JPS58219533A - 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であ
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１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点を有している。

例えば陰極線管が形状、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０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Ｏ 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、蒸気泡形成時、圧力、上昇を吸収
緩和する空洞室を設け、信頼性の高い画像安定性の高い
表示素子を提供することにある０ 以下、本発明の表示素子の実施例を図面に従って詳細に
説明する〇 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ｑ４ａ〜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４ａ等と特定しない時・気
泡発生、要素４という、気泡発生要素以外の他の構成要
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ＢＥ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
着色液体と白濁液体とがあり、この液体の基本組成分と
し・では、水、或は各種有機溶剤が学独又は混合して用
いられる０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。これら着
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１の厚さとしては、その透過または反
射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１０　ｐｍ〜３００μｍ）が望ましい。また
、この液層１内に蒸気泡が形成されても後述の空洞室に
液層１が逃げるので圧力を高めないようにしである〇液
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
いる時には必らずしも必要でない。基板３とし石は第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、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。

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１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。

まず初めに第１図（、）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６　ａ　ｓ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。なお照明光源は争−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。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１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
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）５ａ　
、５ｂが形成される。このバブル５ａ５ｂによって体積
が増加しても液層１は後述の空洞室等におしたされるの
で液層１の内圧は吸収緩和される〇一般に、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、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
６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−１・；・１．・ ７ｂ等は透明性の基板３・気泡発生要素４ａ。

４ｂ・ｔ　ｚａ、プル５　ａ　’、　５　ｂを透過して
透明保護板２側に透過する。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５　ａ　＠　５　ｂ　、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バブル５ａは学−のバブルであるこ
ともあるが、複数のバブルの集合体であることもある〇 バブル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から数朋のもの迄は勿論のこと幅１肩１、長
さ１０＋ｕ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４に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、　Ｍ”””’Ｉｑ剤（又は光拡散
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。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。

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　、６ｂ　、６ｅ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４　ａ。

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。これらのバブル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。これ
らのバブル５ａ　、５ｂが微小なものであればバブル５
ａ　、５ｂによる回折やバブル５　ａ。

５ｂの曲率の影響があられれてバブル５ａ　、　５ｂに
よる光散乱効果が大きくなり、たとえばバブル５ｂに入
射した照明光７ｂはこれらにより散乱されて戻り光７’
ｂとなる訂また、バブル５ａ　、　５ｂの寸法が大きい
場合、たとえばバブル５ｂに入射した照明光７ｂはこれ
らを透過し気泡発生要素４ｂとしての反射性を有する発
熱抵抗素子の反射面により反射されて、再びバブル５ｂ
を透過し戻り光７’ｂとなる。これらのバブル５ａ　、
５ｂが原因で散乱もしくは反射された戻り光７′と液層
１により反射された反射光との光量の差もしくはこれら
の光を視覚することによる表示素子の表示部の色彩の差
は大きいので、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のいづれの場合で
もよい。また、この場合でもバブル５によってバブル５
を含む液層ｌの体積は増加しても液層１は後述の空洞室
等に押し出されるので、バブル発生に伴って起こる圧力
上昇は吸収緩和される。

第２図（、）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−にで切断した断面図を示して
いる。透明毎−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４８〜４ｃ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０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、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン脅オキサイド
）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１００Ａ〜２
００Ａ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薄膜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８ｉ０２（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１０μＸＩＯμのものからｌＩＩＪＸｌｍ
ｓ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、即ち透明発熱抵抗薄膜４／　、〜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）等の誘電体膜が
あげられる。なお第１図（ｂ）に示されているような反
射型表示素子の場合・透明な基板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８ｉ３
Ｎ４膜（窒化珪素膜）等があげられる。

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′が液層１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（、）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（、）のＡ　−Ａ’の切断面と同様である０１は液層
、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７
８〜７ｃは照明光、９，９′は必要に応じて用いる保護
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、図示していないが第１の駆動回路と相互にタイミ
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。この場合もバブルによる圧力
上昇は液層１に空洞室等のにげを作ることによって吸収
緩和させられる０たとえば、い騙□ 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４１．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
、これに液層１を介し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。このバブル５ａ　、５ｂの形成
・による圧力上昇は前述のようにして吸収緩和される０
ところが断面で示されぞ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′の透明発熱抵抗素チが
発熱してもバブルは形成されない。このよう番こ形成さ
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
覚される〇一方ノくプルが形成されてない所は、液層１
により１照明′ブｑ７ａ、７Ｑ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のもある
）・色彩をおびた液層１として視覚される０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。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革になり分留りが向
上するし、液層１を両側から加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０ 第３図は前述の透明性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本
発明の表示素子の気泡発生要素の他の一実施５例にして
、ｌｌａ、ｆｉｂ、ｌｉｅ、ｌｉｄはいづれも前述の基
板３もしくは透明保護板２に配設された副軸導線であり
、１０　ａ　、　１０　ｂ　、　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釘軸導
線１０である０これら全ての行９副軸導線１０．１１は
金、銅、アルミ等の良導体により得られる。これら釘軸
導線１０と副軸導線１１は８ｉ０　、８ｉ０２　、８ｉ
３Ｎ４　、　Ｔａ２０５　、　ＴｉＯ２等の絶縁膜を介
して配設されるが・釘軸導線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の素材としてはノ１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φ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副軸導線１０．ｌｊに印加する、パルス信号に
忠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、行１副軸導線１０．１
１との交叉部番こ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。

