JP5277862B2 - 電気泳動表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電気泳動表示装置に関するものであり、特に、表示体実装分野における薄型の電子ペーパーとして用いられる電気泳動表示装置の改良に関するものである。
液晶表示デバイスに代表される平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力などの特徴を生かしてOA機器、情報端末、時計、テレビ等の各分野に利用されている。現在、携帯電話をはじめとするこれらの液晶表示デバイスには、より薄く、より軽く、且つ丈夫であることが要求されている。
一方、カラー表示や動画表示という点において液晶表示デバイスには劣るものの、薄さ、軽さ及び低消費電力を実現し得る表示体として、電気泳動ディスプレイ(Electrophoretic Display:EPD)が注目されている。この電気泳動ディスプレイ(以下、EPDという)は、紙に近い性質を有しており、読むことを目的とした「電子ペーパー」として開発が進められている。
代表的な電子ペーパーであるマイクロカプセル型EPDは、帯電粒子が分散した溶媒をマイクロカプセルに封入し、マイクロカプセルを挟持するように形成された電極間に電圧を印加して電界を発生させることにより、帯電粒子の分布を変化させてコントラストを得る表示体である。電圧印加を止めても静電気力や分子間力によって引きつけられた帯電粒子が電極付近に留まることから、電力を消費せずに表示画像を保持し続けられるという特徴を有する。さらに、液晶ディスプレイのような透過光や有機ELディスプレイのような発光ではなく、帯電粒子や溶媒そのものの色(反射光)を観察するため視野角依存がなく、紙のように目に優しく、長時間の凝視にも耐えられるといった利点がある。
ところで、薄く、軽く、且つ柔軟性を有するといったEPDの特徴は、EPシートと呼ばれる表示部を構成する材料のほとんどが有機物で形成されている結果であるが、薄さや軽さを追求すると材料そのものの強度が不足してしまい、外部からの衝撃に弱くなって商品としての使用に耐えられなくなるという問題があった。
上記問題を解決するために、プラズマディスプレイのような平面表示デバイスで利用されている衝撃緩和機能を有する材料をEPDに適用することで表示デバイスの破壊を回避することが有効であり、既に特許文献1に開示されている衝撃層と衝撃吸収層とからなる構造によってEPDを構成するガラス基板への衝撃緩和構造が提案されている。
特開2006−150755号公報
ところで、マイクロカプセル型EPDにおいては、上述したガラス基板以上にマイクロカプセルそのものの耐衝撃性が低いため、より厚い衝撃緩和層を用いる必要があった。このように厚い衝撃緩和層を設けることにより、耐衝撃性が改善される。しかしながら、電子ペーパーのような薄型の表示体に1mm以上の厚さの衝撃緩和層を設けると、薄さや軽さといった本来のEPDの有する利点を損なってしまい、著しく商品価値を低下させてしまうという問題があった。
また、紙のような使い方を前提とした電子ペーパーの場合、落下の際に自らの重量によって生じる衝撃でガラス基板が損傷を受けやすいという問題があった。したがって、構成部材のなかで最も比重が大きい部材である上記のガラス基板を薄くしたり、表示体上に形成する衝撃緩和層をできる限り薄くしたりすることにより、電子ペーパー全体の重量を低減して落下時の衝撃を緩和する手法も有効であった。しかしながら、薄型化したガラス自体の強度が低下して曲げ応力に対する耐性が著しく低下するといった問題や、薄くした衝撃緩和層が十分な衝撃吸収機能を発現しないためにマイクロカプセルが破損するといった問題が生じていた。
さらに、EPDのもうひとつの特徴である紙のような見易さについては、帯電粒子からの反射光を観察する、いわゆる反射型の表示体であることから、太陽光の下での使用に対して非常に有利である。ただし、使用環境として屋外を想定した場合に、温度や湿度等の変化による劣化してしまうという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、薄型であると共に耐衝撃性を備えた電気泳動表示装置を提供することを目的の一つとする。
また、耐侯性に優れた電気泳動表示装置を提供することを目的の一つとする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の電気泳動表示装置は、素子基板と対向基板との間に挟持された電気泳動層を有する電気泳動表示モジュールを備え、前記対向基板側を表示面とする電気泳動表示装置であって、前記電気泳動表示モジュールと、前記電気泳動表示モジュールの前記対向基板側に配置される第1の保護シートと、前記電気泳動表示モジュールの前記素子基板側であって前記電気泳動表示モジュールを挟んで前記第1の保護シートに対向配置される第2の保護シートと、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間であって前記第1及び第2の保護シートの外周部に設けられて前記電気泳動表示モジュールを取り囲む額縁部材とを備え、前記第1の保護シートと前記額縁部材とが溶着されると共に前記第2の保護シートと前記額縁部材とが溶着されることにより、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートと前記額縁部材とが一体化されていることを特徴とする。
本発明の電気泳動表示装置によれば、電気泳動表示モジュールが第1の保護シートと第2の保護シートとの間に配置される構成を有している。このため、電気泳動表示装置の全体の厚みが過剰に厚くなることがなく、薄型の電気泳動表示装置を提供することができる。
また、電気泳動表示モジュールが額縁部材によって取り囲まれ、第1の保護シートと第2の保護シートと当該額縁部材とが溶着されて一体化される構成となっている。このように電気泳動表示モジュールは、第1及び第2の保護シートと額縁部材とが一体化されることによって形成された空間内に収納されているため、落下の衝撃や曲げ等の応力が加わったとしても、各保護シートと額縁部材とが剥離するおそれがない。これにより、全方位からの衝撃が直接当該電気泳動表示モジュールに加わることがない。よって、使用時に想定される自身の落下衝撃による破壊や曲げ応力による破壊を低減することができる。
さらに、第1及び第2の保護シートと額縁部材とが溶着されて一体化される構成となっている。このように第1及び第2の保護シートと額縁部材との間には、湿度を透過するような接着剤等の中間物が介在しないため、湿度変化による電気泳動表示モジュールの劣化を抑制することができる。
また、本発明の電気泳動表示装置は、前記電気泳動表示モジュールと前記額縁部材との間に空間が設けられ、前記空間が空気層であることが好ましく、さらに、前記空気層の圧力が外部雰囲気よりも高くされていることが好ましい。
