JP2005115245A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気浸透液の浸透現象を利用した表示装置において、より高いコントラストで表示を行うようにする。
【解決手段】 透明多孔質層１１を第１のスペーサー２０および空間１４を介して有色多孔質層１０上に積層し、透明基板１２をスペーサー２１を介して透明多孔質層１１上に積層し、電位差付与部３５により、表電極３１ａと裏電極３１ｂの間に電位差を付与して電気浸透液Ｌ１に電気力を作用させて、電気浸透液Ｌ１を有色多孔質層１０と透明多孔質層１１との間で移動させ、透明多孔質層１１へ電気浸透液Ｌ１が浸透しているときに透明多孔質層１１が透明となり透明多孔質層１１および空間１４を通して有色多孔質層１０が表示され、透明多孔質層１１から電気浸透液Ｌ１が排出されているときに透明多孔質層１１が不透明となり透明多孔質層１１が表示されるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は表示装置に関し、詳しくは、電気浸透液の浸透現象を利用した表示装置に関するものである。

従来より、電位差を与えた多孔質体へ電気浸透液が浸透する電気浸透現象を利用して、上記多孔質体に入射した光が反射、屈折あるいは散乱する状態等を変化させて表示を行う表示装置が知られている。このような表示装置として、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、電気浸透液が内部の孔に浸透可能で着色された多孔質層１０１の表裏両面のそれぞれに、透明な表電極１０２と裏電極１０３とを配置した表示装置が知られている（特許文献１参照）。この表示装置は、上記電極間に裏電極１０３側が負となる電位差を与えてこの多孔質層１０１の厚さ方向に電界を形成して、裏電極１０３側に電気浸透液Ｌ５を集中して浸透させ、多孔質層１０１内において表示面である表電極１０２側に空孔を生じさせることにより、多孔質層１０１の表電極１０２側表面付近において光Ｌｅを散乱させて白色表示を行ったり（図８（ａ）参照）、電界の形成を停止して、毛管現象により多孔質層１０１の全体に電気浸透液Ｌ５を浸透させることにより、多孔質層１０１の表電極１０２側表面において光Ｌｅを反射させて多孔質層１０１に着色された色の表示を行うものである（図８（ｂ）参照）。
特開昭５５−７０８２０号公報

しかしながら、上記表示装置は、１枚の多孔質層１０１を利用し、この多孔質層１０１内でのみ電気浸透液Ｌ５を移動させて、多孔質層１０１の表電極１０２側表面付近の光の反射あるいは散乱の状態を変化させることにより表示を行っているため、電気浸透液Ｌ５の移動が十分ではなく、また、状態の変化が小さいために表示のコントラストが低いという欠点がある。

また、上記表示装置では、電圧非印加時には多孔質層１０１の色が表示されてしまうが、例えば電子ペーパー等に応用する場合等では、電圧非印加時には白色表示されることが好ましい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上記問題を解消した表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明の表示装置は、電気浸透液と、電気浸透液が内部の孔に浸透可能な、有色材料からなる有色多孔質層と、有色多孔質層上に少なくとも一部に空間を介在させた状態で積層された、電気浸透液が内部の孔に浸透可能な、透明材料からなる透明多孔質層と、電気浸透液に電気力を作用させて、有色多孔質層に浸透している電気浸透液を透明多孔質層へ浸透させる、あるいは、透明多孔質層に浸透している電気浸透液を排出して有色多孔質層へ浸透させる浸透液移動手段とを備え、透明多孔質層へ電気浸透液が浸透しているときに透明多孔質層が透明となりこの透明多孔質層および上記空間を通して有色多孔質層が表示され、透明多孔質層から電気浸透液が排出されているときに透明多孔質層が不透明となりこの透明多孔質層が表示されるようにしたことを特徴とするものである。

上記において電気浸透液とは、電界の影響を受けて移動する性質を有する液体を意味する。

また、有色材料からなる有色多孔質層とは、無色透明以外のものを意味し、色相のある色を持つものに限らず、黒やグレー等の色相のない色を持つものであってもよい。また、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、この有色多孔質層は着色されたものであってもよいし、有色多孔質層を構成する材料自体が上記のような色を持つものであってもよい。

また、透明材料からなる透明多孔質層とは、透明であれば無色に限らず有色（色相のある色に限らず、黒やグレー等の色相のない色も含む）のものであってもよい。なお、有色のものとする場合には、透明多孔質層は着色されたものであってもよいし、透明多孔質層を構成する材料自体が上記のような色を持つものであってもよい。

また、少なくとも一部に空間を介在させた状態とは、有色多孔質層と透明多孔質層とが全く接触しておらず、両者の間に全て空間を介在させた状態であってもよいし、両者が一部接触しており、一部に空間を介在させた状態であってもよい。

また、有色多孔質層が表示されるとは、透明多孔質層および上記空間を通して有色多孔質層が目視可能となることを意味する。

本発明による表示装置において、透明多孔質層は、有色多孔質層上に一部が接触した状態で積層されていてもよい。

また、透明多孔質層の表示面は、透明多孔質層に電気浸透液が浸透しているときの電気浸透液の液面に対して傾斜していてもよい。

上記のように透明多孔質層の表示面を傾斜させるには、透明多孔質層上に積層された透明基板をさらに備え、透明多孔質層を、第１のスペーサーを介して有色多孔質層上に積層し、透明基板を、積層方向に直交する面内において第１のスペーサーとは互いに異なる位置に存在する第２のスペーサーを介して透明多孔質層上に積層し、透明多孔質層を、第１のスペーサーおよび第２のスペーサーで挟んで傾斜させればよい。このとき、第１のスペーサーおよび／または第２のスペーサーの前記積層方向の高さは、１μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。

