电湿润显示器的制作方法

专利名称：电湿润显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电湿润显示器。
背景技术：
近年来，利用电湿润效果的电湿润器件备受瞩目。一般而言，电湿润器件在一对基板间充满亲水性(高表面能)液体和疏水性(低表面能)液体，且至少一侧基板在表面具有电极层和形成于电极层表面的疏水性中间层(绝缘层)(例如，参照专利文献I)。电湿润器件具有如下特性:若经由疏水性中间层对亲水性液体和电极层之间施加电压，则亲水性液体被拉至疏水性中间层，亲水性液体和疏水性液体之间的界面形状发生变化。利用这样的特性，电湿润器件已被用于光学透镜及显示元件等。另一方面，在将电湿润器件用于显示元件的电湿润显示器中，作为用于彩色显示的方法之一，有组合滤色片的方法。然而，组合了滤色片的显示元件在例如利用反射型进行显示的情况下，即使要显示白色也要混合透过滤色片的光，因此，会导致光的提取效率变低，画面变暗。另外，在显示单色时，成为白色和单色的混合色，单色的彩度降低，因此，得到的显示元件的对比度低。如上所述，将使用了滤色片的电湿润器件用于显示元件时，存在无法进行明亮且对比度高的彩色显示的问题。另外，在上述专利文献I中公开了一种适于电湿润显示器的制造的在基板的表面形成疏水性液体的层的方法。在专利文献I所公开的方法中，最初用亲水性液体的层覆盖基板表面。在亲水性液体的层的内部且基板表面的上部配置点胶机(dispenser)的开口部，在点胶机中填充疏水性液体，在点胶机的开口部和基板表面之间形成疏水性液体的液滴。基板表面具有疏水性的第一区域，各第一区域被亲水性的第二区域(像素壁)包围。使点胶机沿着基板表面移动时，疏水性液`体的液滴被引入第一区域，与第一区域相接的亲水性液体被疏水性液体的层置换，与第二区域相接的亲水性液体原封不动地残留。在专利文献I公开的方法中，需要出于填充于电湿润器件的目的而开发的处理装置。另外，由于为比较耗时的方法，因此，存在难以应用于大型基板的问题。另外，在专利文献2中公开了下述方法:制作具有液体导入口和液体排出口的容器，对于一者为导电性(亲水性)且另一者为绝缘性(疏水性)的第一、第二液体，将第一液体填充在容器内部后导入第二液体，在第一、第二液体间形成界面形状。然而，在专利文献2所公开的方法中，存在疏水性的液体发生部分凝聚而产生不均的问题。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开W005/098797号小册子专利文献2:日本特开2008-170586号公报
发明内容
发明要解决的问题本发明的目的在于提供一种可实现明亮且对比度高的彩色显示的电湿润器件。另夕卜，其目的在于提供一种可以进行不存在不均的高品质显示的电湿润器件。解决问题的方法本发明的第一实施方式的电湿润器件是构成一个单元的一对基板分别具有驱动部的电湿润器件，其特征在于，该电湿润显示器由第一基板和第二基板隔着亲水性材料贴合而成，所述第一基板在由第一像素壁包围的区域收容有第一疏水性液体材料，所述第二基板在由第二像素壁包围的区域收容有第二疏水性液体材料。根据本发明的电湿润显示器，通过分别独立驱动第一基板及第二基板的驱动部，可以改变第一疏水性液体材料及第二疏水性液体材料各自和亲水性材料之间的界面形状。因此，例如通过将由第一基板侧的像素壁包围的区域用作遮光快门(shutter)，可以使第二基板侧的由像素壁包围的区域的各种颜色的光选择性地透过。由此，可以不使用滤色片而进行全色显示，因此，可以进行明亮且对比度高的彩色显示。另外，在上述电湿润显示器中，可以在所述由第一像素壁包围的区域收容具有遮光性的疏水性液体材料作为所述第一疏水性液体材料，在所述由第二像素壁包围的区域分别收容含有着色材料的两种以上疏水性液体材料作为所述第二疏水性液体材料。根据该构成，可以实现上述的明亮且对比度高的色彩。另外，在上述电湿润显示器中，所述第二疏水性液体材料可以与RGB(红色、绿色、蓝色)、CMY(青色、品红色、黄色)、RGGB (红色、绿色、绿色、蓝色)、或RGBY(红色、绿色、蓝色、黄色)的各色对应。根据该构成，可以实现上述的明亮且对比度高的色彩。另外，在上述电湿润显示器中，可以在所述由第一像素壁包围的区域及所述由第二像素壁包围的区域的至少任一区域设置高度低于各个像素壁的突起、或高度低于所述像素壁的起伏。根据该构成，通过具有突起或起伏，在未施加电压的状态下，由像素壁包围的区域内所收容的疏水性液体材料具有厚度大的部分和厚度小的部分，通过具有厚度小的部分，在施加电压时，可以容易地改变亲水性材料和疏水性液体材料之间的界面形状。由此，在施加电压时，可以控制在像素内残留的疏水性液体材料的量，因此，通过控制比施加的最大电压低的电压的值，可以控制中间色的浓度，从而能够良好地进行彩色图像的层次显示(諧調表不)。另外，在上述电湿润显示器中，所述亲水性材料可以为凝胶状物质。根据该构成，亲水性材料由凝胶状物质构成，因此，可以在第一基板及第二基板的至少一者上涂布亲水性材料并将两个基板贴合。由此，可以简化电湿润显示器的制造工序，从而能够降低成本。另外，在上述电湿润显示器中，第一像素壁及所述第二像素壁的至少一者的高度可以设定为各自收容的所述疏水性液体材料在未施加电压状态下的高度的2 20倍。