JP4085610B2

JP4085610B2 - 電気泳動表示装置および電気泳動表示装置の製造方法、並びに電子機器

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Publication number: JP4085610B2
Application number: JP2001322465A
Authority: JP
Inventors: 貞男神戸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: US20020166771A1; US6636341B2; CN1354386A; CN1183415C; JP2002202533A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動表示装置および電気泳動表示装置の製造方法、並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年携帯型の情報機器の発達が急である。そこで低消費電力、薄型の表示装置の要望が増しておる。これらの要望に答えるため、いろいろな開発が試みられている。今まで液晶表示体がその要望を満たしていた。
【０００３】
しかしながら、この液晶表示体には、画面を見る角度や、反射光による文字の見づらさや、光源のちらつき等による視覚への負担が未だ十分に解決されていない。このため視覚への負担の少ない表示装置の研究が盛んに行われている。
【０００４】
低消費電力、眼への負担軽減等の観点から反射表示装置が期待されている。その一つとして電気泳動表示装置（米国特許ＵＳＰ３６１２７５８）が知られている。
【０００５】
この電気泳動表示装置の動作原理を図２に示す。この表示体は帯電した粒子である帯電粒子１１と、着色した色素が溶解された着色絶縁性液体１２とからなる分散液と、分散液を挟んで対峙する一対の透明電極１４、基板１５からなっている。
【０００６】
電極を介して電圧を印加する事により、電荷を有する電気泳動粒子である帯電粒子を反対極性の電極へ引き寄せるものである。表示はこの帯電粒子（電気泳動粒子）の色と、着色絶縁性液体の色との対比により行われる。片側の電極を所望の形状にする事により、所望の表示を行う事が出来る。
【０００７】
すなわち電圧をある極性でかけた場合、目視者に近い方の電極に、例えば白色の帯電粒子（電気泳動粒子）が引き寄せられ、着色絶縁性液体の色をバックとし、所望の形状に白色の表示が観測される。逆に反対の電圧を印加した場合、反対側の電極に帯電粒子が引き寄せられ、目視者には着色絶縁性液体の色が認識される事になる。
【０００８】
この電気泳動表示装置の作成方法は、２枚の電極付き基板１５、１５をスペーサ１３を介して張り合わせセルを作り、セル中に毛細管現象を利用し、分散液を充填する方法であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気泳動表示装置は、多色、多数の分散液体を隣合わせに配置する事が出来ないため、二値表示すなわち、一組の着色液体と帯電粒子の色のコントラストによる表示しか出せないという欠点があった。この欠点を解決する手段として、帯電粒子を分散した数種の着色溶液（インク）をインクジェットにより打ち分ける方法が提案された。しかし帯電粒子を分散しているため、帯電粒子の沈降が起こりやすく、帯電粒子によるノズルの目詰まりを起こす欠点があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであり、多色表示の電気泳動表示装置の製造方法を提供するためになされたものである。
すなわち、本発明の電気泳動表示装置の製造方法は、一対の基板間に、仕切りにより区分けされた複数の空間が形成され、該空間に帯電粒子を含む液体が充填された電気泳動表示装置を製造する方法において、前記帯電粒子を分散した液体を全ての空間に共通に塗布装置により塗布し、複数の空間ごとに異なる色の染料を溶解した液体を吐出装置により吐出させ各空間毎に充填することを特徴とする。
【００１１】
このような電気泳動表示装置の製造方法においては、前記帯電粒子が、白色の粒子であることが望ましく、前記帯電粒子が、二酸化チタンであることが望ましい。
また、全ての空間に共通に存在する液体が、低沸点溶液と高沸点溶液とを含む混合溶液であることが望ましい。
【００１２】
また、上記の電気泳動表示装置の製造方法においては、複数の空間ごとに成分の異なる液体が、染料を溶解した液体であることが望ましい。
【００１３】
また、上記の電気泳動表示装置の製造方法においては、前記一対の基板のうちの一方の基板は、薄膜トランジスターが形成されたＴＦＴ基板であることが望ましい。
【００１４】
さらに、上記の電気泳動表示装置の製造方法においては、前記仕切りを形成する材料が、ゴム状弾性を有することが望ましい。また、仕切りを形成する材料は、全ての空間に共通に存在する液体に対し撥液性を有することが望ましい。
