JP4918974B2 - 電気泳動装置の製造方法、電気泳動装置、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動装置の製造方法、電気泳動装置、および電子機器に関する。

従来、それぞれ基板上に形成された一対の電極間に、電気泳動粒子と電気泳動分散媒とを含む電気泳動層が配置され、電極間に電圧を印加して電気泳動粒子の分布状態を変化させることを利用する電気泳動装置が知られている。

このような電気泳動装置の一態様として、特開平１−８６１１６号公報（特許文献１）には、電気泳動粒子と電気泳動分散媒をマイクロカプセルに封入し、マイクロカプセルとバインダとを混合した液を電極間に配置するマイクロカプセル型電気泳動装置が開示されている。また特開２００４−４７１４号公報（特許文献２）には、電子ペーパ等に応用され得る、可撓性のある基板を用いて作製されるマイクロカプセル型電気泳動装置が開示されている。電気泳動粒子と電気泳動分散媒をマイクロカプセルに封入すると、電気泳動粒子の動きが適度に制限されるので、電気泳動装置にフレキシビリティを与えても、電気泳動粒子の集合や凝集、偏在が生じにくい。

これらの電気泳動装置においては、電極の少なくとも一方は透明導電材料を用いて基板上に形成される。もう一方の電極は、画素電極として、カーボンペースト等の導電材料を印刷する方法や、圧延銅箔等の金属箔をエッチングする方法等により、所定のパターンに従って形成されている。
特開平１−８６１１６号公報 特開２００４−４７１４号公報

導電材料の印刷や金属箔のエッチングによって形成された画素電極は、一般に、印刷の場合は数１０〜数１００μｍ、金属箔の場合は３５μｍ前後の厚さとなる。そのため、各画素電極の間には、画素電極の厚みを深さとする凹部（ギャップ）が生じる。ここにマイクロカプセルとバインダの混合液を接触させると、マイクロカプセルの直径がギャップの幅より大きいため、混合液がギャップの隅々にまで入り込めず、ギャップの底に空気が残ってしまうことがある。この空気は、高温になると膨張し、マイクロカプセルと画素電極との剥離を引き起こすなど、電気泳動装置の耐久信頼性を低下させる。

そこで、本発明は、マイクロカプセルとバインダの混合液を接触させるときに、画素電極間のギャップに空気が残るのを抑えることによって、耐久性に優れた電気泳動装置を製造する技術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、本発明に係る電気泳動装置の製造方法の第１の態様は、第１基板と第２基板との間に電気泳動層が配置され、前記第１基板の電気泳動層側の面に画素電極が形成され、前記第２基板の電気泳動層側の面に透明電極層が形成されている電気泳動装置の製造方法であって、前記画素電極を形成する工程が、前記第１基板の電気泳動層側となる面にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って該レジスト層に開口部を設ける工程と、前記レジスト層の開口部に、無電解メッキ法により導電層を形成する工程と、前記レジスト層を除去する工程と、を含むことにより、前記画素電極の厚さを１０μｍ以下に形成することを特徴とする。

無電解メッキ法によれば、画素電極を極めて薄く、例えば１〜１０μｍ程度に形成することができる。従って、画素電極間のギャップが十分に浅くなり、マイクロカプセルとバインダの混合液を接触させる際、画素電極間に空気が残りにくい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る電気泳動装置の製造方法の第２の態様は、第１基板と第２基板との間に電気泳動層が配置され、前記第１基板の電気泳動層側の面に画素電極が形成され、前記第２基板の電気泳動層側の面に透明電極層が形成されている電気泳動装置の製造方法であって、前記画素電極を形成する工程が、前記第１基板の前記電気泳動層側となる面にメッキ核層を形成する工程と、前記メッキ核層上にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って、該レジスト層に開口部を設ける工程と、前記レジスト層の開口部に、電解メッキ法により導電層を形成する工程と、前記レジスト層、および前記パターン以外の領域のメッキ核層を除去する工程と、を含むことにより、前記画素電極の厚さを１０μｍ以下に形成することを特徴とする。

電解メッキ法によっても、画素電極を極めて薄く、例えば１〜１０μｍ程度に形成することができる。従って、画素電極間のギャップが十分に浅くなり、マイクロカプセルとバインダの混合液を接触させる際、画素電極間に空気が残りにくい。

