JP2001242804A

JP2001242804A - 球体回転表示装置

Info

Publication number: JP2001242804A
Application number: JP2000052464A
Authority: JP
Inventors: Makoto Mentani; 信面谷; Tomohiro Tanigawa; 智洋谷川; Kyosuke Takahashi; 恭介高橋
Original assignee: Tokai University
Current assignee: Tokai University
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP4659169B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表示球体と該表示球体を内包する空洞部壁面
との間の摩擦と、表示球体の駆動電圧とを大幅に減少す
ること。【解決手段】絶縁性物質２４にて充填され，且つ該絶
縁性物質２４中に空洞部２０が設けられたシート材Ｄ
と、前記空洞部２０内に封入され，且つ略半球面が着色
された表示球体２２，２２，…とを備え、前記シート材
Ｄに加えられる外部電界によって前記表示球体２２，２
２，…の回転角度が制御される球体回転表示装置におい
て、前記空洞部２０は、比重の相異なる２種類の高抵抗
液体２３，２３にて充填されてなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示球体と該表示
球体を内包する空洞部壁面との間の摩擦と、表示球体の
駆動電圧とを大幅に減少できる球体回転表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の球体回転表示装置は、例えば、白
色球体の半球面を黒色物質にて着色し全体として白と黒
とに色分けした表示球体１０ａ，１０ａ，…を、シート
状の支持体（表示シートＳ）に単層又は多層にて配列
し、外部電界等によってこれら表示球体を回転制御する
ことで、所定の文字，絵柄等を表示する〔図９（Ａ）参
照〕。

【０００３】この時、前記表示球体１０ａ，１０ａ，…
が前記表示シートＳの底部に沈積・凝集等しないよう、
前記表示シートＳ内にはいくつかの空洞１０，１０，…
が設けられる。該空洞１０，１０，…、それぞれ内部に
１個の前記表示球体１０ａを収納する。前記空洞１０，
１０，…内は高抵抗液体１０ｃ，１０ｃ，…にて充満さ
れる。前記表示球体１０ａ，１０ａ，…は、その充填さ
れた高抵抗液体１０ｃ，１０ｃ，…中に浸漬されるよう
にして保持される。

【０００４】前記表示球体１０ａ，１０ａ，…は、前記
高抵抗液体１０ｃ，１０ｃ，…中において、色分け部分
の表面物質が相異なっている。即ち、色分け部分の帯電
状態が異なっている。球体回転表示装置は、この色分け
部分の帯電電荷量の差と外部電界との相互作用とによっ
て前記表示球体１０ａ，１０ａ，…の回転を制御し、白
色と黒色とによって文字，絵柄等を表示する装置であ
る。

【０００５】このような回転球体表示装置は、N.Sherid
on と M.Berkovitzらによって、Proceeding of the S.
I.D. vol.18/3 and 4(1977)289にて報告されている。そ
の中で開示されている回転球体表示装置の製造方法につ
いて簡単に説明する〔図９（Ｂ）参照〕。まず、直径約
５０μｍの白色不透明ガラス球の半球面上に、真空蒸着
法により、非導電性黒色物質の膜をコーティングして前
記表示球体１０ａ，１０ａ，…が製造可能である。

【０００６】次に、前記表示球体１０ａ，１０ａ，…を
硬化剤であるエラストマーと混合する。これを薄いシー
ト状に成形した後、熱硬化させる。そのエラストマーシ
ートを、例えば、有機溶媒，油その他の誘電液体中に浸
し、膨潤させる。これにより、エラストマーはほぼ均質
に膨潤する結果、各表示球体１０ａ，１０ａ，…の周囲
には空洞１０ｂ，１０ｂ，…が形成される。

【０００７】同時に、前記空洞１０ｂ，１０ｂ，…内は
上記液体によって浸され、前記表示球体１０ａ，１０
ａ，…は、結果的に前記空洞１０ｃ，１０ｃ，…内にお
いて上記液体を介して配置される。即ち、前記空洞１０
ｂ，１０ｂ，…内において自由に回転できるように支持
される。

【０００８】このようにして、前記空洞１０ｂ，１０
ｂ，…のそれぞれの内部において、半球面毎に色分けさ
れた前記表示球体１０ａ，１０ａ，…が前記高抵抗液体
１０ｃ，１０ｃ，…を介して封入された表示シートＳ
（エラストマーシート）が形成される。

