WO2012086538A1 - 表示素子、製造方法、及び電気機器 - Google Patents

Abstract

　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極性液体（１６）とを具備した表示素子（１０）において、上部基板（２）の表示用空間（Ｓ）側の表面（２ａ）の全面を覆うように、画素領域（Ｐ）毎に、極性液体（１６）を駆動するためのリブ（構造体）（１４ａ～１４ｃ）を設ける。

Description

表示素子、製造方法、及び電気機器

　本発明は、極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、その製造方法、及びその表示素子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、外部電界による極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（極性液体）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。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、導電性液体を走査電極側または基準電極側に移動させて、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、導電性液体（極性液体）の移動速度の高速化を図ったときに、不具合が表示素子に発生し、その信頼性が低下するという問題点を生じるおそれがあった。

　具体的にいえば、上記従来の表示素子では、導電性液体の移動速度の高速化を図るために、走査電極及び基準電極（参照電極）が設けられた第１及び第２の基板の一方の表示用空間側の表面に誘電体層を設けたり、この誘電体層の表面及び第１及び第２の基板の他方の表示用空間側の表面に撥水膜を設けたりしていた。ところが、従来の表示素子では、誘電体層の表面上や第１及び第２の基板の他方の表示用空間側の表面上に上記リブ（構造体）を形成した後、撥水膜を設けていた。このため、リブと誘電体層、第１、または第２の基板とに対する撥水膜の密着性が異なるものとなって、当該撥水膜の剥離等の不具合を生じることがあった。この結果、従来の表示素子では、その信頼性が低下するという問題点を生じるおそれがあった。

　上記の課題を鑑み、本発明は、極性液体の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子、その製造方法、及びその表示素子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極性液体とを具備し、前記極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、
　前記極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、前記極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
　前記表示用空間の内部に前記画素領域毎に移動可能に封入されるとともに、前記極性液体と混じり合わない絶縁性流体を備え、
　前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の前記表示用空間側の表面の全面を覆うように、前記画素領域毎に、前記極性液体を駆動するための構造体を設け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表示素子では、第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、上記構造体がその基板の表示用空間側の表面の全面を覆うように、設けられている。これにより、上記従来例と異なり、極性液体の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する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、前記構造体の表面上には、撥水膜が形成されてもよい。

　この場合、撥水膜が構造体の上記表示用空間側の表面を覆うように形成されることとなり、極性液体の移動速度を容易に向上させることができる。

　また、上記表示素子において、前記構造体として、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料が用いられてもよい。

　この場合、撥水膜の設置を割愛しつつ、極性液体の移動速度を容易に向上させることができる。

　また、上記表示素子において、前記構造体として、改質剤が添加されることにより、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質された合成樹脂材料が用いられていることが好ましい。

　この場合、改質剤によって、撥水膜の設置を割愛しつつ、極性液体の移動速度を容易に向上可能な構造体を構成できる合成樹脂材料の種類などの選択肢を広げることができ、当該構造体の設計自由度も広げることができる。

　また、上記表示素子において、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方と前記構造体とが、一体的に設けられてもよい。

　この場合、部品点数が少なく製造簡単な表示素子を容易に得ることができる。

　また、上記表示素子において、前記構造体には、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、設けられたリブ部材が含まれてもよい。

　この場合、隣接する画素領域内に極性液体が流入するのを容易に防ぐことができ、優れた表示品位を有する表示素子を容易に構成することができる。

　また、上記表示素子において、前記構造体には、前記画素領域毎に設けられるとともに、前記絶縁性流体を移動させるための移動用空間を構成するためのレール部材が含まれてもよい。

　この場合、極性液体の移動速度の高速化をより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、前記極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、前記極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、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極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、前記極性液体及び前記走査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参照電極と、
　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、前記極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、前記極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が設けられていることが好ましい。

　この場合、スイッチング素子を画素領域毎に設けることなく、表示不良が生じるのを防ぐことができ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、誘電体層が極性液体に印加する電界を確実に大きくして、当該極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、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いることが好ましい。

　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、極性液体の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子が表示部に用いられているので、信頼性に優れた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。

　また、本発明の表示素子の製造方法は、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、複数の画素領域毎に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極性液体及び前記極性液体と混じり合わない絶縁性流体を具備し、前記極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の製造方法であって、
　前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の前記表示用空間側の表面の全面を覆うように、前記画素領域毎に、前記極性液体を駆動するための構造体を形成する材料層を配置する配置工程と、
　前記材料層に対して、所定の処理を施すことにより、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側の前記表面上に前記構造体を設ける設置工程とを備え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の製造方法では、上記配置工程及び設置工程を順次行うことにより、第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の表示用空間側の表面の全面を覆うように、上記構造体を設けることができる。これにより、上記従来例と異なり、極性液体の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子を構成することができる。

　また、上記表示素子の製造方法において、前記設置工程では、所定の金型を用いて、前記構造体が設けられてもよい。

　この場合、構造体を精度よく設けることができる。

　また、上記表示素子の製造方法において、前記材料層として、紫外線硬化合成樹脂材料を用いるとともに、
　前記設置工程では、紫外線を照射することにより、前記構造体が設けられてもよい。

