JP2012093626A - 表示シート、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示装置20は、表示面121側に設けられた基板12と、基板12に対向配置された対向基板11と、基板12と対向基板11との間に設けられた表示層400とを有している。表示層400は、正または負に帯電する黒色粒子Aを分散媒7に分散してなる分散液100が含浸された三次元網目状弾性体6と、三次元網目状弾性体6と基板12との間に設けられこれらを接合する接合層81と、三次元網目状弾性体6と対向基板11との間に設けられこれらを接合する接合層82とを有している。
【選択図】図1
Description
電気泳動ディスプレイは、対向配置された一対の電極と、これらの間に設けられた表示層とを有しており、表示層には、例えば正に帯電する白色粒子と、負に帯電する黒色粒子とを液相分散媒に分散してなる分散液が充填されている。このような電気泳動ディスプレイは、一対の電極間に電圧を印加し、白色粒子および黒色粒子を所望の方向へ泳動させることにより所望の画像を表示するように構成されている。
このような「液晶型」の表示層を有する表示装置では、表示面内のほぼ全域を有効表示領域(表示色を表示する(切り替える)ことができる領域)として利用できるが、例えば、ディスプレイを本のように立てた場合に、白色粒子および黒色粒子が自重によって鉛直方向下側に移動(沈降)し、表示画像を維持することができず、信頼性が低下する問題がある。さらには、表示層400内に隔壁等の補強部材としても機能する部材が設けられていないため、表示装置の強度が低いという問題もある。
本発明の表示シートは、第1基板と、
前記第1基板に対向配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた表示層とを有し、
前記表示層は、
正または負に帯電する少なくとも1種の粒子を分散媒に分散してなる分散液が含浸された三次元網目状弾性体と、
前記三次元網目状弾性体と前記第1基板との間に設けられ前記三次元網目状弾性体と前記第1基板とを接合する第1基板側接合層と、
を有していることを特徴とする。
これにより、機械的強度および信頼性が高く、優れた表示特性を発揮することのできる表示シートを提供することができる。
これにより、表示装置の機械的強度がより高くなる。
本発明の表示シートでは、前記第1基板および前記第2基板は、それぞれ、可撓性を有していることが好ましい。
これにより、利便性の高い表示装置となる。
これにより、三次元網目状弾性体の分散媒との親和性が高くなると共に、分散媒への溶解が防止される。
本発明の表示シートでは、前記三次元網目状弾性体は、熱可塑性高分子で構成されていることが好ましい。
これにより、より空隙率の高い三次元網目状弾性体を得ることができる。
これにより、表示装置の表示特性がより向上する。
本発明の表示シートでは、前記三次元網目状弾性体は、前記粒子と異なる色を呈していることが好ましい。
これにより、色の異なる複数の粒子を用いなくても、2色以上の表示色を表示することができるため、表示装置の構成が簡単となる。
これにより、三次元網目状弾性体の空孔の消滅を防止しつつ、三次元網目状弾性体と第1基板側接合層および第2基板側接合層とをより強固に接合することができる。
これにより、三次元網目状弾性体と第1基板側接合層および第2基板側接合層とをより強固に接合することができる。また、第1基板側接合層や第2基板側接合層の内部に粒子が入り込んでしまうのを効果的に防止することができる。
本発明の表示装置は、本発明の表示シートを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
1.表示装置
まず、本発明の表示シートを組み込んだ表示装置について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の表示装置の第1実施形態を示す断面図、図2および図3は、従来の表示装置の問題点を示す図、図4および図5は、それぞれ、図1に示す表示装置の駆動と効果を説明する断面図、図6および図7は、それぞれ、図1に示す表示装置の製造方法を説明するための断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1〜図7中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
図1に示すように、表示シート21は、平板状の基部2と基部2の下面に設けられた第2の電極4とを備える基板(第1基板)12と、基板12上に設けられ、分散液100が充填された表示層400とを有している。このような表示シート21では、基板12の上面が表示面121を構成している。なお、以下では、表示面121とは、表示装置20の平面視にて、基板12の上面の表示層400と重なる領域を言い、それ以外の領域(例えば後述する封止部9と重なる領域)は除くものとする。
このような表示装置20では、対向基板11が表示シート21の第2基板を兼ねている。
基部1および基部2は、それぞれ、シート状(平板状)の部材で構成され、これらの間に配置される各部材を支持および保護する機能を有する。各基部1、2は、それぞれ、可撓性を有するもの硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。可撓性を有する基部1、2を用いることにより、可撓性を有する表示装置20、すなわち、例えば電子ペーパーを構築する上で有用な表示装置20を得ることができる。