また、本発明に係る電気泳動装置の製造方法は、画素電極を形成する工程の後、前記導電層上に保護層を形成する工程をさらに含むことも好ましい。保護層は電極の酸化防止等に寄与しうる。保護層は、金や半田材料によって形成された薄膜とすることができるが、厚さの点で、メッキ法により形成された金薄膜が好ましい。

また、本発明に係る電気泳動装置の製造方法は、画素電極を形成する工程の後、第１基板上に、画素電極間を埋めるように絶縁膜を形成する工程を含むことも好ましい。画素電極間に絶縁膜を形成することにより、画素電極間のギャップをさらに浅くすることができ、マイクロカプセルやバインダを接触させる際に当該ギャップ内に空気が残留してしまうのを、より効率よく抑えることが可能となる。

本発明は、また、第１基板と第２基板との間に電気泳動層が配置され、前記第１基板の電気泳動層側の面に画素電極が形成され、前記第２基板の電気泳動層側の面に透明電極層が形成されている電気泳動装置であって、前記第１基板の電気泳動層側となる面にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って前記レジスト層に開口部を設ける工程、前記レジスト層の開口部に、無電解メッキ法により導電層を形成する工程、および前記レジスト層を除去する工程からなる第１の方法、または、前記第１基板の電気泳動層側となる面にメッキ核層を形成する工程、前記メッキ核層上にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って、該レジスト層に開口部を設ける工程、前記レジスト層の開口部に、電解メッキ法により導電層を形成する工程、および前記レジスト層、および前記パターン以外の領域のメッキ核層を除去する工程からなる第２の方法、のいずれか一方の方法により、前記画素電極の厚さが１０μｍ以下に形成されている、電気泳動装置をも提供する。このような電気泳動装置は、例えば、上述した本発明に係る電気泳動装置の製造方法によって製造される。かかる構成によれば、画素電極が形成された面にマイクロカプセルやバインダを接触させた際、画素電極間に空気が残りにくいので、耐久性に優れた電気泳動装置となる。

本発明に係る電気泳動装置においては、画素電極上に金薄膜からなる保護層が形成されていることも好ましく、これによって画素電極を酸化等から保護し得る。また、画素電極間を埋めるように絶縁膜が形成されていることも好ましい。

本発明に係る電気泳動装置の構成は、マイクロカプセル型の電気泳動装置の場合特に有効である。上述のように、マイクロカプセル型の電気泳動装置では、画素電極間のギャップ内に空気が残りやすいところ、本発明に係る電気泳動装置の構成によれば、ギャップが十分に浅いので、マイクロカプセルとバインダとの混合液が当該ギャップの隅々にまで入り込み、空気の残留を抑えることができるからである。

また、上記第１基板および第２基板として可撓性を有する材料を用いれば、フレキシビリティに優れた電気泳動装置となり、電子ペーパ等に応用することが可能となる。

本発明は、また、上述した電気泳動装置を表示部として備える電子機器をも提供する。ここで、「電子機器」は、電気泳動材料による表示を利用する表示部を備えるあらゆる機器を含むもので、ディスプレイ装置、テレビジョン装置、電子ペーパ、時計、電卓、携帯電話、携帯情報端末等を含む。また、「機器」という概念からはずれるもの、例えば可撓性のある紙状／フィルム状の物体、これら物体が貼り付けられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも含む。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
（電気泳動装置）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気泳動装置１の断面を示している。また、図２は、電気泳動装置１の平面を概略的に示しており、同図中のＡ−Ａ’方向の断面が図１に相当している。両図において対応する部分には同一符号を付している。各図に示されるように、電気泳動表示装置１は、大別して第１基板１０、電気泳動分散液層２０、第２基板３０、外部回路との電気的接続を行う可撓性印刷配線回路（ＦＰＣ）基板４０によって構成される。

第１基板１０は、電気回路を形成する絶縁性下地基板としての可撓性基板１１上に薄膜半導体回路層１２が形成された構成となっており、第１基板１０上には、画素電極１３ａが形成されている。第１基板１０の厚さは、例えば、薄膜回路形成の際の基板の物理的強度の点から２５μｍ以上あることが望ましく、基板の可撓性（フレキシビリティ）確保の点からは２００μｍ以下であることが望ましい。

