(57)【要約】【課題】構造が簡単で低消費電力であり、且つ高コントラストな表示が可能な画像表示デバイスを提供する【解決手段】画像表示デバイス１は、透明基板２上に複数の画素３がマトリクス状に配置された表示部７と、表示部７の裏面に配置されるカラー液晶モジュール８とで構成されている。表示部７に画像が表示される前は、支柱４の上面に一辺が固定された遮光性の光屈曲性フィルム５により各画素３は光を透過できない初期状態となっている。カラー液晶モジュール８を用いて所定の画素３に第１の波長の光を照射すると、画素３内の光屈曲性フィルム５が屈曲して光透過領域が形成され、光が透過できない遮光領域との組み合わせにより画像が表示される。また、表示された画像を消去する場合はカラー液晶モジュール８を用いて第２の波長の光を照射することにより、全ての画素３を初期状態に戻す。【選択図】図１
2008070533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って遮光性の支柱が格子状に形成されており、該支柱の先端に一部を固定された遮光性の光屈曲性フィルムを画素毎に有するとともに、該光屈曲性フィルムの表面を覆う透明な保護層が設けられた表示部と、
透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成され前記光屈曲性フィルムを前記支柱に沿って屈曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを前記表示部の裏面側から画素毎に選択的に照射可能なカラー液晶モジュールと、を備え、
前記カラー液晶モジュールにより前記第１及び第２の波長の光を所定の画素に照射することにより、前記表示部に光透過領域と遮光領域とを形成して画像の表示及び書き換えを行うことを特徴とする画像表示デバイス。
【請求項２】
透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って支柱が格子状に形成されており、該支柱の先端に一部を固定された遮光性の光屈曲性フィルムを画素毎に有する表示部と、
該表示部の裏面に配置され前記光屈曲性フィルムを屈曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを選択的に照射する画像記録・消去用光源と、を備え、
前記第１及び第２の波長の光を所定の画素に照射することにより、前記表示部に光透過領域と遮光領域とを形成して画像の表示及び書き換えを行うことを特徴とする画像表示デバイス。
【請求項３】
前記光屈曲性フィルムは、前記支柱に沿って屈曲することを特徴とする請求項２に記載の画像表示デバイス。
【請求項４】
前記支柱は、遮光性材料で形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像表示デバイス。
【請求項５】
前記光屈曲性フィルムの表面を覆う透明な保護層が設けられることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の画像表示デバイス。
【請求項６】
前記画像記録・消去用光源は、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて成ることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の画像表示デバイス。
【請求項７】
前記画像記録・消去用光源を、前記表示部に可視光を照射する画像表示用光源として用いることを特徴とする請求項６に記載の画像表示デバイス。
【請求項８】
前記画像記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光する光路制御手段を前記画像記録・消去用光源と前記表示部との間に設けたことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の画像表示デバイス。
【請求項９】
前記光路制御手段は、透過型液晶パネルであることを特徴とする請求項８に記載の画像表示デバイス。
【請求項１０】
前記光路制御手段は、独立制御される複数の可動ミラーを備えたデジタルミラーデバイスであることを特徴とする請求項８に記載の画像表示デバイス。
【請求項１１】
前記画像記録・消去用光源は、カラー表示が可能な透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールであることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の画像表示デバイス。
【請求項１２】
前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の画像表示デバイス。
【請求項１３】
前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料で形成されたフィルムに他の樹脂材料で形成されたフィルムを貼り合わせて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の画像表示デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力で高コントラストな表示が可能な画像表示デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ装置として従来使用されてきたブラウン管（Cathode  Ray  Tube）に代わり、いわゆるフラットパネルディスプレイが主流となって市場を拡大しつつある。中でも、液晶表示装置（Liquid  Crystal  Display）は、薄型、軽量、低消費電力、高精細を特徴としており、テレビやパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の広い分野に用いられている。
