画像表示装置およびその製造方法
【課題】２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を評価することにより、歩留まりを向上させ得る画像表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法では、画像表示媒体充填工程において、ワーク１１の背面に配置した光源１２から均一光束を照射したときの均一光束の透過光分布を光検出手段１３で測定し、ＰＣ１４において光検出手段１３の出力信号を解析して、透過輝度の面内標準偏差に基づいてワーク１１の画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を評価する中間検査を行い、この中間検査でＮＧとなったワーク１１をリワークすることにより、最終製品のＮＧ数を減少させて歩留まりを向上させる。
【解決手段】少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法では、画像表示媒体充填工程において、ワーク１１の背面に配置した光源１２から均一光束を照射したときの均一光束の透過光分布を光検出手段１３で測定し、ＰＣ１４において光検出手段１３の出力信号を解析して、透過輝度の面内標準偏差に基づいてワーク１１の画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を評価する中間検査を行い、この中間検査でＮＧとなったワーク１１をリワークすることにより、最終製品のＮＧ数を減少させて歩留まりを向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置および、画像表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる画像表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、２色粒子回転方式等の技術を用いた画像表示装置が提案されている。
【０００３】
これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリ機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な画像表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用画像表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に、最近では、分散粒子と着色溶液とから成る分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置して成る電気泳動方式（例えば、非特許文献１参照）が提案され、期待が寄せられている。
【０００４】
しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅くなるという問題がある。さらに、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているため沈降しやすくなっており、分散状態の安定性維持が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。また、マイクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプセルレベルにして、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。
【０００５】
一方、溶液中での挙動を利用する電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層とを基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、この方式は、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するために構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという問題もある。
【０００６】
上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置が知られている。この画像表示装置を製造する従来の製造方法では、少なくとも一方の基板側に画像表示媒体を充填する工程の完了後に、２枚の基板の貼り合わせ工程を行うが、その間に画像表示媒体の充填前後の画像表示板の重量を測定しておけば、画像表示媒体の総充填量を算出することができる。
【０００７】
【非特許文献１】趙 国来、外３名、“新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）“Japan Hardcopy’99”、p.249-252
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の画像表示装置の製造方法では、画像表示板内の画像表示媒体の総充填量を算出することはできるが、画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を測定することができないため、画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態がＯＫかＮＧかを評価することができない。したがって、画像表示媒体の総充填量が設定値通りになっている場合であっても画像表示媒体が不均一に分布していて充填分布状態がＮＧとなっている場合には表示均一性が損なわれてしまい、所望の画像表示品質が得られなくなる。
【０００９】
本発明は、２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を評価することにより、歩留まりを向上させ得る画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置の製造方法は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法であって、画像表示媒体充填工程において、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像表示装置の製造方法において、前記中間検査は、画像表示媒体を透明な基板側に充填した後に、透明な基板側に充填された画像表示媒体の充填分布状態を評価するために行うものであること、前記中間検査は、画像表示媒体を充填した透明な基板の背面から均一光束を照射したときに前記透明な基板の前面に配置した光検出手段によって透過光分布を測定することにより行うこと、画像表示媒体充填量と透過光量とに関する検量線を予め取得しておくことにより、前記中間検査において画像表示媒体の総充填量を同時に測定すること、および、前記画像表示媒体は粒子群または粉流体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明の画像表示装置の製造方法によれば、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する際には、画像表示媒体充填工程において、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うから、２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を評価して、充填分布状態がＮＧと評価された場合には画像表示媒体充填工程をやり直すことが可能になる。したがって、基板貼り合わせ後にＮＧとなる仕損が発生する確率が大幅に低下することになり、歩留まりを向上させ得る画像表示装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
