(57)【要約】【課題】少ない電力で表示状態を維持することが可能で、速やかに表示状態を切り替えることが可能であり、かつ、コネクター等を用いることなく表示を制御できるシート状の表示デバイス、及び、その制御方法を提供する。【解決手段】表示用シート３は、ベースシート１０１に、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉によって所定波長の光を反射する誘電体ミラー１４２と、ベースシート１０１の一面にマトリクス状に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより誘電体ミラー１４２の反射率を変化させる複数の駆動用ピエゾ素子１４０と、各々の駆動用ピエゾ素子１４０に重なるようにマトリクス状に並ぶ複数の分極用ピエゾ素子１２０と、所定波長の光を受光して分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加する受光部３０と、を設けて構成される。【選択図】図６
2010250195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって、入射光のうち所定波長の光を反射する反射層と、
前記シートにマトリクス状に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる反射用圧電体と、
各々の前記反射用圧電体に重なるようにマトリクス状に並ぶ複数の電荷蓄積部と、
前記電荷蓄積部に対応して前記シートにマトリクス状に並べて配置され、所定波長の光を受光して前記電荷蓄積部に電圧を印加する受光部と、を設けたこと、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
前記受光部は、所定波長の光を検出する光検出部と、外部から与えられるバイアス電圧を、前記光検出部の検出状態に応じて前記電荷蓄積部に印加する電圧制御部と、を備えること、
を特徴とする請求項１記載の表示デバイス。
【請求項３】
前記反射用圧電体は、前記反射層に接して設けられ、前記電荷蓄積部の電荷により変形した場合に前記反射層を変形させて、反射率を低下させること、
を特徴とする請求項１または２記載の表示デバイス。
【請求項４】
前記反射層は、前記表示デバイスの表面に位置する透光性の表面層と、前記表面層とは所定間隔をあけて設けられた誘電体反射膜とを備え、
前記誘電体反射膜は前記反射用圧電体に接しており、前記反射用圧電体の変形に伴って変位して、反射率の低い状態となること、
を特徴とする請求項３記載の表示デバイス。
【請求項５】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって、入射光のうち所定波長の光を反射する反射層と、
前記シートにマトリクス状に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる反射用圧電体と、
各々の前記反射用圧電体に重なるようにマトリクス状に並ぶ複数の電荷蓄積部と、
前記電荷蓄積部に対応して前記シートにマトリクス状に並べて配置され、所定波長の光を受光して前記電荷蓄積部に電圧を印加する受光部と、を設けて構成される表示デバイスに対し、
前記表示デバイスが備える前記電荷蓄積部のうち、表示対象の画像を構成する画素に対応する前記電荷蓄積部を特定し、特定した前記電荷蓄積部に対応する前記受光部に対して所定波長の光を照射すること、
を特徴とする表示デバイスの制御方法。
【請求項６】
前記表示デバイスの前記受光部が配置された面に、各々の前記受光部に対して個々に光を放射可能なシート状の光照射デバイスを重ねて配置し、前記光照射デバイスから前記受光部へ所定波長の光を照射すること、
を特徴とする請求項５記載の表示デバイスの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の反射状態を制御することによって表示を行う表示デバイス、及び、この表示デバイスの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の記録媒体に画像を形成する場合、プリンターによりインクを記録媒体に付着させて画像を形成することが一般的である。また、近年では、紙を代替する表示デバイスとして、いわゆる電子ペーパーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された構成は、着色された粒子に電圧を印加して電気泳動させることで、粒子の位置を変化させて、表示状態を切り替えるものである。このような表示デバイスを紙に代えて利用すれば、紙のような使い捨てをすることが少なくなり、省資源化の面で有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５０２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたもののように、紙の代替となり得る電子的な表示デバイスを実現するためには、シート状であること、表示状態の維持に要する電力が小さいこと等が求められる。また、紙のような使い捨てをしないためには表示状態を変化させることが必要になるが、この変化が高速で、かつ容易に行えることも要求される。さらには、容易に低コストで製造可能であることも勿論要求されるが、このような要求を満足する表示デバイスは無かった。
