JP2015121657A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】種々の条件下で、明瞭な表示を行える表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、対向配置された透明電極を有する第1、第2の透明基板と、第1、第2の透明基板間に挟持された電解液と、電解液に含まれるか、電解液と透明電極との間に配置されたエレクトロクロミック材料、及び電解液に含まれるエレクトロケミカルルミネッセンス材料の少なくとも1種とを有する第1素子と、対向配置された透明電極を有する第3、第4の透明基板と、第3、第4の透明基板間に挟持され、銀を含有するエレクトロデポジション材料を含む電解液とを有し、第1素子がその上方に積層された第2素子と、第1素子、第2素子に制御電圧を供給する制御回路と、を有する。【選択図】 図1
Description
本発明は、表示装置に関する。
従来、発光型表示装置が広く用いられている。エレクトロケミカルルミネッセンス材料は、電圧の印加により、電極近傍で、酸化によるカチオンラジカル(酸化種)、還元によるアニオンラジカル(還元種)が生じ、両者が会合すると励起状態が生じ、その失活過程において発光が生じる(例えば特許文献1)。一方、軽量、低消費電力、携帯可能性等の点から発色/消色型(反射型)の表示装置が注目されている。エレクトロクロミック材料は、電気化学反応等により、分子構造が変化して、発色/消色等の変色が生じる材料である(例えば特許文献2)。また、銀を含むエレクトロデポジション材料が知られている。エレクトロデポジション材料を含む電解質を対向電極を有するセルに収容し、電極間に電圧を印加すると、電気化学反応により、電極上に銀が析出、堆積し、鏡面を形成する(例えば特許文献3)。
実施例の目的は、種々の条件下で、明瞭な表示を行える表示装置を提供することである。
実施例によれば、
対向配置された透明電極を有する第1、第2の透明基板と、前記第1、第2の透明基板間に挟持された電解液と、前記電解液に含まれるか、前記電解液と前記透明電極との間に配置されたエレクトロクロミック材料、及び前記電解液に含まれるエレクトロケミカルルミネッセンス材料の少なくとも1種とを有する第1素子と、
対向配置された透明電極を有する第3、第4の透明基板と、前記第3、第4の透明基板間に挟持され、銀を含有するエレクトロデポジション材料を含む電解液とを有し、前記第1素子がその上方に積層された第2素子と、
前記第1素子、前記第2素子に制御電圧を供給する制御回路と、
を有する表示装置
が提供される。
対向配置された透明電極を有する第1、第2の透明基板と、前記第1、第2の透明基板間に挟持された電解液と、前記電解液に含まれるか、前記電解液と前記透明電極との間に配置されたエレクトロクロミック材料、及び前記電解液に含まれるエレクトロケミカルルミネッセンス材料の少なくとも1種とを有する第1素子と、
対向配置された透明電極を有する第3、第4の透明基板と、前記第3、第4の透明基板間に挟持され、銀を含有するエレクトロデポジション材料を含む電解液とを有し、前記第1素子がその上方に積層された第2素子と、
前記第1素子、前記第2素子に制御電圧を供給する制御回路と、
を有する表示装置
が提供される。
観察者の視野を過度に制限することなく、明瞭な表示が行える。
10 第1(表示)素子、
11,12 透明基板、
13,14 透明電極、
15 エレクトロクロミック膜、
17、27 シール、
18、28 電解液、
20 第2(背景)素子、
21,22 透明基板、
23,24 透明電極、
30 積層構造、
31 発光(エレクトロケミカルルミネッセンス)材料、
35 エレクトロデポジション材料、
37 制御回路、
38 補助光源、
41 車両、
42 フロントガラス、
50 観察者、
11,12 透明基板、
13,14 透明電極、
15 エレクトロクロミック膜、
17、27 シール、
18、28 電解液、
20 第2(背景)素子、
21,22 透明基板、
23,24 透明電極、
30 積層構造、
31 発光(エレクトロケミカルルミネッセンス)材料、
35 エレクトロデポジション材料、
37 制御回路、
38 補助光源、
41 車両、
42 フロントガラス、
50 観察者、
以下、図面を参照しつつ、実施例に沿って説明する。
実施例1
