JP5573182B2 - 表示媒体及び表示装置 - Google Patents
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Description
特許文献2、3には、同一基板の異なる位置に第1電極と第2電極をそれぞれ配置し、電気泳動粒子を前記同一基板に配置した電極間で移動させることで表示を行う電気泳動型の表示装置が開示されている。
特許文献4には、表示基板と非表示基板との間隙を細分化し、且つ、一定の距離に保持する間隙保持部材を設け、少なくとも一方の基板側で電極群をマトリクス状に配置するとともに電極群を電気的に接続し、基板間に設けた導電性着色トナーを電界により移動させて表示を行う表示媒体が開示されている。
前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、少なくとも互いに色及び電荷が異なる第1粒子及び第2粒子を含み、これらの電極間に形成された電界に応じて粒子を移動させて表示を行う表示層と、を備え、
前記第1共通電極層は、前記第2共通電極層と前記画素電極との間に積層されてなり、前記第1共通電極層の前記非電極部が前記画素電極に対向して配置されている表示媒体。
請求項2に記載の発明は、間隙を持って対向して配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板に配置された画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板に、前記画素電極と間隙を持って対向して配置された共通電極であって、互いに独立して電圧が制御され、厚さ方向に間隙を持って配置された第1共通電極層及び第2共通電極層を含む2層以上の共通電極層を有し、前記第1共通電極層は前記画素電極の配置に応じた電極部及び非電極部を有し、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の少なくとも前記非電極部と厚さ方向で重なる電極部及び前記第1共通電極層の前記電極部と厚さ方向で重なる非電極部を有する、共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、少なくとも互いに色及び電荷が異なる第1粒子及び第2粒子を含み、これらの電極間に形成された電界に応じて粒子を移動させて表示を行う表示層と、を備え、
前記第1共通電極層は、前記第2共通電極層と前記画素電極との間に積層されてなり、前記第1共通電極層の前記電極部が前記画素電極に対向して配置されている表示媒体。
請求項3に記載の発明は、間隙を持って対向して配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の基板に配置された画素電極と、前記一対の基板のうち他方の基板に、前記画素電極と間隙を持って対向して配置された共通電極であって、互いに独立して電圧が制御され、厚さ方向に間隙を持って配置された第1共通電極層及び第2共通電極層を含む2層以上の共通電極層を有し、前記第1共通電極層は前記画素電極の配置に応じた電極部及び非電極部を有し、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の少なくとも前記非電極部と厚さ方向で重なる電極部を有する、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、これらの電極間に形成された電界に応じて表示を行う表示層と、を備えた表示媒体と、前記表示媒体の前記画素電極に印加する電圧及び前記共通電極に印加する電圧をそれぞれ制御する電圧制御手段と、を備え、前記表示層が、少なくとも互いに色及び電荷が異なる第1粒子及び第2粒子を含み、前記電圧制御手段が、第1粒子及び第2粒子のいずれか一方の粒子によって全面同じ色の表示を行なうときは、前記第2共通電極層の方が前記第1共通電極層よりも前記一方の粒子を引き付ける電圧を印加し、他方の粒子によって画像表示を行なうときは、前記第1共通電極層の方が前記第2共通電極層よりも前記他方の粒子を引き付ける電圧を印加する手段である表示装置。
請求項4に記載の発明は、前記第1共通電極層は前記第2共通電極層と前記画素電極との間に積層されてなり、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の全体と厚さ方向で重なる全面電極である請求項3に記載の表示装置。
