JP4379919B2 - 表示装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本願発明は、情報表示素子であって、特に電気泳動材料や液晶等を用いた情報表示素子を備える表示装置の製造方法に関する。

帯電した微粒子を分散媒中に分散させた懸濁液に対し、印加する電界を制御することによって情報を表示するのが電気泳動表示装置である。電気泳動表示装置では、微粒子を視認する基板側に移動させて微粒子の色調を視認させたり、微粒子を基板側から遠ざけて分散媒の色調を視認させたりすることで情報の表示を行う。

ここで、懸濁液中の微粒子は帯電しているため、多量の懸濁液の液中に分散させた状態で基板間に封入しておくと、微粒子が凝集して基板面の一部に固まってしまうことがある。これを防止するため、懸濁液は隔壁で仕切られたセル状の小領域に複数分離しておく必要がある。従来、このセル状領域を形成する方法に、２種類のものがあった。

一つ目の方法は、隔壁形成方式である。この方法は、電極の設けられた基板上に予め隔壁をフォトリソグラフィ法やモールド法で形成しておき、この隔壁で仕切られたセル状領域に懸濁液を充填して蓋をして、他方の電極を設けるものである。二つ目の方法は、マイクロカプセル方式である。この方法は、予め懸濁液を包含したマイクロカプセルの集合体を作成しておき、このマイクロカプセルの集合体を電極が設けられた基板上に配列したり塗布したりするものである。例えば、特許２５５１７８３号公報（特許文献１）には、着色した分散媒中に分散媒と光学的特性の異なる少なくとも一種類の電気泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数のマイクロカプセルを電極間に配装するようにした電気泳動表示装置が開示されている。

このようなマイクロカプセル方式によれば、マイクロカプセルを一旦合成しておけば、基板面に塗布するだけでよいため、大面積の表示装置であっても容易に製造することができるという利点があり、隔壁形成方式に比べて有利であると考えられていた。
特許２５５１７８３号公報

しかしながら、マイクロカプセル方式にも不都合があった。
具体的には、マイクロカプセルを塗布する際に、マイクロカプセルの塗布領域や配置を精密に制御することが難しかった。すなわち、従来は、ローラやスキージを用いる機械的な方法を利用して、流動性のあるマイクロカプセルの集合体を基板全体に押し広げていたが、本来、表示領域の外側にはマイクロカプセルを配置する必要はない。むしろ、配線接続や、表示装置の封止を行う観点からは、表示領域外にマイクロカプセルが存在しない方が好ましい。表示領域外の領域は、配線の引き回しや封止材を設けるために利用されることが多いからである。

また、カラー表示を行う表示装置では、視認上、異なる色調となるマイクロカプセルを含む電気泳動材料をタイル状に配列する必要があるところ、異なる色調で視認させるためのマイクロカプセルを互いにタイル状に塗り分けることは困難であった。すなわち、マイクロカプセルは比較的大きい粒子であるため、このマイクロカプセルを含む集合体を均一に塗布することは、基板面に一様に塗ることですら困難であった。ましてや、種類の異なるマイクロカプセルを表示装置の精度に応じて微小なタイル状に塗り分けることは、非常に困難を伴うのである。

そこで、本発明は、マイクロカプセルを設けることなく、表示用流動体を含んだ微小セルを高精細度に形成するための、表示装置の製造方法およびそれを備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、電極を有する基板上に隔壁形成用液体を塗布して液層を形成し、隔壁形成用液体と実質的に分離する表示用流動体を液層の複数箇所に注入し、互いに分離された複数の表示用流動体セルを形成することを特徴とする。

また、表示用流動体を用いた表示装置の製造方法であって、基板上に隔壁形成用液体を塗布して液層を形成するステップと、液層中で隔壁形成用液体と分離しうる表示用流動体を液層の複数箇所に介在させるステップと、を備えることにより、互いに分離された複数の表示用流動体セルを形成することを特徴とする。

上記方法によれば、固化した隔壁が形成されたり、マイクロカプセルが形成されたりする代わりに、隔壁形成用液体が塗布され、液状化している液層が形成される。この液層の複数箇所に表示用流動体が分離した状態で介在することになるので、分離した表示用流動体の各々が表示用流動体セルを形成することになる。互いのセルを隔てる液層が隔壁として機能することになる。上記方法によれば、第一に、流動体を液層の任意の位置に配置することはマイクロカプセルを微小領域に塗布することに比べ遙かに容易であるため、表示用流動体を含んだ微小セルを高精細度に形成することが可能である。第二に、隔壁形成というステップが必要ないため、隔壁材料の無駄を最小限に抑えることが可能である。

なお、本発明において「実質的に分離」というように表現する場合は、全く１００％分離している場合のみならず、正確にはある程度の量が分離せずに混和するものの、実用上分離しているとみなすることのできる程度に分離している、という意味である。

ここで、液層を形成する前記隔壁形成用液体を固化させるステップをさらに備える。この方法によれば、液層に表示用流動体が配置された後に、液層を構成する隔壁形成用液体を固化させ、微小セルの位置を固定することが可能である。固化の方法に限定は無いが、例えば、乾燥や熱によって隔壁形成用液体を硬化させることができる。

本発明において、表示用流動体を「注入」させ液層に「介在」させる方法は種々考えられるが、液体吐出装置から吐出されるものであることは好ましい。液体吐出装置を用いれば、任意の位置に表示用流動体の液滴を滴下し、しかも液滴にある程度の速度を付与することができるので、着弾時に、液滴が表示用流動体と隔壁形成用液体との界面エネルギーに打ち勝ち、液層内に注入されて液層内部に介在させることが可能だからである。この液体吐出装置としては、例えばインクジェットヘッドと同様の構造を有する装置を適用可能である。

