電気泳動表示装置
【課題】高品質の表示が可能な電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】本実施形態の電気泳動表示装置は、第1の基板と、第1の基板に対向配置される第2の基板と、第1の基板から第2の基板に向かって延びる隔壁と、第2の基板と隔壁との間に配置されるスペーサと、第1の基板、第2の基板及び隔壁によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体中に分散された帯電粒子と、を備える。
【解決手段】本実施形態の電気泳動表示装置は、第1の基板と、第1の基板に対向配置される第2の基板と、第1の基板から第2の基板に向かって延びる隔壁と、第2の基板と隔壁との間に配置されるスペーサと、第1の基板、第2の基板及び隔壁によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体中に分散された帯電粒子と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、電気泳動表示装置では、一対の基板の間において、絶縁性流体中に分散された帯電粒子が配置される。この帯電粒子に電界が印加されると帯電粒子が移動し、当該帯電粒子によって表示が行われる。一対の基板の間において帯電粒子が不均一に分布するのを防止するために、通常、一対の基板の間に格子状の隔壁が設けられている。この隔壁によって分離された各空間が、電気泳動表示装置の各画素に対応する。
【0003】
一対の基板の間において外周に配置されたフレームによって一対の基板の間のギャップが確保され、隔壁と基板との間に隙間が形成されている電気泳動表示装置が知られている(例えば特許文献1,2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−10965号公報
【特許文献2】特開2008−89820号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記電気泳動表示装置では隔壁と基板との間に隙間が形成されているため、基板がたわむおそれがある。この場合、一対の基板の間のギャップの面内均一性が低下するので、高品質の表示が得られない。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、高品質の表示が可能な電気泳動表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の課題を解決するため、本発明の一側面に係る電気泳動表示装置は、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1の基板から前記第2の基板に向かって延びる隔壁と、前記第2の基板と前記隔壁との間に配置されるスペーサと、前記第1の基板、前記第2の基板及び前記隔壁によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体中に分散された帯電粒子と、を備える。
【0008】
この電気泳動表示装置では、第2の基板と隔壁との間にスペーサが配置されているので、第2の基板がたわむことを抑制できる。これにより、第1の基板と第2の基板との間のギャップの面内均一性が向上するので、高品質の表示が可能になる。
【0009】
前記スペーサが、前記隔壁の頂面の一部に配置されてもよい。この場合、隔壁によって分離された隣接する空間同士が連通され、第2の基板と隔壁との間に隙間が形成される。このため、電気泳動表示装置の製造中に、第1の基板、第2の基板及び隔壁によって囲まれた空間内に気泡が存在しても、隙間を通して気泡を外部に放出することができる。
【0010】
前記スペーサが、前記第2の基板及び前記隔壁の少なくとも一方に固定されてもよい。これにより、振動が与えられた場合でもスペーサの欠落を抑制できる。その結果、第1の基板と第2の基板との間のギャップの面内均一性を向上することができるので、高品質の表示が可能になる。
【0011】
スペーサが隔壁に固定されていると、第2の基板と第1の基板との間のアライメント精度が低くても、スペーサが第2の基板に固定されている場合に比べて、第2の基板と隔壁との間にスペーサをより確実に配置することができる。また、スペーサが表示の妨げになり難いので、スペーサが第2の基板に固定されている場合に比べて、より高品質の表示が可能になる。
【0012】
前記スペーサが、前記第1の基板の表面に沿って前記隔壁が延在する第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるライン形状を有してもよい。この場合、第2の基板と第1の基板との間のアライメント精度が低くても、第2の基板と隔壁との間にスペーサを確実に配置することができる。また、隔壁によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0013】
前記スペーサが、ランダムに配置されたドット形状を有してもよい。この場合、第2の基板と第1の基板との間のアライメント精度が低くても、第2の基板と隔壁との間にスペーサを確実に配置することができる。また、隔壁によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0014】
前記スペーサの高さが、前記帯電粒子の平均粒径以下であってもよい。この場合、第2の基板と隔壁との間に隙間が存在しても、第1の基板、第2の基板及び隔壁によって囲まれた空間から帯電粒子が隙間を通して外に漏れ出すことを抑制できる。
【0015】
前記スペーサが弾力性を有してもよい。これにより、第1の基板又は第2の基板が押圧された場合でもスペーサが圧縮変形するので、押圧により電気泳動表示装置が破壊されるリスクを低減できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、高品質の表示が可能な電気泳動表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第1実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。
【図2】図1のII−II線に沿った断面図である。
【図3】第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【図4】スペーサの変形例を示す図である。
【図5】第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の別の例を模式的に示す断面図である。
【図6】スペーサの変形例を示す図である。
【図7】第2実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。
【図8】第2実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。
【図9】第2実施形態に係る電気泳動表示装置の別の一部を模式的に示す図である。
【図10】スペーサの変形例を示す図である。
【図11】第3実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。
【図12】第3実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。
【図13】スペーサの変形例を示す図である。
【図14】第4実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。
【図15】第5実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0019】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2にはXYZ直交座標系が示されている。図1及び図2に示される電気泳動表示装置10は、例えば電子ペーパーである。電気泳動表示装置10は、基板1a(第1の基板)と、基板1aに対向配置される基板1b(第2の基板)と、基板1aから基板1bに向かって延びる隔壁2と、基板1bと隔壁2との間に配置されるスペーサ5と、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体4中に分散された帯電粒子3aとを備える。なお、理解を容易にするために、図1では、帯電粒子3a及び絶縁性流体4が省略されており、基板1bが透明になっている。
【0020】
基板1a及び基板1bとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリマーからなるフィルム、ガラス、石英等の無機材料からなる基板が使用され得る。基板1a及び基板1bの構成材料としては、好ましくは、光透過率が高い透明材料を用いるのが好ましい。電気泳動表示装置10がフレキシブルである場合、基板1a及び基板1bは弾力性を有することが好ましい。基板1aを観察側の基板、基板1bを背面基板としてもよいし、基板1bを観察側の基板、基板1aを背面基板としてもよい。
【0021】
隔壁2は、例えばXY平面において格子状に配置される。隔壁2によって分離された各空間が、電気泳動表示装置10の各画素に対応する。これにより、電気泳動表示装置10では、複数の画素が格子状に配列される。隔壁2は、ポリマー樹脂からなることが好ましい。ポリマー樹脂としては、例えばポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。なお、隔壁2は、パターン形成のしやすさから、感光性樹脂からなることが好ましい。具体的な材料としては、感光性エポキシ樹脂(商品名:SU−8、日本化薬株式会社製)が挙げられる。隔壁2は弾力性を有してもよい。この場合、温度変化により絶縁性流体4が膨潤又は収縮しても、隔壁2は絶縁性流体4の体積変化に追従できる。
