JP2011186270A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造色による発色機構を利用し、簡易な構成で白色表示が可能な表示装置を低コストに提供する。
【解決手段】構造色による発色機構を利用した色調変化シート材を透明板側へ押圧し、色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより基材を弾性変形させる押圧部材と、色調変化シート材と押圧部材の間に設けられた第１変形許容部材と、透明板と色調変化シート材の間に設けられた透光性を有する第２変形許容部材とを備えた表示装置であって、第１変形許容部材および第２変形許容部材は、押圧部材によって色調変化シート材が押圧されたとき、色調変化シート材の自由な変形を許容する。
【選択図】 図２

Description

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利用した表示装置に関するものである。

従来より、構造色を利用した表示装置がある。
構造色とは、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。

特許文献１には、周期構造体としてコロイド結晶構造を用いた板状の多色表示用光学組成物からなる単位構成を、アレイ状に複数平面配列させた表示装置が開示されている。
特許文献２には、単分散微粒子としてポリスチレン粒子によるコロイド結晶と当該粒子間に位置する弾性体とからなる弾性体材料が開示されており、弾性体材料を弾性変形させることでコロイド結晶を変形させて特定の構造色を発色させることと、弾性体材料をシート状に作製して弾性シートを得ることが記載されている。

特開２００７−１１１１２号公報 特開２００６−２８２０２号公報

特許文献１の技術では、前記単位構成が表示装置の画素となるが、前記単位構成の間に空隙や溝を設ける必要があり、その空隙や溝の分だけ画素を密にすることができないという問題がある。
ちなみに、前記単位構成（画素）の間に空隙や溝を設けないと、単位構成の変形が隣合う単位構成によって阻害されるため、個々の単位構成を自由に変形させることができなくなり、良好な発色が得られない。

特許文献２の技術では、前記弾性シートの面積が比較的大きくなると、前記弾性シートの略全面を十分に変形させることが難しくなり、構造色の制御を良好に行うことができなくなる。
そして、前記弾性シートの略全面を十分に変形させるには大きな押圧力が必要になるため、押圧する装置に高い機械的剛性が要求されることから製造コストが増大することに加え、当該装置の駆動エネルギーも増大するという問題がある。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）構造色による発色機構を利用した色調変化シート材を備えた表示装置であって、画素を密にすることが可能な表示装置を低コストに提供する。
（２）構造色による発色機構を利用した色調変化シート材を備えた表示装置であって、色調変化シートの略全面を変形させて良好な構造色を得るのに小さな押圧力で済む表示装置を低コストに提供する。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜本発明の第１の局面＞
第１の局面は、規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能な基材とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調が変化する色調変化シート材と、
表示側に設けられた透明板と、
前記色調変化シート材を前記透明板側へ押圧し、前記色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより前記基材を弾性変形させる押圧部材と、
前記色調変化シート材と前記押圧部材の間に設けられた第１変形許容部材と、
前記透明板と前記色調変化シート材の間に設けられた透光性を有する第２変形許容部材とを備えた表示装置であって、
前記第１変形許容部材および第２変形許容部材は、前記押圧部材によって前記色調変化シート材が押圧されたとき、前記色調変化シート材の自由な変形を許容する表示装置である。

第１の局面では、色調変化シート材の略全面の自由な変形が第１変形許容部材および第２変形許容部材によって許容され、色調変化シート材の面積が比較的大きい場合でも、色調変化シート材の略全面を十分に変形させることが容易であることから、構造色の制御を良好に行うことができる。

そして、第１の局面では、色調変化シート材の略全面を十分に変形させるのに必要な押圧力を小さくすることが可能であるため、押圧部材の製造コストを低減できることに加え、押圧部材の駆動エネルギーを削減することができる。
従って、第１の局面によれば、第１変形許容部材および第２変形許容部材を設けるだけの簡易な構成により、色調変化シート材の略全面を変形させて良好な構造色を得るのに小さな押圧力で済む表示装置を低コストに提供できる。