ここで、種類の異なる表示用流動体が、液層の異なる箇所に設けられることは好ましい。表示の目的によっては、異なる種類の流動体を同一の基板上に設けることがあり、本発明によれば、表示用流動体の配置に制限が無いので、配置に応じて表示用流動体の種類を異ならせることが可能である。

例えば、表示させる色調が異なる表示用流動体を液層の異なる箇所に設けられることが考えられる。カラー表示装置では、原色に対応する色調を示す画素がピクセルに応じて複数隣接していることが求められるが、本発明によれば、隣接させて異なる色調の表示用流動体を配置することができる。

本発明で用いられる表示用流動体としては、少なくとも１種類以上の粒子を分散媒中に分散させた懸濁液を用いることが挙げられる。いわゆる電気泳動表示素子の場合であり、粒子や分散媒の種類に応じて色調を変更するような場合である。

また本発明で用いられる表示用流動体としては、液晶材料を用いることもできる。液晶材料であっても、セルに分離して表示させることが可能だからであり、そのような場合に本発明が好適だからである。

本発明は、上記表示装置の製造方法で製造された電子機器でもある。このような電子機器は、例えば商取引で譲渡されうる形態を備えた製品であり、例えば電子ペーパー、大型を含むディスプレイ装置、大型を含むテレビジョン装置、ビューファインダ型または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、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端膜、タッチパネルを備えた機器である。本発明の表示装置はこれら機器の表示部として適用することが可能である。

さらに、本発明の電子機器は、本発明の製造方法で製造される限り、大凡装置の概念からはずれるもの、例えば可撓性のある紙状／フィルム状の物体、これら物体が貼り付けられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも含む。

次に本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
以下の実施形態はあくまで例示に過ぎず、本発明は本発明の趣旨の範囲で種々に変更可能なものである。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１は、電気泳動表示装置の製造に本発明の製造方法を適用した場合を例示するものである。

図１に、本実施形態１における電気泳動表示装置の概略断面図を示す。当該断面図は、一つの画素領域についての拡大断面図となっている。
図１に示すように、表示装置２０は、表示用電極１０２が設けられた基板１０１と、それに対向する対向電極３０２が設けられた基板３０１とが、液層４０を狭持した形態をしている。液層４０には、表示用流動体セル１０３が介在しており、各々のセル間が隔壁４１で仕切られた形態で配置されている。

当該表示装置２０をどちらの基板側から観察するように設計するかで、基板や電極の構成材料が異なる。すなわち、表示面側における基板および電極を、光透過性を有するもの、好ましくは実質的に透明（無色透明や有色透明、半透明を含む）なもので構成するのである。このように構成することによって、表示用流動体セル１０３における粒子４２の状態、すなわち表示装置２０に表示された情報（画像）を視認することができるからである。

表示用流動体セル１０３の各々には、表示用流動体である懸濁液４４が注入・充填されている。懸濁液４４は、分散媒４３中に一種類以上の粒子４２（ここでは二種類）が分散されている。粒子４２は、本実施形態では正に帯電している第１粒子４２ａと、負に帯電している第２粒子４２ｂと、に分けられる。表示用流動体セル１０３の平均径は、２０〜２００μｍ程度であることが好ましく、３０〜１５０μｍ程度であることがより好ましい。

上記構造において、表示用電極１０２と対向電極３０２との間に所定の電圧が印加されると、正極側となる電極方向に向かって負に帯電している第２粒子４２ｂが移動し、負極側となる電極方向に向かって正に帯電している第１粒子４２ａが移動する。例えば、図１において、下方の基板１０１側から視認されるものとする。対向電極３０２側が正極、表示用電極１０２側が負極となる場合、負に帯電した第２粒子４２ｂが対向電極３０２側に電気泳動し、一方で、正に帯電した第１粒子４２ａが表示用電極１０２側に電気泳動して集積する。基板１０１側から観察すれば、一様に正に帯電した第１粒子４２ａのみが基板１０１側に存在するため、この第１粒子４２ａの有する色調が観察できる。逆に、対向電極３０２側が負極、表示用電極１０２側が正極となるように電圧を印加する場合、今度は、負に帯電した第２粒子４２ｂが表示用電極１０２側に電気泳動し、正に帯電した第１粒子４２ａが対向電極３０２側に電気泳動して集積する。今度は、基板１０１側には、負に帯電した第２粒子４２ｂが集積するため、この第２粒子４２ｂの有する色調が観察できる。さらに、電極間に電圧を印加しない場合、それぞれの基板側には粒子４２の集積が無いためほぼ分散媒４３の色調が観察されることになる。また、電界が印加されない場合には、各粒子は分散媒４３の中に均等に分散したままとなる。従って、電界を印加されない場合には基板１０１側には、特に粒子の集積が無く、分散媒４３の色調が視認されるようになる。分散媒４３の色調を無彩色、例えば白色とすれば、電圧を印加しない場合に白色に表示される。

このように、粒子４２の物性（例えば、色調、帯電極性、帯電量等）や、表示用電極１０２と対向電極３０２との極性、両電極間の電位差（電圧）等を適宜選択することによって、粒子４２の有する色調および分散媒４３の色調によって定まる色が表現され、この電圧印加の制御を微視的に行うことによって、全体として所望の情報（画像）が表示されることになる。

