JPS58219532A - 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】 本発明は新規り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
０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１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、さらに従来
にない表示効果を現出するものとして、新規な画像表示
方法及び表示素子ならびに表示装置を先に提案した←忰
トー４゜本出願人が開示した先の発明は画質、生産性等
の点に於いて優れてお夛１表示点（又はセグメント）が
少なく比較的簡単な電卓から表示点が多く複雑なテレビ
に至るまで幅広い機能及び用途を有するものである。

本発明は上記新規ガ表示素子の改良（関するものである
。

本発明の目的は、蒸気泡を利用して表示する表示素子の
液層の内圧を外圧よシ低く設定することによシ、消費電
力の低減化を図り、かつ表示の安定動作を図シ、しかも
安定性の高い表示素子を提供することにあ・る。

以下１本発明の表子素子の実施例を図面に従って詳細に
説明する。

第７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、ｌは液層１．２は透明保護板、３は
基板、１ｌａ−１１ｃはドツト状又は七の構成要素につ
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図に示したよう方
表示素子ＢＥが構成される。この表示素子ＢＥは二種類
あり、第１図（ａ）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／を構成する液体としては着色液体と白濁液体とが
あシ、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）有色液体を旨い、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。これら着色液体と
白濁液体とが適当に混合されて液層ｌを形成してやる。

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１０μｍ
〜３００μｍ）が望ましい。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。つまシ、液層／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／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／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今る。また、この液層ｌ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。尚、後述するように、この
液層ｌの内圧は蒸気泡を形成し易いように外圧より低く
しである。

たとえば、外圧がグθ゛Ｃ１７乙Ｑ　＊ｙｇ　ＨＩの条
件下では液層ｌの内圧をそれ以下とする。

透明保護板−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、この透明保護板コ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セラミックス基板等の不透明
な基板が用いられている。

気泡発生要素ｑ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シ液層ｌを局部的に加熱でき１
局部的に蒸気泡を形成することができるものｈらばどの
よう々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１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。

まず初めに第７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ｑとして透明で半導電性を有し１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
気泡発生要素ダに与えるためのものである。６ｂは選択
回路で、気泡発生要素グの一部にパルス信号を与える時
にどの気泡発生要素グに与えるか選択するためのもので
ある。乙Ｃは制御回路で１選択回路乙すを制御し、もと
のパルス信号を出力するためのものである。これら気泡
発生要素駆動回路乙ａ１選択回路乙す、制御回路乙ｃＫ
より本発明の表示素子ＢＢを駆動するだめの駆動回路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。なお、照明光源は単一波長の光でも良
いし、液層ｌ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ｐｃに駆動回路乙からパルス信号
が印加されておらず、従って気泡発生要素１１ｃとして
の透明発熱抵抗素子が発熱せず。

気泡発生要素ｐｃ上の液層ｌ内に蒸気泡が生じていない
ので、照明光７Ｃによって液層ｌの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
護板コ側から視覚される。気泡発生要素ダのない部分を
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。気泡発生要素ダａ　、４ｔｈとして
の透明発熱抵抗素子は駆動回路乙によシパルス信号を印
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／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ｉ１：ｌ””
” して液層ｌ中にたやすく蒸気泡Ｃ以下、バブルという）
ｓａ　、ｓｂが形成される。尚Ｌ′ｉ液層ゾめ内圧ａ減
圧されているので、液層ｌは低温度で沸騰し、これらの
バブルはたやすく形成される。一般に、気泡発生要素４
ａ、ｐｂ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／の厚さよシも大きければ小さい場合
に比べて、バ°プル、９ａ、、ｉｂは透明保護板コの内
表面に容易に到達して図示したようになる。即ち、透明
性の基板３から透明保護板コの間に液層ｌが存在しない
領域が現われる。このバブル５ａ　、、ｉｂ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ｐａ、
４ｂ、バブル３ａ　、３ｂを透過して透明保護板コ側に
透過する。バブル３ａ、左すは一般に気泡発生要素９ａ
、９ｂ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！ａ、４ｂとしての透明発熱抵抗素子の輪郭がバブ
ル５ａ、、ｉｂ。

