JP2012058515A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 特に、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能な薄型の表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 対向する一対の絶縁基材2,3と、エレクトロクロミック素子4,5と、電解質層11と、を有する。基材の同じ内面には、エレクトロクロミック素子を構成する複数の電極6,9が間隔を空けて配置されている。基材3は、外面が入力操作面3aとされた可撓性部材で形成されている。一対の絶縁基材2,3間には入力素子20の対向電極21,22が、エレクトロクロミック素子の各電極6,9に対し平面視にて間隔を空けて設けられている。入力操作面3aの押圧に伴う対向電極21,22間の接近あるいは接触による入力操作が可能とされている。
【選択図】図1

Description

本発明は、エレクトロクロミック素子を有する表示装置に関する。
電気化学的な酸化還元により色が変化するエレクトロクロミズム現象を利用した表示装置が知られている。このようなエレクトロクロミズム現象を利用した表示装置では、低電圧で長時間の表示や長寿命等を期待することができる。
例えば下記の特許文献1には、絶縁基板上に複数の電極が形成され、更に各電極上にエレクトロクロミック材料を含む導電層が形成された表示装置の発明が開示されている。
また特許文献2には、内周と外周に電気的に分割された電極及びエレクトロクロミック層を有するエレクトロクロミック素子を備えた表示装置に関する発明が開示されている。
しかしながら従来におけるエレクトロクロミック素子を有する表示装置には、エレクトロクロミック素子による表示機能と共にスイッチ等の入力操作機能を備える構造は存在しなかった。
特開2006−30820号公報 特開平4−49652号公報
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能な薄型の表示装置を提供することを目的とする。
本発明における表示装置は、
高さ方向に間隔を空けて対向する一対の基材と、基材内面に形成された電極及び電極表面に形成されたエレクトロクロミック層を有して構成されるエレクトロクロミック素子と、前記基材間に設けられた電解質層と、を有し、
前記基材の同じ内面には、前記エレクトロクロミック素子を構成する複数の前記電極が間隔を空けて配置されており、前記電極間に電圧を印加することで、各電極表面に形成された前記エレクトロクロミック層の間で酸化還元反応が生じ、
少なくとも一方の基材は、外面が入力操作面とされた可撓性部材で形成されており、
前記一対の基材間には各基材の内面にて高さ方向に対向配置された入力素子の対向電極が、前記エレクトロクロミック素子の各電極に対し平面視にて間隔を空けて設けられており、
前記入力操作面の押圧に伴う対向電極間の接近あるいは接触による入力操作が可能とされていることを特徴とするものである。
このように本発明では、エレクトロクロミック素子を構成する複数の電極を基材の同じ内面側に間隔を空けて配置した。そして本発明では、入力素子を一対の基材間に配置したが、このとき、入力素子を構成する対向電極を、前記エレクトロクロミック素子の各電極に対し平面視にて間隔を空けて配置した。
このため、入力操作面を押圧して、対向電極間を近接あるいは接触させて入力素子を動作させたときに、エレクトロクロミック素子の各電極間がショートする不具合を防止できる。
よって本発明の表示装置によれば、一対の基材間の間隔を広げることなく、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能である。
また本発明における表示装置は、
高さ方向に間隔を空けて対向する一対の基材と、基材内面に形成された電極及び電極表面に形成されたエレクトロクロミック層を有して構成されるエレクトロクロミック素子と、前記基材間に設けられた電解質層と、を有し、
各基材の内面には、夫々、前記エレクトロクロミック素子が設けられ、各エレクトロクロミック素子の前記電極は、夫々、平面視にて間隔を空けて配置されており、前記電極間に電圧を印加することで、各電極表面に形成された前記エレクトロクロミック層の間で酸化還元反応が生じ、
