JP2008129202A

JP2008129202A - 表示装置

Info

Publication number: JP2008129202A
Application number: JP2006312047A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Murayama; 佳樹村山; Kazuya Honma; 運也本間; Hideaki Miyamoto; 英明宮本; Hitoshi Hirano; 均平野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】電力を切断した後も画像の表示を長期間保持することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】この表示装置１は、透明電極２０と、透明電極２０に電気的に接続された下部電極１２と、透明電極２０と下部電極１２との間で移動可能で、かつ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜１３と、静電気力により移動可能で、かつ、位置により表示状態を変化可能なトナー２２とを備え、エレクトレット膜１３を移動させることにより、透明電極２０および下部電極１２に静電誘導により誘導させる電荷が変化することによって、静電気力により移動可能なトナー２２を移動させることにより光学的特性を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来、電気的な力を利用して表示部に所望の画像を表示でき、さらに書き換えも可能な表示装置が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。

上記特許文献１に記載の表示装置では、静電的に変位可能な反射層と、反射層と対向するように設けられた透明層と、透明層の表面上に形成され、反射層を静電的に変位させるための電極と、電極に電力を供給する駆動機構とを備えている。電力をオン／オフすることにより、電極の電位が変化することによって、反射層が静電気力によって透明層側に引っ張られて湾曲し透明層と接触する、または、湾曲していた反射層が元の形状に戻り透明層から離れる。このように、反射層と透明層との距離が変化することにより、表示装置から反射される光の色が変化する。つまり、反射層と透明層との距離を電気的な力によって変化させることにより、所望の色が表示装置に現れる。

また、上記特許文献２に記載の表示装置では、透明基板と、透明基板に対向するように設けられた対向基板とを備え、透明基板と対向基板との間には、正電位に帯電した粒子と、負電位に帯電した粒子とが配置されている。透明電極および対向電極に異なる電位（たとえば、高電位と低電位）を印加することにより、透明電極および対向電極と、正電位に帯電した粒子および負電位に帯電した粒子との間にそれぞれクーロン力が働く。これにより、正電位に帯電した粒子および負電位に帯電した粒子は、透明電極または対向電極の一方にそれぞれ移動する。正電位に帯電した粒子および負電位に帯電した粒子には、それぞれ異なる色が塗布されており、透明電極側に移動した粒子の色が表示装置に表示される。また、透明電極に当接した正電位に帯電した粒子または負電位に帯電した粒子と、透明電極との間には鏡像力が働くので、透明電極および対向電極に印加する電圧を切断した後も、正電位に帯電した粒子または負電位に帯電した粒子は、透明電極に当接したままの状態となる。なお、鏡像力とは、誘電率の異なる２つの誘電体の一方に電荷が存在するときに、この電荷の静電誘導により、他方の誘電体の中にも電界が生じることにより、この電荷に２つの誘電体の境界面に垂直な方向に働く力をいう。この鏡像力により、透明電極および対向電極に印加する電圧を切断した後も画像の表示を保持することができる。

特表２００６−５００２３１号公報特開２００５−３１１８９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の表示装置では、反射層を湾曲させるために、電極に電圧を印加することが必要であるので、電極に印加する電圧を切断すると、表示していた画像の表示を保持することができないという問題点がある。

また、上記特許文献２に記載の表示装置では、透明電極と、正電位に帯電した粒子または負電位に帯電した粒子との間に働く鏡像力によって、透明電極および対向電極に印加する電圧を切断した後も画像をある程度の期間保持することは可能であるが、長期間画像の表示を保持することは困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電力を切断した後も画像の表示を長期間保持することが可能な表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の一の局面による表示装置は、第１電極と、第１電極に電気的に接続された第２電極と、第１電極と第２電極との間で移動可能で、かつ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜と、静電気力により移動可能で、かつ、位置により表示状態を変化可能な表示制御部材とを備え、エレクトレット膜を移動させることにより、第１電極および第２電極に静電誘導により誘導させる電荷が変化することによって、静電気力により移動可能な表示制御部材を移動させることにより光学的特性を制御する。

この一の局面による表示装置では、上記のように、第１電極と、第１電極に電気的に接続された第２電極と、第１電極と第２電極との間で移動可能で、かつ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜とを備えることによって、エレクトレット膜を、第１電極または第２電極に近づけることにより、第１電極または第２電極に静電誘導による電荷を誘導させることができる。また、第１電極と第２電極とは電気的に接続されているので、第１電極と第２電極とでは、正電荷または負電荷の一方が、それぞれに蓄積される。また、静電気力により移動可能で、かつ、位置により表示状態を変化可能な表示制御部材を備えることにより、表示制御部材は、電荷が誘導された第１電極側または第２電極側に移動するので、表示状態を変化させることができる。また、エレクトレット膜は、長期間電荷を保持することができるので、エレクトレット膜に蓄積された電荷による静電誘導により第１電極および第２電極に電荷が誘導された状態も長期間保持することができる。これにより、表示制御部材が第１電極または第２電極の一方の方向に移動した状態も長期間保持されるので、表示装置の表示状態を長期間保持することができる。