【0022】
帯電粒子3aは、カーボンブラックやシリカ等からなる無機粒子、ポリスチレン等の高分子樹脂からなる有機粒子、又はこれらの複合粒子のいずれであってもよい。帯電粒子3aの平均粒径Dは0.1〜8μmが好ましい。平均粒径Dが0.1μm以上であると、粒子の製造が容易になる。平均粒径Dが8μm以下であると、電子ペーパーを用途とする場合に必要とされる解像度が容易に得られる。平均粒径Dの値は、粒度分布測定装置(平均粒径0.1μm〜1μmの範囲はマルバーン社製「ゼーターサイザーナノシリーズ(ZS)」、平均粒径1μm〜8μmの範囲はベックマンコールター社製「マルチサイザーIV」によって測定される。また、帯電粒子3aの形状は真球状(表面が均一)であることが好ましい。この場合、帯電粒子3aの表面電荷が一定になるので、全ての帯電粒子3aを均一に泳動させることができる。
【0023】
帯電粒子3aの変動係数(Cv値)は20%以下が好ましく、10%未満がさらに好ましい。変動係数が小さいと、帯電粒子3aの帯電量が均一になり易く、電気泳動表示装置10を駆動する時の絶縁性流体4による抵抗値が均一になり易い。よって、電気泳動表示装置10の駆動性のバラツキを低減できる。
【0024】
帯電粒子3aは、必要に応じて着色されると好ましく、黒色又は白色に着色されていると特に好ましい。帯電粒子3aを着色するための着色剤としては、特に限定されないが、カーボンブラック、酸化チタン等の顔料、あるいは染料が挙げられる。染料化合物の種類、色彩は限定されず、二種以上を使用してもよい。染料化合物は、重合体粒子に含浸させるため、取り扱い上、水系溶剤に溶解するものであるのが好ましい。染料の種類は以下を例示できる。アゾ系染料、ナフトール系染料、アントラキノン系染料、インジゴ系染料、カーボニウム系染料、キノンイミン系染料、シアニン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、ニトロソ系染料、ベンゾキノン系染料、ナフトキノン系染料、ナフタルイミド系染料、アジン系染料、フタロシアニン系染料、トリフェニルメタン系染料。染料の具体例としては、「Valifast Red」、「Valifast Black」(オリエント化学工業社製)があげられる。
【0025】
絶縁性流体4は、特に限定されないが、絶縁性の有機化合物からなる液体であることが好ましい。絶縁性の有機化合物としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素、脂肪族エステル、芳香族エステル、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、油脂等が例示される。好ましくは、イソパラフィン系の脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素が挙げられる。
【0026】
スペーサ5は、隔壁2の頂面2aの一部に配置されてもよい。これにより、隔壁2によって分離された隣接する空間同士が連通することになる。頂面2aは例えば平面である。この場合、振動が与えられた場合でもスペーサ5の欠落を抑制できる。スペーサ5は、例えば図1に示されるように隔壁2の交差点に配置されている。スペーサ5の形状は、例えば図1及び図2に示されるように立方体又は直方体である。スペーサ5が配置される位置、スペーサ5の形状及び数は特に限定されない。スペーサ5は、ドット形状を有してもよいし、XY平面内において延びるライン形状を有してもよい。
【0027】
スペーサ5の構成材料は帯電粒子3aの構成材料と異なっている。スペーサ5は、例えばポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂等からなる樹脂粒子、例えばカーボンブラック、シリカ等からなる無機粒子であってもよい。
【0028】
電気泳動表示装置10では、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5が配置されているので、基板1bがたわむことを抑制できる。これにより、基板1aと基板1bとの間のギャップGのXY平面における面内均一性が向上するので、高品質の表示が可能になる。また、スペーサ5が、隔壁2の頂面2aの一部に配置されると、基板1bと隔壁2との間に隙間が形成される。このため、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間内に気泡が存在しても、電気泳動表示装置10の製造中に、隙間を通して気泡を外部に放出することができる。このような気泡が残存すると、帯電粒子3aが電気泳動する際に障害となるおそれがる。例えば、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間に、帯電粒子3aが絶縁性流体4中に分散された帯電粒子分散液を充填する際に、充填量を少なくすると気泡が発生する場合がある。その場合であっても、基板1bと隔壁2との間の隙間から絶縁性流体4のみを追加充填することによって、気泡を除去することができる。したがって、帯電粒子分散液の充填量のマージンを広くすることができる。
【0029】
スペーサ5は、例えば接着剤等を介して基板1b及び隔壁2の少なくとも一方に固定されてもよい。これにより、振動が与えられた場合でもスペーサ5の欠落を抑制できる。その結果、基板1aと基板1bとの間のギャップGの面内均一性を向上することができるので、高品質の表示が可能になる。スペーサ5が隔壁2に固定されていると、基板1bと基板1aとの間のアライメント精度が低くても、スペーサ5が基板1bに固定されている場合に比べて、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5をより確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、スペーサ5が表示の妨げになり難いので、スペーサ5が基板1bに固定されている場合に比べて、より高品質の表示が可能になる。
【0030】
スペーサ5の高さSは、帯電粒子3aの平均粒径D以下であってもよい。スペーサ5の高さSは、隔壁2から基板1bに向かうZ方向における高さである。この場合、基板1bと隔壁2との間に隙間が存在しても、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間から帯電粒子3aが隙間を通して外に漏れ出すことを抑制できる。
【0031】
スペーサ5は弾力性を有してもよい。これにより、基板1a又は基板1bが押圧された場合でもスペーサ5が圧縮変形するので、押圧により電気泳動表示装置10が破壊されるリスクを低減できる。また、基板1aと基板1bを貼り合わせる際にも、スペーサ5を圧縮変形させることができる。そのため、帯電粒子分散液の充填量のマージンを広くすることができる。
【0032】
図3は、第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。この製造方法では、電気泳動表示装置10は例えば以下のようにして製造される。
【0033】
まず、図3(a)に示されるように、基板1a上に設けられた隔壁2上にスペーサ5を形成する。スペーサ5は、例えば接着剤等を介して隔壁2に固定される。
【0034】
次に、図3(b)に示されるように、絶縁性流体4中に分散された帯電粒子3aを隔壁2間に注入する。
【0035】
次に、図3(c)に示されるように、基板1bをスペーサ5上に貼り合わせる。その後、基板1bと隔壁2との間の隙間から絶縁性流体4を隔壁2間に注入する。このようにして、電気泳動表示装置10が得られる。
【0036】
図4は、スペーサの変形例を示す図である。図4(a)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5aを隔壁2上に形成してもよい。スペーサ5aは、スペーサ5aの形状が球形であること以外はスペーサ5と同様の構成を有している。スペーサ5aの形状は楕円球形であってもよい。スペーサ5aでは、基板1bを基板1aに貼り合わせる際の生産性が向上する。図4(b)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5bを隔壁2上に形成してもよい。スペーサ5bは、スペーサ5bの上部の形状が半球状であること以外はスペーサ5と同様の構成を有している。スペーサ5bの頂面は凸状曲面であってもよい。スペーサ5bでは、基板1bを基板1aに貼り合わせる際の生産性が向上する。
【0037】
図5は、第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の別の例を模式的に示す断面図である。この製造方法では、電気泳動表示装置10は例えば以下のようにして製造される。
【0038】
まず、図5(a)に示されるように、基板1b上にスペーサ5を形成する。スペーサ5は、例えば接着剤等を介して基板1bに固定される。
【0039】
次に、図5(b)に示されるように、絶縁性流体4中に分散された帯電粒子3aを、基板1a上に形成された隔壁2間に注入する。
【0040】
次に、図5(c)に示されるように、スペーサ5を隔壁2に対向させながら、基板1bを隔壁2上に貼り合わせる。その後、基板1bと隔壁2との間の隙間から絶縁性流体4を隔壁2間に注入する。このようにして、電気泳動表示装置10が得られる。
【0041】