【０００９】また、前記表示シートＳを、例えば、透明
ガラス基板１２ａと電極膜１２ｂとからなるガラス電極
部１２，１２にて挟持する。そして、電源部Ｅ₁の切換
スイッチＳＷ₁及びＳＷ₂によって、印加電圧の極性を適
当に選定することにより、前記表示球体１０ａ，１０
ａ，…の回転位置が選定可能となるので、表示が制御さ
れるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の球体回転表示装置においては、前記表示球体１０
ａ，１０ａ，…を回転制御するのに要する表示用駆動電
圧が高すぎるという欠点がある。例えば、従来の球体回
転表示装置が要する表示用駆動電圧は、100V乃至300Vで
あり、今般普及している液晶表示装置が通常要する表示
用駆動電圧と比較すると、およそ１０倍以上の電圧とな
っていて、球体回転表示装置の実施上大きな障害となっ
ていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで発明者は、鋭意研
究を重ねた結果、その発明を、絶縁性物質にて充填さ
れ，且つ該絶縁性物質中に空洞部が設けられたシート材
と、前記空洞部内に封入され，且つ略半球面が着色され
た表示球体とを備え、前記シート材に加えられる外部電
界によって前記球体の回転角度が制御される球体回転表
示装置において、前記空洞部は、比重の相異なる２種類
の高抵抗液体にて充填されてなる球体回転表示装置等と
したことにより、表示球体と該表示球体を内包する空洞
壁面との間の摩擦と、表示球体の駆動電圧とを大幅に減
少することができ、前記課題を解決したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の球体回転表示装置
の好適な第１の実施の形態について、図面に基づいて説
明する。図１（Ａ）は、本発明の球体回転表示装置の構
成概略図であり、主に、絶縁性固体，絶縁性液体等の絶
縁性物質２４にて充填された表示シートＤと、該表示シ
ートＤ内に設けられた空洞部２０，２０，…と、該空洞
部２０，２０，…内に保持される（収納される）表示球
体２２，２２，…とを備える。

【００１３】前記空洞部２０，２０，…内は、好ましく
は高抵抗液体２３にて充填される〔図１（Ｂ）参照〕。
より好ましくは、その高抵抗液体２３を、前記表示球体
２２，２２，…の比重よりも小さい比重を有する第１高
抵抗液体２３ａと，前記表示球体２２，２２，…の比重
よりも大きい比重を有する第２高抵抗液体２３ｂとから
構成する〔図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）参照〕。

【００１４】前記第１高抵抗液体２３ａとしては、例え
ば、絶縁性液体であるアイソパーＧ（商標：抵抗値＝約
１０⁹Ω・ｃｍ）等が適用できる。また、前記第２高抵
抗液体２３ｂとしては、例えば、絶縁性液体であるフッ
素系液体フロリナート（商標）等が適用できるが、これ
らに限定されない。

【００１５】これにより、前記第１高抵抗液体２３ａ
と，前記表示球体２２，２２，…と，前記第２高抵抗液
体２３ｂとの比重における大小関係は、前記第１高抵抗
液体２３ａ＜前記表示球体２２，２２，…＜前記第２高
抵抗液体２３ｂという関係になる。このような構成にお
いて、前記表示球体２２，２２，…の回転に必要な電界
強度を拡大モデル表示球体を用いて測定し、実用サイズ
における駆動電圧を試算すると、5[V]以下で駆動可能な
ことが確かめられる。

【００１６】前記表示球体２２，２２，…の表面は、少
なくとも一色が明確に付された領域と、その他の領域と
からなる〔図１（Ａ），図２等参照〕。具体的には、着
色面２２ａと無着色面２２ｂとからなる。但し、いずれ
の着色面も正確に半球状である必要はない。また、「無
着色」とは、単に明確な色彩が付されていない状態で十
分であり、透明，半透明，不透明，白色，白濁等も含む
概念とする。本明細書では、便宜上「無着色」も一色と
数えることにし、着色半球面２２ａと無着色半球面２２
ｂとからなる状態を「２色」と呼ぶことができるものと
する。前記表示球体２２，２２，…の表面は、２色に限
定されず、３色以上に色分けしてもよい。また、前記表
示球体２２，２２，…は、その表面を色分けする態様で
はなく、着色された材料からなる半球と，無着色材料か
らなる半球とを接合して球体としてもよい。この場合、
塗分け作業が不要となるので、更に大量生産に貢献でき
る。

