JP4868560B2

JP4868560B2 - Display device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4868560B2
Application number: JP2000362090A
Authority: JP
Inventors: 康夫都甲
Original assignee: Sharp Corp; Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Sharp Corp; Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: JP2002162649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、特に微粒子分散型表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３（Ａ）は、微粒子を用いた表示装置の一般的な構造を示す断面図である。一対の基板１０１、１０３間に液体を充填できる空セルを形成し、一対の基板１０１、１０３のうちの一方の基板、例えば基板１０３の下面に電極１０５ａ、１０５ｂを設ける。電極はさらに多数形成しても良い。他方の基板１０１の上面に光吸収体１１３を形成する。空セル内に微粒子１１５を多数分散させた分散媒１１１を充填する。微粒子１１５を用いた表示装置Ｘを形成することができる。
電極１０５ａ、１０５ｂ間に表示領域１１６が形成される。
【０００３】
微粒子１１５を、例えば隣接する２つの電極１０５ａ、１０５ｂ間に分散させると、基板１０３の外側から入射した光が微粒子１１５により反射し、表示領域１１６において白表示となる。微粒子１１５を一方の電極（１０５ａ）近傍に集めると、入射光は光吸収体１１３により吸収されるため、表示領域１１６において黒表示となる。図１３（Ａ）は黒表示の状態を示している。
【０００４】
微粒子を移動させる方法としては、微粒子の表面電荷による電気泳動を利用する方法の他、分散媒の流動現象により微粒子を移動させる方法などもある。
【０００５】
図１３（Ｂ）は、微粒子を用いた他の表示装置の構造を示す断面図である。この表示装置Ｙでは、分散媒１１１は色素により着色されている。対向する一対の基板１０１、１０３のうち一方の基板（図では基板１０３）の内面に、多数の電極１０５（１０５ａ、１０５ｂ、・・・）が形成されている。他方の基板１０１の内面上に、共通電極１０７が形成され、その上に光吸収体１１３が形成されている。
【０００６】
この表示装置Ｙにおいて、例えば共通電極１０７を接地し、電極１０５ａが負になる電圧を印加する。微粒子１１５の表面が正に帯電していれば、電極１０５ａの方向（縦方向）に移動する。微粒子１１５を観察者側の電極、例えば電極１０５ａ側に移動させると、電極１０５ａ、１０５ｂ間の表示部１１６が微粒子１１５で覆われる。入射光が微粒子により散乱（反射）されるため、白表示となる（図６（Ｂ）に示す状態が白表示である。）。
【０００７】
対向する電極間、例えば電極１０５ａと共通電極１０７との間に電極１０５ａが正になる電圧を印加すると、微粒子１１５が観察者側の電極とは反対の電極、例えば電極１０７側に移動する。基板１０３側であって電極１０５ａ、１０５ｂ間の表示部１１６に存在していた微粒子１１５が基板１０１側に移動するため、色素の色が出射光の波長に影響を与え、カラー表示に寄与する。
【０００８】
微粒子１１５が基板１０３側に存在するときには、微粒子１１５が光を反射して白表示となる。粒子が基板１０１側に存在すると、色素が光のうちの一部の波長域の光を吸収し、カラー表示を行う。色素が黒色であれば、黒表示を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、微粒子を用いた表示装置を製造する過程において、以下に述べるような問題点があった。
【００１０】
第１の問題点について図１４（Ａ）を参照して説明する。
【００１１】
図１４（Ａ）は、一対の基板１０１、１０３と、それらの間に挟持されている分散媒１１１と、により形成されているセル中に微粒子を注入する工程を示した図である。セル中の分散媒１１１と同じ分散媒１１１中に予め微粒子１１５を分散させておく。
【００１２】
微粒子１１５を分散させた分散媒１１１を注入口１２１からセル中に注入すると、微粒子はセル中に入っていくが、微粒子１１５が注入口１２１付近に凝集しやすい。微粒子１１５の粒径に対して注入口１２１の口径を十分に大きくしても、注入時間の経過とともに微粒子１１５の凝集は起こる。一旦注入口１２１付近で微粒子１１５の凝集が生じると、微粒子１１５をセル中に分散させることが難しくなる。微粒子１１５が注入口付近に凝集しても、分散媒１１１はそれとはほとんど関係なくセルの奥に向けて侵入する。従って、セル内において微粒子１１５の分散密度にばらつきが生じてしまう。
【００１３】
第２の問題点について説明する。表示装置において明るい白表示を得るための方法としては、２つの方法がある。そのうちの一つは、微粒子として、例えば酸化チタンのような高屈折率微粒子を用いる方法である。もう一つの方法は、中空粒子（中空体）を用いる方法である。
【００１４】
例えば酸化チタンのような高い屈折率を有する微粒子を用いると、明るい白表示が期待できる。酸化チタンは比重が大きいため、分散媒の表面に浮遊させにくい。酸化チタンを分散媒中に分散させると、表面には浮かばずに分散媒中に分散する。微粒子を分散媒（屈折率ｎが１．５程度）の表面上において空気（屈折率ｎ＝１．０）と接するように浮遊させた場合と比べてそれほど明るい白表示が得にくい。
【００１５】
比重の小さい中空構造の微粒子を用いれば、中空の微粒子を分散媒の表面上に浮かせることができるため、明るい白表示が期待できる。ところが、真空注入法を用いて空セル内に分散媒を注入すると、セル内に気泡は残留しにくいが、圧力の影響で中空の微粒子が破裂しやすいという問題が生じる。
【００１６】
図１４（Ｂ）を参照して第３の問題点について説明する。図１４（Ｂ）は、微粒子を横方向に移動させて表示の切り替えを行う表示装置の構造を示す。
【００１７】
基板１０３の下面に電極１０５ａ、１０５ｂおよび１０５ｃが所定の距離だけ離れて配置される。基板１０１の上面に光吸収体１３１が形成されている。電極１０５ａの左端部から電極１０５ｂの左端部までの領域を第１の画素領域１５１と、電極１０５ｂに左端部から電極１０５ｃの左端部までの領域を第２の画素領域１５３と称することにする。第１の画素１５１のように電極１０５ａの近傍に微粒子１１５が引き寄せられている状態が黒表示、第２の画素１５３のように、分散媒中に微粒子がほぼ均一な密度で分散している状態が白表示となる。
【００１８】
このような表示装置において、明るい白表示を得るためには、分散媒１１１中における微粒子１１５の分散密度（単位体積当たりの微粒子数）を高くすれば良い。ところが、微粒子１１５の分散密度を高くしすぎると、図１４（Ｂ）の第１の画素１５１に示されるように、微粒子１１５が電極１０５ａ及びその近傍において非常に密に分散する。分散しきれなかった微粒子１１５は、電極１０５ａの右端部よりもさらに電極１０５ｂ側に分散することになり、黒表示を行うべき領域の面積が小さくなってしまう。いわゆる開口率の低下が生じる。図では、開口率は（Ｌ₁₀₁−Ｌ₁₀₂）／Ｌ₁₀₁で表される。ここで、Ｌ₁₀₁は、電極間の距離（表示領域の長さ）、Ｌ₁₀₂は、電極下の領域に分散しきれなかった微粒子が表示領域まではみ出している部分の長さである。Ｌ₁₀₂が大きくなると開口率が低下することがわかる。
【００１９】
本発明の目的は、微粒子を用いた表示装置において、注入口付近での微粒子の凝集を防ぐこと、真空注入法を用いても中空の微粒子を破裂させることなく分散媒中に微粒子を分散させること、表示領域の面積に対して実際に黒表示に寄与する領域の面積の割合の低下、すなわち開口率の低下を防止することである。
【００２０】
本発明の一観点によれば、透明な第１の基板と、該第１の基板に対して所定のギャップを介して対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された分散媒と、前記分散媒中に分散する多数の微粒子と、前記第１の基板の一表面上に、所定の間隔をおいて形成された複数のストライプ状の電極と、前記第２の基板と対向する前記第１の基板の表面であって、隣接する前記電極のいずれか一方の電極の近傍の第１の領域、または、前記第１の基板と対向する前記第２の基板の表面であって、該第１の領域とほぼ対向する第２の領域のうちの少なくともいずれか一方に形成され、前記電極に沿って前記表面から厚さ方向に形成され、前記微粒子を収容することができる複数の溝状収容部とを含む表示装置が提供される。
【００２１】
隣接する電極間に印加する電圧の極性を変化させると、微粒子が前記収容部中に収容された状態と、前記収容部から出て分散媒中に分散した状態とにより表示を切り換えることができる。
【００２２】
