(57)【要約】【課題】分散媒の熱膨張の影響により隔壁部と封止膜とに間隙が発生する可能性を、低減する。【解決手段】帯電粒子と分散媒とを含む電気泳動分散液を保持する第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間隙を複数のセルに区画する隔壁部とを具備し、前記第１基板は、前記隔壁部と接する封止膜を含み、前記隔壁部の線膨張係数をａ、前記分散媒の線膨張係数をｂ、前記封止膜に対する前記隔壁部の押し込み量をｃ、前記封止膜と前記第２基板との間隔をｈ、温度の変化量をＴ（４０℃≦Ｔ≦８０℃）としたとき、以下の式（１）を満たす電気泳動装置。Ｔ×ｂ×ｈ＜Ｔ×ａ×ｈ＋ｃ…（１）【選択図】図５
2018180373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子と分散媒とを含む電気泳動分散液を保持する第１基板および第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間隙を複数のセルに区画する隔壁部とを具備し、
前記第１基板は、前記隔壁部と接する封止膜を含み、
前記隔壁部の線膨張係数をａ、前記分散媒の線膨張係数をｂ、前記封止膜に対する前記隔壁部の押し込み量をｃ、前記封止膜と前記第２基板との間隔をｈ、温度の変化量をＴ（４０℃≦Ｔ≦８０℃）としたとき、以下の式（１）を満たす
Ｔ×ｂ×ｈ＜Ｔ×ａ×ｈ＋ｃ…（１）
電気泳動装置。
【請求項２】
前記封止膜は、第１封止膜と、前記第１封止膜よりも前記第２基板側に位置する第２封止膜とを含み、
前記第２封止膜の弾性係数は、前記第１封止膜の弾性係数よりも大きい
請求項１の電気泳動装置。
【請求項３】
前記分散媒は、シリコーンオイルを含み、
前記隔壁部は、エポキシ樹脂を含む
請求項１または請求項２の電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかの電気泳動装置
を具備する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電粒子を分散媒に分散した分散液（以下「電気泳動分散液」という）を利用して画像を表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、相互に対向する素子基板と対向基板との間隙に電気泳動分散液を保持した電気泳動装置が開示されている。素子基板と対向基板との間隙は、両基板間に形成された隔壁により複数のセルに区画される。隔壁は、対向基板の表面に形成された接合層に当接する。電気泳動分散液は各セルに収容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０１８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、各セルは密閉された空間である。以上の構成では、温度変化等に起因して電気泳動分散液の分散媒が膨張した場合、接合層と隔壁とに間隙が発生する可能性がある。接合層と隔壁とに間隙が発生すると、分散媒がセル間で移動することで、表示性能が低下するという問題がある。以上の事情を考慮して、分散媒の熱膨張の影響により隔壁部と封止膜とに間隙が発生する可能性を、低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る電気泳動装置は、帯電粒子と分散媒とを含む電気泳動分散液を保持する第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板との間隙を複数のセルに区画する隔壁部とを具備し、第１基板は、隔壁部と接する封止膜を含み、隔壁部の線膨張係数をａ、分散媒の線膨張係数をｂ、封止膜に対する隔壁部の押し込み量をｃ、封止膜と第２基板との間隔をｈ、温度の変化量をＴ（４０℃≦Ｔ≦８０℃）としたとき、以下の式（１）を満たす。Ｔ×ｂ×ｈ＜Ｔ×ａ×ｈ＋ｃ…（１）
【０００６】
以上の構成によれば、式（１）を満たすように押し込み量ｃが確保される。したがって、分散媒の熱膨張の影響により隔壁部と封止膜とに間隙が発生する可能性を、低減することができる。
【０００７】
本発明の好適な態様において、封止膜は、第１封止膜と、第１封止膜よりも第２基板側に位置する第２封止膜とを含み、第２封止膜の弾性係数は、第１封止膜の弾性係数よりも大きい。以上の構成によれば、第１封止膜よりも第２基板側に位置する第２封止膜の弾性係数は、第１封止膜の弾性係数よりも大きい。したがって、第１封止膜の弾性係数よりも第２封止膜の弾性係数が小さい構成と比較して、押し込み量ｃを確保しやすいという利点がある。