また、電極3、4の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、0.01μm以上、10μm以下程度であるのが好ましく、0.02μm以上、5μm以下程度であるのがより好ましい。
封止部9の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂のような熱硬化性樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
分散媒7としては、比較的高い絶縁性を有するものが好適に使用される。また、分散媒7の沸点としては、特に限定されないが、150℃以上であるのが好ましい。かかる分散媒7としては、例えば、メタノール等のアルコール類、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、ペンタン等の脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン等の芳香族複素環類、アセトニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、カルボン酸塩、シリコーンオイルまたはその他の各種油類等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。
また、複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料や他の顔料で被覆したもの、樹脂粒子の表面を顔料で被覆したもの、顔料と樹脂材料とを適当な組成比で混合した混合物で構成される粒子等が挙げられる。
なお、黒色粒子Aとしては、カーボンブラック粒子またはその表面を被覆した粒子を好適に用いることができる。
なお、黒色粒子Aの平均粒子径は、動的光散乱式粒度分布測定装置(例えば、製品名:LB−500、(株)堀場製作所製)で測定した体積平均粒子径を意味する。
電極3、4の間に所定の電圧を印加すると、図2に示すように、黒色粒子Aを表示層400の第2の電極4(基板12)側に集めることができる。これにより、表示面121全域に黒色が表示された状態となる。
このように、三次元網目状弾性体6のない従来型の表示装置では、優れた表示特性を発揮することができない。
三次元網目状弾性体6は、このような問題を解消、すなわち、表示装置20の機械的強度を高めつつ、黒色粒子Aの鉛直方向下側への移動(沈降)を防止または抑制することにより、表示装置20に優れた表示特性を発揮させる機能を有している。
図1に示すように、三次元網目状弾性体6は、表示層400内に設けられており、接合層81によって基板12に接合されると共に、接合層82によって対向基板11に接合されている。この三次元網目状弾性体6は、黒色粒子Aの表示層400の厚さ方向への移動を許容しつつ、表示層400の面内方向の移動を抑制する機能を有している。
また、三次元網目状弾性体6の空隙率としては、特に限定されないが、50%以上、99.9%以下程度であることが好ましい。これにより、黒色粒子Aの移動経路を充分に確保することができ、三次元網目状弾性体6で、黒色粒子Aがスムーズに移動することができる。
このような三次元網目状弾性体6を構成する樹脂材料としては、特に限定されないが、分子量が10000以上の高分子であるのが好ましい。これにより、適度な硬さを有する三次元網目状弾性体6が得られ、表示装置20の可撓性を阻害せずに表示層400の強度を高めることができる。
また、三次元網目状弾性体6を構成する樹脂材料としては、メチル基、エチル基等のアルキル基、フェニル基などの親油基と、水酸基、エステル基、ウレタン基、アミド基、ウレア基、エーテル基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基、スルホニル基、スルホ基、シロキサン基などの親水基の両方を併せ持つ高分子であるのが好ましい。これにより、分散媒7との親和性に優れると共に、分散媒7への溶解が防止された三次元網目状弾性体6を得ることができる。
このような三次元網目状弾性体6は、接合層81を介して基板12に接合されていると共に、接合層82を介して対向基板11に接合されている。このように、三次元網目状弾性体6を基板12および対向基板11に接合することにより、表示装置20が湾曲した際の基板12と対向基板11との離間距離の変化が三次元網目状弾性体6が発揮する弾性によって抑制されるため、表示装置20の機械的強度が向上する。また、外部から衝撃が加わった際には、三次元網目状弾性体6がクッション機能を発揮することにより、その衝撃を緩和することができるため、この点からも表示装置20の機械的強度が向上する。また、基板12と三次元網目状弾性体6との間に隙間が形成されることがないため、表示装置20がどのように変形しようと、表示面121から三次元網目状弾性体6が視認でき、優れた白色表示特性を発揮することができる。
接合層81の膜厚としては、特に限定されないが、1μm以下程度であるのが好ましい。これにより、表示特性の低下を防止または抑制しつつ、三次元網目状弾性体6と基板12とを接合することができる。
このように、接合層81、82で膜厚をそれぞれ独立して設定することにより、表示特性および機械的強度に優れる表示装置20を得ることができる。
また、接合層81、82の空隙率は、それぞれ、三次元網目状弾性体6の空隙率よりも低いことが好ましい。これにより、例えば、接合層81、82内に黒色粒子Aが入り込んでしまったり、接合層81、82の接着性(接着強度)が低下したりするのを、効果的に防止することができる。
