情報表示用パネル
【課題】ピクセル用隔壁をユニットセル用隔壁よりも細くしてパネル表示部の開口面積を増加させて、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供する。
【解決手段】表示面側透明基板2および背面側基板1間のユニットセル用隔壁4Uで仕切られたユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2側に、ピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体3W,3Bを移動させて画像等の情報をカラー表示する本発明の情報表示用パネルでは、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係を、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとすることにより、パネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積が増えて、開口率が高くなり、パネル表示面内での白反射率が高まるので、明るさが向上する。
【解決手段】表示面側透明基板2および背面側基板1間のユニットセル用隔壁4Uで仕切られたユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2側に、ピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体3W,3Bを移動させて画像等の情報をカラー表示する本発明の情報表示用パネルでは、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係を、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとすることにより、パネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積が増えて、開口率が高くなり、パネル表示面内での白反射率が高まるので、明るさが向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2枚の基板間の隔壁で仕切られた、表示画素となる複数のユニットセルを、表示媒体が偏在しないようにさらに隔壁を設けて仕切ったピクセル内の気中空間に封入した互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルであって、ユニットセルを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置した情報表示用パネル、または、ユニットセルを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置した情報表示用パネルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルの従来例としては、図10に示すように、白黒2色の表示媒体(粒子群または粉流体)101W,101Bを、三原色の透明カラーフィルタ102R,102G,102Bを各々配置した基板103,104間のセル105内の気中空間に封入し、表示媒体を電界で移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネル(例えば特許文献1参照)がある。
【0003】
【特許文献1】国際公開第WO2004/008239号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来例の情報表示用パネルは、表示媒体を構成する粒子として白色粒子および黒色粒子を用いる場合、白色粒子からの反射光または黒色粒子からの反射光を透明カラーフィルタ102R,102G,102Bを通してカラー合成した反射光によってカラー表示を行う構成となっており、セルを形成する隔壁106の頂上と基板103との間に有色層107を設け黒色濃度を高くする効果を得ているが、透明カラーフィルタによる吸収によってパネル表示面の表示状態が暗くなってしまう問題がある。
【0005】
本発明は、ピクセルを形成する隔壁をユニットセルを形成する隔壁よりも細くしてパネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積を増加させることにより、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネル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】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る情報表示用パネルは、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項2に係る情報表示用パネルは、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする。
【0007】
また、本発明の情報表示用パネルの好適例としては、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1が10〜20μm、かつ、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2が5〜15μmの範囲となっていること、前記情報表示用パネルにおいて、表示面側の透明基板と、隔壁との間に有色層を設けたこと、および、前記有色層はブラックマトリックスであること、がある。
【発明の効果】
【0008】
上記構成の本発明の請求項1に係る情報表示用パネルによれば、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルの、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであるので、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅とピクセルを構成する隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べて、パネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積が増加するため、開口率が高くなって明るさが向上する。したがって、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。
また、上記構成の本発明の請求項2に係る情報表示用パネルによれば、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルの、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであるので、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅とピクセルを構成する隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べて、パネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積が増加するため、開口率が高くなって明るさが向上する。したがって、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0010】
まず、本発明の対象となる情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の対象となる情報表示用パネルでは、対向する2枚の基板間に封入した表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向に沿って、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電位の切替による電界方向の変化によって移動方向を変えることにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
【0011】
本発明の対象となる情報表示用パネルの例を、図1,図2に基づき説明する。
【0012】
図1に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種以上の表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wと表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Bを示す)を、基板1、2の外部から加えられる電界に応じて、基板1、2と垂直に移動させ、黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図1に示す例では、基板1、2の間に例えば格子状に隔壁4を設けピクセルを形成している。また、図1において、手前にある隔壁は省略している。
【0013】
図2に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種以上の表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wと表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Bを示す)を、基板1に設けた電極5と基板2に設けた電極6との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板1、2と垂直に移動させ、黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図2に示す例では、基板1、2の間に例えば格子状に隔壁4を設けピクセルを形成している。また、図2において、手前にある隔壁は省略している。
【0014】
以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体3Wを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体3Bを粉流体からなる黒色表示媒体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。粉流体については後述する。
【0015】
以下、本発明の情報表示用パネルの構成例を図3(a),(b)に基づき説明する。本発明の情報表示用パネルは、表示面側透明基板2および背面側基板1間のユニットセルを構成する隔壁(以下、ユニットセル用隔壁という)4Uで仕切られたユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2側に、ピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した白黒2色の表示媒体3W,3Bを移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルであって、上述した図1,図2の情報表示用パネルに対し、画像等の情報のカラー表示に対応させるための変更(透明カラーフィルタの追加等)を加えたものであり、図3(a)に示す「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」と、図3(b)に示す「外部電界駆動型(内部電極無し)の情報表示用パネル」との2種類がある。なお、カラー表示の場合には、三原色カラーフィルタを配置した3つのセルを1つのセットとしたユニット(ユニットセル)が画素単位となり、この画素単位に含まれるピクセル毎に独立した表示媒体移動を行うことで、カラーフィルタを通して得られる3色の合成によるカラー表示を行うことができる。
