(57)【要約】【課題】高彩度の画像を形成でき、消費電力が低く、動画を表示でき、構造が簡単で、小型化、色表示のリフレッシュが可能な表示装置、画像表示装置および表示方法を提供する。【解決手段】支持基板１０と、この上に積層された光透過性基板２０の下側表面から光透過性基板２０の内部に延設された凹部との間に空隙部２５が形成されており、空隙部２５のインク被吐出面３１にはすりガラス状のランダムな微細凹凸が形成されている。空隙部２５の底部のヒータ４０を駆動させると、空隙部２５内に収容されたインク５０にマランゴニ対流が発生し、空隙部２５の上方に吐出されたインク液滴５１，５３を空隙部２５のインク被吐出面３１に接触させ、インク５０による色表示がなされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面で囲まれた空隙部を有し、前記壁面の少なくとも一部分が透明性を有する部材によって形成され、かつ、前記部分の壁面に形成されたランダムな微細凹凸により所定の光学的反射特性を有する表示部と、
前記空隙部に液面を有するように密封され、前記部材の屈折率と略同等の屈折率を有するインクと、
前記空隙部内に配設されたヒータと、
前記ヒータを駆動して前記インクにマランゴニ対流を起こさせ、前記インクを前記壁面に吐出させることにより前記表示部の前記光学的反射特性を変化させて、前記表示部に前記インクによる色表示をさせる駆動手段と
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記空隙部の壁面の前記インクの吐出を受けるインク被吐出面が、前記インクの吐出を受けることで透過率が増大することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記インク被吐出面は、算術平均粗さＲａが０．１〜２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記インク被吐出面は、凹面形状であることを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記インク被吐出面は、凸面形状であることを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記インク被吐出面と前記ヒータとの間に、複数の極細支柱を所定間隔ごとに配列したインク保持部材が配設されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記空隙部の壁面は、撥インク処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記空隙部には、前記インクの他に、前記インクより比重の小さいマスク液が密封されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記空隙部は、対向する壁面から離間するにつれて空隙部の断面が狭くなる傾斜面または曲面状の壁面で囲まれた部分を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記空隙部は、立方体形または直方体形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置を複数台配列してなるセグメントを複数個マトリックス状に配列したセグメント行列と、
前記複数の表示装置と接続され、前記複数の表示装置の少なくとも一つを駆動することにより前記セグメント行列上に画像を形成させる駆動回路と
を具備することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
空隙状の表示部内に密封されたインクにマランゴニ対流を行わせて前記表示部の壁面に前記インクを吐出させて前記壁面の光学的反射特性を変化させることによりインクによる色表示を行うことを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置、画像表示装置および表示方法に係り、特にフラットパネルディスプレイのような薄型画像表示装置に用いる表示装置、画像表示装置および表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、パーソナルコンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）等の情報端末機器やカーナビゲーションシステムの画像表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）が広く用いられている。ＴＦＴを用いた液晶表示装置は応答速度が速く、鮮明なカラー画像の動画を表示できるという利点がある反面、バックライト等の照明光源を必要とする上、光の利用効率が低いため、消費電力が高い、画像を表示する際に電力を要する、視野角が狭い、等の欠点がある。
