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JP2001356281A - Display element and display device - Google Patents

Display element and display device

Info

Publication number
JP2001356281A
JP2001356281A JP2000178825A JP2000178825A JP2001356281A JP 2001356281 A JP2001356281 A JP 2001356281A JP 2000178825 A JP2000178825 A JP 2000178825A JP 2000178825 A JP2000178825 A JP 2000178825A JP 2001356281 A JP2001356281 A JP 2001356281A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
light
light source
substrate
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000178825A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Uchida
秀樹 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2000178825A priority Critical patent/JP2001356281A/en
Publication of JP2001356281A publication Critical patent/JP2001356281A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide display elements of a plane type which may be inexpensively manufactured with simple constitution, are capable of efficiently utilizing light source light for display, are high in luminance and wide in visual field angles and are capable of making with sufficient contrast without the occurrence of light leakage and color mixing and a display device. SOLUTION: The display device has the plural display elements, a light source and a light transmission plate for reflecting the light source light and introducing this light to the display elements. The display elements have substrates having display windows serving to be pixels and shutter elements 7 having, for example, flexibility. The shutter elements 7 are piezoelectric elements having the bimorph structures formed by piezoelectric films. The shutter elements 7 shut off the light source light by closing the display windows in an ordinary state and on the other hand, when electric fields are impressed thereto, the shapes of the shutter elements 7 are curved (deformed) by the piezoelectricity of the piezoelectric films to open the display windows, by which the light source light is transmitted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画素となるべき表
示窓が形成された基板と該表示窓を開閉する開閉部材と
を備えた表示素子、および、該表示素子を備える表示装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display element having a substrate on which a display window to be a pixel is formed and an opening / closing member for opening and closing the display window, and a display device having the display element. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】光源から出射された光を透過または遮断
する(変調する)ことによって表示を行う平面シャッタ
ーを備えた表示素子としては、液晶表示素子がよく知ら
れている。液晶表示素子においては、液晶に電界(電
圧)を印加することにより、該液晶を平面シャッター
(遮光部材)として用いて光を透過または遮断してい
る。そして、該素子を備えた液晶表示装置は、例えばパ
ソコンモニターやモバイル機器、TVモニター等の平面
ディスプレイとして普及しており、液晶と、偏光板と、
アクティブマトリクス素子とを組み合わせることによっ
てマトリクス状に形成された、微細かつ大量の画素を各
々独立に駆動させることによって表示を行う。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display element is well known as a display element having a flat shutter for displaying by transmitting or blocking (modulating) light emitted from a light source. In a liquid crystal display element, by applying an electric field (voltage) to liquid crystal, the liquid crystal is used as a flat shutter (light shielding member) to transmit or block light. A liquid crystal display device provided with the element has been widely used as a flat display such as a personal computer monitor, a mobile device, and a TV monitor.
Display is performed by independently driving a large number of fine pixels formed in a matrix by combining with an active matrix element.

【0003】また、表示素子の平面シャッターとして
は、バイモルフ構造を備えた圧電素子が知られている。
例えば、M. Toda, S. Osaka, Proc. S.I.D., 19, 35 (1
978)には、一対の基板を有し、一方の基板には表示窓が
形成され、他方の基板には上記圧電素子が基板に垂直な
方向に(一方の基板に向かって)取り付けられたセグメ
ント型表示素子が開示されている。該圧電素子は表面と
裏面とで異なる色に塗り分けられており、かつ、その先
端部には上記表示窓を開閉するための黒く着色された板
(以下、黒板と記す)が、T字型になるように(一方の
基板と平行になるように)取り付けられている。上記構
成のセグメント型表示素子は、圧電素子に電界(電圧)
を印加することによって該圧電素子を屈曲運動させ、こ
れにより着色された表面または裏面を表示窓に見せて、
光の反射による表示を行う一方、電界を印加していない
ときには、上記黒板で表示窓を隠すようになっている。
As a flat shutter of a display element, a piezoelectric element having a bimorph structure is known.
For example, M. Toda, S. Osaka, Proc.SID, 19, 35 (1
978) has a pair of substrates, a display window is formed on one substrate, and the piezoelectric element is mounted on the other substrate in a direction perpendicular to the substrate (toward one substrate). A type display element is disclosed. The piezoelectric element is painted in different colors on the front surface and the rear surface, and a black colored plate (hereinafter referred to as a blackboard) for opening and closing the display window is provided at the tip of the piezoelectric element. (So as to be parallel to one of the substrates). In the segment type display element having the above configuration, an electric field (voltage) is applied to the piezoelectric element.
To cause the piezoelectric element to bend, thereby displaying the colored front or back surface in a display window,
The display window is hidden by the blackboard when an electric field is not applied while displaying by light reflection.

