JP3958203B2

JP3958203B2 - 可動フィルム型表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP3958203B2
Application number: JP2002373562A
Authority: JP
Inventors: 淳菅原; 裕子岐津; 健一森; 功雨宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: US7121454B2; JP2004205724A; CN100520486C; CN1510452A; US20050073514A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動フィルム型表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可動フィルム型表示装置は、弾性を有する可動フィルム上の可動電極と、固定体上の固定電極との間の静電力により、可動フィルムを撓ませる、もしくは撓ませない等の制御を行い、画像情報を表示するものである。固定体は、可動フィルムと対向する面を曲面形状とすることなどにより、可動フィルムが撓みやすい形状としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらの可動フィルム型表示装置のデバイス構造としては、可動フィルムの両面に固定電極が設けられ、可動フィルムの変位端側にある表示部（着色部）近傍に保持電極を設けた構造がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、固定体に複数の固定電極を設け、夫々の固定電極に異なる電圧を印加する構造もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２８７０４０号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−２７１９３３号公報（第５−８頁、第１６図）
【特許文献３】
特開２００１−１００１２１号公報（第４−７頁、第１０図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の可動フィルム型表示装置においては、画像情報を保持する際に、画像情報のクロストークが生じるおそれがあった。また、製造過程において可動フィルムの内部応力にばらつきが生じたり、可動フィルムを固定体に貼り付ける際にこれらの間の隙間量にばらつきが生じたりすることにより、各画素の可動フィルムや固定体に電圧を印加する際に、可動フィルムが撓む閾値電圧等が、画素毎に異なるおそれがあった。従って、画質が低下すると言う問題があった。
【０００７】
本発明は、画質の高い可動フィルム型表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、補助電極、固定端及び変位可能な変位端を有し、変位端側に設けられ所定の色に着色された着色部を有する可動フィルムと、信号線と、走査電極と、信号線と電気的に接続され変位端側に設けられる保持電極とを有し、変位端側で対を成す可動フィルムから離れる曲面を有する固定体と、補助電極、走査電極及び信号線を介して保持電極にそれぞれ供給する電圧を制御する駆動部とを具備し、固定体が可動フィルムと最も変位端側で接触している点を原点、固定体の最も変位端側の点から撓みのない状態の可動フィルムに射影した点を先端、保持電極の固定端側の端部から撓みのない状態の可動フィルムに射影した点を保持電極端部、走査電極の変位端側の端部から撓みのない状態の可動フィルムに射影した点を走査電極端部とし、保持電極端部と走査電極端部とから等距離にある点を中点として、原点と先端との距離をＬ、原点と中点との距離をＬｍｉｄとした際に、下記（１）式を満たすことを特徴とする可動フィルム型表示装置を提供する。
０．４≦Ｌｍｉｄ／Ｌ≦０．８（１）
【００１４】
また本発明においては、補助電極、固定端及び変位可能な変位端を有し、変位端側に設けられ所定の色に着色された着色部を有する可動フィルムと、信号線と、走査電極と、信号線と電気的に接続され変位端側に設けられる保持電極とを有し、変位端側で対を成す可動フィルムから離れる曲面を有する固定体と、補助電極、走査電極及び信号線を介して保持電極にそれぞれ供給する電圧を制御する駆動部とを具備し、一本の信号線に接続された複数の画素にわたって、信号線及び画素の保持電極が連続した金属面で形成されることを特徴とする可動フィルム型表示装置を提供する。
【００１５】
また本発明においては、補助電極、固定端及び変位可能な変位端を有し、変位端側に設けられ所定の色に着色された着色部を有する可動フィルムと、信号線と、走査電極と、信号線と電気的に接続され変位端側に設けられる保持電極とを有し、変位端側で対を成す可動フィルムから離れる曲面を有する固定体と、補助電極、走査電極及び信号線を介して保持電極にそれぞれ供給する電圧を制御する駆動部とを具備し、補助電極は補助走査線に電気的に接続され、走査電極は走査線に電気的に接続され、補助走査線と走査線とは並行して設けられ、補助走査線及び走査線と信号線とは交わるように設けられる可動フィルム型表示装置の駆動方法であって、走査線の電位として走査線第１電位とこの走査線第１電位より高い走査線第２電位とを有し、補助走査線の電位として補助走査線第１電位とこの補助走査線第１電位より高い補助走査線第２電位とを有し、信号線の電位として信号線第１電位とこの信号線第１電位より高い信号線第２電位とを有し、書込み前半期間において、走査線の電位が走査線第２電位であり、補助走査線の電位が補助走査線第１電位であり、信号線の電位が信号線第２電位であって、可動フィルムが固定体側に撓み、書込み後半期間において、走査線の電位が走査線第２電位であり、補助走査線の電位が補助走査線第２電位であり、信号線の電位が画像情報に従って、信号線第１電位にあれば可動フィルムは固定体側に撓んだ状態を保持し、信号線第２電位にあれば可動フィルムが固定体から離れ、保持期間において、走査線の電位が走査線第１電位であり、補助走査線の電位が補助走査線第１電位であって、書込み後半期間の状態を保持することを特徴とする可動フィルム型表示装置の駆動方法を提供する。
