JP2019070732A

JP2019070732A - 電気泳動装置及び電子機器

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Publication number: JP2019070732A
Application number: JP2017196622A
Authority: JP
Inventors: 米山　良一; Ryoichi Yoneyama; 良一米山; 崇宮田; Takashi Miyata
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2019-05-09

Abstract

【課題】電気泳動分散液を挟む一対の基板が離れることを防止することができる電気泳動装置を提供する。【解決手段】電気泳動装置１は第１基板２及び第２基板３の基板間に、隣り合う画素８間に設けられた隔壁５を備え、隔壁５内に弾性を有する粒子４４が配置されている。そして、粒子４４は気体が内在する多孔質になっている。【選択図】図９

Description

本発明は、電気泳動装置及び電子機器に関するものである。

表示装置の１種類である電気泳動装置が広く活用されている。電気泳動装置は画面のちらつきが少なく、利用者の目が疲れ難いという利点がある。この電気泳動装置の構造が特許文献１に開示されている。それによると、電気泳動装置は基板間に隔壁を備えている。隔壁は格子状に配列された画素を区画する。そして、各画素にはシリコーンオイルが充填されている。一対の基板は最外周で接着されている。

シリコーンオイルには電気泳動粒子が分散している。電気泳動粒子は黒色の粒子と白色の粒子とで構成され、それぞれ異なる極に帯電されている。一対の基板には電極が設置されている。そして、電極間に電圧を印加するとき、電気泳動粒子に電気的な引力及び斥力が作用して、電気泳動粒子が分離する。画素毎に各電極の電圧を制御することにより各画素の表示色を制御する。その結果、所定のパターンの画像を形成することができる。

特開２０１５−１８０６０号公報

特許文献１の電気泳動装置に設置されたシリコーンオイルの熱膨張係数は０．００１／Ｋである。従って、温度が２０度変化するときシリコーンオイルが２％増加する。このとき、シリコーンオイルの圧力が増加するので、一対の基板を離す向きの力が作用する。この圧力により基板間距離が長くなると、電気泳動粒子に加わる電気力が減少するので、電気泳動粒子の動きが遅くなる。さらに、基板間距離が長くなるとき隔壁と基板との間に隙間ができるので、この隙間を通って電気泳動粒子が移動する。このとき、画素毎の黒粒子と白粒子との比率が変わるため、コントラストの特性が変化する。そこで、一対の基板が離れることを防止することができる電気泳動装置が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる電気泳動装置であって、一対の基板間に、隣り合う画素間に設けられた隔壁を備え、前記隔壁内に、弾性を有する粒子が配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、電気泳動装置は一対の基板を備えている。この基板間には複数の画素が配置されている。そして、隣り合う画素間に隔壁が設けられている。そして、隔壁内には弾性を有する粒子が配置されている。画素には液体が充填されており、液体は温度が高くなると膨張する。そして、基板及び隔壁に加わる圧力が大きくなる。このとき、隔壁内に配置された粒子が収縮する。その結果、一対の基板に加わる圧力が低下する為、一対の基板が離れることを抑制することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる電気泳動装置において、前記粒子は、気体が内在する多孔質であることを特徴とする。

本適用例によれば、粒子は、気体が内在する多孔質である。気体は圧力に反比例して体積が減少する。従って、粒子は確実に弾性を有することができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる電気泳動装置において、前記粒子の縦弾性係数は前記隔壁の縦弾性係数よりも小さいことを特徴とする。

本適用例によれば、粒子の縦弾性係数は隔壁の縦弾性係数よりも小さい。このとき、隔壁は基板間距離を維持する。そして、隔壁に加わる圧力が増加するとき、隔壁の厚みを減少させることができる。その結果、液体が膨張するときに圧力が上昇することを緩和することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる電気泳動装置において、前記隔壁の材質はエポキシ樹脂であり、前記粒子の材質は天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びクロロスルホン酸ポリエチレンのいずれかを含むことを特徴とする。

本適用例によれば、隔壁の材質はエポキシ樹脂である。そして、粒子の材質は天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びクロロスルホン酸ポリエチレンのいずれかを含む。エポキシ樹脂の縦弾性係数は２４００ＭＰａである。天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン酸ポリエチレンの各縦弾性係数は４０ＭＰａ以下である。従って、粒子の縦弾性係数を隔壁の縦弾性係数よりも小さくすることができる。

［適用例５］
本適用例にかかる電子機器であって、上記に記載の電気泳動装置を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、電子機器は上記に記載の電気泳動装置を備えている。上記に記載の電気泳動装置は温度が上昇しても一対の基板が離れることを抑制できる。従って、電子機器は温度が上昇しても一対の基板が離れることを抑制できる電気泳動装置を備えた装置とすることができる。

第１の実施形態にかかわる電気泳動装置の構造を示す概略斜視図。電気泳動装置の構造を示す模式平面図。電気泳動装置の構造を示す部分概略分解斜視図。電気泳動装置の構造を示す模式側断面図。画素と隔壁との関係を説明するための要部模式平面図。電気泳動装置の電気制御ブロック図。電気泳動装置の構造を示す模式側断面図。電気泳動装置の構造を示す模式側断面図。隔壁の構造を示す腰部模式断面図。隔壁の構造を示す腰部模式断面図。電気泳動装置の製造方法のフローチャート。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図。第２の実施形態にかかわる電子ブックの構造を示す概略斜視図。腕時計の構造を示す概略斜視図。

