JPS58220125A - 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〇現６も各
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ｆ［ｌとして、又
あるものは家庭用個人用から猶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
経済的型°周事項のうち、少なくともいずれかの点て欠
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、電子ヒームを用いているため高電圧を
必要とし回路が大型化づ−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。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
て優れており、画素領域が少なく比較的簡単な電卓から
画素領域が多く複雑なテレビに至るまで幅広い機能及び
１［１途を有するものである。

本発明は一上記新規な素足素子の改良、に１９コする。

本発明の目的は、蒸気法を利用した表示素子において、
表示部の非画素領域の少なくとも一部の間隔（後述する
液層の厚′さ）を画素領域の間隔より比較的広くするこ
とにより、信頼性が高く、画像応答性が良く、シかも高
品位の画質の表示素子を提供することを目的とする。

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（ａ）及び（ｂ）は本発明の表示素子の作像原理
を概説するだめの略画断１角図にして、１は液層、２は
後述のメーリー型の透明保護板、３は基板、４ａしよう
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が構成される一部この表示
素子１１　Ｅは２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さしては、水、或は各
種有機溶剤が嘔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ｌと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
分であるか否かは間わなＧ）。これら着色液体乏白濁液
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計が入射ゲ
Ｃｌの大略、半分以下になるような厚さく一般的には１
（）７１ｍ〜３００μｍ）が望ましい０尚、この時、液
層１を光が透過した時の透過光敞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４１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、Ｌ発成の光の吸収によって、
赤、宵、緑の着色が液層１に生じることを考慮に入れれ
は前述したことは　　　゛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計の減少は前述の着
色液体によろ光の吸収、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てあっても良い。

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ろ
。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ｒ−の場合・カラスやシラスチ
ック等の透明性基板。

か、又、第１図（ｂ）の反射型表示素子の場合、前述の
基板以外に／リコンや１どラミックス基板等の不透明な
基板か用いられている〇 液層１内のバブル５の発生によって、ハ“ノル５の容、
（♂（に相当する液：■か排除されるかその受は皿（受
容イ：÷）かな１１れはハ０力の１−ｆｌを招き結局は
バブル５が生じ４ｔい結果とｉする。しかしながら苧に
液層１の外周の′７と間を広くした空洞室（Ｉｉｆ撓膜
て隔離さ旧、た″と／１ＭＩ室を含む）を設けたたＨて
流体抵抗に対する配慮、を怠れは高品位画質を得ること
はむつかしく父、画像応４性が悪いものとなる。何故な
ら慨して液層１は非常に薄いため流体抵抗が高い。従っ
て液の排除ｒＡ−ｆ：、に行われず、そのためバブル５
の形成が遅　し゛らとなる。又、−一〕のバブル５が他
のバブル５の発生に伴って生ずる流れや圧力によって乱
されるため、画゛磯が害せられる等の弊害も起こる。

」二記弊害を除去するため、本発明は透明保護板２と基
板３の間隔か狭い程、そこに充填される液層１内の流体
抵抗が増し、逆に前記間隔か広い程流体抵抗は減少する
という流体力学的効宋を利用したものである。即ち、本
発明は、バブル５を発生せしめる画素領域、即ち気泡発
生安素４として発熱抵抗素子を用いる場合、発熱抵抗素
子か而する領域に於ける画像領域の間隔を狭くして液層
１に対４−る流体抵抗を高め、よって、バブル５０）　
？？動を防上し、表示の安定性を高めるものである０他
か画素領域以外の非画素領域（表示面１こある１ＸＩ１
分）に於いては非画素領の間隔を広くとつ−Ｃ７０ｊ層
１に対づ−る流体抵抗を軽減し、その液体の円／１″上
ｆ、１流出入を図るものである。このようなことを考慮
に入れて、透明保護板２の一面は第１図（ｃ）に示＝Ｊ
−如く、多数のメ→Ｊ−状のメサ型部２６を形成してい
る。第１図（ｃ）において、」ニレは正面図、下図はＡ
−Ａ’の断面図である。２６はメ→Ｊ−型の形状を有し
各々、独立して画素領域を形成するメサ型部である。２
７はメ→ノー型部２６を除き非画素領域を形成する非メ
リ”型部で、この形状の透明保護板２を第１図（ａ）の
透過型表示素子及び第１図（ｂ）の反射型表示素子に用
いている。これによって、画素領域の間隔を狭くシ、非
画素領域の間隔を広けである。