図２〜図３に、本実施形態における表示装置の製造方法を説明する製造工程断面図を示す。特に、本発明は、表示用流動体セル１０３の形成方法に特徴があり、以下説明する。

（液層形成：図２（ａ））
図２（ａ）に示すように、表示用電極１０２が設けられた基板１０１上に、隔壁形成用液体１１０を塗布して液層４０を形成する。

基板１０１の材料としては、ガラスや樹脂が適用可能である。表示装置全体に可撓性を持たせる場合には、基板にポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する樹脂（フィルム）を用いることが好ましい。表示面をこの基板側とする場合には（図面下方が光の透過方向）、基板１０１の材料を、光透過性を有する材料、好ましくは実質的に透明（無色透明や有色透明、半透明を含む）な材料で構成する。図示しないが、基板１０１上には、酸素や水分を遮断するためのバリア層を例えば酸化珪素（ＳｉＯ₂）等で形成しておくことが好ましい。表示用電極１０２は、導電性を有する金属材料等で形成されるもので、アルミニウムやチタン、白金、金等の公知の薄膜金属材料を、スパッタ法や蒸着法等の薄膜形成方法で所定の厚みに成膜することで形成される。表示面を基板１０１側とする場合には、表示用電極１０２を、光透過性を有する導電性材料、例えばインジウムチタンオキサイド（ＩＴＯ）で形成する。表示装置の駆動形態（例えばアクティブマトリックス駆動方式かパッシブマトリックス駆動方式か）に応じて、当該表示用電極１０２をパターニングしておく。

さて、隔壁形成用液体１１０は、第１の特性として、形成当時において流動体を有し、表示用流動体である懸濁液４４の液滴を注入可能な条件を備えていることが必要である。また第２の特性として、後に説明する表示用流動体と実質的に分離され、混和（溶解）しないような材料であることを要する。第３の特性として、固化をさせる場合には、後述する固化工程において固化し、表示用流動体セル１０３を固定しうる材料であることを要する。隔壁形成用液体の組成に特に限定は無いが、ここでは懸濁液４４に有機溶媒を用いる関係から、液層４０を形成する隔壁形成用液体１１０を、水を含む液体とする。水に含まれ、かつ、固化されうる材料としては、高分子材料、好ましくは水溶性の高分子材料を用いることが好ましい。

高分子材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン類、エポキシ樹脂等を用いることができる。水溶性の高分子材料としては、ゼラチン、または、アラビアガムの水溶液であったり、ポリビニルアルコールを含んでいたりすることが好ましい。また、エポキシ樹脂やアクリレート樹脂を、水溶性のモノマーから作成するようにしてもよい。また、隔壁形成用液体の分散媒として水を使用した、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂等をエマルジョン化して含めた水分散エマルジョン液であってもよい。

本実施形態１では、表示用流動体である懸濁液４４の分散媒４３として、有機溶媒を用いるので、隔壁形成用液体としては、これと混和しない各種溶液、コロイド液、エマルジョン液、高分子モノマー液を用いる。特に高分子モノマーには流動体となっているものがあり、必ずしも溶剤を必要としない点で好ましい。

隔壁形成用液体１１０は、塗布された後、表示用流動体を介在させうる条件（表示用流動体（懸濁液）の液滴の表面エネルギーが、隔壁形成用液体と懸濁液との界面エネルギーより大きい）を備える必要がある一方、塗布後の形状をある程度（固化させる場合には固化までの期間、固化させない場合には半永久的に）維持できなければならない。そのために、隔壁形成用液体１１０の粘度を溶剤等で調整しておくことが必要である。このような粘度調整により、隔壁形成用液体は、吐出された表示用流動体である懸濁液４４を層内部に取り込める程度でありながら、その膜厚を維持し、流出したりしない程度の粘度を維持可能な粘度に調整されることが好ましい。

特に、液層４０から溶媒や分散媒が蒸発して粘度が高くなりすぎないように、溶媒や分散媒の蒸発を抑制する措置をしておくことが好ましい。このような措置としては、液層４０を保持する環境中における溶媒や分散媒の蒸気圧を高く設定しておくことが好ましい。例えば、液層４０が水を含む場合、環境中の水蒸気圧を相対的に高くしておくことが有効である。具体的には、飽和水蒸気圧付近に水蒸気圧を位置することによって、液層４０から分散媒である水分が蒸発することを防止できる。

図２（ａ）に示すように、上記隔壁形成用液体１１０の塗布は、種々の方法が適用できる。図２（ａ）では、ドクターブレード１１１を利用して隔壁形成用液体１１０をほぼ均一の厚みに塗布している様子を示している。塗布法としては、このドクターブレード法の他、スピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スプレー法等を、塗布面積や利用できる環境に応じて種々に選択して用いればよい。

隔壁形成用液体１１０を塗布する厚みは、表示用流動体セル１０３の平均径との関係で定まる。隔壁形成用液体１１０の光透過性が比較的高い場合には、厚めに形成してもよいが、光透過性が比較的低い場合には、薄めに形成することが好ましい。表示用流動体セル１０３の平均径を２０μｍ〜２００μｍ程度とした場合、隔壁形成用液体１１０を塗布する液層４０の厚みは、１μｍから３０μｍ程度とする。この程度の厚みであれば、懸濁液４４が吐出された場合に、好適に隔壁形成用液体１１０が懸濁液４４の上部に回り込み、液層内に懸濁液４４を取り囲むようになるからである。
図２（ｂ）に示すように、以上の液層形成工程により、均一な厚みに隔壁形成用液体１１０からなる液層４０が形成される。

（表示用流動体セル形成：図２（ｃ））
図２（ｃ）に示すように、上記のようにして形成した液層４０に表示用流動体である懸濁液４４を注入して液層中に介在させる。
懸濁液４４としては、電気泳動表示液であればその種類を問わないが、液層４０を構成する隔壁形成用液体１１０と実質的に混和しない材料である必要がある。懸濁液４４の調整方法としてその一例を以下説明する。

懸濁液４４は、分散媒４３中に一種類以上の粒子４２が分散されている電気泳動表示液である。分散媒４３としては、液層４０に水を含む隔壁形成用液体を用いることから、これに混和しない有機溶媒を用いる。有機溶媒としては、ドデシルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、テトラフルオロジブロモエタン、テトロクロロエチレン等を利用可能である。具体的には、エクソン社製の商品名「アイソパー」を利用可能である。