　この場合、構造体を容易に設けることができる。

　また、上記表示素子の製造方法において、前記設置工程の後に、前記構造体の表面上に、撥水膜を形成する形成工程を行ってもよい。

　この場合、撥水膜が構造体の上記表示用空間側の表面を覆うように形成されることとなり、極性液体の移動速度を容易に向上させることができる。

　また、上記表示素子の製造方法において、前記配置工程において、前記材料層として、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料を用いるとともに、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側または所定の金型に当該合成樹脂材料を配置してもよい。

　この場合、撥水膜の設置を割愛しつつ、極性液体の移動速度を容易に向上させることができる。

　また、上記表示素子の製造方法において、前記配置工程の前に、前記材料層としての合成樹脂材料に対し、改質剤を添加することにより、当該合成樹脂材料を、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質する改質工程を行ってもよい。

　この場合、改質剤によって、撥水膜の設置を割愛しつつ、極性液体の移動速度を容易に向上可能な構造体を構成できる合成樹脂材料の種類などの選択肢を広げることができ、当該構造体の設計自由度も広げることができる。

　本発明によれば、極性液体の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子、その製造方法、及びその表示素子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カラーフィルタ層を示す拡大平面図である。 図４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電極構成を説明する拡大平面図である。 図５（ａ）及び図５（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６（ａ）～図６（ｃ）は、図５（ａ）に示した構造体の設置工程を説明する図である。 図７（ａ）は、図５（ａ）に示した撥水膜の形成工程を説明する図であり、図７（ｂ）は、図５（ａ）に示した極性液体の充填工程を説明する図である。 図８（ａ）は、図５（ａ）に示したカラーフィルタ層の形成工程を説明する図であり、図８（ｂ）は、図５（ａ）に示した基準電極及び走査電極の形成工程を説明する図であり、図８（ｃ）は、図５（ａ）に示した誘電体層の形成工程を説明する図である。 図９（ａ）は、図５（ａ）に示した信号電極の形成工程を説明する図であり、図９（ｂ）は、図５（ａ）に示した撥水膜の形成工程を説明する図であり、図９（ｃ）は、上記表示素子の最終の製造工程を説明する図である。 図１０は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。 図１１（ａ）～図１１（ｃ）は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態にかかる表示素子での撥水膜の形成工程及び極性液体の充填工程を説明する図である。 図１３は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子における、表示面側から見た場合での上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図１４（ａ）は、図１３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平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸＩＶｂ－ＸＩＶｂ線断面図である。 図１５（ａ）及び図１５（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１３に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。 図１６（ａ）～図１６（ｃ）は、図１３に示した表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。 図１７（ａ）及び図１７（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、本発明の第４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１８（ａ）～図１８（ｄ）は、図１７に示した表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。 図１９は、本発明の第５の実施形態にかかる表示素子における、表示面側から見た場合での上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。 図２０（ａ）及び図２０（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１９に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。 図２１（ａ）～図２１（ｃ）は、図１９に示した表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。 図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、それぞれ図１９に示した表示素子での撥水膜の形成工程及び極性液体の充填工程を説明する図である。

　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極性液体を移動させ、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、上記極性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、極性液体が信号電圧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、上記極性液体が移動するのを阻止する非選択電圧と、極性液体が信号電圧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５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カラーフィルタ層を示す拡大平面図である。図４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電極構成を説明する拡大平面図である。図５（ａ）及び図５（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～図４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５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、上記極性液体１６及びこの極性液体１６と混じり合わない絶縁性流体としてのオイル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、極性液体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。

　極性液体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）の水溶液が極性液体１６に用いられている。また、極性液体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、極性液体１６は黒色に着色されているので、当該極性液体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、極性液体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、極性液体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（表示用空間Ｓ側）の表面２ａには、その全面を覆うように、上記仕切壁としての第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃを含んだ構造体１４が設けられている（詳細は後述。）。また、構造体１４の表面上には、撥水膜１２が形成されている。

　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３ａには、カラーフィルタ層１１が設けられている。また、このカラーフィルタ層１１上には、参照電極５及び走査電極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。さらに、この誘電体層１３上には、信号電極４が形成されており、さらには誘電体層１３及び信号電極４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３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３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３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、構造体１４には、上部基板２の表示用空間Ｓ側の表面２ａの全面を覆うように設けられた被覆面１４ａと、この被覆面１４ａ上で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第１のリブ部材１４ｂ及び第２のリブ部材１４ｃを有するリブ（仕切壁）が含まれている。この構造体１４は、後に詳述するように、金型を用いた熱インプリント処理により、上部基板２の表面２ａ上に設けられている。

　また、表示素子１０では、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃ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２に例示するように、互いに対向する２つの第１のリブ部材１４ｂと、互いに対向する２つの第２のリブ部材１４ｃとによって区画されている。さらに、表示素子１０では、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃによって極性液体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、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃでは、隣接する画素間で極性液体１６の流入出が防止されるように、上部基板２の表面２ａからの突出高さ（リブ高さ）が決定されている。

　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極性液体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側の各表面側での極性液体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、極性液体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１５は、信号電極４と極性液体１６とを電気的に絶縁することはなく、極性液体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、この信号電極４には、ＩＴＯ等の透明電極材料が用いられている。さらに、信号電極４は、誘電体層１３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１５を介して極性液体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、表示動作時での極性液体１６の応答性の向上が図られている。

