiment unlike the conventional example, it is possible to configure the display element 10 excellent in display quality that can perform halftone display with high accuracy.
  • the image display device (electric device) 1 of the present embodiment since the display element 10 is used for the display unit, the high-performance image display device 1 including the display unit having excellent display quality can be easily obtained. Can be configured.
  • the lower substrate (second substrate) 3 is arranged such that the plurality of reference electrodes 5 and the plurality of scanning electrodes 6 alternately intersect with the plurality of signal electrodes 4.
  • the signal driver (signal voltage application unit) 7, the reference driver (reference voltage application unit) 8, and the scan driver (scan voltage application unit) 9 include the signal electrode 4, the reference electrode 5, The signal voltage Vd, the reference voltage Vr, and the scanning voltage Vs are applied to the scanning electrode 6.
  • FIG. 9 is a timing chart showing magnitudes and application times of applied voltages to the signal electrode, the reference electrode, and the scan electrode when halftone display is performed in the display element according to the second embodiment of the present invention. It is.
  • the main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the end point of the predetermined period and the end point of the application period of the voltage other than the intermediate voltage coincide with each other for the signal electrode. This is a point where a voltage other than the intermediate voltage is applied.
  • symbol is attached
  • the signal driver 7 determines that the end point of the application period tm of the L voltage (voltage other than the intermediate voltage) between the start time T4 and the end time T6 of the selection period T.
  • the application periods tm and ts are determined so as to coincide with the end time T6.
  • the signal driver 7 applies an L voltage that can move the conductive liquid 16 to the signal electrode 4 from the time T5 to the end time T6.
  • the conductive liquid 16 moves from the reference electrode 5 side to the scanning electrode 6 side, and becomes a halftone display state.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as the first embodiment.
  • the L voltage is set so that the end time T6 of the selection period (predetermined period) T coincides with the end time of the application period of the L voltage (voltage other than the intermediate voltage) for the signal electrode 4. Is applied, the end point of the movement operation of the conductive liquid 16 can be matched with the end point of the selection period T, and the display quality of the display element 10 can be further improved.
  • FIG. 10 is a timing chart showing magnitudes and application times of applied voltages to the signal electrode, the reference electrode, and the scan electrode when halftone display is performed in the display element according to the third embodiment of the present invention. It is.
  • the main difference between the present embodiment and the first embodiment is that a plurality of M voltage application periods and L voltage application periods are set for each signal electrode within a predetermined period.
  • symbol is attached
  • the signal driver 7 applies the M voltage (intermediate voltage) application time ts and the L voltage (intermediate voltage) between the start time T7 and the end time T13 of the selection period T.
  • a plurality of (for example, three) application periods tm are set.
  • an L voltage capable of moving the conductive liquid 16 is applied to the signal electrode 4 from the start time T7 to the time T8.
  • a stationary M voltage is applied to the signal electrode 4 without moving the conductive liquid 16 from time T8 to time T9.
  • the signal driver 7 applies an L voltage to the signal electrode 4 from time T9 to time T10, applies an M voltage from time T10 to time T11, and from time T11 to time T12.
  • the L voltage is applied, and the M voltage is applied from the time T12 to the end time T13.
  • the conductive liquid 16 moves from the reference electrode 5 side to the scanning electrode 6 side, and becomes a halftone display state.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as the first embodiment.
  • the L voltage is applied so that the end point of the predetermined period coincides with the end point of the application period of the L voltage (voltage other than the intermediate voltage).
  • the structure to do may be sufficient.
  • the present invention provides a display unit that displays information including characters and images.
  • a display unit that displays information including characters and images.
  • an electric device provided, for example, a personal digital assistant such as a PDA such as an electronic notebook, a display device attached to a personal computer, a TV, etc., or electronic paper and other electric devices equipped with various display units. It can use suitably for an apparatus.
  • the display element of the present invention is not limited to this. It is not limited, and any electric field induction type display element that can change the display color on the display surface side by operating a conductive liquid inside the display space using an external electric field is not limited.
  • the present invention can be applied to other types of electric field induction display elements such as an electroosmosis method, an electrophoresis method, and a dielectrophoresis method.
  • the conductive liquid can be moved at a high speed with a low driving voltage. Moreover, since the conductive liquid is slid and moved by providing three electrodes, it is easy to increase the display color switching speed and save labor compared to the one that changes the shape of the conductive liquid. Can be aimed at. Further, an electrowetting type display element is preferable in that the display color is changed in accordance with the movement of the conductive liquid, and therefore, unlike a liquid crystal display device or the like, there is no viewing angle dependency. Furthermore, since it is not necessary to provide a switching element for each pixel, it is also preferable in that a high-performance matrix driving display element with a simple structure can be configured at low cost. In addition, since a birefringent material such as a liquid crystal layer is not used, it is also preferable in that a high-luminance display element excellent in light utilization efficiency of light from the backlight and external light used for information display can be easily configured. .
  • the case where the L voltage (second voltage) or the H voltage (first voltage) is used as a voltage other than the intermediate voltage has been described.
  • the voltage is not limited and is not limited as long as it is a voltage within a predetermined voltage range between the first and second voltages and is a voltage other than the intermediate voltage.
  • the halftone display is performed using the applied voltage when the halftone is not performed. Therefore, it is preferable in that the drive control of the display element can be easily simplified.
  • a transmissive display element including a backlight is configured.
  • the present invention is not limited to this, and a reflective type having a light reflecting portion such as a diffuse reflector.
  • the present invention can also be applied to a transflective display element in which the light reflecting portion and the backlight are used in combination.
  • the signal electrode is provided on the upper substrate (first substrate) side and the reference electrode and the scanning electrode are provided on the lower substrate (second substrate) side has been described.
  • the reference electrode and the scan electrode are disposed in the state in which the signal electrode is disposed inside the display space so as to be in contact with the conductive liquid, and the conductive liquid and the conductive electrode are electrically insulated from each other. What is necessary is just to provide in one side of the 1st and 2nd board
  • the signal electrode may be provided on the second substrate side or on the rib, and the reference electrode and the scan electrode may be provided on the first substrate side.
  • the present invention is not limited to this, and the reference electrode and the scan electrode May be installed on the non-effective display area side and the effective display area side, respectively.
  • the present invention is not limited to this, and the insulating material It is also possible to use a reference electrode and a scan electrode embedded in the second substrate.
  • the second substrate can be used as a dielectric layer, and the installation of the dielectric layer can be omitted.
  • the signal electrode may be directly provided on the first and second substrates also serving as the dielectric layer, and the signal electrode may be installed inside the display space.
  • the present invention is installed so as to face the effective display area of the pixel among the reference electrode and the scan electrode. It is sufficient that only one of the electrodes is made of a transparent electrode material, and an opaque electrode material such as aluminum, silver, chromium, or other metal can be used for the other electrode that is not opposed to the effective display area. .
  • the shapes of the reference electrode and the scan electrode of the present invention are not limited to this.
  • the shape may be such that light loss such as a line shape or a net shape hardly occurs.
  • the signal electrode of the present invention is not limited to this, and wiring formed in other shapes such as a mesh wiring may also be used. Can be used.
  • the signal electrode shape is determined by using an opaque material when the shape of the signal electrode is determined by using the transmittance of the reference electrode and the scanning electrode using the transparent transparent electrode. Even when the electrode is configured, it is preferable in that the shadow of the signal electrode can be prevented from appearing on the display surface side, and the display quality can be prevented from being lowered. Is more preferable in that the deterioration of the display quality can be surely suppressed.
  • the signal electrode is configured using an aqueous solution of potassium chloride as the conductive liquid and at least one of gold, silver, copper, platinum, and palladium has been described.
  • the conductive liquid includes zinc chloride, potassium hydroxide, sodium hydroxide, alkali metal hydroxide, zinc oxide, sodium chloride, lithium salt, phosphoric acid, alkali metal carbonate, oxygen ion conductivity.
  • a material containing an electrolyte such as ceramics having the above can be used.
  • the conductive liquid of the present invention includes an ionic liquid containing a cation such as pyridine, alicyclic amine, or aliphatic amine, and an anion such as fluoride such as fluoride ion or triflate. (Normal temperature molten salt) can also be used.