分散媒４３に分散させる粒子４２は、一種類とする場合には、正に帯電するものでも負に帯電するものでもよい。粒子を一種類のみ用いる場合には、粒子の有する色調に対比して色調や彩度、輝度に差のある溶媒を、分散媒４３として用いることが好ましい。粒子４２としては、公知の各種顔料、例えば、有機顔料粒子としては、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、アントラピリミジンイエロー、イソインドリンイエロー、銅アゾメチンイエロー、キノフタロインイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、ニッケルジオキシムイエロー、モノアゾイエローレーキ、ジニトロアニリンオレンジ、ピラゾロンオレンジ、ペリノンオレンジ、ナフトールレッド、トルイジンレッド、パーマネントカーミン、ブリリアントファストスカーレット、ピラゾロンレッド、ローダミン６Ｇレーキ、パーマネントレッド、リソールレッド、ボンレーキレッド、レーキレッド、ブリリアントカーミン、ボルドー１０Ｂ、ナフトールレッド、キナクリドンマゼンタ、縮合アゾレッド、ナフトールカーミン、ペリレンスカーレッド、縮合アゾスカーレッド、ベンズイミダゾロンカーミン、アントラキノニルレッド、ペリレンレッド、ペリレンマルーン、キナクリドンマルーン、キナクリドンスカーレッド、キナクリドンレッド、ジケトピロロピロールレッド、ベンズイミダゾロンブラウン、フタロシアニングリーン、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、アルカリブルートーナー、インダントロンブルー、ローダミンＢレーキ、メチルバイオレットレーキ、ジオキサジンバイオレット、ナフトールバイオレットを利用可能である。

また、無機顔料粒子としては、鉛白、亜鉛華、リトポン、二酸化チタン、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、カオリン、雲母、硫酸バリウム、グロスホワイト、アルミナホワイト、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、カドミウムイエロー、カドミウムリポトンイエロー、黄色酸化鉄、チタンイエロー、チタンバリウムイエロー、カドミウムオレンジ、カドミウムリポトンオレンジ、モリブデートオレンジ、ベンガラ、鉛丹、銀朱、カドミウムレッド、カドミウムリポトンレッド、アンバー、褐色酸化鉄、亜鉛鉄クロムブラウン、クロムグリーン、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、チタンコバルトグリーン、紺青、コバルトブルー、群青、セルリアンブルー、コバルトアルミニウムクロムブルー、コバルトバイオレット、ミネラルバイオレット、カーボンブラック、鉄黒、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅クロムブラック、銅クロムマンガンブラック、黒色低次酸化チタン（チタンブラック）、アルミニウム粉、銅粉、鉛粉、鈴粉、亜鉛粉等を利用可能である。

また粒子４２を二種類とする場合には、正に帯電している第１粒子４２ａと、負に帯電している第２粒子４２ｂとが必要となるため、帯電極性が定まっている粒子や帯電極性を制御しやすい粒子であることが好ましい。例えば、上記有機・無機顔料粒子を表面処理剤で表面処理することによって、負に帯電する第２粒子４２ｂを提供することが可能である。例えば、表面処理剤は、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、クロム系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、およびゲルマニウム系カップリング剤等を利用することにより帯電量を制御可能である。具体的には、チタネート系カップリング剤として、味の素社製「ＫＲ ＴＴＳ」、アルミニウム系カップリング剤として味の素社製「ＡＬ−Ｍ」が好適である。

例えば、正に帯電する第１粒子４２ａとしては、樹脂粒子を利用することが好ましい。第１粒子４２ａとして、無機顔料粒子、例えば酸化チタンを用いた場合に、樹脂粒子との凝集性が特に低いことが判明しているからである。樹脂粒子は、例えば乳化重合法等によって製造される粒子を用いることが可能である。例えば、第１粒子４２ａとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン、ジビニルベンゼン等が利用可能であり、これらの一種類以上を組み合わせることができる。この樹脂には、分子構造中に、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の極性基（官能基）を有するものが好ましい。このような極性基を有することで溶媒に不溶化し、安定して分散媒４３中で存在しうるからである。

第１粒子４２ａおよび第２粒子４２ｂの組合せとしては、特に、第２粒子４２ｂとして酸化チタンを用い、第１粒子４２ａとしてアクリル系樹脂を用いることが好ましい。酸化チタンを含む無機粒子は高い白色度を示し、樹脂粒子との凝集性が特に低いからである。また、アクリル系樹脂は、酸化チタン等の無機粒子との凝集性が特に低いからである。

また第２粒子４２ｂとして用いる無機粒子の平均粒径をＡ、第１粒子４２ａとして用いる樹脂粒子の平均粒径をＢとした場合、Ｂ／Ａが１．５〜２０００となる関係を満たすことが好ましく、５〜５０となる関係を満たすことがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、無機粒子および樹脂粒子の分散媒４３の中における分散製を適度に維持し、無機粒子と樹脂粒子との凝集を効果的に防止可能だからである。

また、第１粒子４２ａである樹脂粒子の平均粒径Ｂは、０．５〜２０μｍ程度であることが好ましく、２〜１０μｍ程度であることがより好ましい。樹脂粒子の平均粒径がこの範囲にあると、上記硬化がより好適に発揮されるとともに、表示用流動体セル１０３の大型化や製造効率低下を防止することができるからである。

一方、第２粒子４２ｂである無機粒子の平均粒径は、０．１〜１０μｍ程度であることが好ましく、０．１〜７．５μｍ程度であることがさらに駒しく、さらに０．２〜０．３μｍ程度であることが好ましい。

