JP2009198724A - 電気泳動表示装置、電気泳動表示装置の製造方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気泳動表示装置20は、基部1と第1の電極3とを備える基板11と、基部2と第2の電極4とを備える対向基板12と、これらの間に配置された、電気泳動分散液10を内包してなる複数のマイクロカプセル40と、基板11と対向基板12との間の間隙を気密的に封止する封止部7とを有している。そして、基板11と対向基板12との間の空間のうち、マイクロカプセル40同士の間に空隙部43が形成されている。すなわち、第1の電極3と第2の電極4は、空隙部43を介して分離・絶縁されている。
【選択図】図1
Description
この電気泳動表示装置は、電圧の印加を停止した状態での表示メモリー性や広視野角性を有することや、低消費電力で高コントラストの表示が可能であること等の特徴を備えている。
このような電気泳動表示装置としては、電極を有する一対の基板間に、電気泳動粒子(微粒子)を分散させた分散系を封入した多数のマイクロカプセルを配設したマイクロカプセル型のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このマイクロカプセル型の電気泳動表示装置では、多数のマイクロカプセル同士の隙間にバインダが充填されている。
すなわち、電気泳動表示装置の消費電力Pは、P=V2/Rと表わされるように、電極間に印加される電圧Vが一定である場合、電極間の抵抗Rの値に反比例する。
また、消費電力Pを抑制するため、電極間に印加される電圧Vを小さくした場合、電気泳動粒子に十分な強度の電界を作用させることができず、電気泳動させることができない。
本発明の電気泳動表示装置は、板状の第1の電極と、
該第1の電極と対向して配置された板状の第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられ、少なくとも1種の電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が内部空間に充填された複数のカプセルとを備え、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の、隣接する前記カプセル同士の隙間に空隙部が形成されていることを特徴とする。
これにより、電極間のリーク電流を小さく抑えることができるため、低消費電力かつ低電圧駆動が可能であり、かつ表示性能に優れた電気泳動表示装置が得られる。
これにより、電気泳動表示装置は、表示性能を著しく低下させることなく、そのリーク電流を十分に抑制し得るものとなる。
本発明の電気泳動表示装置では、前記各カプセルの体積平均粒子径は、20〜60μmであることが好ましい。
これにより、カプセルは、強固であり、かつ高い表示特性を示すものとなる。
これにより、カプセルが厚さ方向に重なって複数層を形成している場合に比べて、各々のカプセルに対して確実に電界を作用させることができる。このため、各カプセルにおける電気泳動粒子の泳動を確実に制御することができ、表示のコントラストを高めることができる。
前記各カプセルは、その外径の一部が前記各凹部に入り込んでいることが好ましい。
これにより、カプセルに電界を作用させ得る各電極の有効面積を大きくすることができる。その結果、カプセル内において電気泳動粒子が泳動する領域の面積が大きくなり、電気泳動表示装置は、コントラスト等の表示性能に優れたものとなる。また、カプセルの位置を確実に規制することができるため、カプセルが偏在するのを確実に防止することができる。
これにより、カプセルに電界を作用させ得る各電極の有効面積を十分に確保するとともに、各電極間の離間距離を十分に確保することができる。その結果、電気泳動表示装置は、各電極間での電流のリークが確実に防止され、消費電力の低減が図られるとともに、表示特性に優れたものとなる。
これにより、カプセル同士が互いに接触することなく離れた状態で保持されることとなる。その結果、隣接するカプセル同士の間に空隙部が確実に形成されることとなり、各電極間のリーク電流をより確実に抑制することができる。
これにより、カプセルに対し、第1の電極からの電界を確実に付与することができる。
これにより、カプセルに対し、第1の電極からの電界をより確実に作用させることができる。
本発明の電気泳動表示装置では、前記第1のバインダ層および前記第2のバインダ層は、その導電率が20〜200μS/cmであることが好ましい。
これにより、各バインダ層における電気的損失を抑制することができ、カプセルに対して効率よく電界を作用させることができる。また、各バインダ層の寄生容量の低減を図ることができるので、カプセルに対する電界の付与の遅延を抑制することができる。また、これにより、隣接するカプセルへの不本意な電圧の印加を抑制することができる。
本発明の電気泳動表示装置では、前記第1のバインダ層および前記第2のバインダ層は、アクリル系樹脂を主材料とするものであることが好ましい。
これにより、各バインダ層は、透光性に優れたものとなり、その結果、電気泳動表示装置の表示特性の向上を図ることができる。
これにより、カプセルは、圧縮力が付与されたとしても、十分な耐圧性および耐ブリード性を有するものとなる。このため、電気泳動表示装置は、長期間安定的に動作し得るものとなる。
前記第1のバインダ層上に、少なくとも1種の電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が内部空間に充填された複数のカプセルを供給することにより、前記第1のバインダ層を介して前記第1の電極上に前記各カプセルを固定してなる電気泳動表示シートを得る工程と、