【００１５】
さらに、上記の電気泳動表示装置の製造方法においては、吐出装置がインクジェット装置であることが望ましい。
【００１６】
また、上記の課題を解決するために、本発明の電気泳動表示装置は、上記のいずれかに記載の電気泳動表示装置の製造方法により製造されたことを特徴とする。
さらに、本発明の電子機器は、上記の電気泳動表示装置を用いることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
「電気泳動表示装置および電気泳動表示装置の製造方法」
本発明の電気泳動表示装置は、以下の本発明の電気泳動表示装置の製造方法により達成される。
個々の電極が独立して駆動できる複数の電極を有する基板上に、格子状の凸部からなる仕切りを形成する。
そして、格子状の凸部により形成された複数の凹部からなる空間（セル）内に、全ての空間に共通に存在する液体である帯電粒子（電気泳動粒子）を分散させた絶縁性液体よりなる電気泳動液体（以下、「分散性液体」という。）を塗布し、必要量の溶液を乾燥させる。
その後、複数の空間ごとに成分の異なる液体である染料を溶解した多色のインク（特許請求の範囲における「染料を溶解した液体」に相当する。以下、「着色液体」という。）を、吐出装置を用い凹部内に吐出打ち分け充填する。
しかる後、対向電極を有する基板を、前記基板と張り合わせる事により得る事が出来る。
【００１８】
このようにすることにより、帯電粒子を含む分散性液体は、吐出装置を経ることなく空間内に充填することができるため、目詰まり防ぐことができる。
また、最終的には、分散性液体と着色液体とが空間内で混合されることにより所望の目的を達成できる。
【００１９】
この方法においては、分散性液体は、帯電粒子が着色され、かつ絶縁性液体が無色不透明であってもよいし、帯電粒子が白色で、かつ絶縁性液体が着色されたものであってもよい。一般的には、帯電粒子は、白色の粒子か黒色の粒子を使用する。
絶縁性液体としては、帯電粒子に応じて、水系、アルコール系等の極性溶媒でもよいが、一般的にはベンゼン系の非極性溶液が好適である。また、低沸点溶媒、高沸点溶媒の混合溶液でもよい。この場合は、低沸点溶媒のみを蒸発させ、蒸発させた量だけ着色液体を吐出打ち分け、足してもよい。
【００２０】
帯電粒子としては、亜鉛華、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化クロム、炭酸カルシウム、石膏、鉛白、マンガンバイオレット、カーボンブラック、鉄黒、紺青、群青、フタロシアニンブルー、クロムイエロー、カドミウムイエロー、リトポン、モリブデートオレンジ、ファーストイエロー、ベンズイミダゾリンイエロー、フラバンスイエロー、ナフトールイエロー、ベンズイミダゾロンオレンジ、ペリノンオレンジ、ベンガラ、カドミウムレッド、マダレーキ、ナフトールレッド、ジオキサジンバイオレット、フタロシアニンブルー、アルカリブルー、セルリアンブルー、エメラルドグリーン、フタロシアニングリーン、ピグメントグリーン、コバルトグリーン、アニリンブラックなどを用いる事が出来る。これらの材料を適宜、適当な処理を施し絶縁性液体（溶媒）中に分散させる。この分散液を分散性液体として用い、塗布コートしても良い。
【００２１】
着色液体は、次のようにして得ることができる。まず、帯電粒子を分散した絶縁性液体と混合可能な溶媒を選択し、この溶媒に溶解可能な染料等を溶解すればよい。
溶媒としては、一般的なものが使用できるが、吐出装置より打ち出すため、溶媒の蒸発による内容物の濃縮、その結果の吐出口の目詰まりを防ぐため、なるべく沸点の高い溶媒が望ましい。極性溶媒としては、エチレングリコール、Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒、またはこれらの溶媒を含む混合溶媒でもよい。非極性溶媒としては、高沸点のアルキルベンゼン等が好適である。特にドデシルベンゼン、ヘキシルベンゼン等が値段、入手容易さ等から好適である。また、これらの溶液を含む混合溶媒であってもよい。
【００２２】
更に、格子状の仕切り（凸部）を形成する材料としては、仕切りを形成できるものであればいずれも可能である。しかし、空間と空間との間での液体の移動を防ぐ目的から、対向する２枚の基板に圧力を加える事により、弾性的に変形するゴム状弾性を有する材料が望ましい。シリコン樹脂等は特に好適である。
また、仕切りのパターンとしては、格子状のパターン以外に、蜂の巣状、円形の細密充填、三角形の細密充填等の形状も考えられる。
【００２３】
分散性液体を塗布した後は、分散性液体は仕切り上に無い方が好適なため、仕切りを構成する材料は、分散性液体に対して撥液性を示した方がよい。この目的のため仕切り表面を撥液処理してもよい。
【００２４】