　上記のように構成された表示素子１０の各画素では、図５（ａ）に例示するように、極性液体１６がカラーフィルタ部１１ｒ（参照電極５）の上方で保持されると、バックライト１８からの光が極性液体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５（ｂ）に例示するように、極性液体１６がブラックマトリクス部１１ｓ（走査電極６）の上方で保持されると、バックライト１８からの光は極性液体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６～図９を参照して、本実施形態の表示素子１０の製造工程を具体的に説明する。

　図６（ａ）～図６（ｃ）は、図５（ａ）に示した構造体の設置工程を説明する図である。図７（ａ）は、図５（ａ）に示した撥水膜の形成工程を説明する図であり、図７（ｂ）は、図５（ａ）に示した極性液体の充填工程を説明する図である。図８（ａ）は、図５（ａ）に示したカラーフィルタ層の形成工程を説明する図であり、図８（ｂ）は、図５（ａ）に示した基準電極及び走査電極の形成工程を説明する図であり、図８（ｃ）は、図５（ａ）に示した誘電体層の形成工程を説明する図である。図９（ａ）は、図５（ａ）に示した信号電極の形成工程を説明する図であり、図９（ｂ）は、図５（ａ）に示した撥水膜の形成工程を説明する図であり、図９（ｃ）は、上記表示素子の最終の製造工程を説明する図である。

　図６（ａ）において、上部基板２には、例えば厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板が用いられており、上部基板２では、その表面２ａの全面を覆うように、構造体１４を形成する材料層１４Ｘを配置する配置工程が行われている。また、この材料層１４Ｘには、例えばメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、あるいは塩化ビニル（ＰＶＣ）などの熱可塑性汎用樹脂が用いられている。また、同図において、金型（モールド）Ｋ１は、後続の設置工程で使用されるものであり、この金型Ｋ１には、例えばニッケルなどの金属材が用いられている。また、金型Ｋ１には、構造体１４に含まれた第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃを形成するための溝Ｋ１ａ、Ｋ１ｂが予め設けられている。

　続いて、図６（ｂ）に示すように、上部基板２の表面２ａ上に構造体１４を設ける設置工程が行われる。すなわち、この設置工程では、金型Ｋ１を用いた熱インプリント処理（例えば、温度１４０℃、圧力１０ＭＰａ）が行われるようになっており、被覆面１４ａ、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃが表面２ａ上に形成される。

　その後、上部基板２及び構造体１４が冷却された後、図６（ｃ）に示すように、上部基板２及び構造体１４は金型Ｋ１から離型される。そして、後続の形成工程の前に、構造体１４の表面に対して、所定のプライマー処理が行われる。

　次に、図７（ａ）に示すように、構造体１４の表面上に撥水膜１２を形成する形成工程が行われる。つまり、この形成工程では、構造体１４の表面に対して、例えばフッ素系樹脂材をディッピング法によって塗布して、８０℃で３０分間焼成することにより、撥水膜１２が形成される。撥水膜１２の膜厚は、例えば６０ｎｍである。また、上記プライマー処理を行うことにより、構造体１４の表面と撥水膜１２との密着性の向上が図られている。

　続いて、図７（ｂ）に示すように、上部基板２に対して、極性液体１６を充填する充填工程が行われる。具体的にいえば、上部基板２において、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃにて区画された各画素領域Ｐ内に対し、例えばディスペンサー装置またはインクジェット装置により、極性液体１６を充填する。なお、この極性液体１６の充填工程の前または後において、オイル１７の充填工程が同様に行われる。

　また、図８（ａ）において、下部基板３には、例えば厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板が用いられており、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、カラーフィルタ部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂとブラックマトリクス部１１ｓとを下部基板３の表面３ａ上に積層することによってＣＦ形成工程が行われて、カラーフィルタ層１１が形成される。このカラーフィルタ層１１には、感光性樹脂（例えば、光反応性アクリルモノマー）と対応する顔料とが用いられており、例えば２μｍ程度の膜厚とされている。

　その後、図８（ｂ）に示すように、基準電極５及び走査電極６の電極形成工程が行われる。すなわち、この電極形成工程では、例えばスパッタ法にて膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜をカラーフィルタ層１１上に成膜することにより、基準電極５及び走査電極６が形成される。

　続いて、図８（ｃ）に示すように、誘電体層１３の形成工程が行われる。つまり、カラーフィルタ層１１、基準電極５、及び走査電極６の上方に、誘電体層１３として例えばＣＶＤ法を用いて、窒化シリコン膜を成膜した。この誘電体層１３の膜厚は、例えば３５０ｎｍである。

　次に、図９（ａ）に示すように、信号電極４の電極形成工程が行われる。つまり、誘電体層１３の表面上に対して、例えばＩＴＯからなる細線を固定することにより、信号電極４が設置される。

　その後、図９（ｂ）に示すように、撥水膜１５の成膜工程が行われる。すなわち、誘電体層１３及び信号電極４の各表面に対し、例えばフッ素系樹脂材をディッピング法によって塗布して、８０℃で３０分間焼成することにより、撥水膜１５を成膜した。撥水膜１５の膜厚は、例えば６０ｎｍである。

　そして、図９（ｃ）に示すように、極性液体１６及びオイル１７を保持した上部基板２に対し、例えばＵＶ接着剤を用いて、下部基板３を上方から組み付けて一体化した後、上下逆転することにより、表示素子１０が完成される。

