JP5492907B2 - Reflective display device with electrochromic filter - Google Patents

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Description

本発明は電子ペーパーなどの反射型ディスプレイ装置に係り、特に、エレクトロクロミック素子をカラーフィルターとして使用するエレクトロクロミックフィルターを有する反射型ディスプレイ装置に関し、さらに詳しくは、カラーフィルターを採用しても、黒白画像の具現時に高い反射率と高いコントラスト比が得られる反射型ディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to a reflective display device such as electronic paper, and more particularly to a reflective display device having an electrochromic filter that uses an electrochromic element as a color filter. The present invention relates to a reflective display device that can obtain a high reflectance and a high contrast ratio when implementing the above.

従来より、液晶表示装置（ＬＣＤ）にとって代わる画像表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、２色粒子回転方式などの技術を用いた反射型ディスプレイ装置が提案されている。中でも、分散粒子と着色溶液とからなる分散液をマイクロカプセル化し、これを相対向する基板の間に配設する電気泳動方式の電子ペーパーが提案されて期待を寄せられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, reflective display devices using techniques such as electrophoresis, electrochromic, thermal, and two-color particle rotation have been proposed as image display devices that can replace liquid crystal display devices (LCDs). In particular, electrophoretic electronic paper in which a dispersion composed of dispersed particles and a colored solution is microencapsulated and disposed between opposing substrates has been proposed and is expected.

また、最近には、上記の分散液を使用することなく、少なくとも一方が透明な２枚の基板の間に色及び帯電特性が異なる２種類以上の粒子を封入して、前記基板の一方または両方に形成した電極からなる電極対から前記粒子へと電界を加え、クーロン力により前記粒子を飛び上がらせて画像を表示する乾式型電子ペーパーが提案されている。   Recently, two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics are sealed between two substrates, at least one of which is transparent, without using the above-described dispersion liquid, and one or both of the substrates are sealed. There has been proposed a dry type electronic paper that displays an image by applying an electric field to the particles from an electrode pair formed of electrodes and causing the particles to fly up by Coulomb force.

かような乾式型電子ペーパーディスプレイ装置のセル構造を図１に示す。同図に示すように、乾式型電子ペーパーディスプレイ装置は、プラスチック製またはガラス製の上部及び下部基板１６０、１１０と、前記上部及び下部基板１６０、１１０の上に素子駆動用の電圧を加えるために透明電極（ＩＴＯ）から形成された上部及び下部電極１７０、１２０と、セルとセルを画成する隔壁１３０と、前記両電極の間に存在する黒色の正（＋）の帯電粒子１４０、および白色の負（−）の帯電粒子１５０を備える。   The cell structure of such a dry electronic paper display device is shown in FIG. As shown in the figure, the dry electronic paper display device is configured to apply plastic or glass upper and lower substrates 160 and 110 and an element driving voltage on the upper and lower substrates 160 and 110. Upper and lower electrodes 170 and 120 formed of transparent electrodes (ITO), partitions 130 defining the cells, black positive (+) charged particles 140 existing between the electrodes, and white Negative (-) charged particles 150.

この乾式型電子ペーパーディスプレイ装置は、反射型ディスプレイであり、通常、カラーフィルターまたはカラー粒子を用いてカラー画像を表示する。図２および図３はそれぞれ従来のＲＧＢカラーフィルター及びＲＧＢカラー粒子を用いた電子ペーパーディスプレイ装置の構造を示す断面図である。   This dry electronic paper display device is a reflective display, and usually displays a color image using a color filter or color particles. 2 and 3 are cross-sectional views showing the structure of a conventional electronic paper display device using RGB color filters and RGB color particles, respectively.

まず、図２は、従来のＲＧＢカラーフィルターを用いた電子ペーパーディスプレイ装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、カラーフィルターを用いた電気泳動型ディスプレイ装置の基板は、カラーを具現するために、上部基板２２１の上端に形成された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルター２２０と、ＲＧＢセル２２７を画成して光を遮断する隔壁２２３と、セル２２７に電圧を加えるための透明電極２２４、２２５と、を備える。このような構造により、カラー画像は、隣り合う赤色、緑色、青色のカラーフィルター２２０を透過して出できた光の混色により得られる。   First, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of an electronic paper display device using a conventional RGB color filter. As shown in the drawing, the substrate of the electrophoretic display device using the color filter has red (R), green (G), and blue (B) formed on the upper end of the upper substrate 221 in order to realize color. ) Color filter 220, partition wall 223 that defines RGB cell 227 and blocks light, and transparent electrodes 224 and 225 for applying a voltage to cell 227. With such a structure, a color image is obtained by a color mixture of light that has been transmitted through the adjacent red, green, and blue color filters 220.