図1A、1B、1Cは、実施例1によるディスプレイ装置の構成を示す、概略断面図である。図1Aに示す第1素子10は、表示を行う表示素子である。表示素子10は、非駆動時は透明であり、制御回路37aから駆動信号を印加して駆動する時、直流駆動で発色表示、交流駆動で発光表示を行えるデュアルモード素子で構成される。図1Bに示す第2素子20は、表示素子10の表示の背景を形成できるエレクトロデポジション(ED)素子である。ED素子20は、非駆動時に透明状態であり、制御回路37bから直流電圧で駆動する時ミラー状態となる。図1Cに示すように、第2(ED)素子20の上に第1(表示)素子10が積層配置されて積層装置30を構成し、第1(表示)素子10の表側から観察者50が表示を観察する。
実施例1
図1A、1B、1Cは、実施例1によるディスプレイ装置の構成を示す、概略断面図である。図1Aに示す第1素子10は、表示を行う表示素子である。表示素子10は、非駆動時は透明であり、制御回路37aから駆動信号を印加して駆動する時、直流駆動で発色表示、交流駆動で発光表示を行えるデュアルモード素子で構成される。図1Bに示す第2素子20は、表示素子10の表示の背景を形成できるエレクトロデポジション(ED)素子である。ED素子20は、非駆動時に透明状態であり、制御回路37bから直流電圧で駆動する時ミラー状態となる。図1Cに示すように、第2(ED)素子20の上に第1(表示)素子10が積層配置されて積層装置30を構成し、第1(表示)素子10の表側から観察者50が表示を観察する。
図1Aに示す表示素子10において、発色表示には、エレクトロクロミック材料を用いる。エレクトロクロミック材料は、電圧が印加されると電気化学的な酸化または還元反応を起こし、それにより発色または消色等の変色を生じる材料である。この現象を利用して発色/消色の反射表示を行う。発光表示には、エレクトロケミカルルミネッセンス材料を用いる。エレクトロケミカルルミネセンス材料は、電圧の印加により、電極近傍で酸化されてカチオンラジカル(酸化種)、還元されてアニオンラジカル(還元種)となる。この両者が会合するとエレクトロケミカルルミネセンス材料の励起状態が生成し、その失活過程において発光が起きる。この現象を利用して発光表示を行う。
表示素子10においては、ガラスなどで形成された一対の透明基板11,12上にインジウム錫酸化物(ITO)等の透明電極13,14が形成されている。下側の透明電極13はパターニングされ、セグメント電極を構成する。上側の透明電極14は、平面視上、セグメント電極13を含む形状のコモン電極を構成する。下側のセグメント電極13表面上に発色表示を行えるエレクトロクロミック材料の電解重合膜15が形成されている。
発色材料は、電解重合により形成したエレクトロクロミック膜15である。透明基板11上の透明電極13を作用極とし、対極に白金線、参照電極にAg/Ag+を用いた3極セルを用い、モノマーの3,4-ethylenedioxythiopheneを20mM、支持塩として過塩素酸リチウム100mMを含むアセトニトリル溶液中で、透明電極13に+0.94Vの電圧を30秒印加することでエレクトロクロミック膜15を電解重合により形成する。電解重合により、パターニングされた透明電極13の表面にのみエレクトロクロミック膜15が形成される。
用いるエレクトロクロミック化合物材料は、電気化学的な酸化還元反応によって可逆的な色変化を示す化合物であれば、特に制限されない。例えば、ジメチルテレフタレート、4,4’−ビフェニルヂカルボン酸ヂエチルエステル、ジアセチルベンゼン(1,4−ジアセチルベンゼン等)、ビオロゲン(N,N’−ジメチルビオロゲン、1,4−ジヘプチルビオロゲン等)、導電性高分子(ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリアニリン等)、金属錯体(フェナントロリン錯体、ビピリジン錯体等)、トリフェニルアミン誘導体等、電気化学活性有機化合物の少なくとも一つを含むものを好適に用いることができる。また、無機系のエレクトロクロミック材料としては、たとえば水酸化イリジウム酸化チタン等の遷移金属酸化物、水酸化イリジウム等の金属水酸化物、プルシアンブルー等の混合原子価化合物を使用することができる。
上下の透明基板11,12をシール部材17を介して対向させ、基板間の空間にエレクトロケミカルルミネッセンス材料の発光材料31を含む電解液18を収容する。電解液18は、エレクトロケミカルルミネセンス化合物材料、支持電解質、溶媒等により構成される。エレクトロケミカルルミネセンス材料は、電気化学的な酸化還元反応によって発光する材料であれば、特段の制限はない。たとえば、ビピリジン誘導体やフェナントロリン誘導体等の配位子を有するルテニウム錯体及び希土類錯体(対イオンとしてヘキサフルオロリン酸、ハロゲン等を有する)、PVB(ポリビニルブチラール)、DPA(9,10−ジフェニルアントラセン)、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウムのようなものを含むTBAP(過塩素酸テトラブチルアンモニウム)等を好適に用いることができる。