＜本発明の第２の局面＞
第２の局面は、規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能な基材とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調が変化する色調変化シート材と、
表示側に設けられた透明板と、
前記色調変化シート材を前記透明板側へ押圧し、前記色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより前記基材を弾性変形させる押圧部材と、
前記色調変化シート材と前記押圧部材の間に設けられた第１変形許容部材とを備えた表示装置であって、
前記第１変形許容部材は、前記押圧部材によって前記色調変化シート材が押圧されたとき、前記色調変化シート材の自由な変形を許容する表示装置である。

第２の局面によれば、第１の局面における第２変形許容部材を備えないため、第２変形許容部材の機能が得られないことから、第１の局面に比べれば劣るものの、第１の局面と同様の作用・効果が得られる。

＜本発明の第３の局面＞
第３の局面は、規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能な基材とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調が変化する色調変化シート材と、
表示側に設けられた透明板と、
前記色調変化シート材を前記透明板側へ押圧し、前記色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより前記基材を弾性変形させる押圧部材と、
前記透明板と前記色調変化シート材の間に設けられた透光性を有する第２変形許容部材とを備えた表示装置であって、
前記第２変形許容部材は、前記押圧部材によって前記色調変化シート材が押圧されたとき、前記色調変化シート材の自由な変形を許容する表示装置である。

第３の局面によれば、第１の局面における第１変形許容部材を備えないため、第１変形許容部材の機能が得られないことから、第１の局面に比べれば劣るものの、第１の局面と同様の作用・効果が得られる。

＜本発明の第４の局面＞
第４の局面は、第１または第２の局面において、
前記第１変形許容部材が黒色の表示装置である。

第４の局面では、色調変化シート材が押圧されて透明になると、色調変化シート材を透過して外部から黒色の第１変形許容部材が視認されるため、黒色表示を行うことができる。
従って、第４の局面によれば、黒色の部材を特別に設けることなく。簡易な構成で黒色表示が可能な表示装置を低コストに提供できる。

＜本発明の第５の局面＞
第５の局面は、第１〜第４の局面において、
前記押圧部材は画素毎に設けられており、
個々の押圧部材に押圧される前記色調変化シート材の部分により前記画素が構成されている表示装置である。

第５の局面では、色調変化シート材の個々の画素の自由な変形が変形許容部材によって許容され、任意の画素だけを押圧部材によって押圧して変形させる際に、当該画素の変形が隣り合う画素によって阻害されることがなく、当該画素だけを自由に変形させることが可能になることから、当該画素の良好な発色が得られる。
従って、第５の局面によれば、変形許容部材を設けるだけの簡易な構成により、画素を密にすることが可能な表示装置を低コストに提供できる。

＜本発明の第６の局面＞
第６の局面は、第５の局面において、
前記変形許容部材は前記画素毎に分割され、分割された個々の前記変形許容部材の間に空隙が設けられている表示装置である。

第６の局面によれば、画素毎に設けられた変形許容部材の空隙により、色調変化シート材の個々の画素の変形が当該空隙においても許容されることから、第１〜第４の局面における前記作用・効果と相まって、画素の発色を更に向上できる。

＜本発明の第７の局面＞
第７の局面は、第１〜第６の局面において、
前記変形許容部材が弾性体の表示装置である。
第７の局面によれば、第１〜第６の局面の前記作用・効果が確実に得られる。

本発明を具体化した各実施形態の表示装置１０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０の斜視図。 図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第１実施形態の表示装置１０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図。 図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第２実施形態の表示装置１００の要部縦断面構造を説明するための概略断面図。 図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第３実施形態の表示装置１１０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図。 図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第４実施形態の表示装置１２０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図。 図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第５実施形態の表示装置１３０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図。 図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第６実施形態の表示装置１４０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、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。

＜第１実施形態＞
図１は、各実施形態の表示装置１０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０の斜視図である。
第１実施形態の表示装置１０は収納ケース（ハウジング）１１を備え、収納ケース１１は上面側が額縁状に開口した略平板状を成している。
収納ケース１１の上面側開口から透明板１２の表面１２ａが露出し、その露出した表面１２ａが表示装置１０の表示部Ｒになる。つまり、透明板１２は、表示装置１０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０の表示側に設けられている。

図２は、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第１実施形態の表示装置１０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。
表示装置１０は、収納ケース１１、透明板１２、弾性シート材（弾性フィルム材）２０，２１、押圧部材３０、黒色シート材４０、色調変化シート材（色調変化フィルム材）５０などから構成されている。

