JP2000298292A

JP2000298292A - 表示装置

Info

Publication number: JP2000298292A
Application number: JP11105313A
Authority: JP
Inventors: Masataka Matsude; 雅隆松手
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の画素を有しカラー表示が可能であり、
表示品位も高い透過型の表示装置の提供が望まれてい
る。【解決手段】電極１０、１３を備えた一対の透明基板
４、５が間隙を介して平行に配置され、これら透明基板
４、５間に導光性材料からなる隔壁６によって複数のセ
ル７が形成され、セル７内に電磁界によって移動する粒
子１６が単数あるいは複数封入されてなる表示パネル２
と、光源３とを備えた表示装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家電、コンピュー
タ、携帯機器、自動車、産業機器、情報表示ボードなど
に用いられる表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表示装置としては、実開平２−１
７３３号公報、特開平４−３４５１３３号公報、実開平
４−４２１２８号公報、特開平８−１９０３５３号公報
などに示された透過型の電気泳動表示装置が知られてい
る。

【０００３】例えば実開平２−１７３３号公報には、図
４に示すような電気泳動表示装置６０が示されている。
この電気泳動表示装置６０は、所定の間隙を介して対向
する一対の透明基板６１、６７と、透明基板６１の内面
（透明基板６７と対向する面）に形成された全面電極層
６２、および透明基板６７の内面（透明基板６１と対向
する面）に形成された部分電極層６６と、透明基板６
１、６７により形成されるセル内に封入された分散媒６
５および電気泳動粒子６４とから概略構成されたもので
ある。なお、図４中符号６３は、透明基板６１、６７間
を所定の間隙に保持するためのスペーサーであり、６８
はバックライトである。

【０００４】このような構成の電気泳動表示装置６０で
は、電気泳動粒子６４が電極に印加される電圧に感応し
て全面電極層６２側に移動したときと、部分電極層６６
側に移動したときとで光の透過率を変化させることによ
り、所望の表示をなすようになっている。

【０００５】また、特開平８−１９０３５３号公報には
透過型カラー表示装置が示されている。この透過型カラ
ー表示装置は、図５（ａ）に示すように対向する２枚の
透明電極板７１、７７間に電気感応型光機能性流体組成
物（ＥＡ流体）７５を充填し、これら透明電極板７１、
７７の少なくとも一方が着色されてなる画像素子７０を
有するものである。

【０００６】なお、電気感応型光機能性流体組成物（Ｅ
Ａ流体）７５は、電気絶縁性媒体７３中に電界配列効果
（電気泳動と厳密には異なる現象）を有する黒色の固体
粒子（ＥＡ粒子）７４を含有してなるものである。ま
た、透明電極板７１の内面（透明電極板７７と対向する
面）には電極層７２が、透明電極板７７の内面（透明電
極板７１と対向する面）には電極層７６が形成されてい
る。さらに、透明電極板７７の後方には白色光源となる
バックライト７８が配置されている。

【０００７】この透過型カラー表示装置では、透明電極
板７１、７７間に電界が印加されないとき、図５（ａ）
に示したように黒色の固体粒子７４が電気絶縁性媒体７
３中にランダムに分散するので、画像素子７０が黒色不
透明となる。また、電界が印加されると、図５（ｂ）に
示すように固体粒子７４が両電極層７２、７６間にて透
明電極板７１、７７面に直交する鎖状態となり、これに
よりバックライト７８からの光が電気感応型光機能性流
体組成物（ＥＡ流体）７５中を透過するようになる。こ
のとき、透明電極板７１、７７の少なくとも一方が着色
されているので、バックライト７８からの光はこれを透
過することによって着色されたカラーの透過光となる。
したがって、この透過型カラー表示装置にあっては、そ
の画像素子７０が、電界のオン／オフに対応して着色透
明／黒色不透明を切り換えるようになっているのであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の電気
泳動表示装置６０や透過型カラー表示装置の画像素子７
０では、透明基板６１、６７間あるいは透明電極板７
１、７７間に形成されるセル（図示略）が、透明基板６
１（６７）あるいは透明電極板７１（７７）の面方向に
おいて分割されていないため、例えば透明基板６１（６
７）あるいは透明電極板７１（７７）を斜めに傾けた状
態で保存しておくと、電気泳動粒子６４あるいは固体粒
子７４が重力により面方向に沿って移動してしまい、こ
れらが偏在してしまうおそれがある。

