JP5526607B2 - Display element - Google Patents

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

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.

本発明の第1の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。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の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。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の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。It is an upper surface schematic diagram of the 2nd board | substrate in the display element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の変形例に係る表示素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display element which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の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。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の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。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display element which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

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 display element 10 according to the present embodiment is formed between the first and second substrates 11 and 12 by the first and second fluids FL1 and FL2 that are not mixed with each other. The pixel 15 formed in the holding space 13 is provided. The display element 10 according to the present embodiment includes a transparent first substrate 11 and a second substrate 12. The first and second substrates 11 and 12 face each other. In addition, the display element 10 includes a holding space 13 and a fluid moving unit 20 in the pixel 15. The display element 10 applies a voltage to the pixel 15 between the first and second substrates 11 and 12 across the holding space 13 to move the two types of fluids FL1 and FL2 to two different states. It has a moving means 20. In addition, the display element 10 includes a partition wall portion 17 for dividing the holding space 13. Each holding space 13 divided by the partition wall portion 17 constitutes each pixel 15.

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 space 13 in the present embodiment corresponds to a “divided holding space” obtained by dividing the holding space in the present invention by the partition walls. That is, the holding space in the present invention means an entire space in which a plurality of holding spaces 13 divided by the partition wall portion 17 in the present embodiment are combined.

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 pixel 15 is shown as a representative. Further, by repeatedly forming the pixels 15 surrounded by the dotted lines in FIGS. 1A and 1B in the horizontal direction, the display element 10 having a plurality of pixels 15 can be configured.

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 transparent electrode 21 is formed on the second substrate 12 side of the first substrate 11. A second transparent electrode 22 is formed on the first substrate 11 side of the second substrate 12. The first transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22 constitute the fluid moving means 20. That is, the fluid moving means 20 includes a first transparent electrode 21 and a second transparent electrode 22.

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 transparent electrode 22 is formed on the first substrate 11 side of the second substrate 12 via a light reflective support layer 16. The second transparent electrode 22 is covered with a surface layer 23 on the surface. The first and second transparent electrodes 21, 22 that are fluid moving means 20 apply a voltage between the first and second transparent electrodes 21, 22 to cover the surface of the second transparent electrode 22. By controlling the interfacial tension of the layer 23, the first and second fluids FL1, FL2 are moved to two different states. That is, the fluid moving means 20 includes the surface layer 23.

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 display element 10 according to the present embodiment, the partition wall portion 17 is formed integrally with the support layer 16, so that the partition wall portion 17 and the support layer 16 have a U-shape as shown in FIG. And forming a recess. The second transparent electrode 22 is formed on the surface of the support layer 16 excluding the partition wall portion 17.

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 partition wall portion 17 is covered with a second surface layer 24 formed integrally with the surface layer 23. Therefore, as shown in FIG. 1, the holding space 13 has the first transparent electrode 21 formed on the transparent first substrate 11 as a ceiling surface, and the support layer 16 and the second transparent electrode on the second substrate 12. This is a space formed with the surface layer 23 formed through the electrode 22 as a bottom surface and the second surface layer 24 covering the partition wall portion 17 as a side surface.

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 display element 10 according to the present embodiment, the pixel 15 includes a fluid holding space 13 between the first substrate 11 and the second substrate 12, and includes the fluid holding space 13. The first and second fluids FL1 and FL2 that do not mix with each other are contained. The transparent first substrate 11 on the viewing surface side of the display element 10 includes a first transparent electrode 21, and the second substrate 12 is a surface layer in order from the side in contact with the first and second fluids FL 1 and FL 2. 23, the second transparent electrode 22, and the light reflective support layer 16. Moreover, the partition part 17 which is a wall part of the holding space 13 and the support layer 16 contain the same material.