なお、第２粒子４２ｂである無機粒子を表面処理剤（界面活性剤）で表面処理した場合には、樹脂粒子の平均粒径が小さすぎると、表面処理剤の疎水鎖中に無機粒子が入り込んでしまい、無機粒子と樹脂粒子との凝集が生じるおそれがある。この点、樹脂粒子の平均粒径を０．５μｍ以上とすることにより、このような凝集を効果的に防止することが可能である。

また、第１粒子４２ａである樹脂粒子と第２粒子４２ｂである無機粒子との比重は、分散媒４３のそれとほぼ同等に設定されていることが好ましい。このような設定であれば、分散媒中に好適に粒子が分散している状態を保つことが可能だからである。

懸濁液４４は、上記した分散媒４３に適量の粒子４２（第１粒子４２ａおよび第２粒子４２ｂ）をゆっくり攪拌し分散させることによって形成される。粒子４２の分散方法については、従来の電気泳動用表示液製造で用いられていた分散方法を適用可能である。

図２（ｃ）に示すように、製造された懸濁液４４は液体吐出装置１１２から吐出される。
液体吐出装置１１２としては、従来のインクジェット式記録ヘッドと同等の構造を有するものを利用可能である。液体吐出の構造として、例えばピエゾジェット方式、静電方式、加熱加圧式等種々の方法が利用可能である。インク液の代わりに、上記懸濁液を供給し、液体吐出装置１１２のノズルから適量を連続的に吐出させる。懸濁液４４の液滴を吐出する領域は、基板１０１上の表示領域とする。

このとき、吐出された懸濁液４４の液滴同士が混じり合わないように、液体吐出装置１１２を基板１０１に対して相対的に移動させるように制御することが好ましい。吐出されて液層４０内部に注入された懸濁液４４の液滴は、それぞれが分離された状態で、表示用流動体セル１０３を形成するようになる。液体吐出装置１１２からの懸濁液の吐出量、吐出の頻度、及び液体吐出装置と基板との相対速度を調整することにより、表示に適した均一な密度で液層４０内に表示用流動体セル１０３を形成していくことが可能である。懸濁液の吐出量、吐出の頻度、及び液体吐出装置１１２と基板１０１との相対速度は、液体吐出装置から一回当たりに吐出される液適量と液層４０の中における注入後の液滴の広がり具合に異存する。このため、最適値を実験等で定めることが好ましい。

液体吐出装置１１２から吐出され、液層４０に着弾し、液層４０の中に注入されるために、懸濁液４４の液滴の表面エネルギーが、液層４０を形成する隔壁形成用液体１１０中の懸濁液液滴の界面エネルギーより大きいことが望ましい。このような条件を満たしていれば、懸濁液の液滴は自然に液層４０の隔壁形成用液体１１０で覆われるようになる。このため、界面エネルギーを調整するため、必要に応じて、液層４０を軽視得する隔壁形成用液体１１０、または、懸濁液４４に、予め界面活性剤、添加剤等の調整剤を添加しておいてもよい。

また、上記の要素の他に、液体吐出装置１１２からの吐出速度（飛行速度）を調整するようにしてもよい。特に、上記表面エネルギーおよび界面エネルギーの関係を満たさない場合や、懸濁液液滴の比重が液層４０を形成する隔壁形成用液体１１０の比重に比べて小さい場合には、液滴が一定速度以上で吐出されていないと、液層４０中に好適に注入されることが難しい。このため、液体吐出装置１１２からの液滴の吐出速度は、２〜１２ｍ／ｓ程度になるように調整することが好ましい。

なお、図２（ｃ）では、液層４０の上方から懸濁液４４の液滴を吐出する例を示しているが、液層４０の下方から懸濁液４４を供給した方がよい場合もある。例えば、懸濁液４４の比重が液層４０を形成する隔壁形成用液体１１０の比重より小さい場合、注入された懸濁液４４の液滴が液層４０の上部に浮き上がってしまう場合がある。懸濁液４４の液滴を液層４０の下側に供給する方法としては、例えば、液層形成の前に、すなわち表示用電極１０２上に、予め懸濁液４４の液滴を分散配置しておき、その後に液層形成を行うことが可能である。また、液層４０の形成後に、先端に開口のある注射針のような管状のディスペンサを液層４０に上方から刺して、先端が適当な深さに達したところで懸濁液４４をディスペンサ経由で適量供給することも考えられる。剣山のように多数の針状体を有するディスペンサを用いれば、大きな手間無く表示用流動体セル１０３を形成することが可能である。

上記のような工程により、複数の懸濁液４４の液滴が、所定の厚みの隔壁形成用液体１１０を介して、細胞状に配列されることになる。ここで、隣接する懸濁液４４の液滴が融合することは一般には起こりにくい。懸濁液４４と液層４０との界面には分子の特有の配列があり、両者の界面の分子配列が細胞壁のようになって、懸濁液４４の液滴同士が融合することを防いでいるからである。また、懸濁液４４の液滴自体、表面が帯電している場合が多いため、この帯電に係る電荷によって、懸濁液４４の液滴が互いに反発して融合を防ぐという場合もある。従って、積極的に懸濁液４４の液滴に帯電させるために、懸濁液４４や隔壁形成用液体１１０に界面活性剤や帯電制御材を含ませることは好ましい。

このようにして表示領域に一面に懸濁液４４の液滴、すなわち表示用流動体セル１０３が形成される。このまま液層４０から溶媒や分散媒が蒸発しないような構造に封入等してしまうことにより、表示装置として機能させることが可能である。このようにすれば懸濁液４４の液滴同士の融合はあり得ないので、表示装置として機能し続けるからである。しかし、装置の安定性や携帯性、耐衝撃性の観点から、本実施形態では、さらに隔壁形成用液体１１０を固化させることとする。

（固化工程：図２（ｄ））
図２（ｄ）に示すように、表示用流動体セル１０３が形成された液層４０にエネルギーを供給して液層４０を固化させる。この固化工程はオプショナルな工程であり、液層４０が液層のまま溶媒蒸発や体積収縮をしないように構成できれば、不要な工程である。

