JP2007065561A - 電気泳動表示装置用前面板の検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
少なくとも透明基材上に透明電極、表示材料からなる断裁前のウェブ状の前面板に対して、導電性の剥離シートを用いずにリール・ツー・リール方式で表示欠陥の検査をおこなうことにより、表示欠陥の検査を低コストで迅速におこなうこと、前面板の使用効率を高め、低価格の前面板を提供することを目的とする。
【解決手段】
ウェブ状の電気泳動表示装置用前面板をリール・ツー・リール方式で検査用電極上を走行させ、前記前面板の電極と検査用電極間に電圧を印加することにより前記前面板の表示欠陥の有無を検査することを特徴とする検査装置を用いて前面板の検査をおこなうことにより、断裁後に前面板の表示欠陥の検査をおこなった場合と比較して、表示欠陥による前面板の使用効率を高めることが可能となり、大幅なコストダウンが可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気泳動表示装置用前面板の検査装置に関する。

近年、電気泳動現象を利用した表示装置のひとつとして、マイクロカプセル型電気泳動方式が実用化されている。この方式の表示装置は、透明溶媒が満たされたマイクロカプセル中に正・負に帯電した黒い粒子と白い粒子を入れ、外部電圧の印加によってそれぞれの粒子を表示面に引き上げて画像を形成するものである。マイクロカプセルの粒径は数十μｍ〜数百μｍであり、このマイクロカプセルを透明なバインダに分散させると、インクのようにコーティングすることができる。

透明電極を形成した透明基材にこのカプセルをコーティングし、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基材に貼り合わせると、例えば特許文献１に示すようなアクティブマトリクス電気泳動表示装置を得ることができる。

ここで、透明基材に透明電極を形成し、透明電極上にカプセルをコーティングした部品を「前面板」と呼び、この前面板と接合される、アクティブマトリクス駆動用の電極回路等を形成した基材を「背面板」と呼んでいる。

前面板にはさまざまな欠陥が発生する。中でも表示欠陥は、塗工不良とは異なり、電圧を印加しない状態では確認することができず、表示材料に電圧を印加し、白表示、黒表示及び必要であれば階調表示させることにより、確認が可能となる。前面板と背面板を貼り合わせてから表示欠陥検査を行うと、前面板の不良により、高価な背面板の正常品をも廃棄しなければならないというロスが生じる。したがって、前面板としての部品段階での表示欠陥検査を行うことが望ましい。

しかし、前面板にはマイクロカプセルに電圧を印加するための電極が片側にしかない。特許文献２においては、図５に示すように、透明電極層２２が形成された透明基材上２１に表示層２３、接着層４１を積層し、さらに剥離層５１と導電性層５２を有する剥離シート５３を積層することにより、透明電極層と導電性層との間に電圧を印加する方法が提案されている。このようにして前面板の検査を行ったのち、剥離シートを剥離して接着層を露出させ、背面板に貼り合わせて表示装置を得ることができる。
特開２０００−２２１５４６号公報 特開２００５−０１８０２１号公報

しかしこの場合、比較的高価な導電性の剥離シートを検査のためだけに使用して廃棄することになり、高コストである、また、環境に対する負荷が大きいという問題があった。また、すでにディスプレイの形状に断裁したシートを１枚ずつ検査するため、長い検査時間を要し、目視による検査を行う場合は人件費も大きくなる。さらに、サイズの大きいディスプレイの場合には１ヶ所でも欠陥があれば不良品となるために面積的なロスが大きいという問題があった。

本発明は、断裁前のウェブ状の前面板に対して、導電性の剥離シートを用いずにリール・ツー・リール方式で表示欠陥の検査をおこなうことにより、表示欠陥の検査を低コストで迅速におこなうこと、前面板の使用効率を高め、低価格の前面板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明としては、少なくとも透明基材上に透明電極、表示材料からなるウェブ状の電気泳動表示装置用前面板の表示欠陥の有無を検査する検査装置において、前記ウェブ状の前面板をリール・ツー・リール方式で検査用電極上を走行させ、前記前面板の電極と検査用電極間に電圧を印加することにより前記前面板の表示欠陥の有無を検査することを特徴とする電気泳動表示装置用前面板の検査装置とした。

また、請求項２に係る発明としては、前記検査用電極がドラム型電極ロールであることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置とした。

