説明

表示装置の製造方法および製造装置

【課題】エレクトロウェッティング方式を用いた表示装置を効率良く且つ精度良く製造することができるような表示装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】一方の基板上に電極および絶縁膜を順に形成する第一の基板の形成工程と、他方の基板上に電極を形成する第二の基板の形成工程と、前記第一の基板と前記第二の基板とを接着剤を介して所定の開口部が残るように部分的に貼合する基板貼合工程と、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液を含む表示媒体を攪拌して分散混合し1液化した状態とする表示媒体攪拌工程と、前記開口部を介して1液化した状態の表示媒体を導入する表示媒体導入工程と、前記開口部を樹脂材料にて封止する封止工程と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に導入された1液化した状態の表示媒体が導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液の状態に分離するまで待機する表示媒体分離工程と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置を製造するための製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子ペーパーは、空気中または溶媒中の粒子移動を利用して情報を表示する装置である。通常、2枚の基板間の粒子の移動状態が制御され、それによって所望の表示が実現されるように構成される。
【0003】
電子ペーパーは、印刷物レベルの視認性(目にやさしい)、情報書き換えの容易性、低消費電力、軽量といった利点を享受でき、省エネルギーならびに省資源化へとつながる。
【0004】
エレクトロウェッティング方式を用いた電子ペーパーは、基板上の疎水性の絶縁膜部分を含む区画領域内において、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体とが封入されている。疎水性の絶縁膜部分に対する電圧がOFFの状態では、疎水性の液体が略満遍なく疎水性の絶縁膜部分を覆うため、着色された疎水性の液体であれば、疎水性の液体の色が視認される。一方、疎水性の絶縁膜部分に対する電圧がONの状態では、絶縁膜部分の元々の疎水性よりも電気的特性に基づく親水性の方が勝って、導電性または極性を有する液体の方が略満遍なく絶縁膜部分を覆う。導電性または極性を有する液体が透明な水であれば、絶縁膜それ自体の色が視認される。
【0005】
前記のように、エレクトロウェッティング方式を用いた電子ペーパーでは、基板上の疎水性の絶縁膜部分を含む区画領域内に導電性または極性を有する液体と疎水性の液体とが封入されている。しかしながら、導電性または極性を有する親水性の液体と疎水性の液体とは、互いに交じり合わないではじき合うために、一括して所定の区画領域内に封止することが容易でない。
【0006】
特表2008−509445号公報(特許文献1)には、レンズパッケージの製造過程において、レンズパッケージ部の中心穴(セル)内に2種類の液体を順に導入する方法が開示されている。具体的には、図11に示すように、中心穴(セル)を上下の部分領域A、Bに区画し(図11(a))、各部分領域にそれぞれの充填穴から2種類の液体を充填した後で(図11(b))、上下の部分領域を合体させる(図11(c))という方法が開示されている。この方法によれば、2種類の液体が正確に中心穴(セル)内に充填される。
【0007】
その他、プローブやディスペンサを用いて、各区画領域毎に、2種類の液体のそれぞれを供給していくという方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特表2008−509445号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特表2008−509445号公報(特許文献1)に開示された方法では、中心穴(セル)を上下の部分領域(液体の収容ユニット)に区画し各部分領域にそれぞれの充填穴から2種類の液体を充填した後で当該上下の部分領域を合体させるために、基板(収容ユニットが形成された担体)を用意して、これをスライドさせる工程が必須である。このような態様は、視認性を重視する電子ペーパーの製造方法には不適である。なぜなら、電子ペーパーのパネル面に、スライド工程の痕が残る懸念があるためである。
【0010】
また、プローブやディスペンサを用いて、各区画領域内に2種類の液体のそれぞれを供給していくという方法では、工程数が多く、製造効率が良くないという問題がある。
【0011】
一方、各区画領域内に2種類の液体のそれぞれを個別に供給していくという方法以外の方法では、「定量」の液体供給を正確に行うことが極めて困難である。
【0012】
本発明は、このような事情に基づいて行われたものであり、その目的は、エレクトロウェッティング方式を用いた電子ペーパーのような表示装置を効率良く且つ精度良く製造することができるような表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本件発明者による鋭意研究の結果、導電性または極性を有する親水性の液体と疎水性の液体とは、攪拌して分散混合することによって、短時間であれば1液化した状態を維持することができ、1液として扱うことができる、ということを知見するに至った。
【0014】
