JP4783675B2 - Reflective display device - Google Patents
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本発明は、入力される画像信号の属性に応じて前記アクチュエータ部を選択的に駆動することにより、表示板に前記画像信号に応じた映像を表示させる反射型表示装置に関する。 The present invention relates to a reflective display device that displays an image corresponding to an image signal on a display board by selectively driving the actuator unit according to an attribute of the input image signal.
従来から、表示装置として、陰極線管(CRT)や液晶表示装置等の表示装置が知られている。 Conventionally, display devices such as a cathode ray tube (CRT) and a liquid crystal display device are known as display devices.
陰極線管としては、通常のテレビジョン受像機やコンピュータ用のモニタ装置等が知られているが、画面は明るいものの、消費電力が大きく、また、画面の大きさに比較して表示装置全体の奥行きが大きくなるという問題がある。 As a cathode ray tube, an ordinary television receiver, a monitor device for a computer, and the like are known. However, although the screen is bright, the power consumption is large and the depth of the entire display device is larger than the screen size. There is a problem that becomes larger.
一方、液晶表示装置は、装置全体を小型化でき、消費電力が少ないという利点があるものの、画面の輝度が劣り、画面視野角度が狭いという問題がある。 On the other hand, the liquid crystal display device has the advantages that the entire device can be reduced in size and consumes less power, but there are problems that the screen brightness is poor and the screen viewing angle is narrow.
更にこれら陰極線管や液晶表示装置においては、カラー画面にする場合、画素数を白黒画面の3倍にしなければならず、このため、装置自体が複雑になり、消費電力がかさみ、コストアップが避けられないという問題もあった。 Further, in these cathode ray tubes and liquid crystal display devices, when a color screen is used, the number of pixels must be three times that of a monochrome screen, which complicates the device itself, increases power consumption, and avoids an increase in cost. There was also a problem that it was not possible.
そこで、本出願人は、前記問題を解決するべく、新規な表示装置を提案した(例えば特許文献1参照)。この表示装置は、図16に示すように、画素毎に配列されたアクチュエータ部400を有し、各アクチュエータ部400は、圧電/電歪層402と該圧電/電歪層402の上面及び下面にそれぞれ形成された上部電極404と下部電極406とを具備したアクチュエータ部本体408と、該アクチュエータ部本体408の下部に配設された振動部410と固定部412からなるアクチュエータ基板414とを有して構成されている。アクチュエータ部本体408の下部電極406は振動部410と接触しており、該振動部410により前記アクチュエータ部本体408が支持されている。
Therefore, the present applicant has proposed a new display device in order to solve the above-mentioned problem (for example, see Patent Document 1). As shown in FIG. 16, this display device has an
前記アクチュエータ基板414は、振動部410及び固定部412が一体となってセラミックスから構成され、更に、アクチュエータ基板414には、前記振動部410が薄肉になるように凹部416が形成されている。
The
また、アクチュエータ部本体408の上部電極404には、光導波板418との接触面積を所定の大きさにするための変位伝達部420が接続されている。図16の例では、前記変位伝達部420は、アクチュエータ部400が静止しているオフ選択状態あるいは非選択状態において、光導波板418に近接して配置され、オン選択状態において前記光導波板418に光の波長以下の距離で接触するように配置されている。
Further, a
そして、前記光導波板418の例えば端部から光422を導入する。この場合、光導波板418の屈折率の大きさを調節することにより、全ての光422が光導波板418の前面及び背面において透過することなく内部で全反射する。この状態で、前記上部電極404及び下部電極406を通してアクチュエータ部400に画像信号の属性に応じた電圧信号を選択的に印加して、該アクチュエータ部400にオン選択、オフ選択及び非選択の各種変位動作を行わせることにより、前記変位伝達部420の光導波板418への接触・離隔が制御され、これにより、前記光導波板418の所定部位の散乱光(漏れ光)424が制御されて、光導波板418に画像信号に応じた映像の表示がなされる。
Then,
そして、この表示装置でカラー表示を行う場合は、例えば三原色の光源を切り替えて、光導波板と変位伝達板との接触時間を発色させる周期に同期させて、三原色の発光時間を制御する、あるいは、三原色の発光時間を発色させる周期に同期させて、光導波板と変位伝達板との接触時間を制御するようにしている。 And when performing color display with this display device, for example, the light source of the three primary colors is switched, and the contact time between the optical waveguide plate and the displacement transmission plate is synchronized with the period of color development to control the light emission time of the three primary colors, or The contact time between the optical waveguide plate and the displacement transmission plate is controlled in synchronism with the period in which the light emission times of the three primary colors are developed.
そのため、この提案例に係る表示装置においては、カラー表示方式に適用させる場合であっても、画素数を白黒画面の場合に比して増加させる必要がないという利点がある。 Therefore, the display device according to the proposed example has an advantage that the number of pixels does not need to be increased as compared with the case of a monochrome screen even when applied to a color display method.
本発明は、前記提案例に係る表示装置の構成を改良して、外光や光源の光を導入するための構成の簡略化、輝度の向上、コントラストの向上並びに表示画像の画質の向上を図ることができる反射型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention improves the configuration of the display device according to the proposed example, and simplifies the configuration for introducing external light or light from the light source, improves the brightness, improves the contrast, and improves the image quality of the display image. An object of the present invention is to provide a reflective display device that can be used.
本発明に係る反射型表示装置は、光が入射される表示板と、該表示板の一方の板面に対向して設けられたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板のうち、前記表示板の一方の板面に対向する面に配列された複数のアクチュエータ部と、前記各アクチュエータ部に、前記表示板の一方の板面に対向するように設けられ、それぞれ少なくとも光反射部を有する画素構成体と、前記表示板と前記アクチュエータ基板との間に充填された光吸収性の液体とを具備し、前記アクチュエータ部は、形状保持層と該形状保持層に形成された少なくとも一対の電極とを有するアクチュエータ部本体と、該アクチュエータ部本体を支持する振動部とを有し、前記アクチュエータ基板は、基板層と、該基板層上に形成され、前記アクチュエータ部本体に対応する箇所に空所を有するスペーサ層と、該スペーサ層上に前記空所を塞ぐように形成された薄板層とを有し、前記空所に対応した前記薄板層による薄肉の部分が前記振動部を構成し、前記空所の厚みは20μm以下であり、前記アクチュエータ部の前記一対の電極にオン信号又はオフ信号を印加して、前記アクチュエータ部を駆動することによって、該アクチュエータ部に対応する前記画素構成体を前記表示板に対して接近する方向又は離間する方向に変位するよう前記アクチュエータ部を屈曲変位させて、前記表示板と前記画素構成体間の光吸収性を制御することにより、前記表示板に映像を表示させることを特徴とする。なお、前記表示板は透明性を有することが好ましい。 A reflective display device according to the present invention includes a display panel on which light is incident, an actuator substrate provided to face one plate surface of the display panel, and one of the display boards among the actuator boards. A plurality of actuator units arranged on a surface facing the plate surface, each actuator unit being provided so as to be opposed to one plate surface of the display plate, and each pixel structure having at least a light reflection unit, A light-absorbing liquid filled between the display panel and the actuator substrate, and the actuator unit includes a shape-retaining layer and at least a pair of electrodes formed in the shape-retaining layer. It has a body, and a vibration unit which supports the actuator body, the actuator substrate includes a substrate layer, are formed on the substrate layer, versus the main actuator element A spacer layer having a void in a portion to be formed, and a thin plate layer formed on the spacer layer so as to block the void, and a thin portion of the thin plate layer corresponding to the void is the vibrating portion And the cavity has a thickness of 20 μm or less, and an on signal or an off signal is applied to the pair of electrodes of the actuator unit to drive the actuator unit, so that the actuator unit corresponds to the actuator unit. By bending and displacing the actuator part so as to displace the pixel structure in a direction approaching or separating from the display plate, and controlling the light absorption between the display plate and the pixel structure, An image is displayed on the display board. In addition, it is preferable that the said display board has transparency.
これにより、外光や光源からの光を表示板内で全反射させるように導入するのではなく、外光や光源からの光を単純に表示板に対して当てればよいため、外光や光源の光を導入するための構成を大幅に簡略化させることができる。 As a result, it is not necessary to introduce external light or light from the light source so as to be totally reflected within the display board, but it is only necessary to apply external light or light from the light source to the display board. The structure for introducing the light can be greatly simplified.
