JP2005173139A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体が満たされたセル状領域中で、電界の作用により移動板を移動させて画像を表示する表示装置において、移動板の安定した移動動作を可能にする。
【解決手段】 透明液体２０Ｍが満たされた複数のセル状領域１５の各々において、有色移動板３０を、セル状領域１５内で回転可能に支持する。有色移動板３０の移動範囲が制限され、有色移動板３０が、位置制御が難しくなるような場所へ移動しなくなる。
【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。反射型の表示装置としては、例えば、多数の微粒子を含む液体を内包した多数の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るようにし、白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、黒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知られている（特許文献１参照）。また、透過型の表示装置としては、例えば、対向する２枚の透明基板の間の領域を、上記対向する方向と直交する面内における互いに異なる複数の領域に対応する部分領域に区分する隔壁を備え、各部分領域を満たす透明液体中に分散された多数の微粒子を電界の作用により移動させて画像の表示を行う表示装置が知られている（特許文献２参照）。
特開２０００−６６２４７号公報 特開平０８−１９０３５１号公報

しかしながら、上記表示装置のように、１画素における表示を多数の微粒子を用いて行なうと、例えば、上記反射型の表示装置においては、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、微粒子間の隙間に入射した光、あるいは微粒子に対して浅い角度で入射した光は表示側に反射されることなく上記白色の表示には用いられないため、表示される白色と黒色のコントラスト比が低下することがある。また、例えば、上記透過型の表示装置においては、１画素に対応する上記部分領域に入射した照明光を多数の微粒子で遮断して黒色を表示させるときに、対向する方向と直交する方向に平面的に配置された多数の微粒子で光を遮断するが、上記平面的に配置された各微粒子間の隙間から光が漏れて、上記と同様に白色と黒色のコントラスト比が低下することがある。

そこで、表示におけるコントラスト比を高めることができる表示装置として、各セルに封入された透明液体中で移動板（光の吸収、反射、遮光等を可能とするもの）を移動させることにより、セルに入射した光の波長や光量等を制御する表示装置が本出願人により検討されている。

この表示装置は、表示面に沿って配設された複数のセル状領域を区分する隔壁を備え、各セル状領域を満たす透明液体中に配置された有色移動板を電界の作用により移動させて画像の表示を行うものであり、有色移動板で光を反射するときの光の吸収、あるいは有色移動板で光を遮断するときの光の漏れを抑制することができ消光比を大きくすることができるので、表示におけるコントラスト比を高めることができる。また、開口率が高く光利用効率が高いという利点もあり、この利点を活かして、光透過のオン・オフを行う光シャッターに適用することもできる。

ところが、上記検討中の移動板を用いた表示装置は、有色移動板がセル内において自由に移動できるため、図１２に示すように、電界による作用を受けても、有色移動板が隔壁に貼り付いて動かないもの（図中ａで示す）や、有色移動板の移動または回転がセルの中心ではなく隔壁寄りで生じるもの（図中ｂで示す）があり、動作が不安定になるという問題がある。また、電界の強度に応じて有色移動板の傾きを制御することが容易でなく、階調を表示することが困難であるという欠点もある。

本発明は、上記事情に鑑み、液体中を移動可能な有色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であって、移動体の移動を安定して行う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。

本発明の表示装置は、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と、各セル状領域を満たす透明液体と、各セル状領域内に、上記表示方向と直角な方向に伸びる回転軸周りに回転可能に支持された有色移動板と、有色移動板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、有色移動板を、主面が上記表示方向と交わる上記回転軸回りの第１の回転位置、および、主面が上記表示方向と略平行となる上記回転軸周りの第２の回転位置に位置させ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。

ここで、「表示方向」とは、表示がなされる表示面に直角な方向を意味する。

また、「セル状領域」とは、立方体、直方体、円柱や多角柱等の形状に代表されるセル状の立体的な領域を意味し、各セル状領域は互いに接して配設されていてもよいし、互いに離れて配設されていてもよい。

また、「透明液体」とは、光透過性を有する液体を意味するものであり、無色透明な液体に限定されないが、画像表示において高輝度や高コントラスト比を得るためには、透明度の高いものが好ましい。ただし、透明液体で反射される光と有色移動板で反射される光の割合によって、セル状領域に対応する画素の濃度の制御を行うような場合には、透明度の低い液体（例えば白濁した液体）を用いる必要がある。

「有色移動板」は、少なくとも光の吸収または反射（散乱を含む）が可能な無色でない板であって、電界からの作用を受けて移動可能なものであり、例えば、炭素板やポリマー材料等で形成されたものが考えられる。また、「有色移動板」は、セル状領域毎に複数配置されていてもよく、例えば、図１０に示すような、２枚扉のような形態（いわゆる観音開き）で支持されるようにしてもよい。

