JP2005062638A - 画像表示媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 仕切部材が目立つのを防ぐことができると共に、製造時の不良率が高くなるのを防ぐことができる画像表示媒体を提供する。
【解決手段】 画像表示媒体は、透光性を有する表示基板と、この表示基板と対向して配置される背面基板とを備えている。表示基板と背面基板との間は、基板間を複数のセル２６に区画すると共に、基板間を一定の距離に保つための仕切部材２２が設けられている。セル２６内には、正に帯電した黒粒子と負に帯電した白粒子とが封入されている。仕切部材２２を構成する縦方向の仕切線４０の長さ（仕切線の交点間の長さ）Ｌ１は、横方向の仕切線４２の長さＬ２よりも短い。長い方の仕切線４２の幅Ｗ２は、仕切部材２２の一部が倒れたり、傾いたりすることのない強度を有するのに必要最小限の幅に設定され、仕切線４０の幅Ｗ１は、仕切線４２の幅Ｗ２よりも細くなっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は画像表示媒体に係り、特に、基板間に仕切部材を備えた反射型の画像表示媒体に関する。

従来より、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、トナーディスプレイ等の様々な種類の画像表示媒体が知られている。この中で、発光材料、液晶材料、電気泳動材料、磁気泳動材料等の表示部材を基板間に封入した構成の画像表示媒体では、基板間を所定間隔に保持するための間隙部材を備えた構成のものがある。また、隣接する画素間でのクロストークを防ぐためや、表示部材が一部の領域に偏るのを防止するために、間隙部材を所定パターン形状となるように構成し、基板間を複数の区画（セル）に仕切る仕切部材として機能させる場合がある（例えば特許文献１〜３参照）。
特開２０００−４７６０４号公報 特開２０００−２２１９１３号公報 特開２００１−２７２９３３号公報

しかしながら、上記従来技術における画像表示媒体では、表示面、すなわち観察者側から画像表示媒体を見た場合、仕切部材が表示画像と関係のない線やノイズとして認識されてしまう場合がある、という問題があった。特に、反射型（非発光型）の画像表示媒体では、仕切部材が目立ちやすく、上記問題が顕著となる。

仕切部材を目立たなくするためには、表示面側から見た場合の仕切部材の幅を細くして開口率を上げてやればよいが、図１０に示す仕切部材１００のように、仕切部材の幅Ｗ１を、必要強度を保つのに必要最小限の幅Ｗ２よりも細くしてしまうと、仕切部材の機械的強度が低下してしまい、製造時に仕切部材の一部が倒れたり、傾いたりして不良率が高くなり、画像表示媒体のコストが高くなってしまう。また、仕切部材の幅を太くすればするほど強度は増すが、前述したように仕切部材が目立ちやすくなってしまう。

本発明は、上記問題点を解決すべく成されたものであり、仕切部材が目立つのを防ぐことができると共に、製造時の不良率が高くなるのを防ぐことができる画像表示媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、透光性を有する表示基板と、前記表示基板と対向して配置された背面基板と、前記表示基板と前記背面基板との基板間に封入され、かつ外部からの画像信号に応じて光学特性が変化する表示部材と、前記基板間の間隔を保持すると共に前記基板間を複数のセルに区画する仕切部材と、を備えた画像表示媒体において、前記仕切部材の少なくとも一部の領域が、前記仕切部材を前記表示基板側から平面視した場合において、前記セルの角部で交差すると共に長さが異なる少なくとも２本の仕切線のうち、短い方の第１の仕切線が長い方の第２の仕切線よりも細くなる形状であることを特徴とする。

この発明に係る画像表示媒体は、透光性を有する表示基板と、これと対向して配置された背面基板との間に外部からの画像信号に応じて光学特性が変化する表示部材が封入されており、基板間には、基板間の間隔を保持すると共に基板間を複数のセルに区画する仕切部材が設けられている。表示部材は、請求項５に記載したように、反射型（非発光型）の表示部材でもよいし、発光型の表示部材でもよい。反射型の表示部材としては、請求項６に記載したように、前記基板間に印加される電圧により形成される電界に応じて移動可能に前記基板間に封入された少なくとも１種類の粒子群を用いることができる。

また、反射型の画像表示媒体としては、上記の粒子を用いた画像表示媒体の他、液晶を用いた画像表示媒体や電気泳動材料、磁気泳動材料を用いた画像表示媒体がある。また、発光型の画像表示媒体としては、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた画像表示媒体やプラズマディスプレイ等がある。