透明板１２は、表面（上面）１２ａおよび裏面（下面）１２ｂが平坦であり、無色透明で透光性を有し、一部分が押圧されても変形することが無い十分な強度を有した板材から成り、例えば、ガラス板、アクリル板などの各種合成樹脂板などから形成されている。

収納ケース１１の内底面には、複数個の押圧部材３０が等間隔に配設固定されている。
押圧部材３０は、表面が平坦な押圧面３０ａを備え、その押圧面３０ａを当該面に対する垂直方向に任意の移動量（変位量）だけ移動させ、その移動させた位置（変位）を保持させることができる。
尚、押圧部材３０の押圧面３０ａを移動させるための機構は、どのような構成によって具体化してもよく、例えば、ばね機構、エアプレッシャー機構、電動モータなどを用いればよい。

各押圧部材３０の押圧面３０ａ上には、黒色シート材４０が張り渡されて貼着固定されている。
黒色シート材４０は、弾性変形可能な黒色のシート材であり、例えば、クロロプレンゴム製の薄膜によって形成されている。
尚、押圧部材３０の押圧面３０ａを黒色に着色しておくことにより、黒色シート材４０を省いてもよい。

色調変化シート材５０は、表面（上面）５０ａおよび裏面（下面）５０ｂが平坦で均一な厚さであり、収納ケース１１から露出した透明板１２の表面１２ａ（表示装置１０の表示部Ｒ）に対応する裏面１２ｂの略全面を覆うように張り渡されている。
色調変化シート材５０の表面５０ａ側には、表面５０ａの略全面に接触して覆うように弾性シート材２０（第２変形許容部材）が張り渡されている。
色調変化シート材５０の裏面５０ｂ側には、裏面５０ｂの略全面に接触して覆うように弾性シート材２１（第１変形許容部材）が張り渡されている。
各弾性シート材２０，２１は、平坦で均一な厚さであり、弾性変形可能で透光性を有する無色透明な材料によって形成されている。

弾性シート材２０において、色調変化シート材５０の表面５０ａと接触する面（裏面）の反対側の面（表面）は、透明板１２の裏面１２ｂの略全面に接触している。
弾性シート材２１において、色調変化シート材５０の裏面５０ｂと接触する面（表面）の反対側の面（裏面）は、黒色シート材４０の略全面に接触している。
つまり、各シート材４０，２１，５０，２０は、この順番で下側から積層され、積層された各シート材４０，２１，５０，２０は、押圧部材３０の押圧面３０ａと透明板１２の裏面１２ｂとの間に挟設されている。
尚、各シート材４０，２１，５０，２０はそれぞれ接着固定されておらず接触しているだけである。

各押圧部材３０の押圧面３０ａは、透明板１２を区画するように配置されている（図１参照）。
そして、色調変化シート材５０において、個々の押圧面３０ａに押圧される部分により、表示装置１０の画素（ピクセル）Ｐが構成されている。つまり、押圧部材３０は表示装置１０の画素Ｐ毎に設けられている。

［色調変化シート材５０の構成］
色調変化シート材５０は構造色による発色機構を利用する。
すなわち、色調変化シート材５０は、規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能（可逆的に変形可能）で無色透明の基材（充填材）とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔（色調変化シート材５０の厚さ方向の変形量）に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調を変化させることができる。

押圧部材３０は、色調変化シート材５０を透明板１２側へ押圧し、色調変化シート材５０を厚さ方向に変形させることにより基材を弾性変形させる。
基材の材料としては、例えば、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）、アクリル系モノマーをポリマー化したアクリル系エラストマーなどの有機系高分子材料がある。

このような材料で色調変化シート材５０の基材を形成すれば、色調変化シート材５０が押圧部材３０によって押圧されて変形しても、押圧されていない状態（非押圧状態）になれば、押圧された状態（押圧状態）になる前の形状に戻すことができる。
さらに、押圧状態と非押圧状態とを繰り返しても、色調変化シート材５０の非押圧状態（定常状態）の形状は変化し難い。

基材の中における粒子の規則的な配列としては、フォトニック結晶構造がある。フォトニック結晶構造では、可視域周辺の光の波長と同程度の周期で粒子が配列分布されている。
フォトニック結晶構造によれば、粒子配列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、その特定の波長の光（いわゆる構造色）を発することができる。
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ため、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により、構造色の色調も変化させることができる。

