(57)【要約】【課題】  液体を電極間で移動させて表示を行なう表示装置において、消費電力を低減する。【解決手段】  電気浸透膜５の表面および裏面に設けられた網状の表面側電極６および網状の裏面側電極７に第１の条件で電圧が印加されると、電気浸透膜５の表面側と裏面側との間に生じる電位差による上向きの駆動力により、裏面側空間４ｂ内の液体９が裏面側電極７、電気浸透膜５および表面側電極６を介して表面側空間４ａ内に移動し、液体９の色による表示状態となる。一方、表面側電極６および裏面側電極７に第２の条件で電圧が印加されると、電気浸透膜５の表面側と裏面側との間に生じる電位差による下向きの駆動力により、表面側空間４ａ内の液体９が表面側電極６、電気浸透膜５および裏面側電極７を介して裏面側空間４ｂ内に移動し、表面側電極６の色による表示状態となる。そして、いずれの場合も、各電極６、７への電圧の印加を停止しても、電位差による上向きまたは下向きの駆動力が消失するだけであり、表示状態を維持することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側基板と裏面側基板とその間に設けられた側壁とによって囲まれた１画素を構成する空間と、
前記空間内において前記表面側基板と前記裏面側基板との間に設けられ、前記空間を表面側空間および裏面側空間に分離する電気浸透膜と、
前記表面側空間と前記裏面側空間の一部に封入された液体と、
前記電気浸透膜の表面および裏面に設けられ、前記液体の通過を制御する表面側電極および裏面側電極と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、前記表面側電極および前記裏面側電極は網状であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、前記電気浸透膜は、チューブ内に糸が挿入されたものを多数配列したものからなることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の表示装置において、前記電気浸透膜が設けられた部分には、前記表面側空間と前記裏面側空間とを連通する通気孔が設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の表示装置において、前記表面側基板の内面に、前記液体と接触していないとき、光を散乱反射させ、前記液体と接触しているとき、光を透過させる面が設けられていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体を電極間で移動させて表示を行なう表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を電極間で移動させて表示を行なう従来の表示装置には、１画素を構成する容器内に着色液体（誘電体）および気泡を封入し、容器の一方側の外面に互いに対向して設けられた一対の第１の電極に電圧が印加されると、静電力により、着色液体を容器内の一方側に移動させるとともに、気泡を容器内の他方側に移動させ、容器の他方側の外面に互いに対向して設けられた一対の第２の電極に電圧が印加されると、静電力により、着色液体を容器内の他方側に移動させるとともに、気泡を容器内の一方側に移動させ、容器の一方側のみを視認可能な画素とすることにより、表示を行なうようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
ところで、上記従来の表示装置では、例えば、容器の一方側の一対の第１の電極に電圧が印加され、静電力により、着色液体を容器内の一方側に移動させるとともに、気泡を容器内の他方側に移動させ、着色液体の色自体による色表示としている状態において、一対の第１の電極への電圧の印加を停止すると、静電力が消失するので、着色液体を容器内の一方側に移動させた状態を維持することができず、着色液体が容器内の他方側に向かって勝手に移動し、着色液体の色自体による色表示状態がくずれてしまう。