このように電気泳動表示モジュールと額縁部材との間に空気層を有する構成であると、さらに衝撃緩和性を付加することができる。
また、当該空気層の圧力が外部雰囲気よりも高くされていると、外部から浸入する水分の量を低減することができる。これにより、さらに耐侯性を向上させた電気泳動表示装置を提供することができる。
さらに、本発明の電気泳動表示装置は、前記電気泳動表示モジュールと前記額縁部材との間に衝撃緩和部材が充填されていてもよい。
このように電気泳動表示モジュールと額縁部材との間に衝撃緩和部材が充填することにより、電気表示モジュールの周辺部への衝撃を緩和することができる。これにより、さらに耐衝撃性が向上された電気泳動表示装置を提供することができる。
更にまた、本発明の電気泳動表示装置は、前記第1の保護シートと前記電気泳動表示モジュールとの間に衝撃緩和層を設けることが好ましい。
このように第1の保護シートと電気泳動表示モジュールとの間に衝撃緩和層を設けることにより、当該電気表示モジュールの表示面側である対向基板への衝撃を緩和することができる。これにより、さらに耐衝撃性が向上された電気泳動表示装置を提供することができる。
また、本発明の電気泳動表示装置は、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間に前記電気泳動表示モジュールを位置決めする位置決め部材が備えられ、前記位置決め部材が前記額縁部材に一体化されていることが好ましい。
このように位置決め部材が備えられることにより、第1及び第2の保護シートとの間に電気泳動表示モジュールを収納する際の位置決めを容易にすることができる。また、位置決め部材と額縁部材とが一体化されていることにより、電気表示モジュールが第1、第2保護シートの間で位置ずれを起こすことがなく、電気表示モジュールの周辺部への衝撃を緩和することができる。これにより、さらに耐衝撃性が向上された電気泳動表示装置を提供することができる。
また、前記電気泳動表示モジュールに接続され、前記電気泳動表示モジュールと前記額縁部材の外側との導通をとるための接続基板を更に備え、前記接続基板は、前記額縁部材の内外に跨って配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、電気泳動表示モジュールと額縁部材の外側との導通をとるための接続基板が電気泳動表示モジュールに接続され、当該接続基板が額縁部材の内外に跨って配置されていることとしたので、回路基板と電気泳動表示モジュールとの間の接続を確実に行うことができる。
また、前記額縁部材は、当該額縁部材の内外を貫通する貫通部を有し、前記接続基板は、前記貫通部を介して前記額縁部材の内外を貫通することで前記額縁部材の内外に跨って配置されることを特徴とする。
本発明によれば、額縁部材が当該額縁部材の内外を貫通する貫通部を有し、接続基板が当該貫通部を介して額縁部材の内外を貫通することで額縁部材の内外に跨って配置されることとしたので、接続基板の寸法を極力抑えることができる。これにより、装置全体の寸法を抑えることができるため、より小型の電気泳動表示装置を得ることができる。
また、前記貫通部内には、前記接続基板と前記額縁部材との隙間を埋める熱硬化性の封止部材が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、貫通部内には接続基板と額縁部材との隙間を埋める熱硬化性の封止部材が設けられていることとしたので、より耐湿性の高い電気泳動表示装置を得ることができる。
また、前記額縁部材は、前記第1の保護シートに溶着され、前記貫通部の一部分を構成する第1溝部を有する第1部材と、前記第2の保護シートに溶着され、前記第1部材と一体的に形成され、前記第1溝部との間で前記貫通部を構成する第2溝部を有する第2部材とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、額縁部材が、第1の保護シートに溶着され貫通部の一部分を構成する第1溝部を有する第1部材と、第2の保護シートに溶着され第1部材と一体的に形成され第1溝部との間で貫通部を構成する第2溝部を有する第2部材とを備えることとしたので、装置全体の組み立て易さが向上することとなる。
また、前記貫通部は、前記第1の保護シート及び前記第2の保護シートのうち少なくとも一方に接する位置に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、貫通部が第1の保護シート及び第2の保護シートのうち少なくとも一方に接する位置に形成されていることとしたので、装置全体の組み立てやすさが向上することとなる。また、特に貫通部内に熱硬化性の封止部材を配置する場合、貫通部が接する側の保護シートと額縁部材とを溶着する際の溶着熱を利用して封止部材を硬化させることができるという利点も有している。
また、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間であって前記額縁部材の外側に設けられ、前記電気泳動表示モジュールとの間で駆動信号を授受可能に設けられ、前記電気泳動表示モジュールの駆動回路を有する回路基板と、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートの間に設けられ、前記回路基板を取り囲む第2額縁部材とを更に備えることを特徴とする。
本発明によれば、電気泳動表示モジュールの駆動回路を有し電気泳動表示モジュールとの間で駆動信号を授受可能に設けられた回路基板が第1の保護シートと第2の保護シートとの間に配置されると共に、回路基板が額縁部材の外側に設けられており、回路基板の当該一部分を取り囲む第2額縁部材が第1の保護シートと第2の保護シートの間に設けられているので、回路基板が額縁部材の外側に配置されている場合であっても、耐衝撃性を備えた薄型の電気泳動表示装置を得ることができる。
また、装置外部に接続されるコネクタを更に備え、前記回路基板は、前記コネクタに電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、装置外部に接続するコネクタが更に備えられており、回路基板がコネクタに電気的に接続されていることとしたので、装置外部との間の接続を容易にすることができる。
