WO2012098987A1 - 表示素子、及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

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WO2012098987A1
WO2012098987A1 PCT/JP2012/050485 JP2012050485W WO2012098987A1 WO 2012098987 A1 WO2012098987 A1 WO 2012098987A1 JP 2012050485 W JP2012050485 W JP 2012050485W WO 2012098987 A1 WO2012098987 A1 WO 2012098987A1
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display
polar liquid
display element
voltage
electrode
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PCT/JP2012/050485
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植木俊
寺西知子
友利拓馬
松岡俊樹
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a display element that displays information such as images and characters by moving a polar liquid, and an electrical device using the display element.
  • a display space is formed between the first and second substrates, and ribs (partitions) are formed.
  • the interior of the display space is partitioned according to a plurality of pixel regions by a wall.
  • a conductive liquid (polar liquid) is sealed, and a signal electrode, a scan electrode and a reference electrode (reference electrode) provided in parallel to each other are provided. It was provided to cross.
  • the conductive liquid is moved to the scan electrode side or the reference electrode side to display. The display color on the face side was changed.
  • the display space side of each of the first and second substrates is used.
  • a water repellent film made of, for example, a fluorine resin, which becomes a hydrophilic layer with respect to the conductive liquid when a voltage is applied, is provided.
  • the conventional display element as described above has a problem that it is difficult to further improve the mobility of the conductive liquid.
  • an object of the present invention is to provide a display element that can further improve the mobility of a polar liquid, 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 element configured to change a display color on the display surface side by moving the polar liquid, the polar liquid being movably sealed on the display area side or the ineffective display area side
  • a plurality of signal electrodes disposed in the display space so as to be in contact with the polar liquid and provided along a predetermined arrangement direction; Provided on one side of the first and second substrates in a state of being electrically insulated from the polar liquid so as to be installed on one side of the effective display area side and the non-effective display area side.
  • the display space on one side of the first and second substrates provided with an insulating fluid that is movably enclosed in the display space and is not mixed with the polar liquid, and the scan electrode With a surface film formed on the surface of the side,
  • the contact angle of the polar liquid in the insulating fluid on the surface film is 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the contact angle of the polar liquid in the insulating fluid on the surface film is set to 150 degrees or more and 180 degrees or less, so that the friction between the polar liquid and the surface film is reduced. We found that it can be significantly reduced. In addition, this makes it possible to move the polar liquid smoothly.
  • the present invention has been completed based on the above-described knowledge, and can constitute a display element capable of further improving the mobility of a polar liquid.
  • the surface film (F) and the insulating fluid (O) have an interface energy ⁇ f / o between the surface film (F) and the insulating fluid (O) of 0 mN / m or more. It is preferably selected so as to be less than 10 mN / m.
  • the contact angle can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less, and the mobility of the polar liquid can be further improved easily.
  • the surface film (F), the insulating fluid (O), and the polar liquid (W) have an interface energy ⁇ f / of the surface film (F) and the insulating fluid (O).
  • o and the interfacial energy ⁇ f / w between the surface film (F) and the polar liquid (W) satisfy the following inequality (1): ⁇ f / o ⁇ 0.134 ⁇ ⁇ f / w ⁇ (1) It may be selected.
  • the contact angle can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less, and the mobility of the polar liquid can be further improved easily.
  • the insulating fluid (O) includes an interface energy ⁇ w / o between the insulating fluid and the polar liquid (W), the surface film (F), and the polar liquid (W). So that the interfacial energy ⁇ f / w satisfies the following inequality (2): ⁇ w / o ⁇ 1.15 ⁇ ⁇ f / w ⁇ (2) It may be selected.
  • the contact angle can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less, and the mobility of the polar liquid can be further improved easily.
  • the surface film (F) has a surface tension ⁇ f / a, c (where c is a critical surface tension of the surface film (F)).
  • the surface tension ⁇ o / a between the insulating fluid (O) and the air (A) may be selected to be within a range of ⁇ 10 mN / m.
  • the surface energy of the surface film is brought close to the surface energy of the insulating fluid, and the contact angle can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the insulating fluid (O) is a surface tension ⁇ f / a, c (where c is a critical surface of the surface film (F)) with the air (A) of the surface film (F).
  • the surface tension ⁇ o / a of the insulating fluid (O) and the air (A) of the insulating fluid (O) may be selected within a range of ⁇ 10 mN / m.
  • the surface energy of the insulating fluid is brought close to the surface energy of the surface film, and the contact angle can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • an additive localized at the interface between the surface film and the insulating fluid may be added to the insulating fluid.
  • the contact angle can be reliably set to 150 degrees or more and 180 degrees or less by the additive, and the mobility of the polar liquid can be further improved more easily.
  • the signal voltage is connected to the plurality of signal electrodes, and a signal voltage within a predetermined voltage range is applied to each of the plurality of signal electrodes according to information displayed on the display surface side.
  • a selection voltage that is connected to the plurality of scan electrodes and that allows the polar liquid to move within the display space in response to the signal voltage for each of the plurality of scan electrodes;
  • the display color of each pixel area can be changed appropriately.
  • 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 polar 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.
  • a color image can be displayed by appropriately moving the corresponding polar liquid in each of the plurality of pixels.
  • the first liquid electrode is electrically insulated from the polar liquid and the scan electrode so as to be installed on the other side of the effective display area side and the ineffective display area side.
  • a plurality of reference electrodes provided on one side of the first and second substrates and provided to intersect with the plurality of signal electrodes;
  • a selection voltage that is connected to the plurality of reference electrodes and that allows the polar liquid to move within the display space in response to the signal voltage for each of the plurality of reference electrodes; It is preferable that a reference voltage application unit that applies one voltage of a non-selection voltage that prevents the polar liquid from moving inside the display space is provided.
  • a dielectric layer is laminated on the surfaces of the reference electrode and the scanning electrode.
  • 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 is preferably 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 present invention it is possible to provide a display element capable of further improving the mobility of a polar liquid, 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. 5A is a diagram for explaining the contact angle of the polar liquid 16 on the water repellent film 15 and the force acting on the polar liquid 16 in the oil 17 when no electric field is applied.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the contact angle of the polar liquid 16 on the water repellent film 15 and the force acting on the polar liquid 16 in the oil 17 when no electric field is applied.
  • FIG. 5A is a
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the force acting on the polar liquid 16 on the water repellent film 15 in the oil 17 when an electric field is applied
  • FIG. 5C is an electric field applied. It is a figure explaining the fall of the interface energy of the water repellent film 15 and the polar liquid 16 in the case.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the contact angle of the polar liquid 16 and the liquid contact area of the polar liquid 16.
  • FIG. 7 shows ⁇ f / o (water repellent film 15 and oil 17 when the type of the water repellent film 15 is changed when the polar liquid 16 and the oil 17 in the display element are fixed with water and dodecane, respectively.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example of the image display device.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main configuration of a display element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows the water repellent film 25 and the oil when the surface energy of the oil 27 is changed when the interface energy between the polar liquid 26 and the water repellent film 25 in the display element shown in FIG. 27 is a graph showing the relationship between the interface energy with 27 and the contact angle of the polar liquid 26.
  • FIG. 11: is sectional drawing which shows the principal part structure of the display element concerning the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the state of the surfactant in the display element shown in FIG.
  • 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. 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 scan electrodes 6 are independently of each other a high voltage (hereinafter referred to as “H voltage”) as a first voltage and a second voltage.
  • H voltage high voltage
  • L voltage low 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 polar liquid described later is moved by an electrowetting phenomenon for each of a plurality of pixels (display cells) provided in a matrix, and the display color on the display surface side is changed. ing.
  • 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.
  • a non-selection voltage that prevents the polar liquid from moving with respect to each of the plurality of scan electrodes 6, and a selection voltage that allows the polar liquid to move according to the signal voltage Vd 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 polar liquid from moving with respect to each of the plurality of reference electrodes 5.
  • One voltage of the non-selection voltage and the selection voltage that allows the polar 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 reference electrodes 5 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.
  • 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. 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 polar liquid 16 and oil 17 as an insulating fluid that does not mix with the polar liquid 16 are placed in the display space S in the X direction (the left-right direction in FIG. 2).
  • the polar liquid 16 can move to the effective display area P1 side or the non-effective display area P2 side described later.