【0016】
図3(a)に示すカラー表示対応型の情報表示用パネルは、図2に示す情報表示用パネルの表示面側透明基板である基板2側に透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と基板2との間およびピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層であるブラックマトリックス(以下、BMという)8を設け、さらに後述するように、ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの機能を分けることにより、ピクセル用隔壁4Pを細くして開口面積を増加させたものである。同様に、図3(b)に示すカラー表示対応型の情報表示用パネルは、図1に示す情報表示用パネルの表示面側透明基板である基板2側に透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層であるブラックマトリックス(以下、BMという)8を設け、さらに後述するように、ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの機能を分けることにより、ピクセル用隔壁4Pを細くして開口面積を増加させたものである。
【0017】
以下、開口面積を増加させる構成を図4、図5に基づき説明する。なお、図4、図5は、開口面積を増加させる構成を図3(b)の「外部電界駆動型(内部電極無し)の情報表示用パネル」に適用した場合を示しているが、図3(a)の「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」に適用した場合も同様に構成することができる。
【0018】
図4に示す例は、表示面側透明基板2と背面側基板1との間に、ユニットセル用隔壁4Uで仕切られた複数(図示例は2つ)のユニットセルのそれぞれを、ピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pで仕切った3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2の内面側にピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に白色表示媒体3Wおよび黒色表示媒体3Bを封入し、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と表示面側透明基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層(BM)8を設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係が、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとなるようにして(例えば、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1を15μmよりも大きくするとともにピクセル用隔壁4Pの断面幅W2を15μm以下とすることにより)、ピクセル用隔壁4Pをニットセル用隔壁4Uよりも細くしたものである。
【0019】
図5に示す例は、表示面側透明基板2と背面側基板1との間に、ユニットセル用隔壁4Uで仕切られた複数(図示例は2つ)のユニットセルのそれぞれを、ピクセル用隔壁4Pで仕切った3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2の外面側にピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に白色表示媒体3Wおよび黒色表示媒体3Bを封入し、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と表示面側透明基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層(BM)8を設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係が、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとなるようにして(例えば、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1を15μmよりも大きくするとともにピクセル用隔壁4Pの断面幅W2を15μm以下とすることにより)、ピクセル用隔壁4Pをニットセル用隔壁4Uよりも細くしたものである。
【0020】
上記ピクセル用隔壁4Pは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能を有していればよく、上記ユニットセル用隔壁4Uは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能と、基板間ギャップを所定の大きさに保持する機能とを有していればよい。
ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの関係において、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与し、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を付与しないので、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くすることができる。
上記の例では、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの反射光を最大限に利用する方法として、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くして、パネル表示面の1画素を構成するユニットセル内の開口面積を増大させている。特に、白色表示を行う場合には、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光ができるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを通過するようにするために、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせないようにしている。
【0021】
上記図3(a),(b)、図4、および図5に示す本発明の一構成例の情報表示用パネルによれば、表示面側透明基板2と背面側基板1の間のユニットセル用隔壁4Uで仕切られたユニットセルにおいて、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与するが、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光をできるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを通過させるためにピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせなくしたので、「ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1>ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2」とすることができ、ユニットセル用隔壁の断面幅とピクセル用隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べてパネル表示部の開口面積が増加するため、1画素を構成するユニットセル内の開口率が高くなる。したがって、パネル表示面内での白反射光の集光率が高まるので、三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bでカラー表示させるときに生じる明るさの低下があっても視認性を大幅に改善することができるようになり、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。
【0022】
次に、本発明の情報表示用パネルの他の構成例を図6に基づき説明する。本発明の他の構成の情報表示用パネルは、図6に示すように、表示面側透明基板2および背面側基板1間のユニットセルを構成する隔壁(以下、ユニットセル用隔壁という)4Uで仕切られたユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2側に、ピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した白黒2色の表示媒体3W,3Bを移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルであって、上述した図1,図2の情報表示用パネルに対し、画像等の情報のカラー表示に対応させるための変更(透明カラーフィルタの追加等)を加えたものであり、「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」として構成されている。なお、カラー表示の場合には、三原色カラーフィルタおよび無色の透明カラーフィルタを配置した4つのセルを1つのセットとしたユニット(ユニットセル)が画素単位となり、この画素単位に含まれるピクセル毎に独立した表示媒体移動を行うことで、カラーフィルタを通して得られる3色の合成によるカラー表示を行うことができる。
【0023】
図6に示すカラー表示対応型の情報表示用パネルは、図2に示す情報表示用パネルの表示面側透明基板である基板2側に透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と基板2との間およびピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層であるブラックマトリックス(以下、BMという)8を設け、さらに後述するように、ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの機能を分けることにより、ピクセル用隔壁4Pを細くして開口面積を増加させたものである。
【0024】
以下、開口面積を増加させる構成を図7に基づき説明する。なお、図7は、開口面積を増加させる構成を「外部電界駆動型(内部電極無し)の情報表示用パネル」に適用した場合を示しているが、「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」に適用した場合も同様に構成することができる。
【0025】