図３は、従来のＲＧＢカラー粒子を用いた電子ペーパーディスプレイの構造を示す断面図である。同図に示すように、この種の電子ペーパーディスプレイ装置は、カラーを具現するために、各セルに含まれている赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラー粒子２４０と、ＲＧＢセルを画成して光を遮断する隔壁と、任意の光吸収物質である黒色帯電粒子２３６と、を備える。この種の電気泳動型ディスプレイ装置は、カラーを具現するために、各セルに含まれている赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の電気泳動するカラー粒子２４０を用いてカラーを具現する。すなわち、対向電極に電圧がかかると、カラー粒子が飛び上がるかまたは下降し、これにより、飛び上がったカラー粒子のカラーの光が反射することとなり、このようにして反射された光が混色されてカラーを表示するのである。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional electronic paper display using RGB color particles. As shown in the drawing, this type of electronic paper display device has red (R), green (G), and blue (B) color particles 240 included in each cell in order to implement color, A partition wall that blocks the light by defining an RGB cell, and black charged particles 236 that are optional light absorbing materials are provided. In order to realize color, this type of electrophoretic display device uses red (R), green (G), and blue (B) electrophoretic color particles 240 contained in each cell to display color. Implement. That is, when a voltage is applied to the counter electrode, the color particles fly up or down, thereby reflecting the color light of the color particles that jumped up, and the reflected light is mixed to change the color. It is displayed.

このように従来の反射型ディスプレイ装置、あるいは、電子ペーパーの場合、カラーを具現するために、１）カラーフィルターを用いる、あるいは、２）カラーセル構造を作るなどの方法を利用する。しかしながら、前記１）カラーフィルターを用いる場合、既存の工程によりカラーフィルターを製作することができて適用が容易であるものの、前記カラーフィルターにより低い反射率と低いコントラスト比を有してしまう。また、２）カラーセル構造を用いる場合、カラーフィルターを製造する工程が不要であるとはいえ、カラー球またはカラー粒子を製作して各ピクセルに注入することが困難であるため実現し難く、さらに、カラー粒子を採用しても依然として低い反射率と低いコントラスト比が得られるという現実は回避できない。   As described above, in the case of a conventional reflective display device or electronic paper, a method such as 1) using a color filter or 2) creating a color cell structure is used to realize color. However, in the case of using the 1) color filter, although the color filter can be manufactured by an existing process and is easy to apply, the color filter has a low reflectance and a low contrast ratio. Also, 2) when a color cell structure is used, although it is not necessary to manufacture a color filter, it is difficult to produce a color sphere or color particle and inject it into each pixel. Even if color particles are employed, the reality that a low reflectance and a low contrast ratio can still be obtained cannot be avoided.

すなわち、既存のカラー具現方式においては、カラー画面における低い反射率と低いコントラスト比が避けられない。さらに、主に黒白画面を提供する電子ペーパーの場合、カラーフィルターを採用したパネルでの黒白具現は、カラーフィルターを採用しない黒白パネルに比べて極めて低い反射率とコントラスト比を有してしまうなど深刻な問題点がある。   That is, in the existing color implementation method, a low reflectance and a low contrast ratio on the color screen are inevitable. Furthermore, in the case of electronic paper that mainly provides black-and-white screens, the implementation of black-and-white on a panel that employs a color filter is serious, such as having a very low reflectance and contrast ratio compared to a black-and-white panel that does not employ a color filter. There are some problems.

米国特許第６，６０５，２３９号US Pat. No. 6,605,239

上述した問題を解消するために、本発明は、反射型ディスプレイ装置のカラーフィルターとして、カラーモードと黒白モードを相互に切替可能なエレクトロクロミック素子を用いて、カラーフィルターを採用しても、黒白画像の具現時に高い反射率と高いコントラスト比が得られるエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention can provide a black-and-white image even if a color filter is used as an electrochromic element that can switch between a color mode and a black-and-white mode as a color filter of a reflective display device. It is an object of the present invention to provide a reflective display device with an electrochromic filter that can obtain a high reflectance and a high contrast ratio when being implemented.

上述した目的を達成するための本発明に係るエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置は、反射型ディスプレイ装置と、前記反射型ディスプレイ装置に取り付けられて、電気信号の印加有無によってエレクトロクロミック物質により光を選択的に透過または非透過させるエレクトロクロミックフィルターと、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a reflective display device with an electrochromic filter according to the present invention is attached to the reflective display device and the reflective display device, and emits light with an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied. And an electrochromic filter that selectively transmits or does not transmit light.

ここで、前記反射型ディスプレイ装置は、相対向する電極の間に位置する粒子の移動により画像を表示する電子ペーパーであることが好ましく、前記反射型ディスプレイ装置は、下部基板と、前記下部基板に形成された下部電極と、前記下部電極と相対向するように配設された上部電極と、前記下部電極と上部電極との間において画素を分割して多数の画素空間を形成する隔壁と、前記画素空間に封入される多数の粒子と、を備えることが好ましい。   Here, the reflective display device is preferably an electronic paper that displays an image by movement of particles positioned between opposing electrodes, and the reflective display device is provided on a lower substrate and the lower substrate. A lower electrode formed, an upper electrode disposed to face the lower electrode, a partition wall that divides pixels between the lower electrode and the upper electrode to form a plurality of pixel spaces, and And a large number of particles enclosed in the pixel space.