【００１７】このように色分けすると、図１に示すよう
に、前記着色面２２ａを上下所望の方向に回転制御する
ことによって、前記表示球体２２，２２，…の着色分布
パターンを適宜に制御することができ、観察者は文字，
絵柄等の表示画像を認識することが可能になる。前記表
示球体２２，２２，…は、様々な表示パターンを表示可
能とするため、複数個（多数個）設ける構成とすること
がある。また、その表示球体２２，２２，…の好適な材
質の一例として、ナイロンが適用できるが、これに限定
されない。

【００１８】そして、前記表示球体２２，２２，…は、
比重の相異なる２種類の高抵抗液体２３が充填された前
記空洞部２０，２０，…内に浮遊配置される〔図１
（Ｂ）及び図２（Ｃ）等〕。具体的には、前記空洞部２
０，２０，…内は、前記第１高抵抗液体２３ａと前記第
２高抵抗液体２３ｂとで充填される。好ましくは、前記
第１高抵抗液体２３ａと前記第２高抵抗液体２３ｂとは
ほぼ等量とする。これにより、前記空洞部２０，２０，
…内は、前記２種類の高抵抗液体２３の境界面が略中央
部付近に形成される。即ち、２つの半球に分割するよう
な水平の境界面が前記空洞部２０，２０，…の略中央位
置付近に形成される。

【００１９】したがって、前記第１高抵抗液体２３ａ＜
前記表示球体２２，２２，…＜前記第２高抵抗液体２３
ｂという関係を満たす限り、前記表示球体２２，２２，
…は、前記２種類の高抵抗液体２３の内部に浮遊配置さ
れる。また、前記表示球体２２，２２，…の比重が、前
記第１高抵抗液体２３ａの比重と前記第２高抵抗液体２
３ｂの比重との略中間値となるような材料にて、前記表
示球体２２，２２，…を形成することにより、前記表示
球体２２，２２，…を、比重の異なる前記２種類の高抵
抗液体２３の境界面付近に確実に浮遊配置することもで
きる〔図２（Ｃ）参照〕。

【００２０】以上のように、前記表示球体２２，２２，
…を、比重の相異なる２種類の高抵抗液体２３にて充填
された前記空洞部２０，２０，…内に内包して浮遊配置
する構成とすることによって、前記表示球体２２，２
２，…は、重力の影響で前記空洞部２０，２０，…の底
部に沈降することがない。したがって、その底部に表示
球体２２，２２，…が接触して大きな摩擦を受けること
がない。また、前記表示球体２２，２２，…は、過剰の
浮力によって前記空洞部２０，２０，…内を上昇し、前
記空洞部２０，２０，…の上部に接触して大きな摩擦を
受けることもない。また、側部に接触した場合の摩擦
は、底部，上部に接触する場合に比べて遙かに小さいの
で、無視できる。

【００２１】その結果、前記表示球体２２，２２，…
は、前記空洞部２０，２０，…の内壁面から受ける摩擦
が極めて小さくなる（又は皆無になる）ので、僅かな電
界強度の変化で、前記表示球体２２，２２，…の回転を
精度よく制御できる。即ち、前記表示球体２２，２２，
…を回転制御するための駆動電圧が、従来より大幅に低
減できる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の球体回転表示装置の好適な一
実施例について説明する。まず、前記表示球体２２，２
２，…を多数個用意する（図１参照）。その前記表示球
体２２，２２，…は、例えば、直径約５０[μｍ]程度と
し、表面を滑面とした白色不透明の球体であって、例え
ば、ナイロン，ポリエチレン，テフロン，ポリプロピレ
ンその他の絶縁性材料にて形成される。

【００２３】そして、これらの前記表示球体２２，２
２，…のそれぞれの表面をほぼ半球毎に色分けし、前記
着色面２２ａと前記無着色面２２ｂとを形成する〔図１
（Ｃ）及び図３（Ａ）参照〕。例えば、無着色面２２ｂ
を黒色とする。これら前記着色面２２ａと前記無着色面
２２ｂとは、例えば、半球面をマスクした状態で真空蒸
着法を用いることにより、容易に製造できる。この時の
着色材料は、例えば、Ｓｂ₂Ｓ₃やＭｇＦ₂等の絶縁性材
料を適用することが好ましいが、その他のあらゆる絶縁
性材料でも適用可能である。