少なくとも一方の基材は、外面が入力操作面とされた可撓性部材で形成されており、
前記一対の基材間には各基材の内面にて高さ方向に対向配置された入力素子の対向電極が、前記エレクトロクロミック素子の各電極に対し平面視にて間隔を空けて設けられており、
前記入力操作面の押圧に伴う対向電極間の接近あるいは接触による入力操作が可能とされていることを特徴とするものである。
本発明では、一対の基材の内面に、夫々、エレクトロクロミック素子を設けたが、このとき、各エレクトロクロミック素子の電極を、平面視にて間隔を空けて配置した。さらに本発明では、入力素子を一対の基材間に配置したが、このとき、入力素子を構成する対向電極を、前記エレクトロクロミック素子の各電極に対し平面視にて間隔を空けて配置した。
このため、入力操作面を押圧して、対向電極間を近接あるいは接触させて入力素子を動作させたときに、エレクトロクロミック素子の各電極間がショートする不具合を防止できる。
よって本発明の表示装置によれば、一対の基材間の間隔を広げることなく、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能である。
また本発明では、一対の基材の内面に夫々、エレクトロクロミック素子を設けることで、電解質層内でのイオンの移動距離を短くでき、スムースな酸化還元反応により各エレクトロクロミック素子による表示変化を速めることが可能である。
さらに本発明では、入力素子における動作電圧は、前記エレクトロクロミック素子の各電極間に印加される閾値電圧よりも低いことが好ましい。これにより、安定した表示とともに、入力操作を適切に行うことが出来る。
本発明の表示装置によれば、一対の基材間の間隔を広げることなく、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能である。
図1(a)(b)は、本発明の第1実施形態における表示装置の部分縦断面図を示し、図1(b)は、図1(a)の状態(非入力操作状態)から入力操作を行った状態を示している。 図2(a)(b)は、本発明の第2実施形態における表示装置の部分縦断面図を示し、図2(b)は、図2(a)の状態(非入力操作状態)から入力操作を行った状態を示している。 比較例の表示装置の部分縦断面図である。
図1(a)(b)は、本発明の第1実施形態における表示装置の部分縦断面図を示し、図1(b)は、図1(a)の状態(非入力操作状態)から入力操作を行った状態を示している。
以下では、第1実施形態の表示装置1の構成を主に図1(a)を用いて説明する。
図1(a)に示すように、表示装置1を構成する第1の絶縁基材2と第2の絶縁基材3とが高さ方向(Z)にて間隔を空けて対向している。
第2の絶縁基材3は、その外面が入力操作面3aである可撓性基材(フレキシブルな基材)で形成されている。第2の絶縁基材3には樹脂フィルムを好ましく適用できる。樹脂フィルムとしては、PET基材、PEN基材、PPS基材、PC基材等を提示できる。一方、第1の絶縁基材2は可撓性基材であってもよいし、ガラス基材のようにリジッドな材質であってもよい。
入力操作面3aが表示面でもある第2の絶縁基材3は少なくとも透明な基材である。ここで「透明」とは可視光線透過率が60%以上(好ましくは80%以上)の状態を指す。
図1(a)に示すように、同じ第1の絶縁基材2の内面2aには、第1のエレクトロクロミック素子4と第2のエレクトロクロミック素子5とが間隔を空けて形成されている。
図1(a)に示すように、第1のエレクトロクロミック素子4は、第1の電極6と第1のエレクトロクロミック層7とを有して構成されている。また、第2のエレクトロクロミック素子5は、第2の電極9と第2のエレクトロクロミック層10とを有して構成されている。
図1(a)に示すように、第1のエレクトロクロミック素子4を構成する第1の電極6と、第2のエレクトロクロミック素子5を構成する第2の電極9は、間隔を空けて同じ第1の絶縁基材2の内面2aに配置されている。
第1の電極6及び第2の電極9は、透明電極で形成される。材質は特に限定されないが、酸化スズインジウム(ITO)が好ましく使用される。
図1(a)に示すように、第1の電極6及び第2の電極9は、第1の絶縁基材2の内面2aにスパッタ等の既存の方法で形成される。