さらに、電力により表示を行う表示デバイスは、表示状態を変化させるために、表示デバイス内部の回路に各種信号を伝送する必要があるが、この伝送のために表示デバイス内部の回路が外部の装置等に接続される。しかしながら、表示デバイスの薄型化、防水性能の向上等を考慮すると、外部の装置に接続するためのコネクターを設けることは好ましくない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、少ない電力で表示状態を維持することが可能で、速やかに表示状態を切り替えることが可能であり、かつ、コネクター等を用いることなく表示を制御できるシート状の表示デバイス、及び、その制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって、入射光のうち所定波長の光を反射する反射層と、前記シートにマトリクス状に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる反射用圧電体と、各々の前記反射用圧電体に重なるようにマトリクス状に並ぶ複数の電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に対応して前記シートにマトリクス状に並べて配置され、所定波長の光を受光して前記電荷蓄積部に電圧を印加する受光部と、を設けたこと、を特徴とする。
この場合、受光部の受光状態に応じて電荷蓄積部に電荷が蓄積され、反射用圧電体が変形して反射率が変化するので、受光部の受光状態に応じて光の反射率の分布が変化することで、表示デバイスとして機能するシートを実現できる。この表示デバイスの表示状態すなわち反射状態を制御するには、マトリクス状に配置された受光部への光の照射状態を制御すればよいので、表示デバイスの回路に接触することなく表示状態を切り替えることができる。また、本発明の構成では電荷蓄積部に蓄積された電荷により反射用圧電体の変形が保持されるので、少ない電力で表示状態を維持することができ、圧電体の変形を利用して反射状態を切り替えるので、高速に表示状態を切り替えることが可能である。従って、少ない電力で表示状態を維持することが可能で、速やかに表示状態を切り替えることが可能な表示デバイスの表示状態を、非接触で制御できる。また、シートに各部を積層形成することで製造可能なため、容易に低コストで製造可能なシート状の表示デバイスを実現できる。
【０００６】
上記構成において、前記受光部は、所定波長の光を検出する光検出部と、外部から与えられるバイアス電圧を、前記光検出部の検出状態に応じて前記電荷蓄積部に印加する電圧制御部と、を備えるものとしてもよい。
この場合、バイアス電圧を利用することで、受光量の大小に関わらず電荷蓄積部に十分な電圧を印加することが可能になり、反射用圧電体を確実に変形させることができ、さらに、受光量を正確かつ確実に検出できる。
【０００７】
また、上記構成において、前記反射用圧電体は、前記反射層に接して設けられ、前記電荷蓄積部の電荷により変形した場合に前記反射層を変形させて、反射率を低下させるものとしてもよい。
この場合、電荷蓄積部に蓄積された電荷によって反射率を高速かつ確実に変化させることが可能になる。
【０００８】
上記構成において、前記反射層は、前記表示デバイスの表面に位置する透光性の表面層と、前記表面層とは所定間隔をあけて設けられた誘電体反射膜とを備え、前記誘電体反射膜は前記反射用圧電体に接しており、前記反射用圧電体の変形に伴って変位して、反射率の低い状態となるものとしてもよい。
この場合、反射膜として誘電体反射膜を用い、この誘電体反射膜を反射用圧電体の変形に応じて変位させることで、ファブリ・ペロー干渉を起こすために必要なハーフミラーを容易に形成するとともに、電荷蓄積部に蓄積された電荷によって高速かつ確実に反射率が変化する構成を実現できる。
【０００９】
また、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって、入射光のうち所定波長の光を反射する反射層と、前記シートにマトリクス状に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる反射用圧電体と、各々の前記反射用圧電体に重なるようにマトリクス状に並ぶ複数の電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に対応して前記シートにマトリクス状に並べて配置され、所定波長の光を受光して前記電荷蓄積部に電圧を印加する受光部と、を設けて構成される表示デバイスに対し、前記表示デバイスが備える前記電荷蓄積部のうち、表示対象の画像を構成する画素に対応する前記電荷蓄積部を特定し、特定した前記電荷蓄積部に対応する前記受光部に対して所定波長の光を照射すること、を特徴とする。
この構成によれば、受光部の受光状態に応じて電荷蓄積部に電荷が蓄積され、反射用圧電体が変形して反射率が変化する表示デバイスの受光部に対する光の照射状態を制御することで、表示デバイスの回路に接触することなく、表示状態を切り替えることができる。これにより、少ない電力で表示状態を維持することが可能で、速やかに表示状態を切り替えることが可能な表示デバイスの表示状態を、非接触で制御できる。
【００１０】
また、上記の方法において、前記表示デバイスの前記受光部が配置された面に、各々の前記受光部に対して個々に光を放射可能なシート状の光照射デバイスを重ねて配置し、前記光照射デバイスから前記受光部へ所定波長の光を照射してもよい。