構造色は外光を利用して発色することができるため、外光として自然光を利用すれば、発光表示用の光源やバックライト装置が不要になり、表示装置１０の消費電力を低減させると共に、表示装置１０の構成の簡易化を図ることができる。さらに、自然光を利用すれば、屋外でも明るく発色するため視認性を向上できる。
尚、表示装置１０を夜間や暗所で使用するためには、発光表示用の光源やバックライト装置を使用してもよい。

フォトニック結晶構造の例としては、単分散微粒子（コロイド粒子）によるコロイド結晶構造、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、薄膜を積層した構造（薄膜積層構造）などがある。

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された構造である。
コロイド粒子の材料には、粒径が約１nm〜約１０００nmであり、可視光が透過可能で、略球形になる材料であれば、どのような材料を用いてもよく、例えば、二酸化珪素、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、二酸化チタン、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、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、珪素、ゲルマニウム、各種強誘電体（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）などを用いればよい。
また、コロイド粒子の材料には、ポリスチレン，ポリメタクリル酸メチル，二酸化珪素，二酸化チタンの内のいずれか２種以上の混合体や、これらの内の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。

尚、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、面心立方構造、体心立方構造、単純立方構造などにすればよく、特に面心立方構造（六方最密充填構造）が好ましい。

コロイド粒子の製造方法には、例えば、ＵＶ（紫外線）重合法、乳化重合法、懸濁重合法、二段階鋳型重合法、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、硝酸塩分解法などがある。

そして、コロイド粒子を基材に懸濁させた後に、各種方法（例えば、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。
基板引き上げ法では、コロイド粒子が懸濁した基材溶液を基板上に塗布して乾燥させた後に基板から引き剥がすことにより、色調変化シート材５０を作製できる。
基板引き上げ法によれば、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、色調変化シート材５０の作製が容易である。

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。
ブロック共重合体には、例えば、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がある。
尚、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。

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である。
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。
薄膜には、例えば、各種単体金属（金、銀、銅、アルミなど）や各種合金による金属薄膜や、各種誘電体（酸化チタン、シリカなど）の薄膜を用いればよい。

色調変化シート材５０は、押圧部材３０による押圧状態により、色調変化シート材５０の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必要がある。
例えば、色調変化シート材５０の厚さの範囲は、約０．００１mm〜約１０mm、好ましくは約０．０１mm〜約１．００mmにすればよい。

色調変化シート材５０を十分な厚さにすることにより、押圧状態で色調変化シート材５０が十分に変形し、粒子の配列に変化が生じ、表示装置１０の外部から色調変化シート材５０を視認した際の色調が変化する。
例えば、色調変化シート材５０にコロイド結晶構造を用いた場合には、色調変化シート材５０が変形すると、その変形量に応じてコロイド結晶構造が変化し、構造色が変化する。

尚、色調変化シート材５０の基材中に、規則的に配列される粒子の他に、染料や顔料、光散乱材などを含ませてもよい。
また、色調変化シート材５０と弾性シート材２０の間に色変換層を設けてもよい。

ちなみに、本出願人は、色調変化シート材５０として、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Ａ−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に、コロイド結晶として粒径が約２００nmの二酸化珪素を配列分布させ、基材の厚さを約０．５mmに形成したコロイド結晶シートを使用している。

［表示部Ｒにおける色表示］
初期状態では、押圧部材３０の押圧面３０ａが最も退縮した初期位置にあり、色調変化シート材５０が非押圧状態（定常状態）であるため、色調変化シート材５０を構成するコロイド粒子の配列は実質的に変化せず、色調変化シート材５０の構造色は非押圧状態の赤色になることから、表示部Ｒに赤色表示を行うことができる。

そして、押圧部材３０の押圧面３０ａを透明板１２側へ移動させ、押圧面３０ａと透明板１２の裏面１２ｂとの間で、積層された各シート材（黒色シート材４０，弾性シート材２１，色調変化シート材５０，弾性シート材２０）を挟み込んで押圧すると、色調変化シート材５０が厚さ方向に変形し、色調変化シート材５０は変形量に応じた構造色を発色する。

