JPS58220127A - 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、各々の特色を牛かしであ
るものは家庭用個人用として、あるものは柴務用として
、又あるものは家庭用個人用から業務用に至る壕で広く
利用されている。しかしながら、これらの表示装置は１
画質、装置の形状。 生産性、駆動ＪｆＬ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、Ｎ子ビームを用いているため高則圧を
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る〈見えが良くない等の欠点があり
末だ満足できるものけ得られていない。 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σ）と［７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１本発明の目的は、蒸気泡にて表示−Ｊ−る表示素
子において、蒸気泡を形成するだめの１発熱要素」二ｒ
（少なくとも１つ以上の沸騰核をそなえた表示素子によ
り信頼性が良く１月つ画像応答性の良い表示素子を提供
することにある。 以下１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７図は一木発明の表示末子の作像原理を概説するだめ
の略画断面図にして、／は液層１．２は透明保護板、３
ａ又は３ｂは基板、ｑａ−グＣはトツを示し、こシ１ら
を積層することによって第１図に示［７たような表示素
子ＢＥが構成される。この気泡生要素グの発熱要素上に
少なくとも１つ以上の四部あるいけ凸部を備えている。 この表示素子Ｂ　Ｅは一種類あり、第１図（ａ）のよう
な透過型表示１子と１′ｌ１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
と白濁液体とがあり、・この液体の基本組成分としては
。 水、或は各ｆΦ有機溶剤が単独又は混合して用いられる
。又、前シトの着色液体とけ、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１１ｔ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ｒ（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旨い、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／を形成
、している。この液層／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、７０μ”　”　、２００１ｔ　ｍ　）
が望ましい。尚、この時、液層／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／が用いる尤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
減少であっても良へ。 液層／による可視域の一部の波長域の尤の吸収によって
、赤、宵、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ある。また、この１夜
層／を九が透過した時の透過〉Ｙ：惜の減少は前述の着
色液体による光の吸収、或いに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。 透明保護板スとしては、できる限り而４［［性がある透
光性（無色乃至淡色）のガラス−やプラス−デックが用
いられる。尚、この透明保ｔφ板２は表示＝に子を水平
位置にして用いる時Ｋｄ−必らずしも必凋でない。基板
３としては第７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の基板が、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。 気泡発生要素ダは熱的手段によるものがある。 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め等があり液層／を局部的
に加熱でき１局部的に蒸気　を形成−１−ることかでき
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１本発明を理解する十においては、そのうちの−例
をもって足りるので、以ドの説明に於いてｄ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［シＩ（２）を参Ｈ６シて透過型表示素
子の場合の作ｒ９０語埋を説明する。基板３を透明性基
板とし、気泡発生要素ｑとして透明で゛ト導市性台有し
