(57)【要約】【課題】  インクジェット機構を備えた新規なディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  透明基板、該透明基板に隣接して位置する形状可逆性の膜部材、前記透明基板と前記膜部材により形成される間隙に連通する液体貯蔵手段、前記液体貯蔵手段に貯蔵された液体にエネルギーを与え、前記液体を前記間隙に移動させるインクジェット機構、とを有し、前記インクジェット機構を作動させることで前記液体貯蔵手段から前記間隙へ前記液体を移動させるか、前記間隙に位置する前記液体を前記液体貯蔵手段へ移動させることにより表示を行うディスプレイ装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板、該透明基板に隣接して位置する形状可逆性の膜部材、前記透明基板と前記膜部材により形成される間隙に連通する液体貯蔵手段、前記液体貯蔵手段に貯蔵された液体にエネルギーを与え、前記液体を前記間隙に移動させるインクジェット機構、とを有し、前記インクジェット機構を作動させることで前記液体貯蔵手段から前記間隙へ前記液体を移動させるか、前記間隙に位置する前記液体を前記液体貯蔵手段へ移動させることにより表示を行うことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記間隙への液体の移動により前記膜部材の形状が変位する請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記液体貯蔵手段を複数設け、該複数の貯蔵手段に異なる色の液体を貯蔵し、異なる色の液体を前記間隙に移動させてカラー表示を行うことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット機構を用いたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にシート形式の表示装置は、紙の文書の属性を多く持つ薄いシートからなり、紙のように柔軟性があり、紙のように持ち運びができ、紙のように書き込むことができ、紙のようにコピーでき、ほとんど紙のような記録記憶性を有する。
【０００３】
一方、ディスプレイ装置として、電界誘導による微量有極液体の移動によりカラー表示を行うものがある（特許文献１）。この方法では、それぞれの液体に加える電界の方向により液体が間隙に流入して、色の１つが表示される。
【特許文献１】特開平１０−０３９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、これまで提案されていなかった液体の移動にインクジェット吐出機構を用いたディスプレイ装置を提供するものである。本発明は、これまでの方式とは異なる新規なディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明により提供されるディスプレイ装置は、透明基板、該透明基板に隣接して位置する形状可逆性の膜部材、前記透明基板と前記膜部材により形成される間隙に連通する液体貯蔵手段、前記液体貯蔵手段に貯蔵された液体にエネルギーを与え、前記液体を前記間隙に移動させるインクジェット機構、とを有し、前記インクジェット機構を作動させることで前記液体貯蔵手段から前記間隙へ前記液体を移動させるか、前記間隙に位置する前記液体を前記液体貯蔵手段へ移動させることにより表示を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、前記間隙への液体の移動により前記膜部材の形状が変位するディスプレイ装置を包含する。また、本発明は、前記液体貯蔵手段を複数設け、該複数の貯蔵手段に異なる色の液体を貯蔵し、異なる色の液体を前記間隙に移動させてカラー表示を行うディスプレイ装置を包含する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インクジェット機構を用いて液体の移動を行い、この液体の移動により表示を行う新規なディスプレイ装置が提供される。