JP4024172B2 - 電気泳動表示装置および製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に係り、特に帯電粒子を溶媒中で移動させて表示を行う電気泳動表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非発光型の表示装置の一つとして帯電粒子の電気泳動現象を利用した電気泳動表示装置が知られている。電気泳動現象は溶媒中の帯電粒子に外部から電界を印加したときに帯電極性および電界の方向によって帯電粒子が移動する現象である。従来の電気泳動表示装置としては、例えば着色された絶縁性溶媒を用いたものが知られている（「特許文献１」）。この「特許文献１」に開示の電気泳動表示装置は、一方の電極と他方の電極とを所定の間隔で対向させ、その間に溶媒を配置した構造となっている。この両電極間に電圧を印加すると帯電粒子が、その帯電極性にしたがってどちらか一方の電極に引き付けられる。このとき、着色された絶縁性溶媒を用いているため、観測者には帯電粒子の色または絶縁性溶媒の色が見えることになる。したがって、上記両電極間に印加する電圧を制御することによって、画像を表示するようになっている。
【０００３】
また、着色された絶縁溶媒を用いない従来の電気泳動表示装置としては例えば「特許文献２」に開示されている。この特許文献２では、一方の電極は面積が小さく他方の電極は面積の大きい構成となっている。この両電極間に電圧を印加すると帯電粒子がその帯電極性にしたがってどちらか一方の電極に引き付けられる。このとき、観測者には帯電粒子の色とどちらか一方の電極の色が見えることになるが、電極の面積が異なるために帯電粒子が面積の大きい電極上に引き付けられた場合は主に帯電粒子の色が見え、帯電粒子が面積の小さい電極上に引き付けられた主に電極の色が見えることになる。したがって、印加する電圧を制御することによって、画像を表示することができる。
【０００４】
上記した従来の電気泳動表示装置の絶縁性溶媒は隔壁により小分けされており、隔壁によって上下基板間の間隙を保持する同時に、帯電粒子の移動範囲を隔壁内に限定し、帯電粒子の拡散を防いでいる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４３６７２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０２８０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の電気泳動表示装置では、あらかじめ隔壁により単位画素に小分けされた微小な空間に絶縁性溶媒を設けた多数の画素をマトリクス状に配置して二次元の表示領域を構成しようとするものであるが、このような構成では絶縁性溶媒が各空間内に均一に配置されず、表示領域の面内で一様な表示特性を得ることは困難である。本発明の目的は、画素毎に小分けされた微小な空間に絶縁性溶媒を均一に配置して面内で一様な表示特性を実現した電気泳動表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、所定間隙を開けて配置された透明な第１基板と第２基板と、この間隙内に配置された絶縁性溶媒と前記絶縁性溶媒中に分散された帯電粒子と、前記第１基板もしくは前記第２基板のいずれかに配置された第１電極および第２電極を設け、前記第１基板および第２基板表面に撥液部と親液部を設けて、前記絶縁性溶媒を前記第１基板および第２基板表面の親液部上に配置することにより、該絶縁性溶媒を各画素で均一化した。
【０００８】
また、本発明は、以下の各構成とすることができる。すなわち、
（１）前記第１基板表面および第２基板表面の撥液部、および親液部のパターニング形状を同等とする。
【０００９】
（２）前記第１基板表面または第２基板表面のいずれかの一方に撥液部と親液部を設け、他方の全面を撥液部とする。
【００１０】
（３）前記第１基板および第２基板表面の親液部上に配置された前記絶縁性溶媒を１画素または複数画素ごとに配置する。
【００１１】
（４）表面が平坦な前記親液部と前記絶縁性溶媒との接触角を９０度未満とし、、かつ前記親液部に凹凸構造を形成する。
【００１２】
（５）前記撥液部上に複数の柱を設け、該柱の表面に前記絶縁性溶媒に対して撥液性を有せしめる。
【００１３】
（６）前記第１基板と第２基板の間隙を保つたのスペーサ材（ビーズあるいは柱）を設け、かつスペーサ材の表面に前記絶縁性溶媒に対して撥液性を持たせた。
また、このスペーサ材を概ね黒色とする。
【００１４】
（７）前記親液部上に配置されて隣接する絶縁性溶媒との境界部の第１基板または第２基板のいずれかもしくは両方の上に周囲より高い土手を設ける。さらに、前記絶縁性溶媒の表面を透明な樹脂膜で覆う。
【００１５】
（８）前記隣接する前記樹脂膜で覆われた絶縁性溶媒の間隙に樹脂を配置する。
また、前記隣接する前記樹脂膜で覆われた絶縁性溶媒の間隙に配置された樹脂を概ね黒色とする。さらに、前記樹脂膜で覆われた絶縁性溶媒との間隙に配置した樹脂に導電性を持たせて前記第１電極を兼ねさせる。
【００１６】
（９）前記樹脂膜で覆われた絶縁性溶媒と前記第1 基板間および絶縁性溶媒との間隙を透明な導電性の樹脂で満たして前記第１電極を兼ねさせる。
【００１７】
（１０）前記第２基板と前記第２基板に配置された第１電極および第２電極と前記第２基板表面に撥液部と親液部を設け、前記絶縁性溶媒を前記第２基板の表面の親液部上に配置し、かつ絶縁性溶媒の表面を樹脂膜で覆う。
【００１８】
（１１）前記樹脂膜で覆われた絶縁性溶媒の表面および間隙に透明な樹脂を設ける。
【００１９】
