JP2013083846A - 電気泳動型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気泳動型表示装置のＦＰＣの上面に設けられた画素電極及び背景電極間に電極間隙が形成され、その電極間隙の裏面側に配線電極が存在すると、その部分に電界制御不能なマイクロカプセルが発生し、白抜け現象が表示状態を悪くしていた。
【解決手段】 透明電極を備える第１の基板と、画素電極を備える第２の基板と、透明電極と画素電極との間に電気泳動により動作する画像表示部１０とを備え、第２の基板には、画像表示部１０を形成する画素電極と背景電極とを備え、また第２基板の裏面側には画素電極と背景電極とを出力電極側に引き出す配線電極１５を有する電気泳動型表示装置において、配線電極１５は画像表示部１０を形成する画素電極どうしの電極間隙１３、または画素電極と背景電極間の電極間隙１４ａ、１４ｂに対して、直交する方向に全て引き出されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気泳動により帯電した微粒子が移動することにより動作する表示装置に関する。

近年、電気泳動型の表示技術において、液相分散媒と電気泳動粒子とを含む電気泳動分散液を封入した多数のマイクロカプセルを、電極を有する２枚の樹脂フィルムに挟着した表示装置が開発されている。電気泳動分散液をマイクロカプセルに封入することにより、表示装置の製造工程において、分散液の流出を防止することができるとともに、電気泳動粒子の沈降や凝集を減少させることができるという利点がある。また、この電気泳動型表示装置は、バックライトが必要ないことから低コスト化や薄型化が可能となり、さらに、視野が広くコントラストが高いことに加え、表示がメモリ性を有するために、次世代の表示デバイスとして注目を集め、色々な提案がなされている（例えば特許文献１参照）。

電気泳動型表示装置の製造には、多数のマイクロカプセルを接着層内に敷き詰めた電気泳動により動作する画像表示層を、透明電極を有する透明基板の透明電極上に積層してシート状に形成した電子インクシートと呼ばれるものが活用されている。この電子インクシートを所望のサイズに裁断して、駆動電極として画素電極を有する駆動基板上に接着することにより、表示装置本体を形成することができる。この表示装置の基板には、可撓性や割れ難さ軽量化等の観点からプラスチック等の材料が用いられている。

一方、このようなマイクロカプセルを備えた電気泳動型表示装置では、特に駆動電極として画素電極を採用した場合、この画素電極を形成した駆動基板の背面にこの画素電極を駆動するための配線を銅箔パターンで形成するのが一般的である。すなわち、駆動基板の背面に形成した銅箔パターンからなる配線を、スルーホールを介して画素電極に導通させることにより、画素電極を駆動するようにしている。

以下に駆動基板としてフレキシブル回路基板を用いた電気泳動型表示装置について説明する。図１０は、従来の電気泳動型表示装置を示す平面図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。図１０、図１１に示すように、電気泳動型表示装置１００は、表示装置本体１０１が第２の基板であるフレキシブル回路基板（以後ＦＰＣと略記する）１１０の先端部１１１を除いて、表示装置本体１０１の視認側の面を覆う上面保護フィルム１３１と背後側の面を覆う下面保護フィルム１３２とによって内包されている。上面保護フィルム１３１と下面保護フィルム１３２との端部は、図１１のハッチング部で示すように、熱可塑性の接着剤を介して圧着された封止部１３３が形成されている。表示装置本体１０１は、透明電極１２３を備えた第１の基板である透明基板１２４と、銅箔からなる画素電極１１４を備えたＦＰＣ１１０と、透明電極１２３と画素電極１１４との間に電気泳動により動作する画像表示部１２０とを備えている。画像表示部１２０は多数のマイクロカプセル１２２を接着材層１２１内に敷き詰めて形成されている。

ＦＰＣ１１０は、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムの基材の両面に厚さ１０μｍの銅箔を張ったものを用いている。その表面には、複数の７セグメント構成の画素電極１１４が形成されている。そして、裏面には、出力電極１１８と画素電極１１４とを接続する配線電極１１３、並びに、出力電極１１８と対向して配設された入力電極１１７と、入力電極１１７と接続するコネクタ電極１１６とが形成されている。以上の各電極には、それぞれ厚さ３μｍのニッケルメッキと厚さ０．０５μｍの金メッキが施されている。配線電極１１３はＦＰＣ１１０の開口部に設けられたスルーホール電極１１４ｈを介して画素電極
１１４と導通している。また、駆動用回路であるＩＣ１４０が突起電極を介して入力電極１１７と出力電極１１８とに接続されている。ここで、駆動用回路としてＩＣ１４０を例に示したが、外部回路と接続するＦＰＣを出力電力１１８と接続しても構わない。