【０００３】
液晶としては、ネマティック液晶を用いたＴＮ（Twisted  Nematic）型や、ＳＴＮ（Super  Twisted  Nematic）型などが用いられており、画像表示デバイスとして用いる場合、２枚の基板の間に液晶を注入し、これに与える電圧の強さを調節して液晶分子の相転移現象により光の透過量を調整する構造になっており、例えば、内側面に透明電極が形成されている１対の透明基板と、この間に封入される液晶と、それぞれの透明基板の外側に設けられた、光を偏光させる偏光板とから構成される。
【０００４】
また、液晶表示装置は自発光型ではないため視野角が狭く、バックライトなどの光源を必要とするため低消費電力化にも限界があった。そこで液晶表示装置に代わる表示装置として、例えば有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）を用いた自発光型の表示装置も研究されている。
【０００５】
これは有機ＥＬ素子を備えた画素をマトリクス状に配置し、各有機ＥＬ素子を駆動して発光させて画像表示を行う。この駆動方式としてアクティブマトリクス方式を用いた場合、各画素に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を設けて各画素を独立して駆動できるため、高精細で高輝度な表示を得ることができ、さらに高効率な発光特性が得られ、低消費電力化を実現することが可能となる。
【０００６】
しかし、液晶や有機ＥＬを用いた表示装置では、上記のように画像の表示に電圧等の電気エネルギーを使用する。そのため、表示装置のランニングコストが高くなる上、基板側には電極やＴＦＴ等の能動素子、及びそれらに電力を供給する回路や電源が必要となり、表示装置の構造が複雑化してしまう。
【０００７】
そこで、低消費電力で構造が簡単な画像表示デバイスが提案されており、例えば特許文献１には、光照射によって屈折率が可逆的に変化するフォトクロミック材料を用いた光機能素子が開示されており、特許文献２には、光照射された照射部位と光照射されなかった非照射部位とで吸収スペクトルの異なるフォトクロミックシートを記録媒体として用いた記録装置及び記録方法が開示されている。また、特許文献３及び４には、光照射により可逆的に屈曲及び復元する光応動性フィルムが開示されており、光学素子、表示素子へ利用できる旨が記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２の方法では、屈折率の差によって画像部分と背景部分とを区別するため、表示の高コントラスト化には限界があった。また、特許文献３及び４には、光応動性フィルムの具体的な利用方法や利用例は何ら記載されていなかった。
【特許文献１】特開２０００−４７２７０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８６１４２号公報
【特許文献３】特開２００２−２５６０３１号公報
【特許文献４】特開２００５−２５５８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、構造が簡単で低消費電力であり、且つ高コントラストな表示が可能な画像表示デバイス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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って遮光性の支柱が格子状に形成されており、該支柱の先端に一部を固定された遮光性の光屈曲性フィルムを画素毎に有するとともに、該光屈曲性フィルムの表面を覆う透明な保護層が設けられた表示部と、透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成され前記光屈曲性フィルムを前記支柱に沿って屈曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを前記表示部の裏面側から画素毎に選択的に照射可能なカラー液晶モジュールと、を備え、前記カラー液晶モジュールにより前記第１及び第２の波長の光を所定の画素に照射して前記光屈曲性フィルムを屈曲若しくは伸張させることにより、前記表示部に光透過領域と遮光領域とを形成して画像の表示及び書き換えを行う画像表示デバイスである。
【００１１】
また本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って支柱が格子状に形成されており、該支柱の先端に一部を固定された遮光性の光屈曲性フィルムを画素毎に有する表示部と、該表示部の裏面に配置され前記光屈曲性フィルムを屈曲させる第１の波長の光と前記光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを選択的に照射する画像記録・消去用光源と、を備え、前記第１及び第２の波長の光を所定の画素に照射することにより、前記表示部に光透過領域と遮光領域とを形成して画像の表示及び書き換えを行う画像表示デバイスである。