JPH03138689A - カラー画像表示装置 - Google Patents

カラー画像表示装置

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JPH03138689A
JPH03138689A JP27591289A JP27591289A JPH03138689A JP H03138689 A JPH03138689 A JP H03138689A JP 27591289 A JP27591289 A JP 27591289A JP 27591289 A JP27591289 A JP 27591289A JP H03138689 A JPH03138689 A JP H03138689A
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JP27591289A
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Shuzo Kaneko
金子 修三
Toshiichi Onishi
敏一 大西
Takashi Kai
丘 甲斐
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はカラー画像表示装置に関し、特に温度により光
学的又は物理的状態変化を有する高分子液晶の光学的記
録・消去特性を利用したカラー画像表示装置に関する。
[従来の技術] 従来より、テレビやVTRによる動画出力や、コンピュ
ーターとの対話作業における出力は、 CRT(ブラウ
ン管)やTN(ツィステッドネマティック)液晶等のデ
イスプレィモニターに表示され、またWP(ワードプロ
セッサー)やファクシミリ等による文書、図形等の高精
細画像は、プリントアウトされたハードコピーとしてベ
ーパーに出力表示されてきた。
また、近年においては、静止画像の出力用として、たと
えば特開昭59−109:10号等により高分子液晶を
用いたデイスプレィが提案されている。高分子液晶は薄
膜化、大面積化が可能で、フラットデイスプレィとして
の素子化か容易な上に、ベーパー出力と同等の鮮明でし
かも安定したメモリー画像が得られるという特徴がある
また、高分子液晶は、熱あるいは電界等を利用して可逆
的に光学特性を変化させることができるため、画像の緑
り返し表示及び消去が可能である。特に、高分子液晶の
ポリドメイン状態の光散乱を用いると、視野角依存性の
少ない表示画像が得られる。
一方、高分子液晶を用いた画像表示媒体でカラー画像を
表示する方法として、例えば水出願人の出願によるカラ
ーフィルタと組み合わせる方法(特願昭62−3121
48号)等、または高分子液晶中に色材を添加し、これ
を媒体の面方向に配列またはランダム配列的にパターン
化して色を選択させる方法(特願昭63−318610
号)等が提案されている。
上記の方式のものは、高分子液晶を利用したベルト状ま
たはシート状のカラー画像担持媒体に対し、記録・消去
手段を相対的に走査させることによりカラー画素を記録
・表示し、またこれを消去し、さらに新たな画像を繰り
返して表示するものである。
[発明か解決しようとする課題] 上記高分子液晶中にカラー表示用の色素を添加し、光散
乱を用いてカラー画像を表示する画像表示媒体は、前記
カラーフィルタを用いるものに比べて視野角特性等にお
いて優れている。しかしながら、所望の色バランスてカ
ラー画像の形成を行なうには、良好な色バランスを取る
必要かあるなどの課題もあった。
この例としては、高分子液晶の記録・消去の速度か材料
によって異なることかある。
以下にこの例を具体的に説明する。
例えば、下記の2種の高分子液晶材料 材料l 液晶層(LC) (g)7o℃□110℃(Iso、) 材料2 液晶層(LC)115 ”C(lso、)(g)45°
C をそれぞれフィルム状に形成し、それぞれ熱的に記録・
消去を行なうと、光学的散乱を得るために要する時間が
顕著に異なる。具体的な例として、上記2種の材料の粉
末をそれぞれ透明なポリエステルフィルムにジクロロエ
