JP2010054597A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パターニングが容易かつ精密に行なえ、基板間隔を精密設定できる表示装置を提供する。
【解決手段】エレクトロクロミック素子１は、シート体４と発色材料を含む電解質８が一対の電極３、３の間に挟持されてなる。支持体と絶縁性フィルムが貼着されたシート体４は、絶縁性フィルムが所望の表示パターンに穿孔されている。電解質８はシート体４のパターン部分を抜け、上下の電極に接触して導通させるが、他の部分では一対の電極は絶縁される。電極間に所定の電圧を印加すると、シート体のパターニング部分にある電解質の発色材料が光学的吸収や光学的反射を変化させ、特定色で所望パターンの表示が行なわれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示材料を含む電解質が一対の電極の間に挟持された表示装置、例えば、発色材料を含む電解質が一対の電極間に挟持されたエレクトロクロミック素子や、発光材料を含む電解質が一対の電極間に挟持されたエレクトロケミルミネッセンス素子等の表示装置に係り、特に表示領域のパターニングが容易かつ精細に行なえるとともに、一対の電極の間隔設定を精密に行なえる表示装置に関するものである。

表示材料を含む電解質が一対の電極の間に挟持された構造を備える表示装置として、例えばエレクトロクロミック素子やエレクトロケミルミネッセンス素子が知られている。

エレクトロクロミック素子は、酸化と還元とにより発色と消色を繰返し行なうことができる発色材料を表示材料として有しており、一対の電極間に与えられる電界によって光学的吸収や光学的反射を変化させて表示を行なう表示装置であって、電子ペーパー・ペーパーライクディスプレイ・デジタルペーパー等とも称されている。

下記特許文献１には、断線や短絡が起こりにくく、かつ表示したのちのメモリ性を確保できるものとされたエレクトロクロミック素子が開示されている。

また、エレクトロケミルミネッセンス素子は、電気化学的な酸化もしくは還元反応により発生したイオンラジカル種が反応して発光する発光材料を表示材料として有しており、一対の電極間に電圧を印加することによって異なる極性のラジカル種を発生させ、これらが会合消失して励起された発光材料が生成・失活により発光して表示を行なう表示装置である。

下記特許文献２には、水、酸素、光などによる信頼性低下の問題を解消することにより長寿命化を目指したエレクトロケミルミネッセンス素子が開示されている。
特開２００６−６４８００号公報 特開２００７−１７８８１号公報

図５及び図６は、上に説明したような表示装置の構造をさらに具体的に説明するために、従来のエレクトロクロミック素子の構造例を示したものである。
図５に示すように、エレクトロクロミック素子は、所定間隔をおいて配置された一対の基板１０、１０を有しており、その各内面にはそれぞれ電極１１、１１が形成されている。一対の基板１０、１０の間にはスペーサとして所定直径（例えば５０〜２５０μｍ）の複数のビーズ１２が適当な分布で配置されて挟持されており、一対の基板１０、１０の間隔、従って対面する一対の電極１１、１１の間隔を所定の寸法に設定している。なお、スペーサとしては、所定厚さの絶縁シートを枠状に型抜きして一対の基板１０、１０間に挟んで使用する場合もある。そして一対の基板１０、１０の間、すなわち一対の電極１１、１１の間には、酸化と還元とにより発色と消色を繰返し行なえる表示材料としての発色材料を含んだゲル状の電解質１３が挟持されている。なお、図示はしないが、一対の基板１０、１０の外周部分は樹脂等の封止剤で密封してもよい。

また、図６に示すように、前述した一対の基板１０、１０をずらして配置し、一方の基板１０の電極１１のうち、他方の基板１０に対面しない部分から外部導線を引出し、図示しない駆動回路に接続する構造としてもよい。

かかる構成において、一対の電極１０、１０間に電界を与えれば、前記電解質１３中の発色材料が光学的吸収や光学的反射を変化させて表示を行なうことができる。

表示材料を含む電解質が一対の電極の間に挟持された構造を備える従来の表示装置、例えば前述したエレクトロクロミック素子では、調光ガラスや防眩ミラーのように全面の色彩を変化させるのが一般的であり、電極１１、１１間に挟持された発色材料を含む電解質１３のうち、所望のパターン部分のみの色彩を変える構成をとることは困難であると考えられている。

その一因として、所望のパターン部分のみの色彩を変える構成をとるためには、次のような構造乃至製法を採用する必要があることが挙げられる。まず、基板１０の電極１１の上に前記電解質１３を所望パターンで形成するために印刷法を用いると、ゲル状の物質で必要とされる５０〜２５０μｍの膜厚を生成することができず、十分な膜厚が得られない。