このような表示装置20は、次のようにして駆動する。
電極3、4の間に電圧を印加すると、これらの間に電界が生じる。この電界に従って黒色粒子Aは、電極3、4のいずれかに向かって移動(電気泳動)する。以下では、黒色粒子Aとして負荷電のものを用いた場合について代表して説明する。また、以下では、説明の便宜上、1つの画素について代表して説明する。
第1の電極3と第2の電極4との間に、第1の電極3が正電位、第2の電極4が負電位となる電圧を印加すると、当該電圧印加により発生した電界が表示層400中の黒色粒子Aに作用する。すると、図4(A)に示すように、黒色粒子Aは、第1の電極3側に泳動して第1の電極3に集まる。この状態を表示面121から見ると、黒色粒子Aが三次元網目状弾性体6に隠蔽され、白色に着色された三次元網目状弾性体6だけが視認される。これにより、表示面121に白色が表示される白色表示状態となる。
第1の電極3と第2の電極4との間に、第1の電極3が負電位、第2の電極4が正電位となる電圧を印加すると、当該電圧印加により発生した電界が表示層400中の黒色粒子Aに作用する。すると、図5(A)に示すように、黒色粒子Aは、第2の電極4側に泳動して第2の電極4に集まる。これにより、表示面121に黒色粒子Aの色である黒色が表示される黒色表示状態となる。なお、このような状態では、第2の電極4に集まった黒色粒子Aによって三次元網目状弾性体6の大半が覆い隠されるため、三次元網目状弾性体6が黒色表示状態に与える影響は実質的にない。
さらに、この状態で表示装置20を立てた場合、黒色粒子Aは、その自重により鉛直方向下側へ移動(沈降)しようとする。しかしながら、図5(B)に示すように、黒色粒子Aは、三次元網目状弾性体6に拘束されているため、前記移動が防止または抑制される。
次いで、表示装置20の製造方法について、図6および図7に基づいて説明する。
まず、図6(A)に示すように、基板12を用意する。基板12は、例えば、PETで構成された基部2の一方の面にITO薄膜で構成された第2の電極4を形成することにより得られる。
このような製造方法によれば、比較的簡単かつ安価に表示装置20を製造することができる。
なお、三次元網目状弾性体6の形成方法としては、前述の方法に限定されず、例えば、次のような方法であってもよい。すなわち、まず、水分散系イソシアネートプレポリマーに熱可塑性を持たせるためにエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール等のエマルションを添加してなる塗布液を、接合層81の表面に塗布し、その後、高温高圧下に置き、三次元ウレア架橋によって発生する炭酸ガスによって発泡を行うことにより三次元網目状弾性体6を形成してもよい。また、予め、用意しておいたシート状の三次元網目状弾性体6を接合層81の表面に貼り付けてもよい。
図8は、本発明の表示装置の第2実施形態を示す断面図、図9は、図8に示す表示装置の駆動を説明するための断面図である。
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態にかかる表示装置は、分散液の構成が異なること以外は、第1実施形態の表示装置と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
このような表示装置20では、図9(A)に示すように、黒色粒子Aを第2の電極4側に集めると共に、白色粒子Bを第1の電極3側に集めることにより黒色表示状となり、図9(B)に示すように、白色粒子Bを第2の電極4側に集めると共に、黒色粒子Aを第1の電極3側に集めることにより白色表示状となる。
図10は、本発明の表示装置の第3実施形態を示す断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第3実施形態にかかる表示装置は、三次元網目状弾性体の構成が異なること以外は、第1実施形態の表示装置と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
第1層61の空隙率としては、特に限定されないが、70%以上、99.9%以上であるのが好ましい。これにより、第2の電極4側により多くの黒色粒子Aを集めることができるため、黒色表示状態のときに、より反射率の低い黒色を表示することができる。一方、第2層62の空隙率としては、第1層61の空隙率よりも低ければ特に限定されないが、例えば、50%以上、70%以下程度であるのが好ましい。これにより、白色表示状態において、第2層62によって黒色粒子Aをより確実に遮蔽することができるため、より反射率の高い白色を表示することができる。
このような三次元網目状弾性体6は、第1層61と第2層62とを別工程にて形成してもよいし、同じ工程で同時に形成してもよい。別工程で形成する場合には、まず、第2の電極4の表面に第1層61となる樹脂材料を塗布して発泡させることにより第1層61を得た後、第1層61の表面に第2層62となる樹脂材料を塗布して発泡させることにより第2層62を得ることにより、三次元網目状弾性体6を形成することができる。同工程で形成する場合には、例えば、三次元網目状弾性体6となる樹脂材料を第2の電極4の表面に塗布した後、それを発泡させる際に、厚さ方向の一方側と他方側とで加熱温度を異ならせて発泡条件を異ならせることにより、空隙率の異なる第1層61および第2層62を同時に形成することができる。
図11は、本発明の表示装置の第4実施形態を示す概略斜視図、図12は、図11に示す表示シートの断面図である。
