JPS58219529A - 表示素子 - Google Patents

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】 本発明は新規な画像表示素子の改良に関する。

現在、各種の表示装置があり、各々の特色を生かして、
あるものは家庭用個人用として、あるものは業務用とし
て、又あるものは家庭用個人用から業務用に至るまで広
く利用されている。

しかしながら、これらの表示装置は、画質、装置の形状
、生産性、駆動性、及び信頼性等の技術的経済的重要事
項のうち、少なくともいずれかの点で欠陥を有している
。

例えば陰極線管は形状、とくに奥行きが太きすぎる等の
欠陥を有するし、電子ビームを用いているため高電圧を
必要とし回路が大型化する。

又、時計や電卓のデジタル表示に使用される液晶表示器
はコントラストが悪ろく見えが良くない等の欠点があり
未だ満足できるものは得られていない。

そこで本発明で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ものとして新規な画像表
示素子を提供することを目的とする。

即ち、本発明の目的は、液層に蒸気泡を形成して透過光
で表示する、高いコントラストを有し鮮明な画像を表示
する透過型表示素子を提供することにある。さらに本発
明の目的は安価で簡便・な透過型表示素子を提供するこ
とにある。

以下、本発明の表示素子の実施例を図面に従って詳細に
説明する。

第１図は本発明の表示素子の作像原理を概説するための
略画断面図にして、１は液層、２は透明保護板、３は基
板、４８〜４Ｃはドツト状う）を示し、これらを積層す
ることによって第１図に示したような表示素子ＢＥ力【
構成される。

液層ｌを構成する液体としては着色液体と白濁液体とが
あり、この液体の基本組成分としては、水、或は各種有
機溶剤が単独又は混合して用いられる。又、前述の着色
液体とは、前述の基本組成分としての液体中に各種の染
、顔料を溶解又は分散させて得られる（黒色を含めた）
有色液体を言い、この有色液体は透光性であるか否かは
問わない。前述の白濁液体とは、前述の基本組成分とし
ての液体中に光拡散性微粒子を分散して得られる白色又
は淡色の液体を言い、この光拡散性微粒子が固形分であ
るか否かは問わない。これらの着色液体と白濁液体とが
適当に混合されて液層１を形成している。この液層ｌの
厚さとしては、その透過光量が入射光量の大略、半分以
下になるような厚さく一般的には１゜μｍｒＬ〜３００
μｍ）が望ましく・ｏ尚、この時、液層ｌを光が透過し
た時の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、液層１が用いる光の波長域の一定領域
での選択吸収性を有することによる可視域の一部の波長
域の光の減少であっても良い。液層１による可視域の一
部の波長域の光の吸収によって、赤、青。

緑の着色が液層１に生じることを考慮に入れれば前述し
たことは当然のことである。また、この液層１を光が透
過した時の透過光量の減少は前述の着色液体による光の
吸収、或いは前述の白濁液体による光の散乱の何れに起
因するものであっても良い。

透明保護板２としては、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
。尚、この透明保護板２は表示素子を水平位置にして用
いる時には必ずしも必要でない。基板３としては第１図
の透過型表示素子の場合、ガラスやプラスチック等の透
′明性基板が用いられている。

気泡発生要素４は電気分解反応を利用するもの、化学反
応を利用するもの、気体を液層１中に注入する方式、及
び熱的手段によるもの等がある。又熱的手段にも、放電
によるもの、輻射線ビームの照射によるものジュール熱
によるもの等があり液層ｌを局部的に加熱でき、局部的
に蒸気泡を形成することができるものならばどのような
構成のものでも良い。本発明は以上のいずれの手段、要
素においても成立するものであるが、本発明を理解する
上においては、そのうちの−例をもって足りるので、以
下の説明に於いては・ジュール熱によるものについての
み説明する。