また、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間であって前記額縁部材の外側に設けられ、前記電気泳動表示モジュールとの間で駆動信号を授受可能に設けられ、前記電気泳動表示モジュールの駆動回路を有する回路基板と、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートの間に設けられ、前記回路基板を取り囲む第2額縁部材とを更に備え、前記回路基板には、前記電気泳動表示モジュールとの間で非接触で前記駆動信号を授受する通信装置が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、電気泳動表示モジュールの駆動回路を有する回路基板が額縁部材の外側に配置されており、当該回路基板には電気泳動表示モジュールとの間で非接触で駆動信号を授受する通信装置が設けられていることとしたので、電気泳動表示モジュールを第1の保護シート、第2の保護シート及び額縁部材のみによって封止した状態で当該電気泳動表示モジュールを駆動させることができる。これにより、防湿性を一層高めることが可能となる。
また、前記回路基板に着脱可能に設けられる電源装置を更に備えることを特徴とする。
本発明によれば、回路基板に着脱可能に設けられる電源装置を更に備えることとしたので、外部の電源を用いることなく電気泳動表示装置を駆動させることができる。これにより、電気泳動表示装置の携帯性や利便性を向上させることができる。
また、前記電源装置は、前記回路基板のうち前記第2の保護シート側に着脱可能に設けられることを特徴とする。
本発明によれば、電源装置が回路基板のうち第2の保護シート側に着脱可能に設けられることとしたので、表示に影響の無い部位において電源装置を配置することができると共に、当該電源装置が着脱可能に設けられることで電源装置を交換することができる。
また、前記第2の保護シートは、平面視で前記電源装置に対応する位置に蓋部を有することを特徴とする。
本発明によれば、第2の保護シートが平面視で電源装置に対応する位置に蓋部を有することとしたので、当該蓋部を介して電気泳動表示装置外部から電源装置にアクセスすることができる。これにより、電気泳動表示装置の操作性及び電源装置の交換時のメンテナンス性を向上させることができる。
また、前記第2の保護シートと前記額縁部材とが一部材として形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、第2の保護シートと額縁部材とが一部材として形成されていることとしたので、防湿性を一層高めることが可能となる。
以下、本発明を適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各図は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の電気泳動表示装置の寸法関係とは異なる場合がある。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態である電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。また、図2は、図1に示すA−A’線に沿う断面模式図である。
本発明を適用した第1の実施形態である電気泳動表示装置1は、図1及び図2に示すように、後述する素子基板7と対向基板9との間に挟持された電気泳動層8を有する電気泳動表示モジュール2と、前記対向基板9側に配置される第1の保護シート3と、前記素子基板7側であって第1の保護シート3に対向配置される第2の保護シート4と、第1の保護シート3と第2の保護シート4との間であって第1及び第2の保護シート3,4の外周部に設けられて電気泳動表示モジュール2を取り囲む額縁部材5とを備えている。なお、本実施形態では、第1及び第2の保護シート3,4が電気泳動表示装置1の最表層となっており、第1の保護シート3側が表示面となっている。
電気泳動表示モジュール2は、図2に示すように、画素電極(図示せず)が設けられたTFTガラス基板(素子基板)7と、このTFTガラス基板7上に順次設けられた電気泳動層8、共通電極(図示せず)、及びPET層(対向基板)9からなる電気泳動シートと、この電気泳動シート上に設けられた防湿層10と、電気泳動シートと防湿層10との間の空間に充填された防湿樹脂11とから構成されている。
TFTガラス基板(素子基板)7は、本実施形態では無アルカリガラスからなる厚さが0.5mm程度のものである。また、素子基板7として、PETなどの透明樹脂からなるものを用いることもできる。この場合、薄膜回路素子を含む薄膜回路層を石英ガラスや、ガラス基板などの基板上に形成し、形成された薄膜回路層をこの基板から剥離し、プラスチック基板に移し変える転写法を用いることができる。または、樹脂基板上に、薄膜回路素子として有機半導体をインクジェット法などによって直接形成することであっても良い。
なお、画素電極(図示せず)は、公知のレジスト法及びエッチング法を用いたパターニング技術や、液滴吐出法等を用いて選択的に材料を塗布する技術、若しくは蒸着法等を用いて素子基板7上に形成することができる。
電気泳動シートは、例えばPET層(対向基板)9を基体とし、この基体上にITO等の透明な導電材料で共通電極(図示せず)を形成し、この上に電気泳動層8および接着層を積層したものである。
また、本実施形態の電気泳動層8は、電気泳動物質を含有するマイクロカプセルを多数有してなるマイクロカプセル型のものである。マイクロカプセルは、例えば正に帯電した黒色の正帯電粒子(電気泳動物質)と、負に帯電した白色の負帯電粒子(電気泳動物質)と、を分散液中に分散させ、この分散液を微小なカプセルに封入することで得ることができる。
また、このような電気泳動シートは製品化されており、製品を用いるようにしてもよく、本実施形態ではE・Ink社の製品であるVizplex(登録商標)を用いている。
電気泳動シートの厚さとしては、本実施形態では0.2mm程度としている。
防湿層10は、水蒸気や水分等の湿気が透過しにくい材料、すなわち水蒸気透過率等の透湿性が低い材料からなる透明なものである。これにより、防湿層10における第1の保護シート3側から電気泳動シート側に湿気が透過することによる電気泳動シート側の湿度の上昇と、防湿層10における電気泳動シート側から第1の保護シート3側に湿気が透過することによる電気泳動シート側の湿度の下降と、の双方が防止できるようになっている。換言すると、防湿層10によって、電気泳動シートにおける湿度環境を一定に維持している。
防湿層10として、具体的には、防湿、透明性に優れたフッ素樹脂や、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン(Poly Chloro Tri Furuoro Ethylene)、三フッ化エチレン樹脂)などを用いることができる。
本実施形態では、防湿層10として株式会社クレハ製のセレール(商品名)を用いており、その厚さとしては0.1mm程度である。
