WO2011074304A1 - 表示素子、及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

Abstract

　本発明は、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）とオイル（１７）を具備した表示素子（１０）において、黒色に着色した導電性液体（１６）を用いるとともに、上部基板（２）側に設けられた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）を設定し、かつ、ブラックマトリクス部（１１ｓ）に形成されたカラーフィルタ部（開口部）（１１ｒ）によって有効表示領域（Ｐ１）を設定すると共に、ブラックマトリクス部（１１ｓ）では、その寸法がリブ（１４ａ、１４ｂ）の寸法、及び上部基板（２）と下部基板（３）との間のギャップ寸法（Ｈ）に基づいて決定されることを特徴とする。

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の基板の間に表示用空間を形成するとともに、リブ（仕切壁）によって当該表示用空間の内部を複数の各画素領域に応じて区切っていた。また、この従来の表示素子では、上記の各画素領域において、導電性液体が封入されるとともに、信号電極と、互いに平行に設けられた走査電極及び基準電極（参照電極）とが交差するように設けられていた。また、この従来の表示素子では、各画素領域において、非有効表示領域は、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、かつ、有効表示領域は、遮光膜に形成された開口部によって設定されていた。

　さらに、この従来の表示素子では、例えば黒色に着色した上記導電性液体が用いられており、上記開口部に対するシャッターとして当該導電性液体を使用していた。そして、この従来の表示素子では、各画素領域において、信号電極、走査電極、及び基準電極に対し電圧印加を適宜行うことにより、導電性液体を非有効表示領域（非開口部）側または有効表示領域（開口部）側に移動させて、表示面側の表示色を変更するようになっていた。

国際公開第２００８／１５５９２６号パンフレット

　しかしながら、上記のような従来の表示素子では、当該表示素子を斜め方向から見た場合での表示品位が低下するという問題点を発生するおそれがあった。

　具体的にいえば、上記従来の表示素子では、開口部側に導電性液体を移動させたときにおいて、導電性液体と第１及び第２の各基板との接触角などによっては、当該表示素子を斜め方向から見た場合に、開口部が導電性液体によって完全に覆われないことがあった。このため、従来の表示素子では、当該表示素子を斜め方向から見た場合に、光が導電性液体によって完全に遮光されずに、視認されることがあった。すなわち、従来の表示素子では、斜め方向から見た場合に、導電性液体がシャッターとして充分に機能しないことがあり、光漏れを生じるおそれがあった。この結果、従来の表示素子では、斜め方向から見た場合において、コントラストが低下して、表示品位が低下するおそれがあった。

　上記の課題を鑑み、本発明は、斜め方向から見た場合でも、表示品位の低下を防止することができる表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するために、本発明にかかる表示素子は、表示面側に設けられた第１の基板と、所定の表示用空間が前記第１の基板との間に形成されるように、当該第１の基板の非表示面側に設けられた第２の基板と、前記表示用空間に対し、設定された有効表示領域及び非有効表示領域と、前記表示用空間の内部で前記有効表示領域側または前記非有効表示領域側に移動可能に封入された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るとともに、所定の配列方向に沿って設けられた複数の信号電極、
　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記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るとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の参照電極、
　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記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るとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の走査電極、
　前記信号電極と前記走査電極との交差部単位に設けられた複数の画素領域、
及び
　前記複数の各画素領域に応じて、前記表示用空間の内部を区切るように、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられたリブを備え、
　前記導電性液体は、所定色に着色され、
　前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられた遮光膜によって設定され、かつ、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、
　前記遮光膜では、その寸法が前記リブの寸法、及び前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップ寸法に基づいて、決定されていることを特徴とするものである。

