JP3169822B2 - 電気粘性流体を用いた表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示の書き換えが
可能な電気粘性流体を用いた表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、点字や文字等を示す表示パタ
ーンを表面での凹凸による触覚によって表示する表示装
置としては、合成樹脂製等の表示板を、上記表示パター
ンに応じた凹凸を手で感じる程度に、表示板の表面に形
成するように成形されたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
表示装置では、一旦、表示のための凹凸を表面に形成す
ると、その表示の書き換えが不可能であり、表示板を、
新たな表示板に取り換えるしか、表示を書き換える方法
がなく、表示の書き換えが不便であるという問題を生じ
ている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１および
３記載における電気粘性流体を用いた表示装置は、以上
の課題を解決するために、弾性材料からなる点字表示用
等の表示部を有するケースが設けられ、印加された電界
の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、表示部
に面してケース内に充填され、電気粘性流体に対し電界
を印加するための各電極部が、上記表示部を複数の表示
区分にそれぞれ分離するように上記ケース内に設けら
れ、電気粘性流体に対し圧力を発生する圧力発生手段
が、各電極部間の電界に基づく電気粘性流体の粘性の変
化に応じて各電極部間の電気粘性流体を介して各表示区
分をそれぞれ弾性変形させるように設けられていること
を特徴としている。

【０００５】上記の構成によれば、各電極部に対し、文
字や点字等を表示するパターンに応じて電圧をそれぞれ
印加して、各電極部間に電界をそれぞれ形成することに
より、各電極部間の電気粘性流体の粘性を上記パターン
に応じた各電界の印加に基づきそれぞれ変化させること
ができる。

【０００６】このことから、上記構成では、各電極部間
に電界が形成されている表示区分において、上記各電極
部間の電気粘性流体の粘性を上記電界によって大きくし
て、ケース内に充填された電気粘性流体に対し圧力を発
生する圧力発生手段による、例えば加圧が、上記電位粘
性流体を介して上記表示区分に伝達されることを回避で
きる。

【０００７】一方、各電極部間に電界が形成されていな
い表示区分において、上記各電極部間の電気粘性流体の
粘性が低いままであり、上記圧力発生手段による圧力
が、上記電気粘性流体を介して上記表示区分に伝達され
て、弾性材料からなる上記表示区分に対し、上記圧力に
より、例えば外方に向かって突出する凸部を形成するよ
うに弾性変形させることが可能となる。

【０００８】このように上記構成では、各電極部に対す
る電圧の印加を、表示するパターンに応じて変化させる
ことにより、上記パターンに応じた凸部を表示部にそれ
ぞれ形成できるので、上記パターンが、上記凸部の目
視、または触覚によって認識されて、上記パターンを表
示できるものとなる。

【０００９】その上、上記構成では、上記圧力発生手段
による圧力の発生を停止すると、弾性変形していた前記
表示区分に面している電気粘性流体が、元の状態である
無加圧な状態に戻るので、各表示区分に生じた凸部が解
消されて上記パターンを消去できる。

【００１０】さらに、上記構成では、上記のように消去
した後、上記パターンを、新たな他のパターンに代え
て、上記パターンに応じた電圧を各電極部にそれぞれ印
加し、再度、圧力発生手段によりケース内の電気粘性流
体に対し圧力を発生することにより、新たな上記パター
ンに基づく点字等の表示が直ちに可能となる。

【００１１】本発明の請求項２記載の電気粘性流体を用
いた表示装置は、さらに、各電極部が、上記表示部から
延び、各表示区分に面する中空部をそれぞれ有する第１
電極部と、上記各中空部内を上記第１電極部と対面して
それぞれ延びる第２電極部とを有することを特徴として
いる。

【００１２】上記の請求項２記載の構成によれば、さら
に、第２電極部を、第１電極部の中空部内を延びるよう
に、つまり、第２電極部を第１電極部内に延びるように
設けたから、上記第１電極部と第２電極部とが対面する
距離を確保して、上記第１電極部と第２電極部とが対面
する間の電気粘性流体による、圧力発生手段からの圧力
の伝達の断接の効率化を図りながら、第１電極部と各第
２電極部とからなる各電極部を小型化できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
電気粘性流体を用いた表示装置では、図１に示すよう
に、略直方体板状のケース１が、その厚さ方向の両端面
の一端面側にゴム等の弾性材料からなる表示部１ａと、
その表示部１ａに対面する裏面部１ｂとを有して設けら
れている。上記ケース１は、表示部１ａと異なる他の部
分が硬質な合成樹脂からなっているケース１内には、印
加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流
体（以下、ＥＲＦという）２が、表示部１ａおよび裏面
部１ｂにそれぞれ面するように充填されている。ＥＲＦ
２は、シリコンオイル等の非圧縮性液体である電気絶縁
性油２ａを分散媒として、平均粒径１〜５０μｍの誘電
体粒子２ｂを分散相として有している。