【００１６】
本発明においては、走査線第２電位と補助走査線第２電位と信号線第２電位とが全て等しくとも良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態の可動フィルム型表示装置を示す斜視図であり、図２は回路図である。本実施形態では、一方の先端が変位可能な変位端となる可動フィルムと、走査電極と走査電極よりも変位端側に設けられる保持電極とを有する固定体とを具備し、画質の高い可動フィルム型表示装置を提供するものである。
【００１８】
本実施形態の可動フィルム型表示装置は、図１に示すように、固定された固定体１０１と、固定体１０１に対向するよう配置された可動フィルム１０２がある。図１では、３つの固定体１０１を示しているが、実際は、多数の固定体を用いて二次元マトリクス状に画素が配置されている。
【００１９】
可動フィルム１０２は、一行分の画素の可動フィルムが一体として形成されているが、短冊状に分割されて画素毎に変位可能な複数の変位端となっている。それぞれの変位端の先端は折り曲げられて、第１色フィルム（着色部）１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが設けられている。また、図１では図示していないが、図２に示すように可動フィルム１０２の一表面上には、一行分の画素に対応する補助電極２０１が一体的に形成され、それらは補助走査線２０２に共通に接続されている。複数の補助電極２０１は絶縁フィルム（図示せず）等で覆われて絶縁されている。
【００２０】
可動フィルム１０２と重なるように、絶縁フィルムを介して固定フィルム１０４がある。固定フィルム１０４も可動フィルム１０２とほぼ同様な形状を持つが、変位端側も固定され動かないようになっている。そして、その変位端側の先端には第２色フィルム１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが設けられている。第１色フィルム１０３と第２色フィルム１０５とは、黒と白など、異なる色に着色されている。
【００２１】
１つの固定体１０１は一行分の画素に対応して一体として形成され、列の数だけの固定体１０１が２次元状に配列されている。固定体１０１は、可動フィルム１０２と並行に設けられ、可動フィルム１０２と対向する面は曲面を有し、固定端側から変位端に向かって徐々に可動フィルムから離れる形状となっている。また固定体１０１の表面には、一行分の走査電極２０３が一体的に形成され、それらは走査線２０４に共通に接続されている。補助電極２０１と走査電極２０３、つまり補助走査線２０２と走査線２０４とは並行している。さらに固定体１０１の表面の走査電極２０３よりも変位端側には保持電極２０５が画素毎に形成され、一列分の画素の保持電極２０５が一本の信号線２０６に接続される。図１では、信号線２０６は点線で示し、簡単のために端から二列分の信号線のみ示している。信号線２０６は補助走査線２０２や走査線２０４とは絶縁されて立体的に交わり、このような簡易な形状で単純マトリクス駆動が可能となる。
【００２２】
図３を用いて可動フィルム型表示装置での表示の仕組みを、また図４を用いて可動フィルムのヒステリシス特性を説明する。
【００２３】
図３に示すように、固定体１０１と可動フィルム１０２との間に電位差を与えてこれらに静電引力が働くようにした場合には、可動フィルム１０２が撓み第１色フィルム１０３ａが第２色フィルム１０５ｂの下に収納されて第２色フィルム１０５ａの色が表示される。また、可動フィルム１０２が撓まない場合には、第２色フィルム１０５ｂの上には第１色フィルム１０３ｂがあり、第１色フィルム１０３ｂの色が表示される。なお、固定フィルム１０４を設けずに固定体１０１を第１色フィルム１０３と異なる色で着色し、可動フィルム１０２が撓まない場合に第１色フィルム１０３の色を表示して、可動フィルム１０２が撓むと固定体１０１の色を表示することも可能である。
【００２４】
また、可動フィルムと固定体との間に電位差を設けるために補助電極と走査電極との間に電圧を印加していくと、印加電圧と可動フィルムの変位端の先端変位量との関係は、図４のようになる。つまり、印加電圧を徐々に上げていくと、しばらく先端変位量は少しずつ上がっていくが、印加電圧がＶ₂となった時に急激に撓んで変位量（撓み量）がＸとなる。その後、変位量がＸのまま徐々に印加電圧を下げていくと、印加電圧がＶ₁となった時にまた急激に変位し、変位量が０となる。可動フィルムはこのように閾値電圧を持つヒステリシス特性を有する。急激に撓む際の閾値電圧Ｖ₂は、急激に撓みが元に戻る際の閾値電圧Ｖ₁よりも大きい。
【００２５】
次に、このような動作により表示を行う可動フィルムを用いた本実施形態の可動フィルム型表示装置の特徴について、図５の駆動シーケンス図を用いて説明する。図５中、Ａ、Ｄ、Ｇを保持状態（保持期間）、Ｂ、Ｅを白書込み状態（書込み前半期間）、Ｃ、Ｆをリリース（開放）状態（書込み後半期間）とする。ここでは、書込み前半期間のことを白書込み状態としているが、この状態で白以外の色を書き込んでも良く、限定されるものではない。
【００２６】
まず、白書込み状態になったとき、補助走査線２０２（Ｃａｎｔｉ）は０Ｖ（低電位）に、走査線２０４（Ａｄｄ．）は８５Ｖ（高電位）になる。信号線２０６（Ｓｉｇ．）は、画像情報に従い４２．５Ｖ（低電位）もしくは８５Ｖ（高電位）とする。白書込み状態では、信号線２０６の電位がどちらであっても補助走査線２０２と走査線２０４、すなわち補助電極と走査電極との８５Ｖの電位差で可動フィルムは固定体側に撓む。
【００２７】
