JPS58219530A

JPS58219530A - 表示素子

Info

Publication number: JPS58219530A
Application number: JP57102292A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nishimura; 征生西村; Yuko Mochizuki; 望月　祐子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-12-21

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、とくに奥行きが大きすぎる等の
欠陥を有するし・電子ビート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末だ満足できるものは得ら
れていない。

そこで本出願人は斯かる技術′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ものである。

即ち、本発明の目的は、液層に蒸気泡を形成して表示す
る表示素子において、この表示素子に螢光体を含有した
液層もしくは独立した螢光体含有層を設けることにより
、視野角が広く、シかも鮮明な画像を表示する表示素子
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１２は透明保護板、３は基
板、４ａ〜４Ｃはドツト状又はセグメント状の気泡発生
要素（以下、気泡発生要素４ζ咲特定しない時、気泡発
、ＷυＭ抱の構成要素についても同じようにいう）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が構成される。この表示素子旧弓は
２種類あり、第１図（、）のような透過型表示素子と第
１図（ｂ）のような反射型表示素子がある。

液層１を構成する液体としては着色液体き白濁液体とが
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０これら着色液体と白
濁液体とが適当に混合されて液′膚ｌを形成している０
この液層１の厚さとしては、その透過光量が入射光隈の
大略、半分以下になるような厚さく一般的には１０１１
ｍ〜２００μｍ）が望ましい。尚・この時、液層１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
仁とを要しない。つまり・液層ｌ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きによる可視域の一
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ζこよる光の散乱の何れに起因
するものであっても良い０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らずしも必要で
ない。基板３としては第１図（ａ）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、又、第
１図（ｂ）の反射型表示素子の場合、前述の基板以外に
シリコンやセラミックス基板等の不透明な基板が用いら
れている０気２（Ｗ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ｌ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１を局部的に加熱でき、局部
約６こ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」二においては、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ＪＩｉ熱によるもの
についてのみ説明する。

まず初めに第１図（ａ）を参照して透過型表示素子の場
合の作像原理を説明する。基板３を透明性基板とし・気
泡発生要素４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Ｂ
Ｅである。また、透明性の基板３は２枚の透明な板から
なり、この間番こ螢光体を含有する螢光液体薄層を介在
させてＧ）る。

この螢光液体薄情を螢光体含有液層２６とよぶ。

螢光体含有液層２６を構成する液体としては螢光性着色
液体と螢光性白濁液体とがある。そして、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Ｏ螢光性着色液体とは前述の液体の
基本組成分中にＣ，Ｉ。

ベーシックイエローｌ、同２、同１１、同１３゜Ｃ１Ｉ
、ベーシックオレンジ２、同１４、同１５、同２１、同
２２、Ｃ，Ｉ、ベーシックレッド１１同２、同９、同１
２、同１３、同１４、同１７　、−Ｃ，Ｉ。

ベーシックバイオレット１、同３、同７、同１０゜同１
４、Ｃ，Ｉ、ベーシックブルー１．同３、同５、同９、
Ｃ０Ｉ、ベーシックグリーン１、同６、Ｃ，Ｉ。

アシッドイエロー３、同７．Ｃ，１，アシツドレツド５
１．５２．９２．９４、Ｃ，１，アシッドオレンジ１４
．１５のスルホン化物、ＣＪ、デイスノ々−スイエロ−
６、プリムリン・チアゾールイエローＧ。

チオフラビンのスルホン酸、ヒドロキシピレントリスル
ホン酸、ピレン等の染料を溶解して得られる螢光性有色
液体をいう０染料の濃度は０．１〜２０重量％、好まし
くは０．１〜５重量％が好ましく、この濃度の螢光性有
色液体が最も効果的に螢光を発する、また、この螢光性
有色液体は透光性であるか否かは問わない。螢光性白濁
液体とは、前述の液体の基本組成分中に光拡散性微粒子
（・・・これが固形分であるか否は問わない）を分散し
て得られる液体に各種螢光増白剤を溶解させたものを言
う。また、これら液体中に螢光を増強させるための各種
励起剤（界面活性剤等）を含有させることが望ましい。

さらに螢光体含有液層２６の色彩は、前述の液層１の色
彩とは異なる必要があることは明らかである。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、１ｉ１
１１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（７８〜７ｃ）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０
なお・照明光源は単一波長の光でも良いし、螢光体含有
液層２６に適合するものならばどのような光でも良い。