そして、前記画素構成体が前記表示板に接近する方向に変位することにより、前記表示板と前記画素構成体間における前記光吸収性の液体の厚みが減じることで発光状態とされ、前記画素構成体が前記表示板から離間する方向に変位することにより、前記表示板と前記画素構成体間における前記光吸収性の液体の厚みが増加することで消光状態とされる。
Then, the pixel structure is displaced in a direction approaching the display plate, thereby reducing the thickness of the light-absorbing liquid between the display plate and the pixel structure, thereby causing the pixel structure to emit light. When the body is displaced in a direction away from the display panel, the thickness of the light-absorbing liquid between the display panel and the pixel structure is increased, so that the light is extinguished.
前記画素構成体の変位量は0.1μm〜10μm以下であることが好ましい。また、前記光吸収性の液体が充填されている空間内に、複数の前記画素構成体が存在し、前記表示板と前記アクチュエータ基板との間に複数の桟が設けられていてもよい。 The displacement of the pixel structure is preferably 0.1 μm to 10 μm. Further, a plurality of the pixel structures may exist in a space filled with the light absorbing liquid, and a plurality of bars may be provided between the display plate and the actuator substrate .
なお、前記画素構成体は着色層を有するようにしてもよい。この場合、画素構成体を構成する前記光反射部が着色層を兼ねるようにしてもよい。
The pixel structure may have a colored layer. In this case, the light reflecting portion constituting the pixel structure may also serve as a colored layer.
更に、着色層として、例えば三原色フィルタや補色フィルタ、あるいは有色散乱体等を用いてもよい。ここで、有色散乱体とは、不透明体で、例えば樹脂等に顔料等の色素を分散させたものをいう。 Further, for example, a three primary color filter, a complementary color filter, or a colored scatterer may be used as the colored layer. Here, the colored scatterer is an opaque body in which a pigment or other pigment is dispersed in a resin, for example.
ここで、光吸収性の液体(以下、便宜的に光吸収体と記す)は、黒色に限定されるわけではない。例えば青色の光吸収体を用いてもよい。この場合、例えば色フィルタを用いない場合を想定したとき、青色の背景に白点が表示されるようにすることができる。また、赤色の色フィルタを併用すれば、青色の背景に赤点を表示することができる。
Here, the light-absorbing liquid (hereinafter referred to as a light absorber for convenience) is not limited to black. For example, a blue light absorber may be used. In this case, for example, when it is assumed that no color filter is used, a white point can be displayed on a blue background. If a red color filter is used in combination, a red dot can be displayed on a blue background.
このようにして、色フィルタと光吸収体の色の組合せで、任意の背景色や表示色を選択することができる。
In this way, the color combination of the color filter and the light absorber, Ru can select any of the background color and the display color.
前記光吸収体としては、顔料や染料の分散された液体、エマルジョン、ゲル、柔軟性のある樹脂材料やそれらの組合せを用いることができる。また、前記液体をスポンジ等に含浸させたものも用いることができる。 As the light absorber, a liquid in which pigments or dyes are dispersed, an emulsion, a gel, a flexible resin material, or a combination thereof can be used. Moreover, what impregnated the said liquid in sponge etc. can also be used.
液体としては、低い蒸気圧の有機溶剤や油・水に顔料を分散させたものや、着色された染料を用いることができ、一例として、高い電気絶縁性を有するシリコーンオイルに、カーボンブラックを分散させたものが挙げられる。シリコーンオイルとしては、画像表示の切換えが速く行われるために、低粘度のオイルを選択することが好ましい。また、カーボンブラックには、電気絶縁性をより高めるために表面コーティングが施されたものがより好ましく用いられる。 As the liquid, a low vapor pressure organic solvent, a pigment dispersed in oil / water, or a colored dye can be used. For example, carbon black is dispersed in silicone oil having high electrical insulation. Can be mentioned. As the silicone oil, it is preferable to select a low-viscosity oil because image display can be switched quickly. In addition, carbon black having a surface coating applied to improve electrical insulation is more preferably used.
前記光吸収体の光透過性の制御方法としては、アクチュエータ部の変位動作によって、光吸収体の厚み(表示板と画素構成体間の距離)を変化させることが好ましく用いられる。厚みの値やその変化量は、特に限定されるものではないが、それらが0.1μm以上、10μm以下が特に好ましく用いられる。
As a method for controlling the light transmittance of the light absorber , it is preferable to change the thickness of the light absorber (the distance between the display panel and the pixel structure) by the displacement operation of the actuator unit. The value of the thickness and the amount of change are not particularly limited, but those of 0.1 μm or more and 10 μm or less are particularly preferably used.
また、画素構成体のうち、光吸収体に面する部分に凹凸を設けてもよい。この凹凸が光吸収体の流路を形成するため、発光/消光の応答性を向上させる効果がある。また、凸型であることも好ましい。
Also, among the picture element assembly may be provided with irregularities in the portion facing the optical absorber. Since the unevenness of this forms the flow path of the light absorber, the effect of improving the response of the light emission / quenching. Moreover, it is also preferable that it is a convex type.
また、画素構成体のうち、光吸収体に面する部分に透明層を設けることも好ましく用いられる。この透明層は、画素構成体の高さを合わせて、例えばアクチュエータ部が自然状態における光吸収体の厚みを均一になるようにする働きをもつ。もちろん、前記透明層に前記凹凸や凸面形状を形成してもよい。
In addition, it is also preferable to provide a transparent layer in a portion of the pixel structure that faces the light absorber. The transparent layer, the combined height of the picture element assembly, for example, has a function of actuator unit is made to be a uniform thickness of the light absorber in the natural state. Of course, you may form the said unevenness | corrugation and convex surface shape in the said transparent layer.
また、光源からの光を表示板に照射することで、発光輝度やコントラストを向上させることができ、視認性を高めることができる。なお、階調表現方式は、面積階調、時間階調、電圧階調のいずれか又はこれらの組合せが好ましく用いられる。 Further, by irradiating the display panel with light from the light source, light emission luminance and contrast can be improved, and visibility can be improved. As the gradation expression method, any one of area gradation, time gradation, voltage gradation, or a combination thereof is preferably used.
ところで、本発明に係る反射型表示装置は、超薄型、低電力のディスプレイを有利に構成できる特徴を持っている。従って、例えば本表示装置を縦方向及び横方向にそれぞれ複数個配列することによって構成される大画面ディスプレイに有効である。プロジェクタと比較して、投射スペースが不要であり、狭いスペースでも設置が可能である。 By the way, the reflective display device according to the present invention has a feature that an ultra-thin and low-power display can be advantageously configured. Therefore, for example, the present invention is effective for a large screen display configured by arranging a plurality of the display devices in the vertical direction and the horizontal direction. Compared with a projector, no projection space is required, and the projector can be installed even in a narrow space.
しかも、本表示装置の配列個数等を任意に変更することで、通常の長方形のディスプレイのほかにも、横長あるいは縦長、円形状等、様々な形状の画面を形成することができる。また、湾曲させて配列すれば、曲面ディスプレイを形成することもできる。 Moreover, by arbitrarily changing the arrangement number of the display device, it is possible to form a screen having various shapes such as a horizontal, vertical, and circular shape in addition to a normal rectangular display. In addition, a curved display can be formed by arranging in a curved manner.
この大画面ディスプレイの用途としては、薄型、大画面、広視野角の特徴を生かし、駅、病院、空港、図書館、百貨店、ホテル、結婚式場等の待合室やロビー、通路等での公衆向けディスプレイが挙げられる。また、シネマコンプレックスのスクリーン、カラオケボックス、ミニシアターでの利用も挙げられる。また、屋内のみならず、屋外で使用してもよい。 Applications of this large screen display include displays for public use in waiting rooms, lobbies, corridors, etc. in stations, hospitals, airports, libraries, department stores, hotels, wedding halls, etc., taking advantage of the features of thin, large screen and wide viewing angle. Can be mentioned. It can also be used in cinema complex screens, karaoke boxes, and mini theaters. Moreover, you may use not only indoors but outdoors.