ＦＰＣ１１０の背面には、コネクタ電極１１６、入力電極１１７及び出力電極１１８を除いて配線電極１１３を保護するための厚さ２５μｍの感光性のアクリル系樹脂や、ポリイミドフィルムから成る保護層１１５が被覆されている。

表示装置本体１０１は、厚さ０．０５μｍのＩＴＯから成る透明電極１２３を有する厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂から成る可撓性の透明基板１２４の透明電極１２３側に、接着材層１２１の中に直径３０〜５０μｍの多数のマイクロカプセル１２２を敷き詰めた構成の画像表示部１２０を、粘着シート１１９を積層してＦＰＣ１１０の画素電極１１４上に圧接することによって形成されている。

また、表示装置本体１０１の動作は一般に公知であり（例えば特許文献２参照）、図１２により説明する。図１２は表示装置本体１０１の主要部分の拡大断面図であり、印加電圧に対するマイクロカプセル１２２の表示動作を示している。すなわちマイクロカプセル１２２は透明樹脂からなるカプセル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１２２ｘとカーボンブラック等からなる黒色粒子１２２ｙとが、シリコーンオイル等の粘性の高い透明な分散媒に分散された状態で封入されている。

そして画像表示層１２０を挟むように配置された電極のうち、共通電極である透明電極１２３を接地し、画素電極１１４に負電圧を印加した部分１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃでは、その電界によってマイクロカプセル１２２内の負に帯電された白色粒子１２２ｘが表示側すなわち透明電極１２３側へ、また正に帯電され黒色粒子１２２ｙは非表示側、すなわち画素電極１１４側へ移動する。その結果、表示側から見ると、その画素電極部分は白色粒子１２２ｘの反射によって白く表示される。

一方、画素電極１１４に正電圧を印加した部分１１４ｄ、１１４ｅ、１１４ｆでは、その電界によってマイクロカプセル１２２内の負に帯電された白色粒子１２２ｘが非表示側へ、また正に帯電された黒色粒子１２２ｙが表示側へ移動する。その結果、表示側から見ると、その画素電極部分は黒色粒子１２２ｙによって光が吸収されて黒く表示される。なお中央のマイクロカプセル１２２ｂは左半分が画素電極１１４ｃによって負電界が印加されて白表示となり、右半分が画素電極１１４ｄによって正電界が印加されて黒表示となる。このようにマイクロカプセル１２２は、必ずしも１つの画素電極１１４に対応している必要はなく、２個の画素電極１１４にまたがって配置されているマイクロカプセル１２２ｂのように、両側の画素電極１１４ｃと１１４ｄとの異なる電界を受けて分割された表示を行うことができる。

上記の如くマイクロカプセル１２２は透明電極１２３と画素電極１１４との間に印加する電圧の極性によって、白また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１２２ｘと黒色粒子１２２ｙは分散媒の中を電気泳動によって移動するが、電圧を印加させ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を有している。これにより電気泳動型表示装置１００は表示を変化させるときだけ駆動電圧を印加すればよいので、消費電力の極めて少ない表示装置を実現できる。

特開２０１０−１８１７６８号公報（図１、図２、４頁） 特開２０１０−８４７３号公報（図４、６〜７頁）

しかしながら、本出願人が上記電気泳動型表示装置１００の製造を行うに当たって、以下の問題があることが分かった。以下その問題点について、図１３〜図１６を参照して説明する。図１３は、表示装置本体１０１において、画像表示部１２０を圧着用のローラー１５０を用いてＦＰＣ１１０の画素電極１１４に圧接を開始した状態を示す断面図である。図１４はローラー１５０によって圧接が終了した状態を示しており、ＦＰＣ１１０の画素電極が無い電極間隙１７０ではローラー１５０の圧力により、透明電極１２３を有する透明基板１２４が押し曲げられることにより、電極空隙１７０の位置に対応するマイクロカプセル１２２ｈが押し下げられ、導電性粘着シート１１９を変形させる。

図１５、図１６は粘着シート１１９の変形による問題を表す断面図である。また、説明を分かりやすくするため、図１５、図１６のマイクロカプセル１２２ｈ内の白色粒子と黒色粒子は、図示していない。図１５はＦＰＣ１１０における電極間隙１７０の裏面側に配線電極１１３が存在しない場合の断面図である。図１５に示すローラー１５０の圧力に対して、表面の画素電極１１４の厚さの分だけ透明基板１２４が変形するので、導電性粘着シート１１９の変形が小さい。よって、図１５に示すようにローラー１５０の圧力が無くなったのちは、粘着シート１１９の変形もある程度復元して、小さな空気層１６０ａが形成されるが、実線矢印で示す如く電極間隙１７０の両端の画素電極１１４からの電界制御が可能となり、マイクロカプセル１２２ｈは正常に動作できる。

