JPWO2012039471A1 - エレクトロウェッティングディスプレイ - Google Patents
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Abstract
本発明は、明るく、コントラストの高いカラー表示が可能なエレクトロウェッティングデバイスを提供することを目的としている。また、ムラのない高品質な表示を行うことができるエレクトロウェッティングデバイスを提供することを目的としている。本発明は、１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなる。
Description
本発明は、エレクトロウェッティングディスプレイに関する。
近年、エレクトロウェッティング効果を利用したエレクトロウェッティングデバイスが注目されている。一般に、エレクトロウェッティングデバイスは、一対の基板間に親水性（高表面エネルギー）の液体と疎水性（低表面エネルギー）の液体とが満たされてなり、少なくとも一方の基板は、表面に電極層と、電極層の表面に形成された疎水性中間層（絶縁層）とを備えている（例えば、特許文献１参照）。エレクトロウェッティングデバイスは、疎水性中間層を介して親水性の液体と電極層との間に電圧を印加すると親水性液体が疎水性中間層に引き寄せられ、親水性の液体と疎水性の液体との間の界面形状が変化する特性を有する。エレクトロウェッティングデバイスは、このような特性を利用して光学レンズや表示素子等に用いられる。
ところで、エレクトロウェッティングデバイスを表示素子に用いたエレクトロウェッティングディスプレイにおいて、カラー表示のための一つの方法として、カラーフィルタを組み合わせる方法がある。
しかしながら、カラーフィルタを組み合わせた表示素子は、例えば反射型で表示を行う場合、白色を表示しようとしてもカラーフィルタを透過した光を混合させるため、光の取り出し効率が低くなって画面が暗くなる。また、単色を表示するときに白と単色の混合色となり単色の彩度が低下するため、得られる表示素子はコントラストが低いものとなる。このように、カラーフィルタを用いたエレクトロウェッティングデバイスを表示素子は、明るく、コントラストの高いカラー表示ができないという問題があった。
しかしながら、カラーフィルタを組み合わせた表示素子は、例えば反射型で表示を行う場合、白色を表示しようとしてもカラーフィルタを透過した光を混合させるため、光の取り出し効率が低くなって画面が暗くなる。また、単色を表示するときに白と単色の混合色となり単色の彩度が低下するため、得られる表示素子はコントラストが低いものとなる。このように、カラーフィルタを用いたエレクトロウェッティングデバイスを表示素子は、明るく、コントラストの高いカラー表示ができないという問題があった。
また、上記特許文献１には、エレクトロウェッティングディスプレイの製造に好適な、基板の表面に疎水性の液体の層を形成する方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法において、当初、基板表面は親水性の液体の層で覆われている。親水性の液体の層の内部かつ基板表面の上部に、ディスペンサーの開口部が配置され、ディスペンサーに疎水性の液体が充填され、疎水性の液体の液滴がディスペンサーの開口部と基板表面との間に形成される。基板表面は疎水性の第一領域を有し、各第一領域は、親水性の第二領域（画素壁）に囲まれている。基板表面に沿ってディスペンサーを移動させると、疎水性の液体の液滴が第一領域に引き込まれ、第一領域に接していた親水性の液体は疎水性の液体の層に置換され、第二領域に接していた親水性の液体はそのまま残る。特許文献１に開示されている方法では、エレクトロウェッティングデバイスに充填する目的で開発された処理装置が必要となる。また、比較的時間がかかる方法であるため、大型基板への適用が難しいという問題があった。
また、特許文献２には、液導入口と液排出口とを有する容器を作製し、一方が導電性（親水性）で他方が絶縁性（疎水性）である第１、第２の液体を、第１の液体を容器内部に充填した後第２の液体を導入し、第１、第２の液体間に界面形状を形成する方法が開示されている。しかしながら、特許文献２に開示されている方法では、疎水性の液体が一部分に凝集してしまいムラが発生するという問題があった。
本発明は、明るく、コントラストの高いカラー表示が可能なエレクトロウェッティングデバイスを提供することを目的とする。また、ムラのない高品質な表示を行うことができるエレクトロウェッティングデバイスを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様に係るエレクトロウェッティングデバイスは、１つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなることを特徴とする。
本発明のエレクトロウェッティングディスプレイによれば、第１の基板及び第２の基板の駆動部をそれぞれ独立駆動することで第１の疎水性液体材料及び第２の疎水性液体材料のそれぞれと親水性材料との間の界面形状を変化させることができる。よって、例えば第１の基板側の画素壁で囲まれた領域を遮光シャッターとして利用することで第２の基板側の画素壁で囲まれた領域の種々の色の光を選択的に透過させることができる。よって、カラーフィルタを用いることなく、フルカラー表示ができるので、明るく、コントラストの高いカラー表示を行うことができる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第１の画素壁で囲まれた領域には、前記第１の疎水性液体材料として遮光性を有する疎水性の液体材料が格納され、前記第２の画素壁で囲まれた領域の各々には、前記第２の疎水性液体材料として着色材料を含有する２種以上の疎水性の液体材料が格納されていてもよい。
この構成によれば、上述の明るく、コントラストの高いカラーを実現できる。
この構成によれば、上述の明るく、コントラストの高いカラーを実現できる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第２の疎水性の液体材料は、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）、ＣＭＹ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ）、ＲＧＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）、又は、ＲＧＢＹ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｙｅｌｌｏｗ）の各色に対応していてもよい。
この構成によれば、上述の明るく、コントラストの高いカラーを実現できる。
この構成によれば、上述の明るく、コントラストの高いカラーを実現できる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第１の画素壁及び前記第２の画素壁で囲まれた領域の少なくともいずれかには、各々の画素壁よりも高さの低い突起、又は前記画素壁よりも高さの低い起伏が設けられていてもよい。
この構成によれば、突起や起伏を有することにより、電圧を印加していない状態において、画素壁で囲まれた領域内に格納された疎水性液体材料が、厚みの大きい部分と厚みの小さい部分とを有することとなり、厚みの小さい部分を有することによって、電圧を印加した際に親水性材料と疎水性液体材料との界面形状を容易に変化させることができる。よって、電圧を印加した際に画素内に残る疎水性液体材料の量を制御できるので、印加する最大電圧よりも低い電圧の値を制御する事により、中間色の濃さを制御することが可能となり、カラー画像の階調表示を良好に行うことができる。