また、基板１０の電極１１の全面に前記電解質１３を塗布し、不要部分を拭き取る除去法では、不要部分の拭き取り工程が困難であり、精密なパターニングが困難である。

また、一対の基板１０、１０間に挟持するスペーサとして前述したような絶縁シートを使用する場合、所望のパターン部分のみの色彩を変えるためには、絶縁シートを当該所望のパターンに型抜きしなければならないが、その場合、パターンによっては精密な形成が困難となる場合がある。例えば、図４（ｂ）に示す「Ｒ」の文字のように、穿孔部分に囲まれた島状の部分（図中破線で示した符号１５の部分）があるパターンの場合は、当該部分１５が周囲から切り離されて分離され、抜け落ちてしまうために、所望のパターンが精密に形成できない場合がある。

また、従来は基板間距離、すなわち電極間距離を一定に設定保持するために、直径が例えば５０〜２５０μｍ程度のビーズをスペーサとして基板間に挟持する場合があったが、その場合には、挟持される複数のビーズは粒径が可及的に均一であることが求められ、また複数の微少なビーズを取り扱うこと自体が作業として煩雑であり、不便であるという問題もあった。もちろん、スペーサとしてビーズの代わりに絶縁シートを用いることもできるが、その場合には抜け落ちのために精密なパターニングができないという前述した困難な問題が避けられないのである。

なお、基板自体に何らかの手法で土手状構造を所望パターンで形成し、土手状構造で囲った特定部分のみに電解質を保持させるようにし、表示のパターニングを得ることも考えられるが、加工コストが高価であり、採用することは困難である。

本発明は、表示材料を含む電解質が電極間に挟持された従来の表示装置の問題点を解決するものであり、表示部分のパターニングが容易かつ精密に行なえ、かつ基板の間隔を精密に設定することができる構造の表示装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された表示装置は、表示材料を含む電解質が一対の電極の間に挟持された表示装置において、互いに貼着された支持体と絶縁性フィルムから構成され前記絶縁性フィルムが所望の表示パターンに穿孔されたシート体が、前記一対の電極の間に挟持されたことを特徴としている。

請求項２に記載された表示装置は、請求項１記載の表示装置において、前記表示材料が発色材料であり、エレクトロクロミック素子を構成していることを特徴としている。

請求項３に記載された表示装置は、請求項１記載の表示装置において、前記表示材料が発光材料であり、エレクトロケミルミネッセンス素子を構成していることを特徴としている。

本発明の表示装置によれば、支持体と絶縁性フィルムから構成されたシート体がスペーサとなるので、従来のビーズや絶縁シートを用いることなく、基板の間隔が精密に設定でき、電極間距離が一定となってムラなく安定した表示を行なうことができる。しかも絶縁性フィルムの穿孔で島状に分離された部分が生じる場合も、当該部分は支持体によって他の部分とつながっているため絶縁性フィルムの抜け落ちがなく、従来のパターニング方法に比べて表示部分のパターニングを容易かつ精密に行なうことができ、所望のパターンのみの表示を行なうことができる。なお、支持体と絶縁性フィルムから構成されたシート体として孔版印刷に使用されるマスターを利用すれば、このマスターは通常光透過性を備えているため、無色の背景から所定パターンの表示が浮き上がるように表示されるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するために特許出願人が出願時点で最良と思う本発明の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１は実施形態に係るエレクトロクロミック素子の断面図、図２は実施形態に係るエレクトロクロミック素子の平面図、図３は実施形態に係るエレクトロクロミック素子の分解斜視図、図４は実施形態に係るエレクトロクロミック素子のシート体の製版によるパターニングと従来の絶縁フィルムにおける型抜きによるパターニングを比較して説明する平面図である。

図１〜図４を用いて表示装置であるエレクトロクロミック素子１の構成を説明する。
図１〜図３に示すように、エレクトロクロミック素子１は、所定間隔をおいて配置された一対の基板２、２を有しており、その各内面にはそれぞれ電極３が形成されている。一対の基板２、２の間にはスペーサとして所定厚さ（例えば５０〜２５０μｍ）のシート体４が挟持されており、一対の基板２、２の間隔、従って対面する一対の電極３、３の間隔を所定の寸法に設定している。

