JPS5859489A - 受動形画像表示装置 - 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、光の透過（通過、伝達、伝送等）または反射
を制御する多数の表示エレメントを備え、各表示エレメ
ントが第１電極、第２電極および第８電極を有し、静電
気力により前記第８電極を前記第１および第２電極の間
で移動することができる受動形画像表示装置に関するも
のである。

受動形画像表示装置とは、表示エレメント自体は発光し
ないが、周囲光を反射または通過させて画像を表示する
画像表示装置を意味する。受動形画像表示装置には、例
えば、所定電極に電圧を供給することにより光の反射ま
たは光の透過が局部的に変化する液晶を備えることがで
きる。代案として受動形画像表示装置には電界により色
を変えることができる材料を備え、即ち電気変色影画像
表示装置とすることができる。

前述した静電影画像表示装置は米国特許第８６４８２８
１号明細書に記載されている。この米国特許明細書に記
載された表示装置は多数の表示エレメントを備え、各表
示エレメントは中性または中立位置において他の２電極
間の角変を二等分す・る可動電極を有している。中性位
置は磁界によって得る。技術的には、前記既知の画像表
示装置の構成は実現が難かしく、かつ制御に数百ボルト
の電圧を必要とする。かかる高電圧は通常の半導体電子
回路で取扱うことが難かしいかまたは不可能である。更
に、この既知の画像表示装置の構成では、各表示エレメ
ントが光の反射の゛み制御できるだけで、光の透過は制
御できない。

本発明の目的は、技術的に簡単な構成の静電制御形画像
表示装置を提供するにある。

更に本発明の目的は、半導体回路を介して発生する低電
圧により制御できる静電制御形画像表示装置を提供する
にある。

本発明の他の目的は、原理的に反射モードで作動させる
のに好適な画像表示装置を提供するにある。

更に本発明の他の目的は画像ニレメン）つまり絵素が２
つの固定位置を占位できる画像表示装置を提供するにあ
る。

゛　かかる目的を達成するため本発明は、前記表示装置
が２個の平行支持板を備え、少なくとも一方の平行支持
板を透明とし、各表示エレメントの第１および第２電極
を前記平行支持板の対向面上に配設し、各表示ニレメン
Ｆの第８電極を前記平行支持板の間に移動自在に配設し
てなることを特徴とする。

反射モードで作動する場合本発明の画像表示装置は、励
起された状態において可視状態となる第８電極の側の色
とコンドラスジを成す色の不透明液を備えることができ
る。

画像表示装置が反射モードで作動する場合、透明支持板
上の電極は透明とし、第３電極に透、光領域パターンを
配設し、他の支持板上の電極には第８電極における透光
領域と符合する位置に興なる色を発色または着色する領
域のパターンを配設することができる。

更に本発明により画像表示装置をいわゆるクロスバ−形
表示装置として構成する場合には、表示ニレメン）・マ
）リツクスのすべての第８電極を相互に接続する。

更に本発明の他の実施例においては画像表示装置を透光
モードで作動させ、各表示エレメントは制御可能な光シ
ヤツターを構成するようにする。

その構成の一例においては、第８電極に透光領域パター
ンを配設し、かつ一方の支持板上の電極に第８電極にお
けるパターンの負パターンである透光領域パターンを配
設して、両方の電極が実際上一平面に位置する場合光を
通過しない光シヤツターを形成するようにする。

また本発明は、移動可能なるよう可撓性細条状部を介し
支持板に固着する電極の製造に当り、（イ）　第１エツ
チング剤によりエツチングすることができる材料の第１
層を設け、 （ロ）第２エツチング剤によりエツチングすることがで
きる材料の電極の第２層を設け、 （ハ）　ホトエツチング法および第２エツチング剤によ
り、支持板との固着を維持すべきでない第２層の部分に
多数の開口を設け、 に）第１エツチング剤により第２層における開口を介し
アンダーエツチングによって第１層の部分を除去するこ
と を特徴とする。

以下、図面につき本発明を説明する。

第１図は距離ｄだけ離間した８個の固定平行電極１およ
び２と、電極２から距離Ｘだけ離間した可動電極δとを
図的に示す。電極１，２．３における電圧はそれぞれ＋
ｖ、−ｖ、ｖｒである。電極１および２が電極８に及ぼ
す静電気力はこれら電極間の電界強度の二乗によって決
まる。従って電極８は次の関係式 で成立つ場合に丁度平衡状態となる。この平衡状態は実
際上不安定であり、その理由は電極８を平衡状態から小
さい距離にわたり移動した場合、電極間距離の小さくな
った両電極間に作用する力は一層大きくなり、かつ電極
間距離が大きくなった両電極間に作用する力は一層小さ
くなるからである。

