JPH05127603A

JPH05127603A - 表示装置

Info

Publication number: JPH05127603A
Application number: JP28512491A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mizushina; 隆広水品; Masaharu Shiotani; 雅治塩谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1993-05-25
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP3175235B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は液体の膜沸騰現象を利用した小型アク
チェータを用いた表示装置に係り、特に簡単な構造でカ
ラー表示ができ、且つ高速応答が可能な表示装置を提供
することを目的とする。【構成】桁線９ａと列線１０ａに接続された抵抗発熱体
７ａへ駆動回路からパルス信号を出力し、抵抗発熱体７
ａ上に蒸気膜を形成し、該膜沸騰に基づく蒸気気泡１７
ｂを急激に成長させ、着色層に施した色を透明基板６、
蒸気気泡１７ｂを介して表示し、この処理を他の同じ構
成の画素でも実行することにより全体として画像表示を
行うものであり、また着色層に抵抗発熱体７ａ等の配設
と対応した位置に３原色の色を規則的に配列し、駆動回
路から時分割駆動によりパルス信号を出力することで画
像データに従ったカラー画像を作成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は所謂フラットパネルディ
スプレイに係り、特に液体の膜沸騰現象を利用した小型
アクチェータを用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】近年、ＣＲＴディスプレイに
代わって液晶、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、プラ
ズマ（ＰＤＰ）、蛍光表示管（ＶＦＤ）等を使用したフ
ラットパネルディスプレイが広く使用されている。この
フラットパネルディスプレイはラップトップパソコンの
ディスプレイや、電話機、ファクシミリ、プリンタ等の
オペレーションパネルのみならず、ハイビジョンテレビ
や車載用ナビゲーションシステム等のディスプレイとし
ても使用されている。特に、ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）を使用した液晶ディスプレイは装置の薄型化、小型
化を可能とする点で優れている。このような表示装置は
その用途から、カラー化、簡易な構造、応答速度、表示
サイズ等の点で優れた特性が要求される。

【０００３】しかしながら、現在いずれの方式において
も上記特性を全て満足できる装置は提案されていない。
尚、上述のＴＦＴを用いたディスプレイにおいても、デ
ィスプレイ内に形成されるトランジスタの歩留りが悪
く、又配線や構造が複雑となる欠点を有している。この
為、現在も新たな方式の表示装置の検討が進められてい
る。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記従来の問題点に鑑み、簡単
な構造でカラー表示が容易にでき、且つ高速応答が可能
な表示装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【発明の要点】上記目的は本発明によれば、透明基板、
第１の不透明液体層、該第１の不透明液体層を加熱する
加熱手段、該加熱手段を支持する支持手段、前記第１の
不透明液体層と流路により連通された第２の不透明液体
層、加圧手段を順に積層してなるセグメントを有し、前
記加熱手段による加熱作用により前記第１の不透明液体
層の一部に膜沸騰部位を発生させることにより熱気泡を
作成し、該熱気泡を前記透明基板に接触させることによ
り前記支持手段の表示色を前記透明基板側から目視に供
することを特徴とする表示装置を提供することにより達
成される。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を
参照しながら説明する。図２は一実施例の表示装置の基
本構成を示す図である。同図において、表示装置１は上
面に後述する多数の抵抗発熱体や電極が形成された支持
手段としての基板２と、この基板２の下面にシール材３
を介して貼着された加圧手段としての予圧フィルム４
と、基板２上にシール材５を介して貼着された透明基板
６で構成されている。上記基板２と予圧フィルム４間、
及び基板２と透明基板６間には後述する黒色の封入溶液
が収納されている。

【０００７】尚、予圧フィルム４は基板２と予圧フィル
ム４間に封入された封入溶液にフィルムの張力によって
一定の圧力を与える目的で使用されるものである。ま
た、上記基板２はシリコンウェハーやガラス／セラミッ
ク基板、ポリイミド等の耐熱性フィルムで構成され、透
明基板６はシリカガラス、石英板等の硬質な透明材料で
構成されている。

