JP4684918B2 - 反射型表示素子、及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、外部からの外光の反射光を用いて、画像及び文字を含んだ情報を表示する反射型表示素子、特に液体が出し入れされる多孔質層が表示面側に設けられた反射型表示素子、及びこれを用いた電気機器に関する。

例えば携帯電話に代表される携帯情報端末には、発光型、透過型、半透過型、反射型等の表示素子で構成された表示部が用いられており、静止画像、動画像等の画像、及び文字を含んだ情報が当該表示部にて表示されるようになっている。上記のような表示素子のうち発光型、透過型、半透過型の表示素子では、ユーザ（人間）が蛍光発光やバックライト光といった光源を直視することによって表示物を認識する。つまり、これら直視型の表示素子では明るさ、コントラストといった表示品位に優れるが、元来人間は周囲の情報の殆どを反射光によって認識している。このため、直視型表示素子は、人間の情報認識方法として不自然であり疲労を招き易く、また直視型表示素子では、概して消費電力が高く素子構造も複雑である。さらに、直視型表示素子では、屋外の太陽光などの周囲光（外光）が非常に明るい環境下で使用されるときには、発光光量が相対的に不足して表示品位が著しく低下することがある。

一方、反射型表示素子は、上記外光を光源とし、その反射光によって情報を表示するようになっている。このため、反射型表示素子は、人間の情報認識方法に適しており、疲労し難い。このような反射型表示素子には、反射型液晶ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイ、電界析出型ディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ等が挙げられる。

また、反射型液晶ディスプレイには、ＥＣＢ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＧＨ、ＰＤＬＣ等の方式があり、このうちＥＣＢ、ＴＮ、ＳＴＮの各方式では、偏光子を利用せざるを得ないために、外光の利用効率が半分以下になり、印刷物のような反射表示物に比較し極端に暗い表示となる。また、ＧＨ方式では、偏光子を利用せず、液晶の配向変化に伴う二色性色素の光吸収度の変化を利用する。しかしながら、光吸収度の変化は一般に小さいものであり、ＧＨ方式では、コントラストが低い。そこで、ＧＨ方式では、液晶の配向変化を技術的に工夫することにより、光吸収度の変化を増大させてコントラストを向上させることも提案されているが、駆動電圧の上昇を招くとともに、応答速度も極端に遅くなる。

また、ＰＤＬＣ方式では、電圧オン／オフによる液晶の配向変化に伴う高分子マトリックスと液晶との屈折率差を用いて、光散乱／透明の表示切替を行っている。しかしながら、ＰＤＬＣ方式では、透明表示時での高分子マトリックスと液晶との間の屈折率のマッチングと、光散乱表示時に必要とされる高分子マトリックスと液晶との屈折率差の確保とを両立することが要求される。それ故、ＰＤＬＣ方式では、その材料設計（選択）が難しく実際には十分な屈折率差を確保できないために、コントラストは低い。

さらに、上記のような全ての各反射型液晶ディスプレイでは、カラー画像表示に対応すべく、表示面のカラー化を図る場合、カラーフィルター（ＣＦ）が必要となり、ＣＦによる外光利用効率の低下や色再現性の低下を招く。

また、電気泳動ディスプレイでは、駆動電圧が高く応答速度も遅い。また、この電気泳動ディスプレイは、基本的にモノクロ表示でありカラー化のためにＣＦを用いると暗くなる。逆に、ＣＦを用いないと、カラー化が困難となり、色再現性が悪くなる。

また、電界析出ディスプレイでは、繰り返し特性が悪く、また基本的にモノクロ表示であり、表示面のカラー化にはＣＦが必須である。それ故、カラー化を図る場合には、暗くなる。

また、エレクトロクロミックディスプレイでは、応答速度が遅く、繰り返し特性が悪い。さらに、エレクトロクロミックディスプレイは、基本的にモノクロ表示であり、表示面のカラー化のためにＣＦを用いると暗くなる。逆に、ＣＦを用いないと、カラー化が困難となり、色再現性が悪くなる。

以上のように、既存の反射型表示素子では、表示面のカラー化を図る場合、カラーフィルターの設置が必須となり、外光の利用効率が著しく低下し表示部の明るさが低減して、表示品位を向上するのが困難であるという問題点があった。

そこで、従来の反射型表示素子には、例えば下記特許文献１に記載されているように、表示面に含まれた複数の画素単位に、白色の不透明な多孔質フィルム（多孔質層）と、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色のＲＧＢの各色に着色された着色液を含浸させた含浸膜とを設けたものがある。さらに、この従来の反射型表示素子では、上記多孔質フィルムと含浸膜との間で着色液を可逆的に出し入れさせる圧電板（駆動部）を設置して、画素単位に圧電板を駆動することが提案されている。そして、この従来の反射型表示素子では、ＣＦを設けることなく表示面のカラー化を図れるとともに、既存の反射型表示素子に比較して構造簡単で、かつ入射光を有効に利用することができ、コントラストに優れたカラー画像表示が可能とされていた。
特開平９−２６５２６５号公報

しかしながら、上記のような従来の反射型表示素子では、表示面のカラー化を図る場合、黒（Ｂｌ）色の表示を行うために、上記ＲＧＢの各色表示用の画素以外に、黒色表示用の画素を設けることが必要であった。このため、この従来の反射型表示素子では、ＲＧＢ及びＢｌの各色表示用の４つの画素を１組（１絵素）として、表示面を構成する必要があり、黒の光学濃度が十分に取れなかったり、表示面のコンパクト化を容易に行えなかったり、上記１絵素の設定領域が大きくなって、表示面上に表示される情報を高精度に再現（表示）することが難しくなり、表示品位が低下したりするという問題点を生じた。

上記の課題を鑑み、本発明は、表示面のカラー化を図る場合でも、黒色の表示を簡単に行うことができ、よって表示品位に優れたコンパクトな反射型表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる反射型表示素子は、外部からの外光が入射されるとともに、入射された外光を反射させ、表示面から出射させることにより表示を行う反射型表示素子であって、
一方の表面が前記表示面側に設けられるとともに、所定色の蛍光材料を含有した多孔質層と、
前記多孔質層の他方の表面側に設けられた液溜層と、
前記液溜層に溜められた透明液体と、
前記液溜層の前記多孔質層とは反対側の表面側に設けられ、かつ前記透明液体が当該多孔質層内に満たされたときに前記外光に含まれた可視光を吸収する可視光吸収部と、
前記多孔質層に対して、前記透明液体を出し入れするとともに、前記多孔質層内の当該透明液体の浸透量を増減することにより、前記表示面上に表示される表示色を変更させる駆動部とを備えたことを特徴とするものである。

上記のように構成された反射型表示素子では、所定色の蛍光材料を含有した多孔質層と、透明液体が多孔質層内に満たされたときに上記外光に含まれた可視光を吸収する可視光吸収部とが設けられている。また、駆動部が多孔質層内の透明液体の浸透量を増減して表示面上での表示色を変更している。これにより、駆動部が多孔質層内の透明液体の浸透量を最大として当該多孔質層内が透明液体で満たされたときに、黒色の表示を行うことができる。この結果、表示面のカラー化を図る場合でも、上記従来例と異なり、黒色の表示専用の画素を設けることなく、黒色表示を簡単に行うことができ、よって表示品位に優れたコンパクトな反射型表示素子を構成することができる。また、多孔質層には所定色の蛍光材料が含有されており、透明液体が浸透している状態では蛍光材料の発光成分のほとんどが導光現象を起こすことにより外部に出射されることを防いで黒色表示を行うことができる。また、透明液体が浸透していない状態では外光の散乱出射成分に蛍光材料の発光成分がプラスされて、当該所定（表示）色の明度を向上させることができる。

また、上記反射型表示素子において、複数の前記多孔質層が、前記表示面においてカラー画像表示が可能な複数の原色に応じてそれぞれ設けられ、
前記駆動部は、前記複数の各原色表示用の画素単位に前記透明液体を対応する多孔質層に対して出し入れすることが好ましい。

この場合、駆動部が上記の各原色表示用の多孔質層に対する透明液体の浸透量を画素単位に調整することから、対応する原色での色純度を変化させることなく、黒色と当該原色との間での階調表示を行うことが可能となって、コントラストが高く色再現性の広いカラー画像表示が可能となる。