　ここで、図１０も参照して、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具体的に説明する。

　図１０は、上記画像表示装置の動作例を説明する図である。

　図１０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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、極性液体１６は、図５（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、それらの極性液体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、極性液体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、極性液体１６は、図５（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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、極性液体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１０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）または極性液体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１０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１０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、極性液体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、極性液体１６は、図５（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、極性液体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、極性液体１６は、図５（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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、極性液体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、上部基板（第１の基板）２において、構造体１４がその上部基板２の表示用空間Ｓ側の表面２ａの全面を覆うように、設けられている。これにより、本実施形態の表示素子１０では、上記従来例と異なり、撥水膜１２の密着性を容易に高めることができ、当該撥水膜１２の剥離等の不具合の発生を防ぐことができる。すなわち、本実施形態では、上記従来例と異なり、極性液体１６の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子を構成することができる。

　また、本実施形態の構造体１４には、複数の各画素領域Ｐに応じて、表示用空間Ｓの内部を区切るように、設けられた第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃが含まれている。これにより、本実施形態では、隣接する画素領域Ｐ内に極性液体１６が流入するのを容易に防ぐことができ、優れた表示品位を有する表示素子１０を容易に構成することができる。

　また、本実施形態では、上記設置工程において、所定の金型Ｋ１を用いて、構造体１４が設けられているので、当該構造体１４を精度よく設けることができる。

　また、本実施形態の画像表示装置（電気機器）１では、極性液体１６の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子１０が表示部に用いられているので、信頼性に優れた表示部を備えた高性能な画像表示装置（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１１（ａ）～図１１（ｃ）は、本発明の第２の実施形態にかかる表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態にかかる表示素子での撥水膜の形成工程及び極性液体の充填工程を説明する図である。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、構造体の材料層として、紫外線硬化合成樹脂材料を用いるとともに、設置工程において、紫外線を照射することにより、構造体を設けた点である。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。

　つまり、図１１（ａ）において、本実施形態の配置工程では、構造体１４の材料層１４Ｘとして、紫外線硬化合成樹脂材料が用いられており、この材料層１４Ｘが上部基板２の表面２ａの全面を覆うように配置されている。

　そして、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、上部基板２の表面２ａ上に構造体１４を設ける設置工程が行われる。すなわち、この設置工程では、マスク部材Ｍ１、Ｍ２を用いたフォトリソグラフィ処理が行われることにより、構造体１４の各部（被覆面１４ａ、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃ）が形成される。具体的にいえば、図１１（ｂ）に示すように、紫外線が、マスク部材Ｍ１、Ｍ２を材料層１４Ｘの上方に設置した状態で、材料層１４Ｘ側から照射される。続いて、図１１（ｃ）に示すように、上部基板２の表面２ａとは反対側の表面から紫外線を照射することにより、材料層１４Ｘでは、同図１１（ｃ）に左斜め向きのハッチングで示した部分だけが紫外線によって硬化される。そして、同図１１（ｃ）に右斜め向きのハッチングで示した、硬化されていない部分を除去することにより、上部基板２の表面２ａ上に被覆面１４ａ、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃを含んだ構造体１４を設けることができる。

　次に、図１２（ａ）に示すように、構造体１４の表面上に撥水膜１２を形成する形成工程が行われる。つまり、この形成工程では、構造体１４の表面に対して、例えばフッ素系樹脂材をディッピング法によって塗布して、８０℃で３０分間焼成することにより、撥水膜１２が形成される。撥水膜１２の膜厚は、例えば６０ｎｍである。

　続いて、図１２（ｂ）に示すように、上部基板２に対して、極性液体１６を充填する充填工程が行われる。具体的にいえば、上部基板２において、第１及び第２のリブ部材１４ｂ、１４ｃにて区画された各画素領域Ｐ内に対し、例えばディスペンサー装置またはインクジェット装置により、極性液体１６を充填する。なお、この極性液体１６の充填工程の前または後において、オイル１７の充填工程が同様に行われる。

　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、材料層１４Ｘとして、紫外線硬化合成樹脂材料を用いるとともに、設置工程では、紫外線を照射することにより、構造体１４が設けられてきる。これにより、構造体１４を容易に設けることができる。

　［第３の実施形態］
　図１３は、本発明の第３の実施形態にかかる表示素子における、表示面側から見た場合での上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図１４（ａ）は、図１３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平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸＩＶｂ－ＸＩＶｂ線断面図である。図１５（ａ）及び図１５（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１３に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。

　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、構造体に、絶縁性流体を移動させるための移動用空間を構成するためのレール部材を含めるとともに、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料を当該構造体に用いた点である。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。尚、図１４では、図面の簡略化のために、カラーフィルタ層１１、信号電極４、参照電極５、走査電極６、及び誘電体層１３の図示は省略している。

　つまり、図１３～図１５（ｂ）に示すように、本実施形態の表示素子１０では、上部基板２の表面２ａに、構造体２４が設けられている。この構造体２４には、表面２ａの全面を覆うように設けられた被覆面２４ａと、この被覆面２４ａ上で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第１のリブ部材２４ｂ及び第２のリブ部材２４ｃを有する枠状のリブ（仕切壁）とが設けられている。また、これら第１及び第２のリブ部材２４ｂ、２４ｃは、第１の実施形態のものと異なり、画素領域Ｐを気密に区切るようになっている。つまり、これら第１及び第２のリブ部材２４ｂ、２４ｃは、互いに接続され、かつ、下部基板３側の端部は当該下部基板側に当接するようになっている。