【0004】また、特許第2599886号には、静電
気によって平行移動する移動子が基板上に設けられ、該
移動子に取り付けられた開閉板(平面シャッター)が、
基板に形成された表示窓と遮光部との間を平行移動する
ことによって表示窓を開閉し、これにより表示を行う平
面型の表示素子が開示されている。上記移動子は、電界
が印加されていないときには固定がなされていない。
In Japanese Patent No. 2599886, a movable member that moves in parallel by static electricity is provided on a substrate, and an opening / closing plate (flat shutter) attached to the movable member is provided.
There is disclosed a flat display element that opens and closes a display window by moving in parallel between a display window formed on a substrate and a light-shielding portion, thereby performing display. The movable element is not fixed when no electric field is applied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
液晶表示素子においては、偏光板を用いる構成となって
いるため、該偏光板が光の一部を遮蔽してしまい、光源
から出射された光(以下、光源光と記す)のうち、30
%程度しか透過しない。従って、液晶表示素子では、基
板等の透過率も考慮すると、光源光のうち、数%程度し
か表示に利用できない。このため、液晶が光を透過して
いる明状態であっても、光源光の明るさが表示に充分に
反映されない。また、偏光板のクロスニコルによる暗状
態であっても、光漏れを起こすため、完全に黒表示とは
ならない。さらに、液晶表示素子では、液晶のスイッチ
ングによって表示の見え方が異なってしまうため、原理
的に、該素子を用いた液晶表示装置の視野角が狭くなっ
てしまうという種々の問題点を有している。尚、近年で
は、液晶表示装置の視野角を改善するための対策が講じ
られており、それゆえ、視野角は非常に広くなってきて
いる。しかしながら、該対策を講じるための製造工程が
増えるため、液晶表示装置のコストアップを招くという
別の問題点が生じることとなる。
However, for example, in a liquid crystal display element, a polarizing plate is used, so that the polarizing plate blocks a part of the light, and the light emitted from the light source ( Hereinafter, it is referred to as light source light).
%. Therefore, in the liquid crystal display element, only about several percent of the light source light can be used for display, considering the transmittance of the substrate and the like. Therefore, even when the liquid crystal is in a bright state in which light is transmitted, the brightness of the light from the light source is not sufficiently reflected on the display. Further, even in the dark state due to the crossed Nicols of the polarizing plate, light is leaked, so that a completely black display is not obtained. Further, the liquid crystal display element has various problems that a viewing angle of a liquid crystal display device using the element is narrowed in principle because the appearance of display is changed by switching of liquid crystal. I have. In recent years, measures have been taken to improve the viewing angle of the liquid crystal display device, and therefore the viewing angle has become very wide. However, since the number of manufacturing steps for taking the countermeasure is increased, another problem occurs that the cost of the liquid crystal display device is increased.

【0006】一方、例えば圧電素子を用いたセグメント
型表示素子においては、圧電素子に取り付けられた黒板
と、表示窓が形成された基板とが互いに接触しない構造
となっている。従って、黒板で表示窓を隠しても、原理
的に、黒板と表示窓との間には隙間が生じるので、光漏
れや混色が起こってしまう。つまり、該素子を用いた表
示装置においては、充分なコントラストで以て表示を行
うことができない。さらに、基板に圧電素子を垂直に取
り付けることは構造上、製造するのが難しく、かつ、表
示素子の微細化に適していない。つまり、該素子を用い
た表示装置は、大きなセグメント型表示には適している
ものの、情報の表示を行うディスプレイとしては不適で
あるという種々の問題点を有している。
[0006] On the other hand, for example, in a segment type display element using a piezoelectric element, a blackboard attached to the piezoelectric element and a substrate on which a display window is formed are not in contact with each other. Therefore, even if the display window is hidden by the blackboard, a gap is generated between the blackboard and the display window in principle, so that light leakage or color mixing occurs. That is, in a display device using the element, display cannot be performed with sufficient contrast. Further, vertically mounting a piezoelectric element on a substrate is structurally difficult to manufacture, and is not suitable for miniaturization of a display element. In other words, a display device using the element has various problems that it is suitable for large segment display, but is not suitable for a display for displaying information.

【0007】また、開閉板を用いた表示素子において
は、該開閉板が平行移動することによって表示窓が開閉
されるので、構造上、少なくとも表示窓と同じ大きさの
遮光部が必要である。従って、該表示素子では、移動子
を駆動させるために必要な配線部分等を設けることも考
慮すると、基板に占める表示窓の割合(開口率)は極め
て小さくなり(少なくとも半分未満)、光源光のうちの
数割程度(少なくとも半分未満)しか表示に利用できな
い。さらに、移動子は、電界が印加されていないときに
は固定がなされていない。このため、電界を印加してい
ないときや、表示素子に振動が加わったとき、表示素子
を移動させたとき等に、移動子が所定位置からずれたり
脱落したりするおそれがある。つまり、該表示素子は、
機能を安定的に果たすことができない。その上、移動子
を支持して駆動することが可能な構造とするには、複雑
な半導体プロセスが必要であるので、表示素子の歩留り
が悪く、かつ、大型化に適していない。即ち、安定的な
性能を示す表示素子を再現性よく、かつ、歩留りよく製
造することができないという種々の問題点を有してい
る。
In a display element using an opening / closing plate, the display window is opened / closed by the parallel movement of the opening / closing plate. Therefore, a light shielding portion having at least the same size as the display window is required in terms of structure. Therefore, in the display element, the ratio of the display window to the substrate (aperture ratio) becomes extremely small (at least less than half) in consideration of providing a wiring portion and the like necessary for driving the movable element, and the light source light Only about a few percent of them (at least less than half) are available for display. Further, the movable element is not fixed when no electric field is applied. For this reason, when no electric field is applied, when vibration is applied to the display element, or when the display element is moved, there is a possibility that the moving element may shift or drop off from a predetermined position. That is, the display element
Function cannot be performed stably. In addition, since a complicated semiconductor process is required to make the structure capable of supporting and driving the moving element, the yield of the display element is low and the display element is not suitable for increasing the size. That is, there are various problems that a display element exhibiting stable performance cannot be manufactured with good reproducibility and high yield.

