JP7010447B2 - 電気泳動ディスプレイモジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイプラズマモジュール及びその製造方法に関し、電子ディスプレイ技術の分野に属する。

電気泳動ディスプレイは、荷電コロイド粒子が電界によって移動する現象を利用して、異なる光電特性を有する電気泳動粒子が電界によって駆動されることによって画像や文字の表示を実現する。既知のディスプレイ技術と比較すれば、電気泳動ディスプレイは、柔軟性及び湾曲性を有し、軽量で薄く、コントラストが高く、エネルギー消費が低く、視野角が広く、日光下での読取りが可能であり、画像双安定性を有し、広い範囲での生産が容易であるなどの特徴を有する。

電気泳動ディスプレイ技術は、前世紀の７０年代に最初に提案された。米国特許第３８９２５６８号明細書には、少なくとも１種の電気泳動粒子を含む電気泳動ディスプレイ材料の製造プロセスが開示されている。日本特許第１０８６１１６号明細書には、少なくとも１種の電気泳動粒子を含み、マイクロカプセルによって被覆された電気泳動液を有する電気泳動ディスプレイシステムが開示されている。米国特許第６９３０８１８号明細書には、マイクロカップ（ｍｉｃｒｏｃｕｐ）構造によって被覆された電気泳動液を有する電気泳動ディスプレイユニットが開示されている。米国特許第５９３００２６、５９６１８０４、６０１７５８４、６１２０５８８号明細書には、マイクロカプセルによって被覆された電気泳動ディスプレイユニットにおいて、電気泳動ディスプレイ媒体（electrophoretic display medium）（以下においてディスプレイプラズマと称することがある）は、２つ以上の異なる光電特性を有する電気泳動粒子を含むことが開示されている。従来技術を顧みると、マイクロカップ型及びマイクロカプセル型電子インクディスプレイは、小さなキャビティ構造（すなわち、マイクロカップ及びマイクロカプセル）に基づいたものである。当該２種の微細構造は、ディスプレイプラズマを分散的に被覆する役割を有する。

当該２種の構造におけるディスプレイは、実際の製品に使用されているが、以下の欠点を有する。
１）マイクロカプセル及びマイクロカップ自体は、ディスプレイ機能を有せず、それらの構成材料のほとんどが透明で被覆力の劣るものであり、電気泳動ディスプレイシステム全体での量が多いため、ディスプレイ全体の被覆力が低下し、コントラスト及び解像度も低下し、使用寿命が短縮される。
２）マイクロカプセル構造及びマイクロカップ構造の存在によって、紛れもなく電気泳動ディスプレイ材料層全体が厚くなる。これにより、ディスプレイは、コントラスト及び解像度が低下し、応答速度及び更新が遅くなり、駆動電圧が高くなり、消費電力が増加し、動作温度範囲が狭くなる。
３）マイクロカプセル構造及びマイクロカップ構造の製造工程が非常に複雑であるため、生産製造上の困難性及び無駄が生じ、良品率が低下し、材料の無駄による製造コストが増加する。

本発明は、現在の電子ディスプレイの使用過程における問題に鑑み、ディスプレイプラズマで既存のマイクロカップ構造又はマイクロカプセルを直接代替することができるディスプレイプラズマモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。従来の微細構造の電気泳動ディスプレイに対して、本発明に係るディスプレイプラズマモジュールは、厚みが薄く、コントラストが１０％以上向上し、応答時間が８０ミリ秒以下に短縮され、処理工程が簡単になり、良品率が向上し、製造コストが削減される。

上記の技術的目的を実現するために、本発明は、以下の技術的解決手段を提供する。画素電極と、前記画素電極の上方に位置する透明電極と、前記画素電極と前記透明電極との間に配置された複数の支持微小球体と、パッドフレームとを備える電気泳動ディスプレイモジュールであって、その特徴としては、前記画素電極と前記透明電極との間の空間が複数の支持微小球体によって分離されておらず、前記空間内であって複数の支持微小球体の外部には、少なくとも２種の異なる光電特性を有する電気泳動粒子を含む電気泳動ディスプレイ媒体が連続的に充填されており、前記パッドフレームが、前記画素電極と前記透明電極との間に配置され且つ前記電気泳動ディスプレイ媒体を取り囲んでいる。

さらに、前記電気泳動ディスプレイ媒体と前記画素電極との間、及び、前記パッドフレームと前記画素電極との間には、いずれも遮光性絶縁接着剤層が介在していてよい。

さらに、前記ディスプレイプラズマと前記透明電極との間、及び、前記パッドフレームと前記透明電極との間のそれぞれには、導電層が配置されている。前記パッドフレームと前記導電層との間、及び、前記ディスプレイプラズマの縁部エリアと前記導電層との間のそれぞれには、表示エリア保護層が配置されている。