  • the polar liquid 16 is a predetermined color, for example, a color colored black with a self-dispersing pigment.
  • the polar liquid 16 is colored black, the polar 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 polar liquid 16 moves inside the display space S on the reference electrode 5 side (effective display region P1 side) or on the scanning electrode 6 side (non-effective display region P2). The display color is changed to either black or RGB by sliding to the 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 polar 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.
  • a color filter layer 11 and a signal electrode 4 are sequentially formed on the surface of the upper substrate 2 on the non-display surface side, and a water repellent film 12 is provided so as to cover the color filter layer 11 and the signal electrode 4. It has been.
  • 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. Further, 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. In addition, a rib 14 having a first rib member 14a and a second rib member 14b provided so as to be parallel to the Y direction and the X direction is provided on the surface of the dielectric layer 13 on the display surface side. It has been.
  • the lower substrate 3 is provided with a water repellent film 15 so as to cover the dielectric layer 13 and the ribs 14.
  • the water repellent film 15 constitutes a surface film (F) formed on the surface on the display space S side of the lower substrate 3 provided with the reference electrode 5 and the scanning electrode 6.
  • 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 smaller 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 larger 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 areas P by the ribs 14 as the partition walls. That is, in the display element 10, the display space S of each pixel is formed by two first rib members 14a facing each other and two second rib members 14b facing each other, as illustrated in FIG. It is partitioned. Further, in the display element 10, the ribs 14a and 14b prevent the polar liquid 16 from flowing into the display space S of the adjacent pixel region P. That is, for example, an epoxy resin resist material is used for the first and second rib members 14a and 14b. In the first and second rib members 14a and 14b, the polar liquid 16 is interposed between adjacent pixels. The protrusion height (rib height) from the dielectric layer 13 is determined so as to prevent the inflow and outflow.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the frame-shaped ribs may be used. Good.
  • the water-repellent films 12 and 15 are made of a transparent synthetic resin, preferably, for example, a fluorine resin that becomes a hydrophilic layer with respect to the polar liquid 16 when a voltage is applied. Thereby, in the display element 10, the wettability (contact angle) between the polar liquid 16 on each surface side on the display space S side of the upper substrate 2 and the lower substrate 3 can be greatly changed. The moving speed of 16 can be increased.
  • 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.
  • each of the water repellent films 12 and 15 is several tens of nm to several ⁇ m, and the specific thickness dimension of the dielectric layer 13 is several hundred nm. Further, the water repellent film 12 does not electrically insulate the signal electrode 4 from the polar liquid 16 and does not hinder the improvement of the response of the polar liquid 16.
  • the water repellent film 15 constitutes the surface film (F).
  • the surface energy of the water repellent film 15 is increased as described in detail later.
  • the contact angle of the polar liquid 16 is set to 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the water repellent film 15 and the oil 17 are selected such that the interface energy ⁇ f / o between the water repellent film 15 and the oil 17 is 0 mN / m or more and less than 10 mN / m (details will be described later). .)
  • 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.
  • the signal electrode 4 is made of a transparent electrode material such as ITO. Further, the signal electrode 4 is disposed on the color filter layer 11 so as to pass through the substantially central portion in the Y direction of each pixel region P, and is in electrical contact with the polar liquid 16 through the water repellent film 12. Is configured to do. Thereby, in the display element 10, the response of the polar liquid 16 during the display operation is improved.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the contact angle of the polar liquid 16 on the water repellent film 15 and the force acting on the polar liquid 16 in the oil 17 when no electric field is applied.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the force acting on the polar liquid 16 on the water repellent film 15 in the oil 17 when an electric field is applied, and
  • FIG. 5C is an electric field applied. It is a figure explaining the fall of the interface energy of the water repellent film 15 and the polar liquid 16 in the case.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the contact angle of the polar liquid 16 and the liquid contact area of the polar liquid 16. In FIG. 5A and FIG. 5B, the signal electrode 4 and the scanning electrode 6 are not shown for simplification of the drawing.
  • ⁇ f / o ⁇ f / w + ⁇ w / o ⁇ cos ⁇ 0 ⁇ (A) That is, when no electric field is applied to the polar liquid 16, the polar liquid 16 is left as a drop having a contact angle ⁇ 0 as shown in FIG.
  • the wettability of the polar liquid 16 is determined by the magnitude relationship among the three interface energies ⁇ f / o, ⁇ f / w, and ⁇ w / o.
  • the interfacial energy ⁇ f / w, v between the water repellent film 15 and the polar liquid 16 when the electric field V is applied acts. .
  • the interfacial energy ⁇ f / w, v is decreased by the amount of charge accumulated in the dielectric layer 13, and when the capacitance of the dielectric layer 13 is C, FIG. Stabilize by 1/2 CV 2 as shown in (c).
  • the polar liquid 16 gets wet with the water-repellent film 15 without applying an electric field. It is required that droplets are formed with a larger contact angle ⁇ 0 and the friction between the polar liquid 16 and the water repellent film 15 is as small as possible. That is, the contact angle ⁇ 0 of the polar liquid 16 in the oil 17 is preferably close to 180 degrees. Furthermore, the inventors of the present invention have conducted various experiments and simulations to move the polar liquid 16 if the contact angle ⁇ 0 of the polar liquid 16 in the oil 17 on the water-repellent film 15 is 150 degrees or more. Was confirmed to be smooth.
  • the inventors of the present invention have a sufficiently small liquid contact area of the polar liquid 16 with respect to the water-repellent film 15 when the contact angle ⁇ 0 is not less than 150 degrees and not more than the maximum value of 180 degrees.
  • the surface of the water repellent film 15 can function as a sliding surface on which the polar liquid 16 moves smoothly.
  • the polar liquid 16 forms a sphere with a radius r on the water repellent film 15, a sphere having a contact angle ⁇ 0 with the radius r of 90 degrees as shown by a curve 50 in FIG.
  • the value of the liquid contact area ( ⁇ r 2 ) of the chip (hemisphere) is 1, when the contact angle ⁇ 0 is 150 degrees or more, the value of the liquid contact area is 0.25 or less, which is a very small value.
  • the liquid 16 could be moved smoothly.
  • a fluorine film as the water repellent film 15 is coated on the glass substrate, and the signal electrode 4, the reference electrode 5, and the region surrounded by the first and second rib members 14 a and 14 b are provided.
  • a scanning electrode 6 was arranged to constitute a display element for one pixel.
  • the polar liquid 16 a mixed liquid of equal amounts of water and ethylene glycol was used, and decane was used as the oil 17. Further, the contact angle ⁇ 0 of the polar liquid 16 is adjusted by adding a nonionic surfactant having an active action to the interface between the polar liquid 16 and the oil 17, and the contact angles ⁇ 0 shown in Table 1 are adjusted. 11 kinds of experimental liquids (polar liquid 16) having different from each other were prepared.
  • a rectangular wave pulse of 20 Vpp was applied to the signal electrode 4 and the scanning electrode 6 to confirm the operation of the polar liquid 16. That is, after the pulse application, the case where the polar liquid 16 moved to the reference electrode 5 side was determined as “good”, and the case where the polar liquid 16 was not deformed and did not react or was not reacted was determined as “poor”.
  • the inventors of the present invention focused on reducing the value of the interfacial energy ⁇ f / o. That is, the inventors of the present invention do not use a surface film having a low affinity with the polar liquid 16, that is, a so-called water-repellent film 15 with high water repellency, in the surface film in contact with the polar liquid 16. It has been found that by reducing the value of, the electrowetting phenomenon can be effectively generated and the mobility of the polar liquid 16 can be further improved.
  • the water repellent film (surface film (F)) 15 so that the interfacial energy ⁇ f / o is 0 mN / m or more and less than 10 mN / m. If the oil (insulating fluid (O)) 17 is selected, the contact angle ⁇ 0 can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less, and the mobility of the polar liquid 16 can be further improved easily. I confirmed.
  • the contact angle ⁇ 0 can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less. Therefore, the mobility of the polar liquid 16 can be further improved easily.
  • the contact angle ⁇ 0 can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the mobility of the polar liquid 16 can be further improved easily.
  • the properties of the water repellent film 15 and the properties of the oil 17 are close to each other, for example, so that the surface tension (interface energy) ⁇ f / a, c, ⁇ o / a with each air (A) has a close value. This is achieved by selecting each other's materials.
  • ⁇ f / a, c is the critical surface tension of the solid.
