JP2009276541A - 電気泳動表示装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】隣り合う画素電極の間でリーク電流が流れることを抑制する構造を提供する。
【解決手段】本発明の電気泳動表示装置1Aは、第1の電極21と、第1の電極21と対向する第2の電極22と、第1の電極21と第2の電極22とで挟持され帯電した電気泳動粒子を有する電気泳動素子23とを備えた画素を平面的に配列してなり、電気泳動素子23は電気泳動粒子を封入したカプセル状40であり、接着剤層30を介して第1の電極21上に配置され、隣り合う第1の電極21の間の領域に、接着剤層30よりも電気抵抗の大きい材料で形成された絶縁層31Aが形成され、絶縁層31Aが第1の電極21の上面より電気泳動素子23側に突出している電気泳動表示装置1Aにおいて、絶縁層31Aは、隣り合う第1の電極21の上面同士を跨ぐ底辺部312Aより電気泳動素子23側の上辺部が短い断面形状からなることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気泳動素子を備えた電気泳動表示装置に関するものである。
従来、液相分散媒と電気泳動粒子とを含む電気泳動分散液を有し、電界を印加することにより、電気泳動粒子の分布状態が変化して電気泳動分散液の光学特性が変化することを利用した、電気泳動表示装置が知られている。
電気泳動表示装置で画像を表示させるためには、スイッチング素子を介して、メモリ回路に一旦画像信号を記憶させる。メモリ回路で記憶した画像信号は第1の電極に直接入力され、第1の電極に電位を与えると、第2の電極との間で電位差が発生する。これによって電気泳動素子を駆動させて、画像を表示させることができる(特許文献1)。
特開2003−84314号公報
ところで、この電気泳動表示装置で画像を表示させるためには、電気泳動表示素子を挟持する電極の間に十分な電位差を与えなくてはならないため、メモリ回路の電源電圧は10V以上が必要である。このとき、隣り合う画素で異なった色を表示していると、隣り合う画素の第1の電極には異なった電位が入力され、隣り合う第1の電極の間では大きな電位差が発生するので、電気泳動素子を基板に固定している接着剤などを介して、隣り合う第1の電極の間でリーク電流が流れる。1画素あたりのリーク電流が小さくても、電気泳動表示装置の表示部全体としては大きくなり、消費電力の増大につながる。また、リーク電流の発生によって第1の電極が化学反応を起こす可能性があり、電気泳動表示装置としての信頼性が損なわれる可能性がある。
このような問題点を解決するために、本出願人は、例えば特願2007−087668号において、隣り合う第1の電極の間でリーク電流が流れることを抑制するために、隣り合う前記第1の電極の間の領域に絶縁層を形成する技術を開示している。
しかしながら、特願2007−087668号の技術は、隣り合う第1の電極の間の領域に絶縁層を形成することにより、前記第1の電極の間でリーク電流が流れることを抑制する方法であり、よりリーク電流を抑制するためには絶縁層の高さをより高くする必要がある。そこで、前記絶縁層が高くなると対向基板との接着時に接着剤の粘性により、前記絶縁層上に必要以上に接着剤が堆積し、前記絶縁層が配置された領域と前記第1の電極が配置された領域との間に凹凸が生じ、画像表示面にムラを発生させてしまう場合がある。また、前記対向基板との接着時に高い圧力で圧着する必要があり、製造上成形が困難な問題が生じる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、隣り合う第1の電極の間でリーク電流が流れることを抑制する構造を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の電気泳動表示装置は、第1の電極と、前記第1の電極と対向する第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極とで挟持され帯電した電気泳動粒子を有する電気泳動素子とを備えた画素を平面的に配列してなり、前記電気泳動素子は前記電気泳動粒子を封入したカプセル状であり、接着剤層を介して前記第1の電極上に配置され、隣り合う前記第1の電極の間の領域に、前記接着剤層よりも電気抵抗の大きい材料で形成された絶縁層が形成され、前記絶縁層が前記第1の電極の上面よりも前記電気泳動素子側に突出している電気泳動表示装置において、前記絶縁層は、隣り合う前記第1の電極の上面同士を跨ぐ底辺部より前記電気泳動素子側の上辺部が短い断面形状からなることを特徴とする。