次に、リリース状態になると、補助走査線２０２が８５Ｖ（高電位）になり、走査線２０４は８５Ｖのままとなる。ここで、信号線２０６が８５Ｖであると（Ｆの状態）、補助走査線２０２と走査線２０４と信号線２０６の電位、すなわち補助電極と走査電極と保持電極の電位が全て等しくなり、可動フィルムは固定体から離れて元の状態、つまり撓まない状態に戻る。また、信号線２０６が４２．５Ｖであると（Ｃの状態）、補助走査線２０２と走査線２０４の電位は等しいものの、補助走査線２０２と信号線２０６、すなわち補助電極と保持電極の間に電位差が生じることから、可動フィルムは固定体側に撓んだ状態を保つ。
【００２８】
次に、保持状態になると、補助走査線２０２が０Ｖになり、走査線２０４は０Ｖ（低電位）になる。信号線２０６は他の走査線２０４に接続された画素の画像情報を印加するために、電位は低電位と高電位の間を変動している。ここで、リリース状態で可動フィルムが固定体から離れた状態から保持状態（Ｇの状態）となった場合は、補助走査線２０２と信号線２０６、つまり補助電極と保持電極との間には４２．５Ｖ若しくは８５Ｖの電位差がある。しかし、固定体が変位端側にいくにしたがい徐々に可動フィルムから離れるような曲面を有することから、可動フィルム（補助電極）と保持電極との間に距離があるために可動フィルムは固定体側に大きくは撓まない。また、リリース状態で可動フィルムが固定体側に撓んだ状態から保持状態（Ｄの状態）となった場合は、補助走査線２０２と信号線２０６、つまり補助電極と保持電極との間には４２．５Ｖ若しくは８５Ｖの電位差がある。この電位差により、可動フィルムは固定体側に撓んだ状態を保つことが出来る。
【００２９】
従って、本実施形態においては、保持状態では、リリース状態で可動フィルムが撓んだ状態だったとしてもそうでない状態だったとしても、その状態を安定に保つことが出来るのである。しかも、保持電極は、可動フィルムが撓んだ状態でのみ可動フィルムに静電引力を効果的に印加することの出来る位置、つまり、可動フィルムが撓んだ状態での可動フィルムの変位端側の位置に形成されている。よって、可動フィルムが撓んだ状態もそうでない状態も保持するのが容易となり、単純マトリクス駆動でもクロストークが生じることなく、画質の向上という効果を得ることが出来る。また、単純マトリクス駆動であることから、信号線や走査線、補助走査線を夫々信号線駆動装置や走査線駆動装置、補助走査線駆動装置等の駆動部に接続すればよく、各画素にスイッチング素子などを設けずに済むことから構成が容易となる。
【００３０】
なお、図５では補助走査線と走査線の電位を０Ｖと８５Ｖ、信号線の電位を４２．５Ｖと８５Ｖとしているが、これに限られるものではなく、可動フィルムや固定体の大きさや材料、厚さなどで決定すればよい。特に、図５におけるＦの状態、つまり可動フィルムを撓ませた後に撓まない元の状態に戻すときは、補助走査線２０２と走査線２０４、信号線２０６の電位を全て等しくすることにより、撓んだ状態から撓まない元の状態となりやすく、間違った画像表示を防ぐことが容易となる。
【００３１】
また、図５における保持状態（ＤやＧの状態）では、補助電極（可動フィルムのほぼ全体）と保持電極（固定体の一部）の間の静電引力のみで可動フィルムが撓んだ状態を保持する。図４の印加電圧と先端変位量の関係は、可動フィルムのほぼ全体と固定体のほぼ全体に電極を形成してこれらの間に静電引力差を設ける場合であることから、図５の保持状態とは関係が異なる。図５の保持状態では、保持電極が可動フィルムの撓まない状態から離れたところにあることから、可動フィルムが撓んだ状態で印加電圧を減少させていくと、印加電圧がＶ₁よりも大きいところで可動フィルムは固定体から離れて撓まない状態に戻る。
【００３２】
また、本実施形態の可動フィルム型表示装置は、カラー表示を行うこともできる。図６に、カラー表示を行う場合の可動フィルム型表示装置の一画素を簡略に示す。カラー表示を行う場合は、一枚の第２色フィルム１０５を例えば白色として、この上に三枚の第１色フィルム１０３（Ｃ）、１０３（Ｍ）、１０３（Ｙ）が積層するように配置する。三枚の第１色フィルムは、透明材料で形成され、シアン１０３（Ｃ）、マゼンダ１０３（Ｍ）、イエロー１０３（Ｙ）に夫々着色されている。また、三枚の第１色フィルム１０３（Ｃ）、１０３（Ｍ）、１０３（Ｙ）は独立に第２色フィルム１０５上に出し入れ出来るように、夫々の可動フィルム１０２は重ならない構成となっている。
【００３３】
次に、本実施形態の可動フィルム型表示装置の製造方法を説明する。
【００３４】
図７に、本実施形態の可動フィルム型表示装置の１画素の構造の断面図を示す。図７において、固定フィルム１０４上に可動フィルム１０２がある。可動フィルム１０２は、ポリマーフィルム７０１と、ポリマーフィルム７０１上に形成された補助電極７０２とを有する。固定体１０１は、ベース材７０３とベース材７０３を覆う第１の絶縁膜７０４、第１の絶縁膜７０４上の保持電極７０５及び走査電極７０６、保持電極７０５及び走査電極７０６を覆う第２の絶縁膜を有する。保持電極７０５は、対を成す可動フィルム１０２に対向する面の変位端側から反対側の面にわたって形成され、導電コネクタ７０８を介して基板７０９上の信号線２０６に接続する。走査電極７０６は、保持電極７０５と絶縁するよう設けられ、保持電極７０５より、可動フィルム１０２の固定端側に設けられる。
【００３５】
まず、プラスチックを成形する、もしくは金属をプレス加工するなどによって、対を成す可動フィルムと変位端側で離れる曲面を有するベース材７０３を形成する。
【００３６】
このベース材７０３を被覆するようなシート接着剤などを第１の絶縁膜７０４として、金属フィルムを保持電極７０５及び走査電極７０６として貼り付ける。この保持電極７０５及び走査電極７０６上に、やはりシート接着剤などを用いて、第２の絶縁膜７０７としてポリマーなどを貼り付ける。また、金属蒸着されたポリマーフィルムをシート状接着剤でベース材７０３に接着することにより、シート状接着剤を第１の絶縁膜７０４、蒸着された金属を保持電極７０５及び走査電極７０６、ポリマーフィルムを第２の絶縁膜７０７として一つの工程で形成することも出来る。
【００３７】
