JP5425964B2 - フレキシブルディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents

Description

この開示内容は、フレキシブルディスプレイ装置の製造方法に関し、特に、そのようなディスプレイ上にカラーフィルタを形成するための方法に関する。

フラットパネルディスプレイは、ディスプレイのサブピクセルからの照明光から特定の色成分を除去するためにカラーフィルタを含んでいる。従来の装置において、カラーフィルタは、ディスプレイの内部に形成され又は適用される。上部基板は、比較的厚くなる傾向がある。より大きい厚さは、フラットパネルディスプレイに共通する視差及び開口の問題を発生させる。また、厚いディスプレイは、可撓性が低い。

また、非真性（ｎｏｎ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）カラーディスプレイは、広域スペクトルを有する光（白）を反射し又は放射する表示効果層と、白色光を着色光へと変化させるカラーフィルタ層とを含んでいる。表示効果層及びカラーフィルタ層は、視差又は開口の問題を回避するために適切に位置合わせされる必要がある。このようにしてコンフォーマブル（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ：整合）ディスプレイ、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ：可撓性）ディスプレイ、更にはロールアップ（ｒｏｌｌ ｕｐ：巻き上げ）ディスプレイを形成すると、曲げ中又は巻き取り中に、表示効果層とカラーフィルタ層との間の位置合わせ問題が、これらの層の異なる半径に起因して生じる可能性がある。また、位置合わせ問題は、別個に製造されるピクセルマトリクス及びカラーフィルタマトリクスの寸法精度及び不安定性に起因して生じる可能性もある。また、反射層又は発光層とカラーフィルタとの間の距離が著しい視差問題を引き起こす可能性もある。これらの位置合わせ問題及び視差問題は、輝度を減少させる場合があり、又は、色誤差及びモアレ効果をもたらす場合すらある。

図１を参照すると、アクティブマトリクス層１２中のピクセル構造２２とカラーフィルタ層２０中のカラーフィルタ１４，１６，１８との間の位置合わせを説明するために例示的なロールアップディスプレイ１０が示されている。ピクセル構造２２は、表示効果層１５を通過した後に各サブピクセル２２に対応する適切に位置合わせされたカラーフィルタ１４，１６又は１８を通過する白色光を反射し又は放射する。三つのサブピクセル２２は、カラーフィルタ１４，１６，１８のそれぞれによって供給される赤、緑、青成分を含むピクセル画像を形成する。サブピクセル２２とカラーフィルタ１４，１６，１８との間の位置合わせを説明するためにライン２４が示されている。

特開２０００−２７５６３２号公報

図２を参照すると、ローラ又はスプール３０上に巻き取られるディスプレイ１０が示されている。スプール３０の半径に起因して、カラーフィルタ１４，１６，１８とサブピクセル２２との間に位置ずれが発生する。層２０中のカラーフィルタ１４，１６，１８とサブピクセル２２との間の位置ずれがライン２４によって示されている。位置ずれは、視差の問題を引き起こし、輝度を減少させるとともに、表示画像中に色誤差及びモアレ効果を引き起こす可能性がある。

実施の形態又は本開示内容は、巻取可能ディスプレイ又はフレキシブルディスプレイの外側（外面）に形成され又は適用されるカラーフィルタについて説明する。特別に寸法付けられた基板をカラーフィルタのために使用することにより、巻取可能ディスプレイは、適切に位置合わせされるだけでなくディスプレイを柔軟に折り曲げ又は巻き取ることを可能とするカラーフィルタを使用することができる。また、本原理を使用することにより、視差及び開口の問題が低減され又は排除される。

これらの原理に従って適用されるカラーフィルタによって得られる一つの利点は、カラーフィルタを形成するための他の堆積方法を使用する可能性が与えられることを含む。他の利点は、製造プロセスの最後のステップ又はほぼ最後のステップにおいてカラーフィルタを形成できることを含む。これは、カラーフィルタ堆積中においてディスプレイ中のサブピクセルとの最適な位置合わせを可能にするとともに、カラーフィルタ処理中の寸法変化に補正を加えることを可能にする。

本発明で製造されるフレキシブルディスプレイ装置は、可撓性を有するように構成されて寸法付けられる背面基板上に形成される表示効果層を含む。前面基板は、可撓性を有するように構成されて寸法付けられ、上記表示効果層上に取り付けられる。上記前面基板は、その上に形成されるカラーフィルタを含み、それにより、上記表示効果層と上記カラーフィルタとの間の近接に起因して開口及び視差効果が制御される。

