(57)【要約】【課題】  消費電力が小さく、簡易な構造で、応答速度が速く、かつ表示サイズがコンパクトな表示装置を提供する。【解決手段】  透光性部材３上に形成された液室３１内に、第１の発熱体１と、第２の発熱体２と、第１の発熱体と第２の発熱体の間に配設された流路制御部材４を有し、且つ、液室内の一部に液体６が充填されてなる表示部を具備し、発熱体の一方を発熱させて液体６内に気泡を発生させ、該気泡により生じる圧力によって液体６を他方の発熱体側に移動することで透光性部材の一面側から照射される可視光１０の遮光および透光を制御することを特徴とする。【選択図】      図１
2006154009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性部材上に形成された液室内に、第１の発熱体と、第２の発熱体と、前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の間に配設された流路制御部材を有し、且つ、前記液室内の一部に液体が充填されてなる表示部を具備し、前記発熱体の一方を発熱させて前記液体内に気泡を発生させ、該気泡により生じる圧力によって前記液体を他方の発熱体側に移動することで前記透光性部材の一面側から照射される可視光の遮光および透光を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記流路制御部材は、移動した前記液体が移動前の位置に戻らないようにするものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記流路制御部材が撥水剤もしくは突起物であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記液体の色が互いに異なる複数の前記表示部を備え、カラー表示を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記液体の色と前記発熱体の色と前記透光性部材の色の組合せが異なる複数の前記表示部を備え、カラー表示を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性部材の一面側から照射された光を制御することにより、画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より知られている表示装置にはＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイなどがある。特に液晶ディスプレイは装置の薄型化、小型化を可能とする点で優れている。このような表示装置はその用途から、カラー化、簡易な構造、応答速度、表示サイズ等の点で優れた特性が要求されており、近年これらに代わる表示装置として気泡を用いた表示装置が提案されている。
【０００３】
この気泡を用いた表示装置は、例えば特許文献１乃至４などに開示されている。
これらのうち特許文献２は、抵抗発熱体へ駆動回路からパルス信号を出力し、抵抗発熱体上に蒸気膜を形成し、膜沸騰に基づく蒸気気泡を急激に成長させ、着色層に施した色を透明基板、蒸気気泡を介して表示し、この処理を他の同じ構成の画素でも実行することにより全体として画像表示を行うものである。
【０００４】
また、特許文献４に開示されている表示装置の原理を図７を用いて説明する。図において１１は着色液体１２を一部に充填し、残りが気泡１３である直方体状の透明な容器であり、容器１１の外側には透明な電極１４1・１４2・１４3・１４4が、電極１４1・１４2および電極１４3・１４4の上下の対となるように取り付けられている。電極１４1・１４2と電極１４3・１４4とはそれぞれ１組ずつのコンデンサー１５1・１５2となっており、コンデンサー１５1・１５2にはそれぞれ電源１６1・１６2およびスイッチ１７1・１７2が接続されている。
【０００５】
なお着色液体１２・気泡１３はほぼ同体積であり、電極１４はそれぞれ図中のＡで示す長さのほぼ半分であって、ほぼ同じ大きさである。スイッチ１７2を切った状態でスイッチ１７1を入れコンデンサー１５1に電圧を印加すると、着色液体１２がコンデンサー１５1の電極１４1・１４2間に吸い込まれるように入っていき、電極１４1・１４2間が着色液体１２で満たされる。このときもう一方の電極１４3・１４4間は気泡１３で満たされることになる。
【０００６】
次にスイッチ１７1を切って充電されていたコンデンサー１５1を放電させ、スイッチ１７2を入れてコンデンサー１５2に電圧を印加すると、今度は電極１４3・１４4間に着色液体１２が移動する。
【０００７】