今、気泡発生要素４Ｃに駆動回路６からパルス信号が印
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
内に蒸気泡が生じていないので、照明光７ｃが螢光体含
有液層２６に入射し、これによってこの螢光体含有液層
２６から螢光が発生し、この螢光は液層１に入射して液
層１に全て吸収されるか、もしくは液層１を螢光の一部
が透過することにより液層１に色彩をおびさせて透明保
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０気泡発生要素□１：）１１４ａ　、４ｂとしての透明発熱抵抗素子は駆動回路６に
よりパルス信号を印加されているので１これらが通電さ
れて発熱すると、これらに接している液層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、バブルという）　５　ａ　、　、
５　ｂ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１の厚さよりも大きければ、バブル５ａ　、５
ｂ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。即ぢ、透明性の基板３から透明保護板２の間に液層
１が存在しない領域が現われる。このバブル５ａ。

５ｂを開孔として照明光７ｂ等が螢光体含有液層２石に
入射して螢光体含有液層２６から螢光が発生し、この螢
光は透明性の基板３、気泡発生要素４　ａ　＋　４　ｂ
　ｓバブル５ａ　、５ｂを透過して透明保護板２側に透
過する０バブル５ａ、’５ｂは一般に気泡発生要素４ａ
　、４ｂとしての透明発熱抵抗素子の面上いっばいに広
がるが、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バ
ブル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ノ（ブ７Ｌ／　５　ａは学−のバ
ブルであることもあるが、複数の）くプルの集合体であ
ることもある。

パープル５により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ＴｎＲのもの迄は勿論のこと幅１　
ｍｘ、長さ１０ｍ５等の長方形のものもてきる。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。この種のノくプル４番こ透過作用があるのはバブ
ル４を組成する蒸気は液層１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
はバブル４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Ｏ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Ｏ次に第１図（ｂ）を参照して反射型表示素子の場合
を説明する。第１図（ｂ）において、気泡発生要素４と
して半導電性を有し、通電した時に発熱する発熱抵抗素
子を用いた反射型表示素子の前面から不Ｚｎ２　Ｓ　＋
　０２１．　Ｃａ８等の無機螢光顔料あるいは、前記螢
光性染料とメラニン樹脂、尿素樹脂、スルホ７゛アミド
樹脂、アルキド樹脂、ポリ塩化ビニル等の樹脂とによっ
て作られる有機螢光顔料を気泡発生要素４Ｊ二ｊこ塗布
あるいは蒸着するこきにより設けられている。６ａ、６
ｂ、６ｃは各々気泡発生要素駆動回路、選択回路、制御
回路で、これらから構成される駆動回路６は前述の透過
型表示素子のｊ駆動回路と同じ構成、動作をする。今、
気泡発生要素４ｃとしての発熱抵抗素子に駆動回路６か
らパルス信号が印加されておらず、従って気泡発生要素
４ｃ上の液層１にバブルは生じていないので、この部分
は照明光７ｃの特定波長の光のみが液層１の選択反射性
により反射され、着色液体の色に応じた色が透明保護板
２側から視覚される。気泡発生要素４以外の所に入射す
る照明光７ａについても前述の照明光７ｃの場合と同様
となる。次に、駆動回路６により気泡発生要素４ａ　、
４ｂとしての発熱抵抗素子にパルス信号が印加されて、
これらが通電発熱すると、これらに接するか近接してい
る液層１内の液体は熱伝導加熱により昇温し、終に沸騰
して液層１中にバブル５ａ　、５ｂが形成される０この
バブル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０照明光７ｂ。

等はこのバブル５ａ　、５ｂを通過して螢光体層２６′
に入射し、この層２６′から螢光７’ｂ等が発生して、
バブル５ａ、５ｂを通して表示素子ＢＥの前面に出る０
このバブル５ａ　、５ｂを透過した螢光と液層１により
反射された光との波長領域は異なるので、反射型表示素
子を前面から見た場合色彩の差が明確にでる。また、照
明光７は光源を設けて照射する場合に限らず自然光や室
内尤或いはそれらの反射光等のいずれの場合でも良いも
のである。

また透過型表示素子の場合第１図（、）の螢光体含有液
層２６のかわりに第１図（ｂ）の螢光体層２６′を透明
性の基板３の背面につけても良い。

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（、）の上図が正
面図、下図は正面図をＡ　−Ａ’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で島状に独立して規
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１例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・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（金）を真空スパッタリング法により成膜する。

金属膜の導体８は必らずしも透明である心安はないが透
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１００八〜２０
０Ａが適当である。

通常はＩＴＯ膜と金膜の間に３０Ａ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Ｏこれら
導体８で被覆されてない箇所の透明発熱抵抗薄膜４／　
ａ〜４’　ｃの上や導体８の上や透明性の基板３または
透明保護板２の上を保護するために保護膜９が片面を被
覆しているＯ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ＳｉＯ□（珪酸）膜が被覆
される。