そして、ポリマーフィルム７０１上にアルミニウムを蒸着して形成した補助電極７０２が設けられた可動フィルム１０２を、その固定端側で、アクリル系接着剤で固定体１０１と接着する。また、可動フィルム１０２と固定体１０１とを重ね、可動フィルム１０２の上からテープを貼ることによって、両者を固定する方法もある。可動フィルム１０２の固定端側に、ポリエチレンテレフタレートなどからなる固定フィルム１０４を同様に接着する。
【００３８】
次に、この固定体１０１と可動フィルム１０２と固定フィルム１０４とを一体化したものを基板７０９上に固定する方法について図８を用いて説明する。図７において、表示面は視点１から見た方向であるが、図８は、図７を視点２から見た平面図である。図８及びその説明では、固定フィルム及び保持電極７０５以外の電極を省略する。
【００３９】
図８において、固定体１０１と可動フィルム１０２とは、一つの行で一体化して、可動フィルム１０２や保持電極７０５は変位端側の先端が画素毎に分かれている。そして、この一つの行の固定体１０１及び可動フィルム１０２は、基板７０９の端部で、基板７０９接続した橋脚８０１により支えられている。橋脚８０１の場所を確保するために、保持電極７０５は、橋脚８０１付近で幅が絞られ、画素ピッチより狭いピッチとなり、異方性導電コネクタ７０８につながる。保持電極７０５は、導電コネクタ７０８を通して、基板７０９上の信号線２０６に接続され、他の行の信号線２０６とつながる。また可動フィルム１０２の変位端側の端部は、隣接画素同士一体となっており、可動フィルム上の補助電極（図示せず）は補助走査線の働きももっている。図示しないが、固定体１０１上には１行分の走査電極も一体的に形成され、走査線の働きをもっている。橋脚８０１は、基板７０９にあけた穴にはめられるようにしてあり、ネジなどで固定する。導電コネクタ７０８は粘着面を有し、この粘着面側を基板７０９に接着して、基板７０９の配線に電気的に接続することが出来る。
【００４０】
この方法により、固定体に保持電極と走査電極とを有する構造を、容易に形成することが出来る。
【００４１】
次に、第１の実施形態の可動フィルム型表示装置の製造方法の第１の変形例を、図９を用いて説明する。
【００４２】
図９は、固定体の形状が第１の実施形態と異なる。保持電極を基板上の信号線に接続させる際に、保持電極をベース材の裏側に引き回して信号線へと接続させるのではなく、ベース材の表側からそのまま引き出す構成である。つまり、走査電極と保持電極の引き出し部が同じ側にある構成である。
【００４３】
図９では、ベース材７０３、第３の絶縁膜９０１、保持電極７０５、第４の絶縁膜９０２、走査電極７０６、第５の絶縁膜９０３が、この順に積層されている。第３の絶縁膜９０１、保持電極７０５、及び第４の絶縁膜９０２はベース材７０３上のほぼ全体に渡って設けられ、走査電極７０６及び第５の絶縁膜９０３は、変位端側には形成しないようにする。各材料、作成方法などは、第１の実施例と同様にすれば良い。
【００４４】
第１の変形例によっても、固定体に保持電極と走査電極とを有する構造を、容易に形成することが出来る。
【００４５】
次に、第１の実施形態の可動フィルム型表示装置の製造方法の第２の変形例を、図１０を用いて説明する。
【００４６】
図１０は、固定体の形状が第１の実施形態と異なる。保持電極７０５と信号線２０６とを同じ材料で作り、その上全体を絶縁膜で覆うことにより、信号線の接続実装を大幅に簡略するものである。
【００４７】
図１０では、ベース材７０３の表面を第６の絶縁膜１００１で被覆し、この第６の絶縁膜１００１及び基板７０９を、金属膜と第７の絶縁膜１００２とが覆う。この金属膜が、保持電極７０５及び信号線２０６とになる。そして、第７の絶縁膜１００２の、可動フィルム１０２と対向する側の面に、走査電極７０６と第８の絶縁膜１００３とが積層される。走査電極７０６と第８の絶縁膜１００３とは、変位端側には形成しない。
【００４８】
作成方法としては、まず、アルミニウムを３００オングストロームの厚さとなるよう蒸着した、厚さ５μｍのＰＥＴフィルムを用意する。このＰＥＴの部分が第７の絶縁膜１００２に、アルミニウムが信号線２０６及び保持電極７０５となる部分である。
【００４９】
次に、ＰＥＴフィルム上のアルミを、レーザー加工やエッチング加工によって、画素ピッチで直線状（画素以外の部分は、くびれていても良い）にパターニングする。そしてシート状接着剤を第６の絶縁膜１００１として用い、アルミニウムを蒸着したＰＥＴフィルムをベース材７０３の両面に貼り付ける。このとき、図１０の紙面奥行き方向にその直線が並ぶようにＰＥＴフィルムを配置する。すると、図面の左右の方向に接続され、図面の奥行き方向には画素単位に絶縁された保持電極７０５及び信号線２０６ができる。そして、図面の奥行き方向に複数の画素（走査線）分のＰＥＴフィルムを貼り付けてから、この作業を繰り返し、全画素分の保持電極７０５、信号線２０６及び第７の絶縁膜１００２ができる。その後、走査電極７０６及び第８の絶縁膜１００３を、これまでと同様に積層する。
【００５０】
第２の変形例によって、固定体に保持電極と走査電極とを有する構造、及びそれに信号線を実装する簡略化された方法を提供することができる。
【００５１】
これらの製造方法においては、可動フィルムのベースとなるポリマーフィルムとして、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート等を用い、厚さを１μｍから５０μｍ程度とすれば良い。第１乃至第８の絶縁膜としては、その作り方により、シート接着剤、ポリマーやその変生体の他、無機材料例えば、アルミナ、酸化ケイ素、窒化珪素等を適宜用いればよい。これらの絶縁膜の厚さは、１μｍから５０μｍ程度がこのましい。可動フィルムの可動部の長さは、０.５mmから１０ｍｍ程度が好ましい。固定体上の走査電極の長さは、０.２ｍｍから１０ｍｍ程度、保持電極の長さは、０．２ｍｍから５ｍｍ程度の大きさが好ましい。各電極は、フィルム状電極を貼り付けたり、金属を蒸着して形成すればよい。導電コネクタは、異方性導電ゴム、異方性導電フィルム、異方性導電ペーストなどを用いればよい。ベース材は、プラスチックの成型品や金属のプレス加工品が適している。基板は、フレキシブル基板でもかまわないし、通常用いられている基板でも良い。可動フィルム電極やその他の電極、絶縁膜の貼り付けには、接着剤、ホットメルトシートなどが利用できる。なお、画素の形状は、これらに限られるものではなく、固定体として、樹脂を射出成形した構成等を用いても良いし、他の材料や作成方法を適宜用いることが出来る。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態の構成に加え、固定体に設けられた走査電極と保持電極との位置を制御することにより、安定した動作を得るものである。