図１６はＦＰＣ１１０における電極間隙１７０の裏面側に配線電極１１３が存在している場合の断面図であり、図１５に示すローラー１５０の圧力に対して、裏面に設けられた配線電極１１３によって、透明基板１２４は、大きく変形するため、図１６に示すように粘着シート１１９の変形が大きくなり、場合によっては図示の如く切れてしまうこともある。従ってローラー１５０の圧力が無くなったのちは、粘着シート１１９の変形が大きく復元不可能となる。従ってこの場合には大きな空気層１６０ｂが形成され、点線矢印で示す如く電極間隙１７０の両端の画素電極１１４からの電界制御が不可能となり、マイクロカプセル１２２ｈは正常に動作できなくなり、黒く表示されるべき箇所が白くなってしまうという白抜け現象が発生するという問題がある。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、画素電極が配置されていない電極間の間隙の電界制御が正常に動作できなくなるという問題を最小限に食い止めた電気泳動型表示装置を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明の手段は、透明電極を備える第１の基板と、画素電極を備える第２の基板と、透明電極と画素電極との間に電気泳動により動作する画像表示部とを備え、第２の基板の上面には、画像表示部を形成する画素電極と背景電極とを備え、また第２基板の裏面側には、画素電極と背景電極とに電気信号を与えるための配線電極を有する電気泳動型表示装置において、全ての配線電極は、画像表示部を形成する画素電極どうしの電極間隙、または画素電極と背景電極との間の電極間隙に対して、直交する方向に引き出されていることを特徴とする。

また、画素電極が配置されている領域の配線電極の電極幅は、画素電極が配置されている領域より外側の配線電極の電極幅が狭いことを特徴とする。または、画素電極間の電極間隙、または画素電極と背景電極間の電極間隙部分における配線電極の電極幅が、電極間隙と交差しないところの電極幅より狭いことを特徴とする。また、画像表示部を形成する
画素電極は７セグメント構成の画像表示部であると良い。

本発明によれば、電極間の電極が存在しない箇所で、電界制御が正常に動作できなくなる現象が発生したとしても、その領域を小さくすることで、電気泳動型表示装置の表示における白抜け現象の発生を少なくし、表示品質を向上することができる。

本発明の電気泳動型表示装置における画像表示部を示す平面図である。 図１に示す画像表示部の１文字分を示す要部平面図である。 本発明の第１実施形態における画像表示部に対応するＦＰＣの裏面を示す要部平面図である。 図３示す画像表示部に対応するＦＰＣの上面を示す要部平面図である。 参考例のＦＰＣの裏面を示す要部平面図である。 参考例のＦＰＣの上面を示す要部平面図である。 参考例のＦＰＣの上面を示す要部平面図である。 本発明の第２実施形態における画像表示部に対応するＦＰＣの裏面を示す平面図である。 本発明の第３実施形態における画像表示部に対応するＦＰＣの裏面を示す平面図である。 従来および本発明の電気泳動型表示装置の平面図である。 図１０に示す電気泳動型表示装置のＡ−Ａ断面図である。 表示装置本体の要部拡大断面図である。 画像表示部の接着状態を示す要部断面図である。 画像表示部の接着状態を示す要部断面図である。 画像表示部の接着状態を示す要部断面図である。 画像表示部の接着状態を示す要部断面図である。

以下、本発明の最良の実施形態である電気泳動型表示装置について図面を参照して詳細に説明する。なお本発明の電気泳動型表示装置の構成及び動作は図１０〜図１２に示した従来の電気泳動型表示装置の構成と基本的に同じなので、重複する本発明としての電気泳動型表示装置全体の構成の記載は省略し、従来の電気泳動型表示装置と異なる本発明の特徴部分であるＦＰＣを含む画像表示部１２０の構成について説明する。また、図１０〜図１２に示した電気泳動型表示装置と同一部材については一部同一番号を使用する。

図１は本発明の電気泳動型表示装置におけるＦＰＣを含む画像表示部１０（図１１では１２０）の平面図であり、ＦＰＣ１１０の上面側に３個の７セグメント構成の画素電極と背景電極を形成した事例について説明する。図２は図１に示す画像表示部１０の一部であり、図１の１点鎖線で囲まれた７セグメント構成の１文字分の画素電極を示す詳細平面図である。斜線ハッチングで示す７個の画素電極１１ａから１１ｇとクロスハッチングで示す３個の背景電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃから構成されている。そして各７セグメント構成の画素電極１１ａから１１ｇとの間には斜め直線の電極間隙１３が形成され、また画素電極１１と背景電極１２との間には斜め直線の電極間隙１４ａと平行直線の電極間隙１４ｂとが形成されている。