　また、構造体２４には、上記枠状のリブ内で下部基板３側に突出するように設けられた複数、例えば４本のレール部材２４ｄが含まれている。これら４本のレール部材２４ｄは、互いに所定の間隔をおいて設けられており、オイル（絶縁性流体）１７を移動させるための移動用空間を構成している。つまり、各レール部材２４ｄは、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、上部基板２側から表示用空間Ｓの内部側に突出するように、かつ、当該上部基板２側で有効表示領域Ｐ１と非有効表示領域Ｐ２とを接続するように直線状に設けられており、表示用空間Ｓの内部において、移動用空間Ｋを区画している。これにより、本実施形態の表示素子１０では、例えば図１４（ｂ）に示すように、各画素領域Ｐにおいて、オイル（絶縁性流体）１７を移動させるための移動用空間Ｋが、表示用空間Ｓの内部において、極性液体１６が移動する空間の上部基板２側に形成される。

　また、複数のレール部材２４ｄは、例えば図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、移動用空間Ｋの内部において、一端部側及び他端部側がそれぞれ有効表示領域Ｐ１側及び非有効表示領域Ｐ２側に設けられるとともに、極性液体１６の移動に応じて、オイル１７を有効表示領域Ｐ１側または非有効表示領域Ｐ２側に案内するガイド部として機能するようになっている。また、各レール部材２４ｄは、信号電極４、参照電極５、走査電極６、及び誘電体層１３が設置された下部基板３側に設けられていないので、各レール部材２４ｄは、エレクトロウェッティング現象による極性液体１６の移動を阻害しないように構成されている。

　また、複数のレール部材２４ｄでは、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、隣接する２本のレール部材２４ｄの間の寸法ｈ１、第１のリブ部材２４ｂとレール部材２４ｄとの間の寸法ｈ２、及び第２のリブ部材２４ｃとレール部材２４ｄとの間の寸法ｈ３が、各々上部基板２及び下部基板３と垂直な方向での極性液体１６の寸法Ｈよりも小さい寸法に設定されている。具体的にいえば、本実施形態では、寸法ｈ１～ｈ３は各々例えば１０μｍに設定され、寸法Ｈは例えば４０μｍに設定されている。

　以上のように、寸法Ｈよりも小さい寸法の寸法ｈ１～ｈ３を用いることにより、本実施形態では、極性液体１６の動作（移動）が不安定になるのを防止することができる。すなわち、本願発明の発明者等による実験によれば、極性液体１６が、隣接する２つのレール部材２４ｄの間、第１のリブ部材２４ｂとレール部材２４ｄとの間、及び第２のリブ部材２４ｃとレール部材２４ｄとの間の各間に入り込むのを防ぐことができる。この結果、本実施形態では、極性液体１６の動作が不安定になるのを防止することができる。尚、本願発明の発明者等による実験によれば、例えば隣接する２つのレール部材２４ｄの間の寸法ｈ１を、極性液体１６の寸法Ｈ以上とした場合、極性液体１６が当該隣接する２つのレール部材２４ｄの間に入り込んで、極性液体１６の動作が安定しなかった。

　さらに、構造体２４には、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料が用いられており、上記撥水膜１２の設置が割愛されている。

　ここで、図１６を参照して、本実施形態の表示素子１０の製造工程を具体的に説明する。尚、以下の説明では、第１の実施形態のものと異なる工程を主に説明する。

　図１６（ａ）～図１６（ｃ）は、図１３に示した表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。

　図１６（ａ）において、上部基板２の表面２ａの全面を覆うように、構造体２４を形成する材料層２４Ｘを配置する配置工程が行われる。この材料層２４Ｘには、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、あるいはポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）などの界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料が用いられている。また、このような材料層２４Ｘは、上記のように、界面張力が低いので、本実施形態の配置工程では、材料層２４Ｘが、予め金型Ｋ３に流し込まれている。また、この金型Ｋ３には、構造体２４に含まれた第１及び第２のリブ部材２４ｂ、２４ｃ、及びレール部材２４ｄを形成するための溝Ｋ３ａ、Ｋ３ｂ、及びＫ３ｃが予め設けられている。

　そして、図１６（ｂ）に示すように、上部基板２の表面２ａの全面を覆うように、構造体２４を形成する材料層２４Ｘを配置する配置工程が行われた後、引き続いて、上部基板２の表面２ａ上に構造体２４を設ける設置工程が行われる。すなわち、配置工程において、材料層２４Ｘが流し込まれた金型Ｋ３の上方から上部基板２の表面２ａを重ね合わせることで、表面２ａ上に材料層２４Ｘが配置される。その後、設置工程では、金型Ｋ３を用いた熱インプリント処理（例えば、温度１４０℃、圧力１０ＭＰａ）が行われるようになっており、被覆面２４ａ、第１及び第２のリブ部材２４ｂ、２４ｃ、及びレール部材２４ｄが表面２ａ上に形成される。

　次に、上部基板２及び構造体２４が冷却された後、図１６（ｃ）に示すように、上部基板２及び構造体２４は金型Ｋ３から離型されて、上部基板２側が完成される。

　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、構造体２４として、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料が用いられているので、第１の実施形態のものと異なり、撥水膜１２の設置を割愛しつつ、構造体２４によって極性液体１６の移動速度を容易に向上させることができる。

