JP2013235097A - 表示装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】残膜による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することが可能な表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第1電極12が形成された第1基板10と、第1電極12と対向する第2電極22が形成された第2基板20と、第1基板10側から第2基板20側に向けて突出し、第1基板10と第2基板20とに挟まれた空間を複数の単位空間40に区画する隔壁30と、隔壁30の第1基板10側の基部31同士を接続する残膜33と、各単位空間40に封入され、第1電極12と第2電極22との間に発生する電界によって第1電極12と第2電極22との間を移動する帯電粒子を含む表示媒体41Aと、を含み、隔壁30の第1基板10側の基部31を構成する第1樹脂の抵抗率は、隔壁30の第2基板20側の先端部32を構成する第2樹脂の抵抗率よりも小さくなっており、残膜33は、第1樹脂と同一の樹脂によって形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、表示装置及び表示装置の製造方法に関するものである。
EPD(Electrophoretic Display)やQRLPD(Quick Response Liquid Powder Display)のような帯電粒子の移動により表示を行う表示装置は、表示期間中の消費電力がゼロに近く、表示の切り換え期間の消費電力も非常に小さくすることができることから、特に電子ペーパーなどの携帯型情報端末の分野で広く利用されるようになってきている。この種の表示装置は、一対の基板間に帯電粒子を封入し、各基板の内面に形成した電極の間に電界を発生させて帯電粒子の移動を制御している。この際、基板面内での帯電粒子の偏りを防ぐために、帯電粒子の封入空間を隔壁で区画し、基板面方向への帯電粒子の移動を規制している(特許文献1を参照)。なお、隔壁で区画された個々の単位空間はセルと呼ばれている。
特開2006−39106号公報
隔壁の形成方法としては、ナノインプリントのような金型転写法が、簡便で高精細な隔壁を形成できることから、広く利用されている。金型転写法は、基板上に樹脂層を形成し、この樹脂層に金型の形状を転写して隔壁を形成するものであるが、転写後に隔壁以外の領域に薄い樹脂の残膜が残るという課題がある。残膜が残った状態で電極間に電圧を印加すると、残膜の抵抗と表示媒体の持つ抵抗による電圧分割によって表示媒体に印加される電圧が低下し、表示に悪影響を与える惧れがある。また印加電圧の低下分を補う為により高い駆動電圧が必要になり、低消費電力駆動が出来なくなる。そのため、特許文献1では、残膜をドライエッチングにより除去しているが、ドライエッチングを行うと、隔壁が倒れ易くなったり、下地の画素電極や回路層に損傷が生じ易くなったりするといった新たな課題が発生する。
本発明の目的は、残膜による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することが可能な表示装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の表示装置は、第1電極が形成された第1基板と、前記第1電極と対向する第2電極が形成された第2基板と、前記第1基板側から前記第2基板側に向けて突出し、前記第1基板と前記第2基板とに挟まれた空間を複数の単位空間に区画する隔壁と、前記隔壁の前記第1基板側の基部同士を接続する残膜と、各単位空間に封入され、前記第1電極と前記第2電極との間に発生する電界によって前記第1電極と前記第2電極との間を移動する帯電粒子を含む表示媒体と、を含み、前記隔壁の前記第1基板側の基部を構成する第1樹脂の抵抗率は、前記隔壁の前記第2基板側の先端部を構成する第2樹脂の抵抗率よりも小さくなっており、前記残膜は、前記第1樹脂と同一の樹脂によって形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、残膜の抵抗率が小さいため、残膜の厚さが同じでも膜厚方向の抵抗が小さくなる。そのため、残膜の分圧は小さくなり、その分表示媒体に十分な電圧が印加され、良好な表示が得られる。よって、残膜による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することが可能な表示装置が提供できる。この時、隔壁を構成する第2樹脂の抵抗値を大きくしておくことが出来るので、隔壁を流れる不必要な電流は抑制される。
前記第1基板上には複数の前記第1電極が形成されており、前記基部及び前記残膜の抵抗率は、前記第1電極の厚み方向よりも前記複数の第1電極が隣り合う方向の方が大きくてもよい。
