JP2012159550A - 電気泳動表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の電極基板上に絶縁性の構造体からなる複数のセルを形成する工程と、溶剤などの溶媒を含む特定組成となる電気泳動インクを前記セルに充填する工程と、前記構造体の上面に接着剤層を形成する工程と、加熱プロセスを用いて前記第1の電極基板と前記第2の電極基板を貼り合わせる工程とを有する製造方法において、前記第1の電極基板と第2の電極基板とが接触する面の一部もしくは全体を予め仮に貼り付けておいたのちに、加熱プロセスで面全体を貼り合わせる。
【選択図】図1
Description
しかしながら、電気泳動インクに用いられる電気泳動粒子は、長期保存に伴って粒子同士が凝集すること、繰り返し表示を行っているうちに粒子が偏在すること等によって、表示の劣化が生じやすいといった問題を有しているため、電気泳動インクを微細に隔離された多数のセル(小区画)に分割して充填することにより、粒子同士の凝集や偏在を抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。
しかしながら、前記特許文献1に示されるパネルは、電極基板間に粉体を封じ込めた表示媒体であり、電気泳動インクと接触して、相溶、溶出などの懸念があるため、使用できない、もしくは使用できるインクの選択肢が限られてしまう。
例えば、前記特許文献2では、熱エネルギーによって軟化して接着力を発現するホットメルト接着剤を使用する方法が提案されているが、使用される一対の基板の熱膨張係数が異なる場合、加熱した状態で貼り合わせると、冷却時に収縮長が違うために、パネルが反ってしまうと言った課題が容易に想像される。
この課題を解決する方法として、特許文献3では、予め湾曲させた状態で加熱プロセスを行い、前記加熱プロセス後に湾曲させた状態から解放すると共に加熱を停止することで、パネルが平坦になる方法が提案されている。しかし、この方法では、使用する材料ごとに予め湾曲させる曲率半径を調整しなくてはならず、さらに、基材の熱膨張・収縮は1方向だけではなく全方向で起きるため、この場合は予め所望の形状に反らせること自体が困難である。
対向する1組の基板の一部または全面を、貼り合わせ工程よりも低い温度で、予め仮に貼り付けておいたのちに、前記加熱プロセスを経て面全体を貼り合わせることで、
冷却後に反りのない、前記目的の電気泳動表示装置の製造方法が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
(1)少なくとも一方が透明である対向する2枚の電極間に電気泳動インクが封入されていて、前記電気泳動インクが対向する電極間にかかる電圧によって所定の情報を表示する電気泳動パネルの製造工程で、一方の、第1の電極基板上に絶縁性の構造体を立設して形成される複数のセルを形成する構造体形成工程と、前記構造体の上面に熱接着性の接着層を形成する接着層形成工程と、前記複数のセル内に電気泳動インクを充填するインク充填工程と前記接着層を加熱しながら第1の電極基板と第2の電極基板とを対向させて接着し、電気泳動インクを封入する貼り合わせ工程とを有した電気泳動パネルの製造方法において、前記貼り合わせ工程の前に、予め前記第1の電極基板と第2の電極基板とを接触した状態に配置して、その接触面の一部もしくは全体を仮固定する仮貼り合わせ工程を有する。
(2)接着層は熱可塑性接着剤で形成される。
(3)仮貼り合わせ工程は、貼り合わせ工程よりも接着層を低い温度に保持して行われる。
(4)仮貼り合わせ工程は、接着層を40℃以下に保持して行う。
(5)仮貼り合わせ工程は、少なくとも一方の面がローラーと接触するラミネーターである。
(6)仮貼り合わせ工程は、減圧雰囲気で行われる。
(7)貼り合わせ工程は、加熱されたラミネーターである
(8)貼り合わせ工程は、加熱された平面板である。
図1は、本発明の電気泳動表示装置の製造方法の一例(以下、「本発明」という)となる製造工程を工程ごとに説明する概略図面である。
