JP2005501292A - 少なくとも１つの可撓性基板を有する表示デバイス及び基板を結合する方法 - Google Patents

Abstract

スペーサリブ７，８の同様のパターンが、ディスプレイの２つの基板３，４に与えられる。２つの基板が例えばオープンリールプロセスにおいて互いに押圧されると、上記パターンの形状及びポジショニングにより小さな位置合わせ不良が是正される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の基板と第２の可撓性の基板との間に電気光学材料を有する表示デバイスに関する。より一般的には、本発明は、複数の（可撓性の）層を有するデバイスに関する。本発明は、また、（可撓性の）層を相互に結合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような表示デバイスの例はＴＦＴ−ＬＣＤやＡＭ−ＬＣＤであり、これらはラップトップコンピュータ及び電子手帳において用いられるが、ＧＳＭ電話においてますます広く応用されてもいる。所謂「ペーパーホワイト」のアプリケーションにおけるこのような表示デバイスの使用もまた、ますます考慮されている。この場合、表示デバイスは新聞の外観をしている。基板（例えばポリマ）は、可撓性であるため、完全に又は部分的に曲げられることが可能である。この可撓性は、所謂「ウェアラブルディスプレイ」における表示デバイスの使用も可能にする。ＬＣＤデバイスの代わりに、例えば（ポリマ）ＬＥＤ表示デバイス又は他の作用に基づく表示デバイスが使用され得る。
【０００３】
このような可撓性の基板は、他の電子機器の分野においてもますます使用されている。これらの分野では、トランジスタ及び他の部品が合成材料から形成されている。ラベル、クレジットカード及び他の形態の認識手段が、可撓性の例である。上記「可塑性の（ｐｌａｓｔｉｃ）電子機器」は、一般に、ほぼ同じ又はより大きな可撓性を持つハウジングに収容されるべきである。
【０００４】
可撓性の基板を用いる他の利点は、例えばオープンリール（ｒｅｅｌ−ｔｏ−ｒｅｅｌ）プロセスのような連続的なウェブ（ｗｅｂ）プロセスにより複数の表示デバイスが同時に製造され得ることである。（大きな）基板を積層することによる１つ又はそれ以上の表示デバイスの製造が代替的に可能である。用いられるリールの幅と（基板）材料のリールの長さ及び幅とに依存して、非常に多くの分離した（表示）セル又は（「可塑性電子機器」の場合には）分離した（半）製品が、これらのプロセスにおいて作製され得る。従って、このようなプロセスは、上述した表示デバイス及び（半）製品のバルクの製造に非常に魅力的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オープンリールプロセスのような連続的なウェブプロセスを用いて表示デバイスを製造すると、第１及び第２の基板の相互の位置合わせ（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の問題が存在する。この位置合わせがガラス基板上においてアライメントマークを用いて行われる場合、このような光学的な位置合わせ工程は、通常、連続的なウェブプロセスにおいては不可能である。これらの連続的なウェブプロセスでは、エッジ部においてスプロケット孔を介してのみ互いに対して（粗く）位置合わせされる可撓性の材料の幅広のリールが用いられることが多い。その結果及び本来備わっている伸び（ｓｔｒｅｔｃｈ）のため、形成されるべき表示デバイスの対応する部分が互いに対して移動する。
【０００６】
１つ又は両方の基板の起こり得る伸び（又は圧縮）のために、位置合わせ不良の危険性は、小さい基板において存在しさえもする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上述した問題の１つ又はそれ以上を可能な限り防止することにある。本発明による表示デバイスでは、一方の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部が他方の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部と機械的に接触している。
【０００８】
調整手段を機械的に接触させることにより、連続的なウェブプロセスの開始時に起こり得る位置合わせ不良が後の段階において（自発的又は意図的に取り入れられる伸び（又は圧縮）を用いる又は用いないことにより）是正されるように各基板（又は可撓性の層）の所望の部分が互いに対して調整される。この場合、調整手段は、いわば互いに沿って滑るように移動する。従って、上述した調整は、例えば、一方の基板上のスペーサのくぼみが他方の基板上のスペーサの凸部を囲む米国特許第４，６５３，８６４号公報において説明されているスペーサのような互いに嵌合する調整手段では不可能である。
