顯示元件及使用該顯示元件的電氣設備的製作方法

2023-10-18 01:20:34

專利名稱：顯示元件及使用該顯示元件的電氣設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過使導電性液體移動來顯示圖像和文字等的信息的顯示元件及使 用該顯示元件的電氣設備。
背景技術：
近年來，正在開發並實際利用如下所述的顯示元件以電潤溼(electro-wetting) 方式的顯示元件為代表，利用由外部電場引起的導電性液體的移動現象，進行顯示的信息。具體來說，在上述方式的現有的顯示元件中，例如以下述專利文獻1所記載的那 樣，設置有第一電極和第二電極；第一基板和第二基板；以及著色液滴，其作為著色為規 定顏色的導電性液體被封入到在這些基板之間形成的顯示用空間的內部。而且，在該現有 的顯示元件中，通過經第一電極和第二電極對著色液滴施加電場，使著色液滴的形狀變化 從而改變顯示面側的顯示色。另外，在該現有的顯示元件中，在與著色液滴電絕緣的狀態下，在第一基板上並排 設置第一電極和第二電極，並且以與這些第一電極和第二電極相對的方式，在第二基板側 設置第三電極。而且，提案有如下方式通過在第一電極的上方設置遮光用的遮光部件，將 第一電極側和第二電極側分別設定為非有效顯示區域側和有效顯示區域側，施加電壓，使 得在第一電極與第三電極之間或第二電極與第三電極之間產生電位差。而且，與使著色液 滴的形狀變化的情況相比，在該現有的顯示元件中，能夠使著色液滴高速移動至第一電極 側或第二電極側，顯示面側的顯示顏色也能夠被高速地改變。專利文獻1 日本特開2004-252444號公報

發明內容
然而，在上述的現有的顯示元件中，通過以使得第一電極與第三電極之間的電位 差或第二電極與第三電極之間的電位差為OV EV之間的任一數值的方式向對應的電極施 加電壓，能夠顯示中間灰度。然而，在上述的現有的顯示元件中，存在如下問題不能高精度地顯示中間灰度， 難以提高顯示品質。具體來說，在上述現有的顯示元件中，當使著色液滴(導電性液體)的移動量較小 而進行中間灰度的顯示時，需要以使得第一電極與第三電極之間的電位差或第二電極與第 三電極之間的電位差變得非常小的方式施加電壓。但是，在現有的顯示元件中，當上述的電 位差非常小時，存在如下問題著色液滴不移動，不能高精度地顯示中間灰度。其結果是，在 現有的顯示元件中難以提高顯示品質。本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的在於提供一種能夠高精度地進行中間灰 度的顯示的、顯示品質高的顯示元件以及使用該顯示元件的電氣設備。為了達到上述目的，本發明提供一種顯示元件，其特徵在於包括設置在顯示面一側的第一基板；第二基板，該第二基板設置在上述第一基4板的非顯示面一側，與該第一基板之間形成規定的顯示用空間；對上述顯示用空間設定的 有效顯示區域和非有效顯示區域；和導電性液體，該導電性液體被密封在上述顯示用空間 的內部，能夠移動至上述有效顯示區域一側或上述非有效顯示區域一側，通過使上述導電 性液體移動，能夠改變上述顯示面一側的顯示色(顯示顏色)，上述顯示元件還包括信號電極，其以與上述導電性液體接觸的方式，設置在上述顯示用空間的內部；參照電極，其設置在上述有效顯示區域一側和上述非有效顯示區域一側中的一 側，並且以與上述導電性液體電絕緣的狀態，設置在上述第一基板和上述第二基板中的一 個基板的一側；和掃描電極，其設置在上述有效顯示區域一側和上述非有效顯示區域一側中的另一 側，並且以與上述導電性液體和上述參照電極電絕緣的狀態，設置在上述第一基板和上述 第二基板中的一個基板的一側，其中，上述信號電極構成為，能夠施加第一電壓與第二電壓之間的規定的電壓範圍內的 電壓，上述參照電極構成為，能夠施加上述第一電壓或上述第二電壓，上述掃描電極構成為，能夠施加上述第一電壓或上述第二電壓，並且在上述參照 電極被施加上述第一電壓和上述第二電壓中的一方的電壓時，被施加上述第一電壓和上述 第二電壓中的另一方的電壓，在對上述參照電極施加上述第一電壓和上述第二電壓中的任一方的電壓的規定 期間內，對上述信號電極施加作為上述第一電壓與上述第二電壓的中間的電壓的中間電壓 和上述中間電壓以外的電壓。