前記第1のバインダ層に接触しないように、前記各カプセル上に第2のバインダ層を形成することにより、前記第1のバインダ層と前記第2のバインダ層との間の、隣接する前記カプセル同士の隙間に設けられた空隙部を得る工程と、
前記第2のバインダ層上に板状の第2の電極を配置する工程とを有することを特徴とする。
これにより、低消費電力かつ低電圧駆動が可能であり、かつ表示性能に優れた電気泳動表示装置を効率よく製造することができる。
前記第1のバインダ層上に、少なくとも1種の電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が内部空間に充填された複数のカプセルを供給することにより、前記第1のバインダ層を介して前記第1の電極上に前記各カプセルを固定してなる電気泳動表示シートを得る工程と、
板状の第2の電極上にあらかじめ第2のバインダ層を形成しておき、前記各カプセルと前記第2のバインダ層とが密着するように、前記電気泳動表示シートと前記第2の電極とを重ね合わせることにより、前記第1のバインダ層と前記第2のバインダ層との間の、隣接する前記カプセル同士の隙間に設けられた空隙部を得る工程とを有することを特徴とする。
これにより、低消費電力かつ低電圧駆動が可能であり、かつ表示性能に優れた電気泳動表示装置を特に効率よく製造することができる。
前記第2のバインダ層は、その一部が前記凹部に入り込むようにあらかじめ形成されていることが好ましい。
これにより、第2のバインダ層は、第2の電極に対して確実に接着されている。このため、電気泳動表示シート上に第2のバインダ層が接着した第2の電極を重ね合わせる際に、仮に第2のバインダ層が接着された側が鉛直下方を向いていたとしても、第2のバインダ層が脱落して、第1のバインダ層に接触してしまうのを防止することができる。したがって、空隙部を確実に形成することができる。
これにより、第1の電極に対して固定されていないカプセルを、電気泳動表示シートから簡単に除去することができる。
本発明の電気泳動表示装置の製造方法では、前記複数のカプセルを供給する際に、前記複数のカプセルを揮発性の分散媒に分散してなるカプセル分散液を、前記第1のバインダ層上に塗布して液状被膜を形成した後、該液状被膜中から前記分散媒を揮発・除去することにより、前記複数のカプセルを残存させることが好ましい。
これにより、カプセルのみを第1のバインダ層上に特に簡単に配置することができる。
本発明の電気泳動表示装置の製造方法では、前記分散媒は、前記各カプセルよりも比重の小さいものであることが好ましい。
これにより、第1のバインダ層上にカプセル分散液を供給した際に、カプセルが速やかに沈降する。これにより、カプセルのみを第1のバインダ層上に効率よく配置することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電気泳動表示装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
<電気泳動表示装置>
まず、本発明の電気泳動表示装置について説明する。
図1は、本発明の電気泳動表示装置の縦断面を模式的に示す図である。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。
電気泳動表示シート21は、基部1と基部1の下面に設けられた第1の電極3とを備える基板11と、この基板11の下面側に設けられた複数のマイクロカプセル40とを有している。これらのマイクロカプセル40は、電気泳動粒子5を含む電気泳動分散液10を内部空間に内包している。
また、基部1の下面には、複数の凹部101が設けられている。そして、前述の第1の電極3は、各凹部101の表面(下面)に沿って設けられている。
また、基部2の上面には、複数の凹部201が設けられている。そして、前述の第2の電極4は、各凹部201の表面(上面)に沿って設けられている。
また、各マイクロカプセル40は、それぞれ、その上方の一部が凹部101に入り込んでおり(収納されており)、下方の一部の凹部201に入り込んでいる(収納されている)。そして、第1の電極3と第2の電極4との間の、複数のマイクロカプセル40同士の間には、空隙部43が存在している。
かかる電気泳動表示装置20では、空隙部43によって第1の電極3と第2の電極4とが分離・絶縁されている。このため、従来のような金属イオンによる電極3、4間の短絡を確実に防止することができる。その結果、消費電力が低く、低電圧駆動が可能であり、かつ、コントラスト等の表示性能に優れた電気泳動表示装置20を得ることができる。
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、可撓性を有する電気泳動表示装置20、すなわち、例えば電子ペーパーを構築する上で有用な電気泳動表示装置20を得ることができる。
これらの基部1、2のマイクロカプセル40側の面、すなわち、基部1の下面および基部2の上面に、層状(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。
第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加すると、これらの間に電界が生じ、この電界が電気泳動粒子(表示粒子)5に作用する。
なお、第1の電極3が個別電極とされ、第2の電極4が共通電極とされていてもよく、また、第1の電極3も、第2の電極4と同様に複数に分割するようにしてもよい。
また、第1の電極3がストライプ状に分割され、第2の電極4も同様にストライプ状に分割され、これらが交差するように配置された形態であってもよい。
このような電極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、特に限定されないが、0.05〜10μm程度であるのが好ましく、0.05〜5μm程度であるのがより好ましい。