また、上記反射型表示素子において、前記可視光吸収部では、前記表示面側の表面の色が前記多孔質層の色の補色であってもよい。

この場合、多孔質層内に透明液体が満たされたときに、黒色表示を確実に行うことができる。

また、上記反射型表示素子において、前記可視光吸収部では、前記表示面側の表面の色が黒色であることが好ましい。

この場合、多孔質層の色に係わらず黒色表示を行うことが可能となり、上記所定色が互いに異なる複数の多孔質層を使用する場合でも、全ての同一の可視光吸収部を用いることができる。

また、上記反射型表示素子において、前記駆動部には、前記液溜層に対向するように配置された駆動部材が設けられ、
前記駆動部材では、前記表示面側の表面の色が前記多孔質層の色の補色又は黒色であることが好ましい。

この場合、駆動部を可視光吸収部として兼用させることができ、反射型表示素子の部品点数を削減することができる。

また、上記反射型表示素子において、前記駆動部は、前記液溜層の体積を変化させることにより、前記多孔質層に対して前記透明液体を出し入れしてもよい。

この場合、多孔質層内の透明液体の浸透量が液溜層の体積変化に応じて、増減することとなり、当該液溜層の体積変化に従って、表示面上の表示色を変更させることができる。

また、上記反射型表示素子において、前記駆動部は、前記透明液体の体積を変化させることにより、前記多孔質層に対して当該透明液体を出し入れしてもよい。

この場合、多孔質層内の透明液体の浸透量が透明液体の体積変化に応じて、増減することとなり、当該透明液体の体積変化に従って、表示面上の表示色を変更させることができる。

また、上記反射型表示素子において、前記多孔質層と前記透明液体との接触角が、７０°以上であってもよい。

この場合、透明液体が毛細管現象により自然に多孔質層内に流れ込むのを防げることから、反射型表示素子の表示品位を確実に向上させることができる。また、上記接触角を９０°以上とした場合には、上記毛細管現象による多孔質層内への透明液体の流れ込みを確実に防ぐことが可能となって、上記表示品位の向上を容易に行える点で好ましい。さらに、１２０°以上の接触角にした場合では、透明液体の流れ込みをより確実に防ぐことができ、表示品位の向上をより容易に行える点で好ましい。

また、上記反射型表示素子において、前記透明液体の動粘度が、５００ｍｍ²／ｓ以下であってもよい。

この場合、透明液体には必要な流動性が付与されることとなり、透明液体の応答性の低下を防ぐことができ、表示色の変更速度が極端に小さくなるのを防止することができる。また、５０ｍｍ²／ｓ以下の動粘度とした場合には、透明液体の粘性抵抗を小さくして、透明液体の流動性を適切に高めることができ、当該透明液体の応答性の低下を確実に防ぐことが可能となり、表示色の変更速度を適正なものとすることができる点で好ましい。さらに、６ｍｍ²／ｓ以下の動粘度とした場合には、透明液体の粘性抵抗をより小さくして、透明液体の流動性をより適切に高めることができ、当該透明液体の応答性の低下をより確実に防いで、表示色の変更速度をより適正なものとすることができる点で好ましい。

また、上記反射型表示素子において、前記多孔質層の屈折率が、１．３４以上であってもよい。

この場合、上記透明液体が多孔質層内に浸透していないときに、当該多孔質層は入射された外光を効率よく散乱反射させることができ、外光の光利用率を高めて高明度な反射型表示素子を容易に構成することができる。

また、上記反射型表示素子において、前記多孔質層と前記透明液体との各屈折率差が、０．２０以下であってもよい。

この場合、多孔質層内に透明液体を浸透させたときに、当該多孔質層内に入射された外光が多孔質層内で散乱するのを抑制し、外光を可視光吸収部に到達させ吸収させることができ、反射型表示素子の表示品位の低下が生じるのを防ぐことができる。

また、上記反射型表示素子において、前記多孔質層の前記表示面側には、透明基板が所定の空隙層を介在させて設けられていることが好ましい。

この場合、透明基板により多孔質層などを保護することができるとともに、空隙層が多孔質層と透明基板との間に介在していることにより、多孔質層への透明液体の浸透時の多孔質内気圧の変化を空隙層側へ分散させることができる。この結果、多孔質層に対する透明液体の出し入れを円滑に行わせることができ、表示色の変更速度が低下するのを防ぐことができる。

また、本発明の電気機器は、文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電子機器であって、
前記表示部に、上記いずれかの反射型表示素子を用いたことを特徴とするものである。

上記のように構成された電気機器では、黒色表示を簡単に行うことが可能で、優れた表示品位を有するコンパクトな反射型表示素子が表示部に用いられているので、カラー画像表示が可能で、優れた表示性能を有するコンパクトな表示部を備えた電気機器を容易に構成することができる。

本発明によれば、表示面のカラー化を図る場合でも、黒色の表示を簡単に行うことができ、よって表示品位に優れたコンパクトな反射型表示素子、及びこれを用いた電気機器を提供することが可能となる。

以下、本発明の反射型表示素子及び電気機器の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた携帯電話に本発明を適用した場合を例示して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる反射型表示素子を用いた携帯電話の表示部を示す平面図である。図１において、本実施形態の携帯電話では、本発明の反射型表示素子１を用いて構成された表示部２が設けられている。この表示部２は、例えば２インチの表示面を備えており、表示面には、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色のＲＧＢの各色表示用の画素３ｒ、３ｇ、３ｂ（以下、“３”で総称する。）が含まれている。各画素３では、後に詳述するように、対応する色と黒色との間で表示色を変更するようになっている。

また、表示部２では、１つの絵素４がＲＧＢの３色の画素３を１組として構成されており、複数組の絵素４が、図１にＹ及びＸ方向にてそれぞれ示す表示面の縦及び横方向に沿ってマトリックス状に配設されている。各画素３の具体的な縦及び横寸法（図１にそれぞれ“Ｓ１”及び“Ｓ２”にて図示）は、例えば１２０μｍ及び４０μｍである。また、１つの絵素４の縦及び横寸法（図１にそれぞれ“Ｓ３”及び“Ｓ４”にて図示）は、例えば１２０μｍ及び１２０μｍに設定されている。

以下、１つの絵素４での基本的な構成を示す図２を参照して、反射型表示素子１について具体的に説明する。

図２において、反射型表示素子１は、上記表示面側に設けられた透明基板５と、透明基板５の非表示面側に設けられ、表示面側が開口した筐体６と、透明基板５と筐体６との間に設置されたスペーサ７とを具備している。透明基板５は、例えば厚さ０.７ｍｍ程度の透明なガラス板またはアクリル等の合成樹脂板を用いて構成されている。また、透明基板５は、その非表示面側に設置された反射型表示素子１の各部を保護する保護基板として機能するとともに、ユーザに視認される表示面を実質的に形成している。

筐体６は、透明で可撓性を有する合成樹脂、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を用いて構成されており、平板状の底部６ａと、底部６ａに対し立設された断面矩形状の隔壁部６ｂとを備えている。また、筐体６では、底部６ａ及び隔壁部６ｂにより、ＲＧＢの画素単位の画素セルが形成されている。すなわち、筐体６では、底部６ａが全ての画素３に共用されている。また、隔壁部６ｂは、底部６ａ上で格子状に配列されており、Ｙ方向で隣接する２つの隔壁部６ｂとＸ方向で隣接する２つの隔壁部６ｂとにより、直方体状の内部空間が形成され、ＲＧＢのいずれかの画素３ｒ、３ｇ、３ｂの上記画素セルとして用いられている。なお、図２では、図面の明瞭化のために、Ｘ方向に平行に配列された隔壁部６ｂの表示面側部分の図示は省略している（後掲の図面においても、同様。）。

また、底部６ａには、ＲＧＢの画素単位に設けられるとともに、反射型表示素子１の厚さ方向、すなわち図２に示す状態から表示面側または非表示面側に（塑性）変形可能な可動部分６ａｒ、６ａｇ、６ａｂが設けられている。各可動部分６ａｒ、６ａｇ、６ａｂは、後述の駆動部により、互いに独立して駆動されて変形するようになっている。

スペーサ７は、感光性を有する合成樹脂、例えばＵＶ硬化型アクリル樹脂を用いて構成されており、スペーサ７が透明基板５の非表示面側の表面と隔壁部６の表示面側の表面とに接合されることにより、反射型表示素子１では、透明基板５と筐体６との間に所定の空隙層１２が形成されている。また、スペーサ７は、格子状に配列された隔壁部６ｂの交点上にのみ設置されており、空隙層１２ではＲＧＢの画素セルが互いに連通するように構成されている。