防湿樹脂11は、図2に示すように、電気泳動シートを構成するTFTガラス基板(素子基板)7と防湿層10との間の空間に充填されている。これにより、水分を嫌う電気泳動層8への水分の浸入を確実に防止することができるように設けられている。また、防湿樹脂11を構成する材料としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコン系の樹脂などが挙げられる。なお、本実施形態では、日立化成工業社製のタフィー(商品名)を用いている。
第1及び第2の保護シート3,4は、図1及び図2に示すように、耐衝撃性及び対擦性を有することが好ましい。また、第1の保護シートは、電気泳動表示装置1の表示面を構成することから、透明性が高いことを要すると共に、水分を嫌う電気泳動層8の劣化を抑制するために耐侯性を有することが好ましい。第1及び第2の保護シートを構成する材料としては、例えば、アクリル樹脂、PET、PC等の通常のプラスチック材料を適用することができる。なお、本実施形態では、第1及び第2の保護シート3,4として、日東樹脂工業社製のクラレックス(商品名)を用いており、その厚さは、それぞれ0.5mm程度である。
額縁部材5は、図1及び図2に示すように、第1の保護シート3と第2の保護シート4との間であって第1及び第2の保護シート3,4の外周部に、電気泳動表示モジュール2を取り囲むように設けられている。そして、第1の保護シート3の表面と額縁部材5の一方の表面とが溶着されると共に第2の保護シート4と額縁部材5の他方の表面とが溶着されることにより、第1及び第2の保護シート3,4と一体化されている。このように、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材5とを溶着によって一体化された構造体の密閉された内部空間に上記電気泳動表示モジュール2が収納されるため、電気泳動表示装置1の曲げ応力及び破壊強度を向上することができる。さらに、電気泳動表示装置1への水分の浸入及び拡散を十分に抑制することができる。
なお、電気泳動表示モジュール2を上記構造体の密閉された内部空間に収納する際には、図2に示すように、電気泳動表示モジュール2を構成するTFTガラス基板7と第2の保護シート4との間に接着層12を設ける。これにより、電気泳動表示モジュール2と第2の保護シート4とが接着層12により接着されるため、上記内部空間において電気泳動表示モジュール2を確実に固定することができる。
第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材5との溶着させる方法は、特に限定されるものではないが、レーザー光による加熱によって材料同士を熱溶着(融着)する方法あるいは相互拡散によって溶着する方法等を例示することができる。
以下に、レーザー光による加熱によって材料同士を熱溶着(融着)する方法を説明する。
図3は、レーザー光による加熱によって材料同士を溶融するプロセスを示す模式図である。このレーザーを用いた熱溶着方法は、先ず、図3(a)に示すように、金属基板101上に光吸収性樹脂102と光透過性樹脂103とが積層されて構成された被照射体100に対して、金属基板101と反対側の光透過性樹脂103側からレーザー光Lを照射する。光透過性樹脂103がレーザー光Lを吸収しないため、レーザー光Lは、図3(b)に示すように、光透過性樹脂103と光吸収性樹脂102との界面である光吸収性樹脂102の表面102aに吸収される。このため、光吸収性樹脂102は、レーザー光Lによって加熱され、表面102aの近傍部分が溶融して溶融部Mが発生する。
引き続きレーザー光Lを照射すると、図3(c)に示すように、光透過性樹脂103と光吸収性樹脂102との界面である光透過性樹脂103の表面103aは、溶融部Mの熱によって溶解して溶融部Mの一部となる。最後に、図3(d)に示すように、十分に上記溶融部Mを形成した後にレーザー光Lの照射を止めると、溶融部Mの温度が低下して溶融していた樹脂が硬化する。図3(d)中では溶融部Mの境界線を記しているが、実際には光吸収性樹脂102と光透過性樹脂103との境界線は存在しない。このようにして、レーザー光による加熱によって材料同士を溶着して一体化することができる。
上述したように、レーザー光による加熱によって材料同士を熱溶着(融着)する方法を用いる場合には、額縁部材5は、レーザー光を吸収する材料であることが好ましい。この額縁部材5を構成する材料としては、第1及び第2の保護シート3,4と同種の材料であることが好ましいが特に限定されるものではない。例えばレーザー光による溶融条件を最適化することにより、第1及び第2の保護シート3,4と異種の材料を適用することも可能である。
また、額縁部材5を構成する材料として、電気泳動表示装置1の表示面を構成するために透明性が高い第1の保護シート3と同種の材料(例えばアクリル樹脂等)を用いる場合には、材料を着色する方法や顔料を混ぜる方法を用いることにより、レーザー光を吸収させる層とすることができる。この場合、着色する色調は、レーザー光を吸収し易い色調、例えば、黒や、紺、青、赤色など濃い色調が好ましい。
一方、例えば、超音波溶着法など、相互拡散によって溶着する方法を用いる場合には、額縁部材5を構成する材料は、レーザー光を吸収する材料でなくてもよく、第1及び第2の保護シート3,4を構成する材料とガラス転位点が近い材料同士であればよい。さらに、額縁部材5を構成する材料と第1及び第2の保護シート3,4を構成する材料とが同種材料であることがより好ましい。
なお、本実施形態では、額縁部材5として、住友化学社製のスミペックス(商品名)を用いており、その厚さは2mm程度である。さらに、額縁部材5と第1及び第2の保護シート3,4との溶着には、リコー光学株式会社製のレーザー光源RI−7000(装置名)を用いて行った。
本実施形態の電気泳動表示装置1は、図1及び図2に示すように、電気泳動表示モジュール2と額縁部材5との間に空間6が設けられている。この空間6が空気層(エアギャップ)となっていることにより、電気泳動表示装置1の耐衝撃性をさらに向上させることができる。さらに、空気層の圧力が外部雰囲気よりも高く構成されることにより、外部から電気泳動表示装置1内へと浸入する水分の量及び内部から外部へと拡散する水分の量を低減することができる。これにより、さらに耐侯性を向上させることができる。なお、空気層の圧力を外部雰囲気よりも高く構成するためには、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材5とを溶着によって一体化された構造体の密閉された内部空間に、陽圧下で電気泳動表示モジュール2を封止すればよい。
なお、空間6は、空気層に限定されるものではなく、例えば、多孔質樹脂や、エラストマーなどの衝撃緩和部材が充填されていても良い。このような構成とすることで、電気泳動表示装置1の耐衝撃性をさらに向上させることができる。
