JP2010250261A

JP2010250261A - 表示装置

Info

Publication number: JP2010250261A
Application number: JP2009218424A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ando; 宏明安藤; Yasunori Iwatake; 泰徳岩武; Takeshi Miyazaki; 毅宮崎
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: JP5223830B2

Abstract

【課題】時間経過を可視化する表示装置であって、繰り返し利用可能な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】可逆的に変形可能な材料からなる基材に粒子が規則的に配列されてなり、その厚さ方向の変形量に応じて色調が変化する色調変化部材が、表示側透明板と押圧部材との間に介在されてなる表示装置であって、前記色調変化部材と前記表示側透明板との間に微細凹凸面を有する光散乱層が備えられ、非押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に入射光を全反射する全反射状態となり、押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に平坦化されて透光状態となる、ことを特徴とする、表示装置
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置に関する。更に詳しくは構造色による発色機構を使用した表示装置に関する。

構造色は、特定の周期構造を有する材料において、ブラッグの法則に基づき特定の波長の光を干渉反射することにより得られるものである。このような構造色を呈する特定の周期構造としては、例えば、単分散微粒子によるコロイド結晶、ブロック共重合体のミクロドメイン構造、界面活性剤のラメラ構造などがあげられる。構造色はその構造体の周期が変化すると異なる色となる。このような特徴を利用した表示装置が特許文献１〜３に開示される。特許文献１に開示の構成では、周期構造体に電圧を印加するなどして、その周期を変化させて表示色（構造色）を変化させる。特許文献２に開示の構成では、構造色を呈する高分子ゲルを液体に浸析して、電界に応じて体積変化させることで、その周期を変化させて表示色（構造色）を変化させる。特許文献３に開示の構成では、弾性変形可能な充填材で周期的に配列したコロイド粒子を保持して複数の表示素子を形成し、各表示素子に対して個別の制御手段によりに外力を加えて構造色を変化させる。

特表２００５−３１１７２号公報特開２００７−１１１１２号公報特開２００９−２０４３５号公報

特許文献１、２及び３に開示の構成では、いずれも周期構造を有する単一の材料を利用して構造色を変化させているが、単一の材料では白色の構造色を得ることは困難である。周期構造を有する材料を複数使用して白色の構造色を得ることも考えられるが周期構造を変化させるための制御が難しくなり、その構成も複雑となる。そこで本発明は、構造色による発色機構を使用した表示装置であって、簡易な構成で白色の表示が可能な表示装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は次の構成からなる。即ち、可逆的に変形可能な材料からなる基材に粒子が規則的に配列されてなり、その厚さ方向の変形量に応じて色調が変化する色調変化部材が、表示側透明板と押圧部材との間に介在されてなる表示装置であって、前記色調変化部材と前記表示側透明板との間に微細凹凸面を有する光散乱層が備えられ、非押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に入射光を全反射する全反射状態となり、押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に平坦化されて透光状態となる、ことを特徴とする、表示装置である。

本発明の表示装置では、色調変化部材と表示側透明板との間に微細凹凸面を有する光散乱層が備えられ、非押圧状態では、当該微細凹凸面が実質的に入射光を全反射する全反射状態となる。これにより、表示装置は白色を表示することとなる。一方、押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に平坦化されて透光状態となる。これにより、色調変化部材がその厚さ方向の変形量に応じて所定の色調となり、表示装置は所定の色を表示する。このように、本発明の表示装置は、簡易な構成でありながら、複数種類の色調変化部材を使用せずとも白色の表示が可能である。

図１（Ａ）は表示装置１の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。表示装置１の押圧状態を説明する図である。表示装置１の変形例である。表示装置１００の押圧状態を説明する図である。

