JP6044108B2 - 表示シート、表示シートの製造方法、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明の表示シートは、表示層と、
前記表示層の一方側に設けられた第1の電極と、
前記表示層の他方側に設けられた第2の電極と、
前記表示層と前記第1の電極の間に設けられた電極保護層と、を有し、
前記表示層は、前記表示層を複数の領域に分割する隔壁と、各前記領域内に充填され、正または負に帯電した少なくとも1種の粒子を分散媒に分散してなる分散液と、を有し、
前記電極保護層と、前記隔壁とは、一体的に形成されており、エチレンオキサイド基を有しない第1モノマーと、前記エチレンオキサイド基を有する第2モノマーとが三次元架橋された共重合体からなる、紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖として、前記エチレンオキサイド基が導入された導電性高分子を主材料としてともに構成され、
前記エチレンオキサイド基は、化学式(CH 2 −CH 2 −O−) n −で表わされ、前記化学式中のnが2〜20の整数で構成するものであることを特徴とする。
また、電極保護層によって第1の電極と分散液との接触が防止されているため、第1の電極の腐食劣化を防止することができ、優れた耐久性を発揮することができる。特に、隔壁と電極保護層とが一体的に形成されているため、これらの境界部を介して分散液が第1の電極に接触することもない。
さらに、前記エチレンオキサイド基は、化学式(CH2−CH2−O−)n−で表わされ、該化学式中のnが2〜20の整数で構成するものであることにより、電極保護層および隔壁の抵抗率を確実に低いものとすることができる。
これにより、隔壁と第2の電極とを強固に接合することができる。
本発明の表示シートでは、前記隔壁の先端部は、前記接着層内に埋設されていることが好ましい。
これにより、隔壁と第2の電極とをより強固に接合することができる。
これにより、接着層を軟化させた状態にて、隔壁を接着層に押し込むことにより、簡単に、隔壁の先端部を接着層内に埋設することができる。
本発明の表示シートでは、前記電極保護層の抵抗率は、前記隔壁の抵抗率よりも低いことが好ましい。
本発明の表示シートでは、前記隔壁は、先端側へ向けて幅が漸減するテーパー状をなしており、前記隔壁の先端部が前記接着層内に埋設されており、
前記接着層のヤング率は0.01MPa以上500MPa以下であり、前記隔壁のヤング率は500MPa以上10GPa以下であることが好ましい。
これにより、隔壁の強度を十分に保ちつつ、表示面の開口率をより高めることができる。
化学式(CH 2 −CH 2 −O−) n −で表わされ、前記化学式中のnが2〜20の整数で構成するエチレンオキサイド基を有しない第1モノマーと、前記エチレンオキサイド基を有する第2モノマーとが三次元架橋された共重合体からなる、紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖として、前記エチレンオキサイド基が導入された導電性高分子を主材料として構成される樹脂層を前記第1の電極上に形成する第1の工程と、
前記樹脂層に複数の凹部を形成することにより、複数の領域を形成する隔壁と、前記第1の電極を覆う電極保護層とを一体的に形成する第2の工程と、
前記複数の領域の各々に正または負に帯電した少なくとも1種の粒子を分散媒に分散してなる分散液を充填する第3の工程と、
前記凹部の開口を塞ぐように、前記第2の電極を前記隔壁に接合する第4の工程と、を有していることを特徴とする。
これにより、優れた耐久性および表示特性を有する表示シートを簡単に製造することができる。
これにより、簡単に、隔壁と電極保護層とを一体的に形成することができる。
本発明の表示シートの製造方法では、前記第4の工程では、接着層を介して前記隔壁と前記第2の電極とを接合することが好ましい。
これにより、隔壁と第2の電極とを強固に接合することができる。
これにより、隔壁と第2の電極とをより強固に接合することができる。
本発明の表示シートの製造方法では、前記第4の工程は、前記接着層を軟化させた状態で行うことが好ましい。
これにより、簡単に、隔壁の先端部を接着層内に侵入させることができる。
本発明の表示装置は、本発明の表示シートを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れる表示シートが得られる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れる電子機器が得られる。
1.表示装置