１通番した時ｒ（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。乙；ｊは気泡発牛安累駆動回路
で、パルス信号を気泡発生要素ｑに−りえるだめのもの
である。乙すは選択回路で気泡発生要素ｑの一部にパル
ス信号を力える時にどの気泡発生要素ｑ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。 もとのパルス信号出力するだめのものである。これら気
泡発生要素駆動回路乙ａ、１巽択回路乙１）。 制御回路乙Ｃによシ木発明の表示零子ＢＩＣを駆動する
ための駆動回路乙を構成している。７　（７；１〜７Ｃ
）は不図示の叩明尤源からの１４（明丸で、基板３の背
後から不図示の１′！６明距源で囮明している。 なお、叩明尤源は単一波長の光でも良いし、液層／に適
合するもめなら（４どのような光でも良い。 今、気泡発生要素４ｃに駆動回路乙からバルスイ１）号
が印加されておらず、従って気　発生要零ｑＣとしての
透明発熱抵抗素子が発熱せず、気６１発牛　　　　−゛
要素４ｔｃ上の液層／内に蒸気泡が生じていないので、
照明光７Ｃによって液層／の色をなす着色液体が黒色な
ら黒色に、赤色なら赤色ＶＣＷ色なら

【１ｊ′色に透明
保護板λ側から視覚される。気泡発生Ｖ素グのない部分
を照明している１甲明光７　ａについでも前述の照明光
７Ｃの曝合と同様である。気泡発生要素ＩＩ　２’　、
　１Ｉ−ｂとしての透明発熱抵抗素子は駆動回路乙によ
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
／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／中に蒸気泡ｃ以下、バフルという）、ｔ
ａ　、５ｂが形成さり、る。この時、気泡発生要素ｑの
発熱素子上に微、♀１０なくほみが設けられ、そのくぼ
みの中に空気が潜んでいて、そノ１が気泡核となり、液
層／の執によるバブル形成が促進される。一般に。 気泡発生要素ｌｌａ　＋ダｌ〕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／の厚さより
も大きければ、バフル、ｉａ、、ｑｂは透明保護板コの
内表面に到達して図示したようｒ（々る。即ち、透明性
の基板３から透明保、穫板氾の間に液層／がａ在しない
領域が現われる。乙のバブル３ａ。 ５１）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１１ａ、グｂ、バブル３ａ、３ｂを透過して
透明保護板λ側に透過する。バフル５ａ。 ３１）は一般に気泡発生要素ｌｌａ　、　ＩＩ　ｌ）と
しての透明発熱抵抗素１子の面上いっばいに広がるが、
そ１１以上はほとんど広がらない。即ち、気泡発生要素
１１ａ　、ｌｌｂとしての透明発熱抵抗素子の輪郭がバ
ブル５ａ、、ｆｆｂ、従って開孔の輪郭であると近イ１
フ、的に考えても良い。但し１例えば気泡発牛鰻累グａ
としての透明発熱抵抗素子いっばいに広がるバブル３ａ
は単一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。 バブル左により形成された開孔は気泡発生要素ダとして
の透明発熱抵抗素子の大きさ及び１１乏状によって決ま
り、直径１０μから数ｍｍのもの迄ｔ：ｊ勿論のこと幅
１／　ｍｍ　、長さ７０ｍｍ等の長刀彫のものもできる
。望むなら、それ以上の大きさの開口もＩそ成できるこ
とは勿論である。とのｆｉＩｉのバフルダに透過作用が
あるのはバブルｑを組成する蒸気は１１々層／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１着
色剤（又ｄ尤拡散微校了）の蒸気ではないからである。 Ｉ！り明）Ｙ′７は不図示の光計を設けて照射するｌ；
、合に限らず、自然尤や室内光或いにそれらの反射光等
いずれの場合でもよいものである。更に前述の表示効果
を得るためにはバフ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／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Ｖ：、艶／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ｑ
として半４雷性を有し１通電した時に発熱する発熱要素
としての発熱抵抗素子を用いた反射型表示孝子の前面か
ら不図示の光源ｒ（より開明光７で１）（ン明するよう
に［７た反射型表示素子である。この発熱要素上にも少
なくとも７つの凹部または凸部を（＋ｆｔｉえている。 乙ａ、乙１）、乙Ｃは各々気泡発生“川床駆動回路１選
択回路、制御回路で、これらから構成される駆ぼり１回
路乙は前述の透過型表示１了−の駆動回路と同じ構成、
動作をする。今、気泡発生要素１１ｃとしての発熱抵抗
素子に駆動回路乙からパルス化βが印加されておらず、
従って気泡発生要素ｑＣ土の液層／にバブルは生じてい