気ｌｆシ発生鮫素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０又熱的手段にも、
放！４こよるもの、輻射線ヒームの照射によるものノユ
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（こ蒸気泡を形成することができるものならはと
のような構成のものでも良い。本発明は以−１−のいず
れの手段、要素ζこおいても成立するものであるが、本
発明を理解する−１−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ょ
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（！：して透明て半４屯性を有し、通電し
１こ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ＢＥ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。６
ｂは選択回路で気泡発生要素４の一部にパルス信号を与
えろ時にとの気泡発生要素４に与えるか選択するたｙ）
のものである。６ｃは制御回路で、選択回路６ｂをｉｌ
ｉ’ｌ　ｍ（１じ・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６ａ１選択回
路６ｂ、制御回路６ｃ？こより本発明の表示君子旧・：
を駆動するだめの駆動回路６を構成している。７（７ａ
〜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
光源は午−波間の尤でも良いし、液層１に適合するもの
ならはとのよ−）な尤ても良い。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七の１夜層１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の色をなづ一着
色液体か黒色なら黒色に、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／ｆ’Ｊ発生要素
４のない部分を照明している照明光７ａ番こついてもＡ
ｉｌ述の照明光７ｃの鳴合と同様である。

気／（ＩＪ、発生′！、？％／Ｉａ、４ｂとしての透明
発熱抵抗素ｒ−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４電されて発熱すると、これら
こと接しているか近接している液層１の液体は熱伝導加
熱により局部的に４扁し、ついに沸騰して液層ｉ中に蒸
気／ｆｑ　（以下、バフルという）　５　ａ、　５ｂが
形成される。

この時、画素領域にあった液層ｌの液体はバフル５ａ　
、５ｂによって排除されるわけたが、液層１０）　：ｌ
’ｌト除液はメリ型部２６があり流体抵抗の比軸曲尺き
い画素領Ｉ成から、非メ−り型部２７があり流体抵抗の
比較的小さい非画素領域の空間へ円滑に流れ込むのて、
バブル５ａ、５ｂ以外に多数の・・プル５が形成された
としてもＩ・プル５の形成による体積増加は非画素領域
の空間を流路として不図示のアキュムレータ若しくは後
述の空洞室に円滑吸収されるので液層１の内圧は問題に
なる捏上！１しない。液層１の内圧が常にほとんど一定
てあれば、バブル５を形成するため液層１を７１′、１
旨Ｖ）るための熱量は、はぼ一定でずむのて・バブル５
を形成する応答速度にバラツキを生じないし・しかも・
バブル５形成時、液層１の排除液が素−イ１く非画（、
領域の空間に流れ込むのて素翳くバフル５が形成てきる
。このこ吉は、表示の応答速度の７・ノソ１がなく、シ
かも非常ｔこ早い応答速度となることを意味する。一般
に、気泡発生要素４　ａ　、　４　ｂ占しての透明発熱
抵抗素子の形状（長さ及び幅又は内径）が液層１ｏ）１
ｖさよりも人きＨれは・バフル５ａ　、５ｂは透明保護
板２の内表面に到達（７て１ソＩ示したようになろ。即
ち、透明性のＪｌ（板；りから透明保護板２の間に液層
１が存在しない領域か現われる。このバフル５ａ　、５
ｂを開孔して照明尤７ｂは透明性の基板３、気泡発生要
素４　ａ　＋　４　ｂ　ｓバフル５ａ　＋　５ｂを透過
して透明保護板２側に透過１−ル。バフル５ａ　、５ｂ
は一般に気泡発生要素／Ｉａ、４１）としての透明発熱
抵抗素子の面上いっばい５こ広がるか、それば−１５ま
ほとんど広がらない。

即ら、気／（、ｒ、発牛嘔素／ｌａ、／Ｉ））としての
透明発熱Ｘ抗Ｊ、子の輪ニジ１（かバフル５　ａ　＋　
５　ｂｓ従って開孔の＋ｉＱ　、’ｉｌＳてあろと近似
的に考えても良い。但し、例えは気ｔｆｔ光牛′皮素、
１　ａ吉しての透明光りＪ（抵抗素子いっばいに広がる
バフル５ａは学−のバフルであることもあるか、複数の
バフルの集合体であることもある。

