JP2005173112A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体中を移動可能な移動板を電界の作用により移動させて表示を行う表示装置において、表示のコントラストを高める。
【解決手段】 区画壁１０で区分され有色液体２０Ｗで満たされている各セル状領域１５ａ、１５ｂ…内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置する有色移動板３０ａ、３０ｂ…の形状を、表示側（図中矢印Ｃ１で示す）から視認可能な各セル状領域１５ａ、１５ｂ…の範囲と、有色移動板３０ａ、３０ｂ…の厚さ方向が上記表示方向に一致したときに表示側から視認可能な上記有色移動板３０ａ、３０ｂ…の範囲とが互いに一致するように定める。有色移動板３０ａ、３０ｂ…に作用させる電界を電界形成手段４１により形成し、有色移動板３０ａ、３０ｂ…を各セル状領域内１５ａ、１５ｂ…において上下方向に移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は表示装置に関し、詳しくは、液体中を移動可能な移動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。

従来より、液体中を移動可能な移動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、反射型の表示装置としては、多数の微粒子を含む液体を内包したマイクロカプセルを２次元状に配列して各マイクロカプセル毎に個別に電界を作用させ、白色を表示するときにはマイクロカプセル中の白色の微粒子を電界の作用により表示側に移動させ、黒色を表示するときにはマイクロカプセル中の黒色の微粒子を電界の作用により表示側に移動させて表示を行うものが知られている（特許文献１参照）。また、他の反射型の表示方式として、例えば、黒色に着色した多数の微粒子を含む白色液体を内包したマイクロカプセルを２次元状に配列して各マイクロカプセル毎に個別に電界を作用させ、黒色を表示するときにはマイクロカプセル中の微粒子を電界の作用により表示側に移動させ、白色を表示するときにはマイクロカプセル中の微粒子に電界を作用させることなくこれらの微粒子をランダムに分散させるものが考えられる。
特開２０００−６６２４７号公報

しかしながら、１画素の表示を多数の微粒子を用いて行なうと、表示のコントラストが低下することがある。すなわち、微粒子間に隙間が生じることがあり、例えば、１画素に対応する上記マイクロカプセルに入射した照明光を多数の微粒子で反射して白色を表示させるときに、微粒子間の隙間に光が吸収されて白色の輝度が低下することがある。また、例えば、上記他の反射型の表示方式のように、マイクロカプセルに入射した照明光を多数の黒色の微粒子で吸収して黒色を表示させるときに、微粒子間の隙間に上記白色の液体が入ってこの白色液体が照明光を反射して黒色がグレーに表示されることがあり、このような場合には、消光比が低下し表示のコントラストが低下してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、表示におけるコントラストを高めることができる表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の表示装置は、表示方向と直交する面内に沿って配設された複数のセル状領域のそれぞれを取り囲む、少なくとも表示側の部分が透明な区画壁と、各セル状領域を満たす透明液体と、各セル状領域内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置された、セル状領域内を移動可能な有色移動板と、有色移動板に作用し、該有色移動板を移動させる電界を形成する電界形成手段とを備え、有色移動板が、該有色移動板の厚さ方向が表示方向に一致している状態で表示側から見たときに、セル状領域の全域を覆う形状を有することを特徴とするものである。

なお、前記「セル状領域の全域を覆う」とは、セル状領域の全域を完全に覆う場合に限らず、表示において十分なコントラストを得ることができる程度に、セル状領域の全域を覆うようにすればよい。

本発明の第２の表示装置は、表示方向と直交する面内に沿って配設された複数のセル状領域のそれぞれを取り囲む、少なくとも表示側の部分が透明な区画壁と、各セル状領域を満たす透明液体と、各セル状領域内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置された、セル状領域内を移動可能な、厚さ方向から見たときの形状が各セル状領域を表示方向から見たときの形状と同一である有色移動板と、有色移動板に作用し、該有色移動板を移動させる電界を形成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。

なお、前記「厚さ方向から見たときの形状が各セル状領域を表示方向から見たときの形状と同一」とは、厚さ方向から見たときの有色移動板の形状とセル状領域を表示方向から見たときの形状とが完全に一致する場合に限らず、表示において十分なコントラストを得ることができる程度に両者の形状が一致していればよい。

前記区画壁は、有色移動板をセル状領域内へ留めることができるように構成されているものであればどのようなものであってもよく、例えば、互いに隣り合うセル状領域の間に形成された区画壁は透明液体を通過させる孔を有するものであってもよい。