この場合、シート状の表示デバイスとシート状の光照射デバイスを重ねて、光照射デバイスから表示デバイスの受光部へ光を照射することで、容易に、表示デバイスの各反射用圧電体を制御して反射率を自在に変化させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少ない電力で表示状態を維持することが可能で、速やかに表示状態を切り替えることが可能な表示デバイスの表示状態を、非接触で制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る表示用シートの構成を示す外観斜視図である。
【図２】表示用シートの構成を示す要部断面図である。
【図３】各部の配置状態を示す要部斜視図である。
【図４】分極用ピエゾ素子と選択回路との接続状態を示す要部平面図である。
【図５】駆動用ピエゾ素子の駆動状態を説明する図である。
【図６】表示用シートの構成及び表示制御の様子を示す要部断面図である。
【図７】受光部の構成を示す要部斜視図である。
【図８】表示用シートを製造する製造装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態に係る表示用シート１、３の構成を示す外観斜視図である。
表示用シート１は、可撓性を有するシートとして構成され、例えば図１に示すように屈曲させることも可能であり、折り曲げることもできる。表示用シート１の縁には選択回路１１が設けられ、この選択回路１１に、表示用シート１の表示状態を制御する表示制御装置１０が接続されている。
また、表示デバイスとしての表示用シート３は、表示用シート１と同様に可撓性を有するシートとして構成され、図１に示すように屈曲或いは折り曲げ可能である。表示用シート３には、後述するバイアス電源を供給する電源供給部４が接続されている。
【００１４】
図２は、表示用シート１の構成を示す要部断面図である。
表示用シート１の表面は、透光性を有する表面層１５０により覆われ、表示用シート１の裏面側は可撓性を有するベースシート１０１（シート）で構成され、これらベースシート１０１と表面層１５０との間に各部を収めた構成となっている。
表面層１５０は、透明または半透明の、有色（白色を含む）または無色透明の層であり、例えば合成樹脂により構成される。表面層１５０の下側、すなわちベースシート１０１側の面は平滑で高い反射率を有するハーフミラーとして機能し、下方から入射した光を反射する。
ベースシート１０１は、可撓性を有するとともに、後述する各部を支持可能な所定の引っ張り強度を有するシートである。ベースシート１０１の透明度は任意であるが、表示用シート１の表面（表面層１５０側）の表示を妨げないように、不透明または半透明であることが好ましい。
なお、以下の説明においては、便宜上、ベースシート１０１側を下、表面層１５０側を上として説明する。勿論、表示用シート１の使用状態においては、上下左右の方向は何ら制限されない。
【００１５】
ベースシート１０１の上側には、分極用ピエゾ素子１２０（電荷蓄積部）がマトリクス状に並べて配置される。分極用ピエゾ素子１２０は、圧電体として知られるチタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の無機圧電体材料、或いは、ポリフッ化ビニリデン等の有機圧電体材料を薄層（薄膜）状に形成したものである。本実施形態の分極用ピエゾ素子１２０は、正方形に形成され、表示用シート１の縦方向及び横方向に所定間隔をあけて並んでいる。
分極用ピエゾ素子１２０の下側には、表示用シート１の幅方向に延びるＸ方向配線１１１が配置されている。Ｘ方向配線１１１は金属やカーボン等の導体材料からなる薄膜であり、分極用ピエゾ素子１２０に電気的に接続されている。Ｘ方向配線１１１は、所定間隔を開けて並ぶ分極用ピエゾ素子１２０に対応して、表示用シート１の長手方向に平行に並べて複数設けられ、１本のＸ方向配線１１１に複数の分極用ピエゾ素子１２０が接続されている。
【００１６】
また、分極用ピエゾ素子１２０の上側には、表示用シート１の長手方向に延びるＹ方向配線１１２が、表示用シート１の幅方向に並べて配置されている。Ｙ方向配線１１２はＸ方向配線１１１と同様、金属やカーボン等の導体材料からなる薄膜であり、分極用ピエゾ素子１２０に電気的に接続されている。Ｙ方向配線１１２は、所定間隔を開けて並ぶ分極用ピエゾ素子１２０に対応して、表示用シート１の幅方向に平行に並べて複数設けられ、１本のＹ方向配線１１２に複数の分極用ピエゾ素子１２０が接続されている。
これらＸ方向配線１１１とＹ方向配線１１２とを合わせて配線部１１０と呼ぶ。
分極用ピエゾ素子１２０の下側に位置するＸ方向配線１１１と表面層１５０との間は、絶縁層１３１が配されている。絶縁層１３１は、絶縁性を有する合成樹脂等であり、Ｘ方向配線１１１とＸ方向配線１１１との間、及び、Ｘ方向配線１１１と表面層１５０との間の空間を満たしており、Ｘ方向配線１１１や分極用ピエゾ素子１２０と表面層１５０とを絶縁及び保護する役目がある。
【００１７】
配線部１１０及び分極用ピエゾ素子１２０の上には、駆動用ピエゾ素子１４０（反射用圧電体）が並べて配置されている。駆動用ピエゾ素子１４０は、圧電体として知られるチタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の無機圧電体材料、或いは、ポリフッ化ビニリデン等の有機圧電体材料を薄層（薄膜）状に形成したものである。本実施形態の駆動用ピエゾ素子１４０は、正方形に形成され、表示用シート１の縦方向及び横方向に所定間隔をあけて並んでいる。
