表示装置および電子機器
【課題】安定な液体移送と迅速な書き換えが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】下層に複数の液体供給路３５，３６，３７等があり、上層に側壁６に囲まれた画素２２が画成されている。そして、スイッチ部を介して下層流路から上層の画素２２へインク注入を行うことで表示が可能となる。インク注入動作はスイッチ部の濡れ性を電圧調整して行う。そのため、走査電極４３とスイッチ電極５６が設けられている。スイッチ部は、画素２２の部分を含む上層流路に設けられた撥液体柱８から構成される。
【解決手段】下層に複数の液体供給路３５，３６，３７等があり、上層に側壁６に囲まれた画素２２が画成されている。そして、スイッチ部を介して下層流路から上層の画素２２へインク注入を行うことで表示が可能となる。インク注入動作はスイッチ部の濡れ性を電圧調整して行う。そのため、走査電極４３とスイッチ電極５６が設けられている。スイッチ部は、画素２２の部分を含む上層流路に設けられた撥液体柱８から構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を用いて画像を表示する表示装置に関し、特にメモリー性を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、広告等の目的のために印刷物が広く用いられている。印刷物は照明が存在しない場合には視認できないものの、電力等を消費せずフルカラー印刷などが可能である。また、大量に印刷することが可能であり、安価である。しかし、頻繁に印刷内容を変える場合には、印刷工程から掲示までの時間が長く、短期間に対応することができない。
【０００３】
これを補うものとして、低消費電力型の表示装置が模索されている。この一例として、電気泳動現象を用いた表示装置を挙げることができる。しかし、この表示装置は白黒表示できるもののカラー表示に課題を有する。カラー表示の際には、上記の表示装置にカラーフィルタアレイ基板を付加してカラー表示するか、異なる色を発色する複数の表示装置を積層するかの手法が採られる。しかし、カラーフィルタアレイ基板を用いる場合には、白表示輝度が暗くなるという課題を有し、フルカラー表示などには十分な明るさの表示画面を得ることができない。一方、複数の表示装置を積層した場合は、構成が複雑であり、表示装置の個数が増加するため高価であるという課題を有する。
【０００４】
以上のカラー化の限界を克服するものとして、特許文献１に示されるような表示装置が提案されている。図４６を用いて、この表示装置の動作を説明する。表示装置は、画像表示板７２と、セグメント流体列を形成するユニット（以下、セグメント流体列形成ユニットと称す）７１とから概ね構成される。セグメント流体列形成ユニット７１中では、複数の着色流体を混合することにより、所望の色液体が形成される。この所望の色液体と分断流体を交互にセグメント流体列形成ユニット７１から流路中に排出することにより、セグメント流体列が形成される。画像表示板７１は、曲がりくねった一本の流路１を有している。この流路１中をセグメント流体列が、セグメント流体列形成ユニット７１の排出動作によって移動して行き、所望の表示位置に到達したときに排出動作が停止する。これによって、画像表示板７２に所望の画像を形成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８４１６６号公報（図４、図５、段落［００３４］参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された表示装置は、以下の課題を有する。
【０００７】
特許文献１の段落［００３４］の記載によると、図４７に示される分断流体７３としては、表示を担う液体４に対して相溶性の無い液体が推奨されている。この液体列がポンプで加圧されて所望の位置に移動することで所定の表示画像が得られるときに、画素情報を担う液体（以下、画素情報液体と称す）どうしが混合することを避けるためには、上記分断流体の挿入が不可欠となっている。しかし、後方からのポンプ加圧では、液体列断面方向での均一な加圧が期待できない。その結果、加圧方向７４への液体移動が進行するに伴い、図４７に示すように、画素情報液体どうしの混合が生じる。この混合は、画像表示板中の流路が長い場合には、より深刻な問題となる。
【０００８】
また、特許文献１の段落［００３４］の記載では、分断流体としては、気体でも可能とされている。しかし、気体は加圧すると圧縮されるため、容易にその体積を変える。このため、画素情報液体どうしの混合を避けるためには、気体の使用は好ましくない。
【０００９】
以上のように、特許文献１に開示された技術では、画素情報液体と分断流体が交互に配された列状の流体（以下、画素情報液体列と称す）を安定な状態で移動させることが困難である。
【００１０】
そこで、分断流体の量を多くし、画素情報液体間の間隔を大きくとることで、画素情報液体列の混合を避けることができるように思われる。
【００１１】
しかし、この場合には、分断流体の体積が増加するため、画像表示板における画素情報液体の体積比が低下する。このため、表示に供せられる画素領域の面積比が低下し、表示画像が暗くなるという課題を有している。
【００１２】
本発明の主目的は、画像表示のための液滴移送中において、画素を担う液滴同士が混ざることなく移送可能な表示装置を提供することになる。また、移送中の液滴混合の課題以外の、上記の課題を解決することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の表示装置は、液体を収納できる液室からなる画素と、液体の流通と遮断を制御するスイッチと、該画素に前記スイッチを介して接続された液体供給路および液体排出路と、該画素内に設置され、該画素の内外へ液体の移送を行なう液体移送手段と、を備えることで、上記の主目的を達成できる。つまり、この構成によれば、画素を担う液滴どうしをスイッチで分断できるので、液滴移送中に液滴同士が混ざらない。
【００１４】
上記の表示装置において、上記の画素が複数配置されており、該画素の各々に接続された液体供給路は液体供給源から分岐した液体供給路であり、該画素の各々に接続された液体排出路は１つの液体排出溜めに纏められている。この構成によれば、複数の画素を用いた２次元画像の形成が迅速に行なえる。また、画像の消去も迅速に行える。
【００１５】
さらに、この表示装置の場合、複数の液体供給源を有し、当該複数の液体供給源の各々から分岐した複数の液体供給路が画素の各々に接続されているものが好ましい。この構成によれば、より迅速に任意色のカラー表示画像の生成を行うことが可能となる。
【００１６】
また、以上の表示装置は、上記の画素が配置された領域の下層に液体供給路が配置されており、各液体供給路と各画素との間に配置されたスイッチの各々をマルチプレックス駆動するためのマトリクス電極を有することが望ましい。
【００１７】
以上のような表示装置に用いられるスイッチは、流れ方向に物理的に開口するとともに撥液体性表面を有する構造物からなり、該構造物への印加電圧の有無により前記構造物の撥液体性が調整されて液体の流通と遮断を制御するものが好適である。このスイッチを用いることにより、スイッチ内に液体を残存させることなく、液体を分断することが可能となる。また、スイッチ間の画素に液滴が留まるため、表示状態にメモリー性を持たせることが可能となる。
【００１８】
以上のような表示装置に用いられるスイッチの、流れ方向の開口部は１箇所、あるいは２箇所存在していることが好ましい。これにより、開口部が多数存在する場合に比べ、液体がスイッチを通過しやすくなるため、スイッチ動作に必要な印加電圧の低減と表示速度の向上とが可能となる。
【００１９】
また、本発明に用いられる液体移送手段が、スイッチをなす構造物の撥液体性表面と画素内壁を覆う撥液体性表面とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されていることが好ましい。あるいは、液体に帯電粒子が分散された液体を用いる場合、液体移送手段は、スイッチをなす構造物の撥液体性表面と該スイッチ以外の流路部とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されていることが好ましい。つまり、電界印加手段によって電界を印加する位置を液体移送方向に順々に切替えていくことで、安定に液滴を移動させることができる。
【００２０】
また、本発明に用いられる電界印加手段は、表示面に平行な方向に電界を印加させられる櫛歯状電極であってもよい。この構成によれば、容易に電極間隔を狭くすることができるので、撥液体性制御のための印加電圧の低減が可能となる。
【００２１】
以上のような表示装置を用いることにより、頻繁に内容を書き換えるような用途に対応したフルカラー表示できる電子機器が提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画像表示のための液滴移送中において、画素を担う液滴同士が混ざることなく、安定に液体移送が可能である。スイッチにより画素部に液体を留めることができるため、表示状態にメモリー性を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の表示装置の基本構成を示す平面図である。
【図２】本発明の表示装置の基本構成の応用を示す平面図である。
【図３】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図４】図３の画素部分の断面図である。
【図５】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図６】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図７】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図８】本発明の表示装置に備わるスイッチの機能を説明するための断面図である。
【図９】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１２】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明の表示装置における流路内の液体の移送を説明する断面図である。
【図１４】本発明の表示装置における流路内の液体の移送を説明する断面図である。
【図１５】図７の構成の更なる応用を説明する平面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ'断面図である。
【図１７】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図１８】図１７に電極を重ね書きした平面図である。
【図１９】図１７の表示装置の書き込み動作を説明する図で、（ａ）は各電極への電圧印加のタイミングチャート、（ｂ）はその印加タイミングによる液滴の様子を示す平面図である。
【図２０】図１７の表示装置の消去動作を説明する図である。
【図２１】本発明の表示装置を適用した電子機器の例を示す図である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態を説明するための平面図である。
【図２３】図２２の形態に適用できる液体移送手段の例を示す断面図である。
【図２４】図２２の形態の液体移送経路に好適な構成例を示す断面図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態を説明するための平面図である。
【図２６】本発明に用いられる液滴混合手段の構成例を示す概略平面図である。
【図２７】液体混合手段のより詳細な構成例を示す概略平面図である。
【図２８】本発明の第２の実施の形態に用いられる液体混合素子において、流路が交差する場合の取り扱いを説明する図である。
【図２９】本発明の第３の実施の形態を説明するための平面図である。
【図３０】図２９のＡ−Ａ'断面図である。
【図３１】第３の実施の形態の表示装置に用いられる電極レイアウトと比較するための図である。
【図３２】第３の実施の形態の表示装置に用いられる電極レイアウトを説明する図である。
【図３３】本発明の第４の実施の形態を説明するための平面図である。
【図３４】図３３のＢ−Ｂ'断面図である。
【図３５】第４の実施の形態の表示装置を構成する上層基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３６】第４の実施の形態の表示装置を構成する中層基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３７】第４の実施の形態の表示装置を構成する下層基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３８】第４の実施の形態の表示装置の製造方法を説明する工程図である。
【図３９】第５の実施の形態の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図４０】図３９のスイッチを液体が通過するときのメニスカスを説明する概略正面図である。
【図４１】図９のスイッチを液体が通過するときのメニスカスを説明する概略正面図である。
【図４２】第５の実施の形態の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図４３】図４２のスイッチを液体が通過するときのメニスカスを説明する概略正面図である。
【図４４】第６の実施の形態の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図４５】櫛歯電極の形状を説明する概略正面図である。
【図４６】従来の表示装置の構成を説明する平面図である。
【図４７】従来の表示装置の課題を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
まず、本発明の表示装置の基本構成および、その応用例について図を用いて説明する。なお、下記の説明において同一の機能部には同一符号を用いている。
【００２５】
図１に本発明の基本構成を示す。本発明の表示装置において、表示画像を構成する画素２２は、液体を収容できる液室からなる。そして、このような画素２２に、液体供給路１９および液体排出路４６がスイッチ３を介して接続されている。液体供給路１９、液体排出路４６および画素２２は共に、側壁と上面および下面で囲われて、流路を形成している。スイッチ３は、流路における液体の流通と遮断を制御するものである。さらに、画素２２の内外へ液体の移送は液体移送手段１８によって行なわれる。
【００２６】
このような装置の表示動作の概要を説明する。例えば、画素２２の上面を透明に構成し下面を白色に塗装しておき、着色した液体（インク）を画素２２内に導入することで画素２２を色変化させて表示動作を行う。着色液体は、液体供給路１９から供給される。スイッチ３は、液体供給路１９からの液体を遮断している。図左側のスイッチ３を開放すると、液体供給路１９より画素２２内に液体が供給される。画素２２内に進入した液体は、図右側の閉じているスイッチ３の手前まで進入する。この後、図左のスイッチ３を閉じる。この結果、画素２２内の液体は閉じ込められるため、左右のスイッチ３が開放されない限り、画素２２内に留まることになる。以上のようにして、メモリー性を有する表示状態を作り出すことができる。
【００２７】
画素２２内の液体を排出する際は、以下のように行う。図左側のスイッチ３を閉じたまま、図右側のスイッチ３を開放する。この結果、毛細管現象により、画素２２内より液体排出路４６へ液体を排出することができる。しかし、画素２２内から完全に液体を排出するためには、液体移送手段１８を同時に用いる必要がある。これら、スイッチ３の構成や液体移送手段１８の構成に関しては、後述する。
【００２８】
次に、図２を用いて、上記の基本構成の応用を説明する。
【００２９】
この図に示す装置は、図１の単位を直列に接続したものである。すなわち、液体が図左から右へと移送されていくように、上流の画素２２の液体排出路４６がすぐ下流の画素２２の液体供給路１９と接続されている。また、画素間の接続路には、液体移送手段１８が配置されている。図２では、最左端の液体供給路１９から供給された液体は、スイッチ３の開放に応じて画素２２内に進入する。この後、画素２２内から液体を排出する際には、画素と画素間の接続路とに設けられた液体移送手段１８が用いられる。以上のようにして、液体は画素あるいは画素間の接続路へと移送されていく。本発明においては、特許文献１に開示された技術とは異なり、液体はスイッチ３によって分断されている。このため、特許文献１に述べられているような分断流体を必要としない。この結果、使用する液体量を少なくすることができる。また、スイッチ３で液体が分断されているため、液体移送時に液界面が不安定になり各液体が混合してしまう虞がなく、安定な液体移送が可能である。また、直列接続した画素２２を図４６に示すような蛇行形状に配置することにより、表示画面を構成することができる。
【００３０】
次に、図３および４を用いて、上記の基本構成の更なる応用を説明する。
【００３１】
この図に示す表示装置は、流路１と、スイッチ３と、流路１の一端部にスイッチ３を介して接続された液体混合手段２１とを含む。流路１の一部が液体を収容する画素２２となっている。液体混合手段２１は、液体Ａと液体Ｂを供給する二本の供給路１９，２０の各々から液体を導き入れて混合する領域である。これにより、所望の色の着色液体を得ることができる。図３では、１つの液体混合手段２１と２本の液体供給路１９，２０しか示していないが、これらの数は限定されない。例えば、赤、青、緑および透明液体の４種類の液体や、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒の４種類の液体を混合することにより、任意の色の着色液体を得ることが可能である。この後、スイッチ３を開放することで、着色液体を、画素２２を含む流路１に送ることができる。
【００３２】
