專利名稱：：液體光學元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種液體光學元件，包括處于一對電極之間的非極寸生、液體和才及'f生液體，并通過在這沖羊一乂于電才及之間施力口電壓來改變透射光的量。
背景技術(shù)：
：電潤濕技術(shù)已為人所知，它通過控制靜電潤濕性從而改變液滴形狀并移動液體的現(xiàn)象來獲得期望的效果，該項纟支術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用已得到檢驗。舉例來i兌，在例如PCT國際7>開的7>布日文譯文No.2007-500876中描述了，對顯示裝置中的光閘使用電潤濕技術(shù)以提高光提取效率或響應(yīng)速度已經(jīng)得到檢驗。
發(fā)明內(nèi)容在應(yīng)用這種電潤濕技術(shù)的典型液體光學元件中，極性液體(例如，水)和非極性液體(例如，硅油)夾在覆蓋有疏水性絕纟彖膜的一只寸電沖及之間，并且該才及'|"生'液體和非才及'1"生液體的液滴形;|犬通過向扭_性液體和非極性液體施加電壓而發(fā)生改變從而控制透射光量(透射光強度)。然而，在液滴形狀改變前和改變后，液滴的形狀不穩(wěn)定，而透射光量相對于驅(qū)動電壓滯后發(fā)生，并且隨著電壓的施加，對于液體液滴形狀變化的響應(yīng)速度也容易改變。此外，響應(yīng)速度的提高也是受限制的。希望提供一種具有高響應(yīng)速度、并能穩(wěn)定地控制透射光強度、同時具有簡單構(gòu)造的液體光學元件。才艮據(jù)本發(fā)明的實施方式，4是供了一種液體光學元件，其包括以下部件(1)至(5):(1)絕緣膜；(2)壁結(jié)構(gòu)，豎直設(shè)置在絕緣膜上，并圍繞絕緣膜上的一個區(qū)域；(3)第一電極，設(shè)置在絕緣膜設(shè)置有壁結(jié)構(gòu)一側(cè)的相對側(cè)上，并與絕緣膜接觸；(4)第二電極，設(shè)置在絕緣膜設(shè)置有第一電極的一側(cè)的相對側(cè)上，以面^j"第一電一及；以及(5)極性液體和非極性液體，密封在絕緣膜和第二電極之間，并保持極性液體和非極性液體彼此分離的狀態(tài)，極性液體和非極性液體中之一是透明的，另一是不透明的。在這種情況下，第一電才及和第二電才及中的至少一個在與由壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)i或相對應(yīng)的區(qū)i或中具有開口(aperture)或凹口(notch)。在根據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件中，當在第一電極和第二電極之間施加電壓時，由于在與開口或凹口(占據(jù)由壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)域的一部分)相對應(yīng)的區(qū)域之外的區(qū)域中產(chǎn)生電荷，絕緣膜對才及性液體的疏水性減小，因而才及性液體進入與開口或凹口相》十應(yīng)的區(qū)i或之外的區(qū)域中。結(jié)果，非才及性液體聚集在與開口或凹口相對應(yīng)的區(qū)i或中。在根據(jù)本實施方式的液體光學元件中，第一電極和第二電極中的至少一個在與由壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)纟或相只于應(yīng)的區(qū)^或中具有開口或凹口，因此當驅(qū)動時，非才及性液體能夠以高的可再現(xiàn)性聚集在與開口或凹口相對應(yīng)的區(qū)域中。因此，非才及性液體的液滴形狀在改變前和改變后是穩(wěn)定的，并且能夠避免透射光強相對于驅(qū)動電壓滯后發(fā)生，且對于電壓的施加操作，相對于非極性液體液滴形狀改變的響應(yīng)速度高度穩(wěn)、定化。因此，該液體光學元件具有優(yōu)異的響應(yīng)性并能夠穩(wěn)定地控制光量。本發(fā)明的其他和更多目的、特4正和優(yōu)點通過以下描述將得到更力口充分的體i見。圖1是才艮據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的整體構(gòu)造的截面圖。圖2A和圖2B分別是圖1所示液體光學元件的主要部分的構(gòu)造的截面圖和平面圖。圖3A和圖3B是用于描述圖1所示液體光學元件的才喿作的示意圖。圖4是用于描述制造圖1所示液體光學元件的方法的流程圖。圖5是用于描述制造圖1所示液體光學元件的方法的示意性截面圖。圖6是用于描述圖5中的步驟之后的步驟的示意性截面圖。圖7是用于描述圖6中的步驟之后的步驟的示意性截面圖。圖8是用于描述圖7中的步驟之后的步驟的示意性截面圖。圖9是用于描述圖8中的步驟之后的步驟的示意性截面圖。圖IO是用于描述圖9中的步艱《之后的步艱《的示意性截面圖。圖IIA、圖IIB和圖IIC是才艮據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的第一、第二和第三變型的示意圖。