JP4442691B2 - 電気光学装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学装置、電子機器、着色層の形成方法及び電子光学装置の製造方法に関するものである。

非発光型の表示デバイスとして、電気泳動現象を利用した電気泳動表示装置が知られている。電気泳動現象は、液体中（溶媒）に微粒子（電気泳動粒子）を分散させた分散系に電界を印加したときに、粒子がクーロン力により泳動する現象である。

電気泳動表示装置の基本的な構造は、一方の電極と他方の電極とを所定の間隔で対向させ、その間に分散系を封入した構成となっている。この両電極間に電位差を与えると、電界の方向によって帯電した電気泳動粒子がどちらか一方の電極に引き付けられることになる。ここで、溶媒を染料で染色するとともに電気泳動粒子を顔料粒子で構成すれば、観測者には、電気泳動粒子の色または染料の色が見えることになる。したがって、電極をパターニングしておいて、それらに印加する電圧を制御することによって、画像を表示することができる。

上述の電気泳動表示装置は、液晶表示装置などを代替する技術として注目されているが、特に電子機器の表示デバイス用途に適用する場合には、表示のカラー化を実現する必要がある。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、鮮明なカラー表示が可能な電気光学装置を低コストで提供することを目的としている。
本発明は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器を提供することを目的としている。
本発明は、電気光学装置に用いて好適な着色層の形成方法を提供することを目的としている。
本発明は、上記の電気光学装置を製造する方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の電気光学装置は、第１の基板と、第１の基板に対向する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された電気光学層と、電気光学層を平面的に複数の画素に区分けする隔壁と、を備え、前記第１の基板は、前記第２の基板の視認側に配置され、複数の画素に分割された電気光学層には、複数の電気泳動粒子を含む分散媒がそれぞれ充填され、第１の基板の前記電気光学層側には、異なる色調を呈する複数の着色部を有する着色層が設けられ、第２の基板の前記電気光学層側には、画素電極と、画素電極に駆動信号を印加するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された走査線およびデータ線とが少なくとも設けられ、各々の画素には、複数の前記着色部のうち、いずれか１色の着色層が配置され、平面視において、隔壁は、少なくともスイッチング素子、前記走査線および前記データ線と重なるように形成され、前記分散媒は、前記着色部と同一の着色材料により着色されていることを特徴とする。
上記電気光学装置において、着色層は、一の色調を呈する着色部と、他の色調を呈する着色部との間に配置された区画壁を有し、隔壁は、区画壁と平面視で重なる位置に配置されていることが好ましい。
上記電気光学装置において、区画壁は、隔壁と同一の材料で形成されていることが好ましい。
上記電気光学装置において、前記着色部は、細孔を有する多孔質体により構成され、前記細孔の孔径は、前記電気泳動粒子の粒径より小さく、かつ前記着色材料が分散可能な孔径であることが好ましい。
本発明の電子機器は、上記電気光学装置を備えることを特徴とする。

本発明は、電気光学装置において、電気泳動粒子、及び分散媒を有する電気光学層と、前記電気光学層の視認側に設けた着色層と、を具備してなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
すなわち、本発明は、電気光学層の視認側に設けた着色層によりカラー化された電気光学装置を提供するものである。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、を更に具備し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記電気光学層、及び前記着色層が配置されてなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、別途カラーフィルタを設ける必要がなく、カラー表示が可能な電気光学装置を低コストで提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記第１の基板に設けた第１の電極と、前記第２の基板に設けた第２の電極と、を更に具備し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電気光学層及び前記着色層が配置されてなることを特徴とする電気光学装置を提供する。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、複数のドット領域を有し、前記着色層は、互いに異なる色の複数の色要素を含み、前記複数のドット領域の各々は、前記複数色要素のうちの少なくとも１の色要素に対応してなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、各ドット領域毎に異なる色表示が可能な電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記複数のドット領域の各々は、隔壁により隔てられていることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、前記ドット領域毎に電気光学層の分散媒が分割されているので、電気泳動粒子の分布の不均一が生じることがなく、表示品質と信頼性に優れた電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記電気光学層は前記分散媒、及び前記電気泳動粒子を収容するカプセルを更に含んでなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、前記電気泳動粒子の流動範囲が前記カプセル内に規制され、電気泳動粒子の分布の不均一が生じることがない、表示品質と信頼性に優れた電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、複数の前記カプセルを有し、前記着色層は、互いに異なる色の複数の色要素を含み、前記複数のカプセルの各々は、前記複数の色要素のうちの少なくとも１の色要素に対応してなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、前記カプセル毎に１以上の色要素が配置されたことで、さらに電気泳動粒子の分布の不均一を生じ難くすることができ、表示品質と信頼性に優れた電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記着色層が導電性を有することを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、導電性を有する着色層により、着色層内に分散した着色材料によって着色層に形成された電気容量をキャンセルすることができる。つまり、電気泳動粒子を移動させるために電気光学層に印加する電圧を低くすることができるので、低電圧で駆動可能な電気光学装置とすることができる。

