JP2005037767A

JP2005037767A - 表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2005037767A
Application number: JP2003275898A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Yamakita; 裕文山北; Mariko Kawaguri; 真理子河栗; Toshiyasu Oue; 利泰大植
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】短時間で封止することができ、かつ高気密性、高信頼性のフレキシブル・ディスプレイの提供。
【解決手段】封止補助部材５は光吸収性プラスチックで、レーザー吸収色素により着色され、その形状は上側フィルム１、下側フィルム２の周縁部に沿った額縁形状であり、パネル内部の電極部とパネル外部の回路基板とを電気的に接続する接続端子５ａを具備する。照射されたレーザーは光透過性下側フィルム２を透過し、封止補助部材５で吸収されることで熱エネルギーに変換され、下側フィルム２側も加熱されて溶融部１６ａを形成する。上側フィルム１側から下側フィルム２の周縁部全周にわたってレーザーを照射し、上側フィルム１と封止補助部材５を溶着することで溶融部１６ｂを形成する。このように形成された溶融部１６によって、黒色粒子３、白色粒子４はパネル内部に気密封止され、パネルとして完成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示を行う薄型でフレキシブルな表示装置及びその製造方法に関し、特に気相中の微細な粒子が電極間を移動することにより画像表示を行う表示装置及びその製造方法に関するものである。

近年、表示装置が薄型化するのに伴い、自在に折り曲げが可能なフレキシブル・ディスプレイが提案されている。フレキシブル・ディスプレイは、プラスチック基板の使用によって実現が可能であるが、プラスチック基板を使う点を生かした製造方法が種々提案されている。

図７は、特許文献１に示されている従来の液晶セルの構成を示す断面図である。透明な２枚のプラスチック基板２２を、スペーサ２５により微小間隙を設け、液晶注入口を除く周囲をプラスチック基板２２の凸部２６あるいは溶着可能なプラスチック材を基板間に挟んで超音波溶着により封止している。

図８はその製造装置である超音波溶着装置を示す図である。２８は超音波アクチュエータ、２９は超音波発振器、３０はプラスチック基板である。

超音波を用いてシールすると、液晶シール材のように基板以外の物質が液晶に接触することがなくなるため、他物質による悪影響が無くなり、また、溶着であるため、封止に要する時間が非常に少なくて済むというメリットがある。また、ヒートシールのように予備加熱の必要はなく、目的場所以外の温度上昇を招くこともない。
特開平１０−９６９０３号公報特開平５−１１２５７号公報

しかしながら、前述したような従来の液晶表示素子及びその製造方法の場合、溶着部近傍の温度上昇が著しく、溶着部が直接液晶と接触する箇所、あるいはその近傍での液晶への影響が大きく、表示不良の原因になっていた。

また、特に大型の表示装置を製造する場合、プラスチック基板の全周にわたって気密性よく封止することは困難であるとともに、溶着後の基板の変形が大きいという課題が残されていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされてものであり、その目的は、プラスチック基板の外周部を溶着することによって、高気密な封止部を有するフレキシブル・ディスプレイを提供するとともに、短時間でフレキシブル・ディスプレイを製造する方法を提供することにある。

前述したような課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、一対の基板間の気相中に内在される表示媒体とを備え、樹脂基板の外周部を溶融封止してなる構成とした。

あるいは、一対の基板間に挿入した封止補助部材を設けた構成とした。

また、封止補助部材は、前記樹脂基板と同種の樹脂からなる構成が望ましい。

また、封止補助部材は、接続端子を具備した構成が望ましい。

また、少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、一対の基板間の気相中に内在される表示媒体とを備え、樹脂基板の外周部を溶融封止してなる表示装置の製造方法であって、超音波溶着により溶融封止する表示装置の製造方法であることが望ましい。

また、少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、一対の基板間の気相中に内在される表示媒体とを備え、樹脂基板の外周部を溶融封止してなる表示装置の製造方法であって、レーザー溶着により溶融封止する表示装置の製造方法であることが望ましい。