【００２４】ここで、上述したように、前記空洞部２
０，２０，…内を、比重の異なる略等量の２種類の前記
高抵抗液体２３，２３，…にて充填する代わりに、第２
の好適な実施の形態として、マイクロカプセル２１，２
１，…を利用する〔図１（Ｃ）及び図３（Ｂ）等参
照〕。即ち、本発明では、前記マイクロカプセル２１，
２１，…の内部を、比重の相異なる２種類の前記高抵抗
液体２３それぞれを等量にて充填する。そして、これを
激しく授絆して、微細な２種類の液体の粒子が混在した
状態の混合液を形成する。この混合液を用いて周知のマ
イクロカプセル化工程を実施することで、微細な２種類
の液体の粒子が略等量ずつ混在して内包された前記マイ
クロカプセル２１，２１，…を製造することができる
〔図３（Ｃ）参照〕。

【００２５】そして、このマイクロカプセル２１，２
１，…を、一定時間（数時間程度）静置する。これによ
り、同一材料の微細粒子同士の結合が進行するので、最
終的に前記マイクロカプセル２１，２１，…内では一材
料あたり１粒子となり、２つの材料の高抵抗液体がその
マイクロカプセル２１，２１，…内において水平な境界
面で接する状態となる。

【００２６】したがって、前記マイクロカプセル２１，
２１，…は、その内側が、比重の相異なる２種類の前記
高抵抗液体２３にて充填される。更に、半球面に着色処
理が施された着色面２２ａを儲けた前記表示球体２２，
２２，…は、２種類の前記高抵抗液体２３と共に前記マ
イクロカプセル２１，２１，…内に内包される構成とな
る（図３参照）。なお、図１（Ｃ）及び図３（Ｃ）で
は、前記空洞部２０内壁と前記マイクロカプセル２１表
面との間に間隙が設けられているように図示されている
が、その間隙は設けなくともよい。即ち、前記マイクロ
カプセル２１が前記空洞部２０内に完全に収納されるよ
うに形成してもよい。

【００２７】また、前記マイクロカプセル２１，２１，
…は、例えばアクリル系樹脂等の高分子材料と混ぜ合わ
せて、ＰＥＴ等の材料でできたべースフィルム上に塗布
して固化されることによって、前記表示シートＤを形成
することがある。また、前記マイクロカプセル２１，２
１，…は、アクリル系樹脂その他の絶縁性材料からなる
薄膜にて形成されることが好ましいが、これに限定され
ない。

【００２８】以上のようにして製造される回転球体表示
装置を駆動するには、例えば、更にガラス電極２５ａ，
２５ｂにて挟持される構成とする。これに直流電源
Ｅ₂，Ｅ₃を用いて電圧を印加する。例えば、0.1[kV/cm]
程度の電界を印加すると、前記表示球体２２，２２，…
は、その場の局所的な電界に応じて、前記着色面２２ａ
又は無着色面２２ｂが選択的に観察面側を向くように回
転制御され、形象表示を得る。

【００２９】前記表示シートＤの両端部には、スペーサ
２６，２６を設けることがある。本明細書で開示された
構成材料，製造工程等は、その記載に何ら限定されるも
のではなく、他の様々な材料，製造工程であっても適用
できるものとする。

【００３０】次に、本発明の回転球体表示装置による効
果について、拡大モデルによる実験結果に基づいて説明
する。図４は、本発明の回転球体表示装置の効果を裏付
ける拡大モデルによる実験装置の構成概略図である。前
記表示球体２２，２２，…は、比重1.14，直径φ＝4.8
[mm]程度の白色ナイロン球である。該表示球体２２，２
２，…の片側略半球面は、絶縁性インクを塗布して前記
着色面２２ａとする。

【００３１】比重の相異なる前記２種類の高抵抗液体２
３を、アイソパーＧ（比重0.75，脂肪族飽和炭化水素）
からなる前記第１高抵抗液体２３ａと，フッ素系不活性
液体（比重1.70，PF-5052）からなる前記第２高抵抗液
体２３ｂとから構成する。そして、前記表示球体２２，
２２，…が、前記高抵抗液体２３上方に浮遊している
状態、前記第１高抵抗液体２３ａと前記第２高抵抗液
体２３ｂとの略境界面付近にて浮遊配置されている状
態、前記高抵抗液体２３底部に沈降している状態、の
３態様について駆動電圧を適宜変化させて実験を行っ
た。

