JP2015022104A - 表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】エレクトロウエッティング現象を利用した表示装置において、高い信頼性を有する表示装置および電子機器を提供する。【解決手段】極性液体３２および無極性液体３１を間にして対向すると共に、一方に第１領域１４Ａおよび前記第１領域よりも撥水性の低い第２領域１４Ｂを有する一対の基板１１、２１と、前記第２領域に設けられ、前記無極性液体をセル領域毎に区画する隔壁１５とを備えた表示装置。【選択図】図１

Description

本技術は、エレクトロウェッティング現象を利用した表示装置および電子機器に関する。

エレクトロウェッティング技術は、静電的な濡れ性を制御することで液体の変形および変位を発生させるものであり、様々な分野での応用が検討されている。

例えば、エレクトロウェッティング技術は、表示装置の光学シャッタとして利用されている（例えば特許文献１参照）。このような表示装置を構成する液体光学素子は、一対の基板の間に極性液体および無極性液体を含んでいる。一方の基板上には撥水膜が設けられており、この撥水膜上で極性液体および無極性液体を変形させて、透過光量を制御するようになっている。無極性液体は、隔壁で仕切られた単位領域（セル領域）毎に設けられており、無極性液体のセル間の移動は隔壁により防止されている。

特開２００９−２１１０４７号公報

このような液体光学素子を用いた表示装置では、より信頼性を向上させることが望まれる。

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い信頼性を有する表示装置および電子機器を提供することにある。

本技術による表示装置は、極性液体および無極性液体を間にして対向すると共に、一方に第１領域および第１領域よりも撥水性の低い第２領域を有する一対の基板と、第２領域に設けられ、無極性液体をセル領域毎に区画する隔壁とを備えたものである。

本技術の表示装置では、第１領域よりも撥水性の低い第２領域に隔壁が設けられているので、第１領域に隔壁を設けた場合に比べて、隔壁が基板上に固定され易くなる。極性液体および無極性液体は第１領域の撥水性を利用して変形する。

本技術による電子機器は、上記本技術の表示装置を備えたものである。

本技術の表示装置および電子機器では、第１領域よりも撥水性の低い第２領域に隔壁を設けるようにしたので、隔壁の安定性を高め、信頼性を向上させることが可能となる。

本技術の第１の実施の形態に係る液体光学素子の全体構成を表す断面図である。 図１に示した液体光学素子の要部構成を表す断面図である。 図２Ａに示した液体光学素子の平面図である。 図１に示した液体光学素子の製造工程を表す断面図である。 図３Ａに続く工程を表す断面図である。 図３Ｂに続く工程を表す断面図である。 図３Ｃに続く工程を表す断面図である。 図４Ａに続く工程を表す断面図である。 図４Ｂに続く工程を表す断面図である。 図４Ｃに続く工程を表す断面図である。 図５Ａに続く工程を表す断面図である。 図５Ｂに続く工程を表す断面図である。 図１に示した液体光学素子の動作を説明するための概略図である。 図６Ａに示した液体光学素子に電圧を印加した状態を表す概略図である。 比較例に係る液体光学素子の構成を表す断面図である。 変形例１に係る液体光学素子の要部構成を表す断面図である。 変形例２に係る液体光学素子の要部構成を表す断面図である。 セル領域での無極性液体の広がり方について説明するための断面図である。 図１０Ａに示したセル領域の平面図である。 図１０Ａの隔壁よりも短い隔壁で形成されたセル領域の断面図である。 図１１Ａに示したセル領域の平面図である。 本技術の第２の実施の形態に係る液体光学素子の要部構成を表す断面図である。 図１２に示した液体光学素子の製造工程を表す断面図である。 図１３Ａに続く工程を表す断面図である。 図１３Ｂに続く工程を表す断面図である。 図１３Ｃに続く工程を表す断面図である。 変形例３に係る液体光学素子の要部構成を表す断面図である。 図１等に示した液体光学素子を有する表示装置の全体構成を表すブロック図である。 表示装置を用いた電子機器としてのテレビジョン装置の構成を表す斜視図である。

以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態：液体光学素子（パターニングされた撥水膜を有する例）
２．変形例１：撥水膜と絶縁膜との間にＢＭ（ブラックマトリスク）層を有する例
２．変形例２：隔壁が台座部と柱部とを有する例
３．第２の実施の形態：液体光学素子（撥水性の異なる複数の撥水膜を有する例）
４．変形例３：隔壁が台座部と柱部とを有する例

＜第１の実施の形態＞
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る液体光学素子１０の全体構成を表す断面図である。この液体光学素子１０は、対向する一対の基板（下部基板１１および上部基板２１）の間に無極性液体３１および極性液体３２を有する、いわゆるエレクトロウェッティング素子である。下部基板１１上には、下部電極１２、絶縁膜１３および撥水膜１４がこの順に設けられており、上部基板２１の下部基板１１との対向面には上部電極２２が設けられている。下部基板１１と上部基板２１との間には、無極性液体３１および極性液体３２と共に、隔壁１５および側壁３３が設けられている。液体光学素子１０は、隔壁１５により区画された単位領域（セル領域Ｚ）を複数有している。側壁３３は下部基板１１および上部基板２１の周縁に配置されており、側壁３３で囲まれた領域に無極性液体３１および極性液体３２が封入されている。このような液体光学素子１０は、例えば表示装置（後述の図１５の表示装置７０）の光学シャッタとして用いられる。液体光学素子１０は制御部４０に電気的に接続されており、電圧印加により、自身を透過する光の透過量が制御されるようになっている。制御部４０は、スイッチ部４１と電源４２とを有している。

