JP4370770B2

JP4370770B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4370770B2
Application number: JP2002321150A
Authority: JP
Inventors: 静一木崎
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004157237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、両基板間に所定電圧を印加して帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁性の分散媒中に分散した帯電粒子を、電界の作用によって表示面に電気泳動させて集め、分散媒と帯電粒子の光学特性（例えば、色）によって表示を行う表示装置が知られている（以下、「電気泳動ディスプレイ」と言う）。電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に比べ低消費電力・高明度が得られ、更に電力供給無しに表示状態をそのままに維持できるメモリ性を有することから、「電子ペーパ」が実現可能な技術として注目されている。
【０００３】
図６は、帯電粒子を含有する分散媒を封入したマイクロカプセルを用いる（マイクロカプセル型）電気泳動ディスプレイの基本構造の一例を示す概念図である。マイクロカプセルを用いる電気泳動ディスプレイは、分散媒４と帯電粒子２とが封入された直径数十〜１００μｍ程度の複数のマイクロカプセル６を、適当なバインダ８で支持して、光透過性の平板に電極２２、３２をそれぞれ形成した表示側基板２０と背部側基板３０とで挟持する構造を有する。同図では、観察者Ｕは上方から表示側基板２０を見ることになる。即ち、表示側基板２０の上面が表示面となる。観察者Ｕは表示側基板２０側から見るので、電極２２は透明電極でなければならない。
【０００４】
電極２２、３２は、例えば、一方をＸ列、他方をＹ行として直交するように配置されてＸＹ直交座標系を形成する。従って、表示画素はＸＹ座標で定義されて表示制御される。尚、一の表示画素に対応する電極とマイクロカプセル６の数は、電極２２、３２の回路構造の大きさ等に応じて適宜設定される。
【０００５】
表示画素を表示状態とする場合は、図６（ａ）に示すように、表示状態にしたい画素の電極２２が、帯電粒子２と逆極性となるように電圧を印加する（図中では電極２２の極性を示す「＋」「−」記号を示している）。電圧が印加されてマイクロカプセル６中に電界が発生すると、帯電粒子２が電気泳動によって表示側基板２０方向に移動し、帯電粒子２が観察者Ｕから視認可能となる。例えば、帯電粒子２を白、分散媒４を黒の色素で着色したとすると、図６（ａ）の場合、表示面上には黒地に白い点が表示される。
非表示状態に戻す場合は、図６（ｂ）に示すように、同電極２２が帯電粒子２と同極性となるように電圧を印加する。帯電粒子２は電気泳動によって背部側基板３０の方向に移動し、観察者Ｕからは視認できなくなる。即ち、当該画素の位置では分散媒４の色が観察されるようになって非表示状態となる。
【０００６】
こうしたマイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイの表示品位等を改善する方法としては、例えば、Ｘ列またはＹ行の何れかと直交する第３の電極を加えることによって、低コストで高いコントラストの表示を実現するようにしたものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１２２５１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイにおいては、表示側基板２０とマイクロカプセル６間の接触部Ａとその周辺域とで、帯電粒子２の見え方の違いが生じて、視角方向によって表示コントラストが変化し、表示面に対し傾斜した方向から見たときの表示コントラストが低下するという問題がある。
【０００９】
すなわち、接触部Ａでは、表示面から帯電粒子２までの距離が最も小さく、表示面の鉛直方向から表示を見た場合には、高コントラストで帯電粒子２の色が表示される。しかし、マイクロカプセル６の外形は曲面を有しているために、接触部Ａの周辺域ではマイクロカプセル６と表示側基板２０との間に隙間Ｓが生じる。従って、表示面の鉛直方向から傾斜した方向から表示を見た場合には、観察者Ｕは隙間Ｓに介在するバインダ８越しに帯電粒子２を見ることになる。このバインダ８又はその境界面によって、表示面から入射し帯電粒子２で反射する光の一部は吸収或いは反射されるため、接触部Ａに比べてコントラストが低下してしまう。