まず、本発明の表示シートを組み込んだ表示装置について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の表示装置の第1実施形態を示す断面図、図2は、図1に示す表示装置の平面図(上面図)、図3は、図1に示す表示装置の部分拡大断面図、図4は、図1に示す表示装置の駆動を説明する断面図、図5、図6および図7は、それぞれ、図1に示す表示装置の製造方法を説明する断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。また、図1に示すように、表示装置の平面視にて互いに直交する2方向を「X方向」および「Y方向」とする。他の図についても同様である。
図1に示すように、表示シート21は、平板状の基部2と基部2の下面に設けられた第2の電極4とを備える基板12と、基板12と回路基板22との間に位置する表示層400と、基板12と表示層400との間に位置する接着層13と、表示層400と回路基板22との間に位置する電極保護層14とを有している。表示シート21では、基板12の上面が表示面121を構成している。
一方、回路基板22は、平板状の基部1と基部1の上面に設けられた複数の第1の電極3とを備える対向基板11と、この対向基板11に設けられた図示しない回路とを有している。このような回路は、例えば、マトリックス状に配列されたTFT(スイッチング素子)と、TFTに対応して形成されたゲート線およびデータ線と、ゲート線に所望の電圧を印加するゲートドライバーと、データ線に所望の電圧を印加するデータドライバーと、ゲートドライバーとデータドライバーの駆動を制御する制御部とを有している。
基部1および基部2は、それぞれ、シート状(平板状)の部材で構成され、これらの間に配置される各部材を支持および保護する機能を有する。各基部1、2は、それぞれ、可撓性を有するもの硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。可撓性を有する基部1、2を用いることにより、可撓性を有する表示装置20、すなわち、例えば電子ペーパーを構築する上で有用な表示装置20を得ることができる。
また、電極3、4の平均厚さは、それぞれ、構成材料、用途等により適宜設定され、例えば、10nm以上、100nm以下程度である。
封止部5の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂のような熱硬化性樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような接着層13は、隔壁9と基板12とを接合するのに用いられる層である。また、接着層13は、第2の電極4と分散媒7との接触を防止する機能も有しており、これにより、第2の電極4の腐食劣化を防止することができる。さらに、第2の電極4と第1、第2の粒子A、Bとの接触を阻止し、第1、第2の粒子A、Bの第2の電極4への固着を防止する機能も有している。
この電極保護層14は、第1の電極3と分散媒7との接触を阻止し、第1の電極3の腐食劣化を防止する機能と、第1の電極3と第1、第2の粒子A、Bとの接触を阻止し、第1、第2の粒子A、Bの第1の電極3への固着を防止する機能とを有している。このような電極保護層14は、隔壁9と一体的に形成されている。
具体的には、電極保護層14の抵抗率としては、特に限定されないが、1×108Ω・cm以上、1×1012Ω・cm以下程度であるのが好ましく、2×1010Ω・cm以上、5×1010Ω・cm以下程度であるのがより好ましい。また、電極保護層14の抵抗率としては、分散媒7の抵抗率と同じ桁であるのが好ましい。これにより、前述したような電極保護層14の機能をより顕著に発揮させることができる。
この導電性高分子としては、特に限定されず、例えば、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレンスルフィド)等の他、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エステル樹脂、オレフィン樹脂、環状オレフィン共重合体(COC樹脂)、ブタジエン系エラストマー等の紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖(官能基)として、イオン伝導性を有するエチレンオキサイド基やスルホン酸基等を導入したものが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
