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

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 Download PDF

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Description

本発明は、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に関するものである。
従来から、粒子の電気泳動を利用した電気泳動表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような電気泳動表示装置は、可搬性および省電力性を有している点で優れている。特許文献1に記載の電気泳動ディスプレイは、対向配置された一対の基板(電極)と、これらの間に設けられた表示層とを有している。表示層は、隔壁によって複数のセルに分割されており、各セルには、電気泳動粒子を分散媒に分散してなる分散液が充填されている。
特許文献1の電気泳動表示装置では、電極が分散液と接触しているため、電極の腐食劣化が生じ、装置の耐久性(信頼性)が低下するという問題がある。そこで、電極の表面を保護層によって覆うことにより、電極と分散液との接触を防止し、耐久性(信頼性)を確保する方法が考えられるが、この場合には、セルを介して対向する一対の電極間に保護層が介在することとなるため、一対の電極間の電圧降下が発生し、表示特性が悪化するという問題が生じる。すなわち、従来の電気泳動表示装置では、優れた耐久性と優れた表示特性の両立を図ることが困難であった。
特開2012−27163号公報
本発明の目的は、優れた耐久性および表示特性を有する表示シート、表示シートの製造方法、表示装置および信頼性が高い電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
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 −CH −O−) −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。
このように、電極保護層を主として導電性高分子で構成することにより、電極保護層の抵抗率を低くすることができ、第1、第2の電極間の電圧降下を効果的に抑制することができる。その結果、第1、第2の電極間に効率的に電界を発生させることができ、各領域に効率的かつ確実に電界を作用させることができるため、優れた表示特性を発揮することができる。
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。
また、前記導電性高分子は、紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖として、エチレンオキサイド基が導入されたものであることにより、導電性および耐分散媒性、耐圧強度に優れた電極保護層および隔壁を得ることができる。
さらに、前記エチレンオキサイド基は、化学式(CH−CH−O−)−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。
本発明の表示シートでは、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。
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。
本発明の表示シートでは、前記接着層は、熱可塑性を有する材料で構成されていることが好ましい。
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。
本発明の表示シートの製造方法は、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、を有する表示シートの製造方法であって、
化学式(CH −CH −O−) −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。
本発明の表示シートの製造方法では、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ことが好ましい。
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。
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、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。
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。
本発明の表示装置の第1実施形態を示す断面図である。 図1に示す表示装置の平面図(上面図)である。 図1に示す表示装置の部分拡大断面図である。 図1に示す表示装置の駆動を説明する断面図である。 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。 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。 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。 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である。 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。 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。 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。
以下、本発明の表示シート、表示シートの製造方法、表示装置および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