なお、画素構成体として着色層を有する場合においては、該着色層を、画素構成体を構成する光反射部の上部に形成するようにしてもよいし、表示板の表面や裏面に形成してもよい。特に、大型の表示板や枠(格子枠を含む)に、本発明に係る反射型表示装置を多数配列して大画面ディスプレイを構成する場合においては、前記大型の表示板の表面や裏面に着色層を形成するようにしてもよい。また、着色層を有する板やフィルム等を表示板に設けるようにしてもよい。なお、表示板に着色層を設ける場合は、色フィルタであることが好ましい。この場合、画素構成体の方は、着色層として白色散乱体、有色散乱体、色フィルタのいずれを使用してもよいが、特に白色散乱体が好ましい。 In the case of having a colored layer as the pixel structure, the colored layer may be formed on the light reflecting portion constituting the pixel structure, or may be formed on the front surface or the back surface of the display plate. Also good. In particular, when a large screen display is configured by arranging a large number of reflective display devices according to the present invention on a large display plate or frame (including a lattice frame), the front and back surfaces of the large display plate are colored. A layer may be formed. Further, a plate or a film having a colored layer may be provided on the display plate. In addition, when providing a colored layer in a display board, it is preferable that it is a color filter. In this case, the pixel structure may use any of a white scatterer, a colored scatterer, and a color filter as the colored layer, but a white scatterer is particularly preferable.
以上説明したように、本発明に係る反射型表示装置によれば、光源の光を導入するための構成の簡略化、輝度の向上、コントラストの向上並びに表示画像の画質の向上を図ることができる。 As described above, according to the reflective display device of the present invention, the configuration for introducing light from the light source can be simplified, the luminance can be improved, the contrast can be improved, and the display image quality can be improved. .
以下、本発明に係る反射型表示装置のいくつかの実施の形態例を図1〜図15を参照しながら説明する。 Several embodiments of the reflective display device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
第1の実施の形態に係る反射型表示装置10Aは、図1に示すように、外光、あるいは図示しない光源からの光、あるいはこれらを組み合わせた光(以下、便宜的に光18と記す)が照射される表示板20と、該表示板20の背面に対向して設けられ、かつ多数のアクチュエータ部22が画素に対応してマトリックス状あるいは千鳥状に配列された駆動部24を有して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
画素の配列構成は、例えば図2に示すように、垂直方向に並ぶ2つのアクチュエータ部22にて1つのドット26が構成され、水平方向に並ぶ3つのドット26(赤色ドット26R、緑色ドット26G及び青色ドット26B)で1つの画素28が構成されている。更に、この反射型表示装置10Aにおいては、画素28の並びを水平方向に16個(48ドット)乃至32個(96ドット)、垂直方向に16個(16ドット)乃至32個(32ドット)としている。なお、1つのアクチュエータ部22で1つのドット26を構成してもよいし、2以上のアクチュエータ部22にて1つのドット26を構成してもよい。
For example, as shown in FIG. 2, one dot 26 is formed by two
また、前記反射型表示装置10Aにおいては、図1に示すように、各アクチュエータ部22上に、それぞれ画素構成体30が積層されている。画素構成体30は、表示板20との接触面積を大きくして画素に応じた面積にする機能を有する。
Further, in the
駆動部24は、例えばセラミックスにて構成されたアクチュエータ基板32を有し、該アクチュエータ基板32の各画素28に応じた位置にアクチュエータ部22が配設されている。前記アクチュエータ基板32は、一主面が表示板20の背面に対向するように配置されており、該一主面は連続した面(面一)とされている。アクチュエータ基板32の内部には、各画素28に対応した位置にそれぞれ後述する振動部を形成するための空所34が設けられている。各空所34は、アクチュエータ基板32の他端面に設けられた径の小さい貫通孔36を通じて外部と連通されている。
The
前記アクチュエータ基板32のうち、空所34の形成されている部分が薄肉とされ、それ以外の部分が厚肉とされている。薄肉の部分は、外部応力に対して振動を受けやすい構造となって振動部38として機能し、空所34以外の部分は厚肉とされて前記振動部38を支持する固定部40として機能するようになっている。
Of the
つまり、アクチュエータ基板32は、最下層である基板層32Aと中間層であるスペーサ層32Bと最上層である薄板層32Cの積層体であって、スペーサ層32Bのうち、アクチュエータ部22に対応する箇所に空所34が形成された一体構造体として把握することができる。基板層32Aは、補強用基板として機能するほか、配線用の基板としても機能するようになっている。なお、前記アクチュエータ基板32は、一体焼成であっても、後付けであってもよい。
That is, the
また、表示板20とアクチュエータ基板32との間には、光吸収体14が充填されている。この例では、光吸収体14として光吸収性の液体を用いた場合を示している。
Further, the
ここで、アクチュエータ部22と画素構成体30の具体例を図3〜図8に基づいて説明する。なお、図3〜図8の例では、後述する桟42と表示板20との間に光遮蔽層44を設けた場合を示す。
Here, specific examples of the
まず、アクチュエータ部22は、図3に示すように、前記振動部38と固定部40のほか、該振動部38上に直接形成された圧電/電歪層や反強誘電体層等の形状保持層46と、該形状保持層46の上面と下面に形成された一対の電極48(ロウ電極48a及びカラム電極48b)とからなるアクチュエータ部本体23を有する。
First, as shown in FIG. 3, the
一対の電極48は、図3に示すように、形状保持層46に対して上下に形成した構造や片側だけに形成した構造でもよいし、形状保持層46の上部のみに一対の電極48を形成するようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, the pair of
一対の電極48を形状保持層46の上部のみに形成する場合、一対の電極48の平面形状としては、図4に示すように、多数のくし歯が相補的に対峙した形状としてもよく、その他、特開平10−78549号公報にも示されているように、渦巻き状や多枝形状等を採用することができる。
When the pair of
形状保持層46の平面形状を例えば楕円形状とし、一対の電極48をくし歯状に形成した場合は、図5A及び図5Bに示すように、形状保持層46の長軸に沿って一対の電極48のくし歯が配列される形態や、図6A及び図6Bに示すように、形状保持層46の短軸に沿って一対の電極48のくし歯が配列される形態等がある。
When the planar shape of the shape-retaining
そして、図5A及び図6Aに示すように、一対の電極48のくし歯の部分が形状保持層46の平面形状内に含まれる形態や、図5B及び図6Bに示すように、一対の電極48のくし歯の部分が形状保持層46の平面形状からはみ出した形態等がある。図5B及び図6Bに示す形態の方がアクチュエータ部22の屈曲変位において有利である。
Then, as shown in FIGS. 5A and 6A, the comb-tooth portions of the pair of
ところで、図3に示すように、一対の電極48として、形状保持層46の上面に例えばロウ電極48aを形成し、形状保持層46の下面にカラム電極48bを形成した場合においては、図1に示すように、アクチュエータ部22を表示板20側に凸となるように、他方向に屈曲変位させることも可能であり、図示しないが、アクチュエータ部22を空所34側に凸となるように一方向に屈曲変位させることも可能である。
As shown in FIG. 3, when a
一方、画素構成体30は、例えば図1に示すように、アクチュエータ部本体23上に形成された変位伝達部としての光反射層50と色フィルタ52の積層体で構成することができる。この例では、光反射層50として白色散乱体を用いた場合を示す。なお、色フィルタ52に代えて有色散乱体を用いてもよい。また、光反射層として有色散乱体を用いてもよい。もちろん、前記色フィルタ52や有色散乱体を形成しない場合は、画素構成体30は、光反射層50にて構成されることになる。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 1, the
また、この反射型表示装置10Aにおいては、図1に示すように、表示板20とアクチュエータ基板32との間において、画素構成体30以外の部分に形成された桟42を有して構成され、桟42の材質は、熱、圧力に対して変形しないものが好ましい。
Further, in the
桟42は、例えば画素構成体30の四方に形成することができる。ここで、画素構成体30の四方とは、図7に示すように、例えば画素構成体30が平面ほぼ矩形あるいは楕円であれば、各コーナー部に対応した位置等が挙げられ、1つの桟42が隣接する画素構成体30と共有される形態を示す。
The
桟42の他の例としては、図8に示すように、桟42に少なくとも1つの画素構成体30を囲む窓部42aを有するように構成してもよい。代表的な構成例としては、例えば、桟42自体を板状に形成し、更に画素構成体30に対応した位置に画素構成体30の外形形状に類似した形状の窓部(開口)42aを形成する。これによって、画素構成体30の側面全部が桟42によって囲まれたかたちになり、アクチュエータ基板32と表示板20との固着が更に強固なものとなる。
As another example of the
ここで、反射型表示装置10Aの各構成部材、特に各構成部材の材料等の選定について説明する。
Here, selection of each constituent member of the
まず、表示板20に照射される光18としては、紫外域、可視域、赤外域のいずれでもよい。図示しない光源としては、白熱電球、重水素放電ランプ、蛍光ランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、トリチウムランプ、発光ダイオード、レーザー、プラズマ光源、熱陰極管(又はそのフィラメント状熱陰極の代わりにカーボンナノチューブ−フィールドエミッタを配置したもの)、冷陰極管等が用いられる。
First, the light 18 applied to the
