(57)【要約】      （修正有）【課題】表示の変更を可能にし、なおかつ、表示を長期間にわたり保持可能にする。【解決手段】一対の電極３０、３２と、複数の表示色に着色され前記電極３０、３２間の電界に応じて回動し表示色を可変する回動表示体４１とを有する画素回路１０を備えた表示パネル５を有する電子ペーパー１において、前記画素回路１０は、電気信号に応じて前記回動表示体４１の回動を規制し表示色を保持すると共に、前記電気信号に応じて規制を解除し前記回動表示体４１を回動可能にして表示色を変更可能にする規制部材３５を備える構成とした。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、複数の表示色に着色され前記電極間の電界に応じて回動し表示色を可変する回動表示体とを有する画素回路を備えた表示装置において、
前記画素回路は、電気信号に応じて前記回動表示体の回動を規制し表示色を保持すると共に、前記電気信号に応じて規制を解除し前記回動表示体を回動可能にして表示色を変更可能にする規制部材を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記規制部材は、圧電素子であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示装置において、
前記回動表示体の回動軸に沿って両側に前記規制部材を配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の表示装置において、
一対の前記電極のいずれかは、表示面側に配置される透明電極であり、非表示面側に配置される他方の電極側に前記規制部材を配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示の保持に電力消費が不要な表示装置、及び、この表示装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子的に画像の書き込み（記録）が可能で、書き込んだ画像を無電源状態でも維持して表示し続けることができる表示装置が種々開発されている。このような表示装置のうち紙のように薄型のものは「電子ペーパー」とも呼ばれ、紙の代替として例えば新聞や雑誌、グリーティングカード、本などへの使用が検討及び実用されている（例えば、特許文献１参照）。
電子ペーパーは、一般に、電極が共に形成された一対の基板間に、情報を表示する表示層を配置した構成を有し、基板の電極間の電位差により電界を発生して表示層の表示色を可変させている。表示層としては、例えば２色に塗り分けられた帯電球体又は円柱状素子を双極子状態に帯電させたツイストボールを有するものが知られており、かかる表示層を採用した電子ペーパーにおいては、ツイストボールの向きを電界により制御することで表示層の表示色を可変している（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、一般に、電子ペーパーにおいては、電極間の電界が解除されても表示層の表示色を保持するために、電極間に静電気を蓄積する静電容量を設け、当該静電容量に蓄積した静電気によってツイストボールの向きを保持している。しかしながら、静電容量の静電気は時間の経過とともに放電していくため、表示色の保持能力が時間とともに低下し、表示画像が劣化、消失する。
そこで、近年では、ツイストボールの各々の位置を定めるためのセパレータを備え、このセパレータを、所定の温度に加熱されたときにツイストボールとの粘着性を生じる網状の樹脂フィルム部材から構成した電子ペーパーが提案されている。この電子ペーパーにおいては、セパレータを加熱することで、このセパレータによってツイストボールが固定されるため、電極間の電界の有無にかかわらず、ツイストボールの向きが保持されることとなる（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−５１４７９３号公報
【特許文献２】特公平７−６７７５４号公報
【特許文献３】特開２００４−４５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ツイストボールをセパレータに粘着して保持してしまうと、不可逆的にツイストボールが固定されるため、電子ペーパーの表示を変更することができなくなる、という問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、表示の変更を可能にし、なおかつ、表示を長期間にわたり保持可能な表示装置、及び、当該表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔形態１〕  上記目的を達成するために、形態１の表示装置は、一対の電極と、複数の表示色に着色され前記電極間の電界に応じて回動し表示色を可変する回動表示体とを有する画素回路を備えた表示装置において、前記画素回路は、電気信号に応じて前記回動表示体の回動を規制し表示色を保持すると共に、前記電気信号に応じて規制を解除し前記回動表示体を回動可能にして表示色を変更可能にする規制部材を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、電気信号を制御して回動表示体の回動を規制部材によって規制することで、表示色を長期にわたり保持可能とし、或いは、回動表示体に対する回動規制を解除することで表示色を変更可能にすることができる。