さらに、前記表示エリア保護層の材質としては、ポリウレタン、アクリル酸樹脂、エポキシ樹脂又は天然高分子が挙げられる。

さらに、前記パッドフレームの一側には、導電性粘着テープを介してそれぞれ画素電極に粘着された集積回路（ＩＣ）モジュール及びフレキシブル回路基板が配置されている。前記集積回路モジュール、フレキシブル回路基板及び導電性粘着テープの周囲は、ＲＴＶシリコーンゴムを介して画素電極上に封止されている。

電気泳動ディスプレイ媒体の厚さは２～３００マイクロメートルである。

さらに、前記ディスプレイプラズマ内における電気泳動液の粘度は、１００～１０００００センチポアズである。

支持微小球体は、樹脂又はガラス材料で作られ、２～６０マイクロメートルの直径を有するものであってよい。

上記の技術的目的を実現するために、本発明は、以下のステップを含むディスプレイプラズマモジュールの製造方法をさらに提供する。
ステップ１ 予め印刷された遮光性絶縁接着剤層を有する画素電極を接着剤塗付台に置く。
ステップ２ 接着剤用ディスペンサを用いて前記画素電極にシール剤を滴下してパッドフレームを形成する。
ステップ３ スクリーン印刷装置を用いて前記パッドフレーム内においてスクリーン印刷でディスプレイプラズマを得る。
ステップ４ 前記パッドフレーム内に導電性銀ペーストを塗布する。
ステップ５ 導電層を有する透明電極及び表示エリア保護層をパッドフレーム全体に押し合わせて硬化させる。
ステップ６ ガラス加工機を用いて透明電極及び表示エリア保護層の一部を切断し、画素電極における集積回路モジュールの所定位置を露出させる。
ステップ７ ＣＯＧ工法によって画素電極の縁部に集積回路モジュール及びフレキシブル回路基板を搭載する。
ステップ８ ＲＴＶシリコーンゴム印刷技術を用いて集積回路モジュール及びフレキシブル回路基板をＲＴＶシリコーンゴム内に封止して電子インクディスプレイの製造を完成する。

さらに、前記画素電極の表面における遮光性絶縁接着剤層に支持微小球体を予め被覆してよい。

本発明は、従来の電子インクディスプレイと比較すれば、以下の利点を有する。
１）従来の微細構造の電気泳動ディスプレイと比較すれば、従来のマイクロカプセル又はマイクロカップは、表示に寄与していないため、表示効果に影響を与える。一方、本発明は、ディスプレイプラズマでマイクロカプセル又はマイクロカップを代替することにより、表示効果がより優れており、コントラストが１０％以上向上する。
２）本発明に係るディスプレイプラズマは、電気泳動ディスプレイ層全体の厚さを減少させ、応答時間を８０ミリ秒以下に短縮し、駆動電圧を±１．５～８Ｖの間に低減し、作動温度範囲を－３０～７０度に拡大するとともに、製造コストを低減することができる。
３）本発明に係る表示エリア保護層は、表示エリアのディスプレイプラズマを保護し、遮光及び絶縁性機能を果たしている。
４）本発明に係る遮光層の絶縁接着剤層は、画素電極を光照射から保護し、ディスプレイプラズマと画素電極とを隔離し、画素電極へのディスプレイプラズマによる損傷を防止するために用いられる。
６）本発明に係る方法は、１３１．２３３５９５８インチ以上の大型ディスプレイプラズマモジュールを製造することができる。