（第１実施形態）
図３、図４は本発明の第１実施形態の画像表示部１０を示し、図３は画像表示部１０に対応したＦＰＣ１１０の裏面図であり、点線で示すＦＰＣ１１０の上面側の画素電極１１ａから１１ｇと、背景電極１２ａから１２ｃとに電気信号を与えるための配線電極１５が
、ＦＰＣ１１０の出力電極側１１０ｓに引き出されている状態を示している。すなわち全ての配線電極１５は、ＦＰＣ１１０の上面の画素電極１１及び背景電極１２に接続されたスルーホール電極１６により、画素電極１１と背景電極１２間における電極間隙１４ａ、１４ｂに対して、全て直交する方向に引き出されて出力電極側１１０ｓに導かれている。図４はＦＰＣ１１０の上面の画像表示部１０に形成された画素電極１１の表示状態を示しており、７セグメント全てが黒色に点灯されているが、画素電極の存在しない画素電極１１どうし間の電極間隙１３も、図１２で説明したように電極間隙１３を挟む両側の画素電極１１の駆動によって黒色に点灯しており、全体として切れ目のない８の字が表示されている。実際には、全ての配線電極１５を電極間隙１３、１４ａ、１４ｂに対して、全て直交する方向に引き出したとしても、わずかに重なってしまう領域が生じてしまう。このため、この部分に図１６で説明したような白抜け現象が生じてしまう。しかし、領域の大きさが、人の目の認識できるほどの大きさではないため、白抜け現象が生じていてもほとんど目立たない。

図５、図６は、図３、図４に示す本発明の第１実施形態と比較のために示した参考図であり、画像表示部４０に対応するＦＰＣ１１０の平面図で、図５は裏面、図６は上面を示している。図５、図６の基本的構成は図３、図４に示す第１実施形態の画像表示部１０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

すなわち、図５に示すＦＰＣ１１０の配線電極１５において、図３に示すＦＰＣ１１０の配線電極１５と異なるところは、３個の背景電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃを接続する配線電極１５における、背景電極１２ａと背景電極１２ｂとの接続部分の配線電極１５ｋが画素電極１１ａと画素電極１１ｂとの間の電極間隙１３ｋと重なっていることである（この部分を１点鎖線の枠Ｋで示す）。この結果、配線電極１５ｋの部分に配設されたマイクロカプセル１２２は図１６で示したように、電界制御が不可能な状態となるため、図６に示す画素電極の８の字表示は、枠Ｋ内部の電極間隙１３ｋに対応するマイクロカプセル１２２が白抜け状態となって不完全な表示状態となっていることがわかる。

また、表示状態として、背景を黒表示とし、７セグメント構成の画素を白表示とすることも行なわれる。その場合には、背景電極を黒表示とし、画素電極の一部を白表示に変化させる。また、初期状態は、画像表示部全体を黒表示にさせる。しかしながら、図５で図示したように、配線電極１５ｋが画素電極１１ａと画素電極１１ｂとの間の電極間隙１３ｋと重なっている場合には、図７に図示されるように、画像表示部全体を黒表示にさせると、電極間隙１３ｋの部分だけが白抜け状態Ｐ３となり、際立って目立ってしまい、表示品質を著しく損なってしまう。

上記の如く、図５、図６、図７の参考例と比較し、図３、図４の本発明では、なるべく電極間隙と重ならないように配線電極を配設し、大きな白抜け状態が発生しないようにしている。つまり、電極間隙１４に対して、配線電極を全て直交配設した本発明と、配線電極の配設を電極間隙１３、１４の一部と平行配設した参考例とでは画素電極表示に差を生じることがわかる。

（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態における画像表示部２０に対応したＦＰＣ１１０の裏面図であり、図３に示す第１実施形態における画像表示部１０のＦＰＣ１１０の裏面図に対応している。したがって基本構成は同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

