JPS629910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電気的に反射率や透過率を変化させ、
外光を変調する表示装置に用いられる表示用構体
の改良に関するものである。 少くとも一方の表面に露出した多数個の微細な
開口部を有する多孔質体の表面に、前記開口部の
複数個を含む陥没部を設けて表示用構体が構成さ
れ、この表示用構体に液体材料を含浸させ、前記
陥没部を含む表面の液体含浸率が電気的に制御さ
れる表示装置は既に本発明者により提案されてい
る。上述の表示装置は電気浸透現象によつて多孔
質体表面の液体含浸率を変化させて、外光に対し
ての光反射率や透過率を制御することを原理と
し、陥没部の生成により有効な光制御が可能とな
つた。陥没部は点状、線状、短柵状、放射点状
等、様々な形状のものが使用でき、これらは互に
隣り合うよう複数個が配設される。この種の装置
は多孔質体として好ましくは透明誘電体材料を用
い、これとほぼ等しい光屈折率を有する好ましく
は透明な液体材料を含浸させ、所望の形状の電圧
パターンを印加することにより、数字、文字、図
形、画像などの透過型表示装置として特に有用で
ある。 有効な透過光制御は、陥没部で行なわれる。そ
れ故、表示装置に要求される高いコントラスト比
を得るためには陥没部の配設密度を上げなければ
ならない。しかし配設密度の向上にも製作技術的
に限界があり、相隣る陥没部の間の平らな表示用
構体表面からの透過光の漏洩により、装置全体と
してのコントラスト比が大きく取り得ないことが
判つた。 本発明は以上の背景を基にして改良された表示
用構体の提供を目的とする。 本発明の主たる特徴は透光性誘電体材料からな
り、少くとも一方の表面に露出した多数個の微細
な開口部を有する多孔質体表面に、前記開口部の
複数個を含む陥没部を設け、液体材料が含浸さ
れ、前記陥没部を含む多孔質体表面の液体含浸率
が電気的に制御される関係にある表示用構体にお
いて、前記陥没部を残して多孔質体表面を液体含
浸状態で実質的に不透明に構成したことを特徴と
する表示用構体にある。 ここに、多孔質体とは、一方の表面から対向す
る他方の面に貫通乃至は連結する微細な孔、間
隙、溝等を有するもの、すなわち、一方の表面か
ら他方の表面に液体が透過するものが好ましい
が、少くとも一方の表面部に微細な開口部を有
し、陥没部の深さ以上の深さまで、貫通乃至は連
結する孔、間隙、溝を有すれば良いものとする。 第１図は従来の表示用構体の部分斜視図、第２
図は第１図の表示用構体を使用した従来の表示装
置の縦断面構造図である。 なお、本例を含め以下の構造図では説明の便宜
上、各部は適宜拡大表示してあるので、その相対
的寸法は必ずしも本文説明とは一致していないも
のとする。また、同種の部分は同一番号で表示す
る。 図において、１００は表示用構体で、膜状の多
孔質体１１０の表面に円錐乃至は円錐台状の点状
陥没部１２０が多数個設けられている。 多孔質体１１０は、例えば、ニトロセルローズ
や、醋酸セルローズ、もしくはその混合物などの
透光性誘電体材料からなるマイクロポーラス・メ
ンブランフイルター（Microporous membrane
filter）で構成する。その厚さは40〜200ミクロ
ン、一方の表面から他方の表面に貫通する平均孔
径0.1〜１ミクロン程度で、且つ両面に開口部を
有する微細孔１１１を有し、その空孔率は50〜80
％程度である。 陥没部１２０は例えば点状で、凸版印刷用の網
点銅板を多孔質体を形成するマイクロポーラスメ
ンブランフイルターに、圧接乃至は熱圧接するい
わゆるエンボス加工法で作ることができる。点状
陥没部１２０は、例えば表面部における平均口径
が15〜30ミクロン、深さが10〜25ミクロン、陥没