また、前記エレクトロクロミックフィルターは、透明電極及びエレクトロクロミック物質層を有するエレクトロクロミック素子であり、前記エレクトロクロミックフィルターは、前面基板と、前記前面基板に形成された第１電極と、前記第１電極と相対向するように配設された第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に存在するエレクトロクロミック物質と、前記電極の間に詰め込まれた電解質と、を備える。   The electrochromic filter is an electrochromic element having a transparent electrode and an electrochromic material layer, and the electrochromic filter includes a front substrate, a first electrode formed on the front substrate, and the first electrode. A second electrode disposed so as to face each other; an electrochromic material that exists between the first electrode and the second electrode; and an electrolyte that is packed between the electrodes.

さらに、前記反射型ディスプレイ装置は多数の画素空間を有しており、前記エレクトロクロミックフィルターは、前記画素空間に応じて異なる色に変色可能なエレクトロクロミック物質をそれぞれ含む多数のエレクトロクロミックフィルターであることが好ましい。   Further, the reflective display device has a large number of pixel spaces, and the electrochromic filter is a large number of electrochromic filters each including an electrochromic material that can be changed to a different color according to the pixel space. Is preferred.

一方、本発明の他の実施の形態は、反射型ディスプレイ装置と、前記反射型ディスプレイ装置に取り付けられて、電気信号の印加有無によってエレクトロクロミック物質により光を選択的に透過または非透過させるエレクトロクロミックフィルターと、を備え、前記反射型ディスプレイ装置は、下部基板と、前記下部基板に形成された下部電極と、前記下部電極と相対向するように配設された上部電極と、前記下部電極と上部電極との間において画素を分割して多数の画素空間を形成する隔壁と、前記画素空間に封入される多数の粒子と、を備え、前記エレクトロクロミックフィルターは、前面基板と、前記前面基板に形成された第１電極と、前記第１電極と相対向するように配設された第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に存在するエレクトロクロミック物質と、前記電極の間に詰め込まれた電解質と、を備えることを特徴とするエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置であってもよい。   Meanwhile, another embodiment of the present invention is a reflective display device and an electrochromic device that is attached to the reflective display device and selectively transmits or does not transmit light using an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied. The reflective display device comprises: a lower substrate; a lower electrode formed on the lower substrate; an upper electrode disposed to face the lower electrode; and the lower electrode and the upper electrode A partition that divides pixels between electrodes to form a large number of pixel spaces; and a large number of particles enclosed in the pixel space, wherein the electrochromic filter is formed on the front substrate and the front substrate Between the first electrode and the second electrode, the second electrode disposed opposite to the first electrode, and the second electrode. And electrochromic material, an electrolyte which is packed between the electrodes may be electrochromic filter with reflective display apparatus comprising: a.

ここで、前記反射型ディスプレイ装置の上部電極の上に前記エレクトロクロミックフィルターの第２電極が積層されて、前記エレクトロクロミックフィルターが前記反射型ディスプレイ装置に取り付けられ、前記反射型ディスプレイ装置の上部電極と前記エレクトロクロミックフィルターの第２電極との間に絶縁層を備える。   Here, the second electrode of the electrochromic filter is laminated on the upper electrode of the reflective display device, the electrochromic filter is attached to the reflective display device, and the upper electrode of the reflective display device An insulating layer is provided between the second electrode of the electrochromic filter.

さらに、前記エレクトロクロミックフィルターは、前記画素空間に応じて異なる色に変色可能なエレクトロクロミック物質をそれぞれ含む多数のエレクトロクロミックフィルターである。   Further, the electrochromic filter is a number of electrochromic filters each including an electrochromic material that can be changed to a different color depending on the pixel space.

その他の実施の形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。   Specific items of the other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

従来の反射型ディスプレイ装置である乾式型電子ペーパーのセル構造を示す斜視図。The perspective view which shows the cell structure of the dry type electronic paper which is the conventional reflection type display apparatus. 従来のＲＧＢカラーフィルターを用いた電子ペーパーディスプレイ装置の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the electronic paper display apparatus using the conventional RGB color filter. 従来のＲＧＢカラー粒子を用いた電子ペーパーディスプレイ装置の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the electronic paper display apparatus using the conventional RGB color particle. 本発明の好適な一実施の形態によるエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置の構造を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing the structure of a reflective display device with an electrochromic filter according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明によりカラーフィルターとして用いられるエレクトロクロミック素子の構造を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the electrochromic element used as a color filter by this invention. 本発明に係るエレクトロクロミックフィルターが透明な状態となることを説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating that the electrochromic filter which concerns on this invention will be in a transparent state. 本発明に係るエレクトロクロミックフィルターが不透明な状態となることを説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating that the electrochromic filter which concerns on this invention will be in an opaque state. 本発明に係る反射型ディスプレイ装置において、エレクトロクロミックフィルターが黒白モードへと切り替わった状態を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the state which the electrochromic filter switched to the black-and-white mode in the reflection type display apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る反射型ディスプレイ装置において、エレクトロクロミックフィルターがカラーモードへと切り替わった状態を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the state in which the electrochromic filter switched to the color mode in the reflection type display apparatus which concerns on this invention.