圖12是包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的圖像顯示器的整體構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖。圖13是在圖12所示的圖像顯示器中安裝的液體光學元件的整體構(gòu)造的截面圖。圖14是圖13所示的液體光學元件的示意性平面圖。圖15是用于描述圖13所示液體光學元件操作的示意16是才艮據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的第四變型的平面圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的第五變型的平面圖。圖18是示出本發(fā)明實施例1-1~1-4中開口占才居率(apertureoccupancy)、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖19是示出本發(fā)明實施例1-5~1-8中開口占據(jù)率、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖20是示出本發(fā)明實施例1-9~1-11中開口占據(jù)率、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖21是示出本發(fā)明實施例1-12~1-14中開口占據(jù)率、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖22是示出本發(fā)明實施例2-1~2-4中凹口占據(jù)率(notchoccupancy)、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖23是示出本發(fā)明實施例2-5~2-8中凹口占據(jù)率、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖24是示出本發(fā)明實施例2-9~2-12中凹口占據(jù)率、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖25是示出本發(fā)明實施例2-13-2-14中凹口占才居率、響應(yīng)時間和滯后之間關(guān)系的一個實例的曲線圖。圖26A和圖26B是才艮據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的第七和第八變型的平面圖。圖27A和圖27B是沖艮據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件的第九變型的平面圖。圖28A、圖28B和圖28C是用于描述現(xiàn)有技術(shù)中液體光學元件操作的示意圖。圖29是作為比較例的液體光學元件中的透射率-電壓曲線。具體實施例方式以下參照附圖詳細描述優(yōu)選實施方式。圖1是作為本發(fā)明實施方式的液體光學元件10的整體構(gòu)造的截面圖。液體光學元件10是所謂的電潤濕元件，其連4妻至控制部20，并通過控制靜電潤濕性以改變含有的極性液體16(稍后對其進4亍描述)的液滴形狀并移動才及性液體16這一現(xiàn)象來控制穿透其中的透射光的量。在液體光學元件10中，多個單元區(qū)域Z成列設(shè)置。在圖l中，示出了3個單元區(qū)域Z;然而，單元區(qū)域Z的數(shù)目不限于3個。圖2A示出了圖1所示液體光學元件10中任意單元區(qū)域Z的i文大圖。圖2B示出了與圖2A相應(yīng)的平面圖。如圖2B中所示，每個單元區(qū)域Z的形狀為例如正方形。在圖2B中，并未示出諸如疏水性絕纟彖膜13、非極性液體15、極性液體16、上部電4及17、上部基纟反18以及側(cè)壁19等部^牛，稍后只十以上全部部<牛進4于描述。液體光學元件10包4舌下部基纟反11、選4奪性地i殳置在下部基才反11上的下部電極12、位于下部基4反11和下部電一及12上的疏水性絕纟彖膜13、分隔壁(barrierrib)14、非極性液體15、才及性液體16、上部電才及17、上部基一反18以及側(cè)壁19。下部基^反11和上部基^反18i殳置為由側(cè)壁19支撐并4皮此面對，并且它們由例如可透射可見光的如玻璃或透明塑料的透明絕緣材料制成。下部電才及12和上部電才及17由例如透明導電材:扦如氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(ZnO)制成。下部電極12和上部電極17連接至控制部20。在下部電^^12中，開口12Ki殳置在每個單元區(qū)域Z中。例力o,開口12K具有類々乂于單元區(qū)i或Z的形爿犬(在該實例中，為正方形)，而開口12K的中心位置優(yōu)選與單元區(qū)域Z的中心位置相一致。疏水性絕纟彖力莫13由相對于4及性液體16表現(xiàn)疏水性(斥水性)的材料制成，更嚴格來說，由在零電場下對非極性液體15表現(xiàn)親和性、并且具有優(yōu)良的電絕緣性能的材料制成。