【００１４】さらに、ケース１内には、ＥＲＦ２に対し
電界を印加するための各電極部３ａ・３ｂが、表示部１
ａ側のＥＲＦ２を、例えば碁盤の目状の複数の表示区分
１ｃにそれぞれ分離すると共に、裏面部１ｂ側のＥＲＦ
２を互いに連通するように設けられている。

【００１５】各電極部３ａ・３ｂは、表示部１ａとケー
ス１の側面部とに固定された第１電極部３ａと、裏面部
１ｂに固定された複数の第２電極部３ｂとを、互いに対
面して、それらの間にＥＲＦ２が充填された状態にて形
成されている。

【００１６】上記第１電極部３ａは、表示部１ａからケ
ース１の厚さ方向に沿ってケース１のＥＲＦ２内を延び
ると共に、裏面部１ｂと離間し、かつ、各表示区分１ｃ
に面する、例えば円筒状の中空部３ｃをそれぞれ有して
いる。

【００１７】一方、上記第２電極部３ｂは、上記各中空
部１ｃ内を上記第１電極部３ａの内周壁と互いに平行、
かつ等間隔となるように対面して、裏面部１ｂからそれ
ぞれ延びると共に、第２電極部３ｂの先端が表示区分１
ｃと離間する例えば円柱状にそれぞれ形成されている。

【００１８】このように第２電極部３ｂを、第１電極部
３ａの中空部３ｃ内を延びるように、つまり、第２電極
部３ｂを第１電極部３ａ内に延びるように設けたから、
上記第１電極部３ａの内周面と第２電極部３ｂの外周面
とが対面する距離を確保して、上記第１電極部３ａと第
２電極部３ｂとが対面する間のＥＲＦ２による、加圧部
５からの圧力の伝達の断接の効率化を図りながら、第１
電極部３ａと第２電極部３ｂとからなる各電極部３ａ・
３ｂを小型化できる。

【００１９】次に、例えば、図２（ａ）に示すように、
表示面に突起した二列三行の６突起点を一定の方式に組
み合わせた盲人用文字である点字４を、左から右に連な
る行と、各点字４の各行を上下に互いに平行に設けて表
示部１ａ上にて表すように、前記第１電極部３ａが設定
される場合について説明する。

【００２０】この場合、第１電極部３ａは、図２（ｂ）
に示すように、各点字４の各突起に対応するように各中
空部３ｃがそれぞれ形成されており、文字４における各
列の間隔Ｉが、例えば２．１３ｍｍに、文字４における
各行の間隔IIが、例えば２．３７ｍｍに、左右に隣合う
各文字４の間隔III が３．２７ｍｍに、上下に隣合う各
文字４の間隔IVが９．１７ｍｍに設定されている。

【００２１】このような第１電極部３ａは、導電性を有
する金属から形成されたものであってもよいが、弾性材
料からなる前記表示部１ａと接着性に優れた合成樹脂成
形体に対し、上記表示部１ａとの接着部を除いた他の表
面、すなわち各中空部３ｃの内周面や、裏面部１ｂと対
面する頂部の表面に対し、アルミニウム等の導電体を蒸
着した電極層を形成したものでもよい。

【００２２】また、前記各第２電極部３ｂは、導電性を
有する金属から形成されたものであってもよいが、前記
裏面部１ｂと一体的に合成樹脂により成形され、各第２
電極部３ｂの表面、すなわち、外周面にアルミニウム等
の導電体を蒸着した電極層を形成したものでもよい。

【００２３】さらに、前記表示装置では、ＥＲＦ２を空
気圧等によって加圧する加圧部（圧力発生手段）５が、
表示部１ａにおける各表示区分１ｃに対応する弾性材料
を変形させるように設けられている。このため、裏面部
１ｂには、第１電極部３ａの各頂部の中心に対し面する
位置に、ケース１の内部と外部とを連通する加圧用開口
１ｄがそれぞれ穿設されている。

