JP2007529777A - 表示パネル - Google Patents

Abstract

表示パネル（1）は、第1の基板（2）および第2の基板（3）を有する。両基板（2，3）には、電極（8、9）が設置され、両基板は、スペーサ（4）によって相互に分離されている。孔（5）は、スペーサ（4）および両基板（2、3）を貫通して延伸し、表示パネル（1）を貫通して延伸する貫通孔（5）を形成し、表示パネル（1）は、気体および／または液体を透過することが可能となる。基板（2、3）およびスペーサ（4）は、各貫通孔（5）の壁（6）を形成し、空間（7）が、いかなるリークの可能性もない状態で、2つの基板（2、3）の間で密閉される。

Description

本発明は、スペーサによって相互に分離された、第1の基板および第2の基板を有する表示パネルに関する。

本発明は、さらに、表示パネルを製造する方法に関する。

例えば液晶ディスプレイ型（LCDディスプレイ）表示パネル等の表示パネルは、コンピュータディスプレイ、TVスクリーン等に広く使用されている。LCDディスプレイは、第1の基板と第2の基板とを有し、両者の間には液晶材料が設置される。各基板には、画素を形成するように配置された電極が設置される。電極に印加される電圧を制御することにより、液晶の配向を制御することができ、これにより表示パネルの画素を通過する光の透過率を制御することが可能となる。

最近では、新たな用途および従来のオフィスまたはリビングルームの環境に替わる他の環境でのディスプレイの使用に関心が高まっている。西山らの米国特許第6,507,385号には、周囲温度の変化に対する感度が抑制されたLCDディスプレイが示されている。しかしながら、西山らによって開示された表示パネルは、表示パネルが衣類に設置されたり、屋外で使用されるような用途には適していない。
米国特許第6,507,385号明細書

本発明の目的は、前述の表示パネルの問題を抑制しまたは排除した表示パネルを提供することであり、これにより、異なる種類の環境条件に適した表示パネルが提供される。

この目的は、スペーサによって相互に分離された第1の基板および第2の基板と、該第1の基板および第2の基板の間にシールされた空間とを有する表示パネルであって、前記スペーサの少なくとも一つは、前記両基板を貫通して延伸し当該表示パネルを貫通する貫通孔を形成する孔によって貫通され、前記少なくとも一つのスペーサおよび前記両基板は、前記貫通孔の壁を形成し、前記空間が前記貫通孔からシールされる、表示パネルによって達成される。

本発明による表示パネルは、気体および／または液体が透過できるという利点を有する。従って当該表示パネルは、シャツやセーターなどの衣類に着用することができる。表示パネルは、気体を透過するため、パネルによるユーザーの発汗の問題は生じず、あるいは著しく抑制される。道路標識、広告標識等の他の用途では、当該表示パネルでは、パネルが受ける風量が抑制され、パネルに蓄積される水分量が抑制され、および／または洗浄が容易となる。

請求項2に記載の対策では、貫通孔を有する各スペーサが画素領域以外のところに設置され、表示パネルに表示される画像が、スペーサおよび／または貫通孔によって歪まないという利点が得られる。

請求項3に記載の対策では、貫通孔が表示パネルの表面全体に分散され、表示パネルの気体および／または液体に対する透過性が、パネル表面全体にわたって均一に分布するという利点が得られる。これは、例えば人体から汗が出る場合など、表示パネルを透過することが可能な気体および／または液体が表面から放出される場合に有意な利点である。また、表示パネルにより受ける風量を低減する場合、パネルの表面全体に、貫通孔が均一に分布されていることは有意である。

請求項4に記載の対策では、表示パネルがより魅力的なものとなり、貫通孔が、設計要素に変わるという利点が得られる。スペーサは、着色または蛍光材料で構成され、装飾効果が生じる。

