JP4990519B2 - 情報表示用パネル - Google Patents

Description

本発明は、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、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、封入した表示媒体が偏在しないように基板間に隔壁を設けた情報表示用パネルに関するものである。

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９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。

国際公開第ＷＯ２００４／００８２３９号パンフレット

上記従来例の情報表示用パネルは、表示媒体として白粒子および黒粒子を用いる場合、白粒子からの反射光または黒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を設けているため、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。

本発明は、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用して白色光集光率を高め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を目的とする。

上記目的を達成するため、第１発明の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、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、表示面側透明基板の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子を配置したことを特徴とする。

上記目的を達成するため、第２発明の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、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、表示面側透明基板の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材を配置したことを特徴とする。

上記構成の第１発明の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、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、表示面側透明基板の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子を配置したので、白色表示媒体用粒子からの反射光をできるだけ大量に三原色の透明カラーフィルタに取り込むことができ、パネル表示面内での白色光集光率が高まるので、パネル表示面の明るさが向上する。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。

上記構成の第２発明の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、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、表示面側透明基板の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材を配置したので、白色表示媒体用粒子からの反射光をできるだけ大量に三原色の透明カラーフィルタに取り込むことができ、パネル表示面内での白色光集光率が高まるので、パネル表示面の明るさが向上する。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。

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。

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そって、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。

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。

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（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子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。

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（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子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。

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。

以下、本発明の情報表示用パネルの構成例を図３（ａ）〜（ｄ）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４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において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を各々配置した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），（ｃ）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），（ｄ）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。

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、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを構成する隔壁４の頂上と基板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、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子９を配置することにより、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用するようにしたものである。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、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを構成する隔壁４の頂上と基板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、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子９を配置することにより、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用するようにしたものである。

図３（ｃ）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、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを構成する隔壁４の頂上と基板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、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材１０を配置することにより、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用するようにしたものである。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、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを構成する隔壁４の頂上と基板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、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材１０を配置することにより、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用するようにしたものである。

以下、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用する構成を図４〜図７に基づき説明する。なお、図４〜図７は、白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用する構成を図３（ｂ），（ｄ）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），（ｃ）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。

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、ユニットセルを形成する隔壁４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形成する隔壁４で仕切られた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を封入するとともに、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子９を配置し、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間に有色層であるＢＭ８を設けたものである。透明な微小球状粒子９の平均粒子径Ｄ（５０）は、１０〜１０００（ｎｍ）の範囲とするのが、白色表示媒体用粒子からの反射光を効率的に集光する上で好ましい。なお、図示例では隔壁４の頂上と基板２との間にＢＭ８を設けているが、ＢＭ８を省略してもよい。

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、ユニットセルを形成する隔壁４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形成する隔壁４で仕切られた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を封入するとともに、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子９を配置し、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間に有色層であるＢＭ８を設けたものである。透明な微小球状粒子９の平均粒子径Ｄ（５０）は、１０〜１０００（ｎｍ）の範囲とするのが、白色表示媒体用粒子からの反射光を効率的に集光する上で好ましい。なお、図示例では隔壁４の頂上と基板２との間にＢＭ８を設けたが、ＢＭ８を省略してもよい。

図６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、ユニットセルを形成する隔壁４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形成する隔壁４で仕切られた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を封入するとともに、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材１０を配置し、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間に有色層であるＢＭ８を設けたものである。透明な微小半球凸状部材１０の曲率半径は、５〜５００（ｎｍ）の範囲とするのが、白色表示媒体用粒子からの反射光を効率的に集光する上で好ましい。なお、図示例では隔壁４の頂上と基板２との間にＢＭ８を設けているが、ＢＭ８を省略してもよい。

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、ユニットセルを形成する隔壁４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形成する隔壁４で仕切られた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を封入するとともに、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材１０を配置し、ユニットセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間およびピクセルを形成する隔壁４の頂上と基板２との間に有色層であるＢＭ８を設けたものである。透明な微小半球凸状部材１０の曲率半径は、５〜５００（ｎｍ）の範囲とするのが、白色表示媒体用粒子からの反射光を効率的に集光する上で好ましい。なお、図示例では隔壁４の頂上と基板２との間にＢＭ８を設けているが、ＢＭ８を省略してもよい。

本発明では、白色表示媒体用粒子３Ｗａからの反射光を最大限に利用するために、図４、図５に示す例では、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に、平均粒子径Ｄ（５０）が１０〜１０００（ｎｍ）の範囲となる透明な微小球状粒子９を配置し、図６、図７に示す例では、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に、曲率半径が５〜５００（ｎｍ）の範囲となる透明な微小半球凸状部材１０を配置して、パネル表示面内での白色光集光率を高めている。