バフル５番こ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１０７７から数間のもの迄は勿論のこと幅１朋、
長さＩ　Ｏｍｓ等の長方形のものもできる。望むｔ、１
゛ら、それ以−Ｊ−、、、、、（７）大きさの開孔も形
成−Ｃきるこ吉は勿論である。勿論、このバブル５の大
きさに応じて非画素領域の間隔を広げる必要がある。こ
の種のバブル４に光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
差支えない。後者の場合には、液層１の厚みの差によっ
て生しる濃度分布ｔこよって作像（又は表示）が得られ
る〇次Ｏこ第１図（ｂ）を参照して反射型表示素子の場
合を説明する０第１図（ｂ）において、気泡発生要素イ
として半導電性を有し通電した時に発熱ずろ発熱抵抗素
子を用いた反射型表示素子の０１Ｓ面から不図示の光源
により照明光７て照明するようにした反射型表示素子で
ある。６ａ　、　６ｂ　、　６　ｃ　　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０今・気／（シ発生要素
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
ｌにバブルは生じていないのて１、この部分は照明）’
ｅ７ｃの特定波長の光のみが液層１の選択吸収性により
吸収され、それ以外の尤（一般には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（１）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、＋；ｒ−
にパルス信号が印加されて、これらが通電発熱すると、
これらに接するが近接している液層１内の液体は熱伝導
加熱により列湿し、終に沸騰して液層１中にバフル５ａ
　、５ｂが形成される。

これらのハノ゛ル５ａ　、５ｂは透明保護板２の白衣＋
／＋ｉ　ｔこ到達しで図示したようになる。この時バブ
ル５ａ１５　ｂ形成時画素領域にあった液層１の排除液
は円滑に非画素領域に流れ込む。これらのバブル５ａ　
、　５ｔ）が微小なものてあれはバブル５ａ。

５ｂによる回折やバブル５ａ、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、たとえばハ′プル５ｂに入射した照明光７ｂはこれ
らにより散乱されて戻りｔ７’ｂとなる。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）Ｙ；　７　ｂ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
た反射光との光歌の差もしくはこれらの光を視覚するこ
古による表示素子の表示部の色彩の差は大きいのて、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、この用台照明尤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。

第２図（ａ）は前述の透明保護板またはノ、（板に気１
ｉ・Ｊ発生要素を設けた一実施例にして、第２図（ａ）
の１−図が正面図、下図は正面図を＋３−　Ｉ＋’で一
ノ断した断面図を示している。透明性の基板３の上に透
明て通ＩＥ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」−は画素領域
を形成する領域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。この金属膜等て被
覆された透明発熱抵抗薄膜４’ａ〜４’ｃの領域はノヨ
ートされているので透明発熱抵抗薄膜にＪＩｎ電しても
この１９区分は発熱しない。透明発熱抵抗ン；す膜４’
ａ−４’ｃは透明発熱抵抗体、例えはＩＴＯ（インノ・
）ｌ、・ティン・オキリイト′）の真空蒸着法により成
膜される。その」−に金属、例えはＡＩ＋（金）を真空
スパックリンク法により成膜する。

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％以ヒ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１０　（ｌ　Ａ
〜２０　（ｌ　Ａが適当である。通常はｒ　ＴＯ膜と金
膜の間に；３〇へのＪ’？さのりＩＵ　ｌ、膜を介在さ
せてＩＴＯ膜や金膜の剛着性を良くしている。これら導
体８て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」二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２としてソーダカラスを用いる場合、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
るためソーダカラス全面に８１０２　（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×ｌ０ｌｌのものからＩ　ｙＸ　ｌ
　ｍｘ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’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」二工程が複雑となるのでない方が望ましいが、消費
゛亀山の浪費を避ｋｌ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、熱伝導性、耐衝撃性に優れたものが望まれる
０この必甥条件を満たずものとしてＳｉＯ膜（−酸化珪
累膜）　、Ｓｉ（’）２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、透明性の基板３・保護膜９、
透明発熱抵抗薄膜４’ａ〜４′Ｃ１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Ｓ
Ｉ３Ｎ４膜（窒化珪素膜）等があげられるＯ第２図（ｂ
）の」ニレは透明保護板の正面図、下図は１）　−１）
’線に沿った断面図である。正面図において、２７′は
図面の−」−Ｆ方向に設けられた溝であり・２６′は溝
間２７′にある断面かメーリ゛状の凸部である。また・
これら溝２７′と凸部２６′の細長方向と直角な方向に
−・定間隔をおいて透明発熱抵抗薄膜４′ａ。

