JPS6336512B2

JPS6336512B2 -

Info

Publication number: JPS6336512B2
Application number: JP16650079A
Authority: JP
Inventors: Tadao Kobashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1988-07-20
Also published as: JPS5688174A

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
するカラー表示装置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ツシ
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。

本発明者は以上のような問題点を背景として、
先にこれらの問題点を改良した新しい原理の表示
装置を提案した。この装置は、電気浸透による多
孔質体表面の液体含浸率を制御して外光を散乱さ
せ外光に対する実質的な光反射率や光透過率を制
御するもので、その主たる特徴は、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
する膜もしくは板状の透光性誘電体材料からなる
多孔質体を含む表示用構体に、前記透光性誘電体
材料とほぼ等しい屈折率の透光性液体材料を含浸
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に支持基材面上に設置さ
れ、前記複合体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、少なくとも前記の空
間に面する側の多孔質表面の液体含浸率を制御す
る関係にある表示装置にある。

複合体に信号電圧を印加するための対をなす電
極は、複合体と支持基材との間に互に絶縁して隣
り合うように配置してもよく、一方の電極は複合
体と支持基材との間に位置させ、これと対をなす
他方の電極は、支持基材に対して反対側の複合
体、すなわち多孔質体表面に設けても良い。これ
らの対をなす電極を複数個を設け、これらに選択
的に信号電圧に印加することにより、数字、文
字、図形、画像等の透過もしくは反射表示ができ
る。

表示用構体を形成する多孔質体は、例えばプラ
スチツク材料がガラス材料から成る膜もしくは板
状のものが用いられる。この多孔質体表面には、
信号電圧印加のための酸化インジウム等の透光性
にして液体浸透性の導電膜から成る電極を被着す
ることができる。

また、支持基材に対して反対側の多孔質体表面
には、前記微細な開口部の複数個を含む点状、線
状、短冊状、網状等の陥没部を設け、外光に対す
る光散乱効果を改善することができる。この場
合、上記導電膜から成る電極は、この陥没部の内
壁を含んで多孔質体表面に被着することができ
る。この場合、陥没部を残して不透明インキや撥
油剤等の不透明形成剤を多孔質体表面に塗布被着
し、陥没部を介しての外光制御を効果的に利用す
ることができる。更には前記陥没部を残して必要
な不透明インキや撥油剤等の不透明形成剤を塗
布・被着し、その上に黒鉛導電インキ等を選択的
に被着して電極を形成することができる。この場
合には前記の導電膜から成る電極を除去し、導電
インキから成る電極で代用することができる。透
過型表示装置を構成する時は、支持基材は透明ガ
ラス板等の透光性支持基材とし、この上に被着さ
れ、前記複合体と支持基材との間に介挿される対
をなす一方の電極は、例えば酸化錫等の透光性導
電膜で形成することができる。反射型表示装置を
構成するときは、支持基材、更にはその上に被着
される電極に光反射性、或いは光吸収性を付与さ
れる。この場合、支持基材はアルミニウム等の金
属材料で構成し、電極効果を併せ持たせることが
できる。或いは支持基材表面に被着される電極
を、例えばアルミ等の金属蒸着膜で構成したり、
黒鉛導電性インキ等の不透明電極を構成しても良
い。

多透質体としては例えば、酢酸セルローズ（光
屈折率n_d＝1.47）、ニトロセルローズ（n_d＝1.51）
もしくはこれらの混合エステル（1.47＜n_d＜1.51）
等の透光性誘電体材料から成り、厚さが40〜200
ミクロン、実質的に厚み方向に貫通する平均孔径
が0.1〜１ミクロンの微細孔を有し、空孔率が50
〜80パーセントのマイクロポーラスメンブレンフ
イルタが好適である。含浸される透光性液体材料
としては多孔質体を形成する透光性誘電体材料と
ほぼ等しい屈折率を有し、良好な電気浸透性の材
料が選ばれるが、例えばγ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン（n_d＝1.43）とａ−メチ
ルナフタレン（n_d＝1.62）を混合して屈折率を整
合したものが得られる。この混合液体材料は、特
に酢酸セルローズから成るマイクロポーラスメン
グレンフイルタに高感度の電気浸透性をを示す。

多孔質体表面に設けられる陥没部は、上記プラ
スチツク材料から成る多孔質体にエンボス加工に
より容易に設けることができ、例えば多孔質体表
面における平均開口径もしくは幅は15〜30ミクロ
ン、断面形状は三角形もしくは台形状で、深さと
共に狭くなり、その尖端における平均口径または
幅は３ミクロン以内、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
しい。

