【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、シート状の熱書き込み型可逆性記録媒体を用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来技術】サーマルヘッドを用いた液晶ポリマーへの熱書き込みを行う方法は知られている。 例えば、液晶ポリマーをコーティングしたフィルムをサーマルヘッドに接して配置し、サーマルヘッドに印加する画像信号と同期してフィルムを走査して熱書き込みを行う方法が知られており〔Ｔ． Ｕｅｎｏ，ｅｔ ａｌ． ，Ｐｒｏｃ． ｏ
ｆ Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ'８６， Ｐ． ２９０
（１９８６）〕、この方法は感熱紙の代わりに液晶ポリマーフィルムを記録媒体に使用したのが特徴であるが、
液晶ポリマーフィルムを記録媒体に使用しているので、
書替え可能な記録用紙としては利用される可能性があるもののシステムとして以下の欠点を有している。 ＤＴＰの場合に特に要求される、ＷＹＳＩＷＹＧ
（見た通りのものがそのまま得られる）ものでなく、表示を確認しながら編集ができ、かつ、表示されていたそのものが出力されるようになっていない。 サーマルヘッドがライン状で記録媒体の走査が必要であり、書替えに時間がかかる。

【０００３】

【目的】本発明は、ＷＹＳＩＷＹＧの要求を満足することのできる表示装置を提供することにある。

【０００４】

【構成】本発明は、電気信号に応じた可視的表示を行うことが可能な熱書き込み型可逆性記録媒体と、該記録媒体に対する熱書き込み手段と、該記録媒体に対する熱書き込み手段とを少なくとも有する表示装置に関する。 本発明の表示装置の基本的構成を図２に基づいて説明する。 書き込み手段１は、該手段上に配置されている微小発熱体素子に作成される画像に対応した電気信号が印加され、記録媒体２の所定位置に画像パターンが熱によって書き込まれるので、画像パターンの消去、書替えは記録媒体の可逆性を利用して行うことができる。 記録媒体２は、先ず画像（文章等も含む）を作成する際の表示として機能し、更に画像の編集が終了した際に、装置より取り外せばそのまま印刷物として機能する。 新しい記録媒体を装着すれば、上記の印刷機能の繰返しが可能である。 勿論、印刷物としてそのまま保存しない場合、すなわち表示としてのみ機能させる場合には、磁気ディスク、光ディスク、ハードディスク等の第２の記録媒体に完成した画像情報を記録しておけばよい。 また、この逆に印刷機能のみを利用しプリンタとして使うことも可能である。 記録媒体を装置より脱着可能とすることで、上記のような多様な機能を合わせ持つ、理想的な表示装置が実現できる。 また、熱書き込み型可逆性記録媒体は紙の機能を再現でき、かつ、書替え可能であるために、環境問題の解決、省資源に有効である。