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-reflective support layer 16 is patterned by a photolithographic technique using a photosensitive resist material whose physical properties are changed by irradiation with light rays or electron beams. As the photosensitive resist material, conventionally known materials used in plate making and printed circuit board manufacturing processes can be used, and in particular, a solder resist used for insulating a printed circuit board, particularly a white solder resist used for LED mounting. It is possible to apply suitably. A photosensitive resist material is applied to the second substrate 12 and then exposed through a photomask to partially change the solubility of the developer. Thereafter, development processing is performed to partially remove the resist material, whereby the fluid holding space 13 is formed. The photosensitive resist material used in the present invention is light reflective and desirably contains a white inorganic pigment. Thereby, since external light is scattered by the refractive index difference with the particle | grain surface of a white inorganic material and a resist base material, a white display with high visibility is attained. In addition, since there is an effect of preventing light leakage between adjacent pixels 15, an improvement in contrast ratio can be expected. As the white inorganic pigment, titanium oxide, zinc oxide, barium sulfate, lithopone, and the like can be used. Among these, titanium oxide having excellent visible light scattering performance is preferable.

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 surface layer 23 and the second surface layer 24, those having water repellency are suitable, and a fluororesin is suitably used. Specifically, Cytop resin (trade name: manufactured by Asahi Glass), Teflon (registered trademark) (trade name: manufactured by DuPont), or a perfluorinated polymer deposited by sputtering or a gas phase reaction method is suitable. Further, the surface layer 23 and the second surface layer 24 may have a multilayer structure in which the above-described fluorine-based resin is stacked on a transparent insulating material such as parylene.

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 transparent electrodes 21 and 22 are formed of various materials including indium oxide (ITO).

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 display element 10 according to the present embodiment, the first fluid FL1 is obtained by coloring a fluid that is not mixed with the second fluid FL2, and a dye is contained in silicon oil, hydrocarbon oil, fluorocarbon oil, or the like. Can be used. The second fluid FL2 is a fluid that exhibits conductivity or polarity and has optical transparency, and for example, water or alcohols can be used. The color of the first fluid FL1 is one of three complementary colors capable of creating a color spectrum, such as cyan, magenta, and yellow, for example, and the pixel 15 having the holding space 13 holding each of the three complementary colors is defined. By arranging them in full, a full color display becomes possible.

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 display element 10 according to the present embodiment, the support layer 16 exists on the entire bottom of the holding space 13. Even if the support layer 16 is not present at a part of the bottom, the object of the present invention can be achieved. However, it is desirable that the support layer 16 be present on the entire bottom for the purpose of ensuring reflectivity. Since the light-reflecting support layer 16 is present on the entire bottom, a high reflectivity of the pixel 15 can be achieved and the contrast can be improved. Further, when the photosensitive resist contains a white inorganic pigment, the light does not easily reach the inside of the resist material during exposure. However, when the photosensitive resist is a positive resist, the photosensitive resist material can be left at the bottom as shown in FIG. 1A by adjusting the exposure conditions. By leaving the photosensitive resist material at the bottom, a recess composed of the partition wall 17 and the support layer 16 can be formed.

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 layer 23, the pixel 15 exhibits the color of the first fluid FL1.

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 transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22, as shown in FIG. When the tension, that is, the wettability is changed, the first fluid FL1 moves so as to reduce the contact area with the surface layer 23, and instead of the first fluid FL1, a part of the second fluid FL2 is replaced with the surface layer. It moves so that it may contact 23. As a result, the portion of the holding space 13 of the pixel 15 where the second fluid FL2 is adjacent to the surface layer 23 is in a light-transmitting state. By using the fluid moving means 20 which is such an electrical means, the light absorption state and the transmission state can be switched at high speed and reversibly.

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 space 13 is preferably such that the surface tension of the partition wall portion 17 that is the wall portion of the holding space 13 is larger than the surface tension of the bottom portion of the holding space 13. That is, the interfacial tension of the second surface layer 24 is desirably larger than the interfacial tension of the surface layer 23. When the interfacial tension of the second surface layer 24 is greater than the interfacial tension of the surface layer 23, the second surface layer 24 of the partition wall portion 17 that is the wall portion is more fluid than the first surface layer 23 that is the bottom portion. It is difficult to get wet with colored oil. Therefore, even if the holding space 13 is not completely closed between adjacent pixels 15, the colored oil that is the first fluid FL <b> 1 mixes along the partition wall 17 that is the wall portion of the holding space 13. This can be suppressed. The interfacial tension of the second surface layer 24 can be made larger than the interfacial tension of the surface layer 23 by appropriately adjusting the film formation conditions when forming the surface layer 23 and the second surface layer 24.
(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 display element 10a according to the present embodiment includes a space sandwiched between the first transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22a and a space provided in the support layer 16a.