すなわち、色調変化シート材５０の厚さ方向の変形量が大きくなるほど、その構造色は、赤色→緑色→青色→無色透明という順番で変化する。
その結果、押圧部材３０の押圧面３０ａの移動量に応じて、表示部Ｒに赤色，緑色，青色の各色表示を行うことができる。

また、色調変化シート材５０の構造色が無色透明になると、色調変化シート材５０の下側（背後）に設けられている黒色シート材４０の黒色が、積層された各シート材２１，５０，２０を透過して表示装置１０の外部から視認されるため、表示部Ｒに黒色表示を行うことができる。

このように、表示装置１０では、各押圧部材３０の押圧面３０ａの移動量（押圧状態）を適宜変更することにより、画素Ｐを構成する色調変化シート５０の構造色を赤色，緑色，青色，無色透明のいずれかに変化させ、構造色が赤色，緑色，青色の場合には当該構造色を表示部Ｒに表示させ、構造色が無色透明の場合には黒色シート４０材の黒色を表示部Ｒに表示させることができる。
従って、表示装置１０によれば、各画素Ｐの色調を任意に設定することが可能であり、複数の画素Ｐから成る所望の画像を表示部Ｒにフルカラーで表示できる。

［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態の表示装置１０では、色調変化シート材５０において、個々の押圧部材３０の押圧面３０ａに押圧される部分により、表示装置１０の画素Ｐが構成されている。
そして、色調変化シート材５０において画素Ｐを構成する隣合う各部分５０α，５０β，５０γは連続して一体化されている。

ところで、従来の表示装置では、各弾性シート材２０，２１が設けられていなかった。
そのため、色調変化シート材５０の部分（画素）５０βだけを押圧部材３０の押圧面３０ａによって押圧して変形させようとしても、部分５０βの変形が隣り合う各部分５０α，５０γによって阻害されるため、部分５０βだけを自由に変形させることが難しく、部分５０βの良好な発色が得られないという問題があった。

そこで、従来の表示装置では、色調変化シート材５０の各部分（画素）５０α，５０β，５０γの間に空隙や溝を設け、その空隙や溝に各部分５０α，５０β，５０γの変形して膨らんだ箇所を逃がすことにより、各部分５０α，５０β，５０γを自由に変形させるようにしていた。
しかし、色調変化シート材５０の各部分５０α，５０β，５０γの間に空隙や溝を設けると、その空隙や溝の分だけ画素Ｐを密にすることができないという問題があった。

第１実施形態の表示装置１０では、各弾性シート材２０，２１により色調変化シート材５０を表面５０ａと裏面５０ｂの両方から挟んで略全面を接触させている。
そのため、色調変化シート材５０の各部分（画素）５０α，５０β，５０γの自由な変形が各弾性シート材２０，２１によって許容され、部分５０βだけを押圧部材３０の押圧面３０ａによって押圧して変形させる際にも、部分５０βの変形が隣り合う各部分５０α，５０γによって阻害されることがなく、部分５０βだけを自由に変形させることが可能になることから、部分５０βの良好な発色が得られる。

従って、第１実施形態によれば、各弾性シート材２０，２１を設けるだけの簡易な構成により、画素Ｐを密にすることが可能な表示装置１０を低コストに提供できる。
尚、各弾性シート材２０，２１の特性（例えば、厚さ、硬さ、表面の摩擦係数、弾性力など）については、前記作用・効果が確実に得られるように、色調変化シート材５０に応じて最適化する必要がある。

また、第１実施形態では、色調変化シート材５０の非押圧状態（定常状態）において、各シート材２１，５０，２０の略全面を接触させて積層している。
しかし、初期状態において、各シート材２１，５０，２０をそれぞれ離間させて配置してもよく、その場合でも、押圧部材３０と透明板１２の間で各シート材２１，５０，２０が押圧されれば、各シート材２１，５０，２０の略全面が接触して積層状態になるため、前記作用・効果が得られる。

＜第２実施形態＞
図３は、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第２実施形態の表示装置１００の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。
表示装置１００は、収納ケース１１、透明板１２、弾性シート材２０，２１、押圧部材１０１、黒色シート材４０、色調変化シート材５０などから構成されている。

