具有显示功能的凸起图案形成装置的制作方法

专利名称：具有显示功能的凸起图案形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有显示功能的凸起图案形成装置，其不仅能够形成例如盲文 (Braille)字符等凸起图案，而且能够显示出点图案。
背景技术：
作为无障碍或通用设计的延续，近年来，往往随附提供Braille字符或类似用途 的字符，因此对于有视觉损伤的人而言在其日常生活中有很大帮助。Braille字符每个都由 按照预定规则布置在将由人类手指或其它部分接触的物体表面上的凸点构成，由此每一个 字符分配有含义或者表示数字。另外，与Braille字符用途类似的其它字符不是被直接赋 予含义或表示数字，而是用于包括物体识别、信息传送等各种用途。例如，在日本银行票据 和设在道路上用于引导行人的带花纹的铺地块料上可以发现这种用途的字符。随着个人数字助理(PDA)近年来的广泛使用，期望这种PDA设有各种类型的附加 功能。作为一个示例，PDA可以设有作动器，该作动器能够通过电控制允许PDA非常轻微 的移动。这种作动器通常可以是压电型的，但也可以为静电吸附型、超声波型、形状记忆合 金型或者聚合物伸缩型。尤其在聚合物伸缩型的作动器中，采用离子导电聚合物的聚合物 作动器和采用聚合物水凝胶或聚合物有机凝胶的聚合物作动器重量轻，能够引起大的位移 量。由于这些原因，上述聚合物作动器受到积极的研究。这样的示例包括专利文献1和2(日 本待审专利申请 No. 2007-143300 和 No. 2009-046649)。例如，在专利文献1中，所述采用离子导电聚合物的聚合物作动器配置为包括由 离子导电聚合物制成的膜(由离子交换树脂制成的膜)和一对电极。所述离子导电聚合物 膜浸渍有阳离子物质，所述电极形成在该膜的表面上。通过在这对电极间施加电压，离子 导电聚合物膜开始膨胀或收缩，于是形状弯曲或变形。例如，在专利文献2中，所述采用聚 合物水凝胶或聚合物有机凝胶的聚合物作动器配置为包括三维(3D)交联聚合物和一对电 极。所述三维交联聚合物浸渍有电解质溶液，所述电极形成在该聚合物的表面上。通过在 这些电极之间施加电压，该3D交联聚合物进行氧化_还原反应，于是形状弯曲或变形。这 些聚合物作动器重量更轻并且尺寸更小，因此可以应用于PDA。在本领域中，已经试图在形成凸起图案的同时进行视频显示。这样的示例包括 非专利文献 1 (Yoichiro KAffAGUCHI, "Technology whichCreates the Advanced Space of New Traditional Arts using Super HighResolution Images and Interactive Biological Objects，，，[online], 2007年9 月，Independent Administrative Institution Japan Science and TechnologyAgency [2009 年 7 月 1 日检索到]，互联网址(URL :http // www. jst. go. jp/kisoken/crest/report/heiseil8/html/mokuhyou/mokuhyoull. html))。为了这样进行视频显示，操作设在屏幕背面的多个气缸以在屏幕上显示出凸起图案，以及 分开地将事先提供的任何视频投影到屏幕上。对于有关Braille字符和类似用途的其它字符(下面被称为类Braille信息)的 信息，它们的信息细节通常保持相同。在这方面，如果Braille显示器可用于在任意时间不 同地显示出这种类Braille信息，则用户会觉得非常有用并且方便。为了实现这种显示器， 或许可采用上述作动器。但是，如果如同在PDA的显示装置中一样使用上面专利文献1和 2中所述的聚合物作动器，则由此确实会形成凸起图案，但用户不能确定无疑地在视觉上觉 察到所得到的凸起图案。因此，这种显示器的用户局限于视觉受损的人，不习惯用手指或其 他部位接触凸起图案以识别出字符和符号的健全人士不便于使用该显示器。另一方面，在上面非专利文献1中所述的技术既能够形成凸起图案，又能够进行 视频显示。因此，通过采用其内容与凸起图案同步的任何点图案视频作为投影视频，该凸起 图案似乎可能和与之同步的点图案同时投影。但是，该技术的缺点在于系统的尺寸，因为要 使用大型气缸来产生出投影图案，另外需要用于视频投影的装置。因此，考虑到PDA尺寸要 小并且重量要轻的要求，难以将这项技术应用于PDA。

发明内容
本发明是考虑到上述缺点而提出的，因此期望提供一种具有显示功能的凸起图案 形成装置，它能够在形成凸起图案的同时显示出与之同步的点图案。根据本发明实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置设有弹性片和作动器。所 述弹性片是透明的，具有带有有色液体的内层。所述作动器包括多个沿着弹性片的一个表 面设置的作动器元件，各作动器元件响应于电压的施加改变其自身的形状，由此使得弹性 片的表面能够突起。通过选择性驱动多个作动器元件，凸起图案形成于弹性片上，与该凸起 图案对应的点图案显示在弹性片上。通过根据本发明实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置，在操作任意作动器 元件以改变其自身形状从而沿着弹性片的表面方向突起时，弹性片在作动器元件附近的部 分被向上推压，于是形成凸起。同时，在弹性片的受推压部分中，由于在其中的有色液体受 到压力，所以该液体运动离开。在这样除去了可视障碍之后，形状改变的作动器元件的凸起 顶端通过弹性片部分可见。该凸起顶端的颜色优选与中间层中的液体的颜色不同。作为示 例，凸起顶端可以为黑色，液体可以为白色。在该情况下，在作动器元件推动弹性片时，黑色 的凸起顶端可以从没有白色液体的部分看到。这样，在白色背景上显示出黑点。在该情况 下，在弹性片中的有色液体层优选由隔壁分隔成多个区域，以防止可能出现的液体不均勻 分布。作为可选的结构，通过用于控制多个作动器元件以进行选择性驱动的驱动控制 部，可以改变用于驱动的作动器元件的数目。这样，可以改变凸起图案的凸起密度和点图案 的点密度。作动器元件可能设有舌状作动构件和形成在作动构件的两个表面的每一个上的 驱动电极。通过从由离子导电聚合物膜制成的片材中切出字母U形来形成该作动构件。通 过施加在形成于作动构件两个表面上的驱动电极上的电压，使得该作动构件在形状上朝着 与驱动电极表面垂直的方向弯曲，由于形状改变而导致的顶端部分向上推压弹性片。对于