フレキシブルディスプレイ装置を製造するための方法は、可撓性を有するように構成されて寸法付けられる背面基板上に表示効果層が形成されるディスプレイを設け（４０２）、可撓性の前面基板上にカラーフィルタをシルクスクリーニング又はシャドーマスキングを行うことにより形成し（４０８）、それにより、前記表示効果層と前記カラーフィルタとの間の近接に起因して開口及び視差効果が制御されるようにし、前記カラーフィルタの形成は前記ディスプレイの組立後に行われ、それにより、前記カラーフィルタと前記ディスプレイのピクセル構造との位置合わせ（４１０）を可能にし、前記カラーフィルタと前記ディスプレイのピクセル構造との前記位置合わせ（４１０）は、前記カラーフィルタを前記ピクセル構造に対して位置合わせするためにシルクスクリーン又はシャドーマスクを引き伸ばすことを含むことを含むことを特徴とする。

本開示内容のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面と関連して読み取られるべきその例示的な実施の形態の以下の詳細な説明から明らかとなる。この開示内容は、以下の図面に関連する好ましい実施の形態の以下の説明を詳細に与える。

従来の技術に係るフレキシブルディスプレイの断面図である。 サブピクセルとカラーフィルタとの間の位置ずれを示す図１のフレキシブルディスプレイの断面図である。 本願発明が適用される一つの例示的なフレキシブルディスプレイの断面図である。 本願発明が適用される他の例示的な表示効果層中にＥインクを用いるフレキシブルディスプレイの断面図である。 他の例示的な実施の形態に従ってカラーフィルタが形成される前面の断面図である。 更に他の例示的な実施の形態に従って前面基板の下面上にカラーフィルタが形成される前面の断面図である。 本発明の実施の形態に従ってカラーフィルタを形成するための例示的な方法を示すフローチャートである。

本開示内容は、ディスプレイ画質を向上させるためにサブピクセルとカラーフィルタとの間の改善された位置合わせを含むフレキシブルディスプレイ又はロールアップディスプレイのための実施の形態を提供する。また、カラーフィルタがディスプレイの外側に配置され、それにより、カラーフィルタの形成を製造プロセスの後半に完了させて、ピクセルに対するカラーフィルタの配置をカスタマイズすることができる。

図示の要素が様々な形態で実施され得ることは理解されるべきである。例示を目的として、本明細書中では、フレキシブルディスプレイ又はロールアップディスプレイを形成可能とする高分子基板を含む液晶ディスプレイタイプに関して実施の形態を説明する。他のタイプのディスプレイも本明細書中の技術の利益を享受し得る。例えば、電気泳動ディスプレイ媒体（カプセル型電気泳動インク粒子に基づく製造メーカＥインク（Ｅ Ｉｎｋ（登録商標））コーポレーションが提供する電気泳動ディスプレイ媒体等）ディスプレイ、電子発光ディスプレイ等が本明細書中の技術を使用してもよい。

ここで、同様の参照符号が同一又は類似の要素を表す図面、最初に図３を参照すると、実施の一形態の原理に従ってフレキシブルディスプレイ１００の断面図が示されている。表示効果層７８は、光の透過及び分散のための材料を含んでいる。図３の実施の形態において、表示効果層７８は、液晶、Ｅインクカプセル、又は、観察者へと光を案内するための任意の他の発光材料又は反射材料を含んでいてもよい。背面基板６４は、柔軟な高分子材料を含んでいてもよく、この高分子材料上にはピクセル６６及び他の電子部品が形成される。これらの電子部品は、トランジスタ（薄膜トランジスタＴＦＴ）、キャパシタ、導電ライン等を含み得る。簡略化のため、ピクセル６６のみが示されている。バックライトの実施の形態においては、ピクセル６６を通じて光を供給するために、光８０が基板６４又は他の後部（ｂａｃｋ ｅｎｄ）デバイスを通過させられる。他の実施の形態は、光がピクセル６６の観察側からピクセル６６により反射される反射型ディスプレイを含んでいてもよい。セルギャップ６８は、液晶、Ｅインクカプセル、又は、ピクセル６６に反応する他の表示効果材料で満たされる。例えば、ピクセル６６は、活性化されると、従来の技術において知られているように、液晶の配向又はＥインクカプセルの変化を引き起こす。基板７１は、その上に形成されるコモン電極７０を含んでいてもよい。コモン電極７０は、ピクセル６６と協働して、隣接する液晶材料を配向し又はＥインクを適切な状態へ調整する。