（１２）前記第２基板と該第２基板に配置された第２電極と該第２基板の表面に撥液部と親液部を設け、前記絶縁性溶媒を前記第２基板表面の親液部上に配置し、かつ前記絶縁性溶媒の表面を樹脂膜で覆い、該樹脂膜で覆われた前記絶縁性溶媒の表面および間隙に透明な導電性の樹脂を設けて第１電極を兼ねさせ、さらに前記導電性の樹脂の表面に透明な非導電性の樹脂層を設ける。
【００２０】
（１３）前記樹脂膜で覆った前記絶縁性溶媒を、概ね半球状とする。
【００２１】
（１４）前記第２基板にアクティブ素子を配置してアクティブマトリックス駆動により表示を切り替える。
【００２２】
上記本発明の各構成により、面内で一様な表示特性を実現した電気泳動表示装置を提供することができる。
【００２３】
なお、上記の電気泳動表示装置は、少なくとも、▲１▼第１基板または第２基板の表面に撥液層を設け、▲２▼絶縁性溶媒を配置する部分に光を照射して光照射部分の撥液性を低下させる親液部を形成し、▲３▼上記光照射によって形成された親液部に対して前記絶縁性溶媒を配置することで製造できる。本発明の電気泳動表示装置の製造工程の他の代表的なものを列挙すれば、以下のとおりである。
【００２４】
（ａ）上記▲１▼、▲２▼の工程が、それぞれ、
▲１▼第１基板および第２基板の表面に▲２▼の工程で用いる撥液性を低下させる２５０ｎｍ以上の波長の光を吸収する層、及びその上に非晶質含フッ素重合体からなる層を設ける工程とする。そして、
▲２▼絶縁性溶媒を小分けにする部分に２５０ｎｍ以上の波長の光を照射し、光照射部分の撥液性を低下させる工程とする。
【００２５】
（ｂ）上記▲３▼の工程を、所定の間隙を持って形成された前記第１基板と第２基板間を真空封に引くもしくは前記絶縁性溶媒を加圧して封入する工程とする。
【００２６】
（ｃ）あるいは上記▲３▼の工程を、あらかじめ所定の厚さの絶縁性溶媒が付着したローラーを前記基板上で転がすことで前記絶縁性溶媒を付着する工程とする。
【００２７】
（ｄ）または、上記▲３▼の工程を、容器に溜めた絶縁性溶媒に前記基板表面を浸すことで前記絶縁性溶媒を付着する工程とする。
【００２８】
（ｅ）あるいはまた、上記▲３▼の工程を、インクジェットにより液滴を飛翔させることで前記絶縁性溶媒を付着する工程とする。
【００２９】
（ｆ）上記（ａ）〜（ｅ）において、
少なくとも（１）絶縁性溶媒に下記（２）の工程で用いる光を照射するもしくは熱を加えることで硬化する樹脂を添加する工程、
（２）光を照射するもしくは熱を加えることで前記小分けされた絶縁性溶媒の表面で樹脂を硬化させ、前記絶縁性溶媒を樹脂で覆う工程を用いる。
【００３０】
以上の製造方法を用いることで、前記（１）〜（１４）に記載したように、面内で一様な表示特性を実現した電気泳動表示装置を提供することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電気泳動表示装置の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
〔第１実施例〕
図１は本発明の電気泳動表示装置の第１実施例の説明図であり、図１（ａ）は１画素付近の断面図、図１（ｂ）と（ｃ）は図１（ａ）の動作説明図である。図１（ａ）に示した範囲Ｐが電気泳動表示装置の１画素に相当する。図１（ａ）において、本実施例の電気泳動表示装置は、第１基板１と第２基板２を適当な間隔で配置し、その間隙には着色した帯電粒子６を分散させた透明な絶縁性溶媒５を配置する。第１基板１は透明であり、第２基板２には第１電極３と第２電極４が配置されており、第１電極３の面積は第２電極４の面積より小さく、両者は絶縁層７で隔てられている。第１電極３と第２電極４には電気回路１０が図示の極性で接続されている。なお、隣接する画素の間には隔壁１Ａを有している。図１では、この隔壁１Ａは空気あるいは不活性ガス等の気体である。
【００３３】
電気回路１０により第１電極３と第２電極４に電圧を印加すると、両電極間に電界を生じ、帯電粒子６は第１電極３上から第２電極４上へ、もしくは第２電極４上から第１電極３上へ移動する。帯電粒子６がプラスに帯電している場合、図１（ｂ）に示すように、電気回路１０により第１電極３の電位を第２電極４よりも低くすると、面積の小さい第１電極３上に帯電粒子６が集まる。このとき第１基板１側から見ると、電気泳動表示装置は第２電極４または絶縁層７の色を表示する。
【００３４】
一方、図１（ｃ）に示すように、第１電極３の電位がを第２電極４よりも高くなるように電気回路１０によって電圧を印加すると、面積の大きい第２電極４上に帯電粒子６が広がる。このとき第１基板１側から見ると、電気泳動表示装置は帯電粒子の色を表示する。例えば、帯電粒子６が黒でかつ、絶縁層７が透明で第２電極４が可視光全域で高反射率ならば、図１（ｂ）においては白表示、図１（ｃ）においては黒表示ということになる。このとき、帯電粒子６と第２電極４の色や明るさが対比観察できるものであれば、それぞれの色はどのような組合せをとっても良い。
【００３５】
第１電極３はどのような反射率特性のものを用いても良いが、黒や暗褐色の電極の方が電極表面からの反射光量が少なく、コントラスト比が高くなるので好ましい。また、第２電極４反射板としても用いる場合、適当な凹凸形状を持たせて、周囲から入射した光を正面方向に効果的に反射させることで輝度を高めることも可能である。またさらに、第２電極４の可視光領域の反射光特性に波長分散を持たせ、第２電極４に色をつける代わりに、絶縁層７の可視光領域の透過率に波長分散を持たせても第２電極４に色を付けるのと同等の効果を得られる。
【００３６】