具體地，可以使用作為氟基聚合物的聚偏二氟乙烯(PVdF)或聚四氟乙烯(PTFE)。為了進一步提高對下部電極12和上部電極17的電絕緣性能的目的，可以在下部電才及12和疏水性絕纟彖膜13之間i殳置由例如^走涂玻璃(SOG)制成的另一個絕緣膜。分隔壁14凈皮設(shè)置來i殳定單元區(qū)i或Z，單元區(qū)域Z是穿過透射光的單位區(qū)域，且分隔壁14豎直地i殳置在疏水性絕纟彖膜13上。非極性液體15保持在由分隔壁14分割的單元區(qū)域Z中。換言之，通過相鄰的單元區(qū)域Z之間的分隔壁14來防止非4及性液體15移動(流動)至與單元區(qū)域Z鄰近的任意其他的單元區(qū)域Z中。分隔壁14優(yōu)選由對極性液體16表現(xiàn)親水性且不溶于非極性液體15和極性液體16的材料，例如，環(huán)氧基樹脂、丙烯酸基樹脂等制成。可替換地，分隔壁14的表面優(yōu)選覆蓋有由上述材料制成的涂層。因此，非極性液體15的液滴形狀能夠穩(wěn)定化，并且非極性液體15的泄露能夠更加可靠地得到避免。非極性液體15是具有很少極性并表現(xiàn)電絕緣特性的液體材料，除了烴基材料如癸烷、十二烷、十六烷或十一烷之外，例如硅油等也適用。在向非才及性液體15施加電壓的情況下，在施加電壓后非極性液體15很難立即對與疏水性絕緣膜13的潤濕性產(chǎn)生影響。在下部電極12和上部電極17之間未施加電壓的情況下，非極性液體15優(yōu)選具有足夠容量(capacity)覆蓋每個單元區(qū)域Z中的疏水性絕纟彖膜13的表面。另一方面，才及性液體16是具有才及性的液體材^"，除了水以外，優(yōu)選使用電解質(zhì)如氯化鉀或氯化鈉溶于其中的溶液。當向極性液體16施力。電壓時，對疏水性絕^J莫13的潤濕性(^j性液體16與疏水性絕緣膜13之間的接觸角)發(fā)生比較大的變化。以這種方式密封在疏水性絕緣膜13和上部電才及17之間的非極性液體15和極性液體16不混合且彼此分離，從而形成兩層。此夕卜，在該實施方式中，極性液體16是透明的，而非極性液體15是不透明的，這是因為非極性液體15使用吸收預定波長的光(例如，可見光)的顏沖+或染沖+而帶有顏色。側(cè)壁19，與下部基一反11及上部基4反18—起，密封非才及性液體15和才及性液體16,并且側(cè)壁19由例如與下部基4反11和上部基才反18相同類型的材料制成?？刂撇?0對液體光學元件10進4于驅(qū)動控制?？刂撇?0包4舌開關(guān)21和電源22。開關(guān)21的一端通過金屬配線連4妄至上部電招_17，開關(guān)21的另一端通過金屬配線經(jīng)由電源22連4妻至下部電才及12。開關(guān)21能夠在連通和斷開狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，在連通狀態(tài)中，兩端4皮此電連4妄，在斷開狀態(tài)中，兩端4皮此電斷開。電源22能夠在預定范圍內(nèi)改變電壓的大小，并且能夠任意地_沒定電壓大小。因此，控制部20使得能夠通過開關(guān)21的操作(開關(guān)在連通和斷開狀態(tài)之間的操作)以及電源22的電壓控制而在下部電極12和上部電極17之間施力口予貞定的電壓。4妄下來，以下參照圖3A和圖3B，描述具有上述構(gòu)造的液體光學元件10的操作。首先，在控制部20中的開關(guān)21處于斷開狀態(tài)、且下部電極12和上部電才及17之間未施加電壓的情況下，例如，如圖3A所示，非極性液體15鋪展開以覆蓋全部的各個單元區(qū)域Z。因此，從下部基板11一側(cè)照射的外部光L被帶顏色的非極性液體15阻斷因而光L不會穿透至另一側(cè)。另一方面，在控制部20中的開關(guān)21處于連通狀態(tài)、且下部電才及12和上部電才及17之間施加電壓的情況下，例如，如圖3B所示，極性液體16與疏水性絕緣膜13接觸，且非極性液體15聚集在每個單元區(qū)域Z中與下部電極12的開口12K相對應(yīng)的區(qū)域a中。因此，例如，從下部基板11側(cè)照射的外部光L中的進入?yún)^(qū)域a的一部分(光L1)^皮遮斷，進入?yún)^(qū)域(3的剩余部分(光L2)透射至另一側(cè)(上部基板18—側(cè))。非極性液體15的行為，是由于通過施加電壓導致極性液體16和疏水性絕緣膜13之間潤濕性發(fā)生改變而產(chǎn)生的。具體來"i兌，在下部電一及12和上部電才及17之間施加電壓的情況下，在疏水性絕緣膜13表面的層壓方向上與下部電極12相對應(yīng)的區(qū)域p中儲存電荷，因而在儲存有電荷的區(qū)域(電荷產(chǎn)生區(qū)域)P中，具有極性的極性液體16通過電荷的庫侖力而被吸引至疏水性絕緣膜13上。換言之，在區(qū)域p中，極性液體16對于疏水性絕纟彖膜13的潤濕性(接觸角)改變(對于才及性液體16的疏水性降低)。因此，非極性液體15由于極性液體16而移動(非極性液體15的液滴形狀改變)使其從電荷產(chǎn)生區(qū)域f3中排除，結(jié)果，非極性液體15聚集在作為非電荷產(chǎn)生區(qū)域的與下部電才及12的開口12K相對應(yīng)的區(qū)i或a中。然而，在"