このマイクロカプセル含有層400は、電気泳動分散液10をカプセル本体(殻体)401内に封入した複数のマイクロカプセル40と、各マイクロカプセル40同士の隙間の空間である空隙部43とで構成される。
ゼラチンとしては、無処理のものの他、例えば、石灰処理ゼラチン、酸処理ゼラチン、カルシウム等の含有量を減らした脱灰ゼラチン、酸化処理を施しメチオニン残基を減じたゼラチン等が挙げられ、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。
なお、カプセル本体401は、単層構造であってもよいが、複数層が積層してなる積層構造であってもよい。この場合、各層の構成材料は、同じであっても異なっていてもよい。
電気泳動粒子5の液相分散媒6への分散は、例えば、ペイントシェーカー法、ボールミル法、メディアミル法、超音波分散法、拡散分散法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて行うことができる。
かかる液相分散媒6としては、例えば、各種水(蒸留水、純水、イオン交換水、RO水等)、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オク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、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンのような長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族復素環類、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、カルボン酸塩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。
界面活性剤としては、例えば、アルケニルコハク酸エステル、アルケニルコハク酸ポリイミド等が挙げられる。
また、複合粒子としては、例えば、顔料粒子の表面を樹脂材料や他の顔料で被覆したもの、樹脂粒子の表面を顔料で被覆したもの、顔料と樹脂材料とを適当な組成比で混合した混合物で構成される粒子等が挙げられる。
また、カーボンブラック粒子またはその表面を被覆した粒子は、着色粒子(黒色粒子)5bとして好適に用いられる。
また、電気泳動粒子5の形状は、特に限定されないが、球形状であるのが好ましい。
具体的には、着色粒子5bの平均粒径を20〜100nm程度、白色粒子5aの平均粒径を150〜300nm程度とするのが好ましい。
また、マイクロカプセル40は、その大きさがほぼ均一であることが好ましい。これにより、電気泳動表示装置20では、表示ムラの発生が防止または低減され、より優れた表示性能を発揮することができる。
また、マイクロカプセル40は、ほぼ球状(球形状)をなしているのが好ましい。これにより、マイクロカプセル40は、圧縮力が付与されたとしても、十分な耐圧性および耐ブリード性を有するものとなる。このため、電気泳動表示装置20は、長期間安定的に動作し得るものとなる。
また、マイクロカプセル40の体積平均粒子径は、20〜60μm程度であるのが好ましく、30〜50μm程度であるのがより好ましい。マイクロカプセル40の粒径がこのような範囲であることにより、マイクロカプセル40は、強固であり、かつ高い表示特性を示すものとなる。
また、各マイクロカプセル40は、第1のバインダ層41を介して凹部101に固定されている。
この第1のバインダ層41には、第1の電極3およびカプセル本体401(マイクロカプセル40)との親和性(密着性)に優れ、かつ、導電性に優れる樹脂材料が好適に用いられる。これにより、第1のバインダ層41を介してマイクロカプセル40に対し、より確実に電界を作用させることができる。
このうち、第1のバインダ層41の構成材料は、アクリル系樹脂を主材料とするものが好ましい。これにより、第1のバインダ層41は、透光性に優れたものとなり、その結果、表示特性の向上を図ることができる。
この第2のバインダ層42にも、第2の電極4およびカプセル本体401(マイクロカプセル40)との親和性(密着性)に優れ、かつ、導電性に優れる樹脂材料が好適に用いられる。これにより、第2のバインダ層42を介してマイクロカプセル40に対し、より確実に電界を作用させることができる。
このような第2のバインダ層42の構成材料には、前述した第1のバインダ層41の構成材料と同様の材料を用いることができる。
ここで、マイクロカプセル40を凹部201に固定している第2のバインダ層42の厚さは、マイクロカプセル40を凹部101に固定している第1のバインダ層41の厚さより厚くなっている。これにより、仮に複数のマイクロカプセル40の粒径にバラツキがある場合であっても、そのバラツキを第2のバインダ層42によって吸収することができ、すべてのマイクロカプセルに電圧を印加することができる。その結果、粒径にバラツキのあるマイクロカプセル40に対しても第2のバインダ層42を確実に接触させることができる。
なお、第1のバインダ層41の平均厚さは、0.5〜10μm程度であるのが好ましく、1〜5μm程度であるのがより好ましい。これにより、第1のバインダ層41の光透過性と接着力との最適化を図ることができる。
一方、第2のバインダ層42の平均厚さも、第1のバインダ層41と同様、2〜15μm程度であるのが好ましく、5〜10μm程度であるのがより好ましい。これにより、第2のバインダ層42に十分な接着力が得られるとともに、電気泳動表示装置20の厚さが著しく厚くなってしまうのを防止することができる。