隣接する駆動用ピエゾ素子１４０と駆動用ピエゾ素子１４０との間には、スペーサー１４１が配設されている。スペーサー１４１は、合成樹脂や二酸化ケイ素等の絶縁材料で構成され、上述した分極用ピエゾ素子１２０が分極していないときの駆動用ピエゾ素子１４０と同じ厚みを有し、駆動用ピエゾ素子１４０とスペーサー１４１とが一つの層を形成している。この層とＹ方向配線１１２との間、及び、Ｙ方向配線１１２とＹ方向配線１１２との間に形成される空間は、絶縁層１３２により満たされている。絶縁層１３２は、絶縁層１３１と同様に構成される絶縁体の層である。
【００１８】
駆動用ピエゾ素子１４０の上面には、誘電体ミラー１４２が設けられている。誘電体ミラー１４２は、１層または多層の誘電体の膜で構成され、ハーフミラーとして機能する。すなわち、誘電体ミラー１４２は、表面層１５０を通して表示用シート１内部に入射した外光を表面層１５０へ反射する。本実施形態の誘電体ミラー１４２はアルミニウムで構成されており、酸化防止のため、誘電体ミラー１４２の表面は酸化膜１４３により覆われている。
【００１９】
誘電体ミラー１４２と表面層１５０の下面は、いずれもハーフミラーであるため、これらの２つの面のファブリ・ペロー干渉の干渉効果により、外部から表面層１５０を透過して入射した光のうち、特定の波長の光が誘電体ミラー１４２と表面層１５０との間で反射され、反射光として外部に放射される。つまり、誘電体ミラー１４２は表面層１５０と組み合わされて反射層を構成し、入射光に含まれる所定波長の光を反射する。
ここで、反射される光の波長は、誘電体ミラー１４２と表面層１５０との間の空間１４４の厚み（ギャップ）によって決定される。このギャップは、予め設定された大きさとなっているが、後述するように駆動用ピエゾ素子１４０が変形すると、この表面層１５０と誘電体ミラー１４２とのギャップが拡大する。以下、この一連の動作について説明する。
【００２０】
図３は、配線部１１０、分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０の配置状態を示す要部斜視図であり、図４は、分極用ピエゾ素子１２０と配線部１１０との接続状態を示す要部平面図である。
図３及び図４に示すように、一つの分極用ピエゾ素子１２０には、下側で１本のＸ方向配線１１１が接続され、上側で１本のＹ方向配線１１２が接続されている。つまり、表示用シート１の全ての分極用ピエゾ素子１２０に対し、Ｘ方向配線１１１とＹ方向配線１１２とが１本ずつ接続されている。このため、複数のＸ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２から、１本のＸ方向配線１１１及び１本のＹ方向配線１１２を選択することで、一つの分極用ピエゾ素子１２０のみに対して電圧を印加することができる。例えば、Ｘ方向配線１１１を低電圧側とし、Ｙ方向配線１１２を高電圧側として、分極用ピエゾ素子１２０に対して電圧を印加することで、分極用ピエゾ素子１２０を分極させ、分極用ピエゾ素子１２０の上面に負電荷が局在し、分極用ピエゾ素子１２０の下面に正電荷が局在した状態にすることができる。
【００２１】
また、各々の駆動用ピエゾ素子１４０は、一つの分極用ピエゾ素子１２０の真上に位置している。このため、駆動用ピエゾ素子１４０は、真下の分極用ピエゾ素子１２０が生じる電界の影響を受ける。また、隣接する駆動用ピエゾ素子１４０どうしはスペーサー１４１によって絶縁及び離隔されているので、駆動用ピエゾ素子１４０が斜め下方に位置する分極用ピエゾ素子１２０から受ける影響は無視してよい。さらに、スペーサー１４１は、一つの駆動用ピエゾ素子１４０が変形した場合に、この変形によって当該駆動用ピエゾ素子１４０に生じる起電力が、隣接する駆動用ピエゾ素子１４０にリークするのを防止する効果がある。
すなわち、上述したように、配線部１１０から選択された１組のＸ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２に電圧が印加されることで、表示用シート１上の一つの分極用ピエゾ素子１２０が分極した状態になると、分極用ピエゾ素子１２０の上面に正電荷或いは負電荷が局在する。この局在した電荷の影響により、駆動用ピエゾ素子１４０を上下に貫く電界が発生し、この電界の影響により、圧電体で構成される駆動用ピエゾ素子１４０は、厚み方向に変形する。
なお、分極用ピエゾ素子１２０が分極した場合に駆動用ピエゾ素子１４０を貫く電界を確実に発生させるため、駆動用ピエゾ素子１４０の上に導体を配置してもよい。
【００２２】
図５は、駆動用ピエゾ素子１４０の駆動状態を説明する図であり、駆動用ピエゾ素子１４０近傍の要部断面図である。図５（Ａ）は駆動用ピエゾ素子１４０の非駆動時、図５（Ｂ）は駆動時を示す。
駆動用ピエゾ素子１４０の直下の分極用ピエゾ素子１２０が分極していない状態では、図５（Ａ）に示すように、駆動用ピエゾ素子１４０はスペーサー１４１と同じ厚みを保持している。この場合の、表面層１５０の下面と誘電体ミラー１４２とのギャップは予め設定された値ｄ１である。
ここで、分極用ピエゾ素子１２０が分極し、駆動用ピエゾ素子１４０に電界が与えられると、図５（Ｂ）に示すように、駆動用ピエゾ素子１４０が厚み方向に変形し、誘電体ミラー１４２を下方に押し下げる。この状態における表面層１５０の下面と誘電体ミラー１４２とのギャップは、最も大きい場所で、値ｄ１より拡大し、ｄ２となる。
【００２３】