【0008】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、簡単な構成で以て安価に製
造することができると共に、光源から出射された光を効
率的に表示に利用することができ、輝度が高く、視野角
が広く、かつ、光漏れや混色を起こすことなく充分なコ
ントラストで以て表示を行うことができる平面型の表示
素子、および、該表示素子を備える表示装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to be able to manufacture at a low cost with a simple configuration and to efficiently display light emitted from a light source. A flat display element that can be used for high brightness, has a wide viewing angle, and can perform display with sufficient contrast without causing light leakage and color mixing, and the display element Provided is a display device having the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の表示素子は、上
記の課題を解決するために、画素となるべき表示窓が形
成された基板と、該表示窓を開くことにより光源から出
射された光を透過させる一方、表示窓を閉じることによ
り光を遮断することによって表示を行う開閉部材とを備
えた表示素子において、該開閉部材が上記1枚の基板上
に設けられ、かつ、開閉部材はその形状が変形すること
によって表示窓を開閉するようになっていることを特徴
としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a display element of the present invention has a substrate on which a display window to be a pixel is formed, and emits light from a light source by opening the display window. An opening / closing member that transmits light and closes the display window to shut off light to perform display by closing the display window, wherein the opening / closing member is provided on the one substrate; It is characterized in that the display window is opened and closed by deforming its shape.

【0010】上記の構成によれば、開閉部材の形状が変
形することで表示窓が開閉されるので、基板に占める表
示窓の割合(開口率)を大きくすることができる。ま
た、2枚の基板と液晶とを用いる液晶表示素子等と比較
して、簡単な構成であり、かつ、製造工程が少ないの
で、安価に製造することができる。そして、液晶表示素
子等とは異なり、例えば偏光板や位相差板等の光学素子
を備えていないので、光源から出射された光を効率的に
表示に利用することができ、輝度が高く、視野角が広
く、かつ、光漏れや混色を起こすことがない。従って、
充分なコントラストで以て表示を行うことができる平面
型の表示素子を提供することができる。
According to the above configuration, the display window is opened / closed by deforming the shape of the opening / closing member, so that the ratio of the display window to the substrate (opening ratio) can be increased. Further, as compared with a liquid crystal display element using two substrates and liquid crystal, the configuration is simple and the number of manufacturing steps is small. Unlike a liquid crystal display device or the like, since it is not provided with an optical device such as a polarizing plate or a retardation plate, light emitted from a light source can be efficiently used for display, and has high luminance and high visual field. The corners are wide and light leakage and color mixing do not occur. Therefore,
A flat display element capable of performing display with a sufficient contrast can be provided.

【0011】本発明の表示素子は、上記の課題を解決す
るために、上記基板が屈曲性を備えていることを特徴と
している。上記の構成によれば、曲面部での表示に対応
可能な(曲面型の)表示素子を得ることができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the display element of the present invention is characterized in that the substrate has flexibility. According to the above configuration, it is possible to obtain a (curved surface) display element that can support display on a curved surface portion.

【0012】本発明の表示装置は、上記の課題を解決す
るために、上記の表示素子を備えることを特徴としてい
る。上記の構成によれば、表示素子の構成が簡単である
ので、表示装置の大型化が容易であると共に、情報の表
示を行うモバイル機器等のディスプレイ等として好適な
表示装置を提供することができる。
A display device according to the present invention includes the above-described display element in order to solve the above-mentioned problems. According to the above configuration, since the configuration of the display element is simple, it is easy to increase the size of the display device, and it is possible to provide a display device suitable as a display of a mobile device or the like for displaying information. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明の実施の
一形態について図1ないし図6に基づいて説明すれば、
以下の通りである。尚、以下の説明においては、サイド
バックライトシステムを採用した表示装置を例に挙げる
こととする。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
It is as follows. In the following description, a display device employing a side backlight system will be described as an example.

【0014】本実施の形態にかかる表示装置は、サイド
バックライトシステムを採用しており、図2に示すよう
に、複数の表示素子1…と、サイドバックライトである
光源2と、該光源2から出射された光(以下、光源光と
記す)を反射して表示素子1…に導く導光板3とを少な
くとも備えている。光源2としては、具体的には、例え
ば、液晶表示装置等に用いられている冷極管や、白色E
Lランプ等が好適であるが、光の発生効率に優れかつ寿
命の長い光源であればよく、特に限定されるものではな
い。
The display device according to the present embodiment employs a side backlight system. As shown in FIG. 2, a plurality of display elements 1, a light source 2 as a side backlight, and a light source 2 are provided. And at least a light guide plate 3 that reflects light emitted from the light source (hereinafter referred to as light source light) and guides the light to the display elements 1. As the light source 2, specifically, for example, a cold cathode tube used for a liquid crystal display device or the like,
An L lamp or the like is suitable, but is not particularly limited as long as it is a light source having excellent light generation efficiency and a long life.

