JPS6328284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気的に光反射率や光透過率を制御
する電気浸透表示装置の改良に関するものであ
る。

従来、文字、図形、画像などのいわゆるパシブ
デイスプレイとしては、液晶表示装置が良く利用
されている。しかし、この種の表示装置は、動作
温度範囲が狭く、広画面のものが困難、応答速度
が遅い等、本質的に改良が困難な幾つかの問題点
を含んでいた。

以上の観点から、本発明者は、先に、少なくと
も一方の表面部に露出した多数個の微細な開口部
を有する膜または板状の誘電体材料からなる多孔
質体を含む表示用構体に液体材料を含浸させた複
合体が、前記開口部を有する一方の表面部が空間
に面するよう支持基材面上に設置され、例えば前
記多孔質体と支持基材との間に第１の電極が位置
し、第２の電極を、第１の電極と隔絶して前記多
孔質体と支持基材との間、若しくは前記支持基材
に対して反対側の多孔質体表面の、何れか等に位
置せしめると共に、前記第１及び第２の電極の少
なくとも何れかに対応して外光を制御する表示部
を前記多孔質体の空間に面する側の主面側に有
し、前記両電極間に信号電圧を印加する手段を有
し、この信号電圧に応じた前記多孔質体に対する
前記液体材料の移動により、前記表示部の液体含
浸率を制御して外光を制御する電気浸透表示装置
を提案した。

この種の表示装置は、多孔質体に対する液体材
料の電気浸透現象を利用して、多孔質体表面の液
体含浸率を制御することにより外光を散乱させ、
乱反射・乱屈折をさせる。

多孔質体を形成する誘電体材料としては透光性
誘電体材料そのもので構成するか、透光性誘電体
材料を染料や顔料等で着色されたものが好まし
い。多孔質体は好ましくは一方の表面から対向す
る他方の表面に実質的に貫通する孔や隙間等をす
るものであれば材質は問わないが、特に平均孔径
が0.1μｍ〜1.0μｍ程度のセルローズエステル等の
プラスチツク材料から成るマイクロポーラスメン
ブレンフイルタ等が好適である。液体材料として
は好ましくは透光性で、特に多孔質体の構成材料
である透光性誘電体材料そのものとほぼ等しい光
屈折率を有するものが好適である。多孔質体の空
間に面する表面側に設置される第２の電極は、好
ましくは透光性にして液体浸透性であつて、例え
ば金属酸化物の導電膜を被着形成したものであ
る。

空間に面する側の多孔質体表面には前記の微細
な開口部の複数個を含む点状・短柵状、線状・網
目状等の微細な陥没部を設けることができる。こ
の陥没部は、多孔質体表面部における平均開口径
もしくは幅が15〜30ミクロンで、断面形状が三角
形もしくは台形状で深さと共に狭くなり、その尖
端部の平均口径または幅は３ミクロン以内で鋭く
とがり、その深さは10〜25ミクロン、その配置密
度は１インチ当り、100〜400個程度が好ましく、
この場合には、外光の屈折散乱率を著しく改善す
ることができる。この構成においては、陥没部の
内面を含め、透光性にして液体浸透性の導電膜か
ら成る第２の電極を被着することができると同時
に、陥没部を残して選択的に不透明インキや撥油
剤等の不透明形成剤を塗布することができる。ま
た、上記導電膜を被着せず、多孔質体表面には上
記陥没部を残して選択的に、必要な上記不透明形
成剤を塗布し、導電性インキから成る第２の電極
を塗布被着することができる。

多孔質体が着色された誘電体から成る時は反射
型の表示装置として、また多孔質体が透光性誘電
体材料から成る時は透過型および反射型の表示装
置として有用である。

この種の表示装置では、高沸点の液体材料の使
用により動作温度範囲が広く、表示用構体として
多孔質紙を利用するために容易に広画面のものが
得られ、さらに外光の制御が、電気浸透による約
１ミクロンと言う極めて小さな液体の移動で飽和
することから、液晶等の表示装置と比較して極め
て速い応答速度を持たせ得る等、数多くの長所を
保有している。

しかし、この種の装置では、従来の液晶表示装
置等とは異なつて、一方の表面が空間に面してい
て、しかも液体材料が用いられ、更に多孔質体の
液体含浸率の電気的制御を原理としているため、
長寿命の装置の構成には、液体材料の蒸発・逸脱
の防止、更には、常に均一な液体含浸が、安定動
作・広面積に亘つての均一画像表示に不可欠な条
件となる。