本発明は、図1に示すように、第1の電極基板上に形成された構造体の上面に、接着剤層を形成する工程〔接着剤層形成工程、図1(A)〜(C)参照〕と、少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶媒とを含む電気泳動インクを、構造体で形成されたセル内に充填する工程〔電気泳動インクの充填工程、図1(D)参照〕と、電気泳動インクが塗布された塗布面の外周にメインシールを形成する工程〔メインシール形成工程、図1(E)参照〕と、前記第1の電極基板に対して第2の電極基板とを対向配置させて、第1の電極基板と第2の電極基板とを仮に貼り合わせて、塗布部を加熱することなく端部の一部を固定する工程〔仮貼り合わせ工程、図1(F)参照〕と、第1の電極基板と第2の電極基板とを仮に貼り合わせたパネルを加熱しながら双方の基板を圧着させる工程〔貼り合わせ工程、図1(H)参照〕、もしくは加熱しながらラミネートする工程〔貼り合わせ工程、図1(I)参照〕と、メインシールを完全に硬化させて、双方の基板を固定する工程〔貼り合わせ工程、図1(J)〕とを有することを特徴とするものである。
以上の工程により図(K)に示すような電気泳動表示パネルを得た。
以下に、工程ごとに、図1(A)〜(K)を参照しながら具体的に説明する。
構造体形成工程では、第1の電極基板100上に立設した絶縁性の構造体103、103…からなる複数の小部屋(セル104、104…)を形成する(図1(A)参照)。複数のセル104は、立設した構造体103によりそれぞれ分離されており、円形、矩形(長方形、正方形)、六角形等の様々な形状で設けることができる。なお、構造体103は、その形状や目的から、スペーサー、柱、隔壁、リブ等と称される場合がある。
第1の基材101は、例えば、ガラス、石英、サファイア、MgO、LiF、CaF2等の透明な無機材料、弗素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン等の有機高分子のフィルムまたはセラミック等を用いて形成することができる。
本発明において、接着剤層形成工程では、構造体103の上面に第1の接着剤層105を形成する(図1(A)〜(C)参照)。
この接着剤層の形成前に、構造体103上面に付着した汚れや異物などを除去することが望ましい。例えば、粘着テープのようなもので、付着除去しても良いし、ゲル材料、弾性材料などで付着除去しても良い。あるいは、スクレーパー、スキージ、ドクターブレードのような物で、擦り取っても良いし、多孔体物質や不織布などで吸着除去しても良い物である。さらには、例えば、溶媒などを含んだ吸湿体で洗浄しても良い。あるいは、紫外線光の照射やオゾンなどで化学的に洗浄しても良い。
熱硬化性接着剤を用いる場合は、構造体103の上面からセル内部への接着剤の流入などを抑制できるように接着剤層105を形成することが好ましい。例えば、構造体103の上面に接着剤を固定化できる程度に必要最小限に加熱して硬化させておき、貼り合わせ工程において再度加熱することで完全に接着・硬化させる方法などを挙げることができる。
熱可塑性接着剤を用いる場合は、加熱して溶融もしくは軟化した状態で構造体103の上面に接着剤層105を形成した後、冷却することで構造体103の上面だけに接着剤を固定化させることができる。これにより、セル内部への接着剤の流入などを抑制することが可能となる。
この接着剤層105の厚さ(乾燥後の膜厚)は、十分な接着力を得られる条件として、好ましくは、1μm以上とすることが望ましい。さらには、構造体の形状を損なわないために、接着剤層の層厚はギャップ(対向する2枚の基板間距離)の5〜40%であることが望ましい。なお、この接着剤層の厚さは、ギャップに影響するため、表示性能を考慮して決定する必要がある。また、接着剤層105は、対向する2枚の基板間の密着力と、電気泳動粒子の移動の抑制効果を考慮すると、構造体103の上面全体に形成することが好ましい。
インク充填工程では、図1(D)に示すように、第1の電極基板100上に形成されたセル104に、電気泳動インクを充填する。