また、有色多孔質層は、有色多孔質層中の積層方向に直交する面内における互いに異なる位置に互いに異なる色を有するものとしてもよい。なお、互いに異なる色として、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の組み合わせ、もしくはレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の組み合わせとすることにより、カラー表示を行うことができるようになる。

また、有色多孔質層および／または透明多孔質層は、ニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース、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、ポリスルフォン、ガラス、あるいはアルミナからなるものとしてもよいし、セルロース系材料、樹脂材料、磁器材料、およびガラス材料のうちのいずれか２つ以上を組み合わせた混合物からなるものとしてもよい。

また、有色多孔質層の毛管力は、透明多孔質層の毛管力より大きいことが好ましい。

また、有色多孔質層の孔の孔径および／または透明多孔質層の孔の孔径は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。なお、上記孔径が０．１μｍ以上、１０μｍ以下であるとは、必ずしも有色多孔質層および透明多孔質層における全ての孔の孔径が０．１μｍ以上、１０μｍ以下である場合に限らず、有色多孔質層および透明多孔質層のそれぞれにおいて全ての孔のうちの９０％以上の孔の孔径が０．１μｍ以上、１０μｍ以下であればよい。

また、透明多孔質層の厚さは、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましく、有色多孔質層の厚さは、透明多孔質層の厚さ以上であることが好ましい。

また、浸透液移動手段は、有色多孔質層の下面に配置された第１の電極と、透明多孔質層の上面、透明多孔質層の下面または有色多孔質層の上面に配置された第２の電極と、第１の電極および第２の電極間に電位差を与える電位差付与部とからなるものとしてもよい。このとき、第１の電極および第２の電極は、互いに傾斜して配置（非平行配置）してもよい。なお、第２の電極は透明である必要があり、また、第２の電極を、透明多孔質層の下面または有色多孔質層の上面に配置する場合には、電気浸透液の通過が可能となるように配置する必要がある。

また、浸透液移動手段は、積層方向に直交する面内における互いに異なる位置に存在する電気浸透液に対して積層方向に互いに異なる大きさの電気力を作用させることが可能なものとしてもよい。

本発明の表示装置によれば、電気浸透液と、電気浸透液が内部の孔に浸透可能な、有色材料からなる有色多孔質層と、有色多孔質層上に少なくとも一部に空間を介在させた状態で積層された、電気浸透液が内部の孔に浸透可能な、透明材料からなる透明多孔質層と、電気浸透液に電気力を作用させて、有色多孔質層に浸透している電気浸透液を透明多孔質層へ浸透させる、あるいは、透明多孔質層に浸透している電気浸透液を排出して有色多孔質層へ浸透させる浸透液移動手段とを備え、透明多孔質層へ電気浸透液が浸透しているときに透明多孔質層が透明となりこの透明多孔質層および上記空間を通して有色多孔質層が表示され、透明多孔質層から電気浸透液が排出されているときに透明多孔質層が不透明となりこの透明多孔質層が表示されるようにしているため、有色多孔質層および透明多孔質層の２枚の多孔質層間で電気浸透液を移動させることにより、状態の変化を従来に比して増大させることができ、表示のコントラストを高めることができる。また、透明多孔質層を表示する際に有色多孔質層との間に空間が介在することによって有色多孔質層の色の影響を受けにくくなるので、さらに表示のコントラストを高めることができる。また、このような空間を介在させて、透明多孔質層と有色多孔質層との間の接触部分を無くす、もしくは接触部分の面積を狭くすることにより、電気浸透液に電気力を作用させていない状態において、透明多孔質層と有色多孔質層との間の接触部分から勝手に移動する電気浸透液の量を少なくすることができるため、表示の変化の制御をより精確に行うことが可能となる。

また、電気力を作用させていない状態、すなわち電圧非印加時に、電気浸透液を透明多孔質層から排出されるように構成すれば、電圧非印加時に透明多孔質層が表示されるため、透明多孔質層を無色透明のものとすることによって、電圧非印加時に白色表示（透明多孔質層の表示面側近傍において光が散乱された状態）を行うことができるので、例えば電子ペーパー等に応用する場合等に好適である。

上記の表示装置において、透明多孔質層を、有色多孔質層上に一部が接触した状態で積層するか、透明多孔質層の表示面を、透明多孔質層に電気浸透液が浸透しているときの電気浸透液の液面に対して傾斜させることにより、表示面の同一の電気力を作用させている所定の範囲内において、透明多孔質層を表示している領域と有色多孔質層を表示している領域とを混在させる、すなわち面積階調を起こすことが可能となるため、表示の状態を多様に変化させることができる。

