JP5790395B2 - フロントライト付表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性を有し、薄型で低消費電力の表示素子を備えたフロントライト付表示素子に関する。

従来から薄型の表示装置としては、液晶表示装置が各種の電子機器に広く使用されてお
り、近年では、コンピュータやテレビジョン等の大型カラーディスプレイとしても使用さ
れるようになっている。また、テレビジョンの大型カラーディスプレイとしては、プラズ
マディスプレイも使用されている。しかし、液晶表示装置やプラズマディスプレイはＣＲ
Ｔ表示装置に比べれば格段に薄型になったとはいえ、まだ用途によっては充分に薄くはな
いし、可撓性も無く、また、携帯機器のディスプレイとして使用する場合には消費電力の
更なる低減が望まれている。

そこで、更なる薄型化と低消費電力化を実現する表示装置として、電気泳動表示素子を
用いた電子ペーパーとも称される表示装置が開発され、電子ブックや電子新聞、電子広告
看板や案内表示板などへの利用が試みられている。この電気泳動表示素子を用いた表示装
置は、電子ペーパーとも称されるように、薄型、低消費電力であると共に、ある程度の可
撓性を備えており、紙に近い取り扱いが可能である。そして、この電気泳動表示素子を用
いた表示装置として、外光が暗い場合にフロントライトから光を照射し、視認性を高めた
フロントライト付表示装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

図６、図７は従来技術におけるフロントライト付表示装置を示す図である。以下、図に
基づいて説明する。図６、図７に示すように従来技術におけるフロントライト付表示装置
５０は、表示素子５１と導光シート７０と風防部材７５を備えている。表示素子５１は、
透明な樹脂基板５２とフレキシブルプリント基板５４（以下、ＦＰＣと記載する）を有し
、互いに対向配置されている樹脂基板５２とＦＰＣ５４で形成された空間５６にマイクロ
カプセル５７が封入されている。

樹脂基板５２の外側には上防湿フィルム６５が設けられており、ＦＰＣ５４は、外面に
貼り付けられている下防湿フィルム５９から外側に延出した接続部５４ａを有しており、
この接続部５４ａには、表示素子５１を駆動する駆動手段としての駆動ＩＣ６１が実装さ
れている。また、導光シート７０は両面にビーズ７２を有し、導光シート７０の側面には
光源として発光素子９２ａ、９２ｂを備え、側面から光を照射するフロントライトとして
機能する。

このフロントライト付表示装置５０は、複数のセグメント電極５５と共通電極５３の間
に所定の電圧が印加されることにより、電気泳動によってマイクロカプセル５７内の白色
粒子（図示せず）と黒色粒子（図示せず）が移動し、表示動作が行われる。また、外光が
暗い場合には発光素子９２ａ、９２ｂを点灯し、暗所でも表示の視認性を確保できる。

特開２０１０−８４７３号公報（第７−９頁、第５図）

一般に表示素子にフロントライトを設置する際、光源としての発光素子の照射光は、導
光シートの隅部より入射するほうが光効率が良いことが知られている。しかしながら、図
８に示すように従来技術におけるフロントライト付表示装置６０において、フレキシブル
な表示素子５１にフロントライトを設置する場合、導光シート８０の隅部８０ｂ、８０ｃ
に発光素子９２ａ、９２ｂを配置しようとすると、導光シート８０を表示素子５１よりも
大きくし導光シート８０に延伸部８０ａを設け、延伸部８０ａに隅部８０ｂ、８０ｃを設
ける必要がある。導光シート８０を大きくすると図９に示すように導光シート８０の延伸
部８０ａが撓んでしまい、光効率が悪くなるという問題があった。

（目的）
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、導光シートが平らな面となるように、
表示素子を構成し、光効率に優れ、明るく、むらの少ない可撓性を有するフロントライト
付表示素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のフロントライト付表示素子は、下記記載の構成を
採用する。