根据该构成，像素壁的高度被设定为规定的范围，因此，可以使疏水性液体材料良好地移动。另外，在上述电 湿润显示器中，可以使所述第一基板及所述第二基板的至少一者的具有所述像素壁一侧的表面及所述像素壁为疏水性。根据该构成，不仅可以将具有像素壁一侧的表面、而且可以将像素壁也设为疏水性，因此，可以在由像素壁包围的区域内更均匀地收容疏水性液体材料。本发明的第二方式的电湿润器件具备第一基板、与所述第一基板相对配置的第二基板、以及在设置于所述第二基板上的由像素壁包围的区域内收容的疏水性液体材料，其特征在于，所述第一基板及所述第二基板隔着亲水性凝胶状物质相对配置。根据本发明的电湿润显示器，通过使用亲水性凝胶状物质，可以分别准备表面具有由亲水性凝胶状物质构成的层的第一基板和在表面的由像素壁包围的区域均匀地具有由疏水性液体构成的层的第二基板，并通过将这些基板彼此贴合而构成电湿润显示器。由此，可提供不存在不均的高品质的电湿润显示器。另外，上述电湿润显示器中，所述疏水性液体材料可以含有疏水性溶剂和着色材料。根据该构成，通过在由像素壁包围的区域收容含有着色材料的疏水性液体材料，可以进行明亮且对比度高的彩色显示。另外，在上述电湿润显示器中，含有不同色的所述着色材料的两种以上所述疏水性液体材料分别被收容于不同的所述由像素壁包围的区域内。根据该构成，可提供可显示各种颜色的显示器。另外，在上述电湿润显示器中，所述像素壁及所述第二基板的设置有所述像素壁的表面可以为疏水性。根据该构成 ，不仅可以将具有像素壁一侧的表面、而且可以将像素壁也设为疏水性，因此，可以在由像素壁包围的区域内更均匀地收容疏水性液体材料。另外，在上述电湿润显示器中，所述像素壁的高度可以被设定为收容的所述疏水性液体材料在未施加电压状态下的高度的2 20倍，像素壁的高度也可以与单元间的间隙相同。也就是说，即使在各像素被像素壁密闭的情况下，也能够实现疏水性材料的移动、即像素的切换(switching)。根据该构成，像素壁的高度被设定为规定的范围，由此，可以使疏水性液体材料良好地移动。另外，在上述电湿润显示器中，所述第二基板中的所述具有像素壁一侧的表面及所述像素壁可以为疏水性。根据该构成，不仅可以将具有像素壁一侧的表面、而且可以将像素壁也设为疏水性，因此，可以在由像素壁包围的区域内更均匀地收容疏水性液体材料。发明的效果根据本发明，可以进行明亮且对比度高的彩色显示。另外，根据本发明，可以进行不存在不均的闻品质的显不。


图1是示出第一实施方式的电湿润显示器的剖面构成的图；图2是用于说明电湿润显示器的工作概念的图3是示出第一实施方式的电湿润显示器的制造工序的图；图4是接着图3的制造工序的说明图；图5是接着图4的制造工序的说明图；图6是接着图5的制造工序的说明图；图7是示出第二实施方式的电湿润显示器的剖面构成的图；图8是示出白显示状态的图；图9是示出彩色显示状态的图；图10是示出变形例的构成的图。符号说明50...突起、100，200...电湿润显示器、110，210…第一基板、120，220…第二基板、127…像素壁、128…疏水性中间层、130…亲水层、131…疏水性液体材料、217…第一像素壁、227…第二像素壁、231…疏水性液体材料(第一疏水性液体材料)、232…疏水性液体材料(第二疏水性液体材料)
具体实施方式
以下，对本发明的电湿润显示器的实施方式进行说明。(第一实施方式)图1是示出本实施方式的电湿润显示器的剖面构成的概略图，图2是用于说明电湿润显示器的工作概念的图。需要说明的是，在图2中，对于对说明不必要的部分的构成，简化图示。如图1所示，电湿润显示器100具有第一基板110和第二基板120，这些基板110、120隔着亲水层130相对配置。亲水层130配置于由沿着基板110、120的外周设置的密封部件140区划的区域。第二基板120具有基体材料120A、TFT121、配线部122、平坦化膜123、像素电极124、共用电极125及绝缘膜126。上述基体材料120A例如由玻璃、树脂成型体或膜等通常被用作显示装置的面板基板的基体材料构成。在本实施方式中，使用了例如玻璃。像素电极124及共用电极125形成在平坦化膜123上，经由接触孔123a与TFT121及配线部122连接。作为构成像素电极124、共用电极125的材料，可使用ΙΤ0、Al等。在使用ITO作为电极材料的情况下，电湿润显示器100成为在第二基板120的背面侧具备光源(未图示)的所谓透射型的显示器。另外，在使用Al作为电极材料的情况下，电湿润显示器100成为在电极表面反射外光的所谓反射型的显示器。本发明可应用于透射型、反射型、或半透射反射型的显示器。共用电极125通过经由配线部122引出至外部而接地。第一基板110的主体由基体材料IlOA构成。上述基体材料IlOA例如由玻璃、树脂成型体或膜等通常被用作显示装置的面板基板的基体材料构成。在本实施方式中，使用了例如玻璃。在基体材料IlOA的表面形成有透明导电性膜111。透明导电性膜111例如由ΙΤ0、ΙΖ0、导电性聚合物、导电性纳米线等构成。透明导电性膜111与亲水层130接触，成为同电位。另外，透明导电性膜111的一部分形成为引出至密封部件140外部的状态，在外部经由第二基板120上所设置的配线部122与共用电极125连接，分别接地。需要说明的是，透明导电性膜111的表面为亲水性。