このようにコンデンサー１５による静電力によって複数の容器１１内の着色液体１２の位置をそれぞれ動かし、複数の容器１１を並べてこれを画素として用いることで表示装置の表示が可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１６６８８５号公報
【特許文献２】特開平５−１２７６０３号公報
【特許文献３】特開平５−１２７６０４号公報
【特許文献４】特開平８−２５４９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した従来の表示装置においては、以下に記載するような問題点がある。
特許文献２に開示されている表示装置では、着色層に施した色を表示（維持）するには、抵抗発熱体へ駆動回路からパルス信号を出力し、蒸気気泡を成長し続ける必要がある。
また、特許文献４に開示されている表示装置では、容器内の着色液体あるいは気泡の位置を維持するには、スイッチを入れた状態とし、コンデンサーに電圧を印加し続ける必要がある。
【００１０】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、消費電力が小さく、簡易な構造で、応答速度が速く、かつ表示サイズがコンパクトな表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の表示装置は、透光性部材上に形成された液室内に、第１の発熱体と、第２の発熱体と、前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の間に配設された流路制御部材を有し、且つ、前記液室内の一部に液体が充填されてなる表示部を具備し、前記発熱体の一方を発熱させて前記液体内に気泡を発生させ、該気泡により生じる圧力によって前記液体を他方の発熱体側に移動することで前記透光性部材の一面側から照射される可視光の遮光および透光を制御することを特徴とするものである。
また、前記流路制御部材は、移動した前記液体が移動前の位置に戻らないようにするものであることを特徴とする。
また、前記流路制御部材が撥水剤もしくは突起物であることを特徴とする。
また、前記液体の色が互いに異なる複数の前記表示部を備え、カラー表示を行うことを特徴とする。
また、前記液体の色と前記発熱体の色と前記透光性部材の色の組合せが異なる複数の前記表示部を備え、カラー表示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の表示装置によれば、発熱体に電気エネルギー等を印加して熱を常に発生し続ける必要がなくなり、消費電力の少ない表示制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、具体的な実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
【実施例】
【００１４】
［実施例１］
図１は、本実施例における表示装置の中の１画素である表示部の断面図であり、液体（本例では有色液体）の移動を表したものである。
【００１５】
（表示部の構造）
図１において、液体に熱エネルギーを作用させる第１発熱体１と第２発熱体２がガラス基板３に設けられており、このガラス基板３上に第１発熱体１と第２発熱体２に対応して液室３１が配されており、この液室３１の一部には色素により黒色に着色された有色液体６が充填されている。また第１発熱体１と第２発熱体２との間には撥水剤４が塗布されており、第１発熱体１がある方から第２発熱体２がある方へ移動した有色液体６、又は第２発熱体２がある方から第１発熱体１がある方へ移動した有色液体６が移動前の場所へ戻る事を防止する役割を果たしている。また、液室３１の上面は、ガラス基板３に接着にされた弾性膜７によって覆われている。また、ガラス基板３の第２発熱体２側の一面側（図においては下側）には遮光膜５を形成している。
【００１６】
また、ガラス基板３の一面側（図においては下側）から第１発熱体１側に照射される可視光１０は、第１発熱体１がある方に有色液体６が位置しているときは遮光状態となり、第２発熱体２がある方に有色液体６が位置しているときは透光状態となる。
【００１７】
尚、本実施例においては、有色液体６として黒色に着色された液体を使用したが、黒色に限ったものでなく、第１発熱体１側に照射される可視光１０を遮光するものであれば良い。
【００１８】
（表示部の原理）
図１（ａ）に示される状態は、第１発熱体１に電気エネルギー等のエネルギーが印加される前の状態である。ここで重要なことは、有色液体６が第１発熱体１の方に位置しているため、ガラス基板３の一面側から照射されている可視光１０が遮光されていることである。
【００１９】