【０００３】
そのため、液晶表示装置の代替品として様々な方式の画像表示装置が提案されている。例えば、液体の膜沸騰現象を利用して画像のオン／オフを切替える表示装置が提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。また、セグメント内のインクを熱的に膨張或いは収縮させたり、ダイアフラムを機械的に駆動することにより画像表示部にインクを出し入れして画像のオン／オフを切り替える表示装置を提案するものもある（例えば特許文献３参照）。さらに、一部を遮光マスクで覆った透光性筐体内に遮光性流体を略半分封入し、外部から赤外線を照射して生じる遮光性流体の表面張力勾配により前記遮光性流体を駆動して光の透過／遮光を切り替える方式の表示装置を提案するものもある（例えば特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２７６０３号公報
【特許文献２】
特開平５−１２７６０４号公報
【特許文献３】
特開２００１−４２７９４号公報
【特許文献４】
特開２００２−１６９１０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１および２に開示されたような、流体の膜沸騰現象を利用する画像表示装置では、膜沸騰の持続時間が１０μｓｅｃと短いため、画像を表示し続けるには１０ｋＨｚ程度の高周波を印加し続けなければならないという問題、膜沸騰で生じた泡の消滅時のキャビテーションにより表示装置が損傷するため、装置の耐久性が低いという問題、透明基板と液体との間の空間を介して液体を視認する構造であるため、表示画像の彩度が低い、等の問題がある。
【０００６】
また、前記特許文献３に開示されたような、インクを熱的に膨張或いは収縮させる方式では、インクの熱膨張率が低いため、インクを３００Ｋから３５０Ｋに加熱してもインクの体積変化は約２％程度と小さい。そのため、所定の体積の増加を確保しようとすると、画像表示部の体積に対して相当大きなリザーバータンクが必要となり、装置が大型化するという問題がある。また、ダイアフラムを機械的に駆動する方式では、装置の構造が複雑になり、装置の小型化を阻害する、という問題がある。
【０００７】
さらに、前記特許文献４に開示された方式では、遮光マスクにより特定波長の光を遮断するため、一度遮光性流体を移動させて情報を書き込むと、書き込み情報をリフレッシュすることができない、という問題がある。また、液体の表面張力変化により液体を移動させるため、応答速度が遅く、動画を表示することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、高彩度の画像を形成でき、消費電力が低く、動画を表示でき、構造が簡単で、小型化、色表示のリフレッシュが可能な表示装置、画像表示装置およびそのような表示方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置では、壁面で囲まれた空隙部を有し、前記壁面の少なくとも一部分が透明性を有する部材によって形成され、かつ、前記部分の壁面に形成されたランダムな微細凹凸により所定の光学的反射特性を有する表示部と、前記空隙部に液面を有するように密封され、前記部材の屈折率と略同等の屈折率を有するインクと、前記空隙部内に配設されたヒータと、前記ヒータを駆動して前記インクにマランゴニ対流を起こさせ、前記インクを前記壁面に吐出させることにより前記表示部の前記光学的反射特性を変化させて、前記表示部に前記インクによる色表示をさせる駆動手段とを具備することを特徴とする。前記マランゴニ対流とは、インクの温度が部分的に異なるために生じるインクの表面張力の差異によって発生するインクの対流現象をいう。
【００１０】
ここで、前記空隙の壁面の前記インクの吐出を受けるインク被吐出面が、前記インクを受けることで透過率が増大することが好ましい。
【００１１】
また、前記インク被吐出面は、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）が、０．１〜２０μｍであることが好ましい。