ないので、この部分ば１６明尤７ｃの特定波長の光のみ
が液層／の選択反射性により反射され１着色液体の色に
応じた色が透明保護板Ω側から睨覚さノする。 気泡発生要素ケ以外の所に入射するＩ！６明尤７Ｊ］に
ついても前述の照明光７Ｃの場合と同様となる。 次に、駆り１回路乙により気泡発生要素４ａ、ダ［）と
しての発熱抵抗素子にパルス信号が印加され、で。 これらが通電発熱すると、これらに接するか近４８して
いる液層／内の液体は熱伝導加熱によりＹ１徨１．−し
、前１７片の凹部または凸部にあった空気が気泡核とな
って終に沸騰して液層／中にバブル３：＋、３１＋が形
成される。こわらのバブル５　；］　、　、５−１１　
ｔ１透明保護板−の内表面に到達して図示した」、うに
な２・。 こｈらのバブル汐ａ、３ｈが微小なものであ、　ｆ’ｌ
　＆、！゛バブル３ａ　、　３１１による回折やバブル
３　；ｌ　、　！；　１１の曲率の影響があられわてバ
ブル３８　、５　＋１　Ｋ　Ｊ：る光散乱効果が大きく
なり、たとえばバブル！５１）に入射したｒ！６明）（
−７ｈ　Ｕ：これらにより敗乱さ１１て戻り尤γｂ　ｌ
なる。また、バフルｊ−ｄ　＋　５１）の７１法が大き
い場合、たとえｋｌ゛バフル３　ｂ　Ｋ人射し／ζ照明
光７ｂは、とわらを透過し気泡発牛′ル′７Ｖ−グ１］
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３１）を透過し戻り光７１１）と
なる。これらのバブルｊ；ａ、ｊ；ｂが原因で散乱もし
くは反射された戻り光７１と液層／によシ反射された反
射ｉｔとの光量の差もしくはこれら′の尤を視覚するこ
とによる表示素子の表示部の色彩の差は大きいので０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ｒ（でる。六た。この場合ＩＩ（（明）Ｙ−７
は、不図示の光源を設けて凹部する田７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
気泡発牛要ぶを設けた一実施例にして、第Ω図（ａ）の
上図がＩＦ面面図１丁図は正面図を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
二の」二に透明で通電すると加熱する透明発熱抵抗薄膜
１１’ａ−１１’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グ１ａ〜グ＋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ｇ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１１’ａ　−１１’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。 また、導体ｇでおおってない部分を被覆している保護膜
９は微小な四部または凸部（ここではくぼみコ乙）を有
している。この凹部、凸部は、保護膜ワがない時は透明
発熱抵抗薄膜、ｘｌに直接設けてもよい。透明発熱抵抗
薄膜ｑ　＋　ａ−ｑ　ｌ　ｃは透明発熱抵抗体１例えば
ＩＴ６　（インジウム・ティン・オキサイド）の真空蒸
着法により成膜さノ１．る。その上に金属１例えばＡ１
１（金）を真空スノク・ンタリング法により成膜する。 金属膜の導体ｇｔ」必らず１−も透明である必要はない
が透過、？：５０％−以上の、透明性を得たい場合には
、金属としてＡｕ（金）を性を良くしている。これら導
体ｇで被鏝さシ′シてない箇所の透明発熱抵抗薄膜１１
１ａ−１ＩＩＣの土や導体ｇの上や透明性の基板３また
は透明保護板ノの土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１志して、透明性の基板３又は透明保護板２
吉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Ｉ　’ｌ’　（１膜の化学的損傷を防＋
Ｌするだめソーダガラス全面に５ｉ０２（珪酸）膜が被
覆される。 第一図（ａ）のようなパターン形状（透明発熱抵抗素子
−の手法形状が／　ＯＩｔ　Ｘ　／θ７１のものから／
朋×／πｍのもの）は通常の写真食刻版技術により等易
に７１Ｆらｈる。ここで透明発熱抵抗素子吉は透明発熱
抵抗薄膜／１ｌａ−グ１ｃのうち、金属膜等の導体ｇで
ネ１υ国さＪ］てない領域、ｉ１３ち透明発熱抵抗薄膜
グ’；ｌ　−’ｌ’ｃ　ＩＩＣＪ１９箱した時に抵抗発
熱する領域（表示７．’、ｉ　）を意味する。しかしな
がら、導体ｇは必らずｌ〜も心安でなく、製作加Ｊ］上
下程が複雑となるのでない方が空寸しいが、消費電力の
浪費をメ；ｔけるためには導体ｇは必要々ものである。 なお。 前ｊｊＩの保１護膜９としては、透明性、絶縁性、耐液
ゼ１．１ｌｌｉＩ熱性、熱伝導性、面１衝撃性に優れた
ものが甲まわる。この必要条件を満たすものとしてＳｉ
０膜（−酸化珪素膜）、ＳｉＯ２膜（，２酸化珪素膜）