また、反射型表示素子１は、ＲＧＢの各画素セル内で表示面側から順次配置された多孔質層８ｒ、８ｇ、８ｂ（以下、“８”で総称する。）及び液溜層１０ｒ、１０ｇ、１０ｂ（以下“１０”で総称する。）を備えている。多孔質層８ｒ、８ｇ、８ｂには、ＲＧＢにそれぞれ対応する色の蛍光材料が含有されており、表示面の外部から入射された外光を散乱反射することによって、その蛍光材料の色と同一の色光（散乱反射光）を表示面から外部に出射可能に構成されている。また、液溜層１０には、透明液体１１が予め注入され満たされており、透明液体１１は、多孔質層８と液溜層１０との間で可逆的に移動、つまり液溜層１０内から多孔質層８内に浸透または多孔質層内８から液溜層１０内へ排出されるようになっている。

また、反射型表示素子１には、図示を省略したＣＰＵ等を用いて構成された制御部１３と、この制御部１３にて駆動制御が行われるとともに、ＲＧＢの画素単位に透明液体１１を対応する多孔質層８に対して出し入れする駆動部としての圧電素子部１４とが設けられている。また、圧電素子部１４には、液溜層１０に対向するように配置された駆動部材としての上部電極が含まれており、この上部電極が上記外光に含まれた可視光を吸収する可視光吸収部を兼用することにより、ＲＧＢの画素３では、黒色の反射光を表示面から外部に個別に出射可能に構成されている。そして、反射型表示素子１では、圧電素子部１４が多孔質層８内の透明液体１１の浸透量を増減することにより、表示面上に表示される表示色を画素単位に変更できるようになっている。尚、図２に“Ｓ５”、“Ｓ６”、及び“Ｓ７”にてそれぞれ示す空隙層１２、多孔質層８、及び液溜層１０の厚さ方向の寸法は、例えば１０μｍ、４６μｍ、及び１４μｍである。

詳細には、多孔質層８は、透明な合成樹脂、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いて構成されており、多数の連続気孔９が不規則に形成されたスポンジ状の形態を有している。すなわち、多孔質層８には、図３も参照して、一端開口部及び他端開口部がそれぞれ空隙層１２側及び液溜層１０側に連通した連続気孔９が複数設けられている。この連続気孔９では、その開口部の大きさは透明液体１１固有の粘度・動粘度・表面張力といった物性値、多孔質層８と透明液体１１との界面張力などを基に決定されている。具体的には、連続気孔９の開口部は、最大直径が１０μｍ程度に定められており、後述の接触角を適切に、かつ容易に設定することができ、透明液体１１が毛細管現象によって連続気孔９内に流入するのを極力防止できるようになっている。

また、多孔質層８ｒ、８ｇ、８ｂでは、上記ＰＶＡの内部に蛍光剤、非発光着色剤、及び樹脂等を混合した蛍光材料が含有されており、対応するＲＧＢのいずれかの色を表示可能に構成されている。より具体的には、多孔質層８ｒには、Hostasol Red GG（Clariant社製）、Macrolex Fluorescent Red G（Bayer社製）、またはLumogenF Red 305（BASF社製）のいずれかの赤色蛍光材料が使用されている。多孔質層８ｇには、Hostasol Yellow 3G（Clariant社製）またはMacrolex Fluorescent Yellow 10GN（Bayer社製）と、HOSTAPERM BLUE BG(Pigment Blue 15:3)（Clariant社製）とを混合した緑色蛍光材料が使用されている。多孔質層８ｂには、UvitexOB（チバスペシャリティ社製）またはLumogentF Violet（Bayer社製）と、HOSTAPERM BLUE BG(Pigment Blue 15:3)（Clariant社製）とを混合した青色蛍光材料が使用されている。

そして、多孔質層８では、連続気孔９内に空気が存在しているときに、当該連続気孔９周囲の表面と空気との界面や多孔質層８の内部で表示面側から入射された外光を着色しつつ、表示面側の外部に反射するよう構成されている。つまり、多孔質層８では、連続気孔９周囲の表面と空気との屈折率差により、上記外光を散乱し、かつ当該外光に含まれた着色された色以外の光を吸収して、多孔質層８に着色された色光のみを外部側に反射するようになっている。さらには、多孔質層８に含まれた蛍光材料にて励起発光させることで、外部側への反射光の光量を増やして、各画素３での表示色の明度を高めている。

さらに、多孔質層８では、１．３４以上の屈折率の材料が使用されており、連続気孔９内の空気との屈折率差が０．３４以上となるように構成されている。つまり、上記ＰＶＡを用いた多孔質層８には、例えば１．４９の屈折率のものが使用されている。これにより、多孔質層８では、液溜層１０内の透明液体１１が連続気孔９内に流入していないときには、図３に例示するように、外光Ｌ１が表示面側から入射されたときに、当該外光Ｌ１を効率よく散乱反射させることができ、表示面から出射される散乱反射光Ｌ２の光量を増加させることが可能となる。この結果、外光の光利用率を高めることが可能となり、高明度な反射型表示素子１を容易に構成することができる。

尚、１．３４未満の屈折率の材料を多孔質層８に用いた場合では、連続気孔９周囲の表面での空気との界面での屈折率差が小さくなって、当該界面で散乱反射される反射光の光量が小さくなり、ＲＧＢの対応する色光の明度や色純度の低下を招く。

また、１．３４以上の屈折率を有し、多孔質層８として使用可能な具体的な樹脂材には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、あるいはポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）などがある。

透明液体１１は、無色透明で、かつ筐体６及び多孔質層８の材質（多孔質層８に含有された蛍光材料を含む。）と化学的な相互作用、すなわち化学反応を生じない組成の液体を用いて構成されている。具体的には、透明液体１１には、例えば無色のシリコーンオイルが使用されている。

また、透明液体１１では、その屈折率が多孔質層８の屈折率を基に選択されており、透明液体１１が連続気孔９内に充填されて多孔質層８内に浸透したときに、上記外光が多孔質層８で散乱反射することなく、液溜層１０側に向かって透過するようになっている。具体的にいえば、透明液体１１には、多孔質層８との屈折率差が０．２０以下となるような屈折率のものが用いられており、透明液体１１が多孔質層８の連続気孔９内に充填されたときに、透明液体１１の屈折率と多孔質層８の屈折率とがほぼ一致（マッチング）する。この結果、上記外光は多孔質層８と連続気孔９内に充填された透明液体１１との界面で表示面側に反射することなく、これらの透明液体１１及び多孔質層８の内部を透過することができる。

尚、多孔質層８と透明液体１１との屈折率差が０．２０を越える場合では、透明液体１１が連続気孔９内に充填されたときに、屈折率の適切なマッチングが生ぜずに、表示面側に散乱反射される光量が増加し、黒色表示の表示品位が低下する。

また、透明液体１１では、多孔質層８との接触角が７０°以上、好ましくは９０°以上、より好ましくは１２０°以上となるように、透明液体１１及び多孔質層８では、各構成材料が選択されている。すなわち、透明液体１１及び多孔質層８では、それらの構成材料の成分、組成、分子構造等に起因する各種の分子間相互作用力の物性値を用いて、連続気孔９内の空気に対する透明液体１１の表面張力及び透明液体１１と空気との界面張力の各値が求められる。その後、前記の各値に基づいて、多孔質層８と透明液体１１との接触角を算出し、その算出した接触角が７０°以上となるか否かについて判別して、接触角が７０°以上となる透明液体１１及び多孔質層８の各構成材料が決定されている。

また、上記接触角を７０°以上とした場合には、透明液体１１が毛細管現象によって自然に多孔質層８内に流れ込むのを防止することができ、反射型表示素子１での誤動作を未然に防ぐことが可能となって当該反射型表示素子１の表示品位を確実に向上させることができる。

また、上記接触角を９０°以上とした場合には、透明液体１１が毛細管現象によって多孔質層８内に流れ込むのを確実に防げることができ、反射型表示素子１の表示品位の向上を容易に行うことができる。さらに、１２０°以上の接触角にした場合では、透明液体１１の多孔質層８への流れ込みをより確実に防ぐことができ、反射型表示素子１の表示品位の向上をより容易に行うことができる。

尚、上記接触角を７０°未満とした場合には、透明液体１１が毛細管現象により多孔質層８内に自然に流れ込むことがあり、反射型表示素子１の表示品位の低下を招く。

また、透明液体１１では、その動粘度が５００ｍｍ²／ｓ以下、好ましくは５０ｍｍ²／ｓ以下、より好ましくは６ｍｍ²／ｓ以下となるように、構成材料（粘度調整剤等の添加物も含む。）の選択が行われている。そして、透明液体１１の動粘度を５００ｍｍ²／ｓ以下とした場合には、当該透明液体１１には必要な流動性が付与されて、透明液体１１の応答性の低下を防ぐことができ、表示色の変更速度が極端に小さくなるのを防止することができる。