図１（ｂ）に示される状態は、第１発熱体１に電気エネルギー等が印加されて第１発熱体１が発熱し、発生した熱によって液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴う気泡８が発生した状態である。このように気泡８の成長に応じて第１発熱体１がある方の体積が増えて弾性膜７が押し広げられ、気泡８が移動のしやすい方向、すなわち第２発熱体２がある方へ成長することにより、図１（ｃ）に示されるように有色液体６が第２発熱体２の方へ移動した状態になる。
【００２０】
図１（ｄ）に示される状態は、気泡８が前述した膜沸騰後、収縮し、消滅した状態を示している。この状態において、第２発熱体２の方へ移動した有色液体６は第１発熱体１と第２発熱体２との間に塗布された撥水剤４により、そのままの位置を保持するようにしている。ここで重要なことは、有色液体６が第２発熱体２の方へ移動した事により、ガラス基板３の一面側から照射されている可視光１０が透光されていることである。
【００２１】
尚、図１（ｄ）に示される状態から、図１（ａ）に示される状態へ戻すには、第２発熱体２に電気エネルギー等を印加して第２発熱体２が発熱し、発生した熱によって液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴う気泡８を発生させる。この気泡８の成長に応じて第２発熱体２がある方の体積が増えて弾性膜７が押し広げられ、気泡８が移動のしやすい方向、すなわち第１発熱体１がある方へ成長することにより、図１（ａ）に示されるように有色液体６が第１発熱体１の方へ移動した状態になる。
【００２２】
図３は、膜沸騰に伴う気泡の成長を表したものであり、図３（ａ）に示されるような状態においては、発生した気泡８の成長に応じて、第１発熱体１がある方の体積が増え、弾性膜７が押し広げられる方向を規制する構成はない。このため気泡８が成長する方向は各矢印のように気泡表面の垂直方向となり様々な方向を向いていた。
【００２３】
これに対して、図３（ｂ）に示されるような状態においては、右壁の影響およびガラス基板３と接着されている弾性膜７の影響により、様々な方向を向いていた気泡８が上方向あるいは左方向へ変化してきているのが分かる。図において、右隅には残存液２０が多少残る可能性があるが、微量であるため可視光１０の透光の妨げにはならない。
【００２４】
そして、図３（ｃ）に示されるような状態においては、気泡８の成長方向自体がほとんど左方向へ成長するようになる。
【００２５】
以上のように、図１では、表示装置の中の１画素である表示部を説明した。同図においては、有色液体６を全て黒色としたため、第１発熱体１がある方に有色液体６が位置するときの表示部（画素）は黒く表示され、第２発熱体２がある方に有色液体６が位置するときの画素は白く表示され、白黒画像を作成することができる。
【００２６】
尚、本実施例で１画素を駆動する時間は、第１発熱体１に電気エネルギー等が印加されて第１発熱体１が発熱し、発生した気泡により液体が移動するまでであり、数〜数十μsの高速表示処理が可能である。
【００２７】
（表示装置の製造方法）
次に、本実施例における表示装置の製造方法について説明する。
図４は、本実施例で使用する表示装置の製造工程フローを示した図である。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、例えば、透光性部材であるガラス基板３上に、スパッタリングにより、例えば膜厚が１μｍのＣｒ膜２１を成膜する。次に図４（ｂ）で、Ｃｒ膜２１上にレジスト膜２２を形成し、図４（ｃ）のように、ＡｒとＳＦ6との混合ガスを使用してガラス基板３をプラズマエッチングし、例えば深さが１０μｍから１００μｍの第１発熱体１と第２発熱体２の座ぐり孔を形成する。
【００２９】
図４（ｄ）ではガラス基板３上に、スパッタリングにより、例えば膜厚が１μｍのＳｉＮ膜２４を成膜する。ＳｉＮ膜２４は、後述するようにプラズマエッチングにより発熱体を形成する際のエッチングストップ層として機能する。次に発熱体を高抵抗ポリシリコンにより形成する。即ち、第１発熱体１と第２発熱体２となるｎ型ポリシリコン膜２３を化学気相成長法（ＣＶＤ）により例えば４００ｎｍの膜厚に形成する。次に、ｎ型ポリシリコン膜２３上にレジスト膜２２を形成し、レジスト膜２２を第１発熱体１と第２発熱体２の形状にパターニングする。次に図４（ｅ）で、このレジスト膜２２をマスクにして、ｎ型ポリシリコン膜２３をプラズマエッチングすることにより、大きさが約５０μｍ×５０μｍの第１発熱体１と同サイズの第２発熱体２を形成する。
【００３０】
更に図４（ｆ）では、第１発熱体１と第２発熱体２の間には撥水剤４（例えば、日本ペイント製のＰＥＲ２．０）を塗布し、有色液体６を第１発熱体１がある方に満たした後、例えば、シリコンゴム又はポリイミドからなる厚さ約５μｍの弾性膜７をガラス基板３に接着する。なお、有色液体６は、水:エタノールの割合が６：４、又は水：イソプロピルアルコールの割合が９：１となるように調合し、色素により着色されている。