また、請求項３に係る発明としては、前記ドラム型電極ロールが粘着ロールと接していることを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置とした。

また、請求項４に係る発明としては、前記検査用電極と対向する位置にカメラを設置し、該カメラ得られた前面板の表示画像を画像処理し、検出された前面板の表示欠陥部に対してマーキングをおこなうマーキング機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置とした。

また、請求項５に係る発明としては、前記検査用電極を複数有し、前面板の電極と複数の検査用電極の間で印加する電圧の正負及び／または電圧値が異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置とした。

また、請求項６に係る発明としては、請求項１乃至５のいずれかに記載の検査装置を用いて、ウェブ状の前面板に存在する表示欠陥部を含まずに前面板を所望の形状に断裁することを特徴とする電気泳動表示装置用前面板の製造方法とした。

本発明において、ウェブ状の前面板をリール・ツー・リール方式で検査用電極上を走行させ、表示欠陥の有無を検査することにより、検査のためだけに使用されていた導電性の剥離シートを用いず、更には、ウェブ状のまま検査を行うことにより、低コストで迅速な電気泳動型ディスプレイ前面板の検査が可能となった。

さらに、検査用電極をドラム型電極ロールとすることにより、平版状の検査用電極と比較して、検査用電極との接触による前面板のキズの発生を抑制することができた。

さらに、検査用電極であるドラム型ロールに粘着ロールを設けることにより、ドラム型ロールに付着したゴミを取り除くことができ、前面板へのゴミの付着、ゴミの付着による前面板のキズの発生を抑制することができた。

さらに、検査用電極と対向する位置にカメラを設置し、前面板の表示欠陥部にマーキングする機構を設けることにより、表示欠陥発見時に走行を停止することなく、検査終了後に表示欠陥部を確認することができた。

さらに、検査用電極を２つ以上設けることにより、一度の走行により、前面板における白表示、黒表示、３つ以上設けた場合には、さらに階調表示の状態で表示欠陥の有無を検査することが可能となり、より、検査装置の検査処理能力を向上させることができた。

さらに、このような検査装置を用いて検査をおこなうことにより、断裁後に前面板の表示欠陥の検査をおこなった場合と比較して、表示欠陥による前面板の使用効率を高めることが可能となり、大幅なコストダウンが可能となった。

まず、本発明の検査装置に適用される電気泳動表示装置用前面板の形態について説明する。図２に前面板の断面図を示す。透明基材２１上に、透明電極層２２が形成され、さらにその上に表示層２３が形成されている。透明基材２１としてはポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ナイロン−６、ナイロン−６６、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルスルフォン等の高分子フィルムを用いることができる。また、透明基材は衝撃吸収等を目的として多層フィルム構成をすることも可能である。また、透明基材は防眩ハードコート層、紫外線吸収層、ガスバリア層といった機能層を有することも可能である。

電極層２２は、透明または半透明の電極を形成することのできる導電性物質なら特に制限はない。具体的にはインジウムと錫の複合酸化物（以下ＩＴＯという）を好ましく用いることができる。ＩＴＯ層は基材上に蒸着またはスパッタリング法等により製膜することができる。

表示層２３は、マイクロカプセル２４、バインダー２５、溶媒等からなる分散液を塗布することによって得られる。このとき、表示層２３はウェブ状の前面板の両サイドあるいは片側に適当な幅の余白を残して電極層を露出させる必要がある。

表示層２３に含まれるマイクロカプセル２４は、例えば図３に示すように、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻３１とし、その内部に酸化チタンからなる白の粒子３２と、カーボンブラックからなる黒の粒子３３が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒３４に分散された状態で封入されたものである。白の粒子３２である酸化チタンは負電荷を帯びており、黒の粒子３３であるカーボンブラックは正電荷を帯びている。

この前面板をレーザー断裁等によりディスプレイの形状に断裁し、図４に示すように接着剤４１を介して、電極回路４２を形成した背面板４３に貼りつけることにより、電気泳動表示装置を得ることができる。

透明電極層２２と背面板側の電極回路４２に電圧を印加し、透明電極側を負極、背面板側を正極とした場合、負に帯電した白の粒子３２が背面板側に引かれ、正に帯電した黒の粒子３３は透明電極層２２に引かれるので、透明基材２１の上方から観察するとその部分が黒く見える。