このような画像表示媒体において、仕切部材の少なくとも一部の領域が、仕切部材を表示基板側から平面視した場合において、セルの角部で交差すると共に長さが異なる少なくとも２本の仕切線のうち、短い方の第１の仕切線が長い方の第２の仕切線よりも細くなる形状となっている。仕切部材全体がこのような形状になっていてもよいし、仕切部材の一部の領域がこのような形状になっていてもよい。

仕切部材は、基板間を複数のセルに区画するものであるため、これを平面視した場合には、複数の仕切線によってセルが形成されることとなる。ここで、仕切線は、例えば一のセルの角部から前記一のセルと隣接する他のセルの角部までで区切ることができる。従って、仕切線の長さは、一のセルの角部から前記一のセルと隣接する他のセルの角部までの距離をいう。換言すれば、仕切線の長さは、その仕切線と隣接する他の仕切線との交点間の距離となる。

また、第２の仕切線の幅は、仕切部材が必要強度、すなわち、仕切部材の製造時に仕切部材の一部が倒れたり、傾いたりすることのない強度を有するのに必要最小限の幅に設定される。

このように、長い方の第２の仕切線の幅を、必要強度を有する幅とすることにより、第２の仕切線よりも短い方の第１の仕切線の幅を細くしても、仕切部材全体として必要強度を保ちつつ、開口率（表示面全体の面積に対してセルの占める面積の割合）を極力大きくし、仕切部材が目立つのを極力抑えることができる。また、開口率を大きくすることで、表示部材の占める面積を大きくして表示コントラストを高くして見やすい表示を行うことができる。

なお、請求項２に記載したように、前記セルの形状が、長方形状である構成としてもよい。このように、セルの形状を長方形状とすることにより、開口率を高くし、仕切部材が目立つのをより効果的に抑えることができる。

また、請求項３に記載したように、前記第２の仕切線が、複数のセルに亘って不連続である構成としてもよい。このように、仕切部材の形状を、長い方の第２の仕切線、すなわち太い方の第２の仕切線が連続しないような形状とすることにより、仕切部材が目立つのをより効果的に抑えることができる。

また、請求項４に記載したように、前記仕切線が少なくとも３本以上の仕切線から成り、前記仕切線の長さが長くなるに従って太くなる構成としてもよい。これにより、開口率をより効果的に高くすることができ、仕切部材が目立つのをより効果的に抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、仕切部材が目立つのを防ぐことができると共に、製造時の不良率が高くなるのを防ぐことができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、本形態では、着色粒子を用いた画像表示媒体に本発明を適用した場合について説明する。

図１には、本形態に係る画像表示媒体１０の断面図を示した。図１に示すように、画像表示媒体１０は、画像表示側である透光性を有する表示基板１２と、表示基板１２と対向し所定間隙を隔てて配置される背面基板１４とを備えている。
表示基板１２上には、透光性を有する表示側電極１６が形成されており、その上に透光性を有する絶縁層１８が形成されている。

表示基板１２は、可視光を透過する基板であり、ガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの透明樹脂フィルム、アクリル、ＰＣなどの透明樹脂シートが使用できる。なお、可視光透過率は８０％以上であることが望ましい。

背面基板１４上には、背面側電極２０が形成されており、その上に所定パターン形状の仕切部材２２が設けられている。背面側電極２０及び仕切部材２２は、絶縁層２４により覆われている。背面基板１４は、ガラスや樹脂フィルム、樹脂シート、金属板などで構成することができる。図１に示すように、背面基板１４に背面側電極２０を設けた場合は、その上に絶縁層２４を設けるのが好ましいが、基板間に封入する粒子として後述する導電性粒子を用いる場合は、絶縁層を設けずに電極を露出させた構造か、あるいは各々の電極上に保護層を兼ねた導電層を設けた構成とする。

表示側電極１６及び背面側電極２０は、例えば単純マトリクス構造又はアクティブマトリクス構造の電極とすることができる。

仕切部材２２により、表示基板１２と背面基板１４との間が一定間隔に保持されると共に、基板間が複数のセル２６に区画される。仕切部材の形状（平面の形状）は、表示画素のサイズに合わせた形状や、あるいは表示画素を複数分のセルに合わせた形状とすることが好ましい。また、仕切部材２２の高さ方向における端部と、表示基板１２又は背面基板１４との間には、粒子が通過しない程度の間隙があってもよい。

仕切部材２２は、例えば樹脂等の材料を用いてエンボス加工したり、熱プレス射出成形で所定パターンに応じた凹凸形状を作製したり、周知のフォトリソグラフィ法や、スクリーン印刷などにより背面基板１４上に形成することができる。