上記ｖｒおよびＸに関する二次方程式は２つの解を有し
、これを第２図に示す。第１の解は点（Ｙｒ−−ｖ、　
ｘ＝ｏ　）および（ｖｒ＝ｏ、　ｘ＝Ｔａ）を通る直線
である。第２の解は部分曲線６および６を有しかつｖｒ
＝０およびｘ−”ｒｄを通る漸近線を有する双曲線であ
る。

実際上電極８は、第８図に示すように、電極１および２
の間の領域においてだけ移動することができる。また第
８図に示すように、電極１および２には厚さａｄを有す
る絶縁層フおよび８を被着し、従って第８電極８の移動
限界位置はＸ＝δｄおよびｘｅｄ−ａｄである。原理的
には、第８電極８の両側辷絶縁材料を配設することがで
きる。第８図において、電極８の可能な平衡位置の範囲
を示す直線４は電圧Ｖｒ＝−Ｖ＋δＶで直線ｘｘＪ１４
と交さしかつ電圧ＶｒＷ　＋　Ｖ−δＶで直線ｘｘｄ−
δｄと交さする。

第′８図から明らかなように、−■＋δＶおよび＋Ｖ−
δＶの間の電圧ｖｒ゛の範囲において第８電極８は２つ
の安定状態即ちｘｅｍδｄおよびｘ＝ｄ−δδを有する
。ＶｒＷ　−Ｖの近くのほぼ２δｄの領域に１おいては
、第８電極δは常に固定電極ｌに向って上方へ駆動され
る。ＶｒＸ　＋　Ｖの近くのほぼ２δＶの領域において
は％　ＩＩ　ｓ電極は常に固定電＠１に向って下方へ駆
動される。云い換えれば、可動電極δが一方の固定電極
（つまり電極ｌ）に対し安定位置にあり、この状態にお
いて電圧’ＶｒｇＯである場合には、電極８を固定電極
！の方へ移動しなくても電圧ｖｒは実際上Ｖ−δＶに増
大する。これは、電圧がほぼ２δＶの範囲において大体
ＶｒＷ　＋　Ｖに増大した場合にだけ起る。従って装置
は双安定であり、かつ極めて大きい限界電圧を有し、後
者の特性は既知のようにいわゆるクロスパー表示に対し
極めて重要である。可動電極８と２個の固定電極１，２
から成る表示エレメントは、振幅Ｖの短時間持続電圧パ
ルスにより、または対応電荷量を示すパルスによって制
御する。

第４図は第１．２および８図につき説明した原理に基づ
く璽像表示装“置の実施例を示す。本例の表示装置は２
個の平行ガラス支持板９および１０を備える。支持板９
および１０の上に均質電極層１１および１２を配設する
。少なくとも電極層１１は透明にする必要があり、従っ
て電極層１１および１２の両方は厚さが０．１μｍの酸
化インジウム層または酸化錫層で構成する。かかる電極
層１１および１２には厚さが１μｍの絶縁石英層１８お
よび１４を被着する。表示装置は厚さが０．６μｍであ
りニッケルから製造した可動電極を多数備え、そのうち
第４図では８個の可動電極１５　、１６　、１７を示す
。更に表示装置にはトルエンにおけるスーダン・ブラッ
クの溶液から成る不透明黒色液１Ｂを満し、シール゛部
材１９および２０によって密閉する。可動電極１５．１
６．１フは第１．２．８図につき説明したように制御す
ることができる。支持板９および１０の間の距離は２５
μｍとし、電極１１および１２における電圧Ｖは１゛０
ボルトとする。制御は、電極１５，１６，１？において
振幅１０ボルトおよび持続時間２０ｍ秒を有する電圧パ
ルスを介して行う。安定状態においては電極１！ｉ、’
１６，１７における電圧は零である。第６図に示すよう
な態様で可ｉ電極群を配設することにより数字を既知の
態様で表示することができる。

周囲光（８２）は視者側（８δ）の支持板９に対向する
電極によって反射されるか、または少なくとも黒色液１
８の色においてのみ反射される。

可動電極１！！、１６，１？の製造を第７図につき説明
する。第１７五図にはガラス支持板！ｌを示し、その上
に厚さ０．１μｍのインジウム電極層！２を蒸着した後
、厚さ１μｍの石英絶縁層！８を蒸着する。