４′ｂ′、４′ｃ′等が配列されて設けられている。さ
らにこれら透明発熱抵抗薄膜４′及び透明保護板２のＩ
−を保護するため、保護膜９′が被覆されているＯ第２
図（ｃ）は第２図（ａ）の構成の基板、第２図（ｂ）の
構成の透明保護板を用い表示素子を構成した一実施例で
、第２図（ｂ）　ｌ　（ｃ）の透明発熱抵抗薄膜４′ａ
。

４’ｂ　、　４’ｃと４１　ａ　′、　４　／　ｂ／　
、　４　／　Ｃ／とが互いに直角に交叉するよう離間し
て配置する。また、この時、第２図（ｃ）の凸部２６′
にある透明発熱抵抗薄膜４′が第２図（ｂ）の透明発熱
抵抗薄膜４′のうちで導体８がない部分の透明発熱抵抗
素子が液層１を介してｒ７−いに相対向するように配置
する。第２図（ｃ）において、透明性の基板３側の断面
は第２図（ａ）のＣ−Ｃ′に沿った切断面が示されてお
り、透明保護板２（λ第１図（ｃ）のＡ　−Ａ’線に沿
った断面が示されている。

なお以上の説明に於いては、ストライプ縞状の溝に直交
して透明発熱抵抗線を配設する場合を示したが、ストラ
イブ状のメ」ノー型部２　Ｇ’０）　、１）に？ｆ１つ
て透明発熱抵抗線を配設することもてきる。

製作工程旧からいうなら、平坦な部分にて秀明究熱抵抗
線を配設てきる後者の方が４１利であろ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７８〜７ｃ
は照明光、９，９′は必装番こ応して用いられる保護膜
である。６−１は７Ｐｊｌの駆動回路で、その詳細な構
成は第１図で前びＲした駆動回路と同してあり、この駆
動回路は透明性の基板：Ｓ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
同してあり、図示してないが第１の駆動回路６−１と相
１１−にタイミンクをとっており、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（ａ）で前述した構成安素を組み合せて
第２図（Ｃ）の透明型表示素子と同様に容易に構成する
ことがてきる０この第２図（ｃ）の透明型表示素子の場
合、斤いに向きあ−）でいる透明発熱抵抗素子か曲成に
より発熱した場合のみバフルか形成される。たとえは・
第２の駆動回路（ｉ−２１こ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ｆ’ｉ　−１
４こより、走査Ｏこ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、欠番こ透明発熱抵抗薄膜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
　Ｏ）、’を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
両名は共に発熱するのてバブル５ａ　、５ｂが形成され
る０ところが断面で示されている透明光熱抵抗薄膜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
子が発熱してもノ・フルは形成され４１い０このように
形成されたバフル５ａ　、５ｂはＩ）ｉｌ　１ｒｌｉの
開孔を形成するので、たとえはノ＼ツル５１）は照明光
７ｂが透過して、照明）Ｙ、が祝ｔｔされる。−力ノ・
フルが形成されてない所は、液層目こより照明）Ｙ、７
ａ　、７ｂの特定波長域の光か吸収され、ｉ秀渦尤ζこ
より（まったく透過しない場合のもある）、色彩をおひ
た液層１として視覚される。これによって、透明型表示
素子を前面から見た場合、作像（表示）が尤の明暗とし
て視覚されろ３、反射型！＜１示素子の場合も前面から
尤をあてて、０１１而から見ることにより第１図と同じ
原理で作像（＆示）てきろ。このように表示素子を構成
することにより製作工程か筒中、になり分留りか向」ニ
するし、液層１を両側から加〃１１．するから熱効率が
良い。等の利点をイＪする。

なお、このように透明性の基板３側に縞状に設（）られ
た透明光熱抵抗薄膜４’ａ　、　４’ｂ　、　４’ｃ・
・・・・・を動軸導線とし、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・・・
・・／Ｉ’ｌ）’　　　を釘軸・ｊｔ線とし、これら行
５動軸導線にパルス（Ｍ″ｉｊ古しての行５列軸１駆動
信号を制御しながら−１−ｊ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：（図は前述の透明性保護板又は基板側どちらか一力
を一２トリソクス状に配線して気泡発生要素を設（ｊた
本発明の表示素子の気２ｆ、；１発生要素の池の一実ｍ
ｊ例にして、Ｉ　Ｉ　ａ’、　Ｉ　Ｉ　ｂ　、　ｌ　Ｉ
　ｃ　、　ｌｉｄはいづれも前ｒｆｌＥの基板；３もし
くは透明性保護板２に配設された動軸導線てありｌ　Ｏ
ａ　、　１０　ｂ　。