本発明のフロントライト付表示素子は、フレキシブルな上基板と下基板とを備えた表示素子と、フレキシブルな導光シートとを有するフロントライト付表示素子であって、前記下基板は、前記上基板より大きく延伸部を有し、該延伸部には、回路を実装した実装部を有し、前記導光シートも、前記上基板より大きくし、かつ、前記下基板における前記回路の実装部まで延伸させ、前記導光シートが、前記上基板及び前記下基板における前記回路の実装部の２箇所と接着剤で接着され、前記導光シートと前記下基板における前記回路の実装部とを接着剤の厚さが、前記導光シートと前記上基板との接着剤の厚さより厚いことを特徴とする。

また、前記表示素子は、前記上基板と前記下基板との間に帯電粒子が封入され、基板間の電位極性に応じて、前記帯電粒子を移動させて表示を行う電気泳動表示素子であることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、導光シートが平らな面となるように表示素子が構成されているため、光効率に優れ、明るく、むらの少ない可撓性を有するフロントライト付表示素子を提供することが出来る。

本発明の第１の実施形態におけるフロントライト付表示素子を示す上平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を示す模式断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるフロントライト付表示素子の概略動作を説明する表示素子と導光シートの拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態における導光シートの他の例を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態におけるフロントライト付表示素子を示す模式断面図である。 従来技術におけるフロントライト付表示素子を示す上平面図である。 図６おけるＣ−Ｃ断面を示す模式断面図である。 従来技術におけるフロントライト付表示素子を示す上平面図である。 図９におけるＤ−Ｄ断面を示す模式断面図である。

（第１の実施形態）
以下、図を参照して、本発明の第１の実施形態におけるフロントライト付表示素子につ
いて説明する。図１は、第１の実施の形態のフロントライト付表示素子を示す上平面図、
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す模式断面図である。

図１、図２に示すように、本実施形態におけるフロントライト付表示素子１０は、フレ
キシブルな表示素子１とフレキシブルな導光シート１８とが積層された構造である。表示
素子１は、互いに対向するフレキシブルな上基板１６と下基板としてのフレキシブルプリ
ント基板（以下ＦＰＣと記載する）４とを備えている。

表示素子１は、一対の基板の電極間に印加される電圧の極性に応じて帯電粒子が電気泳
動により移動する電気泳動型表示素子である。上基板１６は透明な樹脂基板２と透明な上
防湿フィルム１５とを有し、透明な樹脂基板２の表面に上防湿フィルム１５が接着剤等で
接着されており、裏面全体にＩＴＯ（酸化インジューム錫）膜による透明な共通電極３が
形成されている。また、透明な上防湿フィルム１５は、透明基材の表面にフッ素系物質や
酸化物（アルミナ、ＳｉＯ2等）をコートしたフィルムや、あるいは、透明基材の間にフ
ッ素系物質や酸化物（アルミナ、ＳｉＯ2等）を挟んだフィルムである。

ＦＰＣ４は、共通電極３に対向する面に画素毎のセグメント電極５が形成され、反対側
の裏面にアルミ箔を樹脂等に接着した下防湿フィルム９が接着剤等で貼り付けられている
。なお、下防湿フィルムは、上防湿フィルムと同じ材料を使用する事も可能である。また
、ＦＰＣ４は上基板１６より大きく、下防湿フィルム９が貼り付けられているＦＰＣ本体
領域部４ｂと、下防湿フィルム９から外側、すなわちＦＰＣ本体領域４ｂの外側に延伸し
たＦＰＣ延伸部４ａとを有している。また、上防湿フィルム1５と下防湿フィルム９は、
端部でホットメルト接着材等で、封止されている。

このＦＰＣ延伸部４ａの裏面には、表示素子１を駆動する駆動手段としての回路（駆動
ＩＣ）１１が実装されおり、ＦＰＣ延伸部４ａの先端には外部から電源や表示情報を入力
する接続端子が形成されている。これにより、フロントライト付表示素子１０は外部から
電源と表示情報を入力し、表示素子１に様々の情報を表示することが出来る。この上基板
１６、ＦＰＣ４、下防湿フィルム９は表示素子１として一体化している。また、回路１１
がＦＰＣ４に実装され一体化しているので、小型で取り扱いが容易なフロントライト付表
示素子１０を提供することが出来る。