このとき、透明多孔質層上に積層された透明基板をさらに備え、透明多孔質層を、第１のスペーサーを介して有色多孔質層上に積層し、透明基板を、積層方向に直交する面内において第１のスペーサーとは互いに異なる位置に存在する第２のスペーサーを介して透明多孔質層上に積層し、透明多孔質層を、第１のスペーサーおよび第２のスペーサーで挟んで傾斜させることによって、透明多孔質層の表示面を容易に傾斜させることができる。

なお、表示面の傾斜が大きすぎると視認性が低下し、傾斜が小さすぎると有色多孔質層と透明多孔質層との間の空間が狭くなるのでコントラストが低下する。そのため、第１のスペーサーおよび／または第２のスペーサーの前記積層方向の高さを、１μｍ以上、２００μｍ以下とすることにより、傾斜角度を最適なものとすることができる。

また、有色多孔質層を、有色多孔質層中の積層方向に直交する面内における互いに異なる位置に互いに異なる色を有するものとすることにより、カラー表示を行うことができるようになる。

また、有色多孔質層および／または透明多孔質層を、ニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース、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、ポリスルフォン、ガラス、あるいはアルミナからなるものとするか、セルロース系材料、樹脂材料、磁器材料、およびガラス材料のうちのいずれか２つ以上を組み合わせた混合物からなるものとすることにより、有色多孔質層および／または透明多孔質層をより容易に形成することができる。

また、有色多孔質層の毛管力を透明多孔質層の毛管力より大きくすれば、浸透液移動手段により電気浸透液に電気力を作用させていないときに、透明多孔質層から電気浸透液が排出され有色多孔質層に上記電気浸透液が浸透している状態となり不透明となった透明多孔質層を表示させる状態をデフォルトの状態にすることができる。

本発明による表示装置において、有色多孔質層の孔の孔径および／または透明多孔質層の孔の孔径を０．１μｍ以下にすると、有色多孔質層および／または透明多孔質層の毛管力が強くなりすぎて、電気浸透液の移動に大きな電圧が必要になってくる。また、有色多孔質層の孔の孔径および／または透明多孔質層の孔の孔径を１０μｍ以上にすると、有色多孔質層および／または透明多孔質層の毛管力が弱くなりすぎ、また、透明多孔質層の表示面において光散乱を利用して表示する場合に光散乱が弱くなってしまうため、効果的に表示することができない。そのため、有色多孔質層の孔の孔径および／または透明多孔質層の孔の孔径を、０．１μｍ以上、１０μｍ以下とすることにより、有色多孔質層および／または透明多孔質層の特性を良好なものとすることができる。

また、透明多孔質層の厚さを１０μｍ以下にすると、光が透明多孔質層を透過してしまい、電気浸透液の移動による表示の変化を効果的に表示することができず、透明多孔質層の厚さを２００μｍ以上にすると、電気浸透液の移動に大きな電圧が必要になり、また、電気浸透液の移動に時間がかかるため、表示のレスポンスが低下する。そのため、透明多孔質層の厚さを、１０μｍ以上、２００μｍ以下とすることにより、透明多孔質層の特性を良好なものとすることができる。さらに、有色多孔質層の厚さを、透明多孔質層の厚さ以上とすることにより、有色多孔質層から透明多孔質層の全領域に浸透させることが可能な量の電気浸透液を供給することができる。

また、浸透液移動手段を、有色多孔質層の下面に配置された第１の電極と、透明多孔質層の上面、透明多孔質層の下面または有色多孔質層の上面に配置された第２の電極と、第１の電極および第２の電極間に電位差を与える電位差付与部とからなるものとすれば、より確実に電気浸透液に電気力を作用させることができる。このとき、第１の電極および第２の電極を、互いに傾斜させて非平行状態で配置することによって、表示面の同一の電気力を作用させている所定の範囲内において、透明多孔質層を表示している領域と有色多孔質層を表示している領域とを混在させる、すなわち面積階調を起こすことが可能となるため、表示の状態を多様に変化させることができる。

また、浸透液移動手段を、積層方向に直交する面内における互いに異なる位置に存在する電気浸透液に対して厚さ方向に互いに異なる大きさの電気力を作用させることが可能なものとすることにより、表示面において、１次元もしくは２次元の画像を表示することができる。

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は本発明の第１の実施の形態による表示装置の概略構成を示す斜視図、図２は電気浸透液に電気力を作用させるための構成を示す斜視図、図３は電気浸透液に電気力を作用させるための他の構成を示す図であり、図３（ａ）は電気力を作用させるための概略構成を示す斜視図、図３（ｂ）は電気力を作用させるためのより詳しい構造を示す斜視図、図３（ｃ）は上記電気力を作用させるための回路構成を示す図である。図４は上記表示装置によって表示を行う様子を示す側面図であり、図４（ａ）は初期状態または白色を表示する状態を示す図、図４（ｂ）は黒色を表示する状態を示す図、図４（ｃ）はグレーを表示する状態を示す図である。

