JP2011158693A - 電子ペーパーおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な手法によって電子ペーパーの隔壁を形成する。
【解決手段】一対の基板１０、２０の間に配置される隔壁３０が、複数の気泡を含有する泡構造シートから構成され、複数の気泡における隣接する気泡の間に隔壁３０が位置付けられている。また、互いに対向する一対の基板１０、２０と、一対の基板の間に配置される隔壁３０を含む隔壁層３１とを備える電子ペーパー１００の製造方法であり、第１基板１０の上に、ペースト材料３２を付与する工程と、ペースト材料３２の内部に気泡３５を生じさせることによって、隔壁３０を含む隔壁層３１を形成する工程とを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子ペーパーおよびその製造方法に関する。より詳細には、例えば静電気を利用した粒子の移動によって画像を繰り返し表示・消去することができる表示装置（電子ペーパー）およびその製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）に代わる画像表示装置として、電気泳動方式、粒子移動方式などの技術を用いた電子ペーパーが提案されている。電子ペーパーでは、静電気を利用した粒子の移動によって画像を繰り返し表示、消去することが可能である。電子ペーパーは、ＬＣＤに比べて、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリー機能を有している等のメリットを有しており、次世代の安価な表示装置として注目されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

図１は、従来の電子ペーパー１０００の構成を示している。図１に示した電子ペーパー１０００は、少なくとも一方が透明な対向する基板（１１０、１２０）と、両基板（１１０、１２０）の間隔を保持する隔壁１３０とから構成されている。両基板（１１０、１２０）と隔壁１３０とによってセル構造が形成されており、そのセル構造の空間内に、色の異なる粒子（１４０Ａ、１４０Ｂ）が封入されている。基板１１０と基板１２０との間隔は、粒子が移動でき、コントラストが維持できる距離が選択される。基板１１０と基板１２０との間隔を規定する隔壁１３０は、例えば、図２、図３又は図４に示した手法によって形成することができる。

図２に示す隔壁形成方法では、露光およびペースト充填手法が用いられる。具体的には、まず、基板１１０を用意した後（図２（ａ））、基板１１０の上にフォトレジストフィルム２００を張り付ける（図２（ｂ））。次に、隔壁１３０の寸法と大きさを規定するマスク（不図示）を介して、フォトレジストフィルム２００に露光を行ってエッチングし、隔壁１３０が形成される領域に開口部２１０を形成する（図２（ｃ））。次いで、フォトレジストフィルム２００の開口部２１０に隔壁材料となるペースト２３０を充填する（図２（ｄ））。そして、ペースト２３０を硬化させた後、フォトレジストフィルム２００を除去すると、隔壁１３０が形成される（図２（ｅ））。

図３に示す隔壁形成方法では、露光および現像手法が用いられる。具体的には、まず、基板１１０を用意した後（図３（ａ））、基板１１０の上にペースト３００を塗布する（図３（ｂ））。次に、隔壁１３０の寸法と大きさを規定する遮光部３２０を有するマスク３１０を、ペースト３００の上に配置する（図３（ｃ））。次いで、マスク３１０を介して、ペースト３００に露光（矢印３５０）を行った後（図３（ｄ））、露光したペースト３００を現像して隔壁構造体３３０を得る（図３（ｅ））。その隔壁構造体３３０を焼成することによって、隔壁１３０が形成される（図３（ｆ））。

図４に示す隔壁形成方法では、スクリーン印刷手法が用いられる。具体的には、まず、基板１１０を用意した後（図４（ａ））、基板１１０の上に、隔壁１３０のパターンを印刷するためのスクリーン印刷版４１０を配置する（図４（ｂ））。次に、スクリーン印刷版４１０の上にペースト４２０を塗布し（図４（ｃ））、次いで、スクリーン印刷版４１０を介して、ペースト４２０を塗布転写して、隔壁構造体４２１を形成する（図４（ｄ））。次に、この隔壁構造体４２１を硬化させて隔壁構造体４３１を得る（図４（ｅ））。その後、上記工程（スクリーン印刷）を複数回繰り返し（図４（ｃ）〜図４（ｅ））、隔壁構造体４３１、４３２、４３３を積層させて、隔壁１３０を形成する。

特開２００３−２０２６００号公報 特開２００３−２０２６０１号公報 特開２００３−２０７８１０号公報

電子ペーパー１０００における隔壁１３０は、一対の基板１１０、１２０の間隔を保持するスペーサの役割（ギャップ保持）と、粒子１４０Ａ、１４０Ｂを封入する仕切りの役割（均一封入）を持っている。したがって、隔壁を形成する際には、ギャップ保持のための隔壁の高さと、開口率向上のための隔壁の薄さが求められる。加えて、電子ペーパー１０００を広く普及させるためには、コスト低減の課題を克服することも求められる。

図２および図３に示した隔壁形成方法では、マスクを介して露光を行うフォトリソグラフ手法が用いられる。フォトリソグラフ手法を用いる場合、製造コストが高くなってしまうとともに、電子ペーパー１０００のサイズが大きくなると（例えば、一辺が１メートル以上）、大判マスクを作製するコストが高くなる等の問題が発生する。

図４に示した隔壁形成方法では、スクリーン印刷手法が用いられるので、フォトリソグラフ手法を用いる場合の課題は回避できる。しかしながら、スクリーン印刷手法では、一回の印刷で形成できる隔壁の高さが低く、複数回の印刷を実行しないと、必要な隔壁の高さを稼ぐことができない。幅の狭い隔壁の上に、更なる隔壁を印刷で形成して積層していくのは、技術的な困難が発生する場合があるため、それゆえに、スクリーン印刷手法にも課題がある。