【００１２】
また、前記インク被吐出面は、凹面形状であってもよい。
【００１３】
また、前記インク被吐出面が、凸面形状であってもよい。
【００１４】
また、前記インク被吐出面と前記ヒータとの間に、複数の極細支柱を所定間隔ごとに配列したインク保持部材が配設されていてもよい。
【００１５】
また、前記空隙部の壁面は、撥インク処理が施されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記空隙部には、前記インクの他に、前記インクより比重の小さいマスク液が密封されていてもよい。
【００１７】
また、前記空隙部は、対向する壁面から離間するにつれて空隙部の断面が狭くなる傾斜面または曲面状の壁面で囲まれた部分を含んでいてもよい。
【００１８】
また、前記空隙部が、立方体形または直方体形に形成されていてもよい。
【００１９】
本発明の画像表示装置は、上記いずれかの表示装置を複数台配列してなるセグメントを複数個マトリックス状に配列したセグメント行列と、前記複数の表示装置と接続され、前記複数の表示装置の少なくとも一つを駆動することにより前記セグメント行列上に画像を形成させる駆動回路とを具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明の表示方法は、空隙状の表示部内に密封されたインクにマランゴニ対流を行わせて前記表示部の壁面に前記インクを吐出させて前記壁面の光学的反射特性を変化させることによりインクによる色表示を行うことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
以下、本発明の表示装置について説明する。図１は本発明の第一の実施形態に係る表示装置１を示した斜視図である。図２は同表示装置１の平面図であり、図３は同表示装置１を図２中のＡ−Ａ線を通る紙面に垂直な平面で切断した切断面を表した縦断面図である。図４は同表示装置１を図２中のＢ−Ｂ線を通る紙面に垂直な平面で切断した切断面を表した縦断面図である。
【００２２】
図１乃至図４に示したように、本実施形態に係る表示装置１では、支持基板１０の上に、透明性を有する部材としての光透過性基板２０が積層されている。支持基板１０を構成する材料は特に限定されない。放熱性が高く、耐インク性を備えた材料を用いるのが好ましい。例えばシリコン、表面に絶縁膜を形成した金属板、或いは樹脂等が挙げられる。支持基板１０の厚さは特に限定されない。代表的には支持基板１０は厚さ５０〜１０００μｍのものを用いる。２００μｍ程度の厚さの支持基板１０を用いるのが好ましい。
【００２３】
光透過性基板２０を構成する材料は、可視光透過性と、耐インク性とを備え、支持基板１０上面に積層したときに、後述する空隙部２５内にインクを密封できるものであれば良く、特に限定されない。例えばガラスやアクリル等が挙げられる。光透過性基板２０の厚さは、後述する空隙部２５の高さより大きいものであれば特に限定されない。代表的には厚さ１００〜３００μｍの光透過性基板２０を用いるのが好ましい。この表示装置１では、光透過性基板２０の上側表面がインクの色によって色表示される色表示面３２となっている。
【００２４】
支持基板１０の上に積層された光透過性基板２０には下側表面から上方に延設された、例えば蒲鉾型（円柱或いは紡錘をその長手方向の軸を通る平面で切断した形状）の空隙部２５が形成されている。この空隙部２５のは支持基板１０で閉塞されており、この空隙部２５と支持基板１０の上側の光透過性基板２０とで表示部３５が形成されている。
【００２５】
空隙部２５の大きさや形状は特に限定されない。代表的には空隙部２５の高さ（支持基板１０との接合面から測った図３中上下方向の長さ）は５０〜２００μｍである。空隙部２５の幅（図２中上下方向の長さ）と奥行き（図２中左右方向の長さ）は表示装置１において色表示しようとする色表示面３２の大きさによるが、代表的には共に５０〜３００μｍが好ましく、幅×奥行き＝５０μｍ×１００μｍ程度のものが挙げられる。
【００２６】
表示部３５の空隙部２５を囲む壁面３０のうち、後述するインク５０の吐出を受ける部分は、インク被吐出面となっている。具体的には、空隙部２５を囲む壁面３０のうち、インク５０を静置させた状態で、空隙部２５の内部でインク５０の液面の上側に露出する壁面３０のうちの上部がインク被吐出面３１となっている。このインク被吐出面３１には、すりガラスの表面のようにランダムな微細凹凸が形成されている。このランダムな微小凹凸の大きさは、空隙部２５内のインク５０と非接触の状態で色表示面３２から光が入射したとき、この空隙部２５の壁面３０で光が乱反射する非透過面を形成し、空隙部２５の下部に収容されているインク５０の色が色表示面３２に表れないような大きさの微細凹凸であれば、特に限定されない。代表的には、ランダムな微細凹凸の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）の値が０．１〜２０μｍである。