従って開孔の輪郭であると近似的に考えても良い。

但し１例えば気泡発生要素１１ａ、としての透明発熱抵
抗素子いっばいに広がるバブルＳａは単一のバブルであ
るとともあるか、複数のバブルの集合体であることもあ
る。

バブルＳによシ形成された開孔は気泡発生要素グとして
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から数龍のもの迄は勿論のこと幅１ｌＩＮ、
長さｌＱｗ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
の種のバブルダに透過作用があるのは、バブルグを組成
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
蒸気であシ１着色剤（又は光拡散娠粒子）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胛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、バブルダが透明保護板コ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ｌ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。

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）　Ｉ／Ｃおいて、気泡発生要素ｑ
として半導電性を有し１通電した時に発番する発熱抵抗
素子を用いた反射型表示素子の前面から不図示の光源に
より照明光７で照明するようにした反射型表示素子であ
る。６ａ、乙す、乙Ｃは各々気泡発生要素駆動回路１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駆動回路と同じ構成、動作を
する。

今、気泡発生要素４１ｃとしての発熱抵抗素子に駆動回
路乙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ψε上の液層ｌ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ｌの選択
吸収性によシ吸収され。

吸収光以外の光（したがって、一般には着色液体の色に
応じた色）が透明保護板コ側から視覚される。気泡発生
要素ダ以外の所に入射する照明光７ａについても前述の
照明光７’ｃの場合と同様となる。次に、駆動回路Ｉ、
によシ気泡発生要素ダａ。

ｐｂ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
る内圧が減圧されている液層／内の液体は熱伝導加熱に
ょシ昇温し、終に沸騰して液層／中にたやすぐバブル、
ｑａ、、ｉｂが形成される。

これらのバブル、Ｓ−ａ、、ｔｂは透明保護板コの内表
面に到達して図示したようになる。これらのバブル、ｊ
ａ、左すが微小なものであればバブルｓａ。

Ｊ　ｂによる回折やバブル、５ａ、５ｂの曲率の影響が
あられり、てバブル左ａ、、ｉｂによる光散乱効果が大
きく＆Ｄ、たとえばバブル５ｂに入射した照明光りｂけ
これらによシ散乱されて戻り光７１ｂとなる。オた。バ
ブル５ａ、、ｊｂの寸法が大きい場合、たとえばバブル
、Ｉｂに入射した照明光７ｂは。

これらを透過し気泡発生要素＜ｚｂとしての反射性を有
する発熱抵抗素子の反射面によシ反射されて。

再びバブル、ｔｂを透過し戻シ光７１ｂとなる。これら
のバブル、ｊａ、、ｑｂが原因で散乱もしくは反射さｉ
また戻り光７１と液層ｌにょシ反射された反射光との光
量の差もしくけこれらの光を視覚することによる表示累
子の表示部の色彩の差は大きいので。

１ｑ 反射型表示素子を前面から見た場合、明暗もしくは色彩
の差が、明確にでる。また、この場合照明光７は、不図
示の光源を設けて闇討する場合に限らず、自然光や室内
光或いはそれらの反射光等のいづれの場合でもよい。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、第一図（ａ）の上図が正面
図、下図は、正面図をＡ　−ＡＩ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−の上に透明
で通電すると加熱する透明発熱抵抗薄膜ｑｌａ−タ１Ｃ
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ｐｌａ−，＠ＩＣの上は発泡点、即ち表
示点以外の領域を金属膜等の導体ｇ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ｑ　ｌ　ａ、、（ＩＩ　ｃの領域は、シ
ョートさ九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ｙ　Ｉ　ａ、
、　ｙ　ｌＣ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）の真空蒸着法によシ成膜さ
れる。その上に金属１例えばＡｕＣ金）を真空スパッタ
リング法によシ成膜する。