上記一の局面による表示装置おいて、好ましくは、第１電極と第２電極との間に設けられ、第１電極と第２電極とに対して電気的に絶縁されているとともに、第１電極側と第２電極側とで電気的に分極することが可能な中央電極をさらに備える。このように構成すれば、エレクトレット膜を中央電極側に移動することにより、エレクトレット膜に蓄積された電荷による静電誘導により中央電極に電荷を誘導することができるので、静電気力により移動可能で、かつ、位置により表示状態を変化可能な表示制御部材を中央電極側に移動させることができる。これにより、表示状態を変化させることができる。また、長期間電荷を保持することができるエレクトレット膜に蓄積された電荷による静電誘導によって、中央電極が分極しているので、中央電極が分極している状態を長期間保持することができる。その結果、表示制御部材が中央電極側に移動した状態も長期間保持されるので、表示装置の表示状態を長期間保持することができる。

上記一の局面による表示装置おいて、好ましくは、第１電極は、透明電極である。このように構成すれば、容易に、第１電極側または第２電極側に移動し、位置が変わることにより変化する表示制御部材の光学的特性を、表示装置の外部から視覚的に確認することができる。

上記一の局面による表示装置おいて、好ましくは、エレクトレット膜を、第１電極の方向または第２電極の方向に移動可能に支持する支持体をさらに備え、支持体は、エレクトレット膜が第１電極側の方向または第２電極の方向に移動したときに、第１電極側または第２電極側の近傍の位置でエレクトレット膜を保持するように構成されている。このように構成すれば、エレクトレット膜は、第１電極側または第２電極側の近傍の位置で保持されるので、第１電極または第２電極に誘導される電荷も保持することができる。これにより、表示制御部材が第１電極側または第２電極側に移動した状態も保持されるので、表示装置の表示状態を保持することができる。

上記一の局面による表示装置おいて、好ましくは、振動により発電を行う発電部をさらに備え、発電部によって発電された電力によりエレクトレット膜を移動させるように構成されている。このように構成すれば、エレクトレット膜の移動によって、表示制御部材の位置が移動するので、外部の電源を用いることなしに、表示装置の表示状態を変化させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるセル状に並べられた表示部を含む表示装置の斜視図である。図２は、図１の１００−１００線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態による表示部の断面図である。図１〜図３を参照して、第１実施形態による表示装置１の構造について説明する。

この第１実施形態による表示装置１は、図１および図２に示すように、各表示部１０がマトリクス状に並べられている。また、図３に示すように、基板１１上に約０．０１μｍ〜約１０μｍの厚みを有するＡｌからなる下部電極１２が形成されている。なお、下部電極１２は、本発明の「第２電極」の一例である。ここで、第１実施形態では、下部電極１２に対向するように、約０．１μｍ〜約１００μｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるエレクトレット膜１３が配置されている。また、エレクトレット膜１３には、コロナ放電により負電荷が蓄積されている。このエレクトレット膜１３は、板バネとして適用可能な金属や高分子材料からなる板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂを介して、約０．０１μｍ〜約１０μｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる壁部１５および壁部１６に接続されている。なお、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂは、本発明の「支持体」の一例である。この板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂは、板バネの弾性により、エレクトレット膜１３が下部電極１２の方向または後述する中央電極１７の方向に移動したときに、下部電極１２または中央電極１７の近傍位置でエレクトレット膜１３を保持する機能を有する。また、壁部１５は、基板１１と接するように形成される一方、壁部１６は、下部電極１２の表面上に形成される。

また、エレクトレット膜１３の上方で、かつ、エレクトレット膜１３に対向するように、約０．０１〜約１０μｍの厚みを有するＡｌからなる中央電極１７が配置されている。また、中央電極１７は、下部電極１２と後述する透明電極２０とに対して電気的に絶縁されている。なお、中央電極１７は、下部電極１２と約１ｍｍ〜約１ｃｍ程度の間隔を有するように、壁部１５および壁部１６によって支持されている。また、壁部１５の上端面１５ａ上および壁部１６の上端面１６ａ上には、それぞれ、約０．０１μｍ〜約１０μｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる反射壁１８および反射壁１９が形成されている。反射壁１８の上端面は、段差部１８ａが形成されており、反射壁１８の段差部１８ａと反射壁１９の上端面１９ａによって、約０．０１μｍ〜約１０μｍの厚みを有する透明電極２０が支持されている。この透明電極２０は、たとえばインジウム酸化物などの抵抗値が低く、かつ、透明な材料からなるとともに、表示部１０の表示面を構成する。なお、透明電極２０は、本発明の「第１電極」の一例である。また、下部電極１２と透明電極２０とは、反射壁１８および反射壁１９によって約１ｍｍ〜約１ｃｍ程度の間隔を有するように配置されている。また、下部電極１２と透明電極２０とは、約０．０１μｍ〜約１０μｍの厚みを有するＡｌからなる導電性を有する壁部２１によって電気的に接続されている。また、壁部１５と壁部２１とは、下部電極１２を挟んで約１００μｍ〜約１ｃｍ程度の間隔を隔てるように配置されている。