表示基板１２、背面基板１４、及び仕切部材２２で囲まれたセル２６内には、例えば互いに帯電特性の異なる粒子群であって、正に帯電した黒粒子２８と負に帯電した白粒子３０とが封入されている。また、画像表示媒体１０の外周部は、封止材３２により封止されている。

粒子は、導電性粒子や絶縁性粒子を用いることができる。導電性粒子の場合は、金粒子やカーボン粒子を、絶縁性粒子の場合は樹脂粒子を用いるが、材料はバインダーと色材とを混合したものでもよい。絶縁性粒子を用いる場合は、気体中、あるいは液体中に分散された状態で電荷を保持するような特性を有するものを用いる。

また、粒子の種類は少なくとも１種類あればよいが、粒子を１種類とした場合には、少なくとも表面層が背面基板１４の色と異なる色の粒子を用いる。この場合、例えば粒子を表示基板側に移動させて粒子の色を表示し、粒子をセルの周囲に移動させて背面基板の色を表示することにより、２色表示することができる。

複数種類の粒子を用いる場合は、例えばそれぞれが摩擦帯電により正と負の電荷を帯びるような粒子を用いる。

このような画像表示媒体１０では、表示すべき画像に応じて粒子を移動させるべき画素に対応した表示側電極１６と背面側電極２０との間に、粒子が移動開始する電圧以上の所定電圧を印加することにより、画像を表示させることができる。

例えば、背面側電極２０に対して表示側電極１６に正の所定電圧が印加された場合には、クーロン力によって表示基板１２側の黒粒子２８は背面基板１４側へ移動し、背面基板１４側の白粒子３０は表示基板１２側へ移動する。一方、背面側電極２０に対して表示側電極１６に負の所定電圧が印加された場合には、表示基板１２側の白粒子３０は背面基板１４側へ移動し、背面基板１４側の黒粒子２８は表示基板１２側へ移動する。

従って、表示すべき画像に応じて表示側電極１６と背面側電極２０との間に粒子が移動開始する電圧以上の所定電圧を印加することにより、画像に応じて粒子が移動し、画像が表示される。電圧の印加が停止された後も、鏡像力等により黒粒子２８又は白粒子３０は表示基板１２又は背面基板１４に付着したままとなり、画像表示は維持される。なお、画像表示媒体１０の外部に表示側電極１６及び背面側電極２０を設けてもよい。

図２には、仕切部材２２の平面図を示した。図２に示すように、仕切部材２２は、平面視した場合に碁盤の目のような形状となっている。これは、長方形状のセル２６の角部で交差すると共に長さが異なる２本の仕切線４０、４２を１組の仕切線として、複数組の仕切線により仕切部材２２が構成されているといえる。すなわち、仕切線４０、４２は、セル２６の一方の角部から他方の角部（隣接する他のセルの角部）までで区切られたものをいう。従って、仕切線４０、４２の長さＬ１、Ｌ２は、セル２６の一方の角部から他方の角部までの距離をいう。換言すれば、仕切線の長さは、その仕切線と隣接する他の仕切線との交点４４間の距離となる。

そして、仕切線４０の長さＬ１は、仕切線４２の長さＬ２よりも短く、仕切線４０の幅Ｗ１が、仕切線４２の幅Ｗ２よりも細くなる形状となっている。

また、仕切部材２２の機械的強度は、仕切線の幅方向に弱いため、幅方向に加えられる力によって倒れたり、基板から剥離したりし易い。仕切線の幅を太くすれば、幅方向に加えられる力に対しても剛性が高くなり、また、基板との接着面積が大きくなるので、強度を増すことができる。一方、あまり仕切線の幅を太くしすぎると、仕切部材２２が目立ちやすくなってします。このため、長い方の仕切線４２の幅Ｗ２は、仕切部材２２が必要強度、すなわち、仕切部材２２の製造時に仕切部材２２の一部が倒れたり、傾いたりすることのない強度を有するのに必要最小限の幅に設定される。

このように、長い方の仕切線４２の幅を、必要強度を有する最小限の幅とすることにより、仕切線４２よりも短い方の仕切線４０の幅を細くしても、仕切部材２２全体としては必要強度を保ちつつ、開口率を極力大きくし、仕切部材２２が目立つのを極力抑えることができる。

図３には、仕切部材の変形例を示した。図３に示す仕切部材５０は、各セル２６が正方形状となるような形状であると共に、セル２６の配列を１行毎にずらした構成となっている。このため、仕切部材５０は、長さＬ１、幅Ｗ１の２つの仕切線４０と、仕切線４０の長さＬ１よりも長く、仕切線４０の幅Ｗ１よりも太い仕切線４２を１組の仕切線として、複数組の仕切線によって仕切部材５０が構成されているということができる。