請求項5に記載の発明は、前記第2共通電極層は、前記第1共通電極層の前記電極部と厚さ方向で重なる非電極部を有し、前記第1共通電極層の前記非電極部と厚さ方向で重なる電極部を有する請求項3に記載の表示装置。
請求項1に記載の発明によれば、前記第2共通電極層が、前記第1共通電極層の前記画素電極側とは反対側において該第1共通電極層の全体と厚さ方向で重なる全面電極でない場合に比べ、製造が容易であり、安価な表示媒体が提供される。
請求項2に記載の発明によれば、前記第2共通電極層が、前記第1共通電極層の前記電極部と厚さ方向で重なる非電極部を有していない場合に比べ、消費電力が小さい表示媒体が提供される。
請求項3に記載の発明によれば、前記第1共通電極層を含まない共通電極を備えた表示装置に比べ、電圧を印加して表示を行った際に、高い解像度が実現される表示装置が提供される。
請求項3に記載の発明によれば、前記した電圧制御手段を備えていない場合に比べ、高い解像度が実現される表示装置が提供される。
図1は、第1実施形態に係る表示装置の概略的に示している。図2及び図3は、それぞれ第1実施形態に係る表示媒体の電極の配置を概略的に示している。なお、図2及び図3では、両面の基板(表示基板及び背面基板)及び表示層は省略されている。
第1実施形態に係る表示装置100は、図1に示すように、2種類の粒子4,6の移動を制御して表示を行う表示媒体21と、表示媒体21の画素電極に印加する電圧及び共通電極に印加する電圧をそれぞれ制御するための電圧制御手段(電圧印加部30、制御部40)とを備えている。
これらの基板間を定められた間隔に保持すると共に、該基板間を複数のセルに区画する間隙部材5が設けられている。
なお、着色された分散媒8を使用し、これとは異なる色を有する1種類の泳動粒子が封入されていてもよいし、透明な分散媒8中に互いに色が異なる3種以上の泳動粒子が封入されていてもよい。
一方、非表示面側に位置する背面基板1及び画素電極2は透光性を有してもよいし、有さないものでもよい。
図11〜図14は従来の2種類の表示媒体における電極の配置を概略的に示している。なお、図12では黒粒子4が正帯電、白粒子6が負帯電であり、図14では黒粒子4が負帯電、白粒子6が正帯電とされている。
例えば、図11に示されるように共通電極110として全面電極を設けた表示媒体において画像を表示する際、まず画素電極102全てに0V、共通電極110に+10Vを印加して全面白表示とした後、画素電極102A,102Cは0V、画素電極102Bは10V、共通電極110は0Vとして電圧を印加した場合、図11において電気力線で模式的に示すように、画素電極102Bと共通電極110の間には画素電極102Bの周辺にも広がる電界が形成される。そのため、図12に示されるように、画像表示に供する黒粒子4は、共通電極110のうち画素電極102Bと対向する領域よりも広い領域(C1で囲まれる領域)に引き付けられるため、画素が広がって不鮮明となり易い。特に、電気泳動を利用した電子ペーパでは画素電極と共通電極との間の距離が大きく、電界(画素)が広がりやすい。
本実施形態に係る表示媒体において2種の粒子4,6(粒子4は正帯電、粒子6は負帯電)によって画像表示をする際、まず画素電極102全てに0V、共通電極11および12に+10Vを印加して全面白表示とした後、例えば図4に示すように、画素電極2A,2Cは0V、画素電極2Bは10V、第1共通電極層11は0V、第2共通電極層12は5Vとして電圧を印加した場合、各画素部における電界の広がりが抑制される。従って、図5に示されるように、粒子4は共通電極側においても各画素電極2A,2B,2Cに対向する領域(画素領域)ごとに引き付けられる。すなわち、画素間での粒子の配置が抑制されるため、画素が鮮明に再現され、高いコントラストが達成されることになる。
なお、全面白表示を行う場合も、各電極2,11,12に印加する電圧は上記の値に限定されず、粒子4,6の電気特性、画素電極2A,2B,2Cと共通電極10との距離、第1共通電極層11と第2共通電極層12との距離などに応じて適宜選択すればよい。ただし、第1共通電極層11の非電極部、すなわち画素間にも粒子を確実に引き付ける観点から、画素電極2と第2共通電極層12との電位差(図6では12V)は、画素電極2と第1共通電極層11との電位差(図6では10V)よりも大きくなるように制御することが望ましい。