　上記のように構成された表示素子では、非有効表示領域は第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられた遮光膜によって設定され、かつ、有効表示領域は遮光膜に形成された開口部によって設定されている。また、遮光膜では、その寸法が上記リブの寸法、及び第１の基板と第２の基板との間のギャップ寸法に基づいて、決定されている。これにより、上記従来例と異なり、開口部（有効表示領域）側に導電性液体を移動させたときにおいて、導電性液体と第１及び第２の各基板との接触角などに関わりなく、表示素子を斜め方向から見た場合でも、当該開口部を導電性液体によって覆うことができる。従って、表示素子を斜め方向から見た場合でも、導電性液体及び遮光膜によって光を充分に遮光することができる。この結果、斜め方向から見た場合でも、コントラストの低下を防ぐことができ、表示品位の低下を防止することができる。

　また、上記表示素子において、前記遮光膜は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられ、
　前記複数の各画素領域において、前記遮光膜では、その幅寸法Ｗ１は、前記リブの幅寸法をＲとし、前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップ寸法をＨとしたときに、下記の不等式（１）を満足するように、
　Ｒ／２＋Ｈ／２≦Ｗ１　　　　　　　　　　　　―――（１）
　設定されてもよい。

　この場合、上記開口部側に導電性液体を移動させたときにおいて、斜め方向から見た場合でも、各画素領域において、導電性液体及び第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光を充分に遮光することができる。

　また、上記表示素子において、前記遮光膜は、前記第１及び第２の基板の両方に設けられ、
　前記複数の各画素領域において、前記遮光膜では、その幅寸法Ｗ２は、前記リブの幅寸法をＲとし、前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップ寸法をＨとしたときに、下記の不等式（２）を満足するように、
　Ｒ／２＋Ｈ／４≦Ｗ２　　　　　　　　　　　　―――（２）
　設定されてもよい。

　この場合、上記開口部側に導電性液体を移動させたときにおいて、斜め方向から見た場合でも、各画素領域において、導電性液体及び第１及び第２の基板の両方に設けられた遮光膜によって光を充分に遮光することができる。

　また、上記表示素子において、前記複数の信号電極に接続されるとともに、前記複数の各信号電極に対して、前記表示面側に表示される情報に応じて、所定の電圧範囲内の信号電圧を印加する信号電圧印加部と、
　前記複数の参照電極に接続されるとともに、前記複数の各参照電極に対して、前記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容易に構成することができるとともに、各画素領域の表示色を適切に変更することができる。

　また、上記表示素子において、前記複数の画素領域が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられてもよい。

　この場合、複数の各画素において対応する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、当該導電性液体の移動速度をより容易に向上することができる。

　また、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、斜め方向から見た場合でも、表示品位の低下を防止することができる表示素子が表示部に用いられているので、優れた表示性能を有する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、斜め方向から見た場合でも、表示品位の低下を防止することができる表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置を説明する平面図である。 図２は、表示面側から見た場合での図１に示した上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図３は、非表示面側から見た場合での図１に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ非ＣＦ着色表示時及びＣＦ着色表示時における、図１に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。 図５は、上記表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線断面図である。 図７は、本実施形態品と従来品との比較結果を説明する図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ本実施形態品及び従来品での動作例を示す図である。 図８は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。 図９は、本実施形態の第２の実施形態にかかる表示素子において、１つの画素領域での要部構成を示す拡大断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（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、第３の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。 図１１は、図１０に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大断面図である。 図１２は、図１０に示した表示素子での動作例を示す図である。

　以下、本発明の表示素子及び電気機器の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた画像表示装置に本発明を適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示素子、及び画像表示装置を説明する平面図である。図１において、本実施形態の画像表示装置１では、本発明の表示素子１０を用いた表示部が設けられており、この表示部には矩形状の表示面が構成されている。すなわち、表示素子１０は、図１の紙面に垂直な方向で互いに重ね合うように配置された上部基板２及び下部基板３を備えており、これらの上部基板２と下部基板３との重なり部分によって上記表示面の有効表示領域が形成されている（詳細は後述。）。