在以上述方式構成的顯示元件中，在上述規定期間內，對信號電極施加作為第一 電壓與第二電壓的中間的電壓的中間電壓和中間電壓以外的電壓。由此，在規定期間內，能 夠設定使導電性液體不移動而靜止的期間和使導電性液體移動的期間。即，與上述現有的 例子不同，不使信號電極與參照電極或掃描電極之間的電位差非常小，就能夠使導電液體 的移動量較小。其結果是，與上述現有的例子不同，能夠構成能夠高精度地顯示中間灰度的 顯示品質優異的顯示元件。另外，在上述顯示元件中，優選如下方式沿規定的排列方向設置有多個上述信號電極，多個上述參照電極和多個上述掃描電極互相交替地設置，且與多個上述信號電極 交叉，上述顯示元件包括信號電壓施加部，其與上述多個信號電極連接，並且根據在上述顯示面一側顯示 的信息，對多個上述信號電極中的各個信號電極施加規定的電壓範圍內的信號電壓；參照電壓施加部，其與多個上述參照電極連接，並且對多個上述參照電極中的各 個參照電極施加選擇電壓和非選擇電壓中的一方的電壓，其中，該選擇電壓是容許上述導 電性液體根據上述信號電壓在上述顯示用空間的內部移動的電壓，該非選擇電壓是阻止上 述導電性液體在上述顯示用空間的內部移動的電壓；和掃描電壓施加部，其與多個上述掃描電極連接，並且對多個上述掃描電極中的各5個掃描電極施加選擇電壓和非選擇電壓中的一方的電壓，其中，該選擇電壓是容許上述導 電性液體根據上述信號電壓在上述顯示用空間的內部移動的電壓，該非選擇電壓是阻止上 述導電性液體在上述顯示用空間的內部移動的電壓。在此情況下，能夠構成具有優異的顯示品質的矩陣驅動方式的顯示元件。另外，在上述顯示元件中，優選以使得上述規定期間的結束時刻與上述中間電壓 以外的電壓的施加期間的結束時刻一致的方式，向上述信號電極施加該中間電壓以外的電壓。在此情況下，能夠使導電性液體的移動動作的結束時刻與上述規定期間的結束時 刻一致，能夠更加提高顯示品質。另外，在上述顯示元件中，上述中間電壓以外的電壓也可以是上述第一電壓或上 述第二電壓。在此情況下，因為能夠使用不進行中間灰度時的施加電壓進行中間灰度的顯示， 所以能夠容易地使顯示元件的驅動控制簡單化。另外，在上述顯示元件中，也可以採用如下方式在上述顯示面一側設置有多個像 素區域，多個上述像素區域中的各個像素區域設置在上述信號電極與上述掃描電極的交叉 部單位，並且，在上述像素區域中的各個像素區域，上述顯示用空間被分隔壁分開(隔開)。在此情況下，通過使導電性液體在顯示面一側的多個的像素的各個中移動，能夠 按像素單位改變顯示面一側的顯示色。另外，在上述顯示元件中也可以採用如下方式多個上述像素區域根據在上述顯 示面一側能夠進行全彩色顯示的多個顏色分別設置。在此情況下，通過在多個像素的各個中適當地移動對應的導電性液體，能夠顯示 彩色圖像。另外，在上述顯示元件中，優選採用如下方式在上述顯示用空間的內部密封有與 上述導電性液體不混合的絕緣性液體，該絕緣性液體能夠在該顯示用空間的內部移動。在此情況下，能夠容易地實現導電性液體的移動速度的高速化。另外，在上述顯示元件中，優選在上述參照電極和上述掃描電極的表面上層疊有 電介質層。在此情況下，能夠可靠地增大電介質層嚮導電性液體施加的電場，能夠更容易地 提高該導電性流體的移動速度。另外，在上述顯示元件中也可以採用如下方式上述非有效顯示區域通過在上述 第一基板和上述第二基板中的一個基板一側設置的遮光膜被設定，上述有效顯示區域通過 在上述遮光膜上形成的開口部被設定。在此情況下，能夠對顯示用空間適當且可靠地設定有效顯示區域和非有效顯示區 域。另外，本發明的電氣設備的特徵在於包括顯示部，該顯示部顯示包含文字和圖像 的信息，在上述顯示部能夠使用上述的任一種顯示元件。在以上述方式構成的電氣設備中，因為在顯示部使用能夠高精度地顯示中間灰度 的顯示品質優異的顯示元件，所以能夠容易地構成包括一種顯示部的高性能的電氣設備， 該顯示部具有優異的顯示品質。
發明的效果根據本發明，能夠提供能夠高精度地顯示中間灰度的顯示品質優異的顯示元件以 及使用該顯示元件的電氣設備。