4离子导电聚合物膜的材料而言，适合采用阳离子交换树脂。各驱动电极可以由碳粉末和离 子导电树脂制成。作动器元件也可以由三维交联聚合物形成。作动器元件的其它具体示例如下。例如，作动器元件也可以形成为其凸起顶端为 球形。作动器也可以形成为包括凸起顶端的颜色不同的多个作动器元件。在根据本发明一个实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置中，多个作动器元 件沿着包括具有有色液体的内层的弹性片的表面设置。通过这种结构，可以在形成凸起图 案的同时显示出与之同步的点图案，所得到的装置尺寸小且重量轻。从下面的说明中将更加全面地了解本发明的其它和进一步的目的、特征和优点。


图1为显示出本发明第一实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置的示例性 结构的方框图；图2为图1的具有显示功能的凸起图案形成装置的立体图，显示出一种示例性结 构；图3A和图3B分别为图2的弹性片的俯视图和横剖面图，显示出一种示例性结构；图4为图2的作动器的分解立体图，显示出一种示例性结构；图5为图2的具有显示功能的凸起图案形成部分的横剖面图，显示出在沿着箭头
V-V方向看时的示意性横剖面结构；图6为图2的具有显示功能的凸起图案形成部分的横剖面图，显示出在沿着箭头
VI-VI方向看时的示意性横剖面结构；图7A至图7C为图5的聚合物作动器元件的示意图，显示出其工作原理，具体地， 图7A显示出在没有施加驱动信号时的状态，图7B显示出在施加驱动信号时离子正在运动 的状态，图7C显示出在离子由于施加驱动信号而运动之后的状态；图8A和图8B为图5的具有显示功能的凸起图案形成部分的一个显示元件的横剖 面图，显示出其示例性变化的操作，具体地，图8A显示出在没有施加驱动信号时的状态，图 8B显示出施加有驱动信号时的状态；图9为图1的驱动控制部的操作的流程图；图IOA和图IOB均显示出图1的具有显示功能的凸起图案形成装置的显示示例， 具体地，图IOA示意性地显示出在高分辨率显示模式中的显示，图IOB示意性地显示出在低 分辨率显示模式中的显示；图IlA至图IlC为显示第一实施例的一个变化例的图，具体地，图IlA为其中一个 聚合物作动器元件的俯视图，图IlB为显示元件处于没有施加驱动信号的状态下的横剖面 图，图IlC为显示元件处于施加有驱动信号的状态下的横剖面图；图12A至图12C为显示出第一实施例的另一个变化例的图，具体地，图12A为与其 中一个显示元件相关的聚合物作动器元件的俯视图，图12B为显示元件处于没有施加驱动 信号的状态下的横剖面图，图12C为显示元件处于施加有驱动信号的状态下的横剖面图；图13为第一实施例的又一个变化例中的凸起图案形成部分的俯视图，显示出一 种示例性结构；
图14A和图14B为本发明第二实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置的主要 部分(具有显示功能的凸起图案形成部分)的横剖面图，具体地，图14A显示出其没有施加 驱动信号的状态，图14B显示出其施加有驱动信号的状态；并且图15A和图15B为本发明第三实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置的主要 部分(具有显示功能的凸起图案形成部分)的横剖面图，具体地，图15A显示出其没有施加 驱动信号的状态，图15B显示出其施加有驱动信号的状态。
具体实施例方式下面参照附图对本发明的各实施例进行详细说明。该说明按照以下顺序进行1.第一实施例2.第二实施例3.第三实施例4.变化例1.第一实施例示例件结构示例件整体结构图1显示出本发明第一实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置的整体结构。 具有显示功能的凸起图案形成装置1构成为包括具有显示功能的凸起图案形成部分3、驱 动控制部11、行选择部12和列选择部13。驱动控制部11由模式输入部21、存储器22和模式控制部23构成。模式输入部 21为用于从外部选择两个显示模式的输入界面。这两个显示模式为与具有显示功能的凸起 图案形成部分3中凸起图案形成和点图案显示相关的模式。这两个显示模式包括高分辨率 显示模式和低分辨率显示模式。在高分辨率显示模式中，形成并且显示出需要高分辨率的 信息，例如字符和图片，在低分辨率显示模式中，形成并且显示出不需要那么高分辨率的信 息，例如Braille字符和图形。存储器22用来存储用于在具有显示功能的凸起图案形成部 分3上形成和显示图案的帧数据。模式控制部23负责通过根据模式输入部21所提供的信 号对存储在存储器22中的数据进行处理来控制行选择部12和列选择部13。行选择部12是这样的电路，用来根据来自模式控制部23的控制信号选择在具有 显示功能的凸起图案形成部分3中进行行选择用(将在后面说明)的多个供电配线中的任 一个，施加驱动信号以按照时分方式顺序扫描。列选择部13是这样的电路，也用来根据来 自模式控制部23的控制信号施加驱动信号，即选择用于在具有显示功能的凸起图案形成 部分3中进行列选择用(将在后面说明)的多个供电配线中的任一个，施加驱动信号。具有显示功能的凸起图案形成部分3由弹性片31和作动器33构成。作动器33 根据来自行选择部12和列选择部13中的每一个的驱动信号形成凸起图案。弹性片31能 够根据作动器33所形成的凸起图案显示出点图案。具有显示功能的凸起图案形成部分3的示例性结构图2为具有显示功能的凸起图案形成部分3的立体图，显示出其示例性结构。该 具有显示功能的凸起图案形成部分3由弹性片(即弹性体片材)31和其中多个聚合物作动 器元件32按矩阵形式布置的作动器33构成。弹性片31的表面用作具有显示功能的凸起图案形成部分3的凸起图案形成表面，并且还用作其点图案显示表面。弹性片31与作动器 33相连，相互重叠，它们之间的连接可以是完全的或部分的。图3A为弹性片31的平面图，图3B显示出在沿着箭头III-III的方向看时图3A 的弹性片31的横剖面结构。弹性片31由硅橡胶制成，为透明的并且非常有弹性。这种弹 性片31设有中间层以及用来将中间层分隔成多个区域的多个分隔壁41。中间层的由分隔 壁41这样分隔出的多个分隔区域每个都填充有白色液体42。这里，白色液体42优选具有 不挥发性、油基、低透明性等附加特性，例如为氧化钛散布在硅油中的液体。为了制造这种弹性片31，例如，将这种白色液体填充在两个热塑性硅橡胶片之间， 然后对所得到的结构与用作分隔壁的部分一起在附近进行加热。或者，也可以采用事先形 成有分隔壁41的硅橡胶片。图4为作动器33的分解立体图，显示出其结构。作动器33构成为包括离子导电聚 合物膜51、驱动电极52和53以及供电配线55和56。离子导电聚合物膜51响应于在其两 个表面上施加驱动信号、根据在它们之间的电位差(将在后面说明)变形(即形状弯曲)。 离子导电聚合物膜51例如可以由Nafi0nTM(NRE-212)制成。驱动电极52呈矩阵形式布置 在离子导电聚合物膜51的上表面侧，类似地，驱动电极53呈矩阵形式布置在离子导电聚合 物膜51的下表面侧。