  • the signal electrode of the present invention includes an electrode body using a conductive metal such as aluminum, nickel, iron, cobalt, chromium, titanium, tantalum, niobium or an alloy thereof, and a surface of the electrode body. Passivation with an oxide coating provided to cover can be used.
  • a conductive metal such as aluminum, nickel, iron, cobalt, chromium, titanium, tantalum, niobium or an alloy thereof
  • the signal electrode when at least one of gold, silver, copper, platinum, and palladium is used for the signal electrode, a metal with a low ionization tendency is used, and the electrode is simplified. It is possible to easily construct a display device with a long life that can reliably prevent an electrochemical reaction with a conductive liquid and prevent deterioration in reliability. preferable.
  • the metal with a small ionization tendency can relatively reduce the interfacial tension generated at the interface with the conductive liquid, the conductive liquid is stabilized at the fixed position when the conductive liquid is not moved. It is also preferable in that it can be easily held in a state.
  • nonpolar oil used has been described.
  • the present invention is not limited to this, and any insulating fluid that does not mix with the conductive liquid may be used. Instead, air may be used.
  • silicone oil, aliphatic hydrocarbons, and the like can be used as the oil.
  • the nonpolar oil that is not compatible with the conductive liquid is more conductive in the nonpolar oil than the case where air and the conductive liquid are used. It is preferable in that the liquid droplets of the conductive liquid can move more easily, the conductive liquid can be moved at high speed, and the display color can be switched at high speed.
  • a plurality of pixel regions may be provided in accordance with a plurality of colors capable of full color display on the display surface side.
  • conductive liquids of a plurality of colors colored in RGB, cyan (C), magenta (M), yellow (Y), CMY, or RGBYC can be used.
  • the color filter layer is formed on the non-display surface side of the upper substrate (first substrate).
  • the present invention is not limited to this, and the first substrate A color filter layer can be provided on the display surface side of the substrate or on the lower substrate (second substrate) side.
  • the color filter layer is preferable in that a display element that is easy to manufacture can be easily configured as compared with the case where conductive liquids of a plurality of colors are prepared.
  • the color filter part (opening part) and the black matrix part (light-shielding film) included in the color filter layer appropriately and reliably provide an effective display area and an ineffective display area with respect to the display space. It is also preferable in that it can be set.
  • the present invention is useful for a display element with excellent display quality capable of accurately displaying halftones and a high-performance electric device using the display element.
  • Image display device (electric equipment) 2 Upper substrate (first substrate) 3 Lower substrate (second substrate) 4 Signal electrode 5 Reference electrode 6 Scan electrode 7 Signal driver (signal voltage application unit) 8 Reference driver (reference voltage application unit) 9 Scanning driver (scanning voltage application unit) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display element 11 Color filter layer 11r, 11g, 11b Color filter part (opening part) 11s Black matrix (light shielding film) 13 Dielectric layers 14a, 14b Ribs (partition walls) 16 Conductive liquid 17 Oil (insulating fluid) S Display space P Pixel area P1 Effective display area P2 Ineffective display area

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Abstract

　本発明は、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れたエレクトロウェッティング方式の表示素子を提供することを目的とする。 上部基板（第１の基板）（２）と、下部基板（第２の基板）（３）と、上部基板（２）及び下部基板（３）の間に形成された表示用空間（Ｓ）の内部で有効表示領域（Ｐ１）側または非有効表示領域（Ｐ２）側に移動可能に封入された導電性液体（１６）とを具備した表示素子（１０）において、信号電極（４）、参照電極（５）、及び走査電極（６）を設ける。 信号ドライバ（７）は、走査動作の選択期間（Ｔ）のうち、表示すべき情報の中間調の階調に基づいて、導電性液体（１６）を移動できるＬ電圧の印加期間（ｔｍ）と、導電性液体（１６）を静止できるＭ電圧の印加期間（ｔｓ）とを決定する。 走査動作の選択期間（Ｔ）内において、信号電極（４）に対して、Ｍ電圧の印加時間（ｔｓ）とＬ電圧（中間電圧以外の電圧）の印加時間（ｔｍ）とを変更することにより、中間調の表示が行われる。

Description

表示素子、及びこれを用いた電気機器
　本発明は、導電性液体を移動させることにより、画像や文字などの情報を表示する表示素子、及びこれを用いた電気機器に関する。
　近年、表示素子では、エレクトロウェッティング方式の表示素子に代表されるように、外部電界による導電性液体の移動現象を利用して、情報の表示を行うものが開発され、実用化されている。
　具体的にいえば、上記のような従来の表示素子では、例えば下記特許文献１に記載されているように、第１及び第２の電極と、第１及び第２の基板と、これら基板間に形成された表示用空間の内部に封入されるとともに、所定の色に着色された導電性液体としての着色液滴とが設けられている。そして、この従来の表示素子では、着色液滴に対し第１及び第２の電極を介在させて電界印加を行うことにより、着色液滴の形状を変化させて表示面側の表示色を変更するようになっていた。
　また、この従来の表示素子では、第１の基板上に、着色液滴に対して電気的に絶縁された状態で、第１及び第２の電極を並設するとともに、これらの第１及び第２の電極と対向するように、第２の基板側に第３の電極を設ける。さらに、第１の電極の上方に遮光用のシェードを設置することにより、第１の電極側及び第２の電極側をそれぞれ非有効表示領域側及び有効表示領域側に設定して、第１及び第３の電極間または第２及び第３の電極間に電位差が生じるように電圧印加を行うことが提案されている。そして、この従来の表示素子では、着色液滴の形状を変化させる場合に比べ、着色液滴を第１の電極側または第２の電極側に高速に移動させて、表示面側の表示色も高速に変更可能とされていた。