圖1是對本發明的第一實施方式的顯示元件以及圖像顯示裝置進行說明的平面 圖。圖2是表示從顯示面一側觀看時的圖1所示的上部基板側的主要部分的結構的放 大平面圖。圖3是表示從非顯示面一側觀看時的圖1所示的下部基板側的主要部分的結構的 放大平面圖。圖4(a)和圖4(b)各自是表示進行非CF著色顯示時和CF著色顯示時的、圖1所 示的顯示元件的主要部分的結構的截面圖。圖5是說明上述圖像顯示裝置的動作例的圖。圖6是表示在上述顯示元件中，向進行中間灰度的顯示時的信號電極、參照電極 和掃描電極施加的各施加電壓的大小和施加時間的時序圖。圖7(a)和圖7(b)分別是說明上述顯示元件中的中間灰度的顯示狀態和CF著色 顯示狀態下的導電性液體的移動位置的圖。圖8是表示上述導電性液體的電壓施加時間和移動量的關係的圖表。圖9是表示在本發明的第二實施方式的顯示元件中，向進行中間灰度的顯示時的 信號電極、參照電極和掃描電極施加的各個施加電壓的大小和施加時間的時序圖。圖10是表示在本發明的第三實施方式的顯示元件中，向進行中間灰度的顯示時 的信號電極、參照電極和掃描電極施加的各個施加電壓的大小和施加時間的時序圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發明的顯示元件以及電氣設備的優選的實施方式進行說明。 另外，在以下的說明中，以在具有能夠進行彩色圖像顯示的顯示部的圖像顯示裝置中應用 本發明的情況為例進行說明。另外，各圖中的構成部件的尺寸，並不是如實地表示實際的構 成部件的尺寸和各個構成部件的尺寸比率等的尺寸。(第一實施方式)圖1是對本發明的第一實施方式的顯示元件以及圖像顯示裝置進行說明的平面 圖。在圖1中，在本實施方式的圖像顯示元件1中，設置有使用本發明的顯示元件10的顯 示部，在該顯示部構成有矩形形狀的顯示面。即，顯示元件10設置有在與圖1的紙面垂直 的方向上互相重疊地配置的上部基板2和下部基板3，通過這些上部基板2和下部基板3的 重疊部分形成上述顯示面的有效顯示區域(在後面進行詳細說明)。另外，在顯示元件10中，多個信號電極4互相隔開規定的間隔沿著X方向呈條 (stripe)狀地設置。另外，在顯示元件10中，多個參照電極5和多個掃描電極6互相交替 地沿著Y方向呈條狀地設置，這多個信號電極4與多個參照電極5和多個掃描電極6相互 交叉地設置，在顯示元件10中，在信號電極4與掃描電極6的交叉部單位設定有多個像素區域中的各個像素區域。另外，這多個信號電極4、多個參照電極5和多個掃描電極6能夠被互相獨立地施 加電壓。另外，參照電極5能夠被施加作為第一電壓的高(High)電壓(以下稱為「H電壓」) 或作為第二電壓的低(Low)電壓(以下稱為「L電壓」)，能夠施加H電壓和L電壓之間的規 定的電壓範圍內的電壓。同樣，掃描電極6能夠被施加H電壓或L電壓，能夠被施加H電壓 和L電壓之間的規定的電壓範圍內的電壓。另外，在對參照電極5施加H電壓和L電壓中 的一方的電壓時，在掃描電極6施加另一方的電壓(在後面進行詳細說明)。另外，信號電極4根據在顯示面一側顯示的信息，被施加H電壓和L電壓之間的規 定的電壓範圍內的電壓。另外，進行中間灰度的顯示時，如後文所述，在對參照電極5施加H 電壓和L電壓中的一方的電壓的規定期間內，在信號電極4上施加作為H電壓和L電壓的 中間的電壓的中間電壓(Middle電壓，以下稱為「Μ」電壓)和M電壓以外的電壓。進而，在顯示元件10中，如後文所述，多個上述像素區域中的各個像素區域被分 隔壁隔開(分開)，並且多個像素區域在上述顯示面一側根據能夠進行全彩色顯示的多個 顏色被分別設置。而且，在顯示元件10中，按照呈矩陣狀設置的多個像素(顯示單元)的 每一個，利用電潤溼現象使後述的導電性液體移動，改變顯示面一側的顯示色。另外，在多個信號電極4、多個參照電極5和多個掃描電極6中，各自的一個端部側 被引出至顯示面的有效顯示區域的外側，形成有端子部4a、fe和6a。信號驅動器7經配線7a與多個信號電極4的各端子部如連接。信號驅動器7構 成信號電壓施加部，當圖像顯示裝置1在顯示面顯示包含文字和圖像的信息時，對多個信 號電極4的各個施加與信息相應的信號電壓Vd。另外，參照驅動器8經配線8a與多個參照電極5的各端子部fe連接。參照驅動 器8構成參照電壓施加部，當圖像顯示裝置1在顯示面顯示包含文字和圖像的信息時，對多 個參照電極5的各個施加參照電壓Vr。