ここで、例えば、紫外線硬化性樹脂をアクリル樹脂とする場合、エチレンオキサイド基を有しない第1モノマーと、エチレンオキサイド基を有する第2モノマーとを用意し、これらをラジカル重合開始剤の存在下でラジカル重合によって三次元架橋させて共重合体を得ることで、電極保護層14が形成される。
また、紫外線硬化性樹脂をエポキシ樹脂とする場合、エチレンオキサイド基を有しない第3モノマーと、エチレンオキサイド基を有する第4モノマーとを用意し、これらをカチオン重合開始剤の存在下でカチオン重合によって三次元架橋させて共重合体を得ることで、電極保護層14が形成される。
なお、電極保護層14は、導電性高分子の他に、無機充填材を含むものであっても良い。これにより、電極保護層14の耐熱性および硬度の向上を図ることができる。
無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカおよびアルミナ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
隔壁9は、対向基板11の上面に、電極保護層14と一体的に形成されており、電極保護層14と同様に、主として導電性を有する導電性高分子で構成される。
また、この隔壁9は、図2に示すように、隔壁9は、表示層400の平面視にて、X方向に延在し、X方向と直交するY方向に等間隔に並設された第1の隔壁91と、Y方向に延在し、X方向に等間隔に並設された第2の隔壁92とを有し、これらが互いに交差している。
また、第1の隔壁91は、その幅が基板12側に向けて漸減するテーパー状をなしている。したがって、第1の隔壁91は、基端部よりも先端部の幅が狭くなっている。第1の隔壁91をテーパー状とすることで、第1の隔壁91の機械的強度を確保しつつ、表示面121の開口率を高めることができる。
また、表示面121の開口率を高くするためと、後述する製造工程にて隔壁9の先端部を接着層13内に侵入させ易くするために、先端側の幅W2をなるべく狭くするのが好ましい。幅W2としては、特に限定されないが、1μm以上、5μm以下程度であるのが好ましい。
なお、第1、第2の粒子A、Bの平均粒子径は、動的光散乱式粒度分布測定装置(例えば、製品名:LB−500、(株)堀場製作所製)で測定した体積平均粒子径を意味する。
このような表示装置20は、例えば、次のようにして駆動する。
第1の電極3と第2の電極4との間に、第1の電極3が負電位、第2の電極4が正電位となる電圧を印加すると、当該電圧印加により発生した電界が表示層400中の第1、第2の粒子A、Bに作用する。すると、負に帯電する第1の粒子Aが第2の電極4側に泳動して第2の電極4に集まるとともに、正に帯電する第2の粒子Bが第1の電極3側に泳動して第1の電極3に集まる。これにより、図4(a)に示すように、表示面121に、第1の粒子Aの色が表示される。
第1の電極3と第2の電極4との間に、第1の電極3が正電位、第2の電極4が負電位となる電圧を印加すると、当該電圧印加により発生した電界が表示層400中の第1、第2の粒子A、Bに作用する。すると、負に帯電する第1の粒子Aが第1の電極3側に泳動して第1の電極3に集まるとともに、正に帯電する第2の粒子Bが第2の電極4側に泳動して第2の電極4に集まる。これにより、図4(b)に示すように、表示面121に、第2の粒子Bの色が表示される。
このような表示色の選択をセルS(画素)毎に行うことにより、表示面121に所望の画像を表示することができる。
表示装置20の製造方法は、対向基板11の第1の電極3上に、主として導電性高分子で構成される樹脂層90を形成する第1の工程と、樹脂層90に複数の凹部901を形成することにより、複数のセルSを形成する隔壁9と、第1の電極3を覆う電極保護層14とを一体的に形成する第2の工程と、各セルSに分散液100を充填する第3の工程と、凹部901の開口を塞ぐように、基板12を隔壁9に接合する第4の工程とを有している。以下、各工程について詳細に説明する。
まず、図5(a)に示すように、対向基板11を用意する。次に、この対向基板11に隔壁9および電極保護層14を同時形成(一体形成)する。
隔壁9および電極保護層14の形成方法としては、特に限定されず、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法によりパターニングする方法や、スクリーン印刷などの印刷法や、金型で凹凸を付けるインプリント法などを用いることができるが、代表して、インプリント法を用いる場合について説明する。
[1−2]次に、図6(a)に示すように、樹脂層90に金型900を押し当て、対向基板11上に隔壁形状を転写形成する(すなわち、樹脂層90にセルSに対応した複数の凹部901を形成する)。その後、紫外線に照射することにより樹脂層90を硬化(固化)させ、これにより、図6(b)に示すように、導電性を有する隔壁9および電極保護層14が一体的に形成される。