孔の尖端部の平均口径が３ミクロン以下に鋭く構
成する。陥没部１２０の配設間隔は、例えば254
ミクロン（100個／インチ）から63.5ミクロン
（400個／インチ）程度の密度で多数個が配置され
る。 第２図は上記の表示用構体１００を利用して表
示装置を構成した例で、本例における表示用構体
では第１図の構体表面に更に互に絶縁された例え
ば沃化第１銅膜からなる厚さ80オングストローム
程度の、液体浸透性にして且つ透光性の表示用電
極（点線で表示）を被着した表示用構体１００が
使用されている。 表示用構体１００は表面に例えば酸化錫等の透
光性導電膜からなる電極２００を被着した透明ガ
ラス板等の支持板３００上に設置される。表示用
構体１００には多孔質体１１０を形成する誘電体
材料と、ほぼ等しい屈折率を有し、透光性で、且
つ多孔質体１１０に対して電気浸透性の液体材料
４００を含浸させる。 多孔質体１１０がニトロセルローズ（屈折率
Md1.51）で構成される場合、液体材料４００
は、例えばMd1.51のジメチル、トリフエニ
ル、トリメトキシ、シロキサン （

【式】但しφはフエニ ル基）、酢酸セルローズ（Md1.47）の場合は
Md1.47のフエニルトリメトキシシラン
（C₆H₅Si（OCH₃）₃）、またニトロセルローズと酢
酸セルローズとの混合体（1.41＜Md＜1.51）の
場合は上述の二種の液体を混合するか、もしくは
α−メチルナフタレン（Md1.61）等の高屈折
材料とフエニルトリメトキシシラン等の低屈折材
料との適当な混合により、1.47＜Md＜1.51の屈
折率の整合をはかる。 このようにして、ほぼ等しい屈折率の液体材料
４００を含浸させることにより、多孔質体１１０
からなる表示用構体１００は透明化する。したが
つて導線５０１を以つて電極２００に短絡された
電極１３１部においては、何らの電圧も印加され
ていないので、陥没部１２０、平坦表面部１３０
を問わず透明である。入力外光L₁に対して、表
面部１３０からの透過光Ｌ_2F、陥没部１２０から
の透過光Ｌ_2Hは共に大きい。 一方、導線５０２により、電極２００に対して
正の電圧Ｖ_Bが印加される電極１３２部では前述
の材料構成においては液体材料４００が負電極す
なわち電極２００方向に電気浸透するため、陥没
部１２０、平坦部１３０の表面部では液体材料４
００の含浸率が低下し、多孔質体を形成する微細
孔には空気が入り込むため、屈折率の不整合を生
じ、光の散乱屈折を生じる。そのため、平坦部１
３０および陥没部１２０を透過する光Ｌ_2F，Ｌ_2H
は電極１３１部のそれと比較して減少する。特に
陥没部１２０ではその側斜面での効果的な散乱屈
折により、平坦部１３０と比較し透過光Ｌ_2Hは著
しく減少する。したがつて、第２図の表示装置を
スライドプロジエターに装着し、投映すると陥没
部１２０は黒い点状にスクリーン上に映し出され
る。 それ故、第２図の装置で、大なるコントラスト
比を得るためには陥没部１２０の配設密度を上
げ、平面部１３０の面積を小にして光の漏洩を減
少させる必要がある。しかし、有効な透過光制御
には陥没部１２０としては深さが深く、且つ尖端
部が好ましくは３ミクロン以下の孔径に鋭く作る
必要から製作技術的に配設密度の向上には自から
限度がある。例えば陥没部１２０が表示用構体１
００表面に占める面積率は陥没部１２０が点状の
場合で、15〜20％、線状の場合で40〜50％程度が
限度となる。それ故、陥没部１２０では電圧印加
によつてスクリーン輝度が1/15〜1/40に低下する
のに対し、平坦部１３０では1/12〜1/2に低下す
るに過ぎないため、電極１３２部全体としての平
均輝度の低下は1/2〜1/4、すなわちコントラスト
比は１：２〜１：４程度が限度となり、その改善