　また、表示素子１０では、複数の信号電極４が互いに所定の間隔をおいて、かつ、Ｘ方向に沿ってストライプ状に設けられている。また、表示素子１０では、複数の参照電極５及び複数の走査電極６が、互いに交互に、かつ、Ｙ方向に沿ってストライプ状に設けられている。これら複数の信号電極４と、複数の参照電極５及び複数の走査電極６とは、互いに交差するように設けられており、表示素子１０では、信号電極４と走査電極６との交差部単位に、複数の各画素領域が設定されている。

　また、これら複数の信号電極４、複数の参照電極５、及び複数の走査電極６は、互いに独立して、第１の電圧としてのＨｉｇｈ電圧（以下、“Ｈ電圧”という。）と、第２の電圧としてのＬｏｗ電圧（以下、“Ｌ電圧”という。）との間の所定の電圧範囲内の電圧が印加可能に構成されている（詳細は後述。）。

　さらに、表示素子１０では、後に詳述するように、上記複数の各画素領域が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参照電極５に対し、選択電圧を順次印加することにより、ライン毎の走査動作が行われるように構成されている（詳細は後述。）。

　また、信号ドライバ７、参照ドライバ８、及び走査ドライバ９には、直流電源または交流電源が含まれており、対応する信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを供給するようになっている。

　また、参照ドライバ８は、参照電圧Ｖｒの極性を所定の時間（例えば、１フレーム）毎に切り替えるように構成されている。さらに、走査ドライバ９は、参照電圧Ｖｒの極性の切り替えに対応して、走査電圧Ｖｓの各極性を切り替えるように構成されている。このように、参照電圧Ｖｒ及び走査電圧Ｖｓの各極性が所定の時間毎に切り替えられるので、参照電極５及び走査電極６に対して常時同じ極性の電圧を印加するときに比べて、これらの参照電極５及び走査電極６での電荷の局在化を防ぐことができる。さらに、電荷の局在化に起因する表示不良（残像現象）や信頼性（寿命低下）の悪影響を防止することができる。

　ここで、図２～図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。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、所定色、例えば自己分散型顔料によって黒色に着色されたものが使用されている。

　また、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及び信号電極４が順次形成されており、さらにはカラーフィルタ層１１及び信号電極４を覆うように撥水膜１２が設けられている。

　また、下部基板３には、上部基板２と同様に、無アルカリガラス基板などの透明なガラス材またはアクリル系樹脂などの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材が用いられている。また、下部基板３の表示面側の表面には、上記参照電極５及び上記走査電極６が設けられており、さらに、これらの参照電極５及び走査電極６を覆うように、誘電体層１３が形成されている。また、この誘電体層１３の表示面側の表面には、Ｙ方向及び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、同一または若干小さい値が選択されている。一方、ブラックマトリクス部１１ｓの面積は、非有効表示領域Ｐ２の面積に対し、同一または若干大きい値が選択されている。尚、図２では、隣接する画素の境界部を明確にするために、隣接する画素に応じた２つのブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線を点線にて示しているが、実際のカラーフィルタ層１１では、ブラックマトリクス部１１ｓ間の境界線は存在しない。

　さらに、表示素子１０では、各画素領域Ｐにおいて、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓの寸法が、後に詳述するように、リブ１４ａ、１４ｂの寸法、及び上部基板２と下部基板３との間のギャップ寸法に基づいて、決定されており、開口部（有効表示領域Ｐ１）側に導電性液体１６を移動させたときにおいて、表示素子１０を斜め方向から見た場合でも、表示品位が低下するのを防止できるように構成されている。しかも、表示素子１０では、各画素領域Ｐにおいて、ブラックマトリクス部１１ｓは、上記開口部の開口率が最大となるように、設けられている（詳細は後述。）。

　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、例えばエポキシ樹脂系レジスト材料が用いられており、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（リブ高さ）が決定されている。