本実施形態では、電気泳動装置と、この電気泳動装置を製造する特徴的な例について、図に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわる電気泳動装置について図１〜図１０に従って説明する。図１は、電気泳動装置の構造を示す概略斜視図であり、図２は電気泳動装置の構造を示す模式平面図である。

図１に示すように、電気泳動装置１は基板としての第１基板２と基板としての第２基板３とが重なった構造になっている。第１基板２及び第２基板３の厚み方向をＺ方向とし、第１基板２の側面に沿う方向をＸ方向及びＹ方向とする。＋Ｚ方向側に第２基板３が位置する。観察者が電気泳動装置１を見るときには＋Ｚ方向側から見ることとする。第２基板３の＋Ｚ方向側の面が画像を表示する画像表示面３ａである。第１基板２は第２基板３より−Ｙ方向に長い形状になっている。第１基板２の−Ｙ方向側では＋Ｚ方向側の面にフレキシブル基板４が配置されている。フレキシブル基板４は図示しない駆動回路に電気的に接続され、フレキシブル基板４を介して電源と駆動信号が供給される。

図２に示すように、電気泳動装置１は第１基板２と第２基板３との間に隔壁５が配置されている。隔壁５は格子状の形状を有し画素領域６を区画する。隔壁５の寸法は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、幅が３〜５μｍ、高さが２０〜４０μｍになっている。

図中画素領域６は図を見易くするためにＸ方向に１５個、Ｙ方向に１０個並べて配置されている。画素領域６の個数は特に限定されないが本実施形態では、例えば、Ｘ方向に３２０個、Ｙ方向に２５０個並べて配置されている。画素領域６の大きさは特に限定されないが本実施形態では、例えば、Ｘ方向の長さが５０〜１００μｍ、Ｙ方向の長さが５０〜１００μｍになっている。電気泳動装置１の大きさも特に限定されないが本実施形態では、例えば、第１基板２はＸ方向の長さが３０〜５０ｍｍであり、Ｙ方向の長さが２０〜４０ｍｍになっている。

第１基板２には各画素領域６に画素回路７が配置されている。画素回路７はスイッチングを行う回路を含み画素領域６に印加される電圧を切り替える。画素回路７は各画素領域６にあるので画素回路７の個数は画素領域６の個数と同じ個数になっている。そして、画像表示面３ａに所定の画像を表示するときには１つの画素領域６が１つの画素８になる。第１基板２の＋Ｚ方向側の面には第２基板３とフレキシブル基板４との間に信号分配部９が配置されている。信号分配部９は画素回路７に出力する信号を供給する。

図３は電気泳動装置の構造を示す部分概略分解斜視図であり、電気泳動装置１の一部分をＺ方向に分解した図である。図３に示すように、第１基板２は第１基材１０を有する。第１基材１０の材質には、ガラス、プラスチック、セラミック、シリコン等を用いることができる。第１基材１０は＋Ｚ方向から見える画像表示面３ａの反対側に配置されるため不透明な材質でもよい。本実施形態では、例えば、第１基材１０の材質にガラスを用いている。

第１基材１０上には素子層１１が配置されている。素子層１１には画素回路７及び画素回路７に電気信号を供給する配線等が配置されている。画素回路７は複数のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子等で構成されている。素子層１１の上には有機樹脂膜１２が配置され、有機樹脂膜１２の上には窒化珪素膜１３及び画素電極１４がこの順に重ねて配置されている。有機樹脂膜１２及び窒化珪素膜１３により絶縁膜１５が構成されている。

絶縁膜１５は、有機樹脂膜１２と有機樹脂膜１２上に積層された窒化珪素膜１３とを有している。そして、画素電極１４は窒化珪素膜１３と接するように形成されている。絶縁膜１５は素子層１１と画素電極１４とを絶縁する層である。有機樹脂膜１２は膜厚を厚くすることができるので素子層１１の＋Ｚ方向側の面に凹凸があっても画素電極１４側の面を平坦にすることができる。有機樹脂膜１２は素子層１１の凹凸を画素領域６に反映させないための平坦化の機能を有する。そして、窒化珪素膜１３は緻密な膜であり物質を通過させ難い機能を有している。従って、窒化珪素膜１３上に液体を配置するときにも、窒化珪素膜１３を通過して液体を劣化される成分が有機樹脂膜１２から液体中に溶け出すことを抑制することができる。

素子層１１には配線３４が配置されている。画素電極１４は画素領域６毎に配置されている。第１基材１０、素子層１１、有機樹脂膜１２、窒化珪素膜１３及び画素電極１４等により第１基板２が構成されている。

素子層１１に形成されるトランジスターの半導体層の材質は半導体が形成できる材質であれば良く特に限定されず、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、炭化珪素、等を用いることができる。有機樹脂膜１２の材質は絶縁性があり成形しやすい材質であれば良く特に限定されず、樹脂材料を用いることができる。本実施形態では、例えば、有機樹脂膜１２の材質にはポジ型の感光性アクリル樹脂を用いている。ポジ型にすることにより容易に画素電極１４をドレイン電極３３と電気的に接続するための貫通孔を形成することができる。