しかしながら、スクリーン印刷手法では、一回の印刷で形成できる隔壁の高さが低く、複数回の印刷を実行しないと、必要な隔壁の高さを稼ぐことができない。幅の狭い隔壁の上に、更なる隔壁を印刷で形成して積層していくのは、技術的な困難が発生する場合があるため、印刷の際に重ね合わせのずれや垂れによって隔壁高さ精度の悪化や表示開口率の低下などを招く場合がある。それゆえに、スクリーン印刷手法にも課題がある。

本願発明者は、上述した電子ペーパー１０００の隔壁形成の問題に対して、従来技術の延長線で対応するのではなく、新たな方向で対処し、それらの課題を解決するように試みた。本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、簡便な手法によって電子ペーパーの隔壁を形成する方法を提供することにある。

本発明に係る電子ペーパーは、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備え、前記一対の基板の間であって、前記隔壁層における隣接する隔壁の間には、粒子が封入されており、前記隔壁層は、複数の気泡を含有する泡構造シートから構成されており、前記複数の気泡における隣接する気泡の間に、前記隔壁が位置付けられている。

ある好適な実施形態において、前記粒子は、前記気泡が位置する領域に配置されており、
前記一対の基板の間に電界を発生させて前記粒子を移動させることによって画像を生じさせる。

ある好適な実施形態において、前記画像を構成する１つの画素の領域に、前記隔壁に囲まれた領域が複数含まれている。

ある好適な実施形態において、前記隔壁に囲まれた領域の形状は、それぞれ、異なっている。

ある好適な実施形態において、前記隔壁の上端部には、湾曲部が形成されている。

ある好適な実施形態において、前記隔壁の上端部は、当該隔壁の中央部よりも大きい形状を有し、前記隔壁の下端部には、湾曲部が形成されている。

ある好適な実施形態において、前記隔壁の高さは、３０μｍ以上１００μｍ以下である。

ある好適な実施形態において、前記隔壁層は、熱硬化性樹脂から構成されている。

ある好適な実施形態において、前記一対の基板の少なくとも一方は、透光性材料から構成されており、前記一対の基板は、それぞれ、フレキシブル基板から構成されている。

ある好適な実施形態において、前記一対の基板のそれぞれは、一辺１メートル以上の寸法を有している。

ある好適な実施形態において、前記隔壁層は、一辺１メートル以上の寸法を有している。

本発明に係る電子ペーパーの製造方法は、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備える電子ペーパーの製造方法であり、第１基板の上に、ペースト材料を付与する工程と、前記ペースト材料の内部に気泡を生じさせることによって、前記隔壁を含む前記隔壁層を形成する工程とを含む。

ある好適な実施形態において、前記第１基板は、前記一対の基板のうちの一方の基板であり、前記隔壁層を形成する工程の後において、前記隔壁層の上に、前記一対の基板のうちの他方の基板を形成する工程を実行する。

ある好適な実施形態において、前記第１基板は、キャリア基板であり、前記隔壁層を形成する工程の後において、前記キャリア基板から前記隔壁層を剥離する工程と、前記一対の基板のうちの一方の基板の上に、前記隔壁層を配置する工程とを含む。

ある好適な実施形態において、前記ペースト材料の中には、気泡発生剤が含有されており、前記隔壁層を形成する工程は、前記気泡発生剤から気泡を発生させることによって実行される。

ある好適な実施形態において、前記隔壁層を形成する工程は、前記ペースト材料に、多孔質膜を介して気泡を導入するステップと、前記気泡を成長させるステップとを含む。

ある好適な実施形態において、前記隔壁層を形成する工程は、前記ペースト材料に、エア吐出装置を用いて気泡を導入するステップと、前記気泡を成長させるステップとを含む。

ある好適な実施形態において、前記気泡を成長させるステップは、減圧することによって実行される。

ある好適な実施形態において、前記気泡を成長させるステップは、加熱することによって実行される。

ある好適な実施形態において、前記気泡を成長させるステップは、前記ペースト材料の上面に第２基板を配置するステップと、前記第２基板を上下動させるステップとを含む。

本発明に係る他の電子ペーパーの製造方法は、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備える電子ペーパーの製造方法であり、気泡を含有するシートを用意する工程と、前記シートを第１基板の上に配置する工程と、前記シートにおける前記気泡を成長させることによって、前記隔壁を含む前記隔壁層を形成する工程とを含む。

本発明に係る他の電子ペーパーの製造方法は、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備える電子ペーパーの製造方法であり、前記一対の基板のうちの一方の基板の上に、ギャップを設けて第２基板を配置する工程と、前記一方の基板と前記第２基板との間のギャップに、気泡を含有するペースト材料を送り込む工程と、前記ペースト材料における前記気泡を成長させることによって、前記隔壁を含む前記隔壁層を形成する工程とを含む。

ある好適な実施形態では、前記隔壁層を形成した後において、前記隔壁層における隣接する隔壁の間に、粒子を導入する工程を含む。

ある好適な実施形態において、前記隔壁層の上に、前記一対の基板のうちの他方の基板を形成する工程を実行する。

本発明によれば、一対の基板の間に配置される隔壁が、複数の気泡を含有する泡構造シートから構成され、複数の気泡における隣接する気泡の間に隔壁が位置付けられている。したがって、気泡を生じさせることによって、隣接する気泡の間に位置する隔壁を形成することができる。その結果、簡便な手法によって電子ペーパーの隔壁を形成することができる。

