表示装置
【課題】簡易な構造で表示形状を表示することが可能な表示装置を安価に提供する。
【解決手段】可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の色調変化シートと、前記色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータと、前記各変形部の前記押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段と、前記色調変化シートと前記変形部との間に配置される押圧部材であって、前記色調変化シートへ対向する面に表示対象を表す凹形状または凸形状を有する押圧部材と、を備え、前記押圧媒体がチキソ性材料を含んでなり、前記押圧部材をゾル化するゾル化手段を備えることを特徴とする表示装置とする。
【解決手段】可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の色調変化シートと、前記色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータと、前記各変形部の前記押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段と、前記色調変化シートと前記変形部との間に配置される押圧部材であって、前記色調変化シートへ対向する面に表示対象を表す凹形状または凸形状を有する押圧部材と、を備え、前記押圧媒体がチキソ性材料を含んでなり、前記押圧部材をゾル化するゾル化手段を備えることを特徴とする表示装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、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ものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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。
特許文献１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２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て、画像を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１１１２号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような表示装置において、様々な形状の表示対象を表示するために、ピクセル毎にコロイド結晶構造体を有する材料（例えば、コロイド結晶シート）と当該構造体を変形する制御装置を準備し、ピクセル単位でコロイド結晶シートの構造色を制御する方法が考えられる。しかし、このような構成では、装置が複雑化するため好ましくない。またコスト面でも不利である。
この問題に対して、本発明者らは比較的大きな面積のコロイド結晶シートと表示対象を表す凹凸形状の押圧面を有する押圧部材を準備し、押圧部材の押圧面をコロイド結晶シートへ押圧することで当該コロイド結晶の構造を変形して構造色を制御することを考えた。
しかしながら、比較的大きな面積のコロイド結晶シートをその面方向から押圧部材で押圧し、当該シートに充分かつ均等な色変化を生じさせるには、押圧部材へ大きな力をかける必要があった。また、表示形態に変化をもたせるには、複数の押圧部材を準備してそれらの押圧を制御する必要がある。
従って、複数の押圧部材へ充分な力を与えつつそれらの押圧状態を独立して制御することが要求されることとなるが、複雑な機構を採用することは現実的でない。表示装置には簡易な構成と安価な製造コストが要求されているからである。
本発明は前記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構造で表示形状を表示することが可能な表示装置を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねてきたところ、押圧部材としてチキソ（チクソ：Thixotropy）性材料を利用することに気がつき、本発明を完成するに至った。
本発明の第1の局面は次のように規定される。即ち、
可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の色調変化シートと、
前記色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータと、
前記各変形部の前記押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段と、
前記色調変化シートと前記変形部との間に配置される押圧部材であって、前記色調変化シートへ対向する面に表示対象を表す凹形状または凸形状を有する押圧部材とを備え、
前記押圧媒体がチキソ性材料を含んでなり、前記押圧媒体をゾル化するゾル化手段を備えることを特徴とする表示装置である。
【０００６】
このように規定された表示装置では、チキソ性材料からなる押圧媒体は変形部に注入され、静置されることで流動性が低下してゲル化する。これにより押圧媒体が変形部から漏洩することが防止されるため、押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段に機械的に複雑な機構が要求されない。さらに、押圧媒体はゾル化手段によりその流動性が高められてゾル化する。これにより、変形部への押圧媒体の注入量の制御が容易となる。これにより表示形状に応じて変形部が変形して、これに伴って押圧部材が色調変化シートを押圧することにより表示形状が表示される。このように、本発明の表示装置によれば簡易な構造で表示形状を表示することができ、表示装置を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１および実施例２における表示装置１の斜視図。
【図２】実施例１の表示装置１の縦断面図であり、図１におけるＸ−Ｘ線断面図。
【図３】実施例１の制御弁８１の近傍拡大図であり、実施例１の動作を説明するための説明図。
【図４】実施例１の制御弁８１の近傍拡大図であり、実施例１の動作を説明するための説明図。
【図５】図５（Ａ）は、実施例２の制御弁１０１の縦断面図であり、図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図。図５（Ｂ）は、制御弁１０１が閉塞された状態を示す斜視図。
【図６】図６（Ａ）は、実施例２の制御弁１０１の縦断面図であり、図６（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図。図６（Ｂ）は、制御弁１０１が開放された状態を示す斜視図。
【図７】実施例２の制御弁１０１の縦断面図。
【図８】実施例２の制御弁１０１の近傍拡大図であり、実施例２の動作を説明するための説明図。
【図９】実施例２の制御弁１０１の近傍拡大図であり、実施例２の動作を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここに、色調変化シートは、可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の部材である。
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。色調変化シート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、後述の押圧部材の押圧によって変形しても、当該押圧が解除されれば、押圧前の状態に戻ることができる。さらに、押圧と解除を繰り返し行っても色調変化シートの変形における可逆性が低下しにくい。
色調変化シートの基材の中に粒子が規則的に配列される。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。これにより、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、所定の色で表示対象を表示するものである。即ち、後述の押圧部材を色調変化シートに押圧して色調変化シートを変形し、これに伴って色調変化シート内のフォトニック結晶構造を形成する粒子配列の周期を変化させて構造色の色調を変化させ、所定の色で表示対象を表示する。構造色は外光（自然光）を利用して発色することができるため、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を使用する場合に比べて、電力の消費を低減することができる。また、装置の簡略化が図れる。さらに、自然光を利用（反射）するため、屋外でも明るく発色して視認性が高い。尚、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。
【０００９】
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（１０−9〜１０−6ｍ）の粒子であり、可視光が透過でき、ほぼ球形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（ＳｉＯ２）、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（ＴｉＯ２）、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、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２のいずれか２種以上の混合体や、これら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、体心立方、単純立方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、コロイド粒子を含有させた基材溶液を後述の透明基板に塗布してＵＶ照射させることにより、色調変化シート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、色調変化シートの作成が容易である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
色調変化シートは、後述の押圧部材の押圧による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、色調変化シートの厚さは０．００１ｍｍ〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．０１ｍｍ〜１．００ｍｍとする。このような厚さを備えることにより、押圧部材の押圧によって色調変化シートが十分変形して、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、色調変化シート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、当該色調変化シートが変形すると、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。
【００１３】
色調変化シートの基材中に、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、色調変化シートと透明基板との間に色変換層を設けても良い。
【００１４】