画素電極１４の材質は通電性のある材質であれば良く特に限定されず、銅、アルミニウム、ニッケル、金、銀、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の金属や合金の他、銅箔上にニッケル膜や金膜を積層した物、アルミニウム箔上にニッケル膜や金膜を積層した物を用いることができる。本実施形態では、例えば、画素電極１４の材質はアルミ合金になっている。

窒化珪素膜１３及び有機樹脂膜１２上には隔壁５が配置され、隔壁５によって区画された画素領域６には液体としての電気泳動分散液１６が充填されている。そして、隔壁５は画素８を区画するように設けられている。隔壁５の材質は適切な強度があり形成しやすく、電気泳動分散液１６に溶出しない材質であれば良く特に限定されない。ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂材料に架橋剤を加えた材料を用いることができる。本実施形態では、例えば、隔壁５の材料にはネガ型の感光性エポキシ樹脂を用いている。ネガ型にすることにより凸形状を容易に形成することができる。

窒化珪素膜１３の材質は絶縁性があり有機樹脂膜１２を電気泳動分散液１６に溶出させない材質に換えても良く特に限定されない。窒化珪素膜１３は有機樹脂膜１２が電気泳動分散液１６に溶出することを防止する。これにより、電気泳動分散液１６が変質することを防止し、有機樹脂膜１２が劣化することを防止する。

電気泳動分散液１６には白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８が含まれ、白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８が分散媒２１に分散している。白色荷電粒子１７の材料は、白色で帯電可能であり微細な粒子に形成可能であれば良く特に限定されない。白色荷電粒子１７の材料は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子、高分子、コロイドを用いることができる。本実施形態では、例えば、白色荷電粒子１７は二酸化チタンの粒子を正に帯電させて用いている。

黒色荷電粒子１８の材料は、黒色で帯電可能であり微細な粒子に形成可能であれば良く特に限定されない。黒色荷電粒子１８の材料は、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、酸窒化チタン等の黒色顔料からなる粒子、高分子、コロイドを用いることができる。本実施形態では、例えば、黒色荷電粒子１８は酸窒化チタンを負に帯電させて用いている。白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８にはこれらの粒子に必要に応じて電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の帯電制御剤を用いることができる。他にも、白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８にはチタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等が添加されてもよい。

分散媒２１は流動性があって変質し難い材質であれば良く特に限定されない。分散媒２１の材質には水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素を用いることができる。他にも分散媒２１の材質にはベンゼン、トルエン、キシレン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素を用いることができる。長鎖アルキル基を有するベンゼン類にはヘキシルベンゼン、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等を用いることができる。他にも分散媒２１としては、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素を用いることができる。他にも、分散媒２１の材質には油類やシリコーンオイルを用いることができる。これらの物質は単独または混合物として用いることができ、さらに、カルボン酸塩のような界面活性剤等を配合してもよい。

隔壁５及び電気泳動分散液１６上には第２基板３が配置されている。第２基板３は第２基材２２を有する。第２基材２２上には共通電極２３が配置され、共通電極２３上には電気泳動分散液１６を封止する透明な封止層２４が配置されている。共通電極２３は複数の画素領域６に渡って配置される共通電極である。従って、共通電極２３は複数の画素電極１４と対向する。第２基板３は、封止層２４側が隔壁５と接合するように配置される。さらに、封止層２４は隔壁５と共通電極２３とを絶縁する機能を備えている。隔壁５は、封止層２４に押し込まれるように配置されている。すなわち、封止層２４の隔壁５の頂部と接する領域は、それ以外の領域（例えば電気泳動分散液１６と接する領域）よりも第２基材２２側に位置している。

第２基材２２の材質は光透過性、強度及び絶縁性があれば良く特に限定されない。第２基材２２の材質にガラスや樹脂材料を用いることができる。本実施形態では、例えば、第２基材２２の材質にガラス板を用いている。

共通電極２３は、透明導電膜であれば良く特に限定されない。例えば、共通電極２３にはＭｇＡｇ、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＣＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｃｅｒｉｕｍｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）等を用いることができる。本実施形態では、例えば、共通電極２３にＩＴＯを用いている。

封止層２４の材質は隔壁５と接合が可能であり、光透過性があって絶縁性を有する材質であれば良く特に限定されない。例えば、封止層２４の材質にはＮＢＡ（アクリルニトリリル・ブタジエンゴム）、イソブレン、ブタジエン、クロロプレン、スチレン・ブタジエンゴム、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリ尿素−ポリウレタン、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂等が用いることができる。他にも、封止層２４の材質にはポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸エステル等のアクリル樹脂、ポリメタクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ゼラチン、フェノール樹脂、ビニル樹脂等が用いることができる。本実施形態では、例えば、紫外線硬化型のアクリル樹脂やエポキシ樹脂を用いている。

さらに、封止層２４には電気泳動分散液１６を変質させない非極性の膜を配置するのがこのましい。この膜の材質にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ポリスチレン及びポリプロピレンを用いることができる。このように、電気泳動装置１は第１基板２及び第２基板３の一対の基板間に隔壁５が設けられた構造になっている。

図４は電気泳動装置の構造を示す模式側断面図である。図４に示すように、電気泳動装置１は画素電極１４と共通電極２３との間に電圧を印加して用いられる。そして、電気泳動装置１は画素電極１４と共通電極２３との間で電圧を切り替えて用いられる。