作为对透明导电性膜111的表面赋予亲水性的方法，UV清洗、等离子体清洗是有效的，通过使用这些方法，可以得到均匀的亲水性面。在第二基板120的上述绝缘膜126上形成有像素壁127。像素壁127形成为格子状，在第二基板120上区划多个像素G。像素电极124及共用电极125在各像素G内各配置一对。在由像素壁127区划的区域收容有疏水性液体材料131。就电湿润显示器100而言，通过对像素电极124施加给定电压，如图2所示那样，像素电极124的表面的疏水度缓和，亲水度变强，由此可以吸引亲水层130。此时，浸入像素电极124的疏水性液体材料131的形状在亲水层130的力的作用下在共用电极125上以成为凸状的方式发生改变。如上所述，通过选择性地使像素G内的疏水性液体材料131在共用电极125上移动，可以切换通过各像素G的光透过疏水性液体材料131的状态和大致透过疏水性液体材料131的状态。本发明人等发现，通过使上述像素壁127的高度H高于施加电压时上述疏水性液体材料131的最大高度，可以抑制疏水性液体131引起的显示画面的污染(显示不均)。即，本发明人等发现，更优选将像素壁127的高度H设定为未施加电压状态(参照图2)下疏水性液体材料131的高度Hl的2 20倍。更具体而言，优选的下限为未施加电压状态下上述疏水性液体材料131的高度的2 5倍，优选的上限为未施加电压状态下上述疏水性液体材料131的高度的8 20倍。若上述像素壁127的高度低于未施加电压状态下疏水性液体材料131的高度的2倍，则在施加电压时，疏水性液体材料131无法汇集于像素壁127，无法形成在像素G内透过的状态。另外，有时疏水性液体材料131越过像素壁127，疏水性液体材料131的色素液流入周边的像素G。若上述像素壁127的高度超过未施加电压状态下上述疏水性液体材料131的高度的20倍，则亲水层130推开疏水性液体材料131所需要的电压变得非常高，要求TFT121具有耐电压性，有时容易因漏电流而引起短路。上述像素壁127的高度的更优选下限为未施加电压状态下疏水性液体材 料131的高度的4倍，更优选上限为未施加电压状态下疏水性液体材料131的高度的10倍。若像素壁的高度为该范围，如果其高度是与单元的间隙相同的长度时，即使在各像素被像素壁密闭的情况下，即，由于像素壁的表面为疏水性，因此，可进行疏水性材料的移动、即像素的切换。上述疏水性液体材料131含有疏水性溶剂和着色材料。疏水性溶剂没有特别限定，例如可以举出:癸烷、十一碳烷、十二碳烷、十六碳烷等烷烃、硅油或碳氟化合物等。这些疏水性溶剂可以单独使用，也可以组合使用两种以上。另外，上述着色材料没有特别限定，可利用例如无机系、酞菁或偶氮类、蒽醌等有机系等各种颜料或染料，作为用于电湿润的溶液特性，需要溶解于疏水性液体、而不溶解于亲水性液体，可使用对颜料或染料的表面适当进行疏水性处理而得到的物质。在不使用上述着色材料的情况下，可以将上述疏水性溶剂用作上述疏水性液体材料131。在本实施方式的电湿润显示器100中，将含有不同着色剂的两种以上的疏水性液体材料131分别收容在了不同的由像素壁127包围的像素G内。由此，即使不在第一基板110及第二基板110侧的任一者上设置滤色片，也可以实现多色显示。作为进行彩色显示时在由像素壁127包围的像素G内收容的疏水性液体材料131，优选使用3种(例如与RGB (红色、绿色、蓝色)、CMY (青色、品红色、黄色)对应的材料)或4种(例如与RGGB (红色、绿色、绿色、蓝色)、RGBY (红色、绿色、蓝色、黄色)对应的材料)。在本实施方式中，作为上述着色材料，将蓝色403号、黄色204号、红色225号(Kiriya Chemical公司制)的各个色素以2.5wt%溶解于十六碳烧(和光纯药工业公司制)中，使用了 3种疏水性液体材料131。本发明人等发现，通过使收容疏水性液体材料131的由像素壁127包围的区域(像素G)全部为疏水性，可以制造像素G内的不均少且响应性优异的电湿润器件100。即，其理由在于:在像素壁127为亲水性的情况下，亲水层130与像素壁127的湿润性高，疏水性液体材料131与像素壁127的湿润性低，因此，像素壁127面上从亲水层130向疏水性液体材料131的界面变化的能量高，其结果，会导致施加电压时产生不均。 因此，在本实施方式中，采用对第二基板120的具有像素壁127 —侧的表面及像素壁127赋予疏水性的构成。作为赋予疏水性的方法，例如可以举出:通过涂布涂敷剂，在上述第二基板上形成疏水性中间层(疏水膜)的方法等。在本实施方式中，在第二基板120的具有像素壁127 —侧的表面及像素壁127上形成有疏水性中间层128。为了形成疏水性中间层128所使用的涂敷剂没有特别限定，可以举出例如由聚四氟乙烯(特氟隆；注册商标)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、聚丙烯等氟聚合物、烷基聚合物形成的物质。在本实施方式中，作为涂敷剂，使用了聚四氟乙烯溶液。通过如上所述地不仅使第二基板120的具有像素壁127的表面、而且使像素壁127自身也为疏水性，可以在上述第二基板120的由像素壁127包围的区域(像素G)内更均匀地收容疏水性液体材料131。进而,可以使停止电压施加时亲水层130和疏水性液体材料131之间的界面形状的变化高速化，从而使所得电湿润显示器100的响应性优异，获得不均得以减少的高可靠性的显示器。