【０００９】
上記基板は、必ずしも両方ともに可撓性である必要はない。一方の基板の全ての調整手段が、必ずしも他方の基板の調整素子と接触している必要もない。満足の行く位置合わせのためには、一方の基板の調整手段の一部が他方の基板の調整手段と接触していれば十分であることが多い。
【００１０】
本発明による調整は、調整手段の間の、基板に対してある角度で延在する接触面と共に有利に実現される。調整手段は、異なる外形であってもよい。
【００１１】
第１の形態では、上記調整手段は、基板の対向するサイドに垂直な面にテーパ状の壁面を備える。例えばオープンリールプロセスのような連続的なウェブプロセスにおいて基板が接合される場合、この（テーパ状の）壁面が互いに沿って滑るように移動し、調整手段は互いに対して配置され得る。
【００１２】
他の形態では、少なくとも１つの基板が、基板と平行な面で見て、互いに対して鋭角に位置する調整手段の外側サイドの部分を有する。この鋭角に位置する調整手段の外側サイド、例えばテーパ状の壁面は、特に、基板の１つが予めわずかに伸びている場合又は基板が互いに対して横方向に移動する場合に、所望の場所に向かって互いに沿って滑るように移動する。
【００１３】
異なる基板の調整手段の２つの噛み合うサイドに関する調整手段の各壁面は、平行ではないことが好ましいが、部分的に相補的なパターンを有する。これは、とりわけ、２つの噛み合う調整手段の間のスナップ接合（ｓｎａｐｐｅｄ ｊｏｉｎｔ）を形成する可能性を提供する。
【００１４】
１つ又は両方の基板の調整手段は、接着層を備えていてもよい。
【００１５】
上述した結合は、表示デバイスの他の層（カラーフィルタ、コレステリック層、ＰＤＬＣ層など）の位置合わせのためにも用いられ得る。
【００１６】
より一般的には、本発明は、少なくとも１つのサイドに調整手段を備えた複数の可撓性の層を有し、対向するサイドに関する少なくとも２つの層が調整手段を備え、１つの層の調整手段の外側サイドの少なくとも一部が、他の可撓性の層の調整手段の外側サイドの少なくとも一部と機械的に接触したデバイスに関する。
【００１７】
本発明による方法では、それぞれが調整手段を有する少なくとも２つの基板が供給機構を通って互いに接合され、調整の目的のために、第１の基板の調整手段の外側サイドの一部が、第２の可撓性の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部と機械的な接触の状態にされる。
【００１８】
基板の少なくとも一方は、他方の基板と機械的な接触の状態にされる前に伸ばされ（、基板の組立体が、基板を互いに機械的な接触の状態にした後、圧力を加え、層と垂直な方向において緩和工程に曝され）ることが好ましい。
【００１９】
既に述べたように、調整及び結合のプロセスは、（例えばオープンリールにおいて）連続的に行われ得る。
【００２０】
本発明のこれらの観点及びその他の観点は、以下に説明する実施例から明らかであり、以下に説明する実施例を参照して理解されるであろう。
【００２１】
図面は模式的なものであり、正確な縮尺では描かれていない。対応する部分は、概して同じ参照符号により示されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は表示デバイス１の一部の模式的な平面図であり、図２、図３及び図４はその断面図である。この表示デバイス１は、電極５，６を備えた弾性材料（例えば合成樹脂材料）の２つの基板３，４の間に存在する液晶材料２を有している。上記基板３，４は、調整素子７，８を更に有している。基板３上の調整素子７及び基板４上の調整素子８は、図２，図３及び図４の断面図に示されているように、実質的に相補的な部分を有している。図２ａ，図３ａ及び図４ａは、接合される前の基板３，４を示している。図２ａでは、調整素子７の相補的なパターンの開口部に対する調整素子８のずれが誇張されている。
【００２３】
完成したデバイス（図２ｂ、図３ｂ及び図４ｂ）では、一方の基板３上の調整素子７の外側面の一部が、他方の基板４上の調整素子８の外側面の一部と機械的に接触している。
【００２４】
上記各調整手段が機械的に接触しているのため、（図２ａに意図的に示されている）連続的なウェブプロセスの開始時に起こり得る位置合わせ不良が（自発的又は意図的に取り入れられる伸び（又は圧縮）を用いる又は用いないことにより）後の段階において是正されるように上記基板の所望の部分が互いに対して調整される。いわば、この場合、上記調整手段は互いに沿って滑るように移動する。