図1(a)に示すように、各電極6,9の表面にはエレクトロクロミック層7,10が形成される。
エレクトロクロミック層7,10は、エレクトロクロミック材料(エレクトロクロミック色素)やエレクトロクロミック材料を担持可能な担持体(例えば、金属酸化物や多孔質物質等のナノ粒子)を有して構成される。エレクトロクロミック材料としては電気化学的な酸化還元反応により可逆的な色の変化(有色と無色の間での変化;エレクトロクロミズム)を示すものであれば、特に限定されない。このような材料としては、金属錯体、金属酸化物、ポリマー系等の既存のエレクトロクロミック化合物を用いることが出来る。金属錯体としては、例えばプルシアンブルー錯体を提示できる。プルシアンブルー錯体をナノ粒子化し、インク化することで、エレクトロクロミック材料を有するエレクトロクロミック層7,10を印刷等により形成できる。これによりエレクトロクロミック層7,10を電極6,9の表面に簡単に形成でき、且つ、電極6,9に比べて薄い膜厚で形成できる。
図1(a)に示すように、一対の絶縁基材2,3間には電解質層11が設けられている(充填されている)。電解質には、液体状電解質のみならず、ゲル状の電解質、固体電解質を用いることが出来る。電解質としては、過塩素酸塩、鉄錯体、金属ハロゲン化物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等を提示でき、溶媒としては、エーテル類、カーボネート類、アルコール類等を提示できる。
図1(a)に示すように、各エレクトロクロミック素子4,5の各電極6,9に接続されている電気回路15にて、各電極6,9間に電圧が印加されると各エレクトロクロミック素子4,5間に介在する電解質層11の陽イオン及び電子の移動に伴う例えば酸化反応により、プルシアンブルー錯体を有する第1のエレクトロクロミック層7が青色に発色し、還元反応により第2のエレクトロクロミック層10が消色する(透明になる)。このとき、透明基材から成る第2の絶縁基材3を通して、第1のエレクトロクロミック素子4の表示を、第2の絶縁機材3の入力操作面(表示面)3a側から見ることが出来る。一方、図1(a)に示す電気回路15内のスイッチ部SW1,SW2が切換えられると酸化還元反応が上記と逆になり、例えば、還元反応により第1のエレクトロクロミック層7が消色し(透明になる)、プルシアンブルー錯体を有する第2のエレクトロクロミック層10が青色に発色する。よって、透明基材から成る第2の絶縁基材3を通して、第2のエレクトロクロミック素子5の表示を、第2の絶縁機材3の入力操作面3a側から見ることが出来る。
第1のエレクトロクロミック層7と第2のエレクトロクロミック層10は、例えば所定の文字や数字、マーク等に画定されており、発色するとその所定形状が操作画面(表示面)3aから浮かび上がる。電極6,9間に印加される電圧(閾値電圧)は、数十mV〜数V程度であり、電圧印加後、電源を切っても発色状態を長時間保つことができる。
図1(a)に示すように、本実施形態では、第1の絶縁基材2と第2の絶縁基材3との間には、エレクトロクロミック素子4,5の他に入力素子20が設けられている。入力素子20は第1の対向電極21、第2の対向電極22及び、各対向電極21,22に接続される電気回路23等を有して構成される。第1の対向電極21は、第1の絶縁基材2の内面2aであって、各エレクトロクロミック素子4,5の電極6,9と間隔を空けて配置されている。なお図1(a)では、第1の対向電極21は、第1のエレクトロクロミック素子4と第2のエレクトロクロミック素子5の間であって、各エレクトロクロミック素子4,5と間隔を空けた位置に形成されているが、第1の対向電極21の形成位置は図1(a)の形態に限定されるものではない。
図1(a)に示すように、第2の対向電極22は、第2の絶縁基材3の内面3bであって第1の対向電極21と高さ方向(Z)で対向する位置に形成されている。
よって、各対向電極21,22は、各エレクトロクロミック素子4,5の電極6,9に対し平面視(矢印A方向からの矢視)にて間隔を空けて設けられている。