振動部38は、高耐熱性材料であることが好ましい。その理由は、アクチュエータ部22を有機接着剤等の耐熱性に劣る材料を用いずに、固定部40によって直接振動部38を支持させる構造とする場合、少なくとも形状保持層46の形成時に、振動部38が変質しないようにするため、振動部38は、高耐熱性材料であることが好ましい。
The
また、振動部38は、アクチュエータ基板32上に形成される一対の電極48におけるロウ電極48aに通じる配線とカラム電極48bに通じる配線(例えばデータ線)との電気的な分離を行うために、電気絶縁材料であることが好ましい。
In addition, the
従って、振動部38は、高耐熱性の金属あるいはその金属表面をガラス等のセラミック材料で被覆したホーロウ等の材料であってもよいが、セラミックスが最適である。
Therefore, the
振動部38を構成するセラミックスとしては、例えば安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を用いることができる。安定化された酸化ジルコニウムは、振動部38の厚みが薄くても機械的強度が高いこと、靭性が高いこと、形状保持層46及び一対の電極48との化学反応性が小さいこと等のため、特に好ましい。安定化された酸化ジルコニウムとは、安定化酸化ジルコニウム及び部分安定化酸化ジルコニウムを包含する。安定化された酸化ジルコニウムでは、立方晶等の結晶構造をとるため、相転移を起こさない。
As the ceramic constituting the
一方、酸化ジルコニウムは、1000℃前後で、単斜晶と正方晶とで相転移し、この相転移のときにクラックが発生する場合がある。安定化された酸化ジルコニウムは、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム又は希土類金属の酸化物等の安定化剤を、1〜30モル%含有する。振動部38の機械的強度を高めるために、安定化剤が酸化イットリウムを含有することが好ましい。このとき、酸化イットリウムは、好ましくは1.5〜6モル%含有し、更に好ましくは2〜4モル%含有することであり、更に0.1〜5モル%の酸化アルミニウムが含有されていることが好ましい。
On the other hand, zirconium oxide undergoes a phase transition between monoclinic and tetragonal crystals at around 1000 ° C., and cracks may occur during this phase transition. Stabilized zirconium oxide contains 1 to 30 mol% of a stabilizer such as calcium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, scandium oxide, ytterbium oxide, cerium oxide, or an oxide of rare earth metal. In order to increase the mechanical strength of the
また、結晶相は、立方晶+単斜晶の混合相、正方晶+単斜晶の混合相、立方晶+正方晶+単斜晶の混合相等であってもよいが、中でも主たる結晶相が、正方晶、又は正方晶+立方晶の混合相としたものが、強度、靭性、耐久性の観点から最も好ましい。 The crystal phase may be a cubic + monoclinic mixed phase, a tetragonal + monoclinic mixed phase, a cubic + tetragonal + monoclinic mixed phase, or the like. A tetragonal crystal or a mixed phase of tetragonal crystal + cubic crystal is most preferable from the viewpoint of strength, toughness, and durability.
振動部38がセラミックスからなるとき、多数の結晶粒が振動部38を構成するが、振動部38の機械的強度を高めるため、結晶粒の平均粒径は、0.05〜2μmであることが好ましく、0.1〜1μmであることが更に好ましい。
When the
固定部40は、セラミックスからなることが好ましいが、振動部38の材料と同一のセラミックスでもよいし、異なっていてもよい。固定部40を構成するセラミックスとしては、振動部38の材料と同様に、例えば、安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を用いることができる。
The fixing
特に、この反射型表示装置10Aで用いられるアクチュエータ基板32は、酸化ジルコニウムを主成分とする材料、酸化アルミニウムを主成分とする材料、又はこれらの混合物を主成分とする材料等が好適に採用される。その中でも、酸化ジルコニウムを主成分としたものが更に好ましい。
In particular, the
なお、焼結助剤として粘土等を加えることもあるが、酸化珪素、酸化ホウ素等のガラス化しやすいものが過剰に含まれないように、助剤成分を調節する必要がある。なぜなら、これらガラス化しやすい材料は、アクチュエータ基板32と形状保持層46とを接合させる上で有利ではあるものの、アクチュエータ基板32と形状保持層46との反応を促進し、所定の形状保持層46の組成を維持することが困難となり、その結果、素子特性を低下させる原因となるからである。
In addition, although clay etc. may be added as a sintering auxiliary agent, it is necessary to adjust an auxiliary | assistant component so that what is easy to vitrify, such as a silicon oxide and a boron oxide, is not included excessively. This is because these materials that are easily vitrified are advantageous in bonding the
即ち、アクチュエータ基板32中の酸化珪素等は重量比で3%以下、更に好ましくは1%以下となるように制限するとよい。ここで、主成分とは、重量比で50%以上の割合で存在する成分をいう。
That is, silicon oxide or the like in the
形状保持層46は、上述したように、圧電/電歪層や反強誘電体層等を用いることができるが、形状保持層46として圧電/電歪層を用いる場合、該圧電/電歪層としては、例えば、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等、又はこれらの何れかの組合せを含有するセラミックスが挙げられる。
As described above, a piezoelectric / electrostrictive layer, an antiferroelectric layer, or the like can be used as the
主成分がこれらの化合物を50重量%以上含有するものであってもよいことはいうまでもない。また、前記セラミックスのうち、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスは、形状保持層46を構成する圧電/電歪層の構成材料として最も使用頻度が高い。
It goes without saying that the main component may contain 50% by weight or more of these compounds. Among the ceramics, a ceramic containing lead zirconate is most frequently used as a constituent material of the piezoelectric / electrostrictive layer constituting the
また、圧電/電歪層をセラミックスにて構成する場合、前記セラミックスに、更に、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン等の酸化物、若しくはこれらの何れかの組合せ、又は他の化合物を、適宜、添加したセラミックスを用いてもよい。 Further, when the piezoelectric / electrostrictive layer is composed of ceramics, the ceramics may further include oxides such as lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, or any of these. A combination of the above or other ceramics appropriately added may be used.
例えば、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛及びチタン酸鉛とからなる成分を主成分とし、更にランタンやストロンチウムを含有するセラミックスを用いることが好ましい。 For example, it is preferable to use a ceramic containing, as a main component, a component composed of lead magnesium niobate, lead zirconate and lead titanate, and further containing lanthanum or strontium.
圧電/電歪層は、緻密であっても、多孔質であってもよく、多孔質の場合、その気孔率は40%以下であることが好ましい。 The piezoelectric / electrostrictive layer may be dense or porous, and in the case of being porous, the porosity is preferably 40% or less.
形状保持層46として反強誘電体層を用いる場合、該反強誘電体層としては、ジルコン酸鉛を主成分とするもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分を主成分とするもの、更にはジルコン酸鉛に酸化ランタンを添加したもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分に対してジルコン酸鉛やニオブ酸鉛を添加したものが望ましい。
When an antiferroelectric layer is used as the shape-retaining
特に、下記の組成のようにジルコン酸鉛とスズ酸鉛からなる成分を含む反強誘電体膜をアクチュエータ部22のような膜型素子として適用する場合、比較的低電圧で駆動することができるため、特に好ましい。
In particular, when an antiferroelectric film containing a component composed of lead zirconate and lead stannate as in the following composition is applied as a film-type element such as the
Pb0.99Nb0.02[(ZrxSn1-x)1-yTiy]0.98O3
但し、0.5 <x< 0.6,0.05<y< 0.063,0.01<Nb< 0.03
また、この反強誘電体膜は、多孔質であってもよく、多孔質の場合には気孔率30%以下であることが望ましい。
Pb 0.99 Nb 0.02 [(Zr x Sn 1-x ) 1-y Ti y ] 0.98 O 3
However, 0.5 <x <0.6, 0.05 <y <0.063, 0.01 <Nb <0.03
The antiferroelectric film may be porous, and in the case of being porous, the porosity is preferably 30% or less.