特開２００４－２５２４４４号公報
　ところで、上記のような従来の表示素子では、第１及び第３の電極間の電位差または第２及び第３の電極間の電位差が０Ｖ～ＥＶの間のいずれかの値となるように、対応する電極に電圧印加を行うことにより、中間調の表示を行うことが可能とされていた。
　ところが、上記のような従来の表示素子では、中間調の表示を精度よく行うことができずに、表示品位を向上させることが難しいという問題点があった。
　具体的にいえば、上記従来の表示素子では、着色液滴（導電性液体）の移動量を小さくして中間調の表示を行う場合、第１及び第３の電極間の電位差または第２及び第３の電極間の電位差が非常に小さくなるように、電圧印加を行うことが要求された。しかしながら、従来の表示素子では、上記の電位差を非常に小さくした場合に、着色液滴が移動しないことがあり、中間調の表示を精度よく行えないことがあった。この結果、従来の表示素子では、表示品位を向上させるのが困難であった。
　上記の課題を鑑み、本発明は、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れた表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示素子は、表示面側に設けられた第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域及び非有効表示領域と、前記表示用空間の内部で前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動可能に封入された導電性液体とを具備し、前記導電性液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更可能に構成された表示素子であって、
　前記導電性液体と接触するように、前記表示用空間の内部に設置された信号電極、
　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記導電性液体に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた参照電極、及び
　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記導電性液体及び前記参照電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた走査電極を備え、
　前記信号電極は、第１の電圧と第２の電圧との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加可能に構成され、
　前記参照電極は、前記第１または第２の電圧が印加可能に構成され、
　前記走査電極は、前記第１または第２の電圧が印加可能に構成されるとともに、前記参照電極に対して、前記第１及び第２の電圧の一方の電圧が印加されているときに、前記第１及び第２の電圧の他方の電圧が印加されるように構成され、
　前記参照電極に対して、前記第１及び第２の電圧のいずれか一方の電圧が印加されている所定期間内において、前記信号電極に対して、前記第１及び第２の電圧の中間の電圧である中間電圧と前記中間電圧以外の電圧とを印加することを特徴とするものである。
　上記のように構成された表示素子では、上記所定期間内において、信号電極に対し、第１及び第２の電圧の中間の電圧である中間電圧と中間電圧以外の電圧とを印加する。これにより、所定期間内において、導電性液体を移動させずに、静止させる期間と、導電性液体を移動させる期間を設定することができる。すなわち、上記従来例と異なり、信号電極と参照電極または走査電極との間の電位差を非常に小さくすることなく、導電性液体の移動量を小さくすることができる。この結果、上記従来例と異なり、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れた表示素子を構成することができる。
　また、上記表示素子において、複数の前記信号電極が、所定の配列方向に沿って設けられ、
　複数の前記参照電極及び複数の前記走査電極が、互いに交互に、かつ、前記複数の信号電極と交差するように設けられ、
　前記複数の信号電極に接続されるとともに、前記複数の各信号電極に対して、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
　前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する参照電圧印加部と、
　前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記複数の各走査電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する走査電圧印加部とを備えていることが好ましい。
　この場合、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子を構成することができる。
　また、上記表示素子において、前記信号電極には、前記所定期間の終了時点と前記中間電圧以外の電圧の印加期間の終了時点が一致するように、当該中間電圧以外の電圧が印加されることが好ましい。
　この場合、導電性液体の移動動作の終了時点を、上記所定期間の終了時点に合わせることができ、表示品位をより向上させることができる。
　また、上記表示素子において、前記中間電圧以外の電圧は、前記第１または第２の電圧であってもよい。
　この場合、中間調を行わないときの印加電圧を使用して、中間調の表示を行うことができることから、表示素子の駆動制御の簡単化を容易に図ることができる。
　また、上記表示素子において、複数の画素領域が、前記表示面側に設けられるとともに、
　前記複数の各画素領域は、前記信号電極と前記走査電極との交差部単位に設けられ、かつ、前記各画素領域では、前記表示用空間が仕切壁にて区切られてもよい。
　この場合、表示面側の複数の各画素において導電性液体を移動させることにより、表示面側での表示色を画素単位に変更することができる。
　また、上記表示素子において、前記複数の画素領域が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられてもよい。
　この場合、複数の各画素において対応する導電性液体が適切に移動されることにより、カラー画像表示を行うことができる。
　また、上記表示素子において、前記表示用空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない絶縁性流体が当該表示用空間の内部を移動可能に封入されていることが好ましい。
　この場合、導電性液体の移動速度の高速化を容易に図ることができる。
　また、上記表示素子において、前記参照電極及び前記走査電極の表面上には、誘電体層が積層されていることが好ましい。
　この場合、誘電体層が導電性液体に印加する電界を確実に大きくして、当該導電性流体の移動速度をより容易に向上することができる。
　また、上記表示素子において、前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた遮光膜によって設定され、
　前記有効表示領域は、前記遮光膜に形成された開口部によって設定されてもよい。
　この場合、表示用空間に対し、有効表示領域及び非有効表示領域を適切に、かつ、確実に設定することができる。
　また、本発明の電気機器は、文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電気機器であって、
　前記表示部に、上記いずれかの表示素子を用いたことを特徴とするものである。
　上記のように構成された電気機器では、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れた表示素子が表示部に用いられているので、優れた表示品位を有する表示部を備えた高性能な電気機器を容易に構成することができる。
　本発明によれば、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れた表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することが可能となる。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置を説明する平面図である。 図２は、表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図３は、非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。 図５は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。 図６は、上記表示素子において、中間調の表示を行うときでの信号電極、参照電極、及び走査電極への各印加電圧の大きさと印加時間を示すタイミングチャートである。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、上記表示素子における、中間調の表示状態及びＣＦ着色表示状態での導電性液体の移動位置をそれぞれ説明する図である。 図８は、上記導電性液体の電圧印加時間と移動量との関係を示すグラフである。 図９は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子において、中間調の表示を行うときでの信号電極、参照電極、及び走査電極への各印加電圧の大きさと印加時間を示すタイミングチャートである。 図１０は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子において、中間調の表示を行うときでの信号電極、参照電極、及び走査電極への各印加電圧の大きさと印加時間を示すタイミングチャートである。
　以下、本発明の表示素子及び電気機器の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた画像表示装置に本発明を適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置を説明する平面図である。図１において、本実施形態の画像表示装置１では、本発明の表示素子１０を用いた表示部が設けられており、この表示部には矩形状の表示面が構成されている。すなわち、表示素子１０は、図１の紙面に垂直な方向で互いに重ね合うように配置された上部基板２及び下部基板３を備えており、これらの上部基板２と下部基板３との重なり部分によって上記表示面の有効表示領域が形成されている（詳細は後述。）。
