(57)【要約】【課題】着色粒子を電圧によって移動させ表示を行う表示素子の製造方法において、移動する着色粒子を帯電させるため、異なる二種類以上の粒子を攪拌混合させた後、篩を通したり、溶媒に溶かして基板上に分散させる方法が提案されてきた。しかし、帯電特性の異なる粒子の混合によって、その凝集体を作りその後の特性が悪化してしまう。【解決手段】一種類の粒子でも存在する凝集体を解砕し、その粒子を帯電させるための帯電対との摩擦帯電を行うことによって、基板上へ粒子を供給する。また、逆極性に帯電した粒子や、最適帯電量でない粒子を除去することによって、表示特性を向上させる。【選択図】図１
2005037766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の基板に電極が形成された、対向する一対の基板と、前記基板間に封入された少なくとも一種類の着色粒子を備えた表示素子の製造方法であって、
前記着色粒子を基板に分散させる粒子分散工程を有し，
前記粒子分散工程は，着色粒子の凝集体を解砕する粒子解砕工程と，
粒子解砕工程の後に前記着色粒子を帯電させる粒子帯電工程とを有することを特徴とする表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記粒子解砕工程が、メッシュを通過することによって着色粒子の解砕が行われることを特徴とする請求項１に記載の表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記着色粒子を前記基板に分散させる粒子分散工程が、同一の帯電特性を有する着色粒子毎に分けて行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記粒子分散工程が、前記着色粒子を帯電させる粒子帯電工程と、所望の帯電特性を有する着色粒子のみを基板上に供給する粒子選別工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
【請求項５】
前記粒子帯電工程における粒子の帯電が、前記着色粒子と異なる帯電特性を有する第二の材料との摩擦帯電により行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記粒子帯電工程における粒子の帯電が、コロナ帯電により行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記粒子選別工程が、逆帯電粒子を捕捉する極性選別工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記粒子選別工程が、所望の帯電量の粒子のみを前記基板上に分散させる帯電量選別工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記極性選別工程が、前記着色粒子と同極性の電圧が印加された補助電極により、前記補助電極と逆極性の着色粒子が選択捕捉されることを特徴とする請求項７に記載の表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記帯電量選別工程が、前記着色粒子と逆極性の電圧が印加された補助電極により、前記補助電極に印加される電圧に応じた帯電量の着色粒子が選択捕捉されることを特徴とする請求項８に記載の表示素子の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも一方の基板に電極が形成された対向する一対の基板と、前記基板間に封入された少なくとも二種類の着色粒子を備えた表示素子であって，二枚の基板の各々に、互いに帯電特性の異なる着色粒子を各々分散させた二基板を貼り合せることによって作製されることを特徴とする表示素子。
【請求項１２】
少なくとも一方の基板に電極が形成された対向する一対の基板と、前記基板間に封入された少なくとも一種類の着色粒子を備えた表示素子であって，帯電特性の異なる着色粒子を別々に分散させ、前記着色粒子を積層させた後、対向する基板を貼り合わせたことを特徴とする表示素子。
【請求項１３】
少なくとも一方の基板に電極が形成された対向する一対の基板と、前記基板間に封入された少なくとも一種類の着色粒子を備えた表示素子を製造する製造装置であって，前記着色粒子を帯電させる粒子帯電部と、所望の帯電特性を有する着色粒子を選択する粒子選択部とを備えた粒子分散部を有することを特徴とする表示素子の粒子分散装置。
【請求項１４】
前記粒子帯電部が、前記着色粒子と異なる帯電特性を有する材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子の粒子分散装置。
【請求項１５】
前記粒子選択部が、電圧印加手段に接続された補助電極を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の表示素子の粒子分散装置。
【請求項１６】
少なくとも一方の基板に電極が形成された対向する一対の基板と、前記基板間に封入された少なくとも二種類の着色粒子を備えた表示素子の製造方法であって，