１　（ｌ　ｃ　、　Ｉ　（ｌ　ｄはいづれも・動軸導線
１１に直角に交叉して設Ｂられた釘軸導線ＩＩである。

これら全ての行１動軸導線１０．１１は金、銅・ア）レ
ミ等の良導体により得られる。これら釘軸導線１０と動
軸導線１１はＳｉＯ＋　８１０２　＋　ＳＩ３Ｎ４　＋
　ｉ’ａ２０５　＋Ｔ　ｉ０２　　等の絶縁膜を介して
配設されるが、釘軸導線１０と列輔導線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・フニ・ジノ・・
ホライトや窒化タンクル等に代表される金属化合物、−
。

クロム等の合金、インクＩ′）７！、中ティン・オー１
−、リ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１１１１１１導線１１．１
日こ印加する、パルス信号に忠実な作像にとって不都合
なりロスト一りの１発生を実質的に防止ずろことかてき
る。又、行９動軸導線１０　、　Ｉ　＋との交叉部にタ
イオート特性を有する発熱抵抗素子１２を配置ずれは完
全にクロス１〜−りを防止する効果かｉｌＩられろ０こ
の電極も第１図（Ｃ）の基板側に設けろことにより容易
に本発明の一実施例の表示素ｒを・）ることかできる。

第４図及び第５図は、第２図（ｃ）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４１″Ａにおいて＋３１ｃは表示素子てＹａ、Ｙｂ・
・・ＹＺは動軸Ｉｒ４−線てあり、Ｘ　ａ　、　Ｘ　ｂ
　−−Ｘ　ｚは行軸導線である。これら動軸導線Ｙには
動軸１駆動回路１０２及び列１１０１＋　眞択回路１０
４（前述の気泡発生要素１駆動回路及び選択回路が対応
している）が直列阪続され、また、これら釘軸導線Ｘに
は釘軸駆動回路１０１及び性情選択回路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
１（１列接続されている。これら室軸選択回路１　（１
３及び列＋１９１１選択回路１（）４には画ｒ象制御信
号回路１　（１５（前ｖ、Ｒ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（Ｃ）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、■・】は表示素子・Ｙ　ｃ　−Ｙ　ｅ
は列１１す１１導線の一部、Ｘ　ｅ　−Ｘ　ｐは釘軸導
線の一部、他の１１、動軸導線は説明を簡略化するため
省略している。１０２は動軸駆動回路でたとえはエミッ
タ接地されたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３　　からなり
、これらのトランジスタ゛Ｉ”ｒ〜Ｉｌｌ　ｒ３　　の
コレクク側は動軸導線Ｙ　ｃ　−Ｙ　ｅが各々接続され
、またこれら０）トランジスタｌ１ｌｒ、　＋　＋１＋
ｒ３のベース側には列’Ｉ’ｌｌｌ　、’ｔ”ｊ！ｆ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Ｙ　ｃ　−Ｙ　ｅの他端は電源に接続
されている。釘軸導線ｘ　ｔ−ｘ　ｐも列１ｌＩｌｌｌ
怪線Ｙ　ｃ　−Ｙ　ｅ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ずろよ・
）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（ｃ）の表示素
子を７１−リ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ＩＴ　ＩＣ内の図面左右方向
にある釘軸導線Ｘａ、　　Ｘノ・・・Ｘｐ。

Ｘ７．に画像信号制御回路１０５から出力されｙ＝（、
ｊ号か室軸選択回路１０３により順次行ｌｌ１ｌ＋　’
−Ｑ線を選択して釘軸駆動回路′１０１により、釘軸駆
動信シラが第４図に示されているように力えられろ。こ
れによって、順次通電された釘軸導線Ｘ　ａ　−Ｘ　／
−Ｘｐ・−Ｘ　Ｚのいづれかは加熱し、加熱伝導により
表示素／−１目・］内の不図示の液層は線状に加熱され
ろか、この時、加熱の程度を不図示の液層の液体のｉ’
ＪＩＹ点以１・−になろ様に設定しであるのて液９層中
にバフルは発生しない。一方、この有軸駆動信号の印加
に同期させ４ｋから、図面１−下方向に配列した動軸導
線Ｙ　ａ−Ｙ　ｃ　、　Ｙ　ｄ　、　Ｙ　ｅ　−Ｙ　ｚ
に対１７で画１象イ、１号制御回路１０５から出力され
る曲目象（、ｊシ；の１例としてのヒデオ信号か動軸選
択回路１０４にｌｊえられ、この回路によって列ｌｌｌ
１ｌｌ導線Ｙ　ａ　−Ｙ　ｃ　、　Ｙ　ｄ　、　Ｙ　ｃ
　−Ｙ　ｙ、のいずれかを選択・ｊ−ろための外軸選択
’Ｉｒ−ｊげか出力されて動軸駆動回路１０２の［ミン
ク接地されたトう７ソスクＩｌｌ　ｒ、　　〜Ｉｌｌ、
等のい−）れかの・・−スに−ｔうえられトランジスタ
かＡノン１′ろことによりＰｆｊ”　Ａ信号に応じた動
軸、１１７動信シ士か列１１１１１１導線Ｙ　ａ　−Ｙ
　ｃ　、　Ｙ　ｄ　。