タンを溶媒とした溶液で塗工し、これらを90°Cで乾
燥すると白色散乱フィルムとなる0次に、双方ともにオ
ーブンで120°Cに加熱して透明状態(光学的に等方
状態)にした後、同峙にオーブンより取り出し室温に放
置すると、材料2の方が材料lよりも白色散乱か強くな
る。つまり、材料2の方か散乱状態へ変化するのが速い
ことが認められる。
本発明は、上記の様な熱的特性の異なる複数の高分子液
晶を用いてカラー画像を表示する表示装置において、上
記の材料選択等に自由度をもたせ、高精細のカラー画像
を簡単な構成で表示するカラー画像表示装置を提供する
ことを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 即ち、本発明は、熱により透明・散乱状態間で可逆的に
遷移する着色高分子層が、同一面上に少なくとも異なる
2色以上の表示画素からなる表示領域として形成され、
かつ該異なる色の表示画素間で熱による透明・散乱状態
の遷移温度が異なる表示媒体に対し、複数の異なる温度
を与えることによりカラー画像を形成し、これを表示す
る画像表示装置であって、複数の制御された温度て前記
表示媒体の表示領域巾を一様に加熱する消去加熱手段と
、複数の制御された温度で表示媒体を像状に加熱する記
録加熱手段とを有し、かつ前記表示媒体の表示領域か前
記消去加熱手段および記録加熱手段を通過する消去・記
録過程において、前記表示媒体の画像先端を検出する画
像位置検知手段と、該画像位置検知手段の信号により表
示媒体の移動速度を各色において互いに変える調整手段
を具備することを特徴とするカラー画像表示装近である
以下1本発明の詳細な説明する。
第2図はカラー画像表示媒体を用いた本発明のカラー画
像表示装この部分構成概略図である。同図面において、
3はカラー画像表示媒体であり、レッド(R)、グリー
ン(G)、ブルー(6)に染色されたモザイクパターン
が形成されている。8はサーマルヘッド、レーザー等の
上記媒体に対する熟的信号手段であり、8aはプラテン
、プラテンローラ等の上記熱的手段に対しての媒体保持
手段を示す。
上記カラー画像表示媒体を形成する材料とじては、サー
モトロピック液晶性を示す高分子液晶材料が最適なもの
として挙げられる。この具体例としては、メタクリル酸
ポリマーやシロキサンポリマー等を主鎖とし、低分子液
晶をペンダント状に付加したいわゆ名側鎖型高分子液晶
、また、高強度高りi性耐熱性繊維や樹脂の分野で用い
られているポリエステル系またはポリアミド系等の主鎖
型高分子液晶等が挙げられる。また液晶状態でとりつる
相としてはスメクチック、ネマティック、コレステリッ
クその他の相が有り、またディスコティック液晶等も使
用しうる。さらに、高分子液晶中に不斉炭素を導入して
Sac”を示す相を有し。
強誘電性を示す高分子液晶も好ましく用いることかてき
る。
以下、本発明のカラー画像表示媒体に使用することがで
きる高分子液晶の具体例を例示するが、本発明はこれら
に限定されるものではない。
なお、以下で示すglass−液晶相の転移温度Tgは
、−船釣にDSCでの測定値で表わされ、−船釣に言わ
れるDSCカーブの変曲点をさすものてあり、液晶相−
1sotropic(rso)の転移温度Ti5oは前
記DSCて出現するピーク値をさすものとする。
C1(3 M!  = 18,000 (I) (n) (V) (III) または、2種またはそれ以上の側鎖または主鎖を共重合
させる様にして形成した高分子液晶も挙げられる。その
例として、下記の2種共重合材料(■) または、下記の3種共工合材料 CH3−C11 ■ Ca1l。
(■) x / y / z = 3/ e / i転移温度 CHユニー11 薯 xIlt X/Y/Z = 4/4/2 x/y/z=3.5 /3.5 /3 (IX) (X) 等である。
また、これらを塗布成膜するための溶媒としては、ジク
ロロエタン、 DMF 、シクロヘキサン等の他、テト
ラヒドロフラン(THF ) 、アセトン、エタノール
その他の極性または非極性溶媒、或はこれらの混合溶媒