【０００８】
本発明の好適な態様において、分散媒は、シリコーンオイルを含み、隔壁部は、エポキシ樹脂を含む。式（１）を満たすように押し込み量ｃを設定する構成は、エポキシ樹脂を主成分として隔壁部に使用し（典型的には隔壁部をエポキシ樹脂で形成し）、シリコーンオイルを主成分として分散媒に使用した場合（典型的には分散媒がシリコーンオイルである場合）、つまり線膨張係数ｂが線膨張係数ａよりも十分に大きい場合に特に有効である。
【０００９】
本発明の好適な態様に係る電子機器は、前述の各態様に係る電気泳動装置を具備する。例えば、時計や電子ペーパー等が電子機器の好例であるが、本発明の適用範囲は以上の例示に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の本実施形態に係る電気泳動装置の平面図である。
【図２】電気泳動装置の断面図である。
【図３】電気泳動装置を拡大した断面図である。
【図４】第１基板と第２基板とを接合する工程の説明図である。
【図５】図３における隔壁部と封止膜とが当接する部分を拡大した断面図である。
【図６】電子機器の一例である腕時計の正面図である。
【図７】電子機器の一例である電子ペーパーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の本実施形態に係る電気泳動装置１００の平面図であり、図２は、電気泳動装置１００の断面図である。本実施形態の電気泳動装置１００は、相互に交差するＸ方向とＹ方向とにわたり画素領域Ａ内に行列状に配列された複数の画素Ｐを利用して任意の画像を表示する表示機器である。図１および図２に例示される通り、電気泳動装置１００は、相互に間隔をあけて対向する第１基板１０と第２基板２０とを具備する。第１基板１０は、表示画像を視認する利用者側に位置し、第２基板２０は利用者とは反対側（背面側）に位置する。第１基板１０および第２基板２０の各々は、光透過性の板状部材である。ただし、背面側に位置する第２基板２０の光透過性は必須ではない。
【００１２】
図１および図２に例示される通り、第１基板１０と第２基板２０とは接合部６０を介して相互に接合される。接合部６０は、第１基板１０および第２基板２０の各々の周縁に沿う環状（具体的には矩形枠状）に形成される。具体的には、本実施形態の接合部６０は、図２に例示される通り、基礎部６１とシール材６３とを含んで構成される。基礎部６１は、アクリル系またはエポキシ系等の樹脂材料で形成された矩形枠状の構造体であり、シール材６３は、同様の樹脂材料で基礎部６１の上面に形成された接着層である。
【００１３】
図２に例示される通り、第１基板１０と第２基板２０との間隙には電気泳動分散液３０が保持される。電気泳動分散液３０は、複数の帯電粒子３２（３２B，３２W）の電気泳動を利用して階調を表示する表示媒体である。具体的には、電気泳動分散液３０は、相互に逆極性に帯電した白色の帯電粒子３２Wおよび黒色の帯電粒子３２Bと、複数の帯電粒子３２（３２W，３２B）が泳動可能に分散された分散媒３４とを含んで構成される。本実施形態において分散媒３４は、シリコーンオイルである。
【００１４】
図２に例示される通り、第１基板１０は、基材１１と共通電極１２と封止膜１４とを含んで構成される。基材１１は、光透過性の板状部材である。基材１１のうち第２基板２０との対向面に共通電極１２と封止膜１４とが形成される。本実施形態では、基材１１の表面に基材１１に接して共通電極１２が形成され、共通電極１２の表面に共通電極１２に接して封止膜１４が形成される。つまり、第１基板１０における第２基板２０側の表層は、封止膜１４である。封止膜１４は、後述する隔壁部５０と接する。共通電極１２は、画素領域Ａ内の複数の画素Ｐにわたり連続する電極であり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の光透過性の導電材料で形成される。
【００１５】
封止膜１４は、共通電極１２を被覆する光透過性の絶縁膜である。本実施形態の封止膜１４は、第１封止膜４１と、第１封止膜４１よりも第２基板２０側に位置する第２封止膜４３とを含む。本実施形態において、第２封止膜４３の弾性係数は、第１封止膜４１の弾性係数よりも大きい。第１封止膜４１の材料としては、例えば二トリルゴム（ＮＢＲ）等の樹脂材料が好適であり、第２封止膜４３の材料としては、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の樹脂材料が好適である。なお、第１封止膜４１と第２封止膜４３との形成に使用される材料は、樹脂材料に限定されない。第１封止膜４１の膜厚は、例えば２．５μｍ以上７．５μｍ以下であり、第２封止膜４３の膜厚は、例えば０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である。
