JP2010231000A - 光源一体型電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源と電気泳動表示層を一体にしたフロントライトを備えることで夜間や暗所の環境でも表示内容を視認可能であるとともに、さらに電気泳動表示層上の構成部材の数を減らし、光源から導入された光を均一に出射面内で均一に出射させ、光利用効率の高い明るい表示を行えるようにした構造を有する光源一体型電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】光源と、上記光源からの入射面と出射面を有し、光出射面に透明電極層を有した透明導光部材の第１基板と、上記第１基板の出射面に対向する位置にある背面基板の第２基板と、荷電粒子と荷電粒子を分散する分散媒とを内包し、上記第１基板と第２基板との間に挟持された電気泳動表示層を持つ構造を有することを特徴とする光源一体型電気泳動表示装置等を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明基板上にマイクロカプセルを有したスラリーをフロントライトの基板上にコーティングし、電圧の印加によりマイクロカプセル中の荷電粒子が移動することを利用した電気泳動表示部を有し、かつ暗い環境の中でも視認可能な構造を有する光源一体型電子ペーパー表示装置に関するものである。

近年、情報機器の発達に伴い情報表示も様々な形態を持ってなされている。可変情報表示としては、ＣＲＴ（陰極線管）や液晶ディスプレイ等が主流となっている。ＣＲＴやバックライトを使用するタイプの液晶ディスプレイ等の発光型ディスプレイは、長時間に渡る使用においては見るものの目を疲れさせ、文書等を読むのには適さない。

また、フラットパネル表示装置として現在液晶ディスプレイが厚さが薄く、小型化が可能であることから、様々な用途において広範囲に使用されているが、透過型ＬＣＤのような発光タイプのディスプレイは、目が疲労し易く、かつ視野角により光学特性が大きく変動するという問題がある。

一方、バックライトを使用しないタイプの液晶ディスプレイは偏光板の使用による画面の暗さが現れ、視認性が悪いという問題がある。さらに、これらのディスプレイの表示画像はメモリー性を持たず、電気的なエネルギー供給が停止されると同時に消えてしまうという欠点がある。

今後更に普及が予測される電子ブックや携帯情報端末等の携帯可能な情報機器のディスプレイ表示の置き換わりにおいては、長時間にわたる使用においても目を疲れさせにくく、視認性が良好で、消費電力が少なく、かつ画像のメモリー性を有していることが必要であると考えられる。

その中で、特に注目されている表示装置の一つに電子ペーパーがある。これは紙と電子ディスプレイの長所を併せ持つものであり、無電源状態でも画像情報が保持され、さらに書き換え可能であるという特徴を持つ。反射型ディスプレイのためコントラスト比が変わらず、視野角が広いという長所がある。例えば、特許文献１のような、マイクロカプセルを利用した電子ペーパー電気泳動表示装置が提案されている。

しかし、従来の技術の電子ペーパーでは、反射型であるため太陽光や蛍光灯などの外部からの光を反射させることで視認可能になっているが、夜間や暗所の環境では表示内容を視認できないという問題点があった。また、電子ペーパーは、構造上反射型であるため液晶表示装置のように透過型でバックライトを背面から光を透過させる方法も困難であった。

上記問題を解決するために、例えば、特許文献２のような、一般に用いられている光源と導光板で構成されたフロントライトを有した電気泳動表示装置が提案されているが、外光が電気泳動層へ届くまでに数種類の構成部材層を透過するために、光利用効率が低下してしまうという問題がある。

特開２０００−２２１５４６号公報 特開２００８−２２４９００号公報

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、光源と電気泳動表示層を一体にしたフロントライトを備えることで夜間や暗所の環境でも表示内容を視認可能であるとともに、さらに電気泳動表示層上の構成部材の数を減らし、光源から導入された光を均一に出射面内で均一に出射させ、光利用効率の高い明るい表示を行えるようにした構造を有する光源一体型電気泳動表示装置を提供することを目的とする。

本発明において上述の目的を達成するために、請求項１においては、光源と、上記光源からの入射面と出射面を有し、光出射面に透明電極層を有した透明導光部材の第１基板と、上記第１基板の出射面に対向する位置にある背面基板の第２基板と、荷電粒子と荷電粒子を分散する分散媒とを内包し、上記第１基板と第２基板との間に挟持された電気泳動表示層を持つ構造を有することを特徴とする光源一体型電気泳動表示装置を提供するものである。

また、請求項２においては、光源と、側端部に上記光源からの光の入射面を有し、下面に上記光の出射面を有するとともに上記出射面に透明な電極を有した透明導光部材の第１基板と、上記第１基板に対向配置され、出射面に対向する位置に電極を有する第２基板と、上記両基板の間に挟持され、荷電粒子と分散媒とを上記第１基板よりも屈折率の小さい樹脂皮膜によって内包するマイクロカプセルとを備えたことを特徴とする請求項１の光源一体型電気泳動表示装置を提供するものである。

また、請求項３においては、上記電気泳動表示層が、荷電粒子と荷電粒子を分散する分散媒とを樹脂皮膜に内包するマイクロカプセルとして構成されたことを特徴とする請求項１の光源一体型電気泳動表示装置を提供するものである。

