JP5069451B2 - 表示装置用電極基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極に選択的に電荷が与えられることにより所望の情報を表示する表示装置に用いられる表示装置用電極基板の製造方法に関し、特に、基板表面の平坦性の向上技術に関する。

従来より、情報を表示する表示装置として、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等が用いられており、これらは、テレビ受像機に用いられることによりテレビ局から送信されたテレビ映像を表示したり、パソコンのディスプレイとして用いられることにより、パソコンに保存された情報やインターネットを介して配信された情報を表示したりすることができる。これらの表示装置は、それぞれ一長一短を有しており、例えば、ＣＲＴディスプレイは、視野角が広いものの奥行きサイズが厚く、また、液晶ディスプレイは、奥行きサイズが薄いものの視野角が狭く、また、プラズマディスプレイは、視野角が広く奥行きサイズが薄いものの消費電力が多い。

近年、上述したような表示装置に加えて、デジタル情報を紙のように薄い表示媒体に表示する電子ペーパーが普及しはじめている。電子ペーパーは、互いに対向する２つの電極間に、この２つの電極に与えられた電荷によりその状態が変化する物質を介在させ、その物質の状態を用いて情報を表示するものである。このような電子ペーパーは、紙のように薄いために携帯がしやすいとともに、消費電力が少なく、また視野角が広く、さらには、電極に与える電荷によって表示される情報を書き換えることができるとともに、電源を切断した場合でも表示内容を保持できることから、今後のさらなる普及が予想される。

図５は、一般的な電子ペーパーの積層構造を示す図である。

一般的な電子ペーパーは図５に示すように、情報が表示されるディスプレイ部１０２と、ディスプレイ部１０２に情報を表示するための表示装置用電極基板１０１とが積層されて構成されている。

ディスプレイ部１０２は、ガラス等からなる透明基板１７１の一方の面に透明電極（例えば、ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）１７２が形成されてなる透明導電膜基板１７０と、枠材１８１及び隔壁１８２と、これら枠材１８１及び隔壁１８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体１８３とから構成されており、隔壁内液体１８３には、帯電性粒子１８４が分散している。

表示装置用電極基板１０１は、保護基材１６０と、保護基材１６０上に形成された複数の配線電極１３０と、この配線電極１３０と接続され、絶縁層１４０上に、透明導電膜基板１７０上に表示される情報に応じたパターンで形成された複数の表示電極１１０とから構成されており、配線電極１３０と表示電極１１０とは、絶縁層１４０に形成された導通部１２０を介して電気的に接続されている。

ディスプレイ部１０２と表示装置用電極基板１０１とは、透明電極１７２と表示電極１１０とが、枠材１８１及び隔壁１８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体１８３を介して対向するように積層されている。

上記のように構成された電子ペーパーにおいては、配線電極１３０によって表示電極１１０に選択的に電荷が付与されると、隔壁内液体１８３内にて帯電性粒子１８４がクーロン力で移動し、表示電極１１０と透明電極１７２のいずれか一方の側に付着する。そして、隔壁内液体１８３が染料または顔料で着色されており、帯電性粒子１８４が高屈折率の光散乱成分を含むため、表示電極１１０側に帯電性粒子１８４が付着した領域が着色された状態となり、また、透明電極１７２側に帯電性粒子１８４が付着した領域が白色となり、この着色された領域と白色の領域とによって所望の情報が表現され、透明導電膜基板１７０を表示装置用電極基板１０１とは反対側から見た場合、その表現された情報が見えるようになる。

上述した電子ペーパーは、例えば、絶縁層１４０としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が用いられる。ところが、絶縁層１４０としてＰＥＴを用いた場合、製造工程において、導通部１２０を形成する際に、まず絶縁層１４０に穴を形成することになるが、この穴の微細加工が難しく、また、穴の周辺にバリ等が生じてしまい、電極間の導通を妨げてしまうことがある。また、加工や導通を確実にするために穴径を大きくする場合には穴跡が表示に現れ、表示される情報が見にくくなってしまうことがある。

