JP5526607B2 - Display element - Google Patents
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Description
本発明は、エレクトロウェッティング現象を利用した表示素子に関する。 The present invention relates to a display element using an electrowetting phenomenon.
近年、可搬性のある電子デバイスの需要の伸びが目覚しく、中でも特に紙に替わる媒体となりうる軽量で低価格な表示素子が注目されている。このような表示素子に要求される特性としては、長時間参照しても目への負担が少ない反射型(非発光型)であることに加え、高い白色反射率とコントラスト比を有すること、精細度の高い表示ができること、カラー表示ができること等が挙げられる。反射型の表示素子を実現させる手段の一つとして、近年はエレクトロウェッティング現象を利用して液体を移動させることにより、情報を表示することができる表示素子の開発が盛んに行われている。 In recent years, the demand for portable electronic devices has been growing rapidly, and in particular, a light-weight and low-cost display element that can be used as a medium replacing paper is drawing attention. The characteristics required for such a display element include a high white reflectance and a high contrast ratio in addition to a reflection type (non-light-emitting type) that places little burden on the eyes even when referenced for a long time. For example, high-quality display and color display are possible. In recent years, as one means for realizing a reflective display element, a display element capable of displaying information by moving a liquid using an electrowetting phenomenon has been actively developed.
エレクトロウェッティング現象を反射型の表示素子へと適用するには、その素子構成の中に画素にあたる部分に流体を保持するための閉空間を形成すること、及び高い反射率を実現するための光反射性材料を用いることが必要である。 In order to apply the electrowetting phenomenon to a reflective display element, a closed space for holding fluid in a portion corresponding to a pixel is formed in the element structure, and light for realizing a high reflectivity is formed. It is necessary to use a reflective material.
一般的に、エレクトロウェッティング現象を利用した表示素子においては、互いに混合しない2種類の流体(水と油)が基板上に層状に保持される(定常状態(電圧を印加していない状態))。基板と流体との間に電圧が印加されると、油層が基板との接触面積を減らすように移動あるいは分裂する。これにより水の一部が油層に浸入して基板と接触し、定常状態(電圧を印加していない状態)と異なる状態(電圧を印加している状態)を呈示する。このように定常状態と電圧を印加している状態という複数の異なる状態を切り替えることにより、表示素子としての動作を行う。 In general, in a display element using an electrowetting phenomenon, two types of fluids (water and oil) that do not mix with each other are held in layers on a substrate (steady state (state where no voltage is applied)). . When a voltage is applied between the substrate and the fluid, the oil layer moves or splits so as to reduce the contact area with the substrate. As a result, part of the water enters the oil layer and comes into contact with the substrate, and presents a state (a state where a voltage is applied) different from a steady state (a state where no voltage is applied). As described above, the display element is operated by switching between a plurality of different states, that is, a steady state and a state where a voltage is applied.
エレクトロウェッティング現象を利用した表示素子では、初期状態において水よりも油層とより接触しやすくするため、通常は、流体と接触する基板表面に、例えばフッ素系重合体のコーティングを施すなどの撥水性を持たせるような処理を施す。ところが、撥水処理した表面は、非常に表面張力が低いため、機械的な結合力が弱いという難点がある。そのため、流体を保持するための隔壁を形成する際に使用する接着剤が画素領域内に移動し、表示不良の原因となることがある。この問題を解決するために、特許文献1には、画素領域間の分離領域に、レーザー放射線、UV(Ultra Violet:紫外線)オゾン処理または酸素プラズマ処理によって、基板の一部を親水化することで前記の課題を解決することが提案されている。 In the display element using the electrowetting phenomenon, in order to make it easier to contact the oil layer than water in the initial state, the substrate surface that is in contact with the fluid is usually water-repellent, for example, by coating with a fluoropolymer. Apply a process that gives However, since the surface subjected to the water repellent treatment has a very low surface tension, there is a problem that the mechanical bonding force is weak. Therefore, the adhesive used when forming the partition for holding the fluid may move into the pixel region, causing display defects. In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses that a part of a substrate is hydrophilized in a separation region between pixel regions by laser radiation, UV (Ultra Violet) ozone treatment or oxygen plasma treatment. It has been proposed to solve the above problems.
また、反射型表示のための白表示の表現方法としては、特許文献1、2及び非特許文献1にて開示されているように素子構造中に反射材を用いる方法が最も一般的である。特許文献2においては、反射材(文献中では反射シートと記載されている。)として、透明な高分子樹脂に屈折率が互いに異なる複数種の微粒子を添加した材料を用いることが提案されている。 As a white display expression method for reflective display, a method using a reflective material in the element structure as disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 is the most common. In Patent Document 2, it is proposed to use a material in which a plurality of kinds of fine particles having different refractive indexes are added to a transparent polymer resin as a reflective material (described as a reflective sheet in the literature). .
更に、特許文献2においては、微粒子を分散させた高分子樹脂に流体を保持する空間を形成させる方法として、エキシマレーザー加工あるいはマイクロドリルを用いて開口する方法が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a method of opening using excimer laser processing or a micro drill as a method of forming a space for holding a fluid in a polymer resin in which fine particles are dispersed.
ところが、上記の表示素子において、次のような問題があった。 However, the above display device has the following problems.
特許文献1に開示される表示素子の場合、物理的な表面処理によって隔壁の接着部のみを精度良く親水化することは、特に高精細の表示素子を製造する場合には困難であるという問題があった。この隔壁の接着部のみを精度良く親水化することが困難であるという問題に対する対応策は、特許文献1にも、開示されていない。 In the case of the display element disclosed in Patent Document 1, it is difficult to accurately hydrophilize only the bonding portion of the partition wall by physical surface treatment, particularly when manufacturing a high-definition display element. there were. No countermeasure is disclosed in Patent Document 1 for the problem that it is difficult to hydrophilize only the bonded portion of the partition wall with high accuracy.
また、特許文献1に開示される表示素子の場合、特許文献1には反射材(文献中では反射器と記載されている。)の材質や積層方法等の具体的な開示がされておらず、平易なプロセスで製造することができないという問題があった。 In addition, in the case of the display element disclosed in Patent Document 1, Patent Document 1 does not specifically disclose the material of the reflector (described as a reflector in the document), the lamination method, and the like. There was a problem that it could not be manufactured by a simple process.
同様に、非特許文献1においても、反射性の電極を用いることについての記載にとどまっており、隔壁の接着部をのみを精度良く親水化するための具体的な開示はなされていない。また、反射材の材質や積層方法等の具体的な開示もされておらず、平易なプロセスにて製造することができないという問題があった。 Similarly, in Non-Patent Document 1, there is only a description about using a reflective electrode, and there is no specific disclosure for accurately hydrophilizing only the bonding portion of the partition wall. Further, there is no specific disclosure of the material of the reflecting material, the lamination method, and the like, and there is a problem that it cannot be manufactured by a simple process.