这些驱动电极52和53构成平行板，之间夹有离子导电聚合物膜51。 这些驱动电极52和53均用作在离子导电聚合物膜51的两个表面上向其施加驱动信号的 电极。这些电极均由碳粉末和离子导电树脂制成，颜色均为黑色。供电配线55与驱动电极 52的矩阵的各列有一一对应的关系，各配线通过驱动信号的施加向相应列的驱动电极52 供应电流。同样，供电配线56与驱动电极53的矩阵的各行有一一对应的关系，各配线通过 驱动信号的施加而向相应行的驱动电极53供应电流。或者，在驱动电极52和53的各表面 上，可以形成有金属层，以与相应的供电配线55或56连接。如果是这种结构，则例如驱动 电极52均优选为黑色。 离子导电聚合物膜51形成有沟槽54，使得由驱动电极52和53夹着的各个部分由 此在三面受到包围，由此切割出被包围部分。这是为了增大离子导电聚合物膜51的由驱动 电极52和53夹着并且被沟槽54包围的部分(即舌状作动构件57)的曲率。离子导电聚合物膜51例如由具有碳氢化合物骨架的碳氟化合物树脂或离子交换 树脂制成。离子交换树脂可以为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂以及阳离子-阴离子交 换树脂中的任一种，但是认为阳离子交换树脂是合适的。阳离子交换树脂例如为聚乙烯、聚 苯乙烯、碳氟化合物树脂或引入有磺酸、羧基等功能团的其它树脂。其中，尤其优选的是通 过向碳氟化合物树脂引入磺酸、羧基等功能团而形成的阳离子交换树脂。在该示例中，离子导电聚合物膜51至少浸渍有阳离子物质，该阳离子物质优选为 水和金属离子的液体、水和有机离子的液体以及离子液体中的任一种。金属离子例如为钠 离子、钾离子、锂离子和镁离子。有机离子例如为烷基铵离子。这种离子以水合形式存在于 离子导电聚合物膜51中。在离子导电聚合物膜51为含水的例如包括水和金属离子的液体 或者水和有机离子的液体时，作动器33优选是密封的，以便不会使来自内部的水蒸发。离子液体为只是由非易燃性并且非挥发性离子制成的溶剂，也被称为室温熔融 盐，例如为咪唑环状化合物、吡啶环状化合物或脂肪族化合物。在离子导电聚合物膜51浸 渍有离子液体时，不必考虑蒸发，因此作动器33可以用在高温条件下或者用在真空中。
驱动电极52和53均由碳粉末和离子导电树脂制成，在这里，离子导电树脂用于粘 结碳粉末。碳粉末为具有导电性的精细研磨的碳黑粉末，其较大的比表面导致所得到的驱 动电极52和53与离子导电聚合物膜51接触的表面积更大，从而所得到的变形量较大。这 种碳粉末优选为KetjenBlack 。该离子导电树脂可以由与离子导电聚合物膜51的材料相 同的材料制成。这种作动器33例如按照以下步骤制成。首先，将碳粉末(例如KetjenBlack )与 离子导电树脂(例如Nafiion )以1 1的比例混合。然后用例如乙醇等溶剂将所得到的 混合物稀释成其固体含量例如为5%。然后，采用分散剂将经稀释的产物分散，由此获得用 于驱动电极52和53的涂覆材料。然后，采用喷射涂覆装置等将该涂覆材料以矩阵形式离 散地涂覆在事先制备出的离子导电聚合物膜51 (例如Nafi0nTM(NRE-212))的两个表面上， 从而在其上形成膜。然后将所得到的膜浸渍离子液体，之后在其上形成沟槽54。最后，形成 供电配线55和56。图5为图2的具有显示功能的凸起图案形成部分3的横剖面图，显示出在沿着箭 头V-V的方向看时其示意性横剖面结构，图6为图2的具有显示功能的凸起图案形成部分3 的另一个横剖面图，显示出在沿着箭头VI-VI的方向看时其示意性横剖面结构。作动构件 57连同驱动电极52和53 —起为各聚合物作动器元件32的构成部件。聚合物作动器元件32均设置成不与弹性片31的任一个分隔壁41重叠。这是因 为，如后文所述，为了显示点，各聚合物作动器元件32在其上都需要填充有白色液体42的 中间层。并且，在该结构中，弹性片31与作动器33相连，彼此重叠。通过这种连接，如将在 后面描述的一样，当设置在作动器33的表面上的任一个聚合物作动器元件32形状弯曲时， 该形状变化将直接传递给弹性片31。操作和效果整体基本操作首先说明该实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置1的整体操作。模式输入部21接收来自外部的显示模式选择信号。模式控制部23读取存储在存 储器22中的帧数据，根据来自模式输入部21的信号处理该数据。更具体地说，在高分辨率 显示模式中，模式控制部23采用存储在存储器22中的帧数据自身来产生出用于控制行选 择部12和列选择部13的信号。另一方面，在低分辨率显示模式中，模式控制部23选择存 储在存储器22中的帧数据的一部分，采用所选的数据产生出用于控制行选择部12和列选 择部13的信号。行选择部12采用来自模式控制部23的控制信号作为基础来选择具有显 示功能的凸起图案形成部分3的多个供电配线56中的任一个，施加驱动信号以按照时分方 式顺序扫描。列选择部13也采用来自模式控制部23的控制信号作为基础来选择具有显示 功能的凸起图案形成部分3的多个供电配线55的任一个以施加驱动信号，然后施加驱动信 号。根据由行选择部12和列选择部13这样提供的驱动信号，具有显示功能的凸起图案形 成部分3形成凸起图案的同时显示出与凸起图案同步的点图案。聚合物作动器元件32的示例性操作下面说明聚合物作动器元件32的工作原理。图7A至图7C都显示出聚合物作动器元件32的操作，具体地，图7A显示出没有施加驱动信号的状态，图7B显示出在施加驱动信号时离子正在运动的状态，图7C显示出在离 子由于施加驱动信号而运动之后的状态。在该示例中，设定离子导电聚合物膜51浸渍有钠 离子作为阳离子物质，在此情况下进行说明。在没有向驱动电极52和53施加驱动信号的状态下，如图7A所示，在其表面之间 没有电位差，因此钠离子61均勻地离开离子导电聚合物膜51的作动构件57内部。另一方面，在向驱动电极52和53施加驱动信号的情况下，如图7B所示，由于在其 表面之间的电位差，作动构件57内的钠离子61因处于低电位的任一个驱动电极的引力而 开始朝着该电极运动。在图7B的示例中，施加驱动信号，使得驱动电极53的电压降低为低 于驱动电极52的电压，因此钠离子61由于驱动电极53的引力而朝着驱动电极53运动。由 于钠离子的这种运动，如图7C所示，钠离子的浓度在作动构件57内的驱动电极53附近的 区域中增大，由此该区域的容量增大。另一方面，在驱动电极52附近的区域中，钠离子的浓 度降低，由此降低了该区域的容量。在作动构件57中，由于这种容量增大和降低，在驱动电 极52和53附近的这些区域之间形成容量差，从而作动构件57在驱动电极52的方向上形 状弯曲。‘捕础走己醜舰· 3白憾丨卜隨乍下面说明具有显示功能的凸起图案形成部分3的操作和效果。首先说明具有显示 功能的凸起图案形成部分3的一个显示元件的操作和效果。