【０００８】図３は上述の構成の中で、特に基板２に形
成された抵抗発熱体や電極等の配設構成を示す図であ
る。抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・は基板２上に多数縦横
に格子状に平面配列され、これらの抵抗発熱体７ａ、７
ｂ・・・は桁線（デジット線）９ａ、９ｂ・・・と列線
（カラム線）１０ａ、１０ｂ・・・間に接続され、所謂
マトリックス接続構成である。また、上記桁線９ａ、９
ｂ・・・は対応する電極１１ａ、１１ｂ・・・に接続さ
れ、列線１０ａ、１０ｂ・・・は対応する電極１２ａ、
１２ｂ・・・に接続されている。また、電極１１ａ、１
１ｂ・・・及び電極１２ａ、１２ｂ・・・には制御手段
としての制御回路を内蔵する駆動回路１３が接続され、
この駆動回路１３から時分割制御に基づくパルス信号が
出力される。例えば抵抗発熱体７ａの場合、抵抗発熱体
７ａの両端には桁線９ａと列線１０ａが接続され、電極
１１ａ、１２ａ間に供給される駆動回路１３からのパル
ス信号に従って駆動する（発熱する）。また抵抗発熱体
７ｃの場合、抵抗発熱体７ｃの両端には桁線９ａと列線
１０ｃが接続され、電極１１ａ、１２ｃ間に供給される
駆動回路１３からのパルス信号に従って駆動する。尚、
他の抵抗発熱体７ｂ、７ｄ・・・についても同様に、駆
動回路１３から出力される時分割制御に基づくパルス信
号により駆動される。

【０００９】この様に構成される表示装置１は、各々抵
抗発熱体１個を有する表示装置１内の一定の領域が１個
の画素を構成し、後述する様に１個の小型アクチュエー
タとして働く。そして、基板２上の各画素に対応する部
分は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に規則正しくに着色
されている。尚、この着色は基板２上に形成される後述
する着色層に施されている。一方、基板２には各画素毎
に２個の穴１３が形成され、上述の封入溶液がこの穴１
３を通じて移動できる構成である。

【００１０】図１の（１）は上述の構成の表示装置１の
中のセグメントとしての１個の画素（小型アクチュエー
タ）を説明する為の模式図である。また、同図の（２）
はその断面図である。尚、同図の（１）、（２）は共に
封入溶液内に後述する蒸気気泡１７ｂが形成された状態
を示し、特に同図の（２）では桁線９ａ、９ｂ・・・及
び列線１０ａ、１０ｂ・・・を省略して示す。前述の様
に基板２上には抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・や、桁線９
ａ、９ｂ・・・、列線１０ａ、１０ｂ・・・が配設され
ている。前述の様に基板２と透明基板６の間には封入溶
液が封入され、第１の不透明液体層であるこの封入溶液
を以下ａという。この封入溶液ａは上述の基板２に設け
られた穴１３を介して第２の不透明液体層である封入溶
液と連通している。尚、基板２と予圧フィルム４間に封
入されたこの封入溶液をａ’とする。尚、この封入溶液
ａ、ａ’は同じ溶液であり、黒色染料を溶かした溶液が
使用され、この染料を溶かす溶媒としては例えば純水、
エタノール等の各種アルコール類、ペンタン等の各種炭
化水素類が使用される。したがって、透明基板６を介し
て封入溶液ａを目視すると黒色に見える構成である。ま
た、この封入溶液ａは抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・が加
熱された時この溶液内に熱気泡を作成し、又この熱気泡
を冷却する役割を果たすものでもある。

【００１１】尚、後述の動作説明に使用する図４の
（１）の断面図にも示す様に、抵抗発熱体７ａ、７ｂ・
・・及び桁線９ａ、９ｂ・・・、列線１０ａ、１０ｂ・
・・は基板２上に直接配設されることなく、その間に蓄
熱層１４が配設されている。また、抵抗発熱体７ａ、７
ｂ・・・及び桁線９ａ、９ｂ・・・、列線１０ａ、１０
ｂ・・・上には絶縁層１５が形成され、さらにその絶縁
層１５上に着色層１６が形成されている。抵抗発熱体７
ａ、７ｂ・・・は供給されるパルス信号により直ちに高
熱を発生させることができるような電気／熱変換効率の
優れた、例えばプラチナ、チタン、タングステン、タン
タル等の材料が使用されている。また、桁線９ａ、９ｂ
・・・、列線１０ａ、１０ｂ・・・、電極１１ａ、１１
ｂ・・・、１２ａ、１２ｂ・・・は一般的な導電材料で
あるアルミニューム、銅等で構成されている。さらに、
蓄熱層１４は抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・で発生するジ
ュール熱が封入溶液ａと基板２側へバランスよく伝達さ
れるよう調整するものであり、例えば酸化シリコン、酸
化ジルコニウム、酸化マグネシウム等の材料で構成さ
れ、これらの材料とその膜厚を適当に選択することによ
り抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・の急速加熱が可能とな
る。また、絶縁層１５は抵抗発熱体の両端に接続された
桁線と列線間の漏れ電流を防ぎ、漏電による電気化学反
応を防止するものであり、例えば炭化けい素、酸化けい
素、酸化アルミニューム等で構成されている。