  • ⁇ f / a, c drops liquid droplets having various values of interfacial tension (interface energy) on the solid surface, and the surface of the liquid where the value of the contact angle ⁇ 0 is “0”. It is obtained by extrapolating the tension.
  • Table 2 below shows the approximate surface tensions ⁇ f / a, c and ⁇ o / a of materials that can be used as the water repellent film 15 and the oil 17.
  • the water repellent film 15 has a surface tension.
  • ⁇ f / a, c and the surface tension ⁇ o / a of the oil 17 are selected so as to be within a range of ⁇ 10 mN / m. That is, in the display element 10 of the present embodiment, the contact angle ⁇ 0 is easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less by bringing the surface energy of the water repellent film 15 close to the surface energy of the oil 17.
  • a water repellent film 15 having ⁇ f / a, c of 17 to 37 mN / m is selected. It is supposed to be. That is, in the example shown in Table 2, polytetrafluoroethylene, polymethylpentene, polypropylene, polyethylene, or polyvinyl fluoride can be selected as the water repellent film 15.
  • thermosetting resin such as polyethylene or polyvinyl fluoride or a photocurable resin
  • 1-chlorooctadecyltrichlorosilane (Cl 3 Si— (CH 2 ) 17 —CH 2 Cl) or octadecyltrichlorosilane (Cl 3 Si— (CH 2 ) 17 -CH 3 ), treated with silanes such as heptadecafluoro 1,1,2,2, -tetrahydrodecyltrichlorosilane (Cl 3 Si— (CH 2 ) 10 — (CF 2 ) 7 —CF 3 )
  • silanes such as heptadecafluoro 1,1,2,2, -tetrahydrodecyltrichlorosilane (Cl 3 Si— (CH 2 ) 10 — (CF 2 ) 7 —CF 3 )
  • FIG. 7 shows ⁇ f / o (water repellent film 15 and oil 17 when the type of the water repellent film 15 is changed when the polar liquid 16 and the oil 17 in the display element are fixed with water and dodecane, respectively. It is a graph showing the relationship between the contact angle in the system
  • the interface energy ⁇ f / w between the water repellent film and the polar liquid is It was 54 mN / m (graph 61).
  • the surface energy of the water repellent film 15 approaches the surface energy of the oil 17 and the value of the interfacial energy ⁇ f / o between the water repellent film 15 and the oil 17 is sufficiently small, the value of the contact angle ⁇ 0 of the polar liquid 16 is This increases the mobility of the polar liquid.
  • the contact angle ⁇ 0 is 150 degrees or more
  • the contact angle The angle ⁇ 0 was 160 degrees or more.
  • the simulation is performed in the case where the fluorine atom content in the fluorine-containing polymer constituting the water repellent film 15 is changed and the interface energy ⁇ f / w is 57 mN / m, 51 mN / m, and 48 mN / m, which are around this.
  • the results are shown in graphs 60, 62, and 63, respectively. Increasing the fluorine atom content increases the interfacial energy ⁇ f / w, and conversely decreasing it decreases the ⁇ f / w.
  • the contact angle ⁇ 0 can be more easily set to 150 ° or more when the value of the interface energy ⁇ f / o is smaller and less than 10 mN / m. Further, as shown in FIG. 7, by selecting the water repellent film 15 in which ⁇ f / réelle is 0.134 times or less of ⁇ f / w, the contact angle ⁇ 0 can be more reliably set to 150 degrees or more. It becomes possible.
  • the type of the water-repellent film 15 may be selected so that ⁇ f / a, c takes a value as close as possible, taking into consideration the size of the surface energy ⁇ réelle / a of the oil 17 and taking this as a guide. .
  • ⁇ Wenn / a is 27 mN / m. Therefore, as the type of the water-repellent film 15, polymethylpentene having ⁇ f / a, c close to this may be used.
  • the material in this manner the interaction between the water repellent film 15 and the oil 17 is reduced, and a small ⁇ f / schreib can be realized. Therefore, a polymer containing no fluorine atom can be applied as the water-repellent film 15 of this embodiment.
  • FIG. 8 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, for 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 polar 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 an intermediate voltage (Middle) that is, for example, an intermediate voltage between the H voltage and the L voltage to the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6 as non-selection voltages. Voltage, hereinafter referred to as “M voltage”).
  • H voltage, L voltage, and M voltage are abbreviated as “H”, “L”, and “M”, respectively (the same applies to Table 4 described later).
  • Specific values of the H voltage, the L voltage, and the M voltage are, for example, + 16V, 0V, and + 8V, 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 polar 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 polar liquid 16 is moved to the ineffective display area P ⁇ b> 2 side, and the oil 17 is moved to the reference electrode 5 side to illuminate light from the backlight 18. Is allowed to reach the color filter portion 11r.
  • the display color on the display surface side is in a red display (CF color display) state by the color filter unit 11r.
  • CF color display red display
  • the polar liquid 16 moves to the ineffective display area P ⁇ b> 2 side and CF colored display is performed, from the RGB pixels.
  • the red light, green light, and blue light are mixed with white light, and white display is performed.
  • the polar 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 polar liquid 16 does not move but remains stationary and the display color on the display surface side. Does not change.
  • the polar 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 selected line is applied to the signal electrode 4 corresponding to each pixel as shown in FIG.
  • the color filter portions 11r, 11g, and 11b are CF colored (red, green, or blue) or the non-CF colored (black) by the polar liquid 16.
  • the reference driver 8 and the scanning driver 9 perform the scanning operation of the selection lines of the reference electrode 5 and the scanning electrode 6 respectively from the left to the right in FIG. 8, for example, each pixel in the display unit of the image display device 1
  • 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 3 but may be those shown in Table 4.
  • 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, all the remaining reference electrodes 5 and scan electrodes 6.
  • the polar 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 polar liquid 16 is moved to the effective display area 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 in a black display (non-CF color display) state by the polar liquid 16.
  • the polar liquid 16 is maintained in a stationary state 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 polar 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 applied voltage to the signal electrode 4 is not limited to the binary value of the H voltage or the L voltage.
  • the voltage between the H voltage and the L voltage can be changed according to information displayed on the display surface side.
  • the image display device 1 can perform gradation display by controlling the signal voltage Vd. Thereby, the display element 10 excellent in display performance can be configured.
  • the contact angle ⁇ 0 of the polar liquid 16 in the oil (insulating fluid) 17 on the water repellent film (surface film) 15 is set to 150 degrees or more and 180 degrees.
  • the friction between the polar liquid 16 and the water repellent film 15 can be greatly reduced, and the polar liquid 16 can be moved smoothly.
  • the display element 10 that can further improve the mobility of the polar liquid 16 can be configured.
  • the image display device (electric device) 1 of the present embodiment since the display element 10 that can further improve the mobility of the polar liquid 16 is used in the display unit, a display having excellent display quality.
  • a high-performance image display device (electrical device) 1 including a unit can be easily configured.
  • 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. Accordingly, in the present embodiment, the matrix drive type display element 10 having excellent display quality can be easily configured, and the display color of each pixel region can be appropriately changed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main configuration of a display element according to the second embodiment of the present invention.
  • the main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the surface energy of the insulating fluid is brought close to the surface energy of the surface film.
  • symbol is attached
  • a water repellent film 25 as a surface film is provided on the surface of the lower substrate 3 on the display space S side.
  • a polar liquid 26 that does not mix with each other and an oil 27 as an insulating fluid are sealed, as in the first embodiment.
  • the contact angle ⁇ 0 is selected to be 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the water repellent film 25 and the oil 27 have an interface energy ⁇ f / o between the water repellent film 25 and the oil 27 of 0 mN / m or more and less than 10 mN / m, as in the first embodiment. So that it is selected.
  • the water repellent film 25, the polar liquid 26, and the oil 27 are selected so as to satisfy the inequality (1), and the contact angle ⁇ 0 can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less. Further improvement of the mobility of the polar liquid 26 can be easily achieved.
  • the oil 27 is selected so as to satisfy the above inequality (2), and the contact angle ⁇ 0 can be easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less, and the mobility of the polar liquid 26 is further improved. It can be easily planned.