前記一対の基板の各々に、互いに帯電特性の異なる着色粒子を各々分散させる工程と，
その後に前記一対の基板を対向させて貼り合せる工程を有することを特徴とする表示素子の製造方法。
【請求項１７】
少なくとも一方の基板に電極が形成された対向する一対の基板と、前記基板間に封入された少なくとも一種類の着色粒子を備えた表示素子の製造方法であって，
前記一対の基板の少なくとも一方に，帯電特性の異なる着色粒子を別々に分散させ、前記着色粒子を積層させる工程と，
その後に，一対の基板を対向させて貼り合わせる工程を有することを特徴とする表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
着色された粒子を基板間の電界により移動させ、表示を行う表示素子、表示素子の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の携帯情報端末には、薄型軽量で携帯性が良く、視認性のよい表示素子として、主に液晶表示素子が搭載されている。液晶表示素子は受光素子であり、液晶表示素子内に反射板を設けた構成や、バックライト若しくはフロントライトを設けた構造をしている。これらの構造では、表示素子本体の他に必要になるものが多く、さらなる薄型化やコスト低下は難しい。また、液晶表示素子は液晶分子の配向状態の変化を表示に利用するため、視野角に制限がある。
【０００３】
これに対し近年、有機ＥＬ表示素子と呼ばれる発光型表示素子が研究開発されてきた。この方式は自発光であるため、その視野角は液晶表示素子に比べ非常に広い。また、素子を薄型軽量とすることができ、さらに、フレキシブル基板上への発光層の製膜も可能である。
【０００４】
しかし、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子では、表示を維持するために恒常的に電力が必要となる。また、恒常的な電力供給のため、表示素子を構成する材料の寿命を考慮する必要がある。
【０００５】
上記のような表示素子に対して近年、電子ペーパーと呼ばれる表示素子の研究開発が行われている。電子ペーパーとは、紙のような視認性と携帯性を有し、且つ電気的磁気的に書き換えが可能で、さらに表示のためのエネルギーが不必要である表示素子のことを指す。紙代替としての表示素子を言うこともある。
【０００６】
電子ペーパーの主な表示方式には、着色微粒子を用いるもの、電気化学的な反応を利用するもの、液晶のような有機分子を利用するもの、などが挙げられる。着色微粒子を用いるものにも、微粒子を絶縁溶媒内に分散させ、電気泳動現象を用いるもの（例えば、特許文献１参照）、微粒子に帯電処理を施し、帯電電荷と電界を利用して微粒子を移動させるもの（例えば、特許文献２参照）、少なくとも二色に塗り分けられた微粒子を電界により回転させて表示を行うもの（例えば、特許文献３参照）がある。
【０００７】
この中でも、微粒子を帯電処理し、電界により移動させて表示を切り替える粉体方式は、その保持特性や高速応答性から、電子ペーパーとしての応用が期待される。
【特許文献１】特開昭５２−２４４９７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２０２号公報
【特許文献３】特開平１−２８２５８９号公報
【特許文献４】特開２００２−２４４１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、同じ帯電特性を有する粒子同士であっても、それらが摩擦することによって、一部の粒子が逆帯電電荷を持つことが知られている。この逆帯電電荷を有する着色粒子によって、図１１のように二基板間への電圧印加によって表示させたい着色粒子を表示面側に付着させた場合においても、表示させたい着色粒子４−Ａとは異なる色の着色粒子４−Ｂが表示面側に移動するため、表示素子の反射特性が低下してしまう。
【０００９】
また、特許文献４のように、気体を用いて粒子を基板上に分散させる際に、帯電極性の異なる粒子間の静電気引力によって、着色粒子の凝集が生じ、表示面における反射特性が悪化してしまうことがある。粒子の大きさとこのような凝集体の発生には関係があり、例えば粒子径が１０μｍ以上の大きさのものであれば、粒子表面処理などによって凝集体が生じにくく、それよりも小さいものでは、凝集体が生じ、表示特性を悪化させる原因となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上のような課題を解決するため、本発明の表示素子の製造方法は，少なくとも一方の基板に電極が形成された二枚の対向基板と、前記基板間に封入された少なくとも一種類の着色粒子を備えた表示素子の製造方法であって、前記着色粒子を基板に分散させる粒子分散工程を有し，前記分散工程は，着色粒子凝集体を解砕する粒子解砕工程と、前記着色粒子を帯電させるための粒子帯電工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