電気泳動インクを充填する方法としては、ダイコーターなどによるコーティングや、第1の電極基板の任意箇所に配した電気泳動インクをバーコーター、ドクターブレード、コンマロールなど、略接触によって塗り広げる方法、スクリーン印刷やインクジェット装置などを用いた印刷法、あるいはディスペンサーなどによって非接触で充填する方法、電気泳動インクをキャスティングして遠心力により余分な電気泳動インクを除去する方法などが挙げられるが、セル内にインクを充填することが可能な方法であれば、各種方法を用いることができる。
本実施形態の図面は、ダイコーター400を用いて、電気泳動インクを充填するものである。
例えば、充填前、充填時、又は充填後に、電気泳動インク中に溶存している気体や巻き込まれている空気等を、十分に脱気して除去することが好ましい。具体的には、おのおのの充填工程を減圧環境下で行うか、おのおのを塗布したのちに、減圧環境下で放置する。これにより、電気泳動インク中の空隙や、セル内の空気と電気泳動インクとの置換が促進され、パネル内に気泡が残ってしまう可能性を低減でき、また、基板同士を貼り合わせた後(封止後)の基板間には気泡の混入が抑えられるため、表示ムラや表示欠陥、気泡の成長による劣化等が抑制され、長期に渡って安定した表示品質を持つ電気泳動表示装置を得ることが可能となる。
また、電気泳動インクの充填時の脱気方法としては、加温しつつ充填する方法、減圧下において充填する方法等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
一方、電気泳動インクの充填後の脱気方法としては、充填後の基板に超音波をかける方法、加温する方法、遠心力による方法、減圧下におく方法、一定時間静置する方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらの方法を組み合わせて用いることも可能である。
用いることができる電気泳動粒子としては、例えば、有色または無色(白色)の無機顔料粒子、有機顔料粒子、高分子微粒子等を用いることができ、これらは各単独(1種)又は2種以上を混合して用いることができる。また、親油性表面処理されている微粒子であってよいものである。
具体的な一例としては、正に帯電した白粒子と、負に帯電した黒粒子と、これらの粒子を分散させる溶剤(溶媒)で形成することができる。白粒子としては、酸化チタン等の白色顔料や、白色の樹脂粒子、または白色に着色された樹脂粒子等を用いることができる。黒粒子としては、チタンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料や、黒色に着色された樹脂粒子等を用いることができる。これら粒子は、コントラスト表示可能な範囲で様々な色の粒子を任意に用いることも可能であり、白と赤、白と青、黄色と黒などのような組合せとすることもできる。また、白粒子のみ又は黒粒子のみといった1種類の帯電粒子のみを用いる構成とすることもできる。
これらの電気泳動粒子は、平均粒子径が0.05〜20μmのものが用いられ、特に好ましくは、平均粒子径が0.1〜10μmのものが望ましい。
また、溶媒としては、例えば、炭化水素系、芳香族系、エステル系、ケトン系、テルペン系、アルコール系、シリコーン系、フッ素系等の溶剤を各単独又は2種類以上を混合して用いることができる。特に、透明で、誘電率が低いこと(望ましくは5.0以下)が好ましいことから、少なくとも炭素数10〜18の炭化水素系溶媒を使用するが望ましい。
溶媒は、電気泳動インク全量に対して、25〜85%となるように含有することが好ましく、更に好ましくは、30〜60%とすることが望ましい。これは、25%未満であると、液の粘度が高くなって応答速度が遅くなってしまうためであり、一方で85%を越えると、十分なコントラストが表示できなくなってしまうため、好ましくない。
電荷制御剤としては、電気泳動表示に用いられている各種タイプのものを用いることができる。