本発明の表示装置は、色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータを備える。変形部は押圧媒体が注入可能な注入口と、注入された押圧媒体を保持する保持部とを備える。保持部の形態は例えば、袋状である。複数の変形部は色調変化シートの表示領域に対向して配置することができる。
【００１５】
本発明の表示装置における押圧媒体はチキソ性材料を含んでなる。チキソ性材料の種類は特に限定されず、公知のチキソ性材料を採用することができる。チキソ性材料として、親油性または親水性スメクタイトの他、チキソトロピー性を有する有機クレーを例示することができる。使用するチキソ性材料種類は、必要とされる押圧媒体のゲル化状態における流動性（粘度）およびゾル化状態における流動性（粘度）、取り扱いの容易性、コスト等を考慮して決定することができる。押圧媒体はチキソ性材料を所定の溶媒に懸濁したものとすることができる。溶媒の種類はチキソ性材料に応じて適宜決定できる。押圧媒体のチキソ性材料の含有量は、必要とされる押圧媒体のゲル化状態における流動性およびゾル化状態の流動性等を考慮して決定できる。例えば、水に対して親水性スメクタイトを約０．５％〜約５．０％、好ましくは約１．０％〜約４．０％、さらに好ましくは約２．０％〜約３．０％を含んでなる押圧媒体を使用する。
【００１６】
押圧媒体は流動性の高いゾル化状態で変形部に注入されて、流動性の低いゲル化状態とすることができる。押圧媒体をゲル化状態にする方法は静置や、実質的に押圧媒体のチキソ性材料に対してせん断力が付与しない状態とすることが挙げられる。一方、本発明の表示装置は押圧媒体をゾル化するゾル化手段を備える。押圧媒体は、押圧媒体に含まれるチキソ性材料に対して所定のせん断力が付与されるとゾル化する。ゾル化手段としては振動発生装置、超音波発生装置またはバブル発生装置であることが好ましい。簡易な構成で押圧媒体に対して均一にせん断力を付与することができるからである。
【００１７】
本発明の表示装置は、各変形部の押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段を備える。押圧媒体制御手段は複数の変形部の一部、または全部に対して、押圧媒体の注入量を一括して制御しても良い。押圧媒体制御手段は押圧媒体の流圧を調節する調圧装置を備え、該調圧装置により変形部の押圧媒体の注入量を制御することとしてもよい。
【００１８】
押圧媒体制御手段は、押圧媒体を供給する押圧媒体供給部と、変形部と押圧媒体供給部とを連通する連通部を有し、該連通部には押圧媒体の移動を制御する制御弁が備えられることが好ましい。簡易な構成で押圧媒体の変形部への注入量を制御することができるからである。連通部は複数の変形部のそれぞれに設けてもよいし、複数の変形部を所定のグループに分けて、グループ毎に設けてもよい。また、連通部を複数の変形部と押圧媒体供給部とを一括して連通（連結）するように形成し、当該連通部に備えられる制御弁により、複数の変形部に対する押圧媒体の移動を一括して制御してもよい。
【００１９】
押圧媒体供給部には押圧媒体が貯留される。押圧媒体は流動性の高いゾル化した状態で貯留することができる。例えば、押圧媒体供給部は貯留する押圧媒体に対して、常時または間欠的に撹拌、振動等によって力（せん断力）を与えることにより、押圧媒体が流動性の高い状態で貯留することができる。また、押圧媒体供給部に貯留される押圧媒体がアクチュエータの変形部への注入または変形部からの排出時に流動性の高い状態としてもよい。押圧媒体を常時流動性の高い状態とするのに比べて、必要に応じて押圧媒体を流動性の高い状態とすれば、流動性の高い状態を維持するのに消費されるエネルギーを削減できる。
【００２０】
押圧媒体制御手段において、制御弁は形状記憶合金材料を含み、押圧媒体制御部は制御弁に通電して制御弁の開閉状態を制御することが好ましい。電磁弁等を使用する場合に比べて、押圧媒体制御部を小型に形成することができるからである。また、簡易な構成で制御弁の開閉状態を保持することができるからである。当該制御弁はフィルム状の基材に形状記憶合金材料からなる層を形成したフィルム状の制御弁であることが好ましい。押圧媒体制御部を一層小型化できるからである。制御弁に使用する形状記憶合金材料の種類は特に限定されず、公知の形状記憶合金材料を使用でき、成形性などを考慮して適宜選択して良い。形状記憶合金材料からなる層を形成する方法は、基材へ形状記憶合金材料をスパッタリングして形状記憶合金材料からなる層を基材に直接形成しても良いし、予め形状記憶合金シートを用意して基材に貼付してもよい。基材の材質は特に限定されないが、フィルム状としたときに柔軟性の高い材質が好ましく、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム等を例示できる。
以下、本発明を具体化した各実施例について図面を参照しながら説明する。尚、各実施例において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
【実施例１】
【００２１】
［実施例１の構成］
実施例１における表示装置１の斜視図を図１に示し、図１のＸ−Ｘ線断面図を図２に示す。図１に示すように、表示装置１は収納ケース２、透明基板３を備える。収納ケース２の正面側は枠状に開口しており、透明基板３が取り付けられている。透明基板３は上面が露出して表示部３０を構成している。
【００２２】
図２に示すように、収納ケース２の内部には、色調変化シート４、押圧部材５、アクチュエータ６、押圧媒体供給部７、連通部８、振動発生装置９が備えられる。色調変化シート４は透明基板３の裏面側（表示部３０と反対側）に配置される。色調変化シート４は、新中村化学工業株式会社製のＮＫエステルＡＭ−９０Ｇ（メトキシポリエチレングリコール＃４００アクリレート）を９７ｗｔ％、新中村化学工業株式会社製のＮＫエステルＡＭ−６００（ポリエチレングリコール＃６００ジアクリレート）を３ｗｔ％の割合で混合した混合溶液からポリマー化させた基材中にＳｉＯ２がコロイド結晶を形成してなるコロイド結晶シートである。色調変化シート４は縦約１００ｍｍ、横約２００ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍ、の長方形のシートであり、格子状に均等に形成された幅約０．２ｍｍ、ピッチ約０．５ｍｍの肉逃がし溝４１を備える。当該肉逃がし溝４１で仕切られ格子部４２が平面状に配列して、透明表示板３における表示部３０の反対側の面の略全域を覆っている。色調変化シート４の透明表示板３に対向する面には、ブラスト処理が施されている。個々の格子部４２により、表示装置１の画素が構成されている。
【００２３】
アクチュエータ６は色調変化シート４に対向して表示部３０と反対側に配置される。アクチュエータ６は可撓性シート６０とこれに対向して表示部３０と反対側に配置されるベース部材６１とからなる。可撓性シート６０は色調変化シート４の肉逃がし溝４１に対向する位置でベース部材６１に貼着されている。これにより、色調変化シート４の各格子部４２に対向する領域において、可撓性シート６０とベース部材６１との間の領域に変形部６３が形成される。変形部６３と色調変化シート４との間には押圧部材５が設けられる。押圧部材５は板状であって、色調変化シート４の面方向に平行に色調変化シート４の各格子４２毎に設けられる。各押圧部材５の形状は、当該対向する格子４２の平面視形状と略同一である。
【００２４】
ベース部材６１の表示部３０と反対側には押圧媒体供給部７が設けられる。押圧媒体供給部７はベース部材６１の表示部３０と反対側に位置する空間部と、当該空間部に充填される押圧媒体５１を加圧する加圧ポンプ（図示略）とからなる。押圧媒体供給部７とアクチュエータ６の変形部６３の間には、これらを連通（連結）する孔からなる連通部８が形成されている。当該連通部８を介して、押圧媒体５１は押圧媒体供給部７とアクチュエータ６の変形部６３の間を移動することができる。連通部８には連通部８の孔を閉塞可能な制御弁８１が設けられる。制御弁８１は制御弁８１に通電可能なコントローラ（図示略）に接続されている。振動発生装置９はベース部材６１に設けられる。振動発生装置９は変形部６３毎に振動端末９１を備え、各変形部６３の内側に個別に振動を付与することができる。
【００２５】
制御弁８１の近傍拡大図を図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す。図３（Ａ）に示すように制御弁８１は第１制御弁８１ａと第２制御弁８１ｂの一対からなる。第１制御弁８１ａは、ポリイミドフィルム８３ａにニッケル−チタン合金をスパッタリングして形状記憶合金（ＳＭＡ：Shape Memory Alloy）層８２ａを形成した薄膜である。当該ＳＭＡ層８２ａは形成時に高温にさらされるため、初期状態で平板形状が記憶されている。即ち、当該第１制御弁８１ａは形状を記憶させる工程を別途経る必要がない。そのため、耐熱性が比較的低い薄膜のポリイミドフィルム８３ａを基材として使用することができる。これにより、第１制御弁８１ａは変態点よりも低い温度条件下では柔軟性が高い状態となり、変態点よりも高い温度条件下では当該記憶された形状である平板形状となって剛性が高い状態となる。第２制御弁８１ｂも同様に形成される。第１制御弁８１ａは連通部８の押圧部材５側の縁部に貼着され、第２制御弁８１ｂは連通部８の押圧媒体供給部７側の縁部に貼着されている。初期状態ではそれぞれ柔軟性の高い状態であり、押圧媒体供給部７側からの圧力により押圧されて、第２制御弁８１ｂが連通部８の孔８４を閉塞している。孔８４の周縁部において、第１制御弁８１ａ、第２制御弁８１ｂが当接する領域にはシリコーン樹脂製のパッキン８５が設けられ、第１制御弁８１ａ、第２制御弁８１ｂの閉塞時における孔８４の密閉性が確保されている。
【００２６】
［実施例１の動作］
制御弁８１の動作態様を図３（Ａ）〜図３（Ｄ）および図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照しながら説明する。図３（Ａ）に示すように、まず初期状態では第１制御弁８１ａおよび第２制御弁８１ｂにはいずれも通電されず、柔軟性の高い状態となる。押圧媒体供給部７の内部の押圧媒体５１には、加圧ポンプ（図示略）により、押圧媒体供給部７の内側から変形部６３側に圧力がかけられている。このとき、第２制御弁８１ｂは柔軟性の高い状態となっているため、第２制御弁８１ｂは孔８４を閉塞し、連通部８を非連通状態のまま維持される。
【００２７】
次に、第２制御弁８１ｂにコントローラにより通電すると、第２制御弁８１ｂは変態点以上の高温状態となる。これにより第２制御弁８１ｂは柔軟性の高い状態から剛性の高い平板形状となる。その結果、図３（Ｂ）に示すように第２制御弁８１ｂが孔８４から離隔して孔８４が開口して連通部８が連通状態となる。これにより、押圧媒体供給部７から押圧媒体５１が変形部６３に注入されることとなる。
図３（Ｃ）に示すように変形部６３に押圧媒体５１が注入されると、変形部６３は押圧媒体５１の注入量に応じて変形して、押圧部材５を色調変化シート４側に押し上げる。押圧媒体供給部７からの圧力に応じて変形部６３に所定量の押圧媒体５１が注入されると、変形部６３の内圧（バイアス力）が押圧媒体供給部７からの圧力より高まる。これにより、図３（Ｃ）に示すように第１制御弁８１ａが当該内圧により押圧媒体供給部７側に押圧され、孔８４を閉塞する。この間、第１制御弁８１ａは通電されず、柔軟性の高い状態のままである。その後、第２制御弁８１ｂへの通電は停止されて変態点以下の温度となり、第２制御弁８１ｂは柔軟性の高い状態に戻る。この状態で押圧媒体供給部７からさらに圧力が加わっても、図３（Ｄ）に示すように第２制御弁８１ｂが変形部６３側に押圧されて孔８４を閉塞するため、押圧媒体５１は所定量以上注入されない。