更に、特許文献2に開示されるように、微粒子を分散させた高分子樹脂に流体を保持する空間を形成させる方法としてエキシマレーザー加工あるいはマイクロドリルを用いて開口する場合、ダストが発生するおそれがあるのに加え、効率よく製造することもできないという問題があった。 Further, as disclosed in Patent Document 2, dust may be generated when an excimer laser process or a micro drill is used as a method for forming a space for holding a fluid in a polymer resin in which fine particles are dispersed. In addition, there is a problem that it cannot be efficiently manufactured.
本発明は従来技術が有する問題に鑑み、高い白反射率とコントラスト比を有し、平易なプロセスで製造することができる表示素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a display element that has a high white reflectance and a contrast ratio and can be manufactured by a simple process in view of the problems of the prior art.
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.
第1の発明は、対向する2つの基板の間に形成され、互いに混合しない2種類の流体を保持する保持空間を備え、該保持空間を挟んで前記2つの基板間に電圧を印加して前記2種類の流体を2つの異なる状態に移動させる流体移動手段を有する表示素子であって、前記保持空間を分割するための隔壁部を備え、前記流体移動手段は、透明な第1の基板の第2の基板側に形成された第1の透明電極と、前記第2の基板の前記第1の基板側に支持層を介して形成された第2の透明電極とを含み、前記支持層は、光反射性の感光性レジスト材料を用いて形成され、前記隔壁部が、前記支持層と一体的に形成されていることを特徴とする。 The first invention includes a holding space that is formed between two opposing substrates and holds two types of fluids that are not mixed with each other, and a voltage is applied between the two substrates across the holding space. A display element having fluid moving means for moving two kinds of fluids into two different states, comprising a partition part for dividing the holding space, wherein the fluid moving means is provided on a transparent first substrate. A first transparent electrode formed on the second substrate side, and a second transparent electrode formed on the first substrate side of the second substrate via a support layer, the support layer comprising: It is formed using a light-reflective photosensitive resist material, and the partition wall is formed integrally with the support layer.
第2の発明は、第1の発明に係る表示素子において、前記感光性レジスト材料は、白色無機顔料を含む材料であることを特徴とする。 According to a second invention, in the display element according to the first invention, the photosensitive resist material is a material containing a white inorganic pigment.
第3の発明は、第1又は第2の発明に係る表示素子において、前記流体移動手段は、前記第2の透明電極の表面を被覆する表面層を含み、前記表面層は、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に電圧を印加することにより、前記表面層の界面張力が変化することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the display element according to the first or second aspect of the invention, the fluid moving means includes a surface layer that covers a surface of the second transparent electrode, and the surface layer is the first element. The surface tension of the surface layer is changed by applying a voltage between the transparent electrode and the second transparent electrode.
第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明に係る表示素子において、前記2種類の流体の第1の種類の流体が光透過性を有し、第2の種類の流体が所定の色に着色されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the display element according to any one of the first to third aspects, the first type fluid of the two types of fluid is light transmissive, and the second type fluid is predetermined. It is characterized by being colored in the color of.
第5の発明は、第4の発明に係る表示素子において、前記第1の種類の流体が、導電性または極性を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the display element according to the fourth aspect of the invention, the first type fluid has conductivity or polarity.
第6の発明は、第4又は第5の発明に係る表示素子において、前記隔壁部の壁面は前記表面層と一体的に形成される第2の表面層で被覆され、前記第2の表面層の界面張力が、前記表面層の界面張力よりも大きいことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the display element according to the fourth or fifth aspect, the wall surface of the partition wall is covered with a second surface layer formed integrally with the surface layer, and the second surface layer The interfacial tension of the surface layer is larger than the interfacial tension of the surface layer.
第7の発明は、対向する2つの基板の間に形成され、互いに混合しない2種類の流体を保持する保持空間を備え、前記2つの基板間に電圧を印加して前記2種類の流体を2つの異なる状態に移動させる流体移動手段を有する表示素子であって、前記流体移動手段は、透明な第1の基板の第2の基板側に形成された第1の透明電極と、前記第2の基板の前記第1の基板側に支持層を介して形成された第2の透明電極とを含み、前記支持層は、光反射性の感光性レジスト材料を用いて形成され、前記保持空間は、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とに挟まれた第1の空間と、前記支持層に設けられた第2の空間とを含むことを特徴とする。 A seventh invention includes a holding space that is formed between two opposing substrates and holds two types of fluids that are not mixed with each other, and a voltage is applied between the two substrates so that the two types of fluids are A display element having fluid moving means for moving to two different states, wherein the fluid moving means includes a first transparent electrode formed on the second substrate side of the transparent first substrate, and the second A second transparent electrode formed on the first substrate side of the substrate via a support layer, the support layer is formed using a light-reflective photosensitive resist material, and the holding space is It includes a first space sandwiched between the first transparent electrode and the second transparent electrode, and a second space provided in the support layer.
第8の発明は、第7の発明に係る表示素子において、前記感光性レジスト材料は、白色無機顔料を含む材料であることを特徴とする。 An eighth invention is the display element according to the seventh invention, wherein the photosensitive resist material is a material containing a white inorganic pigment.
第9の発明は、第7又は第8の発明に係る表示素子において、前記流体移動手段は、前記第2の透明電極の表面を被覆する表面層を含み、前記表面層は、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に電圧を印加することにより、前記表面層の界面張力が変化することを特徴とする。 According to a ninth invention, in the display element according to the seventh or eighth invention, the fluid moving means includes a surface layer that covers a surface of the second transparent electrode, and the surface layer is the first element. The surface tension of the surface layer is changed by applying a voltage between the transparent electrode and the second transparent electrode.
第10の発明は、第7から第9のいずれかの発明に係る表示素子において、前記2種類の流体の第1の種類の流体が光透過性を有し、第2の種類の流体が所定の色に着色されていることを特徴とする。 According to a tenth invention, in the display element according to any one of the seventh to ninth inventions, the first type fluid of the two types of fluid has light permeability, and the second type fluid is predetermined. It is characterized by being colored in the color of.
第11の発明は、第10の発明に係る表示素子において、前記第2の種類の流体が、導電性または極性を有することを特徴とする。 An eleventh invention is characterized in that in the display element according to the tenth invention, the second type fluid has conductivity or polarity.
第12の発明は、第1から第11のいずれかの発明に係る表示素子において、前記第1の基板の前記第2の基板側にカラーフィルターを備えることを特徴とする。 According to a twelfth invention, in the display element according to any one of the first to eleventh inventions, a color filter is provided on the second substrate side of the first substrate.
第13の発明は、第4から第6のいずれか、第10又は第11の発明に係る表示素子において、フルカラー表示が可能な複数の原色に対応するそれぞれの色に着色された前記第1の種類の流体又は前記第2の種類の流体を保持した前記保持空間が、規則的に配列していることを特徴とする。 A thirteenth aspect of the invention is the display element according to any one of the fourth to sixth, tenth or eleventh aspects, wherein the first color is colored in each of a plurality of primary colors corresponding to a plurality of primary colors capable of full color display. The holding spaces holding the type of fluid or the second type of fluid are regularly arranged.
本発明によれば、高い白反射率とコントラスト比を有する表示素子を、平易なプロセスで製造することができる。 According to the present invention, a display element having a high white reflectance and a contrast ratio can be manufactured by a simple process.