さらに、本実施例を１画素（カラー副画素）としてそれぞれの画素に赤、緑、青の波長領域の光を主に反射する第２電極４、または、赤、緑、青の波長領域の光を主に透過する絶縁層７、もしくは、赤、緑、青の波長領域の光を透過する第１基板上に配置されたカラーフィルタ（図示せず）のいずれかと黒色の帯電粒子６を用い、これらの画素に独立で電圧を印加させることでフルカラーの電気泳動表示装置を得ることができる。
【００３７】
また、第１電極３および第２電極４と絶縁性溶媒５との間に絶縁層７を設けることで、絶縁性溶媒５と第１電極３や第２電極４間で発生する電気化学反応を防ぐことができるが、これは両電極と絶縁性溶媒５との組合せにより必要な場合と不必要な場合がある。
【００３８】
〔第２実施例〕
図２は本発明の電気泳動表示装置の第２実施例を説明する図１と同様の断面図である。本実施例では、第１実施例では第２基板上に配置されていた第１電極３を図４２に示したように、第１基板１に配置した。この構成でも前記実施例と同様の表示が可能である。
【００３９】
〔第３実施例〕
図３は本発明の電気泳動表示装置の第３実施例を説明する図１と同様のの断面図である。本実施例は、第１実施例では第１電極３を第１基板１で共通化し、着色された絶縁性溶媒を用いた。本実施例の構成では、着色され絶縁性溶媒５と帯電粒子６との色の対比で、帯電粒子６が第1 電極３上に広がっている場合は粒子の色を表示し、帯電粒子６が第２電極４上に広がっている場合は着色された絶縁性溶媒５の色を表示する。
【００４０】
また、以上で述べた各実施例の電気泳動表示装置の第２基板２および第２電極４を透明にして透過型の電気泳動表示装置として用いることも可能である。
【００４１】
上記図１〜図３で説明した本発明の第１〜第３実施例の電気泳動表示装置では、第１基板１の表面および第２基板２の表面に、絶縁性溶媒５に対して撥液性を有する撥液部８と、絶縁性溶媒５に対して親液性を有する親液部９を設ける。図１〜図３に示すように、画素となる部分の基板表面に親液部９を配置し、画素間の境界部に撥液部８を配置することによって、親液部９上に配置された絶縁性溶媒５はその部分にとどまり、撥液部８を越えて広がらない。すなわち、隔壁１Ａを気体とした実質的に壁の無い簡便な構造であっても、絶縁性溶媒５を画素ごとに小分にした電気泳動表示装置を実現することができる。
【００４２】
ここで言う撥液部８および親液部９は、絶縁性溶媒５に対する接触角が相対的に高い部分を撥液部、低い部分を親液部と呼び、その絶対値を規定するものではない。また、本発明の第１〜第３実施例では、第１基板１と第２基板２のそれぞれの表面に配置される撥液部８および親液部９のパーターン形状を一致させ、両基板の親液部９間に絶縁性溶媒５を配置することで、小分けをより強固なものとする効果がある。
【００４３】
〔第４実施例〕
図４は本発明の電気泳動表示装置の第４実施例を説明する図１と同様のの断面図である。本実施例は、第１基板１の表面全面を撥液部８とし、第２基板２の表面に撥液部８と親液部９を設けてたものである。このような配置にすることで、絶縁性溶媒５は第２基板３上の撥液部８および親液部９によって小分けにされ、かつ第１基板１を介しての隣接する小分けにされた絶縁性溶媒との接触を防ぐ効果がある。さらに第１基板１上に撥液部８と親液部９をパターニングする工程を省くことができる。また逆に、第１基板１上に撥液部８と親液部９をパターニングし、第２基板２上には撥液部８のみを設けても（図示せず）同様の効果が得られる。
【００４４】
〔第５実施例〕
本実施例の電気泳動表示装置では、第１〜第４実施例に示した画素の１画素ごとに小分けにした絶縁性溶媒５を撥液部８と親液部９を複数画素ごとに配置するものである。この構成により、隔壁を用いない簡便な構造で絶縁性溶媒５を複数画素ごとに小分にした電気泳動表示装置を実現することができる（図示せず）。この際、同一に小分にされた面積が大きくなり、製造効率を向上する効果がある。
【００４５】
〔第６実施例〕
本実施例の電気泳動表示装置では、第１〜第４実施例に示した平坦な親液部９上に絶縁性溶媒５を滴下しその接触角を測定し、接触角が９０度未満の場合に親液部９の表面に凹凸形状を持たせたものである（図示せず）。この親液部９の凹凸形状により絶縁性溶媒５の親液部９に対する接触角を低下させ（より親液性の高め）、小分けをより強固なものとできる効果がある。この凹凸形状は親液部９を構成する材料自体が凹凸形状をしていても良く、また第２電極４が凹凸形状を有する反射板として用いられる場合には、その凹凸形状を利用することも可能である。
【００４６】
〔第７実施例〕
図５は本発明の電気泳動表示装置の第７実施例を説明する表示領域の一部を模式的に説明する斜視図である。本実施例の電気泳動表示装置では、図３における電気泳動表示装置の構成において、第１基板１と第２基板２の間の間隙を所定値に保つためのスペーサ材として柱１１を撥液部８に設けたものである。この柱１１は小分けにされた絶縁性溶媒同士の境界部に配置される。柱１１を撥液部８上に配置することで、開口率（親液部９の面積）を落とさずに所定の間隙を維持でき、好適である。またさらに、柱１１の表面に絶縁性溶媒５に対する撥液性を持たせることで、隣接する小分けされた絶縁性溶媒の柱１１の表面を介しての接触が制限され、小分けをより強固なものとすることができる。そして、この柱１１を概ね黒色にすることで、不要な反射光や透過光を低減することができ、コントラスト比の高い電気泳動表示装置を得ることができる。
【００４７】
また、図５では親液部９の４隅の撥液部分に柱１１を配置したが、その本数および配置位置はこれに限定されるものではない。また、図５では、第１基板１および第２基板２上に同様の撥液部８と親液部９のパターン形状が示されているが、一方の基板全面が撥液部である場合も同様の効果が得られる。