図５（Ｂ）に示すように誘電体ミラー１４２が変位してギャップが拡大した場合、誘電体ミラー１４２における反射率が低下し、外光が吸収されるため、表面層１５０から放射される反射光が低減する。このため、駆動用ピエゾ素子１４０が変形した部分と他の部分とで反射光の光量が大きく異なるので、表示用シート１を表面側から見ると、駆動用ピエゾ素子１４０が変形した部分が暗く見える。このように、表示用シート１は、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果により、入射光に含まれる所定波長の光を反射する機能を備え、一部の分極用ピエゾ素子１２０に電圧が印加されることで、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に反射光を変化させて、反射光の強弱或いは有無による表示を行える。
例えば図２には、符号Ｒ１で示す位置の駆動用ピエゾ素子１４０は変形しておらず、外光を反射するのに対し、符号Ｒ２で示す位置の駆動用ピエゾ素子１４０は変形しており、誘電体ミラー１４２の変位により反射率が低下している。このように個々の駆動用ピエゾ素子１４０を任意に変形させることで、各駆動用ピエゾ素子１４０を表示単位（いわゆる画素）として機能させ、外光（参照光）を利用して表示用シート１に文字や画像等を自在に表示できる。
【００２４】
図１に示すように表示用シート１の縁に設けられた選択回路１１は、表示用シート１に配設された複数のＸ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２に結線されている。選択回路１１は、表示制御装置１０の制御に従って、複数のＸ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２の中から、一組のＸ方向配線１１１とＹ方向配線１１２（１本のＸ方向配線１１１と１本のＹ方向配線１１２）を選択する。そして、表示制御装置１０は、選択回路１１により選択されたＸ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２に所定の電圧を印加することで、一つの分極用ピエゾ素子１２０を分極させ、この分極用ピエゾ素子１２０に対応する駆動用ピエゾ素子１４０を変形させることで、表示用シート１に画像を表示させる。ここで、選択回路１１は、表示制御装置１０の制御に従って、複数のＸ方向配線１１１と複数のＹ方向配線１１２とを同時に選択することも可能である。
【００２５】
また、駆動用ピエゾ素子１４０の変形量は、駆動用ピエゾ素子１４０に加わる電界の強度によって変化する。このため、配線部１１０を介して分極用ピエゾ素子１２０に印加する電圧を変化させることで、その分極用ピエゾ素子１２０の真上に位置する駆動用ピエゾ素子１４０の変形量を制御できる。このようにして、駆動用ピエゾ素子１４０の変形量を制御することで、表面層１５０と誘電体ミラー１４２との間のギャップの大きさを所望の値に調整することにより、該誘電体ミラー１４２により反射される光の反射率、或いは、誘電体ミラー１４２による反射と吸収を任意に変化させることができる。つまり、選択回路１１により選択された配線部１１０に表示制御装置１０が印加する電圧を調整することで、各々の駆動用ピエゾ素子１４０の変形量を制御し、１枚の表示用シート１上で、各駆動用ピエゾ素子１４０に対応する各画素の反射率を複数段階に異ならせて、階調表現を実現できる。
【００２６】
また、表示用シート１は、分極用ピエゾ素子１２０に蓄積された電荷により駆動用ピエゾ素子１４０の変形を保持できるので、表示状態の保持に要する電力量が小さくて済み、給電しなくても長時間にわたって表示状態を保持できる。また、一般に圧電体の変形は極めて迅速であるため、分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加してから駆動用ピエゾ素子１４０が変形するまでの応答時間が非常に短く、表示色を高速で切り替えることが可能である。従って、文字や画像等を表示するとともに少ない電力で表示状態を維持することができ、速やかに表示状態を切り替えることができ、容易に低コストで製造可能なシート状の表示デバイスを実現できる。
【００２７】
図６は、表示用シート３の構成及び動作状態を示す要部断面図であり、表示用シート１の断面を合わせて図示する。
この図６に示すように、表示用シート３は、表示用シート１と同様にベースシート１０１と表面層１５０との間に各部を積層した構成を有する。表示用シート３の表面層１５０の直下には、所定の空間１４４をあけて誘電体ミラー１４２が配置され、誘電体ミラー１４２の表面には酸化膜１４３が形成されている。この誘電体ミラー１４２に接して駆動用ピエゾ素子１４０が設けられ、駆動用ピエゾ素子１４０の下方には、電荷を蓄積するための分極用ピエゾ素子１２０が設けられている。これらの各層は、表示用シート１が備える同符号の層と同様に構成される。
【００２８】
表示用シート３においては、分極用ピエゾ素子１２０がベースシート１０１上に設けられており、分極用ピエゾ素子１２０には配線部１１０（Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２）に相当する配線は接続されていない。表示用シート３が備える各々の分極用ピエゾ素子１２０には、接地線１６１が接続されている。接地線１６１は分極用ピエゾ素子１２０の表面側に配設され、複数の分極用ピエゾ素子１２０に跨って配設されていてもよく、各々の分極用ピエゾ素子１２０に対して１つずつ独立した接地線１６１が接続されていてもよい。