另外，掃描驅動器9經配線9a與多個掃描電極6的各端子部6a連接。掃描驅動 器9構成掃描電壓施加部，當圖像顯示裝置1在顯示面顯示包含文字和圖像的信息時，對多 個掃描電極6的各個施加掃描電壓Vs。另外，在掃描驅動器9中，對多個掃描電極6的各個施加非選擇電壓和選擇電壓中 的一方的電壓作為掃描電壓Vs，其中，該非選擇電壓是阻止上述導電性液體移動的電壓，該 選擇電壓是容許導電性液體根據信號電壓Vd進行移動的電壓。另外，參照驅動器8構成為 參照掃描驅動器9的動作進行動作，參照驅動器8對多個參照電極5的各個施加非選擇電 壓和選擇電壓中的一方的電壓作為參照電壓Vr，其中，該非選擇電壓是阻止上述導電性液 體移動的電壓，該選擇電壓是容許導電性液體根據信號電壓Vd進行移動的電壓。而且，在圖像顯示裝置1中，掃描驅動器9例如對從圖1的左側至右側的各個掃描 電極6依次施加選擇電壓，並且參照驅動器8與掃描驅動器9的動作同步地對從圖1的左 側至右側的各個掃描電極6依次施加選擇電壓，由此進行每條線的掃描動作(在後面進行 詳細說明)。另外，在信號驅動器7、參照驅動器8和掃描驅動器9中包括直流電源或交流電源， 供給對應的信號電壓Vd、參照電壓Vr和掃描電壓Vs。另外，參照驅動器8構成為每隔規定的時間(例如，1幀)切換參照電壓Vr的極8性。進而，掃描驅動器9對應於參照電壓Vr的極性的切換，切換掃描電壓Vs的各個極性。 這樣，因為每隔規定的時間就切換參照電壓Vr和掃描電壓Vs的各個極性，所以與總對參照 電極5和掃描電極6施加相同極性的電壓時相比，能夠防止電荷在這些參照電極5和掃描 電極6的局部存在。進而，能夠防止由於電荷的局部存在導致的顯示不良(殘影現象)和 可靠性(壽命降低)的壞影響。進而，在信號驅動器7、參照驅動器8和掃描驅動器9中，如後文所述，在作為對參 照電極5和掃描電極6分別施加H電壓和L電壓中的一方以及另一方的電壓的規定期間的 上述掃描動作的選擇期間內，通過對信號電極4改變M電壓的施加時間和H電壓或L電壓 的時間，適當地調整中間灰度的顯示。在此，也參照圖2 圖4，對於顯示元件10的像素結構進行具體的說明。圖2是表示從顯示面一側觀看時的圖1所示的上部基板側的主要部分的結構的放 大平面圖，圖3是從非顯示面一側觀看時的圖1所示的下部基板側的主要部分的結構的放 大平面圖。圖4(a)和圖4(b)分別是表示非CF著色顯示時和CF著色顯示時的、圖1所示 的顯示元件的主要部分的結構的截面圖。另外，在圖2和圖3中，為了使圖面簡略，圖示在 上述顯示面設置的多個像素中的、配置在圖1的左上端部的12個像素。在圖2 圖4中，顯示元件10包括在顯示面一側設置的作為第一基板的上述上 部基板2 ；和在上部基板2的背面側(非顯示面一側)設置的作為第二基板的上述下部基 板3。另外，在顯示元件10中，上部基板2和下部基板3相互隔開規定的間隔配置，由此在 上部基板2和下部基板3之間形成規定的顯示用空間S。另外，在該顯示用空間S的內部密 封有上述導電性液體16以及與該導電性液體16不混合的絕緣性的油17，上述導電性液體 16和上述油17在該顯示用空間S的內部能夠在上述X方向(圖4的左右方向)上移動，導 電性液體16能夠向後述的有效顯示區域Pl —側或非有效顯示區域P2 —側移動。導電性液體16例如能夠使用包含作為溶劑的水和作為溶質的規定的電解質的水 溶液。具體來說，導電性液體16例如能夠使用lmmol/L的氯化鉀(KCl)的水溶液。另夕卜， 在導電性液體16中，例如使用有通過自分散型顏料被著色為黑色的液體。另外，由於導電性液體16被著色為黑色，因此該導電性液體16在各個像素中作為 容許或阻止光的透過的開閉部件(shutter)發揮作用。即，在顯示元件10的各個像素中， 如後所述，通過導電性液體16在顯示用空間S的內部滑行移動(滑動)至參照電極5—側 (有效顯示區域Pl—側)或掃描電極6—側(非有效顯示區域P2—側)，顯示色被改變為 黑色或RGB中的任一種顏色。另外，油17例如使用由選自側鏈高級醇、側鏈高級脂肪酸、鏈狀烷烴、矽油、匹配 油(matching oil)中的1種或多種形成的無極性且無色透明的油。另外，隨著導電性液體 16的滑動，該油17在顯示用空間S的內部移動。在上部基板2中使用無鹼玻璃基板等透明的玻璃材料或丙烯酸類樹脂等透明的 合成樹脂等的透明的透明密封材料。