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記光屈曲性フィルムは、前記支柱に沿って屈曲することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記支柱は、遮光性材料で形成されることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記光屈曲性フィルムの表面を覆う透明な保護層が設けられることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記画像記録・消去用光源は、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて成ることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記画像記録・消去用光源を、前記表示部に可視光を照射する画像表示用光源として用いることを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記画像記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光する光路制御手段を前記画像記録・消去用光源と前記表示部との間に設けたことを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記光路制御手段は、透過型液晶パネルであることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記光路制御手段は、独立制御される複数のミラーを備えたデジタルミラーデバイスであることを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記画像記録・消去用光源は、カラー表示が可能な透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールであることを特徴としている。
【００２１】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して形成されることを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成の画像表示デバイスにおいて、前記光屈曲性フィルムは、フォトクロミック材料で形成されたフィルムに他の樹脂材料で形成されたフィルムを貼り合わせて成ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の構成によれば、光屈曲性フィルムを支柱に沿って可逆的に屈曲及び復元させることで画像の表示及び書き換えを繰り返し行うことができる簡易な構成の画像表示デバイスとなる。また、画像の書き換え時にのみ所定の波長の光を照射するだけで高コントラストの画像が表示され、画像の表示中には電気エネルギーが不要となる。
【００２４】
また、光屈曲性フィルムを屈曲及び復元させる第１及び第２の波長の光はカラー液晶モジュールを用いて照射されるため、簡単な構成で画素毎に精密な照射が可能となり、画像の消去と新たな画像の表示とを同時に行うことができるため、表示部の表示切り換え時間をより短縮することができる。さらに、遮光性の支柱により隣接する画素への光リークを防止して正確な表示が可能となる。そして、光屈曲性フィルムは透明な保護層で覆われるため、表示部の表面を平滑にするとともに、光屈曲性フィルム及び画素内への埃や汚れの付着を防止することができる。
【００２５】
また、本発明の第２の構成によれば、光エネルギーによる光屈曲性フィルムの可逆的な屈曲及び復元を用いて画像の表示及び書き換えを繰り返し行うことができる画像表示デバイスとなる。また、画像の書き換え時にのみ所定の波長の光を照射するだけで高コントラストの画像が表示され、画像の表示中は電気エネルギーが不要となる。
【００２６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像表示デバイスにおいて、光屈曲性フィルムが支柱に沿って下向きに屈曲することにより、屈曲後の光屈曲性フィルムが画素を透過する光路を遮るおそれがなくなる。
【００２７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の画像表示デバイスにおいて、支柱が遮光性材料で形成されることにより、隣接する画素への照射光のリークを確実に防止して高精細な画像の表示が可能となる。
【００２８】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第２乃至第４のいずれかの構成の画像表示デバイスにおいて、光屈曲性フィルムの表面を覆う透明な保護層を設けることにより、表示部の表面を平滑にするとともに光屈曲性フィルムを埃や汚れから効果的に保護する。また、画素内への埃や汚れの侵入を防止して画素の光透過度の低下を抑制する。
【００２９】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第２乃至第５のいずれかの構成の画像表示デバイスにおいて、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて画像記録・消去用光源とすることにより、高価なＬＤやＬＥＤを用いることなく第１及び第２の波長の光を照射することができる。
【００３０】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の画像表示デバイスにおいて、画像記録・消去用光源を、表示部に可視光を照射する画像表示用光源として用いることにより、夜間や暗い場所でも表示を視認可能となる。
【００３１】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第２乃至第７のいずれかの構成の画像表示デバイスにおいて、画像記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光する光路制御手段を設けることにより、１つの画像記録・消去用光源からの光を用いて所定の画素を照射できるため、画像記録・消去用光源を画素毎に設ける必要がなくなる。