従来の電子ペーパー１０００の構成を示す断面図 （ａ）から（ｅ）は、隔壁１３０を形成する方法を説明するための断面図 （ａ）から（ｆ）は、隔壁１３０を形成する方法を説明するための断面図 （ａ）から（ｆ）は、隔壁１３０を形成する方法を説明するための断面図 本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００における１つのセルの断面図 本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００における１つのセルの断面図 本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の断面図 隔壁層３１における隔壁３０の構造を模式的に示した上面図 （ａ）から（ｄ）は、電子ペーパー１００の製造方法を説明するための断面図 （ａ）から（ｃ）は、電子ペーパー１００の製造方法を説明するための断面図 隔壁３０の周囲を拡大して示す断面図 本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の断面図 （ａ）から（ｅ）は、隔壁３０を形成する方法を説明するための断面図 （ａ）から（ｃ）は、隔壁３０を形成する方法を説明するための断面図 （ａ）および（ｂ）は、隔壁３０を形成する方法を説明するための断面図 （ａ）から（ｄ）は、隔壁３０を形成する方法を説明するための断面図 本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の一つの形態を示す図 本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００が広告用ディスプレイに用いられた例を示す図

本願発明者は、電子ペーパーの隔壁を簡便に形成する手法を鋭意研究している中で、フォトリソグラフ手法およびスクリーン印刷手法ではなく、気泡を利用して隔壁を形成するという新たな手法を思いついた。そして、その手法によれば、フォトリソグラフ手法およびスクリーン印刷手法における課題を解決可能であることを見出した。以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００について説明する。図５は、本実施形態の電子ペーパー１００における１つのセルの断面図である。

本実施形態の電子ペーパー１００は、互いに対向する一対の基板（１０、２０）と、一対の基板（１０、２０）の間に配置される隔壁３０を含む隔壁層３１とから構成されている。一対の基板（１０、２０）の間であって、隔壁層３１における隣接する隔壁３０の間に位置する領域は、密閉空間（セル）３５となっている。このセル３５内には、粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）が封入されている。粒子４０は、画素表示用の粉体粒子である。

図５に示した例では、各セル３５に２色の粒子が封入されており、具体的には、黒色粒子（例えば、カーボンブラック）４０Ａと、白色粒子（例えば、酸化チタンなど）４０Ｂとが各セル３５に導入されている。隔壁３０の高さは、粒子４０の粒径と粒子４０の封入個数（配列時の粒子層数）、及び駆動電圧との関係に対応して規定され、例えば、３０μｍ〜１００μｍである。

一対の基板（１０、２０）の間に位置する隔壁層３１は、複数の気泡を含有する泡構造シートから構成されている。本実施形態の構成において、隔壁層３１を構成する泡構造シートは、樹脂材料（例えば、熱硬化樹脂）からなる。セル３５の空間は、樹脂材料内で気泡が成長することによって形成されており、そして、隣接する気泡の間に隔壁３０が位置付けられている。また、セル３５の空間は気泡によって形成されていることから、言い換えると、粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）は、気泡が位置する領域に配置されている。

本実施形態の電子ペーパー１００は、一対の基板（１０、２０）の間に電界を発生させて粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）を移動させることによって画像を生じさせることができる。図５に示した例では、下基板１０にプラス電荷５０Ａ（＋）を発生させ、一方、上基板２０にマイナス電荷５０Ｂ（−）を発生させている。したがって、プラス電荷（＋）を発生させた下基板１０の表面には、マイナス電荷を持った粒子４０Ａが移動し、一方、マイナス電荷（−）を発生させた上基板２０の表面には、プラス電荷を持った粒子４０Ｂが移動する。また、逆に、図５に示した例で、下基板１０にマイナス電荷（−）を発生させ、上基板２０にプラス電荷（＋）を発生させると、マイナス電荷を持った粒子４０Ａが上基板２０に移動し、プラス電荷を持った粒子４０Ｂが下基板に移動する。なお、電荷（静電気）によって粒子４０を移動させる方式について説明したが、それ以外の方式（例えば、磁気）によって粒子を移動させる表示方法においても本実施形態の隔壁３０を利用できるのであれば、その方式でも構わない。

本実施形態の電子ペーパー１００では、画像を構成する１つの画素（ピクセル）の領域に、隔壁に囲まれた領域（セル）３５が複数含まれている。１つの画素（ピクセル）に対して、１つの画素電極を設けることができ、その画素電極によって発生させた電荷で粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）を移動させて、その画素の表示によって画像を作ることができる。

図５に示した電子ペーパー１００が電子粉体粒子移動方式の場合には、セル３５内の空間は気体が存在し、気相中に粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）が分散される。一方、図５に示した電子ペーパー１００が電気泳動方式の場合には、セル３５内の空間には絶縁性液体（例えば、電気泳動分散液）が存在し、液相中に粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）が分散される。

図５に示した電子ペーパー１００では、複数種類の粒子４０（４０Ａ、４０Ｂ）が封入された方式（この例では２粒子系）を示したが、それに限らず、図６に示すような１粒子系の電子ペーパー１００にすることも可能である。図６に示した電子ペーパー１００では、セル３５内の空間に１種類の粒子４０を封入している。

なお、複数種類の粒子を封入した場合でも、１種類の粒子４０を封入した場合でも、例えば、セル３５内の空間に着色液体を導入して、その着色液体を三色配列にすることによってカラー表示を行うことも可能である。また、着色粒子を用いることによってカラー表示を行うことも可能であるし、カラーフィルタを導入することによってカラー表示をできるようにすることも可能である。