通常、粒子径が１０μｍよりも小さくなると凝集体が生じてくるため、その凝集体を着色粒子ごとに分けて表示に寄与させることが困難となってくる。そして、駆動時の電圧によって分離させることのできなかった粒子の凝集体は固まりとなって表示面に移動するため、表示特性を悪化させることになる。
【００１２】
この凝集体の発生は、異なる帯電特性を有する粒子を帯電させるために攪拌した時に生じる静電気引力やファンデルワールス力によって生じる。さらに、攪拌混合した着色粒子を篩に通して基板上に分散させる方法があるが、粒径の小さな粒子に対しては困難である。
【００１３】
そこで、本発明における表示素子の製造方法によれば、粒子の凝集体を解砕する粒子解砕工程によって分離された粒子は、そのままでは均一且つ安定な帯電量を有さないため、本発明の粒子帯電工程を行うことによって、基板上に供給する粒子が、均一な分散状態で、均一且つ安定な帯電量を有することになる。
【００１４】
また、本発明では、前述の粒子解砕工程が、メッシュを通過することによって着色粒子の解砕が行われることを特徴とする表示素子の製造方法について述べている。粒子解砕工程の中で、凝集体を解砕するためには一般的に超音波振動源を用いたものがある。しかし、超音波振動では粒子径などのパラメータで解砕せず、逆に凝集体を作ってしまう可能性もある。そこで、本発明では、粒子径の異なる着色粒子を用いた場合にでも、安定して凝集体を解砕するための方法として、粒子径よりも大きな、特に粒子径の５倍程度、望ましくは２倍の直径を持つ小穴を持つメッシュに、粒子の凝集体を通すことによって解砕する方法について述べている。メッシュに通すためには、メッシュ上部からの圧力やガスのフローを用いると良い。
【００１５】
本発明では、その他に、前記表示素子を製造する製造工程において、前記表示素子基板に前記着色粒子を分散させる粒子分散工程が、同一の帯電特性を有する着色粒子毎に分けて行われることを特徴とする表示素子の製造方法について提案している。
【００１６】
二色以上の帯電特性の異なる粒子を撹拌混合後に、表示素子基板上に分散させる際、異なる帯電特性を有する粒子間で強い静電気引力が発生する場合がある。そこで本発明では、帯電特性の異なる粒子を分散前に撹拌混合して、粒子を帯電させるのではなく、一色ずつ粒子を分散させ、さらに粒子を一種類ずつ帯電させるという製造方法を提案している。前述の粒子帯電工程を行うことで、必ずしも二色以上の粒子が必要になるわけではなくなるため、凝集体の発生を極力抑えることができ、表示特性の向上も見込まれる。
【００１７】
基板上への供給を一種類の着色粒子毎に行うことで、二枚の基板のそれぞれに、一種類の着色粒子を分散させることもできる。その後、異なる着色粒子を分散させた基板同士を貼りつけることで表示素子を製造することができる。
【００１８】
また、ある着色粒子を分散後、それとは異なる着色、帯電特性を有する粒子を分散させて、着色粒子を積層させた表示素子を作製することもできる。
【００１９】
さらに、本発明では、表示素子を製造する製造工程において、粒子分散工程が、前記着色粒子を帯電させる粒子帯電工程と、所望の帯電特性を有する着色粒子のみを基板上に供給する粒子選別工程とを含むことを特徴とする表示素子の製造方法を提案している。
【００２０】
粒子を分散させた後、若しくは単分散状態の粒子群を帯電させるために、粒子帯電工程を有し、さらに、必要な帯電特性を有した粒子のみを表示素子基板上に供給する製造方法について述べている。
【００２１】
すなわち、ある程度解砕された粒子や、単分散状態での粒子群を帯電処理し、基板上に分散させる場合には、同一粒子同士の摩擦帯電が生じている可能性があり、実際にも本来望まれる帯電極性と逆極性を有する粒子が、全体の数割程度、混入してしまうことが知られている。このことは、表示したい着色粒子とは異なる着色粒子が表示に寄与する可能性について示唆しており、表示特性を悪化させる原因となっている。したがって、本来必要な帯電極性と逆符号に帯電した粒子を排除する必要がある。
【００２２】
その他、必要な極性の帯電量であっても、大きすぎる場合には、基板などへの付着の増加に影響するため、帯電量を選択した形で基板上へ粒子を供給する必要がある。本発明はそのための粒子分散工程について述べたものである。
【００２３】
本発明では、前記粒子帯電工程における粒子の帯電が、前記着色粒子と異なる帯電特性を有する第二の材料との摩擦帯電により行われることを特徴とする表示素子の製造方法について述べている。
【００２４】
従来は、二種類以上の帯電特性の異なる着色粒子を攪拌混合することで、摩擦帯電を生じさせていた。しかし、前述のように、帯電した粒子はその静電気引力によって凝集体を作るため、表示特性が悪化する。
【００２５】
そこで、凝集体を解砕した後、粒子を帯電させる必要があるが、その方法としては、摩擦帯電が主に利用できると考えられる。摩擦帯電するためには、粒子に対して同じ材料では大きな摩擦帯電量にならない。そこで、粒子と異なる材料を用いることで摩擦帯電時の帯電量を大きくすることができる。第二の材料として、粒子を帯電させたい極性とは逆の極性に帯電しやすい材料を用いると良い。帯電の大きさも、帯電列の関係からその帯電列間の間が大きいほど、お互いの帯電量が大きくなることが知られている。