また、ＦＰＣ４には表示素子１として上基板１６と一体化した状態において、上基板１
６が平らな面を持つように、ＦＰＣ延伸部４ａとＦＰＣ本体領域４ｂとの境界付近に上基
板１６側に向かって屈曲する屈曲部４ｅが設けられており、ＦＰＣ延伸部４ａの表面４ｃ
と、上基板１６の表面１６ｃとがほぼ同一平面となるように形成されている。

共通電極３とセグメント電極５の間には、電子インクとも称されるマイクロカプセル表
示層６が形成されている。このマイクロカプセル表示層６は、バインダーや界面活性剤、
増粘剤、純水等の混合体中に直径が数十μｍ程度の微小なマイクロカプセル７が多数分散
している。すなわち、表示素子１は、上基板１６とＦＰＣ４とが一対の基板として配設さ
れ、その対向面の一方に共通電極３が形成され、他方の面にセグメント電極５が形成され
、その間にマイクロカプセル７が封入された構造である。

また、表示素子１は表示エリア１３を有し、表示エリア１３内には、前述したセグメン
ト電極５によって形成される画素１４が配設されている。この画素１４は、図示するよう
な７セグメントや任意のマークの他、ドットマトリクス状のパターンであっても良い。こ
れにより、表示エリア１３の画素１４は、導光シート１８を通して見ることが出来る。

導光シート１８は無色透明の合成樹脂から形成された基材シートであり、合成樹脂とし
てはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリウレタン
などが好ましいが、特に限定されるものはない。導光シート１８の厚みは、０．１ｍｍ〜
０．５ｍｍ程度が好ましい。

また、導光シート１８は、僅かに散乱性を付与して、その散乱性により入射光を表示部
へ照射するタイプと、散乱性が無い導光シートを用いるタイプがある。散乱性を付与する
タイプでは、ヘイズ値は、高い値ほど表示は明るくなるがコントラストは低下するので、
その範囲は１０％〜２０％が好ましい。これにより、導光シート１８は外光を適度に拡散
して表示素子１に供給するので、表示素子１はコントラストに優れ、見易い表示を実現す
ることが出来ると共に発光素子１２ａ、１２ｂからの照射光を適度に拡散しながら表示素
子１に供給することが出来る。

導光シート１８は、上基板１６側に配置され、表示素子１と積層された構造である。こ
の導光シート１８は上基板１６より大きく、上基板１６と対向している導光シート対向領
域部１８ｂと、導光シート対向領域部１８ｂの外側でＦＰＣ延伸部４ａと同じ方向に延伸
した導光シート延伸部１８ａとを有している。また、導光シート１８と表示素子１とは導
光シート対向領域部１８ｂとの表示エリア１３に対応するほぼ全面で上基板１６の表面１
６ｃ側と透光性樹脂粘着剤１７ｂで接着固定されている。さらに、導光シート延伸部１８
ａがＦＰＣ延伸部４ａの表面４ｃ側と透光性樹脂粘着剤１７ｂで接着する事で、散乱性の
無い導光シートを用いても、表示部を照射する事が可能である。

このように、本実施形態のフロントライト付表示素子１０は、導光シート１８と表示素
子１とを接着する際、ＦＰＣ延伸部４ａの表面４ｃと、上基板１６の表面１６ｃとがほぼ
同一平面となるように形成されているので、導光シート１８が、平らな面で固定される。

この導光シート延伸部１８ａの左右の隅部１８ｃ、１８ｄに形成した斜面には発光素子
としての発光ダイオード（以下ＬＥＤと略す）１２ａ、１２ｂがそれぞれ配設されており
、表示素子の下面に配置された回路基板に、ハンダ付けで固定されている。また、ＬＥＤ
１２ａ、１２ｂは、所謂光源として表示素子１の表示エリア１３を照射する。このとき、
本実施形態の導光シート１８は、平らな面を保持して固定されるため、光効率に優れ、暗
所でも明るく、むらが少なく視認性に優れたフロントライトを備えた表示素子１０を実現
出来る。

