JP2013171163A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置に関し、特に、圧電素子などの圧力発生手段と着色液体の画素空間への流入とにより着色表示が可能な表示装置に関する。 The present invention relates to a display device, and more particularly, to a display device capable of color display by pressure generation means such as a piezoelectric element and inflow of a colored liquid into a pixel space.
近年、紙に代わる表示媒体として種々の方式の表示装置が開発されている。例えば、白黒の表示装置としてマイクロカプセル方式などの電子ペーパーが実用化されているが、カラー化については、現在まで、十分な実用性を有する表示装置は得られていない。 In recent years, various types of display devices have been developed as display media that replace paper. For example, a microcapsule electronic paper or the like has been put to practical use as a black and white display device, but no display device having sufficient practicality has been obtained to date.
カラー化する場合の方式の一つに液晶方式があり、例えば、反射型表示装置(特許文献1)がある。この液晶方式の反射型表示装置では、複数のカラーフィルター、透明対向電極および液晶配向膜が設けられた前面基板と、前面基板に対向するように配置された背面基板と、これらの前面基板と背面基板との間に設けられた液晶層とを備えている。背面基板は、複数のスイッチング素子を有するTFT基板に形成された層間絶縁層、反射層、および配向層を有している。層間絶縁層は、再帰反射性を示す表面形状を有している。反射層は、層間絶縁層の上に形成されており、層間絶縁層の表面形状を反映した凹凸を有するため、再帰性反射板として機能する。反射層は、また、画像表示の一単位となる画素毎に互いに離間して配置された複数の画素電極から構成されている。 反射層における各画素電極は、層間絶縁層に形成されたコンタクト部を介して、対応するスイッチング素子のドレイン電極と接続されている。
この反射型表示装置では、液晶層は、例えば、対向電極と各画素電極との間に印加する電圧を変化させることによって、光を透過する透過状態と光を散乱(前方散乱)する散乱状態との間でスイッチングできるようになっている。
One of the methods for colorization is a liquid crystal method, such as a reflective display device (Patent Document 1). In this liquid crystal reflective display device, a front substrate provided with a plurality of color filters, a transparent counter electrode, and a liquid crystal alignment film, a rear substrate disposed so as to face the front substrate, and the front substrate and the rear surface And a liquid crystal layer provided between the substrate and the substrate. The back substrate has an interlayer insulating layer, a reflective layer, and an alignment layer formed on a TFT substrate having a plurality of switching elements. The interlayer insulating layer has a surface shape exhibiting retroreflectivity. Since the reflective layer is formed on the interlayer insulating layer and has irregularities reflecting the surface shape of the interlayer insulating layer, it functions as a retroreflector. The reflective layer is also composed of a plurality of pixel electrodes that are spaced apart from each other as a unit of image display. Each pixel electrode in the reflective layer is connected to the drain electrode of the corresponding switching element through a contact portion formed in the interlayer insulating layer.
In this reflective display device, the liquid crystal layer has, for example, a transmission state that transmits light and a scattering state that scatters light (forward scattering) by changing a voltage applied between the counter electrode and each pixel electrode. Can be switched between.
上記のような従来の液晶方式の表示装置では、入射した光はカラーフィルター、前面基板の透明対向電極、前面基板と背面基板との間に設けられた液晶層および背面基板の反射層で反射し、この反射光を利用して表示されることから、発色性や視認性が悪く、特に白色を作るため光の三原色(RGB)のカラーフィルターを重ねて3つの反射光を合成する構成を採る場合には、一層反射率が低下し、暗い画面になるという問題がある。 In the conventional liquid crystal display device as described above, incident light is reflected by a color filter, a transparent counter electrode on the front substrate, a liquid crystal layer provided between the front substrate and the rear substrate, and a reflective layer on the rear substrate. Since this reflected light is used for display, color developability and visibility are poor, and in particular, a configuration is adopted in which three reflected lights are combined by overlapping color filters of the three primary colors of light (RGB) in order to produce white. However, there is a problem that the reflectance is further lowered and the screen becomes dark.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発色性や視認性に優れる表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a display device that is excellent in color development and visibility.