図6は、スペーサの変形例を示す図である。図6(a)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5aを基板1b上に形成してもよい。図6(b)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5bを基板1b上に形成してもよい。
【0042】
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。図7にはXYZ直交座標系が示されている。図7に示される電気泳動表示装置20は、図1及び図2に示される電気泳動表示装置10のスペーサ5に代えてスペーサ5cを備えていること以外は電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置20では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。なお、理解を容易にするために、図7では、帯電粒子3a及び絶縁性流体4が省略されており、基板1bが透明になっている。
【0043】
隔壁2は、基板1aの表面(XY平面)に沿って第1の方向(X方向又はY方向)に延在している。スペーサ5cは、基板1aの表面(XY平面)において第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるライン形状を有している。このため、基板1bと基板1aとの間のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5cを確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。スペーサ5cは、スペーサ5cの形状がライン形状であること以外はスペーサ5と同様の構成を有している。
【0044】
図8は、第2実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。図8には、隔壁2が設けられた基板1aが示されている。図8(a)にはXYZ直交座標系が示されている。図8(b)は図8(a)のVIIIb−VIIIb線に沿った断面図である。
【0045】
図9は、第2実施形態に係る電気泳動表示装置の別の一部を模式的に示す図である。図9には、スペーサ5cが設けられた基板1bが示されている。図9(a)にはXYZ直交座標系が示されている。図9(b)は図9(a)のIXb−IXb線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、図9では、基板1bが透明になっている。
【0046】
図8の基板1aに図9の基板1bを貼り合わせることによって、電気泳動表示装置20は製造可能である。貼り合わせ時のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5cを確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0047】
図10は、スペーサの変形例を示す図である。図10に示されるように、スペーサ5cに代えてライン状のスペーサ5dを基板1b上に形成してもよい。スペーサ5dは、スペーサ5dの断面における頂部が半円であること以外はスペーサ5cと同様の構成を有している。
【0048】
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。図11にはXYZ直交座標系が示されている。図11に示される電気泳動表示装置30は、図1及び図2に示される電気泳動表示装置10のスペーサ5に代えてスペーサ5eを備えていること以外は電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置30では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。なお、理解を容易にするために、図11では、帯電粒子3a及び絶縁性流体4が省略されており、基板1bが透明になっている。
【0049】
スペーサ5eは、基板1aの表面(XY平面)においてランダムに配置されたドット形状を有している。このため、基板1bと基板1aとの間のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5を確実に配置することができる。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。スペーサ5eは、ランダムに配置されていること以外はスペーサ5aと同様の構成を有している。
【0050】
図12は、第3実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。図12には、スペーサ5eが設けられた基板1bが示されている。図12(a)にはXYZ直交座標系が示されている。図12(b)は図12(a)のXIIb−XIIb線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、図12では、基板1bが透明になっている。
【0051】
図8の基板1aに図12の基板1bを貼り合わせることによって、電気泳動表示装置30は製造可能である。貼り合わせ時のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5eを確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0052】
図13は、スペーサの変形例を示す図である。図13(a)に示されるように、スペーサ5eに代えてスペーサ5fを基板1b上に形成してもよい。スペーサ5fは、スペーサ5fの断面における頂部が半円であること以外はスペーサ5eと同様の構成を有している。図13(b)に示されるように、スペーサ5eに代えてスペーサ5gを基板1b上に形成してもよい。スペーサ5gは、スペーサ5gの断面が円形であること以外はスペーサ5eと同様の構成を有している。
【0053】
(第4実施形態)
図14は、第4実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。図14に示される電気泳動表示装置40は、図1及び図2に示される電気泳動表示装置10のスペーサ5に代えてスペーサ5aを備えており、着色樹脂層6、第一電極7a、第二電極7b、撥水膜8及び絶縁性着色樹脂層9を更に備えていること以外は電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置40では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。
【0054】
着色樹脂層6は基板1a上に設けられている。第一電極7aは着色樹脂層6上に設けられている。第一電極7aと隔壁2との間には、絶縁性着色樹脂層9が介在している。第二電極7bは、隔壁2の表面を覆っている。第一電極7a、絶縁性着色樹脂層9及び第二電極7bを覆うように撥水膜8が形成されている。撥水膜8は基板1b上にも形成されている。スペーサ5aは、対向する撥水膜8間に挟まれている。スペーサ5aは、撥水膜8に覆われてもよい。第一電極7a及び第二電極7b間に電圧を印加することによって電界が形成され、帯電粒子3aが移動する。
【0055】
着色樹脂層6は、特に限定されないが、白色であることが好ましい。例えば、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等に酸化チタン、酸化亜鉛、鉛白、リトポン等の白色顔料を加えて白色化できる。
【0056】
第一電極7a及び第二電極7bは、導電性材料であれば特に限定されないが、例えば金、銀、銅、白金、パラジウム、ITO(酸化インジウムスズ)、アルミニウム等からなる。
【0057】
撥水膜8の表面には疎水性官能基が存在する。疎水性官能基としては、例えばアルキル基、ケイ素含有基、又はフッ素含有基等が挙げられる。
【0058】
絶縁性着色樹脂層9は、特に限定されないが、帯電粒子3aと同色であることが好ましく、黒色であることがより好ましい。例えば、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等にカーボンブラックやチタンブラック、黒色酸化鉄等の黒色顔料を加えて黒色化できる。
【0059】
(第5実施形態)
図15は、第5実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。図15に示される電気泳動表示装置50は、帯電粒子3b、第一電極7a、第二電極7b及び撥水膜8を更に備えていること以外は図1及び図2に示される電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置50では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。
【0060】
第一電極7aは基板1a上に設けられている。第二電極7bは基板1b上に設けられている。第一電極7a及び隔壁2を覆うように撥水膜8が形成されている。撥水膜8は第二電極7b上にも形成されている。スペーサ5は、対向する撥水膜8間に挟まれている。スペーサ5は、撥水膜8に覆われてもよい。帯電粒子3bは、帯電粒子3aと同様の構成を有している。一実施例において、帯電粒子3aは黒色であり、帯電粒子3bは白色である。第一電極7a及び第二電極7b間に電圧を印加することによって電界が形成され、帯電粒子3a及び帯電粒子3bが移動する。図15では、帯電粒子3aが基板1a上に移動され、帯電粒子3bが基板1b上に移動されている。
【0061】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、各実施形態に係る電気泳動表示装置の各構成を任意に組み合わせてもよい。
