(57)【要約】【課題】電極に挟み込んだ誘電体を電場により移動させて表示装置などとして機能させるための誘電体移動装置であって、電位を掛ける各電極同士の間隔を狭くした場合でも、誘電体の急激な減速や停止を招くことなくスムーズに移動させること。【解決手段】上電極１１と平行に対向して複数配置された下電極１２ａ〜１２ｅとの間に誘電体１３を挟み込み、各下電極１２ａ〜１２ｅに対して選択的に他の電極と異なる例えば正電圧を掛けることで当該正電位の下電極（例えば１２ｃ）の位置へ誘電体１３を移動させるもので、誘電体１３の長さＫを下電極１２ａ〜１２ｅの一枚の長さＬとその下電極間隔ｄｈを加えた長さを超える長さＫ（＞Ｌ＋ｄｈ）とし、その移動先端が移動先である下電極１２ｃの終端位置まで到達した状態でも、その移動後端が移動元である下電極１２ｄとの下電極間隔ｄｈから抜けることなく、当該移動元下電極１２ｄの上にまで渡って残るようにした。【選択図】図１
2006215265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
この第１の電極と平行にそれぞれ一定間隔を空けて配列された複数の第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極との間にその電極間を当該第２の電極の配列方向に沿い移動自在にして配置された誘電体と、
前記複数の第２の電極のうちの何れか１つの電極に対し、選択的に他の電極と異なる電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記誘電体の長さをＫ、前記第２の電極の長さをＬ、互いに隣接する前記第２の電極間の間隔をｄｈとしたときに、Ｋ＞Ｌ＋ｄｈの関係を満たしたことを特徴とする誘電体移動装置。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記誘電体が位置している第２の電極に対して隣り合い且つ前記誘電体を移動させようとする方向側の第２の電極のみに対して他の第２の電極及び第１の電極と異なる電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の誘電体移動装置。
【請求項３】
前記第１の電極または前記第２の電極の少なくとも一方の電極は透明の電極であり、前記誘電体は着色された誘電体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘電体移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体を電場により移動させて表示装置などとして機能させるための誘電体移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘電体移動装置として、例えば同一出願人により昭和６０年５月３０日に出願された表示装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この表示装置は、横長の第１電極とこの第１電極に沿って平行に複数の第２電極を配列し、当該各第２電極に対する駆動電圧の印加位置を変更することで第１電極との間に生じる電場を移動させ、これに応じて第１，第２電極間に挟み込んだ誘電体を移動させてその位置表示を行うものである。
【０００４】
図３は、従来の誘電体移動装置の構成および動作状態を示す図である。
【０００５】
この従来の誘電体移動装置は、例えば長方形の上電極１１とこの上電極１１に対し間隔ｄｖを空けて平行に複数配列された例えば一辺Ｌの正方形の下電極１２ａ，１２ｂ，…と、この上電極１１と下電極１２ａ，１２ｂ，…との間に挟み込まれた（第２の電極の配列方向又は誘電体の移動方向の）長さＫ（＝Ｌ）の誘電体２１を備えている。
【０００６】