図１では３つのセル領域Ｚを表しているが、その数はこれに限定されない。図２Ａに、図１に示した液体光学素子１０のうちの任意のセル領域Ｚを拡大して表す。さらに、図２Ｂに、図２Ａに対応した平面構成を表す。各セル領域Ｚの平面形状は、例えば四角形状である。セル領域Ｚの形状は例えば正方形であっても、矩形であってもよい。図２Ｂでは、無極性液体３１、極性液体３２、上部電極２２、上部基板２１、側壁３３などの各構成要素についての図示を省略している。

下部基板１１および上部基板２１は、例えばガラスや透明なプラスチックなど、可視光を透過する透明な絶縁材料によって構成される。

下部電極１２および上部電極２２は、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明な導電材料によって構成される。下部電極１２は、セル領域Ｚごとにパターニングされており、上部電極２２は、全てのセル領域Ｚに共通して設けられている。これら下部電極１２および上部電極２２は制御部４０に電気的に接続されている。

下部基板１１上の下部電極１２は、絶縁膜１３に覆われている。絶縁膜１３は、例えばＡｌ₂Ｏ₃，Ｔａ₂Ｏ₅，ＺｒＯ₂，ＺｎＯ₂，ＴｉＯ₂，ＭｇＯおよびＨｆＯのうちの少なくとも１種を含む材料により構成されており、基板１１の全面にわたり設けられている。絶縁膜１３の厚み（Ｚ方向）は例えば１５ｎｍ〜１００ｎｍである。下部電極１２と絶縁膜１３との間にＢＭ層（図示せず）を設けるようにしてもよい。

絶縁膜１３上には、撥水膜１４が設けられている。この撥水膜１４は、絶縁膜１３よりも極性液体３２に対して高い疎水性（撥水性）を示す材料により構成されている。より厳密には、撥水膜１４は無電界下において無極性液体３１に親和性を示す。撥水膜１４には、高い電気的絶縁性を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、撥水膜１４の材料としてフッ素系の高分子であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。撥水膜１４の厚みは例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍである。

本実施の形態では、基板１１に、この撥水膜１４を有する撥水領域１４Ａ（第１領域）と、撥水膜１４の下層の絶縁膜１３が露出した非撥水領域１４Ｂ（第２領域）とが設けられている。換言すれば、撥水膜１４は、基板１１上の撥水領域１４Ａに選択的に設けられている。これにより、撥水膜１４のない領域、即ち非撥水領域１４Ｂに隔壁１５を設けて、信頼性を向上させることが可能となる。

セル領域Ｚでは、その全面が撥水領域１４Ａとなっており、撥水領域１４Ａとセル領域Ｚとは略平面視で重なっている。平面視で、撥水膜１４の一部に隔壁１５（後述の拡幅部１５Ｗ）が重なり、セル領域Ｚが撥水領域１４Ａよりも小さくなっていてもよい（図１，図２Ａ）。非撥水領域１４Ｂは、撥水領域１４Ａの周囲に設けられ、そのパターンが隔壁１５のパターンと一致している。非撥水領域１４Ｂは、例えばマトリクス状（図２Ｂ）に配置されている。

隔壁１５は上述のように非撥水領域１４Ｂに設けられ、その下面は絶縁膜１３に接している。即ち、隔壁１５の下部は撥水膜１４の間隙に埋設されている。隔壁１５によって画定された、それぞれのセル領域Ｚには無極性液体３１が保持されており、無極性液体３１が隔壁１５により隣り合う他のセル領域Ｚへ移動（流出）しないようになっている。隔壁１５には、極性液体３２に対して親水性を示すと共に、無極性液体３１および極性液体３２に溶解等しない材料、例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂などを用いることが望ましい。あるいは、隔壁１５の表面を上記材料からなる被膜によって覆うようにしてもよい。これにより、無極性液体３１の形状を安定化できるうえ、無極性液体３１の流出をより確実に回避することができる。隔壁１５を２層構造にしてもよく、例えば、下層を入射光を遮断するためのブラックマトリクス部分、上層を光透過部分としてもよい。

隔壁１５は、その上部に拡幅部１５Ｗを有することが好ましい。この拡幅部１５Ｗは撥水膜１４の表面に接し、撥水膜１４の間隙の周囲に幅Ｗ１で広がっている。従って、撥水膜１４の間隙および撥水膜１４の一部は隔壁１５の拡幅部１５Ｗにより覆われている。この拡幅部１５Ｗの厚みは画素のサイズにより適宜調整されるが、例えば数μｍ〜十数μｍである。拡幅部１５Ｗは、その太さ（Ｘ方向）が一定であってもよく（図２Ａ）、テーパ状であってもよい（例えば、後述の図１２）。