【００２７】
空隙部２５を囲む壁面３０の少なくとも一部、より具体的には、後述するように、インク５０の吐出を受けるインク被吐出面３１が、撥インク処理されていることが好ましい。ここで「撥インク処理」とは、インク５０をはじく性質を付与する処理をいい、例えば水性インクを用いる場合には、撥水性処理を施すことが撥インク処理に該当し、油性インクを用いる場合には、親水性処理を施すことが撥インク処理に該当する。撥インク処理の方法は特に限定されない。例えば、撥水性処理の方法としては、サイトップ（登録商標）のようなフッ素コーティング剤系の撥水処理剤を塗布する方法や、フッ素プラズマ処理を施すなどの方法が挙げられる。壁面３０に撥インク処理を施すことにより、インク５０が壁面３０に接触したときのインク５０との離間性が向上するので、インク５０による色表示において、高い応答速度を実現することができる、という効果が得られる。
【００２８】
空隙部２５内には、所定量のインク５０が収容されている。本実施形態で用いるインク５０は、光透過性基板２０の屈折率と略同等の屈折率を有するインクであればよく、特に限定されない。例えば、通常のインクジェットプリンタに用いる公知の着色されたインクを用いることができる。空隙部２５の底部、すなわち支持基板１０上面の略中央の位置には平板状のヒータ４０が配設されている。ヒータ４０の上面はインク５０と接するようになっており、後述する駆動手段により電力の供給を受け、ヒータ４０が空隙部２５内に収容されたインク５０を加熱する。
【００２９】
ヒータ４０を構成する材料は特に限定されない。通常のサーマルインクジェットヘッドで用いられる公知の材料、例えば特許第３１９４４６５号公報に記載されるＴａ−Ｓｉ−Ｏ等の三元合金薄膜抵抗体で、その組成が６４〜８５原子％のＴａ、５〜２６原子％のＳｉ、および６〜１５原子％のＯを含む合金を挙げることができる。この三元合金薄膜抵抗体は、液体中における耐電蝕性、耐久性が高いため、耐電蝕用保護層等の保護層を設ける必要がなく、インク５０に直接接触させることができる。そのため、この三元合金薄膜抵抗体で構成されたヒータ４０を用いる場合には、ヒータ４０が発する熱をインク５０に迅速に伝達することができる。ヒータ４０の大きさは代表的には幅×奥行き＝２０μ×２０μｍ程度のものが挙げられる。
【００３０】
このような表示装置１は、ヒータ４０をインク５０が発泡しない電力で駆動してインク５０の表面張力の温度依存性によって生じるマランゴニ対流を起させる。このマランゴニ対流を利用してインク５０を液面より吐出させ、空隙部２５を囲う壁面３０に接触させる。マランゴニ対流を起こさせる駆動手段としては、空隙部２５の底部に配設されて空隙部２５内に密封されたインク５０を加熱するヒータ４０に供給する電力を制御する電気回路、例えば図１に示した電気回路４２などが挙げられる。
【００３１】
以下、本実施形態に係る表示装置１のマランゴニ対流を利用した作動原理について説明する。図５は本実施形態に係る表示装置１の縦断面図である。即ち、図５（ａ）に示すように、インク５０が密封されている空隙部２５において、空隙部２５の底部に設けられているヒータ４０を駆動させると、ヒータ４０の熱がインク５０の表面に伝達して、加熱された領域のインク５０の表面張力が低下する。
【００３２】
すると、ヒータ４０の直上のインク５０は、ヒータ４０の外周部（周囲領域）の、相対的に表面張力の高いインク５０に引かれて、図５（ｂ）に示すように、液面が変化して、外向き（図中矢印方向）のインク進行波が発生する。次いで、図５（ｃ）に示すように、外向きのインク進行波と空隙部２５の壁面３０とが衝突すると、インク５０の速度成分が上向きに転じて、壁面３０に沿ってインク５０の液面が上方に盛り上がる。次いで、図５（ｄ）のようにインク５０の一部がミスト５１として上方に吐出される。
【００３３】
