(57)【要約】【課題】電極が片面にしかない前面板であってもマイクロカプセル内の粒子を泳動させて、欠陥検査を非破壊で行うことが可能な前面板検査装置を提供する。【解決手段】少なくとも基板、電極、表示材料からなる前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる背面板を貼り合せて形成するディスプレイの前面板の欠陥検査方法において、前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる検査治具とを圧着しながら、表示材料を駆動させる電気信号を印加することにより表示欠陥の有無を検査することを特徴とするディスプレイの前面板の検査方法およびそのための検査装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板、電極、表示材料からなる前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる背面板を貼り合せて形成するディスプレイの前面板の欠陥検査方法において、
前記前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる検査治具とを圧着しながら、
前記表示材料を駆動させる電気信号を印加することにより表示欠陥の有無を検査することを特徴とするディスプレイの前面板の検査方法。
【請求項２】
少なくとも基板、電極、表示材料からなる前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる背面板を貼り合せて形成するディスプレイの前面板の欠陥検査装置において、
前記前面板を搭載する、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる検査治具と、
前記前面板と検査治具を圧着する圧着手段と、
前記表示材料を駆動させる電気信号を印加する駆動手段と、
表示材料の状態を画像処理することにより表示欠陥の有無を検査する画像処理手段と、
を少なくとも具備することを特徴とするディスプレイの前面板の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ペーパーディスプレイの部品のひとつである前面板の検査方法および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視認性が高く、書き換え可能で低消費電力といった特徴を持つ電子ペーパーディスプレイを実現するための技術として様々な方式の開発が進んでいる。電気泳動現象を利用したディスプレイは溶媒中の電荷を帯びた粒子が電界によって移動する現象を利用している。その中のひとつの技術としてマイクロカプセル型電気泳動方式が実用化されている。これは透明な液体が満たされたマイクロカプセル中に正、負に帯電した白い粒子と黒い粒子を入れ、外部電圧印加によってそれぞれの粒子を表示面に引き上げて画像を形成する。マイクロカプセルサイズはφ数十μｍ〜数百μｍと小さいので、このマイクロカプセルを透明なバインダに分散させるとインクのように、コーティングすることができる。このインクは外部から電圧を印加することで画像を描くことができるので、電子インクと呼ばれる。透明電極層を形成した透明フィルムにこの電子インクをコーティングし、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板に貼り合わせるとアクティブマトリクスディスプレイパネルができる。ここで、透明フィルムに透明電極を形成したフィルム上に電子インクをコーティングした部品を「前面板」と呼び、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板を「背面板」と呼んでいる。前面板には様々な欠陥が発生するが、両者を貼り合わせてから欠陥検査を行うと、前面板不良により、高価な背面板の正常品を廃棄するロスが生じる。従って、前面板、背面板それぞれの部品段階での欠陥検査が望まれている。なお、このような画像による欠陥検査方法としては、特許文献１などが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−３０６１６０号公報
【０００４】
しかし、前面板の欠陥検査を行う場合、マイクロカプセルに電圧を印加するための電極が片側にしか無いという問題がある。そこで、検査装置側に平面電極を設け、これと前面板を密着させて前面板の透明電極との間に電圧を印加することにより、マイクロカプセル内の粒子を移動させて、前面板を全面白、全面黒の状態にして、全てのマイクロカプセルが正常に駆動できるかの検査を行うことが考えられる。
【０００５】
その場合、前面板を平面電極に載せて両者を密着させるために、前面板を上から押さえる必要がある。このとき、上面からはカメラなどで前面板を撮像するので、押さえる部分は透明なガラス板などの使用が考えられる。また、平面電極と前面板との間に空気が一部残ると、その部分のマイクロカプセルに印加される電圧が低下し、正常なマイクロカプセルも正常に動作しない状態となる。従ってこれを避けるために、真空引きを行い密着度を高めることが考えられる。
【０００６】
ところが真空引きにより、上面のガラスと前面板間に非常に薄い空気層が部分的に生じ、そこで光の干渉現象により、干渉縞が発生する。この干渉縞は欠陥検査の妨げとなる。
【０００７】
以上のような問題から前面板の検査は製品の一部を抜き取り、背面板、又は平面電極と貼り合わせてマイクロカプセルの両側に電極がある状態にして検査を行っている。これは破壊検査であり、ロスが生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その課題とするところは電極が片面にしかない前面板であってもマイクロカプセル内の粒子を泳動させて、欠陥検査を非破壊で行うことが可能な前面板検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明においては、少なくとも基板、電極、表示材料からなる前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる背面板を貼り合せて形成するディスプレイの前面板の欠陥検査方法において、前記前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる検査治具とを圧着しながら、
前記表示材料を駆動させる電気信号を印加することにより表示欠陥の有無を検査することを特徴とするディスプレイの前面板の検査方法を提供する。
【００１０】