まず、本発明の製造方法により製造する画像表示装置の画像表示板の構成について説明する。本発明方法により製造する画像表示装置では、対向する基板間に画像表示媒体を封入した画像表示板の基板内に何らかの手段で電界が付与される。電界方向に従って帯電した画像表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、画像表示媒体が電界方向の切換によって往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、画像表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し時あるいは保存時の安定性を維持できるように、画像表示板を設計する必要がある。ここで、画像表示媒体に例えば用いる粒子または粉流体にかかる力は、粒子同士または粉流体同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
【００１５】
本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の例を、図１（ａ）、（ｂ）〜図３（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、２種以上の色の異なる粒子３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１、２の外部から加えられる電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図１（ｂ）に示す例では、図１（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、２種以上の色の異なる粒子３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１に設けた電極５と基板２に設けた電極６との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図２（ｂ）に示す例では、図２（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、１種の色の粒子３（ここでは白色粒子３Ｗ）を、基板１上に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加させることにより発生する電界に応じて、基板１、２と平行方向に移動させ、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色表示を行うか、あるいは、電極６または基板１の色を観察者に視認させて電極６または基板１の色の表示を行っている。なお、図３（ｂ）に示す例では、図３（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
以上の説明は、白色粒子３Ｗを白色粉流体に、黒色粒子３Ｂを黒色粉流体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。
【００１６】
以下、本発明の特徴となる画像表示装置の製造方法について詳細に説明する。本発明の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に、１種類以上の画像表示媒体を封入し、２枚の基板内に発生させた電界により画像表示示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備するものであり、以下の（１）〜（８）の工程によって製作する。なお、（４）以外の工程は、従来技術と同様であるため、説明を省略する。
（１）基板への隔壁（リブ）および電極パターンの形成工程（隔壁および電極を必要とする場合のみ行う）
（２）基板への画像表示媒体の充填（散布）工程
（３）隔壁上の不要な画像表示媒体の除去工程
（４）充填分布状態を評価する中間検査工程
（５）隔壁への接着剤層形成工程（この接着剤層形成工程は、画像表示媒体の充填工程の前に行われる場合もある）
（６）アライメントの重ね合わせ工程
（７）２枚の基板の貼り合わせ工程
（８）表示品質を評価する最終検査工程
【００１７】
図４は本発明の画像表示装置の製造方法の中間検査工程に用いる検査システムを示す図である。この検査システムは、（２），（３）の工程の終了後の透明な基板（以下、ワーク１１という）を検査するものであり、ワーク１１の背面（図示例では下面）から均一光束を照射する光源１２と、ワーク１１の前面（図示例では上面）に配置されて光源１２からの均一光束の透過光分布を測定する光検出手段１３と、光検出手段１３の出力信号を解析して画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を評価するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１４とから成る。上記光源１２としては、輝度分布が均一（例えば９５％以上）となる光源を用いるものとし、上記光検出手段１３としては、例えばＣＣＤカメラを用いて、事前に感度校正を行っておくものとする。なお、上記中間検査工程においてＮＧと評価されたワークは、リワーク（上記充填工程および画像表示媒体除去工程のやり直し）を行うものとする。
【００１８】
本発明の画像表示装置の製造方法によれば、画像表示媒体の充填工程と基板貼り合わせ工程との間に、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うから、２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態がＮＧであると評価されたワークに関しては、画像表示媒体の充填分布状態がＯＫになるように上記リワークを行うことができるので、最終的にＮＧとなるワークが著しく減少すことになり、仕損が発生する確率が大幅に低下する。したがって、本発明方法により製造する画像表示装置の歩留まりが著しく向上する。
【００１９】
なお、画像表示媒体充填量と透過光量とに関する検量線を予め取得するように構成しておけば、上記中間検査工程において画像表示媒体の総充填量を同時に測定することが可能になる。
【００２０】
以下、本発明の対象となる画像表示装置の画像表示板を構成する各部材について説明する。
【００２１】
基板については、少なくとも一方の基板は装置外側から画像表示媒体の色が確認できる透明な基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。もう一方の基板となる背面基板は透明でも不透明でもかまわない。基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるもの、および、ガラス、石英などの可とう性のない無機シートが挙げられる。基板の厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、さらに５〜２０００μｍが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、５０００μｍより厚いと、薄型画像表示装置とする場合に不都合がある。