【００４８】
〔第８実施例〕
本実施例は、前記した図５で説明した実施例における第１基板１と第２基板２の間の間隙を所定値に保つための柱１１に代えて、ビーズをスペーサ材として用いた（図示せず）。ビーズは両基板間にランダムに配置されるため、隣接する画素毎に小分けされた絶縁性溶媒間に配置される場合もあるが、ビーズの表面に撥液性を持たせることで、隣接する小分けされた絶縁性溶媒のビーズ表面を介しての接触が制限され、小分けをより強固なものとすることができる。また、ビーズの撥液性により、絶縁性溶媒との接触面積の少ない所で安定するため撥液部にとどまり、開口率を低下させない効果がある。また、このビーズの色を概ね黒色にすることで、前記柱を黒色とした場合と同様に不要な反射光や透過光を低減することができ、コントラスト比の高い電気泳動表示装置を得ることができる。
【００４９】
〔第９実施例〕
図６は本発明の電気泳動表示装置の第９実施例を説明する図１と同様の断面図である。本実施例の電気泳動表示装置では、絶縁性溶媒５の境界部に周辺よりも凸になっている土手２６を設けた。この土手２６を設けることにより、画素毎に小分けにされた絶縁性溶媒５は隣接する小分け領域との接触が制限され、小分けをより強固なものとできる。また、絶縁性溶媒５を親液部９上に小分けに配置する際に撥液部８に付着した絶縁性溶媒５が土手２６を流れて、どちらかの小分けにされた絶縁性溶媒５側に取り込まれ、絶縁性溶媒５の一部が撥液部８に残留するのを抑制することができる。また、図６では第２基板２の撥液部８にのみ土手２６を配置したが、第１基板１上にこれを配置し、あるいは両基板上に配置しても良い（図示せず）。
【００５０】
〔第１０実施例〕
図７は本発明の第１０実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、前述した各実施例（第１〜第９実施例）における絶縁性溶媒５の表面を樹脂膜１２で覆ったものである。本実施例では画素毎に小分けされた絶縁性溶媒５を樹脂膜１２で覆ったことで、基板が外部から押されて両基板間の間隙が狭くなった場合でも隣接する絶縁性溶媒同士の接触が防止され、強固な小分け構造を実現することができる。また、図７では撥液部８と親液部９を第２基板２上にパターニングされているが、この構造に代えて、第１基板１上に撥液部８と親液部９をパターニングする（図示せず）ことでも上記と同様の効果を有する電気泳動表示装置を得ることができる。
【００５１】
〔第１１実施例〕
図８は本発明の第１１実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、図７の実施例における隔壁１Ａが空気または不活性ガス等の気体としているのに代えて、樹脂１３を配置したものである。この樹脂１３を配置したことにより第１基板１と第２基板２の間の間隙を、より強固に保つとともに、外部から基板を押すような圧力が両基板にかかった場合でも、隣接する絶縁性溶媒５相互のの接触が防止され、より強固な小分けを実現する効果がある。なお、この樹脂１３を概ね黒色にすることで、樹脂１３からの不要な反射光や透過光を低減できる効果があり、コントラスト比の高い電気泳動表示装置を得ることができる。
【００５２】
〔第１２実施例〕
図９は本発明の第１２実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、図８の実施例における樹脂膜１２に覆われ小分けにされた透明な絶縁性溶媒５の間隙に導電性樹脂１４を配置し、これを各画素の共通電極とした。なお、この導電性樹脂１４を第１電極３に相当する電極とすることもできる。透明な絶縁性溶媒５を用いる電気泳動表示装置で、導電性樹脂１４を第１電極３に兼ねさせることで、開口率を高めたる効果があり、明るい表示画面をもつ電気泳動表示装置を実現できる。さらに前記の実施例のように第１電極３の上、あるいは第１基板１もしくは第２基板２上に第１電極３を形成する工程が省け、構造を簡素化することができるという効果も有する。
【００５３】
〔第１３実施例〕
図１０は本発明の第１３実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、樹脂膜１２に覆われて小分けにされ、着色された絶縁性溶媒５の間の間隔（隔壁）部分と第１基板３の間に導電性樹脂１４を配置し、この導電性樹脂１４を共通電極とし、第１電極３を兼ねたものである。本実施例の構成により、第１基板１上に第１電極３を形成する工程が省け、構造を簡単化する効果がある。
【００５４】
〔第１４実施例〕
図１１は本発明の第１４実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では図８〜図１０に示した樹脂膜１２に覆われて小分けにされた透明な絶縁性溶媒５の間隙（隔壁）部分および第１基板３との間隙に導電性樹脂１４を配置した構成は図１０と同様で、第２基板２上に有する第２電極４のサイズを小さくしたものである。本実施例によれば、第１３実施例と同じ効果に加えて、第１電極４の面積が小さいことで透過率を向上することがえきる。
【００５５】
〔第１４実施例〕
図１２は本発明の第１５実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、樹脂膜１２に覆われて小分けにされた絶縁性溶媒５の形状を概ね半球状とし、この半球の中央部に第２電極４を配置して、隣接する絶縁性溶媒５の間の隔壁（間隙）部分、および第１基板１との間隙に導電性樹脂１４を配置した。この導電性樹脂１４を各画素の共通電極として第１電極３を兼ねても良い。このような構造をとることで、第１電極３（共通電極：導電性樹脂１４）と第２電極４との間の電界分布が均一化し、第１電極３の全面に均一に帯電粒子を広げる効果がある。また、絶縁性溶媒５の屈折率が上記樹脂１２，１４の屈折率よりも低い場合、半球構造が凹レンズ機能を持ち、白表示時の反射率を高め、よりコントラスト比の高い電気泳動表示装置を得ることができる。