前記電界形成手段は、互いに異なる有色移動板に対して互いに異なる方向に向かう電界を作用させるようにしてもよい。

前記表示方向は表示装置の表示面と直交する方向である。

前記区画壁における表示側の部分とは反対側の部分を透明にしてもよい。

前記透明液体として有色液体を用い、かつ、前記電界形成手段を、表示方向に直流電界を形成するとともに、この直流電界が向かう方向を反転させて有色移動板を表示方向に移動させるものとしてもよい。

前記電界形成手段は、表示方向と斜めに交わる方向に直流電界を形成するとともに、この直流電界が向かう方向を反転させて有色移動板を移動させてこの有色移動板の傾きを変化させるものとすることができる。

前記電界形成手段は、互いに交差する２方向に向かう直流電界を形成するとともに、前記２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板の傾きを変化させるものとすることができる。

前記電界形成手段は、互いに交差する２方向に向かう交流電界を形成することができ、前記２方向に向かう各交流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板の傾きを変化させるものとすることができる。

本発明の第１の表示装置によれば、各セル状領域内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置された有色移動板を備え、有色移動板を、該有色移動板の厚さ方向が表示方向に一致している状態で表示側から見たときに、セル状領域の全域を覆う形状を有するものとしたので、セル状領域内に配置された有色移動板を表示させたり、この有色移動板でセル状領域内を通る光を遮断したりするときに生じる光漏れを抑制することができ、この有色移動板の視認性を向上させることができる。これにより、表示におけるコントラストを高めることができる。

本発明第２の表示装置によれば、各セル状領域内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置された、セル状領域内を移動可能な、厚さ方向から見たときの形状が各セル状領域を表示方向から見たときの形状と同一である有色移動板を備えるようにしたので、セル状領域内に配置された有色移動板を表示させたり、この有色移動板でセル状領域内を通る光を遮断したりするときに生じる光漏れを抑制することができ、この有色移動板の視認性を向上させることができる。これにより、表示におけるコントラストを高めることができる。

また、区画壁の背面側の部分を透明にすれば、区画壁の背面側から表示側に照明光を透過させたり遮断したりして表示を行なう透過型の装置として使用することができる。

また、透明液体を有色液体とし、かつ、電界形成手段を、表示方向に直流電界を形成するものとして、上記直流電界が向かう方向を反転させて有色移動板を表示方向に移動させるようにすれば、セル状領域内において有色移動板を表示方向に移動させることができ、有色移動板をセル状領域内の表示側に移動させたときに上記有色移動板を表示させ、有色移動板をセル状領域内の表示側とは反対側（以後、背面側という）に移動させたときに上記有色液体を表示させることができる。

電界形成手段を、互いに交差する２方向に向かう直流電界を形成するものとし、上記２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板の傾きを変化させたり、あるいは、この電界形成手段を、互いに交差する２方向に向かう交流電界を形成するものとし、上記２方向に向かう各交流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板の傾きを変化させるようにすれば、有色移動板の傾きを所望の傾きとなるようにより正確に定めることができるので、例えば、反射型の表示装置として使用する場合には、有色移動板を表示させる範囲を変更して表示の輝度を任意に変化させることができ、また、例えば、区画壁の背面側の部分を透明にして、透過型の表示装置として使用する場合には、上記セル状領域内を通る照明光の一部分を有色移動板で遮断し、上記セル状領域内を通る照明光の光量を変えて表示の輝度を任意に変化させることができる。これにより、中間階調の表示を行うことができる。

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は上記表示装置を上記図１中の矢印Ｆ方向から見た断面図である。

図示の第１の実施の形態による表示装置１０１は、表示方向（図中矢印Ｚ方向）と直交する面に沿って配設された複数のセル状領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…（以後、複数のセル状領域１５ａ、１５ｂ…をまとめてセル状領域１５ともいう）のそれぞれを取り囲む、区画壁１０と、各セル状領域１５を満たす透明液体２０Ｗと、各セル状領域１５内に各セル状領域１５毎に１枚ずつ配置された、各セル状領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…内を移動可能な有色移動板３０ａ、３０ｂ、…（以後、有色移動板３０ａ、３０ｂ、…をまとめて有色移動板３０ともいう）と、有色移動板３０に作用しこの有色移動板３０を移動させる電界を形成する電界形成手段４１とを備えている。

有色移動板３０は、上記有色移動板３０の厚さ方向が表示方向に一致している状態で表示側（図中矢印Ｃ１で示す）から見たときに、セル状領域１５の略全域を覆う形状を有する。なお、有色移動板３０は、セル状領域１５の全域の９０％以上を覆うものであることが望ましい。

また、有色移動板３０は、この有色移動板３０を厚さ方向から見たときの形状がセル状領域を表示方向から見たときの形状と略同一になるものとしてもよい。なお、有色移動板３０を厚さ方向から見たときの形状に対して、セル状領域を表示方向から見たときの形状の９０％以上の部分が重なるようにすることが望ましい。