第４図においてＢＥは表示素子でＹａ、Ｙｂ・・・・・
・Ｙｚは有軸導線である。これら副軸導１ｙには副軸駆
動回路１０２及び副軸選択回路１ｏ４（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１０
１及び行動選択回路１ｏ３（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
。これら行動選択回路１０３及び副軸選択回路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９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。

第５図において、ＢＢは表示素子、４．Ｙｃ−Ｙｅは動
軸導線の一部、ｘｔ−Ｘｐは有軸導線の一部、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Ｔｒｌ〜Ｔｒ３　　のコレクタ側は動軸導線Ｙ　ｃ
　−Ｙ　ｅが各々接続され、またこれらのトランジスタ
Ｔｒ１〜Ｔｒ３　　のベース側には副軸選択回路１０４
が接続されている。第２図（ｂ）の表示素子の場合、動
軸導線Ｙｃ−Ｙｅの他端は電源に接続されている。有軸
導線ｘｔ−Ｘｐも動軸導線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行動選択回
路１０３により順次有軸導線を選択して有軸駆動回路１
０１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、・・・Ｘｐｓ・・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動軸導線Ｙ
ａ・・・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例としてのビデオ信
号が副軸選択回路１０４に与えられ、この回路によって
動軸導線Ｙａ・・・Ｙ　ｅ　＋　Ｙ　ｄ　＊　Ｙ　ｅ・
・・Ｙｚのいずれかを選択するための動軸選択信号が出
方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
号に応じた動軸駆動信号が動軸導線Ｙａ・・・Ｙｃ、Ｙ
ｄ、Ｙｅ・・・Ｙｚ　　の内、選択された動軸導線／に
与えられて、この動軸導線ｙは加熱する。このようにし
て釘軸駆動信号と動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の交差部分にバ
ブル５が形成される。このバブル５が形成されることに
よりバブル５を含めた液層の体積は、増加して圧力上昇
するのを液層を後述の空洞室等に逃げこませることによ
り圧力上昇を緩和している。

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図の行動選択回路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。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ｌ−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１０５からの画像制御信号によって有
軸選択回路１０３は特定の釘軸導線を選択して導通状態
する。例えば有軸選択回路１０３が釘軸導線Ｘｔ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は釘軸導線Ｘｔに有軸駆動信号を出力する。

一方、画像制御信号の−っであるビデオ信号が動軸選択
回路１０４に入力されると、その指令を受けて動軸選択
回路１０４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を選択すれば動軸駆動回路
１０２は動軸選択回路１０４がら発せられたＹｄ列軸選
択信号を受けて動軸導線Ｙｄを導通状態にする。

所定の釘軸導線Ｘに対する有軸駆動信号の印加中、所定
の動軸導線Ｙが側軸選択信号によって導通状態になれば
その釘軸導線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５が生ずる。

たとえば、釘軸導線Ｘｔに対する有軸駆動信号の印加に
同期“して動軸導線Ｙｄを側軸選択信号によって導通状
態にすて動軸導線Ｙｃ、Ｙｅが側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
せ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。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、側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
動軸選択回路１０４はビデオ信号による指令を受けて側
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９列駆動回路１０１゜１０２、行
９列選択回路１０３，１０４はシフトレジスタートラン
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
幅に於いて全く異なるものであっても差し支えないもの
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（、）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ＢＥ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
ければならない〇 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１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し１０ 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。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１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）１０）夜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は親液性
の面２２と撥液性の面２３との境界に於い撥液性面２３
からは遠ざかろうパ＾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・液のメニスカ人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
ものではなく部分的に設けられていてもよい０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ｌの内圧（以下液圧という）は省電力対策上、安定
動作上及び安定対策上の見地より表示素子の外圧、たと
えば７６ｏＴＪｕＲＨｇ（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　ｖｌＨｇ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
動作上及び安定対策上より好適の条件は４０℃に於ける
液圧を７６０　ｍｓＨｇ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、液層１の液圧は上昇変動するが、前記空洞室２
１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
。

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、４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。

ここでΔ■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０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ΔＶｖ又はＰを小さく設定しなければならな＋７
１０ 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
１００μｍの場合のバブルの容積は４ｘｌＯ’ｃｒＩ　
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。

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。なお・バブルが微小なため・
容量な小さな空洞室を利用できる。

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
前述の空洞室はバブルの発生に基づく液層の排除液体を
収容する働らきたけでなくバブル発生に伴って起こる圧
力上昇を吸収緩和する働らきをもつものである。それに
より次のような効果が生ずる。■エネルギーの省力化が
図られる。■画像安定性が向上する。■安全駆動が得ら
れる。

■密封にすることができるため、携帯用の表示素子が得
られる。等である。

【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
本発明の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０ １：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　　　　　８　、８／ＩＩ導体９：保護膜　
　　　　１０．Ｘ：竹輪導線１１、Ｙ：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 第　　　５　　図 （ａ） 第　　６　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液層と、該液層中に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、空洞室を設けたことを特゛徴
   とする表示素子。