このぬれ性調整工程としては、例えば、溶剤処理、酸処理、アルカリ処理、オゾン処理、プラズマ処理、コロナ放電処理、UV処理、UVイトロ処理、レーザー処理、電子線による処理、イオン注入法による処理、イオンビームによる処理、イオン照射による処理、プライマー処理、界面活性剤処理、スパッタリングによる処理、PVD(物理気相成長法)、CVD(化学気相成長法)、ポリマー層形成及び無機層形成を行う方法等が挙げられる。これらは複数組み合わせて用いることもできるし、これらに限定されるものでもない。
また、基板表面の汚れを予め除去するために、溶剤による洗浄等の処理、例えば、アルコール類による洗浄等を組み合わせて行うことにより、より効果的にぬれ性の調整が可能となる。
メインシール形成工程では、図1(E)に示すように、電気泳動インク106が塗布された部分の外周に、接着剤等の材料でメインシールを形成する。これにより確実に電気泳動インクを封入することが可能となる。
使用する材料としては、粘着剤や接着剤による層で、空気、水分、溶媒などの透過を抑制してパネルの品質変化を抑制するとともに、基板間の密着性を高めて、物理的な変形や変化を抑制できることが望ましい。
メインシール材料としては、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱可塑性接着剤、その他の化学反応型接着剤、蒸発乾燥型接着剤、などの接着剤や、両面に粘着性が付与されたテープ、各種ワックス、グリースのようなものでも良い。
塗布方法としては、スクリーン印刷、インクジェット、ディスペンサー、ショットディスペンサー、スプレー噴射などが選択可能である。
好ましくは、熱を必要とせず、予め塗布された電気泳動インクへの相溶の恐れがなく、電気泳動インク塗布面に接触しないような、紫外線硬化型接着剤をディスペンサーもしくはインクジェットにて塗布する方法が望ましい。
もしくは、後述する貼り合わせ工程で、接着層層105の接着力を発現させる温度と同等もしくはそれ以下で接着可能な熱可塑性接着剤を用いることで、後述するメインシール硬化工程やUV光源装置403が不要となるため、製造工程が簡略化される点を考慮すれば熱可塑性接着剤も好ましい。
仮貼り合わせ工程では、図1(F)および(G)に示すように、第1の電極基板100と第2の電極基板200とを対向配置し、接触させてその一部もしくは全面を仮固定状態にする。
なお、仮固定状態とは、最終製品である電気泳動パネルとしては接着力、面積、形状などの点で不十分な接着状態であるが、所望の箇所(例えば、電気泳動インクが塗布された表示面の一方の一辺と、前記表示面を挟んだ他方の一辺)の相対位置が、外力によって容易にずれてしまわない程度の固定状態を差す。
仮貼り合わせ工程に用いる接着材料は、前記接着層もしくはメインシールの材料群から任意選択する。前記接着層105を使用する場合は、電気泳動インク塗布面の一部もしくは全面を加熱しながら荷重をかけることにより、仮固定部303を形成することもできるし、前記紫外線硬化型接着剤で形成したメインシール302を使用する場合には、予め塗布されたメインシールの一部もしくは全面に、UV光源403で紫外線を照射することにより、仮固定部303を形成することができる。
さらには、粘着テープなどを用いて、メインシールの外側で対向する2枚の電極基板を仮固定して形成しても良い。
仮貼り合わせ工程は、後述する貼り合わせ工程よりも低い温度で行うことが望ましく、特に電気泳動インクが塗布された表示面は、パネルの使用温度(室温)に保持されることが望ましい。
また、仮貼り合わせ工程は、減圧環境下で行うことで、表示エリア内への気泡の混入を防いでも良い。
次に、図1(H)および(I)に示すように、前記工程で仮に貼り合わせた第1の電極基板100と第2の電極基板200とを加熱しながら貼り合わせする。
貼り合わせは、図1(H)に示すように接着剤の接着力が発現する温度まで加熱しながら基板同士を略平行に配置して面で押しても良いし、図1(I)に示すように、加熱されたラミネーターで貼り合わせても良い。
加熱しながら貼り合わせたのちに、図1(J)に示すように、全てのメインシールを硬化させて、双方の電極基板を固定することで、所望の電気泳動パネルを得ることができる。