这里，显示元件表示构成要显 示在具有显示功能的凸起图案形成部分3上的凸起图案和点图案的最小元件，对应于例如 液晶显示器等显示装置中的像素。图8Α和图8Β为具有显示功能的凸起图案形成部分3的一个显示元件的横剖面 图，显示出其横剖面结构，具体地，图8Α显示出没有施加驱动信号的状态，图8Β显示出施加 有驱动信号的状态。在没有向驱动电极52和53施加驱动信号的状态下，如图8Α所示，因为在其表面 之间没有电位差，所以聚合物作动器元件32不变形，保持平坦。在该状态下，弹性片31的 表面也保持平坦。因为弹性片31没有受到来自聚合物作动器元件32的力，所以其中间层均勻地承 载着所填充的白色液体42。在这种状态下，在从弹性片31的上表面侧看时，可以通过弹性 片31的上表面看到均勻地填充在弹性片31的中间层中的白色液体42。也就是说，该片保 持白色。另一方面，在向驱动电极52和53施加驱动信号的状态下，如图8Β所示，与显示元 件相关的聚合物作动器元件32根据驱动信号之间的电位差变形，即形状弯曲。驱动电极52 的电位比驱动电极53的电位高，因此聚合物作动器元件32变形为沿着电位高的驱动电极 52的方向弯曲。如图4所示，在作动构件57中，沟槽54使得聚合物作动器元件32在三面 与离子导电聚合物膜51分隔开。通过这种结构，作动构件57的形状大大弯曲并且凸起，而 没有与离子导电聚合物膜51分开的剩余一侧的部分被支撑，因此弹性片31能够被向上推。 这样，该显示元件形成有凸起。在向上推压弹性片31时，聚合物作动器32向中间层施加压力，因此中间层中的白 色液体42运动离开受压部分。因此，通过从弹性片31的上侧看，可以在没有白色液体42的 那部分下面看到形状弯曲的聚合物作动器元件32的凸起顶端。因为聚合物作动器元件32
9上(即在上侧表面上)形成有黑色驱动电极52，所以可以从外面看到该驱动电极52。这意 味着在显示元件上显示出黑点。这样，在没有向驱动电极52和53施加驱动信号的状态下，具有显示功能的凸起图 案形成部分3的显示元件保持平坦且保持白色。另一方面，在向驱动电极52和53施加驱 动信号的状态下，形成凸起，并且与之同步地显示出黑点。从这个示例性操作中可以看出，对于点显示而言，各聚合物作动器元件32其上均 需要填充有白色液体42的中间层，因此需要聚合物作动器元件32在布局上不与任一个分 隔壁41重叠。这些分隔壁41例如在所用的弹性片31尺寸较大时尤为需要。也就是说，例 如在大尺寸弹性片倾斜时，白色液体42在中间层内部运动，由此造成显示表面(即弹性片 31)上的颜色浓度不一致。另一方面，通过形成分隔壁41，显示表面由此被分隔成多个小区 域，从而可以令人满意地降低这种颜色浓度的不一致性。这样，说明了具有显示功能的凸起图案形成部分3的一个显示元件的功能。当 多个显示元件在具有显示功能的凸起图案形成部分3中各自如上所述地起作用时，例如 Braille字符、字符和图像等任意二维信息以凸起图案的形式和与之同步的点图案一起显 示出。下面详细说明这种操作。行选择部12根据来自模式控制部23的控制信号选择出在具有显示功能的凸起图 案形成部分3中行选择用的多个供电配线56中的任一个，施加驱动信号。通过这种操作， 该驱动信号被施加在所选行中的所有聚合物作动器元件的驱动电极53上。并且，列选择部13根据来自模式控制部23的控制信号选择出在具有显示功能的 凸起图案形成部分3中列选择用的多个供电配线55中的任一个以施加驱动信号，施加驱动 信号。选择用于施加驱动信号的供电配线55的数目并非必须为1，可以为多个或零。通过 这种操作，驱动信号被施加在所选列中的所有聚合物作动器元件的驱动电极52上。通过向驱动电极52和53施加驱动信号，聚合物作动器元件32由于电极之间的电 位差而形状变弯曲，由此使得其显示元件进行显示。也就是说，在由行选择部12所选的行 (即水平显示元件行)中的任意显示元件中，属于由列选择部13所选的列的显示元件进行 显示。该具有显示功能的凸起图案形成部分3按照水平显示元件行在其上整体进行线序扫 描，由此在其上显示出关于一帧的信息。在该示例中以所谓的无源矩阵模式驱动作动器33。与之相反的模式为所谓的有源 矩阵模式。在有源矩阵模式中，每个显示元件需要晶体管，还需要用于驱动晶体管的电路。 另一方面，该无源矩阵模式不需要这些部件，从而所得到的系统结构极大简化。这里，在具有显示功能的凸起图案形成部分3中，作动器33用作形成凸起图案的 装置，弹性片31用作根据凸起图案显示出点图案的装置。这意味着操作作动器33能够形 成凸起图案，同时显示出与凸起图案同步的点图案。也就是说，因为用于形成凸起图案的装 置也负责显示点图案，所以凸起图案的形成可以与点图案的显示同步进行。驱动控制部11的示例性操作接下来将对驱动控制部11的操作和效果进行详细说明。驱动控制部11主要负责 根据高分辨率显示和低分辨率显示两种显示模式处理用于在具有显示功能的凸起图案形 成部分3上显示的数据。在高分辨率显示模式中，形成并且显示出需要高分辨率的信息，例 如字符和图片，在低分辨率显示模式中，形成并且显示出不需要那么高分辨率的信息，例如
10Braille字符和图形。图9为驱动控制部11的操作流程图。在步骤SlOl中，通过模式输入部21从外部提供有关两种显示模式选择的信息。或 者，该信息也可以由用户或从任意其它装置提供。然后，在步骤S103中，模式控制部23根据在SlOl步骤中输入的显示模式选择条 件分支。在高分辨率显示模式中，在步骤S105中，模式控制部23从存储器22中读取数据， 然后，在步骤S109中，根据该数据控制行选择部12和列选择部13。在该情况下，最终显示 在具有显示功能的凸起图案形成部分3上的信息与存储在存储器22中的数据具有一一对 应的关系。也就是说，整体上控制分别与具有显示功能的凸起图案形成部分3的显示元件 相关的聚合物作动器元件，以对应于存储在存储器22中的数据变形。另一方面，在低分辨率显示模式中，在步骤S115的从存储器22中读取数据之后， 在步骤S117中，模式控制部23通过选择处理数据。或者，对于这种数据处理而言，在读取 的帧数据中，留下有关均勻间隔开的显示元件的数据，而删除其余数据。之后，在步骤S109 中，根据经处理的数据控制行选择部12和列选择部13。在该情况下，最终显示在具有显示 功能的凸起图案形成部分3上的信息不再与存储在存储器22中的数据具有一一对应的关 系。也就是说，不控制与数据已删除的显示元件相关的聚合物作动器元件变形，而只控制有 限数量的聚合物作动器元件变形。这样，在低分辨率显示模式中，凸起图案的凸起密度降 低，点图案的点密度降低。图IOA和图IOB各自显示出在具有显示功能的凸起图案形成装置1中的显示示 例，具体地，图IOA显示出高分辨率显示模式中的显示示例，图IOB显示出低分辨率显示模 式中的显示示例。高分辨率显示模式适用于需要高分辨率的显示，例如字符和图片，由此认 为每个显示元件都可以操作。但是对于用手指来察觉以高分辨率显示模式显示为凸起图案 的信息的用户而言，由于感觉分辨率方面的限制，他或她因此不能完全理解该图案。在这种 情况下可采用低分辨率显示模式，该模式例如适用于显示Braille字符和图形。题在如上所述的实施例中，作动器33设置成与弹性片31重叠以与之接触。这种布 置能够方便地形成凸起图案，同时显示出与之同步的点图案，而且实现了尺寸和重量减小。 而且，因为作动器33由聚合物作动器元件构成，所以所得到的装置的尺寸和重量都减小很