この構成によれば、突起や起伏を有することにより、電圧を印加していない状態において、画素壁で囲まれた領域内に格納された疎水性液体材料が、厚みの大きい部分と厚みの小さい部分とを有することとなり、厚みの小さい部分を有することによって、電圧を印加した際に親水性材料と疎水性液体材料との界面形状を容易に変化させることができる。よって、電圧を印加した際に画素内に残る疎水性液体材料の量を制御できるので、印加する最大電圧よりも低い電圧の値を制御する事により、中間色の濃さを制御することが可能となり、カラー画像の階調表示を良好に行うことができる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記親水性材料がゲル状物質であってもよい。
この構成によれば、親水性材料がゲル状物質から構成されるので、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に親水性材料を塗布し、２つの基板を貼り合せることができる。よって、エレクトロウェッティングディスプレイの製造工程を簡略化でき、コストを低減できる。
この構成によれば、親水性材料がゲル状物質から構成されるので、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に親水性材料を塗布し、２つの基板を貼り合せることができる。よって、エレクトロウェッティングディスプレイの製造工程を簡略化でき、コストを低減できる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、第１の画素壁及び前記第２の画素壁の少なくとも一方の高さは、各々が格納する前記疎水性液体材料における電圧非印加状態での高さの２〜２０倍に設定されていてもよい。
この構成によれば、画素壁の高さが所定の範囲に設定されるので、疎水性液体材料を良好に移動させることができる。
この構成によれば、画素壁の高さが所定の範囲に設定されるので、疎水性液体材料を良好に移動させることができる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方における前記画素壁を有する側の表面及び前記画素壁は、疎水性であってもよい。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
本発明の第２の態様に係るエレクトロウェッティングデバイスは、第１の基板と、前記第１の基板に対向配置される第２の基板と、前記第２の基板に設けられる画素壁で囲まれた領域内に格納される疎水性液体材料とを備えたエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記第１の基板及び前記第２の基板は、親水性のゲル状物質を介して対向配置されることを特徴とする。
本発明のエレクトロウェッティングディスプレイによれば、親水性のゲル状物質を用いることにより、親水性のゲル状物質からなる層を表面に有する第１の基板と、表面の画素壁で囲まれた領域に疎水性の液体からなる層を均一に有する第２の基板とを別々に用意することができ、これらの基板同士を貼り合わせることにより構成されたものとなる。よって、ムラのない高品質なエレクトロウェッティングディスプレイを提供できる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記疎水性液体材料は、疎水性溶媒と着色材料とを含有してもよい。
この構成によれば、着色材料を含有する疎水性液体材料を画素壁で囲まれた領域に格納することで明るく、コントラストの高いカラー表示を行うことができる。
この構成によれば、着色材料を含有する疎水性液体材料を画素壁で囲まれた領域に格納することで明るく、コントラストの高いカラー表示を行うことができる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、異なる色の前記着色材料を含有する２種類以上の前記疎水性液体材料が、それぞれ異なる前記画素壁で囲まれた領域内に格納されていてもよい。
この構成によれば、種々の色を表示可能なディスプレイを提供できる。
この構成によれば、種々の色を表示可能なディスプレイを提供できる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記画素壁及び前記第２の基板における前記画素壁が設けられる表面は、疎水性であってもよい。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記画素壁の高さは、格納する前記疎水性液体材料における電圧非印加状態での高さの２〜２０倍に設定されていてもよく、画素壁の高さが、セル間のギャップと同じであることも可能となる。
つまり、各画素が画素壁に密閉された状況においても、疎水性材料の移動すなわち画素のスイッチングが可能である。
この構成によれば、画素壁の高さが所定の範囲に設定されるので、疎水性液体材料を良好に移動させることができる。
つまり、各画素が画素壁に密閉された状況においても、疎水性材料の移動すなわち画素のスイッチングが可能である。
この構成によれば、画素壁の高さが所定の範囲に設定されるので、疎水性液体材料を良好に移動させることができる。
また、上記エレクトロウェッティングディスプレイにおいては、前記第２の基板における前記画素壁を有する側の表面及び前記画素壁は、疎水性であってもよい。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
この構成によれば、画素壁を有する側の表面だけでなく画素壁も疎水性とすることができるため、画素壁で囲まれた領域内に疎水性液体材料をより均一に格納することができる。
本発明によれば、明るく、コントラストの高いカラー表示ができる。また、本発明によれば、ムラのない高品質な表示を行うことができる。
以下、本発明のエレクトロウェッティングディスプレイに係る実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図であり、図２はエレクトロウェッティングディスプレイの動作概念を説明するための図である。なお、図２においては説明に不要な部分の構成については図示を簡略化している。
図１は本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す概略図であり、図２はエレクトロウェッティングディスプレイの動作概念を説明するための図である。なお、図２においては説明に不要な部分の構成については図示を簡略化している。
図１に示すようにエレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第１基板１１０と、第２基板１２０とを有し、これら基板１１０、１２０が親水層１３０を介して対向配置されている。親水層１３０は、基板１１０、１２０の外周に沿って設けられたシール部材１４０で区画される領域に配置されている。
第２基板１２０は、基材１２０Ａ、ＴＦＴ１２１、配線部１２２、平坦化膜１２３、画素電極１２４、コモン電極１２５及び絶縁膜１２６を有している。上記基材１２０Ａは、例えば、ガラスや樹脂成型体やフィルム等、表示装置のパネル基板として通常使用されるものから構成される。本実施形態では例えばガラスを用いた。画素電極１２４、及びコモン電極１２５は、平坦化膜１２３上に形成されており、コンタクトホール１２３ａを介してＴＦＴ１２１及び配線部１２２に接続されている。
画素電極１２４、コモン電極１２５を構成する材料としては、ＩＴＯやＡｌ等が用いられる。電極材料としてＩＴＯを用いた場合、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、第２基板１２０の背面側に光源（不図示）を備えた所謂透過型のディスプレイとなる。また、電極材料としてＡｌを用いた場合、エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、外光を電極表面で反射する所謂反射型のディスプレイとなる。本発明は透過型、反射型、又は半透過反射型のディスプレイに適用可能である。コモン電極１２５は配線部１２２を介して外部に引き出されることで接地されている。
