JP2612287B2

JP2612287B2 - 情報記録表示体

Info

Publication number: JP2612287B2
Application number: JP63002205A
Authority: JP
Inventors: 泉田極
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1997-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JPH01177586A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は温度により可逆的に光透過率が変化する可逆
性感熱記録材料を利用した熱書込み型情報記録表示体に
関するものである。

［従来技術］周知のように、視覚情報をフィルム等の表示媒体の表
面に書込み、この表示媒体を例えば表示装置の表示窓か
ら露呈させて表示する場合がある。

このような表示に用いられる表示媒体のひとつとし
て、加熱すると発色し、冷却すると消色する可逆性をも
ち、かつ温度に対してヒステリシス特性を有する化学物
質を利用して再使用を可能にした感熱性表示体が知られ
ている。この表示体は前記性質により、ある一定温度に
おいて発色、消色の二つの状態が共存し得る現象を利用
して画像情報を表示しているが、画像情報の表示状態を
持続させるためには、常に表示体を前記二つの状態が共
存しうる温度に例えば、加熱あるいは冷却によって保た
ねばならないという問題を有している。

これに対し近年、加熱温度の違いにより可逆的に白濁
状態、透明状態が繰り返され、かつ特定温度以下におい
ていずれかの状態が安定保持される感熱材が見出されて
いる。

この感熱材（以下、サーモクロミック材と呼ぶ）は、
熱可塑性樹脂などから成るマトリックス材と該マトリッ
クス材中に分散されている有機低分子物質から成り、特
定温度t₀以上に加熱した場合にはその温度に応じてt₀以
下に冷却後の状態が変化する性質を有している。

すなわち、このサーモクロミック材は、第１図に示し
たように、t₀よりも高い温度に二つの状態転移点t₀〜
t₁,t₁〜t₂（t₀＜t₁,t₁＜t₂）をもち、t₂以上に加熱した
後、t₀以下に冷却すると白濁し、遮光状態となる。

一方、t₁で示す温度範囲に加熱した後、t₀以下に冷却
すると透過率の高い透明状態となる。

さらに、加熱状態がt₀〜t₁の間、もしくはt₁〜t₂の間
の温度の場合には、その加熱温度に応じて、冷却したと
きにはサーモクロミック材の白濁度が、透明状態から最
大白濁状態に到るまでの連続的な中間白濁状態を示す。

なお、第１図においては、当初白濁状態にあるサーモ
クロミック材について実線が加熱中の光透過率曲線を、
そして砕線はt₀以下に冷却後の透過率曲線をそれぞれ示
している。当初、透明状態にあるサーモクロミック材に
ついても、t₁未満の透過率は異なるが、他は同様な特性
が示される。

このようなサーモクロミック材は、例えば無色透明な
基板上に積層されて部分的な白濁状態を呈し、かれらの
組成物をひとつの情報記録表示体として構成されてい
る。

そして、この表示体は、上記組成物をひとつの単位と
してこれを幾層にも組合わせることにより、サーモクロ
ミック材の性質を利用して例えば、有色の背景板と組合
せることによって画像情報を表示できるようになってい
る（例えば特開昭57−92370号公報、特開昭57−212481
号公報）。

また、このような情報表示体の表示には、例えば、露
呈用の表示窓を有する表示装置が用いられる。

すなわち、この表示装置は、表示窓と対向する位置
で、情報表示体をはさんで例えば、黒色の有色背景板を
近接させ、この情報表示体に対する温度制御によって、
情報表示体の透明、白濁状態を適宜選択して特に、透明
状態を選択した場合には、背景板の色による情報表示を
行なう。

ところで、上述したように、従来の情報表示体にあっ
ては、異なる色彩による表示を行なう場合、透明体とサ
ーモクロミック材とで構成された情報表示体を幾相にも
重畳することが必要となるので、情報表示体が大型化
し、特に、厚みが大きくなり取扱い上、不便であり、ま
た、このような情報表示体では、透明、白濁状態を選択
した場合に、背景板との組合せによるモノクロ表示しか
できず、結果として、種類の少ない表示しかできないと
いう問題があった。