【００２６】
例えば、正極性帯電させたい粒子があれば、摩擦帯電部の材料には、少なくとも粒子よりも正極性側にある帯電対を選択すればよい。望ましくは、負極性帯電しやすい材料を選択する。以上により、帯電特性が同じであろう材料を分散させる際にも、帯電処理を行うことができるようになる。
【００２７】
また、粒子帯電工程における粒子の帯電が、コロナ帯電により行われることを特徴とする表示素子の製造方法について述べている。これは、一般的な電子写真に用いられる感光体（ＯＰＣ）上で帯電させるために用いられる帯電器を粒子の帯電にも利用し、粒子を帯電させる方法を述べたものである。
【００２８】
また、本発明では、粒子選別工程が、逆帯電粒子を捕捉する極性選別工程を含むことを特徴とする表示素子の製造方法について説明している。
【００２９】
前述の粒子選別工程では、必要な帯電量を有する粒子のみを基板上に供給することを述べたが、さらに極性選別工程についての説明をしたものである。
【００３０】
まず既述したが、必要な帯電極性と逆極性の粒子が存在すると、表示特性を悪化させるため、逆極性に帯電した粒子を取り去ることが望まれる。そのため、本発明では逆極性帯電した粒子を捕捉する工程を設けている。
【００３１】
さらに、本発明では、粒子選別工程が、所望の帯電量の粒子のみを基板上に分散させる帯電量選別工程を含むことを特徴とする表示素子の製造方法についても述べている。
【００３２】
上述のように、必要な帯電量の粒子のみを基板に供給するために、帯電量選別工程を行っている。
【００３３】
さらに、本発明では、極性選別工程が、前記着色粒子と同極性の電圧が印加された補助電極により、補助電極と逆極性の着色粒子が選択捕捉されることを特徴とする表示素子の製造方法を提供している。
【００３４】
つまり、帯電するであろう極性と同極性の電圧を補助電極に印加することで、不必要な逆帯電粒子を捕捉し、基板上に供給しないという方法を述べたものである。
【００３５】
その他にも、帯電量選別工程が、前記着色粒子と逆極性の電圧が印加された補助電極により、前記補助電極に印加される電圧に応じた帯電量の着色粒子が選択捕捉されることを特徴とする表示素子の製造方法を述べている。
【００３６】
なお、上述の極性選別工程と、帯電量選別工程に用いられる補助電極は別のものである。この補助電極には、粒子の帯電極性とは逆極性の電圧が印加されている。
【００３７】
ある帯電量を持つ粒子は、落下を伴って、補助電極からの電界と粒子の帯電量の相互作用力で補助電極に引き寄せられる。この時、引き寄せられて捕捉された粒子は、電圧との相互作用により付着したものであるため、ある一定以上の帯電量を有する粒子が補助電極に捕捉されていることになる。このような帯電量の大きな粒子は静電気付着力が大きくなるため、基板表面に付着したまま表示特性に悪影響を及ぼすと考えられる。そのような帯電量の大きな粒子は、この工程で除去することが可能となり、表示特性の向上が期待される。
【００３８】
本発明では、少なくとも一方の基板に電極が形成された二枚の対向基板と、前記基板間に封入された少なくとも二種類の着色粒子と、からなる表示素子において、二枚の基板の各々に、互いに帯電特性の異なる着色粒子を各々分散させた二基板を貼り合せることによって作製されることを特徴とする表示素子を提供している。
【００３９】
これは、一枚の基板にある着色粒子を、もう一方の基板に異なる着色粒子を上記製造方法によって供給しておき、その後で二枚の対向する基板を貼り合わせて作製された表示素子である。初期状態では特に、それぞれの着色粒子が分離しており、粒子の凝集体がないため、表示特性は向上する。
【００４０】
また、本発明では、少なくとも一方の基板に電極が形成された二枚の対向基板と、前記基板間に封入された少なくとも一種類の着色粒子と、からなる表示素子において、帯電特性の異なる着色粒子を別々に分散させ、前記着色粒子を積層させた後、対向する基板を貼り合わせたことを特徴とする表示素子について述べている。
【００４１】
これは、一方の基板上にまず、第一の着色粒子を前記製造方法にて分散させ、さらに、第一の着色粒子と異なる色の、第二の着色粒子を第一の着色粒子上に、上記製造方法にて分散させる。必要であればさらにその上に、第三、第四の着色粒子を分散させる。その後、もう一枚の対向する基板を貼合することで作製される表示素子である。この時も同様に、粒子の凝集体が生じていないため、初期特性は良いものとなる。
【００４２】
次に、本発明では、前記表示素子を製造する製造装置において、着色粒子を帯電させる粒子帯電部と、所望の帯電特性を有する着色粒子を選択する粒子選択部と、を備えた粒子分散部を有することを特徴とする表示素子の粒子分散装置を提供する。
【００４３】
これは前述のように、粒子を帯電させるための粒子帯電部と、必要な帯電量の粒子のみを基板上に供給するための粒子選択部を持っていることを特徴としている。なお、粒子分散装置には、基板上に粒子を分散させるために、上記の粒子帯電部がなければならないが、粒子選択部を有しない構成であってもかまわない。
【００４４】