また、「回転可能」とは、一回転できる状態のみを意味するものではなく、回転軸を中心に所定の角度範囲で移動できる、いわゆる回動可能な状態を含む意味である。

また、「主面」とは、有色移動板の厚さ方向と直交する面を意味する。

「電界形成手段」は、直流電界を形成するものであってもよいし、交流電界を形成するものであってもよいが、透明液体の電界による電気分解を抑制する上では、電界が一方向に連続的に形成されない交流電界の方が好ましい。

電界形成手段により電界が形成されると、有色移動板は、セル状領域内の透明液体と有色移動板とを含む系における静電エネルギーが最小となる、最も安定した姿勢をとろうとして、その主面を電界の方向と平行な方向に向けようとする。この現象を利用して、有色移動板の回転位置を制御することができる。なお、有色移動板の姿勢の違いによって上記静電エネルギーが変化するようにするためには、有色移動板の誘電率と透明液体の誘電率とが異なっている必要があり、有色移動板の誘電率と透明液体の誘電率との差が大きいほど、有色移動板に働く力が大きく、回転しやすくなる。

本発明の表示装置において、有色移動板は、弾性体を介して支持され、当該弾性体の弾性変形により回転可能なものであって、当該弾性体の復元力によって第１の回転位置および第２の回転位置のいずれかである初期位置に位置するものであり、電界形成手段は、有色移動板を、上記初期位置から当該初期位置とは異なる第１の回転位置もしくは第２の回転位置に変化させる電界を形成するものであってもよい。

このような場合としては、例えば、各有色移動板を、初期位置が第１の回転位置となるように支持し、電界形成手段として、各セル状領域毎に、表示側と背面側に透明電極を設け、この対向する電極間に直流電圧または交流電圧をそれぞれ印加する駆動装置を用いることができる。ここで、「表示側」とは、画像が表示される側を意味し、「背面側」とは、セル状領域を挟んで当該表示側と反対方向の側を意味する。

なお、上記駆動装置の駆動方式は、パッシブ駆動であってもよいし、薄型トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブ駆動であってもよい。

また、有色移動板は、有色移動板そのものを弾性体とし、その一部を介して支持されるようにしてもよい。

また、電界形成手段を制御して、有色移動板に作用させる電界の強度を制御することにより、有色移動板を支持する弾性体の復元力と、有色移動板の主面を電界の方向と平行な方向へ向けようとする力とのバランスを制御することにより、有色移動板を、第１の回転位置と第２の回転位置との間の回転位置にも位置させることができ、階調表示を行うことができる。

本発明の表示装置において、電界形成手段は、有色移動板を第１の回転位置に位置させる第１の電界、および、有色移動板を第２の回転位置に位置させる第２の電界を形成するものであってもよい。

本発明の表示装置において、有色移動板が第１の回転位置に位置するときの、当該有色移動板の表示方向から見たときの形状と、セル状領域の表示方向から見たときの形状とが略一致するようにすることが好ましい。

本発明の表示装置において、セル状領域のそれぞれを、少なくとも表示側部分が透明である区画壁により取り囲むようにしてもよい。

なお、「区画壁」は、壁全体が連続したものであってもよいし、壁の少なくとも一部が不連続、例えば、網目構造になっているものであってもよい。

本発明の表示装置において、有色移動板の回転軸は、セル状領域の中央部に位置するものであってもよい。

ここで、「セル状領域の中央部に位置する」とは、回転軸とセル状領域とを、表示方向と直交する平面に投影したときに、その平面内において回転軸がセル状領域の略中心を通るような位置関係にある状態をいう。

本発明の表示装置において、有色移動板の回転軸は、セル状領域の端部に位置するものであってもよい。

ここで、「セル状領域の端部に位置する」とは、回転軸とセル状領域とを、表示方向と直交する平面に投影したときに、その平面内において回転軸がセル状領域の外縁近傍の一部を通るような位置関係にある状態をいう。

本発明の表示装置において、互いに隣り合う２つのセル状領域における有色移動板の回転軸の方向は、互いに異なるようにしてもよい。例えば、有色移動板の回転軸をセル状領域の中央部に位置するようにした場合において、複数のセル状領域をマトリックス状に配列し、セル状領域の縦のラインおよび横のラインにおいて、その回転軸が、順次、表示方向から見て縦方向と横方向とを交互に繰り返すような形態を考えることができる。また、例えば、有色移動板の回転軸をセル状領域の端部に位置するようにした場合において、複数のセル状領域をマトリックス状に配列し、最近傍の４つのセル状領域からなる各組合せにおいて、それぞれの回転軸が、表示方向から見て９０°ずつ回転して異なるような形態を考えることができる。