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、
透明基板により区画される面を有し、該透明基板の面に対して平行方向または垂直方向に複数区画された画素空間と、
該画素空間に連通すると共に、着色された着色液体が貯留された液体貯留空間と、
該液体貯留空間内に圧力変動を付与する圧力発生手段と、
を備え、
前記液体貯留空間内に貯留された着色液体は、前記圧力発生手段の駆動によって前記画素空間に流入され、
前記画素空間に流入された着色液体は、前記透明基板を介して外部から視認できるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the display device of the present invention provides:
A pixel space having a surface partitioned by a transparent substrate, and a plurality of pixel spaces partitioned in parallel or perpendicular to the surface of the transparent substrate;
A liquid storage space that communicates with the pixel space and stores a colored liquid;
Pressure generating means for applying pressure fluctuations in the liquid storage space;
With
The colored liquid stored in the liquid storage space flows into the pixel space by driving the pressure generating means,
The colored liquid that has flowed into the pixel space can be visually recognized from the outside through the transparent substrate.
上記構成によれば、圧力発生手段の駆動により、液体貯留空間内に貯留された着色液体を画素空間に流入させることで、1つの画素空間を着色液体の色を表示する画素とすることができ、透明基板を介して着色液体の色を外部から視認させることができる。これにより、画素空間を透明基板の面方向や面の垂直方向に複数画素空間を配置することで、カラー表示することができ、透明基板上の反射光を利用することで発色性、視認性に優れた表示装置とすることができる。 According to the above configuration, the colored liquid stored in the liquid storage space is caused to flow into the pixel space by driving the pressure generating means, so that one pixel space can be a pixel that displays the color of the colored liquid. The color of the colored liquid can be visually recognized from the outside through the transparent substrate. As a result, the pixel space can be displayed in color by arranging a plurality of pixel spaces in the surface direction of the transparent substrate or in the direction perpendicular to the surface, and the color development and visibility can be achieved by using the reflected light on the transparent substrate. An excellent display device can be obtained.
また、本発明の表示装置は、前記圧力発生手段を制御し、前記画素空間内の着色液体の量を制御することで色の階調を表すことを特徴とする。 Further, the display device of the present invention is characterized in that the gradation of the color is expressed by controlling the pressure generating means and controlling the amount of the colored liquid in the pixel space.
上記構成によれば、圧力発生手段を制御し、画素空間内の着色液体の量を制御することで、色の階調を変えることができる。 According to the above configuration, the color gradation can be changed by controlling the pressure generating means and controlling the amount of the colored liquid in the pixel space.
また、本発明の表示装置は、前記画素空間の透明基板とは反対側の面を無彩色にしたことを特徴とする。 The display device of the present invention is characterized in that the surface of the pixel space opposite to the transparent substrate is achromatic.
上記構成によれば、画素空間の透明基板とは反対側の面を無彩色にしたことで、着色液体を制御することなく、黒色、白色やこれらの中間色を画素空間の透明基板と反対側の面の色で表示することができ、表示装置を簡素化することができる。 According to the above configuration, the surface on the side opposite to the transparent substrate in the pixel space is achromatic, so that black, white, or an intermediate color thereof can be displayed on the side opposite to the transparent substrate in the pixel space without controlling the colored liquid. The display color can be displayed, and the display device can be simplified.
また、本発明の表示装置は、前記画素空間内に無彩色液体を封入し、該無彩色液体が流入可能な逃げ空間を有し、前記無彩色液体と前記着色液体のうち、一方が油系、他方が水系であって、
前記着色液体が前記画素空間内へ流入されれば、前記無彩色液体が前記逃げ空間内に流入することを特徴とする。
Further, the display device of the present invention includes an achromatic color liquid enclosed in the pixel space, and a relief space into which the achromatic color liquid can flow. One of the achromatic color liquid and the colored liquid is oil-based. The other is water,
When the colored liquid flows into the pixel space, the achromatic liquid flows into the escape space.