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
(第1の実施の形態)
最初に、本発明の第1の実施の形態に係る表示素子について説明する。
Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the display element according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本実施の形態に係る表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図1(a)は、定常状態(電圧を印加していない状態)を示し、図1(b)は、電圧を印加している状態を示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element according to the present embodiment. FIG. 1A shows a steady state (a state where no voltage is applied), and FIG. 1B shows a state where a voltage is applied.
図1(a)に示すように、本実施の形態に係る表示素子10は、互いに混合しない第1及び第2の流体FL1、FL2を第1及び第2の基板11、12の間に形成される保持空間13に保持してなる画素15を備えている。本実施の形態に係る表示素子10は、透明な第1の基板11と、第2の基板12とを有する。第1及び第2の基板11、12は、互いに対向している。また、表示素子10は、画素15に、保持空間13と、流体移動手段20とを有する。表示素子10は、画素15に、保持空間13を挟んで第1及び第2の基板11、12間に電圧を印加して2種類の流体であるFL1、FL2を2つの異なる状態に移動させる流体移動手段20を有している。また、表示素子10は、保持空間13を分割するための隔壁部17を備えている。隔壁部17で分割された各保持空間13は、各画素15を構成する。
As shown in FIG. 1A, the
なお、本実施の形態における第1の流体FL1、第2の流体FL2は、それぞれ本発明における第2の種類の流体、第1の種類の流体に相当する。また、本実施の形態における保持空間13は、本発明における保持空間を隔壁部で分割した「分割された保持空間」に相当する。すなわち、本発明における保持空間とは、本実施の形態における隔壁部17で分割された保持空間13を複数まとめた全体の空間を意味する。
The first fluid FL1 and the second fluid FL2 in the present embodiment correspond to the second type fluid and the first type fluid in the present invention, respectively. In addition, the holding
また、図1(a)及び図1(b)では、1つの画素15のみを代表して示している。また、図1(a)及び図1(b)における点線で囲まれた画素15を水平方向に繰り返して形成することにより、複数の画素15を有する表示素子10を構成することができる。
Further, in FIGS. 1A and 1B, only one
第1の基板11の第2の基板12側には第1の透明電極21が形成されている。第2の基板12の第1の基板11側には第2の透明電極22が形成されている。第1の透明電極21及び第2の透明電極22は、流体移動手段20を構成する。すなわち、流体移動手段20は、第1の透明電極21及び第2の透明電極22を含む。
A first
また、第2の透明電極22は、第2の基板12の第1の基板11側に、光反射性の支持層16を介して形成されている。また、第2の透明電極22は、表面を表面層23で被覆されている。流体移動手段20である第1及び第2の透明電極21、22は、第1及び第2の透明電極21、22の間に電圧を印加し、第2の透明電極22の表面を被覆する表面層23の界面張力を制御することによって、第1及び第2の流体FL1、FL2を2つの異なる状態に移動させる。すなわち、流体移動手段20は、表面層23を含む。
The second
本実施の形態に係る表示素子10では、隔壁部17は、支持層16と一体的に形成されるため、図1に示すように、隔壁部17及び支持層16は、コ字状の形状を有し、凹部を形成する。第2の透明電極22は、隔壁部17を除いた支持層16の表面に形成されている。
In the
隔壁部17の壁面は、表面層23と一体的に形成される第2の表面層24で被覆されている。従って、図1に示すように、保持空間13は、透明な第1の基板11に形成された第1の透明電極21を天井面とし、第2の基板12に支持層16及び第2の透明電極22を介して形成された表面層23を底面とし、隔壁部17を被覆する第2の表面層24を側面として形成される空間である。
The wall surface of the
上記の構成を換言すれば、本実施の形態に係る表示素子10において、画素15は、第1の基板11と第2の基板12との間に流体の保持空間13を備え、その中には互いに混合しない第1及び第2の流体FL1、FL2を含有する。表示素子10の視認面側にあたる透明な第1の基板11は第1の透明電極21を備え、第2の基板12は第1及び第2の流体FL1、FL2に接触する側から順に、表面層23と、第2の透明電極22と、光反射性の支持層16とを有する。また、保持空間13の壁部である隔壁部17と支持層16が同一の材料を含む。
In other words, in the
光反射性の支持層16は、光線や電子線の照射によって物性が変化する感光性レジスト材料を用いてフォトリソグラフィの手法にてパターン形成される。感光性レジスト材料としては、製版やプリント基板の製造工程において用いられる従来公知の材料を用いることができるが、特にプリント基板の絶縁に用いられるソルダーレジスト、中でもLED実装用に用いられる白色ソルダーレジストを好適に適用することが可能である。第2の基板12に感光性レジスト材料を塗布後、フォトマスクを介して露光して現像液の溶解性を部分的に変化させる。その後現像処理を行ってレジスト材料を部分的に除去することにより、流体の保持空間13が形成される。本発明で用いる感光性レジスト材料は光反射性であり、白色無機顔料を含むことが望ましい。これにより、白色無機材料の粒子表面及びレジスト母材との屈折率差によって外光が散乱されるため、視認性のよい白色表示が可能になる。また、隣接する画素15間の光リークを防止する効果もあるのでコントラスト比の向上も期待できる。白色無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、リトポン等を用いることができるが、中でも可視光線の散乱性能に優れる酸化チタンが望ましい。
The light-
表面層23、第2の表面層24としては、撥水性を有するものが適し、フッ素系樹脂が好適に用いられる。具体的には、サイトップ樹脂(商品名:旭硝子製)、テフロン(登録商標)(商品名:デュポン社製)、あるいはスパッタリングあるいは気相反応法により蒸着した過フッ素化ポリマーなどが適する。また、表面層23、第2の表面層24はパリレン等の透明絶縁材料に上記のフッ素系樹脂を重ねた複層構造であってもよい。
As the
第1及び第2の透明電極21、22は、酸化インジウム(Indium Tin Oxide:ITO)をはじめとした各種材料にて形成する。
The first and second
本実施の形態に係る表示素子10においては、第1の流体FL1は、第2の流体FL2と混合しない流体を着色したものであり、シリコンオイル、炭化水素オイル、フルオロカーボンオイル等に染料を含ませたものを用いることができる。第2の流体FL2は、導電性または極性を示し光透過性を有する流体であり、例えば水やアルコール類を用いることができる。第1の流体FL1の色を、例えばシアン、マゼンダ、イエローのように色のスペクトルを創出可能な3つの補色のいずれかとし、3つの補色の各色を保持した保持空間13を有する画素15を規則的に配列することによって、フルカラー表示が可能となる。
In the