ここで、上電極１１は常に接地されている。そして、例えば図３（Ａ）に示すように、下電極１２ｄの位置に誘電体２１が位置している状態で、その隣の下電極１２ｃにのみ例えば正電圧が切り換え印加されると（他の下電極は、接地電位）、当該下電極１２ｃの位置における上電極１１との間に電場が生じ、この電場に引き込まれるようにして、図３（Ｂ）に示すように誘電体２１が移動する。これは、電場の強い部分に誘電体が入り込み、これら電極により構成されるコンデンサの容量を大きくし、コンデンサのエネルギーを増やそうとするからである。（電源により、電極の電位が一定に保たれている状況では、電源よりエネルギーが供給されていることに注意する。）これは、いわゆる平行平板コンデンサに誘電体が引き込まれる現象と同じ現象である。
【０００７】
このような誘電体移動装置において、上電極１１は透明の電極、下電極１２ａ，１２ｂ，…はそれぞれ例えば白色に着色された電極、誘電体２１は例えば黒色に着色された高誘電率の物質（液体または固体）であり、上方から見た場合、透明の上電極１１を通して白色の各下電極１２ａ，１２ｂ，…間で移動する黒色の誘電体２１によりその位置が表示される。
【特許文献１】実開昭６１−１９６２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記図３（Ａ）で示したように、誘電体２１が下電極１２ｄの位置にあり、移動先となる隣の下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる例えば正電圧を印加してその対向する上電極１１との間に電場を生じさせた場合に、当該誘電体２１が移動の原動力として電場から受ける力は、誘電体２１が電場のある移動先の下電極１２ｃ上に届いていない位置では極端に弱く、図３（Ｃ）に示すように、下電極１２ｃ上まで移動すれば強くなるが、図３（Ｄ）に示すように、誘電体２１の左端（移動先端）が下電極１２ｃの左端（移動終端位置）に近付き同誘電体２１の右端（移動後端）が移動元の下電極１２ｄとの間隙ｄｈの部分から抜けようとすると、この隙間ｄｈ、つまり移動先の下電極１２ｃに印加された正電圧によって移動元の下電極１２ｄとの間（ｄｈ）に生じている電場により引き戻す力が働き、その移動の原動力として受ける力は急激に弱くなる。
【０００９】
図４（Ａ）は、前記従来の誘電体移動装置の構成において下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる電圧を印加した場合に電場が生じコンデンサとして作用する領域を示す図であり、同図（Ａ）は上下電極間にコンデンサとして作用する領域Ｈを示す図、同図（Ｂ）は左右電極間にコンデンサとして作用する領域Ｈｘを示す図である。
【００１０】
図５は、前記図４における下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる電圧を印加した場合の電場に伴う疑似コンデンサ領域Ｈｘと誘電体２１との関係を説明するための図であり、同図（Ａ）は前記従来の誘電体移動装置の構成において、誘電体２１の移動後端が前記移動元の下電極１２ｄから離れる直前の図、同図（Ｂ）は誘電体２１の移動後端が前記移動元の下電極１２ｄから離れていく状態の図である。
【００１１】
図６は、前記図４における下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる例えば正電圧を印加した場合に誘電体２１が各位置において電場から受ける力の変化を示す図であり、同図（Ａ）は表形式で示す図、同図（Ｂ）はグラフ形式で示す図である。（これは電場シミュレーションにより、その位置における隣の点までの間に受ける力の平均値を示したもので、それぞれの数値はある基準の長さ、大きさで規格化したものである。）
この図６においては、下電極１２ａ，１２ｂ，…の（第２の電極の配列方向又は誘電体の移動方向の）長さＬ＝２０、上下電極間隔ｄｖ＝６、誘電体２１の（第２の電極の配列方向又は誘電体の移動方向の）長さＫ＝２０である場合に、下電極１２ａ，１２ｂ，…の下電極間隔ｄｈ＝４とｄｈ＝８としたときに誘電体２１が下電極１２ｄ側から移動してくる際に受ける力の変化を示し、誘電体２１の位置の数値は当該誘電体２１の左端（移動先端）が下電極１２ｃ（Ｌ）および下電極間隔ｄｈの何処の位置にあるかを示す数値である。