本発明の第１の実施の形態による表示装置１は、電気浸透性を有する電気浸透液Ｌ１と、電気浸透液Ｌ１が内部の孔に浸透可能な、黒色の有色多孔質層１０と、電気浸透液Ｌ１が内部の孔に浸透可能な、無色透明の透明多孔質層１１と、透明基板１２と、電気浸透液Ｌ１に電気力を作用させて、有色多孔質層１０に浸透している電気浸透液Ｌ１を透明多孔質層１１へ浸透させる、あるいは、透明多孔質層１１に浸透している電気浸透液Ｌ１を排出して有色多孔質層１０へ浸透させる浸透液移動手段３０とを備え、透明多孔質層１１は、第１のスペーサー２０および空間１４を介して有色多孔質層１０上に積層されており、透明基板１２は、スペーサー２０と積層方向（図１中Ｚ方向）に直交する面内における互いに異なる位置に存在するスペーサー２１を介して透明多孔質層１１上に積層されており、透明多孔質層１１は、スペーサー２０およびスペーサー２１に挟まれて傾斜している。

この表示装置１は、透明多孔質層１１へ電気浸透液Ｌ１が浸透しているときに透明多孔質層１１が透明となり透明多孔質層１１および空間１４を通して有色多孔質層１０が表示され、つまり有色多孔質層１０の色である黒色が表示され、透明多孔質層１１から電気浸透液Ｌ１が排出されているときに透明多孔質層１１が不透明となり透明多孔質層１１が表示され、つまり無色透明な透明多孔質層１１で照明光Ｌａが散乱されて白色が表示されるものであり、上記表示装置１の透明多孔質層１１の側から照明光Ｌａの照射を受けて上記表示が行われ、照明光Ｌａの照射される側が表示面となる。

浸透液移動手段３０は、透明多孔質層１１の上面に配置された表電極３１ａと、有色多孔質層１０の下面に配置された裏電極３１ｂと、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に電位差を与える電位差付与部３５とからなり、有色多孔質層１０および透明多孔質層１１の積層方向へ電界を形成して電気浸透液Ｌ１に電気力を作用させる。

透明多孔質層１１の上面に配置された直線状に延びる複数の表電極３１ａ、および有色多孔質層１０の下面に配置された直線状に延びる複数の裏電極３１ｂは、有色多孔質層１０および透明多孔質層１１を間に挟んで上記直線状に延びる方向が互いに直交するように格子状に配置されており、表電極３１ａおよび裏電極３１ｂは板状の表電極部３０ａおよび裏電極部３０ｂのそれぞれに配設されている（図２参照）。

なお、表電極３１ａは、透明多孔質層１１の上面以外にも、透明多孔質層１１の下面もしくは有色多孔質層１０の上面に配置してもよい。

上記各電極には、例えば、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２（ＩＴＯ）あるいはＺｎＯなどの透明材料からなる電極を採用することができる。また、裏電極３１ｂには、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｇ、あるいは黒鉛などの不透明材料からなる電極を採用することができる。上記電極は、例えば薄膜形成法、より具体的にはスパッタリング等によって形成することができ、上記薄膜形成法では、例えば、電極を直接有色多孔質層１０や透明多孔質層１１に形成する場合、有色多孔質層１０や透明多孔質層１１の孔を塞ぐことなく、電気浸透液Ｌ１の通過が可能となるように各表面に電極を形成することができる。

浸透液移動手段３０は、層方向（図中矢印ＸＹ平面方向）に広がる領域における互いに異なる位置に存在する電気浸透液Ｌ１に対して積層方向（図中矢印Ｚ方向）に互いに異なる大きさの電気力を作用させることが可能であり、この浸透液移動手段３０には、格子状に配置された表電極３１ａおよび裏電極３１ｂを介して互いに異なる位置に存在する電気浸透液Ｌ１に対して互いに異なる大きさの電気力を作用させるパッシブ駆動方式が採用されている。上記積層方向に直交する面内における互いに異なる位置は、表電極３１ａと裏電極３１ｂとが格子状に交差している位置であり、例えば、図１中の位置（１，１）、位置（２，１）、位置（３，１）、位置（１，２）、位置（２，２）、位置（３，２）等で示される位置である。

なお、上記浸透液移動手段には上記駆動方式とは異なる方式を採用することもでき、例えば、図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、透明多孔質層１１の一面か有色多孔質層１０の上面（もしくは有色多孔質層１０の下面）に、マトリクス状に配置された、それぞれが薄膜トランジスタ３４（ＴＦＴトランジスタ）に接続された多数の電極３３を有する電極部３２を配置し、有色多孔質層１０の下面（もしくは透明多孔質層１１の一面か有色多孔質層１０の上面）を接地して、各薄膜トランジスタ３４の駆動により各電極３３を介して互いに異なる位置に存在する電気浸透液Ｌ１に対して互いに異なる電気力を作用させるアクティブ駆動方式を採用することもできる。

上記のような浸透液移動手段の採用により、表示装置の表示面の任意の位置に有色多孔質層１０や透明多孔質層１１を表示させることができ、この装置により、例えば、文字、図形等の静止画像や動画像を表示することができる。

上記電気浸透液Ｌ１としては、例えば、屈折率１．５１のジメチルトリフェニルトリメトルキシシロキサン等を用いることができる（特開昭６０−６９２８および特開平５−２４６０２１参照）。

透明多孔質層１１には、透明樹脂材料から成るマイクロポーラスメンブレンフィルタを用いることが好ましく、上記透明樹脂材料を構成する主要な材料としては、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、ポリスルフォン等を採用することができる。その他、例えば、セルロース系材料であるニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロースを採用したり、アルミナ等の磁器材料やガラス等を採用することができ、さらには、樹脂材料、セルロース系材料、ガラス材料、磁器材料のうちのいずれか２つ以上を組み合わせた混合物を採用することもできる。なお、有色多孔質層１０に対しても上記と同様の材料を適用してもよい。