このように、セル２６を正方形状としても、セル２６の配列を１行毎にずらすことにより、長さの異なる仕切線によって仕切部材５０を構成することができる。

そして、仕切部材５０の形状を、長い方の仕切線４２、すなわち太い方の仕切線４２が複数のセル２６に亘って不連続となるような形状とすることにより、太い方の仕切線４２が複数のセルに亘って連続する場合と比較して、仕切部材５０が目立つのをより効果的に抑えることができる。

また、図４に示すように、仕切部材５２を、各セル２６の形状が長方形状となるような形状であると共に、セル２６の配列を１行毎にずらした構成としてもよい。この場合も、仕切線４０の長さＬ１は仕切線４２の長さＬ２よりも短く、仕切線４０の幅Ｗ１は、仕切線４２の幅Ｗ２の幅よりも細くなるようにする。

このように、セル２６の形状を長方形状とすると共に、太い方の仕切線４２が連続しないようにすることにより、図５に示すように、太い方の仕切線４２が複数のセル２６に亘って連続する形状の仕切部材５４と比較して、太い方の仕切線４２が目立つのをより効果的に抑えることができる。また、セル２６を正方形状とする場合と比較した場合には、開口率を大きくすることができるため、表示コントラストが高く、仕切がより目立ちにくい表示が可能となる。

また、仕切部材は、必ずしも左右対称の形状にしたり、セル２６が等間隔で配置されるような形状にする必要はない。例えば、図６に示す仕切部材５６のように、仕切線のずらし方を均等にしないように構成してもよい。この場合、仕切部材５６は、それぞれ長さ及び幅が異なる３つの仕切線５８、６０、６２を１組の仕切線とした複数組の仕切線により構成される。ここで、仕切線５８の長さＬ１、仕切線６０の長さＬ２、仕切線６２の長さＬ３の関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３であり、仕切線５８の幅Ｗ１、仕切線６０の幅Ｗ２、仕切線６２の幅Ｗ３の関係は、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３である。

このように、３つの仕切線の長さを全て異ならせることにより、短い仕切線ほど幅を細くすることができ、仕切部材５６が目立つのを抑制することができる。

また、図７に示す仕切部材６４のように、セル２６の形状をランダムに変化させた構成としてもよい。図７の例では、セル２６の大きさがランダムに変化しており、横方向を長手方向とする仕切線６６〜７４の長さＬ１〜Ｌ５は、互いに異なると共に、縦方向を長手方向とする仕切線７６の長さＬ６よりも短い。また、仕切線６６〜７４の幅Ｗ１は、仕切線７６の幅Ｗ２よりも細い。

このように、セル２６の形状をランダムに変化させると共に、太い方の仕切線７６が不連続となるようにすることにより、仕切部材６４をより目立ちにくくすることができる。また、この場合にも、仕切線の長さが短くなるに従って、仕切線の幅が細くなるように構成してもよい。これにより、開口率をより大きくすると共に、仕切を目立たなくすることができる。

また、セル２６の形状は直線的なものに限らず、図８に示す仕切部材７８のように、セル２６の角部が丸みを帯びた形状としてもよい。これにより、仕切部材６６にクラックが生じるのを防ぐことができる。この場合も、仕切線の中心線同士の交点間の距離を、その仕切線の長さとすればよく、その幅は、例えば平均値をもって代表幅とすれば、上記と同様に考えることができる。さらに、図９に示す仕切部材８０のように、セル２６を多角形状としてもよい。

なお、本形態では、粒子を用いた画像表示媒体に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、液晶を用いた画像表示媒体やプラズマディスプレイ、ＥＬ素子を用いたディスプレイ等にも本発明を適用可能である。特に、粒子や液晶を用いた画像表示媒体のように、反射型（非発光型）の画像表示媒体においては、仕切部材が目立ちやすい。従って、本発明は反射型の画像表示媒体に適用した場合に、その効果が顕著となる。

また、本形態で説明した粒子を用いた画像表示媒体では、基板間に粒子の移動する空隙が必要なため、基板間の距離を数μｍから１ｍｍ程度確保する必要があり、また、粒子の偏りを防ぐためには仕切部材を設けることが望ましい。この場合、画像表示媒体の高さ（基板間の距離）に対して十分な機械的強度を有する仕切部材を設けるには仕切線の幅を大きくとらなければならず、観察者から仕切部材が見えてしまう。すなわち、仕切部材がノイズとして背景のように認識されることが多くなるので、本発明は、このような粒子を用いた画像表示媒体において、さらに大きな効果を有する。