すなわち、本発明は、少なくとも一方が透明である対向する2枚の基板間に表示媒体が封入されていて、前記2枚の基板間に所定の電界が与えられる際に前記表示媒体が所定の情報を表示する表示装置を製造する方法であって、一方の基板上に電極および絶縁膜を順に形成する第一の基板の形成工程と、他方の基板上に電極を形成する第二の基板の形成工程と、前記第一の基板と前記第二の基板とを、それぞれ電極が形成された面が対向するようにして、接着剤を介して所定の開口部が残るように部分的に貼合する基板貼合工程と、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液を含む表示媒体を攪拌して分散混合し1液化した状態とする表示媒体攪拌工程と、接着剤によって貼合された前記第一の基板と前記第二の基板との間に、前記開口部を介して、1液化した状態の表示媒体を導入する表示媒体導入工程と、前記第一の基板と前記第二の基板との間の前記開口部を樹脂材料にて封止する封止工程と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に導入された1液化した状態の表示媒体が導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液の状態に分離するまで待機する表示媒体分離工程と、を備え、前記絶縁膜の少なくとも一部は、疎水性であり、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、着色されており、少なくとも一つの透明な基板の方に形成された電極は、透明電極であり、ことを特徴とする表示装置の製造方法である。
【0015】
あるいは、本発明は、少なくとも一方が透明である対向する2枚の基板間に表示媒体が封入されていて、前記2枚の基板間に所定の電界が与えられる際に前記表示媒体が所定の情報を表示する表示装置を製造する方法であって、一方の基板上に電極および絶縁膜を順に形成する第一の基板の形成工程と、他方の基板上に電極を形成する第二の基板の形成工程と、前記第一の基板上または前記第二の基板上に、表示媒体を導入するための側壁部を形成する側壁部形成工程と、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液を含む表示媒体を攪拌して分散混合し1液化した状態とする表示媒体攪拌工程と、前記側壁部で囲まれた領域内に1液化した状態の表示媒体を導入する表示媒体導入工程と、前記第一の基板と前記第二の基板とを、それぞれ電極が形成された面が対向するようにして貼合する基板貼合工程と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に導入された1液化した状態の表示媒体が導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液の状態に分離するまで待機する表示媒体分離工程と、を備え、前記絶縁膜の少なくとも一部は、疎水性であり、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、着色されており、少なくとも一つの透明な基板の方に形成された電極は、透明電極であることを特徴とする表示装置の製造方法である。
【0016】
本発明によれば、攪拌して分散混合することで1液化された状態の表示媒体が導入されるため、表示媒体の導入工程が極めて容易に実施できる。また、表示媒体中の導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との混合比を高精度に調整することができる。これにより、エレクトロウェッティング方式を用いた表示装置を効率良く且つ精度良く製造することができる。
【0017】
例えば、表示媒体の導電性または極性を有する液体は、水、アルコール、酸、のいずれかであり、表示媒体の疎水性の液体は、ヘプタン、ヘキサン、ノナン、デカン、オクタン、ドデカン、テトラデカン、オクタデカン、ヘキサデカン、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチルグリコールモノブチルエーテルアセテート、安息香酸エチル、のいずれかである。具体例としては、例えば、導電性または極性を有する液体としての水と、疎水性の液体としての着色されたドデカンと、を含む表示媒体が用いられ得る。この場合、例えば、導電性または極性を有する液体としての水と、疎水性の液体としての着色されたドデカンとは、体積比で50:1である。
【0018】
また、表示媒体攪拌工程は、例えば、超音波ホモジナイザーを用いて行われる。超音波ホモジナイザーは、微粒子化技術の分野や調理の分野において、広く使われている器具である。例えば、表示媒体攪拌工程は、10分間以上行われる。
【0019】
また、例えば、表示装置に反射方式の表示を提供するべく、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれかで着色された着色液体が利用され得る。あるいは、表示装置に透過方式の表示を提供するべく、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、遮光性の色で着色されている。例えば、疎水性の液体として黒色油が利用され得る。また、導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との両方が着色される場合には、両者の染料ないし顔料同士が混じり合わない特性を有しているべきである。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図1は、本発明の一実施の形態による表示装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図2】図2は、表示装置の一画素について、第一の基板形成工程の一例を概略的に示す図である。