　また、本実施形態の構造体２４には、画素領域Ｐ毎に設けられるとともに、オイル１７を移動させるための移動用空間Ｋを構成するためのレール部材２４ｄが含まれている。これにより、本実施形態では、極性液体１６を移動させる場合において、当該極性液体１６をより円滑に、かつ、より適切に移動させることができ、極性液体１６の移動速度の高速化をより容易に図ることができる。

　［第４の実施形態］
　図１７（ａ）及び図１７（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、本発明の第４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。図において、本実施形態と上記第３の実施形態との主な相違点は、改質剤が添加された合成樹脂材料を構造体に用いた点である。なお、上記第３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。

　つまり、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）において、本実施形態の表示素子１０では、上部基板２の表面２ａに、構造体３４が設けられている。この構造体３４には、表面２ａの全面を覆うように設けられた被覆面３４ａと、この被覆面３４ａ上で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第１のリブ部材３４ｂ及び第２のリブ部材３４ｃを有する枠状のリブ（仕切壁）とが設けられている。また、これら第１及び第２のリブ部材３４ｂ、３４ｃは、第３の実施形態のものと同様に、画素領域Ｐを気密に区切るようになっている。つまり、これら第１及び第２のリブ部材３４ｂ、３４ｃは、互いに接続され、かつ、下部基板３側の端部は当該下部基板側に当接するようになっている。

　また、構造体３４には、第３の実施形態のものと同様に、上記枠状のリブ内で下部基板３側に突出するように設けられた複数、例えば４本のレール部材３４ｄが含まれている。これら４本のレール部材３４ｄは、互いに所定の間隔をおいて設けられており、オイル（絶縁性流体）１７を移動させるための移動用空間を構成している。つまり、各レール部材３４ｄは、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、上部基板２側から表示用空間Ｓの内部側に突出するように、かつ、当該上部基板２側で有効表示領域Ｐ１と非有効表示領域Ｐ２とを接続するように直線状に設けられており、表示用空間Ｓの内部において、移動用空間を区画している。これにより、本実施形態の表示素子１０では、第３の実施形態のものと同様に、各画素領域Ｐにおいて、オイル（絶縁性流体）１７を移動させるための移動用空間が、表示用空間Ｓの内部において、極性液体１６が移動する空間の上部基板２側に形成される。

　また、構造体３４には、改質剤が添加された合成樹脂材料が用いられており、この改質剤によって、構造体３４は、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質されている。

　ここで、図１８を参照して、本実施形態の表示素子１０の製造工程を具体的に説明する。尚、以下の説明では、第１の実施形態のものと異なる工程を主に説明する。

　図１８（ａ）～図１８（ｄ）は、図１７に示した表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。

　図１８（ａ）において、材料層３４Ｘを改質する改質工程が行われる。すなわち、この改質工程では、材料層３４Ｘとしての合成樹脂材料に対し、改質剤を添加することにより、当該合成樹脂材料を、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質することが行われる。具体的には、材料層３４Ｘが、予め金型Ｋ４に流し込まれており、この材料層３４Ｘに対して、改質剤を加えることによって、当該材料層３４Ｘは、上記撥水性の高い材料に変えられている。より具体的には、例えばメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に対して、フッ素系表面改質剤を添加することにより、材料層３４Ｘは、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質されている。

　また、金型Ｋ４には、構造体３４に含まれた第１及び第２のリブ部材３４ｂ、３４ｃ、及びレール部材３４ｄを形成するための溝Ｋ４ａ、Ｋ４ｂ、及びＫ４ｃが予め設けられている。

　次に、図１８（ｂ）に示すように、上部基板２が、改質された材料層３４Ｘの上方に、表面２ａを下にした状態で、配置される。

　そして、図１８（ｃ）に示すように、上部基板２の表面２ａの全面を覆うように、構造体３４を形成する材料層３４Ｘを配置する配置工程が行われた後、引き続いて、上部基板２の表面２ａ上に構造体３４を設ける設置工程が行われる。すなわち、配置工程において、材料層３４Ｘが流し込まれた金型Ｋ４の上方から上部基板２の表面２ａを重ね合わせることで、表面２ａ上に材料層３４Ｘが配置される。その後、設置工程では、金型Ｋ４を用いた熱インプリント処理（例えば、温度１４０℃、圧力１０ＭＰａ）が行われるようになっており、被覆面３４ａ、第１及び第２のリブ部材３４ｂ、３４ｃ、及びレール部材３４ｄが表面２ａ上に形成される。

　次に、上部基板２及び構造体３４が冷却された後、図１８（ｄ）に示すように、上部基板２及び構造体３４は金型Ｋ４から離型されて、上部基板２側が完成される。

　以上の構成により、本実施形態では、上記第３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、構造体３４として、改質剤が添加されることにより、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質された合成樹脂材料が用いられている。これにより、本実施形態では、改質剤によって、撥水膜１２の設置を割愛しつつ、極性液体１６の移動速度を容易に向上可能な構造体３４を構成できる合成樹脂材料の種類などの選択肢を広げることができ、当該構造体３４の設計自由度も広げることができる。

　［第５の実施形態］
　図１９は、本発明の第５の実施形態にかかる表示素子における、表示面側から見た場合での上部基板側の要部構成を示す拡大平面図である。図２０（ａ）及び図２０（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１９に示した表示素子の要部構成を示す断面図である。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、上部基板と構造体とを一体的に設けた点である。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。