図7に示す例は、表示面側透明基板2と背面側基板1との間に、ユニットセル用隔壁4Uで仕切られた複数(図示例は2つ)のユニットセルのそれぞれを、ピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pで仕切った4つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2の内面側にピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを各々配置し、ピクセル内の気中空間に白色表示媒体3Wおよび黒色表示媒体3Bを封入し、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と表示面側透明基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層(BM)8を設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係が、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとなるようにして(例えば、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1を15μmよりも大きくするとともにピクセル用隔壁4Pの断面幅W2を15μm以下とすることにより)、ピクセル用隔壁4Pをニットセル用隔壁4Uよりも細くしたものである。
【0026】
上記ピクセル用隔壁4Pは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能を有していればよく、上記ユニットセル用隔壁4Uは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能と、基板間ギャップを所定の大きさに保持する機能とを有していればよい。
ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの関係において、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与し、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を付与しないので、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くすることができる。
上記の例では、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの反射光を最大限に利用する方法として、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くして、パネル表示面の1画素を構成するユニットセル内の開口面積を増大させている。特に、白色表示を行う場合には、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光ができるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを通過するようにするために、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせないようにしている。
【0027】
上記図6および図7に示す本発明の他の構成例の情報表示用パネルによれば、表示面側透明基板2と背面側基板1の間のユニットセル用隔壁4Uで仕切られたユニットセルにおいて、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与するが、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光をできるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを通過させるためにピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせなくしたので、「ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1>ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2」とすることができ、ユニットセル用隔壁の断面幅とピクセル用隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べてパネル表示部の開口面積が増加するため、1画素を構成するユニットセル内の開口率が高くなる。したがって、パネル表示面内での白反射光の集光率が高まるので、三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bでカラー表示させるときに生じる明るさの低下があっても視認性を大幅に改善することができるようになり、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。三原色の透明カラーフィルタとして、赤(R)、緑(G)、青紫(B)の例を示したが、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の三原色を用いることもできる。
【0028】
以下、本発明の対象となる情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。
【0029】
基板については、表示面側基板はパネル外側から表示媒体の色が確認できる透明な基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。背面側基板は透明でも不透明でもかまわない。上記基板としては、ガラスやセラミックス等の無機系基板や、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレナフタレート(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルサルフォン(PES)、アクリル等の有機高分子系基板を用いることが可能である。基板の厚みは、2〜5000μmが好ましく、さらに5〜2000μmが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、5000μmより厚いと、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。
【0030】
必要に応じて設ける電極の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類や酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、CVD(化学蒸着)法、塗布法等で薄膜状にパターニング形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布してパターニング形成する方法が用いられる。視認側(表示面側)基板に設ける電極は透明である必要があるが、背面側基板に設ける電極は透明である必要がない。いずれの場合もパターン形成可能である導電性である上記材料を好適に用いることができる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、3〜1000nm、好ましくは5〜400nmが好適である。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した表示面側基板に設ける電極と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
【0031】
基板に設ける隔壁については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類や、配置する電極の形状、配置により、本発明のユニットセル用隔壁とピクセル用隔壁との関係を満たすように適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は2〜100μm、好ましくは3〜50μmに、隔壁の高さは10〜100μm、好ましくは10〜50μmに調整される。
また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板1、2の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。この発明では、いずれの方法も好適に用いられる。
これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、図8に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分(セルの枠部の面積)はできるだけ小さくした方が良く、表示の鮮明さが増す。四角形セル格子状配置の場合として、図11(a),(b),(c)に示した配置が例示され、これらの配置に対応して各色カラーフィルタの配置を図9(a),(b),(c)に例示した。
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。いずれの方法もこの発明の情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。
本発明のような情報表示用パネルにおいては、表示領域において表示部(表示媒体が配置されたセル)が占める割合が高いことが望ましく、セルを形成する隔壁はできるだけ細い方がよい。しかし、この隔壁は、基板を支えて基板間ギャップを保持する機能を担わされており、隔壁断面幅が10μm以下となるとこの機能を果たせなくなる。ピクセルを形成するピクセル用隔壁は可能な限り細くすることが望ましいが、基板間ギャップが10〜500μmで構成される本発明の情報表示用パネルにおいては、5μmより細くするのは難しい。
また、ピクセル用隔壁をあまり細くすると基板を支えて基板間ギャップを保持する機能を担わされているユニットセル用隔壁にかかる負担が大きくなるので、ユニットセル用隔壁の断面幅を15μmよりもかなり大きくしなければならず、ユニットセル用隔壁とピクセル用隔壁との双方のバランスで形成される高開口率の達成と、基板間ギャップを保持する機能の達成との両立が難しくなるので、ユニットセル用隔壁の断面幅を、10〜20μmの範囲とし、ピクセル用隔壁の断面幅を、5〜15μmの範囲とすることが好ましい。
【0032】
次に、本発明の情報表示用パネルで表示媒体として用いる粉流体について説明する。なお、本発明の情報表示用パネルで用いる粉流体の名称については、本出願人が「電子粉流体(登録商標):登録番号4636931」の権利を得ている。
【0033】
本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性(光学的性質)を有するものである(平凡社:大百科事典)。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている(丸善:物理学事典)。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている(平凡社:大百科事典)。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。
【0034】
すなわち、本発明における粉流体は、液晶(液体と固体の中間相)の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。
【0035】
