JP2009145833A - 電気泳動表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】素子基板の構成要素の破損を防ぐことができる電気泳動表示装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】素子基板のうち表示領域以外の領域に駆動回路が設けられており、対向基板が素子基板のうち少なくとも駆動回路の設けられた領域の一部及び表示領域に重なっていることとしたので、少なくとも駆動回路の設けられた領域の一部が対向基板によって保護されることになる。このため、平面視で駆動回路に重なる位置に熱膨張率の高い層を形成する必要がある場合であっても当該層は対向基板上に形成されることになり、駆動回路上に熱膨張率の高い層が直接形成されるのを防ぐことができる。これにより、素子基板の構成要素の破損を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気泳動表示装置及び電子機器に関する。

素子基板と対向基板とで電気泳動層を挟持する電気泳動表示装置が知られている。

図７はこの電気泳動表示装置２０１の構成を示す平面図であり、図８は図７におけるＣ−Ｃ断面に沿った構成を示す図である。図７及び図８に示すように、この電気泳動表示装置２０１は、素子基板２０２の表示領域２０５を対向基板２０３が覆う構成になっており、素子基板２０２のうち表示領域２０５の外側の領域には駆動回路２２２、２２３や配線などが形成されている。

電気泳動表示装置２０１の対向基板２０３側は表示面側となっている。この表示面を保護するために、対向基板２０３の表面２０３ａに保護基板２０７が設けられている。対向基板２０３と保護基板２０７との間は、透明な接着剤２０８ｂにより固定されている。また、保護基板２０７と素子基板２０２との間における対向基板２０３の周縁部は、樹脂材料などからなる封止材２０８ａによって封止された状態になっている。この封止材２０８は、図７及び図８に示すように素子基板２０２及び保護基板２０７の周縁部だけでなく駆動回路２２２、２２３や配線等が配置された領域上に亘って形成されていた。
特開２００５−１１４８２２号公報

しかしながら、通常、封止部材２０８を構成する樹脂材料の線膨張係数は、素子基板２０２や、保護基板２０７を構成する材料の線膨張係数より高いため、例えば−２０℃〜８５℃の熱衝撃試験を行った場合には、線膨張係数の違いによって、素子基板２０２と封止材２０８との間で局部的な応力が生じ、駆動回路や配線など素子基板上に形成された構成要素に影響を及ぼしてしてしまう場合があった。特に、応力が大きい場合には、駆動回路の特性を変化させたり、場合によっては、素子基板２０２と封止材２０８との間で局部的な剥離に至り、駆動回路が破壊してしまうおそれもあった。

上記事情に鑑み、本発明は、信頼性に優れた電気泳動表示装置及び電子機器を提供することを目的の一つとする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電気泳動表示装置は、素子基板と対向基板とで電気泳動層を挟持する電気泳動表示装置であって、前記素子基板のうち表示領域以外の領域に駆動回路が設けられており、前記対向基板が前記素子基板のうち少なくとも前記駆動回路の設けられた領域の一部及び前記表示領域に重なっていることを特徴とする。

本発明によれば、素子基板のうち表示領域以外の領域に駆動回路が設けられており、対向基板が素子基板のうち少なくとも駆動回路の設けられた領域の一部及び表示領域に重なっていることとしたので、少なくとも駆動回路の設けられた領域の一部が対向基板によって保護されることになる。このため、平面視で駆動回路に重なる位置に熱膨張率の高い層を形成する必要がある場合であっても当該層は対向基板上に形成されることになり、駆動回路上に熱膨張率の高い層が直接形成されるのを防ぐことができる。このため、熱衝撃が加わり、素子基板と層との間で応力が発生した場合であっても、応力の影響は当該素子基板上の構成要素にまで及ぶことはない。これにより、信頼性に優れた電気泳動表示装置を得ることができる。

上記の電気泳動表示装置は、前記対向基板が前記駆動回路のうちほぼ３分の２以上を占める領域に平面視で重なっていることを特徴とする。
本発明によれば、対向基板が駆動回路のうちほぼ３分の２以上を占める領域に平面視で重なっていることとしたので、当該駆動回路をより確実に保護することができる。

上記の電気泳動表示装置は、前記対向基板が前記駆動回路の全部に平面視で重なっていることを特徴とする。
本発明によれば、対向基板が駆動回路の全部に平面視で重なっていることとしたので、駆動回路の全部を確実に保護することができる。これにより、素子基板の構成要素に影響が及ぶのを確実に防ぐことができる。