その上に介挿導電部材として厚さ０・５ｐｍのアルミニ
ウム層！４を蒸着し、その上に厚さ０．５μｍのニッケ
ル層２５を蒸着する。製造すべき電極の形状は既知のホ
シエッチング法によりニッケル層２５において形成する
。エツチング剤は下側のアルミニウム層１１４をおかさ
ない硝酸とする。ホシエッチングに当り、可動とすべき
電極の部分には、第７Ｂ図に示すように表面全体にわた
り直径６μｍおよび相互間隔＊ｏｐｍを有する多数の開
口！！６を配設する。次いで、ニッケル層！５をおかさ
なし護がアルミニウム層２４をおかす水瞭化カリウムで
エツチングを行う。アルミニウム層２４は開口２６を介
しいわゆるアンダーエツチングによって除去し、その場
合の中間段階を第７０図に示し、第７Ｄ図に示した最終
状態に到達する。可動電極！７はアルミニウム層２４の
部分！８．２９から成る介挿導電部材を介し支持板に接
続状態に維持される。

第６図は多数の開口２６を含む開ロバターンを配設した
電極２フの平面図を示す。領域８０．８１には開口２６
を設けないので、アルミニウム層２４の下側領域２８．
２９はエツチングによっては除去されない。

更に第６図において鎖線円■内に示した接触部の詳細斜
視図を第８図に示す。第８図において破線で示した位置
は、電極２７がこれを取付ける支持板に対し配置される
位置を示す。

また第ＷＥ図は上方へ移動された位置における電極２７
を示す。

第９図はマトリックス表示用の極めて多数の可動電極の
うち４個の可動電極の実施例を示す。本例においては表
示すベパき画像は第６図に例示した如きセグメント群で
は構成せず、極めて多数の画像ドツトで構成する。各画
像ドツトは表示エレメント・マトリックスの１表示エレ
メントで形成する。かかる実施例においてはすべての可
動電極の電位を同一に維持するのが好適であるから、第
９図に示すように、可動電極をその相互接続点を介して
互に接続できるようにすると好適である。固定電極は、
互に直角に延設する行電極および列電極により既知の態
様で構成する。行電極および列電極には適切に電圧パル
スを供給して、当該行電極および列電極の交さ点におけ
る表示エレメントだけが安定休止状態から安定作動状態
へ移動するようにする。しかし、前記電圧パルスの大き
さを適切に選定して、行電極のみまたは列電極のみに供
給された電圧パルスによっては表示エレメントを移動さ
せることがないようにする必要がある。

これの達成のために、先に説明した本発明装置の大きい
限界電圧が極めて重要である。すべての表示エレメント
は、相互接続したすべての可動電極に同時に電圧パルス
を供給することによってりセットすることができる。

第１０図は本発明画像表示装置の第８実施例を示す。本
例は透過モード即ち透過光と共に作動する。本例装置の
制御は、第４図につき既に説明した態様で行われる。し
かし本例装置には液体は充填せず、例えば大気圧におけ
る通常の空気を充填する。しかしある程度空気圧を下げ
ることにより表示装置の動作がかなり迅速になる。可動
電極８６およびδ６には、先に説明した態様で開ロバタ
ーンを配設する。開口８７は一辺が２０μｍの正方形と
する。これらの開口は相互間隔４０　ｐｍで行方向に配
列する。開口性の長手方向は第１０図の平面に対し直角
である。１開口行における開口間のピッチは２０７７ｍ
より若干大きくして、ウェブにより中断されるスロット
が形成されるようにする。

この開ロバターンの負パターン４１を固定電極８８に配
設する。可動電極例えば電極８５を固定電極３８に対し
押圧した場合、表示装置の視者側８９には光が透過しな
い。可動電極例えば電極δ６を完全透明固定電極４０に
対し押圧した場合°には、第１θ図に示すように光４２
が透過する。

強い外部光源と共に作動させることにより、この態様で
画像も投影させることができる。代案として可動電極は
弾力を介する態様で装着することができる。この態様に
おいて弾力と静電気力を平衡させることにより、各表示
エレメントは数個の位置のうちの１つの位置を占め、従
っていわゆるグレイスケールを得ることができる（表示
エレメント当り数個の階調）。