金属膜の導体ｇは必らずしも透明である必要はないが透
過率５θチ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／θ
θＡ−λθθＡ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ｇで被覆されてない
箇所の透明発熱抵抗薄膜ｐ　Ｉ　ａ−４ｔ＋　ｃの上や
導体ｇの上や透明性の基板３または透明保護板−の上を
保護するために保護膜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又は透明保護板コとして
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８ｉ０２（珪酸）膜が被覆される。

第２図（ａ）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×ｌθμのものから１ｍｍ　Ｘ　／
　ｍｒｘのもの）は通常の写真食刻版技術によシ容易に
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ｑ１ａ−り１Ｃのうち、金属膜等の導
体ｇで被覆されてない領域、即ち透明発熱抵抗薄膜りＩ
　ａ−ダ１Ｃ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ｇ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るためには導体ｇは必要
なものである。なお。

前述の保護膜ヲとしては、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
）、５ｉ０２膜（，２酸化珪素膜）等の誘電体膜があげ
られる。々お第１図（ｂ）に示されているよう々反射型
表示素子の場合、透明性の基板３．保護膜９．透明発熱
抵抗薄膜１１’ａ　−１１’ｃ　。

導体ｇ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５ｉｓＮ４膜（窒化珪素膜）等があげ
られる。

第２図（ｂ）は第一図（ａ）の基本構成のものを構成要
素として組み合せた透過製表示素子の概略構造断卯図で
ある。透明性の基板３と透明保護板−に第一図（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ダ１が液層ｌを挾んで直交する
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側の断面は第２図（ａ）の
Ｂ　−Ｂｌの切断面と同様であり。

第２図（ｂ）の透明保護板ユ側の断面は第２図（ａ）の
Ａ　−ＡＩの切断面と同様である。／は液層で、その内
圧は減圧されておル、２は透明保護板、３は透明性の基
板　％　＋　ａ−１ｌ＋ｃ　、　Ｂｌｂ＋は透明発熱抵
抗薄膜１ｇ、ざ１は導体、７ａ〜７Ｃは照明光１１　ｑ
１９１は保護膜である。乙−７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４ｔ′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
第一の駆動回路で、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１図示してないが第１の駆動回路
乙−ｌと相互にタイミングをとっておシ、この第一の駆
動回路は、透明保護板コ側に設けられた透明発熱抵抗、
：：：゛・、１ 薄膜グ１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１反射型表示素
子を構成する場合、第２図（ａ）で前述した。構成要素
を組み合せて第二図（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。

第一の駆動回路乙−コにより透明発熱抵抗薄膜４（１ｂ
１に通電している間に、第１の駆動回路、４−／により
、走査により透明発熱抵抗薄膜ｑ＋　ａにパルス信号を
印加して通電し１次に透明発熱抵抗薄膜ｔｔ　Ｉｂにパ
ルス信号を印加して通電し１次に透明発熱抵抗薄膜９１
　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９１　ａ。

ｔｉ　１ｂの透明発熱抵抗素子と、これに液層ｌを介し
である透明発熱抵抗薄膜１ｔＴｂ＋の透明発熱抵抗素子
の両者は共に発熱するので減圧されている液層ｌ内にた
やすくバブル３ａ　、、ｉｂ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グ１１・１　・。

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ｔｔ１ｂ＋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、ｉａ、、ｉｂは前述の開
孔を形成°するので、たとえばバブル３ｂ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、液層ｌにより照明光７ａ、７ｂの特定波
長域の光が吸収され、透過光によシ（！つた〈透過しな
い場合もある）１色彩をおびた液層ｌ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１作像（表示）が光
の明暗として視覚される。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。このようにバブルＳが多数
形成されていても、液層ｌは減圧されているので圧力は
問題になる程高くならないし、またバブルは低温条件下
で声やすく形成される。このように表示素子を構成する
ことによシ製作工程が簡単になシ分留シが向上するし。