また、金型900を押し付けた際、金型900と対向基板11との離間距離を適宜設定することで、所望の厚さを有する電極保護層14を簡単かつ確実に形成することができる。
次に、図6(c)に示すように、各セルSに分散液100を充填する。
分散液100の充填方法としては、特に限定されないが、例えば、インクジェット法を用いることができる。
[3]
次に、接着層13が形成された基板12を用意する。接着層13の形成方法は、特に限定されないが、原料(接着性の樹脂材料)を溶媒に分散してなる塗布液を基板12上(第2の電極4の表面)に塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層を乾燥して溶媒を除去することにより形成することができる。
塗布液の塗布方法としては、例えば、グラビアコート、コンマコート、ワイヤーバーコート、リップコート、ダイコート、スクリーン印刷、インクジェット法を用いることができる。
次に、図7(a)に示すように、接着層13が表示層400側に位置するように、基板12を表示層400に載置する。
その後、接着層13を50〜80℃程度(接着層13の軟化温度以上)に加熱して軟化させ、その状態にて、基板12を対向基板11へ向けて押圧する。これにより、図7(b)に示すように、隔壁9の先端部が接着層13内に侵入し、接着層13内に埋設された状態となる。
なお、隔壁9の先端部が接着層13内に侵入する際、その表面に付着している分散液100が接着層13との接触によって除去されるため、接着層13内では隔壁9と接着層13との界面に分散液100が実質的に介在せず、そのため、これらをより強固に接着することができる。
次に、図7(c)に示すように、表示層400の周囲に封止部5を形成することにより、表示装置20が得られる。
このような製造方法によれば、隔壁9よりも抵抗率の低い電極保護層14を有する表示装置20を確実に形成することができる。また、電極保護層14を隔壁9と一体的に形成することができるため、少ない工程でかつ簡単に、表示装置20を製造することができる。また、隔壁9と基板12とが強固に接合され、優れた機械的強度を有する表示装置20を製造することができる。
次に、本発明の表示装置の第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の表示装置の第2実施形態を示す部分拡大断面図、図9は、図8に示す表示装置の製造方法を説明する断面図である。
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の表示装置20の接着層13Aは、基板12の下面に形成された第1の接着層131Aと、第1の接着層131Aの下面に形成された第2の接着層132Aとを有している。すなわち、接着層13Aは、基板12側から順に積層した第1の接着層131Aと第2の接着層132Aとで構成されている。
このうち、第1の接着層131Aは、前述した第1実施形態の接着層13と同様に、熱可塑性を有する材料で構成されている。なお、第1の接着層131Aの構成は、第1実施形態の接着層13と同様であるため、その説明は省略する。
第2の接着層132Aの構成材料のヤング率としては、第1の接着層131Aの構成材料のヤング率よりも高く、隔壁9の構成材料のヤング率よりも低いのが好ましい。具体的には、第2の接着層132Aの構成材料のヤング率としては、例えば、第1の接着層131Aの構成材料のヤング率が0.01MPa以上、50MPa以下、隔壁9の構成材料のヤング率が500MPa以上、10GPa以下である場合には、50MPaより高く、500MPa未満であるのが好ましい。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
図10は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
図10に示す電子ペーパー600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。このような電子ペーパー600では、表示ユニット602が、前述したような表示装置20で構成されている。