第１基板１１０は、基材１１０Ａを主体に構成される。上記基材１１０Ａは、例えば、ガラスや樹脂成型体やフィルム等、表示装置のパネル基板として通常使用されるものから構成される。本実施形態では例えばガラスを用いた。基材１１０Ａの表面には、透明導電性膜１１１が形成されている。透明導電性膜１１１は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、導電性ポリマー、導電性ナノワイヤー等から構成される。透明導電性膜１１１は、親水層１３０に接触し、同電位とされている。また、透明導電性膜１１１の一部はシール部材１４０の外部に引き出された状態に形成され、外部で第２基板１２０に設けられた配線部１２２を介してコモン電極１２５と接続され、それぞれが接地されている。なお、透明導電性膜１１１の表面は親水性とされている。透明導電性膜１１１の表面に親水性を付与する方法としては、ＵＶ洗浄、プラズマ洗浄が有効であり、これらの手法を用いることで均一な親水性面を得ることができる。
第２基板１２０の上記絶縁膜１２６上には、画素壁１２７が形成されている。画素壁１２７は格子状に形成されており、第２基板１２０上に複数の画素Ｇを区画している。画素電極１２４及びコモン電極１２５は各画素Ｇ内に一対ずつ配置されている。画素壁１２７で区画された領域には、疎水性液体材料１３１が格納されている。
エレクトロウェッティングディスプレイ１００は、画素電極１２４に所定電圧を印可することで、図２に示されるように画素電極１２４の表面の疎水度が和らぎ、親水度の方が強くなることで親水層１３０を引きつけられることができる。このとき、画素電極１２４に馴染んでいた疎水性液体材料１３１は親水層１３０の力によってコモン電極１２５上に凸状となるように形状が変化する。以上のように、画素Ｇ内の疎水性液体材料１３１を選択的にコモン電極１２５上に移動させることで、各画素Ｇを通る光が疎水性液体材料１３１を透過する状態と疎水性液体材料１３１を略透過する状態とを切り替えることが可能となる。
本発明者らは、上記画素壁１２７の高さＨは、電圧を印加した際の上記疎水性液体材料１３１の最大高さよりも高くなるようにすることにより、疎水性液体１３１による表示画面の汚染（表示ムラ）を抑制することができることを見出した。すなわち、画素壁１２７の高さＨを電圧非印可状態（図２参照）における疎水性液体材料１３１の高さＨ１の２〜２０倍に設定するのがより好ましいことを見出した。
より具体的には、好ましい下限は電圧を印加しない状態における上記疎水性液体材料１３１の高さの２〜５倍であり、好ましい上限は電圧を印加しない状態における上記疎水性液体材料１３１の高さの８〜２０倍である。上記画素壁１２７の高さが電圧を印加しない状態における疎水性液体材料１３１の高さの２倍未満であると、電圧を印加したときに疎水性液体材料１３１が画素壁１２７に寄せ集まることができず、画素Ｇ内を透けた状態にできない。また、時には疎水性液体材料１３１が画素壁１２７を乗り越えてしまい、周辺の画素Ｇへ疎水性液体材料１３１の色素液が流れ込んでしまうことがある。上記画素壁１２７の高さが電圧を印加しない状態における上記疎水性液体材料１３１の高さの２０倍を超えると、疎水性液体材料１３１を親水層１３０が押しのけるに必要な電圧が非常に高くなり、ＴＦＴ１２１に耐電圧性が必要となり、リーク電流によるショートが起こりやすくなることがある。上記画素壁１２７の高さのより好ましい下限は、電圧を印加しない状態における疎水性液体材料１３１の高さの４倍、より好ましい上限は電圧を印加しない状態における疎水性液体材料１３１の高さの１０倍である。
画素壁の高さがこの範囲であるならば、もしセルのギャップと同じ長さである時、各画素が画素壁に密閉された状況においても、すなわち画素壁の表面が疎水性になっているので、疎水性材料の移動すなわち画素のスイッチングが可能である。
画素壁の高さがこの範囲であるならば、もしセルのギャップと同じ長さである時、各画素が画素壁に密閉された状況においても、すなわち画素壁の表面が疎水性になっているので、疎水性材料の移動すなわち画素のスイッチングが可能である。
上記疎水性液体材料１３１は、疎水性溶媒と着色材料とを含有する。疎水性溶媒は特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンや、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。これらの疎水性溶媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、上記着色材料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類、アントラキノン等の有機系等、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性の液体に溶解するが、親水性の液体には溶解しない必要があり、適宜顔料や染料の表面を疎水性処理されたものが用いられる。上記着色材料を用いない場合は上記疎水性溶媒を上記疎水性液体材料１３１として用いることができる。
本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００では、異なる着色剤を含有する２種類以上の疎水性液体材料１３１を、それぞれ異なる画素壁１２７で囲まれた画素Ｇ内に格納するようにしている。これにより、カラーフィルタを第１基板１１０及び第２基板１１０側のいずれに設置しなくても多色表示することができる。
カラー表示を行う場合に画素壁１２７で囲まれた画素Ｇ内に格納する疎水性液体材料１３１としては、３種（例えば、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）やＣＭＹ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ）に対応するもの）又は４種（例えば、ＲＧＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）やＲＧＢＹ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｙｅｌｌｏｗ）に対応するもの）用いることが好ましい。
本実施形態では、上記着色材料として青色４０３号、黄色２０４号、赤色２２５号（キリヤ化学社製）それぞれの色素が２．５ｗｔ％となるようにヘキサデカン（和光純薬工業社製）に溶解し、３種類の疎水性液体材料１３１を用いた。
本発明者らは、疎水性液体材料１３１を格納する画素壁１２７で囲まれた領域（画素Ｇ）を全て疎水性とすることにより、画素Ｇ内でのムラが少なく、応答性に優れるエレクトロウェッティングデバイス１００を製造することができることを見出した。
すなわち、画素壁１２７が親水性の場合、親水層１３０と画素壁１２７とのぬれ性が高く、疎水性液体材料１３１と画素壁１２７とのぬれ性が低くなるため、画素壁１２７面での親水層１３０から疎水性液体材料１３１への界面変化のエネルギーが高くなり、結果として、電圧の印可時のムラの原因となるからである。
そこで、本実施形態においては、第２基板１２０の画素壁１２７を有する側の表面及び画素壁１２７に疎水性を付与する構成とした。疎水性を付与する方法としては、例えば、コーティング剤を塗布することにより、上記第２の基板上に疎水性中間層（疎水膜）を形成する方法等が挙げられる。本実施形態では、第２基板１２０の画素壁１２７を有する側の表面及び画素壁１２７に疎水性中間層１２８が形成されている。疎水性中間層１２８を形成するために用いられるコーティング剤は特に限定されず、例えばポリ４フッ化エチレン（テフロン；登録商標）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリプロピレン等のフルオロポリマーやアルキルポリマーからなるものが挙げられる。本実施形態では、コーティング剤として、ポリ４フッ化エチレン溶液を用いた。