^^ ο下面说明该实施例的变化例。以下，与该实施例中相同的部件设有相同的附图标 记，适当地将不再重复说明。变化例1-1在上面的实施例中，如图4所示，沟槽54例举为在三面通过三条直线包围聚合物 作动器元件32，但这并非限制性的。或者，如图IlA所示，沟槽54B可以设置为通过在三面 的一曲线和两直线包围聚合物作动器元件32。如果是这样，则电极也可以改变形状。图 IlB和图IlC均是图IlA的聚合物作动器元件32B的视图，显示出在沿着箭头XI-XI的方 向看时的横剖面结构。具体地，图IlB显示出没有在驱动电极52B(上表面侧)和驱动电极 53B(下表面侧)之间施加驱动电压的状态下的横剖面结构，图IlC显示出在它们之间施加有驱动电压的状态下的横剖面结构。如图IlB和图IlC所示，聚合物作动器元件32B的顶 端部分三维弯曲。通过向驱动电极52B和53B施加驱动电压，如图IlC所示，聚合物作动器 元件32B通过其弯曲表面向上推压弹性片31。因此，在从弹性片31上表面侧看时，由该显 示元件形成的凸起和由此显示出的点看起来都比上述第一实施例中的那些更圆。变化例1-2在上述第一实施例中，例举说明了这样的情况，在形状弯曲以向上推压弹性片31 时，聚合物作动器元件32通过驱动电极52的平面推压弹性片，但这并非限制性的。或者，例 如，如图12A所示，可以通过在其中的作动构件57C的顶端部分进行冲压，使得作动器元件 32C形成有半球状球体58，通过该球体58的球面，可以向上推压弹性片31。球体的表面不 必为如图所示的半球状，也可以为类球状。图12B和图12C各自显示出在沿着箭头XII-XII 方向看时图12A的聚合物作动器元件32C的横剖面结构的图。具体地，图12B显示出在没 有向驱动电极52和53施加驱动信号的状态下聚合物作动器元件32C的横剖面结构，图12C 显示出在向驱动电极52和53施加了驱动信号的状态下的横剖面结构。通过向驱动电极52 和53施加驱动电压，如图12C所示，聚合物作动器元件32C通过球体58的大球面相应地向 上推压弹性片31。因此，在从弹性片31的上表面侧观看时，由该显示元件形成的凸起和由 此显示出的点看起来都比在变化例1-1中的那些更圆。变化例1-3在上述第一实施例中，驱动电极52例举为黑色，但也可以为任意其它颜色。或者， 在变化例1-2中球体58可以是彩色的。通过采用这样颜色的聚合物作动器元件，其显示元 件能够显示出彩色的点图案，从而所得到的显示可以具有更好的灵活性。颜色没有限制，但 优选的是，其色度和亮度与白色液体42的颜色的不同。变化例1-4在上述第一实施例中，在作动器33中，聚合物作动器元件32例举为各自包括黑色 的驱动电极52，但这并非限制性的。例如，如图13所示，在作动器33D中，聚合物作动器元 件可以为各种颜色，其中具有彩色驱动电极，例如红色驱动电极52D和蓝色驱动电极53D。 如果采用这种结构，则所得到的点图案可以具有各种颜色，于是显示具有更好的灵活性。其它变化例在上述第一实施例中，例举了这样一种结构，在作动器33的上表面侧的供电配线 55与列选择部13连接，在作动器33的下表面侧的供电配线56与行选择部12连接。或者 也可以是，在作动器33的上表面侧的供电配线55与行选择部12连接，在其下表面侧的供 电配线56与列选择部13连接。在上述第一实施例中，例举了这样一种情况，驱动电极52和53各自由碳粉末和离 子导电树脂制成，这并非限制性的，该材料例如也可以是金属。2.第二实施例下面说明本发明第二实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置。在第二实施例 中，所用的聚合物作动器元件与第一实施例中的不同。也就是说，在第一实施例(图8A和 8B)中，聚合物作动器元件32采用离子导电聚合物膜51构成，但可选的是，在该实施例中， 聚合物作动器元件采用三维(3D)交联聚合物构成。其余结构与第一实施例(图1)中的相 同。
图14A显示出具有显示功能的凸起图案形成部分7的一个显示元件的示例性横剖 面结构。该显示元件配置为包括聚合物作动器元件70和弹性片31。聚合物作动器元件70 配置为包括3D交联聚合物71、一对驱动电极72和73以及电解质溶液74。这对驱动电极 72和73设置成在3D交联聚合物71的两侧彼此相对，之间具有空间。3D交联聚合物71浸 渍有电解质溶液74。这里，在电极72和73之间可设有由聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、 苯乙烯_ 丁二烯共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯等制成的分隔件。3D交联聚合物71由三维交联聚合材料制成，例如为类似膜状，两侧具有一对主表 面。要指出的是，3D交联聚合物71并非必须类似膜状，也可以是类似条带、圆盘、棒(棱柱、 圆柱或管状)等。如下面化学式1所示，通过第一部位A与第二部位B的共聚反应(例如无规共聚 物、交替共聚物或嵌段共聚物等的共聚作用)制备出该聚合材料。第一部位A进行电化学 可逆的氧化_还原反应，即其中离子化合价显示出电可逆变化的组分。第二部位B在使用 的电位范围内电稳定并且活性，即其中离子化合价没有变化的部分。化学式1在该3D交联聚合物71中，第一部位A例如包括具有醌骨架的化合物，Os (锇)、 Ru (钌)、Fe (铁)或Co (钴)的金属复合物，例如二甲基联吡啶盐等联吡啶盐化合物，烟酰 胺结构的化合物，核黄素结构的化合物或者核苷酸磷酸结构的化合物。在第一部位A中，这 些化合物三维交联。第二部位B包括烷基、醚、羰基、酯、醛、酮、氨基和胺中的一个或多个。第二部位B 具有比在连续结构中的η-共轭导电聚合物更活性的结构。这样，在第二实施例中，进行氧 化_还原反应的第一部位A更加灵活，因此第一部位A像媒介。因此使得电子能够离开在 3D交联聚合物中的电极转移到任何部位(即第一部位)，由此能够实现大位移量和高速响应。驱动电极72和73各自由具有高导电性和高灵活性的材料制成。这种材料例如包 括Au(金)、Pt (钼)、碳黑、Ketjen Black、碳纳米管、富勒烯、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚_1， 6_庚二炔、聚对亚苯基和聚苯乙炔，也可以由包括这些材料中任一种的化合物制成。驱动电极72和73均形成为例如象膜一样，例如都完全沿着3D交联聚合物71的 纵向设置。