一方、透明電極側を正極、背面板側を負極とした場合、負に帯電した白の粒子は透明電極層２２に引かれ、正に帯電した黒の粒子は背面板側に引かれるので、透明基材２１の上方から観察するとその部分が白く見えることになる。

次に、ウェブ状の前面板を検査するための検査装置について説明する。検査装置は、前面板の表示層に電圧を印加するための検査用電極を有する。検査用電極は平版状であっても構わないが、ウェブ状の前面板に対してリール・ツー・ツール方式で前面板を走行させ、表示層と検査用電極が接触しながら検査をおこなうためには、ドラム型電極ロールが好適である。

図１において、第１のロール１から巻き出しされたウェブ状の前面板１１は、第２のロールであるドラム型電極ロール２の上に前面板の表示層が接するように走行する。なお、前面板は第１のロール１を介さず、塗工・乾燥工程から直接第２のロール２に導入してもよい。ドラム型電極ロール２の表示層が接する部分は導電性の材質である必要があるが、逆に、表示層の塗布されていない透明導電層が露出した余白部分９が接する部分は絶縁性でなければらならい。あるいは、導電性のロールの幅を表示層の幅よりわずかに狭くする必要がある。これは前面板の両サイドまたは片側に露出した前面板の透明電極層とドラム状電極ロールが短絡するのを防ぐためである。

また、電極ロールに接するようにゴミ取り用の粘着ロール５が設置されている。これは、電極ロールに付着したゴミが表示層に接して表示層を傷つけるのを防ぐためである。なお、前面板の表示層上には電圧の印加による表示層の表示を妨げない範囲で接着層、保護層を設けることも可能である。

電極ロールを通過した後の前面板１１は、第３のロール３に巻き取られる。第４のロール４は単に前面板の走行方向を水平にするために設置されている。第３のロールでは、表示層の塗布されていない透明導電層が露出した余白部分９が接する部分は導電性の材質になっており、逆に表示層が接する部分は絶縁性となっている。第２のロールの導電性部分と第３のロールの導電性部分の間に電圧を印加することにより、表示層に電圧が印加される。しかし、第３のロールにおいて、表示層の部分１０は余白の部分よりも厚くなっているため、余白部分がロール表面から浮いてしまうことになる。そのため、導電性部分のロール径を絶縁性部分より大きくする必要がある。

前面板１１が一定速度で走行することにより、第２のロールに接している一定時間の間、表示層に電圧が印加されるため、電圧の極性や電圧値を制御することにより、白表示、黒表示、あるいは階調表示の状態にすることができる。印加する電圧は１Ｖ〜数十Ｖ程度である。ドラム型電極で駆動させるエリアの上空にはラインカメラ６が設置されており、得られた画像を画像処理することにより、表示欠陥の有無を検査することができる。画像処理の方法としては、２値化処理等の公知の方法を利用することができる。

必要に応じてウエブ状の前面板を２回以上走行させ、２回目以降はドラム型電極と前面板の間に印加する電圧の極性を逆転させたり、電圧値を調整することによって、複数の表示状態での検査を行うことが可能である。

また、ウェブ状の前面板を２つ以上の電極ロールの上に表示層が接するように走行させ、透明電極を接地し、それぞれの電極ロール側に正極、負極、または異なる電圧値の電圧を印加することによって、前面板を１回走行させるだけで複数の表示状態での検査を行うことも可能である。

例えば、図６においては、ロール４を通過した前面板は次のドラム型電極ロール１３に表示層が接するように走行し、ロール１４を通過したのちさらに次のドラム型電極ロール１５の上を走行し、ロール３に巻き取られる。ここで、ロール１およびロール３において、ウェブ状の前面板の余白部分９の透明導電層が接する部分は導電性の材質になっており、ともに接地されている。表示層が接する部分は絶縁性となっている。また、ロール２、１３、１５では、表示層の接する部分が導電性、余白の接する部分は絶縁性になっている。ロール２、１３、１５の上空にはそれぞれラインカメラ６、１７、１８が設置されている。それぞれの電極ロール側に正極、負極、または異なる電圧値の電圧を印加することによっても、表示層が白状態、黒状態、あるいは階調表示の状態での検査を行うことができる。