可撓性基板１１は、例えば、膜厚２００μｍのポリカーボネート基板である。この可撓性基板１１上に、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤からなる接着層１１ａを介して半導体回路層１２が積層（貼り合わせ）されている。このような可撓性基板１１上に薄膜半導体回路層１２を形成する場合には、例えば、特開平１０−１２５９３１号公報、特開平１１−２６７３３号公報、特開２００４−３２７８３６号公報等で紹介されている薄膜素子転写技術を使用することができる。これらの文献では、耐熱基板（ガラス基板）上で薄膜半導体回路を形成し、その後この耐熱基板から薄膜半導体回路を含む薄膜半導体回路層を剥離して樹脂基板上に全体的にあるいは部分的に転写する薄膜回路の転写技術が開示されている。

尚、第１基板１０に、可撓性を有しない基板１１を用いる場合等は、上述のような転写技術によらず、半導体回路層１２が形成された基板１０上に、直接画素電極１３ａを形成することもできる。

ここで、可撓性基板１１としては、軽量性、可撓性、弾性などに優れた樹脂材料を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れでもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ-(４-メチルペンテン-1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル-スチレン共重合体、ブタジエンースチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロへキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不蝕和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。可撓性基板１１の厚みは１〜５００μｍ程度、より好ましくは、機械的強度と可撓性の点から２５〜２００μｍ程度である。

薄膜半導体回路層１２は、行方向及び列方向にそれぞれ複数配列された配線群、画素電極群、画素駆動回路、接続端子、駆動画素を選択する行デコーダ５１及び列デコーダ５２（図２参照）、等を含んで構成されている。画素駆動回路は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の回路素子を含んで構成されている。

可撓性基板１１と薄膜半導体回路層１２との間の接着層として用いられる材料は、例えば、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。特に、工程のタクトタイム低減の観点からは光硬化性接着剤を用いることが好ましい。上記の光硬化性材料としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系の光硬化性材料を用いることができる。また、接着層の厚さは、１μｍ〜１ｍｍ程度、さらに好ましくは１０〜１００μｍ程度である。

表示領域部１３は、マトリクス状に配列された複数の画素電極（駆動電極）１３ａを含んで構成されており、画像（２次元情報）を表示する。第１基板１０上には、画素電極１３ａが各画素に対応して設けられている。

接続電極１４は、第２基板３０の透明電極層３２と第１基板１０の回路配線とを電気的に接続するためのものであり、薄膜半導体回路層１２の外周部（表示領域部１３の外周）に形成されている。

電気泳動層２０は、第１基板１０の表示領域部１３上及びその外周領域に渡って形成されている。電気泳動層２０の形成領域１６が図２において梨地で示されている。この電気泳動層２０は、バインダ２２によって固定された多数のマイクロカプセル２１を含んで構成されている。マイクロカプセル２１内には電気泳動分散媒、電気泳動粒子が含まれている。電気泳動粒子は印加電圧に応じて電気泳動分散媒中を移動する性質を有し、一種類（一色）以上の電気泳動粒子が使用される。電気泳動層２０の厚さは、例えば５０μｍ〜７５μｍ程度である。電気泳動層２０は、上述のマイクロカプセル２１をバインダ２２中に所望の誘電率調節剤とともに混合し、得られた樹脂組成物（エマルジョンあるいは有機溶媒溶液）を基材上にロールコーターを用いる方法やロールラミネータを用いる方法、スクリーン印刷による方法、スプレー法等の公知のコーティング法を用いて形成することができる。

ここで、図９に示すように、従来の電気泳動装置１’では、画素電極１３ａ’が数１０μｍ以上の厚さに形成されていたため、各画素電極１３ａ’間に形成されるギャップ１３ｂ’も数１０μｍ以上の深さとなっていた。このため、この画素電極１３ａ’上にマイクロカプセル２１およびバインダ２２を供給すると、バインダ２２がギャップ１３ｂ’内に入り込む前にマイクロカプセル２１がギャップ１３ｂ’を塞いでしまったり、バインダの粘性によりギャップ１３ｂ’の隅々にまで行き渡らなかったりするという現象が起き、ギャップ１３ｂ’内に空気Ａが残ってしまうことがあった。

これに対し、図１に示されるように、本発明に係る電気泳動装置１の画素電極１３ａは、極めて薄く、例えば１〜１０μｍ程度、好ましくは、１〜５μｍ程度に形成されている。このような構成により、各画素電極１３ａの間にできるギャップ１３ｂも数μｍ程度と極めて浅くなるので、バインダ２２がギャップ１３ｂの隅々にまで入り込み、ギャップ１３ｂ内に空気が残っていない。