支持電解質は、発光材料の酸化還元反応等を促進するものであれば限定されず、たとえばリチウム塩(LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4等)、カリウム塩(KCl、KBr、KI等)、ナトリウム塩(NaCl、NaBr、NaI等)を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、たとえば10mM以上1M以下であることが好ましいが、これも特に限定されるものではない。
溶媒は、発光材料等を安定的に保持することができるものであれば限定されない。水や炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、更には、イオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を使用することが可能である。具体的には、炭酸プロピレン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ポリビニル硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸等を用いることができる。
基板間のギャップを制御するため、ギャップコントロール材やリブなどを用いる。表示素子のギャップは、20ミクロンから数百ミクロン(例えば、50ミクロン)である。例えば、1−3個/mm2となるようにギャップコントロール剤を散布し、UV+熱硬化タイプのシール材を用い、メインシールパターン17を片方の基板(どちらでも良い)の上に形成する。シール材は、光硬化タイプ、熱硬化タイプを用いても良い。電解液に耐えるシール材料(腐食されないシール材)が好ましい。
ODF(ワンドロップフィリング)工程を用い、電解液18を片側の基板上に適量滴下した。滴下方法としてはディスペンサやインクジェットを含む各種印刷方式が適用できる。真空中(もしくは大気中、もしくは窒素雰囲気中)で両基板の重ね合せを行った。その後、紫外線をシール部に照射(例えば21J/cm2)してシール材を硬化した。尚、シール部のみに光が当たるようSUSマスク等を用いた。
本実施例とは異なり、エレクトロクロミック材料、エレクトロケミカルルミネッセンス材料を共に電解液に含ませることでもデュアルモード素子は作成可能である。
表示素子10の透明電極11,12間に制御回路37aから直流電圧を印加することにより、セグメント電極13上に堆積した電解重合膜15を着色/消色させ、セグメント形状の表示を行うことができる。但し、電解重合膜15が着色しても、背景上に重ねて表示されるため、十分鮮明な表示になるとは限らない。特に、車両のフロントグラス上に形成したヘッドアップディスプレイのような場合、外界が明るいと、表示が目立たない可能性がある。外界から入射する光をカットすれば、表示が目立つようになる。このために、表示素子10の後方にミラー素子を配置する。表示の背景にミラーを形成すると、背景からの光は抑制され、表示素子表側から入射する光が表示素子を往復して出射し、表示が明瞭になる。
夜間等、外界が暗い状態で表示素子を発色させても、観察者には観察できない。このような暗い条件下では、発光表示を行う。表示素子10の透明電極11,12間に交流電圧を印加することにより、電極近傍のエレクトロケミカルルミネッセンス材料がカチオンラジカル(酸化種)、アニオンラジカル(還元種)を発生し、これらが会合することにより発光が起きる。この現象を利用して発光表示を行う。
発光表示においても、発光が背景に重ねて表示され、背景中の対向車の前照灯や夜景中の照明等に埋もれて、十分鮮明な表示とならないことがある。外界から入射する光をカットすれば、表示が目立つようになる。表示素子の後方にミラー素子を配置すると、背景から入射する光を抑制し、表示が明瞭になる。
図1Bに示すミラー素子20においては、ガラス等で形成された一対の透明基板21,22上にインジウム錫酸化物(ITO)等の透明電極23,24が形成されている。上側の透明基板22上に形成される透明電極24はパターニングされ、平面視上表示素子10の透明電極13、電解重合膜15を包括する形状のセグメント電極を構成する。下側の透明基板21上の透明電極23は、平面視上、上側の透明電極24を含む形状を有する。上下の透明基板21,22をシール部材27を介して対向させ、基板間の空間にエレクトロデポジション材料35を含む電解液28を収容する。