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に示す表示装置(本発明の表示装置)20は、粒子の泳動を利用して所望の画像を表示する電気泳動表示装置である。この表示装置20は、表示シート(フロントプレーン)21と、回路基板(バックプレーン)22とを有している。
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。
また、表示層400は、格子状に形成された隔壁9と、隔壁9によって仕切られた各セルSに充填された分散液100とを有している。分散液100は、負に帯電した第1の粒子(電気泳動粒子)Aと、正に帯電し、第1の粒子Aと異なる色相を有する第2の粒子(電気泳動粒子)Bとを分散媒7に分散させたものである。
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。
以下、各部の構成について順次説明する。
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。
基部1、2を、可撓性を有するものとする場合、その構成材料としては、透明性の高いガラスまたは樹脂が挙げられる。前記樹脂としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等のポリエステル、ポリエチレン等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
基部1、2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、特に限定されないが、可撓性を有するものとする場合、20μm以上、500μm以下程度であるのが好ましく、25μm以上、250μm以下程度であるのがより好ましい。これにより、表示装置20の柔軟性と強度との調和を図りつつ、表示装置20の小型化(特に薄型化)を図ることができる。
これらの基部1、2の表示層400側の面、すなわち、基部1の上面および基部2の下面に、それぞれ、膜状をなす第1の電極3および第2の電極4が設けられている。本実施形態では、第2の電極4が共通電極とされ、第1の電極3がX方向およびY方向に、マトリックス状に分割された個別電極(TFTに接続された画素電極)とされている。表示装置20では、1つの第1の電極3と第2の電極4とが重なり合う領域が1つの画素を構成している。
電極3、4の構成材料としては、それぞれ、実質的に導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリフルオレン、ポリチオフェンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、NaCl、Cu(CFSO等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物(IO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化亜鉛等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、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。
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。
ここで、各基部1、2および各電極3、4のうち、表示面121側に配置される基部および電極は、それぞれ、光透過性を有するもの、すなわち、実質的に透明(無色透明、有色透明または半透明)とされる。本実施形態では、基板12の上面が表示面121を構成するため、少なくとも基部2および第2の電極4は、実質的に透明とされる。これにより、表示装置20に表示された画像を表示面121側から目視により容易に認識することができる。
基板12と対向基板11との間には、それらの縁部に沿って封止部5が設けられている。この封止部5により、表示層400が気密的に封止されている。これにより、表示装置20内への水分の浸入を防止して、表示装置20の表示性能の劣化をより確実に防止することができる。
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。
基板12の下面には、接着層13が形成されている。接着層13は、基部2および第2の電極4と同様、実質的に無色透明である。
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。
接着層13は、接着性を有し、熱可塑性を有する材料で構成されているのが好ましい。このような材料としては、例えば、ウレタン樹脂、尿素樹脂、エステル樹脂、エーテル樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)やエチレンメタクリル酸メチル共重合体(EMMA)、エチレン環状オレフィン共重合体(COC樹脂)などのエチレン重合体、アクリル樹脂、ブタジエン系エラストマーなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。
なお、接着層13の耐熱性を上げるために、前述したような熱可塑性樹脂に、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、シアノアクリレート、シランカップリング剤、メラミン化合物、フェノール化合物などの熱硬化性の材料を添加しても良い。また、熱可塑性樹脂に、繊維状または粒子状をなす微細粒子を混合してもよい。これにより、接着層13の下面(表示層400に臨む面)に微小凹凸が形成され、平坦面の場合と比較して表面積を大きくすることができる。そのため、第1、第2の粒子A、Bの保持性が向上するとともに、第1、第2の粒子A、Bの堆積厚さを稼ぐことができ、高コントラストの表示が可能となる。
また、前述したような樹脂に、官能基としてエチレンオキサイド基やスルホン酸基を導入することにより、接着層13の抵抗率を低く調整してもよい。接着層13の抵抗率を低めることにより、電極3、4間の電圧降下をより効果的に抑制することができる。接着層13の抵抗率は、隔壁9よりも低いことが好ましく、具体的には、隔壁9の抵抗率よりも1桁以上低くすることが好ましい。