が使用され、これらは使用する高分子液晶との溶解性並
びにこれを塗工する基体の材質または基体の表面に設け
た表面層との濡れ性、成膜性等の要因によって選択しう
る。
これらの高分子液晶はガラス転移点以下の温度でその構
造状態を保持できる特徴があるため、例えば1次のよう
な記録モードが可濠である。
液晶相 ポリドメイン状態←−→等方相状態 (光散乱状8)   (先非散乱状態〜透明状態)この
記録モードは、まず高分子液晶を、液晶相か多数のドメ
イン(分域)から成るポリドメイン状態に保持しておく
0次に、等吉相を示す温度以上に高分子液晶を加熱後、
急冷することにより高分子液晶を等吉相の状態に保持す
ることが出来、記録か行われる。
記録領域は、高分子液晶を等吉相を示す温度近傍まで加
熱後徐冷することにより、初めのポリドメイン状態に戻
すことがてきる。また、先非散乱−光散乱の各状態を逆
転させて記録モートとすることも可能になる。
次に、第3図を用い、上記の記録または散乱復帰(消去
)のプロセスを更に詳しく説明する。
第3図において、散乱状態は図中りの状態である。これ
を例゛えばサーマルヘッド或はレーザ等の加熱手段によ
り、図中POのようにTi5o以上に加熱した後、急冷
すると、図中P4のようにほぼ等方状態と同様の光透過
状態か固定される。
一方、図中POのようにTi5o以上に加熱した後、液
晶温度Tg〜Ti5o間、特にこのうち高温側ΔT×間
に比較的短時間(1例として1秒〜数秒)保持するよう
に徐冷す名と、図中PIで示す様に、結果的に再び元の
散乱状態りに復帰し、Tg以下においてはこの状態か安
定して保持される。
また、図中、P2. P:lで示す様に、ΔT×間に比
較的短時間(1例としてIOミリ秒〜数百ミリ秒)制御
して保持されるように徐冷すると、その徐冷の度合によ
って中間の透過状態あるいは散乱状態を実現することが
出来、階調表現として使用することも可1@である。
上記の様な散乱挙動を示す高分子液晶の層を形成する基
体は、無配向処理のものても、エチルアルコール等によ
り複数方向へ抜き取り処理等を行ったものてもよいか、
いずれの場合も表面の汚れを十分排除した基体に高分子
液晶を塗布形成することか好ましい。
尚、高分子液晶の溶媒としては、複数の溶媒の混合溶媒
、または高分子液晶材料以外の混合物、色素材料その他
を、塗工に悪影響を及ぼさない範囲で添加することが可
能である。
次に、第2図に示す本発明に係わるカラー画像表示媒体
の層構成は、ガラス、ポリエステルその他の透明基体l
上に、少なくとも可視域に光学吸収を有する色素1例え
ばブルー(B)、グリーン(G)、レッド(R)の2色
性、あるいは無軸性等の色素染料あるいは顔料を高分子
液晶中に混入したものを、網点印刷その他の印刷、コー
チインク方法等により、カラーモザイクまたはストライ
ブ状等のカラーパターンからなるカラー高分子液晶層4
を形成する。
所望のカラーを得るためには、前記種々の高分子液晶中
に、イエロー(例えば、三菱化成工業■製 1,5Y−
116) 、マゼンダ(同 LSll−401) 、シ
アン(同 LSB−335) 、グリーン(同 LSY
−116とLSB−335との混合物)、レッド(同 
LSR−405またはLSR−401とLSY−116
との混合物)等の種々の色素を溶媒中で少i混合すれば
良い、これらの色素の混合により呈色性を示す、高分子
液晶のコーティング層厚は0.5μ−以上、好ましくは
2〜15g厘である。
また、形成したカラー高分子液晶層4か液晶温度におい
て強い光学散乱性を示すためには、前記色素の高分子液
晶に対する混合量か10重縫%以下、好ましくは5重量
%以下、更に好ましくは1〜4重琶%であり、また、使
用する溶媒に対しても1重量%以下が好ましい。
また1本発明に係わるカラー画像表示媒体の他の構成に
おいては、透明基体上に1色素、例えばブルー(B)、
レッド(R)、グリーン(G)の2色性、或は無軸性等
の色素染料または顔料をそれぞれ各色毎に散乱又は透明
の状態変化温度、特にTi5oがそれ・ぞれ異なる高分
