JP4140113B2 - Display media - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、文字や画像のデジタルデータを記録する方法として、磁気、光、静電気等を利用したものが種々考案されており、これらのデジタルデータは一旦記録した後、他の情報処理装置に容易に転送・再生することができるものである。一方、このようなデジタルデータを紙媒体にプリンタで印刷して可視化する方法など、デジタルデータから可視化されたアナログデータへの変換も容易に行うことができた。そしてまた、この紙媒体に印刷されたようなアナログデータは、スキャナなどを用いることで、再びデジタルデータに変換することも可能であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、デジタルデータのままであればデータの交換は容易であるが、そのままでは可視性がなく内容が全く分からない。もしその内容を知りたければその都度、何らかの情報処理装置によりデータを読み取り、画面などに表示して文字や画像を再生する必要がある。そのためにこのデジタルデータを再生する情報処理装置を常時備えることは煩雑であるし、手元に情報処理装置がなければ全く内容がわからないという問題があった。
【0004】
一方、データを可視化するためには、例えば紙媒体に印刷すれば確かに可視化はでき、このような可視化された記録媒体をそのまま見れば情報処理装置がなくても内容を一覧で把握できるようになる。しかし、ここで紙媒体に印刷され可視化された文字や画像はアナログデータであり、これをそのままデジタルデータとして読み出し・編集・保存・転送等をすることはできず、スキャナなどでデジタルデータに再変換しなければ編集・保存・転送等ができないという問題もあった。
【0005】
さらに、スキャナなどで紙媒体に印刷されたようなアナログデータを読み取っても、元のデジタルデータが完全に再現できるわけではなく、アナログデータからデジタルデータに変換する度に内容が劣化するという問題があった。
【0006】
この発明は上記課題を解決するものであり、デジタルデータを記録し、且つその記録された内容を使用者が肉眼でそのまま確認できる表示媒体を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項1に係る発明の表示媒体では、印加する電界の方向に応じて、その電界方向に内部を分極させ、その分極状態を保持するメモリ層と、そのメモリ層に積層された着色層と、その着色層に積層され、前記分極状態に応じて有色から無色へと色を変化させるエレクトロクロミック材料からなる可視層とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
この構成に係る表示媒体では、メモリ層の分極状態から生じる電界により画像を見やすく表示することができる。また、メモリ層の分極の極性が変化して電界が変化すれば、これに応じて表示する画像を書き換えることができる。
【0017】
【0018】
さらに、この構成に係る表示媒体では、大きく色の変化をさせることでコントラストの高い見やすい画像の表示をすることができる。また、透明状態では、背景の色を変えることにより、表示面に表示される色を自由に変化させることもできる。また、着色層を可視層に表示される色の画像に対してコントラストの高い色とすることで視認性を高めることができる。
【0019】
請求項2に係る発明の表示媒体では、請求項1に記載の表示媒体の構成に加え、前記メモリ層は、強誘電体からなることを特徴とする。
【0020】
【0021】
その上、所定以上の強さの外部電界を再度かけることで、再び自発分極の極性を変換することができる。従って、これに応じて可視層で表示する画像を書き換えることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は、記録媒体1(表示媒体)の構成の概略を示す模式断面図である。最初に、記録媒体1の構成について図1を参照しながらその概略を説明する。
【0023】
記録媒体1は、強誘電体からなるメモリ層2と、このメモリ層2にエレクトロクロミック材料からなる可視層3が積層され長方形の薄板状に形成される。便宜的に、図1において右側の可視層3がある面を表面、左側のメモリ層2がある面を裏面と呼ぶ。また、可視層3の表面は画像が表示される面であり、以下表示面と呼ぶ。
【0024】
メモリ層2は、例えば、ポリフッ化ビニリデンのような強誘電体からなる薄膜により形成される。ここで強誘電体とは、結晶の誘電率が温度が低くなるとともに増大し、所定の臨界温度(キュリー温度)で発散して相転移をおこし、低温相において自発誘電分極が発生する物質をいう。強誘電体には、自発分極が外部電界により反転可能なものが多く、このようなものであれば任意に自発分極を反転させることができる。特に、全体が一方向に分極しているメモリ層に選択的に分極を反転させることができるものであれば、画素に対応した分極の反転が可能になる。本実施の形態では、このような電界により自発分極が反転可能な強誘電体を利用して、自発分極の状態でデジタルデータを記憶するものである。
【0025】
このような強誘電体には、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸カリウム(KTaO3)、ニオブ酸ナトリウム(NaNb5O15)などがある。また有機物では、ポリフッ化ビニリデンの他、フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンの共重合体、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンの共重合体、ビニリデンシアニドとビニルアルコールの共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニリデンアミナドや、分子鎖が平面ジグザグ構造をとり、分子の繰り返し単位が奇数である例えば奇数ナイロンのような脂肪族ポリアミドなどが挙げられるが、これに限られるものではないが、導電体上に薄膜形成能を持つ強誘電体であれば望ましい。