上記構成によれば、画素空間内に無彩色液体を封入し、無彩色液体が流入可能な逃げ空間を形成して、無彩色液体と着色液体のうちの一方を油系、他方を水系とすることで、無彩色液体と着色液体とを混合することなく、着色液体が画素空間内へ流入されれば、無彩色液体が逃げ空間内に流入するようにでき、着色による色の表示と無彩色による無表示との切替を確実に行うことができる。 According to the above configuration, the achromatic color liquid is sealed in the pixel space, a relief space into which the achromatic color liquid can flow is formed, and one of the achromatic color liquid and the colored liquid is an oil system and the other is an aqueous system. Therefore, if the colored liquid flows into the pixel space without mixing the achromatic color liquid and the colored liquid, the achromatic color liquid can flow into the escape space. It is possible to reliably switch to non-display by.
また、本発明の表示装置は、前記逃げ空間内に圧力変動を付与する圧力発生手段を備えたことを特徴とする。 In addition, the display device of the present invention is characterized by comprising pressure generating means for applying pressure fluctuation in the escape space.
上記構成によれば、逃げ空間内に圧力変動を付与する圧力発生手段を備えることで、無彩色液体の画素空間への流入および逃げ空間への回収を圧力発生手段で確実に行うことができ、着色による色の表示と無彩色による無表示との切替を高速化することができる。 According to the above configuration, by providing the pressure generating means for applying pressure fluctuation in the escape space, the achromatic liquid can be reliably introduced into the pixel space and recovered into the escape space by the pressure generating means. Switching between color display by coloring and non-display by achromatic color can be speeded up.
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の表示装置として、カラーで表示を行うカラー表示装置を例に挙げて説明する。
本発明のカラー表示装置(以下、単に表示装置とする)1は、図1に示すように、1つの画素2が画素空間3、液体貯留空間4、圧力発生手段5などを備えて構成される。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiment described below, a color display device that performs display in color will be described as an example of the display device of the present invention.
As shown in FIG. 1, a color display device (hereinafter simply referred to as a display device) 1 according to the present invention is configured such that one
1つの画素2における色の表示原理は、液体貯留空間4内に貯留された着色液体6を圧力発生手段5の駆動により画素空間3に流入させて、1つの画素空間3を着色液体6の色を表示する画素2として、着色液体6の色を外部から視認できるようにしたり(ON時)、圧力発生手段5の駆動を切り替えて着色液体6を液体貯留空間4に戻して、画素空間3を着色されない非着色状態(OFF時)にすることで行うものである。
The color display principle in one
表示装置1では、光の3原色であるRGB若しくは色素の3原色であるCMYを用い、例えば図2に示すように、CMYの3原色の3つ画素と黒色(K)を表示する画素との4つの画素を横に並べて並列混色する画素ユニット7が構成されてカラーが表示される。表示装置1では、例えば図3に示すように、4つの画素を矩形に並べた画素ユニット7を用いて構成される。
The
このような並列混色の画素ユニット7を構成する各画素2はそれぞれ同一構成とされている。画素2の画素空間3は、一側の面が透明基板31により区画され、例えば透明基板31が正方形状に形成され、透明基板31の反対側が四角錐状の面32に形成して構成される。この透明基板31を面方向に4つの画素空間3を並べて区画することで画素ユニット7が構成される。
Each
画素空間3には、四角錐状の面32の中央に連通する連通路33を介して液体貯留空間4が形成され、液体貯留空間4に着色液体6が貯留される。この液体貯留空間4の連通路33の反対側の面は弾性板41で構成されて撓むことで容積を変化させることができるようにしてある。そして、液体貯留空間4を画素空間3と同一ないし大きな容積とすることで、着色液体6を全量液体貯留空間4に貯留でき、着色液体6を画素空間3に流入させることで、透明基板31を介して着色液体6の色を外部から視認することができる。