無極性液体３１は、ほとんど極性を有さず、かつ、電気絶縁性を示す液体材料であり、例えばデカン、ドデカン、ヘキサデカンもしくはウンデカンなどの炭化水素系材料のほか、シリコンオイルなどにより構成することが好ましい。この無極性液体３１に対して電圧を印加した場合、その直接の影響が撥水膜１４に対する濡れ性に及ぶことはほとんどない。この無極性液体３１は、下部電極１２と上部電極２２との間に電圧を印加しない場合において、各セル領域Ｚにおける撥水膜１４の表面（撥水領域１４Ａ）を全て覆う程度に十分な容量を有していることが望ましい。

極性液体３２は、極性を有する液体材料であり、例えば水のほか、塩化カリウムや塩化ナトリウムなどの電解質を溶解させた水溶液が好適である。この極性液体３２に電圧を印加すると、撥水膜１４に対する濡れ性（極性液体３２と撥水膜１４との接触角）が変化する。

このように撥水膜１４と上部電極２２との間に封入された無極性液体３１および極性液体３２は、互いに混在することなく分離し、２つの層を形成する。無極性液体３１の屈折率と極性液体３２の屈折率とは異なっている。例えば、極性液体３２は透明（光透過性）であり、無極性液体３１は所定の波長光（例えば可視光）を吸収する顔料や染料を含み、不透明となっている。

側壁３３は、下部基板１１および上部基板２１を支持するものである。この下部基板１１、上部基板２１および側壁３３で囲まれた空間に、無極性液体３１および極性液体３２が密封されている。側壁３３は、例えば下部基板１１および上部基板２１と同種の材料により構成されている。

制御部４０は、液体光学素子１０に対する駆動制御をおこなうものである。制御部４０には、スイッチ４１と電源４２とが設けられている。スイッチ４１は、その一方の端子が金属配線によって上部電極２２に接続され、他方の端子が金属配線によって電源４２を介して下部電極１２に接続されている。スイッチ４１は、両端子の間を電気的に接続する投入状態と、両端子の間を電気的に切断する切断状態との２つの状態が選択可能なものである。電源４２は、電圧の大きさを所定範囲内で変化させることができ、かつ、任意に設定可能なものである。したがって、制御部４０は、スイッチ４１の操作（投入状態および切断状態を選択する操作）と、電源４２の電圧制御とにより、下部電極１２と上部電極２２との間に所定の電圧を印加することができるようになっている。

このような液体光学素子１０は、例えば以下のようにして製造することが可能である（図３Ａ〜図５Ｃ）。

まず、ガラスやプラスチックなどの透明な絶縁材料からなる基板１１上にＩＴＯなどを用いて下部電極１２を形成する。具体的には、下部基板１１を全面に亘ってＩＴＯ膜で覆ったのち、例えばフォトリソグラフィ法によりＩＴＯ膜のパターニングを行い、セル領域Ｚ毎に下部電極１２を分離する。同様にして、上部基板２１には上部電極２２を形成しておく。上部電極２２は例えば上部基板２１の全面に形成する。

下部電極１２を設けた後、下部基板１１の全面に例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いてＡｌ₂Ｏ₃を成膜して絶縁膜１３を形成する。次いで、スピンコーティング法やディップコーティング法などの湿式法、あるいは蒸着法などの乾式法により、絶縁膜１３上に撥水材料膜１４Ｍを形成する（図３Ａ）。

次いで、この撥水材料膜１４Ｍをパターニングして撥水膜１４を形成する。以下、この工程について具体的に説明する。まず、撥水材料膜１４Ｍ上に例えばスピンコート法によりレジスト膜５１を形成する（図３Ｂ）。このレジスト膜５１には粘性の高いレジスト材料を用いることが好ましく、数十μｍ程度、例えば３０μｍ〜４０μｍ程度の膜厚でレジスト膜５１を設けることが好ましい。一般的なレジスト膜の膜厚は十数μｍ以下である。このように、高粘度のレジスト材料を用い、更にこれを厚く設けることにより、撥水性の高い撥水材料膜１４Ｍ上であっても安定してレジスト膜５１を形成することができる。

レジスト膜５１を形成した後、例えばマスク５２を介してレジスト膜５１に紫外光ＵＶを照射して露光を行う（図３Ｃ）。次いで、レジスト膜５１を現像して、撥水領域１４Ａと同じパターンのレジスト膜５１Ｐを形成する（図４Ａ）。続いて、レジスト膜５１Ｐから露出された撥水材料膜１４Ｍ（非撥水領域１４Ｂのパターンの撥水材料膜１４Ｍ）をドライエッチング等により除去して（図４Ｂ）、撥水膜１４を形成する。これにより、基板１１上に撥水領域１４Ａおよび非撥水領域１４Ｂが形成される。撥水材料膜１４Ｍをパターニングした後、レジスト膜５１Ｐを剥離する（図４Ｃ）。

続いて、非撥水領域１４Ｂに隔壁１５を形成する。具体的には、例えば黒色の顔料もしくは色素を含有する樹脂を、スピンコーティング法により撥水膜１４を覆うようにして基板１１の全面に塗布し、隔壁材料膜１５Ｍを形成する（図５Ａ）。このとき、隔壁材料膜１５Ｍはパターニングされた撥水膜１４の間隙（非撥水領域１４Ｂ）を埋めるように設けられる。次いで、この隔壁材料膜１５Ｍに、マスク５３を介して紫外光ＵＶを照射して露光を行う（図５Ｂ）。このとき、撥水膜１４の間隙の幅よりも大きな幅の拡幅部１５Ｗが形成されるようにマスク５３の大きさを調整する。マスク５３の大きさは撥水膜１４の間隙と隔壁１５との位置合わせ精度も考慮して決定することが好ましい。この後、隔壁材料膜１５Ｍを現像することにより、所定の形状にパターニングされた隔壁１５が形成される（図５Ｃ）。隔壁１５を形成したのち、必要に応じて、その表面処理（例えば、紫外線オゾン処理）を行うようにしてもよい。