　つまり、図１９～図２０（ｂ）において、本実施形態の表示素子１０では、上部基板２２には、例えばメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）が用いられている。また、この上部基板２２では、上部基板（第１の基板）として機能する基板本体２２ａと、この基板本体２２ａに一体的に設けられた構造体２２ｂとが含まれている。また、構造体２２ｂには、第１の実施形態のものと同様に、第１のリブ部材２２ｃ及び第２のリブ部材２２ｄが含まれている。

　ここで、図２１～図２２を参照して、本実施形態の表示素子１０の製造工程を具体的に説明する。尚、以下の説明では、第１の実施形態のものと異なる工程を主に説明する。

　図２１（ａ）～図２１（ｃ）は、図１９に示した表示素子での構造体の設置工程を説明する図である。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、それぞれ図１９に示した表示素子での撥水膜の形成工程及び極性液体の充填工程を説明する図である。

　図２１（ａ）に示すように、上部基板２２では、基板本体２２ａに材料層２２Ｘが設けられており、この材料層２２Ｘが、金型Ｋ１の上方となるように、配置される。

　続いて、図２２（ｂ）に示すように、上部基板２２の表面側に構造体２２ｂを設ける設置工程が行われる。すなわち、この設置工程では、金型Ｋ１を用いた熱インプリント処理（例えば、温度１４０℃、圧力１０ＭＰａ）が行われるようになっており、第１及び第２のリブ部材２２ｃ、２２ｄが表面側に形成される。

　その後、上部基板２２が冷却された後、図２１（ｃ）に示すように、上部基板２２は金型Ｋ１から離型される。そして、後続の形成工程の前に、構造体２２ｂの表面に対して、所定のプライマー処理が行われる。

　次に、図２２（ａ）に示すように、構造体２２ｂの表面、つまり第１及び第２のリブ部材２２ｃ、２２ｄの表面、及び基板本体２２ａの第１及び第２のリブ部材２２ｃ、２２ｄが形成されていない部分の表面上に撥水膜１２を形成する形成工程が行われる。つまり、この形成工程では、上記構造体２２ｂの表面に対して、例えばフッ素系樹脂材をディッピング法によって塗布して、８０℃で３０分間焼成することにより、撥水膜１２が形成される。撥水膜１２の膜厚は、例えば６０ｎｍである。また、上記プライマー処理を行うことにより、構造体２２ｂの表面と撥水膜１２との密着性の向上が図られている。

　続いて、図２２（ｂ）に示すように、上部基板２２に対して、極性液体１６を充填する充填工程が行われる。具体的にいえば、上部基板２２において、第１及び第２のリブ部材２２ｃ、２２ｄにて区画された各画素領域Ｐ内に対し、例えばディスペンサー装置またはインクジェット装置により、極性液体１６を充填する。なお、この極性液体１６の充填工程の前または後において、オイル１７の充填工程が同様に行われる。

　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、上部基板２２と構造体２２ｂが一体的に設けられているので、部品点数が少なく製造簡単な表示素子１０を容易に得ることができる。

　尚、上記の説明以外に、例えば無アルカリガラス基板などの透明なガラス材を用いて、上部基板及び構造体を一体的に形成してもよい。また、上記第２の実施形態に示した紫外線硬化樹脂材料を用いて、上部基板及び構造体を一体的に形成したり、上記第３または第４の実施形態に示した撥水性の高い合成樹脂材料を用いて、上部基板及び構造体を一体的に形成したりする構成でもよい。

　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、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、極性液体への電界印加に応じて、当該極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極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、極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。また、エレクトロウェッティング方式の表示素子では、極性液体の移動に応じて表示色が変更されており、液晶層などの複屈折材料を用いた液晶表示装置等と異なり、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。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。

　また、上記の説明では、信号電極、走査電極、及び参照電極と、信号ドライバ（信号電圧印加部）、走査ドライバ（走査電圧印加部）、及び参照ドライバ（参照電圧印加部）とを用いた構成について説明した。しかしながら、本発明は、第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の表示用空間側の表面の全面を覆うように、画素領域毎に、極性液体を駆動するための構造体を設けたものであれば何等限定されない。

　具体的にいえば、複数の信号電極と複数の走査電極とを互いに交差するように、マトリクス状に設けるとともに、信号電極と走査電極との交差部単位に設けられた複数の画素領域毎に、スイッチング素子、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設置する。そして、薄膜トランジスタのゲートに走査電極を接続して走査電圧印加部から電圧印加を行うよう構成する。さらに、薄膜トランジスタのソースに信号電極を接続して信号電圧印加部から電圧印加を行うよう構成するとともに、画素領域毎に設けた画素電極に薄膜トランジスタのドレインを接続して信号電極からの電圧を供給することで極性液体の移動動作を行わせるよう構成するものでよい。

　但し、上記の各実施形態のように、参照電極及び参照ドライバ（参照電圧印加部）を設ける場合の方が、スイッチング素子を画素領域毎に設けることなく、表示不良が生じるのを防ぐことができ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、構造体として、リブ部材またはリブ部材及びレール部材を用いた場合について説明したが、本発明の構造体は画素領域毎に、極性液体を駆動するためのものであれば何等限定されない。

　また、上記の説明では、構造体を上部基板（第１の基板）に設けた場合について説明したが、本発明の構造体は第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の前記表示用空間側の表面の全面を覆うように設けられたものであればよく、構造体を下部基板（第２の基板）に設けたり、構造体の一部の部分及び残りの部分をそれぞれ第１及び第２の基板に設けたりする構成でもよい。