【0026】
また、強誘電体にかけた電界による自発誘電分極は、強磁性体の磁化曲線に似た誘電分極と電界の間にヒステリシス特性が観測され、結晶のなかでは強誘電分域構造が発生する。そのため、一旦自発分極するとヒステリシス特性の限界を超える外部電界を受けない限り分極状態が維持され、いわゆるメモリ効果を発揮する。
【0027】
可視層3は、例えば酸化タングステンのようなエレクトロクロミック材料である薄膜から形成される。エレクトロクロミズム(electrochromism)は、電界の印加により物質の色が変化する現象をいい、半導体の吸収端、ハロゲン化アルカリの色中心、有機分子の吸収帯などの波長領域でみられ、またモリブデンや鉄を添加した酸化タングステン、あるいはチタン酸ストロンチウムでは、明白な色の可逆的変化が目に見える現象である。なお、広義のエレクトロクロミック材料には液晶も含まれると解されるが、本発明では、液晶は除外して考えることとする。これらの色の変化は、液晶であれば構造に異方性があるため電界でその配光が変わることにより色の変化を起こすが、例えば、酸化タングステンでは電極からの電子の注入で還元されて無色から青色に変わり、この着色濃度は電子の注入電荷量に依存し、十分に着色すると白色背景にすれば高コントラストの鮮やかな青色画像が表示され印刷紙のような画像を表示することも可能である。また、環状構造の開環又は閉環の状態で色の変化を起こすようなものもある。
【0028】
このような可逆的な電気化学反応を生成することにより色調の変化など光学的現象を示しエレクトロクロミズムを生じる材料を、本願においてエレクトロクロミック材料と呼ぶ。このエレクトロクロミック材料には、酸化タングステン(WO3)のほか、酸化モリブデン、タンタル酸塩、チタン酸塩などの遷移金属酸化物に基づく無機化合物や、ポリビオローゲンなどの有機物が知られている。
【0029】
変化する色については、発色・消色は、電気化学的酸化還元反応が基礎となり、酸化により色が消失する。また、ビオロゲン系では、還元発色種が電極上に析出し、着色被膜を形成して表示を行う。
【0030】
具体的な色としては、無機化合物の酸化タングステンが無色と青色に変化することがよく知られている。また有機物では、ビオローゲン誘導体が無色と青色、紫色に変化する。ほかに、電界重合で得られる導電性高分子であるポリビオロゲンでは青色と無色に、ポリパソフェナンスロリン鉄では赤色と無色に、ポリテトラチアフルバレンでは、黄色と緑色、赤色に、ポリビニルカルバゾールでは無色と緑色に、ポリチオフェンでは青色と赤色に、ポリピロールでは茶色と青色に、ポリアニリンでは黄色と青色に、ポリパラフェニレンでは紫色と黄色に、ポリエチレンテレフタレートでは赤色と無色に、ポリイソチアナフテンでは無色と青色にそれぞれ変化する。
【0031】
本実施の形態の可視層3では、酸化タングステン(WO3)の薄膜により形成されているため、強誘電体からなるメモリ層2が形成する電界により、電子が奪われて酸化して無色になり、あるいは電子が注入されて還元し青色の画像を形成する。
【0032】
なお、メモリ層2を生成する材料としてはポリフッ化ビニリデンの他、可撓性を有するものが望ましい。また、可視層3も可撓性を有することが望ましいが、厚みがきわめて薄い材料であれば、酸化タングステンの他ほとんどの材料で可撓性を生じるので、メモリ層2及び可視層3は、その機能を果たす範囲で十分に薄い膜状に形成することが望ましい。
【0033】
尚、ここでは可視層3が透明な状態では、可視層3を透過してメモリ層2が表示面から観察されるが、メモリ層2自体の色を、還元されて発色した酸化タングステンの青色とコントラストが高くなるような色、例えば白色に着色しておくことで、可視層3が着色した部分とのコントラストを高めることができ、視認性の高い画像を形成できる。
【0034】
次に、上記のような構成を備えた記録媒体1の作用について図1を参照して、説明する。この記録媒体1のメモリ層2は、前述のようにポリフッ化ビニリデンの薄膜からなる強誘電体により形成されている。
【0035】
まず、図1の上部に示すように記録媒体1の表面に陽極である表外部電極87を、裏面側に陰極である裏外部電極86を接触させ、メモリ層2に外部電界を印加する。このような極性で電極により外部電界を印加すれば、陰極からは電子が供給され、陽極側では電子が奪い取られるので、可視層3側でプラスの電荷が、裏面ではマイナスの電荷が偏って存在する状態でメモリ層2の双極子モーメントが1方向に揃えられる。このように電界を印加すると、この段階では可視層3は、電子が奪われるため酸化状態となって酸化タングステンとなり、透明な状態となって画像が形成されないので、可視層3を透過してメモリ層2が観察されることになる。
【0036】
この状態を化学式で表せば、可視層3のエレクトロクロミック材料である酸化タングステンは、WO3+xH++xeと表される。
【0037】
この状態で、電極からの電圧の印加を停止して、電極による電界をかけるのをやめてもメモリ層2の強誘電体であるポリフッ化ビニリデンは、自発分極の状態が維持されるため、電極による電界と同じ向きの電界が残留し、可視層3もこの電界の影響を受け電極による電界をかけた状態と同じ電子の供給がない状態を保持する。従って、可視層3は透明な状態で画像を形成しない状態を保持する。
【0038】
次に、図1下部に示すように、表外部電極87が陰極に、裏外部電極86が陽極になるように逆極性の外部電界を印加する。そうすると、この外部電界により逆極性の電界を印加された画素の部分の双極子が反転し、可視層3のエレクトロクロミック材料に電子が注入されて、これにより酸化タングステンは還元される。従って可視層3は透明から青色に変化し、画像が形成される。
【0039】
この状態では、可視層3のエレクトロクロミック材料である酸化タングステンが、HxWO3という状態に変化している。