【００１０】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを用いる電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）において、表示面側に電気泳動した帯電粒子の視認性を高め、視角方法による変化を抑制して、表示品位を向上させることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、前記表示側基板と前記背部側基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、
前記表示側基板の前記背部側基板と対向する内面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部と、この凹部が形成された面に沿って形成された第１の電極が設けられ、前記背部側基板の前記表示側基板と対向する内面には、前記第１の電極と対向する第２の電極が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、前記表示側基板の前記背部側基板と対向する内面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部と、この凹部が形成された面に沿って形成された第１の電極が設けられ、前記背部側基板の前記表示側基板と対向する内面には、前記第１の電極と対向する第２の電極を形成したものである。表示側基板と背部側基板とでマイクロカプセルを挟持すると、マイクロカプセルは凹部に納まる。マイクロカプセルの外形は曲面を有しており、凹部に納まったマイクロカプセルは平面との接触に比べてより多くの箇所（面積）で接触する。接触部では、バインダ越しに帯電粒子を見なくて済むために、広い視角範囲で良好な条件で帯電粒子を視認可能となり、視角方法による表示コントラストの変化が抑制されて、表示品位を向上させることができる。
【００１３】
尚、凹部を有するのは表示側基板に限らず、請求項２に記載の発明のように、前記背部側基板の前記マイクロカプセルとの接触面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部が形成されていることとしても良い。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、前記凹部は平行な複数の溝によって形成されているとしても良い。この場合、表示側基板に凹部を簡単に形成できるので製作が容易になる。また、マイクロカプセルをマトリクス状の電極配置に則した略平行な状態に整列させて挟持するため、表示画素の境界を明確にできる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明のように、前記凹部の開口面の幅方向の長さが、前記マイクロカプセルの平均粒子直径の０．５倍から１．５倍の間の長さとするのが好ましい。
【００１６】
凹部の開口面の幅方向の長さが、マイクロカプセルの平均粒子直径の０．５倍以上有ると、凹部にマイクロカプセルが安定的に収めることができる。また、長さの上限を１．５倍とすることによって、一の凹部に複数のマイクロカプセルが収まらないようにできる。従って、凹部とマイクロカプセルとの接触関係を、表示コントラストを高めるのにより効果的な状態にすることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記表示側基板、又は前記背部側基板における前記凹部は、当該基板をエッチングすることによって形成されたものであってもよく、既存のケミカルエッチング、パターニング等の技術を適用することによって凹部を容易に形成することができる。
【００１８】
さらに、請求項６に記載の発明のように、前記表示側基板と前記背部側基板の少なくとも一方は、電極が形成された平板からなる第１の部材と、複数の凹部が形成された第２の部材が接合されてなり、前記複数のマイクロカプセルは、それぞれが互いにバインダによって支持され、かつ前記第２の部材の複数の凹部に収まっているようにしてもよく、この場合、電極は平板上に形成されるため、電極の断線の発生を低減させることができる。
【００１９】