【図3】図3は、表示装置の一画素について、第二の基板形成工程の一例を概略的に示す図である。
【図4】図4は、表示装置の一画素について、基板貼合工程の一例を概略的に示す図である。
【図5】図5は、表示媒体攪拌工程の一例を概略的に示す図である。
【図6】図6は、表示装置の一画素について、表示媒体導入工程の一例を概略的に示す図である。
【図7】図7は、表示装置の一画素について、封止工程の一例を概略的に示す図である。
【図8】図8は、表示装置の一画素について、表示媒体分離工程の一例を概略的に示す図である。
【図9】図9は、本発明の他の実施の形態による表示装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【図10】図10は、表示媒体導入工程の一例を概略的に示す図である。
【図11】図11(a)乃至図11(c)は、特表2008−509445号公報(特許文献1)に開示された方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図1は、本発明の一実施の形態による表示装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。
【0022】
図2は、表示装置の一画素について第一の基板形成工程の一例を概略的に示す断面図である。図2に示すように、第一の基板形成工程では、一般には水平方向に載置される基板11(一方の基板)の片面に、例えば塗工法や蒸着法にて、電極12が形成される。なお、基板11はバックプレーン基材として機能する。本実施の形態では、基板11は透明基板であり、電極12が形成された面とは異なる面側に白色PETフィルム14が貼付されている。また、電極12も透明電極である。そして、当該電極12の上面に、例えばダイコータによる印刷法、あるいはスピンナーによる塗工法にて、少なくとも画素に相当する部分が疎水性である絶縁膜13が形成される。これにより、第一の基板10が形成される。
【0023】
図3は、表示装置の一画素について第二の基板形成工程の一例を概略的に示す断面図である。図3に示すように、第二の基板形成工程では、一般には水平方向に載置される基板21(他方の基板)の一方の面に、例えば塗工法、蒸着法、フォトリソ法にて、電極22が形成される。なお、基板21はフロントプレーン基材として機能する。基板21も透明基板であり、電極22も透明電極である。また、表示媒体を封入する正方形領域の対向する2辺に対応する位置に、接着剤としての熱硬化樹脂ライン24a、24bが形成される。これにより、第二の基板20が形成される。
【0024】
図4は、表示装置の一画素について基板貼合工程の一例を概略的に示す断面図である。図4に示すように、第一の基板10と第二の基板20とが、それぞれ電極12、22が形成された面が対向するように位置決めされ、熱硬化樹脂ライン24a、24bの例えば加熱プレスによる硬化を利用して貼合される。
【0025】
図5は、表示媒体攪拌工程の一例を概略的に示す図である。図5に示すように、導電性または極性を有する液体30aと疎水性の液体30bとの2液を含む表示媒体が攪拌されて分散混合され、1液化した状態とされる。本実施形態では、導電性または極性を有する液体30aとしての水と、疎水性の液体30bとしての青色に着色されたドデカンと、を含む表示媒体が用いられ、それらの体積比は50:1である。また、攪拌には、超音波ホモジナイザー40が用いられる。もっとも、他のタイプの回転刃式、圧力式のホモジナイザーが用いられてもよい。あるいは、他の攪拌機やビーズミルが用いられてもよい。
【0026】
図6は、表示装置の一画素について表示媒体導入工程の一例を概略的に示す平面図である。図6に示すように、熱硬化樹脂ライン24a、24bによって貼合された第一の基板10と第二の基板20との間に、熱硬化樹脂ライン24a、24bが設けられていない箇所である開口部を介して、プローブないしディスペンサ50によって、1液化した状態の表示媒体が導入される。
【0027】
図7は、表示装置の一画素について封止工程の一例を概略的に示す平面図である。図7に示すように、第一の基板10と第二の基板20との間の開口部が、プローブないしディスペンサによって供給される樹脂材料60によって封止される。
【0028】
図8は、表示装置の一画素について表示媒体分離工程の一例を概略的に示す断面図である。図8に示すように、第一の基板10と第二の基板20との間に導入された1液化した状態の表示媒体30が導電性または極性を有する液体30aと疎水性の液体30bとの2液の状態に分離するのを待てば、事実上、導電性または極性を有する液体30aと疎水性の液体30bとの2液を供給した状態を得ることができる。
【0029】
以上のような本実施の形態によれば、攪拌して分散混合することで1液化された状態の表示媒体30が導入されるため、表示媒体30の導入工程が極めて容易に実施できる。また、表示媒体30中の導電性または極性を有する液体30aと疎水性の液体30bとの混合比を高精度に調整することができる。これにより、エレクトロウェッティング方式を用いた表示装置、本実施の形態では表示装置としての電子ペーパーを効率良く且つ精度良く製造することができる。
【0030】
次に、実際に製造された実施例について説明する。
【0031】