そこで、近年においては、配線電極１３０が形成された保護基材１６０上に絶縁性材料を印刷製法で塗布することにより、絶縁層１４０を形成することが行われている。

図６は、図５に示した電子ペーパーの従来の製造方法を説明するための図である。

まず、保護基材１６０上に導電性材料を印刷製法で塗布することにより配線電極１３０を形成する（図６（ａ））。

次に、配線電極１３０が形成された保護基材１６０上に、配線電極１３０の導通部１２０が形成される領域を除く全面に絶縁性材料を印刷製法で塗布することにより絶縁層１４０を形成する（図６（ｂ））。

次に、絶縁層１３０上において、絶縁層１３０が形成されていない領域を含み、表示される情報に応じたパターンの形状に導電性材料を印刷製法で塗布することにより複数の表示電極１１０を形成し、表示装置用電極基板１０１を完成させる（図６（ｃ））。

その後、表示装置用電極基板１０１の表示電極１１０が形成された面側に、透明電極１７２と表示電極１１０とが、枠材１８１及び隔壁１８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体１８３を介して対向するようにディスプレイ部１０２を積層し、電子ペーパーを完成させる（図６（ｄ））。

上述したように絶縁性材料を印刷製法で塗布することにより絶縁層１４０を形成する場合、表示電極１１０と配線電極１３０との導通部１２０を介する領域以外を絶縁層１４０によって確実に絶縁しなければならないとともに、導通部１２０のための穴部を確保するために、絶縁層１４０を形成するために塗布される絶縁性材料を、固形分比率が高く、粘度がある程度高いものを用いる必要がある。

しかし、そのような粘度の高い絶縁材料インキを用いた場合、レベリングが良くないために、そのため、図６（ｂ）に示したように、絶縁層１４０の表面が、配線電極１３０の形状に沿って盛り上がり、それにより、図６（ｃ）に示したように、その上に形成された表示電極１１０の表面に凹凸が生じてしまう。

図７は、図６に示した製造方法によって製造された電子ペーパーの表示電極１１０の表面に生じた凹凸による弊害を説明するための図である。

表示電極１１０の表面に凹凸が生じると、この表示装置用電極基板１０１上にディスプレイ部１０２が積層された場合、図７に示すように、ディスプレイ部１０２と表示電極１１０との間に空間１９０が生じる領域ができる。

ここで、このような空間１９０が生じると、その領域においては、表示電極１１０と透明電極１７２との間に、帯電性粒子１８４が分散した隔壁内液体１８３の他に、空間１９０内の空気が介在することとなるが、空気は誘電率が小さいため、空気が介在した領域においては、ディスプレイ部１０２に情報が正しく表示されないこととなってしまうという問題点がある。

また、絶縁層１４０の表面に凹凸が存在するため、その上に形成された表示電極１１０が部分的に欠落しやすくなってしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、透明導電膜基板と対向して配置され、透明導電膜基板に情報を表示するための電荷が付与される表示電極の表面に生じる凹凸量を抑制することができる表示装置用電極基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
絶縁層の一方の面上に、表示される情報に応じたパターンで形成された複数の表示電極と、前記絶縁層の他方の面上に、該絶縁層に形成された導通部を介して前記複数の表示電極にそれぞれ接続されて形成され、前記複数の表示電極に選択的に電荷を付与するための複数の配線電極とを有してなる表示装置用電極基板の製造方法であって、
剥離基材上に前記パターンの形状に導電性材料を塗布することにより前記複数の表示電極を形成する工程と、
前記複数の表示電極が形成された剥離基材上に、前記複数の表示電極のそれぞれの一部の領域を除く全面に絶縁性材料を塗布することにより前記領域に穴部を具備する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記穴部を含む所定のパターンの形状に導電性材料を塗布することにより、前記穴部に前記導電性材料を流し込んで前記導通部を形成するとともに、前記複数の配線電極を形成する工程と、
前記剥離基材を前記表示電極及び前記絶縁層から剥離する工程とを有する。

上記のように構成された本発明においては、まず、剥離基材上に、表示される情報に応じたパターンの形状に導電性材料を塗布することにより複数の表示電極を形成し、次に、複数の表示電極が形成された剥離基材上に、複数の表示電極のそれぞれの一部の領域を除く全面に絶縁性材料を塗布することによりその領域に穴部を具備する絶縁層を形成し、次に、絶縁層上に、穴部を含む所定のパターンの形状に導電性材料を塗布することにより、穴部に導電性材料を流し込んで導通部を形成するとともに、この導通部を介して表示電極と接続された複数の配線電極を形成し、その後、剥離基材を表示電極及び絶縁層から剥離する。