以下、図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。本発明は、下記の実施の形態によって一層明らかに理解することができ、下記の実施の形態は本発明の例示を目的とするものではなく、特許請求の範囲によって限定される保護範囲を制限しようとするものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention can be understood more clearly from the following embodiments, which are not intended to illustrate the present invention and limit the scope of protection limited by the claims. It is not something to do.

図４は、本発明の好適な実施の形態によるエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、本発明は、反射型ディスプレイ装置１０と、エレクトロクロミックフィルター２０を備えるエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置１である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a reflective display device with an electrochromic filter according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, the present invention is a reflective display device 1 with an electrochromic filter including a reflective display device 10 and an electrochromic filter 20.

この明細書において、前記反射型ディスプレイ装置１０としては、相対向する電極の間に位置する粒子の移動により画像を表示する電気泳動方式の乾式型電子ペーパーが挙げられ、前記エレクトロクロミックフィルター２０とは、電場の印加による電気的な酸化還元反応によりエレクトロクロミック物質が変色されて光透過特性が変わるエレクトロクロミック素子（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｒｏｍｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＥＣＤ）が色具現のためのフィルターとして用いられたものをいう。この種のエレクトロクロミックフィルター２０が反射型ディスプレイ装置１０に取り付けられた本発明による反射型ディスプレイ装置は、従来通常のカラーフィルターの代わりにエレクトロクロミック素子を採用している。   In this specification, examples of the reflective display device 10 include electrophoretic dry electronic paper that displays an image by the movement of particles positioned between opposing electrodes. In addition, an electrochromic device (ECD) in which an electrochromic material is discolored by an electrical redox reaction by applying an electric field to change light transmission characteristics is used as a filter for realizing color. The reflective display device according to the present invention in which this type of electrochromic filter 20 is attached to the reflective display device 10 employs an electrochromic element instead of a conventional color filter.

電子ペーパーなどの反射型ディスプレイは、外部光のみを用いるため、光の効率を極大化させることが重要であるが、カラーフィルターを用いてカラーを具現する場合、透過率の低下に起因して暗い画面と低いコントラスト比が得られていた。なお、黒白画面の具現時にも、カラーフィルターを採用しない構造に比べて低いコントラスト比を有するため、主に黒白画面を用いる電子書籍においてはカラーを具現することが不利である。   Since reflective displays such as electronic paper use only external light, it is important to maximize the efficiency of light. However, when color is realized using a color filter, it is dark due to a decrease in transmittance. A low contrast ratio with the screen was obtained. Even when a black-and-white screen is implemented, the contrast ratio is lower than that of a structure that does not employ a color filter. Therefore, it is disadvantageous to implement color in an electronic book that mainly uses a black-and-white screen.

このため、本発明は、カラーの具現が必要とされるカラーモードでのみカラーを具現するように、エレクトロクロミック素子をフィルターとして用いた可変色カラーフィルターを有することを特徴とする。   For this reason, the present invention is characterized by having a variable color filter using an electrochromic element as a filter so as to realize color only in a color mode in which color is required.

このために、本発明に係るエレクトロクロミックフィルター２０には、電気信号の印加有無によってエレクトロクロミック物質により光を選択的に透過または非透過させること、及び反射型ディスプレイ装置１０に取り付けられることが求められる。特に、前記反射型ディスプレイ装置１０は、図４に示すように、上部基板がなく、下部基板１２と、前記下部基板に形成された下部電極１１と、前記下部電極と相対向するように配設された上部電極１３と、前記下部電極と上部電極との間において画素を分割して多数の画素空間を形成する隔壁１４と、前記画素空間に封入される多数の粒子１５と、を備えることが好ましい。また、前記エレクトロクロミックフィルター２０は、図４に示すように、背面基板がなく、前面基板２１と、前記前面基板に形成された第１電極２２と、前記第１電極と相対向するように配設された第２電極２３と、前記第１電極と第２電極との間に存在するエレクトロクロミック物質２４と、前記電極の間に詰め込まれた電解質２５と、を備えることがさらに好ましい。
For this reason, the electrochromic filter 20 according to the present invention is required to selectively transmit or non-transmit light with an electrochromic material depending on whether or not an electric signal is applied, and to be attached to the reflective display device 10. . In particular, as shown in FIG. 4 , the reflective display device 10 does not have an upper substrate, and is disposed so as to face the lower substrate 12, the lower electrode 11 formed on the lower substrate, and the lower electrode. An upper electrode 13, a partition wall 14 for dividing a pixel between the lower electrode and the upper electrode to form a large number of pixel spaces, and a large number of particles 15 enclosed in the pixel space. preferable. Further, as shown in FIG. 4 , the electrochromic filter 20 does not have a back substrate, and is arranged so as to face the front substrate 21, the first electrode 22 formed on the front substrate, and the first electrode. It is further preferable to include a second electrode 23 provided, an electrochromic material 24 existing between the first electrode and the second electrode, and an electrolyte 25 packed between the electrodes.

