JP2008164671A - 表示装置及び電子ペーパー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示の保持性を有する複数の画素を備えたアクテブマトリクス駆動の表示装置1である。複数の画素にはそれぞれ、データ線52に接続し、対応する画素を選択するための選択スイッチング素子5と、データ線52あるいは電源線に接続し、外部からの入力動作に感応してデータ線52あるいは電源線からの信号を対応する画素に供給するための外部入力スイッチ7と、が設けられている。
【選択図】図1
Description
また、従来では、例えば発光ダイオードを用いたディスプレイパネル(表示装置)に対するデジタイジングタブレット(デジタイジング装置)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。なお、デジタイジング装置としては、前記特許文献1における従来の技術においても開示されているように、いくつかのタイプのものが知られている。
(1)容量性−抵抗性アレイに対してスタイラスの先端部を直接接触させるタイプ。
(2)ユーザがデータを入力し、所望の動作を実行する際に磁気先端構造のスタイラスあるいは電磁界発生型のスタイラスと相互作用する電磁デジタイザを用いるタイプ。
(3)デジタイジングアレイに信号を送信するためのRF送信器を備えるスタイラスからなるタイプ。
(4)パッドから反射するようにスタイラスの先端部内に配置される可視光源あるいは赤外光源のような光源を組み込むタイプ。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低消費電力化が可能で、大面積化にも対応可能であり、しかも本来の表示機能とは別に、表示画面上に直接入力することで表示画面に下線やメモ等の表示もできるようにした、表示装置及び電子ペーパーを提供することにある。
また、各画素の座標位置を常に検出する必要がないためプロセッサが不要になり、さらに画素が表示の保持性を有しているので、待機時においても電力を必要とすることなく表示を保持することができ、したがって低消費電力化が可能になる。
また、外部入力スイッチが画素それぞれに対して設けられ、したがって個々に独立して機能するようになっているので、表示画面の大面積化に伴い素子数が増えても、前記したようにプロセッサが不要であることなどから従来のような困難性を有することなく、大面積化への対応が容易になる。
また、外部入力スイッチをオンにしておく時間は直接入力の際に直感的に調整できるので、オン時間を長くすることで、この外部入力スイッチに対応する画素への電荷のチャージ量を多くすることができる。したがって、外部入力スイッチのオン時間を調節することで、直接入力による表示濃淡(階調)を表現することが可能になる。
このようにすれば、外部入力スイッチによって直接入力されたデータに基づく表示を、選択スイッチング素子によって通常の表示がなされた表示画面上に直接表示させることができる。
このようにすれば、外部入力スイッチのオンオフ特性にバラツキがある場合でも、直接入力特性(書き込み特性)のばらつきを薄膜トランジスタ側で吸収することが可能になる。
このようにすれば、通常の表示をなすための駆動と、直接入力による駆動とを、それぞれ異なる表示特性となるように調整することが可能になる。
また、直接入力を行う際、データ線への電圧印加をオフにしておくことで、選択スイッチング素子が原因のリーク電流を抑えることができる。逆に、通常の表示をなす際、外部入力スイッチへの電圧印加をオフにしておくことで、外部入力スイッチが原因のリーク電流を抑えることができる。
外部入力スイッチを感圧スイッチング素子とすることにより、直接入力する際の書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることができる。
また、感圧スイッチング素子をマイクロ電気機械スイッチとすることで、アクテイブマトリクス回路基板を公知の手法で製造する際、特殊な工程を必要とすることなく一般的な工程で感圧スイッチング素子(マイクロ電気機械スイッチ)を製造することができる。
このようにすれば、直接入力として前記の感圧スイッチング素子を押圧した際、入力面となる表示側基板の外面に保護フィルムが貼着されて保護されているので、直接入力の際の押圧力でマイクロカプセルが破壊されてしまうことが防止される。
この電子ペーパーによれば、前記したように通常の表示に対して下線やメモ等の別の表示を追加することができ、しかも低消費電力化が可能な表示装置からなっているため、一般的な表示装置としてはもちろん、通常の紙と同様に機能させることができる。
図1は、本発明の表示装置の第1実施形態を示す要部断面図であって、図1中符号1は表示装置である。この表示装置1は、本実施形態では表示素子として電気泳動素子を有して構成されたもので、素子基板2と透明基板3を有し、これら基板2、3間に電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセル4を挟持したものである。図2(a)、(b)は、素子基板2の概略構成を示す図であって、図2(a)は素子基板2についての要部平面図、図2(b)は図2(a)のA−A’線で断面視した要部断面図である。なお、図1は、図2(a)のA−A’線で断面視した位置における、表示装置1全体の要部断面図である。
なお、半導体9のドレイン領域には、容量線53に接続する容量素子54が形成されている。
なお、可撓性の基板に限定されるものではなく、薄く形成された無機ガラスや、硬質樹脂などを用いた構成であってもよい。