以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本願発明の第4実施形態にかかる表示装置は、表示シートが別体として構成されている以外は、前記第1実施形態と同様である。
表示シート21Eは、図12に示すように、基板(第1基板)12Eと、基板12Eと対向配置された基板(第2基板)11Eと、基板12E、11Eの間に設けられた表示層400と、表示層400内に設けられた三次元網目状弾性体6と、表示層400を封止する封止部9とを有している。基板12E、11Eは、それぞれ、前述した第1実施形態の基板12の基部2と同様の構成であるため、その説明は省略する。
まず、表示面121の全域が白色表示状態である表示シート21Eを、表示面121を上側にして書き込み装置22Eの共通電極222E上に載置する。次いで、電圧印加手段225Eによって共通電極222Eおよび部分電極223E間に、部分電極223E側が低電位となる電圧を印加する。この状態で、書き込みペン224Eを表示面121に接触させつつ所望の軌跡で移動させることにより、その軌跡に対応する領域にて粒子の泳動が生じ、表示色が白色から黒色に変化する。
このような表示装置20Eによれば、紙に鉛筆で文字等を描くのと同様の感覚で、表示シート21Eの表示面121に所望の文字等を描くことができる。そのため、表示装置20Eの操作性(操作感覚)が向上する。
図13は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
図13に示す電子ペーパー600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。このような電子ペーパー600では、表示ユニット602が、前述したような表示装置20で構成されている。
図14は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。このうち、図14中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図14に示すディスプレイ(表示装置)800は、本体部801と、この本体部801に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー600とを備えている。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図13に示す構成と同様である。
このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600は、本体部801に着脱自在に設置されており、本体部801から取り外した状態で携帯して使用することもできる。これにより、利便性が向上する。
また、前述した実施形態では、分散液に含まれる粒子が黒色の場合、または、白色と黒色が混ざっているものについて説明したが、粒子の色は、これに限定されず、例えば、青、赤、緑等の有彩色であってもよい。
Claims (11)
- 第1基板と、
前記第1基板に対向配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた表示層とを有し、
前記表示層は、
正または負に帯電する少なくとも1種の粒子を分散媒に分散してなる分散液が含浸された三次元網目状弾性体と、
前記三次元網目状弾性体と前記第1基板との間に設けられ前記三次元網目状弾性体と前記第1基板とを接合する第1基板側接合層と、
を有していることを特徴とする表示シート。 - 前記表示層は、さらに、前記三次元網目状弾性体と前記第2基板との間に設けられ前記三次元網目状弾性体と前記第2基板とを接合する第2基板側接合層を有している請求項1に記載の表示シート。
- 前記第1基板および前記第2基板は、それぞれ、可撓性を有している請求項1または2に記載の表示シート。
- 前記三次元網目状弾性体は、親油基および親水基の両方を有する両親媒性高分子で構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の表示シート。
- 前記三次元網目状弾性体は、熱可塑性高分子で構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の表示シート。
- 前記三次元網目状弾性体は、前記第1基板側の方が前記第2基板側よりも空隙率が高い請求項1ないし5のいずれかに記載の表示シート。
- 前記三次元網目状弾性体は、前記粒子と異なる色を呈している請求項1ないし6のいずれかに記載の表示シート。
- 前記第1基板側接合層および前記第2基板側接合層は、それぞれ、前記三次元網目状弾性体よりも軟化温度が低い熱可塑性樹脂で構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の表示シート。
- 前記第1基板側接合層および前記第2基板側接合層は、それぞれ、空隙率が前記三次元網目状弾性体よりも低い請求項1ないし8のいずれかに記載の表示シート。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の表示シートを備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項10に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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