背景技術(shù)：
，，部分描述中所舉例的PCT國際公開的公布曰本譯文No.2007-500876中的構(gòu)造中，如圖28A和圖28B所示，下部電極112擴展于整個單元區(qū)域Z上，因而當在下部電極112和上部電極17之間施加電壓時，電荷儲存在單元區(qū)域Z中疏水性絕緣膜13的整個表面中，所以其中聚集有液滴形狀已改變的非極性液體115的位置并不固定在一個位置，非極性液體115的液滴形狀不穩(wěn)、定。此外，在一些情況下，如圖28C所示，非才及性'液體115可能會分布在多個位置。因此，這樣的情況不是優(yōu)選的，因為對施加電壓操作的響應(yīng)(非極性液體115的液滴形狀的改變)被延遲，而在施加電壓和透射率之間的關(guān)系上，由于滯后而4吏透射光的量變得不穩(wěn)、定。另一方面，在本發(fā)明實施方式中，非極性液體15移動從而穩(wěn)定地聚集在固定位置(與下部電才及12的開口12K相對應(yīng)的區(qū)域a)中，因而通過電壓改變，非極性液體15的液滴形狀通過很短的路徑而改變，從而獲得高響應(yīng)率。此外，避免了上述滯后的發(fā)生。圖3B示出了獲得最大透射率(最大開口率)的狀態(tài)；然而，非極性液體15的大小通過調(diào)整施加電壓而得到控制，因而能夠獲得期望的透射光強度。在這種情況下，非才及性液體15的范圍圍繞作為中心的區(qū)域a增大或減小。因此，在根據(jù)本發(fā)明實施方式的液體光學元件10中，開口12Ki殳置在覆蓋有疏水性絕》彖力莫13的下部電才及12的一部分中，而區(qū)域p(在區(qū)域P中，當施加電壓時，電荷4諸存在疏水性絕緣膜13的表面上)和區(qū)域a(區(qū)域a中不儲存電荷)形成在單元區(qū)域Z中，因此，液體光學元件IO在具有簡單構(gòu)造的同時，液體光學元件10還具有高響應(yīng)速度，并能夠穩(wěn)定地控制透射光強度。特別地，開口12K的中心^立置與單元區(qū)域Z的中心位置一致，且非電荷產(chǎn)生區(qū)域(區(qū)域a)設(shè)置在單元區(qū)域Z的中心，因而在施加電壓時非極性液體15的平均移動距離最小，從而響應(yīng)速度能夠得到進一步提高。接下來，將參照圖4所示的流程圖以及圖5至圖10所示的截面圖，描述制造液體光學元件10的方法。首先，如圖5所示，制備由透明絕緣材料如玻璃或塑料制成的下部基々反11，且由ITO等形成具有多個開口12K的下部電才及12(步驟SIOI)。更具體地，在用ITO膜覆蓋下部基板ll的整個表面之后，通過例如光刻法在ITO膜上形成圖案乂人而在每個單元區(qū)i或Z中形成開口12K。如圖6所示，以相同方式在上部基+反18上形成上部電才及17(步-腺S102)。然而，不必在上部電才及17中i殳置開口。接下來，在清理形成有下部電極12的下部基板11之后，通過濕法如旋涂法或浸漬涂布法、或干法如蒸發(fā)法形成疏水性絕緣膜13,使其位于下部基板11和下部電極12上方，如圖7所示(步驟S103)。此時，疏水性絕緣膜13優(yōu)選具有使得疏水性絕緣膜13的表面是平的厚度。此后，如果需要，可以在疏水性絕緣膜13上進行表面處理(紫外光/臭氧處理或氧等離子體灰化處理)，或者可在疏水性絕緣膜13的表面上涂覆表面活性劑。在形成疏水性絕緣膜13之后，如圖8所示，形成分隔壁14使其豎直地立于疏水性絕緣膜13上(步驟S104)。更具體地，在用黑色顏料或含著色劑的樹脂通過如旋涂法均勻地涂覆疏水性絕緣膜13之后，形成圖案使得分隔壁14具有如圖2B所示的圖案形狀。盡管圖中未示出，4旦分隔壁14可具有兩層構(gòu)造，包4舌阻斷入射光且用作黑基底(blackmatrix)的下層部分以及由透明樹脂制成的上層部分。在形成分隔壁14之后，如果需要，可以進4于表面處理(紫外光/臭氧處理或氧等離子體灰化處理)。此外，分隔壁14的表面可涂4隻對一及性液體16表現(xiàn)親水性的涂層。接下來，如圖9所示，用非極性液體15涂覆由分隔壁14分割的每個單元區(qū)域Z中的疏水性絕緣膜13的表面(步驟S105)。此外，如圖10所示，在對步驟S102中在其上形成上部電極17的上部基板18進行清理之后，將下部基板11和上部基板18設(shè)置為互相間隔相同距離且之間具有側(cè)壁19而4皮此相向。此后，乂人預定的入口(未示出)將極性液體16填充入由疏水性絕緣膜13、側(cè)壁19以及上部電極17所圍繞的空間中，然后密封入口(步驟S106)。通過上述步驟，具有優(yōu)良響應(yīng)率的液體光學元件10能夠容易地制造。第一變型圖11A示出了作為本實施方式的第一變型的液體光學元件IOA，該圖為對應(yīng)于圖2B的平面圖。液體光學元件IOA與圖2A、2B等中所示的液體光學元件IO具有相同的構(gòu)造，除了下部電才及12的開口12K形爿犬為圓形。