【００２５】
本発明を説明する目的のために、図２の断面図は、調整手段７，８のみを示しており、液晶材料を示していない。図１の平面図では、この液晶材料は、上記調整手段の間の空きスペースに存在している（図１においては円２により示されている）。
【００２６】
図２及び図３に示されている実施例では、上記調整手段は、上記基板の対向する面に対して垂直な面においてテーパ状の壁面を備えている。上記基板が例えばオープンリールプロセスのような連続的なウェブプロセスにおいて接合されているときに、（この例ではテーパ状である）上記壁面は互いに沿って滑るように移動し、これにより、調整手段は互いに対して配置され得る。これは、図２ｂにおいて破線８′として示されているように調整手段７の接触が専ら１つの側面に起こる場合に十分である。基板３の全ての調整手段７が基板４の調整素子８と機械的に接触する必要もない。
【００２７】
図５は、ＩＴＯ電極５の間に位置する基板３上の調整素子７の平面図である。１つの同じ行に属する２つの調整素子７の間の相互の距離はｂであり（図５の挿入部参照）、該調整素子は幅ｗを有している。ｗ＜ｂである場合、２つのこのような基板は、互いに対して９０°変えられることが可能であり、接合後、図６の完成した表示デバイスを構成する。このデバイスでは、調整素子７，８が、電極の交差部の周りに（パッシブ型の表示デバイスにおける表示エレメント又は画素を規定する）コンパートメントを形成し、各コンパートメントは開口部を介して互いに通じている。この例では、液晶材料は（例えば充填中に）表示デバイスを通って動き得る。満足の行く相互の接着の目的のために互いに対して基板を配置するため、調整素子７，８の突き出した側面は、例えば接着層（図３の符号１７）を備えている。
【００２８】
良好な電気光学的作用のために、液晶材料の層の厚さは可能な限り均一であることが望ましい。素子７は満足の行く均一性を確実にすることが多いが、特に、より大きな画素である場合又はコンパートメント当たり複数の画素である場合には、調整素子７，８と同時に、基板７，８上に調整素子と同じ高さを有するスペーサを設けることが有利である。図７は、基板３上のスペーサ１０及び基板４上のスペーサ１１によりこれがどのように実現されるかを模式的に示している。望まれる場合には、形成されるべき表示デバイスの封止エッジ部が、基板又はフォイル（の１つ）に同様にして既に設けられている。
【００２９】
図８に示されているように、調整素子７を有する２つの基板から始めることにより、接合後に図９の完成した表示デバイスが得られる。ここでは、調整素子７は接合後に閉じたコンパートメント１２を構成する。
【００３０】
上記調整素子が、基板を横切る方向に見て、上述した例の相補的であるパターンに沿って互いに隣接する場合、図１０及び図１１ａの調整素子７，８のパターンは、基板と平行な面においてテーパ状の側面１３を有する。これは厳密に必要ではなく、調整素子７，８は傾斜した壁面も有する。調整の間、上記２つの基板が相互に移動するか、又は上記２つの基板のうちの一方が例えば矢印１４，１５の方向に幾らか伸ばされ、そののち、緩和の間に、素子７，８が互いに向かって動き、図１１ａのデバイスにおいていわばスナップ接合が得られる。この接合は、図１１ａに示されているように、側面１３にプロファイル１６（例えば、燕尾形のプロファイル）を与えることにより更に堅くさえなり得る。代替として、図１１ｂに示されているように、非相補的なプロファイルが使用され得る。
【００３１】
図１２は、必要な電極，配向層，封止エッジ部（の部分）及び必要に応じてトランジスタ，他の一般的な素子と上述した調整素子とを備えた基板３，４の２つのフォイルが、（連続的な）ウェブプロセスにおいてリール（円柱）１８，１９を経てどのように供給されるかを示している。基板３，４は例えば０．３ないし２．５メートルの幅を有し、フォイル又は基板材料のリールは例えば３０ないし５０メートルの長さを有している。リール（円柱）１８，１９は、通常、供給中にエッジ部においてスプロケット孔を介して互いに対して（粗く）位置合わせされるため、形成されるべき表示デバイスの対応する部分が、ある程度相互に移動することが多い。
【００３２】
基板３は、リール１８とリール２０との間においてわずかに伸びる。これは、矢印１４，１５として図１０を参照して説明した作用と同様の作用を有する。各フォイルが、相互の結合の目的のために供給機構（リール１８，１９，２０，２１）に共にもたらされ、リール２０，２１の領域において機械的な接触の状態にされた後、フォイル又は基板は相互に調整される。上述したように、これは、各調整素子を鉛直方向（図１ないし図９）又は水平方向（図１０及び図１１）に互いに嵌合させることにより行われ得る。