【0015】表示素子1は、1枚の基板で以て形成され
た構成となっており、いわゆる平面シャッター方式を採
用している。該表示素子1は、図1に示すように、画素
となるべき表示窓6を有する基板5と、例えば屈曲性を
備えた(フレキシブルな)シャッター素子(開閉部材)
7とを備えている。
The display element 1 has a structure formed by one substrate, and employs a so-called flat shutter system. As shown in FIG. 1, the display element 1 includes a substrate 5 having a display window 6 to be a pixel, and a (flexible) shutter element (open / close member) having flexibility, for example.
7 is provided.

【0016】基板5は、透明な絶縁性材料からなり、表
示窓6は透明な状態が維持される一方、基板5における
表示窓6以外の領域(以下、遮光部と記す)には、例え
ば、印刷法やフォトリソ法等の手法を採用することによ
って遮光性が付与されている。従って、表示窓6は光源
光を透過する一方、遮光部は光源光を遮蔽する。画素の
大きさ、つまり、表示窓6の大きさは、特に限定される
ものではないが、例えば表示装置をモバイル機器等のデ
ィスプレイ等として用いる場合には、300μm×30
0μm程度が好適である。基板5の材料としては、ガラ
スや硬質プラスチックを用いてもよく、屈曲性を備えた
(フレキシブルな)プラスチックを用いてもよい。屈曲
性を備えたプラスチックを用いて基板5を形成した場合
には、その屈曲性によって外力を吸収することができる
ので、衝撃に強く、丈夫であり、かつ、曲面部での表示
に対応可能な(曲面型の)表示素子1を得ることがで
き、いわゆる臨場感のある表示を行うことができる。つ
まり、該表示素子1を備えた表示装置は、情報の表示を
行うモバイル機器等のディスプレイ等として好適であ
る。
The substrate 5 is made of a transparent insulating material, and while the display window 6 is kept in a transparent state, a region other than the display window 6 on the substrate 5 (hereinafter, referred to as a light shielding portion) is, for example, Light-shielding properties are imparted by employing a printing method or a photolithography method. Therefore, the display window 6 transmits the light from the light source, while the light blocking portion shields the light from the light source. The size of the pixel, that is, the size of the display window 6 is not particularly limited. For example, when the display device is used as a display of a mobile device or the like, the size is 300 μm × 30 μm.
About 0 μm is preferable. As a material of the substrate 5, glass or a hard plastic may be used, or a plastic having flexibility (flexible) may be used. When the substrate 5 is formed by using a plastic having flexibility, external force can be absorbed by the flexibility, so that the substrate 5 is strong against impact, durable, and can correspond to display on a curved surface portion. The display element 1 (of a curved surface type) can be obtained, and a so-called realistic display can be performed. That is, a display device provided with the display element 1 is suitable as a display of a mobile device or the like for displaying information.

【0017】シャッター素子7は、図3に示すように、
例えば、ゴム等の弾性板8の両面に、圧電性を備えたポ
リフッ化ビニリデン(PVDF)系高分子等の機能性材
料(エンジニアリングプラスチック)からなる圧電フィ
ルム9・9を、接着剤等を用いて貼着することによって
形成された三層構造を有している。つまり、シャッター
素子7は、圧電フィルムで形成されたバイモルフ構造を
有する圧電素子である。2枚の圧電フィルムのうち表示
窓6側に位置する圧電フィルム9は、充分なコントラス
トを得るために、その表面が黒く着色されているか、ま
たは、機能性材料に着色剤を添加することによって黒く
着色されている。一方、表示窓6に対して裏側に位置す
る圧電フィルム9は、光源光を有効利用するために、そ
の表面に例えば反射膜や拡散膜が所定の方法で以て形成
されている。尚、シャッター素子7は、その形状が変形
することによって表示窓6を開閉することができる構成
を備えていればよく、特に限定されるものではない。
The shutter element 7 is, as shown in FIG.
For example, a piezoelectric film 9.9 made of a functional material (engineering plastic) such as a polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer having piezoelectricity is provided on both sides of an elastic plate 8 made of rubber or the like by using an adhesive or the like. It has a three-layer structure formed by sticking. That is, the shutter element 7 is a piezoelectric element having a bimorph structure formed of a piezoelectric film. Of the two piezoelectric films, the surface of the piezoelectric film 9 located on the display window 6 side is colored black in order to obtain a sufficient contrast, or black by adding a coloring agent to the functional material. It is colored. On the other hand, the piezoelectric film 9 located on the back side with respect to the display window 6 has, for example, a reflection film or a diffusion film formed on its surface by a predetermined method in order to effectively use light from the light source. Note that the shutter element 7 is not particularly limited as long as it has a configuration capable of opening and closing the display window 6 by deforming its shape.