　また、表示素子１０では、複数の信号電極４が互いに所定の間隔をおいて、かつ、Ｘ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、表示素子１０では、複数の参照電極５及び複数の走査電極６が、互いに交互に、かつ、Ｙ方向に沿ってストライプ状に設けられている。これら複数の信号電極４と、複数の参照電極５及び複数の走査電極６とは、互いに交差するように設けられており、表示素子１０では、信号電極４と走査電極６との交差部単位に、複数の各画素領域が設定されている。
　また、これら複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６は、互いに独立して電圧が印加可能に構成されている。また、参照電極５は、第１の電圧としてのＨｉｇｈ電圧（以下、“Ｈ電圧”という。）または第２の電圧としてのＬｏｗ電圧（以下、“Ｌ電圧”という。）が印加可能に構成されており、Ｈ電圧とＬ電圧との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加されるようになっている。同様に、走査電極６は、Ｈ電圧またはＬ電圧が印加可能に構成されており、Ｈ電圧とＬ電圧との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加されるようになっている。また、走査電極６では、参照電極５に対して、これらＨ電圧及びＬ電圧の一方の電圧が印加されているときに、他方の電圧が印加されるように構成されている（詳細は後述。）。
　また、信号電極４は、表示面側に表示される情報に応じて、Ｈ電圧とＬ電圧との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加されるようになっている。また、信号電極４では、中間調の表示が行われるときに、後に詳述するように、参照電極５に対して、Ｈ電圧及びＬ電圧のいずれか一方の電圧が印加されている所定期間内において、Ｈ電圧とＬ電圧の中間の電圧である中間電圧（Ｍｉｄｄｌｅ電圧、以下、“Ｍ電圧”という。）とＭ電圧以外の電圧とが印加されるようになっている。
　さらに、表示素子１０では、後に詳述するように、上記複数の各画素領域が仕切壁にて区切られるとともに、複数の画素領域が、上記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられている。そして、表示素子１０では、マトリクス状に設けられた複数の画素（表示セル）毎に、エレクトロウェッティング現象にて後述の導電性液体を移動させ、表示面側での表示色を変更するようになっている。
　また、複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６では、各々一端部側が表示面の有効表示領域の外側に引き出されて、端子部４ａ、５ａ、及び６ａが形成されている。
　複数の信号電極４の各端子部４ａには、配線７ａを介して信号ドライバ７が接続されている。信号ドライバ７は、信号電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１が文字及び画像を含んだ情報を表示面に表示する場合に、複数の各信号電極４に対して、情報に応じた信号電圧Ｖｄを印加するように構成されている。
　また、複数の参照電極５の各端子部５ａには、配線８ａを介して参照ドライバ８が接続されている。参照ドライバ８は、参照電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１が文字及び画像を含んだ情報を表示面に表示する場合に、複数の各参照電極５に対して、参照電圧Ｖｒを印加するように構成されている。
　また、複数の走査電極６の各端子部６ａには、配線９ａを介して走査ドライバ９が接続されている。走査ドライバ９は、走査電圧印加部を構成するものであり、画像表示装置１が文字及び画像を含んだ情報を表示面に表示する場合に、複数の各走査電極６に対して、走査電圧Ｖｓを印加するように構成されている。
　また、走査ドライバ９では、複数の各走査電極６に対して、上記導電性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体が信号電圧Ｖｄに応じて移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を走査電圧Ｖｓとして印加するようになっている。また、参照ドライバ８は、走査ドライバ９の動作を参照して動作するように構成されており、参照ドライバ８は、複数の各参照電極５に対して、上記導電性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、導電性液体が信号電圧Ｖｄに応じて移動するのを許容する選択電圧との一方の電圧を参照電圧Ｖｒとして印加するようになっている。
　そして、画像表示装置１では、走査ドライバ９が例えば図１の左側から右側の各走査電極６に対し、選択電圧を順次印加し、かつ、参照ドライバ８が走査ドライバ９の動作に同期して図１の左側から右側の各走査電極６に対し、選択電圧を順次印加することにより、ライン毎の走査動作が行われるように構成されている（詳細は後述。）。
　また、信号ドライバ７、参照ドライバ８、及び走査ドライバ９には、直流電源または交流電源が含まれており、対応する信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを供給するようになっている。
　また、参照ドライバ８は、参照電圧Ｖｒの極性を所定の時間（例えば、１フレーム）毎に切り替えるように構成されている。さらに、走査ドライバ９は、参照電圧Ｖｒの極性の切り替えに対応して、走査電圧Ｖｓの各極性を切り替えるように構成されている。このように、参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓの各極性が所定の時間毎に切り替えられるので、参照電極５及び走査電極６に対して常時同じ極性の電圧を印加するときに比べて、これらの参照電極５及び走査電極６での電荷の局在化を防ぐことができる。さらに、電荷の局在化に起因する表示不良（残像現象）や信頼性（寿命低下）の悪影響を防止することができる。
　さらに、信号ドライバ７、参照ドライバ８、及び走査ドライバ９では、後に詳述するように、参照電極５及び走査電極６に対して、それぞれＨ電圧及びＬ電圧の一方及び他方の電圧が印加されている所定期間としての上記走査動作での選択期間内において、信号電極４に対して、Ｍ電圧の印加時間とＨ電圧またはＬ電圧の印加時間とを変更することにより、中間調の表示が適宜調整されて実施されるようになっている。
　ここで、図２～図４も参照して、表示素子１０の画素構造について具体的に説明する。
　図２は表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図であり、図３は非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。なお、図２及び図３では、図面の簡略化のために、上記表示面に設けられた複数の画素のうち、図１の左上端部に配設された１２個の画素を図示している。
　図２～図４において、表示素子１０は、表示面側に設けられた第１の基板としての上記上部基板２と、上部基板２の背面側（非表示面側）に設けられた第２の基板としての上記下部基板３とを備えている。また、表示素子１０では、上部基板２と下部基板３が互いに所定の間隔をおいて配置されることにより、これら上部基板２及び下部基板３の間に所定の表示用空間Ｓが形成されている。また、この表示用空間Ｓの内部には、上記導電性液体１６及びこの導電性液体１６と混じり合わない絶縁性のオイル１７が当該表示用空間Ｓの内部で上記Ｘ方向（図４の左右方向）に移動可能に封入されており、導電性液体１６は後述の有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に移動できるようになっている。
　導電性液体１６には、例えば溶媒としての水と、溶質としての所定の電解質を含んだ水溶液が用いられている。具体的には、例えば１ｍｍｏｌ／Ｌの塩化カリウム（ＫＣｌ）の水溶液が導電性液体１６に用いられている。また、導電性液体１６には、例えば自己分散型顔料によって黒色に着色されたものが使用されている。
　また、導電性液体１６は黒色に着色されているので、当該導電性液体１６は、各画素において、光の透過を許容または阻止するシャッターとして機能するようになっている。つまり、表示素子１０の各画素では、後に詳述するように、導電性液体１６が表示用空間Ｓの内部を参照電極５側（有効表示領域Ｐ１側）または走査電極６側（非有効表示領域Ｐ２側）にスライド移動することによって表示色が黒色またはＲＧＢのいずれかの色に変更されるよう構成されている。
　また、オイル１７には、例えば側鎖高級アルコール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水素、シリコーンオイル、マッチングオイルから選択された１種または複数種からなる無極性で、かつ、無色透明なオイルが用いられている。また、このオイル１７は、導電性液体１６のスライド移動に伴って、表示用空間Ｓの内部を移動するようになっている。
　上部基板２には、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、上部基板２の非表示面側の表面には、カラーフィルタ層１１及び撥水膜１２が順次形成されており、さらには上記信号電極４が撥水膜１２上に設けられている。
　また、下部基板３には、上部基板２と同様に、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、下部基板３の表示面側の表面には、上記参照電極５及び上記走査電極６が設けられており、さらに、これらの参照電極５及び走査電極６を覆うように、誘電体層１３が形成されている。また、この誘電体層１３の表示面側の表面には、Ｙ方向及びＸ方向にそれぞれ平行となるように設けられたリブ１４ａ及び１４ｂが設けられている。さらに、下部基板３では、誘電体層１３及びリブ１４ａ、１４ｂを覆うように、撥水膜１５が設けられている。
　また、下部基板３の背面側（非表示面側）には、例えば白色の照明光を発光するバックライト１８が一体的に組み付けられており、透過型の表示素子１０が構成されている。尚、バックライト１８には、冷陰極蛍光管やＬＥＤなどの光源が用いられている。
　カラーフィルタ（Color Filter）層１１には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂと、遮光膜としてのブラックマトリクス部１１ｓとが設けられており、ＲＧＢの各色の画素を構成するようになっている。つまり、カラーフィルタ層１１では、図２に例示するように、ＲＧＢのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがＸ方向に沿って順次設けられるとともに、各々４つのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがＹ方向に沿って設けられており、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ３個及び４個、合計１２個の画素が配設されている。