一方、第1共通電極層11と第2共通電極層12との間隔が小さい方が低電圧で第2共通電極層12によって電界を制御する効果が得られる。第2共通電極層12によって電界を制御する観点から、例えば0.1μm以上10μm以下とする。
表示基板3には、共通電極10として第1共通電極層11及び第2共通電極層12が配置されている。
背面基板1には、画素電極2が配置されている。
表示基板3、又は表示基板3と背面基板1の双方は、透光性を有している。
画素電極2は、背面基板1上に、特定のパターン、例えばマトリクス状に配置され、それぞれが画素を構成する。各画素電極2A,2B,2CはそれぞれTFT(不図示)に接続されており、画素電極ごと2A,2B,2Cに電圧が制御される。
画素電極2には、インジウム、スズ、カドミウム、アンチモン等の酸化物、ITO等の複合酸化物、金、銀、銅、ニッケル等の金属、ポリピロールやポリチオフェン等の有機材料等が使用される。これらは単層膜、混合膜あるいは複合膜として使用され、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等で形成される。
画素電極2の厚さは、蒸着法、スパッタリング法によれば、通常100Å以上2000Å以下である。
共通電極10は、第1共通電極層11及び第2共通電極層12を含み、第1共通電極層11と第2共通電極層12は厚さ方向に間隙を持って配置されている。
第1共通電極層11と第2共通電極層12との間には、表示基板の一部3Bを構成し、第1共通電極層11と第2共通電極層12との間隙を保つ間隙部材が配置されている。この間隙部材3Bは、例えば、表示基板3Aに第2共通電極層12を形成した後、特定の厚みを有する誘電体層として形成してもよい。そして、誘電体層3B上に第1共通電極層11を特定のパターンで形成してもよい。
各共通電極層11,12には、インジウム、スズ、カドミウム、アンチモン等の酸化物、ITOやIZO等の複合酸化物、金、銀、銅、ニッケル等の金属、ポリピロールやポリチオフェン等の有機材料等が使用される。これらは単層膜、混合膜あるいは複合膜として使用され、蒸着法、スパッタリング法、塗布法等で形成される。
第1共通電極層11の厚さは、蒸着法、スパッタリング法によれば、通常100Å以上2000Å以下である。
第2共通電極層12の厚さは、蒸着法、スパッタリング法によれば、通常100Å以上2000Å以下である。
表示基板3と背面基板1との間隙を保持するための間隙部材5は、表示基板3の透光性を損なわないように形成され、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化樹脂、ゴム等で形成される。
間隙部材5は、表示基板3側、背面基板1側のいずれか、又は双方に作製する。
泳動粒子4,6が分散される分散媒8としては、絶縁性液体であることが望ましい。本明細書において、「絶縁性」とは、体積固有抵抗が1011Ωcm以上であることを示している。
これら帯電制御剤は、粒子固形分に対して0.01質量%以上20質量%以下が望ましく、特に0.05質量%以上10質量%以下の範囲が望ましい。
本実施形態では、例えば、泳動粒子6は正(+)に、泳動粒子4は負(−)に帯電されており、共通電極10と画素電極2との電極間に(すなわち、表示基板3と背面基板1と基板間に)、特定の電圧が印加されて表示基板3と背面基板1との基板間に特定の電界強度以上の電界が形成されることで分散媒8中を移動するものである。
表示媒体における表示色の変化は、この泳動粒子4,6を構成する各粒子の分散媒8中の移動によって生じる。
電圧印加部30は、画素電極2、共通電極10の第1共通電極層11及び第2共通電極層12にそれぞれ電気的に接続されている。なお、本実施形態では、共通電極10及び画素電極2の双方が、電圧印加部30に電気的に接続されているが、第1共通電極層11及び第2共通電極層12のいずれか一方が接地されており、他方の共通電極層と画素電極2が電圧印加部30に接続された構成であってもよい。
電圧印加部30及び制御部40により構成される電圧制御手段は、粒子4,6のいずれか一方の粒子によって全面同じ色の表示を行なうときは、第2共通電極層12の方が第1共通電極層11よりも前記一方の粒子を引き付ける電圧を印加し、他方の粒子によって画像表示を行なうときは、第1共通電極層11の方が第2共通電極層12よりも前記他方の粒子を引き付ける電圧を印加することで、任意の画像表示が行われる。