なお、ここでは透明多孔質層１１は無色透明とするが、透明であれば着色されたものを採用してもよい。

また、上記透明多孔質層１１の材料の屈折率は電気浸透液Ｌ１の屈折率に近いことが望ましい。すなわち、両者の屈折率が近いと透明多孔質層１１に電気浸透液Ｌ１が浸透しているときにこの透明多孔質層１１を通る光の散乱等を少なくすることができ、上記電気浸透液Ｌ１が浸透している透明多孔質層１１の透明性を高めることができる。

有色多孔質層１０にも、上記透明多孔質層１１と同様の材料を用いることができ、さらに有色多孔質層１０は黒色に着色されており、この着色には、例えば染料インク、あるいはブラックカーボン等を用いることができる。この有色多孔質層１０は、浸透液移動手段３０による電気浸透液Ｌ１への電気力の作用により、透明多孔質層１１へ電気浸透液Ｌ１が浸透するときにこの有色多孔質層１０に浸透している電気浸透液Ｌ１を透明多孔質層１１に供給し、透明多孔質層１１から電気浸透液Ｌ１が排出されるときに透明多孔質層１１から排出された電気浸透液Ｌ１を浸透吸収する。

有色多孔質層１０の毛管力は透明多孔質層１１の毛管力より大きく、上記表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に電位差が与えられていないときには、電気浸透液Ｌ１は毛管力が大きい有色多孔質層１０の側に浸透して安定する。この毛管力は、以下の式で表すことができる。

Ｐ＝（２σｃｏｓθ）／ｒ
ここで、
Ｐ：毛管力（Ｐａ）
σ：表面張力（Ｎ／ｍ）
θ：液体と毛管内壁の接触角（度）
ｒ：毛管の半径（ｍｍ）
なお、上記毛管は、有色多孔質層１０および透明多孔質層１１の孔に対応するものである。ここで、上記のように有色多孔質層１０における毛管力を透明多孔質層１１における毛管力より大きくするには、例えば、有色多孔質層１０と透明多孔質層１１とにおいて、上記「表面張力σ」、および「液体と毛管内壁の接触角θ」が等しく、かつ、透明多孔質層１１中の各孔の孔径が均一であり、有色多孔質層１０中の各孔の孔径も均一である場合には、透明多孔質層１１における上記孔径より有色多孔質層１０の上記孔径を小さくればよい。

なお、上記透明多孔質層１１の孔の孔径、および有色多孔質層１０の孔の孔径は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。なぜなら、孔径が小さくなると毛管力が大きくなって電気浸透液を移動させるときの抵抗が大きくなるため、上記電位差付与部３５が上記電極間に電位差を与えるための消費電力が大きくなり、一方、孔径が大きくなると、透明多孔質層１１から電気浸透液を排出してこの透明多孔質層１１を不透明としたときに、この透明多孔質層での光の散乱が少なくなって表示の輝度が低下するからである。

また、透明多孔質層１１の厚さは、１０μｍ以上、２００μｍ以下とすることが好ましい。なぜなら、厚さが薄くなると、透明多孔質層１１から電気浸透液が排出されている場合においても光が透明多孔質層１１を透過してしまいこの透明多孔質層１１の表示を正確に行うことが難しくなり、厚さが２００μｍより厚くなると透明多孔質層１１内を移動（浸透あるいは排出）させるときの電気浸透液の量が多くなりこの電気浸透液の移動に要する時間が長くなるからである。

さらに、有色多孔質層１０の厚さは、透明多孔質層１１の厚さ以上とすることが好ましい。なぜなら、有色多孔質層１０から透明多孔質層１１の全領域に浸透させることが可能な量の電気浸透液を供給することができるからである。

次に、上記第１の実施の形態の表示装置の作用について説明する。

電位差付与部３５が透明多孔質層１１および有色多孔質層１０に電位差を付与していない初期状態のときには、図４（ａ）に示すように、毛管力が大きな有色多孔質層１０に電気浸透液Ｌ１が浸透しており、透明多孔質層１１から電気浸透液が排出された状態となっている。この状態で、照明光Ｌａで透明多孔質層１１が照明されると、照明光Ｌａが無色透明な透明多孔質層１１で散乱されて透明多孔質層１１が不透明な白色として表示される。

次に、黒色を表示する場合には、図４（ｂ）に示すように、電位差付与部３５により表電極３１ａと裏電極３１ｂの間に表電極３１ａ側が−となるような電位差を付与する。このような電位差が付与されると、透明多孔質層１１および有色多孔質層１０には積層方向に電界が形成され、透明多孔質層１１および有色多孔質層１０中の電気浸透液Ｌ１への電気力の作用により有色多孔質層１０の電気浸透液Ｌ１が透明多孔質層１１へ浸透して、透明多孔質層１１が透明になる。これにより、照明光Ｌａの照明を受けて、表示面には透明となった透明多孔質層１１および空間１４を通して有色多孔質層１０に対して着色された色である黒色が表示される。