各セル状領域１５を満たす透明液体２０Ｗには白色に着色された有色液体が用いられている。以後、白色に着色された透明液体を有色液体２０Ｗという。

電界形成手段４１は、有色移動板３０に作用させる電界を形成するものであって、表示方向（図１中矢印Ｚ方向）に直流電界を形成し、上記直流電界が向かう方向を反転させて有色移動板３０を表示方向に、すなわち、Ｚ方向に沿った両側に移動させる。

区画壁１０は、セル状領域１５の表示側（図中矢印Ｃ１で示す）に位置する無色透明な表示側区画壁１１と、セル状領域１５の背面側（図中矢印Ｃ２で示す）に位置する無色透明な背面側区画壁１２と、セル状領域１５の側面側（図中矢印Ｃ３で示す）に位置する不透明な側面側区画壁１３とで構成されている。

また、電界形成手段４１は、上記表示方向に直流電界を形成するための、表示側区画壁１１に配置された透明な表示側電極４０１と背面側区画壁１２に配置された透明な背面側電極４０２とを備えている。表示側電極４０１である各表示側電極４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ…および背面側電極４０２である背面側電極４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ…は、それぞれセル状領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…に対応して配置されている。

有色液体２０Ｗは、シリコンオイル、またはシランカプリング材等の無色透明な液体を白色に着色したものが用いられる。

有色移動板３０は不透明であり、この有色移動板３０は、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の誘電体、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等の金属、あるいは炭素等で形成されたものが用いられており、これらの材料のうち透明なものは着色を施して不透明化して用いる。また、不透明なものはそのまま用いてもよいが、着色して用いるようにしてもよい。なお、ここでは、有色移動板３０は黒色に着色されている。

電界形成手段４１が、各有色移動板３０に作用させる電界を形成すると、有色液体２０Ｗ中において負に帯電している各有色移動板３０はこの有色液体２０Ｗ中を電気泳動する。例えば、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａは、負電位が付与された背面側電極４０２ａから正電位が付与された表示側電極４０１ａに向かって、すなわち、背面側区画壁１２の側から表示側区画壁１１の側に移動する。また、例えば、セル状領域１５ｂ中の有色移動板３０ｂは、負電位が付与された表示側電極４０１ｂから正電位が付与された背面側電極４０２ｂに向かって、すなわち、表示側区画壁１１の側から背面側区画壁１２の側に移動する。

したがって、表示側からの白色の照明光Ｌｗ（反射照明光）による表示側からの観察によれば、セル状領域１５ａにおいては黒色の有色移動板３０ａが視認され、セル状領域１５ｂにおいては、有色液体２０Ｗで照明Ｌｗが反射され有色液体２０Ｗの白色が視認される。すなわち、セル状領域１５ａには黒色、セル状領域１５ｂには白色が表示される。

さらに、電界形成手段４１が、背面側電極４０２ａに正電位、表示側電極４０１ａに負電位を付与し、上記有色移動板３０ａに作用させる直流電界が向かう方向を反転させると、表示側区画壁１１の側に位置していた有色移動板３０ａは背面側区画壁１２の側に移動し、黒色が表示されていたセル状領域１５ａに白色が表示される。すなわち、セル状領域１５ａ内の状態が上記セル状領域１５ｂ内と同等の状態に移行する。

上記のように、表示装置１０１によれば、各セル状領域１５毎に白色または黒色を表示させて画像を表示させることができる。

ここで、有色液体２０Ｗは、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａが表示側区画壁１１の側に移動したときに、この有色移動板３０ａの黒色のみが視認され、有色移動板３０ａが背面側区画壁１２の側に移動したときに有色液体２０Ｗのみが視認されるような不透明性（透明性）を有するものであることが好ましい。

図３は本発明の第２の実施の形態による表示装置１０２を側方から見た断面図である。なお、上記図１中の要素と同様の要素には同じ番号を付し、それらの説明は省略する。

図３に示す本発明の第２の実施の形態による表示装置１０２は、有色移動板３０に作用させる電界を形成する電界形成手段４２を備えている。この電界形成手段４２は、表示方向と斜めに交わる方向、ここでは、表示方向と４５度の角度で交わる方向（図中矢印Ｊ方向）に直流電界を形成するものであって、上記直流電界が向かう方向を反転させて有色移動板３０を移動させ区画壁１０に接触させて有色移動板３０の傾きを変化させる。

