JPH064021A - 点字表示用ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 刺激源となる電極またはヒータ１が配された
基板２上に高分子ゲル膜３を積層して点字表示用ディス
プレイを構成する。 【効果】 点字の表示書換えが可能な点字表示用ディス
プレイが簡易な製造操作、安価な装置で製造することが
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は点字の表示書換えが可能
な点字表示用ディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】点字とは、縦３点横２点の六つの突起し
た点の組み合わせからなる音標文字で、指先の触覚によ
って読み取るものである。このような点字を表示する点
字表示器としては、凹点が形成された定規と点筆が組み
合わせて用いられており、定規上に、紙あるいはフィル
ムを載せて固定し、点筆で凹点に対応した部分を押圧す
ることによって点字が表示される。

【０００３】この点字表示器は、従来より広く使用され
ているが、一度、表示された点字は書換えることができ
ない，経時的に送られてくる情報をリアルタイムで表示
するのが難しいといった欠点を有しており、表示の書換
えができ、情報をリアルタイムで表示することが可能な
点字表示器の開発が求められている。

【０００４】そこで、最近、東京大学生産技術研究所に
おいて、静電引力と空気圧力とを利用した点字表示用デ
ィスプレイが開発された。この点字表示用ディスプレイ
は、図６に示すように電極が形成されたシリコン基板２
１上に内側円筒容器２２と該内側円筒容器２２を取り囲
む外側円筒容器２３とを有し、この内側円筒容器２２と
外側円筒容器２３の開口側をポリイミド樹脂膜２４で密
閉してなる点表示部２５を有するものである。なお、上
記内側円筒容器２２には空気が流通する空気孔が形成さ
れている。

【０００５】この点表示部２５では、内側円筒容器２２
と外側円筒容器２３によって形成される環状部２６を密
閉する外側ポリイミド樹脂膜２４ａに電圧を印加すると
該外側ポリイミド樹脂膜２４ａとシリコン基板２１面の
電極との間に静電引力が発生し、外側ポリイミド樹脂膜
２４ａがシリコン基板２１側に凹む。すると、環状部２
６内の空気が空気孔を通過して内側円筒容器２２内に送
り込まれ、これにより図７に示すように内側円筒容器２
２を密閉する内側ポリイミド樹脂膜２４ｂが隆起して点
が表示されることとなる。

【０００６】この点字表示用ディスプレイでは、外側ポ
リイミド樹脂膜２４ａにかける電圧をオン，オフするこ
とにより点字表示の消去，書換えが可能であり、経時的
に送られてくる情報に対応して電圧を印加することによ
り、情報をリアルタイムで点字表示することが可能であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記点
字表示器は、半導体微細加工技術によって製造されるた
め、高度な製造技術が必要であり、特に、内側ポリイミ
ド樹脂膜２４ｂの隆起を高くするには垂直方向の深いエ
ッチングが必要となるが、垂直方向のエッチングは極め
て難しい技術である。このため、十分な歩留りが得られ
ず、しかも製造装置も高価であることから、高コストに
なる。

【０００８】さらに、点字表示性を見ても、内側ポリイ
ミド樹脂膜２４ｂへの空気の送り込みが不均一になり易
いことから点字形状がばらつく，点字が無機材料上に表
示されるので接触感が悪い等の欠点がある。

【０００９】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、良好な形状を有し接触感
の良い点字が表示でき、点字表示の書換え、リアルタイ
ムの点字表示が可能であり、低製造コスト，簡易な製造
工程で製造できる点字表示用ディスプレイを提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の点字表示用ディスプレイは、電極または
ヒータが配された基板上に高分子ゲル膜が積層されてな
るものである。

【００１１】本発明の点字表示用ディスプレイは、高分
子ゲル膜に電圧，電流あるいは熱量を印加して部分的に
体積変化あるいは硬化させることにより、点字を表示す
るものである。

【００１２】上記高分子ゲル膜に使用する高分子ゲルと
しては、電位差，電流，温度変化によって膨潤，収縮を
起こしたり、硬化したりするものであればいずれでもよ
い。たとえば、膨潤する高分子ゲルよりなる膜では、刺
激部分が非刺激部分の１００倍程度の高さを持って隆起
し、点が表示される。また、収縮する高分子ゲルよりな
る膜では、刺激部分が非刺激部分の１／１００程度の高
さまで陥没し、陥没した部分と陥没した部分の間の丘部
分が点として表示される。さらに、硬化する高分子ゲル
よりなる膜では、刺激によって硬化した部分が点として
表示される。