請求項6に記載の対策では、表示パネルが衣類等の装着性製品に設置される場合など、完全な平面ではない表面、あるいは使用中に形状が変化することが予想される表面への適用に適した、可撓性または折り曲げ可能な表示パネルが得られるという利点が得られる。

請求項8に記載の対策は、表示パネルを装着性製品と一体化することに特に適している。表示パネルを貫通する貫通孔によって、装着性製品の「呼吸」に関する問題が回避され、あるいは少なくとも抑制されるからである。

本発明の他の目的は、従来の表示パネルの問題を解消あるいは抑制した表示パネルを製作する方法を提供することである。これにより、異なる種類の環境条件に適した表示パネルの製造方法が提供される。この目的は、表示パネルを製造する方法であって、
第1の基板の片側にスペーサを提供するステップと、
前記第1の基板の前記片側に、第2の基板を提供するステップであって、前記スペーサは、前記第1および前記第2の基板を相互に分離して保持するステップと、
前記スペーサの少なくとも一つおよび前記両基板を貫通する貫通孔を形成するステップであって、前記スペーサの少なくとも一つおよび前記両基板は、前記貫通孔の壁を形成するステップと、
前記両基板と前記スペーサの間の空間をシールするステップと、
を有する方法によって達成される。

本方法の利点は、気体および／または液体が透過し得る表示パネルを効率的に製造する方法が得られることである。

請求項10に記載の対策では、2つの基板を相互に組み合わせてから、貫通孔が製作され、高精度で極めて微細な寸法の貫通孔を製作することができるという利点が得られる。特に、一つの単一の動きで、基板およびスペーサを貫通する貫通孔を形成することにより、貫通孔の製造コストが低下し、貫通孔の精度を向上させることができる。

請求項11に記載の対策では、液晶材料が、貫通孔または孔の形成段階において生じ得る、いかなる熱的および機械的歪みにも影響されないという利点が得られる。

請求項12に記載の対策では、ドリル加工法によってまたは別の粉塵発生法によって貫通孔が形成される場合、貫通孔を形成する前に基板間に液晶材料をシールすることにより、粉塵による液晶材料のコンタミネーションが回避されるという利点が得られる。

請求項13に記載の対策では、当該方法によって、スペーサおよび／または基板に損傷を与えずに、効果的に貫通孔を形成することができるという利点が得られる。特に、貫通孔の製作後に、スペーサによって貫通孔の未破壊の壁が形成されることは、重要である。この場合、空間が環境から適正にシールされ、問題の表示パネル形式の場合に生じ得るような、表示パネルから液晶材料または気体がリークしたり、空間に空気が侵入したりすることが回避される。

請求項14に記載の対策では、極めて微細なスペーサを有効に形成することが可能になるという利点が得られる。小さな対象物を表示する表示パネルの場合、すなわちラップトップコンピュータディスプレイと同程度の寸法の表示パネルであって、気体が透過できる表示パネルの場合、スペーサは、被表示画像と干渉しないように小さくする必要がある。インクジェット印刷法でスペーサを形成することにより、スペーサの位置を制御することが可能となる。これは、好ましくは後続のステップでスペーサに孔開け加工を行い、貫通孔を形成する場合に有意である。

請求項15に記載の対策では、一つの手順で、基板上の所定の位置に微細なスペーサを形成することが可能になるという利点が得られる。前述のように、スペーサの位置を定めることは、スペーサに貫通孔を形成するときに有意である。

本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に示す実施例を参照することにより明らかとなるであろう。

以下、添付図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。

図1には、本発明の第1の実施例による表示パネル1の概略断面図を示す。表示パネル1は、光透過性ガラス板で構成された第1の基板2と、同様に光透過性ガラス板で構成されても良い第2の基板3と、を有する。2つの基板2、3は、複数のスペーサによって相互に分離されており、図1には、このうちの2つのスペーサ4が示されている。スペーサ4は、以下に詳細を示す方法により、両基板2、3に設置されている。各スペーサ4内には、貫通孔5が形成されている。貫通孔5は、両方の基板2、3を貫通して延伸し、各スペーサ4の中心を貫通している。各貫通孔5は、円周状の内壁6を有し、この壁は、基板2、3およびスペーサ4によって形成されている。壁6は、貫通孔5を基板2、3の間に形成された空間7からシールする。