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 transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22a is defined as a display space 14, and a space provided in the support layer 16a is defined as a holding space 13a. To do. The display space 14 and the holding space 13a correspond to the first space and the second space in the present invention, respectively.

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 display element 10a according to the present embodiment, the first and second fluids FL3 and FL4 which are not mixed with each other are formed between the first and second substrates 11 and 12. And a display space 14 and a pixel 15a held in a holding space 13a provided in the support layer 16a. The display element 10a according to the present embodiment includes the transparent first substrate 11 and the second substrate 12 facing the first substrate 11, as in the first embodiment. Further, the display element 10a applies a voltage between the first and second substrates 11 and 12 across the display space 14 to the pixel 15a so that the two types of fluids FL3 and FL4 are in two different states. It has fluid moving means 20a to move. Further, the display element 10a includes a partition wall portion 17a for dividing a space including the display space 14 and the holding space 13a for each pixel 15a.

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 pixel 15a as a representative, as in FIGS. 1A and 1B. Further, by repeatedly forming the pixels 15a surrounded by the dotted lines in FIGS. 2A and 2B in the horizontal direction, a display element 10a having a plurality of pixels 15a can be configured.

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 space 13a, and the display space 14, there may be a complicated shape indicated by a partial curve.

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 transparent electrode 21 is formed on the second substrate 12 side of the first substrate 11. The surface of the first transparent electrode 21 is covered with a surface layer 23c.

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 transparent electrode 22a is formed on the first substrate 11 side of the second substrate 12 via a light reflective support layer 16a. Further, the surface of the second transparent electrode 22a is covered with the surface layer 23a.

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 transparent electrode 21, a second transparent electrode 22a, and a surface layer 23a.

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 support layer 16a is removed, and a holding space 13a is provided. In the example shown in FIG. 2A, a through hole is provided in the support layer 16a, and a holding space 13a is provided. In the region where the holding space 13a is provided, since the support layer 16a does not exist, the second transparent electrode 22a does not exist and the surface layer 23a does not exist. Accordingly, the holding space 13a is connected to the display space 14 which is a space sandwiched between the first transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22a. It is sufficient that a space for holding a fluid is formed in the support layer 16a, and it is not necessary to remove the support layer 16a so as to penetrate until the second substrate 12 is exposed.

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 pixel 15a divided by the partition wall 17a has a holding space 13a for holding a fluid and a display space 14 extending above the holding space 13a, and the display space 14 is mixed in the holding space 13a. The first fluid FL3 and the second fluid FL4 are not contained. The transparent first substrate 11 corresponding to the viewing surface side of the display element 10a includes a first transparent electrode 21, and the second substrate 12 is a region other than the holding space 13a from the side in contact with the fluids F3 and FL4. In order, it has the surface layer 23a, the 2nd transparent electrode 22a, and the light-reflective support layer 16a. Further, since the wall portion of the holding space 13a is the support layer 16a, the wall portion of the holding space 13a and the support layer 16a contain the same material.

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 display element 10a, the pixels 15a divided by the partition walls 17a are arranged vertically and horizontally in a plane.

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 transparent electrode 22a on the second substrate 12 is electrically divided between the adjacent holding spaces 13a. As a specific forming method, a method of forming the second transparent electrode 22a in a state where a masking material is arranged at the boundary portion of the pixel 15a, or photolithography and etching after forming the second transparent electrode 22a. A method including removing a boundary portion by performing a process including the above can be used.