隔壁１５を設けてセル領域Ｚを画定した後、無極性液体３１を、各セル領域Ｚの撥水膜１４の表面に塗布する。次いで、この無極性液体３１を設けた下部基板１１に、上部電極２２を形成した上部基板２１を、下部基板１１と上部基板２１との間の距離が一定となるように側壁３３を介して対向配置する。そののち、撥水膜１４、側壁３３、上部電極２２で囲まれた空間に所定の注入口から極性液体３２を充填し、注入口を封止する。これにより、液体光学素子１０が完成する。

次に、図６Ａ，図６Ｂを参照して、液体光学素子１０の動作について説明する。

制御部４０においてスイッチ４１を切断状態とし、下部電極１２と上部電極２２との間に電圧を印加しない場合には、例えば図６Ａに示したように、無極性液体３１が各セル領域Ｚの全体を覆うように広がった状態となる。そのため、着色された無極性液体３１によって、例えば下部基板１１の側から照射された外部からの光Ｌが遮断され、反対側には光Ｌが漏れない状態となる。一方、制御部４０においてスイッチ４１を投入状態とし、下部電極１２と上部電極２２との間に電圧を印加した場合には、例えば図６Ｂに示したように、極性液体３２が撥水膜１４と接触するようになり、無極性液体３１が各セル領域Ｚの一部に集まった状態となる。そのため、例えば下部基板１１の側から照射された外部からの光Ｌの一部（光Ｌ１）が無極性液体３１によって進行を遮断される一方、残りの部分（光Ｌ２）は反対側（上部基板２１側）に透過することとなる。このような無極性液体３１の挙動は、電圧印加により、極性液体３２の電解質イオンが撥水膜１４の表面近傍に集中して撥水膜１４表面の帯電量が変化することに起因するものである。この帯電量の変化により、極性液体３２と撥水膜１４との濡れ性が変化し、極性液体３２が撥水膜１４へ引き寄せられる。一方、無極性液体３１は、この極性液体３２の移動に伴い、撥水膜１４との接触面積が小さくなるように変形する。

ここで、液体光学素子１０では、基板１１上の非撥水領域１４Ｂに隔壁１５が設けられているので、隔壁１５の安定性を高めて、液体光学素子１０の信頼性を向上させることが可能となる。以下、これについて説明する。

図７は、比較例に係る液体光学素子（液体光学素子１００）の断面構成を表したものである。この液体光学素子１００では、撥水膜１４０が基板１１の全面に設けられており、この撥水膜１４０上に隔壁１５０が形成されている。即ち、液体光学素子１００は非撥水領域を有しておらず、撥水領域に隔壁１５０が設けられている。撥水膜１４０に対する隔壁１５０の密着性は低く、隔壁１５０は不安定になり易い。また、撥水膜１４０上に隔壁１５０を形成するための樹脂材料を塗布することも困難である。

撥水膜１４０に表面処理を施し、その濡れ性（親水性）を高めた後、隔壁１５０を形成することも考え得る。しかしながらこのような方法では、隔壁１５０を形成した後に、撥水膜１４０の撥水性を十分に回復させることができず、液体光学素子１００を用いた表示装置での表示特性が低下する虞がある。

これに対し、本実施の形態では、基板１１上に非撥水領域１４Ｂを設け、この非撥水領域１４Ｂに隔壁１５が形成される。従って、隔壁１５は非撥水領域１４Ｂ、即ち撥水膜１４の下層の絶縁膜１３に密着し、隔壁１５の安定性が向上する。よって、液体光学素子１０の信頼性を高めることが可能となる。

また、撥水膜１４に親水処理等の表面処理を施すことなく、隔壁１５を形成することができるので、撥水膜１４表面の劣化を抑え、撥水膜１４の撥水性を所定の状態に維持することができる。これにより、無極性液体３１が撥水膜１４上に広がり易くなる。換言すれば、少量の無極性液体３１で撥水領域１４Ａを覆うことが可能となるので、電圧印加時の無極性液体３１の占有面積を小さくすることができる。従って、この液体光学素子１０を表示装置に用いると、コントラスト等の表示特性が向上する。

更に、隔壁１５は、その上部に拡幅部１５Ｗを有しているので、絶縁膜１３への水分の浸入を防ぐことができる。これは以下のような理由による。撥水膜１４が除去された部分（非撥水領域１４Ｂ）では、絶縁膜１３に水分が浸入し易くなる。隔壁１５に拡幅部１５Ｗを設けることにより、より確実に撥水膜１４の間隙に隔壁１５が埋設され、また、撥水膜１４の間隙が拡幅部１５Ｗで覆われる。これにより、無極性液体３１および極性液体３２が絶縁膜１３に浸入するのを防ぎ、液体光学素子１０の信頼性を向上させることができる。