この構成では、液体混合手段２１と流路１をスイッチ３を介して接続することにより、液体の混合動作タイミングと移送動作を時間的に分けることができ、安定な液体混合と安定な液体移送を実現することができる。
【００３３】
また、流路１の一部は、着色流体を収容する画素２２となっている。図３では、画素２２が矢印形状のシンボルとして形成されている。したがって、画素２２に着色液体を流入することにより、任意の色の矢印表示を得ることができる。画素２２に対応する流路内面をそれ以外の部分の色と一致させておく。こうしておくと、画素２２に着色液体が流入されない場合には、画素２２の部分とこれ以外の部分との区別ができないため、矢印形状のシンボルが認識されない。一方、画素２２に着色液体が流入した場合には、画素２２の部分の色が他と変わるため、矢印形状のシンボルを認識することができる。特に、液体混合手段２１での液体Ａと液体Ｂの混合比率を変えることにより、任意色の着色液体を生成し任意色の表示を行わせることができる。
【００３４】
図４に図３の画素部分の断面図を示す。画素２２は、白色反射体５９を有する基板７７と透明基板７８の間隙として形成されている。画素２２以外の部分では、透明側壁６３を介して上下の基板７７，７８が張り合わされている。図４（ａ）に示す状態では、画素２２内に着色液体が導入されておらず、画素領域と非画素領域は白色を呈している。図４（ｂ）では、画素領域に着色液体が導入されているため、画素領域と非画素領域が異なる色を呈する。
【００３５】
図３では、画素２２が矢印形状のシンボルとして形成されている。したがって画素２２に着色液体が流入されない場合には、画素領域と非画素領域との区別ができないため、矢印形状のシンボルが認識されない。一方、画素２２に着色液体が流入した場合には、画素領域の色が他と異なるため、矢印形状のシンボルを認識することができる。
【００３６】
なお、液体混合手段２１を図２の構成と組み合わせることもできる。これを図５に示す。但し、図５では、液体移送手段１８を割愛している。図５の表示装置では、流路１の複数の部分に画素２２が画成され、隣り合う画素２２間にスイッチ３が設けられている。この構成によると、スイッチ３の開閉動作を制御することにより、液体混合素子２１で混合された任意の着色液体を図左から右方向の画素２２へ転送することができる。したがって、一方向にドットを表示させることが可能となる。また、図４６に示された従来例のように、１本の流路１を蛇行させて画素２２を２次元的に配置することにより、マトリックス表示が可能となる。さらに、流路１の終端の画素２２には液体を排出する排出路４６がスイッチ３を介して接続されている。このため、画像を消去したい場合には、スイッチ３を開放し、各画素２２内の液体を液体排出路４６へ排出することができる。
【００３７】
また、本発明では、図５の構成を画素行もしくは画素列ごとに配置することにより、マトリックス表示を行える表示画面を構成することも可能である。この構成を示した図が図６である。すなわち、ドットマトリックス型の表示画面を形成する場合は、表示画面の各画素行もしくは各画素列に、図６に示すように画素２２とスイッチ３と液体混合手段２１などを直線的に配置する。これにより、図５の構成で１本の流路１を蛇行させて２次元表示を可能にする場合と比較して、移送距離を短くすることができ、より早い画面の更新が可能となる。なお、図６では、画素行毎に図５の表示装置を配置する構成を示したが、その配置及び画素数は図に限定されない。
【００３８】
次に、図７を用いて、上記の基本構成の更に別の応用を説明する。図２〜６に示した構成では、一本の流路で接続された画素群の一端で所望の色の液滴を生成し、当該流路の各画素領域に順次液体を移送して画像表示を行っている。これに対し、図７に示す構成では、表示画面を構成する複数の画素２２が二次元的（マトリックス状）に配置され、画素２２毎に液体供給路（液体供給路１９Ａ、液体供給路１９Ｂ２０）が直接接続されている。さらに、各画素２２と各供給路１９Ａ，１９Ｂの接続部にはスイッチ３が配設されている。これにより、より迅速に画素２２への液体供給が可能となる。つまり、本構成では、各画素２２で液体混合を行う。また、図示していないが、画素２２内には液体移送手段１８が備えられている。
【００３９】
さらに、各画素２２には液体を排出する液体排出路４６がスイッチ３を介して接続されている。このため、表示した画像を消去したい場合には、液体排出路４６のスイッチ３を開放し、液体移送手段（不図示）を動作させることにより、画素２２内の液体を液体排出路４６へ排出することができる。このように、各画素２２に液体排出路４６を接続することにより、より迅速に表示画像を消去することが可能となる。
【００４０】
また、図７では、各画素２２に対して液体供給路１９Ａ、液体供給路１９Ｂなどの複数の液体供給路がそれぞれスイッチ３を介して接続されている。そのため、各液体供給路１９，２０のスイッチ３を独立に制御することにより、一画素内に二種類の液体を任意の比率で注入することができる。これら液体供給路１９Ａおよび１９Ｂは、２種類の液体の液体供給源（不図示）の各々から分岐して各画素２２に接続されたものである。例えば、前記２種類の液体が異なる色を呈している場合、これら液体の注入比率を変えて、任意の混色を作り出すことができる。
【００４１】
尚、図７では、各液体供給源から分岐した複数の液体供給路１９Ａ，１９Ｂは、画素列方向に並んだ各画素２２と接続されている。また、液体排出路４６については各画素行に沿って配設され、画素行方向に並んだ各画素２２と接続されている。そして、液体排出路４６は下流側で１つの液体排出溜め（不図示）に纏められている。
【００４２】
次に、本発明に用いられるスイッチ３の機能を図８を用いて説明する。本発明では、図８に示すように、２枚の基板２間に形成された流路１中に、スイッチ３が配置される。スイッチ３は、それへの印加電圧のオンオフ動作により、液体４を通過させたり液体４の流通を遮断することができる。図８（ａ）の左端の流路１中の液体４は、オフ状態のスイッチ３で進行が阻止されている。この状態からスイッチ３をオン状態にすることにより、図８（ｂ）に示すように、流路１の中央部まで液体を誘導することができる。しかし、図右側のオフ状態のスイッチ３により、それより先への液体４の進行は妨げられることとなる。次に、図８（ｃ）に示すように、図左右のスイッチ３をオフにすることにより、液体４は流路１の中央部に閉じ込められる。次に、図８（ｄ）に示すように、図右側のスイッチ３をオンすることにより、中央部の液体４を右端の流路１まで誘導することができる。このように本発明においては、スイッチ部の動作により、液体の流通および停止を行うことができる。
【００４３】
本発明においては、スイッチ３をオフ状態にすると、その履歴に関係なく、スイッチ３に液体４は留まらない。すなわち、オフ状態のスイッチ３はスイッチ３の領域に液体４を残留させない。このため、一度スイッチ３を通過させると、液体４は分断される。以上のように本発明では、液体をスイッチ３によって分断することができる。この分断できる特性が、後で述べる液滴の安定な転送に必須である。
【００４４】
さらに、スイッチ３の、より詳細な構成例を図９、１０、１１、１２を用いて説明する。スイッチ３としては、流路１内に、流れ方向に物理的に開口した、撥液体性表面を有する構造物が配置された領域を適用できる。この構造物は、電圧供給により撥液体性を調整することができる。この例として、図９を挙げることができる。図９では２枚の基板２間に側壁６に囲まれた流路１が形成されている。流路１中には、撥液体性を有する柱（以下、撥液体柱と称す）８が互いに間隔を置いて形成されている。
【００４５】
撥液体柱８の材質は液体に応じて選ぶことができる。たとえば、液体が親水性の場合、撥液体柱８としては親油性の材質やフッ素系材質により作製することができる。また、液体が親油性の場合、フッ素系材質により撥液体柱８を作製することができる。あるいは、適当な材質で柱を形成後、表面改質をすることにより撥液体性を柱表面に持たせることもできる。いずれにしても、柱自体もしくは柱表面の材質を適当に選択することにより、撥液体柱８を作製することができる。このような撥液体柱８を密に流路１内の一部に配置することにより、スイッチ３として機能させることができる。電界に曝されていない撥液体柱８に流路１内の液体が接すると、このスイッチ３内に液体は侵入できない。
【００４６】
流路１の上下あるいは左右には電圧を印加する電極が用意される。図９では、電極７が流路１の上下に用意されている。いずれの電極配置にしても、撥液体柱８を電界に曝すことにより、撥液体柱８表面の撥液体性は低下する。このため、流路１内の液体が、撥液体柱８が配置された領域（スイッチ３）に進入することが可能となる。
【００４７】
液体がこのスイッチ３を越えて流路の向こう側に達した後、電極７への電圧供給を停止する。これにより、撥液体柱８の撥液体性が回復する。このため、スイッチ３内の液体は流路１の上流側と下流側に分断される。撥液体柱８を密に配置することにより、スイッチ３内に残留する液体は無くなる。
【００４８】
以上のように、本発明では、撥液体性表面を有する構造物を流路１中に配置し、その構造物の撥液体性を電極７間への印加電圧のオンオフ操作により調整することにより、スイッチ部にて液体の流通と遮断を実現することができる。
【００４９】
上記の撥液体性構造物の構造は、図９に示した円柱状に限らず、図１０のような角柱の構成でもよい。図９および図１０の構造は、フォトリソグラフィー工程や印刷工程などにより、作製することができる。
【００５０】
また、撥液体性構造物の構造は、図１１に示すような多孔質材９でもよい。たとえば、キセルゲルやパイロゲルといわれる化学物質で作製することが可能である。この場合も、流路１内に配置された多孔質材９はその上流側と下流側を物理的に連続な孔を通じて繋いでいる。但し、孔の表面自身は撥液体性を有している。このような撥液体性は前述と同様に電界印加によって調整可能である。
【００５１】
さらに、撥液体性構造物は図１２に示すような繊維材１０であってもかまわない。この場合、流路１内の所定のエリアに流路１に沿って繊維材１０が配置され、その上流側と下流側を繊維同士の間隙を通じて繋いでいる。繊維材１０の各繊維表面は撥液体性を有し、その撥液体性は前述と同様に電界印加によって調整可能である。
【００５２】
次に、本発明に用いられる液体移送手段１８について図１３を用いて説明する。図１３では、スイッチ３に撥液体柱８を用いた例を示している。そして、液体４を移送する流路内壁が、電界に曝すと撥液体性が低下する撥液体性表面３０となっており、液体移送手段１８が、スイッチ３や撥液体性表面３０に電界を印加できる電極から構成されている。この構成において、図１３（ａ）に示すように図左端の流路中に液体４の液滴が存在するとき、液滴は、撥液体柱８のために図右側へ進行できない。そこで、図左側の撥液体柱８（スイッチ３）と流路中央部（図左右の撥液体柱８に挟まれた流路部）とに対応する上下一対の電極である液体移送手段１８に電圧を印加すると、その領域の撥液体性が低下し、図１３（ｂ）に示すように液滴が流路中央部へ移動する。次に、上記の電圧印加を停止すれば、液滴は流路中央部に留まる（図１３（ｃ））。この状態は、電圧を印加しない限り維持される。すなわち、メモリー性が発現する。次に、図右側の撥液体柱８と流路右端部とに対応する上下一対の電極である液体移送手段１８に電圧を印加すると、その領域の撥液体性が低下する。これに加え、流路中央部はすでに撥液体化している。このため、液滴は速やかに流路中心部から流路右端部へと移動する。以上のように、電圧を印加する位置の切替え動作と流路内部のエレクトロ・ウェッティング現象を用いることにより、圧送ポンプ等を用いることなく、速やかな液滴の移送が可能となる。また、液滴移送前の流路部位中に液体が残留することも無くなる。さらに、２つのスイッチ部に挟まれた撥液体性表面を有する流路は、安定な液滴停止状態と確実な液滴転送を可能とする。
【００５３】
図２および図５の構成では、上記のような液体移送手段１８を少なくとも、画素２２と、画素２２間の接続路との夫々に対して備える必要がある。また、図１、図３および図７の構成では、少なくとも画素２２内に液体移送手段１８を備える必要がある。
【００５４】
また、上記のような撥液体性を利用した液体移送に限らず、本発明では、帯電粒子を分散した液体を電気泳動させて液体移送を行うことも可能である。例えば、図１４（ａ）を参照すると、帯電粒子分散液体８０の液滴が図左端の流路内に位置している。帯電粒子分散液体８０中には、帯電した微粒子が分散されている。その帯電極性は微粒子を選択することにより決めることができる。図１４では、スイッチ３に撥液体柱８を用いた例を示している。はじめに、図左側の撥液体柱８からなるスイッチ部に電界を印加し、当該スイッチを開放する。さらに、流路中央部（図左右の撥液体柱８に挟まれた流路部）の、液体移送手段である電極に電圧を印加する。この電圧極性に応じて、図１４（ｂ）に示すように帯電粒子分散液体８０は、流路中央部に進入する。この後、上記の両電圧印加を停止する。この結果、図１４（ｃ）に示すような、安定な液滴停止状態を得ることができる。再度、液滴を移送するためには、図右側のスイッチを開放し、図右端の流路部の液体移送手段に電圧を印加する。以上のようにして、液滴を電気泳動させて液体移送を行なう。本構成では、液体移送の駆動力として、電気泳動現象を用いているため、図１３の構成のように流路内壁を撥液体性表面で覆う必要がない。
【００５５】
次に、図１５および図１６を参照し、上述した図７の構成の更なる応用を説明する。図７の構成と相違する点は、各画素２２に直接繋がる液体供給路が、複数の画素２２からなる表示領域の下層に配設されていることである。
【００５６】
図１５はこの表示装置の平面配置を示している。図１６は、図１５のＡ−Ａ'断面の構造を示している。図１６から分かるように、本表示装置は液体供給路１９が下層に配置され、上層に画素２２が配置されている。図１５に示すように、下層では、液体供給源（不図示）から分岐した各液体供給路１９が画素列方向に配設されている。一方、上層では、画素２２は個別に側壁（点線で示す。）に囲われており、スイッチ３を介して液体排出路４６と接続されている。下層の液体供給路１９と上層の画素２２は、図１６に示すような断面構造で互いに接続されている。具体的には下層の液体供給路１９は液体孔３８を介して上層の画素２２と接続されている。液体孔３８の周辺にはスイッチ３が設けられている。画素２２の内壁は、電界に曝すと撥液体性が低下する撥液体性表面３０となっている。図１６では、撥液体柱からなるスイッチ３を図示している。図１６（ａ）に示すように、走査電極４３および信号電極８１に電圧が印加されていない状態では、下層の液体供給路１９中の液体は液体孔３８から上層へ盛り上がった液面を形成している。この液面レベルは、液体供給源の圧力を調整することにより制御することができる。走査電極４３と信号電極８１に電圧が印加されると、スイッチ３が開放される。これに従い、図１６（ｂ），（ｃ）に示すように、液体が画素２２内へ進入する。この後、電圧印加を停止すれば、図１６（ｄ）に示すように、スイッチ３により液体が分断される。以上のようにして、下層の液体供給路１９から上層の画素２２内へ適量の液体を供給することが可能となる。
【００５７】
図１５では、上層と下層の平面配置を透視する形で示している。液体孔３８周辺のスイッチ３を開閉するために、画素行を選択する走査電極４３と画素列を選択する信号電極８１がマトリクス状に配置されている。以上のような構成のため、走査電極４３を順次選択し、これに応じた信号を信号電極８１に加えることにより、所望の画素内に液体を注入することが可能となる。このようなマトリクス配置により、通常の表示装置のマルチプレックス駆動を用いることができる。
【００５８】
以上のように、本発明では各画素まで各液体の流路を用意することにより、表示動作させることが可能である。特に、画素から画素への液体の移送をさせる必要がないため、迅速に表示画面を作ることが可能である。
【００５９】
また、図１５に示したように、画素列毎に液体排出路４６を配置し、各画素２２とスイッチ３を介して接続させておく。この液体排出路４６は上層あるいは下層に配置することができる。また、液体排出路４６に接続されたスイッチ３を開閉するために、排出電極４４を画素列に沿って配置している。このため、画像を消去する場合、全走査電極と全排出電極に電圧を印加して液体排出路４６のスイッチ３を開放すれば、全画素内の液体を液体排出路４６に排出することができる。
【００６０】
次に、図１７〜２０を参照し、上述した図７の構成の更なる別の応用を説明する。図１５の構成では、一画素に一本の液体供給路が液体孔およびスイッチを介して接続されていた。これに対し、図１７に示す表示装置では、一画素に複数の液体供給路がそれぞれ液体孔およびスイッチを介して接続されている。具体的に図１７を参照すると、液体を収容できる液室である３つの画素２２（点線で囲まれた部位）が縦方向（列方向）に並んで配置されるとともに、それぞれの画素２２の区域が横方向（行方向）に延びている。そして、各画素２２に６本の液体供給路が６個のスイッチ３を介して接続されている。図１７では、３つの画素２２が形成された平面領域の下層に、赤色液体用の液体供給路Ｒ３４、緑色液体用の液体供給路Ｇ３６、青色液体用の液体供給路Ｂ３７、および３本の透明液体用の液体供給路Ｃ３５が配置されている。液体供給路の本数は、これに限るものではなく、必要な色数の液体供給路を配置することができる。図１７の表示装置では、赤、緑、青および透明液体で色の調整が可能であり、任意の色が生成可能である。また、液体色をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等に変更することも可能である。また、図１７に示すように、各液体供給路の、液体孔３８を有する部分に迂回路を設けている。これにより、各液体孔３８から液体が上層の画素２２内へ噴出しても、その噴出した部位よりも下流側の流路に液体を安定的に供給することができる。なお、図１７のＡ−Ａ'断面は、図１６に示した構造と同一のものでよい。
【００６１】
また、図１７に示す画素２２をマトリックス状に配置すれば、任意のカラー画像を表示することができる。
【００６２】