【００３２】また、ガラス板１２ａと，該ガラス板１２
ａの一方の側に貼り付けた電極膜としての透明電極膜
（ＩＴＯ膜：Indium Tin Oxide膜）１２ｂとからなる電
極部１２を２枚、前記表示球体２２，２２，…を挟んで
ビーカーＢ内にて対向配置し、セルを形成する。

【００３３】このような条件の下、印加電圧を500[V]か
ら4000[V]まで500[V]単位にて変化させたときの、印加
電界強度と、そのときの前記表示球体２２，２２，…の
反応とをまとめた結果を、図５に示す。このように、前
記表示球体２２，２２，…は、印加電界3.1[kV/cm]にて
可逆的な反応を示す。その表示球体２２，２２，…の反
応速度は、印加電圧に比例する。これらの結果から、前
記表示球体２２，２２，…が、前記第１高抵抗液体２３
ａと前記第２高抵抗液体２３ｂとの略境界面付近にて浮
遊配置されている状態である場合が、最も好ましい状態
であるといえる。

【００３４】ここで、前記表示球体２２，２２，…の直
径φを3.2[mm]としたときの実験結果を図６（Ａ）に示
す。また、その他の直径φの場合について実験した結果
を図６（Ｂ）に示す。図７は、セルギャップを6[mm]に
した場合と、8[mm]にした場合との比較グラフである。
これより、前記表示球体２２，２２，…の駆動電界強度
は、セルギャップ長には殆ど依存せず、その表示球体２
２，２２，…の直径φに依存することがわかる。その関
係はほぼ比例関係である。

【００３５】また、前記表示球体２２，２２，…の直径
φを50[μｍ]、電極間のセルギャップを150[μｍ]とし
た場合、前記表示球体２２，２２，…の駆動に要する電
圧は約0.6[V]，電界強度は0.04[kV/cm]であった。具体
的には、図７の実験結果グラフにおいて、前記表示球体
２２，２２，…と，可逆回転に必要な電解との間に比例
関係が存在すると推定される。したがって、前記表示球
体２２，２２，…の直径1[cm]当たりの必要電界強度を
Ｅ_f1とすると、Ｅ_f1＝約8.7[(kV/cm)/cm]と算出でき
る。

【００３６】したがって、本実施例のように前記表示球
体２２，２２，…の直径φが50[μｍ]のときの可逆回転
必要電界強度をＥ_f2とすると、Ｅ_f2＝8.7×0.005[cm]＝
0.04[kV/cm]となる。また、セルギャップをｇとする
と、例えばこの可逆回転必要電界強度Ｅ_f2をセルギャッ
プｇ＝150[μｍ]の間に実現するときは、セルギャップ
ｇに加える電圧をＶ_sとすれば、該電圧Ｖ_s＝ｇ・Ｅ_f2＝
0.015[cm]×0.04[kV/cm]＝0.6[V]として算出される。

【００３７】一方、従来のSheridonらによる実験結果に
よれば、前記表示球体２２，２２，…の直径φを100[μ
ｍ]、電極間のセルギャップを380[μｍ]とした場合、前
記表示球体２２，２２，…の駆動に要する電圧は約40
[V]乃至150[V]，電界強度は1~4[kV/cm]であった。した
がって、本発明の球体回転表示装置は、従来より格段に
低い電圧にて動作できるものである。

【００３８】次に、上記と同様の条件において、応答時
間に関する実験結果について説明する。即ち、表示球体
の直径φ＝3.0[mm]，4.2[mm]，4.8[mm]とし、セルギャ
ップ（ガラス電極間隔）＝6[mm]とし、印加電圧を2.0[k
V]から0.5[kV]単位で最大5.0[kV]まで変化させたとき
の、前記表示球体２２，２２，…の１８０℃反転に必要
な時間を、応答時間として測定したものであり、その結
果を図８に示す。測定は、表示球体２２，２２，…の可
逆的な反転動作が安定して得られる印加電界の範囲につ
いて行った。

【００３９】図８より、印加電界強度を高くすると応答
時間は速くなるが、ある一定時間で頭打ちとなる特性が
ある。また、前記表示球体２２，２２，…の直径φが異
なるときは、印加電界強度が小さいと直径φによる差が
顕著に現れるが、印加電界強度が高いとその差は小さく
なり、最終的には、ほぼ同じ応答時間に収束する。これ
は、駆動力としての印加電界による回転力が前記表示球
体２２，２２，…の直径に比例するのに対し、回転に対
する抵抗力となる粘性抵抗が前記表示球体２２，２２，
…の表面積と回転速度に比例するからであると考えられ
る。したがって、印加電界を増加させることにより、可
逆回転のための最小電界印加時の約２倍までの応答速度
を得ることができる。本発明の球体回転表示装置では、
この性質を利用して、印加電圧に応じて反応速度が適宜
異なる球体回転表示装置とすることもある。