また、本実施の形態に係る表示素子10においては、保持空間13の底部全体に支持層16が存在している。仮に底部の一部に支持層16が無くても本発明の目的は達成されるが、反射率の確保の目的から底部全体に支持層16が存在することが望ましい。光反射性の支持層16が底部全体に存在することで、画素15の高反射率が達成されコントラストを向上させることができる。また、感光性レジストが白色無機顔料を含むことにより、露光の際レジスト材料の内部まで光線が届きにくくなる。しかしながら、感光性レジストがポジ型のレジストである場合には、露光条件を調整することにより、図1(a)に示すように、感光性レジスト材料を底部に残すことができる。感光性レジスト材料を底部に残すことにより、隔壁部17及び支持層16よりなる凹部を形成することができる。
In the
定常状態(電圧を印加していない状態)では、図1(a)に示すように、第1の流体FL1と第2の流体FL2は二層に分かれて存在し、第1の流体FL1が表面層23に接触しているために画素15は第1の流体FL1の色を呈する。
In the steady state (state where no voltage is applied), as shown in FIG. 1A, the first fluid FL1 and the second fluid FL2 exist in two layers, and the first fluid FL1 is on the surface. Since it is in contact with the
一方、電圧を印加している状態では、図1(b)に示すように、第1の透明電極21と第2の透明電極22との間に電圧が印加されると、表面層23の界面張力すなわち濡れ性が変化することによって、第1の流体FL1が表面層23との接触面積を減少させるように移動し、第1の流体FL1に代え、第2の流体FL2の一部が表面層23に接触するように移動する。これにより、画素15の保持空間13の部分であって第2の流体FL2が表面層23と隣接する部分においては、光透過性を有する状態となる。このような電気的な手段である流体移動手段20を用いることにより、光吸収状態と透過状態を高速かつ可逆的にスイッチングすることができる。
On the other hand, when a voltage is applied, when a voltage is applied between the first
なお、保持空間13の表面の界面張力は、保持空間13の壁部である隔壁部17の表面張力が、保持空間13の底部の表面張力よりも大きいことが望ましい。すなわち、第2の表面層24の界面張力は、表面層23の界面張力よりも大きいことが望ましい。第2の表面層24の界面張力が表面層23の界面張力よりも大きい場合、壁部である隔壁部17の第2の表面層24が、底部である表面層23よりも第1の流体FL1である着色したオイルに濡れにくい。そのため、仮に保持空間13が隣接する画素15どうしで完全に閉空間でなかった場合でも、第1の流体FL1である着色したオイルが保持空間13の壁部である隔壁部17を伝って混ざり合うことを抑制することができる。表面層23及び第2の表面層24の形成時にその成膜条件を適宜調整することにより、第2の表面層24の界面張力を表面層23の界面張力よりも大きくすることができる。
(第2の実施の形態)
次に、図2及び図3を参照し、本発明の第2の実施の形態に係る表示素子について説明する。
The interfacial tension of the surface of the holding
(Second Embodiment)
Next, a display element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施の形態に係る表示素子は、2種類の流体を保持する空間の一部が、支持層に設けられる点で、第1の実施の形態に係る表示素子と異なる。 The display element according to the present embodiment is different from the display element according to the first embodiment in that a part of a space for holding two types of fluid is provided in the support layer.
図2は、本実施の形態に係る表示素子の構造を模式的に示す断面図である。図2(a)は、定常状態(電圧を印加していない状態)を示し、図2(b)は、電圧を印加している状態を示す。図3は、本実施の形態に係る表示素子における第2の基板の上面模式図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある(以下の実施の形態及び変形例についても同様)。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the display element according to the present embodiment. FIG. 2A shows a steady state (a state where no voltage is applied), and FIG. 2B shows a state where a voltage is applied. FIG. 3 is a schematic top view of the second substrate in the display element according to the present embodiment. However, in the following text, the same reference numerals are given to the portions described above, and the description may be omitted (the same applies to the following embodiments and modifications).
図2(a)に示すように、第1の実施の形態において、2種類の流体を保持する保持空間が、第1の透明電極と第2の透明電極との間に形成される空間であるのと相違し、本実施の形態に係る表示素子10aでは、第1の透明電極21と第2の透明電極22aとに挟まれた空間と、支持層16aに設けられた空間とを含む。
As shown in FIG. 2A, in the first embodiment, the holding space for holding two types of fluid is a space formed between the first transparent electrode and the second transparent electrode. Unlike the above, the
なお、本実施の形態において、第1の透明電極21と第2の透明電極22aとに挟まれた空間を表示用空間14と定義し、支持層16aに設けられた空間を保持空間13aと定義する。また、表示用空間14、保持空間13aは、それぞれ本発明における第1の空間、第2の空間に相当する。
In the present embodiment, a space sandwiched between the first
図2(a)に示すように、本実施の形態に係る表示素子10aは、互いに混合しない第1及び第2の流体FL3、FL4を第1及び第2の基板11、12の間に形成される表示用空間14及び支持層16aに設けられる保持空間13aに保持してなる画素15aを備えている。本実施の形態に係る表示素子10aが、透明な第1の基板11と、第1の基板11と対向する第2の基板12とを有することは、第1の実施の形態と同様である。また、表示素子10aは、画素15aに、表示用空間14を挟んで第1及び第2の基板11、12間に電圧を印加して2種類の流体であるFL3、FL4を2つの異なる状態に移動させる流体移動手段20aを有している。また、表示素子10aは、表示用空間14及び保持空間13aを含む空間を、画素15aごとに分割するための隔壁部17aを備えている。
As shown in FIG. 2A, in the
なお、本実施の形態における第1の流体FL3、第2の流体FL4は、それぞれ本発明における第1の種類の流体、第2の種類の流体に相当する。 The first fluid FL3 and the second fluid FL4 in the present embodiment correspond to the first type fluid and the second type fluid in the present invention, respectively.