【００３２】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第８の構成の画像表示デバイスにおいて、光路制御手段として透過型液晶パネルを用いることにより、画像データに応じた制御信号により液晶パネル上に光透過部と非透過部とを形成し、光透過部を介して画像記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光可能となる。
【００３３】
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第８の構成の画像表示デバイスにおいて、光路制御手段として複数の可動ミラーを備えたデジタルミラーデバイスを用いることにより、画像データに応じた制御信号により所定の可動ミラーを傾斜させて画像記録・消去用光源からの光を所定の画素に導光可能となる。
【００３４】
また、本発明の第１１の構成によれば、上記第２乃至第５のいずれかの構成の画像表示デバイスにおいて、カラー表示可能な透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールを画像記録・消去用光源として用いることにより、画像データに応じた制御信号により液晶パネルに光透過部と非透過部とを形成し、液晶パネルに設けられるカラーフィルタを介してバックライト装置からの可視光を所定の波長に絞り込んだ後、所定の画素に精密に照射可能となる。また、画像の消去と新たな画像の表示とを同時に行うことができるため、表示部の表示切り換え時間をより短縮することができる。
【００３５】
また、本発明の第１２の構成によれば、上記第１乃至第１１のいずれかの構成の画像記録媒体において、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して光屈曲性フィルムを形成することにより、光屈曲性フィルムの反応性を調整して表示部に表示された画像の室内光による劣化を防止することができる。
【００３６】
また、本発明の第１３の構成によれば、上記第１乃至第１１のいずれかの構成の画像記録媒体において、フォトクロミック材料で形成されたフィルムに他の樹脂材料で形成されたフィルムを貼り合わせて光屈曲性フィルムを形成することにより、光屈曲性フィルムの反応性を調整して表示部に表示された画像の室内光による劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る画像表示デバイスの部分平面図であり、図１（ｂ）は画像表示デバイスの部分断面図（図１（ａ）のＡＡ′断面）である。画像表示デバイス１は、透明基板２上に複数の矩形状の画素３がマトリクス状に配置された表示部７と、表示部７の裏面に配置されるカラー液晶モジュール８とで構成されている。なお、説明の便宜のため、図１ではマトリクスの行方向若しくは列方向の５つの画素のみを示している。
【００３８】
図１に示すように、透明基板２上には支柱４が各画素３の周縁に沿って格子状に立設されており、支柱４の上面には遮光性の光屈曲性フィルム５の一辺が固定されている。６は表示部７の表面を保護するための透明な保護層であり、光屈曲性フィルム５に積層されている。この保護層６は光屈曲性フィルム５の表面には固定されておらず、光屈曲性フィルム５が下方向に自由に屈曲可能となっている。なお、図１（ａ）では保護層６は記載を省略している。
【００３９】
表示部７に画像が表示される前は、光屈曲性フィルム５は図１のように透明基板２と平行に伸張しており、各画素３は光を透過できない状態（初期状態）となっている。この初期状態からカラー液晶モジュール８を用いて所定の画素３に光屈曲性フィルム５を屈曲させる所定の波長（以下、第１の波長という）の光を照射すると、照射された画素３内の光屈曲性フィルム５が屈曲して光透過領域２０（図２参照）が形成され、光が照射されない遮光領域２１（図２参照）との組み合わせにより画像が表示される。また、表示された画像を消去する場合は、カラー液晶モジュール８を用いて光屈曲性フィルム５を元の状態に復元させる所定の波長（以下、第２の波長という）の光を照射することにより、全ての画素３を初期状態に戻す。
【００４０】
支柱４の材質としては特に制限はなく、金属や樹脂等の材料を適宜用いることができるが、支柱４を透明材料で形成した場合、画像を表示する際に隣接する画素３から第１の波長の光がリークして、遮光領域となるべき画素３の光屈曲性フィルム５まで屈曲してしまうおそれがある。そのため、支柱４は遮光性の材料で形成することが好ましい。
【００４１】
光屈曲性フィルム５の材質としては、所定の波長の光に反応してトランス−シス光異性化若しくは開環−閉環光異性化しうるフォトクロミック材料が用いられ、特に屈曲時及び復元時に照射する光の波長が離れており、且つ異性化による分子形状の変化が大きいアゾベンゼン構造を有する化合物が好適に用いられる。アゾベンゼン構造を有する材料を用いて光屈曲性フィルム５を形成した場合、第１の波長は３００〜４００ｎｍ、第２の波長は第１の波長よりも長波長側の５００〜６５０ｎｍ程度となる。
【００４２】
透明基板２及び保護層６としては、ガラス板や、アクリル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート等の透明樹脂板、透明樹脂シート等が用いられる。また、カラー液晶モジュール８からの光が透過する透明基板２は、光屈曲性フィルム５の屈曲及び復元性に影響を及ぼさないように第１及び第２の波長の光を吸収しない材質とすることが好ましい。
【００４３】