第２図（、）のようなパターン形状（透明発熱抵抗素子
の寸法形状が１０μ×ｌＯμのものから１肩謂×１闘の
もの）は通常の写真食刻版技術により容易に得られる。

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８で被覆されてない
領域、即ち透明発熱抵抗素子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は必らずしも必要でなく、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
を避けろためには導体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
必要条件を満たすものとしてＳｉＯ膜（−酸化珪素膜）
、Ｓ　ｉ０２膜（２酸化珪素膜）等の。

誘′眠体膜があげられる。なお第１図（ｂ）に示されて
いるような反射型素子の場合、透明性の基板３、保護膜
９、透明発熱抵抗薄膜４’ａ〜４′ｃ、導体８は不透明
なものを用いても良い。保護膜９の不透明なものとして
は５ｊ３Ｎ４膜（窒化珪素膜）等があげらオする　。

第２図（ｂ）は第２図（ａ）の基本構成のものを構成要
素として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（、）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′が第１図に１おいて説明した液層ｌの組成分と螢
光体含有液層２６の組成分を含んだ液体もしくは螢光体
含有液層２６のみの液体からなる螢光液層１′を挾んで
直交するようにし、それらの交叉点ｉこ於いて両者の透
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側の断面は第２図（
、）のロー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（、）のＡ　−Ａ’の切
断面と同様である。１′は前述の螢光液層、２は透明保
護板・３は透明性の基板、４’ａ〜４’ｃ、４’ｂ’は
透明発熱抵抗薄膜、８，８′は導体、７８〜７ｃは照明
光、９．９′は必要に応じて用いられる保護膜である０
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）。なお、反射型表示素子を構成する場合、第２図（
、）で前述した構成要素を組・み合せて第２図（ｂ）の
透明型表示素子と同様に容易に構成することができる。

この第２図（ｂ）の透明型表示素子の場合、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
のみバブルが形成される。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にパルス信号を印加して通電し、次に
透明発熱抵抗薄膜４’　ｂにパルス信号を印加して通電
し、次に透明発熱抵抗薄膜４’　ｃにパルス信号を印加
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、これに螢光液層
１′を介しである透明発熱抵抗薄膜４′ｂ′の透明発熱
抵抗素子の両者は共に発熱するのでバブル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′ｂ′の透明
発熱抵抗素子が発熱してもバブルは形成されない。この
ように形成されたバブル５ａ　、５ｂは前述の開孔を形
成するので、。

たとえばバブル５ｂは照明光７ｂが透過して、照明光が
視覚される。一方バプルが形成されてない所は螢光液層
ｉ’に照明光７ａ、、７５が入射し螢光液層１′から螢
光もしくは螢光と透過光とが混在した光が視覚される。

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）が光の明暗と色彩の違いとして視覚される。

反射型表示素子の場合も前面から光をあてて、前面から
見ることにより第１図と同じ原理で作像（表示）できる
。

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
学になり分留りが向上するし、液層ｔ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Ｏなお・このように透明の基板３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′ｂ′・
・・を行動導線とし、これら行９動軸導線にパルス信号
としての行２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７
１−リソ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−・実施例にして、１
１　ａ　、　１　ｌ　ｂ　、、１１　ｃ　、　１１　ｄ
はいづれも前述の基板３もしくは透明保護板２に配設さ
れた動軸導線てあり１０ａ、１０ｂ、１０ｃ＋ｔｏ、ａ
はいづれも、副軸導線１１に直角に交叉して設けられた
行動導線１０である。これら全ての行９動軸導線ｌｏ、
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ＳｔＯ、５ｔ０２　、
５ｔ３Ｎ４　、　Ｔａ２０５　、　’ｒｉｏ２等の絶縁
膜を介して配設されるが、有軸導線１０と副軸導線１１
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１２ａ〜１２ｄ等が埋め込まれている
。このような発熱抵抗素子１２の素材としてはハフニウ
ム・ポライドや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１動軸導線１０．１１に印加するパルス
信号に、卸実な作像にとって不都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０又、行２動軸導線
１０．１１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。この気泡発生要素は第１図（ａ）　Ｉ
　（ｂ）の気泡発生要素４の代わりとして表示素子に組
込むことができる。