本発明の表示装置は色調変化部材を有する。色調変化部材は、可逆的に変形可能な材料からなる基材に粒子が規則的に配列されてなり、その厚さ方向の変形量に応じて色調が変化する。ここで使用する可逆的に変形可能な材料としては、スチレン系軟質樹脂、軟質ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ハイドロエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、アクリル系エラストマー等の有機系高分子材料をあげることができる。色調変化部材はこのような可逆的に変形可能な材料を基材とすることにより、後述の押圧部材によって押圧状態となり変形しても、非押圧状態になれば、押圧状態となる前の状態に戻ることができる。さらに、押圧状態と非押圧状態とを繰り返しても色調変化部材の変形における可逆性が低下しにくい。色調変化部材の基材の中に配列される粒子の規則的な配列としては、フォトニック結晶構造であることが好ましい。フォトニック結晶は、通常、可視域周辺の光の波長と同程度の周期で粒子が分布した構造を指す。このような構造を有するフォトニック結晶は、その周期と同程度の波長の光をブラッグ反射し、それに起因して特定の波長の光が増幅されて、いわゆる構造色を発する。このようなブラッグ反射による構造色の色調は、フォトニック結晶構造を形成する粒子配列の周期に依存するため、粒子配列の周期を適宜設定することで所望の色調の構造色が得られる。さらに、粒子配列の周期を変化させることで構造色の色調を変化させることができる。本発明の表示装置はこの特性を利用して、所定の色を表示するものである。構造色は外光を利用して発色することができるため、外光として自然光を利用することとすれば、別途発光表示用の光源やバックライト装置が不要であり、消費電力の低減または電力の不要化や、装置の簡略化が図れる。さらに、自然光を利用（反射）すれば、屋外でも明るく発色して視認性が向上する。なお、夜間や暗所で使用するために、別途発光表示用の光源やバックライト装置を使用してこれらの光を利用してもよい。

フォトニック結晶構造の例として、コロイド結晶構造、ミクロドメイン構造などの構造体の他、薄膜を積層した構造（薄膜積層構造）をあげることができる。コロイド結晶構造は、コロイド粒子が所定間隔で周期的に配列した構造である。コロイド粒子は、粒径が約１ｎｍ〜約１０００ｎｍ（１０^−６〜１０^−９ｍ）の粒子であり、可視光が透過でき、ほぼ球形となるとなる材質であれば特に限定されず、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、ホウ珪酸ガラス、アルミン酸カルシウム、ニオブ酸リチウム、カルサイト、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、チタン酸ストロンチウム、酸化アルミニウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、酸化イットリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、セレン化亜鉛、臭ヨウ化タリウム、ダイアモンドなどが使用できる。また、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）などの強誘電体、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタル酸、塩化ビニル、アクリル、酸化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチルなど、ケイ素、ゲルマニウムを使用できる。また、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２の内のいずれか２種以上の混合体や、これらの内の１種をコアとして他の１種以上によりコアを被覆したコアシェル構造なども用いることができる。また、コロイド粒子の配列における規則性は、特に限定されないが、例えば、面心立方構造、体心立方構造、単純立方構造等を例示することができ、特に面心立方構造すなわち六方最密充填構造をとることができる。コロイド粒子を作成する方法は、ＵＶ（紫外線）重合、乳化重合、懸濁重合、二段階鋳型重合、化学気相反応法、電気炉加熱法、熱プラズマ法、レーザ加熱法、ガス中蒸発法、共沈法、均一沈殿法、化合物沈殿法、金属アルコキシド法、水熱合成法、ゾルゲル法、噴霧法、凍結法、硝酸塩分解法などを例示できる。これらのような方法で作成されるコロイド粒子を上記基材に懸濁された状態とする。そして重力沈降法、毛管法、電気泳動法、基板引き上げ法などにより、基材中にコロイド結晶構造を形成することができる。例えば、コロイド粒子が懸濁した基材溶液を後述の透明基板上に塗布して乾燥させることにより、色調変化部材を作成することができる。この方法によれば、基材中にコロイド粒子が自己組織的にコロイド結晶構造を形成するため、色調変化部材の作成が容易である。

ミクロドメイン構造は、異種の高分子が化学結合してブロック共重合体を形成する構造である。ブロック共重合体としては、ポリ（スチレン−ｃｏ−イソプレン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−ブタジエン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−ビニルピリジン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−エチレンプロピレン）ブロック共重合体などを例示できる。これらのブロック共重合体は、複数の繰り返し単位を有していてもよい。

薄膜積層構造は、例えば、厚さ約５ｎｍ〜約２０ｎｍの薄膜を、約１００ｎｍ〜約１０００ｎｍの間隔で積層した構造とすることができる。積層する薄膜の間には透明性を有する有機あるいは無機高分子材料からなる中間体を介在させることにより、積層する薄膜を所定の間隔に維持することができる。積層する薄膜として、金、銀、銅、アルミなどの金属や各種合金による金属薄膜や、酸化チタン、シリカなどの薄膜からなる誘電体薄膜を例示することができる。