第２実施形態の表示装置１００において、第１実施形態の表示装置１０（図２参照）と異なるのは、押圧部材１０１が１個だけ設けられ、積層された各シート材（黒色シート材４０，弾性シート材２１，色調変化シート材５０，弾性シート材２０）の略全面を、押圧部材１０１の平坦な押圧面１０１ａが押圧する点だけである。

つまり、第２実施形態における押圧部材１０１の押圧面１０１ａは、第１実施形態における各押圧部材３０の押圧面３０ａが連続して一体化されたのと同じ構成になっている。
そのため、第２実施形態では、第１実施形態のような画素Ｐが設けられておらず、表示部Ｒの全面が単色を表示する。

第２実施形態の表示装置１００でも、第１実施形態の表示装置１０と同じく、各弾性シート材２０，２１により色調変化シート材５０を表面５０ａと裏面５０ｂの両方から挟んで略全面を接触させている。
そのため、色調変化シート材５０の略全面の自由な変形が各弾性シート材２０，２１によって許容され、色調変化シート材５０の面積が比較的大きい場合でも、色調変化シート材５０の略全面を十分に変形させることが容易であることから、構造色の制御を良好に行うことができる。

そして、第２実施形態では、色調変化シート材５０の略全面を十分に変形させるのに必要な押圧力を小さくすることが可能であるため、押圧部材１０１の製造コストを低減できることに加え、押圧部材１０１の駆動エネルギーを削減することができる。

従って、第２実施形態によれば、各弾性シート材２０，２１を設けるだけの簡易な構成により、色調変化シート材５０の略全面を変形させて良好な構造色を得るのに小さな押圧力で済む表示装置１００を低コストに提供できる。

＜第３実施形態＞
図４は、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第３実施形態の表示装置１１０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。
表示装置１１０は、収納ケース１１、透明板１２、弾性シート材２１、押圧部材１０１、黒色シート材４０、色調変化シート材５０などから構成されている。

第３実施形態の表示装置１１０において、第１実施形態の表示装置１０（図２参照）と異なるのは、弾性シート材２０が省かれている点だけである。
そのため、第３実施形態によれば、弾性シート材２０の機能が得られないことから、第１実施形態に比べれば劣るものの、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第４実施形態＞
図５は、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第４実施形態の表示装置１２０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。
表示装置１２０は、収納ケース１１、透明板１２、弾性シート材２０、押圧部材１０１、黒色シート材４０、色調変化シート材５０などから構成されている。

第４実施形態の表示装置１２０において、第１実施形態の表示装置１０（図２参照）と異なるのは、弾性シート２１が省かれている点だけである。
そのため、第４実施形態によれば、弾性シート２１の機能が得られないことから、第１実施形態に比べれば劣るものの、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第５実施形態＞
図６は、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第５実施形態の表示装置１３０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。
表示装置１３０は、収納ケース１１、透明板１２、弾性シート材２０，２１、押圧部材１０１、色調変化シート材５０などから構成されている。

第５実施形態の表示装置１３０において、第１実施形態の表示装置１０（図２参照）と異なるのは、黒色シート材４０が省かれ、弾性シート材２１が黒色に着色されている点だけである。
そのため、第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

加えて、第５実施形態によれば、第１実施形態の黒色シート材４０を用いないため、部品点数を減らして更なる低コスト化を図ることができる。
尚、弾性シート材２１を黒色に着色するには、例えば、弾性シート材２１の形成材料に黒色の染料や顔料を含ませればよい。

＜第６実施形態＞
図７は、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第６実施形態の表示装置１４０の要部縦断面構造を説明するための概略断面図である。
表示装置１４０は、収納ケース１１、透明板１２、弾性シート材２０，２１、押圧部材１０１、色調変化シート材５０などから構成されている。

第６実施形態の表示装置１４０において、第５実施形態の表示装置１３０（図６参照）と異なるのは、弾性シート材２１が画素Ｐ毎に分割され、分割された個々の弾性シート材２１の間に空隙Ｓが設けられている点だけである。

そのため、第６実施形態では、画素Ｐ毎に設けられた弾性シート材２１の空隙Ｓにより、色調変化シート材５０の各部分（画素）５０α，５０β，５０γの変形が空隙Ｓにおいても許容されることから、第１実施形態の前記作用・効果と相まって、画素Ｐの発色を更に向上できる。