【００１２】
例えば誘電体位置“０”は該誘電体２１の左端が下電極１２ｃの右端にあるときを示し、“１”〜“４”はｄｈ＝４であるときの下電極１２ｃ〜１２ｄ間での同誘電体２１の左端位置を示し、“１”〜“８”はｄｈ＝８であるときの下電極１２ｃ〜１２ｄ間での同誘電体２１の左端位置を示し、さらに、“−１”〜“−２０”は下電極１２ｃ（Ｌ）上での同誘電体２１の左端位置を示す。（誘電体位置“ｄｈ”は該誘電体２１の左端が下電極１２ｄの左端にある図３（Ａ）の状態、誘電体位置“−２０（＝Ｌ）”は該誘電体２１の左端が下電極１２ｃの左端にある図３（Ｂ）の状態に対応する。）
すなわち、下電極１２ｃのみに他の電極と異なる電圧が印加されると、図４（Ａ）に示すように、当該下電極１２ｃの範囲で上電極１１との間に電場が生じることによる疑似コンデンサ領域Ｈが形成されるだけでなく、図４（Ｂ）に示すように、隣接する下電極１２ｂ，１２ｄとの間にも同様に電場が生じることによる疑似コンデンサ領域Ｈｘが形成される。一組のみの平行平板コンデンサに引き込まれる誘電体の現象では疑似コンデンサ領域Ｈｘの部分がないため、この影響を考慮する必要がない。
【００１３】
このため、誘電体２１が未だ移動元の下電極１２ｄの位置ｄｈ（“４”または“８”）にあるときから正電圧を印加した下電極１２ｃに到達する手前でも弱いながら移動のための力を受け、下電極１２ｃに到達した以降（“０，−１，−２，−３，…”）ではさらに強い力を受けることになるが（図３（Ｃ）の状態）、図５（Ａ）から図５（Ｂ）に示すように、誘電体２１の移動先端が“−１６（ｄｈ＝４の場合）”または“−１２（ｄｈ＝８の場合）”の付近まで到達し移動後端が前記移動元の下電極１２ｄとの間（“０”〜“４” （ｄｈ＝４の場合）または“０”〜“８” （ｄｈ＝８の場合））から抜け出ようとすると、当該下電極１２ｄとの間で生じている疑似コンデンサ領域Ｈｘの影響によって誘電体２１に引き戻そうとする力が働き、誘電体２１が完全に下電極１２ｃ上まで移動するための力が急激に減少してしまう（図６参照）。
【００１４】
このような誘電体２１が下電極１２ｃ上に完全に移動到達する直前にその移動のための力が急激に減少してしまう状況は、上下電極間隔ｄｖを一定とした場合、下電極間隔ｄｈ＝８よりもｄｈ＝４と狭くなるほどそこに強力な電場を伴う疑似コンデンサ領域Ｈｘが形成されるため顕著である。
【００１５】
一方で、誘電体２１が移動元の下電極１２ｄ上にある場合、この誘電体に２１が受ける下電極１２ｃ方向への移動のための力は、上下電極間隔ｄｖを一定とした場合、下電極間隔ｄｈ＝８よりもｄｈ＝４と狭くなるほど大きくなるので、当該誘電体２１の移動初期の応答性を良くするには前記下電極間隔ｄｈをより狭くする必要があるが、これを狭く設定するほど、前述したようにそこに生じる電場の影響によって移動後期に生じる移動力の急激な減少が顕著になるため、スムーズな移動が行われなかったり移動目標である下電極１２ｃ上に完全に到達する手前で減速したり停止してしまったりするなどの不具合が発生してしまう。
【００１６】
本発明は、前記のような課題に鑑み成されたもので、隣接する電極間隔を狭くした場合でも、誘電体の急激な減速や停止を招くことなくスムーズに移動させることが可能になる誘電体移動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】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の誘電体移動装置は、第１の電極と、この第１の電極と平行にそれぞれ一定間隔を空けて配列された複数の第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との間にその電極間を当該第２の電極の配列方向に沿い移動自在にして配置された誘電体と、前記複数の第２の電極のうちの何れか１つの電極に対し、選択的に他の電極と異なる電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記誘電体の長さをＫ、前記２の電極の長さをＬ、前記第２の電極を配列する一定間隔をｄｈとしたときに、Ｋ＞Ｌ＋ｄｈの関係を満たしたことを特徴とする。