次に、カラー液晶モジュール８の構成について説明する。カラー液晶モジュール８は、対向する２枚のガラス基板９の間に液晶１０を封入し、上面にカラーフィルタ１１を配置した液晶パネル１２と、液晶パネル１２の裏面に配置されるバックライト装置１３とで構成される。液晶パネル１２は、ここでは電圧無印加のときに液晶分子長軸が基板表面に対して垂直に配向して黒表示となり、電圧印加で液晶長軸が基板面と平行方向に倒れて白表示となる、いわゆる垂直配向型ノーマリーブラック方式を用いている。なお、ガラス基板９に配置される透明電極やＴＦＴなどは記載を省略している。
【００４４】
カラーフィルタ１１はカラー生成を分担する受動エレメントであり、基本的には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、又はシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３原色の画素を有する。カラーフィルタ１１と光シャッターとして機能する液晶パネル１２とを組み合わせることにより、所望のフルカラー表示が可能となる。
【００４５】
バックライト装置１３は、導光板１４、反射シート１５、及びバックライト光源１６から構成される。導光板１４の上面には拡散シート及び集光シートから成る光学シート（図示せず）が積層されており、導光板１４により導光された光の輝度分布を均一にする。導光板１４の下面には光を上方に反射させる反射シート１５が積層され、導光板１４の一端面側には、バックライト光源１６が配置されている。
【００４６】
バックライト光源１６から導光板１４の端面に入射した光は、導光板１４の内面で乱反射を繰り返しながら隅々まで行き渡り、導光板１４の下面に積層された反射シート１５により上方向に反射されて導光板１４の上面より射出される。射出された光は液晶パネル１２を背後から均一に照射する。なお、導光板１４を設けずに液晶パネル１２の背面全域にバックライト光源１６を並列に配置しても良いが、バックライト光源１６が多数必要となり、カラー液晶モジュール８の厚みも増大するため、導光板１４を用いて横方向から光を導入する図１の構成が好ましい。
【００４７】
次に、表示部７に画像が表示される仕組みについて説明する。図２は第１実施形態の画像表示デバイスに画像が表示される様子を示す部分断面図であり、図３は画像表示デバイスに表示された画像が消去される様子を示す部分断面図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図２及び図３ではバックライト装置１３は記載を省略している。
【００４８】
表示部７に画像を表示する場合は、先ず液晶パネル１２内の所定の液晶セルにのみ電圧を印加する。これにより、電圧印加部分の液晶分子長軸が基板面と平行方向に倒れて白表示１７ａとなる。一方、電圧が印加されなかった部分は液晶分子長軸が基板表面に対し垂直に配向して黒表示１７ｂとなる。この白表示１７ａと黒表示１７ｂの組み合わせにより表示部７に表示したい画像パターンを液晶パネル１２上に形成する。
【００４９】
次に、バックライト装置１３（図１参照）からの可視光１８を、カラーフィルタ１１の所定色（例えば青）の画素を透過させることにより波長の絞り込みを行い、第１の波長の光１９として透明基板２側から表示部７に照射する。このとき、液晶パネル１２の黒表示１７ｂに重なる画素３においては、バックライト装置１３からの可視光１８が液晶パネル１２よって遮られ、光屈曲性フィルム５は伸張したままであるため画素３の遮光性が保持される。
【００５０】
一方、白表示１７ａに重なる画素３においては、カラーフィルタ１１及び透明基板２を通過してきた第１の波長の光１９により、光屈曲性フィルム５が支柱４に沿って屈曲して光が透過できるようになる。これにより、表示部７に光透過領域２０が形成され、光が透過できない遮光領域２１との組み合わせにより所望の画像が表示される。画像が表示された後は、カラー液晶モジュール８をＯＦＦ状態にしても光透過領域２０及び遮光領域２１はそのまま保持される。
【００５１】
また、表示された画像を消去する場合は、図３に示すようにバックライト装置１３からの可視光１８を、カラーフィルタ１１の所定色（例えば赤）の画素を通過させることにより第２の波長の光２２とし、この第２の波長の光２２を第１の波長の光１９が照射された画素３に照射する。これにより、支柱４に沿って屈曲していた光屈曲性フィルム５は再び元の状態に伸張し、光透過領域２０が全て遮光領域２１となって表示部７は新たな画像表示が可能な初期状態に戻る。
【００５２】
即ち、本実施形態においては、カラー液晶モジュール８は、第１及び第２の波長の光を表示部７の裏面側から選択的に照射可能な画像記録・消去用光源と、第１及び第２の波長の光を所定の画素３に導光する光路制御手段とを兼ねている。
【００５３】
図４は、本発明の第２実施形態に係る画像表示デバイスの構造を示す部分断面図である。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、カラー液晶モジュール８に代えて、可視光を照射する光源２３と、独立して駆動可能な複数の可動ミラー２５を備えたデジタルミラーデバイス（以下、ＤＭＤという）２７と、ＤＭＤ２７からの可視光を第１及び第２の波長の光に選択的に変換する切り換え型フィルタ２９とを表示部７の裏面に配置している。
【００５４】
表示部７に画像を表示する場合は、画像データ信号に対応した可動ミラー２５（図４では両端と中央の３つ）を駆動して所定角度に傾斜させた後、光源２３を点灯させる。光源２３からの可視光は、傾斜した所定の可動ミラー２５により上向きの反射光となる。この反射光が所定色（例えば青）に切り換えられた切り換え型フィルタ２９を透過し、第１の波長の光となって透明基板２側から所定の画素３を照射する。