加えて、隔壁１５０（図７）を形成するために使用可能な樹脂材料は限られるが、撥水膜１４をパターニングするためのレジスト膜５１（図３Ｂ）には高粘度のレジスト材料を用いることが可能である。また、レジスト膜５１の厚みも自由に設定することができる。特に、液体光学素子１００では高精細化につれて、細く、かつ、低い隔壁１５０が形成される。このため、この隔壁１５０を形成するためのレジスト材料には低粘度のものを使用しなければならず、より、撥水膜１４０に隔壁１５０を形成することが困難となる。一方、液体光学素子１０では、高粘度のレジスト材料を厚く成膜することにより、容易に撥水材料膜１４Ｍ上にレジスト膜５１を設けることができる。

以上のように、本実施の形態の液体光学素子１０では、非撥水領域１４Ｂに隔壁１５を設けるようにしたので、隔壁１５の安定性を向上させ、信頼性を高めることができる。

以下、上記実施の形態の変形例および他の実施の形態について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。

＜変形例１＞
図８は、変形例１に係る液体光学素子（液体光学素子１０Ａ）の要部の断面構成を表したものである。この液体光学素子１Ａは、絶縁膜１３と隔壁１５との間にＢＭ（ブラックマトリクス）層１６を有するものである。この点を除き、液体光学素子１０Ａは液体光学素子１０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。

ＢＭ層１６は、遮光性を有するものであり、光漏れを防止している。このＢＭ層１６は、カーボンブラックなどの所定の波長光（例えば可視光）を吸収する顔料や染料を含む絶縁性材料により構成されている。このＢＭ層１６を絶縁膜１３と撥水膜１４との間に設けることにより、撥水膜１４をパターニングする際に、たとえオーバーエッチングが生じても絶縁膜１３の薄膜化を防ぐことができる。撥水膜１４を除去した非撥水領域１４Ｂでは、隔壁１５はＢＭ層１６に接する。

＜変形例２＞
図９は、変形例２に係る液体光学素子（液体光学素子１０Ｂ）の要部の断面構成を表したものである。この液体光学素子１０Ｂの隔壁１５Ａは、撥水膜１４上に台座部１５ＡＷと台座部１５ＡＷよりも幅の小さい柱部１５ＡＮとを有するものである。この点を除き、液体光学素子１０Ｂは液体光学素子１０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。

この隔壁１５Ａは、撥水膜１４上に台座部１５ＡＷおよび柱部１５ＡＮをこの順に有しており、台座部１５ＡＷの中央部に柱部１５ＡＮが設けられている。台座部１５ＡＷは柱部１５ＡＮの周縁よりも幅Ｗ２だけ拡幅している。台座部１５ＡＷの長さは、柱部１５ＡＮの長さよりも短いことが好ましい。台座部１５ＡＷの長さは例えば、１μｍ以下であり、柱部１５ＡＮの長さは台座部１５ＡＷの長さの５倍〜５０倍、例えば５〜５０μｍである。台座部１５ＡＷと柱部１５ＡＮとは例えば同一材料により構成されている。台座部１５ＡＷと柱部１５ＡＮとを互いに異なる材料により構成するようにしてもよく、例えば、柱部１５ＡＮの構成材料の親水性を台座部１５ＡＷの構成材料の親水性よりも高くしてもよい。台座部１５ＡＷの構成材料の親水性が柱部１５ＡＮの構成材料の親水性よりも高くなっていてもよい。隔壁１５Ａの構成材料には、例えばＳＵ−８（日本化薬株式会社製）等のレジスト材料を用いることができる。このような材料は撥水性を示すが、例えばＵＶオゾン処理等を行って親水性を付加することが可能である。

このように、隔壁１５Ａが台座部１５ＡＷおよび柱部１５ＡＮを有することにより、所定量の無極性液体３１を確保し、この無極性液体３１をセル領域Ｚの形状に合わせて全体に広げることが可能となる。以下、これについて説明する（図１０Ａ〜図１１Ｂ）。

図１０Ａ，図１０Ｂは、比較的長い隔壁１５０ＡＮを用いて矩形状のセル領域Ｚを形成した場合の断面図、平面図をそれぞれ表している。このとき、無極性液体１３１は界面（隔壁１５０ＡＮ）との接線が大きくなるように、撥水膜２４０上に濡れ広がるので、無極性液体１３１の平面形状は円又は楕円状になり易い。即ち、矩形状のセル領域Ｚの角部には無極性液体１３１が存在せず、光抜けが生じる虞がある。この角部にＢＭを設けることも考えられるが、この場合には開口率が低下する。また、一つのセル領域Ｚに設ける無極性液体１３１の量を増やしても、セル領域Ｚの角部まで無極性液体１３１を渡らせることは困難である。無極性液体１３１の量を増やすと、セル領域Ｚの中央部の無極性液体１３１の厚みが増し、駆動電圧が増加する。