一方、第2のバインダ層42の導電率も、第1のバインダ層41と同様、20〜200μS/cmであるのが好ましく、40〜100μS/cmであるのがより好ましい。
この空隙部43は、いかなるガスが含まれていてもよいが、空気で置換されているのが好ましい。これにより、空隙部43に、適度な量の水分が含まれることとなる。その結果、空隙部43内に、カプセル本体401中や電気泳動分散液10中の水分が著しく揮発してしまうのを防止することができ、カプセル本体401や電気泳動分散液10の特性が著しく低下してしまうのを防止することができる。
なお、空隙部43の平均厚さは、第1バインダ層および第2のバインダ層の厚さ、凹部の深さ等に応じて異なるものの、好ましくはマイクロカプセル40の体積平均粒子径をdとしたとき、0.2d〜0.8dであるのが好ましく、0.25d〜0.5dであるのがより好ましい。このような厚さの空隙部43を備えることにより、電気泳動表示装置20は、表示性能を著しく低下させることなく、そのリーク電流を十分に抑制し得るものとなる。
また、基部1と基部2との間であって、それらの縁部に沿って、封止部7が設けられている。この封止部7により、各電極3、4およびマイクロカプセル含有層400が気密的に封止されている。これにより、電気泳動表示装置20内への水分の浸入を防止して、電気泳動表示装置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7の構成材料としては、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、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。
なお、封止部7は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
以下、電気泳動表示装置20の作動(動作)方法について説明する。
図2は、図1に示す電気泳動表示装置の動作方法を説明するための模式図である。なお、以下の説明では、図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
電気泳動表示装置20の第1の電極3と第2の電極4との間に電圧を印加すると、これらの間に電界が生じる。この電界にしたがって、電気泳動粒子5(着色粒子5b、白色粒子5a)は、いずれかの電極に向かって電気泳動する。
このとき、マイクロカプセル含有層400中の空隙部43によって、各電極3、4間の絶縁が確保され、各電極3、4間に電圧を印加しても電流のリークが防止される。これにより、電気泳動表示装置20の消費電力の低減が図られる。
なお、基部1に設けられた凹部101および基部2に設けられた凹部201は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
図3に示す電気泳動表示装置20は、図1に示す電気泳動表示装置20から、各凹部101、201を省略したものである。
図3に示す電気泳動表示装置20も、図1に示す電気泳動表示装置20と同様、空隙部43を有していることから、低消費電力で低電圧駆動が可能なものとなる。また、マイクロカプセル40に対して確実に電界を作用させることができるため、電気泳動表示装置20は、コントラスト等の表示性能に優れたものとなる。
≪第1実施形態≫
次に、図1に示す電気泳動表示装置20を製造する方法(本発明の電気泳動表示装置の製造方法)の第1実施形態について説明する。
図4は、それぞれ、本発明の電気泳動表示装置の製造方法の第1実施形態を説明するための模式図である。なお、以下の説明では、図4中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
第1の電極3は、例えば、各種化学蒸着法、各種物理蒸着法のような成膜方法により形成することができる。
次に、図4(b)に示すように、第1の電極3上に第1のバインダ層41を形成する。
第1のバインダ層41は、その構成材料を溶媒に溶解してなる溶液を、第1の電極3上に供給して液状被膜を得た後、液状被膜中の溶媒を除去することによって得られる。
なお、液状被膜中から溶媒を除去する方法には、例えば、液状被膜を加熱する方法、液状被膜に赤外線を照射する方法、液状被膜に超音波を付与する方法等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせた方法を用いることができる。
そして、第1のバインダ層41は、図4(b)に示すように、凹部101内のみに部分的に設けられている。
マイクロカプセル40の供給は、例えば、複数のマイクロカプセル40を分散媒に分散してなる分散液(マイクロカプセル分散液)を第1のバインダ層41上に供給した後、分散媒を除去することによって行う。
また、分散媒は、揮発性のものが好ましい。揮発性の分散媒を用いることにより、後述する分散媒を除去する過程において、分散媒を揮発・除去することができる。これにより、マイクロカプセル40のみを第1のバインダ層41上に特に簡単に配置することができる。
また、分散媒を除去する方法には、前記工程[1A]で挙げた溶媒の除去方法と同様の方法を用いることができる。
なお、マイクロカプセル40を供給した後、必要に応じて、マイクロカプセル40を第1のバインダ層41に押さえ付けるように押圧する。これにより、比較的大きなマイクロカプセル40が優先的に押圧されることとなり、優先的に凹部101内に入り込むことができる。比較的小さなマイクロカプセルは、凹部に入り込んだ比較的大きなマイクロカプセル同士の間に存在し、あるものはマイクロカプセル40と電極3の隙間に存在するが大部分の小さなカプセルは大きなカプセルの上部に押し出される。その結果、供給されたマイクロカプセル40は、凹部101内に入り込むマイクロカプセル40と、入り込めないマイクロカプセル40とに、大きさによって選別されることとなる。