この構成によれば、前記第1の電極の間に形成した前記絶縁層がリーク電流を遮断するので、前記第1の電極間のリーク電流の発生を抑え、製品の信頼度を向上させた電気泳動表示装置とすることができる。特に、本発明の電気泳動表示装置では、前記絶縁層が、隣り合う前記第1の電極の上面同士を跨ぐ底辺部より前記電気泳動素子側の上辺部が短い断面形状を有するため、前記第1の電極間のリーク経路を長くすることができ、リーク電流が流れにくくなる。また、前記絶縁層が前記斜辺部に沿って前記第1の電極の方向に接着層を押しのけ易い形状をしているため、前記絶縁層の上面部に接着剤層が厚く堆積するのを抑え、前記絶縁層と前記電極の間に凹凸が生じ難く、画像表示時のムラの発生を抑えた電気泳動表示装置とすることができる。さらに、前記対向基板との接着時の圧力が低くすることができるので、製造上成形が容易となり、生産性の高い電気泳動表示装置となる。
本発明においては、前記絶縁層は、隣り合う前記第1の電極の上面同士にわたって形成されていることが望ましい。
この構成によれば、前記第1の電極の上面と側端面とが前記絶縁層に覆われるので、前記絶縁層が前記第1の電極の側端面のみに形成される場合に比べて、リーク経路が長くなってリーク電流が流れにくい電気泳動表示装置とすることができる。
本発明においては、前記絶縁層は、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂からなることが望ましい。
この構成によれば、誘電率が無機材料に比べて小さい(前記接着剤層に近い)ので、前記第1の電極上において前記絶縁層が配置されない部分(前記接着剤層のみが配置される前期第1の電極の中央部)と前記絶縁層が配置される部分(前記絶縁層と前記接着剤層とが積層される前期第1の電極の周縁部)との平均の誘電率を互いに一致させることができる。そのため、前記電気泳動素子に印加される電圧の大きさを前記第1の電極の形成領域内全体で略均一化でき、前期第1の電極の中央部と周縁部とで画像の表示が不均一になるという問題を防止することができる。また、有機材料は、インクジェット法、スピンコート法等の湿式成膜法を用いることにより比較的厚膜に形成できるので、前記絶縁層の膜厚を厚く(高く)し易い、すなわち、リーク電流の発生を防止し易い電気泳動表示装置とすることができる。
本発明の電子機器は、前述した本発明の電気泳動表示装置を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、画素間のリーク電流の発生を抑え、製品の信頼度を向上させた電子機器とすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
図1(a)は本発明の一実施形態に係る電気泳動表示装置1Aの表示部3の部分断面図である。表示部3は、画素電極21を備えた素子基板28と、共通電極22を備えた対向基板29と、画素電極21と共通電極22との間で挟持された電気泳動素子23とを備えている。電気泳動素子23は、複数のマイクロカプセル40により構成されており、接着剤層30にて素子基板28と対向基板29との間で固定されている。なお、表示部3は、電気泳動表示装置1Aの一部分であり、駆動回路その他の付帯機器が付設されるが、図1(a)ではそれらの図示は省略している。
素子基板28上には、画素電極21が形成され、画素電極21はそれぞれの画素ごとに矩形に形成されている。画素電極21の間には、絶縁層31Aが形成されている。絶縁層31Aは、隣り合う画素電極21の間の領域、及び画素電極21の周縁部を覆って形成されている。素子基板28は、例えばガラスやプラスティックなどの材料を矩形に成型した基板である。
対向基板29上には、共通電極22が形成されている。共通電極22は透光性と導電性とを備えた材質が用いられ、例えばMgAg(マグネシウム銀)、ITO(インジウム・スズ酸化物)、IZO(登録商標、インジウム・亜鉛酸化物)等が挙げられる。対向基板29は、画像表示側となるため、例えばガラス等の透光性を持つ材質を矩形状に形成させたものである。
図1(b)は絶縁層31Aを備えた素子基板28側の拡大図である。絶縁層31Aは、隣り合う画素電極21の間の領域に形成され、画素電極21と同じ厚みを有して画素電極21間を埋める本体部と、該本体部上に配置され画素電極21の上面から電気泳動素子23側に突出する突出部とを有している。突出部は、画素電極21の上面同士を跨ぐ底辺部312A(図1(b)に示した破線部)と、電気泳動素子23側に頂点を備え、底辺部312Aと頂点を結ぶ斜辺部311Aからなる三角形の断面形状を有している。底辺部312Aの長さは、画素電極21間の長さと同じでも良く、それよりも長くても良い。図1(b)では、底辺部312Aの長さを画素電極21間の長さよりも長くしている。なお、図1(b)では図2に示したS1−S1線、S2−S2線に沿った断面構成を示している。
本実施形態では、絶縁層31Aの斜辺部311Aを利用して、画素電極21間のリーク経路を長くすることができ、リーク電流の発生を抑えることができる。また、対向基板29との接着時に、接着剤の粘性を利用して絶縁層31Aの斜辺部311Aに沿って画素電極21の上面の方向30Dに、接着剤層30を押しのけ易い形状をしており、電気泳動素子23側に頂点を備えていることから、接着剤層30が必要以上に堆積するのを抑え、絶縁層31Aと画素電極21の間に凹凸が生じにくく、画像表示時のムラの発生を抑え、対向基板29との接着時の圧力を低くすることができる。