色調変化部材は、押圧部材による押圧状態においてその厚さ方向への変形量が十分確保されるように、十分な厚さを有することが好ましい。例えば、色調変化部材の厚さは約０．００１ｍｍ〜約１０．００ｍｍ、好ましくは約０．０１ｍｍ〜約１．００ｍｍとする。このような厚さを備えることにより、押圧状態において色調変化部材が十分変形して、規則的に配列した粒子の配列に変化が生じ、外部から視認した際の色調が変化することとなる。例えば、色調変化部材の基材内にコロイド粒子によるコロイド結晶構造を形成した場合には、当該色調変化部材が変形すると、その変形量に応じて当該コロイド結晶構造が変化し、構造色が変化して、外部から視認した際の色調が変化する。

本発明の表示装置では、色調変化部材は表示側透明板と押圧部材との間に介在される。表示側透明板は表示装置の表示部を構成するものであって、当該表示側透明板を介して色調変化部材が外部から視認される。押圧部材は、色調変化部材及び／又は後述の光散乱層を、直接又は間接的に押圧する。押圧部材を駆動する手段は特に限定されず、ばね、モーター、エアープレッシャーなどの機械的手段を採用することができる。押圧部材の押圧面に所定の凹凸形状を設けて表示装置の表示部に所定の形状及び色を表示することができる。

色調変化部材と表示側透明板との間に微細凹凸面を有する光散乱層が備えられる。光散乱層は微細凹凸面において、表示側透明板に入射した入射光を全反射する。光散乱層の材料は、光透過性の材料であれば特に限定されないが、弾性材料であることが好ましい。押圧状態において当該微細凹凸面が変形して実質的に平坦化されて、光散乱層を透光状態にすることができるからである。光散乱層の材料として非弾性材料を採用する場合は、微細凹凸面に対向する面を弾性材料で形成する。これにより、光散乱層が非弾性であっても、押圧状態において当該微細凹凸面に対向する面が変形して当該微細凹凸面との間隙がなくなることにより実質的に平坦化されて、微細凹凸面における全反射が防止されて光散乱層を透光状態にすることができるからである。このように、光散乱層は、非押圧状態では微細凹凸面が入射光を全反射する全反射状態となり、押圧状態では微細凹凸面が変形することにより、又は微細凹凸面に対向する面が変形して微細凹凸面との間隙がなくなることにより透光状態となる。微細凹凸面は、光透過性の材料の表面に、ブラスト処理などの公知の表面処理や、型成形により形成することができる。なお、色調変化部材の表示側透明板側の表面を微細凹凸面にしてこれを光散乱層としてもよい。

色調変化部材の被押圧面は黒色の押圧面に対向することが好ましい。色調変化部材が押圧状態において透光状態となったときに当該被押圧面の視認され、黒色を表示することができるからである。例えば、押圧部材の押圧面を色調変化部材の被押圧面に対向させて当該押圧面を黒色とする。また、押圧部材と色調変化部材の間に緩衝部材や押圧部材と色調変化部材との癒着を防止するシートなどを設けてもよい。このような緩衝材やシートを設ける場合は、当該緩衝部材やシートの色調変化部材の対向面を黒色とすることができる。この場合も、色調変化部材が押圧状態において透光状態となったときに当該被押圧面の視認され、黒色を表示することができる。

色調変化部材は被押圧面側に肉逃し溝が均等に分配して形成されることが好ましい。押圧時の色調変化部材の変形量に偏りが生じず、色調変化部材の基材中に配列している粒子の配列構造が十分に変形して、表示対象が良好に発色表示されるからである。また、押圧時に肉逃がし溝に色調変化部材の一部が逃げることにより、比較的小さな力で色調変化部材が変形することとなる。これにより、押圧時に無駄なエネルギーを消費する必要がなく、装置に高い機械的剛性が要求されないため、製造コストが低減する。肉逃し溝は例えば、等間隔の格子状、所定の曲線を等間隔に設けた曲線状、等間隔のドット状とすることができる。また、肉逃し溝以外の部分が等間隔のドット状となるように、肉逃し溝を形成してもよい。肉逃がし溝の大きさは、色調変化部材の厚さや大きさを考慮して適宜決定することができる。例えば、肉逃がし溝を格子状に設ける場合、色調変化部材の厚さが約０．５ｍｍのとき、肉逃し溝の幅を約０．２ｍｍとすることができる。また、肉逃し溝を格子状に設ける場合、肉逃し溝によって区画されるそれぞれの領域が、表示対象となる画像の画素（ピクセル）にそれぞれ対応するように形成してもよい。このようにすれば、表示対象をより緻密に表示することができる。これは比較的大きな面積の色調変化部材を使用する場合に特に有効である。