ここで、電気泳動分散媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。

電気泳動粒子は、前述したように、電気泳動分散媒中で電位差による電気泳動を行って所望の電極側に移動する性質を有する粒子（高分子あるいはコロイド）である。例えば、アニリンブラックやカーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタンや亜鉛華、三酸化アンチモン、酸化アルミニウム等の白色顔料、モノアゾやジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノンや黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、キナクリドンレッドやクロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルーやインダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等である。此等の粒子は単独で使用しても良いし、或いは二種類以上を共に用いても良い。さらにこれらの顔料には必要に応じて電解質や界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、或いはチタンカップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。

マイクロカプセル２１を構成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチン系の化合物やウレタン系の化合物等の柔軟性を有するものを用いるのが好ましい。マイクロカプセル２１は界面重合法や不溶化反応法、相分離法或いは界面沈殿法等の公知のマイクロカプセル化手法を用いて形成できる。またマイクロカプセル２１は、大きさがほぼ均一であることが優れた表示機能を発揮せしめる上で好ましい。大きさがほぼ均一なマイクロカプセル２１は、例えば、濾過又は比重差分級等を用いて得ることができる。マイクロカプセル２１の大きさは通常３０〜６０μｍ程度である。

バインダ２２としては、マイクロカプセル２１と親和性が良好で電極との密着性に優れ、かつ絶縁性を有するものであれば特に制限はない。かかるバインダ２２として、上述した絶縁性合成樹脂基材と同様、下記に例示するものを用いることができる。例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂。ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアリレート、グラフト化ポリフィニレンエーテル、ポリエーテルエテルケトン、ポリエーテルイミド等の高分子。ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂。シリコーン樹脂、シリコンゴム等の珪素樹脂。その他のバインダ材として、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等を用いることができる。また、バインダ材は、例えば特開平１０−１４９１１８号公報に記載されているように、電気泳動表示液の誘電率と分散剤の誘電率を略同じとするのが好ましい
第２基板３０は、下面に透明電極層３２が形成された薄膜フィルム（透明な絶縁性合成樹脂基材）３１からなり、電気泳動層２０上を覆うように形成されている。第２基板３０の厚さは、１０〜２００μｍが望ましく、より好ましくは２５〜７５μｍである。

薄膜フィルム３１は、電気泳動層２０の封止及び保護の役割を担うものであり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いて構成される。薄膜フィルム３１としては絶縁性の透明材であれば、上述した可撓性基板１１と同様に種々の材料を用いることができる。薄膜フィルム３１の厚みは可撓性基板１１の厚みよりも薄い方がよい。より好ましくは可撓性基板１１の厚みの半分以下程度である。

透明電極層３２は、例えば、錫がドープされた酸化インジウム膜（ＩＴＯ膜）などの透明導電膜を用いて構成されている。透明電極層３２の領域は図２中に斜線で示されており、第２基板３０と同じ領域になっている。第１基板１０の回路配線と第２基板３０の透明電極層３２とは、電気泳動層２０の形成領域１６の外側にて接続されている。具体的には、透明電極層３２と薄膜半導体回路層１２の接続電極（端子）１４とが導電性接続体２３を介して接続される。

透明電極層３２を構成する透明導電膜としては、例えば、上述したＩＴＯ膜の他に、フッ素がドープされた酸化スズ膜（ＦＴＯ膜）、アンチモンがドープされた酸化亜鉛膜、インジウムがドープされた酸化亜鉛膜、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛膜等を例示することができる。薄膜フィルム３１上に透明電極を形成する方法には特に制限はないが、例えば、スパッタ法、電子ビーム法、イオンプレーティング法、真空蒸着法又は化学的気相成長法（ＣＶＤ法）等を採用することができる。

可撓性印刷配線回路（ＦＰＣ）基板４０は、外部回路との電気的接続を行うためのものであり、第１基板１０の外周部に接続されている。この接続は、ＦＰＣ基板４０の接続電極（接続端子）４２と第１基板１０の接続電極（接続端子）１５とを異方性導電膜（ＡＣＦ）４３を介して貼り合わせることによって行われている。
（電気泳動装置の製造方法）
次に、本発明に係る電気泳動表示装置の製造方法について図３及び図４を参照して説明する。両図において、図１と対応する部分には同一符号を付している。