次に、本発明は、電気光学装置において、第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されてなり、電気泳動粒子、及び分散媒を有する電気光学層と、前記電気光学層に対応して設けられ、少なくとも１色の色要素を含んでなる着色層とを具備し、前記分散媒は、少なくともその一部が前記１色と実質的に同一色に着色されてなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、上記第１、第２基板間に設けられた電気光学層に対応して配設された着色層と、電気光学層の分散媒とが実質的に同一色に着色されていることにより鮮明なカラー表示が可能であり、かつ低コストの電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記分散媒に含まれる前記色要素が、前記着色層内に分散していることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、分散媒を着色するための色要素により着色層を着色することができるので、別途カラーフィルタを用いることなく低コストで鮮明なカラー表示が可能な電気光学装置を提供することができる。また、前記色要素の種類を変更するのみで着色層の色種の変更に対応することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、複数のドット領域を有し、前記着色層は、互いに異なる色の複数の色要素を含み、前記複数のドット領域の各々は、前記複数色要素のうちの少なくとも１の色要素に対応しており、前記ドット領域内においては、前記分散媒は対応する前記色要素と実質的に同一色に着色されてなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、各ドット毎に着色層が備えられたことで、任意の表示を任意色で実現し得る電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記複数のドット領域の各々は、隔壁により隔てられていることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、前記隔壁により隔てられた各ドット領域の分散媒を任意の色に着色することができ、ドット領域毎に異なる色を呈する電気光学装置を構成することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記第１の基板の内面側には電極が設けられており、前記電極と前記電気光学層との間に前記着色層が設けられてなることを特徴とする電気光学装置を提供する。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記着色層を構成する部材には複数の孔が設けられ、前記分散媒は、孔と等しい、若しくは孔より小さな径を具備する着色材料を含んでおり、前記電気泳動粒子の径が前記孔より大きいことを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、前記分散媒に含まれる着色材料のみが前記孔を介して前記着色層側へ分散され、電気泳動粒子は分散媒内のみを移動する構成とすることができるので、分散媒中の電気泳動粒子の流動が規制されることがなく、信頼性に優れる電気泳動装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記着色材料は、染料を含んでなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、前記着色材料に染料が含まれるので、分散媒内での流動性に優れ、着色層内へ分散しやすい着色材料とすることができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記電気光学層は前記分散媒、及び前記電気泳動粒子を収容するカプセルを更に含んでなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、電気泳動粒子の移動が前記カプセル内に制限されるため、電気光学層内で電気泳動粒子の分布が偏ることがなく、信頼性に優れる電気光学装置を提供することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、複数の前記カプセルを有し、前記着色層は、互いに異なる色の複数の色要素を含み、前記複数のカプセルの各々は、前記複数色要素のうちの少なくとも１の色要素に対応しており、前記カプセル内においては、前記分散媒は対応する前記色要素と実質的に同一色に着色されてなることを特徴とする電気光学装置を提供する。
上記構成によれば、各色要素毎に対応する電気光学層の状態を制御することができるとともに、前記カプセルと前記着色層とが実質的に同一色とされているので、鮮明なカラー表示を得ることができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置を表示部として含むことを特徴とする電子機器を提供する。
上記構成によれば、鮮明なカラー表示が可能な表示部を備えた電子機器を低コストで提供することができる。

次に、本発明は、着色層を形成する方法において、多孔質の部材と、材料を吐出するヘッドとの相対位置を移動させる工程と、前記多孔質の部材上に前記材料を吐出する工程と、を具備し、前記材料は、前記部材に設けられた孔より小さな着色材料を含んでなることを特徴とする着色層の形成方法を提供する。
上記構成によれば、前記多孔質の部材中に分散し、前記部材を着色し得る着色材料を含む材料を、前記多孔質の部材上の任意の位置に配置することができるので、異なる色種の着色材料を含む材料を効率よく配置することができる。

次に、本発明は、先に記載の着色層の形成方法において、前記着色材料が染料を含むことを特徴とする着色層の形成方法を提供する。
上記構成によれば、前記染料を含むことで、着色材料が前記多孔質の部材中に分散され易くなり、前記多孔質の部材を均一に着色することができる。

次に、本発明は、複数のドット領域を有する電気光学装置を製造する方法において、材料を吐出するヘッドと、前記ドット毎に多孔質の部材が配置された基板との相対位置を移動させる工程と、前記ヘッドから前記多孔質の部材に向けて前記材料を吐出する工程と、を具備し、前記材料は前記部材に設けられた孔より小さな径を有する着色材料を含んでなることを特徴とする電気光学装置の製造方法を提供する。
上記構成によれば、前記多孔質の部材上の任意の位置に前記材料を配置して、前記材料に含まれる着色材料により前記多孔質部材を着色することにより着色層を形成することができ、この着色層によるカラー表示が可能な電気光学装置を効率よく製造することができる。