  • the oil 27 is selected so that the surface tension ⁇ o / a and the surface tension ⁇ f / a, c of the water repellent film 25 are within a range of ⁇ 10 mN / m. That is, in the display element 10 of this embodiment, the contact angle ⁇ 0 is easily set to 150 degrees or more and 180 degrees or less by bringing the surface energy of the oil 27 close to the surface energy of the water repellent film 25.
  • FIG. 10 shows the water repellent film 25 and the oil when the surface energy of the oil 27 is changed when the interface energy between the polar liquid 26 and the water repellent film 25 in the display element shown in FIG. 27 is a graph showing the relationship between the interface energy with 27 and the contact angle of the polar liquid 26.
  • the contact angle ⁇ 0 is 150 degrees or more.
  • Graphs 71, 72, and 73 are simulation results when the interface energy ⁇ w / o is 21 mN / m, 24 mN / m, and 27 mN / m, respectively. As is apparent from these graphs 71 to 73, it was confirmed that the contact angle ⁇ 0 could be 150 degrees or more when the value of the interface energy ⁇ f / o was less than 10 mN / m.
  • At least partially fluorinated alkanes and siloxanes such as perfluorooctane and the above-mentioned fluoroalkylsiloxane can be used as suitable materials.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as the first embodiment.
  • FIG. 11 is sectional drawing which shows the principal part structure of the display element concerning the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the state of the surfactant in the display element shown in FIG.
  • the main difference between this embodiment and the first embodiment is that an additive localized at the interface between the water repellent film and the oil is added to the oil.
  • symbol is attached
  • the additive 38 is added to the oil 17 in the display element 10 of the present embodiment.
  • the additive 38 has a property of being localized at the interface between the water repellent film 15 and the oil 17 (that is, a property of a surfactant).
  • the value of the interfacial energy ⁇ f / o is reduced. Specifically, by adding the additive 38, the value of the interfacial energy ⁇ f / o is set to less than 10 mN / m.
  • the contact angle ⁇ 0 is reliably set to 150 degrees. The angle can be 180 degrees or less, and the mobility of the polar liquid 16 can be further improved with certainty.
  • a fluorine-containing polymer (more specifically, polytetrafluoroethylene), dodecane, and pure water were used as the water-repellent film 15, the polar liquid 16, and the oil 17, respectively.
  • the value of the interfacial energy ⁇ f / o between the water repellent film 15 and the oil 17 is 6 mN / m, and the value of the interfacial energy ⁇ f / w between the water repellent film 15 and the polar liquid 16 is 54 mN / m.
  • the value of the interfacial energy ⁇ w / o between the polar liquid 16 and the oil 17 was 50 mN / m.
  • perfluoroalkyl-alkyl was added to dodecane at about 1 wt% of the liquid amount.
  • the value of the interfacial energy ⁇ f / o between the water repellent film 15 and the oil 17 after the addition of the additive 38 was 5 mN / m, which was slightly lower than before the addition.
  • the additive 38 is localized at the interface between the water-repellent film 15 and the oil 17 and acts to lower the interface energy ⁇ f / o. Further, since the value of the interfacial energy ⁇ f / o is small as described above, the contact angle ⁇ 0 of the polar liquid 16 is also a high value of 168 degrees.
  • the values of the interfacial energy ⁇ f / w and ⁇ w / o were 54 mN / m and 50 mN / m after the addition of the additive 38, respectively, and were not different from those before the addition of the additive 38.
  • the present embodiment can achieve the same operations and effects as the first embodiment.
  • the present invention is an electric device provided with a display unit that displays information including characters and images.
  • the present invention is not limited in any way.
  • a portable information terminal such as a PDA such as an electronic notebook, a display device attached to a personal computer, a television, or the like, or an electronic paper or other electric device including various display units. it can.
  • the display element of the present invention is not limited to this. It is not limited as long as it is an electric field induction type display element that can change the display color on the display surface side by operating a polar liquid inside the display space using an external electric field. Instead, 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 electrowetting type display element when configured as in the above embodiments, the polar liquid can be moved at a high speed with a low driving voltage. Further, in the electrowetting type display element, the display color is changed according to the movement of the polar liquid, and unlike a liquid crystal display device using a birefringent material such as a liquid crystal layer, it is used for information display. It is also preferable in that a high-luminance display element that is excellent in light utilization efficiency of light from the backlight and external light can be easily configured. 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 having a simple structure can be configured at low cost.
  • the present invention is not limited in any way as long as the contact angle on the surface film of the polar liquid in the insulating fluid is 150 degrees or more and 180 degrees or less.
  • a plurality of signal electrodes and a plurality of scanning electrodes are provided in a matrix so as to cross each other, and for each of a plurality of pixel regions provided in units of intersections between the signal electrodes and the scanning electrodes, A switching element such as a thin film transistor (TFT) is installed.
  • TFT thin film transistor
  • the scanning electrode is connected to the gate of the thin film transistor, and the voltage is applied from the scanning voltage application unit.
  • the signal electrode is connected to the source of the thin film transistor and voltage is applied from the signal voltage application unit, and the drain of the thin film transistor is connected to the pixel electrode provided for each pixel region to supply the voltage from the signal electrode.
  • the polar liquid may be moved.
  • the reference electrode and the reference driver reference voltage application unit
  • 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.
  • polar liquids include potassium chloride, zinc chloride, potassium hydroxide, sodium hydroxide, alkali metal hydroxide, zinc oxide, sodium chloride, lithium salt, phosphoric acid, alkali metal carbonate, oxygen ion What contains electrolytes, such as ceramics which have conductivity, can be used.
  • organic solvents such as alcohol, acetone, formamide, and ethylene glycol can also be used as the solvent.
  • the polar 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 ( Room temperature molten salt) can also be used.
  • a cation such as pyridine, alicyclic amine, or aliphatic amine
  • an anion such as fluoride such as fluoride ion or triflate ( Room temperature molten salt) can also be used.
  • the polar liquid of the present invention includes a conductive liquid having conductivity and a liquid having a high dielectric constant having a specific dielectric constant of a predetermined value or higher, preferably 15 or higher.
  • the use of an aqueous solution in which a predetermined electrolyte is dissolved in a polar liquid is superior in handleability and can easily constitute a display element that is easy to manufacture. Is preferable.
  • the insulating fluid of the present invention includes a fluid having a relative dielectric constant of not more than a predetermined value, preferably not more than 5.
  • the use of nonpolar oil that is not compatible with polar liquid is more polar in the nonpolar oil than when air and polar liquid are used. It is preferable in that the liquid droplets can be moved more easily, the polar liquid can be moved at high speed, and the display color can be switched at high speed.
  • 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 signal electrode is installed inside the display space so as to be in contact with the polar liquid, and the reference electrode and the scan electrode are connected to the first and second electrodes while being electrically insulated from the polar liquid.
  • the signal electrode may be provided in the middle portion of the first and second substrates, 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 present invention is not limited to this.
  • the plurality of pixel regions are provided in accordance with a plurality of colors capable of full color display on the display surface side.