なお、複数のセル状領域に対して略一様に白色の照明光を照射する照明装置（バックライト等）をセル状領域の背面側にさらに設け、高輝度が得られる光透過型の表示装置としたり、また、複数のセル状領域に対して入射した光を反射させる反射板（白色拡散体等）をセル状領域の背面側にさらに設け、表示側からの照射光や自然光を用いて輝度が得られる光反射型の表示装置としたりすることができる。

また、有色移動板が第１の回転位置にあるときに、セル状領域を通過する光が有色移動板と区画壁との隙間から漏れないように、その隙間を覆うように区画壁の表示側または背面側にブラックマスクを設けるようにしてもよい。

なお、「有色移動板を回転可能に支持する」方法としては、例えば、有色移動板に回転軸方向に伸びるヒンジ部を設けるとともに、区画壁に当該ヒンジ部を受ける軸受部を設けて、当該回転軸上の一端または両端で支持する方法を用いることができる。なお、区画壁にヒンジ部を設け、有色移動板に軸受部を設けるようにしてもよい。

なお、電界形成手段を制御して、有色移動板に作用させる電界の向きや強度を制御することにより、例えば、第１の電界と第２の電界との間の電界をも形成することにより、有色移動板を、第１の回転位置と第２の回転位置との間の回転位置にも位置させることができ、階調表示を行うことができる。

また、本発明の表示装置では、１つのセル状領域を１つの画素に対応させて表示するようにしてもよいし、複数のセル状領域を１つの画素に対応させて表示するようにしてもよい。

本発明の表示装置は、透過光をオン・オフする光シャッターとしても用いることができる。

ここで、セル状領域を取り囲む隔壁、透明液体、有色移動板からなるセルの製造方法の一例を述べる。図１３は、その製造過程を表した図である。

１．基板モジュール作製
ガラス基板８１上にＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２からなる透明導電膜（ＩＴＯ）８２を２００ｎｍほどスパッタ法にて形成し背面側の隔壁とする。ＩＴＯ８２を形成後、電界を形成するための電圧を印加する電極（マトリックス電極）を、マトリックス駆動が可能なようにライン状にパターニングする（図示せず）。ＩＴＯパターン化後に、ＳｉＯ２を１００ｎｍ全面に形成して絶縁コーティング８３を設け、その上にＣｒをリフトオフ法にてパターン化して形成しブラックマスク８４を設ける。そして、ＩＴＯ膜８２のパターン上にドライフィルムレジストにて、厚み１１０μｍ、幅２０μｍの区画壁の側方部分（半分）８５を形成する。このようにして背面側基板モジュール８０ａを作製する。

上記と同じ基板モジュールをさらにもう一つ作製し、区画壁の表示側部分と側方部分（残り半分）が形成された表示面側基板モジュール８０ｂとする。

２．有色移動板の作製
感光性ポリイミドにて、フォトリソグラフィによってパターン化し、長さ２０μｍ、ヒンジ部の幅５μｍ、厚み５μｍのヒンジを作製する。さらに板厚み１０μｍ、２００μｍ角の炭素板をその中心に貼り付けて、有色移動板としての炭素板９１を作製する。

３．セルの作製
上記１．で作製した表示面側基板モジュール８０ｂと背面側基板モジュール８０ａとをマトリックス電極が直交するように対向して配置し、上記２．で作製した炭素板９１をガラス板９２から剥離して、表示面側基板モジュール８０ｂと背面側基板モジュール８０ａの区画壁の無い部分に炭素板９１が位置するように挟み込む。炭素板９１を挟み込んだ後、透明液体としてのシリコンオイル９３を区画壁内に満たし封止する。

なお、基板材料としては、ガラス基板のほか、ポリマー基板などを用いることができる。

電極としては、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの透明電極を用いることができる。また、反射型の表示装置とするときは、背面側の電極にＡｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕなどあるいはそれらの合金材料である金属電極を用いることも可能である。

絶縁コーティングは行わなくても構わないが、有色移動板やブラックマスクの材料に導電性がある場合には、行った方が好ましい。

ブラックマスクは無くても構わないが、有色移動板の横からの漏れ光を遮蔽するために用いる。より黒い黒輝度を実現するためには、観測者側から見た際に、有色移動板の外周部分がブラックマスクによって覆われている方が好ましい。

区画壁の側方部分の材料は、金属材料であってもよいし絶縁材料であってもよいが、パターン化形成を容易に行うことができるドライフィルムレジストであることが好ましい。

有色移動板の材料は、光透過率１０％以下であることが好ましく、高いコントラストを実現するためには１％以下であることが好ましい。有色移動板のサイズは、１画素のサイズと同等かそれ以下であることが好ましい。