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 display element 10a according to the present embodiment can be formed using the same materials and methods as those described for the display element 10 according to the first embodiment. The surface layer 23c covering the surface of the first transparent electrode 21 can also be formed by the same material and method as the surface layer 23a covering the surface of the second transparent electrode 22a. Further, the partition walls 17a between the pixels 15a are formed by patterning using photolithography or a conventionally known printing technique using a material that meets the purpose of preventing fluid mixing in the adjacent display space. .

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 display space 14 is water repellent, and therefore the first fluid FL3 is distributed in the display space 14. The second fluid FL4 is distributed in the space 13a. Since the first fluid FL3 exists in the display space 14, outside light is reflected by the light-reflecting support layer 16a except for the upper portion of the holding space 13a of the pixel 15a, and macroscopically white. Presents.

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 transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22a, the interface of the surface layer 23a. By changing the tension, that is, the wettability, the second fluid FL4 moves so as to spread from the holding space 13a to the display space 14, and the first fluid FL3 moves from the display space 14 to the holding space 13a. . Thereby, the pixel 15a exhibits the color of the second fluid FL4. By using the fluid moving means 20a which is such an electrical means, the light absorption state and the transmission state can be switched at high speed and reversibly.

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 display element 10a according to the present embodiment is realized by switching the two types of fluids FL3 and FL4 between the holding space 13a and the display space 14, the volume of the holding space 13a and the display space 14 is changed. That is, it is desirable that the volumes of the first fluid FL3 and the second fluid FL4 are equal. Further, in order to improve the reflectance in a steady state (state where no voltage is applied), it is better that the ratio of the holding space 13a to the pixel 15a is as small as possible. For this purpose, the aspect ratio of the holding space 13a is increased. It is necessary to. Further, if the thickness of the display space 14 is reduced, the holding space 13a can be inevitably reduced. However, when the thickness of the display space 14 is reduced, the underlying support layer 16a is applied in a state where a voltage is applied. , And contrast decreases. Therefore, it is necessary to adjust the thickness within a range in which the support layer 16a can be sufficiently concealed. In this configuration, it is more desirable that the support layer 16a does not exist at least at a part of the bottom of the holding space 13a. Thereby, the contrast ratio of the pixel 15a can be improved by deepening the holding space 13a and improving the aspect ratio.

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 transparent electrode 21 is covered with the surface layer 23c, a steady state (state in which no voltage is applied) and a voltage are also applied to the ceiling surface of the display space 14. The interfacial tension can be greatly changed between the applied states. Therefore, it is possible to further improve the contrast ratio of the pixel 15a between a steady state (a state where no voltage is applied) and a state where a voltage is applied.
(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 display element 10b according to this modification is the same as that of the second embodiment except for the holding space 13b. On the other hand, in the display element 10b according to this modification, the second transparent electrode 22b is formed so as to be connected to the bottom thereof through the wall portion of the holding space 13b.

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 display element 10b according to the present modification, the second transparent electrode 22b is provided on the wall and bottom of the holding space 13b, but the surface layer whose interface tension is controlled by the second transparent electrode 22b is not formed. . Therefore, by applying a voltage between the first transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22b, the interfacial tension between the fluid in the holding space 13b itself hardly changes. Therefore, in the display switching operation of the display element 10b according to the present modification, the same effects as those of the display element 10a according to the second embodiment can be obtained.

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 display space 14 is water-repellent, so the first fluid FL3 is distributed in the display space 14. The second fluid FL4 is distributed in the holding space 13b. Since the first fluid FL3 exists in the display space 14, outside light is reflected by the light-reflecting support layer 16a except for the upper portion of the holding space 13b of the pixel 15b. Presents.

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 transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22b, the interface of the surface layer 23a. By changing the tension, that is, the wettability, the second fluid FL4 moves so as to spread from the holding space 13b to the display space 14, and the first fluid FL3 moves from the display space 14 to the holding space 13b. Thereby, the pixel 15b exhibits the color of the second fluid FL4. By using the fluid moving means 20b which is such an electrical means, the light absorption state and the transmission state can be switched at high speed and reversibly. Therefore, the effect of the present invention can be obtained regardless of whether the second transparent electrode is present on the wall portion of the holding space 13b.