また、中央電極１７、反射壁１８、反射壁１９および透明電極２０に囲まれる空間は、閉じられた空間になっており、テフロン（登録商標）からなる約１μｍ〜約１００μｍの粒径を有するトナー２２が封入されている。なお、トナー２２は、本発明の「表示制御部材」の一例である。また、このトナー２２は、エレクトレット膜１３と逆の極性になるように、コロナ放電により正電荷が蓄積されていることにより、エレクトレットとして機能する。また、反射壁１８および反射壁１９と、トナー２２とは異なる色を有している。

また、図２に示すように、各表示部１０は、壁部１５および反射壁１８によって隣接する表示部１０と電気的に絶縁されている。

図４および図５は、本発明の第１実施形態による表示装置の動作を説明するための断面図である。次に、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態による表示装置１の動作について説明する。

図４に示すように、エレクトレット膜１３が下部電極１２の近傍に位置する状態では、エレクトレット膜１３に蓄積された負電荷による静電誘導により、下部電極１２には、正電荷が誘導される。これにより、下部電極１２と透明電極２０とは、壁部２１によって電気的に接続されているので、透明電極２０には、負電荷が誘導される。その結果、正電荷が蓄積されたトナー２２は、透明電極２０側に移動する。トナー２２は所定の色を有するので、透明電極２０を表示部１０の上方から見た場合、トナー２２の色が表示部１０の表示面に現れる。なお、エレクトレット膜１３は、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂによって支持されており、エレクトレット膜１３に外力が加わらない状態では、エレクトレット膜１３の位置は、下部電極１２の近傍位置に保持される。

また、図５に示すように、エレクトレット膜１３が中央電極１７の近傍に位置する状態では、エレクトレット膜１３に蓄積された負電荷による静電誘導により、中央電極１７のエレクトレット膜１３側には正電荷が誘導されるとともに、透明電極２０側には負電荷が誘導された分極した状態となる。これにより、正電荷が蓄積されたトナー２２は、中央電極１７側に移動する。反射壁１８および反射壁１９は、トナー２２とは異なる所定の色を有するので、透明電極２０を表示部１０の外部から見た場合、図２に示すように、トナー２２の色とともに、反射壁１８および反射壁１９に反射した光が見えることになり、図４に示すトナー２２の色のみが表示面に現れた場合とは異なる色が表示部１０の表示面に現れる。なお、エレクトレット膜１３は、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂによって支持されており、エレクトレット膜１３に外力が加わらない状態では、エレクトレット膜１３の位置は、中央電極１７の近傍位置に保持される。

また、図１に示すセル状に並べられた各表示部１０がトナー２２の色またはトナー２２とは異なる色を表示することにより、所定の画像をセル状に並べられた表示部１０の全体によって表すことが可能になる。

第１実施形態では、上記のように、透明電極２０と、壁部２１を介して透明電極２０に電気的に接続された下部電極１２と、透明電極２０と下部電極１２との間で移動可能で、かつ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜１３とを備えることによって、エレクトレット膜１３を、下部電極１２に近づけることにより、下部電極１２に静電誘導による電荷を誘導させることができる。また、透明電極２０と下部電極１２とは、壁部２１を介して電気的に接続されているので、透明電極２０と下部電極１２とでは、正電荷または負電荷の一方が、それぞれに蓄積される。たとえば、透明電極２０に負電荷が誘導された場合、正電荷が蓄積したトナー２２は、負電荷が誘導された透明電極２０側に移動するので、トナー２２の色を表示部１０の表示面に現すことができる。また、エレクトレット膜１３は、長期間電荷を保持することができるので、エレクトレット膜１３に蓄積された電荷による静電誘導により透明電極２０および下部電極１２の電荷が誘導された状態も長期間保持することができる。これにより、トナー２２が透明電極２０側に移動した状態も長期間保持されるので、表示部１０の表示状態を長期間保持することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、透明電極２０と下部電極１２との間に設けられ、透明電極２０と下部電極１２に対して電気的に絶縁されているとともに、透明電極２０側と下部電極１２側とで電気的に分極することが可能な中央電極１７を備えることによって、負電荷が蓄積されたエレクトレット膜１３を中央電極１７側に移動することにより、エレクトレット膜１３に蓄積された電荷による静電誘導により中央電極１７が分極し、中央電極１７の透明電極２０側に負電荷を誘導することができるので、正電荷が蓄積したトナー２２を中央電極１７側に移動させることができる。その結果、トナー２２の色とは異なる色を表示部１０の表示面に現すことができる。また、長期間電荷を保持することができるエレクトレット膜１３に蓄積された電荷による静電誘導によって、中央電極１７が分極しているので、中央電極１７が分極している状態を長期間保持することができる。その結果、トナー２２が中央電極１７側に移動した状態も長期間保持されるので、表示部１０の表示状態を長期間保持することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、表示部１０の表示面側に透明電極２０を用いることによって、容易に、トナー２２の色またはトナー２２とは異なる色を表示部１０の表示面に現すことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、エレクトレット膜１３は、中央電極１７の方向または下部電極１２の方向に移動可能に支持する板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂを備え、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂは、エレクトレット膜１３が中央電極１７側の方向または下部電極１２側の方向に移動したときに、中央電極１７または下部電極１２の近傍位置でエレクトレット膜１３を保持することによって、中央電極１７または下部電極１２に誘導される電荷も保持することができる。これにより、トナー２２が中央電極１７側または透明電極２０側に移動した状態も長期間保持されるので、表示部１０の表示状態を長期間保持することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態による表示部の断面図である。図６を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、先端がエレクトレット化されたペン先３０によって、表示部１０の表示状態を変えることが可能な表示装置１について説明する。