色調変化部材は次のように形成することができる。まず、肉逃がし溝の形状に対応する所定の等間隔の枠状部を有する鋳型（コーム）を、所定の透明シートの上面に載置する。この状態で当該透明シート上面にコロイド粒子を含有させた基材溶液を塗布してＵＶ照射する。その後、コームを取り除くことにより、肉逃がし溝を備える色調変化部材を形成することができる。なお、所定の透明シートの上面にコロイド粒子を含有させた基材溶液を塗布してＵＶ照射した後、スクレイバーなどで色調変化部材を所定幅で等間隔に掻き取って、肉逃がし溝を形成することもできる。また、エッチングやフォトリソグラフィにより、所定の形状の肉逃がし溝を形成することもできる。

色調変化部材の基材中に、上記規則的に配列される粒子の他に、染料や顔料、光散乱材を含んでいても良い。また、色調変化部材と透明基板との間に色変換層を設けても良い。

本発明の表示装置の一実施態様では、押圧部材は光散乱層を押圧する第１の押圧部と、色調変換部材を押圧する第２の押圧部とを含む。これにより、光散乱層の押圧状態と色調変換部材の押圧状態とが別個の制御することができる。これにより、表示色の調整が
が容易となる。特に、色調変換部材により赤色、緑色、青色を表示してフルカラー表示する場合は、色調変換部材の押圧状態によって色調が調整されるため、このように光散乱層の押圧状態と色調変換部材の押圧状態とを別個の制御することにより、表示色の制御が容易となる効果が顕著に発揮される。
光散乱層の押圧状態と色調変換部材の押圧状態とが別個の制御する構成として、色調変換部材と光散乱層との間に中間透明板を設け、第１の押圧部が中間透明板を介して、光散乱層を押圧する構成とすることができる。これにより、第２の押圧部による色調変換部材の押圧状態と独立して光散乱層の押圧状態を制御することができる。中間透明板の色調変換部材側の面に微細凹凸を設けて光散乱層を形成してもよい。
以下、本発明の実施の形態につき、図例を参照しながら説明をする。

本発明の実施例である表示装置１の斜視図を図１（Ａ）に示し、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図を図１（Ｂ）に示す。図１（Ａ）に示すように、表示装置１は平面視矩形の略平板状のハウジング２を備え、その平板面に表示部１０を備える。図１（Ｂ）に示すように、表示装置１はアクリル板１１０、色調変化フィルム１２、黒色シート１３、押圧部材１４を備える。アクリル板１１０は無色透明であって、表示部１０に露出して表示面１１ａを形成する。色調変化フィルム１２はアクリル板１１０の表示面１１ａと反対側の面１１ｂに沿って平行に設けられる。ただし、色調変化フィルム１２と面１１ｂは初期状態では接していない。色調変化フィルム１２は、アクリル系モノマーをポリマー化してなる可逆的に変形可能なアクリル系エラストマーからなる基材層に、粒径が約２００ｎｍのＳｉＯ_２がコロイド結晶を形成してなる色調変化部材からなる層であって、層厚は約０．５ｍｍである。色調変化フィルム１２は表示部１０に表示する表示画像の画素毎に肉逃がし溝１２ａにより区画化されている。色調変化フィルム１２の面１１ｂに対向する面１２ｂにはブラスト処理が施されて粗面となっており、当該面１２ｂは微細凹凸を有する。黒色シート１３は、クロロプレンゴム製の薄膜であって、色調変化フィルム１２の平面視で略同一形状であり、色調変化フィルム１２に平行に設けられる。押圧部材１４は黒色シート１３に対して表示面１１ａと反対側に設けられる。押圧部材１４は色調変化フィルム１２が区画される画素毎に設けられる。押圧部材１４は黒色シート１３を介して色調変化フィルム１２に平行に設けられる押圧面１４ａを有する。押圧面１４ａは表示面１１ａ側に０〜約０．４５ｍｍ移動可能であり、当該押圧面１４ａを有する押圧部材１４は色調変化フィルム１２を所定量押圧する。