が重要な課題であつた。 第３図は従来の表示装置の他の例の縦断面構造
と給電方式を示す図である。第２図の場合と異な
り、表示用構体１００では多孔質体表面に液体浸
透性の電極は設置されていない。陥没部１２０を
設けた多孔質体から成る表示用構体１００は液体
材料４００を含浸せしめて、酸化錫などの透光性
導電膜から成る電極２１０，１３３，１３４を被
着した透明ガラス等の支持板上に配置される。複
数の電極２１０は基準電極で、幅を例えば100ミ
クロン程度に細く作り、電極１３３，１３４を挾
むように配置する。電極２１０と１３３，１３４
との間隙は100ミクロン程度と狭く作る。電極１
３３，１３４は表示用電極で、電極幅が最高で１
ミリ程度で表示すべきパターンに対応した形状を
もつている。電極２１０は導線５０３を、電極１
３３，１３４は夫々導線５０４，５０５を介して
可変直流電極V₁，V₂に接続され、電極１３３，
１３４は夫々独立にV₁，V₂より、電極２１０に
対して正電圧が加わる。陥没部１２０は表示用電
極１３３，１３４に相当する部分に限定して設け
られていて、基準電極１２０に相当するいわゆる
非表示部１３０′には設けられていない。液体材
料４００は前述と同様に負電極方向に電気浸透す
るものが用いられるから、電源V₁，V₂の電圧を
上げると、表示電極１３３，１３４上の含浸液体
材料４００は基準電極２１０方向へと移動する。
そのため、表示電極１３３，１３４に相当する部
分の表示用構体１００表面の液体含浸率が低下
し、入力外光L₁に対する透過光L₂が減少する。 この装置においても、高コントラストを得るの
に障害となるのは陥没部１２０間の平坦表面部１
３０からの透過漏洩光である。さらにまた、非表
示部１３０′は常に光透過するので、黒地に白の
表示が行なえない。 本発明は以上のような欠点を解消したものであ
る。 第４図は本発明にかかる表示用構体の一実施例
の縦断面構造図で、第３図の表示用構体と対比し
て示してある。 第４図において、第３図と異なつているのは陥
没部１２０間の平坦表面部１３０および非表示部
１３０′に、不透明形成剤１４０を薄く塗布し、
表示用構体１０００に液体材料を含浸させた状態
で、実質的に不透明に構成したことである。 不透明形成剤１４０の一つの構成は黒色インキ
等の不透明インキ、他の構成は含浸される液体材
料よりも表面張力が小さい、いわゆる表面活性剤
等の撥油剤である。 不透明インキに具備すべき条件は着色剤および
バインダーが含浸される既述の液体材料４００に
溶解しないことである。液体材料４００は通常、
アルキル基やアルコキシ基を官能基として含むシ
ラン、シロキサン、ナフタレン誘導体が使用され
る。そのため不透明着色剤としては着色染料や顔
料等も適当に選べば使用できるが、カーボンブラ
ツク微粉末が最適である。主体バインダーとして
はニトロセルローズ、酢酸セルローズ等のセルロ
ーズエステルを使用することができる。 この場合の溶剤はニトロセルローズの場合には
ブチルカルビトール、酢酸セルローズにはＮ−メ
チル−２−ピロリドン等が好適で、夫々の溶剤に
カーボンブラツク等を混合して不透明インキが形
成できる。 しかし、一般に多孔質体１１０としては既述の
如くセルローズエステル系の材料が使用される。
そのため上記の不透明インキを塗布した場合、そ
の溶剤によつて多孔質体１１０の表面部分が侵さ
れたり、溶解したりして、表示用構体１００が変
形乃至は収縮する場合が多い。 それ故、不透明インキとしては多孔質体１１０
を溶解しない溶剤で、且つ主体バインダーが液体
材料４００で侵されないものが最適となる。 この条件を満足する最適の溶剤はアルコール類
で、主体バインダーがポリアミド樹脂であること
が判つた。勿論、塗布強度を上げるため多孔質体
１１０を溶解する溶剤を極めて少量混入すること