従来、液晶、エレクトロクロミツク表示装置
等、様々なパツシブデイスプレイが提案されてい
るが、そのカラー化には各種の制限や難点があ
り、厳密な意味での青、緑、赤等の三原色の表示
が困難であつた。そのため、任意のカラー表示が
困難で、その開発が大きな研究課題となつてい
る。

本発明は以上のような技術的問題点を背景とし
て三原色は勿論のこと、広い範囲に亘つて色彩が
自由に選べるカラー表示装置を、上記提案の電気
浸透現像を利用した表示装置をベースにして提供
することを目的とする。

本発明のカラー表示装置は、前述の表示装置に
おいて、前記多孔質体の対向する主表面の何れ
か、或いは前記複合体が設置されている支持基材
表面の内少なくとも何れか一つの表面に透光性カ
ラーインキを塗布、被着したことを特徴とする表
示装置にある。

また、上記装置において、前記多孔質体の空間
に面する主表面には、前記開口部の複数個を含む
陥没部が形成され、この多孔質体の主表面の内少
なくとも陥没部表面に透光性カラーインキが塗
布、被着されていることを特徴とするカラー表示
装置にある。

更に上記の装置において、前記多孔質体はプラ
スチツク材料から成り、この多孔質体表面に透光
性カラーインキが塗布され、この塗布インキの上
からエンボス加工されて前記陥没部が形成され、
不透明インキ、撥油剤等の不等明形成剤、もしく
は導電性インキから成る電極の少なくとも何れか
が、前記陥没部を残して選択的に塗布された表示
用構体から成ることを特徴とするカラー表示装置
にある。

本発明におけるカラー表示装置において特に透
過表示動作では、外光に対する実質的な光透過率
は、表面における液体含浸率に関連した光散乱、
反射により定まり、透過光は塗布された透光性カ
ラーインキの分光透過率で決まる。そのためカラ
ーインキの色彩を選ぶことにより任意のカラー透
過光が得られ、液晶表示装置のような偏光が複屈
折を生じながら、純度の良いカラー透過表示が行
える。

以下、実施例を示して本発明を詳しく説明す
る。第１図は、本発明にかかるカラー表示装置の
一実施例の縦断面構造と給電方式を示す図であ
る。

図において、１００は複合体、２００は表面に
酸化錫等の透明導電膜から成る第１電極３０１、
第２電極３０２を平行格子状に被着した透明ガラ
ス板等から成る支持基材である。対をなす第１電
極３０１および第２電極３０２は、それぞれ導線
４０１，４０２を介して正負パルスを発生する信
号電圧源５００に接続され、上記両電極を介して
複合体１００に直流パルス信号電圧が印加され
る。

複合体１００は、多孔質体１１０及び空間６０
０に対して反対側表面に電極３０１、及び電極間
隙３０２に対応して塗布被着された黒色不透明イ
ンキもしくは撥油剤からなる不透明形成剤１５
１、電極３０２に対応して塗布被着された透光性
カラーインキＣから成る表示用構体に、前記多孔
質体１１０を構成する透光性誘電体材料に対して
ほゞ等しい屈折率の透光性液体材料１１１（図で
は便宜上、点表示してある。）を含浸させて構成
される。

多孔質体１１０としては前述の如く、例えば酢
酸セルローズ（n_d＝1.47）から成り、対向する主
表面間に実質的に貫通する平均孔径0.5ミクロン
程度の微細孔を有し、厚みが120ミクロン程度の
マイクロポーラスメンブレンフイルタを使用す
る。この多孔質体１１０を形成する酢酸セルロー
ズは透明であるが、多孔質のための微細孔内は中
空で屈折率n_d＝１、一方、多孔質体１１０を形成
する誘電体ではn_d＝1.47で、これら相互間では屈
折率が不整合状態にあり、外光L₁を散乱、反射
させないため、白色を呈し透過光L₂は殆んど生
じない。この状態で例えば前述のγ−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシランとａ−メチルナ
フタレンからなるn_d＝1.47の混合液体を透光性液
体材料１１１として含浸させると、上記屈折率の
不整合は取り除かれ、複合体１００は透明化す
る。