【００１６】
図２に例示される通り、第２基板２０は、基材２１と回路層２２と複数の画素電極２４とを含んで構成される。基材２１は、板状部材である。基材２１のうち第１基板１０との対向面に回路層２２が形成される。回路層２２は、導電層と絶縁層とを含む複数層（図示略）の積層で構成され、複数の回路素子（例えばトランジスター）と複数の配線とを含む。複数の画素電極２４は、回路層２２の面上に形成される。複数の画素電極２４は、例えばＩＴＯやＩＺＯ等の光透過性の導電材料で形成される。各画素電極２４は、画素Ｐ毎に個別に形成された略矩形状の電極である。画素領域Ａの内側には、相互に間隔をあけてＸ方向およびＹ方向に複数の画素電極２４が行列状に配列する。以下の説明では、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向と表記する。Ｚ方向は、基材１１または基材２１の表面に垂直な方向である。第１基板１０または第２基板２０を構成する各層が積層される方向をＺ方向と表現することも可能である。
【００１７】
画素電極２４と共通電極１２との間の電圧に応じて複数の帯電粒子３２が泳動することで画素電極２４毎に階調（白色／黒色）が制御される。例えば、白色の帯電粒子３２Wが共通電極１２に接近することで白色が表示され、黒色の帯電粒子３２Bが共通電極１２に接近することで黒色が表示される。以上の説明から理解される通り、画素電極２４と共通電極１２とが電気泳動分散液３０を挟んで相互に対向する部分が画素Ｐとして機能する。
【００１８】
図３は、回路層２２に形成された１個のトランジスターＴrの近傍を拡大した断面図である。トランジスターＴrは、半導体層２２１とゲート電極２２３とソース電極２２５とドレイン電極２２６とを含んで構成される。半導体層２２１は、例えばポリシリコン等の半導体材料で基材２１の面上に形成される。ゲート電極２２３は、例えばモリブデン（Ｍｏ）等の導電材料で形成され、ゲート絶縁層２２２を挟んで半導体層２２１のチャネル領域に対向する。図２の絶縁層２２４は、半導体層２２１とゲート電極２２３とを覆う。ソース電極２２５およびドレイン電極２２６は、絶縁層２２４の表面に形成され、絶縁層２２４とゲート絶縁層２２２とを貫通する導通孔（コンタクトホール）を介して半導体層２２１に導通する。
【００１９】
絶縁層２２４の面上には絶縁層２２８が形成される。絶縁層２２８は、例えば酸化珪素または窒化珪素等の無機材料や各種の樹脂材料で形成された複数層の積層で構成される。絶縁層２２８の面上に複数の画素電極２４が形成される。画素電極２４は、絶縁層２２８を貫通する導通孔を介してトランジスターＴr（例えばドレイン電極２２６）に電気的に接続される。
【００２０】
図２および図３に例示される通り、第１基板１０と第２基板２０との間には隔壁部５０が形成される。本実施形態の隔壁部５０は、第２基板２０の面上（さらに詳細には絶縁層２２８の表面）に形成され、第１基板１０の表面（さらに詳細には封止膜１４の表面）に頂上面が接触する。隔壁部５０は、画素領域Ａの内側に位置し、第１基板１０と第２基板２０との間隙を複数の空間（以下「セル」という）Ｌに区画する構造体である。具体的には、隔壁部５０の平面形状は、Ｘ方向に延在する複数の部分とＹ方向に延在する複数の部分とを組み合わせた格子状である。隔壁部５０は、例えば２０μｍ以上（典型的には３０μｍ）の高さに形成される。本実施形態において隔壁部５０の材料は、エポキシ樹脂である。第１基板１０と第２基板２０との間隙が隔壁部５０により画素Ｐ毎に区画され、Ｘ方向とＹ方向とに複数のセルＬが行列状に配列する。図２および図３に例示される通り、隔壁部５０で区画された複数のセルＬの各々に電気泳動分散液３０が収容される。
【００２１】