まず、図３（Ａ）に示すように、透明な絶縁材料である薄膜フィルム３１上に透明電極層３２を形成することによって、第２基板３０を作製する。本実施形態では、薄膜フィルム３１としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが採用される。このＰＥＴフィルム上に透明導電膜の一つであるＩＴＯ膜をスパッタ法などによって成膜することにより、透明電極層３２が形成される。

次に、図３（Ｂ）に示すように、第２基板３０の透明電極層３２上に電気泳動層２０を形成する。例えば、ロールコーターを用いて、マイクロカプセル２１とバインダ２２の混合液を透明電極層３２の上面に均一に塗布し、塗布後、８０℃で２０分間乾燥させる。これにより、第２基板３０上に電気泳動層２０が形成されてなる膜厚１００μｍ程度の電気泳動表示シートが得られる。

一方、第１基板１０は上記電気泳動表示シートとは別途の工程によって作製される。図４（Ａ）に示すように、まず、第１基板１０上に画素電極１３ａを形成する。上述のように、この工程は、薄膜半導体回路層１２を形成した基板１０上に直接画素電極１３ａを形成してもよいし、耐熱基板上に薄膜半導体回路１２および画素電極１３ａを形成し、その後、薄膜半導体回路層１２および画素電極１３ａを基板１１上に転写してもよい。

本実施形態では、基板１１として、耐熱温度の低い可撓性のある樹脂基板が用いられる。一般的に耐熱温度が低い樹脂基板上への薄膜半導体回路の形成においては、低温プロセスの半導体製造技術を使用することが可能であるが、半導体膜の性能が低く、従ってＴＦＴの性能も低い。そこで、本実施形態では、後者の薄膜素子転写技術を使用する。

すなわち、図示しない石英ガラス基板などの耐熱基板上に剥離層を介してポリシリコンの半導体膜を成膜し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、信号配線などのマトリクス表示器用回路を形成した薄膜半導体回路層１２を形成する。本実施形態においては、薄膜半導体回路層１２の表面が、「第１基板の電気泳動層側となる面」に該当する。そこで、薄膜半導体回路層１２上に、後述する無電解メッキ法または電解メッキ法により、画素電極１３ａを形成する。この薄膜半導体回路層１２上に図示しない仮転写基板を水溶性接着剤で貼り合わせ、剥離層を光照射などによって破壊して薄膜半導体回路１２を仮転写基板側に転写する。次に、仮転写基板の薄膜半導体回路１２を、非溶解性接着剤を介して可撓性の樹脂基板１１に貼り合わせる。可撓性基板１１は、例えば、膜厚２００μｍのポリカーボネート基板である。更に、仮転写基板と薄膜第１基板間の水溶性接着剤を溶解して除去し、仮転写基板を分離する。このようにして、仮転写基板から可撓性基板１１上に電極配線１３や接続電極１４、接続端子１５、および画素電極１３ａ等が形成された薄膜半導体回路１２を剥離転写することにより、第１基板１０が形成される。

上述のように、本発明に係る電気泳動装置の製造方法は、メッキ法を用いて画素電極１３ａ群を極めて薄く形成することを特徴とする。そこで、図５および図６を用いて上記画素電極１３ａ群の形成方法を詳細に説明する。図５は、無電解メッキ法を用いるいわゆるフルアディティブ法による形成方法である。

まず、図５（Ａ）に示されるように、後に第１基板の電気泳動層側となる面を構成する薄膜半導体回路１２を、石英ガラス基板６０上に形成する。続いて、薄膜半導体回路１２上にメッキレジストを形成し、露光および現像を行って、画素電極１３ａを形成すべき領域に開口が設けられたメッキレジスト６２を成膜する。

次に、薄膜半導体回路１２表面およびレジスト６２表面に、必要に応じて図示しない触媒層を形成する。触媒層の形成は、特開平６−６１６１９号公報、特開平１１−３１４３１０号公報、特開２０００−４０８９６号公報等に開示された方法に従って行うことが可能である。触媒としては、例えば、金、銀、パラジウムなどの貴金属類を使用することができる。触媒層の形成方法としては、例えば、触媒を含有した塗料を塗工する方法や、触媒金属塩の溶液を接触させる方法、触媒金属粒子を付着させる方法などを使用することができる。