液層ｌを両側から加温するから熱効率が良く液層ｌを一
圧しているのでたやすくバブルを形成することができる
等の利点を有する。なお、このように透明性の基板３側
に縞状に設けられた透明発熱抵抗薄膜ｇ’ａ　、　ｐ’
ｂ　、　ｌｌ’ｃ・・・を動軸導線とし、これに直角に
交叉する透明保護板コ側に縞状に設けられた透明発熱抵
抗薄膜・・・ｔｌ　ｌｂ＋・・・を釘軸導線とし。

これら行１副軸導線にパルス信号としての行９副軸駆動
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マ
）　ＩＪラックス状配線して気泡発生要素を設けた１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、
／／ａ　、／／ｂ、／／ｃ、／／ｄはいづれも前述の基
板３もしくは透明保護板コに配設された動軸導線であＪ
）／θａ　、　１０ｂ　、　／Ｑｃ　。

／Ｑｄはいづれも１動軸導線ｌ／に直角に交叉して設け
られた釘軸導線ｌθである。これら全ての行９副軸導線
１０．／／は金、銅、アルミ導の良導体によシ得られる
。、これら釘軸導線ＩＯと動軸導線７１はＳｉＯ，Ｓｉ
Ｏ２，５ｉｓＮ４．ＴａｚＯｓ。

Ｔｉ、０２等の絶縁膜を介して配設されるが１竹輪導線
ｌθと動軸導線ｌｌとの交差領域の絶縁膜は取り除かれ
１代シに個別の多数の発熱抵抗素子／２ａ〜／ユｄ等が
埋め込まれている。このような発熱抵抗素子１．２の素
材としてはハノーウム・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ｈては１行１副軸導線ｌθ、ｌ
ｌに印加するパルス信号に、中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
。又１行１列軸副軸１０．ｉ／との交叉部にダイオード
特性を有する発熱抵抗素子／コ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９図及び第Ｓ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及びそれらと信号との関係を説
明するための概幣図である。

第９図において、ＢＢは表示素子でＹａ、Ｙｂ、・・・
Ｙｚは動軸導線であＦ）　−Ｘａ、　Ｘｂ、・・・Ｘｚ
け釘軸導線である。これら動軸導線Ｙには副軸駆動回路
１０２及び副軸選択回路１０ｉｌ（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、これら釘軸導線ＸＦｃは釘軸駆動回路１０／及
び釘軸選択回路１０３Ｃ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）が直列接続されている。こ
れら釘軸選択回路１０３及び動軸選択回路／θグには１
画像信号制御回路１０！；Ｃ前述の制御回路に相当する
）が接続されている。これら行１．列の回路は第２図（
ｂ）の第１及び第コの駆動回路に各々対応している。

第Ｓ図において、ＢＥは表示素子Ｙｃ−Ｙｅは動軸導線
の一部−ＸＩ−、−Ｘｐは釘軸導線の一部。

他の行２副軸導線は説明を簡略化するため省略している
。／θコは副軸駆動回路で、たとえばエミッタ接地され
たトランジスタＴｒｘ−Ｔｒｓからなり。

これらのトランジスタＴｒｌ〜Ｔｒａのコレクタ側は動
軸導線Ｙｃ−Ｙｅが各々接続され、またこれらのトラン
ジスタＴｒ！〜Ｔｒａのベース側には副軸選択回路１０
１１が接続されている。第２図（ｂ）の表示素子の場合
１副軸導線Ｙｃ−Ｙｅの他端は電源に接続されている。

釘軸導線Ｘ′ｌ、Ｘｐ’も動軸導線Ｙｃ−Ｙｅと同様な
接続となってｆ＝−シ第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９図及び第３図を参評して第２図（ｂ）の表示素
子をマトリッ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釘
軸導線Ｘａ、・・・ＸＩ、・・・Ｘｐ、・・・Ｘ　Ｚ　
Ｋ画像信号制御回路／θ左がら出方された信号が釘軸選
択回路１０３により順次釘軸導線を選択して釘軸駆動回
路１０／にょシ１行竹輪動信号が第９図に示されている
ように与えられる。これによって、順次通電された釘軸
導線Ｘａ、・・・ＸＩ、・・・Ｘｐ、・・・Ｘｚのいづ
れかは加熱し、加熱伝導にょシ表示素子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
因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１図面上下方向に配列した動
軸導線−Ｙａ、・・・Ｙｃ、　Ｙｄ、　Ｙｅ、・・・Ｙ
ｚに対して画像信号制御回路ＩＯ左から出力される画情
信号の７例としてのビデオ信号が動軸選択回路／θグに
与えられ、この回路によって動軸導線Ｙａ、・・・Ｙｃ
。

