JP2012181237A - 電気泳動表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一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、少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶剤とを含み、微粒子の合計含有量が電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクCよりも高い電気泳動インク前駆体Aをセルに充填する工程と、前記電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程と、前期構造体上面に存在する前記電気泳動粒子を粘着体を用いて除去する工程と、粒子を含まない電気泳動インク前駆体Bを前記セルに充填する工程と、第一の電極基板と第二の電極基板を貼り合わせる工程と、を有することを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
【選択図】図2
Description
また、上記特許文献3に記載される各電気泳動表示装置の製造方法では、まず、すべての空間に共通に存在する液体を充填し、後に複数の空間ごとに成分の異なる液体を充填している。成分の異なる液体の量が空間に対し多い場合には他の空間に流出することで混合してしまい、成分の異なる液体の量が空間に対し少ない場合には液体同士の混合はないが、気泡が残ったままとなってしまうなどの課題がある。
しかしながら、上記特許文献4及び5に示される当該パネルは、電極基板間に粉体を封じ込めた表示媒体であり、気泡の混入を嫌う電気泳動インクを用いた電気泳動表示装置とは基本的に技術思想が異なるものである。
第一の電極基板上に絶縁性の構造体からなる複数のセル形成する工程と、
少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶剤を含み、微粒子の合計含有量が電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクよりも高い特定の電気泳動インクをセルに充填する工程と、
該特定の電気泳動インクから溶剤を除去する工程と、
構造体上面に存在する前記電気泳動粒子を除去する工程と、
粒子を含まない特定の電気泳動インクをセルに充填する工程と、
第一の電極基板と第二の電極基板を貼り合わせる工程と
を備えることにより、上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。
第一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、少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶剤とを含み、微粒子の合計含有量が電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクCよりも高い特定の電気泳動インクをセルに充填する工程と、該特定の電気泳動インクから溶剤を除去する工程と、構造体上面に存在する前記電気泳動粒子を粘着体を用いて除去する工程と、粒子を含まずかつ該特定の電気泳動インクとは異なる溶剤を含む特定の電気泳動インクをセルに充填する工程と、第一の電極基板と第二の電極基板を貼り合わせる工程と、とを有する事を特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
図1及び図2は、本発明の電気泳動表示装置の製造方法の一例となる製造工程を示す概略図面である。
本実施形態の製造方法(以下、「本発明方法」という)は、
図1(a)に示すように、第一の電極基板10上に隔壁となる絶縁性の構造体16、16…から構成される複数のセル15,15…を形成する工程と、少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶剤とを含み、微粒子の合計含有量が電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクCよりも高い電気泳動インク電気泳動インク前駆体Aを前記セル15,15…に充填する工程と、
図1(b)に示すように、前記電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程と、
図1(c)、(d)、(e)に示すように構造体16の上面の電気泳動粒子16aを粘着体を用いて除去する工程と、
図2(a)に示すように、シール部を形成する工程と、
図2(b)に示すように、粒子を含まない電気泳動インク前駆体Bを前記セル15,15…に充填する工程と、
図2(c)に示すように、第一の電極基板10と第二の電極基板20を貼り合わせる工程とを有することにより、
図2(d)に示す電気泳動表示装置30が製造されるものとなる。