また、電界形成手段４２は、上記表示方向と斜めに交わる方向に直流電界を形成するための、背面側区画壁１２に配置された背面側電極４０２（背面側電極４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ…）と、側面側区画壁１３の一面側（図中各セル状領域の左側）に配置された左面側電極４０３（左面側電極４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ…）とを備えている。なお、背面側電極４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ…、および左面側電極４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ…は、それぞれセル状領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…に対応して配置されている。

セル状領域１５を満たす透明液体２０Ｍは無色透明であり、シリコンオイル、またはシランカプリング材等の液体が用いられている。

電界形成手段４２が、各有色移動板３０に作用させる電界を形成すると、透明液体２０Ｍ中において負に帯電している各有色移動板３０はこの透明液体２０Ｍ中を電気泳動し移動する。例えば、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａは、負電位が付与された背面側電極４０２ａから正電位が付与された左面側電極４０３ａに向かって移動し、有色移動板３０ａの厚さ方向が上記表示方向と直交するようにこの有色移動板３０ａの傾きが変わる。すなわち、有色移動板３０ａの板面の全体が側面側区画壁１３の表面に当て付いて有色移動板３０ａの傾きが変わる。

また、例えば、セル状領域１５ｂ中の有色移動板３０ｂは、負電位が付与された左面側電極４０３ｂから正電位が付与された背面側電極４０２ｂに向かって移動し、有色移動板３０ｂの厚さ方向が上記表示方向と一致するようにこの有色移動板３０ｂの傾きが変わる。すなわち、有色移動板３０ｂの板面の全体が背面側区画壁１２に当て付いて有色移動板３０ｂの傾きが変わる。

したがって、表示側（図中矢印Ｃ１で示す）からの白色の照明光Ｌｗ（反射照明光）による表示側からの観察によれば、セル状領域１５ｂにおいては黒色の有色移動板３０ｂが観察され、セル状領域１５ａにおいては透明な背面側区画壁１２が観察される。ここで、背面側区画壁１２は透明なので、背面側区画壁１２の背面側（図中矢印Ｃ２で示す）に白色板または光散乱板等の反射板５１を配置することにより、セル状領域１５ａおよび背面側区画壁１２を通った白色の照明光Ｌｗが反射板５１で反射されて白色が視認される。

また、上記反射板５１を取り除いての、背面側（図中矢印Ｃ２で示す）からの白色の照明光Ｌｖ（透過照明光）による表示側からの観察によれば、セル状領域１５ａにおいては透明な背面側区画壁１２を通して上記照明光の白色が視認され、セル状領域１５ｂにおいては照明光が有色移動板３０ｂで遮断されるので黒色が視認される。

すなわち、セル状領域１５ａには白色、セル状領域１５ｂには黒色が表示される。

さらに、この表示装置１０２を半透過型の表示装置として使用する場合には、背面側区画壁１２の背面側に、上記反射板５１の代わりに半透明光散乱板５２を配置すればよい。このようにした場合、照明光Ｌｗの光強度が、照明光Ｌｖの光強度より大きいときには反射型の表示装置として、照明光Ｌｖの光強度が、照明光Ｌｗの光強度より大きいときには透過型の表示装置として使用することができる。

また、背面側電極４０２ａに正電位を付与し左面側電極４０３ａに負電位を付与して上記直流電界が向かう方向を反転させると、有色移動板３０ａの板面の全体が背面側区画壁１２に当て付いて有色移動板３０ａの傾きが変わり、白色が表示されていたセル状領域１５ａに黒色が表示される。すなわち、セル状領域１５ａ内の状態が上記セル状領域１５ｂ内と同等の状態に移行する。

上記のように、表示装置１０２によれば、各セル状領域１５毎に白色または黒色を表示させて画像を表示させることができる。

図４は本発明の第３の実施の形態による表示装置１０３を側方から見た断面図である。なお、上記図１中の要素と同様の要素には同じ番号を付し、それらの説明は省略する。

図４に示す本発明の第３の実施の形態による表示装置１０３は、有色移動板３０に作用させる電界を形成する電界形成手段４３を備えている。この電界形成手段４３は、互いに交差する２方向の一例である、表示方向（図中矢印Ｚ方向）とこの表示方向に直交する方向（図中矢印Ｘ方向、以後、表示直交方向という）に向かう直流電界を形成するものであって、上記互いに異なる２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板３０の傾きを変化させる。

また、電界形成手段４３は、上記表示方向に直流電界を形成するための、表示側区画壁１１に配置された表示側電極４０１（表示側電極４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ…）と背面側区画壁１２に配置された背面側電極４０２（背面側電極４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ…）、および、上記表示直交方向に直流電界を形成するための、セル状領域１５を間に挟んで対向する側面側区画壁１３にそれぞれ配置された左面側電極４０３（左面側電極４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ…）と右面側電極４０４（右面側電極４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ…）を備えている。なお、上記表示側電極４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ…、背面側電極４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ…、左面側電極４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ…、および右面側電極４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ…は、上述の表示装置と同様にそれぞれセル状領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…に対応して配置されている。