このように、個々の変形部６３に対して、第２制御弁８１ｂの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の注入量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
【００２８】
そして、所定量の押圧媒体５１が変形部６３に注入されると、その注入された押圧媒体５１は変形部６３の内部で静止するため、変形部６３の内部の押圧媒体５１の流動性が低下してゲル化する。
その結果、第１制御弁８１ａの隙間から押圧媒体５１が漏洩することが防止され、押圧部材５の色調変化シート４への押圧状態が維持される。
【００２９】
変形部６３の変形量を小さくするには、まず、振動発生装置９の振動端末９１を振動して、ゲル化した押圧媒体５１を振動させる。これにより、押圧媒体５１のチキソ性材料にせん断力が付与されて押圧媒体５１の流動性が高まってゾル化する。その後、図４（Ａ）に示すように第１制御弁８１ａに通電して、第１制御弁８１ａを柔軟性の高い状態から剛性の高い平板形状にする。これにより、第１制御弁８１ａは孔８４から離隔して、孔８４が開放される。ゾル化した押圧媒体５１は変形部６３の内圧により、図４（Ｂ）に示すように孔８４から押圧媒体供給部７側へ排出される。所定量の押圧媒体５１が排出された状態（図４（Ｃ）では変形部６３の内部の押圧媒体５１が全て排出された状態）で、第１制御弁８１ａの通電を停止することにより、第１制御弁８１ａは変態点以下の温度となり、柔軟性の高い状態に戻る。この間、第２制御弁８１ｂは通電されておらず、柔軟性の高い状態のままである。これにより、押圧媒体供給部７から圧力を受けても、第２制御弁８１ｂが孔８４を閉塞することとなるので、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。このように、変形部６３から押圧媒体５１が排出される場合においても、複数の変形部６３に対して、第１制御弁８１ａの通電状態を個別に制御することにより、変形部６３毎に押圧媒体５１の排出量を規定して変形部６３の変形量を規定することができる。
このように、変形部６３から押圧媒体５１を排出する場合においても、個々の変形部６３に対して、第１制御弁１０１ａの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の排出量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
尚、変形部６３の変形量を多くする場合は、第２制御弁１０１ｂに通電して連通部８の孔８４を開放すると共に、変形部６３の内部にてゲル化した押圧媒体５１を、上記と同様に振動発生装置９により一端ゾル化してから、押圧媒体供給部７の圧力を大きくして押圧媒体５１を注入すればよい。
【００３０】
［実施例１の作用・効果］
以上のように、実施例１の表示装置１では表示画像に応じて、例えば図２（ａ）〜（ｅ）のように変形部６３毎に変形量を規定することにより、色調変化シート４が表示画像に応じて押圧される。そして色調変化シート４を構成するコロイド結晶の構造が変形して構造色が変化し、当該表示画像が表示部３０に表示される。
【００３１】
表示装置１によれば、変形部６３に注入された押圧媒体５１をゲル化することにより、簡易な構成で、押圧媒体５１が変形部６３から漏洩することが防止される。これにより、当該漏洩を防止するために複雑な構成を採用する必要が無く、安価に製造することができる。さらに、ＳＭＡ層を有する制御弁８１を使用して変形部６３への押圧媒体５１の注入量を制御することにより、装置が複雑な構成とならず、装置の小型化に寄与する。さらに、変形部６３毎に注入量を個別に調節することができるため、表示画像を緻密に表示することができる。第１制御弁８１ａと第２制御弁８１ｂの２重の制御弁による制御により、簡易な構成で変形部６３毎に注入量を個別に調節することが容易となる。
【実施例２】
【００３２】
［実施例２の構成］
実施例２において、図１〜図４に示した実施例１と異なるのは、実施例１の制御弁８１を制御弁１０１に置き換えた点だけである。
連通部８には、連通部８の孔８４を開閉可能な制御弁１０１が設けられている。制御弁１０１は、制御弁１０１に通電可能なコントローラ（図示略）に接続されている。
【００３３】
図５〜図９は、制御弁１０１の概略構成を示す近傍拡大図である。
図５（Ａ）は、制御弁１０１の縦断面図であり、図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ｂ）は、制御弁１０１が閉塞された状態を示す斜視図である。
図６（Ａ）は、制御弁１０１の縦断面図であり、図６（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。図６（Ｂ）は、制御弁１０１が開放された状態を示す斜視図である。
図７は、制御弁１０１の縦断面図である。
【００３４】
制御弁１０１は、第１制御弁１０１ａと第２制御弁１０１ｂの一対からなる。
第１制御弁１０１ａは、ベース部材６１における可撓性シート６０（図５〜図７では図示略）側に設けられている。
第１制御弁１０１ａは、ベース部材６１の凹部６１ａ、フィルム１０２ａ（スリット１０５ａ）、パッキン１０３ａ、駆動部材１０４ａ（辺１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ）から構成されている。
【００３５】
ベース部材６１の上面側において、表示装置１の画素を構成する個々の格子部４２毎に、略直方体状の凹部６１ａが形成されている。
各凹部６１ａの平面視略中央部には、連通部８が設けられている。
【００３６】
フィルム（シート）１０２ａは、ベース部材６１における可撓性シート６０側の上面全体を覆うように配置されている。
尚、フィルム１０２ａは、可撓性を有し、ベース部材６１に対する高い密着性を有すると共に低い接着性を有する各種材料（例えば、シリコーン樹脂など）によって形成されている。
フィルム１０２ａにおいて、表示装置１の画素を構成する個々の格子部４２に対応した箇所には、平面視コ字状のスリット１０５ａが形成されている。
すなわち、ベース部材６１の上面側は、表示装置１の全ての画素をまたぐように、個々の画素に対応するスリット１０５ａが設けられたフィルム１０２ａで被覆されている。
【００３７】
スリット１０５ａは、凹部６１ａの周囲三方に対してそれぞれ幅Ｌだけ大きく形成され、凹部６１ａを覆うように配置されている。そのため、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側周縁部は、ベース部材６１の上面に対して幅Ｌの分だけ重なるようになっている。
フィルム１０２ａにおける各スリット１０５ａの内側を除く部分は、ベース部材６１の上面に対して貼着固定されている。
【００３８】
各凹部６１ａの内部において、連通部８には円筒状のパッキン１０３ａが設けられている。
すなわち、ベース部材６１における連通部８に対応する位置にパッキン１０３ａが貼着固定され、パッキン１０３ａの中央部に形成されている貫通孔が連通部８の孔８４と連通することにより、パッキン１０３ａの貫通孔が孔８４の一部として機能する。
尚、パッキン１０３ａは、フィルム１０２ａに対する高い密着性を有すると共に低い接着性を有する各種材料（例えば、シリコーン樹脂など）によって形成されている。
【００３９】
各凹部６１ａの内部において、連通部８を囲むように平面視コ字状の駆動部材１０４ａが設けられている。
駆動部材１０４ａの三辺１０６ａ，１０７ａ，１０８ａはそれぞれ、スリット１０５ａの三辺に対応して配置されている。
駆動部材１０４ａの対向する二辺１０６ａ，１０７ａの先端側半分は、凹部６１ａの底部に取付固定されている。
駆動部材１０４ａの残る一辺１０８ａと、各辺１０６ａ，１０７ａの後端側半分とは、凹部６１ａに固定されていない。
尚、駆動部材１０４ａは、形状記憶合金（ＳＭＡ）の針金材によって形成されており、例えば、チタン−ニッケル−銅合金からなる。
【００４０】
第２制御弁１０１ｂは、ベース部材６１における押圧媒体供給部７側に設けられている。
第２制御弁１０１ｂは、第１制御弁１０１ａを平面視１８０゜回転させた形状である。
そのため、第２制御弁１０１ｂの構成部材（凹部６１ｂ、フィルム１０２ｂ、パッキン１０３ｂ、駆動部材１０４ｂ、スリット１０５ｂ、辺１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ）については、第１制御弁１０１ａの対応する構成部材（凹部６１ａ、フィルム１０２ａ、パッキン１０３ａ、駆動部材１０４ａ、スリット１０５ａ、辺１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ）の末尾の符号を「ａ」から「ｂ」に変更した符号を付している。
【００４１】
尚、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂは、ベース部材６１における個々の押圧媒体供給部７側を覆うように配置されている。
すなわち、フィルム１０２ｂは、表示装置１の個々の画素毎に設けられている。
【００４２】
［第１制御弁１０１ａの動作］
図５または図７（Ａ）に示すように、駆動部材１０４ａは、コントローラからの通電がされていない場合（電源オフ時）、形状記憶合金の変態点よりも低い温度条件下となって比較的柔軟な状態となり、各辺１０６ａ，１０７ａが直線状に伸びた状態になるため、駆動部材１０４ａはフィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側部分に当接しない状態になる。
【００４３】
すると、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側周縁部は、ベース部材６１の上面に対して幅Ｌの分だけ重なり、ベース部材６１における凹部６１ａの周縁部分の上面と密着した状態になる。
また、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側中央部は、パッキン１０３ａの上面と密着した状態になる。
その結果、第１制御弁１０１ａは、連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞する。
尚、前記幅Ｌの部分の面積、および、パッキン１０３ａの上面の面積については、第１制御弁１０１ａによる液密状態の閉塞を確実に行うのに十分な面積に設定しておけばよい。
【００４４】
図６または図７（Ｂ）に示すように、駆動部材１０４ａは、コントローラからの通電がされている場合（電源オン時）、形状記憶合金の変態点よりも高い温度条件下となって剛性の高い状態となり、記憶されている元の形状に戻り、各辺１０６ａ，１０７ａがそれぞれ略中央部で上方に向けて折れ曲がるため、辺１０８ａがフィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側部分に当接して上方へ持ち上げた状態になる。
【００４５】
すると、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側周縁部と、ベース部材６１における凹部６１ａの周縁部分の上面との密着状態が解除される。
また、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側中央部と、パッキン１０３ａの上面との密着状態も解除される。
その結果、第１制御弁１０１ａは、連通部８の孔８４の上方を開放する。
【００４６】
［第２制御弁１０１ｂの動作］
第２制御弁１０１ｂについても、コントローラから駆動部材１０４ｂへの通電と非通電とを切り替えることにより、第１制御弁１０１ａと同様に動作させることができる。