図１８は、図１７に電極構造を重ね書きした図である。図１８では、横方向（画素行方向）に延びる各画素に対応するよう３つの走査電極４３が配置されている。さらに、信号電極Ｒ３９，信号電極Ｇ４０，信号電極Ｂ４１，および３つの信号電極Ｃ４２が各色の液体供給路に沿って対応配置されている。これにより、各液体孔３８のスイッチ３が起動させられる。さらに、各画素に対する液体排出動作のための排出電極４４が、液体排出路４６に対応して配置されている。
【００６３】
図１８に示した各電極への電圧印加例を図１９に示す。走査電極Ｓ１からＳ３は、図１９（ａ）に示すよう、各タイミングで走査される。一方、信号電極Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の各々には、図１９（ａ）に示すような電圧が印加される。例えば、図１９（ａ）に示すように走査電極Ｓ１が選択されている第１タイミングでは、赤色液体（Ｒ）、緑色液体（Ｇ）、青色液体（Ｂ）の各液体供給路のスイッチ部３には十分な電圧が印加されない。一方、透明液体（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の液体供給路のスイッチ３では十分な電圧が印加される。このため、透明液体のみが画素内２２に放出される。したがって、画素２２の下地の色が白地の場合、図１９（ｂ）に示す第１行目の画素では白色が表示されることとなる。
【００６４】
一方、図１９（ａ）に示すように走査電極Ｓ２が選択されている第２タイミングでは、赤色、緑色および青色用の液体供給路のスイッチ３に電圧が印加され、３つの着色液体が画素領域に広がることとなる。この結果、図１９（ｂ）に示す第２行目の画素では黒表示が行われることとなる。
【００６５】
同様に、図１９（ａ）に示すように走査電極Ｓ３が選択されている第３タイミングにより、図１９（ｂ）に示すように赤色の液体のみが画素中に広がることとなり、赤表示が行われることとなる。
【００６６】
本構成によれば、画素領域の下層に液体供給用の流路を複数種類配置したことにより、図１７〜１９に示したように走査電極と信号電極をマトリクス状に配置することが可能となる。このため、このようなマトリクス電極の交点のスイッチ３をマルチプレックス駆動することが可能となる。
【００６７】
また、本構成によれば、画素部分に直接所望の混合比の液体を注入することが可能であり、任意色のカラー表示が可能である。以上の説明から分かるように、液体供給路の内面は、撥液体性表面である必要がない。むしろ、迅速な液体補給を行わせるためには、親液体性表面である方が望ましい。
【００６８】
以上、図１７の構成の各画素に対する書き込み動作について説明した。以下では、図２０を用いて消去動作について説明する。図１７の構成では、各画素の表示色を更新するには、一度溜まった画素中の液体を排出する必要がある。そこで、図１７及び図１８に示すような液体排出路４６、排出電極４４、および液体排出路４６用のスイッチ３が表示装置に設けられている。図２０では液体排出路４６は、他の液体供給路と同様に下層に設けられているが、上層に設けてもよい。
【００６９】
図２０では、すでに画素内に広がった着色液体をハッチング（斜線部）で示している。更に、図２０では、以降の説明のために各列の電極にＥ、Ｒ，Ｃ１，Ｇ，Ｃ２，Ｂ，Ｃ３と、各走査電極にＳ１，Ｓ２，Ｓ３と表記している。
【００７０】
図２０（ａ）は縦に並んだ３画素内すべてに液体に満たされている状態をハッチングで示している。画素内の液体を排出するために、走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をすべて同時に選択する。この後、電極Ｃ３以外の列電極Ｅ、Ｒ，Ｃ１，Ｇ，Ｃ２，Ｂと全走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との間に電圧を印加する。この結果、排出電極Ｅに対応したスイッチ３が開き、液体排出路４６への液体の排出が可能となる。液体排出路４６は表示装置外部へ延びている。一方、列電極Ｃ３付近の液体は、画素２２内面が撥液体性のために排除され、他の電圧印加されている列電極付近に移動する。この結果、図２０（ｂ）のハッチング領域に示すように、画素内の液体領域は左側へ移動する。この後、列電極Ｂと全走査電極間への電圧印加を停止する。すなわち、電極BとＣ３以外の列電極Ｅ、Ｒ，Ｃ１，Ｇ，Ｃ２と全走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との間に電圧を印加する。この結果、図２０（ｃ）に示すように、さらに画素内の液体領域は左側へ移動する。以下、同様の手順を繰り返して、液体領域を順次左方向に移動させて、最終的には図２０（ｄ）に示すように画素内の液体を液体排出路４６に排出することができる。
【００７１】
また、上記の図１〜２０に示した表示装置を用いて、図２１に示すような電子機器を製造することが可能である。図２１に示す電子機器４７では、アンテナ４９を搭載することで、表示装置４８で表示させる画像の書き込みデータを無線を介して、受信できるようにしてもよい。また、表示装置４８と前面あるいは背面に太陽電池５０を搭載して、表示装置４８の充電動作を自動で行わせるようにしてもよい。特に、表示装置４８の前面に、透明な太陽電池５０を搭載すると、表示装置４８の消費電力の一部を賄うこともできる。
【００７２】
また、表示装置４８の前面もしくは背面に光源を搭載して、反射表示や透過表示を行わせることができる。反射表示は、例えば図６や図７などに示す画素領域の下地を白色化することで実施することができる。この場合には、夜間のように照明の期待できない場合、図２１に示すように照明装置５１を点灯させることができる。また、図６や図７などに示す画素領域の下地を透明化することにより、透過表示させることもできる。この場合には、電子機器４７の内部に液晶表示装置などに用いられるバックライトを持ち込んでもよい。
【００７３】
あるいは、図６や図７などに示す画素領域の下地を白色と透明の二種類にすることにより、透過表示あるいは反射表示に兼用させることもできる。
【００７４】
「本発明の実施の形態」
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、説明において前述した構成要素と同じ機能を有するものには同一符号を使用している。
【００７５】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、図２２を参照して説明する。
【００７６】
図２２に示される表示装置では、画素２２とスイッチ部３を交互に連続して接続し、この連続した画素２２を蛇行させて２次元的（マトリックス状）に配置することで、表示画面が形成されている。図左上の画素２２には、赤（Ｒ），透明（Ｃ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の液体を供給するために４本の液体供給路３４，３５，３６，３７がそれぞれスイッチ３を介して接続されている。したがって、図左上の画素２２は液体混合素子２１を兼ねる。また、連続した画素群の終端（図右下の画素）は液体排出路４６にスイッチ３を介して接続されている。４本の液体供給路３４，３５，３６，３７と液体排出路４６の内壁は、親液体性表面で覆われることが望ましい。一方、画素２２内は液体の移送動作を迅速に行わせるために撥液体性表面で覆われるとともに、該撥液体性表面に電界を加える電極を液体移送手段として備えることが望ましい。
【００７７】
本形態の表示装置では、図左上の画素２２に任意の比率の着色インクが４本の液体供給路３４，３５，３６，３７からスイッチ３を介して供給される。供給するインクの比率は、各色のスイッチ３を開放する電圧や時間によって制御される。この後、隣接する画素２２間のスイッチ３を開放して移送動作を行い、次の画素２２に着色インクを転送し、図左上の画素２２を空にする。空になった図左上の画素２２に対して、再度インクの注入が行われる。以上を繰り返して、所定の位置までインク液滴が移送されたら、画素間のスイッチ３を閉鎖する。これにより、安定な表示状態（メモリー性）を得ることができる。表示を消去する際は、液体排出路４６へのスイッチ３を開放し、液滴の移送動作を繰り返す。
以上のようにして、表示画像の書き込み、メモリー、および消去を実現する。
【００７８】
この実施の形態では、複数のインク供給流路の配置を簡単化することができる。
【００７９】
次に、上記実施形態の表示装置に用いられる液体移送手段の例を、図２３、図２４を用いて説明する。図２３および２４は表示装置の画素部を含む流路断面を示す。
【００８０】
図２３においては、流路上部の基板には共通電極１１が配置されている。また、流路下部の基板には、スイッチ電極Ａ１４、スイッチ電極Ｂ１５、流路電極Ａ１２、流路電極Ｂ１３がこの順番の繰り返し周期で配置されている。スイッチ電極Ａ１４およびスイッチ電極Ｂ１５上の流路中には撥液体性構造物が配置され、これによりスイッチ３を構成している。図２３（ａ）に示すスイッチ３間の流路にはすでに液滴が存在している。また、スイッチ３以外の流路内壁表面は撥液体性を有し、電界に曝すと撥液体性が低下する。
【００８１】
流路電極Ｂ１３とスイッチ電極Ａ１４に電圧を供給すると、各液滴に移送が生じる。これが、図２３（ｂ）の状態である。この後、流路電極Ｂ１３への電圧供給を停止し、スイッチ電極Ａ１４およびスイッチ電極Ｂ１５に電圧を供給する。流路電極Ａ１２、Ｂ１３上の流路はすべて撥液体化するために、各液滴はスイッチ３内に移動する（図２３（ｃ））。次に、スイッチ電極Ａ１４への電圧供給を停止し、スイッチ電極Ｂ１５と流路電極Ａ１２に電圧を供給すると、各液滴は隣の流路へ移動する（図２３（ｄ）〜（ｆ））。
【００８２】
以上のようにして、スイッチ３間の流路を液滴が存在しない状態にすることなく連続して安定に液滴を移送することが可能となる。
【００８３】
あるいは、本表示装置では、図２４に示すように液滴の移送流路を構成することもできる。図２４では、流路１の高さが部分的に異なっている。そのため、一定の体積の液滴を移送する場合には、浅い流路部の液流方向（図横方向）のサイズを大きくとり、深い流路部の流路方向（図横方向）のサイズを小さく取ることができる。
【００８４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について、図２５を参照して説明する。
【００８５】
図２５に示す形態の表示装置は、画素行毎に液体混合手段２１を備えている。液体混合手段２１において複数の着色液体を混合することにより所望の色の液体が生成され、その後、側壁６に囲まれた流路１中に移送されてくる。流路１中にはスイッチ３と画素２２（液室）が交互に配置されている。このため、各色の液滴が順々に流路１の右方向へ移送される。右端の画素２２に液滴が到達すると転送が停止する。以上のようにして、画素行毎の流路１に液滴を移送することにより、各液滴が所定の画素位置に到達し、表示画像が完成する。
【００８６】
流路１内の画素２２の部分を透明にすれば、表示装置の背面に面光源を配置して透過型表示装置として動作させることができる。また、流路１の画素２２の部分に対応する下地の色を白色にすれば、反射型表示装置として動作させることができる。いずれの場合も、黒色液滴が移送されてきた画素は黒表示することができる。また、透明液滴が移送されてきた画素は白表示させることができる。
【００８７】
画像を更新する際には、表示画像を形成している液滴を排出路４６に移送して消去する。図２５では、画素２２の面積と、画素２２間のスイッチ３の面積とが異なる。このため、図２４に示すように、流路１の浅い部分を画素部に、深い部分を画素間のスイッチ部に当てている。以上のようにして、面内の面積変化を流路内の深さを変えて一定の体積の液滴を移送している。この結果、図２４に示す流路レイアウトでは、表示における画素面積の比率を大きくとることができている。
【００８８】
図２５の下方に図示したように、画素２２とスイッチ３を記号を用いて略記することができる。図２６にこの略記法を用いて液体混合手段２１の構成例を示す。図２６では、赤インク溜め２３、緑インク溜め２５、青インク溜め２６の各々に透明インク溜め２４が併設され、赤インク、緑インク、青インクはおのおの透明インクで濃度調整され最終的に混合される。しかし、液体混合手段２１は図２６に示す構成に限定されるわけではない。たとえば、赤インク、緑インク、青インクが先に混合・調整され、その後に透明インクで濃度調整されてもよい。また、インク色もこれに限る必要はなく、赤インク、緑インク、青インク、黒インクから構成されてもよい。また、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクを混合してもよい。
【００８９】
図２７に、液体混合手段２１のより詳細な構成例を示す。図２７では、流路１は、左端で液体供給路１９Ａと液体供給路１９Ｂの二つに分離されている。液体供給路１９Ａおよび液体供給路１９Ｂはそれぞれ上流側で液体溜め（不図示）に接続されている。液体供給路１９Ａと液体供給路１９Ｂの流路１側端部にはそれぞれ、前述した構成のスイッチ３が構成されている。
【００９０】
液体を混合するため、初めに、液体供給路１９Ａのスイッチ３に対応する混合電極Ａ１６に電圧を印加して、液体Ａを流路１に誘導する。この後、液体供給路１９Ｂのスイッチ３に対応する混合電極Ｂ１７に電圧を印加して、液体Ｂを流路１に誘導する。この際に、２つのスイッチ３に印加する電圧と印加時間を調整することにより、液体Ａおよび液体Ｂの混合比を調整することができる。しかる後、液体移送手段１８を用いて、すでに述べた手順で混合液体を図の流路１の右方向へ移送することができる。
【００９１】
より多数の液体を混合する場合には、図２７に示す構成を直列あるいは並列に接続して実現することができる。例えば、図２７に示す流路１の上流側端部あるいは下流側端部に、スイッチ３を含む液体供給路を新規に接続して、多数の液体を混合することができる。
【００９２】
以上のように、液体混合手段２１を用いて任意の色を有する液体を生成することができる。一般に、フルカラー画像を表示する場合には、多数のインクを混合する必要が生じる。このため、図２６に示すような比較的複雑な流路構成が必要となる。図２５の構成では、各画素行に図２６に示すような液体混合手段が必要であるため、流路（液体供給路）が交差することが生じる。
【００９３】
しかし、交差した流路においても、スイッチ３を配置し、適当な動作を行わせることにより、互いの液体を混合させることなく取り扱うことが可能である。この構成を示したのが図２８である。図２８では、図の上下方向に延びる流路２７で液体Ａを移送し、左右方向に延びる流路２８で液体Ｂを移送する場合を示している。先ず上方向の流路２７から中心流路２９に液体Ａを移送する（図２８（ａ），（ｂ））。次に、下方向の流路２７へ液体Ａを移送し、中心流路２９を空にする（図２８（ｃ））。その後、左方向の流路２８から中心流路２９に液体Ｂを移送する（図２８（ｄ），（ｅ））。この後、中心流路２９から右の流路２８に液体Ｂを移送する（図２８（ｆ））。このようにすれば、３次元的に交差した流路を作製しなくとも、スイッチ部３とその駆動タイミングにより、２種類の液体液滴を独立に扱うことが可能である。
【００９４】
（第３の実施の形態）
次に、図２９、図３０に基づき、第３の実施の形態を説明する。図２９は本実施形態の表示装置を示す平面図、図３０は図２９のＡ−Ａ'断面図である。
【００９５】
図２９に示される形態では、画素２２とスイッチ３を交互に接続してなる流路構造を行方向（図の横方向）に一直線に配置し、この流路構造を間に側壁６を介して列方向（図の縦方向）に複数配置することで、複数の画素２２によるマトリクス状の表示画面が形成されている。
【００９６】
図３０から分かるように、本形態では、概略３枚の基板を積層して上層および下層の流路が形成される。下層流路に関しては、表示部の行方向片側（図左側）に、赤（Ｒ），透明（Ｃ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の液体を流す４本の液体供給路３４，３５，３６，３７が下層に配置されている。各色の液体供給路は液体孔３８を介して、対応する上層の液体供給路３４，３５，３６，３７の各々と接続されている。本実施の形態では、インク液滴は表示部の行単位で、図左から右へ移送されていく。したがって、各行の左端の画素２２は、４本の上層の液体供給路３４，３５，３６，３７と接続されている。また、上層の各液体供給路３４，３５，３６，３７の、画素２２への注入部には、スイッチ３が設けられている。さらに、各行の左端の画素２２は、当該画素内への液体注入によって液体を混合する液体混合手段５８を兼ねている。
【００９７】
画像の書き込み時には、上層の各液体供給路のスイッチ３が開放され、当該各液体供給路から各色のインクが左端の液体混合素子５８に注入される。この各インクの注入比率を変えることで任意の色を液体混合手段５８内で調整することができる。この後、左端の液体混合手段５８から右隣の画素２２へインクを移送する。この際、スイッチ３に対応するように配置されたスイッチ電極５６の電極形状が、いわゆるシェブロン形となっている。シェブロン形とは、液体移送手段１８の電極側に当たるスイッチ電極５６の辺が山形であり、かつ当該辺と相対する液体移送手段１８の電極辺が谷形となる形である。後に説明するように、この形状により、より安定にインク液滴を移送することができる。以上のインク移送と左端の液体混合手段５８へのインク注入とを繰り返すことにより、第１の実施の形態と同様に表示画像を得ることができる。なお、本形態では、図３０に示すように、スイッチ３を構成する撥液体性構造物として多孔質材９を用いた場合を示している。
【００９８】
この実施の形態では、第１の実施の形態に比べて、インク供給路の配置が複雑になるものの、画素間の液滴移送を短距離で済ますことができる。このため、表示画像の、より早い更新動作が可能となる。
【００９９】
ここで、上記シェブロン形電極構造の効果について図３１および図３２を用いて述べる。
【０１００】