各セル状領域１５を満たす透明液体である有色液体２０Ｖは白色に着色されたものであり、この有色液体２０Ｖには、シリコンオイル、またはシランカプリング材等の無色透明な液体を白色に着色したものが用いられる。

ここで、有色移動板３０が誘電体（比誘電率ε１）で、有色液体２０Ｖも誘電体（比誘電率ε２）であり、有色移動板３０および有色液体２０Ｖは、比誘電率ε１≠比誘電率ε２の条件を満たすものである。

また、有色液体２０Ｖの比重は有色移動板３０の比重よりやや大きく、有色移動板３０に電界等が作用していない場合には、この有色移動板３０は有色液体２０Ｖ中で浮き上がる。

電界形成手段４３が、各有色移動板３０に作用させる直流電界を形成すると、各電極間に蓄積される静電エネルギを最小化するように各有色移動板３０が各セル状領域１５内を移動する。

例えば、セル状領域１５ｃでは、背面側電極４０２ｃと表示側電極４０１ｃとの間への電位差の付与による表示方向へ向かう電界の形成により、有色移動板３０ｃの長手方向が表示方向に一致する姿勢となる。このとき、左面側電極４０３ｃおよび右面側電極４０４ｃには電位差を付与しない。また、例えば、セル状領域１５ａでは、左面側電極４０３ａと右面側電極４０４ａとの間への電位差の付与による表示直交方向へ向かう電界の形成により、有色移動板３０ａの長手方向が表示直交方向に一致する姿勢となり有色移動板３０ａが表示側に浮き上がる。このとき、表示側電極４０１ａと背面側電極４０２ａとの間には電位差を付与しない。

また、例えば、セル状領域１５ｂにおいて、背面側電極４０２ｂと表示側電極４０１ｂとの間、および左面側電極４０３ｂと右面側電極４０４ｂとの間の両方向へ同時に電位差を付与すると、表示方向に向けて形成された電界と表示直交方向に向けて形成された電界とが合成されて、表示方向あるいは表示直交方向とは異なる方向に向かう電界を形成することができる。ここで、上記合成された電界による静電エネルギを最小にする有色移動板３０ｂの姿勢はこの合成された電界が向かう方向となるので上記両方向へ同時に付与するそれぞれの電位差の調節により有色移動板３０ｂの姿勢を変更することができる。したがって、上記２方向への電位差の付与により有色移動板３０ｂは表示方向に対して斜めに傾いた状態となる。

その結果、表示側からの白色の照明光Ｌｗによる表示側からの観察によれば、セル状領域１５ａにおいては黒色の有色移動板３０ａが視認され、セル状領域１５ｃにおいては有色液体２０Ｖの白色が視認される。また、セル状領域１５ｂにおいては、傾いている有色移動板３０ｂ中の、表示側区画壁１１の近くに位置する部位ｂｒに入射した照明光Ｌｗは有色移動板３０ｂに吸収され、表示側区画壁１１から離れて位置する部位ｂｅに入射した照明光Ｌｗは有色移動板３０ｂに入射する前に有色液体２０Ｖで反射されるので、上記表示側からの照明光Ｌｗによる表示側からの観察により、上記セル状領域１５ａにおいて視認される黒色とセル状領域１５ｃにおいて視認される白色との間の輝度を持つグレーが視認される。

すなわち、セル状領域１５ａには黒色、セル状領域１５ｃには白色、セル状領域１５ｂにはグレーが表示される。

電界形成手段４３は、各セル状領域１５毎に、上記２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより（すなわち、合成された電界が向かう方向を変更することにより）有色移動板３０の傾きを変化させて、各セル状領域１５毎の表示の輝度を任意に変化させることができる。このように、表示装置１０３によれば、各セル状領域１５毎に表示の階調を変化させて画像を表示させることができる。

図５は本発明の第４の実施の形態による表示装置１０４を側方から見た断面図である。なお、上述した表示装置１０３を示す図４中の要素と同様の要素には同じ番号を付し、それらの説明は省略する。

図５に示す本発明の第４の実施の形態による表示装置１０４は、有色移動板３０に作用させる電界を形成する電界形成手段４３を備えている。この電界形成手段４３は、表示方向（図中矢印Ｚ方向）に向かう直流電界と表示直交方向（図中矢印Ｘ方向）に向かう直流電界を形成するものであって、上記互いに異なる２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板３０の傾きを変化させる。電界形成手段４４は、上記第３の実施の形態における電界形成手段４３と同様の機能を有するものである。