【００４０】本明細書において、「高抵抗液体」とは、
抵抗率の高い液体をいい、水のような滑らかな流体の
他、ゾル状であってもゲル状であっても差し支えなく、
「絶縁性液体」を含む概念とする。その「絶縁性液体」
とは、絶縁性を有する液体であって、やはり水のような
滑らかな流体の他、ゾル状であってもゲル状であっても
差し支えない。本発明の球体回転表示装置に適用する
「高抵抗液体」又は「絶縁性液体」は、好ましくは１０
⁷〜１０¹¹[Ω・ｃｍ]程度の抵抗率を有する液体が好ま
しく、典型的には１０⁹[Ω・ｃｍ]程度の抵抗率を有す
る液体を適用するが、これに限定されない。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明では、絶縁性物質２４に
て充填され，且つ該絶縁性物質２４中に空洞部２０が設
けられたシート材Ｄと、前記空洞部２０内に封入され，
且つ略半球面が着色された表示球体２２，２２，…とを
備え、前記シート材Ｄに加えられる外部電界によって前
記表示球体２２，２２，…の回転角度が制御される球体
回転表示装置において、前記空洞部２０は、比重の相異
なる２種類の高抵抗液体２３，２３にて充填されてなる
球体回転表示装置としたことで、前記表示球体２２，２
２，…と前記空洞部２０，２０，…内壁面との摩擦を著
しく低減できる結果、前記表示球体２２，２２，…の回
転制御に必要な駆動電圧を、他のデバイスの場合のそれ
に比べて大幅に低減することができるという画期的な効
果を奏する。

【００４２】より具体的には、前記空洞部２０，２０，
…内を充填すべき高抵抗液体を、比重が相異なる２種類
の高抵抗液体２３，２３としたことで、その空洞部２
０，２０，…内の下方には大きい比重の前記高抵抗液体
２３からなる層が、上方には小さい比重の前記高抵抗液
体２３からなる層が、生成される。

【００４３】これら２層の境界面は、例えば、前記２種
類の高抵抗液体２３，２３がほぼ等量ずつ充填されてい
るならば、前記空洞部２０，２０，…の略中央部付近
（直径付近）に水平に生じることになる。本発明では、
この境界面付近に前記表示球体を浮遊配置した結果、前
記表示球体２２，２２，…は、重力の影響で前記空洞部
２０，２０，…の底部に沈降することがない。

【００４４】したがって、その底部に表示球体２２，２
２，…が接触して大きな摩擦を受けることがない。ま
た、前記表示球体２２，２２，…は、過剰の浮力によっ
て前記空洞部２０，２０，…内を上昇し、前記空洞部２
０，２０，…の上部に接触して大きな摩擦を受けること
もない。また、側部に接触した場合の摩擦は、底部，上
部に接触する場合に比べて遙かに小さいので、無視でき
る。その結果、前記表示球体２２，２２，…は、前記空
洞部２０，２０，…の内壁面から受ける摩擦が極めて小
さくなる（又は皆無になる）ので、僅かな電界強度の変
化で、前記表示球体２２，２２，…の回転を精度よく滑
らかに制御できる。即ち、前記表示球体２２，２２，…
を回転制御するための駆動電圧が、従来より大幅に低減
できるという画期的な効果を奏する。

【００４５】次に、請求項２の発明では、請求項１記載
において、前記高抵抗液体２３，２３は、前記表示球体
２２，２２，…の比重よりも小さい比重を有する第１高
抵抗液体２３ａと，前記表示球体の比重よりも大きい比
重を有する第２高抵抗液体２３ｂとからなり、前記表示
球体２２，２２，…の比重は、前記第１高抵抗液体２３
ａの比重と前記第２高抵抗液体２３ｂの比重との略中間
程度の値としてなる球体回転表示装置としたことによっ
て、まず、前記第１高抵抗液体２３ａ＜前記表示球体２
２，２２，…＜前記第２高抵抗液体２３ｂという条件を
成立させることができる。すると、前記表示球体２２，
２２，…と２種類の高抵抗液体２３ａ，２３ｂの合計３
つの物質がバランスよく比重配分されていることにな
る。したがって、前記表示球体２２，２２，…は、前記
２種類の高抵抗液体２３の内部に確実に浮遊配置される
ことになる。