Ｙｃ　　・・Ｙ　７．の内、選択された動軸導線に与え
られて、この列（１１１１・９線は加熱ずろ。このよう
１４　シて１１１１１１１１１駆動１．１シフと列軸、
歩動信けとか同１ｔＪＩ　Ｉ、たイーｉ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１．てＡ１１　＊ｌｌ　ｌ’ｌ／、＋
　！こ加熱された場合にのみ対応する不ＩＹ＋示０）　
’ｌ＆　１４力＜発泡するように条件設定してお（す（
よ選択さイ１．た１１゜動軸導線Ｘ、Ｙの交差部分にｌ
くツル５カ＜　ＩＩ　ＩｊＺさイ１゜るＯ 第３図の電極を用いた表示素＝ｒ−び）用台（ま第５１
゛ヅ１の列１ｈ１１導線Ｙの一端は、電＃番こ接Ｈ０せ
Ａ”＋′＋　ｌｈ　７：ｂ“１ｉこし、また、１ｊｉＩ
ｔｌｌ＋導線Ｘ０）一端も自ｌＡ※１（１１ζこし、イ
臣７．．Ｈｉ；“１を不図示θ月パ１ら′１゛型トラン
ノスクＱ）ノ、−ス１１１１１　ｉこ各ノＺ接続し、こ
れらＦ＋ｖ’ｒ型トランノスク０）トレイ７１ｉ１１を
電源に共直に接続する。一方、第４ＩンＩＱ）１■瞥１
・Ｉｌｌ　、ｒ’ｌ’＝択回路巨：３からの行軸選択信
号を＋”ｌｉｌ　′ｖｌＳ　（１）　ｌ’ｌ・：ｉ’ツ
ノ−１トランソスクのゲート番こ入力する。Ｊ′、’＋
　＆こ接＆ｌＵ、　ｌＪ−”−ある。これら、不図示の
１・’　ｌ”、Ｔ型トランンスク１丁１ｆ’ｌ’ｌｌｌ
！＊、動回路１０１　ヲ構成シＬ　Ｌ）Ｚ＋。（干、！
：）／）ン、バイポーラ型トラノジスつて行ｌｌ１１１
＋　！財動１１．１１　ｊ烙１〈）１を構成することも
てきる。） 画像信２３制御回路１（旨から０）ｌｌｌｉｉ　１象１
１ｉ１１和１１イ１．シじＯこよって釘軸Ｉへ択回路巨
３は！１“Ｊ′）ば０）　＜ｊ　＋ｌＮｌ＋　ｉ１彩ｉ
Ｉをノ“ｊく択して導通状態にする。例え（よイｊ　ｌ
ｌｉ＋ｌ＋選（１＜　ｌｌ−１ｌ路＋　ｏ　１が行動導
線Ｘｔを選択すれはＸｔ行軸選択信号を発し、それを受
けて行１Ｉ（ｌ＋駆動回路１０１は有軸導線Ｘｔに釘軸
駆動信号を出力する。一方１画像制御信号の−っである
ヒテオ信号が動軸選択回路１（）４に入力されると、そ
の指令を受けて動軸選択回路１（）４は所定の動軸導線
を選択する。例えは動軸選択回路＋０４か動軸導線Ｙｄ
を選択すれば列Ｉｌｌ＋駆道口路＋０２は動軸選択回路
＋０４から発せられたＹｄ列＋ｌｌ１ｉ　選択信号を受
けて動軸導線Ｙｄを導通状態にする〇 所定の行＋Ｉｑｌ＋導線Ｘに対する行輔（駆動信号の印
加中、所定の列＋１１＋導線Ｙが動軸選択信号によって
導ｊＱ状７ｊｌ　ｌこなれはその有軸導線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、有軸導線Ｘｔに
対する行ｌ１ｑＩＩ駆動信号の印加に同期して動軸５ｃ
が生ずる。次に、有軸導線Ｘｍが選択されＸｍに釘軸駆
動信号が印加される。それに同期して動軸導線Ｙｃ、Ｙ
ｅが動軸選択信号によって導通状ル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）・プル５を発生させる発泡開始電流値以下
であるのて、ノ・プル５は生じない。また、不図示の発
熱抵抗素予盛こ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、釘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バブ
ル５を形成して画像表示を行′）ことができる。なお、
動軸選択回路１０４はヒ−７”　Ａ’　（ｌ！号による
指令を受けて動軸選択信号を出力ずろものである。