本発明に係る実施形態の上面概略構成図である。 図１におけるＡ部分の断面概略構成図である。

以下、図面及び実施形態と併せて本発明について詳細に説明する。

なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の説明において参照する各図面は、本発明の内容を理解するためであり、各図に例示した電子インクディスプレイ構成に限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、実施形態では、２粒子電子インクディスプレイを例とする。画素電極７と、画素電極７の上方に位置する透明電極１とを備えるディスプレイプラズマモジュールであって、その特徴としては、画素電極７と透明電極１との間には、ディスプレイプラズマ３及びディスプレイプラズマ３を取り囲むパッドフレーム６が配置されている。ディスプレイプラズマ３内には、複数の白色粒子及び複数の黒色粒子が含まれており、白色粒子と黒色粒子との印加電界が異なるため、集積回路モジュール１１の駆動により、ディスプレイは、白黒色の表示を実現することができる。画素電極７には、セグメントコード、ドットマトリクスなどが含まれてよい。画素電極７の基材は、ガラス、プラスチックなどであってよく、プラスチック基材としては、ＰＩ、ＰＥＮ、ＰＥＴなどが挙げられる。
ディスプレイプラズマ３と画素電極７とは、及び、パッドフレーム６と画素電極７とは、両方とも遮光性絶縁接着剤層５を介して接着されている。遮光性絶縁接着剤層５の材質としては、ポリウレタン、アクリル酸樹脂、エポキシ樹脂又は天然高分子などが挙げられる。当該接着剤は、水タイプ、溶剤タイプ、ホットメルトタイプ、光硬化タイプなどであってよい。ここで、水タイプは、画素電極７を照射から保護するために、光硬化タイプであることが好ましく、ディスプレイの性能及び使用寿命に影響を及ぼすとともに、画素電極７へのディスプレイプラズマ３による損傷を防止するために、ディスプレイプラズマ３と画素電極７とを隔離する。

ディスプレイプラズマ３と透明電極１との間、及び、パッドフレーム６と透明電極１との間のそれぞれには、導電層２が配置されている。パッドフレーム６と導電層２との間には、表示エリア保護層８が配置されている。透明電極１における導電層２は、ＩＴＯ、銀ナノワイヤ、グラフェン、カーボンナノチューブなどであってよい。透明電極１の基材としては、ガラス、プラスチック、保護層を有するガラス又はプラスチックなどが挙げられ、プラスチック基材としては、ＰＩ、ＰＥＮ、ＰＥＴなどが挙げられる。保護層は、蒸着方式で基材の表面に蒸着され、防水及び耐紫外線機能を有する。表示エリア保護層８は、ポリウレタン、アクリル酸樹脂、エポキシ樹脂、天然高分子などの材質であってよく、表示エリアにおけるディスプレイプラズマ３を保護するために用いられ、遮光及び絶縁の役割を果たしている。

パッドフレーム６の一側には、導電性粘着テープを介してそれぞれ画素電極７に接着された集積回路モジュール１１及びフレキシブル回路基板１２が配置されている。集積回路モジュール１１、フレキシブル回路基板１２及び導電性粘着テープの周りは、ＲＴＶシリコーンゴム９を介して画素電極７に封止されている。

ディスプレイプラズマ３の厚さは、２～３００マイクロメートルであるが、好ましくは、８～２０マイクロメートルの間である。ディスプレイプラズマ３における電気泳動液の粘度は、１００～１０００００センチポアズであるが、好ましくは、１０００～１００００センチポアズである。

パッドフレーム６及びディスプレイプラズマ３には、支持微小球体４が追加されてもよく追加されなくてもよい。ディスプレイモジュールの用途状況によって決定されればよい。支持微小球体４は、画素電極７の表面における遮光性絶縁接着剤層５に予め被覆されたものであり、その材料としては、樹脂又はガラスが挙げられる。支持微小球体４の直径は２～６０マイクロメートルであるが、好ましくは、５～３０マイクロメートルである。

本発明の実施形態におけるディスプレイプラズマモジュールの製造方法であって、以下のステップを含む。
ステップ１ 予め印刷された遮光性絶縁接着剤層５を有する画素電極７を接着剤塗付台に置く。画素電極７の表面における遮光性絶縁接着剤層５に支持微小球体４を予め塗布してよい。
ステップ２ 接着剤用ディスペンサを用いて画素電極７にシール剤を滴下してパッドフレーム６を形成する。シール剤の材料としては、エポキシ樹脂、アクリル酸樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられ、シール剤の硬化方式は、光硬化、熱硬化、湿気硬化などであってよいが、好ましくは光硬化方式である。シール剤の材料内は、支持微小球体４を含めてもよく含めなくてもよい。含まれる支持微小球体４の材料は、樹脂又はガラスなどであってよいが、樹脂が好ましく、特に日本の積水化学の微粒子ミクロパールシリーズの製品が好ましい。パッドフレーム６は、幅が２～３００マイクロメートルであるが、好ましくは５０～２００マイクロメートルであり、高さが５～１５０マイクロメートルであるが、好ましくは１５－６０マイクロメートルである。
ステップ３ スクリーン印刷設備を採用してパッドフレーム６内においてシルクスクリーン印刷でディスプレイプラズマ３を得る。ディスプレイプラズマ３は、印刷、塗布、プリント、接着剤滴下などの方式によって画素電極７又は透明電極１の表面に充填することができるが、好ましい充填方式としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、スリット押圧式塗布などが挙げられる。
ステップ４ パッドフレーム６内に導電性銀ペースト１０を塗布する。導電性銀ペースト１０の代替として、導電性金ビーズであってもよい。
ステップ５ 導電層２を有する透明電極１及び表示エリア保護層８をパッドフレーム６全体に押し合わせて硬化させる。このとき、導電性銀ペースト１０は、画素電極７と電気的に接続されるとともに、導電層２を介して透明電極１とも電気的に接続される。
ステップ６ ガラス加工機を用いて透明電極１及び表示エリア保護層８の一部を切断し、画素電極７における集積回路モジュール１１及びフレキシブル回路基板１２の所定位置を露出させる。
ステップ７ ＣＯＧ工法によって画素電極７の縁部に集積回路モジュール１１及びフレキシブル回路基板１２を搭載する。
ステップ８ ＲＴＶシリコーンゴム印刷技術を用いて集積回路モジュール１１及びフレキシブル回路基板１２をＲＴＶシリコーンゴム９内に封止して電子インクディスプレイの製造を完成する。