【００１２】さらに、着色層１６は前述の様に赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色の３原色で規則正しく
着色された層であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
中の１色が１個の抵抗発熱体を有する画素（小型アクチ
ュエータ）に位置する着色層１６に施されている。着色
層１６の材料としては各種の有機顔料や金属酸化物を含
んだコーティング層が使用されている。また、この着色
層１６は後述する蒸気気泡の消滅に伴うキャビテーショ
ンによる抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・等の損傷を防止す
る保護膜としての機能も有している為、耐キャビテーシ
ョン性を強化すべくタンタル、ポリイミド等の材料も使
用した所謂２層構造としても良い。

【００１３】尚、上記蓄熱層１４、抵抗発熱体７ａ、７
ｂ・・・、桁線９ａ、９ｂ・・・、列線１０ａ、１０ｂ
・・・、絶縁層１５、着色層１６の形成は、半導体装置
を作成する際使用する公知の真空蒸着法、気相成長法等
の方法で製造されている。

【００１４】以上の構成の表示装置１において、図４の
（１）〜（４）はその動作を説明する状態変化図であ
る。但し、同図は本実施例の表示装置１の画素１個、す
なわちアクチュエータ１個の状態変化を説明する図であ
る。

【００１５】先ず、同図に示す（１）は初期状態であ
る。この時、駆動回路１３からいずれの電極１１ａ、１
１ｂ・・・、１２ａ、１２ｂ・・・にもパルス信号が出
力されず、どの抵抗発熱体７ａ、７ｂ・・・も発熱しな
い。この状態の時透明基板６を通して上方から画素を目
視すると、封入溶液ａが前述の如く黒色染料で構成され
ている為画素は黒色に見える。尚、この時着色層１６に
施された赤（Ｒ）、又は緑（Ｇ）、又は青（Ｂ）は封入
溶液ａにより見えない。尚、抵抗発熱体７ａが配設され
た画素に位置する着色層１６は図３からも判るように緑
（Ｇ）である。

【００１６】次に駆動回路１３から、例えば電極１１
ａ、１２ａを介して（桁線９ａ、列線１０ａを介して）
パルス信号が抵抗発熱体７ａに供給されると、このパル
ス信号に基づく電流が抵抗発熱体７ａに流れジュール熱
が発生する。このジュール熱により抵抗発熱体７ａ直上
に位置する着色層１６の表面に蒸気膜１７ａが形成され
る。この時の状態を示す図が同図の（２）であり、この
蒸気膜１７ａの厚さは封入溶液ａが染料と純水の場合約
数μｍ程度である。この為、抵抗発熱体７ａ（正確には
抵抗発熱体７ａ直上の緑色の着色層１６）と封入溶液ａ
間は蒸気膜１７ａにより断熱され、その後抵抗発熱体７
ａが所定時間（１のパルス信号の供給時間）発熱する
が、この発熱は蒸気膜１７ａを介して封入溶液ａにほと
んど伝達されず、主として蒸気膜１７ａに作用してこれ
を急速に高温、高圧状態にする。この為、抵抗発熱体７
ａ上に形成された蒸気膜１７ａは大きく成長し蒸気気泡
１７ｂとなり、封入溶液ａは蒸気気泡１７ｂの周囲に押
しやられる。この時、封入溶液ａの一部は前述の穴１３
を通って基板２と予圧フィルム４間へ移動し、所謂一時
退避の状態となる。この状態を示す図が同図の（３）で
ある。この状態では、大きく成長した蒸気気泡１７ｂが
透明基板６の下面に接し、透明基板６、蒸気気泡１７ｂ
を通して前述の着色層１６が目視できる。したがって、
この時目視できる画素の色は着色層１６に施された緑色
である。

【００１７】その後、蒸気気泡１７ｂは大きく成長した
為内圧が下がり、しかも低温の封入溶液ａに接し、蒸気
気泡１７ｂは急激に収縮する。そして同図の（４）に示
す如く小さな気泡１７ｃとなり、この時封入溶液ａ’は
予圧フィルム４から一定の圧力を受けている為、退避し
ていた封入溶液ａ’は上述とは逆に穴１３を通って基板
２と透明基板６間に戻る。そして、最終的に気泡１７ｃ
が収縮を終了すると、前述の初期状態である同図の
（１）の状態となる。この時、透明基板６を介して目視
できる画素の色は封入溶液ａの黒色である。