子液晶中に混入したものを、網点印刷、その他の印刷、
コーティング方法等により配列又はランダム配列的なカ
ラーモザイクまたはストライブ状等のカラー画素パター
ン(PLCn、 PLCR,PLCG)に形成する。
具体的には以下のようにして着色高分子液晶フィルムを
作成する。
先ず、R,G、Bのそれぞれに対応する高分子液晶固体
をガラス転移点以下でそれぞれ粉砕する。1例として、
この粒径を20gm±10鉢膳で選別し、各色に対応す
る粒子を混合し、静電塗装機を用い、−層に分散均一塗
工する。
この後、全面を3色に対応するPLCのうち最もTi5
oの高い、該Ti5o以上の温度で焼き付けることによ
りフィルム状に形成する。
この場合、本発明のカラー画像表示媒体においては、R
,G、Bそれぞれに対応する高分子液晶のTi5oがそ
れぞれ異なるものであり、その設計例としては、例えば
、 Pl、C++/ Tg= 60℃  Ti5o= 12
0℃PLCe/ Tg= 50℃  Ti5o= 10
5℃PL(:c/ Tg= 40℃  Ti5o= 9
0℃とすることができる。
材料的に上記設計例を実現するためには、基本材料の選
択とともに高分子化合物の重合度、または主鎖とメソー
ゲンをつなぐ化学構造を変えることなとて調整すること
か回部である。
[実施例] 以下、図面に示す実施例に従って本発明を更に詳しく説
明する。
以下に状態変化温度が異なる高分子液晶と色素との組み
合わせ例を表1に示す。
これらの色画素を透明なポリエチレンテレフタレートの
シートの上にモザイク状に形成したカラー画像表示媒体
に対し、以下に示す像形成を行なった。(第5図参照二
図中の符合15はハロゲンランプ、16は徐冷用保温部
材、17は熱印加用の接触部材、18はサーマルヘッド
を示す。なお、カラー画像表示媒体11は媒体と略称す
る)第5図に基づいて順次説明する。
(a)前画像が形成されている。斜線部は透明度大1点
表示部は散乱度大である。
(b)消去温度T、 (> 114℃)により全面を等
吉相へ加熱した後、徐冷することで全面を散乱状態に消
去する。(本件てはハロゲンランプ[5を照射し、該照
射により加熱されるアルミ等からなる接触部材17を媒
体に接触させて加熱する。また媒体近傍に面ヒーター等
の保温部材16を設け、媒体を一定時間保温することに
より徐冷させている。) (C) B (ブルー)信号に従ってサーマルヘッド1
8の媒体への実質加熱温度がTon(媒体瞬間温度>1
14°C)となる様に印加電圧(又は電流)を調整して
媒体に書き込み走査を与える。この結果加熱部のR,G
、B全てに対応する色画素(高分子液晶(■)、  (
IX)、  (VI))が透明化される。
(d)消去温度T、(98℃〈T2〈約104℃(Ti
so(VI)−10°C程度))で全面を加熱した後、
徐冷することで、R,Gに対応する色画素(高分子液晶
(■)、(IX))は散乱状態へ消去され、8画像が形
成される。
(e) G (グリーン)信号に従ってサーマルヘッド
の媒体への実質加熱温度がT)lkl  (媒体瞬間温
度か98℃< THM < 109℃(114℃Ti5
o (Vl ) −5°C程度))となる様に調整して
媒体に書き込み走査を与える。この結果、加熱部のGに
対応する色画素(高分子液晶(■))が透明化される。
(8画像はTHMの加熱に影響なく表示されたままであ
る。) (f)消去温度TL(81”C< TL<約88℃(9
8℃Tis。
(IX)−10°C程度))で全面加熱した後徐冷する
ことて、Rに対応する色画素(高分子液晶(II))は
散乱状態へ消去され、GIiTi像が前述の8画像に加
えて形成される。
(g) R(レウド)信号に従って、サーマルヘッドの
媒体への実質加熱温度がTHL  (媒体瞬間温度か8
ピC<THL<約93℃(98℃Tg(IX)−5℃程
度))となる様に調整して媒体に書き込み走査を与える
。この結果、加熱部のRに対応する色画素(高分子液晶
(Vll) )が透明化され、(I))のカラー画像が
形成される。
上記の(b)〜(g)の画像形成プロセスにおいて、(