【0062】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0063】
(実施例1)
スチレンとγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる共重合粒子を染料(商品名:VALIFAST3810、オリエント化学工業株式会社製)によって黒色に染色し、染色架橋体粒子を得た。さらに、該染色架橋体粒子の表面にグラフト重合によりポリ2-エチルヘキシルアクリレートを形成し、疎水性の帯電粒子3aを得た。帯電粒子3aの平均粒径は1.5μmである。帯電粒子3a(6g)に脂肪族炭化水素溶媒(商品名:アイソパーH、エクソンモービル社製)94gを加え分散させ、帯電泳動粒子分散液Aを得た。
【0064】
図14に示される基板1aとして、厚み0.5mmの無アルカリガラスを用いた。基板1a上に酸化チタンで白色化させたポリアクリル樹脂層を着色樹脂層6として形成した。その後、着色樹脂層6の表面に厚さ20nmの金を蒸着して第一電極7aを形成した。画素間の境界としては、まずポリアクリル樹脂にカーボンブラックを加えて黒色化させた幅5μm高さ2μmの絶縁性着色樹脂層9を第一電極7a上に形成した。さらに、絶縁性着色樹脂層9上に、感光性エポキシ樹脂(SU-8)で幅5μm高さ18μmの隔壁2を形成した。1画素の大きさは、60μm×60μmとした。続いて、隔壁2の表面に厚さ20nmの金を蒸着して第二電極7bを形成した。次に、第一電極7a、第二電極7b及び絶縁性着色樹脂層9の表面に、ポリジメチルシロキサン含有ポリアクリル樹脂(商品名:パピレス、ナトコ株式会社製)をスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0065】
次に、インクジェット方式により隔壁2上に平均粒径1.5μmの弾力性を有する架橋重合体粒子スペーサ(商品名:ナトコスペーサー、ナトコ株式会社製)を配置し、ドット形状のスペーサ5aとした。使用されたインクジェット吐出用分散液は、架橋重合体粒子スペーサと接着成分と溶媒とからなっている。インクジェット吐出用分散液を定点に配置した後、加熱することにより、架橋重合体粒子スペーサは接着成分を介して隔壁2に固定された。
【0066】
一方、基板1bとして、厚み0.5mmの無アルカリガラスを用いた。基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0067】
さらに、帯電泳動粒子分散液Aを基板1a上の隔壁2間の空間内に充填した。最終的な帯電泳動粒子分散液Aの充填量を100%とした場合に、50%の充填量となるように帯電泳動粒子分散液Aを充填した。その後、基板1bをスペーサ5aに貼り合せ、真空注入法によりアイソパーHのみ基板1aと基板1bとの間に追加充填した。続いて、外周の開口を封止して、図14に示されるような実施例1の電気泳動表示装置を製造した。
【0068】
(実施例2)
隔壁2上にスペーサ5aを形成せず、基板1b上にスペーサ5を形成したこと以外は実施例1と同様にして実施例2の電気泳動表示装置を製造した。実施例2では、基板1b上に撥水膜8を形成した後、隔壁2と対向する位置に、接着性を有する感光性アクリル樹脂からなる直方体のドット(縦幅:横幅:高さ=3μm:3μm:1μm)を配置し、ドット形状のスペーサ5とした。
【0069】
(実施例3)
帯電粒子3a(6g)に脂肪族炭化水素溶媒(商品名:アイソパーE、エクソンモービル社製)94gを加え分散させ、帯電泳動粒子分散液Bを得た。
【0070】
実施例2と同様にして、基板1a上に着色樹脂層6、第一電極7a、絶縁性着色樹脂層9、隔壁2、第二電極7b及び撥水膜8を形成した。隔壁2上にはスペーサ5aを形成しなかった。
【0071】
一方、基板1bとして、厚み0.5mmの無アルカリガラスを用いた。基板1a上に形成された隔壁2の延在方向に交差するように、弾力性を有する特殊変性ウレタンアクリレート(商品名:UV硬化型自己治癒クリヤー、ナトコ株式会社製)からなるライン(線幅:高さ:ピッチ幅=3μm:1μm:100μm)を基板1b上に配置し、ライン形状のスペーサ5cとした。その後、基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0072】
さらに、帯電泳動粒子分散液Bを基板1a上の隔壁2間の空間内に充填した。最終的な帯電泳動粒子分散液Bの充填量を100%とした場合に、50%の充填量となるように帯電泳動粒子分散液Bを充填した。続いて、減圧加熱によりアイソパーEを乾燥させた。その後、基板1bを隔壁2に貼り合せ、真空注入法によりアイソパーHを基板1aと基板1bとの間に充填した。続いて、外周の開口を封止して、図14に示されるような実施例3の電気泳動表示装置を製造した。
【0073】
(実施例4)
ライン形状のスペーサ5cに代えて、ランダムに配置されたドット形状のスペーサ5gを用いたこと以外は実施例3と同様にして実施例4の電気泳動表示装置を製造した。実施例4では、基板1b上に、スプレー散布により平均粒径1.5μmの弾力性を有する架橋重合体粒子スペーサをランダムに配置し、ドット形状のスペーサ5gとした。使用されたスプレー散布用スペーサ分散液は、架橋重合体粒子スペーサと接着成分と溶媒とからなっている。スプレー散布用スペーサ分散液を散布した後、加熱することにより、架橋重合体粒子スペーサは接着成分を介して基板1bに固定された。その後、基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0074】
(実施例5)
スチレンとγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる共重合粒子にテトラブトキシチタンを含浸させ、加水分解させて白色の染色架橋体粒子を得た。さらに、該染色架橋体粒子の表面にグラフト重合によりポリ2-エチルヘキシルアクリレートを形成し、疎水性の帯電粒子3bを得た。帯電粒子3bの平均粒径は1.5μmである。帯電粒子3a(6g)と帯電粒子3b(6g)に脂肪族炭化水素溶媒(商品名:アイソパーH、エクソンモービル社製)88gを加え分散させ、帯電泳動粒子分散液Cを得た。
【0075】
図15に示される基板1a及び第一電極7aとして、市販されている厚み0.5mmのITO付き無アルカリガラスを用いた。基板1a上に、感光性エポキシ樹脂(SU-8)で幅5μm高さ18μmの隔壁2を形成した。1画素の大きさは、60μm×60μmとした。パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0076】
一方、基板1b及び第二電極7bとして、市販されている厚み0.5mmのITO付き無アルカリガラスを用いた。基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。次に、隔壁2と対向する位置に、接着性を有する感光性アクリル樹脂からなる直方体のドット(縦幅:横幅:高さ=3μm:3μm:1μm)を配置し、ドット形状のスペーサ5とした。
【0077】
さらに、帯電泳動粒子分散液Cを基板1a上の隔壁2間の空間内に充填した。最終的な帯電泳動粒子分散液Cの充填量を100%とした場合に、50%の充填量となるように帯電泳動粒子分散液Cを充填した。その後、基板1bをスペーサ5に貼り合せ、真空注入法によりアイソパーHのみ基板1aと基板1bとの間に追加充填した。続いて、外周の開口を封止して、図15に示されるような実施例5の電気泳動表示装置を製造した。
【0078】
(評価結果)
実施例1〜5の電気泳動表示装置では、基板1aと基板1bとの間のギャップの面内均一性が良好であった。また、アイソパーHのみを追加充填したことにより、気泡の発生を抑制できた。さらに、スペーサの高さを帯電粒子の平均粒径以下としたことにより、帯電粒子が基板1bと隔壁2との間の隙間から漏れ出すことを抑制できた。その結果、画素間で帯電粒子を均一に分布させることができた。
【符号の説明】
【0079】
1a,1b…基板、2…隔壁、5,5a,5b,5c,5d,5e,5f,5g…スペーサ、3a…帯電粒子、4…絶縁性流体、10,20,30,40,50…電気泳動表示装置。
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気泳動表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、電気泳動表示装置では、一対の基板の間において、絶縁性流体中に分散された帯電粒子が配置される。この帯電粒子に電界が印加されると帯電粒子が移動し、当該帯電粒子によって表示が行われる。一対の基板の間において帯電粒子が不均一に分布するのを防止するために、通常、一対の基板の間に格子状の隔壁が設けられている。この隔壁によって分離された各空間が、電気泳動表示装置の各画素に対応する。
【0003】
一対の基板の間において外周に配置されたフレームによって一対の基板の間のギャップが確保され、隔壁と基板との間に隙間が形成されている電気泳動表示装置が知られている(例えば特許文献1,2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−10965号公報