【００５２】
まず、従来の構成において、安定した動作が得られない可能性があることについて、上述した図４と、図１１、１２及び１３を用いて説明する。図１１は、従来の可動フィルム型表示装置において、二次元マトリクス状に配置された画素に与える信号波形の模式図である。図１２は、図１１の画素構成における走査線電位および信号線電位のタイムチャート例である。図１３は、従来の可動フィルム型表示装置において、電位の変動があった場合に可能性のある動作不良を示した図である。
【００５３】
図４においては、可動フィルムの変位量が急激に大きくなる閾値電圧をＶ₂、可動フィルムの変位量が急激に小さくなる閾値電圧をＶ₁としたが、ここで、Ｖ₁より十分低電位の基準値をＶ_low（０Ｖとしても良い）、Ｖ２より十分高電位の基準値をＶ_highと定義する。そして、Ｖ₁とＶ₂の間の電位として、Ｖ_mを定義する。電位の対称性から、Ｖ_mは（Ｖ_low＋Ｖ_high）／２の近傍値とすることが好ましい。
【００５４】
従来の可動フィルム型表示装置では、図１１に示すように、可動フィルムに形成された可動フィルム電極１１０２は走査線１１０１に接続され、固定体に形成された固定体電極１１０４は信号線１１０３に接続されている。また、走査線１１０１の電位は、保持期間にはＶ_mに維持され、書込み期間にはＶ_lowとする。書込み期間は、通常、図１１に示すように、順次一行ずつ下の行へと移っていく。一方、信号線１１０３の電位は、図１１に示すように、その信号状態によってＶ_lowまたはＶ_highをとる。
【００５５】
そのタイムチャート例が図１２であり、その行の走査線電位がＶ_lowとなったときに、書込み期間に入る。そして、その行の信号線電位がＶ_highであれば、可動フィルム電極と固定体電極との間の電位差Ｖ_high−Ｖ_lowはＶ₂を超えるので、可動フィルムは変形し、可動フィルムの色が表示される。この行が保持期間に移ると、走査線電位はＶ_mに変わり、信号線電位が変動しても、電極間電位差はＶ_m−Ｖ_low、またはＶ_high−Ｖ_mとなり、Ｖ₁未満にならないので、可動フィルムは変位しない。また、走査線電位がＶ_lowで、行が書込み期間になったとき、信号線電位もＶ_lowであれば、電極間電位差は０Ｖであり、Ｖ₁以下のため、直前の状態にかかわらず、可動フィルムは本来のまっすぐな状態となり、固定体の色が表示される。
【００５６】
このような従来の可動フィルム型表示装置は、マトリクス駆動が不安定化して画素不良が発生する問題があった。つまり、組み立て条件の僅かな差により、可動電極と固定電極との電極対ごとに動作電位差Ｖ₁およびＶ₂の値が変動する可能性があり、その電位変動量がほぼＶ_mに達することがあったのである。図８を参照して、発生する可能性のある動作不良を説明する。
【００５７】
図１３の条件（１）は理想条件で組み立てられた場合、条件（２）および（３）は夫々、特性が高電位および低電位側にシフトしてしまった場合に相当する。
【００５８】
走査線電位がＶ_lowで行が書込み期間になったとき、信号線電位がＶ_highなら、可動フィルム変形が起きるはずである。しかし、条件（２）では、可動フィルムが撓む閾値電圧よりもＶ_highが低い電位に相当するため変形が起きない（動作不良１）。逆に、行が書込み期間になったとき、信号線電位がＶ_lowなら、可動フィルム変形が解けるはずである。しかし、条件（３）では可動フィルムの撓みが戻る閾値電圧よりもＶ_lowが高い電位に相当するため変形が解けない（動作不良４）。
【００５９】
また、行が保持期間のとき電極間電位差は概ねＶｍであるが、このとき撓んで変形中の可動フィルムも変形していない可動フィルムも、そのまま状態を保持するはずである。しかし、条件（２）ではＶ_mがＶ₁未満に相当し、変形状態は保持できない（動作不良２）。条件（３）ではＶ_mがＶ₂より大きい電位差に相当し、元の状態に関わらず勝手に変形してしまう（動作不良３）。
【００６０】
また、図４の昇圧過程での変位量特性が緩い上昇曲線を描くことから明らかなように、書込み期間中に無変形状態とした可動フィルムは、続く保持期間中、微妙に変形している。すなわち、カップリング変形が起きている。この曲線形状にも電極対ごとにばらつきがあり、図１４の（１）に示すように、理想的な条件では、このカップリング変位量が小さいが、上昇曲線が急勾配な場合には、図１４の（２）に示すように、カップリング変形量が視認レベルに達する場合があった。このとき、画像のエッジずれや像ボケ、カラー表示では混色が発生した。
【００６１】
そこで、第２の実施形態においては、第１の実施形態の構造に加えて固定体に設けられる保持電極及び走査電極の配置を制御することにより、より安定な表示を行うものである。
【００６２】
