(57)【要約】  【課題】  多孔質体内に含浸された液体を電界の作用により移動させて画像を表示する表示装置において、高コントラスト表示を可能にする。  【解決手段】  多孔質体１０に含浸された電気浸透液体２０を、電界の作用により移動させ、当該液体２０を、多孔質体１０と空間１５を隔てて対向して配された透明板３０の多孔質体１０側の面である光拡散反射面３２に接触させるか否かにより、光拡散反射面３２における光反射率を変化させて表示を行う。  【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気浸透液体が含浸された多孔質体と、
前記多孔質体と空間を隔てて対向して配され、前記多孔質体側に光拡散反射面を有し、該光拡散反射面と対向する反対側に光透過面を有する透明板と、
前記電気浸透液体に作用する電界を形成するとともに、該電界を変化させて、前記電気浸透液体を、前記多孔質体側もしくは前記空間側へ移動させ、前記電気浸透液体を前記光拡散反射面へ接触させるか否かを制御する電界形成手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記透明板の前記光拡散反射面が、撥水処理または撥油処理されたものであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記電気浸透液体が、有色であることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、詳しくは、多孔質体内に含浸された液体を電界の作用により移動させて形成した画像を表示する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多孔質体に含浸された液体を電界の作用により移動させて形成した画像を表示する表示装置が知られている。例えば、透光性液体材料が含浸された多孔質体に電圧を印加し、この電圧に応じた透光性液体材料の移動により、多孔質体表面の透光性液体材料の含浸率を制御することにより、当該表面の光の屈折率を制御するものが知られている（特許文献１参照）。この表示装置によれば、透光性液体材料が多孔質体表面に含浸されているときは、多孔質体表面において液体材料と多孔質体との屈折率はほぼ等しく整合して、この界面で外光は反射せずに透過し、一方、多孔質体表面の透光性液体材料の含浸率が低下したときには、多孔質体表面に空孔が生じ、その空孔内に存在する空気と多孔質体を構成する材料との間で屈折率の不均一化を招来し、その界面で外光を反射する。
【特許文献１】特開昭５５−７０８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記表示装置のように、多孔質体に含浸された透光性液体材料を移動させて、多孔質体表面における透光性液体材料の含浸率を変化させ、その表面の光の反射率を制御することにより表示を行う表示装置においては、液体の移動範囲が制限され、多孔質体表面における液体の含浸率が十分に低下せず、表示時に高いコントラストが得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、多孔質体内に含浸された液体を電界の作用により移動させて形成した画像を表示する表示装置であって、高コントラスト表示が可能な表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の表示装置は、電気浸透液体が含浸された多孔質体と、多孔質体と空間を隔てて対向して配され、多孔質体側に光拡散反射面を有し、当該光拡散反射面と対向する反対側に光透過面を有する透明板と、電気浸透液体に作用する電界を形成するとともに、当該電界を変化させて、電気浸透液体を、多孔質体側もしくは上記空間側に移動させ、電気浸透液体を光拡散反射面へ接触させるか否かを制御する電界形成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
本表示装置は、透明板の光拡散反射面における光の反射率が、当該面に液体が接触している領域と接触していない領域とで異なること（通常、液体が接触している領域は、液体が接触していない領域よりも反射率が低くなる）を利用して表示を行うものであり、上記光透過面から光を照射したときの透明板の観測において、光拡散反射面における液体の接触・非接触を、当該透明板上の明暗として表現するものである。
【０００７】
ここで、「空間」は、真空、または、空気、窒素、水素、ヘリウム、二酸化炭素、キセノン、アルゴン等、光の屈折率が略１である気体で満たされた空間であって、電気浸透液体の移動を制限するような気圧がかかっていない状態を考えることができる。