本出願人は従来の欠点を解決するために、サーモクロ
ミック層が各々混在することなく、少なくとも２相を成
す状態で設けられていて、各サーモクロミック層同士で
別な色彩に着色された情報表示体を回動自在に支持し、
上記情報表示体の少なくとも一方の面にサーマルヘッド
を対応させて加熱状態を２段階以上に制御することによ
り、複数色の色彩表示を行なわすことを特徴とする表示
装置を開発した（特願昭62−19764号）。しかしなが
ら、この装置では多色表示をする場合、減色混合となっ
てしまい、表示できる色彩が限定されてしまう欠点があ
り、また数枚のフィルムを使う場合、その停止位置の精
度を高くしないと表示像が乱れてしまう欠点があった。

本出願人はさらにまた従来の欠点を解決するために、
着色層として赤、青、緑の３原色を同一層に、その層の
面方向にストライプ状、マトリックス状等の順次規則的
な配列パターンにまとめたものを使用し、各画素をサー
マルヘッドで選択的に加熱して着色画像を形成する方式
を開発した（特願昭61−280514号）。しかしながら、こ
のようなサーマルヘッドを使用する方式では精度の高い
高密度記録を行うには記録の時間や装置コストがかかり
すぎる欠点があった。

［目的］本発明は前述の従来の欠点を克服した情報記録表示体
を提供することを目的とする。

［構成］本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究した結
果、温度に依存して光透過率の可逆的に変化するサーモ
クロミック層及び赤、緑、青の３原色着色層から構成さ
れる感熱記録層、一対の透明電極、透明抵抗発熱体層及
び透明基板を有する情報記録表示体で、ジュール熱によ
り前記感熱記録層を選択的に加熱し、前記感熱記録層の
光透過率を選択的に変化させることによって画像を表示
する情報記録表示体であって、前記ジュール熱の選択的
発生が電極間に設けた抵抗発熱体層において行われるこ
とを特徴とする情報記録表示体を提供することによって
前記目的が達成できることを見出した。

本発明は前述の特願昭61−280514号の発明を改良した
ものであり、選択的加熱をサーマルヘッドを使って行う
代わりに一対の電極間に設けた抵抗発熱体層を使って行
うことを特徴とする。選択的加熱手段として本発明のよ
うにジュール熱を利用することによって記録表示がサー
マルヘッドを使う方式より精度良く行うことができ、装
置を簡便にすることができる。

以下、本発明を第２図及び第３図に従って詳しく述べ
る。

第２図において基板1a及び1bは薄膜フィルム、ガラス
板、その他の絶縁性材料より成り、それらの対向する面
に線状ないしストライプ状とした電極2a及び2bがその方
向を直交させるように設けられている。

この電極2a及び2bは、本発明の透過型表示体の場合に
は透明である必要があり、金属、金属化合物等、たとえ
ばAl,ITO（酸化錫インジュウム）、SnO₂等の導電性材料
を蒸着、スパッタリング、塗布、転写などによって基板
1a及び1b上に設けられる。これらのストライプ状電極層
の厚さは一般的に数nm〜１μｍ程度である。

反射型表示体の場合には、カーボン粉末等の分散物を
塗布して形成した不透明電極などが使用できる。

抵抗層３としては、前記基板上に電極を設けたその上
に、本発明の透過型表示体の場合には透明な金属、金属
化合物、金属混合物等の導電性材料、例えば酸化錫イン
ジウム（ITO）や酸化錫（SnO₂）を樹脂母体中に分散さ
せたものが形成される。透過型表示体の抵抗層３の樹脂
母体に分散させる透明金属粒子の粒径は一般に数10nm以
下と小さく、反射型の場合の不透明粒子の場合は一般に
それより大きく、数μｍ以下であれば良い。抵抗層３の
一般的層厚は数μｍ〜50μｍ程度である。