本発明のさらに他の観点によれば、透明な第１の基板と、該第１の基板に対して所定のギャップを介して対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され着色された分散媒と、前記分散媒中に分散する多数の微粒子と、前記第１の基板の一表面上に所定の間隔をおいて形成された複数のストライプ状の第１の電極と、前記第２の基板の一表面上に形成された共通電極と、前記第２の基板と対向する前記第１の基板の表面であって、隣接する前記電極のいずれか一方の電極の近傍の第１の領域、または、前記第１の基板と対向する前記第２の基板の表面であって、該第１の領域とほぼ対向する第２の領域のうちの少なくともいずれか一方に形成され、前記第１の電極に沿って前記表面から厚さ方向に形成され、前記微粒子を収容することができる複数の溝状収容部とを含む表示装置が提供される。
【００２３】
着色された分散媒を透過する場合と微粒子により反射する場合とで、異なる表示を行うことができる。
【００２４】
本発明のさらに他の観点によれば、（ａ）透明な第１の基板の一表面上に複数のライン状電極を離間して形成する工程と、（ｂ）前記第２の基板と対向する前記第１の基板の表面であって、隣接する前記電極のいずれか一方の電極の近傍の第１の領域、または、前記第１の基板と対向する前記第２の基板の表面であって、該第１の領域とほぼ対向する第２の領域のうちの少なくともいずれか一方に微粒子を収容することができる、前記電極に沿った溝状収容部を前記表面から厚さ方向に形成する工程と、（ｃ）前記収容部に微粒子を充填する工程と、（ｄ）前記第１の基板と前記第２の基板とを、所定のギャップを有した状態で前記収容部が形成されている表面が他方の基板と向き合うように対向配置する工程と、（ｅ）前記ギャップ内に分散媒を注入する工程とを含む表示装置の製造方法が提供される。
【００２５】
予め微粒子を基板面内に配置しておき、その後に分散媒を注入するため、微粒子を分散媒中に分散させやすい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
発明者は、分散媒中に微粒子を分散させて表示を行う表示装置を形成する際に、分散媒中に分散させた微粒子を分散媒とともに空のセル内に注入するのではなく、予め空セル内に微粒子を収容しておき、その後に分散媒のみを空セル内に注入する方法を思いついた。例えば、少なくとも片方の基板表面に微粒子を充填することができる複数の溝を形成しておき、その溝内に微粒子を充填した状態で２枚の基板を向き合わせて空セルを形成する。空セル内に分散媒のみを注入した後、溝内に充填されている微粒子を分散媒中に分散させれば微粒子の凝集は起こりにくい。
【００２７】
図１から図５までを参照して、本発明の一実施の形態について説明する。
【００２８】
図１（Ａ）から図３（Ｅ）までは、微粒子を用いた表示装置の製造工程を示す断面図である。
【００２９】
図１（Ａ）に示すように、第１の基板（ガラス基板）１の下面に、帯状に形成され所定の方向（図１では紙面と垂直な方向）に延在する複数本の光吸収体３（３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・）を設ける。光吸収体３は、ブラックＣＦ（カラーフィルタ）を用いて形成した。左から順に、第１の光吸収体３ａ、第２の光吸収体３ｂ、第３の光吸収体３ｃと称する。
【００３０】
光吸収体３の一部領域の下に、例えば光吸収体３と同じ方向に延びるライン状の電極５（５ａ、５ｂ、５ｃ）を形成する。図１（Ａ）においては、第１の光吸収体３ａ上に第１の電極５ａを、第２の光吸収体３ｂ上に第２の電極５ｂを、第３の光吸収体３ｃ上に第３の電極５ｃを形成している。電極５は、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透明電極で形成しても良いし、ＡｌまたはＭｏなどの不透明な電極で形成しても良い。また、第１の基板１は、樹脂フィルムなどを用いて形成しても良い。光吸収体３は第１の基板１の上面に設けても良い。
【００３１】
第１の基板１に対向する第２の基板１１は、ＳＵＳ３０４を用いて形成した。
【００３２】
図１（Ｂ）に示すように、第２の基板１１の上面に、一方向（紙面と垂直な方向）に延在する複数本の溝部２１（収容部）を形成する。溝部２１は、第２の基板１１を表面から厚さ方向にエッチングすることにより形成することができる。溝部２１は、第２の基板１１の表面に、ほぼ均等な間隔で形成すれば良い。例えば、溝部２１の幅を５０μｍとし、深さを５０μｍとすれば良い。溝部２１の形成方法としては、ブラスト法などのメカニカルな加工方法を用いても良い。溝部は、隣接する２つの電極５ａ、５ｂ間の例えば一方の電極５ａ近傍の領域（第１の領域）に形成すれば良い。図では、溝部２１と光吸収体３が露出している領域（電極が形成されていない領域）とが対応している。
【００３３】
第２の基板１１の全表面を覆うように、光吸収体１５を形成した。光吸収体１５は、第２の基板１１の表面上に例えばメッキ法により形成する。光吸収体１５は、ブラックカラーフィルタまたは金属膜により形成すれば良い。光吸収体１５を第２の基板１１全面に形成したが、溝部２１が形成され、第１の基板１と第２の基板１１とを対向配置したときに第１の基板１に形成されている電極５と向き合う領域には形成しなくても良い。第２の基板１１としては、ガラス基板又はフィルム基板を用いても良い。
【００３４】
図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、第２の基板１１に形成されている溝部２１内に微粒子３１を充填した。微粒子３１としては、ＭＨ５０５５（日本ゼオン製の中空体微粒子）を用いた。スキージ４１を用いて、微粒子３１を分散媒３５中に分散させた状態で分散媒３５ごと微粒子３１を移動させ、溝部２１内に微粒子３１を充填する。溝部２１内への微粒子３１の充填方法としては、散布器（ディスペンサ）を用いても良いし、微粒子３１を基板１上にのせた後に、基板１１を振動させて微粒子３１を溝部２１内に移動させる方法、基板１１を傾斜させて微粒子３１を溝部２１に移動させる方法を用いることもできる。
【００３５】
尚、少量であれば微粒子３１が溝部２１以外の基板１１表面上に残っていても良いが、基板１１の表面上に微粒子３１を残さない方が後に均一な表示ができる。
【００３６】
微粒子３１の溝部２１への移動工程において用いる分散媒は、後に注入する分散媒（液晶材）と同じ分散媒を用いれば良い。
【００３７】
図３（Ｅ）に示すように、溝部３１の延在する方向と電極５が延在する方向とが同じ方向になるように、第１の基板１と第２の基板１１とを重ね合わせる。第１の基板１または第２の基板１１のうちのいずれか一方の周囲に、例えばシール材（図示せず）を配し、両基板１、１１を近づける。シール材中に所定の径を有するギャップコントロール材（ＧＣ材：図示せず）を多数混ぜておけば、ＧＣ材の径により両基板１、１１の距離を規定することもできる。両基板１、１１間の距離は１０μｍとした。ＧＣ材は、基板面上に散布する方法を用いて配置することもできる。後述するように、リブを形成して基板間のギャップを制御することも可能である。
【００３８】
第１の基板１と第２の基板１１とを、第１の基板１に形成された光吸収体３と第２の基板１１に形成された溝部２１とが対面するように位置合わせした。上記の工程により、第１の電極５ａ、第２の電極５ｂの右下の領域に溝部２１が位置する。第１及び第２の基板１、１１とシール材とにより規定される空間を有する空セルが形成される。空セルには、後に分散媒を注入するための注入口と分散媒の出口となる注出口も設けておく。
【００３９】
図３（Ｅ）においては、第１の光吸収体３ａの右端部と第２の光吸収体３ｂの左端部との間に第１の表示部６１ａが形成されている。第２の光吸収体３ｂの右端部と第３の光吸収体３ｃの左端部との間に第２の表示部６１ｂが形成されている。
【００４０】
以上の工程により形成した空セル内に、分散媒として液晶材４１を注入口から注入した。液晶材４１の注入方法としては、毛細管現象を利用した注入方法を用いた。液晶材４１を空セル内に注入して空セル内を液晶材４１で満たした後に、注入口と注出口とをエンドシール材を用いて封止した。以上の工程により、液晶表示装置が完成する。
【００４１】
図で、電極５が溝部２１上からずれた領域に形成されているか、電極５を反射電極とし、反射電極５ａから５ｃが溝部２１上を覆っている構造を形成しても良い。
【００４２】
尚、液晶材４１を空セル内に注入する方法として毛細管現象を利用した方法を用いたが、溝部２１やセルの角部などに、特に気泡の残留は観察されなかった。溝部２１に充填されずに第２の基板１１の上面に残っていた微粒子３１は、液晶材４１を注入する際に動くものもあるが、溝部２１内に充填されている微粒子は、ほとんど動かない。
【００４３】
液晶材４１の注入方法として、注入口側を加圧するとともに注出口側を減圧する方法、注入口側を加圧する方法、注出口側を減圧する方法のいずれかを用いても良い。但し、注出口側を減圧する方法を用いる場合には、あまり真空度を高くしすぎると中空体が破裂する恐れがあるので注意を要する。セル内の真空度としては、大気圧の１／２から１／１０程度に保つのが望ましい。
【００４４】