電極基板10としては、例えば、透明樹脂フィルムや透明ガラス等にITO等の透明導電性材料を塗工法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の蒸着法等により形成した光透過性のものや、樹脂フィルム、樹脂板、ガラス、セラミックス等の非導電性物質表面に金属等の導電性材料膜(層)を形成したものや、金属板を用いることができる。
これらの基板は、フォトエッチングのような従来用いられている方法により、パターン形成したものを用いることも可能であるし、液晶等で使用されているTFT(Thin Film Transistor)基板等を用いることも可能であるが、これらに限定されるものではない。
上記前駆体材料としては、例えば、アクリレート、メタクリレート、シアノアクリレート等のアクリル系、エポキシ系、オレフィン系、パラフィン系、酢酸ビニル系、ウレタン系、アイオノマー系、エラストマー系、シリコーン系、フッ素系等のモノマー、オリゴマーやポリマーの少なくとも1種を用いることができる。
これらは、望ましい化学的、物理的、機械的特性、絶縁性、例えば、強度、屈曲性、可撓性等が得られるように選択され、2種以上を組み合わせて用いることもでき、更に、前駆体材料に応じて、適宜添加剤を加えることも可能である。
フォトエッチング法では、例えば、電極基板10の電極が形成された面にUV硬化樹脂を塗布した後、絶縁性の構造体16、16…からなる複数のセル15,15…の形状に合わせて壁となる構造体16の部分にのみUV光が当たるようにパターンを作成したマスクを被せ、全体にUV光を照射してUV硬化樹脂を硬化させ、非硬化部分を除去することで形成することができる。
ラミネートコーティング法では、例えば、絶縁性の構造体16、16…からなる複数のセル15,15…のパターン状に形成された接着層を有する網状シートを電極基板10の電極が形成された面に熱圧着等することにより形成することができる。
好ましい絶縁性の構造体16、16…からなる複数のセル15,15…の形成方法としては、製造性、コスト、高品質確保の点から、エンボス加工法、各種印刷法〔スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版(グラビア)印刷〕、レーザー加工法及びフォトエッチング法が望ましい。
この電気泳動インク前駆体Aを充填する方法としては、例えば、インクジェットを用いて充填していく方法や、電気泳動インク前駆体Aをキャスティングしてドクターブレード等で表面をならす方法、シルク印刷、グラビア印刷、ディスペンサによる滴下、ダイコータによる塗布等が挙げられる。
なお、本発明方法において、後述するように、製造される電気泳動表示装置30内(電極基板10、20間)に収容されることとなる電気泳動インクCは、少なくとも、1種類以上の微粒子、溶剤を含有するものであり、溶剤を除去した電気泳動インク前駆体A中の電気泳動粒子を電気泳動粒子を含まない電気泳動インク前駆体Bに分散することにより構成されるものである。ここで電気泳動インク前駆体A及び電気泳動インク前駆体Bは電気泳動インクCの表示性に合わせて適宜決定されるものである。
また、製造された際に、複数の種類(色)の電気泳動インクを、ある種のパターンを表示するように制御して並べる場合のような、マルチカラー、フルカラー電気泳動表示装置を得ようとする場合には、電極基板10をアドレスしてインクジェットにより各種カラーインクを充填していく方法や、充填しない部分をフォトマスクのようなものでマスクして、マスクされていない部分にのみ充填した後、マスクを除去し、さらに充填しない部分をフォトマスクのようなものでマスクして、マスクされていない部分にのみ充填することを繰り返して、マルチカラー、フルカラー電気泳動表示装置を得る方法等も挙げられるが、上記した方法に限定されるものではない。
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。好ましくは、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、これらの微粒子の合計含有量は、電気泳動インク前駆体Aに対して、好ましくは、5〜95質量%、更に好ましくは、10〜80質量%とすることが望ましい。
更にまた、電気泳動インク前駆体Aの微粒子の合計含有量は電気泳動インクCの微粒子の合計含有量に対して、好ましくは、101〜300質量%、更に好ましくは、101〜200質量%とすることが望ましい。
これにより後の工程で、セル15,15…上面に存在する電気泳動粒子16a、16a…を除去するとセル15,15…内の電気泳動粒子の一部も同時に除去されても、想定どおりの微粒子の合計含有量を持つ電気泳動インクCが得られ、電気泳動インクCの微粒子の合計含有量が低下することで発生するコントラスト低下といった課題を解決することができるものとなる。
また、溶剤としては、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。好ましくは、次の工程で電気泳動インクAから溶剤を除去するので、簡単な方法により、溶剤を除去でき、かつ、電気泳動粒子の物性に悪影響を及ぼすことなく、好適な電気泳動インクCを得る点等から、特に、炭化水素系、アルコール系から選ばれる少なくとも1種の溶剤の使用が望ましい。