この構成によれば、隣り合う第1電極間のリーク電流が低減されるため、当該リーク電流に基づく表示への悪影響を抑制することができる。
本発明の表示装置の製造方法は、第1基板上に複数の単位空間を区画する隔壁を形成するとともに前記隔壁の前記第1基板側の基部同士を接続する残膜を形成する第1工程と、前記隔壁によって囲まれた各単位空間内に帯電粒子を含む表示媒体を充填する第2工程と、前記第1基板上に前記隔壁を介して第2基板を貼り合わせる第3工程と、を含み、前記第1工程は、前記第1基板上に前記隔壁の前記第1基板側の基部を構成する第1樹脂を含む第1層を形成する工程と、前記第1層上に前記隔壁の前記第2基板側の先端部を構成しかつ前記第1樹脂の抵抗率よりも大きい第2樹脂を含む第2層を形成する工程と、前記隔壁に対応した溝を有する金型を前記第2層の上方から前記第1基板に押し当て、前記溝の内部に前記第1樹脂と前記第2樹脂とを入り込ませることにより、前記隔壁の基部と先端部とを形成し、前記溝の内部に入り込まずに前記金型と前記第1基板との間に挟まれた前記第1樹脂により前記残膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
この製造方法によれば、残膜の抵抗率が小さいため、残膜の厚さが同じでも膜厚方向の抵抗が小さくなる。そのため、残膜の分圧は小さくなり、その分表示媒体に十分な電圧が印加され、良好な表示が得られる。また、金型転写法により、隔壁を容易に製造できる。よって、簡易な製造方法で、残膜による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することができる。
本発明の表示装置の一実施形態である電気泳動表示装置の概略構成を示す断面図である。 隔壁の構成を示す模式図である。 電気泳動装置の製造工程を示すフローチャートである。 電気泳動装置の製造工程を示す断面工程図である。 図4に続く、断面工程図である。 電気泳動装置の製造工程の第1変形例を示す断面工程図である。 電気泳動装置の製造工程の第2変形例を示す断面工程図である。
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は、本発明の表示装置の一例である電気泳動表示装置の概略構成を示す断面図である。
図1に示すように、電気泳動表示装置(表示装置)1は、素子基板(第1基板)10と、対向基板(第2基板)20と、隔壁30と、残膜33と、電気泳動層41と、を備えている。
素子基板10は、素子基板本体11上に画素電極12及び絶縁層13が形成された基板である。
素子基板本体11は、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの絶縁性の樹脂材料からなる樹脂基板、又は、ガラス基板を用いる。素子基板本体11の厚みは、例えば、100μm〜500μmの範囲の厚みである。
画素電極12は、配線を介して画素トランジスタに接続されており、当該画素トランジスタをオン、オフすることにより、画素電極12に選択的に電圧を印加できるようになっている。絶縁層13は、素子基板本体11上の画素トランジスタを覆って形成されている。
画素電極12は、素子基板本体11の電気泳動層41と対向する側の面に形成されている。画素電極12は、例えば、アルミニウム(Al)やインジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の導電膜で構成されている。画素電極12の厚みは、例えば、50nm程度である。
対向基板20は、対向基板本体21上に対向電極22が形成された基板である。
対向基板本体21は、ガラス基板等の透明基板を用いる。対向電極22は、対向基板本体21の電気泳動層41と対向する側の面に形成されている。対向電極22は、例えば、ITO等の透明導電膜で構成されている。本実施形態においては、対向基板20の表面が電気泳動表示装置1の表示面21aを構成しており、電気泳動表示装置1の表示画面に表示される文字、画像等を対向基板20側から視認できるようになっている。
隔壁30は、素子基板10側から対向基板20側に向けて突出し、素子基板10と対向基板20とに挟まれた空間を複数の単位空間40に区画する。以下、当該単位空間をセルと称する。
本実施形態では、一つのセル40に対応して複数の画素電極12が形成されているが、これに限らず、一つのセル40に対応して一つの画素電極12が形成されていてもよい。
残膜33は、素子基板10の電気泳動層41と対向する部分に形成されている。残膜33は、隔壁30の素子基板10側の基部31(図2参照)同士を接続する。
電気泳動層41は、隔壁30の各セル40内に、複数の電気泳動粒子42とこれら電気泳動粒子42(帯電粒子)を分散させた分散媒43とを有する電気泳動材料41A(表示媒体)が封入されてなる層である。電気泳動粒子42は、画素電極12と対向電極22との間に発生する電界によって画素電極12と対向電極22との間を移動する。