次に、本発明は、先に記載の電気光学装置において、前記材料が、電気泳動粒子を含んでなり、前記電気泳動粒子の径が前記部材に設けられた孔より大きいことを特徴とする電気光学装置の製造方法を提供する。
上記構成によれば、前記多孔質部材の内部に電気泳動粒子が浸入しないので、前記多孔質部材により電気泳動粒子の動きが妨げられることがなく、表示品質に優れ、信頼性に優れた電気光学装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る電気光学装置の第１の実施形態であるアクティブマトリクス型の電気泳動表示装置を示す模式断面図であり、図２は、図１に示す電気泳動表示装置の平面図である。また、図１は、図２に示すＡ−Ａ'線に沿う断面構造に対応している。

これらの図に示す電気泳動装置１０は、対向して配置された第１基板１と第２基板８との間に電気泳動層（電気光学層）１１を備えて構成されており、第１基板１の内面側（電気泳動層１１側）に着色層４と、共通電極２とが順に形成されており、第２基板８の内面側（電気泳動層１１側）には、複数の画素電極７ａ等を有する素子部７が形成されている。上記第１基板１側において、第１基板１、着色層４及び共通電極２は透光性を有しており、第１基板１外面がこの電気泳動装置１０の表示面とされている。尚、図示されていないが、素子部７を有する第２基板８には、素子部７を駆動制御するための各種周辺回路を形成することもできる。また、本実施形態では、共通電極２を第１基板１側に形成し、素子部７を第２基板８側に形成しているが、素子部７が第１基板１側に形成されていても良い。

第１基板１は、例えば透明ガラスや透明フィルムなどの透光性を有する基板で構成することができ、第２基板８は、必ずしも透明である必要はないが、例えばガラス基板や樹脂フィルム基板などで構成することができる。

電気泳動層１１は、図１に示すように、分散媒５中に複数の電気泳動粒子６を分散させたものである。
分散媒５としては、水、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、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、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等の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、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、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。

電気泳動粒子６は、また、電気泳動粒子５は、分散媒中で電位差による電気泳動により移動する性質を有する有機あるいは無機の粒子（高分子あるいはコロイド）である。例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料の１種又は２種以上を用いることができる。さらに、これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。
上記分散媒５と電気泳動粒子６との組み合わせには特に限定はないが、電気泳動粒子６の重力による沈降を避けるために分散媒５の比重と電気泳動粒子６の比重はほぼ等しく設定されることが好ましい。

図２は、本実施形態の電気泳動表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素部１７（画素電極７ａ、ＴＦＴ素子７ｂ）、データ線７０ａ、走査線７１ａ等を示す平面図である。本実施形態の電気泳動表示装置において、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の表示単位には、透明導電層としての画素電極７ａと、この画素電極７ａへの通電制御を行うためのＴＦＴ素子７ｂがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線７０ａが当該ＴＦＴ素子７ｂのソースに電気的に接続されている。データ線７０ａに書き込む画像信号は、線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線７０ａに対してグループ毎に供給される。

また、走査線７１ａがＴＦＴ素子７ｂのゲートに電気的に接続されており、複数の走査線７１ａに対して走査信号が所定のタイミングでパルス的に線順次で供給される。また、画素電極７ａはＴＦＴ素子７ｂのドレインに電気的に接続されており、ＴＦＴ素子７ｂを一定期間だけオンすることにより、データ線７０ａから供給される画像信号を所定のタイミングで書き込む。画素電極７ａに書き込まれた所定レベルの画像信号は、共通電極２との間で一定期間保持される。電荷を有する帯電粒子は、画素電極７ａと共通電極２のうち帯電粒子と反対極性の電極の方へ引き寄せられ、帯電粒子の色と分散媒の色との対比によって階調表示を可能にする。

図２に示すように、素子基板上に、複数の画素電極７ａがマトリクス状に設けられており、画素電極７ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線７０ａ及び走査線７１ａが設けられている。本実施形態において、データ線７０ａ、走査線７１ａに囲まれた領域に形成された表示領域が表示単位（ドット）であり、マトリクス状に配置された各表示単位毎に表示を行うことが可能な構造になっている。

着色層４は、図２に示すように、平面視マトリクス状に複数の着色部（色要素）４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが配列された構成とされており、これらの着色部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂはそれぞれ赤、緑、青の色相を呈するようになっている。そして、上記着色部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、それぞれの着色部と対向する位置に形成された素子部７の画素部１７と、着色部と画素部１７とに囲まれた部分の電気泳動層１１とともに本実施形態の電気泳動表示装置１０の１画素を形成している。すなわち、本実施形態の電気泳動表示装置１０は、フルカラー表示が可能であり、各画素は原色（ＲＧＢ）のうち１色を表示できるようになっている。また、共通電極２は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明導電材料により構成される。