本発明によると、フロントライトを備えることで暗所の環境でも表示内容を視認可能であり、かつ表示面側の基板をフロントライトの透明導光板として兼用し、構成部材の数を減らすことで光利用効率の高い表示が可能であるなどといった効果を奏する。

本発明の光源一体型電気泳動表示装置１の一例を示す模式図である。 本発明の光源一体型電気泳動表示装置１の断面図である。 本発明の実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動表示シートのマイクロカプセル表示層に含まれるマイクロカプセルの模式図である。 本発明の一実施形態に係る表示形式のシステム構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

電気泳動を利用した表示装置のひとつにマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置がある。分散媒が満たされたマイクロカプセル中に正、負に帯電した白色粒子と黒色粒子を
入れ、外部電圧の印加によってそれぞれの粒子を表示面に引き上げて画像を形成するものである。マイクロカプセルのサイズは数十μｍ〜数百μｍと小さいので、このマイクロカプセルを透明なバインダー材に分散させると、インクのようにコーティングすることができる。

透明電極を形成した透明樹脂膜にこのインクをコーティングし、ＴＦＴに代表されるアクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板に貼り合わせると、アクティブマトリクスディスプレイを得ることができる。通常、透明電極を形成した透明樹脂フィルムに電子インクをコーティングした部品を「前面板」と呼び、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板を「背面板」と呼んでいる。背面板にはアクティブマトリクスの他、導電性を有する様々な基板、フィルムを使用することができる。

図１は本発明の光源一体型電気泳動表示装置１の一例を示す構成図である。

図１に示すように、本発明の電気泳動表示装置１はフロントライトユニット部５、透明導光板２、背面板層としてＴＦＴ基板７、ライトガイド３、光源６及びカバー４から構成されている。

フロントライトユニット部５は、光源６を端に設けたライトガイド３と、ライトガイド３を保護するとともにライトガイド３から出射する光の方向を規制するカバー４と、光源６から出射しライトガイド３を介して入射する光を表示面に導く透明導光板２から構成されている。さらに、駆動基板としてＴＦＴ基板７を有した構造となっている。

図２は本発明の光源一体型電気泳動表示装置１の断面図である。

図２に示すように、本発明の電気泳動表示装置１のフロントライトユニット部５には構成部材として透明導光板２と光源６から構成されている。

上記光源６は透明導光板２の端側に設けられており、ライトガイド３棒状の光源として構成されている。

上記透明導光板２の光出射面１３側に透明電極層１１を形成し、その透明電極層１１上にマイクロカプセル８及びバインダーを含んだ電子インクをスクリーン印刷法により塗布することで電気泳動表示層１０を形成する。次いで、マイクロカプセル表示層１０上に導電性接着層９を形成して、前面板１２を得る。

透明接着剤層９と背面電極としてＴＦＴ基板（薄膜トランジスタ基板）７を貼り合わせることで本発明の光源一体型電気泳動表示装置１を得る。

上記方法により、本発明の光源一体型電気泳動表示装置１は電気泳動層１０を保持するための表示部側の基板をフロントライトの透明導光板２と兼用し、空気層や低屈折率層に置き換えた構造となっている。これにより電気泳動表示層１０に必要な構成部材を減らして光利用効率を高めることが可能となる。

透明導光板２は大きな屈折率を有する平状の透明部材である。また、透明導光板２の端部の光源６と対向する側端面が光入射面１４として構成され、上面が透明導光板２内を伝播した光の光出射面１３となっている。

透明導光板２は図２の側面の光源６から光入射面１４から入射した光を光出射面１３側から誘導させるために、透明導光板２の横断面はくさび形状を有した構造になっている。

透明導光板２にはシート状、フィルム状もしくは板状のものがあるが、特にシート状やフィルム上のものを用いれば、装置全体の薄型化やフレキシブル化が容易になるという効果が期待できる。また、透明導光板２は例えば、透明樹脂板材料として、例えばＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を用いることができ、加工方法としては押出し成形等がある。

透明導光板３上の透明電極層１１には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の光透過性の高い導電性材料を用いられる。また、透明電極層１１には上記金属材料の他、導電性を有する透明樹脂材料を用いてもよい。このような透明電極層１１はスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。

ＴＦＴ基板７の加工方法には、印刷法やスパッタ法等で形成することができる。

光源６として白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の他、無機ＥＬ等の発光素子を用いることができ、この光源６の電源の入切や光量の調整は使用者が周囲の環境によって調節することが可能な構成となっている。

図３は本発明の実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動表示シートのマイクロカプセル表示層に含まれるマイクロカプセルの模式図である。

電気泳動表示層１０に含まれるマイクロカプセル８は、図５に示すように、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻１５とし、その内部に酸化チタンからなる白色粒子１７とカーボンブラックからなる黒色粒子１８が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒１６に分散された状態で封入されたものである。白色粒子１７である酸化チタンは正電荷を帯びており、一方、黒色粒子１８であるカーボンブラックは負電荷を帯びている。

図２のように形成した層のマイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示体は、次のようにして動作する。