【特許文献2】特開2008−89820号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記電気泳動表示装置では隔壁と基板との間に隙間が形成されているため、基板がたわむおそれがある。この場合、一対の基板の間のギャップの面内均一性が低下するので、高品質の表示が得られない。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、高品質の表示が可能な電気泳動表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の課題を解決するため、本発明の一側面に係る電気泳動表示装置は、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1の基板から前記第2の基板に向かって延びる隔壁と、前記第2の基板と前記隔壁との間に配置されるスペーサと、前記第1の基板、前記第2の基板及び前記隔壁によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体中に分散された帯電粒子と、を備える。
【0008】
この電気泳動表示装置では、第2の基板と隔壁との間にスペーサが配置されているので、第2の基板がたわむことを抑制できる。これにより、第1の基板と第2の基板との間のギャップの面内均一性が向上するので、高品質の表示が可能になる。
【0009】
前記スペーサが、前記隔壁の頂面の一部に配置されてもよい。この場合、隔壁によって分離された隣接する空間同士が連通され、第2の基板と隔壁との間に隙間が形成される。このため、電気泳動表示装置の製造中に、第1の基板、第2の基板及び隔壁によって囲まれた空間内に気泡が存在しても、隙間を通して気泡を外部に放出することができる。
【0010】
前記スペーサが、前記第2の基板及び前記隔壁の少なくとも一方に固定されてもよい。これにより、振動が与えられた場合でもスペーサの欠落を抑制できる。その結果、第1の基板と第2の基板との間のギャップの面内均一性を向上することができるので、高品質の表示が可能になる。
【0011】
スペーサが隔壁に固定されていると、第2の基板と第1の基板との間のアライメント精度が低くても、スペーサが第2の基板に固定されている場合に比べて、第2の基板と隔壁との間にスペーサをより確実に配置することができる。また、スペーサが表示の妨げになり難いので、スペーサが第2の基板に固定されている場合に比べて、より高品質の表示が可能になる。
【0012】
前記スペーサが、前記第1の基板の表面に沿って前記隔壁が延在する第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるライン形状を有してもよい。この場合、第2の基板と第1の基板との間のアライメント精度が低くても、第2の基板と隔壁との間にスペーサを確実に配置することができる。また、隔壁によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0013】
前記スペーサが、ランダムに配置されたドット形状を有してもよい。この場合、第2の基板と第1の基板との間のアライメント精度が低くても、第2の基板と隔壁との間にスペーサを確実に配置することができる。また、隔壁によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0014】
前記スペーサの高さが、前記帯電粒子の平均粒径以下であってもよい。この場合、第2の基板と隔壁との間に隙間が存在しても、第1の基板、第2の基板及び隔壁によって囲まれた空間から帯電粒子が隙間を通して外に漏れ出すことを抑制できる。
【0015】
前記スペーサが弾力性を有してもよい。これにより、第1の基板又は第2の基板が押圧された場合でもスペーサが圧縮変形するので、押圧により電気泳動表示装置が破壊されるリスクを低減できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、高品質の表示が可能な電気泳動表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第1実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。
【図2】図1のII−II線に沿った断面図である。
【図3】第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
【図4】スペーサの変形例を示す図である。
【図5】第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の別の例を模式的に示す断面図である。
【図6】スペーサの変形例を示す図である。
【図7】第2実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。
【図8】第2実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。
【図9】第2実施形態に係る電気泳動表示装置の別の一部を模式的に示す図である。
【図10】スペーサの変形例を示す図である。
【図11】第3実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。
【図12】第3実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。
【図13】スペーサの変形例を示す図である。
【図14】第4実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。
【図15】第5実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0019】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2にはXYZ直交座標系が示されている。図1及び図2に示される電気泳動表示装置10は、例えば電子ペーパーである。電気泳動表示装置10は、基板1a(第1の基板)と、基板1aに対向配置される基板1b(第2の基板)と、基板1aから基板1bに向かって延びる隔壁2と、基板1bと隔壁2との間に配置されるスペーサ5と、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体4中に分散された帯電粒子3aとを備える。なお、理解を容易にするために、図1では、帯電粒子3a及び絶縁性流体4が省略されており、基板1bが透明になっている。
【0020】
基板1a及び基板1bとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリマーからなるフィルム、ガラス、石英等の無機材料からなる基板が使用され得る。基板1a及び基板1bの構成材料としては、好ましくは、光透過率が高い透明材料を用いるのが好ましい。電気泳動表示装置10がフレキシブルである場合、基板1a及び基板1bは弾力性を有することが好ましい。基板1aを観察側の基板、基板1bを背面基板としてもよいし、基板1bを観察側の基板、基板1aを背面基板としてもよい。
【0021】
隔壁2は、例えばXY平面において格子状に配置される。隔壁2によって分離された各空間が、電気泳動表示装置10の各画素に対応する。これにより、電気泳動表示装置10では、複数の画素が格子状に配列される。隔壁2は、ポリマー樹脂からなることが好ましい。ポリマー樹脂としては、例えばポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。なお、隔壁2は、パターン形成のしやすさから、感光性樹脂からなることが好ましい。具体的な材料としては、感光性エポキシ樹脂(商品名:SU−8、日本化薬株式会社製)が挙げられる。隔壁2は弾力性を有してもよい。この場合、温度変化により絶縁性流体4が膨潤又は収縮しても、隔壁2は絶縁性流体4の体積変化に追従できる。
【0022】
帯電粒子3aは、カーボンブラックやシリカ等からなる無機粒子、ポリスチレン等の高分子樹脂からなる有機粒子、又はこれらの複合粒子のいずれであってもよい。帯電粒子3aの平均粒径Dは0.1〜8μmが好ましい。平均粒径Dが0.1μm以上であると、粒子の製造が容易になる。平均粒径Dが8μm以下であると、電子ペーパーを用途とする場合に必要とされる解像度が容易に得られる。平均粒径Dの値は、粒度分布測定装置(平均粒径0.1μm〜1μmの範囲はマルバーン社製「ゼーターサイザーナノシリーズ(ZS)」、平均粒径1μm〜8μmの範囲はベックマンコールター社製「マルチサイザーIV」によって測定される。また、帯電粒子3aの形状は真球状(表面が均一)であることが好ましい。この場合、帯電粒子3aの表面電荷が一定になるので、全ての帯電粒子3aを均一に泳動させることができる。
【0023】
帯電粒子3aの変動係数(Cv値)は20%以下が好ましく、10%未満がさらに好ましい。変動係数が小さいと、帯電粒子3aの帯電量が均一になり易く、電気泳動表示装置10を駆動する時の絶縁性流体4による抵抗値が均一になり易い。よって、電気泳動表示装置10の駆動性のバラツキを低減できる。
【0024】
帯電粒子3aは、必要に応じて着色されると好ましく、黒色又は白色に着色されていると特に好ましい。帯電粒子3aを着色するための着色剤としては、特に限定されないが、カーボンブラック、酸化チタン等の顔料、あるいは染料が挙げられる。染料化合物の種類、色彩は限定されず、二種以上を使用してもよい。染料化合物は、重合体粒子に含浸させるため、取り扱い上、水系溶剤に溶解するものであるのが好ましい。染料の種類は以下を例示できる。アゾ系染料、ナフトール系染料、アントラキノン系染料、インジゴ系染料、カーボニウム系染料、キノンイミン系染料、シアニン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、ニトロソ系染料、ベンゾキノン系染料、ナフトキノン系染料、ナフタルイミド系染料、アジン系染料、フタロシアニン系染料、トリフェニルメタン系染料。染料の具体例としては、「Valifast Red」、「Valifast Black」(オリエント化学工業社製)があげられる。