この場合、マイクロカプセル40を押圧する際の圧力は、0.01〜0.2MPa程度であるのが好ましく、0.05〜0.1MPa程度であるのがより好ましい。圧力を前記範囲内に設定することにより、マイクロカプセル40を破壊することなく、第1のバインダ層41に確実に押し付けることができる。
このとき、第1のバインダ層41の加熱温度は、その構成材料に応じて適宜設定されるが、一例としては、好ましくは50〜120℃程度、より好ましくは70〜100℃程度とされる。加熱温度をこのような範囲に設定すれば、第1のバインダ層41に十分な接着性が発現するとともに、マイクロカプセル40が熱によって変質・劣化するのを防止することができる。
なお、この際、必要に応じて、電気泳動表示シート21に対して振動を加える。これにより、マイクロカプセル40を電気泳動表示シート21上から確実に振り落とすことができる。
また、従来の方法では、塗布したマイクロカプセル分散液に気泡が巻き込まれ易いという問題があった。巻き込まれた気泡は、マイクロカプセルに対する電界の作用を阻害し、電気泳動粒子の泳動が妨げる。その結果、正しい表示が行われないという問題があった。
また、前述したように、マイクロカプセル40を大きさによって選別することにより、第1のバインダ層41によって固定されるマイクロカプセル40の大きさを揃えることができる。これにより、電気泳動表示装置20における表示ムラの低減を図ることができる。
さらに、マイクロカプセルとバインダとを混ぜ合わせるプロセスを経ないため、バインダ中に気泡を巻き込み難いという利点がある。このため、気泡によって電気泳動粒子5の泳動が妨げられることが防止され、正しい表示を行わせることができる。
ここで、凹部101の深さD1は、マイクロカプセル40の体積平均粒子径dとしたとき、0.1d〜0.25d程度であるのがより好ましい。凹部101の深さD1を前記範囲内のように比較的浅くすることにより、比較的大きなマイクロカプセル40は凹部101内に入り込んだ後には、比較的小さなマイクロカプセル40は凹部101内に入り難くなる。その結果、マイクロカプセル40の選別をより確実に行うことができる。
第2のバインダ層42は、前述の第1のバインダ層41と同様の方法で形成することができる。
かかる観点から、第2のバインダ層42を形成するための溶液は、粘性が高くなるように設定される。これにより、溶液の流動性を低下させ、溶液が第1のバインダ層41に流れ落ちるのを防止することができる。
なお、溶液の粘度は、第2のバインダ層42を構成する材料と溶媒との混合比率、溶液の温度等を適宜設定することにより調整することができる。
第2の電極4は、基部2の下面に、前述の第1の電極3と同様の方法で形成することができる。
なお、工程[4A]の後、必要に応じて、基部1と基部2とが近付くように電気泳動表示装置20を圧縮する。これにより、図5(f)に示すように、凹部201に、各マイクロカプセル40が確実に入り込む。
また、工程[2A]と同様、必要に応じて、電気泳動表示装置20を加熱する。これにより、第1のバインダ層41および第2のバインダ層42に接着性が発現し、マイクロカプセル40をより確実に固定することができる。
これは、電気泳動表示シート21(基部2)と回路基板22(基部1)との間であって、これらの縁部に沿って封止部7を形成するための材料を、例えば、ディスペンサ等により供給し、固化または硬化させることにより形成することができる。
以上のようにして、図1に示す電気泳動表示装置20が得られる。
次に、図1に示す電気泳動表示装置20を製造する方法(本発明の電気泳動表示装置の製造方法)の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の電気泳動表示装置の製造方法の第2実施形態を説明するための模式図である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第2実施形態にかかる電気泳動表示装置の製造方法について説明するが、前記第1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。
本実施形態にかかる電気泳動表示装置の製造方法は、第3の工程および第4の工程が異なること以外は、前記第1実施形態と同様である。
次いで、前記第1実施形態と同様にして、第1の電極3上に第1のバインダ層41を形成する。
[2B]次に、前記第1実施形態と同様にして、第1のバインダ層41上に複数のマイクロカプセル40を供給する。これにより、電気泳動表示シート(フロントプレーン)21を得る。
次に、図6(a)に示すように、第2の電極4の下面に第2のバインダ層42を形成する。
この第2のバインダ層42は、前記第1実施形態と同様にして形成することができる。
なお、対向基板12は、前記第1実施形態と同様、下面に凹部201を有している。また、第2の電極4は、対向基板12の下面全体に設けられている。
なお、第2のバインダ層42の形成は、通常、形成面が上を向く状態(図6(a)を上下に反転させた状態)で行う。そして、第2の電極4上に第2のバインダ層42を形成した後、再び上下反転させ、図6(a)に示す状態とする。この際、第2のバインダ層42は、自重によって脱落することなく、第2の電極4に対して確実に貼り付いていることができる。これは、前述したように、第2のバインダ層42と第2の電極4とが確実に接着されているためである。
その後、封止部7を形成することにより、図6(c)に示すように、図1に示す電気泳動表示装置20が得られる。
また、本実施形態では、第2のバインダ層42をあらかじめ第2の電極4に接着させた状態で、電気泳動表示シート21に対して重ね合わされるため、第2のバインダ層42と第2の電極4との間に、気泡が残存し難いという利点が得られる。