【００５５】
これにより、画素３内の光屈曲性フィルム５が支柱４に沿って矢印方向に屈曲して光が透過できるようになる。一方、可動ミラー２５が駆動されなかった部分では光源２３からの可視光は表示部７方向に反射されず、画素３の遮光性は保持される。このようにして表示部７に光透過領域２０と遮光領域２１（図２参照）が形成され、所望の画像が表示される。画像が表示された後は、光源２３をＯＦＦ状態にしても光透過領域２０及び遮光領域２１はそのまま保持される。
【００５６】
また、表示された画像を消去する場合は、ＤＭＤ２７をそのままの状態にして切り換え型フィルタ２５を所定色（例えば赤）に切り換え、光源２３を再点灯させる。光源２３からの可視光は切り換え型フィルタ２９を透過して第２の波長の光となり、透明基板２側から光屈曲性フィルム５が屈曲した光透過領域２０の画素３に照射される。これにより、支柱４に沿って屈曲していた光屈曲性フィルム５は再び元の状態に伸張し、光透過領域２０が全て遮光領域２１となって表示部７は新たな画像表示が可能な初期状態に戻る。
【００５７】
また、切り換え型フィルタ２９を移動可能な構成としておき、画像が表示された後にＤＭＤ２７内の全ての可動ミラー２５を傾斜させ、切り換え型フィルタ２９を介在させずに光源２３を点灯させることにより、光源２３は表示部７に可視光を照射する画像表示用光源として機能し、夜間や暗い場所でも明瞭な表示を行える画像表示デバイスとなる。この場合、表示された画像が可視光により変質或いは消去されないように、光強度を調整するか、或いは後述する方法により光屈曲性フィルム５の光応答性を調整しておくことが好ましい。
【００５８】
なお、図４では切り換え型フィルタ２９をＤＭＤ２７と表示部７との間に配置しているが、光源２３とＤＭＤ２７との間に配置しても良い。この場合、切り換え型フィルタ２９を小型化することができ、切り換え型フィルタ２９を移動させる場合のスペースも小さくなる。また、ここでは光路制御手段としてＤＭＤ２７を用いているが、カラーフィルタ１１を有しないモノクロ表示の液晶パネル１２をＤＭＤ２７の代わりに配置しても良い。
【００５９】
第１及び第２実施形態の構成とすることにより、光エネルギーによる光屈曲性フィルム５の可逆的な屈曲及び復元を用いて画像の表示及び消去を行うことができる。従って、画像の切り換え時にのみ所定の波長の光を照射するための電気エネルギーが消費されるだけで、一旦画像が表示された後は電気エネルギーが不要となるため、構造が簡単で消費電力が低く、且つ画像の表示及び消去を繰り返し行うことのできる画像表示デバイスとなる。
【００６０】
また、光をほぼ１００％透過可能な光透過領域２０と、完全に遮光可能な遮光領域２１との組み合わせで画像が表示されるため、画像表示用の光源を用いることなく高コントラストで視野角の広い鮮明な画像表示が可能となる。
【００６１】
また、第１実施形態のようにカラー表示が可能な液晶パネル１２を用いた場合、照射する光の波長を画素毎に制御可能となるため、第１及び第２の波長の光をそれぞれ所定の画素３に同時に照射することにより、画像の消去と新たな画像の表示とを同時に行うことができ、表示部７の表示切り換え時間をより短縮することができる。
【００６２】
なお、光屈曲性フィルム５を屈曲させて光透過領域２０とした場合でも、支柱４の厚み分だけは光屈曲性フィルム５が画素３の輪郭の一部として残存する。支柱４と光屈曲性フィルム５の色差が大きい場合は光透過領域２０が連続する部分で縦スジ又は横スジとして目立つようになるため、支柱４の厚みは薄い方が好ましい。また、光屈曲性フィルム５が屈曲したときに先端が透明基板２まで到達すると、画素３の光透過性を低下させるため、支柱４の高さは光屈曲性フィルム５の支柱４からの突出量以上、即ち各支柱４の間隔以上であることが好ましい。
【００６３】
図５は、本発明の第３実施形態に係る画像表示デバイスの構造を示す部分断面図である。第１及び第２実施形態と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、カラー液晶モジュール８やＤＭＤ２７に代えて、表示部７の裏面側に可視光を照射する微小な複数の光源２３を画素３毎に配置し、切り換え型フィルタ２９を表示部７と光源２３の間に配置している。
【００６４】
表示部７に画像を表示する場合は、画像データ信号に対応した光源２３を点灯させ、所定色（例えば青）に切り換えられた切り換え型フィルタ２９を透過させて可視光を第１の波長の光とした後、透明基板２側から所定の画素３を照射することにより、その画素３内の光屈曲性フィルム５が支柱４に沿って屈曲して光が透過できるようになる。これにより、表示部７に光透過領域２０と遮光領域２１（図２参照）が形成され、所望の画像が表示される。画像が表示された後は、光源２３をＯＦＦ状態にしても光透過領域２０及び遮光領域２１はそのまま保持される。
【００６５】
また、表示された画像を消去する場合は、画像データ信号に対応した光源２３を再点灯させ、所定色（例えば赤）に切り換えられた切り換え型フィルタ２９を透過させて可視光を第２の波長の光とした後、透明基板２側から光屈曲性フィルム５が屈曲した光透過領域２０の画素３を照射することにより、支柱４に沿って屈曲していた光屈曲性フィルム５は再び元の状態に伸張し、光透過領域２０が全て遮光領域２１となって画像記録媒体１は新たな画像表示が可能な初期状態に戻る。このとき、全ての光源２３を再点灯させて表示された画像を消去しても良いが、第１の波長の光が照射され光屈曲性フィルム５が屈曲している画素３に対応して光源２３を再点灯させる方が消費電力を節減できるため好ましい。
【００６６】