在本实施方式中，使用亲水性凝胶状物质作为亲水层130。在本说明书中，上述“凝胶状”指的是兼具下述程度的适度柔软性和下述程度的硬度的状态，所述适度柔软性是在制成电湿润显示器并施加电压时，不会妨碍亲水性的层(亲水层130)和疏水性的层(疏水性液体材料131)之间的界面形状的变化的程度的柔软性，所述硬度是在制造工序中例如贴合两个基板110、120时即使朝向下方也不会落下的程度的硬度。可进一步说明如下:在通过涂布形成亲水层130时，将其涂布面向下翻转、然后再次使该涂布面返回到上面时，要求亲水性的层的厚度在其翻转及返回操作前后具有大致相同的厚度。优选翻转及返回操作前后的厚度分布也大致相同。具体而言，翻转及返回操作后亲水层130的平均涂布厚度Tave优选为其操作以前厚度的90%以上。另外，若设定最大涂布厚度Tmax和最小厚度Tmin,则优选(Tmax-Tmin) /Tave < 0.1。构成亲水层130的凝胶状物质是对亲水性液体进行凝胶化而得到的物质。另外，优选凝胶状物质为弹性凝胶。上述亲水性液体没有特别限定，优选例如非离子性且极化性高的液体，具体可以举出:水、或甲醇、乙醇、乙二醇等低分子量的一元或多元醇等。这些亲水性液体可以单独使用，也可以组合使用两种以上。作为将上述亲水性液体凝胶化的方法，例如可以举出:在上述亲水性液体中添加凝胶化剂的方法、降低上述亲水性液体的温度的方法、或将这些方法组合的方法等。作为上述凝胶化剂，可使用亲水性聚合物、无机系凝胶化剂、低分子凝胶化剂等。作为亲水性聚合物，具体可以举出例如:聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸羟基乙酯等合成高分子、淀粉、果胶、琼脂糖、甘露聚糖、糖原、卡拉胶、纤维素、羧基纤维素等改性纤维素、透明质酸、壳多糖、壳聚糖等高分子多糖类、或它们的低分子寡聚糖等。另夕卜，也可以举出:蛋白质、多肽或多胺、糖蛋白质等。作为无机系凝胶化剂，具体可以举出例如:二氧化硅、二氧化钛等无机氧化物、氢氧化铝等无机氢氧化物等。作为低分子凝胶化剂，可以举出:具有长链烷基的表面活性剂等。对于上述凝胶化剂的配合量，可以适当调整，使得在电湿润显示器100的各像素G中，在像素电极124及共用电极125间施加电压时，不会妨碍疏水性液体材料131通过像素壁127在像素G内移动。例如在使用聚乙烯醇的情况下，配合量的优选上限为10重量％。以下，结合图3 图6对上述电湿润显示器100的制造方法的一例进行说明。首先，如图3所示那样，准备通过现有的方法制造的第二基板120，在第二基板120上使用光致抗蚀剂:SU_8 (化药Microchem公司制)、以40 μ m的高度形成像素壁127。接下来，如 图4所示，在具有像素壁127的第二基板120上，使用聚四氟乙烯溶液:AF1600 (DuPont公司制)在像素壁127及第二基板120整个表面上通过旋涂法涂敷疏水性中间层128。另外，作为疏水性的像素壁127，也可以使用干式光致抗蚀剂、丙烯酸类光致抗蚀剂等形成。在本实施方式中，由于上述疏水性中间层128的存在，构成像素壁127及像素G的第二基板120的表面呈疏水性，因此，可以防止配置于各像素G的疏水性液体材料131产生不均。接下来，如图5所示那样，在具有疏水性中间层128的第二基板120的各像素G内利用喷墨装置IJ分别配置三种疏水性液体材料131。这里，疏水性液体材料131配置在互不相同的由像素壁127包围的区域内。像素G上所配置的疏水性液体材料131的厚度设为5ym0即，在本实施方式中，将上述像素壁127的高度H设为未施加电压状态(参照图2)下的高度Hl的8倍。在像素G内配置疏水性液体材料131的方法没有特别限定，例如，除了喷墨法以夕卜，可以使用丝网印刷、胶版印刷(7 >々〃印刷)、凹版印刷法、点胶法a m法)等。若使用这些方法，则可以将含有不同着色材料的两种以上疏水性液体材料131分别收容在不同的由像素壁127包围的像素G内，而通过如后所述地进行涂布等来配置亲水层130，无论是对于第一基板110还是第二基板120，均可以在即使不设置滤色片的情况下也能够容易地制造可实现彩色显示的显示器件。接下来，隔着亲水层130贴合第一基板110和第二基板120。具体而言，如图6所示那样，准备沿外周配置了密封部件140的基体材料IlOA(第一基板110)，在形成有透明导电膜111的内部配置亲水层130。然后，将配置有亲水层130的基体材料IlOA上下翻转，隔着密封部件140将第一基板110和第二基板120贴合。此时，由于亲水层130由凝胶状物质形成，因此，即使在进行了上下翻转的情况下，厚度也不会发生较大的变化。具体而言，在本实施方式中，作为亲水层130，将由聚乙烯醇(Kuraray公司制、“kl20”)以2wt%溶解于水中而得到的聚乙烯醇水溶液制成亲水性凝胶状物质。使用刮刀式涂胶机将所得亲水性凝胶状物质涂布在第一基板110的基体材料IlOA的单面上，并使涂敷厚度达到100 μ m。在涂布了上述亲水层130的第一基板110上以描框的方式用点胶机涂布作为光固化性密封部件140的A785(积水化学工业公司制)，形成了密封图案。在大气氛围中，隔着密封部件140将涂布有亲水层130 (亲水性凝胶状物质)的第一基板110贴合于在各像素G中收容了疏水性液体材料131的第二基板120，并利用具有365nm的中心波长的超高压水银灯照射IOOOmJ的光，使密封部件140固化，由此可以制造电湿润显示器100。