上記構成の電気泳動表示装置１０では、第２基板８側の画素電極７ａと、第１基板１側の共通電極２との間に電界を形成することにより、電気泳動層１１の電気泳動粒子６を泳動させ、画素電極７ａに供給されたデータ信号に応じた階調表示を行うようになっている。すなわち、本実施形態の電気泳動表示装置１０では、電気泳動層１１に印加する電界強度によって、電気泳動粒子６を電気泳動層１１の厚さ方向にどのように分布させるかを制御することができ、もって電気泳動粒子６によって反射される光の吸収率を調整でき、この結果、観測者に到達する光の強度を変化させることができる。

このように、本実施形態の電気泳動表示装置１０では、対向して配置された第１基板１と第２基板８との間に着色層４を備えているので、鮮明なカラー表示が可能であるとともに、別途カラーフィルタを設ける必要がないので、低コストで製造可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の電気泳動表示装置について、図３及び図４を参照して以下に説明する。図３は、本実施形態の電気泳動表示装置２０の断面構成図であり、図４は図３に示す電気泳動表示装置の部分平面図である。また、図３は、図４に示すＡ−Ａ'線に沿う断面構造を示している。
この電気泳動表示装置２０は、対向して配置された第１基板２１と第２基板２８との間に電気泳動層（電気光学層）２１を備えて構成されており、第１基板２１の内面側（電気泳動層３１側）に着色層２４と、共通電極２２とが順に形成されており、第２基板２８の内面側（電気泳動層３１側）には、複数の画素電極７ａ等を有する素子部７が形成されている。上記第１基板２１側において、第１基板２１、着色層２４及び共通電極２２は透光性を有しており、第１基板２１外面がこの電気泳動装置２０の表示面とされている。

第１基板２１及び第２基板２８は、図１に示す第１の実施形態における第１基板１及び第２基板８と同様の構成とすることができる。また、第１基板２１の内面側に形成された共通電極２２は、ＩＴＯ等の透明導電材料から構成されており、第２基板２８の内面側に形成された素子部７は図１に示す素子部と同様の構成とされている。尚、本実施形態では、着色層２４側に共通電極２２を配置した構成としたが、素子部７が着色層２４と第１基板２１との間に配置された構成とすることもでき、その場合には、素子部７の画素電極７ａをＩＴＯ等の透明導電材料で形成すればよい。

本実施形態に係る電気泳動層３１は、第１基板２１側に形成された着色層４と、電気泳動表示装置２０の厚さ方向に一定の高さを有して形成された平面視格子状の隔壁２７とを備えて構成されており、この隔壁２７により区画されたそれぞれの領域内に分散媒２５と電気泳動粒子２６とが封入されている。この隔壁２７によって仕切られた領域が分割セルＣとされており、本実施形態の電気泳動表示装置２０では、この分割セルＣが各画素を構成している。このような構成とされていることで、分散媒２５中に分散された電気泳動粒子２６は、その泳動可能な領域を分割セルＣの内部に制限されることとなり、電気泳動層３１内で粒子が偏って分布されたり、複数の粒子が凝集して大きな凝結塊を形成するのを効果的に防止することができ、その結果、表示画像の品質を向上させることができる。
尚、本実施の形態では、１つの分割セルＣと１つの画素が対応する構成としているが、１つの分割セルＣ内に複数の着色部及び画素部１７が配置されていても良い。

本実施形態に係る電気泳動表示装置においても、図４に示すように、素子基板上に、複数の画素電極７ａがマトリクス状に設けられており、画素電極７ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線７０ａ及び走査線７１ａが設けられている。本実施形態において、データ線７０ａ、走査線７１ａに囲まれた領域に形成された表示領域が表示単位（ドット）であり、マトリクス状に配置された各表示単位毎に表示を行うことが可能な構造になっている。

また隔壁２７は、図４中の斜線部で示されたように、配線であるデータ線７０ａ、走査線７１ａ、ＴＦＴ素子７ｂと平面的に重なるように形成されている。また図３に示したように、隔壁２７は、カラーフィルタの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応して形成された各色の表示単位を区画するように表示電極７ａ間に形成されている。

本実施形態に係る電気泳動層３１の分散媒２５は、染料を含む着色材料により着色されており、また、同一の着色材料により着色層２４が着色されることで、上記の両者が実質的に同一色とされている。この電気泳動層３１の構成について図５を参照して以下に詳細に説明する。図５は、図３に示す電気泳動層３１を拡大して示す断面構成図である。
図５に示す電気泳動層３１は、図示上側に配置された着色層２４が、分散媒２５中に浸漬されて構成されており、分散媒２５中には電気泳動粒子２６及び着色材料３０が分散されている。着色層２４は、多数の細孔２４ａを有する多孔質体とされており、これらの細孔２４ａを介して分散媒２５及び着色材料３０が着色層２４内へ分散し、着色層２４が着色されている。また、細孔２４ａの孔径は、電気泳動粒子２６の粒径よりも小さく形成されており、電気泳動粒子２６は多孔質体である着色層２４内へは浸入せず、分割セル中の分散媒２５内のみを泳動できるようになっている。
電気泳動粒子２６としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料を用いることができる。