【００２９】
また、分極用ピエゾ素子１２０には、ベースシート１０１の背面側、すなわち表面層１５０とは反対側の面に設けられた受光部３０が接続されている。
受光部３０は、ベースシート１０１の裏面側に、分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０と同数設けられ、マトリクス状に並べられており、一つの分極用ピエゾ素子１２０に一つずつ接続されている。
【００３０】
図７は、受光部３０の構成を示す要部斜視図である。
この図７に示すように、受光部３０は、赤外線を受光した場合に、受光した赤外線を吸収して熱エネルギーに変換する赤外線吸収部３１と、赤外線吸収部３１に張り合わされ、赤外線吸収部３１が発する熱を検出して電圧値に変換する温度検出部３２と、これら赤外線吸収部３１及び温度検出部３２を支持する支持脚３３と、温度検出部３２において発生した電圧値を検出する回路が実装されたシリコン基板３４と、を備えている。赤外線吸収部３１及び温度検出部３２は光検出部として機能し、基板３４は電圧制御部として機能する。基板３４には、電源供給部４（図１）に接続されたバイアス電源ライン４０が繋がっており、このバイアス電源ライン４０を介して所定の直流電圧（例えば、約３０Ｖ）が供給される。
【００３１】
基板３４は、温度検出部３２において生成した電圧値に基づいて、赤外線吸収部３１が受光した赤外線の受光量を判別できる。そして、基板３４は、赤外線吸収部３１が所定のレベルを超える光量の赤外線を受光したと判別した場合に、バイアス電源ライン４０から供給される直流電圧を、分極用ピエゾ素子１２０に印加する。ここで、分極用ピエゾ素子１２０には、図６に示すように、裏面側の基板３４と、基板３４とは反対側に配設された接地線１６１とによって電圧が印加される。これにより、分極用ピエゾ素子１２０は分極し、電荷を蓄積する。
【００３２】
分極用ピエゾ素子１２０に蓄積された電荷は、その表側に配設された駆動用ピエゾ素子１４０を貫通する電界を生じ、この電界によって駆動用ピエゾ素子１４０が変形することにより、誘電体ミラー１４２が変位して外光の反射率が低下する。このように、表示用シート３は、表示用シート１と同様に、分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加することで、個々の駆動用ピエゾ素子１４０の変形状態を制御することにより、誘電体ミラー１４２による外光の反射率を変化させることができる。そして、表示用シート３が備える各駆動用ピエゾ素子１４０を任意に変形させることで、各駆動用ピエゾ素子１４０を表示単位（いわゆる画素）として機能させ、外光（参照光）を利用して表示用シート１に文字や画像等を自在に表示できる。
【００３３】
さらに、表示用シート３においては、受光部３０が所定の光量を超える赤外光を受光した場合に、基板３４に実装された回路の機能により、バイアス電源ライン４０の直流電圧が分極用ピエゾ素子１２０に印加される。このため、表示用シート３において反射率を低下させたい位置（領域）の分極用ピエゾ素子１２０に接続された受光部３０に赤外光を照射するだけで、表示単位毎に外光の反射率を制御できる。つまり、赤外光の照射によって表示内容を設定することができ、表示用シート３の内部の回路に接触しない、いわゆる非接触の方法により表示状態を設定および更新できる。
【００３４】
そして、図６に示したように、表示用シート３において受光部３０が露出している面に、表示用シート１を重ねて配置することで、表示用シート３における表示状態を容易に制御できる。
すなわち、表示用シート１を、誘電体ミラー１４２及び表面層１５０におけるファブリ・ペロー干渉の光干渉効果によって、赤外光を反射する構成とし、この表示用シート１の誘電体ミラー１４２によって反射した赤外光が、各々の受光部３０に対して照射されるよう表示用シート１を配置する。この場合、表示用シート１の各駆動用ピエゾ素子１４０の変形状態によって赤外光の放射の有無が制御され、これにより各駆動用ピエゾ素子１４０の上方に位置する受光部３０への赤外光の照射の有無を、制御できる。このため、表示用シート１における個々の表示要素の反射率を制御することで、表示用シート３における反射状態を、表示要素ごとに変化させることができる。
【００３５】
この方法により表示用シート３の表示状態を任意の状態とした場合、表示用シート３における表示状態は、分極用ピエゾ素子１２０に蓄積された電荷により維持される。このため、光照射デバイスとしての表示用シート１を表示用シート３から離隔させても表示状態が維持されるので、表示用シート１を一時的に表示用シート３に重ねておけばよい。
このように、非接触の方法により、表示用シート３における表示状態を容易に制御できるので、表示用シート３の内部回路には、表示状態を制御するための制御回路や、外部の装置に有線接続するためのコネクターを設ける必要がない。また、表示用シート３が外部の装置と無線通信を実行するためのインテリジェントな通信回路を設ける必要もない。表示用シート３には、各分極用ピエゾ素子１２０に接続された受光部３０と、バイアス電源ライン４０を介してバイアス電圧を供給する電源供給部４を接続するだけでよく、表示用シート３は、薄型化、防水性能の向上、耐久性の向上等の面で非常に有利な構造となる。
【００３６】
図８は、表示用シート１、３を製造する製造装置２の概略構成を示す斜視図である。この図８には、内部構造を明らかにするため本体カバーを外した状態を示す。