b)の全面消去は像形成を綴り返し行なう場合に行なえ
ば良い。
また、上記(a)〜(g)の操作はそれぞれ独ケさせて
操作させても、適宜組み合わせて操作させても良い。
例えば、B及び0画像を同時に表示するのてあれば、(
b) (c) D)の操作を行なえば良い、Gの画像の
み表示するのであれば、(b) (e) (f)の操作
、B及びR画像を表示するのてあれば、(b)(c) 
(d) (g)の操作を行なえば良い。
ここで本出願人が先に提案した特願平1−104493
号、特願平1−114091号に記載した様な照明光学
系を用いれば、形成された透明部を通過する光の補色か
視認され、すなわち散乱色の混色によるカラーが表示さ
れる。
1例としてR,G、Bすべてが透明にされた画像部分は
黒として、またRのみが透明である部分にはBとGの混
色であるシアン色、あるいはR2Bか透明にされ、Gが
散乱状態である部分ではグリーン色を呈して表示される
。また、R,G、Hのすべてが散乱状態のままである部
分は白色として視認され、原理上、白地にカラーの画像
情報を表示し、大変美しい表示となる。
次に、第1図は上記の第5図に示す画像形成方法によっ
てカラー画像を表示する本発明のカラー画像表示装置の
構成図てあり、第6図および第7図に該装置の駆動シー
ケンスを示す。
第1図に示す本発明のカラー画像表示装ごによれば、ベ
ルト状のカラー画像表示媒体(以下、媒体と略記する)
11が最高3回転することにより最終的な任意のカラー
画像が形成される。
以下、第6図、第7図に従って第1図のカラー画像表示
装置を詳しく説明する。
なお、第1図′のサーマルヘッド21は第5図のサーマ
ルヘッド18に相当し、第1図のヒートローラ31.徐
冷用保温部材31aはそれぞれ第5図のハロゲンランプ
15.熱印加用の接触部材17および徐冷用保温部材1
6に相当する。
第6図において、先ず、 Q 5TART: この時前画像が形成されており、第1図に示す蛍光灯の
光源50が点灯され表示されているものとする。第5図
(a)の状態である。
0光源装置OFF: 光源50を消灯する。
0次に今回形成する画像をCPUで判断し、全面消去ま
たはその後B透明画像を記録するかどうかを判断する。
○ヒートローラT、ON: 上記判断かYESであれば、ヒートローラ31を第5図
(b)に示す媒体温度T、どなる様に制御する。
○媒体助走。
次に、媒体11の第1図の矢印Xの方向への移動を開始
する。
OI!Ij像消去または記録 第7図に示す様に、第1図に示す画像位置検出手段72
により媒体助走中に画像先端か検出されると、媒体it
は一定速度に制御されて駆動される。この一定速度とは
、これから行なう画像消去または記録が、第5図におけ
る(b)、(c)のプロセスであるか、(d)、(e)
のプロセスであるか、(f)、(g)のプロセスである
かによって、速度Vxを選択しつるものである。これは
前述したような媒体として使用した各色の材料によって
、それぞれ消去または記録条件が異なる要因を吸収せし
めるためである。
次に、第1図に示す画像位置検出手段71によって、再
び画像先端が検出されると、この検出手段とサーマルヘ
ッド21との間の周長しに対して、これをその時の媒体
温度vxで割った値でタイミングがカウントされ、サー
マルヘッド21により画像記録が開始される。(第5図
(C)参照) O表示位置停止: 前記画像記録がなされると、形成された画像は表示部へ
送られ、−旦表示位置にてベルト駆動か停止される。
○ここで一時表示を行なう場合は光源装置がONとなり
光源50の蛍光灯が点灯される。
この場合、R,G、Hのすべての画素はB透明信号にし
たがって透明化されているので、白地に黒の画像が表示
される。
0次に、他の色の画像形成を行なう場合には、それがG
消去またはGの透明化記録を行なうか、R消去またはR
の透明化記録を行なうかによりヒートローラを第5図(
d)で示すT2または第5図(f)で示すTLの温度に
制御したのち、再び媒体助走を開始する。
以上の様に、第6図および第7図に示すシーケンスによ