この第２実施形態による表示装置１では、図６に示すように、先端がエレクトレット化されたペン先３０によって、表示部１０の表示状態を変えるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

図７は、本発明の第２実施形態によるエレクトレット化されたペン先を用いた表示部の書込み動作を説明するための断面図である。図８は、本発明の第２実施形態によるエレクトレット化されたペン先を用いた表示部の表示の消去動作を説明するための断面図である。次に、図４、図５、図７および図８を用いて、本発明の第２実施形態による表示部１０の書込み動作および表示の消去動作について説明する。

（書込み動作）
図５は、トナー２２が中央電極１７側に移動していることにより、トナー２２の色とは異なる色が表示部１０の表面上に現れている書込み前の状態を示している。

この状態から、図７に示すように、正電荷が蓄積されたペン先３０ａを透明電極２０に近づけることにより、透明電極２０には負電荷が誘導される。透明電極２０と下部電極１２とは、壁部２１を介して電気的に接続されているので、透明電極２０に負電荷が誘導されたことにより、下部電極１２には、正電荷が誘導される。これにより、負電荷が蓄積されたエレクトレット膜１３は、正電荷が誘導された下部電極１２側に移動するとともに、正電荷が蓄積されたトナー２２は、正電荷が蓄積されたペン先３０ａにより負電荷が誘導された透明電極２０側に移動する。その結果、図４に示すように、トナー２２が透明電極２０側に移動した状態となる。これにより、透明電極２０を表示部１０の外部から見た場合、トナー２２の色が表示部１０の表示面に現れる。なお、エレクトレット膜１３は、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂによって支持されており、エレクトレット膜１３に外力が加わらない状態では、エレクトレット膜１３の位置は、下部電極１２の近傍位置に保持される。このように、正電荷が蓄積されたペン先３０ａを透明電極２０に近づけることにより、表示部１０への書込み（トナー２２の色を表示部１０の表示面に現すこと）が可能になる。

（表示の消去動作）
図４は、トナー２２が透明電極２０側に移動していることにより、トナー２２の色が表示部１０の表示面に現れている書込みされた状態を示している。

この状態から、図８に示すように、負電荷が蓄積されたペン先３０ｂを透明電極２０に近づけることにより、透明電極２０には正電荷が誘導される。透明電極２０と下部電極１２とは、壁部２１を介して電気的に接続されているので、透明電極２０に正電荷が誘導されたことにより、下部電極１２には、負電荷が誘導される。これにより、負電荷が蓄積されたエレクトレット膜１３は、負電荷が誘導された下部電極１２から中央電極１７側に移動するとともに、正電荷が蓄積されたトナー２２は、負電荷が蓄積されたペン先３０ｂにより正電荷が誘導された透明電極２０から中央電極１７側に移動する。その結果、図５に示すように、トナー２２が中央電極１７側に移動した状態となる。これにより、透明電極２０を表示部１０の外部から見た場合、トナー２２とは異なる色が表示部１０の表示面に現れる。なお、エレクトレット膜１３は、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂによって支持されており、エレクトレット膜１３に外力が加わらない状態では、エレクトレット膜１３の位置は、中央電極１７の近傍位置に保持される。