In the
着色液体6として並列混色の画素ユニット7では、色素の3原色であるCMY(C:シアン、M:マゼンタ、Y:黄)と黒色(K)の4色が用いられる。これにより、着色液体6を液体貯留空間4に貯留した状態では、画素空間3の透明基板31と反対側の面32の色が視認されることになり、この面32を黒、白、これらの中間の灰色などの無彩色とすることで、非着色状態として識別することができる。
In the
液体貯留空間4には、液体貯留室4内に圧力変動を付与する圧力発生手段5が備えられている。圧力発生手段5としては、例えば撓みタイプの圧電素子(ピエゾ)が用いられ、弾性板に貼着してある。
これにより、圧力発生手段5である圧電素子の駆動により、液体貯留空間4内に貯留された着色液体6を画素空間3に流入させて、1つの画素空間3が着色液体6の色を表示する画素2として、透明基板31を介して当該着色液体6の色を外部から視認することができる。
The
As a result, the
また、着色液体6を半透明の液体としておき、圧力発生手段5を構成する圧電素子51を制御し、弾性板41の変形量を調整し、画素空間3内の着色流体6の量を制御することで、色の階調を変えることができる。
Further, the
このような画素2を4個組み合わせて画素ユニット7として表示装置1を構成することで、着色液体6の色を透明基板31を介して視認することができ、液晶方式に比較し、発色性を高めることができる。また、画素2を薄くすることができ、表示装置1を薄くできるとともに、画素2の区画密度を高めることで、高解像度とすることもできる。
By configuring the
次に、本発明の表示装置の他の実施の形態について、図4および図5により説明する。
この表示装置10では、画素2の着色液体6を画素空間3に流入させた着色状態とすることと画素空間3の着色流体6を液体貯留空間4に貯留して画素空間3を非着色状態とすることの切り替えを確実にするため、画素空間3に無彩色液体11を封入するとともに、画素空間3に連通して無彩色液体11を流入させる逃げ空間12を設けてある。そして、無彩色液体11と液体貯留空間4の着色流体6のいずれか一方を油系、他方を水系として互いが混合しない液体としてある。これにより、無彩色液体11と着色液体6とを混合することなく、着色液体6が圧力発生手段5を構成する圧電素子51の駆動により画素空間3内へ流入されれば、無彩色液体11が逃げ空間12内に流入するようにでき、透明基板31を介して視認する着色による色の表示と無彩色による無表示との切り替えを確実に行うことができる。
Next, another embodiment of the display device of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this
また、液体貯留空間4の弾性板41に圧力発生手段を構成する圧電素子51を貼り付けて設けるのに加え、逃げ空間12の側壁を弾性板121で形成し、この弾性板121に圧力発生手段13を備えるようにし、例えば圧力発生手段13を圧電素子131で構成して弾性板121に貼り付けることで逃げ空間12に圧力変動を付与することができ、これにより、逃げ空間12の無彩色液体11を画素空間3に流入させることができる。なお、無彩色液体11に代えて透明液体を用いることもできる。
In addition to the
次に、本発明の表示装置の他の実施の形態について、図6および図7により説明する。
この表示装置20は、例えば図6に示すように、CMYの3原色の3つの画素2を透明基板31側から順次重ね合わせて減法混色する画素ユニット8を用いてカラーを表現するように構成したものである。
Next, another embodiment of the display device of the present invention will be described with reference to FIGS.
For example, as shown in FIG. 6, the
このような減法混色の画素ユニット8を構成する各画素2はそれぞれ同一構成とされており、画素2の画素空間3は、一側の面が透明基板31により区画されるとともに、反対側の面も透明基板34で構成され、例えば透明基板31、34が正方形状に形成されて構成してある。この透明基板31、34を垂直方向に3つの画素空間3を重ねて区画することで画素ユニット8が構成される。
Each
画素空間3には、図7に示すように、透明基板34の一端角部に連通する連通路33を介して液体貯留空間4が画素空間3に直交して形成され、液体貯留空間4に半透明の着色液体6が貯留される。この液体貯留空間4の一側面が弾性板41で構成されて撓むことで容積を変化させることができるようにしてある。
また、透明基板34の他端角部に連通させて逃げ空間12が画素空間3に直交して液体貯留空間4の反対側に形成され、画素空間3に封入された無彩色液体11を逃げ空間12に流入させることができるようにしてある。この逃げ空間12の一側面が弾性板121で構成されて撓むことで容積を変化させることができるようにしてある。
これら液体貯留空間4と逃げ空間12との間に圧力発生手段5を構成する圧電素子51が貼り付けてあり、この圧電素子51によって液体貯留空間4の弾性板41に圧力変動を付与するとともに、液体貯留空間4とは高低が逆の圧力変動を逃げ空間12の弾性板121に付与できるようにしてある。
In the
In addition, the
A
このような画素空間3の一側面に沿って直交して液体貯留空間4、逃げ空間12および圧電素子51が配置された画素2を四辺形の各辺に対応させて90度ずつずらして3つの画素2を重ねることで画素ユニット8が構成され、重ねられた3つの画素の着色流体を混合して視認することができる。