【００２４】その上、本表示装置では、各第２電極部３
ｂに接続され、上記各第２電極部３ｂをそれぞれ断接す
ることにより、表示部１ａにおいて点字等の表示パター
ンを形成するように制御する制御部６が設けられてい
る。また、第１電極部３ａと各第２電極部３ｂとの間に
電圧を印加することにより電界を形成するための電源７
が、第１電極部３ａと制御部６とに接続されるように設
けられている。

【００２５】次に、上記実施例の構成の動作について説
明すると、まず、各電極部３ａ・３ｂに対し、制御部６
および電源７によって文字や点字等を表示するパターン
に応じた電圧の印加の有無によって、各電極部３ａ・３
ｂ間に電界をそれぞれ形成することにより、各電極部３
ａ・３ｂ間のＥＲＦ２の粘性を上記パターンに応じた各
電界の変化に基づきそれぞれ、迅速に、例えば数ミリ秒
にて変化させる。

【００２６】続いて、制御部６からの制御信号に基づい
て加圧部５によりＥＲＦ２を加圧すると、各電極部３ａ
・３ｂ間に電界が形成されている表示区分１ｃにおい
て、上記各電極部３ａ・３ｂ間のＥＲＦ２の粘性が上記
電界によって大きくなるので、ケース１内に充填された
ＥＲＦ２を加圧する加圧部５によって、上記ＥＲＦ２が
上記表示区分１ｃに向かって加圧されても上記ＥＲＦ２
の移動が阻害される。

【００２７】よって、各加圧用開口１ｄ、および上記各
電極部３ａ・３ｂ間のＥＲＦ２を介して上記表示区分１
ｃに面したＥＲＦ２に伝達されることが遮断され、上記
表示区分１ｃに対応する表示部１ａの表面部分は平板状
を維持することになる。

【００２８】一方、各電極部３ａ・３ｂ間に電界が形成
されていない表示区分１ｃにおいて、上記各電極部３ａ
・３ｂ間のＥＲＦ２の粘性が小さい状態を維持するの
で、上記加圧部５による加圧が、非圧縮性である上記Ｅ
ＲＦ２の移動を介して上記表示区分１ｃに迅速に伝達さ
れる。

【００２９】したがって、図１および図３に示すよう
に、弾性材料からなる上記表示区分１ｃの表示部１ａの
表面において、上記加圧によって外方に向かい突出する
ドーム状の凸部１ｅを形成するように上記表示部１ａを
弾性変形させることが可能となる。

【００３０】このとき、第１電極部３ａは、ケース１の
側面部を介してケース１と一体化されているので、ケー
ス１内のＥＲＦ２が加圧されても、表示部１ａの全体が
ケース１から浮き上がるように変形することが回避され
る。

【００３１】このように上記構成では、各電極部３ａ・
３ｂに対する電圧の印加を、表示するパターンに応じて
変化させることにより、上記パターンに応じて制御され
た凸部１ｅを表示部１ａにそれぞれ形成できるので、上
記パターンが、上記各凸部１ｅを目視すること、または
上記各凸部１ｅの触覚によって認識されて、上記パター
ンを表示できるものとなる。

【００３２】その上、上記構成では、制御部６からの制
御信号に基づき上記加圧部５による加圧を停止すると、
弾性変形していた前記表示区分１ｃに面したＥＲＦ２
が、元の状態である無加圧な状態に戻るので、各表示区
分１ｃに生じた凸部１ｅが直ちに解消され、つまり元の
平面状に戻ることにより上記パターンを迅速に消去でき
る。

【００３３】さらに、上記構成では、上記のように消去
した後、上記パターンを、新たな他のパターンに代え
て、上記パターンに応じた電圧を制御部６によって各電
極部３ａ・３ｂにそれぞれ印加した後、制御部６からの
制御信号に基づき、再度、加圧部５がケース１内のＥＲ
Ｆ２を加圧することにより、新たな上記パターンに基づ
く表示が直ちに可能となる。

【００３４】このように上記構成では、制御部６によっ
て、加圧部５によるＥＲＦ２の加圧を解除した後、各電
極部３ａ・３ｂにおいて所望するパターンに応じた電界
をそれぞれ形成し、続いて、再度、加圧部５によるＥＲ
Ｆ２の加圧を行うことにより、表示部１ａにて表示する
パターンの書き換えが、従来のように固定されたものと
比べて、容易に、かつ、迅速に可能となる。

【００３５】したがって、上記構成では、新聞や刊行
物、例えば小説等の長文であっても、上記長文を記憶で
きるメモリを設置することにより、１行分、あるいは数
行分の表示部１ａを設けることのみにて、上記長文を制
御部６によって順次表示できて、従来のように固定され
た点字文のように、多大な点字文の保管場所を確保する
必要がなく、省スペース化を図ることが可能となる。