基板３を透明性基板とし、気泡発生要素として透明で半
導電性を有し、通電した時に発熱する透明発熱抵抗素子
を用いた透過型表示素子である。６ａは気泡発生要素駆
動回路で、パルス信号を気泡発生要素４に与えるための
ものである。６ｂは選択回路で気泡発生要素４の一部に
パルス信号を与える時にどの気泡発生要素に与えるか選
択するためのものである。６Ｃは制御回路で、選択回路
６ｂを制御し、もとのパルス信号出力するためのもので
ある。これら気泡発生要素駆動回路６ａ、選択回路６ｂ
、制御回路６Ｃにより本発明の表示素子ＢＥを駆動する
ための駆動回路６を構成している。７（７３〜７ｃ）は
不図示の照明光源からの照明光で、基板３の背後から不
図示の照明光源で照明している。なお、照明光源は単一
波長の光でも良いし、液層１に適合するものならばどの
ような光でも良い。気泡発生要素４０に駆動回路６から
ノξルス信号が印加されておらず、従って気泡発生要素
４Ｃとしての透明発熱抵抗素子が発熱せず、気泡発生要
素４Ｃ上の液層１内に蒸気泡６が生じていないので、照
明光７Ｃによって液層１０色をなす着色液体が黒色なら
黒色に、赤色なら赤色に青色なら青色に透明保護板２側
から視覚される。気泡発生要素４のない部分を照明して
いる照明光７ａについても前述の照明光７Ｃの場合と同
様である。気泡発生要素４ａ、４ｂとしての透明発熱抵
抗素子は駆動回路６によりノξルス信号を印加されてい
るので、これらが通電されて発熱すると、これらに接し
ているか近接している液層１内の液体は熱伝導加熱によ
り局部的に昇温し、ついに沸騰して液層１中に蒸気泡（
以下、バブルとい５）　５ａ　、５ｂが形成される。一
般に気泡発生要素４ａ、４ｂとしての透明発熱抵抗素子
の形状（長さ及び幅又は直径）が液層ｌの厚さよりも大
きければ、・ζプル５ａ。

５ｂは透明保護板２の内表面に到達して図示したように
なる。即ち、透明性の基板３から透明保護板２０間に液
層１が存在しない領域が現われる。この、Ｓゾル５ａ、
５ｂを開孔として照明光７ｂ等は透明性の基板３、気泡
発生要素４ａ。

４ｂ、ノｓプル５ａ、５ｂを透過して透明保護板２側に
透過する。・ζゾル５ａ、５ｂは一般に気泡発生要素４
ａ、４ｂとし千、？透明発熱抵抗素子の面上いっばいに
広がφが、それ以上はほとんど広がらない。即ち、気泡
発生要素４ａ　、　４ｂとしての透明発熱抵抗素子の輪
郭がノ々ゾル５ａ。

５ｂ、従って開孔の輪郭であると近似的に考えても良い
。但し、例えば気泡発生要素４ａとしての透明発熱抵抗
素子いっばいに広がる・ζゾル５ａは単一のノζゾルで
あることもあるが、複数の・ζゾルの集合体であること
もある。

・ζゾル５による形成された開孔は気泡発生要素４とし
ての透明発熱抵抗素子の大きさ及び形状によって決まり
、直径１０μから数闘のもの迄は勿論のこと幅１１１１
１１、長さ１０ｍ等の長方形のものもできる。望むなら
、それ以上の大きさの開孔も形成できることは勿論であ
る。この種のノミプル５に透過作用があるのはノ々プル
５を組成する蒸気は液層ｌの着色液体（又は白濁液体）
の成分である溶媒の蒸気であり、着色剤（又は光拡散性
微粒子）の蒸気ではないからである。