【００４７】
すなわち、図５または図７（Ｂ）に示すように、コントローラから駆動部材１０４ｂへの通電がされていない場合（電源オフ時）、各辺１０６ｂ，１０７ｂが直線状に伸びた状態になるため、駆動部材１０４ｂはフィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側部分に当接しない状態になる。
その結果、フィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側周縁部はベース部材６１における凹部６１ｂの周縁部分の下面と密着した状態になり、スリット１０５ｂの内側中央部はパッキン１０３ｂの下面と密着した状態になるため、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞する。
【００４８】
また、図６または図７（Ａ）に示すように、コントローラから駆動部材１０４ｂへの通電がされている場合（電源オン時）、各辺１０６ｂ，１０７ｂがそれぞれ略中央部で下方に向けて折れ曲がるため、辺１０８ｂがフィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側部分に当接して下方へ持ち上げた状態になる。
その結果、フィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側周縁部とベース部材６１における凹部６１ｂの周縁部分の下面との密着状態が解除され、スリット１０５ｂの内側中央部とパッキン１０３ｂの下面との密着状態も解除されるため、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放する。
【００４９】
［実施例２の動作］
次に、実施例２の動作について説明する。
図８（Ａ）および図５に示すように、初期状態では各制御弁１０１ａ，１０１ｂに通電せず、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞しているため、連通部８が非連通状態のまま維持される。
【００５０】
このとき、押圧媒体供給部７の内部の押圧媒体５１には、加圧ポンプ（図示略）により、押圧媒体供給部７の内部から変形部６３側に圧力がかけられているため、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂが押圧媒体５１により下方から加圧され、第２制御弁１０１ｂの閉塞機能が更に高められ、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。
【００５１】
次に、図８（Ｂ）および図６に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂに通電すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４の上方を開放し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放するため、連通部８が連通状態となり、押圧媒体供給部７から押圧媒体５１が変形部６３に注入される。
そして、変形部６３に押圧媒体５１が注入されると、変形部６３は押圧媒体５１の注入量に応じて変形し、押圧部材５を色調変化シート４側に押し上げる。
【００５２】
続いて、図８（Ｃ）および図７（Ａ）に示すように、第１制御弁１０１ａの通電を停止し、第２制御弁１０１ｂの通電を維持すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放する。
このとき、押圧媒体供給部７からの圧力が変形部６３の内圧よりも大きければ、第２制御弁１０１ｂが孔８４の下方を開放しているため、第１制御弁１０１ａが孔８４を上方から閉塞していても、押圧媒体供給部７から押圧媒体５１が孔８４を通って変形部６３に注入される。
【００５３】
その後、図８（Ｄ）および図５に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電を停止すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞するため、連通部８が非連通状態になる。
このとき、押圧媒体供給部７の内部の押圧媒体５１に更に圧力が加わっても、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂが押圧媒体５１により下方から加圧され、第２制御弁１０１ｂの閉塞機能が更に高められるため、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。
【００５４】
このように、個々の変形部６３に対して、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の注入量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
そして、所定量の押圧媒体５１が変形部６３に注入されると、その注入された押圧媒体５１は変形部６３の内部で静止するため、変形部６３の内部の押圧媒体５１の流動性が低下してゲル化する。
その結果、制御弁１０１の隙間から押圧媒体５１が漏洩することが防止され、押圧部材５の色調変化シート４への押圧状態が維持される。
【００５５】
変形部６３の変形量を小さくするには、まず、振動発生装置９の振動端末９１を振動して、ゲル化した押圧媒体５１を振動させる。これにより、押圧媒体５１のチキソ性材料にせん断力が付与され、押圧媒体５１の流動性が高まってゾル化する。
次に、図９（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、第１制御弁１０１ａに通電し、第２制御弁１０１ｂに通電しないと、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４の上方を開放し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞する。
【００５６】
続いて、図９（Ｂ）および図６に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂに通電すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４の上方を開放し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放するため、連通部８が連通状態となり、変形部６３の内部でゾル化した押圧媒体５１は連通部８の孔８４から押圧媒体供給部７側へ排出される。
このとき、変形部６３の内圧により、押圧媒体５１の押圧媒体供給部７側への排出が促進される。
【００５７】
その後、図９（Ｃ）および図６に示すように、変形部６３の内部の押圧媒体５１がほとんど排出された状態になったら、図９（Ｄ）および図５に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電を停止すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞するため、連通部８が非連通状態になる。
このとき、押圧媒体供給部７の内部から変形部６３側に圧力がかけられているため、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂが押圧媒体５１により下方から加圧され、第２制御弁１０１ｂの閉塞機能が更に高められ、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。
【００５８】
このように、変形部６３から押圧媒体５１を排出する場合においても、個々の変形部６３に対して、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の排出量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
【００５９】
［実施例２の作用・効果］
以上のように、実施例２においても、実施例１と同様の作用・効果が得られる。
そして、実施例２では、制御弁１０１ａのフィルム１０２ａが、表示装置１の個々の画素毎に設けられておらず、表示装置１の全ての画素に対して一体化して設けられているため、生産性を向上できる。
【００６０】
加えて、実施例２では、制御弁１０１に形状記憶合金の針金材からなる駆動部材１０４ａ，１０４ｂを用いるため、駆動部材１０４ａ，１０４ｂを加熱処理して形状を記憶させる工程を設ける必要があるものの、駆動部材１０４ａ，１０４ｂに確実な形状記憶を行わせることが可能になり、制御弁１０１を間違いなく動作させることができる。
【００６１】
ところで、各実施例１，２において、形状記憶合金材料を使用した制御弁８１，１０１による押圧媒体５１の注入量の制御は、押圧媒体としてチキソ性を有する押圧媒体５１を使用する場合だけでなく、他の流体や気体を押圧媒体として使用する場合にも利用することができる。
そして、制御弁８１，１０１を他の流体や気体を押圧媒体として使用する場合にも、装置が複雑な構成とならず、装置の小型化に寄与すると共に、表示画像を緻密に表示することができる。
【００６２】
本発明は、発明を実施するための形態およ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本発明に含まれる。本明細書の中で明示した特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００６３】
１…表示装置
２…収納ケース
３…透明表示板
３０…表示部
４…色調変化シート
４１…肉逃がし溝
４２…格子
５…押圧部材
５１…押圧媒体
６…アクチュエータ
６０…可撓性シート
６１…ベース部材
６１ａ，６１ｂ…ベース部材６１の凹部
６３…変形部
７…押圧媒体供給部
８…連通部
８１，１０１…制御弁
８１ａ，１０１ａ…第１制御弁
８１ｂ，１０１ｂ…第２制御弁
８２ａ，８２ｂ…ＳＭＡ層
８３ａ，８３ｂ…フィルム
８４…孔
９…振動発生装置
１０２ａ，１０２ｂ…フィルム
１０５ａ…フィルム１０２ａのスリット
１０５ｂ…フィルム１０２ｂのスリット
１０３ａ，１０３ｂ…パッキン
１０４ａ，１０４ｂ…駆動部材
１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ…駆動部材１０４ａの辺
１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ…駆動部材１０４ｂの辺
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、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ものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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。
特許文献１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２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て、画像を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１１１２号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような表示装置において、様々な形状の表示対象を表示するために、ピクセル毎にコロイド結晶構造体を有する材料（例えば、コロイド結晶シート）と当該構造体を変形する制御装置を準備し、ピクセル単位でコロイド結晶シートの構造色を制御する方法が考えられる。しかし、このような構成では、装置が複雑化するため好ましくない。またコスト面でも不利である。