第２実施形態における画像表示部２０が、第１実施形態における画像表示部１０と異なるところはＦＰＣ１１０の裏面における配線電極の形状であり、画素表示部１０の配線電
極１５は全て同一の線幅であったのに対し、画像表示部２０の配線電極１５は画像表示部２０を形成する画素電極が配置されている領域の配線電極１５ａの電極幅が、画像表示部２０を形成する画素電極が配置されている領域より外側の配線電極１５ｂの電極幅より狭い線幅となっていることである。このことは、配線電極１５は電気的特性から見ると線幅が広い方が、電気抵抗が小さくなるので望ましいが、表示装置としてみると電極間隙１４を横切る部分での線幅が狭い方が白抜け部分の大きさが小さくなるので望ましい。したがって、画像表示部２０では、白抜けに関与する画素電極部分を引き出している配線電極１５ａは表示装置としての効果を優先して線幅を狭くし、画素電極部分より外側の配線電極１５ｂは電気的効果を考慮して線幅を広くしている。

（第３実施形態）
図９は本発明の第３実施形態における画像表示部３０に対応したＦＰＣ１１０の裏面図であり、図７に示す第２実施形態における画像表示部２０のＦＰＣ１１０の裏面図に対応している。したがって基本構成は同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

第３実施形態における画像表示部３０が、第２実施形態における画像表示部２０と異なるところはＦＰＣ１１０の裏面における配線電極１５の形状であり、画像表示部２０の配線電極１５は画像表示部２０を形成する画素電極の配置領域における配線電極１５ａの全ての電極幅が、画像表示部２０を形成する画素電極の領域より外側の配線電極１５ｂの電極幅より狭い線幅となっていたが、画像表示部３０の配線電極１５は画像表示部３０を形成する画素電極部分を引き出している配線電極１５の電極幅が２種類に分かれており、電極間隙１４（１４ａ、１４ｂ）を通過する部分のみの配線電極１５ａの電極幅が狭く、その他の部分の配線電極１５ｃは画素電極部分より外側の配線電極１５ｂと同様に配線電極１５ａより電極幅が広くなっている。上記構成によれば電極間隙１４を通過する部分のみの配線電極１５ａの電極幅のみを狭くしているため、白抜け部分の大きさが小さくできると同時に、その他の部分の配線電極１５ｃの電極幅を広くした分だけ電気抵抗を低くするメリットがある。

なお、以上説明した本発明の実施形態においては、配線電極はもっぱら画素電極と背景電極間の電極間隙１４に対して、直交する方向に引き出されているが、画素電極どうしの電極間隙１３に対して直交する方向に引き出されるようにしてもよい。また、画像表示部の画素電極として、７セグメント１文字分の配線電極について説明したが、図１に示す画像表示部の複数の７セグメント文字についても、全て同様の配線を行うものである。

１０、２０、３０、４０、１２０ 画像表示部
１１（ａ〜ｇ）、１１４ 画素電極
１２（ａ〜ｃ） 背景電極
１３、１４（ａ、ｂ）、１７０ 電極間隙
１５（ａ〜ｃ）、１１３ 配線電極
１６、１１４ｈ スルーホール
１００ 電気泳動型表示装置
１０１ 表示装置本体
１１０ フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）
１１６ コネクタ電極
１１７ 入力電極
１１８ 出力電極
１１９ 導電性粘着シート
１２１ 接着材層
１２２ マイクロカプセル
１２２ｘ 白色粒子
１２２ｙ 黒色粒子
１２３ 透明電極
１２４ 透明基板
１３１ 上面保護フィルム
１３２ 下面保護フィルム
１３３ 封止部
１４０ ＩＣ
１５０ ローラー
１６０ａ、１６０ｂ 空気層

Claims (4)

1. 透明電極を備える第１の基板と、画素電極を備える第２の基板と、前記透明電極と前記画素電極との間に電気泳動により動作する画像表示部とを備え、
   前記第２の基板の上面には、前記画像表示部を形成する画素電極と背景電極とを備え、
   また前記第２基板の裏面側には、前記画素電極と前記背景電極とに電気信号を与えるための配線電極を有する電気泳動型表示装置において、
   全ての前記配線電極は、前記画像表示部を形成する前記画素電極どうしの電極間隙、または前記画素電極と前記背景電極との間の電極間隙に対して、直交する方向に引き出されていることを特徴とする電気泳動型表示装置。
2. 前記画素電極が配置されている領域の前記配線電極の電極幅は、前記画素電極が配置されている領域より外側の前記配線電極の電極幅が狭いことを特徴とする請求項１記載の電気泳動型表示装置。
3. 前記画素電極間の電極間隙、または前記画素電極と前記背景電極間の電極間隙部分における前記配線電極の電極幅が、前記電極間隙と交差しないところの電極幅より狭いことを特徴とする請求項１または２記載の電気泳動型表示装置。
4. 前記画像表示部を形成する画素電極は７セグメント構成である請求項１から３の何れか１項に記載の電気泳動型表示装置。

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