セル状領域１５を満たす透明液体２０Ｍには、シリコンオイル、またはシランカプリング材等の無色透明な液体が用いられる。

ここで、有色移動板３０が誘電体（比誘電率ε１）で、透明液体２０Ｍも誘電体（比誘電率ε３）であり、上記有色移動板３０および透明液体２０Ｍは、比誘電率ε１≠比誘電率ε３の条件を満たすものである。

電界形成手段４４が、各有色移動板３０に作用させる直流電界を形成すると、各電極間に蓄積される静電エネルギを最小化するように各有色移動板３０が各セル状領域１５内を移動する。

例えば、セル状領域１５ａでは、背面側電極４０２ａと表示側電極４０１ａとの間への電位差の付与による表示方向へ向かう電界の形成により、有色移動板３０ａの長手方向が表示方向に一致する姿勢となる。このとき、左面側電極４０３ａおよび右面側電極４０４ａには電位差を付与しない。また、例えば、セル状領域１５ｃでは、左面側電極４０３ｃと右面側電極４０４ｃとの間への電位差の付与による表示直交方向へ向かう電界の形成により、有色移動板３０ｃの長手方向が表示直交方向に一致する姿勢となる。このとき、表示側電極４０１ｃと背面側電極４０２ｃとの間には電位差を付与しない。

また、例えば、セル状領域１５ｂにおいて、背面側電極４０２ｂと表示側電極４０１ｂとの間、および左面側電極４０３ｂと右面側電極４０４ｂとの間の両方へ同時に電位差を付与すると、表示方向に向けて形成された電界と表示直交方向に向けて形成された電界とを合成した電界による静電エネルギが最小となるように、有色移動板３０ｂの姿勢が変わる。すなわち、有色移動板３０ｂは表示方向に対して斜めに傾いた状態となる。

したがって、表示側（図中矢印Ｃ１で示す）からの白色の照明光Ｌｗ（反射照明光）による表示側からの観察によれば、セル状領域１５ａにおいては透明な背面側区画壁１２が観察され、セル状領域１５ｃにおいては黒色の有色移動板３０ｃが観察される。ここで、背面側区画壁１２は透明なので、背面側区画壁１２の背面側（図中矢印Ｃ２で示す）に白色板または光散乱板等の反射板５１を配置することにより、照明光Ｌｗが、セル状領域１５ａおよび背面側区画壁１２を通って反射板５１で反射され、これにより白色が視認される。

また、セル状領域１５ｂにおいては、傾いている有色移動板３０ｂに入射した照明光Ｌｗは有色移動板３０ｂに吸収され、有色移動板３０ｂと右面側電極４０４ｂとの間の隙間に入射した照明光Ｌｗは、セル状領域１５ｂおよび背面側区画壁１２を通って反射板５１で反射され白色が視認されるので、このセル状領域１５ｂにおいては、上記セル状領域１５ａにおいて視認される黒色とセル状領域１５ｃにおいて視認される白色との間の輝度を持つグレーが視認される。

すなわち、セル状領域１５ａには黒色、セル状領域１５ｃには白色、セル状領域１５ｂにはグレーが表示される。

一方、反射板５１を取り除いての、背面側（図中矢印Ｃ２で示す）からの白色の照明光Ｌｖ（透過照明光）による表示側からの観察によれば、セル状領域１５ａにおいては透明な背面側区画壁１２を通して上記照明光の白色が視認され、セル状領域１５ｃにおいては照明光が有色移動板３０ｃで遮断されるので黒色が視認される。また、セル状領域１５ｂにおいては、傾いている有色移動板３０ｂによって、セル状領域１５ｂに入射した照明光Ｌｖの一部分が遮断されるので、セル状領域１５ａにおいて視認される白色とセル状領域１５ｃにおいて視認される黒色との間の輝度を持つグレーが視認される。

すなわち、セル状領域１５ａには白色、セル状領域１５ｂには黒色、セル状領域１５ｃにはグレーが表示される。

さらに、この表示装置１０４を半透過型の表示装置として使用する場合には、上記反射板５１の代わりに半透明光散乱板５２を配置すればよい。このようにした場合、照明光Ｌｗの光強度が、照明光Ｌｖの光強度より大きいときには反射型の表示装置として、照明光Ｌｖの光強度が、照明光Ｌｗの光強度より大きいときには透過型の表示装置として使用することができる。

このように、電界形成手段４４は、各セル状領域１５毎に、上記２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより各有色移動板３０の傾きを変化させて、各セル状領域１５毎の表示の輝度を任意に変化させることができる。したがって、この表示装置１０４によれば、各セル状領域１５毎に表示の階調を変えて画像を表示させることができる。