電解液28は、エレクトロデポジション材料35である銀を含む化合物(AgNO3等)、電解質(TBABr等)、メディエータ(CuCl2等)、電解質の浄化剤である支持電解質(LiBr等)、溶媒(DMSO:dimethyl sulfoxide等)、ゲル化用ポリマー(PVB:polyvinyl butyral 等)等により構成される。
溶媒であるDMSO の中に、AgNO3を50mMエレクトロクロミック剤として添加し、LiBrを250mM支持電解質として加え、CuCl2を10mMメディエータとして加える。この電解質にPVBを10wt%ホストポリマーとして加える。
ゲル化用ポリマーは加えなくても良い。支持電解質は、エレクトロデポジション材料の酸化還元反応等を促進するものであれば限定されず、例えばリチウム塩(LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4等)、カリウム塩(KCl、KBr、KI等)、ナトリウム塩(NaCl、NaBr、NaI等)を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、例えば10mM以上1M以下であることが好ましいが、これも特に限定されるものではない。
溶媒は、エレクトロデポジション材料等を安定的に保持できるものであれば限定されない。水や炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、更には、イオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を使用することが可能である。具体的には、炭酸プロピレン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ポリビニル硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸等を用いることができる。
図1Bに示す、エレクトロデポジション材料を含むミラー素子の作製工程を簡略に説明する。ITO等の透明電極23,24を備えたガラス等の透明基板21,22を準備する。上側透明基板22上の透明電極24は、パターニングされたセグメント電極である。下側透明基板21上の透明電極23は、セグメント電極24を包括する形状を有する。
メインシールパターン27を片方の透明基板(どちらでも良い)の上に形成する。例えば、UV+熱硬化タイプのシール材を用いる。シール材はこれに限らず光硬化タイプ、熱硬化タイプを用いても良い。用いる電解液に耐えるシール材料(腐食されないシール材)が好ましい。
20ミクロンから数百ミクロンのギャップコントロール剤(実施例では500ミクロン)を片方の基板(どちらでも良い)の上に散布する。例えば、1-3個/mm2となるように散布を行う。ギャップの径に合わせて表示に影響が出にくい散布量にすることが望ましい。ギャップコントロール剤によるギャップコントロールに代え、リブなどの突起によってギャップコントロールを行ってもよい。また小型素子の場合、シール部分に所定の厚さを有するフィルム状のスペーサを用いてギャップを制御しても良い。
エレクトロデポジション材料を含む電解液(ゲル)を両基板間に封入する。例えば、ODF工程を用いる。エレクトロデポジション材料を含むゲル電解液を片側の基板上に適量滴下する。滴下方法としてはディスペンサやインクジェットを含む各種印刷方式が適用できる。例えば、ディスペンサを用いて適量滴下する。
真空中(もしくは大気中、もしくは窒素雰囲気中)で両基板の重ね合せを行う。紫外線をシール部に照射(ここでは21J/cm2)して、UV+熱硬化タイプのシール材を硬化する。例えば、シール部のみに光が当たるようSUSマスク等を用いる。
ミラー素子20の透明電極23を基準電位として,制御回路37bから透明電極24に負の直流電圧、例えば約−2.5Vを印加すると、負電圧を印加された透明電極24上に、AgNO3に由来する銀(Ag)薄膜25が形成される。数秒でミラーにすることが可能である。電圧印加を停止すると、やがて銀薄膜25は消滅する。
初期状態のセル(素子)はほぼ透明な状態であった。僅かに黄色っぽくも見えたが、これはメディエータであるCuCl2の色と思われる。メディエータの材料を変える、もしくはセル厚を薄くすることで改善は可能と思われる。
図2A,2Bは、ミラー素子20の透明電極23を基準(接地)電位とし、透明電極24に−2.5Vの負電位を印加した時の上側透明基板22(透明電極24)側から測定した反射率、透過率の変化を示すグラフである。横軸が波長を単位(nm)で示し、縦軸が反射率(図2A),透過率(図2B)を単位(%)で示す。実線が初期状態を示し、破線が銀薄膜形成後の状態を示す。なおこれらの中間状態を用いることもできる。