本発明に係るディスプレイプラズマ３には、少なくとも２つの異なる光電特性を有する電気泳動粒子が含まれており、白黒、単色、二色、多色、及びトゥルーカラーなどの表示を実現するために用いられる。また、ディスプレイプラズマ３内には、蛍光材料が含まれていてよい。蛍光材料としては、無機蛍光材料及び有機蛍光材料が挙げられ、無機蛍光材料としては、希土類蛍光材料、金属硫化物などが挙げられ、有機蛍光材料としては、小分子蛍光材料及び高分子蛍光材料などが挙げられる。

本発明に係るディスプレイプラズマモジュールにおいては、マイクロカプセル又はマイクロカップなどの従来の微細構造を使用する必要はなく、ディスプレイプラズマ３を直接使用する。基本的な機構は、透明電極１、ディスプレイプラズマ３及び画素電極７、並びに駆動周辺装置を含み、製造工程及びディスプレイ構造が簡単であり、ディスプレイ層の厚さが均一で制御可能であり、表示効果が良好であるなどの特徴を有する。本発明のモジュール構造から従来のマイクロカプセル及びマイクロカップなどの微細構造を除去することにより、生産効率及び良品率が改善され、表示性能及び使用寿命が向上する。

以上、本発明及びその実施形態について説明したが、当該説明は限定するものではない。また、図示されたものは、本発明に係る実施形態の１つのみであり、実際の構成を限定するものではない。要するに、当業者が本発明の示唆を受け、本発明の創造の趣旨から逸脱しない場合において、非創造的に設計された当該技術的解決手段に類似する構造形態及び実施形態は、本発明の保護範囲内に属する。

１ 透明電極
２ 導電層
３ ディスプレイプラズマ
４ 支持微小球体
５ 遮光性絶縁接着剤層
６ パッドフレーム
７ 画素電極
８ 表示エリア保護層
９ ＲＴＶシリコーンゴム
１０ 導電性銀ペースト
１１ 集積回路（ＩＣ）モジュール
１２ フレキシブル回路基板

Claims (2)

1. 予め印刷された遮光性絶縁接着剤層（５）を有する画素電極（７）を接着剤塗付台に置くステップ１と、
   接着剤用ディスペンサを用いて前記画素電極（７）にシール剤を滴下してパッドフレーム（６）を形成するステップ２と、
   スクリーン印刷装置を用いて前記パッドフレーム（６）内においてスクリーン印刷で電気泳動ディスプレイ媒体（３）を得るステップ３と、
   前記パッドフレーム（６）内に導電性銀ペースト（１０）を塗布するステップ４と、
   導電層（２）を有する透明電極（１）及び表示エリア保護層（８）を前記パッドフレーム（６）全体に押し合わせて硬化させるステップ５と、
   ガラス加工機を採用して透明電極（１）及び表示エリア保護層（８）の一部を切断し、画素電極（７）における集積回路モジュール（１１）の所定位置を露出させるステップ６と、
   ＣＯＧ工法によって画素電極（７）の縁部に集積回路モジュール（１１）及びフレキシブル回路基板（１２）を搭載するステップ７と、
   ＲＴＶシリコーンゴム印刷技術を用いて集積回路モジュール（１１）及びフレキシブル回路基板（１２）をＲＴＶシリコーンゴム（９）内に封止して電子インクディスプレイの製造を完成するステップ８とを備えることを特徴とする電気泳動ディスプレイモジュールの製造方法。
2. 前記画素電極（７）の表面における遮光性絶縁接着剤層（５）に支持微小球体（４）を予め被覆することができることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動ディスプレイモジュールの製造方法。

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