吐出されたミスト５１は、図５（ｅ）に示すように空隙部２５の上部のインク被吐出面３１に接触してインク５０の液膜５２を形成する。この液膜５２がインク被吐出面３１のランダムな微細凹凸に接触することにより、インク被吐出面３１の光学的反射特性を変化させ、透過率を増大させる。このとき、インク被吐出面３１にはインク５０の液膜５２が形成されているため、インク５０の色がインク被吐出面３１および光透過性基板２０を通して光透過性基板２０上の色表示面３２に表示され、インク５０による色表示がなされる。
【００３４】
次いで、ヒータ４０の駆動を停止してインク５０表面が冷却され、ヒータ４０近傍（加熱領域）とヒータ４０外部（周囲領域）の表面張力の差が小さくなると、メニスカスの回復力或いは露出した壁面３０の毛管力によって、図５（ｆ）に示すように、図中内向き方向にインク進行波が発生する。この内向きのインク進行波同士が、例えばヒータ４０中心部で、図５（ｇ）に示すように衝突することにより、図５（ｈ）のように、インク５０の一部がミスト５３として上向きに吐出される。
【００３５】
吐出されたミスト５３は、図５（ｉ）に示すように、空隙部２５のインク被吐出面３１に接触して、インクの液膜５４を形成する。この液膜５４がランダムな微細凹凸を備えたインク被吐出面３１に接触することにより、インク被吐出面３１の光学的反射特性を変化させ、透過率を増大させる。このとき、インク被吐出面３１には、インク５０の液膜５４が形成されている。そのため、インク５０の色がインク被吐出面３１および光透過性基板２０を通して色表示面３２に表示され、インク５０による色表示がなされる。
【００３６】
図５（ｉ）に示した状態では、空隙部２５のインク被吐出面３１に接触したインク５０には重力が作用している。この重力により、インク５０はインク被吐出面３１から離されて非接触状態となり、図５（ｊ）に示すように空隙部２５の下部に落下し、再び図５（ａ）に示したような、インク被吐出面３１とインク５０とが非接触の状態に戻る。
【００３７】
以上の動作を高周波で周期的に繰り返すことで、絶え間なくインクミスト５１，５３が吐出され、空隙部２５のインク被吐出面３１にインク５０が接触してインク５０による色表示がなされた状態、すなわち、「色表示オン」の状態となる。
【００３８】
本実施形態では、空隙部２５内でインクをマランゴニ対流させて吐出し、空隙部２５のインク被吐出面３１にインク５０を接触させることによりインク５０による色表示をする。また、空隙部２５のインク被吐出面３１に接触したインク５０には重力が作用し、この重力によりインク５０はインク被吐出面３１から離されて、非接触状態となり、インク５０による色表示がされない状態、すなわち「色表示オフ」の状態となる。また、インク被吐出面３１が撥インク処理されていると、インク被吐出面３１に接触したインク５０が離れやすく、非接触状態となりやすいので、色表示オンから色表示オフの状態へ速やかに移行でき、高い応答性を得ることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態では、空隙部２５のインク被吐出面３１に接触したインク５０の色が光透過性基板２０を介して色表示面３２に表示される。そのため、液体の沸騰現象を利用した表示装置に比べて、高彩度の画像を表示することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、色表示面３２の側から入射した光が、インク被吐出面３１に形成されたインク５０の液膜５２に反射してできる反射光による色表示がされるので、バックライト等の照明光源は必要としない。そのため、液晶表示装置のような透過型の表示装置に比べて、消費電力の小さい表示装置を得ることができる。
【００４１】
本実施形態では、インク５０を急激に加熱して膜沸騰させないので、膜沸騰により発生する気泡の消泡時に生じるキャビテーションで装置が損傷されることがない。そのため、液体の沸騰現象を利用した表示装置に比べて、耐久性の高い表示装置を得ることができる。
【００４２】
本実施形態では、インク５０を移動させるのにインク５０の熱膨張による体積変化を利用しない。そのため、表示装置内に保持するインクの量を少なくでき、インクの体積変化を利用した表示装置に比べ、表示装置を小型化することができる。
【００４３】
また、インク５０による色表示オンと色表示オフとを切り換える制御では、従来の液晶表示装置のように、偏光板やフィルタ等を必要としない。そのため、従来の液晶表示装置に比べて簡単な構造の表示装置を得ることができる。
【００４４】
さらに、マランゴニ対流という短時間に起こる物理的現象を利用しているので、応答速度が速く、動画を表示することもできる。
【００４５】