根据本实施方式，上述亲水层130由凝胶状物质构成，因此，配置于第一支承板110上的亲水层130即使朝向下侧也不会落下，因此，可以利用辊对辊方式容易地将第一支承板Iio和第二支承板120贴合。在第一基板110的单面配置亲水层130的方法并不限定于上述方法，也可以采用例如利用辊涂机、模涂机等进行涂布的方法等。另外，作为亲水层130，也可以使用在涂布于第一基板110时或涂敷后降低温度会发生凝胶化的材料或者含有亲水性液体和凝胶化剂的流体(溶胶)。另外，对于在第一基板110的单面配置亲水层130的工序和在第二基板120的由像素壁127包围的像素G内涂布疏水性液体材料131的工序，可以先进行两者中的任一者，也可以使两者同时进行。另外，也可以通过将分别涂布了亲水层130的第一基板110及第二基板120彼此贴合来制造电湿润显示器100。用显微镜观察通过上述工序得到的电湿润显示器100，结果可以确认到，疏水性液体材料131不存在不均、均匀地收容在由像素壁127包围的像素G内。对该显示器100的像素电极124以0V/20V的脉冲电压施加30赫兹时，响应于电压的高低，疏水性液体材料131和亲水层130的界面形状发生变化，如图2所示，可以观察到由疏水性液体材料131的移动引起的像素区域的开口和闭口。

如上所述，根据本实施方式的电湿润显示器100，第一基板110及第二基板120隔着由凝胶状物质构成的亲水层130贴合。由此，可以分别准备在表面具有亲水层130的第一基板110和在表面的由像素壁127包围的像素G内均匀地具有疏水性液体材料131的第二支承板120，因此，通过将这些基板110，120彼此贴合而构成的显示器为不存在不均的高品质显示器。另外，即使使涂布了亲水层130的第一基板110上下翻转，也可以抑制亲水层130的形状变化，因此，制造电湿润显示器时的第一基板110的操作变得容易，可以谋求生产率的提高、成本的降低。另外，即使在相邻的像素G之间分别收容含有不同着色材料的两种以上疏水性液体材料131的情况下，粘度高的凝胶状亲水层130也会覆盖疏水性液体材料131，因此，可以防止着色材料彼此混杂而引起混色、导致显示品质降低这样的不良情况。另外，通过调整亲水层130的粘度，可以在施加电压时使疏水性液体材料131以高速移动，从而能够提供高速响应性优异的显示器。另外，就现有的电湿润显示器的制造方法而言,仅可以使用I种(I色)疏水性液体，而为了使所得电湿润显示器实现多色显示，需要另行在第一基板110侧或第二基板侧的任一者上设置滤色片。与此相对，在本实施方式的电湿润显示器100的制造方法中，将含有不同着色材料的两种以上上述疏水性液体材料131分别收容不同的由像素壁127包围的像素G内，因此，即使不设置滤色片，也可以实现多色显示。另外，根据本实施方式，将像素壁127的高度H设定为未施加电压状态(参照图2)下的高度Hl的2 20倍，因此，可抑制疏水性液体131引起的显示画面的污染(显示不均)，可显不闻品质的图像。另外，第二基板120的具有像素壁127 —侧的表面及像素壁127由于疏水性中间层128的存在而呈疏水性，因此，疏水性液体材料131被均匀地收容在像素G内，停止电压施加时亲水层130和疏水性液体材料131之间的界面形状的变化高速化，由此，响应性优异，可以显示出不均得以减少的高品质图像。在上述实施方式中，对具备第一基板110及第二基板120通过由凝胶状物质构成的亲水层130贴合的结构的电湿润显示器100(显示元件)进行了说明，但通过适当变更用作疏水性液体材料131的材料，则不仅可以用于显示元件，还可用作适用于光学透镜、调光元件、热线控制元件等的电湿润器件。(第二实施方式)本发明人发现，通过导入在电湿润器件的单元内的上下两侧的基板上具有驱动部分的驱动方式(以下也称为上下驱动方式)，在用作显示器(显示元件)时，可以实现明亮且对比度高的彩色显示，进而完成了本实施方式的构成。以下，对电湿润显示器的第二实施方式的构成进行说明。这里，对与第一实施方式相同的部件给以相同的符号，省略或简化其具体说明。图7为示出第二实施方式的电湿润显示器的剖面构成的图，图8、9为用于说明电湿润显示器的动作的图，图8示出了通过对上面侧的电极施加电压来改变亲水性材料和疏水性液体材料之间的界面形状的状态(白显示状态)，图9示出了与图8不同的状态(白显示以外的彩色显示状态)。需要说明的是，在图8、9中，对于不需要说明的部件，将图简化。如图7所示那样，本实施方式的电湿润显示器200具有第一基板210和第二基板220，这些基板210、220隔着亲水性材料230相对配置。亲水性材料230配置于由沿着基板210,220的外周设置的密封部件140区划的区域。在本说明书中，所述“单元”是指在第一基板210及第二基板220之间产生的配置有亲水性材料230及后述的疏水性液体材料231、232的区域。需要说明的是，密封部件140中埋设有使第一基板210及第二基板220间导通的基板间导通部140a。第一基板210具有基体材料210A、TFT211、配线部212、平坦化膜213、像素电极214、共用电极215及绝缘膜216。上述基体材料210A例如由玻璃、树脂成型体或膜等通常被用作显示装置的面板基板的基体材料构成。在本实施方式中，使用了例如玻璃。像素电极214及共用电极215形成在平坦化膜213上，经由接触孔213a与TFT211及配线部212连接。在基体材料2IOA的端部形成有导电部218，该导电部218经由设置于密封部件140内的基板间导通部140a与第二基板220侧导通。导电部218与亲水性材料230接触，成为同电位。另外，导电部218在未图示的区域中经由配线部212与共用电极215电连接。第一基板210的上述绝缘膜216上形成有第一像素壁217。第一像素壁217形成为格子状，在第一基板21 0上区划多个像素G1。像素电极214及共用电极215在各像素Gl内各配置一对。在由第一像素壁217区划的区域(像素Gl)收容有疏水性液体材料(第一疏水性液体材料)231。