【００５６】
〔第１５実施例〕
図１３は本発明の第１６実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、前述した各実施例における第１基板１をなくし、樹脂膜１２に覆われて小分けにされた透明な絶縁性溶媒５の隔壁（間隙）部分に導電性樹脂１４を配置し、これを共通電極として第１電極３を兼ねさせ、その表面に絶縁性膜１５を被覆した構成としたものである。このように、第１基板１に代えて絶縁性膜１５用いることにより、より軽量で薄型、かつ曲げ容易な電気泳動表示装置を実現できる。
【００５７】
〔第１６実施例〕
図１４は本発明の第１７実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、第１５実施例と同様に、第１基板１に代えて第１電極３を兼ねた導電性樹脂１４の表面を絶縁性膜１５で覆った構造であるが、第２基板２に設ける第２電極４のサイズを小さくしたものである。本実施例によれば、第１５実施例と同じ効果に加えて、第１電極４の面積が小さいことで透過率を向上することができ、明るい表示画面の電気泳動表示装置を実現することができる。
【００５８】
〔第１７実施例〕
図１５は本発明の第１８実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。本実施例では、図１２で説明した実施例と同様に、絶縁性溶媒５の形状を概ね半球状とし、この半球の中央部に第２電極４を配置して、隣接する絶縁性溶媒５の間の隔壁（間隙）部分、および第１基板１との間隙に導電性樹脂１４を配置した。この導電性樹脂１４を各画素の共通電極として第１電極３を兼ねても良い。そして、図１２における第１基板１を省略して、導電性樹脂１４の表面を絶縁性膜１５で覆ったものである。本実施例の構造により、図１２の実施例と図１４の実施例を組み合わせた効果を得ることがでる。
【００５９】
以上説明した本発明の各実施例の電気泳動表示装置の画素をマトリクス状に配置し、各画素ごとに電圧制御することで任意の画像を表示できる。その駆動方式としてアクティブ駆動とパッシブ駆動のいずれも用いることが可能であるが、画素数が多い場合のクロストークの影響を考慮すると、アクティブ駆動の方が好適である。以下にアクティブ 駆動時の実施例について述べる。
【００６０】
図１６は本発明の電気泳動表示装置の駆動回路の１実施例を示すブロック図である。符号２０は画素であり、各画素２０の第１電極または第２電極のいずれか一方は電圧を印加するために薄膜トランジスタ２１、ドレイン配線２２、ゲート配線２３接続され、もう一方の電極は隣接する画素間で同電位となるように接続し、共通化される。それぞれの画素２０の第１電極と第２電極の間に印加する電圧はドレイン配線用ドライバ２４とゲート配線用ドライバ２５により制御される。
【００６１】
図１７は図１６における第２基板を画面側からみた構造の概略図である。図１７において、薄膜トランジスタ２１、ドレイン配線２２、ゲート配線２３はいずれも第２基板上に配置される。なお、溌液部８は図示した位置に配置されている。なお、前記した第１電極３は図１７では図示されない第１基板１上に配置されており、隣接画素同士は共通に接続されている（図示せず）。また、前記の第２電極４は薄膜トランジスタ２１と接続される。次に、前記の各実施例の構造と組み合わせて、薄膜トランジスタ２１を含めた断面図を用いて説明する。
【００６２】
図１８は図１７のＡ−Ａ’線の沿った断面図であり、１個の薄膜トランジスタの部分を示す。ここでは、第１実施例の構造を有する１画素とした電気泳動表示装置である。図中の符号は前記実施例の同一機能部分に付した同じ符号に対応する。図１８において、第２電極４はスルーホールを介して薄膜トランジスタ２１のソース電極３７に接続される。薄膜トランジスタ２１はゲート電極３１、絶縁膜３２、半導体層３３、コンタクト層３４，３５、ドレイン電極３６、ソース電極３７により構成される。一方、第１電極３は隣接画素間で接続し共通電極とする。これによりアクティブマトリクス駆動ができる。
【００６３】
次に、本発明の電気泳動表示装置の製造方法に関し、特に第１基板または第２基板上に撥液部および親液部を形成する工程と、絶縁性溶媒を両基板上の親液部に配置する工程について説明する。
【００６４】
図１９は本発明の電気泳動表示装置の製造工程の一例の説明図であり、前記した第１実施例の電気泳動装置の製造に相当する。図１９（ａ）に示した第２基板に撥液層を設ける工程では、第２基板２の表面全面に撥液処理を行い、基板全面に撥液部８を形成する。撥液部８は、スピンコート、ディップコート等の液相工程による撥液性液体をコート法、もしくは撥液性ガスの雰囲気中でのプラズマ処理等の気相工程により形成される。次に、図１９（ｂ）は絶縁性溶媒を配置する部分に光を照射し、光照射部分の撥液性を低下させる親液部を形成する工程である。この工程では、フォトマスク２７を介して光１６を照射し、光照射した部分の撥液性を消失させて親液部９に改質する。このとき、撥液性を完全に消失させずに、撥水性液体を変質させて、その撥液性を低下させることで親液部としても良い。
【００６５】