【００４６】そして、前記表示球体２２，２２，…の比
重が、前記第１高抵抗液体２３ａの比重と前記第２高抵
抗液体２３ｂの比重との略中間値となるような材料に
て、前記表示球体２２，２２，…を形成することによ
り、前記表示球体２２，２２，…と２種類の高抵抗液体
２３ａ，２３ｂの合計３つの物質が更にバランスよく比
重配分されていることになる。したがって、前記表示球
体２２，２２，…は、前記２種類の高抵抗液体２３の内
部に、より確実に浮遊配置されることになる。

【００４７】その結果、請求項１の発明による画期的な
効果に加え、前記表示球体２２，２２，…が前記空洞部
２０，２０，…の内壁面から受ける摩擦は、より小さく
なる（又は皆無になる）。これにより、僅かな電界強度
の変化で、前記表示球体２２，２２，…の回転を、より
精度よく、より滑らかに制御できる。そのため、前記表
示球体２２，２２，…を回転制御するための駆動電圧
が、更に大幅に低減できるという極めて優れた利点を有
する。

【００４８】次に、請求項３の発明では、絶縁性物質２
４にて充填され，且つ該絶縁性物質２４中に空洞部２０
が設けられたシート材Ｄと、前記空洞部２０内に封入さ
れ，且つ略半球面が着色された表示球体２２，２２，…
とを備え、前記シート材Ｄに加えられる外部電界によっ
て前記表示球体２２の回転角度が制御される球体回転表
示装置において、前記空洞部２０内に、比重の相異なる
２種類の高抵抗液体２３，２３と，該高抵抗液体２３，
２３中に浮遊配置される前記表示球体２２，２２，…と
を内包する絶縁性材料の薄膜からなるマイクロカプセル
２１を設けた球体回転表示装置としたことにより、ま
ず、比重の相異なる２種類の高抵抗液体２３，２３が充
填された中に、前記表示球体２２，２２，…を内包した
マイクロカプセル２１，２１，…を形成することができ
る。

【００４９】これにより、下方には大きい比重の前記高
抵抗液体２３からなる層が，上方には小さい比重の前記
高抵抗液体２３からなる層が生成された高抵抗液体２
３，２３で充填された中に、前記表示球体２２，２２，
…を浮遊配置したマイクロカプセル２１，２１，…を、
予め、多数製造し、保存ておくことが可能となる。その
結果、請求項１の発明による極めて優れた効果に加え、
本発明の球体回転表示装置を安価に，且つ大量に生産す
ることが可能となり、経済的にも他のデバイスと同等
か、それよりも優位になるという極めて優れた利点があ
る。

【００５０】次に、請求項４の発明では、請求項３記載
において、前記高抵抗液体２３，２３は、前記表示球体
２２，２２，…の比重よりも小さい比重を有する第１高
抵抗液体２３ａと，前記表示球体の比重よりも大きい比
重を有する第２高抵抗液体２３ｂとからなり、前記表示
球体２２，２２，…の比重は、前記第１高抵抗液体２３
ａの比重と前記第２高抵抗液体２３ｂの比重との略中間
程度の値としてなる球体回転表示装置としたことによ
り、まず、前記第１高抵抗液体２３ａ＜前記表示球体２
２，２２，…＜前記第２高抵抗液体２３ｂという条件を
前記マイクロカプセル２１，２１，…内で成立させるこ
とができる。すると、前記表示球体２２，２２，…と２
種類の高抵抗液体２３ａ，２３ｂの合計３つの物質がバ
ランスよく比重配分されていることになる。したがっ
て、前記表示球体２２，２２，…は、前記２種類の高抵
抗液体２３の内部に確実に浮遊配置されることになる。

【００５１】そして、前記表示球体２２，２２，…の比
重が、前記第１高抵抗液体２３ａの比重と前記第２高抵
抗液体２３ｂの比重との略中間値となるような材料に
て、前記表示球体２２，２２，…を形成することによ
り、前記表示球体２２，２２，…と２種類の高抵抗液体
２３ａ，２３ｂの合計３つの物質が更にバランスよく比
重配分されていることになる。したがって、前記表示球
体２２，２２，…は、前記マイクロカプセル２１，２
１，…内において、前記２種類の高抵抗液体２３の内部
に、より確実に浮遊配置されることになる。