また、図2(a)及び図2(b)は、図1(a)及び図1(b)と同様に、1つの画素15aのみを代表して示している。また、図2(a)及び図2(b)における点線で囲まれた画素15aを水平方向に繰り返して形成することにより、複数の画素15aを有する表示素子10aを構成することができる。
2A and 2B show only one
また、図2(a)及び図2(b)においては、第1の流体FL3、第2の流体FL4の境界を説明しやすくするために直線で示しているが、実際には、第1の流体FL3、第2の流体FL4、と保持空間13a及び表示用空間14の界面張力の大小関係により、一部曲線で示される複雑な形状となる場合がある。
In FIGS. 2 (a) and 2 (b), the boundary between the first fluid FL3 and the second fluid FL4 is shown by a straight line for easy explanation. Depending on the magnitude relationship of the interfacial tension between the fluid FL3, the second fluid FL4, the holding
第1の基板11の第2の基板12側には第1の透明電極21が形成されている。また、第1の透明電極21の表面は、表面層23cで被覆されている。
A first
また、第2の基板12の第1の基板11側には、第2の透明電極22aが、光反射性の支持層16aを介して形成されている。また、第2の透明電極22aは、表面を表面層23aで被覆されている。
Further, a second
また、流体移動手段20aは、第1の透明電極21、第2の透明電極22a、表面層23aを含む。
The fluid moving means 20a includes a first
ただし、図2(a)に示すように、支持層16aは、その一部が除去され、保持空間13aが設けられている。図2(a)に示す例では、支持層16aに貫通孔が設けられ、保持空間13aが設けられている。保持空間13aが設けられている領域においては、支持層16aが存在しないため、第2の透明電極22aも存在しないし、表面層23aも存在しない。従って、保持空間13aは、第1の透明電極21と第2の透明電極22aに挟まれた空間である表示用空間14とつながっている。なお、支持層16aに流体を保持する空間が形成されればよく、第2の基板12が露出するまで支持層16aを貫通するように除去しなくてもよい。
However, as shown in FIG. 2A, a part of the
上記の構成を換言すれば、隔壁部17aにて分割される画素15a内に流体を保持する保持空間13aと、保持空間13aの上部に広がる表示用空間14を有し、その中には互いに混合しない第1の流体FL3と第2の流体FL4を含有する。表示素子10aの視認面側にあたる透明な第1の基板11は、第1の透明電極21を備え、第2の基板12は、保持空間13a以外の領域で、流体F3、FL4に接触する側から順に、表面層23aと、第2の透明電極22aと、光反射性の支持層16aとを有する。また、保持空間13aの壁部は、支持層16aであるため、保持空間13aの壁部と支持層16aが同一の材料を含む。
In other words, the
なお、図3に示すように、表示素子10a内では、隔壁部17aで分割された画素15aが平面内で縦横に配列している。
As shown in FIG. 3, in the
第2の基板12上の第2の透明電極22aは、隣接する各保持空間13aの間で電気的に分断されている。その具体的な形成方法としては、画素15aの境界部にマスキング材を配置した状態で第2の透明電極22aを形成する方法、あるいは、第2の透明電極22aを形成した後にフォトリソグラフィ及びエッチングを含むプロセスを行って、境界部分を除去する方法、等を用いることができる。
The second
本実施の形態に係る表示素子10aを構成する各層は、第1の実施の形態に係る表示素子10で説明したのと同様の材料や方法で形成することができる。第1の透明電極21の表面を被覆する表面層23cも、第2の透明電極22aの表面を被覆する表面層23aと同様の材料や方法で形成することができる。また、各画素15a間の隔壁部17aについては、隣接する表示用空間14内の流体の混合を防止するという目的に合致する材料を用いてフォトリソグラフィあるいは従来公知の印刷手法を用いてパターニング形成する。
Each layer constituting the
本実施の形態においては、第1の流体FL3は、第2の流体FL4と混合せず光透過性を有する流体であり、シリコンオイル、炭化水素オイル、フルオロカーボンオイル等を用いることができる。また、第2の流体FL4は、第1の流体FL3と混合しない導電性または極性を示す流体を所定色に着色したものであり、水やアルコールに染料を含ませたものあるいは顔料を分散させたものを用いることができる。 In the present embodiment, the first fluid FL3 is a fluid that does not mix with the second fluid FL4 and has light permeability, and silicon oil, hydrocarbon oil, fluorocarbon oil, or the like can be used. In addition, the second fluid FL4 is a fluid having conductivity or polarity that is not mixed with the first fluid FL3 and is colored in a predetermined color, and water or alcohol containing a dye or a pigment is dispersed. Things can be used.
定常状態(電圧を印加していない状態)では、図2(a)に示すように、表示用空間14の表面が撥水性であるために、第1の流体FL3は表示用空間14内に分布し、第2の流体FL4は空間13a内に分布する。表示用空間14には第1の流体FL3が存在しているため、画素15aの保持空間13aの上部を除いた部分は光反射性の支持層16aにより外光が反射され、巨視的には白色を呈する。
In the steady state (state where no voltage is applied), as shown in FIG. 2A, the surface of the
一方、電圧を印加している状態では、図2(b)に示すように、第1の透明電極21と第2の透明電極22aとの間に電圧が印加されると、表面層23aの界面張力すなわち濡れ性が変化することによって、第2の流体FL4が保持空間13aから表示用空間14に濡れ拡がるように移動し、第1の流体FL3が表示用空間14から保持空間13aへと移動する。これにより、画素15aが第2の流体FL4の色を呈する。このような電気的な手段である流体移動手段20aを用いることにより、光吸収状態と透過状態を高速かつ可逆的にスイッチングすることができる。
On the other hand, when a voltage is applied, as shown in FIG. 2B, when a voltage is applied between the first
本実施の形態に係る表示素子10aの表示切替えは、二種類の流体FL3、FL4が保持空間13aと表示用空間14を入れ替わることにより実現されるため、保持空間13aと表示用空間14の体積、すなわち第1の流体FL3と第2の流体FL4の体積は等しいことが望ましい。また、定常状態(電圧を印加していない状態)における反射率向上のためには、画素15aに対し保持空間13aの占める割合ができるだけ小さい方がよく、そのためには保持空間13aのアスペクト比を高くすることが必要である。また、表示用空間14の厚みを減少させれば必然的に保持空間13aも小さくすることができるが、表示用空間14の厚みが薄くなると、電圧を印加している状態において下地の支持層16aが透けてコントラストが低下する。そのため、支持層16aを十分に隠蔽できる範囲内で厚みを調整することが必要となる。本構成においては、保持空間13aの底部の少なくとも一部には支持層16aが存在しないことがより望ましい。それにより、保持空間13aを深くしてアスペクト比を向上させることによって画素15aのコントラスト比を向上させることができる。
Since the display switching of the
また、本実施の形態では、第1の透明電極21の表面が表面層23cで被覆されているため、表示用空間14の天井面においても定常状態(電圧を印加していない状態)と電圧を印加している状態との間で界面張力を大きく変化させることができる。従って、定常状態(電圧を印加していない状態)と電圧を印加している状態との間の画素15aのコントラスト比をより向上させることができる。
(第2の実施の形態の変形例)
次に、図4を参照し、本発明の第2の実施の形態の変形例に係る表示素子について説明する。
In the present embodiment, since the surface of the first
(Modification of the second embodiment)
Next, a display element according to a modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本変形例に係る表示素子は、第2の透明電極が、表示用空間の表面から保持空間の壁部の少なくとも一部を通じてその底部へ接続するように形成されている点で、第2の実施の形態に係る表示素子と異なる。 The display element according to this modification is the second embodiment in that the second transparent electrode is formed so as to be connected from the surface of the display space to the bottom thereof through at least a part of the wall portion of the holding space. This is different from the display element according to the embodiment.
図4は、本変形例に係る表示素子の構造を模式的に示す断面図である。図4(a)は、定常状態(電圧を印加していない状態)を示し、図4(b)は、電圧を印加している状態を示す。 FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the display element according to this modification. FIG. 4A shows a steady state (state where no voltage is applied), and FIG. 4B shows a state where voltage is applied.