図３１では、液体移送手段１８の電極およびスイッチ電極５６のレイアウトがシェブロン形状を有さない場合の液滴形状を示す。液体移送手段１８の電極に電圧が印加されている場合には、液滴７０は液体移送手段１８の電極上に位置している（図３１の状態）。一方、電圧が印加されていないスイッチ電極５６上では、撥液体性のため、液滴７０はこの領域を避けようとする。もし、インク液滴が不足する場合には、インク液滴と次のスイッチ電極５６までの距離が長くなる。この場合、液滴が位置する液体移送手段１８の電極に対する電圧印加を停止し、次のスイッチ電極５６へ電圧を印加しても、安定な液滴移動が期待できない。
【０１０１】
一方、図３２に示すようにシェブロン形の場合には、画素２２内の液滴量が少ない場合でも、必ずスイッチ電極５６上に液滴７０の一部が重なることとなる。これは、液体の形状（メニスカス）が鋭角的な形状をとれないことに起因する。したがって、シェブロン形電極構造の場合には、スイッチ電極５６の山形辺の先端が起点となって、液滴の移送を開始させることができる。
【０１０２】
（第４の実施の形態）
図３３、図３４に基づき、第４の実施の形態を説明する。図３４に示すように、本形態の表示装置は概ね、上層基板６２と中層基板６１と下層基板６０からなっている。各基板間には、流路が形成されており、上層基板６２と中層基板６１間に形成された流路を上層流路と呼ぶことにする。また、中層基板６１と下層基板６０間に形成された流路を下層流路と呼ぶことにする。
【０１０３】
図３３は、上層流路と下層流路のレイアウトを透視図で示している。図３３から分かるように、下層流路としては、赤（Ｒ）のインクを供給する液体供給路Ｒ３４、緑（Ｇ）のインクを供給する液体供給路Ｇ３６、青（Ｂ）のインクを供給する液体供給路Ｂ３７、および透明（Ｃ）なインクを供給する液体供給路Ｃ３５が図の上下方向に延びている。そして、下層の液体供給路３４、３６、３７、３５はこの順番で図の横方向に繰り返し周期で配置されている。
【０１０４】
また、下層の各液体供給路は、上層流路（図３３の実線で囲まれる部分）と液体孔３８を介して繋がっている。上層流路は、各色の液体供給路ごとに形成された液体孔３８をスイッチ３と側壁６で囲んだ４種類の領域と、画素２２となる領域（液室）と、画素２２とスイッチ３を介して繋がる液体排出路４６とから構成される。各スイッチ８は撥液体柱８が配置された部分である。
【０１０５】
液体孔３８毎に近傍に配置された４つのスイッチ３は、独立に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、透明（Ｃ）の液体を画素２２中に流入させるかどうか選択する。このため、上層基板６２は各色用のスイッチ３に対応するように４つのスイッチ電極５６を有し、中層基板６１上には走査電極４３が設けられている。各スイッチ電極５６は下層の各液体供給路に沿って配置されている。走査電極４３は図の横方向にスイッチ電極５６と交差するよう配置されている。
【０１０６】
これらスイッチ電極５６と走査電極４３間に電圧が印加されることにより、各色用の液体孔３８から画素２２内に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、透明（Ｃ）の液体のインクが注入される。これらの液体の注入比率は、各色用スイッチ３を開放する電圧や時間によって制御することができる。また、画素２２をマトリックス状に複数配置し、各画素２２に所望の色インクを注入することで、フルカラー画像を表示することができる。
【０１０７】
図３３に示すように走査電極４３を分割しておけば、インク注入直後に画素２２内の電圧印加を工夫して、画素２２内でインク移動を生じさせ、インクを混合することもできる。
【０１０８】
画像を消去する際は、走査電極４３と、液体排出路４６に沿って配置された排出電極４４の間に電圧を印加して、液体排出路４６のスイッチ３を開放し、画素２２内のインクを排出する。排出時には、図２０を用いて説明した操作と同様な操作を行って、画素２２内のインクを液体排出路４６側に寄せていくことで、排出動作を迅速に行うことができる。
【０１０９】
排出動作をより迅速に行わせるためには、各液体供給路が形成された下層に、図３３に示すような通気管７６をさらに設けておく。通気管７６は、画素２２の部分を含む上層流路に通気孔７５を介して接続されている。この上層流路への接続箇所は、液体排出路４６とは反対側とする。また、通気孔７５の周辺はスイッチ３で囲われている。このため、液体が通気孔７５に侵入できない。排出動作時には、画素２２内の液体は液体排出路４６側へ寄せられていく。このため、もともと液体が存在していた領域に空気等の気体を補充してやることが必要である。そこで、画素２２内の、液体排出路４６に対して遠い所に通気孔７５を配置することにより、より迅速に排出動作させることが可能となる。
【０１１０】
さらに、図３５，３６，３７，３８を用いて、図３４に示す構造の製造方法を説明する。図３４から分かるように、本構造は、下層基板６０、中層基板６１および上層基板６２よりなる。そこで、各基板の製造方法を図３５，３６，３７，を用いて順に説明する。
【０１１１】
図３５に示すように下層基板６０を用意し、この表面を親液体性表面５７に形成する。これは、下層基板表面に親液体性薄膜を形成することでも実現できる。あるいは、下層基板の表面を改質してこのような表面を形成することも可能である。この後、下層基板表面に透明側壁６３を形成する。これは、図３５（ｃ）に示すように、下層基板表面に感光性樹脂６６の塗膜を形成して、この塗膜をフォトリソグラフィー工程によって加工することで得られる。あるいは、透明側壁６３を印刷法により、下層基板表面に直接パターニングしてもよい。
【０１１２】
中層基板６１は、図３６に示すように加工される。初めに、液体孔３８を中層基板６１に開口する。これは、プラスチック樹脂を型成型することによって行うこともできる。あるいは、基板を機械的に穿孔することも可能である。あるいは、基板を化学的にエッチングして孔を形成することも可能である。あるいは、感光性ガラスを用いて、穿孔した基板を作製することも可能である。次に、反射表示させる場合には白色反射体５９を中層基板６１上に形成する。この白色反射体としては、粗面を有する金属層でもよい。あるいは、散乱性を有する樹脂膜でもよい。あるいは、白色のペイント層でもよい。次に、白色反射体５９上に透明導電層を形成し、パターン加工して走査電極４３を得る。次に、撥液体性薄膜６４を基板表面に形成する。撥液体性薄膜６４は、たとえばディップコートのような手法で形成することが可能である。この場合、図３６（ｅ）に示すように基板の表面および裏面に撥液体性薄膜６４が形成される。この後、下層流路（液体供給路）の内壁となる基板裏面の撥液体性薄膜６４を親液体化させる（図３６（ｆ））。つまり、基板裏面を親液性表面５７に改質する。これは、紫外線照射することにより実現できる。あるいは、プラズマ中に基板裏面を曝すことによって実現できる。この後、基板表面の一部を親液体化させて親液性表面５７に改質する。（図３６（ｆ））。これは、前述のような親液体化処理を適当なマスクを用いて行うことにより実現できる。
【０１１３】
作動させる液体が親水性液体の場合には、撥液体性薄膜６４として親油性物質あるいはフッ素系物質を用いることができる。この場合、親油性物質あるいはフッ素系物質は、酸素中での紫外線処理や酸素中でのプラズマ処理により親水化させることができる。
【０１１４】
また、作動させる液体が親油性液体の場合には、撥液体性薄膜６４としてフッ素系物質を用いることができる。この場合にも、適当な雰囲気下で紫外線照射あるいはプラズマ処理を行うことにより親油化できる。あるいは、前述した親水化処理後に表面処理剤によって、薄膜表面を炭化水素で修飾し親油化することができる。
【０１１５】
図３６（ｅ）では、基板両面に同時に撥液体性薄膜６４を形成する場合について示した。しかし、基板表面のみに撥液体性薄膜６４を形成するとともに、この撥液体性薄膜６４の一部を親液体化した後に、基板裏面のみに親液体性薄膜を形成することもできる。この場合、基板裏面に関しては表面改質を行う必要はない。
【０１１６】
さらに、上層基板６２の製造方法を図３７を用いて説明する。初めに、上層基板６２上に透明導電層６５を形成し、パターン加工して、スイッチ電極５６を形成する。この後、スイッチ電極５６が形成された表面全体に感光性樹脂６６の被膜を形成する。そして、当該被膜をフォトリソグラフィー工程によりパターン加工し、スイッチ部の柱構造と流路の側壁６を形成する。この後、柱構造表面および基板表面に撥液体処理を行う。これは、単純に撥液体性薄膜を被覆してもよい。あるいは、撥液体性表面３０を得るためにプラズマ中に曝して表面改質を行ってもよい。この後、撥液体性表面３０に対して部分的に親液体化を行う。スイッチ３に位置する柱８の撥液体性は維持される。また、側壁６は、配置される場所に応じて、撥液体性表面または親液体性表面の何れかに処理される。
【０１１７】
以上の工程を経て用意された３枚の基板を図３８に示すように、重ね合わせる。この後、図３８（ｂ）に示すように、互いの位置を整え、３枚の基板を接合させる。この接合は、例えば、接合させる基板の親液体性領域どうしの間に接着性物質を介在させて行うことができる。あるいは、撥液体性領域にフッ素系物質が用いられている場合には確実な接着を期待できないので、親液体性領域のみで接合させる。撥液体柱８については、その原理からいえば、中層基板６１との接合部に接着剤を介在させる必要はない。以上のように３枚の基板を接合後に、各色インクを所定の下層流路に充填する。これを図３８（ｃ）に示す。
【０１１８】
（第５の実施の形態）
図３９、図４０、図４１、図４２、図４３に基づき、第５の実施の形態を説明する。本実施形態は、これまでの実施形態とはスイッチ部の流れ方向の開口部の数が１または２箇所である点が異なる。
【０１１９】
例として、図３９を挙げることができる。図３９では２枚の基板２間に一対の側壁６に囲まれた流路１が形成されている。流路１中には、それぞれの側壁６の内面に撥液体壁８２を接続することでスイッチが構成されている。そのため、このスイッチ部では流れ方向の開口部の数が１箇所である。
【０１２０】
図４０のように基板２に垂直な方向から流路１を見た場合、撥液体壁８２のスイッチを液体４が通過するときは、図４０の断面Ｃ−Ｃ'では液体４は１塊の液体のままである。一方、図４１に示すように、図９のスイッチを液体４が通過するときは、断面Ｄ−Ｄ'では液体４は５つに分かれる。
【０１２１】
また、別の例として図４２を挙げることができる。図４２では、流路１中には、撥液体柱８を一つ設置することでスイッチが構成されている。したがって、このスイッチ部では流れ方向の開口部の数が２箇所である。また図４３から分かるように、図４２のスイッチを液体４が通過するときは、断面Ｅ−Ｅ'では液体４は２つに分かれる。
【０１２２】
液体４が多数の開口部を通過するとき、その形状に沿って複雑なメニスカスを形成することとなる。一方、１箇所や２箇所の開口部のときは、多数の開口部に比べ単純なメニスカスでよい。複雑なメニスカスを形成することはエネルギーを要するので、開口部が多数のときに比べ、開口部が少ないときの方が液がスイッチを通過しやすくなる。したがって、撥液性が調整する印加電圧の低減が可能になるとともに、液体の移動速度ひいては表示速度の向上が可能となる。
【０１２３】
（第６の実施の形態）
図４４、図４５に基づき、第６の実施の形態を説明する。これまでの実施形態とは、撥液体性表面への電界印加手段が異なる。
【０１２４】
これまでの実施形態では、撥液体性表面への電界印加手段は、図９に示したように２枚の基板２の両方に電極７を配置し、両方の電極７への電圧印加により撥液体性表面へ電界を印加していた。この方法を、垂直電界方式と呼ぶ。一方、本実施形態では、図４４に示したように、対向する２枚の基板２のうち、片方に相互に咬合する櫛歯状電極７Ａ，７Ｂを有し、相互の櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの間への電圧印加により電界を印加する。この方法を、横電界方式と呼ぶ。櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの平面図を図４５に示す。図４５では、相互の櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの間に電圧を印加することにより、２枚の基板２の基板面に平行でかつ櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの櫛歯の延在する方向に対し垂直な方向８３の電界が生じる。すなわち、表示面と平行な方向に電界を発生する。この電界の強さは櫛歯状電極７Ａ，７Ｂ同士の電極間隔８２に反比例する。
【０１２５】
垂直電界方式では電界を強くするため、基板２間の距離を近づけて電極７間距離を小さくすると、流路１が浅くなる。流路１が浅くなったとき、浅くなる前と同じ色を表示するためには、着色インクの光学濃度を上げる必要がある。しかし、着色インクの液体の特性は変えずに光学濃度をあげることは困難である。一方、横電界方式では電界を強くするためには、電界の強さが櫛歯状の電極間隔８２に反比例することから、電極間隔８２を狭くすれば良い。したがって、横電界方式は、垂直電界方式に比べ容易に電極間隔を狭くすることができるので、撥液体性制御のための印加電圧の低減が可能となる。
【０１２６】
尚、図４４では、液の流れ方向と櫛歯状電極７Ａ，７Ｂによる電界方向８３とは平行となっているが、平行でなくても可能である。また本実施形態では、撥液体柱８からなるスイッチ部への電界印加手段に櫛歯状電極７Ａ，７Ｂを用いた例を示したが、このような櫛歯状電極は、スイッチ部以外における撥液体性表面への電界印加に用いることも可能である。
【０１２７】
以上、本発明の実施の形態について種々述べてきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施しえるのは言うまでも無いことである。
【符号の説明】
【０１２８】
１ 流路
２ 基板
３ スイッチ
４ 液体
５ 液体先端
６ 側壁
７ 電極
７Ａ，７Ｂ 櫛歯状電極
８ 撥液体柱
９ 多孔質材
１０ 繊維材
１１ 共通電極
１２ 流路電極Ａ
１３ 流路電極Ｂ
１４ スイッチ電極Ａ
１５ スイッチ電極Ｂ
１６ 混合電極Ａ
１７ 混合電極Ｂ
１８ 液体移送手段
１９Ａ、１９Ｂ 液体供給路
２１ 液体混合手段
２２ 画素（液室）
２３ 赤インク溜め
２４ 透明インク溜め
２５ 緑インク溜め
２６ 青インク溜め
２７ 液体Ａ流路
２８ 液体Ｂ流路
２９ 中心流路
３０ 撥液体性表面
３４ 液体供給路Ｒ
３５ 液体供給路Ｃ
３６ 液体供給路Ｇ
３７ 液体供給路Ｂ
３８ 液体孔
３９ 信号電極Ｒ
４０ 信号電極Ｇ
４１ 信号電極Ｂ
４２ 信号電極Ｃ
４３ 走査電極
４４ 排出電極
４６ 液体排出路
４７ 電子機器
４８ 表示装置
４９ アンテナ
５０ 太陽電池
５１ 照明装置
５６ スイッチ電極
５７ 親液体性表面
５８ 液体混合手段
５９ 白色反射体
６０ 下層基板
６１ 中層基板
６２ 上層基板
６３ 透明側壁
６４ 撥液体性薄膜
６５ 透明導電層
６６ 感光性樹脂
６７ 緑色インク
６８ 青色インク
６９ 透明インク
７０ 液滴
７１ セグメント流体列形成ユニット
７２ 画像表示板
７３ 分断液体
７４ 加圧方向
７５ 通気孔
７６ 通気管
７８ 透明基板
７９ 着色液体
８０ 帯電粒子分散液体
８１ 信号電極
８２ 電極間隔
８３ 電界方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を用いて画像を表示する表示装置に関し、特にメモリー性を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、広告等の目的のために印刷物が広く用いられている。印刷物は照明が存在しない場合には視認できないものの、電力等を消費せずフルカラー印刷などが可能である。また、大量に印刷することが可能であり、安価である。しかし、頻繁に印刷内容を変える場合には、印刷工程から掲示までの時間が長く、短期間に対応することができない。
【０００３】
これを補うものとして、低消費電力型の表示装置が模索されている。この一例として、電気泳動現象を用いた表示装置を挙げることができる。しかし、この表示装置は白黒表示できるもののカラー表示に課題を有する。カラー表示の際には、上記の表示装置にカラーフィルタアレイ基板を付加してカラー表示するか、異なる色を発色する複数の表示装置を積層するかの手法が採られる。しかし、カラーフィルタアレイ基板を用いる場合には、白表示輝度が暗くなるという課題を有し、フルカラー表示などには十分な明るさの表示画面を得ることができない。一方、複数の表示装置を積層した場合は、構成が複雑であり、表示装置の個数が増加するため高価であるという課題を有する。
【０００４】
以上のカラー化の限界を克服するものとして、特許文献１に示されるような表示装置が提案されている。図４６を用いて、この表示装置の動作を説明する。表示装置は、画像表示板７２と、セグメント流体列を形成するユニット（以下、セグメント流体列形成ユニットと称す）７１とから概ね構成される。セグメント流体列形成ユニット７１中では、複数の着色流体を混合することにより、所望の色液体が形成される。この所望の色液体と分断流体を交互にセグメント流体列形成ユニット７１から流路中に排出することにより、セグメント流体列が形成される。画像表示板７１は、曲がりくねった一本の流路１を有している。この流路１中をセグメント流体列が、セグメント流体列形成ユニット７１の排出動作によって移動して行き、所望の表示位置に到達したときに排出動作が停止する。これによって、画像表示板７２に所望の画像を形成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８４１６６号公報（図４、図５、段落［００３４］参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された表示装置は、以下の課題を有する。
【０００７】
特許文献１の段落［００３４］の記載によると、図４７に示される分断流体７３としては、表示を担う液体４に対して相溶性の無い液体が推奨されている。この液体列がポンプで加圧されて所望の位置に移動することで所定の表示画像が得られるときに、画素情報を担う液体（以下、画素情報液体と称す）どうしが混合することを避けるためには、上記分断流体の挿入が不可欠となっている。しかし、後方からのポンプ加圧では、液体列断面方向での均一な加圧が期待できない。その結果、加圧方向７４への液体移動が進行するに伴い、図４７に示すように、画素情報液体どうしの混合が生じる。この混合は、画像表示板中の流路が長い場合には、より深刻な問題となる。