また、５０ｍｍ²／ｓ以下の動粘度とした場合には、透明液体１１の粘性抵抗を小さくして、透明液体１１の流動性を適切に高めることができる。これにより、透明液体１１の応答性の低下を確実に防ぐことが可能となり、表示色の変更速度を適正なものとすることができる。さらに、６ｍｍ²／ｓ以下の動粘度とした場合には、透明液体１１の粘性抵抗をより小さくして、透明液体１１の流動性をより適切に高めることができる。従って、透明液体１１の応答性の低下をより確実に防いで、表示色の変更速度をより適正なものとすることができる。

尚、５００ｍｍ²／ｓを越える動粘度とした場合には、透明液体１１に対し必要な流動性を付与することができなくなり、透明液体１１の応答性の向上や各画素３での表示色の変更速度の向上を図るのが難しくなる。

制御部１３は、表示部２に表示される画像や文字等の表示情報に従って、圧電素子部１４に対する駆動信号を画素単位に生成して、圧電素子部１４に出力する。つまり、制御部１３には、上記携帯電話の本体側に設けられた制御装置（図示せず）から上記表示情報についての指示信号を入力するようになっており、この指示信号に基づいて各画素３で表示される表示色の色合いや明度に応じた上記駆動信号を生成し出力する。尚、この説明以外に、制御部１３の機能を携帯電話の本体側の上記制御装置に付与することにより、当該制御部１３の設置を省略することもできる。

圧電素子部１４は、ＲＧＢの画素単位に液溜層１０の体積を変化させることにより、対応する多孔質層８に対して透明液体１１を出し入れするように構成されている。具体的にいえば、圧電素子部１４には、例えば２つの圧電層１６、１８を備えたバイモルフタイプの圧電素子が使用されている。これらの圧電層１６、１８は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの高分子圧電材料を用いて構成されており、互いに同じ分極方向となるように積層されている。

また、圧電素子部１４は、ＲＧＢの画素単位に設けられた上部電極１５ｒ、１５ｇ、１５ｂ（以下、“１５”で総称する。）、中間電極１７ｒ、１７ｇ、１７ｂ（以下、“１７”で総称する。）、及び下部電極１９ｒ、１９ｇ、１９ｂ（以下、“１９”で総称する。）を備えている。上部電極１５、中間電極１７、及び下部電極１９は、クロムやアルミニウムなどの金属を用いて構成されたものであり、反射型表示素子１の厚さ方向での同一位置で、表示面側からこの順番で順次配設されている。つまり、例えば上部電極１５ｒでは、その表示面側の表面が筐体６の対応する可動部分６ａｒに固着されて、圧電層１６の表示面側に設けられている。また、中間電極１７ｒは、上部電極１５ｒとで圧電層１６を狭持するように圧電層１６、１８の間に形成され、下部電極１９ｒは、中間電極１７ｒとで圧電層１８を狭持するように圧電層１８の非表示面側に形成されている。

また、圧電素子部１４では、電源Ｓを含んだアクティブマトリックス回路からの電力供給が行われるように構成されており、上部電極１５及び下部電極１９には、中間電極１７に対して常に同じ極性の電圧が印加されるようになっている。また、圧電素子部１４では、上記アクティブマトリックス回路が制御部１３からの駆動信号に基づき上部電極１５、中間電極１７、及び下部電極１９に対する選択的な電圧印加を行うように構成されている。そして、圧電素子部１４では、中間電極１７に対して、例えば＋極性の電圧が上部電極１５及び下部電極１９に印加されると、上記画素セルの中心部に一致して設けられた当該圧電素子部１４の中心部が表示面側に向かって突出するように凸状に歪んで、上部電極１５に固着している可動部分６ａｒ、６ａｇ、６ａｂを同様に塑性変形させる。これにより、圧電素子部１４は、液溜層１０の体積を減少させ、液溜層１０内から多孔質層８内に透明液体１１を浸透させて当該多孔質層８内の浸透量を増加させることができる。

一方、圧電素子部１４では、中間電極１７に対して、例えば−極性の電圧が上部電極１５及び下部電極１９に印加されると、当該圧電素子部１４の上記中心部が非表示面側に向かって突出するように凹状に歪んで、上部電極１５に固着している可動部分６ａｒ、６ａｇ、６ａｂを同様に塑性変形させる。これにより、圧電素子部１４は、液溜層１０の体積を増加させ、多孔質層８内から液溜層１０内に透明液体１１を排出させて当該多孔質層８内の浸透量を減少させることができる。

また、各上部電極１５は、液溜層１０に対向するように配置された駆動部材を構成しており、その表示面側の表面１５ｓ（図３）または当該表面１５ｓに接する底部６ａの部分がＲＧＢに対応する補色に着色されることにより、各上部電極１５は、上記可視光吸収部として機能するようになっている。すなわち、上部電極１５ｒ、１５ｇ、１５ｂの表示面側の表面または当該表面に当接する底部６ａの部分には、赤、緑、及び青の補色である、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）がＲＧＢの画素領域に対応してパターン着色されており、透明液体１１が多孔質層８内に満たされているときに、透明基板５から入射された外光を吸収可能になっている（詳細は後述。）。

ここで、図４〜図７を参照して、反射型表示素子１の具体的な製造方法について説明する。尚、以下の説明では、１つの絵素４の製造方法を図示して説明する。

まず、圧電素子部１４の形成工程について、図４を用いて説明する。

図４（ａ）に示すように、圧電素子部１４では、まず例えば厚さ３５μｍのポリフッ化ビニリデンからなる圧電層１８が、バーコート法により、可撓性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材Ｂ１上に積層される。その後、圧電層１８では、ポーリング処理が実施されることにより、当該圧電層１８の内部構造が分極される。

続いて、図４（ｂ）に示すように、例えば１０００Åのアルミニウムからなる中間電極１７ｒ、１７ｇ、１７ｂが、蒸着法により、ＲＧＢの画素単位に応じたパターンで圧電層１８上に形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、厚さ３５μｍのポリフッ化ビニリデンからなる圧電層１６が、バーコート法により、中間電極１７を覆うように当該中間電極１７及び圧電層１８上に積層される。その後、圧電層１６では、圧電層１６と同様に、ポーリング処理が施されて、当該圧電層１６の内部構造が圧電層１８と同一方向に分極される。

続いて、図４（ｄ）に示すように、例えば１１００Åのクロムからなる上部電極１５ｒ、１５ｇ、１５ｂが、蒸着法により、ＲＧＢの画素単位に応じたパターンで、対応する中間電極１７ｒ、１７ｇ、１７ｂ上となるように位置合わせされた状態で圧電層１６上に形成される。その後、上部電極１５ｒ、１５ｇ、１５ｂの表面は、フォトレジストによるマスキング処理を経て、それぞれシアン色、マゼンタ色、イエロー色の染料にて着色される。

次に、図４（ｅ）に示すように、厚さ数μｍ程度のポリジメチルシロキサンからなる底部６ａが、上部電極１５を覆うように当該上部電極１５及び圧電層１６上に成膜される。その後、圧電層１６、１８、上部電極１５、中間電極１７、及び底部６ａの積層体には、ＰＥＴ基材Ｂ１を支持基板として、ロール圧着が施され、当該積層体は一体化される。尚、下部電極１９の形成工程については、後述する。また、上部電極１５と底部６ａとは、ポリジメチルシロキサンが本来的に有する粘着性により、粘着剤などを用いることなく、容易に接着させることができる。さらに、上部電極１５ｒ、１５ｇ、１５ｂの表面に対応するＣＭＹの各色を着色する場合の代わりに、当該表面に当接する底部６ａの部分にＣＭＹの各色のパターン着色を行うときには、ポリジメチルシロキサンを容易に着色できる染料タイプもしくは顔料タイプのインクジェットインクによりインクジェット法にてパターン印刷することで可視光吸収部として機能可能なように着色することができる。

次に、図５を用いて、筐体６、多孔質層８、及び液溜層１０の形成工程について具体的に説明する。

図５（ａ）に示すように、まず筐体６の隔壁部６ｂを成形するための金型Ｋが、シリコン精密加工を用いて作成される。この金型Ｋには、隔壁部６ｂを成形するための格子状の穴部Ｋ１が形成されている。

