JPS58159521A

JPS58159521A - 表示素子

Info

Publication number: JPS58159521A
Application number: JP57042408A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nishimura; 征生西村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-09-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は新規な表示素子に関する。

現在、各種の事務用機器や計測用機器に於ける端末表示
器、或は、テレビやビデオカメラ用モニターに於ける表
示器として、陰極線管（所謂、ＣＲＴ）が広く利用され
ている。しかし、このＣＲＴに就いては、画質、解像度
、表示容址の面で銀塩若しくは電子写真法を用いた・・
−トコビー程度のレベルに達していないと言う不満が残
されている。又、ＣＲＴに代わるものとして、液晶によ
りドツトマトリクス表示する、所謂、液晶パネルの実用
化の試みも為されているが、この液晶パネルに就いても
、駆動性、信頼性、生産性の面で末だ満足できるものは
得られていない。

そこで、本発明は、斯かる技術分野に於ける従来技術の
解決し得なかった課題を解決することを目的とする。

つ捷り、本発明の目的は、高解１諌度で良質の画像を表
示することができ、且つ、駆動性、生産性、及び信頼性
に優れた表示素子を提供することにある。

而して、この様な目的を達成する本発明は、前面板の片
面に接した透明液体を具え、前配液体中に気泡を形成し
て画像表示を行う表示素子に於て、前記前面板の屈折率
をＮ７、前配液体の屈折率をＮｔとしだとき、（Ｎｚ−
Ｎｙ）／（Ｎｚ、＋Ｎ２）２≦０．００５なる関係式を
満足する様に構成しであることを特徴にしている。

以下、図示例に従〜て本発明を具体的に詳説する。

第１図乃至第８図によって本発明の実施例と本発明に於
ける作像原理を概説する。

図に於て、１は輻射線吸収層、２は液層、３は透明保護
板（前面板）を示し、これ等を積層することによって第
１図（略画断面図）の表示素子が構成される。このとき
、輻射線吸収層１は、輻射線、とりわけ赤外線を効率的
に吸収する有色（・・・望ましくは黒色）で、それ自身
は熔融し難い各種の無機或は有機材料を成膜させて得ら
れる。尚、この吸収層１自身に支持機能が乏しい場合に
は、不図示のガラスやプラスチックから成る輻射線透過
性支持板を付加するのが望ましい。

液層２を構成する液体としては、光学的に透明（・・・
若干、着色していてもかまわ々い）なもので、例えば、
水、凌は各種有機溶剤の単独又は複数を以て基本的には
組成することができる。

有機溶剤としては、具体的には、例えばメチルアルコー
ル、エチルアルコール、　ｎ−７’ロビルアルコール、
イソプロピルアルコール、ｎ−メチルアルコール、５ｅ
ｅ−メチルアルコール、ｔｅｒｔ−フチにアルコール、
イソブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアル
コール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド等のアミド類；トリエタノールアミン、ジェタノール
アミン等のアミン類；アセトン、ジアセトンアルコール
等のケトン捷たけケトアルコール類；テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリ
コール類；エチレングリコール、プロピレングリコール
、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチ
レングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子
を含むアルキレングリコール類；グリセリン；エチレン
グリコールメチルエーテル、ジエチレンクリコールメチ
ル又ハエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメ
チル（又はエチル）エーテル等多価アルコールの低級ア
ルキルエーテル類等が挙げられる。

本発明に於ては、この様な液層２を構成している液体と
前記前面板３との屈折率差をなくすことが表示像の高コ
ントラストを得る上で理想である。

しかし、本発明者の知見によれば、液層２と前面板３と
の接触界面に於ける垂直反射率が０．５チ以下であれば
実用性能は満足される。つまり、前記垂直反射率が０．
５％以下であれば、表示像のコントラスト低下は実用上
、許容できるものである。

従って、このことを換言すれば、前面板３の構成素材の
可視波長域に於ける屈折率をＮｔ、液Ｎｉ２を構成する
液体の可視波長域に於ける屈折率をＮｔとするとき、表
示素子構成に於て、関係式、（Ｎｚ　−Ｎ））”／（Ｎ
ｔ　＋　Ｎｙア≦０．００５　；が満足されると、表示
面では、フレアの少ない”見え″の良い表示像が得られ
る。

この事実を具体例に就いて見ると、以下のとお秒である
。

（］）水（Ｎｚ＝　１．３３　）　　と各種ガラス板（
Ｎ））との接触界面でのＣＮｔ−Ｎｙ　）’／（Ｎｚ＋
％　）”の値と”見え”ガラス材質　Ｎｙ　　（Ｎ１．
　Ｎｙ　）”／（Ｎｔ＋Ｎｙ　）”　　　見え青板ガラ
ス１．５０　　　０．００３６　　　　フげなし光学ガ
ラスＢＫ７　１，５２　　　　　０．００４４　　　　
　　フレアなし同　　ＳＫ５　１，５９　　　　　　０
．００７９　　　　　　才ＦＦフレアちり四　８８に１
　１，６２　　　　　０．００９７　　　　　　主をト
フレアあり但し、Ｎｌ−、ＮｆＯ値は５４６ｎｍ　　の
波長光による測定値である。