図５または図６に示した電子ペーパー１００において、基板１０、２０は、それぞれ、フレキシブル基板から構成されている。これにより、電子ペーパー１００に可撓性を持たせることができ、フレキシブルな電子ペーパー（表示装置）を実現することができる。また、一対の基板１０、２０の少なくとも一方（表示側の基板）は、透光性材料から構成されている。本実施形態の基板２０（上基板２０）が透光性材料からなる場合には、上基板２０は、透光性の樹脂シートと、透明電極（例えば、ＩＴＯ）、および、透光性の絶縁層とから構成することができる。

本実施形態の電子ペーパー１００は、ＰＣや電子ブック、電子新聞などのブック型サイズ（例えば、Ａ５、Ａ４など）に限らず、電子ボード、看板、ポスターなどの大画面または掲示、広告用のサイズ（例えば、４０インチ以上、または、７０インチ以上）にすることができる。電子ペーパー１００が大画面サイズの場合、一対の基板１０、２０のそれぞれは、一辺１メートル以上の寸法を有するものを使用することができる。さらに、その場合において、隔壁層３１も、一辺１メートル以上の寸法を有するものにすることが可能である。当然ながら、電卓や携帯電話などの電子機器や、ポイントカードなどのカードの表示部など、小型な用途にも使用することは可能である。

次に、図７を参照しながら、本実施形態の電子ペーパー１００の構造についてさらに説明する。図７は、本実施形態の電子ペーパー１００の構成を説明するための断面図である。

図７に示した電子ペーパー１００は、下基板１０と、上基板２０と、両基板（１０、２０）に挟まれた隔壁層３１とから構成されている。本実施形態では、下基板１０として、可撓性を有するフレキシブル配線基板を用いる。下基板１０では、ベース基材となる樹脂シート１２の上に配線層１４が形成されている。また、配線層１４の上には、絶縁層１６が形成されている。

配線層１４は、電子ペーパー１００の画素電極として機能し、短冊状の電極が一定間隔で配列されている。また、上基板２０にも、画素電極として機能する配線層（不図示）が形成されており、下基板１０の配線層１４と上基板２０の配線層とによって行列状に電荷を発生させることが可能である。

下基板１０の配線層１４における電極ピッチＰ１は、例えば、１０μｍ〜１０００μｍにすることができる。この例では、電極ピッチＰ１は１０００μｍであり、電極と電極との隙間（スペース）Ｓ１は１００μｍである。したがって、この例において、下基板１０の配線層１４におけるライン／スペースは、９００μｍ／１００μｍである。

隔壁３０を含む隔壁層３１の高さは、下基板１０と上基板２０との間のギャップＧに相当し、例えば、３０μｍ〜１０００μｍにすることができる。また、隔壁層３１における隔壁３０は気泡によって形成されるので、それぞれが異なる形状（寸法）を有している。したがって、正確なピッチとはならないが、この例では、隔壁３０のピッチＰ２は、例えば５００μｍである。また、隔壁３０の隔壁幅（水平方向の隔壁厚）Ｗは、例えば５〜５０μｍである。この例では、隔壁３０の隔壁幅Ｗは５０μｍである。

図８は、隔壁３０を含む隔壁層３１を上面からみた模式図である。図８に示すように、気泡３５が存在していた位置（セル空間）は、隔壁３０によって取り囲まれている。隔壁３０の隔壁幅（水平方向の隔壁厚）Ｗは、上述したように、例えば５〜５０μｍである。一つの画素領域において、セル空間３５は複数存在しており、それゆえに、ある画素領域における一つのセル空間３５が不良となり表示できなくなったとしても、他のセル空間３５の表示によって当該画素領域の表示を行うことが可能である。

本実施形態の隔壁層３１は、複数の気泡３５を含有する泡構造シートから構成されているので、隔壁３０の幅Ｗを薄くすることができる。したがって、薄い隔壁３０によって開口率を向上させることができ、その結果、電子ペーパー１００の画像特性を向上させることができる。加えて、比較的高さ（ギャップＧ）の高い隔壁３０を容易に実現することができる。すなわち、図２から図４に示した隔壁形成方法と比較して、比較的高さ（ギャップＧ）の高い隔壁３０を容易に形成することができ、それゆえに、大画面の電子ペーパー１００を製造する場合に有利に働く。

加えて、隔壁３０の高さは、下基板１０と蓋基板６０との間のギャップＧによって設定することができるので、高さ（ギャップＧ）が均一で上面がフラットな、比較的高さの高い隔壁３０を容易に実現することができる。すなわち、図２から図４に示した隔壁形成方法と比較して、比較的高さ（ギャップＧ）の高い隔壁３０を容易に形成することができ、それゆえに、大画面の電子ペーパー１００を製造する場合に有利に働く。

次に、図９（ａ）から図１０（ｃ）を参照しながら、本実施形態の電子ペーパー１００の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法では、第１基板（例えば、下基板１０）の上に、隔壁３０を構成するためのペースト材料を付与し、その後、ペースト材料の内部に気泡を生じさせることによって、隔壁３０を含む隔壁層３１を形成する。以下、本実施形態の製造方法をさらに具体的に説明する。

まず、図９（ａ）に示すように、下基板１０を用意する。本実施形態では、下基板１０として、可撓性を有するフレキシブル配線基板を用いる。下基板１０では、ベース基材となる樹脂シート１２の上に配線層１４が形成されている。また、配線層１４の上には、絶縁層１６が形成されている。

下基板１０が表示側でない場合、すなわち、非透過基板でよい場合には、配線層１４は、金属材料（例えば、銅、アルミニウム）から構成することができる。なお、下基板１０が表示側である場合、すなわち、透過基板にする場合には、配線層１４は、透明電極材料（例えば、ＩＴＯなどの金属類、酸化亜鉛などの酸化物類、ポリエチレンジオキシチオフェンなどの導電性高分子類）から構成することができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、下基板１０の上に、ペースト材料３２を塗布する。ペースト材料３２は、例えば、熱硬化性樹脂である。ペースト材料３２の塗布厚さは、隔壁３０を含む隔壁層３１の厚さに対応させて決定される。