【００２２】
必要に応じて設ける電極５、６の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類やＩＴＯ、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の透明導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。背面基板１側に設ける電極５の材質や厚みなどは上述した電極６と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
【００２３】
隔壁４については、その形状は表示にかかわる画像表示媒体の種類により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。本発明では、いずれの方法も好適に用いられる。
【００２４】
これらのリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図６に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分（表示セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、画像表示の鮮明さが増す。ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。このうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。
【００２５】
次に、本発明の対象となる画像表示板で画像表示媒体として用いる粉流体について説明する。
本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。
【００２６】
すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の画像表示装置で固体状物質を分散質とするものである。
【００２７】
本発明の対象となる画像表示板は、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、例えば気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、低電圧の印加でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の画像表示装置では、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で用いられる。
【００２８】
次に、本発明の対象となる画像表示板で画像表示媒体として用いる粒子について説明する。
粒子は、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【００２９】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。
【００３０】
荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。
【００３１】
着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
【００３２】
黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。
【００３３】
黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。
【００３４】
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。
【００３５】
無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。
【００３６】
また、本発明で用いる粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜２０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために粒子の移動に支障をきたすようになる。
【００３７】
さらに、本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、d(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、d(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。
【００３８】
さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。
【００３９】
なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mie 理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。
【００４０】
さらに、本発明において画像表示媒体として粒子群または粉流体を用いる場合は基板間の粒子群あるいは粉流体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、２５℃における相対湿度を６０％RH以下、好ましくは５０％RH以下、更に好ましくは３５％RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１、図２において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、電極５、６、粒子群（あるいは粉流体）３の占有部分、隔壁４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粒子群（あるいは粉流体）が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように装置に封入することが必要であり、例えば、粒子群あるいは粉流体の充填、基板の組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。
【００４１】
本発明の対象となる画像表示板における基板と基板との間隔は、画像表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
対向する基板間の空間における粒子群又は粉流体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には粒子又は粉流体の移動の支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
本発明に用いる画像表示媒体として、気体中で用いる粒子群や粉流体について説明してきたが、本発明は電気泳動粒子群が内包されたマイクロカプセル型などの画像表示媒体を充填する場合の中間検査としても適用できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例を比較例とともに示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４３】