図4(a)に示すように、本変形例に係る表示素子10bは、保持空間13b以外の部分については、第2の実施の形態と同様である。一方、本変形例に係る表示素子10bでは、第2の透明電極22bが保持空間13bの壁部を通じてその底部へ接続するように形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
本変形例に係る表示素子10bにおいては、保持空間13bの壁部及び底部に第2の透明電極22bがあるものの、第2の透明電極22bによって界面張力を制御される表面層が形成されていない。従って、第1の透明電極21と第2の透明電極22bとの間に電圧を印加することによっては、保持空間13b自体の流体との間の界面張力はほとんど変化しない。従って、本変形例に係る表示素子10bの表示切替の動作においては、第2の実施の形態に係る表示素子10aと同様の作用効果が得られる。
In the
定常状態(電圧を印加していない状態)では、図4(a)に示すように、表示用空間14の表面が撥水性であるために、第1の流体FL3は表示用空間14内に分布し、第2の流体FL4は保持空間13b内に分布する。表示用空間14には第1の流体FL3が存在しているため、画素15bの保持空間13bの上部を除いた部分は光反射性の支持層16aにより外光が反射され、巨視的には白色を呈する。
In a steady state (state where no voltage is applied), as shown in FIG. 4A, the surface of the
一方、電圧を印加している状態では、図4(b)に示すように、第1の透明電極21と第2の透明電極22bとの間に電圧が印加されると、表面層23aの界面張力すなわち濡れ性が変化することによって第2の流体FL4が保持空間13bから表示用空間14に塗れ拡がるように移動し、第1の流体FL3が表示用空間14から保持空間13bへと移動する。これにより、画素15bが第2の流体FL4の色を呈する。このような電気的な手段である流体移動手段20bを用いることにより、光吸収状態と透過状態を高速かつ可逆的にスイッチングすることができる。従って、保持空間13bの壁部に第2の透明電極が存在するか否かにかかわらず、本発明の作用効果が得られる。
On the other hand, when a voltage is applied, as shown in FIG. 4B, when a voltage is applied between the first
更に、例えば後述する第4の実施の形態に係る表示素子における、下層の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)のソース電極のように、各画素15bを独立して駆動する手段と接続するためにも、第2の透明電極22bは、表示用空間14の表面から保持空間13bの壁部の少なくとも一部を通じて保持空間13bの底部へ接続していることが好ましい。
(第3の実施の形態)
次に、図5を参照し、本発明の第3の実施の形態に係る表示素子について説明する。
Further, for example, in order to connect each
(Third embodiment)
Next, a display element according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態に係る表示素子は、透明な第1の基板11上にカラーフィルターを備えることにより、カラー表示を可能にする点で、第1の実施の形態に係る表示素子と異なる。
The display element according to the present embodiment is different from the display element according to the first embodiment in that color display is enabled by providing a color filter on the transparent
図5は、本実施の形態に係る表示素子の構成を模式的に示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element according to the present embodiment.
図5に示すように、第1の実施の形態において、各画素にカラーフィルターが設けられていないのと相違し、本実施の形態に係る表示素子30は、各画素15c〜15eにカラーフィルターが設けられている。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、本実施の形態に係る表示素子30が、互いに混合しない2種類の流体FL1、FL2を第1及び第2の基板11、12の間に形成される保持空間13に保持してなる画素を備えていること、本実施の形態に係る表示素子30が、透明な第1の基板11と、第1の基板11と対向する第2の基板12とを有すること、各画素15c〜15eに、保持空間13と、流体移動手段20とを有すること、保持空間13を画素15c〜15eごとに隔てて形成する隔壁部17を備えていることは、第1の実施の形態と同様である。
As shown in FIG. 5, the
また、第1の基板11の第2の基板12側には第1の透明電極21が形成されていること、第2の基板12の第1の基板11側には第2の透明電極22が形成されていること、第1の透明電極21及び第2の透明電極22は、流体移動手段20を構成することも、第1の実施の形態と同様である。
In addition, the first
また、第2の透明電極22が、第2の基板12の第1の基板11側において、光反射性の支持層16を介して形成されており、表面を表面層23で被覆されていることも、第1の実施の形態と同様である。
The second
一方、本実施の形態に係る表示素子30では、第1の基板11の第1の透明電極21上に、画素15ごとに異なる色を呈するカラーフィルター31が形成されている。
On the other hand, in the
カラーフィルター31として、導電性材料又は絶縁性材料に赤、緑、青等の各色を呈する顔料が含有され着色した層を形成することによって、カラーフィルター31を形成することができる。カラーフィルター31を備えた表示素子30とする場合には、表示素子30の着色流体は黒色の染料あるいは顔料を用いて着色することが望ましい。ここでいう黒色とは、暗い灰色、暗い青色、暗い茶色、暗い緑色等のように、可視光の大部分を吸収して人の眼に黒い色調に認識されれば十分である。
As the color filter 31, the color filter 31 can be formed by forming a colored layer containing a pigment exhibiting each color such as red, green, and blue in a conductive material or an insulating material. When the
隣接するカラーフィルターの色を規則的に配列させることにより、カラー表示可能な表示素子30を構成することができる。図5に示す一例では、左から順に、各画素15c、15d、15eのカラーフィルター31a、31b、31cの色を赤、緑、青とすることができる。このように、着色パターンは、赤・緑・青やシアン・マゼンダ・イエローのように、フルカラー表示に必要な3原色か、3原色に加えて無着色の部位が加わっていてもよい。
By arranging the colors of the adjacent color filters regularly, the
また、カラーフィルターのパターン形状には特に制限は無いが、正方形あるいは長方形のパターンが規則的に並んだものが製造しやすい。 The pattern shape of the color filter is not particularly limited, but it is easy to manufacture a pattern in which square or rectangular patterns are regularly arranged.
一方、保持空間13に保持される所定色に着色された流体をフルカラー表示が可能な複数の原色に応じてそれぞれ設け、それらの保持空間13を有する画素15を規則的に配列することにより、カラー表示が可能な表示素子30となる。各画素15に適宜電圧を印加することにより、所望の色の表示が可能となる。例えば、フルカラー表示が可能な複数の原色に対応するそれぞれの色を赤・緑・青とする場合、赤・緑・青それぞれの色に着色された第1の流体を準備し、第1の流体を保持した保持空間を有する画素が、赤・緑・青の順に規則的に配列するように構成することにより、フルカラー表示が可能となる。
On the other hand, a fluid colored in a predetermined color held in the holding
なお、本実施の形態に係る表示素子30では、第1の実施の形態に係る表示素子10の各画素15に代え、第2の実施の形態に係る表示素子10aの各画素15aと同様の構成のもの、又は第2の実施の形態の変形例に係る表示素子10bの各画素15bと同様の構成のものを用いることもできる。
(第4の実施の形態)
次に、図6を参照し、本発明の第4の実施の形態に係る表示素子について説明する。
The
(Fourth embodiment)
Next, a display element according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態に係る表示素子は、第2の実施の形態に係る表示素子に加え、その表示素子の各画素に対応してTFTよりなるスイッチング素子を設けた点で、第2の実施の形態に係る表示素子と異なる。 The display element according to the present embodiment is different from the display element according to the second embodiment in that a switching element made of a TFT is provided corresponding to each pixel of the display element. It is different from the display element concerning.
図6は、本実施の形態に係る表示素子の構成を模式的に示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display element according to the present embodiment.