図２に押圧部材１４の押圧状態を説明する図を示し、押圧部材１４の押圧状態と色調変化フィルム１２の色調の変化について述べる。図２（Ａ）に示す第１の状態（初期状態）では、押圧部材１４の押圧面１４ａは初期位置に位置しており、色調変化フィルム１２を押圧しない。これにより、色調変化フィルム１２の面１２ｂはアクリル板１１０の面１１ｂに押圧されない。当該初期状態では、ガラス板１１を介して入射する入射光Ｐは色調変化フィルム１２の面１２ｂで全反射される。これにより、当該面１２ｂが光散乱層となり、表示部１０に白色が表示される。図２（Ｂ）に示す第２の状態では、押圧面１４ａは表示部１０側に約０．２０ｍｍ押し上げられる。これにより、色調変化フィルム１２の面１２ｂはガラス板１１の面１１ｂに押圧され、面１２ｂに形成されている微細凹凸が実質的平坦化される。ただし、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列は実質的に変化しない。当該第２の状態では色調変化フィルム１２の構造色である赤色が表示部１０に表示される。
図２（Ｃ）に示す第３の状態では、押圧面１４ａは表示部１０側に約０．３０ｍｍ押し上げられて、色調変化フィルム１２は第２の状態よりもさらに押圧される。これにより、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列が変化する。その結果、第３の状態では、色調変化フィルム１２の構造色の色調が変化して緑色が表示部１０に表示される。図２（Ｄ）に示す第４の状態では、押圧面１４ａは表示部１０側に約０．４０ｍｍ押し上げられて、色調変化フィルム１２は第３の状態よりもさらに押圧される。これにより、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列がさらに変化する。その結果、第４の状態では、色調変化フィルム１２の構造色の色調が変化して青色が表示部１０に表示される。
図２（Ｅ）に示す第５の状態では、押圧面１４ａは表示部１０側に約０．４５ｍｍ押し上げられて、色調変化フィルム１２は第４の状態よりもさらに押圧される。これにより、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列がさらに変化して、構造色は観察されなくなり色調変化フィルム１２は透明化する。その結果、第５の状態では、色調変化フィルム１２の背後に設けられる黒色シート１３が視認され黒色が表示部１０に表示される。なお、黒色シート１３の替わり、押圧部材１４の押圧面１４ａに黒色インクを印刷にしてもよく、この場合も同様に表示部１０に黒色を表示できる。

以上のように、本発明の表示装置１は、押圧部材１４の押圧面１４ａの押圧状態（移動量）により、白色、赤色、緑色、青色、黒色のいずれかを各画素毎に切り替えて表示することができる。これにより、表示装置１は簡易な構成で、表示部１０に所定の表示画像をフルカラーで表示することができる。また、色調変化フィルム１２は肉逃がし溝１２ａにより画素毎に区画化されているため、画素毎に均一に押圧されて表示画像が鮮明に表示される。

本発明の表示装置１では色調変化フィルム１２の面１２ｂに微細凹凸を設けて光散乱層としたが、これに替えて、図３（Ａ）に示す表示装置１の変形例ように、ガラス板１１の色調変化フィルム１２’側に微細凹凸面１５ａを有する弾性材料からなる光散乱層１５を設けてもよい。なお、色調変化フィルム１２’のガラス板１１側の面１２’ｂは微細凹凸を有しない。また、図３（Ａ）では光散乱層１５の色調変化フィルム１２’側の面に微細凹凸面１５ａを設けたが、図３（Ｂ）に示すように、光散乱層１５のガラス板１１側の面１５ｂを微細凹凸面としてもよい。このような光散乱層１５を設けても、第１の状態（初期状態）において、光散乱層１５の微細凹凸面１５ａ又は１５ｂが入射光を全反射するため白色が表示される。第２〜５の状態では、表示装置１と同様に、光散乱層１５の微細凹凸面１５ａ又は１５ｂは実質的に平坦化され、それぞれ赤色、緑色、青色、黒色が表示される。また、図３（Ｃ）に示すように、ガラス板１１’の表示面１１’ａと反対側の面１１’ｂを微細凹凸面としてもよい。このようなガラス板１１’を使用すれば、第１の状態において、入射光は面１１’ｂにおいて全反射されて白色が表示され、第２〜５の状態では、面１１’ｂに対向する色調変化フィルム１２’の面１２’ｂが面１１’ｂに押圧されて、当該面１１’ｂの微細凹凸に沿って面１２’ｂが変形するため、面１１’ｂと面１２’ｂとの間に実質的に空気層が存在しなくなって、当該面１１’ｂが平坦化されたのと同様の効果を奏する。これにより、表示装置１と同様に、第２〜５の状態ではそれぞれ赤色、緑色、青色、黒色が表示される。これらの場合、光散乱層１５は例えば、アクリル系モノマーをポリマー化してなるアクリル系エラストマーからなり、層厚は約０．２ｍｍである。