次に、図５（ｂ）に示すように、上記金型Ｋを用いて、ポリジメチルシロキサンをモールドすることにより、筐体６の隔壁部６ｂが形成される。尚、隔壁部６ｂの上方には、平板状の仮基部６ｂ１が所定厚さで設けられている。

続いて、図５（ｃ）に示すように、可撓性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材Ｂ２が、仮基部６ｂ１上にロール圧着される。その後、図５（ｄ）に示すように、隔壁部６ｂがＰＥＴ基材Ｂ２とともに、金型Ｋから離型される。

次に、図５（ｅ）に示すように、隔壁部６ｂによって区画されたＲＧＢの上記画素セルの空間に対して、対応するＲＧＢの上記蛍光材料を含有したポリビニルアルコール水溶液を注入する。続いて、ＲＧＢの各ポリビニルアルコール水溶液に対して、例えば結晶芒硝の多孔化剤と、樹脂架橋剤と、反応触媒とを含んだ混合液をインクジェット法により滴下した後、全体を加熱（煮沸）処理することにより、各画素セルの空間内で架橋反応を発生させる。その後、多孔化剤を洗浄除去することにより、空隙率３０％程度の多孔質層８ｒ、８ｇ、８ｂを各空間内に形成する。

続いて、図５（ｆ）に示すように、動粘度が例えば６５ｍｍ²／ｓのシリコーンオイルが、多孔質層８ｒ、８ｇ、８ｂ上に形成された液溜層１０ｒ、１０ｇ、１０ｂに対し、インクジェット法により滴下されることにより、液溜層１０に透明液体１１が溜められる。これにより、多孔質層８及び透明液体１１を含んだ液溜層１０を備えた筐体部が形成される。

次に、図６（ａ）に示すように、図４（ｅ）で形成された上部電極１５、圧電層１６等の積層体と、図５（ｆ）で形成された筐体部との貼合わせ作業がロール圧着によって実施される。この作業では、ＲＧＢの各画素セルが構成されるように、ＲＧＢの液溜層１０ｒ、１０ｇ、１０ｂと対応する上部電極１５ｒ、１５ｇ、１５ｂとの位置合わせが行われる。また、上記積層体と筐体部との接合面である底部６ａの表面及び隔壁部６ｂの表面は、予め紫外線が照射されることにより、ポリジメチルシロキサンの本来的な粘着性が高められた状態で、これらの表面が相互に接着されている。

続いて、図６（ｂ）に示すように、ＰＥＴ基材Ｂ１、Ｂ２を剥離した後、図６（ｃ）に示すように、例えば１０００Åのアルミニウムからなる下部電極１９ｒ、１９ｇ、１９ｂが、蒸着法により、ＲＧＢの画素単位に応じたパターンで圧電層１８上に形成される。その後、ポリフッ化ビニリデンが不溶でポリジメチルシロキサンが可溶である溶剤内に、短時間浸漬することにより、図６（ｄ）に示すように、仮基部６ｂ１だけを溶解剥離する。これにより、反射型表示素子１の画素セル部が形成される。

次に、図７（ａ）に示すように、ガラス基板からなる透明基板５の非表示面側に対して、フォトリソグラフィーを用いて、スペーサ７を形成する。その後、図７（ｂ）に示すように、スペーサ７を形成した透明基板５と、図６（ｄ）に示した画素セル部とを貼り合わせることにより、反射型表示素子１が完成される。

上記のように構成された本実施形態の反射型表示素子１の動作について、図８〜図１３も参照して具体的に説明する。

図８に例示するように、本実施形態の反射型表示素子１では、圧電素子部１４への電源Ｓからの電力供給量に応じて駆動するようになっている。すなわち、画素３ｒでは、上部電極１５ｒ、中間電極１７ｒ、及び下部電極１９ｒに電圧が印加されていないため、これらの電極１５ｒ、１７ｒ、１９ｒは互いに平行な状態で維持される。このため、液溜層１０ｒでは、体積が変化しておらず、透明液体１１は多孔質層８ｒ内に全く浸透していない。

また、画素３ｇでは、上部電極１５ｇ及び下部電極１９ｇと中間電極１７ｇとの電圧差がその最大値の１／２（例えば、＋５Ｖ）となるように、これらの電極１５ｇ、１７ｇ、１９ｇに電圧が電源Ｓから印加されると、当該電極１５ｇ、１７ｇ、１９ｇは各電極１５ｇ、１７ｇ、１９ｇで狭持された圧電層１６、１８の部分及び可動部分６ａｇとともに液溜層１０ｇ側に向かって塑性変形する。このため、液溜層１０ｇでは、体積がほぼ半分に低減して、透明液体１１は液晶層１０ｇ内から多孔質層８ｇ内の一部に浸透する。

また、画素３ｂでは、上部電極１５ｂ及び下部電極１９ｂと中間電極１７ｂとの電圧差がその最大値（例えば、＋１０Ｖ）となるように、これらの電極１５ｂ、１７ｂ、１９ｂに電圧が電源Ｓから印加されると、当該電極１５ｂ、１７ｂ、１９ｂは各電極１５ｂ、１７ｂ、１９ｂで狭持された圧電層１６、１８の部分及び可動部分６ａｂとともに液溜層１０ｂ側に向かってほぼ最大限に塑性変形する。このため、液溜層１０ｂでは、体積が最大限に低減して、透明液体１１は液晶層１０ｇ内から多孔質層８ｇ内全体に浸透する。

また、各画素３において、上部電極１５及び下部電極１９と中間電極１７との電圧差がマイナスとなるように、これらの電極１５、１７、１９に電圧を印加したときには、当該電極１５、１７、１９は各電極１５、１７、１９で狭持された圧電層１６、１８の部分及び対応する可動部分とともに液溜層１０とは反対側に向かう方向で、印加電圧に応じて塑性変形する。これにより、液溜層１０の体積を増加させて、多孔質層８内に浸透している透明液体１１を液溜層１０側に排出させる。

以上のように、反射型表示素子１では、圧電素子部１４の上部電極１５、中間電極１７、及び下部電極１９への印加電圧を調整することにより、多孔質層８内の透明液体１１の浸透量を調整することができる。また、上部電極１５、中間電極１７、及び下部電極１９への印加電圧を一定で保つことにより、液溜層１０の体積変化量、及び透明液体１１の浸透量を維持することができる。

次に、図９及び図１０を参照して、画素３での基本的な動作について説明する。

図９に示すように、透明液体１１が多孔質層８内に浸透していないときでは、透明基板５側から入射された外光Ｌ１が多孔質層８の内部を通過する際に、同図に黒点ＦＬにて例示する、多孔質層８に含有された蛍光材料を励起する。これにより、多孔質層８の内部では、図９に矢印にて例示するように、蛍光材料ＦＬによる発光成分が生じて進行し、画素３から出射される表示光の光量を増加させて、その明度を向上させることができる。

また、図１０に示すように、透明液体１１が多孔質層８内に浸透しているときでは、外光Ｌ１は透明液体１１で満たされた多孔質層８及び液溜層１０を透過して、上部電極１５の表面１５ｓで吸収される。また、蛍光材料ＦＬで生じた発光成分は、上部電極１５に直接的に進んだり、多孔質層８と空隙層１２との界面で多孔質層８内側に全反射されたりして、表面１５ｓで吸収される。

尚、透明液体１１が多孔質層８内に浸透しているとき、蛍光材料ＦＬによる発光成分の一部（例えば、２０〜２５％程度）は多孔質層８と空隙層１２との界面での全反射条件に該当せず表示面側から出射される現象を生じることがある。一方、それに対して透明液体１１が多孔質層８内に浸透していないときで散乱反射する場合では、蛍光材料ＦＬによる発光成分のアシストによる明度の向上効果が十分に大きいため、コントラスト比の低下を防ぐことができる。

具体的には、本願発明の発明者等による検証試験では、蛍光材料ＦＬのかわりに、非発光材料を着色剤として多孔質層に用いた場合、例えば黒表示時及び白表示時の反射率がそれぞれ約２０％及び約８０％で、黒白表示でのコントラスト値が約４の表示素子を構成することができた。

一方、上記表示素子と同一素子構造において、蛍光材料ＦＬを多孔質層に用いて、蛍光発光及び蛍光の導光現象を利用した本実施形態品の場合、黒表示時の反射率が３６〜５２％で非発光材料の場合よりも若干性能低下が認められるものの、白表示時の反射率が約１６０〜２４０％で非発光材料の場合よりも飛躍的に性能向上していることが確認された。さらに、この性能向上により、コントラスト値は約４．４〜４．６となり、非発光材料を用いた場合以上のコントラスト性能を有する表示素子を構成することが実証された。