この観点から、これらの諸問題を解決する手段
として、空間に面する複合体表面から隔たりをも
つて、複合体表面に対向する補助支持体が設置さ
れ、この補助支持体と前記支持基材とは、その縁
端部及至はその附近において必要なスペーサを介
して接着剤により封着され、その内縁端部にスポ
ンジ状もしくは多孔質体の少くとも何れかの液体
含浸体を、前記複合体に接し、かつ、前記補助支
持体と前記支持基材との間に介挿せしめる有効な
パツケージ構成を本発明者は提供した。

この構成による電気浸透表示装置では、液体含
浸体の存在によつて多孔質体には常に均一な液体
含浸が保証され、安定動作・広面積に亘つての均
一な画像表示が可能となつた。

然し、この種の表示装置は、装置の性格上、
様々な温度雰囲気で使用される。特に高温度下の
使用においては、蒸気圧の関係から液体材料の蒸
発は避け得ない。この蒸発した液体材料は、補助
支持体付着し、往々にして曇りを生じたり、点状
等に結露する。

特に、本例の表示装置において、補助支持体が
ガラス等の透明材料から成る透過型表示装置、或
いは補助支持体を介して直視する反射型表示装置
である場合、透過或いは反射光は上部の雲りや結
露を通して表示、観察されるため、透過、或いは
反射表示画像を著しくゆがませ、更には透過或い
は反射光を屈折、散乱させ、表示画像の明るさを
低下させたり、必要とする光の方向性を乱すため
に表示視野を狭くしたり、蒸発・結露により液体
含浸量がその分不足し、動作を不安定にする等の
問題を招来することが明らかになつた。

本発明は、以上のような問題点を背景として、
上記の如きパツケージング間の液体材料の蒸発結
露による動作不安定を防止する改良された電気浸
透表示装置の提供を目的とする。

本発明を更に具体的に説明すると、前述の如
く、膜及至は板状の第１の多孔質体を含む表示用
構体に、透光性液体材料を含浸させた複合体が、
一方の表面が空間に面するように支持基材面上に
設置されるとともに、この一方の表面に隔たりを
もつて対向する補助支持体が設置され、且つ前記
支持基材面および前記多孔質体の少くとも何れか
一方には電極が設置されていて、この電極を介し
て前記複合体に信号電圧を印加し、この信号電圧
に応じた前記多孔質体に対する前記液体材料の移
動によつて、少くとも前記空間に面する複合体表
面の液体含浸率を制御して、外光を制御する関係
にあるとともに、前記支持基材と前記補助支持体
とは、その縁端部あるいはその近傍において、必
要なスペーサを介して接着剤により封着された電
気浸透表示装置において、前記複合体に面する側
の前記補助支持材表面に、前記液体材料を含浸さ
せた透光性誘電体材料から成る二次元的な広がり
をもつ第２の多孔質体は、前記複合体と隔たりを
もつて被着され、且つ前記液体材料と第２の多孔
質体とは屈折率が整合状態にあつて、前記液体材
料の含浸によつて、前記第２の多孔質体が透光性
を付与される関係にあることを特徴とする電気浸
透表示装置にある。

ここに、多孔質体とは一方の表面から対向する
他方の表面に実質的に貫通する孔や隙間等を有す
るものが好ましいが、これらの孔や隙間は、一方
の表面に開口部を有すれば必ずしも貫通する必要
はなく、また材質は問わないものとする。

以下、実施例を示して本発明を詳しく説明す
る。第１図は、本発明にかかる表示装置の一実施
例の縦断面構造図で、第２図はその上面からの透
視図である。

図において、１００は前述の複合体で、表面に
第１の電極３００を被着した例えば透明ガラス板
等の支持基材２００の表面上に設置される。３０
１は３００に接続された結電線である。１４６，
１４７は第２の電極を形成する表示用電極で、そ
れぞれ、結電線２４６，２４７に接続され、電極
３００との間に選択的に信号電圧が印加・動作さ
れる。本実施例では表示用電極１４６，１４７を
被着した第１の多孔質体１１０が表示用構体を形
成する。

複合体１００は、前述の如く、第１の多孔質体
１１０に透光性液体材料１２０（点で表示）を含
浸させて構成されるが、透過型表示装置の構成に
は、例えば酢酸セルローズ（光屈折率n_d＝1.47）
の透明誘電体材料から成るマイクロポーラスメン
ブレンフイルタ、また反射型表示装置の構成に
は、上記の構成の他、上記の誘電体材料を染料、
もしくは顔料を混合して着色されたマイクロポー
ラスメンブレンフイルタで構成する。

第１の電極３００は、透過型表示装置の場合に
は酸化錫等の透明導電膜、反射型表示装置の場合
にはアルミニウム等の金属反射導電膜や、黒鉛導
電塗料膜等の光反射電極で形成する。