第２実施形態では、上記のように、正電荷および負電荷が蓄積されたペン先３０ａおよび３０ｂを用いることによって、表示部１０の表示動作および消去動作を行うことができるので、外部電力を用いずに表示部１０の書込み動作および消去動作を行うことができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態によるトナーの色が表示された状態の表示部の断面図である。図９を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、表示部１０ｂにトランジスタ４０を設けることにより、トナー２２の色を表示部１０ｂに書込む動作と、表示部１０ｂにトナー２２の色が表示されているデータを読取る動作とを行うことが可能な表示装置１について説明する。

この第３実施形態による表示装置１では、図９に示すように、基板１１ｂの表面上には、トランジスタ４０が形成されており、トランジスタ４０のドレイン４０ａは、下部電極１２に電気的に接続されている。また、トランジスタ４０のソース４０ｂは、信号線に接続されており、トランジスタ４０のゲート４０ｃは、走査線に接続されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

図１０は、図９に示した第３実施形態による表示部のへ書込み動作を説明するための回路図である。図１１は、図９に示した第３実施形態による表示部のデータの読取り動作を説明するための回路図である。次に、図９〜図１１を参照して、表示部１０ｂへの書込み動作と、表示部１０ｂの状態のデータの読取り動作とについて説明する。

（書込み動作）
図１０に示すように、信号線に電源電位（ＶＤＤ）が印加されるとともに、トランジスタ４０のゲート４０ｃに所定の電圧が印加されることによって、トランジスタ４０のゲート４０ｃは、オン状態となる。これにより、信号線と下部電極１２とは導通するので、下部電極１２は、電源電位（ＶＤＤ）の電位となる。その結果、図９に示すように、下部電極１２には正電荷が蓄積されるので、負電荷が蓄積されたエレクトレット膜１３は、下部電極１２側に移動するとともに、下部電極１２と壁部２１を介して電気的に接続されている透明電極２０には負電荷が蓄積される。これにより、正電荷が蓄積されたトナー２２は、透明電極２０側に移動し、表示部１０への書込み（トナー２２の色を表示部１０の表示面に現すこと）が行なわれる。

（データの読取り動作）
また、図１１に示すように、信号線の電位が０Ｖでフローティングの状態にされるとともに、トランジスタ４０のゲート４０ｃに所定の電圧が印加されることによって、トランジスタ４０のゲート４０ｃは、オン状態となる。これにより、信号線と下部電極１２とは導通するので、電源電位（ＶＤＤ）の電位に調整された下部電極１２から、電源電位（ＶＤＤ）の電圧が信号線に印加される。この電圧を読取ることにより、表示部１０に表示されているデータ（トナー２２の色が表示部１０の表示面に現れている状態）の読取りが行なわれる。

図１２は、本発明の第３実施形態によるトナーとは異なる色が表示された状態の表示部の断面図である。図１３は、図１２に示した第３実施形態による表示部の消去動作を説明するための回路図である。図１４は、図１２に示した第３実施形態による表示部のデータの読取り動作を説明するための回路図である。図１２〜図１４を参照して、表示部１０ｂの消去動作と、表示部１０ｂの状態のデータの読取り動作とについて説明する。

（消去動作）
図１３に示すように、信号線に電源電位（ＶＤＤ）と大きさが同じで符号が反対の電位−ＶＤＤが印加されるとともに、トランジスタ４０のゲート４０ｃに所定の電圧が印加されることによって、トランジスタ４０のゲート４０ｃは、オン状態となる。これにより、信号線と下部電極１２とは導通するので、下部電極１２は、−ＶＤＤの電位となる。その結果、下部電極１２には負電荷が蓄積されるので、図１２に示すように、負電荷が蓄積されたエレクトレット膜１３は、中央電極１７側に移動する。これにより、中央電極１７は、エレクトレット膜１３側には正電荷が誘導されるとともに、透明電極２０側には負電荷が誘導される。また、下部電極１２と壁部２１を介して電気的に接続されている透明電極２０には、正電荷が誘導される。これにより、正電荷が蓄積されたトナー２２は、中央電極１７側に移動し、表示部１０の消去（トナー２２の色を表示部１０の表示面から消すこと）が行なわれる。

（データの読取り動作）
また、図１４に示すように、信号線の電位が０Ｖでフローティングの状態にされるとともに、トランジスタ４０のゲート４０ｃに所定の電圧が印加されることにより、トランジスタ４０のゲート４０ｃは、オン状態となる。これにより、信号線と下部電極１２とは導通するので、−ＶＤＤの電位に調整された下部電極１２から、−ＶＤＤの電圧が信号線に印加される。この電圧を読取ることにより、表示部１０に表示されているデータ（トナー２２の色が表示部１０の表示面から消去されている状態）の読取りが行なわれる。