【０００９】しかして、このように粒子が偏在してしま
い、粒子が不均一に分布してしまうと、当然のことなが
らその表示性能が低下してしまう。したがって、このよ
うな電気泳動表示装置６０や透過型カラー表示装置の画
像素子７０では、表示性能が低下してしまうことや、１
セルの構造となっていることにより高精細化が困難であ
ることなどから、例えばコンピューターディスプレイの
ような高精細化が要求される表示装置として使用するの
が困難であった。

【００１０】また、前記の電気泳動表示装置６０や透過
型カラー表示装置の画像素子７０では、バックライト６
８（７８）からの光を完全にシャットアウトすることが
できず、観測者側（視認側）に光が漏れてしまうことか
ら、コントラスト性能が低いといった不満もあった。

【００１１】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、多数の画素を有しカラー
表示が可能であり、表示品位も高い透過型の表示装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置では、
電極を備えた一対の透明基板が間隙を介して平行に配置
され、これら透明基板間に導光性材料からなる隔壁によ
って複数のセルが形成され、該セル内に電磁界によって
移動する粒子が単数あるいは複数封入されてなる表示パ
ネルと、光源とを備えたことを前記課題の解決手段とし
た。

【００１３】この表示装置によれば、観測者側（すなわ
ち視認側）の透明基板側におけるセルの開口部分を前記
粒子が塞いでいないとき、光源からの光は背面側の透明
基板と導光性材料からなる隔壁を透過し、セル内部を通
って前記開口部分から外に出射することにより、光源の
色が視認される。逆に、前記粒子が前記開口部分を塞い
だとき、光源の光は該粒子に遮られるため外に出射しな
くなることにより、黒色が視認される。

【００１４】また、前記セル内に色素あるいは顔料によ
って着色された誘電流体を充填するか、視認側の透明基
板にカラーフィルタを設ければ、カラー表示も可能にな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表示装置を実施形
態例によって詳しく説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本
発明の表示装置の第１の実施形態例を示す図であり、図
１（ａ）、（ｂ）中符号１は透過型の表示装置である。
この表示装置１は、図１（ｂ）に示すように表示パネル
２と白色光源３とを備えてなるものである。

【００１６】表示パネル２は、図１（ａ）、（ｂ）に示
すように一対の透明基板４、５が相対向した状態で間隙
を介して平行に配置され、これら透明基板４、５間に導
光性材料からなる隔壁６が設けられたことにより、複数
のセル７（７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ）が形成されたものであ
る。ここで、透明基板４、５を形成する材料としては、
透明性ガラスや透明樹脂などが用いられる。また、隔壁
６を形成する導光性材料としても、透明性ガラスや透明
樹脂などが用いられている。そして、導光性材料からな
ることによって隔壁６は、透明基板４、５間を単に仕切
るだけでなく、後述するように背面側の白色光源３から
の光を前面側に導く導光板としても機能するようになっ
ている。

【００１７】観測者側、すなわち視認側となる透明基板
４には、その内面（前記セル７側の面）に赤、緑、青の
各色に対応したカラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂが設け
られ、該カラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ上には平坦化
膜９を介してＩＴＯ等からなる透明電極１０が形成され
ている。また、この透明電極上には誘電体保護膜１１が
設けられており、さらにこの誘電体保護膜１１上には、
一般的なカラー表示装置においてそのカラーフィルタに
用いられるブラックマトリクス１２が形成されている。

【００１８】なお、前記カラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８
Ｂは、前記セル７の一つに対して一色のカラーフィルタ
８Ｒ（あるいは８Ｇ、あるいは８Ｂ）が配設されてい
る。また、ブラックマトリクス１２は、前記隔壁６の透
明基板４側を覆った状態で形成されており、後述するよ
うに光の漏れを最小限に抑えるため、隔壁６の横断面よ
りも十分に幅広に形成されている。

【００１９】白色光源３側となる透明基板５には、その
内面（前記セル７側の面）にＩＴＯ等からなる透明電極
１３が形成され、さらに該透明電極１３を覆って誘電体
保護膜１４が形成されている。なお、この透明基板５に
ついては、単位画素を構成する各セル７毎にスイッチン
グ素子を備えたアクティブ基板としてもよい。前記透明
基板４の誘電体保護膜１１、および透明基板５の誘電体
保護膜１４は、誘電体によって形成されたものであり、
容量成分を持つことから、後述するようにセル７内に封
入された黒色粒子の静止状態の維持に寄与するようにな
っている。