個々の空間内に充填された溶液を一定量にするために、低沸点溶媒と高沸点溶媒を一定の割合で混ぜた混合溶媒で分散性液体を作り、塗布装置を用い仕切りと同じ高さで塗布した後、低沸点溶媒を揮散させてもよい。
このようにすることにより空間内の分散性液体の量を一定の量、一定の割合に保つことができる。
【００２５】
吐出装置としては、ディスペンサー、インクジェットが考えられるが精密制御が出来るインクジェットの方が好適である。
【００２６】
「電子機器」
次に、本発明の電気泳動表示装置を備えた本発明の電子機器の例について説明する。
＜モバイル型コンピュータ＞
まず、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図３は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図３において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上述した電気泳動表示装置１００を備えた表示ユニットとから構成されている。
【００２７】
＜携帯電話＞
次に、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図４は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図４において、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１２０２のほか、受話口１２０４、送話口１２０６とともに、上述した電気泳動表示装置１００を備えるものである。
【００２８】
＜ディジタルスチルカメラ＞
さらに、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置をファインダに用いたディジタルスチルカメラについて説明する。図５は、このディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図であるが、外部機器との接続についても簡易的に示すものである。
【００２９】
通常のカメラは、被写体の光像によってフィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号を生成するものである。ここで、ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース１３０２の背面には、上述した電気泳動表示装置１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて、表示を行う構成となっている。このため、電気泳動表示装置１００は、被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の観察側（図５においては裏面側）には、光学レンズやＣＣＤなどを含んだ受光ユニット１３０４が設けられている。
【００３０】
ここで、撮影者が電気泳動表示装置１００に表示された被写体像を確認して、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３０８のメモリに転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００にあっては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図５に示されるように、前者のビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、また、後者のデータ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４３０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作によって、回路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成となっている。
【００３１】
＜電子ペーパー＞
次に、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置を、電子ペーパーの表示部に適用した例について説明する。図６は、この電子ペーパーの構成を示す斜視図である。図６において、電子ペーパー１４００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートからなる本体１４０１と、上述した電気泳動表示装置１００を備えた表示ユニットとから構成されている。
また、図７は、電子ノートの構成を示す斜視図である。図７において、電子ノート１４０２は、図７に示した電子ペーパー１４００が複数枚束ねられ、カバー１４０３に挟まれているものである。また、電子ノート１４０２は、カバー１４０３に表示データ入力手段を備えることにより、束ねられた状態で電子ペーパー１４００の表示内容を変更することができる。