また、本発明によれば、実用に耐えうる十分な制御性を持ち、省電力且つ高速の液体移動を可能とするディスプレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のディスプレイ装置は、透明基板、該透明基板に隣接して位置する形状可逆性の膜部材、前記透明基板と前記膜部材により形成される間隙に連通する液体貯蔵手段、前記液体貯蔵手段に貯蔵された液体にエネルギーを与え、前記液体を前記間隙に移動させるインクジェット機構、とを有し、前記インクジェット機構を作動させることで前記液体貯蔵手段から前記間隙へ前記液体を移動させるか、前記間隙に位置する前記液体を前記液体貯蔵手段へ移動させることにより表示を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のディスプレイ装置は、第１の透明なシートと、第２のシートと、前記第１シートと前記第２シートとの間に位置する少なくとも１つの密閉通路手段と、前記第２シートはある厚さを有し、この厚さを通って延びるとともに前記通路手段に開口する少なくとも１つの密閉貯蔵手段を有し、前記通路手段は、前記貯蔵手段に関連する形状可逆性の密閉膜、または不活性ガス層を有し、前記貯蔵手段は、前記通路手段に関連するポンプ機能を有し、前記通路手段と貯蔵手段は、それぞれに前記色の液体手段を少なくとも１つ以上の色ごとに共有に保持し、前記貯蔵手段においての前記ポンプ機能に少なくとも１つ以上のインクジェット手段を有し、前記インクジェット手段に電気的接続によって駆動電力を供給する手段によって構成され、
前記電力供給手段によって電力が供給されると、前記少なくとも１つの貯蔵手段内のインクジェット手段が駆動し、前記色の液体手段を加圧する方向であれば、前記貯蔵手段内を通じて前記通路手段内の方向へ液体に圧力が加わり、前記密閉膜手段を膨張、または、前記不活性ガス層手段を収縮し、前記通路内手段内に色の液体が保持され、前記第１のシート手段を透してその色を表示することができ、逆に、インクジェット手段を駆動し、前記色の液体手段を減圧する方向であれば、前記貯蔵手段内を通じて前記通路手段内の前記色の液体手段の圧力を減じることにより、前記密閉膜を収縮、または、前記不活性ガス層手段を膨張させて、前記通路内手段内に保持していた色の液体を前記貯蔵手段内に排出し、前記第１のシート手段を透してその色を消滅および、前記密閉膜または、前記第２のシート手段における色の表示を行うカラーディスプレイ装置を包含する。
【００１０】
また、本発明は、前記密閉膜手段において、膜の材料としてゴムのように収縮膨張性に富む透明または白色の有機薄膜を使用し、前記液体手段の加圧時は膨張により一時的に前記液体を保持、減圧時は前記液体手段を排出し収縮して前記第１のシート手段に吸着し、この加圧、減圧の繰り返しにより色の表示の点滅を行うディスプレイ装置を包含する。
【００１１】
また、本発明は、前記不活性ガス層手段において、ガスの種類としては前記色の液体に難溶性のもので、無色透明な不活性なガスを使用し、前記液体手段の加圧時は収縮により一時的に前記通路手段内に前記液体を保持し、減圧時は液体を前記貯蔵手段内に排出し、ガスは膨張して前記通路手段内を満たす、この加圧、減圧の繰り返しにより色の表示の点滅を行うディスプレイ装置を包含する。
【００１２】
更に、本発明は、前記インクジェット手段においてピエゾ素子ヘッド法を用い、前記電力供給手段での正負電圧の制御によりピエゾ素子の屈伸を制御して、前記色の液体の加圧と減圧を交互に行い、前記通路手段内における前記色の液体の保持、排出による色の表示の点滅を高速に行うディスプレイ装置を包含する。
【００１３】
また、前記インクジェット手段においてバブルジェット（登録商標）ヘッド法を用い、前記電力供給手段での電力が供給されることによりヒーターを加熱し、前記色の液体中に泡（バブル）を形成することにより液体の急速加圧を行い、また電力供給を停止してのヒーターの冷却により泡が消滅しての液体中の減圧を行い、これにより前記通路手段内における前記色の液体の保持、排出による色の表示の点滅を高速に行うディスプレイ装置を包含する。
【００１４】
また、前記密閉膜手段、不活性ガス層手段を用いず、また前記貯蔵手段も廃し、バブルジェット（登録商標）のヒーター機構を前記第２のシート手段上面の前記通路内中央に配置し、通路内には前記色の液体を充填し、前記方法と同様に電力の供給によりヒーターを加熱しての泡の形成により、前記色の液を通路手段内の枠側に押し出しての色の消灯を行い、ヒーターの冷却においての泡の消滅により、前記色の液体を元の状態の通路内に充填しての色の点灯を行い、これらを交互に行うことによる色の表示の点滅を高速に行うディスプレイ装置を包含する。