なお、ペースト材料３２は、隔壁３０を形成することができる材料であれば特に限定されない。具体的には、隔壁３０を構成できる材料であり、内部に気泡を含むことができる材料であればよい。ペースト材料３２の代表的な例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を挙げることができる。その他にも、ペースト材料３２として、ポリエステルエストラマ、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は光（紫外線）硬化樹脂等、あるいはそれらを組み合わせた材料を使用することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、ペースト材料３２の上に、蓋となる基板６０を配置する。この蓋基板６０は、隔壁３０の高さ（または隔壁層３１の厚さ）を規定する役割も有している。蓋基板６０は、最後は取り除くものであるので、特に基板の材料は限定されない。例えば、ガラス基板、金属基板、セラミック基板などを用いることができる。

次いで、図９（ｄ）に示すように、ペースト材料３２の中に気泡３５を発生させ、そして、気泡３５によってペースト材料３２は移動して、気泡３５の間にペースト材料３２を位置付ける。気泡３５を発生させている際は、蓋基板６０によってペースト材料３２の上面の高さを維持またはコントロールできるので、隔壁３０の高さＧを、所定の高さ（例えば、３０μｍ〜１００μｍ）にすることができる。

ペースト材料３２の中に気泡３５を発生させる手法としては、図９（ｂ）に示した段階で、微少な気泡を導入し、次いで、図９（ｄ）に示した段階で、その微少な気泡を加熱で成長させる方法を挙げることができる。それ以外にも、図９（ｂ）に示した段階のペースト材料３２の中に、気泡を発生する材料（気泡発生剤）を含有させておき、図９（ｄ）に示した段階で、その気泡発生剤から気泡を発生させる方法を採ることも可能である。

そのような気泡発生剤から気泡を発生させて隔壁３０を形成できるのであれば、その種類は特に限定されないが、一例として、次のようなものを挙げることができる。ヘキサン（沸点６９℃）、酢酸ビニル（沸点７２℃）、イソプロビルアルコール（沸点８３℃）、水（沸点１００℃）、１，４-ジオキサン（沸点１０１℃）、酢酸ブチル（沸点１２６℃）、プロピオン酸（沸点１４１℃）、ジメチルアルミン塩酸塩（沸点１７１℃）、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ；沸点１８９℃）、エチレングリコール（沸点１９８℃）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ；沸点２０４℃）、α−テルピネオール（沸点２１８℃）、ブチルカルビトール（沸点２３１℃）、ブチルカルビトールアセテート（沸点２４６℃）。また、気泡発生剤は、沸点の異なる２種類以上の材料からなるものであってもよい。

加えて、気泡発生剤としては、上記材料以外に、加熱時に気泡発生剤が熱分解することにより気泡を発生する材料も使用することができる。そのような気泡発生剤としては、次のようなものを挙げることができる。ホウ酸（分解温度７０℃〜）、メタホウ酸アンモニウム（分解温度１２０℃〜）、炭酸水素ナトリウム（分解温度１２０〜１５０℃）、４，４’−オキシビル（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ；分解温度１５５〜１６５℃）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ；分解温度１９７〜２１０℃）、メタホウ酸バリウム（分解温度２００℃〜）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ；２００〜２５０℃）、水酸化アルミニウム（分解温度２３０℃）、アルミン酸カルシウム（分解温度２３０℃）、ドーソナイト（分解温度２３０℃）。例えば、結晶水を含む化合物（水酸化アルミニウム）を使用した場合、加熱されたときに熱分解し、水蒸気が気泡となって発生する。なお、他にも、ペースト材料３２の中に気泡３５を発生させて、隔壁３０を形成することが可能であるのであれば、その手法は特に限定されない。

次に、図１０（ａ）に示すように、ペースト材料３２を硬化させて隔壁３０を得る。ペースト材料３２の硬化方法は、使用したペースト材料に基づいて適宜好適なものが決められることになる。次いで、蓋基板６０を取り除いて、気泡３５が位置していた領域（セルの空間）の上面をオープンにする。

その後、図１０（ｂ）に示すように、気泡３５が位置していた領域（セル空間）に、粒子４０を導入する。液体４２中に粒子４０を分散させた場合、気泡３５の位置（セル空間）に、粒子４０を分散した液体（懸濁流体）４２を導入することができる。換言すると、隔壁層３１の隔壁３０の間に、粒子４０を導入する。粒子４０を気泡３５の位置（セル空間）に導入する方法としては、印刷法、スプレーコーティング法、インクジェット法、ドクターブレイド法を挙げることができる。ペースト材料３２を蓋基板６０で挟むことによって形成された隔壁３０は高さが均一で上面が平坦であるため、特にスキージを用いた印刷法による導入が好ましい。

また、液体４２を用いずに、粒子４０を気泡３５の位置（セル空間）に導入することも可能である。その場合、スキージを用いて、上面の開口部からセル空間に粒子４０を導入することができる。

次に、図１０（ｃ）に示すように、粒子４０が気泡３５の位置（セル空間）に封入された状態で、隔壁３０を含む隔壁層３１の上に、上基板２０を載置することによって、本実施形態の電子ペーパー１００を得る。上基板２０では、可撓性を有する透光性の樹脂シート２２の表面に、透明電極２４が形成されており、透明電極２４を覆うように樹脂シート２２の表面に透光性の絶縁層２６が形成されている。