透明液体は、有色移動板の移動が制限されないように、粘度１００ｃｐｓ以下が好ましく、また、沸点が１００℃以上、３０℃での蒸気圧が０．１５ａｔｍ以下であることが好ましい。さらに、電界によって電気分解され難い材料であることが好ましい。

本発明の表示装置によれば、液体が満たされた複数のセル状領域の各々において、有色移動板をセル状領域内で回転可能に支持し、電界の作用によって有色移動板の主面の傾きを変化させることにより、セル状領域内に入射する光の透過率または反射率を制御しているので、有色移動板の移動範囲が制限され、有色移動板が電界による移動制御がし難い位置に行かないようにすることができ、これにより、有色移動板が区画壁に貼り付いて動かないものや、有色移動板の回転がセル状領域の中心ではなく区画壁寄りで生じるものをなくすことができ、安定した動作を実現することができる。

本発明の表示装置において、有色移動板が第１の回転位置に位置するときの、当該有色移動板の表示方向から見たときの形状と、セル状領域の表示方向から見たときの形状とが略一致するようにすれば、有色移動板を第１の回転位置にして、いわゆる黒表示を行う際に、セル状領域からの漏れ光を低減させることができ、表示におけるコントラスト比を高めることができる。

本発明の表示装置において、セル状領域のそれぞれを、少なくとも表示側部分が透明である区画壁により取り囲むようにすれば、表示を行う際に、各セル状領域間での光の干渉を抑制することができる。

本発明の表示装置において、有色移動板の回転軸を、セル状領域の中央部に位置するようにすれば、有色移動板が区画壁に接触せず貼り付いたりしないので、より安定した動作が期待できる。

本発明の表示装置において、有色移動板の回転軸を、セル状領域の端部に位置するようにすれば、有色移動板が表示方向と平行な回転位置にあるときに、表示方向と非平行な方向から観察した場合、有色移動板に遮られる光の割合が少なくなるので、視野角をより広げることができる。

また、本発明の表示装置において、隣り合うセル状領域内の各有色移動板の回転軸の方向を互いに異なるようにすれば、有色移動板に遮られる光の割合が見る方向によって変化するような角度方向が、一方向に限定されないので、視野角が所定の方向に偏るのを防ぐことができる。

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。

図１に示す本発明の第１の実施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）と、各セル状領域１５を満たす透明液体２０Ｍと、各セル状領域１５内に表示方向と直角な方向に伸びる回転軸周りに回転可能に弾性体３１を介して支持された有色移動板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に作用する電界を形成するとともに、当該電界を変化させて、有色移動板３０を、その主面が表示方向と交わる上記回転軸回りの第１の回転位置（本実施形態では、表示方向と直角となる回転位置）、および、その主面が表示方向と略平行となる上記回転軸周りの第２の回転位置に位置させる電界形成手段４１とを備えている。

セル状領域１５のそれぞれは、表示側部分と背面側部分が透明である区画壁１０により取り囲まれている。

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部分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部分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方部分１３とで構成されている。

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（ＳｉＯ２）、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、あるいは炭素板やポリマー材料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。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。

有色移動板３０は、弾性体３１を介して支持され、弾性体３１の弾性変形により回転可能なものであって、弾性体３１の復元力によって上記第１の回転位置である初期位置に位置するものである。なお、ここでは、有色移動板３０が弾性を有し、弾性体３１は、有色移動板３０の一部である。また、各有色移動板３０が第１の回転位置に位置するときの、有色移動板３０の表示方向から見たときの形状と、セル状領域１５の表示方向から見たときの形状とは略一致するようになっている。

また、有色移動板３０の回転軸は、セル状領域１５の中央部に位置する。ここでは、その回転軸が有色移動板３０の平面内における中心線と略一致し、セル状領域１５を回転軸方向から見たときに、その回転軸がセル状領域１５の中央に位置するようにする。

電界形成手段４１は、有色移動板３０を、初期位置（第１の回転位置）から初期位置とは異なる第２の回転位置に変化させる電界を形成するものであり、表示側部分１１に配置された表示側電極４０１と背面側部分１２に配置された背面電極４０２と、これらの電極に接続する電源とを備えており、表示側電極４０１と背面電極４０２との間に交流電圧を印加し、この電圧を制御することにより、形成する交流電界の強度を制御することができる。