図1Cに示すように、ミラー素子20の上に表示素子10を積層して積層装置30を形成する。観察者50は、表示素子10側から積層装置30を観察する。非駆動状態では、両素子20,10とも透明状態である。表示素子10の透明電極13,14間に直流電圧を印加して、発色表示を行うことができる。逆極性の直流電圧印加により、透明状態に戻せる。表示素子10の透明電極13,14間に交流電圧を印加して、発光表示を行うことができる。電圧印加を停止すれば、透明状態に戻る。直流負電圧印加によりミラー素子20にミラーを形成して、表示を鮮明化することもできる。電圧印加を停止すれば、透明状態に戻る。表示素子10、ミラー素子20それぞれはパターン表示できるため、表示パターン以外の領域は透明として、ドライバの視界を極力妨げない状態での表示が可能である。
実施例1ではエレクトロデポジション材料を含むミラー素子で透明/ミラーの2状態、デュアルモード素子を用いた表示素子で透明/発色/発光の3状態を取ることができ、それぞれの組み合わせにより周囲の状況に応じた最適な表示を行うことが可能である。
応用例
図3Aに示すように、図1Cに示す積層装置30を、ヘッドアップディスプレイ(HUD)として、車両41のフロントガラス42上に配置する。制御回路37が積層装置30に駆動電圧を供給する。積層装置30に照明光を供給できる補助光源38が設けられている。但し、補助光源38は必須ではない。
応用例
図3Aに示すように、図1Cに示す積層装置30を、ヘッドアップディスプレイ(HUD)として、車両41のフロントガラス42上に配置する。制御回路37が積層装置30に駆動電圧を供給する。積層装置30に照明光を供給できる補助光源38が設けられている。但し、補助光源38は必須ではない。
図3Bは、積層装置30と観察者であるドライバ50の関係を示す、一部拡大図である。積層装置30の表示素子10をドライバ50側に配置し、ミラー素子20を反対(背景)側に配置する。配置位置はフロントガラス42最表面でもよく、またフロントガラス(合わせガラス)の間でもよい。両素子とも普段は透明状態であるためドライバ50は前方を明確に認識することができる。
ミラー素子20をミラー状態にしたい時には制御回路37からdc電圧(約2.5V)を印加することにより数秒でミラーにすることが可能である。ミラー形成により、外光を遮断し、明るい反射ミラー状態が得られる。
表示素子10を昼間に反射表示状態にしたい時にはdc電圧(約5V)を印加することにより数秒で着色状態にすることが可能である。図4Aは、セグメントパターンを反射表示したときの写真である。この表示は昼間の表示に適している。(ミラー素子20は透明状態にしている。ミラー状態にすればさらにくっきりとした明るい反射状態を得ることが可能である。)
表示素子10を夜間に発光表示状態にしたい時には、制御回路37から交流電圧(約4V)を印加することにより瞬時に発光状態にすることが可能である。図4Bは、セグメントパターンを発光表示したときの写真である。この表示は夜間の表示に適している。(積層しているミラー素子20は透明状態にしている。ミラー状態にすればさらに明るい発光状態を得ることが可能である。)
代表的な表示パターンの例を下記に示す:
非表示:ミラー素子→透明、表示素子→透明
昼間1:ミラー素子→透明、表示素子→発色
昼間2:ミラー素子→ミラー、表示素子→発色
夜間1:ミラー素子→透明、表示素子→発光
夜間2:ミラー素子→ミラー、表示素子→発光
補助光源を用いれば、夜間に上記の昼間1モード、昼間2モードの発色表示を行うこともできる。それぞれの素子に対して別の表示を行うことも可能である。例えば、一部の表示の背景のみをミラー状態にすることもできる。表示素子を透明に保ったまま、ミラー素子にミラーを形成して表示を行うことも可能である。点滅表示を行うこともできる。これらはドライバへの注意喚起を強く促したい時等に効果的である。
表示素子10を夜間に発光表示状態にしたい時には、制御回路37から交流電圧(約4V)を印加することにより瞬時に発光状態にすることが可能である。図4Bは、セグメントパターンを発光表示したときの写真である。この表示は夜間の表示に適している。(積層しているミラー素子20は透明状態にしている。ミラー状態にすればさらに明るい発光状態を得ることが可能である。)
代表的な表示パターンの例を下記に示す:
非表示:ミラー素子→透明、表示素子→透明
昼間1:ミラー素子→透明、表示素子→発色
昼間2:ミラー素子→ミラー、表示素子→発色
夜間1:ミラー素子→透明、表示素子→発光
夜間2:ミラー素子→ミラー、表示素子→発光