上記の電気泳動表示装置は、前記対向基板の表面には当該表面を保護する保護基板が設けられており、前記素子基板と前記保護基板との間に封止材が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、対向基板の表面には当該表面を保護する保護基板が設けられており、素子基板と保護基板との間に封止材が設けられているため、封止材が駆動回路に平面視で重なる位置に配置される場合であっても、当該封止材は駆動回路に重なる対向基板上に設けられることになる。このため、封止材が熱によって膨張した場合であっても、駆動回路に影響が及ぶのを確実に防ぐことができる。

本発明に係る電気泳動表示装置は、素子基板と対向基板とで電気泳動層を挟持する電気泳動表示装置であって、前記素子基板のうち表示領域以外の領域に設けられた駆動回路と、前記素子基板のうち前記駆動回路が設けられた領域の少なくとも一部に重なるように設けられた保護層とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、素子基板のうち表示領域以外の領域に設けられた駆動回路と、素子基板のうち駆動回路が設けられた領域の少なくとも一部に重なるように設けられた保護層とを備えることとしたので、駆動回路の少なくとも一部が保護層によって保護されることになる。このため、平面視で駆動回路に重なる位置に熱膨張率の高い層を形成する必要がある場合であっても当該層は保護層上に形成されることになり、駆動回路上に熱膨張率の高い層が直接形成されるのを防ぐことができる。このため、熱衝撃が加わり、素子基板と層との間で応力が発生した場合であっても、応力の影響は当該素子基板上の構成要素にまで及ぶことはない。これにより、信頼性に優れた電気泳動表示装置を得ることができる。加えて、本発明によれば、対向基板の寸法を大きくしなくても素子基板の構成要素に影響が及ぶのを防ぐことができるため、表示領域の外側の領域（額縁領域）が広がってしまうのを回避することができる。

上記の電気泳動表示装置は、前記保護層が複数層設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、保護層が複数設けられていることとしたので、素子基板の構成要素に影響が及ぶのを一層確実に防ぐことができる。

上記の電気泳動表示装置は、前記対向基板側から前記素子基板側にかけて前記保護層の線膨張係数が徐々に小さくなっていることを特徴とする。
本発明によれば、対向基板側から素子基板側にかけて保護層の線膨張係数が徐々に小さくなっていることとしたので、熱膨張の影響が素子基板に近づくほど小さくなる。これにより、素子基板に熱膨張の影響が及ぶのを抑えることができる。保護層が一層の場合、当該保護層内で線膨張係数を徐々に小さくなるように構成することができる。保護層が複数層の場合、線膨張係数が層ごとに段階的小さくなるように構成しても良いし、上層側から下層側にかけて複数層に亘って連続的に線膨張係数が小さくなるようにしても良い。線膨張係数を変化させる場合、例えば保護層にシリカなどの無機フィラーやゴムなどの有機フィラーを混合させることで線膨張係数を小さくすることができる。

本発明に係る電子機器は、上記の電気泳動表示装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、素子基板の構成要素の破損を確実に防ぐことができる電気泳動表示装置を搭載したので、耐久性に優れた電子機器を得ることができる。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態に係る電気泳動表示装置１の概略構成を示す平面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。

図１及び図２に示すように、電気泳動表示装置１は、素子基板２、対向基板３、電気泳動層４を備えており、素子基板２と対向基板３とで電気泳動層４が挟持された構成になっている。電気泳動表示装置１には静止画や動画等の画像を表示する表示領域５が設けられている。この表示領域５内には画素が複数設けられており、これらの画素はマトリクス状に配列されている。表示領域５においては画素ごとに表示が行われるようになっている。表示領域５の周囲の領域６は、画像が表示されない非表示領域となっている。この非表示領域６には画素が設けられておらず、駆動回路や配線などが設けられている。

対向基板３の外面３ａ側には当該外面３ａを保護するための保護基板７が設けられており、保護基板７と素子基板２との間は封止材８ａによって封止されている。保護基板７は光透過性が高く、平坦度が優れ、キズつきにくいガラスなどが適している。具体的には、無機ガラスや、クリスタルガラスを用いることができる。また、サファイヤガラスや、アクリルガラスであっても良い。この保護基板７と対向基板３との間は、透明な接着剤８ｂにより固定されている。