ここでは、液層４０を硬化させる一例として、液層４０が形成された後、紫外線光源１１３から紫外線を液層４０全体に照射する。前提として液層４０を構成する隔壁形成用液体１１０の溶媒として、高分子用のモノマーを用いることが好ましい。このような高分子用のモノマーは、室温では流動性に富み、液体として塗布することができる一方、これに紫外線等のエネルギーが加えられると架橋を生じ重合して高分子化し硬化するからである。また、紫外線の照射以外にも、硬化開始剤を液層４０に添加したり、加熱処理したりしても、高分子化をさせることが可能である。

隔壁形成用液体１１０を高分子モノマーで構成する場合には、硬化時の体積収縮の割合が少ないため、注入時の表示用流動体セル１０３の形状を保つことができ、好ましい。一方、隔壁形成用液体１１０を、溶媒や分散媒を加えて粘度調整したような場合には、乾燥する過程で溶媒が蒸発して体積が減少するため、表示用流動体セル１０３の形状自体が不規則になる可能性がある。このため、液層４０を乾燥・加熱する場合には、乾燥時間や温風の流量、温度等の乾燥・加熱条件を調整する必要がある。一般に温度を低めに保ちゆっくり乾燥・加熱する方がセルの形状変化が少ない。
以上により、表示装置としての基本構造が定まる。液層４０が固化することにより、表示用流動体セル１０３の位置が固定され、互いのセルは隔壁４１で仕切られることになる。

（貼り合わせ工程：図３（ａ）・図３（ｂ））
図３（ａ）に示すように、硬化させた液層４０上に接着剤４５を塗布し、ディスペンサ１１４により、予め対向電極３０２が一面に形成されている樹脂製等の基板３０１を貼り合わせる。

基板３０１の材料は、表示装置全体として可撓性を持たせるためには、可撓性に富む樹脂、例えばポリエチレンナフタレート等を用いる。図示しないが、基板３０１上には、酸素や水分が透過することを防止するバリア層として酸化アルミニウムを１００ｎｍ程度積層しておくことが好ましい。対向電極３０２としては、所定の金属材料、例えばＩＴＯを１００ｎｍ程度積層して形成する。

表示装置をアクティブマトリックス駆動方式で表示させるには、対向電極３０２を、画素に対応させて電気的に分離されるようパターニングして画素電極を形成し、各々の画素電極を駆動させる薄膜トランジスタ等を設ける。また、表示装置をパッシブマトリックス駆動する場合には、先の表示用電極１０２と当該対向電極３０２とが画素領域で交差するようにパターニングしておく。

基板１０１と基板３０１との貼り合わせは、接着剤４５を硬化した液層４０上に塗布した後、上記対向電極３０２が形成された基板３０１をディスペンサ１１４から供給して、基板の端部から順に貼り合わせる。対向電極３０２に接着剤が設けられてもよい。接着剤としては、アクリルエマルジョン接着剤等を用いることができる。

上記したように、本実施形態１の製造方法によれば、フォトリソグラフィ法やモールド法によって隔壁形成を行ったり、マイクロカプセルを製造したりしなくても、液層内に簡単に表示用流動体セル１０３を介在させることが可能である。従って当該実施形態によれば、第一に、表示用流動体セル１０３を液層４０の任意の位置に配置することが他の方法を利用した場合に比べ、極めて容易に行える。第二に、隔壁形成というステップが必要ないため、隔壁材料の無駄を最小限に抑えることが可能である。

また本実施形態１によれば、液体吐出装置を用いるため、セルの形成位置を極めて細かく制御することができ、マイクロカプセルを利用する場合に比べ、表示用流動体を含んだ微小セルを高精細度に形成することが可能である。

さらに本実施形態１によれば、隔壁形成用液体を固化させるステップを備えるので、表示用流動体セル１０３の位置が固定化され、長期間安定であり、耐衝撃性に優れる表示装置を提供可能である。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２は、カラー表示可能な電気泳動表示装置の製造に本発明の製造方法を適用した場合を例示するものである。以下の説明では、上記実施形態１との相違点を中心に説明することし、同様の部分についてはその説明を省略する。

図４（ｃ）に、本実施形態２における電気泳動表示装置の概略断面図を示す。当該断面図も、一つの画素領域に対応する部分の拡大断面図となっている。

図４（ｃ）に示すように、本実施形態の表示装置は、表示用電極が赤表示用電極１０２ａ、緑表示用電極１０２ｂ、青表示用電極１０２ｃの３つの電極に電気的に分離されてパターニングされている。各電極はそれぞれの色調に対応する駆動信号に基づいて独立して電圧が印加されるようになっている。各電極に対応してその色調に対応する表示が可能な表示用流動体セルが形成されている。

上記実施形態１では、表示用流動体の懸濁液４４が一種類であり、色調の変化が限られていたため単色表示のための表示体となっていた。これに対し本実施形態２では、複数の原色を表示させることにより、カラー表示を可能としている。カラー表示させる方法として、表示用流動体の懸濁液を２種類、一般には３種類製造し、それぞれを異なる電極上に配置することが考えられる。これら複数の原色の表示色の合成により、任意の色調を表示可能となる。以下は、赤色、緑色、青色の三原色に対応する表示色を用いる例を示す。