另外，在上部基板2的非顯示面側的表面，依次形成有 彩色濾光層11和防水(不沾水)膜12，進而，在防水膜12上設置有上述信號電極4。另外，在下部電極3中，與上部基板2同樣地使用無鹼玻璃基板等透明的玻璃材料 或丙烯酸類樹脂等透明的合成樹脂等的透明的透明密封材料。另外，在下部基板3的顯示 面側的表面上，設置有上述參照電極5和上述掃描電極6，進而，以覆蓋這些參照電極5和掃描電極6的方式，形成有電介質層13。另外，在該電介質層13的顯示面側的表面，以與Y 方向和X方向分別平行的方式設置有肋Ha和14b。進而，在下部基板3，以覆蓋電介質層 13及肋14a、14b的方式設置有防水膜15。另外，在下部基板3的背面側(非顯示面側)，一體地安裝有例如發出白色的照明 光的背光源18，構成透過型的顯示元件10。另外，在背光源18使用冷陰極螢光管或LED等 光源。在彩色濾光(Color Filter)層11中，設置有紅色(R)、綠色(G)以及藍色⑶的 彩色濾光部IlrUlg和lib以及作為遮光膜的黑矩陣部11s，構成RGB的各個顏色的像素。 即，在彩色濾光層11中，如圖2所例示的那樣，沿著X方向依次設置有RGB的彩色濾光部 llr、llg、11b，並且沿著Y方向依次設置有各4個的彩色濾光部llr、llg、11b，在X方向和Y 方向上分別配置有3個和4個、合計12個像素。另外，在顯示元件10中，如圖2所例示的那樣，在各像素區域P中，在與像素的有 效顯示區域Pl對應的地方設置有RGB中的任一個彩色濾光部llr、llg、11b，在與非有效顯 示區域P2對應的地方設置有黑色矩陣部lis。S卩，在顯示元件10中，對於上述顯示用空間 S，通過黑矩陣部(遮光膜)1 Is設定非有效顯示區域P2 (非開口部)，通過在該黑矩陣部lis 形成的開口部(即，任一個彩色濾光部llr、llg、llb)設定有效顯示區域PI。另外，在顯示元件10中，彩色濾光部llr、llg、llb的各個面積被選擇為與有效顯 示區域Pl的面積相同或稍大的值。另一方面，黑矩陣部IlS的面積被選擇為與非有效顯示 區域P2相同或稍小的值。另外，在圖2中，為了使相鄰的像素的邊界部明顯，雖然以虛線表 示與相鄰的像素相應的2個黑矩陣部lis之間的邊界線，但是在實際的彩色濾光層11中， 不存在黑矩陣部lis之間的邊界線。另外，在顯示元件10中，通過作為上述分隔壁的肋14a、14b，按像素區域P單位將 顯示用空間S分隔。S卩，在顯示元件10中，如圖3所例示的那樣，各個像素的顯示用空間S 被互相相對的2個肋1 和互相相對的2個肋14b劃分。進而，在顯示元件10中，通過肋 14a、14b防止導電性液體16流入相鄰的像素區域P的顯示用空間S的內部。S卩，在肋14a、 14b中例如使用光固化性樹脂，為了防止導電性液體16在相鄰的像素之間流入流出，對於 這些肋14a、14b，決定從電介質層13起的突出高度。另外，在上述的說明之外，例如也可以在下部基板3上按像素單位設置構成為框 形狀的肋代替肋14a、14b。另外，也可以使上述構成為框狀的肋的前端部緊貼於上部基板2 一側，以氣密地隔開相鄰的像素區域P彼此。在這樣使肋的前端部緊貼在上部基板2 —側 時，通過以貫通該肋的方式設置信號電極4，在顯示用空間S的內部設置信號電極4即可。在防水膜12.、15中，使用透明的合成樹脂，優選使用施加電壓時相對於導電性液 體16成為親水層的、例如氟類樹脂。由此，在顯示元件10中，能夠使上部基板2和下部基 板3的顯示用空間S側的各個表面側與導電性液體16之間的溼潤(沾溼)性(接觸角) 大幅變化，能夠實現導電性液體16的移動速度的高速化。另外，電介質層13由透明的電介 質膜構成，該透明的電介質膜例如含有聚對二甲苯(Parylene)、氮化矽、氧化鉿、氧化鋅、二 氧化鈦或氧化鋁。在參照電極5和掃描電極6中使用氧化銦(ITO)、氧化錫(SnO2)或氧化鋅(ΑΖ0、 GZO或ΙΖ0)等透明的電極材料。通過濺射法等公知的成膜方法，在下部基板3上呈帶狀地10形成這些參照電極5和掃描電極6。在信號電極4中使用以與X方向平行的方式配置的線狀配線。另外，信號電極4 在防水膜12上以通過各個像素區域P的Y方向的大致中心部的方式設置，該信號電極4插 通導電性液體16，直接接觸該導電性液體16。