図8は、第2実施形態に係る表示媒体における電極の配置を概略的に示している。第2実施形態に係る表示媒体22は、画素電極2は、第1実施形態に係る表示媒体21と同様の形状を有して配置されている。
一方、共通電極については、第1共通電極層11は、隣接する画素電極間の各領域に対向する位置に電極部11A,11Bが配置され、画素電極2A,2B,2Cに対向する位置は主に非電極部となっている。なお、隣接する電極部同士は、第1実施形態に係る表示媒体と同様に導線13で電気的に接続されている。また、第2共通電極層12は第1実施形態に係る表示媒体と同様に全面電極として配置されている。第1共通電極層11と第2共通電極層12は独立して電圧が制御される。
また、例えば、画素電極2A,2B,2Cのうち、画素電極2Bと第2共通電極層12との間で特定の電位差がつくように電圧を制御し、かつ第1共通電極層11と第2共通電極層12との間で特定の電位差がつくように電圧を制御することで、図4および図5に示したと同様に各画素部における電界の広がりが抑制され、画素が鮮明に再現され、高いコントラストが達成されることになる。
例えば、黒粒子が正帯電、白粒子が負帯電で、予め全面白表示状態から画像表示する場合、画素電極2Aと2Cに0V、2Bに10V印加し、第1共通電極層11に5V、第2共通電極層12に0Vを印加する。本実施形態でも、第2共通電極層12を含まない共通電極を備えた表示媒体に比べ、画像濃度の低下が抑制される。
図9は、第3実施形態に係る表示媒体における電極の配置を概略的に示している。第3実施形態に係る表示媒体23は、画素電極2及び第1共通電極層11は、それぞれ第1実施形態に係る表示媒体と同様の形状を有して配置されている。
一方、第2共通電極層12は、第1共通電極層11の非電極部と厚さ方向で重なるように電極部12A,12Bが配置されている。第2共通電極層12の隣接する第2電極部同士は導線14で電気的に接続されており、電極部12A,12Bには共通した電圧が印加される。第1共通電極層11と第2共通電極層12は独立して電圧が制御される。
また、第3実施形態に係る表示媒体23では、第1実施形態及び第2実施形態に比べて、第1共通電極層11と第2共通電極層12の重なる部分が少なく、第1共通電極層11と第2共通電極層12との間の静電容量の低減により、消費電力が抑制される。
図10は、第4実施形態に係る表示媒体における電極の配置を概略的に示している。第4実施形態に係る表示媒体24は、画素電極2は、第1実施形態に係る表示媒体と同様の形状を有して配置されている。
一方、第1共通電極層11は、第2実施形態に係る表示媒体22と同様に画素電極間に対向する位置に電極部12A,12B,12Cが配置され、画素電極に対向する位置は主に非電極部となっている。また、第2共通電極層12は、第1共通電極層11の非電極部と厚さ方向で重なるように電極部12A,12Bが配置されている。第2共通電極層12の隣接する電極部同士は導線14で電気的に接続されており、共通した電圧が印加される。
また、第4実施形態に係る表示媒体24でも、第1実施形態及び第2実施形態に比べて、第1共通電極層11と第2共通電極層12が重なる部分が少ないため、消費電力が抑制される。
また、例えば、表示層として、液晶、有機電界発光層、無機電界発光層など電界によって表示が変化する表示層を備えた表示媒体及び表示装置としてもよい。
2,2A,2B,2C 画素電極
3 表示基板
4,6 電気泳動粒子
7 間隙部材
8 分散媒
10 共通電極
11 第1共通電極層
11A,11B,11C 第1共通電極層の電極部
12 共通電極
12 第2共通電極層
12A,12B,12C 第2共通電極層の電極部
13,14 導線(電極線)
21,22,23,24,25 表示媒体
30 電圧印加部
40 制御部
100 表示装置
102A,102B,102C 画素電極
110 共通電極
111 共通電極
111A,111B,111C 共通電極の電極部
113 導線(電極線)
Claims (5)
- 間隙を持って対向して配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板のうち一方の基板に配置された画素電極と、