絶縁層31Aは、接着剤層30より電気抵抗の大きい材料で形成されている。例えば、アクリル、ポリカーボネート、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)などの樹脂膜、SiO、Si、SiN、SiON、Alなどの無機膜が用いられる。また、絶縁層31Aの薄膜形成方法としては、CVD法、蒸着法、スピンコート法などがある。薄膜形成後、ウエットエッチング法などの開口処理により画素電極21上の領域を開口して形成される。
より具体的には、絶縁層31Aの材料として、SiO(誘電率は3.7〜4.1)やSiN(誘電率は約7)が好適に用いられる。これらの材料は、絶縁性が高く電流のリークが少ないという特徴がある。絶縁層31Aの形成方法としては、CVD法が好適に用いられ、CVD法でSiOやSiNの薄膜を形成した後、画素電極同士の境界部にエッチングマスクを形成し、選択的にエッチング処理を行うことにより絶縁層31Aの斜辺部311Aの形状が形成される。
エッチング処理として、等方性ウエットエッチングやドライエッチングを用いることができる。ウエットエッチングの特徴としては、選択比が大きいこと、生産性が高いことが挙げられ、エッチングマスクの裏面側へのエッチング液の回り込みや、エッチング液組成比、成膜条件等のパラメータを制御することにより、所望の突起形状を形成することができる。ドライエッチングの特徴としては、絶縁層31Aの斜辺部311Aの形状制御性が良いこと、加工寸法精度が良いことが挙げられ、エッチングマスクの形状、プラズマ条件(電極間距離、ガス比、放電パワー、圧力、時間)等のパラメータを制御することにより、所望の突起形状を形成することができる。
絶縁層31Aの材料として有機材料を用いる場合には、アクリル樹脂(誘電率は2.7〜4.5)やポリイミド樹脂(誘電率は3.2〜3.4)が好適に用いられる。これらの材料は、誘電率が無機材料に比べて小さい(接着剤層30に近い)ので、画素電極21上において絶縁層31Aが配置されない部分(接着剤層30のみが配置される画素電極の中央部)と絶縁層31Aが配置される部分(絶縁層31Aと接着剤層30とが積層される画素電極の周縁部)との平均の誘電率を互いに一致させることができる。そのため、電気泳動素子23に印加される電圧の大きさを画素電極の形成領域内全体で略均一化でき、画素電極の中央部と周縁部とで画像の表示が不均一になるという問題を防止することができる。また、有機材料は、インクジェット法、スピンコート法等の湿式成膜法を用いることにより比較的厚膜に形成できるので、絶縁層31Aの膜厚を厚く(高く)し易い、すなわち、リーク電流の発生を防止し易いという特徴がある。絶縁層31Aは、スピンコート法、インクジェット法等の湿式成膜法により材料膜を形成した後、現像により開口処理され絶縁層31Aの斜辺部311Aの形状が形成される。このとき現像条件を制御することにより、所望の突起形状が形成される。
図2は、絶縁層31A及び画素電極21のみを示した表示部3の平面図である。絶縁層31Aは、画素電極21間の領域に沿って、平面視格子状に形成されている。絶縁層31Aは、画素電極21の上面部を枠状に縁取るように一部が画素電極21上に形成されている。
本実施形態では、絶縁層31Aの断面形状は三角形としているが、縦方向と横方向に平面視格子状に形成された絶縁層31Aの交差部(例えば、図2に示したS3−S3線に沿った断面部)においては、他の部位よりも画素電極21間の経路が長いことからこの限りではない。
(リーク電流の抑制)
図3は、図1の表示部3の隣り合う画素の模式図である。
隣り合う画素電極21(21a,21b)には異なる電位が入力されている。例えば、左側の画素電極21aにはハイレベルが入力され、右側の画素電極21bにはローレベルが入力されている。そのため、左側の画素2Aでは黒色が表示され、右側の画素2Bでは白色が表示されている。
このとき、画素電極21a、21bの間には大きな電位差による電場が発生しているので、接着剤層30を介してリーク電流を流そうとするが、画素電極21間には絶縁層31が形成されているので、画素電極21aの側面から画素電極21bの側面に向かうリーク電流の経路は遮断される。
よりリーク電流を抑制するためには絶縁層31Aの高さをより高く形成することが考えられるが、この場合、対向基板22との接着時に接着剤の粘性により、絶縁層31Aに必要以上に接着剤層30が堆積し、絶縁層31Aと画素電極21の間に凹凸が生じ、画像表示面にムラを発生させてしまう場合がある。また、対向基板22との接着時に高い圧力で圧着する必要があり、製造上成形が困難な問題が生じる場合がある。これに対して本実施形態の電気泳動表示装置1Aでは、画素電極21の間の絶縁層31Aの断面形状を三角形にしたので、例えば絶縁層31Aでは斜辺部311Aを利用してリーク経路を長くすることができ、絶縁層の高さを高くすることなくリーク電流を抑えることができる。