図6に示すように、第2の実施の形態において、表示素子は透明な第1の基板及び第2の基板よりなり、各画素にTFTが設けられていないのと相違し、本実施の形態に係る表示素子40は、第1及び第2の基板11、12に加え、第3の基板41を有し、第3の基板41に、各画素15bに対応してTFTよりなるスイッチング素子が設けられている。
As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the display element is composed of a transparent first substrate and a second substrate, and this embodiment is different from the case where each pixel is not provided with a TFT. The
図6に示すように、透明な第1の基板11及び第2の基板12との間に設けられる各画素15bの構成は、第2の実施の形態の変形例に係る表示素子10bの各画素15bの構成と同様である。
As shown in FIG. 6, the configuration of each
一方、本実施の形態に係る表示素子40では、第2の基板12を中心として第1の基板11と反対側に第3の基板41を有しており、第3の基板41の第2の基板12側には、ゲート電極42が形成され、ゲート電極42を覆うようにゲート絶縁膜43が形成され、ゲート絶縁膜43の表面に有機半導体層44が形成され、有機半導体層44及びゲート絶縁膜43を覆うように、互いに隔てられた一対の電極であるソース電極45及びドレイン電極46が形成され、接着層47を介して第2の基板12に接着されている。接着層47として、例えば異方性導電性接着フィルムACF(Anisotropic Conductive Film)を用いることができる。また、第2の基板12には、例えば、保持空間13bに形成されている第2の透明電極22bと、第3の基板41のソース電極45とを電気的に接続するため、ビアホール48が形成され、ビアホール48中には、銅等を用いた貫通電極49が形成されている。
On the other hand, the
本実施の形態に係る表示素子40によれば、画素15bごとにスイッチング素子が形成されているため、容易に画素ごとに表示の切換えを制御することができる。
According to the
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されて解釈されるものではない。
(実施例1)
透明なガラスよりなる第1の基板11及び第2の基板12を準備した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not construed as being limited to the examples.
Example 1
A
第1の基板11上には第1の透明電極21としてITOを形成した。第2の基板12上には、白色顔料を分散させたポジ型の感光性レジスト材料を塗布形成し、流体の保持空間13となる部分が開口したポジマスクを介して露光、現像することで、隔壁部17を有し、流体を保持できる凹部を有する支持層16を形成した。現像工程において露光部のレジストが完全には溶解しない範囲に露光条件を設定することにより、保持空間13の底部にもレジスト材料が残るように調整した。支持層16の厚み(基板面からの支持層の壁の高さ)は20μmであった。続いて保持空間13の底部に第2の透明電極22としてITOをパターニング形成し、その上に、市販のフッ素化ポリマーを溶剤に溶かし、厚みが200nmとなるようにコート条件を調整した上でスピンコート塗布、ベークすることによって表面層23を形成した。
ITO was formed on the
表示に用いる流体として、水FL2及び、黒色の無極性の染料で着色したアルカン系のオイルFL1を準備した。画素の保持空間13にインクジェットを用いてオイルFL1を注入し、続いて同様に水FL2を注入し、第1の基板11のITOよりなる第1の透明電極21側の面が内側となるように合わせて固定し、二種の流体FL1、FL2を封入し、図1に示す表示素子10を得た。
As fluids used for display, water FL2 and alkane oil FL1 colored with a black non-polar dye were prepared. Oil FL1 is injected into the
前記の手順にて得られた表示素子10は、定常状態(電圧を印加していない状態)でオイルFL1による黒色を呈示し、電圧を印加している状態では保持空間13の水FL2が光を透過して支持層16にて反射されるため白色が呈示される。両基板11、12間の所望の部位に適宜電圧を印加することにより、良好な表示性能を確認した。
(実施例2)
第1及び第2の基板11、12として、厚み120μmのポリカーボネイト基板を準備した。互いに混合しない2種類の流体として、所定量の黒色顔料を分散させた導電性液体FL4と、アルカン系のオイルFL3を準備した。
The
(Example 2)
A polycarbonate substrate having a thickness of 120 μm was prepared as the first and
第1の基板11上にはITOよりなる第1の透明電極21が、画素となる部分に成膜されるようにパターニング形成した後に、誘電体層としてパリレンを化学気相蒸着法にて300nmの厚みで成膜した上で、フッ素化ポリマーを溶剤に溶かしたものをスピンコート塗布し、ベークすることによって厚み100nmの撥水性の表面層23cを形成した。第2の基板12上には、酸化チタン微粒子を分散させたネガ型の感光性ソルダーレジスト材料を塗布形成し、流体の保持空間13aとなる部分が遮光部となったネガマスクを介して露光、現像することで、流体を保持する保持空間13aを有する支持層16aを形成した。レジストの厚みは40μmとし、流体を保持する孔は、図3に示す直径Dが400μm、ピッチPが1000μmにて形成した。次に、第2の透明電極22aとしてITOを、表示用空間14に対応する領域を被覆し、隣接する画素との間で100μmのスペースを介して分断されるようにパターニング形成した。その上に、市販のフッ素化ポリマーを溶剤に溶かし、厚みが200nmとなるようにコート条件を調整した上でスピンコート塗布、ベークすることによって表面層23aを形成した。表面層23aの上の各画素の境界部分に白色のUV硬化樹脂を用いて隔壁部17aを形成した。
The first
マイクロキャピラリー滴下法を用いて、黒色の導電性液体FL4を保持空間13aの内部に導入し、その上にオイルFL3を充填した。これを第1の基板11上にITOよりなる第1の透明電極21及び表面層23cをパターン形成したものと位置合わせをして貼り合せ、図2に示す表示素子10aを得た。
Using a microcapillary dropping method, a black conductive liquid FL4 was introduced into the holding
前記の手順にて得られた表示素子10aは、定常状態(電圧を印加していない状態)では、保持空間13aの上部を除いた表示用空間14では、支持層16aのレジスト材料の色が透過して白色を示し、可視光の反射率は67%であった。また、電圧を印加している状態では、黒色の導電性液体FL4が保持空間13aから表示用空間14に濡れ拡がるように移動し、可視光反射率は4%であった。両基板11、12の所望の部位に適宜電圧を印加することにより、良好な表示性能を確認した。
(実施例3)
透明なガラスよりなる第1の基板11及び第2の基板12を準備した。表示に用いる流体としては、水FL2と、黒色を呈する無極性の染料で着色したアルカン系オイルFL1を準備した。
In the
(Example 3)
A
第1の基板11上に、第1の透明電極21としてITOをスパッタリングで形成し、画素領域ごとにパターニングした。続いて、赤、緑、青の各色を呈する無機顔料を分散させたITO溶液を分散させたITO溶液を準備し、インクジェット法を用いて各々が規則的に配列するようITO上に順次吐出しベークすることによってカラーフィルター31を形成した。隣接するカラーフィルター31が重ならないよう、予め吐出位置と吐出量を調整した。
On the 1st board |
第2の基板12上に、白色顔料を分散させたポジ型の感光性レジスト材料を塗布形成し、流体の保持空間13となる部分が開口したポジマスクを介して露光、現像することで、隔壁部17を有し、流体を保持できる凹部を有する支持層16を形成した。現像工程において露光部のレジストが完全には溶解しない範囲に露光条件を設定することにより、保持空間13の底部にもレジスト材料が残るように調整した。続いて保持空間13の底部にITOよりなる第2の透明電極22をパターニング形成し、その上にフッ素化ポリマーを溶剤に溶かしてスピンコート塗布、ベークすることで表面層23を形成した。
On the
画素15の保持空間13にインクジェットを用いて黒色のオイルFL1を順次注入し、続いて同様に水FL2を注入した後に、第1の基板11のITOよりなる第1の透明電極21およびカラーフィルター31の境界と隔壁部17とが合うように位置を合わせて固定し、図5に示す表示素子30を得た。
After black oil FL1 is sequentially injected into the holding