本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、例えば気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、小さな電界の力でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の情報表示用パネルでは、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で表示媒体として用いられる。
【0036】
次に、本発明の情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示用有色粒子(以下、粒子ともいう)について説明する。表示用有色粒子は、そのまま該表示用有色粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【0037】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、2種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。
【0038】
荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属(金属イオンや金属原子を含む)の油溶性染料、4級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物(ベンジル酸ホウ素錯体)、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、4級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。
【0039】
着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
【0040】
黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B、C.I.ピグメントレッド2等がある。
【0041】
黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、C.I.ピグメントイエロー12等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、C.I.ピグメントグリーン7、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK、C.I.ピグメントオレンジ31等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。
【0042】
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。
【0043】
無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。その他、上記した添加剤を複数組合せて本発明で用いる表示媒体を構成する表示用白色粒子や表示用黒色粒子を作製することができる。このうち、表示用白色粒子には酸化チタンなどの白色顔料を用いることが好ましく、表示用黒色粒子にはカーボンブラックなどの黒色顔料を用いることが好ましい。
【0044】
また、本発明の表示用有色粒子(以下、粒子ともいう)は平均粒子径d(0.5)が、1〜20μmの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために表示媒体としての移動に支障をきたすようになる。
【0045】
さらに本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを5未満、好ましくは3未満とする。
Span=(d(0.9)−d(0.1))/d(0.5)
(但し、d(0.5)は粒子の50%がこれより大きく、50%がこれより小さいという粒子径をμmで表した数値、d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10%である粒子径をμmで表した数値、d(0.9)はこれ以下の粒子が90%である粒子径をμmで表した数値である。)
Spanを5以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な表示媒体としての移動が可能となる。
【0046】
さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を50以下、好ましくは10以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。
【0047】
なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折/散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折/散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.)測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト(Mie理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト)にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。
【0048】
さらに、表示用有色粒子で構成する粒子群や粉流体等の表示媒体を本発明の情報表示用パネルに適用する場合には、基板間の表示媒体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、25℃における相対湿度を60%RH以下、好ましくは50%RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図1、図2、図3(a),(b)において、対向する基板1、基板2に挟まれる部分から、電極5、6(電極を基板の内側に設けた場合)、表示媒体3の占有部分、隔壁4,4U,4Pの占有部分、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる表示媒体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネルの組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。
【0049】
本発明の対象となる情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常10〜500μm、好ましくは10〜200μmに調整される。
対向する基板間の空間における表示媒体の体積占有率は5〜70%が好ましく、さらに好ましくは5〜60%である。70%を超える場合には表示媒体としての移動に支障をきたし、5%未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
【実施例】
【0050】
以下、本発明の実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【0051】
[評価用情報表示用パネルの作製および評価]
ライン状ITO電極付きガラス製透明基板(7cm×7cm□)を前面基板として準備し、高さ50μmで、縦2ピクセル×横2ピクセルの4つのピクセルで構成される4つのユニットセル部および各ピクセル部において所定の幅を有する、四角形、格子状配列の隔壁(図9(b)の配列)を形成した。前面基板への隔壁の形成は次のように行った。感光性フィルムであるニチゴーモートン社製ドライフィルムレジストNIT250をライン状ITO電極付きガラス上にラミネートし、露光、現像により、所望とする隔壁を形成した。背面基板には、ライン状ITO電極付きガラス製透明基板(7cm×7cm□)をそれぞれ準備した。
次に、前面基板上の隔壁で仕切られたセル内に白黒2色のそれぞれ帯電特性の異なる表示媒体を充填後、背面基板側をハンドリングして2枚の基板を貼り合わせて評価用情報表示用パネルを作製した。この評価用情報表示用パネルにおいては、各ピクセル部にカラーフィルタを配置せずガラス基板のままの表示側面とした。
作製した情報表示用パネル(実施例1〜4および比較例1,2)をそれぞれ駆動装置に接続して、表示媒体を駆動させて白黒のベタ画像表示および白黒の千鳥格子画像表示を行い、表示状態を観察することによって表示品質を評価した。結果を以下の表1に示す。
【0052】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明の情報表示用パネルは、画像ムラがなく、ノートパソコン、PDA、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ICカード等のカード表示部、電子広告、情報ボード、電子POP(Point Of Presence 、Point Of Purchase advertising )、電子値札、電子棚札、電子楽譜、RF−ID機器の表示部などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の対象となる情報表示用パネルの一例を示す図である。
【図2】本発明の対象となる情報表示用パネルの他の例を示す図である。
【図3】(a),(b)は本発明のカラー表示対応型の情報表示用パネルの構成例を示す図である。
【図4】本発明の情報表示用パネルの開口面積を増加させる構成の第1の例を示す図である。
【図5】本発明の情報表示用パネルの開口面積を増加させる構成の第2の例を示す図である。
【図6】本発明のカラー表示対応型の情報表示用パネルの他の構成例を示す図である。
【図7】本発明の情報表示用パネルの開口面積を増加させる構成の第3の例を示す図である。
【図8】本発明の対象となる情報表示用パネルにおける隔壁の形状の一例を示す図である。
【図9】(a)〜(c)は、本発明の情報表示用パネルの実施例の構成を例示する図である。
【図10】従来例のカラー表示対応型の情報表示用パネルの構成を示す図である。
【図11】(a)〜(c)は、本発明の情報表示用パネルにおいて隔壁により形成される四角形セル格子状配置を例示する図である。
【符号の説明】
【0055】
1 基板(背面側基板)
2 基板(表示面側透明基板)
3 表示媒体(粒子群、粉流体)
3W 白色表示媒体
3B 黒色表示媒体
3Wa 表示用白色粒子
3Ba 表示用黒色粒子
4 隔壁
4U ユニットセル用隔壁
4P ピクセル用隔壁
5 電極
6 電極
7R,7G,7B 透明カラーフィルタ
7W 無色の透明フィルタ
8 有色層(ブラックマトリックス;BM)
【技術分野】
【0001】
本発明は、2枚の基板間の隔壁で仕切られた、表示画素となる複数のユニットセルを、表示媒体が偏在しないようにさらに隔壁を設けて仕切ったピクセル内の気中空間に封入した互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルであって、ユニットセルを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置した情報表示用パネル、または、ユニットセルを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置した情報表示用パネルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルの従来例としては、図10に示すように、白黒2色の表示媒体(粒子群または粉流体)101W,101Bを、三原色の透明カラーフィルタ102R,102G,102Bを各々配置した基板103,104間のセル105内の気中空間に封入し、表示媒体を電界で移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネル(例えば特許文献1参照)がある。