触媒層形成後、基板６０を無電解メッキ液に浸漬することによって、図５（Ｂ）に示されるように、画素電極１３ａとなる導電層が形成される。無電解メッキ液は、例えば、硫酸銅８〜１０ｇ／ｌ、ＥＤＴＡ２５〜３５ｇ／ｌ、ホルマリン２〜５ｍｌ／ｌ、水酸化ナトリウム２〜５ｇ／ｌに安定剤や界面活性剤を添加したものを用いることができる。無電解メッキによる導電層の形成は、メッキ液の配合やメッキ時間を調整することにより、層の厚さを制御できるので、１〜１０μｍ程度、好ましくは１〜５μｍ程度に形成する。

次に、図５（Ｃ）に示されるように、本実施形態では、画素電極１３ａ上に保護層として金薄膜６４をメッキ法により形成する。保護層は半田材料等によって形成することも可能であるが、金薄膜をメッキ法で形成すると極めて薄く、例えば１μｍ以下の保護層を形成することができる。

続いて、図５（Ｄ）に示されるように、メッキレジスト６２を除去することにより、画素電極１３ａが完成する。上記方法によれば、保護層の厚さを含めても１０μｍ以下の厚さの画素電極を形成することができ、バインダ２２はギャップ１３ｂの隅々まで容易に入り込むことができる。

こうして形成された薄膜半導体回路１２および画素電極１３ａを、上述した転写技術により、樹脂基板１１上に剥離転写し、第１基板１０が形成される。かかる第１基板１０は、画素電極１０ａの厚さを例えば１０μｍ以下に形成することができるので、画素電極１３ａ間のギャップ１３ｂの深さも例えば１０μｍ以下とすることができる。

一方、図６は、電解メッキ法を用いるいわゆるセミアディティブ法を用いた形成方法である。セミアディティブ法の場合は、まず図６（Ａ）に示されるように、後に第１基板の電気泳動層側となる面を構成する薄膜半導体回路１２を、石英ガラス基板７０上に形成する。続いて、薄膜半導体回路層１２上に、クロムやニッケル、銅等からなるメッキ核層７１をスパッタ等の方法により、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さに形成する。次に、フルアディティブ法の場合と同様に、メッキ核層７１上に、メッキレジストを形成し、露光および現像を行って、画素電極１３ａを形成すべき領域に開口が設けられたメッキレジスト７２を成膜する。次に、図６（Ｂ）に示されるように、薄膜半導体回路層１２上のメッキレジスト７２が形成されていない領域に、電解メッキ法により、画素電極１３ａとなる導電層を形成する。さらに、既述のフルアディティブ法の場合と同様に、同図（Ｃ）に示されるように、当該導電層上に保護層として金薄膜７４をメッキ法により形成し、同図（Ｄ）に示されるように、メッキレジスト７２、および導電層が形成されていない領域のメッキ核層７１を除去することにより、画素電極１３ａが完成する。こうして形成された薄膜半導体回路１２および画素電極１３ａを、上述した転写技術により、樹脂基板１１上に剥離転写し、第１基板１０が形成される。本方法によっても、保護層、メッキ核層を含めて１０μｍ以下の厚さの画素電極を形成することができ、空気が入らないように、ギャップ１３ｂ内にバインダ２２を充填することができる。

次に図４に戻って、電気泳動装置の製造方法を説明する。図４（Ｂ）に示されるように、第１基板１０に外部回路との接続を行うための可撓性印刷配線回路（ＦＰＣ）基板４０を接続する。ＦＰＣ基板４０は、絶縁層、金属薄膜の配線層、絶縁層が積層された可撓性基板４１で、その端部に配線層に接続された接続電極４２が露出している。ＦＰＣ基板４０と第１基板１０との接続は、ＦＰＣ基板４０の接続電極４２と第１基板１０の接続端子１５との間に異方性導電膜（ＡＣＦ）４３を介在させることによって行われる。例えば、８０℃で０．６ＭＰａの圧力で異方性導電膜４３を挟み、異方性導電膜４３の接着剤を利用したラミネート加工によって、第１基板１０とＦＰＣ基板４０とが接続される。

次に、図４（Ｃ）に示すように、第１基板１０上に設けられている透明電極層３２（図４（Ｄ）参照）との通電用の接続電極１４上に、導電性接続体２３を配置する。導電性接続体２３の配置は、例えば液滴吐出法やオフセット印刷法等によって行うことができる。