【0018】シャッター素子7は、基板5上、具体的に
は基板5の裏側に設けられており、その形状が変形する
ことによって表示窓6を開閉するようになっている。つ
まり、シャッター素子7の圧電フィルム9には後述する
ように一対の電極が電気的に接続されており、これら電
極間に電界(電圧)が印加されると、圧電フィルム9・
9、即ちシャッター素子7は、屈曲運動して表示窓6を
開く。より具体的には、図1(a)に示すように、通常
の状態では表示窓6を閉じることにより光源光を遮断す
る一方、例えば電界が印加されると、同図(b)に示す
ように、圧電フィルム9・9の圧電性によって該シャッ
ター素子7の形状が湾曲(変形)して表示窓6を開くこ
とにより、光源光を透過させるようになっている。従っ
て、表示窓6は、閉じた状態ではシャッター素子7によ
って黒表示をする一方、開いた状態では光源光によって
白表示をする。
The shutter element 7 is provided on the substrate 5, specifically, on the back side of the substrate 5, and opens and closes the display window 6 by deforming its shape. That is, a pair of electrodes are electrically connected to the piezoelectric film 9 of the shutter element 7 as described later, and when an electric field (voltage) is applied between these electrodes, the piezoelectric film 9.
9, that is, the shutter element 7 bends and opens the display window 6. More specifically, as shown in FIG. 1A, in a normal state, the light source light is blocked by closing the display window 6, and when an electric field is applied, for example, as shown in FIG. In addition, the shape of the shutter element 7 is curved (deformed) by the piezoelectricity of the piezoelectric films 9, 9, and the display window 6 is opened, so that light from the light source is transmitted. Therefore, when the display window 6 is closed, black display is performed by the shutter element 7, and when the display window 6 is open, white display is performed by light from the light source.

【0019】このように、シャッター素子7は、形状が
変形することによって表示窓6を開く構成となっている
ので、例えば、開閉板が平行移動することによって表示
窓を開く構成の表示素子と比較して、遮光部の大きさを
小さくすることができる。従って、基板5に占める表示
窓6の割合(開口率)を大きくすることができるので、
光源光を効率的に表示に利用することができる。
As described above, since the shutter element 7 has a configuration in which the display window 6 is opened by deforming its shape, it is compared with, for example, a display element in which the display window is opened by moving the opening / closing plate in parallel. Thus, the size of the light-shielding portion can be reduced. Therefore, the ratio (opening ratio) of the display window 6 to the substrate 5 can be increased,
The light from the light source can be efficiently used for display.

【0020】上記圧電フィルム9の厚さは、特に限定さ
れるものではないが、0.5μm程度が好適である。圧
電フィルム9の変位量δは、該圧電フィルムの長さを
L、厚さをt、圧電定数をd、電圧をVとするとき、次
式、 δ=(3/4)d・(L/t)2 V で表される。従って、変位量δは電圧Vと比例関係にあ
るので、電圧Vの高さを調節することによって、変位量
δを調節することができる。即ち、シャッター素子7
は、圧電フィルム9に印加される電圧の高さを調節する
ことによって、その形状の変形量(変形の度合い)を適
宜調節することができる。それゆえ、シャッター素子7
によって表示窓6を透過する光量(透過光量)を直接、
変調(調節)することができるので、表示素子1は、階
調表示を行うことができる。
The thickness of the piezoelectric film 9 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 μm. When the length of the piezoelectric film 9 is L, the thickness is t, the piezoelectric constant is d, and the voltage is V, the displacement amount δ of the piezoelectric film 9 is as follows: δ = (3/4) d · (L / t) is represented by 2 V. Therefore, since the displacement δ is proportional to the voltage V, the displacement δ can be adjusted by adjusting the height of the voltage V. That is, the shutter element 7
By adjusting the height of the voltage applied to the piezoelectric film 9, the amount of deformation (the degree of deformation) of the shape can be appropriately adjusted. Therefore, the shutter element 7
The amount of light transmitted through the display window 6 (the amount of transmitted light)
Since the modulation (adjustment) can be performed, the display element 1 can perform gradation display.

【0021】尚、上記の表示素子1は白黒の表示素子で
あるが、表示窓6に例えばカラーフィルタを貼着するこ
とにより、表示素子1をカラーの表示素子とすることも
できる。また、表示窓の形成方法は、特に限定されるも
のではなく、例えば、基板5の一部をくり抜くことによ
って表示窓6を形成してもよい。さらに、遮光部の形成
方法は、特に限定されるものではなく、例えば、透明な
材料に顔料や染料等の着色剤を添加することによって黒
く着色して遮光部を形成してもよい。要するに、基板5
は、表示窓6が光源光を透過し、遮光部が光源光を遮蔽
する構成となっていればよい。
Although the display element 1 is a monochrome display element, the display element 1 may be a color display element by attaching a color filter to the display window 6, for example. The method for forming the display window is not particularly limited. For example, the display window 6 may be formed by hollowing out a part of the substrate 5. Further, the method for forming the light-shielding portion is not particularly limited. For example, the light-shielding portion may be formed by adding a coloring agent such as a pigment or a dye to a transparent material so as to be colored black. In short, the substrate 5
It suffices if the display window 6 has a configuration in which the light source light is transmitted and the light shielding portion shields the light source light.