次に、図１１〜図１３をそれぞれ参照して、ＲＧＢの各画素３での具体的な動作について、詳細に説明する。

図１１（ａ）において、画素３ｒでは、上部電極１５ｒの表示面側の表面１５ｓｒは赤色の補色であるシアン色に着色されている。また、この画素３ｒでは、多孔質層８ｒの外側表面が赤色に着色されているので、透明基板５及び空隙層１２を経て多孔質層８ｒ内に入射された外光Ｌ３は、赤色の波長域以外の色が当該多孔質層８ｒにて吸収される。すなわち、図１１（ｂ）にｉ〜ＶＩにて示すように、画素３ｒでは、外光Ｌ３を変調して、上記表示面側のユーザに対し表示光Ｌ４として視認可能になっている。

具体的には、多孔質層８ｒ内に透明液体１１が満たされている場合、可視光の全て波長域を含んだ外光Ｌ３は、多孔質層８ｒ内を透過したときに赤色以外の波長域（４００〜６００ｎｍ）の色光が当該多孔質層８ｒにて吸収されて、赤色に着色された光が表面１５ｓｒに向かって進行し、当該表面１５ｓｒで吸収される（図１１（ｂ）のｉ〜ＩＶを参照。）。そして、画素３ｒでは、図１１（ｂ）のＶ及びＶＩに示すように、表示面側に出射（反射）される表示光Ｌ４に、可視光の波長域が全く含まれなくなり、黒色表示が行われる。

一方、多孔質層８ｒ内に透明液体１１が満たされていない場合、上記外光Ｌ３は、多孔質層８ｒ内で赤色以外の波長域の色光が吸収されるとともに、残りの赤色光が、図２に示したように、多孔質層８ｒ内で散乱反射して、表示光Ｌ４として出射される。この結果、画素３ｒでは、赤色表示が行われる。また、図８の画素３ｇに示したように、多孔質層８ｒ内の一部の連続気孔９に空気が存在している場合では、外光Ｌ３の一部を赤色に着色光散乱させて、残りを表面１５ｓｒに吸収させることができ、赤色と黒色との間の中間調を表現可能となっている。

また、図１２（ａ）において、画素３ｇでは、上部電極１５ｇの表示面側の表面１５ｓｇは緑色の補色であるマゼンタ色に着色されている。また、この画素３ｇでは、多孔質層８ｇの外側表面が緑色に着色されているので、透明基板５及び空隙層１２を経て多孔質層８ｇ内に入射された外光Ｌ５は、緑色の波長域以外の色が当該多孔質層８ｇにて吸収される。すなわち、図１２（ｂ）にｉ〜ＶＩにて示すように、画素３ｇでは、外光Ｌ５を変調して、上記表示面側のユーザに対し表示光Ｌ６として視認可能になっている。

具体的には、多孔質層８ｇ内に透明液体１１が満たされている場合、可視光の全て波長域を含んだ外光Ｌ５は、多孔質層８ｇ内を透過したときに緑色以外の波長域（４００〜５００ｎｍ及び６００〜７００ｎｍ）の色光が当該多孔質層８ｇにて吸収されて、緑色に着色された光が表面１５ｓｇに向かって進行し、当該表面１５ｓｇで吸収される（図１２（ｂ）のｉ〜ＩＶを参照。）。そして、画素３ｇでは、図１２（ｂ）のＶ及びＶＩに示すように、表示面側に出射（反射）される表示光Ｌ６に、可視光の波長域が全く含まれなくなり、黒色表示が行われる。

一方、多孔質層８ｇ内に透明液体１１が満たされていない場合、上記外光Ｌ５は、多孔質層８ｇ内で緑色以外の波長域の色光が吸収されるとともに、残りの緑色光が、図２に示したように、多孔質層８ｇ内で散乱反射して、表示光Ｌ６として出射される。この結果、画素３ｇでは、緑色表示が行われる。また、図８の画素３ｇに示したように、多孔質層８ｇ内の一部の連続気孔９に空気が存在している場合では、外光Ｌ５の一部を緑色に着色光散乱させて、残りを表面１５ｓｇに吸収させることができ、緑色と黒色との間の中間調を表現可能となっている。

また、図１３（ａ）において、画素３ｂでは、上部電極１５ｂの表示面側の表面１５ｓｂは青色の補色であるイエロー色に着色されている。また、この画素３ｂでは、多孔質層８ｂの外側表面が青色に着色されているので、透明基板５及び空隙層１２を経て多孔質層８ｂ内に入射された外光Ｌ７は、青色の波長域以外の色が当該多孔質層８ｂにて吸収される。すなわち、図１３（ｂ）にｉ〜ＶＩにて示すように、画素３ｂでは、外光Ｌ７を変調して、上記表示面側のユーザに対し表示光Ｌ８として視認可能になっている。

具体的には、多孔質層８ｂ内に透明液体１１が満たされている場合、可視光の全て波長域を含んだ外光Ｌ７は、多孔質層８ｂ内を透過したときに青色以外の波長域（５００〜７００ｎｍ）の色光が当該多孔質層８ｂにて吸収されて、青色に着色された光が表面１５ｓｂに向かって進行し、当該表面１５ｓｂで吸収される（図１３（ｂ）のｉ〜ＩＶを参照。）。そして、画素３ｂでは、図１３（ｂ）のＶ及びＶＩに示すように、表示面側に出射（反射）される表示光Ｌ８に、可視光の波長域が全く含まれなくなり、黒色表示が行われる。

一方、多孔質層８ｂ内に透明液体１１が満たされていない場合、上記外光Ｌ７は、多孔質層８ｂ内で青色以外の波長域の色光が吸収されるとともに、残りの青色光が、図２に示したように、多孔質層８ｂ内で散乱反射して、表示光Ｌ６として出射される。この結果、画素３ｂでは、青色表示が行われる。また、図８の画素３ｇに示したように、多孔質層８ｂ内の一部の連続気孔９に空気が存在している場合では、外光Ｌ７の一部を青色に着色光散乱させて、残りを表面１５ｓｂに吸収させることができ、青色と黒色との間の中間調を表現可能となっている。

また、ＲＧＢの全ての画素３において、多孔質層８による着色光散乱が生じると、当該ＲＧＢを含んだ１つの絵素４では、ＲＧＢの各色光が混色して上記表示面上では白色表示が行われる。

以上のように構成された本実施形態では、ＲＧＢの蛍光材料をそれぞれ含有した多孔質層８ｒ、８ｇ、８ｂと、透明液体１１が溜められた液溜層１０ｒ、１０ｇ、１０ｂと、透明液体１１が多孔質層８内に満たされたときに外光に含まれた可視光を吸収する上部電極（可視光吸収部）１５ｒ、１５ｇ、１５ｂとが設けられている。また、圧電素子部（駆動部）１４が多孔質層８内の透明液体１１の浸透量を増減して表示面上での表示色を画素単位に変更している。従って、圧電素子部１４が多孔質層８内の透明液体の浸透量を最大として当該多孔質層８内を透明液体１１で満たしたときに、黒色の表示を画素単位に行うことができる。この結果、表示面のカラー化を図る場合でも、上記従来例と異なり、黒色の表示専用の画素を設けることなく、黒色表示を簡単に行うことができ、よって表示品位に優れたコンパクトな反射型表示素子１を構成することができる。

また、本実施形態では、多孔質層８にＲＧＢいずれかの蛍光材料が含有されているので、対応するＲＧＢの色表示を行うときに、その蛍光材料による発光成分がプラスされて、対応するＲＧＢの表示色の明度を向上させることができる。

［第２の実施形態］
図１４は、本発明の第２の実施形態にかかる反射型表示素子の１画素での要部構成を示す斜視図である。図において、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、上部電極の表示面側の表面を黒色とした点である。尚、上記第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

すなわち、図１７に示すように、本実施形態では、液溜層１０の非表示面側に、圧電素子部１４（図２）の上部電極２０が設けられている。この上部電極２０では、液溜層１０側の表面２０ｓの色は黒色に着色されており、透明液体１１が多孔質層８内に浸透したときに、外光に含まれた可視光を吸収して、黒色表示を行えるように構成されている。

ここで、図１５〜図１７を参照して、本実施形態のＲＧＢの各画素３での具体的な動作について、詳細に説明する。尚、以下の説明では、各画素３の黒色表示について主に説明する。

図１５（ａ）において、画素３ｒでは、上部電極２０ｒの表示面側の表面２０ｓは黒色に着色されている。このため、画素３ｒでは、図１５（ｂ）にｉ〜ＶＩにて示すように、外光Ｌ３を変調して、上記表示面側のユーザに対し表示光Ｌ４として視認可能になっている。