　具体的にいえば、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、リブ１４ａ、１４ｂの誘電体層１３からの突出高さ（リブ高さ）ｈは、カラーフィルタ層１１と誘電体層１３との離間寸法である、上部基板２と下部基板３との間の上記ギャップ寸法Ｈの６０～９０％程度に設定されている。これにより、導電性液体１６を有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に高速に移動させることができるとともに、導電性液体１６を移動させたときに、導電性液体１６が隣接する画素領域Ｐの内部に流入するのを確実に防ぐことができるようになっている。

　撥水膜１２、１５には、透明な合成樹脂、好ましくは電圧印加時に導電性液体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。尚、各撥水膜１２、１５の具体的な厚さ寸法は、数十ｎｍ～数μｍであり、誘電体層１３の具体的な厚さ寸法は、数百ｎｍである。また、撥水膜１２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。

　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、カラーフィルタ層１１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、撥水膜１２を介して導電性液体１６に電気的に接触するように構成されている。これにより、表示素子１０では、表示動作時での導電性液体１６の応答性の向上が図られている。

　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。

　また、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、図５～図７も参照して、各画素領域Ｐにおける、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓの寸法設定、及びその効果について具体的に説明する。

　図５は、上記表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大平面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図７は、本実施形態品と従来品との比較結果を説明する図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ本実施形態品及び従来品での動作例を示す図である。なお、図６、図７（ａ）、及び図７（ｂ）では、図面の簡略化のために、信号電極４、参照電極５、走査電極６、及び撥水膜１２、１５の図示は省略している（後掲の図９、図１１、及び図１２においても同様。）。

　図５及び図６において、画素領域Ｐでは、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓの寸法が、リブ１４ａ、１４ｂの寸法、及び上部基板２と下部基板３との間のギャップ寸法に基づいて、決定されている。

　具体的にいえば、ブラックマトリクス部１１ｓでは、その幅寸法Ｗ１は、リブ１４ａ、１４ｂの各幅寸法をＲとし、上部基板２と下部基板３との間の上記ギャップ寸法をＨとしたときに、下記の不等式（１）を満足するように、
　Ｒ／２＋Ｈ／２≦Ｗ１　　　　　　　　　　　　―――（１）
　設定されている。

　また、本実施形態の表示素子１０では、画素領域Ｐにおいて、カラーフィルタ部１１ｒ、つまり上記開口部（有効表示領域Ｐ１）の開口率が最大となるように、カラーフィルタ部１１ｒ及びブラックマトリクス部１１ｓは、設けられている。つまり、図５において、カラーフィルタ部１１ｒのリブ１４ｂと平行な部分では、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ１は、上記不等式（１）の等式を満足するように、つまり、当該幅寸法Ｗ１がＲ／２＋Ｈ／２の値となるように設定されている。また、カラーフィルタ部１１ｒの上側の円弧状の部分は、図５に示すように、有効表示領域Ｐ１側に移動した導電性液体１６の形状に応じて、設けられており、この円弧状の部分では、導電性液体１６の対応する円弧状の端部との間の距離が、Ｈ／２の値で均一となるように、カラーフィルタ部１１ｒ及びブラックマトリクス部１１ｓが設けられている。さらに、カラーフィルタ部１１ｒの下側の円弧状の部分は、非有効表示領域Ｐ２側に移動した導電性液体１６の形状に応じて、設けられている。

　また、本実施形態の表示素子１０では、上記不等式（１）を満足することにより、図６に示すように、ブラックマトリクス部１１ｓとカラーフィルタ部１１ｒとの境界部、つまり図６の左側のブラックマトリクス部１１ｓの右端部及び図６の右側のブラックマトリクス部１１ｓの左端部において、導電性液体１６は、上部基板２に対して、１８０度の接触角で接するようになっている。すなわち、本実施形態の表示素子１０では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側に移動したときにおいて、導電性液体１６と上部基板２及び下部基板３との各接触角などに関わりなく、当該導電性液体１６が開口部である、カラーフィルタ部１１ｒを完全に覆うようになっている。