複合体１００の支持基材２００に対して反対側
の表面１０１（すなわち多孔質体１１０表面）に
前述の陥没部が形成されない場合には、透過型・
反射型表示装置を問わず、酸化インジウムやヨウ
化第１銅等の、透光性にして液体浸透性の導電膜
をもつて表示用電極１４６，１４７が互いに絶縁
されて設けられる。前述の如く、多孔質体表面１
０１に、陥没部が表示すべき電極１４６，１４７
に対応して複数個が設けられる場合には、電極１
４６，１４７は上述の如く、透光性、液体浸透性
の導電膜を陥没部表面を含む多孔質体表面に被着
しても、あるいは、必要な不透明インキを介して
前記陥没部を残して選択的に黒鉛導電インキなど
を塗布被着しても良い。このような第２の電極構
成は、透過型・反射型表示装置の構成にも共通し
て使用できる。

第１の多孔質体１１０に含浸される液体材料１
２０は、好ましくは透明で、多孔質体１１０を形
成する透明誘電体材料とほぼ等しい光屈折率をも
ち、電気浸透性の液体材料が選ばれる。

多孔質体１１０を形成する透明誘電体材料が酢
酸セルローズ（n_d＝1.47）とすると、γ−メタク
リロキシプロピルトクメトキシシラン（n_d＝
1.43）とα−メチルナフタレン（n_d＝1.62）とを
混合してn_d＝1.47にほぼ等しく選んだ透明液体材
料は、良き電気浸透性の液体材料１２０を形成
し、前記多孔質体１１０に対しては負電極方向に
電気浸透する。

第１図、第２図において上記多孔質体１１０に
上記液体材料１２０を含浸させた複合体１００
は、屈折率の不整合がないため透明で、電極１４
６，１４７と電極３００が導線２４６，２４７と
導線３０１を介して等電位に保たれる時は電気浸
透は生ぜず、外光L₁は複合体１００を透過して
明るい透過出力光L_2Tを生じ、反射光L_2Rはほとん
ど生じない。

一方、導線２４６，２４７と導線３０１を介し
て電極１４６，１４７に対して電極３００側が負
になる信号電圧を印加すると、液体材料１２０は
負電極３００側に電気浸透し、複合体表面、すな
わち多孔質体表面１０１部の液体含浸率が低下
し、空間４００に出したこの表面１０１部では、
多孔質体１１０を形成する微細孔に液体材料１２
０が存在せず空になるため、屈折率の不整合を生
じる。従つて、外光L₁は、この表面１０１で光
散乱を生じ、透過光L_2Tは減少し、反射光L_2Rは増
大する。そして再び電極１４６，１４７と３００
を等電位にすれば、液体材料１２０は多孔質体１
１０の微細孔による毛管現象により元の状態に復
帰し透明化する。

それゆえ、表示用電極１４６，１４７と電極３
００との間に信号電圧を選択的に印加すれば、電
極１４６，１４７の形状に対応した透過或いは反
射型のパターン表示が行なえることになる。

特に前記の如き陥没部を設けると、その内部に
おける光散乱が効果的で、良好な透過或いは反射
型の表示装置が形成できる。

このように、電気浸透表示装置では、液体含浸
率の電気的な制御を原理とするため、広面積に亘
つて均一動作し、且つ安定であるためには、多孔
質体から成る表示用構体は常に一様な密度で液体
材料が含浸され得る状態にあつて、然もこの液体
材料は蒸発等によつても失なわれることなく、再
び表示用構体に還流せしめ、且つ蒸発液体材料の
結露等による表示画像観察時の画質低下や動作の
不安定化を防止させねばならない。

そのため本発明においては、第１図に示す如
く、支持基材２００に対して補助支持材２０１を
設け、その表面には、透光性液体材料１２０をほ
ぼ飽和状態に含浸させた好ましくは透明な透光性
誘電体材料から成り、二次元的な広がりをもつ薄
い膜状の第２の多孔質体１１１が被着されてい
る。第２の多孔質体１１１を形成する透光性誘電
体材料は液体材料１２０を含浸させた状態で透光
性が付与されるよう、液体材料１２０とほゞ等し
い屈折率を有するものが選ばれ、液体材料１２０
と第２の多孔質体１１１は屈折率的に整合状態に
あつて、液体材料１２０を飽和する程度に含浸さ
せた状態では、第２の多孔質体１１１を完全に透
明化させることができる。