【0022】シャッター素子7の形状を変形させる方法
としては、例えば、電界を印加する方法や、光源光とは
異なる光による書き込み方法等が挙げられる。より具体
的には、シャッター素子7の形状を変形させる方法とし
ては、図4(a)に示すように、バイモルフ構造を備え
た圧電素子を用いて、電界を印加することによって屈曲
運動させる方法(即ち、上述した方法)、または、バイ
モルフ構造を備えた素子を用いて、熱膨張によって屈曲
運動させる方法;同図(b)に示すように、静電気によ
って素子を屈曲運動させる方法;同図(c)に示すよう
に、積層構造を備えた圧電素子を用いて、電界を印加す
ることによって厚さ方向に伸縮運動(変形)させる方
法;同図(d)に示すように、圧電素子或いは高分子ゲ
ルからなる素子を用いて、該素子の体積を収縮・膨張さ
せる方法;同図(e)に示すように、形状記憶材料から
なる素子を用いて、該素子の形状を変形させる方法;等
が挙げられるが、特に限定されるものではない。
As a method of deforming the shape of the shutter element 7, for example, a method of applying an electric field, a writing method using light different from light from a light source, and the like can be mentioned. More specifically, as a method of deforming the shape of the shutter element 7, as shown in FIG. 4A, a method of performing a bending motion by applying an electric field using a piezoelectric element having a bimorph structure ( That is, the method described above), or a method in which an element having a bimorph structure is used to cause a bending movement by thermal expansion; and a method in which the element is bent and moved by static electricity as shown in FIG. As shown in (d), a method of expanding and contracting (deforming) in the thickness direction by applying an electric field using a piezoelectric element having a laminated structure; a piezoelectric element or a polymer as shown in FIG. A method of contracting and expanding the volume of the element using an element made of gel; and a method of deforming the shape of the element using an element made of a shape memory material as shown in FIG. Listed But it is not particularly limited.

【0023】上記基板5およびシャッター素子7を備え
た表示素子1のより詳細な構成について、以下に説明す
る。表示素子1は、図5および図6に示すように、基板
5の裏側に、平行に形成された複数の電極11…と、平
行に形成された複数の電極12…とを備えている。両電
極11…・12…は、例えば印刷法を採用してペースト
状にしたニッケルを基板5の裏側に付着させ、充分に乾
燥させることによって形成されている。両電極11…・
12…は互いに直交していると共に、各交差部分は絶縁
性樹脂層13によって互いに絶縁されている。また、電
極11の所定位置には、シャッター素子7の圧電フィル
ム9と該電極11とを電気的に接続するための導線部1
1aが形成されている。
A more detailed structure of the display element 1 including the substrate 5 and the shutter element 7 will be described below. As shown in FIGS. 5 and 6, the display element 1 includes a plurality of electrodes 11 formed in parallel and a plurality of electrodes 12 formed in parallel on the back side of the substrate 5. The two electrodes 11... 12 are formed by attaching paste-formed nickel to the back side of the substrate 5 by using, for example, a printing method and drying the paste sufficiently. Both electrodes 11 ...
Are orthogonal to each other, and the respective intersections are insulated from each other by an insulating resin layer 13. Also, at a predetermined position of the electrode 11, a conductive wire portion 1 for electrically connecting the piezoelectric film 9 of the shutter element 7 and the electrode 11 is provided.
1a is formed.

【0024】そして、電極11、即ち導線部11aは、
導電性接着剤からなる導電層14aを介して、表示窓6
側に位置する圧電フィルム9に電気的に接続されてお
り、電極12は、導電性接着剤からなる導電層14bを
介して上記圧電フィルム9に電気的に接続されている。
つまり、電極11・12は同一の圧電フィルム9に電気
的に接続されている。従って、シャッター素子7は、上
記導電層14a・14bおよび電極11・12を介して
基板5に取り付けられていることになる。尚、電極11
…・12…の形状や接続位置等は、用いるシャッター素
子7の構成および形状に応じて、最適な形状や接続位置
等となるように設定すればよい。また、電極11…・1
2…は、遮光部に形成されるため、透明である必要はな
い。
The electrode 11, that is, the conductor 11a is
The display window 6 is provided via a conductive layer 14a made of a conductive adhesive.
The electrode 12 is electrically connected to the piezoelectric film 9 via a conductive layer 14b made of a conductive adhesive.
That is, the electrodes 11 and 12 are electrically connected to the same piezoelectric film 9. Therefore, the shutter element 7 is attached to the substrate 5 via the conductive layers 14a and 14b and the electrodes 11 and 12. The electrode 11
The shape, connection position, and the like of... 12 may be set so as to be the optimum shape, connection position, and the like according to the configuration and shape of the shutter element 7 used. Also, the electrodes 11... 1
2 are formed in the light-shielding portion and need not be transparent.

【0025】上記構成の表示素子1は、例えば、予め、
弾性板8の両面に圧電フィルム9・9を貼着してシャッ
ター素子7を形成すると共に、所定の方法で表示窓6を
備えた基板5を形成した後、該基板5上に電極11…、
絶縁性樹脂層13および電極12…をこの順に形成し、
次いで、電極11…・12…の所定位置に導電層14a
・14bとなる導電性接着剤を塗布してシャッター素子
7を貼着することにより、容易に製造することができ
る。
The display element 1 having the above-described configuration is, for example,
After attaching the piezoelectric films 9.9 to both surfaces of the elastic plate 8 to form the shutter element 7 and forming the substrate 5 having the display window 6 by a predetermined method, the electrodes 11,.
The insulating resin layer 13 and the electrodes 12 are formed in this order,
Next, the conductive layers 14a are provided at predetermined positions of the electrodes 11 ... 12.
It can be easily manufactured by applying the conductive adhesive to be 14b and attaching the shutter element 7.