【００３２】
＜電子ブック＞
次に、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置を、電子ブックに適用した例について説明する。図８は、この電子ブックの構成を示す斜視図である。
図８において、符号１５３１は、電子ブックを示している。電子ブック１５３１は、ブック形状のフレーム１５３２と、このフレーム１５３２に開閉可能なカバー１５３３とを有する。フレーム１５３２には、その表面に表示面を露出させた状態で上述した電気泳動表示装置からなる表示装置１５３４が設けられ、さらに、操作部１５３５が設けられている。
【００３３】
なお、電子機器としては、図３のパーソナルコンピュータ、図４の携帯電話、図５のディジタルスチルカメラ、図６の電子ペーパー、図７の電子ノート、図８の電子ブックの他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、上述した電気泳動表示装置が適用可能なのは言うまでもない。
【００３４】
以下実施例により本発明の詳細を述べる。
（実施例１）
図１は、本発明の電気泳動表示装置の製造方法の工程の一部を示す図であり、電気泳動表示装置の一方の基板に、二酸化チタン微粒子を分散したドデシルベンゼン液体（分散性液体）を塗布し、ドデシルベンゼンの一部を乾燥除去した後に、インクジェット（吐出装置）を用い、黄、マゼンタ、シアンの染料を溶解した着色液体を打ち分けている図である。
【００３５】
図１において、符号１は吐出口を、符号２は着色インク（着色液体）を、符号３は吐出されたインクを、符号４は土手（仕切り）を、符号５は塗布されたインク（分散性液体）、すなわち、二酸化チタン粉末（帯電粒子）を分散したドデシルベンゼン溶液を、符号６はＩＴＯ透明電極を、７はＴＦＴ基板を示す。
ＩＴＯ透明電極６はそれぞれ独立しており、個々の電極６、６がそれぞれＴＦＴ素子７に結線され、別々に通電できる。
【００３６】
まず、液晶ディスプレイに使用されるＴＦＴ基板と同じ方法により得られた薄膜トランジスター素子基板（ＴＦＴガラス基板）に、レジストを塗布し露光、現像の工程を経て、凹状に形成された、目的とする仕切り４の格子状パターンを得た。
次に、この凹部（レジスト部）に２液硬化型のシリコン樹脂（ＴＳＥ３４５０（Ａ），ＴＳＥ３４５０（Ｂ），東芝シリコーン社製）を充填し硬化させ仕切り４を形成した。しかる後、レジスト部を剥離、除去して、凸状の仕切り４を形成した。仕切り４の高さは５０μｍ、幅は１０μ、仕切りのピッチは６０μｍで、２次元に広がっている。
【００３７】
このＴＦＴ基板７上に、疎水処理した二酸化チタン粒子を１０重量パーセント分散した分散性液体（キシレン／ドデシルベンゼン＝１／１；容量比）をコータにより塗布した。塗布後、そのまま放置しキシレンを除去した。
キシレンを除去した後、この仕切り４内にインクジェット装置（市販のインクジェットプリンターを改造）を用い、黄色、マゼンタ、シアンに着色された着色液体２（絶縁性液体）を撃ちわけた。この着色液体２は、染料として三井東圧染料株式会社製、ＭＳｙｅｌｌｏｗＶＰ、ＭＳＭａｇｅｎｔａＶＰ、ＭＳＣｙａｎＶＰを用い、それどれの染料を１重量％溶かしたドデシルベンゼン溶液より作成した。
【００３８】
この着色液体２は、完全に染料が溶解しているため、内容物の析出がなく、ノズルの目詰まり等が起こることなく安定して吐出できた。着色液体２を撃ち分けた後、全面にＩＴＯの付いたガラス基板を張り合わせ、荷重を加えつつ、基板の周りをエポキシ樹脂で封じ電気泳動表示装置を作成した。
ＴＦＴガラス基板上の端子部を電源と結線し駆動したところ、黄、マゼンタ、シアン、白等のマルチカラー駆動できた。これら色の混合色も可能であった。
【００３９】
（実施例２）
実施例１の帯電粒子（二酸化チタン）をアニリンブラック微粉末に代えた以外は実施例１と同一にして、電気泳動表示装置を作成した。
【００４０】
（実施例３）
実施例１と同様にして、まず液晶ディスプレイに使用されるＴＦＴ基板と同じ方法により得られた薄膜トランジスタ素子基板（ＴＦＴガラス基板）に、ポリイミドレジストを塗布し、露光、現像、の工程を経て、凸（土手）状に形成された格子状パターンを得た。この仕切りは、高さは５０μｍ、幅は１０μ、仕切りのピッチは６０μｍで、２次元に広がっている格子状の形状をしている。
【００４１】
次に、この基板を４弗化メタン雰囲気中で大気圧プラズマ処理することにより仕切りを構成する凸部をフッ素処理した。
この基板上に、疎水処理した二酸化チタン粒子（帯電粒子）を１０重量パーセント分散した分散性液体（キシレン／ドデシルベンゼン＝１／１；容量比）をコータにより塗布した。塗布後、そのまま放置しキシレンを除去した。実施例１に比較して仕切り上の分散性液体の切れは良かった。
【００４２】