　詳細にいえば、本実施形態の表示素子１０では、リブ１４ａ、１４ｂの各幅寸法Ｒは、例えば５５μｍに設定され、ギャップ寸法Ｈは、例えば１００μｍに設定されている。また、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ１は、７７．５μｍ以上に設定されている。

　以上の構成により、本実施形態品では、図７（ａ）に矢印Ｌにて例示するように、表示素子１０を斜め方向から見た場合でも、導電性液体１６及びブラックマトリクス部１１ｓによって光を充分に遮光することができる。

　これに対して、従来品では、ブラックマトリクス部１１ｓ１の幅寸法Ｗ’が、Ｒ／２＋Ｈ／２よりも小さく、つまり上記不等式（１）を満足するように、設定されていなかった。このため、従来品では、図７（ｂ）に矢印Ｌにて例示するように、表示素子を斜め方向から見た場合、導電性液体１６によって光が充分に遮光されずに、ユーザに視認されることがあった。すなわち、従来品では、図７（ｂ）において、幅寸法Ｗ’の右端と幅寸法Ｗ１の右端との間隙は、開口部である、カラーフィルタ部１１ｒ１が設けられており、図７（ｂ）に示すように、導電性液体１６は、カラーフィルタ部１１ｒ１を完全に覆うようになっていない。このため、従来品では、上記間隙を通過する光が、導電性液体１６によって光が充分に遮光されずに、ユーザに視認されることがあり、コントラストの低下を招いて、表示品位もまた低下した。

　次に、上記のように構成された本実施形態の画像表示装置１の表示動作について、図８も参照して具体的に説明する。

　図８は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。

　図８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Ｈ電圧とＬ電圧の中間の電圧である中間電圧（Ｍｉｄｄｌｅ電圧、以下、“Ｍ電圧”という。）を印加する。これにより、非選択ラインの各画素では、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＋１６Ｖ、０Ｖ、及び＋８Ｖである。

　＜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８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８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。

　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、信号電極４への印加電圧を、Ｈ電圧またはＬ電圧の２値だけではなく、これらのＨ電圧とＬ電圧との間の電圧を、表示面側に表示される情報に応じて変化させることもできる。すなわち、画像表示装置１では、信号電圧Ｖｄを制御することにより、階調表示が可能となる。これにより、表示性能に優れた表示素子１０を構成することができる。

　以上のように構成された本実施形態の表示素子１０では、非有効表示領域Ｐ２は上部基板（第１の基板）２側に設けられたブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓによって設定され、かつ、有効表示領域Ｐ１はブラックマトリクス部１１ｓに形成された開口部によって設定されている。また、ブラックマトリクス部１１ｓでは、その寸法がリブ１４ａ、１４ｂの寸法、及び上部基板２と下部基板（第２の基板）３との間のギャップ寸法に基づいて、決定されている。これにより、本実施形態では、上記従来例と異なり、開口部（有効表示領域Ｐ１）側に導電性液体１６を移動させたときにおいて、導電性液体１６と上部基板２及び下部基板３との各接触角などに関わりなく、図７（ａ）に示したように、表示素子１０を斜め方向から見た場合でも、当該開口部を導電性液体１６によって覆うことができる。従って、本実施形態では、表示素子１０を斜め方向から見た場合でも、導電性液体１６及びブラックマトリクス部１１ｓによって光を充分に遮光することができる。この結果、本実施形態の表示素子１０では、斜め方向から見た場合でも、コントラストの低下を防ぐことができ、表示品位の低下を防止することができる。

　また、本実施形態の表示素子１０では、各画素領域Ｐにおいて、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ１は、不等式（１）を満足するように、設定されている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、上記開口部側に導電性液体１６を移動させたときにおいて、斜め方向から見た場合でも、各画素領域Ｐにおいて、導電性液体１６及びブラックマトリクス部１１ｓによって光を充分に遮光することができる。

　また、本実施形態の画像表示装置（電気機器）１では、斜め方向から見た場合でも、表示品位の低下を防止することができる表示素子１０が表示部に用いられているので、優れた表示性能を有する画像表示装置（電気機器）１を容易に構成することができる。