電気泳動表示層１０は、図２の断面図に示すように、マイクロカプセル８を多数含んでおり、電極層の電界の向きを制御することで、上述の原理に基づきマイクロカプセル８内の粒子を移動させることで、白色及び黒色として表示させることができる。

上記の構造を備えた本発明の光源一体型電気泳動表示装置１は、見易さの面でも、白表示が高反射率で紙の白色に近く、２色表示する場合のコントラストが高い、さらに、視野角も極めて大きく、屋外の直射日光の下で問題なく使用可能である。

さらに、暗い環境の中においてもフロントライトから光が照射されて、照射された光が透明導光板２中を進み、これにより表示面全域に光が到達することで、視認可能となる。

図４は本発明の一実施形態に係る表示形式のシステム構成例を示すブロック図である。

図４のように、本発明の光源一体型電気泳動表示装置１はフロントライトユニット部５、電気泳動表示層１０から構成されている。また、フロントライトユニット部５の発光を制御するために照射制御装置２０と、光源一体型電気泳動表示装置１の表示を制御するために表示制御装置１９、さらに各装置及び光源６へ電力を供給する電力供給部２１を有し
ている。

照射制御装置２０によりフロントライトの光量を調節し、表示制御装置２０により電気泳動表示層１０の表示を制御する。

電力供給部２１には、例えば乾電池やボタン電池等を用いることができる。

上述のように透明導光板２の透明電極層１１とＴＦＴ基板７側からの電圧印加により白色及び黒色が表示することが可能となり、電極に正または負電圧を選択的に印加することで、選択的に白黒色を表現することができる。

電気泳動表示層１０のマイクロカプセル８中の各粒子は粘性の高い分散媒に分散されているため、一度電界を印加した後は、電源が切断されても粒子の位置は変化しない。このように、表示画像が消えないメモリー性を有するので、書き換え時のみに電界を印加すればよい。

なお、樹脂皮膜が第１基板よりも屈折率が小さくなると、第１基板の出射面と電気泳動との間に第１基板よりも屈折率の小さい透明電極層を介在させることで、出射面に対して浅い角度で入射した光は、この出射面と透明電極層との境界部で全反射し、導光板内部を伝播する。つまり、透明電極層は従来の空気層と同じ役割を果たし、さらに透明電極層が電気泳動表示上層上に直接配置することで、電気泳動表示層上に配置される構成部材数を減らすことができ、光利用効率の向上を実現することができる。

従って、光源を用いない外光反射のみの場合においても、従来よりも明るい表示を実現できるのでより好ましい。

例えば透明電極層としてＩＴＯコーティングされ、さらに横断面がくさび形を有したアクリル樹脂を透明導光板とし、ＩＴＯコーティング面上に所定のコーティング法により塗工液の塗工を行った。

上記の塗工シートに導電性接着層が設けられる。導電性接着層の具体的な材質としては、シリコンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等があり、その膜厚は２５μｍ程度とし、前面板を得た。

上記導電性接着層上にＴＦＴ基板を貼り付ける。光源やライトガイド部で構成されたフロントライトユニット部と接続することで光源一体型電気泳動表示装置を得た。

両基板に選択的に電圧を印加することで、所望の画像を表示されたことを確認した。また、外光反射のみの場合でも明るい表示が実現でき、かつ暗い環境においてもフロントライトの光源の電源を入れることで、表示画像を視認することができた。

１・・・光源一体型電気泳動表示装置
２・・・透明導光板
３・・・ライドガイド
４・・・カバー
５・・・フロントライトユニット部
６・・・光源
７・・・ＴＦＴ基板
８・・・マイクロカプセル
９・・・導電性接着層
１０・・・電気泳動表示層
１１・・・透明電極層
１２・・・前面板
１３・・・光出射面
１４・・・光入射面
１５・・・カプセル殻
１６・・・分散媒
１７・・・白色粒子
１８・・・黒色粒子
１９・・・表示制御装置
２０・・・照明制御装置
２１・・・電力供給部

Claims (3)

1. 光源と、上記光源からの入射面と出射面を有し、光出射面に透明電極層を有した透明導光部材の第１基板と、上記第１基板の出射面に対向する位置にある背面基板の第２基板と、荷電粒子と荷電粒子を分散する分散媒とを内包し、上記第１基板と第２基板との間に挟持された電気泳動表示層を持つ構造を有することを特徴とする光源一体型電気泳動表示装置。
2. 光源と、側端部に上記光源からの光の入射面を有し、下面に上記光の出射面を有するとともに上記出射面に透明な電極を有した透明導光部材の第１基板と、上記第１基板に対向配置され、出射面に対向する位置に電極を有する第２基板と、上記両基板の間に挟持され、荷電粒子と分散媒とを上記第１基板よりも屈折率の小さい樹脂皮膜によって内包するマイクロカプセルとを備えたことを特徴とする請求項１の光源一体型電気泳動表示装置。
3. 上記電気泳動表示層が、荷電粒子と荷電粒子を分散する分散媒とを樹脂皮膜に内包するマイクロカプセルとして構成されたことを特徴とする請求項１の光源一体型電気泳動表示装置。

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