第１の電極５ａは接続端子Ｔ１と、第２の電極５ｂは接続端子Ｔ４およびＴ５と、第３の電極５ｃは接続端子Ｔ８と接続されている。端子Ｔ１と端子Ｔ４との間に接続可能な第１の電圧印加手段５１ａが設けられている。第１の電圧印手段５１ａは、その負極から延びる端子Ｔ２と、正極から延びる端子Ｔ３とを有している。端子Ｔ１と端子Ｔ４と、端子Ｔ２と端子Ｔ３とが、例えばスイッチをオンオフさせることにより接続できるようになっている。同様に、端子Ｔ５と端子Ｔ７との間に接続可能な第２の電圧印加手段５１ｂが設けられている。端子Ｔ５と端子Ｔ８と、電圧印加手段５１ｂの端子Ｔ６と端子Ｔ７とが各々接続できるようになっている
図３（Ｅ）に示す表示装置は、溝部２１内に充填されている微粒子３１を、液晶材４１中に分散させることができる。微粒子３１を分散させる方法としては、例えば隣接する一対の電極５ａ、５ｂ間に単極性矩形波を加えれば良い。第１の電極５ａ、第２の電極５ｂ間に印加する電圧は、ＤＣ電圧もしくはオフセット電圧を有するＡＣ電圧でも良い。
【００４５】
図４に示すように、溝部２１の左側に位置する第１の電極５ａの近傍に微粒子３１を集めるように電圧を印加する（電極５ａに負の電圧、電極５ｂに正の電圧を印加する）。微粒子３１の表面が正に帯電していると微粒子は電極５ａ近傍に引き寄せられ、最終的に溝部２１内又は溝部２１上の分散媒中に分散する。微粒子３１が第１の表示部６１ａ内の領域中に存在する確率は非常に低い。従って、第１の表示部６１ａは、黒表示となる。微粒子３１が負に帯電している場合は、印加電圧を逆の極性に印加すれば良い。
【００４６】
黒表示の時には、微粒子３１が溝部２１内に戻る。従って、表示部領域まで微粒子がはみ出る可能性が少なく、開口率が向上する。
【００４７】
表面が正に帯電している微粒子３１を溝部２１の右側に位置する第３の電極５ｃの近傍に集めるように電圧を印加すると（電極５ｂに正の電圧、電極５ｃに負の電圧を印加する）、第３の電極５ｃの左側には溝部２１が存在しないため、微粒子３１は第３の電極５ｃの左側の領域において分散媒中に分散する。従って、第２の吸収体５ｂの右端部と第３の吸収体３ｃの左端部との間の領域に形成されている第２の表示部６１ｂに示されるように、その領域において高密度に分散している微粒子によって入射光が散乱（反射）するため白表示となる。電圧を印加している時間が長いほど、微粒子が溝部から多量に出て表示領域において高密度に分散するため、明るい白表示が得られる。微粒子３１の移動の途中で電圧の印加を停止すれば、中間階調の表示を得ることもできる。移動の途中で電圧の印加を停止した場合、微粒子３１は、分散媒４１との比重差により縦方向には多少移動するが、横方向にはほとんど動かない。従って、電圧をオフしたときの表示状態が保たれる、いわゆる表示のメモリ効果がある。
【００４８】
図５に示すように、第１の電極５ａと第２の電極５ｂ間、第２の電極５ｂと第３の電極５ｃ間に印加する電極の極性を図４に示す極性と逆にすれば、白黒の表示を反転させることができる。
【００４９】
次に、溝部２１と表示部６１ａとの容積の比率をどの程度にすればよいかについて図６を参照して説明する。第１の基板１と第２の基板１１との間の間隔（正確には第１の基板１の下面と光吸収体１５の上面との距離）をＬ１とし、溝部２１の深さをＬ２とする。また、表示部６１ａの幅をＷ１とし、溝部２１の幅をＷ２とする。溝部２１内を含む溝部上の領域における容積（分散媒を収容する）は、単位長さ当たりＷ₂（Ｌ₁＋Ｌ₂）で表される。表示部６１ａの単位長さ当たりの容積は、Ｗ₁Ｌ₁で表される。ここで、溝部２１およびその上の領域の容積が表示部の容積よりも大きいこと、すなわち、Ｗ₂（Ｌ₁＋Ｌ₂）≧Ｗ₁Ｌ₁であることが望ましい。
【００５０】
要するに基板間距離Ｌ₁に対する溝部の深さＬ₂が大きい方が好ましい。白表示の時に表示部に分散される微粒子が黒表示の時に溝部上の領域に全て収容される方が開口率を高めるためには好ましいからである。
【００５１】
以上のように、本実施の形態による表示装置及びその製造方法によれば、予め微粒子を基板内の溝部に収容しておき、後に分散媒を注入口から注入するため、特に注入口付近で生じやすい微粒子の凝集が起こらない。微粒子を表示装置内にほぼ均等に分散させることもできる。真空注入法を用いて分散媒を注入しても、中空の微粒子が破裂する可能性が低い。真空注入法を用いれば、表示装置内に気泡が残留する可能性が少なくなる。
【００５２】
微粒子を移動させて白黒の表示を行う際、特に微粒子を電極近傍に集めて表示部領域において非分散状態にして黒表示を行う際に、微粒子を溝部内に収容することができるため、黒表示の際の開口率を向上させることができる。
【００５３】
本実施の形態による表示装置技術のいくつかの変形例について以下に説明する。
【００５４】
（第１変形例）
図７は、第１の表示部６１ａと第２の表示部６１ｂとで、微粒子の色を変化させた表示装置の例である。図７では、第１の表示部６１ａ（溝部２１ａ）に青色の微粒子３１ａを、第２の表示部６１ｂ（溝部２１ｂ）に赤色の微粒子３１ｂを配置している。図示されていない隣接する表示部には緑色の微粒子を配置すれば、ＲＧＢの３原色によるフルカラー表示を行うこともできる。もちろん、さらに多くの色の微粒子を配置しても良い。１つの表示部において２種類以上の微粒子を混ぜても良い。
【００５５】
尚、上記の例では、微粒子の色を表示部によって変化させた例を示したが、色以外の特性、例えば形状、比重などを表示部ごとに変えても良い。
【００５６】
（第２変形例）
図８に示す表示装置は、第１の基板１の下面に設けられている光吸収体３ａ、３ｂ間及び３ｂ、３ｃ間にカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２を設けている。例えば表示部６１ごとにＲＧＢの３色のカラーフィルタのいずれかを選択して設ければフルカラー表示が行える。第２の基板の表示部に対応する領域上に選択反射膜を形成しておいても良い。選択反射膜は屈折率の異なる領域が周期的に形成された多層膜により形成されており、それぞれの領域においてある特定の波長の光のみを反射するため、カラー表示を行うことができる。
【００５７】
（第３変形例）
図９は、第２の基板１１の上面上に光吸収体に代えて反射板１５'を用いた例である。微粒子３１は黒色に着色されている。この場合は、表示部の領域内に微粒子３１が分散していない場合に白表示となる。表示部６１ａ、６１ｂ領域内に微粒子３１が分散している場合には、入射光が黒色微粒子により吸収されるため黒表示となる。
【００５８】
黒色微粒子を用いた例は、透過型の表示装置にも応用できる。黒色粒子を表示部６１ａ、６１ｂに分散させると、透過光が遮られて黒表示となる。もちろん、この場合には、反射板１５'は不要である。
【００５９】
（第４変形例）
図１０に示す表示装置は、第２の基板１１上に形成されている溝部２１ａ、２１ｂ、２１ｃとほぼ対向する第１の基板１の下面の位置に別の溝部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成されている。第１の基板１側の光吸収体３ａ、３ｂ、３ｃを第１の基板１の上面上に設けている。図９と同様に、電極間に電圧を印加することができる電圧印加手段を設けても良い。第１の表示部６１ａでは、電極５ａに微粒子３１が引き付けられている。溝部２１ａと別の溝部２２ａとの２つの溝部内に微粒子３１を収容することができるため、１表示部当たりの微粒子の総数を多くすることができる。従って、表示部６１ｂのように白表示を行う場合の微粒子の分散密度を高くすることができ、明るい白表示を得ることが可能となる。
【００６０】
（第５及び第６参考例）
図１１（Ａ）、（Ｂ）は、第２の基板の上面に突起部を表示装置の設けた参考例である。図１１（Ａ）に示す表示装置は、第２の基板の上面に溝部を設ける代わりに、溝部を設けるべき位置の両端に、一対の突起部２３ａ・２３ａ、２３ｂ・２３ｂ、・・・を設けている。一対の突起部２３ａ・２３ａと第２の基板１１の上面とにより微粒子の収容部２４ａが形成される。図９と同様に、電極間に電圧を印加することができる電圧印加手段を設けても良い。
【００６１】
図１１（Ｂ）に示す表示装置は、溝部に対応する微粒子の収容部２６ａ、２６ｂ以外の第２の基板１１の上面に突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを設けている例である。この表示装置においても、突起部が形成されていない領域に収容部が形成され、収容部２６ａ、２６ｂ内に微粒子を収容することができる。第２の基板を加工せずに微粒子の収容部を形成できるため、加工工程が簡単になる。
【００６２】
尚、この参考例において、突起部の高さを場所により変えて高さの高い突起部を一部に形成し、高い突起部の先端部を対向基板の表面に当接させれば、第１の基板１と第２の基板１１とのギャップを規定することも可能である。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施の形態について図１２を参照して説明する。図１２に示す構造は、図３（Ｅ）に示す構造とほぼ同様の構造を有しているが、第２の基板１１の全上面に共通電極１３が形成されている点、電圧印加手段５１ａが第１の電極３ａと共通電極１３との間に設けられており、電圧印加手段５１ｂが第２の電極３ｂと共通電極１３との間に接続されている点において異なる。この場合も左側の表示部を第１の表示部６１ａ、右側の表示部を第２の表示部６１ｂと称する。