第２の多孔質体１１１は、液体材料１２０との
屈折率の整合を容易にするため、第１の多孔質体
１１０を構成する誘電体材料と同種のものが好し
い。本例では例えば、前述の多孔質体１１０と同
様にn_d＝1.47、平均孔径0.1〜10μｍ、空孔率80％
程度の酢酸セルローズから成るマイクロポーラス
メンブレンフイルタを使用する。その厚さは第１
の多孔質体１１０と同程度、或いはそれよりも厚
くても薄くても良いが、厚い場合には、液体材料
１２０との僅かな屈折率の不整合により透明度が
低下するので、第１の多孔質体１１０と同程度及
至はそれ以下に、例えば40〜100μｍ程度に選ぶ。
液体材料１２０の多孔質体１１１への含浸は、多
孔質体１１０と同時に後述の如く注入孔より行う
こともできる。

上記の補助支持体２０１はその縁端部におい
て、必要応じて厚さが１〜３ミリ程度のスペーサ
３２０（場合によつては省略することもできる）
介して接着剤３１１で支持基材２００に接着して
密封し、その内側の周囲の少なくとも一辺好まし
くは全周囲に亘つて前記スペーサ３２０よりも若
干厚めのスポンジ体、海綿体、多孔質体等の液体
含浸体３３０を介挿せしめて、前述の如く表面に
表示用電極１４６，１４７を設けた複合体１００
を設置する。透光性の液体材料１２０は複合体１
００に含浸されると共に液体含浸体３３０にも含
浸される。

接着剤３１１としては、エポキシ樹脂、セルロ
ーズ系接着剤、シアノアクリレート系樹脂等が用
いられ、スペーサ３２０としては、ポリエステル
フイルム、酢酸セルローズフイルム等が用いられ
る。液体含浸体３３０としては、透光性液体材料
に化学的に含浸されないものが選ばれ、ポリウレ
タンフオーム、ガラスウール等が用いられる。

支持基材２００及び補助支持材２０１は透明ガ
ラス板を用いる。支持基材２００上に被着される
電極３００は透過型表示には前述の如く透光性電
極、反射型表示には金属蒸着電極等が用いられ
る。なお前述のように電極３００には結電のため
の電極線３０１が接続され、表示電極１４６，１
４７はそれぞれ電極線２４６，２４７に接続され
て外部に引き出されている。

本実施例によると、第２の多孔質体１１１は複
合体１００と隔たりをもち、この封止された空間
４００内に保持される。そのため、複合体１００
から外部への液体材料１２０の蒸発逸散が完全に
防止できると共に、第２の多孔質体１１１は液体
材料１２０によつてほぼ飽和状態に含浸されてい
るから透明で、また、表面に付着した液体は毛管
現象により直ちに拡散あるいは吸収されるから、
複合体１００からの蒸発付着によつて曇つたり、
いわゆる結露現象によつて透明性を失つたりせ
ず、光屈折や光散乱も生じない。

したがつて、補助支持体２０１のみによる従来
のパツケージング方式と比較して、複合体１００
からの液体材料１２０の蒸発による曇りや結露に
よる表示画像品質の低下を改善することができる
優れた効果を有する。

加えて、本例の如く、スペーサ３２０の内縁端
部において、液体含浸体３３０と支持基材２００
及び補助支持体２０１との間に夫々複合体１０
０、第２の多孔質体１１１が介在、接するように
設置すると、複合体１００から第２の多孔質体１
１１への蒸発結露によつて多孔質体１１１におけ
る液体材料１２０の含浸が過飽和状態になり、こ
の余分な液体材料１２０は、第２の多孔質体１１
１から液体含浸体３３０を経由して、液体含浸量
が低下した第１の多孔質体１１０、すなわち複合
体１００へ、夫々の多孔質性に起因した毛管現象
によつて還流し、液体材料１２０蒸発による不足
を補うことになる。上記は複合体１００側に比較
して第２の多孔質体１１１側が低温なる場合であ
るが、この温度関係が反対の場合には多孔質体１
１１側から蒸発して複合体１００側に結露した余
分の液体材料１２０は、液体含浸体３３０を経由
して毛管現象により多孔質体１１１側へと還流
し、第２の多孔質体１１１と複合体１００は液体
材料１２０に対して常に平衡状態を形成し、複合
体１００の液体含浸率を一定値に保ち、安定な動
作に寄与することができる優れた効果を有する。

液体含浸体３３０は上述の液体還流の媒体を形
成すると同時に、液体溜めの緩衝作用をも兼ねて
いて、温度の激変などにより、複合体１００、多
孔質体１１１に含浸された液体材料１２０が蒸発
により急激に不足すると、この液体含浸体３３０
からその不足分が速かに複合体１００、多孔質体
１１１に供給され、一方、余分になつた場合に
は、液体含浸体３３０に吸収され、夫々の液体含
浸の不均一性が改善されるため、結露等による画
像品質の低下を招来することなく、常に安定な均
一動作を可能とする。