図示しない制御装置が画素電極１４に対して共通電極２３を低い電位にする。このとき黒色荷電粒子１８は負に帯電しているので、黒色荷電粒子１８は画素電極１４に誘引される。白色荷電粒子１７は正に帯電しているので、白色荷電粒子１７は共通電極２３に誘引される。その結果、第１基板２には黒色荷電粒子１８が集合し、第２基板３には白色荷電粒子１７が集合する。第２基板３側から電気泳動装置１を見るとき第２基板３を通して白色荷電粒子１７を見ることができる。従って、画素領域６では白色の表示となる。

素子層１１には画素回路７が配置されている。画素回路７は複数のトランジスター２５を備えている。図中には複数のトランジスター２５の中の１つが描かれている。トランジスター２５は半導体層２６を有し、半導体層２６にはソース領域２７、チャネル形成領域２８、ドレイン領域２９、ソース領域２７、チャネル形成領域２８、ドレイン領域２９がこの順に並んで形成されている。半導体層２６上にはゲート絶縁膜３０が配置され、ゲート絶縁膜３０上にはゲート電極３１が配置されている。１つのトランジスター２５に２つのゲート電極３１が配置されているので、トランジスター２５はダブルゲートトランジスターの形態になっている。

半導体層２６の端側のソース領域２７にはソース電極３２が電気的に接続され、ソース電極３２には配線３４が電気的に接続されている。ドレイン領域２９と電気的に接続してドレイン電極３３が配置されている。図に示すように、幾つかのトランジスター２５は画素電極１４と電気的に接続されている。ゲート電極３１には図示しない配線が電気的に接続されている。

隔壁５の主な材質はエポキシ系樹脂であり、有機樹脂膜１２の主な材質はアクリル樹脂である。そして、有機樹脂膜１２と隔壁５との一部が接合している。有機樹脂膜１２上に窒化珪素膜１３が位置し、窒化珪素膜１３上に隔壁５が位置する。画素電極１４は、金属を含み、画素電極１４は窒化珪素膜１３と接するように形成されている。金属は通電性を有している。従って、画素電極１４は電気泳動分散液１６に電気的作用を及ぼすことができる。

図５は画素と隔壁との関係を説明するための要部模式平面図であり、第１基板２を画像表示面３ａ側から見た図である。図中隔壁５は想像線にて記載されている。図５に示すように、第１基板２は１つの画素８に対応して１つの画素電極１４を備えている。そして、隔壁５は、１つの画素８に対して画素電極１４を囲んで配置されている。そして、この隔壁５は隣り合う画素８間に設けられている。第１基板２の厚み方向からみた平面視で画素電極１４は四角形である。

図６は電気泳動装置の電気制御ブロック図である。図６に示すように、電気泳動装置１は制御装置３６と電気的に接続して用いられる。制御装置３６は入力部３７を備え、入力部３７は電気泳動装置１に表示する画像を示す画像信号を出力する装置に電気的に接続されている。そして、入力部３７は画像信号を入力する。入力部３７は制御部３８と電気的に接続されている。そして、制御部３８は記憶部４１、第１波形形成部４２、第２波形形成部４３及び信号分配部９と電気的に接続されている。

制御部３８は第１波形形成部４２、第２波形形成部４３及び信号分配部９を制御する部位である。記憶部４１は画像信号の他、画像信号から電気泳動装置１に出力する信号を形成するときに用いる情報を記憶する。第１波形形成部４２はフレキシブル基板４、信号分配部９を介して画素回路７と電気的に接続され、画素回路７に画素毎のデータ信号を出力する。画素回路７は画素電極１４と電気的に接続され、データ信号に対応する電圧波形を画素電極１４に出力する。第２波形形成部４３はフレキシブル基板４を介して共通電極２３と電気的に接続され、共通電極２３に電圧波形を出力する。

信号分配部９は画素回路７に駆動信号を分配し画素電極１４に出力する電圧波形を切り替える。さらに、信号分配部９は共通電極２３に出力する電圧波形を分配する。

図７及び図８は電気泳動装置の構造を示す模式側断面図である。図７に示すように、画素電極１４に対して共通電極２３を低い電位にする。このとき黒色荷電粒子１８は負に帯電しているので、黒色荷電粒子１８は画素電極１４に誘引される。白色荷電粒子１７は正に帯電しているので、白色荷電粒子１７は共通電極２３に誘引される。その結果、第１基板２には黒色荷電粒子１８が集合し、第２基板３には白色荷電粒子１７が集合する。第２基板３側から電気泳動装置１を見るとき第２基板３を通して白色荷電粒子１７を見ることができる。従って、画素領域６では白色の表示となる。

図８に示すように、画素電極１４に対して共通電極２３を高い電位にする。このとき黒色荷電粒子１８は負に帯電しているので、黒色荷電粒子１８は共通電極２３に誘引される。白色荷電粒子１７は正に帯電しているので、白色荷電粒子１７は画素電極１４に誘引される。その結果、第１基板２には白色荷電粒子１７が集合し、第２基板３には黒色荷電粒子１８が集合する。第２基板３側から電気泳動装置１を見るとき第２基板３を通して黒色荷電粒子１８を見ることができる。従って、画素領域６では黒色の表示となる。