以上のような構成の電気泳動表示装置1は、画素電極(図示せず)と共通電極(図示せず)との間に電界が印加されると、電気泳動層8のマイクロカプセルに封入された正帯電粒子(黒色)及び負帯電粒子(白色)には、その帯電の正負に応じた方向に静電気力が作用する。例えば、図2に示すように、画素電極が共通電極よりも高電位である画素電極上においては、共通電極(低電位)側に正帯電粒子(黒色)が移動することにより、これが透明な共通電極通して最表層である第1の保護シート3側から視認され、画素電極に対応した画素が黒色表示となる。また、画素ごとに、画素電極と共通電極との間の電位差を制御することにより、所望の画像を表示することができるようになっている。
ところで、一般に、電気泳動層8は、湿度が所定の値よりも高い場合でも低い場合でも劣化してしまうため、液晶表示装置等の表示装置よりも厳しい湿度管理が必要とされる。
ところが、透湿性が低い材料は衝撃力により破損しやすいので、従来の電気泳動表示装置は十分な湿度管理を行うことが困難であった。
ところが、本発明の効果により、防湿層10の破損を良好に防止できるので、本実施形態のように防湿層10を備えた構成とすれば、電気泳動層8の劣化を十分に防止することができ、長寿命の電気泳動表示装置とすることができる。
また、本実施形態のように、最表層となる第1の保護シート3をアクリル樹脂からなるものとすれば、先述のようにキズが付き難くかつ軽量とすることができるとともに、良好な耐候性を得ることができる。耐候性とは、太陽光による紫外線や熱、雨等による水分、温度変化等により材料が変質しない特徴のことであり、屋外曝露試験等で評価される。耐候性に優れた電気泳動表示装置1は、幅広い環境条件で使用可能となっているので、より良好な携帯性となり、例えば屋外等でも使用可能なものとなる。
なお、本実施形態ではマイクロカプセル型の電気泳動層8としたが、マイクロカプセル型でなくともよく、例えば画素電極の間に隔壁を設け、画素電極上に電気泳動物質を分散させた分散媒を配し、共通電極等でこれを封止するようにしてもよい。
また、本実施形態では、図2に示すように、第1の保護シート3を表示部の最外層としたが、例えば、この第1の保護シート3上に紫外線カットフィルムや、反射防止フィルム、あるいはよりキズを付きにくくするためのハードコート等の機能膜を設け、これを最外層としてもよい。
さらに、防湿層10や第1の保護シート3、第2の保護シート4等は、いずれも単層で構成する必要は無く、複数層で構成してもよい。
以上説明したように、本実施形態の電気泳動表示装置1によれば、電気泳動表示モジュール2が第1の保護シート3と第2の保護シート4との間に配置される構成を有している。このため、電気泳動表示装置1の全体の厚みが5mm以下となり、薄型の電気泳動表示装置1を提供することができる。
また、電気泳動表示モジュール2が額縁部材5によって取り囲まれ、第1の保護シート3と第2の保護シート4と額縁部材5とが一体化される構成となっている。このように電気泳動表示モジュール2は、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材5とによって形成された空間内に収納されているため、全方位からの衝撃が直接当該電気泳動表示モジュール2に直接加わることがない。これにより、使用時に想定される自身の落下衝撃による破壊や曲げ応力による破壊を低減することができる。
さらに、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材5とが溶着されて一体化される構成となっている。このように第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材5との間には、湿度を透過するような接着剤等の中間物が介在しないため、湿度変化による電気泳動表示モジュール2の劣化を抑制することができる。
また、本実施形態の電気泳動表示装置1は、電気泳動表示モジュール2と額縁部材5との間に空気層である空間6を有する構成であるため、さらに耐衝撃性を向上することができる。さらに、空気層の圧力が外部雰囲気よりも高い構成であるため、外部から浸入する水分の量及び外部へと拡散する水分の量を低減することができる。これにより、さらに耐湿性(耐侯性)を向上させた電気泳動表示装置1を提供することができる。
<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態である電気泳動表示装置を示す断面模式図である。また、図4に示す構成要素のうち、図1及び図2に示す構成要素と同一の構成要素には、図1及び図2と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
本発明を適用した第2の実施形態である電気泳動表示装置21は、図4に示すように、電気泳動表示モジュール2を構成する防湿層10と第1の保護シート3との間に衝撃緩和層22が設けられて構成されている。
衝撃緩和層22は、公知のものと同様にエラストマー等の柔軟な材料からなる透明なものである。また、衝撃緩和層22は、第1の保護シート3上から衝撃力が加わると、変形することにより衝撃力を吸収あるいは緩和するようになっている。さらに、衝撃緩和層22は、単層で構成する必要は無く、複数層で構成してもよい。
本実施形態では、衝撃緩和層22として、日立化成工業社製のエラストマー(商品名)を用いており、その厚さは0.2mm程度である。
以上説明したように、本実施形態の電気泳動表示装置21は、前述した第1の実施形態の電気泳動表示装置1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態の電気泳動表示装置21によれば、第1の保護シート3と電気泳動表示モジュール2との間に衝撃緩和層22を設けることにより、電気表示モジュール2の表示面側であるPET層(対向基板)9側への衝撃を緩和することができる。これにより、電気泳動層8及び防湿層10の損傷が抑制されるため、さらに耐衝撃性が向上された電気泳動表示装置21を提供することができる。
<第3の実施形態>
図5は、本発明の第3の実施形態である電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。また、図5に示す構成要素のうち、図1、図2及び図4に示す構成要素と同一の構成要素には、図1、図2及び図4と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
本発明を適用した第3の実施形態である電気泳動表示装置31,32は、図5(a)及び図5(b)に示すように、第1の保護シート3と第2の保護シート4との間に電気泳動表示モジュール2を位置決めする位置決め部材51a,52aを有しており、この位置決め部材51a,52aと額縁部材51,52とがそれぞれ一体化されて概略構成されている。