このように、本発明は、前記反射型ディスプレイ装置１０の上部電極１３の上に前記エレクトロクロミックフィルター２０の第２電極２３が積層されて、前記エレクトロクロミックフィルター２０が前記反射型ディスプレイ装置１０に取り付けられるが、これは、従来のエレクトロクロミック素子と電子ペーパーを単に結合しただけでは得られない構成上の困難性を有する。前記エレクトロクロミックフィルター２０の反射型ディスプレイ装置１０への取付方法としては、この技術分野における周知のあらゆる方法が採用可能である。   As described above, according to the present invention, the second electrode 23 of the electrochromic filter 20 is laminated on the upper electrode 13 of the reflective display device 10, and the electrochromic filter 20 is attached to the reflective display device 10. However, this has structural difficulties that cannot be obtained by simply combining a conventional electrochromic device and electronic paper. As a method of attaching the electrochromic filter 20 to the reflective display device 10, any method known in this technical field can be employed.

また、本発明に係るエレクトロクロミックフィルター２０と反射型ディスプレイ装置１０を別々に駆動するために、前記反射型ディスプレイ装置１０の上部電極１３と前記エレクトロクロミックフィルター２０の第２電極２３との間に絶縁層３０がさらに配設されてもよく、前記絶縁層３０は透明材料からなることが好ましい。   Further, in order to drive the electrochromic filter 20 and the reflective display device 10 according to the present invention separately, insulation is provided between the upper electrode 13 of the reflective display device 10 and the second electrode 23 of the electrochromic filter 20. A layer 30 may be further provided, and the insulating layer 30 is preferably made of a transparent material.

加えて、図４には、前記反射型ディスプレイ装置１０の上部電極１３と前記エレクトロクロミックフィルター２０の第２電極２３がそれぞれ異なる電圧を加えるように分離されていると示してあるが、本発明は、前記反射型ディスプレイ装置１０の上部電極１３と前記エレクトロクロミックフィルター２０の第２電極２３とが一体化した一体型電極であってもよい。
In addition, FIG. 4 shows that the upper electrode 13 of the reflective display device 10 and the second electrode 23 of the electrochromic filter 20 are separated so as to apply different voltages. An integrated electrode in which the upper electrode 13 of the reflective display device 10 and the second electrode 23 of the electrochromic filter 20 are integrated may be used.

図５は、本発明によりカラーフィルターとして用いられるエレクトロクロミック素子の構造を示す斜視図である。同図に示すように、本発明に係るエレクトロクロミックフィルター２０は、透明電極とエレクトロクロミック物質層を有するエレクトロクロミック素子であってもよい。すなわち、本発明に係るエレクトロクロミックフィルター２０は、前面基板２１と、前記前面基板に形成された第１電極２２と、前記前面基板と相対向するように配設された背面基板２６と、前記背面基板面から前記前面基板に向かって形成された第２電極２３と、前記第２電極に形成されたエレクトロクロミック物質２４と、前記電極の間に詰め込まれた電解質２５と、を備える。   FIG. 5 is a perspective view showing the structure of an electrochromic element used as a color filter according to the present invention. As shown in the figure, the electrochromic filter 20 according to the present invention may be an electrochromic element having a transparent electrode and an electrochromic material layer. That is, the electrochromic filter 20 according to the present invention includes a front substrate 21, a first electrode 22 formed on the front substrate, a rear substrate 26 disposed to face the front substrate, and the rear substrate. A second electrode 23 formed from the substrate surface toward the front substrate, an electrochromic material 24 formed on the second electrode, and an electrolyte 25 packed between the electrodes.

ここで、エレクトロクロミック物質２４が電解質２５に分布されている状態のエレクトロクロミック素子の場合には、図４とは異なり、エレクトロクロミック物質２４が電解質２５に分散されている。
Here, in the case of an electrochromic element in a state where the electrochromic material 24 is distributed in the electrolyte 25, unlike the case of FIG. 4 , the electrochromic material 24 is dispersed in the electrolyte 25.

この種のエレクトロクロミック素子は、電場が加えられると、電流の流れにより酸化／還元反応が進んでエレクトロクロミック物質２４が変色する原理を用いる素子であり、従来では、一般に、窓戸用スマートウィンドウや自動車用ルームミラー、単なる表示素子などとして用いられた。米国特許第６,６０５,２３９号には、エレクトロクロミック物質を用いた電子ペーパーが記載されている。しかしながら、このようにエレクトロクロミック物質を用いた従来の電子ペーパーは、いずれもエレクトロクロミック物質を画像を表示するためのセル内部粒子として使用したものであり、エレクトロクロミック素子をカラーフィルターとして用いる本発明とは根本的に異なる。   This type of electrochromic device is a device that uses the principle that, when an electric field is applied, an oxidation / reduction reaction proceeds due to the flow of electric current and the electrochromic material 24 changes color. It was used as a room mirror for automobiles and a simple display element. US Pat. No. 6,605,239 describes electronic paper using an electrochromic material. However, the conventional electronic paper using the electrochromic material as described above is one in which the electrochromic material is used as a cell inner particle for displaying an image, and the present invention using the electrochromic device as a color filter. Are fundamentally different.