【００１５】
また、前記密閉膜手段、または、前記第２のシート手段に白色の材料を用いることにより、ペーパーライクディスプレイのように、色の消失時は白色表示をすることを可能とするディスプレイ装置を包含する。
【００１６】
また、前記第２のシート手段内に白色の光源手段を設置し、前記密閉膜手段、または、前記不活性ガス層手段に透明な材料を用いることにより、液晶ディスプレイのように明るい色を発色することも可能とするディスプレイ装置を包含する。
【００１７】
また、前記第１、第２のシート手段に柔軟性のある材料を用い、前記インクジェット手段において、薄膜ピエゾなどに代表される蒸着堆積方法やリソグラフィー法を使用することにより、小型で軽量なペーパー状のディスプレイを形成することを可能とするディスプレイ装置を包含する。
【００１８】
本発明のディスプレイ装置においては、個々のインクジェットヘッド機構付属リザーバはそれぞれの液体の保持と圧力制御を行い、それぞれのリザーバ（液体貯蔵手段）の液体を選択的に加圧または減圧することで、リザーバの液体が形状可逆性の密閉膜や不活性ガスを有する間隙への流入または排出により、カラー画素の点灯、または、消灯する。
【００１９】
現存のインクジェットの吐出機構として、半導体素子への加電圧による伸縮を利用してのインク液への加圧を行うピエゾ素子タイプと、ヒーター加熱による液体内部に泡を発生させるバブルジェット（登録商標）タイプの２種類が存在する。これらいずれのインクジェットタイプとも、成膜およびリソグラフィーの技術により微小に作成が可能で、十分に薄いシート内部に組み込むことができ、小さな間隙との併用により、力学的な作用により実用に耐えうる十分な制御性を持ち、省電力且つ高速の液体移動を可能とするカラーディスプレイ装置を提供することができる。
【実施例】
【００２０】
本発明のディスプレイ装置について、以下、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１に本発明のディスプレイ装置の模式図を示す。図１は、表示面１１に垂直な方向に切断した断面図である。図１において、１１は表示面を構成する透明基板であり、１４は、透明基板１１に隣接して設けられた形状可逆性の膜部材である。３０は、流体貯蔵手段でありこの例ではリザーバを構成している。１５は、インクジェット機構であり、１６は電気回路である。
【００２２】
図１に示したディスプレイ装置においては、流体貯蔵手段３０内に貯蔵されたインク等の液体をインクジェット機構１５を作動させることで、透明基板１１と膜部材１４により形成される間隙１８に移動させることで表示を行う。間隙１８にインクが充填されると膜部材１４は、変位して、透明基板１１との間でインクを保持し、ここで保持されたインクの色が基本的に表示される。また、インクジェット機構に別の作動させることにより、間隙１８に保持されたインクは流体貯蔵手段に戻すこともでき、このときは先に表示されていたインクの色は表示されないことになる。
【００２３】
以上は、本発明の基本的なディスプレイ装置の形態についての説明であるが、以下、応用例を含めて本発明を説明する。
【００２４】
図１において、ディスプレイ装置は２枚の透明シート１１、１２からなる。シート１１、１２は実質的に互いに平行で、互いに離間している。シート１１、１２間の距離ｄ１は１から１００ミクロンメートルの間の範囲にある。また、その間隙１８には形状可逆の膜１４が設置されていて、膜の片側はシート１１と１２の間に挟まれる形で固定され袋状の構造を有し、シート１２内のリザーバへ開口した形となっていて、無加圧下の定常状態においてはシート１１下面に吸着して間隙１８内部を閉じる（液体を保持しない）状態にあるが、加圧下の状態においては液体の流入により袋が膨らみ、間隙１８内部を満たす（液体を保持する）ような機構を有している。
【００２５】
複数のリザーバ（定常状態で液を保持する貯蔵場所）を兼ねたインクジェットヘッド機構１５（液体タンク、液体加圧部、液体吐出口の機構を合わせ持つ構成をインクジェットヘッド機構と呼ぶ）をシート１２内部に配置し、複数の駆動用電気回路１６をシート１２の下面に設置する。この電気回路１６は導電性薄膜などの材料を用い、インクジェットヘッド機構とともに、成膜およびリソグラフィーの手法によって薄膜シート状に構成されるのが望ましい。