等の誘電体膜があげられる。なお第７図（ｂ）に示され
ているような反射型表示１子の場合、透明性の基板−３
，保護膜ワ、透明発熱抵抗薄膜グ１ａ−９１ｃ。 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Ｓ　Ｉ　３　Ｎ　４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Ｎ７ｉ
成要素として組み合せだ透過型表示素子０４ｔ＋：（略
ｋｒｔ：造断面図である。透明性の基板３と透明保護板
−に第２図（ａ）のように構成した構成９累をＪｒＪい
。 各々の透明発熱抵抗薄膜ｌｌＩが液層／を挾んで白文す
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ｒＣ絹み合わされる。！′−１
．．，２図（ｂ）において透明性の基板３　ｆｌａｉｌ
の断面は第Ω図（ａ）の１．（−ＢＩの切断面と同様で
あり、第１図（ｂ）の透明保護板λ側の断面は第２図（
ｉ］）のは透明発熱抵抗薄膜１ｇ、ざ１は導体７ａ〜７
ｃ　）：１照明光である。９．９１は保護膜で、透明発
熱抵抗薄膜Ｋ　ｌ　ａ−ダｌ　ｃ　、　４１ｂ１　等で
導体ｇ　、　ｇ’が被覆されてな８部分は少々くとも１
つのくぼみλ乙を有し護膜９にのみ設けても良い。また
、保護膜ワ、９１透明発熱折抗薄膜に直接、少なくとも
７つのくぼみを設けても良い１．６−／は第１の駆動回
路で。 その詳細な］１１１成は第１しＩで前述した７動回路と
同じであり、この駆動回路は透明Ａ板３捲側に設けられ
た透明発熱抵抗薄膜ｑ１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（図示ぜず）。乙−
２は第一の駆動回路で、その詳細な構成は第１図で前述
した駆面回１烙と同じであり１図示して庁いが第１の駆
動回路乙−／と相互にタイミングをとっており、この第
λの駆動回路は透明保１咎板ａ側に設けられだ透明発熱
抵抗薄膜ｑ１の各−陥部ＶＣ接りさノ１、そのもう−万
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ｉ２１え
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Ω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ＮＫより発熱しまた場合のみバブル
が形成される。ｉの時、その土の保護膜９，９１の微細
なくぼみ２乙の中に空気が潜んで−て、それが気泡核と
なり、液層／の液体が熱せられてバブルＳ形成が促進さ
れる。従ってとのくほみ、２４はバブルＳ形成の発泡効
率を白土させる。特に、このくぼみぶるの大きさは開１
１１η３０μｍ以下が好適である。次に、たとえ１ＪＶ
Ａ、２の駆動回路乙−λにより透明発熱抵抗薄膜、、４
１１．Ｉ　ＶＣ通雷している間に、第１の駆動回路乙−
／により。 走査により透明発熱抵抗薄膜４１３にパルス化けを印加
１７て通則し１次に透明発熱抵抗薄膜ｔｉ１ｂｒｔｃ−
ｓルス信号を印加して通電し１次に透明発熱抵抗薄膜１
ｌ−１０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１ａ　、　ｑ’ｂの透明発
熱抵抗素子と、これに液層／を介しある透明発熱抵抗薄
膜ｘｉ　＋ｂ＋の透明発熱抵抗素子の両者は共に発地す
るのでバフ゛ル汐ａ　、、ｉｈがくぼみユ乙の発泡核を
中心核として容易に形成される。ところが断面で示され
ている透明発熱抵抗薄膜１ｌＩＣの透明発熱机抗素了−
超発熱していないので、これに対向しでいる透明発Ｍ［
抗薄膜り１１）１の透明発熱抵抗素子が発、熱してもバ
ブルＳ形成２成され、ない。このように形成さノまたバ
ブルｋａ、りｂけ前述の開孔を形成するので、たとえば
バブル３　ｂは開明光７１）が透過して、照明光が視覚
さね、る。一方バプルが■４成されてない所は液層／に
よりす６明光？ａ。 ７１）のＩＩ′１定波長域のイ：が吸収さね１．透過光
により（４つたく透過しない場合のもある）１色彩をお
びた液層／として視覚される。こねｒ（よって、透ｊ１
φ型表示素了−を前面から見た場合１作像（表示）がＷ
″の明暗として視覚される。反射型表示未了の１↓１１
合も前面から光をあてて、前面から見ることにより、：
ｉ’ｊ　／図々回じ原理で作像（表示）できるＣ、まだ
、保護膜ワ、９１がなく、透明発熱抵抗薄膜グ１ａ〜ｌ
ｌ’ｃ上に直接くぼみが形成されている場合、透明発熱
抵抗薄膜９１ｂ＋が通電さり、で発熱し、ｏ、層／は加
熱伝導により熱せられ、その液温は荷温しでいるがバブ
ルを形成する程でない時、逢明発熱抵抗薄膜ｑｌａ、１
ｌＩｂが第１の駆動回路により通電された場合、これら
透明発熱抵抗薄膜、７１ａ、　４’ｂに設けられたくぼ
みは円錐形状をしているので、そのくぼみの中心たる核
の中心にむかって透明発熱抵抗薄膜ｑｌａ、１１．１ｂ