【００１８】
これによれば、電圧印加手段により他の電極と異なる例えば正の電圧を印加した第２の電極上に誘電体が移動するのに際して、当該誘電体の移動先端が正電位とした移動先の第２の電極の終端位置まで移動しても、その移動後端は移動方向の手前に一定間隔を空けて隣接する移動元の第２の電極上にまで渡って残るので、正電位とした移動先の第２の電極とその手前側の移動元の第２の電極との間に電場が生じても、これが移動中の誘電体に引き戻す力として作用しないようになる。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の誘電体移動装置は、前記請求項１に記載の誘電体移動装置にあって、前記電圧印加手段は、前記誘電体が位置している第２の電極に対して隣り合い且つ前記誘電体を移動させようとする方向側の第２の電極のみに対して他の第２の電極及び第１の電極と異なる電圧を印加することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、一定間隔毎に複数配列された移動元の第２の電極に対して順次その隣接する移動先の第２の電極に他の電極と異なる電圧を印加することにより、誘電体が移動先の第２の電極の配列方向に沿って移動されることになる。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の誘電体移動装置は、前記請求項１または請求項２に記載の誘電体移動装置にあって、前記第１の電極または前記第２の電極の少なくとも一方の電極は透明の電極であり、前記誘電体は着色された誘電体であることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、着色された誘電体の移動が透明の電極を介して外部から見えるようになるので、これを表示装置として利用できることになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１に記載の誘電体移動装置によれば、電圧印加手段により他の電極と異なる例えば正の電圧を印加した第２の電極上に誘電体が移動するのに際して、当該誘電体の移動先端が正電位とした移動先の第２の電極の終端位置まで移動しても、その移動後端は移動方向の手前に一定間隔を空けて隣接する移動元の第２の電極上にまで渡って残るので、正電位とした移動先の第２の電極とその手前側の移動元の第２の電極との間に電場が生じても、これが移動中の誘電体に引き戻す力として作用しないようになる。
【００２４】
よって、第２の電極間隔を狭くした場合でも、誘電体の急激な減速や停止を招くことなくスムーズに移動させることが可能になる誘電体移動装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る誘電体移動装置の構成および動作状態を示す図である。
【００２７】
この誘電体移動装置は、例えば長方平板形状の上電極１１と例えば正方平板形状の複数枚の下電極１２ａ〜１２ｅを備えている。
【００２８】
下電極１２ａ〜１２ｅは、縦（図面奥行き方向）、横がそれぞれＬ、Ｌの正方形状を有し、それぞれ下電極間隔ｄｈを保って並列に配置される。
【００２９】
上電極１１は、縦（図面奥行き方向）、横がそれぞれＬ、（ｎＬ＋（ｎ−１）ｄｈ）の長方形状を有し、前記並列配置したｎ枚の各下電極１２ａ〜１２ｅ、・・・と一定の間隔ｄｖで平行に対向配置される。
【００３０】
そして、上電極１１と下電極１２ａ〜１２ｅとの間には誘電体１３が、当該上下電極間隔ｄｖで横方向に移動自在にして配置される。
【００３１】