透明液体２０Ｍ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。

有色移動板３０は、通常、弾性体３１の支持により、第１の回転位置に位置しているが、電源を用いて表示側電極４０１と背面電極４０２との間に交流電圧を印加することにより、各有色移動板３０に作用させる交流電界を形成すると、各有色移動板３０は、透明液体２０Ｍと有色移動板３０とを含む系における静電エネルギーが最小となる、最も安定した姿勢をとろうとして、その主面を電界の方向と平行な方向に向けようとし、この現象により有色移動板３０に作用する力と弾性体３１の復元力とのバランスがとれた回転位置に位置する。そして、電極に印加する交流電圧が所定値を超え、交流電界により有色移動板３０に作用する力が弾性体３１の復元力を上回ると、有色移動板３０は、第２の回転位置に位置することになる。

例えば、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａの場合、表示側電極４０１ａと背面電極４０２ａとの間に交流電圧が印加されておらず（Ｖａ＝０Ｖ）、第１の回転位置に位置している。また、セル状領域１５ｂ中の有色移動板３０ｂの場合、表示側電極４０１ｂと背面電極４０２ｂとの間に所定値を超えない交流電圧Ｖｂが印加されて交流電界Ｅｂが形成され、有色移動板３０ｂに作用する力と弾性体３１の復元力とのバランスがとれた回転位置、すなわち、第１の回転位置と第２の回転位置との間の回転位置に位置する。また、セル状領域１５ｃ中の有色移動板３０ｃの場合、表示側電極４０１ｃと背面電極４０２ｃとの間に所定値を超える交流電圧Ｖｃが印加されて交流電界Ｅｃが形成され、有色移動板３０ｃに作用する力が弾性体３１の復元力を上回り、有色移動板３０ｃは、第２の回転位置に位置する。

したがって、表示側（図中矢印Ｃ１で示す）からの白色光Ｌｗの照明（反射照明）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、有色移動板３０ａが観察され、セル状領域１５ｂにおいては、有色移動板３０ｂと背面側部分１２とが同時に観察され、セル状領域１５ｃにおいては、背面側部分１２が観察される。

ここで、背面側部分１２は透明なので、背面側部分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（図示せず）を配置することにより、セル状領域１５ａにおいては、有色移動板３０ａの黒色が視認され、セル状領域１５ｂにおいては、有色移動板３０ｂの黒色と透明な背面側部分１２を通した白色板等の白色とが混合して灰色が視認され、セル状領域１５ｃにおいては、透明な背面側部分１２を通して白色板等の白色が視認される。

また、背面側部分１２の背面側（図中矢印Ｃ２で示す）に白色の照明光Ｌｖを照射する照明装置（図示せず）を配置することにより、セル状領域１５ａにおいては、有色移動板３０ａの黒色が視認され、セル状領域１５ｂにおいては、有色移動板３０ｂの黒色と透明な背面側部分１２を通した照明光Ｌｖの白色とが混合して灰色が視認され、セル状領域１５ｃにおいては、透明な背面側部分１２を通して照明光Ｌｖの白色が視認される。

上記のように、表示装置１０１によれば、有色移動板３０が各セル状領域１５内で回転可能に支持されているので、安定な動作が行われる。また、各セル状領域１５毎に電界の強度に応じて白色、黒色、これらの連続的な中間色を表示させることができ、これにより階調表示が可能となる。

また、本実施形態では、有色移動板を、弾性体を介して支持するようにしているので、有色移動板の回転位置を変化させるために有色移動板に作用させる電界は、一方向のみで足りるという利点がある。

図３に本発明の第２の実施形態による表示装置１０２を示す。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の実施形態による表示装置１０２では、有色移動板３０の回転軸は、セル状領域１５の端部に位置する。ここでは、その回転軸が有色移動板３０の平面内における端辺の一部と略一致し、側方部分１３と表示側部分１１との接線近傍に位置するようにする。すなわち、セル状領域１５を回転軸方向から見たときに、回転軸がセル状領域１５の角部に位置するようにする。

有色移動板３０は、通常、弾性体３１の支持により、第１の回転位置に位置しているが、電源を用いて表示側電極４０１と背面電極４０２との間に交流電圧を印加することにより、各有色移動板３０に作用させる交流電界を形成すると、各有色移動板３０は、透明液体２０Ｍと有色移動板３０とを含む系における静電エネルギーが最小となる、最も安定した姿勢をとろうとして、その主面を電界の方向と平行な方向に向けようとし、この現象により有色移動板３０に作用する力と弾性体３１の復元力とのバランスがとれた回転位置に位置する。そして、電極に印加する交流電圧が所定値を超え、交流電界により有色移動板３０に作用する力が弾性体３１の復元力を上回ると、有色移動板３０は、第２の回転位置に位置することになる。