補助光源を用いれば、夜間に上記の昼間1モード、昼間2モードの発色表示を行うこともできる。それぞれの素子に対して別の表示を行うことも可能である。例えば、一部の表示の背景のみをミラー状態にすることもできる。表示素子を透明に保ったまま、ミラー素子にミラーを形成して表示を行うことも可能である。点滅表示を行うこともできる。これらはドライバへの注意喚起を強く促したい時等に効果的である。
表示素子の表示領域およびミラー素子のミラー領域をパターン状として、透明領域を残すことにより、ドライバの視界を極力妨げない状態での表示が可能である。
実施例2
図5Aに表示素子10、図5Bにエレクトロデポジション(ED)素子20を示す。図1Cに示したように、素子10を素子20に上に積層して積層装置30を形成する。ED素子20は、ミラ−を形成できる点では、実施例1のミラー素子と同様であるが、さらにカラー表示や黒色表示ができるので、ED素子と呼んで区別する。実施例1と異なる点を中心に説明する。
図5Aに示す表示素子10は、電解液18中に発光材料を含まない。他の点は、実施例1の表示素子10と同様である。電解液が発光材料を含まないので、表示は発色材料の電解重合膜15のみで行う。外界が暗いときは、図3Aに示した補助光源38のような補助光源が必要である。
図5Bに示すED素子20は、ミラー/黒色/カラー/透明の状態が可能である。
一対のガラスもしくはフィルム基板(透明基板)21,22を用意する。それぞれの透明基板21,22にはITO等の透明電極23,24が形成されている。スパッタもしくは蒸着などにより形成され透明電極である。片側の透明基板22に形成されているITO透明電極24上にITO装飾電極25を形成する。ITO装飾電極とは表面に凹凸が形成された状態で形成されたITO電極である。
ITO粒子分散液(30wt%)をITO電極24上に500rpmで5秒間、1500rpmで15秒間スピンコートした後、250℃で60分間焼成してITO粒子装飾電極25を作製する。
例えば、ITO粒子分散液は、
・SIGMA−ALDRICH700460
・粒子径< 100 nm (動的散乱光法;DLS)
である。それぞれの透明基板上に形成されている透明電極23及びITO装飾電極25が向かい合うように配置し、ED素子を形成する。例においては、面内のギャップコントロール剤は用いずテフロン(登録商標)スペーサー(例では500ミクロン厚)を用いた。
・SIGMA−ALDRICH700460
・粒子径< 100 nm (動的散乱光法;DLS)
である。それぞれの透明基板上に形成されている透明電極23及びITO装飾電極25が向かい合うように配置し、ED素子を形成する。例においては、面内のギャップコントロール剤は用いずテフロン(登録商標)スペーサー(例では500ミクロン厚)を用いた。
エレクトロデポジション材料を含む電解液を両基板間に封入する。例えば、ODF工程を用いる。エレクトロデポジション材料を含む電解液を片側の基板上に適量滴下する。滴下方法としてはディスペンサやインクジェットを含む各種印刷方式が適用できる。例えば、ディスペンサを用いて適量滴下する。真空中(もしくは大気中、もしくは窒素雰囲気中)で両基板の重ね合せを行う。電解液注入方法は真空注入や毛細管注入を用いても良い。エレクトロデポジション材料を含む電解液は、実施例1と同じものを用いる。
ED素子20に途中で印加電圧を小さくするステップ電圧を印加する。ITO装飾膜が形成されていない側の透明電極23に、−3Vを100msec印加した後に、ステップ電圧として−1.5Vを5秒間印加する。すると素子は赤色に着色する。ITO装飾膜が形成されていない側の電極に、−3Vを100msec印加した後に、ステップ電圧として−1.5Vを20秒間印加する。すると素子は青色に着色する。電圧印加を解除すると、素子は透明状態に戻る。
図6Aは、ステップ電圧印加時間の変化に対する透過率のスペクトル変化を示すグラフである。横軸が波長を単位(nm)で示し、縦軸が透過率を単位(%)で示す。ステップ電圧印加時間が短い時は、短波長領域の透過率がより多く減少し、長波長側の透過率が相対的に高い赤色状態となる。ステップ電圧印加時間が長くなると、短波長側の透過率より長波長側の透過率が相対的に低くなり、青色状態となる。これらの結果よりステップ電圧印加によりカラー着色できることが分かる。赤色、青色と説明したが、これらの中間状態の表示を行うこともできる。
次にITO装飾膜25が形成されている側の電極に、一定電圧(−2.5V)を印加した。すると素子は黒色に着色した。電圧印加を解除すると、素子は透明状態に戻る。
図6Bは、一定電圧印加時間の変化に対する、透過率のスペクトル変化を示すグラフである。横軸が波長を単位(nm)で示し、縦軸が透過率を単位(%)で示す。電圧印加により可視領域全体の透過率が低下していき、黒色(遮光に近い状態)になることが分かる。