【0003】
【特許文献1】国際公開第WO2004/008239号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来例の情報表示用パネルは、表示媒体を構成する粒子として白色粒子および黒色粒子を用いる場合、白色粒子からの反射光または黒色粒子からの反射光を透明カラーフィルタ102R,102G,102Bを通してカラー合成した反射光によってカラー表示を行う構成となっており、セルを形成する隔壁106の頂上と基板103との間に有色層107を設け黒色濃度を高くする効果を得ているが、透明カラーフィルタによる吸収によってパネル表示面の表示状態が暗くなってしまう問題がある。
【0005】
本発明は、ピクセルを形成する隔壁をユニットセルを形成する隔壁よりも細くしてパネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積を増加させることにより、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネル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】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る情報表示用パネルは、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項2に係る情報表示用パネルは、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする。
【0007】
また、本発明の情報表示用パネルの好適例としては、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1が10〜20μm、かつ、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2が5〜15μmの範囲となっていること、前記情報表示用パネルにおいて、表示面側の透明基板と、隔壁との間に有色層を設けたこと、および、前記有色層はブラックマトリックスであること、がある。
【発明の効果】
【0008】
上記構成の本発明の請求項1に係る情報表示用パネルによれば、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルの、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであるので、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅とピクセルを構成する隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べて、パネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積が増加するため、開口率が高くなって明るさが向上する。したがって、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。
また、上記構成の本発明の請求項2に係る情報表示用パネルによれば、2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルの、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであるので、ユニットセルを構成する隔壁の断面幅とピクセルを構成する隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べて、パネル表示部の1画素を構成するユニットセル内の開口面積が増加するため、開口率が高くなって明るさが向上する。したがって、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0010】
まず、本発明の対象となる情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。本発明の対象となる情報表示用パネルでは、対向する2枚の基板間に封入した表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向に沿って、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電位の切替による電界方向の変化によって移動方向を変えることにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
【0011】
本発明の対象となる情報表示用パネルの例を、図1,図2に基づき説明する。
【0012】
図1に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種以上の表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wと表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Bを示す)を、基板1、2の外部から加えられる電界に応じて、基板1、2と垂直に移動させ、黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図1に示す例では、基板1、2の間に例えば格子状に隔壁4を設けピクセルを形成している。また、図1において、手前にある隔壁は省略している。
【0013】
図2に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種以上の表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wと表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Bを示す)を、基板1に設けた電極5と基板2に設けた電極6との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板1、2と垂直に移動させ、黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図2に示す例では、基板1、2の間に例えば格子状に隔壁4を設けピクセルを形成している。また、図2において、手前にある隔壁は省略している。
【0014】
以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体3Wを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体3Bを粉流体からなる黒色表示媒体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。粉流体については後述する。
【0015】
以下、本発明の情報表示用パネルの構成例を図3(a),(b)に基づき説明する。本発明の情報表示用パネルは、表示面側透明基板2および背面側基板1間のユニットセルを構成する隔壁(以下、ユニットセル用隔壁という)4Uで仕切られたユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2側に、ピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した白黒2色の表示媒体3W,3Bを移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルであって、上述した図1,図2の情報表示用パネルに対し、画像等の情報のカラー表示に対応させるための変更(透明カラーフィルタの追加等)を加えたものであり、図3(a)に示す「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」と、図3(b)に示す「外部電界駆動型(内部電極無し)の情報表示用パネル」との2種類がある。なお、カラー表示の場合には、三原色カラーフィルタを配置した3つのセルを1つのセットとしたユニット(ユニットセル)が画素単位となり、この画素単位に含まれるピクセル毎に独立した表示媒体移動を行うことで、カラーフィルタを通して得られる3色の合成によるカラー表示を行うことができる。
【0016】
図3(a)に示すカラー表示対応型の情報表示用パネルは、図2に示す情報表示用パネルの表示面側透明基板である基板2側に透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と基板2との間およびピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層であるブラックマトリックス(以下、BMという)8を設け、さらに後述するように、ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの機能を分けることにより、ピクセル用隔壁4Pを細くして開口面積を増加させたものである。同様に、図3(b)に示すカラー表示対応型の情報表示用パネルは、図1に示す情報表示用パネルの表示面側透明基板である基板2側に透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層であるブラックマトリックス(以下、BMという)8を設け、さらに後述するように、ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの機能を分けることにより、ピクセル用隔壁4Pを細くして開口面積を増加させたものである。
【0017】
以下、開口面積を増加させる構成を図4、図5に基づき説明する。なお、図4、図5は、開口面積を増加させる構成を図3(b)の「外部電界駆動型(内部電極無し)の情報表示用パネル」に適用した場合を示しているが、図3(a)の「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」に適用した場合も同様に構成することができる。
【0018】
図4に示す例は、表示面側透明基板2と背面側基板1との間に、ユニットセル用隔壁4Uで仕切られた複数(図示例は2つ)のユニットセルのそれぞれを、ピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pで仕切った3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2の内面側にピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に白色表示媒体3Wおよび黒色表示媒体3Bを封入し、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と表示面側透明基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層(BM)8を設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係が、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとなるようにして(例えば、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1を15μmよりも大きくするとともにピクセル用隔壁4Pの断面幅W2を15μm以下とすることにより)、ピクセル用隔壁4Pをニットセル用隔壁4Uよりも細くしたものである。