このように第２基板１２０における画素壁１２７を有する表面だけでなく画素壁１２７自体も疎水性とすることにより、上記第２基板１２０の画素壁１２７で囲まれた領域（画素Ｇ）内に疎水性液体材料１３１をより均一に格納することが可能となる。さらに、電圧の印加を停止した際の、親水層１３０と疎水性液体材料１３１との間の界面形状の変化を高速化させることができ、得られるエレクトロウェッティングディスプレイ１００が応答性に優れ、ムラが低減された高信頼性のものとなる。
本実施形態では、親水層１３０として親水性のゲル状物質を用いた。本明細書において上記「ゲル状」とは、エレクトロウェッティングディスプレイとして電圧を印加したときに親水性の層（親水層１３０）と疎水性の層（疎水性液体材料１３１）との間の界面形状の変化を妨げない程度の適度な柔軟性と、製造工程時において例えば２つの基板１１０，１２０を貼り合わせる際に下に向けても落ちない程度の硬さとを兼ね備えた状態を意味する。更に説明すると、塗布によって親水層１３０を形成した際、その塗布面を下に反転させ、その後再度その塗布面を上に戻したときに、親水性の層の厚みがその反転及び戻し操作の前後でほぼ同一の厚みを持っていることが求められる。反転及び戻し操作の前後での厚み分布もほぼ同一であることが好ましい。具体的には、反転及び戻し操作の後の親水層１３０の平均の塗布厚みＴａｖｅは、その操作以前の厚みの９０％以上であることが好ましい。また、最大塗布厚みＴｍａｘと最小厚みＴｍｉｎとすると、（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔａｖｅ＜０．１となることが好ましい。
親水層１３０を構成するゲル状物質は、親水性の液体をゲル化して得られる物質である。また、ゲル状物質は弾性ゲルであることが好ましい。上記親水性の液体は特に限定されず、例えば、非イオン性で分極性の高い液体が好ましく、具体的には水や、メチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール等の低分子量の一価または多価のアルコール等が挙げられる。これらの親水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記親水性の液体をゲル化する方法としては、例えば、上記親水性の液体にゲル化剤を添加する方法や、上記親水性の液体の温度を下げる方法や、これらの方法を組み合わせた方法等が挙げられる。
上記ゲル化剤としては、親水性ポリマー、無機系のゲル化剤、低分子ゲル化剤等が用いられる。親水性ポリマーとしては、具体的には例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタクリレート等の合成高分子や、でんぷん、ペクチン、アガロース、マンナン、グリコーゲン、カラギーナン、セルロース、カルボキシセルロース等の変性セルロースや、ヒアルロン酸、キチン、キトサン等の高分子多糖類やこれらの低分子オリゴマー糖等が挙げられる。また、たんぱく質や、ポリペプタイドやポリアミン、糖たんぱく質等も挙げられる。無機系のゲル化剤としては、具体的には例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン等の無機酸化物、水酸化アルミニウム等の無機水酸化物等が挙げられる。低分子ゲル化剤としては、長鎖アルキルを有する界面活性剤等が挙げられる。
上記ゲル化剤の配合量は、エレクトロウェッティングディスプレイ１００の各画素Ｇにおいて画素電極１２４及びコモン電極１２５間に電圧を印加した際に疎水性液体材料１３１が画素壁１２７で画素Ｇ内を移動することを妨げることのないように適宜調整される。例えば、ポリビニルアルコールを用いる場合、配合量の好ましい上限は１０重量％である。
続いて、上記エレクトロウェッティングディスプレイ１００の製造方法の一例について図３乃至図６を参照しながら説明する。
まず、図３に示すように従来の手法により製造した第２基板１２０を用意し、第２基板１２０にフォトレジスト：ＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）を用いて高さ４０μｍの高さで画素壁１２７を形成する。
まず、図３に示すように従来の手法により製造した第２基板１２０を用意し、第２基板１２０にフォトレジスト：ＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）を用いて高さ４０μｍの高さで画素壁１２７を形成する。
続いて、図４に示すように画素壁１２７を有する第２基板１２０にポリ４フッ化エチレン溶液：ＡＦ１６００（デュポン社製）を用いて、画素壁１２７及び第２基板１２０表面全体に疎水性中間層１２８をスピンコート法でコーティングする。また、疎水性の画素壁１２７としては、ドライフォトレジストやアクリル系フォトレジスト等を用いて形成してもよい。
本実施形態では、上記疎水性中間層１２８によって画素壁１２７及び画素Ｇを構成する第２基板１２０の表面が疎水性とされるので、各画素Ｇに配置された疎水性液体材料１３１にバラつきが生じることを防止できる。
続いて、図５に示すように疎水性中間層１２８を有する第２基板１２０の各画素Ｇ内に３種類の疎水性液体材料１３１をインクジェット装置ＩＪによりそれぞれ配置する。ここで、疎水性液体材料１３１は、それぞれ異なる画素壁１２７で囲まれた領域内に配置される。画素Ｇに配置された疎水性液体材料１３１の厚みは５μｍとした。すなわち、本実施形態では、上記画素壁１２７の高さＨを電圧非印可状態（図２参照）での高さＨ１の８倍に設定している。
画素Ｇ内に疎水性液体材料１３１を配置方法は特に限定されず、例えば、インクジェット法の他、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷法、ディスペンス法等を用いることができる。これらの方法を用いれば、異なる着色材料を含有する２種以上の疎水性液体材料１３１をそれぞれ異なる画素壁１２７で囲まれた画素Ｇ内に格納することができ、後述するように親水層１３０を塗布等により配置することにより、第１基板１１０及び第２基板１２０のいずれについてもカラーフィルタを設置しなくてもカラー表示ができる表示デバイスを容易に製造することができる。
続いて、親水層１３０を介して第１基板１１０と第２基板１２０とを貼り合せる。具体的に図６に示すように、外周に沿ってシール部材１４０を配置した基材１１０Ａ（第１基板１１０）を用意し、透明導電膜１１１が形成された内部に親水層１３０を配置する。そして、親水層１３０を配置した基材１１０Ａを上下反転し、シール部材１４０を介して第１基板１１０と第２基板１２０とを貼り合せる。このとき、親水層１３０は、ゲル状の物質からなるため、上下反転がされた場合であっても、厚みが大きく変化することが無い。
具体的に本実施形態では、親水層１３０として、ポリビニルアルコール（クラレ社製、「ｋ１２０」）を２ｗ％となるように水に溶解したポリビニルアルコール水溶液を親水性のゲル状物資とした。得られた親水性のゲル状物質を第１基板１１０の基材１１０Ａの片面にナイフコーターを用いて１００μｍの塗工厚みとなるように塗布した。上記親水層１３０を塗布した第１基板１１０上に、光硬化性のシール部材１４０としてＡ７８５（積水化学工業社製）を、枠を描く様にディスペンサーで塗布し、シールパターンを形成した。
各画素Ｇに疎水性液体材料１３１を格納した第２基板１２０に親水層１３０（親水性のゲル状物質）を塗布した第１基板１１０を大気雰囲気下でシール部材１４０を介して貼り合わせ、３６５ｎｍの中心波長を有する超高圧水銀灯によって、１０００ｍＪの光を照射してシール部材１４０を硬化させることでエレクトロウェッティングディスプレイ１００を製造することができる。
本実施形態によれば、上記親水層１３０がゲル状の物質から構成されるので、第１支持板１１０に配置した親水層１３０は下側にしても落下しないので、ロールトゥロール方式を用いて容易に第１支持板１１０と第２支持板１２０とを貼り合わせることもできる。
第１基板１１０の片面に親水層１３０を配置する方法は上述の方法に限定されることはなく、例えば、ロールコーターやダイコーター等を用いて塗布する方法等を用いても良い。また、親水層１３０としては、第１基板１１０に塗布する際又は塗工後に温度を下げてゲル化する材料或いは親水性の液体とゲル化剤とを含有する流体（ゾル）を用いてもよい。