本実施形態の電子ペーパー１００では、一対の基板１０、２０の間に配置される隔壁３０が、複数の気泡３５を含有する泡構造シートから構成されて、隣接する気泡３５の間に隔壁３０が位置付けられている。したがって、気泡３５を生じさせることによって、隣接する気泡３５の間に位置する隔壁３０を形成することができ、それゆえに、簡便な手法によって電子ペーパー１００の隔壁３０を形成することができる。また、気泡３５を用いて隔壁３０（または隔壁層３１）を形成するので、フォトリソグラフ手法を用いることなく、隔壁３０を形成することができ、その結果、製造コストが向上することを抑制することができる。さらに、スクリーン印刷手法を用いて隔壁３０を形成する場合と比較して、隔壁３０の高さを均一に高くすることが容易である。

図１１は、隔壁３０の拡大図面を示している。図１１に示した例では、気泡３５によって隔壁３０が形成されていることから、気泡３５の表面張力に起因して、隔壁３０の上端部３０ａに湾曲部３３が形成されている。ここでは、隔壁３０の上端部３０ａ（特に、上端部３０ａにおける上端面）は、湾曲部３３によって、隔壁３０の中央部３０ｂよりも大きくなっている。その結果、隔壁３０の上端部３０ａと、上基板２０との接着性（または固定性）を向上させることができる。なお、この例では、隔壁３０の中央部３０ｂの下方にある下端部３０ｃにも湾曲部３３が形成されている。そして、隔壁３０の下端部３０ｃ（特に、下端部３０ｃにおける下端面）は、湾曲部３３によって、隔壁３０の中央部３０ｂよりも大きくなっており、それにより、隔壁３０の下端部３０ｃと下基板１０との接着性（または固定性）を向上させることができる。

加えて、隔壁３０の上端部３０ａ（及び／又は、下端部３０ｃ）に湾曲部３３が形成されていることから、隔壁３０にフィレット構造を持たせることができ、隔壁３０の強度を高めることができる。すなわち、隔壁３０の上端部３０ａ（及び／又は、下端部３０ｃ）の角部に集中する応力を湾曲部３３で緩和することができ、それによって、強度の向上を図ることができる。

図１２は、本実施形態の電子ペーパー１００の改変例について示している。図１２に示した改変例では、図７に示した例と比較して、隔壁３０の間隔が狭ピッチのものを示している。この例では、下基板１０の構成およびギャップＧは図７に示したものと同じである。そして、隔壁３０のピッチＰ２は、例えば５５μｍである。また、隔壁３０の隔壁幅Ｗは５μｍである。このような微細なセル領域３５および細い隔壁３０を形成できることも、本実施形態の特徴である。すなわち、図２から図４に示した隔壁形成方法と比較して、本実施形態では気泡を利用して隔壁を形成する手法を採用しているので、簡便に、微細なセル領域３５および細い隔壁３０を実現することができる。

微細なセル領域３５を作製した場合、ある画素領域において一つのセル領域３５の表示が不良であっても、他のセル領域３５の表示でカバーできる面積が増えるので、画像品質の低下を抑制できる効果を得ることができる。また、この例のように微細なセル領域３５を実現した場合、画素電極（配線層１４のライン部分）を細くすれば、電子ペーパー１００の解像度を上げることができるという利点もある。加えて、細い隔壁３０を作製することによって、開口率を向上させることができるという利点も得られる。

次に、図１３（ａ）から（ｅ）を参照しながら、本実施形態の電子ペーパー１００の他の製造方法について説明する。図１３（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、本実施形態の電子ペーパー１００の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図１３（ａ）に示すように、下基板１０を用意する。次に、図１３（ｂ）に示すように、下基板１０の上に、微細気泡３７ａを含むペースト材料３６を塗布する。ペースト材料３６に微細気泡３７ａを導入する場合、例えば、細孔方式を用いることができる。細孔方式を用いる場合には、多孔質膜などの細孔を介してペースト材料３６に気泡（微細気泡３７ａ）を混入させることによって行うことができる。

ペースト材料３６に気泡（微細気泡３７ａ）を導入する方法としては、上述の多孔質膜を用いる他、他の手法を採用することもできる。例えば、エアを吐出するノズルを有するエア吐出装置を用いて、ペースト材料３６に気泡を導入することも可能である。そのようなエア吐出装置としては、圧電ポンプを有するもの、あるいは、インクジェット装置の機構を利用したものを用いることができる。なお、その他にも、ペースト材料３６を高速で攪拌して、ペースト材料３６中に空気を混入させ、そのペースト材料３６を下基板１０の上に付与させることも可能である。

次に、図１３（ｃ）に示すように、ペースト材料３６が塗布された基板１０の周囲の雰囲気を減圧することによって、気泡３７ｂへと成長させる。すなわち、成長した気泡３７ｂをペースト材料３６に形成する。この減圧工程は、例えば、真空ポンプを用い、減圧してペースト材料３６中に存在する気泡を拡大、成長させる方法が採用できる。このとき、さらにペースト材料３６中に過飽和状態で溶解する気泡を発生させ、隔壁３０に最適な形状になるまで気泡同士を合一させてもよい。減圧の度合い（絶対値の圧力）は、１気圧未満であり、例えば、５×１０^−２Ｐａ以上０．１ＭＰａ未満が好ましく、０．１〜１Ｐａがより好ましい。

次に、図１３（ｄ）に示すように、ペースト材料３６の上に蓋基板６０を配置し、蓋基板６０でペースト材料３６を押し付けることよって、成長した気泡３７ｂが蓋基板６０に接するようにして気泡３５を形成する。この気泡３５の形成において、ペースト材料３６は気泡３５の間に移動して、ペースト材料３６からなる隔壁構造体ができる。