次に、前述した光照射によって形成された親液部９に対して前記絶縁性溶媒５を配置する工程を経て、図１９（ｃ）に示すような構造を得る。その後、同様の撥液部８と親液部９を形成した第１基板１を前記絶縁性溶媒５上に積層することで図１９（ｄ）に示した構造の電気泳動表示装置を得る。なお、絶縁性溶媒５を親液部９に配置する工程では、撥液部８に配置されて絶縁性溶媒５も親液部９に引っ張られて移動するため、親液部９上にのみ絶縁性溶媒５を配置させることが可能であり、升目上に親液部９形成しておけば隔壁を用いることなく絶縁性溶媒５を簡易に小分けにした電気泳動表示装置を製造することが可能である。
【００６６】
また、上記撥液層を設ける工程では、その下地として、まず基板上に撥液性を低下させるために照射する光を吸収する層を形成し、その上に撥液層を設けてもよい（図示せず）。このようにあらかじめ光吸収層を形成することで、２５０ｎｍ以上の光（例えば可視光）を照射する際、照射した部分に発生する熱により撥液層を消失させ、もしくは変質させて撥液部および親液部パターンを形成する ことが可能となる。これにより紫外光を照射する際に必要な真空中でのプロセスをなく し、より簡易な工程で電気泳動表示装置を製造することができる。
【００６７】
図２０は図１９で説明した本発明の電気泳動表示装置の他の製造方法における絶縁性溶媒を親液部に配置する工程説明図である。図２０に示すように、あらかじめ表面に撥液部８および親液部９を設けた第１基板１および第２基板２を所定の間隙を設け、かつ封入口１６を設けて貼り合わせ、該封入口１６を絶縁性溶媒５に浸けて（図２０（ａ））、両基板間を真空に引くことで絶縁性溶媒５を両基板間に封入する（図２０（ｂ））。その後、封入口１６を絶縁性溶媒５から離すことで、撥液部８上に配置された不要な絶縁性溶媒も封入口１６または排気口１７から排出される。これによって隔壁として図８等で説明した実施例のような樹脂を用いることなく、気体を隔壁として絶縁性溶媒を簡易に小分けにした電気泳動表示装置を製造することができる（図２０（ｃ））。この際、排気口１７を真空に引いて不要な絶縁性溶媒の排出を促進させるようにしてもよい。また、真空に引く代わりに、絶縁性溶媒５に圧力を加えとで両基板間に絶縁性溶媒５を封入しても良い。
【００６８】
図２１は本発明の電気泳動表示装置の他の製造工程の他例の説明図である。この製造工程も第１実施例の電気泳動装置の製造に相当する。絶縁性溶媒５を親液部９に配置する工程では、図２１に示したように、あらかじめ表面に撥液部８および親液部９を設けた第１基板１上で、所定の厚さの絶縁性溶媒５が付着したローラー１９を転がし（図２１（ａ））、該基板上の親液部８にのみ絶縁性溶媒５を設置する（図２１（ｂ））。そして、表面に同様の撥液部８および親液部９を持った第２基板２と所定の間隙を持って貼り合わせる。これにより、図１０〜図２０で説明したように、気体の隔壁で絶縁性溶媒を簡易に小分けにすることが可能となる（図２１（ｃ））。この際、ローラー１９に付着した絶縁性溶媒の厚さは、第１基板１および第２基板２を貼り合わせた際の間隙と一致、もしくは隣接した小分けされた絶縁性溶媒同士が接触しない程度に厚くすることで、第１基板１および第２基板２に絶縁性溶媒５を確実に接触させることができる。これによって、気体を隔壁として絶縁性溶媒を簡易に小分けにすることが可能である。なお、ここでは、第１基板１に絶縁性溶媒５を配置したが、第２基板上に配置してもよい。
【００６９】
図２２は本発明の電気泳動表示装置のさらに他の製造工程の説明図である。この製造工程も第１実施例の電気泳動装置の製造に相当する。先ず、あらかじめ表面に撥液部８および親液部９を設けた第１基板１を絶縁性溶媒５に浸けて（図２２（ａ））、これを引き上げることで基板１上の親液部８にのみ絶縁性溶媒５を設置する（図２２（ｂ））。その後、第２基板２と所定の間隙を持って貼り合わせる。これによって、気体を隔壁として絶縁性溶媒を簡易に小分けにすることが可能である。（図２２（ｃ））。このとき、絶縁性溶媒５の第１基板１の親液部９への付着量は、絶縁性溶媒５と親液部９の表面張力や粘度を変えることで調整できる。なお、ここでは第１基板１に絶縁性溶媒５を配置したが、第２基板２上に配置してもよい。
【００７０】
図２３は本発明の電気泳動表示装置のさらにまた他の製造工程の説明図である。この製造工程も第１実施例の電気泳動装置の製造に相当する。図２３において、絶縁性溶媒５を親液部９に配置する工程では、あらかじめ表面に撥液部８および親液部９を設けた第１基板１にインクジェット装置１９を用い適量の絶縁性溶媒５を第２基板２の親液部９に吐出し（図２３（ａ））、基板上の親液部８にのみ絶縁性溶媒５を設置する（図２３（ｂ））。次に、表面に同様の撥液部８および親液部９を持った第２基板２を所定の間隙を持って貼り合わせる。これによって隔壁を用いることなく絶縁性溶媒を簡易に小分けにすることが可能である（図２３（ｃ））。なお、本工程では第１基板１に絶縁性溶媒５を配置したが、第２基板２上に配置してもよい。
【００７１】
図２４は本発明の電気泳動表示装置の製造工程のさらにまた他の工程の説明図である。この製造工程も第１実施例の電気泳動装置の製造に相当する。本例において、絶縁性溶媒５の周囲を樹脂膜１２で覆う工程は、あらかじめ絶縁性溶媒５の中に光により硬化し樹脂膜１２を形成する物質を添加し、前記図１９〜図２３で説明した工程のいずれかの工程により絶縁性溶媒５を第１基板１上の親液部９にのみ配置する。この状態で図２４（ａ）に示すように、樹脂膜１２で覆う部分にフォトマスク２７を介し光２８を照射し、絶縁性溶媒５の表面を覆うように樹脂膜１２を形成する。図２４（ｂ）は絶縁性溶媒５の表面に樹脂膜１２を形成した第１基板１に第２基板２を所定の間隙を持って貼り合わせる。これによって隔壁を用いることなく絶縁性溶媒を簡易に小分けにすることが可能である。
【００７２】