或者，驱动电极72和73各自不是完全而是部分地沿着3D交联聚合物71的纵 向设置，但是为了实现大位移量，认为完全沿着3D交联聚合物71的纵向设置是优选的。驱 动电极72和73并非必须成形为像膜一样，例如也可以形成为类似于线圈、颗粒、填充物和 多孔元件。各驱动电极72例如优选在表面上涂上黑色。电解质溶液74由包括足以让聚合材料润湿和膨胀的溶剂以及支持盐(supporting salt)的混合物制成，或者只是由支持盐制成，但这并非是限制性的。在具有 要位移(即形状弯曲)的元件(例如第二实施例的聚合物作动器元件70 (图14A和14B)) 的情况下，所用的电解质溶液74优选由在溶剂的电位窗中(即在处于能进行有益的电化学 测量的电位的区域)不会引起氧化还原反应(氧化-还原反应)的材料制成。另一方面， 在具有沿着纵向变形的元件(例如将在后面所述的聚合物作动器元件80 (图15A和15B)) 的情况下，所用的电解质溶液优选由能在溶剂的电位窗中引起可逆的氧化还原反应(氧 化-还原反应)的盐制成。电解质溶液74例如为环状碳酸酯，例如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸丁烯酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)；链状碳酸酯，例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯 (DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二丙酯(DPC)；脂肪族羧酸酯，例如甲酸甲酯、乙酸甲酯和 丙酸乙酯；Y-内酯，例如Y-丁内酯；链状醚，例如1，2-二乙氧基乙烷(DEE)和甲氧基乙氧 基乙烷(EME)；环状醚，例如四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃；非质子有机溶剂，包括二甲基亚 砜、1，3_ 二氧戊环(l，3-di0X0lane)、甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈(AN)、 丙腈、硝基甲烷、乙基单乙二醇二甲醚、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、 甲基环丁砜、1，3- 二甲基-2-咪唑烷酮、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋 喃衍生物、乙醚、1，3_丙烷磺酸内酯、苯甲醚、N-甲基吡咯烷酮和氟代羧酸酯；或者水、离子 液体和高氯酸铵的混合物；四烷基铵盐；具有醌骨架的化合物；Os (锇)、Ru (钌)、Fe (铁) 或Co (钴)的金属复合物；联吡啶盐化合物，例如二甲基联吡啶盐；烟酰胺结构的化合物； 核黄素结构的化合物；或者核苷酸磷酸结构的化合物。要指出的是，上面这些示例并非限定 性的。操作和效果聚合物作动器元件70的示例性操作图14B显示出由于通过电源E向驱动电极72和73施加了预定电平的电压而形状 弯曲的聚合物作动器元件70。在施加有正(+)电位的驱动电极73侧，3D交联聚合物71中的第一部位A进行氧 化反应，因此与电解质溶液74的亲和力显示出变化。也就是说，3D交联聚合物中的第一部 位A和电解质溶液74之间的亲和力增大，因此3D交联聚合物71由于电解质溶液74浸渍 到其中而膨胀。另一方面，在施加有负(_)电位的驱动电极72侧，在其上观察到的反应与在驱动 电极73侧观察到的反应相反。也就是说，在驱动电极72侧的第一部位A进行还原反应，因 此与电解质溶液74的亲和力降低。因此，3D交联聚合物由于电解质溶液74从中渗出而收缩。这样，3D交联聚合物71在驱动电极73侧膨胀，而在驱动电极72侧收缩，由此聚合 物作动器元件70整体形状大大弯曲。如果之后电极72和73短路以放电，则上述的膨胀和 收缩部分恢复到原始形状，于是聚合物作动器元件70返回到平直状态(图14A)。这样，该实施例中的聚合物作动器元件70可以有利地导致大位移量和移动力，现 在对其原因进行更详细说明。也就是说，为了通过施加电压使得第一部位A在3D交联聚合 物71中进行氧化-还原反应，需要在驱动电极72和73与3D交联聚合物71之间进行电子 交换。而且，为了高速高效地实现这种氧化_还原反应，除了与驱动电极72和73进行电子交换之外，还需要在3D交联聚合物71的内部区域中顺利地进行电子输送。这里考虑的是，由于在该3D交联聚合物71中的第一部位A三维交联，并且其化学 结构固定，所以电子难以顺利输送。这样，为了实现顺利的电子输送，并且为了使得第一部 位A进行氧化-还原反应，第一部位A需要满足以下条件之一。也就是说，条件如下第一 部位A是否完全与驱动电极接触，它是否设置在形成于电极附近的电双层中，以及它自身 是否具有电子传导性。但是，满足这样其中一个条件的所得到的第一部位A不适合用作作 动器元件。为此，在该实施例中，该3D交联聚合物71设有在所用电位范围内电稳定的第二部 位B。因为第二部位B部分活性，所以准备用于氧化_还原反应的第一部位A活性可以增 大，从而第一部位A象媒介一样，即电子传输媒介。因此，向远离驱动电极72和73的第一部 位A顺利地进行电子传输，即向3D交联聚合物71的内部区域侧顺利地进行电子输送。这 因此导致第一部位A进行高效高速的氧化-还原反应，由此能够实现大位移量和大移动力。 而且，3D交联聚合物具有比在连续结构中的π共轭导电聚合物更加活性的结构，因此能够 很好地用作作动器元件，导致大位移量和高速响应。要指出的是，在该第二实施例中，所用的电解质溶液74优选由不会在溶剂的电位 窗中(即在处于能进行有利的电化学测量的电位的区域)引起氧化还原反应(氧化-还原 反应)的材料制成。这样通过不会引起氧化还原反应的电解质溶液，在驱动电极72侧和驱 动电极73侧都发生氧化-还原反应，从而该实施例的聚合物作动器元件70形状可以大大弯曲。H有、昆示Iil能前 走BS案形成部分7 ^TTsmmm在该第二实施例的具有显示功能的凸起图案形成部分7中，用作动器77代替第一 实施例中的作动器33，作动器77在表面上设有上述聚合物作动器元件70。该作动器77如 同在第一实施例中所述的作动器33 —样工作。也就是说，在没有向驱动电极72和73施加 驱动信号的状态下，如图14Α所示，由于在两个表面之间没有电位差，所以聚合物作动器元 件70形状不会改变，保持平坦，弹性片31保持平坦和白色。另一方面，在向驱动电极72和 73施加驱动信号的状态下，如图14Β所示，聚合物作动器元件70的形状沿着处于低电位的 驱动电极72的方向弯曲。通过这样弯曲的聚合物作动器元件70向上推压弹性片31，因此 形成凸起。同时，在弹性片31中的白色液体42运动离开由凸起从下面推压的部分，在所得 到的没有白色液体42的部分上，用与驱动电极72的颜色相关的颜色(在该示例中为黑色) 显示出点°而且，当多个显示元件在该具有显示功能的凸起图案形成部分7中各自如上所述 地起作用时，例如Braille字符、字符和图像等任意二维信息以凸起图案的形式和与之同 步的点图案一起显示出。题这样，在该第二实施例中，通过设有第二部位B的3D交联聚合物71，由于所得到 的作动器元件的大位移量和高速响应性，所以可以与点图案的显示一起清晰地形成凸起图 案。其它效果与在上述第一实施例中所实现的效果相同。3.第三实施例下面对本发明第三实施例的具有显示功能的凸起图案形成装置进行说明。在该第