【００３１】
［実施例２］
図２は、本実施例における表示装置の中の１画素である表示部の断面図であり、有色液体の移動を表したものである。
【００３２】
本実施例では、実施例１で構成した第１発熱体１と第２発熱体２との間に塗布した撥水剤４に代わり、第１発熱体１と第２発熱体２との間に突起物９を形成するようにした。この突起物９により、第１発熱体１がある方から第２発熱体２がある方へ移動した有色液体６、又は第２発熱体２がある方から第１発熱体１がある方へ移動した有色液体６が移動前の場所へ戻る事を防止する役割を果たすようにしている。
【００３３】
尚、本実施例で使用する表示装置の構造・原理については、実施例１で構成した撥水剤４に代わり突起物９を構成したこと以外は上述の通りである。従って、図２における表示装置の中の１画素である表示部においても図１と同様に、有色液体６を全て黒色としたため、第１発熱体１がある方に有色液体６が位置するときの表示部（画素）は黒く表示され、第２発熱体２がある方に有色液体６が位置するときの画素は白く表示され、白黒画像を作成することができる。
【００３４】
次に、本実施例で使用する表示装置の製造工程フローを図５で簡単に説明する。
図５（ａ）では図４（ａ）と同様にガラス基板３上にＣｒ膜を成膜し、図５（ｂ）では図４（ｂ）と同様にＣｒ膜上にレジスト膜２２を形成し、図５（ｃ）では図４（ｃ）と同様に座ぐり孔を形成し、図５（ｄ）では図４（ｄ）と同様にＳｉＮ膜２４とｎ型ポリシリコン膜２３を形成後、図５（ｅ）において第１発熱体１と第２発熱体２を形成する。そして、図５（ｆ）では、有色液体６を第１発熱体１がある方に満たし、弾性膜７を突起物９以外のガラス基板３に接着する。
【００３５】
［実施例３］
図６は、本実施例における表示装置の中の１画素である表示部を格子状に配列して複数個形成した斜視図である。
【００３６】
図６において、有色液体６に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色の３原色を用い、図６における１列目の表示部に赤（Ｒ）を、２列目に緑（Ｇ）を、３列目に青（Ｂ）を表示し、この３色を切替えることによりカラー画像を作成することができる。また、有色液体６は黒色のままとし、第１発熱体１を赤（Ｒ）、又は緑（Ｇ）、又は青（Ｂ）の色に着色することによってもカラー画像を作成することができる。またさらに、有色液体６は黒色のままとし、透光部材であるガラス基板３を赤（Ｒ）、又は緑（Ｇ）、又は青（Ｂ）の色に着色することによってもカラー画像を作成することができる。
【００３７】
尚、本実施例では有色液体６や第１発熱体１やガラス基板３を赤（Ｒ）、又は緑（Ｇ）、又は青（Ｂ）に着色した場合について説明したが、対応する色をイエロー（Ｙ）、又はマゼンタ（Ｍ）、又はシアン（Ｃ）に着色した場合でも、同様にカラー画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例における表示装置の中の１画素である表示部の断面図である。
【図２】本発明の第２実施例における表示装置の中の１画素である表示部の断面図である。
【図３】膜沸騰に伴う気泡の成長を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施例における表示装置の製造工程フローを示した図である。
【図５】本発明の第２実施例における表示装置の製造工程フローを示した図である。
【図６】本発明の第３実施例における表示装置の表示部を格子状に配列して複数個形成した斜視図である。
【図７】従来例の表示装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    第１発熱体
２    第２発熱体
３    ガラス基板
４    撥水剤
５    遮光膜
６    有色液体
７    弾性膜
８、１３    気泡
９    突起物
１０    可視光
１１    容器
１２    着色液体
１４    電極
１５    コンデンサー
１６    電源
１７    スイッチ
２０    残存液
２１    Ｃｒ膜
２２    レジスト膜
２３    ｎ型ポリシリコン膜
２４    ＳｉＮ膜
３１    液室
【図１】
2006154009.tif 000003
【図２】
2006154009.tif 000004
【図３】
2006154009.tif 000005
【図４】
2006154009.tif 000006
【図５】
2006154009.tif 000007
【図６】
2006154009.tif 000008
【図７】
2006154009.tif 000009