また、本発明では、粒子帯電部が、前記着色粒子と異なる帯電特性を有する材料からなることを特徴とする表示素子の粒子分散装置について述べている。
【００４５】
すなわち、粒子を帯電させるためには、粒子の他に帯電対となるべき帯電性材料が必要である。この帯電性材料については、粒子が帯電すれば良いので、例えば金属などであっても良いし、有機物であっても良い。存在する全てのものの間には静電気が発生することも知られているため、材料は全く規定しない。
【００４６】
また、本発明では、前記粒子選択部が、電圧印加手段に接続された補助電極を備えたことを特徴とする表示素子の粒子分散装置について述べている。
【００４７】
粒子選択部は、極性選択部と帯電量選択部の、少なくともどちらか一方を含む。そのためには補助電極が必要であり、補助電極は電圧印加手段に接続されている必要性がある。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の表示素子の製造方法によれば、一種類の着色粒子を用いる場合でも、確実に粒子を分散させ、さらに帯電させることができる。さらに、二種類以上の粒子を用いる場合でも、攪拌混合後に粒子を分散させず、一種類ずつ帯電、分散させることによって、分散状態の良い表示素子を作製することができた。
【００４９】
以上のことから、本発明の製造方法を用いることで、従来生じていた粒子の凝集や帯電量の不均一性、不安定性により生じていた表示特性の低下を抑えることができ、表示特性の良い表示素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
まず、図２を用いて表示素子の構造と動作について説明する。表示素子は、透光性電極２が設けられたガラス基板１上に誘電体膜３を製膜し、それらの基板部材５間に着色粒子４が封入された構造である。
【００５１】
基板にはガラスなどの従来表示素子の基板として用いられているものを用いても良いし、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）シートなどの透明なシート材料を用いても良い。また、強度が必要であれば、薄い金属板や金属シートを用いても問題ない。しかし、図２に示される二枚のガラス基板１のうち、上側の基板は少なくとも透明でなければならない。
【００５２】
また、誘電体膜３の材料自体は誘電体であれば何でも良いが、特に帯電列の関係がはっきりしており、どの材料と帯電しても中性に近い帯電特性を持つポリカーボネイトが主に用いられている。
【００５３】
着色粒子４は、着色した色ごとに異なる帯電特性を有する。図２では着色粒子４には、白に着色した白粒子４−Ａと、黒に着色した黒粒子４−Ｂを用いている。これらの粒子の構成は高分子であっても金属であっても良い。例えば高分子であればポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などが挙げられる。また、金属粒子であれば金粒子などが使用できる。粒子を着色するには、黒粒子であれば、例えばカーボンブラックを粒子内に含有させる。また、白粒子であれば、酸化チタンを含ませたり、多孔質にすることによって着色する。さらに、着色粒子表面には、帯電しやすい材料を表面処理しても良い。例えば、アミノシラン系カップリング剤、アルキルシラン系カップリング剤などを用いて表面処理する。
【００５４】
白粒子４−Ａおよび黒粒子４−Ｂは、異なる帯電特性を有しており、これらが互いに接触若しくは摩擦することによって、どちらか一方は正極性に、もう一方は負極性に帯電する。帯電量の大きさは、一般的なトナーに用いられる帯電制御剤を着色粒子内に入れる、帯電列の関係から帯電が中性に近いもので粒子を作るといった方法によって制御することができる。
【００５５】
しかし、前述のように、物質が接触、摩擦すると、全く同じ帯電特性を有する物質が一部存在しなくなるために、物質は必ず帯電する。つまり、同色の着色粒子、例えば白粒子４−Ａ間で正極性帯電しやすい表面処理を行っていても、白粒子の一部には必ず負極性帯電する白粒子が存在する。摩擦帯電処理後に帯電量を測定すると、全白粒子数に対して、９０％は正極性に、１０％は負極性に帯電していた。同様に、黒粒子４−Ｂが負極性に帯電しやすい特性を有していた場合においても、黒粒子４−Ｂ同士の接触摩擦で、約９０％の黒粒子は負極性に、残りの１０％の黒粒子は正極性に帯電してしまう。そのような粒子の帯電状態において、図２のように基板部材５間に下から上方向への電界を印加すると、白粒子４−Ａは上側基板に移動するため、上側から見た表示は白表示となるが、全黒粒子数のうち、１０％程度の逆帯電した黒粒子４−Ｂも上側基板に移動し、反射特性に寄与する。したがって、上側基板から見た時の被覆面積比率は、白粒子に覆われる面積が全体の９０％、黒粒子に覆われる面積が全体の１０％程度となり、白反射特性を悪化させてしまう。
【００５６】