【０００５】次に図３を用いて記録媒体に関してその構成を具体的に説明する。 透明支持体１０の上に記録層１
１と保護層１２とを順次積層して記録媒体は完成する。
記録層１１は熱履歴によって光散乱状態が変化する高分子系記録材料より作製するのが、大面積化、製造コストの低減の観点からは最も有利であるが、特にこれらに限定されるものではない。 例えば、熱履歴によって発色、
除色をしめす高分子系記録材料や熱履歴によって可逆的に相変化（非晶質−結晶転移）を起こし光散乱状態が変化する無機系記録材料等も使用できる。 光散乱状態が変化する高分子系記録材料としては、高分子単独の相変化を利用したものあるいは高分子中に分散された低分子物質の相溶性変化や相変化を利用したものを挙げることが出来る。 具体的にはではポリ（１，４−ベンゼンチオール−ｃｏ−１，４−ジビニルベンゼン），Ｎ−ジシクロヘキシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルイソフタルアミド等の高分子材料が使用できるが特にこれらに限定されない。 ではポリスチレン−ポリブタジエンブロック共重合体とステアリン酸の混合系、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体とドコサン酸およびフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体とメタクリル酸メチル低分子量体の混合系等が使用できるが特にこれらに限定されない。 前記の場合において、記録材料としてポリ（１，４−ベンゼンチオール−ｃｏ−１，４−ジビニルベンゼン）の薄膜を記録層とした場合に、結晶状態では不透明であるが、これを約１７０℃まで加熱すると非晶状態で透明に変化し、この状態から約８０℃まで徐冷すると結晶状態で不透明に戻る（初期化できる）。 前記の場合において、ポリスチレン−ポリブタジエンブロック共重合体とステアリン酸の混合系の薄膜を記録層とした場合の熱履歴による光散乱状態の変化を図１に示す。 出発の状態によって２通りの変化が考えられる。 状態１（透明）から加熱すると約５７℃で状態３（白濁）
に変化する。 更に加熱すると約７０℃で状態４（透明）
に変化する。 いま、視認側と反対側に黒色の反射層を設け、１→３の変化を利用すれば黒地に白の画像が得られる。 また、状態２（白濁）から加熱すると状態３（白濁）を経て、約７０℃で状態４（透明）に変化する。 このモードを利用すれば白地に黒の画像が得られる。 それぞれの初期状態に戻す（初期化、消去）には、状態４
（透明）から冷却すれば状態１（透明）に戻り、状態３
（白濁）から冷却すれば状態２（白濁）に戻る。 また、
前記塩化ビニリデン−アクリロニトリルとの共重合体にドコサン酸の混合系の薄膜を記録層とした場合、該記録層は不透明／白色であるが、Ｔ ₁ （６３℃）まで加熱後に冷却すると安定した透明層になり、該透明層を再び昇温するとＴ ₂ （７４℃）以下で不透明／白色層になる。
再度、Ｔ ₁まで昇温および冷却を繰り返すと透明化（初期化）する。 透明支持体１０上に先ず、記録材料である前記のような高分子材料を適当な有機溶媒に溶解した溶液をコート乾燥させ記録層１１を形成する。 記録層１１
の膜厚は材料系によって異なるが、表示特性特にコントラストと書き込み、消去時に必要な熱エネルギーの観点より数１０００Å〜数１０μｍ、より好ましくは０．５
μｍ〜数μｍである。 膜厚が厚ければコントラストは向上するが必要とする熱エネルギーが増加して動作時間が長くなってしまう。 次に表面のパシベーションのために保護層１２を形成する。 材料としてはＳｉＯ ₂ 、Ｓｉ ₃ Ｎ
₄ 、Ｔａ ₂ Ｏ ₅ 、Ａｌ ₂ Ｏ ₃等の無機薄膜やポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等の耐熱性有機樹脂が使用できる。 膜厚は材料の熱伝導率によっても異なるが、概ね０．２μｍ〜数μｍである。 この範囲より薄ければパシベーション効果が不十分になり、この範囲より厚ければ動作に必要な熱エネルギーが増加して動作時間が長くなってしまう。 記録媒体は熱伝達を考慮しての保護層側を微小発熱体素子に密着するように装着するが、上述したように白黒モードで表示させる場合には黒色反射層を保護層側に設ける必要があるが、投影型ディスプレイ用のパネルあるいは原稿のように白黒モードを必要としない場合にはこのかぎりではない。 黒色反射層は保護層の表面あるいは保護層の内側（記録層と接する側）に設けてもよいが、保護層を黒色にして機能を兼ねることは層構成の単純化、低コスト化には特に有効である。 黒色保護層を有機樹脂に黒色顔料を分散させるか、
有機樹脂を黒色染料で染色する方法で作製できる。 また、透明支持体１０は、ＰＣ，ＰＥＴ，ＮＡＰ（ポリアリレート）、ＰＥＳ等の耐熱性高分子フィルムが使用できるが、フィルム厚としては３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下が適当である。 フィルム厚がこの範囲以上ではペーパーライクの意味からはずれ、かつ、
記録媒体をＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ方式で連続的に製造することが難しくなる。