また、空隙部２５の壁面３０に対するインク５０の接触および非接触は、それぞれ、マランゴニ対流による吐出と、インク５０に作用する重力とにより行われるので、可逆的かつ反復性があり、色表示のリフレッシュを繰り返し行うことができる。
【００４６】
（第二の実施形態）
次に、本発明の表示装置１を用いて形成した画像表示装置について説明する。図６は本実施形態の画像表示装置２００の概略構成を示した図である。図６に示したように、この画像表示装置２００では、複数の画像表示素子が基板１０２上にマトリックス状に規則正しく配列されている。各画像表示素子内には、表示装置が複数個、例えば３個ずつ並べて配設されている。
【００４７】
図６に示す小円Ｃは画像表示装置２００上に配列された画像表示素子の一つを拡大した部分拡大図である。図６に示す小円Ｃに示すように、各画像表示素子は３個の表示装置１００１ａ、１００１ｂおよび１００１ｃから構成されている。例えば、表示装置１００１ａはＲ（赤）に、表示装置１００１ｂはＧ（緑）に、表示装置１００１ｃはＢ（青）にそれぞれ対応して色表示を行うようになっており、画像表示装置全体としてカラー画像を表示できる構成となっている。
【００４８】
図６に示したように、各表示装置１００１ａ、１００１ｂおよび１００１ｃは上記第一の実施形態の表示装置１と同様に、それぞれ支持基板１０ａ、１０ｂおよび１０ｃ上に空隙部２５ａ、２５ｂおよび２５ｃが形成され、空隙部２５ａ、２５ａおよび２５ｃの各底部にはそれぞれヒータ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃが配設されている。
【００４９】
各表示装置１００１ａ、１００１ｂおよび１００１ｃのヒータ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃにはそれぞれ配線１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ）が接続され、これらの配線１７を介してヒータ４０ａ、４０ｂおよび４０ｃは横配線１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，…）、および縦配線１８（１８０１，１８０２，１８０３，…）と接続されている。縦配線１６および横配線１８は他端側で駆動回路９５と接続されており、色表示しようとする表示装置のヒータに接続された横配線１６および縦配線１８に通電することにより、任意の表示装置に色表示させる。
【００５０】
例えば、図６の表示装置１００１ａに色表示させる場合には、制御回路９５により、配線１７ａを介してヒータ４０ａと接続された横配線１６（１６ａ）および配線１７ｄを介してヒータ４０ａと接続された縦配線１８（１８１３）に通電することにより、ヒータ４０ａを駆動させて、空隙部２５ａの色表示面にＲ（赤）のインクによる色表示をさせる。同様にして、表示装置１００１ｂではＧ（緑）のインクによる色表示をさせ、表示装置１００１ｃではＢ（青）のインクによる色表示をさせる。
【００５１】
このように、本実施形態の表示装置を複数個配列して画像表示素子を形成し、更にこの画像表示素子をマトリックス状に配列して駆動回路９５で駆動することにより、カラー画像を形成する画像表示装置を得ることができる。このような画像表示装置では、各表示装置の表示部ごとにマランゴニ対流によるインクの吐出による色表示が行われているので、画像の形成において、高い応答性を得ることができる。また、マランゴニ対流でインクを吐出する表示装置を複数まとめたセグメントで各画素を形成しているので、カラー画像を高い応答速度で形成することができる。
【００５２】
なお、この画像表示装置２００においてモノトーンで画像表示する場合、インク５０として黒色インクを用いる方法と、空隙部２５ａ〜２５ｃの各底部を黒色にしてインク５０として無色透明の液体を用いる方法とが例示される。
【００５３】
一方、カラー表示する場合には、図６の表示装置１００１ａ、１００１ｂおよび１００１ｃにおいて、表示装置１００１ａ、１００１ｂおよび１００１ｃで用いるインク５０をＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の三色の一色ずつを振り分ける方法と、表示装置１００１ａ、１００１ｂおよび１００１ｃの各空隙部２５ａ、２５ｂおよび２５ｃの各底部にＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の三色の一色ずつを振り分けると共に、インク５０として無色透明の液体を用いる方法とが例示される。なお、本発明では、インクの色はＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の三色に制限されず、二色、五色、六色、七色であってもよい。また、さらにＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）およびＣ（シアン）の積層であってもよい。