一方、隔壁１５０ＡＮよりも短い隔壁１５０ＡＷを用いると、図１１Ａ，図１１Ｂに示したように、無極性液体１３１はセル領域Ｚの形状に沿って全体に広がるようになる。これは、無極性液体１３１が比較的短い隔壁１５０ＡＷでは、隔壁１５０ＡＷの上面方向に沿って広がることができないためである。このような隔壁の長さによる無極性液体の広がり方の違いは、液体シミュレーションＯｐｅＦＯＡＭを用いた最安定構造の計算によっても確認している。しかし、短い隔壁１５０ＡＷのみでは、セル領域Ｚ内に無極性液体１３１を、例えばディッピング法等を用いて液入れする際に、所定量の無極性液体１３１を保持することが困難である。よって、所定の長さの柱部１５ＡＮと短い台座部１５ＡＷとを設けることにより、所定量の無極性液体３１を保持しつつ、これをセル領域Ｚ全体に渡って広げることできる。この隔壁１５Ａを有する液体光学素子１０Ｂを表示装置等に適用させると、光抜けがなく、高コントラストの高い表示特性を得ることが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
図１２は、本技術の第２の実施の形態に係る液体光学素子（液体光学素子６０）の要部の断面構成を表したものである。この液体光学素子６０の撥水膜（撥水膜６４）は、撥水性の異なる複数の撥水膜（第１撥水膜６４−１，第２撥水膜６４−２）により構成されており、絶縁膜１３上の第１撥水膜６４−１と第１撥水膜６４−１よりも撥水性の高い第２撥水膜６４−２とを有している。この点を除き、液体光学素子６０は液体光学素子１０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。

第１撥水膜６４−１は、絶縁膜１３上に下部基板１１の全面に渡り設けられている。第１撥水膜６４−１よりも撥水性の高い第２撥水膜６４−２は、第１撥水膜６４−１上の選択的な領域、具体的には、隣り合う隔壁６５間に設けられている。隔壁６５の下面は第１撥水膜６４−１に接している。第２撥水膜６４−２は無極性液体３１または極性液体３２に接している。例えば、第１撥水膜６４−１の厚みは１０ｎｍ〜５０ｎｍ、第２撥水膜６４−２の厚みは５ｎｍ〜５０ｎｍである。第１撥水膜６４−１には例えば環状オレフィン構造を有するポリマーあるいはコポリマーを含む材料を用いることができる。具体的には、ＴＯＰＡＳ(登録商標)等のシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）またはＺＥＯＮＯＲ(日本ゼオン株式会社製、登録商標)等のシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等により第１撥水膜６４−１を構成することができる。第２撥水膜６４−２には例えばフッ素系の高分子を用いることが可能であり、具体的にはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。隔壁６５は、例えばテーパ状であり、下部基板１１から対向基板１２の方向に向かい、徐々に細くなっている。隔壁６５の太さは一定であってもよい。

液体光学素子６０では、下部基板１１上に高撥水領域６４Ａ（第１領域）と低撥水領域６４Ｂ（第２領域）とが設けられている。高撥水領域６４Ａは、第２撥水膜６４−２を有する領域であり、低撥水領域６４Ｂは第２撥水膜６４−２のない領域、即ち隔壁６５が設けられた領域である。このように、液体光学素子６０では、互いに撥水性の異なる第１撥水膜６４−１および第２撥水膜６４−２を用いることにより、高撥水領域６４Ａおよび低撥水領域６４Ｂを形成し、低撥水領域６４Ｂに隔壁６５を設けている。これにより、隔壁６５の安定性を向上させ、信頼性を高めることができる。

液体光学素子６０は、例えば以下のようにして製造することが可能である（図１３Ａ〜図１３Ｄ）。

まず、液体光学素子１０と同様にして下部基板１１上に下部電極１２および絶縁膜１３を設けた後、絶縁膜１３上に、例えばスピンコート法を用いてシクロオレフィンポリマー材料を塗布し、第１撥水膜６４−１を形成する（図１３Ａ）。次いで、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて第１撥水膜６４−１上の所定の位置に隔壁６５を形成する（図１３Ｂ）。続いて、隔壁６５を覆うようにして、下部基板１１の全面に、例えば蒸着法により撥水材料膜６４−２Ｍを成膜する（図１３Ｃ）。このとき、隔壁６５の設けられていない領域、即ち第１撥水膜６４−１上の撥水材料膜６４−２Ｍは厚くなり易く、隔壁６５を覆う撥水材料膜６４−２Ｍは薄くなり易い。例えば各領域の撥水材料膜６４−２Ｍの厚みは、第１撥水膜６４−１上の撥水材料膜６４−２Ｍが最も厚く、隔壁６５の上面、隔壁６５の側面の順に小さくなる。撥水材料膜６４−２Ｍを設けた後、下部基板１１を例えばエッチング溶液に浸漬して、隔壁６５の上面および側面の撥水材料膜６４−２Ｍを除去して第２撥水膜６４−２を形成する（図１３Ｄ）。このとき、不要部分の撥水材料膜６４−２Ｍを容易に除去できるよう、撥水材料膜６４−２Ｍにはウェットエッチング可能な材料を用いることが好ましい。浸漬時間を調整することにより、第１撥水膜６４−１上の撥水材料膜６４−２Ｍは残しておく。これにより、下部基板１１上に高撥水領域６４Ａおよび低撥水領域６４Ｂが形成される。高撥水領域６４Ａおよび低撥水領域６４Ｂを設けた後は、液体光学素子１０と同様にして液体光学素子６０を完成させる。