この問題に対して、本発明者らは比較的大きな面積のコロイド結晶シートと表示対象を表す凹凸形状の押圧面を有する押圧部材を準備し、押圧部材の押圧面をコロイド結晶シートへ押圧することで当該コロイド結晶の構造を変形して構造色を制御することを考えた。
しかしながら、比較的大きな面積のコロイド結晶シートをその面方向から押圧部材で押圧し、当該シートに充分かつ均等な色変化を生じさせるには、押圧部材へ大きな力をかける必要があった。また、表示形態に変化をもたせるには、複数の押圧部材を準備してそれらの押圧を制御する必要がある。
従って、複数の押圧部材へ充分な力を与えつつそれらの押圧状態を独立して制御することが要求されることとなるが、複雑な機構を採用することは現実的でない。表示装置には簡易な構成と安価な製造コストが要求されているからである。
本発明は前記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構造で表示形状を表示することが可能な表示装置を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねてきたところ、押圧部材としてチキソ（チクソ：Thixotropy）性材料を利用することに気がつき、本発明を完成するに至った。
本発明の第1の局面は次のように規定される。即ち、
可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の色調変化シートと、
前記色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータと、
前記各変形部の前記押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段と、
前記色調変化シートと前記変形部との間に配置される押圧部材であって、前記色調変化シートへ対向する面に表示対象を表す凹形状または凸形状を有する押圧部材とを備え、
前記押圧媒体がチキソ性材料を含んでなり、前記押圧媒体をゾル化するゾル化手段を備えることを特徴とする表示装置である。
【０００６】
このように規定された表示装置では、チキソ性材料からなる押圧媒体は変形部に注入され、静置されることで流動性が低下してゲル化する。これにより押圧媒体が変形部から漏洩することが防止されるため、押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段に機械的に複雑な機構が要求されない。さらに、押圧媒体はゾル化手段によりその流動性が高められてゾル化する。これにより、変形部への押圧媒体の注入量の制御が容易となる。これにより表示形状に応じて変形部が変形して、これに伴って押圧部材が色調変化シートを押圧することにより表示形状が表示される。このように、本発明の表示装置によれば簡易な構造で表示形状を表示することができ、表示装置を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１および実施例２における表示装置１の斜視図。
【図２】実施例１の表示装置１の縦断面図であり、図１におけるＸ−Ｘ線断面図。
【図３】実施例１の制御弁８１の近傍拡大図であり、実施例１の動作を説明するための説明図。
【図４】実施例１の制御弁８１の近傍拡大図であり、実施例１の動作を説明するための説明図。
【図５】図５（Ａ）は、実施例２の制御弁１０１の縦断面図であり、図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図。図５（Ｂ）は、制御弁１０１が閉塞された状態を示す斜視図。
【図６】図６（Ａ）は、実施例２の制御弁１０１の縦断面図であり、図６（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図。図６（Ｂ）は、制御弁１０１が開放された状態を示す斜視図。
【図７】実施例２の制御弁１０１の縦断面図。
【図８】実施例２の制御弁１０１の近傍拡大図であり、実施例２の動作を説明するための説明図。
【図９】実施例２の制御弁１０１の近傍拡大図であり、実施例２の動作を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここに、色調変化シートは、可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の部材である。
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。色調変化シート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、後述の押圧部材の押圧によって変形しても、当該押圧が解除されれば、押圧前の状態に戻ることができる。さらに、押圧と解除を繰り返し行っても色調変化シートの変形における可逆性が低下しにくい。
色調変化シートの基材の中に粒子が規則的に配列される。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。これにより、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、所定の色で表示対象を表示するものである。即ち、後述の押圧部材を色調変化シートに押圧して色調変化シートを変形し、これに伴って色調変化シート内のフォトニック結晶構造を形成する粒子配列の周期を変化させて構造色の色調を変化させ、所定の色で表示対象を表示する。構造色は外光（自然光）を利用して発色することができるため、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を使用する場合に比べて、電力の消費を低減することができる。また、装置の簡略化が図れる。さらに、自然光を利用（反射）するため、屋外でも明るく発色して視認性が高い。尚、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。
【０００９】
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（１０−9〜１０−6ｍ）の粒子であり、可視光が透過でき、ほぼ球形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（ＳｉＯ２）、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（ＴｉＯ２）、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、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２のいずれか２種以上の混合体や、これら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、体心立方、単純立方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、コロイド粒子を含有させた基材溶液を後述の透明基板に塗布してＵＶ照射させることにより、色調変化シート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、色調変化シートの作成が容易である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
色調変化シートは、後述の押圧部材の押圧による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、色調変化シートの厚さは０．００１ｍｍ〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．０１ｍｍ〜１．００ｍｍとする。このような厚さを備えることにより、押圧部材の押圧によって色調変化シートが十分変形して、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、色調変化シート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、当該色調変化シートが変形すると、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。
【００１３】
色調変化シートの基材中に、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、色調変化シートと透明基板との間に色変換層を設けても良い。
【００１４】
本発明の表示装置は、色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータを備える。変形部は押圧媒体が注入可能な注入口と、注入された押圧媒体を保持する保持部とを備える。保持部の形態は例えば、袋状である。複数の変形部は色調変化シートの表示領域に対向して配置することができる。
【００１５】
本発明の表示装置における押圧媒体はチキソ性材料を含んでなる。チキソ性材料の種類は特に限定されず、公知のチキソ性材料を採用することができる。チキソ性材料として、親油性または親水性スメクタイトの他、チキソトロピー性を有する有機クレーを例示することができる。使用するチキソ性材料種類は、必要とされる押圧媒体のゲル化状態における流動性（粘度）およびゾル化状態における流動性（粘度）、取り扱いの容易性、コスト等を考慮して決定することができる。押圧媒体はチキソ性材料を所定の溶媒に懸濁したものとすることができる。溶媒の種類はチキソ性材料に応じて適宜決定できる。押圧媒体のチキソ性材料の含有量は、必要とされる押圧媒体のゲル化状態における流動性およびゾル化状態の流動性等を考慮して決定できる。例えば、水に対して親水性スメクタイトを約０．５％〜約５．０％、好ましくは約１．０％〜約４．０％、さらに好ましくは約２．０％〜約３．０％を含んでなる押圧媒体を使用する。
【００１６】
押圧媒体は流動性の高いゾル化状態で変形部に注入されて、流動性の低いゲル化状態とすることができる。押圧媒体をゲル化状態にする方法は静置や、実質的に押圧媒体のチキソ性材料に対してせん断力が付与しない状態とすることが挙げられる。一方、本発明の表示装置は押圧媒体をゾル化するゾル化手段を備える。押圧媒体は、押圧媒体に含まれるチキソ性材料に対して所定のせん断力が付与されるとゾル化する。ゾル化手段としては振動発生装置、超音波発生装置またはバブル発生装置であることが好ましい。簡易な構成で押圧媒体に対して均一にせん断力を付与することができるからである。
【００１７】
本発明の表示装置は、各変形部の押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段を備える。押圧媒体制御手段は複数の変形部の一部、または全部に対して、押圧媒体の注入量を一括して制御しても良い。押圧媒体制御手段は押圧媒体の流圧を調節する調圧装置を備え、該調圧装置により変形部の押圧媒体の注入量を制御することとしてもよい。
【００１８】
押圧媒体制御手段は、押圧媒体を供給する押圧媒体供給部と、変形部と押圧媒体供給部とを連通する連通部を有し、該連通部には押圧媒体の移動を制御する制御弁が備えられることが好ましい。簡易な構成で押圧媒体の変形部への注入量を制御することができるからである。連通部は複数の変形部のそれぞれに設けてもよいし、複数の変形部を所定のグループに分けて、グループ毎に設けてもよい。また、連通部を複数の変形部と押圧媒体供給部とを一括して連通（連結）するように形成し、当該連通部に備えられる制御弁により、複数の変形部に対する押圧媒体の移動を一括して制御してもよい。