15三实施例中，聚合物作动器元件的类型与第一和第二实施例中的不同。也就是说，作为第二 实施例中的聚合物作动器元件70 (图14A和14B)的可选方案，即由形状将要弯曲的3D交 联聚合物制成的作动器元件70，在该第三实施例中例举为由长度将要变化的3D交联聚合 物制成的类似棒状的聚合物作动器80。并且，在该第三实施例中，与在第一和第二实施例中 不同，聚合物作动器元件80被定向为纵向与弹性片31垂直，其纵向上的端部与弹性片31 的表面接触。其余结构与第一实施例(图1)中的结构相同。‘捕础_贴己_舰· 8 H祝元細■丨十牛_图15A显示出具有显示功能的凸起图案形成部分8的一个显示元件的示例性横剖 面结构。这个显示元件由聚合物作动器元件80和弹性片31构成。聚合物作动器元件80 构成为沿着直线方向移动，包括都装在容器86中的类似棒状的3D交联聚合物81以及类似 棒状的驱动电极82和83。3D交联聚合物81浸渍有电解质溶液85。要指出的是，构成作动 器88的各聚合物作动器元件80都由共同基板87支撑。在非作动的状态下，即在没有施加 电压的状态下，各聚合物作动器元件80纵向上的一个端侧，即容器86的一个上表面侧，与 弹性片31的一个表面接触。3D交联聚合物81由与第二实施例中的3D交联聚合物71的材料类似的聚合材料 制成，是具有一定长度的三维形状。3D交联聚合物81的上端部和下端部各自与容器86接 触，在该3D交联聚合物81中观察到的任何体积变化都作为位移传递给容器86，然后传递给 外部。驱动电极82和83可以由与第二实施例中的驱动电极72和73的材料相同的材料 制成，但排列为其纵向与3D交联聚合物81的纵向相配。成对的驱动电极中的一个，即驱动 电极82，其长度与3D交联聚合物81相同。驱动电极82设置在3D交联聚合物81内部或者 与之接触。剩下的驱动电极83设置成对着驱动电极82，3D交联聚合物81夹在它们之间， 驱动电极83通过电解质溶液85与3D交联聚合物81间隔开。在该示例中，驱动电极82由可以根据3D交联聚合物81的膨胀和收缩而伸缩的柔 性导电材料制成。至于电极83，在其两端都没有与容器86连接时，或者即使在其端部与容 器86连接的情况下，只要驱动电极的弹性不会干扰聚合物作动器元件80的驱动即可，例如 驱动电极83可分成多个电极段，构成驱动电极83的导电材料不必具有柔性。电解质溶液85存储在容器86中，其量至少为能够在聚合物作动器80的最大膨胀 时承载在3D交联聚合物81中。因此，在容器86中，3D交联聚合物81以及驱动电极82和 83都浸在电解质溶液85中。在该示例中，为了存储电解质溶液85，优选的是，容器86由具 有柔性的材料制成，并且3D交联聚合物81等密封在其中。或者，容器86可以设有用于存 储电解质溶液的层，例如多孔元件。这里，容器86例如优选在上表面上涂黑。在第三实施例中，与第二实施例中形状弯曲的元件不同，所用的元件将沿着直线 方向移动。由此，电解质溶液85优选由能在溶剂电位窗中引起可逆氧化还原反应的盐制 成。电解质溶液85例如为环状碳酸酯，例如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁 烯酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)；链状碳酸酯，例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二丙酯(DPC)；脂肪族羧酸酯，例如甲酸甲酯、乙酸甲酯和丙酸乙 酯；Y-内酯，例如Y-丁内酯；链状醚，例如1，2_ 二乙氧基乙烷(DEE)和甲氧基乙氧基乙 烷(EME)；环状醚，例如四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃；非质子有机溶剂，包括二甲基亚砜、1，3_ 二氧戊环(l，3-di0X0lane)、甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈(AN)、丙 腈、硝基甲烷、乙基单乙二醇二甲醚、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲 基环丁砜、1，3- 二甲基-2-咪唑烷酮、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃 衍生物、乙醚、1，3_丙烷磺酸内酯、苯甲醚、N-甲基吡咯烷酮和氟代羧酸酯；或者水、离子液 体和高氯酸铵的混合物；四烷基铵盐；具有醌骨架的化合物；Os (锇)、Ru (钌)、Fe (铁)或 Co(钴)的金属复合物；联吡啶盐化合物，例如二甲基联吡啶盐；烟酰胺结构的化合物；核 黄素结构的化合物；或者核苷酸磷酸结构的化合物。要指出的是，上面这些示例并非限定性 的。操作和效果聚合物作动器元件80的示例件操作图15B显示出响应于从电源E向驱动电极82和83施加预定电平的电压而形状弯 曲的聚合物作动器元件80的状态。在施加有正(+)电位的驱动电极82侧，在3D交联聚合物81中的第一部位由于3D 交联聚合物81与驱动电极82接触所以进行氧化反应，因此3D交联聚合物81大部分或整 个处于氧化状态，由此在纵向上膨胀。另一方面，在施加有负(_)电位的驱动电极83侧，观 察到这样的反应，在电解质溶液85中的电解质和在聚合材料中的氧化-还原部位的补偿离 子中的任一个或两个都进行还原反应。由于这种反应，所以3D交联聚合物81在沿着纵向 推压容器86的方向膨胀。于是容器86在纵向上变形，即聚合物作动器元件80长度延伸。‘捕础_贴己_舰· 8白憾丨丨臓乍在该第三实施例的具有显示功能的凸起图案形成部分8中，用作动器88代替第一 和第二实施例中的作动器33，作动器88在表面上设有上述聚合物作动器元件80。该作动 器88如同第一实施例中所述的作动器33 —样工作。即，在没有向驱动电极82和83施加 驱动信号的状态下，如图15A所示，由于在这些驱动电极之间没有电位差，所以聚合物作动 器元件80形状没有改变，保持平坦，弹性片31保持平坦和白色。另一方面，在向驱动电极 82和83施加驱动信号的状态下，如图15B所示，聚合物作动器元件80在纵向上延伸，延伸 部分向上推压弹性片31，由此形成凸起。同时，弹性片31中的白色液体42运动离开由凸起 从下面推压的部分，在所得到的没有白色液体42的部分上，用与容器86的上表面颜色相关 的颜色(在该示例中为黑色)显示出点。而且，当多个显示元件在该具有显示功能的凸起图案形成部分8中各自如上所述 地起作用时，例如Braille字符、字符和图像等任意二维信息以凸起图案的形式和与之同 步的点图案一起显示出。下面详细说明该操作。题这样，在该第三实施例中，因为3D交联聚合物81设置成包围驱动电极82，由于所 得到的作动器元件在直线方向上的位移，所以可以与点图案的显示一起清晰地形成凸起图 案。其它效果与在上述第一实施例中所实现的效果相同。4.变化例虽然上面已经对本发明的几个实施例及其变化例进行了说明，但是本发明并不限 于此，要理解的是可以想到许多其它变化和变型。在上述实施例中，弹性片31形成有分隔壁41，但这并非限定性的。