＜実施例１＞
以下の（１）〜（８）の工程によって、図２（ｂ）に示す本発明の画像表示装置を製作した。なお、各工程の詳細については以下に詳述する。
（１）基板への隔壁（リブ）および電極パターンの形成工程
（２）基板への画像表示媒体の充填（散布）工程
（３）隔壁上の不要な画像表示媒体の除去工程
（４）充填分布状態を評価する中間検査工程
（５）隔壁への接着剤層形成工程（この接着剤層形成工程は、画像表示媒体の充填工程の前に行われる場合もある）
（６）アライメントの重ね合わせ工程
（７）２枚の基板の貼り合わせ工程
（８）表示品質を評価する最終検査工程
【００４４】
（１）材質；ガラス、厚さ２００μｍの基板１および基板２の表面にそれぞれ、３０Ω／□のＩＴＯを表面コーティングした。その後、ＩＴＯを表面コーティングした基板２上に、フォトレジスト法によって、３００μｍ□の開口部（この部分が表示セルとなる）および線幅１００μ高さ１００μｍの隔壁パターンを作製した。
（２）基板２の表示セル内に、それぞれ帯電特性の異なる白色粒子群および黒色粒子群をそれぞれ６ｇ／ｍ２ の密度となるよう、自由落下法にて充填した。
（３）隔壁上に、微粘着性フィルムをロールによって押し当てて剥がすことによって、隔壁上の不要な画像表示媒体を除去した。
【００４５】
（４）中間検査工程に用いる図４に示す検査システムとして「アイシステム社製 アイスケール」を用いて、上記（２），（３）の工程の終了後の透明な基板であるワーク１１の背面（図示例では下面）に配置した光源１２から均一光束を照射したときの均一光束の透過光分布を光検出手段１３で測定し、ＰＣ１４において光検出手段１３の出力信号を解析して、透過輝度の面内標準偏差に基づいてワーク１１の画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を評価した。その際、ワーク１１上の画像表示媒体充填部の５１×５１ポイントの透過輝度を光検出手段１３で測定したときのデータが、以下に示す２つの均一性の基準を満たしているか否かによってＯＫまたはＮＧと評価した。なお、上記基準の各数値は、最終製品における画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を左右する基準であり、各数値の設定は歩留まりに影響する。
［基準１］標準偏差；３√Ｖ≦５％
［基準２］最小値／最大値≧９０％
上記基準１、基準２が共にＯＫの場合は、次工程である（５）に進め、上記基準１、基準２の少なくとも一方がＮＧの場合は、ワーク１１を洗浄した後、リワーク（前工程である（２）、（３）のやり直し）を行った。
【００４６】
（５）基板２の隔壁のリブ上に接着剤を塗布し、基板２の外周のシール部にシール剤を塗布した。
（６）＆（７）基板１、２上に形成した電極の位置を、それぞれが対向するように合わせて基板１および基板２を貼り合わせ、接着剤の硬化を行った。
【００４７】
（８）最終検査工程に用いる図５に示す検査システムとして「アイシステム社製 アイスケール」を用いて、検査治具に固定したワーク１１の電極端子に所定の電圧を印加して、白表示および黒表示を行ったときの反射光分布を光検出手段１３で測定し、ＰＣ１４において光検出手段１３の出力信号を解析して、反射輝度の面内標準偏差に基づいてワーク１１の画像表示媒体の表示状態（均一性）を評価した。その際、ワーク１１上の画像表示媒体充填部の５１×５１ポイントの反射輝度を光検出手段１３で測定したときのデータが、以下に示す２つの均一性の基準（白表示、黒表示共通）を満たしているか否かによってＯＫまたはＮＧと評価した。なお、上記基準によりＮＧと評価される場合は、画像表示装置の表示ムラが目視で明らかに確認できる状態に対応する。
［基準３］標準偏差；３√Ｖ≦８％
［基準４］最小値／最大値≧８５％
【００４８】
＜実施例２＞
上記（４）の中間検査工程において、ＯＫまたはＮＧの評価に用いる２つの均一性の基準を以下のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして本発明の画像表示装置を製作した。
［基準１−２］標準偏差；３√Ｖ≦８％
［基準２−２］最小値／最大値≧８５％
【００４９】
＜比較例＞
上記（４）の中間検査工程を省略したこと以外は、実施例１と同様にして本発明の画像表示装置を製作した。
【００５０】
＜評価＞
実施例１、実施例２、比較例についてそれぞれ、ワークの投入枚数を５０枚としたときの歩留まりは表１に示すようになった。すなわち、実施例１は、中間検査において５０枚中９枚がＮＧとなってリワークされた結果、最終検査におけるＮＧ数が５０枚中１枚となり、９８％という高い歩留まりが得られた。同様に、実施例２は、中間検査において５０枚中６枚がＮＧとなってリワークされた結果、最終検査におけるＮＧ数が５０枚中３枚となり、９４％という高い歩留まりが得られた。それに対し、中間検査およびリワークを行わない比較例は、最終検査におけるＮＧ数が５０枚中７枚となり、実施例１、実施例２に比べて格段に低い８６％という歩留まりしか得られなかった。これにより、本発明における中間検査およびリワークが歩留まりの向上に寄与していることが確認できた。
【００５１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ、電子値札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の一例を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の他の例を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の画像表示装置に用いる画像表示板のさらに他の例を示す図である。
【図４】本発明の画像表示装置の製造方法の中間検査工程に用いる検査システムを示す図である。
【図５】本発明の画像表示装置の製造方法の一工程である最終検査工程に用いる検査システムを示す図である。
【図６】本発明の画像表示装置の画像表示板における隔壁の形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，２ 基板
３ 画像表示媒体（粒子、粉流体）
３Ｗ 白色粒子、白色粉流体
３Ｂ 黒色粒子、黒色粉流体
４ 隔壁
５ 電極
６ 電極
１１ ワーク
１２ 光源
１３ 光検出手段
１４ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置および、画像表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる画像表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、２色粒子回転方式等の技術を用いた画像表示装置が提案されている。
【０００３】
これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリ機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な画像表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用画像表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に、最近では、分散粒子と着色溶液とから成る分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置して成る電気泳動方式（例えば、非特許文献１参照）が提案され、期待が寄せられている。