また、本形態では、セルの形状が、四角形以上の多角形状の場合について説明したが、三角形状でもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。画像表示媒体１０は、厚さ１．１ｍｍのＩＴＯガラス基板を所定の電極パターン状にエッチングした表示基板１２及び背面基板１４の基板間に、正に帯電した絶縁性の黒粒子２８、負に帯電した絶縁性の白粒子３０が封入された構成のものを用いた。

背面基板１４には、ドライレジストフィルムをフォトリソグラフィによりパターン露光することにより、縦１ｍｍピッチ、横１．５ｍｍピッチで高さ２００μｍの図４に示すような仕切部材（リブ）２２を形成した。すなわち、セル２６は、１行毎に０．７５ｍｍずつ横方向に互いにずれている。そして、長い方の仕切線４２の長さＬ２は１ｍｍ、幅Ｗ２は１００μｍ、短い方の仕切線４０の長さＬ１は０．７５ｍｍ、幅Ｗ１は７５μｍとした。

粒子は、基板上から散布したり、仕切部材２２に対応した形状の別の定量基板により粒子を定量し、これを転写する方法によりセル２６内に充填することができる。

両基板は、周囲を封止材（接着剤）３２により接着し、封止した。接着幅は１ｍｍに設定し、この部分に光硬化型の接着剤を封止材３２としてディスペンサ塗布して、露光装置により硬化させることにより、両基板を接着した。

このような条件で、１０個の画像表示媒体１０を作製したところ、１０個とも仕切部材２２が倒れたり、欠損したりすることがなく、良好な画像表示媒体１０を得ることができた。

このようにして作製した画像表示媒体１０を駆動用の回路に接続し、画像データに応じた信号を印加して粒子を移動させて画像を表示させた。そして、画像表示媒体１０に対して２ｍ離間した位置から表示された画像を観察したところ、仕切部材２２は気にならず、コントラストの高い鮮明な画像を観察することができた。

また、比較例として、仕切部材の形状が上記と同様の画像表示媒体（図４に示すような画像表示媒体）で、全ての仕切線の仕切幅が共に１００μｍのものを作製し、表示された画像を観察したところ、本発明に係る画像表示媒体より白色濃度が高く（グレーがかって見える）、コントラストが低い画像が観察された。また、一方の仕切（図４の仕切線４０の方）が肉眼で認識され、横方向（仕切線４０の方向）の仕切部材が目立つ画像であった。

さらに、仕切部材の形状が上記と同様の画像表示媒体で全ての仕切線の幅が７５μｍのものを作製したところ、作製中に仕切部材が剥がれたり、仕切部材が倒れたりして折れてしまったり欠損したりしてしまうことが発生し、１０個のうち２個しか良品を作製することができなかった。表示された画像は、上記の比較例に係る画像表示媒体よりは白色表示が明るく、コントラストの高いものであったが、歩留まりを良くすることはできなかった。

画像表示媒体の断面図である。 仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 変形例に係る仕切部材の平面図である。 従来例に係る仕切部材の平面図である。

符号の説明

１０ 画像表示媒体
１２ 表示基板
１４ 背面基板
１６ 表示側電極
１８ 絶縁層
２０ 背面側電極
２２ 仕切部材
２４ 絶縁層
２６ セル
２８ 黒粒子
３０ 白粒子
３２ 封止材
４０ 仕切線（第１の仕切線）
４２ 仕切線（第２の仕切線）

Claims (6)

1. 透光性を有する表示基板と、前記表示基板と対向して配置された背面基板と、前記表示基板と前記背面基板との基板間に封入され、かつ外部からの画像信号に応じて光学特性が変化する表示部材と、前記基板間の間隔を保持すると共に前記基板間を複数のセルに区画する仕切部材と、を備えた画像表示媒体において、
   前記仕切部材の少なくとも一部の領域が、前記仕切部材を前記表示基板側から平面視した場合において、前記セルの角部で交差すると共に長さが異なる少なくとも２本の仕切線のうち、短い方の第１の仕切線が、長い方の第２の仕切線よりも細くなる形状であることを特徴とする画像表示媒体。
2. 前記セルの形状が、長方形状であることを特徴とする請求項１記載の画像表示媒体。
3. 前記第２の仕切線が、複数のセルに亘って不連続であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像表示媒体。
4. 前記仕切線が少なくとも３本以上の仕切線から成り、前記仕切線の長さが長くなるに従って太くなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像表示媒体。
5. 前記表示部材が、反射型の表示部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の画像表示媒体。
6. 前記表示部材は、前記基板間に印加される電圧により形成される電界に応じて移動可能に前記基板間に封入された少なくとも１種類の粒子群であることを特徴とする請求項５記載の画像表示媒体。

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