另一方面，第二基板220具有基体材料220A、TFT221、配线部222、平坦化膜223、像素电极224、共用电极225及绝缘膜226。上述基体材料220A例如由玻璃、树脂成型体或膜等通常被用作显示装置的面板基板的基体材料构成。在本实施方式中，使用了例如玻璃。像素电极224及共用电极225形成在平坦化膜223上，经由接触孔223a与TFT221及配线部222连接。在基体材料220A的端部形成有一部分被引出至密封部件140外部的状态的导电部228。导电部228与亲水性材料230接触，成为同电位。导电部228在外部与第二基板220上所设置的共用电极225连接，分别接地。另外，导电部228经由密封部件140内所设置的基板间导通部140a与第一基板210侧的共用电极215电连接。由此，第一基板210侧的共用电极215经由导电部228与第二基板220侧的共用电极225达到同电位(接地状态)。需要说明的是，上述基板间导通部140a、导电部218、228优选在单元内设置多个，这样，可以消除单元内亲水性材料230的电位不均。在第二基板210的上述绝缘膜226上形成有第二像素壁227。第二像素壁227形成为格子状，在第二基板220上区划多个像素G2。像素电极224及共用电极225在各像素G内各配置一对。在由第二像素壁227区划的区域(像素G2)中收容有疏水性液体材料232。这里，在俯视的状态下，第一基板210侧所形成的第一像素壁217和第二基板220侧所形成的第二像素壁227重叠。S卩，由第一像素壁217区划的像素Gl和由第二像素壁227区划的像素G2在俯视的状态下重叠。上述亲水性材料230没有特别限定，优选例如非离子性且极化性高的液体，具体可以举出:水、或甲醇、乙醇、乙二醇等低分子量的一元或多元醇等。这些亲水性液体可以单独使用，也可以组合使用两种以上。作为上述亲水性材料230，还可以如上述第一实施方式所述那样使用凝胶化或溶胶化的材料。上述疏水性液体材料231只要为具有遮光性的疏水性液体就没有特别限定，例如可使用在疏水性溶剂中含有不 透过可见光的染料和/或颜料而着色的液体。疏水性溶剂没有特别限定，例如可以举出:癸烷、十一碳烷、十二碳烷、十六碳烷等烷烃、硅油或碳氟化合物等。这些疏水性溶剂可以单独使用，也可以组合使用两种以上。另外，上述染料或上述颜料没有特别限定，可以利用例如无机系、酞菁或偶氮类的有机系等各种颜料或染料，作为用于电湿润的溶液特性，需要溶解于疏水性液体、而不溶解于亲水性液体，可使用对颜料表面进行适宜疏水性处理而得到的物质。包括例如铁、铬等的金属氧化物、硫化物等。另外，还包括氧化钛等还原物、或科琴黑等碳类。也可使用铁等金属的络合物。在本实施方式中，使用将具有疏水性表面的炭黑以5wt%的浓度溶解于十六碳烷中而得到的疏水性颜料混合体作为上述疏水性液体材料231。另外，上述疏水性液体材料232含有疏水性溶剂和着色材料。作为疏水性溶剂，可列举上述溶剂。另外，上述着色材料没有特别限定，可以利用例如无机系、酞菁或偶氮类、蒽醌等有机系等各种颜料或染料，作为用于电湿润的溶液特性，需要溶解于疏水性液体、而不溶解于亲水性液体，可使用对颜料或染料的表面适当进行疏水性处理而得到的物质。在本实施方式的电湿润显示器200中，将含有不同着色剂的两种以上疏水性液体材料232分别收容在不同的由第二像素壁227包围的像素G2内。由此，即使不在第一基板210及第二基板220侧的任一者上设置滤色片，也可以实现多色表示。
作为进行彩色显示时在由第二像素壁227包围的像素G2内收容的疏水性液体材料232，优选使用3种(例如与RGB (红色、绿色、蓝色)、CMY (青色、品红色、黄色)对应的材料)或4种(例如与RGGB (红色、绿色、绿色、蓝色)、RGBY(红色、绿色、蓝色、黄色)对应的材料)。在本实施方式中，作为上述着色材料，将蓝色403号、黄色204号、红色225号(Kiriya Chemical公司制)的各色素以2.5wt%溶解于十六碳烧(和光纯药工业公司制)中，使用了 3种疏水性液体材料232。就电湿润显示器200而言，通过在第二基板220侧对像素电极224施加给定电压(例如30V)，可以使像素电极224的表面的疏水度缓和，亲水度变强，由此可以吸引亲水材料230。此时，浸入像素电极224的疏水性液体材料232的形状在亲水材料230的力的作用下在共用电极225上以成为凸状的方式发生改变。如上所述，通过选择性地使像素G2内的疏水性液体材料232在共用电极225上移动，可以调制透过各像素G2的光的颜色。