例えば、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａの場合、表示側電極４０１ａと背面電極４０２ａとの間に交流電圧が印加されておらず（Ｖａ＝０Ｖ）、第１の回転位置に位置している。ただし、有色移動板３０ａの回転軸が、側方部分１３と表示側部分１１との接線近傍に位置しているため、有色移動板３０ａは、その主面が表示側部分１１と重なるような位置にある。また、セル状領域１５ｂ中の有色移動板３０ｂの場合、表示側電極４０１ｂと背面電極４０２ｂとの間に所定値を超えない交流電圧Ｖｂが印加されて交流電界Ｅｂが形成され、有色移動板３０ｂに作用する力と弾性体３１の復元力とのバランスがとれた回転位置、すなわち、第１の回転位置と第２の回転位置との間の回転位置に位置する。また、セル状領域１５ｃ中の有色移動板３０ｃの場合、表示側電極４０１ｃと背面電極４０２ｃとの間に所定値を超える交流電圧Ｖｃが印加されて交流電界Ｅｃが形成され、有色移動板３０ｃに作用する力が弾性体３１の復元力を上回り、有色移動板３０ｃは、第２の回転位置に位置する。ただし、回転軸が側方部分１３の近傍に位置しているため、有色移動板３０ｃは、その主面が側方部分１３と重なるような位置に位置する。

ここで、有色移動板３０が、その主面が表示方向と平行となる第２の回転位置にあるときを考える。有色移動板３０の回転軸がセル状領域１５の中央部に位置しているような場合（第１の実施形態）に表示方向と非平行な方向から観察すると、図４（１）に示すように、その観察方向における光の伝播する領域内に有色移動板３０が含まれ、遮光される領域Ｓが生じる。一方、有色移動板３０の回転軸がセル状領域１５の端部に位置しているような場合（第２の実施形態）に表示方向と非平行な方向から観察すると、図４（２）に示すように、その観察方向における光の伝播する領域内に有色移動板３０がほとんど含まれず、遮光される領域Ｓはほとんど生じない。

したがって、有色移動板３０の回転軸がセル状領域１５の端部に位置する場合には、有色移動板３０が、その主面が表示方向と平行な第２の回転位置にあるときに、表示方向と非平行な方向から観察するような場合において、有色移動板３０による遮光を防ぐことができ、より広い視野角を確保することができる。

上記のように、表示装置１０２によれば、安定な動作と階調表示が可能になることに加え、より広い視野角を確保することが可能となる。

図５に本発明の第３の実施形態による表示装置１０３を示す。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５に示す本発明の第３の実施形態による表示装置１０３では、有色移動板３０の回転軸は、セル状領域１５の端部に位置し、さらに、透明液体として白色に着色された白色透明液体２０Ｗを用いる。ここでは、その回転軸が有色移動板３０の平面内における端辺の一部と略一致し、側方部分１３と表示側部分１１との接線近傍に位置するようにする。また、白色透明液体２０Ｗは、シリコンオイル等を白色に着色して用いる。有色移動板３０は黒色である。このような第３の実施形態は、第２の実施形態において無色透明液体２０Ｍを白色透明液体２０Ｗに代えた構成となっている。

有色移動板３０は、通常、弾性体３１の支持により、第１の回転位置に位置しているが、電源を用いて表示側電極４０１と背面電極４０２との間に交流電圧を印加することにより、各有色移動板３０に作用させる交流電界を形成すると、各有色移動板３０は、透明液体２０Ｗと有色移動板３０とを含む系における静電エネルギーが最小となる、最も安定した姿勢をとろうとして、その主面を電界の方向と平行な方向に向けようとし、この現象により有色移動板３０に作用する力と弾性体３１の復元力とのバランスがとれた回転位置に位置する。そして、電極に印加する交流電圧が所定値を超え、交流電界により有色移動板３０に作用する力が弾性体３１の復元力を上回ると、有色移動板３０は、第２の回転位置に位置することになる。

例えば、セル状領域１５ａ中の有色移動板３０ａの場合、表示側電極４０１ａと背面電極４０２ａとの間に交流電圧が印加されておらず（Ｖａ＝０Ｖ）、第１の回転位置に位置している。ただし、有色移動板３０ａの回転軸が、側方部分１３と表示側部分１１との接線近傍に位置しているため、有色移動板３０ａは、その主面が表示側部分１１と重なるような位置にある。また、セル状領域１５ｂ中の有色移動板３０ｂの場合、表示側電極４０１ｂと背面電極４０２ｂとの間に所定値を超えない交流電圧Ｖｂが印加されて交流電界Ｅｂが形成され、有色移動板３０ｂに作用する力と弾性体３１の復元力とのバランスがとれた回転位置、すなわち、第１の回転位置と第２の回転位置との間の回転位置に位置する。また、セル状領域１５ｃ中の有色移動板３０ｃの場合、表示側電極４０１ｃと背面電極４０２ｃとの間に所定値を超える交流電圧Ｖｃが印加されて交流電界Ｅｃが形成され、有色移動板３０ｃに作用する力が弾性体３１の復元力を上回り、有色移動板３０ｃは、第２の回転位置に位置する。ただし、回転軸が側方部分１３の近傍に位置しているため、有色移動板３０ｃは、その主面が側方部分１３と重なるような位置に位置する。