例えば25〜180μｍ厚のそれぞれのポリエチレンテレ
フタレートフィルム1a及び1b上に１〜数百ピッチ/cmの
ストライプ状電極としてアルミ箔を熱転写法によって第
２図のように作成する。この２枚のフィルム1a及び1b間
に塩化ビニール、エポキシ等の溶融樹脂中にカーボン微
粉末を分散した溶液を塗布し、加圧加熱により薄板状の
抵抗発熱体３を作成する。この抵抗発熱体上の基板1aま
たは1bの面上に記録層４を約15〜18μｍ厚となるように
塗布し、乾燥させて記録表示体とする。

これらの層の他に以下に並べるフィルター用の着色
（カラー）層或いは中間の接着層、表面の保護層等々、
種々の特性改良、改善を狙う層を設けることが出来る。
また記録層４は抵抗発熱体３の両側に設けることもでき
る。

第３図に示すように、記録層４は通常サーモクロミッ
ク層4a及び着色層4bから構成されており、基板上に設け
られる。

記録層４の最上位には、例えばポリビニルアルコー
ル、ポリエステル、あるいはフッ素樹脂を含む樹脂から
なる保護層を設けても良い。

着色層4bは、樹脂、溶剤、パラフィン等に対して、あ
るいはこれらの混合体中に対して任意の染料を分散させ
て基板層1b上に数μｍの厚さで設けられている。

この着色層4bは、その層の面方向において、第４図
（Ａ）のようにストライプ状に、あるいは第４図
（Ｂ），（Ｃ）のようにマトリック状にパターン化され
ており、パターン内で、３色の着色が施されている。

基板1bは、ナイロン、ポリエステル等のプラスチック
フィルムまたはガラス板が用いられており、一般に10〜
250μｍの厚さを以って着色層4bの下面に接合されてい
る。

この基板1bは、反射型表示体の場合には自ら着色され
た不透明基板で良いが、本発明の透過型表示体の場合に
は透明体が用いられる。

反射型表示体の場合には、基板がポリエチレン、ポリ
エチレンテレフタレート等の透明フィルムを用いるとす
ると、チタン、マグネシウム等の白濁顔料を樹脂分散し
た白色着色層を反射層として接合しても良い。

前記着色層4bの作成にあたっては、染料と若干の樹脂
成分を溶剤に溶かして印刷する方法やホットメルト法、
または溶剤分散塗布法、あるいはスプレー塗布法などの
方法が採られる。

この着色層4b上に設けられるサーモクロミック層4aは
従来公知の熱可塑性樹脂などから成るマトリックス材と
前記マトリックス材中に分散されている有機低分子物質
から成り、温度制御によって透光性が熱可逆的に変化す
る。

ここで用いられるサーモクロミック材は公知のもので
あり、その例を示すと次の通りである。すなわち、サー
モクロミック材の前記マトリックス材としては、ポリエ
ステル、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリ
レート、ポリスチレン、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニ
ル、塩化ビニルデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリ
デン−アクリロニトリル共重合体等の熱可塑性樹脂から
選択された一種またはそれ以上の重合体を用いることが
できる。

また、前記有機低分子物質としては、飽和あるいは不
飽和モノおよびジカルボン酸またはこれらのエステル、
アミドおよびアンモニウム塩、飽和あるいは飽和ハロゲ
ン化脂肪酸またはこれらのエステル、アミドおよびアン
モニウム塩、アリールカルボン酸またはそのエステル、
アミドおよびアンモニウム塩で、炭素数が10〜30の有機
化合物から選択された一種またはそれ以上の物質を用い
ることができる。特に好ましい物質としては、パルミチ
ン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸等の直鎖飽
和高級脂肪酸、またはそれらのエステル、アミドおよび
アンモニウム塩が挙げられる。