そして、振動部38の上に形状保持層46を形成する方法としては、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法等の各種厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相蒸着法(CVD)、めっき等の各種薄膜形成法を用いることができる。
As a method for forming the
この実施の形態においては、振動部38上に前記形状保持層46を形成するにあたっては、スクリーン印刷法やディッピング法、塗布法、電気泳動法等による厚膜形成法が好適に採用される。
In this embodiment, a thick film forming method such as a screen printing method, a dipping method, a coating method, an electrophoresis method, or the like is suitably employed for forming the
これらの手法は、平均粒径0.01〜5μm、好ましくは0.05〜3μmの圧電セラミックスの粒子を主成分とするペーストやスラリー、又はサスペンション、エマルジョン、ゾル等を用いて形成することができ、良好な圧電作動特性が得られるからである。 These methods can be formed using paste, slurry, suspension, emulsion, sol or the like mainly composed of piezoelectric ceramic particles having an average particle diameter of 0.01 to 5 μm, preferably 0.05 to 3 μm. This is because good piezoelectric operation characteristics can be obtained.
特に、電気泳動法は、膜を高い密度で、かつ、高い形状精度で形成することができることをはじめ、「電気化学および工業物理化学 Vol.53,No.1(1985),p63〜68 安斎和夫著」あるいは「第1回電気泳動法によるセラミックスの高次成形法 研究討論会 予稿集(1998),p5〜6,p23〜24」等の技術文献に記載されるような特徴を有する。従って、要求精度や信頼性等を考慮して、適宜、手法を選択して用いるとよい。 In particular, the electrophoretic method is capable of forming a film with high density and high shape accuracy, as well as “electrochemistry and industrial physical chemistry Vol. 53, No. 1 (1985), p 63-68 Kazuo Anzai. The authors have the characteristics described in the technical literature such as “Hirotsu” or “The 1st Electrophoresis Method for High-Order Forming of Ceramics Research Discussion (1998), p5-6, p23-24”. Accordingly, it is preferable to select and use a method as appropriate in consideration of required accuracy, reliability, and the like.
また、前記振動部38の厚みと形状保持層46の厚みは、同次元の厚みであることが好ましい。なぜなら、振動部38の厚みが極端に形状保持層46の厚みより厚くなると(1桁以上異なると)、形状保持層46の焼成収縮に対して、振動部38がその収縮を妨げるように働くため、形状保持層46とアクチュエータ基板32界面での応力が大きくなり、はがれ易くなる。反対に、厚みの次元が同程度であれば、形状保持層46の焼成収縮にアクチュエータ基板32(振動部38)が追従し易くなるため、一体化には好適である。具体的には、振動部38の厚みは、1〜100μmであることが好ましく、3〜50μmが更に好ましく、5〜20μmが更になお好ましい。一方、形状保持層46は、その厚みとして5〜100μmが好ましく、5〜50μmが更に好ましく、5〜30μmが更になお好ましい。
The thickness of the vibrating
前記形状保持層46の上面及び下面に形成されるロウ電極48a及びカラム電極48b、あるいは形状保持層46上に形成される一対の電極48は、用途に応じて適宜な厚さとするが、0.01〜50μmの厚さであることが好ましく、0.1〜5μmが更に好ましい。また、前記ロウ電極48a及びカラム電極48bは、室温で固体であって、導電性の金属で構成されていることが好ましい。例えば、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、鉛等を含有する金属単体又は合金が挙げられる。これらの元素を任意の組合せで含有していてもよいことはいうまでもない。
The
表示板20の材質は透明性があれば制限されないが、具体的には、例えばガラス、石英、アクリル等の透光性プラスチック、透光性セラミックス等、あるいは異なる屈折率を有する材料の複数層構造体、又は表面にコーティング層を設けたもの等が一般的なものとして挙げられる。
The material of the
画素構成体30に含まれる色フィルタ52や有色散乱体等の着色層とは、特定の波長領域の光だけを取り出すために用いられる層であり、例えば特定の波長の光を吸収、透過、反射、散乱させることで発色させるものや、入射した光を別の波長のものに変換させるもの等がある。透明体、半透明体及び不透明体を単独、もしくは組み合わせて用いることができる。
The colored layers such as the
構成は、例えば染料、顔料、イオン等の色素や蛍光体を、ゴム、有機樹脂、透光性セラミックス、ガラス、液体等の内部に分散、溶解したものや、それらの表面に塗布したもの、更には上述の色素や蛍光体等の粉末を焼結させたり、プレスして固めたもの等がある。材質及び構造については、これらを単独で用いてもよいし、これらを組み合わせて用いてもよい。 For example, dyes, pigments, ions and other pigments and phosphors are dispersed and dissolved in rubber, organic resins, translucent ceramics, glass, liquids, etc. Includes a powder obtained by sintering or pressing a powder such as the above-described dye or phosphor. About a material and a structure, these may be used independently and may be used in combination.
色フィルタ52と有色散乱体との違いは、表示板20に対して画素構成体30を接近する方向に変位させて発光状態にしたときに、着色層のみでの反射、散乱による漏れ光の輝度値が、画素構成体30及びアクチュエータ部22を含めた全構成体の反射、散乱による漏れ光の輝度値の0.5倍以上であれば、その着色層は有色散乱体であると定義し、0.5倍未満であればその着色層は色フィルタ52であると定義する。
The difference between the
測定法の具体例を挙げると、光18が照射された表示板20の背面に、前記着色層単体を接触させたとき、該着色層から該表示板20を通過し、前面に漏れ出した光の正面輝度がA(nt)であり、また、該着色層の表示板20と接する反対側の面に更に画素構成体30を接触させたとき、前面に漏れ出した光の正面輝度がB(nt)であったとすると、A≧0.5×Bを満たすときは、前記着色層は有色散乱体であり、A<0.5×Bを満たすときは色フィルタ52である。
As a specific example of the measurement method, when the colored layer alone is brought into contact with the back surface of the
上述の正面輝度とは、輝度を測定する輝度計と前記着色層とを結ぶ線が、前記表示板20の前記着色層と接する面に対して垂直であるように輝度計を配置(輝度計の検出面は表示板20の板面に平行)して計測した輝度である。
The above-mentioned front luminance means that the luminance meter is arranged so that the line connecting the luminance meter for measuring luminance and the colored layer is perpendicular to the surface of the
有色散乱体の利点は、層の厚みにより色調や輝度が変化しにくいことであり、そのための層形成法として、層厚の厳密な制御は難しいが、コストが安いスクリーン印刷等、多種の適用が可能である。 The advantage of the colored scatterer is that the color tone and brightness hardly change depending on the thickness of the layer, and as a layer formation method for that purpose, it is difficult to strictly control the layer thickness, but various applications such as screen printing with low cost are possible. Is possible.