尚、１個のＬＥＤからの照射光で十分であれば、１個のＬＥＤを配設しても良い。この
ように、本実施形態におけるフロントライト付表示素子１０は、光源の発光素子としてＬ
ＥＤを用いているので、小型で発光効率に優れていると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、及び白色光な
どの様々な光を用いて表示素子を照らすことが出来る。

尚、図示しないがＬＥＤ１２ａ、１２ｂから照射光が出射されると、導光シート１８に
入射した照射光は、様々な角度で導光シート１８の内部を進み、拡散されながらＬＥＤ１
２ａ、１２ｂから離れる方向に進む。ここで、導光シートが屈曲していると照射ムラが発
生するが、本実施例では、導光シートがほぼ水平であるので、隣接する表示素子１の全面
にほぼ均一に光が照射される。

また、外光が明るい場合には、ＬＥＤ１２ａ、１２ｂが点灯する必要はなく、外光は導
光シート１８に入射し、わずかに拡散されて表示素子１に供給される。尚、ＬＥＤ１２ａ
、１２ｂは、図示しない接続手段によって電源回路に接続され、電源回路によって点灯制
御すれば、ＬＥＤ１２ａ、１２ｂの制御を容易に実現することが出来る。また、ＬＥＤ１
２ａ、１２ｂを駆動する電源回路を表示素子１の駆動手段である回路（駆動ＩＣ）１１に
組み込み、一体化することによって、より小型化が実現出来る。

次の図３に基づいて、本実施形態のフロントライト付表示素子１０の概略動作を説明す
る。図３は表示素子１の主要部分と導光シート１８の模式的な拡大断面図である。図３に
おいて、マイクロカプセル表示層６に分散されているマイクロカプセル７は、透明なメタ
クリル樹脂等からなるカプセル殻７ａの内部に、帯電粒子として酸化チタン等からなる白
色粒子８ａとカーボンブラック等からなる黒色粒子８ｂが、シリコーンオイル等の粘性の
高い透明な分散媒７ｂに分散された状態で封入されている。そして、白色粒子８ａは負に
帯電され、黒色粒子８ｂは正に帯電されている。

そして、このマイクロカプセル表示層６を挟むように配置された電極のうち、一方の全
面一体の共通電極３を接地し、他方のＦＰＣ４上のセグメント電極５に負電圧を印加した
部分では、その電界によってマイクロカプセル７内の負に帯電した白色粒子８ａが透明な
共通電極３側へ、正に帯電した黒色粒子８ｂはセグメント電極５側へ移動するので、拡散
板２０を通した視認側（矢印Ａの方向）から見ると、その画素部分は白色粒子８ａの反射
によって白く見える。

一方、セグメント電極５に正電圧を印加した部分では、その逆向きの電界によってマイ
クロカプセル７内の正に帯電した黒色粒子８ｂが透明な共通電極３側へ、負に帯電した白
色粒子８ａはセグメント電極５側へ移動するので、その画素部分は黒色粒子８ｂによって
光が吸収されて黒く見える。

したがって、共通電極３とセグメント電極５との間に印加する電圧の極性によって、白
又は黒に表示状態を変化させることができる。このとき白色粒子８ａと黒色粒子８ｂは分
散媒７ｂ中を電気泳動によって移動するが、分散媒７ｂの粘度が高いので、電圧を印加し
て表示状態を変化させた後、その電圧の印加を停止しても、それぞれの粒子の分子間力に
より、その表示状態を保持するメモリ性効果を持つことが出来る。これにより、表示素子
１は、表示を変化させる時だけ駆動電圧を印加すればよいので、消費電力が極めて少ない
フロントライト付表示素子１０を実現できる。

また、図４に示すように導光シート１８の両面に、バインダー２３を塗して、このバイ
ンダー２３内にビーズ２２が分散しても良い。これによりビーズ２２は導光シート１８の
両面に分散され固着される。このビーズ２２は、略球形のビーズであり、その材質はアク
リル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニール等が好ましい。また、ビーズ２２及びバイン
ダー２３は、拡散板２０を透過する光線量を多くするために無色透明であり、ビーズ２２
の粒径は、数μｍ程度が好ましいが特に限定されない。また、このような導光シートを採
用した場合には、導光シート１８を表示素子の周辺部、及びＩＣ実装部を両面テープで貼
り付けることで、上基板と導光シート１８とを透光性樹脂粘着剤１７で接着しなくても、
同様な効果が得られる。