由此，在顯示元件10中，能夠實現進行顯示 動作時的導電性液體16的響應性的提高。另外，在信號電極4的表面，疊層有例如由氟類樹脂形成的透明的防水膜(未圖 示)，使導電性液體16光滑地移動。但是，該防水膜不與信號電極4和導電性液體16電絕 緣，不阻礙提高導電性液體16的響應性。另外，在上述的說明之外，也可以在上部基板2的非顯示面側的表面上依次疊層 彩色濾光層11、信號電極4以及防水膜12。另外，在該信號電極4中使用相對於導電性液體16在電化學特性上非活性的材 料，即使在對該信號電極4施加上述信號電壓Vd (例如，40V)時，也儘量與導電性液體16不 發生電化學反應。由此，通過防止信號電極4發生電分解，能夠提高顯示元件10的可靠性 和壽命。具體來說，在信號電極4中使用至少含有金、銀、銅、鉬和鈀中的一種的電極材料。 另外，通過在彩色濾光層11上固定由上述金屬材料形成的細線，或使用絲網印刷法等在彩 色濾光層11上載置含有金屬材料的導電性膏材料等墨(ink)材料等形成信號電極4。進而，在信號電極4中，其形狀使用設置在像素的有效顯示區域Pl的下方的參照 電極5的透過率被決定。具體來說，在信號電極4中，根據75 % 95 %左右的參照電極5的 透過率，以有效顯示區域Pl上的信號電極4的佔有面積相對於該有效顯示區域Pl的面積 的比是30%以下，優選是10%以下，更優選5%以下，以這種方式決定信號電極4的形狀。在以上述方式構成的顯示元件10的各個像素中，如圖4(a)所例示的那樣，若導電 性液體16被保持在彩色濾光部Ilr和參照電極5之間，則來自背光源18的光被電性液體 16遮蔽(遮光)，顯示黑色(進行非CF著色顯示)。另一方面，如圖4(b)所例示的那樣，若 導電性液體16被保持在黑矩陣部lis和掃描電極6之間，則來自背光源18的光不被導電 性液體16遮蔽，通過彩色濾光部1 Ir，顯示紅色(進行CF著色顯示)。在此，參照圖5 圖8，對於以上述方式構成的本實施方式的圖像顯示裝置1的顯 示動作進行具體的說明。首先，使用圖5，對於圖像顯示裝置1的基本動作進行說明。圖5是說明上述圖像顯示裝置的動作例的圖。在圖5中，參照驅動器8和掃描驅動器9，在例如在從該圖5的左側朝向右側的規 定的掃描方向上，對參照電極5和掃描電極6作為參照電壓Vr和掃描電壓Vs分別依次施 加上述選擇電壓。具體來說，參照驅動器8和掃描驅動器9，分別對參照電極5和掃描電極 6依次施加H電壓(第一電壓)和L電壓(第二電壓)作為選擇電壓，進行選擇線的掃描 動作。另外，該選擇線中，信號驅動器7根據來自外部的圖像輸入信號，向對應的信號電極 4施加作為信號電壓Vd的H電壓或L電壓。由此，在選擇線的各個像素中，導電性液體16 被移動至有效顯示區域Pl側或非有效顯示區域P2側，顯示面側的顯示色被改變。另一方面，參照驅動器8和掃描驅動器9，對於非選擇線、即剩餘的全部的參照電 極5和掃描電極6分別施加上述非選擇電壓作為參照電壓Vr和掃描電壓Vs。具體來說，參照驅動器8和掃描驅動器9對剩餘的全部的參照電極5和掃描電極6施加例如上述M電壓 作為非選擇電壓。由此，在非選擇線的各個像素中，導電性液體16在有效顯示區域Pl側或 非有效顯示區域P2側不會發生不必要的變動而靜止，顯示面側的顯示色不被改變。在進行上述那樣的顯示動作時，對參照電極5、掃描電極6和信號電極4施加的 施加電壓的組合為表1所示的內容。進而，導電性液體16的動作以及顯示面側的顯示色， 如表1所示，對應施加電壓。另外，在表1中，將H電壓、L電壓和M電壓分別略記為「H」、 「L」、「M」 (在後面表2中也相同)。另外，H電壓、L電壓以及M電壓的具體的值分別是例如 +7V、-7V 和 OV0(表1)參照電極掃描電極信號電極導電性液體的動作以及顯示面側的 顯示色選擇線HLH向掃描電極側移動、 進行CF著色顯示L向參照電極側移動、 顯示黑色非選擇線MMH靜止(不移動) 顯示黑色或進行CF著色顯示L(選擇線的動作)在選擇線中，在對信號電極4例如施加H電壓時，在參照電極5和信號電極4之間 均施加H電壓，因此在這些參照電極5和信號電極4之間不產生電位差。另一方面，在信 號電極4和掃描電極6之間，因為對掃描電極6施加L電壓，所以成為產生電位差的狀態。 