図5(a)に示すように、位置決め部材51aは、三角形状を有しており、矩形の電気泳動表示モジュール2の四隅に対向する位置に配置されて額縁部材51と一体化されている。これにより、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材51とによって形成された空間内に電気泳動表示モジュール2を収納する際に、当該電気泳動表示モジュール2の四隅をそれぞれ位置決め部材51aと対向させる位置に配置することで容易に位置決めすることができる。また、電気泳動表示モジュール2の破損しやすい四隅部分に対向する位置に位置決め部材51aが設けられると共に額縁部材51と一体化されているため、落下等の衝撃によって電気泳動表示モジュール2の位置がずれてしまうおそれがなく、電気泳動表示モジュール2の損傷を十分に抑制することができる。
図5(b)に示すように、位置決め部材52aは、半円形状を有しており、矩形の電気泳動表示モジュール2の四辺に対向する位置にそれぞれ2つずつ配置されて額縁部材52と一体化されている。これにより、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材52とによって形成された空間内に電気泳動表示モジュール2を収納する際に、当該電気泳動表示モジュール2の四辺をそれぞれ位置決め部材52aと対向させる位置に配置することで容易に位置決めすることができる。また、位置決め部材52aと額縁部材52と一体化されているため、電気泳動表示モジュール2の損傷を十分に抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態の電気泳動表示装置31,32は、第1の保護シート3と第2の保護シート4との間に電気泳動表示モジュール2を位置決めする位置決め部材51a,52aを有しているため、第1及び第2の保護シート3,4と額縁部材51,52とによって形成された空間内に電気泳動表示モジュール2を収納する際の位置決めを容易にすることができる。また、位置決め部材51a,52aと額縁部材51,52とが一体化されていることにより、電気表示モジュール2の周辺部(四隅、四辺)への衝撃を緩和することができる。これにより、さらに耐衝撃性が向上された電気泳動表示装置31,32を提供することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、電気泳動表示装置の表示面側である第1の保護シート以外に透明樹脂を用いる必要がない場合、つまり、背面側は透明でなくても良い場合には、図6(a)に示すように、第2の保護シートと額縁部材とを一体化した箱型の光吸収性部材53を用いることができる。この光吸収部材53を一体成形することで、電気泳動表示装置41の製造コストを低減することができる。
また、曲げ性が必要でない場合には、図6(b)に示すように、第2の保護シートに代えてステンレスなどの金属基板55を用いることができる。この場合には、金属基板55の外周に額縁部材54をインサート成形することにより一体化することができる。この金属基板55の表面に電気泳動表示モジュール2を接着することにより、耐衝撃性が格段に向上された電気泳動表示装置42を提供することができる。
<第4の実施形態>
図7は、本発明の第4の実施形態である電気泳動表示装置151の構成を示す図である。図7(a)は電気泳動表示装置151の平面図であり、図7(b)は図7(a)におけるB−B断面に沿った形状を示す図である。また、図7(a)及び図7(b)に示す構成要素のうち、図1、図2及び図4に示す構成要素と同一の構成要素には、図1、図2及び図4と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
本実施形態に係る電気泳動表示装置151は、電気泳動表示モジュール2を駆動する駆動回路が、電気泳動表示モジュール2を構成する素子基板7とは異なる基板である回路基板70に形成された構成になっており、素子基板7と回路基板70との間が接続基板80によって接続された構成になっている。本実施形態では、額縁部材5が、電気泳動表示モジュール2及び回路基板70のうち電気泳動表示モジュール2のみを囲うように形成されている。
素子基板7は、図7(a)の平面視で下辺の右端部に複数の接続端子(不図示)を有している。この不図示の接続端子は、電気泳動表示モジュール2と接続基板80とを接続する端子である。これらの接続端子は、例えば素子基板7上の半導体素子などに接続されている。素子基板7は、複数の接続端子が設けられた領域において接続基板80に接続されている。
回路基板70は、第1の保護シート3と第2の保護シート4との間であって平面視で額縁部材5の外側(図7(a)の図中下側)に配置されている。回路基板70は、基板本体70aと、駆動回路71と、モジュール接続コネクタ72と、外部接続コネクタ73と、電源装置74とを有している。モジュール接続コネクタ72は、駆動回路71と接続基板80との間を電気的に接続するコネクタである。外部接続コネクタ73は、例えば電源などの装置外部に接続するコネクタである。
電源装置74は、基板本体70aのうち第2の保護シート4側の面に配置されており、例えば電池などの交換可能に設けられた電源74aを有している。電源74aは、電気泳動表示装置1の内部電源として用いることができるようになっている。本実施形態に係る電気泳動表示装置151は、外部接続コネクタ73及び電源装置74を有していることにより、外部接続コネクタ73を介して外部電源に接続する電源モードと、電源装置74の電源74aを用いる電源モードとを使い分けることができるようになっている。
第2の保護シート4は、例えば平面視で電源装置74に重なる位置に蓋部4aを有している。蓋部4aは、第2の保護シート4aの他の部分に対して開閉可能に設けられている。蓋部4aを開けた状態にすることで、蓋部4aの奥に配置される電源74aに装置外部からアクセスすることができるようになっている。
回路基板70は、第2額縁部材50によって取り囲まれた構成になっている。第2額縁部材は、第1の保護シートと第2の保護シートとの間であって額縁部材5の外側の領域に設けられている。第2額縁部材は、平面視で回路基板のうち電気泳動表示モジュール側の辺を除く3辺(図7(a)では図中左辺、下辺及び右辺)に沿って設けられており、回路基板の当該3辺は第2額縁部材によってカバーされている。回路基板70のうち電気泳動表示モジュール側の辺(図7(a)では図中上辺)は、上記額縁部材5によってカバーされている。第2額縁部材は、例えば額縁部材5と同一の材料によって構成することができる。上記の外部接続コネクタ73は、接続端が第2額縁部材50の外側に露出した状態になっている。