比較例に係る液体光学素子１００（図７）では、撥水膜１４０を設けた後に、隔壁１５０を形成する。そのため、隔壁１５０を形成する際の残渣が撥水膜１４０上に残り、撥水膜１４０の撥水性に影響を及ぼす虞がある。これに対し、液体光学素子６０では、隔壁６５を形成した後、第２撥水膜６４−２（撥水材料膜６４−２Ｍ）を成膜するので、第２撥水膜６４−２上に隔壁６５に起因した残渣が残ることがなく、第２撥水膜６４−２の撥水性を維持することができる。よって、液体光学素子６０を表示装置等に適用させると、その表示特性を向上させることが可能となる。

また、第１撥水膜６４−１は第２撥水膜６４−２により覆われているので、第１撥水膜６４−１の劣化を防ぐことができる。具体的には、第１撥水膜６４−１が無極性液体３１との接触で劣化しやすい材料で構成されていても、第１撥水膜６４−１と無極性液体３１との接触を防ぎ、第１撥水膜６４−１の絶縁性等の特性を維持することが可能となる。

＜変形例３＞
図１４は、変形例３に係る液体光学素子（液体光学素子６０Ａ）の要部の断面構成を表したものである。この液体光学素子６０Ａの隔壁（隔壁６５Ａ）は、液体光学素子１０Ｂと同様に、台座部６５ＡＷおよび柱部６５ＡＮを有している。この点を除き、液体光学素子６０Ａは液体光学素子６０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。隔壁６５Ａでは例えば隔壁１５Ａ（図９）と同様に、台座部６５ＡＷと柱部６５ＡＮとが同一材料により構成されている。台座部６５ＡＷと柱部６５ＡＮとを互いに異なる材料により構成するようにしてもよく、例えば、柱部６５ＡＮの構成材料の親水性を台座部６５ＡＷの構成材料の親水性よりも高くしてもよい。台座部６５ＡＷの構成材料の親水性が柱部６５ＡＮの構成材料の親水性よりも高くなっていてもよい。

上記液体光学素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａは、例えば以下のような表示装置に適用できる。

図１５は、上記液体光学素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａを搭載した表示装置７０の概略構成を表すブロック図である。

表示装置７０は、画像表示がなされる画像表示部７１と、画像表示のための光を画像表示部７１に向けて照射する光源部７２と、画像表示部７１の駆動制御を行う駆動部７３とを備えており、光源部７２から射出された光が画像表示部７１を透過して視聴者に届くように構成された透過型のディスプレイである。

光源部７２は、いわゆるバックライトと称される画像表示のための光を発する機構であり、例えば、熱陰極管や冷陰極管、あるいは発光ダイオード等を有するものである。

駆動部７３は、外部から供給される画像情報（例えば映像信号）Ｊに基づいて画像表示部７１の動作を制御する機構である。

画像表示部７１は、複数のセル領域Ｚがアレイ状に配置された液体光学素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａを含むものであり、光源部７２と対向して配置されている。画像表示部７１は、駆動部７３からの制御信号Ｓに基づいて、光源部７２からの入射光の透過量を制御する（射出光の強度を制御する）ことにより映像表示を行うようになっている。

液体光学素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａの下部基板１１には、複数の薄膜トランジスタなどの駆動素子（図示せず）がセル領域Ｚごとに設けられている。この駆動素子は、駆動部７３に電気的に接続されている。下部電極１２は駆動素子に電気的に接続され、上部電極２２は一定の電位に保たれる。従って、下部電極１２と上部電極２２との間にセル領域Ｚごとに電圧を印加することで、セル領域Ｚごとに光源部７２からの入射光の透過量を制御することができるようになっている。光源部７２からの入射光が例えば上部基板２１および下部基板１１のうちの下部基板１１から入射するように、画像表示部７１と光源部７２とが配置されている。

このような表示装置７０では、駆動部７３に所定の画像情報Ｊを入力し、駆動部７３から制御信号Ｓを画像表示部７１に送信することで、セル領域Ｚごとに電圧の印加が行われる。これにより、例えば光源部７２が白色光を射出する場合、例えばセル領域毎に白色と黒色とを表現することができる。したがって、表示装置７０には、２値画像が表示されることとなる。

また、表示装置７０では、上部電極２２と下部電極１２との間に印加する電圧の大きさを任意もしくは多段階に制御するなどして、各セル領域Ｚの透過光の強度を任意もしくは多段階に制御することで階調表現を行うこともできる。

さらに、各セル領域Ｚにおける無極性液体３１を、黒色ではなく、それぞれ赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）または青色（Ｂ）のいずれかに着色し、光源部７２からの入射光のうち、それぞれ同色の色のみを透過するようにすることで、カラー画像を画像表示部７１に表示させることもできる。あるいは、例えば上部基板２１と上部電極２２との間にカラーフィルタを設けることでカラー画像の表示をおこなうようにしてもよい。

この表示装置７０では、液体光学素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａの下部基板１１上に撥水領域１４Ａおよび非撥水領域１４Ｂまたは高撥水領域６４Ａおよび低撥水領域６４Ｂを設け、非撥水領域１４Ｂまたは低撥水領域６４Ｂに隔壁１５，６５を設けている。これにより、隔壁１５，６５の安定性が向上し、表示装置７０の信頼性を高めることが可能となる。