また、この場合、請求項７に記載の発明のように、前記第２の部材が可塑性樹脂からなり、前記凹部は前記マイクロカプセルの外形に沿って形成されるようにしてもよく、この場合、例えば、可塑性樹脂からなる第２の部材をマイクロカプセルに押し当てて硬化させることによって、凹部をマイクロカプセルの外形に沿った形状に容易に形成することができ、マイクロカプセルと基板凹部との接触状態を更に良好とすることができ、表示品位を更に向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
次に、図１〜図５を参照して、本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。尚、電極に電圧を印加する制御機構及び制御方法等は、公知の電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）と同様の技術で実現可能であり、ここでの説明は省略する。
【００２１】
図１は、本実施の形態における電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図である。同図では、表示側基板２０の上面側が表示面となり、帯電粒子２が電気泳動によって表示側基板２０側に集まることによって、観察者Ｕに視認されて表示状態となっている。
【００２２】
同図に示すように、本実施の形態における電気泳動ディスプレイは、表示側基板２０と背部側基板３０とが、マイクロカプセル６との接触面側に凹部２４、３４をそれぞれ有することを特徴とする。そして、帯電粒子２を含有する分散媒４が封入された複数のマイクロカプセル６をバインダ８で支持し、凹部２４、３４にマイクロカプセル６を収めて密着するようにして、表示側基板２０と背部側基板３０とで挟持する。
【００２３】
帯電粒子２は、分散媒４の中で帯電状態を保てる材料からなる粒子であり、その形状は特に問わない。帯電粒子２の色は、材料自身の色であっても良いし適宜着色剤を添加或いは粒子面に積層させても良いが、分散媒４と異なる色となるようにする。具体的には、例えば、ポリエチレンやアクリル樹脂等に公知着色材を混合したものや、酸化チタン、酸化アルミニウムなどが使用される。
【００２４】
分散媒４は、可視光線の透過性を有する絶縁性の液体材料である。例えば、シリコンオイルなどの油類、トルエン、パラフィン系炭化水素などが使用される。分散媒４は、帯電粒子２が泳動し易いように低粘度の液体であるのが望ましい。帯電粒子２の分散性を良くするための界面活性剤や、帯電性を制御する帯電制御剤を適宜添加するとしても良い。
【００２５】
マイクロカプセル６は、絶縁性と可視光線の透過性を有する材料からなる。例えば、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂やゼラチンなどが用いられる。そして、例えば、界面重合法、不溶化反応、相分離法、界面沈殿法などを用いることによって、帯電粒子２及び分散媒４を封入して形成される。
【００２６】
マイクロカプセル６に封入される帯電粒子２及び分散媒４の比率は、帯電粒子２が一方向に集まった時にその色が視認できる程度に決定する。またその直径は、表示画素の要求に応じて適宜設定する。本実施の形態では、マイクロカプセル６は球状とするが球以外の形状であっても構わない。
【００２７】
表示側基板２０は、凹部２４を有するベース基板２６に、公知のケミカルエッチング、パターニング等によって凹部２４の上面に電極２２を形成して成る。
【００２８】
ベース基板２６は、例えば、ガラス、石英、ポリエチレンテレルタレート（ＰＥＴ）等の樹脂など光透過性の材料からなり、公知のケミカルエッチング、パターニング、スタンパーなどによって凹部２４が形成される。
【００２９】
凹部２４の具体的な製法としては、例えば、元になる平板状のベース基板２６を作成した後、凹部２４を形成する面にフォトレジストをコーティングする。次に、凹部２４を形成するピッチでストライプ状の開口部を形成するようにパターニングする。次いで、等方性エッチングを施してパターニングされたストライプ状の開口部を中心とする溝状の凹部を形成する。そして最後に、レジストを除去する。パターニング及びエッチングを適当に施して適当回数実施することによって、様々な形状の凹部２４を形成することができる。
【００３０】
図２は、本実施の形態における凹部２４の配置の一例を説明する斜視概念図である。本実施の形態では、凹部２４は所定ピッチｄで繰り返される周期波面状の溝部として形成される。凹部２４の開口面幅方向の長さ（この場合、ピッチｄに相当）は、マイクロカプセル６の平均粒子直径の０．５〜１．５倍とし、一つの凹部２４に一つのマイクロカプセル６が安定的に収まるようにする。
【００３１】
背部側基板３０は、凹部２４と同様の凹部３４を有するベース基板３６に、電極３２と対を成す電極３２が形成されている。尚、背面側から観察されることが無い場合には、ベース基板３６及び電極３２に光不透過性の材料を用いても構わないのは勿論である。