照明光７は不図示の光源を設けて照射する場合に限らず
、自然光や室内光或いはそれらの反’、１ｌ１１．ｌｌ
ｌ 射光等いずれの場合でもよいものである。更に前述の表
示効果を得るためには・セゾル５が透明保護板２迄到達
しない場合であっても差し支えない。後者の場合には液
層１の厚みの差によって生じる濃度分布によって作像（
又は表示）が得られる。第２図（ａ）は前述の透明保護
板または基板に気泡発生要素を設けた一実施例にして、
第２図（ａ）の上図が正面図、下図は正面図をＡ−Ａ線
で切断した断面図を示している。透明性の基板３又は透
明保護板２の上に透明で通電すると加熱する透明発熱抵
抗薄膜４’ａ〜４’ｃが規則正しく縞状に配列されて設
けられている。この透明発熱抵抗薄膜４’　ａ〜４’　
ｃの上は発泡点、即ち表示点以外の領域を金属膜等の導
体８で縞状に独立して規則正しく被覆されている。この
金属膜等で被覆された透明発熱抵抗薄膜４’ａ〜４’ｃ
の領域はショートされているので透明発熱抵抗薄膜４′
に通電してもこの部分は発熱しない。透明発熱抵抗薄膜
４’ａ〜４’ｃは透明発熱抵抗体、例えばＩＴＯ（イン
ジウム・ナイン・オキサイド）の真空蒸着法により成膜
される。その上に金属、例えばＡｕ（３）を真空ス・ぞ
ツタリング法により成膜する。金属膜の導体８は必ずし
も透明である必要はないが透過率５０％以上の透明性を
得たい場合には、金属としてＡｕ（金）を用いる場合の
薄膜の厚さは１００Ｘ〜２００Ｘが適当である。

通常はＩＴＯ膜と金膜の間に３ＯＡ厚のクロム膜を介在
させてＩＴＯ膜や金膜の耐着性を良くしている。これら
導体８で被覆されてない箇所するた°めに保護膜９が片
面を被覆している。また必要に応じて、透明性の基板３
又は透明保護板２としてソーダガラスを用いる場合、ソ
ーダガラスのアルカリ成分によるＩＴＯ膜の化学的損傷
を防止するためソーダガラス全面に５ｉＯ２（珪酸）膜
が被覆される。

第２図（ａ）のような、６ターン形状（透明発熱抵抗素
子の寸法形状が１０μＸ１６μのものから１　ｗａｘ　
Ｘ　１　＋ｎのもの）は通常の写真食刻版技術により得
られる。ここで透明発熱抵抗素子とは透明発熱抵抗薄膜
４’ａ〜４’ｃのうち、金属膜等の導体Ｂで被覆されて
ない領域、即ち透明発熱抵抗薄膜４’ａ〜４’ｃに通電
した時に抵抗発熱する領域（表示点）を意味する。しか
しながら、導体８は必ずしも必要でなく、製作加工上工
程が複雑となるのでない方が望ましいが、消費電力の浪
費を避けるためには導体８は必要なものである。なお、
前述の保護膜９としては、透明性、絶縁性、耐液性、耐
熱性、熱伝導性、耐衝撃性に優れたものが望まれる。こ
の必要条件を満たずものとしてＳｉＯ膜（−酸化珪素膜
）、５ｉｏ２膜（′二酸化珪素膜）等の誘電体膜があげ
られる。

第２図（ｂ）は第２図（ａ）の基本構成のものを構成製
送として２つ組み合せた透過型表示素子の概略構造断面
図である。透明性の基板３と透明保護板２に第２図（ａ
）のように構成した構成要素を用い、各々の透明発熱抵
抗薄膜４′が液層１を挟んで直交するようにし、それら
の交叉点に於いて両者の透明発熱抵抗素子が相対向する
ように組み合わされる。第２図（ｂ）において透明性の
基板３例の断面は第２図（ａ）のＢ−Ｂ’の切断面と同
様であり、第２図（ｂ）の透明保護板２側の断面は第２
図（ａ）のＡ　−Ａ’の切断面と同様である。１は液層
、２は透明保護板、３は透明性の基板、４’ａ〜４’Ｃ
、４’ａ’は透明発熱抵抗薄膜、８．８′は導体、７ａ
〜７Ｃは照明光、９，９′は保護膜である。６−１は第
１の駆動回路で、その詳細な構成は第１図で前述した駆
動回路と同じであり、この駆動回路は透明性の基板３側
に設けられた透明発熱抵抗薄膜４′の各一端部に接続さ
れ、そのもう一方の各他端部は接地されている（図示せ
ず）。６−２は第２の駆動回路で、その詳細な構成は第
１図で前述した駆動回路と同じであり、図示してないが
第１の駆動回路６−１と相互にタイミングをとっており
、この第２の駆動回路は透明保護板２側に設けられた透
明発熱抵抗薄膜４′の各一端部に接続され、そのもう一
方の各他端部は接地されている（図示せず）。この第２
図（ｂ）の透過型表示素子の場合、互いに向きあってい
る透明発熱抵抗素子が通電により発熱した場合にのみノ
々ゾルが形成される。たとえば、第２の駆動回路６−２
により透明発熱抵抗薄膜４′ｂ′に通電している間に、
第１の駆動回路６−１により、走査により透明発熱抵抗
薄膜４’　ａにノξルス信号を印加して通電し、次に透
明発熱抵抗薄膜４’　ｂにノξルス信号を印加して通電
し、次に透明発熱抵抗薄膜４’　ｃに・ξルス信号を印
加しなかった場合、断面で示されている透明発熱抵抗薄
膜４’ａ、４’ｂの透明発熱抵抗素子と、これに液層１
を介しある透明発熱抵抗薄膜の４′ｂ′の透明発熱抵抗
素子の両者は共に発熱するので、？ゾル５ａ、５ｂが形
成される。ところが断面で示されている透明発熱抵抗薄
膜４’　ｃの透明発熱抵抗素子は発熱していないので、
これに対向している透明発熱抵抗薄膜４′ケの透明発熱
抵抗素子が発熱しても・々ゾルは形成されない。