ここで、保持電極及び走査電極の位置を定義する。図１５に示すように、固定体１０１が可動フィルム１０２と最も変位端側で接触している点を原点とする。固定体１０１と可動フィルム１０２とは、固定端側では接触しているため、離れる点を原点とするのである。また、固定体の最も変位端側の点から撓みのない状態の可動フィルムに射影した点を先端とする。このとき、実際に表示装置を作成する際には、図７、９及び１０などに示すように、可動フィルム１０２が撓まない状態で基板７０９面には垂直にならないよう配置されることもある。その場合でも、その可動フィルム１０２の方向に対して固定体１０１の先端部分を射影した点を先端とする。また、保持電極２０５の固定端側の端部から撓みのない状態の可動フィルム１０２に射影した点を保持電極端部とする。ここで、保持電極２０５の固定端側の端部とは走査電極側の端部のことであり、可動フィルム１０２と基板面７０９との関係は上述したのと同様である。また、走査電極２０３の変位端側の端部から撓みのない状態の可動フィルムに射影した点を走査電極端部とする。ここで、走査電極２０３の変位端側の端部とは保持電極側の端部のことであり、可動フィルム１０２と基板面７０９との関係は上述したのと同様である。また、保持電極端部と走査電極端部とから等距離にある点を中点として、原点と先端との距離をＬ、原点と中点との距離をＬｍｉｄとする。ここで距離とは最短距離のことを言う。
【００６３】
このように定義した場合に、本実施形態では下記の（３）式を満たすものである。
【００６４】
０．４≦Ｌｍｉｄ／Ｌ≦０．８（３）
この（３）式では、保持電極２０５と走査電極２０３との間のギャップの固定体１０１に対する相対的な位置を決定している。つまり、（３）式でＬｍｉｄ／Ｌの値が小さいほど保持電極２０５が大きく、大きいほど走査電極２０３が大きい。そして、（３）式では、保持電極２０５と走査電極２０３とのギャップの大きさよりも、ギャップの相対位置を決定することが、表示の安定性を確保するために必要であることを示しているのである。特に、本発明においては、保持電極を設ける構造であり、保持期間中には、保持電極と補助電極との間にのみ電位差を設けて可動フィルムの撓んだ状態を保持しているので、撓んだ状態から元に戻る閾値電圧が大きくなっており、ヒステリシスカーブが小さくなっている。従って、このような場合には、特に動作電位の変動に過敏になることから、保持電極と走査電極との位置を制御することが必要なのである。保持電極２０５と走査電極２０３とのギャップの大きさとしては、静電引力を有効に働かせるために、例えば約１００μｍ以下等、狭くすることが好ましい。
【００６５】
以下に、第２の実施形態に関する実施例、参考例及び比較例を示して、第２の実施形態についてさらに詳細に説明する。
（実施例１）
図７に示すような構造の可動フィルム型表示装置を形成する。まず、ステンレス板をプレス加工して、ベース材７０３を形成する。ベース材７０３の形状は、曲面を持つようにする。ベース材７０３の長さは、５ｍｍとする。
【００６６】
このベース材７０３を被覆するようなシート接着剤を第１の絶縁膜７０４として、アルミニウムからなる金属フィルムを保持電極７０５及び走査電極７０６として貼り付ける。保持電極７０５及び走査電極７０６の上には、ポリエチレンテレフタレートを用いて第２の絶縁膜７０７を貼り付ける。
【００６７】
そして、ポリエチレンテレフタレートからなるポリマーフィルム７０１上にアルミニウムを蒸着して形成した補助電極７０２が設けられた可動フィルム１０２を、その固定端側で、アクリル接着剤を介して固定体１０１と接着する。可動フィルム１０２に、ポリエチレンテレフタレートなどからなる固定フィルム１０４を同様に接着する。その後、第１の実施形態と同様な工程により、可動フィルム型表示装置を作製する。
【００６８】
上で定義した先端、原点、保持電極端部、走査電極端部及び中点を測り、Ｌｍｉｄ／Ｌを計算したところ、０．８となった。
【００６９】
本実施例の表示装置においては、第１の実施形態と同様に保持電極７０５が信号線（図示せず）に、走査電極７０６が走査線（図示せず）に、補助電極７０２が補助走査線（図示せず）に夫々接続されている。そして、信号線（Ｓｉｇ．）、補助走査線（Ｃａｎｔｉ．）及び走査線（Ａｄｄ．）に、夫々図５と同様な電圧波形を与えるが、夫々の電位を以下のようにする。
【００７０】
保持電極（Ｓｉｇ．）高電位８５Ｖ低電位４２．５Ｖ
走査電極（Ａｄｄ．）高電位８５Ｖ低電位０Ｖ
補助電極（Ｃａｎｔｉ）高電位８５Ｖ低電位０Ｖ
その結果、欠陥がなく、くっきりした画像を表示することが出来た。
（実施例２）
保持電極７０５及び走査電極７０６の長さ及びギャップを調整して、上述したＬｍｉｄ／Ｌの値を０．７とした以外は、実施例１と同様にして可動フィルム型表示装置を作製した。
【００７１】
そして、図５のような電圧波形を与え、夫々の電位も図５のとおりとする。
【００７２】
その結果、欠陥がなく、くっきりした画像を表示することが出来た。
（実施例３）
保持電極７０５及び走査電極７０６の長さ及びギャップを調整して、上述したＬｍｉｄ／Ｌの値を０．６とした以外は、実施例１と同様にして可動フィルム型表示装置を作製した。
【００７３】
そして、図５のような電圧波形を与え、夫々の電位も図５のとおりとする。
【００７４】
その結果、欠陥がなく、くっきりした画像を表示することが出来た。
（実施例４）
保持電極７０５及び走査電極７０６の長さ及びギャップを調整して、上述したＬｍｉｄ／Ｌの値を０．４とした以外は、実施例１と同様にして可動フィルム型表示装置を作製した。
【００７５】
そして、図５のような電圧波形を与えるが、夫々の電位を以下のようにする。
【００７６】
保持電極（Ｓｉｇ．）高電位７０Ｖ低電位３５Ｖ
走査電極（Ａｄｄ．）高電位７０Ｖ低電位０Ｖ
補助電極（Ｃａｎｔｉ）高電位７０Ｖ低電位０Ｖ
その結果、欠陥がなく、くっきりした画像を表示することが出来ただけでなく、駆動電圧レベルを全体的に下げることが出来た。
（参考例１）
保持電極７０５及び走査電極７０６の長さ及びギャップを調整して、上述したＬｍｉｄ／Ｌの値を０．９とした以外は、実施例１と同様にして可動フィルム型表示装置を作製した。
【００７７】
そして、図５のような電圧波形を与えるが、夫々の電位は実施例１のようにする。
【００７８】
その結果、本来可動フィルムが撓んで変形すべき画素において、保持期間中に撓みが戻るものが少しあったが、正常な表示を行うことが出来た。
（参考例２）
保持電極７０５及び走査電極７０６の長さ及びギャップを調整して、上述したＬｍｉｄ／Ｌの値を０．３とした以外は、実施例１と同様にして可動フィルム型表示装置を作製した。