【0019】
図5に示す例は、表示面側透明基板2と背面側基板1との間に、ユニットセル用隔壁4Uで仕切られた複数(図示例は2つ)のユニットセルのそれぞれを、ピクセル用隔壁4Pで仕切った3つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2の外面側にピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを各々配置し、ピクセル内の気中空間に白色表示媒体3Wおよび黒色表示媒体3Bを封入し、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と表示面側透明基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層(BM)8を設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係が、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとなるようにして(例えば、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1を15μmよりも大きくするとともにピクセル用隔壁4Pの断面幅W2を15μm以下とすることにより)、ピクセル用隔壁4Pをニットセル用隔壁4Uよりも細くしたものである。
【0020】
上記ピクセル用隔壁4Pは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能を有していればよく、上記ユニットセル用隔壁4Uは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能と、基板間ギャップを所定の大きさに保持する機能とを有していればよい。
ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの関係において、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与し、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を付与しないので、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くすることができる。
上記の例では、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの反射光を最大限に利用する方法として、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くして、パネル表示面の1画素を構成するユニットセル内の開口面積を増大させている。特に、白色表示を行う場合には、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光ができるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを通過するようにするために、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせないようにしている。
【0021】
上記図3(a),(b)、図4、および図5に示す本発明の一構成例の情報表示用パネルによれば、表示面側透明基板2と背面側基板1の間のユニットセル用隔壁4Uで仕切られたユニットセルにおいて、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与するが、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光をできるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを通過させるためにピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせなくしたので、「ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1>ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2」とすることができ、ユニットセル用隔壁の断面幅とピクセル用隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べてパネル表示部の開口面積が増加するため、1画素を構成するユニットセル内の開口率が高くなる。したがって、パネル表示面内での白反射光の集光率が高まるので、三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bでカラー表示させるときに生じる明るさの低下があっても視認性を大幅に改善することができるようになり、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。
【0022】
次に、本発明の情報表示用パネルの他の構成例を図6に基づき説明する。本発明の他の構成の情報表示用パネルは、図6に示すように、表示面側透明基板2および背面側基板1間のユニットセルを構成する隔壁(以下、ユニットセル用隔壁という)4Uで仕切られたユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2側に、ピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した白黒2色の表示媒体3W,3Bを移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルであって、上述した図1,図2の情報表示用パネルに対し、画像等の情報のカラー表示に対応させるための変更(透明カラーフィルタの追加等)を加えたものであり、「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」として構成されている。なお、カラー表示の場合には、三原色カラーフィルタおよび無色の透明カラーフィルタを配置した4つのセルを1つのセットとしたユニット(ユニットセル)が画素単位となり、この画素単位に含まれるピクセル毎に独立した表示媒体移動を行うことで、カラーフィルタを通して得られる3色の合成によるカラー表示を行うことができる。
【0023】
図6に示すカラー表示対応型の情報表示用パネルは、図2に示す情報表示用パネルの表示面側透明基板である基板2側に透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と基板2との間およびピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層であるブラックマトリックス(以下、BMという)8を設け、さらに後述するように、ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの機能を分けることにより、ピクセル用隔壁4Pを細くして開口面積を増加させたものである。
【0024】
以下、開口面積を増加させる構成を図7に基づき説明する。なお、図7は、開口面積を増加させる構成を「外部電界駆動型(内部電極無し)の情報表示用パネル」に適用した場合を示しているが、「内部電界駆動型(内部電極あり)の情報表示用パネル」に適用した場合も同様に構成することができる。
【0025】
図7に示す例は、表示面側透明基板2と背面側基板1との間に、ユニットセル用隔壁4Uで仕切られた複数(図示例は2つ)のユニットセルのそれぞれを、ピクセルを構成する隔壁(以下、ピクセル用隔壁という)4Pで仕切った4つのピクセルで構成し、表示面側透明基板2の内面側にピクセル毎に三原色(R,G,B)の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを各々配置し、ピクセル内の気中空間に白色表示媒体3Wおよび黒色表示媒体3Bを封入し、ユニットセル用隔壁4Uの頂上と表示面側透明基板2との間およびピクセル用隔壁4Pの頂上と表示面側透明基板2との間に有色層(BM)8を設けるとともに、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1と、ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2との関係が、W1>W2で、かつ、W1≧10μmとなるようにして(例えば、ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1を15μmよりも大きくするとともにピクセル用隔壁4Pの断面幅W2を15μm以下とすることにより)、ピクセル用隔壁4Pをニットセル用隔壁4Uよりも細くしたものである。
【0026】
上記ピクセル用隔壁4Pは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたピクセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能を有していればよく、上記ユニットセル用隔壁4Uは、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する連続的なものであっても、不完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセルを形成する断続的なものであってもよく、表示媒体の偏在を防止する機能と、基板間ギャップを所定の大きさに保持する機能とを有していればよい。
ユニットセル用隔壁4Uとピクセル用隔壁4Pとの関係において、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与し、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を付与しないので、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くすることができる。
上記の例では、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの反射光を最大限に利用する方法として、ピクセル用隔壁4Pを可能な限り細くして、パネル表示面の1画素を構成するユニットセル内の開口面積を増大させている。特に、白色表示を行う場合には、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光ができるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bを通過するようにするために、ピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせないようにしている。
【0027】