  • a plurality of polar liquids 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 which is easy to manufacture can be easily configured as compared with the case where a plurality of colors of polar liquids 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 that can further improve the mobility of a polar liquid and an 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 layer 14 Rib 14a First rib member 14b Second rib member 15, 25 Water repellent film (surface film) 16, 26 Polar liquid 17, 27 Oil (insulating fluid) 38 Additive S Display space P Pixel area P1 Effective display area P2 Non-effective display area ⁇ 0 Contact angle

Landscapes

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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）及びオイル（絶縁性流体）（１７）とを具備した表示素子（１０）において、オイル（１７）中の極性液体（１６）の撥水膜（表面膜）（１５）上での接触角θ０を、１５０度以上１８０度以下とする。

Description

表示素子、及びこれを用いた電気機器
　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、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２００８／１５５９２５号パンフレット
　ところで、上記のような従来の表示素子では、導電性液体（極性液体）の移動性（易移動性、移動速度）の向上を図るために、第１及び第２の各基板の表示用空間側の表面に、電圧印加時に導電性液体に対し親水層となる、例えばフッ素系樹脂からなる撥水膜を設けていた。
　しかしながら、上記のような従来の表示素子では、導電性液体の移動性のさらなる向上を図ることが難しいという問題点があった。
　上記の課題を鑑み、本発明は、極性液体の移動性のさらなる向上を図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、
　前記表示用空間の内部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、及び
　前記走査電極が設けられた前記第１及び第２の基板の一方側の前記表示用空間側の表面に形成された表面膜を備え、
　前記絶縁性流体中の前記極性液体の前記表面膜上での接触角を、１５０度以上１８０度以下とし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、絶縁性流体中の極性液体の表面膜上での接触角を、１５０度以上１８０度以下とすることにより、極性液体と表面膜との間の摩擦を大幅に小さくできることを見出した。また、これにより、極性液体の移動を円滑に行わせることができることが可能となった。本発明は、上述のような知見に基づいて完成されたものであり、極性液体の移動性のさらなる向上を図ることができ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、前記表面膜（Ｆ）と前記絶縁性流体（Ｏ）とは、それら表面膜（Ｆ）と絶縁性流体（Ｏ）との界面エネルギーγｆ／ｏが、０ｍＮ／ｍ以上１０ｍＮ／ｍ未満となるように、選択されていることが好ましい。
　この場合、上記接触角を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体の移動速度の移動性のさらなる向上を容易に図ることができる。
　また、上記表示素子において、前記表面膜（Ｆ）、前記絶縁性流体（Ｏ）、及び前記極性液体（Ｗ）は、それら表面膜（Ｆ）と絶縁性流体（Ｏ）との界面エネルギーγｆ／ｏと、それら表面膜（Ｆ）と極性液体（Ｗ）との界面エネルギーγｆ／ｗとが、下記不等式（１）を満足するように、
　γｆ／ｏ≦０．１３４×γｆ／ｗ　　　　　　　　　　　―――（１）
　選択されてもよい。
　この場合、上記接触角を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体の移動性のさらなる向上を容易に図ることができる。
　また、上記表示素子において、前記絶縁性流体（Ｏ）は、その絶縁性流体と前記極性液体（Ｗ）との界面エネルギーγｗ／ｏと、前記表面膜（Ｆ）と前記極性液体（Ｗ）との界面エネルギーγｆ／ｗとが、下記不等式（２）を満足するように、
　γｗ／ｏ≦１．１５×γｆ／ｗ　　　　　　　　　　　　―――（２）
　選択されてもよい。
　この場合、上記接触角を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体の移動性のさらなる向上を容易に図ることができる。
　また、上記表示素子において、前記表面膜（Ｆ）は、前記表面膜（Ｆ）の空気（Ａ）との表面張力γｆ／ａ，ｃ（但し、ｃは、表面膜（Ｆ）の臨界表面張力を表す）と、前記絶縁性流体（Ｏ）の空気（Ａ）との表面張力γｏ／ａとが、±１０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、選択されてもよい。
　この場合、表面膜の表面エネルギーを絶縁性流体の表面エネルギーに近付けることとなり、上記接触角を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができる。
　また、上記表示素子において、前記絶縁性流体（Ｏ）は、前記表面膜（Ｆ）の空気（Ａ）との表面張力γｆ／ａ，ｃ（但し、ｃは、表面膜（Ｆ）の臨界表面張力を表す）と、前記絶縁性流体（Ｏ）の空気（Ａ）との表面張力γｏ／ａとが、±１０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、選択されてもよい。
　この場合、絶縁性流体の表面エネルギーを表面膜の表面エネルギーに近付けることとなり、上記接触角を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができる。
　また、上記表示素子において、前記絶縁性流体に対し、前記表面膜と当該絶縁性流体との界面に局在する添加剤を添加してもよい。
　この場合、添加剤によって上記接触角を確実に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体の移動性のさらなる向上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、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極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、誘電体層上に蓄えられる電荷の量を確実に大きくして、当該極性液体の移動性のさらなる向上を確実に達成することができる。
　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、極性液体の移動性のさらなる向上を図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、極性液体の移動性のさらなる向上を図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（ａ）は、電界が印加されていない場合でのオイル１７中で撥水膜１５上の極性液体１６の接触角及び極性液体１６に作用する力を説明する図であり、図５（ｂ）は、電界が印加されている場合でのオイル１７中で撥水膜１５上の極性液体１６に作用する力を説明する図であり、図５（ｃ）は、電界が印加されている場合での撥水膜１５と極性液体１６との界面エネルギーの低下を説明する図である。 図６は、極性液体１６の接触角と極性液体１６の接液面積との関係を示すグラフである。 図７は、上記表示素子での極性液体１６とオイル１７をそれぞれ水とドデカンで固定した場合の、撥水膜１５の種類を変化させたときのγｆ／ｏ（撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギー）と極性液体１６の系内での接触角との関係を表すグラフである。 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、本発明の第２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１０は、図９に示した表示素子での極性液体２６と撥水膜２５との界面エネルギーを一定とした場合において、オイル２７の表面エネルギーを変化させたときでの撥水膜２５とオイル２７との界面エネルギーと極性液体２６の接触角との関係を示すグラフである。 図１１は、本発明の第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１２は、図１１に示した表示素子での界面活性剤の状態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２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。
　さらに、本実施形態の表示素子１０では、後に詳述するように、オイル（絶縁性流体（Ｏ））１７中の極性液体１６の撥水膜（表面膜（Ｆ））１５上での接触角が１５０度以上１８０度以下とされており、極性液体１６の移動性のさらなる向上が図られている。
　極性液体１６には、例えば純水が用いられている。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第１のリブ部材１４ａ及び第２のリブ部材１４ｂを有するリブ１４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１４を覆うように、撥水膜１５が設けられている。この撥水膜１５は、参照電極５及び走査電極６が設けられた下部基板３の表示用空間Ｓ側の表面に形成された表面膜（Ｆ）を構成している。
　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。