【００６４】
第１の表示部６１ａにおいて、図に示すように共通電極１３に対して正の電圧を第１の電極５ａに印加すると、表面が正に帯電している微粒子３１は、共通電極１３側に引き寄せられる。溝部２１内にも微粒子３１が収容される。第１の表示部６１ａ上の領域に分散する微粒子数は少なくなり、黒表示となる。
【００６５】
第２の表示部６１ｂ側において、図に示すように共通電極１３に対して負の電圧を第２の電極５ｂ及び第３の電極５ｃに印加すると、表面が正に帯電している微粒子３１は、第２の電極５ｂと第３の電極５ｃとの間の領域側に引き寄せられる。第２の表示部６１ｂ上の領域に分散する微粒子数が多くなり、白表示となる。本実施の形態による表示装置技術も、第１の実施の形態による表示装置技術と同様の利点を有する。
【００６６】
参考形態（第１および第２の参考例）について、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）を参照して説明する。
【００６７】
図１５（Ａ）に示す表示装置（第１参考例）は、透明な第１の基板１と、第１の基板１に対して所定のギャップを介して対向配置された第２の基板１１とを有している。第１の基板１と第２の基板１１との間に分散媒（液晶材）４１が充填されている。液晶材４１中には、多数の微粒子３１が分散可能に混入されている。第１の基板１の一表面上には、例えばＩＴＯからなる透明な共通電極１３が形成されている。
【００６８】
一方、第２の基板１１には、微粒子３１を収容することができる複数の収容部（溝部）２１が形成されている。収容部２１内の底部又はそれを含む内壁にそれぞれ電極５ａが形成されている。別の収容部（２１）内には、別の電極５ｂが、さらに別の収容部（２１）内には別の電極５ｃが形成されている。共通電極１３と、各電極５ａ、５ｂ、５ｃとの間には電圧印加手段が形成されている。図１５（Ａ）では、電圧印加手段として、符号５１ａ、５１ｂで示される電源が示されているが、それぞれの電極５に対して電圧印加手段を設けても良い。尚、電極５ａと対向する第１に基板１側表面には、ブラックマトリックス３ａ（光吸収体）が形成されている。他の電極の対向面にも他のブラックマトリックスが形成されている。ブラックマトリックスで覆われていない領域が表示部を形成する。この構造では、例えば、電圧印加手段５１ａによって、電極５ａに正の電圧を共通電極１３に負の電圧を印加すると、微粒子３１は表示部の第１の基板１の表面に集まる。従って、白表示を行うことができる。一方、例えば、電圧印加手段５１ｂによって、電極５ｃに負の電圧を共通電極１３に正の電圧を印加すると、微粒子３１は収容部２１内に収容される。従って、黒表示を行うことができる。この構造を用いると、表示部の全面を微粒子３１で覆うことが容易になる。
【００６９】
図１５（Ｂ）に示す構造（第２参考例）では、ストライプ状の共通電極８３ａ、８３ｂ、８３ｃを形成している。各ストライプが表示部６１ａ、６１ｂ、６１ｃに対応する。この構造では、表示部の中央付近の領域に収容部２１が形成されており、微粒子３１の収容部２１内への収容動作及び共通電極８３側への移動が、隣の表示部（画素）の電界の影響を受けにくい。表示機構は第１参考例の場合と同様である。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について例示したが、これらをドットマトリックス表示する場合には、ＴＦＴやＭＩＭ等のアクティブ素子を用いても良い。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【００７１】
上記表示装置は、携帯電話用の表示部、電子ペーパー表示、電子新聞、電子ブックなど紙のように薄く紙のようにクリアな表示のできる表示装置や、パーソナルコンピュータの表示部、プロジェクタ用の表示部などのディスプレイを備えた製品全般に適用可能である。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の表示技術を用いれば、簡単な工程で再現性良く微粒子をセル内に分散させることができる。真空注入法を用いて分散媒をセル内に注入する場合でも、中空体の微粒子を用いることができる。表示部の面積当たりの微粒子の数を多くすることができるため、明るい白表示が可能になるとともに、中間調の表示も簡単にできる。黒表示の際には、表示部に残る微粒子数を少なくすることができるため、黒表示の場合の開口率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態による表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】図２（Ｃ）、（Ｄ）は、本発明の第１の実施の形態による表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】図３（Ｅ）は、本発明の第１の実施の形態による表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による表示装置の動作を説明するための原理図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による表示装置の動作を説明するための原理図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による表示装置の構造を説明するための模式的な図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による表示装置の第１変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による表示装置の第２変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による表示装置の第３変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による表示装置の第４変形例を示す断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態による表示装置の第５変形例を示す断面図であり、図１１（Ｂ）は、第６変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による表示装置を示す断面図である。
【図１３】一般的な表示装置の断面図であり、図１３（Ａ）は微粒子を横方向に移動させて表示を切り換える表示装置の構造を示す断面図であり、図１３（Ｂ）は、微粒子を縦方向に移動させて表示を切り換える表示装置の構造を示す断面図である。
【図１４】一般的な表示装置の断面図であり、図１４（Ａ）は、空セル内に分散媒を満たした後に微粒子を注入する工程を示す図であり、図１４（Ｂ）は、微粒子を用いて表示の切り替えを行う表示装置の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の第１および第２変形例による表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１第１の基板
３ａ、３ｂ、３ｃ、１５光吸収体
５ａ、５ｂ、５ｃ電極
１１第２の基板
２１、２２溝部
２３、２５突起
２４、２６収容部
３１微粒子
４１分散媒
ＣＦカラーフィルタ
Ｔ１〜Ｔ８端子
５１ａ、５１ｂ電圧印加手段
６１ａ、６１ｂ表示部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a fine particle dispersed display device and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13A is a cross-sectional view illustrating a general structure of a display device using fine particles. An empty cell that can be filled with a liquid is formed between the pair of substrates 101 and 103, and electrodes 105 a and 105 b are provided on one of the pair of substrates 101 and 103, for example, the lower surface of the substrate 103. A larger number of electrodes may be formed. A light absorber 113 is formed on the upper surface of the other substrate 101. An empty cell is filled with a dispersion medium 111 in which a large number of fine particles 115 are dispersed. A display device X using the fine particles 115 can be formed.