　また、表示素子１０では、図２に例示するように、各画素領域Ｐにおいて、画素の有効表示領域Ｐ１に対応する箇所にＲＧＢのいずれかのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂが設けられ、非有効表示領域Ｐ２に対応する箇所にブラックマトリクス部１１ｓが設けられている。つまり、表示素子１０では、上記表示用空間Ｓに対し、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓによって非有効表示領域Ｐ２（非開口部）が設定され、そのブラックマトリクス部１１ｓに形成された開口部（つまり、いずれかのカラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、及び１１ｂ）によって有効表示領域Ｐ１が設定されている。
　また、表示素子１０では、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの各面積は、有効表示領域Ｐ１の面積に対し、同一または若干大きい値が選択されている。一方、ブラックマトリクス部１１ｓの面積は、非有効表示領域Ｐ２の面積に対し、同一または若干小さい値が選択されている。尚、図２では、隣接する画素の境界部を明確にするために、隣接する画素に応じた２つのブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線を点線にて示しているが、実際のカラーフィルタ層１１では、ブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線は存在しない。
　また、表示素子１０では、上記仕切壁としてのリブ１４ａ、１４ｂにより表示用空間Ｓが画素領域Ｐ単位に区切られている。すなわち、表示素子１０では、各画素の表示用空間Ｓは、図３に例示するように、互いに対向する２つのリブ１４ａと、互いに対向する２つのリブ１４ｂとによって区画されている。さらに、表示素子１０では、リブ１４ａ、１４ｂによって導電性液体１６が隣接する画素領域Ｐの表示用空間Ｓの内部に流入するのが防がれている。すなわち、リブ１４ａ、１４ｂには、例えば光硬化性樹脂が用いられており、これらのリブ１４ａ、１４ｂでは、隣接する画素間で導電性液体１６の流入出が防止されるように、誘電体層１３からの突出高さが決定されている。
　尚、上記の説明以外に、リブ１４ａ、１４ｂに代えて、例えば下部基板３上で枠状に構成されたリブを画素単位に設けてもよい。また、隣接する画素領域Ｐどうしが気密に区切られるように、上記枠状に構成されたリブの先端部を上部基板２側に密接させてもよい。このようにリブの先端部を上部基板２側に密接させた場合には、当該リブを貫通するように信号電極４を設けることで表示用空間Ｓの内部に信号電極４を設置すればよい。
　撥水膜１２、１５には、透明な合成樹脂、好ましくは電圧印加時に導電性液体１６に対し親水層となる、例えばフッ素系樹脂が使用されている。これにより、表示素子１０では、上部基板２及び下部基板３の表示用空間Ｓ側の各表面側での導電性液体１６との間の濡れ性（接触角）を大きく変化させることができ、導電性液体１６の移動速度の高速化を図ることができる。また、誘電体層１３は、例えばパリレンや窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、あるいは酸化アルミニウムを含有した透明な誘電体膜によって構成されている。
　参照電極５及び走査電極６には、酸化インジウム系（ＩＴＯ）、酸化スズ系（ＳｎＯ2）、または酸化亜鉛系（ＡＺＯ、ＧＺＯ、あるいはＩＺＯ）などの透明な電極材料が用いられている。これらの各参照電極５及び各走査電極６は、スパッタ法等の公知の成膜方法により、下部基板３上に帯状に形成されている。
　信号電極４には、Ｘ方向に平行となるように配置された線状配線が用いられている。また、信号電極４は、撥水膜１２上で、各画素領域ＰのＹ方向でのほぼ中心部を通るように設置されており、導電性液体１６を挿通して、当該導電性液体１６に直接的に接触するように構成されている。これにより、表示素子１０では、表示動作時での導電性液体１６の応答性の向上が図られている。
　また、信号電極４の表面には、例えばフッ素系樹脂からなる透明な撥水膜（図示せず）が積層されており、導電性液体１６の移動を円滑に行わせるようになっている。但し、この撥水膜は、信号電極４と導電性液体１６とを電気的に絶縁することはなく、導電性液体１６の応答性向上を阻害しないようになっている。
　尚、上記の説明以外に、上部基板２の非表示面側の表面上に、カラーフィルタ層１１、信号電極４、及び撥水膜１２を順次積層する構成でもよい。
　また、この信号電極４には、導電性液体１６に対して電気化学的に不活性な材料が使用されており、当該信号電極４に上記信号電圧Ｖｄ（例えば、４０Ｖ）が印加されたときでも、導電性液体１６と電気化学反応を極力生じないように構成されている。これにより、信号電極４の電気分解の発生を防いで、表示素子１０の信頼性及び寿命を向上させることができる。
　具体的にいえば、信号電極４には、金、銀、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一つを含んだ電極材料が用いられている。また、信号電極４は、上記金属材料からなる細線をカラーフィルタ層１１上に固定したり、スクリーン印刷法などを用いて、カラーフィルタ層１１上に金属材料を含んだ導電性ペースト材などのインク材を載置したりすることで形成されている。
　さらに、信号電極４では、その形状が画素の有効表示領域Ｐ１の下方に設けられた参照電極５の透過率を用いて、定められている。具体的にいえば、信号電極４では、７５％～９５％程度の参照電極５の透過率に基づき、有効表示領域Ｐ１の面積に対し、当該有効表示領域Ｐ１上での信号電極４の占有面積が３０％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下となるように、信号電極４の形状は決定されている。
　上記のように構成された表示素子１０の各画素では、図４（ａ）に例示するように、導電性液体１６がカラーフィルタ部１１ｒと参照電極５との間で保持されると、バックライト１８からの光が導電性液体１６により遮光されて、黒色表示（非ＣＦ着色表示）が行われる。一方、図４（ｂ）に例示するように、導電性液体１６がブラックマトリクス部１１ｓと走査電極６との間で保持されると、バックライト１８からの光は導電性液体１６に遮光されることなく、カラーフィルタ部１１ｒを通過することにより、赤色表示（ＣＦ着色表示）が行われる。
　ここで、上記のように構成された本実施形態の画像表示装置１の表示動作について、図５～図８も参照して具体的に説明する。
　まず図５を用いて、画像表示装置１での基本的な動作について説明する。
　図５は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。
　図５において、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、例えば同図の左側から右側に向かう所定の走査方向で、参照電極５及び走査電極６に対して、それぞれ参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓとして上記選択電圧を順次印加する。具体的には、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、参照電極５及び走査電極６に対して、選択電圧としてＨ電圧（第１の電圧）及びＬ電圧（第２の電圧）をそれぞれ順次印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、この選択ラインでは、信号ドライバ７は外部からの画像入力信号に応じて、対応する信号電極４に対して、Ｈ電圧またはＬ電圧を信号電圧Ｖｄとして印加する。これにより、選択ラインの各画素では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に移動されて、表示面側の表示色が変更される。
　一方、非選択ライン、つまり残り全ての参照電極５及び走査電極６に対しては、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、それぞれ参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓとして上記非選択電圧を印加する。具体的には、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、残り全ての参照電極５及び走査電極６に対して、非選択電圧として、例えば上記Ｍ電圧を印加する。これにより、非選択ラインの各画素では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側で不必要な変動を生じることなく静止され、表示面側の表示色が変更されない。
　上記のような表示動作を行う場合、参照電極５、走査電極６、及び信号電極４への印加電圧の組み合わせは、表１に示されるものとなる。さらに、導電性液体１６の挙動及び表示面側の表示色は、表１に示すように、印加電圧に応じたものとなる。なお、表１では、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧をそれぞれ“Ｈ”、“Ｌ”、及び“Ｍ”にて略記している（後掲の表２でも同様。）。また、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧の具体的な値は、それぞれ例えば＋７Ｖ、－７Ｖ、及び０Ｖである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　＜選択ラインでの動作＞
　選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＨ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、共にＨ電圧が印加されているので、これらの参照電極５と信号電極４との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極４と走査電極６との間では、走査電極６に対して、Ｌ電圧が印加されているので、電位差が生じている状態となる。このため、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている走査電極６側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図４（ｂ）に例示したように、非有効表示領域Ｐ２側に移動した状態となり、オイル１７を参照電極５側に移動させて、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを許容する。これにより、表示面側での表示色は、カラーフィルタ部１１ｒによる赤色表示（ＣＦ着色表示）の状態となる。また、画像表示装置１では、隣接するＲＧＢの３つの全画素において、それらの導電性液体１６が非有効表示領域Ｐ２側に移動して、ＣＦ着色表示が行われたときに、当該ＲＧＢの画素からの赤色光、緑色光、及び青色光が白色光に混色して、白色表示が行われる。