【０００６】
〔形態２〕  さらに、形態２の表示装置は、形態１の表示装置において、前記規制部材は、圧電素子であることを特徴とする。
この構成によれば、電気信号の供給を停止したときに規制部材の圧電素子によって回動表示体の回動が規制されるため、無電力状態で、表示を保持し続けることができる。
また、表示を変更する際には、電気信号を圧電素子に印加するだけで、回動表示体の回動を簡単に解除することができる。
【０００７】
〔形態３〕  さらに、形態３の表示装置は、形態１又は２の表示装置において、前記回動表示体の回動軸に沿って両側に前記規制部材を配置したことを特徴とする。
この構成によれば、回動表示体が規制部材によって両側から押圧されるため、回動表示体を強固に保持し、長期にわたって確実に表示を保持することができる。
【０００８】
〔形態４〕  さらに、形態４の表示装置は、形態１又は２の表示装置において、一対の前記電極のいずれかは、表示面側に配置される透明電極であり、非表示面側に配置される他方の電極側に、前記規制部材を配置したことを特徴とする。
この構成によれば、表示面側とは反対側の非表示面側に規制部材が配置されるため、表示面側から規制部材が見えることが無い。
さらに、回動表示体の間に規制部材を配置する場合に比べ、隣り合う回動表示体の間の距離を短縮することができ、高解像度化が容易となる。
【０００９】
〔形態５〕  さらに、形態５の電子機器は、形態１乃至４のいずれか１の表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、形態１の表示装置と同等の効果を得ることができる。
ここで電子機器とは、電子ペーパーや電子ブック、カメラ、スキャナ、プロジェクタ、テレビ、プリンタ等の表示パネルを備えた電子機器を想定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る電子ペーパー１の外観構成を模式的に示す斜視図である。
電子ペーパー１は、薄型の本体３と、本体３の面内に設けられた薄型の表示装置たる表示パネル５とを有している。また、本体３には、各種操作のための操作ボタン７、及び、接続コネクタ９が設けられている。
接続コネクタ９は、電子ペーパー１に外部機器１００をケーブル１０１にて接続するための接続端子であり、外部機器１００は、画像データＶｄをケーブル１０１を介して送信可能な例えばパーソナルコンピュータ等の電子機器である。外部機器１００から電子ペーパー１に画像データＶｄを入力することで、この画像データＶｄが示す画像が表示パネル５に表示される。
なお、電子ペーパー１に無線通信モジュールを内蔵し、電子ペーパー１がケーブル１０１に代えて、無線通信モジュールによる無線通信により、外部機器１００から画像データＶｄを受信する構成としても良い。
【００１１】
図２は、電子ペーパー１の電気的構成を示す図である。
電子ペーパー１は、図２に示すように、大別すると、上記表示パネル５と、信号処理回路１１とを備えている。
表示パネル５は、個別に表示色が可変の複数の画素回路１０を有し、これらの画素回路１０を、例えばアクティブマトリクス方式により駆動して画像データＶｄの画像を表示する。
具体的には、表示パネル５は、図２においてＸ（水平）方向に延在する複数の選択線１２と、選択線１２と略直交するＹ（垂直）方向に延在する複数の信号線１３と、上記選択線１２を駆動する垂直走査回路１５と、上記信号線１３を駆動する水平走査回路１７とを備え、選択線１２と信号線１３との交差部分の各々に対応するように上記画素回路１０が設けられている。
【００１２】
上記垂直走査回路１５は、画像データＶｄの画像を表示パネル５に表示する際に、水平方向に配列した１ラインの画素回路１０ごとに順に画像を描画すべく、１行目の選択線１２から順に排他的に選択信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３…を入力し、各選択線１２に接続されている画素回路１０を順次アクティブにする。
水平走査回路１７は、垂直走査回路１５によってアクティブになされた１ラインの画素回路１０のそれぞれの表示色を画像データＶｄに基づいて可変すべく、１列目の信号線１３に接続された画素回路１０から順に、画素回路１０の表示色を画像データＶｄに応じて可変するための表示用信号Ｖｅを供給する。この表示用信号Ｖｅは、上記信号処理回路１１から供給されており、かかる信号処理回路１１の構成について次に説明する。