この誘電体１３の（第２の電極の配列方向又は誘電体の移動方向の）長さＫは、短くとも前記下電極１２ａ〜１２ｅの一枚の長さＬとその下電極間隔ｄｈを加えた長さを超える長さＫ（＞Ｌ＋ｄｈ）とし、当該誘電体１３が各下電極１２ａ〜１２ｅ間を移動し、例えば図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、その移動先端が移動先である下電極１２ｃの終端位置まで到達した状態で、その移動後端が移動元である下電極１２ｄとの下電極間隔ｄｈから一切抜けることなく、当該移動元下電極１２ｄの上にまで渡って残るようにする。
【００３２】
ここで、本実施形態の誘電体移動装置における各部の寸法を次の通りとする。
【００３３】
下電極の長さ  Ｌ＝２０
下電極間隔  ｄｈ＝  ４
上下電極間隔ｄｖ＝  ６
誘電体の長さ  Ｋ＝２６
なお、本実施形態の誘電体移動装置では、上電極１１または下電極１２ａ〜１２ｅの何れかを透明の電極とすると共に、着色した誘電体１３を使用し、レベルメータなどの表示装置として構成する。
【００３４】
次に、前記構成による誘電体移動装置の動作について説明する。
【００３５】
図２は、前記図１における誘電体移動装置の下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる例えば正電圧を印加した場合に本実施形態の誘電体１３（Ｋ＝２６）と従来の誘電体２１（Ｋ＝２０）が各位置において電場から受ける力の変化を対比して示す図であり、同図（Ａ）は表形式で示す図、同図（Ｂ）はグラフ形式で示す図である。
【００３６】
すなわち、図１（Ａ）に示すように、誘電体１３が下電極１２ｄ上にその左端を一致させて位置している状態で、左隣の下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる例えば正電圧を印加すると、当該下電極１２ｃと上電極１１との空間（ｄｖ）に生じる電場および移動元の下電極１２ｄとの間（ｄｈ）に生じる電場の影響によって、まず、誘電体１３は、その移動先端が下電極１２ｄの左端の位置“４”にあるときから移動先の下電極１２ｃの右端の位置“０”に到達する間で急激に大きくなる移動方向への力を受ける。
【００３７】
そして、誘電体１３の移動先端が移動先の下電極１２ｃの右端の位置“０”に到達した後は当該下電極１２ｃの右端からだいたい５分１程度の位置“−４”に移動するまで誘電体１３が受ける移動方向への力は次第に小さくなるが移動に十分な力は維持され、この十分な移動力は、さらにこの後、誘電体１３の移動先端が移動先の下電極１２ｃの左端の位置“−２０”に移動するまで変化無く維持される。
【００３８】
これは、誘電体１３の長さが下電極１２ａ〜１２ｅの一枚の長さＬとその下電極間隔ｄｈを加えた長さを超える長さＫ（＞Ｌ＋ｄｈ）であって、その移動先端が移動先である下電極１２ｃの終端位置“−２０”まで到達した状態でも、その移動後端が移動元である下電極１２ｄとの下電極間隔ｄｈから抜けることなく、当該移動元下電極１２ｄの上にまで渡って残るようにしたことで、移動先電極１２ｃと移動元電極１２ｄとの間（ｄｈ）に生じる電場により誘電体１３を引き戻そうとする力がほとんど働かないからである。
【００３９】
このため、誘電体１３は、各下電極１２ａ〜１２ｅ同士の下電極間隔ｄｈが例えばｄｈ＝４と狭くても、その移動開始位置から移動終了位置まで応答性良くスムーズに移動さられるようになる。
【００４０】
一方で、従来の誘電体移動装置のように誘電体２１の長さＫが下電極１２ａ〜１２ｅの長さＬ（＝２０）と同じである場合には、図６を参照して前述したとおり、当該誘電体２１の移動後端が移動元電極１２ｄの左端近くに移動した位置“−１６”あたりから移動前後の下電極間隔（ｄｈ）を抜け切る位置“−２０”まで移動する間は、その下電極間隔（ｄｈ）に生じる電場により誘電体２１を引き戻そうとする力が働くため、誘電体２１が受ける移動方向への力は急激に小さくなり無くなってしまう。
【００４１】