の厚さは薄くなっているので。 それとともに雷気折抗が局部的に増大しているので、気
泡核が存在するくぼみの核では１１Ｃに執ぜられて熱量
が集中し、核内の発泡効率はさらに白土して、バブル３
　ａ　、　３　＋）がたやすく形成さり、る。 このように表示１子を構成することにより、製＋１１・
工程が筒中、で歩留りが良く、液層／を両側から加温す
るので熱効率が良く、シかもくぼみによる発効率が非常
に良い利点を有する。なお、とのように透明性の基板３
側に縞状に設けらｈた透明発熱抵抗薄膜４１１　ａ、　
１１１ｂ、グ１Ｃ・・・を列’ｔｌ＋導線吉し。 これに直角に交叉する透明保護板Ω側に縞状に役けられ
た透明発熱抵抗薄膜・・・４１１）ｌ・・・を行動導線
とし、これら行１外軸導線にパルス信芸としての行。 列１ｌｆｌ＋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）が可卵となることはいうまでもない
。 第３図ｒ１前、ｌボク）透明保護板又は基板側どちらか
一方をアトＩＩックス状に配線して気泡発生要素を設け
た本発明の表示孝子の電極部の他の一実施例にして、／
’／；］　、／／ｈ、／／Ｃ，／／ｄｉｄ−いづれも前
述の基板３もしくは透明保護板−に配設さり、た行１１
１１１＋導線であり１０ａ、１０ｂ　、１０ｃ　、１０
ｄｋｌいづれも１行１ｌＱｌ＋導線／／に直角に交叉し
て設けら）また列１＋１１導紳１０である。これら全て
の行１列１噛導線／／、ＩＱは金、銅、アルミ導の良導
体に、１．すｉｔ）られる。？Ｃれら行４す１１導線／
／と列ｎＱｌ＋導糾！／Ｑ　ｉｄ　Ｓ　１０．５ｉ０２
．Ｓ　ｉ　３Ｎ４　、Ｔｉ　２０５．Ｔ　ｉ０２％ｌＤ
絶縁膜を介して配設さｈるが１行１噛導線１０と動軸・
ｈ線／／との交差領域の絶縁１１ケυｉｒｙり除かれ１
代りに個別の多数の発熱抵抗素子／、２ａ〜７．２ｄ等
が埋め込寸ノ１ている。このような発軌折抗素子／、２
の素材としてはノ・ブーラム。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ｒ（おいては１行９列輔外軸
／／、１０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１行９外軸導線／／、ＩＱとの交叉耶に−ダイオード
特性を有する発熱抵抗素イ／、２を間開−１−）１ば完
全にクロストークを防止する効果が？１）らＪする。 ｑ；＋、９ｂ−−−ｑｄは動軸導線／Ｑａ、／θ１．＋
　−／　Ｑ　ｄの表面に設けられた前述の絶縁膜と同じ
ＡＡ料で形成された保護膜９で１行９列ＩＩＱ１１導線
／／。 １０が直角に交叉する部分上の保護膜ｑにくほみ一乙が
形成されている。勿論、この雷、極ヲ表示５に子に組み
込んだ時には、くぼみ一乙は液層のｔ成体と接触する。 特に保護膜７を必苅七しないＩ＋、！？にυ、１列軸導
線１０に直ｉくぼみ、２乙がＪ１ｇ成される。前述のく
ほみΩ６の代りに凸部を設けても良い。とにかく、バブ
ルｋが形成されていない前に、これら四部もしくは凸部
に発　核があれば良い。 第７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だめの表
示素子と駆動回路の関係及びそれらとイｇ科との関係を
説明するだめの概略図である。 ｗヶ図において＋３　ｒ！ｌｉ　Ｈ表示孝子でＹａ、Ｙ
ｂ・・・ＹｚＶよ動軸導線であり＋　Ｘ　ａ　、　Ｘ　
ｂ・・・Ｘ　ｙ、は石骨導線である。こｈら動軸導線Ｙ
　Ｖｃは動軸駆動回路１０，２及び動軸選択回路１０グ
（前述の気　発生要素駆動回路及び選択回路が対応して
いる）が直列接続さり、また、これら石骨導線Ｘには１
行軸、駆動回路１０／及び行１１＋　選択面ｔｍ　１０
３ｒ　ｐａｒ、；ホの気　発生すｙ１駆動回路及び選択
回路が対応している）が直列接Ｈシさり、でいる。これ
ら行軸選択回路１０３及び動軸選択回路１０ｑには１画
像信号制御回路７０Ｓ（前述の制御回路に相当する）が
接続さｈている。こ八ら行２列の回路は８ｉ′１．．２
図（１））のみｎ／及び第２の駆動回“路に各々対しＵ
、：　Ｌ、でいる。：第５図において、ｎＩｇは表示素
子−Ｙｃ−Ｙｅは動軸導線の一部−ＸＩ〜ｘｐは行動導
線の一部。 他の行１外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、たとえばエミッタ接地され
たトランジス、りＴｒｓ〜１゛ｒ３からなりこｈらのト
ランジスタＴｒｌ−Ｔｒ３のコレクタ佃υ二動軸導線Ｙ
ｃ−Ｙｅが各々接続され、またこｉｔ　：のトランジス
タ１゛ｒ１〜Ｔｒ３のベース＠ＩＩにｄ列Φ山選択回路
１０１１．が接続されている。第１図（１））の表示孝
子の場合１動軸導線Ｙｃ’−Ｙｅの他端Ｉｉ正源に接続
さねている。行動導線ＸＩ−Ｘｐも列’ＩＩＩ導線Ｙｃ
−Ｙｅと同様な接続となっており卯、５図の波形で示し
た行軸駆動信号がぞれらに人カートるよう構成されてい
る。 次に第７図及び第に図を参１！Ｎ　Ｌで？−，２図（［