　また、表示素子１０では、上記仕切壁としてのリブ１４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つの第１のリブ部材１４ａと、互いに対向する２つの第２のリブ部材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、これら第１及び第２のリブ部材１４ａ、１４ｂ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、誘電体層１３からの突出高さ（リブ高さ）が決定されている。
　尚、上記の説明では、枠状の四隅部に隙間が形成されたリブ１４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、例えば枠状のリブを用いてもよい。
　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１２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。
　さらに、撥水膜１５は、上述したように、上記表面膜（Ｆ）を構成するものであり、本実施形態の表示素子１０では、後に詳述するように、撥水膜１５の表面エネルギーをオイル（絶縁性流体（Ｏ））１７の表面エネルギーに近付けることにより、極性液体１６の上記接触角を１５０度以上１８０度以下となるようにしている。また、撥水膜１５とオイル１７とは、それら撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギーγｆ／ｏが、０ｍＮ／ｍ以上１０ｍＮ／ｍ未満となるように、選択されている（詳細は後述。）。
　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、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４（ａ）に例示するように、極性液体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４（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５～図６も参照して、本実施形態の撥水膜１５、極性液体１６、及びオイル１７について具体的に説明する。
　図５（ａ）は、電界が印加されていない場合でのオイル１７中で撥水膜１５上の極性液体１６の接触角及び極性液体１６に作用する力を説明する図であり、図５（ｂ）は、電界が印加されている場合でのオイル１７中で撥水膜１５上の極性液体１６に作用する力を説明する図であり、図５（ｃ）は、電界が印加されている場合での撥水膜１５と極性液体１６との界面エネルギーの低下を説明する図である。図６は、極性液体１６の接触角と極性液体１６の接液面積との関係を示すグラフである。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）では、図面の簡略化のために、信号電極４及び走査電極６の図示は省略している。
　まず図５（ａ）～図５（ｃ）を使用して、エレクトロウェッティング現象が生じる下部基板３上の極性液体１６について説明する。
　図５（ａ）において、極性液体１６に対して電界が印加されていない場合では、当該極性液体１６では、撥水膜１５及びオイル１７との接触点Ｏ（すなわち、撥水膜１５、極性液体１６、及びオイル１７の界面）において、以下３つの界面エネルギーγｆ／ｏ、γｆ／ｗ、及びγｗ／ｏが作用する。すなわち、上記接触点Ｏでは、図５（ａ）に矢印Ｆ１にて示すように、撥水膜１５（表面膜（Ｆ））とオイル１７（絶縁性流体（Ｏ））との界面エネルギーγｆ／ｏが働く。また、接触点Ｏでは、図５（ａ）に矢印Ｆ２にて示すように、撥水膜１５（表面膜（Ｆ））と極性液体１６（極性液体（Ｗ））との界面エネルギーγｆ／ｗが働き、図５（ａ）に矢印Ｆ３にて示すように、極性液体１６（極性液体（Ｗ））とオイル１７（絶縁性流体（Ｏ））との界面エネルギーγｗ／ｏが働く。
　また、オイル１７中の極性液体１６の撥水膜１５上での接触角をθ０としたときに、上記接触点Ｏでは、下記（イ）式のＹｏｕｎｇの式が成立する。
　γｆ／ｏ＝γｆ／ｗ＋γｗ／ｏ×ｃｏｓθ０　　　　　　―――（イ）
　すなわち、極性液体１６に対して電界が印加されていない場合では、当該極性液体１６は、図５（ａ）に示したように、接触角θ０をもった滴として静置された状態となっており、上記３つの界面エネルギーγｆ／ｏ、γｆ／ｗ、及びγｗ／ｏの大小関係によって極性液体１６の濡れ性が決められる。
　また、図５（ｂ）に例示するように、信号電極４（図示せず）と参照電極５とに電圧が印加され、極性液体１６に電界Ｖが印加されると、界面エネルギーγｆ／ｗは、誘電体層１３が電荷を蓄積した分だけ減少される。すなわち、上記接触点Ｏでは、図５（ｂ）に矢印Ｆ４にて示すように、電界Ｖが印加されているときでの撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギーγｆ／ｏ，ｖ＝γｆ／ｏが働き、図５（ｂ）に矢印Ｆ６にて示すように、電界Ｖが印加されているときでの極性液体１６とオイル１７との界面エネルギーγｗ／ｏ，ｖ＝γｗ／ｏが働く。また、接触点Ｏでは、図５（ｂ）に矢印Ｆ５にて示すように、電界Ｖが印加されているときでの撥水膜１５と極性液体１６との界面エネルギーγｆ／ｗ，ｖが働く。この界面エネルギーγｆ／ｗ，ｖは、上述したように、誘電体層１３が電荷を蓄積した分だけ減少されるものであり、誘電体層１３の静電容量をＣとしたときに、図５（ｃ）に示すように、１／２ＣＶ2だけ安定化する。
　具体的には、この界面エネルギーγｆ／ｗ，ｖは、下記（ロ）式のＬｉｐｐｍａｎｎの式によって表される。
　γｆ／ｗ，ｖ＝γｆ／ｗ－１／２ＣＶ2　　　　　　　　　―――（ロ）
　以上のように、誘電体層１３上の極性液体１６に対して、電界Ｖが印加されると、撥水膜１５の表面に極性液体１６と親和性の高い表面（濡れやすい表面）が形成される。このため、流動体である極性液体１６は、図５（ｂ）に示すように、親和性の高い表面との面積を増やすように、移動、もしくは変形を起こす。これがエレクトロウェッティング現象である。
　従って、エレクトロウェッティング現象にて、極性液体１６の移動を誘起する場合、この液移動がより円滑に行われるためには、電界を印加していない状態で極性液体１６は撥水膜１５に濡れずにより大きな接触角θ０を持って滴を形成し、極性液体１６と撥水膜１５の間の摩擦ができるだけ小さいことが求められる。すなわち、オイル１７中での極性液体１６の接触角θ０は１８０度に近い方が好ましい。さらに、本願発明の発明者等は、種々の実験やシミュレーションを行うことにより、オイル１７中の極性液体１６の撥水膜１５上での接触角θ０が１５０度以上であれば極性液体１６の移動がスムーズに行われることを確認した。
　つまり、本願発明の発明者等は、上記接触角θ０が１５０度以上で、その最大値である１８０度以下である場合、極性液体１６の撥水膜１５に対する接液面積が十分小さな値となって、極性液体１６の移動がスムーズに行われるすべり面として撥水膜１５の表面を機能させることができる。具体的には、極性液体１６が撥水膜１５上で半径rの球の球欠を形成する場合、図６の曲線５０に示すように、上記半径rの接触角θ０が９０度である球欠（半球）の接液面積（πｒ2）の値を１としたとき、接触角θ０が１５０度以上では、接液面積の値は０．２５以下と大幅に小さい値となっており、極性液体１６の移動をスムーズに行うことができた。
　また、本願発明の発明者等の実験によれば、上記接触角θ０が１５０度以上であるときに、極性液体１６の移動がスムーズに行われて、当該極性液体１６の移動性のさらなる向上を図ることができることが実証された。以下の表１に、具体的な実験結果の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記実験例では、ガラス基板の上方に撥水膜１５としてのフッ素膜をコーティングするとともに、第１及び第２のリブ部材１４ａ、１４ｂに囲まれた領域内に信号電極４、参照電極５、及び走査電極６を配置して、１画素分の表示素子を構成した。また、極性液体１６として、等量の水及びエチレングリコールの混合液を用いるとともに、オイル１７として、デカンを用いた。さらに、上述の極性液体１６とオイル１７との界面に活性作用のある非イオン性界面活性剤を添加することによって、極性液体１６の接触角θ０を調整して、表１に示した接触角θ０が互いに異なる、１１種類の実験液（極性液体１６）を用意した。そして、信号電極４と走査電極６とに２０Ｖｐｐの矩形波パルスを印加して、極性液体１６の動作を確認した。すなわち、パルス印加後、極性液体１６が参照電極５側まで移動した場合を○と判定し、極性液体１６が変形するだけで移動しなかったり、反応しなかったりした場合を×と判定した。
　表１から明らかなように、極性液体１６の接触角θ０が１５０度以上であるときに、極性液体１６はスムーズに移動することが確認された。一方、接触角θ０が１４４度以下では、極性液体１６の移動を確認できなかった。
　また、接触角θ０が１５０度以上である場合、ｃｏｓθ０≦－（√３／２）が成立することから、上述の（イ）式は、下記の（ハ）式に変形することができる。
　γｆ／ｏ≦γｆ／ｗ－（√３／２）×γｗ／ｏ　　　　　　―――（ハ）
　上記（ハ）式において、本願発明の発明者等は、界面エネルギーγｆ／ｏの値を小さくすることに着目した。つまり、本願発明の発明者等は、極性液体１６と接する表面膜において、極性液体１６と親和性の低い表面膜、いわゆる撥水性の高い撥水膜１５を用いなくても、界面エネルギーγｆ／ｏの値を小さくすることにより、効果的にエレクトロウェッティング現象を生じせしめて、極性液体１６の移動性のさらなる向上を図れることを見出した。
　具体的にいえば、本願発明の発明者等の検討結果によれば、界面エネルギーγｆ／ｏが、０ｍＮ／ｍ以上１０ｍＮ／ｍ未満となるように、撥水膜（表面膜（Ｆ））１５及びオイル（絶縁性流体（Ｏ））１７を選択すれば、接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体１６の移動性のさらなる向上を容易に図ることができることを確かめた。
　また、このように界面エネルギーγｆ／ｏが十分小さい場合では、撥水膜１５の性質とオイル１７の性質が互いに近付くことを意味するので、γｗ／ｏ≒γｆ／ｗの近似式が成立し易くなる。この近似式を用いて、上記（ハ）式を変形すると、下記の不等式（１）式が導かれる。
　γｆ／ｏ≦（２－√３）／２×γｆ／ｗ
　γｆ／ｏ≦０．１３４×γｆ／ｗ　　　　　　　　　　　―――（１）
　すなわち、表示素子１０において、不等式（１）式を満足するように、撥水膜１５、極性液体１６、及びオイル１７を選択することにより、接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体１６の移動性のさらなる向上を容易に図ることができる。
　また、上記（ハ）式において、界面エネルギーγｆ／ｏの値が小さく“０”に漸近する条件、つまりγｆ／ｏ≒０の近似式で、オイル１７に求められる条件を考えると、（ハ）式より、以下の不等式（２）式を導くことができる。