【００２６】
図２にシート１２の部分上面図を示す。シート１２内部のリザーバ兼インクジェットヘッド機構１５は、シート１２の表面の高さＬに沿って平行線を形成するように互いに隣り合って配設する。インクジェット機構１５の深さ及び口のサイズは、インクジェットの１回の液滴吐出体積が１ピコリットル程度であることから、容積が数千ミクロンメートル立方程度になるように決定され、深さが５から１０ミクロンメートル×幅が５から１０ミクロンメートル×縦が１０から５０ミクロンメートルの範囲にある。間隙１８と形状可逆性膜１４で構成される表示部分も容積が１０００ミクロンメートル立方程度になり、間隙の厚さ（距離ｄ１）が１から１００ミクロンメートル×幅が１０から５０ミクロンメートル×縦が５０から１００ミクロンメートルの範囲にある。
【００２７】
シート１２に面するシート１１は、シート下面の全表面を覆っている状態で、低表面エネルギー層２４を有する。同様にシート１２に配置する低表面エネルギー層２６は、インクジェットヘッド機構１５の口穴を開いたままシート１２上面の全表面を覆っている。低表面エネルギー層２４、２６はテフロン（登録商標）（デュポン社）ないしシートとしてシート１１と１２に接着ないしスパッタリングないし気相反応法により蒸着した過フッ素化ポリマの層とすることができる。それらはまた、ドウ・コーニング社製のシルガード１８４などのシリコンエラストマでもよい。更にそれらは３Ｍ社製のフルオラッドＦＣ７２５などの過フッ素化ポリマを上塗りしたパリレン（ユニオン・カーバイド社の製品）などの２層以上の層構造とすることができる。
【００２８】
シート１２とシート１１の間に存在する間隙１８に設置される形状可逆性膜１４は、テフロン（登録商標）などをシート１２とシート１１に挟み込み接着する。膜１４の１つの辺は、インクジェットヘッド機構１５とシート１２との間にはさみこむように密閉固定され、残りの３辺は、シート１２上面に形成された凸状の溝構造によりシート１１との間にはさまれて密閉固定され、間隙１８の中を埋めるように、シート１１と形状可逆性膜１４で密閉された袋状の構造を持ち、加圧時には、インクジェットヘッド機構を通して流入してきた色の液体を膜１４の伸張により内部に保持することができ、減圧時には、逆に液体を排出し膜１４の収縮でシート１１に吸着する形を取り、白色を表示することができる。
【００２９】
シート１２の下面に白色のバックアップ光源を導入し、形状可逆性膜１４に透明な材料を用いることにより、カラーの蛍光色での表示をすることもできる。
【００３０】
また、間隙１８に形状可逆性膜１４を使用せず、アルゴンガスや窒素ガスなどの、色の液体に難溶の不活性気体ガスを封入し、膜の代用とすることで、上記と同様の動作を実現できる。
【００３１】
本発明のインクジェットを利用したカラーディスプレイ１０を紙の代用品として利用するため、形状可逆性膜１４に白色の材料を用いるか、透明にした場合はシート１２の上面を白色の材料で被膜する必要がある。
【００３２】
なお、リザーバの大きさは画素の面積の０．１％から１０％の範囲の非常に小さいものであるので、リザーバ内のインクは実質的には目に見えない。
【００３３】
更に本発明の電気毛管ディスプレイシート１０は投影機に配置する透明ディスプレイとして利用して、電気ディスプレイシート１０の画像をスクリーンに投影することができる。
【００３４】
２ないし３つの異なるカラーインクが同一間隙を占めると、画素はそれらの２つないし３つの異なるカラーの組み合わせとして見られる。この方法により、所望のカラー画素を創出できる。更に画素の色がリザーバの１つの中の色であることが望ましい場合、そのリザーバのための電源をオンにする。
【００３５】
なお本発明の電気毛管カラーディスプレイシートでは、赤、青、緑インクは色のスペクトルを創出できるどのような３つの補色にも置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のディスプレイ装置を示す模式図である。
【図２】図１のディスプレイ装置の上面図の一部を示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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