この電気泳動粒子としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料、モノアゾ、ジイスアゾン、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等の1種又は2種以上を用いることができる。
マイクロカプセル4の壁膜を形成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチンの複合膜、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、尿素樹脂などの化合物が使用できる。
また、電気泳動粒子を一種類のみ用い、これを共通電極17側、あるいは画素電極6側に泳動させることで、表示をなすようにしてもよい。
このような構成によってマイクロカプセル4は、素子基板2と透明基板3との間に挟着され、表示装置1を構成している。
h<W2/8r …式
具体的には、空隙部16の最小幅Wが200μmであり、マイクロカプセル4が許容できる(耐えうる)曲率半径r(=r2)が1cmである場合、W2/8r=500nmとなるため、空隙部16の深さを、マージンをとって例えば450nmに設計すればよいことになる。
そして、このような条件のもとで、マイクロカプセル4が耐えうる曲率半径r(=r2)を、透明基板3側の曲率半径r1が下回らないように、保護フィルム19を貼着し、透明基板3と補強フィルム19を合わせた基板全体の曲率半径r1が、r2以上となるように補強すればよいのである。
まず、図4(a)に示すように、後述するレーザーアニール工程での熱に耐えうる基板2a(ガラス基板、石英基板など)を用意し、その表面(内面)にSiO2等からなる下地絶縁膜8を形成する。続いて、下地絶縁膜8上にポリシリコンからなる半導体膜9を形成する。この半導体膜9の形成方法としては、例えばCVD法等によってアモルファスシリコンを堆積し、レーザーアニール法で多結晶化してポリシリコンとした後、公知のリソグラフィー技術、エッチング技術を用いて所望形状にパターニングすることにより、所望の形状の半導体膜9を得る。
次いで、このコンタクトホール20を埋め込んだ状態でAl等からなる導電膜(図示せず)を形成し、さらにこの導電膜をパターニングすることにより、図5(a)に示すようにソース電極12を含むデータ線52と、中継電極13とを形成する。
次いで、空隙部16内の犠牲層21をエッチングし、図6(c)に示すように空隙部16内の犠牲層21を除去する。エッチングとしては、例えばエッチンガスとしてXeF2を用いたドライエッチングが好適に採用される。ただし、他のエッチャントを用いたドライエッチングや、ウエットエッチングも採用可能である。
このようにして、素子基板2が得られる。また、特に外部入力スイッチ7については、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)からなるスイッチ、すなわちマイクロ電気機械スイッチとなる。
そして、このようにして形成した透明基板3側を、両面接着シート(図示せず)を介して素子基板2の画素電極6側に接着・固定することにより、図1に示した表示装置1を得る。
次に、この表示装置1による表示方法について説明する。
この表示装置1は、画素電極6と共通電極17との間に印加する電圧(電界)の方向を変えることにより、マイクロカプセル4中の電気泳動粒子を所望の電極側に集め、これによって所望の表示が行えるようになっている。
なお、この表示装置1においては、電源として例えば電池などを有していてもよく、専用のアダプターを介して外部電源から電力が供給されるように構成されていてもよい。もちろん、切換手段を有することにより、電源が選択できるようになっていてもよい。
すなわち、書き込みによる押圧がなされた画素50では、外部入力スイッチ7を構成する空隙部16上の画素電極6がその押圧力を受け、空隙部16内に撓んでデータ線52に接触し、導通する。すると、データ線52からの信号が画素電極6に供給されることにより、この画素50が黒色の表示をなすようになる。
また、各画素50の座標位置を常に検出する必要がないためプロセッサが不要になり、さらに画素50が表示の保持性を有しているので、待機時においても電力を必要とすることなく表示を保持することができる。したがって、低消費電力化が可能になる。
また、外部入力スイッチ7が感圧スイッチング素子からなっているため、直接入力する際の書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることができる。
本実施形態では、選択スイッチング素子5とは別に、外部入力用の薄膜トランジスタ32が設けられている。この薄膜トランジスタ32は、その半導体膜9におけるソース領域(図示せず)がデータ線60に接続している。また、半導体膜9におけるドレイン領域(図示せず)側には、容量素子54が設けられている。
なお、所望の表示をなさせた状態でこの表示内容に対して加筆するのでなく、白紙の状態から直接入力で新たに書き込みたい場合にも、前記表示装置1と同様に表示画面を全て白色表示にし、その後、前記した書き込みを行うことにより、所望の表示をなさせることができる。
また、前記表示装置1と同様に、低消費電力化が可能になり、大面積化への対応が容易になり、さらに書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることが可能になる。
そして、このように受圧電極33をデータ線60でなく電源電圧線62に接続することにより、例えば外部入力スイッチ31が壊れた場合にも、表示装置はその通常の表示機能がそのままに保持されるようになる。