具体的には、多孔質層８ｒ内に透明液体１１が満たされている場合、可視光の全て波長域を含んだ外光Ｌ３は、多孔質層８ｒ内を透過したときに赤色以外の波長域の色光が当該多孔質層８ｒにて吸収されて、赤色に着色された光が表面２０ｓに向かって進行し、当該表面２０ｓで吸収される（図１５（ｂ）のｉ〜ＩＶを参照。）。そして、画素３ｒでは、図１５（ｂ）のＶ及びＶＩに示すように、表示面側に出射（反射）される表示光Ｌ４に、可視光の波長域が全く含まれなくなり、黒色表示が行われる。

一方、多孔質層８ｒ内に透明液体１１が満たされていない場合、上記第１の実施形態と同様に、外光Ｌ３は多孔質層８ｒ内で赤色以外の波長域の色光が吸収されるとともに、残りの赤色光だけが、多孔質層８ｒ内で散乱反射して、表示光Ｌ４として出射されて、赤色表示が行われる。

また、図１６（ａ）において、画素３ｇでは、上部電極２０ｇの表示面側の表面２０ｓは黒色に着色されている。このため、画素３ｇでは、図１６（ｂ）にｉ〜ＶＩにて示すように、画素３ｇでは、外光Ｌ５を変調して、上記表示面側のユーザに対し表示光Ｌ６として視認可能になっている。

具体的には、多孔質層８ｇ内に透明液体１１が満たされている場合、可視光の全て波長域を含んだ外光Ｌ５は、多孔質層８ｇ内を透過したときに緑色以外の波長域の色光が当該多孔質層８ｇにて吸収されて、緑色に着色された光が表面２０ｓに向かって進行し、当該表面２０ｓで吸収される（図１６（ｂ）のｉ〜ＩＶを参照。）。そして、画素３ｇでは、図１６（ｂ）のＶ及びＶＩに示すように、表示面側に出射（反射）される表示光Ｌ６に、可視光の波長域が全く含まれなくなり、黒色表示が行われる。

一方、多孔質層８ｇ内に透明液体１１が満たされていない場合、上記第１の実施形態と同様に、外光Ｌ５は多孔質層８ｇ内で緑色以外の波長域の色光が吸収されるとともに、残りの緑色光だけが、多孔質層８ｇ内で散乱反射して、表示光Ｌ６として出射されて、緑色表示が行われる。

また、図１７（ａ）において、画素３ｂでは、上部電極２０ｂの表示面側の表面２０ｓは黒色に着色されている。このため、画素３ｂでは、図１７（ｂ）にｉ〜ＶＩにて示すように、外光Ｌ７を変調して、上記表示面側のユーザに対し表示光Ｌ８として視認可能になっている。

具体的には、多孔質層８ｂ内に透明液体１１が満たされている場合、可視光の全て波長域を含んだ外光Ｌ７は、多孔質層８ｂ内を透過したときに青色以外の波長域の色光が当該多孔質層８ｂにて吸収されて、青色に着色された光が表面２０ｓに向かって進行し、当該表面２０ｓで吸収される（図１７（ｂ）のｉ〜ＩＶを参照。）。そして、画素３ｂでは、図１７（ｂ）のＶ及びＶＩに示すように、表示面側に出射（反射）される表示光Ｌ８に、可視光の波長域が全く含まれなくなり、黒色表示が行われる。

一方、多孔質層８ｂ内に透明液体１１が満たされていない場合、上記第１の実施形態と同様に、外光Ｌ７は多孔質層８ｂ内で青色以外の波長域の色光が吸収されるとともに、残りの青色光だけが、多孔質層８ｂ内で散乱反射して、表示光Ｌ８として出射されて、青色表示が行われる。

以上の構成により、本実施形態では、上記第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。また、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、上部電極２０の表示面側の表面２０ｓを黒色に着色することにより、当該表面２０ｓを可視光吸収部として機能させているので、多孔質層８に含有された蛍光材料の色に係わらず黒色表示を行うことが可能となる。この結果、蛍光材料の色が互いに異なる複数の多孔質層８を使用する場合でも、全ての同一の可視光吸収部を用いることができ、反射型表示素子１の製造工程を簡単化してコスト低減を容易に行うことができる。

［第３の実施形態］
図１８は、本発明の第３の実施形態にかかる反射型表示素子の１絵素での基本的な構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記第２の実施形態との主な相違点は、圧電素子部に代えて、ペルチェ素子部を上記駆動部に用いた点である。尚、上記第２の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

すなわち、図１８に示すように、本実施形態では、上記駆動部としてのペルチェ素子部２１が設けられている。ペルチェ素子部２１では、ＲＧＢの画素単位に、対応する透明液体１１に対して、加熱または冷却する加熱／冷却部材２２ｒ、２２ｇ、２２ｂ（以下、“２２”で総称する。）が設けられている。これらの加熱／冷却部材２２には、ｐ型及びｎ型の熱電半導体とこれらの熱電半導体を接合した電極部材とが含まれており、全ての画素で共用された基板２３に保持された状態で、筐体６の非表示面側に設置されている。また、加熱／冷却部材２２は、一方または他方の熱電半導体に対して電源Ｓから電力供給が行われることにより、透明液体１１をそれぞれ加熱または冷却可能になっており、ペルチェ素子部２１では、透明液体１１の体積を変化させることにより、対応する多孔質層８に対して透明液体１１を出し入れして、透明液体１１の浸透量及び各画素３での表示色を変更するように構成されている。

また、加熱／冷却部材２２は、液溜層１０に対向するように配置された駆動部材であり、当該加熱／冷却部材２２が、可視光吸収部としても機能するようになっている。すなわち、加熱／冷却部材２２の表示面側の表面は、黒色に着色されており、多孔質層８内に透明液体１１が満たされたときに上記外光の可視光の波長域の光を吸収して、各画素３において黒色表示を行えるように構成されている。尚、上記第１の実施形態と同様に、加熱／冷却部材２２の表示面側の表面に、ＲＧＢに対応する補色が着色される構成でもよい。

以上の構成により、本実施形態では、上記第２の実施形態と同様に、黒色表示を簡単に行うことができ、よって表示品位に優れたコンパクトな反射型表示素子１を構成することができる。

尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の説明では、カラー画像表示を表示可能な表示部を備えた携帯電話に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部が設けられた電子機器であれば何等限定されるものではなく、例えば電子手帳等のＰＤＡなどの携帯情報端末、パソコンやテレビなどに付随する表示装置、あるいは電子ペーパーその他、各種表示部を備えた電子機器に好適に用いることができる。

また、上記の説明では、ＲＧＢの各色表示用の画素を含んだ表示面を構成した場合について説明したが、本発明は所定色の蛍光材料を含有した多孔質層と、多孔質層に対して出し入れされる透明液体と、透明液体を溜める液溜層と、液溜層を多孔質層とで狭持するように設けられた可視光吸収部と、多孔質層と液溜層との間で可逆的に透明液体を出し入れする駆動部とを備えたものであれば何等限定されない。例えば上記ＲＧＢの画素に代えて、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）のＣＭＹの色をそれぞれ着色した３つの多孔質層を設けて、ＣＭＹの各色表示用の画素を構成してもよい。さらに、ＲＧＢ、ＣＭＹ以外の表示面においてカラー画像表示が可能な複数の原色、例えば、ＲＧＢＹＣ（五色）、ＲＧＢＣ（四色）、ＲＧＢＹ（四色）、ＧＭ（二色）等の組合せの多孔質層を使用することもできる。また、透明な多孔質層の表面に所定色の蛍光塗料などを塗布したものも使用することができる。

また、上記の説明では、ポリビニルアルコールを用いて構成した多孔質層と、シリコーンオイルからなる透明液体とを用いた場合について説明したが、本発明の多孔質層及び透明液体は化学的な相互作用を生じない材料を用いたものであればよい。具体的には、例えばシリコーンオイルに代えて、デカン、ドデカン等の炭化水素系オイルを使用することもできる。また、ポリプロピレンを用いて多孔質層を構成するとともに、当該ポリプロピレンと互いに不動態である、純水、アルコール系溶液、またはその他の極性液体などの流体を透明液体として使用することもできる。

また、上記の説明では、連続気孔が不規則に形成されているスポンジ状の多孔質層を用いた場合について説明したが、本発明の多孔質層はこれに限定されるものではなく、例えば断面円形状に構成されるとともに、同一の開口径を有し、液溜層と空隙層とを一直線状に連通した多数の連続気孔が周期的に設けられたキャピラリー状の形態を有する多孔質層を使用することもできる。