電気泳動粒子42は、例えば、顔料粒子、樹脂粒子又はこれらの複合粒子である。顔料粒子を組成する顔料としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラックなどの黒色顔料、酸化チタン、酸化アンチモンなどの白色顔料などがある。また、樹脂粒子を組成する樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン、ポリエステルなどがある。複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料や他の顔料で被覆したもの、樹脂粒子の表面を顔料で被覆したもの、顔料と樹脂粒子とを適当な組成比で混合した混合物で構成される粒子などがある。これらの各種材料からなる電気泳動粒子42は、例えば正又は負に帯電した状態で分散媒中に分散されている。
分散媒43は、例えば、親油性の炭化水素系の溶媒であり、例えば、アイソパー(登録商標)を含む。すなわち、分散媒43は、例えば、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーMのうちのいずれか1種類を含む液体、もしくはこれらのうちの2種類以上を混合した液体、あるいは、これらのうちのいずれか1種類以上と他の種類の炭化水素系の溶媒とを混合した液体である。
あるいは、分散媒43は、例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンのような長鎖アルキル基を有するベンゼン類(アルキルベンゼン誘導体)等の芳香族炭化水素類、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等ノエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ルチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル類、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、カルボン酸塩又はその他の各種油類等でも良く、これらを単独又は混合物として用いることができる。
図2は、隔壁の構成を示す模式図である。尚、図2においては、便宜上、電気泳動材料41Aを構成する電気泳動粒子42及び分散媒43の図示を省略する。
図2に示すように、隔壁30は、第1樹脂からなる基部31と、第2樹脂からなる先端部32との積層構造である。基部31は、先端部32を支える土台として、基部31の幅が素子基板10に近づくに従って漸次大きくなるように構成されている。
隔壁30の素子基板10側の基部31を構成する第1樹脂の抵抗率R1は、隔壁の30の対向基板20側の先端部32を構成する第2樹脂の抵抗率R2よりも小さくなっている(R1<R2)。残膜33は、第1樹脂と同一の樹脂によって形成されている。
基部31及び残膜33の抵抗率は、画素電極12の厚み方向よりも複数の画素電極12が隣り合う方向の方が大きくなっている。
先端部32を構成する第2樹脂の形成材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等の各種樹脂材料を用いることができる。本実施形態においては、第2樹脂の形成材料として熱可塑性のアクリル樹脂を用いる。
基部31及び残膜33を構成する第1樹脂の形成材料は、例えば、前記第2樹脂の形成材料に銀等の金属粒子やカーボン粒子などの導電粒子を分散させてなる導電樹脂を用いる。本実施形態においては、導電樹脂としてアクリル樹脂に磁性導電粒子としてのニッケルナノチューブを磁気で制御して縦方向(画素電極12の厚み方向)に配向(以下、磁場配向という)させて分散させた異方性導電樹脂を用いる。
本実施形態においては、ニッケルナノチューブを磁場配向させることにより、基部31及び残膜33は、画素電極12の厚み方向において導電性を有しかつ複数の画素電極12が隣り合う方向(画素電極12の厚み方向と直交する方向)において絶縁性を有するように構成されている。
(電気泳動表示装置の製造方法)
図3は、本実施形態に係る電気泳動装置の製造工程を示すフローチャートである。
図4及び図5は、本実施形態に係る電気泳動装置の製造工程を示す断面工程図である。尚、図5においては、便宜上、電気泳動材料41Aを構成する電気泳動粒子42及び分散媒43の図示を省略する。
本実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法は、素子基板10上に複数のセル40を区画する隔壁30を形成するとともに残膜33を形成する第1工程と、隔壁30によって囲まれた各セル40内に電気泳動材料41Aを充填する第2工程と、素子基板10上に隔壁30を介して対向基板20を貼り合わせる第3工程と、を有する。