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 pixel 15b to a means for independently driving, such as a source electrode of a lower layer thin film transistor (TFT) in a display element according to a fourth embodiment described later. The second transparent electrode 22b is preferably connected from the surface of the display space 14 to the bottom of the holding space 13b through at least a part of the wall portion of the holding space 13b.
(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 first substrate 11.

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 display element 30 according to the present embodiment has a color filter in each of the pixels 15 c to 15 e, unlike the first embodiment in which no color filter is provided in each pixel. Is provided.

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 display element 30 according to the present embodiment holds two types of fluids FL1 and FL2 that are not mixed with each other in a holding space 13 formed between the first and second substrates 11 and 12. The display element 30 according to the present embodiment includes a transparent first substrate 11 and a second substrate 12 facing the first substrate 11, and each pixel. The fact that the holding space 13 and the fluid moving means 20 are provided in 15c to 15e, and the partition wall portion 17 that forms the holding space 13 for each of the pixels 15c to 15e is provided, as in the first embodiment. It is the same.

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 transparent electrode 21 is formed on the second substrate 12 side of the first substrate 11, and the second transparent electrode 22 is formed on the first substrate 11 side of the second substrate 12. The formation of the first transparent electrode 21 and the second transparent electrode 22 constitutes the fluid moving means 20 as in the first embodiment.

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 transparent electrode 22 is formed on the first substrate 11 side of the second substrate 12 via the light-reflective support layer 16, and the surface is covered with the surface layer 23. Is the same as that of the first embodiment.

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 display element 30 according to the present embodiment, a color filter 31 that exhibits a different color for each pixel 15 is formed on the first transparent electrode 21 of the first substrate 11.

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 display element 30 including the color filter 31 is used, it is desirable that the coloring fluid of the display element 30 is colored using a black dye or pigment. The black color here is sufficient if it absorbs most of the visible light such as dark gray, dark blue, dark brown, dark green, etc. and is recognized by the human eye in a black color tone.

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 display element 30 capable of color display can be configured. In the example shown in FIG. 5, the colors of the color filters 31a, 31b, and 31c of the pixels 15c, 15d, and 15e can be set to red, green, and blue in order from the left. As described above, the coloring pattern may include three primary colors necessary for full-color display, such as red, green, blue, cyan, magenta, and yellow, or an uncolored portion in addition to the three primary colors.

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 space 13 is provided according to a plurality of primary colors capable of full-color display, and the pixels 15 having the holding spaces 13 are regularly arranged, thereby providing a color. The display element 30 is capable of display. A desired color can be displayed by appropriately applying a voltage to each pixel 15. For example, when each of the colors corresponding to a plurality of primary colors capable of full color display is red, green, and blue, a first fluid colored in each of red, green, and blue is prepared, and the first fluid is prepared. By configuring the pixels having a holding space that holds the color to be regularly arranged in the order of red, green, and blue, full-color display is possible.

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 display element 30 according to the present embodiment has the same configuration as each pixel 15a of the display element 10a according to the second embodiment, instead of each pixel 15 of the display element 10 according to the first embodiment. Or the same configuration as each pixel 15b of the display element 10b according to the modification of the second embodiment can be used.
(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 display element 40 includes a third substrate 41 in addition to the first and second substrates 11 and 12, and the third substrate 41 is provided with a switching element made of TFT corresponding to each pixel 15b. It has been.

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 pixel 15b provided between the transparent first substrate 11 and the second substrate 12 is the same as each pixel of the display element 10b according to the modification of the second embodiment. The configuration is the same as that of 15b.