図６及び図７はそれぞれ本発明に係るエレクトロクロミックフィルター２０が透明な状態及び不透明な状態となることを説明するための模式図である。同図を参照すれば、本発明に係るエレクトロクロミックフィルター２０は、前面基板２１と、第１電極２２と、電解質２５と、エレクトロクロミック物質２４と、第２電極２３および背面基板２６がこの順に積層された構造を有し、前記第１電極２２と電解質２５との間には、前記電解質２５に不足するイオンを供給するために酸化チタンなどを有するイオン貯蔵層２９がさらに備えられる。   6 and 7 are schematic diagrams for explaining that the electrochromic filter 20 according to the present invention is in a transparent state and an opaque state, respectively. Referring to the drawing, an electrochromic filter 20 according to the present invention includes a front substrate 21, a first electrode 22, an electrolyte 25, an electrochromic material 24, a second electrode 23, and a rear substrate 26 laminated in this order. Between the first electrode 22 and the electrolyte 25, an ion storage layer 29 including titanium oxide or the like is further provided between the first electrode 22 and the electrolyte 25 to supply insufficient ions to the electrolyte 25.

このため、前記第１電極と第２電極２２、２３に電源が加えられていない状態では可視光線と赤外線のほとんどが透過され、その一部が反射される（図６）。この状態で前記第１電極と第２電極２２、２３に電源が加えられると、前記エレクトロクロミック物質２４が電解質２５によりイオンの状態となり、これは、前記第１電極と第２電極２２、２３に加えられた電圧により特定のカラーを示して印加される可視光と赤外線をほとんど反射させて一部のみを透過させる。   For this reason, in the state where the power is not applied to the first electrode and the second electrodes 22 and 23, most of visible light and infrared light are transmitted, and a part thereof is reflected (FIG. 6). When power is applied to the first electrode and the second electrodes 22 and 23 in this state, the electrochromic material 24 is in an ionic state by the electrolyte 25, which is applied to the first electrode and the second electrodes 22 and 23. The applied voltage shows a specific color and reflects almost all visible light and infrared light, and transmits only a part thereof.

ここで、前記エレクトロクロミック物質２４は、無機エレクトロクロミック物質と有機エレクトロクロミック物質とに大別できる。無機エレクトロクロミック物質の代表例としては、ＷＯ３、ＮｉＯｘＨｙ、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＭｏＯ３などがあり、有機エレクトロクロミック物質の代表例としては、ビオロゲン、フェノチアジン、ポリアニリンなどがある。前記エレクトロクロミック物質の一つであるＷＯ３の変色過程は、下記の反応式１で表わされる。
［反応式１］
ＷＯ３（透明）＋ｘｅ−＋ｘＭ＋⇔ＭｘＷＯ３（濃い青色） Here, the electrochromic material 24 can be roughly classified into an inorganic electrochromic material and an organic electrochromic material. Representative examples of the inorganic electrochromic material include WO 3 , NiOxHy, Nb 2 O 5 , TiO 2 , and MoO 3. Typical examples of the organic electrochromic material include viologen, phenothiazine, and polyaniline. The color change process of WO 3 which is one of the electrochromic materials is represented by the following reaction formula 1.
[Reaction Formula 1]
WO 3 (transparent) + xe − + xM + ⇔MxWO 3 (dark blue)

式中、Ｍはリチウムやプロトン、カルシウムなどを示し、リチウムが最も多用される。リチウムイオンはＷＯ３と反応して上記のように青色に変わるエレクトロクロミック効果を有する。このようにリチウムイオンを供給するために前記固体電解質が使用可能である。 In the formula, M represents lithium, proton, calcium or the like, and lithium is most frequently used. Lithium ions have an electrochromic effect that reacts with WO 3 and turns blue as described above. Thus, the solid electrolyte can be used to supply lithium ions.

また、本発明は、前記エレクトロクロミック物質２４の種類及び置換された官能基の種類によって、様々な色が具現可能なエレクトロクロミック物質２４を使用することができ、これによれば、本発明は、前記反射型ディスプレイ装置１０が多数の画素空間を有しており、前記エレクトロクロミックフィルター２０は、前記画素空間に応じて異なる色に変色可能なエレクトロクロミック物質２４をそれぞれ含む多数のエレクトロクロミックフィルター２０である。   In addition, the present invention can use the electrochromic material 24 that can implement various colors depending on the type of the electrochromic material 24 and the type of the substituted functional group, and according to the present invention, The reflective display device 10 has a large number of pixel spaces, and the electrochromic filter 20 includes a large number of electrochromic filters 20 each including an electrochromic material 24 that can be changed to a different color according to the pixel space. is there.