在液體光學元件10A中，開口12K形狀為圓形，因而當在下部電才及12和上部電極17之間施加電壓時，非4及性液體15聚集在對應(yīng)于開口12K的區(qū)域(非電荷產(chǎn)生區(qū)域)中。在這種情況下，考慮到非極性液體15表面張力的變化減少，因而非極性液體15的液滴形狀能夠維持穩(wěn)、定。因此，與具有正方形開口12K的液體光學元件10相比，進一步減小了滯后，因而預期響應(yīng)速度可進一步提高。第二變型圖11B示出了作為本實施方式的第二變型的液體光學元件IOB，該圖為對應(yīng)于圖2B的平面圖。液體光學元件IOB與圖2A、2B等中所示的液體光學元件10具有相同的構(gòu)造，除了下部電4及12的開口12K和單元區(qū)域Z二者的形狀均為圓形。在液體光學元^f牛IOB中，開口12K形^l犬為圓形，且圍繞開口12K的分隔壁14形狀也為圓形，因此當在下部電4及12和上部電核^17之間施加電壓時，能夠預期響應(yīng)速度進一步提高且滯后進一步減小。第三變型圖11C示出了作為本實施方式的第三變型的液體光學元件IOC,該圖為對應(yīng)于圖2B的平面圖。液體光學元件IOC與圖2A、2B等中所示的液體光學元件IO具有相同的構(gòu)造，除了下部電才及12的開口12K形狀為圓形，而單元區(qū)域Z形狀為六邊形。在液體光學元件10C中，開口12K形狀為圓形，且圍繞開口12K的分隔壁14形狀為六邊形，因此當在下部電極12和上部電極17之間施加電壓時，與液體光學元件IOA相比，能夠進一步預期響應(yīng)速度的提高以及滯后的減小，并且與液體光學元件IOB相比，由于在成列設(shè)置的單元區(qū)域Z之間未形成間隙，因而開口率得到提接下來，將描例。圖12是包括液體光學元件40(稍后對其進行描述)的圖像顯示器30的示意性構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖，液體光學元件40與才艮據(jù)本實施方式的液體光學元件IO相似。圖像顯示器30包括顯示圖像的圖像顯示部31、向圖像顯示部31施加用于顯示圖像的光的光源部32以及對圖像顯示部31進行驅(qū)動控制的驅(qū)動部33，并且圖像顯示器30是透射式顯示器，其中，由光源部32發(fā)射的光透射通過圖4象顯示部31到達^L看者。16光源部32是被稱為所謂背光的裝置，其發(fā)射用于顯示圖像的光，光源部32包括例如熱陰極管、冷陰極管、發(fā)光二極管等。驅(qū)動部33是基于外部提供的圖像信息(例如，視頻信號)J來控制圖像顯示部31的操作的裝置。圖像顯示部31包括液體光學元件40,在液體光學元件40中，多個單元區(qū)域Z成列i殳置，并設(shè)置為面對光源部32。圖像顯示部31通過基于來自驅(qū)動部33的控制信號S來控制來自光源部32的入射光的透射量(控制發(fā)射光的強度)從而顯示圖像。圖13示出了液體光學元件40的截面圖，圖14示出了液體光學元件40的平面圖。圖13對應(yīng)于圖14中沿線xni-xm截取的截面圖。圖14示出了單元區(qū)域Zi殳置為3行3列的狀態(tài)；然而，單元區(qū)域Z的數(shù)目不限于上述數(shù)目?；旧?，液體光學元件40與圖1等中的液體光學元件10具有相同的構(gòu)造。下部電才及12劃分為多個部分，并且該多個部分分別設(shè)置為單元區(qū)域Z，且;f皮此絕鄉(xiāng)彖。此外，在液體光學元件40的下部基々反11中，多個驅(qū)動元件(薄膜晶體管等)41分別i殳置于單元區(qū)域Z，并且連4婁至驅(qū)動部33的一對信號線(例如，棚4及線和H據(jù)線；未示出)i殳置為獨立地驅(qū)動該驅(qū)動元件41。此外，下部電極12連接至每個驅(qū)動元件41的一端，上部電極17維持在固定的電位。換言之，當在每個單元區(qū)域Z中的下部電才及12和上部電才及17之間施加電壓時，來自光源部32的入射光對于每個單元區(qū)域Z的透射量能夠得到控制。驅(qū)動元件41或這對信號線對可i殳置在除液體光學元件40的下部基板11之外的基板中，并且可以安裝在圖像顯示部31中。此外，雖然極性液體16是透明的，但非極性液體15使用黑色顏料或黑色染料而帶有顏色。在這種情況下，圖像顯示器31和光源部32設(shè)置為使得來自光源部32的入射光乂人例如下部基一反11一側(cè)而進入。在包4舌這樣的液體光學元件40的圖i"象顯示器30中，預定的圖像信息J輸入驅(qū)動部33中，而控制信號S從驅(qū)動部33傳輸至圖像顯示部31,因而電壓單獨;也施加于每個單元區(qū)i或Z。例如，如圖15所示，在三個單元區(qū)域Zl~Z3中的單元區(qū)域Zl和Z3中的上部電才及17和下部電才及12之間施力口電壓，以改變非才及性液體15的液滴形狀，因而當/人光源部32施加光L時，透射的光Lout能夠/人單元區(qū)域Z1和Z3(單元區(qū)域Z1和Z3中的區(qū)域p)中引出。結(jié)果，例如在光源部32發(fā)射白光的情況下，在對應(yīng)于單元區(qū)域Zl和Z3的部分中顯示白色，而在對應(yīng)于單元區(qū)域Z2的部分中顯示黑色。因此，在整個液體光學元件40上顯示二值圖像(binaryimage)。