これらの溶剤の含有量としては、用いる電気泳動粒子や溶剤種、次工程で電気泳動インク前駆体Aから溶剤を効率的に除去する点などを勘案すると、電気泳動インク前駆体A全量に対して、20〜85%となるように含有することが好ましく、更に好ましくは、35〜65%とすることが望ましい。
また、電気泳動インク前駆体Aとしては、1種類以上の電気泳動粒子と溶剤に、更に、分散剤、電荷制御剤等を含有しても良い。用いることができる分散剤としては、慣用的に用いられる各種の分散剤、界面活性剤や高分子界面活性剤、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの分散剤の含有量としては用いる電気泳動粒子や溶媒種によって適宜決定されるが、電気泳動インクC全量に対して、0.01〜50.0%となるように含有されることが好ましく、更に好ましくは、0.5〜30%となるように含有することが望ましい。
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。
充填した電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する方法としては、例えば、送風乾燥(室温下で風を当てることによる乾燥)、加熱乾燥、熱風乾燥、真空乾燥などが挙げられ、好ましくは、インク前駆体Aの熱による変性を防ぐ点から、送風乾燥が望ましい。
なお、図1(b)中の17は、電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去した後の電気泳動粒子から構成される凹部である。また、A´は電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去した残部(電気泳動粒子)を示す。
このセル15,15…上面に存在する電気泳動粒子16a、16a…を粘着体を用いて除去する方法としては、例えば、粘着テープによる剥離、粘着ローラーによる剥離、などが挙げられ、好ましくは、セル上面からの電気泳動粒子の剥離と、剥離した電気泳動粒子の表示エリア外への除去を1工程で行える点から、粘着テープによる剥離が望ましい。
このセル15,15…上面に存在する電気泳動粒子16a、16a…を除去する工程を行うことにより、従来のセルを構成する構造体と電極基板の間に電気泳動粒子が挟まってしまうことによる電極基板間隔(ギャップ)の乱れによる表示低下や、2枚の電極基板を貼り合わせる際の接着剤中に電気泳動粒子等が入り込むことによる接着不良からくる表示装置の破損、電極を貼り合わせる際の気泡混入による表示欠陥といった課題を解決することができるものとなる。
また、セル15,15…上面に存在する電気泳動粒子16a、16a…を粘着体を用いて除去するとセル15,15…内の電気泳動粒子の一部も同時に除去してしまう。電気泳動インク前駆体Aの微粒子の合計含有量を電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクCよりも高くすることで、セル15,15…内の電気泳動粒子の一部が除去されても想定どおりの微粒子の合計含有量を持つ電気泳動インクCが得られ、電気泳動インクCの微粒子の合計含有量が低下することで発生するコントラスト低下といった課題を解決することができるものとなる。
用いる電気泳動インク前駆体Bとしては、電気泳動粒子を含有せず、少なくとも1種類以上の溶剤を含むものであれば良く、例えば、溶剤、分散剤、電荷制御剤とを含有する液状の前駆体Bが挙げられる。好ましくは、分散剤、電荷制御剤等がシール部に付着すると接着性低下が発生する点から、電気泳動インク前駆体Bが単一溶剤又は少なくとも2種類以上の溶剤の混合物であることが望ましい。
用いることができる溶剤としては、慣用的に用いられる各種の分散剤、界面活性剤や高分子界面活性剤、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性系界面活性剤、高分子型界面活性剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの分散剤の含有量としては用いる電気泳動粒子や溶媒種によって適宜決定されるが、電気泳動インクC全量に対して、0.01〜50.0%となるように含有されることが好ましく、更に好ましくは、0.5〜30%となるように含有することが望ましい。
更に、溶剤としては、例えば、従来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。具体的には、芳香族系炭化水素、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、アイソパー、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、リン酸エステル類、フタル酸エステル類、カルボン酸エステル類、塩素化パラフィン、N,N−ジブチル−2−ブトキシ−5−ターシャリオクチルアニリン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの溶剤の含有量としては、用いる電気泳動粒子や溶剤種によって適宜決定されるが、電気泳動インクC全量に対して、25〜95%となるように含有することが好ましく、更に好ましくは、30〜90%とすることが望ましい。また、上記溶剤に対して各種油溶性染料を溶解して着色して用いることが可能である。