【００１３】
信号処理回路１１は、表示用信号Ｖｅを生成して、画像データＶｄの画像を表示パネル５に表示する制御をするものであり、主制御部２１、接続Ｉ／Ｆ部２２、表示用信号生成部２３、走査制御部２４、及び、表示画像出力部２５を備え、プリント基板に形成された回路モジュールにより構成され、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板等によって表示パネル５と接続されている。
主制御部２１は、信号処理回路１１の各部を中枢的に制御するものであり、マイクロプロセッサやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有して構成されている。
接続Ｉ／Ｆ部２２は、電子ペーパー１に外部機器１００を接続する接続インターフェースであり、上記接続コネクタ９を含んで構成されている。
【００１４】
表示用信号生成部２３は、主制御部２１の制御の下、接続Ｉ／Ｆ部２２から入力された画像データＶｄに基づいて、表示パネル５の画素回路１０のそれぞれに与える表示用信号Ｖｅを生成し、水平走査回路１７に出力する。
走査制御部２４は、主制御部２１の制御の下、各選択線１２を選択するタイミングを規定するタイミング信号ＣＬＸ、及び、表示用信号Ｖｅを画素回路１０に与えるタイミングを規定するタイミング信号ＣＬＹを生成し、それぞれを垂直走査回路１５及び水平走査回路１７に出力する。
そして、垂直走査回路１５がタイミング信号ＣＬＸに基づいて選択線１２に選択信号Ｇを出力して水平１ラインの画素回路１０をアクティブにし、これらの画素回路１０に対して、水平走査回路１７がタイミング信号ＣＬＹに基づいて、順次表示用信号Ｖｅを出力して画素回路１０の表示色を可変することで、水平１ラインごとに画像が描画される。
【００１５】
次いで、表示パネル５の構成についてより詳細に説明する。
図３は、表示パネル５に配列された画素回路１０の構成を示す回路図である。
表示パネル５には、上述のように、選択線１２と信号線１３との交差部分に画素回路１０が設けられている。
画素回路１０は、透明電極３０及び個別電極３２からなる一対の電極と、これら透明電極３０及び個別電極３２の間に配置されたマイクロカプセル３４と、マイクロカプセル３４の表示色を保持する一対の規制部材３５を有し、個別電極３２がｎチャネル型のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１１０を介して信号線１３に接続されている。
さらに詳述すると、ＴＦＴ１１０のゲートには選択線１２、ソースには信号線１３、ドレインには個別電極３２が各々接続されている。
これにより、ＴＦＴ１１０は、選択線１２に選択信号Ｇが入力されている間オン状態となって、信号線１３と個別電極３２とを導通し、これにより、信号線１３に入力された表示用信号Ｖｅの電位が個別電極３２に与えられる。
一方、透明電極３０は、コモン線１０５に接続されて例えばアース電位等の一定電位に維持されている。
したがって、表示用信号Ｖｅの電位が個別電極３２に与えられた場合、透明電極３０及び個別電極３２の間に、表示用信号Ｖｅの電位に基づく電位差が生じ、この電位差に応じた大きさ及び方向の電界Ｅが発生し、マイクロカプセル３４に印加されることとなる。
【００１６】
マイクロカプセル３４は、画素回路１０の表示色を担うものであり、透明な樹脂製の柔軟性を有する袋状のケース体４０と、このケース体４０に封止された回動表示体４１とを有している。
回動表示体４１は、図４に示すように、略円柱形状を有し、中心軸Ｋを通る平面で切った半分ごとに黒色と白色に着色されている。この着色は荷電粒子を含む顔料によって行われ、黒色に着色された黒領域４２が正電荷に帯電し、白色に着色された白領域４３が負電荷に帯電することで永久双極子が形成されている。なお、黒領域４２及び白領域４３の帯電が、これとは逆であっても良い。
【００１７】
マイクロカプセル３４のケース体４０にはオイル等の液体が充填されており、回動表示体４１がケース体４０の中で中心軸Ｋを回動軸として円滑に回動できるようになっている。すなわち、透明電極３０及び個別電極３２の間に電界Ｅが発生した場合、この電界Ｅが黒領域４２及び白領域４３の電荷と作用することにより、中心軸Ｋを中心とした回転モーメントが生じて回動する。
そして、このマイクロカプセル３４の回動表示体４１は、図３に示すように、中心軸Ｋが透明電極３０及び個別電極３２と略平行になる姿勢で配置され、透明電極３０及び個別電極３２の間の電界Ｅによって中心軸Ｋを中心に円滑に回動する。
このとき、回動表示体４１の回転量は、表示用信号Ｖｅの電位を制御して透明電極３０及び個別電極３２の間に発生する電界Ｅの大きさ及び方向を制御することで制御され、これにより、透明電極３０側からマイクロカプセル３４をみたときの当該マイクロカプセル３４の表示色を白又は黒に可変することができる。