図９及び図１０は隔壁の構造を示す腰部模式断面図である。図９は電気泳動分散液１６が膨張してない状態を示し、図１０は電気泳動分散液１６が膨張している状態を示している。図９に示すように、隔壁５内に、弾性を有する粒子４４が配置されている。そして、粒子４４は、気体が内在する多孔質である。粒子４４の大きさは隔壁５の厚みより小さいのが好ましい。粒子４４を隔壁５の内部に収めることができる。

図１０に示すように、画素８には電気泳動分散液１６が充填されており、電気泳動分散液１６は温度が高くなると膨張する。そして、第１基板２及び第２基板３に加わる圧力が大きくなる。このとき、隔壁５内に配置された粒子４４が収縮する。その結果、第１基板２及び第２基板３が離れることを抑制することができる。

第１基板２及び第２基板３が離れるとき、画素電極１４と共通電極２３との距離が離れる。そして、画素電極１４と共通電極２３との間の電場が弱くなるので、白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８を移動させる力が弱くなる。本実施形態の電気泳動装置１では第１基板２及び第２基板３が離れることが抑制されるため、白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８が移動し難くなることを抑制できる。従って、電気泳動装置１は温度が上昇しても表示の切替速度の低下を抑制できる。

粒子４４は、気体が内在する多孔質である。気体は圧力に反比例して体積が減少する。従って、粒子４４は確実に弾性を有することができる。また、気体はばねとして機能するので、圧力が上がると収縮し圧力が元の状態に戻ると体積が元に戻る。

粒子４４の材質は縦弾性係数が隔壁５の縦弾性係数よりも小さい材質になっているのが好ましい。このとき、隔壁５は第１基板２と第２基板３との基板間距離を維持する。そして、隔壁５に加わる圧力が増加するとき、粒子４４が収縮するので隔壁５の厚みを減少させることができる。

粒子４４の材質は天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びクロロスルホン酸ポリエチレンのいずれかを含むことが好ましい。エポキシ樹脂の線膨張係数は２４００ＭＰａである。天然ゴムの線膨張係数は３０ＭＰａ以下である。スチレンブタジエンゴムの線膨張係数は３０ＭＰａ以下である。クロロプレンゴムの線膨張係数は３９ＭＰａ以下である。クロロスルホン酸ポリエチレンの線膨張係数は２０ＭＰａ以下である。従って、粒子４４の縦弾性係数を隔壁５の縦弾性係数よりも小さくすることができる。

次に上述した電気泳動装置１の製造方法について図１１〜図２０にて説明する。図１１は、電気泳動装置の製造方法のフローチャートであり、図１２〜図２０は電気泳動装置の製造方法を説明するための模式図である。図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１は上部電極設置工程に相当する。この工程は、第２基材２２上に共通電極２３及び封止層２４を設置する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は素子設置工程である。この工程は、第１基材１０上に素子層１１を設置する工程である。次にステップＳ３に移行する。

ステップＳ３は有機樹脂膜設置工程である。この工程は、素子層１１上に有機樹脂膜１２を設置する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は窒化珪素膜設置工程である。この工程は、有機樹脂膜１２上に窒化珪素膜１３を設置する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は下部電極設置工程である。この工程は、窒化珪素膜１３上に画素電極１４を設置する工程である。次にステップＳ６に移行する。

ステップＳ６は隔壁設置工程である。この工程は、第１基板２上に隔壁５を設置する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は分散液充填工程である。この工程は、画素領域６に電気泳動分散液１６を充填する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は基板組立工程である。この工程は、隔壁５と第２基板３とを接着する工程である。以上の工程により電気泳動装置１が完成する。

次に、図１２〜図２０を用いて、図１１に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。まず、第２基板３を製造する。図１２はステップＳ１の上部電極設置工程に対応する図である。図１２に示すように、第２基材２２を用意する。第２基材２２にはガラス板を所定の厚みに研削及び研磨して表面粗さを小さくした板を用いる。次に、第２基材２２上に共通電極２３を配置する。スパッタリング法等の成膜法を用いて膜厚１００ｎｍ程度のＩＴＯ膜を第２基材２２上に形成する。次に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によってＩＴＯ膜をパターニングして、共通電極２３を形成する。

次に、共通電極２３上に封止層２４を設置する。封止層２４はインクジェット法、オフセット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の凸版印刷、グラビア印刷等の凹版印刷等の各種印刷法を用いて設置することができる。他にも、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、スリットコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、ディップコート法等を用いても良い。

続いて、第１基板２を製造する。図１３はステップＳ２の素子設置工程に対応する図である。図１３に示すように、ステップＳ２において、第１基材１０を用意する。第１基材１０もガラス板を所定の厚みに研削及び研磨して表面粗さを小さくした板を用いる。第１基材１０上に素子層１１を形成する。素子層１１の形成方法は公知であるので詳細の説明は省略し、概略の製造方法を説明する。素子層１１の形成方法は複数存在し特に限定されない。

まず、ＣＶＤ法（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって第１基材１０上にＳｉＯ₂の下地絶縁膜４５を形成する。次に、下地絶縁膜４５上に、ＣＶＤ法等によって膜厚５０ｎｍ程度の非晶質シリコン膜を形成する。その非晶質シリコン膜をレーザー結晶化法等によって結晶化して、多結晶シリコン膜を形成する。その後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法等によって島状の多結晶シリコン膜である半導体層２６を形成する。