　γｗ／ｏ≦２／√３×γｆ／ｗ
　γｗ／ｏ≦１．１５×γｆ／ｗ　　　　　　　　　　　　―――（２）
　つまり、オイル１７としては、界面エネルギーγｗ／ｏが、界面エネルギーγｆ／ｗの１．１５倍以下の値を有するものであれば、接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体１６の移動性のさらなる向上を容易に図ることができる。
　また、撥水膜１５の性質とオイル１７の性質が互いに近付けることは、例えばそれぞれの空気（Ａ）との表面張力（界面エネルギー）γｆ／ａ，ｃ、γｏ／ａが近い値を持つように互いの材料を選択することで実現される。ただし、γｆ／ａ，ｃは固体の臨界表面張力である。また、ジスマンの方法に依れば、γｆ／ａ，ｃはいろいろな界面張力（界面エネルギー）の値を持つ液滴を固体表面に垂らし、接触角θ０の値が“０”になる液体の表面張力を外挿することで求められる。
　下記の表２において、撥水膜１５及びオイル１７として用いることができる材料のおよその表面張力γｆ／ａ，ｃ、γｏ／ａの値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　各種材料はフッ素原子の存在や親水基の存在により種々の表面張力γｆ／ａ，ｃ、γｏ／ａの値を取り得るが、本実施形態の表示素子１０では、撥水膜１５はその表面張力γｆ／ａ，ｃとオイル１７の表面張力γｏ／ａとが、±１０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、選択されている。すなわち、本実施形態の表示素子１０では、撥水膜１５の表面エネルギーをオイル１７の表面エネルギーに近付けることにより、上記接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下としている。
　具体的にいえば、例えばオイル１７として、ドデカン（γｏ／ａ＝２７ｍＮ／ｍ）が選択されている場合、撥水膜１５としては、γｆ／ａ，ｃが１７～３７ｍＮ／ｍのものを選択するようになっている。すなわち、表２に示した例では、撥水膜１５として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、またはポリフッ化ビニルを選択することができる。また、ポリエチレンやポリフッ化ビニル等の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いることができるので、本実施形態では、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素リッチでガラス基板表面にコートすることが難しく、かつ、高価な撥水膜材料を撥水膜１５に用いなくても、極性液体１６の移動がスムーズなエレクトロウェッティング用の表示素子１０を構成することができる。
　尚、上記の説明以外に、例えばガラス基板の表面に対して、１－クロロオクタデシルトリクロロシラン（Ｃｌ3Ｓｉ－（ＣＨ2）17－ＣＨ2Ｃｌ）やオクタデシルトリクロロシラン（Ｃｌ3Ｓｉ－（ＣＨ2）17－ＣＨ3）、ヘプタデカフルオロ１，１，２，２，－テトラヒドロデシルトリクロロシラン（Ｃｌ3Ｓｉ－（ＣＨ2）10－（ＣＦ2）7－ＣＦ3）などのシラン類で処理したものを撥水膜１５として用いてもよい。
　次に、図７を参照して、本願発明の発明者等が実施した本実施形態の表示素子１０における、実験結果の一例を具体的に説明する。
　図７は、上記表示素子での極性液体１６とオイル１７をそれぞれ水とドデカンで固定した場合の、撥水膜１５の種類を変化させたときのγｆ／ｏ（撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギー）と極性液体１６の系内での接触角との関係を表すグラフである。この時、極性液体１６とオイル１７との界面エネルギーγｗ／ｏは５０ｍＮ／ｍで一定である。
　この場合において、撥水膜１５として４種類のγｆ／ｗを持つ撥水膜を想定して各場合の極性液体１６の系内における接触角を算出している（グラフ６０、６１、６２、６３）。
　今、撥水膜１５としてあるフッ素原子をその構造内に持つフッ素含有ポリマー（より具体的には、ポリテトラフルオロエチレン）を用いた場合、撥水膜と極性液体との界面エネルギーγｆ／ｗが５４ｍＮ／ｍであった（グラフ６１）。この場合、撥水膜１５の表面エネルギーがオイル１７の表面エネルギーに近付き、撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギーγｆ／ｏの値が十分小さければ、極性液体１６の接触角θ０の値は大きくなり、極性液体の移動性が向上する。
　具体的にいえば、界面エネルギーγｆ／ｏの値が１０．６ｍＮ／ｍのときに、接触角θ０は１５０度以上となり、界面エネルギーγｆ／ｏの値が７．１ｍＮ／ｍのときに、接触角θ０は１６０度以上となった。
　また、撥水膜１５を構成するフッ素含有ポリマーにおいてフッ素原子の含有量を変化させ、界面エネルギーγｆ／ｗをこれと前後する５７ｍＮ／ｍ、５１ｍＮ／ｍ、及び４８ｍＮ／ｍとした場合における、シミュレーション結果をグラフ６０、６２、及び６３にそれぞれ示す。フッ素原子の含有量を多くすれば界面エネルギーγｆ／ｗは大きくなるし、逆に少なくすればγｆ／ｗは小さくなる。グラフ６３は、ポリマーのフッ素含有を少なくした場合を想定したもので、すなわち撥水膜１５にフッ素リッチなポリマーを用いない場合でも、界面エネルギーγｆ／ｏの値を十分小さくして、４．７ｍＮ／ｍ以下に制御すれば接触角を１５０度以上とすることが可能となる。撥水膜１５のフッ素含有量を少なくすることで、撥水膜１５の表面エネルギーをオイル１７の表面エネルギーに近づけ小さなγｆ／оが実現される。
　これらのグラフ６０～６３から明らかなように、界面エネルギーγｆ／ｏの値がより小さく１０ｍＮ／ｍ未満のときに、より容易に接触角θ０が１５０度以上とすることができることが確かめられた。また、図７中に図示したように、γｆ／оがγｆ／ｗの０．１３４倍以下となる撥水膜１５を選択することにより、より確実に接触角θ０を１５０度以上とすることが可能となる。
　この時、撥水膜１５の種類はとオイル１７の表面エネルギーγо／ａの大きさを勘案しながらこれを目安として、γｆ／a，ｃができるだけこれと近い値をとるように選択すれば良い。本実施形態の場合、オイル１７にドデカンを用いているのでγо／ａは２７ｍＮ／ｍである。そこで、撥水膜１５の種類としてはこれとγｆ／a，ｃが近いポリメチルペンテンを用いても良い。このように材料を選択することで撥水膜１５とオイル１７の相互作用が低減され、小さなγｆ／оを実現することができる。従って、フッ素原子を含まないポリマーでも本実施形態の撥水膜１５として適用することができる。
　次に、図８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、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３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４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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　＜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、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３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８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３に限定されるものではなく、表４に示すものでもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　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、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、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４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３及び表４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、オイル（絶縁性流体）１７中の極性液体１６の撥水膜（表面膜）１５上での接触角θ０を、１５０度以上１８０度以下とすることにより、極性液体１６と撥水膜１５との間の摩擦を大幅に小さくでき、極性液体１６の移動を円滑に行わせることができる。この結果、本実施形態では、極性液体１６の移動性のさらなる向上を図ることができる表示素子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、極性液体１６の移動性のさらなる向上を図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、優れた表示品位を有する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９は、本発明の第２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１の実施形態との主な相違点は、絶縁性流体の表面エネルギーを表面膜の表面エネルギーに近付けた点である。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。
　すなわち、図９において、本実施形態の表示素子１０では、下部基板３の表示用空間Ｓ側の表面上に、表面膜としての撥水膜２５が設けられている。また、各画素領域Ｐでは、第１の実施形態のものと同様に、互いに混じり合わない極性液体２６と絶縁性流体としてのオイル２７が封入されている。これら撥水膜２５、極性液体２６、及びオイル２７では、上記接触角θ０が１５０度以上１８０度以下となるように選択されている。
　また、撥水膜２５とオイル２７とは、第１の実施形態のものと同様に、それら撥水膜２５とオイル２７との界面エネルギーγｆ／ｏが、０ｍＮ／ｍ以上１０ｍＮ／ｍ未満となるように、選択されている。また、撥水膜２５、極性液体２６、及びオイル２７は、上記不等式（１）を満足するように、選択されており、接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体２６の移動性のさらなる向上を容易に図ることができるようになっている。また、オイル２７は、上記不等式（２）を満足するように、選択されており、接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体２６の移動性のさらなる向上を容易に図ることができるようになっている。