【００２０】隔壁６で仕切られることによって形成され
た複数のセル７には、それぞれ媒体１５と１個の黒色粒
子１６とが封入されている。媒体１５は、気体あるいは
液体からなるもので、本例では窒素等の無色透明の気体
が封入されている。黒色粒子１６は、電磁界によって移
動する球状の電圧応答体で、その表面に大きい電荷と弱
い吸着力とが備えられたものとなっており、これにより
本例では透明電極１０、１３間に電圧が印加されるか否
か、あるいは印加される電圧の大きさに応じて、透明基
板４側かあるいは透明基板５側に移動するものとなって
いる。ここで、黒色粒子１６の表面の電荷は電界に応答
するために必要なものであり、吸着力はその状態を保持
するために必要なものである。

【００２１】なお、黒色粒子１６の電圧による応答につ
いては、基本的には電圧応答により前面（透明基板４）
側かあるいは背面（透明基板５）側かの２値の状態を採
るものの、電圧印加の手法によってはこれらの中間値を
採るようにすることもできる。

【００２２】また、この黒色粒子１６は、電圧に応じて
媒体１５中を移動する必要から、その比重が媒体１５の
比重に近いものとするのが好ましい。例えば、媒体１５
が気体である場合には、黒色粒子１６を中空のバルーン
状に形成するのが好ましく、また、媒体１５が液体であ
る場合には、ガラス製のバルーンやプラスチック製の球
体とするのが好ましい。なお、この黒色粒子１６は電圧
に応じてその位置を変え、光を透過したり遮断したりす
るものであるので、その形状については必ずしも球状に
する必要は無い。ただし、移動の安定性や取扱い性を考
慮すると、この黒色粒子１６については球状とするのが
好ましい。

【００２３】また、この黒色粒子１６としては、各セル
７毎の輝度を均一にするためその粒子径を均一にするの
が望ましい。このような粒子径の揃った粒子としては、
数μｍ〜数百μｍ程度までのものが市販品として入手可
能である。また、その表面の黒色については、黒色塗料
を塗布したり、硫化アンチモン（Ｓｂ₂Ｓ₃）を蒸着す
るなどといった手法により、調製される。

【００２４】なお、本例では一つのセル７に１個の黒色
粒子１６を封入するようにしたが、この黒色粒子１６は
セル７内の移動によって光を透過しあるいは遮断する機
能を有していれば良いので、一つのセル７中に１個（単
数個）でなく複数個封入するようにしても良い。

【００２５】白色光源３は、表示パネル２の背面側に配
置されてバックライトとして機能するもので、透明基板
４、５の大きさ（面積）とほぼ同等の面積で面状に発光
するものである。ここで、この白色光源３としては、面
状に発光できるものであれば特に限定されることなく、
例えば透過型液晶表示装置のバックライトとして使用さ
れる、エッジライトタイプのものなどが好適に用いられ
る。また、白色光源３から発射される光が白であること
から、表示パネル２は前記カラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、
８Ｂを透過することにより、その表示がカラー化された
ものとなっている。

【００２６】すなわち、このような構成の表示装置１に
あっては、透明電極１０、１３間に電圧が印加される
と、例えば図１（ｂ）に示すセル７Ｒ、７Ｇに示すよう
に、その黒色粒子１６がセル７内の電界に応答して視認
側の透明電極１０側（透明基板４側）に移動する。この
ようにして黒色粒子１６が視認側（観測者側）へ移動
し、セル７Ｒ、７Ｇの開口部分を塞ぐと、白色光源３か
らの光がセル７Ｒ、７Ｇから出射しないため、これらセ
ル７Ｒ、７Ｇは黒表示をなすものとなる。

【００２７】逆に、図１（ｂ）中のセル７Ｂに示すよう
に、電界に応答して黒色粒子１６が白色光源３側（透明
基板５側）に移動すると、例えば白色光源３からの光は
隔壁６を透過してこれよりも屈折率の低いセル７Ｂ内へ
導かれ、そのままカラーフィルタ８Ｂを透過して表示パ
ネル２の外に出射する。したがって、白色光源３からの
白色光は青色のカラーフィルタ８Ｂを透過することによ
り、青色として視認されるようになる。