ITO装飾膜25が形成されていない側の電極に一定電圧(−2.5V)を印加すると、図1B,2A,2Bに示した場合と同様にミラー状態が得られる。実施例1と同様の現象である。従って、実施例2のエレクトロデポジション材料を含むED素子20により様々な光透過/反射状態が得られることが分かる。
以上のような表示素子10とED素子20を積層し、図1C同様に、積層装置30を作成する。積層装置を、実施例1の応用例同様、図3に示すようにヘッドアップディスプレイ(HUD)として用いることができる。
代表的な表示パターンを以下に示す:
非表示:ED素子→透明、表示素子→透明
昼間1:ED素子→透明、表示素子→発色
昼間2:ED素子→ミラー、表示素子→発色
昼間3:ED素子→黒、表示素子→発色
昼間4:ED素子→カラー着色、表示素子→発色
夜間1:補助光源ON、ED素子→透明、表示素子→発色
夜間2:補助光源ON、ED素子→ミラー、表示素子→発色
夜間3:補助光源ON、ED素子→黒、表示素子→発色
夜間4:補助光源ON、ED素子→カラー、表示素子→発色
夜間5:補助光源ON、ED素子→ミラー、表示素子→透明
夜間6:補助光源ON、ED素子→黒、表示素子→透明
夜間7:補助光源ON、ED素子→カラー、表示素子→透明
組合せは上記に限らない。例えば、ED素子をデュアルモード素子の反射表示と同じパターンで黒表示にすれば、黒さを強調した表示をすることが可能である。また補助光源を使う場合は、ED素子もしくは表示素子単体のみに電圧印加させる動作でも構わない。このようにどのような明るさの状況であっても最適な表示パターンを選択することで、はっきりと表示を認識することができる。
非表示:ED素子→透明、表示素子→透明
昼間1:ED素子→透明、表示素子→発色
昼間2:ED素子→ミラー、表示素子→発色
昼間3:ED素子→黒、表示素子→発色
昼間4:ED素子→カラー着色、表示素子→発色
夜間1:補助光源ON、ED素子→透明、表示素子→発色
夜間2:補助光源ON、ED素子→ミラー、表示素子→発色
夜間3:補助光源ON、ED素子→黒、表示素子→発色
夜間4:補助光源ON、ED素子→カラー、表示素子→発色
夜間5:補助光源ON、ED素子→ミラー、表示素子→透明
夜間6:補助光源ON、ED素子→黒、表示素子→透明
夜間7:補助光源ON、ED素子→カラー、表示素子→透明
組合せは上記に限らない。例えば、ED素子をデュアルモード素子の反射表示と同じパターンで黒表示にすれば、黒さを強調した表示をすることが可能である。また補助光源を使う場合は、ED素子もしくは表示素子単体のみに電圧印加させる動作でも構わない。このようにどのような明るさの状況であっても最適な表示パターンを選択することで、はっきりと表示を認識することができる。
図5Cは、実施例2の表示素子10の変形例を示す。電解重合膜15を省略し、電解液18にエレクトロクロミック材料32を含ませる。図5Aに示す表示素子10と同様の動作が可能である。なお、実施例1の表示素子において、電解重合膜15を省略し、電解液18にエレクトロクロミック材料32をエレクトロケミカルルミネッセンス材料31と共に含ませることも可能である。
実施例3
図7Aに実施例3のエレクトロケミカルルミネッセンス(ECL)素子10、図7Bに実施例3のエレクトロデポジション(ED)素子20を示す。図7Bに示すED素子20は、図5Bに示す実施例2のED素子20と同様であり、ミラー/黒色/カラー/透明の状態が可能である。
実施例3
図7Aに実施例3のエレクトロケミカルルミネッセンス(ECL)素子10、図7Bに実施例3のエレクトロデポジション(ED)素子20を示す。図7Bに示すED素子20は、図5Bに示す実施例2のED素子20と同様であり、ミラー/黒色/カラー/透明の状態が可能である。
図7Aに示すECL素子10は、電解液18中にエレクトロケミカルルミネッセンス材料31を含む発光素子である。実施例1のデュアルモード素子とは発色材料の電界重合膜15を有さない点で異なる。
昼間はED素子20にて表示(黒表示もしくはカラー表示)を行い、夜間はECL素子で発光表示を行う。この場合、ED素子はミラーとして機能してもよい(ミラーにした方が明るくなるとともに外に光が漏れない)。
代表的な表示パターンを下記に示す:
非表示:ED素子→透明、ECL素子→透明
昼間1:ED素子→ミラー、ECL素子→透明
昼間2:ED素子→黒、ECL素子→透明
昼間3:ED素子→カラー着色、ECL素子→透明
夜間1:ED素子→ミラー、ECL素子→発光
このようにどのような明るさの状況であっても最適な表示パターンを選択することで、はっきりと表示を認識することができる。ED素子はDC駆動、ECL素子はAC駆動を行う。ECL素子は一般的な液晶表示装置(LCD)ドライバによりデューティ駆動可能である。