当該実施例の基板11は、厚さ700μmのガラス基板(コーニング社製7059)であった。基板11の一方の面には、片面接着剤付きの白色PETフィルム14がラミネート結合され、基板11の他方の面に、10mm×10mm(5mm×5mmの切欠部有り)の透明なITO電極パターンが形成された。そして、当該ITO電極パターン上に、疎水性の絶縁樹脂として、非晶性フッ素樹脂テフロン(三井・デュポンフロロケミカル社製Af1601S)が、スクリーン印刷法により、11mm×11mmに印刷され、オーブン中で100℃の温度で10分間加熱された。これにより、厚み0.8μmの絶縁膜が形成された。これにより、第一の基板10が形成された。
【0032】
基板21も、厚さ700μmのガラス基板(コーニング社製7059)であった。そして、基板21の片面に、11mm×11mmの透明なITO電極パターンがベタで形成され、第二の基板20とされた。
【0033】
2本の熱硬化樹脂ライン24a、24bは、ビーズが含有された熱硬化型樹脂よりなるシール剤によって、幅1mm、高さ200μmに形成された。このシール剤が、140℃のオーブン内で加熱プレスされて硬化することで、第一の基板10と第二の基板20とが貼合された。
【0034】
表示媒体に含まれる青色に着色されたドデカンは、ドデカンを青色染料(有本化学株式会社製OilBlue5502)で着色したものが用いられ、表示媒体の攪拌は、超音波ホモジナイザー40によって10分間行われた。また、封止工程で用いられた樹脂材料60は、紫外線硬化樹脂であった。
【0035】
また、表示媒体分離工程に要した時間は、約1時間であった。
【0036】
以上のようにして得られた表示装置について、上下電極間に80Vの直流電圧を印加した後のコントラストを観察したが、極めて良好であった。また、所望量(定量)の液体が正確に封止されることにより、表示ムラがなく、表示性能が極めて良好であった。
【0037】
次に、図9は、本発明の他の実施の形態による表示装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。本実施の形態では、前記実施の形態とは異なり、基板貼合工程の前に表示媒体導入工程が実施される。
【0038】
図10は、本実施の形態の表示媒体導入工程の一例を概略的に示す断面図である。図10に示すように、本実施の形態では、表示媒体導入工程に先だって、表示媒体を封入する正方形領域を区画するべく、当該正方形領域の4辺に対応する位置に、側壁部としての熱硬化樹脂ライン24a、24b、24cが形成される側壁部形成工程を有する。なお、図10においては、当該正方形領域の4辺のうちの任意の1辺側から見た断面を示し、当該1辺は図示していない。そして、その後に、当該正方形領域内に、プローブないしディスペンサによって、1液化した状態の表示媒体30が導入される。
【0039】
以上のような実施の形態によっても、攪拌して分散混合することで1液化された状態の表示媒体30が導入されるため、表示媒体30の導入工程が極めて容易に実施できる。また、表示媒体30中の導電性または極性を有する液体30aと疎水性の液体30bとの混合比を高精度に調整することができる。これにより、エレクトロウェッティング方式を用いた表示装置、本実施の形態では表示装置としての電子ペーパーを効率良く且つ精度良く製造することができる。
【0040】
次に、本発明の製造対象としての表示装置の各部材の材料ないし特性等について、さらに詳しく説明する。
【0041】
基板11及び/または基板21としては、樹脂フィルム、樹脂板、ガラス、エポキシガラス、セラミックス等の表面に金属等の導電性材料によって電極が形成されたものが用いられ得る。あるいは、金属板や、光透過性の基材が用いられてもよい。不透明な基材としては、電極面とは異なるもう一方の面を粗面下した不透明なガラス基材、電極面とは異なるもう一方の面に金属膜を蒸着した不透明な基材、染料や顔料を練り込んだ不透明樹脂基材、等が用いられ得る。透明な基板としては、PE、PET、PES、PEN等の透明フィルムに、ITO、ZnO等の透明電極を付したものが、典型的に用いられ得る。
【0042】
電極は、フォトリソ法、レーザ描画法、インクジェット法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、等によって形成され得る。特に、透明電極は、塗工法や蒸着法等によって形成され得る。
【0043】
基板11及び/または基板21の厚みは、10μm〜1mmが好適である。10μmよりも薄いと、パネルとしての強度を得ることができず、破損に至る危険度が増す一方、1mmよりも厚いと、パネル重量が重くなり過ぎて取り扱いが不便になるし、コストも高くなるからである。破損しにくく取り扱いが容易である好適な厚みの範囲は、50μm〜300μm程度である。
【0044】
基板21の表面には、更なる機能層が付加され得る。例えば、基板21の表面に、バリアフィルムが貼付され得る。予め透明無機膜のバリア層が蒸着等で形成された透明フィルムが基板21として採用されても、これと同様の機能を発揮できる。あるいは、基板21の表面に、紫外線カットフィルムが貼付され得る。基板21の表面に他の紫外線カット処理が施されても、これと同様の機能を発揮できる。その他の表面コート層として、AG層などの防眩層、ハードコート層などの傷防止層、AR層などの反射防止層などが付加され得る。
【0045】
絶縁膜13は、ポリイミド系樹脂、SiO、SiN、アクリル系樹脂、ペリレン、フッ素系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂、石英、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン等で形成され得る。微量の範囲の電流が流れることは差し支えない。特に、ペリレン、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂を用いる場合には、絶縁膜13の疎水性の液体に対する濡れ性が良好となって好ましい。