　一方、選択ラインにおいて、信号電極４に対してＬ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、電位差が生じ、信号電極４と走査電極６との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている参照電極５側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図４（ａ）に例示したように、有効表示領域Ｐ１側に移動した状態となり、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを阻止する。これにより、表示面側での表示色は、導電性液体１６による黒色表示（非ＣＦ着色表示）の状態となる。
　＜非選択ラインでの動作＞
　非選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＨ電圧が印加されているときでは、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。この結果、表示色は、現状の黒色表示またはＣＦ着色表示から変更されずに維持される。
　同様に、非選択ラインにおいて、信号電極４に対してＬ電圧が印加されているときでも、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
　以上のように、非選択ラインにおいては、信号電極４がＨ電圧及びＬ電圧のいずれかの電圧であっても、導電性液体１６は移動せずに、静止して、表示面側での表示色は変化しない。
　一方、選択ラインにおいては、信号電極４への印加電圧に応じて、上述のように、導電性液体１６を移動させることができ、表示面側での表示色を変更させることができる。
　また、画像表示装置１では、表１に示した印加電圧の組み合わせによって、選択ライン上の各画素での表示色は、例えば図５に示すように、各画素に対応する信号電極４への印加電圧に応じて、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂによるＣＦ着色（赤色、緑色、あるいは青色）または導電性液体１６による非ＣＦ着色（黒色）となる。また、参照ドライバ８及び走査ドライバ９が、それぞれ参照電極５及び走査電極６の選択ラインを、例えば図５の左から右へ走査動作を行う場合、画像表示装置１の表示部での各画素の表示色もまた同図５の左から右に向かって順次変化することとなる。したがって、参照ドライバ８及び走査ドライバ９による選択ラインの走査動作を高速で行うことにより、画像表示装置１において、表示部での各画素の表示色も高速に変化させることが可能となる。さらに、選択ラインの走査動作に同期させて信号電極４への信号電圧Ｖｄの印加を行うことにより、画像表示装置１では、外部からの画像入力信号に基づいて、動画像を含んだ種々の情報を表示することが可能となる。
　また、参照電極５、走査電極６、及び信号電極４への印加電圧の組み合わせは、表１に限定されるものではなく、表２に示すものでもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　すなわち、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、例えば同図の左側から右側に向かう所定の走査方向で、参照電極５及び走査電極６に対して、選択電圧としてＬ電圧（第２の電圧）及びＨ電圧（第１の電圧）をそれぞれ順次印加して選択ラインとする走査動作を行う。また、この選択ラインでは、信号ドライバ７は外部からの画像入力信号に応じて、対応する信号電極４に対して、Ｈ電圧またはＬ電圧を信号電圧Ｖｄとして印加する。
　一方、非選択ライン、つまり残り全ての参照電極５及び走査電極６に対しては、参照ドライバ８及び走査ドライバ９は、非選択電圧としてＭ電圧を印加する。
　＜選択ラインでの動作＞
　選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＬ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、共にＬ電圧が印加されているので、これらの参照電極５と信号電極４との間には、電位差が生じていない。一方、信号電極４と走査電極６との間では、走査電極６に対して、Ｈ電圧が印加されているので、電位差が生じている状態となる。従って、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている走査電極６側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図４（ｂ）に例示したように、非有効表示領域Ｐ２側に移動した状態となり、オイル１７を参照電極５側に移動させて、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを許容する。これにより、表示面側での表示色は、カラーフィルタ部１１ｒによる赤色表示（ＣＦ着色表示）の状態となる。また、表１に示した場合と同様に、隣接するＲＧＢの３つの全画素において、ＣＦ着色表示が行われたときには、白色表示が行われる。
　一方、選択ラインにおいて、信号電極４に対してＨ電圧が印加されているときでは、参照電極５と信号電極４との間では、電位差が生じ、信号電極４と走査電極６との間には、電位差が生じていない。従って、導電性液体１６は、信号電極４に対して、電位差が生じている参照電極５側に表示用空間Ｓの内部を移動する。この結果、導電性液体１６は、図４（ａ）に例示したように、有効表示領域Ｐ１側に移動した状態となり、バックライト１８からの照明光がカラーフィルタ部１１ｒに達するのを阻止する。これにより、表示面側での表示色は、導電性液体１６による黒色表示（非ＣＦ着色表示）の状態となる。
　＜非選択ラインでの動作＞
　非選択ラインでは、信号電極４に対して例えばＬ電圧が印加されているときでは、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。この結果、表示色は、現状の黒色表示またはＣＦ着色表示から変更されずに維持される。
　同様に、非選択ラインにおいて、信号電極４に対してＨ電圧が印加されているときでも、導電性液体１６は現状の位置に静止した状態で維持されて、現状の表示色で維持される。すなわち、参照電極５及び走査電極６の双方に対して、Ｍ電圧が印加されているので、参照電極５と信号電極４との間の電位差及び走査電極６と信号電極４との間の電位差は、共に同じ電位差が生じるからである。
　以上のように、表２に示した場合でも、表１に示した場合と同様に、非選択ラインにおいては、信号電極４がＨ電圧及びＬ電圧のいずれかの電圧であっても、導電性液体１６は移動せずに、静止して、表示面側での表示色は変化しない。
　一方、選択ラインにおいては、信号電極４への印加電圧に応じて、上述のように、導電性液体１６を移動させることができ、表示面側での表示色を変更させることができる。
　また、本実施形態の画像表示装置１では、表１及び表２に示した印加電圧の組み合わせ以外に、上述したように、上記走査動作での選択期間（所定期間）内において、信号電極４に対して、Ｍ電圧（中間電圧）の印加時間とＨ電圧またはＬ電圧（中間電圧以外の電圧）の印加時間とを変更することにより、中間調の表示が適宜調整されて、実施されるようになっている。
　ここで、図６～図８を用いて、本実施形態の画像表示装置１での中間調の表示動作について、具体的に説明する。尚、以下の説明では、中間電圧以外の電圧として、Ｌ電圧が印加される場合を例示して説明する。
　図６は、上記表示素子において、中間調の表示を行うときでの信号電極、参照電極、及び走査電極への各印加電圧の大きさと印加時間を示すタイミングチャートである。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、上記表示素子における、中間調の表示状態及びＣＦ着色表示状態での導電性液体の移動位置をそれぞれ説明する図である。図８は、上記導電性液体の電圧印加時間と移動量との関係を示すグラフである。
　図６（ｂ）及び図６（ｃ）にそれぞれ示すように、任意の画素では、参照電極５及び走査電極６に対して、Ｌ電圧及びＨ電圧が印加されているときに、選択期間（所定期間）Ｔが設定されて、上記走査動作が行われる。すなわち、この選択期間Ｔにおいて、信号電極４に対し、Ｌ電圧の信号電圧Ｖｄを印加することにより、表２に示したように、導電性液体１６は参照電極５側から走査電極６側に移動する。このとき、本実施形態では、図６（ａ）に例示するように、信号ドライバ７は、開始時点Ｔ１から終了時点Ｔ３までの選択期間Ｔのうち、表示すべき情報の中間調の階調に基づいて、導電性液体１６を移動できるＬ電圧の印加期間ｔｍと、導電性液体１６を移動せずに、静止できるＭ電圧の印加期間ｔｓとを決定する。そして、本実施形態では、信号ドライバ７は、決定した印加期間ｔｍ、ｔｓに従って、選択期間Ｔの開始時点Ｔ１から時点Ｔ２までの間に、Ｌ電圧を信号電極４に印加して、導電性液体１６を参照電極５側から走査電極６側に移動させる。その後、信号ドライバ７は、時点Ｔ２から終了時点Ｔ３までＭ電圧を信号電極４に印加して、導電性液体１６を時点Ｔ２までに移動させた位置で静止させる。これにより、本実施形態では、中間調の表示が行われる。
　具体的には、図７（ａ）に例示するように、導電性液体１６を参照電極５と走査電極６との中間的な位置に移動させることにより、バックライト１８からの光の一部のみがカラーフィルタ部１１ｒを通過し、残りの光が導電性液体１６によって遮断されて、中間調の表示状態となる。
　また、図７及び図８に示すように、上記印加期間ｔｍと導電性液体１６の移動量とは、実製品を使用した実験やシミュレーション等によって予め把握することができる。つまり、図７（ａ）に示すように、導電性液体１６全体がカラーフィルタ部１１ｒの下方に位置して、黒色表示の状態から、導電性液体１６が同図７の右側に移動して、中間調の表示状態になったときの移動量を液滴移動量とする。また、図７（ｂ）に示すように、上記黒色表示の状態から、導電性液体１６全体が完全に走査電極６側に移動されて、ＣＦ着色表示の状態のときの移動量を限界移動量とする。そして、選択期間Ｔを例えば１００ｍｓｅｃとし、参照電極５及び走査電極６の図７の左右方向の寸法を０．９ｍｍとする。さらに、Ｈ電圧、Ｌ電圧、及びＭ電圧をそれぞれ＋７Ｖ、－７Ｖ、及び０Ｖとしたときに、上記印加期間ｔｍと液滴移動量の関係を示すデータについては、図８に示すプロットのように、予め取得することができる。そして、本実施形態では、信号ドライバ７は予め取得されたデータを用いて、上記印加期間ｔｍ、ｔｓを適切に決定して、中間調の表示を高精細に行うことができる。さらに、図８から明らかなように、従来例では実施不可能であった、１０％以下（０．０９ｍｍ（＝０．９×０．１））の導電性液体１６の移動も実施することができ、より多階調の表示が可能となる。