スペーサ4は、アクリル系高分子材料または別の適当な材料で構成され、スペーサ4には、着色顔料または蛍光顔料が塗布され、表示パネル1の外観に美感が提供される。

第1の基板2には、第1の光透過性電極組8が設置され、この電極組は、ITO（インジウムスズ酸化物）または別の適当な材料で構成される。第2の基板3には、第2の光透過性電極組9が設置され、この電極組も同様に、ITOで構成することができる。電極組間の空間7は、ねじれネマチック（TN）系、超ねじれネマチック系（STN）または強誘電体効果に基づく液晶材料10で充填され、入射光の偏光方向の変調が可能となる。電極組8、9は、それらの電極間に、マトリクス画素11を定形する。各画素11の電圧を制御することにより、表示パネル1に所望の画像を表示することができる。

図1に示すように、スペーサ4は、画素11および電極組8、9の傍らに設置される。従って、貫通孔5は、表示パネル1によって表示される画像と干渉したり、画像を劣化させたりすることはない。また、貫通孔5の壁6は、いかなる液晶材料10も空間7から漏洩しないように、シールを形成することに留意する必要がある。

図1に示す表示パネル1は、道路標識および広告用途に使用されても良い。貫通孔5は、通常0.2乃至5mmの直径を有し、表示パネル用の液体排水路を提供し、表示パネルが受ける風量を抑制し、洗浄を容易にする。

表示パネル1には、図1には示されていない、制御手段、1または2以上の偏光器、光源および他の装置を追加提供することができることは、当業者には明らかであることに留意する必要がある。

図2には、本発明による表示パネルを製造する第1の方法を示す。第1の方法は、スペーサ4を形成するための、いわゆる光リソグラフィー法を含む。ステップ（a）では、第1の基板2の上に、光透過性電極組8が設置される。ステップ（b）では、第1の基板2の上に、アクリル系ネガティブレジスト等の感光性高分子膜12が設置される。次にステップ（c）では、膜12の上に、例えば円形孔14を有するマスク13が設置されるとともに、矢印15に示すように、膜12がUV線で露光される。UV線は、UV線で露光された膜12のこれらの部分を硬化する。UV線での露光の後、ステップ（d）において、マスク13によって被覆された膜12のこれらの部分は、適当な流体で洗浄され、基板2上にはスペーサ4のみが残留する。ステップ（e）では、第1の基板2の外周部に、シールストリップ16が設置される。次にステップ（f）では、片側17にスペーサ4が取り付けられた第1の基板2は、第1の基板2の片側17が第2の基板3と面するようにして、上部に第2の電極組9を備える第2の基板3と接合される。各スペーサ4の上部には、接着剤の薄い層が設置され、スペーサは、第2の基板3と確実に接着される。

最後にステップ（g）では、各スペーサ4および基板2、3に、貫通孔5がドリル加工される。貫通孔5は、スタンプ法、機械式ドリル法、レーザードリル法、粉末ブラスト法、ウォータジェット法、または基板2、3およびスペーサ4に貫通孔を製作することに適した他のいかなる方法によって形成しても良い。貫通孔5は、基板2、3に対して実質的に垂直な方向に延伸することが好ましく、形成された表示パネル1のビュー表面18、すなわち表示画像が視認される表面に対して実質的に垂直であることが好ましい。各貫通孔5は、各スペーサ4の中心に設けられることが好ましいことは明らかである。この場合、孔5の壁6は、基板2、3の間に形成される空間7に対して、周囲からの適当なシール性を提供する。従って、空間7からの孔5の適当なシール性を提供するためには、孔5が形成される前の各スペーサ4と第1の基板2の間の接触領域、および各スペーサ4と第2の基板3の間の接触領域は、いずれも孔5の領域よりも大きくする必要がある。貫通孔5の形成後には、基板2、3の間に形成された空間7に、液晶材料（図2には示されていない）が添加され、表示パネル1が使用可能になる。