例えば、ロール２を＋１０Ｖ、ロール１３を−１０Ｖ、ロール１５を＋５Ｖとすると、ロール２で白表示、ロール１３で黒表示、ロール１５でグレー表示となり、それぞれの表示状態での検査を行うことができる。

ラインカメラから得られた画像が画像処理され、表示欠陥やムラ等を検出した場合、その位置情報からマーキング機構１２により表示欠陥部にマーキングされる。マーキング機構１２としては、非接触式のインクジェットプリンタを用いることができる。検査装置にマーキング機構を設けることにより、表示欠陥の検出時に前面板の走行を停止することなく表示欠陥の検査を高速でおこなうことができる。

このウェブ状の前面板は後工程でディスプレイの形状に断裁される。この断裁工程では、オペレーターが目視でマーキング部を確認し、欠陥を避けて断裁する。あるいは断裁装置にセンサーを設置し、マーキング部を検出した場合は自動的に欠陥を避けて断裁する。このようにした場合、従来のように断裁してから欠陥検査を行う方法に比べて面積的なロスを少なくすることができる。

また、本発明の検査装置において、ウェブ状の前面板の下方に光源、上空にラインカメラを設置して前面板を走行させ、透過光による前面板の塗工による塗布ムラを検出する機構を備えることもできる。この場合はカプセルの塗工ムラなど、カプセル自体は駆動するがディスプレイにムラが生じるような欠陥を検出するのに有効である。なお、このエリアでは必ずしもウェブを駆動させる必要はない。

６００ｍｍ幅の透明基材上に透明電極層としてＩＴＯ層を形成させ、その上にマイクロカプセル、バインダー、溶媒等からなる分散液を５００ｍｍ幅で約３００ｍ塗布し、両サイドに余白部分を５０ｍｍずつ残した。マイクロカプセルとしては、平均粒子径が４０ｕｍで、酸化チタンからなる白の粒子と、カーボンブラックからなる黒の粒子と、分散媒としてシリコーンオイルを含むものを用いた。塗工後、６０℃で１０分間乾燥させたところ、乾燥時の表示層の厚みが約２０ｕｍのウェブ状の電気泳動表示装置用前面板を得た。

得られた前面板のうち、１００ｍについて図１の装置で検査を実施した。第２のロール２は表示層が接する部分よりわずかに狭い４８０ｍｍ幅が導電性となっており、両サイドの余白が接する部分は、滑り防止と絶縁性確保のためゴム素材となっている。第３のロール３は表示層の接する部分より広い５２０ｍｍ幅がゴム素材となっており、片側の余白部分が接する部分は導電性となっている。第２のロールの導電性部を負極、と第３のロールの導電性部を正極として両者の間に１０Ｖの電圧をかけ、ロールを通過している部分が前面板上空から見て白表示となるようにした。前面板の走行速度は３ｍ／分とした。

ラインカメラ６で得られた画像を２値化処理し、０．５ｍｍ径以上の駆動しない表示欠陥を検出させた。また、第４と第３のロール間にラインカメラ７を設置し、下方には光源８を設置した。ラインカメラ７は８ビットのものを用い、前面板の平均的な階調値に対して２０以上の階調値差を持つムラを検出させた。

ラインカメラ６とラインカメラ７を通過後、検出した表示欠陥の位置情報をもとにマーキング機構１２であるインクジェットプリンタにより表示欠陥部にマーキングした。

１００ｍすべての検査終了後、第２のロールの導電性部を正極、と第３のロールの導電性部を負極として黒表示に対して同様の検査を行った。全ての検査に要した時間は約２時間であった。

レーザー断裁装置にセンサーを設け、マーキング部を検出した場合は自動的に欠陥を避けて断裁するよう設定した。断裁のサイズは３００ｍｍｘ２００ｍｍとした。断裁数は５５２枚であった。

実施例１で得られた電気泳動表示装置用前面板３００ｍのうち、実施例１とは別の１００ｍについて、図６の装置で検査を実施した。ロール２、１３、１５は表示層が接する部分よりわずかに狭い４８０ｍｍ幅が導電性となっており、両サイドの余白が接する部分は、滑り防止と絶縁性確保のためゴム素材となっている。ロール１およびロール３は表示層の接する部分より広い５２０ｍｍ幅がゴム素材となっており、片側の余白部分が接する部分は導電性となっている。