基板７１上に又は基板７１とコモン電極７０との間にはブラックマトリクス７２が形成されていてもよい。ブラックマトリクス７２は、観察される表示画像から不明瞭さを除去するために迷光を遮断する。また、ブラックマトリクス７２は、ピクセル光が通過するための開口も形成する。開口（ブラックマトリクス７２の一部分同士の間の空間）は、ピクセル６６に対して位置合わせされるとともに、フォトリソグラフィプロセス／パターニングを使用して形成され得る。

基板７１上（及び、可能な場合には、ブラックマトリクス７２上）にはカラーフィルタ層７４が形成されるのが有益である。表示効果層７８によって形成される反射層又は発光層の極近傍にカラーフィルタ層を堆積させることにより、アライメントの問題及び視差の問題を回避することができる。コンフォーマブルディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、ロールアップディスプレイにおいて、背面及び前面の両方で使用される基板６４及び７１は薄いため、基板を折り曲げることができ又は巻き上げることができる。カラーフィルタ７４は、視差の問題を伴うことなく、薄い基板に起因して前面の表面上に形成されることが好ましい。基板の薄さは、ピクセルサイズをセルギャップ６８（ピクセルとコモン電極との間の差）と比較することによって決定することができる。良質なディスプレイを得るために、ピクセルサイズは、セルギャップ６８よりも大きいことが好ましい。例示的な実施の形態において、基板６４及び７１は、約２００ミクロン以下であり、好ましくは約２５ミクロン以下である（セルギャップは、例えば２００ミクロン以下である）。ピクセルサイズは、例えば、約３００ミクロン×約３００ミクロンであってもよい。

図３に示されるように、カラーフィルタ層７４は、複数のステップで形成され得る。カラーフィルタ層７４は、所定の波長を除く光の総ての成分をフィルタ除去することができる材料を含むことが好ましい。カラーフィルタは、赤（Ｒ）部分８４と、緑（Ｇ）部分８６と、青（Ｂ）部分８８とを含んでいる。ＲＧＢ部分８４，８６及び８８は、同じ層７４内で別々に形成される。ピクセル６６は、カラーフィルタ層７４によってフィルタリングされる白色光を照射し、それにより、適切な色（赤、緑又は青）をそこから放射することができる。三つのピクセル６６（サブピクセル）は、観察者のための単一のピクセル画像を形成する。カラーフィルタ層７４は、スクラッチ（掻き傷、擦り傷）防止層、湿潤バリア、又は、他の膜若しくは層と組み合わせられてもよい。

図４を参照すると、好ましい実施の形態に従ってフレキシブルディスプレイ２００の断面図が示されている。表示効果層１２８は、光の透過及び分散のための材料を含んでいる。表示効果層１２８は、画像を形成するために観察者に対して光を放射し又は反射するＥインクカプセル１２９を含んでいる。背面基板１１４は柔軟な高分子材料を含んでいてもよく、この高分子材料上にはピクセル１１６及び他の電子部品が形成される。これらの電子部品は、トランジスタ（薄膜トランジスタＴＦＴ）、キャパシタ、導電ライン等を含み得る。簡略化のため、ピクセル１１６のみが示されている。セルギャップ１１８は、ピクセル電圧に応答するＥインクカプセル１２９を含んでいる。例えば、ピクセル１１６は、従来の技術において知られているように、活性化されると、Ｅインクカプセルの配向を引き起こして所望の状態に調整する。基板１２１は、ピクセル１１６と協働して表示効果層１２８を使用するために、その上に形成されるコモン電極１２０を含んでいてもよい。