したがって、着色液体の色自体による色表示状態（および白色表示状態）を維持するには、一対の第１の電極（および一対の第２の電極）に電圧を印加し続けなければならず、消費電力が大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、消費電力を低減することができる表示装置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】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、表示装置において、表面側基板と裏面側基板とその間に設けられた側壁とによって囲まれた１画素を構成する空間と、前記空間内において前記表面側基板と前記裏面側基板との間に設けられ、前記空間を表面側空間および裏面側空間に分離する電気浸透膜と、前記表面側空間と前記裏面側空間の一部に封入された誘電体からなる液体と、前記電気浸透膜の表面および裏面に設けられ、前記液体の通過を制御する表面側電極および裏面側電極と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、表面側電極および裏面側電極に電圧を印加し、電気浸透膜の表面側と裏面側との間に生じる電位差による下向きまたは上向きの駆動力により、電気浸透膜を介して表面側空間内または裏面側空間内の液体を裏面側空間内または表面側空間内に移動させて、表示を切り換えた後に、表面側電極および裏面側電極への電圧の印加を停止しても、電気浸透膜の表面側と裏面側との間に生じていた電位差による下向きまたは上向きの駆動力が消失するだけであり、切り換えた表示状態を維持することができ、したがって表示内容を変えない限りは電力を加える必要はなく、消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置は、ガラスや樹脂などの無色透明な材料からなる平面方形状の表面側透明板（基板）１および裏面側（透明）板（基板）２を備えている。なお、表面側透明板１の側から視認する反射型表示装置などの場合、裏面側（透明）板２は必ずしも無色透明である必要はない。
【０００９】
表面側透明板１および裏面側（透明）板２は互いに対向して配置され、その間の周囲には側壁３（表面側側壁３ａ、裏面側側壁３ｂ）が設けられている。そして、表面側透明板１、裏面側（透明）板２および側壁３により囲まれた空間により、１画素を構成する空間４が形成されている。
【００１０】
空間４内において表面側透明板１と裏面側（透明）板２との間の中央部には電気浸透膜５が設けられている。電気浸透膜５は、極めて細いシリカからなるチューブ５ａ内に複数のシリカ繊維を撚って糸状としたもの（図示せず、以下、シリカ糸という）が挿入されたものを多数配列し、その間にシリコーンゴムなどからなる充填材（または接着剤（図示せず））を充填した構造となっている。
【００１１】
この場合、シリカ糸の長さおよび直径はチューブ５ａの長さおよび内径とほぼ同じとなっている。また、シリカ糸を構成する複数のシリカ繊維の合計断面積はチューブ５ａ内の断面積の約半分となっており、チューブ５ａ内を液体が通過することができるようになっている。チューブ５ａは、シリカつまり酸性の活性材料からなり、その内壁面と接触する液体を正に帯電させる作用を有する。ただし、この場合、チューブ５ａの内壁面と接触する液体の極めて薄い層のみが正に帯電する。そこで、シリカ糸は、その各シリカ繊維と接触するより多くの液体を正に帯電させるためのものである。
【００１２】
電気浸透膜５の表面および裏面には表面側電極６および裏面側電極７が設けられている。この場合、表面側電極６および裏面側電極７は、液体の通過を許容するために、網状となっている。また、特に、表面側電極６は、白色の導電材料、あるいは、銅線などの表面に白色被膜が設けられたものからなっている。
【００１３】
ここで、空間４は、電気浸透膜５によって表面側空間４ａおよび裏面側空間４ｂに分離されている。すなわち、表面側透明板１、電気浸透膜５および表面側側壁３ａによって囲まれた空間によって表面側空間４ａが形成され、裏面側（透明）板２、電気浸透膜５および裏面側側壁３ｂによって囲まれた空間によって裏面側空間４ｂが形成されている。この場合、表面側空間４ａの容積と裏面側空間４ｂの容積とはほぼ同じとなっている。すなわち、表面側透明板１と電気浸透膜５との間隔と、裏面側（透明）板２と電気浸透膜５との間隔とは、ほぼ同じとなっている。
【００１４】
電気浸透膜５が設けられた部分における図１の左側には、両空間４ａ、４ｂを連通するスリット状の通気孔８が設けられている。そして、図１に示す後述する白色表示状態では、裏面側空間４ｂ内の通気孔８に対応する領域以外につまり電気浸透膜５に対応する領域に黒色のメタノール溶液などの液状誘電体からなる液体９が封入され、裏面側空間４ｂ内の通気孔８に対応する領域、通気孔８内および表面側空間４ａ内に空気が封入されている。この場合、裏面側空間４ｂ内に封入された液体９の通気孔８側の端面は、表面張力により、メニスカスが形成され凹んでいる。