【0026】従って、表示素子1の製造プロセスは、例
えば、2枚の基板と液晶とを用いる液晶表示素子の製造
プロセスと比較して、2枚の基板を互いに貼着する工程
や、両基板間に液晶を注入する工程等が不要であるの
で、非常に簡単な構成であり、かつ、製造工程が少な
い。つまり、簡単な製造プロセスで以て、表示素子1を
安価に製造することができる。尚、表示素子1の製造方
法は、特に限定されるものではない。
Therefore, the manufacturing process of the display element 1 is different from the manufacturing process of a liquid crystal display element using two substrates and liquid crystal, for example, in the step of attaching the two substrates to each other, Since a step of injecting liquid crystal into the substrate is not required, the configuration is very simple and the number of manufacturing steps is small. That is, the display element 1 can be manufactured at low cost by a simple manufacturing process. The method for manufacturing the display element 1 is not particularly limited.

【0027】本実施の形態にかかる表示素子1は、液晶
表示素子等とは異なり、例えば偏光板や位相差板等の光
学素子を備えていない。このため、該表示素子1は、視
野角が広く、光漏れや混色を起こすことがなく、かつ、
光源2の周波数特性に左右されることもない。また、例
えば液晶表示装置では液晶パネルの光の透過率が数%程
度であるのに対し、本実施の形態にかかる表示素子1…
を備えた表示装置では、パネルの光の透過率が低下する
原因が、主として基板5における表示窓6の光吸収およ
び開口率だけであるので、該透過率は60〜70%と極
めて高い。それゆえ、光源光を効率的に表示に利用する
ことができ、輝度が高い表示装置を得ることができる。
従って、充分なコントラストで以て表示を行うことがで
きる平面型の表示素子を提供することができる。
The display element 1 according to the present embodiment is different from a liquid crystal display element or the like in that it does not include an optical element such as a polarizing plate or a retardation plate. For this reason, the display element 1 has a wide viewing angle, does not cause light leakage or color mixing, and
It does not depend on the frequency characteristics of the light source 2. Further, for example, in a liquid crystal display device, the light transmittance of the liquid crystal panel is about several percent, whereas the display elements 1 according to the present embodiment are arranged.
In the display device provided with (1), the cause of the decrease in the light transmittance of the panel is mainly the light absorption and the aperture ratio of the display window 6 in the substrate 5, and the transmittance is as high as 60 to 70%. Therefore, the light source light can be efficiently used for display, and a display device with high luminance can be obtained.
Therefore, it is possible to provide a flat display element capable of performing display with sufficient contrast.

【0028】尚、上記の説明においては、シャッター素
子7が基板5の裏側に設けられている場合を例に挙げた
が、シャッター素子7は基板5の表側に設けられていて
もよい。或いは、基板5の一部をくり抜くことによって
表示窓6が形成されている場合には、シャッター素子7
は、そのくり抜いた部分に填め込むようにして設けられ
ていてもよい。つまり、シャッター素子7は、基板5に
取り付けられていればよい。
In the above description, the case where the shutter element 7 is provided on the back side of the substrate 5 has been described as an example, but the shutter element 7 may be provided on the front side of the substrate 5. Alternatively, when the display window 6 is formed by hollowing out a part of the substrate 5, the shutter element 7
May be provided so as to fit into the hollowed portion. That is, the shutter element 7 only needs to be attached to the substrate 5.

【0029】以上のように、本実施の形態にかかる表示
素子1は、簡単な構成で以て安価に製造することができ
ると共に、光源光を効率的に表示に利用することがで
き、輝度が高く、視野角が広く、かつ、光漏れや混色を
起こすことなく充分なコントラストで以て表示を行うこ
とができる平面型の表示素子である。また、本実施の形
態にかかる表示装置は、構成が簡単である表示素子1…
を備えているので、大型化が容易であると共に、情報の
表示を行うモバイル機器等のディスプレイ等として好適
である。
As described above, the display element 1 according to the present embodiment can be manufactured at a low cost with a simple configuration, can use the light source light efficiently for display, and has a high luminance. It is a flat display element that is high in viewing angle, wide in viewing angle, and capable of performing display with sufficient contrast without causing light leakage or color mixing. The display device according to the present embodiment has a display element 1 having a simple configuration.
Therefore, it is easy to increase the size and is suitable as a display of a mobile device or the like for displaying information.