【００１８】
上記一対の規制部材３５は、透明電極３０及び個別電極３２の間に電界Ｅが発生していない間、マイクロカプセル３４に封止されている回動表示体４１の回動を防止するものであり、回動表示体４１の中心軸Ｋに沿ってマイクロカプセル３４を押圧して挟持するように配置されている。
さらに詳述すると、規制部材３５は、圧電素子５０と、この圧電素子５０に電圧を印加する一対の圧電素子正電極５２及び圧電素子負電極５４とを有し、電圧印加時の圧電素子５０の伸縮方向を、マイクロカプセル３４を挟持する方向（回動表示体４１の中心軸Ｋに沿った方向）と一致させてマイクロカプセル３４の両側に設けられている。
このとき、圧電素子正電極５２及び圧電素子負電極５４の間に電位差が無い状態においては、マイクロカプセル３４の回動表示体４１の両側を圧電素子５０が押圧し、回動表示体４１を回動不能に挟持する。
【００１９】
また、圧電素子正電極５２は、上記選択線１２に接続されており、選択線１２に選択信号Ｇが入力されることで、画像描画時に画素回路１０が選択されている間、これに伴って、圧電素子正電極５２にも選択信号Ｇの電圧が印加されると共に、圧電素子負電極５４は、上記コモン線１０５に接続されて例えばアース電位等の一定電位に維持されている。
【００２０】
したがって、選択線１２に選択信号Ｇが入力されて画素回路１０が選択されている間、圧電素子正電極５２及び圧電素子負電極５４との間に電位差が生じ、この電位差によって、圧電素子５０が上記中心軸Ｋに沿って縮むこととなる。この結果、圧電素子５０の回動表示体４１への押圧力が弱まり、回動表示体４１が回動可能な状態となる。
そして、この状態において、信号線１３に表示用信号Ｖｅが入力されて、透明電極３０及び個別電極３２の間に電界Ｅが発生すると、この電界Ｅによって、回動表示体４１が回動し、表示色が可変される。
【００２１】
その後、選択線１２への選択信号Ｇの入力が止まり、画素回路１０の選択が解除されると、これに伴って、圧電素子正電極５２及び圧電素子負電極５４との間に電位差が解消し、圧電素子５０が上記中心軸Ｋに沿って伸長する。これにより、圧電素子５０が回動表示体４１両側を押圧し、回動表示体４１を回動不能に挟持することになる。
【００２２】
このように、選択線１２への選択信号Ｇの入力により画素回路１０が選択されている期間においては、規制部材３５の圧電素子５０による回動表示体４１の規制が解除され、回動表示体４１が、表示用信号Ｖｅに応じて透明電極３０及び個別電極３２の間に発生する電界Ｅによって回動可能となされる。これとは逆に、選択線１２への選択信号Ｇが停止し、画素回路１０が選択されていない期間においては、規制部材３５の圧電素子５０によって回動表示体４１の回動が規制され、回動表示体４１による表示色が保持されることとなる。
【００２３】
そして、本実施形態の電子ペーパー１においては、このような画素回路１０を用いて表示パネル５を構成することで、各画素の表示色を無電力状態で半永久的に保持することができるようになっている。以下、上記の画素回路１０を用いた表示パネル５の具体的な構造について説明する。
【００２４】
図５は表示パネル５の構造を模式的に示す図であり、図５（Ａ）は表示パネル５の平面図、図５（Ｂ）は表示パネル５の断面図である。なお、この図においては、各種電極や回路等の電気部品の図示を省略している。
表示パネル５は、アクリル樹脂製の略矩形の枠体６０と、枠体６０の上面を閉塞する透明なプラスチック基板６２と、枠体６０の下面を閉塞するガラス基板６４とを有し、プラスチック基板６２とガラス基板６４との間に、画素回路１０を構成するマイクロカプセル３４がマトリクス状に配置されている。
【００２５】
図６は、表示パネル５の断面構造を示す図である。
上記プラスチック基板６２の内側の面上には、その略全面にわたり透明電極３０が各画素回路１０に共通の電極として形成されている。また、プラスチック基板６２に対向するガラス基板６４には、選択線１２及び信号線１３がマトリクス状に形成され、その交差に対応して個別電極３２が形成されている。そして、各個別電極３２及び透明電極３０との間にマイクロカプセル３４が設けられている。上記のように、プラスチック基板３６及び透明電極３０を共に透明な部材で構成されているため、表示パネル５においては、プラスチック基板３６側からマイクロカプセル３４が視認可能になされ、このプラスチック基板３６側が文字や画像を表示する表示面となる。
【００２６】
また、同一の選択線１２にて選択される１ラインの画素回路１０の各マイクロカプセル３４は、各々の間に上述した規制部材３５が配置されており、選択線１２への選択信号Ｇの入力の有無によって、１ラインのマイクロカプセル３４を一斉に規制し、或いは、規制解除可能になされている。
【００２７】