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。
この脱気を行う工程を経ることにより、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、電気泳動インク前駆体B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、電気泳動インク前駆体B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。
なお、上記実施形態ではシール部26、26を形成した後、電気泳動インク前駆体Bを充填したが、電気泳動インク前駆体Bを充填した後にシール部26、26を形成しても良く、また、電気泳動インク前駆体Bを充填し電極基板10と電極基板20を貼り合わせた後、セル15、15の最外周部にシール部26の形成材料と同様のシール材を充填してシール部としても良いものである。
この電極基板10及び20を図2(c)に示すように、貼り合わせることにより電気泳動インクCが電極基板10及び20間に封止されるものとなる。
本実施形態では、リフレッシュ動作(駆動電圧と同等の交番電圧を繰り返し印加すること)を繰り返すことで電気泳動インクCを得た。
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、その効果を増大させることも可能である。
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。
少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶剤とを含み、微粒子の合計含有量が電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクCよりも高い電気泳動インク前駆体Aを前記セル15,15…に充填する工程と、前記電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程と、前記構造体16の上面に存在する前記電気泳動粒子16a、16aを粘着体を用いて除去する工程と、粒子を含まない電気泳動インク前駆体Bを前記セル15,15…に充填する工程と、第一の電極基板10と第二の電極基板20を貼り合わせる工程とを有することにより、従来よりも製造工程が簡略化でき、特に、電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程と、前記構造体16の上面に存在する前記電気泳動粒子16a、16aを除去する工程を備えることにより、電気泳動インクを気泡混入させることなく均一に充填でき、かつ、電極基板間隔(ギャップ)を均一に制御することができると共に、接着剤への粒子混入を抑制して基板同士の剥がれからくる破損の抑制が可能な従来にない優れた電気泳動表示装置の製造方法が提供されるものとなる。
また、本発明方法により得られる電気泳動表示装置は、高コントラストな表示の実現と、繰り返し表示時においても高い信頼性を持ってコントラスト表示することができ、応答性にも優れ、表示特性の劣化がきわめて少ない電気泳動表示装置となるものである。
例えば、電気泳動インク前駆体Aを2種類以上に分け、インク塗布、乾燥を複数回に分けて実施しても良いものである。
〔実施例1〕
1)第一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
第一の電極基板として、透明導電材料であるITO膜を表面抵抗が約100Ω/□となるように形成した125μm厚のPETシート(10×10cm)を用いた。
この第一の電極基板上に、アクリル系樹脂製の感光性樹脂シートを貼合、UVによる露光、アルカリ現像して、絶縁性の構造体からなる複数の格子状のセル(高さ0.05mm、セルのサイズは0.5×0.5mm)を形成した。
用いた電気泳動インク前駆体Aの組成:
オクタン 77質量%、
酸化チタン粒子 10質量%
カーボンブラック含有アクリル粒子 10質量%
ヒドロキシエチルラウリルアミン 3質量%
(この電気泳動インク前駆体Aの微粒子の合計含有量は13質量%)
この電気泳動インク前駆体Aを上記セル内に、シルク印刷により充填した。
セル内に充填されたインク前駆体Aに対し、送風機による風を3分間当てることで充填した電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去した。
溶剤を除去したインク前駆体Aが塗布されている第一の電極基板に粘着テープを貼り、ゆっくり剥がすことで、セル(構造体)の上面に存在する電気泳動粒子を除去した。その際セル内の電気泳動粒子の一部も同時に除去された。
表示エリアの外周部にUV硬化性樹脂をディスペンサを用いて滴下して、シール部(高さ0.55mm)を形成した後、電気泳動インク前駆体Bをディスペンサを用いた滴下により充填した。