【0025】
絶縁性流体4は、特に限定されないが、絶縁性の有機化合物からなる液体であることが好ましい。絶縁性の有機化合物としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素、脂肪族エステル、芳香族エステル、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、油脂等が例示される。好ましくは、イソパラフィン系の脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素が挙げられる。
【0026】
スペーサ5は、隔壁2の頂面2aの一部に配置されてもよい。これにより、隔壁2によって分離された隣接する空間同士が連通することになる。頂面2aは例えば平面である。この場合、振動が与えられた場合でもスペーサ5の欠落を抑制できる。スペーサ5は、例えば図1に示されるように隔壁2の交差点に配置されている。スペーサ5の形状は、例えば図1及び図2に示されるように立方体又は直方体である。スペーサ5が配置される位置、スペーサ5の形状及び数は特に限定されない。スペーサ5は、ドット形状を有してもよいし、XY平面内において延びるライン形状を有してもよい。
【0027】
スペーサ5の構成材料は帯電粒子3aの構成材料と異なっている。スペーサ5は、例えばポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂等からなる樹脂粒子、例えばカーボンブラック、シリカ等からなる無機粒子であってもよい。
【0028】
電気泳動表示装置10では、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5が配置されているので、基板1bがたわむことを抑制できる。これにより、基板1aと基板1bとの間のギャップGのXY平面における面内均一性が向上するので、高品質の表示が可能になる。また、スペーサ5が、隔壁2の頂面2aの一部に配置されると、基板1bと隔壁2との間に隙間が形成される。このため、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間内に気泡が存在しても、電気泳動表示装置10の製造中に、隙間を通して気泡を外部に放出することができる。このような気泡が残存すると、帯電粒子3aが電気泳動する際に障害となるおそれがる。例えば、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間に、帯電粒子3aが絶縁性流体4中に分散された帯電粒子分散液を充填する際に、充填量を少なくすると気泡が発生する場合がある。その場合であっても、基板1bと隔壁2との間の隙間から絶縁性流体4のみを追加充填することによって、気泡を除去することができる。したがって、帯電粒子分散液の充填量のマージンを広くすることができる。
【0029】
スペーサ5は、例えば接着剤等を介して基板1b及び隔壁2の少なくとも一方に固定されてもよい。これにより、振動が与えられた場合でもスペーサ5の欠落を抑制できる。その結果、基板1aと基板1bとの間のギャップGの面内均一性を向上することができるので、高品質の表示が可能になる。スペーサ5が隔壁2に固定されていると、基板1bと基板1aとの間のアライメント精度が低くても、スペーサ5が基板1bに固定されている場合に比べて、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5をより確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、スペーサ5が表示の妨げになり難いので、スペーサ5が基板1bに固定されている場合に比べて、より高品質の表示が可能になる。
【0030】
スペーサ5の高さSは、帯電粒子3aの平均粒径D以下であってもよい。スペーサ5の高さSは、隔壁2から基板1bに向かうZ方向における高さである。この場合、基板1bと隔壁2との間に隙間が存在しても、基板1a、基板1b及び隔壁2によって囲まれた空間から帯電粒子3aが隙間を通して外に漏れ出すことを抑制できる。
【0031】
スペーサ5は弾力性を有してもよい。これにより、基板1a又は基板1bが押圧された場合でもスペーサ5が圧縮変形するので、押圧により電気泳動表示装置10が破壊されるリスクを低減できる。また、基板1aと基板1bを貼り合わせる際にも、スペーサ5を圧縮変形させることができる。そのため、帯電粒子分散液の充填量のマージンを広くすることができる。
【0032】
図3は、第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。この製造方法では、電気泳動表示装置10は例えば以下のようにして製造される。
【0033】
まず、図3(a)に示されるように、基板1a上に設けられた隔壁2上にスペーサ5を形成する。スペーサ5は、例えば接着剤等を介して隔壁2に固定される。
【0034】
次に、図3(b)に示されるように、絶縁性流体4中に分散された帯電粒子3aを隔壁2間に注入する。
【0035】
次に、図3(c)に示されるように、基板1bをスペーサ5上に貼り合わせる。その後、基板1bと隔壁2との間の隙間から絶縁性流体4を隔壁2間に注入する。このようにして、電気泳動表示装置10が得られる。
【0036】
図4は、スペーサの変形例を示す図である。図4(a)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5aを隔壁2上に形成してもよい。スペーサ5aは、スペーサ5aの形状が球形であること以外はスペーサ5と同様の構成を有している。スペーサ5aの形状は楕円球形であってもよい。スペーサ5aでは、基板1bを基板1aに貼り合わせる際の生産性が向上する。図4(b)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5bを隔壁2上に形成してもよい。スペーサ5bは、スペーサ5bの上部の形状が半球状であること以外はスペーサ5と同様の構成を有している。スペーサ5bの頂面は凸状曲面であってもよい。スペーサ5bでは、基板1bを基板1aに貼り合わせる際の生産性が向上する。
【0037】
図5は、第1実施形態に係る電気泳動表示装置の製造方法の別の例を模式的に示す断面図である。この製造方法では、電気泳動表示装置10は例えば以下のようにして製造される。
【0038】
まず、図5(a)に示されるように、基板1b上にスペーサ5を形成する。スペーサ5は、例えば接着剤等を介して基板1bに固定される。
【0039】
次に、図5(b)に示されるように、絶縁性流体4中に分散された帯電粒子3aを、基板1a上に形成された隔壁2間に注入する。
【0040】
次に、図5(c)に示されるように、スペーサ5を隔壁2に対向させながら、基板1bを隔壁2上に貼り合わせる。その後、基板1bと隔壁2との間の隙間から絶縁性流体4を隔壁2間に注入する。このようにして、電気泳動表示装置10が得られる。
【0041】
図6は、スペーサの変形例を示す図である。図6(a)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5aを基板1b上に形成してもよい。図6(b)に示されるように、スペーサ5に代えてスペーサ5bを基板1b上に形成してもよい。
【0042】
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。図7にはXYZ直交座標系が示されている。図7に示される電気泳動表示装置20は、図1及び図2に示される電気泳動表示装置10のスペーサ5に代えてスペーサ5cを備えていること以外は電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置20では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。なお、理解を容易にするために、図7では、帯電粒子3a及び絶縁性流体4が省略されており、基板1bが透明になっている。
【0043】
隔壁2は、基板1aの表面(XY平面)に沿って第1の方向(X方向又はY方向)に延在している。スペーサ5cは、基板1aの表面(XY平面)において第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるライン形状を有している。このため、基板1bと基板1aとの間のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5cを確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。スペーサ5cは、スペーサ5cの形状がライン形状であること以外はスペーサ5と同様の構成を有している。
【0044】
図8は、第2実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。図8には、隔壁2が設けられた基板1aが示されている。図8(a)にはXYZ直交座標系が示されている。図8(b)は図8(a)のVIIIb−VIIIb線に沿った断面図である。
【0045】
図9は、第2実施形態に係る電気泳動表示装置の別の一部を模式的に示す図である。図9には、スペーサ5cが設けられた基板1bが示されている。図9(a)にはXYZ直交座標系が示されている。図9(b)は図9(a)のIXb−IXb線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、図9では、基板1bが透明になっている。