【００１３】上記高分子ゲルとしては、たとえばデンプ
ン−アクリロニトリルグラフト重合体，デンプン−アク
リル酸グラフト重合体，デンプン−スチレンスルホン酸
グラフト重合体，デンプン−ビニルスルホン酸グラフト
重合体等のデンプン系高吸水性合成樹脂や、セルロース
−アクリロニトリルグラフト重合体，セルロース−スチ
レンスルホン酸グラフト重合体，カルボキシメチルセル
ロースの架橋重合体等のセルロース系高吸水性合成樹
脂、ポリビニルアルコール架橋重合体，アクリル−酢酸
ビニルケン化物等のポリビニルアルコール系高吸水性合
成樹脂、ポリアクリル酸塩架橋体，ポリアクリロニトリ
ル系重合体ケン化物等のアクリル系高吸水性合成樹脂、
ポリエチレングリコールジアクリレート架橋重合体等の
ポリエチレンオキシド系高吸水性合成樹脂、更にはその
他の高吸水性合成樹脂として、カルボキシル基，カルボ
ン酸塩，水酸基，スルホン酸基等を含む重合体、ポリビ
ニルピロリドン系架橋重合体等が挙げられる。いずれに
しても、高分子重合体にイオンに解離する官能基を導入
することが原則となっており、例えば共重合体では、モ
ノマーを選ぶことによって官能基を導入することがで
き、種々の機能特性を有する高分子ゲルを目的に応じて
分子設計することができる。ここで、官能基を導入する
ためのモノマーとしては、アクリル酸，メタクリル酸，
イタコン酸，ソルビン酸，マレイン酸，ビニル酢酸等の
カルボキシル基を官能基とするモノマー、スチレンスル
ホン酸，ビニルスルホン酸，アクリルアミドメチルプロ
パンスルホン酸等のスルホン基を官能基とするモノマ
ー、トリメチル−Ｎ−アクロイル−３−アミノプロピル
アンモニウムクロライド，メタクリロイロキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド，メタクリロイロキシ
エチルベンジルジメチルアンモニウムクロライド等の四
級アミノ基を官能基とするモノマー等が挙げられる。

【００１４】上記基板上に配される電極，ヒータは、上
記高分子ゲル膜の体積変化，硬化を引き起こすための刺
激源となるものである。すなわち、高分子ゲル膜が電位
差，電流によって体積変化あるいは硬化を起こすもので
ある場合には電極が、高分子ゲル膜が温度変化によって
体積変化，硬化するものである場合には、ヒータが使用
される。このヒータあるいは電極は、高分子ゲル膜が刺
激によって膨潤，硬化するものである場合には、点字を
構成する点と略同じ大きさ、間隔で、高分子ゲルが刺激
によって収縮するものである場合には、点同士の間隔と
略同じ大きさ，間隔でマトリックス状に配設する。

【００１５】上記点字表示用ディスプレイの点字表示動
作を図１および図２に示すヒータ１が配された基板２上
に熱により膨張する高分子ゲル膜３が積層された点字表
示用ディスプレイを例にして説明する。

【００１６】まず、図３は「オ」に対応する点字であ
る。このような点字を上記点字表示用ディスプレイの右
上領域（図中、Ａ−Ｂ領域）に表示するには、図１にお
いて一段目の右から２番目のヒータ１ａと２段目の右か
ら１番目のヒータ１ｂをオンとし、残りのヒータをオフ
とする。これにより、図４および図５に示すようにオン
となったヒータ１ａ，１ｂ上の高分子ゲルが熱量によっ
て隆起し、「オ」に対応する点字が表示される。

【００１７】表示された点字を消去するには、オン状態
のヒータ１ａ，１ｂをオフとすればよい。高分子ゲル膜
は温度が低下するのに伴って隆起部分が平坦になって無
表示状態に戻る。再び、点字表示を行う場合には、上述
と同様の要領で点字を構成する点に対応するヒータをオ
ンとすれば良い。

【００１８】このように上記点字表示用ディスプレイで
は、刺激源のオン，オフを制御することにより点字の消
去，書換えが可能であり、また経時情報に対応して刺激
源をオン，オフすれば情報をリアルタイムで表示するこ
とができる。

【００１９】上記表示用ディスプレイを製造するには、
刺激源となるヒータあるいは電極の刺激源が配設された
ガラス等よりなる基板上に高分子ゲルをラングミュア・
ブロジェット（ＬＢ）法等によって積層する。

【００２０】すなわち、ＬＢ法では、高分子ゲルとマト
リックス物質の複合体、あるいは高分子ゲルが水面上に
展開したときに単分子膜として安定に存在できるもので
あるならば単分子膜単独を気水界面に展開して単分子膜
とし、この単分子膜にバリアによって一定の表面圧をか
ける。この単分子膜に対して上記基板を垂直あるいは水
平に上下させ該単分子膜を移しとることによって高分子
ゲル膜が形成される。

【００２１】なお、上記基板は、強度を確保する目的で
複数層重ねた積層構成のものであってもよく、水分の付
着を防止するためのコーティングを施したものであって
もよい。

【００２２】また、上記説明では、刺激源が予め配され
た基板を使用した場合について説明したが、刺激源は単
分子ゲル膜の積層後に配設するようにしてもよい。たと
えば、基板を積層構成とする場合には、一の基板上に高
分子ゲル膜を積層した後、刺激源が配設された基板を積
層固定すればよい。