また、第１基板１１０の片面に親水層１３０を配置する工程と、第２基板１２０の画素壁１２７に囲まれた画素Ｇ内に疎水性液体材料１３１を塗布する工程とは、いずれを先に行ってもよいし、同時並行して行ってもよい。
また、各々に親水層１３０を塗布した第１基板１１０及び第２基板１２０同士を貼り合せることでエレクトロウェッティングディスプレイ１００を製造することもできる。
上記工程により得たエレクトロウェッティングディスプレイ１００を顕微鏡で観察したところ、疎水性液体材料１３１がムラなく均一に画素壁１２７で囲まれた画素Ｇ内に格納されていることが確認できた。このディスプレイ１００の画素電極１２４に０Ｖ／２０Ｖのパルス電圧で３０ヘルツの印加をしたところ、電圧の上下に応答して、疎水性液体材料１３１と親水層１３０との界面形状が変化し、図２に示したように疎水性液体材料１３１の移動による画素領域の開口と閉口とが観察できた。
以上述べたように、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００によれば、ゲル状物質からなる親水層１３０を介して第１基板１１０及び第２基板１２０が貼り合わされている。そのため、親水層１３０を表面に有する第１基板１１０と、表面の画素壁１２７で囲まれた画素Ｇに疎水性液体材料１３１を均一に有する第２支持板１２０とを別々に用意できるので、これらの基板１１０，１２０同士を貼り合わせることにより構成されたディスプレイは、ムラのない高品質なものとなる。
また、親水層１３０を塗布した第１基板１１０を上下反転させても親水層１３０の形状変化が抑えられるので、エレクトロウェッティングディスプレイの製造時における第１基板１１０の取り扱いが容易となり、生産性が向上し、コスト低減を図ることができる。
また、異なる着色材料を含有する２種以上の疎水性液体材料１３１を隣接する画素Ｇ同士が格納している場合であっても、粘度の高いゲル状の親水層１３０が疎水性液体材料１３１を覆っているので、着色材料同士が混じることによる混色が発生して、表示品質を低下させるといった不具合を防止できる。
また、親水層１３０の粘度を調整することで電圧印可時に疎水性液体材料１３１を高速で移動させることが可能となり、高速応答性に優れたディスプレイを提供できる。
また、従来のエレクトロウェッティングディスプレイの製造方法では、１種類（１色）の疎水性の液体しか用いることができず、得られるエレクトロウェッティングディスプレイを多色表示できるものとするためには、別途カラーフィルタを第１基板１１０側又は第２基板側のいずれかに設置する必要があった。これに対し、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００の製造方法では、異なる着色材料を含有する２種類以上の上記疎水性液体材料１３１を、それぞれ異なる画素壁１２７で囲まれた画素Ｇ内に格納するので、カラーフィルタを設置しなくても多色表示することができる。
また、本実施形態によれば、画素壁１２７の高さＨが電圧非印可状態（図２参照）での高さＨ１の２〜２０倍に設定されるので、疎水性液体１３１による表示画面の汚染（表示ムラ）が抑制された、高品質の画像を表示することができる。
また、第２基板１２０の画素壁１２７を有する側の表面及び画素壁１２７が疎水性中間層１２８によって疎水性とされるため、疎水性液体材料１３１が画素Ｇ内に均一に格納されることとなり、電圧の印加を停止した際の、親水層１３０と疎水性液体材料１３１との間の界面形状の変化が高速化することで応答性に優れ、ムラが低減された高品位の画像を表示できる。
上記実施形態では、第１基板１１０及び第２基板１２０をゲル状物質からなる親水層１３０で貼り合せた構造を備えたエレクトロウェッティングディスプレイ１００（表示素子）について説明したが、疎水性液体材料１３１として用いる材料を適宜変更することで表示素子のみではなく、光学レンズ、調光素子、熱線制御素子等に適用可能なエレクトロウェッティングデバイスとしても応用可能である。
（第２実施形態）
本発明者は、エレクトロウェッティングデバイスのセル内の上下両方の基板に駆動部分を有する駆動方式（以下、上下駆動方式と称する場合もある）を導入することにより、ディスプレイ（表示素子）として用いた際に、明るく、コントラストの高いカラー表示ができることを見出し、本実施形態に係る構成を完成させるに至った。以下、エレクトロウェッティングディスプレイの第２実施形態に係る構成について説明する。ここで、第１実施形態と同一の部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
本発明者は、エレクトロウェッティングデバイスのセル内の上下両方の基板に駆動部分を有する駆動方式（以下、上下駆動方式と称する場合もある）を導入することにより、ディスプレイ（表示素子）として用いた際に、明るく、コントラストの高いカラー表示ができることを見出し、本実施形態に係る構成を完成させるに至った。以下、エレクトロウェッティングディスプレイの第２実施形態に係る構成について説明する。ここで、第１実施形態と同一の部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
図７は第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイの断面構成を示す図であり、図８、９はエレクトロウェッティングディスプレイの動作を説明するための図であって、図８は上面側の電極に電圧を印加することで親水性材料と疎水性液体材料との間の界面形状を変化させた状態（白表示状態）を示すものであり、図９は図８と異なる状態（白以外のカラー表示状態）を示すものである。なお、図８、９においては、説明に必要ない部材については図を簡略化している。
図７に示すように、本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第１基板２１０と、第２基板２２０とを有し、これら基板２１０、２２０が親水性材料２３０を介して対向配置されている。親水性材料２３０は、基板２１０、２２０の外周に沿って設けられたシール部材１４０で区画される領域に配置されている。本明細書において、「セル」とは、第１基板２１０及び第２基板２２０間に生じる親水性材料２３０及び後述の疎水性液体材料２３１，２３２が配置される領域を意味する。なお、シール部材１４０には第１基板２１０及び第２基板２２０間を導通させる基板間導通部１４０ａが埋設されている。
第１基板２１０は、基材２１０Ａ、ＴＦＴ２１１、配線部２１２、平坦化膜２１３、画素電極２１４、コモン電極２１５及び絶縁膜２１６を有している。上記基材２１０Ａは、例えば、ガラスや樹脂成型体やフィルム等、表示装置のパネル基板として通常使用されるものから構成される。本実施形態では例えばガラスを用いた。画素電極２１４、及びコモン電極２１５は、平坦化膜２１３上に形成されており、コンタクトホール２１３ａを介してＴＦＴ２１１及び配線部２１２に接続されている。基材２１０Ａの端部には、シール部材１４０内に設けられた基板間導通部１４０ａを介して第２基板２２０側と導通する導電部２１８が形成されている。導電部２１８は、親水性材料２３０に接触し、同電位とされている。また、導電部２１８は、不図示の領域において配線部２１２を介してコモン電極２１５と電気的に接続されている。
第１基板２１０の上記絶縁膜２１６上には、第１の画素壁２１７が形成されている。第１の画素壁２１７は格子状に形成されており、第１基板２１０上に複数の画素Ｇ１を区画している。画素電極２１４及びコモン電極２１５は各画素Ｇ１内に一対ずつ配置されている。第１の画素壁２１７で区画された領域（画素Ｇ１）には、疎水性液体材料（第１の疎水性液体材料）２３１が格納されている。