【0046】
図8の基板1aに図9の基板1bを貼り合わせることによって、電気泳動表示装置20は製造可能である。貼り合わせ時のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5cを確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0047】
図10は、スペーサの変形例を示す図である。図10に示されるように、スペーサ5cに代えてライン状のスペーサ5dを基板1b上に形成してもよい。スペーサ5dは、スペーサ5dの断面における頂部が半円であること以外はスペーサ5cと同様の構成を有している。
【0048】
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す平面図である。図11にはXYZ直交座標系が示されている。図11に示される電気泳動表示装置30は、図1及び図2に示される電気泳動表示装置10のスペーサ5に代えてスペーサ5eを備えていること以外は電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置30では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。なお、理解を容易にするために、図11では、帯電粒子3a及び絶縁性流体4が省略されており、基板1bが透明になっている。
【0049】
スペーサ5eは、基板1aの表面(XY平面)においてランダムに配置されたドット形状を有している。このため、基板1bと基板1aとの間のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5を確実に配置することができる。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。スペーサ5eは、ランダムに配置されていること以外はスペーサ5aと同様の構成を有している。
【0050】
図12は、第3実施形態に係る電気泳動表示装置の一部を模式的に示す図である。図12には、スペーサ5eが設けられた基板1bが示されている。図12(a)にはXYZ直交座標系が示されている。図12(b)は図12(a)のXIIb−XIIb線に沿った断面図である。なお、理解を容易にするために、図12では、基板1bが透明になっている。
【0051】
図8の基板1aに図12の基板1bを貼り合わせることによって、電気泳動表示装置30は製造可能である。貼り合わせ時のアライメント精度が低くても、基板1bと隔壁2との間にスペーサ5eを確実に配置することができる。このため、生産性が向上する。また、隔壁2によって分離された隣接する空間同士を確実に連通させることができる。
【0052】
図13は、スペーサの変形例を示す図である。図13(a)に示されるように、スペーサ5eに代えてスペーサ5fを基板1b上に形成してもよい。スペーサ5fは、スペーサ5fの断面における頂部が半円であること以外はスペーサ5eと同様の構成を有している。図13(b)に示されるように、スペーサ5eに代えてスペーサ5gを基板1b上に形成してもよい。スペーサ5gは、スペーサ5gの断面が円形であること以外はスペーサ5eと同様の構成を有している。
【0053】
(第4実施形態)
図14は、第4実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。図14に示される電気泳動表示装置40は、図1及び図2に示される電気泳動表示装置10のスペーサ5に代えてスペーサ5aを備えており、着色樹脂層6、第一電極7a、第二電極7b、撥水膜8及び絶縁性着色樹脂層9を更に備えていること以外は電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置40では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。
【0054】
着色樹脂層6は基板1a上に設けられている。第一電極7aは着色樹脂層6上に設けられている。第一電極7aと隔壁2との間には、絶縁性着色樹脂層9が介在している。第二電極7bは、隔壁2の表面を覆っている。第一電極7a、絶縁性着色樹脂層9及び第二電極7bを覆うように撥水膜8が形成されている。撥水膜8は基板1b上にも形成されている。スペーサ5aは、対向する撥水膜8間に挟まれている。スペーサ5aは、撥水膜8に覆われてもよい。第一電極7a及び第二電極7b間に電圧を印加することによって電界が形成され、帯電粒子3aが移動する。
【0055】
着色樹脂層6は、特に限定されないが、白色であることが好ましい。例えば、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等に酸化チタン、酸化亜鉛、鉛白、リトポン等の白色顔料を加えて白色化できる。
【0056】
第一電極7a及び第二電極7bは、導電性材料であれば特に限定されないが、例えば金、銀、銅、白金、パラジウム、ITO(酸化インジウムスズ)、アルミニウム等からなる。
【0057】
撥水膜8の表面には疎水性官能基が存在する。疎水性官能基としては、例えばアルキル基、ケイ素含有基、又はフッ素含有基等が挙げられる。
【0058】
絶縁性着色樹脂層9は、特に限定されないが、帯電粒子3aと同色であることが好ましく、黒色であることがより好ましい。例えば、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂等にカーボンブラックやチタンブラック、黒色酸化鉄等の黒色顔料を加えて黒色化できる。
【0059】
(第5実施形態)
図15は、第5実施形態に係る電気泳動表示装置を模式的に示す断面図である。図15に示される電気泳動表示装置50は、帯電粒子3b、第一電極7a、第二電極7b及び撥水膜8を更に備えていること以外は図1及び図2に示される電気泳動表示装置10と同様の構成を備えている。よって、電気泳動表示装置50では、少なくとも電気泳動表示装置10と同様の作用効果が得られる。
【0060】
第一電極7aは基板1a上に設けられている。第二電極7bは基板1b上に設けられている。第一電極7a及び隔壁2を覆うように撥水膜8が形成されている。撥水膜8は第二電極7b上にも形成されている。スペーサ5は、対向する撥水膜8間に挟まれている。スペーサ5は、撥水膜8に覆われてもよい。帯電粒子3bは、帯電粒子3aと同様の構成を有している。一実施例において、帯電粒子3aは黒色であり、帯電粒子3bは白色である。第一電極7a及び第二電極7b間に電圧を印加することによって電界が形成され、帯電粒子3a及び帯電粒子3bが移動する。図15では、帯電粒子3aが基板1a上に移動され、帯電粒子3bが基板1b上に移動されている。
【0061】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、各実施形態に係る電気泳動表示装置の各構成を任意に組み合わせてもよい。
【0062】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0063】
(実施例1)
スチレンとγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる共重合粒子を染料(商品名:VALIFAST3810、オリエント化学工業株式会社製)によって黒色に染色し、染色架橋体粒子を得た。さらに、該染色架橋体粒子の表面にグラフト重合によりポリ2-エチルヘキシルアクリレートを形成し、疎水性の帯電粒子3aを得た。帯電粒子3aの平均粒径は1.5μmである。帯電粒子3a(6g)に脂肪族炭化水素溶媒(商品名:アイソパーH、エクソンモービル社製)94gを加え分散させ、帯電泳動粒子分散液Aを得た。
【0064】
図14に示される基板1aとして、厚み0.5mmの無アルカリガラスを用いた。基板1a上に酸化チタンで白色化させたポリアクリル樹脂層を着色樹脂層6として形成した。その後、着色樹脂層6の表面に厚さ20nmの金を蒸着して第一電極7aを形成した。画素間の境界としては、まずポリアクリル樹脂にカーボンブラックを加えて黒色化させた幅5μm高さ2μmの絶縁性着色樹脂層9を第一電極7a上に形成した。さらに、絶縁性着色樹脂層9上に、感光性エポキシ樹脂(SU-8)で幅5μm高さ18μmの隔壁2を形成した。1画素の大きさは、60μm×60μmとした。続いて、隔壁2の表面に厚さ20nmの金を蒸着して第二電極7bを形成した。次に、第一電極7a、第二電極7b及び絶縁性着色樹脂層9の表面に、ポリジメチルシロキサン含有ポリアクリル樹脂(商品名:パピレス、ナトコ株式会社製)をスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0065】
次に、インクジェット方式により隔壁2上に平均粒径1.5μmの弾力性を有する架橋重合体粒子スペーサ(商品名:ナトコスペーサー、ナトコ株式会社製)を配置し、ドット形状のスペーサ5aとした。使用されたインクジェット吐出用分散液は、架橋重合体粒子スペーサと接着成分と溶媒とからなっている。インクジェット吐出用分散液を定点に配置した後、加熱することにより、架橋重合体粒子スペーサは接着成分を介して隔壁2に固定された。
【0066】
一方、基板1bとして、厚み0.5mmの無アルカリガラスを用いた。基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0067】
