JP2012173316A - 電気泳動素子および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気泳動素子30は、泳動粒子32と、その泳動粒子32とは光学的反射特性が異なる非泳動粒子を含む繊維状構造体により形成されると共に複数の細孔34を有する多孔質層33と、その多孔質層33に対して表示面の反対側から部分的に隣接すると共に泳動粒子32を収容する空間(セル36)を形成する隔壁35とを含む。多孔質層33の単位面積中に占める細孔34の面積の割合は、隔壁35が多孔質層33に隣接していない非隣接領域R2よりも、隔壁35が多孔質層33に隣接している隣接領域R1において小さい。
【選択図】図1
Description
1.電気泳動素子を用いた表示装置の構成
2.表示装置の製造方法
まず、本技術の一実施形態の電気泳動素子を用いた表示装置の構成について説明する。図1は、表示装置の断面構成を表しており、図2および図3は、図1に示した表示装置の主要部の平面構成を表している。なお、図1では、図3に示したI−I線に沿った断面を示している。
表示装置は、電気泳動現象を利用して画像(例えば文字情報など)を表示する電気泳動型ディスプレイ、いわゆる電子ペーパーディスプレイである。この表示装置は、例えば、図1に示したように、駆動基板10と対向基板20とが電気泳動素子30およびスペーサ40を介して対向配置されたものであり、対向基板20側に表示面を有している。なお、「対向基板20側に表示面を有する」とは、対向基板20側において画像を表示するという意味である。
駆動基板10は、例えば、支持基体11の一面に、複数の薄膜トランジスタ(TFT)12と、保護層13と、平坦化絶縁層14と、複数の画素電極15とがこの順に形成されたものである。TFT12および画素電極15は、例えば、画素配置などに応じてマトリクス状またはセグメント状に配置されている。
対向基板20は、例えば、支持基体21の一面に対向電極22が全面形成されたものである。ただし、対向電極22は、画素電極22と同様にマトリクス状またはセグメント状に配置されていてもよい。
電気泳動素子30は、絶縁性液体31中に分散された泳動粒子32と、複数の細孔34を有する多孔質層33と、その多孔質層33に対して部分的に隣接する隔壁35とを含んでいる。なお、図1では、図示内容を簡略化するために、細孔34の一部だけを示している。
絶縁性液体31は、例えば、駆動基板10および対向基板20とスペーサ40とにより囲まれた空間に充填されている。
泳動粒子32は、電気的に泳動する1または2以上の荷電粒子(電気泳動粒子)であり、電界に応じて絶縁性液体31中を画素電極15または対向電極22に向かって移動可能である。この泳動粒子32は、例えば、有機顔料、無機顔料、染料、炭素材料、金属材料、金属酸化物、ガラスまたは高分子材料(樹脂)などの粒子(粉末)のいずれか1種類または2種類以上である。また、泳動粒子32は、上記した粒子を含む樹脂固形分の粉砕粒子またはカプセル粒子などでもよい。なお、炭素材料、金属材料、金属酸化物、ガラスまたは高分子材料に該当する材料は、有機顔料、無機顔料または染料に該当する材料から除かれることとする。
多孔質層33は、図2に示したように、繊維状構造体331により形成された3次元立体構造物(不織布のような不規則なネットワーク構造物)であり、例えば、スペーサ40により支持されている。この多孔質層33は、繊維状構造体331が存在していない箇所に、電気泳動粒子32が移動するための複数の隙間(細孔34)を有している。
電気泳動素子30では、上記したように、泳動粒子32と多孔質層33(非泳動粒子332を含む繊維状構造体331)との光反射率の違いを利用してコントラストが生じる。この場合には、泳動粒子32により明表示されると共に多孔質層33により暗表示されてもよいし、その逆でもよい。このような役割の違いは、泳動粒子32の光反射率と多孔質層33の光反射率との大小関係により決定される。すなわち、明表示する方の光反射率は、暗表示する方の光反射率よりも高くなるように設定される。
隔壁35は、泳動粒子32の存在可能範囲を仕切るための部材である。この隔壁35は、多孔質層33に近づく方向に向かって延在しており、隣接領域R1において表示面の反対側から多孔質層33に対して部分的に隣接している。
スペーサ40は、例えば、高分子材料などの絶縁性材料により形成されている。ただし、スペーサ40の構成は、特に限定されず、微粒子が混入されたシール材などでもよい。
この表示装置は、以下のように動作する。図4は、表示装置の動作を説明するためのものであり、図1に対応する断面構成を表している。
次に、表示装置の製造方法について説明する。図5および図6は、表示装置の製造方法を説明するためのものであり、いずれも図1に対応する断面構成を表している。
この表示装置によれば、多孔質層33は繊維状構造体331により形成されており、その繊維状構造体331は泳動粒子32とは光学的反射特性が異なる非泳動粒子332を含んでいる。