ができる。 多孔質体１１０を形成するニトロセルローズ、
酢酸セルローズおよびこれらの混合体はアルコー
ル溶剤には殆んど侵されず、しかもポリアミド樹
脂は前記の液体材料４００に殆んど侵されない。 それ故、印刷性を考慮して、ヘプチルにアルコ
ールとオクチルにアルコールとの混合溶剤と、ポ
リアミド樹脂およびカーボンブラツクの混合体か
ら成る不透明インキは多孔質体１１０がセルロー
ズエステル系樹脂の場合の他、ガラスやセラミツ
ク材料から成る場合等、広く使用することができ
る。 一方、撥油剤に具備すべき条件は使用する液体
材料４００に対して化学的に侵されず、且つ良好
な撥油性を示し、しかも撥油剤の稀釈溶剤によつ
て多孔質体１１０が侵されぬことである。多孔質
体１１０がセルローズエステルで、液体材料４０
０が前述の材料の場合、弗化炭素系のアニオン、
あるいはカチオン系の表面活性剤も使用できる
が、電気化学的に必ずしも強くない。 最も良好なのは、例えばポリ−111・111−ペン
タデカフルオロオクチルメタクリレートなど、弗
素系ポリマーをキシレンヘキサフロライドや弗化
炭素（フレオン）系の溶媒に溶解したものであ
る。前記ポリマーの被膜の表面張力は11ダイン／
センチメーターと極めて低く、撥水性とともに、
強力な撥油性を有し、殆んどの溶液に溶解しない
し、また上記溶媒はセルローズエステルを溶解し
ない。 上記の系統の塗布剤は、例えば3M社からFC−
706乃至はFC−721の名で商品化されている。上
記のポリマー溶液を陥没部１２０の間の平坦表面
部、すなわち間隙表面１３０乃至は非表示部１３
０′に薄く塗布すると、その一部は多孔質体１１
０表面に存在する微細な開口部から、表面から僅
かの厚さだけ、内部に浸透含浸される。60℃程度
の温度で溶剤を乾燥蒸発させると、多孔質本１１
０の表面部およびそれが催かの深さだけ微細孔内
面に、上記ポリマーが付着し、強力な撥油性を示
す。 このようにして形成された表示用構体１０００
に、液体材料４００を含浸させた状態では間隙表
面１３０および非表示部１３０′の表面およびそ
の近傍は液体材料４００でぬれない。それ故この
部分では屈折率の不整合が存在し、外光を散乱、
乱反射し透過光に対して実質的に不透明となる。 また、前述の不透明インキを塗布した場合は、
述べるまでもなく、間隙表面１３０および非表示
部１３０′は不透明で、殆んど透過光を生じな
い。 これら、微細な間隙表面１３０や非表示部１３
０′に限定した不透明形成剤１４０の精密な塗布
には特別な製造方法が必要である。 第５図は第４図との関係における本発明にかか
る表示用構体の製造方法を示す図である。 図Ａにおいて、１１０は例えば既述のセルロー
ズエステルから成るマイクロポーラスメンブラン
フイルターで、その表面には予めエンボス加工法
によつて、所定の位置に点、線、短柵、放射点状
の所要の陥没部１２０を設けておく。この多孔質
体１１０を平坦なガラス板等の支持板６１０上に
配置し、その両端をビニル等の接着テープ６２０
等で支持板６１０上に固定する。 次いで、図Ｂの如く、ゴム等の印刷ローラ７０
０に、前述の不透明インキや撥油剤などの不透明
形成剤の溶液８００を展延して可能な範囲で薄く
着け、その溶剤が蒸発しない間に素早く、ローラ
ーコートする。この工程を数回繰り返す。ローラ
７００上の溶液８００は陥没部１２０を残して間
隙表面１３０、非表示部１３０′上に転写され
る。このような精密転写にはローラの硬度が重要
な因子で、軟らか過ぎると陥没部１２０内部まで
溶液８００が塗布され、一方、硬過ぎると多孔質
体１１０を損傷したり、転写の均一性に欠ける。
良好なローラーはゴムローラーで、そのゴム硬度
は30度であつた。 以上の説明では手動のローラーコート法によつ
たが、多量生産には印刷機によるオフセツト印刷