【００１９】
押圧媒体供給部には押圧媒体が貯留される。押圧媒体は流動性の高いゾル化した状態で貯留することができる。例えば、押圧媒体供給部は貯留する押圧媒体に対して、常時または間欠的に撹拌、振動等によって力（せん断力）を与えることにより、押圧媒体が流動性の高い状態で貯留することができる。また、押圧媒体供給部に貯留される押圧媒体がアクチュエータの変形部への注入または変形部からの排出時に流動性の高い状態としてもよい。押圧媒体を常時流動性の高い状態とするのに比べて、必要に応じて押圧媒体を流動性の高い状態とすれば、流動性の高い状態を維持するのに消費されるエネルギーを削減できる。
【００２０】
押圧媒体制御手段において、制御弁は形状記憶合金材料を含み、押圧媒体制御部は制御弁に通電して制御弁の開閉状態を制御することが好ましい。電磁弁等を使用する場合に比べて、押圧媒体制御部を小型に形成することができるからである。また、簡易な構成で制御弁の開閉状態を保持することができるからである。当該制御弁はフィルム状の基材に形状記憶合金材料からなる層を形成したフィルム状の制御弁であることが好ましい。押圧媒体制御部を一層小型化できるからである。制御弁に使用する形状記憶合金材料の種類は特に限定されず、公知の形状記憶合金材料を使用でき、成形性などを考慮して適宜選択して良い。形状記憶合金材料からなる層を形成する方法は、基材へ形状記憶合金材料をスパッタリングして形状記憶合金材料からなる層を基材に直接形成しても良いし、予め形状記憶合金シートを用意して基材に貼付してもよい。基材の材質は特に限定されないが、フィルム状としたときに柔軟性の高い材質が好ましく、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム等を例示できる。
以下、本発明を具体化した各実施例について図面を参照しながら説明する。尚、各実施例において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
【実施例１】
【００２１】
［実施例１の構成］
実施例１における表示装置１の斜視図を図１に示し、図１のＸ−Ｘ線断面図を図２に示す。図１に示すように、表示装置１は収納ケース２、透明基板３を備える。収納ケース２の正面側は枠状に開口しており、透明基板３が取り付けられている。透明基板３は上面が露出して表示部３０を構成している。
【００２２】
図２に示すように、収納ケース２の内部には、色調変化シート４、押圧部材５、アクチュエータ６、押圧媒体供給部７、連通部８、振動発生装置９が備えられる。色調変化シート４は透明基板３の裏面側（表示部３０と反対側）に配置される。色調変化シート４は、新中村化学工業株式会社製のＮＫエステルＡＭ−９０Ｇ（メトキシポリエチレングリコール＃４００アクリレート）を９７ｗｔ％、新中村化学工業株式会社製のＮＫエステルＡＭ−６００（ポリエチレングリコール＃６００ジアクリレート）を３ｗｔ％の割合で混合した混合溶液からポリマー化させた基材中にＳｉＯ２がコロイド結晶を形成してなるコロイド結晶シートである。色調変化シート４は縦約１００ｍｍ、横約２００ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍ、の長方形のシートであり、格子状に均等に形成された幅約０．２ｍｍ、ピッチ約０．５ｍｍの肉逃がし溝４１を備える。当該肉逃がし溝４１で仕切られ格子部４２が平面状に配列して、透明表示板３における表示部３０の反対側の面の略全域を覆っている。色調変化シート４の透明表示板３に対向する面には、ブラスト処理が施されている。個々の格子部４２により、表示装置１の画素が構成されている。
【００２３】
アクチュエータ６は色調変化シート４に対向して表示部３０と反対側に配置される。アクチュエータ６は可撓性シート６０とこれに対向して表示部３０と反対側に配置されるベース部材６１とからなる。可撓性シート６０は色調変化シート４の肉逃がし溝４１に対向する位置でベース部材６１に貼着されている。これにより、色調変化シート４の各格子部４２に対向する領域において、可撓性シート６０とベース部材６１との間の領域に変形部６３が形成される。変形部６３と色調変化シート４との間には押圧部材５が設けられる。押圧部材５は板状であって、色調変化シート４の面方向に平行に色調変化シート４の各格子４２毎に設けられる。各押圧部材５の形状は、当該対向する格子４２の平面視形状と略同一である。
【００２４】
ベース部材６１の表示部３０と反対側には押圧媒体供給部７が設けられる。押圧媒体供給部７はベース部材６１の表示部３０と反対側に位置する空間部と、当該空間部に充填される押圧媒体５１を加圧する加圧ポンプ（図示略）とからなる。押圧媒体供給部７とアクチュエータ６の変形部６３の間には、これらを連通（連結）する孔からなる連通部８が形成されている。当該連通部８を介して、押圧媒体５１は押圧媒体供給部７とアクチュエータ６の変形部６３の間を移動することができる。連通部８には連通部８の孔を閉塞可能な制御弁８１が設けられる。制御弁８１は制御弁８１に通電可能なコントローラ（図示略）に接続されている。振動発生装置９はベース部材６１に設けられる。振動発生装置９は変形部６３毎に振動端末９１を備え、各変形部６３の内側に個別に振動を付与することができる。
【００２５】
制御弁８１の近傍拡大図を図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す。図３（Ａ）に示すように制御弁８１は第１制御弁８１ａと第２制御弁８１ｂの一対からなる。第１制御弁８１ａは、ポリイミドフィルム８３ａにニッケル−チタン合金をスパッタリングして形状記憶合金（ＳＭＡ：Shape Memory Alloy）層８２ａを形成した薄膜である。当該ＳＭＡ層８２ａは形成時に高温にさらされるため、初期状態で平板形状が記憶されている。即ち、当該第１制御弁８１ａは形状を記憶させる工程を別途経る必要がない。そのため、耐熱性が比較的低い薄膜のポリイミドフィルム８３ａを基材として使用することができる。これにより、第１制御弁８１ａは変態点よりも低い温度条件下では柔軟性が高い状態となり、変態点よりも高い温度条件下では当該記憶された形状である平板形状となって剛性が高い状態となる。第２制御弁８１ｂも同様に形成される。第１制御弁８１ａは連通部８の押圧部材５側の縁部に貼着され、第２制御弁８１ｂは連通部８の押圧媒体供給部７側の縁部に貼着されている。初期状態ではそれぞれ柔軟性の高い状態であり、押圧媒体供給部７側からの圧力により押圧されて、第２制御弁８１ｂが連通部８の孔８４を閉塞している。孔８４の周縁部において、第１制御弁８１ａ、第２制御弁８１ｂが当接する領域にはシリコーン樹脂製のパッキン８５が設けられ、第１制御弁８１ａ、第２制御弁８１ｂの閉塞時における孔８４の密閉性が確保されている。
【００２６】
［実施例１の動作］
制御弁８１の動作態様を図３（Ａ）〜図３（Ｄ）および図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照しながら説明する。図３（Ａ）に示すように、まず初期状態では第１制御弁８１ａおよび第２制御弁８１ｂにはいずれも通電されず、柔軟性の高い状態となる。押圧媒体供給部７の内部の押圧媒体５１には、加圧ポンプ（図示略）により、押圧媒体供給部７の内側から変形部６３側に圧力がかけられている。このとき、第２制御弁８１ｂは柔軟性の高い状態となっているため、第２制御弁８１ｂは孔８４を閉塞し、連通部８を非連通状態のまま維持される。
【００２７】
次に、第２制御弁８１ｂにコントローラにより通電すると、第２制御弁８１ｂは変態点以上の高温状態となる。これにより第２制御弁８１ｂは柔軟性の高い状態から剛性の高い平板形状となる。その結果、図３（Ｂ）に示すように第２制御弁８１ｂが孔８４から離隔して孔８４が開口して連通部８が連通状態となる。これにより、押圧媒体供給部７から押圧媒体５１が変形部６３に注入されることとなる。
図３（Ｃ）に示すように変形部６３に押圧媒体５１が注入されると、変形部６３は押圧媒体５１の注入量に応じて変形して、押圧部材５を色調変化シート４側に押し上げる。押圧媒体供給部７からの圧力に応じて変形部６３に所定量の押圧媒体５１が注入されると、変形部６３の内圧（バイアス力）が押圧媒体供給部７からの圧力より高まる。これにより、図３（Ｃ）に示すように第１制御弁８１ａが当該内圧により押圧媒体供給部７側に押圧され、孔８４を閉塞する。この間、第１制御弁８１ａは通電されず、柔軟性の高い状態のままである。その後、第２制御弁８１ｂへの通電は停止されて変態点以下の温度となり、第２制御弁８１ｂは柔軟性の高い状態に戻る。この状態で押圧媒体供給部７からさらに圧力が加わっても、図３（Ｄ）に示すように第２制御弁８１ｂが変形部６３側に押圧されて孔８４を閉塞するため、押圧媒体５１は所定量以上注入されない。
このように、個々の変形部６３に対して、第２制御弁８１ｂの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の注入量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
【００２８】
そして、所定量の押圧媒体５１が変形部６３に注入されると、その注入された押圧媒体５１は変形部６３の内部で静止するため、変形部６３の内部の押圧媒体５１の流動性が低下してゲル化する。
その結果、第１制御弁８１ａの隙間から押圧媒体５１が漏洩することが防止され、押圧部材５の色調変化シート４への押圧状態が維持される。
【００２９】
変形部６３の変形量を小さくするには、まず、振動発生装置９の振動端末９１を振動して、ゲル化した押圧媒体５１を振動させる。これにより、押圧媒体５１のチキソ性材料にせん断力が付与されて押圧媒体５１の流動性が高まってゾル化する。その後、図４（Ａ）に示すように第１制御弁８１ａに通電して、第１制御弁８１ａを柔軟性の高い状態から剛性の高い平板形状にする。これにより、第１制御弁８１ａは孔８４から離隔して、孔８４が開放される。ゾル化した押圧媒体５１は変形部６３の内圧により、図４（Ｂ）に示すように孔８４から押圧媒体供給部７側へ排出される。所定量の押圧媒体５１が排出された状態（図４（Ｃ）では変形部６３の内部の押圧媒体５１が全て排出された状態）で、第１制御弁８１ａの通電を停止することにより、第１制御弁８１ａは変態点以下の温度となり、柔軟性の高い状態に戻る。この間、第２制御弁８１ｂは通電されておらず、柔軟性の高い状態のままである。これにより、押圧媒体供給部７から圧力を受けても、第２制御弁８１ｂが孔８４を閉塞することとなるので、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。このように、変形部６３から押圧媒体５１が排出される場合においても、複数の変形部６３に対して、第１制御弁８１ａの通電状態を個別に制御することにより、変形部６３毎に押圧媒体５１の排出量を規定して変形部６３の変形量を規定することができる。
このように、変形部６３から押圧媒体５１を排出する場合においても、個々の変形部６３に対して、第１制御弁１０１ａの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の排出量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
尚、変形部６３の変形量を多くする場合は、第２制御弁１０１ｂに通電して連通部８の孔８４を開放すると共に、変形部６３の内部にてゲル化した押圧媒体５１を、上記と同様に振動発生装置９により一端ゾル化してから、押圧媒体供給部７の圧力を大きくして押圧媒体５１を注入すればよい。