また、封止補助部材は有色の樹脂材料であることが望ましい。

また、表示媒体は、一種類もしくは複数種類の帯電粒子群であることが望ましい。

また、少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、一種類もしくは複数種類の帯電粒子群からなる表示媒体とを備え、樹脂基板の外周部を溶融封止してなる表示装置の製造方法であって、樹脂基板の外周部を超音波溶着によって封止するとともに、帯電粒子群を摩擦帯電処理する表示装置の製造方法であることが望ましい。

また、樹脂基板のうち、溶着封止する面とは異なる面から、パネル内部の電極部と外部回路とを接続する接続端子を取り出した構成が望ましい。

また、外部回路からパネル内部の電極部に入力する信号を、無線で受信する受信部をパネル内部に設けた構成が望ましい。

以上詳述したように、本発明に係る表示装置及びその製造方法によれば、短時間に、かつ高気密性で高信頼性のフレキシブル・ディスプレイを提供することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る表示装置及びその製造方法は、帯電着色粒子を表示媒体に用いたフレキシブル・ディスプレイ及びその製造方法に関するものである。

図１は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す分解断面斜視図である。図１において、１は透明なプラスチックフィルムからなる上側フィルム、２は同じく透明なプラスチックフィルムからなる下側フィルム、３は表示用黒色粒子、４は表示用白色粒子、５は封止補助部材である。

上側フィルム１および下側フィルム２は、スペーサを介して対向して配置されており、これらの上側フィルム１と下側フィルム２との間に形成された空気層には負に帯電させた複数の黒色粒子３、正に帯電させた白色粒子４が充填されている。

上側フィルム１、下側フィルム２に使用するプラスチックフィルムとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）などがあり、本願の発明においては高温プロセスを必要としないので必ずしも耐熱プラスチックを使用する必要はない。

なお、本実施の形態１においては、スペーサの役目を封止補助部材５で兼用する構成であり、厚み２５μｍ乃至１００μｍで、上側フィルム１、下側フィルム２と同じ材質からなるプラスチック材料から構成されるのが望ましい。

また、黒色粒子３は、アクリル粒子や、ブラックカーボンなどから合成された直径１μｍ乃至１０μｍ程度の球状粒子であり、白色粒子４は、アクリル粒子や、ＴｉＯ₂などから合成された直径１μｍ乃至１０μｍ程度の球状粒子である。なお、粒子同士が凝集するのを防止するため、黒色粒子３及び白色粒子４の粒径は均一であることが好ましい。

図２は白表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を模式的に示す図であり、（ａ）はその構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。また、図３は黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を模式的に示す図であり、（ａ）はその構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。なお、説明の便宜上、図中のＸ方向、Ｙ方向をそれぞれ表示部の横方向、縦方向とし、Ｚ方向を表示部の上方向とする。

上側フィルム１の下面には、矩形状の第１電極６が画素ごとに形成されている。第１電極６はＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などで構成された透明導電体である。また、下側フィルム２の上面には、走査信号線７が形成された後、絶縁層８を介して第２電極９、映像信号線１０、及びアクティブ素子１１が形成されている。さらに、上側フィルム１及び下側フィルム２が黒色粒子３及び白色粒子４と接触する最表面には各々、表面処理層１２、１３が形成されている。なお、第１電極６は表示部（図示せず）の横方向に連結されており、第２電極９は図示しない配線によって表示部の縦方向に電気的に接続されている。また、フレキシブル化に対応するため、アクティブ素子１１には曲げに強いポリマーからなる有機ＴＦＴを用いるのが望ましい。

以上のように構成された本実施の形態１に係る表示装置の動作について、図２及び図３を参照しながら説明する。

まず、画素における白色表示は次のようにして実現される。第１電極６に負の電圧を、第２電極９に正の電圧をそれぞれ印加する。白色粒子４は正に帯電させてあるので、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、白色粒子４が第１電極６上に引き寄せられて付着する。ここで、第１電極６は前述したように透明導電体で構成されているため、上側フィルム１の下面に形成されている白色粒子４の白色が観察されることになる。

一方、画素における黒色表示は次のように実現される。第１電極６に正の電圧を、第２電極９に負の電圧をそれぞれ印加する。この場合、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、負に帯電された黒色粒子３が第１電極６上に引き寄せられて付着する。その結果、黒色粒子３の黒色が観察されることになる。