このように形成されたノζゾル５ａ　、　ｓ　ｂ、は前
述の開孔を形成するので、たとえばノ々ゾル５ａは照明
光７ｂが透過して、照明光が視覚される。

一方ノζゾルが形成されてない所は、液層１により照明
光７ａ、７ｂの特定波長域の光が吸収され、透過光によ
り（まったく透過しない場合めもある）、色彩をおびた
液層１として視覚される。これによって、透過型表示素
子を前面から見た場合、作像（表示）が光の明暗として
視覚される。このように表示素子を構成することにより
製作工程が簡単になり分留りが向上するし、液層１を両
側から加温するから熱効率が良い等の利点を有する。な
お、このように透明基板３ａ側に縞状に設けられた透明
発熱抵抗薄膜４′ａ。

４’ｂ、４’ｃ・・・を副軸導線とし、これに直角に交
叉する透明保護板２側に縞状に設けられた透明発熱抵抗
薄膜・・・４′ｄ・・・を有軸導線とし、これら行１列
軸導線に・ξルス信号としての行。

動軸駆動信号を制御しながら与えることにより大きな作
像（表示）が可能となることはいうまでもない。

第３図は前述の透明保護板又は基板側どちらか一方をア
トリックス状に配線して気泡発生要素を設けた、本発明
の表示素子の気泡発生要素の他の一実施例にして、１１
　ａ　、　１　ｌ　ｂ　、　ｌｌｃ。

ｌｉｄはいずれも前述の基板３もしくは透明保島根２に
配設された副軸導線であり１０ａ、１０ｂ。

１０ｃ、１０ｄはいづれも、副軸導線１１に直角に交叉
して設けられた有軸導線１ｏである。これら全ての行９
列軸導線ｉｏ、ｔｉは金、銅、アルミ等の良導体により
得られる。これら有軸導線１０と副軸導線１１はＳｉＯ
，５ｉ０２．Ｓｉ３Ｎ４゜Ｔａ２０５．ＴｉＯ２等の絶
縁膜を介して配設されるが、有軸導線ｌＯと副軸導線１
１との交差領域の絶縁膜は取り除かれ、代りに個別の多
数の発熱抵抗素子１２　ａ　−’１２　ｄ等が埋め込ま
れてぃ゛る。このような発熱抵抗素子１２の素材として
はハフニウム、ポライドを窒化タンタル等に代表される
金属化合物、ニクロム等の合金、インジウム・ティン・
オキサイド等の金属酸化物をあげることができる。この
ような構成においては、行９列軸導線１０．１１に印加
する４ルス信号に忠実な作像にとって不蔀□合なりロス
トークの発生を実質的に防止することができる。又、行
１列軸導線ｉｏ、ｉｉとの交叉部にダイオード特性を有
する発熱抵抗素子１２を配置すれば、完全にクロストー
クを防止する効果が得られる。