次に、半導体層２６及び下地絶縁膜４５を覆うように、ＣＶＤ法等によって膜厚１００ｎｍ程度のＳｉＯ₂の膜を形成し、ゲート絶縁膜３０とする。スパッタリング法等によって、ゲート絶縁膜３０上に膜厚５００ｎｍ程度のＭｏ膜を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって島状のゲート電極３１を形成する。イオン注入法によって半導体層２６に不純物イオンを注入し、ソース領域２７、ドレイン領域２９及びチャネル形成領域２８を形成する。ゲート絶縁膜３０及びゲート電極３１を覆うように、膜厚８００ｎｍ程度のＳｉＯ₂膜を形成し、第１層間絶縁膜４６とする。

次に、第１層間絶縁膜４６にソース領域２７に達するコンタクトホールとドレイン領域２９に達するコンタクトホールを形成する。その後、第１層間絶縁膜４６上とコンタクトホール及びコンタクトホール内に、スパッタリング法等によって膜厚５００ｎｍ程度のＭｏ膜を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によってパターニングして、ソース電極３２、ドレイン電極３３及び図示しない配線を形成する。

第１層間絶縁膜４６とソース電極３２、ドレイン電極３３及び配線とを覆うように、膜厚８００ｎｍ程度のＳｉ₃Ｎ₄膜を形成し、第２層間絶縁膜４７とする。フォトリソグラフィー法及びエッチング法によってパターニングして、第２層間絶縁膜４７にコンタクトホールを形成する。尚、ステップＳ２では画素回路７を構成する複数のトランジスター２５が配置される。

図１４はステップＳ３の有機樹脂膜設置工程に対応する図である。図１４に示すように、ステップＳ３において、第２層間絶縁膜４７上に有機樹脂膜１２を設置する。まず、有機樹脂膜１２の材料となる樹脂膜を設置する。素子層１１の上にアクリル樹脂を溶解した溶液を素子層１１上に塗布し乾燥させて固化する。樹脂膜はインクジェット法、オフセット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の凸版印刷、グラビア印刷等の凹版印刷等の各種印刷法を用いて設置することができる。他にも、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、スリットコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、ディップコート法等を用いても良い。次に、樹脂膜をフォトリソグラフィー法及びエッチング法によってパターニングする。これにより、有機樹脂膜１２の外形形状及び貫通孔１２ａの形状をパターニングする。続いて、エッチング液を用いて有機樹脂膜１２をエッチングして貫通孔１２ａを形成する。樹脂膜は蒸着またはＣＶＤ法等の成膜法を用いるときより厚い膜を容易に設置することができる。

図１５及び図１６はステップＳ４の窒化珪素膜設置工程に対応する図である。図１５に示すように、ステップＳ４において、有機樹脂膜１２上と貫通孔１２ａ内に蒸着またはＣＶＤ法等の成膜法を用いて膜厚５００ｎｍ程度の窒化珪素べた膜１３ｂを形成する。べた膜はパターニングしていない膜を示す。次に、図１６に示すように、窒化珪素べた膜１３ｂをパターニング及びエッチングして窒化珪素膜１３を形成する。貫通孔１２ａではドレイン電極３３を露出させる。さらに、隔壁５を設置する場所に開口１３ａを形成する。エッチング法は特に限定されないが本実施形態ではドライエッチング法を用いた。窒化珪素膜１３は蒸着またはＣＶＤ法等の成膜法を用いているので緻密な組織の膜になっている。

図１７はステップＳ５の下部電極設置工程に対応する図である。図１７に示すように、ステップＳ５において有機樹脂膜１２、窒化珪素膜１３上及び貫通孔１２ａ内に、スパッタリング法等の成膜法を用いて膜厚５００ｎｍ程度のアルミ合金膜を形成する。さらに、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によってアルミ合金膜をエッチングして画素電極１４を形成する。隔壁５を設置する予定の場所では窒化珪素膜１３及び開口１３ａを露出させる。エッチング法は特に限定されないが本実施形態ではドライエッチング法を用いた。

図１８はステップＳ６の隔壁設置工程に対応する図である。図１８に示すように、ステップＳ６において、有機樹脂膜１２が露出する開口１３ａ及び窒化珪素膜１３上に隔壁５を設置する。まず、画素電極１４上に隔壁５の材料となる感光性樹脂材料を塗布する。感光性樹脂材料には粒子４４が含まれている。

粒子４４は多孔質である。多孔質の形成方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、化学反応を利用する化学反応ガス活用法、沸点が低い溶剤を用いる低沸点溶剤活用法、空気を混入させる機械的混入法、含ませた溶剤を除去する溶剤除去法等を用いることができる。

多孔質の材料を粒子状に粉砕する方法も特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、固体に圧縮、衝撃、摩擦等の力を加え、細分化することで固体を粉砕して粉体にする方法を用いることができる。他にも、粒子状の多孔質を形成する方法として、ガスを含む溶湯を急冷凝固させるアトマイズによる生成方法を用いることができる。溶湯に含まれるガスを放出させて多孔質の粒子４４にする。形成された粒子４４を感光性樹脂材料に投入して撹拌する。