以下の手順により、暗表示用の泳動粒子および明表示用の多孔質層を用いて表示装置を作製した。
カーボンブラック(三菱化学株式会社製#40)10gを水1dm3 (=L)に加えて電磁攪拌したのち、塩酸(37重量%)1cm3 (=1mL)と4−ビニルアニリン0.2gとを加えて溶液Aを準備した。続いて、亜硝酸ナトリウム0.3gを水10cm3 に溶解させたのち、40℃まで加熱して溶液Bを準備した。続いて、溶液Aに溶液Bをゆっくり加えたのち、10時間攪拌した。続いて、反応により得られた生成物を遠心分離して固形物を得た。続いて、固形物を水でリンスし、さらにアセトンで遠心分離しながらリンスしたのち、真空乾燥機(温度=50℃)で一晩乾燥した。
繊維状構造体の形成材料であるポリアクリロニトリル(Aldrich 社製:分子量=150000)12gをN,N‘−ジメチルホルムアミド88gに溶解させて溶液Cを準備した。続いて、非泳動粒子である酸化チタン(堺化学工業株式会社製TITONE R-45M)30gを溶液C70gに加えたのち、ビーズミルを用いて混合して紡糸溶液を準備した。続いて、紡糸溶液をシリンジに入れ、所定のパターン形状の画素電極(ITO)が形成されたガラス基板の上で、電界紡糸装置(株式会社メック製NANON )を用いて8往復分の紡糸を行った。紡糸条件は、電界強度=28kV、吐出速度=0.5cm3 /分、紡糸距離=15cm、スキャンレート=20mm/秒とした。続いて、真空オーブン(温度=75℃)中でガラス基板を12時間乾燥して、非泳動粒子を含む繊維状構造体を形成した。
隔壁ユニットの形成材料である紫外線硬化型インプリント樹脂(以下、「UVインプリント樹脂」という。)の下地(画素電極など)に対する密着強度を確保するために、その下地の表面にシランカップリング処理を施した。この場合には、シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製KBM-503 )と酢酸エチルとを2:8の重量比で混合したのち、その混合液を下地の表面に塗布して5分間放置した。続いて、下地の表面から混合液を取り除いたのち、120℃×15分間加熱した。続いて、下地の表面を軽く冷却し、その表面をアルコールで洗浄したのち、純粋で洗浄した。こののち、下地の表面を乾燥させて、シランカップリング処理が完了した。
画素電極(ITO)が形成されたガラス基板から、その画素電極が形成されていない領域に付着した不要な多孔質層を除去した。続いて、対向電極(ITO)が全面形成されたガラス基板の上にスペーサとしてPETフィルム(厚さ=50μm)を置いたのち、その上に、画素電極および多孔質層が形成されたガラス基板を重ねた。最後に、2枚のガラス基板の間の隙間に、泳動粒子が分散された絶縁性液体を注入した。
隔壁ユニットを用いなかったことを除き、実験例と同様の手順により表示装置を作製した。
Claims (8)
- 電気泳動粒子と、
その電気泳動粒子とは光学的反射特性が異なる非泳動粒子を含む繊維状構造体により形成されると共に複数の細孔を有する多孔質層と、
その多孔質層に対して部分的に隣接すると共に前記電気泳動粒子を収容する空間を形成する隔壁とを含み、
前記多孔質層の単位面積中に占める前記細孔の面積の割合は、前記隔壁が前記多孔質層に隣接していない非隣接領域よりも、前記隔壁が前記多孔質層に隣接している隣接領域において小さい、
電気泳動素子。 - 前記多孔質層の厚さは前記非隣接領域よりも前記隣接領域において小さい、請求項1記載の電気泳動素子。
- 前記隔壁の幅は前記多孔質層に近づくにしたがって次第に小さくなる、請求項1記載の電気泳動素子。
- 前記繊維状構造体は高分子材料または無機材料により形成され、その平均繊維径は10μm以下である、請求項1記載の電気泳動素子。
- 前記繊維状構造体は静電紡糸法により形成されている、請求項1記載の電気泳動素子。
- 前記電気泳動粒子および前記非泳動粒子は有機顔料、無機顔料、染料、炭素材料、金属材料、金属酸化物、ガラスまたは高分子材料により形成されている、請求項1記載の電気泳動素子。
- 光の反射率は前記電気泳動粒子よりも前記非泳動粒子において高い、請求項1記載の電気泳動素子。
- 少なくとも一方が光透過性を有する一対の基体の間に電気泳動素子を備え、
前記電気泳動素子は、電気泳動粒子と、その電気泳動粒子とは光学的反射特性が異なる非泳動粒子を含む繊維状構造体により形成されると共に複数の細孔を有する多孔質層と、その多孔質層に対して表示面の反対側から部分的に隣接すると共に前記電気泳動粒子を収容する空間を形成する隔壁とを含み、
前記多孔質層の単位面積中に占める前記細孔の面積の割合は、前記隔壁が前記多孔質層に隣接していない非隣接領域よりも、前記隔壁が前記多孔質層に隣接している隣接領域において小さい、
表示装置。
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