したがって、前記構成の誘電体移動装置によれば、上電極１１と平行に対向して複数配置された下電極１２ａ〜１２ｅとの間に誘電体１３を挟み込み、各下電極１２ａ〜１２ｅに対して選択的に他の電極と異なる例えば正電圧を掛けることで当該正電位の下電極（例えば１２ｃ）の位置へ誘電体１３を移動させるもので、誘電体１３の長さＫを下電極１２ａ〜１２ｅの一枚の長さＬとその下電極間隔ｄｈを加えた長さを超える長さＫ（＞Ｌ＋ｄｈ）とし、その移動先端が移動先である下電極１２ｃの終端位置まで到達した状態でも、その移動後端が移動元である下電極１２ｄとの下電極間隔ｄｈから抜けることなく、当該移動元下電極１２ｄの上にまで渡って残るようにしたので、当該誘電体１３に対し移動先電極１２ｃと移動元電極１２ｄとの間（ｄｈ）に生じる電場により引き戻そうとする力が働くことなく、当該誘電体１３をその移動開始位置から移動終了位置まで応答性良くスムーズに移動させることができる。
【００４２】
なお、前記実施形態では、誘電体１３の長さＫ＝２６とすることで、下電極１６ａ〜１６ｅの長さＬ＝２０にその下電極間隔ｄｈ＝４を加えた長さを超える長さＫとして構成したが、それぞれこの長さの数値に限定されることはなく、要するに誘電体１３の長さＫが下電極１６ａ〜１６ｅの長さＬに下電極間隔ｄｈを加えた長さを超えればよい（Ｋ＞Ｌ＋ｄｈ）ものである。
【００４３】
また、前記実施形態では、上電極１１および下電極１２ａ〜１２ｅを何れも平面形状として対向配置し、その間（ｄｖ）に挟み込んだ誘電体１３を当該電極１１，１２ａ〜１２ｅに沿って直線状に移動させる構成としたが、前記各電極１１，１２ａ〜１２ｅを曲面形状にして対向配置すると共に誘電体１３もその曲率に合わせて形成し、曲線状に移動させる構成としてもよい。
【００４４】
また、前記実施形態では、異なる電圧として例えば正電圧として説明したが、負電圧であってもよい。
【００４５】
なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る誘電体移動装置の構成および動作状態を示す図。
【図２】前記図１における誘電体移動装置の下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる例えば正電圧を印加した場合に本実施形態の誘電体１３（Ｋ＝２６）と従来の誘電体２１（Ｋ＝２０）が各位置において電場から受ける力の変化を対比して示す図であり、同図（Ａ）は表形式で示す図、同図（Ｂ）はグラフ形式で示す図。
【図３】従来の誘電体移動装置の構成および動作状態を示す図。
【図４】前記従来の誘電体移動装置の構成において下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる電圧を印加した場合に電場が生じコンデンサとして作用する領域を示す図であり、同図（Ａ）は上下電極間にコンデンサとして作用する領域Ｈを示す図、同図（Ｂ）は左右電極間にコンデンサとして作用する領域Ｈｘを示す図。
【図５】前記図４における下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる電圧を印加した場合の電場に伴う疑似コンデンサ領域Ｈと誘電体２１との関係を説明するための図であり、同図（Ａ）は前記従来の誘電体移動装置の構成において、誘電体２１の移動後端が前記移動元の下電極１２ｄから離れる直前の図、同図（Ｂ）は誘電体２１の移動後端が前記移動元の下電極１２ｄから離れていく状態の図。
【図６】前記図４における下電極１２ｃにのみ他の電極と異なる例えば正電圧を印加した場合に誘電体２１が各位置において電場から受ける力の変化を示す図であり、同図（Ａ）は表形式で示す図、同図（Ｂ）はグラフ形式で示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１１  …上電極
１２ａ〜１２ｅ…下電極
１３  …誘電体（Ｋ＝２６）
２１  …誘電体（Ｋ＝２０）
Ｋ  …誘電体長さ
Ｌ  …下電極長さ
ｄｈ…下電極間隔
ｄｖ…上下電極間隔
【図１】
2006215265.tif 000003
【図２】
2006215265.tif 000004
【図３】
2006215265.tif 000005
【図４】
2006215265.tif 000006
【図５】
2006215265.tif 000007
【図６】
2006215265.tif 000008