【０００４】
しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅くなるという問題がある。さらに、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているため沈降しやすくなっており、分散状態の安定性維持が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。また、マイクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプセルレベルにして、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。
【０００５】
一方、溶液中での挙動を利用する電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層とを基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、この方式は、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するために構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという問題もある。
【０００６】
上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置が知られている。この画像表示装置を製造する従来の製造方法では、少なくとも一方の基板側に画像表示媒体を充填する工程の完了後に、２枚の基板の貼り合わせ工程を行うが、その間に画像表示媒体の充填前後の画像表示板の重量を測定しておけば、画像表示媒体の総充填量を算出することができる。
【０００７】
【非特許文献１】趙 国来、外３名、“新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）“Japan Hardcopy’99”、p.249-252
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の画像表示装置の製造方法では、画像表示板内の画像表示媒体の総充填量を算出することはできるが、画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を測定することができないため、画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態がＯＫかＮＧかを評価することができない。したがって、画像表示媒体の総充填量が設定値通りになっている場合であっても画像表示媒体が不均一に分布していて充填分布状態がＮＧとなっている場合には表示均一性が損なわれてしまい、所望の画像表示品質が得られなくなる。
【０００９】
本発明は、２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を評価することにより、歩留まりを向上させ得る画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置の製造方法は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法であって、画像表示媒体充填工程において、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像表示装置の製造方法において、前記中間検査は、画像表示媒体を透明な基板側に充填した後に、透明な基板側に充填された画像表示媒体の充填分布状態を評価するために行うものであること、前記中間検査は、画像表示媒体を充填した透明な基板の背面から均一光束を照射したときに前記透明な基板の前面に配置した光検出手段によって透過光分布を測定することにより行うこと、画像表示媒体充填量と透過光量とに関する検量線を予め取得しておくことにより、前記中間検査において画像表示媒体の総充填量を同時に測定すること、および、前記画像表示媒体は粒子群または粉流体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明の画像表示装置の製造方法によれば、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する際には、画像表示媒体充填工程において、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うから、２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態を評価して、充填分布状態がＮＧと評価された場合には画像表示媒体充填工程をやり直すことが可能になる。したがって、基板貼り合わせ後にＮＧとなる仕損が発生する確率が大幅に低下することになり、歩留まりを向上させ得る画像表示装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
まず、本発明の製造方法により製造する画像表示装置の画像表示板の構成について説明する。本発明方法により製造する画像表示装置では、対向する基板間に画像表示媒体を封入した画像表示板の基板内に何らかの手段で電界が付与される。電界方向に従って帯電した画像表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、画像表示媒体が電界方向の切換によって往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、画像表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し時あるいは保存時の安定性を維持できるように、画像表示板を設計する必要がある。ここで、画像表示媒体に例えば用いる粒子または粉流体にかかる力は、粒子同士または粉流体同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
【００１５】
本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の例を、図１（ａ）、（ｂ）〜図３（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、２種以上の色の異なる粒子３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１、２の外部から加えられる電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図１（ｂ）に示す例では、図１（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、２種以上の色の異なる粒子３（ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を、基板１に設けた電極５と基板２に設けた電極６との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させ、黒色粒子３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行っている。なお、図２（ｂ）に示す例では、図２（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、１種の色の粒子３（ここでは白色粒子３Ｗ）を、基板１上に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加させることにより発生する電界に応じて、基板１、２と平行方向に移動させ、白色粒子３Ｗを観察者に視認させて白色表示を行うか、あるいは、電極６または基板１の色を観察者に視認させて電極６または基板１の色の表示を行っている。なお、図３（ｂ）に示す例では、図３（ａ）に示す例に加えて、基板１、２との間に例えば格子状に隔壁４を設け表示セルを画成している。