このように、剥離基材上にまず表示電極を形成し、その後に絶縁層及び配線電極を順次形成し、剥離基材を剥離するので、表示電極は凹凸が生じていない剥離基材上にて形成されることとなり、表示電極の表面に生じる凹凸量が抑制される。

以上説明したように本発明においては、絶縁層の一方の面上に、表示される情報に応じたパターンで形成された複数の表示電極と、絶縁層の他方の面上に、絶縁層に形成された導通部を介して複数の表示電極にそれぞれ接続されて形成され、複数の表示電極に選択的に電荷を付与するための複数の配線電極とを有してなる表示装置用電極基板を製造する場合に、剥離基材上にまず表示電極を形成し、その後に絶縁層及び配線電極を順次形成し、剥離基材を剥離するため、表示電極は凹凸が生じていない剥離基材上にて形成されることとなり、表示電極の表面に生じる凹凸量を抑制することができる。それにより、表示電極が部分的に欠落しやすくなることがなく、また、この表示装置用電極基板を、情報が表示されるディスプレイ部に積層した場合に、表示電極とディスプレイ部との間に空間が生じることがなくディスプレイ部に情報を正しく表示させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の表示装置用電極基板の製造方法によって製造される表示装置用電極基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態は図１に示すように、一方の面に複数の表示電極１０ａ〜１０ｑが形成され、他方の面に複数の配線電極３０が形成された絶縁層であるレジスト層４０の配線電極３０が形成された面に、保護基材６０が粘着剤５０によって貼着されて構成されている。

表示電極１０ａ〜１０ｑは、レジスト層４０上に、表示される情報に応じたパターンで形成されている。本形態は、この表示電極１０ａ〜１０ｑを用いて数字を表示するものであって、表示電極１０ｂ，１０ｃによって２つのセグメントからなる表示部と、表示電極１０ｄ〜１０ｊによって７つのセグメントからなる表示部と、表示電極１０ｋ〜１０ｑによって７つのセグメントからなる表示部とからなり、この表示電極１０ｂ〜１０ｑと、数字の背景となる表示電極１０ａとに対する電荷の付与状態によって、“０”〜“１９９”までの数字を表示することができる。

配線電極３０は、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑに選択的に電荷を付与するためのものであって、レジスト層４０の表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された面とは反対側の面において、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑにそれぞれ対向する領域から所定のパターンを有して延び、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑに選択的に電荷を付与するための制御部（不図示）との接続部分まで形成されている。

また、レジスト層４０には、表示電極１０ａ〜１０ｑのそれぞれに対応して、配線電極３０と接続されるための導通部２０が設けられており、表示電極１０ａ〜１０ｑはそれぞれこの導通部２０を介して配線電極３０と接続されている。この導通部２０は、レジスト層４０に設けられた穴部内に導電性材料が流れ込むことにより形成される。

以下に、上記のように構成された表示装置用電極基板１を用いた電子ペーパーについて説明する。

図２は、図１に示した表示装置用電極基板１を用いた電子ペーパーの一例を示す図であり、その断面を示す。

本例の電子ペーパーは図２に示すように、図１に示した表示装置用電極基板１の表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された面にディスプレイ部２が積層されて構成されている。

ディスプレイ部２は、ガラス等からなる透明基板７１の一方の面に透明電極（例えば、ＩＴＯ）７２が形成されてなる透明導電膜基板７０と、枠材８１及び隔壁８２と、これら枠材８１及び隔壁８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体８３とから構成されており、隔壁内液体８３には、帯電性粒子８４が分散している。

また、この隔壁８２によって囲まれる領域は、表示電極１０ａ〜１０ｑの大きさよりも小さくなっている。

そして、ディスプレイ部２と表示装置用電極基板１とは、透明電極７２と表示電極１０ａ〜１０ｑとが、枠材８１及び隔壁８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体８３を介して対向するように積層されている。