したがって、表示側からの白色光Ｌｗの照明による表示側からの観察により、セル状領域１５ａにおいては、有色移動板３０ａが観察されて黒色が視認され、セル状領域１５ｂにおいては、白色透明液体２０Ｗを通して有色移動板３０ｂが観察されて白色と黒色の中間色である灰色が視認され、セル状領域１５ｃにおいては、白色透明液体２０Ｗが観察されて白色が視認される。

上記のように、表示装置１０３によれば、背面側部分１２の背面側に白色板や光散乱板等の反射板を配置したり、背面側部分１２の背面側から白色光を照射したりせずとも、透明液体の色と有色移動板の色とを用いた階調表示が可能となる。

図６に本発明の第４の実施形態による表示装置、図７に本発明の第５の実施形態による表示装置を示す。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６、図７に示す本発明の第４および第５の実施形態による表示装置１０４，１０５は、互いに隣り合う２つのセル状領域１５における各有色移動板３０の回転軸の方向が、互いに異なるようにしたものである。

図６に示す表示装置１０４は、有色移動板３０の回転軸をセル状領域１５の中央部に位置するようにした場合において、複数のセル状領域１５をマトリックス状に配列し、セル状領域１５の縦のラインおよび横のラインにおいて、その回転軸が、表示方向から見て順次、縦方向と横方向とを交互に繰り返すような形態のものである。

また、図７に示す表示装置１０５は、有色移動板３０の回転軸をセル状領域１５の端部に位置するようにした場合において、複数のセル状領域１５をマトリックス状に配列し、最近傍の４つのセル状領域からなる各組合せにおいて、それぞれの回転軸が、表示方向から見て９０°ずつ回転して異なるような形態のものである。

ここで、セル状領域１５から観察方向へ伝播される光の量について考えてみると、有色移動板３０の回転軸方向と垂直な面内における所定の方向を観測方向とした場合、その方向によって観察方向へ伝播される光の量が変化する場合があることが分かる。

例えば、有色移動板３０の回転軸がセル状領域１５の中央部に位置する場合において、有色移動板３０が、その主面が表示方向と平行となる第２の回転位置にあるときを考える。有色移動板３０と平行な方向から観察する場合には、図８（１）に示すように、観察方向における光の伝播する領域内において有色移動板３０が占める領域は、有色移動板３０の厚さ分だけであり、有色移動板３０によって遮光される領域Ｓは極僅かである。一方、有色移動板３０と非平行な方向から観察する場合には、図８（２）に示すように、観察方向における光の伝播する領域内において有色移動板３０が占める領域は、有色移動板３０の平面分であり、有色移動板３０によって遮光される領域Ｓは大きくなる。

また、例えば、有色移動板３０の回転軸がセル状領域１５の端部に位置する場合において、有色移動板３０が、その主面が表示方向と非平行（斜めに傾いた）となる回転位置にあるときを考える。有色移動板３０と平行な方向から観察する場合には、図９（１）に示すように、観察方向における光の伝播する領域内において有色移動板３０が占める領域は、有色移動板３０の厚さ分だけであり、有色移動板３０によって遮光される領域Ｓは極僅かである。一方、有色移動板３０と非平行な方向から観察する場合には、図９（２）に示すように、観察方向における光の伝播する領域内において有色移動板３０が占める領域は、有色移動板３０の平面の少なくとも一部であり、有色移動板３０によって遮光される領域Ｓは大きくなる。

これに対し、有色移動板３０の回転軸方向を含む面内における方向を観測方向とした場合、その方向を変えてもセル状領域１５から観察方向へ伝播される光の量はあまり変化しない。つまり、視野角は回転軸方向を基準に偏りを有している。

図６および図７に示す表示装置１０４、１０５によれば、回転軸の方向を一方向に統一せず分散させているので、このような視野角の偏りを抑制することができる。

なお、上記の各実施形態においては、有色移動板３０を、弾性体３１を介して支持し、一方向の電界を形成して、その回転位置を変化させているが、有色移動板３０を回転可能に支持し、電界形成手段４１を、有色移動板３０に作用して、当該有色移動板３０を、第１の回転位置に位置させる第１の電界、および、有色移動板３０に作用して、当該有色移動板３０を、第２の回転位置に位置させる第２の電界を形成するものとしてもよい。例えば、有色移動板３０を、ヒンジ部と軸受部とを用いて区画壁１０等に回転可能に支持し、表示方向と直角、かつ、回転軸と直角となる方向に交流電界Ｅｈを常時形成して、有色移動板３０を第１の回転位置に位置させておき、表示方向と平行となる方向に交流電界Ｅｖを形成するとともに、交流電界Ｅｖを変化させて、第１の電界や第２の電界を形成するようにし、有色移動板３０の回転位置を変化させるようにしてもよい。