さらに、帯電泳動粒子分散液Aを基板1a上の隔壁2間の空間内に充填した。最終的な帯電泳動粒子分散液Aの充填量を100%とした場合に、50%の充填量となるように帯電泳動粒子分散液Aを充填した。その後、基板1bをスペーサ5aに貼り合せ、真空注入法によりアイソパーHのみ基板1aと基板1bとの間に追加充填した。続いて、外周の開口を封止して、図14に示されるような実施例1の電気泳動表示装置を製造した。
【0068】
(実施例2)
隔壁2上にスペーサ5aを形成せず、基板1b上にスペーサ5を形成したこと以外は実施例1と同様にして実施例2の電気泳動表示装置を製造した。実施例2では、基板1b上に撥水膜8を形成した後、隔壁2と対向する位置に、接着性を有する感光性アクリル樹脂からなる直方体のドット(縦幅:横幅:高さ=3μm:3μm:1μm)を配置し、ドット形状のスペーサ5とした。
【0069】
(実施例3)
帯電粒子3a(6g)に脂肪族炭化水素溶媒(商品名:アイソパーE、エクソンモービル社製)94gを加え分散させ、帯電泳動粒子分散液Bを得た。
【0070】
実施例2と同様にして、基板1a上に着色樹脂層6、第一電極7a、絶縁性着色樹脂層9、隔壁2、第二電極7b及び撥水膜8を形成した。隔壁2上にはスペーサ5aを形成しなかった。
【0071】
一方、基板1bとして、厚み0.5mmの無アルカリガラスを用いた。基板1a上に形成された隔壁2の延在方向に交差するように、弾力性を有する特殊変性ウレタンアクリレート(商品名:UV硬化型自己治癒クリヤー、ナトコ株式会社製)からなるライン(線幅:高さ:ピッチ幅=3μm:1μm:100μm)を基板1b上に配置し、ライン形状のスペーサ5cとした。その後、基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0072】
さらに、帯電泳動粒子分散液Bを基板1a上の隔壁2間の空間内に充填した。最終的な帯電泳動粒子分散液Bの充填量を100%とした場合に、50%の充填量となるように帯電泳動粒子分散液Bを充填した。続いて、減圧加熱によりアイソパーEを乾燥させた。その後、基板1bを隔壁2に貼り合せ、真空注入法によりアイソパーHを基板1aと基板1bとの間に充填した。続いて、外周の開口を封止して、図14に示されるような実施例3の電気泳動表示装置を製造した。
【0073】
(実施例4)
ライン形状のスペーサ5cに代えて、ランダムに配置されたドット形状のスペーサ5gを用いたこと以外は実施例3と同様にして実施例4の電気泳動表示装置を製造した。実施例4では、基板1b上に、スプレー散布により平均粒径1.5μmの弾力性を有する架橋重合体粒子スペーサをランダムに配置し、ドット形状のスペーサ5gとした。使用されたスプレー散布用スペーサ分散液は、架橋重合体粒子スペーサと接着成分と溶媒とからなっている。スプレー散布用スペーサ分散液を散布した後、加熱することにより、架橋重合体粒子スペーサは接着成分を介して基板1bに固定された。その後、基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0074】
(実施例5)
スチレンとγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる共重合粒子にテトラブトキシチタンを含浸させ、加水分解させて白色の染色架橋体粒子を得た。さらに、該染色架橋体粒子の表面にグラフト重合によりポリ2-エチルヘキシルアクリレートを形成し、疎水性の帯電粒子3bを得た。帯電粒子3bの平均粒径は1.5μmである。帯電粒子3a(6g)と帯電粒子3b(6g)に脂肪族炭化水素溶媒(商品名:アイソパーH、エクソンモービル社製)88gを加え分散させ、帯電泳動粒子分散液Cを得た。
【0075】
図15に示される基板1a及び第一電極7aとして、市販されている厚み0.5mmのITO付き無アルカリガラスを用いた。基板1a上に、感光性エポキシ樹脂(SU-8)で幅5μm高さ18μmの隔壁2を形成した。1画素の大きさは、60μm×60μmとした。パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。
【0076】
一方、基板1b及び第二電極7bとして、市販されている厚み0.5mmのITO付き無アルカリガラスを用いた。基板1b上に、パピレスをスプレーにて200nmの厚さで塗布し撥水膜8を形成した。次に、隔壁2と対向する位置に、接着性を有する感光性アクリル樹脂からなる直方体のドット(縦幅:横幅:高さ=3μm:3μm:1μm)を配置し、ドット形状のスペーサ5とした。
【0077】
さらに、帯電泳動粒子分散液Cを基板1a上の隔壁2間の空間内に充填した。最終的な帯電泳動粒子分散液Cの充填量を100%とした場合に、50%の充填量となるように帯電泳動粒子分散液Cを充填した。その後、基板1bをスペーサ5に貼り合せ、真空注入法によりアイソパーHのみ基板1aと基板1bとの間に追加充填した。続いて、外周の開口を封止して、図15に示されるような実施例5の電気泳動表示装置を製造した。
【0078】
(評価結果)
実施例1〜5の電気泳動表示装置では、基板1aと基板1bとの間のギャップの面内均一性が良好であった。また、アイソパーHのみを追加充填したことにより、気泡の発生を抑制できた。さらに、スペーサの高さを帯電粒子の平均粒径以下としたことにより、帯電粒子が基板1bと隔壁2との間の隙間から漏れ出すことを抑制できた。その結果、画素間で帯電粒子を均一に分布させることができた。
【符号の説明】
【0079】
1a,1b…基板、2…隔壁、5,5a,5b,5c,5d,5e,5f,5g…スペーサ、3a…帯電粒子、4…絶縁性流体、10,20,30,40,50…電気泳動表示装置。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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1の基板から前記第2の基板に向かって延びる隔壁と、
前記第2の基板と前記隔壁との間に配置されるスペーサと、
前記第1の基板、前記第2の基板及び前記隔壁によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体中に分散された帯電粒子と、
を備える、電気泳動表示装置。
【請求項2】
前記スペーサが、前記隔壁の頂面の一部に配置される、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
【請求項3】
前記スペーサが、前記第2の基板及び前記隔壁の少なくとも一方に固定されている、請求項1又は2に記載の電気泳動表示装置。
【請求項4】
前記スペーサが、前記第1の基板の表面に沿って前記隔壁が延在する第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるライン形状を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項5】
前記スペーサが、ランダムに配置されたドット形状を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項6】
前記スペーサの高さが、前記帯電粒子の平均粒径以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項7】
前記スペーサが弾力性を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項1】
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1の基板から前記第2の基板に向かって延びる隔壁と、
前記第2の基板と前記隔壁との間に配置されるスペーサと、
前記第1の基板、前記第2の基板及び前記隔壁によって囲まれた空間内に収容され、絶縁性流体中に分散された帯電粒子と、
を備える、電気泳動表示装置。
【請求項2】
前記スペーサが、前記隔壁の頂面の一部に配置される、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
【請求項3】
前記スペーサが、前記第2の基板及び前記隔壁の少なくとも一方に固定されている、請求項1又は2に記載の電気泳動表示装置。
【請求項4】
前記スペーサが、前記第1の基板の表面に沿って前記隔壁が延在する第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるライン形状を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項5】
前記スペーサが、ランダムに配置されたドット形状を有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項6】
前記スペーサの高さが、前記帯電粒子の平均粒径以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【請求項7】
前記スペーサが弾力性を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2013−68903(P2013−68903A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−209184(P2011−209184)
【出願日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【出願人】(392007566)ナトコ株式会社 (42)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【出願人】(392007566)ナトコ株式会社 (42)
【Fターム(参考)】
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