【０００６】図４、５を用いて微小発熱体素子を説明する。 図４はコプレナー形素子を、図４はサンドイッチ形素子の構造をしめした。 先ず、コプレナー形素子から説明する。 絶縁基板２０上に第一導体２１（行又は列電極ラインとなる）を形成する。 材料としては、Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ，ＮｉＣｒ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ等の金属を通常使用するが、特にこれらに限定されるものではなく導体であれば使用できる。 上記の材料を真空蒸着、スパッタ等の手段により薄膜に形成し、所定形状にパターンニングする。 膜厚は数１００〜数１０００Åである。 次に、第一導体の発熱体層２３と接しない部分に層間絶縁層２２を形成する。 材料としてはＳｉＯ ₂ ，Ｓｉ ₃ Ｎ ₄ ，
Ｔａ ₂ Ｏ ₅ ，Ａｌ ₂ Ｏ ₃等の無機材料を使用し、数１０００
Å〜数１０μｍ薄膜状に形成する。 更に、この上に発熱体層２３と第二導体２４（行又は列電極ラインとなる）
を形成する。 第二導体２４の材料、膜厚及び形成方法は第一導体２１と同じである。 発熱体層２３としてはＴａ
₂ Ｎ，ネサ膜，ＳｉＯ ₂ −Ｔａ等通常の材料も使用できるが、我々はさらに好適な材料に関して研究を重ねた結果、プラズマＣＶＤ法によって形成したＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、ａ−ＳｉＣ膜が特に優れていることを見出した。 上記２種類の材料の利点をあげる。 比較的低温で製膜できるので、基板材料の選択の範囲が広がり強いては製造コストが安価である微小発熱体素子を提供できる。 ＤＬＣ膜の場合は室温で、ａ−Ｓｉ
Ｃ膜の場合は約３００℃以下で堆積が可能であり、共にパイレックスガラス、青板ガラス等、安価な基板が使える。 両材料とも製膜条件を変えることで比抵抗値が広い範囲で可変でき、素子の設計が容易である。 また、より低抵抗な膜を得ようとする場合には原料ガスにドープ用ガス（ボロン、フォスフィン等）を混合することも可能である。 ともに耐熱性材料であり、長期安定性が比較的優れている。 さらに、発熱体層２３としてサーマルＣＶＤ法等で作製したポリシリコン膜が特に優れていることも見出した。
この材料の利点を挙げる。 製膜温度はさほど低くないが（約６００℃）、製膜条件を変えることで比抵抗値が広い範囲で可変でき、素子の設計がしやすい。 また、より低抵抗な膜を得ようとする場合には原料ガスにドープ用ガス（ボロン、フォスフィン等）を混合することも可能である。 耐熱性材料であり、長期安定性がとくに優れている。 ポリシリコン膜を活性層としてＴＦＴを形成し、微小発熱体素子の駆動回路（ドライバ等）を同一基板上に比較的容易に作り込むことが出来、装置の小型、軽量化に有利である。 図５でサンドイッチ形素子を説明する。 絶縁基板２０上に第一導体２１（行又は列電極ラインとなる）を形成する。 材料としては、Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｉ，ＮｉＣｒ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ等の金属を通常使用するが、特にこれらに限定されるものではなく導体であれば使用できる。 上記の材料を真空蒸着、スパッタ等の手段により薄膜に形成し、所定形状にパターンニングする。 膜厚は数１００〜数１０００Åである。 次に、この上に発熱体層２３と第二導体２４（行又は列電極ラインとなる）を形成する。 第二導体２４の材料、膜厚及び形成方法は第一導体２１と同じである。 要するに第一導体２１と第二導体２４の間に発熱体層２３をはさんだのみの単純な構造である。 この構造の利点を挙げる。 素子構造が単純であり、フォトリソ工程の回数が減少し、かつ、工程中に発生する欠陥が減少するため、製造工程が安くなる。 サンドイッチ形素子は、発熱体層の比抵抗値をある範囲に選択することで、印加される電圧によって抵抗値が変化する非線形抵抗素子としても機能するため、低電圧印加時のリーク電流が減少でき、微小発熱体素子間のクロストークが減少し、強いては表示のコントラストを増大できる。