製造装置２は、表示用シート１、３のベースシート１０１を搬送する搬送機構（図示略）と、この搬送機構により搬送されるベースシート１０１の表面に、配線部１１０、分極用ピエゾ素子１２０や接地線１６１等を構成する材料を噴射する噴射ヘッド２１を備えている。製造装置２は、紙や合成樹脂製のシートにインクを噴射して画像を形成するプリンターと同様に構成される。
【００３７】
すなわち、製造装置２は、ベースシート１０１の表面に噴射される材料を蓄えた複数のタンク２３と、このタンク２３に貯留された液状の材料を噴射する噴射ヘッド２１とを備えたキャリッジ２０を有する。キャリッジ２０は、無端形状のキャリッジ駆動ベルト２６を介して、キャリッジ駆動モーター２５に連結され、このキャリッジ駆動モーター２５の正転及び逆転動作により、本体２ａの幅方向に延設されたキャリッジガイド軸２４に沿って、図中符号Ａで示す主走査方向に往復走査される。
【００３８】
さらに、製造装置２は、主走査方向におけるキャリッジ２０の位置を検出可能な構成を備える。この構成は、例えば、キャリッジガイド軸２４に平行にリニアスケール（図示略）を配設して、このリニアスケールを基準にキャリッジ２０の位置を検出する構成や、キャリッジ駆動モーター２５をステッピングモーターとし、キャリッジ駆動モーター２５の動作ステップ数をもとにキャリッジ２０の位置を特定する構成が挙げられる。
【００３９】
また、キャリッジ２０の直下には、キャリッジ２０の主走査方向に沿って延びるプラテン２９が配設されている。
製造装置２においては、製造装置２の後方から前方に向かって、図中符号Ｂで示すように、キャリッジ２０の主走査方向とほぼ直交する向きにベースシート１０１が搬送される。ベースシート１０１は、キャリッジ２０の下面に配設された噴射ヘッド２１と、プラテン２９との間を通るように搬送され、プラテン２９の上に載った位置で、噴射ヘッド２１により画像が記録される。上述のようにキャリッジ２０は主走査方向に移動可能であり、用紙Ｐは主走査方向に直交する向きに搬送されるので、キャリッジ２０の走査とベースシート１０１の搬送とを組み合わせて、ベースシート１０１の全面に、タンク２３内の流体材料を噴射することが可能である。
【００４０】
この製造装置２を用いた表示用シート１の製造方法は、次の通りである。
まず、ベースシート１０１上に形成されるＸ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２、分極用ピエゾ素子１２０、絶縁層１３１、１３２、駆動用ピエゾ素子１４０、スペーサー１４１、誘電体ミラー１４２、及び表面層１５０を構成する材料を、それぞれタンク２３に入れて、キャリッジ２０に搭載する。
なお、全ての材料が入ったタンク２３をまとめてキャリッジ２０上に搭載する必要はなく、一部の工程のみを製造装置２によって行った後、キャリッジ２０に搭載されるタンク２３を交換して、続く工程を実行してもよい。
【００４１】
続いて、ベースシート１０１を製造装置２にセットして、ベースシート１０１の上に、最下層の絶縁層１３１から順に、Ｘ方向配線１１１、分極用ピエゾ素子１２０、Ｙ方向配線１１２、絶縁層１３２、駆動用ピエゾ素子１４０、スペーサー１４１、誘電体ミラー１４２、酸化膜１４３、及び表面層１５０を形成する。
各層の形成時には、その層を形成する位置を示す画像データが、ホストコンピューター（図示略）から製造装置２に送信され、この画像データに従って製造装置２がタンク２３内の流体材料をベースシート１０１に噴射する。各層の噴射後に所定の乾燥・固化時間が必要な場合には、必要な時間だけ製造装置２が停止する。
【００４２】
タンク２３に貯留される流体材料としては、例えば、以下のものが挙げられる。すなわち、Ｘ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２の材料としては、金属やカーボン等の導体の微粒子と、所定条件下で固化するバインダと、微粒子を安定して分散させるための界面活性剤等の分散処理剤と、水または有機溶媒からなる溶媒とを混合した液体を用いればよい。分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０の材料としては、無機圧電体の微粒子、バインダ、分散処理剤、溶媒等を混合した液体を用いればよい。分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０の材料としては、有機圧電体の単量体や二量体と溶媒とを混合した液体を用いてもよく、この場合、単量体や二量体の架橋反応を促進するための反応促進剤、反応開始剤等を混合してもよい。絶縁層１３１、１３２、スペーサー１４１、表面層１５０の材料としては、合成樹脂と溶媒とを混合した液体、或いは、合成樹脂の単量体や二量体に反応促進剤、反応開始剤等と溶媒とを混合した液体を用いればよい。誘電体ミラー１４２の材料としては、例えば、アルミニウム等の誘電体の微粒子、バインダ、分散処理剤、溶媒等を混合した液体を用いればよい。また、誘電体ミラー１４２を形成した後で所定時間放置することにより、酸化膜１４３を形成してもよい。
【００４３】
製造装置２によって表示用シート３を製造する場合、配線部１１０を構成する流体材料を用いて、接地線１６１を形成すればよい。