また、貼り合わせ工程は、減圧環境下で行うことで、表示エリア内への気泡の混入を防いでも良い。
また、基板に樹脂フィルムを用いた場合には、溶媒透過抑制効果や気体透過抑制効果を有する樹脂フィルムやその他基材を貼り合わせることによって、より長期にわたって平坦性に優れるパネルを作成することができる。
その他、電気泳動表示装置の強度を上げるために、別の基材を貼り合わせて補強することや、表示装置の装飾用に別の基材として紙や布等を貼り合わせることも可能である。
<セル形成工程>
第1の電極基板(ITO−PETフィルム)に、アクリレート系レジストフィルムを、真空ラミネーターを用いて貼り合わせた後、フォトレジスト法によりハニカム形状のパターンを有する構造体103を形成した。
PETフィルム(商品名「ルミラー」、厚さ50μm、東レ社製)上に、溶剤で希釈した熱可塑性接着剤(ホットメルト樹脂、バイロン55ss、東洋紡社製)を、コンマロールを用いて膜厚12μm塗布した後に乾燥させた。次に、前記熱可塑性接着剤301の層が形成されたPETフィルム300と、構造体103が形成された第1の電極基板100とを120℃の熱ラミネーターに通し、熱された状態のまま引き剥がすことにより、PETフィルム100に形成された熱可塑性接着剤103の層の一部を構造体の上面に転写して、接着剤層105を形成した。構造体103の上面全体に形成された接着剤層105の厚さは、5〜8μmであった。
構造体103の上面に形成された熱可塑性の接着剤層105を冷却した後、第1の電極基板100にダイコーター400を用いて電気泳動インク106〔白粒子(親油性表面処理された酸化チタン10質量%、負帯電)、黒粒子(カーボンブラックにより着色されたアクリル粒子10質量%、正帯電)、ヒドロキシラウリルアミン3質量%、溶媒としてアイソパーG77質量%(エクソンモービル社製、沸点180℃)〕を塗布することにより、構造体103からなるセル104、104・・・に電気泳動インク106を充填した。
次に、電気泳動インク106が塗布された部分の外周に、ディスペンサーを用いて紫外線硬化型接着剤(TB3052D、スリーボンド社製)を塗布してメインシール302を形成した。
第1の電極基板100と、第2の電極基板200とを、室温に保持されたラミネーター402に通して貼り合わせたのちに、電気泳動インク塗布部の外周に略長方形に形成したメインシール302のうちの1辺と、表示部を挟んで反対側に位置する1辺との2辺に紫外線を照射して、メインシール剤(紫外線硬化型接着剤)を硬化することにより、第1の電極基板100と、第2の電極基板200との一部とを仮に貼り合わせた。
仮に貼り合わせされた、第1の電極基板100と、第2の電極基板200とを、100℃に加熱された熱ラミネーターに通して、双方の電極基板を接着剤層105を介して貼り合わせた。
熱ラミネーター通過直後は、電気泳動パネルが反ってしまっていたが、冷却するとともに平坦になった。
電気泳動インク塗布部の外周に形成したメインシール302の全てに、UV光源403で紫外線を照射して、紫外線硬化型接着剤を完全に硬化することによりメインシール302を形成して、電気泳動表示パネルを作製した。
前記実施例1と同様にセル形成工程、接着剤層形成工程、電気泳動インクの充填工程、メインシール形成工程、仮貼りあわせ工程を経た後、仮に貼り合わされた第1の電極基板100と第2の電極基板200とを、略水平に配置された平面板上に置き、加熱された平面板を押し付けて、双方の電極基板を接着剤層105を介して貼り合わせた。
平面版の荷重を解除した際に電気泳動パネルは反ってしまったが、冷却するとともに平坦になった。
冷却後に、電気泳動インク塗布部の外周に形成したメインシール302の全てに、UV光源403で紫外線を照射して、紫外線硬化型接着剤を完全に硬化することによりメインシール302を形成して、電気泳動表示パネルを作製した。
前記実施例1と同様にセル形成工程を経たのち、接着剤層形成工程で、メインシール302部分にも熱可塑性接着剤を塗布した。