本発明に従って、一対の電極2a及び2b間の抵抗層３に
選択的に通電し、ジュール熱を発生させることによって
加熱制御がなされると、情報表示体のサーモクロミック
層4aに白濁部と透明部とが形成される。

しかしてこの状態で、上方に視点をおくと、白濁部分
においては着色層4bの存在に拘らず白色像が見え、ま
た、透明部分においては、着色層4bの色彩像が見える。
さらに詳しくは、ここで反射型表示体の場合には、サー
モクロミック層4aの透明部分において、反射層上の着色
層4bの色彩像が見え、本発明の透過型表示体の場合に
は、サーモクロミック層4aの透明部分において、後方の
光源からの光をとおして着色層4bの色彩像が見える。

なお、着色層4bは好ましくは第５図に示すようにマト
リックス状にパタン化し、その各パターン内に、三原色
である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を横方向および縦
方向に着色し、この各色のパターンを、互いに直交する
ように配置されたストライプ状または線状の電極2a及び
2bの配置と整合させる。このように配置された表示体に
それぞれの画像に対応して選択的に通電を行うことによ
って３原色からなる色彩を自由に描くことができる。

第６図は着色層4bを図において横方向に平行するスト
ライプによってパターン化し、各パターン内に縦方向に
沿って赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の順で着色を施し
た例である。

以上のような例にあっては、選択的通電による加熱制
御によってサーモクロミック層の透明化を起こさすこと
により、三色の色彩による情報表示が行なえる。

電極2a及び2bの各々の任意の電極間に電位差を設け、
電流を流すと、選択された電極間の抵抗層３にジュール
熱が発生する。この熱はベース1bを介して記録層４に伝
熱され、該記録層４は加熱される。

可逆性感熱記録層はその加熱温度によって冷却後（例
えば室温）に白濁及び透明の２態を呈することが出き
る。このメカニズムは先に従来技術において第１図に従
って説明した通りである。

つまり電極を選択することによって位置を決め、電極
間に必要なエネルギーを供給することによって、その位
置の記録層を室温に於て透明或いは白濁状態とし、この
結果、広い面積内に情報を記録したり、表示したりする
ことが可能となる。また同様に消去することも可能とな
る。白濁や透明状態を維持するためのエネルギーは必要
なく、両状態間を遷移する際にのみエネルギーが必要と
なるだけなので、例えば表示中に表示体のみを持ち歩く
こともできる。表示は記録層側の面から見ることができ
る。白濁部は室内照明等の光が散乱反射して白色に見
え、透明部は記録層を通して抵抗層或いは電極が見え
る。記録層や基板を着色することも出来る。また基板の
下面或いは上面に積層状に着色層を設けることもでき
る。例えば基板或いはこの着色層を染料によって黒色と
し、また記録層に黄色染料を混ぜておくことにより、白
濁部は黄色に、透明部は黒色に見せることも出来る。

発熱用電極構成としては、近年、液晶やプラズマを利
用した或いはその他のディスクプレイの構成が利用し得
る。例えばTFT（Thin−Film−Transistor）も非常に大
電力型が開発されており、ジュール熱用としても使用可
能となってきている。電極間に印加する電圧、印加時
間、或いは電流の制御等々により発熱量を制御すること
ができ、記録層の到達温度を制御することが出来る。

記録時の電極に流す電流は直流、交流のいずれでも可
能であり、またこの電極に流すエネルギーを低く押える
ために表示体全体に例えば30〜45℃程度の熱バイアスを
与えても良い。さらに全面を透明或いは白濁させる時に
は電流を用いず、熱バイアスのレベルを、例えば60℃或
いは75℃とすることも効果的である。

以下、本発明を下記の実施例によってさらに具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１本実施例は第２図に示した実施態様を説明するもので
ある。