また、有色散乱体が変位伝達部を兼ねることにより、層形成プロセスを簡略化できるほか、それら全体の層厚を薄くできるため、反射型表示装置10A全体の厚みを薄くすることが可能であり、また、アクチュエータ部22の変位量低下の防止及び応答速度の向上が可能である。
In addition, since the colored scatterer also serves as a displacement transmission unit, the layer formation process can be simplified, and since the overall layer thickness can be reduced, the overall thickness of the
色フィルタ52の利点は、表示板20がフラットで表面平滑性が高いため、表示板20側に層を形成するときには、層形成が容易になり、プロセスの選択の幅が広がり、安価になるだけでなく、色調、輝度に影響を及ぼす層厚の制御が容易になる。
The advantage of the
なお、光反射層50や色フィルタ52、並びに有色散乱体等の膜形成法としては、特に制限はなく、公知の各種の膜形成法を適用することができる。例えば表示板20やアクチュエータ部22の面上に、チップ状、フィルム状の着色層を直接貼り付けるフィルム貼着法のほか、色フィルタ52や光反射層50(この例では白色散乱体)等の原材料となる粉末、ペースト、液体、気体、イオン等を、スクリーン印刷、フォトリソグラフィ法、スプレー・ディッピング、塗布等の厚膜形成手法や、イオンビーム、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、CVD、めっき等の薄膜形成手法により成膜し、光反射層50や色フィルタ52を形成する方法がある。
In addition, there is no restriction | limiting in particular as film forming methods, such as the
また、前記画素構成体30としてその全部あるいは一部に発光層を設けるようにしてもよい。この発光層としては蛍光体層が挙げられる。この蛍光体層は、不可視光(紫外線や赤外線)によって励起され、可視光を発光するものや、可視光によって励起されて可視光を発光するものがあるが、いずれでもよい。
In addition, a light emitting layer may be provided on all or part of the
また、前記発光層として、蛍光顔料も用いることができる。この蛍光顔料を用いると、顔料自体の色、即ち、反射色にほぼ一致する波長の蛍光が加わるものは、それだけ色刺激が大きく、鮮やかに発光するため、表示素子やディスプレイの高輝度化に対してより好ましく用いられ、一般的な昼光蛍光顔料が好ましく用いられる。 Moreover, a fluorescent pigment can also be used as the light emitting layer. When this fluorescent pigment is used, the color of the pigment itself, that is, the one that adds fluorescence with a wavelength that almost matches the reflected color, has a large color stimulus and emits vivid light. And a general daylight fluorescent pigment is preferably used.
また、発光層として、輝尽性蛍光体や、燐光体、あるいは蓄光顔料も用いられる。これらの材料は、有機材料、無機材料のいずれでもよい。 In addition, photostimulable phosphors, phosphors, and phosphorescent pigments are also used as the light emitting layer. These materials may be either organic materials or inorganic materials.
そして、上述した発光材料を単独で用いて発光層を形成したもの、これらの発光材料を樹脂に分散させたものを用いて発光層を形成したもの、あるいはこれらの発光材料を樹脂に溶解させたもので発光層を形成したものが好ましく用いられる。 And what formed the light emitting layer using the above-mentioned light emitting material independently, what formed the light emitting layer using what disperse | distributed these light emitting materials in resin, or dissolved these light emitting materials in resin. What formed the light emitting layer with what is used is preferably used.
発光材料の残光時間としては、1秒以下が好ましく、より好ましくは30m秒がよい。更に好ましくは数m秒以下がよい。 The afterglow time of the luminescent material is preferably 1 second or less, more preferably 30 milliseconds. More preferably, it is several milliseconds or less.
そして、画素構成体30の全部あるいはその一部として前記発光層を用いた場合は、図示しない光源として、前記発光層を励起する波長の光を含み、励起に十分なエネルギー密度を有していれば、特に制限はない。例えば、冷陰極管、熱陰極管(又はそのフィラメント状熱陰極の代わりにカーボンナノチューブ−フィールドエミッタを配置したもの)、メタルハライドランプ、キセノンランプ、赤外線レーザを含むレーザ、ブラックライト、ハロゲンランプ、白熱電球、重水素放電ランプ、蛍光ランプ、水銀ランプ、トリチウムランプ、発光ダイオード、プラズマ光源等が用いられる。
When the light emitting layer is used as all or part of the
次に、反射型表示装置10Aの動作を図1を参照しながら簡単に説明する。まず、光18が表示板20に照射される。
Next, the operation of the
この例において、全てのアクチュエータ部22の自然状態においては、アクチュエータ部はオフ状態であり、画素構成体30の端面が表示板20の背面から離間している。
In this example, in the natural state of all the
そのため、全ての画素構成体30の端面と表示板20の背面との間には、光吸収体14(光吸収性の液体)が存在することとなる。その結果、表示板20に照射された光18は該光吸収体14(光吸収性の液体)にて吸収されることになり、前記オフ状態が消光というかたちで具現される。即ち、反射型表示装置10Aの画面からは黒色が表示されることになる。
Therefore, the light absorber 14 (light-absorbing liquid) exists between the end surfaces of all the
この状態から、あるドット26に対応するアクチュエータ部22にオン信号が印加されると、当該アクチュエータ部22が図1に示すように、表示板20側に凸となるように屈曲変位、即ち、一方向に屈曲変位して、画素構成体30の端面が表示板20の背面に接触することとなる。このとき、当該画素構成体30の端面の上部に存していた光吸収性の液体14が画素構成体30の外方(周り)に押し退けられて、画素構成体30の端面が直接表示板20の背面に接触することになる。
From this state, when an ON signal is applied to the
この段階においては、光18は、画素構成体30における光反射層50の表面で反射し、散乱光62となる。この散乱光62は、一部は再度表示板20の中で反射するが、散乱光62の大部分は表示板20で反射されることなく、表示板20の前面(表面)を透過することになる。
At this stage, the light 18 is reflected by the surface of the
これによって、オン信号が印加された前記アクチュエータ部22がオン状態となり、そのオン状態が発光というかたちで具現され、しかも、その発光色は画素構成体30に含まれる色フィルタ52の色に対応したものとなる。
Accordingly, the
つまり、この反射型表示装置10Aは、画素構成体30の表示板20への接近方向あるいは離間方向の変位動作により、表示板20と画素構成体30との間における光吸収性の液体14の光透過性を制御することができる。
That is, the reflective display device 10 </ b> A is configured such that the
特に、この反射型表示装置10Aでは、表示板20に対して画素構成体30を接近・離隔方向に変位動作させる1つの単位を垂直方向に並べたものを1ドットとし、このドットが水平方向に3つ並んだもの(赤色ドット26R、緑色ドット26G及び青色ドット26B)を1画素とし、この画素を多数マトリクス状、あるいは各行に関し千鳥状に配列するようにしているため、入力される画像信号の属性に応じて各画素での変位動作を制御することにより、陰極線管や液晶表示装置並びにプラズマディスプレイと同様に、表示板20の前面、即ち、表示面に画像信号に応じたカラー映像(文字や図形等)を表示させることができる。
In particular, in the reflection
このように、第1の実施の形態に係る反射型表示装置10Aにおいては、外光や光源からの光18を表示板20内で全反射させるように導入するのではなく、外光や光源からの光18を単純に表示板20に対して当てればよいため、外光や光源からの光18を導入するための構成を大幅に簡略化させることができる。
Thus, in the
しかも、アクチュエータ部22のオフ時においては、該アクチュエータ部22に対応する画素構成体30の端面と表示板20との間に光吸収体14(光吸収性の液体)が存在することになるため、確実に消光させることができ、表示上のクロストークもほとんどなくなり、輝度の向上、コントラストの向上並びに表示画像の画質の向上を図ることができる。
In addition, when the
上述の例では、アクチュエータ部22の自然状態において、画素構成体30の端面が表示板20から離間し、オン信号の印加によって画素構成体30の端面が表示板20に接触する形態を示したが、その他、図9の第1の変形例に係る反射型表示装置10Aaに示すように、アクチュエータ部22の自然状態において、画素構成体30の端面が表示板20に接触し、オフ信号の印加によって画素構成体30の端面が表示板20から離間する形態を採用するようにしてもよい。
In the above-described example, the end face of the
また、図10の第2の変形例に係る反射型表示装置10Abに示すように、アクチュエータ基板32を構成するスペーサ層32Bの厚みを薄くするようにしてもよい。
Further, as shown in the reflective display device 10Ab according to the second modified example of FIG. 10, the thickness of the
具体的には、スペーサ層32Bは、アクチュエータ基板32に空所34を構成するものとして存在していればよく、その厚みは特に制限されるものではない。しかし一方で、空所34の利用目的に応じてその厚みを決定してもよく、その中でもアクチュエータ部22が機能する上で必要以上の厚みを有さず、例えば図10に示すように、薄い状態で構成されていることが好ましい。即ち、スペーサ層32Bの厚みは、利用するアクチュエータ部22の変位の大きさ程度であることが好ましい。なお、薄板層32Cの厚みとしては、アクチュエータ部22を大きく変位させるために、通常50μm以下とされ、好ましくは3〜20μm程度とされる。
Specifically, the
このような構成により、薄肉の部分(振動部38の部分)の撓みが、その撓み方向に近接する基板層32Aにより制限され、意図しない外力の印加に対して、前記薄肉部分の破壊を防止するという効果が得られる。なお、基板層32Aによる撓みの制限効果を利用して、アクチュエータ部22の変位を特定値に安定させることも可能である。
With such a configuration, the bending of the thin portion (