また、粒子を基板部材５上に分散させる分散工程で生じる白粒子４−Ａと黒粒子４−Ｂの凝集によって、表示は単色でなく、白と黒粒子の混合した色が表示されることになる。すなわち、表示は白であっても黒であっても、実際には灰色がかった表示色となってしまう（図１１）。また、凝集体が存在することによって、表示素子に入射する光は、表示素子を通過して表示素子の裏側に抜けてしまい、光利用効率が悪くなる。また、凝集体をそのままにした場合、表示素子の通過光をなくすためには、表示素子内に多量の粒子を封入する必要があり、それによる充填率の上昇など問題も生じる。
【００５７】
本発明では、このような逆帯電粒子を取り除き、基板表面には単一色の着色粒子のみが付着した構造の図２のような表示素子を作製するための製造方法を提供しており、以下に詳しく説明する。
【００５８】
（実施の形態１）
本発明の表示素子の製造方法は、次の工程を含む。
【００５９】
下側基板の油脂分を取り去るための洗浄工程を行う。次に、下側基板上の電極のパターンに沿った画素隔壁を作る隔壁形成工程を行った後、着色粒子を下側基板上に均一に分散する粒子分散工程を行う。そして、上部基板を下側基板に貼り付ける貼合工程、最後に表示素子内の粒子をさらに均一にするために高周波電圧を印加する高周波印加工程がある。
【００６０】
図１に、上述のような表示素子の製造方法のうち、本発明における基板上に粒子を分散する粒子分散工程のフロー図を示す。
【００６１】
本発明の粒子分散工程は、まず一種類の粒子の凝集体を解砕する。着色粒子は、その粒径が１０μｍ以下になると、凝集力はファンデルワールス力により相対的に大きくなり、粒子の凝集体を作っていることが通常である。解砕された粒子を、その粒子と異なる帯電特性を有する材料と摩擦帯電させることによって、粒子を帯電させる。帯電した粒子は用意された基板上に噴霧され、基板上では、粒子の均一な分散状態を得ることができた。さらに、上記摩擦帯電処理で不充分であった帯電量を、表示素子作製後の高周波電圧印加によって安定なものとする。
【００６２】
また、図３には、粒子分散装置の装置断面図を簡略化して示す。
【００６３】
上記の凝集粒子を解砕させるため、凝集体を含む着色粒子群６を受け皿１０に載せる。着色粒子群６が一種類の場合には、それぞれの粒子との帯電によって、本来の帯電極性の粒子と逆極性粒子とが共存する。しかし、この後の工程で逆帯電粒子を除去できるので、表示特性の向上を鑑みて、受け皿１０には異なる帯電特性の粒子を攪拌混合後に載せるのではなく、一種類の粒子のみを載せる。この時、受け皿１０は、着色粒子径よりも少し大きい開口径を持つ。例えば、粒子径が１０μｍであれば、３０μｍ程度である。この受け皿１０には、従来帯電量を測定する時に用いられる金属メッシュを用いると良いが、特にこれに限らない。
【００６４】
受け皿１０上の粒子群６はメッシュを通過して下側に落下する。凝集体に近い粒子群６をメッシュ下側に落下させるためには、例えばガスフローなどで、粒子群６上部から圧力をかけてメッシュで解砕し、メッシュを通過させる。受け皿１０上部からのガスとしては、できる限り水分を含まないものが良く、例えば、窒素ガスなどが挙げられる。
【００６５】
受け皿１０下部に落下した着色粒子８は、凝集が少なく、多くは分散粒子となっている。このような分散粒子は、凝集体から破壊された時やメッシュを通過した時などに帯電を生じる。しかし、この状態では、粒子が均一で安定な帯電を有しているわけではない。そこで、それらの粒子に摩擦帯電を確実に生じさせるために、解砕された粒子が通過して基板部材７に到達するまでの経路に、粒子と摩擦帯電を生じる材料を設けた摩擦帯電部９を設けておく。摩擦帯電部９は、分散粒子が確実に接触し摩擦帯電するような構造である必要がある。そのため、例えば円筒形電極の内部を粒子が通過して帯電する場合、円筒径は、通過する粒子径の２倍程度、大きくても１０倍程度である必要がある。
【００６６】
この時の摩擦帯電させる材料は、粒子との帯電列により決められ、例えば粒子を正帯電させたければ、摩擦帯電部９の構成材料には負帯電しやすい材料を選択する。つまり、白粒子が正帯電しやすくなっている時には、帯電列で負極性に帯電しやすい材料を選択する。正帯電しやすい材料としては、雲母、ナイロン、負帯電しやすい材料としてはテフロン（Ｒ）、ポリエチレンなどを使うと良い。
【００６７】
また、図３では省略するが、粒子を解砕した後、粒子が基板に到達するまでの間に、通常、電子写真で用いられるようなコロナ帯電器を設置して、コロナ帯電器により粒子を強制的に帯電させる方法も可能である。
【００６８】
また、図４に異なる構成の粒子分散装置の簡略化した断面図を示す。
【００６９】
図４では受け皿１０が圧電素子で作られていて、小穴の開いたものである。超音波発生源１１に接続された受け皿１０上に置かれた凝集粒子群６は、受け皿１０が超音波振動することで、受け皿１０上の粒子群６が解砕され、メッシュを通して落下する。落下した着色粒子８は勢いがなく、摩擦帯電部９で引っかかる可能性があるため、図４に示されるように、側面からガスフローを行い、着色粒子８を基板部材７上に分散させる。または、受け皿１０上部からガスフローさせ、基板部材７に向けて粒子を噴霧することもできる。
【００７０】
以上のように、上記のガスフローや圧電素子を組み合わせた製造装置を作製することができる。