A display region 116 is formed between the electrodes 105a and 105b.
[0003]
When the fine particles 115 are dispersed, for example, between two adjacent electrodes 105a and 105b, the light incident from the outside of the substrate 103 is reflected by the fine particles 115 and white display is performed in the display region 116. When the fine particles 115 are collected in the vicinity of one of the electrodes (105a), the incident light is absorbed by the light absorber 113, so that the display area 116 displays black. FIG. 13A shows a black display state.
[0004]
As a method of moving the fine particles, there are a method of moving the fine particles by a flow phenomenon of the dispersion medium, in addition to a method of using electrophoresis by the surface charge of the fine particles.
[0005]
FIG. 13B is a cross-sectional view illustrating the structure of another display device using fine particles. In the display device Y, the dispersion medium 111 is colored with a pigment. A large number of electrodes 105 (105a, 105b,...) Are formed on the inner surface of one of the opposing substrates 101, 103 (the substrate 103 in the figure). A common electrode 107 is formed on the inner surface of the other substrate 101, and a light absorber 113 is formed thereon.
[0006]
In the display device Y, for example, the common electrode 107 is grounded and a voltage that makes the electrode 105a negative is applied. If the surface of the fine particle 115 is positively charged, it moves in the direction of the electrode 105a (vertical direction). When the fine particles 115 are moved to an electrode on the observer side, for example, the electrode 105a side, the display portion 116 between the electrodes 105a and 105b is covered with the fine particles 115. Since incident light is scattered (reflected) by the fine particles, white display is performed (the state shown in FIG. 6B is white display).
[0007]
When a voltage that makes the electrode 105a positive is applied between the opposing electrodes, for example, between the electrode 105a and the common electrode 107, the fine particles 115 move to an electrode opposite to the electrode on the observer side, for example, the electrode 107 side. Since the fine particles 115 existing on the display unit 116 between the electrodes 105a and 105b on the substrate 103 side move to the substrate 101 side, the color of the dye affects the wavelength of the emitted light and contributes to color display.
[0008]
When the fine particles 115 are present on the substrate 103 side, the fine particles 115 reflect light and display white. When the particles are present on the substrate 101 side, the dye absorbs light in a part of the wavelength range of the light and performs color display. If the pigment is black, black display is performed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the process of manufacturing a display device using fine particles, there are problems as described below.
[0010]
The first problem will be described with reference to FIG.
[0011]
FIG. 14A is a diagram showing a process of injecting fine particles into a cell formed by a pair of substrates 101 and 103 and a dispersion medium 111 sandwiched between them. The fine particles 115 are previously dispersed in the same dispersion medium 111 as the dispersion medium 111 in the cell.
[0012]
When the dispersion medium 111 in which the fine particles 115 are dispersed is injected into the cell from the injection port 121, the fine particles enter the cell, but the fine particles 115 tend to aggregate near the injection port 121. Even if the diameter of the injection port 121 is sufficiently larger than the particle size of the fine particles 115, the aggregation of the fine particles 115 occurs as the injection time elapses. Once the fine particles 115 aggregate near the inlet 121, it becomes difficult to disperse the fine particles 115 in the cell. Even if the fine particles 115 agglomerate in the vicinity of the injection port, the dispersion medium 111 penetrates toward the back of the cell almost independently of that. Accordingly, the dispersion density of the fine particles 115 varies within the cell.
[0013]
The second problem will be described. There are two methods for obtaining a bright white display in the display device. One of them is a method in which high refractive index fine particles such as titanium oxide are used as the fine particles. Another method is a method using hollow particles (hollow bodies).
[0014]
For example, when fine particles having a high refractive index such as titanium oxide are used, bright white display can be expected. Since titanium oxide has a large specific gravity, it is difficult to float on the surface of the dispersion medium. When titanium oxide is dispersed in a dispersion medium, it is not floated on the surface but is dispersed in the dispersion medium. Compared with the case where fine particles are suspended on the surface of a dispersion medium (refractive index n is about 1.5) so as to be in contact with air (refractive index n = 1.0), it is difficult to obtain a bright white display.
[0015]
If hollow structure fine particles having a small specific gravity are used, the hollow fine particles can be floated on the surface of the dispersion medium, so that bright white display can be expected. However, when a dispersion medium is injected into an empty cell using the vacuum injection method, bubbles are hardly left in the cell, but there is a problem that hollow fine particles are easily ruptured due to the pressure.
[0016]
The third problem will be described with reference to FIG. FIG. 14B shows a structure of a display device that performs display switching by moving fine particles in the horizontal direction.
[0017]
Electrodes 105a, 105b and 105c are arranged on the lower surface of the substrate 103 at a predetermined distance. A light absorber 131 is formed on the upper surface of the substrate 101. A region from the left end of the electrode 105a to the left end of the electrode 105b is referred to as a first pixel region 151, and a region from the left end of the electrode 105b to the left end of the electrode 105c is referred to as a second pixel region 153. A state in which the fine particles 115 are attracted in the vicinity of the electrode 105a as in the first pixel 151 is displayed in black, and a state in which the fine particles are dispersed at a substantially uniform density in the dispersion medium as in the second pixel 153. Is displayed in white.
[0018]
In such a display device, in order to obtain a bright white display, the dispersion density (the number of fine particles per unit volume) of the fine particles 115 in the dispersion medium 111 may be increased. However, if the dispersion density of the fine particles 115 is too high, the fine particles 115 are very densely dispersed in the electrode 105a and the vicinity thereof as shown in the first pixel 151 in FIG. 14B. The fine particles 115 that could not be dispersed are dispersed further to the electrode 105b side than the right end portion of the electrode 105a, and the area of the region where black display is to be performed becomes small. A so-called aperture ratio is reduced. In the figure, the aperture ratio is (L ₁₀₁ -L ₁₀₂ ) / L ₁₀₁ It is represented by Where L ₁₀₁ Is the distance between the electrodes (the length of the display area), L ₁₀₂ Is the length of the part where the fine particles that could not be dispersed in the region under the electrode protruded to the display region. L ₁₀₂ It can be seen that the aperture ratio decreases with increasing.
[0019]
An object of the present invention is to prevent fine particles from aggregating in the vicinity of the injection port in a display device using fine particles, and to disperse the fine particles in the dispersion medium without rupturing the hollow fine particles even when using the vacuum injection method. This is to prevent a decrease in the ratio of the area of the area that actually contributes to black display with respect to the area of the display area, that is, a decrease in the aperture ratio.
[0020]
According to one aspect of the present invention, a transparent first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate with a predetermined gap, the first substrate, and the second substrate And a plurality of fine particles dispersed in the dispersion medium, and a plurality of stripes formed on the surface of the first substrate at predetermined intervals. Electrodes, The surface of the first substrate facing the second substrate, the first region in the vicinity of one of the adjacent electrodes, or the second surface facing the first substrate At least one of the second regions substantially opposite to the first region Formed along the electrode From the surface in the thickness direction A display device is provided that includes a plurality of groove-shaped storage portions that are formed and can store the fine particles.
[0021]
When the polarity of the voltage applied between the adjacent electrodes is changed, the display can be switched between the state in which the fine particles are accommodated in the accommodating portion and the state in which the fine particles exit from the accommodating portion and are dispersed in the dispersion medium.
[0022]
According to still another aspect of the present invention, a transparent first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate via a predetermined gap, the first substrate, and the first substrate A plurality of fine particles dispersed in the dispersion medium sandwiched between the second substrate, a plurality of fine particles dispersed in the dispersion medium, and formed at a predetermined interval on one surface of the first substrate; A striped first electrode; a common electrode formed on one surface of the second substrate; The surface of the first substrate facing the second substrate, the first region in the vicinity of one of the adjacent electrodes, or the second surface facing the first substrate At least one of the second regions substantially opposite to the first region Formed along the first electrode From the surface in the thickness direction A display device is provided that includes a plurality of groove-shaped storage portions that are formed and can store the fine particles.