【００３２】
組立方法は、例えば以下の方法が用いられる。
先ず、シリコン樹脂やアクリル樹脂などのバインダ８にマイクロカプセル６を混合し、背部側基板３０上に塗布する。好ましくは、マイクロカプセル６が重ならずに一層を成す程度に薄く均一に塗布する。次に、マイクロカプセル６とバインダ８とを塗布した背部側基板３０に、表示側基板２０を電極２２と電極３２とが対向するように貼り合わせ適宜接着剤等で固定する。この際、マイクロカプセル６の一部が変形する程度に圧力を掛けて貼り合わせると、マイクロカプセル６が凹部２４、３４に密着するように収まり効果的である。また、貼り合わせ時に微細な振動を加えることによって、マイクロカプセル６の配置が凹部２４、３６に沿うように移動し易くするとしても良い。
【００３３】
図３は、表示状態を示す上面概念図と断面概念図である。上面概念図においては各マイクロカプセル６の外周を破線で示している。図３（ａ）は本実施の形態を示し、図３（ｂ）は、従来の表示側基板２０に凹部２４が無い場合を示している。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態によれば凹部２４にマイクロカプセル６が収まり表示側基板２０との隙間Ｓが減少する。両者がより多くの範囲で接触することによって、帯電粒子２が好条件で認識できる接触部Ａが表示面に占める面積比が増え、隙間Ｓに介在するバインダ８越しに帯電粒子２を見る部分の面積比が相対的に減る。従って、表示コントラストを向上させることができる。
【００３５】
以上、一実施の形態について説明したが本発明の適用がこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜構成要素の追加・削除・設計変更などを施しても良い。
【００３６】
例えば、凹部２４、３６はストライプ状に限らず、図４に示すように、半球状の凹部２４、３６が断続的に配置される構成であっても良い。
【００３７】
また、凹部２４、３６をベース基板２６、３６と一体的に形成するとしたが、これに限らず、例えば図５に示すように、ベース基板２６、３６とは別部品の凹部アレイ２５、３５としても良い。
【００３８】
具体的には、例えば、ベース基板２６に電極２２を形成した後に別部品の凹部アレイ２５を接着或いは溶着して表示側基板２０とする。或いは逆に、先に凹部アレイ２５の表示面側（凹部の無い面側）に電極２２を形成し、ベース基板２６に相当する保護膜を形成するとしても良い。背部側基板３０も同様にして作成する。そして、背部側基板３０の凹部アレイ３５（凹部の有る面側）にマイクロカプセル６及びバインダ８を塗布し、表示側基板２０を貼り合わせて組み立てる。この場合、電極２２、３２を平面上に形成することになるので電極の設計や形成プロセスが容易になる。
【００３９】
更には、凹部アレイ２５、３５を組立時に形成するものとしても良い。例えば、凹部アレイ２５、３５を可塑性樹脂とし、まず、ベース基板２６の平坦面に電極２２を形成し、次いで、電極２２を形成したベース基板に可塑性樹脂を塗布して表示側基板２０を構成する。背部側基板３０も同様に構成する。そして、背部側基板３０に予めマイクロカプセル６を塗布する。次に、マイクロカプセル６を挟持するよう、表示側基板２０と背面部基板３０とを圧力をかけて貼り合わせる。これにより可塑性樹脂は、マイクロカプセル６の外形に応じて流動・変形し隙間Ｓを埋める。
【００４０】
この状態で可塑性樹脂を硬化させると、結果として、マイクロカプセル６の外形に沿って密着する凹部アレイ３５が形成される。可塑性樹脂としては、例えば熱化塑性樹脂を用いるようにしてもよく、その場合、凹部アレイ３５が形成された状態で硬化容易に硬化させることができる。更には、可塑性樹脂として紫外線硬化樹脂を用いるようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、前記表示側基板の前記背部側基板と対向する内面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部と、この凹部が形成された面に沿って形成された第１の電極が設けられ、前記背部側基板の前記表示側基板と対向する内面には、前記第１の電極と対向する第２の電極を形成したものである。このため、表示側基板と背部側基板とでマイクロカプセルを挟持した際にマイクロカプセルをこの凹部に納めることができる。マイクロカプセルの外形は曲面を有しており、凹部に納まったマイクロカプセルは平面との接触に比べてより多くの箇所（面積）で接触する。この結果、バインダ越しに帯電粒子を見る面積が少なくなるために、広い視角範囲で良好な条件で帯電粒子を視認可能となり、視角方法による表示コントラストの変化が抑制されて、表示品位を向上させることができる。