【００２８】そして、セル７Ｒ、７Ｇ、７Ｂがそれぞれ
赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂに対応し
ていることから、例えばセル７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを１組の
画素とすることにより、この表示装置１はマルチカラ
ー、フルカラーの表示が可能となる。ここで、画素につ
いては、例えば数〜数十μｍの大きさでセル７を形成す
る場合には、複数のセル７で画素や絵素を構成すること
ができる。具体的には、絵素を３つのセル７で構成し、
これらをそれぞれ３色とすることにより合計９セルで１
画素を構成するようにしてもよい。このように、１画素
を構成するセルの数を多くすれば、面積階調による階調
表示を可能にすることができる。

【００２９】また、誘電体保護膜１１、１４が容量成分
を持つことから、セル７内への電界が切られても黒色粒
子１６がその状態を保つことができ、したがってこの表
示装置１はその表示画像を記憶することができる。な
お、白色光源３からの光は背面側の透明基板５から隔壁
６を透過して前面側の透明基板４側へと導かれるもの
の、隔壁６の透明基板４側にはブラックマトリクス１２
がこれを覆った状態で形成されていることから、表示装
置１は光の漏れによる表示性能の低下が防止されたもの
となっている。

【００３０】図２は本発明の表示装置の第２の実施形態
例を示す図であり、図２中符号２０は透過型の表示装置
である。この表示装置２０が図１（ａ）、（ｂ）に示し
た表示装置１と異なるところは、この表示装置１に設け
たカラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを無くし、セル７内
に封入する媒体として、色素や顔料によって着色したカ
ラー媒体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを用いた点である。

【００３１】すなわち、図２に示した表示装置２０は、
カラーフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを設けるのに代えて、
セル７Ｒ内に赤色に着色したカラー媒体２１Ｒを封入
し、セル７Ｇ内に緑色に着色したカラー媒体２１Ｇを封
入し、セル７Ｂ内に青色に着色したカラー媒体２１Ｂを
それぞれ封入したものであり、カラー媒体２１Ｒ、２１
Ｇ、２１Ｂにそれぞれカーラフィルタの機能を持たせる
ことにより、カラー表示を可能にしたものである。な
お、この表示装置２０では、カラーフィルタ８Ｒ、８
Ｇ、８Ｂを設けないことから、これの上に形成する平坦
化膜９も不要となる。

【００３２】図３は本発明の表示装置の第３の実施形態
例を示す図であり、図３中符号３０は透過型の表示装置
である。この表示装置３０が図１（ａ）、（ｂ）に示し
た表示装置１と異なるところは、隔壁６に開口部３１が
形成されていることにより、隣り合うセル７、７間が連
通している点である。

【００３３】すなわち、この表示装置３０では、透明基
板４内面側の誘電体保護膜１１上にブラックマトリクス
１２を介して該ブラックマトリクス１２に対応した格子
状の隔壁６ａが形成されており、一方、透明基板５内面
側にもその誘電体保護膜１４上に前記隔壁６ａに対応し
た格子状の隔壁６ｂが形成されている。これら隔壁６
ａ、６ｂは、特に表示パネル２の周辺部を除く中央部に
おいて、相対向する隔壁６ａと隔壁６ｂとが互いに接す
ることなく、適宜な間隔を開けるように、その高さが表
示パネル２の周辺部のものに比べ低く形成されている。

【００３４】そして、このような構成により表示パネル
２の中央部においては、透明基板４、５が重ね合わさ
れ、隔壁６ａと隔壁６ｂとが相対向して隔壁６となった
際、これら隔壁６ａと隔壁６ｂとが接しないことによ
り、開口部３１を形成したものとなる。

【００３５】この表示装置３０にあっては、隔壁６に開
口部３１を形成したことにより、これら開口部３１を介
して隣り合うセル７、７間が連通することから、特にこ
れらセル７…に媒体１５を充填する際、一つあるいは複
数のセル７に媒体１５を充填することによって全部のセ
ル７に媒体１５を充填することが可能になり、したがっ
てこの媒体充填工程を容易にすることができる。また、
黒色粒子１６を小径にして多数充填する場合には、これ
ら黒色粒子１６…の充填工程も容易にすることができ
る。