それ故、空間６００から外光L₁を照射すると、
電極３０１に対応した部分では、不透明形成剤１
５１で阻止されるが、電極３０２に対応した複合
体１００の部分では、透光性カラーインキＣを透
過して明るい透過光L₂が得られ、しかもその色
彩はカラーインキＣの分光透過率まで定まる色彩
光となる。なお支持基材２００側から照射しても
全く同様である。この色彩は、カラーインキの選
択により自由に選ぶことができる。

今、図において、例えば電極３０１，３０２の
幅を500ミクロン、間隙３０３を200ミクロンと
し、第２電極３０２に対して第１電極３０１に振
幅が100ボルト程度の負の直流パルス信号を信号
源５００から供給すると、前記材料構成では、透
光性液体材料１１１は負電極たる第１電極３０１
の方向に電気浸透する。従つて、第２電極３０２
に対応した部分の複合体１００における透光性液
体材料１１１の液体含浸率は低下し、特に空間６
００に面する表面部１１２では微細孔の開口部は
一種の露出状態になり、液体材料１１１が極めて
減少したいわゆる中空状態（すなわちn_d１）を
生じる。そのため、この多孔質体部と微細孔部の
屈折率の不整合により、外光L₁は表面１１２附
近で散乱を起こし、透過カラー光L₂は暗くなる。
この透過カラー光L₂の低下は、加えられる信号
電圧の振幅に対応して生じる。

一方、この信号電圧を除去すると、第１電極３
０１側に集まつた液体材料１１１は、表面張力に
より第２電極３０２側に移動復帰し、再び表面部
１１２の液体含浸率が増加し、屈折率の不整合が
取り除かれ、明るいカラー透過光L₂が得られる。
この場合、信号電圧の極性を逆転し、第１電極３
０１に対して第２電極３０２に負なる信号電圧を
印加すると電気浸透により上記液体の移動、復帰
が助長され、速やかに明るい透過カラー光L₂が
得られ、単色カラー光の透過制御が行なえる。

更に効果的な透過光制御は、前述の如く少なく
とも表示部を形成する電極３０２に対応する空間
６００に面する多孔質体表面に、点状、線状、短
冊状、網状の陥没部を設けるが、さらにはこの多
孔質体表面にこの陥没部を残して選択的に不透明
インキ、撥油剤等の不透明形成剤を塗布、被着し
て実現できる。

不透明形成剤１５１、透光性カラーインキＣ
は、透光性液体材料１１１に対して化学的に安定
なものが選ばれ、好ましくは液体材料１１１の移
動を容易にするため液体浸透性に形成される。

不透明形成剤１５１たる撥油剤は、イオン性の
表面活性剤も使用できるが、電気化学的な安定性
から非イオン性の表面活性剤が選ばれる。最も好
ましい撥油剤は、例えばポリー１１１，１１１−
ペンタデカフルオロオクチルメタクリレート等の
弗素系ポリマーを、前記多孔質体１１０を溶解し
ないキシレンヘキサフロライドや弗化水素系の溶
媒に溶解したものが好ましく、これらの被膜は、
ダイン／センチメートル程度の低に表面張力によ
り強力な撥油性を有す。これらが微細開口部を埋
めぬように薄く塗布された多孔質体１１０の表面
は液体材料１１１によつて濡れず、光散乱により
透過光を通さず、透過光に対しては実質的に不透
明状態を形成する。

不透明形成剤１５１を構成する黒色不透明イン
キ及び透光性カラーインキＣは、前記材料構成に
おいては主体バインダとしてポリアミド樹脂、イ
ンキ溶媒としては、前記多孔質体１１０を溶解し
ないヘプチルアルコール、オクチルアルコール等
のアルコール類を用いたグラビヤインキを使用
し、これらは多孔質体１１０表面の所定の位置に
印刷、塗布、被着した後、60℃程度の高温で急激
にインキ溶媒を蒸発させることにより多孔質性で
液体浸透性に構成される。透光性カラーインキＣ
としては、好ましくはいわゆる透明カラーのグラ
ビヤインキを使用する。

なお、第１図では第１電極３０１に相当する部
分には不透明形成剤１５１が塗布されていたが、
不透明形成剤１５１を電極間隙３０３に相当する
部分に限定し、第１電極３０１に相当する部分
に、第２電極３０２に相当する部分に塗布された
透光性カラーインキとは別の透光性カラーインキ
を被着することもできる。