【００３３】
上記各層と垂直な方向において（圧力の下で）基板を機械的な接触の状態にした後、リール２０′，２１′の場所で、各層の組立体が（熱的及び／又は機械的な）緩和工程に曝される。そののち、完成した基板の組立体は、リール２０″，２１″を経て更に搬送される。そののち、例えば、これらの完成した基板から表示デバイスをカッティング又はパンチングすることにより、分離した表示デバイスが得られる。調整手段の構造に依存して、特に、図８及び図９に示されているような閉じた構造に関連する場合、基板（フォイル）の接合の前に液晶材料の層が１つ又は両方の層に設けられ得る。
【００３４】
冒頭の段落において述べたように、上述した結合は、表示デバイスの他の層（カラーフィルタ、コレステリック層、ＰＤＬＣ層など）を位置合わせするためにも用いられ得る。
【００３５】
例えば、図１３は、基板３と基板４との間に電気光学材料２を有する表示デバイスを示している。この表示デバイスは、相互の調整の目的のために調整素子７，８を備えているが、例えば１０及び図１１に示されているように、他の側面に調整素子７′，８′も備えている。調整素子７′は、例えば、コレステリック材料の層２２、例えば基板３上の所望の位置における基板２６上のカラーフィルタを提供するために用いられる。同様に、調整素子８′は、基板４上の所望の位置における基板２７上の偏光層２３を提供するために用いられる。
【００３６】
図１４は、伝導トラック３１を備えたフォイルが例えば１０及び図１１に示されているように調整素子によってどのように調整され、同じ手法により固定されるかを示している。伝導トラック３１は、表示デバイスの電極５と（図の紙面の外側において）接触する。
【００３７】
勿論、本発明は示されている実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において幾つかの変形例が可能である。例えば、本発明は、有機ＬＥＤのような異なるタイプのディスプレイにも適用可能であるが、電子回路用の合成材料（可塑性）の基板を結合するためにも適用可能である。図１４においてと同様に、伝導トラック３１を備えたフォイル３０と可塑性の基板とが、互いに結合され得る。図１３においてと同様に、複数のコレステリック層が、例えば、コレステリックカラーディスプレイ（積層カラーＣＴＬＣ）又は補償層やリターデーション層を有する若しくは有さない電気光学素子の積層体（例えばダブルレイヤ超ねじれネマティックＬＣＤ）のために積層され得る。
【００３８】
上記実施例では合成材料（可塑性）の基板が主に言及されたが、ガラス基板も、厚さ及び表面に依存して、説明した方法に用いられるべき十分な可撓性を有している。これは、上記結合が専ら一時的である場合、例えば製造工程において照射されるべき（可撓性の）基板が照明デバイスにおける面に対して調整される場合に、特に利用される。
【００３９】
望まれる場合には、上記調整手段はスペーサとしても機能し得る。
【００４０】
本発明の保護範囲は、上記実施例に限定されるものではない。本発明は、新しい固有の特徴のそれぞれ及び全て、並びに固有の特徴の任意の組み合わせに帰するものである。特許請求の範囲における参照記号は、特許請求の範囲の保護範囲を限定するものではない。動詞「有する」及びその活用形は、特許請求の範囲に述べられている構成要素以外の構成要素の存在を排除するものではない。構成要素の前に付された冠詞「ａ」又は「ａｎ」の使用は、複数のそのような構成要素を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示デバイスの一部の模式的な平面図である。
【図２ａ】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、製造中の断面図である。
【図２ｂ】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、完成した表示デバイスの断面図である。
【図３ａ】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、製造中の断面図である。
【図３ｂ】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、完成した表示デバイスの断面図である。
【図４ａ】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った、製造中の断面図である。
【図４ｂ】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った、完成した表示デバイスの断面図である。
【図５】本発明による表示デバイスの基板の一部の模式的な平面図である。