【００３６】また、上記構成では、マイクロコンピュー
等からなる制御部６に対し検索機能を設けることによ
り、長文においても、必要な箇所を迅速に表示部１ａ上
に呼び出して表示できて、迅速に、かつ、容易に上記長
文の内容を知ることが可能となる。

【００３７】なお、上記実施例の構成では、第１電極部
３ａにおける各中空部３ｃを、点字表示に適するように
形成した例を挙げたが、特に上記に限定されるものでは
なく、例えば、平仮名やカタカナ、あるいはアルファベ
ット等の文字をそれぞれ表示できるように形成し、上記
文字を書き換え容易となるように表示するように制御部
６を構成することも可能である。

【００３８】また、上記実施例の構成では、圧力発生手
段として、加圧部５を設けた例を挙げたが、ケース１内
のＥＲＦ２に対して減圧する圧力を発生する減圧部を設
けてもよく、上記各凸部１ｅに代えて、表示部１ａ上に
て凹部により表示するように設定してもよい。

【００３９】また、上記構成は、所望するパターンに応
じた表示部１ａ上の各凸部１ｅを、例えばカーボン紙を
用いて転写紙に転写することができるから、印刷装置に
も適用できる。

【００４０】次に、上記のＥＲＦ２について、さらに詳
しく説明する。ＥＲＦ２は、例えば、電気絶縁性の分散
媒中に分散相粒子を分散・懸濁して得られる流体であっ
て、そのレオロジー的あるいは流れ性質が電界変化を加
えることにより粘塑性型の性質に変わる流体であり、一
般に外部電界を印加した際に粘度が著しく上昇し、大き
いせん断応力を誘起する、いわゆるウィンズロー効果を
示す流体として知られている。

【００４１】このウィンズロー効果は、応答性が速いと
いう特徴を有することから、ウィンズロー効果を有する
ＥＲＦ２は、クラッチ、ブレーキ、エンジンマウント、
ダンパ、バルブ、ショックアブソーバ、アクチュエータ
等の各種デバイスや電気粘性流体インクジェット等への
応用が試みられている。

【００４２】ＥＲＦ２における分散相粒子となる誘電体
粒子２ｂの平均粒子径は、１〜５０μｍの範囲内に設定
されることが好ましい。誘電体粒子２ｂの平均粒子径が
１μｍ未満の場合には、調整したＥＲＦ２に電界を印加
した際に大きなせん断応力が得られ難い。また、誘電体
粒子２ｂの平均粒子径が５０μｍを越える場合には、電
界を印加していない状態での分散安定性に優れたＥＲＦ
２が得難くなる。

【００４３】上記誘電体粒子２ｂとしては、電界を印加
した状態で分極する粒子であれば、特に制限はなく、例
えばデンプン、セルロース、イオン交換樹脂、スルホン
酸基含有ポリスチレン系重合体粒子等の親水性を有する
有機物粒子；シリカ、アルミナ、ゼオライト等の親水性
無機物粒子；有機固体粒子を中心としてその表面に導電
性薄膜層を形成し、さらに電気絶縁性薄膜層の形成され
た３層構造からなる粒子、アルミニウム等の導電体粒子
の表面に薄膜絶縁層を形成した粒子、炭素質粉末を用い
た粒子、樹脂中にカーボンブラック等の導電体粒子が分
散されてなる粒子などの複合体粒子；ポリ（アセン−キ
ノン）等の有機半導体粒子；チタン酸バリウム、酒石酸
リチウム等の強誘電体粒子等が挙げられる。上記の誘電
体粒子の各例の中でも、電界を印加した際に得られるせ
ん断応力値が大きいこと、その際に流れる電流密度が小
さく経時安定性に優れていることからスルホン酸基含有
ポリスチレン系重合体粒子の使用が好ましい。