【0040】
そして、ここで電極による外部電界の印加を停止しても、先に述べた理由と同じく自発分極の状態は保持され電界が残留し、そのため青色に変色した可視層3もまたその状態が保持される。
【0041】
尚、記録媒体1の表裏に配置された各画素に対応した多数の電極により、画素ごとに異なる極性の外部電界をかけることもできるが、この方法については口述する。
【0042】
本実施の形態の記録媒体1では上記のような構成を備えるため、以下のような効果がある。即ち、外部電界をかけることで可視層3から電子を奪えばエレクトロクロミズム材料が酸化されて青色から無色に変化し、可視層3に電子が注入されればエレクトロクロミズム材料が還元されて無色から青色に変化するため、メモリ層2を背景に高コントラストの鮮やかな青色画像が表示され、印刷紙のような画像を表示することができるという効果がある。
【0043】
そして、この可視層3に表示された画像は、電界の印加を停止した後でも、メモリ層2の強誘電体が自発分極しているので、可視層3に電界をかけ続け、可視層3に形成された画像が保持されるという効果がある。この状態は長時間保持が可能であるので、表示板やポスターのような使い方もできる。
【0044】
さらに、記録媒体1自体を、可撓性のある材料により薄膜状に形成でき、折り曲げたり丸めたりできるように製作することもできる。そうすれば、大型の画面を丸めて小さくして、容易に運搬したり保管したりすることができるという効果を生じる。
【0045】
さらに、画像として表示した内容は、メモリ層2に双極子の向きとして保存され、この自発分極により生じた双極子の向きは、所定の検出手段で検出が可能であるため、画像を基本的に劣化のないデジタルデータとして取り出すことができるという効果もある。また、外部電界により再び双極子にの向きを変換できるため、デジタルデータとして読み出した画像を編集して再び記録されているメモリ層2の内容を書き換えることもできる。
【0046】
また、記録媒体1に記憶されているデジタルデータを書き換えるだけで、その内容に従って、画像も書き換えが可能という効果もある。
【0047】
次に、本実施の形態の記録媒体1の第1の変形例である記録媒体101について説明する。ここで、図2は、記録媒体1の表裏両面に電極を設けた第1の変形例である記録媒体101の構成を表す模式断面図である。本実施の形態の記録媒体1では、記録媒体1自身には電極が設けられていなかったが、あらかじめ記録媒体1に電極を設けるようにしてもよい。図2に示すように、可視層3の表面側に、透明電極からなる表電極14aを、記録媒体101全体を覆うように積層する。透明電極は、光透過性の樹脂基盤の内面に透光性を有する導電膜を被着した電極膜のようなものであってもよいし、可視層3の表面に直接導電膜を被着したようなものであってもよい。
【0048】
記録媒体101の裏面には、メモリ層2の表面に裏電極14bが配設される。裏電極14bは、記録媒体101の画像を形成する画素に対応して、マトリクス状に配置される。
【0049】
ここで図7は、本実施の形態の記録媒体101の裏電極14bの配列を示す図である。図7に示す記録媒体101における裏電極14bの配列は、記録媒体1の画素の配列と同じものであり、画像はX,Yの行列により配置された電極により形成される画素により構成される。裏電極14bは、金属の薄膜を貼着又は被着して形成される。
【0050】
尚、表電極14a及び裏電極14bは、可撓性を有する程度に厚みが薄い薄膜で形成することが望ましい。このように電極14a,14bを可撓性を有するものとすれば、可撓性を有するように形成されたメモリ層2及び可視層3と相俟って、可撓性を備えた記録媒体101とすることができる。
【0051】
以上のように構成された記録媒体101では、メモリ層2及び可視層3に密着した電極14a,14bを備えるため、画素に正確に対応した位置での電界の印加が容易になる。また、メモリ層2に対して、ムラがない電界を印加することができる。さらに、表電極14aは、透明電極であるので可視層3に形成された画像の観察を妨げることがない。
【0052】
尚、表電極14aは、画素に対応して分割された多数の電極からなるように構成されてもよい。このように構成することでより明確な画素を形成することができる。
【0053】
さらに、可視層3自体が導電性を有する場合には、可視層3自体を電極として兼ねるような構成も可能である。
【0054】
図3は、記録媒体101の可視層3を画素に応じて分割した本実施の形態の第2の変形例である記録媒体201の構成を表す模式図である。以下、図3を参照して記録媒体201を説明する。記録媒体201では、可視層3が裏電極14bに対応して分割した形で形成されており、従って、可視層3は画素に応じたマトリクス状に配置されている。このように可視層3を画素に対応させて分割して配置することで、可視層3に形成される画像のエッジ部分が明確になる。従って、可視層3にシャープな画像を形成することができる。
【0055】
図4は、記録媒体101のメモリ層2と可視層3の間に着色層16を備えた本実施の形態の第3の変形例である記録媒体301の構成を表す模式図である。以下図4を参照して、記録媒体301を説明する。記録媒体301は、第1の変形例101と同様な構成の記録媒体のメモリ層2と可視層3の間に着色層16を積層して備えたものである。着色層16は、白色の可撓性を有する樹脂からなる薄膜により形成されるか、あるいはメモリ層2又は可視層3に着色層を塗布等することにより被着することで形成される。可視層3に表示される青色の画像に対してコントラストの高い白色とすることで視認性を高めることができる。もちろん、着色する色は任意に選択することができ、特にメモリ層2の材料自体を着色することでは発色できない色に着色したい場合に有効な構成である。
【0056】