一方、第２基板２２０は、基材２２０Ａ、ＴＦＴ２２１、配線部２２２、平坦化膜２２３、画素電極２２４、コモン電極２２５及び絶縁膜２２６を有している。上記基材２２０Ａは、例えば、ガラスや樹脂成型体やフィルム等、表示装置のパネル基板として通常使用されるものから構成される。本実施形態では例えばガラスを用いた。画素電極２２４、及びコモン電極２２５は、平坦化膜２２３上に形成されており、コンタクトホール２２３ａを介してＴＦＴ２２１及び配線部２２２に接続されている。基材２２０Ａの端部には、シール部材１４０の外部に一部が引き出された状態とされる導電部２２８が形成されている。導電部２２８は、親水性材料２３０に接触し、同電位とされている。導電部２２８は、外部で第２基板２２０に設けられたコモン電極２２５と接続され、それぞれが接地されている。また、導電部２２８は、シール部材１４０内に設けられた基板間導通部１４０ａを介して第１基板２１０側のコモン電極２１５と電気的に接続されている。これにより、第１基板２１０側のコモン電極２１５は、導電部２２８を介して第２基板２２０側のコモン電極２２５と同電位（接地状態）とされている。
なお、上記基板間導通部１４０ａ、導電部２１８、２２８は、セル内に複数設けられるのが望ましく、このようにすればセル内の親水性材料２３０の電位のバラつきを無くすことができる。
なお、上記基板間導通部１４０ａ、導電部２１８、２２８は、セル内に複数設けられるのが望ましく、このようにすればセル内の親水性材料２３０の電位のバラつきを無くすことができる。
第２基板２１０の上記絶縁膜２２６上には、第２の画素壁２２７が形成されている。第２の画素壁２２７は格子状に形成されており、第２基板２２０上に複数の画素Ｇ２を区画している。画素電極２２４及びコモン電極２２５は各画素Ｇ内に一対ずつ配置されている。第２の画素壁２２７で区画された領域（画素Ｇ２）には、疎水性液体材料２３２が格納されている。
ここで、第１基板２１０側に形成された第１の画素壁２１７と第２基板２２０側に形成された第２の画素壁２２７とは、平面視した状態で重なる。すなわち、第１の画素壁２１７により区画される画素Ｇ１と、第２の画素壁２２７により区画される画素Ｇ２とは、平面視した状態で重なる。
上記親水性材料２３０は特に限定されず、例えば、非イオン性で分極性の高い液体が好ましく、具体的には水や、メチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール等の低分子量の一価または多価のアルコール等が挙げられる。これらの親水性の液体は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。上記親水性材料２３０としては、上記第１実施形態で述べたようにゲル化或いはゾル化したものを用いることもできる。
上記疎水性液体材料２３１は、遮光性を有する疎水性の液体であれば特に限定されず、例えば、疎水性溶媒に可視光を通さない染料及び／又は顔料を含有して着色したものを用いた。疎水性溶媒は特に限定されず、例えば、デカン、ウンデカン、ドデカン、ヘキサデカン等のアルカンや、シリコーンオイルや、フルオロカーボン等が挙げられる。これらの疎水性溶媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、上記染料又は上記顔料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類の有機系など、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性液体に溶解するが、親水性液体に溶解しない必要があり、適宜顔料表面を疎水性処理されたものが用いられる。例えば、鉄やクロムなどの金属酸化物、硫化物などがある。また、酸化チタンなどの還元物や、ケッチェンブラックなどのカーボン類がある。鉄などの金属の錯体も用いられる。
本実施形態では、上記疎水性液体材料２３１として疎水性表面を有するカーボンブラックを５ｗｔ％の濃度でヘキサデカンに溶解した疎水性顔料混合体を用いた。
また、上記疎水性液体材料２３２は、疎水性溶媒と着色材料とを含有する。疎水性溶媒としては上述のものを例示できる。また、上記着色材料は特に限定されず、例えば、無機系、フタロシアニンやアゾ類、アントラキノン等の有機系等、各種の顔料や染料が利用できるが、エレクトロウェッティングに用いられる溶液特性として、疎水性の液体に溶解するが、親水性の液体には溶解しない必要があり、適宜顔料や染料の表面を疎水性処理されたものが用いられる。
本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００では、異なる着色剤を含有する２種類以上の疎水性液体材料２３２を、それぞれ異なる第２の画素壁２２７で囲まれた画素Ｇ２内に格納するようにしている。これにより、カラーフィルタを第１基板２１０及び第２基板２２０側のいずれにおいても設置しなくても多色表示することができる。
カラー表示を行う場合に第２の画素壁２２７で囲まれた画素Ｇ２内に格納する疎水性液体材料２３２としては、３種（例えば、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）やＣＭＹ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ）に対応するもの）又は４種（例えば、ＲＧＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）やＲＧＢＹ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｙｅｌｌｏｗ）に対応するもの）用いることが好ましい。
本実施形態では、上記着色材料として青色４０３号、黄色２０４号、赤色２２５号（キリヤ化学社製）それぞれの色素が２．５ｗｔ％となるようにヘキサデカン（和光純薬工業社製）に溶解し、３種類の疎水性液体材料２３２を用いた。
エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第２基板２２０側において、画素電極２２４に所定電圧（例えば、３０Ｖ）を印可することで画素電極２２４の表面の疎水度が和らぎ、親水度の方が強くなることで親水材料２３０を引きつけられることができる。このとき、画素電極２２４に馴染んでいた疎水性液体材料２３２は親水材料２３０の力によってコモン電極２２５上に凸状となるように形状が変化する。以上のように、画素Ｇ２内の疎水性液体材料２３２を選択的にコモン電極２２５上に移動させることで、各画素Ｇ２を通る光の色を変調することが可能となる。
一方、エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、第１基板２１０側において、画素電極２１４に所定電圧（例えば、３０Ｖ）を印可することで画素電極２１４の表面の疎水度が和らぎ、親水度の方が強くなることで親水材料２３０を引きつけられることができる。このとき、画素電極２１４に馴染んでいた疎水性液体材料２３１は親水材料２３０の力によってコモン電極２１５上に凸状となるように形状が変化する（図８，９参照）。以上のように、画素Ｇ１内の遮光性を有する疎水性液体材料２３１を選択的にコモン電極２１５上に移動させることで、各画素Ｇ１を透過或いは遮断するシャッターとして機能する。
よって、図８に示すように全ての画素Ｇ１，Ｇ２において疎水性液体材料２３１，２３２を凸状に移動させることで白色の画像を表示することができる。また、図９に示すように、所定の色に対応する画素Ｇ１のみの疎水性液体材料２３１のみを凸状に移動させることで他の画素の光は遮光性を有する疎水性液体材料２３１によって遮光されるので、所定の色の画像を表示することができる。
ところで、第１の画素壁２１７及び第２の画素壁２２７が親水性の場合、親水性材料２３０と画素壁２１７，２２７とのぬれ性が高く、疎水性液体材料２３１，２３２と各画素壁２１７，２２７とのぬれ性が低くなるため、画素壁２１７，２２７面での親水性材料２３０から疎水性液体材料２３１，２３２への界面変化のエネルギーが高くなり、結果として、電圧の印可時のムラの原因となるからである。