次に、図４（Ｄ）に示すように、第１基板１０と電気泳動表示シート（電気泳動層２０及び第２基板３０）とを貼り合わせる。具体的には、まず、第１基板１０上の表示領域部１３（図１参照）に電気泳動層２０が位置するように、電気泳動表示シートと、第１基板１０とを対向させて位置合わせする。そして、真空ラミネータによってラミネート加工を行い、第１基板１０、電気泳動表示層２０及び共通電極基板３０を貼り合わせて電気泳動表示装置１を作製する。ラミネート加工は、例えば減圧雰囲気下で９０℃、０．８ＭＰａの圧力によって行うとよい。
＜第２の実施形態＞
（電気泳動装置）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電気泳動装置２の断面を示している。電気泳動装置２では、図７に示されるように、基板１０上に、薄く形成された画素電極１３ａの間を埋めるように絶縁膜１８が形成されている。これにより、画素電極１３ａと薄膜半導体回路１２との段差が解消され、ギャップがほぼ無くなった状態となり、マイクロカプセル２１およびバインダ２２を接触させる際に、ギャップに空隙が生じるおそれを大幅に減少させることができる。

図９に示される従来の電気泳動装置１’では、ギャップ１３ｂ’が深く形成されているので、ギャップ１３ｂ’に絶縁部材を埋めて絶縁膜を形成する工程で気泡を巻き込む可能性が高い。しかしながら、電気泳動装置２では、画素電極が極めて薄く、例えば１０μｍ以下に形成されているので、そのような問題が生じる可能性が低い。

電気泳動装置２は、例えば、図５（Ｄ）または図６（Ｄ）に示され工程の後、画素電極１３ａ間に絶縁膜１８を形成することによって得ることができる。絶縁膜１８の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル等の高分子、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の金属酸化物等を挙げることができる。また、絶縁膜１８の形成方法としては、高分子や樹脂を材料とする場合は、モノマーやオリゴマー等の前駆体を塗工した後に加熱、ＵＶ照射等による重合硬化させる方法や、溶液を塗工した後に溶剤を揮発させる方法等を用いることができる。金属酸化物を材料とする場合は、スパッタ、蒸着等の気相形成法、あるいはゾルゲル反応を利用する液相形成法等を用いることができる。
（電子機器）
次に、図８を用いて、上述した本発明に係る電気泳動装置を適用した電子機器の具体例を説明する。図８（Ａ）は、電子機器の一例である電子ブックを示す斜視図である。この電子ブック１０００は、ブック形状のフレーム１００１と、このフレーム１００１に対して回動自在に設けられた（開閉可能な）カバー１００２と、操作部１００３と、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１００４と、を備えている。図８（Ａ）は、電子機器の一例である電子ブックを示す斜視図である。この電子ブック１０００は、ブック形状のフレーム１００１と、このフレーム１００１に対して回動自在に設けられた（開閉可能な）カバー５０２と、操作部１００３と、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１００４と、を備えている。図８（Ｂ）は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計１１００は、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１１０１を備えている。図８（Ｃ）は、電子機器の一例である電子ペーパを示す斜視図である。この電子ペーパ１２００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体部１２０１と、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部１２０２と、を備えている。なお、電気泳動装置を適用可能な電子機器の範囲はこれに限定されず、帯電粒子の移動に伴う視覚上の色調の変化を利用した装置を広く含むものである。例えば、上記のような装置の他、電気泳動フィルムが貼り合わせられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも該当する。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した電気泳動装置の製造方法において、基板１１として耐熱性のガラス基板等を使用する場合は、転写技術を用いず、基板１０上に直接、薄膜半導体回路１２および画素電極１３ａを形成してもよい。また、第１基板１０上に、各画素電極１３ａの間を埋めるように絶縁膜を形成してもよく、これにより画素電極１３ａと基板１０表面との段差を解消し、ギャップによる影響を最小限とすることができる。さらに、表示が簡易で半導体回路が不必要な場合には、基板１０として可撓性基板１１上に単に画素電極１３ａや配線のみを形成したものを使用しても良い。

本発明の第１の実施形態に係る電気泳動装置の概略断面図である。 本発明に係る電気泳動装置の概略平面図である。 電気泳動表示シートの製造方法を説明する工程図である。 電気泳動装置の製造方法を説明する工程図である。 画素電極の形成工程を説明する工程図である。 画素電極の形成工程を説明する工程図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気泳動装置の概略断面図である。 電気泳動装置を適用した電子機器の具体例を説明する斜視図である。 従来技術に係る電気泳動装置の概略断面図である。