また、スペーサ層32Bを薄くすることで、アクチュエータ基板32自体の厚みが低減し、曲げ剛性を小さくすることができるため、例えばアクチュエータ基板32を別体に接着・固定するにあたって、相手方(例えば表示板20)に対し、自分自身(この場合、アクチュエータ基板32)の反り等が効果的に矯正され、接着・固定の信頼性の向上を図ることができる。
Further, since the thickness of the
加えて、アクチュエータ基板32が全体として薄く構成されるため、アクチュエータ基板32の製造にあたっての原材料使用量を低減することができ、製造コストの観点からも有利な構造である。従って、スペーサ層32Bの具体的な厚みとしては、3〜5μmとすることが好ましく、中でも3〜20μmとすることが好ましい。
In addition, since the
一方、基板層32Aの厚みとしては、上述したスペーサ層32Bを薄く構成することから、アクチュエータ基板32全体の補強目的として、一般に50μm、好ましくは80〜300μm程度とされる。
On the other hand, the thickness of the
次に、第2の実施の形態に係る反射型表示装置10Bについて図11を参照しながら説明する。なお、図1と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。 Next, a reflective display device 10B according to a second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing corresponding to FIG. 1, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
この第2の実施の形態に係る反射型表示装置10Bは、図11に示すように、上述した第1の実施の形態に係る反射型表示装置10Aとほぼ同様の構成を有するが、画素構成体30が、アクチュエータ部本体23上に形成された光反射層50で構成されている点と、表示板20の表面に色フィルタ52が形成されている点で異なる。各色フィルタ52の間には表示上のクロストークの低減やコントラストの向上を目的とした光遮蔽層44が形成されている。
As shown in FIG. 11, the reflective display device 10B according to the second embodiment has substantially the same configuration as the
この第2の実施の形態に係る反射型表示装置10Bにおいても、上述の第1の実施の形態に係る反射型表示装置10Aと同様に、外光や光源からの光を導入するための構成の簡略化、輝度の向上、コントラストの向上並びに表示画像の画質の向上を図ることができる。
The reflective display device 10B according to the second embodiment also has a configuration for introducing external light or light from a light source, similar to the
また、図12の変形例に係る反射型表示装置10Baに示すように、アクチュエータ部22の自然状態において、画素構成体30の端面が表示板20に接触し、オフ信号の印加によって画素構成体30の端面が表示板20から離間する形態を採用するようにしてもよい。
Further, as shown in the reflective display device 10Ba according to the modification of FIG. 12, in the natural state of the
上述の例では、画素構成体30の形状、特に色フィルタ52や光反射層50の端面の形状を面一とした例を示したが、その他、図13や図14に示すように、画素構成体30の例えば光反射層50の上部をパラボラ状や円錐状、あるいは鋸歯状やドーム状としてもよい。これらの場合、表面にアルミニウム等の第2の光反射層102と色フィルタ52を積層し、更に、端面が面一とされた透明層104を充填することが好ましい。
In the above-described example, the example in which the shape of the
なお、図では、光吸収体14がアクチュエータ基板32と表示板20との間の全体にわたって充填されている例を示したが、表示板20の背面近傍や画素構成体30の上面に局在していてもよい。
In the figure, the
次に、第3の実施の形態に係る反射型表示装置10Cについて図15を参照しながら説明する。 Next, a reflective display device 10C according to a third embodiment will be described with reference to FIG.
この第3の実施の形態に係る反射型表示装置10Cは、図15に示すように、上述した第2の実施の形態に係る反射型表示装置10Bとほぼ同様の構成を有するが、画素構成体30が、アクチュエータ部本体23上に形成された光吸収層110と、表示板20の表面に形成された色フィルタ52で構成され、表示板20とアクチュエータ基板32との間に光反射体112が充填されている点で異なる。この例では、光反射体112として光反射性の液体を用いた場合を示している。
As shown in FIG. 15, the reflective display device 10 </ b> C according to the third embodiment has substantially the same configuration as the reflective display device 10 </ b> B according to the second embodiment described above. 30 includes a
この場合、第2の実施の形態に係る反射型表示装置10Bとは逆に、画素構成体30の端面が表示板20から離間しているドットについては、表示板20の背面に光反射体112が接していることから、光18は、光反射体112の表面で反射し、散乱光62となる。この散乱光62の大部分は表示板20で反射されることなく、表示板20の前面(表面)を透過し、発光状態となる。
In this case, contrary to the reflective display device 10B according to the second embodiment, the
一方、画素構成体30の端面が表示板20の背面に接触しているドットについては、表示板20の背面に光吸収層110が接するかたちとなるため、光18は、光吸収層110において吸収され、消光状態となる。
On the other hand, for the dots whose end face of the
この第3の実施の形態に係る反射型表示装置10Cにおいても、上述の第1の実施の形態に係る反射型表示装置10Aと同様に、外光や光源からの光18を導入するための構成の簡略化、輝度の向上、コントラストの向上並びに表示画像の画質の向上を図ることができる。
In the reflective display device 10C according to the third embodiment, as in the
また、光反射体112として例えば青色の光反射体を用いてもよい。この場合、例えば青色の背景に黒色表示を行うことができる。
Further, as the
ここで、第1〜第3の実施の形態に係る反射型表示装置10A、10B及び10Cにおける好ましい態様について説明する。
Here, a preferable aspect in the
まず、第1及び第2の実施の形態に係る反射型表示装置10A及び10Bにおける光吸収体14は、黒色に限定されるわけではない。例えば青色の光吸収体を用いてもよい。この場合、例えば色フィルタ52を用いない場合を想定したとき、青色の背景に白点が表示されるようにすることができる。また、赤色の色フィルタを併用すれば、青色の背景に赤点を表示することができる。このようにして、色フィルタ52と光吸収体14の色の組合せで、任意の背景色や表示色を選択することができる。
First, the
同様に、第3の実施の形態に係る反射型表示装置10Cのように、画素構成体30の構成要素として光吸収層110を形成する場合においては、例えば青色の背景に黒色表示を行うことができる。
Similarly, when the
前記光吸収体14としては、黒色あるいは着色された液体や溶液・ゲル・柔軟性のある樹脂材料等を用いることができる。また、前記液体をスポンジ等に含浸させたもの等も用いることができる。
As the
光反射体112としては、白色、銀色あるいは着色された液体や溶液・ゲル・スポンジ、柔軟性のある樹脂材料、又は水銀等を用いることができる。前記液体をスポンジ等に含浸させたもの等も用いられる。
As the
光吸収体14あるいは光反射体112の光透過性の制御方法としては、アクチュエータ部の変位動作によって、光吸収体14あるいは光反射体112の厚み(表示板20と画素構成体30間の距離)を変化させることが好ましく用いられる。厚みの値やその変化量は、特に限定されるものではないが、それらが0.1μm以上、10μm以下が特に好ましく用いられる。
As a method for controlling the light transmittance of the
また、画素構成体30のうち、光吸収体14あるいは光反射体112に面する部分に凹凸を設けてもよい。光吸収体14及び/又は光反射体112が流体の場合には、この凹凸が流路を形成するため、発光/消光の応答性を向上させる効果がある。また、凸型であることも好ましい。
Further, the
また、画素構成体30のうち、光吸収体14あるいは光反射体112に面する部分に透明層を設けることも好ましく用いられる。この透明層は、画素構成体30の高さを合わせて、例えばアクチュエータ部22が自然状態における表示板20と画素構成体30間の光吸収体14及び/又は光反射体112の厚みを均一になるようにする働きをもつ。もちろん、前記透明層に前記凹凸や凸面形状を形成してもよい。
In addition, it is also preferable to provide a transparent layer in a portion of the
また、光源からの光を表示板20に照射することで、発光輝度やコントラストを向上させることができ、視認性を高めることができる。なお、階調表現方式は、面積階調、時間階調、電圧階調のいずれか又はこれらの組合せが好ましく用いられる。
Further, by irradiating the
ところで、第1〜第3の実施の形態に係る反射型表示装置10A〜10Cは、超薄型、低電力のディスプレイを有利に構成できる特徴を持っている。従って、例えば反射型表示装置10A〜10Cを縦方向及び横方向にそれぞれ複数個配列することによって構成される大画面ディスプレイに有効である。プロジェクタと比較して、投射スペースが不要であり、狭いスペースでも設置が可能である。
By the way, the
しかも、反射型表示装置10A〜10Cの配列個数等を任意に変更することで、通常の長方形のディスプレイのほかにも、横長あるいは縦長、円形状等、様々な形状の画面を形成することができる。また、湾曲させて配列すれば、曲面ディスプレイを形成することもできる。
Moreover, by arbitrarily changing the number of arrangements of the
この大画面ディスプレイの用途としては、薄型、大画面、広視野角の特徴を生かし、駅、病院、空港、図書館、百貨店、ホテル、結婚式場等の待合室やロビー、通路等での公衆向けディスプレイが挙げられる。また、シネマコンプレックスのスクリーン、カラオケボックス、ミニシアターでの利用も挙げられる。また、屋内のみならず、屋外で使用してもよい。 Applications of this large screen display include displays for public use in waiting rooms, lobbies, corridors, etc. in stations, hospitals, airports, libraries, department stores, hotels, wedding halls, etc., taking advantage of the features of thin, large screen and wide viewing angle. Can be mentioned. It can also be used in cinema complex screens, karaoke boxes, and mini theaters. Moreover, you may use not only indoors but outdoors.