このようにして製造された電気泳動表示装置20は、コントラストが高く、かつ表示ムラの少ない、表示性能に優れたものとなる。
以上のような電気泳動表示装置20は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、電気泳動表示装置20を備える本発明の電子機器について説明する。
<<電子ペーパー>>
まず、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について説明する。
図7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、前述したような電気泳動表示装置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8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8中(a)は断面図、(b)は平面図である。
図8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7に示す構成と同様のものである。
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。
また、このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600が、前述したような電気泳動表示装置20で構成されている。
例えば、前記実施形態では、マイクロカプセルは、隣り合う2つの画素電極(電極)にまたがるように配置されているが、本発明では、これに限らず、例えば、マイクロカプセルが、隣り合う3つ以上の画素電極にまたがるように配置されていてもよく、また、隣り合う画素電極にまたがらないように配置されていてもよく、また、これらが混在していてもよい。
また、本発明の電気泳動表示装置の製造方法は、前記各実施形態を組み合わせたものでもよい。
また、本発明の電気泳動表示装置の製造方法は、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
1.電気泳動表示装置の製造
(実施例1)
<1>まず、アルミニウムで構成される第1の電極を備えたPET基板(基板)を用意した。なお、PET基板および第1の電極には、全体にわたって凹部(平均深さ:5μm)が設けられている。
一方、ITO粒子を分散させたアクリル系樹脂を用意し、これをケトン系溶媒に溶解してバインダ溶液を調製した。
次いで、このバインダ溶液を、第1の電極上に塗布し、乾燥させた。これにより、第1のバインダ層を得た。なお、第1のバインダ層は、第1の電極に設けられた凹部内にのみ、選択的に設けるようにした。また、第1のバインダ層の平均厚さは2μm、導電率は60μS/cmであった。
次いで、この分散液を、第1のバインダ層上に塗布し、乾燥させた。これにより、複数のマイクロカプセルを第1のバインダ層上に配置した。
その後、マイクロカプセルを0.1MPaの圧力で第1のバインダ層に対して押圧した。これにより、マイクロカプセルを第1の電極に設けた凹部に入り込ませた。
次いで、マイクロカプセルを配置したPET基板を傾け、振動を与えることによって、凹部に入り込んでいないマイクロカプセルを選択的に振り落とした。
次いで、このバインダ溶液を、配置した複数のマイクロカプセル上に塗布し、乾燥させた。なお、このとき、塗布したバインダ溶液が、第1のバインダ層に接触しないようにした。これにより、複数のマイクロカプセル上に第2のバインダ層を形成した。なお、第2のバインダ層の平均厚さは8μm、導電率は60μS/cmであった。
なお、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ15μmの空隙部が形成された。
次いで、第2の電極を備えるPET基板を、第2のバインダ層と第2の電極とが密着するように、第2のバインダ層上に重ね合わせた。これにより、PET基板、第1の電極、第1のバインダ層、マイクロカプセル、第2のバインダ層、第2の電極およびPET基板がこの順で積層してなる積層体が得られた。
次に、圧縮した積層体を、80℃で加熱した。これにより、第1のバインダ層および第2のバインダ層の接着性を促進し、マイクロカプセルを固定した。
次に、積層体の縁部(外周部)をエポキシ系接着剤で封止した。これにより、図1に示す電気泳動表示装置を得た。
第2の電極上に、あらかじめ第2のバインダ層を形成した後、第2のバインダ層とマイクロカプセルとが接触するように、マイクロカプセル上に、形成した第2のバインダ層、第2の電極およびPET基板を重ね合わせるようにした以外は、前記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を得た。
また、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ15μmの空隙部が形成された。
第2の電極に設けられた凹部の深さを5μmに変更した以外は、前記実施例2と同様にして電気泳動表示装置を得た。
なお、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ20μmの空隙部が形成された。
第1の電極に設けられた凹部の深さを5μmに変更し、第2の電極に設けられた凹部の深さを15μmに変更した以外は、前記実施例2と同様にして電気泳動表示装置を得た。
なお、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ10μmの空隙部が形成された。