　また、本実施形態の表示素子１０では、信号ドライバ（信号電圧印加部）７、参照ドライバ（参照電圧印加部）８、及び走査ドライバ（走査電圧印加部）９が信号電極４、参照電極５、及び走査電極６に対して、信号電圧Ｖｄ、参照電圧Ｖｒ、及び走査電圧Ｖｓを印加するようになっている。これにより、本実施形態では、優れた表示品位を有するマトリクス駆動方式の表示素子１０を容易に構成することができるとともに、各画素領域の表示色を適切に変更することができる。

　［第２の実施形態］
　図９は、本実施形態の第２の実施形態にかかる表示素子において、１つの画素領域での要部構成を示す拡大断面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、不等式（１）の左辺項の各パラメータを調整して、下記不等式（１）’を満蔵するように、幅寸法Ｗ１’を設定した点である。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、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図９に示すように、本実施形態の表示素子１０では、上部基板２と下部基板３との間の上記ギャップ寸法Ｈ’が、第１の実施形態でのものに比べて、小さい値のものが選択されている。また、本実施形態の表示素子１０では、第１の実施形態のものと同様に、ブラックマトリクス部１１ｓでは、その幅寸法Ｗ１’は、リブ１４ａ、１４ｂの各幅寸法をＲ’としたときに、下記の不等式（１）’を満足するように、
　Ｒ’／２＋Ｈ’／２≦Ｗ１’　　　　　　　　　　　　―――（１）’
　設定されている。

　言い換えれば、本実施形態の表示素子１０では、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ１’は、上記不等式（１）の左辺項の各パラメータ（つまり、リブの幅寸法やギャップ寸法）を調整して、当該幅寸法Ｗ１’が、不等式（１）’を満足するように、設定されている。

　また、本実施形態の表示素子１０では、第１の実施形態のものと同様に、上記不等式（１）’を満足することにより、図９に示すように、ブラックマトリクス部１１ｓとカラーフィルタ部１１ｒとの境界部、つまり図９の左側のブラックマトリクス部１１ｓの右端部及び図９の右側のブラックマトリクス部１１ｓの左端部において、導電性液体１６は、上部基板２に対して、１８０度の接触角で接するようになっている。すなわち、本実施形態の表示素子１０では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側に移動したときにおいて、導電性液体１６と上部基板２及び下部基板３との各接触角などに関わりなく、当該導電性液体１６が開口部である、カラーフィルタ部１１ｒを完全に覆うようになっている。

　詳細にいえば、本実施形態の表示素子１０では、リブ１４ａ、１４ｂの各幅寸法Ｒ’は、例えば３５μｍに設定され、ギャップ寸法Ｈ’は、例えば５０μｍに設定されている。また、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ１は、４２．５μｍ以上に設定されている。

　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、第１の実施形態のギャップ寸法Ｈに比べて、小さいギャップ寸法Ｈ’を用いているので、上記照明光の光利用効率を容易に向上させることができる。

　［第３の実施形態］
　図１０（ａ）及び図１０（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、第３の実施形態にかかる表示素子の要部構成を示す断面図である。図１１は、図１０に示した表示素子の１つの画素領域での要部構成を示す拡大断面図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、上部基板及び下部基板の両方に、カラーフィルタ部及びブラックマトリクス部を有するカラーフィルタ層を設けるとともに、複数の各画素領域において、下記不等恣意（２）を満足するように、ブラックマトリクス部の幅寸法を設定した点である。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、その重複した説明を省略する。

　すなわち、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、及び図１１に示すように、本実施形態の表示素子１０では、上部基板２だけでなく、下部基板３においても、カラーフィルタ層１１が設けられている。具体的には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、カラーフィルタ層１１が、下部基板３の表示用空間Ｓ側の表面上に形成されている。このカラーフィルタ層１１は、上部基板２側に設けられたカラーフィルタ層１１と同じ寸法及び形状を有するよう構成されている。また、本実施形態の下部基板３では、カラーフィルタ層１１上に、例えばＳｉＯ₂にて構成された透明な絶縁膜１９が設けられている。また、本実施形態の下部基板３では、絶縁膜１９上に参照電極５及び走査電極６が設置され、さらにはこれらの参照電極５及び走査電極６を覆うように誘電体層１３が設けられている。