[0023]
Different display can be performed depending on whether the light passes through the colored dispersion medium or is reflected by the fine particles.
[0024]
According to still another aspect of the present invention, (a) a step of separately forming a plurality of line-shaped electrodes on one surface of a transparent first substrate, and (b) The surface of the first substrate facing the second substrate, the first region in the vicinity of one of the adjacent electrodes, or the second surface facing the first substrate At least one of the second regions substantially opposite to the first region A groove-shaped storage portion along the electrode, which can store fine particles From the surface in the thickness direction (C) filling the container with fine particles; (d) forming the container with the first substrate and the second substrate having a predetermined gap. There is provided a method for manufacturing a display device, including a step of opposingly arranging a surface to face the other substrate, and (e) injecting a dispersion medium into the gap.
[0025]
Since the fine particles are arranged in advance in the substrate surface and then the dispersion medium is injected, the fine particles are easily dispersed in the dispersion medium.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inventor does not inject the fine particles dispersed in the dispersion medium into the empty cell together with the dispersion medium when forming a display device that performs display by dispersing the fine particles in the dispersion medium. I have come up with a method in which fine particles are housed inside and then only the dispersion medium is injected into the empty cell. For example, a plurality of grooves that can be filled with fine particles are formed on at least one substrate surface, and empty cells are formed by facing the two substrates while the grooves are filled with the fine particles. If only the dispersion medium is injected into the empty cell and then the fine particles filled in the grooves are dispersed in the dispersion medium, the aggregation of the fine particles hardly occurs.
[0027]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0028]
1A to 3E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a display device using fine particles.
[0029]
As shown in FIG. 1A, a plurality of light absorbers formed in a strip shape on the lower surface of the first substrate (glass substrate) 1 and extending in a predetermined direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). 3 (3a, 3b, 3c,...) Are provided. The light absorber 3 was formed using black CF (color filter). In order from the left, they are referred to as a first light absorber 3a, a second light absorber 3b, and a third light absorber 3c.
[0030]
Under the partial region of the light absorber 3, for example, linear electrodes 5 (5a, 5b, 5c) extending in the same direction as the light absorber 3 are formed. In FIG. 1A, the first electrode 5a is formed on the first light absorber 3a, the second electrode 5b is formed on the second light absorber 3b, and the second electrode 5b is formed on the third light absorber 3c. 3 electrode 5c is formed. The electrode 5 may be formed of a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide), or may be formed of an opaque electrode such as Al or Mo. The first substrate 1 may be formed using a resin film or the like. The light absorber 3 may be provided on the upper surface of the first substrate 1.
[0031]
The second substrate 11 facing the first substrate 1 was formed using SUS304.
[0032]
As shown in FIG. 1B, a plurality of groove portions 21 (accommodating portions) extending in one direction (a direction perpendicular to the paper surface) are formed on the upper surface of the second substrate 11. The groove 21 can be formed by etching the second substrate 11 from the surface in the thickness direction. The grooves 21 may be formed on the surface of the second substrate 11 at substantially equal intervals. For example, the width of the groove 21 may be 50 μm and the depth may be 50 μm. As a method for forming the groove portion 21, a mechanical processing method such as a blast method may be used. The groove may be formed, for example, in a region (first region) in the vicinity of one electrode 5a between two adjacent electrodes 5a and 5b. In the figure, the groove portion 21 corresponds to a region where the light absorber 3 is exposed (a region where no electrode is formed).
[0033]
The light absorber 15 was formed so as to cover the entire surface of the second substrate 11. The light absorber 15 is formed on the surface of the second substrate 11 by, for example, a plating method. The light absorber 15 may be formed of a black color filter or a metal film. Although the light absorber 15 is formed on the entire surface of the second substrate 11, the groove portion 21 is formed, and is formed on the first substrate 1 when the first substrate 1 and the second substrate 11 are arranged to face each other. It does not have to be formed in the region facing the electrode 5. As the second substrate 11, a glass substrate or a film substrate may be used.
[0034]
As shown in FIGS. 2C and 2D, the fine particles 31 were filled in the groove portions 21 formed in the second substrate 11. As the fine particles 31, MH5055 (hollow particles made by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used. Using the squeegee 41, the fine particles 31 are moved together with the dispersion medium 35 in a state where the fine particles 31 are dispersed in the dispersion medium 35, and the fine particles 31 are filled in the groove portion 21. As a filling method of the fine particles 31 into the groove portion 21, a spreader (dispenser) may be used. After the fine particles 31 are placed on the substrate 1, the substrate 11 is vibrated to move the fine particles 31 into the groove portion 21. Alternatively, a method of tilting the substrate 11 and moving the fine particles 31 to the groove portion 21 can be used.
[0035]
If the amount is small, the fine particles 31 may remain on the surface of the substrate 11 other than the groove portion 21, but if the fine particles 31 are not left on the surface of the substrate 11, uniform display can be performed later.
[0036]
The dispersion medium used in the step of moving the fine particles 31 to the groove 21 may be the same dispersion medium as the dispersion medium (liquid crystal material) to be injected later.
[0037]
As shown in FIG. 3E, the first substrate 1 and the second substrate 11 are overlapped so that the extending direction of the groove 31 and the extending direction of the electrode 5 are the same direction. For example, a sealing material (not shown) is disposed around one of the first substrate 1 and the second substrate 11 so that the substrates 1 and 11 are brought close to each other. If a large number of gap control materials (GC material: not shown) having a predetermined diameter are mixed in the sealing material, the distance between the substrates 1 and 11 can be defined by the diameter of the GC material. The distance between the substrates 1 and 11 was 10 μm. The GC material can also be arranged using a method of spreading on the substrate surface. As will be described later, it is also possible to control the gap between the substrates by forming ribs.
[0038]
The first substrate 1 and the second substrate 11 were aligned so that the light absorber 3 formed on the first substrate 1 and the groove portion 21 formed on the second substrate 11 face each other. Through the above steps, the groove 21 is positioned in the lower right region of the first electrode 5a and the second electrode 5b. An empty cell having a space defined by the first and second substrates 1 and 11 and the sealing material is formed. The empty cell is also provided with an inlet for injecting the dispersion medium later and a spout serving as an outlet for the dispersion medium.
[0039]
In FIG. 3E, a first display portion 61a is formed between the right end portion of the first light absorber 3a and the left end portion of the second light absorber 3b. A second display portion 61b is formed between the right end portion of the second light absorber 3b and the left end portion of the third light absorber 3c.
[0040]
A liquid crystal material 41 was injected from the injection port as a dispersion medium into the empty cell formed by the above steps. As an injection method of the liquid crystal material 41, an injection method using a capillary phenomenon was used. After injecting the liquid crystal material 41 into the empty cell and filling the empty cell with the liquid crystal material 41, the inlet and the spout were sealed with an end seal material. The liquid crystal display device is completed through the above steps.
[0041]
In the figure, the electrode 5 may be formed in a region shifted from the groove 21 or a structure in which the electrode 5 is a reflective electrode and the reflective electrodes 5a to 5c cover the groove 21 may be formed.
[0042]
Although a method using capillary action was used as a method for injecting the liquid crystal material 41 into the empty cell, no bubbles remained particularly in the groove 21 or the corner of the cell. The fine particles 31 remaining on the upper surface of the second substrate 11 without being filled in the groove portion 21 may move when the liquid crystal material 41 is injected, but the fine particles filled in the groove portion 21 hardly move. .
[0043]
As a method for injecting the liquid crystal material 41, any one of a method of pressurizing the inlet side and depressurizing the spout side, a method of pressurizing the inlet side, and a method of depressurizing the spout side may be used. However, when using a method in which the outlet side is decompressed, care should be taken because the hollow body may burst if the degree of vacuum is too high. The degree of vacuum in the cell is preferably maintained at about 1/2 to 1/10 of the atmospheric pressure.
[0044]
The first electrode 5a is connected to the connection terminal T1, the second electrode 5b is connected to the connection terminals T4 and T5, and the third electrode 5c is connected to the connection terminal T8. A first voltage applying means 51a that can be connected is provided between the terminal T1 and the terminal T4. The first voltage marking means 51a has a terminal T2 extending from the negative electrode and a terminal T3 extending from the positive electrode. The terminals T1 and T4, and the terminals T2 and T3 can be connected, for example, by turning on and off a switch. Similarly, a second voltage applying means 51b that can be connected is provided between the terminal T5 and the terminal T7. The terminals T5 and T8 can be connected to the terminals T6 and T7 of the voltage applying means 51b, respectively.