空気層１４のギャップＧは、前述したスペーサによって維持され、２５μｍ乃至１００μｍである。そして、黒色粒子３及び白色粒子４の充填率は、空気層１４の体積換算で黒色粒子３及び白色粒子４の重量比１０％乃至３０％程度としている。黒色粒子３及び白色粒子４を空気層１４に充填した後、上側フィルム１および下側フィルム２の周縁部を気密封止する。

フィルム周縁部の気密封止の方法について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態１に係る表示装置の製造方法を模式的に示す図である。また、図５は本発明の実施の形態１に係る表示装置の封止部近傍の拡大断面図である。本実施の形態１は、レーザー溶着による気密封止の実施形態を示しており、図４における１５は、レーザー照射ノズル部である。

まず、下側フィルム２と封止補助部材５とをレーザー照射によって溶着する。この際、図４（ａ）の破線矢印の方向に、下側フィルム２の周縁部全周にわたって溶着するようにする。このとき使用するレーザーとしては、波長１０６４ｎｍのＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）、波長８０８ｎｍ乃至９４０ｎｍのレーザーダーオードが適している。

本実施の形態１において、封止補助部材５は、光吸収性プラスチックで、かつレーザー吸収色素によって着色されており、その形状は、上側フィルム１、下側フィルム２の周縁部に沿った額縁形状であり、図５に示すように、パネル内部の電極部とパネル外部の回路基板とを電気的に接続する接続端子５ａを具備している。

なお、本実施の形態１と異なる構成としては、下側フィルム２あるいは上側フィルム１の溶着封止する面とは異なる面、例えば下面から、パネル内部の電極部と外部回路とを接続する接続端子５ａを取り出せるよう予め構成されたものでもかまわない。あるいは、外部回路からパネル内部の電極部に入力する信号を無線で受信する受信部をパネル内部に設けた構成でもかまわない。

照射されたレーザーは、光透過性である下側フィルム２を透過し、光吸収性である封止補助部材５で吸収されることにより熱エネルギーに変換され、さらに下側フィルム２側も加熱されることになり、図５に示される溶融部１６ａを形成する。

次に、封止補助部材５側を上に向け、額縁内に入るよう、表示媒体である黒色粒子３、白色粒子４を散布した後、上側フィルム１で覆い被せるように密閉する（図４（ｂ））。

さらに、上側フィルム１側から図４（ｃ）の破線矢印の方向に下側フィルム２の周縁部全周にわたってレーザーを照射し、上側フィルム１と封止補助部材５を溶着することにより溶融部１６ｂを形成する。

このように、上側フィルム１、下側フィルム２の周縁に形成された溶融部１６によって、表示媒体である黒色粒子３、白色粒子４はパネル内部に気密封止され、パネルとして完成する。

このとき形成される溶融部１６ａ、１６ｂは、封止補助部材５が上側フィルム１及び下側フィルム２と同じ材質のプラスチックからなるため、変形が極めて少なく、空孔が無いため、高気密性であり、高温、熱衝撃等の環境下でも高信頼性を維持することができる特徴をもつ。

また、液晶表示パネルの貼り合わせのように、接着剤を用いて加熱接着する方法に比べ、非常に短時間に製造できるという利点も有する。

したがって、本願の発明による製造方法によれば、短時間で封止でき、かつ高気密性、高信頼性のフレキシブル・ディスプレイを提供することが可能である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る表示装置及びその製造方法は、超音波溶着により気密封止を行った点で実施の形態１と大きく異なる。

図６は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の製造方法を模式的に示す図である。図６において、１７は超音波発振器、１８は超音波アクチュエータ、１９は封止用治具である。以下、フィルム周縁部の気密封止の方法について、図６を参照しながら説明する。

下側フィルム２の上に封止補助部材５を配設し、封止補助部材５の額縁内に入るよう黒色粒子３、白色粒子４を散布する。その後、上側フィルム１で覆い被せるように密閉する（図６（ａ））。