そこで、本実施形態においては、第１基板２１０の第１の画素壁２１７を有する側の表面及び第１の画素壁２１７、並びに第２基板２２０の第２の画素壁２２７を有する側の表面及び第２の画素壁２２７に疎水性を付与する構成とした。疎水性を付与する方法としては、第１実施液体と同様にポリ４フッ化エチレン溶液を用いた疎水性中間層１２８を形成した。
このように第１基板２１０及び第２基板２２０における画素壁２１７，２２７を有する表面だけでなく画素壁２１７，２２７自体も疎水性とすることにより、上記第１基板２１０及び第２基板２２０の各画素壁２１７，２２７で囲まれた領域（画素Ｇ１，Ｇ２）内に疎水性液体材料２３１，２３２をより均一に格納することが可能である。さらに、電圧の印加を停止した際の、親水性材料２３０と疎水性液体材料２３１，２３２との間の界面形状の変化を高速化させることができ、得られるエレクトロウェッティングディスプレイ２００が応答性に優れたものにしている。
エレクトロウェッティングディスプレイ２００は、このような構成に基づいて「上下両方の基板に駆動部分を有する」構成を実現している。これにより、第２基板２２０側の所望の画素Ｇ２において疎水性液体材料２３２をコモン電極２２５上に移動させることで画素Ｇ２毎に所望の色を表示するとともに、第１基板２１０側の所望の画素Ｇ１において疎水性液体材料２３１をコモン電極２１５上に移動させることで対応する画素Ｇ２からの光を透過させることでカラーフィルタを第１基板２１０及び第２基板２２０のいずれにも設置することなく、フルカラー画像を表示することが可能となる。また、第１基板２１０側の各画素Ｇ１がシャッターとして機能するため、明るく、コントラストの高い画像を表示できる。
続いて、上記エレクトロウェッティングディスプレイ２００の製造方法の一例について説明する。
まず、従来の手法により製造した第１基板２１０及び第２基板２２０を用意し、第１基板２１０及び第２基板２２０にフォトレジスト：ＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）を用いて高さ４０μｍの高さで第１の画素壁２１７及び第２の隔壁２２７をそれぞれ形成する。
まず、従来の手法により製造した第１基板２１０及び第２基板２２０を用意し、第１基板２１０及び第２基板２２０にフォトレジスト：ＳＵ−８（化薬マイクロケム社製）を用いて高さ４０μｍの高さで第１の画素壁２１７及び第２の隔壁２２７をそれぞれ形成する。
続いて、第１の画素壁２１７を有する第１基板２１０及び第２の画素壁２２７を有する第２基板２２０にポリ４フッ化エチレン溶液：ＡＦ１６００（デュポン社製）を用いて、第１の画素壁２１７及び第２の画素壁２２７並びに第１基板２１０及び第２基板２２０表面全体に疎水性中間層１２８をスピンコート法でコーティングする。また、疎水性の画素壁２１７，２２７としては、ドライフォトレジストやアクリル系フォトレジスト等を用いて形成してもよい。
本実施形態では、上記疎水性中間層１２８によって画素壁２１７，２２７、及び画素Ｇ１，Ｇ２を構成する第１基板２１０、第２基板２２０の表面が疎水性とされるので、各画素Ｇ１，Ｇ２に配置された疎水性液体材料２３１，２３２にバラつきが生じることを防止できる。
続いて、疎水性中間層１２８を有する第１基板２１０の各画素Ｇ１内に遮光性を有する疎水性液体材料２３１をインクジェット装置によりそれぞれ配置する。同様に、疎水性中間層１２８を有する第２基板２２０の各画素Ｇ２内に３種類の疎水性液体材料２３２をインクジェット装置によりそれぞれ配置する。疎水性液体材料２３１、２３２を配置した後、常温で放置することで画素Ｇ１，Ｇ２に配置された疎水性液体材料２３１，２３２の厚みを５μｍとした。すなわち、本実施形態では、上記画素壁２１７，２２７の高さＨを電圧非印可状態での疎水性液体材料２３１，２３２の高さＨ１の８倍に設定している。
画素Ｇ１，Ｇ２内に疎水性液体材料２３１，２３２を配置方法は特に限定されず、例えば、インクジェット法の他、スクリーン印刷、スリットコーティング、フレキソ印刷、グラビア印刷法、ディスペンス法、スピンコート法等を用いることができる。
続いて、第１基板２１０及び第２基板２２０を親水性材料２３０を介して貼り合せる。具体的に外周に沿ってシール部材１４０を配置した基材２１０Ａ（第２基板２１０）を用意し、内部に親水性材料２３０を配置する。親水性材料２３０としては、親水性の液体にゲル化剤を添加する等により常温でもゲル状である物質であってもよいし、エレクトロウェッティングディスプレイ１００の製造時に温度を下げる等してゲル化し、製造後、常温において液状に戻っているものであってもよい。このようなゲル化したものを用いることで上下反転がされた場合であっても、厚みが大きく変化することが無くなるので、基材２１０Ａを上下反転してシール部材１４０を介して第１基板２１０と第２基板２２０とを良好に貼り合せることができる。
透明なフィルム面の一方面に上記ゲル状の親水性材料２３０を塗布し、フィルムの親水性材料２３０を第１基板２１０の第１の画素壁２１７側に貼り合わせ、さらにフィルムの他面に親水性材料２３０を塗布し、それを第２基板２２０の第２の画素壁２２７側に貼り合わせることにより第１基板２１０及び第２基板２２０の貼り合せを行うようにしてもよい。
以上に述べたように本実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００によれば、第１基板２１０側の画素Ｇ２内において遮光性を有する親水性材料２３１をエレクトロウェッティング効果によって駆動できるので、明るく、コントラストの高い画像を得られることができる。
また、本実施形態によれば、画素壁２１７，２２７の高さＨが電圧非印可状態での高さＨ１の２〜２０倍に設定されるので、疎水性液体２３１，２３２による表示画面の汚染（表示ムラ）が抑制された、高品質の画像を表示できる。
また、第１基板２１０及び第２基板２２０の画素壁２１７，２２７を有する側の表面及び画素壁２１７，２２７が疎水性中間層１２８によって疎水性とされるため、疎水性液体材料２３１，２３２が画素Ｇ１，Ｇ２内に均一に格納されることとなり、電圧の印加を停止した際の、親水性材料２３０と疎水性液体材料２３１，２３２との間の界面形状の変化が高速化することで応答性に優れ、ムラが低減された高品位の画像を表示できる。
また、第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００、及び第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００について電圧２０Ｖのパルス電圧を、１０ヘルツの周期で印加し、表示画像のコントラストを評価した。第１実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ１００のコントラストは１０以下であり、第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００のコントラストは２０であった。このように本実施形態に係るような上下駆動方式の構造を採用することでコントラストを向上させることができることが確認できた。
（評価）
本発明のエレクトロウェッティングディスプレイの効果（表示ムラの発生の有無）について説明する。
表１は表示ムラの発生の有無に関する評価結果を示す。表１中の実施例１とは、第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００において、疎水性表面を有するカーボンブラックを５ｗｔ％の濃度でヘキサデカンに溶解したものを疎水性液体材料２３２として用いた。また、表１中の比較例１は、第１の画素壁２１７の高さを５μｍとした以外は、実施例１と同様の構成を有したエレクトロウェッティングディスプレイに対応する。また、比較例２は、第２基板２２０の表面のみに疎水性中間層１２８を形成し、第２の画素壁２２７については疎水処理を施さず、親水性の第２の画素壁２２７を有した第２基板２２０を備える以外は、実施例１と同様の構成を有したエレクトロウェッティングディスプレイに対応する。
本発明のエレクトロウェッティングディスプレイの効果（表示ムラの発生の有無）について説明する。