図３は、図２に示した電子ペーパーの動作を説明するための図であり、（ａ）は断面を示す図、（ｂ）は表示される情報を示す図である。

図２に示した電子ペーパーにて情報を表示する場合、例えば、透明電極７２をＧＮＤ電位とし、また、レジスト層４０に形成された配線電極３０のうち、透明導電膜基板７０上に表示したい情報に対応する配線電極３０をプラス電位とするとともに、その他の配線電極３０をマイナス電位とする。これにより、表示電極１０ａ〜１０ｑのうち、プラス電位となった配線電極３０に導通部２０を介して接続された表示電極にプラスの電荷が付与されることになり、また、マイナス電位となった配線電極３０に導通部２０を介して接続された表示電極にマイナスの電荷が付与されることになる。なお、本形態においては、表示電極１０ａ，１０ｄ，１０ｊにマイナスの電荷が付与され、表示電極１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ〜１０ｉ，１０ｋ〜１０ｑにプラスの電荷が付与されたものとする。

すると、枠材８１及び隔壁８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体８３が誘電性物質からなり、帯電性粒子８４がマイナス電位に帯電しているものであることから、図３（ａ）に示すように、帯電性粒子８４が隔壁内液体８３内をクーロン力で移動し、マイナス電荷が付与された表示電極１０ａ，１０ｄ，１０ｉが形成された領域においては帯電性粒子８４が透明電極７２側に付着し、また、プラス電荷が付与された表示電極１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ〜１０ｉ，１０ｋ〜１０ｑが形成された領域においては帯電性粒子８４が表示電極１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ〜１０ｉ，１０ｋ〜１０ｑ側に付着する。

そして、隔壁内液体８３が染料または顔料で着色されており、帯電性粒子８４が高屈折率の光散乱成分を含むため、図３（ｂ）に示すように、表示電極１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ〜１０ｉ，１０ｋ〜１０ｑ側に帯電性粒子８４が付着した領域が着色された状態となり、また、透明電極７２側に帯電性粒子８４が付着した領域が白色となり、それにより、表示電極１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ〜１０ｉ，１０ｋ〜１０ｑのパターンが組み合わされた情報が表現され、透明導電膜基板７０を表示装置用電極基板１とは反対側から見た場合、その情報が見えるようになる。

このように、本形態における電子ペーパーは、ディスプレイ部２として、隔壁内液体８３に分散した帯電性粒子８４が、表示電極１０ａ〜１０ｑに対する電圧印加によって表示電極１０ａ〜１０ｑ側または透明電極７２側に移動して表示が切り替わる垂直型電気泳動方式の薄型表示部材を例に挙げて説明したが、ディスプレイ部２としては、表示電極１０ａ〜１０ｑと透明電極７２との間における相転移による２つの異なる分子配向を利用して表示を行うコレステリック液晶方式や、透明電極７２に染料を吸着させ、表示電極１０ａ〜１０ｑと透明電極７２とから電解質溶液を通して電圧を印加し、有機染料を電気的に可逆的に酸化／還元状態にすることにより発色させるエレクトロクロミック方式や、ＥＬ（Electro Luminescence）等、電圧印加によって表示が切り替わる薄型表示部材であれば適用することができる。

以下に、上述した電子ペーパーの製造方法について説明する。

図４は、図１及び図２に示した電子ペーパーの製造方法を説明するための図である。

まず、ＰＥＴからなる剥離基材である剥離フィルム９０上に、銀ペーストやカーボンペースト等の導電性ペーストを用いて、透明導電膜基板７０に表示される情報に応じたパターンの形状に５μｍ以上の厚さでスクリーン印刷を施し、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑを形成する（図４（ａ））。

次に、表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された剥離フィルム９０上に、表示電極１０ａ〜１０ｑのそれぞれの一部の領域を除く全面に、絶縁性レジストを１５μｍ以上の厚さで印刷することにより穴部４１を具備するレジスト層４０を形成する（図４（ｂ））。なお、穴部４１は、後に導電性ペーストが流れ込むことにより導通部２０となる領域であって、表示電極１０ａ〜１０ｑのそれぞれについて、少なくとも１箇所ずつ設けられている。