法が使用できる。斯くして以上のようにして、不
透明形成剤１４０を塗布した多孔質体１１０は60
℃程度に加熱し、溶剤を蒸発させた後、テープ６
２０をはがし、適当に不要部を切断することによ
り、第４図の表示用構体１００が得られる。不透
明形成材１４０を塗布後、加熱によつて溶剤を蒸
発させると、塗布される不透明形成剤１４０を多
孔性化するのに有用である。 第６図は本発明にかかる表示用構体の他の実施
例の縦断面構造で、第２図との対比で示してあ
る。 本例が第５図と異なつているのは電極１３１，
１３２の給電図取り出し口を残して、電極１３
１，１３２が被着されている間隙表面１３０や非
表示部上に、不透明形成剤１４０が塗布されてい
ることである。 本例においては多孔質体１１０にエンボス加工
法で所要の陥没部１２０を設け、次いでこの表面
に蒸着マスクを介して銅を80Å程度の厚さに蒸着
し、次いで沃素溶液に浸して沃化第一銅から成る
透光性で液体浸透性の電極１３１，１３２を作
り、以下、第５図に説明したと同様に不透明形成
部１４０が塗布されて表示用構体１０００が製造
できる。 第４図および第６図の表示用構体１０００は液
体材料４００を含浸させて、夫々、第３図および
第２図の如く表示装置を形成することができる。
不透明形成剤１４０の塗布により、間隙表面１３
０や非表示部１３０′からの光透過は効果的に防
止され、電圧制御による著しいコントラスト比の
向上と、黒地に白の投映表示が可能となつた。 例えば、第２図の構成において多孔質体１１０
として厚さが120ミクロン、微細孔の平均孔径が
0.3ミクロンのニトロセルローズのマイクロポー
ラスメンブランフイルターを用い、陥没部１２０
として表面部の開口径が20〜30ミクロン、深さが
約1.7ミクロン、尖端部の平均口径が３ミクロン
以下の円錐台状のものを、１インチ当り200個の
密度に形成し、液体材料４００としてジメチルト
リメトキシトリフエニルシロキサンを用い、電圧
Ｖ_Bを100〜150Vとした時の透過投映光の強度は
Ｖ_B＝0Vの場合の1/1.5〜1/2（すなわちコントラ
スト比１：1.5〜２）に低下した。 しかるに、間隙表面１３０に、前述の不透明イ
ンキ、撥油剤から成る不透明形成剤１４０を塗布
した場合には電圧Ｖ_B＝0Vの場合の光強度に対し
てＶ_B＝100〜150Vの場合にその透過投映光強度
は1/5〜1/20（すなわちコントラスト比１：15〜
20）に低下した。このように、不透明形成剤１４
０の塗布による効果は極めて大で、コントラスト
比が約10倍改善される優れた効果をもつている。
また、第２図や第３図の装置では明るい背景の中
に、陥没部１２０に対応した暗いパターンが表示
されるのに対し、本発明にかかる表示用構体１０
０を使用するを、黒地の背景に光の明暗によるパ
ターン表示ができる。 以上、多孔質体としてセルローズエステル系の
場合について述べたが、ガラス、磁器、金属酸化
物等で構成されていても同様に表示用構体を作る
ことができる。 また、陥没部としては点状の場合を中心に述べ
たが、線状、短柵状、様々な形状にすることがで
きる。陥没部が平行格子状、短柵状である時、そ
の平行格子、短柵の線方向に沿つて、不透明形成
剤をロールコート法やオフセツト印刷法で塗布す
ると、精度の良い不透明形成剤１４０のコーテイ
ングが行なえる。 以上述べたように、本発明は陥没部を有する多
孔質体表面を、陥没部を残して実質的に不透明に
構成した表示用構体であつて、陥没部相互の間か
らの光透過を防止し、著しいコントラスト比の改
善が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の表示用構体の部分斜視図、第２
図は第１図の表示用構体を使用した従来の表示装