用いた電気泳動インク前駆体Bの組成:
ドデカン 100質量%
第二の電極基板として、透明導電材料であるITO膜を表面抵抗が約100Ω/□となるように形成した125μm厚のPETシート(10×10cm)を用いた。
前記電気泳動インク前駆体Bを充填した第一の電極基板に、第二の電極基板の一端を合わせた後、対向に設置されたローラー間を通すことで貼り合せ、その後シール部にUVを照射することで硬化させて、電気泳動表示装置を得た。
7)溶剤を除去した電気泳動インク前駆体A中の電気泳動粒子を電気泳動インク前駆体Bに分散する工程
上記で得られた電気泳動表示装置をリフレッシュ動作を繰り返すことで溶剤を除去した電気泳動インク前駆体A中の電気泳動粒子を電気泳動インク前駆体Bに分散し電気泳動インクCを得た。得られた電気泳動インクCの微粒子の合計含有量は10質量%であった。
更に、得られた電気泳動表示装置を、50℃乾燥条件、50℃、80%加湿条件下に1ヶ月放置した後でも、初期と表示特性の変化が見られない、非常に表示劣化しにくい電気泳動表示装置が得られた。また、セル内に気泡が成長した様子も見られず、電極基板間隔を均一に制御でき、基板同士の剥がれもなかった。
下記工程により、電気泳動表示装置を得た。
上記実施例1の工程において、電気泳動インク前駆体A及び電気泳動インク前駆体Bの組成を下記に代えてセルに充填した以外は、上記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を作製した。
用いた電気泳動インク前駆体の組成:
電気泳動インク前駆体A:
アイソパーG 57質量%
酸化チタン粒子 20質量%
カーボンブラック含有アクリル粒子 20質量%
ヒドロキシエチルラウリルアミン 3質量%
(この電気泳動インク前駆体Aの微粒子の合計含有量は40質量%)
電気泳動インク前駆体B
ドデカン100質量%
電気泳動インクC
微粒子の合計含有量:36%
下記工程により、電気泳動表示装置を得た。
上記実施例1の工程において、電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程を下記の除去工程に代えた以外は、上記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を作製した。
電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程
インク前駆体Aを塗布した電極基板10を真空炉に入れ、−95kPa(ゲージ圧)で5分間保持することでして充填した電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去した。
下記工程により、電気泳動表示装置を得た。
上記実施例1の工程において、電気泳動インク前駆体A及び電気泳動インク前駆体Bの組成を下記に代えてセルに充填した以外は、上記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を作製した。
用いた電気泳動インク前駆体の組成
電気泳動インク前駆体A:
オクタン 80質量%
酸化チタン粒子 10質量%
カーボンブラック含有アクリル粒子 10質量%
(この電気泳動インク前駆体Aの微粒子の合計含有量は20質量%)
電気泳動インク前駆体B:
ドデカン 97質量%
ヒドロキシエチルラウリルアミン 3質量%
電気泳動インクC
微粒子の合計含有量:18%
下記工程により、電気泳動表示装置を得た。
上記実施例1の工程において、電気泳動インク前駆体A及び電気泳動インク前駆体Bの組成を下記に代えてセルに充填した以外は、上記実施例1と同様にして電気泳動表示装置を作製した。
用いた電気泳動インク前駆体の組成
電気泳動インク前駆体A:
オクタン 70質量%
ドデカン 10質量%
酸化チタン粒子 10質量%
カーボンブラック含有アクリル粒子 10質量%
(この電気泳動インク前駆体Aの微粒子の合計含有量は20質量%)
電気泳動インク前駆体B:
ドデカン 100質量%
電気泳動インクC
微粒子の合計含有量:18%
15 セル
16 構造体
20 第二の電極基板
A 電気泳動インク前駆体
B 電気泳動インク前駆体
Claims (1)
- 第一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、少なくとも一種類以上の電気泳動粒子と溶剤とを含み粒子の合計含有量が電気泳動表示装置が出来上がった際の電気泳動インクよりも高い電気泳動インク前駆体Aを前記セルに充填する工程と、前記電気泳動インク前駆体Aから溶剤を除去する工程と、構造体上面に存在する前記電気泳動粒子を粘着体を用いて除去する工程と、粒子を含まない電気泳動インクBをセルに充填する工程と、第一の電極基板と第二の電極基板を貼り合わせる工程とを有することを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
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