第３実施形態では、上記のように、基板１１ｂ上に、ソース４０ｂが信号線に接続されるとともに、ドレイン４０ａが下部電極１２に接続されたトランジスタ４０を形成することによって、走査線に接続されるゲート電極４０ｃの電位を制御することにより下部電極１２の電位を制御することができるので、エレクトレット膜１３の動作を制御することができる。これにより、トナー２２の位置を制御することができるので、表示状態を切り替えることができる。また、トランジスタ４０を介して下部電極１２の電位を読取ることができるので、表示部１０に表示されているデータ（トナー２２の色が表示部１０の表示面に現れている状態、または、消去されている状態）の読取りを行うことができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図１５は、本発明の第４実施形態によるマトリクス状に並べられた表示部と発電部とを含む表示装置の斜視図である。図１６は、図１５に示した第４実施形態による表示装置に含まれる発電部の断面図である。図１７は、図１６の２００−２００線に沿った断面図である。図１８は、図１６の３００−３００線に沿った断面図である。図１５〜図１８を参照して、この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、振動により発電を行う発電部５０を備えた表示装置１ｂについて説明する。

図１５に示すように、第４実施形態による表示装置１ｂは、マトリクス状に並べられた表示部１０ｂと、振動により発電することが可能な発電部５０とを備える。

図１６および図１７に示すように、約３００μｍ〜約１０００μｍの厚みを有する固定基板５１の上面上には、約０．０５μｍ〜約１μｍの厚みを有する導電体からなる櫛歯状の固定電極５２が形成されている。また、櫛歯状の固定電極５２の歯の幅Ｗ１と、歯と歯の間隔Ｗ２とは、それぞれ、約１ｍｍになるように形成されている。また、固定電極５２は、接地されている。また、固定電極５２の上面上に積層するように、約０．１μｍ〜約１００μｍの厚みと約１ｍｍの幅Ｗ１とを有するエレクトレット化することが可能な材料からなる櫛歯状のエレクトレット膜５３が形成されている。また、エレクトレット膜５３は、コロナ放電によって正電荷または負電荷が注入されて帯電している。

また、図１６および図１８に示すように、約３００μｍ〜約１０００μｍの厚みを有する可動基板６１の下面上には、約０．０５μｍ〜約１μｍの厚みを有する導電体からなる櫛歯状の可動電極６２が形成されている。また、櫛歯状の可動電極６２の歯の幅Ｗ３と、歯と歯の間隔Ｗ４とは、約１ｍｍになるように形成されている。また、図１６に示すように、エレクトレット膜５３と、可動電極６２とは、発電部５０に振動が加わらない状態において、互いに対向しないように配置されている。

また、図１６に示すように、発電部５０は、発電された電力を整流するためのブリッジ整流回路７１と、直流電流の電圧を変えるためのＤＣ−ＤＣコンバータ７２とを備えている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ７２には、発電部５０によって発電された電力により駆動される負荷７３が接続されている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ７２と負荷７３とは、それぞれ、接地されている。

なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

図１９は、本発明の第４実施形態による発電部の発電動作を説明するための断面図である。次に、図１６および図１９を用いて、本発明の第４実施形態による発電部５０の発電動作について説明する。

図１６に示すように、発電部５０に振動が加わらない状態では、エレクトレット膜５３と可動電極６２とが互いに対向しないように配置されている。

次に、図１９に示すように、発電部５０に水平方向（矢印Ｘ方向）の振動が加わり、可動電極６２が矢印Ｘ方向に移動することにより、可動電極６２は、エレクトレット膜５３と対向する位置に移動する。これにより、エレクトレット膜５３の表面には正電荷または負電荷が蓄積しているので、可動電極６２には、エレクトレット膜５３の可動電極６２側に蓄積された電荷と反対の電荷が静電誘導によって誘導される。その後、図１６に示す状態に戻されることにより、可動電極６２は、図１９に示すエレクトレット膜５３と対向する位置から、エレクトレット膜５３と対向しない位置に移動する。このとき、図１９に示すエレクトレット膜５３と対向する位置より、図１６に示す固定基板５１の表面と対向する位置の方が、可動電極６２に対するエレクトレット膜５３に蓄積された電荷による電界の影響が小さいので、可動電極６２に蓄積される電荷の量は減少する。さらに、慣性力により可動電極６２は、図１６に示す矢印Ｘ方向と反対の方向に移動することにより、エレクトレット膜５３と対向し、可動電極６２に蓄積される電荷の量は増大する。このように、左右(水平方向)の振動を繰り返すことにより引き起こされる、可動電極６２に蓄積される電荷の量の変化を、交流電流として取り出すことにより発電が行われる。また、この交流電流は、ブリッジ整流回路７１およびＤＣ−ＤＣコンバータ７２を介して負荷７３に出力される。

ここで、第４実施形態では、発電部５０によって発電された電力は、図９〜図１４に示した上記第３実施形態の、表示部１０ｂの表示状態の書込みとデータの読取りのための電力として用いられる。