上記着色層２４を構成する多孔質材料としては、例えば多孔質ガラスを用いることができる。この多孔質ガラスは、以下のような製造方法で作製することができる。まず、原料となるＳｉＯ（珪砂）、Ｈ₃ＢＯ₃（硼酸）、Ｎａ₂ＣＯ₃（ソーダ灰）から通常の溶融プロセスによりＮａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスを作製し、これを成形した後に数百℃で熱処理を行うと、ガラス内部でＳｉＯ₂リッチ相とＮａ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃リッチ相に数ｎｍのスケールでスピノーダル分解による分相がおこる。この分相ガラスを酸溶液に浸漬すると、ＮａＯ−Ｂ₂Ｏ₃相のみが酸で溶出され、ＳｉＯ₂骨格を持つ多孔質ガラスが得られる。この方法により得られる多孔質ガラスは表面から内部まで連結した貫通細孔であり、着色層２４に用いる場合に染料が内部に浸透されやすい構造となっている。また、多孔質ガラスの細孔径は、熱処理条件により容易に制御することができる。
また、他の多孔質材料としては、多孔質シリコン、多孔質セラミックス、ゾル−ゲル法による多孔質ゲルなども適用することができる。これらの多孔質材料は無機物をその主成分としているため、紫外線による劣化がほとんど生じることがなく、優れた耐候性を得られ、長寿命の電気泳動表示装置とすることができる。
また、着色層２４を着色している材料が、分散媒２５中の着色材料により補われるという利点も有する。
着色層２４を構成する多孔質材料としては、上記に挙げたいずれのものも好適に使用することができるが、その屈折率が分散媒２５の屈折率と同一又は近い値とされることが好ましい。両者の屈折率をほぼ同一とすることで、屈折率の差による散乱を減少させ、コントラストが高く色純度の良い表示を可能とすることができる。

上記では、着色層２４が多孔質材料で構成されている場合について説明したが、本発明に係る電気泳動表示装置に適用される着色層としては、染料の浸透により容易に着色される被染色性の材料であれば問題なく適用することができる。図６は、このような被染色性の材料を用いた着色層３４を有する電気泳動層３１の断面構成図である。この図に示すように、着色層３４は、被染色性の材料で構成されており、この場合にも、分散媒２５に含まれる着色材料により着色層３４は分散媒２５とほぼ同一色に着色される。このような被染色性の材料としては、例えば、ゼラチンやカゼインなどの水溶性高分子材料に重クロム酸塩を加えた被染体レジストやポリイミド樹脂等を挙げることができる。尚、これらの被染色性の材料を用いて着色層３４を構成する場合にも、着色層３４内へは電気泳動粒子２６が進入しない構成とすることが好ましいのは勿論である。

また、本実施形態に係る着色層２４、３２は、導電性を有していてもよい。このような構成とすることで、低電圧で駆動可能な電気泳動層３１とすることができる。この構成を図７を参照して以下に説明する。図７は、導電性を有する着色層４４を備えた電気泳動層の断面構成図である。また、図７には、電気泳動層３１の回路図も併記している。
電気泳動粒子２６を駆動するための電極は、電気泳動層３１の外側（図示上下側）に配置されているので、着色層４４が導電性を有していないとすると、電気泳動層３１には電気泳動粒子２６が含まれる領域の容量Ｃ１と、着色層４４の容量Ｃ２とが形成されるが、本構成では着色層４４が導電性を有しているので、着色層４４は、回路図上抵抗Ｒとして示され、容量Ｃ２をバイパスする経路を構成する。従って、電気泳動層３１の容量を実質的に低下させることができ、低電圧で電気泳動粒子２６を駆動することが可能になる。

さらに、本発明に係る電気泳動層３１においては、図の断面構成図に示すように、分割セルの内部を半透膜５３によって２領域に仕切り、その一側（図示下側の領域）にのみ電気泳動粒子２６を存在させることで、この電気泳動粒子２６が存在しない側（図示上側の領域）を着色層５４として利用することもできる。上記半透膜５３は、分散媒２５及び着色材料３０は透過させ、電気泳動粒子２６は透過しない構造を有し、かつ透光性を有するものであれば、その構成材料に限定はないが、例えば、ポリイミド系材料やシリコーン系材料等を適用することができる。

このように、本実施形態の電気泳動表示装置においては、図５ないし図８に示すいずれの構成においても、電気泳動層３１内に着色層を有しており、別途カラーフィルタを設けなくとも鮮明なカラー表示を行うことができる。従って、本発明によれば、低コストで表示品質に優れる電気泳動表示装置を提供することができる。