））の表示素子をマ）　１１ツクス駆動する実施例に就
いての動作説明をする。今、この表示孝子Ｂ１・】内の
図面左右方向にある石骨導線Ｘａ、・・、Ｘｌ、・、Ｘ
ｐ、、・。 Ｘｚに画像信舛制御回路７０Ｓから出力されたイ１゜−
号が行軸選択回路１０３により順次行１１１１導線を・
選択し２て行軸駆動回路１０／により１行１１１＋　！
、！λメ動信シ）が第ｊ図に示されているように−りえ
らねる。とｈによって、順次通電された行動導線Ｘａ、
・・・ＸＩ、・・・Ｘｐ、・・・ＸＺのいづｈかは加熱
し、加熱伝導により表示１子ｒＪ　Ｅ内の不女示の液層
は線状に加熱されるが、との時、力１けへの程度を不図
示の液層の液体の沸点１．、ノ、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、この行動
駆動信号の印加に同期させ々がら１図面上下方向に配列
した１１目Ｑｌ＋導線−Ｙ；Ｔ、　−＝　Ｙｃ、　Ｙｄ
、　Ｙｅ、　−・−Ｙ　Ｚに対して画像信汚制往１回路
１０３から出力さノする画像信号の７例としてのビデオ
信号が動軸選択回路１０１１にＩｊえられ、この回路に
よって動軸導線Ｙａ、・・・Ｙｃ。 Ｙ（＋　、　Ｙｅ　、・・・Ｙｙ、のいずれかを選択す
るための動軸・ツク択イ３けが出力さｈて動軸駆動回路
ＩＯ，２のエミンタ接地されたトランジスタ１゛ｒ１〜
Ｔ　ｒ　３等のいづ）１かのベースに一匂工られトラン
ジスタがオンすることにより、ビデオ信号に応じた動軸
駆動信号が列１１＋導線Ｙ；Ｊ、−Ｙｃ、　Ｙｄ、　Ｙ
ｅ、　リ−Ｙ　Ｚ　ノ内１選択さノアだ動軸導線ｒ（り
えられて、この動軸導線は加熱中る。このようにして行
動駆動信号と列ＩＴｈ駆動信号とが回＋１１！ｌ　ｌだ
行動導線Ｘと列中１１１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２外軸導線Ｘ、
Ｙの交差部分にくぼみ」乙にある発泡核を中心としてた
やすくバブルＳが形成される。 第３図の気泡発生要素を用いた表示１不の場合は第Ｓ図
の動軸導線Ｙの一端は電源に接続せｖ１′１由端にし、
また１行動導線Ｘの一端も自由端にし。 他端を不図示のＦ　Ｅ　Ｔ型トランジスタのノース側に
各々接続し、これらｌｉ”　Ｅ　Ｔ型トラノジ−スタの
トレイン側を電源に共通に接続する。一方、第９図の行
動選択回路１０３からの行動選りくτ１−τ８−を１１
１１υトのＦ　Ｅ　Ｔ型トランジスタのゲートに人力す
るように接続しである。これら、不しＩ示のｌ・Ｓ　Ｌ
〕Ｉｌｌ型トランジスタで行動駆動回路１０／を構成し
ている。 次に第３し１の気泡発４ト要素を用いた表示１了につい
て、マ）　１１ツクス駆動する場合の動作説明をする。 画像信号制御回路７０Ｓからの画像制仇信弓によって行
動選択回路１０３け特定の行動導線を選択して導通状態
ｒ（する。例えば行動選択回路１０３が行動導層Ｘ１を
選択すれｉ’；ｉ、　’；＜　Ｉ行動選択信号を発し、
それを受けて行動駆動回路１０／は行動導糾バ１に行動
駆動信号を出力する。一方、画像制御信βの一つである
ビデオ信号が列１１ｕｌ＋選択回路’　　１ｏｌｌに人
力さね、ると、その指令を受けて動軸選択回路１０１Ｉ
−は所定の列ＩＱＩ＋導線を選択する。例えばグ圃Ｑ１
１選択回路／θグが動軸導線Ｙｄを選択すれば動軸駆動
回路１０，２は動軸選択回路１０ダから発せられたＹｃ
１列ｉ１１＋　、’ｌ怪択１言号を受けて動軸導線Ｙ　
ｄを導通状態にする。 所定の行’Ｉ’ｌｌ＋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が列リフ１１選択信号によって
導通状態になｆ″Ｌばその行動導線Ｘとその動軸導ｍＹ
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
前述のくほみコ乙を中心としてバブルタが生ずる。たと
えば１行動導線ＸＩに対する行動駆動信号の印加に同期
／、２１列軸導線軸導線動軸選択信号によって導通状態
にすれば行動導１１ｉ！Ｘｌとに１行動導線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って導通状態に
ぐれると１行する。これらの交差点以外の交差点にモリ
ークエ流が流わるが、一般にバブルＳを発生させる開始
電流値以下であるので、バブルＳ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１行動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
ルタをＪｌゑ成して両像表示を行うことができる。なお
１列軸選択回路／θ１１．はヒテメ　′信芸による指令
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？■ｒ流の
向きｄ−問わない。 このような行９列駆動回路ｉｏｉ　、　１０．：ｚ、行