ガラス基板６４上には、個別電極３２の他に、規制部材３５に電圧を供給するための正電極７０及び負電極７２が積層して形成され、これら個別電極３２、正電極７０及び負電極７２の間が絶縁層７４で絶縁されている。正電極７０には選択線１２の選択信号Ｇが入力されると共に圧電素子正電極５２に接続されて、選択線１２への選択信号Ｇの入力と同期して、圧電素子正電極５２に選択信号Ｇの電位を与える。一方、負電極７２は、例えばアース電位等の一定の電位に維持されると共に圧電素子負電極５４に接続されており、これにより、画素回路１０の選択の有無に応じて、圧電素子５０が伸縮させられることとなる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、規制部材３５の圧電素子５０に印加する電圧に、マイクロカプセル３４の表示色を可変するための表示用信号Ｖｅを用いる構成としている。しかしながら、表示用信号Ｖｅの電圧が圧電素子５０を伸縮させる電圧に適当でない場合などには、表示用信号Ｖｅとは別途の信号を加える構成としても良い。すなわち、上記正電極７０に表示用信号Ｖｅとは別途の信号を供給して、圧電素子５０に電圧を印加する構成としても良い。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、画素回路１０が備えるマイクロカプセル３４の回動表示体４１の回動を、電気制御可能な規制部材３５によって規制する構成としたため、規制部材３５の規制を制御することにより、表示を長期にわたり保持可能とし、また、回動表示体４１に対する回動規制を解除することで表示を変更可能にすることができる。
【００３０】
また本実施形態によれば、規制部材３５は、電圧が印加されていない状態で伸長し、回動表示体４１を押圧して回動を規制する圧電素子５０を備える構成としたため、無電力状態で、表示を長期にわたり保持し続けることができる。
また、表示を変更する際には、電圧を圧電素子５０に印加するだけで、回動表示体４１の回動を簡単に解除することができる。
【００３１】
また本実施形態によれば、回動表示体４１の回動軸たる中心軸Ｋに沿って両側に規制部材３５を配置し、これらの規制部材３５によって両側から回動表示体４１を押圧して挟持する構成としたため、回動表示体４１を強固に挟持することが可能となり、長期にわたって確実に表示を保持することができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
【００３３】
例えば、上述した実施形態において、マイクロカプセル３４の両側に規制部材３５を配置する構成としたが、ガラス基板６４とマイクロカプセル３４との間に規制部材３５を配置する構成としても良い。
具体的には、図７に示すように、透明電極３０及び個別電極３２のうち、表示面Ａ側とは反対側の非表示面Ｂ側に配置される個別電極３２とガラス基板６４との間に規制部材３５を設け、この規制部材３５の圧電素子５０が絶縁体７８を介してマイクロカプセル３４の回動表示体４１の周面を透明電極３０に向けて押圧して回動を規制する。
この構成によれば、表示面Ａ側とは反対側の非表示面Ｂ側に規制部材３５が配置されるため、表示面Ａ側から規制部材３５が見えることが無い。
さらに、回動表示体４１の間に規制部材３５を配置する場合に比べ、隣り合う回動表示体４１の間の距離を短縮することができ、高解像度化が容易となる。
【００３４】
上述した実施形態に係る表示パネル５を、電子ペーパー１に限らず、電子ブックやカメラ、スキャナ、プロジェクタ、テレビ、プリンタ等の表示パネルを有する任意の電子機器に適用して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る電子ペーパーの外観構成を模式的に示す斜視図。
【図２】電子ペーパーの電気的構成を示す図。
【図３】表示パネルに配列された画素回路の構成を示す回路図。
【図４】回動表示体の構成を示す図。
【図５】表示パネルの構造を模式的に示す図であり、（Ａ）は表示パネルの平面図、（Ｂ）は表示パネルの断面図である。
【図６】表示パネルの断面構造を示す図である。
【図７】本発明の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…電子ペーパー（電子機器）、５…表示パネル（表示装置）、１０…画素回路、１２…選択線、１３…信号線、３０…透明電極、３２…個別電極、３４…マイクロカプセル、３５…規制部材、４１…回動表示体、５０…圧電素子、Ｇ…選択信号、Ｋ…中心軸（回動軸）、Ｖｅ…表示用信号。
【図１】
2009075355.tif 000003
【図２】
2009075355.tif 000004
【図３】
2009075355.tif 000005
【図４】
2009075355.tif 000006
【図５】
2009075355.tif 000007
【図６】
2009075355.tif 000008
【図７】
2009075355.tif 000009