上記図6および図7に示す本発明の他の構成例の情報表示用パネルによれば、表示面側透明基板2と背面側基板1の間のユニットセル用隔壁4Uで仕切られたユニットセルにおいて、ユニットセル用隔壁4Uには基板間ギャップ保持機能を付与するが、白色表示媒体3Wの粒子3Waからの表面反射光をできるだけ多く三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bおよび無色の透明カラーフィルタ7Wを通過させるためにピクセル用隔壁4Pには基板間ギャップ保持機能を担わせなくしたので、「ユニットセル用隔壁4Uの断面幅W1>ピクセル用隔壁4Pの断面幅W2」とすることができ、ユニットセル用隔壁の断面幅とピクセル用隔壁の断面幅とを同じにした上記従来例の情報表示用パネルに比べてパネル表示部の開口面積が増加するため、1画素を構成するユニットセル内の開口率が高くなる。したがって、パネル表示面内での白反射光の集光率が高まるので、三原色の透明カラーフィルタ7R,7G,7Bでカラー表示させるときに生じる明るさの低下があっても視認性を大幅に改善することができるようになり、パネル表示面の明るさを向上させた情報表示用パネルを提供することができる。三原色の透明カラーフィルタとして、赤(R)、緑(G)、青紫(B)の例を示したが、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の三原色を用いることもできる。
【0028】
以下、本発明の対象となる情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。
【0029】
基板については、表示面側基板はパネル外側から表示媒体の色が確認できる透明な基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。背面側基板は透明でも不透明でもかまわない。上記基板としては、ガラスやセラミックス等の無機系基板や、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレナフタレート(PEN)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルサルフォン(PES)、アクリル等の有機高分子系基板を用いることが可能である。基板の厚みは、2〜5000μmが好ましく、さらに5〜2000μmが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、5000μmより厚いと、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。
【0030】
必要に応じて設ける電極の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類や酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、CVD(化学蒸着)法、塗布法等で薄膜状にパターニング形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布してパターニング形成する方法が用いられる。視認側(表示面側)基板に設ける電極は透明である必要があるが、背面側基板に設ける電極は透明である必要がない。いずれの場合もパターン形成可能である導電性である上記材料を好適に用いることができる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、3〜1000nm、好ましくは5〜400nmが好適である。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した表示面側基板に設ける電極と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
【0031】
基板に設ける隔壁については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類や、配置する電極の形状、配置により、本発明のユニットセル用隔壁とピクセル用隔壁との関係を満たすように適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は2〜100μm、好ましくは3〜50μmに、隔壁の高さは10〜100μm、好ましくは10〜50μmに調整される。
また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板1、2の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。この発明では、いずれの方法も好適に用いられる。
これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、図8に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分(セルの枠部の面積)はできるだけ小さくした方が良く、表示の鮮明さが増す。四角形セル格子状配置の場合として、図11(a),(b),(c)に示した配置が例示され、これらの配置に対応して各色カラーフィルタの配置を図9(a),(b),(c)に例示した。
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。いずれの方法もこの発明の情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。
本発明のような情報表示用パネルにおいては、表示領域において表示部(表示媒体が配置されたセル)が占める割合が高いことが望ましく、セルを形成する隔壁はできるだけ細い方がよい。しかし、この隔壁は、基板を支えて基板間ギャップを保持する機能を担わされており、隔壁断面幅が10μm以下となるとこの機能を果たせなくなる。ピクセルを形成するピクセル用隔壁は可能な限り細くすることが望ましいが、基板間ギャップが10〜500μmで構成される本発明の情報表示用パネルにおいては、5μmより細くするのは難しい。
また、ピクセル用隔壁をあまり細くすると基板を支えて基板間ギャップを保持する機能を担わされているユニットセル用隔壁にかかる負担が大きくなるので、ユニットセル用隔壁の断面幅を15μmよりもかなり大きくしなければならず、ユニットセル用隔壁とピクセル用隔壁との双方のバランスで形成される高開口率の達成と、基板間ギャップを保持する機能の達成との両立が難しくなるので、ユニットセル用隔壁の断面幅を、10〜20μmの範囲とし、ピクセル用隔壁の断面幅を、5〜15μmの範囲とすることが好ましい。
【0032】
次に、本発明の情報表示用パネルで表示媒体として用いる粉流体について説明する。なお、本発明の情報表示用パネルで用いる粉流体の名称については、本出願人が「電子粉流体(登録商標):登録番号4636931」の権利を得ている。
【0033】
本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性(光学的性質)を有するものである(平凡社:大百科事典)。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている(丸善:物理学事典)。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている(平凡社:大百科事典)。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。
【0034】
すなわち、本発明における粉流体は、液晶(液体と固体の中間相)の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の情報表示用パネルで固体状物質を分散質とするものである。
【0035】
本発明の情報表示用パネルは、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、例えば気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、小さな電界の力でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の情報表示用パネルでは、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で表示媒体として用いられる。
【0036】
次に、本発明の情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示用有色粒子(以下、粒子ともいう)について説明する。表示用有色粒子は、そのまま該表示用有色粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたり、粉流体となるように調整、構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【0037】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、2種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。
【0038】
荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属(金属イオンや金属原子を含む)の油溶性染料、4級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物(ベンジル酸ホウ素錯体)、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、4級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。
【0039】
着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
【0040】
黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B、C.I.ピグメントレッド2等がある。
【0041】
黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、C.I.ピグメントイエロー12等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、C.I.ピグメントグリーン7、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK、C.I.ピグメントオレンジ31等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。
【0042】
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。
【0043】
無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。その他、上記した添加剤を複数組合せて本発明で用いる表示媒体を構成する表示用白色粒子や表示用黒色粒子を作製することができる。このうち、表示用白色粒子には酸化チタンなどの白色顔料を用いることが好ましく、表示用黒色粒子にはカーボンブラックなどの黒色顔料を用いることが好ましい。
【0044】