【００４４】ＥＲＦ２における分散媒である電気絶縁性
油２ａとしては、電気絶縁性油であれば特に制限はな
く、例えば、ポリジメチルシロキサン、部分オクチル置
換ポリジメチルシロキサン、部分フェニル置換ポリジメ
チルシロキサン等のシリコンオイル；流動パラフィン、
デカン、メチルナフタレン、デカリン、ジフェニルメタ
ン、部分水添されたトリフェニル等の炭化水素；クロロ
ベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、クロロ
ビフェニル、クロロジフェニルメタン等のハロゲン化炭
化水素；ダイフロイル（ダイキン工業（株）製）、デム
ナム（ダイキン工業（株）製）等のフッ化物；フタル酸
ジオクチル、トリメリット酸トリオクチル、セバシン酸
ジブチル等のエステル化合物等を挙げることができ、こ
れらの中から一種または二種以上用いることができる。
電界無印加の状態でのＥＲＦ２における粘性を考慮する
と、電気絶縁性油２ａの粘度は５００ｃＰ以下であるこ
とが好ましく、１００ｃＰ以下であることが特に好まし
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明の請求項１および３記載の電気粘
性流体を用いた表示装置は、以上のように、電気粘性流
体に対し電界を印加するための各電極部が、ケースにお
ける弾性材料からなる点字表示用等の表示部を複数の表
示区分にそれぞれ分離するように設けられ、電気粘性流
体を加圧する圧力発生手段が、各電極部間の電界に基づ
く電気粘性流体の粘性の変化に応じて各電極部間の電気
粘性流体を介して各表示区分をそれぞれ弾性変形させる
ように設けられている構成である。

【００４６】それゆえ、上記構成は、表示するパターン
に応じた各電界に基づき、かつ、圧力発生手段による加
圧によって表示区分が弾性変形した凸部により上記パタ
ーンが表示されるが、圧力発生手段による加圧を停止す
ると、弾性変形していた前記表示区分に面した電気粘性
流体が、元の状態である無加圧な状態に戻るので、各表
示区分に生じた凸部が解消されて上記パターンを消去で
きる。

【００４７】さらに、上記構成では、上記のように消去
した後、上記パターンを、新たな他のパターンに代え
て、上記パターンに応じた電圧を各電極部にそれぞれ印
加し、再度、圧力発生手段によりケース内の電気粘性流
体を加圧することにより、新たな上記パターンに基づく
点字等の表示が直ちに可能となる。このことから、上記
構成では、点字表示用等の表示部にて表示するパターン
の書き換えが、容易に、かつ、迅速に可能となるという
効果を奏する。

【００４８】本発明の請求項２記載の電気粘性流体を用
いた表示装置は、さらに、各電極部が、上記表示部から
延び、各表示区分に面する中空部をそれぞれ有する第１
電極部と、上記各中空部内を上記第１電極部と対面して
それぞれ延びる第２電極部とを有する構成である。

【００４９】上記の構成によれば、さらに、第２電極部
を、第１電極部の中空部内を延びるように、つまり、第
２電極部を第１電極部内に延びるように設けたから、上
記第１電極部と第２電極部とが対面する距離を確保し
て、上記第１電極部と第２電極部とが対面する間の電気
粘性流体による、圧力発生手段からの圧力の伝達の断接
の効率化を図りながら、第１電極部と第２電極部とから
なる各電極部を小型化できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気粘性流体を用いた表示装置の要部
斜視図である。

【図２】上記表示装置における表示部を示し、図２
（ａ）は上記表示部の各点字を示すための第１電極部の
各中空部の配置を示す要部平面図であり、図２（ｂ）は
上記の第１電極部の拡大平面図である。

【図３】上記の表示部の表示例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ケース １ａ 表示部 １ｃ 表示区分 ２ ＥＲＦ（電気粘性流体） ３ａ 第１電極部（各電極部） ３ｂ 第２電極部（各電極部） ５ 加圧部（圧力発生手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−83268（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−158416（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−167680（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−167681（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09F 9/30 - 9/46 G09B 21/00 - 21/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性材料からなる表示部を有するケースが
   設けられ、 印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性
   流体が、表示部に面してケース内に充填され、 電気粘性流体に対し電界を印加するための各電極部が、
   上記表示部を複数の表示区分にそれぞれ分離するように
   上記ケース内に設けられ、 電気粘性流体に対する圧力を発生する圧力発生手段が、
   各電極部間の電界に基づく電気粘性流体の粘性の変化に
   応じて各表示区分に対応する前記弾性材料をそれぞれ弾
   性変形させるように設けられていることを特徴とする電
   気粘性流体を用いた表示装置。
2. 【請求項２】各電極部は、上記表示部から延び、各表示
   区分に面する中空部をそれぞれ有する第１電極部と、上
   記各中空部内を上記第１電極部と対面してそれぞれ延び
   る第２電極部とを有することを特徴とする請求項１記載
   の電気粘性流体を用いた表示装置。
3. 【請求項３】各電極部は、表示部の各表示区分が点字表
   示となるように配列されていることを特徴とする請求項
   １または２記載の電気粘性流体を用いた表示装置。