【００１８】以上の説明は抵抗発熱体７ａが位置する画
素（小型アクチュエータ）の駆動を説明したものである
が、他の抵抗発熱体７ｂ、７ｃ・・・を含む画素につい
ても同様に駆動できる。したがって、例えば抵抗発熱体
７ｂに対応する画素を上述の如く駆動すると、抵抗発熱
体７ｂ上の着色層１６に着色された青色（Ｂ）を表示で
きる。また、抵抗発熱体７ｃに対応する画素を上述の如
く駆動すると、抵抗発熱体７ｃ上の着色層１６に着色さ
れた赤色（Ｒ）を表示できる。したがって、駆動回路１
３からカラーの画像データに従ったパルス信号を抵抗発
熱体７ａ、７ｂ・・・へ供給し、抵抗発熱体７ａ、７ｂ
・・・を上述の如く駆動することにより、封入溶液ａに
蒸気気泡１７ｂを形成でき、この時この蒸気気泡１７
ｂ、透明基板６を介して表示装置１にカラー画像を形成
することができる。すなわち、各画素に封入溶液ａの黒
色、又は着色層１６上の赤（Ｒ）、又は緑（Ｇ）、又は
青（Ｂ）を表示させることができ、この３色の割合を可
変することによりカラー画像を鮮明に作成することがで
きる。

【００１９】また、上述の実施例で各画素（小型アクチ
ュエータ）を駆動する時間は、通電時間（１のパルス信
号の出力時間）が数μs の場合、数１０μs であり、高
速表示処理が可能である。

【００２０】尚、本実施例では黒色の封入溶液ａを使用
し、且つ対応する着色層１６を赤（Ｒ）、又は緑
（Ｇ）、又は青（Ｂ）着色した場合について説明した
が、封入溶液ａを白色とし、対応する着色層１６をイエ
ロー（Ｙ）、又はマゼンタ（Ｍ）、又はシアン（Ｃ）に
着色した画素を規則的に配列することによっても、同様
にカラー画像を作成することができる。

【００２１】またカラー画像のみでなく、着色層１６を
１色で構成することにより白黒画像も作成することがで
きる。さらに、本実施例の構成は各画素を仕切ることな
く構成したが、各画素内の封入溶液ａを効率良く駆動す
る為各画素間をシール材等で仕切る構成としても良い。
この様に構成することにより蒸気気泡１７ｂの成長に基
づく封入溶液ａの退避が迅速になり、さらに高速かつ鮮
明な画像を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば画像データに従ったパルス信号を表示装置に配設さ
れた発熱手段に供給することにより、封入溶液の一部に
瞬時に膜沸騰現象を生じさせ基板に着色された色を表示
できるので、発熱手段の配設位置に対応し施された色を
容易に表示させ、鮮明なカラー画像を得ることができ
る。

【００２３】また、本発明の表示装置は構造が簡単であ
り、従来の表示装置に比べて簡易な構成である。さら
に、膜沸騰現象を利用して画像を表示するので、高速で
且つ正確な表示ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の表示装置の模式図である。

【図２】一実施例の表示装置の概略構成図である。

【図３】一実施例の表示装置の全体構成を説明する図で
ある。

【図４】一実施例の表示装置の動作を説明する状態変化
図である。

【符号の説明】

１表示装置２基板３、５シール材４予圧フィルム６透明基板７ａ、７ｂ抵抗発熱体９ａ、９ｂ桁線１０ａ、１０ｂ列線１１ａ、１１ｂ・・・、１２ａ、１２ｂ・・・電極１３駆動回路１４蓄熱層１５絶縁層１６着色層１７ａ蒸気膜１７ｂ蒸気気泡１７ｃ気泡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板、第１の不透明液体層、該第１
の不透明液体層を加熱する加熱手段、該加熱手段を支持
する支持手段、前記第１の不透明液体層と流路により連
通された第２の不透明液体層、加圧手段を順に積層して
なるセグメントを有し、前記加熱手段による加熱作用により前記第１の不透明液
体層の一部に膜沸騰部位を発生させて熱気泡を作成し、
該熱気泡を前記透明基板に接触させることにより前記支
持手段の表示色を前記透明基板側から目視に供すること
を特徴とする表示装置。
【請求項２】前記加熱作用を停止した後前記熱気泡を
収縮させ、前記第１の不透明液体層の色を目視に供する
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】前記セグメントを複数配列し、表示情報
に基づいて各セグメントの加熱手段を動作させる制御手
段を有する請求項１記載の表示装置。
【請求項４】前記支持手段の色を異ならせ、表示情報
に応じて前記加熱手段を動作させることによりカラー表
示を行う請求項３記載の表示装置。