【００７１】
また、落下する帯電着色粒子８は、基板上に均一に分散されるが、この時、基板に到達するまでの間の位置に、電圧印加手段を有する電極を配置することができる。つまり、図１のフローの中で、摩擦帯電工程の後に、極性選別工程と帯電量選別工程の少なくとも一つの工程を含むことができる。
【００７２】
極性選別工程とは、例えば、正極性に帯電した粒子である正帯電粒子が前述の摩擦帯電工程を通過後に、粒子同士の衝突帯電や摩擦帯電などによって生じた負極性の帯電粒子を捕捉し、基板上に供給しないようにするための工程である。
【００７３】
また、帯電量選別工程とは、例えば、正極性に帯電した粒子である正帯電粒子が上記摩擦帯電工程を通過後に、必要な帯電量を有する粒子のみを通過させる工程である。
【００７４】
これらの工程は、表示素子として利用する際に表示特性に関わる重要なものであり、特にこれらの工程を摩擦帯電工程処理後に行うことで表示特性の更なる向上が見込まれる。
【００７５】
すなわち、極性選別工程は、上述したように、例えば白粒子と黒粒子を用いた表示素子を作製する場合、白表示するための電圧により、黒粒子の逆極性帯電粒子が白粒子と同時に電界によって移動し、表示特性を悪化させることを防ぐために行う処理である。
【００７６】
また、帯電量選別工程は、帯電量が大きすぎると、駆動力よりも静電気引力による基板への付着力が大きくなり、表示を切り替えるために電界を印加しても、表示面側に表示色とは異なる着色粒子が残存することになる。そのため、最適な帯電量の粒子のみを基板上に分散させるために取り入れる工程である。
【００７７】
このような工程を実現するための粒子分散装置の簡略化した断面図を示すのが、図５であり、摩擦帯電工程までは、前述したような装置構造となっている。
【００７８】
極性選別工程もしくは帯電量選別工程は、図５に示されるような金属電極１２を用いることで実現される。この金属電極１２が設けられた粒子分散装置において、帯電処理工程を通過した着色粒子８は、金属電極１２近傍を通過する。
【００７９】
この金属電極１２に、落下する帯電着色粒子８が付着する。金属電極１２には、電圧印加装置１３が接続されて直流電圧が供給される。さらに、この金属電極１２には、落下する帯電着色粒子８の考えられる極性と同極性の電圧が印加される。このように、同極性電圧が印加された金属電極１２には、帯電粒子のうち本来必要な帯電極性とは逆極性の粒子が静電気力によって引き付けられ、基板部材７上に分散される着色粒子８から逆極性帯電粒子は排除される。
【００８０】
例えば、負帯電処理した黒粒子が、摩擦帯電部９を通過後、負に印加された帯電極性選択部１４を通過する。帯電極性選択部１４に設けられた金属電極１２が負電圧であるため、負帯電処理した黒粒子は、この金属電極１２には付着しない。しかし、前述の逆帯電粒子が存在すると、正帯電黒粒子が金属電極１２に捕捉される。これによって、基板上には負帯電した黒粒子のみが供給されることになる。
【００８１】
金属電極１２の形状や素材には特に規定はなく、より均一に分散させたい場合には、図６に示されるような円筒形電極を用いると良い。また、二枚乃至は四枚程度の平板基板を用いてもよい。さらに、均一分散させるためには、この電極の先端をねじると放射状にさらに均一に分散させることができる。
【００８２】
また、上記工程の前もしくは後に、上記と異なる電圧印加装置に接続された金属電極を設けることで、必要な帯電量の粒子のみを基板上に供給することが可能になる。これが帯電量選択部になる。
【００８３】
帯電した粒子１６は帯電量選択部を通過する。帯電量選択部は、帯電極性選択部１４と同様の形状になっており、図５のようなものであるので、図は省略する。その時の帯電粒子１６にかかる力は簡単には図７に示すものである。
【００８４】
ガスフローによって帯電粒子１６には下向きの力Ｆｆと、粒子の重力Ｆｇが下向きの力（落下）として働く。その他に、金属電極１５によってできる電界と、帯電粒子１６との相互作用（積）によってＦｑという力が金属電極１５方向に向かって生じる。この力のうち、Ｆｑが大きければ粒子は下向きの力を受けながら電極に接近、付着する。ここで、帯電量選別部の長さによっては、ある一定の帯電量以上の粒子は金属電極１５に捕捉されてしまうはずである。帯電量が大きすぎる粒子の付着力が大きくなることを考えると、このように帯電量が期待値よりも大幅に大きなものに関しては排除することができ、その後の表示特性も改善することができる。
【００８５】
この製造方法および製造装置によって作製される表示素子の簡略化した断面図を表すのが図８である。
【００８６】
図８では、それぞれの基板に、帯電特性が異なりさらに着色された色の異なる粒子が、上記製造方法によって分散された基板部材５をそれぞれ貼り合せる工程図を示すものである。このように、上記基板部材５を貼合することによって、初期状態が着色粒子毎に分けられた表示素子を作製することができる。
【００８７】
また、その他の表示素子の簡略化した断面図を示すのが図９であり、同様の分散方法によって、異なる着色粒子４−Ａ、４−Ｂを別々に分散させて着色粒子を積層させた構造の表示素子を示している。