これにより、表示素子１が可撓性を有することで、表示素子１が曲げられた場合などに
おいて、表示素子１と導光シート１８の隙間が微妙に変化したとしても、モアレの発生を
抑制し、視認性が良く、使用者に違和感や不快感を与えることのないフロントライト付表
示素子を提供することが出来る。

以上のように、本実施形態のフロントライト付表示素子１０は、ＦＰＣ延伸部４ａの表
面４ｃと、上基板１６の表面１６ｃとがほぼ同一平面となるように形成されているので、
導光シート対向領域部１８ｂと上基板１６とを接着し、導光シート延伸部１８ａとＦＰＣ
延伸部４ａとを接着することにより、導光シート１８が平らな面となるように導光シート
１８を表示素子１に接着固定することができる。これにより、光効率に優れ、明るく、む
らの少ない可撓性を有するフロントライト付表示素子を実現することができる。

また、本実施形態のフロントライト付表示素子１０は、構造が簡単であり、製造コスト
が安く、大面積の表示素子にも容易に対応できるので、表示面積の大きな表示素子を容易
に、且つ、安価に実現することが可能である。

また、本実施形態のフロントライト付表示素子１０は、外光が暗い場合には、ＬＥＤ１
２ａ、１２ｂを点灯して導光シート１８によって表示素子１の全域を照らすことが出来、
また、外光が明るい場合には、外光を適度に拡散して表示素子１の全域を照らすことが出
来る。この結果、明所でも暗所でも、常に視認性に優れた表示装置を提供することが出来
る。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の具体的構成について説明する。図５は、第２の実施形態におけ
るフロントライト付表示素子を示す模式断面図である。尚、第２の実施形態におけるフロ
ントライト付表示素子は、下基板に屈曲部を設けることなく下基板の延伸部と導光シート
とを接着した点が第１の実施形態と異なり、その他は同様であるので、第１の実施形態と
同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。

図５に示すように、本実施形態におけるフロントライト付表示素子３０は、表示素子３
１とフレキシブルな導光シート１８とが積層された構造である。導光シート１８は、第１
の実施形態と同様であるため説明を省略する。表示素子３１は、互いに対向するフレキシ
ブルな上基板３６と下基板としてのフレキシブルプリント基板（以下ＦＰＣと記載する）
３４とを備えている。

表示素子３１は、第１の実施形態と同様に電気泳動型表示素子である。上基板３６は、
透明な樹脂基板３２の表面に透明な上防湿フィルム３５が接着剤等で接着されている。尚
、上基板３６は外周部の形状が第１の実施形態の上基板１６と異なっているが、その他の
同様であるため詳細な説明を省略する。

ＦＰＣ３４は、共通電極３に対向する面に画素毎のセグメント電極５が形成され、反対
側の裏面にアルミ箔を樹脂等に接着した下防湿フィルム３９が接着剤等で貼り付けられて
いる。また、ＦＰＣ３４は上基板３６より大きく、上基板３６に対して対向しているＦＰ
Ｃ対向領域部３４ｂと、下防湿フィルム３９から外側、すなわちこのＦＰＣ対向領域部３
４ｂの外側に延伸したＦＰＣ延伸部３４ａとを有している。

また、このＦＰＣ延伸部３４ａの裏面には、表示素子３１を駆動する駆動手段としての
回路（駆動ＩＣ）１１が設けられており、ＦＰＣ延伸部３４ａの先端には外部から電源や
表示情報を入力する接続端子（図示せず）が形成されている。これにより、フロントライ
ト付表示素子３０は外部から電源と表示情報を入力し、表示素子３１に様々の情報を表示
することが出来る。尚、上基板３６、ＦＰＣ３４、下防湿フィルム３９は表示素子３１と
して一体化している。