第１基板１０と第２基板２０とは、図４に例示される通り、第２基板２０の面上に電気泳動分散液３０が充填された状態で、接合部６０を介して相互に接合される。図５は、隔壁部５０と封止膜１４とが当接する部分を拡大した断面図である。図５に例示される通り、隔壁部５０が封止膜１４（第２封止膜４３）を所定の押し込み量ｃだけ押し込むように、第１基板１０と第２基板２０とは接合される。具体的には、押し込み量ｃは、図５に例示される通り、封止膜１４の表面のうち隔壁部５０の頂上面５１が接している部分（第２基板２０から最も遠い部分）４５と、封止膜１４の表面のうち第２基板２０に最も近い部分４７との間のＺ方向における距離である。すなわち、初期的には平坦面である封止膜１４の表面が隔壁部５０の押圧により変形したときのＺ方向における変形量が押し込み量ｃである。封止膜１４の表面のうち第１基板１０に最も近い部分４５と、封止膜１４の表面のうち第１基板１０から最も遠い部分４７との間のＺ方向における距離が押し込み量ｃであるとも換言され得る。第１基板１０と第２基板２０とは、例えば２５℃の環境温度中で接合される。
【００２２】
ここで、電気泳動装置１００の使用環境での温度が第１基板１０と第２基板２０とを接合する工程での温度（つまり２５℃）よりも高くなると、熱膨張により分散媒３４の体積が大きくなり、隔壁部５０と封止膜１４とに間隙が発生する可能性がある。具体的には、分散媒３４が熱膨張したときの高さの変化量が、隔壁部５０が熱膨張したときの高さの変化量を上回る場合に、隔壁部５０と封止膜４３とに間隙が発生する。分散媒３４または隔壁部５０について「高さ」とは、Ｚ方向における寸法を意味する。
【００２３】
以上の事情を背景として、本実施形態では、以下の式（１）を満たす押し込み量ｃを設定する。
【数１】
2018180373.tif 000003
【００２４】
記号ａは、隔壁部５０（例えばエポキシ樹脂）の線膨張係数を意味し、記号ｂは、分散媒３４（例えばシリコーンオイル）の線膨張係数を意味する。一般的には、線膨張係数ｂは線膨張係数ａよりも大きい。特に分散媒３４にシリコーンオイルを使用した場合、線膨張係数ｂは線膨張係数ａよりも十分に大きい値をとる。記号ｈは、封止膜１４（第２封止膜４３）と第２基板２０との間隔である。間隔ｈは、図３に例示される通り、例えば、画素電極２４の表面２９と、第１基板１０の表面のうち画素電極２４の表面２９に対向する部分４９との間のＺ方向における距離である。記号Ｔは、温度の変化量を意味する。例えば標準温度から使用環境での最高温度まで変化量である。標準温度とは、例えば第１基板１０と第２基板２０との接合時の温度（例えば２５℃）である。使用環境での最高温度とは、製品が使用される環境での最高温度であり、例えば仕様上の作動温度範囲の最高値である。変化量Ｔは、例えば４０℃以上８０℃以下が好適である。
【００２５】
以上の説明から理解される通り、式（１）の左辺の項「Ｔ×ｂ×ｈ」は、温度変化により分散媒３４が膨張したときの高さの変化量の最大値を表する。他方、右辺の項「Ｔ×ａ×ｈ」は、温度変化により隔壁部５０が膨張したときの高さの変化量の最大値を表す。つまり、分散媒３４の高さの変化量と隔壁部５０の高さの変化量との差分（Ｔ×ｂ×ｈ−Ｔ×ａ×ｈ）を上回るように押し込み量ｃを確保することで、隔壁部５０と封止膜１４とに間隙が発生する可能性を低減できる。
【００２６】
本実施形態における線膨張係数ａは５．０×１０−５/℃であり、線膨張係数ｂは、９．５×１０−４/℃である。本実施形態においては、間隔ｈを２５μｍとし、変化量Ｔを５０℃とする。以上の数値を式（１）に代入すると、押し込み量ｃについて以下の式（２）が導出される。したがって、本実施形態では、押し込み量ｃが１．１３μｍよりも大きくなるように第１基板１０と第２基板２０とを接合する。誤差を考慮すると、押し込み量ｃを例えば２．０μｍとする構成が好適に採用され得る。
【数２】
2018180373.tif 000004
【００２７】
以上に説明した通り、本実施形態では、式（１）を満たすように押し込み量ｃが確保されるので、分散媒３４の熱膨張の影響により隔壁部５０と封止膜１４とに間隙が発生する可能性を、低減することが可能である。ひいては、温度変化による表示性能の低下を低減することができる。
【００２８】
＜変形例＞
以上に例示した態様は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下に例示する態様は、前述の形態に適用され得る。また、以下の例示から任意に選択された２個以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００２９】
（１）前述の形態では、式（１）を満たすように押し込み量ｃを確保したが、例えば予め決められた押し込み量ｃを確保できるような線膨張係数ａをもつ隔壁部５０の材料と、線膨張係数ｂをもつ隔壁部５０の材料とを選定することも可能である。つまり、線膨張係数ａと線膨張係数ｂと押し込み量ｃと間隔ｈと変化量Ｔとが式（１）を満たす関係であれば、調整の対象となる数値は任意である。