In the display device illustrated in FIG. 3E, the fine particles 31 filled in the groove portion 21 can be dispersed in the liquid crystal material 41. As a method for dispersing the fine particles 31, for example, a unipolar rectangular wave may be applied between a pair of adjacent electrodes 5a and 5b. The voltage applied between the first electrode 5a and the second electrode 5b may be a DC voltage or an AC voltage having an offset voltage.
[0045]
As shown in FIG. 4, a voltage is applied so as to collect the fine particles 31 in the vicinity of the first electrode 5a located on the left side of the groove portion 21 (a negative voltage is applied to the electrode 5a and a positive voltage is applied to the electrode 5b). . If the surface of the fine particles 31 is positively charged, the fine particles are attracted to the vicinity of the electrode 5a and finally dispersed in the dispersion portion 21 or on the groove portion 21. The probability that the fine particles 31 are present in the region in the first display portion 61a is very low. Therefore, the first display unit 61a displays black. When the fine particles 31 are negatively charged, the applied voltage may be applied with the opposite polarity.
[0046]
During black display, the fine particles 31 return into the groove 21. Therefore, there is little possibility that the fine particles protrude to the display area, and the aperture ratio is improved.
[0047]
When a voltage is applied so as to collect the fine particles 31 whose surface is positively charged in the vicinity of the third electrode 5c located on the right side of the groove portion 21 (a positive voltage is applied to the electrode 5b and a negative voltage is applied to the electrode 5c). ) Since the groove 21 does not exist on the left side of the third electrode 5c, the fine particles 31 are dispersed in the dispersion medium in the region on the left side of the third electrode 5c. Therefore, as shown in the second display portion 61b formed in the region between the right end portion of the second absorber 5b and the left end portion of the third absorber 3c, the region is dispersed with high density in that region. White light is displayed because incident light is scattered (reflected) by the fine particles. The longer the voltage is applied, the more fine particles come out of the groove and disperse in the display area at a high density, so that a bright white display can be obtained. If the voltage application is stopped in the middle of the movement of the fine particles 31, it is possible to obtain an intermediate gradation display. When the application of voltage is stopped during the movement, the fine particles 31 move slightly in the vertical direction due to the specific gravity difference with the dispersion medium 41, but hardly move in the horizontal direction. Therefore, there is a so-called display memory effect in which the display state is maintained when the voltage is turned off.
[0048]
As shown in FIG. 5, if the polarity of the electrode applied between the first electrode 5a and the second electrode 5b and between the second electrode 5b and the third electrode 5c is reversed from the polarity shown in FIG. Black and white display can be reversed.
[0049]
Next, it will be described with reference to FIG. 6 how much the volume ratio of the groove portion 21 and the display portion 61a should be. The distance between the first substrate 1 and the second substrate 11 (more precisely, the distance between the lower surface of the first substrate 1 and the upper surface of the light absorber 15) is L1, and the depth of the groove 21 is L2. To do. The width of the display portion 61a is W1, and the width of the groove portion 21 is W2. The volume (accommodating the dispersion medium) in the region on the groove part including the inside of the groove part 21 is W per unit length. ₂ (L ₁ + L ₂ ). The volume per unit length of the display unit 61a is W ₁ L ₁ It is represented by Here, the volume of the groove portion 21 and the region above it is larger than the volume of the display portion, that is, W ₂ (L ₁ + L ₂ ) ≧ W ₁ L ₁ It is desirable that
[0050]
In short, distance between substrates L ₁ Depth L of groove to ₂ Is larger. This is because, in order to increase the aperture ratio, it is preferable that all the fine particles dispersed in the display portion in white display are accommodated in the region on the groove portion in black display.
[0051]
As described above, according to the display device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the fine particles are stored in advance in the groove portion in the substrate, and the dispersion medium is injected later from the injection port. Easy aggregation of fine particles does not occur. It is also possible to disperse the fine particles almost uniformly in the display device. Even if the dispersion medium is injected using the vacuum injection method, the possibility that the hollow fine particles burst is low. If the vacuum injection method is used, the possibility of bubbles remaining in the display device is reduced.
[0052]
When displaying black and white by moving fine particles, especially when collecting fine particles near the electrodes and making them non-dispersed in the display area to display black, the fine particles can be accommodated in the groove, so that black display In this case, the aperture ratio can be improved.
[0053]
Several modifications of the display device technology according to the present embodiment will be described below.
[0054]
(First modification)
FIG. 7 shows an example of a display device in which the color of the fine particles is changed between the first display unit 61a and the second display unit 61b. In FIG. 7, blue fine particles 31a are arranged in the first display portion 61a (groove portion 21a), and red fine particles 31b are arranged in the second display portion 61b (groove portion 21b). If green particles are arranged in adjacent display portions not shown, full color display using the three primary colors of RGB can be performed. Of course, fine particles of more colors may be arranged. Two or more kinds of fine particles may be mixed in one display portion.
[0055]
In the above example, the color of the fine particles is changed by the display unit. However, characteristics other than the color, such as shape and specific gravity, may be changed for each display unit.
[0056]
(Second modification)
In the display device shown in FIG. 8, color filters CF1 and CF2 are provided between the light absorbers 3a and 3b provided between the lower surfaces of the first substrate 1 and between 3b and 3c. For example, if any one of RGB color filters is selected and provided for each display unit 61, full color display can be performed. A selective reflection film may be formed on a region corresponding to the display portion of the second substrate. Since the selective reflection film is formed of a multilayer film in which regions having different refractive indexes are periodically formed, and reflects only light of a specific wavelength in each region, color display can be performed.
[0057]
(Third Modification)
FIG. 9 shows an example in which a reflecting plate 15 ′ is used on the upper surface of the second substrate 11 instead of the light absorber. The fine particles 31 are colored black. In this case, white display is performed when the fine particles 31 are not dispersed in the region of the display unit. When the fine particles 31 are dispersed in the display portions 61a and 61b, the incident light is absorbed by the black fine particles, resulting in black display.
[0058]
The example using black fine particles can also be applied to a transmissive display device. When the black particles are dispersed in the display portions 61a and 61b, the transmitted light is blocked and a black display is obtained. Of course, in this case, the reflector 15 ′ is not necessary.
[0059]
(Fourth modification)
In the display device shown in FIG. 10, other groove portions 22 a, 22 b, and 22 c are formed at positions on the lower surface of the first substrate 1 that are substantially opposite to the groove portions 21 a, 21 b, and 21 c formed on the second substrate 11. ing. Light absorbers 3 a, 3 b and 3 c on the first substrate 1 side are provided on the upper surface of the first substrate 1. Similarly to FIG. 9, a voltage applying unit that can apply a voltage between the electrodes may be provided. In the first display portion 61a, the fine particles 31 are attracted to the electrode 5a. Since the fine particles 31 can be accommodated in the two groove portions of the groove portion 21a and another groove portion 22a, the total number of fine particles per display portion can be increased. Therefore, the dispersion density of the fine particles when white display is performed as in the display unit 61b can be increased, and bright white display can be obtained.
[0060]
(5th and 6th Reference example )
11A and 11B, a protrusion is provided on the upper surface of the second substrate. Reference example It is. In the display device shown in FIG. 11A, instead of providing a groove on the upper surface of the second substrate, a pair of protrusions 23a, 23a, 23b, 23b,... ing. The pair of protrusions 23a and 23a and the upper surface of the second substrate 11 form a particulate storage portion 24a. Similarly to FIG. 9, a voltage applying unit that can apply a voltage between the electrodes may be provided.
[0061]
The display device shown in FIG. 11B is an example in which protrusions 25a, 25b, and 25c are provided on the upper surface of the second substrate 11 other than the fine particle storage portions 26a and 26b corresponding to the groove portions. Also in this display device, the accommodating portion is formed in the region where the protruding portion is not formed, and the fine particles can be accommodated in the accommodating portions 26a and 26b. Since the container for containing fine particles can be formed without processing the second substrate, the processing process is simplified.
[0062]
In addition, this Reference example In this case, if the height of the protrusion is changed depending on the location to form a part of the protrusion with a high height and the tip of the protrusion is in contact with the surface of the counter substrate, the first substrate 1 and the first substrate It is also possible to define a gap between the two substrates 11.