感光性樹脂材料の塗布方法はオフセット印刷、スクリーン印刷、凸版印刷等の各種印刷法を用いて設置することができる。他にも、スピンコート法やロールコート法等のコート法を用いても良い。続いて、感光性樹脂材料を加熱乾燥して固化する。次に、感光性樹脂材料をフォトリソグラフィー法によってパターニングしエッチングして隔壁５を成形する。窒化珪素膜１３の開口１３ａを覆うように樹脂材料の隔壁５を設置する。開口１３ａでは隔壁５が有機樹脂膜１２と接着される。隔壁５及び有機樹脂膜１２はともに樹脂材料で形成されるので強固に接着させることができる。

図１９はステップＳ７の分散液充填工程に対応する図である。図１９に示すように、ステップＳ７において、隔壁５が設置された第１基板２を図示しない容器内に設置する。そして、分散媒２１に白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８を加えて撹拌し電気泳動分散液１６を用意する。次に、ディスペンサーやダイコーター等の供給装置を用いて画素領域６に電気泳動分散液１６を供給する。電気泳動分散液１６の供給方法は各種印刷法やインクジェット法を用いても良い。

図２０はステップＳ８の基板組立工程に対応する図である。図２０に示すように、ステップＳ８において、隔壁５上に第２基板３を設置する。第１基材１０には周囲に枠部４８が設置されている。枠部４８の材料は隔壁５と同じ材料で形成しても良い。まず、電気泳動分散液１６が供給された第１基板２を減圧チャンバー内に設置する。次に、隔壁５上に第２基板３を搭載する。続いて、減圧チャンバー内を減圧し第１基板２に第２基板３を加圧する。この状態を維持しながら封止層２４に紫外線を照射する。封止層２４は紫外線硬化型であり接着剤としても機能し、隔壁５及び枠部４８と第２基板３とが仮固定される。次に、第２基板３が設置された第１基板２を加熱し封止層２４を固化することにより第２基板３が隔壁５に固定される。以上の工程により電気泳動装置１が完成する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、電気泳動装置１は第１基板２及び第２基板３の一対の基板を備えている。この基板間には複数の画素８が配置されている。そして、隣り合う画素８間に隔壁５が設けられている。そして、隔壁５内には弾性を有する粒子４４が配置されている。画素８には電気泳動分散液１６が充填されており、電気泳動分散液１６は温度が高くなると膨張する。そして、第１基板２及び第２基板３に加わる圧力が大きくなる。このとき、隔壁５内に配置された粒子４４が収縮する。その結果、第１基板２と第２基板３とに加わる圧力が低下する為、第１基板２と第２基板３とが離れることを抑制することができる。

（２）本実施形態によれば、粒子４４は、気体が内在する多孔質である。気体は圧力に反比例して体積が減少する。従って、粒子４４は確実に弾性を有することができる。

（３）本実施形態によれば、粒子４４の縦弾性係数は隔壁５の縦弾性係数よりも小さい。このとき、隔壁５は縦弾性係数が大きいので第１基板２及び第２基板３の基板間距離を維持する。そして、隔壁５に加わる圧力が増加するとき、隔壁５の厚みを減少させることができる。

（４）本実施形態によれば、隔壁５の材質はエポキシ樹脂である。そして、粒子４４の材質は天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びクロロスルホン酸ポリエチレンのいずれかを含む。エポキシ樹脂の線膨張係数は２４００ＭＰａである。天然ゴムの線膨張係数は３０ＭＰａ以下である。スチレンブタジエンゴムの線膨張係数は３０ＭＰａ以下である。クロロプレンゴムの線膨張係数は３９ＭＰａ以下である。クロロスルホン酸ポリエチレンの線膨張係数は２０ＭＰａ以下である。従って、粒子４４の縦弾性係数を隔壁５の縦弾性係数よりも小さくすることができる。

（第２の実施形態）
次に、電気泳動装置を搭載した電子機器の一実施形態について図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は電子ブックの構造を示す概略斜視図であり、図２２は腕時計の構造を示す概略斜視図である。図２１に示すように、電子機器としての電子ブック６０は板状のケース６１を有する。ケース６１には蝶番６２を介して蓋部６３が設置されている。さらに、ケース６１には操作ボタン６４と表示部６５とが設置されている。操作者は操作ボタン６４を操作して表示部６５に表示する内容を操作することができる。

ケース６１の内部には、制御部６６と表示部６５を駆動する信号駆動部６７が設置されている。制御部６６は信号駆動部６７に表示データを出力するとともに、当該表示データをデータ信号に変換するときのタイミング信号も出力する。信号駆動部６７は表示データからデータ信号を生成し表示部６５に出力する。また、制御部６６は、信号駆動部６７が出力するデータ信号に同期させた表示制御信号を表示部６５に出力する。表示部６５は内部に信号分配回路を有する。表示部６５は入力される表示制御信号及びデータ信号から電気泳動表示に必要な信号を生成する。そして、制御部６６が表示部６５に出力した表示データに従って表示部６５は表示を行う事ができる。尚、操作ボタン６４による操作者の操作は、適時信号化され制御部６６に伝達され、制御部６６の出力信号に反映される。