例えば、電極３０１に対応して赤、電極３０２
に対応して青の透光性カラーインキを塗布する
と、信号電圧が印加されない場合には、電極３０
１部では赤、電極３０２部では青の透過光L₂が
得られるので、綜合するとマゼンタとなる。電極
３０１に対して負の信号電圧が電極３０２に印加
される場合には青、電極３０１側が負に信号電圧
が印加される場合には赤の透過光L₂が得られ、
マルチカラーの透過光制御が行える。なお、本例
では対をなす電極３０１，３０２は一括して信号
電源５００に接続されているが、対をなす３組の
電極群を構成し、この電極群に対応し、青、緑、
赤の三原色の透光性カラーインキを塗布し、これ
らの電極群に選択的に信号電圧を印加すると全色
彩の透過光制御が行える。

なお、不透明形成剤、透過性カラーインキの少
なくとも何れかは、空間６００側の多孔質体表面
に塗布することもでき、電極を設置した支持基材
２００表面に塗布することができる。後者の場合
の不透明形成剤に不透明インキであることが望ま
しい。

第２図は、本発明にかかるカラー表示装置の他
の実施例の縦断面部分構造図である。

本例では、多孔質体１００表面に、予めグラビ
ヤインキ等の透光性のカラーインキから成る例え
ば赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂインキを帯状に薄く塗
布し、液体浸透性に印刷する。また帯状カラーイ
ンキＲ，Ｇ，Ｂ相互間に黒色インキ等の不透明形
成剤１５０を塗布し、次いで前記と同様にして帯
状カラーインキＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの中央部に
線状の陥没部１２０をエンボス加工すると共に、
帯状の不透明形成剤１５０の中央には、同様に電
極分離のための線状陥没溝１２２をエンボス加工
する。

次いで、その多孔質体１１０表面に黒鉛や銀等
の導電インキをオフセツト印刷法やローラコート
法で塗布する。得られた導電インキから成る表示
電極１４３，１４４，１４５は、それぞれ導電イ
ンキが塗布されずに残つた陥没溝１２２で絶縁さ
れる。斯くしてこの表示用構体を透光性電極３０
０を被着した透光性支持基材に設置すると共に、
多孔質体１１０に屈折率の整合が得られる透光性
液体材料１１１を含浸させて複合体１１０を形成
する。

表示電極１４３，１４４，１４５、透光性電極
３００をそれぞれ給電端子Y_R，Y_G，Y_B，X_Oに接
続し、X_OとY_R，Y_G，Y_Bにそれぞれ選択的に信号
電源から直流電圧を印加すると、その加えられる
電圧に応じて、カラーインキＲ，Ｇ，Ｂが塗布さ
れている陥没部１２０の斜面表面部の液体含浸率
が制御され、外光L₁に対してのそれぞれの透過
光L_R，L_G，L_Bが透過制御される。

例えば、多孔質体１１０と透光性液体材料１１
１を前述の材料構成例の如くすると、液体材料１
１１は、負電極方向に電気浸透するから、電極１
４３，１４４，１４５に対して電極３００に負な
る信号電圧が印加されると、カラーインキＲ，
Ｇ，Ｂが塗布されている陥没部１２０表面の液体
含浸率が低下して外光L₁に対する透過光L_R，L_G，
L_Bは低下する。信号電圧が印加されない場合や、
極性が反転し電極３００に対して表示電極１４
３，１４４，１４５等に負なる信号電圧が印加さ
れる場合には液体含浸率が増加、飽和し、明るい
透過光L_R，L_G，L_Bが得られる。その透過光の色
彩は、カラーインキＲ，Ｇ，Ｂに対応しつL_R
（赤）、L_G（緑）、L_B（青）となる。

電極１４３，１４４，１４５を形成する導電イ
ンキは、使用される液体材料１１１に溶解しない
ものが選ばれる。前述例の液体材料１１１に対し
ては主体バインダーがポリアミド樹脂で、溶剤が
ヘプチルアルコールやオクチルアルコール等のア
ルコール系の黒鉛導電インキが良い結果を与え
る。

なお、本実施例では電極３００は単一の導電膜
が形成されているが、表示用電極１４３，１４
４，１４５のそれぞれに対応して複雑個に分割
し、選択的に信号電圧を加えて全色彩の透過型カ
ラー表示装置を構成することもできる。