本実施形態の外部入力スイッチ41は、前記選択スイッチング素子5と異なり、電源線63に接続するとともにドレイン電極6に接続することにより、これら電源線63とドレイン電極6との間の接続のオンオフをなすものである。そして、このような構成により、後述するように外部からの加圧(押圧)による入力動作に感応して、電源線63からの信号を対応する画素50に供給するものである。すなわち、この外部入力スイッチ41は、図9(a)、(b)に示すように、空隙部16上に位置する画素電極6と、空隙部16の底部に露出する電源線63とからなるものである。なお、本発明において電源線63とは、データ線や走査線とは別に配設されたもので、これらデータ線や走査線に対し独立して駆動するものである。
なお、この選択スイッチング素子5のドレイン領域には、容量線66に接続する容量素子67が形成されている。
なお、所望の表示をなさせた状態でこの表示内容に対して加筆するのでなく、白紙の状態から直接入力で新たに書き込みたい場合にも、前記表示装置1と同様に表示画面を全て白色表示にし、その後、前記した書き込みを行うことにより、所望の表示をなさせることができる。
また、前記表示装置1と同様に、低消費電力化が可能になり、大面積化への対応が容易になり、さらに書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることが可能になる。
また、直接入力を行う際、データ線64への電圧印加をオフにしておくことで、選択スイッチング素子5が原因のリーク電流を抑えることができる。逆に、通常の表示をなす際、電源線63への電圧印加をオフにし、これによって外部入力スイッチ41への電圧印加をオフにしておくことで、外部入力スイッチ41が原因のリーク電流を抑えることができる。
図11は、本発明の電子ペーパーの一態様を示す斜視図である。この電子ペーパー110は、前記表示装置からなる表示ユニット1と、本体部111と、操作部112などから構成されたものである。
電子ペーパー110は、内蔵する記憶部のデータなどを表示ユニット1に表示するとともに、当該データが表示された状態で、ペン113により所望の内容を加筆することが可能な、いわゆる「電子お絵かきボード」である。また、操作部112には、前述のオールクリアボタンや、部分消去ボタンが含まれている。
このような電子ペーパー110は、営業マンが少人数の商談において商品説明をする際に用いるのに好適であり、例えば、商品のカタログが表示されている状態で、商品のアッピールポイントを強調しながら説明することができる。
操作部122には、前述のオールクリアボタンや、部分消去ボタンなどが含まれており、当該ボタン部分をペン113や、指で押すことにより希望する機能を実現することができる。また、複数のボタンは、外部入力スイッチ7によって形成しても良い。この場合、表示ユニット131の外周部に前述したプロセスにより、必用な数量の外部入力スイッチ7を形成する。
電子ペーパー120の態様は、紙に近いものであり、例えば、1mm以下の厚さに構成することができる。このため、軽量で持ち易く、例えば、薄手のペーパフォルダによって持ち歩き、必要な場面で取り出して、その場で要点をマーキングしながら説明するなど、使い勝手に優れている。
なお、本発明の表示装置の応用としては、前記電子ペーパー以外にも、例えば電子ノートや電子ブック、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの、表示部を備えた機器等を挙げることができる。
また、前記実施形態では電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセル4を用いたが、マイクロカプセル4を用いることなく、電気泳動分散液を直接基板間に挟持し、封止するようにしてもよい。
Claims (8)
- 表示の保持性を有する複数の画素を備えたアクテブマトリクス駆動の表示装置であって、
前記複数の画素にはそれぞれ、データ線に接続し、対応する画素を選択するための選択スイッチング素子と、データ線あるいは電源線に接続し、外部からの入力動作に感応して前記データ線あるいは電源線からの信号を対応する画素に供給するための外部入力スイッチと、が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記外部入力スイッチが、前記選択スイッチング素子と並列に配設されていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記外部入力スイッチが、前記選択スイッチング素子と並列に配設された薄膜トランジスタのゲート部となっていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記外部入力スイッチが、電源線に接続されていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記外部入力スイッチは、感圧スイッチング素子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記感圧スイッチング素子は、マイクロ電気機械スイッチであることを特徴とする請求項5記載の表示装置。
- 前記表示装置は、電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセルを一対の基板間に挟持して構成されたもので、前記一対の基板のうちの表示側の基板の外面に、保護フィルムが貼着されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の表示装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の表示装置からなることを特徴とする電子ペーパー。
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