また、上記の説明では、無色の透明液体を用いた場合について説明したが、本発明の透明液体はこれに限定されるものではなく、染料や顔料などの着色剤によって着色された有色の透明液体、好ましくは多孔質層と同一の所定の色に着色された透明液体を使用することもできる。

但し、上記実施形態のように、無色の透明液体を用いる場合の方が、表示面のカラー化を図る場合でも、着色剤により透明液体を着色することなく、同一の透明液体を使用できる点で好ましい。また、透明液体に着色剤を使用していないので、化学的に安定した液体を用いることが可能であり、他部材との化学的反応を抑制でき、かつ着色剤を用いた液体の場合のように着色剤の析出やブリードの発生がないため、反射型表示素子の信頼性を容易に高めることができる点で好ましい。さらには、着色剤が相異なる複数の透明液体どうしの混色が生じないことから、上記実施形態での画素セル単位に設けた液溜層に代えて、全ての画素セルで共用される一つの液溜層を用いて、反射型表示素子の構造簡単化を図れる点でも好ましい。

また、上記の説明以外に、チクソトロピー性を有する透明液体を使用することもできる。このような透明液体を使用したときには、そのチクソトロピー性を利用して、当該透明液体を多孔質層内に保持させることが可能となり、表示面での表示情報を保持可能なメモリー性が付与された反射型表示素子を構成することができる。

また、上記の説明では、可視光吸収部を駆動部の駆動部材に兼用させた構成について説明したが、本発明の可視光吸収部はこれに限定されるものではなく、駆動部と別個に構成された可視光吸収部を用いることもできる。但し、上記実施形態のように、可視光吸収部を駆動部材に兼用させる場合の方が、反射型表示素子の部品点数を削減して、コンパクト化及び低コスト化を容易に図れる点で好ましい。

また、上記第１及び第２の各実施形態では、バイモルフタイプの圧電素子を用いて駆動部を構成するとともに、当該駆動部が液溜層の体積を変化させることで多孔質層に対して透明液体を出し入れする構成について説明したが、本発明の駆動部はこれに限定されるものではなく、例えば１つの圧電層と、この圧電層を狭持する２つの電極を備えたユニモルフタイプの圧電素子を用いてもよい。このユニモルフタイプでは、バイモルフタイプと同様に、電極から圧電層に与えられる電気エネルギーにより、応力（歪み）が発生して、液溜層の体積を変化させる。

また、上記圧電素子以外の液溜層の体積を変化させる駆動部には、熱エネルギー及び光エネルギーをそれぞれ歪みに変換する形状記憶合金アクチュエータ及びフォトメカニカルアクチュエータ、ｐＨ変化などの化学変化及びクーロン力により応力をそれぞれ発生するメカノケミカルアクチュエータ及び静電アクチュエータなどのマイクロアクチュエータを利用することができる。

また、上記第３の実施形態では、ペルチェ素子を用いて駆動部を構成するとともに、当該駆動部が透明液体の体積を変化させることで多孔質層に対して透明液体を出し入れする構成について説明したが、本発明の駆動部はこれに限定されるものではなく、例えば温水と冷水とを選択的に循環させることが可能なウォータジャケットを液溜層の周囲に設置し、透明液体の体積変化を発生させてもよい。

また、上記の説明以外に、液溜層または透明液体の体積を変化させるための駆動部の構成部材を液溜層や多孔質層の周囲、上記隔壁部の内部、または駆動部と別個に構成した可視光吸収部の内部などに設置することもできる。

また、上記の説明以外に、透明基板を筐体の隔壁部上に直接設置して画素セル単位に空隙層を構成することもできる。但し、上記実施形態のように、全ての画素セルで共用される、所定の空隙層を介在させる場合の方が、透明液体の多孔質層に対する流入出及びこれに伴う空気の移動を円滑に行わせることができ、表示色の変更速度が透明液体や空気の移動抵抗により低下するのを防ぐことができる点で好ましい。

本発明の第１の実施形態にかかる反射型表示素子を用いた携帯電話の表示部を示す平面図である。 上記反射型表示素子の１絵素での基本的な構成を示す断面図である。 上記反射型表示素子の１画素での要部構成を示す斜視図である。 図１に示した圧電素子部の形成工程を説明する図である。 図２に示した筐体、多孔質層、及び液溜層の形成工程を説明する図である。 上記圧電素子部と筐体とを貼り合わせる製造工程を説明する図である。 上記反射型表示素子の最終の製造工程を説明する図である。 上記反射型表示素子の１絵素での動作状態を説明する図である。 上記多孔質層内に透明液体が浸透していないときでの上記１画素での動作を説明する図である。 上記多孔質層内に透明液体が浸透しているときでの上記１画素での動作を説明する図である。 上記１絵素に含まれた赤色表示用の画素での動作を説明する図である。 上記１絵素に含まれた緑色表示用の画素での動作を説明する図である。 上記１絵素に含まれた青色表示用の画素での動作を説明する図である。 本発明の第２の実施形態にかかる反射型表示素子の１画素での要部構成を示す斜視図である。 図１４に示した反射型表示素子での赤色表示用の画素での動作を説明する図である。 図１４に示した反射型表示素子での緑色表示用の画素での動作を説明する図である。 図１４に示した反射型表示素子での青色表示用の画素での動作を説明する図である。 本発明の第３の実施形態にかかる反射型表示素子の１絵素での基本的な構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 反射型表示素子
２ 表示部
３ 画素
５ 透明基板
８ 多孔質層
１０ 液溜層
１１ 透明液体
１２ 空隙層
１４ 圧電素子部（駆動部）
１５、２０ 上部電極（可視光吸収部、駆動部材）
１５ｓ、２０ｓ （表示面側の）表面
２１ ペルチェ素子部（駆動部）
２２ 加熱／冷却部材（可視光吸収部、駆動部材）
ＦＬ 蛍光材料

Claims (13)

1. 外部からの外光が入射されるとともに、入射された外光を反射させ、表示面から出射させることにより表示を行う反射型表示素子であって、
   一方の表面が前記表示面側に設けられるとともに、所定色の蛍光材料を含有した多孔質層と、
   前記多孔質層の他方の表面側に設けられた液溜層と、
   前記液溜層に溜められた透明液体と、
   前記液溜層の前記多孔質層とは反対側の表面側に設けられ、かつ前記透明液体が当該多孔質層内に満たされたときに前記外光に含まれた可視光を吸収する可視光吸収部と、
   前記多孔質層に対して、前記透明液体を出し入れするとともに、前記多孔質層内の当該透明液体の浸透量を増減することにより、前記表示面上に表示される表示色を変更させる駆動部と
   を備えたことを特徴とする反射型表示素子。
2. 複数の前記多孔質層が、前記表示面においてカラー画像表示が可能な複数の原色に応じてそれぞれ設けられ、
   前記駆動部は、前記複数の各原色表示用の画素単位に前記透明液体を対応する多孔質層に対して出し入れする請求項１に記載の反射型表示素子。
3. 前記可視光吸収部では、前記表示面側の表面の色が前記多孔質層の色の補色である請求項１または２に記載の反射型表示素子。
4. 前記可視光吸収部では、前記表示面側の表面の色が黒色である請求項１または２に記載の反射型表示素子。
5. 前記駆動部には、前記液溜層に対向するように配置された駆動部材が設けられ、
   前記駆動部材では、前記表示面側の表面の色が前記多孔質層の色の補色又は黒色である１または２に記載の反射型表示素子。
6. 前記駆動部は、前記液溜層の体積を変化させることにより、前記多孔質層に対して前記透明液体を出し入れする請求項１〜５のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
7. 前記駆動部は、前記透明液体の体積を変化させることにより、前記多孔質層に対して当該透明液体を出し入れする請求項１〜５のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
8. 前記多孔質層と前記透明液体との接触角が、７０°以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
9. 前記透明液体の動粘度が、５００ｍｍ²／ｓ以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
10. 前記多孔質層の屈折率が、１．３４以上である請求項１〜９のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
11. 前記多孔質層と前記透明液体との屈折率の差が、０．２０以下である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
12. 前記多孔質層の前記表示面側には、透明基板が所定の空隙層を介在させて設けられている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の反射型表示素子。
13. 文字及び画像を含んだ情報を表示する表示部を備えた電子機器であって、
    前記表示部に、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の反射型表示素子を用いたことを特徴とする電子機器。

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