以上の手順にて得られた表示素子30は、定常状態(電圧を印加していない状態)では黒色を呈示し、電圧を印加すると、支持層16の白色レジスト材料による反射光がカラーフィルター31を通して見えるので、カラーフィルター31の各色を呈示する。両基板11、12間の所望の位置に適宜電圧を印加することにより、安定したカラー表示性能を確認することができた。
(実施例4)
透明なガラスよりなる第1の基板11、第2の基板12、及び第3の基板41を準備した。第2の基板12としては、画素ピッチに合わせて予め導電材料を充填するビアホール48が形成されたものを用いた。表示に用いる互いに混合しない液体としては、シアン・マゼンダ・イエローの顔料を所定量分散させた3種の導電性液体FL4と、透明なアルカン系のオイルFL3を準備した。
The
Example 4
A
第1の基板11上には、ITOよりなる第1の透明電極21が画素15bとなる部分に成膜されるようにパターニング形成した後に、誘電体層としてパリレンを化学気相蒸着法にて300μmの厚みで成膜した上に、フッ素化ポリマーを溶剤に溶かしたものをスピンコート塗布し、ベークすることによって厚み100nmの撥水性の表面層23cを形成した。
The first
第2の基板12上に、酸化チタン微粒子を分散させたネガ型の感光性ソルダーレジスト材料を塗布形成した。次に、流体の保持空間13aとなる部分が遮光部となったネガマスクを介して、遮光部がビアホールを覆うよう位置合わせをした上で露光、現像することで、各画素に流体の保持空間13aとなるスペースを開口させた。次に、第2の透明電極22bとしてITOを保持空間13aを覆い隣り合う画素間で100μmのスペースを介して分断されるようにパターニング形成した。続いて、第1の基板11と同様に、厚み300nmのパリレン誘電体層と厚み100nmのフッ素化ポリマーの表面層23aをそれぞれ形成した。
On the
なお、実施例4においては、第2の実施の形態の変形例のように、第2の透明電極22bが保持空間13aの壁部及び底部を覆うように形成されている。しかしながら、第2の実施の形態のように、第2の透明電極22bが、支持層16aのうち保持空間13aが形成されていない領域の上のみに形成されているか、又は支持層16aのうち保持空間13aが形成されていない領域と、保持空間13aの壁部の上側のみに形成されており、保持空間13aの底部まで覆うようには形成されていなくてもよい。保持空間13aの内壁にパリレン誘電体層とフッ素化ポリマーの表面層23aが形成されていなければよく、保持空間13aの壁部に第2の透明電極22bが形成されているか否かによらない。保持空間13aの壁部に第2の透明電極22bが形成されていない場合には、支持層16aに保持空間13aとは別に、ビアホールを形成し、TFTのソース電極と接続することによって、表示素子を構成することができる。
In Example 4, as in the modification of the second embodiment, the second
次に、支持層16aの上の各画素15bの境界部分に白色のUV硬化樹脂を用いて隔壁部17aを形成した。続いて、マイクロキャピラリー滴下法を用いて、着色した導電性液体FL4を画素15bの保持空間13bへ導入し、その上にオイルFL3を充填した。3色の導電性液体FL4が規則的に配列するようにこの作業を繰り返した。これを第1の基板11の表面層23c側と位置合わせをして貼り合わせた。
Next, a
第3の基板41上に、ナノ銀インクをインクジェット法により印刷形成し、乾燥させ、ゲート電極42を形成した。次に、スピンコート法を用いて熱重合型ポリイミドを塗布し、熱処理することによって、ゲート絶縁膜43を形成した。次に、インクジェット法を用いて、式(1)の構造式で表される有機半導体材料をキシレンに溶解させることによりインク化させることによって、有機半導体層44を形成した。次に、ソース/ドレイン電極45、46を形成する領域に、フォトマスクを介して、紫外線を照射することにより、表面改質を実施した。さらに、ナノ銀インクをインクジェット法にて印刷形成し、乾燥させることによって、ソース/ドレイン電極45、46を形成した。その上面を絶縁ポリマーからなる保護層で覆うことにより、有機TFTが得られた。
A nano silver ink was printed and formed on the
合わせを施し、異方性導電接着フィルム(ACF)47を介してこれらを貼り合せること
で、表示素子40を得た。有機TFTを適宜駆動することで、明るく応答性に優れたカラー表示性能を確認した。
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.
10、10a、10b、30、40 表示素子
11 第1の基板
12 第2の基板
13、13a、13b 保持空間
14 表示用空間
15、15a〜15e 画素
16、16a 支持層
17、17a 隔壁部
20、20a、20b 流体移動手段
21 第1の透明電極
22、22a、22b 第2の透明電極
23、23a、23b 表面層
24 第2の表面層
31、31a〜31c カラーフィルター
41 第3の基板
42 ゲート電極
43 ゲート絶縁膜
44 有機半導体層
45 ソース電極
46 ドレイン電極
47 接着層
48 ビアホール
49 貫通電極
FL1、FL3 第1の流体
FL2、FL4 第2の流体
D 直径
P ピッチ
10, 10a, 10b, 30, 40
Claims (6)
前記保持空間を分割するための隔壁部を備え、
前記流体移動手段は、
透明な第1の基板の第2の基板側に形成された第1の透明電極と、
前記第2の基板の前記第1の基板側に支持層を介して形成された第2の透明電極とを含み、
前記支持層は、光反射性の感光性レジスト材料を用いて形成され、
前記隔壁部が、前記支持層と一体的に形成されていることを特徴とする、表示素子。 A holding space is formed between two opposing substrates and holds two types of fluids that are not mixed with each other, and a voltage is applied between the two substrates across the holding space to supply the two types of fluids. A display element having fluid moving means for moving to two different states,
A partition for dividing the holding space;
The fluid moving means includes
A first transparent electrode formed on the second substrate side of the transparent first substrate;
A second transparent electrode formed on the first substrate side of the second substrate via a support layer,
The support layer is formed using a light-reflective photosensitive resist material,
The display element, wherein the partition wall is formed integrally with the support layer.
前記表面層は、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に電圧を印加することにより、前記表面層の界面張力が変化することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示素子。 The fluid moving means includes a surface layer covering a surface of the second transparent electrode;
The interface tension of the surface layer is changed by applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode in the surface layer. The display element as described in.
前記第2の表面層の界面張力が、前記表面層の界面張力よりも大きいことを特徴とする、請求項4又は請求項5に記載の表示素子。 The wall surface of the partition wall is covered with a second surface layer formed integrally with the surface layer,
6. The display element according to claim 4, wherein an interfacial tension of the second surface layer is larger than an interfacial tension of the surface layer.
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