図3には、本発明による可撓性表示パネルを形成する第2の方法を示す。この第2の方法は、基板にスペーサをインクジェット印刷するステップを有する。ステップ（a）では、第1のプラスチック基板102が、ノズル122を有する圧電式インクジェットポンプ120の下側で、矢印Vで示すように一定の速度で水平に動かされる。ノズル122は、所定の時間間隔で、液滴112で示されているアクリル材料の液滴を、第1の基板102の片側117に噴出する。液滴112は、相互に距離Lで、第1の基板102の上に着地し付着する。この距離Lは、第1の基板102の速度V、およびノズル122が液滴112を噴出する頻度に依存する。その後液滴112は、UV硬化フード124内に入る。フード124は、UVランプ126と、窒素N₂のような不活性ガスをフード124に供給するパイプ128とを備えている。液滴112は、フード124の中に入ると、硬化してスペーサ104を形成する。次にスペーサ104の上部には、適当な接着剤が設置される。ステップ（b）では、第1の基板102のスペーサ104が設置された側117が、第2の基板103と面するようにして、第2のプラスチック基板103が第1の基板102の上に設置され、スペーサ104は、第2の基板103に確実に接着される。基板102、103を相互に分離するスペーサ104のため、2つの基板102、103の間に、空間107が形成される。ステップ（c）では、スペーサ104のいくつかに、基板102、103をも貫通する貫通孔105が形成される。貫通孔105は、レーザードリル法または同様の方法を援用して形成されても良く、ビュー表面118に対して垂直に形成されることが好ましい。基板102、103および各スペーサ104は、空間107と貫通孔105とが接触しないように、各貫通孔105内に、貫通孔105の壁106を形成する。次にスペーサ107には、液晶材料（図3には示されていない）が充填され、可撓性を有し、衣類への装着に適した表示パネル100が形成される。基板上に滴下されスペーサを形成する材料は、モノマー、高分子、反応性高分子またはこれらの成分の2つもしくは3つの混合物など、いかなる好適な種類のものであっても良いことは明らかである。

図4には、セーターのような衣類等の装着性製品と一体化されるように適合された、可撓性表示パネル200の形態の本発明の第2の実施例を示す。表示パネル200は、前述の方法のいずれかを用いて製作される。すなわち表示パネル200は、第1の貫通孔205と、第2の貫通孔215とを有する。前述の図1を参照して説明したものと同様に、第1の貫通孔205は、それぞれがスペーサと2つのプラスチック基板を貫通するように延伸し、すなわち表示パネル200を貫通しており、約10ミクロンの直径を有する。図4に示すように、貫通孔205は、貫通孔205の複数の列を形成し、2つの隣接する列225の間の距離Rは、約0.3mmである。各列225の個々の貫通孔205間の距離Aは、約0.3mmである。図4に示すように、第1の貫通孔205は、表示パネル200のビュー表面218全体にわたって、実質的に均一に分布している。ビュー表面218とは、表示パネル200に表示されるものを眺める人物と対面する、表示パネル200の表面を意味する。第1の貫通孔205の主な目的は、貫通孔205を介して、蒸気状の汗を表示パネル200から透過させることが可能な透過性を有する表示パネル200を製作することである。従って、表示パネル200が装着されたセーターを身につけた人は、いかなる不快感を抱くこともない。

第2の貫通孔215は、表示パネル200の外周に沿って設置される。第2の貫通孔215は、同様に前述の方法のいずれかにより形成されても良く、各貫通孔は、各スペーサおよび2つの基板を貫通して延伸し、直径は約1mmである。第2の貫通孔215の目的は、セーターに表示パネル200を縫いつける際に使用される糸用の孔を形成することである。