Ｙｄ、Ｙｅ、・・・Ｙｚのいずれかを選択するだめの副
軸選択信号が出力されて副軸駆動回路１０２のエミッタ
接地されたトランジスタＴｒｘ−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シ、
ビデオ信号に応じた副軸駆動信号が動軸導線Ｙａ、・・
・Ｙｃ、　Ｙｄ、　Ｙｅ、・・・Ｙｚの内１選択された
動軸導線に与えられて、この副軸導線は加熱する。この
ようにして釘軸駆動信号と副軸駆動信号とが同期した釘
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。モ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２副軸導＠Ｘ　、　Ｙの
交差部分にバブルＳが形成され不。

第３図の気泡発生要素を用いた表示素子の場合は第Ｓ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１釘軸導線Ｘの一端も自由端にし、他端を不図示のＦ
ＥＴ型トランジスタのソース側に各々接続し、これらＦ
ＥＴ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ｑ図の有軸選択回路ｌθ３からの釘軸選択
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。これら、不図示のＦＥＴ型トラン
ジスタで行動駆動回路１０／を構成している。（もちろ
ん、バイボー３型トランジスタで行動駆動回路１０／を
構成することも可能である。）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ソックス動す
る場合の動作説明をする。画像信号制御回路ｉｏ左から
の画像制御信号によって有軸選択回路ｌｏ３は特定の行
動導線を選択して導通状態にする。例えば有軸選択回路
１０３が行動導線ＸＩを選択すればＸＩ行選択信号を発
し、それを受けて行動駆動回路１０／は行動導線ＸＩに
行動駆動信号を出力する。一方１画像制御信号の−っで
あるビデオ信号が動軸選択回路１０１１に入力されると
、その指令を受けて動軸選択回路１０’ｌけ所定の動軸
導線を選択する。例えは動軸選択回路１ｏｔｔが動軸導
線Ｙｄを選択すれば副軸駆動回路ｌθコは副軸選択回路
７０グから発せられたＹｄ列軸選択信号を受けて動軸導
線Ｙｄを導通状態にする。

所定の有軸導線Ｘに対する行動駆動信号の印加中、所定
の動軸導線Ｙが動軸選択信号によって導通状態になｈ５
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バブル左が生ずる。

たとえば１竹輪導線ＸＩＫ対する行動駆動信号の印加に
同期して１列ルＪｃが生ずる。次に１竹輪導線Ｘｍが選
択されＸｍに行動駆動信号が印加される。それに同期し
て動軸導線Ｙｃ　、Ｙｅが動軸選択信号によ？て導プル
、ｉｄ　、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Ｓを発生させ
る発泡開始電流値以下であるので。

バブル左は生じない。また、不図示の発熱抵抗素子にダ
イオード機卵を持たせることによシ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１竹輪駆動信号を線順次走査し、かつそれに
同期させて１列軸選択信号を出力させることによりバブ
ル３を形成して画像表示を行うことができる。なお１列
軸選択回路ＩＯ’ｌ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。このような行１列駆動回路ｉｏｉ　、ｉｏ、
ｘ、行９列選択回路１０．３　、ＩＯ’１はシフトレジ
スタ、トランジスタ了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Ｓ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Ｓ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
に於いて全く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−Ｃ１の省
略断面図である。