表示装置７０は、各種用途の電子機器に適用可能であり、その電子機器の種類は特に限定されない。この表示装置７０は、例えば、以下の電子機器に搭載可能である。ただし、以下で説明する電子機器の構成はあくまで一例であるため、その構成は適宜変更可能である。

図１６は、テレビジョン装置の外観構成を表している。このテレビジョン装置は、例えば、表示装置としての映像表示画面部３００を備えている。映像表示画面部３００はフロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含むものである。

表示装置７０は、テレビジョン装置のほか、例えばタブレット型パーソナルコンピュータ（ＰＣ），ノート型ＰＣ，モバイルフォン，デジタルスチルカメラ，ビデオカメラあるいはカーナビゲーションシステムにおける映像表示部分として用いることができる。

以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）極性液体および無極性液体を間にして対向すると共に、一方に第１領域および前記第１領域よりも撥水性の低い第２領域を有する一対の基板と、前記第２領域に設けられ、前記無極性液体をセル領域毎に区画する隔壁とを備えた表示装置。
（２）前記第１領域および第２領域を有する一方の基板上には絶縁膜および撥水膜がこの順に設けられ、前記第２領域では前記絶縁膜が露出されて前記隔壁に接している前記（１）記載の表示装置。
（３）前記第１領域および第２領域を有する一方の基板上には絶縁膜および第１撥水膜がこの順に設けられ、前記第１領域には、更に、前記第1撥水膜よりも撥水性の高い第２撥水膜が設けられている前記（１）記載の表示装置。
（４）前記第２領域の前記撥水膜は除去されている前記（２）記載の表示装置。
（５）前記隔壁は、前記撥水膜の一部を覆う拡幅部を有している前記（２）または（４）記載の表示装置。
（６）前記第１領域および第２領域を有する一方の基板上には絶縁膜および撥水膜がこの順に設けられ、前記第２領域では前記絶縁膜が露出され、前記隔壁と前記絶縁膜との間にブラックマトリクス層を有する前記（１）記載の表示装置。
（７）前記隔壁は、前記一方の基板上に台座部および前記台座部よりも細い柱部をこの順に有している前記（１）乃至（６）のうちいずれか１つに記載の表示装置。
（８）前記台座部の長さは前記柱部の長さよりも短い前記（７）記載の表示装置。
（９）前記極性液体の屈折率と前記無極性液体の屈折率とは異なる前記（１）乃至（８）のうちいずれか１つに記載の表示装置。
（１０）表示装置を備え、前記表示装置は、極性液体および無極性液体を間にして対向すると共に、一方に第１領域および前記第１領域よりも撥水性の低い第２領域を有する一対の基板と、前記第２領域に設けられ、前記無極性液体をセル領域毎に区画する隔壁とを備えた電子機器。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａ・・・液体光学素子、１１・・・下部基板、１２・・・下部電極、１３・・・絶縁膜、１４，６４・・・撥水膜、６４−１・・・第１撥水膜、６４−２・・・第２撥水膜、１５，６５・・・隔壁、２１・・・上部基板、２２・・・上部電極、３１・・・無極性液体、３２・・・極性液体、３３・・・側壁、４０・・・制御部、４１・・・スイッチ、４２・・・電源。

Claims (10)

1. 極性液体および無極性液体を間にして対向すると共に、一方に第１領域および前記第１領域よりも撥水性の低い第２領域を有する一対の基板と、
   前記第２領域に設けられ、前記無極性液体をセル領域毎に区画する隔壁と
   を備えた表示装置。
2. 前記第１領域および第２領域を有する一方の基板上には絶縁膜および撥水膜がこの順に設けられ、
   前記第２領域では前記絶縁膜が露出されて前記隔壁に接している
   請求項１記載の表示装置。
3. 前記第１領域および第２領域を有する一方の基板上には絶縁膜および第１撥水膜がこの順に設けられ、
   前記第１領域には、更に、前記第1撥水膜よりも撥水性の高い第２撥水膜が設けられている
   請求項１記載の表示装置。
4. 前記第２領域の前記撥水膜は除去されている
   請求項２記載の表示装置。
5. 前記隔壁は、前記撥水膜の一部を覆う拡幅部を有している
   請求項２記載の表示装置。
6. 前記第１領域および第２領域を有する一方の基板上には絶縁膜および撥水膜がこの順に設けられ、
   前記第２領域では前記絶縁膜が露出され、
   前記隔壁と前記絶縁膜との間にブラックマトリクス層を有する
   請求項１記載の表示装置。
7. 前記隔壁は、前記一方の基板上に台座部および前記台座部よりも細い柱部をこの順に有している
   請求項１記載の表示装置。
8. 前記台座部の長さは前記柱部の長さよりも短い
   請求項７記載の表示装置。
9. 前記極性液体の屈折率と前記無極性液体の屈折率とは異なる
   請求項１記載の表示装置。
10. 表示装置を備え、
    前記表示装置は、
    極性液体および無極性液体を間にして対向すると共に、一方に第１領域および前記第１領域よりも撥水性の低い第２領域を有する一対の基板と、
    前記第２領域に設けられ、前記無極性液体をセル領域毎に区画する隔壁とを備えた
    電子機器。

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