また、前記電解質２５としては、液体電解質と固体高分子電解質が使用可能であり、固体高分子電解質は、固体状態でイオンを伝える物質であり、素子の製作時に液体の漏れなどの問題点がないことから環境にやさしく、薄膜化可能であることから所望の形態に製作可能であるというメリットを有する。液体電解質の代表例としては、１ＭのＬｉＯＨ水溶液、１ＭのＬｉＣｌＯ４水溶液、１ＭのＫＯＨ水溶液があり、無機系水和物としては、Ｔａ２Ｏ５・３.９２Ｈ２Ｏ、Ｓｂ２Ｏ５・４Ｈ２Ｏなどがあり、固体高分子電解質としては、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）（ＰＡＭＰＳ）、ポリ（ビニルアセテートフタレー）（ＰＶＡＰ）、修飾ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）／ＬｉＣＦ３ＳＯ３などが使用可能である。 Further, as the electrolyte 25, a liquid electrolyte and a solid polymer electrolyte can be used. The solid polymer electrolyte is a substance that transmits ions in a solid state, and there is no problem such as leakage of liquid at the time of manufacturing an element. Therefore, it has an advantage that it can be manufactured in a desired form because it is environmentally friendly and can be made into a thin film. Representative examples of the liquid electrolyte, LiOH aqueous 1M, LiClO 4 solution of 1M, has KOH aqueous 1M, as the inorganic hydrate, Ta 2 O 5 · 3.92H 2 O, Sb 2 O 5 · 4H 2 O and the like, and as the solid polymer electrolyte, poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PAMPS), poly (vinyl acetate phthalate) (PVAP), modified polyethylene oxide (PEO) ) / LiCF 3 SO 3 can be used.

図８及び図９は、それぞれ本発明に係る反射型ディスプレイ装置において、エレクトロクロミックフィルターが黒白モード及びカラーモードに切り替わった状態を説明するための断面図である。   8 and 9 are cross-sectional views for explaining a state in which the electrochromic filter is switched between the black-and-white mode and the color mode in the reflective display device according to the present invention, respectively.

本発明は、上述したように、既存の通常のカラーフィルターの代わりに、エレクトロクロミック層を反射型ディスプレイパネル、あるいは電子ペーパーパネルの上部に形成して、黒白画像の具現時にはエレクトロクロミック層を透明にし、カラーが必要な画像ではエレクトロクロミック層を発色させてカラー画像を具現する。   As described above, the present invention forms an electrochromic layer on top of a reflective display panel or an electronic paper panel in place of an existing normal color filter, and makes the electrochromic layer transparent when realizing a black and white image. For images that require color, the electrochromic layer is colored to implement a color image.

従来のＲＧＢフィルターを用いる場合、反射型において光反射率が大幅に（３０％レベル）低下するという問題があったが、本発明は、エレクトロクロミック素子をカラーフィルターとして用いて黒白モードに切り替えるところに核心がある。本発明は、従来のエレクトロクロミック素子と電気泳動または液体粒子を用いた反射型ディスプレイ素子を一体化させて、これらのうちの一つのみを用いたときに低下するコントラスト比よりも高いコントラスト比を有する色を具現することができる。   In the case of using the conventional RGB filter, there is a problem that the light reflectance in the reflection type is greatly reduced (30% level). However, the present invention uses the electrochromic element as a color filter to switch to the black and white mode. There is a core. The present invention integrates a conventional electrochromic element and a reflective display element using electrophoresis or liquid particles, and has a contrast ratio that is higher than a contrast ratio that decreases when only one of them is used. The color which it has can be embodied.

すなわち、本発明は、図８及び図９に示すように、エレクトロクロミックフィルター２０により光を選択的に透過または非透過させて、黒白モード（図８）とカラーモード（図９）を相互に切り替えることができるので、カラーを具現しつつも黒白画像の具現時に高い反射率と高いコントラスト比が得られる。   That is, according to the present invention, as shown in FIGS. 8 and 9, light is selectively transmitted or not transmitted by the electrochromic filter 20 to switch between the black and white mode (FIG. 8) and the color mode (FIG. 9). Therefore, it is possible to obtain a high reflectance and a high contrast ratio when realizing a black and white image while realizing a color.

一方、以上では、本発明を特定の好適な実施の形態に関して図示及び説明したが、特許請求の範囲により限定される本発明の技術的特徴や分野から逸脱しない限り、本発明が様々に改造及び変形可能であることは当業界において通常の知識を持った者に明らかである。   On the other hand, while the invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments, it will be appreciated that the invention may be variously modified and modified without departing from the technical features or fields of the invention as defined by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that it is deformable.