第1の電極に設けられた凹部の深さを5μmに変更し、第2の電極に設けられた凹部の深さを20μmに変更した以外は、前記実施例2と同様にして電気泳動表示装置を得た。
なお、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ5μmの空隙部が形成された。
基板(第1の電極を備えたPET基板)および対向基板(第2の電極を備えたPET基板)として、それぞれ凹部のないものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を得た。
なお、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ20μmの空隙部が形成された。
基板(第1の電極を備えたPET基板)および対向基板(第2の電極を備えたPET基板)として、それぞれ凹部のないものを用いた以外は、前記実施例2と同様にして電気泳動表示装置を得た。
なお、第1のバインダ層と第2のバインダ層との間の空間のうち、複数のマイクロカプセルの隙間には、平均厚さ20μmの空隙部が形成された。
空隙部ができないように、第1の電極と第2の電極との間の空間を、マイクロカプセルおよびバインダによって充填した以外は、前記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を得た。
すなわち、まず、実施例1と同様にして、凹部を備える基板(第1の電極を備えたPET基板)を用意した。
次いで、第1の電極上にマイクロカプセル分散液を塗布した。そして、塗布したマイクロカプセル分散液中の分散媒を除去した。これにより、第1の電極上に、複数のマイクロカプセルを配置するとともに、マイクロカプセル同士の隙間がバインダで充填され、マイクロカプセル含有層を得た。
そして、マイクロカプセルと第2の電極とが密着するように、マイクロカプセル上に対向基板を重ね合わせ、積層体を得た。
そして、実施例1と同様にして、積層体を圧縮するとともに、縁部(外周部)を封止した。
以上のようにして、電気泳動表示装置を得た。
空隙部ができないように、第1の電極と第2の電極との間の空間を、マイクロカプセルおよびバインダによって充填した以外は、前記実施例3と同様にして電気泳動表示装置を得た。
すなわち、まず、実施例3と同様にして、平板状の(凹部のない)基板(第1の電極を備えたPET基板)を用意した。
次いで、第1の電極上にマイクロカプセル分散液を塗布した。そして、塗布したマイクロカプセル分散液中の分散媒を除去した。これにより、第1の電極上に、複数のマイクロカプセルを配置するとともに、マイクロカプセル同士の隙間がバインダで充填された。
そして、マイクロカプセルと第2の電極とが密着するように、マイクロカプセル上に対向基板を重ね合わせ、積層体を得た。
そして、実施例3と同様にして、積層体を圧縮するとともに、縁部(外周部)を封止した。
以上のようにして、電気泳動表示装置を得た。
第2のバインダ層を形成するのに用いたバインダ溶液として、粘度の低いバインダ溶液を用い、第2のバインダ層を、マイクロカプセル同士の隙間を充填するよう構成した以外は、前記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を得た。このようにして得られた電気泳動表示装置は、空隙部を有しないものであった。
第2のバインダ層を形成するのに用いたバインダ溶液として、粘度の低いバインダ溶液を用い、第2のバインダ層を、マイクロカプセル同士の隙間を充填するよう構成した以外は、前記実施例7と同様にして電気泳動表示装置を得た。このようにして得られた電気泳動表示装置は、空隙部を有しないものであった。
2.1 表示のコントラスト比およびリーク電流の測定
各実施例および各比較例で得られた電気泳動表示装置について、表示のコントラスト比と、リーク電流とを測定した。
なお、表示のコントラスト比は、着色表示領域における反射率をRc、白表示領域における反射率Rwとしたとき、Rw/Rcから求めた。
また、リーク電流の測定は、以下の測定条件に基づいて測定した。
<リーク電流測定条件>
・印加電圧 :DC15V
・印加時間 :400ミリ秒
・測定時間 :印加後、安定状態にて測定(定常リーク電流)
各実施例および各比較例で得られた電気泳動表示装置の断面を観察し、マイクロカプセルの配列と、バインダ層の内部に巻き込まれた気泡の有無を、それぞれ以下の評価基準にしたがって評価した。なお、これらの評価は、電気泳動表示装置の断面を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察することによって行った。
○:ほぼ単層に配列している
×:マイクロカプセル同士が重なり合った部分が多数ある
<バインダ層に巻き込まれた気泡の有無の評価基準>
◎:ほとんど気泡が巻き込まれていない
○:微小な気泡がわずかに巻き込まれている
△:所々に大きな気泡が巻き込まれている
×:全体に多数の気泡が分布している
以上、2.1、2.2の評価結果を表1に示す。
特に、基板および対向基板に凹部が設けられている場合(実施例1および実施例2)は、凹部が設けられていない場合(実施例3および実施例4)に比べて、表示のコントラスト比が特に高かった。
さらに、各実施例で得られた電気泳動表示装置では、マイクロカプセルの配列は単層であり、気泡の巻き込みもわずかであった。
これに対し、比較例1、2で得られた電気泳動表示装置では、マイクロカプセル同士が重なり合った部分が多数あり、また、バインダ層の内部には多数の気泡が含まれていた。
Claims (19)
- 板状の第1の電極と、