上記構成を備えた本実施形態の電気泳動表示装置２０においても、各分割セルＣ毎に階調表示を行うことが可能である。その光変調の原理を以下に説明する。
まず、入射光Ｉを３原色の波長の強度（ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ）に分解する。これを式で表すと下記（式１）のようになる。

（式１） Ｉ＝ＩＲ＋ＩＧ＋ＩＢ

フルカラーは３色の制御であるが、ここでは単色の着色部２４Ｒを有する分割セルＣについて説明する。赤色以外の色は着色部２４Ｒで吸収されるとすると、明表示（ＯＮ）時の反射明度（Ｉｒｅｆｏｎ）は着色部２４Ｒの赤色透過率（Ｔｆｒ）と、電気泳動粒子の反射率（Ｒｒ）の積により与えられ、下記（式２）のようになる。尚、（式２）においてＩｒは入射光強度である。

（式２） Ｉｒｅｆｏｎ＝Ｉｒ・Ｔｆｒ²・Ｒｒ

そして、暗表示（ＯＦＦ）時の反射明度（Ｉｒｅｆｏｆｆ）は、各成分の反射率及び溶媒の単位長さ当たりの透過率（Ｔｒ）と光路長（Ｌｒ）の積によって定まるため以下の（式３）のようになる。

（式３） Ｉｒｅｆｏｆｆ＝Ｉｒ・Ｔｆｒ²・Ｔｒ²・Ｌｒ²・Ｒｒ

上式により得られるセル厚に対する明度及びコントラストの関係を図９に示す。また、図９に示すグラフに記された各ポイントの数値を表１に示す。尚、これらの図及び表に示す明度、コントラストは、着色部４Ｒの透過率と分散媒５の透過率をいずれも１μｍあたり９０％とした場合の値である。図３に示す電気泳動表示装置において、電気泳動粒子２６が、着色層２４の内面に接した状態（観察者側にほとんどの電気泳動粒子が移動した状態）は、セル厚１μｍの場合に対応しており、その反射明度は８１％となる。また、ほとんどの電気泳動粒子６が素子部７側へ移動した場合が例えば２０μｍのセル厚に対応するとすれば、反射明度は分散媒５の反射明度に対応し、１．５％となる。従って、この条件の電気泳動表示装置では、約５５のコントラストが得られることになる。

（第３の実施形態）
上記第２の実施形態では、電気泳動層３１に隔壁２７を設けることで、電気泳動層３１内での電気泳動粒子２６の泳動範囲を制限し、電気泳動粒子２６の分布均一性を向上させる構成としたが、図３に示す分割セルＣとして、図１０に示すマイクロカプセル６０を用いることができる。図１０は、本発明に係る電気泳動層に適用可能なマイクロカプセルの断面構成図であり、二重構造のカプセル皮膜６１，６２と、内側の皮膜６２内の空間に充填された分散媒２５及び電気泳動粒子２５とを備えて構成されている。前記分散媒２５は、先の実施形態と同様に着色材料を含んで構成されている。
二重構造のカプセル皮膜６１，６２は、外側の皮膜６１が保護膜とされており、透明なゼラチン・アラビアガムなどの天然高分子、カルボキシメチルセルロース・エチルセルロース、ポリビニルアルコール・ナイロン・ポリウレタン・ポリエステル・エポキシ・メラミン-ホルマリンなどの合成高分子等の材料で形成することができる。内側の皮膜６２は、図６に示す着色層３４と同様の被染色性の材料から構成されている。そして、皮膜６２は、その内側に充填された分散媒２５に含まれる着色材料により着色されている。従って、このマイクロカプセル６０を、図３に示す素子部７の画素電極７ａ上にマトリクス状に配列することで、図３に示す隔壁２７により区画された電気泳動層３１と同様の動作を行うことが可能になる。

本実施形態のマイクロカプセルを備えた電気泳動表示装置においても、図１０に示すマイクロカプセル６０に形成された皮膜６２が着色層として機能するので、別途カラーフィルタを設けなくとも鮮明なカラー表示が可能であり、低コストでカラー電気泳動表示装置を提供することができる。

（電気泳動表示装置の製造方法）
次に、本発明に係る電気光学装置の製造方法の実施形態として、図３に示す電気泳動表示装置の製造方法について、図１１を参照して以下に説明する。図１１Ａ〜Ｄは、本発明に係る製造方法による製造工程を示す断面工程図である。また、本実施形態では、本発明の製造方法の特徴とするところである電気泳動層（電気光学層）の作製工程について詳細に説明する。

本発明に係る製造方法により図３に示す電気泳動表示装置を製造するには、まず、第１基板２１上に、図示略の共通電極を形成する。そして、図１１Ａに示すように、その共通電極上に、着色部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂと、これらの着色部を区画する区画壁２４Ｍとからなる着色層２４を形成する。この区画壁２４Ｍは、後述する隔壁２７の基端部として利用され、後述する隔壁２７と同一の材料で形成することもできる。上記着色層２４は、公知のカラーフィルタ形成技術を用いて形成することができる。また、この着色層２４の着色に染料を用いることもできる。