　また、本実施形態の表示素子１０では、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ２は、リブ１４ａ、１４ｂの各幅寸法をＲとし、上部基板２と下部基板３との間の上記ギャップ寸法をＨとしたときに、下記不等式（２）を満足するように、
　Ｒ／２＋Ｈ／４≦Ｗ２　　　　　　　　　　　　―――（２）
　設定されている。

　すなわち、本実施形態の表示素子１０では、図１１に示すように、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ２は、上記不等式（２）を満足するように設定されている。言い換えれば、本実施形態の表示素子１０では、ブラックマトリクス部１１ｓが上部基板２及び下部基板３の両方に設けられているので、不等式（１）または（１）’に示した上記の各実施形態のものに比べて、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ２を小さくすることができ、開口部（有効表示領域Ｐ１）を大きくすることができる。

　また、本実施形態の表示素子１０では、第１の実施形態のものと同様に、画素領域Ｐにおいて、カラーフィルタ部１１ｒ、つまり上記開口部（有効表示領域Ｐ１）の開口率が最大となるように、カラーフィルタ部１１ｒ及びブラックマトリクス部１１ｓは、設けられている。つまり、図１１に示すように、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ２は、上記不等式（２）の等式を満足するように、つまり、当該幅寸法Ｗ２がＲ／２＋Ｈ／４の値となるように設定されている。

　ここで、図１２も参照して、本実施形態の表示素子１０における、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓを上部基板２及び下部基板３の両方に設けた効果について具体的に説明する。

　図１２は、図１０に示した表示素子での動作例を示す図である。

　図１２に矢印Ｌにて例示するように、本実施形態品では、導電性液体１６が有効表示領域Ｐ１側に移動したときにおいて、上記照明光が下部基板３側のカラーフィルタ部（開口部）１１ｒを通過したとしても、上部基板２側のブラックマトリクス部１１ｓによって遮光することができる。すなわち、図１２に示すように、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ２を第１の実施形態での幅寸法Ｗ１よりも小さく構成したときでも、例えば上部基板２側のブラックマトリクス部１１ｓによって遮光することが可能となる。この結果、本実施形態の表示素子１０では、第１の実施形態のものに比べて、カラーフィルタ部（開口部）１１ｒの幅寸法を容易に大きくすることができる。

　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、ブラックマトリクス部（遮光膜）１１ｓが上部基板（第１の基板）２及び下部基板（第２の基板）３の両方に設けられている。また、各画素領域Ｐにおいて、ブラックマトリクス部１１ｓの幅寸法Ｗ２は、不等式（２）を満足するように、設定されている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、上記開口部側に導電性液体１６を移動させたときにおいて、斜め方向から見た場合でも、各画素領域Ｐにおいて、導電性液体１６と上部基板２及び下部基板３の各ブックマトリクス部１１ｓによって光を充分に遮光することができる。

　尚、上記の説明以外に、第２の実施形態と同様に、不等式（２）の左辺項の各パラメータ（つまり、リブの幅寸法やギャップ寸法）を調整して、幅寸法Ｗ２が、当該不等式（２）を満足するように、設定してもよい。

　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、上記第１～第３の実施形態の説明では、不等式（１）～（２）を満足するように、ブラックマトリクス部（遮光膜）の幅寸法が規定されている場合について説明したが、本発明は、導電性液体が所定色に着色され、非有効表示領域が上部基板及び下部基板（第１及び第２の基板）の少なくとも一方側に設けられた遮光膜によって設定され、かつ、有効表示領域が遮光膜に形成された開口部によって設定され、遮光膜では、その寸法がリブの寸法、及び第１の基板と第２の基板との間のギャップ寸法に基づいて、決定されているものであれば何等限定されない。