【００５４】
本発明の表示装置においては、さらに以下に示す（変形例１）〜（変形例５）の形態も可能である。
【００５５】
（変形例１）
以下、本発明の変形例ついて説明する。本実施形態では、空隙部２５内に収容されたインク５０の液面を、インク５０より比重の小さいマスク液６０で覆うものである。図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の変形例に係る表示装置の縦断面図である。図７（ａ）に示すように、静的な状態では、空隙部２５の下部にインク５０の層が形成され、その上にマスク液６０の層が形成される。このマスク液６０はインク５０より比重が小さく、インク５０と親和性のない液体である。マスク液６０は光学的に遮蔽力が強く、インク５０の上面を覆うと、インク５０の色を透過させない液体である。例えば、水性インクジェットインクに対するマスク液としては、公知の油性インクジェットインクを用いることができる。
【００５６】
図７（ａ）に示したように、ヒータ４０を駆動させないオフの状態では、インク５０の層は空隙部２５の下部に溜まり、インク５０の液面は静的な状態に保たれる。このとき、インク５０の液面の上にはマスク液６０の層が形成される。マスク液６０は光学的に遮蔽力が強く、インク５０の色を遮蔽する。このため、空隙部２５の上部壁面３０（インク被吐出面）のランダムな微細凹凸の光学的反射特性の効果とが相俟って、ヒータ４０をオフにした状態では色表示面３２にはインク５０による色表示はなされない。
【００５７】
一方、ヒータ４０を駆動させてオンにすると、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示したようにインク５０にマランゴニ対流が発生し、インク５０が擾乱され、インク５０とマスク液６０とが混合される。この混合された状態で液面から空隙部２５の上部壁面３０（インク被吐出面）に向けてインク５０とマスク液６０との混合物の液滴が吐出され、空隙部２５の上部壁面３０に接触する。混合物の液滴中にはインク５０が含まれているので、上部壁面３０にインク５０が接触することで上部壁面３０の透過率が増大して色表示面３２にインク５０による色表示がなされる。
【００５８】
空隙部２５は、マランゴニ対流のない静的な状態では、インク５０の液面の上層に、マスク液６０の層が形成されるので、表示装置のインク５０が、マスク液６０と、上部壁面３０のランダムな微細凹凸による光学的反射特性により遮蔽される。その結果、マランゴニ対流のない、静的な状態の表示装置にインク５０による色表示がなされるのを確実に防止する。一方、静的な状態にある表示装置の近傍に配置されたマランゴニ対流の発生した、動的な状態の表示装置の色表示を鮮明に行うことができる。また、空隙部２５の上部壁面３０が蒲鉾状に窪んだ形状を有するので、重力の作用によりインク５０の接触状態にある壁面は非接触状態に円滑に移行する。その結果、高い応答速度が得られ、動画を表示することもできる。
【００５９】
（変形例２）
本例に係る表示装置では、空隙部２５のインク被吐出面３１ａが、対向する壁面から離間するにつれて空隙部２５の断面が狭くなる傾斜面または曲面、例えば多角錐の側面をなす形状に形成されたインク被吐出面３１ａを備えている。図８（ａ）は本例に係る表示装置の縦断面図である。このように、対向する壁面から離間するにつれて空隙部２５の断面が狭くなる傾斜面状に形成されたインク被吐出面３１ａを備えているので、色表示オンから色表示オフにした際に、インク被吐出面３１ａに接触したインク５０がインク被吐出面３１ａから離れた、非接触の状態になりやすい。そのため、高い応答速度が得られ、動画を表示することもできる。
【００６０】
（変形例３）
本例に係る表示装置では、空隙部２５のインク被吐出面３１ｂが断面矩形となる形状、例えば立方体または直方体形のインク被吐出面３１ｂを備えている。図８（ｂ）は本例に係る表示装置の縦断面図である。このように断面矩形となるインク被吐出面３１ｂを備えていてもよい。
【００６１】
（変形例４）