なお、前記図１９〜図２３で説明した工程のいずれかの工程により絶縁性溶媒５を第１基板１上の親液部９にのみ配置た後、光により硬化する樹脂膜１２を形成する物質を噴霧などで添加してもよい。また、樹脂膜１２を形成する物質の比重を絶縁性溶媒５よりも小さくすることで、表面が樹脂膜１２を形成するで物質で覆われるため、これを硬化して樹脂膜１２とすることで絶縁性溶媒５の中に樹脂膜１２を形成する物質が残り難い。これらの工程により、絶縁性溶媒の小分けをより強固にした電気泳動表示装置を製造できる。また、同様に熱を加えることにより硬化し樹脂膜１２を形成する物質を絶縁性溶媒に添加したの後に、熱を加えて硬化し、樹脂膜１２を形成してもよい。
【００７３】
以上説明した本発明の各実施例における第１基板１の材料としては、ガラス、石英、各種ポリマー基板等の上に電極等を積層するものであり、絶縁性、可視光領域における高い透過率、高い機械的強度を併せ持つものが好ましい。また、第２基板２はガラス、石英、各種ポリマー基板等や表面に絶縁層を持つ金属基板等の上に電極等を積層するものであり、絶縁性、高い機械的強度を併せ持つものが好ましい。
【００７４】
そして、第１電極３としては、可視光領域で高い反射率を持つアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金、銅、白金、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、チタン等や透明な酸化インジウムすず等や、黒色のカーボン、炭化チタン、表面を酸化処理したクロムや銀等、または他の色の電極に黒色の物質を付着させ使用することができる。これらの材料は導電性の良いものが好ましく、コントラスト比の面からは黒色のものが好ましい。またこれを共通電極として第１基板１上に形成する場合は透過率の高いものが好ましい。
【００７５】
さらに、第２電極４としては、可視光領域で高い反射率を持つアルミニウム、アルミニウム合金、銀 、銀合金、金、銅、白金、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、チタン等や透明な酸化インジウムすず等のように導電性の良いものが好ましく、コントラスト比の面からは黒色のものが好ましい。また、反射型の表示装置の反射板として用いる場合は反射率が高いものが好ましく、透過型の表示装置として用いる場合は透過率の高いものが好ましい。
【００７６】
なお、絶縁性溶媒５としては、透明なものではキシレン、トルエン、シリコンオイル、流動パラフィン、塩化有機物、各種炭化水素、各種芳香族炭化水素等がいずれも利用可能であり、その単体またはそれらを調合したものを用いればよい。また、光利用効率の面からは透過率が高いほうが好ましい。また、着色されたものでは、透明な絶縁性溶媒に適量の染料を加えるたものを用いればよい。絶縁性溶媒は寿命の面からは電圧印加時のイオンを生じない高い絶縁性を持ち、移動速度の面からは粘度が低いものが好ましい。また絶縁性溶媒を小分けにするという面からは、撥液部８に対する接触角と親液部９に対する接触角の差が大きいほど好ましい。
【００７７】
帯電粒子６としては各種有機顔料、無機顔料を用いることができ、その材質により様々な色を選択できる。黒色では、例えばカーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄、アイボリーブラック、二酸化クロム等がいずれも利用可能であり、その単体またはそれらを調合して用いれば良い。また、白色では例えば二酸化チタン、酸化マグネシウム、チタン酸バリウム等を使用できる。さらに、これら顔料をアクリル系ポリマー等の分散剤でコーティングすることで分散性を向上し、界面活性剤で粒子のゼータ電位を高めたものを用いると帯電粒子の安定性、応答速度が向上し好適である。
【００７８】
絶縁層７としては、アクリル系感光性樹脂、非感光性樹脂や無機の絶縁層用いることができる。また、絶縁層を染料等で着色し、帯電粒子との対比色で表示することも可能である。撥液部８としてはアルコキシシラン化合物やフッ素含有アミノシラン化合物等を用いることができ、絶縁性溶媒との接触角が大きいものが好ましい。親液部９としては水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基などがあげられ、透過率が高く、絶縁性溶媒との接触角が小さいものが好ましい。
【００７９】
樹脂膜１２としては光硬化型、熱硬化、縮合重合硬化型等の各種樹脂を用いることができ、光硬化型では長鎖アルキル基またはベンゼン環を有するアクリル酸、長鎖アルキル基またはベンゼン環を有するアクリル酸エステル等があげられる。透過率が高いものが好ましい 。また、その硬化方法により絶縁性溶媒５に溶解する、絶縁性溶媒５と比重差が大きい等の特性を有するものが好ましい。
【００８０】
樹脂１３としては各種樹脂を用いることができ、熱硬化性や光硬化性を持つものを用い、絶縁性溶媒間に配置させた後に硬化させても良い。また、黒色の樹脂としてはカーボンブラックや黒色顔料を混ぜたもの等を用いることができる。絶縁性溶媒間に配置するために粘度の低いものが好ましい。導電性の樹脂１４としては樹脂１３に金属やカーボン等の導電性物質を練りこんだものやイオンを打ち込んだものを用いることができる。または、樹脂の表面にＩＴＯなどの透明電極を付着してシート状のものを用いてもよい。透過率および導電率が高いものが好ましい。そして、スペーサ材としては各種ポリマビーズ、シリカビーズやファイバを用いればよく、撥液性の高いもの、もしくは撥液性の物質でコートし撥液性を高めたものが好ましい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板表面の撥液部および親液部により簡易な構造で絶縁性溶媒を画素毎に小分けにすることができ、微小な空間に絶縁性溶媒を均一に配置して面内で一様な表示特性を実現した電気泳動表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電気泳動表示装置の第１実施例の説明図である。