導光シート１８は、表示素子３１と積層された構造で、上基板３６側に配置されている
。また、導光シート１８と表示素子３１とは、導光シート対向領域部１８ｂとの表示エリ
ア１３に対応するほぼ全面で上基板３６と透光性樹脂接着剤３７ｂで接着固定されている
。さらに、導光シート延伸部１８ａがＦＰＣ延伸部３４ａの表面３４ｃ側と透光性樹脂接
着剤３７ａで接着されている。ここで、導光シート１８が平らな面となるように導光シー
ト１８とＦＰＣ延伸部３４ａとの接着剤３７ａの厚さｂが、導光シート１８と上基板３６
との間の接着剤３７ｂの厚さｃより大きい値に設定されている。これにより、導光シート
１８が平らな面を保持した状態で導光シート１８を表示素子３１に接着固定することがで
きる。

尚、導光シート１８については、第１の実施形態と同様であり、詳細な説明を省略する
。また、本実施形態のフロントライト付表示素子３０の概略動作、表示素子３１の詳細に
ついても第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上のように、本実施形態のフロントライト付表示素子３０は導光シート１８が平らな
面となるように接着剤３７ａの厚さｂが、接着剤３７ｂの厚さｃより大きい値に設定され
ているため、平らな面を保持した導光シート１８を表示素子３１に接着固定することがで
きる。これにより、光効率に優れ、明るく、むらの少ない可撓性を有するフロントライト
付表示素子を実現することができる。また、本実施形態においても第１の実施形態と同様
の効果を得ることができる。

尚、本発明における導光シートは極めて薄い基材シートによって形成されて表示素子に
積層しているので、フロントライト付表示素子の薄型化を実現でき、可撓性を有する電子
ペーパーとして幅広く利用することが出来る。

また、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであ
れば、任意に変更することが出来る。すなわち、本発明のフロントライト付表示素子は、
電気泳動型表示素子として示したが、これに限定されず、例えば、プラスチック液晶表示
素子、有機ＥＬ素子などを用いた可撓性を有するフロントライト付表示素子に適応するこ
とが出来る。

１、３１ 表示素子
２ 、３２ 樹脂シート
３ 共通電極
４、３４ 下基板（ＦＰＣ）
４ａ、３４ａ ＦＰＣ延伸部
４ｂ、３４ｂ ＦＰＣ対向領域部
４ｃ、３４ｃ ＦＰＣの表面
４ｄ 屈曲部
５ セグメント電極
６ マイクロカプセル表示層
７ マイクロカプセル
７ａ カプセル殻
７ｂ 分散媒
８ａ 白色粒子
８ｂ 黒色粒子
９、３９ 下防湿フィルム
１０、３０ フロントライト付表示素子
１１ 駆動ＩＣ
１２ａ、１２ｂ 発光素子（ＬＥＤ）
１３ 表示エリア
１４ 画素
１５、３５ 上防湿フィルム
１６、３６ 上基板
１６ｃ 上基板の表面
１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂ 透明性樹脂粘着剤
１８ 導光シート
１８ａ 導光シート延伸部
１８ｂ 導光シート対向領域部
１８ｃ、１８ｄ 導光シート隅部
２２ ビーズ
２３ バインダー

Claims (2)

1. フレキシブルな上基板と下基板とを備えた表示素子と、フレキシブルな導光シートとを有するフロントライト付表示素子であって、
   前記下基板は、前記上基板より大きく延伸部を有し、該延伸部には、回路を実装した実装部を有し、
   前記導光シートも、前記上基板より大きくし、かつ、前記下基板における前記回路の実装部まで延伸させ、
   前記導光シートが、前記上基板及び前記下基板における前記回路の実装部の２箇所と接着剤で接着され、
   前記導光シートと前記下基板における前記回路の実装部との接着剤の厚さが、前記導光シートと前記上基板との接着剤の厚さより厚いことを特徴とするフロントライト付表示素子。
2. 前記表示素子は、前記上基板と前記下基板との間に帯電粒子が封入され、基板間の電位極性に応じて、前記帯電粒子を移動させて表示を行う電気泳動表示素子であることを特徴とする請求項１に記載のフロントライト付表示素子。