列選択回路ｉｏ３，１ｏｌＩ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′１
（〒５気信号パルスに対して７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個のバブル左の発生−
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彫・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３図（ａ）　Ｎ、本発明の表示素子の概略全体を示す
省略正面図、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）のＣ−Ｃｌ
の省略断面図である。 本発明に於て、液層／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／が密閉系に構成された場合は１表示素子が破損す
る恐わが強い。従って、この液層／を気密Ｙ又はアキュ
ムレーターに接続して、液層／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１３　Ｅ内の液層／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
ｅ２グとにより外界から隔絶さｈだ状態に置かれる場合
（密封系）とがある。いすｈ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捷しい
ことは当然である。し７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Ｋ　市９．’ｊである。バブルの発生は一般に圧力
の−に昇をｆｆうが、圧力の上列分が犬きけｈ−′バブ
ル自身が発生しない。したがって、圧力の上ｎを最小限
に抑える努力が払われなければならない。まＡ−、バブ
ルの発生によって、バブルの容積に相当する容ｆｉ’１
の液層／の液体が排除されるが、その受は皿かなければ
、圧力の上列を招き結局バブルは牛しない。 したがって排除さり、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わに１ならな　　　□
い。 上記問題の解決手段として、先の市願に於いて開示した
ように透明保護板λ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
は第６図に一例を示す空洞室２／を設けることである。 空洞室ρ／、！：液層／とは気体や液体を透さない不１
シ）示の可撓＋／１．膜によって隔てられる。このよう
に構が・、することにより、圧力吸収と排除される液層
／の液体の問題の解決を図ったものである。なネ・、液
層／と接子Ｚ、壁面を親液性（例えば液層の液溶媒が水
に１なら親水性）Ａ＝Ａ才・１で構成し、空洞室、２ノ
の内壁を撥液性（液層／の／ａ溶媒が水性なら撥水性）
相和で構成することにより町撓件膜を不要とすることが
でき準Ｉ告がｆ７ｊ’ｌ　’やとなる。何、ｖ（なら。 ヘルツ１ホルンの自由エネルギ最小厚Ｔ＋１！に従って
。 ｔｉ１層／は親液性の而、２．２と撥液性の面、２３と
の（寛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、、ｌ！　２　（ｒｔｌと
どまろうとし、撥液性面］３からは遠ざかろうきする。 なお、親液ゼ１面り浸撥液性面、２３との境界面ないし
その近傍において液は進退シ２．又、液のメニスカス、
２左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。（２夕：容器の壁面に近
いところで表面張力により自由表面が曲がること） 液層の液が水性の場合に於いて空洞室、２ノを］仝水処
理するにに１ポリテトラフルオロ工チレン等ヲ塗装する
方法がある。 なお、第３図に於いては、空洞室、２ノは液層／をとシ
脣＜形に設けられているが必ずしも第３図の場合に限定
するものではなく１部分的ｒ（設けらｈていてもよい。 要するに、いかなる■４状、いかなる大きさであれ撥液
性の壁面からなる空／１ｉｉｌ室台設置り、ていわば本
発明の技術的範囲である。 前述のように液層／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７乙Ｑｔｎｍ１１１Ｃ大気圧）以
下に設定することが望ましい。何故なら、液圧が低い和
、より低いエネルギの４１１給で即ちより低い温間で発
泡するからであり、又’／（Ｉ　１Ｆが高けわげそわだ
け表示素子の破損率が高くなるからである。空洞室、２
／と液層／を不図示の可撓性膜によって隔てた構造に於
いては液圧は空洞室、２／の内Ｆ「、不図示の可撓性膜
の応力等により決定せらり、る。いずれの場合に於込て
も、その時の液層／の液温に於ける液層溶液の飽和蒸気
圧以下Ｋまて静１１−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寸で下げすぎると。 出力（ｒｃ骨に関係なくバブルが発生し、動作安定性に