赤表示用流動体セル１０３ａは、赤表示用電極１０２ａの領域に設けられており、電界の有無に応じて赤色と白色との間でスイッチング可能な懸濁液４４ａが注入されている。第１粒子４２ａが白色の色調を有し、第２粒子４２ｂが赤色の色調を有する粒子となっている。緑表示用流動体セル１０３ｂは、緑表示用電極１０２ｂの領域に設けられており、電界の有無に応じて緑色と白色との間でスイッチング可能な懸濁液４４ｂが注入されている。第１粒子４２ｃが白色の色調を有し、第２粒子４２ｄが緑色の色調を有する粒子となっている。青表示用流動体セル１０３ｃは、青表示用電極１０２ｃの領域に設けられており、電界の有無に応じて青色と白色との間でスイッチング可能な懸濁液４４ｃが注入されている。第１粒子４２ｅが白色の色調を有し、第２粒子４２ｆが青色の色調を有する粒子となっている。各懸濁液の分散媒４３は、無彩色、例えば白色とする。

対向電極３０２は、少なくとも画素単位で各色に共通な電極となっている。この対向電極３０２を基準としてそれぞれの表示用電極に電圧を加えたり加えなかったり逆極性の電圧を加えたりすることで、表示面から見た色調を変更することが可能になっている。例えば、第１粒子４２ａ、４２ｃ、４２ｅが共に正に帯電しており、第２粒子４２ｂ、４２ｄ、４２ｆがそれぞれ負に帯電しており、各表示用電極には、対向電極３０２に比べ正の電圧が印加されるものとする。この構成において、例えば赤表示用電極１０２ａにのみ電圧が印加されれば、赤表示用流動体セル１０３ａにおいて、負の帯電粒子である第２粒子４２ｂが赤表示用電極１０２ａ側に集積する。他の表示用流動体セル１０３ｂ、１０３ｃには電圧が印加されないので、分散媒４３の色調である白色に観察される。この状態において、基板１０１側から視認した場合には、有彩色である赤色のみが認識され、全体として赤色表示となる。同様に、緑表示用電極１０２ｂにのみ電圧が印加されれば緑色表示に、青表示用電極１０２ｃにのみ電圧が印加されれば青色表示になる。さらに複数の表示用電極に電圧が印加されればそれぞれの色調の合成となる色調が表示される。

図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照して、本実施形態２における製造方法を説明する。
図４（ａ）に示すように、基板１０１の上には、パターニングをすることによって、色調ごとに電気的に分離した表示用電極１０２ａ〜ｃを形成しておく。各表示用電極の幅は、例えば高精細度の表示装置であれば、幅１ミリメートル以下のパターンにする。このように微細なパターンであっても、本発明によれば、それぞれの色調に対応した電極上に、対応する色調で表示させるための表示用流動体セルを形成可能なのである。

液層形成工程については、実施形態１と同様である。すなわち、隔壁形成用液体１１０を用いて液層４０を形成する。

図４（ｂ）に示すように、隔壁形成用液体１１０を用いて液層４０を形成した後、液体吐出装置１１２から、それぞれの懸濁液を吐出させる。このとき、液体吐出装置１１２を色調毎に３つ設け、それぞれの別個の液体吐出装置１１２にそれぞれの表示用流動体を供給して個別に吐出させる。例えば、赤色用の液体吐出装置１１２には赤表示用懸濁液４４ａを供給し、赤表示用電極１０２ａ上に懸濁液４４ａの液滴を注入する。緑色用の液体吐出装置１１２には緑表示用懸濁液４４ｂを供給し、緑表示用電極１０２ｂ上に懸濁液４４ｂの液滴を注入する。青色用の液体吐出装置１１２には青表示用懸濁液４４ｃを供給し、青表示用電極１０２ｃ上に懸濁液４４ｃの液滴を注入する。図４（ｂ）では、赤表示用の懸濁液４４ａの注入が終了して、緑表示用の懸濁液４４ｂの注入が行われている様子を示している。

総ての懸濁液の注入が終了し、赤表示用流動体セル１０３ａ、緑表示用流動体セル１０３ｂ、青表示用流動体セル１０３ｃが形成されたら、オプションにより、液層４０の固化を実施する。そして、接着剤４５により、対向電極３０２が形成された基板３０１が貼り合わせられる点は実施形態１と同様である。

上記したように、本実施形態２では、実施形態１と同様の構造と工程を備えているので、実施形態１と同様の効果を奏する他、異なる種類の表示用流動体が、同一の基板上に設けられているので、カラー表示が可能である。

特に本実施形態によれば、任意の位置に適量の電気泳動表示用流動体を含むセルを形成することが容易であるため、高精細度のカラー表示装置を比較的容易に製造することが可能である。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３は、上記実施形態で製造される表示装置を含む電子機器の具体例に関する。

（電気泳動装置）
図５に、本発明の表示装置を駆動するための駆動手段を含めた電気泳動装置１０のブロック図を示す。

図５に示すように、電気泳動装置１０は、上記製法で製造された表示装置２０に、複数の走査線Ｖａ１〜Ｖａｍと複数の駆動線Ｖｃ１〜Ｖｃｎとが配線されており、アクティブマトリックス駆動方式としての回路構成を備えている。各画素のうち、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥになる部分が、上記各実施形態における表示用電極１０２および対向電極３０２にそれぞれ対応している。各画素には、画素駆動回路Ｇが配置され、走査線Ｖａと駆動線Ｖｃとが共にオン状態になった場合に、画素電極ＰＥが共通電極ＣＥに対して正電位になるように、またそれ以外の状態では画素電極ＰＥが共通電極ＣＥに対して負電位になるように動作するものである。ドライバ４は、各走査線Ｖａ１〜Ｖａｍを駆動するものであり、ドライバ５は各駆動線Ｖｃ１〜Ｖｃｍを駆動するものである。ドライバ４および５には、表示制御回路３が接続されている。表示制御回路３は、例えばコンピュータから供給された画像に基づき走査線Ｖａと駆動線Ｖｃの駆動電圧を定めて駆動情報を提供するものである。