尚、本実施の形態の記録媒体1や変形例に示す記録媒体101,201,301においては、可視層3の表側に表電極14aが積層されて配置されるが、表電極14aを可視層3とメモリ層2との間に、あるいは着色層16が積層されている場合は着色層16とメモリ層2との間に配置するように構成してもよい(図示せず)。またこの表電極14aは、記録媒体全体を覆うような構成であってよいし、各画素に対応して分割されたような電極にしてもよい。このように構成することで、電界を形成する効果の面では不利であるが、電極14aに透明電極を用いる必要がなくなるという効果がある。但し、可視層3の導電性が低い場合は、別途電極14aに配線を行い、電極14aに電圧を印加可能に構成する必要がある。
【0057】
この記録媒体1及び変形例の記録媒体101,201,301(以下記録媒体1等という。)に電界を印加し、あるいは電位を検出するためには、以下に示すような検出手段が好適に用いられる。すなわち、記録媒体1等は、外部電界を印加されて自発分極を生じさせて電荷の偏倚の状態によりデジタルデータが記憶され、また、自発分極し電荷が偏倚することによる電位の差が検出されて記憶内容が読み出されるものである。なお、記録媒体101,201,301については、本実施の形態の記録媒体1に電極14a,14bを備えてなるもので、デジタルデータの読み取り及び書き込みの原理は同様である。そこで、記録媒体1に、読取・書込装置80Aを備えた構成からなる記録媒体401をもって読み取り及び書き込みの原理を説明する。
【0058】
ここで図5は、記録媒体1に電荷の検出手段である読取・書込装置80Aを備えた記録媒体401の構成を示す模式図である。図5に示すように、メモリ層2とその表側に積層された可視層3からなる部分を挟むように、読取・書込装置80Aが備えられる。
【0059】
ここで、図6は、図5に示す記録媒体401の構造を詳細に説明する模式図である。記録媒体401では、強誘電体からなるメモリ層2内の自発分極により電荷が偏倚しているが、このメモリ層2の裏面に対向して配設された読取・書込装置80Aの裏外部電極86が、画像の画素に対応して配設され、この裏外部電極86を介してnMOS FETからなる転送ゲートトランジスタ81のソースSが接続される。一方、この転送ゲートトランジスタ81のドレインDは、ビット線82に接続されている。さらに転送ゲートトランジスタ81のゲートGは、ワード線83に接続され、さらに、可視層3の表側に配設された表外部電極87から1つの単位のメモリーセルを形成している。ビット線82、ワード線83は、図示しない番地解読器、コンピュータに接続される。なお、読取・書込装置80Aを構成する表外部電極87はアース線91に接続されて、図示しないコンピュータに接続される。
【0060】
ここで図7は、本実施の形態の記録媒体1の画素の配列を示す図である。記録媒体401の画素の構成も記録媒体1と同様である。従って、記録媒体401の裏外部電極86の配列も図7に示す構成となっている。図7に示すように、裏外部電極86は図においてY方向に行を構成し、X方向に第1行から行番号をつけ、また図においてX方向に列を構成し、Y方向に第1行から列番号をつけてマトリクス状に配列される。そして、行と列の組み合わせで裏外部電極86のそれぞれに固有の番地が与えられている。なお、この例では、1つの画素と裏外部電極86とは、それぞれ1対1で対応し、1つのメモリーセルに対応している。従って、このメモリーセルも、同様にマトリクス配置に配設され、メモリーマトリクスを形成している。そして、この各メモリーセルは、行デコーダ(X)と列デコーダ(Y)により、行方向及び列方向にはりめぐらされたワード線83を介して番地ごとに制御される。
【0061】
まず、データの読み出しは、メモリ層2の双極子の極性による電荷の偏倚による電位の差により判断されるが、メモリーマトリクスにおいて、図示しないコンピュータの制御用CPUは、行デコーダ(X)と列デコーダ(Y)からなる番地解読器により、所定の番地、例えば、X=1、Y=1とする番地にアクセスして電荷があるか否かを確認する。そのため、図6に示すように、所定の行及び列のワード線83により目的の番地を選択し、ビット線82で電荷を検知する。即ち、nMOS FETである転送ゲートトランジスタ81のワード線83から金属部分のゲートGにプラスの電圧をかける。そうすれば電界効果によりチャンネルが形成され、メモリ層2の電極部分に電子が蓄えられていれば、対向した裏電極14bから電子がビット線82に移動し、マイナスの電気が電気信号として出力されデータが検知されることになる。
【0062】
逆に、データを書き込む場合は、所定の番地のメモリーセルのワード線83にプラスの電気をかければ、ビット線82から裏電極14bへつながり電流を流すことが可能になる。そこでビット線82を介して裏電極14bと、アース線を介して表電極14aとにより所定の極性で電圧を印加すれば、裏電極14b及び、アース線91に接続された表電極14aによりメモリ層2の双極子の方向を変換させて電荷の偏倚する方向を逆転させる。
【0063】
なお、記録媒体1,101、201,301では、上述のような読み取り・書き込みの原理は同様に適用されるが、読取・書込装置80Aを備えてないため、別途読取・書込装置を備える必要がある。ここで、図9は、記録媒体101のデジタルデータを多数の電極が一体化された電極層により読み取りあるいは書き込むための読取・書込装置80Bの構成の一例を示す模式図である。記録媒体1,101,201,301は構成がそれぞれ異なるが、データの読み取り・書込の原理は同じであるので、以下記録媒体101を例に読取・書込装置を説明する。図9に示すように、この読取・書込装置80Bは、記録媒体1等を載置する載置台88に、ここに載置した表電極14aに接続可能なように電極87を設け、この載置台88に、記録媒体1の裏電極14bに対応させてマトリクス状に配置した多数の電極86を備えた蓋体89を揺動可能に設け、この蓋体89に設けられた電極86を一体として、載置台88に載置された記録媒体1の裏電極14bに圧接して接続し、一括して順次情報を書込み、又は読取る構成のものである。ここでは、読取・書込装置80Bでの読み取り・書き込みの方法は、読取・書込装置80Aと同様なので詳しい説明は省略する。このように読取・書込装置80Bを構成することで、短時間に情報の書き込み又は読み取りが可能となる。