【００３０】
（２）前述の形態では、封止膜１４は第１封止膜４１と第２封止膜４３とを含んだが、封止膜１４の構成は以上の例示に限定されない。例えば、１層または３層以上で封止膜１４を構成することも可能である。
【００３１】
（３）前述の形態では、第１封止膜４１の弾性係数よりも第２封止膜４３の弾性係数が大きい構成を例示したが、第１封止膜４１の弾性係数と第２封止膜４３の弾性係数との関係は以上の例示に限定されない。例えば第１封止膜４１の弾性係数よりも第２封止膜４３の弾性係数が小さい構成も可能である。ただし、第１封止膜４１の弾性係数よりも第２封止膜４３の弾性係数が大きい前述の構成によれば、第１封止膜４１の弾性係数よりも第２封止膜４３の弾性係数が小さい構成と比較して、押し込み量ｃを確保しやすいという利点がある。
【００３２】
（４）前述の形態では、シリコーンオイルを分散媒３４として例示したが、分散媒３４の材料はシリコーンオイルに限定されない。例えば、芳香族系炭化水素等を含む分散媒３４を採用することも可能である。また、シリコーンオイルを使用する場合も分散媒３４の全部がシリコーンオイルである必要はない。例えば、シリコーンオイルとは別の材料をシリコーンオイルに混合したものを分散媒３４として使用してもよい。
【００３３】
また、前述の形態では、エポキシ樹脂で隔壁部５０を形成したが、隔壁部５０の材料は以上の例示に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の樹脂材料により隔壁部５０を形成することも可能である。また、エポキシ樹脂とは別の材料をエポキシ樹脂に混合したものを隔壁部５０の材料として使用することも可能である。ただし、式（１）を満たすように押し込み量ｃを設定する構成は、エポキシ樹脂を主成分として隔壁部５０に使用し（典型的には隔壁部５０をエポキシ樹脂で形成し）、シリコーンオイルを主成分として分散媒３４に使用した場合（典型的には分散媒３４がシリコーンオイルである場合）、つまり線膨張係数ｂが線膨張係数ａよりも十分に大きい場合に特に有効である。
【００３４】
（５）前述の形態では、画素Ｐ毎にセルＬを形成したが、画素ＰとセルＬとの対応関係は以上の例示に限定されない。例えば、相互に隣合う複数の画素Ｐを単位としてセルＬを形成することも可能である。
【００３５】
＜電子機器＞
以上に例示した電気泳動装置１００は、種々の電子機器に利用され得る。電気泳動装置１００を利用した電子機器の具体的な形態を以下に例示する。
【００３６】
図６は、電気泳動装置１００を表示機器として利用した腕時計９２の正面図である。図６に例示される通り、腕時計９２は、電気泳動装置１００を収容する筐体９２１と、筐体９２１に連結されたバンド９２２とを具備するウェアラブル機器である。利用者はバンド９２２を手首に巻回することで腕時計９２を装着可能である。電気泳動装置１００の画素領域Ａは筐体９２１の開口９２３から露出し、時刻等の各種の情報の表示に利用される。筐体９２１に設置された操作子９２４が操作されると、例えば画素領域Ａに表示される画像が変更される。
【００３７】
図７は、電気泳動装置１００を利用した電子ペーパー９４の斜視図である。図７に例示される通り、電子ペーパー９４は、弾性変形が可能なシートを基材１１および基材２１として利用した電気泳動装置１００を具備し、画素領域Ａ内に各種の画像を表示する。
【００３８】
本発明が適用される電子機器は以上の例示に限定されない。例えば、携帯電話機や電子書籍等の情報端末，携帯型の音響再生装置，タッチパネル搭載型の表示装置など、各種の電子機器に本発明の各態様に係る電気泳動装置１００を利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１００…電気泳動装置、１０…第１基板、１１…基材、１２…共通電極、１４…封止膜、４１…第１封止膜、４３…第２封止膜、２０…第２基板、２１…基材、２２…回路層、２４…画素電極、３０…電気泳動分散液、３２（３２B，３２W）…帯電粒子、３４…分散媒、５０…隔壁部、６０…接合部、６１…基礎部、６３…シール材。
【図１】
2018180373.tif 000005
【図２】
2018180373.tif 000006
【図３】
2018180373.tif 000007
【図４】
2018180373.tif 000008
【図５】
2018180373.tif 000009
【図６】
2018180373.tif 000010
【図７】
2018180373.tif 000011