以上の説明は、白色粒子３Ｗを白色粉流体に、黒色粒子３Ｂを黒色粉流体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。
【００１６】
以下、本発明の特徴となる画像表示装置の製造方法について詳細に説明する。本発明の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に、１種類以上の画像表示媒体を封入し、２枚の基板内に発生させた電界により画像表示示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備するものであり、以下の（１）〜（８）の工程によって製作する。なお、（４）以外の工程は、従来技術と同様であるため、説明を省略する。
（１）基板への隔壁（リブ）および電極パターンの形成工程（隔壁および電極を必要とする場合のみ行う）
（２）基板への画像表示媒体の充填（散布）工程
（３）隔壁上の不要な画像表示媒体の除去工程
（４）充填分布状態を評価する中間検査工程
（５）隔壁への接着剤層形成工程（この接着剤層形成工程は、画像表示媒体の充填工程の前に行われる場合もある）
（６）アライメントの重ね合わせ工程
（７）２枚の基板の貼り合わせ工程
（８）表示品質を評価する最終検査工程
【００１７】
図４は本発明の画像表示装置の製造方法の中間検査工程に用いる検査システムを示す図である。この検査システムは、（２），（３）の工程の終了後の透明な基板（以下、ワーク１１という）を検査するものであり、ワーク１１の背面（図示例では下面）から均一光束を照射する光源１２と、ワーク１１の前面（図示例では上面）に配置されて光源１２からの均一光束の透過光分布を測定する光検出手段１３と、光検出手段１３の出力信号を解析して画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を評価するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１４とから成る。上記光源１２としては、輝度分布が均一（例えば９５％以上）となる光源を用いるものとし、上記光検出手段１３としては、例えばＣＣＤカメラを用いて、事前に感度校正を行っておくものとする。なお、上記中間検査工程においてＮＧと評価されたワークは、リワーク（上記充填工程および画像表示媒体除去工程のやり直し）を行うものとする。
【００１８】
本発明の画像表示装置の製造方法によれば、画像表示媒体の充填工程と基板貼り合わせ工程との間に、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うから、２枚の基板を貼り合わせる前に画像表示板内の画像表示媒体の充填分布状態がＮＧであると評価されたワークに関しては、画像表示媒体の充填分布状態がＯＫになるように上記リワークを行うことができるので、最終的にＮＧとなるワークが著しく減少すことになり、仕損が発生する確率が大幅に低下する。したがって、本発明方法により製造する画像表示装置の歩留まりが著しく向上する。
【００１９】
なお、画像表示媒体充填量と透過光量とに関する検量線を予め取得するように構成しておけば、上記中間検査工程において画像表示媒体の総充填量を同時に測定することが可能になる。
【００２０】
以下、本発明の対象となる画像表示装置の画像表示板を構成する各部材について説明する。
【００２１】
基板については、少なくとも一方の基板は装置外側から画像表示媒体の色が確認できる透明な基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。もう一方の基板となる背面基板は透明でも不透明でもかまわない。基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるもの、および、ガラス、石英などの可とう性のない無機シートが挙げられる。基板の厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、さらに５〜２０００μｍが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、５０００μｍより厚いと、薄型画像表示装置とする場合に不都合がある。
【００２２】
必要に応じて設ける電極５、６の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類やＩＴＯ、酸化インジウム、導電性酸化錫、導電性酸化亜鉛等の透明導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。背面基板１側に設ける電極５の材質や厚みなどは上述した電極６と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
【００２３】
隔壁４については、その形状は表示にかかわる画像表示媒体の種類により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。本発明では、いずれの方法も好適に用いられる。
【００２４】
これらのリブからなる隔壁により形成される表示セルは、図６に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分（表示セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、画像表示の鮮明さが増す。ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。このうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。
【００２５】
次に、本発明の対象となる画像表示板で画像表示媒体として用いる粉流体について説明する。
本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。
【００２６】
すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の画像表示装置で固体状物質を分散質とするものである。
【００２７】
本発明の対象となる画像表示板は、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、例えば気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、低電圧の印加でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