非表示:ED素子→透明、ECL素子→透明
昼間1:ED素子→ミラー、ECL素子→透明
昼間2:ED素子→黒、ECL素子→透明
昼間3:ED素子→カラー着色、ECL素子→透明
夜間1:ED素子→ミラー、ECL素子→発光
このようにどのような明るさの状況であっても最適な表示パターンを選択することで、はっきりと表示を認識することができる。ED素子はDC駆動、ECL素子はAC駆動を行う。ECL素子は一般的な液晶表示装置(LCD)ドライバによりデューティ駆動可能である。
実施例4
実施例1同様のデュアルモード表示素子10(図1A)、及び実施例2同様のED素子20(図5B)を用いる。
実施例1同様のデュアルモード表示素子10(図1A)、及び実施例2同様のED素子20(図5B)を用いる。
デュアルモード素子10は、透明/発色/発光の3状態の1つを選択できる。ED素子20は、カラーを1つとしても、ミラー/黒色/カラー/透明の4状態の内の1つを選択できる。カラーを赤、青の2色とすれば、5状態から選択できる。実施例2、実施例3の表示パターンを、1つで全て使用できる素子となる。
なお、応用例として自動車用のヘッドアップディスプレイを説明したが、人が装着するヘッドマウントディスプレイや、窓ガラス等透明な部分に貼り付ける表示装置、空中に配置する表示装置等としても用いることが可能である。
実施例において例示した駆動電圧等は用いる材料やセル条件により適宜変更可能であり、制限的な意味は有さない。基板としてフィルムなど可撓性のある材料を用いてもよい。上記以外の公知技術との組み合わせを、自由に行うことが可能である。電気化学デバイスに太陽電池(シースルータイプ)を組み合わせてもよい。
このような実施例により、以下のような特徴が得られる:
・明るい太陽光下であっても視認性の高いヘッドアップディスプレイを安価に製造できる。
・夜間は発光表示を行い、ドライバー側以外に光が漏れない。
・高価な光学系、高輝度な光源が不要。
実施例において例示した駆動電圧等は用いる材料やセル条件により適宜変更可能であり、制限的な意味は有さない。基板としてフィルムなど可撓性のある材料を用いてもよい。上記以外の公知技術との組み合わせを、自由に行うことが可能である。電気化学デバイスに太陽電池(シースルータイプ)を組み合わせてもよい。
このような実施例により、以下のような特徴が得られる:
・明るい太陽光下であっても視認性の高いヘッドアップディスプレイを安価に製造できる。
・夜間は発光表示を行い、ドライバー側以外に光が漏れない。
・高価な光学系、高輝度な光源が不要。
・表示部分(ミラーも含む)は部分的に形成できるためドライバーの視界を極力さえぎることなく必要な情報を(最小の視線移動で)認識させることができる。
Claims (5)
- 対向配置された透明電極を有する第1、第2の透明基板と、前記第1、第2の透明基板間に挟持された電解液と、前記電解液に含まれるか、前記電解液と前記透明電極との間に配置されたエレクトロクロミック材料、及び前記電解液に含まれるエレクトロケミカルルミネッセンス材料の少なくとも1種とを有する第1素子と、
対向配置された透明電極を有する第3、第4の透明基板と、前記第3、第4の透明基板間に挟持され、銀を含有するエレクトロデポジション材料を含む電解液とを有し、前記第1素子がその上方に積層された第2素子と、
前記第1素子、前記第2素子に制御電圧を供給する制御回路と、
を有する表示装置。 - 前記第2素子上方に前記第1素子が配置された積層構造が、透明下地上に配置され、前記第1素子上方より観察するのに適した、請求項1記載の表示装置。
- 前記第1素子がエレクトロクロミック材料、およびエレクトロケミカルルミネッセンス材料を含み、前記制御回路が、前記第1素子に直流電圧、交流電圧を供給でき、前記第2素子に直流電圧を供給できる、請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記制御回路が、前記第2素子にステップ電圧を供給できる請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第2素子の一方の透明電極の上に形成されたITO装飾電極をさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示装置。
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- 2013-12-24 JP JP2013265151A patent/JP2015121657A/ja active Pending
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