　以上のように構成された本実施形態の表示素子１０では、中間調の表示を行うときに、上記選択期間（所定期間）Ｔ内において、信号電極４に対して、Ｍ電圧（中間電圧）とＬ電圧またはＨ電圧（中間電圧以外の電圧）とを印加する。これにより、本実施形態の表示素子１０では、選択期間Ｔ内において、導電性液体１６を移動させずに、静止させる期間と、導電性液体１６を移動させる期間を設定することができる。すなわち、本実施形態の表示素子１０では、上記従来例と異なり、信号電極４と参照電極５または走査電極６との間の電位差を非常に小さくすることなく、導電性液体１６の移動量を小さくすることができる。この結果、本実施形態では、上記従来例と異なり、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れた表示素子１０を構成することができる。
　また、本実施形態の画像表示装置（電気機器）１では、表示素子１０が表示部に用いられているので、優れた表示品位を有する表示部を備えた高性能な画像表示装置１を容易に構成することができる。
　また、本実施形態の表示素子１０では、複数の参照電極５及び複数の走査電極６が、互いに交互に、かつ、複数の信号電極４と交差するように、下部基板（第２の基板）３側に設けられている。また、本実施形態の表示素子１０では、信号ドライバ（信号電圧印加部）７、参照ドライバ（参照電圧印加部）８、及び走査ドライバ（走査電圧印加部）９が信号電極４、参照電極５、及び走査電極６に対して、信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを印加するようになっている。これにより、本実施形態では、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子１０を容易に構成することができる。
　［第２の実施形態］
　図９は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子において、中間調の表示を行うときでの信号電極、参照電極、及び走査電極への各印加電圧の大きさと印加時間を示すタイミングチャートである。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、信号電極に対して、所定期間の終了時点と中間電圧以外の電圧の印加期間の終了時点が一致するように、当該中間電圧以外の電圧を印加する点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明は省略する。
　すなわち、図９に示すように、本実施形態では、信号ドライバ７は、選択期間Ｔの開始時点Ｔ４から終了時点Ｔ６の間において、Ｌ電圧（中間電圧以外の電圧）の印加期間ｔｍの終了時点を上記終了時点Ｔ６に一致するように、印加期間ｔｍ、ｔｓを決定している。具体的には、図９（ｂ）及び図９（ｃ）にそれぞれ示すように、参照電極５及び走査電極６に対して、Ｌ電圧及びＨ電圧が印加されている選択期間Ｔにおいて、信号ドライバ７は、図９（ａ）に示すように、開始時点Ｔ４から時点Ｔ５までの間、導電性液体１６を移動せずに、静止できるＭ電圧を信号電極４に印加する。その後、信号ドライバ７は、時点Ｔ５から終了時点Ｔ６までの間、導電性液体１６を移動できるＬ電圧を信号電極４に印加する。これにより、導電性液体１６は参照電極５側から走査電極６側に移動して、中間調の表示状態となる。
　以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。また、本実施形態では、信号電極４に対して、選択期間（所定期間）Ｔの終了時点Ｔ６とＬ電圧（中間電圧以外の電圧）の印加期間の終了時点が一致するように、当該Ｌ電圧が印加されるので、導電性液体１６の移動動作の終了時点を、選択期間Ｔの終了時点に合わせることができ、表示素子１０の表示品位をより向上させることができる。
　［第３の実施形態］
　図１０は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子において、中間調の表示を行うときでの信号電極、参照電極、及び走査電極への各印加電圧の大きさと印加時間を示すタイミングチャートである。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、所定期間内において、信号電極に対するＭ電圧の印加期間とＬ電圧の印加期間とを各々複数設定した点である。なお、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明は省略する。
　すなわち、図１０に示すように、本実施形態では、信号ドライバ７は、選択期間Ｔの開始時点Ｔ７から終了時点Ｔ１３の間において、Ｍ電圧（中間電圧）の印加時間ｔｓとＬ電圧（中間電圧以外の電圧）の印加期間ｔｍとを各々複数、例えば３個ずつ設定している。具体的には、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）にそれぞれ示すように、参照電極５及び走査電極６に対して、Ｌ電圧及びＨ電圧が印加されている選択期間Ｔにおいて、信号ドライバ７は、図１０（ａ）に示すように、開始時点Ｔ７から時点Ｔ８までの間、導電性液体１６を移動できるＬ電圧を信号電極４に印加する。そして、時点Ｔ８から時点Ｔ９までの間、導電性液体１６を移動せずに、静止できるＭ電圧を信号電極４に印加する。その後、信号ドライバ７は、信号電極４に対して、時点Ｔ９から時点Ｔ１０までの間、Ｌ電圧を印加し、時点Ｔ１０から時点Ｔ１１までの間、Ｍ電圧を印加し、時点Ｔ１１から時点Ｔ１２までの間、Ｌ電圧を印加し、時点Ｔ１２から終了時点Ｔ１３までの間、Ｍ電圧を印加する。これにより、導電性液体１６は参照電極５側から走査電極６側に移動して、中間調の表示状態となる。
　以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。
　尚、上記の説明以外に、上記第２の実施形態と同様に、所定期間の終了時点とＬ電圧（中間電圧以外の電圧）の印加期間の終了時点が一致するように、当該Ｌ電圧を印加する構成でもよい。
　尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。
　例えば、上記の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた画像表示装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部が設けられた電気機器であれば何等限定されるものではなく、例えば電子手帳等のＰＤＡなどの携帯情報端末、パソコンやテレビなどに付随する表示装置、あるいは電子ペーパーその他、各種表示部を備えた電気機器に好適に用いることができる。
　また、上記の説明では、導電性液体への電界印加に応じて、当該導電性液体を移動させるエレクトロウェッティング方式の表示素子を構成した場合について説明したが、本発明の表示素子は、これに限定されるものではなく、外部電界を利用して、表示用空間の内部で導電性液体を動作させることにより、表示面側の表示色を変更可能な電界誘導型の表示素子であれば何等限定されるものではなく、電気浸透方式、電気泳動方式、誘電泳動方式などの他の方式の電界誘導型表示素子に適用することができる。
　但し、上記各実施形態のように、エレクトロウェッティング方式の表示素子を構成する場合の方が、導電性液体を低い駆動電圧で高速に移動させることが可能となる。しかも、３つの電極を設けて、導電性液体をスライド移動させているので、導電性液体の形状を変化させるものに比べて、表示面側の表示色の切換速度の高速化及び省力化を容易に図ることができる。また、エレクトロウェッティング方式の表示素子では、導電性液体の移動に応じて表示色が変更されるので、液晶表示装置等と異なり、視野角依存性がない点でも好ましい。さらには、画素毎にスイッチング素子を設ける必要がないので、構造簡単で高性能なマトリクス駆動方式の表示素子を低コストで構成できる点でも好ましい。しかも、液晶層などの複屈折材料を用いていないので、情報表示に使用される、バックライトからの光や外光の光利用効率に優れた高輝度な表示素子を容易に構成できる点でも好ましい。
　また、上記の説明では、中間電圧以外の電圧としてＬ電圧（第２の電圧）またはＨ電圧（第１の電圧）を用いた場合について説明したが、本発明の中間電圧以外の電圧はこれに限定されるものではなく、第１及び第２の電圧の間の所定の電圧範囲内の電圧で、中間電圧以外の電圧であれば何等限定されない。
　但し、上記の各実施形態のように、第１または第２の電圧を中間電圧以外の電圧として用いる場合の方が、中間調を行わないときの印加電圧を使用して、中間調の表示を行うことができるので、表示素子の駆動制御の簡単化を容易に図ることができる点で好ましい。
　また、上記の説明では、バックライトを備えた透過型の表示素子を構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、拡散反射板などの光反射部を有する反射型や、前記光反射部とバックライトとを併用した半透過型の表示素子にも適用することができる。
　また、上記の説明では、信号電極を上部基板（第１の基板）側に設けるとともに、参照電極及び走査電極を下部基板（第２の基板）側に設けた場合について説明した。しかしながら、本発明は、導電性液体と接触するように、表示用空間の内部に信号電極を設置し、かつ、導電性液体及び互いに電気的に絶縁された状態で、参照電極及び走査電極を第１及び第２の基板の一方側に設けるものであればよい。具体的にいえば、例えば信号電極を第２の基板側やリブ上に設けるとともに、参照電極及び走査電極を第１の基板側に設けてもよい。
　また、上記の説明では、参照電極及び走査電極を有効表示領域側及び非有効表示領域側にそれぞれ設置した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、参照電極及び走査電極を非有効表示領域側及び有効表示領域側にそれぞれ設置してもよい。
　また、上記の説明では、参照電極及び走査電極を下部基板（第２の基板）の表示面側の表面に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、絶縁材料からなる上記第２の基板の内部に埋設した参照電極及び走査電極を用いることもできる。このように構成した場合には、第２の基板を誘電体層として兼用させることができ、当該誘電体層の設置を省略することができる。さらに、誘電体層を兼用した第１及び第２の基板上に信号電極を直接的に設け、表示用空間の内部に当該信号電極を設置する構成でもよい。
　また、上記の説明では、透明な電極材料を用いて参照電極及び走査電極を構成した場合について説明したが、本発明は参照電極及び走査電極のうち、画素の有効表示領域に対向するように設置される一方の電極だけを透明な電極材料によって構成すればよく、有効表示領域に対向されない他方の電極には、アルミニウム、銀、クロム、その他の金属などの不透明な電極材料を使用することができる。
　また、上記の説明では、帯状の参照電極及び走査電極を用いた場合について説明したが、本発明の参照電極及び走査電極の各形状はこれに何等限定されない。例えば透過型に比べて、情報表示に用いられる光の利用効率が低下する反射型の表示素子では、線状や網状などの光ロスが生じ難い形状としてもよい。