【０００８】
また、特許文献１の段落［００３４］の記載では、分断流体としては、気体でも可能とされている。しかし、気体は加圧すると圧縮されるため、容易にその体積を変える。このため、画素情報液体どうしの混合を避けるためには、気体の使用は好ましくない。
【０００９】
以上のように、特許文献１に開示された技術では、画素情報液体と分断流体が交互に配された列状の流体（以下、画素情報液体列と称す）を安定な状態で移動させることが困難である。
【００１０】
そこで、分断流体の量を多くし、画素情報液体間の間隔を大きくとることで、画素情報液体列の混合を避けることができるように思われる。
【００１１】
しかし、この場合には、分断流体の体積が増加するため、画像表示板における画素情報液体の体積比が低下する。このため、表示に供せられる画素領域の面積比が低下し、表示画像が暗くなるという課題を有している。
【００１２】
本発明の主目的は、画像表示のための液滴移送中において、画素を担う液滴同士が混ざることなく移送可能な表示装置を提供することになる。また、移送中の液滴混合の課題以外の、上記の課題を解決することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の表示装置は、液体を収納できる液室からなる画素と、液体の流通と遮断を制御するスイッチと、該画素に前記スイッチを介して接続された液体供給路および液体排出路と、該画素内に設置され、該画素の内外へ液体の移送を行なう液体移送手段と、を備えることで、上記の主目的を達成できる。つまり、この構成によれば、画素を担う液滴どうしをスイッチで分断できるので、液滴移送中に液滴同士が混ざらない。
【００１４】
上記の表示装置において、上記の画素が複数配置されており、該画素の各々に接続された液体供給路は液体供給源から分岐した液体供給路であり、該画素の各々に接続された液体排出路は１つの液体排出溜めに纏められている。この構成によれば、複数の画素を用いた２次元画像の形成が迅速に行なえる。また、画像の消去も迅速に行える。
【００１５】
さらに、この表示装置の場合、複数の液体供給源を有し、当該複数の液体供給源の各々から分岐した複数の液体供給路が画素の各々に接続されているものが好ましい。この構成によれば、より迅速に任意色のカラー表示画像の生成を行うことが可能となる。
【００１６】
また、以上の表示装置は、上記の画素が配置された領域の下層に液体供給路が配置されており、各液体供給路と各画素との間に配置されたスイッチの各々をマルチプレックス駆動するためのマトリクス電極を有することが望ましい。
【００１７】
以上のような表示装置に用いられるスイッチは、流れ方向に物理的に開口するとともに撥液体性表面を有する構造物からなり、該構造物への印加電圧の有無により前記構造物の撥液体性が調整されて液体の流通と遮断を制御するものが好適である。このスイッチを用いることにより、スイッチ内に液体を残存させることなく、液体を分断することが可能となる。また、スイッチ間の画素に液滴が留まるため、表示状態にメモリー性を持たせることが可能となる。
【００１８】
以上のような表示装置に用いられるスイッチの、流れ方向の開口部は１箇所、あるいは２箇所存在していることが好ましい。これにより、開口部が多数存在する場合に比べ、液体がスイッチを通過しやすくなるため、スイッチ動作に必要な印加電圧の低減と表示速度の向上とが可能となる。
【００１９】
また、本発明に用いられる液体移送手段が、スイッチをなす構造物の撥液体性表面と画素内壁を覆う撥液体性表面とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されていることが好ましい。あるいは、液体に帯電粒子が分散された液体を用いる場合、液体移送手段は、スイッチをなす構造物の撥液体性表面と該スイッチ以外の流路部とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されていることが好ましい。つまり、電界印加手段によって電界を印加する位置を液体移送方向に順々に切替えていくことで、安定に液滴を移動させることができる。
【００２０】
また、本発明に用いられる電界印加手段は、表示面に平行な方向に電界を印加させられる櫛歯状電極であってもよい。この構成によれば、容易に電極間隔を狭くすることができるので、撥液体性制御のための印加電圧の低減が可能となる。
【００２１】
以上のような表示装置を用いることにより、頻繁に内容を書き換えるような用途に対応したフルカラー表示できる電子機器が提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画像表示のための液滴移送中において、画素を担う液滴同士が混ざることなく、安定に液体移送が可能である。スイッチにより画素部に液体を留めることができるため、表示状態にメモリー性を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の表示装置の基本構成を示す平面図である。
【図２】本発明の表示装置の基本構成の応用を示す平面図である。
【図３】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図４】図３の画素部分の断面図である。
【図５】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図６】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図７】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図８】本発明の表示装置に備わるスイッチの機能を説明するための断面図である。
【図９】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１２】本発明の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明の表示装置における流路内の液体の移送を説明する断面図である。
【図１４】本発明の表示装置における流路内の液体の移送を説明する断面図である。
【図１５】図７の構成の更なる応用を説明する平面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ'断面図である。
【図１７】本発明の表示装置の基本構成の更なる応用を示す平面図である。
【図１８】図１７に電極を重ね書きした平面図である。
【図１９】図１７の表示装置の書き込み動作を説明する図で、（ａ）は各電極への電圧印加のタイミングチャート、（ｂ）はその印加タイミングによる液滴の様子を示す平面図である。
【図２０】図１７の表示装置の消去動作を説明する図である。
【図２１】本発明の表示装置を適用した電子機器の例を示す図である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態を説明するための平面図である。
【図２３】図２２の形態に適用できる液体移送手段の例を示す断面図である。
【図２４】図２２の形態の液体移送経路に好適な構成例を示す断面図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態を説明するための平面図である。
【図２６】本発明に用いられる液滴混合手段の構成例を示す概略平面図である。
【図２７】液体混合手段のより詳細な構成例を示す概略平面図である。
【図２８】本発明の第２の実施の形態に用いられる液体混合素子において、流路が交差する場合の取り扱いを説明する図である。
【図２９】本発明の第３の実施の形態を説明するための平面図である。
【図３０】図２９のＡ−Ａ'断面図である。
【図３１】第３の実施の形態の表示装置に用いられる電極レイアウトと比較するための図である。
【図３２】第３の実施の形態の表示装置に用いられる電極レイアウトを説明する図である。
【図３３】本発明の第４の実施の形態を説明するための平面図である。
【図３４】図３３のＢ−Ｂ'断面図である。
【図３５】第４の実施の形態の表示装置を構成する上層基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３６】第４の実施の形態の表示装置を構成する中層基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３７】第４の実施の形態の表示装置を構成する下層基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３８】第４の実施の形態の表示装置の製造方法を説明する工程図である。
【図３９】第５の実施の形態の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図４０】図３９のスイッチを液体が通過するときのメニスカスを説明する概略正面図である。
【図４１】図９のスイッチを液体が通過するときのメニスカスを説明する概略正面図である。
【図４２】第５の実施の形態の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図４３】図４２のスイッチを液体が通過するときのメニスカスを説明する概略正面図である。
【図４４】第６の実施の形態の表示装置に備わるスイッチの構成例を示す概略斜視図である。
【図４５】櫛歯電極の形状を説明する概略正面図である。
【図４６】従来の表示装置の構成を説明する平面図である。
【図４７】従来の表示装置の課題を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
まず、本発明の表示装置の基本構成および、その応用例について図を用いて説明する。なお、下記の説明において同一の機能部には同一符号を用いている。
【００２５】
図１に本発明の基本構成を示す。本発明の表示装置において、表示画像を構成する画素２２は、液体を収容できる液室からなる。そして、このような画素２２に、液体供給路１９および液体排出路４６がスイッチ３を介して接続されている。液体供給路１９、液体排出路４６および画素２２は共に、側壁と上面および下面で囲われて、流路を形成している。スイッチ３は、流路における液体の流通と遮断を制御するものである。さらに、画素２２の内外へ液体の移送は液体移送手段１８によって行なわれる。
【００２６】
このような装置の表示動作の概要を説明する。例えば、画素２２の上面を透明に構成し下面を白色に塗装しておき、着色した液体（インク）を画素２２内に導入することで画素２２を色変化させて表示動作を行う。着色液体は、液体供給路１９から供給される。スイッチ３は、液体供給路１９からの液体を遮断している。図左側のスイッチ３を開放すると、液体供給路１９より画素２２内に液体が供給される。画素２２内に進入した液体は、図右側の閉じているスイッチ３の手前まで進入する。この後、図左のスイッチ３を閉じる。この結果、画素２２内の液体は閉じ込められるため、左右のスイッチ３が開放されない限り、画素２２内に留まることになる。以上のようにして、メモリー性を有する表示状態を作り出すことができる。
【００２７】
画素２２内の液体を排出する際は、以下のように行う。図左側のスイッチ３を閉じたまま、図右側のスイッチ３を開放する。この結果、毛細管現象により、画素２２内より液体排出路４６へ液体を排出することができる。しかし、画素２２内から完全に液体を排出するためには、液体移送手段１８を同時に用いる必要がある。これら、スイッチ３の構成や液体移送手段１８の構成に関しては、後述する。
【００２８】
次に、図２を用いて、上記の基本構成の応用を説明する。
【００２９】
この図に示す装置は、図１の単位を直列に接続したものである。すなわち、液体が図左から右へと移送されていくように、上流の画素２２の液体排出路４６がすぐ下流の画素２２の液体供給路１９と接続されている。また、画素間の接続路には、液体移送手段１８が配置されている。図２では、最左端の液体供給路１９から供給された液体は、スイッチ３の開放に応じて画素２２内に進入する。この後、画素２２内から液体を排出する際には、画素と画素間の接続路とに設けられた液体移送手段１８が用いられる。以上のようにして、液体は画素あるいは画素間の接続路へと移送されていく。本発明においては、特許文献１に開示された技術とは異なり、液体はスイッチ３によって分断されている。このため、特許文献１に述べられているような分断流体を必要としない。この結果、使用する液体量を少なくすることができる。また、スイッチ３で液体が分断されているため、液体移送時に液界面が不安定になり各液体が混合してしまう虞がなく、安定な液体移送が可能である。また、直列接続した画素２２を図４６に示すような蛇行形状に配置することにより、表示画面を構成することができる。
【００３０】
次に、図３および４を用いて、上記の基本構成の更なる応用を説明する。
【００３１】
この図に示す表示装置は、流路１と、スイッチ３と、流路１の一端部にスイッチ３を介して接続された液体混合手段２１とを含む。流路１の一部が液体を収容する画素２２となっている。液体混合手段２１は、液体Ａと液体Ｂを供給する二本の供給路１９，２０の各々から液体を導き入れて混合する領域である。これにより、所望の色の着色液体を得ることができる。図３では、１つの液体混合手段２１と２本の液体供給路１９，２０しか示していないが、これらの数は限定されない。例えば、赤、青、緑および透明液体の４種類の液体や、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒の４種類の液体を混合することにより、任意の色の着色液体を得ることが可能である。この後、スイッチ３を開放することで、着色液体を、画素２２を含む流路１に送ることができる。
【００３２】
この構成では、液体混合手段２１と流路１をスイッチ３を介して接続することにより、液体の混合動作タイミングと移送動作を時間的に分けることができ、安定な液体混合と安定な液体移送を実現することができる。
【００３３】
また、流路１の一部は、着色流体を収容する画素２２となっている。図３では、画素２２が矢印形状のシンボルとして形成されている。したがって、画素２２に着色液体を流入することにより、任意の色の矢印表示を得ることができる。画素２２に対応する流路内面をそれ以外の部分の色と一致させておく。こうしておくと、画素２２に着色液体が流入されない場合には、画素２２の部分とこれ以外の部分との区別ができないため、矢印形状のシンボルが認識されない。一方、画素２２に着色液体が流入した場合には、画素２２の部分の色が他と変わるため、矢印形状のシンボルを認識することができる。特に、液体混合手段２１での液体Ａと液体Ｂの混合比率を変えることにより、任意色の着色液体を生成し任意色の表示を行わせることができる。
【００３４】
図４に図３の画素部分の断面図を示す。画素２２は、白色反射体５９を有する基板７７と透明基板７８の間隙として形成されている。画素２２以外の部分では、透明側壁６３を介して上下の基板７７，７８が張り合わされている。図４（ａ）に示す状態では、画素２２内に着色液体が導入されておらず、画素領域と非画素領域は白色を呈している。図４（ｂ）では、画素領域に着色液体が導入されているため、画素領域と非画素領域が異なる色を呈する。
【００３５】
図３では、画素２２が矢印形状のシンボルとして形成されている。したがって画素２２に着色液体が流入されない場合には、画素領域と非画素領域との区別ができないため、矢印形状のシンボルが認識されない。一方、画素２２に着色液体が流入した場合には、画素領域の色が他と異なるため、矢印形状のシンボルを認識することができる。
【００３６】
なお、液体混合手段２１を図２の構成と組み合わせることもできる。これを図５に示す。但し、図５では、液体移送手段１８を割愛している。図５の表示装置では、流路１の複数の部分に画素２２が画成され、隣り合う画素２２間にスイッチ３が設けられている。この構成によると、スイッチ３の開閉動作を制御することにより、液体混合素子２１で混合された任意の着色液体を図左から右方向の画素２２へ転送することができる。したがって、一方向にドットを表示させることが可能となる。また、図４６に示された従来例のように、１本の流路１を蛇行させて画素２２を２次元的に配置することにより、マトリックス表示が可能となる。さらに、流路１の終端の画素２２には液体を排出する排出路４６がスイッチ３を介して接続されている。このため、画像を消去したい場合には、スイッチ３を開放し、各画素２２内の液体を液体排出路４６へ排出することができる。
【００３７】
また、本発明では、図５の構成を画素行もしくは画素列ごとに配置することにより、マトリックス表示を行える表示画面を構成することも可能である。この構成を示した図が図６である。すなわち、ドットマトリックス型の表示画面を形成する場合は、表示画面の各画素行もしくは各画素列に、図６に示すように画素２２とスイッチ３と液体混合手段２１などを直線的に配置する。これにより、図５の構成で１本の流路１を蛇行させて２次元表示を可能にする場合と比較して、移送距離を短くすることができ、より早い画面の更新が可能となる。なお、図６では、画素行毎に図５の表示装置を配置する構成を示したが、その配置及び画素数は図に限定されない。
【００３８】
次に、図７を用いて、上記の基本構成の更に別の応用を説明する。図２〜６に示した構成では、一本の流路で接続された画素群の一端で所望の色の液滴を生成し、当該流路の各画素領域に順次液体を移送して画像表示を行っている。これに対し、図７に示す構成では、表示画面を構成する複数の画素２２が二次元的（マトリックス状）に配置され、画素２２毎に液体供給路（液体供給路１９Ａ、液体供給路１９Ｂ２０）が直接接続されている。さらに、各画素２２と各供給路１９Ａ，１９Ｂの接続部にはスイッチ３が配設されている。これにより、より迅速に画素２２への液体供給が可能となる。つまり、本構成では、各画素２２で液体混合を行う。また、図示していないが、画素２２内には液体移送手段１８が備えられている。