【００５２】その結果、請求項１及び３の発明による画
期的な効果に加え、前記表示球体２２，２２，…が前記
空洞部２０，２０，…の内壁面から受ける摩擦は、より
小さくなる（又は皆無になる）。これにより、僅かな電
界強度の変化で、前記表示球体２２，２２，…の回転
を、より精度よく、より滑らかに制御できる。そのた
め、前記表示球体２２，２２，…を回転制御するための
駆動電圧が、更に大幅に低減できるという極めて優れた
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の球体回転表示装置の構成概略
図（Ｂ）は本発明の第１実施形態に係る要部拡大図（Ｃ）は本発明の第２実施形態に係る要部拡大図

【図２】（Ａ）は本発明の第１実施形態に適用される表
示球体の拡大正面図（Ｂ）は（Ａ）の表示球体を空洞部内に内包するときの
状態図（Ｃ）は（Ａ）の表示球体を空洞部内に内包したときの
状態図

【図３】（Ａ）は本発明に第２実施形態に適用される表
示球体の拡大正面図（Ｂ）は（Ａ）の表示球体をマイクロカプセル内に内包
するときの状態図（Ｃ）は（Ａ）の表示球体入りマイクロカプセルを空洞
部内に内包したときの状態図

【図４】本発明の球体回転表示装置の効果を確認する実
験の構成概略図

【図５】（Ａ）は本発明の球体回転表示装置の効果を確
認する実験結果表（Ｂ）は本発明の球体回転表示装置の効果を確認する実
験結果を示すグラフ

【図６】（Ａ）は本発明の球体回転表示装置の効果を確
認する実験結果表（Ｂ）は本発明の球体回転表示装置の効果を確認する実
験結果の説明図

【図７】本発明の球体回転表示装置の効果を確認する実
験結果を示すグラフ

【図８】本発明の球体回転表示装置の応答時間に係る実
験結果を示すグラフ

【図９】（Ａ）は従来の球体回転表示装置の表示面側の
一部外観図（Ｂ）は従来の球体回転表示装置の構成概略図

【符号の説明】

２０…空洞部２１…マイクロカプセル２２…表示球体２３…高抵抗液体２３ａ…第１高抵抗液体２３ｂ…第２高抵抗液体Ｄ…シート材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋恭介東京都渋谷区富ヶ谷２丁目28番４号学校法人東海大学内Ｆターム(参考） 5C094 AA24 AA43 BA09 BA76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性物質にて充填され，且つ該絶縁性
物質中に空洞部が設けられたシート材と、前記空洞部内
に封入され，且つ略半球面が着色された表示球体とを備
え、前記シート材に加えられる外部電界によって前記表
示球体の回転角度が制御される球体回転表示装置におい
て、前記空洞部は、比重の相異なる２種類の高抵抗液体
にて充填されてなることを特徴とする球体回転表示装
置。
【請求項２】請求項１記載において、前記高抵抗液体
は、前記表示球体の比重よりも小さい比重を有する第１
高抵抗液体と，前記表示球体の比重よりも大きい比重を
有する第２高抵抗液体とからなり、前記表示球体の比重
は、前記第１高抵抗液体の比重と前記第２高抵抗液体の
比重との略中間程度の値としてなることを特徴とする球
体回転表示装置。
【請求項３】絶縁性物質にて充填され，且つ該絶縁性
物質中に空洞部が設けられたシート材と、前記空洞部内
に封入され，且つ略半球面が着色された表示球体とを備
え、前記シート材に加えられる外部電界によって前記表
示球体の回転角度が制御される球体回転表示装置におい
て、前記空洞部内に、比重の相異なる２種類の高抵抗液
体と，該高抵抗液体中に浮遊配置される前記表示球体と
を内包する絶縁性材料の薄膜からなるマイクロカプセル
を設けたことを特徴とする球体回転表示装置。
【請求項４】請求項３記載において、前記高抵抗液体
は、前記表示球体の比重よりも小さい比重を有する第１
高抵抗液体と，前記表示球体の比重よりも大きい比重を
有する第２高抵抗液体とからなり、前記表示球体の比重
は、前記第１高抵抗液体の比重と前記第２高抵抗液体の
比重との略中間程度の値としてなることを特徴とする球
体回転表示装置。