次に、銀ペーストやカーボンペースト等の導電性ペーストを用いて、レジスト層４０上に、レジスト層４０が形成されていない領域、すなわち、導通部２０となる領域を含んで、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑにそれぞれ対向する領域から、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑに選択的に電荷を付与するための制御部との接続部分まで所定のパターンを有して延びるような形状に５μｍ以上の厚さでスクリーン印刷を施し、複数の配線電極３０を形成する（図４（ｃ））。この際、レジスト層４０が形成されていない穴部４１においては、スクリーン印刷による導電性ペーストが流れ込み、導通部２０が形成される。

次に、レジスト層４０の配線電極３０が形成された面の全面に、保護基材６０を粘着剤５０によって貼着する（図４（ｄ））。

次に、剥離フィルム９０を表示電極１０ａ〜１０ｑ及びレジスト層４０から剥離し、表示装置用電極基板１を完成させる（図４（ｅ））。

上記のようにして製造された表示装置用電極基板１においては、表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された面の凹凸を±１μｍ未満に抑えることができ、表示電極１０ａ〜１０ｑが部分的に欠落しやすくなることがない。

その後、表示装置用電極基板１の表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された面側に、透明電極７２と表示電極１０ａ〜１０ｑとが、枠材８１及び隔壁８２で囲まれた領域に収容された隔壁内液体８３を介して対向するようにディスプレイ部２を薄い接着層を設ける等して積層、接着し、電子ペーパーを完成させる（図４（ｆ））。

上記のように製造された電子ペーパーにおいては、表示電極１０ａ〜１０ｑとディスプレイ部２との間に空間が生じることがなく、表示電極１０ａ〜１０ｑに付与された電荷に応じた情報を透明導電膜基板７０上に正しく表示させることができる。

なお、本形態においては、配線電極３０が、レジスト層４０の表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された面とは反対側の面において、導通部２０となる領域を含んで、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑにそれぞれ対向する領域から、複数の表示電極１０ａ〜１０ｑに選択的に電荷を付与するための制御部との接続部分まで所定のパターンを有して延びるような形状に形成されているが、レジスト層４０の表示電極１０ａ〜１０ｑが形成された面とは反対側の面の配線とは無関係の領域にもベタ状態で形成されていてもよい。

本発明の表示装置用電極基板の製造方法によって製造される表示装置用電極基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図１に示した表示装置用電極基板を用いた電子ペーパーの一例を示す図である。 図２に示した電子ペーパーの動作を説明するための図であり、（ａ）は断面を示す図、（ｂ）は表示される情報を示す図である。 図１及び図２に示した電子ペーパーの製造方法を説明するための図である。 一般的な電子ペーパーの積層構造を示す図である。 図５に示した電子ペーパーの従来の製造方法を説明するための図である。 図６に示した製造方法によって製造された電子ペーパーの表示電極の表面に生じた凹凸による弊害を説明するための図である。

符号の説明

１ 表示装置用電極基板
２ ディスプレイ部
１０ａ〜１０ｑ 表示電極
２０ 導通部
３０ 配線電極
４０ レジスト層
４１ 穴部
５０ 粘着剤
６０ 保護基材
７０ 透明導電膜基板
７１ 透明基板
７２ 透明電極
８１ 枠材
８２ 隔壁
８３ 隔壁内液体
８４ 帯電性粒子
９０ 剥離フィルム

Claims (1)

1. 絶縁層の一方の面上に、表示される情報に応じたパターンで形成された複数の表示電極と、前記絶縁層の他方の面上に、該絶縁層に形成された導通部を介して前記複数の表示電極にそれぞれ接続されて形成され、前記複数の表示電極に選択的に電荷を付与するための複数の配線電極とを有してなる表示装置用電極基板の製造方法であって、
   剥離基材上に前記パターンの形状に導電性材料を塗布することにより前記複数の表示電極を形成する工程と、
   前記複数の表示電極が形成された剥離基材上に、前記複数の表示電極のそれぞれの一部の領域を除く全面に絶縁性材料を塗布することにより前記領域に穴部を具備する絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に、前記穴部を含む所定のパターンの形状に導電性材料を塗布することにより、前記穴部に前記導電性材料を流し込んで前記導通部を形成するとともに、前記複数の配線電極を形成する工程と、
   前記剥離基材を前記表示電極及び前記絶縁層から剥離する工程とを有する、表示装置用電極基板の製造方法。

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