第1の対向電極21及び第2の対向電極22は共に、電極6,9と同様の透明電極で形成されることが好ましい。すなわち本実施形態では、第1の対向電極21、第2の対向電極22及び電極6,9を例えば、酸化スズインジウム(ITO)で形成することができる。これにより、対向電極21,22を電極6,9と同工程により同じ膜厚で形成でき、簡単な構造及び製法で入力素子20を有する薄型の表示装置1を構成できる。
上記したように少なくとも入力操作面3aを備える第2の絶縁基材3は、可撓性基材で形成されており、図1(b)に示すように、指F等で入力操作面3aを下方向(第1の絶縁基材2の方向)に押圧して変形させることが出来る。この押圧により、第1の対向電極21と第2の対向電極22とを接触あるいは接近させることができ、電圧変化に応じて電気回路23にて入力操作信号(例えばON、OFFのスイッチ信号)を出力することができる。
図3は、比較例における表示装置の部分縦断面図である。図3に示す比較例では、一対の絶縁基材50,51の内面に夫々、対向させて電極55,56及びエレクトロクロミック層57,58を有するエレクトロクロミック素子53,54が形成されている。符号59は電解質層である。比較例の構成では、絶縁基材51の外面を入力操作面51aとして、入力操作面51aを下方向(絶縁基材50の方向)に押圧すると、エレクトロクロミック素子53,54を構成する電極55,56同士が接触してショートし、適切な表示ができなくなるといった不具合があった。
これに対して本実施形態では、エレクトロクロミック素子4,5を構成する電極6,9を第1の絶縁基材2の内面2aに間隔を空けて配置した。そして本実施形態では、入力素子20を一対の絶縁基材2,3間に配置したが、このとき、入力素子20を構成する対向電極21,22を、エレクトロクロミック素子の各電極6,9に対し平面視にて間隔を空けて配置した。
よって図1(b)に示すように、入力操作面3aを押圧して入力素子20を動作させたときに、エレクトロクロミック素子4,5の各電極6,9間がショートする不具合を防止することが出来る。なお、入力操作面3aを押圧することで、各エレクトロクロミック素子4,5と第2の絶縁基材3の内面3bとが接触する場合があるが、エレクトロクロミック素子4,5の各電極6,9間がショートすることはないので問題はない。
このように本実施形態の表示装置1によれば、入力素子20を一対の絶縁基材2,3間に設けたため、一対の絶縁基材2,3間の間隔を広げることなく薄型を実現できるとともに、入力素子20を動作させるため押圧しても、エレクトロクロミック素子4,5の各電極6,9間がショートしないので、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能である。
図1(a)の構成において、各エレクトロクロミック素子4,5を入力操作面3aがある第2の絶縁基材3の内面3bに設けてもよい。また各エレクトロクロミック素子4,5のエレクトロクロミック層7,10を一体的に形成することもできる。
図2(a)(b)は、本発明の第2実施形態における表示装置の部分縦断面図を示し、図2(b)は、図2(a)の状態(非入力操作)から入力操作を行った状態を示している。
以下では、第2実施形態の表示装置30の構成を主に図2(a)を用いて説明する。なお図2において図1と同じ部材は図1と同じ符号を付すこととした。
図2(a)に示す表示装置30も図1(a)に示す表示装置1と同様に、第1の絶縁基材2と第2の絶縁基材3との間に電解質層11が設けられた構造である。
図2(a)に示すように、第1の絶縁基材2の内面2aには第3のエレクトロクロミック素子31が形成されている。第3のエレクトロクロミック素子31は、第1の絶縁基材2の内面2aに形成された第3の電極32と、第3の電極32の表面に形成されたエレクトロクロミック層33とを有して構成される。図2(a)では、複数の第3のエレクトロクロミック素子31が断面に現れており、そのうちの一つの第3のエレクトロクロミック素子31にのみ符号を付した。また図2(a)の断面に現れる複数の第3のエレクトロクロミック素子31の各電極32は、図示しない位置で繋がって一体化していてもよいし、繋がっておらず個々に分離した状態であってもよい。