さらに、前記実施例1と同様に電気泳動インクの充填工程を経たのち、40℃に保持された熱ラミネーターで貼り合わせることにより、第1の電極基板100と、第2の電極基板200との全面を仮に貼り合わせた。
さらに、仮に貼り合わされた第1の電極基板100と第2の電極基板200とを、100℃に加熱された熱ラミネーターで貼りあわせることで双方の電極基板を強固に接着させて、電気泳動パネルを得た。
前記実施例1と同様にセル形成工程、接着剤層形成工程、電気泳動インクの充填工程、メインシール塗布工程を経た後、仮貼り合わせ工程をせずに、以下の貼り合わせ工程を経て電気泳動パネルを作製した。
電気泳動インク106が塗布された第1の電極基板100と第2の電極基板200とを接着剤層105を介して位置合わせした後、100℃に加熱された熱ラミネーター405に通して貼り合わせ、セル形成部の外周に形成したメインシール302に紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化することにより第1の電極基板100と、第2の電極基板200とを完全に固定して、電気泳動表示パネルを作製した。
反り方向の長辺の長さに対して、最頂部の高さが10%以内を良とした場合、本発明範囲となる実施例1、2、3では、すべて10%未満の平坦性に優れた電気泳動パネルを得ることができた。なお、加熱プロセス直後では反りが発生する場合もあったが、室温まで冷却後には反りがなく、平坦性に優れた電気泳動パネルを得ることができた。
本発明範囲外となる比較例1では、10%以上となる場合が多く、実施例では比較例と比較しても反りが抑制されたことが判った。
101 第1の基材
102 第1の電極層
103 構造体
104 セル
105 接着剤層
106 電気泳動インク
200 第2の電極基板
201 第2の基材
202 第2の電極層
300 基材
301 接着剤
302 メインシール
303 仮固定部
400 ダイコーター
401 ディスペンサー
402 ラミネーター
403 UV光源
404 熱プレス
405 熱ラミネーター
Claims (8)
- 少なくとも一方が透明である対向する2枚の電極間に電気泳動インクが封入されていて、
前記電気泳動インクが対向する電極間にかかる電圧によって所定の情報を表示する電気泳動パネルを製造する工程で、
一方の、第1の電極基板上に絶縁性の構造体を立設して形成される複数のセルを形成する構造体形成工程と、
前記構造体の上面に熱接着性の接着層を形成する接着層形成工程と、
前記複数のセル内に電気泳動インクを充填するインク充填工程と
前記接着層を加熱しながら第1の電極基板と第2の電極基板とを対向させて接着し、電気泳動インクを封入する貼り合わせ工程とを有した電気泳動パネルの製造方法において、
前記貼り合わせ工程の前に、予め前記第1の電極基板と第2の電極基板とを接触した状態に配置して、その接触面の一部もしくは全体を仮固定する仮貼り合わせ工程を有することを特徴とする電気泳動パネルの製造方法。 - 接着層は熱可塑性接着剤で形成されることを特徴とする請求項1記載の電気泳動パネルの製造方法。
- 仮貼り合わせ工程は、貼り合わせ工程よりも接着層を低い温度に保持して行われることを特徴とする請求項2記載の電気泳動パネルの製造方法。
- 仮貼り合わせ工程は、接着層を40℃以下に保持して行うことを特徴とする請求項3記載の電気泳動パネルの製造方法。
- 仮貼り合わせ工程は、少なくとも一方の面がローラーと接触するラミネーターであることを特徴とする請求項2乃至4記載の電気泳動パネルの製造方法。
- 仮貼り合わせ工程は、減圧雰囲気で行われることを特徴とする請求項2乃至5記載の電気泳動パネルの製造方法。
- 貼り合わせ工程は、加熱されたラミネーターであることを特徴とする請求項2乃至6記載の電気泳動パネルの製造方法。
- 貼り合わせ工程は、加熱された平面板であることを特徴とする請求項2乃至6記載の電気泳動パネルの製造方法。
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