封止材８ａを構成する材料としては、例えばエポキシ系、アクリル系、シリコン系の樹脂などが挙げられる。素子基板２は対向基板３よりも図中左右方向の寸法が大きくなっており、当該対向基板３に対して張り出した領域（張出領域）２ａが設けられている。張出領域２ａには外部の回路などに電気的に接続するためのフレキシブル基板Ｐが設けられている。

また、電気泳動層４は素子基板２と対向基板３とで挟持されているとともに保護基板７によって覆われており、さらに周縁部が封止材８ａで封止されている。水分を嫌う電気泳動層４がこのように覆われていることにより、水分の浸入を確実に防止することができるようになっている。

素子基板２は、電気泳動表示装置１を駆動するための電極や素子、配線等が設けられた矩形の基板２０を有している。基板２０は例えばガラス基板、石英基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板などや、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）等で構成されるプラスチック基板（樹脂基板）などがある。基板２０のうち表示領域５に対応する領域には、画素ごとに設けられた画素電極やスイッチング素子、当該スイッチング素子に接続されるデータ線及び走査線などを有する駆動層２１が形成されている。基板２０のうち非表示領域６に対応する領域には、データ線に接続されるドライバ回路２３や走査線に接続されるドライバ回路２２などが形成されている。

対向基板３は素子基板２との間で電気泳動層４を保持するための基板であり、対向基板３の外面３ａ側が電気泳動表示装置１の表示面側になっている。この対向基板３は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）など光透過性の高い材料からなる矩形の基板３０を有しており、基板３０の内面３０ａにはほぼ全面に共通電極が形成されている。共通電極は例えばＩＴＯなどの光透過性の高い導電材料で構成されている。この対向基板３は、素子基板２の表示領域５に対応する領域と、素子基板２の非表示領域６のうちドライバ回路２２及びドライバ回路２３を含む領域とに亘って平面視で重なるように設けられている。対向基板３の共通電極は上下導通材９によって素子基板２に接続されている。

電気泳動層４は素子基板２の画素電極と対向基板３の共通電極とで挟持された層であり、複数のマイクロカプセル４０及びバインダ４１を有している。この電気泳動層４は平面視で対向基板３が設けられた領域のほぼ全面に亘って配置されており、素子基板２のドライバ回路２２及びドライバ回路２３を含む領域上にも配置されている。マイクロカプセル４０は電気泳動分散液が封入された略球状のカプセルであり、各カプセルの直径はほぼ同一（５０μｍ〜１００μｍ）になっている。マイクロカプセル４０のカプセル壁膜を形成する材料としては、アラビアガム・ゼラチンの複合膜、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、尿素樹脂などの化合物が挙げられる。マイクロカプセル４０に封入された電気泳動分散液は電気泳動粒子及び当該電気泳動粒子を分散させる液層分散媒からなる。

液相分散媒としては、水やアルコール系溶媒、各種エステル類、ケトン類、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独、またはこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。

電気泳動粒子としては、液相分散媒中で電位差による電気泳動により移動する性質を有する有機あるいは無機の粒子（高分子あるいはコロイド）を用いることができる。具体的には、カーボンブラック、アニリンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン等の白色顔料、モノアゾのアゾ系顔料、イソインドリノン等の黄色顔料、モノアゾのアゾ系顔料、キナクリドンレッド等の赤色顔料、フタロシアニンブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等の１種又は２種以上を用いることができる。これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。

マイクロカプセル４０には、例えば白色顔料である二酸化チタンと黒色顔料であるカーボンブラックとの二種類の電気泳動粒子が封入されており、一方が負に、他方が正に帯電されている。勿論他の電気泳動粒子を用いても構わないし、電気泳動粒子を一種類のみ用い、これを共通電極側、あるいは画素電極側に泳動させることで表示可能となるように構成しても構わない。

バインダ４１は複数のマイクロカプセル４０を特に対向基板３に対して固定する固定部材である。バインダ４１としては、マイクロカプセル４０のカプセル壁膜に対する親和性が良好で、共通電極に対する密着性に優れ、かつ絶縁性を有する材料を使用することが好ましい。