また第2の絶縁基材3の内面3bには、第4のエレクトロクロミック素子34が形成されている。第4のエレクトロクロミック素子34は、第2の絶縁基材3の内面3bに形成された第4の電極35と、第4の電極35の表面に形成されたエレクトロクロミック層36とを有して構成される。図2(a)では、複数の第4のエレクトロクロミック素子34が断面に現れており、そのうちの一つの第4のエレクトロクロミック素子34にのみ符号を付した。また、図2(a)の断面に現れる複数の第4のエレクトロクロミック素子34の各電極35は、図示しない位置で繋がって一体化していてもよいし、繋がっておらず個々に分離した状態であってもよい。
図2(a)に示す構成では、各エレクトロクロミック素子31,34の電極32,35に接続されている電気回路15にて各電極32,35間に電圧が印加されると各エレクトロクロミック素子31,34間に介在する電解質層11の陽イオン及び電子の移動に伴う例えば酸化反応により、プルシアンブルー錯体を有する第3のエレクトロクロミック層33が青色に発色し、還元反応により第4のエレクトロクロミック層36が消色する(透明になる)。このとき、透明基材から成る第2の絶縁基材3を通して、第3のエレクトロクロミック素子31の表示を入力操作面3a側から見ることが出来る。一方、図2(a)に示す電気回路15内のスイッチ部SW1,SW2が切換えられると酸化還元反応が上記と逆になり、例えば、還元反応により第3のエレクトロクロミック層33が消色し(透明になる)、プルシアンブルー錯体を有する第4のエレクトロクロミック層36が青色に発色する。よって、透明基材から成る第2の絶縁基材3を通して、第4のエレクトロクロミック素子34の表示を入力操作面3a側から見ることが出来る。
図2(a)に示すように、第3の電極32(第3のエレクトロクロミック素子31)と第4の電極35(第4のエレクトロクロミック素子34)は高さ方向(Z)で対向しないように平面視(矢印B方向から見た矢視)にて間隔を空けて配置されている。
図2(a)に示すように、本実施形態では、第1の絶縁基材2と第2の絶縁基材3との間には、エレクトロクロミック素子31,34の他に入力素子20が設けられている。入力素子20は第1の対向電極21、第2の対向電極22及び、各対向電極21,22に接続される電気回路37等を有して構成される。第1の対向電極21は、第1の絶縁基材2の内面2aであって、第3エレクトロクロミック素子31の電極32と間隔を空けて形成されている。
図2(a)に示すように、第2の対向電極22は、第2の絶縁基材3の内面3bであって第1の対向電極21と高さ方向(Z)で対向する位置に且つ、第4のエレクトロクロミック素子34の電極35と間隔を空けて形成されている。
図2(a)に示すように本実施形態では、一対の絶縁基材2,3の内面に、夫々、エレクトロクロミック素子31,34を設けたが、このとき、各エレクトロクロミック素子31,34の電極32,35を、平面視にて間隔を空けて配置した。さらに本実施形態では、入力素子20を一対の絶縁基材2,3間に配置したが、このとき、入力素子20を構成する対向電極21,22を、エレクトロクロミック素子31,34の各電極32,35に対し平面視にて間隔を空けて配置した。
このため、入力操作面3aを押圧して、対向電極21,22間を近接あるいは接触させて入力素子20を動作させたときに、エレクトロクロミック素子31,34の各電極32,35間がショートする不具合を防止できる。なお図2(b)では、入力操作面3aを押圧することで、第4のエレクトロクロミック素子34が第1の絶縁基材2の内面2aに、第3のエレクトロクロミック素子31が第2の絶縁基材3の内面3bに夫々、当接することがあるが、各エレクトロクロミック素子31,34の各電極32,35は接触しないので問題はない。
このように本実施形態の表示装置30によれば、一対の絶縁基材2,3の間に入力素子20を設けたため、一対の絶縁基材2,3間の間隔を広げることなく薄型を実現できるとともに、入力素子20を動作させるため押圧しても、エレクトロクロミック素子31,34の各電極32,35間がショートしないので、安定した表示とともに入力操作を行うことが可能である。
また図2に示す実施形態では、一対の絶縁基材2,3の内面2a,3bに夫々、エレクトロクロミック素子31,34を設けることで、電解質層11内でのイオンの移動距離を短くでき、スムースな酸化還元反応により各エレクトロクロミック素子31,34による表示変化を速めることが可能である。