具体的には、図3に示すように、第1層形成工程S1と、第2層形成工程S2と、隔壁及び残膜形成工程S3(第1工程)と、電気泳動材料充填工程S4(第2工程)と、基板貼り合わせ工程S5(第3工程)と、を有する。
先ず、第1層形成工程S1では、図4(a)に示すように、素子基板10上に熱可塑性の第1樹脂からなる第1層31Aをスピンコートや印刷法を用いて形成する。
次に、第2層形成工程S2では、図4(b)に示すように、第1層31A上に熱可塑性の第2樹脂からなる第2層32Aをスピンコートや印刷法を用いて形成する。
次に、隔壁及び残膜形成工程S3では、図4(c)に示すように、隔壁30に対応した溝51を有する金型50を用いる。金型50には、隔壁30の基部31に対応する浅溝部51aと、隔壁30の先端部32に対応する深溝部51bと、を有する溝51が格子状に形成されている。当該金型50を用いた金型転写法により、素子基板10上に隔壁30及び残膜33を形成する。
具体的には、金型50を第2層32Aの上方から素子基板10に押し当て、加熱することにより第1樹脂と第2樹脂とに流動性を付与し、溝51の内部に第1樹脂と第2樹脂とを入り込ませる。これにより、隔壁30の基部31と先端部32とを形成し、溝51の内部に入り込まずに金型50の表面50aと素子基板10との間に挟まれた第1樹脂により残膜33を形成する(図4(d)参照)。
このとき、第2樹脂の流動性を第1樹脂の流動性よりも高くする。後述する隔壁及び残膜形成工程S3において、金型50の表面50aと素子基板10との間に第2樹脂を残存しにくくするためである。
尚、金型50の形成材料として磁性体を用いることにより、隔壁及び残膜形成工程S3においてニッケルナノチューブを磁場配向させることができる。
次に、電気泳動材料充填工程S4では、図5(a)に示すように、隔壁30の各セル40内に電気泳動材料41Aを供給する。電気泳動材料41Aの供給方法としては、例えば、ディスペンサを用いた滴下法、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法、ディップコート法等の各種塗布法が挙げられる。
次に、基板貼り合わせ工程S5では、図5(b)に示すように、素子基板10上に隔壁30を介して対向基板20を貼り合わせる。例えば、対向基板20の隔壁30側の面に予め導電接着膜を形成しておき、当該導電接着膜側の面を隔壁30の上面に貼り合わせることによって、対向基板20と隔壁30の上面とを接合させる。
以上の工程を経ることにより、本実施形態の電気泳動表示装置1が得られる。
本実施形態の電気泳動表示装置1によれば、残膜33が残存していても、残膜33の抵抗率が隔壁30を構成する第2樹脂の抵抗率よりも小さいため、残膜33の膜厚方向の抵抗が小さくなる。そのため、残膜33の分圧は小さくなり、その分電気泳動材料41Aに十分な電圧が印加され、良好な表示が得られる。よって、残膜33による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することができる。
また、この構成によれば、隣り合う画素電極間のリーク電流が低減されるため、当該リーク電流に基づく表示への悪影響を抑制することができる。
本実施形態の電気泳動表示装置の製造方法によれば、金型転写法により、隔壁30を容易に製造できる。よって、簡易な製造方法で、残膜33による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することができる。
(第1変形例)
図6は、電気泳動装置の製造工程の第1変形例を示す断面工程図である。
図6に示すように、本変形例の電気泳動装置の製造工程は、第2層形成工程S2が上記実施形態と異なるのみである。その他の工程(第1層形成工程S1、隔壁及び残膜形成工程S3、電気泳動材料充填工程S4、及び基板貼り合わせ工程S5)は上述の工程と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本変形例に係る第2層形成工程S2では、図6に示すように、第1樹脂からなる第1層31B上に第2樹脂からなる第2層32Bを、金型50の溝51に対応した位置に選択的に形成する。
本変形例によれば、金型50の表面50aと素子基板10との間に高抵抗の第2層32Bが残存しにくくなる。そのため、残膜33の大部分を低抵抗の第1層31Bで構成することができる。よって、残膜33による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することが容易となる。
(第2変形例)
図7は、電気泳動装置の製造工程の第2変形例を示す断面工程図である。