符号の説明

１０…第１基板、１１…可撓性基板、１２…薄膜半導体回路、１３ａ…画素電極、１３ｂ…ギャップ、１６…電気泳動層形成領域、１８…絶縁膜、２０…電気泳動層、２１…マイクロカプセル、２２…バインダ、３０…第２基板、３１…薄膜フィルム、３２…透明電極層、４０…可撓性印刷配線回路（ＦＰＣ）基板、６０、７０…ガラス基板、６２、７２…メッキレジスト、６４、７４…金薄膜、７１…メッキ核層

Claims (11)

1. 第１基板と第２基板との間に電気泳動層が配置され、前記第１基板の電気泳動層側の面に画素電極が形成され、前記第２基板の電気泳動層側の面に透明電極層が形成されている電気泳動装置の製造方法であって、
   前記画素電極を形成する工程が、
   前記第１基板の電気泳動層側となる面にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って前記レジスト層に開口部を設ける工程と、
   前記レジスト層の開口部に、無電解メッキ法により導電層を形成する工程と、
   前記レジスト層を除去する工程と、
   を含むことにより、前記画素電極の厚さを１０μｍ以下に形成する、
   電気泳動装置の製造方法。
2. 第１基板と第２基板との間に電気泳動層が配置され、前記第１基板の電気泳動層側の面に画素電極が形成され、前記第２基板の電気泳動層側の面に透明電極層が形成されている電気泳動装置の製造方法であって、
   前記画素電極を形成する工程が、
   前記第１基板の電気泳動層側となる面にメッキ核層を形成する工程と、
   前記メッキ核層上にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って、該レジスト層に開口部を設ける工程と、
   前記レジスト層の開口部に、電解メッキ法により導電層を形成する工程と、
   前記レジスト層、および前記パターン以外の領域のメッキ核層を除去する工程と、
   を含むことにより、前記画素電極の厚さを１０μｍ以下に形成する、
   電気泳動装置の製造方法。
3. 前記導電層を形成する工程の後、前記導電層上に保護層を形成する工程を含む、請求項１または２に記載の電気泳動装置の製造方法。
4. 前記保護層を形成する工程が、前記導電層上にメッキ法により金薄膜を形成する工程を含む、請求項３に記載の電気泳動装置の製造方法。
5. 前記画素電極を形成する工程の後、前記第１基板上に、前記画素電極間を埋めるように絶縁膜を形成する工程を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気泳動装置の製造方法。
6. 第１基板と第２基板との間に電気泳動層が配置され、前記第１基板の電気泳動層側の面に画素電極が形成され、前記第２基板の電気泳動層側の面に透明電極層が形成されている電気泳動装置であって、
   前記第１基板の電気泳動層側となる面にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って前記レジスト層に開口部を設ける工程、前記レジスト層の開口部に、無電解メッキ法により導電層を形成する工程、および前記レジスト層を除去する工程からなる第１の方法、または、
   前記第１基板の電気泳動層側となる面にメッキ核層を形成する工程、前記メッキ核層上にレジスト層を形成し、前記画素電極を形成すべきパターンに従って、該レジスト層に開口部を設ける工程、前記レジスト層の開口部に、電解メッキ法により導電層を形成する工程、および前記レジスト層、および前記パターン以外の領域のメッキ核層を除去する工程からなる第２の方法、
   のいずれか一方の方法により、
   前記画素電極の厚さが１０μｍ以下に形成されている、電気泳動装置。
7. 前記画素電極上に金薄膜からなる保護層が形成されている、請求項６に記載の電気泳動装置。
8. 前記第１基板上に、前記画素電極間を埋めるように絶縁膜が形成されている、請求項６または７に記載の電気泳動装置。
9. 前記電気泳動層が、電気泳動粒子および電気泳動分散媒を封入したマイクロカプセルと、バインダとを含む、請求項６から８のいずれか１項に記載の電気泳動装置。
10. 前記第１基板および前記第２基板が可撓性を有する、請求項６から９のいずれか１項に記載の電気泳動装置。
11. 請求項６から１０のいずれか１項に記載の電気泳動装置を備える電子機器。

Images