接続基板80の一端は、例えば異方性導電粒子(ACF)を含んだ接着剤80aなどを介して素子基板7に接続されている。接続基板80の他端は、モジュール接続コネクタ72を介して回路基板70に接続されている。額縁部材5には、接続基板80を貫通させる貫通孔5aが形成されている。接続基板80は当該貫通孔5aを介して額縁部材5の内外を貫通するように配置されている。このように接続基板80は、額縁部材5の内外に跨って配置されている。
貫通孔5aの開口径は、接続基板80の断面視での寸法よりも大きくなるように形成されている。したがって、接続基板80と額縁部材5との間には隙間が形成されることとなる。貫通孔5a内には、この隙間を埋めるように封止部材90が形成されている。封止部材90は、例えば熱硬化性の樹脂などの材料によって構成されている。封止部材90が形成されていることで、電気泳動表示モジュール2側へ水分が浸入するのを一層確実に防ぐことができるようになっている。
本実施形態の電気泳動表示装置151は、上記実施形態と同様、第1の保護シート3、第2の保護シート4及び額縁部材5を溶着させて形成するものである。封止部材90として熱硬化性の樹脂を用いることにより、溶着時の熱を利用して当該熱硬化性の樹脂を硬化させることができるため、製造工程の効率化につながることとなる。
図8は、図7(a)におけるC−C断面に沿った形状を示す図である。図8では、図面を読み取りやすくするため、接続基板80の図示を省略している。
同図に示すように、貫通孔5aは、電気泳動表示装置151の厚さ方向(図中上下方向)のほぼ中央部に形成されている。この貫通孔5aの位置としては、例えば第1の保護シート3に接する位置5bに形成しても構わないし、第2の保護シート3に接する位置5cに形成しても構わない。この構成によれば、上記の溶着時の熱を一層効率的に利用することができる。
このように、本実施形態によれば、電気泳動表示モジュール2の駆動回路71を有し電気泳動表示モジュール2との間で駆動信号を授受可能に設けられた回路基板70が第1の保護シート3と第2の保護シート4との間に配置されると共に回路基板70が額縁部材の外側に設けられており、この回路基板70を取り囲む第2額縁部材50が第1の保護シート3と第2の保護シート4の間に設けられているので、回路基板70が額縁部材5の外側に配置されている場合であっても、耐衝撃性を備えた薄型の電気泳動表示装置151を得ることができる。
<第5の実施形態>
次に、本発明の第5の実施形態を説明する。
図9は、本実施形態に係る電気泳動表示装置251の構成を示す概略断面図である。図9(a)は、第4の実施形態における図8と同一の視点で電気泳動表示装置251を見たときの図である。図9(b)は、電気泳動表示装置251の一部の構成を分解して示す図である。図9(a)及び図9(b)においては、図中上側を表示面側、図中下側を裏面側と表記する。図9では、図面を読み取りやすくするため、上記図8と同様、接続基板80の図示を省略している。
図9(a)及び図9(b)に示すように、本実施形態では、額縁部材5が表示面側と裏面側とが異なる部材になっており、当該異なる部材が一体的に形成されている構成になっている点で、第4の実施形態とは異なっている。他の構成については、第4の実施形態と同一になっている。額縁部材5は、表示面側に配置される第1部材5pと、裏面側に配置される第2部材5qとを有している。
一体的に形成される第1部材5p及び第2部材5qは、電気泳動表示モジュールの周囲を囲う額縁部材5の構成部材であり、互いに対向して配置された環状部材である。第1部材5p及び第2部材5qは、平面視における形状が同一に形成されており、対向配置された状態で側面側が面一状態となっている。第1部材5p及び第2部材5qは、それぞれ他と対向する面とは反対面側が第1の保護シート3又は第2の保護シート4に溶着されている。第1部材5pと第2部材5qとの間については、溶着させるようにしても構わないし、接着剤などを介して接着させるようにしても構わない。
第1部材5p及び第2部材5qは、それぞれ他と対向する面側に第1溝部5r及び第2溝部5sを有している。第1溝部5r及び第2溝部5sは、第1部材5p及び第2部材5qの環状の内側から外側にかけて形成されている。第1溝部5r及び第2溝部5sは平面視で重なる位置に配置されており、第1部材5p及び第2部材5qが対向配置された状態で貫通孔5aを構成するようになっている。
このように、本実施形態によれば、額縁部材5が、第1の保護シート3に溶着され貫通孔5aの一部分を構成する第1溝部5rを有する第1部材5pと、第2の保護シート4に溶着され第1部材5pと一体的に形成され第1溝部5rとの間で貫通孔5aを構成する第2溝部5sを有する第2部材5qとを備えることとしたので、電気泳動表示装置251全体の組み立て易さが向上することとなる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、第2の保護シート4と額縁部材5とが別部材となっている例を説明したが、これに限られることは無く、例えば図10に示すように、第2の保護シート4と額縁部材5とが一部材40として構成されている構成であっても構わない。この場合、例えば電気泳動表示装置の製造時前に、予め第2の保護シート4と額縁部材5とを溶着によって一体化させて一部材40を形成しておき、電気泳動表示装置の製造時に当該一部材40を用いて第1の保護シート4と溶着させるようにしても構わない。この構成によれば、電気泳動表示装置の組み立て効率が向上すると共に、防湿性を一層高めることが可能となる。第2の保護シート4と額縁部材5とを一部材40として形成する場合、両者を同一の材料によって形成しても構わないし、異なる材料によって形成しても構わない。
また、上記第4及び第5の実施形態においては、電気泳動表示モジュール2と回路基板70との間が接続基板80を介して接続されている例を挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば図11に示すように、電気泳動表示モジュール2と回路基板70との間で無線などによる非接触な駆動信号の授受を行う構成としても構わない。図11に示す電気泳動表示装置451は、電気泳動表示モジュール2側に通信装置4bが設けられていると共に、回路基板70側にも通信装置70bが設けられた構成になっている。このような通信装置4b及び70bとしては、例えば光を用いた通信装置を用いることができる。これにより、貫通孔5aや封止部材90を設ける必要が無く、電気泳動表示モジュール2を確実に封止することができる。