在這種情況下，才及性液體16與非4及性液體15的4亍為與液體光學元件10中的相同，將不對其作進一步描述。此外，在圖Y象顯示器30中，在上部電才及17和下部電才及12之間施加的電壓的大小可任意控制或分級控制，因而通過任意控制或分級控制每個單元區(qū)域Z中的透射光強度，能夠顯示灰度。另外，每個單元區(qū)域Z中的非極性液體15可帶有紅色(R)、綠色(G)或藍色(B)來替代黑色，通過僅透射來自光源部32的入射光中與非極性液體15具有相同色彩的光，可在圖像顯示部31上顯示彩色圖l象?？商鎿Q地，彩色圖像可通過，例如，在上部基板18和上部電極17之間設(shè)置彩色濾光片而顯示。在根據(jù)本實施方式的圖像顯示器30中，在液體光學元件40中的每個單元區(qū)域Z中形成區(qū)域(3(在區(qū)域p中，當施力o電壓時，電荷儲存在疏水性絕鄉(xiāng)彖膜13的表面上)和區(qū)域a(區(qū)域a中不儲存電荷)，因而圖像顯示器30在具有簡單構(gòu)造的同時，圖像顯示器30還具有高響應(yīng)速度，并且能夠以高精確度控制透射光的強度。因此，能夠以高清晰度顯示灰度。第四變型以下將描述作為本實施方式的第四變型的可應(yīng)用于圖^f象顯示器30的液體光學元件40A。圖16是液體光學元件40A的平面圖。如圖16所示，在液體光學元件40A中，驅(qū)動元件41i殳置在每個單元區(qū)域Z的角部，下部電才及12的凹口12K1i殳置在對應(yīng)于驅(qū)動元件41的位置處。與圖13所示的液體光學元件40(其中開口12K設(shè)置在單元區(qū)域Z的中心)相比，液體光學元件40A在響應(yīng)速度上是不利的；然而，在液體光學元件40A中，發(fā)射入射光作為透射光，而不會影響驅(qū)動元件41,即，不會削弱入射光或分散部分入射光。因此，與液體光學元件40相比，開口率能夠得到4是高，可預期透射率的穩(wěn)定性。因此，在使用液體光學元件40A的圖像顯示器40中，能夠顯示具有高亮度的圖像，并且能夠以高清晰度顯示灰度。此外，圖17所示作為第五變型的液體光學元件40B可以在圖4象顯示部31中4吏用。液體光學元件40B由于實際上包括在其邊縛-處具有彎曲部分的凹口12K2(形狀為扇形而不是矩形)，而與圖16中的液體光學元件40A相區(qū)別。因而，響應(yīng)速度高于液體光學元件40A的響應(yīng)速度。實施例以下描述本發(fā)明的具體實施例。^口實施例1-1-1-4,通過文變開口占才居率，即開口12K的面積與單元區(qū)域Z的面積的比值(開口12K的面積/單元區(qū)域Z的面積)，如表1(稍后對其進行描述)所示，形成圖1~圖3B所示的液體光學元件10。在這種情況下，單元區(qū)域Z和開口12K二者均為正方形，并且單元區(qū)域Z和開口12K形成為使得單元區(qū)域Z和開口12K的中心位置彼此一致。玻璃基板用作下部基板11和上部基板18，ITO用作下部電極12和上部電極17。此夕卜，疏水性絕緣膜13由TeflonAF(可購自DuPont)制成，且分隔壁14由黑色抗蝕劑(堿'性可顯影黑色4元々蟲劑(AlkalineDevelopableBlackResist)NSBK，可購自NipponSteelChemicalCo.，Ltd.)制成。此夕卜，4吏用通過將石友黑分散至十二烷中而形成的材料作為非極性液體15，使用水作為極性液體16。分隔壁14的寬度均為5jnm，且下部電4及12和上部電才及17之間的^巨離為lOOjum。如實施例1-5~1-8，圖11A所示的液體光學元件10A通過改變開口占據(jù)率(開口在整個單元區(qū)域中占據(jù)的面積的比例)而形成。其4也情況與實施例1-1~1-4中相同。如實施例1-9-1-11,除了單元區(qū)i或Z的尺寸改變(減小)之外，液體光學元件10A按照實施例1-5~1-7的情形制成。如實施例1-12~1-14，除了單元區(qū)域Z為矩形，且開口12K為圓形之外，液體光學元4牛4妄照實施例1-1~1-3的情形制成。如與實施例1-1~1-14相對的比較例1-3，除了在下部電極12中未設(shè)置開口之外，液體光學元件按照實施例1-1~1-8、1-9~1-11以及1-12~1-14的'清形制成。在上述每個實施例以及上述每個比較例中，檢驗了透射率與施加電壓的相關(guān)性，并且通過計算確定了響應(yīng)時間Tom和Toff以及透射的滯后Vhys。結(jié)果在表1以及圖18-圖21中示出。響應(yīng)時間TON是通過改變非纟及性液體15的液滴形狀^吏得透射率,人10%升高至90%所需的時間，而響應(yīng)時間ToFF是通過改變非極性液體15的液滴形狀使得透射率從90%降低至10%所需的時間。此外，滯后Vhys意指在圖29所示表現(xiàn)透射率與施加電壓之間關(guān)系的透射率-電壓曲線上，表示相同透射率的兩個點之間的電壓差值。圖29是比較例1中的透射率-電壓曲線。在圖29中，水平軸表示施加的電壓(任意單位)且垂直軸表示透射率(％)。