次に、上記のように構成された電気泳動表示装置１の動作を簡単に説明する。
画素電極と共通電極との間に共通電極の電圧が相対的に高くなるように電圧を印加すると、正に帯電された黒色の電気泳動粒子はクーロン力によってマイクロカプセル４０内のうち画素電極側に引き寄せられる。一方、負に帯電された白色の電気泳動粒子はクーロン力によってマイクロカプセル４０内の共通電極側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル４０内の対向基板３側には白色の電気泳動粒子が集まることになり、電気泳動表示装置１の表示領域５にはこの白色の電気泳動粒子の色（白色）が表示されることとなる。

逆に、画素電極と共通電極との間に画素電極の電位が相対的に高くなるように電圧を印加すると、負に帯電された白色の電気泳動粒子はクーロン力によって画素電極側に引き寄せられる。一方、正に帯電された黒色の電気泳動粒子はクーロン力によって共通電極側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル４０内の対向基板３側には黒色の電気泳動粒子が集まることになり、電気泳動表示装置１の表示領域５には黒色の電気泳動粒子の色（黒色）が表示されることとなる。

本実施形態によれば、電気泳動表示装置１が使用温度の急激に変化する環境に曝された場合であっても、非表示領域６に形成されたドライバ回路２２及びドライバ回路２３を対向基板３が覆う構成としたことによって、当該ドライバ回路と封止材８ａとが直接接触することを防ぐことができる。これにより、熱衝撃が加わり、素子基板２と封止材８ａとの間で応力が発生した場合であっても、応力の影響は当該ドライバ回路２３にまで及ぶことはなく、高い信頼性を確保することができる。この構成は、特に、封止材８ａとの熱膨張係数の違いの大きいガラスなどで素子基板２が構成されている場合に有効である。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図３は本実施形態に係る電気泳動表示装置１０１の構成を示す平面図であり、第１実施形態の図１に対応している。図４は図３におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図であり、第１実施形態の図２に対応している。本実施形態では素子基板１０２の構成が第１実施形態とは異なっている。

具体的には、対向基板１０３が素子基板１０２の表示領域１０５にほぼ重なるように設けられており、素子基板１０２のうちドライバ回路１２２及びドライバ回路１２３が形成された領域上には保護層１２４が設けられている。この保護層１２４は例えば素子基板１０２の線膨張係数と封止材１０８ａの線膨張係数との間の値となる線膨張係数を有する材料から構成されている。このような材料としてフィラー含有量の多い樹脂材料などが挙げられる。保護層１２４は対向基板１０３の側部及び電気泳動層１０４の側部に密着するように設けられており、保護層１２４と封止材１０８ａとによって電気泳動層１０４が封止されるようになっている。

本実施形態によれば、素子基板１０２のうちドライバ回路１２２及びドライバ回路１２３が設けられた領域に重なるように保護層１２４が設けられることとしたので、ドライバ回路１２２及びドライバ回路１２３が保護層１２４によって保護されることになる。このため、封止材１０８ａは保護層１２４上に形成されることになり、ドライバ回路１２２及びドライバ回路１２３と熱膨張率の高い封止材１０８ａとが直接接触するのを防ぐことができる。これにより、熱衝撃が加わり、素子基板１０２と封止材１０８ａとの間で応力が発生した場合であっても、応力の影響は当該ドライバ回路１２３にまで及ぶことはなく、高い信頼性を確保することができる。加えて、本実施形態によれば、対向基板１０３の寸法を大きくしなくても素子基板１０２の構成要素の破損を防ぐことができるため、対向基板１０３のうち表示領域１０５の外側の領域（額縁領域）が広がってしまうのを回避することができる。この構成は、特に、封止材との熱膨張係数の違いの大きいガラスなどで素子基板が構成されている場合に有効である。なお、封止材１０８ａが保護層１２４と保護基板１０７との間にも設けられている構成としても構わない。当該構成であっても上記の効果を奏することとなる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図５は電子ペーパの構成を示す斜視図であり、電子ペーパ１０００は上記電気泳動表示装置１、１０１を表示部として備える。電子ペーパ１０００は、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有するシートからなる本体１００１の表面に電気泳動表示装置１、１０１からなる表示部２００を備えた構成となっている。本実施形態に係る電子ペーパ１０００によれば、上述した電気泳動表示装置からなる表示部２００を備えているので、当該電子ペーパ１０００自体も安定した表示特性を備えた信頼性の高いものとなる。