＜別の実施形態＞
［１］第６実施形態の表示装置１４０（図７参照）では、弾性シート材２１を画素Ｐ毎に分割して空隙Ｓを設けている。
しかし、弾性シート材２０を画素Ｐ毎に分割して空隙Ｓを設けるようにしてもよく、その場合でも第６実施形態と同様の作用・効果が得られる。

［２］第１実施形態の表示装置１０（図２参照）における各弾性シート材２０，２１は、色調変化シート５０の自由な変形を許容することが可能な変形許容部材（例えば、各種ワックス材、各種オイル材など）であれば、どのような部材に置き換えてもよく、その場合でも第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
尚、弾性シート材２０に相当する変形許容部材は、透光性を有する必要がある。

［３］本発明は、前記各実施形態を適宜に組み合わせて実施してもよく、その場合には、組み合わせた実施形態の作用・効果を合わせもたせたり、組み合わせた実施形態の相乗効果を得ることができる。

また、本発明は、前記各局面および前記各実施形態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論文、公開特許公報、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。

１０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０…表示装置
１１…収納ケース
１２…透明板
１２ａ…透明板１２の表面
１２ｂ…透明板１２の裏面
２０…弾性シート材（第２変形許容部材）
２１…弾性シート材（第１変形許容部材）
３０，１０１…押圧部材
３０ａ，１０１ａ…押圧面
４０…黒色シート材
５０…色調変化シート材
５０ａ…色調変化シート材５０の表面
５０ｂ…色調変化シート材５０の裏面
５０α〜５０γ…色調変化シート材５０における個々の画素Ｐを構成する部分
Ｐ…画素
Ｓ…弾性シート材２１の空隙

Claims (7)

1. 規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能な基材とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調が変化する色調変化シート材と、
   表示側に設けられた透明板と、
   前記色調変化シート材を前記透明板側へ押圧し、前記色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより前記基材を弾性変形させる押圧部材と、
   前記色調変化シート材と前記押圧部材の間に設けられた第１変形許容部材と、
   前記透明板と前記色調変化シート材の間に設けられた透光性を有する第２変形許容部材と
   を備えた表示装置であって、
   前記第１変形許容部材および第２変形許容部材は、前記押圧部材によって前記色調変化シート材が押圧されたとき、前記色調変化シート材の自由な変形を許容することを特徴とする表示装置。
2. 規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能な基材とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調が変化する色調変化シート材と、
   表示側に設けられた透明板と、
   前記色調変化シート材を前記透明板側へ押圧し、前記色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより前記基材を弾性変形させる押圧部材と、
   前記色調変化シート材と前記押圧部材の間に設けられた第１変形許容部材と
   を備えた表示装置であって、
   前記第１変形許容部材は、前記押圧部材によって前記色調変化シート材が押圧されたとき、前記色調変化シート材の自由な変形を許容することを特徴とする表示装置。
3. 規則的な間隔で配列された粒子と、その粒子の間に介在して弾性変形可能な基材とを有し、基材を弾性変形させて粒子の間隔を変更し、粒子の間隔に応じた特定の波長の可視光を反射することにより、色調が変化する色調変化シート材と、
   表示側に設けられた透明板と、
   前記色調変化シート材を前記透明板側へ押圧し、前記色調変化シート材を厚さ方向に変形させることにより前記基材を弾性変形させる押圧部材と、
   前記透明板と前記色調変化シート材の間に設けられた透光性を有する第２変形許容部材と
   を備えた表示装置であって、
   前記第２変形許容部材は、前記押圧部材によって前記色調変化シート材が押圧されたとき、前記色調変化シート材の自由な変形を許容することを特徴とする表示装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
   前記第１変形許容部材は黒色であることを特徴とする表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記押圧部材は画素毎に設けられており、
   個々の押圧部材に押圧される前記色調変化シート材の部分により前記画素が構成されていることを特徴とする表示装置。
6. 請求項５に記載の表示装置において、
   前記変形許容部材は前記画素毎に分割され、分割された個々の前記変形許容部材の間に空隙が設けられていることを特徴とする表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記変形許容部材は弾性体であることを特徴とする表示装置。
   
   

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