【００３０】
［実施例１の作用・効果］
以上のように、実施例１の表示装置１では表示画像に応じて、例えば図２（ａ）〜（ｅ）のように変形部６３毎に変形量を規定することにより、色調変化シート４が表示画像に応じて押圧される。そして色調変化シート４を構成するコロイド結晶の構造が変形して構造色が変化し、当該表示画像が表示部３０に表示される。
【００３１】
表示装置１によれば、変形部６３に注入された押圧媒体５１をゲル化することにより、簡易な構成で、押圧媒体５１が変形部６３から漏洩することが防止される。これにより、当該漏洩を防止するために複雑な構成を採用する必要が無く、安価に製造することができる。さらに、ＳＭＡ層を有する制御弁８１を使用して変形部６３への押圧媒体５１の注入量を制御することにより、装置が複雑な構成とならず、装置の小型化に寄与する。さらに、変形部６３毎に注入量を個別に調節することができるため、表示画像を緻密に表示することができる。第１制御弁８１ａと第２制御弁８１ｂの２重の制御弁による制御により、簡易な構成で変形部６３毎に注入量を個別に調節することが容易となる。
【実施例２】
【００３２】
［実施例２の構成］
実施例２において、図１〜図４に示した実施例１と異なるのは、実施例１の制御弁８１を制御弁１０１に置き換えた点だけである。
連通部８には、連通部８の孔８４を開閉可能な制御弁１０１が設けられている。制御弁１０１は、制御弁１０１に通電可能なコントローラ（図示略）に接続されている。
【００３３】
図５〜図９は、制御弁１０１の概略構成を示す近傍拡大図である。
図５（Ａ）は、制御弁１０１の縦断面図であり、図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ｂ）は、制御弁１０１が閉塞された状態を示す斜視図である。
図６（Ａ）は、制御弁１０１の縦断面図であり、図６（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。図６（Ｂ）は、制御弁１０１が開放された状態を示す斜視図である。
図７は、制御弁１０１の縦断面図である。
【００３４】
制御弁１０１は、第１制御弁１０１ａと第２制御弁１０１ｂの一対からなる。
第１制御弁１０１ａは、ベース部材６１における可撓性シート６０（図５〜図７では図示略）側に設けられている。
第１制御弁１０１ａは、ベース部材６１の凹部６１ａ、フィルム１０２ａ（スリット１０５ａ）、パッキン１０３ａ、駆動部材１０４ａ（辺１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ）から構成されている。
【００３５】
ベース部材６１の上面側において、表示装置１の画素を構成する個々の格子部４２毎に、略直方体状の凹部６１ａが形成されている。
各凹部６１ａの平面視略中央部には、連通部８が設けられている。
【００３６】
フィルム（シート）１０２ａは、ベース部材６１における可撓性シート６０側の上面全体を覆うように配置されている。
尚、フィルム１０２ａは、可撓性を有し、ベース部材６１に対する高い密着性を有すると共に低い接着性を有する各種材料（例えば、シリコーン樹脂など）によって形成されている。
フィルム１０２ａにおいて、表示装置１の画素を構成する個々の格子部４２に対応した箇所には、平面視コ字状のスリット１０５ａが形成されている。
すなわち、ベース部材６１の上面側は、表示装置１の全ての画素をまたぐように、個々の画素に対応するスリット１０５ａが設けられたフィルム１０２ａで被覆されている。
【００３７】
スリット１０５ａは、凹部６１ａの周囲三方に対してそれぞれ幅Ｌだけ大きく形成され、凹部６１ａを覆うように配置されている。そのため、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側周縁部は、ベース部材６１の上面に対して幅Ｌの分だけ重なるようになっている。
フィルム１０２ａにおける各スリット１０５ａの内側を除く部分は、ベース部材６１の上面に対して貼着固定されている。
【００３８】
各凹部６１ａの内部において、連通部８には円筒状のパッキン１０３ａが設けられている。
すなわち、ベース部材６１における連通部８に対応する位置にパッキン１０３ａが貼着固定され、パッキン１０３ａの中央部に形成されている貫通孔が連通部８の孔８４と連通することにより、パッキン１０３ａの貫通孔が孔８４の一部として機能する。
尚、パッキン１０３ａは、フィルム１０２ａに対する高い密着性を有すると共に低い接着性を有する各種材料（例えば、シリコーン樹脂など）によって形成されている。
【００３９】
各凹部６１ａの内部において、連通部８を囲むように平面視コ字状の駆動部材１０４ａが設けられている。
駆動部材１０４ａの三辺１０６ａ，１０７ａ，１０８ａはそれぞれ、スリット１０５ａの三辺に対応して配置されている。
駆動部材１０４ａの対向する二辺１０６ａ，１０７ａの先端側半分は、凹部６１ａの底部に取付固定されている。
駆動部材１０４ａの残る一辺１０８ａと、各辺１０６ａ，１０７ａの後端側半分とは、凹部６１ａに固定されていない。
尚、駆動部材１０４ａは、形状記憶合金（ＳＭＡ）の針金材によって形成されており、例えば、チタン−ニッケル−銅合金からなる。
【００４０】
第２制御弁１０１ｂは、ベース部材６１における押圧媒体供給部７側に設けられている。
第２制御弁１０１ｂは、第１制御弁１０１ａを平面視１８０゜回転させた形状である。
そのため、第２制御弁１０１ｂの構成部材（凹部６１ｂ、フィルム１０２ｂ、パッキン１０３ｂ、駆動部材１０４ｂ、スリット１０５ｂ、辺１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ）については、第１制御弁１０１ａの対応する構成部材（凹部６１ａ、フィルム１０２ａ、パッキン１０３ａ、駆動部材１０４ａ、スリット１０５ａ、辺１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ）の末尾の符号を「ａ」から「ｂ」に変更した符号を付している。
【００４１】
尚、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂは、ベース部材６１における個々の押圧媒体供給部７側を覆うように配置されている。
すなわち、フィルム１０２ｂは、表示装置１の個々の画素毎に設けられている。
【００４２】
［第１制御弁１０１ａの動作］
図５または図７（Ａ）に示すように、駆動部材１０４ａは、コントローラからの通電がされていない場合（電源オフ時）、形状記憶合金の変態点よりも低い温度条件下となって比較的柔軟な状態となり、各辺１０６ａ，１０７ａが直線状に伸びた状態になるため、駆動部材１０４ａはフィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側部分に当接しない状態になる。
【００４３】
すると、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側周縁部は、ベース部材６１の上面に対して幅Ｌの分だけ重なり、ベース部材６１における凹部６１ａの周縁部分の上面と密着した状態になる。
また、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側中央部は、パッキン１０３ａの上面と密着した状態になる。
その結果、第１制御弁１０１ａは、連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞する。
尚、前記幅Ｌの部分の面積、および、パッキン１０３ａの上面の面積については、第１制御弁１０１ａによる液密状態の閉塞を確実に行うのに十分な面積に設定しておけばよい。
【００４４】
図６または図７（Ｂ）に示すように、駆動部材１０４ａは、コントローラからの通電がされている場合（電源オン時）、形状記憶合金の変態点よりも高い温度条件下となって剛性の高い状態となり、記憶されている元の形状に戻り、各辺１０６ａ，１０７ａがそれぞれ略中央部で上方に向けて折れ曲がるため、辺１０８ａがフィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側部分に当接して上方へ持ち上げた状態になる。
【００４５】
すると、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側周縁部と、ベース部材６１における凹部６１ａの周縁部分の上面との密着状態が解除される。
また、フィルム１０２ａにおけるスリット１０５ａの内側中央部と、パッキン１０３ａの上面との密着状態も解除される。
その結果、第１制御弁１０１ａは、連通部８の孔８４の上方を開放する。
【００４６】
［第２制御弁１０１ｂの動作］
第２制御弁１０１ｂについても、コントローラから駆動部材１０４ｂへの通電と非通電とを切り替えることにより、第１制御弁１０１ａと同様に動作させることができる。
【００４７】
すなわち、図５または図７（Ｂ）に示すように、コントローラから駆動部材１０４ｂへの通電がされていない場合（電源オフ時）、各辺１０６ｂ，１０７ｂが直線状に伸びた状態になるため、駆動部材１０４ｂはフィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側部分に当接しない状態になる。
その結果、フィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側周縁部はベース部材６１における凹部６１ｂの周縁部分の下面と密着した状態になり、スリット１０５ｂの内側中央部はパッキン１０３ｂの下面と密着した状態になるため、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞する。
【００４８】
また、図６または図７（Ａ）に示すように、コントローラから駆動部材１０４ｂへの通電がされている場合（電源オン時）、各辺１０６ｂ，１０７ｂがそれぞれ略中央部で下方に向けて折れ曲がるため、辺１０８ｂがフィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側部分に当接して下方へ持ち上げた状態になる。
その結果、フィルム１０２ｂにおけるスリット１０５ｂの内側周縁部とベース部材６１における凹部６１ｂの周縁部分の下面との密着状態が解除され、スリット１０５ｂの内側中央部とパッキン１０３ｂの下面との密着状態も解除されるため、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放する。
【００４９】
［実施例２の動作］
次に、実施例２の動作について説明する。
図８（Ａ）および図５に示すように、初期状態では各制御弁１０１ａ，１０１ｂに通電せず、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞しているため、連通部８が非連通状態のまま維持される。
【００５０】
このとき、押圧媒体供給部７の内部の押圧媒体５１には、加圧ポンプ（図示略）により、押圧媒体供給部７の内部から変形部６３側に圧力がかけられているため、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂが押圧媒体５１により下方から加圧され、第２制御弁１０１ｂの閉塞機能が更に高められ、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。
【００５１】