また、本発明の表示用有色粒子(以下、粒子ともいう)は平均粒子径d(0.5)が、1〜20μmの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために表示媒体としての移動に支障をきたすようになる。
【0045】
さらに本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを5未満、好ましくは3未満とする。
Span=(d(0.9)−d(0.1))/d(0.5)
(但し、d(0.5)は粒子の50%がこれより大きく、50%がこれより小さいという粒子径をμmで表した数値、d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10%である粒子径をμmで表した数値、d(0.9)はこれ以下の粒子が90%である粒子径をμmで表した数値である。)
Spanを5以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な表示媒体としての移動が可能となる。
【0046】
さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を50以下、好ましくは10以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。
【0047】
なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折/散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折/散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.)測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト(Mie理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト)にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。
【0048】
さらに、表示用有色粒子で構成する粒子群や粉流体等の表示媒体を本発明の情報表示用パネルに適用する場合には、基板間の表示媒体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、25℃における相対湿度を60%RH以下、好ましくは50%RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図1、図2、図3(a),(b)において、対向する基板1、基板2に挟まれる部分から、電極5、6(電極を基板の内側に設けた場合)、表示媒体3の占有部分、隔壁4,4U,4Pの占有部分、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる表示媒体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネルの組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。
【0049】
本発明の対象となる情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常10〜500μm、好ましくは10〜200μmに調整される。
対向する基板間の空間における表示媒体の体積占有率は5〜70%が好ましく、さらに好ましくは5〜60%である。70%を超える場合には表示媒体としての移動に支障をきたし、5%未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
【実施例】
【0050】
以下、本発明の実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【0051】
[評価用情報表示用パネルの作製および評価]
ライン状ITO電極付きガラス製透明基板(7cm×7cm□)を前面基板として準備し、高さ50μmで、縦2ピクセル×横2ピクセルの4つのピクセルで構成される4つのユニットセル部および各ピクセル部において所定の幅を有する、四角形、格子状配列の隔壁(図9(b)の配列)を形成した。前面基板への隔壁の形成は次のように行った。感光性フィルムであるニチゴーモートン社製ドライフィルムレジストNIT250をライン状ITO電極付きガラス上にラミネートし、露光、現像により、所望とする隔壁を形成した。背面基板には、ライン状ITO電極付きガラス製透明基板(7cm×7cm□)をそれぞれ準備した。
次に、前面基板上の隔壁で仕切られたセル内に白黒2色のそれぞれ帯電特性の異なる表示媒体を充填後、背面基板側をハンドリングして2枚の基板を貼り合わせて評価用情報表示用パネルを作製した。この評価用情報表示用パネルにおいては、各ピクセル部にカラーフィルタを配置せずガラス基板のままの表示側面とした。
作製した情報表示用パネル(実施例1〜4および比較例1,2)をそれぞれ駆動装置に接続して、表示媒体を駆動させて白黒のベタ画像表示および白黒の千鳥格子画像表示を行い、表示状態を観察することによって表示品質を評価した。結果を以下の表1に示す。
【0052】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明の情報表示用パネルは、画像ムラがなく、ノートパソコン、PDA、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ICカード等のカード表示部、電子広告、情報ボード、電子POP(Point Of Presence 、Point Of Purchase advertising )、電子値札、電子棚札、電子楽譜、RF−ID機器の表示部などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の対象となる情報表示用パネルの一例を示す図である。
【図2】本発明の対象となる情報表示用パネルの他の例を示す図である。
【図3】(a),(b)は本発明のカラー表示対応型の情報表示用パネルの構成例を示す図である。
【図4】本発明の情報表示用パネルの開口面積を増加させる構成の第1の例を示す図である。
【図5】本発明の情報表示用パネルの開口面積を増加させる構成の第2の例を示す図である。
【図6】本発明のカラー表示対応型の情報表示用パネルの他の構成例を示す図である。
【図7】本発明の情報表示用パネルの開口面積を増加させる構成の第3の例を示す図である。
【図8】本発明の対象となる情報表示用パネルにおける隔壁の形状の一例を示す図である。
【図9】(a)〜(c)は、本発明の情報表示用パネルの実施例の構成を例示する図である。
【図10】従来例のカラー表示対応型の情報表示用パネルの構成を示す図である。
【図11】(a)〜(c)は、本発明の情報表示用パネルにおいて隔壁により形成される四角形セル格子状配置を例示する図である。
【符号の説明】
【0055】
1 基板(背面側基板)
2 基板(表示面側透明基板)
3 表示媒体(粒子群、粉流体)
3W 白色表示媒体
3B 黒色表示媒体
3Wa 表示用白色粒子
3Ba 表示用黒色粒子
4 隔壁
4U ユニットセル用隔壁
4P ピクセル用隔壁
5 電極
6 電極
7R,7G,7B 透明カラーフィルタ
7W 無色の透明フィルタ
8 有色層(ブラックマトリックス;BM)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、
ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする情報表示用パネル。
【請求項2】
2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、
ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする情報表示用パネル。
【請求項3】
ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1が10〜20μm、かつ、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2が5〜15μmの範囲となっていることを特徴とする請求項1または2に記載の情報表示用パネル。
【請求項4】
前記情報表示用パネルにおいて、表示面側の透明基板と、隔壁との間に有色層を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の情報表示用パネル。
【請求項5】
前記有色層はブラックマトリックスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の情報表示用パネル。
【請求項1】
2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを3つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、
ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする情報表示用パネル。
【請求項2】
2枚の基板間の隔壁で仕切られた複数のユニットセルのそれぞれを4つのピクセルで構成し、透明な基板側に、ピクセル毎に三原色である色の透明カラーフィルタと、無色の透明カラーフィルタとを各々配置し、ピクセル内の気中空間に封入した、互いに帯電特性の異なる白黒2色の表示媒体を移動させて画像等の情報をカラー表示する情報表示用パネルにおいて、
ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1と、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2との関係が、W1>W2となっていて、かつ、W1≧10μmであることを特徴とする情報表示用パネル。
【請求項3】
ユニットセルを構成する隔壁の断面幅W1が10〜20μm、かつ、ピクセルを構成する隔壁の断面幅W2が5〜15μmの範囲となっていることを特徴とする請求項1または2に記載の情報表示用パネル。
【請求項4】
前記情報表示用パネルにおいて、表示面側の透明基板と、隔壁との間に有色層を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の情報表示用パネル。
【請求項5】
前記有色層はブラックマトリックスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の情報表示用パネル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2007−171890(P2007−171890A)
【公開日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−13958(P2006−13958)
【出願日】平成18年1月23日(2006.1.23)
【出願人】(000005278)株式会社ブリヂストン (11,469)
【公開日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年1月23日(2006.1.23)
【出願人】(000005278)株式会社ブリヂストン (11,469)
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