【００１５】
次に、この表示装置の表示動作について説明する。図１に示す状態において、両電極６、７に第１の条件で電圧が印加され、すなわち、表面側電極６に負側の電圧が印加され、裏面側電極７に正側の電圧が印加されると、電気浸透膜５の表面側と裏面側との間に生じる電位差による上向きの駆動力により、裏面側空間４ｂ内の液体９が網状の裏面側電極７、電気浸透膜５および網状の表面側電極６を介して表面側空間４ａ内に移動し始める。
【００１６】
この場合、まず、図２に示すように、裏面側空間４ｂ内の液体９の量がある程度減少して、裏面側空間４ｂ内の液体９の通気孔８側の凹んだ端面が右側にある程度移動し、それに応じて、裏面側空間４ｂ内の液体９が網状の表面側電極６の隙間を含むその上側にある程度移動して来ると、表面エネルギーの関係で、液体９が表面側側壁３ａの右側の内面および紙面垂直方向両側の内面（ただし、通気孔８近傍の内面を除く）にぬれ広がって行き、さらにそれらに隣接する表面側基板１の内面にぬれ広がって行く。
【００１７】
次に、図３に示すように、裏面側空間４ｂ内の液体９の量がさらに減少して、裏面側空間４ｂ内の液体９の通気孔８側の凹んだ端面がさらに右側に移動し、それに応じて、裏面側空間４ｂ内の液体９がさらに表面側空間４ａ内に移動して来ると、液体９が表面側基板１の内面にぬれ広がって行き、表面側空間４ａ内の右側の部分に液体９が充満され、この充満された液体９の通気孔８側に凹んだ端面が形成される。
【００１８】
そして、さらに図４に示すような状態を経由して、最終的には、図５に示すように、表面エネルギーの関係で、表面側空間４ａ内の通気孔８に対応する領域以外につまり電気浸透膜５に対応する領域全体に液体９が充満され、この充満された液体９の通気孔８側の端面が凹んだ状態となる。なお、表面側空間４ａ内の空気は、裏面側空間４ｂ内から表面側空間４ａ内への液体９の移動に応じて、通気孔８を介して裏面側空間４ｂ内に移動する。
【００１９】
一方、図５に示す状態において、両電極６、７に第２の条件で電圧が印加され、すなわち、表面側電極６に正側の電圧が印加され、裏面側電極７に負側の電圧が印加されると、電気浸透膜５の表面側と裏面側との間に生じる電位差による下向きの駆動力により、表面側空間４ａ内の液体９が網状の表面側電極６、電気浸透膜５および網状の裏面側電極７を介して裏面側空間４ｂ内に移動し始める。
【００２０】
この場合、まず、図６に示すように、表面側空間４ａ内の液体９の量がある程度減少して、表面側空間４ａ内の液体９の通気孔８側の凹んだ端面が右側にある程度移動し、それに応じて、表面側空間４ａ内の液体９が網状の裏面側電極７の隙間を含むその下側にある程度移動して来ると、表面エネルギーの関係で、液体９が裏面側側壁３ｂの右側の内面および紙面垂直方向両側の内面（ただし、通気孔８近傍の内面を除く）にぬれ広がって行き、さらにそれらに隣接する裏面側基板２の内面にぬれ広がって行く。
【００２１】
次に、図７に示すように、表面側空間４ａ内の液体９の量がさらに減少して、表面側空間４ａ内の液体９の通気孔８側の凹んだ端面がさらに右側に移動し、それに応じて、表面側空間４ａ内の液体９がさらに裏面側空間４ｂ内に移動して来ると、液体９が裏面側基板２の内面にぬれ広がって行き、裏面側空間４ｂ内の右側の部分に液体９が充満され、この充満された液体９の通気孔８側に凹んだ端面が形成される。
【００２２】
そして、さらに図８に示すような状態を経由して、最終的には、図１に示すように、表面エネルギーの関係で、裏面側空間４ｂ内の通気孔８に対応する領域以外につまり電気浸透膜５に対応する領域全体に液体９が充満され、この充満された液体９の通気孔８側の端面が凹んだ状態となる。なお、裏面側空間４ｂ内の空気は、表面側空間４ａ内から裏面側空間４ｂ内への液体９の移動に応じて、通気孔８を介して表面側空間４ａ内に移動する。
【００２３】
次に、図１および図５にそれぞれ示す状態における表示状態について説明すると、図１に示す状態では、表面側透明板１の表面側から入射された外光が表面側透明板１を透過して白色の表面側電極６で反射され、この反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板１の表面側に出射され、白色表示となる。一方、図５に示す状態では、表面側透明板１の表面側から入射された外光が表面側透明板１を透過して黒色の液体９で吸収され、黒色表示となる。
【００２４】