【0046】
封止工程で用いられる樹脂材料は、紫外線硬化樹脂の他に、熱硬化樹脂、常温硬化樹脂、ヒートシール樹脂等によっても構成可能である。それらは、ディスペンサによって、あるいは、各種の印刷法によって、あるいは、熱圧着によって、両方の基板11,21の周辺に適用される。
【符号の説明】
【0047】
10 第一の基板
11 基板(バックプレーン基材)
12 電極
13 絶縁膜
20 第二の基板
21 基板(フロントプレーン基材)
22 電極
24a、24b、24c 熱硬化樹脂ライン
30 1液化した状態の表示媒体
30a 導電性または極性を有する液体(水)
30b 疎水性の液体(ドデカン)
40 超音波ホモジナイザー
50 プローブないしディスペンサ
60 樹脂材料(封止材料)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一方が透明である対向する2枚の基板間に表示媒体が封入されていて、前記2枚の基板間に所定の電界が与えられる際に前記表示媒体が所定の情報を表示する表示装置を製造する方法であって、
一方の基板上に電極および絶縁膜を順に形成する第一の基板の形成工程と、
他方の基板上に電極を形成する第二の基板の形成工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板とを、それぞれ電極が形成された面が対向するようにして、接着剤を介して所定の開口部が残るように部分的に貼合する基板貼合工程と、
導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液を含む表示媒体を攪拌して分散混合し1液化した状態とする表示媒体攪拌工程と、
接着剤によって貼合された前記第一の基板と前記第二の基板との間に、前記開口部を介して、1液化した状態の表示媒体を導入する表示媒体導入工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間の前記開口部を樹脂材料にて封止する封止工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に導入された1液化した状態の表示媒体が導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液の状態に分離するまで待機する表示媒体分離工程と、
を備え、
前記絶縁膜の少なくとも一部は、疎水性であり、
導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、着色されており、
少なくとも一つの透明な基板の方に形成された電極は、透明電極である
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項2】
少なくとも一方が透明である対向する2枚の基板間に表示媒体が封入されていて、前記2枚の基板間に所定の電界が与えられる際に前記表示媒体が所定の情報を表示する表示装置を製造する方法であって、
一方の基板上に電極および絶縁膜を順に形成する第一の基板の形成工程と、
他方の基板上に電極を形成する第二の基板の形成工程と、
前記第一の基板上または前記第二の基板上に、表示媒体を導入するための側壁部を形成する側壁部形成工程と、
導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液を含む表示媒体を攪拌して分散混合し1液化した状態とする表示媒体攪拌工程と、
前記側壁部で囲まれた領域内に1液化した状態の表示媒体を導入する表示媒体導入工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板とを、それぞれ電極が形成された面が対向するようにして貼合する基板貼合工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に導入された1液化した状態の表示媒体が導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との2液の状態に分離するまで待機する表示媒体分離工程と、
を備え、
前記絶縁膜の少なくとも一部は、疎水性であり、
導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、着色されており、
少なくとも一つの透明な基板の方に形成された電極は、透明電極である
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項3】
導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれかで着色されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置の製造方法。
【請求項4】
導電性または極性を有する液体と疎水性の液体との少なくとも一方は、遮光性の色で着色されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2012−145625(P2012−145625A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−1802(P2011−1802)
【出願日】平成23年1月7日(2011.1.7)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】