次に、図１３（ｅ）に示すように、ペースト材料３６を硬化させて隔壁３０を得た後、蓋基板６０を取り除いて、気泡３５が位置していた領域（セルの空間）の上面をオープンにする。その後は、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示したようにして、本実施形態の電子ペーパー１００を完成させることができる。

なお、図１３（ａ）から（ｅ）に示した手順では、下基板１０の上に、気泡３７ａ（又は３７ｂ）を含むペースト材料３６を付与し、その後、その上に蓋基板６０を配置したが、それ以外の手順をとることもできる。例えば、下基板１０と蓋基板６０とのギャップＧを保持したまま、その隙間に、気泡３７ａ入りのペースト材料３６を送り込むことによって、下基板１０と蓋基板６０との間に、気泡入りのペースト材料３６を付与させることができる。あるいは、ギャップＧを保持した状態の下基板１０と蓋基板６０との間に位置するペースト材料３６に、下基板１０と蓋基板６０との間から気泡を送り込んで、ペースト材料３６に気泡を導入するようにしてもよい。

あるいは、図１４（ａ）から（ｃ）に示すようにして、本実施形態の電子ペーパー１００を製造することも可能である。

まず、図１４（ａ）に示すように、下基板１０の上に、気泡３７ａを含むペースト材料３６を形成する。次いで、図１４（ｂ）に示すように、ペースト材料３６の上に蓋基板６０を載せる。

次に、図１４（ｃ）に示すように、ペースト材料３６を加熱して、気泡３７ａを成長させて、気泡３５にする。成長した気泡３５によって、ペースト材料３６は気泡３５の間に移動して、ペースト材料３６からなる隔壁構造体ができる。この加熱工程は、例えば、セラミックヒーターやホットプレートなどの熱支持体上により基板１０を加熱することで実行することができ、加熱温度は、例えば、３０〜２００℃である。加熱により気泡３７ａを成長させて隔壁構造体を形成する際には、気泡膨張によるペースト３６の激しい動きが伴わない方がより好ましいため、ペースト材料３６はある程度の粘度を有したものの方がよい（例えば、１０Ｐａ・ｓ以上、一例として１０〜２００Ｐａ・ｓ）。

なお、その後は、ペースト材料３６を硬化させて、同様のプロセスを経て、本実施形態の電子ペーパー１００を完成させることができる。

さらには、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように実行することも可能である。まず、図１４（ｂ）と同様に、図１５（ａ）に示すように、気泡３７ａを含むペースト材料３６の上に蓋基板６０を載せる。次いで、図１５（ｂ）に示すように、蓋基板６０を上下に移動させて（矢印６５）、蓋基板６０と下基板１０との間のギャップを変動させることによって、気泡３７ａを成長させて、気泡３７ｄにする。このギャップ変動工程（加圧工程）は、例えば、蓋基板６０と下基板１０との間のギャップを１００μｍから５０μｍになるまで押し込むことで、気泡３７ａを気泡３７ｄにまで押し込むことで実行することができる。

上述の実施形態では、下基板１０の上に位置するペースト材料に気泡を形成したが、下基板１０以外の場所で気泡を形成することも可能である。例えば、図１６（ａ）から（ｄ）に示すようにして、本実施形態の電子ペーパー１００を製造することも可能である。

まず、図１６（ａ）に示すように、下基板１０以外の場所（例えば、他の基板）で、気泡３９ａ入りのシート３８を形成する。次に、図１６（ｂ）に示すように、このシート３８を下基板１０の上に配置し、そして、シート３８の上に蓋基板６０を載せる。

次に、図１６（ｃ）に示すように、シート３８における気泡３９ａを成長させ、それによって隔壁構造体３２を形成する。次いで、図１６（ｄ）に示すように、シート３８を硬化させて、隔壁３０を形成する。その後は、同様のプロセスを経て、本実施形態の電子ペーパー１００を完成させることができる。

本実施形態の電子ペーパー１００は、図１７に示すように、筐体９０を含めた形態で画像表示装置にすることができる。この場合、電子ペーパー１００は、Ａ５、Ａ４またはＡ３サイズのものとして構築することも可能である。また、電子ペーパー１００の一辺（ここでは、長辺Ｌ１）の長さが１メートル以上になるもの（大画面の表示装置）を構築することも可能である。特に、本実施形態の電子ペーパー１００では大画面の表示装置を安価で製造することができるので、例えば大画面の広告用途などに適している。

さらには、図１８に示すように、本実施形態の電子ペーパー１００がフレキシブル性を持っている場合には、円柱９５の表面に配置する広告用途の表示装置として使用することができる。下基板１０および上基板２０が共にフレキシブル基板から構成されている場合には、電子ペーパー１００はフレキシブル性を有するので、曲げることが可能となる。ここでは、電子ペーパー１００の長辺Ｌ１を１メートル以上にすることも可能である。なお、短辺Ｌ２は、５０ｃｍ以下であっても構わない。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

本発明によれば、簡便な手法によって電子ペーパーの隔壁を形成することができるため有用であり、特に大画面の電子ペーパーの隔壁形成に適している。

１０ 下基板
１２ 樹脂シート
１４ 配線層
１６ 絶縁層
２０ 上基板
２２ 樹脂シート
２４ 透明電極
２６ 絶縁層
３０ 隔壁
３０ａ 上端部
３０ｂ 中央部
３０ｃ 下端部
３１ 隔壁層
３２ ペースト材料
３３ 湾曲部
３５ 気泡（セル空間）
３６ ペースト材料
３７ａ 気泡（微細気泡）
３７ｂ 成長した気泡
３７ｄ 成長した気泡
３８ 気泡入りのシート
３９ａ 気泡
４０ 粒子（粉体粒子）
４２ 液体
６０ 蓋基板
９０ 筐体
９５ 円柱
１００ 電子ペーパー
１１０ 基板
１２０ 基板
１３０ 隔壁
１４０Ａ 粒子
１４０Ｂ 粒子
２００ フォトレジストフィルム
２１０ 開口部
２３０ ペースト
３００ ペースト
３１０ マスク
３２０ 遮光部
３３０ 隔壁構造体
４１０ スクリーン印刷版
４２０ ペースト
４２１ 隔壁構造体
４３１ 隔壁構造体
４３２ 隔壁構造体
４３３ 隔壁構造体
１０００ 電子ペーパー