【０００７】図６に駆動回路一体型の微小発熱体素子を示した。 本装置の駆動はアクティブマトリックスＬＣＤ
と同様に時分割駆動を行う。 図のように行電極３０には線順次に選択波形を印加していく。 列電極３１には行電極３０の選択波形に同期してオン波形あるいはオフ波形を印加していく。 このような操作によって行電極と列電極との交点に形成されているすべての微小発熱体素子を任意の状態に制御する。 したがって、駆動回路としては行電極用のドライバ３２と列電極用のドライバ３３とが必要となる。 より具体的には通常の駆動用ドライバＩＣ
をＣＯＧ技術によって微小発熱体素子に直接設けるか、
先に述べた、ＴＦＴによってドライバＩＣと同等の回路を構成するか（ＩＣはもともとＭＯＳトランジスタによって構成されている）、どちらでも可能である。 このように周辺駆動回路を微小発熱体素子と同一基板上に作製することで装置の小型軽量化が図れる。

【０００８】

【実施例】

１） 記録媒体の構成は図３に同じである。 透明支持体としては、１５０μｍのＮＡＰ基板を使用した。 この上に記録層としてポリスチレン−ポリブタジエンブロック共重合体とステアリン酸の混合系をバーコート法を用いて約２０μｍ厚に形成した。 次に保護層として先ずブラックカーボンを含有した有機ハードコート層を約２μｍ
厚形成した。 微小発熱体素子は図３のコプレナー型を採用した。 先ずパイレックス基板上に第一導体としてＮｉ
Ｃｒを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 次に層間絶縁層としてＳｉ ₃ Ｎ ₄を約７０００Å厚プラズマＣＶＤ法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 さらに、発熱体層として、ａ−
ＳｉＣ膜をプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚約８０００
Å堆積した。 最後に第二導体としてＡｕを約１０００Å
厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。

【０００９】２） 記録媒体の構成は図３に同じである。 透明支持体としては、１００μｍのＰＥＴ基板を使用した。 この上に記録層として塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体とドコサン酸の混合系をＴＨＦに溶解してこれを約１０μｍ厚コーティングして乾燥させた。 次に保護層としてポリイミド樹脂約２μｍ厚形成し、これを黒色染料で染色した。 微小発熱体素子は図５
のサンドイッチ型を採用した。 先ずＳｉＯ ₂付きの青板ガラス基板上に第一導体としてＣｒを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 次に発熱体層としてＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚約４０００Å堆積した。 最後に第二導体としてＰｔを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。

【００１０】３） 透明支持体としては、１００μｍのＰＣ基板を使用した。 この上に記録層としてポリ（１，
４−ベンゼンチオール−ｃｏ−１，４−ジビニルベンゼン）を使用し約５μｍ厚に製膜した。 次に保護層としてＤＬＣ膜を約１．５μｍ厚形成し、この上にアモルファスカーボン膜を０．５μｍ厚形成して記録媒体を作製した。 図３のコプレナー型を採用した。 先ず石英基板上に第一導体としてＴａを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 次に層間絶縁層としてＳｉ ₃ Ｎ ₄を約７０００Å厚プラズマＣＶＤ法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 さらに、発熱体層として、ポリシリコン膜を熱ＣＶＤ法を用いて、膜厚約８０００Å堆積した。 最後に第二導体としてＰｔを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。