この液体貯留空間4を画素空間3と同一ないし大きな容積とすることで、着色液体6を全量液体貯留空間4に貯留でき、着色液体6を画素空間3に流入させることで、透明基板31、34を介して着色液体6の色を外部から視認することができる。なお、無彩色液体11に代えて透明液体を用いることもでき、逃げ空間を省略して液体貯留空間だけを設けて着色流体を画素空間3に流入させるようにしても良い。
The
By setting the
着色液体6として減法混色の画素ユニット8では、色素の3原色であるCMY(C:シアン、M:マゼンタ、Y:黄)の半透明の液体が用いられる。これにより、重ねられた3つの画素空間に流入させた着色液体6を透明基板31および透明基板34を介して混合された色を視認することができ、例えば3つの色を混合することで黒色が視認されることになる。
また、全ての着色液体6を液体貯留空間4に戻すことで、最も下の画素2の透明基板34の色などが認識されることから、この透明基板34、又は透明基板の下に配置した基材の色を白、灰色などの無彩色とすることで、非着色状態の色として無彩色を視認することができる。
In the subtractive
Moreover, since all the
また、半透明の液体とした着色液体6を、圧力発生手段5を構成する圧電素子51を制御し、弾性板41の変形量を調整し、画素空間3内の着色流体6の量を制御することで、色の階調を変えることができる。
Further, the
このような画素2を3個重ねて組み合わせて画素ユニット8とした表示装置20によれば、着色液体6の色を透明基板31、34を介して混合した状態で視認することができ、液晶方式に比較し、発色性を高めることができる。また、画素2を薄くすることができ、表示装置20を薄くできるとともに、画素2の区画密度を高めることで、高解像度とすることもできる。
According to the
なお、本発明は、画素の形状や画素空間の形状など各構成要素は、上述した実施形態に限定されるものではない。 In the present invention, each component such as a pixel shape and a pixel space shape is not limited to the above-described embodiment.
1…表示装置,2…画素,3…画素空間,4…液体貯留空間,5…圧力発生手段,6…着色液体,7…画素ユニット,8…画素ユニット,10…表示装置,11…無彩色液体,12…逃げ空間,13…圧力発生手段,21…逃げ空間,31…透明基板,32…反対側の面,34…透明基板,51…圧電素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該画素空間に連通すると共に、着色された着色液体が貯留された液体貯留空間と、
該液体貯留空間内に圧力変動を付与する圧力発生手段と、
を備え、
前記液体貯留空間内に貯留された着色液体は、前記圧力発生手段の駆動によって前記画素空間に流入され、
前記画素空間に流入された着色液体は、前記透明基板を介して外部から視認できるようにしたことを特徴とする表示装置。 A pixel space having a surface partitioned by a transparent substrate, and a plurality of pixel spaces partitioned in parallel or perpendicular to the surface of the transparent substrate;
A liquid storage space that communicates with the pixel space and stores a colored liquid;
Pressure generating means for applying pressure fluctuations in the liquid storage space;
With
The colored liquid stored in the liquid storage space flows into the pixel space by driving the pressure generating means,
The display device, wherein the colored liquid that has flowed into the pixel space is visible from the outside through the transparent substrate.
該無彩色液体が流入可能な逃げ空間を有し、
前記無彩色液体と前記着色液体のうち、一方が油系、他方が水系であって、
前記着色液体が前記画素空間内へ流入されれば、前記無彩色液体が前記逃げ空間内に流入することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置。 Encapsulating an achromatic liquid in the pixel space;
Having a relief space into which the achromatic liquid can flow,
Of the achromatic liquid and the colored liquid, one is oil-based and the other is water-based.
3. The display device according to claim 1, wherein when the colored liquid flows into the pixel space, the achromatic liquid flows into the escape space. 4.
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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