図2(b)(a)に示すように、入力素子20の電気回路37では、押圧によって各対向電極21,22間の間隔が徐々に変化することに伴う電圧変化(抵抗変化)に基づいて、アナログ信号(入力信号)を得ることが可能である。
また、図2(a)の構成では、電解質層11に酸化チタン等の反射層を設けることができる。これにより第4のエレクトロクロミック素子34のみを表示させることができる。
エレクトロクロミック素子を3つ以上形成することも可能である。これらのエレクトロクロミック素子は、異なる形状に画定されていたり、異なるエレクトロクロミック材料を用いて異なる色に発色するものである。3つ以上のエレクトロクロミック素子を設ける場合には、図1(a)に示すように、一方の絶縁基材2,3の内面2a,3bに3つ以上のエレクトロクロミック素子を間隔を空けて並設させることもできるし、両方の絶縁基材2,3の内面2a,3bに夫々、計3つ以上のエレクトロクロミック素子を高さ方向で対向しないように形成することもできる。
図1,図2における入力素子20における動作電圧は、各エレクトロクロミック素子の電極間に印加される閾値電圧よりも低い。ここで閾値電圧とは、各エレクトロクロミック素子を発色(あるいは消色)させるのに必要な電圧値である。図1、図2に示すように同じ電解質層11内に、入力素子20の各対向電極21,22及び各エレクトロクロミック素子の電極が存在するため、上記の閾値電圧よりも入力素子20における動作電圧が高くなると、前記動作電圧により、各エレクトロクロミック層での酸化還元反応が促進されてしまい、エレクトロクロミック素子の表示に異常を来たす恐れがある。よって、入力素子20における動作電圧を、各エレクトロクロミック素子の電極間に印加される閾値電圧よりも低くすることで、エレクトロクロミック素子の安定した表示とともに、入力操作を適切に行うことが出来る。
F 指
1、30 表示装置
2、3 絶縁基材
3a 入力操作面
2a、3b 内面
4、5、31、34 エレクトロクロミック素子
6、9、32、35 電極
7、10、33、36 エレクトロクロミック層
11 電解質層
15、23 電気回路
20 入力素子
21、22 対向電極

Claims (3)

  1. 高さ方向に間隔を空けて対向する一対の基材と、基材内面に形成された電極及び電極表面に形成されたエレクトロクロミック層を有して構成されるエレクトロクロミック素子と、前記基材間に設けられた電解質層と、を有し、
    前記基材の同じ内面には、前記エレクトロクロミック素子を構成する複数の前記電極が間隔を空けて配置されており、前記電極間に電圧を印加することで、各電極表面に形成された前記エレクトロクロミック層の間で酸化還元反応が生じ、
    少なくとも一方の基材は、外面が入力操作面とされた可撓性部材で形成されており、
    前記一対の基材間には各基材の内面にて高さ方向に対向配置された入力素子の対向電極が、前記エレクトロクロミック素子の各電極に対し平面視にて間隔を空けて設けられており、
    前記入力操作面の押圧に伴う対向電極間の接近あるいは接触による入力操作が可能とされていることを特徴とする表示装置。
  2. 高さ方向に間隔を空けて対向する一対の基材と、基材内面に形成された電極及び電極表面に形成されたエレクトロクロミック層を有して構成されるエレクトロクロミック素子と、前記基材間に設けられた電解質層と、を有し、
    各基材の内面には、夫々、前記エレクトロクロミック素子が設けられ、各エレクトロクロミック素子の前記電極は、夫々、平面視にて間隔を空けて配置されており、前記電極間に電圧を印加することで、各電極表面に形成された前記エレクトロクロミック層の間で酸化還元反応が生じ、
    少なくとも一方の基材は、外面が入力操作面とされた可撓性部材で形成されており、
    前記一対の基材間には各基材の内面にて高さ方向に対向配置された入力素子の対向電極が、前記エレクトロクロミック素子の各電極に対し平面視にて間隔を空けて設けられており、
    前記入力操作面の押圧に伴う対向電極間の接近あるいは接触による入力操作が可能とされていることを特徴とする表示装置。
  3. 入力素子における動作電圧は、前記エレクトロクロミック素子の各電極間に印加される閾値電圧よりも低い請求項1又は2に記載の表示装置。
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