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 display element 40 according to the present embodiment has a third substrate 41 on the opposite side of the first substrate 11 with the second substrate 12 as the center, and the second substrate 12 A gate electrode 42 is formed on the substrate 12 side, a gate insulating film 43 is formed so as to cover the gate electrode 42, an organic semiconductor layer 44 is formed on the surface of the gate insulating film 43, and the organic semiconductor layer 44 and the gate insulation are formed. A source electrode 45 and a drain electrode 46, which are a pair of electrodes separated from each other, are formed so as to cover the film 43, and are bonded to the second substrate 12 through an adhesive layer 47. As the adhesive layer 47, for example, an anisotropic conductive adhesive film ACF (Anisotropic Conductive Film) can be used. In addition, a via hole 48 is formed in the second substrate 12 to electrically connect, for example, the second transparent electrode 22b formed in the holding space 13b and the source electrode 45 of the third substrate 41. A through electrode 49 using copper or the like is formed in the via hole 48.

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 display element 40 according to the present embodiment, since a switching element is formed for each pixel 15b, display switching can be easily controlled for each pixel.

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 first substrate 11 and a second substrate 12 made of transparent glass were prepared.

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 first substrate 11 as the first transparent electrode 21. On the second substrate 12, a positive photosensitive resist material in which a white pigment is dispersed is applied and formed, and exposed and developed through a positive mask in which a portion to be a fluid holding space 13 is opened, whereby a partition wall A support layer 16 having a portion 17 and a recess capable of holding a fluid was formed. In the development process, the exposure condition was set in a range where the resist in the exposed portion was not completely dissolved, so that the resist material was also left at the bottom of the holding space 13. The thickness of the support layer 16 (the height of the wall of the support layer from the substrate surface) was 20 μm. Subsequently, ITO is patterned on the bottom of the holding space 13 as the second transparent electrode 22, and a commercially available fluorinated polymer is dissolved in a solvent, and the coating conditions are adjusted so that the thickness becomes 200 nm, and then spin is performed. The surface layer 23 was formed by coating and baking.

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 pixel holding space 13 using an ink jet, and subsequently water FL2 is injected in the same manner so that the surface of the first substrate 11 on the first transparent electrode 21 side made of ITO is on the inside. The two fluids FL1 and FL2 were sealed, and the display element 10 shown in FIG. 1 was obtained.

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 display element 10 obtained by the above procedure exhibits black color due to the oil FL1 in a steady state (a state where no voltage is applied), and the water FL2 in the holding space 13 emits light in a state where a voltage is applied. Since it is transmitted and reflected by the support layer 16, white is presented. Good display performance was confirmed by appropriately applying a voltage to a desired portion between the substrates 11 and 12.
(Example 2)
A polycarbonate substrate having a thickness of 120 μm was prepared as the first and second substrates 11 and 12. As two types of fluids that were not mixed with each other, a conductive liquid FL4 in which a predetermined amount of black pigment was dispersed and an alkane-based oil FL3 were prepared.

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 transparent electrode 21 made of ITO is patterned on the first substrate 11 so as to be formed on the pixel portion, and then parylene is formed as a dielectric layer with a thickness of 300 nm by chemical vapor deposition. After forming a film with a thickness, a fluorinated polymer dissolved in a solvent was spin-coated and baked to form a water-repellent surface layer 23c having a thickness of 100 nm. A negative photosensitive solder resist material in which titanium oxide fine particles are dispersed is applied and formed on the second substrate 12, and exposure and development are performed through a negative mask in which a portion serving as a fluid holding space 13 a serves as a light shielding portion. Thus, the support layer 16a having the holding space 13a for holding the fluid was formed. The resist thickness was 40 μm, and the holes for holding the fluid were formed with a diameter D of 400 μm and a pitch P of 1000 μm shown in FIG. Next, ITO was formed as the second transparent electrode 22a by patterning so as to cover the region corresponding to the display space 14 and to be separated from the adjacent pixels through a space of 100 μm. Further, a surface layer 23a was formed by dissolving a commercially available fluorinated polymer in a solvent, adjusting the coating conditions so as to have a thickness of 200 nm, and spin-coating and baking. A partition wall portion 17a was formed using a white UV curable resin at a boundary portion of each pixel on the surface layer 23a.

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 space 13a, and oil FL3 was filled thereon. This was aligned with the first transparent electrode 21 made of ITO and the surface layer 23c formed on the first substrate 11 and bonded to obtain the display element 10a shown in FIG.