第４図及び第５図は第２図（ｂ）の表示素子及び第３図
の気泡発生要素を用いた表示素子を駆動するための、表
示素子と駆動回路の関係およびそれらと信号の関係を説
明するための概略図である。第４図においてＢＥは表示
素子で、Ｙａ。

Ｙｂ・・・Ｙｚは副軸導線であり、Ｘａ、Ｘｂ・・・Ｘ
ｚは有軸導線である。これらの副軸導線Ｙには動軸駆動
回路１０２及び動軸選択回路１０４（前述の気泡発生要
素駆動回路及び選択回路が対応している）が直列接続さ
れ、また、これら有軸導線Ｘには室軸駆動回路１０１及
び室軸選択回路１０３（前記の気泡発生要素駆動回路及
び選択回路が対応している）が直列接続されている。

これら室軸選択回路１０３及び動軸選択回路１０４には
、画像制御信号回路１０５（前述の制御回路に相当する
：゛）が接続されている。これら行９列の回路は第２図
（ｂｌの第１及び第２の駆動回路に各々対応している。

第５図において、ＢＥは表示素子、Ｙｃ〜Ｙｅは副軸導
線の一部、Ｘｌ−ｘｐは有軸導線の一部、他の行２列導
線は説明を簡略化するため省略して（・る。１０２は動
軸駆動回路で、たとえばエミッタ接地されたトランジス
タ’ｆｒｌ〜Ｔｒ３からなり、これらのトランジスタＴ
ｒｉ〜Ｔｒ３のコレクタ側は副軸導線Ｙｃ−Ｙｅが各々
接続され、またこれらのトランジスタＴｒｉ〜Ｔｒ３の
ペース側には動軸選択回路１０４が接続されている。第
２図（ｂ）の表示素子の場合、副軸導線Ｙｃ−Ｙｅの他
端は電源に接続されている。有軸導線ＸＩ−ｘｐも副軸
導線Ｙｃ−Ｙｅと同様な接続となっており、第５図の波
形で示した室軸駆動信号がそれらに入力するよう構成さ
れている。　、 次に第４図及び第５図を参照して第２図（ｂ）の表示素
子をマ）　ＩＪラックス動する実施例に就いての動作説
明をする。今、この表示素子ＢＥ内の図面左右方向にあ
る有軸導線Ｘａ、・・Ｘ、ｅ・・・ｘｐ、・・・・Ｘｚ
に画像信号制御回路１０５から出力された信号が室軸選
択回路１０３により順次室軸導線を選択して室軸駆動回
路１０１に上り室軸駆動信号が第４図に示されているよ
うに与えられる。これによって、順次通電された行動導
線Ｘａ、・・・Ｘｌ、・・Ｘｐ・・・Ｘｚ　　のいずれ
かは加熱し、加熱伝導により表示素子ＢＥ内の不図示の
液層は線状に加熱されるが、この時、加熱の程度を不図
示の液層の液体の沸点以下になる様に設定しであるので
液層中に、６ゾルは発生しない。一方、この室軸駆動信
号の印加に同期させながら、図面上下方向に配列した副
軸導線Ｙａ・・・Ｙｃ　、Ｙｄ　。

Ｙｅ、・・・・Ｙｚに対して画像信号制御回路１０５が
ら出力される画像信号の１例としてのビデオ信号が動軸
選択回路１０４に与えられ、この回路によって副軸導線
Ｙａ・・・Ｙｃ　、Ｙｄ　、Ｙｅ・・・Ｙｚのいずれか
を選択するための動軸選択信号が出力されて動軸駆動回
路１０２のエミッタ接地されたトランジスタＴｒｉ〜Ｔ
ｒ３等のいずれかのペースに与えられトランジスタがオ
ンすることによりビデオ信号に応じた動軸駆動信号が副
軸導線Ｙａ・・・Ｙｃ、Ｙｄ、Ｙｅｌ・・・・Ｙｚの内
、選択された副軸導線Ｙに与えられて、この副軸導線Ｙ
は加熱する。