表1單元區(qū)域Z的形狀正方形或矩形<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表l中，單元區(qū)域Z的尺寸、響應(yīng)時間T，和滯后V^各自表示基于比較例1的標準值。響應(yīng)時間T。ff表示基于比較例1中響應(yīng)時間T，的值。如表1和圖18~圖21所示，證實了在單元區(qū)域Z的尺寸相同的情況下，當如實施例的情形將開口12K設(shè)置在下部電極12中時，盡管響應(yīng)時間T，和Toff等于或小于比較例中的響應(yīng)時間Ton和TOFF，^f旦),后Vhys卻能夠減小。特別i也，與實施例1-1~1-4(參照圖18)以及實施例1-51-8(參照圖19)相比，當開口12K為圓形時，比開口12K為正方形時能夠更加有歲文i也減少響應(yīng)時間TON和TOFF以及滯后Vhys。與實施例1-1~1-4(參照圖18)以及實施例1-12~1-14(參照圖21)相比，與頭巨形相比開口12K更力M尤選為正方形?？紤]到具有這樣的趨勢，即開口占據(jù)率越大，響應(yīng)時間TON和Toff以及滯后Vhys減少得越多；然而，當開口占據(jù)率為20%或高于20%時，響應(yīng)時間Ton和Toff基本一致。當開口占據(jù)率非常大時，開口率減小，因而在此觀點中，需要將開口占據(jù)率減至最小。當開口占據(jù)率小于10%時，難以具有改善響應(yīng)時間Ton和Toff以及滯后V一的效果。因此，考慮到更期望開口12K為圓形或類似于圓形的形狀，而開口占據(jù)率在10%~20%的范圍內(nèi)并包括10%和20%。4妾下來，如實施例2-1-2-4，圖16所示的液體光學元件40A通過如表2(稍后對其進行描述)所示改變凹口占據(jù)率(凹口在整個單元區(qū)域中占椐的區(qū)域的比例)而形成。在這種情況下，液體光學元件40A形成為^吏得單元區(qū)域Z和凹口12K1二者均為正方形，且凹口12Kli殳置在單元區(qū)&戈Z的角部。其^也情況與實施例1-1中相同。此夕卜，如實施例2-5~2-8，圖17所示液體光學元件40B通過改變凹口占據(jù)率而形成。其^也情況與與實施例2-1~2-4中的相同。另外，如實施例2-9-2-12,除了改變(減小)單元區(qū)i或Z的尺寸之外，液體光學元件40B按照實施例2-52-8中的情形制成。如實施例2-13和2-14，除了單元區(qū)域Z為矩形，且凹口12K1為正方形(實施例2-13)或矩形(實施例2-14)之外，液體光學元件按照實施例2-1中的情形制成。在實施例2-14中，凹口12K1中垂直方向的尺寸與水平方向的尺寸之間的比值為1:3。按照實施例1-1~1-14的情形，檢驗實施例2-1~2-14中透射率與施加電壓的相關(guān)性，并通過計算確定響應(yīng)時間TON和TOFF以及透射的滯后V—。結(jié)果在表2和圖22~圖25中示出。表2單元區(qū)i或Z的形4犬正方形或矩形<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>在表2中，單元區(qū)域Z的尺寸，響應(yīng)時間Tqn和滯后V—各自表示基于比較例1的標準值。響應(yīng)時間Toff表示基于比校例1中的響應(yīng)時間T(^的i直。如表2和圖22-圖25中所示，證實了在單元區(qū)域Z的尺寸相同的情況下，當凹口12K1按照實施例的情形設(shè)置在下部電極12中時，盡管響應(yīng)時間TON和TOFF等于或小于其中不包4舌開口或凹口的比較例中的那些，但滯后Vhys卻能夠減小。特別地，與實施例2-1~2-4(參照圖22)以及實施例2-5~2-8(參照圖23)才目比，當凹口12K1為扇形時，與凹口為正方形時相比能夠更力a有歲文;也減少響應(yīng)時間T咖和TOFF以及滯后Vhys。此夕卜，與實施例2-13和實施例2-14(二者均參照圖25)相比，相比于矩形凹口12K1更優(yōu)選為正方形。已證實具有這樣的趨勢，即凹口占據(jù)率越大，響應(yīng)時間ToN和ToFF以及滯后Vhys減少得越多。此外，與實施例1-1-1-14(其中，開口12Ki殳置在單元區(qū)域Z的中心部分)不同，即4吏凹口占據(jù)率為5%，也可清楚;也表5見出改進響應(yīng)時間T，和Toff以及滯后V一的效果。盡管參照一些實施方式描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實施方式，而是可以進4亍各種改變。例如，在上述實施方式中，一個單元區(qū)域i殳置一個下部電才及；^旦也可以i殳置多個分開的下部電極。更具體地，如圖26A所示的液體光學元件10D的情形，多個同心設(shè)置以圍繞開口12K、并彼此絕緣的電極圖案12A~12C可構(gòu)成下部電極?？商鎿Q地，如圖26B所示的液體光學元件IOE的情形，凹口12K2可設(shè)置在單元區(qū)域Z的角部，并且可以設(shè)置距凹口12K2任意距離分割的多個電極圖案12A~12C。在這種情況下，當電極圖案12A~12C單獨傳導時，透射光的強度能夠通過將電壓按照順序施加至電極圖案12A、電極圖案12B以及電才及圖案12C乂人而以高精確度分級地進行調(diào)節(jié)。