本発明に用いる粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の画像表示装置では、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で用いられる。
【００２８】
次に、本発明の対象となる画像表示板で画像表示媒体として用いる粒子について説明する。
粒子は、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【００２９】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。
【００３０】
荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。
【００３１】
着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
【００３２】
黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。
【００３３】
黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。
【００３４】
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。
【００３５】
無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。
【００３６】
また、本発明で用いる粒子は平均粒子径d(0.5)が、０．１〜２０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために粒子の移動に支障をきたすようになる。
【００３７】
さらに、本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、d(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、d(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、d(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。
【００３８】
さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。
【００３９】
なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mie 理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。
【００４０】
さらに、本発明において画像表示媒体として粒子群または粉流体を用いる場合は基板間の粒子群あるいは粉流体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、２５℃における相対湿度を６０％RH以下、好ましくは５０％RH以下、更に好ましくは３５％RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１、図２において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、電極５、６、粒子群（あるいは粉流体）３の占有部分、隔壁４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粒子群（あるいは粉流体）が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように装置に封入することが必要であり、例えば、粒子群あるいは粉流体の充填、基板の組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。
【００４１】
本発明の対象となる画像表示板における基板と基板との間隔は、画像表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
対向する基板間の空間における粒子群又は粉流体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には粒子又は粉流体の移動の支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
本発明に用いる画像表示媒体として、気体中で用いる粒子群や粉流体について説明してきたが、本発明は電気泳動粒子群が内包されたマイクロカプセル型などの画像表示媒体を充填する場合の中間検査としても適用できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例を比較例とともに示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４３】
＜実施例１＞
以下の（１）〜（８）の工程によって、図２（ｂ）に示す本発明の画像表示装置を製作した。なお、各工程の詳細については以下に詳述する。
（１）基板への隔壁（リブ）および電極パターンの形成工程
（２）基板への画像表示媒体の充填（散布）工程
（３）隔壁上の不要な画像表示媒体の除去工程
（４）充填分布状態を評価する中間検査工程
（５）隔壁への接着剤層形成工程（この接着剤層形成工程は、画像表示媒体の充填工程の前に行われる場合もある）
（６）アライメントの重ね合わせ工程
（７）２枚の基板の貼り合わせ工程
（８）表示品質を評価する最終検査工程
【００４４】
（１）材質；ガラス、厚さ２００μｍの基板１および基板２の表面にそれぞれ、３０Ω／□のＩＴＯを表面コーティングした。その後、ＩＴＯを表面コーティングした基板２上に、フォトレジスト法によって、３００μｍ□の開口部（この部分が表示セルとなる）および線幅１００μ高さ１００μｍの隔壁パターンを作製した。
（２）基板２の表示セル内に、それぞれ帯電特性の異なる白色粒子群および黒色粒子群をそれぞれ６ｇ／ｍ２ の密度となるよう、自由落下法にて充填した。
（３）隔壁上に、微粘着性フィルムをロールによって押し当てて剥がすことによって、隔壁上の不要な画像表示媒体を除去した。
【００４５】
（４）中間検査工程に用いる図４に示す検査システムとして「アイシステム社製 アイスケール」を用いて、上記（２），（３）の工程の終了後の透明な基板であるワーク１１の背面（図示例では下面）に配置した光源１２から均一光束を照射したときの均一光束の透過光分布を光検出手段１３で測定し、ＰＣ１４において光検出手段１３の出力信号を解析して、透過輝度の面内標準偏差に基づいてワーク１１の画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を評価した。その際、ワーク１１上の画像表示媒体充填部の５１×５１ポイントの透過輝度を光検出手段１３で測定したときのデータが、以下に示す２つの均一性の基準を満たしているか否かによってＯＫまたはＮＧと評価した。なお、上記基準の各数値は、最終製品における画像表示媒体の充填分布状態（均一性）を左右する基準であり、各数値の設定は歩留まりに影響する。
［基準１］標準偏差；３√Ｖ≦５％
［基準２］最小値／最大値≧９０％