図7に示すように、本変形例の電気泳動装置の製造工程は、第1層形成工程S1及び第2層形成工程S2が上記実施形態と異なるのみである。その他の工程(隔壁及び残膜形成工程S3、電気泳動材料充填工程S4、及び基板貼り合わせ工程S5)は上述の工程と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本変形例に係る第1層形成工程S1では、図7(a)に示すように、素子基板10上に第1樹脂からなる第1層31Cをスピンコートや印刷法を用いて形成する。その後、エッチングにより、第1層31Cにおいて金型50の溝51に対応した部分を所定の厚み分だけ除去する。エッチングを行っても第1層31Cが保護膜として機能するため、素子基板10の損傷は回避される。
次に、第2層形成工程S2では、図7(b)に示すように、第1層31C上の前記除去部分に第2樹脂からなる第2層32Cを選択的に形成する。
本変形例においても、金型50の表面50aと素子基板10との間に高抵抗の第2層32Cが残存しにくくなる。よって、残膜33による表示への悪影響を抑制し、低消費電力駆動することが容易となる。
尚、上記実施形態においては、樹脂材料として熱可塑性のアクリル樹脂を用いたが、これに限らない。例えば、樹脂材料として光硬化性のエポキシ樹脂を用いることもできる。この場合、液状のエポキシ樹脂層の下層に密度が高くなるよう導電粒子を分散させた状態で、金型転写を行うことにより、隔壁及び残膜を形成することができる。
また、上記実施形態においては、隔壁及び残膜の形成方法として金型転写法を用いたが、これに限らない。例えば、隔壁及び残膜の形成方法としては、フォトリソグラフィ法を用いてもよい。また、スクリーン印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法などの印刷プロセスで形成してもよい。
また、上記実施形態では、表示装置の一例として、表示媒体として電気泳動材料を用いた電気泳動表示装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エレクトロクロミック材料を表示媒体として用いたエレクトロクロミック表示装置、電子粉流体(登録商標)を表示媒体として用いた電子粉流体ディスプレイ(QRLPD)など他の表示装置についても本発明を適用することが可能である。
1…電気泳動表示装置(表示装置)、10…素子基板(第1基板)、12…画素電極(第1電極)、20…対向基板(第2基板)、22…対向電極(第2電極)、30…隔壁、31…基部、31A,31B,31C…第1層、32…先端部、32A,32B,32C…第2層、33…残膜、40…セル(単位空間)、41A…電気泳動材料(表示媒体)、42…電気泳動粒子(帯電粒子)、50…金型、51…溝、S3…隔壁及び残膜形成工程(第1工程)、S4…電気泳動材料充填工程(第2工程)、S5…基板貼り合わせ工程(第3工程)

Claims (3)

  1. 第1電極が形成された第1基板と、
    前記第1電極と対向する第2電極が形成された第2基板と、
    前記第1基板側から前記第2基板側に向けて突出し、前記第1基板と前記第2基板とに挟まれた空間を複数の単位空間に区画する隔壁と、
    前記隔壁の前記第1基板側の基部同士を接続する残膜と、
    各単位空間に封入され、前記第1電極と前記第2電極との間に発生する電界によって前記第1電極と前記第2電極との間を移動する帯電粒子を含む表示媒体と、を含み、
    前記隔壁の前記第1基板側の基部を構成する第1樹脂の抵抗率は、前記隔壁の前記第2基板側の先端部を構成する第2樹脂の抵抗率よりも小さくなっており、
    前記残膜は、前記第1樹脂と同一の樹脂によって形成されている表示装置。
  2. 前記第1基板上には複数の前記第1電極が形成されており、
    前記基部及び前記残膜の抵抗率は、前記第1電極の厚み方向よりも前記複数の第1電極が隣り合う方向の方が大きい請求項1に記載の表示装置。
  3. 第1基板上に複数の単位空間を区画する隔壁を形成するとともに前記隔壁の前記第1基板側の基部同士を接続する残膜を形成する第1工程と、
    前記隔壁によって囲まれた各単位空間内に帯電粒子を含む表示媒体を充填する第2工程と、
    前記第1基板上に前記隔壁を介して第2基板を貼り合わせる第3工程と、を含み、
    前記第1工程は、前記第1基板上に前記隔壁の前記第1基板側の基部を構成する第1樹脂を含む第1層を形成する工程と、
    前記第1層上に前記隔壁の前記第2基板側の先端部を構成しかつ前記第1樹脂の抵抗率よりも大きい第2樹脂を含む第2層を形成する工程と、
    前記隔壁に対応した溝を有する金型を前記第2層の上方から前記第1基板に押し当て、前記溝の内部に前記第1樹脂と前記第2樹脂とを入り込ませることにより、前記隔壁の基部と先端部とを形成し、前記溝の内部に入り込まずに前記金型と前記第1基板との間に挟まれた前記第1樹脂により前記残膜を形成する工程と、
    を含む表示装置の製造方法。
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