図４（ａ）に示すように、前記シート体４は、互いに貼着された支持体５と絶縁性フィルム６から構成されており、一般に孔版印刷で版として使用されるマスターが使用できる。

このシート体４の絶縁性フィルム６は、所望の表示パターンに穿孔されており、このパターン部分だけが上下に貫通している。本例では、図４に示すように、「Ｒ」の文字が形成されている。このようなパターンであると、絶縁性フィルム６の穿孔部分( 孔が貫通している部分）に囲まれた島状の部分７は、フィルムだけであれば図４（ｂ）に示すように周囲から切り離されて分離され、抜け落ちてしまう。しかしながら、本例のシート体４は、絶縁性フィルム６に支持体５が貼着された構造であるため、図４（ａ）に示すように絶縁性フィルム６の島状の部分７は支持体５によって保持されており、抜け落ちることはなく、従って複雑な形状のパターンであっても精密に形成することができる。

図３に示すように、一対の基板２、２の一方の電極３の表面には、酸化と還元とにより発色と消色を繰返し行なえる表示材料としての発色材料を含んだゲル状の電解質８が塗布され、この基板２と他方の基板２とによって、パターニングした前記シート体４を挟持して基板２、２同士を固定する。なお、図示はしないが、一対の基板２、２の外周部分は樹脂等の封止剤で密封してもよい。

これによって、図１及び図２に示すように、電解質８はシート体４の穿孔されたパターン部分を抜け、このパターン部分に充填された電解質８が上下の電極３、３に接触して両電極３、３を導通させるが、シート体４のその他の部分では一対の電極３、３は絶縁状態となる。

図１〜図３に示すように、一対の基板２、２をずらして配置し、一方の基板２の電極３のうち、他方の基板２に対面しない部分から外部導線９を引出し、駆動回路の電源１０に接続する構造としてもよい。

かかる構成において、電源１０によって一対の電極３、３間に所定の電圧を印加すると、シート体４の穿孔されたパターニング部分にある電解質８の発色材料が光学的吸収や光学的反射を変化させるので、電解質８が電極３に接触している「Ｒ」の部分のみ色彩が変化し、特定色で所望パターンの表示（本例では文字「Ｒ」）を行なうことができる。

本例によれば、シート体４が一対の基板２、２のスペーサの役割を果たしているので、一対の電極３、３の距離が精密に一定に設定されるため、ムラなく安定した色変化の表示を行なうことができる。

しかもパターニングによって絶縁性フィルム６の穿孔で島状に分離された部分が生じる場合であっても、当該部分は支持体５によって他の部分とつながっているため絶縁性フィルム６の抜け落ちがなく、従来のパターニング方法に比べて表示部分のパターニングを容易かつ精密に行なうことができ、所望のパターンのみの表示を行なうことができる。

なお、支持体５と絶縁性フィルム６から構成されたシート体４として孔版印刷に使用されるマスターを利用すれば、このマスターは通常光透過性を備えているため、無色の背景から所定パターンの表示が浮き上がるように表示されるという効果が得られる。

なお、以上説明した実施形態では、発色材料と電解質が一体となったエレクトロクロミック素子について説明したが、発色材料が電極上に修飾されているタイプの素子にも本発明は適用可能である。さらに、本発明は、エレクトロクロミック素子だけでなく、エレクトロケミルミネッセンス素子（電気化学発光素子）にも適用することができる。

図１は実施形態に係るエレクトロクロミック素子の断面図である。 図２は実施形態に係るエレクトロクロミック素子の平面図である。 図３は実施形態に係るエレクトロクロミック素子の分解斜視図である。 図４は実施形態に係るエレクトロクロミック素子のシート体の製版によるパターニングと従来の絶縁フィルムにおける型抜きによるパターニングを比較して説明する平面図である。 図５は従来のエレクトロクロミック素子の断面図である。 図６は従来のエレクトロクロミック素子の分解斜視図である。

符号の説明

１…表示装置としてのエレクトロクロミック素子
２…基板
３…電極
４…スペーサとしてのシート体
５…支持体
６…絶縁性フィルム
８…電解質

Claims (3)

1. 表示材料を含む電解質が一対の電極の間に挟持された表示装置において、互いに貼着された支持体と絶縁性フィルムから構成され前記絶縁性フィルムが所望の表示パターンに穿孔されたシート体が、前記一対の電極の間に挟持されたことを特徴とする表示装置。
2. 前記表示材料が発色材料であり、エレクトロクロミック素子を構成する請求項１記載の表示装置。
3. 前記表示材料が発光材料であり、エレクトロケミルミネッセンス素子を構成する請求項１記載の表示装置。

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