このようにしそ室軸駆動信号と副軸駆動信号とが同期し
た有軸導線Ｘと動軸導線Ｙとの交叉部分においては両者
の発熱により相和的に加熱される。そして相和的に加熱
された場合にのみ対応する不図示の液層が発泡するよう
に条件設定しておけば選択された行９副軸導線ｘ、ｙの
交差部分に・ζプル５が形成される。

第３図の気泡発生要素を用いた表示素子の場合は第５図
の動軸導線Ｙの一端は電源に接続せず自由端にし、また
、有軸導線Ｘの一端も自由端にし、他端を不図示のＦＥ
Ｔ型トランジスタのソース側に各々接続し、これらＦＥ
Ｔ型トランジスタのドレイン側を電源に共通に接続する
。

一方、第４図の室軸選択回路１０３からの竹輪選択信号
を前述のＦＥＴ型トランジスタのゲートに入力するよう
に接続しである。これら、不図示のＦＥＴ型トランジ、
スタで室軸駆動回路１０１を構成している。

次に第３図の気泡発生要素を用いた表示素子について、
マ）　ＩＪラックス動する場合の動作説明をする。

画像信号制御回路１０５からの画像制御信号圧よって室
軸選択回路１０３は特定の有軸導線を選択して導通する
。例えば室軸選択回路１０３が有軸導線Ｘｌを選択すれ
ばＸ１行軸選択信号を発し、それを受けて室軸駆動回路
は有軸導線Ｘｌ！に室軸駆動信号を出力する。一方、画
像制御信号の一つであるビデオ信号が動軸選択回路１０
４に入力されると、その指令を受けて動軸選択回路１０
４は所定の動軸導線を選択する。

例えば動軸選択回路１０４が動軸導線Ｙｄを選択すれば
副軸駆動回路１０２は動軸選択回路１０４から発せられ
たＹｄ列軸選択信号を受けて動軸導線Ｙｄを導通状態に
する。所定の動軸導線Ｙ＜対する室軸駆動信号の印加中
、所定の動軸導線Ｙが動軸選択信号によって導通状態に
、１ｒ１ なればその行動導線Ｘとその動軸導線Ｙの交差領域に於
ける不図示の発熱抵抗素子に電流が流れ・ζプル５が生
じる。たとえば、有軸導線Ｘｌに対する室軸駆動信号の
印加忙同期して、動軸導線Ｙｄを動軸選択信号によって
導通状態にすれば有軸導線ＸＩ！と動軸導線Ｙｄの交差
点に・ζプル５ｃが生ずる。次に、有軸導線Ｘｍが選択
されＸ　ｍに室軸駆動信号が印加される。それに同期し
て動軸導線Ｙｃ、’（ｅが動軸選択信号によって導通状
態にされると、有軸導線Ｘ　’ｍと動軸導線Ｙｃ、有軸
導線Ｘｍと動軸導線Ｙｅの各々の交差点に）ζプル５ｄ
、５ｅが生ずる。これらの交差点以外の交差点にもリー
ク電流が流れるが一般に・ζプル５を発生させる発泡開
始電流値以下であるのでノ々プル５は生じない。また、
不図示の発熱抵抗素子にダイオ−ｒ機能を持たせること
によりリーク電流をさらに微弱にすることができる。

このように、室軸駆動信号を線順次走査し、かつそれに
同期させて、動軸選択信号を出力させることにより・ζ
プル５を形成して画像表示を行うことができる。なお、
動軸選択回路１０４はビデオ信号による指令を受けて動
軸選択信号を出力するものである。

このとき、不図示の発熱抵抗素子を流れる電流の向きは
問わない。このように行９列駆動回路１０１．１０２、
行１列選択回路１０３．１０４はシフトレジスタ、トラ
ンジスタアレイ等を用いて公知の技術により構成される
ものである。

本発明に於ける表示原理に於いては必ずしも１つの電気
信号ノξルスに対して１個のノζプル５の発生−消滅サ
イクルが対応する場合に限定されるものではなく、複数
個のＡルスの共働により１個の・ぐプル５の発生−消滅
サイクルが行われる場合をも含むものである。この場合
の複数個のノξルスの各々は波形、波高、ノソルス幅に
於いて全（異なるものであっても差えないものである。