また、表示用シート３においてベースシート１０１の裏面側に配設される受光部３０は、製造装置２によってベースシート１０１の裏面側に流体材料を噴射することで形成してもよいが、ベースシート１０１の表側（表面層１５０側）に各層を積層形成した後に、製造装置２以外の装置により、受光部３０をマトリクス状に配置して分極用ピエゾ素子１２０に接続してもよい。この場合、ベースシート１０１を貫通して分極用ピエゾ素子１２０に接続される導通ライン（図示略）を、製造装置２がベースシート１０１を形成する際に、合わせて形成してもよい。
【００４４】
なお、製造装置２においてベースシート１０１が搬送される搬送経路に、紫外線ランプを設けてもよい。この場合、上記の材料にバインダや反応開始剤、反応促進剤として紫外線に反応する有機材料を用い、紫外線を照射することでバインダを固化させたり、架橋反応を開始または促進させたりすることができる。また、上記搬送経路に、噴射ヘッド２１から噴射された材料を乾燥固化させるためのドライヤーを配置してもよい。さらに、固化した材料を研磨し、或いは切削する（カッター、研磨ヘッド、切削機構、切削くずを吸引する吸引装置等）ことで、その一部を除去する除去手段等を備えていてもよい。この場合、噴射ヘッド２１、固化手段としてのドライヤーや紫外線ランプ、除去手段等とベースシート１０１との相対位置を移動させる移動手段等を備えていてもよい。例えば、ベースシート１０１を搬送する搬送手段、噴射ヘッド２１を走査させるヘッド駆動手段としてのキャリッジ２０、キャリッジ駆動モーター２５及びキャリッジ駆動ベルト２６等が該当する。
【００４５】
さらに、噴射ヘッド２１から噴射する材料は流体であればよく、液状に限らず粉体であってもよい。例えば、ベースシート１０１にバインダを噴射ヘッド２１から噴射し、その上に、噴射ヘッド２１から粉体を噴射して定着させてもよい。
さらにまた、製造装置２によってベースシート１０１に各層を形成する間、或いは全層の形成後に、ベースシート１０１を加熱して、各層を固着・定着させてもよい。
また、表示用シート１、３を構成する各層のうち、一部の層を、噴射ヘッド２１を用いることなく形成することも可能である。この場合、例えば、表面層１５０のみを別途透明なシートとして作成しておき、他の層が形成されたベースシート１０１に被せて表示用シート１、３を製造できる。
【００４６】
なお、上述した実施形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、バイアス電源ライン４０から供給される直流電圧を分極用ピエゾ素子１２０に印加して分極させることにより、電荷を蓄積する構成としたが、分極用ピエゾ素子１２０に代えて、圧電体以外の材料を用いた電荷蓄積素子を形成し、この電荷蓄積素子に蓄積した電荷により駆動用ピエゾ素子１４０の周囲に電界を生成させてもよい。また、表示用シート１、３は、表面層１５０と誘電体ミラー１４２との間のファブリ・ペロー干渉により特定波長の光を反射するものであればよいので、誘電体ミラー１４２に代えて、誘電体に該当しない材料によりハーフミラーを設けてもよい。
さらに、上記実施形態では、受光部３０が、赤外光を受光して熱エネルギーに変換する赤外線吸収部３１と、赤外線吸収部３１の熱に応じた電圧を生じる温度検出部３２とを備えた構成としたが、これらを一つの素子として実装したものを用いてもよく、或いは、フォトトランジスターを用いてもよい。また、赤外光を受光する構成に限らず、可視光や紫外光を受光し、その受光量を検出する構成としてもよい。
また、表示用シート１、３における分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０の数や配置方向は任意であり、六角形の分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０をハニカム状に配置してもよいし、円形の分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０を用いてもよい。そして、表示用シート１、３における表示色も任意であり、全ての分極用ピエゾ素子１２０が分極していない状態における表示用シート１、３の色は、白色であってもよいが、他の色であってもよく、その他の細部構成についても任意に変更可能である。
また、表示用シート１、３を製造する製造装置２について、インクジェットプリンターと同様の構成により流体材料を噴射する噴射ヘッドを備えた構成を例に挙げて説明したが、ベースシート１０１上に噴射された材料を研磨或いは切削して、その一部を選択的に除去する除去手段を設けてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…表示用シート（光照射デバイス）、３…表示用シート（表示デバイス）、３０…受光部、３１…赤外線吸収部（光検出部）、３２…温度検出部（光検出部）、３４…基板（電圧制御部）、４０…バイアス電源ライン、１０１…ベースシート（シート）、１２０…分極用ピエゾ素子（電荷蓄積部）、１４０…駆動用ピエゾ素子（反射用圧電体）、１４２…誘電体ミラー（反射層）、１５０…表面層（反射層）。
【図１】
2010250195.tif 000003
【図２】
2010250195.tif 000004
【図３】
2010250195.tif 000005
【図４】
2010250195.tif 000006
【図５】
2010250195.tif 000007
【図６】
2010250195.tif 000008
【図７】
2010250195.tif 000009
【図８】
2010250195.tif 000010