【００８８】
このようにして、二種類以上の着色粒子を積層させた表示素子を作製できる。これらの方法によると、初期状態で異なる着色粒子の分離がなされており、表示特性が向上する。
【実施例１】
【００８９】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００９０】
（実施例１）
表示素子の構成について、基板は厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用いた。ガラス基板上には透明電極ＩＴＯが製膜してある。
【００９１】
これらのＩＴＯ付きガラス基板（以下、基板）間には、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。
【００９２】
表示に関わる粒子には、白と黒の粒子を用いた。どちらの粒子も平均粒径５μｍのものを用いた。粒径が小さいので凝集体が生じやすいため、粒子には表面処理を施している。
【００９３】
次に作製であるが、まず基板を小片に割断後に洗浄し、基板上の油脂分を除去する。次に、基板上にポリカーボネイトを厚さ２μｍで製膜する。
【００９４】
図１０に表示素子の製造方法、特に粒子分散工程における図を示す。
【００９５】
その基板上に、スペーサ１８となるＰＥＴシートを配置する。さらにその上にＰＥＴシートを隠すように金属マスク１７を被せた。スペーサ１８としてのＰＥＴシートには、６ｍｍ四方の穴を開けている。このスペーサ１８の穴を隠すような金属マスク１７を作製し用いている。金属マスク１７は、スペーサ１８上に粒子が乗らないようにするためのものであり、後に取り除く。今回、金属マスク１７には粒子の回り込みやずれを考慮して５ｍｍ四方の穴を開けたものを用いた。
【００９６】
金属マスク１７を被せた後、図３の粒子分散装置を用いて基板上に粒子を噴霧した。この時、黒粒子、白粒子の順に別々に噴霧分散した。今回の作製では摩擦帯電すればよいということで、白粒子、黒粒子ともに、ポリカーボネイト内を通過するようにした。また、噴霧には窒素ガスを用いて基板上に分散させた。量は、白粒子：黒粒子を重量比２：１で分散させたものを作製した。分散すると、まず基板全体が黒くなっていき、さらに白粒子を分散させると黒粒子が見えなくなっていった。その時のセル空間に対する白黒粒子充填率は、５０％程度であった。
【００９７】
分散後、金属マスク１７を除去し、代わりにＩＴＯ付き基板を設置する。
【００９８】
またその他に、比較対象として、基板材料や粒子構成を同様とし、従来の製造方法で作製した表示素子も用意した。
【００９９】
表示素子作製後に、表示素子の透過率を測定した。従来の製造方法で作製した表示素子では１０％程度の透過率があり、本発明の製造方法で作製した表示素子の透過率よりも悪かった。これは、同じ量を封入しても凝集体が多いために、粒子のある部分とない部分が分離してしまい、透過率が大きくなったと考えられる。したがって、凝集体が減少し反射に寄与する領域が増えたことで表示特性が向上すると考えられる。
【０１００】
次に、反射特性を光学濃度計で測定したが、従来の方法では０．５程度が最良であったのに対し、本発明の製造方法で作製した表示素子では０．４程度が達成され、さらに表示素子間のバラツキの少ない再現性の良い表示素子を作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態による製造方法を示すフロー図
【図２】本発明の実施の形態による表示素子を示す断面概念図
【図３】本発明の実施の形態による粒子分散装置を示す断面概念図
【図４】本発明の実施の形態による他の粒子分散装置を示す断面概念図
【図５】本発明の実施の形態による他の粒子分散装置を示す断面概念図
【図６】本発明の実施の形態による粒子選別部を示す断面概念図
【図７】本発明の実施の形態による粒子にかかる力を示す断面概念図
【図８】本発明の実施の形態による粒子分散工程の一部を示す断面概念図
【図９】本発明の実施の形態による表示素子を表す断面概念図
【図１０】本発明の実施の形態による表示素子を表す断面概念図
【図１１】従来の表示素子を示す断面概念図
【符号の説明】
【０１０２】
１    ガラス基板
２    透光性電極
３    誘電体膜
４，８    着色粒子
５，７    基板部材
６    粒子群
９    摩擦帯電部
１０    受け皿
１１    超音波発生源
１２，１５    金属電極
１３    電圧印加装置
１４    帯電極性選択部
１６    帯電粒子
１７    金属マスク
１８    スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005037766.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2005037766.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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