次に、図１１Ｂに示すように、区画壁２４Ｍに沿って隔壁２７を所定の高さで形成する。この隔壁２７の高さにより、電気泳動表示装置のセルギャップが規定され、５〜５０μｍ程度の高さに形成される。隔壁２７を形成するには、ＵＶ硬化、加熱硬化、縮合硬化、あるいは付加重合硬化等により硬化させることができる樹脂材料を用い、インクジェットユニットなどにより区画壁２４Ｍ上に前記材料を徐々に堆積させ、所定の高さに形成した後硬化させることで形成することができる。

次に、図１１Ｃに示すように、隔壁２７により仕切られた領域（図３では分割セルＣに相当）内に分散媒２５及び電気泳動粒子２６等を充填する。ここで、充填される分散媒２５は、着色材料を含むものであっても良いし、含まないものであっても良い。着色材料を含まない分散媒２５を充填する場合には、先の着色層２４の形成工程において、着色層２４に予め高濃度の染料を含浸しておき、その染料が乾燥しない状態で分散媒２５を充填すれば、着色層２４の染料が分散媒２５中に浸出され、分散媒２５が着色される。

次に、図１１Ｄに示すように、分散媒２５及び電気泳動粒子２６が充填された領域の上端部に封止材３２を形成して本発明に係る電気泳動層を得ることができる。この封止材３２は、カーボンや金属繊維を混入された樹脂材料等の導電性を有する材料で構成することができ、その場合には、この封止材３２を共通電極として使用することができるので、部材の共通化によるコストの削減を図ることができ、電気泳動表示装置の軽量化、薄型化も同時に達成することができる。尚、封止材３２を共通電極として使用する場合には、図１１Ａに示す着色層の形成前に基板２１上に共通電極を形成する必要はない。また、封止材３２を絶縁材で形成し、封止後に封止材３２へのイオン注入を行うことで封止材３２に導電性を付与しても良い。

（電気泳動表示装置の製造方法の他の形態）
上記では、従来のカラーフィルタの形成工程を利用して着色層２４を形成する場合について説明したが、本発明に係る電気泳動表示装置では、着色層２４を多孔質材料で形成し、分散媒に含まれる着色材料を着色層２４に含浸させて着色層を着色することができる。この製造方法について、図１２を参照して説明する。
まず、図１２Ａに示すように、ガラスや樹脂フィルムなどの基板２１上に、複数の多孔質部２４ｂと、これらの多孔質部２４ｂを所定の間隔で区画する区画壁２４Ｍを形成する。多孔質部２４ｂは、先に記載のように多孔質ガラスや多孔質シリコンなどで構成することができ、区画壁２４Ｍは樹脂材料などで形成することができる。

次に、図１２Ｂに示すように、区画壁２４Ｍ上に隔壁２７を所定の高さで形成する。この隔壁２７の形成方法は、先に記載の製造方法と同様の方法でよい。ついで、図１２Ｃに示すように、隔壁２７によって仕切られた各領域（分割セルＣ）に分散媒２５及び電気泳動粒子２６を充填する。この工程において充填される分散媒２５には着色材料が混入されたものを用い、分散媒２５中の着色材料により多孔質部２４ｂを所定の色に着色することで着色層２４を形成する。この工程にインクジェットユニット法を適用した場合の工程図を図１３に示す。図１３に示すように、インクジェットユニット７１〜７３には、それぞれＲ，Ｇ，Ｂに対応する着色材料が混入された分散媒２５を含む溶液が貯溜されており、これらのインクジェットユニット７１〜７３から液滴７０を隔壁２７により仕切られた各領域内へ滴下していく、すると、液滴７０に含まれる着色材料により多孔質部２４ｂが着色され、各色の着色部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂが順次形成されていく、このように、予め着色された着色層を形成するのではなく、分散媒２５を充填することで着色を行うため、着色層２４の色相の変更に容易に対応することができ、製造の自由度を高めることができる。また、分散媒２５を滴下するのみで着色層２４を形成することができるので、工程が簡素化され、製造コストを低減でき、また歩留まりの向上も見込める。

次に、図１２Ｄに示すように、分散媒２５及び電気泳動粒子２６が充填された領域を封止材３２で封止することにより、本発明に係る電気泳動層が得られる。
尚、本実施形態の製造方法では、着色層２４を含む電気泳動層の形成工程のみを説明したが、その他の構成部材、例えば素子部７の製造方法には特に制限はなく、また、従来公知のスイッチング素子の製造方法を適用することもできる。

本実施形態では、多孔質部２４ｂを形成した後、隔壁２７を形成する場合について説明したが、先に基板２１上に隔壁２７を形成しておき、この隔壁２７によって仕切られた基板２１上に多孔質材料を塗布するか、又はインクジェットユニットなどにより滴下することで多孔質部２４ｂを形成しても良い。