すなわち、画素電極21間に絶縁層31Aが充填されると共に、絶縁層31Aの上面が、画素電極21の上面から電気泳動素子23側に突出していることで、絶縁層31Aの上側を回り込むリーク電流を遮断でき、よりリーク電流の少ない電気泳動表示装置1Aが提供できる。特に、絶縁層31Aが画素電極21の上面同士にわたって形成されている場合、すなわち、底辺部312Aの長さが画素電極間の長さよりも大きい場合には、リーク経路が更に長くなるので、好適である。
(変形例1)
図4(a)は、電気泳動表示装置1Bの他の構成例を示す部分断面図である。なお、図1に示した電気泳動表示装置1Aと同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図4(b)は絶縁層31Bを備えた素子基板28側の拡大図である。絶縁層31Bは、隣り合う画素電極21の間の領域に形成され、画素電極21と同じ厚みを有して画素電極21間を埋める本体部と、該本体部上に配置され画素電極21の上面から電気泳動素子23側に突出する突出部とを有している。突出部は、画素電極21の上面同士を跨ぐ底辺部312B(図4(b)に示した破線部)と、電気泳動素子23側に先端部を備え、底辺部312Bと先端部とを結ぶR状のなだらかな斜辺部(曲辺部311B)と、からなる尖頭形の断面形状を有している。底辺部312Bの長さは、画素電極21間の長さと同じでも良く、それよりも長くても良い。図4(b)では、底辺部312Bの長さを画素電極21間の長さよりも長くしている。曲辺部311Bは、突出部の内側に湾曲した湾曲形状を有しており、曲辺部311Bの接線と基板面との成す角度は、底辺部312Bから先端部に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。
本変形例では、斜辺部を直線ではなく曲線とすることで、斜辺部311Aに対し画素電極21間のリーク経路を長くすることができる。また、先端部が尖頭形であることから、絶縁層31Aの頂点に対し素子基板28と対向基板29とを接着する際に、接着剤を曲辺部311Bに沿って画素電極21の上面の方向30Dに押しのけ易い形状をしており、絶縁層31Aと画素電極21の間に凹凸が生じ難いため、より画像表示時のムラの発生を抑えることができると共に、対向基板29との接着時の圧力をより低くすることができる。
(変形例2)
図5(a)は、電気泳動表示装置1Cの他の構成例を示す部分断面図である。なお、図1に示した電気泳動表示装置1Aと同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図5(b)は絶縁層31Cを備えた素子基板28側の拡大図である。絶縁層31Cは、隣り合う画素電極21の間の領域に形成され、画素電極21と同じ厚みを有して画素電極21間を埋める本体部と、該本体部上に配置され画素電極21の上面から電気泳動素子23側に突出する突出部とを有している。突出部は、画素電極21の上面同士を跨ぐ底辺部312C(図5(b)に示した破線部)と、電気泳動素子23側に上辺部313Cを備え、底辺部312Cと上辺部313Cとを結ぶ斜辺部311Cと、からなる台形の断面形状を有している。底辺部312Cの長さは、画素電極21間の長さと同じでも良く、それよりも長くても良い。図5(b)では、底辺部312Cの長さを画素電極21間の長さよりも長くしている。
本変形例では、断面形状を台形とすることで、同じ高さで断面三角形状の絶縁層を形成する場合に比べて画素電極21間のリーク経路を長くすることができる。また、上辺部313Cが略平坦面であることから、例えば絶縁層31Cの外部から力が加わった場合に、前記三角形断面形状の頂点及び前記尖頭形断面の先端部に対し応力を分散させることができるため、絶縁層31Cの欠け、剥がれ等を抑えることができる。
また、矩形の断面形状を有する絶縁層に比べて、素子基板28と対向基板29とを接着する際に、接着剤を斜辺部311Cに沿って画素電極21の上面の方向30Dに押しのけやすい形状をしており、絶縁層31Cと画素電極21の間に凹凸が生じ難いため、より画像表示時のムラの発生を抑えることができると共に、対向基板29との接着時の圧力をより低くすることができる。
(変形例3)