【００３６】さらに、透明基板４、５を軟質の透明樹脂
で形成し、表示パネル２そのものをフレキシブルにする
場合に、隔壁６ａと隔壁６ｂとを離間させて開口部３１
を形成していることにより、透明基板４および透明基板
５を互いに相手側に大きく干渉されることなく、個々に
柔軟性を発揮させるようにすることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の表示装置
は、電極を備えた一対の透明基板が間隙を介して平行に
配置され、これら透明基板間に導光性材料からなる隔壁
によって複数のセルが形成され、該セル内に電磁界によ
って移動する粒子が単数あるいは複数封入されてなる表
示パネルと、光源とを備えたもので、観測者側（すなわ
ち視認側）の透明基板側におけるセルの開口部分を前記
粒子が塞いでいないとき、光源からの光は背面側の透明
基板と導光性材料からなる隔壁を透過し、セル内部を通
って前記開口部分から外に出射することにより、光源の
色が視認されるようにしたものであり、逆に、前記粒子
が前記開口部分を塞いだとき、光源の光は該粒子に遮ら
れるため外に出射しなくなることにより、黒色が視認さ
れるようにしたものである。よって、この表示装置にあ
っては、セル毎にこれを単位として表示を行うことがで
きることから、表示品位が高くなって高精細化が可能に
なり、家電、コンピュータ、携帯機器、自動車、産業機
器、情報表示ボードなどの表示装置として好適なものと
なる。

【００３８】また、前記セル内に色素あるいは顔料によ
って着色された誘電流体を充填するか、視認側の透明基
板にカラーフィルタを設けることにより、カラー表示を
行うこともできる。また、誘電体保護膜１１、１４を設
けることなどによって表示画像にメモリー性を持たせる
ことができることから、光源を必要とする受動型の表示
装置として良く知られている液晶表示装置に比べ、有利
となる。さらに、屈折率異方性が無いので視野角依存が
無く、また偏光板を用いないので光の利用効率が高いな
どの多くの優位点も有する。また、個々の表示パネルを
大型化することが容易であるとともに、これら表示パネ
ルを張り合わせることによってより一層大型化すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明における表示装置の第
１実施形態例の概略構成を示す図であり、（ａ）は要部
斜視図、（ｂ）は要部側断面図である。

【図２】本発明における表示装置の第２実施形態例の概
略構成を示す、要部側断面図である。

【図３】本発明における表示装置の第３実施形態例の概
略構成を示す、要部側断面図である。

【図４】従来の電気泳動表示装置の一例の概略構成を示
す要部側断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、いずれも従来の透過型カラ
ー表示装置の一例の概略構成を示す要部側断面図であ
り、（ａ）は表示が黒色不透明のときの状態を説明する
ための図、（ｂ）は表示が着色されたときの状態を説明
するための図である。

【符号の説明】

１，２０，３０…表示装置、２…表示パネル、３…白色
光源、４，５…透明基板、６…隔壁、７（７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂ）…セル、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…カラーフィルタ、１
０，１３…透明電極、１２…ブラックマトリクス、１５
…媒体、１６…黒色粒子、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ…カ
ラー媒体、３１…開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を備えた一対の透明基板が間隙を介
して平行に配置され、これら透明基板間に導光性材料か
らなる隔壁によって複数のセルが形成され、該セル内に
電磁界によって移動する粒子が単数あるいは複数封入さ
れてなる表示パネルと、光源とを備えたことを特徴とす
る表示装置。
【請求項２】前記隔壁が開口部を有することにより、
隣り合うセル間が連通してなることを特徴とする請求項
１記載の表示装置。
【請求項３】前記透明基板にカラーフィルタが設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】前記透明基板にカラーフィルタが設けら
れていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項５】前記セル内に誘電流体が充填されてなる
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】前記セル内に誘電流体が充填されてなる
ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項７】前記誘電流体が色素あるいは顔料によっ
て着色されていることを特徴とする請求項５記載の表示
装置。
【請求項８】前記誘電流体が色素あるいは顔料によっ
て着色されていることを特徴とする請求項６記載の表示
装置。
【請求項９】前記一対の透明基板のうちの一方に複数
の電極と複数のスイッチング素子が備えられてなること
を特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１０】前記一対の透明基板のうちの一方に複
数の電極と複数のスイッチング素子が備えられてなるこ
とを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項１１】前記隔壁の、前記一対の透明基板のう
ちの視認側の透明基板側における部位が黒色材料で覆わ
れ、前記視認側の透明基板にカラーフィルタが設けられ
てなることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１２】前記隔壁の、前記一対の透明基板のう
ちの視認側の透明基板側における部位が黒色材料で覆わ
れ、前記視認側の透明基板にカラーフィルタが設けられ
てなることを特徴とする請求項２記載の表示装置。