本実施形態の構成とすることにより、第１及び第２実施形態と同様に、構造が簡単で消費電力が低く、且つ画像の記録及び消去を繰り返し行うことのできる、高コントラストで視野角の広い画像表示デバイスとなる。また、カラー液晶モジュール８やＤＭＤ２７のような光路制御手段を用いることなく表示部７に所望の画像を表示可能となる。
【００６７】
また、第２実施形態と同様に切り換え型フィルタ２９を移動可能な構成としておき、画像が表示された後に切り換え型フィルタ２９を介在させずに全ての、或いは所定数の光源２３を点灯させることにより、光源２３を画像表示用光源として用いることもできる。
【００６８】
なお、可視光を発する光源２３に代えて、第１及び第２の波長の光を発する半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等を画素３毎に配置して、第１及び第２の波長の光をそれぞれ所定の画素３に照射可能とすれば、切り換え型フィルタ２９が不要となる上、画像の消去と新たな画像の表示とを同時に行うことができ、表示部７の表示切り換え時間をより短縮することができる。この場合、表示部７に可視光を照射する画像表示用光源を別途設けても良い。
【００６９】
ところで、上記各実施形態では光屈曲性フィルム５を支柱４に沿って屈曲させているが、光屈曲性フィルム５の動作は光透過領域２０を形成可能であればこれに限られるものではなく、例えば図６（ａ）に示すように光屈曲性フィルム５が上部に巻き上がるように設計しても良いし、屈曲方向の相反する複数の樹脂を重ね合わせることにより、図６（ｂ）に示すように支柱４方向に収縮するように設計しても良い。
【００７０】
しかし、図６（ａ）、（ｂ）の場合、光屈曲性フィルム５の一部が光透過領域２０を遮光してしまうおそれがあり、また光屈曲性フィルム５が表示部７の表面方向に突出するため、光屈曲性フィルム５と保護層６との間に隙間を設けておく必要がある。そのため、光屈曲性フィルム５は支柱４に沿って屈曲させることがより好ましい。
【００７１】
また、第１の波長及び第２の波長の光を照射する際の光強度には特に制限はなく、光屈曲性フィルム５の光応答性に応じて適宜設定すれば良いが、光屈曲性フィルム５の光応答性が高すぎると、室内光や画像表示用の可視光に含まれる第１及び第２の波長の光によって表示された画像が変質或いは消去されてしまうおそれがある。そこで、光屈曲性フィルム５の反応性を低下させておくことにより、長期間に亘って画像が保持される画像表示デバイスとなる。
【００７２】
光屈曲性フィルム５の反応性を低下させる方法としては、光屈曲性フィルム５の厚みを増大させる方法や、光屈曲性フィルム５を形成するフォトクロミック材料に、ポリエチレンやポリプロピレン等の汎用プラスチックを添加する方法、或いは図７（ａ）、（ｂ）に示すように、フォトクロミックフィルム３０と、汎用プラスチックフィルム３１とを貼り合わせた光屈曲性フィルム５を用いる方法等が挙げられる。
【００７３】
次に、本発明の画像表示デバイスに用いられる表示部７の製造方法について説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、表示部７の製造工程を示す部分断面図である。図８を用いて表示部７の製造プロセスの一例を説明する。
【００７４】
先ず、図８（ａ）に示すように、透明基板２上に金属若しくは樹脂から成る遮光層３３を形成した後、図８（ｂ）に示すように、遮光層３３を格子状にパターニングして支柱４を形成する。パターニング法としては、遮光層３３がスパッタリング法により形成された金属層である場合はエッチング等が用いられ、遮光層３３を紫外線硬化性樹脂で形成した場合はフォトリソグラフィ法が用いられる。
【００７５】
次に、図８（ｃ）に示すように、支柱４の形成された透明基板２を上下逆にして、接着剤や熱溶融により光屈曲性フィルム５を支柱４の上面に貼付する。そして、図８（ｄ）に示すように、光屈曲性フィルム５に支柱４に沿った格子状のスリット３５を入れ、光屈曲性フィルム５を画素３毎のピースに分割する。スリット３５を入れる方法としては、例えばレーザ光による切断が用いられる。最後に、図８（ｅ）に示すように保護層６を積層して表示部７を製造する。
【００７６】
図９（ａ）〜（ｃ）は、表示部７の他の製造工程を示す部分断面図である。この製造プロセスでは、図９（ａ）に示すように、先ず金型にフォトクロミック材料を流し込んで光屈曲性フィルム５を成形しておき、さらに遮光材料により光屈曲性フィルム５上の所定位置に格子状の支柱４を一体形成する。このとき、金型にスリット形成用のリブを設けておけば、スリット３５を同時に形成することができる。
【００７７】
次に、図９（ｂ）のように、光屈曲性フィルム５に形成された支柱４の上面に接着剤や熱溶融により透明基板２を貼付する。最後に、図９（ｃ）に示すように、透明基板２側を下にして光屈曲性フィルム５上に保護層６を積層して表示部７を製造する。
【００７８】
図９の製造プロセスを用いた場合、図８の方法に比べて工程数を削減できるとともに、レーザ光を用いた切断設備を必要としないため、表示部７を簡便且つ低コストで製造することができる。
【００７９】
本発明の画像表示デバイスは、所定時間毎に文字や画像を書き換え可能で、且つ低消費電力で高コントラストな表示装置として利用される。具体的な用途としては、例えば電車内、駅のホームや店舗の外壁に設けられる所定時間毎に異なる画像を表示可能な広告表示装置、或いは電気製品や精密機器等の作動状態を表示する表示パネル等に好適に用いることができる。
【００８０】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、カラー液晶モジュール８やＤＭＤ２７に代えて、画像表示・消去用光源及び光路制御手段としてブラウン管（ＣＲＴ）や有機ＥＬ表示装置を表示部７の裏面に設置することも可能である。