【0064】
次に、図10は、記録媒体101のデジタルデータをスキャンヘッド90でスキャニングして読み取りあるいは書き込むための読取・書込装置80Cの構成を示す模式図である。図10に示すように、記録媒体1は、載置台88に載置され、スキャンヘッド90と相対的に移動するように構成される。即ち、記録媒体1が、図示しない搬送手段で搬送されてもよいし、逆にスキャンヘッド90が固定された記録媒体1をスキャンするように移動するように構成してもよいが、ここではスキャンヘッド90が移動する構成とする。載置台88に設けられた表外部電極87は、載置台88に載置された記録媒体1の表電極14aと接触するように配設される。そして、スキャンヘッド90には、図10において紙面に垂直な方向に記録媒体の裏外部電極86が、記録媒体101の裏電極14bに対応して直線状にアレイ電極として設けられ、移動しながら記録媒体1の裏面を摺動する。そして摺動しながら1行ずつ裏外部電極86から電極14bに電圧を印加し、または電位を読み取る。ここでの読み取り、書き込みの方法は、スキャンしながら一行ごとに読み取り・書き込みをする以外は読取・書込装置80Aで説明するものと同様の方法によるので説明は省く。
【0065】
次に、図8は、記録媒体401に読取・書込用のピンである接続端子85を備えた第5の変形例である記録媒体501の構成を示す模式図である。記録媒体501にはさらに図示しない番地解読器を備える。記録媒体501は、記録媒体401と同様に読取・書込装置80Aを備え、一体に設けることで、別途画素ごとのデータを検出等する特別な読取・書込装置を別途必要としない。しかしながら、図8に示すように、例えば、周知のRAM(Random Access Memory)などに用いられているような基板に金属薄膜を備えた接続用のピンである接続端子85を記録媒体501に設けることで、他のコンピュータなどにコネクタとコードによる接続が容易になるという効果がある。さらに、情報の読取・書込時に表示面を遮るようなこともなく、簡易なディスプレイとして用いることもできる。
【0066】
以上、1の実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【0067】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1に係る発明の表示媒体では、印加する電界の方向に応じて、その電界方向に内部を分極させその分極状態を保持するメモリ層と、そのメモリ層に積層された着色層と、その着色層に積層され、分極状態に応じて有色から無色へと色を変化させるエレクトロクロミック材料からなる可視層とを備えたことを特徴とするため、画像データをそのままメモリ層の自発分極により生じた電界により画像として可視層に表示することができる。従って、表示媒体に記録されている内容が可視化され、その内容を容易に確認できる。
【0068】
【0069】
さらに、薄膜状に成形することが可能であるため、運搬・保管が容易である。特に、可撓性を有する材料で製作すれば、大画面の表示が可能な大型の表示媒体であっても容易に運搬・保管ができるという効果もある。
【0070】
【0071】
【0072】
また、可視層がエレクトロクロミック材料からなることを特徴とするため、メモリ層の分極状態から生じる電界により画像を見やすく表示することができるという効果がある。また、メモリ層の分極の極性が変化して電界が変化すれば、これに応じて表示する画像を書き換えることができるという効果もある。
【0073】
さらに、エレクトロクロミック材料が分極状態に応じて無色から有色へと変化するものであることを特徴とするため、大きく色の変化をさせることでコントラストの高い見やすい画像の表示をすることができるという効果がある。また、透明状態では、背景の色を変えることにより、画面に表示される色を自由に変化させることもできるという効果もある。また、着色層を可視層に表示される色の画像に対してコントラストの高い色とすることで視認性を高めることができる。
【0074】
請求項2に係る発明の表示媒体では、請求項1に記載の表示媒体の効果に加え、メモリ層が、強誘電体からなることを特徴とするため、外部電界をかけることで自発分極の極性を容易に変化させることができるという効果があり、且つメモリ性を有するため、長時間にわたってデジタルデータを分極状態のかたちで保持できるという効果もあり、さらに、分極状態を長時間安定して保持できるため、分極状態により生じる電界で可視層の表示を長時間安定して保持することができるという効果がある。
【0075】
その上、所定以上の電界を再度かけることで、再び自発分極の極性を変換することができるという効果がある。従って、メモリ層のデジタルデータを書き換えることができ、これに応じて可視層で表示する画像を書き換えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る実施の態様である記録媒体1の構成の概略を示す模式断面図である。
【図2】 記録媒体1の表裏両面に電極を設けた変形例1である記録媒体101の構成を表す模式断面図である。
【図3】 記録媒体101の可視層3を画素に応じて分割した本実施の形態の変形例2である記録媒体201の構成を表す模式図である。
【図4】 記録媒体101のメモリ層2と可視層3の間に着色層16を備えた本実施の形態の第3の変形例である記録媒体301の構成を表す模式図である。
【図5】 記録媒体1に電荷の検出手段である読取・書込装置80Aを備えた記録媒体401の構成を示す模式図である。
【図6】 図5に示す記録媒体401の構造を詳細に説明する模式図である。
【図7】 本実施の形態の記録媒体101の裏電極14bの配列を示す図である。