第３図は、本発明にかゝるカラー表示装置の更
に他の実施例の縦断面構造図である。

本実施例は、第２図との関連で示されている。
カラーインキは、図の赤色インキＲ、緑色インキ
Ｇの如く、陥没部１２０の設置面に対してその相
当する位置の、多孔質体１１０の反対側の表面に
設置することができる。また、青インキＢの如
く、陥没部１２０が位置する部分に相当する電極
３００を被着した支持基材２００面上に設置する
ことができる。また、陥没溝１４２の光透過を防
止するための黒色インキ等の不透明形成剤は、図
に１５０′で例示のごとく、多孔質体１１０の反
対面側の１４２に相当する位置に塗布しても、ま
た陥没溝１４２′に対応する不透明形成剤１５
０″の如く、支持基材２００上に設置することが
出来る。

なお、第３図ではそれぞれのカラーインキＲ，
Ｇ，Ｂに対して単一の陥没部１２０が存在してい
たが、表示部が複数個の陥没部から形成されてい
る時は、それぞれのカラーインキは、その表示部
全域に亘つて塗布すれば良い。

以上は、透過型のカラー表示装置について述べ
たが、反射型カラー表示装置は、第２図、第３図
において、電極２００を蒸着アルミニウム等の反
射電極や黒鉛導電インキ等の光吸収電極とすれば
良い。この場合は、空間側から外光を照射して観
察すると、陥没部１２０表面の液体含浸率が高い
場合には黒く見え、液体含浸率が低下した場合に
は光散乱を起こし、カラーインキの色彩反射光が
観察できる。

以上述べたように本発明にかゝるカラー表示装
置は、多孔質体における液体の電気浸透を利用し
た表示装置において、カラー化はグラビヤインキ
等の透光性インキを用い、これらのカラーインキ
を、空間に位置する側の多孔質体表面に塗布する
か、その反対の面側の多孔質体表面に塗布する
か、若しくは表示用構体を支持する支持基材表面
に塗布するかの小くとも何れかの方法によつて達
成できる。外光は空間に面する多孔質体表面で反
射、散乱制御され、カラー化は塗布される透光性
インキの色彩によつて決定される。

このようなカラー表示装置は、透過型、或いは
反射型の何れの動作においても実現でき、従来の
種々のパツシブデイスプレイ装置と比較して、遥
かに広い色彩選択の自由度を有し、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カラー表示装置の一実
施例の断面図、第２図は他の実施例の断面図、第
３図はさらに他の実施例の断面図である。１００……複合体、１１０……多孔質体、１１
１……透光性液体材料、１２０……陥没部、１２
２……電極分離用陥没溝、１４３，１４４，１４
５，３００，３０１，３０２……電極、２００…
…支持基材、１５０，１５０′，１５０″，１５１
……不透明形成剤、４０１，４０２……導線、５
００……信号電圧源、６００……空間、Ｃ，Ｒ，
Ｇ，Ｂ……透光性カラーインキ、X_O，Y_R，Y_G，
Y_B……給電端子。

Claims

【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
表面部分に露出した多数個の微細な開口部を有す
る膜乃至は板状の多孔質体と、この多孔質体に含
浸されて、この多孔質体とほぼ等しい屈折率を有
する透光性液体材料とを含む複合体が、前記開口
部を有する一方の多孔質体表面部が空間に面する
ように支持基材面上に設置され、この複合体に電
圧を印加する手段を有し、この電圧に応じた前記
液体材料の前記多孔質体に対する移動により、少
くとも前記空間に面する側の多孔質体表面部の液
体含浸率を制御して、前記複合体を透過する光を
制御する関係にある表示装置において、前記多孔
質体の対向する表面の何れか、もしくは前記複合
体が設置されている支持基材表面の内の少くとも
何れか一つの表面に、透光性カラーインキを塗
布、被着したことを特徴とするカラー表示装置。２特許請求の範囲第１項記載のカラー表示装置
において、前記空間に面する側の多孔質体表面部
には、前記開口部の複数個を含む陥没部が形成さ
れ、この陥没部表面に、透光性カラーインキが塗
布、被着されていることを特徴とするカラー表示
装置。３特許請求の範囲第１項記載のカラー表示装置
において、前記多孔質体はプラスチツク材料から
成り、この多孔質体表面に透光性カラーインキが
塗布され、この塗布インキの上からエンボス加工
されて前記陥没部が形成され、不透明インキ、撥
油剤等の不透明形成剤、もしくは導電性インキか
ら成る電極の内の少くとも何れかが、前記陥没部
を残して選択的に塗布されていることを特徴とす
るカラー表示装置。