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 display element 10a obtained by the above procedure, in a steady state (a state where no voltage is applied), the color of the resist material of the support layer 16a is transmitted in the display space 14 excluding the upper part of the holding space 13a. The color was white and the reflectance of visible light was 67%. Further, in a state where a voltage was applied, the black conductive liquid FL4 moved so as to spread from the holding space 13a to the display space 14, and the visible light reflectance was 4%. Good display performance was confirmed by appropriately applying a voltage to desired portions of both substrates 11 and 12.
(Example 3)
A first substrate 11 and a second substrate 12 made of transparent glass were prepared. As fluids used for display, water FL2 and alkane oil FL1 colored with a nonpolar dye exhibiting black were prepared.

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 | substrate 11, ITO was formed as sputtering as the 1st transparent electrode 21, and it patterned for every pixel area. Subsequently, an ITO solution in which an ITO solution in which inorganic pigments exhibiting red, green, and blue colors are dispersed is prepared, and is sequentially ejected and baked on the ITO so as to be regularly arranged using an ink jet method. As a result, the color filter 31 was formed. The discharge position and the discharge amount were adjusted in advance so that the adjacent color filters 31 did not overlap.

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 second substrate 12, a positive photosensitive resist material in which a white pigment is dispersed is applied and formed, and exposed and developed through a positive mask in which a portion serving as a fluid holding space 13 is opened, whereby a partition wall portion 17 and a support layer 16 having a recess capable of holding fluid was formed. In the development process, the exposure condition was set in a range where the resist in the exposed portion was not completely dissolved, so that the resist material was also left at the bottom of the holding space 13. Subsequently, the second transparent electrode 22 made of ITO was formed by patterning on the bottom of the holding space 13, and the surface layer 23 was formed thereon by dissolving the fluorinated polymer in a solvent, spin coating, and baking.

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 space 13 of the pixel 15 using an ink jet and subsequently water FL2 is similarly injected, the first transparent electrode 21 made of ITO on the first substrate 11 and the color filter 31 are injected. The display element 30 shown in FIG. 5 was obtained by aligning and fixing the boundary so that the boundary between and the partition wall portion 17 were aligned.

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 display element 30 obtained by the above procedure exhibits a black color in a steady state (state where no voltage is applied), and when a voltage is applied, reflected light from the white resist material of the support layer 16 passes through the color filter 31. Since it can be seen, each color of the color filter 31 is presented. Stable color display performance could be confirmed by appropriately applying a voltage to a desired position between the substrates 11 and 12.
Example 4
A first substrate 11, a second substrate 12, and a third substrate 41 made of transparent glass were prepared. As the second substrate 12, a substrate in which a via hole 48 filled with a conductive material in advance according to the pixel pitch was formed was used. As the liquids that are not mixed with each other used for display, three kinds of conductive liquids FL4 in which a predetermined amount of cyan, magenta, and yellow pigments are dispersed and a transparent alkane-based oil FL3 were prepared.

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 transparent electrode 21 made of ITO is patterned on the first substrate 11 so as to be formed on the portion to be the pixel 15b, and then parylene is formed as a dielectric layer by a chemical vapor deposition method to 300 μm. Then, a fluorinated polymer dissolved in a solvent was spin-coated and baked to form a water-repellent surface layer 23c having a thickness of 100 nm.

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 second substrate 12, a negative photosensitive solder resist material in which titanium oxide fine particles were dispersed was applied and formed. Next, the fluid holding space 13a is exposed and developed through a negative mask in which the portion serving as the fluid holding space 13a serves as a light shielding portion so that the light shielding portion covers the via hole. The space to be opened was opened. Next, ITO was patterned as the second transparent electrode 22b so as to cover the holding space 13a and be divided between adjacent pixels through a space of 100 μm. Subsequently, similarly to the first substrate 11, a parylene dielectric layer having a thickness of 300 nm and a surface layer 23a of a fluorinated polymer having a thickness of 100 nm were formed.