次に、再び表示面を白色に表示する場合には、電位差付与部３５による表電極３１ａと裏電極３１ｂの間への電位差の付与を停止する（電位差を０にする）。電位差の付与の停止により、透明多孔質層１１に浸透していた電気浸透液Ｌ１が毛管力により有色多孔質層１０に浸透し、透明多孔質層１１から電気浸透液が排出されて、上記と同様にこの透明多孔質層１１が白色に表示される（図４（ａ）参照）。

また、グレーを表示する場合には、図４（ｃ）に示すように、電位差付与部３５により表電極３１ａと裏電極３１ｂの間に上記黒色を表示させたときより小さな電位差を付与する。このような電位差が付与されると、透明多孔質層１１および有色多孔質層１０には積層方向に電界が形成され、透明多孔質層１１および有色多孔質層１０中の電気浸透液Ｌ１への電気力の作用により電気浸透液Ｌ１が透明多孔質層１１側へ移動させられるが、透明多孔質層１１が有色多孔質層１０、すなわち電気浸透液Ｌ１の液面に対して傾斜しているため、有色多孔質層１０中から排出された電気浸透液Ｌ１は、透明多孔質層１１と接触した部分から徐々に透明多孔質層１１へ浸透して拡散し、電気浸透液Ｌ１が透明多孔質層１１へ浸透する力と電気浸透液Ｌ１が毛管力により有色多孔質層１０に浸透する力とが均衡したところで電気浸透液Ｌ１の有色多孔質層１０から透明多孔質層１１への浸透が停止する。このとき、透明多孔質層１１に浸透している電気浸透液Ｌ１の量は、透明多孔質層１１内の全領域に浸透する程の量ではないため、有色多孔質層１０中から排出された電気浸透液Ｌ１が透明多孔質層１１と最初に接触した部分を中心として、その周囲に行くほど電気浸透液Ｌ１の濃度が薄くなる面積階調が生じる。

これにより、照明光Ｌａの照明を受けて、表示面には、透明多孔質層１１において電気浸透液Ｌ１が浸透しきって透明となっている部分では黒色、電気浸透液Ｌ１が浸透せず不透明となっている部分では白書、その中間の部分では浸透している電気浸透液Ｌ１の量に応じた濃度のグレーが表示されるため、全体の色が混色されてグレーが表示される。

このように、電位差付与部３５による上記電位差の付与により表示装置１の表示を様々に変更することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態による表示装置について説明する。図５は本実施の形態の表示装置を示す側面図である。

本実施の形態の表示装置２は、第１の実施の形態の表示装置１において、カラー表示が可能となるように改良したものであり、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、有色多孔質層１０′は、積層方向に直交する面内における互いに異なる位置である位置（１）、位置（２）、位置（３）に対して互いに異なる色、すなわち、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）が着色されている。上記積層方向に直交する面内における互いに異なる位置（１）、位置（２）、位置（３）は、電位差付与部３５が、電気浸透液Ｌ１に対して互いに異なる電気力を作用させることが可能な位置である。その他の構成は上記表示装置１と同様であり、以下の説明において上記表示装置１と同様の構成については同じ符号を使用し説明を省略する。

次に、上記表示装置２の作用について説明する。

電位差付与部３５が表電極３１ａと裏電極３１ｂの間に電位差を付与していない初期状態のときには、図５（ａ）に示すように、有色多孔質層１０′に電気浸透液Ｌ１が浸透しており、透明多孔質層１１から電気浸透液が排出されている。この状態で、照明光Ｌａで照明されて透明多孔質層１１が表示されるとこの透明多孔質層１１が白色に表示される。

次に、例えば、レッド（Ｒ）とブルー（Ｂ）とを表示する場合には、図５（ｂ）に示すように、電位差付与部３５によりレッド（Ｒ）とブルー（Ｂ）の対応位置である位置（１）、位置（３）において表電極３１ａと裏電極３１ｂの間に電位差を付与する。上記電位差の付与により位置（１）、位置（３）において積層方向に電界が形成され、電気浸透液Ｌ１へ電気力が作用して位置（１）、位置（３）における有色多孔質層１０′に存在する電気浸透液Ｌ１が透明多孔質層１１へ浸透して、位置（１）、位置（３）における透明多孔質層１１が透明になりこの透明多孔質層１１を通して位置（１）、位置（３）における有色多孔質層１０′、すなわちレッド（Ｒ）とブルー（Ｂ）で着色された有色多孔質層１０′が表示される。ここで、グリーン（Ｇ）の対応位置である位置（２）においては表電極３１ａと裏電極３１ｂの間に電位差が付与されていないので白く表示されたままである。

次に、再び上記位置（１）、位置（３）に白色を表示する場合には、電位差付与部３５による位置（１）、位置（３）に対応する位置における電極３１ａと裏電極３１ｂの間の電位差を０にする。これにより、透明多孔質層１１に浸透していた電気浸透液Ｌ１が毛管力により有色多孔質層１０に浸透吸収され、透明多孔質層１１から電気浸透液が排出されて、上記位置（１）、位置（３）が白色に表示される（図５（ａ）参照）。

なお、上記表示装置２をさらに改良し、透明多孔質層１１および有色多孔質層１０における各位置（１）、位置（２）、位置（３）を個別に仕切る積層方向に延びる隔壁（不図示）を設け、これらの隔壁で電気浸透液Ｌ１の通過を禁止することにより、各位置毎の透明多孔質層１１への電気浸透液Ｌ１の浸透および透明多孔質層１１からの電気浸透液Ｌ１の排出が行われる領域がより明確になり、各領域毎の輪郭をより強調した表示を行うこともできる。