また、上記の各実施形態において、有色移動板３０は各セル状領域１５毎に１枚ずつ配置されているが、複数枚ずつ配置されてもよく、例えば、図１０に示すような、各セル状領域毎に２枚の有色移動板を用いて、２枚扉（いわゆる観音開き）のような形態としてもよい。

また、上記の各実施形態において、有色移動板に作用させる電界として交流電界を用いているが、直流電界を用いてもよい。

また、有色移動板の回転軸は、セル状領域の端部に位置するようにした場合、表示側近傍だけでなく、図１１に示すような、背面側近傍に位置するようにしてもよい。

なお、１つの画素を１つのセル状領域で担うように表示させてもよいし、１つの画素を複数のセル状領域（例えば、最近傍である４つのセル状領域）で担うように表示させてもよい。

本発明の第１の実施形態による表示装置の概略構成を示す斜視図 本発明の第１の実施形態による表示装置の概略構成を示す側面図 本発明の第２の実施形態による表示装置の概略構成を示す図 有色移動板の回転軸の位置の違いによる遮光される領域の違いを示す図 本発明の第３の実施形態による表示装置の概略構成を示す図 本発明の第４の実施形態による表示装置の概略構成を示す図 本発明の第５の実施形態による表示装置の概略構成を示す図 有色移動板の回転軸がセル状領域の中央部に位置する場合において、観察方向の違いによる遮光される領域の違いを示す図 有色移動板の回転軸がセル状領域の端部に位置する場合において、観察方向の違いによる遮光される領域の違いを示す図 １つのセル状領域に２枚の有色移動板を用いた場合の実施形態を示す図 有色移動板の回転軸を背面側近傍に位置するようにした場合の実施形態を示す図 有色移動板がセル状領域内を自由に移動できる場合に問題となる現象を示す図 セルの製造過程を示す図

符号の説明

１０ 区画壁
１１ 表示側部分
１２ 背面側部分
１３ 側方部分
１５ セル状領域
２０ 透明液体
３０ 有色移動板
３１ 弾性体
４１ 電界形成手段
８０ 基板モジュール
８１ ガラス基板
８２ 透明導電膜（ＩＴＯ）
８３ 絶縁コーティング
８４ ブラックマスク
９１ 炭素板（有色移動板）
９２ ガラス板
９３ シリコンオイル（透明液体）
１０１〜１０６ 表示装置
４０１ 表示側電極
４０２ 背面側電極

Claims (8)

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、前記表示方向と直角な方向に伸びる回転軸周りに回転可能に支持された有色移動板と、
   前記有色移動板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、前記有色移動板を、主面が前記表示方向と交わる前記回転軸回りの第１の回転位置、および、主面が前記表示方向と略平行となる前記回転軸周りの第２の回転位置に位置させる電界形成手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記有色移動板が、弾性体を介して支持され、該弾性体の弾性変形により回転可能なものであって、該弾性体の復元力によって前記第１の回転位置および前記第２の回転位置のいずれかである初期位置に位置するものであり、
   前記電界形成手段が、前記有色移動板を、前記初期位置から該初期位置とは異なる前記第１の回転位置もしくは前記第２の回転位置に変化させる電界を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記電界形成手段が、前記有色移動板を前記第１の回転位置に位置させる第１の電界、および、前記有色移動板を前記第２の回転位置に位置させる第２の電界を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 前記有色移動板が前記第１の回転位置に位置するときの、該有色移動板の前記表示方向から見たときの形状と、前記セル状領域の前記表示方向から見たときの形状とが略一致することを特徴とする請求項１、２または３記載の表示装置。
5. 前記セル状領域のそれぞれが、少なくとも表示側部分が透明である区画壁により取り囲まれていることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の表示装置。
6. 前記有色移動板の前記回転軸が、前記セル状領域の中央部に位置することを特徴とする請求項１から５いずれか記載の表示装置。
7. 前記有色移動板の前記回転軸が、前記セル状領域の端部に位置することを特徴とする請求項１から５いずれか記載の表示装置。
8. 互いに隣り合う２つの前記セル状領域における各前記有色移動板の前記回転軸の方向が、互いに異なることを特徴とする請求項１から７いずれか記載の表示装置。

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