第６図（ａ）は本発明の表示素子の概略全体を示す省略
正面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）のＣ−Ｃの省略断
面図である。

本発明に於て、液層１中に不図示の・々プルが発生する
ときには、急激な圧力の増大を伴うので、液層１が密閉
系に構成された場合は、表示素子を破損する恐れが強い
。従って、この液層１を気密室又はアキュムレーターに
接続して、液層１に於ける圧力の増大を緩和することが
望ましい。

表示素子内の液層１は外界に通じた状態に置かれる場合
（開放系）と、透明保護板２と基板３と封市部２４とに
より外界から隔絶された状態に置かれる場合（密封系）
とがある。いずれの系が望ましいかは用途によって異な
る。例えば携帯用なら密封系が望ましいことは当然であ
る。しかるに、次に述べる技術的事項は開放系の場合に
於いても重要であるが密封系忙於いて特に重要である。

・２プルの発生は一般に圧力の上昇を伴うが、圧力の上
昇分が大きければ・々プル自身が発生しない。したがっ
て、圧力の上昇を最小限に抑える努力が払トれなければ
ならない。また、・ζプルの発生によ・′つてノ々プル
の容積に相当する容積の液層ｌの液体が排除されるがそ
の受は皿がなければ、圧力の上昇を招き、結局、ノ々プ
ルは生じない。し“たがって排除される液層ｌの液体を
どのように収容するかについても考慮を払わなければな
らない。

上記問題の解決手段として、先の出願に於いて開示した
ように透明・保護板２や透明性基板３の内壁に不図示の
弾性膜を付けることも一策である。しかるＫ、より効果
的な手段は第６図に一例を示す空洞室２１を設けること
である。空洞室２１と液層ｌとは気体や液体を通さない
不図示の可撓性膜によって隔てられる。このように構成
することにより圧力の吸収と排除される液層ｌの液体の
問題の解決を図ったものである。

なお、液層１と接する壁面の親液性（例えば液層の液溶
様が水性なら親水性）材料で構成し、空洞室２１の内壁
を撥液性（液層１の液溶様が水性なら撥液性）材料で構
成することにより可撓性膜を不要とすることができ製造
が簡単となる。何故なら、ヘルムホルツの自由エネルギ
最小原理に従って液層１は親水性の面２２と撥液性の面
２３との境界に於いてみずから安定するからである。

すなわち、液層は親液性面２２にとどまろうとし撥液性
面２３からは遠ざかろうとする。

なお、親液性面２２と撥液性面２３との境界面ないしそ
の近傍において液は進退し、又、液のタニスカス２５に
よるクッション作用も加わって圧力吸収効果が発揮せら
れる。

液層の液が水性の場合に於いて空洞室２１を撥水処理す
るにはポリテトラフルオロエチレン等な塗布する方法が
ある。

なお、第６図に於いては、空洞室２１は液層１をとりま
く形に設けられているが、必ずしも第６図の場合に限定
するものではなく、部分的に設けられていてもよい。要
するに、いかなる形状、いかなる大きさであれ、撥液性
の壁面からなる空洞室を設置していれば本発明の技術的
範囲である。

液層１の内圧、即ち液圧は省電力対策上、安定動作上及
び安全対策上の見地より表示素子の外圧、例えば７６０
闘Ｈ，！ｉ＋（大気圧）以下に設定する。何故ならば、
液圧が低い程、より低いエネルギの供給で、即ちより低
い温度で発泡するからであり、又液圧が高ければそれだ
け表示素子の破損率が高くなるからである。空洞室２１
と液層ｌと不図示の可撓性膜によって隔てた構造に於い
ては液圧は空洞室２１の内圧、不図示の可撓性膜の応力
等により決定せられる。いずれの場合に於いても、その
時の液層１の液温に於ける液層溶液の飽和蒸気圧以下に
まで液圧を押し下げることはできない。又、液圧を飽和
蒸気圧又はその近傍にまで下げすぎると、出力信号に関
係なく・ζプルが発生し、動力安定性に欠ける事態にお
ちいる。従って、安定性を増加するためには常温気体を
空洞室２１内に適当量封入することにより液圧を表示素
子の外圧、たとえげ？　６０ｉｎＨ＆以下、飽和蒸気圧
近傍以上に設定することか望ましい。