[0063]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The structure shown in FIG. 12 has substantially the same structure as that shown in FIG. 3E, except that the common electrode 13 is formed on the entire upper surface of the second substrate 11, and the voltage applying means 51a. Is provided between the first electrode 3 a and the common electrode 13, and the voltage applying means 51 b is connected between the second electrode 3 b and the common electrode 13. Also in this case, the left display unit is referred to as a first display unit 61a, and the right display unit is referred to as a second display unit 61b.
[0064]
In the first display section 61a, when a positive voltage is applied to the first electrode 5a with respect to the common electrode 13 as shown in the figure, the fine particles 31 whose surface is positively charged are drawn toward the common electrode 13 side. It is done. Fine particles 31 are also accommodated in the groove 21. The number of fine particles dispersed in the region on the first display portion 61a is reduced, resulting in black display.
[0065]
On the second display portion 61b side, when a negative voltage is applied to the second electrode 5b and the third electrode 5c with respect to the common electrode 13 as shown in the figure, the fine particles 31 whose surfaces are positively charged are The second electrode 5b and the third electrode 5c are attracted to the region side. The number of fine particles dispersed in the region on the second display portion 61b increases, resulting in white display. The display device technology according to the present embodiment has the same advantages as the display device technology according to the first embodiment.
[0066]
Reference form (first and second reference examples) Will be described with reference to FIGS. 15A and 15B.
[0067]
The display device shown in FIG. Reference example ) Includes a transparent first substrate 1 and a second substrate 11 disposed to face the first substrate 1 with a predetermined gap therebetween. A dispersion medium (liquid crystal material) 41 is filled between the first substrate 1 and the second substrate 11. In the liquid crystal material 41, a large number of fine particles 31 are mixed and dispersed. On one surface of the first substrate 1, a transparent common electrode 13 made of, for example, ITO is formed.
[0068]
On the other hand, the second substrate 11 is formed with a plurality of accommodating portions (groove portions) 21 that can accommodate the fine particles 31. Electrodes 5a are formed on the bottom portion of the accommodating portion 21 or on the inner wall including the same. Another electrode 5b is formed in another housing portion (21), and another electrode 5c is formed in another housing portion (21). A voltage applying means is formed between the common electrode 13 and the electrodes 5a, 5b, 5c. In FIG. 15A, power sources indicated by reference numerals 51a and 51b are shown as voltage application means, but voltage application means may be provided for the respective electrodes 5. A black matrix 3a (light absorber) is formed on the first surface of the substrate 1 facing the electrode 5a. Another black matrix is also formed on the opposing surface of the other electrode. A region not covered with the black matrix forms a display portion. In this structure, for example, when a positive voltage is applied to the electrode 5a and a negative voltage is applied to the common electrode 13 by the voltage applying means 51a, the fine particles 31 gather on the surface of the first substrate 1 of the display unit. Therefore, white display can be performed. On the other hand, for example, when a negative voltage is applied to the electrode 5 c and a positive voltage is applied to the common electrode 13 by the voltage applying means 51 b, the fine particles 31 are accommodated in the accommodating portion 21. Therefore, black display can be performed. When this structure is used, the entire surface of the display portion can be easily covered with the fine particles 31.
[0069]
The structure shown in FIG. Reference example ), Stripe-shaped common electrodes 83a, 83b, and 83c are formed. Each stripe corresponds to the display portions 61a, 61b, and 61c. In this structure, the accommodating portion 21 is formed in a region near the center of the display portion, and the accommodating operation of the fine particles 31 into the accommodating portion 21 and the movement toward the common electrode 83 are performed by the adjacent display portion (pixel). Less susceptible to electric fields. The display mechanism is the first Reference example It is the same as the case of.
[0070]
The embodiments of the present invention have been described above. However, when these are displayed in a dot matrix, active elements such as TFTs and MIMs may be used. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
[0071]
The display device is a display device for a mobile phone, a display device for electronic paper display, an electronic newspaper, an electronic book or the like that can be displayed as thin as paper, such as paper, a display unit for a personal computer, a display for a projector Applicable to all products with displays such as
[0072]
【Effect of the invention】
If the display technology of the present invention is used, the fine particles can be dispersed in the cell with a simple process and good reproducibility. Even when the dispersion medium is injected into the cell by using the vacuum injection method, hollow fine particles can be used. Since the number of fine particles per area of the display portion can be increased, bright white display can be achieved and halftone display can be easily performed. In black display, the number of fine particles remaining in the display portion can be reduced, so that the aperture ratio in black display can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a display device according to a first embodiment of the present invention.
2 (C) and 2 (D) are cross-sectional views showing a manufacturing process of the display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3E is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a principle diagram for explaining the operation of the display device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a principle diagram for explaining the operation of the display device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the structure of the display device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a first modification of the display device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second modification of the display device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a third modification of the display device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a fourth modification of the display device according to the first embodiment of the invention.
11A is a cross-sectional view showing a fifth modification of the display device according to the first embodiment of the invention, and FIG. 11B is a cross-sectional view showing the sixth modification. It is.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a display device according to a second embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of a general display device. FIG. 13A is a cross-sectional view showing the structure of a display device that switches the display by moving fine particles in the horizontal direction, and FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the display apparatus which moves microparticles | fine-particles to a vertical direction and switches a display.
14 is a cross-sectional view of a general display device. FIG. 14 (A) is a diagram showing a step of injecting fine particles after filling a dispersion medium in an empty cell, and FIG. It is sectional drawing which shows an example of the display apparatus which switches a display using microparticles | fine-particles.
FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views showing display devices according to first and second modifications of the second embodiment of the present invention. FIGS.
[Explanation of symbols]
1 First substrate
3a, 3b, 3c, 15 light absorber
5a, 5b, 5c electrode
11 Second substrate
21, 22 Groove
23, 25 Protrusions
24, 26 accommodating part
31 fine particles
41 Dispersion medium
CF color filter
T1-T8 terminals
51a, 51b Voltage applying means
61a, 61b Display section

Claims

A transparent first substrate;
A second substrate disposed opposite to the first substrate via a predetermined gap;
A dispersion medium sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A large number of fine particles dispersed in the dispersion medium;
A plurality of striped electrodes formed at a predetermined interval on one surface of the first substrate;
The surface of the first substrate facing the second substrate, the first region in the vicinity of one of the adjacent electrodes, or the second surface facing the first substrate Formed on at least one of the second regions substantially opposite to the first region , formed in the thickness direction from the surface along the electrodes, and A display device including a plurality of groove-shaped storage portions that can be stored.

The display device according to claim 1, further comprising a light shielding film that covers the first region or the second region on the first substrate.

The display device according to claim 2, wherein the light shielding film defines a non-display area of the display device.

The display device according to claim 1 , wherein the fine particles have a hollow structure.

The display device according to claim 1 , wherein the fine particles are colored fine particles.

Furthermore, the display apparatus of any one of Claim 1-5 containing the voltage application means which can apply a voltage between adjacent electrodes among these electrodes.

A transparent first substrate;
A second substrate disposed opposite to the first substrate via a predetermined gap;
A dispersion medium colored and sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A large number of fine particles dispersed in the dispersion medium;
A plurality of striped first electrodes formed at a predetermined interval on one surface of the first substrate;
A common electrode formed on one surface of the second substrate;
The surface of the first substrate facing the second substrate, the first region in the vicinity of one of the adjacent electrodes, or the second surface facing the first substrate Formed on at least one of the second regions substantially opposite to the first region, and formed in the thickness direction from the surface along the first electrode, A display device including a plurality of groove-shaped storage portions that can store the fine particles.

(A) a step of separately forming a plurality of line-shaped electrodes on one surface of a transparent first substrate;
(B) A surface of the first substrate facing the second substrate and facing a first region in the vicinity of one of the adjacent electrodes or the first substrate. A groove-like accommodation portion along the electrode, which is capable of accommodating fine particles in at least one of the second regions substantially opposite to the first region on the surface of the second substrate ; Forming in the thickness direction from the surface ;
(C) filling the container with fine particles;
(D) disposing the first substrate and the second substrate so as to face each other so that the surface on which the housing portion is formed faces the other substrate in a state having a predetermined gap;
(E) Injecting a dispersion medium into the gap.

further,
The display device according to claim 8, further comprising: (f) applying a voltage between adjacent electrodes among the plurality of electrodes to disperse the fine particles filled in the housing portion in the dispersion medium. Production method.