　また、上記の説明では、信号電極に線状配線を用いた場合について説明したが、本発明の信号電極はこれに限定されるものではなく、網状配線などの他の形状に形成された配線も使用することができる。
　但し、上記の各実施形態のように、透明な透明電極が用いられた参照電極及び走査電極の透過率を用いて、信号電極の形状を定める場合の方が、不透明な材料を使用して信号電極を構成したときでも、当該信号電極の影が表示面側に現れるのを防ぐことができ、表示品位が低下するのを抑えることができる点で好ましく、さらには線状配線を用いた場合には、上記表示品位の低下を確実に抑えることができる点でより好ましい。
　また、上記の説明では、塩化カリウムの水溶液を導電性液体に用いるとともに、金、銀、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一つを用いて、信号電極を構成した場合について説明したが、本発明は表示用空間の内部に設置されて、導電性液体と接触する信号電極に、当該導電性液体に対して電気化学的に不活性な材料を用いたものであれば何等限定されない。具体的にいえば、導電性液体には、塩化亜鉛、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アルカリ金属水酸化物、酸化亜鉛、塩化ナトリウム、リチウム塩、リン酸、アルカリ金属炭酸塩、酸素イオン伝導性を有するセラミックスなどの電解質を含んだものを使用することができる。また、溶媒には、水以外に、アルコール、アセトン、ホルムアミド、エチレングリコールなどの有機溶媒を使用することもできる。さらに、本発明の導電性液体には、ピリジン系、脂環族アミン系、または脂肪族アミン系などの陽イオンと、フッ化物イオンやトリフラート等のフッ素系などの陰イオンとを含んだイオン液体（常温溶融塩）を使用することもできる。
　但し、上記の各実施形態のように、所定の電解質を溶かした水溶液を導電性液体に使用する場合の方が、取扱性に優れるとともに、製造が簡単な表示素子を容易に構成することができる点で好ましい。
　また、本発明の信号電極には、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、クロム、チタン、タンタル、ニオブあるいはそれらの合金などの導電性を有する金属を用いた電極本体と、この電極本体の表面を覆うように設けられた酸化被膜とを備えた不動態を使用することができる。
　但し、上記の各実施形態のように、金、銀、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一つを信号電極に用いる場合の方が、イオン化傾向の小さい金属を使用することとなり、当該電極の簡略化を図りつつ、導電性液体との間での電気化学反応を確実に防ぐことが可能となって信頼性の低下が防がれた長寿命な表示素子を容易に構成することができる点で好ましい。また、イオン化傾向の小さい金属は導電性液体との間の界面に生じる界面張力を比較的小さくすることができることから、導電性液体を移動させないときでは、その固定位置で当該導電性液体を安定した状態で容易に保持できる点でも好ましい。
　また、上記の説明では、無極性のオイルを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導電性液体と混じり合わない絶縁性流体であればよく、例えばオイルに代えて、空気を使用してもよい。また、オイルとして、シリコーンオイル、脂肪系炭化水素などを使用することができる。
　但し、上記の各実施形態のように、導電性液体と相溶性がない無極性のオイルを用いた場合の方が、空気と導電性液体とを用いる場合よりは、無極性のオイル中で導電性液体の液滴がより移動し易くなって、当該導電性液体を高速移動させることが可能となり、表示色を高速に切り換えられる点で好ましい。
　また、上記の説明では、黒色に着色された導電性液体及びカラーフィルタ層を用いて、ＲＧＢの各色の画素を表示面側に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の画素領域が、表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられているものであればよい。具体的には、ＲＧＢ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）のＣＭＹ、またはＲＧＢＹＣなどに着色された複数色の導電性液体を用いることもできる。
　また、上記の説明では、カラーフィルタ層を上部基板（第１の基板）の非表示面側の表面に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の基板の表示面側の表面や下部基板（第２の基板）側にカラーフィルタ層を設置することもできる。このように、カラーフィルタ層を用いる場合の方が、複数色の導電性液体を用意する場合に比べて、製造簡単な表示素子を容易に構成できる点で好ましい。また、このカラーフィルタ層に含まれたカラーフィルタ部（開口部）及びブラックマトリクス部（遮光膜）により、表示用空間に対し、有効表示領域及び非有効表示領域をそれぞれ適切に、かつ、確実に設定することができる点でも好ましい。
　本発明は、中間調の表示を精度よく行うことができる表示品位に優れた表示素子、及びこれを用いた高性能な電気機器に対して有用である。
　１　画像表示装置（電気機器）
　２　上部基板（第１の基板）
　３　下部基板（第２の基板）
　４　信号電極
　５　参照電極
　６　走査電極
　７　信号ドライバ（信号電圧印加部）
　８　参照ドライバ（参照電圧印加部）
　９　走査ドライバ（走査電圧印加部）
　１０　表示素子
　１１　カラーフィルタ層
　１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ　カラーフィルタ部（開口部）
　１１ｓ　ブラックマトリクス部（遮光膜）
　１３　誘電体層
　１４ａ、１４ｂ　リブ（仕切壁）
　１６　導電性液体
　１７　オイル（絶縁性流体）
　Ｓ　表示用空間
　Ｐ　画素領域
　Ｐ１　有効表示領域
　Ｐ２　非有効表示領域

Claims (10)

  1. 表示面側に設けられた第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域及び非有効表示領域と、前記表示用空間の内部で前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動可能に封入された導電性液体とを具備し、前記導電性液体を移動させることにより、前記表示面側の表示色を変更可能に構成された表示素子であって、
    　前記導電性液体と接触するように、前記表示用空間の内部に設置された信号電極、
    　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記導電性液体に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた参照電極、及び
    　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記導電性液体及び前記参照電極に対して電気的に絶縁された状態で、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた走査電極を備え、
    　前記信号電極は、第１の電圧と第２の電圧との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加可能に構成され、
    　前記参照電極は、前記第１または第２の電圧が印加可能に構成され、
    　前記走査電極は、前記第１または第２の電圧が印加可能に構成されるとともに、前記参照電極に対して、前記第１及び第２の電圧の一方の電圧が印加されているときに、前記第１及び第２の電圧の他方の電圧が印加されるように構成され、
    　前記参照電極に対して、前記第１及び第２の電圧のいずれか一方の電圧が印加されている所定期間内において、前記信号電極に対して、前記第１及び第２の電圧の中間の電圧である中間電圧と前記中間電圧以外の電圧とを印加する、
    　ことを特徴とする表示素子。
  2. 複数の前記信号電極が、所定の配列方向に沿って設けられ、
    　複数の前記参照電極及び複数の前記走査電極が、互いに交互に、かつ、前記複数の信号電極と交差するように設けられ、
    　前記複数の信号電極に接続されるとともに、前記複数の各信号電極に対して、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
    　前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する参照電圧印加部と、
    　前記複数の走査電極に接続されるとともに、前記複数の各走査電極に対して、前記導電性液体が前記信号電圧に応じて、前記表示用空間の内部を移動するのを許容する選択電圧と、前記導電性液体が前記表示用空間の内部を移動するのを阻止する非選択電圧との一方の電圧を印加する走査電圧印加部とを備えている請求項１に記載の表示素子。
  3. 前記信号電極には、前記所定期間の終了時点と前記中間電圧以外の電圧の印加期間の終了時点が一致するように、当該中間電圧以外の電圧が印加される請求項１または２に記載の表示素子。
  4. 前記中間電圧以外の電圧は、前記第１または第２の電圧である請求項１～３のいずれか１項に記載の表示素子。
  5. 複数の画素領域が、前記表示面側に設けられるとともに、
    　前記複数の各画素領域は、前記信号電極と前記走査電極との交差部単位に設けられ、かつ、前記各画素領域では、前記表示用空間が仕切壁にて区切られている請求項１～４のいずれか１項に記載の表示素子。
  6. 前記複数の画素領域が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられている請求項５に記載の表示素子。
  7. 前記表示用空間の内部には、前記導電性液体と混じり合わない絶縁性流体が当該表示用空間の内部を移動可能に封入されている請求項１～６のいずれか１項に記載の表示素子。
  8. 前記参照電極及び前記走査電極の表面上には、誘電体層が積層されている請求項１～７のいずれか１項に記載の表示素子。
  9. 前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられた遮光膜によって設定され、
    　前記有効表示領域は、前記遮光膜に形成された開口部によって設定されている請求項１～８のいずれか１項に記載の表示素子。
  10. 文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電気機器であって、
    　前記表示部に、請求項１～９のいずれか１項に記載の表示素子を用いたことを特徴とする電気機器。
PCT/JP2009/058469 2008-08-05 2009-04-30 表示素子、及びこれを用いた電気機器 WO2010016304A1 (ja)

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