上記基準１、基準２が共にＯＫの場合は、次工程である（５）に進め、上記基準１、基準２の少なくとも一方がＮＧの場合は、ワーク１１を洗浄した後、リワーク（前工程である（２）、（３）のやり直し）を行った。
【００４６】
（５）基板２の隔壁のリブ上に接着剤を塗布し、基板２の外周のシール部にシール剤を塗布した。
（６）＆（７）基板１、２上に形成した電極の位置を、それぞれが対向するように合わせて基板１および基板２を貼り合わせ、接着剤の硬化を行った。
【００４７】
（８）最終検査工程に用いる図５に示す検査システムとして「アイシステム社製 アイスケール」を用いて、検査治具に固定したワーク１１の電極端子に所定の電圧を印加して、白表示および黒表示を行ったときの反射光分布を光検出手段１３で測定し、ＰＣ１４において光検出手段１３の出力信号を解析して、反射輝度の面内標準偏差に基づいてワーク１１の画像表示媒体の表示状態（均一性）を評価した。その際、ワーク１１上の画像表示媒体充填部の５１×５１ポイントの反射輝度を光検出手段１３で測定したときのデータが、以下に示す２つの均一性の基準（白表示、黒表示共通）を満たしているか否かによってＯＫまたはＮＧと評価した。なお、上記基準によりＮＧと評価される場合は、画像表示装置の表示ムラが目視で明らかに確認できる状態に対応する。
［基準３］標準偏差；３√Ｖ≦８％
［基準４］最小値／最大値≧８５％
【００４８】
＜実施例２＞
上記（４）の中間検査工程において、ＯＫまたはＮＧの評価に用いる２つの均一性の基準を以下のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして本発明の画像表示装置を製作した。
［基準１−２］標準偏差；３√Ｖ≦８％
［基準２−２］最小値／最大値≧８５％
【００４９】
＜比較例＞
上記（４）の中間検査工程を省略したこと以外は、実施例１と同様にして本発明の画像表示装置を製作した。
【００５０】
＜評価＞
実施例１、実施例２、比較例についてそれぞれ、ワークの投入枚数を５０枚としたときの歩留まりは表１に示すようになった。すなわち、実施例１は、中間検査において５０枚中９枚がＮＧとなってリワークされた結果、最終検査におけるＮＧ数が５０枚中１枚となり、９８％という高い歩留まりが得られた。同様に、実施例２は、中間検査において５０枚中６枚がＮＧとなってリワークされた結果、最終検査におけるＮＧ数が５０枚中３枚となり、９４％という高い歩留まりが得られた。それに対し、中間検査およびリワークを行わない比較例は、最終検査におけるＮＧ数が５０枚中７枚となり、実施例１、実施例２に比べて格段に低い８６％という歩留まりしか得られなかった。これにより、本発明における中間検査およびリワークが歩留まりの向上に寄与していることが確認できた。
【００５１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ、電子値札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の一例を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の他の例を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の画像表示装置に用いる画像表示板のさらに他の例を示す図である。
【図４】本発明の画像表示装置の製造方法の中間検査工程に用いる検査システムを示す図である。
【図５】本発明の画像表示装置の製造方法の一工程である最終検査工程に用いる検査システムを示す図である。
【図６】本発明の画像表示装置の画像表示板における隔壁の形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，２ 基板
３ 画像表示媒体（粒子、粉流体）
３Ｗ 白色粒子、白色粉流体
３Ｂ 黒色粒子、黒色粉流体
４ 隔壁
５ 電極
６ 電極
１１ ワーク
１２ 光源
１３ 光検出手段
１４ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法であって、
画像表示媒体充填工程において、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記中間検査は、画像表示媒体を透明な基板側に充填した後に、透明な基板側に充填された画像表示媒体の充填分布状態を評価するために行うものであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記中間検査は、透明な基板の背面から均一光束を照射したときに前記透明な基板の前面に配置した光検出手段によって透過光分布を測定することにより行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
画像表示媒体充填量と透過光量とに関する検量線を予め取得しておくことにより、前記中間検査において画像表示媒体の総充填量を同時に測定することを特徴とする請求項３記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記画像表示媒体は粒子群または粉流体であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項１】
少なくとも一方が透明な対向する２枚の基板の間に１種類以上の画像表示媒体を封入し、基板内に発生させた電界により画像表示媒体を移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法であって、
画像表示媒体充填工程において、２枚の基板の間の画像表示媒体の充填分布状態を評価する中間検査を行うことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記中間検査は、画像表示媒体を透明な基板側に充填した後に、透明な基板側に充填された画像表示媒体の充填分布状態を評価するために行うものであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記中間検査は、透明な基板の背面から均一光束を照射したときに前記透明な基板の前面に配置した光検出手段によって透過光分布を測定することにより行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
画像表示媒体充填量と透過光量とに関する検量線を予め取得しておくことにより、前記中間検査において画像表示媒体の総充填量を同時に測定することを特徴とする請求項３記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記画像表示媒体は粒子群または粉流体であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３９１１９（Ｐ２００６−３９１１９Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１７４１３（Ｐ２００４−２１７４１３）
【出願日】平成１６年７月２６日（２００４．７．２６）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２６日（２００４．７．２６）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
[ Back to top ]