ところで、この表示装置では、液体９を表面側空間４ａ内または裏面側空間４ｂ内に一旦移動させてしまうと、その状態を維持するのに各電極６、７に電圧を印加する必要はない。すなわち、例えば、各電極６、７への印加電圧を同電位（例えば０Ｖ）にした場合、あるいは、電圧の印加を停止（オープンに）した場合には、電気浸透膜５の表面側と裏面側との間に生じていた電位差による上向きまたは下向きの駆動力が消失するだけであり、表面側空間４ａ内または裏面側空間４ｂ内に移動し終えた液体９はその空間内に留まり、表示状態を維持することができる。したがって、この表示装置では、表示内容を変えない限りは電力を加える必要はなく、消費電力を低減することができる。また、液体９としてメタノール溶液を用いた場合には、高電圧にしても、水溶液よりも電気分解が起こりにくいので、好ましい。
【００２５】
（第２実施形態）
図９はこの発明の第２実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図である。この表示装置において、図１に示す表示装置と異なる点は、表面側透明板１の内面に、サンドブラスト加工やマイクロブラスト加工などにより、細かな凸凹面１ａを形成した点である。この場合、表面側電極６を白色とする必要はない。
【００２６】
そして、図９に示すように、裏面側空間４ｂ内の所定の箇所に液体９が充満された状態では、表面側透明板１の表面側から入射された外光が表面側透明板１を透過して表面側透明板１の凸凹面４と表面側空間４ａ内の空気との界面で散乱反射され、この散乱反射光が上記とは逆の光路を経て表面側透明板１の表面側に出射され、白色表示となる。一方、図１０に示すように、表面側空間４ａ内の所定の箇所に黒色の液体９が充満された状態では、表面側透明板１の凸凹面４での散乱反射は起こらず、表面側透明板１の表面側から入射された外光が表面側透明板１を透過して黒色の液体９で吸収され、黒色表示となる。
【００２７】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態において、表面側電極６の色と液体９の色とは互いに異なるものであればよく、例えば、表面側電極６は黒色、青色、赤色などとし、液体９は白色としてもよい。この場合、図１に示す状態では、表面側電極６の色による色表示となり、図５に示す状態では、液体９の色による白色表示となる。
【００２８】
また、上記第２実施形態において、液体９は無色透明なメタノールやメタノール溶液などとし、表面側電極６は黒色、青色、赤色などとしてもよい。この場合、図９に示す状態では、凸凹面１ａでの散乱反射により、白色表示となり、図１０に示す状態では、凸凹面１ａでの散乱反射は起こらず、表面側電極６の色による色表示となる。
【００２９】
また、上記各実施形態において、表面側電極６および裏面側電極７は網状であるとして説明したが、部分的に液体の通過を許容する構造になっていればよく、例えば、スリットを備えた短冊状に配設されたようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図。
【図２】図１に示す表示装置の両電極に第１の条件で電圧を印加した場合の当初の動作を説明するために示す断面図。
【図３】図２に続く動作を説明するために示す断面図。
【図４】図３に続く動作を説明するために示す断面図。
【図５】図１に示す表示装置の黒色表示状態を示す断面図。
【図６】図５に示す表示装置の両電極に第２の条件で電圧を印加した場合の当初の動作を説明するために示す断面図。
【図７】図６に続く動作を説明するために示す断面図。
【図８】図７に続く動作を説明するために示す断面図。
【図９】この発明の第２実施形態としての表示装置の１画素部分の白色表示状態を示す断面図。
【図１０】図９に示す表示装置の黒色表示状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１  表面側透明板（基板）
１ａ  凸凹面
２  裏面側（透明）板（基板）
３  側壁
３ａ  表面側側壁
３ｂ  裏面側側壁
４  空間
４ａ  表面側空間
４ｂ  裏面側空間
５  電気浸透膜
５ａ  チューブ
６  表面側電極
７  裏面側電極
８  通気孔
９  液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006343443.tif 000009
【図８】
2006343443.tif 000010
【図９】
2006343443.tif 000011
【図１０】
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