迷光を排除するための開口が使用されてもよい（例えば、図３のブラックマトリクス７２）が、本実施の形態は薄く且つカラーフィルタがピクセルと厳密に位置合わせされるため、ブラックマトリクスが構造から省かれ得ることが有益である。基板１２１上にはカラーフィルタ層１２４が形成される。表示効果層１２８によって形成される反射層又は発光層の極近傍にカラーフィルタ層１２１を堆積させることにより、アライメントの問題及び視差の問題を回避することができる。ロールアップディスプレイにおいて、背面及び前面の両方で使用される基板１１４及び１２１は十分に薄いため、ディスプレイを折り曲げることができ又は巻き上げることができる。カラーフィルタ１２４は前面の表面上に形成されることが好ましく、また、薄い基板に起因して、視差の問題が低減され又は排除される。例示的な実施の形態において、基板１１４及び１２１は、約２００ミクロン以下であり、好ましくは約２５ミクロン以下である（セルギャップは例えば２００ミクロン以下である）。ピクセルサイズは、例えば、３００ミクロン×３００ミクロンであってもよい。

カラーフィルタ層１２４は、図３に関して説明したように複数のステップで形成され得る。カラーフィルタは、赤（Ｒ）部分１３４と、緑（Ｇ）部分１３６と、青（Ｂ）部分１３８とを含んでいる。ＲＧＢ部分１３４，１３６及び１３８は、フォトリソグラフィ又は他の形成方法を使用する堆積及びパターニングによって同じ層１２４内に別々に形成される。カラーフィルタは、約１００ｎｍ乃至約１０ミクロンの厚さを有していてよく、高分子材料から形成される材料を含み得る。

カラーフィルタ１３４，１３６及び１３８の堆積は、スピンコーティング、スプレーコーティング、蒸着、ドクターブレード、又は、同様の堆積方法によって行われ得る。堆積後、フォトリソグラフィによってカラーフィルタをストライプ又はパッチ状にパターニングし、その後、総てのカラーフィルタが形成されるまで、次のカラーフィルタの堆積及びパターニングが行われる。パターニングされたカラーフィルタを直接に堆積させるためにスクリーン印刷又はインクジェット印刷が使用されてもよい。

図５を参照すると、前面基板３２０は、ディスプレイの残余の部分との組立前に形成されるカラーフィルタ３３４を含んでいてもよく、又は、ディスプレイの上端に形成されてもよい。実施の一形態では、基板３２０上にカラーフィルタ３３４の第１の組が形成され、その後、カバー層、スクラッチ（掻き傷、擦り傷）保護層、湿潤バリア３２２、又は、これらの組み合わせが形成される。スクラッチ保護層３２２は、好ましくはカラーフィルタ層よりも大きい硬さを有する高分子材料を含むものとするとよく、また、約２５ミクロン未満の厚さを有することが好ましい。他の実施の形態において、カラーフィルタ３２４は、図６に示されるように、前面基板３２０の底面上に形成されて表示効果層１２８と対向するものとするとよい。

図７を参照すると、ディスプレイ装置の外側にカラーフィルタを有するフレキシブル／ロールアップ／コンフォーマブルディスプレイを製造するための方法を記載するフローチャートが例示的に示されている。ブロック４０２では、表示効果層及び薄い背面基板を有するディスプレイ装置が設けられる。薄い前面基板がディスプレイ上に取り付けられる。あるいは、後述するように、薄い前面は、別個に維持されるとともに、ブロック４１０においてカラーフィルタの形成後にその上に付加される。

ブロック４０８では、カラーフィルタが形成される。カラーフィルタを形成するために多くのプロセスが採用され得る。堆積技術のためのこれらの選択肢は、カラーフィルタ層が処理の後期の段階で有利に形成されるという事実によって与えられる。他の技術のうち、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、蒸着、ドクターブレード塗布、インクジェット印刷、シルクスクリーン印刷、又は、類似の堆積方法が、カラーフィルタを形成するために使用され得る。カラーフィルタの形成は、カラーフィルタをストライプ又はパッチ状にパターニングするためにフォトリソグラフィを含んでいてもよく、その後、総てのカラーフィルタが形成されるまで、次のカラーフィルタの堆積及びパターニングが行われる。パターニングされたカラーフィルタを直接に堆積させるためにスクリーン印刷又はインクジェット印刷が使用されてもよい。

ブロック４１０では、ディスプレイ装置のピクセル構造中のピクセルに対するカラーフィルタの位置合わせが行われる。カラーフィルタを形成する方法に応じて、位置合わせステップがカラーフィルタの形成と同時に行われてもよい。例えば、インクジェット印刷において、位置合わせは、カラーフィルタが印刷されている間に行われる。カラーフィルタをインクジェット印刷する際には、適切な位置合わせを確保するために高分解能印刷ヘッドを使用することができる。ディスプレイピクセル構造の正確な位置を検査することにより、ディスプレイ上の正確な位置にカラーフィルタを印刷することができる。