上述した例に加えて、他の例として、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、時計、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明に係る電気泳動表示装置２００は、こうした電子機器の表示部としても適用することができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記第２実施形態においては、保護層１２４が一層からなる構成としたが、これに限られることは無く、例えば図６に示すように、保護層１２４を複数層からなる構成としても構わない。この図６は電気泳動表示装置１０１の断面構成を示す図（図３におけるＢ−Ｂ断面図）であり、第２実施形態の図４に対応している。図６では例えば保護層１２４が下層１２４ａ、中層１２４ｂ及び上層１２４ｃの３層構造になっているが、２層であっても４層以上であっても構わない。

また、図６において、保護層１２４のうち上層１２４ｃから下層１２４ａにかけて徐々に線膨張係数が小さくなるように各層の材料を選択しても構わない。例えば図６に示す上層１２４ｃ、中層１２４ｂ及び下層１２４ａのそれぞれの層の線膨張係数が段階的に小さくなるように各層を形成することができる。これにより、素子基板１０２に近づくにつれて線膨張係数が小さくなるため、熱膨張による影響を極力少なくすることができる。層ごとに線膨張係数を段階的に小さくしていくのではなく、複数層に亘って連続的に線膨張係数を小さくする構成であっても構わない。線膨張係数を変化させる場合、例えば各保護層１２４にシリカなどの無機フィラーやゴムなどの有機フィラーを混合させることで線膨張係数を小さくすることができる。この構成は、特に、封止材１０８ａとの熱膨張係数の違いの大きいガラスなどで素子基板１０３が構成されている場合に有効である。なお、封止材１０８ａが保護層１２４と保護基板１０７との間にも設けられている構成としても構わない。当該構成であっても上記の効果を奏することとなる。

また、上記第１実施形態においては、対向基板３がドライバ回路２２及びドライバ回路２３の全領域に重なるように設けられる構成としたが、ドライバ回路２２及びドライバ回路２３の一部のみに重なる構成であっても構わない。この場合、ドライバ回路２２及びドライバ回路２３の３分の２以上の領域に重なるように設けられることが好ましい。これにより、ドライバ回路２２及びドライバ回路２３をより確実に保護することができる。

本発明の第１実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す平面図。 本実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す平面図。 本実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す断面図。 本発明に係る電気泳動表示装置の他の構成を示す断面図。 従来の電気泳動表示装置の構成を示す平面図。 従来の電気泳動表示装置の構成を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る電子機器の構成を示す斜視図。

符号の説明

１、１０１…電気泳動表示装置 ２、１０２…素子基板 ３、１０３…対向基板 ４、１０４…電気泳動層 ５、１０５…表示領域 ６、１０６…非表示領域 ７、１０７…保護基板 ８、１０８…封止材 ２２、１２２…ドライバ回路 ２３、１２３…ドライバ回路 １２４…保護層 １２４ａ…下層 １２４ｂ…中層 １２４ｃ…上層 １０００…電子ペーパ

Claims (8)

1. 素子基板と対向基板とで電気泳動層を挟持する電気泳動表示装置であって、
   前記素子基板のうち表示領域以外の領域に駆動回路が設けられており、
   前記対向基板が前記素子基板のうち少なくとも前記駆動回路の設けられた領域の一部及び前記表示領域に重なっている
   ことを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記対向基板が前記駆動回路のうちほぼ３分の２以上を占める領域に平面視で重なっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
3. 前記対向基板が前記駆動回路の全部に平面視で重なっている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気泳動表示装置。
4. 前記対向基板の表面には当該表面を保護する保護基板が設けられており、
   前記素子基板と前記保護基板との間に封止材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
5. 素子基板と対向基板とで電気泳動層を挟持する電気泳動表示装置であって、
   前記素子基板のうち表示領域以外の領域に設けられた駆動回路と、
   前記素子基板のうち前記駆動回路が設けられた領域の少なくとも一部に重なるように設けられた保護層と
   を備えることを特徴とする電気泳動表示装置。
6. 前記保護層が複数層設けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の電気泳動表示装置。
7. 前記対向基板側から前記素子基板側にかけて前記保護層の線膨張係数が徐々に小さくなっている
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の電気泳動表示装置。
8. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の電気泳動表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。

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