Claims (22)

1. 互いに対向する一対の基板と、
   前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層と
   を備え、
   前記一対の基板の間であって、前記隔壁層における隣接する隔壁の間には、粒子が封入されており、
   前記隔壁層は、複数の気泡を含有する泡構造シートから構成されており、
   前記複数の気泡における隣接する気泡の間に、前記隔壁が位置付けられている、電子ペーパー。
2. 前記粒子は、前記気泡が位置する領域に配置されており、
   前記一対の基板の間に電界を発生させて前記粒子を移動させることによって画像を生じさせる、請求項１に記載の電子ペーパー。
3. 前記画像を構成する１つの画素の領域に、前記隔壁に囲まれた領域が複数含まれている、請求項２に記載の電子ペーパー。
4. 前記隔壁に囲まれた領域の形状は、それぞれ、異なっている、請求項１から３の何れか一つに記載の電子ペーパー。
5. 前記隔壁の上端部には、湾曲部が形成されている、請求項１から４の何れか一つに記載の電子ペーパー。
6. 前記隔壁の上端部は、当該隔壁の中央部よりも大きい形状を有し、
   前記隔壁の下端部には、湾曲部が形成されている、請求項５に記載の電子ペーパー。
7. 前記隔壁の高さは、３０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１から６の何れか一つに記載の電子ペーパー。
8. 前記隔壁層は、熱硬化性樹脂から構成されている、請求項１から７の何れか一つに記載の電子ペーパー。
9. 前記一対の基板の少なくとも一方は、透光性材料から構成されており、
   前記一対の基板は、それぞれ、フレキシブル基板から構成されている、請求項１から８の何れか一つに記載の電子ペーパー。
10. 互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備える電子ペーパーの製造方法であって、
    第１基板の上に、ペースト材料を付与する工程と、
    前記ペースト材料の内部に気泡を生じさせることによって、前記隔壁を含む前記隔壁層を形成する工程と
    を含む、電子ペーパーの製造方法。
11. 前記第１基板は、前記一対の基板のうちの一方の基板であり、
    前記隔壁層を形成する工程の後において、
    前記隔壁層の上に、前記一対の基板のうちの他方の基板を形成する工程を実行する、請求項１０に記載の電子ペーパーの製造方法。
12. 前記第１基板は、キャリア基板であり、
    前記隔壁層を形成する工程の後において、
    前記キャリア基板から前記隔壁層を剥離する工程と、
    前記一対の基板のうちの一方の基板の上に、前記隔壁層を配置する工程と
    を含む、請求項１０に記載の電子ペーパーの製造方法。
13. 前記ペースト材料の中には、気泡発生剤が含有されており、
    前記隔壁層を形成する工程は、前記気泡発生剤から気泡を発生させることによって実行される、請求項１０に記載の電子ペーパーの製造方法。
14. 前記隔壁層を形成する工程は、
    前記ペースト材料に、多孔質膜を介して気泡を導入するステップと、
    前記気泡を成長させるステップと
    を含む、請求項１０に記載の電子ペーパーの製造方法。
15. 前記隔壁層を形成する工程は、
    前記ペースト材料に、エア吐出装置を用いて気泡を導入するステップと、
    前記気泡を成長させるステップと
    を含む、請求項１０に記載の電子ペーパーの製造方法。
16. 前記気泡を成長させるステップは、減圧することによって実行される、請求項１４または１５に記載の電子ペーパーの製造方法。
17. 前記気泡を成長させるステップは、加熱することによって実行される、請求項１４または１５に記載の電子ペーパーの製造方法。
18. 前記気泡を成長させるステップは、
    前記ペースト材料の上面に第２基板を配置するステップと、
    前記第２基板を上下動させるステップと
    を含む、請求項１４または１５に記載の電子ペーパーの製造方法。
19. 互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備える電子ペーパーの製造方法であって、
    気泡を含有するシートを用意する工程と、
    前記シートを第１基板の上に配置する工程と、
    前記シートにおける前記気泡を成長させることによって、前記隔壁を含む前記隔壁層を形成する工程と
    を含む、電子ペーパーの製造方法。
20. 互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に配置される隔壁を含む隔壁層とを備える電子ペーパーの製造方法であって、
    前記一対の基板のうちの一方の基板の上に、ギャップを設けて第２基板を配置する工程と、
    前記一方の基板と前記第２基板との間のギャップに、気泡を含有するペースト材料を送り込む工程と、
    前記ペースト材料における前記気泡を成長させることによって、前記隔壁を含む前記隔壁層を形成する工程と
    を含む、電子ペーパーの製造方法。
21. 前記隔壁層を形成した後において、
    前記隔壁層における隣接する隔壁の間に、粒子を導入する工程を含む、請求項１０から２０の何れか一つに記載の電子ペーパーの製造方法。
22. 前記隔壁層の上に、前記一対の基板のうちの他方の基板を形成する工程を実行する、請求項２１に記載の電子ペーパーの製造方法。

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