【０００８】
「光拡散反射面」とは、上記「空間」が真空または空気等の気体で満たされたときに光を拡散反射させ、上記「空間」が電気浸透液体で満たされたときに光を透過させる程度の凹凸形状を有する粗面を意味するものであり、平均面粗さが０．１μｍ以上、５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下がさらに好ましい。
【０００９】
なお、「平均面粗さ」とは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ  Ｂ0601-1994）に示される算術平均粗さＲａであり、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さｌ（エル）だけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にｘ軸を、縦倍率の方向にｙ軸を取り、粗さ曲線をｙ=ｆ（ｘ）で表したときに、次の式によって求められる値を、μｍ（マイクロメートル）を単位として表したものをいう。
【数１】
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【００１０】
また、「透明板」は、光の屈折率が１．１より大であるものが好ましい。
【００１１】
このような光拡散反射面を有する透明板としては、例えば、ガラス基板やポリマー基板の片面に研磨等の凹凸加工を施し光の拡散反射率を高めた、いわゆるスリガラス等を考えることができる。なお、上記凹凸の高さは、０．１μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
「多孔質体」とは、少なくとも上記「空間」に対向する表面に孔を有し、電気浸透液体がその孔を通って移動し得るものであり、多孔質体の孔径は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下がより好ましい。ここで、「孔径」とは、ＪＩＳ規格におけるバブルポイント法（ASTMF316-86,JIS K3832）によって定義される「孔径」であり、多層孔構造のものを厚さ方向だけに重なり連通した真直ぐな毛細管状の孔モデルを考えたときの最大孔径をいう。
【００１３】
このような多孔質体としては、プラスチック材料からなるマイクロポーラスメンブレンフィルタ等が好ましい。例えば、セルロース系材料としては、ニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース等を用いることができる。また、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン、ポリスルホン、ガラス繊維、アルミナ等の樹脂や磁器材、あるいはそれらの混合物を用いることができる。
【００１４】
「電気浸透液体」は、屈折率適合液体として、例えば、特開昭６０−６９２８号公報記載の、ハロゲン化パラフィンの同属体あるいは異性体を含む電気浸透性液状組成体や、特開平５−２４６０２１号公報記載の、電荷制御剤と溶媒とからなる電気浸透性液状組成物において、当該電荷制御剤がアルキルベンゼンスルホン酸又はその塩である電気浸透性液状組成物等を用いることができる。
【００１５】
「電界形成手段」としては、例えば、多孔質体の「空間」側の面と当該面に対向する他方の面のそれぞれに設置された電極に直流電源を接続し、多孔質体の両面間に電圧を印加する手段を用いることができる。
【００１６】
上記「電極」としては、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明電極や、Ｎｉ，Ａｌ、Ｐｔ、Ａｇあるいは黒鉛等の有色電極を考えることができるが、上記例のように、電極を多孔質体の両面に設置するような場合には、空間側の面に設置する電極は、電気浸透液体が透過する物性または構造を有し、かつ、透明である必要がある。
【００１７】
なお、「電界形成手段」が、上記のような、多孔質体の両面に電極を設置し、この電極間に電圧を印加する手段であるとき、表示における各画素に対応するように、上記両面における電極の組合せを複数設け、各組合せへの電圧印加を制御することにより表示を行うことができるが、この場合、各組合せへの電圧印加のオンオフ駆動は、パッシブ駆動であってもよいし、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブ駆動であってもよい。
【００１８】