（２）水／グリセリン混合液（Ｎｔ＝１．４７　）と各
種ガラス板（Ｎｙ）との接触界面でのＣＮｔ　−Ｎｙ）
　’　／（Ｎｔ十Ｎｖ）ｔ　　の値と“見え” ガラス材質　　Ｎｙ　　ＣＮｔ−Ｎｙ　）　”／　ＣＮ
ｔ＋Ｎｙ　）　７　　　見え青板ガラス１，５０　　　
０．００１１　　　７げなし光学ガラスＢＫ７　１．５
２　　　　０．００１７　　　　　　　同上間　　ＳＫ
５１．５９　　　　０．００４　　　　　　　同上間　
５ＳＫ１１．６２　　　　０．００５３　　　　　　同
上但しｓ　Ｎｔ　ｓ　Ｎ、の値は５４６ｎｍの波長光に
よる測定値でるる。

以上に説明した液層２の厚さとしては、透過光量が入射
光量の大略、半分以下になる様な厚さく一般的に、は、
１μｍ〜１００μｍ）が望ましい。尚、このとき、透過
光量の減少は可視域の全波長に亘ることを要しない。つ
まり、可視域の一部の波長光の減少であっても良い。又
、この透過光１」の減少は、光の吸収、或は散乱の何れ
に起因するものであっても良い。

ところで、液体の色としては、前記吸収層１と同色にな
るものは避ける必要がある。これは、後述する作像原理
から明らかになるものと考えるが、画像部と非画像部と
のコントラストがとれなくなる場合があるからである。

前面板３としては、前述の屈折率に係る関係式を満足し
、且つ、できる限り耐圧性がある透光性（無色乃至淡色
）のガラスやプラスチックが用いられる。

以上のとおり構成した第１図の表示素子に対して、図面
右方から輻射線（特に、赤外線）５を照射すると、吸収
層１の対応点が発熱する。

この様にして吸収層１の１部が発熱するとこれに接して
いる液体は熱伝導によりて加熱され、液温か上昇し、終
に沸騰して液層２中に蒸気泡４が形成される。尚、表示
素子に対して輻射線５を照射する場合、所定の画像に対
応する様にパターン状に照射することもできるし、レー
ザー光源を第１１用して、輻射線５をビームとして多数
のビームをドツト状に一括して照射するか、１ビーム又
は１ラインビームを吸収層１上に走査させる方法をとる
こともできる。但し、広い面積に於て、光学的特性が一
様な蒸気泡４を形成することは実際には極めて困難なこ
とであるから、後者の方法、つまり、蒸気泡４をドツト
状に形成する方法が実用上から見て有利な方法と言える
。

又、輻射線５を照射する方向は、図示例のみに限定され
ない。つまり、前面板３及び液層２が輻射線を透過する
場合には、輻射線を図面左方から照射することも可能で
ある。

紙上の様にして熱パルスの印加によシ液層２中に形成さ
れる蒸気泡４の形態としては、本発明に於て、吸収層１
の表面から発生して、これより離脱することなく成長増
大し、前面板３に迄、達する液層２中に液体の空虚部を
もたらす偏平状のものが効果的である。

本発明では、液層２中に蒸気泡４が形成されると、観察
眼６に到達する光量差に基づき、表示画素の識別ができ
る。つまり、透光性液体中の気泡表面に於ける光反射は
本来、僅かなものであるが、気泡が微小なものであれば
、回折や気泡の曲率の影響が現われて気泡による光散乱
効果が大になる。一方、気泡のない領域では、観察光７
の大半が表示素子の一部要素によって反射又は吸収され
た後、観察眼６に到達することになるので、上記光量差
が生じる。因に、このとき、気泡の理想的形状は半球状
のもの（尚、この気泡が保護板に接するか否かは問わな
い）とし、その大きさとしては、直径が略々、４０μｍ
程度のものが好ましい。

以上の態様に於て、気泡４の消滅に要する時間は、通常
は３０ｍ５ｅｃ、程度としてできる限り長い方が残像効
果を利用する上から望ましい。

尚、以上では、輻射加熱によって表示画素となる蒸気泡
４を形成する方法に就いて説明したが、本発明では第１
図の吸収層１を不図示の金属等から成る伝熱層に代え、
これに不図示の発熱素子を近接若しくは接触させて液体
を伝導加熱する様に変形することも可能である。但し、
この場合は、伝熱方向を規制する為の具体的方策が施さ
れないにトリ、熱の拡散によって表示画素が明確になら
ないと言う不利がある。

又、本発明の表示素子構成としては、第７図或は第８図
に示す様に、液層２に接する吸収層１の界面又は前面板
３の界面を拡散面ＤＰにしておくのが、表示画素の識別
効果を高めることができるので好ましい。このとき、前
述のとおり、前面板３の素材と液体の屈折率が近似して
いる程、表示画素の識別性は高まることになる本発明で
は、表示画素の識別効果を更に高める為に、輻射線吸収
層１と液層２０間に、白色若しくは淡色、光反射性又は
光拡散性の光学膜８を別途、介在させることもできる。