ｉ）125μｍ厚のポリエステル基板1a及びしわなどの悪
影響を除いた25μｍ厚のポリエステル基板1bを２枚重ね
にしたものをそれぞれマスキングし、それぞれの基板1a
及び1b上にスパッタリングによって幅1mmのストライプ
状ITO電極フィルム2a及び2bをそれぞれ1mmの間隔を空け
て設けた。

ii）塩ビー酢ビ共重合体（U.C.C.社製V.Y.H.H.）30部及
びITO液（触媒化成工業製ELCOM）70部からなる溶液を前
記ストライプ状電極を設けた基板1a上に塗布し、乾燥し
て６〜８μｍ厚の抵抗層３を設けた。

iii）乾燥した抵抗層３上に、２枚重ねの基板1bの背面
をはがし、ストライプ状電極2bが基板1a上の電極2aと互
いに対向して直交するように基板1bを載置し、約80℃の
温度で基板1bを抵抗層３にローラーで密着させた。

iv）塩ビー酢ビ共重合体15部、ベヘン酸（日本油脂製）
５部及びテトラヒドロフラン80部からなる溶液を前記基
板1b上に塗布し、乾燥して約16μｍ厚の感熱記録層４を
設けた。

ｖ）上述のようにして作成された表示体の電極2a及び2b
の一対を適当に選択し、直流120Vを印加すると、約1m s
ecの通電で、対向部の該当部分の感熱記録層が透明化で
きた。さらに通電を続け、1.5〜2.5m sec程度の範囲で
通電すると、通電終了後ほぼその温度降下に従ってその
部分が白濁化していくことが観察された。

実施例２本実施例は第３図に示した実施態様を説明するもので
ある。25μｍ厚のポリエステル基板1b上に２〜３μｍ厚
の第６図に示したような青、赤及び緑のそれぞれ2mm幅
のストライプ状顔料性着色層4bを設け、電極2a及び2bを
前記ストライプ状着色層をそれぞれ対応させた幅でそれ
ぞれ対応させた間隔に設けた以外は、実施例１と全く同
様に表示体を作成し、実験を行った。その結果実施例１
の場合より通電エネルギーが約５〜15％程度高く必要と
なったが、透明化及び白濁化は良好に行われた。

［効果］陰極線管、液晶、プラズマ等々のディスプレイ材料と
比べ非常に低コストの材料で記録層が出来、カラー表示
も可能となる他、例えば表示中に通電しておく必要もな
く、操作性の非常に高い精度の良好なディスプレイが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録層の光透過率と加熱温度との関係を示す説
明図である。第２図及び第３図は本発明の情報記録表示体の部分説明
図である。第４〜６図は本発明の情報記録表示体に使用する着色層
の説明図である。 1a,1b……基板、2a,2b……電極３……抵抗層、４……熱可逆性感熱記録層 4a……記録層、4b……着色層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】温度に依存して光透過率が可逆的に変化す
るサーモクロミック層及び赤、緑、青の３原色着色層か
ら構成される感熱記録層、一対の透明電極、透明抵抗発
熱体層及び透明基板を有する情報記録表示体で、シュー
ル熱により前記感熱記録層を選択的に加熱し、前記感熱
記録層の光透過率を選択的に変化させることによって画
像を表示する情報記録表示体であって、前記ジュール熱
の選択的発生が電極間に設けた抵抗発熱体層において行
われることを特徴とする情報記録表示体。
【請求項２】一対の透明電極が互いに直交するように配
置されたストライプ状または線状となっており、着色層
の各色の配置と電極配置とが整合されており、電極の選
択により着色層の色を選択する特許請求の範囲第１項記
載の情報記録表示体。
【請求項３】感熱記録層が有機樹脂及び脂肪酸を主とし
て含み、選択する加熱条件の差異により少なくとも常温
において白濁または透明の２態をとることができる特許
請求の範囲第１項または第２項の情報記録表示体。