ここで、後述する製造方法でも説明するように、表示装置20の製造工程には、隔壁9の先端部を軟化した接着層13に押し付けることにより、隔壁9の先端部を接着層13内に侵入させる工程が存在する。このような工程を円滑かつ確実に行うために、接着層13の軟化温度(ビカット軟化温度)を、例えば、50℃以上、120℃以下程度とするのが好ましい。また、接着層13の軟化温度は、分散媒7の沸点よりも低いのが好ましく、分散媒7の沸点よりも20℃以上低いのがより好ましい。これにより、表示装置20の製造中に、接着層13を軟化させるために加える熱によって、分散媒7が蒸発してしまうのを効果的に防止することができる。
また、本工程時の隔壁9の変形を抑制するために、接着層13を隔壁9よりも柔らかく構成するのが好ましい。すなわち、隔壁9の構成材料のヤング率よりも低い材料で接着層13を構成するのが好ましい。接着層13の構成材料のヤング率としては、特に限定されず、隔壁9の構成材料によっても異なるが、例えば、0.01MPa以上、500MPa以下程度であるのが好ましい。
接着層13の平均厚さとしては、特に限定されないが、1μm以上、10μm以下程度であるのが好ましい。これにより、接着層13内に隔壁9の先端部を充分に侵入させることができ、接着層13と隔壁9とを強固に接着することができる。また、接着層13の厚みを抑えることで、電極3、4間の電圧降下を抑制できるため、第1、第2の粒子A、Bの保持性の低下を抑制することができる。
対向基板11の上面には、電極保護層14が形成されている。
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。
さらに、この電極保護層14は、導電性を有する導電性高分子を主材料として構成されており、導電性を有しない樹脂材料で構成される電極保護層と比較して、より低い抵抗率を有している。このように、電極保護層14の抵抗値を低くすることにより、上述したような機能を発揮させつつ、電極3、4間の電圧降下を効果的に抑制することができる。
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、1×10Ω・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。
電極保護層14の厚さとしては、特に限定されないが、0.01μm以上、5μm以下程度であるのが好ましく、0.1μm以上、2μm以下程度であるのがより好ましく、これにより、上述した電極保護層14の機能を充分に発揮することができるとともに、その厚さを薄く抑えることができる。そのため、電極3、4間の電圧降下をより効果的に抑制することができる。
電極保護層14は、主として導電性を有する導電性高分子で構成される。
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。
これらの中でも、紫外線硬化性樹脂の主鎖に、側鎖(導電性基)として、エチレンオキサイド基を導入したものであるのが好ましい。これにより、電極保護層14と隔壁9とを一体化して形成することが容易となる。また、イオン伝導性を有するエチレンオキサイド基を付加重合した三次元架橋の高分子(樹脂)で、電極保護層14が構成されることとなるため、導電性および耐分散媒性、耐圧強度に優れた電極保護層14および隔壁9を得ることができる。さらに、導電性を発揮する際に、電極保護層14中でのイオンの発生を的確に抑制または防止することができるため、分散液100中へのイオンの漏出が防止されることとなり、これに起因する分散液100の変質・劣化が防止される。
エチレンオキサイド基は、化学式(CH−CH−O−)−で表わされるポリエーテル基であり、この式中のnは、2〜20の整数で構成されるものが好ましく、5〜15の整数であるのがより好ましい。2以下ではエチレンオキサイド基が抵抗率を下げる効果が得られず、20以上では材料の粘度が高くなってしまい、隔壁形成上問題が生じるため、好ましくない。これにより、電極保護層14の抵抗率を確実に低いものとすることができるとともに、後述する表示装置20の製造方法において、かかる紫外線硬化性樹脂を得るための紫外線硬化性樹脂組成物中において、エチレンオキサイド基を有するモノマーを溶媒中に溶解させることができる。
なお、紫外線硬化性樹脂の種類は、かかる樹脂を得るためのモノマーが備える官能基の種類を適宜変更することで、上記のようなアクリル樹脂、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各種の紫外線硬化性樹脂とすることができる。
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。
なお、この場合、第1モノマーとしては、例えば、メチルアクリレートやメチルメタクリレート等が挙げられ、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。また、第2モノマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールメタクリレート、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールメタクリレート等が挙げられ、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。
この第1モノマーと第2モノマーとの混合比を適宜設定することで、電極保護層14の抵抗率を所望の大きさのものに設定することができるため、上述した範囲に容易に設定することができる。
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、この場合、第3モノマーとしては、例えば、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル、ビスフェノールF型ジグリシジルエーテル、多官能脂環式エポキシ化合物、エポキシ化ポリブタジエン等が挙げられ、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。また、第4モノマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールグリシジルエーテル、フェノール(エチレンオキサイド)グリシジルエーテル、ラウリルアルコール(エチレンオキサイド)グリシジルエーテル等が挙げられ、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。