以上述べたように、本発明によれば、反射型ディスプレイ装置のカラーフィルターとして、カラーモードと黒白モードを相互に切替可能なエレクトロクロミック素子を用いて、カラーフィルターを採用しても、黒白画像の具現時に高い反射率と高いコントラスト比が得られる効果がある。   As described above, according to the present invention, even when a color filter is employed using an electrochromic element that can switch between a color mode and a black-and-white mode as a color filter of a reflective display device, When implemented, there is an effect that a high reflectance and a high contrast ratio can be obtained.

すなわち、本発明は、電子ペーパーなどの反射型ディスプレイ装置において、カラーを具現しつつ反射効率を高めるために、既存のフォトレジストタイプ（ＰＲタイプ）のカラーフィルターの代わりに、エレクトロクロミック層をカラーフィルターとして用いることにより、画像によって黒白モードとカラーモードを相互に切替可能な電子ペーパーを提供することができる。   That is, according to the present invention, in a reflective display device such as electronic paper, an electrochromic layer is used instead of an existing photoresist type (PR type) color filter in order to improve reflection efficiency while realizing color. By using as the electronic paper, it is possible to provide electronic paper that can switch between black and white mode and color mode depending on the image.

Claims (5)

反射型ディスプレイ装置であって、
下部基板と、
前記下部基板に形成された下部電極と、
前記下部電極と相対向するように配設された上部電極と、
前記下部電極と上部電極との間において画素を分割して多数の画素空間を形成する隔壁と、
前記画素空間に封入される多数の粒子と、
を備える前記反射型ディスプレイ装置と、
前記反射型ディスプレイ装置に取り付けられて、電気信号の印加有無によってエレクトロクロミック物質により光を選択的に透過または非透過させるエレクトロクロミックフィルターと、
を備え、
前記反射型ディスプレイ装置は、相対向する電極の間に位置する粒子の移動により画像を表示する電子ペーパーを備え、
前記エレクトロクロミックフィルターは、
前面基板と、
前記前面基板に形成された第１電極と、
前記第１電極と相対向するように配設された第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に存在するエレクトロクロミック物質と、
前記電極の間に詰め込まれた電解質と、
を備え、
さらに、前記反射型ディスプレイ装置は多数の画素空間を有しており、前記エレクトロクロミックフィルターは、前記画素空間に応じて異なる色に変色可能なエレクトロクロミック物質をそれぞれ含む多数のエレクトロクロミックフィルターを備え、
前記第２電極と前記上部電極が一体型電極として１つに一体化され
ることを特徴とするエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置。 A reflective display device ,
A lower substrate,
A lower electrode formed on the lower substrate;
An upper electrode disposed to face the lower electrode;
A partition that divides pixels between the lower electrode and the upper electrode to form a large number of pixel spaces;
A number of particles enclosed in the pixel space;
The reflective display device comprising:
An electrochromic filter attached to the reflective display device and selectively transmitting or non-transmitting light by an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied;
With
The reflective display device includes electronic paper that displays an image by movement of particles positioned between opposing electrodes,
The electrochromic filter is
A front substrate;
A first electrode formed on the front substrate;
A second electrode disposed opposite to the first electrode;
An electrochromic material present between the first electrode and the second electrode;
An electrolyte packed between the electrodes;
With
Further, the reflective display device has a large number of pixel spaces, and the electrochromic filter includes a large number of electrochromic filters each including an electrochromic material that can be changed to a different color according to the pixel space ,
The reflective display device with an electrochromic filter, wherein the second electrode and the upper electrode are integrated into one as an integrated electrode . 前記エレクトロクロミックフィルターは、透明電極及びエレクトロクロミック物質層を有するエレクトロクロミック素子であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置。   The reflective display device with an electrochromic filter according to claim 1, wherein the electrochromic filter is an electrochromic element having a transparent electrode and an electrochromic material layer. 前記反射型ディスプレイ装置の上部電極の上に前記エレクトロクロミックフィルターの第２電極が積層されて、前記エレクトロクロミックフィルターが前記反射型ディスプレイ装置に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置。 The electrochromic and second electrodes of the electrochromic filter is deposited on the upper electrode of the reflective display device, an electrochromic according to claim 2, wherein the electrochromic filter is characterized in that it is attached to the reflective display device Reflective display device with filter. 前記反射型ディスプレイ装置の上部電極と前記エレクトロクロミックフィルターの第２電極との間に絶縁層が備えられることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置。 3. The reflective display device with an electrochromic filter according to claim 2 , further comprising an insulating layer between an upper electrode of the reflective display device and a second electrode of the electrochromic filter. 前記エレクトロクロミックフィルターは、前記画素空間に応じて異なる色に変色可能なエレクトロクロミック物質をそれぞれ含む多数のエレクトロクロミックフィルターであることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミックフィルター付き反射型ディスプレイ装置。 3. The reflective display device with an electrochromic filter according to claim 2 , wherein the electrochromic filter is a plurality of electrochromic filters each including an electrochromic material that can be changed to a different color according to the pixel space. .
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