【００４２】
また、凹部を平行な複数の溝によって形成する場合、表示側基板に凹部を簡単に形成できるので製作が容易になる。また、マイクロカプセルをマトリクス状の電極配置に則した略平行な状態に整列させて挟持するため、表示画素の境界を明確にできる。
【００４３】
更に、凹部の開口面の幅方向の長さをマイクロカプセルの平均粒子直径の０．５倍以上とすることによって、凹部にマイクロカプセルが安定的に収めることができる。また、長さの上限を１．５倍とすることによって、一の凹部に複数のマイクロカプセルが収まらないようにできる。従って、凹部とマイクロカプセルとの接触関係を、表示コントラストを高めるのにより効果的な状態にすることができる。
【００４４】
また、少なくとも表示側基板を、電極が形成された平板と凹部が形成された部材とを接合して形成し、バインダで支持された複数のマイクロカプセルを前記複数の凹部に収めることによって、電極の断線の発生を低減させることができる。また、凹部が形成された部材を可塑性樹脂から形成し、凹部をマイクロカプセルの外形に沿った形状とすることによってマイクロカプセルと凹部との接触状態を更に良好ことすることができ、表示品位を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す表示部の断面図。
【図２】凹部の配置の一例を説明する斜視概念図。
【図３】表示状態の上面概念面と断面概念図。（ａ）は本実施の形態を示し、（ｂ）は表示側基板２０に凹部２４が無い場合を示す。
【図４】凹部の配置の変形例を示す斜視概念図。
【図５】凹部を別部品とする場合の構成の一例を示す断面概念図。
【図６】マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイの構成の一例を示す断面概念図。
【符号の説明】
２帯電粒子
４分散媒
６マイクロカプセル
８バインダ
２０表示側基板
２２電極
２４凹部
２５凹部アレイ
２６ベース基板
３０背部側基板
３２電極
３４凹部
３５凹部アレイ
３６ベース基板
Ａ接触部
ｄピッチ
Ｓ隙間
Ｕ観察者

Claims

帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、前記表示側基板と前記背部側基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、
前記表示側基板の前記背部側基板と対向する内面には、前記マイクロカプセルが収まる凹部と、この凹部が形成された面に沿って形成された第１の電極が設けられ、前記背部側基板の前記表示側基板と対向する内面には、前記第１の電極と対向する第２の電極が形成されていることを特徴とする表示装置。
前記背部側基板は、その前記表示側基板と対向する内面に、前記マイクロカプセルが収まる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記凹部は平行な複数の溝によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
前記凹部の開口面の幅方向の長さが、前記マイクロカプセルの平均粒子直径の０．５倍から１．５倍の間の長さであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の表示装置。
前記表示側基板、又は前記背部側基板における前記凹部は、当該基板をエッチングすることによって形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の表示装置。
帯電粒子を含有する分散媒が封入された複数のマイクロカプセルを、表示側基板と背部側基板間で挟持し、前記表示側基板と前記背部側基板間に所定電圧を印加して前記帯電粒子を電気泳動させることにより表示を行う表示装置において、
前記表示側基板と前記背部側基板の少なくとも一方は、電極が形成された平板からなる第１の部材と、前記複数のマイクロカプセルが収まる複数の凹部が形成された第２の部材とが接合されてなり、
前記複数のマイクロカプセルは、それぞれが互いにバインダによって支持され、かつ前記第２の部材の複数の凹部に収まっていることを特徴とする表示装置。
第２の部材は可塑性樹脂からなり、凹部が前記マイクロカプセルの外形に沿って形成されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。