前記一対の基板のうち他方の基板に、前記画素電極と間隙を持って対向して配置された共通電極であって、互いに独立して電圧が制御され、厚さ方向に間隙を持って配置された第1共通電極層及び第2共通電極層を含む2層以上の共通電極層を有し、前記第1共通電極層は前記画素電極の配置に応じた電極部及び非電極部を有し、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の全体と厚さ方向で重なる全面電極である、共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、少なくとも互いに色及び電荷が異なる第1粒子及び第2粒子を含み、これらの電極間に形成された電界に応じて粒子を移動させて表示を行う表示層と、を備え、
前記第1共通電極層は、前記第2共通電極層と前記画素電極との間に積層されてなり、前記第1共通電極層の前記非電極部が前記画素電極に対向して配置されている表示媒体。 - 間隙を持って対向して配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板のうち一方の基板に配置された画素電極と、
前記一対の基板のうち他方の基板に、前記画素電極と間隙を持って対向して配置された共通電極であって、互いに独立して電圧が制御され、厚さ方向に間隙を持って配置された第1共通電極層及び第2共通電極層を含む2層以上の共通電極層を有し、前記第1共通電極層は前記画素電極の配置に応じた電極部及び非電極部を有し、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の少なくとも前記非電極部と厚さ方向で重なる電極部及び前記第1共通電極層の前記電極部と厚さ方向で重なる非電極部を有する、共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、少なくとも互いに色及び電荷が異なる第1粒子及び第2粒子を含み、これらの電極間に形成された電界に応じて粒子を移動させて表示を行う表示層と、を備え、
前記第1共通電極層は、前記第2共通電極層と前記画素電極との間に積層されてなり、前記第1共通電極層の前記電極部が前記画素電極に対向して配置されている表示媒体。 - 間隙を持って対向して配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板のうち一方の基板に配置された画素電極と、
前記一対の基板のうち他方の基板に、前記画素電極と間隙を持って対向して配置された共通電極であって、互いに独立して電圧が制御され、厚さ方向に間隙を持って配置された第1共通電極層及び第2共通電極層を含む2層以上の共通電極層を有し、前記第1共通電極層は前記画素電極の配置に応じた電極部及び非電極部を有し、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の少なくとも前記非電極部と厚さ方向で重なる電極部を有する、共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、これらの電極間に形成された電界に応じて表示を行う表示層と、を備えた表示媒体と、
前記表示媒体の前記画素電極に印加する電圧及び前記共通電極に印加する電圧をそれぞれ制御する電圧制御手段と、を備え、
前記表示層が、少なくとも互いに色及び電荷が異なる第1粒子及び第2粒子を含み、
前記電圧制御手段が、第1粒子及び第2粒子のいずれか一方の粒子によって全面同じ色の表示を行なうときは、前記第2共通電極層の方が前記第1共通電極層よりも前記一方の粒子を引き付ける電圧を印加し、他方の粒子によって画像表示を行なうときは、前記第1共通電極層の方が前記第2共通電極層よりも前記他方の粒子を引き付ける電圧を印加する手段である表示装置。 - 前記第1共通電極層は前記第2共通電極層と前記画素電極との間に積層されてなり、前記第2共通電極層は前記第1共通電極層の全体と厚さ方向で重なる全面電極である請求項3に記載の表示装置。
- 前記第2共通電極層は、前記第1共通電極層の前記電極部と厚さ方向で重なる非電極部を有し、前記第1共通電極層の前記非電極部と厚さ方向で重なる電極部を有する請求項3に記載の表示装置。
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