【００２３】さらに、高分子ゲル層形成後、高分子ゲル
層上に保護膜を設けるようにしてもよい。保護膜として
は、高分子ゲル層の膨潤，収縮あるいは硬化を妨げず、
かつ接触感の良好なものを選択することが好ましい。

【００２４】

【作用】電極またはヒータが配された基板上に高分子ゲ
ル膜が積層されてなる点字表示装置では、電極またはヒ
ータをオンとすることにより、高分子ゲル膜上に点が表
示され、オフとすることにより点が消去される。すなわ
ち、電極またはヒータのオン，オフを制御することによ
り、点字の消去，書換えが行われ、また経時情報に対応
して電極またはヒータをオン，オフすれば情報がリアル
タイムで表示される。

【００２５】ここで高分子ゲル膜上に形成される点は高
さが高く、均一であるため、読み取り易く、高分子ゲル
の柔軟性から良好な接触感が得られる。また、点字の表
示速度は、高分子ゲル膜への刺激の膜厚方向への伝導速
度によって決まるが、高分子ゲル膜を薄膜とすることで
刺激が単時間で膜厚方向に伝導するものとなり、極めて
高速な点字表示が達成される。

【００２６】しかも、このような点字表示装置は、たと
えば基板上にＬＢ法によって高分子ゲルを積層すること
により製造され、製造操作が簡易であるとともに製造装
置も安価で済み、低コストである。

【００２７】

【実施例】本発明の具体的な実施例について実験結果に
基づいて説明する。

【００２８】本実施例では、ヒータが形成された基板上
に高分子膜を形成して、ディスプレイを作製し、その点
字表示性能を調べた。なお、高分子ゲルとして感温性ゲ
ル（温度変化に対応して膨張，収縮するゲル）であるＮ
−イソプロピルアクリルアミドとアクリル酸ナトリウム
塩の共重合体を用いた。

【００２９】直径０．５ｍｍの通し穴が１か所形成され
たガラス基板（２ｃｍ×２ｃｍ×１ｍｍ厚）を用意し
た。なお、このガラス基板には予めオクタデシルトリク
ロロシランでシランカップリング処理して疎水化してお
いた。

【００３０】フロムヘルツ型多区画タラフを用い、純水
上にアラキン酸を展開してアラキン酸の単分子膜を形成
し、この単分子膜を数％のポリアクリルアミド水溶液上
に移し、１時間放置した。これによってポリアクリルア
ミドとアラキン酸の複合体が形成される。

【００３１】形成された複合体を純水上に移した後、こ
の複合体膜に対して上記ガラス基板を垂直方向に上下し
てガラス基板上に移し取り、高分子ゲル膜を形成した。
次いで、基板に設けられ穴に、ヒータとなるニクロム線
を差し込み、定電圧電源に結線してディスプレイを作製
した。なお、このとき作製環境温度は、２０℃程度であ
り、高分子ゲル膜は膨張状態にある。

【００３２】次に、このようにして作製した点字表示用
ディスプレイのニクロム線に電流を流して発熱させ、高
分子ゲル膜の隆起状態を調べた。

【００３３】その結果、ニクロム線付近のゲルが収縮を
起こすのが観察され、手で触れたところ凹凸が確認され
た。また、電源のオン，オフに応じて凹凸の形成状態が
変化することが確認された。さらに、凹凸の応答速度は
１０秒以内と極めて高速であった。したがって、このこ
とから、上記ディスプレイは、指の触覚により凹凸を識
別し、点，数字として読み取る表示装置、たとえば点字
表示用ディスプレイや規定位置が所定の数字や記号等に
対応しており、その規定位置の凹凸状態によって該数字
や記号が読み取られるタッチ表示装置として使用可能で
あることがわかった。

【００３４】

【発明の効果】上述の説明からも明らかなように、本発
明の点字表示用ディスプレイは、電極またはヒータが配
された基板上に高分子ゲル膜が積層されてなるものであ
るので、電極またはヒータのオン，オフを調整すること
により、点字の消去，書換えが可能であり、経時情報に
対応して電極またはヒータをオン，オフすれば情報をリ
アルタイムで表示することができる。また、点字が読み
取り易く、良好な接触感を得ることが可能であり、さら
に簡易な操作，安価な装置で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した点字表示用ディスプレイの一
例を示す概略平面図である。

【図２】上記点字表示用ディスプレイの一例を示す概略
断面図である。

【図３】「オ」に対応する点字を示す模式図である。

【図４】ヒータａによって形成された点の隆起状態を示
す概略断面図である。

【図５】ヒータｂによって形成された点の隆起状態を示
す概略断面図である。

【図６】従来の点字表示用ディスプレイを示す概略断面
図である。

【図７】上記点字表示用ディスプレイに形成された点の
隆起状態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・ヒータ ２・・・基板 ３・・・高分子ゲル膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極またはヒータが配された基板上に高
   分子ゲル膜が積層されてなる点字表示用ディスプレイ。