因此，導電性液體16在顯示用空間S的內部向相對於信號電極4產生電位差的掃描電極6 一側移動。其結果是，如圖4(b)所例示的那樣，導電性液體16成為移動至非有效顯示區域 P2側的狀態，使油17移動至參照電極5 —側，容許來自背光源18的照明光到達彩色濾光部 Ilr0由此，顯示面側的顯示色通過彩色濾光部Ilr成為顯示紅色(進行CF著色顯示)的 狀態。另外，在圖像顯示裝置1中，在相鄰的RGB的3個全像素中，那些導電性液體16移動 至非有效顯示區域P2側，當進行CF著色顯示時，來自該RGB像素的紅色光、綠色光和藍色 光混和成白色光，顯示白色。另一方面，在選擇線中，在對信號電極4施加L電壓時，在參照電極5和信號電極4 之間產生電位差，在信號電極4和掃描電極6之間不產生電位差。因此，導電性液體16在顯 示用空間S的內部向相對於信號電極4產生了電位差的參照電極5 —側移動。其結果是， 如圖4(a)所例示的那樣，導電性液體16成為移動至有效顯示區域Pl側的狀態，阻止來自 背光源18的照明光到達彩色濾光部llr。由此，顯示面側的顯示色通過導電性液體16成為 顯示黑色(非CF著色顯示)的狀態。(非選擇線的動作)在非選擇線中，在對信號電極4例如施加H電壓時，導電性液體16被維持在靜止 於現狀的位置的狀態，維持現狀的顯示色。即，這是因為由於對參照電極5和掃描電極6雙方都施加M電壓，因此參照電極5和信號電極4之間的電位差以及掃描電極6和信號電 極4之間的電位差，均是相同的電位差。其結果是，顯示色被維持為不從現狀的黑色顯示或 CF著色顯示改變的狀態。同樣，在非選擇線中，即使在對信號電極4施加L電壓時，導電性液體16也被維持 在靜止於現狀的位置的狀態，維持現狀的顯示色。即，這是因為由於對參照電極5和掃描 電極6雙方都施加M電壓，因此參照電極5和信號電極4之間的電位差以及掃描電極6和 信號電極4之間的電位差，是相同的電位差。如上所述，在非選擇線中，信號電極4即使是H電壓和L電壓中的任一電壓，導電 性液體16也不移動而靜止，顯示面側的顯示色不變化。另一方面，在選擇線中，根據向信號電極4施加的電壓，如上所述，能夠使導電性 液體16移動，能夠使顯示面側的顯示色改變。另外，在圖像顯示裝置1中，通過表1所示的施加電壓的組合，選擇線上的各個像 素的顯示色，例如如圖5所示，按照向與各像素對應的信號電極4施加的電壓，通過彩色濾 光部llr、l lg、llb為CF著色(紅色、綠色或藍色)或通過導電性液體16為非CF著色(黑 色)。另外，在參照驅動器8和掃描驅動器9分別對參照電極5和掃描電極6的選擇線，例 如進行從圖5的左側起向右側的掃描動作時，圖像顯示裝置1的顯示部中的各個像素的顯 示色也從該圖5的左側起向右側依次變化。因此，通過參照驅動器8和掃描驅動器9高速 進行選擇線的掃描動作，由此，在圖像顯示裝置1中，能夠使顯示部中的各個像素的顯示色 也高速變化。進而，通過與選擇線的掃描動作同步地向信號電極4施加信號電壓Vd，在圖像 顯示裝置1中，根據來自外部的圖像輸入信號，能夠顯示包含活動圖像的各種信息。另外，向參照電極5、掃描電極6和信號電極4施加的電壓的組合，並不限定於表 1，也可以是表2所示的方式。(表2)
權利要求
1.一種顯示元件，其特徵在於包括設置在顯示面一側的第一基板；第二基板，該第二基板設置在所述第一基板的 非顯示面一側，與該第一基板之間形成規定的顯示用空間；對所述顯示用空間設定的有效 顯示區域和非有效顯示區域；和導電性液體，該導電性液體被密封在所述顯示用空間的內 部，能夠移動至所述有效顯示區域一側或所述非有效顯示區域一側，通過使所述導電性液 體移動，能夠改變所述顯示面一側的顯示色， 所述顯示元件還包括信號電極，其以與所述導電性液體接觸的方式，設置在所述顯示用空間的內部； 參照電極，其設置在所述有效顯示區域一側和所述非有效顯示區域一側中的一側，並 且以與所述導電性液體電絕緣的狀態，設置在所述第一基板和所述第二基板中的一個基板 的一側；和掃描電極，其設置在所述有效顯示區域一側和所述非有效顯示區域一側中的另一側， 並且以與所述導電性液體和所述參照電極電絕緣的狀態，設置在所述第一基板和所述第二 基板中的一個基板的一側，其中，所述信號電極構成為，能夠施加第一電壓與第二電壓之間的規定的電壓範圍內的電壓，所述參照電極構成為，能夠施加所述第一電壓或所述第二電壓， 所述掃描電極構成為，能夠施加所述第一電壓或所述第二電壓，並且在所述參照電極 被施加所述第一電壓和所述第二電壓中的一方的電壓時，被施加所述第一電壓和所述第二 電壓中的另一方的電壓，在對所述參照電極施加所述第一電壓和所述第二電壓中的任一方的電壓的規定期間 內，對所述信號電極施加作為所述第一電壓與所述第二電壓的中間的電壓的中間電壓和所 述中間電壓以外的電壓。