【００７９】
そして、図５のような電圧波形を与えるが、夫々の電位は実施例４のようにする。
【００８０】
その結果、本来可動フィルムが変形すべきでない画素において、保持期間中に可動フィルムが振動している画素が少しあったが、正常な表示を行うことが出来た。
（比較例１）
従来の方法により、図１１のような画素構成を有する可動フィルム型表示装置を形成し、図１２のような電圧波形を加える。ここで、各々の電位を以下のようにする。
【００８１】
信号線電位Ｖ_high １２０ＶＶ_low ０Ｖ
走査線電位Ｖ_m ６０ＶＶ_low ０Ｖ
その結果、本来可動フィルムが撓んで変形すべき画素において、保持期間中に撓みが戻るものや、本来可動フィルムが変形すべきでない画素において、保持期間中に可動フィルムが振動しているものが多数発生し、正常な表示を行うことが出来なかった。
【００８２】
以上、実施例１乃至４、参考例１及び２、比較例１に示すように、固定体上の変位端側に保持電極を設けることにより安定な画像表示を行うことが出来、保持電極と走査電極との配置を制御することにより、さらに安定な画像表示を行うことができることが分かる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態の構成に加え、固定体の、対を成す可動フィルム側の面を、変位端側に設けられた平坦面とこの平坦面に続く曲面とを有するようにして、安定した動作を得るものである。
【００８３】
本実施形態の可動フィルム型表示装置の構造を図１６に示す。図１６では、可動フィルム１０２と固定体１０１とを簡略化して記載しているが、本実施形態では、固定体１０１の形状が第１の実施形態と異なり、可動フィルム１０２の変位端側に直線領域１６０１（平坦面）を有し、それに続く領域がカーブ領域１６０２（曲面）となっている。カーブ領域１６０２にはそれよりも固定端側に第２の直線領域１６０３が続くが、これはなくとも良い。
【００８４】
次に、このような形状によって、本実施形態の可動フィルム型表示装置が安定した動作を得ることについて説明する。
【００８５】
通常、固定体の、対を成す可動フィルム側の面は、曲面を有する。そして、その曲面は、可動フィルムの変位端側に向かう方向で、固定体の表面が可動フィルムから曲線的に離れるような形状となっている。そして、このような形状を持つ固定体と可動フィルムとの対は、図４や図１７（ａ）に示すヒステリシス特性を持つが、本実施形態では、固定体１０１の先端部分に第１の直線領域１６０１を有する。そして、この構造にすることにより、可動フィルム１０２が撓んだ際に、可動フィルム１０２内に蓄積される歪エネルギーが、従来構造よりも減少し、ヒステリシスカーブが図１７（ｂ）のようになる。つまり、可動フィルム１０２が撓んだ状態から撓まない状態に戻る閾値電圧が下がることにより、ヒステリシスカーブが広がるものである。これによって、先の実施例中に示したように、動作電位差の値が変動して特性が画素毎に多少ばらついても、安定に単純マトリクス駆動が行えるものである。
【００８６】
本実施形態に係る可動フィルム型表示装置の作製は例えば次のように行う。図７のように、固定体１０１のベース材７０３としてステンレスを用い、第１の絶縁膜７０４として厚さ４．５μｍのポリエチレンテレフタレートを貼り付ける。第１の絶縁膜７０４上にアルミニウムを用いて保持電極７０５及び走査電極７０６を形成し、その上に厚さ４．５μｍのポリエチレンテレフタレートを用いて第２の絶縁膜７０７を形成する。このように形成することにより、固定体１０１は、固定電極最大落差が０．４４ｍｍ、図１６に示す第１の直線領域１６０１の長さが３ｍｍで、カーブ領域の長さが２ｍｍとなった。第２の直線領域は設けなかった。次に、長さ６ｍｍ、幅０.５mm、厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタレートをポリマーフィルム７０１、厚さ３００オングストロームのアルミニウムを補助電極７０２として、可動フィルム１０２を形成する。この後、第１の実施形態と同様にして可動フィルム型表示装置を作製する。このような方法にて作製したところ、固定電極１０１と可動電極１０２との間の電位差が７０〜９０Ｖで可動フィルム１０２が撓みきり、５〜２０Ｖとすると可動フィルム１０２がもとの状態にもどる。固定体１０１の形状として、直線領域を設けずに、カーブ形状飲みとした場合には、可動フィルム１０２がもとの状態にもどる電圧は、２０〜４０Ｖとなっていた。このように、固定体を本実施形態に示す形状にすることにより、ヒステリシスカーブが広がり、より安定な表示を行うことが可能となる。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、画質の高い可動フィルム型表示装置及びその駆動方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る可動フィルム型表示装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可動フィルム型表示装置の回路図である。
【図３】可動フィルム型表示装置の表示の仕組みを説明する断面図である。
【図４】可動フィルムと固定体との間の印加電圧と可動フィルムの先端変位量の関係を示し、ヒステリシス特性を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る可動フィルム型表示装置の駆動シーケンス図である。
【図６】カラー表示を行う場合の画素について説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る可動フィルム型表示装置の画素構造を示す断面図である。
【図８】図７を視点２の方向から見た平面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る可動フィルム型表示装置の画素構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る可動フィルム型表示装置の画素構造を示す断面図である。