第４実施形態では、上記のように、振動により発電を行う発電部５０を備えることによって、振動により発電された電力を用いてエレクトレット膜１３を移動することができるので、外部の電源を用いることなしに、表示部１０ｂへの書込み、消去および表示部１０ｂに表示されているデータ（トナー２２の色が表示部１０ｂの表示面に現れている状態、または、消去されている状態）の読取りを行うことができる。

なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。

（第５実施形態）
図２０および図２１は、本発明の第５実施形態による表示部の断面図である。図２０および図２１を参照して、この第５実施形態では、上記第１実施形態と異なり、静電気力によって形状が変化する反射電極８０を備えた表示装置１について説明する。

図２０に示すように、第５実施形態による表示装置１は、中央電極１７の上面上には、アルミニウム合金やニッケルなどの金属膜からなる反射電極８０が、透明電極２０側に湾曲した形状で中央電極１７の上面を覆うように形成されている。なお、反射電極８０は、本発明の「表示制御部材」の一例である。また、図２１に示すように、この反射電極８０は、静電気力によって変形するように構成されている。

なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図２０および図２１を用いて、本発明の第５実施形態による表示装置１の動作について説明する。

図２０に示すように、エレクトレット膜１３が下部電極１２の近傍に位置する状態では、エレクトレット膜１３に蓄積された負電荷による静電誘導により、下部電極１２には、正電荷が誘導される。これにより、下部電極１２と透明電極２０とは、壁部２１によって電気的に接続されているので、透明電極２０には、負電荷が誘導される。その結果、反射電極８０は、透明電極２０側に湾曲した形状になる。また、透明電極２０から入射した光が反射電極８０によって反射されることによって、所定の色が表示部１０ｃの表示面に現れる。なお、エレクトレット膜１３は、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂによって支持されており、エレクトレット膜１３に外力が加わらない状態では、エレクトレット膜１３の位置は、下部電極１２の近傍位置に保持される。

また、図２１に示すように、エレクトレット膜１３が中央電極１７の近傍に位置する状態では、エレクトレット膜１３に蓄積された負電荷による静電誘導により、中央電極１７のエレクトレット膜１３側には正電荷が誘導されるとともに、透明電極２０側には負電荷が誘導された分極した状態となる。これにより、反射電極８０は、中央電極１７側に凹んだ状態となって、中央電極１７に当接する。また、透明電極２０から入射した光が反射電極８０によって反射されることによって、所定の色が表示部１０ｃの表示面に現れる。ただし、図２０に示した反射電極８０に反射される光と、図２１に示した反射電極８０に反射される光とでは、光の光路長が異なるので、図２０に示す状態と、図２１に示す状態とでは異なる色が表示部１０ｃの表示面に現れる。なお、光路長とは、光が進む幾何学的な長さに、光がその中を進んでいる媒質の屈折率を掛け算したものである。また、エレクトレット膜１３は、板バネ部１４ａおよび板バネ部１４ｂによって支持されており、エレクトレット膜１３に外力が加わらない状態では、エレクトレット膜１３の位置は、中央電極１７の近傍位置に保持される。

第５実施形態では、上記のように、静電気力によって形状が変化する反射電極８０を備えることによって、透明電極２０から入射した後、反射電極８０によって反射される光の光路長を反射電極８０の形状によって変えることができるので、表示部１０ｃの表示面に現れる色を変化させることができる。また、長期間電荷を保持することができるエレクトレット膜１３に蓄積された電荷による静電誘導によって、反射電極８０の形状を変化させているので、表示部１０ｃの表示状態を長期間保持することができる。

なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態〜第４実施形態では、ＳｉＯ_２からなる反射壁１８および反射壁１９を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、高分子樹脂や無機の絶縁性を有する材料であり、トナー２２が移動することにより帯電が起こらないとともに、体積抵抗率が、１．０×１０^９Ω／□〜１．０×１０^１４Ω／□程度の材料からなる反射壁１８および反射壁１９を用いてもよい。

また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、板状の反射壁１８および反射壁１９を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、図２２に示す変形例のように、透明電極２０側から中央電極１７側に向かって反射壁の厚みが増すような反射壁９０および反射壁９１を形成してもよい。このとき、透明電極２０は、反射壁９０の段差部９０ａと反射壁９１の側端部９１ａとによって支持されている。図２３に示すように、トナー２２が中央電極１７に移動した状態では、トナー２２は、中央電極１７の中央付近に集まるとともに、図３に示した板状の反射壁１８および反射壁１９よりも、図２３に示す透明電極２０側から中央電極１７側に向かって反射壁の厚みが増すような反射壁９０および反射壁９１の方が多くの光を反射することができるので、図３に示した表示部１０よりもトナー２２の色を表示部１０ｄの表示面に現れにくくすることができる。

また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、ＳｉＯ_２からなるエレクトレット膜１３と、テフロン（登録商標）からなるトナー２２を用いる例を示したが、ポリプロピレンやマイラー（登録商標）などの高抵抗の高分子材料からなるエレクトレット膜１３およびトナー２２を用いてもよい。ただし、エレクトレット膜１３と、トナー２２とは、逆の極性を有するように電荷を蓄積する必要がある。