また、「電界形成手段」を構成する電極は、多孔質体の両面に設置するものに限らず、透明板と多孔質体を外側から挟むような位置に設置するようにしてもよいし、透明板そのものが一方の電極を兼用し、他方の電極を多孔質体の空間と反対側の面に設置するようにしてもよい。
【００１９】
本発明の表示装置において、透明板の光拡散反射面は、撥水処理または撥油処理されていることがより好ましい。
【００２０】
本発明の表示装置において、電気浸透液体は、有色であってもよく、例えば、透明な電気浸透液体に顔料や染料を混ぜて着色することが考えられる。
【００２１】
なお、透明板と多孔質体との間の距離は、スペーサ等を用いて保持するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の表示装置によれば、多孔質体に含浸された電気浸透液体を、電界の作用により移動させ、当該液体を、多孔質体と空間を隔てて対向して配された透明板の多孔質体側の面である光拡散反射面に接触させるか否かにより、上記光拡散反射面における光反射率を変化させて表示を行うので、従来の多孔質体表面に比して、光反射率の変化を大きくすることができ、高いコントラスト表示が可能となる。
【００２３】
本発明の表示装置において、透明板の光拡散反射面を、撥水処理または撥油処理されたものとすれば、電気浸透液体が上記光拡散反射面に接触していない、いわゆる白表示時に、電気浸透液体が当該面に付着するのを防ぐことができ、誤表示を抑えることができる。
【００２４】
また、本発明の表示装置において、電気浸透液体を、有色とすれば、いわゆる白表示と非白表示との間のコントラストがより高くなり、視認性がよくなる。また、電気浸透液体の色を変えることで、所望の色で表示することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の表示装置の一実施形態による表示装置の概略構成を示す斜視図であり、図２はその側面図（図１中矢印Ｆ方向から見た図）である。
【００２６】
図１に示す本発明の一実施形態による表示装置１０１は、電気浸透液体２０が含浸された多孔質体１０と、多孔質体１０と空間１５を隔てて対向して配され、多孔質体１０側に光拡散反射面３２を有し、光拡散反射面３２と対向する反対側に光透過面３１を有する透明板３０と、電気浸透液体２０に作用する電界を形成するとともに、当該電界を変化させて、電気浸透液体２０を、多孔質体１０側もしくは空間１５側に移動させ、電気浸透液体２０を光拡散反射面３２へ接触させるか否かを制御する電界形成手段４０とを備えている。
【００２７】
多孔質体１０は、その材料として、マイクロポーラスニトロセルロースが用いられており、表示面側の表面１１における平均孔径は２μｍである。
【００２８】
電気浸透液体２０は、その材料として、３−メタクリロキシプロプルトリエトキシシラン（例えば、信越化学工業株式会社製ＫＢＥ−５０３）が用いられ、これに黒色の染料が混ぜられており、黒色に着色されている。
【００２９】
透明板３０は、片面が凹凸加工された、光の屈折率が１．１より大なるスリガラスであり、上記凹凸加工された面を光拡散反射面３２として使用する。光拡散反射面３２の平均面粗さＲａは１０μｍであり、孔の平均径は１μｍである。また、光拡散反射面３２には、撥水、撥油膜（例えば、旭硝子株式会社製サイトップ）が１０ｎｍコーティングされている。
【００３０】
電界形成手段４０は、多孔質体１０の表示面側の表面１１上に配置された透明電極４１と、多孔質体１０の底面側の表面１２上に配置された透明電極４２と、これらの電極に接続する直流電源４３とを備えている。透明電極は、スパッタ法にて形成された、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２（ＩＴＯ）からなる透明導電膜であり、多孔質体１０の両表面１１、１２においてマトリックス状に配置されるようにパターン化されている。直流電源４３は、透明電極４１、４２の各組合せ（４１ａと４２ａ、４１ｂと４２ｂ、・・・）毎に電圧が印加されるように接続されている。電界形成手段４０は、上記両電極間に直流電圧を印加することにより表示方向（図中矢印Ｚ方向）に直流電界を形成し、直流電界の向き（または強度）を変えて電気浸透液体２０を、多孔質体１０側もしくは空間１５側に移動させる。
【００３１】
なお、多孔質体１０の表示面側１１上に設置された透明電極４１と透明板３０との間には、スペーサ５０が設置されており、多孔質体１０と透明板３０との間の距離を２０μｍ程度に保持している。
【００３２】
また、電気浸透液体２０が、多孔質体１０内および空間１５内をスムーズに移動できるように、電気浸透液体２０は、多孔質体１０に適量、含浸されている。
【００３３】