置の縦断面構造図、第３図は従来の他の表示装置
の縦断面構造と給電方式を示す図である。第４図
は本発明の一実施例における表示用構体の断面構
造図、第５図Ａ，Ｂは同構体の製造方法を示す工
程図、第６図は本発明にかかる表示用構体の他の
実施例の断面構造図である。 １００，１０００……表示用構体、１１０……
多孔質体、１２０……陥没部、１３０……平坦表
面部、１３０′……非表示部、１３１，１３２，
１３３，１３４，２００，２１０……電極、１４
０……不透明形成剤、３００，６１０……支持
板、４００……液体材料、５０１〜５０５……導
線、６２０……接着テープ、７００……印刷ロー
ラー、V₁，V₂……直接電源、L₁……入力外光、
L₂，Ｌ_2F，Ｌ_2H……透過出力光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透光性誘電体材料から成り、少くとも一方の
   表面に多数個の微細な開口部を有し、かつ前記開
   口部を複数個含む陥没部が一方の表面に形成され
   た多孔質体と、前記多孔質体に含浸された透光性
   液体材料と、前記陥没部を含む領域又は陥没部を
   含む領域に対応する反対側の面に選択的に形成さ
   れた表示電極と、陥没部が形成された面と反対側
   の面に形成された基準電極と、前記陥没部を除く
   多孔質体表面に不透明形成剤を形成したことを特
   徴とする表示用構体。 ２ 不透明形成剤が不透明インキであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の表示用構
   体。 ３ 不透明インキがポリアミド樹脂を主体バイン
   ダとすることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の表示用構体。 ４ 不透明形成剤が撥油剤であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の表示用構体。 ５ 撥油剤が弗素系ポリマーを主体とすることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の表示用構
   体。 ６ 多孔質体に陥没部を形成する工程と、前記陥
   没部を含む領域又は陥没部を含む領域に対応する
   反対側の面に表示電極を形成する工程と、陥没部
   を形成した面と反対側の面に基準電極を形成する
   工程と、前記多孔質体に透光性液体材料を含浸さ
   せる工程と、前記陥没部を有する多孔質体表面に
   ローラーコート法若しくはオフセツト印刷法で、
   不透明インキ乃至は撥油剤を塗布する工程とを含
   むことを特徴とする表示用構体の製造方法。 ７ 多孔質体に陥没部を設け、その後で該陥没部
   の内面を含む陥没部表面に液体浸透性で且つ透光
   性の導電膜を被着し、その後で、前記陥没部を含
   む多孔質体表面にローラーコート法若しくはオフ
   セツト印刷法で、不透明インキ乃至は撥油剤を塗
   布し、前記陥没部とは反対側の多孔質体表面全面
   に基準電極を形成することを特徴とする特許請求
   の範囲第６項記載の表示用構体の製造方法。 ８ 多孔質体が、プラスチツク材料から成るマイ
   クロポーラスメンブレンフイルターで、不透明イ
   ンキ乃至は撥油剤に含まれる稀釈剤が、前記プラ
   スチツク材料を溶解しない溶剤であることを特徴
   とする特許請求の範囲第６項もしくは第７項記載
   の表示用構体の製造方法。 ９ 特許請求の範囲第８項において、プラスチツ
   ク材料がセルローズエステルで、不透明インキが
   黒色顔料、ポリアミド樹脂バインダー、アルコー
   ル系稀釈剤を含むことを特徴とする表示用構体の
   製造方法。