(57)【要約】      （修正有）【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】有色液体１７中には、界面活性誘電体粒子１８が混入されている。両裏面側電極板１０、１１間に電圧が印加されると、電場による力の作用により、界面活性誘電体粒子１８が移動し、最終的には、界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が裏面側撥水膜５の表面に付着し、有色液体１７が裏面側撥水膜５の表面全体にぬれ広がって付着する状態となり、凸凹部３での散乱による白色表示状態となる。一方、同様に両表面側電極板８、９間に電圧が印加されると、最終的には、界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が表面側撥水膜４の表面に付着し、有色液体１７が表面側撥水膜４の表面全体にぬれ広がって付着する状態となり、凸凹部３では散乱が起こらず有色表示状態となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面側を撥水性とされた表面側基板と内面側を撥水性とされた裏面側基板とその間に介在された側壁と、によって囲まれた１画素を構成する空間と、
前記空間内の一部に注入され、界面活性剤が混入された液体と、
前記表面側基板の内面側に設けられ、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、光を透過させる面と、
前記空間内に選択的に電場を形成する電場形成手段と、
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、前記界面活性剤は、親水性誘電体粒子の表面の一部に親油性被膜が設けられたもの、あるいは、親油性誘電体粒子の表面の一部に親水性被膜が設けられたものからなることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、前記親水性誘電体粒子は酸化チタン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、前記側壁の内面に撥水撥油性膜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、前記液体は水または水溶液であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の表示装置において、前記液体は有色液体からなることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の表示装置において、前記液体は透明液体からなり、前記裏面側基板の内面側に有色膜が設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の表示装置において、前記電場形成手段は、前記側壁の表面側の互いに対向する内面に設けられ、前記界面活性剤を含む前記液体を前記裏面側基板の内面側から前記表面側基板の内面側に向かう方向に移動させるための第１、第２の表面側電極板と、前記側壁の裏面側の互いに対向する内面に設けられ、前記界面活性剤を含む前記液体を前記表面側基板の内面側から前記裏面側基板の内面側に向かう方向に移動させるための第１、第２の裏面側電極板とを有す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】
しかしながら、上記従来の表示装置では、容器の一方側の表面側とは反対側を白色で不透明とし、容器内の一方側に気泡があるとき、白色表示とし、容器内の一方側に着色液体があるとき、着色液体の色自体による色表示としているので、容器の内面に接触している着色液体を容器内の一方側から他方側にまたはその逆方向に摩擦力に抗して移動させなければならず、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、内面側を撥水性とされた表面側基板と内面側を撥水性とされた裏面側基板とその間に介在された側壁とによって囲まれた１画素を構成する空間と、前記空間内の一部に注入され、界面活性剤が混入された液体と、前記表面側基板の内面側に設けられ、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、光を透過させる面と、前記空間内に選択的に電場を形成する電場形成手段と、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、電場形成手段により、液体中に混入された界面活性剤を表面側基板の撥水性内面側から裏面側基板の撥水性内面側に向かう方向にまたはその逆方向に移動させることにより、液体の表面側基板の撥水性内面側または裏面側基板の撥水性内面側に対するぬれ性を制御して移動させているので、液体と表面側基板および裏面側基板の各撥水性内面側との間の摩擦力を考慮する必要がなく、同様に、その他の内壁（側壁）も撥水撥油膜により、液体と離間させているので、側壁との摩擦力を考慮する必要がなく、さらに、表示内容を変えない限りは電力を加える必要がないので、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】