欠ける事ｆＰに陥いる。従って、安定性を増すためには
常温気体をで３泄室）／内に適当量封入することにまり
液圧を表示素子の外用、たとえば７６０ｍｍ１ｌｌ以王
飽和蒸気Ｆ１−近傍以上に設定することが９Ｊ外゛しい
。 ｆｉｌ「の条件についてさらに詳述すれば、省電カーｌ
−：　＋安定動作上及び安全対策上より好適の条件はグ
θＣに於ける液圧を７乙Ｑ　ｍｍ　１１１以下に設定す
ることである。世し、バフルが発生し、て因ないり合の
ＦＦ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カ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／の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ｇ　ｏ　’ｃ以下で使用するのでグ０Ｃを一応の
基鵡とした。 空洞室、２／の容積と液層／がバブルにまり刊除さｈ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１゛吉するとボイル・シ
ャルルの法則の微分形は次のように表わされる。 場合） ΔＰ 温度変化を無視して考えると　−−ｍ−Ｐ　　　　　　
　　ｖ ここで△Ｖは液層／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、２／の容積の圧縮分。 △Ｐはその時の空洞室、２／内の圧力上４分である。 なお、Ｐｕ：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、一応の順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ぐずには１ＭＶ／
Ｖ又はＰを小さく設定しなけしｄ：ならない。バフル７
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２・００μｍＸ　
、２００　ｔｔ　ｍ　、液層／の厚さが１００μｍの場
合のバブルの容ｆ１１１はダ×／Ｑ　　ｃｆ！　　であ
る。従って。 仔、（＼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Σ△ＶとするとＰ・Σ△Ｖ／Ｖが小さく設定
さ）′１．でいわば１上刃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）響′１液体を特に掲げなかったが無色透光＋′１
液体をａまない、性旨でに１ない。バフルによる１１々
乱を第１１用する表示素子−の場合には無色透〉ｆ性液
体１ｄイＪ効な表示媒体液と′ｆｒ′りうるものである
。 その他にも、前述の四部と凸部を混在させても良い。寸
だ、ふく射線り式による場合、基板に設けられているふ
く射線吸収体の全面に凹部そして／または凸部を設けて
も良い。 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１発熱要素上に設けられた少なくとも１つの凹部そし
て／または凸部の発泡核により。 非電に電力を必要としない発熱計でたやすくバブルを形
成することができるのでエネルギーの省力化が図られ１
．また、バブル形成の応答速度が速くなるので画像応答
性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図は本発明に係る基本的表示素子の概略断面図、第
Ω図（ａ）は本発明の表示素子に用いる気発生要素等の
基本構成要素の一実施例の構成図。 第Ω図（ｂ）は第Ω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Ｍ１１例の
概略断面図、第３図は本発明他の一実施例断面図、第７
図及び第Ｓ図は、本発明の表示末子の作像（表示）方式
の一実施例の模式的説明図、第４図は本発明の表示素子
全体の省略し１である。 ／・・・液層　　　　　　　ユ・・・透明保護板３・・
・基板　　　　　　　グ・・・気泡発生要素／Ｉ−１・
・・透明発熱抵抗薄膜　ｋ・・・蒸気泡（バブル）７・
・・照明光　　　　ｇ、ｇ’・・・導体？、９１・・・
保護膜　　　　　１０・・・Ｙ；動軸導線／／・・・Ｘ
：行動導線　　、２／・・・空洞室、２ｋ・・・メニス
カス　　　λ乙・・・くぼみ１．１１じ・・・表示素子 特許出願人 ギヤノン株式会社 ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
ｒ　　　　　　　　　　　　　　　−−一二一一二第５
図 （ａ） （ｂ） 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だめの発熱要素と
   を備えた表示素子において、該発熱要素上に少なくとも
   ／っ以上の発泡核を備えることを特徴とする表示素子