另一方面，就电湿润显示器200而言，通过在第一基板210侧对像素电极214施加给定电压(例如30V)，可以使像素电极214的表面的疏水度缓和，亲水度变强，由此可以吸引亲水材料230。此时，浸入像素电极214的疏水性液体材料231的形状在亲水材料230的力的作用下在共用电极215上以成为凸状的方式发生改变(参照图8，9)。如上所述，通过选择性地使像素Gl内的具有遮光性的疏水性液体材料231在共用电极215上移动，可使其作为透过或者切断各像素Gl的闸门起作用。因此，通过如图8所示那样使全部的像素Gl、G2中的疏水性液体材料231、232呈凸状地移动，可以显示白色的图像。另外，通过如图9所示那样仅使与给定颜色对应的像素Gl内的疏水性液体材料231呈凸状地移动，其它像素的光被具有遮光性的疏水性液体材料231遮光，因此，可以显示给定颜色的图像。而其理由在于:在第一像素壁217及第二像素壁227为亲水性的情况下，亲水性材料230和像素壁217、227的 湿润性高，疏水性液体材料231、232和各像素壁217、227的湿润性低，因此，像素壁217、227面上从亲水性材料230向疏水性液体材料231、232的界面变化的能量高，其结果，会导致施加电压时产生不均。因此，在本实施方式中，采用对第一基板210的具有第一像素壁217—侧的表面及第一像素壁217、以及第二基板220的具有第二像素壁227 —侧的表面及第二像素壁227赋予疏水性的构成。作为赋予疏水性的方法，与第一实施液体同样地形成了使用聚四氟乙烯溶液的疏水性中间层128。通过如上所述地不仅使第一基板210及第二基板220的具有像素壁217、227的表面、而且使像素壁217、227自身也为疏水性，可以在上述第一基板210及第二基板220的由各像素壁217、227包围的区域(像素G1、G2)内更均匀地收容疏水性液体材料231、232。进而，可以使停止电压施加时亲水性材料230和疏水性液体材料231、232之间的界面形状的变化高速化，从而使所得电湿润显示器200的响应性优异。电湿润显示器200基于上述构成实现了 “在上下两侧基板上具有驱动部分”的构成。由此，通过在第二基板220侧的期望的像素G2中使疏水性液体材料232在共用电极225上移动，可使每个像素G2均显示期望的颜色，同时，通过在第一基板210侧的期望的像素Gl中使疏水性液体材料231在共用电极215上移动，可使来自对应的像素G2的光透过，由此，即使不在第一基板210及第二基板220的任一者上设置滤色片，也可以显示全色图像。另夕卜，由于第一基板210侧的各像素Gl作为闸门发挥作用，因此，可以显示明亮且对比度高的图像。接下来，对上述电湿润显示器200的制造方法的一例进行说明。首先，准备通过现有的方法制造的第一基板210及第二基板220，使用光致抗蚀剂:SU-8 (化药Microchem公司制)以40 μ m的高度在第一基板210及第二基板220上分别形成第一像素壁217及第2的隔壁227。接下来，在具有第一像素壁217的第一基板210及具有第二像素壁227的第二基板220上使用聚四氟乙烯溶液:AF1600 (DuPont公司制)在第一像素壁217及第二像素壁227以及第一基板210及第二基板220整个表面上通过旋涂法涂敷疏水性中间层128。另夕卜，作为疏水性的像素壁217、227，也可以使用干式光致抗蚀剂、丙烯酸类光致抗蚀剂等形成。在本实施方式中，由于上述疏水性中间层128的存在，构成像素壁217、227及像素G1、G2的第一基板210、第二基板220的表面为疏水性，因此，可以防止配置于各像素G1、G2的疏水性液体材料231、232产生不均。接下来，利用喷墨装置在具有疏水性中间层128的第一基板210的各像素Gl内分别配置具有遮光性的疏水性液体材料231。同样，利用喷墨装置在具有疏水性中间层128的第二基板220的各像素G2内分别配置三种疏水性液体材料232。配置疏水性液体材料231,232后，通过在常温下放置，使配置于像素G1、G2的疏水性液体材料231、232的厚度达到5 μ m。即，在本实施方式中，将上述像素壁217、227的高度H设定为未施加电压状态下疏水性液体材料231、232的高 度Hl的8倍。在像素G1、G2内配置疏水性液体材料231、232的方法没有特别限定，例如，除了喷墨法以外，可以使用丝网印刷、狭缝涂布、胶版印刷、凹版印刷法、点胶法、旋涂法等。接下来，隔着亲水性材料230将第一基板210及第二基板220贴合。具体而言，准备沿外周配置了密封部件140的基体材料210A(第二基板210)，并在内部配置亲水性材料