【図６】図５の基板により得られる表示デバイスの一部の模式的な平面図である。
【図７】表示セルの一部の平面図である。
【図８】図５の変形例を示す図である。
【図９】図５の変形例を示す図である。
【図１０ａ】他の調整手段を示す図である。
【図１０ｂ】他の調整手段を示す図である。
【図１１ａ】他の調整手段を示す図である。
【図１１ｂ】他の調整手段を示す図である。
【図１２】本発明による方法を模式的に示す図である。
【図１３】本発明による他のデバイスを示す図である。
【図１４】本発明による他のデバイスを示す図である。

Claims (22)

1. 第１の基板と第２の可撓性の基板との間に電気光学材料を有し、前記基板の対向するサイドが調整素子を有し、前記第１の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部が前記他方の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部と機械的に接触した表示デバイス。
2. 前記第１の基板が可撓性である請求項１記載の表示デバイス。
3. 調整手段が、前記基板の前記対向する面と垂直な面で見て、少なくとも１つのテーパ状のサイドを有する請求項１記載の表示デバイス。
4. 少なくとも１つの基板が、前記基板と平行な面で見て、互いに対して鋭角に位置する調整手段の外側サイドの部分を有する請求項１記載の表示デバイス。
5. 調整手段が、前記基板の前記対向するサイドと垂直な面で見て、テーパ状の壁面を有する請求項４記載の表示デバイス。
6. 前記調整手段の外側サイドが、異なる基板の調整手段の２つの噛み合うサイドに関して部分的に相補的であるパターンを有する請求項１記載の表示デバイス。
7. ２つの噛み合う調整手段がスナップ接合を形成する請求項６記載の表示デバイス。
8. 他の可撓性の基板と前記可撓性の基板の前記調整手段との間に接着層を備えた請求項１記載の表示デバイス。
9. 少なくとも１つのサイドに調整手段を有する他の可撓性の基板を備え、前記他の基板から離れたサイドにおける前記基板の少なくとも１つが調整手段を備え、１つの基板の前記調整手段の外側サイドの少なくとも一部が前記他の可撓性の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部と機械的に接触した請求項１記載の表示デバイス。
10. 第１の基板と少なくとも１つのサイドに調整手段を持つ少なくとも他の可撓性の基板とを有し、前記基板の少なくとも２つの少なくとも対向するサイドが調整手段を備え、一方の基板の前記調整手段の外側サイドの少なくとも一部が他方の前記基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部と機械的に接触したデバイス。
11. 調整素子の間に接触面を有し、この接触面が前記基板に対してある角度で局所的に延在する請求項１０記載のデバイス。
12. 層の対向するサイドと垂直な面において少なくとも１つのテーパ状のサイドを持つ調整手段を有する請求項１１記載のデバイス。
13. 少なくとも１つの基板に関して、前記基板と平行な面で見て、互いに対して鋭角に位置する調整手段の外側サイドの部分を有する請求項１１記載のデバイス。
14. 層の対向するサイドと垂直な面においてテーパ状の壁面を持つ調整手段を有する請求項１３記載のデバイス。
15. 前記調整手段の外側サイドが、異なる層の調整手段の２つの噛み合うサイドに関して部分的に相補的であるパターンを有する請求項１０記載のデバイス。
16. ２つの噛み合う調整手段がスナップ接合を形成する請求項１５記載のデバイス。
17. それぞれが調整手段を備えた少なくとも２つの基板を相互に結合する方法であり、少なくとも、供給機構を通って前記基板を互いに接合し、調整の目的のために、第１の基板の前記調整手段の外側サイドを第２の可撓性の基板の調整手段の外側サイドの少なくとも一部との機械的な接触の状態にする工程を有する方法。
18. 前記基板を互いに機械的な接触の状態にする前に、少なくとも前記第２の可撓性の基板が伸ばされる請求項１７記載の方法。
19. 前記基板の組立体が、互いに機械的な接触の状態にされた後、層と垂直な方向において圧力の下で緩和工程に曝される請求項１７又は１８記載の方法。
20. 前記基板が、スナッププロセスを経て互いに機械的な接触の状態にされる請求項１７又は１８記載の方法。
21. 前記調整及び結合のプロセスが連続的に行われる請求項１７又は１８記載の方法。
22. １つの製造工程において、可撓性の基板が表示デバイスのためのスペーサ及び調整手段を備える当該表示デバイスを製造する請求項１７又は１８記載の方法。