【0030】尚、上記の説明においては、サイドバック
ライトシステムを採用した表示装置を例に挙げたが、表
示装置は、全面バックライトシステムを採用した構成で
あってもよい。また、表示素子は、例えば、ガラス窓等
に貼着することによって、太陽光を光源(バックライ
ト)として用いることもできる。或いは、表示素子は、
例えば、光反射板の上や光拡散板の上、または、白い紙
の上や机上に置くことによって、簡便な反射型表示素子
(ディスプレイ)として用いることもできる。この場合
においても、本発明にかかる表示素子を用いたディスプ
レイは、液晶表示素子を用いたディスプレイと比較し
て、光源光を効率的に表示に利用することができる。
In the above description, a display device employing a side backlight system has been described as an example, but the display device may have a configuration employing an entire backlight system. The display element can also use sunlight as a light source (backlight), for example, by being attached to a glass window or the like. Alternatively, the display element is
For example, it can be used as a simple reflective display element (display) by placing it on a light reflecting plate or a light diffusing plate, or on white paper or a desk. Also in this case, the display using the display element according to the present invention can use the light from the light source for display more efficiently than the display using the liquid crystal display element.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の表示素子は、以上のように、表
示窓が形成された1枚の基板上に開閉部材が設けられ、
かつ、開閉部材はその形状が変形することによって表示
窓を開閉するようになっている構成である。
According to the display element of the present invention, as described above, the opening / closing member is provided on one substrate on which the display window is formed.
Further, the opening / closing member is configured to open and close the display window by deforming its shape.

【0032】これにより、基板に占める表示窓の割合
(開口率)を大きくすることができる。また、簡単な構
成であり、かつ、製造工程が少ないので、安価に製造す
ることができる。そして、光源から出射された光を効率
的に表示に利用することができ、輝度が高く、視野角が
広く、かつ、光漏れや混色を起こすことがない。従っ
て、充分なコントラストで以て表示を行うことができる
平面型の表示素子を提供することができるという効果を
奏する。
Thus, the ratio of the display window to the substrate (opening ratio) can be increased. Moreover, since it has a simple configuration and has few manufacturing steps, it can be manufactured at low cost. Then, the light emitted from the light source can be efficiently used for display, the luminance is high, the viewing angle is wide, and light leakage and color mixing do not occur. Therefore, there is an effect that a flat display element capable of performing display with sufficient contrast can be provided.

【0033】本発明の表示素子は、以上のように、上記
基板が屈曲性を備えている構成である。これにより、曲
面部での表示に対応可能な(曲面型の)表示素子を得る
ことができるという効果を奏する。
As described above, the display element of the present invention has a structure in which the substrate has flexibility. Thereby, there is an effect that it is possible to obtain a (curved surface) display element that can support display on a curved surface portion.

【0034】本発明の表示装置は、以上のように、上記
の表示素子を備える構成である。これにより、表示素子
の構成が簡単であるので、表示装置の大型化が容易であ
ると共に、情報の表示を行うモバイル機器等のディスプ
レイ等として好適な表示装置を提供することができると
いう効果を奏する。
As described above, the display device of the present invention has a configuration including the above-described display element. Accordingly, since the configuration of the display element is simple, it is easy to increase the size of the display device, and it is possible to provide a display device suitable as a display of a mobile device or the like for displaying information. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態における表示素子の概略
の構成を示すものであり、(a)はシャッター素子によ
って表示窓を閉じている状態を示す断面図、(b)はシ
ャッター素子の屈曲運動によって表示窓が開いている状
態を示す断面図である。
FIGS. 1A and 1B show a schematic configuration of a display element according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view showing a state in which a display window is closed by a shutter element, and FIG. It is sectional drawing which shows the state in which the display window was opened by bending motion.

【図2】上記表示素子を備えた表示装置の概略の構成を
示す側面図である。
FIG. 2 is a side view illustrating a schematic configuration of a display device including the display element.

【図3】上記シャッター素子の概略の構成を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the shutter element.

【図4】(a)〜(e)は何れも、上記シャッター素子
の種々の変形例を示す斜視図である。
FIGS. 4A to 4E are perspective views showing various modifications of the shutter element.

【図5】上記表示素子の概略の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the display element.

【図6】上記表示素子の概略の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of the display element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 表示素子 2 光源 5 基板 6 表示窓 7 シャッター素子(開閉部材) 9 圧電フィルム Reference Signs List 1 display element 2 light source 5 substrate 6 display window 7 shutter element (opening / closing member) 9 piezoelectric film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】画素となるべき表示窓が形成された基板
と、該表示窓を開くことにより光源から出射された光を
透過させる一方、表示窓を閉じることにより光を遮断す
ることによって表示を行う開閉部材とを備えた表示素子
において、 該開閉部材が上記1枚の基板上に設けられ、かつ、開閉
部材はその形状が変形することによって表示窓を開閉す
るようになっていることを特徴とする表示素子。
1. A display device comprising: a substrate having a display window to be a pixel; a light emitted from a light source being transmitted by opening the display window; and a light being blocked by closing the display window. A display element having an opening / closing member for performing the operation, wherein the opening / closing member is provided on the single substrate, and the opening / closing member is configured to open and close the display window by deforming its shape. Display element.
【請求項2】上記基板が屈曲性を備えていることを特徴
とする請求項1記載の表示素子。
2. The display element according to claim 1, wherein said substrate has flexibility.
【請求項3】請求項1ないし2の何れか1項に記載の表
示素子を備えることを特徴とする表示装置。
3. A display device comprising the display element according to claim 1.
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