図６は本発明の第５の実施の形態による表示装置１０５を側方から見た断面図である。なお、この表示装置１０５は、上記表示装置１０４における電界形成手段の機能を変更したものであり、上記表示装置１０４を示す図５中の要素と同様の機能を有する要素には同じ番号を付し、それらの説明は省略する。

図６に示す本発明の第５の実施の形態による表示装置１０５の電界形成手段４５は、互いに交差する２方向の一例である、表示方向（図中矢印Ｚ方向）に向かう交流電界と表示直交方向（図中矢印Ｘ方向）に向かう交流電界を形成するものであって、上記互いに異なる２方向に向かう各交流電界の強さの比率を変更することにより有色移動板３０の傾きを変化させる。その他の構成は上記表示装置１０４と同様である。

電界形成手段４５が交流電界を形成すると、各電極間に蓄積される静電エネルギを最小化するように各有色移動板３０が各セル状領域１５内の透明液体２０Ｍ中を移動する。例えば、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａは、背面側電極４０２ａおよび表示側電極４０１ａ間への交流電圧（１００V、１KHｚ）の付与により長手方向が表示方向に一致する姿勢（静電エネルギを最小化する姿勢）となる。このとき、右面側電極４０４ａおよび左面側電極４０３ａの間には交流電圧を付与しない。また、例えば、セル状領域１５ｃ中の有色移動板３０ｃは、右面側電極４０４ｃおよび左面側電極４０３ｃ間への交流電圧（１００V、１KHｚ）の付与により長手方向が表示直交方向に一致する姿勢（静電エネルギを最小化する姿勢）となる。このとき、背面側電極４０２ｃおよび表示側電極４０１ｃの間には交流電圧を付与しない。

また、例えば、セル状領域１５ｂ中の有色移動板３０ｂは、背面側電極４０２ｂおよび表示側電極４０１ｂ間への交流電圧（１００V、１KHｚ）の付与と、右面側電極４０４ｂおよび左面側電極４０３ｂ間への交流電圧（１００V、１KHｚ）の付与により長手方向が表示方向に対して傾いた姿勢（静電エネルギを最小化する姿勢）となる。

したがって、２方向に向かう各交流電界の強さの比率を変更することにより各有色移動板３０の傾きを変化させて、上記第４の実施の形態と同様に各セル状領域１５毎の表示の階調を変えて画像を表示させることができる。さらに、上記第４の実施の形態と同様に、表示装置１０５を透過型の表示装置として使用したり、上記と同様の反射板５１を配置して反射型の表示装置として使用したり、この反射板５１の代わりに上記半透明光散乱板５２を配置して半透過型の表示装置として使用することができる。

なお、上記第１および第２の実施の形態においては、有色移動板が透明液体中において負に帯電する例を示したが、有色移動板は透明液体中において正に帯電するものであってもよい。

上記第２、第４、第５の実施の形態においては、反射型あるいは半透過型の表示装置として使用する場合に、背面側区画壁の背面側に反射板あるいは半透明光散乱板を配置する例を示したが、背面側区画壁自身を反射板あるいは半透明光散乱板としてもよい。

上記第１、第３の実施の形態においては、有色移動板を黒色、透明液体を白色、表示側区画壁を無色透明、表示側区画壁を無色透明、背面側区画壁を無色透明とした例を示したが、それぞれどのような色に着色されたものであってもよく、これらの着色の組み合わせよりカラー画像の表示を行なうこともできる。

上記第２、第４、第５の実施の形態においては、有色移動板を黒色、透明液体を無色透明、表示側区画壁を無色透明、表示側区画壁を無色透明、背面側区画壁を無色透明としたが、それぞれどのような色に着色されたものであってもよく、これらの着色の組み合わせによりカラー画像の表示を行なうこともできる。

上記表示装置の主要部の製作工程について以下に説明する。

（１）表示側区画壁と背面側区画壁の作成
ガラス基板上に、スパッタリングによって、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２からなる透明電極膜（以後、ＩＴＯという）を２００ｎｍの厚さに積層した。ガラス基板上に積層したＩＴＯにマトリクス駆動が可能となるようにライン状の配線のパターンニングを行い、その後、上記パターンニングされた上に絶縁層となる酸化珪素（ＳｉＯ_２）を１００ｎｍの厚さに積層した。さらに、上記絶縁層上の後述する区画壁の格子構造に対応する位置に、ブラックマスクとなるクロム（Ｃｒ）をリフトオフ法により積層した。このようにして作成された基板を、表示側区画壁および背面側区画壁とした。