り画像を形成、表示すれば、最高3回転のベルト駆動よ
りカラー画像を形成することが出来る。
なお、第1図の71.72で示した画像位置検出手段は
媒体11のベルト上に形成したマーキングを光学的に検
知するものでもよいし、またはベルト上に形成した凹凸
を物理的に検知する様なものでもよい。
また、以上に説明した各色の材料によって、消去または
記録条件が異なる要因とは、第一にはTios−Tgの
差ΔTによるものであり、これは例えば前述の材料lお
よび材料2の高分子液晶を対比して示した様に、液晶相
がともにネマチック相であっても、液晶相をとる温度範
囲が広い方が散乱速度が速く、この結果、前記の消去、
記録峙の媒体移動速度は6丁の広い色程大きくしてよい
さらに、第二には、使用する液晶相がスメクチック相で
あるか、或いはネマチック相であるかという様な相の異
なる材料である場合にも、実質上の散乱スピードか異な
る場合が多くあり、本発明者等による観測の1例では、
スメクチック相をとる材料の方が散乱スピードか速かっ
た例もあった。
上記のカラー画像表示装置において、媒体駆動スピード
を変える手段は、従来知られている方法で行なうことが
可能てあり、たとえばDCモータの電圧変調、へCモー
タの周波数変調、ステッピングモータのパルス変調等に
より行なうことか出来る。
[発明の効果] 以上説明した様に1本発明のカラー画像表示媒体によれ
ば、高精細の良好な色バランスを示すカラー画像を容易
に得ることかてきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のカラー画像表示袋この一例を示す構成
図、第2図はカラー画像表示媒体を用いた本発明のカラ
ー画像表示装置の部分構I&概略図、第3図は高分子液
晶層の記録または散乱復帰(消去)のプロセスを示す説
明図、第4図は形成された画像の光透過状態、光散乱状
態を示す説明図、第5図(a)〜(h)はカラー画像表
示媒体への像形成方法を示す説明図、第6図および第7
図は本発明のカラー画像表示装置の駆動シーケンスを示
す説明図である。 1.1:l・・・透明基体 3.11・・・カラー画像表示媒体 4.12・・・カラー高分子液晶層 8・・・熱的信号手段 8a・・・媒体保持手段 15・・・ハロゲンランプ 16、31a・・・徐冷用保温部材 17・・・接触部材 18、21・・・サーマルヘッド 21a・・・プラテンローラ 31・・・ヒートローラ 40a、 40b、 40c +++ローラ50・・・
光源 51・・・レンズ 52・・・光拡散板 53・・・光反射面 54・・・つや消し黒塗り面(光吸収面)55・・・表
示部;ガラスカバー 71、72・・・画像位n検出手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱により透明・散乱状態間で可逆的に遷移する着色高分
    子層が、同一面上に少なくとも異なる2色以上の表示画
    素からなる表示領域として形成され、かつ該異なる色の
    表示画素間で熱による透明・散乱状態の遷移温度が異な
    る表示媒体に対し、複数の異なる温度を与えることによ
    りカラー画像を形成し、これを表示する画像表示装置で
    あって、複数の制御された温度で前記表示媒体の表示領
    域巾を一様に加熱する消去加熱手段と、複数の制御され
    た温度で表示媒体を像状に加熱する記録加熱手段とを有
    し、かつ前記表示媒体の表示領域が前記消去加熱手段お
    よび記録加熱手段を通過する消去・記録過程において、
    前記表示媒体の画像先端を検出する画像位置検知手段と
    、該画像位置検知手段の信号により表示媒体の移動速度
    を各色において互いに変える調整手段を具備することを
    特徴とするカラー画像表示装置。
JP27591289A 1989-10-25 1989-10-25 カラー画像表示装置 Pending JPH03138689A (ja)

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