なお、互いに独立して選択的に動作される表示
部（すなわち表示電極１４６，１４７）の面積が
大きい時などは、それぞれの表示部を囲み、且つ
複合体１００と第２の多孔質体１１１との間に
夫々に接するよう液体含浸体３３１を介挿、設置
せしむると、広画面表示に当つても効果的に動作
の均一化がはかられる。

なお、液体含浸体３３０，３３１の材質は透明
不透明を問わないが、表示パターンを見易くする
ためには、黒色等、不透明に構成することが望ま
しい。第１の多孔質体１１０、第２の多孔質体１
１１、液体含浸体３３０，３３１への透光性の液
体材料１２０の注入含浸は、補助支持体２０１に
あけられた注入孔２０２より行なうことができ、
必要な注入が終つた状態で、エポキシ樹脂などの
封止剤２０３でこの注入孔２０２を封止すれば良
い。

なお、本実施例では第２の電極は表示用電極１
４６，１４７の如く、空間４００側に設置された
例を示したが、第１及び第２の電極は、互いに絶
縁されて支持基材２００表面上に隣り合うよう配
置し、これらの間に信号電圧を印加するようにし
ても良く、本発明はこの場合にも同様に実施でき
る。

以上、説明したように本発明は、電気浸透現象
を利用した透過型もしくは反射型の表示装置にあ
つて、複合体に面する側の補助支持材表面に、複
合体に使用される透光性液体材料が含浸されて透
光性を付与される透光性誘電体材料から成る二次
元的な広がりをもつ第２の多孔質体を設置し、透
光性液体材料の蒸発、結露による表示画像品質の
低下や動作の不安定性を改善したもので、広画面
に亘つての均一表示動作を可能としたもので産業
上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる電気浸透表示装置の
一実施例を示す断面図、第２図はその上面図であ
る。 １００……複合体、１２０……第１の多孔質
体、１１１……第２の多孔質体、１１０……液体
材料、１４６，１４７……第２電極たる表示用電
極、２００……支持基材、２０１……補助支持
材、２０２……注入孔、２４６，２４７，３０１
……給電線、３００……第１電極、３１１……接
着剤、３２０……スペーサ、３３０，３３１……
液体含浸体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 膜及至は板状の第１の多孔質体を含む表示用
   構体に、透光性液体材料を含浸させた複合体が、
   一方の表面が空間に面するように支持基材面上に
   設置されるとともに、この一方の表面に隔たりを
   もつて対向する補助支持体が設置され、かつ前記
   支持基材面および前記多孔質体の少くとも何れか
   一方には電極が設置されていて、この電極を介し
   て前記複合体に信号電圧を印加し、この信号電圧
   に応じた前記多孔質体に対する前記液体材料の移
   動によつて、少くとも前記空間に面する複合体表
   面の液体含浸率を制御して外光を制御する関係に
   あるとともに、前記支持基材と前記補助支持材と
   は、その緑端部及至はこの近傍において必要なス
   ペーサを介して接着剤により封着された電気浸透
   表示装置において、前記複合体に面する側の前記
   補助支持材表面に、前記液体材料を含浸させた透
   光性誘電体材料から成る二次元的な広がりをもつ
   第２の多孔質体は、前記複合体と隔たりをもつて
   被着され、かつ前記液体材料と第２の多孔質体と
   は、屈折率が整合状態にあつて、前記液体材料の
   含浸によつて、前記第２の多孔質体は透光性を付
   与される関係にあることを特徴とする電気浸透表
   示装置。 ２ 前記支持基材と前記補助支持材とは、その緑
   端部において必要なスペーサを介して接着剤によ
   り封着されるとともに、その内緑端部及至はこの
   近傍にはスポンジ状及至は多孔質体の少くとも何
   れかの液体含浸体を、前記複合体および第２の多
   孔質体に接するように、前記支持基材と前記補助
   支持体との間に介挿せしめたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電気浸透表示装置。 ３ 前記複合体には、選択的に動作させられて外
   光を制御する複数個の表示部を有し、この表示部
   を囲んで、スポンジ状及至は多孔質体の少くとも
   何れかの液体含浸体を、前記複合体と前記第２の
   多孔質体との間に介挿せしめたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電気浸透表示装置。 ４ 前記第２の多孔質体は前記第１の多孔質と同
   種の透光性誘電体材料から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電気浸透表示装置。