また、上述の例では、色フィルタ52等の着色層を、画素構成体30を構成する光反射層50の上部や表示板20の表面に形成した例を示したが、その他、表示板20の裏面に形成するようにしてもよい。特に、図示しない大型の表示板や枠(格子枠を含む)に、第1〜第3の実施の形態に係る反射型表示装置10A〜10Cを多数配列して大画面ディスプレイを構成する場合においては、前記大型の表示板の表面や裏面に着色層を形成するようにしてもよい。また、着色層を有する板やフィルム等を表示板20や大型の表示板に設けるようにしてもよい。なお、表示板20や大型の表示板に着色層を設ける場合は、色フィルタ52であることが好ましい。この場合、画素構成体30の方は、着色層として白色散乱体、有色散乱体、色フィルタ52のいずれを使用してもよいが、特に白色散乱体が好ましい。
Further, in the above-described example, the example in which the colored layer such as the
そして、第1〜第3の実施の形態に係る反射型表示装置10A〜10Cにて表示を行うために、これら反射型表示装置10A〜10Cに電圧を供給するには、アクチュエータ基板32の端部付近や裏面に配された電極に、リード線やコネクタ、プリント基板、フレキシブルプリント基板等を接続することで実現することができる。また、アクチュエータ基板32の表面や裏面に、回路要素を形成したり、部品を実装してもよい。例えば、アクチュエータ基板32の背面側(表示面の反対側)に対向して、例えばコネクタやドライバIC等が実装された配線板を、導電性接着剤等を介して電気的及び機械的に接続することが挙げられる。
Then, in order to display on the
配線板としては、プリント基板、フレキシブルプリント基板、ビルドアップ基板、セラミック配線板等が好ましく用いられる。配線板は、単層であっても多層であってもよい。電気的接続方法としては、導電性接着剤のほかにも、半田付け、異方性導電フィルム、導電ゴム、ワイヤボンディング、リードフレーム、ピン、ばね、圧着等の方法を適用してもよい。 As the wiring board, a printed board, a flexible printed board, a build-up board, a ceramic wiring board, or the like is preferably used. The wiring board may be a single layer or a multilayer. As an electrical connection method, in addition to the conductive adhesive, methods such as soldering, anisotropic conductive film, conductive rubber, wire bonding, lead frame, pin, spring, and crimping may be applied.
なお、この発明に係る反射型表示装置は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Of course, the reflective display device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10A、10Aa、10Ab、10B、10Ba、10C…反射型表示装置
14…光吸収体 20…表示板
22…アクチュエータ部 23…アクチュエータ部本体
30…画素構成体 32…アクチュエータ基板
34…空所 38…振動部
42…桟 44…光遮蔽層
50…光反射層 52…色フィルタ
110…光吸収層 112…光反射体
10A, 10Aa, 10Ab, 10B, 10Ba, 10C ...
Claims (5)
該表示板の一方の板面に対向して設けられたアクチュエータ基板と、
前記アクチュエータ基板のうち、前記表示板の一方の板面に対向する面に配列された複数のアクチュエータ部と、
前記各アクチュエータ部に、前記表示板の一方の板面に対向するように設けられ、それぞれ少なくとも光反射部を有する画素構成体と、
前記表示板と前記アクチュエータ基板との間に充填された光吸収性の液体とを具備し、
前記アクチュエータ部は、形状保持層と該形状保持層に形成された少なくとも一対の電極とを有するアクチュエータ部本体と、該アクチュエータ部本体を支持する振動部とを有し、
前記アクチュエータ基板は、基板層と、該基板層上に形成され、前記アクチュエータ部本体に対応する箇所に空所を有するスペーサ層と、該スペーサ層上に前記空所を塞ぐように形成された薄板層とを有し、
前記空所に対応した前記薄板層による薄肉の部分が前記振動部を構成し、
前記空所の厚みは20μm以下であり、
前記アクチュエータ部の前記一対の電極にオン信号又はオフ信号を印加して、前記アクチュエータ部を駆動することによって、該アクチュエータ部に対応する前記画素構成体を前記表示板に対して接近する方向又は離間する方向に変位するよう前記アクチュエータ部を屈曲変位させて、前記表示板と前記画素構成体間の光吸収性を制御することにより、前記表示板に映像を表示させることを特徴とする反射型表示装置。 A display panel on which light is incident;
An actuator substrate provided to face one plate surface of the display plate;
Among the actuator substrates, a plurality of actuator units arranged on a surface facing one plate surface of the display plate,
Each actuator section is provided so as to face one plate surface of the display panel, and each pixel structure having at least a light reflection section,
A light-absorbing liquid filled between the display panel and the actuator substrate,
It said actuator portion includes an actuator body having at least a pair of electrodes formed on the shape-retaining layer and the shape-retaining layer, a vibrating section for supporting the main actuator element,
The actuator substrate includes a substrate layer, a spacer layer formed on the substrate layer, and having a space at a position corresponding to the actuator unit body, and a thin plate formed on the spacer layer so as to close the space. And having a layer
The thin portion of the thin plate layer corresponding to the void constitutes the vibrating portion,
The void has a thickness of 20 μm or less,
By applying an on signal or an off signal to the pair of electrodes of the actuator unit and driving the actuator unit, the pixel structure corresponding to the actuator unit is moved in a direction or separated from the display panel. A reflective display characterized in that an image is displayed on the display plate by controlling the light absorption between the display plate and the pixel structure by bending and displacing the actuator portion so as to displace apparatus.
前記画素構成体の変位量は0.1μm〜10μm以下であることを特徴とする反射型表示装置。 The reflective display device according to claim 1,
The reflection type display device, wherein the displacement of the pixel structure is 0.1 μm to 10 μm or less.
前記光吸収性の液体が充填されている空間内に、複数の前記画素構成体が存在し、
前記表示板と前記アクチュエータ基板との間に複数の桟が設けられ、
前記複数の桟は、前記複数の画素構成体の各々を囲む矩形の各頂点に相当する位置に設けられていることを特徴とする反射型表示装置。 The reflective display device according to claim 1 or 2,
In the space filled with the light-absorbing liquid, there are a plurality of the pixel structures,
A plurality of bars are provided between the display plate and the actuator substrate ,
The reflective display device , wherein the plurality of bars are provided at positions corresponding to respective vertices of a rectangle surrounding each of the plurality of pixel structures .
前記画素構成体を前記表示板に対して離間する方向に変位させる際に、前記振動部が前記空所の内方に向かって変位して前記基板層に接触することを特徴とする反射型表示装置。 The reflection type display device according to any one of claims 1 to 3 ,
The reflective display, wherein when the pixel structure is displaced in a direction away from the display plate, the vibrating portion is displaced inward of the space and contacts the substrate layer. apparatus.
前記画素構成体のうち、前記光吸収性の液体に面する部分に凹凸を有していることを特徴とする反射型表示装置。 The reflection type display device according to any one of claims 1 to 4 ,
A reflective display device, wherein a portion of the pixel structure that faces the light-absorbing liquid has irregularities.
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