【００３９】
さらに、各画素２２には液体を排出する液体排出路４６がスイッチ３を介して接続されている。このため、表示した画像を消去したい場合には、液体排出路４６のスイッチ３を開放し、液体移送手段（不図示）を動作させることにより、画素２２内の液体を液体排出路４６へ排出することができる。このように、各画素２２に液体排出路４６を接続することにより、より迅速に表示画像を消去することが可能となる。
【００４０】
また、図７では、各画素２２に対して液体供給路１９Ａ、液体供給路１９Ｂなどの複数の液体供給路がそれぞれスイッチ３を介して接続されている。そのため、各液体供給路１９，２０のスイッチ３を独立に制御することにより、一画素内に二種類の液体を任意の比率で注入することができる。これら液体供給路１９Ａおよび１９Ｂは、２種類の液体の液体供給源（不図示）の各々から分岐して各画素２２に接続されたものである。例えば、前記２種類の液体が異なる色を呈している場合、これら液体の注入比率を変えて、任意の混色を作り出すことができる。
【００４１】
尚、図７では、各液体供給源から分岐した複数の液体供給路１９Ａ，１９Ｂは、画素列方向に並んだ各画素２２と接続されている。また、液体排出路４６については各画素行に沿って配設され、画素行方向に並んだ各画素２２と接続されている。そして、液体排出路４６は下流側で１つの液体排出溜め（不図示）に纏められている。
【００４２】
次に、本発明に用いられるスイッチ３の機能を図８を用いて説明する。本発明では、図８に示すように、２枚の基板２間に形成された流路１中に、スイッチ３が配置される。スイッチ３は、それへの印加電圧のオンオフ動作により、液体４を通過させたり液体４の流通を遮断することができる。図８（ａ）の左端の流路１中の液体４は、オフ状態のスイッチ３で進行が阻止されている。この状態からスイッチ３をオン状態にすることにより、図８（ｂ）に示すように、流路１の中央部まで液体を誘導することができる。しかし、図右側のオフ状態のスイッチ３により、それより先への液体４の進行は妨げられることとなる。次に、図８（ｃ）に示すように、図左右のスイッチ３をオフにすることにより、液体４は流路１の中央部に閉じ込められる。次に、図８（ｄ）に示すように、図右側のスイッチ３をオンすることにより、中央部の液体４を右端の流路１まで誘導することができる。このように本発明においては、スイッチ部の動作により、液体の流通および停止を行うことができる。
【００４３】
本発明においては、スイッチ３をオフ状態にすると、その履歴に関係なく、スイッチ３に液体４は留まらない。すなわち、オフ状態のスイッチ３はスイッチ３の領域に液体４を残留させない。このため、一度スイッチ３を通過させると、液体４は分断される。以上のように本発明では、液体をスイッチ３によって分断することができる。この分断できる特性が、後で述べる液滴の安定な転送に必須である。
【００４４】
さらに、スイッチ３の、より詳細な構成例を図９、１０、１１、１２を用いて説明する。スイッチ３としては、流路１内に、流れ方向に物理的に開口した、撥液体性表面を有する構造物が配置された領域を適用できる。この構造物は、電圧供給により撥液体性を調整することができる。この例として、図９を挙げることができる。図９では２枚の基板２間に側壁６に囲まれた流路１が形成されている。流路１中には、撥液体性を有する柱（以下、撥液体柱と称す）８が互いに間隔を置いて形成されている。
【００４５】
撥液体柱８の材質は液体に応じて選ぶことができる。たとえば、液体が親水性の場合、撥液体柱８としては親油性の材質やフッ素系材質により作製することができる。また、液体が親油性の場合、フッ素系材質により撥液体柱８を作製することができる。あるいは、適当な材質で柱を形成後、表面改質をすることにより撥液体性を柱表面に持たせることもできる。いずれにしても、柱自体もしくは柱表面の材質を適当に選択することにより、撥液体柱８を作製することができる。このような撥液体柱８を密に流路１内の一部に配置することにより、スイッチ３として機能させることができる。電界に曝されていない撥液体柱８に流路１内の液体が接すると、このスイッチ３内に液体は侵入できない。
【００４６】
流路１の上下あるいは左右には電圧を印加する電極が用意される。図９では、電極７が流路１の上下に用意されている。いずれの電極配置にしても、撥液体柱８を電界に曝すことにより、撥液体柱８表面の撥液体性は低下する。このため、流路１内の液体が、撥液体柱８が配置された領域（スイッチ３）に進入することが可能となる。
【００４７】
液体がこのスイッチ３を越えて流路の向こう側に達した後、電極７への電圧供給を停止する。これにより、撥液体柱８の撥液体性が回復する。このため、スイッチ３内の液体は流路１の上流側と下流側に分断される。撥液体柱８を密に配置することにより、スイッチ３内に残留する液体は無くなる。
【００４８】
以上のように、本発明では、撥液体性表面を有する構造物を流路１中に配置し、その構造物の撥液体性を電極７間への印加電圧のオンオフ操作により調整することにより、スイッチ部にて液体の流通と遮断を実現することができる。
【００４９】
上記の撥液体性構造物の構造は、図９に示した円柱状に限らず、図１０のような角柱の構成でもよい。図９および図１０の構造は、フォトリソグラフィー工程や印刷工程などにより、作製することができる。
【００５０】
また、撥液体性構造物の構造は、図１１に示すような多孔質材９でもよい。たとえば、キセルゲルやパイロゲルといわれる化学物質で作製することが可能である。この場合も、流路１内に配置された多孔質材９はその上流側と下流側を物理的に連続な孔を通じて繋いでいる。但し、孔の表面自身は撥液体性を有している。このような撥液体性は前述と同様に電界印加によって調整可能である。
【００５１】
さらに、撥液体性構造物は図１２に示すような繊維材１０であってもかまわない。この場合、流路１内の所定のエリアに流路１に沿って繊維材１０が配置され、その上流側と下流側を繊維同士の間隙を通じて繋いでいる。繊維材１０の各繊維表面は撥液体性を有し、その撥液体性は前述と同様に電界印加によって調整可能である。
【００５２】
次に、本発明に用いられる液体移送手段１８について図１３を用いて説明する。図１３では、スイッチ３に撥液体柱８を用いた例を示している。そして、液体４を移送する流路内壁が、電界に曝すと撥液体性が低下する撥液体性表面３０となっており、液体移送手段１８が、スイッチ３や撥液体性表面３０に電界を印加できる電極から構成されている。この構成において、図１３（ａ）に示すように図左端の流路中に液体４の液滴が存在するとき、液滴は、撥液体柱８のために図右側へ進行できない。そこで、図左側の撥液体柱８（スイッチ３）と流路中央部（図左右の撥液体柱８に挟まれた流路部）とに対応する上下一対の電極である液体移送手段１８に電圧を印加すると、その領域の撥液体性が低下し、図１３（ｂ）に示すように液滴が流路中央部へ移動する。次に、上記の電圧印加を停止すれば、液滴は流路中央部に留まる（図１３（ｃ））。この状態は、電圧を印加しない限り維持される。すなわち、メモリー性が発現する。次に、図右側の撥液体柱８と流路右端部とに対応する上下一対の電極である液体移送手段１８に電圧を印加すると、その領域の撥液体性が低下する。これに加え、流路中央部はすでに撥液体化している。このため、液滴は速やかに流路中心部から流路右端部へと移動する。以上のように、電圧を印加する位置の切替え動作と流路内部のエレクトロ・ウェッティング現象を用いることにより、圧送ポンプ等を用いることなく、速やかな液滴の移送が可能となる。また、液滴移送前の流路部位中に液体が残留することも無くなる。さらに、２つのスイッチ部に挟まれた撥液体性表面を有する流路は、安定な液滴停止状態と確実な液滴転送を可能とする。
【００５３】
図２および図５の構成では、上記のような液体移送手段１８を少なくとも、画素２２と、画素２２間の接続路との夫々に対して備える必要がある。また、図１、図３および図７の構成では、少なくとも画素２２内に液体移送手段１８を備える必要がある。
【００５４】
また、上記のような撥液体性を利用した液体移送に限らず、本発明では、帯電粒子を分散した液体を電気泳動させて液体移送を行うことも可能である。例えば、図１４（ａ）を参照すると、帯電粒子分散液体８０の液滴が図左端の流路内に位置している。帯電粒子分散液体８０中には、帯電した微粒子が分散されている。その帯電極性は微粒子を選択することにより決めることができる。図１４では、スイッチ３に撥液体柱８を用いた例を示している。はじめに、図左側の撥液体柱８からなるスイッチ部に電界を印加し、当該スイッチを開放する。さらに、流路中央部（図左右の撥液体柱８に挟まれた流路部）の、液体移送手段である電極に電圧を印加する。この電圧極性に応じて、図１４（ｂ）に示すように帯電粒子分散液体８０は、流路中央部に進入する。この後、上記の両電圧印加を停止する。この結果、図１４（ｃ）に示すような、安定な液滴停止状態を得ることができる。再度、液滴を移送するためには、図右側のスイッチを開放し、図右端の流路部の液体移送手段に電圧を印加する。以上のようにして、液滴を電気泳動させて液体移送を行なう。本構成では、液体移送の駆動力として、電気泳動現象を用いているため、図１３の構成のように流路内壁を撥液体性表面で覆う必要がない。
【００５５】
次に、図１５および図１６を参照し、上述した図７の構成の更なる応用を説明する。図７の構成と相違する点は、各画素２２に直接繋がる液体供給路が、複数の画素２２からなる表示領域の下層に配設されていることである。
【００５６】
図１５はこの表示装置の平面配置を示している。図１６は、図１５のＡ−Ａ'断面の構造を示している。図１６から分かるように、本表示装置は液体供給路１９が下層に配置され、上層に画素２２が配置されている。図１５に示すように、下層では、液体供給源（不図示）から分岐した各液体供給路１９が画素列方向に配設されている。一方、上層では、画素２２は個別に側壁（点線で示す。）に囲われており、スイッチ３を介して液体排出路４６と接続されている。下層の液体供給路１９と上層の画素２２は、図１６に示すような断面構造で互いに接続されている。具体的には下層の液体供給路１９は液体孔３８を介して上層の画素２２と接続されている。液体孔３８の周辺にはスイッチ３が設けられている。画素２２の内壁は、電界に曝すと撥液体性が低下する撥液体性表面３０となっている。図１６では、撥液体柱からなるスイッチ３を図示している。図１６（ａ）に示すように、走査電極４３および信号電極８１に電圧が印加されていない状態では、下層の液体供給路１９中の液体は液体孔３８から上層へ盛り上がった液面を形成している。この液面レベルは、液体供給源の圧力を調整することにより制御することができる。走査電極４３と信号電極８１に電圧が印加されると、スイッチ３が開放される。これに従い、図１６（ｂ），（ｃ）に示すように、液体が画素２２内へ進入する。この後、電圧印加を停止すれば、図１６（ｄ）に示すように、スイッチ３により液体が分断される。以上のようにして、下層の液体供給路１９から上層の画素２２内へ適量の液体を供給することが可能となる。
【００５７】
図１５では、上層と下層の平面配置を透視する形で示している。液体孔３８周辺のスイッチ３を開閉するために、画素行を選択する走査電極４３と画素列を選択する信号電極８１がマトリクス状に配置されている。以上のような構成のため、走査電極４３を順次選択し、これに応じた信号を信号電極８１に加えることにより、所望の画素内に液体を注入することが可能となる。このようなマトリクス配置により、通常の表示装置のマルチプレックス駆動を用いることができる。
【００５８】
以上のように、本発明では各画素まで各液体の流路を用意することにより、表示動作させることが可能である。特に、画素から画素への液体の移送をさせる必要がないため、迅速に表示画面を作ることが可能である。
【００５９】
また、図１５に示したように、画素列毎に液体排出路４６を配置し、各画素２２とスイッチ３を介して接続させておく。この液体排出路４６は上層あるいは下層に配置することができる。また、液体排出路４６に接続されたスイッチ３を開閉するために、排出電極４４を画素列に沿って配置している。このため、画像を消去する場合、全走査電極と全排出電極に電圧を印加して液体排出路４６のスイッチ３を開放すれば、全画素内の液体を液体排出路４６に排出することができる。
【００６０】
次に、図１７〜２０を参照し、上述した図７の構成の更なる別の応用を説明する。図１５の構成では、一画素に一本の液体供給路が液体孔およびスイッチを介して接続されていた。これに対し、図１７に示す表示装置では、一画素に複数の液体供給路がそれぞれ液体孔およびスイッチを介して接続されている。具体的に図１７を参照すると、液体を収容できる液室である３つの画素２２（点線で囲まれた部位）が縦方向（列方向）に並んで配置されるとともに、それぞれの画素２２の区域が横方向（行方向）に延びている。そして、各画素２２に６本の液体供給路が６個のスイッチ３を介して接続されている。図１７では、３つの画素２２が形成された平面領域の下層に、赤色液体用の液体供給路Ｒ３４、緑色液体用の液体供給路Ｇ３６、青色液体用の液体供給路Ｂ３７、および３本の透明液体用の液体供給路Ｃ３５が配置されている。液体供給路の本数は、これに限るものではなく、必要な色数の液体供給路を配置することができる。図１７の表示装置では、赤、緑、青および透明液体で色の調整が可能であり、任意の色が生成可能である。また、液体色をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等に変更することも可能である。また、図１７に示すように、各液体供給路の、液体孔３８を有する部分に迂回路を設けている。これにより、各液体孔３８から液体が上層の画素２２内へ噴出しても、その噴出した部位よりも下流側の流路に液体を安定的に供給することができる。なお、図１７のＡ−Ａ'断面は、図１６に示した構造と同一のものでよい。
【００６１】
また、図１７に示す画素２２をマトリックス状に配置すれば、任意のカラー画像を表示することができる。
【００６２】
図１８は、図１７に電極構造を重ね書きした図である。図１８では、横方向（画素行方向）に延びる各画素に対応するよう３つの走査電極４３が配置されている。さらに、信号電極Ｒ３９，信号電極Ｇ４０，信号電極Ｂ４１，および３つの信号電極Ｃ４２が各色の液体供給路に沿って対応配置されている。これにより、各液体孔３８のスイッチ３が起動させられる。さらに、各画素に対する液体排出動作のための排出電極４４が、液体排出路４６に対応して配置されている。
【００６３】
図１８に示した各電極への電圧印加例を図１９に示す。走査電極Ｓ１からＳ３は、図１９（ａ）に示すよう、各タイミングで走査される。一方、信号電極Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の各々には、図１９（ａ）に示すような電圧が印加される。例えば、図１９（ａ）に示すように走査電極Ｓ１が選択されている第１タイミングでは、赤色液体（Ｒ）、緑色液体（Ｇ）、青色液体（Ｂ）の各液体供給路のスイッチ部３には十分な電圧が印加されない。一方、透明液体（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の液体供給路のスイッチ３では十分な電圧が印加される。このため、透明液体のみが画素内２２に放出される。したがって、画素２２の下地の色が白地の場合、図１９（ｂ）に示す第１行目の画素では白色が表示されることとなる。
【００６４】
一方、図１９（ａ）に示すように走査電極Ｓ２が選択されている第２タイミングでは、赤色、緑色および青色用の液体供給路のスイッチ３に電圧が印加され、３つの着色液体が画素領域に広がることとなる。この結果、図１９（ｂ）に示す第２行目の画素では黒表示が行われることとなる。
【００６５】
同様に、図１９（ａ）に示すように走査電極Ｓ３が選択されている第３タイミングにより、図１９（ｂ）に示すように赤色の液体のみが画素中に広がることとなり、赤表示が行われることとなる。
【００６６】
本構成によれば、画素領域の下層に液体供給用の流路を複数種類配置したことにより、図１７〜１９に示したように走査電極と信号電極をマトリクス状に配置することが可能となる。このため、このようなマトリクス電極の交点のスイッチ３をマルチプレックス駆動することが可能となる。
【００６７】
また、本構成によれば、画素部分に直接所望の混合比の液体を注入することが可能であり、任意色のカラー表示が可能である。以上の説明から分かるように、液体供給路の内面は、撥液体性表面である必要がない。むしろ、迅速な液体補給を行わせるためには、親液体性表面である方が望ましい。
【００６８】
以上、図１７の構成の各画素に対する書き込み動作について説明した。以下では、図２０を用いて消去動作について説明する。図１７の構成では、各画素の表示色を更新するには、一度溜まった画素中の液体を排出する必要がある。そこで、図１７及び図１８に示すような液体排出路４６、排出電極４４、および液体排出路４６用のスイッチ３が表示装置に設けられている。図２０では液体排出路４６は、他の液体供給路と同様に下層に設けられているが、上層に設けてもよい。
【００６９】
図２０では、すでに画素内に広がった着色液体をハッチング（斜線部）で示している。更に、図２０では、以降の説明のために各列の電極にＥ、Ｒ，Ｃ１，Ｇ，Ｃ２，Ｂ，Ｃ３と、各走査電極にＳ１，Ｓ２，Ｓ３と表記している。
【００７０】
図２０（ａ）は縦に並んだ３画素内すべてに液体に満たされている状態をハッチングで示している。画素内の液体を排出するために、走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をすべて同時に選択する。この後、電極Ｃ３以外の列電極Ｅ、Ｒ，Ｃ１，Ｇ，Ｃ２，Ｂと全走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との間に電圧を印加する。この結果、排出電極Ｅに対応したスイッチ３が開き、液体排出路４６への液体の排出が可能となる。液体排出路４６は表示装置外部へ延びている。一方、列電極Ｃ３付近の液体は、画素２２内面が撥液体性のために排除され、他の電圧印加されている列電極付近に移動する。この結果、図２０（ｂ）のハッチング領域に示すように、画素内の液体領域は左側へ移動する。この後、列電極Ｂと全走査電極間への電圧印加を停止する。すなわち、電極BとＣ３以外の列電極Ｅ、Ｒ，Ｃ１，Ｇ，Ｃ２と全走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との間に電圧を印加する。この結果、図２０（ｃ）に示すように、さらに画素内の液体領域は左側へ移動する。以下、同様の手順を繰り返して、液体領域を順次左方向に移動させて、最終的には図２０（ｄ）に示すように画素内の液体を液体排出路４６に排出することができる。