【図8】記録媒体401に読取・書込用のピンである接続端子85を備えた第5の変形例である記録媒体501の構成を示す模式図である。
【図9】 記録媒体101のデジタルデータを多数の電極が一体化された電極層により読み取りあるいは書き込むための読取・書込装置80Bの構成の一例を示す模式図である。
【図10】 記録媒体101のデジタルデータをスキャンヘッド90でスキャニングして読み取りあるいは書き込むための読取・書込装置80Cの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1、101,201,301,401,501 記録媒体
2 メモリ層
3 可視層
14a 表電極
14b 裏電極
16 着色層
18 保護層
80A,80B,80C 読取・書込装置
81 転送ゲートトランジスタ
82 ビット線
83 ワード線
85 接続端子
86 裏外部電極
87 表外部電極
88 載置台
90 スキャンヘッド
91 アース線
G ゲート
S ソース
D ドレイン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventiondisplayIt relates to the medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various methods using magnetic, light, static electricity, etc. have been devised as methods for recording digital data of characters and images, and these digital data can be easily recorded in other information processing apparatuses after they have been recorded. It can be transferred and played back. On the other hand, conversion from digital data to visualized analog data could be easily performed, such as a method of printing such digital data on a paper medium with a printer for visualization. Further, analog data printed on the paper medium can be converted again into digital data by using a scanner or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, if it is digital data, it is easy to exchange data, but if it is as it is, there is no visibility and the contents are not known at all. If it is desired to know the contents, it is necessary to read the data by some kind of information processing device and display it on a screen or the like to reproduce characters and images. Therefore, it is complicated to always provide an information processing apparatus that reproduces the digital data, and there is a problem that the contents cannot be understood at all if there is no information processing apparatus at hand.
[0004]
On the other hand, in order to visualize the data, for example, if it is printed on a paper medium, it can be surely visualized, and if such a visualized recording medium is viewed as it is, the contents can be grasped in a list without an information processing device. Become. However, the characters and images printed on paper media and visualized here are analog data, and cannot be read, edited, saved, or transferred directly as digital data. There was also a problem that editing, saving, and forwarding would not be possible without it.
[0005]
Furthermore, even if analog data printed on a paper medium is read by a scanner or the like, the original digital data cannot be completely reproduced, and the content deteriorates every time it is converted from analog data to digital data. there were.