図１はこの発明の一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。表面側透明板１の内面には、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、細かな凸凹部３が形成されている。すなわち、表面側透明板１はすりガラス状となっている。
【０００９】
表面側透明板１の凸凹部３の表面には、フロロサーフ（株式会社フロロテクノロジー製）などからなる撥水性材料の塗布により、表面側撥水膜４が凸凹部３の表面に追従して凸凹状に設けられている。裏面側（透明）板２の内面には、同じくフロロサーフなどからなる撥水性材料の塗布により、裏面側撥水膜５が設けられている。そして、両透明板１、２は互いに対向して配置され、その図１における左右両側には第１、第２の側壁６、７が設けられ、その図１における紙面垂直方向両側には第３、第４の側壁（図示せず）が設けられている。
【００１０】
第１、第２の側壁６、７の各内面のほぼ表面側半分にはアルミニウムや銅などからなる第１、第２の表面側電極板８、９が互いに対向して設けられている。第１、第２の側壁６、７の各内面のほぼ裏面側半分にはアルミニウムや銅などからなる第１、第２の裏面側電極板１０、１１が互いに対向して設けられている。そして、第１、第２の表面側電極板８、９および第１、第２の裏面側電極板１０、１１には図示しない駆動回路が接続されており、後述する条件で電圧が印加され、電場形成を行う。
【００１１】
第１の表面側電極板８および第１の裏面側電極板１０を含む第１の側壁６の内面には第１の絶縁膜１２が設けられている。第１の絶縁膜１２の内面には、フルオロカーボン−ＣＦ３などからなる撥水撥油性材料の塗布により、第１の撥水撥油膜１３が設けられている。
【００１２】
同様に、第２の表面側電極板９および第２の裏面側電極板１１を含む第２の側壁７の内面には第２の絶縁膜１４が設けられており、第２の絶縁膜１４の内面には、フルオロカーボン−ＣＦ３などからなる撥水撥油性材料の塗布により、第２の撥水撥油膜１５が設けられている。
【００１３】
また、図示しない第３、第４の側壁の各内面にも、フルオロカーボン−ＣＦ３などからなる撥水撥油性材料の塗布により、第３、第４の撥水撥油膜が設けられている。この場合、第３、第４の側壁の各内面には電極板および絶縁膜は設けられていない。
【００１４】
そして、表面側透明板１の内側の表面側撥水膜４、裏面側（透明）板２の内側の裏面側撥水膜５および第１、第２の側壁６、７、第３、第４の側壁の各内側の第１、第２の撥水撥油膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜によって囲まれた空間により、１画素を構成する空間１６が形成されている。空間１２内の一部には黒色に着色された水などの液状誘電体からなる所定量の有色液体１７が注入され、他部には空気が封入されている。
【００１５】
有色液体１７中には、有色液体１７の移動を制御し、且つ、有色液体１７を移動位置に保持するための界面活性剤として、多数の界面活性誘電体粒子１８が混入されている。界面活性誘電体粒子１８は、例えば、本来親水性の酸化チタンからなる親水性誘電体粒子の親水性表面１９の一部に親油性被膜２０が設けられたものからなっている。この場合、酸化チタンは誘電体であり、その誘電率は１００程度である。なお、水の誘電率は常温で８０程度である。
【００１６】
上記のような界面活性誘電体粒子１８の形成方法としては、例えば、酸化チタン粉末に少量の水を加え、酸化チタン粒子数十個が凝集した固まりを作製し、アルキル化剤を含む有機溶媒にこの固まりを入れると、固まりの外側のみがアルキル化されて親油性被膜が形成され、その後、固まりを水中に入れると、粒子がバラバラになり、親水性表面１９の一部に親油性被膜２０が形成された界面活性誘電体粒子１８を得る方法がある。
【００１７】
ここで、図１において、白い半円と黒い半円とで示す界面活性誘電体粒子１８は、白い半円の部分が親水性表面１９であり、黒い半円の部分が親水性誘電体粒子の表面の一部に形成された親油性被膜２０である。白丸で示す界面活性誘電体粒子１８は、親水性表面１９の一部に形成された親油性被膜２０の位置が一定しないので、白丸で示すこととする。このようなことは、以下の図でも同様である。
【００１８】
そして、後で説明するが、図１に示す白色表示状態では、裏面側撥水膜５の表面近傍に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が裏面側撥水膜５の表面に付着し、これに伴い、水などからなる有色液体１７が裏面側撥水膜５の表面全体にぬれ広がって付着する状態となっている。この場合、界面活性誘電体粒子１８を含む有色液体１７の表面全体は表面側撥水膜４および第１、第２の撥水撥油膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜から適宜に離間されている。また、図１において白丸で示すように、両裏面側電極板１０、１１間における有色液体１７中には界面活性誘電体粒子１８が適宜に分散されている。
【００１９】
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、両裏面側電極板１０、１１が電気的にはどことも接続されないオープンとされた状態で、両表面側電極板８、９の一方に例えば１０Ｖ他方に例えば０Ｖの各電圧が印加されると、両表面側電極板８、９間に電場が形成される。
【００２０】