　また、上記の説明では、塩化カリウムの水溶液を極性液体に用いた場合について説明したが、本発明の極性液体はこれに限定されるものではない。具体的にいえば、極性液体には、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、本発明の極性液体には、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。

　また、本発明の極性液体には、導電性を有する導電性液体と、所定以上の比誘電率、好ましくは１５以上の比誘電率を有する高誘電性を有する液体が含まれている。

　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極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、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、極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、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスや窒素などを使用してもよい。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。また、本発明の絶縁性流体には、所定以下の比誘電率、好ましくは５以下の比誘電率を有する流体が含まれている。

　但し、上記の各実施形態のように、極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、空気と極性液体とを用いる場合よりは、無極性のオイル中で極性液体の液滴がより移動し易くなって、当該極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、信号電極、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、極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、極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１及び第２の基板の中間部分に設けるとともに、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。

　また、上記の説明では、黒色に着色された極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極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下部基板（第２の基板）の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２の基板の非表示面側の表面や上部基板（第１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、複数色の極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、極性液体の移動速度の高速化を図ったときでも、不具合が生じるのを防ぐことができ、優れた信頼性を有する表示素子、その製造方法、及びその表示素子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）
　２ａ　（表示用空間側の）表面
　３　下部基板（第２の基板）
　３ａ　（表示用空間側の）表面
　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　構造体
　１４ａ　被覆面
　１４ｂ　第１のリブ部材
　１４ｃ　第２のリブ部材
　１４Ｘ　材料層
　１６　極性液体
　１７　オイル（絶縁性流体）
　２４　構造体
　２４ａ　被覆面
　２４ｂ　第１のリブ部材
　２４ｃ　第２のリブ部材
　２４ｄ　レール部材
　２４Ｘ　材料層
　３４　構造体
　３４ａ　被覆面
　３４ｂ　第１のリブ部材
　３４ｃ　第２のリブ部材
　３４ｄ　レール部材
　３４Ｘ　材料層
　２２　上部基板（第１の基板）
　２２ａ　基板本体
　２２ｂ　構造体
　２２ｃ　第１のリブ部材
　２２ｄ　第２のリブ部材
　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
　Ｋ１、Ｋ３、Ｋ４　金型

Claims (19)

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極性液体とを具備し、前記極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、
   　前記極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、前記極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
   　前記表示用空間の内部に前記画素領域毎に移動可能に封入されるとともに、前記極性液体と混じり合わない絶縁性流体を備え、
   　前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の前記表示用空間側の表面の全面を覆うように、前記画素領域毎に、前記極性液体を駆動するための構造体を設けた、
   　ことを特徴とする表示素子。
2. 前記構造体の表面上には、撥水膜が形成されている請求項１に記載の表示素子。
3. 前記構造体として、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料が用いられている請求項１に記載の表示素子。
4. 前記構造体として、改質剤が添加されることにより、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質された合成樹脂材料が用いられている請求項１に記載の表示素子。
5. 前記第１及び第２の基板の少なくとも一方と前記構造体とが、一体的に設けられている請求項１に記載の表示素子。
6. 前記構造体には、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、設けられたリブ部材が含まれている請求項１～５のいずれか１項に記載の表示素子。
7. 前記構造体には、前記画素領域毎に設けられるとともに、前記絶縁性流体を移動させるための移動用空間を構成するためのレール部材が含まれている請求項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、前記極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、前記極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１～７のいずれか１項に記載の表示素子。
9. 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１～８のいずれか１項に記載の表示素子。
10. 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、前記極性液体及び前記走査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参照電極と、
    　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、前記極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、前記極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が設けられている請求項１～９のいずれか１項に記載の表示素子。
11. 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１０に記載の表示素子。
12. 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１～１１のいずれか１項に記載の表示素子。
13. 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１～１２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。
14. 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、複数の画素領域毎に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極性液体及び前記極性液体と混じり合わない絶縁性流体を具備し、前記極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の製造方法であって、
    　前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側において、その基板の前記表示用空間側の表面の全面を覆うように、前記画素領域毎に、前記極性液体を駆動するための構造体を形成する材料層を配置する配置工程と、
    　前記材料層に対して、所定の処理を施すことにより、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側の前記表面上に前記構造体を設ける設置工程と、
    　を備えていることを特徴とする表示素子の製造方法。
15. 前記設置工程では、所定の金型を用いて、前記構造体が設けられている請求項１４に記載の表示素子の製造方法。
16. 前記材料層として、紫外線硬化合成樹脂材料を用いるとともに、
    　前記設置工程では、紫外線を照射することにより、前記構造体が設けられている請求項１４に記載の表示素子の製造方法。
17. 前記設置工程の後に、前記構造体の表面上に、撥水膜を形成する形成工程を行う請求項１３～１５のいずれか１項に記載の表示素子の製造方法。
18. 前記配置工程において、前記材料層として、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い合成樹脂材料を用いるとともに、前記第１及び第２の基板の少なくとも一方側または所定の金型に当該合成樹脂材料を配置する請求項１４に記載の表示素子の製造方法。
19. 前記配置工程の前に、前記材料層としての合成樹脂材料に対し、改質剤を添加することにより、当該合成樹脂材料を、界面張力が３０ｍＮ／ｍ以下である撥水性の高い材料に改質する改質工程を行う請求項１４に記載の表示素子の製造方法。

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