の向きは問わない。このような行１列駆動回路１０１．
１０２．行９列選択回路１　（１３、＋　０４はシフト
レジスク、トランシスク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−消滅ザイク
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→〕
−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０ 第６図（ａ）は本発明の表示素子の概略全体を示す省略
市面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）　０）　Ｅ−Ｉ’
：’の省略断面図である。第６図の実椎例は心安に応し
て本発明に袖助的に用いられるものである０本発明に於
て、液層１中に不図示のバブルが発牛唄るときには、急
徴な１１：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、たとえ前述ｄ）　Ｊ１画素領域の間隔を
広げたとしても、その間隔番こよっては表示素子が破損
する恐れが強い０従って、この液層１を気密室又はアキ
ュトレークーに接続して、液層１に於Ｈる圧力の増大を
緩和することが望ましい。

表示素子旧弓内の液層ｌは外界に通した状態に置かれる
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、密封系番こ於いて！侍に重
要である。バブルの発生は一般に圧力のに夕１を伴うが
、圧力の」二昇分が太きければ／＜プル自身か発生し４
〔Ｇ）ｏシたがって圧力の」二層を最小限に抑えろ努力
が払われなければならない。

また、バブルの発生によって７１プルの容Ｊ／（に相当
する容積の液層ｌの液が排除されるが、その受は皿がな
けれは、圧力の上列を招き、結局）・ノルは生じない。

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−）いても考トドを払わｔ、１けれはならない。

この目的のために前述のように非画素領域θ）間隔を広
げたが−に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部である。しかるに、より効果
的な手段は前述のように非画像領域の間隔を広げると共
に、第６図に一例を示す空洞室２１を設けることである
。

空４６１室２１と液層１とは気体や液体を透さないイく
図示の可撓性膜によって隔てられる。このように構成ず
ろことにより、圧力吸収と排除される液層１の液体の一
部の問題の解決を図ったものである。なお、液層Ｉと接
する壁面を親液性（例えは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ｌ
の液溶媒が水性なら撥水性）材料て構成することにより
可撓性膜を不安とすることができ製造が部子となる。何
故なら・＼ル１１ポルソの１上山エネルギ最小原理に従
って液層１は親液性の面２２と撥液性の而２３との境界
に於いて已ずから安定するからである。

ずなわぢ、液層は親液性面２２にとどまろうとし、撥液
性面２３からは遠さかろうとする。

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、液のクニスノＪスによ
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０ 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、必すしも第６図の場合に限定す
るものではなく、部分的に設Ｈ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う）は省電力対策−に、安定動作上
及び安全対策］−の見池より表示素子の外圧、た吉えば
７６（ｌ　ｍａ　Ｉｌｇ（犬気王）以下に設定すること
か望ましい。イｌｊ′Ｉ故なら液圧が低い程、より低い
エネルギ０Ｎ１１給で即ちより低い高度で発泡するから
てあり・又液圧か高ければそれた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の液量に於
ける液層溶液の飽和蒸気圧以下にまて液圧を押し下ける
ことはできない。又、液圧を飽和蒸気圧又はその近傍に
まで下げずきると、出力信号に関係なくバフルか発生し
、動作安定性に欠けろ事態におちいる。従って、安定性
を増すためには常／７１Ａ気体を空洞室２１内に適当量
封入することに上り液圧を表示素子の外圧、たとえは７
６０ｍｍ１１ｇ以下１ｙ、＋和蒸気圧近傍以七に設定す
ることが望ま、しい。

液１１：、の条件についてさらに詳述ずれは、省電力１
−１安定動作に及び安全対策上より好適の条件は４０℃
に於ける液１１己を７６（ｌ　ｍ、ｍＨｇ以下に設定ず
ろことである。世し、バフルが発生していない場合Ｑ）
ｌｌｉ力値である。このように設定するこ吉により少く
とも開放系の場合より省電力化を図ることかできる。