【図２】 本発明の電気泳動表示装置の第２実施例を説明する図１と同様の断面図である。
【図３】 本発明の電気泳動表示装置の第３実施例を説明する図１と同様のの断面図である。
【図４】 本発明の電気泳動表示装置の第４実施例を説明する図１と同様のの断面図である。
【図５】 本発明の電気泳動表示装置の第７実施例を説明する表示領域の一部を模式的に説明する斜視図である。
【図６】 本発明の電気泳動表示装置の第９実施例を説明する図１と同様の断面図である。
【図７】 本発明の第１０実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図８】 本発明の第１１実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図９】 本発明の第１２実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１０】 本発明の第１３実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１１】 本発明の第１４実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１２】 本発明の第１５実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１３】 本発明の第１６実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１４】 本発明の第１７実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１５】 本発明の第１８実施例を説明する電気泳動表示装置の図１と同様の断面図である。
【図１６】 本発明の電気泳動表示装置の駆動回路の１実施例を示すブロック図である。
【図１７】 図１６における第２基板を画面側からみた構造の概略図である。
【図１８】 図１７のＡ−Ａ’線の沿った断面図である。
【図１９】 本発明の電気泳動表示装置の製造工程の一例の説明図である。
【図２０】 図１９で説明した本発明の電気泳動表示装置の他の製造方法における絶縁性溶媒を親液部に配置する工程説明図である。
【図２１】 本発明の電気泳動表示装置の他の製造工程の他例の説明図である。
【図２２】 本発明の電気泳動表示装置のさらに他の製造工程の説明図である。
【図２３】 本発明の電気泳動表示装置のさらにまた他の製造工程の説明図である。
【図２４】 本発明の電気泳動表示装置の製造工程のさらにまた他の工程の説明図である。
【符号の説明】
１…第１基板、２…第２基板、３…第１電極、４…第２電極、５…絶縁性溶媒、６…帯電粒子、７…絶縁層、８…撥液部、９…親液部、１０…電気回路、１１…柱、１２…樹脂膜、１３…樹脂、１４…導電性樹脂、１５…樹脂、１６…封入口、１７…排気口、１８…ローラー、１９…インクジェット装置、２０…画素、２１…薄膜トランジスタ、２２…ドレイン配線、２３…ゲート配線、２４…ドレイン用ドライバ、２５…ゲート用ドライバ、２６…土手、２７…フォトマスク、２８…紫外光、３１…ゲート電極、３２…ゲート絶縁膜、３３…半導体層、３４、３５…コンタクト層、３６…ドレイン電極、３７…ソース電極。

Claims (7)

1. 所定間隙を開けて配置された透明な第1基板と第2基板、および前記間隙内に配置された絶縁性溶媒と、
   該絶縁性溶媒中に分散された帯電粒子と、
   前記第1基板もしくは前記第2基板のいずれかに配置された第1電極および第2電極を有する電気泳動表示装置であって、
   前記第1基板および第2基板表面に撥液部と親液部を有し、
   前記絶縁性溶媒を前記第1基板および第2基板表面の親液部上に配置し、
   隣接する画素の間に気体からなる隔壁を配置することを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記撥液部上に複数のスペーサ材を有し、かつ前記スペーサ材の表面が前記絶縁性溶媒に対して撥液性を有することを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
3. 前記親液部上に隣接して配置された絶縁性溶媒との境界部の前記第1基板または第2基板のいずれかもしくは両方の上に周囲より高い土手を有することを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
4. 前記絶縁性溶媒は画素毎に小分けにされて配置することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
5. 前記画素毎に小分けにされて配置する絶縁性溶媒は樹脂膜で覆われることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動表示装置。
6. 前記樹脂膜で霞われた絶縁性溶媒がおおむね半球状であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
7. 前記第２基板にアクティブ素子が配置され、アクティブマトリックス駆動により表示を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。

Images