在上述实施例中，弹性片31由硅橡胶制成，但这并非限定性的。在该情况下，材料 优选是透明的并且可伸展的。在上述实施例中，弹性片31的中间层填充有白色液体，但该液体也可以为任意其 它颜色。还有可选的是，由分隔壁41分隔开的中间层的各区域可以填充有各自不同颜色的 液体。这能够在点图案显示期间改变背景颜色，从而所得到的显示可以具有更好的灵活性。 颜色不是限定性的，但优选的是，其色度和亮度与将作为所得到的点图案的颜色的驱动电 极等的颜色的灰度和亮度不同。并且，在该情况下，液体优选具有例如不挥发性、油基和低 透明度等附加特性。在上述的实施例中，认为作动器元件只是处于在驱动电极之间施加和不施加电压 的两种工作状态。或者，施加的电压的电平也可以是变化的。如果是这种情况，则所得到的 显示元件可以在凸起形成和点显示方面实现中间色调。在上述实施例中，驱动聚合物作动器元件的模式设为无源矩阵模式，但也可以是 有源矩阵模式。在上述实施例中，作动器元件为聚合物作动器元件，但这并非是唯一选择。也就是 说，作为聚合物作动器元件的可选方案，任意其它类型的作动器元件也可以。作动器元件的 示例包括压电作动器、介电弹性作动器、形状记忆合金作动器等。如果确实这样，作动器元 件可以沿着垂直于作动器元件与弹性片接触处的表面的方向操作，作动器元件形状改变的 程度足以向上推压弹性片31。在上述实施例中，在低分辨率显示模式中，通过选择，凸起图案和点图案的密度都 降低为低于原始显示数据所限定的数值，但这并非限定性的。或者，在高分辨率显示模式 中，凸起图案和点图案的密度都增大至高于原始显示数据所限定的数值。在该情况下，存储 器22可以事先存储有低凸起密度和低点密度的显示数据。之后，在选择高分辨率显示模式 时，模式控制部23可以根据这样存储在存储器22中的显示数据来选择数据，由此增加在显 示数据中的点的数目。因此这使得具有显示功能的凸起图案形成装置1能够进行高分辨率 显不。第二和第三实施例中的聚合物作动器元件各自具有与第一实施例中类似的球形 或扁球形凸起端部。凸起端部也可以是彩色的。第二和第三实施例中的作动器可以包括多个颜色不同的作动器元件，各作动器元 件具有颜色与第一实施例中类似的凸起端部。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利 要求及其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
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权利要求
一种具有显示功能的凸起图案形成装置，其包括透明弹性片，其具有包含有色液体的内层；以及作动器，其包括沿着所述弹性片的一个表面设置的多个作动器元件，各作动器元件响应于电压的施加改变其自身的形状，使所述弹性片的表面能够突起，其中，通过选择性驱动所述多个作动器元件，凸起图案形成于所述弹性片上，与所述凸起图案对应的点图案显示在所述弹性片上。
2.如权利要求1所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中， 所述多个作动器元件各自包括作动构件，其由离子导电聚合物膜形成，响应于所述电压的施加改变其自身形状而弯 曲；以及多个驱动电极，各驱动电极形成在所述作动构件的两个表面上。
3.如权利要求2所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述离子导电聚合 物膜由阳离子交换树脂制成。
4.如权利要求2所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述驱动电极由碳 粉末和离子导电树脂制成。
5.如权利要求2所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述作动构件设置 为通过从由所述离子导电聚合物膜制成的片材切割出字母U形而形成的舌状部分。
6.如权利要求1所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述多个作动器元 件各自由三维交联聚合物形成。
7.如权利要求1所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述有色液体的颜 色与所述各作动器元件的凸起顶端的颜色不同。
8.如权利要求7所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述多个作动器元 件的所述凸起顶端颜色不同。
9.如权利要求1所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述凸起顶端为球形。
10.如权利要求1所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，其中，所述弹性片具有用 来将所述内层分隔成多个区域的分隔壁。
11.如权利要求1所述的具有显示功能的凸起图案形成装置，还包括 驱动控制部，用来控制所述多个作动器元件以进行选择性驱动，其中，所述驱动控制部通过改变驱动的所述作动器元件的数目来改变所述凸起图案的凸起 密度和所述点图案的点密度。
全文摘要
本发明涉及具有显示功能的凸起图案形成装置。该装置包括透明弹性片，其具有包含有色液体的内层；以及作动器，其包括沿着弹性片的一个表面设置的多个作动器元件，每个作动器元件响应于电压的施加改变其自身的形状，由此使得弹性片的表面能够突起，其中，通过选择性驱动多个作动器元件，凸起图案形成于弹性片上，与该凸起图案对应的点图案显示在弹性片上。根据本发明，可以在形成凸起图案的同时显示出与之同步的点图案，所得到的装置尺寸小且重量轻。
文档编号G09B21/00GK101958066SQ20101021856
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月17日
发明者永井信之, 泽口雅弘 申请人:索尼公司