[0006]
The present invention solves the above-described problems and provides digital data.TheUsers can record and confirm the recorded contents with the naked eye.displayThe purpose is to provide a medium.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1displayIn the medium, depending on the direction of the applied electric field, the inside is polarized in the direction of the electric field and the polarization state is maintained, and the memory layer is laminated.Layered on the colored layer,Depending on the polarization stateFrom colored to colorlesscolorTheChangeMade of electrochromic materialAnd a visible layer.
[0008]
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
According to this configurationdisplayIn the medium, the image can be displayed easily by an electric field generated from the polarization state of the memory layer. Further, if the electric field changes due to the change in the polarization polarity of the memory layer, the displayed image can be rewritten accordingly.
[0017]
[0018]
further,According to this configurationdisplayIn the medium, it is possible to display an easy-to-see image with high contrast by greatly changing the color. In the transparent state, the color displayed on the display surface can be freely changed by changing the background color.Moreover, visibility can be improved by making a colored layer into a color with a high contrast with respect to the image of the color displayed on a visible layer.
[0019]
Claim2Of the inventiondisplayIn the medium, the claim1Described indisplayIn addition to the configuration of the medium, the memory layer is made of a ferroelectric.
[0020]
[0021]
In addition, the polarity of the spontaneous polarization can be converted again by reapplying an external electric field having a predetermined strength or higher. Accordingly, the image displayed in the visible layer can be rewritten accordingly.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a recording medium 1(Display medium)It is a schematic cross section which shows the outline of a structure. First, an outline of the configuration of the recording medium 1 will be described with reference to FIG.
[0023]
The recording medium 1 is formed in a rectangular thin plate shape by laminating a
[0024]
The
[0025]
Such ferroelectrics include barium titanate (BaTiO3), Lead titanate (PbTiO3), Lithium niobate (LiNbO)3), Potassium tantalate (KTaO)3), Sodium niobate (NaNb)5O15)and so on. For organic substances, in addition to polyvinylidene fluoride, copolymers of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, copolymers of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, copolymers of vinylidene cyanide and vinyl alcohol, polyvinylidene chloride , Polyvinylideneaminad, and aliphatic polyamides such as, but not limited to, aliphatic polyamides such as odd-numbered nylons in which the molecular chain has a planar zigzag structure and the number of repeating units of the molecule is an odd number. A ferroelectric material having a thin film forming ability is desirable.
[0026]
In addition, in the spontaneous dielectric polarization due to the electric field applied to the ferroelectric, a hysteresis characteristic is observed between the dielectric polarization similar to the magnetization curve of the ferromagnetic and the electric field, and a ferroelectric domain structure is generated in the crystal. Therefore, once spontaneous polarization is performed, the polarization state is maintained unless an external electric field exceeding the limit of the hysteresis characteristic is received, and a so-called memory effect is exhibited.
[0027]
The
[0028]
A material that exhibits an optical phenomenon such as a change in color tone and generates electrochromism by generating such a reversible electrochemical reaction is referred to as an electrochromic material in the present application. This electrochromic material includes tungsten oxide (WO3In addition, inorganic compounds based on transition metal oxides such as molybdenum oxide, tantalate, and titanate, and organic substances such as polyviologen are known.
[0029]
As for the changing color, color development and decoloration are based on an electrochemical redox reaction, and the color disappears due to oxidation. In the viologen system, a reduced color species is deposited on the electrode to form a colored film for display.
[0030]
As a specific color, it is well known that the inorganic compound tungsten oxide changes from colorless to blue. For organic substances, the viologen derivative changes to colorless, blue, and purple. In addition, polyviologen, which is a conductive polymer obtained by electropolymerization, is blue and colorless, polypasophenanthrolin iron is red and colorless, polytetrathiafulvalene is yellow and green, red, and polyvinylcarbazole Colorless and green, blue and red for polythiophene, brown and blue for polypyrrole, yellow and blue for polyaniline, purple and yellow for polyparaphenylene, red and colorless for polyethylene terephthalate, colorless for polyisothianaphthene Each color changes to blue.
[0031]
In the
[0032]
In addition, as a material for generating the
[0033]
Here, in the state where the
[0034]
Next, the operation of the recording medium 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. As described above, the
[0035]
First, as shown in the upper part of FIG. 1, the front and
[0036]
If this state is expressed by a chemical formula, tungsten oxide which is an electrochromic material of the
[0037]
In this state, even if the application of the voltage from the electrode is stopped and the application of the electric field by the electrode is stopped, the polyvinylidene fluoride which is the ferroelectric of the
[0038]
Next, as shown in the lower part of FIG. 1, an external electric field having a reverse polarity is applied so that the front
[0039]
In this state, tungsten oxide which is the electrochromic material of the
[0040]
And even if the application of the external electric field by the electrode is stopped here, the state of the spontaneous polarization is maintained and the electric field remains as in the reason described above, so that the
[0041]
An external electric field having a different polarity can be applied to each pixel by a large number of electrodes corresponding to each pixel arranged on the front and back of the recording medium 1, but this method will be dictated.
[0042]
Since the recording medium 1 of the present embodiment has the above-described configuration, the following effects are obtained. That is, when an electron is taken from the
[0043]
In the image displayed on the
[0044]
Furthermore, the recording medium 1 itself can be formed into a thin film from a flexible material, and can also be manufactured so that it can be folded or rolled. If it does so, the effect that the large screen can be rounded and made small and can be easily carried and stored is produced.