なお、上記実施の形態においては、透明多孔質層への電気浸透液の供給やこの透明多孔質層から排出された電気浸透液の吸収には、有色多孔質層を用いるようにしたが、上記電気浸透液の供給や吸収を行う構成はどのようなものであってもよい。

また、表示面において面積階調を生じさせる態様についても上記に限定されるものではなく、例えば、図６（ａ）に示すように、透明多孔質層１１′の厚さを不均一にして、透明多孔質層１１′の表示面を有色多孔質層１０に対して傾斜させる、すなわち透明多孔質層１１′に電気浸透液Ｌ１が浸透しているときの電気浸透液Ｌ１の液面に対して傾斜させるようにしてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、裏電極３１ｂを表電極３１ａに対して傾斜させて、両電極間に電位差を付与した際に電界強度が不均一となるようにしてもよい。なお、この場合は、表電極３１ａを裏電極３１ｂに対して傾斜させても同様の効果を得ることができる。さらに、図６（ｃ）に示すように、透明多孔質層１１″の厚さを部分的に不均一にして、透明多孔質層１１″の一部を有色多孔質層１０に接触させるようにしてもよい。

本発明による表示装置と従来の表示装置とでコントラスト比の比較を行った。測定にはミノルタ製スペクトロフォトメーターＣＭ−２６００ｄを用いた。図７（ａ）は本発明による表示装置の一態様を示す側面図、図７（ｂ）は本発明による表示装置の上記と異なる態様を示す側面図、図７（ｃ）は従来の表示装置を示す側面図である。

図７（ａ）に示す本発明による表示装置３は、有色多孔質層１０と透明多孔質層１１との間にスペーサー２０を設けて空間１４ａを介在させ、有色多孔質層１０と透明多孔質層１１とが全く接触しないようにしたものである。

有色多孔質層１０としては、厚さ８０μｍ、平均孔径０．３μｍ、屈折率１．５１の黒色インクにて着色したマイクロポーラスニトロセルロースを用いた。さらに有色多孔質層１０の下面にスパッタ法にて高さ２００ｎｍのアルミニウム製の裏電極３１ｂを形成し、有色多孔質層１０の上面にスクリーン印刷法にて高さ５０μｍのスペーサー２０を形成した。

透明多孔質層１１としては、厚さ５０μｍ、平均孔径１μｍ、屈折率１．５１のマイクロポーラスニトロセルロースを用いた。さらに透明多孔質層１１の下面にスパッタ法にて高さ２００ｎｍのＩｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２（ＩＴＯ）製の表電極３１ａを形成した。

電気浸透液Ｌ１としては、屈折率１．５１のジメチルトリフェニルトリメトキシシロキサンを用いた。

また、表示装置３の１セルは２００μｍ角とした。

この表示装置３において、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に電圧を印加しない状態での白色表示の際の輝度は８２％であり、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に１００Ｖの電圧を印加した状態での黒色表示の際の輝度は１．４％であり、すなわち、コントラスト比が５８．６のものが得られた。

図７（ｂ）に示す本発明による表示装置４は、有色多孔質層１０と透明多孔質層１１との間にスペーサー２０を設けて空間１４ｂを介在させ、透明多孔質層１１と透明基板１２との間にスペーサー２１を介在させて、有色多孔質層１０に透明多孔質層１１が一部接触するようにしたものである。なお、この表示装置４では、面積階調を生じさせることが可能である。

有色多孔質層１０としては、厚さ８０μｍ、平均孔径０．３μｍ、屈折率１．５１の黒色インクにて着色したマイクロポーラスニトロセルロースを用いた。さらに有色多孔質層１０の下面にスパッタ法にて高さ２００ｎｍのアルミニウム製の裏電極３１ｂを形成し、有色多孔質層１０の上面にスクリーン印刷法にて高さ２０μｍのスペーサー２０を形成した。

透明多孔質層１１としては、厚さ５０μｍ、平均孔径１μｍ、屈折率１．５１のマイクロポーラスニトロセルロースを用いた。さらに透明多孔質層１１の上面にスパッタ法にて高さ２００ｎｍのＩｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２（ＩＴＯ）製の表電極３１ａを形成した。

透明基板１２の下面にスクリーン印刷法にて高さ２０μｍのスペーサー２１を形成した。

電気浸透液Ｌ１としては、屈折率１．５１のジメチルトリフェニルトリメトキシシロキサンを用いた。

また、表示装置４の１セルは２００μｍ角とした。

この表示装置４において、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に電圧を印加しない状態での白色表示の際の輝度は８１．５％であり、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に１００Ｖの電圧を印加した状態での黒色表示の際の輝度は１．５％であり、すなわち、コントラスト比が５４．３のものが得られた。

図７（ｃ）に示す従来の表示装置５は、有色多孔質層１０と透明多孔質層１１とが全面接触したものである。

有色多孔質層１０としては、厚さ８０μｍ、平均孔径０．３μｍ、屈折率１．５１の黒色インクにて着色したマイクロポーラスニトロセルロースを用いた。さらに有色多孔質層１０の下面にスパッタ法にて高さ２００ｎｍのアルミニウム製の裏電極３１ｂを形成し、有色多孔質層１０の上面にスパッタ法にて高さ２００ｎｍのＩｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２（ＩＴＯ）製の表電極３１ａを形成した。