　さらに、本実施形態では、オイル２７は、その表面張力γｏ／ａと撥水膜２５の表面張力γｆ／ａ，ｃとが、±１０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、選択されている。すなわち、本実施形態の表示素子１０では、オイル２７の表面エネルギーを撥水膜２５の表面エネルギーに近付けることにより、上記接触角θ０を容易に１５０度以上１８０度以下としている。
　ここで、図１０を参照して、本願発明の発明者等が実施した本実施形態の表示素子１０における、実験結果の一例を具体的に説明する。
　図１０は、図９に示した表示素子での極性液体２６と撥水膜２５との界面エネルギーを一定とした場合において、オイル２７の表面エネルギーを変化させたときでの撥水膜２５とオイル２７との界面エネルギーと極性液体２６の接触角との関係を示すグラフである。
　この実験では、極性液体２６及び撥水膜２５としてそれぞれエチレングリコール及び非晶性のポリテトラフルオロエチレンを用い、それらの極性液体２６と撥水膜２５との界面エネルギーγｆ／ｗを２５ｍＮ／ｍ程度に調整した。また、オイル２７として、フルオロアルキルシロキサンを用いた。そして、上記極性液体２６とオイル２７との界面エネルギーγｗ／ｏを１８ｍＮ／ｍにした場合において、オイル２７の表面エネルギーが撥水膜２５の表面エネルギーに近付くように、撥水膜２５とオイル２７との界面エネルギーγｆ／ｏの値を小さくしていくと、図１０のグラフ７０にて示すように、極性液体１６の接触角θ０の値は大きくなった。
　具体的にいえば、界面エネルギーγｆ／ｏの値が９．５ｍＮ／ｍのときに、接触角θ０は１５０度以上となった。
　また、オイル２７を構成するフルオロアルキルシロキサンにおいて、フッ素原子の含有量を多くするように変化させ撥水膜２５と表面エネルギーが近付くようにした。グラフ７１、７２、及び７３は界面エネルギーγｗ／ｏが、それぞれ２１ｍＮ／ｍ、２４ｍＮ／ｍ、及び２７ｍＮ／ｍとした場合におけるシミュレーション結果である。これらグラフ７１～７３から明らかなように、界面エネルギーγｆ／ｏの値が１０ｍＮ／ｍ未満のときに、接触角θ０が１５０度以上とすることができることが確かめられた。
　また、この実験結果から、撥水膜２５にフッ素置換した化合物を用いるとともに、オイル２７にフッ素化合物を含ませた場合に、界面エネルギーγｆ／ｏの値を１０ｍＮ／ｍ未満とし、接触角θ０を１５０度以上とすることが実証できた。
　また、本実施形態では、オイル２７として、少なくとも部分的にフッ素化したアルカン類やシロキサン類、例えばペルフルオロオクタンや上記フルオロアルキルシロキサンなどを好適な材料として用いることができる。
　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。
　［第３の実施形態］
　図１１は、本発明の第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１２は、図１１に示した表示素子での界面活性剤の状態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、オイルに対し、撥水膜と当該オイルとの界面に局在する添加剤を添加した点である。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。
　つまり、図１１及び図１２において、本実施形態の表示素子１０では、添加剤３８がオイル１７に対して添加されている。この添加剤３８は、図１２に例示するように、撥水膜１５とオイル１７との界面に局在する性質（すなわち、界面活性剤の性質）をもっており、これら撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギーγｆ／ｏの値を小さくするようになっている。具体的には、添加剤３８が添加されることにより、界面エネルギーγｆ／ｏの値は、１０ｍＮ／ｍ未満とされており、これにより、本実施形態では、上記接触角θ０を確実に１５０度以上１８０度以下とすることができ、極性液体１６の移動性のさらなる向上を確実に図ることができるようになっている。
　ここで、本実施形態の撥水膜１５、極性液体１６、オイル１７、及び添加剤３８の一例について具体的に説明する。
　本実施形態では、撥水膜１５、極性液体１６、及びオイル１７として、それぞれフッ素含有ポリマー（より具体的には、ポリテトラフルオロエチレン）、ドデカン、及び純水を使用した。また、これら撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギーγｆ／ｏの値は、６ｍＮ／ｍであり、撥水膜１５と極性液体１６との界面エネルギーγｆ／ｗの値は、５４ｍＮ／ｍであり、極性液体１６とオイル１７との界面エネルギーγｗ／ｏの値は、５０ｍＮ／ｍであった。
　また、添加剤３８として、撥水膜１５とオイル１７の両方に親和性のある高度にフッ素化された脂肪族アルコール（両親媒性化合物：一例としてＣmＦ2m+1－ＣnＨ2n－ＯＨ、ｍ＝８、ｎ＝１２の様な化合物）、例えばペルフルオロアルキル‐アルキルをドデカンに液量の１ｗｔ％程度添加した。この添加剤３８を添加した後の撥水膜１５とオイル１７との界面エネルギーγｆ／ｏの値は、５ｍＮ／ｍとなり、添加する前に比べて若干低くなった。これは添加剤３８が撥水膜１５とオイル１７との界面に局在して界面エネルギーγｆ／ｏを下げる働きをするためと思われる。また、このように界面エネルギーγｆ／ｏの値が小さいので、極性液体１６の上記接触角θ０も１６８度と高い値を示した。尚、界面エネルギーγｆ／ｗ及びγｗ／ｏの値は、添加剤３８の添加後、それぞれ５４ｍＮ／ｍ及び５０ｍＮ／ｍであり、添加剤３８の添加前と変わらなかった。
　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、絶縁性流体中の極性液体の表面膜上での接触角を、１５０度以上１８０度以下とし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、純水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、塩化カリウム、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、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、極性液体の移動性のさらなる向上を図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
　１４ａ　第１のリブ部材
　１４ｂ　第２のリブ部材
　１５、２５　撥水膜（表面膜）
　１６、２６　極性液体
　１７、２７　オイル（絶縁性流体）
　３８　添加剤
　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
　θ０　接触角

Claims (14)

  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、
    　前記表示用空間の内部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、及び
    　前記走査電極が設けられた前記第１及び第２の基板の一方側の前記表示用空間側の表面に形成された表面膜を備え、
    　前記絶縁性流体中の前記極性液体の前記表面膜上での接触角を、１５０度以上１８０度以下とした、
    　ことを特徴とする表示素子。
  2. 前記表面膜（Ｆ）と前記絶縁性流体（Ｏ）とは、それら表面膜（Ｆ）と絶縁性流体（Ｏ）との界面エネルギーγｆ／ｏが、０ｍＮ／ｍ以上１０ｍＮ／ｍ未満となるように、選択されている請求項１に記載の表示素子。
  3. 前記表面膜（Ｆ）、前記絶縁性流体（Ｏ）、及び前記極性液体（Ｗ）は、それら表面膜（Ｆ）と絶縁性流体（Ｏ）との界面エネルギーγｆ／ｏと、それら表面膜（Ｆ）と極性液体（Ｗ）との界面エネルギーγｆ／ｗとが、下記不等式（１）を満足するように、
    　γｆ／ｏ≦０．１３４×γｆ／ｗ　　　　　　　　　―――（１）
    　選択されている請求項１に記載の表示素子。
  4. 前記絶縁性流体（Ｏ）は、その絶縁性流体と前記極性液体（Ｗ）との界面エネルギーγｗ／ｏと、前記表面膜（Ｆ）と前記極性液体（Ｗ）との界面エネルギーγｆ／ｗとが、下記不等式（２）を満足するように、
    　γｗ／ｏ≦１．１５×γｆ／ｗ　　　　　　　　　　―――（２）
    　選択されている請求項１に記載の表示素子。
  5. 前記表面膜（Ｆ）は、前記表面膜（Ｆ）の空気（Ａ）との表面張力γｆ／ａ，ｃ（但し、ｃは、表面膜（Ｆ）の臨界表面張力を表す）と、前記絶縁性流体（Ｏ）の空気（Ａ）との表面張力γｏ／ａとが、±１０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、選択されている請求項１に記載の表示素子。
  6. 前記絶縁性流体（Ｏ）は、前記表面膜（Ｆ）の空気（Ａ）との表面張力γｆ／ａ，ｃ（但し、ｃは、表面膜（Ｆ）の臨界表面張力を表す）と、前記絶縁性流体（Ｏ）の空気（Ａ）との表面張力γｏ／ａとが、±１０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、選択されている請求項１に記載の表示素子。
  7. 前記絶縁性流体に対し、前記表面膜と当該絶縁性流体との界面に局在する添加剤を添加した請求項１～４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. 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１～８のいずれか１項に記載の表示素子。
  10. 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９に記載の表示素子。
  11. 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１～１０のいずれか１項に記載の表示素子。
  12. 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１１に記載の表示素子。
  13. 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１～１２のいずれか１項に記載の表示素子。
  14. 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１～１３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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