液圧の条件についてさらに１詳述すれば、省電力上、安
定動作上及び安定対策上より好適の条件は４０℃に於け
る液圧を７６０ｍ１＋Ｈ，！７以下に設定することであ
る。但し、ノζプルが発生していない場合の圧力値であ
る。このように設定することにより、少くとも開放系の
場合より省電力化を図ることができる。

なお、バブルが生ずることにより、又、ノζプルの発生
数により、液圧は上昇変動するが前記空洞室２１を好適
に設置することにより、圧力上昇の弊害を実質的に抑え
ることができるものである。又、通常は４０℃以下で使
用するので４０℃を一応の基準とした。

空洞室２１の容積と液層１が・ζプルにより排除される
液量との関係も・ζプル表示の安定動作上重要な事項で
ある。

今、密封系を想定し、その場合の空洞室２１の容積をＶ
、その時の内圧をＰ、温度をＴとすると、ゼイル・シャ
ルルの法則の微分形の次のように表わされる。

Ｖ ここで△Ｖは液層１がノζプルによって排除される液体
の流入分による空洞室２１の容積の圧縮分、△Ｐはその
時の空洞室２１内の圧力上昇分である。なおＰは飽和蒸
気圧と常温気体の全圧であるが、実際には飽和蒸気圧は
液化もするので、又、系の温度も変化するので上記関係
式をま厳密に成立するものではないが、一応σ）傾向を
ま示していると云える。従って圧力変動による弊害を実
質的になくすには、△Ｖ／Ｖ又はＰを小さく設定しなけ
ればならない。バブル１個の容積は微小である。例えば
前述の発熱抵抗素子の大きさが２００μｍＸ２００μｍ
１液層１の厚さが１００μｍの場合の・ζプルの容積は
４×１ｏ’儂３である。従って、任意の複数のノζプル
が同時に発生した場合における総圧縮分をΣ△Ｖとする
とＰ・Σ△Ｖ／Ｖが小さく設定されていれば圧力の弊害
は起こらない′６ なか、今迄の説明においては液層１を構成する液体とし
て無色透光性液体を特に掲げなかったが無色透光性液体
を含まない趣旨ではな℃・。

・ζプルによる散乱を利用する表示素子の場合には無色
透光性液体は有効な表示媒体液となりうるものである。

本発明は前述せるように構成して動作させることにより
、透過率の高い・ζプルが得られ、かつ液層の光遮断率
は高いので高コントラストで鮮明な画像又は表示像が得
られるし、液層に用いている着色液体又は白濁液体を比
較的任意に選べるから表示素子を低価格で製造できる効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る基本的表示素子の概略断面図、第
２図（ａ）は本発明の表示素子に用いる気泡発生要素等
の基本構成要素の一実施例の構成図、第２図（ｂ）は第
２図（ａ）の基本構成要素を用い発熱抵抗素子を行列状
に配列した表示素子の一実施例の概略断面図、第３図は
本発明表示素子に用いる気泡発生要素の一実施例斜視図
、第４図及び第５図は本廃明の表示素子の作像（表示）
方式の一実施例の模式的説明図、第６図は本発明の表示
素子全体の省略図である。 １・・・液層、　　　　　　２・・・透明保護板、３醤
・・・逢冊七基板、　　４・・・気泡発生要素、４′・
・・透明発熱抵抗薄膜、５・・・蒸気泡（・９プル）、
７・・・照明光、　　　　　８，８′・・・導体、９．
９′・・・保護膜、　　　１０　、Ｘ・・・室軸導線、
１１、Ｘ・・・動軸導線、　１２・・・発熱抵抗素子、
２１・・・空洞室、　　　　２２・・・親液性面、２３
・・・撥液性面　　　２５・・・メニスカス、ＢＥ・・
・表示素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 着色液体そして／または白濁液体から成る液層と、 前記液層中に気泡を発生させるための気泡発生要素であ
   って透光性を有するものと を備えたことを特徴とする表示素子。