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Ｉの液圧はに１列変動するが、前記空洞室
２１を好適に設置することにより、１１：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℃以下て使用するのて４０℃を、一応の基準とした
。

空洞室２１の容積と液層１が・・プ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１−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の容積に非
画像領域の液層１の液体が入ってない容積を加えた容積
をＶ、その時の内圧を１）、高度をｒとするとホイル・
ンヤルルの法１川の微分形は次のように表わされる。

の場合）１Ｍ１度変化を無視して考えろとΔｌ）　　Δ
Ｖ １）　　　　　　　　Ｖ ここてΔ■は液層１かバブルによって排除されろ液体の
流入分による空洞室２１等の容積の圧縮分、Δ■゛はそ
の時の空洞室２１内等の圧カー上昇分である。

ハ゛お、Ｐは飽和蒸気圧と常温気体の全圧であるか実際
には飽和蒸気圧は液化もするので・又・系の幅度も変化
するので」二記関係式は厳密に成立するものではないか
、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［）を
小さく設定しなければならない。

バフル１個の容積は微小である。例えは前述の発熱抵抗
素子の大きさか２００７ｚｍ　Ｘ　２００１１ｍ　ｓ液
層ｌのＩｆさがＩ　００　／（ｍ　の用台のバフルの容
積は４　ｘ　ｌ　Ｏ’−’ｃＪ　　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１）・ΣΔＶ／Ｖが小さく設定されて
いれは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。

本発明はこの他にも輻射線を吸収することにより発熱す
る気泡発生要素に用いる発熱要素であっても構わない。

後者の鳴合には発熱要素をトソ１−状に設けることも可
能であるが不図示の輻射線吸収層を面状に設置すること
も可能である。しかしながら吸収層を面状に設けた場合
であっても本発明は成立するものであるが、画素領域の
意味に−）いて混乱が生ずる恐れがある。したかって、
この場合に於ける画素領域とはバフル表示用の領域とし
て定められた領域を言い現にバフルが発生し表示してい
る点を言うものではない。

本発明は前述せるように構成して動作させろこ吉により
、非画素領域の間隔を広く占っているので、この部分の
流体抵抗が減少し、従って、バフル形成時・液層の排除
液体が円滑に画素領域から非画素領域に移動するので、
液層の内圧が余り１〕昇することなく、表示素子の而１
しよう撃性が向１゜し、しかもバブル応答性が向上する
。しかも、画素領域における間隔は非画素領域における
間隔より比較的狭くしであるので、この部分の流体抵抗
が増加し、従ってバフルの安定性が得られ、表示品位が
向上する効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る基本的表示素子
の概略断面図、第１図（ｃ）は第１図（ａ）及び（ｂ）
に用いる透明保護板０ル一実施例図、第２図（、）は第
２図（ｃ）の表示素子に用いる基板等の一実施例図、第
２図（ｂ）は第２図（ｃ）の表示素子に用いる透明保護
板等の一実施例図、第２図（ｃ）は第２図（ａ）及び第
２図（ｂ）の基板及び透明保護板を用いた表示素子の一
実施例の概略断面図、第３図は本発明に用いる気泡発生
′間車の斜視図、第４図及び第５図は本発明の表示−＋
、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ろ０ １：液層　　　　　　２：透明保護板 ；３：基板　　　　　　４：気７ｉ’１発生要素４′：
透明発熱抵抗薄膜 ５：蒸気泡（バフル） ７：照明光　　　　　８．８’：導体 Ｑ　、　９Ｊ　＠保護膜　　　１０．Ｘ：行軸導線ｚ、
ｙ：動軸導線　１２：発熱抵抗素子２１：空洞室　　　
　２５：メニスカス２６：メザ型部　　　２７：非メ−
り型部２６′：凸部　　　　　２７′：溝 １３Ｅ：表示素子 第　　１　　図 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　２　　図 （Ｃ） 第２図 □ 第　　３ｒｌＩｉ 吟倒 第　　５　　図 第　　６　　面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液層とこの液層中に気泡を発生させるための発熱要素吉
   前配液層を挾んでいる透明保護板と基板とを備えて成る
   表示素子において、非画素領域と画素領域が混在する領
   域の内、少なくとも一部の前記非画素領域の少なくとも
   一部の厚さを少なくとも一部の１）ＩＩ記画素領域の少
   なくとも一部の厚さより比較的ｊワくしたことをＩ■徴
   とする表示素子。