電子ブック６０は表示部６５を備えている。この表示部６５には上記の電気泳動装置１が用いられている。上記の電気泳動装置１は、温度が上昇しても第１基板２と第２基板３とが離れることを抑制することができる。従って、電気泳動装置１は温度が上昇しても表示の切替速度の低下を抑制できる電気泳動装置である。従って、電子ブック６０は温度が上昇しても表示の切替速度の低下を抑制できる電気泳動装置１を備えた電子機器とすることができる。

図２２に示すように、電子機器としての腕時計７０は板状のケース７１を有する。ケース７１はバンド７２を備え、操作者はバンド７２を腕に巻いて腕時計７０を腕に固定することができる。ケース７１には操作ボタン７３と表示部７４とが設置されている。操作者は操作ボタン７３を操作して表示部７４に表示する内容を操作することができる。

ケース７１の内部には腕時計７０を制御する制御部７５と表示部７４に信号を駆動する信号駆動部７６が設置されている。制御部７５は信号駆動部７６に表示データと必要なタイミング信号を出力する。尚、当該必要なタイミング信号の中には制御部７５から表示部７４に直接出力される信号があってもよい。信号駆動部７６は表示に必要な信号を表示部７４に出力することで、表示部７４に表示データに対応する内容を表示させることができる。

腕時計７０は表示部７４を備えている。この表示部７４には上記の電気泳動装置１が用いられている。上記の電気泳動装置１は、温度が上昇しても第１基板２と第２基板３とが離れることを抑制することができる。従って、電気泳動装置１は温度が上昇しても表示の切替速度の低下を抑制できる電気泳動装置である。従って、腕時計７０は温度が上昇しても表示の切替速度の低下を抑制できる電気泳動装置１を備えた電子機器とすることができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、電気泳動分散液１６に白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８を設置した。白色荷電粒子１７及び黒色荷電粒子１８に代えて、赤色、緑色、青色等の荷電粒子を用いてもよい。この構成によれば、赤色、緑色、青色等を表示することでカラー表示を行うことができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、１つの画素領域６に１つの画素電極１４が設置された。１つの画素領域６に複数の画素電極１４を設置してもよい。表示を細分化することができる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では白色荷電粒子１７を正極に帯電させて、黒色荷電粒子１８を負極に帯電させた。白色荷電粒子１７を負極に帯電させて、黒色荷電粒子１８を正極に帯電させても良い。制御しやすい帯電状態にしてもよい。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、画素領域６の形状が四角形であった。画素領域６の形状は円形、楕円形、多角形、円弧と直線を含む形状でもよい。このとき、隔壁５は樹脂材料から形成されているので隔壁５の形状は画素領域６の形状に容易に合わせることができる。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、第１基板２に画素回路７が設置された。第１基板２に画素回路７を設置せずに画素電極１４だけが設置された構造にしても良い。そして、直接画素電極１４に電圧を印加する駆動回路を設けても良い。第１基板２の構造が簡単になるので、製造しやすくすることができる。

（変形例６）
前記第１の実施形態では、粒子４４が隔壁５の内部に設置されていた。粒子４４は隔壁５の表面に設置されても良い。電気泳動分散液１６の圧力が直接粒子４４に加わるので、粒子４４は電気泳動分散液１６の圧力を緩和しやすくすることができる。

（変形例７）
前記第１の実施形態では、総ての隔壁５に粒子４４が設置された。粒子４４は一部の隔壁５に設置されても良い。このとき、粒子４４が設置された隔壁５と粒子４４が設置されていない隔壁５とを交互に配置しても良い。他にも、粒子４４が設置された隔壁５と粒子４４が設置されていない隔壁５との割合を所定の比率にしても良い。

（変形例８）
前記第１の実施形態では、粒子４４は多孔質であったが、粒子４４は内部に気体を有する球状の形態でも良い。他にも、内部に気体を含まない球状の形態でもよい。このときには、粒子４４の縦弾性係数が小さい材質を選択するのが好ましい。電気泳動分散液１６が膨張したときに収縮させやすくできる。

（変形例９）
前記第２の実施形態では電気泳動装置１が設置された電子機器の例として電子ブック６０及び腕時計７０を示した。他にも、表示装置を備える各種の電子機器の表示装置に電気泳動装置１を用いることができる。このときの電子機器は温度が上昇しても表示の切替速度の低下を抑制できる電気泳動装置１を備えた電子機器とすることができる。

１…電気泳動装置、２…基板としての第１基板、３…基板としての第２基板、５…隔壁、８…画素、１６…液体としての電気泳動分散液、４４…粒子。

Claims

一対の基板間に、
隣り合う画素間に設けられた隔壁を備え、
前記隔壁内に、弾性を有する粒子が配置されていることを特徴とする電気泳動装置。
請求項１に記載の電気泳動装置であって、
前記粒子は、気体が内在する多孔質であることを特徴とする電気泳動装置。
請求項１または２に記載の電気泳動装置であって、
前記粒子の縦弾性係数は前記隔壁の縦弾性係数よりも小さいことを特徴とする電気泳動装置。
請求項３に記載の電気泳動装置であって、
前記隔壁の材質はエポキシ樹脂であり、
前記粒子の材質は天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム及びクロロスルホン酸ポリエチレンのいずれかを含むことを特徴とする電気泳動装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気泳動装置を備えることを特徴とする電子機器。