該第1の電極と対向して配置された板状の第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられ、少なくとも1種の電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が内部空間に充填された複数のカプセルとを備え、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の、隣接する前記カプセル同士の隙間に空隙部が形成されていることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記空隙部の平均厚さは、前記各カプセルの体積平均粒子径をdとしたとき、0.2d〜0.8dである請求項1に記載の電気泳動表示装置。
- 前記各カプセルの体積平均粒子径は、20〜60μmである請求項1または2に記載の電気泳動表示装置。
- 前記各カプセルは、当該電気泳動表示装置の厚さ方向に重なることなく単層に並んでいる請求項1ないし3のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
- 前記第1の電極および前記第2の電極は、それぞれ、その表面が凹んでなる複数の凹部を有しており、
前記各カプセルは、その外径の一部が前記各凹部に入り込んでいる請求項1ないし4のいずれかに記載の電気泳動表示装置。 - 前記凹部の深さは、前記各カプセルの体積平均粒子径をdとしたとき、0.1d〜0.5dである請求項5に記載の電気泳動表示装置。
- 隣接する前記凹部は、その離間距離が、前記各カプセルの体積平均粒子径より大きくなるよう配置されている請求項5または6に記載の電気泳動表示装置。
- 前記複数のカプセルは、第1のバインダ層を介して前記第1の電極に固定されているとともに、第2のバインダ層を介して前記第2の電極に固定されており、前記第1のバインダ層と前記第2のバインダ層とが非接触に保たれている請求項1ないし7のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
- 前記第1のバインダ層および前記第2のバインダ層は、導電性を有している請求項8に記載の電気泳動表示装置。
- 前記第1のバインダ層および前記第2のバインダ層は、その導電率が20〜200μS/cmである請求項9に記載の電気泳動表示装置。
- 前記第1のバインダ層および前記第2のバインダ層は、アクリル系樹脂を主材料とするものである請求項8ないし10のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
- 前記カプセルは、ほぼ球状をなして存在している請求項1ないし11のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
- 板状の第1の電極上に、第1のバインダ層を形成する工程と、
前記第1のバインダ層上に、少なくとも1種の電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が内部空間に充填された複数のカプセルを供給することにより、前記第1のバインダ層を介して前記第1の電極上に前記各カプセルを固定してなる電気泳動表示シートを得る工程と、
前記第1のバインダ層に接触しないように、前記各カプセル上に第2のバインダ層を形成することにより、前記第1のバインダ層と前記第2のバインダ層との間の、隣接する前記カプセル同士の隙間に設けられた空隙部を得る工程と、
前記第2のバインダ層上に板状の第2の電極を配置する工程とを有することを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。 - 板状の第1の電極上に、第1のバインダ層を形成する工程と、
前記第1のバインダ層上に、少なくとも1種の電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が内部空間に充填された複数のカプセルを供給することにより、前記第1のバインダ層を介して前記第1の電極上に前記各カプセルを固定してなる電気泳動表示シートを得る工程と、
板状の第2の電極上にあらかじめ第2のバインダ層を形成しておき、前記各カプセルと前記第2のバインダ層とが密着するように、前記電気泳動表示シートと前記第2の電極とを重ね合わせることにより、前記第1のバインダ層と前記第2のバインダ層との間の、隣接する前記カプセル同士の隙間に設けられた空隙部を得る工程とを有することを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。 - 前記第2の電極には、その表面が凹んでなる凹部が設けられており、
前記第2のバインダ層は、その一部が前記凹部に入り込むようにあらかじめ形成されている請求項14に記載の電気泳動表示装置の製造方法。 - 前記電気泳動表示シートと前記第2の電極とを重ね合わせる際に、前記電気泳動表示シートを傾ける過程を経る請求項14または15に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
- 前記複数のカプセルを供給する際に、前記複数のカプセルを揮発性の分散媒に分散してなるカプセル分散液を、前記第1のバインダ層上に塗布して液状被膜を形成した後、該液状被膜中から前記分散媒を揮発・除去することにより、前記複数のカプセルを残存させる請求項13ないし16のいずれかに記載の電気泳動表示装置の製造方法。
- 前記分散媒は、前記各カプセルよりも比重の小さいものである請求項17に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
- 請求項1ないし12のいずれかに記載の電気泳動表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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