また、多孔質体１０と透明板３０との間の空間１５は、空気で満たされており、電気浸透液体２０の移動を妨げない程度の気圧に調整してある。
【００３４】
以下、本実施形態による表示装置１０１の作用について説明する。
【００３５】
電界形成手段４０が、直流電界を形成しない、もしくは、表示面側（図中矢印Ｃ１で示す）から底面側（図中矢印Ｃ２で示す）の向きに直流電界を形成すると、電気浸透液体２０は、多孔質体１０の毛管現象により多孔質体１０内に留まるか、もしくは、形成された電界の作用により、その底面側に移動して集中する。一方、電界形成手段４０が、底面側から表示面側の向きに直流電界を形成すると、電気浸透液体２０は、形成された電界の作用により、多孔質体１０の表示面側に移動する。
【００３６】
例えば、底面側の透明電極４２ａには、表示面側の透明電極４１ａを基準に負の直流電圧（例えば、−１００Ｖ）が印加され、表示面側から底面側の向きに直流電界が形成されており、当該両電極間の領域における電気浸透液体２０は、多孔質体１０の底面側に集中している。また、例えば、表示面側の透明電極４１ｂには、底面側の透明電極４２ｂを基準に正の直流電圧（例えば、＋１００Ｖ）が印加され、底面側から表示面側の向きに直流電界が形成されており、当該両電極間の領域における電気浸透液体２０は、空間１５内に移動している。
【００３７】
したがって、光拡散反射面３２の、透明電極４１ａ、４２ａに対応する領域においては、電気浸透液体２０は光拡散反射面３２に接触せず、光拡散反射面３２の凹凸表面に空気が入り込んだ状態となり、透明板３０の材料の屈折率と空気の屈折率との不整合から、光拡散反射面３２は光拡散反射性を有し、表示面側から照射される光は、光拡散反射面３２にて拡散反射される。このとき、表示面側からの観測によれば、拡散反射された光（例えば、白色散乱光）が視認され、いわゆる白表示となる。
【００３８】
また、光拡散反射面３２の、透明電極４１ｂ、４２ｂに対応する領域においては、電気浸透液体２０は光拡散反射面３２に接触し、光拡散反射面３２の凹凸表面に電気浸透液体２０が入り込んだ状態となり、透明板３０の材料の屈折率と電気浸透液体２０の屈折率との整合から、光拡散反射面３２は光透過性を有し、表示面側から照射される光は、光拡散反射面３２にて透過する。このとき、電気浸透液体２０が有色であれば、透過した光はこの電気浸透液体２０にて特定の周波数の光が吸収され、表示面側からの観測によれば、電気浸透液体２０の色（ここでは黒色）が視認され、いわゆる黒表示となる。
【００３９】
上記のように、表示装置１０１によれば、多孔質体１０に含浸された液体２０を、電界の作用により移動させ、当該液体２０を、多孔質体１０と空間１５を隔てて対向して配された透明板３０の多孔質体側の面である光拡散反射面３２に接触させるか否かにより、上記光拡散反射面３２における光反射率を変化させて表示を行うので、従来の多孔質体表面に比して、光反射率の変化を大きくすることができ、高いコントラスト表示が可能となる。
【００４０】
また、透明板３０の光拡散反射面３２は、撥水処理または撥油処理されているので、電気浸透液体２０が上記光拡散反射面３２に接触していない、いわゆる白表示時に、電気浸透液体２０が当該面３２に付着するのを防ぐことができ、誤表示を抑えることができる。
【００４１】
また、電気浸透液体２０は、有色なので、いわゆる白表示と非白表示との間のコントラストがより高くなり、視認性がよくなる。
【００４２】
なお、電気浸透液体を透明、多孔質体を有色とし、電気浸透液体が光拡散反射面に接触したときに、透明な電気浸透液体を通して多孔質体の色が視認されるようにしてもよい。
【００４３】
また、１つの画素を、透明板における、１つの透明電極の組合せに対応する領域で担うように表示させてもよいし、１つの画素を複数の透明電極の組合せ（例えば、最近傍である４つの組合せ）に対応する領域で担うように表示させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態による表示装置の概略構成を示す斜視図
【図２】本発明の一実施形態による表示装置の概略構成を示す側面図
【符号の説明】
【００４５】
１０  多孔質体
１５  空間
２０  電気浸透液体
３０  透明板
３１  光透過面
３２  光拡散反射面
４０  電界形成手段
４１  表示側電極
４２  底面側電極
４３  直流電源
５０  スペーサ
１０１  表示装置
【図１】
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【図２】
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