[0045]
Further, the content displayed as an image is stored in the
[0046]
Further, there is an effect that only by rewriting the digital data stored in the recording medium 1, the image can be rewritten according to the contents.
[0047]
Next, a
[0048]
On the back surface of the
[0049]
Here, FIG. 7 is a diagram showing the arrangement of the
[0050]
The
[0051]
Since the
[0052]
The
[0053]
Furthermore, when the
[0054]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
[0055]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
[0056]
In the recording medium 1 according to the present embodiment and the
[0057]
In order to apply an electric field to the recording medium 1 and the
[0058]
Here, FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a
[0059]
Here, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining in detail the structure of the
[0060]
Here, FIG. 7 is a diagram showing an array of pixels of the recording medium 1 of the present embodiment. The configuration of the pixels of the
[0061]
First, data reading is determined by the potential difference due to the charge bias due to the polarity of the dipole of the
[0062]
Conversely, when data is written, if positive electricity is applied to the
[0063]
In the
[0064]
Next, FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a reading / writing device 80C for reading or writing digital data of the
[0065]
Next, FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a
[0066]
Although the present invention has been described based on one embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. This can be easily guessed.
[0067]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the invention according to claim 1displayIn the medium, depending on the direction of the applied electric field, a memory layer that polarizes the inside in the direction of the electric field and maintains the polarization state, and the memory layer are stacked.Layered on the colored layer,Depending on the polarization stateFrom colored to colorlesscolorTheChangeMade of electrochromic materialBecause it is characterized by having a visible layer,The image data can be displayed on the visible layer as an image by the electric field generated by the spontaneous polarization of the memory layer. Therefore, the contents recorded on the display medium are visualized and the contents can be easily confirmed.
[0068]
[0069]
Furthermore, since it can be formed into a thin film, it is easy to transport and store. In particular, if it is made of a flexible material, it can be displayed on a large screen that can display a large screen.displayThere is an effect that even a medium can be easily transported and stored.
[0070]
[0071]
[0072]
Also,Since the visible layer is made of an electrochromic material, there is an effect that an image can be easily displayed by an electric field generated from the polarization state of the memory layer. Moreover, if the polarity of the polarization of the memory layer changes and the electric field changes, there is also an effect that the displayed image can be rewritten accordingly.
[0073]
further,Since the electrochromic material is characterized in that it changes from colorless to colored according to the polarization state, there is an effect that it is possible to display a high-contrast and easy-to-view image by greatly changing the color. . In the transparent state, there is also an effect that the color displayed on the screen can be freely changed by changing the color of the background.Moreover, visibility can be improved by making a colored layer into a color with a high contrast with respect to the image of the color displayed on a visible layer.
[0074]
Claim2Of the inventiondisplayIn the medium, the claim1Described indisplayIn addition to the effect of the medium, the memory layer is made of a ferroelectric material. Therefore, the polarity of the spontaneous polarization can be easily changed by applying an external electric field, and it has a memory property. Therefore, there is an effect that digital data can be held in a polarization state for a long time, and furthermore, since the polarization state can be stably maintained for a long time, the display of the visible layer can be stably maintained for a long time by the electric field generated by the polarization state. There is an effect that it can be held.
[0075]
In addition, there is an effect that the polarity of the spontaneous polarization can be converted again by applying an electric field of a predetermined level or more again. Therefore, it is possible to rewrite the digital data in the memory layer and to rewrite the image displayed in the visible layer accordingly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an outline of a configuration of a recording medium 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
4 is a schematic diagram showing a configuration of a
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
6 is a schematic diagram for explaining in detail the structure of the
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement of
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a reading / writing device 80B for reading or writing digital data of a
10 is a schematic diagram showing a configuration of a reading / writing device 80C for reading or writing digital data of a
[Explanation of symbols]
1, 101, 201, 301, 401, 501 Recording medium
2 Memory layer
3 Visible layer
14a Front electrode
14b Back electrode
16 Colored layer
18 Protective layer
80A, 80B, 80C Reading / writing device
81 Transfer gate transistor
82 bit line
83 word lines
85 connection terminals
86 Back external electrode
87 External electrode
88 mounting table
90 scan head
91 Ground wire
G Gate
S source
D drain
Claims (2)
そのメモリ層に積層された着色層と、
その着色層に積層され、前記分極状態に応じて有色から無色へと色を変化させるエレクトロクロミック材料からなる可視層とを備えたことを特徴とする表示媒体。According to the direction of the electric field to be applied, the memory layer that polarizes the interior in the electric field direction and maintains the polarization state;
A colored layer laminated on the memory layer ;
A display medium comprising: a visible layer made of an electrochromic material that is laminated on the colored layer and changes color from colored to colorless according to the polarization state.
強誘電体からなること
を特徴とする請求項1に記載の表示媒体。The memory layer is
The display medium according to claim 1 , comprising a ferroelectric substance.
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