超音波発振器１７から発振された超音波は、超音波アクチュエータ１８の先端に取り付けられた封止用治具１９を介して、封止部、すなわち、上側フィルム１、下側フィルム２、及び封止補助部材５の接触面に伝播する。これらの接触面は、封止用治具１９により加圧されることで確実に接触させており、摩擦熱が発生して溶融部１６が形成される。このとき形成される溶融部１６は、封止補助部材５が上側フィルム１及び下側フィルム２と同じ材質のプラスチックからなるため、変形及び空孔が極めて少ない。

さらに、本実施の形態２においては、溶着時の超音波を利用してパネル内部にも超音波を伝播させることで黒色粒子３、白色粒子４が振動し、摩擦帯電される。したがって、パネルを気密封止する前に予め帯電処理する必要はない。

なお、本実施の形態２は、パネル周縁部の全周にわたり瞬時に溶着できるため、封止工程に要する時間を実施の形態１に比べてさらに短縮化できるが、あまり大型になると熱歪が大きくなるため、５インチ程度の小型の表示装置に適した製造方法であるが，このサイズに限定されるわけではない。

実施の形態１及び実施の形態２においては、表示媒体として気相中に分散した帯電粒子を用いたが、封止部に浸蝕しないよう予め印刷する等の製造方法が採用できるものであれば、液相中に帯電粒子を分散させた電気泳動素子、有機ＥＬ素子、あるいは液晶素子であってもかまわない。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す分解断面斜視図白表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を模式的に示す図（ａ）その構成を示す平面図（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線における断面図黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態１に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を模式的に示す図（ａ）その構成を示す平面図（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線における断面図本発明の実施の形態１に係る表示装置の製造方法を模式的に示す図本発明の実施の形態１に係る表示装置の封止部近傍の拡大断面図本発明の実施の形態２に係る表示装置の製造方法を模式的に示す図従来の液晶セルの構成を示す断面図従来の液晶セルを製造するための超音波溶着装置を示す図

符号の説明

１上側フィルム
２下側フィルム
３黒色粒子
４白色粒子
５封止補助部材
５ａ接続端子
６第１電極
７走査信号線
８絶縁層
９第２電極
１０映像信号線
１１アクティブ素子
１２表面処理層
１３表面処理層
１４空気層
１５レーザー照射ノズル部
１６溶融部
１７超音波発振器
１８超音波アクチュエータ
１９封止用治具
２１超音波ホーン
２２プラスチック基板
２３ＩＴＯ膜
２４配向膜
２５スペーサ
２６凸部
２８超音波アクチュエータ
２９超音波発振器
３０プラスチック基板

Claims

少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、
前記一対の基板間の気相中に内在される表示媒体とを備え、
前記樹脂基板の外周部を溶融封止してなることを特徴とする表示装置。
前記一対の基板間に挿入した封止補助部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記封止補助部材は、前記樹脂基板と同種の樹脂からなることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
前記封止補助部材は、パネル内部の電極と外部回路とを接続する接続端子を具備したことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、前記一対の基板間の気相中に内在される表示媒体とを備え、前記樹脂基板の外周部を溶融封止してなる表示装置の製造方法であって、
超音波溶着により溶融封止する表示装置の製造方法。
少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、前記一対の基板間の気相中に内在される表示媒体とを備え、前記樹脂基板の外周部を溶融封止してなる表示装置の製造方法であって、
レーザー溶着により溶融封止する表示装置の製造方法。
請求項６記載の製造方法によって製造され、かつ、前記封止補助部材は有色の樹脂材料であることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
前記表示媒体は、一種類もしくは複数種類の帯電粒子群であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
少なくとも一方が透明である対向する一対の樹脂基板と、一種類もしくは複数種類の帯電粒子群からなる表示媒体とを備え、前記樹脂基板の外周部を溶融封止してなる表示装置の製造方法であって、
前記樹脂基板の外周部を超音波溶着によって封止するとともに、前記帯電粒子群を摩擦帯電処理することを特徴とする表示装置の製造方法。
前記樹脂基板のうち、前記溶着封止する面とは異なる面から、パネル内部の電極部と外部回路とを接続する接続端子を取り出したことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
外部回路からパネル内部の電極部に入力する信号を、無線で受信する受信部をパネル内部に設けたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。