230。作为亲水性材料230，可以为通过在亲水性液体中添加凝胶化剂等而得到的在常温下也为凝胶状的物质，也可以是在制造电湿润显示器100时降低温度等时会发生凝胶化、在制造后会在常温下恢复至液态的物质。通过使用这样的凝胶化的物质，即使在进行了上下翻转的情况下，也不会发生大的厚度变化，因此，可以将基体材料210A上下翻转并隔着密封部件140将第一基板210和第二基板220良好地贴合。在透明膜面的一侧表面涂布上述凝胶状的亲水性材料230，并将膜的亲水性材料230贴合于第一基板210的第一像素壁217侧，然后，再在膜的另一侧表面涂布亲水性材料230，将其贴合于第二基板220的第二像素壁227侧，由此可以进行第一基板210及第二基板220的贴合。如上所述，根据本实施方式的电湿润显示器200，可以在第一基板210侧的像素G2内通过电湿润效果驱动具有遮光性的亲水性材料231，因此，可得到明亮且对比度高的图像。另外，根据本实施方式，像素壁217、227的高度H被设定为未施加电压状态下的高度Hl的2 20倍，因此，可以抑制由疏水性液体231、232引起的显示画面的污染(显示不均)，可显不闻品质的图像。另外，第一基板210及第二基板220的具有像素壁217、227 —侧的表面及像素壁217、227由于疏水性中间层128的存在而呈疏水性，因此，疏水性液体材料231、232被均匀地收容在像素Gl、G2内，停止电压施加时亲水性材料230和疏水性液体材料231、232之间的界面形状的变化高速化，由此，响应性优异，可以显示出不均得以减少的高品质图像。另外，对第二实施方式的电湿润显示器200、及第一实施方式的电湿润显示器100以10赫兹的周期施加电压20V的脉冲电压，对显示图像的对比度进行了评价。第一实施方式的电湿润显示器100的对比度为10以下，第二实施方式的电湿润显示器200的对比度为
20。由此可以确认，通过采用本实施方式这样的上下驱动方式的结构，可以使对比度提高。(评价)针对本发明的电湿润显示器的效果(是否产生显示不均)进行说明。表I示出了对是否产生显示不均的评价结果。表I中的实施例1在第二实施方式的电湿润显示器200中，使用将具有疏水性表面的炭黑以5wt%的浓度溶解于十六碳烷中而得到的物质作为疏水性液体材料232。另外，表I中的比较例I对应于除了将第一像素壁217的高度设为5μπι以外与实施例1具有同样构成的电湿润显示器。另外，比较例2对应于下述电湿润显示器:仅在第二基板220的表面形成了疏水性中间层128、未对第二像素壁227实施疏水处理、具备具有亲水性的第二像素壁227的第二基板220，除此以外，与实施例1具有同样构成。[表I]
权利要求
1.一种电湿润显示器，其在构成一个单元的一对基板上分别具有驱动部，其中， 该电湿润显示器由第一基板和第二基板隔着亲水性材料贴合而成，所述第一基板在由第一像素壁包围的区域收容有第一疏水性液体材料，所述第二基板在由第二像素壁包围的区域收容有第二疏水性液体材料。
2.如权利要求1所述的电湿润显示器，其中， 在所述由第一像素壁包围的区域收容有具有遮光性的疏水性液体材料作为所述第一疏水性液体材料， 在所述由第二像素壁包围的区域分别收容有含有着色材料的两种以上疏水性液体材料作为所述第二疏水性液体材料。
3.如权利要求2所述的电湿润显示器，其中， 所述第二疏水性液体材料是与RGB(红色、绿色、蓝色)、CMY(青色、品红色、黄色)、RGGB (红色、绿色、绿色、蓝色)、或RGBY (红色、绿色、蓝色、黄色)的各色对应的材料。
4.如权利要求1 3中任一项所述的电湿润显示器，其中， 在所述由第一像素壁包围的区域及所述由第二像素壁包围的区域的至少任一区域设置有高度低于各个像素壁的突起、或高度低于所述像素壁的起伏。
5.如权利要求1 4中任一项所述的电湿润显示器，其中， 所述亲水性材料为凝胶状物质。
6.如权利要求1 5中任一项所述的电湿润显示器，其中， 所述第一像素壁及所述第二像素壁的至少之一的高度被设定为各自收容的所述疏水性液体材料在未施加电压状态下的高度的2 20倍。
7.如权利要求1 6中任一项所述的电湿润显示器，其中， 所述第一基板及所述第二基板的至少之一的具有所述像素壁一侧的表面及所述像素壁为疏水性。
8.—种电湿润显示器，其具备第一基板、与所述第一基板相对配置的第二基板、以及在设置于所述第二基板上的由像素壁包围的区域内收容的疏水性液体材料，其中， 所述第一基板及所述第二基板隔着亲水性凝胶状物质相对配置。
9.如权利要求8所述的电湿润显示器，其中，所述疏水性液体材料含有疏水性溶剂和着色材料。
10.如权利要求9所述的电湿润显示器，其中， 含有不同色的所述着色材料的两种以上所述疏水性液体材料分别被收容于不同的所述由像素壁包围的区域内。
11.如权利要求8 10中任一项所述的电湿润显示器，其中，所述像素壁及所述第二基板的设置有所述像素壁的表面为疏水性。
12.如权利要求8 11中任一项所述的电湿润显示器，其中，所述像素壁的高度被设定为收容的所述疏水性液体材料在未施加电压状态下的高度的2 20倍。
13.如权利要求8 12中任一项所述的电湿润显示器，其中，所述第二基板的具有所述像素壁一侧的表面及所述像素壁为疏水性。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种可进行对比度高的彩色显示的电湿润器件。另外，本发明的目的还在于提供一种可进行不存在不均的高品质显示的电湿润器件。本发明涉及一种电湿润显示器，其在构成一个单元的一对基板上分别具有驱动部，其中，该电湿润显示器由第一基板和第二基板隔着亲水性材料贴合而成，所述第一基板在由第一像素壁包围的区域收容有第一疏水性液体材料，所述第二基板在由第二像素壁包围的区域收容有第二疏水性液体材料。
文档编号G09F9/37GK103229098SQ201180056499
公开日2013年7月31日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月22日
发明者中寿贺章, 云梯隆夫, 胁屋武司, 野村茂树 申请人:积水化学工业株式会社