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１こめの
、表示素子と駆動回路の関係及びそれらと信号との関係
を説明するための概略図である０第４図においてＴ３Ｂ
は表示素子でＹａ、Ｙｂ・・・・・・Ｙｚは副軸導線て
あり”ｓ　Ｘ　ａ　、’　Ｘ　ｂ・・・・・・Ｘｚは有
軸導線である０これら副軸導線Ｙには副軸駆動回路１０
２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には有軸駆動回路１０１及び有軸選
択回路１０３（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）が直列凄続されている。これら有軸
選択回路１０３及び動軸選択回路１０４には画像信号制
御回路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２列の回路は第２図（ｂ）の第１及び第２の駆
動回路に各々対応している〇第５図において、ＢＥは表示素子、Ｙｃ−Ｙｅは副軸導
線の一部、ｘ　ｔ−ｘ　ｐは行動導線の一部、他の行９
副軸導線は説明を簡略化するため省略している０１０２
は副軸駆動回路で、たとえばエミッタ接地されたトラン
ジスタＴｒｌ　−Ｔｒ３からなり、これらのトランジス
タＴｒ１〜Ｔｒ３　　のコレクタ側は副軸導線Ｙｃ−Ｙ
ｅが各々接続され、またこれらのトランジスタＴｒｌ〜
Ｔｒ３　　のベ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Ｙ
ｃ−Ｙｅの他端は電源に接続されている。行動導線ｘｔ
−Ｘｐも副軸導線Ｙｃ−Ｙｅと同様な接続となっており
第５図の波形で示した釘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ソクス駆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・・・・・・Ｘｔ・・・Ｘｐ・・−Ｘｚ
に画像信号制御回路１０５から出力された信号が有軸選
択回路１０３により順次釘軸導線を選択して有軸駆動回
路１０１により、釘軸駆動信号が第４図に示されている
ように与えられる。これによって、順次通電された有軸
導線Ｘａ・・・Ｘｔ・・・Ｘ、ｐ・・・Ｘｚ　　のいづ
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
で液層中にバブルは発生しない。一方、この釘軸駆動信
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から出力される画像信号の
１例としてのヒ゛デオ信号が副軸選択回路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副軸選択信号
が出力されて動軸１駆動回路１０２のエミッタ接地され
たトランジスタＴｒ、〜Ｔｒ３　　等のいづれかのベー
スに与えられ、トランジスタがオンすることにより、ビ
デオ信号に応じた副軸駆動信号が動軸導線Ｙａ・・・Ｙ
ｃ、Ｙｄ、Ｙｅ・・Ｙｚ　　の内、選択された副軸導線
Ｘは加熱する。このようにして有軸駆動信号と副軸駆動
信号とが同期した有軸導線Ｘと副軸導線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動
軸導線ｘ、　、　ｙの交差部分にバブル５が形成される
０第３図の電極を用いた表示素子の場合は第５図の副軸導
線Ｙの一端は電源に接続せず自由端にしまた、行動導線
Ｘの一端も自由”端にし、他端を不図示のＦＥＴ型トラ
ンジスタのソース側に各々接続し、これらＦＥＴ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図の釘軸選択回路１０３からの有軸選択信号を前述
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０これら、不図示のＦＥＴ型トランジスタで有
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、
マトリックス駆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によって釘
軸選択回路１０３は特定の行動導線を選択して導通状態
にする。例えば釘軸選択回路１０３が有軸導線ｘｉを選
択すればＸｔ行軸選択信号を発し、それを受けて有軸駆
動回路１０１は有軸導線Ｘｔに有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副軸選
択回路１０４に入力されると、その指令を受けて副軸選
択回路１０４は所定の副軸導線を選択する。例えば副軸
選択回路１０゛□゛４が副軸導線Ｙｄを選趣すれば動軸
駆動回路１０２は副軸選択回路１０４から発せられたＹ
ｄ列軸選択信号を受けて副軸導線Ｙｄを導通状態にする
。

所定の行動導線Ｘに対する有軸駆動信号の印加中、所定
の副軸導線Ｙが副軸選択信号によって導通状態になれば
その有軸導線Ｘとその副軸導線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、バブル５が生ずる０
たとえば、有軸導線Ｘｔに対する有軸駆動信号の印加に
同期して、列ル５ｃが生ずる。次に、行動導線Ｘｍが選
択されＸｍに有軸駆動信号が印加される。それに同期し
て副軸導線Ｙｃ、Ｙｅが副軸選択信号によって導通プル
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、れるが一般にバブル５を発生さぜる発
泡開始電流値以下であるので、バブル５は生じない。ま
た不図示の発熱抵抗素子にダイオード機能を持たせるこ
とによりリーク電流をさらに微弱にすることができる０このように、有軸駆動信号を線順次走査し、かつそれに
同期させて副軸選択信号を出力させることによりバブル
５を形成して画像表示を行うことができる。なお副軸選
択回路１０４はビデオ信号による指令を受けて副軸選択
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。