本発明の電気泳動表示装置の構造は、電子ペーパーの構造のみならず、液晶パネルや有機EL等のガラス基板を利用した表示体の耐衝撃性および耐侯性(耐湿性)を向上させる構造としても活用することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態である電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。 図2は、図1に示すA−A’線に沿う断面模式図である。 図3は、レーザー光による加熱によって材料同士を溶融するプロセスを示す模式図である。 図4は、本発明の第2の実施形態である電気泳動表示装置を示す断面模式図である。 図5は、本発明の第3の実施形態である電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。 図6は、本発明の変形例である電気泳動表示装置を示す断面模式図である。 図7は、本発明の第4の実施形態である電気泳動表示装置を示す平面図及び断面図である。 図8は、図7に示すC−C線に沿う断面模式図である。 図9は、本発明の第4の実施形態である電気泳動表示装置を示す断面図である。 図10は、本発明の変形例である電気泳動表示装置を示す断面模式図である。 図11は、本発明の変形例である電気泳動表示装置を示す断面模式図である。
符号の説明
1,21,31,32,41,42、151、251、351、451…電気泳動表示装置、2…電気泳動表示モジュール、3…第1の保護シート、4…第2の保護シート、5,51,52,54…額縁部材、6…空間、7…素子基板(TFTガラス基板)、8…電気泳動層、9…対向基板(PET層)、10…防湿層、11…防湿樹脂、12…接着層、22…衝撃緩和層、51a,52a…位置決め部材、53…光吸収部材、55…金属基板、70…回路基板、71…駆動回路、100…被照射体、101…金属基板、102…光吸収性樹脂、103…光透過性樹脂、L…レーザー光、M…溶融部、

Claims (14)

  1. 素子基板と対向基板との間に挟持された電気泳動層を有する電気泳動表示モジュールを備え、前記対向基板側を表示面とする電気泳動表示装置であって、
    前記電気泳動表示モジュールと、前記電気泳動表示モジュールの前記対向基板側に配置される第1の保護シートと、前記電気泳動表示モジュールの前記素子基板側であって前記電気泳動表示モジュールを挟んで前記第1の保護シートに対向配置される第2の保護シートと、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間であって前記第1及び第2の保護シートの外周部に設けられて前記電気泳動表示モジュールを取り囲む額縁部材とを備え、
    前記第1の保護シートと前記額縁部材とが溶着されると共に前記第2の保護シートと前記額縁部材とが溶着されることにより、前記第1の保護シートと前記第2の保護シートと前記額縁部材とが一体化されており、
    前記電気泳動表示モジュールに接続され、前記電気泳動表示モジュールと前記額縁部材の外側との導通をとるための接続基板を更に備え、
    前記額縁部材は、当該額縁部材の内外を貫通する貫通部を有し、
    前記接続基板は、前記貫通部を介して前記額縁部材の内外を貫通することで前記額縁部材の内外に跨って配置されており、
    前記額縁部材は、
    前記第1の保護シートに溶着され、前記貫通部の一部分を構成する第1溝部を有する第1部材と、
    前記第2の保護シートに溶着され、前記第1部材と一体的に形成され、前記第1溝部との間で前記貫通部を構成する第2溝部を有する第2部材と
    を備える
    ことを特徴とする電気泳動表示装置。
  2. 前記電気泳動表示モジュールと前記額縁部材との間に空間が設けられ、前記空間が空気層であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
  3. 前記空気層の圧力が外部雰囲気よりも高くされていることを特徴とする請求項2に記載の電気泳動表示装置。
  4. 前記電気泳動表示モジュールと前記額縁部材との間に衝撃緩和部材が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
  5. 前記第1の保護シートと前記電気泳動表示モジュールとの間に衝撃緩和層が設けられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
  6. 前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間に前記電気泳動表示モジュールを位置決めする位置決め部材が備えられ、前記位置決め部材が前記額縁部材に一体化されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
  7. 前記貫通部内には、前記接続基板と前記額縁部材との隙間を埋める熱硬化性の封止部材が設けられている
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
  8. 前記貫通部は、前記第1の保護シート及び前記第2の保護シートのうち少なくとも一方に接する位置に形成されている
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
  9. 前記第1の保護シートと前記第2の保護シートとの間であって前記額縁部材の外側に設けられ、前記接続基板を介して前記電気泳動表示モジュールと電気的に接続され、前記電気泳動表示モジュールの駆動回路を有する回路基板と、
    前記第1の保護シートと前記第2の保護シートの間に設けられ、前記回路基板を取り囲む第2額縁部材と
    を更に備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
  10. 装置外部に接続されるコネクタを更に備え、
    前記回路基板は、前記コネクタに電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項に記載の電気泳動表示装置。
  11. 前記回路基板に着脱可能に設けられる電源装置
    を更に備えることを特徴とする請求項乃至10のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
  12. 前記電源装置は、前記回路基板のうち前記第2の保護シート側に着脱可能に設けられる
    ことを特徴とする請求項11に記載の電気泳動表示装置。
  13. 前記第2の保護シートは、平面視で前記電源装置に対応する位置に蓋部を有する
    ことを特徴とする請求項12に記載の電気泳動表示装置。
  14. 前記第2の保護シートと前記額縁部材とが一部材として形成されている
    ことを特徴とする請求項乃至13のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
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