図11は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。このうち、図11中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図11に示すディスプレイ(表示装置)800は、本体部801と、この本体部801に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー600とを備えている。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図10に示す構成と同様である。
このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600は、本体部801に着脱自在に設置されており、本体部801から取り外した状態で携帯して使用することもできる。これにより、利便性が向上する。
Claims (13)
- 表示層と、
前記表示層の一方側に設けられた第1の電極と、
前記表示層の他方側に設けられた第2の電極と、
前記表示層と前記第1の電極の間に設けられた電極保護層と、を有し、
前記表示層は、前記表示層を複数の領域に分割する隔壁と、各前記領域内に充填され、正または負に帯電した少なくとも1種の粒子を分散媒に分散してなる分散液と、を有し、
前記電極保護層と、前記隔壁とは、一体的に形成されており、エチレンオキサイド基を有しない第1モノマーと、前記エチレンオキサイド基を有する第2モノマーとが三次元架橋された共重合体からなる、紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖として、前記エチレンオキサイド基が導入された導電性高分子を主材料としてともに構成され、
前記エチレンオキサイド基は、化学式(CH 2 −CH 2 −O−) n −で表わされ、前記化学式中のnが2〜20の整数で構成するものであることを特徴とする表示シート。 - 前記表示層と前記第2の電極の間には、接着層が設けられている請求項1に記載の表示シート。
- 前記隔壁の先端部は、前記接着層内に埋設されている請求項2に記載の表示シート。
- 前記接着層は、熱可塑性を有する材料で構成されている請求項2または3に記載の表示シート。
- 前記電極保護層の抵抗率は、前記隔壁の抵抗率よりも低い請求項1ないし4のいずれかに記載の表示シート。
- 前記隔壁は、先端側へ向けて幅が漸減するテーパー状をなしており、前記隔壁の先端部が前記接着層内に埋設されており、
前記接着層のヤング率は0.01MPa以上500MPa以下であり、前記隔壁のヤング率は500MPa以上10GPa以下である請求項1ないし5のいずれかに記載の表示シート。 - 表示層と、前記表示層の一方側に設けられた第1の電極と、前記表示層の他方側に設けられた第2の電極と、を有する表示シートの製造方法であって、
化学式(CH 2 −CH 2 −O−) n −で表わされ、前記化学式中のnが2〜20の整数で構成するエチレンオキサイド基を有しない第1モノマーと、前記エチレンオキサイド基を有する第2モノマーとが三次元架橋された共重合体からなる、紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖として、前記エチレンオキサイド基が導入された導電性高分子を主材料として構成される樹脂層を前記第1の電極上に形成する第1の工程と、
前記樹脂層に複数の凹部を形成することにより、複数の領域を形成する隔壁と、前記第1の電極を覆う電極保護層とを一体的に形成する第2の工程と、
前記複数の領域の各々に正または負に帯電した少なくとも1種の粒子を分散媒に分散してなる分散液を充填する第3の工程と、
前記凹部の開口を塞ぐように、前記第2の電極を前記隔壁に接合する第4の工程と、を有していることを特徴とする表示シートの製造方法。 - 前記第2の工程では、複数の凸部が形成された金型を前記樹脂層に押し当てることにより、前記隔壁と前記電極保護層とを形成する請求項7に記載の表示シートの製造方法。
- 前記第4の工程では、接着層を介して前記隔壁と前記第2の電極とを接合する請求項7または8に記載の表示シートの製造方法。
- 前記第4の工程では、前記隔壁を前記接着層に押し当てることにより、前記隔壁の先端部を前記接着層内に侵入させる請求項9に記載の表示シートの製造方法。
- 前記第4の工程は、前記接着層を軟化させた状態で行う請求項10に記載の表示シートの製造方法。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の表示シートを備えることを特徴とする表示装置。
- 請求項12に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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