この第3モノマーと第4モノマーとの混合比を適宜設定することで、電極保護層14の抵抗率を所望の大きさのものに設定することができるため、上述した範囲に容易に設定することができる。
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。
図1に示すように、表示層400は、格子状に形成された隔壁9と、隔壁9によって仕切られた各セルSに充填された分散液100とを有している。また、各セルS内には、1つの第1の電極3が配置されている。各セルS内に配置される第1の電極3の数は、1つに限定されず、2つ以上であってもよい。
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。
図3に示すように、第1の隔壁91は、電極保護層14と一体化して、対向基板11から基板12側へ突出して形成されており、電極保護層14と反対側の先端部が接着層13内に埋設されている。これにより、第1の隔壁91と接着層13との接触面積(接着に寄与する面積)を大きくすることができるため、第1の隔壁91と接着層13とを強固に接着することができる。
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。
第1の隔壁91の基端の幅W1と、先端の幅W2は、2W2≦W1≦4W2の関係を満たすのが好ましい。これにより、上記の効果を顕著に発揮することができるとともに、第1の隔壁91が過度に太くなってしまうのを防止でき、各セルSの肥大化、解像度の低下を防止することができる。
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。
また、第1の隔壁91の高さとしては、特に限定されないが、例えば、5μm以上、50μm以下程度であるのが好ましい。これにより、第1、第2の粒子A、Bの移動距離を短くしつつ、第1、第2の粒子A、Bの遮蔽性を確保することができる。そのため、高い応答速度を発揮しつつ高コントラストの表示が可能となる。また、第1の隔壁91のアスペクト比(高さ/幅)としては、特に限定されないが、1〜50程度であるのが好ましい。
このような隔壁9は、接着層13よりも硬いものが好ましい。すなわち、接着層13の構成材料のヤング率よりも高い材料で隔壁9を構成するのが好ましい。これにより、表示装置20の製造工程において、隔壁9の不本意な変形を抑制することができ、隔壁9と接着層13との接合をより確実に行うことができる。隔壁9のヤング率としては、特に限定されず、接着層13の構成材料によっても異なるが、例えば、500MPa以上、10GPa以下程度であるのが好ましい。なお、本発明では、隔壁9は、電極保護層14と一体的に形成されており、隔壁9のヤング率をかかる範囲内に設定する場合、隔壁9(電極保護層14)を、上述した無機充填材を含む構成とするのが好ましい。これにより、隔壁9のヤング率を容易に前記範囲内に設定することができる。
このような隔壁9によって形成された各セルSは、分散液100で満たされている。分散液100は、負に帯電した第1の粒子Aと、正に帯電し第1の粒子Aと異なる色相を有する第2の粒子Bとを分散媒7に分散してなるものである。第1、第2の粒子A、Bの色(色相)としては、特に限定されず、白色、黒色、灰色などの無彩色や、赤色、青色、緑色などの有彩色のうちから、2色を任意に選択し組み合わせることができる。例えば、白黒表示を実現する場合には、第1、第2の粒子A、Bのいずれか一方を白色とし、他方を黒色とすれば良い。
第1、第2の粒子A、Bには、それぞれ、電荷を有するものであれば、いかなるものをも用いることができ、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化クロム、酸化ジルコニウム等の酸化物系粒子や、窒化ケイ素、窒化チタン等の窒化物系粒子、硫化亜鉛等の硫化物系粒子、硼化チタン等の硼化物系粒子、クロム酸ストロンチウム、アルミン酸コバルト、亜クロム銅、ウルトラマリン等の無機顔料粒子、アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ペリレン系等の有機顔料粒子などを用いることができる。また、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン、ポリエステル等で構成された樹脂粒子の表面に顔料を塗布した複合粒子を用いることもできる。
また、第1、第2の粒子A、Bの平均粒子径は、それぞれ、特に限定されないが、200nm以上、300nm以下程度であるのが好ましい。平均粒子径が200nm未満であると充分な色度が得られず、表示コントラストが低下して表示が不鮮明になることがある。逆に、平均粒子径が300nmを超えると粒子自体の着色度を必要以上に高くする必要があり、顔料などの使用量が増大することや、第1、第2の粒子A、Bの速やかな移動が困難となり、その応答速度が低下することがある。
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。
分散媒7としては、沸点が150℃以上で気化し難く、比較的高い絶縁性を有するものが好適に使用される。かかる分散媒7としては、例えば、ブタノールやグリセリン等のアルコール類、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸ブチル等のエステル類、ジブチルケトン等のケトン類、ペンタン等の脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン等の芳香族複素環類、アセトニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、カルボン酸塩、シリコーンオイルまたはその他の各種油類等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。