（電子機器）
本発明の電気光学装置は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。以下、上述した実施形態の電気泳動表示装置を備えた電子機器の適用例について説明する。

１．モバイル型コンピュータ
本発明の電気泳動表示装置を、モバイル型（ポータブル型）のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１４はこのパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であり、パーソナルコンピュータ１２００は、本発明の電気泳動表示装置を表示部１２０１として備える。パーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０３を備えた本体部１２０２を備えて構成されている。

２．携帯電話
本発明の電気泳動表示装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１５はこの携帯電話の構成を示す斜視図であり、携帯電話１３００は、本発明の電気泳動表示装置を小サイズの表示部１３０１として備える。携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。

３．電子ペーパー
本発明の電気泳動表示装置を、フレキシブルな電子ペーパーに適用した例について説明する。図１６はこの電子ペーパーの構成を示す斜視図であり、電子ペーパー１４００は、本発明の電気泳動表示装置を表示部１４０１として備える。電子ペーパー１４００は、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体１４０２を備えて構成されている。
また、図１７は、電子ノートの構成を示す斜視図であり、電子ノート１５００は、図１６で示した電子ペーパー１４００が複数枚束ねられ、カバー１５０１に挟まれているものである。カバー１５０１は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する不図示の表示データ入力手段を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容を変更したり更新したりできる。

なお、上述した例に加えて、他の例として、液晶テレビ、ビューファインダ型や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、ワードプロセッサ、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が挙げられる。本発明に係るの電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用することができる。

以上、詳細に説明したように、本発明に係る電気光学装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されてなり、電気泳動粒子、及び分散媒を有する電気光学層と、前記電気光学層に対応して設けられ、少なくとも１色の色要素を含んでなる着色層とを具備し、前記分散媒は、少なくともその一部が前記１色と実質的に同一色に着色されたことで、鮮明なカラー表示が可能であり、かつ低コストの電気光学装置とされている。

図１は、本発明の第１の実施形態である電気泳動表示装置の断面構成図である。 図２は、図１に示す電気泳動表示装置の平面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態である電気泳動表示装置の断面構成図である。 図４は、図３に示す電気泳動表示装置の平面図である。 図５は、図３に示す電気泳動層を拡大して示す断面構成図である。 図６は、図３に示す電気泳動層の他の構成例を示す断面構成図である。 図７は、図３に示す電気泳動層の他の構成例を示す断面構成図である。 図８は、図３に示す電気泳動層の他の構成例を示す断面構成図である。 図９は、図３に示す電気泳動表示装置における表示明度とコントラストの関係を示すグラフである。 図１０は、本発明の第３の実施形態の電気光学装置に備えられたマイクロカプセルの断面構成図である。 図１１Ａ〜Ｄは、本発明に係る電気泳動表示装置の製造工程を示す断面工程図である。 図１２Ａ〜Ｄは、本発明に係る電気泳動表示装置の製造工程の他の例を示す断面工程図である。 図１３は、図１２Ｃに示す分散媒を滴下する方法の一例を示す断面工程図である。 図１４は、本発明に係る電子機器の一例を示す図である。 図１５は、本発明に係る電子機器の一例を示す図である。 図１６は、本発明に係る電子機器の一例を示す図である。 図１７は、本発明に係る電子機器の一例を示す図である。

符号の説明

１，２１…第１基板、８，２８…第２基板、２，２２…共通電極、４，２４，３４，４４，５４…着色層、５，２５…分散媒、６，２６…電気泳動粒子、７…素子部、１７…画素部、２７…隔壁、６０…マイクロカプセル。

Claims (5)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板に対向する第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、
   前記電気光学層を平面的に複数の画素に区分けする隔壁と、を備え、
   前記第１の基板は、前記第２の基板の視認側に配置され、
   複数の前記画素に分割された前記電気光学層には、複数の電気泳動粒子を含む分散媒がそれぞれ充填され、
   前記第１の基板の前記電気光学層側には、異なる色調を呈する複数の着色部を有する着色層が設けられ、
   前記第２の基板の前記電気光学層側には、画素電極と、前記画素電極に駆動信号を印加するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された走査線およびデータ線とが少なくとも設けられ、
   各々の前記画素には、複数の前記着色部のうち、いずれか１色の前記着色部が配置され、
   平面視において、前記隔壁は、少なくとも前記スイッチング素子、前記走査線および前記データ線と重なるように形成され、
   前記分散媒は、前記着色部と同一の着色材料により着色されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記着色層は、一の色調を呈する前記着色部と、他の色調を呈する前記着色部との間に配置された区画壁を有し、
   前記隔壁は、前記区画壁と平面視で重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記区画壁は、前記隔壁と同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記着色部は、細孔を有する多孔質体により構成され、
   前記細孔の孔径は、前記電気泳動粒子の粒径より小さく、かつ前記着色材料が分散可能な孔径であることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。

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