フォトリソグラフィを使用してカラーフィルタをパターニングする際には、パターニングされるべき表面（例えば、ディスプレイの前面）へとフォトマスクを投影するために、投影画像をスケーリングしてディスプレイのピクセル構造に対して位置合わせするために使用可能な投影光学素子が使用され得る。

スクリーン印刷又はシャドーマスク蒸着を使用する際には、ディスプレイのピクセル構造よりも僅かに小さいピッチを有するシルクスクリーン又はシャドーマスクを使用することができる。その後、カラーフィルタ構造をディスプレイのピクセル構造に対して位置合わせするためにシルクスクリーン又はシャドーマスクを引き伸ばすことができる。

ブロック４１２では、カラーフィルタを有する前面基板が別個に製造された場合、その上にカラーフィルタが形成された前面が表示効果層上にわたって配置される。これは任意の選択肢である。ブロック４１４では、ピクセルとカラーフィルタとの間で適切な位置合わせを確保するためにスケーリング又は他の位置合わせ方法が使用される。カラーフィルタは、当該カラーフィルタが前面基板の上端又は下端上にある状態で取り付けられてもよい。

ブロック４１６では、動作中にカラーフィルタを保護するために、スクラッチ保護層等の保護層又は湿潤バリアがカラーフィルタ上に堆積されてもよい。

カラーフィルタを有するロールアップディスプレイのための好ましい実施の形態及びそのディスプレイを製造するための方法について説明してきたが（例示を目的としており、これに限定するものではない）、上記教示内容を参照して当業者により変形及び変更を行うことができることに留意されたい。従って、添付の請求項によって画定される、本明細書中に開示される実施の形態の範囲及び思想に含まれる開示内容の特定の実施の形態においては変更を行うことができることは理解されるべきである。このように特許法によって要求される細部及び詳細な内容について説明してきたが、請求され且つ特許法条文によって保護されることが望まれるものが添付の請求項に記載されている。

添付の請求項を解釈する際には、以下の事項が理解されるべきである。
ａ）用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、所定の請求項中に記載される要素又は行為以外の要素又は行為の存在を排除せず、
ｂ）要素に先行する用語「一つの（ａ又はａｎ）」は、そのような要素の複数の存在を排除せず、
ｃ）請求項中のいかなる参照符号も請求項の範囲を限定せず、
ｄ）いくつかの「手段」は、同一物又はハードウェア若しくはソフトウェアで実現される構造又は機能によって具現化されてもよく、
ｅ）特に示されていない限り、特定の順序の行為が必要とされることが意図されるものではない。

Claims (7)

1. フレキシブルディスプレイ装置を製造するための方法であって、
   可撓性を有するように構成されて寸法付けられる背面基板上に表示効果層が形成されるディスプレイを設け（４０２）、
   可撓性の前面基板上にカラーフィルタをシルクスクリーニング又はシャドーマスキングを行うことにより形成し（４０８）、それにより、前記表示効果層と前記カラーフィルタとの間の近接に起因して開口及び視差効果が制御されるようにし、前記カラーフィルタの形成は前記ディスプレイの組立後に行われ、それにより、前記カラーフィルタと前記ディスプレイのピクセル構造との位置合わせ（４１０）を可能にし、
   前記カラーフィルタと前記ディスプレイのピクセル構造との前記位置合わせ（４１０）は、前記カラーフィルタを前記ピクセル構造に対して位置合わせするためにシルクスクリーン又はシャドーマスクを引き伸ばすことを含むことを含むことを特徴とする方法。
2. 前記形成（４０８）は、フォトリソグラフィを使用して前記カラーフィルタを堆積してパターニングすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記カラーフィルタと前記ディスプレイのピクセル構造との前記位置合わせ（４１０）は、投影光学素子を使用して前記カラーフィルタを前記ピクセル構造に対して位置合わせすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記形成（４０８）は、前記カラーフィルタをインクジェット印刷することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記カラーフィルタと前記ディスプレイのピクセル構造との前記位置合わせ（４１０）は、前記ピクセル構造と位置合わせしながら前記カラーフィルタを印刷することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記カラーフィルタに対して保護コーティングを適用する（４１６）ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記カラーフィルタが前記表示効果層と対向するように前記前面基板を取り付ける（４１４）ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

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