本例に係る表示装置では、空隙部２５の上側に位置する光透過性基板２０を部分的に厚肉化し、図中下方に迫り出した球面状（凸レンズ型）のインク被吐出面３１ｃを備えている。図８（ｃ）は、本例に係る表示装置の縦断面図である。このように、空隙部２５のインク被吐出面３１ｃが凸レンズ状に迫り出した形状であってもよい。
【００６２】
（変形例５）
本例に係る表示装置では、空隙部２５内のヒータ４０の上部空間に、複数の柱状支柱を所定間隔で配置した支柱群状のインク保持部材７０を配設している。図９は本例に係る表示装置の縦断面図である。図９に示すように、本例の表示装置では、空隙部２５内のヒータ４０の上部空間に極細の支柱を所定間隔で剣山状に配列した支柱群からなるインク保持部材７０を配設されている。
【００６３】
図９に示す小円Ｄは、本例の表示装置の空隙部２５のヒータ４０上部周辺を部分的に拡大した図である。図９中の小円Ｄに示したように、本例の表示装置では、空隙部２５内のヒータ４０の上部空間に、インク保持部材７０が配設されている。このインク保持部材７０の上面には極細支柱７１，７１，…が互いに平行かつ上方を向いて配設され、極細支柱７１，７１，…が剣山の針状に配設されている。隣接する二つの極細支柱７１と極細支柱７１との間隔は１〜１０μｍとするのが好ましい。
【００６４】
隣接する二つの極細支柱７１，７１の間の微細な間隙にインク５０が毛細管現象により吸引され、インク５０液面が上昇してメニスカスが形成される。また、この微細間隙内に吸引されたインク５０にヒータ４０の熱が作用すると、極細支柱７１，７１間のインク表面張力の差によりマランゴニ対流が発生して、上昇した液面から上向きにインク５０のミストが吐出されるので、より確実にインクを吐出することができ、細かいインクのミストを均一に接触させる。そのため、鮮明な色表示をすることができる。
【００６５】
なお、本発明の範囲は上記実施形態の範囲に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜改変することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、高彩度の画像を形成でき、消費電力が低く、動画を表示でき、構造が簡単で、小型化、色表示のリフレッシュが可能な表示装置、画像表示装置および表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る表示装置の平面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る表示装置の縦断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る表示装置の縦断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｊ）は本発明の第一の実施形態に係る表示装置の作動状態を示した縦断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る画像表示装置の平面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の変形例に係る表示装置の縦断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の変形例に係る表示装置の縦断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る表示装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  支持基板
２０  光透過性基板（透明性を有する部材）
２５  空隙部
３０  壁面
３１  インク被吐出面
３２  色表示面
３５  表示部
４０  ヒータ
４２  電気回路（駆動手段）
５０  インク
６０  マスク液
７０  インク保持部材
７１  微細支柱
９５  駆動回路
１００  画像表示装置
１６  横配線
１７  配線
１８  縦配線
【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】
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【図８】
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【図９】
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