　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、リブを下部基板（第２の基板）側に設けた場合について説明したが、本発明のリブはこれに限定されるものではなく、複数の各画素領域に応じて、表示用空間の内部を区切るように、上部基板（第１の基板）及び下部基板（第２の基板）の少なくとも一方側に設けられていればよい。すなわち、表示面側の第１の基板側にもリブを設けてもよい。

　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などの所定色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。さらに、カラーフィルタ層を設けることなく、上記のように、黒色に着色されて、シャッターとして機能するよう構成された導電性液体を用いることにより、モノクロ表示を行う電子ペーパーなどに適用する構成としてもよい。

　また、上記第１及び第２の実施形態の説明では、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、斜め方向から見た場合でも、表示品位の低下を防止することができる表示素子、及びこれを用いた電気機器に対して有用である。

　１　画像表示装置（電気機器）
　２　上部基板（第１の基板）
　３　下部基板（第２の基板）
　４　信号電極
　５　参照電極
　６　走査電極
　７　信号ドライバ（信号電圧印加部）
　８　参照ドライバ（参照電圧印加部）
　９　走査ドライバ（走査電圧印加部）
　１０　表示素子
　１１　カラーフィルタ層
　１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ　カラーフィルタ部（開口部）
　１１ｓ　ブラックマトリクス部（遮光膜）
　１３　誘電体層
　１４　リブ
　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
　Ｗ１、Ｗ１’、Ｗ２　（遮光膜の）幅寸法
　Ｒ、Ｒ’　（リブの）幅寸法
　Ｈ、Ｈ’　ギャップ寸法

Claims (8)

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るとともに、所定の配列方向に沿って設けられた複数の信号電極、
   　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の一方側に設置されるように、前記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るとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の参照電極、
   　前記有効表示領域側及び前記非有効表示領域側の他方側に設置されるように、前記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るとともに、前記複数の信号電極と交差するように設けられた複数の走査電極、
   　前記信号電極と前記走査電極との交差部単位に設けられた複数の画素領域、
   及び
   　前記複数の各画素領域に応じて、前記表示用空間の内部を区切るように、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられたリブを備え、
   　前記導電性液体は、所定色に着色され、
   　前記非有効表示領域は、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側に設けられた遮光膜によって設定され、かつ、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、
   　前記遮光膜では、その寸法が前記リブの寸法、及び前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップ寸法に基づいて、決定されている、
   　ことを特徴とする表示素子。
2. 前記遮光膜は、前記第１及び第２の基板の一方側に設けられ、
   　前記複数の各画素領域において、前記遮光膜では、その幅寸法Ｗ１は、前記リブの幅寸法をＲとし、前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップ寸法をＨとしたときに、下記の不等式（１）を満足するように、
   　Ｒ／２＋Ｈ／２≦Ｗ１　　　　　　　　　　　　―――（１）
   　設定されている請求項１に記載の表示素子。
3. 前記遮光膜は、前記第１及び第２の基板の両方に設けられ、
   　前記複数の各画素領域において、前記遮光膜では、その幅寸法Ｗ２は、前記リブの幅寸法をＲとし、前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップ寸法をＨとしたときに、下記の不等式（２）を満足するように、
   　Ｒ／２＋Ｈ／４≦Ｗ２　　　　　　　　　　　　―――（２）
   　設定されている請求項１に記載の表示素子。
4. 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１～３のいずれか１項に記載の表示素子。
5. 前記複数の画素領域が、前記表示面側でフルカラー表示が可能な複数の色に応じてそれぞれ設けられている請求項１～４のいずれか１項に記載の表示素子。
6. 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１～５のいずれか１項に記載の表示素子。
7. 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１～６のいずれか１項に記載の表示素子。
8. 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１～７のいずれか１項に記載の表示素子を用いたことを特徴とする電気機器。

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