次に、図８（Ｂ）および図６に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂに通電すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４の上方を開放し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放するため、連通部８が連通状態となり、押圧媒体供給部７から押圧媒体５１が変形部６３に注入される。
そして、変形部６３に押圧媒体５１が注入されると、変形部６３は押圧媒体５１の注入量に応じて変形し、押圧部材５を色調変化シート４側に押し上げる。
【００５２】
続いて、図８（Ｃ）および図７（Ａ）に示すように、第１制御弁１０１ａの通電を停止し、第２制御弁１０１ｂの通電を維持すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放する。
このとき、押圧媒体供給部７からの圧力が変形部６３の内圧よりも大きければ、第２制御弁１０１ｂが孔８４の下方を開放しているため、第１制御弁１０１ａが孔８４を上方から閉塞していても、押圧媒体供給部７から押圧媒体５１が孔８４を通って変形部６３に注入される。
【００５３】
その後、図８（Ｄ）および図５に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電を停止すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞するため、連通部８が非連通状態になる。
このとき、押圧媒体供給部７の内部の押圧媒体５１に更に圧力が加わっても、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂが押圧媒体５１により下方から加圧され、第２制御弁１０１ｂの閉塞機能が更に高められるため、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。
【００５４】
このように、個々の変形部６３に対して、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の注入量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
そして、所定量の押圧媒体５１が変形部６３に注入されると、その注入された押圧媒体５１は変形部６３の内部で静止するため、変形部６３の内部の押圧媒体５１の流動性が低下してゲル化する。
その結果、制御弁１０１の隙間から押圧媒体５１が漏洩することが防止され、押圧部材５の色調変化シート４への押圧状態が維持される。
【００５５】
変形部６３の変形量を小さくするには、まず、振動発生装置９の振動端末９１を振動して、ゲル化した押圧媒体５１を振動させる。これにより、押圧媒体５１のチキソ性材料にせん断力が付与され、押圧媒体５１の流動性が高まってゾル化する。
次に、図９（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、第１制御弁１０１ａに通電し、第２制御弁１０１ｂに通電しないと、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４の上方を開放し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞する。
【００５６】
続いて、図９（Ｂ）および図６に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂに通電すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４の上方を開放し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４の下方を開放するため、連通部８が連通状態となり、変形部６３の内部でゾル化した押圧媒体５１は連通部８の孔８４から押圧媒体供給部７側へ排出される。
このとき、変形部６３の内圧により、押圧媒体５１の押圧媒体供給部７側への排出が促進される。
【００５７】
その後、図９（Ｃ）および図６に示すように、変形部６３の内部の押圧媒体５１がほとんど排出された状態になったら、図９（Ｄ）および図５に示すように、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電を停止すると、第１制御弁１０１ａは連通部８の孔８４を上方から液密状態に閉塞し、第２制御弁１０１ｂは連通部８の孔８４を下方から液密状態に閉塞するため、連通部８が非連通状態になる。
このとき、押圧媒体供給部７の内部から変形部６３側に圧力がかけられているため、第２制御弁１０１ｂのフィルム１０２ｂが押圧媒体５１により下方から加圧され、第２制御弁１０１ｂの閉塞機能が更に高められ、変形部６３に押圧媒体５１が不用意に注入されることがない。
【００５８】
このように、変形部６３から押圧媒体５１を排出する場合においても、個々の変形部６３に対して、各制御弁１０１ａ，１０１ｂの通電状態を個別に制御することにより、個々の変形部６３毎に押圧媒体５１の排出量を調整して変形部６３の変形量を規定することができる。
【００５９】
［実施例２の作用・効果］
以上のように、実施例２においても、実施例１と同様の作用・効果が得られる。
そして、実施例２では、制御弁１０１ａのフィルム１０２ａが、表示装置１の個々の画素毎に設けられておらず、表示装置１の全ての画素に対して一体化して設けられているため、生産性を向上できる。
【００６０】
加えて、実施例２では、制御弁１０１に形状記憶合金の針金材からなる駆動部材１０４ａ，１０４ｂを用いるため、駆動部材１０４ａ，１０４ｂを加熱処理して形状を記憶させる工程を設ける必要があるものの、駆動部材１０４ａ，１０４ｂに確実な形状記憶を行わせることが可能になり、制御弁１０１を間違いなく動作させることができる。
【００６１】
ところで、各実施例１，２において、形状記憶合金材料を使用した制御弁８１，１０１による押圧媒体５１の注入量の制御は、押圧媒体としてチキソ性を有する押圧媒体５１を使用する場合だけでなく、他の流体や気体を押圧媒体として使用する場合にも利用することができる。
そして、制御弁８１，１０１を他の流体や気体を押圧媒体として使用する場合にも、装置が複雑な構成とならず、装置の小型化に寄与すると共に、表示画像を緻密に表示することができる。
【００６２】
本発明は、発明を実施するための形態およ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本発明に含まれる。本明細書の中で明示した特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００６３】
１…表示装置
２…収納ケース
３…透明表示板
３０…表示部
４…色調変化シート
４１…肉逃がし溝
４２…格子
５…押圧部材
５１…押圧媒体
６…アクチュエータ
６０…可撓性シート
６１…ベース部材
６１ａ，６１ｂ…ベース部材６１の凹部
６３…変形部
７…押圧媒体供給部
８…連通部
８１，１０１…制御弁
８１ａ，１０１ａ…第１制御弁
８１ｂ，１０１ｂ…第２制御弁
８２ａ，８２ｂ…ＳＭＡ層
８３ａ，８３ｂ…フィルム
８４…孔
９…振動発生装置
１０２ａ，１０２ｂ…フィルム
１０５ａ…フィルム１０２ａのスリット
１０５ｂ…フィルム１０２ｂのスリット
１０３ａ，１０３ｂ…パッキン
１０４ａ，１０４ｂ…駆動部材
１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ…駆動部材１０４ａの辺
１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ…駆動部材１０４ｂの辺
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の色調変化シートと、
前記色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータと、
前記各変形部の前記押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段と、
前記色調変化シートと前記変形部との間に配置される押圧部材であって、前記色調変化シートへ対向する面に表示対象を表す凹形状または凸形状を有する押圧部材とを備え、
前記押圧媒体がチキソ性材料を含んでなり、前記押圧部材をゾル化するゾル化手段を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ゾル化手段は、振動発生装置、超音波発生装置またはバブル発生装置である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記押圧媒体制御手段は、前記押圧媒体を供給する押圧媒体供給部と、前記変形部と前記押圧媒体供給部とを連通する連通部を有し、該連通部には前記押圧媒体の移動を制御する制御弁が備えられる、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記制御弁は形状記憶合金材料を含み、前記押圧媒体制御部は前記制御弁に通電して前記制御弁の開閉状態を制御する、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記制御弁は前記変形部の内側に開放可能な第１制御弁と、前記押圧媒体供給部の内側に開放可能な第２の制御弁とを含む、請求項４に記載の表示装置。
【請求項１】
可逆的に変形可能な材料からなるシート状の基材中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を変化させるシート状の色調変化シートと、
前記色調変化シートに対向して配置され、押圧媒体の注入量に応じて変形する複数の変形部を有するアクチュエータと、
前記各変形部の前記押圧媒体の注入量を変形部毎に独立して制御する押圧媒体制御手段と、
前記色調変化シートと前記変形部との間に配置される押圧部材であって、前記色調変化シートへ対向する面に表示対象を表す凹形状または凸形状を有する押圧部材とを備え、
前記押圧媒体がチキソ性材料を含んでなり、前記押圧部材をゾル化するゾル化手段を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ゾル化手段は、振動発生装置、超音波発生装置またはバブル発生装置である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記押圧媒体制御手段は、前記押圧媒体を供給する押圧媒体供給部と、前記変形部と前記押圧媒体供給部とを連通する連通部を有し、該連通部には前記押圧媒体の移動を制御する制御弁が備えられる、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記制御弁は形状記憶合金材料を含み、前記押圧媒体制御部は前記制御弁に通電して前記制御弁の開閉状態を制御する、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記制御弁は前記変形部の内側に開放可能な第１制御弁と、前記押圧媒体供給部の内側に開放可能な第２の制御弁とを含む、請求項４に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−９５７０４（Ｐ２０１１−９５７０４Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７１６１（Ｐ２０１０−７７１６１）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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