このような行１列駆動回路１０１，１０２、行。

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
信号パルスに対して１個のバブル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
パルスの共働により１個のバブル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パルスの各々は波形・波高、パルス
幅に於いて全ぐ異なるものであっても差し支えないもの
である。

第６図（、）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（、）のｃ　−ｃ’の省
略断面図である。

本発明に於て、液層１中に不図示のバブルが発生ずると
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、表示素子が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８ｇ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と封止部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、密封系に於いて特に重要であ
る。

バブルの発生は一般に圧力の上昇を伴うが、圧力の上昇
分が大きければバブル自身が発生しない０したがって圧
力の上昇を最小限に抑える努力が払われなければならな
い。

マタ、バブルの発生によってバブルの容積に相当する容
積の液層１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、結局バブルは生じない。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。しかるに、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１とは気体や液体を透さない不図示の
可撓性膜によって隔てられる０このように構成すること
に＋、５す、圧力吸収と排除される液層１の液体の問題
の解決を図ったものである。なお液層１と接する壁面を
親液性（例えば液層の液溶媒が水性なら親水性）材料で
構成し、空洞室２１の内壁を撥液性（液層１の液溶媒が
水性なら撥水性）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午となる。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ｌは親液
性の面２２と撥液性の面２３との境界に於いて已ずから
安定するからである〇すなわち、液層は親液性面２２にとどまろうとし、撥液
性面からは遠さかろうとする。

なお、親液性面２２と撥液性面２３との境面ないしその
近傍において液は進退し又、液のメニスカス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１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を塗装する方法
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。

前述のように液層１の内圧（以下、液圧という）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、たとえば７６０　ｍｓＨｇ　（大気圧）以下
に設定することが望ましい。何故なら液圧が低い程、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１を不図示の
可撓性膜によって隔てた構造に於いては液圧は空洞室２
１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バブルが発生し動作安定性に欠ける
事態におちいる。従って、安定性を増すためには常温気
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ＢＥの外圧、たとえば７６０　＋ｕＨｇ以下飽和
蒸気圧近傍以上に設定することが望ましい。

液圧の条件についてさらに詳述すれば、省電力上、安定
動作上及び安全対策上より好適の条件は４０℃に於ける
液圧を７６０　ｒｘｓＨｇ以下に設定することである。

但し、バブ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、バブルの発生
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〇叉・通常は４０℃以下で
使用するので４０Ｃを一応の基準とした〇空洞室２１の容積と液層１がバブルにより、排除される
液量との関係もバブル表示の安定動作上重要な事項であ
る。

１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とするとボイル・シャルル
の法則の微分形は次ゎように表わされる。

場合）ここでΔＶは液層１がバブ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、ΔＰ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
ので上記関係式は厳密に成立するものではないが一応の
傾向は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Δ豹ろ
ｌ　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・液層、１の厚
さが１００７４ｍ　の場合のバブルの容積は１１１１１
１１４Ｘ１０−６ｃＪである。従って任意の複数のバブルが
同時に発生した場合における総圧縮分をΣΔＶとすると
Ｐ・ΣΔＶ／Ｖ　　が小さく設定されていれば圧力の弊
害は起こらない。この他にも液層１の代わりに前述の螢
光液層１′を用いた場合にも前述の事項はあてはまる。

なお、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、かったが味色透光性液
体を含まない趣旨ではない。バブ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
液となりうるちのであるＯ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、画素領域もしくは表示部にある非画素領域が螢光を
発するので視野角が広くなり、その土間るい表示画像が
得られる。また、画素領域もしくは非画素領域が螢光色
を呈するために明暗の萬い鮮男な表示画像が得られると
ともに、螢光特有の鮮やかな色彩画像を得ることができ
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（、）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（、）の基本構成要素を用いた本発明の表示素子の
他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＠５
図は本発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　　　　　　　１′：螢光液層２：透明保護板
　　　３：基板４：気泡発生要素　　４′：透明発熱抵抗薄膜５：蒸気
泡（バブル）７：照明光　　　　　８１８’：導体９　、９７１１保護膜　　　ｔｏ、ｘ：有軸導線１１　
、ｙ：動軸導線　２１：空洞室２５；メニスカス　　２６：螢光体含有液層２６′：螢
光体層　　　ＢＥ：表示素子第　　５　　図（ａ）第　　６　　図

Claims

【特許請求の範囲】

液層と・該液層中に気泡を発生させるための発熱要素と
を備えた表示素子において、該液層は螢光体を含有した
ものもしくは該液層とは独立した螢光体含有層を有する
ことを特徴とする表示素子。