【００７１】
また、上記の図１〜２０に示した表示装置を用いて、図２１に示すような電子機器を製造することが可能である。図２１に示す電子機器４７では、アンテナ４９を搭載することで、表示装置４８で表示させる画像の書き込みデータを無線を介して、受信できるようにしてもよい。また、表示装置４８と前面あるいは背面に太陽電池５０を搭載して、表示装置４８の充電動作を自動で行わせるようにしてもよい。特に、表示装置４８の前面に、透明な太陽電池５０を搭載すると、表示装置４８の消費電力の一部を賄うこともできる。
【００７２】
また、表示装置４８の前面もしくは背面に光源を搭載して、反射表示や透過表示を行わせることができる。反射表示は、例えば図６や図７などに示す画素領域の下地を白色化することで実施することができる。この場合には、夜間のように照明の期待できない場合、図２１に示すように照明装置５１を点灯させることができる。また、図６や図７などに示す画素領域の下地を透明化することにより、透過表示させることもできる。この場合には、電子機器４７の内部に液晶表示装置などに用いられるバックライトを持ち込んでもよい。
【００７３】
あるいは、図６や図７などに示す画素領域の下地を白色と透明の二種類にすることにより、透過表示あるいは反射表示に兼用させることもできる。
【００７４】
「本発明の実施の形態」
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、説明において前述した構成要素と同じ機能を有するものには同一符号を使用している。
【００７５】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、図２２を参照して説明する。
【００７６】
図２２に示される表示装置では、画素２２とスイッチ部３を交互に連続して接続し、この連続した画素２２を蛇行させて２次元的（マトリックス状）に配置することで、表示画面が形成されている。図左上の画素２２には、赤（Ｒ），透明（Ｃ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の液体を供給するために４本の液体供給路３４，３５，３６，３７がそれぞれスイッチ３を介して接続されている。したがって、図左上の画素２２は液体混合素子２１を兼ねる。また、連続した画素群の終端（図右下の画素）は液体排出路４６にスイッチ３を介して接続されている。４本の液体供給路３４，３５，３６，３７と液体排出路４６の内壁は、親液体性表面で覆われることが望ましい。一方、画素２２内は液体の移送動作を迅速に行わせるために撥液体性表面で覆われるとともに、該撥液体性表面に電界を加える電極を液体移送手段として備えることが望ましい。
【００７７】
本形態の表示装置では、図左上の画素２２に任意の比率の着色インクが４本の液体供給路３４，３５，３６，３７からスイッチ３を介して供給される。供給するインクの比率は、各色のスイッチ３を開放する電圧や時間によって制御される。この後、隣接する画素２２間のスイッチ３を開放して移送動作を行い、次の画素２２に着色インクを転送し、図左上の画素２２を空にする。空になった図左上の画素２２に対して、再度インクの注入が行われる。以上を繰り返して、所定の位置までインク液滴が移送されたら、画素間のスイッチ３を閉鎖する。これにより、安定な表示状態（メモリー性）を得ることができる。表示を消去する際は、液体排出路４６へのスイッチ３を開放し、液滴の移送動作を繰り返す。
以上のようにして、表示画像の書き込み、メモリー、および消去を実現する。
【００７８】
この実施の形態では、複数のインク供給流路の配置を簡単化することができる。
【００７９】
次に、上記実施形態の表示装置に用いられる液体移送手段の例を、図２３、図２４を用いて説明する。図２３および２４は表示装置の画素部を含む流路断面を示す。
【００８０】
図２３においては、流路上部の基板には共通電極１１が配置されている。また、流路下部の基板には、スイッチ電極Ａ１４、スイッチ電極Ｂ１５、流路電極Ａ１２、流路電極Ｂ１３がこの順番の繰り返し周期で配置されている。スイッチ電極Ａ１４およびスイッチ電極Ｂ１５上の流路中には撥液体性構造物が配置され、これによりスイッチ３を構成している。図２３（ａ）に示すスイッチ３間の流路にはすでに液滴が存在している。また、スイッチ３以外の流路内壁表面は撥液体性を有し、電界に曝すと撥液体性が低下する。
【００８１】
流路電極Ｂ１３とスイッチ電極Ａ１４に電圧を供給すると、各液滴に移送が生じる。これが、図２３（ｂ）の状態である。この後、流路電極Ｂ１３への電圧供給を停止し、スイッチ電極Ａ１４およびスイッチ電極Ｂ１５に電圧を供給する。流路電極Ａ１２、Ｂ１３上の流路はすべて撥液体化するために、各液滴はスイッチ３内に移動する（図２３（ｃ））。次に、スイッチ電極Ａ１４への電圧供給を停止し、スイッチ電極Ｂ１５と流路電極Ａ１２に電圧を供給すると、各液滴は隣の流路へ移動する（図２３（ｄ）〜（ｆ））。
【００８２】
以上のようにして、スイッチ３間の流路を液滴が存在しない状態にすることなく連続して安定に液滴を移送することが可能となる。
【００８３】
あるいは、本表示装置では、図２４に示すように液滴の移送流路を構成することもできる。図２４では、流路１の高さが部分的に異なっている。そのため、一定の体積の液滴を移送する場合には、浅い流路部の液流方向（図横方向）のサイズを大きくとり、深い流路部の流路方向（図横方向）のサイズを小さく取ることができる。
【００８４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について、図２５を参照して説明する。
【００８５】
図２５に示す形態の表示装置は、画素行毎に液体混合手段２１を備えている。液体混合手段２１において複数の着色液体を混合することにより所望の色の液体が生成され、その後、側壁６に囲まれた流路１中に移送されてくる。流路１中にはスイッチ３と画素２２（液室）が交互に配置されている。このため、各色の液滴が順々に流路１の右方向へ移送される。右端の画素２２に液滴が到達すると転送が停止する。以上のようにして、画素行毎の流路１に液滴を移送することにより、各液滴が所定の画素位置に到達し、表示画像が完成する。
【００８６】
流路１内の画素２２の部分を透明にすれば、表示装置の背面に面光源を配置して透過型表示装置として動作させることができる。また、流路１の画素２２の部分に対応する下地の色を白色にすれば、反射型表示装置として動作させることができる。いずれの場合も、黒色液滴が移送されてきた画素は黒表示することができる。また、透明液滴が移送されてきた画素は白表示させることができる。
【００８７】
画像を更新する際には、表示画像を形成している液滴を排出路４６に移送して消去する。図２５では、画素２２の面積と、画素２２間のスイッチ３の面積とが異なる。このため、図２４に示すように、流路１の浅い部分を画素部に、深い部分を画素間のスイッチ部に当てている。以上のようにして、面内の面積変化を流路内の深さを変えて一定の体積の液滴を移送している。この結果、図２４に示す流路レイアウトでは、表示における画素面積の比率を大きくとることができている。
【００８８】
図２５の下方に図示したように、画素２２とスイッチ３を記号を用いて略記することができる。図２６にこの略記法を用いて液体混合手段２１の構成例を示す。図２６では、赤インク溜め２３、緑インク溜め２５、青インク溜め２６の各々に透明インク溜め２４が併設され、赤インク、緑インク、青インクはおのおの透明インクで濃度調整され最終的に混合される。しかし、液体混合手段２１は図２６に示す構成に限定されるわけではない。たとえば、赤インク、緑インク、青インクが先に混合・調整され、その後に透明インクで濃度調整されてもよい。また、インク色もこれに限る必要はなく、赤インク、緑インク、青インク、黒インクから構成されてもよい。また、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクを混合してもよい。
【００８９】
図２７に、液体混合手段２１のより詳細な構成例を示す。図２７では、流路１は、左端で液体供給路１９Ａと液体供給路１９Ｂの二つに分離されている。液体供給路１９Ａおよび液体供給路１９Ｂはそれぞれ上流側で液体溜め（不図示）に接続されている。液体供給路１９Ａと液体供給路１９Ｂの流路１側端部にはそれぞれ、前述した構成のスイッチ３が構成されている。
【００９０】
液体を混合するため、初めに、液体供給路１９Ａのスイッチ３に対応する混合電極Ａ１６に電圧を印加して、液体Ａを流路１に誘導する。この後、液体供給路１９Ｂのスイッチ３に対応する混合電極Ｂ１７に電圧を印加して、液体Ｂを流路１に誘導する。この際に、２つのスイッチ３に印加する電圧と印加時間を調整することにより、液体Ａおよび液体Ｂの混合比を調整することができる。しかる後、液体移送手段１８を用いて、すでに述べた手順で混合液体を図の流路１の右方向へ移送することができる。
【００９１】
より多数の液体を混合する場合には、図２７に示す構成を直列あるいは並列に接続して実現することができる。例えば、図２７に示す流路１の上流側端部あるいは下流側端部に、スイッチ３を含む液体供給路を新規に接続して、多数の液体を混合することができる。
【００９２】
以上のように、液体混合手段２１を用いて任意の色を有する液体を生成することができる。一般に、フルカラー画像を表示する場合には、多数のインクを混合する必要が生じる。このため、図２６に示すような比較的複雑な流路構成が必要となる。図２５の構成では、各画素行に図２６に示すような液体混合手段が必要であるため、流路（液体供給路）が交差することが生じる。
【００９３】
しかし、交差した流路においても、スイッチ３を配置し、適当な動作を行わせることにより、互いの液体を混合させることなく取り扱うことが可能である。この構成を示したのが図２８である。図２８では、図の上下方向に延びる流路２７で液体Ａを移送し、左右方向に延びる流路２８で液体Ｂを移送する場合を示している。先ず上方向の流路２７から中心流路２９に液体Ａを移送する（図２８（ａ），（ｂ））。次に、下方向の流路２７へ液体Ａを移送し、中心流路２９を空にする（図２８（ｃ））。その後、左方向の流路２８から中心流路２９に液体Ｂを移送する（図２８（ｄ），（ｅ））。この後、中心流路２９から右の流路２８に液体Ｂを移送する（図２８（ｆ））。このようにすれば、３次元的に交差した流路を作製しなくとも、スイッチ部３とその駆動タイミングにより、２種類の液体液滴を独立に扱うことが可能である。
【００９４】
（第３の実施の形態）
次に、図２９、図３０に基づき、第３の実施の形態を説明する。図２９は本実施形態の表示装置を示す平面図、図３０は図２９のＡ−Ａ'断面図である。
【００９５】
図２９に示される形態では、画素２２とスイッチ３を交互に接続してなる流路構造を行方向（図の横方向）に一直線に配置し、この流路構造を間に側壁６を介して列方向（図の縦方向）に複数配置することで、複数の画素２２によるマトリクス状の表示画面が形成されている。
【００９６】
図３０から分かるように、本形態では、概略３枚の基板を積層して上層および下層の流路が形成される。下層流路に関しては、表示部の行方向片側（図左側）に、赤（Ｒ），透明（Ｃ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の液体を流す４本の液体供給路３４，３５，３６，３７が下層に配置されている。各色の液体供給路は液体孔３８を介して、対応する上層の液体供給路３４，３５，３６，３７の各々と接続されている。本実施の形態では、インク液滴は表示部の行単位で、図左から右へ移送されていく。したがって、各行の左端の画素２２は、４本の上層の液体供給路３４，３５，３６，３７と接続されている。また、上層の各液体供給路３４，３５，３６，３７の、画素２２への注入部には、スイッチ３が設けられている。さらに、各行の左端の画素２２は、当該画素内への液体注入によって液体を混合する液体混合手段５８を兼ねている。
【００９７】
画像の書き込み時には、上層の各液体供給路のスイッチ３が開放され、当該各液体供給路から各色のインクが左端の液体混合素子５８に注入される。この各インクの注入比率を変えることで任意の色を液体混合手段５８内で調整することができる。この後、左端の液体混合手段５８から右隣の画素２２へインクを移送する。この際、スイッチ３に対応するように配置されたスイッチ電極５６の電極形状が、いわゆるシェブロン形となっている。シェブロン形とは、液体移送手段１８の電極側に当たるスイッチ電極５６の辺が山形であり、かつ当該辺と相対する液体移送手段１８の電極辺が谷形となる形である。後に説明するように、この形状により、より安定にインク液滴を移送することができる。以上のインク移送と左端の液体混合手段５８へのインク注入とを繰り返すことにより、第１の実施の形態と同様に表示画像を得ることができる。なお、本形態では、図３０に示すように、スイッチ３を構成する撥液体性構造物として多孔質材９を用いた場合を示している。
【００９８】
この実施の形態では、第１の実施の形態に比べて、インク供給路の配置が複雑になるものの、画素間の液滴移送を短距離で済ますことができる。このため、表示画像の、より早い更新動作が可能となる。
【００９９】
ここで、上記シェブロン形電極構造の効果について図３１および図３２を用いて述べる。
【０１００】
図３１では、液体移送手段１８の電極およびスイッチ電極５６のレイアウトがシェブロン形状を有さない場合の液滴形状を示す。液体移送手段１８の電極に電圧が印加されている場合には、液滴７０は液体移送手段１８の電極上に位置している（図３１の状態）。一方、電圧が印加されていないスイッチ電極５６上では、撥液体性のため、液滴７０はこの領域を避けようとする。もし、インク液滴が不足する場合には、インク液滴と次のスイッチ電極５６までの距離が長くなる。この場合、液滴が位置する液体移送手段１８の電極に対する電圧印加を停止し、次のスイッチ電極５６へ電圧を印加しても、安定な液滴移動が期待できない。
【０１０１】
一方、図３２に示すようにシェブロン形の場合には、画素２２内の液滴量が少ない場合でも、必ずスイッチ電極５６上に液滴７０の一部が重なることとなる。これは、液体の形状（メニスカス）が鋭角的な形状をとれないことに起因する。したがって、シェブロン形電極構造の場合には、スイッチ電極５６の山形辺の先端が起点となって、液滴の移送を開始させることができる。
【０１０２】
（第４の実施の形態）
図３３、図３４に基づき、第４の実施の形態を説明する。図３４に示すように、本形態の表示装置は概ね、上層基板６２と中層基板６１と下層基板６０からなっている。各基板間には、流路が形成されており、上層基板６２と中層基板６１間に形成された流路を上層流路と呼ぶことにする。また、中層基板６１と下層基板６０間に形成された流路を下層流路と呼ぶことにする。
【０１０３】
図３３は、上層流路と下層流路のレイアウトを透視図で示している。図３３から分かるように、下層流路としては、赤（Ｒ）のインクを供給する液体供給路Ｒ３４、緑（Ｇ）のインクを供給する液体供給路Ｇ３６、青（Ｂ）のインクを供給する液体供給路Ｂ３７、および透明（Ｃ）なインクを供給する液体供給路Ｃ３５が図の上下方向に延びている。そして、下層の液体供給路３４、３６、３７、３５はこの順番で図の横方向に繰り返し周期で配置されている。
【０１０４】
また、下層の各液体供給路は、上層流路（図３３の実線で囲まれる部分）と液体孔３８を介して繋がっている。上層流路は、各色の液体供給路ごとに形成された液体孔３８をスイッチ３と側壁６で囲んだ４種類の領域と、画素２２となる領域（液室）と、画素２２とスイッチ３を介して繋がる液体排出路４６とから構成される。各スイッチ８は撥液体柱８が配置された部分である。
【０１０５】
液体孔３８毎に近傍に配置された４つのスイッチ３は、独立に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、透明（Ｃ）の液体を画素２２中に流入させるかどうか選択する。このため、上層基板６２は各色用のスイッチ３に対応するように４つのスイッチ電極５６を有し、中層基板６１上には走査電極４３が設けられている。各スイッチ電極５６は下層の各液体供給路に沿って配置されている。走査電極４３は図の横方向にスイッチ電極５６と交差するよう配置されている。
【０１０６】
これらスイッチ電極５６と走査電極４３間に電圧が印加されることにより、各色用の液体孔３８から画素２２内に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、透明（Ｃ）の液体のインクが注入される。これらの液体の注入比率は、各色用スイッチ３を開放する電圧や時間によって制御することができる。また、画素２２をマトリックス状に複数配置し、各画素２２に所望の色インクを注入することで、フルカラー画像を表示することができる。
【０１０７】
図３３に示すように走査電極４３を分割しておけば、インク注入直後に画素２２内の電圧印加を工夫して、画素２２内でインク移動を生じさせ、インクを混合することもできる。
【０１０８】
画像を消去する際は、走査電極４３と、液体排出路４６に沿って配置された排出電極４４の間に電圧を印加して、液体排出路４６のスイッチ３を開放し、画素２２内のインクを排出する。排出時には、図２０を用いて説明した操作と同様な操作を行って、画素２２内のインクを液体排出路４６側に寄せていくことで、排出動作を迅速に行うことができる。
【０１０９】