添付の特許請求の範囲内で、前述の実施例についての多くの修正が可能であることは明らかである。

従って、例えば、貫通孔の直径は、表示パネルの用途に応じて変化させることができる。すなわち、衣類に使用されることを目的とした表示パネルには、表示パネルを介して蒸気状の汗を透過させる目的で、約1乃至500ミクロンの直径を有する貫通孔が設けられても良い。道路標識または広告標識に使用される表示パネルには、水分の排出路を提供し、洗浄を容易にし、表示パネルが受ける風量を抑制するため、直径が約0.5乃至50mmの貫通孔が設けられても良い。

前述のように、貫通孔は、第1の基板に取り付けられたスペーサに第2の基板が接着されてから、形成される。また、基板とスペーサが相互に接合される前に、基板とスペーサに孔を形成しておき、スペーサと基板の組み立て後に、第1および第2の基板の孔と、スペーサの孔とが揃うようにそれらを合体させ、シール壁を有する貫通孔を形成することが可能であることは明らかである。ただし特に、直径が約0.5mm未満の極めて微細な貫通孔を形成する場合には、スペーサを貫通する貫通孔の適当な位置合わせが可能となるように、最初に基板とスペーサを取り付けてから、基板および各スペーサを貫通する貫通孔を一動作で形成することが有意である。

図2を参照すると、前述のように、貫通孔5は、スペーサ4と基板2、3を貫通して形成される。これに加えて、シールストリップ16と基板2、3を貫通する、同様の貫通孔を形成することも可能である。特に、シールストリップ16が比較的厚い場合、図4を参照して示したような第2の貫通孔215と同様の貫通孔を、シールストリップ16および基板2、3を貫通するように形成することができる。シールストリップ16を貫通するそのような貫通孔は、表示パネルを衣類に縫いつけるための孔を形成する目的で製作される。

図3を参照して示した方法の別の実施例では、代わりに第1の基板102の下側にUVランプ126が設置され、アクリル材料の液滴112は、第1の基板102を介して下側から照射される。UVランプ126による硬化処理では、液滴112が第1の基板102との界面で硬化するように制御され、液滴112の上部は、未硬化で粘性を有したまま維持される。第2の基板103が第1の基板102の上部に設置された際に、液滴112は、第2の基板103に接着する。その後、第2の硬化処理において、液滴112は、完全に硬化され、いかなる接着剤も使用せずに、基板102、103の接合が確実に実施される。

前述のように、スペーサおよび基板の双方に対して、異なる材料を使用しても良い。すなわち、基板は、硬質表示パネルの場合、ガラスまたは鋼で構成されても良く、可撓性表示パネルが望ましい場合には、プラスチック材料で構成されても良い。

前述の実施例では、液晶ディスプレイパネルについて説明した。しかしながら、本発明は、表示パネルを介して気体または液体を透過させることが望ましい場合、および液晶材料もしくは希ガスが充填された空間もしくは真空空間を周囲からシールすることが必要な場合には、他の表示パネルに適用することも可能である。そのような表示パネルの一例は、前述の液晶ディスプレイ、電界放射型ディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ、薄膜ディスプレイ、ポリLEDディスプレイ、蛍光ディスプレイ、タッチ式画面もしくは感圧式ディスプレイ、および他の種類の表示パネルである。

前述の記載では、貫通孔は、環状断面を有する。ただし貫通孔は、例えば四角形および楕円形の断面などの他の断面を有しても良いことは明らかである。また、細長い溝状の断面を有する貫通孔を形成することも可能である。