第１１図は本発明の第４実施例を示し、本例装置は反射
モードで作動する。表示装置には空気を充填するが、可
動電極４ｓおよｄ４４には光通過パターンにおける開口
４Ｓを設けるので、入射光４６のｐ％が透過する。入射
光４６の残部（１００−Ｐ）％は吸収される。視者側の
支持板４９上の固定電極４テには、可動電極４８および
４４における開口４器と位置を符合させた白色の拡散反
射領域６０を設ける。従って電極４４は入射光４６のｐ
％を反射し、かつその残部即ち（１ｏｏ−ｐ）％を吸収
する。可動電極（４２１，４４）の位置に応じて゛表示
エレメントにより反射される光の量は、次の如く算出す
る。

電極４４は上記ｐ％の透過光のうち電極４フによって反
射されるｐ％の光およびその結果電極４４を再度透過す
るｐ％の光を透過する。従って表示素子は電極４４と共
に入射周囲光の一部（Ｐ／１ｏｏ）　　を反射する。

電極４δの開口４６を通過するすべての光は、開口４５
を介してみることができる領域により拡散反射される。

従って表示素子は電極４０と共に入射周囲光の一部ｐ／
１ｏｏ　を反射する。

従って２個の表示素子の間のコンドラスジ、即ち反射光
量の間の比は（ｐ／１００）”となる。実際上ｐは例え
ば８３％であり、その場合１：９のコントラストが得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明表示装置の概要を示す路線図、第２およ
び８図は第１図の動作原理説明図、第４図は本発明の第
１実施例の断面図、第５図は第４図の実施例における電
極パターンを゛例示する図、 第６図は第１実施例の電極を詳細に示す平面図、第７図
は＄６図の電極の製造工程を■−■線上断面によって示
す図、 第８図は第６図の破線円■の部分の拡大斜視図、第９図
は本発明の第２実施例の電極を示す平面図、第１０図は
本発明の第３実施例の断面図、第１１図は本発明の第４
実施例の断面図である。 １．２・・・固定電極、８−・可動電極、７，８・・・
絶縁層、９．１０−・・平行ガラス支持板、１１．１２
・・・電極層、１８．１４−・・絶縁層、１Ｂ　、１６
．１７・・・可動電極、１８−・・黒色液、！１−・・
ガラス支持板、２２・・・インジウム電極層、２δ・・
・絶縁層、！４−・・アルミニウム層、ｇｓ−・・ニッ
ケル層、！６・・・開口、２フ・・・可動電極、δ２−
・周囲光、８６　、８６−・・可動電極、♂ツー、開口
、８ｇ−・固定電極、８９・・・視者側、４０・・・透
明面定電−１４１−・開ロバターンの負パターン、４８
．４４−・・可動電極、４６・・・開口、４６・・・入
射光、４フ・・・固定電極、４　ｓ　−・・視者側、４
９・・・支持板、ＩｓＯ・−拡散反射領域。 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、４ Ｆｉｇ、５ １ Ｆｉｇ、７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　＠１および第２平行支持板を備え、少なくとも第
   １平行支持板を透明とし；光の反射または透過を制御す
   る多数の表示エレメントを備え、各表示エレメンシが第
   １平行支持板上に配設した第１電極および第２平行支持
   板上に配設した第２電極を含み、第１および第２電極の
   間で静電気力により第８電極を移動できるようにし、第
   １．第２および第８電極のうち少なくとも第１電極を透
   明とする受動形画像表示装置において、第１および第２
   平行支持板の間の空所に、第８電極の第１平行支持板と
   対向する側の色とコンシラスジをなす色の不透明液を充
   填してなることを特徴とする受動形画像表示装置。 ｉ　第８電極をその周縁に沿って多数の接触部を介して
   第１および第２平行支持板の一方に固着する特許請求の
   範囲第１項記載の表示装置。 龜　接触部を可撓性細条状部で構成し、その自由端を介
   挿導電部材を介して第゛１および第２平行支持板の一方
   に固着する特許請求の範囲第２項記載の表示装置。 表　移動可能な第８電極を、第１エツチング剤でエツチ
   ング処理できる第１材料で構成し、介挿導電部材を、第
   ２エツチング剤でエツチング処理できる第２材料で構成
   する特許請求の範囲第８項記載の受動形画像表示装置。 ４　第１材料がニッケルであり、第２材料がアルミ＋ウ
   ムである特許請求の範囲第４項記載の表示装置。 ＆　不透明液がトルエンにおけるスーダン・ブラックの
   溶液である特許請求の範囲第１項記載の表示装置。 ｉ　第８電極に多数の開口を設ける特許請求の範囲第１
   項記載の表示装置。