ウェブ状の前面板の余白部分の透明導電層と接しているロール１およびロール３の導電性部分を接地させ、ロール２を＋１０Ｖ、ロール１３を−１０Ｖ、ロール１５を＋５Ｖとし、ラインカメラ６、１７、１８でそれぞれ白表示、黒表示、グレー表示の画像を得た。ウェブの走行速度は３ｍ／分とした。

ラインカメラ６、１７、１８で得られた画像を２値化処理し、０．５ｍｍ径以上の駆動しない表示欠陥を検出させた。検出した表示欠陥の位置情報をもとにマーキング機構１２であるインクジェットプリンタにより表示欠陥部にマーキングした。検査に要した時間は約５０分であった。

（比較例）
実施例１で得られた電気泳動表示装置用前面板３００ｍのうち、実施例１及び実施例２とは別の１００ｍについて、従来の方法にしたがい、表示層に接着層を介して導電性層を有する剥離シートを積層し、レーザー断裁装置にて３００ｍｍ ｘ ２００ｍサイズで送り幅２０ｍｍとして全数を断裁したところ、断裁数は６２５枚であった。得られた前面板の透明電極と剥離シートの導電性層との間に２０Ｖの電圧をかけることにより、検査員が１枚ずつ駆動させて欠陥の有無を調べた。６２５枚のうち、良品は５１０枚であった。１枚の検査に要する時間が３分であり、全数の検査に要した時間はのべ３１時間であった。

以上のように、ウェブ状のまま前面板を検査することにより、検査に要する時間を大幅に削減し、また欠陥部を避けて断裁することでロスを少なくすることができる。また、検査のためだけに使用されていた導電性の剥離シートを用いないため、材料費を大幅に削減することができた。

本発明の実施例１の検査方法の実施形態を示す概略図。 本発明の検査方法に適用される電気泳動表示装置用前面板の形態を示す断面図。 本発明の検査方法に適用される電気泳動表示装置用前面板に用いられるマイクロカプセルの断面図。 本発明の検査方法に適用される前面板から構成される電気泳動表示装置の形態を示す断面図。 従来の前面板の形態を示す断面図 本発明の実施例２の検査方法の実施形態を示す概略図。

符号の説明

１…第１のロール、２…ドラム型電極ロール（第２のロール）、３…第３のロール、４…第４のロール、５…粘着ロール、６、７、１７、１８…ラインカメラ、８…光源、９…前面板の余白部分、１０…ウェブの表示層を有する部分、１１…ウェブ状の前面板、 １２…マーキング機構、１３、１５…ドラム型電極ロール、 １４、１６…支持ロール、２１…透明基材、２２…透明電極層、２３…表示層、２４…マイクロカプセル、２５…バインダ、 ３１…カプセル殻、 ３２…白の粒子、 ３３…黒の粒子、３４…分散媒、 ４１…接着剤層、 ４２…電極回路、 ４３…背面板、５１…剥離層、 ５２…導電性層、 ５３…剥離シート

Claims (6)

1. 少なくとも透明基材上に透明電極、表示材料からなるウェブ状の電気泳動表示装置用前面板の表示欠陥の有無を検査する検査装置において、
   前記ウェブ状の前面板をリール・ツー・リール方式で検査用電極上を走行させ、前記前面板の電極と検査用電極間に電圧を印加することにより前記前面板の表示欠陥の有無を検査することを特徴とする電気泳動表示装置用前面板の検査装置。
2. 前記検査用電極がドラム型電極ロールであることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置。
3. 前記ドラム型電極ロールが粘着ロールと接していることを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置。
4. 前記検査用電極と対向する位置にカメラを設置し、該カメラ得られた前面板の表示画像を画像処理し、検出された前面板の表示欠陥部に対してマーキングをおこなうマーキング機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置。
5. 前記検査用電極を複数有し、前面板の電極と複数の検査用電極の間で印加する電圧の正負及び／または電圧値が異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気泳動表示装置用前面板の検査装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の検査装置を用いて、ウェブ状の前面板に存在する表示欠陥部を含まずに前面板を所望の形状に断裁することを特徴とする電気泳動表示装置用前面板の製造方法。