そして、この電場による力の作用により、まず、図２に示すように、界面活性誘電体粒子１８のすべてが有色液体１７中を両表面側電極板８、９間に向かって上昇する。この現象は、外部電源により、エネルギーが供給されている系において、電場強度の大きい空間に誘電率の大きな物質が存在する方がエネルギー的に安定になるという電磁気学の理論から説明される。すると、裏面側撥水膜５の表面近傍に界面活性誘電体粒子１８が存在しなくなるため、図３に示すように、裏面側撥水膜５の親水性が失われ、本来裏面側撥水膜５が持つ撥水性になり、有色液体１７の裏面側撥水膜５に対する接触角が大きくなる。これに伴い、有色液体１７がその表面張力により球状に近づき、表面側撥水膜４側に向かって膨張し、有色液体１７の上部が表面側撥水膜４の表面に接触する。この場合、水などの液状誘電体からなる有色液体１７自体にも、このときの電場による力の作用により、表面側撥水膜４側への移動力が付与される。
【００２１】
そして、最終的には、図４に示すように、表面側撥水膜４の表面近傍に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が表面側撥水膜４の表面に付着し、これに伴い、水などからなる有色液体１７が表面側撥水膜４の表面全体にぬれ広がって付着するとともに、有色液体１７のすべてが表面側撥水膜４側に引っ張られて裏面側撥水膜５の表面から離間する状態となる。この状態では、界面活性誘電体粒子１８を含む有色液体１７の表面全体は第１、第２の撥水撥油膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜から適宜に離間されている。また、図４において白丸で示すように、両表面側電極板８、９間における有色液体１７中には界面活性誘電体粒子１８が適宜に分散されている。
【００２２】
次に、両表面側電極板８、９も電気的にどことも接続されないオープン状態にすると、両表面側電極板８、９間の電場はなくなるが、表面側撥水膜４の表面に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が表面側撥水膜４の表面に付着した状態が維持され、これに伴い、水などからなる有色液体１７が表面側撥水膜４の表面全体にぬれ広がって付着した状態が維持される。
【００２３】
一方、図４に示す状態において、両表面側電極板８、９が電気的にはどことも接続されないオープンとされた状態で、両裏面側電極板１０、１１の一方に例えば１０Ｖ他方に例えば０Ｖの各電圧が印加されると、両裏面側電極板１０、１１間に電場が形成される。
【００２４】
そして、この電場による力の作用により、まず、図５に示すように、界面活性誘電体粒子１８のすべてが有色液体１７中を両裏面側電極板１０、１１間に向かって下降する。すると、表面側撥水膜４の表面近傍に界面活性誘電体粒子１８が存在しなくなるため、図６に示すように、表面側撥水膜４の親水性が失われ、本来表面側撥水膜４が持つ撥水性になり、有色液体１７の表面側撥水膜４に対する接触角が大きくなる。これに伴い、有色液体１７がその表面張力により球状に近づき、裏面側撥水膜５側に向かって膨張し、有色液体１７の下部が裏面側撥水膜５の表面に接触する。この場合も、水などの液状誘電体からなる有色液体１７自体に、このときの電場による力の作用により、裏面側撥水膜５側への移動力が付与される。
【００２５】
そして、最終的には、図１に示すように、裏面側撥水膜５の表面近傍に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が裏面側撥水膜５の表面に付着し、これに伴い、水などからなる有色液体１７が裏面側撥水膜５の表面全体にぬれ広がって付着するとともに、有色液体１７のすべてが裏面側撥水膜５側に引っ張られて表面側撥水膜４の表面から離間する状態となる。この状態では、界面活性誘電体粒子１８を含む有色液体１７の表面全体は第１、第２の撥水撥油膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜から適宜に離間されている。また、図１において白丸で示すように、両裏面側電極板１０、１１間における有色液体１７中には界面活性誘電体粒子１８が適宜に分散されている。
【００２６】
次に、両裏面側電極板１０、１１も電気的にどことも接続されないオープン状態にすると、両裏面側電極板１０、１１間の電場はなくなるが、裏面側撥水膜５の表面に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が裏面側撥水膜５の表面全体に付着した状態が維持され、これに伴い、水などからなる有色液体１７が裏面側撥水膜５の表面にぬれ広がって付着した状態が維持される。
【００２７】
図１、図４の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および表面側撥水膜４を透過して表面側撥水膜４の凸凹表面と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４に示す状態では、表面側撥水膜４の凸凹表面は有色液体１７でぬらされているため、界面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および表面側撥水膜４を透過して黒色の有色液体１７で吸収され、黒色表示となる。
【００２８】