（２）側面側区画壁の作成
ガラス基板上に形成したＩＴＯのパターン上に、ドライフィルムレジストによって幅２０μｍ、厚さ１１０μｍの線状に延びる壁部を組み合わせてなる格子状構造体を形成し、この格子状構造体をガラス基板から外して側面側区画壁とした。

（３）有色移動板の作成
ガラス基板上に、純度９９．９９％、厚さ１０μｍのアルミ箔を貼り付け、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって、上記ガラス基板上に縦２００μｍ、横２００μｍのアルミ箔からなる多数の平板を形成し、その後、このガラス基板から上記平板を剥離して、これらを有色移動板とした。

（４）組立て
背面側区画壁を、この背面側区画壁の表面に形成した上記ライン状のパターンが上を向くように配置し、この背面側区画壁に形成された上記格子状のブラックマスクが上記側面側区画壁の格子状構造に重なるようにこの側面側区画壁を背面側区画壁上に積層する。次に、側面側区画壁の上側の開口から上記格子状構造を有する側面側区画壁で囲まれたマトリクス状の各空間（セル状領域となる空間）に１つずつ有色移動板を挿入する。つづいて、表示側区画壁の上記ライン状のパターンを下方に向けて、このライン状のパターンが上記背面側区画壁のライン状のパターンに対して直交するように、上記表示側区画壁の向きを定める。その後、この表示側区画壁をこの表示側区画壁の板面が延びる方向に平行移動させ、上記表示側区画壁のブラックマスクが側面側区画壁の格子状構造に重なるように側面側区画壁上に表示側区画壁を配置し、表示側区画壁と背面側区画壁との間に側面側区画壁を挟み込む。これにより、上記マトリクス状の空間がセル状領域として他の領域と区分される。最後に、上記セル状領域にシリコンオイルを満たし封止して表示装置の主要部を製作した。

このようにして得られた表示装置の開口率は約６０％であり、光利用効率は５０％であった。

なお、上記透過型の表示装置は、光を透過させたり遮断したりすることができるので、光の透過と遮断とを切り替えるシャッタとして利用することができる。

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 第１の実施の形態による表示装置を側方から見た断面図 第２の実施の形態による表示装置を側方から見た断面図 第３の実施の形態による表示装置を側方から見た断面図 第４の実施の形態による表示装置を側方から見た断面図 第５の実施の形態による表示装置を側方から見た断面図

符号の説明

１０ 区画壁
１５ セル状領域
３０ 有色移動板
４１ 電界形成手段
１０１ 表示装置

Claims (7)

1. 表示方向と直交する面に沿って配設された複数のセル状領域のそれぞれを取り囲む、少なくとも表示側の部分が透明な区画壁と、
   前記各セル状領域を満たす透明液体と、
   前記各セル状領域内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置された、各セル状領域内を移動可能な有色移動板と、
   前記有色移動板に作用し、該有色移動板を移動させる電界を形成する電界形成手段とを備え、
   前記有色移動板が、該有色移動板の厚さ方向が前記表示方向に一致している状態で前記表示側から見たときに、前記セル状領域の略全域を覆う形状を有するものであることを特徴とする表示装置。
2. 表示方向と直交する面に沿って配設された複数のセル状領域のそれぞれを取り囲む、少なくとも表示側の部分が透明な区画壁と、
   前記各セル状領域を満たす透明液体と、
   前記各セル状領域内に各セル状領域毎に１枚ずつ配置された、各セル状領域内を移動可能な、厚さ方向から見たときの形状が各セル状領域を表示方向から見たときの形状と略同一である有色移動板と、前記有色移動板に作用し、該有色移動板を移動させる電界を形成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。
3. 前記区画壁の前記表示側の部分とは反対側の部分が透明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。
4. 前記透明液体が有色液体であり、
   前記電界形成手段が、前記表示方向に直流電界を形成するものであり、該直流電界が向かう方向を反転させて前記有色移動板を前記表示方向に移動させるもの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。
5. 前記電界形成手段が、前記表示方向と斜めに交わる方向に直流電界を形成するものであって、該直流電界が向かう方向を反転させて前記有色移動板を移動させて該有色移動板の傾きを変化させるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の表示装置。
6. 前記電界形成手段が、互いに交差する２方向に向かう直流電界を形成するものであって、前記２方向に向かう各直流電界の強さの比率を変更することにより前記有色移動板の傾きを変化させるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の表示装置。
7. 前記電界形成手段が、互いに交差する２方向に向かう交流電界を形成するものであって、前記２方向に向かう各交流電界の強さの比率を変更することにより前記有色移動板の傾きを変化させるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の表示装置。

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