上記ユニットセルを形成する隔壁４および上記ピクセルを形成する隔壁４は、完全にそれぞれの隔壁で囲まれたユニットセル／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ユニットセル／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。
ユニットセルを形成する隔壁４とピクセルを形成する隔壁４との関係において、ユニットセルを形成する隔壁４には基板間ギャップ保持機能を付与する必要があるが、ピクセルを形成する隔壁４には基板間ギャップ保持機能を付与しなくてもよい。

図４、図５に示す本発明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を形成する隔壁４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を各々配置したピクセル内の気中空間に白黒２色の表示媒体３Ｗ，３Ｂを封入するとともに、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に、平均粒子径Ｄ（５０）が１０〜１０００（ｎｍ）の範囲となる透明な微小球状粒子９を配置したので、白色表示媒体用粒子３Ｗａからの反射光をできるだけ大量に三原色の透明カラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに取り込むことができ、パネル表示面内での白色光集光率が高まるので、パネル表示面の明るさが向上する。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。
図６、図７に示す本発明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を形成する隔壁４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を各々配置したピクセル内の気中空間に白黒２色の表示媒体３Ｗ，３Ｂを封入するとともに、表示面側透明基板２の表示媒体と接する側の表面に、曲率半径が５〜５００（ｎｍ）の範囲となる透明な微小半球凸状部材１０を配置したので、白色表示媒体用粒子３Ｗａからの反射光をできるだけ大量に三原色の透明カラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに取り込むことができ、パネル表示面内での白色光集光率が高まるので、パネル表示面の明るさが向上する。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。

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。

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。

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。

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。
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。

カラーフィルタとしては、光の三原色であるＲ，Ｇ，Ｂの組合せを用いるのが好ましいが、色の三原色であるシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の組合せを用いてもよい。色の三原色の組合せを用いる場合には、シアン色フィルタ、マゼンダ色フィルタ、イエロー色フィルタのそれぞれに無色透明部分を設けたフィルタとしたり、各フィルタに対応するセル領域に、色フィルタを配置せずに無色透明領域として残したりすることが好ましい。色の三原色では、３色混合で黒色となるので、無色透明部分から見える白色表示媒体の白色で白色表示を行うことになる。
上記カラーフィルタは、透明材料に着色剤を混ぜて作製される。この場合、光透過性を損なわないような着色剤が好ましく、赤色系、青色系、緑色系、黄色系、マゼンダ色系、シアン色系などの染料が好ましく用いられる。

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。

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。

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。

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。

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媒体用粒子（以下、粒子ともいう）について説明する。表示媒体用粒子は、そのまま該表示媒体用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。

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。

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。

粒子に用いる着色剤としては、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。カラーフィルタに用いる着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の染料が使用可能である。

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。

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。

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。

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白色表示媒体用粒子や黒色表示媒体用粒子を作成することができる。このうち、白色表示媒体用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、黒色表示媒体用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。

また、本発明の表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜２０μｍ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の移動に支障をきたすようになる。

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、均一な表示媒体移動が可能となる。

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。

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。

さらに、表示媒体用粒子で構成する粒子群や粉流体等の表示媒体を乾式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）〜（ｄ）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。

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の移動の支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。

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、電子ＰＯＰ、電子棚札、電子値札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。

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。 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。 （ａ）〜（ｄ）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。 本発明の情報表示用パネルの白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用する構成の第１の例を示す図である。 本発明の情報表示用パネルの白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用する構成の第２の例を示す図である。 本発明の情報表示用パネルの白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用する構成の第３の例を示す図である。 本発明の情報表示用パネルの白色表示媒体用粒子からの反射光を最大限に利用する構成の第４の例を示す図である。 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。 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。

符号の説明

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 白色表示媒体用粒子
３Ｂａ 黒色表示媒体用粒子
４ 隔壁
５ 電極
６ 電極
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ 透明カラーフィルタ
８ 有色層（ブラックマトリックス；ＢＭ）
９ 透明な微小球状粒子
１０ 透明な微小半球凸状部材

Claims (2)

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、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、
   表示面側透明基板の表示媒体と接する側の表面に透明な微小球状粒子を配置したことを特徴とする情報表示用パネル。
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３つのピクセルで構成し、透明な基板において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ピクセル内の気中空間に封入した白黒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、
   表示面側透明基板の表示媒体と接する側の表面に透明な微小半球凸状部材を配置したことを特徴とする情報表示用パネル。

Images