本発明の他の実施例である表示装置１００の縦断面図を図４Ａに示す。なお、表示装置１と同等の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
図４Ａに示すように、表示装置１００は、アクリル板１１０、色調変化フィルム１２、第１の押圧部材１４１、第２の押圧部材１４２及び光散乱層１５０を備え、表示部１０側からこの順で配置される。第１の押圧部材１４１は無色透明のアクリル製の板状部材であって、色調変化フィルム１２とアクリル板１１０との間に配置される。光散乱層１５０は色調変化フィルム１２の肉逃がし溝１２ａと同様に溝１５１が設けられて区画化されている。光散乱層１５０と色調変化フィルム１２は、平面視において略同一位置で重なるように配置される。なお、第１の押圧部材１４１のアクリル板１１０側の面には光散乱層１５０に沿った凹部が形成されており、当該凹部に光散乱層１５０が設置されて位置ズレが防止されている。光散乱層１５０は透明フィルムであって、アクリル板１１０側の面には微細凹凸が形成された微細凹凸面１５０ａを備える。さらに第１の押圧部材１４１とアクリル板１１０との間の溝１５１には複数のバネ状のスペーサ１６が設けられている。複数のバネ状のスペーサ１６により、初期状態（非押圧状態）では微細凹凸面１５０ａとアクリル板１１０とが離隔した状態となっている。

第１の押圧部材１４１のアクリル板１１０と反対側には色調変化フィルム１２を挟んで第２の押圧部材１４２が設けられる。第２の押圧部材１４２は板状部材であって、色調変化フィルム１２側の面には色調変化フィルム１２に沿う凹部が形成されており、当該凹部の底面が色調変化フィルム１２を押圧する押圧面１４２ａとなる。押圧面１４２ａは黒色である。第１の押圧部材１４１と第２の押圧部材１４２との間の肉逃がし溝１２ａには複数のバネ状のスペーサ１７が設けられている。複数のバネ状のスペーサ１７により、初期状態（非押圧状態）では押圧面１４２ａと色調変化フィルム１２とが離隔した状態となっている。
第２の押圧部材１４２の第１の押圧部材１４１と反対側には押圧駆動部１４３が設けられる。押圧駆動部１４３はアクリル板１１０側に伸長して、第１の押圧部材１４１及び第２の押圧部材１４２を押圧可能である。なお、スペーサ１７はスペーサ１６よりも弾性率が十分高いため、押圧駆動部１４３による押圧過程において、スペーサ１６が縮みきるまでスペーサ１７は実質的に縮まず、スペーサ１６が縮みきった後スペーサ１７が縮むことなる。

図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に表示装置１００における押圧状態を説明する図を示し、押圧状態と表示色の変化について述べる。まず、初期状態（第１の状態）では図４（Ａ）に示すように、押圧駆動部１４３はアクリル板１１０側に伸長しておらず、第１のアクリル板１１０と光散乱層１５０とが離隔している。そのため、当該初期状態では、アクリル板１１０を介して入射する入射光は光散乱層１５０の微細凹凸面１５０ａで全反射される。これにより、表示部１０に白色が表示される。なお、第２の押圧部材１４２の押圧面１４２ａと色調変化フィルム１２とは離隔した状態である。