排出動作をより迅速に行わせるためには、各液体供給路が形成された下層に、図３３に示すような通気管７６をさらに設けておく。通気管７６は、画素２２の部分を含む上層流路に通気孔７５を介して接続されている。この上層流路への接続箇所は、液体排出路４６とは反対側とする。また、通気孔７５の周辺はスイッチ３で囲われている。このため、液体が通気孔７５に侵入できない。排出動作時には、画素２２内の液体は液体排出路４６側へ寄せられていく。このため、もともと液体が存在していた領域に空気等の気体を補充してやることが必要である。そこで、画素２２内の、液体排出路４６に対して遠い所に通気孔７５を配置することにより、より迅速に排出動作させることが可能となる。
【０１１０】
さらに、図３５，３６，３７，３８を用いて、図３４に示す構造の製造方法を説明する。図３４から分かるように、本構造は、下層基板６０、中層基板６１および上層基板６２よりなる。そこで、各基板の製造方法を図３５，３６，３７，を用いて順に説明する。
【０１１１】
図３５に示すように下層基板６０を用意し、この表面を親液体性表面５７に形成する。これは、下層基板表面に親液体性薄膜を形成することでも実現できる。あるいは、下層基板の表面を改質してこのような表面を形成することも可能である。この後、下層基板表面に透明側壁６３を形成する。これは、図３５（ｃ）に示すように、下層基板表面に感光性樹脂６６の塗膜を形成して、この塗膜をフォトリソグラフィー工程によって加工することで得られる。あるいは、透明側壁６３を印刷法により、下層基板表面に直接パターニングしてもよい。
【０１１２】
中層基板６１は、図３６に示すように加工される。初めに、液体孔３８を中層基板６１に開口する。これは、プラスチック樹脂を型成型することによって行うこともできる。あるいは、基板を機械的に穿孔することも可能である。あるいは、基板を化学的にエッチングして孔を形成することも可能である。あるいは、感光性ガラスを用いて、穿孔した基板を作製することも可能である。次に、反射表示させる場合には白色反射体５９を中層基板６１上に形成する。この白色反射体としては、粗面を有する金属層でもよい。あるいは、散乱性を有する樹脂膜でもよい。あるいは、白色のペイント層でもよい。次に、白色反射体５９上に透明導電層を形成し、パターン加工して走査電極４３を得る。次に、撥液体性薄膜６４を基板表面に形成する。撥液体性薄膜６４は、たとえばディップコートのような手法で形成することが可能である。この場合、図３６（ｅ）に示すように基板の表面および裏面に撥液体性薄膜６４が形成される。この後、下層流路（液体供給路）の内壁となる基板裏面の撥液体性薄膜６４を親液体化させる（図３６（ｆ））。つまり、基板裏面を親液性表面５７に改質する。これは、紫外線照射することにより実現できる。あるいは、プラズマ中に基板裏面を曝すことによって実現できる。この後、基板表面の一部を親液体化させて親液性表面５７に改質する。（図３６（ｆ））。これは、前述のような親液体化処理を適当なマスクを用いて行うことにより実現できる。
【０１１３】
作動させる液体が親水性液体の場合には、撥液体性薄膜６４として親油性物質あるいはフッ素系物質を用いることができる。この場合、親油性物質あるいはフッ素系物質は、酸素中での紫外線処理や酸素中でのプラズマ処理により親水化させることができる。
【０１１４】
また、作動させる液体が親油性液体の場合には、撥液体性薄膜６４としてフッ素系物質を用いることができる。この場合にも、適当な雰囲気下で紫外線照射あるいはプラズマ処理を行うことにより親油化できる。あるいは、前述した親水化処理後に表面処理剤によって、薄膜表面を炭化水素で修飾し親油化することができる。
【０１１５】
図３６（ｅ）では、基板両面に同時に撥液体性薄膜６４を形成する場合について示した。しかし、基板表面のみに撥液体性薄膜６４を形成するとともに、この撥液体性薄膜６４の一部を親液体化した後に、基板裏面のみに親液体性薄膜を形成することもできる。この場合、基板裏面に関しては表面改質を行う必要はない。
【０１１６】
さらに、上層基板６２の製造方法を図３７を用いて説明する。初めに、上層基板６２上に透明導電層６５を形成し、パターン加工して、スイッチ電極５６を形成する。この後、スイッチ電極５６が形成された表面全体に感光性樹脂６６の被膜を形成する。そして、当該被膜をフォトリソグラフィー工程によりパターン加工し、スイッチ部の柱構造と流路の側壁６を形成する。この後、柱構造表面および基板表面に撥液体処理を行う。これは、単純に撥液体性薄膜を被覆してもよい。あるいは、撥液体性表面３０を得るためにプラズマ中に曝して表面改質を行ってもよい。この後、撥液体性表面３０に対して部分的に親液体化を行う。スイッチ３に位置する柱８の撥液体性は維持される。また、側壁６は、配置される場所に応じて、撥液体性表面または親液体性表面の何れかに処理される。
【０１１７】
以上の工程を経て用意された３枚の基板を図３８に示すように、重ね合わせる。この後、図３８（ｂ）に示すように、互いの位置を整え、３枚の基板を接合させる。この接合は、例えば、接合させる基板の親液体性領域どうしの間に接着性物質を介在させて行うことができる。あるいは、撥液体性領域にフッ素系物質が用いられている場合には確実な接着を期待できないので、親液体性領域のみで接合させる。撥液体柱８については、その原理からいえば、中層基板６１との接合部に接着剤を介在させる必要はない。以上のように３枚の基板を接合後に、各色インクを所定の下層流路に充填する。これを図３８（ｃ）に示す。
【０１１８】
（第５の実施の形態）
図３９、図４０、図４１、図４２、図４３に基づき、第５の実施の形態を説明する。本実施形態は、これまでの実施形態とはスイッチ部の流れ方向の開口部の数が１または２箇所である点が異なる。
【０１１９】
例として、図３９を挙げることができる。図３９では２枚の基板２間に一対の側壁６に囲まれた流路１が形成されている。流路１中には、それぞれの側壁６の内面に撥液体壁８２を接続することでスイッチが構成されている。そのため、このスイッチ部では流れ方向の開口部の数が１箇所である。
【０１２０】
図４０のように基板２に垂直な方向から流路１を見た場合、撥液体壁８２のスイッチを液体４が通過するときは、図４０の断面Ｃ−Ｃ'では液体４は１塊の液体のままである。一方、図４１に示すように、図９のスイッチを液体４が通過するときは、断面Ｄ−Ｄ'では液体４は５つに分かれる。
【０１２１】
また、別の例として図４２を挙げることができる。図４２では、流路１中には、撥液体柱８を一つ設置することでスイッチが構成されている。したがって、このスイッチ部では流れ方向の開口部の数が２箇所である。また図４３から分かるように、図４２のスイッチを液体４が通過するときは、断面Ｅ−Ｅ'では液体４は２つに分かれる。
【０１２２】
液体４が多数の開口部を通過するとき、その形状に沿って複雑なメニスカスを形成することとなる。一方、１箇所や２箇所の開口部のときは、多数の開口部に比べ単純なメニスカスでよい。複雑なメニスカスを形成することはエネルギーを要するので、開口部が多数のときに比べ、開口部が少ないときの方が液がスイッチを通過しやすくなる。したがって、撥液性が調整する印加電圧の低減が可能になるとともに、液体の移動速度ひいては表示速度の向上が可能となる。
【０１２３】
（第６の実施の形態）
図４４、図４５に基づき、第６の実施の形態を説明する。これまでの実施形態とは、撥液体性表面への電界印加手段が異なる。
【０１２４】
これまでの実施形態では、撥液体性表面への電界印加手段は、図９に示したように２枚の基板２の両方に電極７を配置し、両方の電極７への電圧印加により撥液体性表面へ電界を印加していた。この方法を、垂直電界方式と呼ぶ。一方、本実施形態では、図４４に示したように、対向する２枚の基板２のうち、片方に相互に咬合する櫛歯状電極７Ａ，７Ｂを有し、相互の櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの間への電圧印加により電界を印加する。この方法を、横電界方式と呼ぶ。櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの平面図を図４５に示す。図４５では、相互の櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの間に電圧を印加することにより、２枚の基板２の基板面に平行でかつ櫛歯状電極７Ａ，７Ｂの櫛歯の延在する方向に対し垂直な方向８３の電界が生じる。すなわち、表示面と平行な方向に電界を発生する。この電界の強さは櫛歯状電極７Ａ，７Ｂ同士の電極間隔８２に反比例する。
【０１２５】
垂直電界方式では電界を強くするため、基板２間の距離を近づけて電極７間距離を小さくすると、流路１が浅くなる。流路１が浅くなったとき、浅くなる前と同じ色を表示するためには、着色インクの光学濃度を上げる必要がある。しかし、着色インクの液体の特性は変えずに光学濃度をあげることは困難である。一方、横電界方式では電界を強くするためには、電界の強さが櫛歯状の電極間隔８２に反比例することから、電極間隔８２を狭くすれば良い。したがって、横電界方式は、垂直電界方式に比べ容易に電極間隔を狭くすることができるので、撥液体性制御のための印加電圧の低減が可能となる。
【０１２６】
尚、図４４では、液の流れ方向と櫛歯状電極７Ａ，７Ｂによる電界方向８３とは平行となっているが、平行でなくても可能である。また本実施形態では、撥液体柱８からなるスイッチ部への電界印加手段に櫛歯状電極７Ａ，７Ｂを用いた例を示したが、このような櫛歯状電極は、スイッチ部以外における撥液体性表面への電界印加に用いることも可能である。
【０１２７】
以上、本発明の実施の形態について種々述べてきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施しえるのは言うまでも無いことである。
【符号の説明】
【０１２８】
１ 流路
２ 基板
３ スイッチ
４ 液体
５ 液体先端
６ 側壁
７ 電極
７Ａ，７Ｂ 櫛歯状電極
８ 撥液体柱
９ 多孔質材
１０ 繊維材
１１ 共通電極
１２ 流路電極Ａ
１３ 流路電極Ｂ
１４ スイッチ電極Ａ
１５ スイッチ電極Ｂ
１６ 混合電極Ａ
１７ 混合電極Ｂ
１８ 液体移送手段
１９Ａ、１９Ｂ 液体供給路
２１ 液体混合手段
２２ 画素（液室）
２３ 赤インク溜め
２４ 透明インク溜め
２５ 緑インク溜め
２６ 青インク溜め
２７ 液体Ａ流路
２８ 液体Ｂ流路
２９ 中心流路
３０ 撥液体性表面
３４ 液体供給路Ｒ
３５ 液体供給路Ｃ
３６ 液体供給路Ｇ
３７ 液体供給路Ｂ
３８ 液体孔
３９ 信号電極Ｒ
４０ 信号電極Ｇ
４１ 信号電極Ｂ
４２ 信号電極Ｃ
４３ 走査電極
４４ 排出電極
４６ 液体排出路
４７ 電子機器
４８ 表示装置
４９ アンテナ
５０ 太陽電池
５１ 照明装置
５６ スイッチ電極
５７ 親液体性表面
５８ 液体混合手段
５９ 白色反射体
６０ 下層基板
６１ 中層基板
６２ 上層基板
６３ 透明側壁
６４ 撥液体性薄膜
６５ 透明導電層
６６ 感光性樹脂
６７ 緑色インク
６８ 青色インク
６９ 透明インク
７０ 液滴
７１ セグメント流体列形成ユニット
７２ 画像表示板
７３ 分断液体
７４ 加圧方向
７５ 通気孔
７６ 通気管
７８ 透明基板
７９ 着色液体
８０ 帯電粒子分散液体
８１ 信号電極
８２ 電極間隔
８３ 電界方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収納できる液室からなる画素と、
液体の流通と遮断を制御するスイッチと、
前記画素に前記スイッチを介して接続された液体供給路および液体排出路と、
前記画素内に設置され、前記画素の内外へ液体の移送を行なう液体移送手段と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記画素が複数配置されており、前記画素の各々に接続された前記液体供給路は液体供給源から分岐した液体供給路であり、前記画素の各々に接続された前記液体排出路は１つの液体排出溜めに接続されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
複数の前記液体供給源を有し、当該複数の液体供給源の各々から分岐した複数の前記液体供給路が前記画素の各々に接続されている、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画素が配置された領域の下層に前記液体供給路が配置されており、前記各液体供給路と前記各画素との間にある前記スイッチの各々をマルチプレックス駆動するマトリクス電極を有する、請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スイッチが、流れ方向に物理的に開口するとともに撥液体性表面を有する構造物からなり、該構造物への印加電圧の有無により前記構造物の撥液体性が調整されて液体の流通と遮断を制御する、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記スイッチの、流れ方向の開口部の数は１箇所である、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スイッチの、流れ方向の開口部の数は２箇所である、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記液体移送手段が、前記スイッチをなす構造物の撥液体性表面と前記画素の内壁を覆う撥液体性表面とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されている、請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記液体に帯電粒子が分散された液体を用いる場合、前記液体移送手段が、前記スイッチをなす構造物の撥液体性表面と該スイッチ以外の流路部とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されている、請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記電界印加手段は、表示面と平行な方向に電界を発生させられる櫛歯状電極である、請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置を搭載した電子機器。
【請求項１】
液体を収納できる液室からなる画素と、
液体の流通と遮断を制御するスイッチと、
前記画素に前記スイッチを介して接続された液体供給路および液体排出路と、
前記画素内に設置され、前記画素の内外へ液体の移送を行なう液体移送手段と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記画素が複数配置されており、前記画素の各々に接続された前記液体供給路は液体供給源から分岐した液体供給路であり、前記画素の各々に接続された前記液体排出路は１つの液体排出溜めに接続されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
複数の前記液体供給源を有し、当該複数の液体供給源の各々から分岐した複数の前記液体供給路が前記画素の各々に接続されている、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画素が配置された領域の下層に前記液体供給路が配置されており、前記各液体供給路と前記各画素との間にある前記スイッチの各々をマルチプレックス駆動するマトリクス電極を有する、請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スイッチが、流れ方向に物理的に開口するとともに撥液体性表面を有する構造物からなり、該構造物への印加電圧の有無により前記構造物の撥液体性が調整されて液体の流通と遮断を制御する、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記スイッチの、流れ方向の開口部の数は１箇所である、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スイッチの、流れ方向の開口部の数は２箇所である、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記液体移送手段が、前記スイッチをなす構造物の撥液体性表面と前記画素の内壁を覆う撥液体性表面とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されている、請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記液体に帯電粒子が分散された液体を用いる場合、前記液体移送手段が、前記スイッチをなす構造物の撥液体性表面と該スイッチ以外の流路部とに選択的に電界を印加する電界印加手段で構成されている、請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記電界印加手段は、表示面と平行な方向に電界を発生させられる櫛歯状電極である、請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置を搭載した電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【公開番号】特開２０１２−２２６３７４（Ｐ２０１２−２２６３７４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６９８８７（Ｐ２０１２−１６９８８７）
【出願日】平成２４年７月３１日（２０１２．７．３１）
【分割の表示】特願２００７−２００９６８（Ｐ２００７−２００９６８）の分割
【原出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＬＴテクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月３１日（２０１２．７．３１）
【分割の表示】特願２００７−２００９６８（Ｐ２００７−２００９６８）の分割
【原出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＬＴテクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】
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