上記のように構成された電気泳動装置１０によれば、所定の文字、線画等の画像情報がコンピュータ２から提供されると、各画素のオン／オフ情報に応じて、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥ間の電界の方向が変わる。このため、電界に応じて各画素の画素電極ＰＥに対応づけられている表示用流動体セル１０３中の粒子が移動し、電極側に集積したりしなかったりすることで、視認される色調が変わる。これにより、コンピュータ２から供給された画像に対応する情報が視認できるようになる。

（大型テレビジョン装置）
図６Ａは、大型テレビジョン装置のディスプレイ部分に本発明で製造される表示装置を適用した電子機器の例である。

図６Ａに示すように、大型テレビジョン装置１１の表示面に、表示装置２０が備えられている。この表示装置２０は、上記した表示装置２０が用いられることにより、表示用流動体セル中を移動する粒子の挙動に応じた情報表示が行われるようになっている。このように、本発明の表示装置は、平板型の表示体の表示部分に適用することが可能である。また、本発明は、表示領域の面積の影響を受けずに製造できるので、当該実施形態のような大型ディスプレイを安価に製造する方法として適するものである。

（電子ペーパ）
図６Ｂは、電子ペーパ１２の表示面に本発明で製造される表示装置を適用した電子機器の例である。

図６Ｂに示すように、電子ペーパ１２は、本発明で製造された表示装置２０をそのまま備えている。特に当該電子ペーパ１２は、基板１０１や３０２に可撓性のあるプラスチックフィルムが用いられているため、壁掛けにして広げることができる他、図の矢印に示すように、丸めて収納してしまうこともできる。このように、本発明の表示装置は、可撓性のある表示体の表示部分にも適用することが可能である。このような可撓性のある表示部分であっても上記と同様に製造可能なサイズに限界が存在しないので、小さなものから大きなものまで自由に作製することが可能である。

なお、本発明を適用可能な電子機器の範囲はこれに限定されず、商取引で譲渡されうる形態を備えた製品であって、帯電粒子の移動に伴う視覚上の色調の変化を利用した装置一般に適用できる。例えば、大型を含むディスプレイ装置、ビューファインダ型または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、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端膜、タッチパネルを備えた機器である。本発明の表示装置はこれら機器の表示部として適用することが可能である。
また、上記のような装置例の他、電界を印加可能に構成された壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものにも適用可能である。

（その他変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変更して適用することが可能である。

例えば上記実施形態では、表示用流動体としては、少なくとも１種類以上の粒子を分散媒中に分散させた懸濁液を用いる電気泳動表示液を利用したものであったが、これに限定されない。例えば、表示用流動体として、液晶材料を用いることもできる。液晶材料であっても、セルに分離して表示させることが可能であり、液層を用いる場合であっても本発明が好適だからである。

また、表示装置の駆動構造についても限定は無い。例えば、上記実施形態では、表示面に垂直な方向に電界を印加して当該垂直な方向に荷電粒子を移動させて色調を変化させ画像を表示する、いわゆる垂直移動型の電気泳動装置であったが、表示面に水平な方向に変化する電界によって当該水平な方向に荷電粒子を移動させて色調を変化させ画像を表示する、いわゆる水平移動型の電気泳動装置にも適用可能である。

さらに電子機器（表示装置）の駆動方式についても、アクティブマトリックス駆動方式やパッシブマトリックス駆動方式のいずれでもよい。

本実施形態１における表示装置の断面拡大図 実施形態１の製造工程断面図であり、（ａ）は液層形成工程、（ｂ）は、液層形成後、（ｃ）は表示用流動体セル形成工程、（ｄ）は固化形成工程 実施形態１の製造工程断面図であり、（ａ）は接着工程、（ｂ）は基板貼り合わせ工程 実施形態２の製造工程断面図であり、（ａ）は表示用電極製造工程、（ｂ）は、表示用流動体セル形成工程、（ｃ）は表示装置の断面拡大図 電気泳動装置のブロック図 電子機器の例であり、大型テレビジョン装置 電子機器の例であり、電子ペーパ

符号の説明

１０…電気泳動装置（電気光学装置）、１１…大型テレビジョン装置（電子機器）、１２…電子ペーパ（電子機器）、２０…表示装置、４０…液層、４１…隔壁、４２…粒子、４３…分散媒、４４…懸濁液、１０１、３０１…基板、１０３…流動体セル、１１０…隔壁形成用液体、１１１…ドクターブレード、１１２…液体吐出装置（インクジェットヘッド）、３０２…対向電極

Claims (9)

1. 電極を有する基板上に隔壁形成用液体を塗布して液層を形成し、
   該隔壁形成用液体と実質的に分離する表示用流動体を該液層の複数箇所に注入し、互いに分離された複数の該表示用流動体セルを形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 表示用流動体を用いた表示装置の製造方法であって、
   基板上に隔壁形成用液体を塗布して液層を形成するステップと、
   該液層中で該隔壁形成用液体と分離しうる表示用流動体を該液層の複数箇所に介在させるステップと、を備えることにより、互いに分離された複数の表示用流動体セルを形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の表示装置の製造方法において、
   前記液層を形成する前記隔壁形成用液体を固化させるステップをさらに備える、表示装置の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置の製造方法において、
   前記表示用流動体は、液体吐出装置から吐出されるものである、表示装置の製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置の製造方法において、
   種類の異なる前記表示用流動体が、前記液層の異なる箇所に設けられる、表示装置の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置の製造方法において、
   表示させる色調が異なる表示用流動体が、前記液層の異なる箇所に設けられる、表示装置の製造方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置の製造方法において、
   前記表示用流動体として、少なくとも１種類以上の粒子を分散媒中に分散させた懸濁液を用いる、表示装置の製造方法。
8. 請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置の製造方法において、
   前記表示用流動体として、液晶材料を用いる、表示装置の製造方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法によって製造された表示装置を備える電子機器。

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