図6(a)は、電気泳動表示装置1Dの他の構成例を示す部分断面図である。なお、図1に示した電気泳動表示装置1Aと同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図6(b)は絶縁層31Dを備えた素子基板28側の拡大図である。絶縁層31Dは、隣り合う画素電極21の間の領域に形成され、画素電極21と同じ厚みを有して画素電極21間を埋める本体部と、該本体部上に配置され画素電極21の上面から電気泳動素子23側に突出する突出部とを有している。突出部は、画素電極21の上面同士を跨ぐ底辺部312D(図6(b)に示した破線部)と、電気泳動素子23側に上辺部313Dを備え、底辺部312Dと上辺部313Dとを結ぶ曲辺部311Dと、からなる末広形状の断面形状を有している。底辺部312Dの長さは、画素電極21間の長さと同じでも良く、それよりも長くても良い。図6(b)では、底辺部312Cの長さを画素電極21間の長さよりも長くしている。曲辺部311Dは、突出部の内側に湾曲した湾曲形状を有しており、曲辺部311Dの接線と基板面との成す角度は、底辺部312Dから上辺部313Dに向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。
本変形例では、断面形状を末広形状とし斜辺を曲辺とすることで、前記台形断面形状の斜辺部311Cを有する絶縁層よりも画素電極21間のリーク経路を長くすることができる。また、上辺部313Dが略平坦面であることから、例えば絶縁層31Dの外部から力が加わった場合に、前記三角形断面形状の頂点及び前記尖頭形断面の先端部を有する絶縁層に比べて、応力を分散させることができるため、絶縁層31Dの欠け、剥がれ等を抑えることができる。
また、矩形の断面形状を有する絶縁層に比べて、素子基板28と対向基板29とを接着する際に、接着剤を曲辺部311Dに沿って画素電極21の上面の方向30Dに押しのけ易い形状をしており、絶縁層31Dと画素電極21の間に凹凸が生じ難いため、より画像表示時のムラの発生を抑えることができると共に、対向基板29との接着時の圧力をより低くすることができる。
(電子機器)
図7は、本発明の電気泳動表示装置1Aを用いた電子機器の一例である電子ノート1100の斜視図である。電子ノート1100は、電子ペーパ1000が複数枚束ねられ、カバー1101に挟まれているものである。カバー1101は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する表示データ入力手段(図示は省略)を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパ1000が束ねられた状態のまま、表示内容を変更したり更新したりできる。
また、上述した例に加えて、他の例として、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、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。
電気泳動表示装置の部分断面図である。 素子基板の部分平面図である。 隣り合う画素の模式図である。 電気泳動表示装置の第1変形例の部分断面図である。 電気泳動表示装置の第2変形例の部分断面図である。 電気泳動表示装置の第3変形例の部分断面図である。 電子機器の一例である電子ノートの斜視図である。
符号の説明
1A,1B,1C,1D…電気泳動表示装置、21…画素電極(第1の電極)、22…共通電極(第2の電極)、23…電気泳動素子、30…接着剤層、31A,31B,31C,31D…絶縁層、40…マイクロカプセル、312A,312B,312C,312D…底辺部、313C,313D…上辺部、1100…電子ノート(電子機器)

Claims (4)

  1. 第1の電極と、前記第1の電極と対向する第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極とで挟持され帯電した電気泳動粒子を有する電気泳動素子とを備えた画素を平面的に配列してなり、
    前記電気泳動素子は前記電気泳動粒子を封入したカプセル状であり、接着剤層を介して前記第1の電極上に配置され、
    隣り合う前記第1の電極の間の領域に、前記接着剤層よりも電気抵抗の大きい材料で形成された絶縁層が形成され、前記絶縁層が前記第1の電極の上面よりも前記電気泳動素子側に突出している電気泳動表示装置において、
    前記絶縁層は、隣り合う前記第1の電極の上面同士を跨ぐ底辺部より前記電気泳動素子側の上辺部が短い断面形状からなることを特徴とする電気泳動表示装置。
  2. 請求項1に記載の電気泳動表示装置において、
    前記絶縁層は、隣り合う前記第1の電極の上面同士にわたって形成されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載の電気泳動表示装置において、
    前記絶縁層は、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂からなることを特徴とする電気泳動表示装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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