表１は表示ムラの発生の有無に関する評価結果を示す。表１中の実施例１とは、第２実施形態に係るエレクトロウェッティングディスプレイ２００において、疎水性表面を有するカーボンブラックを５ｗｔ％の濃度でヘキサデカンに溶解したものを疎水性液体材料２３２として用いた。また、表１中の比較例１は、第１の画素壁２１７の高さを５μｍとした以外は、実施例１と同様の構成を有したエレクトロウェッティングディスプレイに対応する。また、比較例２は、第２基板２２０の表面のみに疎水性中間層１２８を形成し、第２の画素壁２２７については疎水処理を施さず、親水性の第２の画素壁２２７を有した第２基板２２０を備える以外は、実施例１と同様の構成を有したエレクトロウェッティングディスプレイに対応する。
本評価では、実施例１、比較例１、２の各ディスプレイを縦に設置し、電圧２０Ｖのパルス電圧を１０ヘルツの周期でそれぞれ印加した。そして、１０時間印可後、電圧印可時または非印可時において、各エレクロトウェッティングディスプレイについて表示ムラが無かった場合を「○」、表示ムラがあった場合を「×」として表示画面のムラについて評価した結果を表１に示した。
表１からは、比較例１に係る構成のように実施例１に比べて第１の画素壁２１７の高さを５μｍと低くすると、電圧非印可時に表示ムラが生じることが確認できる。この結果は、第１の画素壁２１７の高さＨを疎水性液体材料２３１の高さＨ１に基づいて規定することの効果を示す。すなわち、実施例１のように第１の画素壁２１７の高さＨを電圧非印可状態における疎水性液体材料２３１の高さＨ１の２〜２０倍に設定すれば疎水性液体２３１による表示画面の汚染（表示ムラ）を抑制できることが確認された。
また、表１からは、比較例２に係る構成のように実施例１に比べて第２の画素壁２２７を親水性とすると、電圧印可時に表示ムラが生じることが確認できる。この結果は、第２基板２２０の表面に加えて第２の画素壁２２７についても疎水化することが重要であることの効果を示す。すなわち、実施例１のように第２の画素壁２２７についても疎水化すれば電圧の印可時のムラを抑制できることが確認された。
本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、図１０に示すように、第１実施形態及び第２実施形態において、疎水性液体材料１３１，２３１，２３２を格納する各画素Ｇ，Ｇ１，Ｇ２に、上記画素壁１２７，２１７，２２７よりも低い突起５０を形成するようにしてもよい。また、突起５０に代えて、画素壁１２７，２１７，２２７よりも低い起伏を形成するようにしてもよい。
上記突起５０や上記起伏を有することにより、電圧を印加していない状態において、上記画素壁１２７，２１７，２２７で囲まれた領域（画素Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）内に格納された疎水性液体材料１３１，２３１，２３２が、厚みの大きい部分と厚みの小さい部分とを有することとなり、厚みの小さい部分を有することによって、電圧を印加した際に親水性の液体（親水層１３０又は親水性材料２３０）と疎水性液体材料１３１，２３１，２３２との界面形状を容易に変化させることができる。よって、電圧を印加した際に各画素Ｇ，Ｇ１，Ｇ２内に残る疎水性液体材料１３１，２３１，２３２の量を精度よく制御可能となるので、印加する最大電圧よりも低い電圧の値を制御する事により中間色の濃さを精度よく制御することが可能となる。よって、カラー画像の階調表示を良好に行うことができる。
５０…突起、１００，２００…エレクトロウェッティングディスプレイ、１１０，２１０…第１基板、１２０，２２０…第２基板、１２７…画素壁、１２８…疎水性中間層、１３０…親水層、１３１…疎水性液体材料、２１７…第１の画素壁、２２７…第２の画素壁、２３１…疎水性液体材料（第１の疎水性液体材料）、２３２…疎水性液体材料（第２の疎水性液体材料）
Claims (13)
- １つのセルを構成する一対の基板の各々が駆動部を有するエレクトロウェッティングディスプレイであって、
第１の画素壁で囲まれた領域に第１の疎水性液体材料を格納した第１の基板と、第２の画素壁で囲まれた領域に第２の疎水性液体材料を格納した第２の基板とが、親水性材料を介して貼り合わされてなるエレクトロウェッティングディスプレイ。 - 請求項１記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記第１の画素壁で囲まれた領域には、前記第１の疎水性液体材料として遮光性を有する疎水性の液体材料が格納され、
前記第２の画素壁で囲まれた領域の各々には、前記第２の疎水性液体材料として着色材料を含有する２種以上の疎水性の液体材料が格納されている。 - 請求項２記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記第２の疎水性の液体材料は、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）、ＣＭＹ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ）、ＲＧＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）、又は、ＲＧＢＹ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｙｅｌｌｏｗ）の各色に対応するものである。
- 請求項１〜３のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記第１の画素壁及び前記第２の画素壁で囲まれた領域の少なくともいずれかには、各々の画素壁よりも高さの低い突起、又は前記画素壁よりも高さの低い起伏が設けられている。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記親水性材料がゲル状物質である。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、第１の画素壁及び前記第２の画素壁の少なくとも一方の高さは、各々が格納する前記疎水性液体材料における電圧非印加状態での高さの２〜２０倍に設定される。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方における前記画素壁を有する側の表面及び前記画素壁は、疎水性である。
- 第１の基板と、前記第１の基板に対向配置される第２の基板と、前記第２の基板に設けられる画素壁で囲まれた領域内に格納される疎水性液体材料とを備えたエレクトロウェッティングディスプレイであって、
前記第１の基板及び前記第２の基板は、親水性のゲル状物質を介して対向配置されるエレクトロウェッティングディスプレイ。 - 請求項８に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記疎水性液体材料は、疎水性溶媒と着色材料とを含有する。
- 請求項９記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、異なる色の前記着色材料を含有する２種類以上の前記疎水性液体材料が、それぞれ異なる前記画素壁で囲まれた領域内に格納されている。
- 請求項８〜１０のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記画素壁及び前記第２の基板における前記画素壁が設けられる表面は、疎水性である。
- 請求項８〜１１のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記画素壁の高さは、格納する前記疎水性液体材料における電圧非印加状態での高さの２〜２０倍に設定される。
- 請求項８〜１２のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングディスプレイであって、前記第２の基板における前記画素壁を有する側の表面及び前記画素壁は、疎水性である。
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