因此，當在圖像顯示器的圖像顯示部中使用具有多個分開的下部電才及的液體光學元件時，預期能夠以更高的清晰度顯示灰度。另外，如圖27A和圖27B所示，當在下部電才及12和上部電才及17之間施加電壓時，非才及性液體15在對應(yīng)于開口12K的區(qū)域a中可與發(fā)u水性絕纟彖爿莫13及上部電才及174妾觸。在這種情況下，例如，在非才及性液體15透明，而才及性液體16由于4吏用石友黑等而帶有顏色以用作光屏蔽體的情況下，當不施加電壓時，極性液體16阻斷光L(參照圖27A)，而當施加預定的電壓時，4及性液體16可用作能夠透射光L而穿過區(qū)域a的光柵。此外，在上述實施方式中，描述了將液體光學元件應(yīng)用于圖傳-顯示器中的情況；然而，本發(fā)明并不局限于該種情況。例如，液體光學元件可應(yīng)用于諸如光闌的任何其他器件中。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當理解，各種變型、組合、子組合以及替換形式可依賴于設(shè)計需求以及其他因素而產(chǎn)生，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種液體光學元件，包括絕緣膜；壁結(jié)構(gòu)，豎直設(shè)置在所述絕緣膜上，并圍繞所述絕緣膜上的一個區(qū)域；第一電極，設(shè)置在所述絕緣膜設(shè)置有所述壁結(jié)構(gòu)的一側(cè)的相對側(cè)上，并與所述絕緣膜接觸；第二電極，設(shè)置在所述絕緣膜設(shè)置有所述第一電極的一側(cè)的相對側(cè)上，以面對所述第一電極；以及極性液體和非極性液體，密封在所述絕緣膜和所述第二電極之間，并保持所述極性液體和所述非極性液體彼此分離的狀態(tài)，所述極性液體和所述非極性液體中之一為透明，另一為不透明，其中，所述第一電極和所述第二電極中至少之一在與由所述壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域中具有開口或凹口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體光學元件，其中，所述絕緣膜在零電場下對所述非極性液體表現(xiàn)親和性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體光學元件，其中，所述開口設(shè)置在所述第一電極的與由所述壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的中心部分中。4.4艮據(jù)4又利要求1所述的液體光學元件，所述凹口i殳置在所述第一電極的與由所述壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的角部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體光學元件，包括馬區(qū)動元件，控制施加在所述第一電極和所述第二電極之間的電壓，其中，所述驅(qū)動元件設(shè)置在對應(yīng)于所述開口或所述凹口的位置。6.才艮據(jù)4又利要求1所述的液體光學元件，其中，所述第一電才及和所述第二電極中至少之一被分割為設(shè)置在所述開口或所述凹口周圍的多個同心電才及。7.才艮據(jù)片又利要求1所述的液體光學元件，其中，所述才及性液體是透明的，而所述非才及性液體是不透明的。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體光學元件，其中所述極性液體是不透明的，而所述非極性液體是透明的，并且當在所述第一電極和所述第二電極之間施加電壓時，所述極性液體與所述絕緣膜及所述第二電極二者相接觸。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體光學元件，其中，所述壁結(jié)構(gòu)的壁面表現(xiàn)親水性。全文摘要本發(fā)明提供了一種液體光學元件，包括絕緣膜；壁結(jié)構(gòu)，豎直設(shè)置在絕緣膜上以圍繞絕緣膜上的一個區(qū)域；第一電極，被設(shè)置為與絕緣膜接觸；第二電極，被設(shè)置成面對第一電極；以及極性液體和非極性液體，密封在絕緣膜和第二電極之間，其狀態(tài)為極性液體和非極性液體彼此分離。極性液體和非極性液體之一為透明，另一為不透明。第一電極和第二電極中的至少之一在與由壁結(jié)構(gòu)圍繞的區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域中具有開口或凹口。文檔編號G02B26/02GK101504486SQ20091000622公開日2009年8月12日申請日期2009年2月4日優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日發(fā)明者高橋賢一申請人:索尼株式會社