【００８１】
また、マトリクス上に配置される画素３の大きさは、画像表示デバイス１の用途に応じて適宜設定することができる。例えば店舗や駅に設置される大型の広告表示用として用いる場合は、画素３の一辺を数センチ程度とすれば良いし、電気製品等の表示パネルとして使用する場合は、一辺を１〜数ｍｍ程度とすれば良い。
【００８２】
また、表示部７の製造プロセスは例示したものに限定されるものではなく、支柱４や光屈曲性フィルム５、保護層６等は、従来公知の製膜技術及びパターニング法を適宜組み合わせて形成することができる。例えば画素３の一辺が数センチ程度の場合は、各支柱４に光屈曲性フィルム５を一枚ずつ貼り付けて表示部７を製造することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、透明基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、画素の周縁に沿って遮光性の支柱が格子状に形成されており、該支柱の上面に一部を固定された遮光性の光屈曲性フィルムを画素毎に有する表示部と、該表示部の裏面に配置され光屈曲性フィルムを屈曲させる第１の波長の光と光屈曲性フィルムを元の状態に伸張させる第２の波長の光とを選択的に照射する画像記録・消去用光源とを備えた、低消費電力と高コントラスト表示とを兼ね備えた画像表示デバイスを提供するものであり、電車内、駅のホームや店舗の外壁等に設けられる広告表示装置、或いは電気製品や精密機器等の表示パネルとして利用することができる。
【００８４】
また、支柱を遮光性材料で形成したので、隣接する画素に不要な光がリークすることがなく、精密な表示が可能な画像表示デバイスとなる。さらに、光屈曲性フィルムの表面を覆う透明な保護層を設けることにより、光屈曲性フィルムを埃や汚れから効果的に保護するとともに、画素内への埃や汚れの侵入を防止して画素の光透過度を高く維持できる耐久性に優れた画像表示デバイスとなる。
【００８５】
また、可視光を照射する光源と、可視光のうち所定範囲の波長光のみを選択的に透過する複数のフィルタを備えた切り換え型フィルタとを組み合わせて画像記録・消去用光源としたので、高価なＬＤやＬＥＤを用いることなく第１及び第２の波長の光を照射することができる。また、この光源を画像表示用光源として使用すれば、夜間や暗い場所でも明瞭な表示を行える画像表示デバイスとなる。
【００８６】
また、透過型液晶パネルやデジタルミラーデバイス等の光路制御手段を設けたので、画像記録・消去用光源を画素毎に設ける必要がなくなり、画像表示デバイスの構成が簡易なものとなる。さらに、透過型液晶パネルとバックライト装置とで構成されるカラー液晶モジュールを用いた場合、画像記録・消去用光源と光路制御手段とを兼用できるため、より構造の簡単な画像表示デバイスとなる。
【００８７】
また、フォトクロミック材料に他の樹脂材料を混入して形成するか、或いはフォトクロミック材料のフィルムに他の樹脂材料のフィルムを貼り合わせて光屈曲性フィルムを形成したので、光に対する応答性を調整することができ、表示された画像が室内光により劣化しない取り扱い性に優れた画像表示デバイスとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】は、本発明の第１実施形態に係る画像表示デバイスの構造を示す部分平面図及び部分断面図である。
【図２】は、第１実施形態の画像表示デバイスの表示部に画像を表示する方法を示す部分断面図である。
【図３】は、第１実施形態の画像表示デバイスの表示部に表示された画像を消去する方法を示す部分断面図である。
【図４】は、本発明の第２実施形態に係る画像表示デバイスの構造を示す部分断面図である。
【図５】は、本発明の第３実施形態に係る画像表示デバイスの構造を示す部分断面図である。
【図６】は、本発明の画像表示デバイスに用いられる光屈曲性フィルムの他の動作例を示す部分断面図である。
【図７】は、本発明の画像表示デバイスに用いられる光屈曲性フィルムの構成例を示す断面図である。
【図８】は、本発明の画像表示デバイスに用いられる表示部の製造工程を示す部分断面図である。
【図９】は、本発明の画像表示デバイスに用いられる表示部の他の製造工程を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１      画像表示デバイス
２      透明基板
３      画素
４      支柱
５      光屈曲性フィルム
６      保護層
７      表示部
８      カラー液晶モジュール
１１    カラーフィルタ
１２    液晶パネル（光路制御手段）
１３    バックライト装置
１７ａ  白表示
１７ｂ  黒表示
１９    第１の波長の光
２０    光透過領域
２１    遮光領域
２２    第２の波長の光
２３    光源
２５    可動ミラー
２７    ＤＭＤ（光路制御手段）
２９    切り換え型フィルタ
３０    フォトクロミックフィルム
３１    汎用プラスチックフィルム
３３    遮光層
３５    スリット
【図１】
2008070533.tif 000003
【図２】
2008070533.tif 000004
【図３】
2008070533.tif 000005
【図４】
2008070533.tif 000006
【図５】
2008070533.tif 000007
【図６】
2008070533.tif 000008
【図７】
2008070533.tif 000009
【図８】
2008070533.tif 000010
【図９】
2008070533.tif 000011