【図１１】従来の可動フィルム型表示装置において、二次元マトリクス状に配置された画素に与える信号波形の模式図である。
【図１２】図１１の画素構成における、走査線電位および信号線電位のタイムチャート例である。
【図１３】電位の変動があった場合に可能性のある動作不良を示した図である。
【図１４】可動フィルムのカップリング変形を説明する図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の可動フィルム型表示装置を説明する図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の可動フィルム型表示装置を説明する図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）とも可動フィルムと固定体との間の印加電圧と可動フィルムの先端変位量の関係を示し、第３の実施形態のヒステリシス特性を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ…固定体
１０２…可動フィルム
１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３（Ｃ）、１０３（Ｍ）、１０３（Ｙ）…第１色フィルム
１０４…固定フィルム
１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ…第２色フィルム
２０１、７０２…補助電極
２０２…補助走査線
２０３、７０６…走査電極
２０４、１１０１…走査線
２０５、７０５…保持電極
２０６、１１０３…信号線
７０１…ポリマーフィルム
７０３…ベース材
７０４…第１の絶縁膜
７０７…第２の絶縁膜
７０８…導電コネクタ
７０９…基板
８０１…橋脚
９０１…第３の絶縁膜
９０２…第４の絶縁膜
９０３…第５の絶縁膜
１００１…第６の絶縁膜
１００２…第７の絶縁膜
１００３…第８の絶縁膜
１１０２…可動フィルム電極
１１０４…固定体電極
１６０１…第１の直線領域
１６０２…カーブ領域
１６０３…第２の直線領域

Claims

補助電極、固定端及び変位可能な変位端を有し、前記変位端側に設けられ所定の色に着色された着色部を有する可動フィルムと、
信号線と、
走査電極と、前記信号線と電気的に接続され前記変位端側に設けられる保持電極とを有し、前記変位端側で対を成す前記可動フィルムから離れる曲面を有する固定体と、
前記補助電極、前記走査電極及び前記信号線を介して前記保持電極にそれぞれ供給する電圧を制御する駆動部と、を具備し、
前記固定体が前記可動フィルムと最も前記変位端側で接触している点を原点、前記固定体の最も前記変位端側の点から撓みのない状態の前記可動フィルムに射影した点を先端、前記保持電極の前記固定端側の端部から撓みのない状態の前記可動フィルムに射影した点を保持電極端部、前記走査電極の前記変位端側の端部から撓みのない状態の前記可動フィルムに射影した点を走査電極端部とし、前記保持電極端部と前記走査電極端部とから等距離にある点を中点として、前記原点と前記先端との距離をＬ、前記原点と前記中点との距離をＬｍｉｄとした際に、下記（１）式を満たすことを特徴とする可動フィルム型表示装置。
０．４≦Ｌｍｉｄ／Ｌ≦０．８（１）
補助電極、固定端及び変位可能な変位端を有し、前記変位端側に設けられ所定の色に着色された着色部を有する可動フィルムと、
信号線と、
走査電極と、
前記信号線と電気的に接続され前記変位端側に設けられる保持電極とを有し、前記変位端側で対を成す前記可動フィルムから離れる曲面を有する固定体と、
前記補助電極、前記走査電極及び前記信号線を介して前記保持電極にそれぞれ供給する電圧を制御する駆動部とを具備し、
一本の前記信号線に接続された複数の画素にわたって、前記信号線及び前記画素の前記保持電極が連続した金属面で形成されることを特徴とする可動フィルム型表示装置。
補助電極、固定端及び変位可能な変位端を有し、前記変位端側に設けられ所定の色に着色された着色部を有する可動フィルムと、
信号線と、
走査電極と、
前記信号線と電気的に接続され前記変位端側に設けられる保持電極とを有し、前記変位端側で対を成す前記可動フィルムから離れる曲面を有する固定体と、
前記補助電極、前記走査電極及び前記信号線を介して前記保持電極にそれぞれ供給する電圧を制御する駆動部とを具備し、
前記補助電極は補助走査線に電気的に接続され、前記走査電極は走査線に電気的に接続され、前記補助走査線と前記走査線とは並行して設けられ、前記補助走査線及び前記走査線と前記信号線とは交わるように設けられる可動フィルム型表示装置の駆動方法であって、
前記走査線の電位として走査線第１電位とこの走査線第１電位より高い走査線第２電位とを有し、前記補助走査線の電位として補助走査線第１電位とこの補助走査線第１電位より高い補助走査線第２電位とを有し、前記信号線の電位として信号線第１電位とこの信号線第１電位より高い信号線第２電位とを有し、
書込み前半期間において、前記走査線の電位が前記走査線第２電位であり、前記補助走査線の電位が前記補助走査線第１電位であり、前記信号線の電位が前記信号線第２電位であって、前記可動フィルムが前記固定体側に撓み、
書込み後半期間において、前記走査線の電位が前記走査線第２電位であり、前記補助走査線の電位が前記補助走査線第２電位であり、前記信号線の電位が画像情報に従って、前記信号線第１電位にあれば前記可動フィルムは前記固定体側に撓んだ状態を保持し、前記信号線第２電位にあれば前記可動フィルムが前記固定体から離れ、
保持期間において、前記走査線の電位が前記走査線第１電位であり、前記補助走査線の電位が前記補助走査線第１電位であって、前記書込み後半期間の状態を保持することを特徴とする可動フィルム型表示装置の駆動方法。
前記走査線第２電位と前記補助走査線第２電位と前記信号線第２電位とが全て等しいことを特徴とする請求項３記載の可動フィルム型表示装置の駆動方法。