透明多孔質層１１としては、厚さ５０μｍ、平均孔径１μｍ、屈折率１．５１のマイクロポーラスニトロセルロースを用いた。

電気浸透液Ｌ１としては、屈折率１．５１のジメチルトリフェニルトリメトキシシロキサンを用いた。

また、表示装置５の１セルは２００μｍ角とした。

この表示装置５において、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に電圧を印加しない状態での白色表示の際の輝度は２５％であり、表電極３１ａと裏電極３１ｂとの間に１００Ｖの電圧を印加した状態での黒色表示の際の輝度は１．５％であり、すなわち、コントラスト比が１６．７のものが得られた。

以上の結果から、有色多孔質層と透明多孔質層との間に空間を介在させることによって、従来のものと比べて白色表示時の輝度が大幅に向上するため、従来のものに比べてコントラスト比を飛躍的に向上させることができることが分かった。

本発明の第１の実施の形態による表示装置の概略構成を示す斜視図 電気浸透液に電気力を作用させる構成を示す斜視図 電気浸透液に電気力を作用させる他の構成を示す図 表示装置によって表示を行う様子を示す側面図 第２の実施の形態の表示装置を示す側面図 表示装置の種々の態様を示す側面図 本発明による表示装置の一態様を示す側面図（ａ）、本発明による表示装置の図７（ａ）と異なる態様を示す側面図（ｂ）、従来の表示装置を示す側面図（ｃ） 従来の表示装置の概略構成を示す側面図

符号の説明

１〜５ 表示装置
１０ 有色多孔質層
１１ 透明多孔質層
１２ 透明基板
２０ スペーサー
２１ スペーサー
２２ スペーサー
３０ 浸透液移動手段
Ｌ１ 電気浸透液

Claims (15)

1. 電気浸透液と、
   該電気浸透液が内部の孔に浸透可能な、有色材料からなる有色多孔質層と、
   該有色多孔質層上に少なくとも一部に空間を介在させた状態で積層された、前記電気浸透液が内部の孔に浸透可能な、透明材料からなる透明多孔質層と、
   前記電気浸透液に電気力を作用させて、前記有色多孔質層に浸透している前記電気浸透液を前記透明多孔質層へ浸透させる、あるいは、前記透明多孔質層に浸透している前記電気浸透液を排出して前記有色多孔質層へ浸透させる浸透液移動手段とを備え、
   前記透明多孔質層へ前記電気浸透液が浸透しているときに前記透明多孔質層が透明となり該透明多孔質層および前記空間を通して前記有色多孔質層が表示され、前記透明多孔質層から前記電気浸透液が排出されているときに前記透明多孔質層が不透明となり該透明多孔質層が表示されるようにしたことを特徴とする表示装置。
2. 前記透明多孔質層が、前記有色多孔質層上に一部が接触した状態で積層されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記透明多孔質層の表示面が、該透明多孔質層に前記電気浸透液が浸透しているときの該電気浸透液の液面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
4. 前記透明多孔質層上に積層された透明基板をさらに備え、
   前記透明多孔質層が、第１のスペーサーを介して前記有色多孔質層上に積層され、
   前記透明基板が、積層方向に直交する面内において前記第１のスペーサーとは互いに異なる位置に存在する第２のスペーサーを介して前記透明多孔質層上に積層され、
   前記透明多孔質層が、前記第１のスペーサーおよび前記第２のスペーサーに挟まれて傾斜していることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
5. 前記第１のスペーサーおよび／または前記第２のスペーサーの前記積層方向の高さが、１μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記有色多孔質層が、該有色多孔質層中の前記積層方向に直交する面内における互いに異なる位置に互いに異なる色を有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の表示装置。
7. 前記有色多孔質層および／または前記透明多孔質層が、ニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸セルロース、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、ポリスルフォン、ガラス、あるいはアルミナからなるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の表示装置。
8. 前記有色多孔質層および／または前記透明多孔質層が、セルロース系材料、樹脂材料、磁器材料、およびガラス材料のうちのいずれか２つ以上を組み合わせた混合物からなるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の表示装置。
9. 前記有色多孔質層の毛管力が、前記透明多孔質層の毛管力より大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の表示装置。
10. 前記有色多孔質層の孔の孔径および／または前記透明多孔質層の孔の孔径が、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の表示装置。
11. 前記透明多孔質層の厚さが、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の表示装置。
12. 前記有色多孔質層の厚さが、前記透明多孔質層の厚さ以上であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の表示装置。
13. 前記浸透液移動手段が、前記有色多孔質層の下面に配置された第１の電極と、前記透明多孔質層の上面、前記透明多孔質層の下面または前記有色多孔質層の上面に配置された第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極間に電位差を与える電位差付与部とからなるものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の表示装置。
14. 前記第１の電極および前記第２の電極が、互いに傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
15. 前記浸透液移動手段が、前記積層方向に直交する面内における互いに異なる位置に存在する前記電気浸透液に対して前記積層方向に互いに異なる大きさの電気力を作用させることが可能なものであることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の表示装置。

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