【００１１】４） 透明支持体としては、１００μｍのＮＡＰ基板を使用した。 この上に記録層として塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体とドコサン酸の混合系をＴＨＦに溶解してこれを約１０μｍ厚コーティングして乾燥させた。 次に保護層としてＤＬＣ膜を約１．５
μｍ厚形成し、この上にアモルファスカーボン膜を０．
５μｍ厚形成して記録媒体を作製した。 微小発熱体素子は図４のサンドイッチ型を採用した。 先ず石英基板上に第一導体としてＴａを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 次に、ポリシリコン膜を熱ＣＶＤ法を用いて、膜厚約３０００Å堆積した。 最後に第二導体としてＰｔを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 周辺部分には上記のポリシリコン膜を利用してＴＦＴからなる駆動回路（ドライバ）を形成した。

【００１２】５） 透明支持体としては、５０μｍのＰ
ＥＴ基板を使用した。 この上に記録層として塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体とドコサン酸の混合系をＴＨＦに溶解してこれを約１５μｍ厚コーティングして乾燥させた。 次に保護層としてＤＬＣ膜を約１．５μ
ｍ厚形成し、この上にアモルファスカーボン膜を０．５
μｍ厚形成して記録媒体を作製した。 微小発熱体素子は図４のサンドイッチ型を採用した。 先ずパイレックス基板上に第一導体としてＣｒを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 次に、発熱体層としてＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚約４０００Å堆積した。 最後に第二導体としてＰｔを約１０００Å厚に蒸着法で形成し、所定の形状にパターンニングした。 次に周辺部分に駆動用ＩＣをＣＯＧして行電極と列電極に接続して、駆動回路一体型とした。

【００１３】

【効果】

（１）該記録媒体が装置より脱着可能である構成にしたことで、ＷＰやＷＳ等に使用される、いわゆるフラットディスプレイ装置として機能し、かつ、画像の編集が終了した際に、装置より取り外せばそのまま印刷物として機能し、ＷＹＳＩＷＹＧの要求を満足することのできる表示装置および熱書き込み、消去の際に変形、変質が無く、かつ、普通紙のように収納場所をとらない記録媒体を提供することができる。 （２）熱書き込み手段として、ＤＬＣ膜、ａ−ＳｉＣ膜およびポリシリコン膜よりなる群から選ばれた膜を発熱体層として採用したコプレナー形素子および／またはサンドイッチ形素子を使用することにより素子特性、長期信頼性が特に優れている微小発熱体素子を有する表示装置が提供される。 また、ポリシリコン膜を使用すれば周辺駆動回路もポリシリコンＴＦＴで形成出来、製造コストの低減、装置の軽薄短小を実現できる。 また、周辺駆動回路を微小発熱体素子と同一基板上に作製することで装置の小型軽量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリスチレン−ポリブタジエンブロック共重合体とステアリン酸の混合系の光散乱状態の変化を示す図である。

【図２】本発明の表示装置の基本的構成を説明する図である。

【図３】本発明の表示装置の記録媒体の断面構造を模式的に説明する図である。

【図４】（ａ）コプレナー形微小発熱体素子全体の概略図である。 （ｂ）前記（ａ）で示す素子の部分拡大図である。

【図５】サンドイッチ型微小発熱体素子の部分拡大図である。

【図６】駆動回路一体型の微小発熱体素子全体の概略図である。

【符号の説明】

１ 熱書き込み手段 ２ 記録媒体 ３ 入力手段 ４ 外部記録媒体 １０ 透明支持体 １１ 記録層 １２ 保護層 ２０ 絶縁基板 ２１ 第１導体 ２２ 層間絶縁層 ２３ 発熱層 ２４ 第２導体（行電極） ３０ 行電極 ３１ 列電極 ３２ 行電極用ドライバ ３３ 列電極用ドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁵識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 6956−2Ｈ Ｂ４１Ｍ 5/18 １０１ Ｆ 6956−2Ｈ １０１ Ａ