以上のように、この表示装置では、有色液体１７中に混入された界面活性誘電体粒子１８を表面側透明板１の内面側から裏面側（透明）板２の内面側に向かう方向にまたはその逆方向に移動させ、付着させることにより、有色液体１７の表面側撥水膜４または裏面側撥水膜５に対するぬれ性を制御して移動させているので、有色液体１７と表面側撥水膜４および裏面側撥水膜５との間の摩擦力を考慮する必要がなく、ひいては消費電力を低減することができる。
【００２９】
また、この表示装置では、第１、第２の側壁６、７、第３、第４の側壁の内面側に第１、第２の撥水撥油性膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜を設けているので、いずれの表示状態においてもまた表示内容の変更時においても、界面活性誘電体粒子１８を含む有色液体１７の周囲面全体を第１、第２の撥水撥油性膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜から適宜に離間させることができ、すなわち、界面活性誘電体粒子１８を含む有色液体１７の周囲面全体が第１、第２の撥水撥油性膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜に付着しないようにすることができるので、界面活性誘電体粒子１８を含む有色液体１７と第１、第２の撥水撥油性膜１３、１５、第３、第４の撥水撥油膜との間の摩擦力を考慮する必要がなく、ひいては消費電力をより一層低減することができる。
【００３０】
さらに、この表示装置では、図１に示すように、白色に表示を切り換えた後には、両表面側電極板８、９への電圧印加を停止しても、裏面側撥水膜５の表面に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が裏面側撥水膜５の表面に付着した状態が維持され、これに伴い、水などからなる有色液体１７が裏面側撥水膜５の表面全体にぬれ広がって付着した状態を維持することができる。
【００３１】
同様に、図４に示すように、黒色に表示を切り換えた後には、両裏面側電極板１０、１１への電圧印加を停止しても、表面側撥水膜４の表面に存在する界面活性誘電体粒子１８の親油性被膜２０が表面側撥水膜４の表面に付着した状態が維持され、これに伴い、水などからなる有色液体１７が表面側撥水膜４の表面全体にぬれ広がって付着した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、消費電力をさらに低減することができる。
【００３２】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、有色液体１７として黒色に着色されたものを用いた場合について説明したが、これに限らず、それ以外の青色、赤色などに着色されたもの、それ自体に色がついている液体を用いてもよい。
【００３３】
また、有色液体１７として、無色透明な水などの液状誘電体からなる液体のみを用いてもよい。ただし、この場合、裏面側（透明）板２と裏面側撥水膜５との間に黒色、青色、赤色などの有色膜を設ける。
【００３４】
そして、表面側透明板１に液状誘電体が接していないときは散乱反射により、白色表示となり、表面側透明板１に液状誘電体が接しているときには散乱反射は起こらず、裏面側（透明）板２と裏面側撥水膜５との間の上記黒色、青色、赤色などの有色膜の色表示となる。
【００３５】
さらに、ここでは界面活性剤は親水性誘電体粒子１８の表面の一部に親油性被膜２０が設けられたもので説明したが、親油性誘電体粒子の表面の一部に親水性被膜が設けられたものを用いてもよい。
【００３６】
ここで、裏面側（透明）板（基板）２は反射表示モードで利用する場合、必ずしも透明である必要はない。
【００３７】
また、表示維持の状態では全ての電極板８〜１１をオープンにするとして説明したが、全ての電極板８〜１１を０Ｖ（ＧＮＤ）にするなど等電圧にして電場を発生しないようにしてもよい。この場合もオープンにする場合と同様に、電力は消費しない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一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表面側電極板に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１に示す表示装置の黒色表示状態を示す断面図。
【図５】図４に示す表示装置の両裏面側電極板に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６】図５に続く動作を説明するために示す断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１  表面側透明板（基板）
２  裏面側（透明）板（基板）
３  凸凹部
４  表面側撥水膜
５  裏面側撥水膜
６  第１の側壁
７  第２の側壁
８  第１の表面側電極板
９  第２の表面側電極板
１０  第１の裏面側電極板
１１  第２の裏面側電極板
１２  第１の絶縁膜
１３  第１の撥水撥油膜
１４  第２の絶縁膜
１５  第２の撥水撥油膜
１６  空間
１７  有色液体
１８  界面活性誘電体粒子
１９  親水性表面
２０  親油性被膜
【図１】
2006284637.tif 000003
【図２】
2006284637.tif 000004
【図３】
2006284637.tif 000005
【図４】
2006284637.tif 000006
【図５】
2006284637.tif 000007
【図６】
2006284637.tif 000008