（第２図）斯かる光学膜８は、熱伝導の際、それ自身が
溶融することのない高融点の金属材料又は金属化合物材
料によって形成する必要がある。

又、本発明に於ては、第１図に図示した様に液層２中に
発生した蒸気泡４が吸収層１から保護板３に迄、達しな
い場合（第３図）であっても表示画素の一応の識別効果
は得られる。

本発明に於て、液層２中に蒸気泡４が発生するときには
、急激な圧力の増大を伴うので、液層２が密閉系に構成
された場合は、表示素子が破損する恐れが強い。従って
、この液層２を何れも不図示の空気室又はアキュムレー
ターに接続して、液層２に於ける圧力の増大を緩和する
ことが望ましい。又、別の方法として、第４図に示す様
に表示素子内に圧力吸収膜９を介在させることによって
、液層２に生じた圧力を吸収する様にしても良い。

勿論、前記した２つの方法を併用すれば、より一層、効
果的である。この圧力吸収膜９は透光性の弾性材又は高
粘弾性材料から成り、その他、内部に気泡を包含したり
通気孔を持つ所謂、スポンジを以て構成することもでき
る。

又、本発明の変形態様として、液層２を不図示の加熱室
に接続して液体を循環させつつ、予め、その沸点近くの
温度迄、加温しておくこともできる。このときは、蒸気
泡４の形成に要する加熱量及び加熱時間を低減させるこ
とができるから、蒸気泡４、即ち、表示画素の形成速度
を大いに速めることが可能である。

これと同様の目的から、表示素子の輻射線吸収層１と液
層２の間（第５図）、又は輻射線吸収層１と光学膜８０
間（第６図）に発熱体層１０を設け、これによって、液
層２を一様に予熱し、液体の沸点近く迄、昇温させてお
く様にしても良い。

尚、このとき、吸収層１或は光学膜８が導体である場合
には、これ等と発熱体層１０との間に絶縁層（不図示）
を設けることが望ましい。

本発明では、前記発熱体層１０（第５図、第６図）とし
て、必ずしも、表示面全域に及ぶ様な面状発熱体に限ら
ない。つまり、これが、はソ、輻射線ビームの走査線に
対応する線状発熱体や格子状発熱体（何れも不図示）で
あってもかまわない。

このとき、輻射線の照射と発熱体による加熱を同期させ
れば、更に省エネルギー効果が得られる。

この様な発熱体の素材としては、ＨｆＢ、やＳｉ、Ｎ。

等に代表される金属化合物、ニクロム等の合金を挙げる
ことができる。

又、本発明に於ては、液層２に直接、腐蝕性の構成要素
が接触する様な表示素子構成は、素子の寿命を低下させ
ることＫなるので、避けるべきである。つまり、液層２
に腐蝕性の構成要素が接している構成では、化学腐蝕、
電気化学的腐蝕やキャビテーシぢンによる機械的腐蝕等
が生じて素子が損傷する危険性が大きい。従って、この
様な場合には、液層２と腐蝕性の構成要素の界面に、耐
蝕性の保護膜（不図示）を形成することが望ましい。そ
して、この保護膜の素材としては、誘電体である金属酸
化物（ＳｉＯｘ。

Ｔｉ０ｔ等）や耐熱性プラスチック等を挙げることがで
きる。本発明では、勿論、この保護膜を光学膜８がその
機能の如何により兼ねることもあるＯ更に、本発明では、前面板３の表面に反射防止膜（不図
示）を付加することによって表示像の”見え”をより一
層、向上させることができるＯ以上に詳説したとおり、本発明に於ては、主要な効果と
して、１、表示面に於てフレアのかい見易い画像の表示が可能
である。

２、微小な蒸気泡の１個を表示画素単位として高密度に
配列することが可能であるから、高解像度の画像表示が
できる。

３、表示画素としての蒸気泡の液層中での存続時間を調
節することによって、静止画、又は、スローモーション
を含む動画の表示が容易にできる。

４、表示素子に於て液体の循環システムを採用すること
によって、ノイズのない良画質の画面を呈示することが
できる。

５、表示素子の構造が比較的、簡略であるから、その生
産性に優れているし、素子の耐久性が高く信頼性に優れ
ている。

６、広範な駆動方式に適応できる。

こと等を挙げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、何れも、本発明に係る表示素子の
構成例を説明する略画断面図である。図に於て、１は輻射線吸収層、２は液層、３は前面板、
４は蒸気泡、５は輻射線、７は観察光、８け光学膜、９
は圧力吸収膜、１０は発熱体層である。特許出願人キャノン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

前面板の片面に接した透明液体を具え、前記液体中に気
泡を形成して画像表示を行う表示素子に於て、前記前面
板の屈折率をＮハ前記液体の屈折率をＮｔとしたとき、
（Ｎｔ　　Ｎｙ　）２／（Ｎｚ＋Ｎ９）’≦０．００５
なる間係式を満足する様に構成しであることを特徴とす
る表示素子。