また、上記第４実施形態では、櫛歯状のエレクトレット膜５３の歯の幅Ｗ１と、歯と歯の間隔Ｗ２と、櫛歯状の可動電極６２の歯の幅Ｗ３と、歯と歯の間隔Ｗ４とは、約１ｍｍの同じ幅になるように形成された例を示したが、本発明はこれに限らず、櫛歯状のエレクトレット膜５３の歯の幅Ｗ１を約１ｍｍよりも大きく形成するとともに、歯と歯の間隔Ｗ２を約１ｍｍより小さく形成してもよい。これにより、櫛歯状のエレクトレット膜５３の歯が、櫛歯状の可動電極６２の歯と歯の間に挟まりこむのを抑制することができる。

また、上記第４実施形態では、発電部５０が発電することにより生じる電流が、ブリッジ整流回路７１およびＤＣ−ＤＣコンバータ７２を介して負荷７３に出力される例を示したが、本発明はこれに限らず、発電部５０が発電することにより生じる電流を、ブリッジ整流回路７１を介して負荷７３に出力させてもよいし、発電部５０が発電することにより生じる電流を、ＤＣ−ＤＣコンバータ７２を介して負荷７３に出力させてもよい。

また、上記第４実施形態では、可動電極６２が振動することによって発電を行う例を示したが、本発明はこれに限らず、固定電極５２が振動してもよいし、固定電極５２および可動電極６２の両方が振動してもよい。

本発明の第１実施形態によるセル状に並べられた表示部を含む表示装置の斜視図である。図１の１００−１００線に沿った断面図である。本発明の第１実施形態による表示部の断面図である。本発明の第１実施形態による表示装置の動作を説明するための断面図である。本発明の第１実施形態による表示装置の動作を説明するための断面図である。本発明の第２実施形態による表示部の断面図である。本発明の第２実施形態によるエレクトレット化されたペン先を用いた表示部の書込み動作を説明するための断面図である。本発明の第２実施形態によるエレクトレット化されたペン先を用いた表示部の表示の消去動作を説明するための断面図である。本発明の第３実施形態によるトナーの色が表示された状態の表示部の断面図である。図９に示した第３実施形態による表示部のへ書込み動作を説明するための回路図である。図９に示した第３実施形態による表示部のデータの読取り動作を説明するための回路図である。本発明の第３実施形態によるトナーの色とは異なる色が表示された状態の表示部の断面図である。図１２に示した第３実施形態による表示部の消去動作を説明するための回路図である。図１２に示した第３実施形態による表示部のデータの読取り動作を説明するための回路図である。本発明の第４実施形態によるセル状に並べられた表示部と発電部とを含む表示装置の斜視図である。図１５に示した第４実施形態による表示装置に含まれる発電部の断面図である。図１６の２００−２００線に沿った断面図である。図１６の３００−３００線に沿った断面図である。本発明の第４実施形態による発電部の発電動作を説明するための断面図である。本発明の第５実施形態による表示部の断面図である。本発明の第５実施形態による表示部の断面図である。本発明の第１実施形態〜第４実施形態の変形例による表示部の断面図である。本発明の第１実施形態〜第４実施形態の変形例による表示部を表示部の上方から見たときの正面図である。

符号の説明

１２下部電極（第１電極）
１３エレクトレット膜
１４ａ、１４ｂ板バネ部（支持体）
１７中央電極
２０透明電極（第２電極）
２２トナー（表示制御部材）
５０発電部
８０反射電極（表示制御部材）

Claims

第１電極と、
前記第１電極に電気的に接続された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間で移動可能で、かつ、電荷を蓄積することが可能なエレクトレット膜と、
静電気力により移動可能で、かつ、位置により表示状態を変化可能な表示制御部材とを備え、
前記エレクトレット膜を移動させることにより、前記第１電極および前記第２電極に静電誘導により誘導させる電荷が変化することによって、前記静電気力により移動可能な表示制御部材を移動させることにより光学的特性を制御する、表示装置。
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極と前記第２電極とに対して電気的に絶縁されているとともに、前記第１電極側と前記第２電極側とで電気的に分極することが可能な中央電極をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。
前記第１電極は、透明電極である、請求項１または２に記載の表示装置。
前記エレクトレット膜を、前記第１電極の方向または前記第２電極の方向に移動可能に支持する支持体をさらに備え、
前記支持体は、前記エレクトレット膜が前記第１電極の方向または前記第２電極の方向に移動したときに、前記第１電極側または前記第２電極側の近傍の位置で前記エレクトレット膜を保持するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
振動により発電を行う発電部をさらに備え、
前記発電部によって発電された電力により前記エレクトレット膜を移動させるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。