本発明に於て、液層ｌ中に不図示のバブルが発生すると
きには、急激な圧力の増大を伴うので、液層ｌが密閉系
に構成された場合は１表示素子が破損す−る恐れが強い
。従って、この液層ｌを気密室又は了キュムレーターに
接続して、液層ｌ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ＢＥ内の液層ｌは外界に通じた状態に置かれる
場合（開放系）と、透明保護板コと基板３と封止部ｊ４
とによシ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２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１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
分が太きければバブ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われ
なければ方らない。

また、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ｌの液体が排除されるがその受は皿が々けれ
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／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
ように透明保護板コや基板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４図に一例を示す空洞室２１を設けることそある。

空洞室、２／と液層／とは気体や液体を透さ々い不図示
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ｌと接する壁面を
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２ノの内壁を撥液性（液層ｌの液溶様が
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ｌは親液性の面、２λ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ｌは親液性面２２にとどまろうとし、撥
液性面コ３からは遠ざかろうとする。

なお、親液性面２−と撥液性面コ３との境界面ないしそ
の近傍において液は進退し、又、液のメニスカス、２．
５−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ｌ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４図に於いては、空洞室２１は液層ｌ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１部分的に設けられていてもよい。要す
るに、いかなる形状、いか々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ｌの内圧Ｃ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７乙θｙｓｍ　Ｈ”ｔ（大気圧）以
下に設定する。何故なら、液圧が低い程、より低いエネ
ルギーの供給で即ちより低い温度で発泡するからであυ
、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ａノと液層／を不図示の可撓性膜によって隔てた
構造に於いては態圧は空洞室λ／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ｌ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、２／内に適当量封入す
ることにより液圧を表示素子の外圧、たとえば７６０　
ｗ、ｗｉ　Ｈを以下、飽和蒸気圧近傍以上に設定する。

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ｑＯｏＣに於け
る液圧を７１．　Ｑ　ｍｍ　Ｈを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ととにより、少くとも開放系の
場合よシ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
によシ、液圧は上昇変動するが、前記空洞室２／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１通常は９０°Ｃ以下で使用するので１１０　’Ｏを
一応の基準とした。

空洞室２ノの容積と液層／がバブルによυ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
。

今、密封系を想定し、その場合の空洞室、２／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のように表わされる。

の場合） ここでΔＶは液層ｌ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コ／の容積の圧縮分。

△Ｐはその時の空洞室Ωｌ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、ΔＶ／
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１ 発熱抵抗素子の大きさがコθ０μｍｘ、２ｏｏμｍ。

液層ｌの厚さが１００μｍの場合のバブルの容積は’１
ｘ／Ｑ　　ｃｄ　　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Ｅ△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。

なお、今迄の説明に於いては液層／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・りうるものである。

本発明は上述のように構成して、動作させることにより
低圧下に於ける低温発泡を液層に可蛯とさせるから消費
電力を著るしく節減することができるし、バブルが液層
に多数発生し、それによって表示素子内の圧力が上昇し
た時でも、なお、全体として低圧状態を維持するように
圧力を設定することによシ、圧力による表示素子の破損
をなくし、安定したバブル表示を得ることができるもの
、１１１士 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回。 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９図及び第Ｓ図は１本発明の表
示素子の作像（表示）方式の一実施例の　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。 ７・・・照明光　　　　　ｇ、ｇ’・・・導体　　　　
９．９１・・・保護膜　　　　　ＩＯ・・・Ｘ；行動導
線／／・・・Ｙ；副軸導線　　１２・・・発熱抵抗素子
、２ノ・・・空洞室　　　　　２２・・・親液性面、２
．３・・・撥液性面　　　　Ｊ、、Ｓ−・・・メニスカ
スＩ３Ｅ・・・表示素子 第５図 （ａ） （ｂ） 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液層とこの液層中に蒸気泡を発生させるための発熱要素
   を備えた表示素子において、前記蒸気泡が発生していな
   い場合で、かつｇ　Ｏ’ＯＫおける前記液層の内圧をほ
   ぼ７６θａｍ　Ｈｌ以下の減圧状態に設定したことを特
   徴とする表示素子。