キシレンを除去した後、この仕切り内にインクジェット装置（市販のインクジェットプリンターを改造）を用い、黄色、マゼンタ、シアンに着色された着色液体（絶縁性液体）を撃ちわけた。
この着色液体は、実施例１で用いたものと同じ物を用いた。
着色液体を撃ち分けた後、全面にＩＴＯの付いたガラス基板を張り合わせ、荷重を加えつつ、基板の周りをエポキシ樹脂で封じ電気泳動表示装置を作成した。
【００４３】
ＴＦＴガラス基板上の端子部を電源と結線し駆動したところ、黄、マゼンタ、シアン、白等のマルチカラー駆動できた。これら色の混合色も可能であった。
【００４４】
（比較例）
実施例１の帯電粒子（二酸化チタン）を染料を溶かしたドデシルベンゼンに分散した溶液をインクジェット法により吐出したところ長期間にわたって、安定的に吐出することはできなかった。
【００４５】
（実施例４）
携帯電話の表示部に組み込みこまれた液晶表示体の変わりに、実施例１で得られた電気泳動表示装置を組み込み、昇圧回路を組み込む等の回路の変更により駆動したところ、多色表示の見やすい携帯電話を得ることができた。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電気泳動表示装置の製造方法によれば、全ての空間に共通に存在する液体を塗布した後、インクジェット法などの吐出装置により、複数の空間ごとに成分の異なる液体を撃ち分ける事により、目詰まりを起こすことなく多色表示の電気泳動表示装置の作成が可能となった。多色表示の延長上にフルカラー化も可能となることは周知の事である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気泳動表示装置の製造方法の一工程図である。
【図２】電気泳動表示装置の断面図である。
【図３】本発明の電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図４】同電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。
【図５】同電子機器の一例たるディジタルスチルカメラの背面側の構成を示す斜視図である。
【図６】同電子機器の一例たる電子ペーパーの構成を示す斜視図である。
【図７】同電子機器の一例たる電子ノートの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の電子機器の一例たる電子ブックの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１．．．吐出口
２．．．着色インク
３．．．吐出されインク
４．．．土手
５．．．塗布されたインク
６．．．ＩＴＯ透明電極
７．．．ＴＦＴ基板
１１．．．帯電粒子
１２．．．着色絶縁性液体
１３．．．スペーサ
１４．．．透明電極
１５．．．基板

Claims

一対の基板間に、仕切りにより区分けされた複数の空間が形成され、該空間に帯電粒子を含む液体が充填された電気泳動表示装置を製造する方法において、
前記帯電粒子を分散した液体を全ての空間に共通に塗布装置により塗布し、
複数の空間ごとに異なる色の染料を溶解した液体を吐出装置により吐出させ各空間毎に充填することを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
前記帯電粒子が、白色の粒子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の製造方法。
前記帯電粒子が、二酸化チタンであることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
前記塗布装置により塗布される前記液体が、低沸点溶液と高沸点溶液とを含む混合溶液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の製造方法。
前記一対の基板のうちの一方の基板は、薄膜トランジスターが形成されたＴＦＴ基板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の製造方法。
前記仕切りを形成する材料が、ゴム状弾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の製造方法。
仕切りを形成する材料が、全ての空間に共通に存在する液体に対し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の製造方法。
吐出装置がインクジェット装置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の製造方法。
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置の製造方法により製造されたことを特徴とする電気泳動表示装置。
請求項９に記載の電気泳動表示装置を用いることを特徴とする電子機器。