図４（Ｂ）に示す第２の状態では、押圧駆動部１４３が表示部１０側に約０．２０ｍｍ伸長する。これにより、第１の押圧部材１４１及び第２の押圧部材１４２が表示部１０側に押圧されて、スペーサ１６が縮み、光散乱層１５０の微細凹凸面１５０ａがアクリル板板１１に押圧され、微細凹凸面１５０ａに形成されている微細凹凸が実質的平坦化される。一方、スペーサ１６は縮みきっていないためスペーサ１７は実質的に縮まず、押圧面１４２ａと色調変化フィルム１２とが離隔した状態が維持される。これにより、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列は実質的に変化しない。アクリル板１１０を介して入射する入射光は光散乱層１５０を透過して色調変化フィルム１２に到達し、表示部１０には色調変化フィルム１２の構造色である赤色が表示される。

図４（Ｃ）に示す第３の状態では、押圧駆動部１４３が表示部１０側に約０．３０ｍｍ伸長する。これにより、第１の押圧部材１４１及び第２の押圧部材１４２が表示部１０側に押圧されて、スペーサ１６が縮みきり、スペーサ１７が縮んで押圧面１４２ａが色調変化フィルム１２を押圧する。これにより、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列が変化する。その結果、第３の状態では、色調変化フィルム１２の構造色の色調が変化して緑色が表示部１０に表示される。

図４（Ｄ）に示す第４の状態では、押圧駆動部１４３が表示部１０側に約０．４０ｍｍ伸長する。これにより、押圧面１４２ａが色調変化フィルム１２を第３の状態よりもさらに押圧し、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列がさらに変化する。その結果、第４の状態では、色調変化フィルム１２の構造色の色調が変化して青色が表示部１０に表示される。

図４（Ｅ）に示す第５の状態では、押圧駆動部１４３が表示部１０側に約０．４５ｍｍ伸長する。これにより、押圧面１４２ａが色調変化フィルム１２を第３の状態よりもさらに押圧し、色調変化フィルム１２を構成するコロイド粒子の配列がさらに変化して、構造色は観察されなくなり色調変化フィルム１２は透明化する。その結果、第５の状態では、色調変化フィルム１２の背後に設けられる押圧面１４２ａが視認されて黒色が表示部１０に表示される。なお、押圧面１４２ａを黒色とする替わりに、押圧面１４２ａと色調変化フィルム１２の間に黒色シート１３を設置してもよく、この場合も同様に表示部１０に黒色を表示できる。

以上のように、本発明の表示装置１００では、表示装置１と同様に、押圧駆動部１４３の伸長量により、白色、赤色、緑色、青色、黒色のいずれかを切り替えて表示することができる。なお、本実施例では、第１の押圧部材１４１と第２の押圧部材１４２に対して共通の押圧駆動部１４３を使用して押圧状態を調整したが、第１の押圧部材１４１及び第２の押圧部材１４２にそれぞれ別個の押圧駆動部を設けて、独立して押圧状態を調整しても良い。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

本発明の表示装置は、表示部を備える様々な装置の表示部に利用することができる。

１、１００表示装置２ハウジング１０表示部１１、１１’ガラス板、
１１０アクリル板１２、１２’ 色調変化フィルム１３黒色シート１４押圧部材
１４１第１の押圧部材
１４２第２の押圧部材
１４３押圧駆動部１４ａ、１４２ａ押圧面１５、１５０光散乱層

Claims

可逆的に変形可能な材料からなる基材に粒子が規則的に配列されてなり、その厚さ方向の変形量に応じて色調が変化する色調変化部材が、表示側透明板と押圧部材との間に介在されてなる表示装置であって、前記色調変化部材と前記表示側透明板との間に微細凹凸面を有する光散乱層が備えられ、非押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に入射光を全反射する全反射状態となり、押圧状態では、前記微細凹凸面が実質的に平坦化されて透光状態となる、ことを特徴とする、表示装置。
前記微細凹凸面は弾性材料で形成される、請求項１に記載の表示装置。
前記微細凹凸面に対向する面が弾性材料で形成される、請求項１に記載の表示装置。
前記色調変化部材の被押圧面は黒色の押圧面に対向する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
前記押圧部材は前記光散乱層を押圧する第１の押圧部と、前記色調変換部材を押圧する第２の押圧部とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
前記色調変換部材と前記光散乱層との間に中間透明板が設けられ、前記第１の押圧部は前記中間透明板を介して、前記光散乱層を押圧する、請求項５に記載の表示装置。