中でも、分散媒7としては、脂肪族炭化水素類(流動パラフィン)またはシリコーンオイルを主成分とするものが好ましい。流動パラフィンまたはシリコーンオイルを主成分とする分散媒7は、疎水性であり、第1、第2の粒子A、Bの凝集抑制効果が高いことから好ましい。これにより、表示装置20の表示性能が経時的に劣化するのをより確実に防止または抑制することができる。また、流動パラフィンおよびシリコーンオイルは、不飽和結合を有しないため耐候性に優れ、安全性も高いという点からも好ましい。
以上、表示装置20の構成について詳細に説明した。このような表示装置20によれば、電極保護層14の抵抗率が低く抑えられているため、電極3、4間の電圧降下を抑制することができる。そのため、第1の電極3の腐食劣化を防止しつつ、省電力駆動が可能となる。また、隔壁9の先端部が接着層13内に埋設されているため、基板12と隔壁9とを強固に接合することができ、機械的強度(特に、湾曲変形に対する強度)を高めることができる。また、基板12と隔壁9とが強固に接合されているため、各セルSを他のセルSから確実に分離でき、隣り合うセルS間での第1、第2の粒子A、Bの移動を防止することができる。そのため、表示層400内での第1、第2の粒子A、Bの偏りが防止され、優れた表示特性を発揮することができる。
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の粒子の色表示状態−
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2の粒子の色表示状態−
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。
次に、表示装置20の製造方法について説明する。
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。
[1]
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。
[1−1]まず、前述したような紫外線硬化性樹脂で隔壁9および電極保護層14を構成する場合、前記モノマーと重合開始剤とを溶媒に分散してなる塗布液(紫外線硬化性樹脂組成物)を用意し、図5(b)に示すように、この塗布液を対向基板11上に塗布し、乾燥させて溶媒を除去することにより樹脂層90を形成する。
[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。
[2]
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。
[4]
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。
このような構成によれば、隔壁9と接着層13との接触面積が大きくなるため隔壁9と接着層13とを強固に接着することができる。なお、押圧方法は、特に限定されないが、熱ロールなどを用いることができる。熱ロールによれば、接着層13の加熱(軟化)と基板12の対向基板11への押圧とを同時に行うことができる。
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。
[5]
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。
<第2実施形態>
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。
本発明の第2実施形態にかかる表示装置は、接着層の構成が異なる以外は、第1実施形態の表示装置と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
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。
一方、第2の接着層132Aは、第1の接着層131Aよりも硬質である。このような第2の接着層132Aは、表示装置20の製造時に、軟化した隔壁9および第1の接着層131Aが分散液中に浸透しない(流れ出ない)ようにするバリア層として機能する層である。これにより、分散液100の汚染が防止され、表示特性の低下を効果的に防止することができる。
第2の接着層132Aは、紫外線硬化型などの光硬化型の材料で構成されているのが好ましい。これにより、第2の接着層132Aが熱によって軟化しない層となり、第1の接着層131Aや隔壁9が熱により軟化しているときも、硬質な状態を維持することとなるため、前述したように、軟化した隔壁9や第1の接着層131Aの分散液100への浸透を確実に防止することができる。また、光硬化型の材料を用いることにより、硬化させるのに熱が必要なくなるため、第2の接着層132Aを硬化させる際に、第1の接着層131Aが軟化してしまうといった問題の発生が防止される。そのため、接着層13Aを確実かつ簡単に形成することができる。
第2の接着層132Aを構成する光硬化型(紫外線硬化型)の材料としては、特に限定されないが、第1の接着層131Aの構成材料として例示した樹脂材料中に、紫外線重合開始剤を配合した材料を用いることができる。
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。
製造時のメリットについて具体的に説明すると、図9(a)に示すように、前述した第1実施形態の製造方法と同様にして、隔壁9および表示層400が形成された対向基板11と、接着層13Aが形成された基板12とを重ね合わせる。この状態では、第2の接着層132Aは、既に紫外線照射によって硬化している。次に、接着層13Aを加熱し、第1の接着層131Aを軟化させる。第2の接着層132Aは、熱によって軟化しないため硬質な状態を維持する。したがって、第1の接着層131Aの分散液100への浸透が防止される。次に、基板12および対向基板11を互いに接近する方向へ押圧する。これにより、図9(b)に示すように、隔壁9の先端部が接着層13Aの表面(第2の接着層132A)を突き破って接着層13A内に侵入する。これにより、隔壁9と接着層13とが強固に接合される。
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。