2.如權利要求1所述的顯示元件，其特徵在於 沿規定的排列方向設置有多個所述信號電極，多個所述參照電極和多個所述掃描電極相互交替地設置，且與多個所述信號電極交叉，所述顯示元件包括信號電壓施加部，其與多個所述信號電極連接，並且根據在所述顯示面一側顯示的信 息，對多個所述信號電極中的各個信號電極施加規定的電壓範圍內的信號電壓；參照電壓施加部，其與多個所述參照電極連接，並且對多個所述參照電極中的各個參 照電極施加選擇電壓和非選擇電壓中的一方的電壓，其中，該選擇電壓是容許所述導電性 液體根據所述信號電壓在所述顯示用空間的內部移動的電壓，該非選擇電壓是阻止所述導 電性液體在所述顯示用空間的內部移動的電壓；和掃描電壓施加部，其與多個所述掃描電極連接，並且對多個所述掃描電極中的各個掃 描電極施加選擇電壓和非選擇電壓中的一方的電壓，其中，該選擇電壓是容許所述導電性 液體根據所述信號電壓在所述顯示用空間的內部移動的電壓，該非選擇電壓是阻止所述導 電性液體在所述顯示用空間的內部移動的電壓。
3.如權利要求1或2所述的顯示元件，其特徵在於以使得所述規定期間的結束時刻與所述中間電壓以外的電壓的施加期間的結束時刻 一致的方式，向所述信號電極施加該中間電壓以外的電壓。
4.如權利要求1 3中任一項所述的顯示元件，其特徵在於 所述中間電壓以外的電壓是所述第一電壓或所述第二電壓。
5.如權利要求1 4中任一項所述的顯示元件，其特徵在於 多個像素區域設置在所述顯示面一側，多個所述像素區域中的各個像素區域設置在所述信號電極與所述掃描電極的交叉部 單位，並且，在所述像素區域中的各個像素區域，所述顯示用空間被分隔壁分開。
6.如權利要求5所述的顯示元件，其特徵在於多個所述像素區域根據在所述顯示面一側能夠進行全彩色顯示的多種顏色分別設置。
7.如權利要求1 6中任一項所述的顯示元件，其特徵在於在所述顯示用空間的內部密封有與所述導電性液體不混合的絕緣性液體，該絕緣性液 體能夠在該顯示用空間的內部移動。
8.如權利要求1 7中任一項所述的顯示元件，其特徵在於 在所述參照電極和所述掃描電極的表面上疊層有電介質層。
9.如權利要求1 8中任一項所述的顯示元件，其特徵在於所述非有效顯示區域利用在所述第一基板和所述第二基板中的一個基板的一側設置 的遮光膜被設定，所述有效顯示區域利用在所述遮光膜上形成的開口部被設定。
10.一種電氣設備，其特徵在於包括顯示包含文字和圖像的信息的顯示部，在所述顯示部使用權利要求1 9中任一項所述的顯示元件。
全文摘要
本發明的目的在於提供能夠高精度地顯示中間灰度的、顯示品質有益的電潤溼方式的顯示元件。顯示元件(10)包括上部基板(第一基板)(2)、下部基板(第二基板)(3)和密封於在上部基板(2)和下部基板(3)之間形成的顯示用空間(S)的內部的導電性液體(16)，該導電性液體(16)能夠移動至有效顯示區域(P1)一側或非有效顯示區域(P2)一側，在顯示元件(10)中設置有信號電極(4)、參照電極(5)和掃描電極(6)。信號驅動器(7)根據在掃描動作的選擇期間(T)中應顯示的信息的中間灰度的灰度等級，決定能夠移動導電性液體(16)的L電壓的施加期間(tm)和能夠使導電性液體(16)靜止的M電壓的施加期間(ts)。在掃描動作的選擇期間(T)內，通過改變對信號電極(4)施加的M電壓的施加時間(ts)和L電壓(中間電壓以外的電壓)的施加期間(tm)，進行中間灰度的顯示。
文檔編號G02F1/17GK102057325SQ20098012160
公開日2011年5月11日 申請日期2009年4月30日 優先權日2008年8月5日
發明者出口和廣, 寺西知子, 松岡俊樹 申請人:夏普株式會社