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 transparent electrode 22b is formed to cover the wall and bottom of the holding space 13a. However, as in the second embodiment, the second transparent electrode 22b is formed only on a region of the support layer 16a where the holding space 13a is not formed, or is held in the support layer 16a. It is formed only in the region where the space 13a is not formed and on the upper side of the wall portion of the holding space 13a, and may not be formed so as to cover the bottom of the holding space 13a. It is sufficient that the parylene dielectric layer and the fluorinated polymer surface layer 23a are not formed on the inner wall of the holding space 13a, and it does not depend on whether or not the second transparent electrode 22b is formed on the wall portion of the holding space 13a. In the case where the second transparent electrode 22b is not formed on the wall portion of the holding space 13a, a via hole is formed in the support layer 16a separately from the holding space 13a and connected to the source electrode of the TFT. Can be configured.

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 partition wall portion 17a was formed using a white UV curable resin at a boundary portion of each pixel 15b on the support layer 16a. Subsequently, using a microcapillary dropping method, the colored conductive liquid FL4 was introduced into the holding space 13b of the pixel 15b, and oil FL3 was filled thereon. This operation was repeated so that the three color conductive liquids FL4 were regularly arranged. This was aligned and bonded to the surface layer 23 c side of the first substrate 11.

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 third substrate 41 by an ink jet method and dried to form the gate electrode 42. Next, the heat insulation type polyimide was applied using a spin coat method, and heat treatment was performed to form the gate insulating film 43. Next, the organic semiconductor layer 44 was formed by dissolving the organic semiconductor material represented by the structural formula of Formula (1) in xylene by using an ink jet method to form an ink. Next, surface modification was performed by irradiating the region where the source / drain electrodes 45 and 46 were formed with ultraviolet rays through a photomask. Furthermore, the nano / silver ink was formed by printing using an ink jet method and dried to form source / drain electrodes 45 and 46. An organic TFT was obtained by covering the upper surface with a protective layer made of an insulating polymer.

Figure 0005526607
得られた有機TFTのソース電極45と第2の基板12のビアホール48との間で位置
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。
Figure 0005526607
Position alignment is performed between the source electrode 45 of the obtained organic TFT and the via hole 48 of the second substrate 12, and these are bonded via an anisotropic conductive adhesive film (ACF) 47, whereby the display element 40. Got. By appropriately driving the organic TFT, it was confirmed that the color display performance was bright and excellent in responsiveness.

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 Display element 11 First substrate 12 Second substrate 13, 13a, 13b Holding space 14 Display space 15, 15a-15e Pixel 16, 16a Support layer 17, 17a Partition portion 20, 20a, 20b Fluid moving means 21 First transparent electrodes 22, 22a, 22b Second transparent electrodes 23, 23a, 23b Surface layer 24 Second surface layers 31, 31a-31c Color filter 41 Third substrate 42 Gate electrode 43 Gate insulating film 44 Organic semiconductor layer 45 Source electrode 46 Drain electrode 47 Adhesive layer 48 Via hole 49 Through electrode FL1, FL3 First fluid FL2, FL4 Second fluid D Diameter P Pitch

特表2007−500876号公報Special table 2007-500876 gazette 国際公開第06/104182号International Publication No. 06/104182

R. Hayes, A. Giraldo, F. Li and J. Feenstra, Proceedings of The 15th International Display Workshops IDW '08, pp. 233-236 (2008).R. Hayes, A. Giraldo, F. Li and J. Feenstra, Proceedings of The 15th International Display Workshops IDW '08, pp. 233-236 (2008).

Claims (6)

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、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、請求項1に記載の表示素子。   The display element according to claim 1, wherein the photosensitive resist material is a material containing a white inorganic pigment. 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、請求項1から請求項3のいずれかに記載の表示素子。   The first type fluid of the two types of fluid is light transmissive, and the second type fluid is colored in a predetermined color. A display element according to any one of the above. 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、請求項4に記載の表示素子。   The display element according to claim 4, wherein the first type fluid has conductivity or polarity. 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、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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