以上説明したような表示装置20は、それぞれ、各種電子機器に組み込むことができる。電気泳動表示装置を備える本発明の電子機器としては、例えば、電子ペーパー、電子ブック、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができる。
これらの電子機器のうちから、電子ペーパーを例に挙げ、具体的に説明する。
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。
次に、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について説明する。
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。
本体部801は、その側部(図11(a)中、右側)に電子ペーパー600を挿入可能な挿入口805が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対802a、802bが設けられている。電子ペーパー600を、挿入口805を介して本体部801内に挿入すると、電子ペーパー600は、搬送ローラ対802a、802bにより挟持された状態で本体部801に設置される。
また、本体部801の表示面側(図11(b)中、紙面手前側)には、矩形状の孔部803が形成され、この孔部803には、透明ガラス板804が嵌め込まれている。これにより、本体部801の外部から、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を視認することができる。すなわち、このディスプレイ800では、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を、透明ガラス板804において視認させることで表示面を構成している。
また、電子ペーパー600の挿入方向先端部(図11(a)中、左側)には、端子部806が設けられており、本体部801の内部には、電子ペーパー600を本体部801に設置した状態で端子部806が接続されるソケット807が設けられている。このソケット807には、コントローラー808と操作部809とが電気的に接続されている。
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。
以上、本発明の表示シート、表示シートの製造方法、表示装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、隔壁9が格子状をなしていたが、隔壁9の構成(平面視形状)としては、特に限定されない。例えば、ハニカム状に構成されていてもよいし、X方向に延在し、Y方向に間隔を隔てて配置された複数の隔壁で構成されていてもよい。前者の場合には、より機械的強度が増し、後者の場合には、より開口率を高めることができる。
1、2……基部 100……分散液 11……対向基板 12……基板 121……表示面 13、13A……接着層 131A……第1の接着層 132A……第2の接着層 14……電極保護層 20……表示装置 21……表示シート 22……回路基板 3……第1の電極 4……第2の電極 400……表示層 5……封止部 7……分散媒 600……電子ペーパー 601……本体 602……表示ユニット 800……ディスプレイ 801……本体部 802a、802b……搬送ローラ対 803……孔部 804……透明ガラス板 805……挿入口 806……端子部 807……ソケット 808……コントローラー 809……操作部 9……隔壁 90……樹脂層 901……凹部 900……金型 91……第1の隔壁 92……第2の隔壁 A……第1の粒子 B……第2の粒子 S……セル(領域) W1、W2……幅

Claims (13)

  1. 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 −CH −O−) −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。
  2. 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に記載の表示シート。
  3. 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に記載の表示シート。
  4. 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またはに記載の表示シート。
  5. 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。
  6. 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ないしのいずれかに記載の表示シート。
  7. 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 −CH −O−) −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。
  8. 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に記載の表示シートの製造方法。
  9. 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またはに記載の表示シートの製造方法。
  10. 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に記載の表示シートの製造方法。
  11. 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。
  12. 請求項1ないし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。
  13. 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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