要約すると、表示パネル1は、第1の基板2と、第2の基板3とを有する。基板2、3には、電極8、9が設置され、両基板は、複数のスペーサ4によって相互に分離されている。孔5は、スペーサ4および基板2、3を貫通して延伸しており、表示パネル1を貫通して延伸する貫通孔5を形成し、表示パネル1は、気体および／または液体を透過することが可能となる。基板2、3およびスペーサ4は、各貫通孔5の壁6を形成し、これにより空間7は、2つの基板2、3の間で密閉され、リークする危険性がなくなる。

本発明は、前述の実施例に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲内にある別の態様に変更することができる。

本発明の実施例による表示パネルの一部を示す断面図である。 本発明による表示パネルを製造する第1の方法における7つのステップを示す概略断面図である。 本発明による表示パネルを製造する第2の方法における3つのステップを示す概略断面図である。 本発明の第2の実施例による表示パネルを示す3次元図である。

Claims (15)

1. スペーサによって相互に分離された第1の基板および第2の基板と、該第1の基板および第2の基板の間にシールされた空間とを有する表示パネルであって、
   前記スペーサの少なくとも一つは、前記両基板を貫通して延伸し当該表示パネルを貫通する貫通孔を形成する孔によって貫通され、
   前記少なくとも一つのスペーサおよび前記両基板は、前記貫通孔の壁を形成し、前記空間が前記貫通孔からシールされる、表示パネル。
2. 貫通孔を有する各スペーサは、当該表示パネルの画素領域の外側に設置されることを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
3. 各々が、それぞれの前記スペーサの一つと前記両基板とを貫通して延伸し、当該表示パネルを貫通する貫通孔を形成する複数の貫通孔は、当該表示パネルの表面全体に分布していることを特徴とする請求項1または2に記載の表示パネル。
4. 前記スペーサは、美的装飾材料で構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の表示パネル。
5. 当該表示パネルは、LCDディスプレイ、薄膜ディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ、ポリLEDディスプレイ、蛍光ディスプレイ、またはタッチ式画面もしくは感圧式ディスプレイであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の表示パネル。
6. 当該表示パネルは、可撓性あるいは折り曲げ可能であり、および／または可撓性基板を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の表示パネル。
7. 当該表示パネルは、プラスチック基板または鋼基板であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の表示パネル。
8. 当該表示パネルは、装着性製品と一体化されるように適合されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の表示パネル。
9. 表示パネルを製造する方法であって、
   第1の基板の片側にスペーサを提供するステップと、
   前記第1の基板の前記片側に、第2の基板を提供するステップであって、前記スペーサは、前記第1および前記第2の基板を相互に分離して保持するステップと、
   前記スペーサの少なくとも一つおよび前記両基板を貫通する貫通孔を形成するステップであって、前記スペーサの少なくとも一つおよび前記両基板は、前記貫通孔の壁を形成するステップと、
   前記両基板と前記スペーサの間の空間をシールするステップと、
   を有する方法。
10. 前記貫通孔は、前記第1の基板の前記片側に、前記第2の基板が提供された後、形成されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
11. 前記貫通孔を形成するステップの後に、前記両基板と前記スペーサの間に、液晶材料がシールされることを特徴とする請求項9に記載の方法。
12. 前記貫通孔を形成するステップの前に、前記両基板と前記スペーサの間に、液晶材料がシールされることを特徴とする請求項9に記載の方法。
13. 前記貫通孔は、スタンプ法、機械式ドリル法、レーザードリル法、粉末ブラスト法およびウォータジェット法の中から選定される方法によって形成されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
14. 前記スペーサは、前記第1の基板への、モノマー、高分子、反応性高分子、またはこれらの成分の2つもしくは3つの混合物のインクジェット印刷、およびその後の1または2以上の硬化ステップによって製作されることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一つに記載の方法。
15. 前記スペーサは、前記第1の基板上に感光性膜を形成した後、前記膜の前記スペーサとなる箇所を取り囲む部分に照射を行い、該部分を除去することにより製作されることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一つに記載の方法。

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