また、請求項２に係る発明においては、少なくとも基板、電極、表示材料からなる前面板と、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる背面板を貼り合せて形成するディスプレイの前面板の欠陥検査装置において、
前記前面板を搭載する、少なくとも基板、電極または駆動素子からなる検査治具と、
前記前面板と検査治具を圧着する圧着手段と、
前記表示材料を駆動させる電気信号を印加する駆動手段と、
表示材料の状態を画像処理することにより表示欠陥の有無を検査する画像処理手段と、
を少なくとも具備することを特徴とするディスプレイの前面板の検査装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。
【００１２】
まず、ディスプレイの構成から説明する。
【００１３】
表示に際してはバックライトが無くても十分なコントラストを有するものを好適に使用できる。これは柔軟性を有する薄い基板上に、エレクトロルミネセンス材料、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）、ポリマー安定型液晶、スメクティック液晶、強誘電性液晶、マイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示体等を組合せることで実現できる。特に、マイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示体を用いると、従来の紙に近い画像の表示が可能となる。
【００１４】
ディスプレイ６にフィルム式のマイクロカプセル型電気泳動方式のディスプレイを用いる場合について詳細に説明する。
【００１５】
ディスプレイ４１の断面図を図３に示す。紙　、プラスチック等の可撓性を有する基材４１ｅ上に、電極フィルム４１ｄ、画像表示層４１ｃ、電極フィルム４１ｂ及びこの表示部を保護する表面保護層４１ａが積層されている。
【００１６】
この説明では、基材４１ｅが請求項における記載の基板に相当するものであり、電極フィルム４１ｄが請求項における記載の電極に相当するものであり、画像表示層４１ｃが請求項における記載の表示材料に相当するものであり、基材４１ｅ上に、電極フィルム４１ｄ、画像表示層４１ｃを設けた状態が請求項における記載の前面板に相当するものである。なお、表面保護層４１ａは省略することも可能である。
【００１７】
電極フィルム４１ｂはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド等の寸法安定性の優れた透明なプラスチックフィルムに電極が形成されているものである。電極フィルム４１ｄも同様な基材の電極が形成されてなるものであるが、必ずしも透明性は要求されない。
【００１８】
電極の方式は任意のものを選択可能であるが、下記のようなマイクロカプセル型電気泳動方式を用いる場合は、電極フィルム４１ｂは全面に同一の電位がかかる共通電極とし、電極フィルム４１ｄにはアクティブマトリックス電極、セグメント電極等による電極を採用することができる。
【００１９】
画像表示層４１ｃにマイクロカプセル型電気泳動方式に用いた場合の構成について説明する。
【００２０】
マイクロカプセル１１０の一例を図４に示す。マイクロカプセル１１０は、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻１１１とし、内部には酸化チタンからなる白の粒子１１３とカーボンブラックからなる黒の粒子１１４が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒で分散され封入されている。白の粒子である酸化チタンは正電荷を帯びており、一方黒の粒子であるカーボンブラックは負電荷を帯びている。
【００２１】
このため、図５（ｂ）に示すように、二つの電極フィルム４１ｂ、４１ｄに電界を印加して、電極フィルム４１ｂが負極、電極フィルム４１ｄが正極になった場合、正に帯電した白の粒子１１３が電極フィルム４１ｂ側に引かれ、黒の粒子１１４が電極フィルム４１ｄ側に引かれるので、少なくとも電極フィルム４１ｂを透明電極としておき、電極フィルム４１ｂ側の上方から観察するとその部分が白く見える。
【００２２】
逆に電極フィルム４１ｂが正極、電極フィルム４１ｄが負極になった場合、正に帯電した白の粒子１１３が電極フィルム４１ｄ側に引かれ、黒の粒子１１４が電極フィルム４１ｂ側に引かれるので、電極フィルム４１ｂの上方から観察するとその部分が黒く見える。
【００２３】
画像表示層４１ｃは、このようなマイクロカプセル１１０を多数有しており、電極フィルム４１ｂ、４１ｄの各アドレス電極の電界を制御することで、図５（ａ）で「Ａ」という文字を黒で表示したように、所望の文字や図形を白と黒の画素で表示させることができる。
【００２４】
上記の例に於いては、マイクロカプセルは白黒の２種類の粒子を含有させたモノクロ（白黒）の表示であるが、粒子の位置を電位のかけ方で多段階に調整することで中間調の表示を行うこと、異なる色の粒子を含有させてカラー表示させる或いは２種類以上の粒子を含有させることなども可能である。
【００２５】
また、上記のマイクロカプセルでは白黒の２種類の粒子を含有させているが、１種類の粒子を用い、分散媒を黒に着色させることでもモノクロ（白黒）表示を実現することができる。
【００２６】
すなわち、図６に示すように白の粒子である酸化チタンを正電荷に帯電させ、黒に着色した分散媒１１５に分散させたマイクロカプセルを用い、二つの電極フィルム４１ｂ、４１ｄに電界を印加して、電極フィルム４１ｂが負極、電極フィルム４１ｄが正極になった場合、正に帯電した白の粒子１１３が電極フィルム４１ｂ側に引かれ、黒に着色した分散媒１１５は必然的に４１ｄの電極フィルム側に押し下げられるので、電極フィルム４１ｂ側の上方から観察するとその部分が白く見える。逆に、電極フィルム４１ｂが正極、電極フィルム４１ｄが負極になった場合、正に帯電した白の粒子１１３が電極フィルム４１ｄ側に引かれ、黒に着色した分散媒１１５は必然的に電極フィルム４１ｂ側に押し上げられるので、電極フィルム４１ｂ側の上方から観察するとその部分が黒に見える。
【００２７】
マイクロカプセルをアクティブマトリックス駆動法で駆動する場合は、電極フィルム４１ｄは画素電極として画素毎に独立してパターニングされ、図示しない薄膜トランジスタ、信号電極、および走査電極を併設し、電極フィルム４１ｂは光透過性基材上に一様に形成された透明な共通電極とする。この場合、電極フィルム４１ｂを共通電極にすると全面同一電位になるので、電極フィルム４１ｄ側の各アドレス電極の電界を制御することで、上記の原理に基づき電極位置のマイクロカプセル内の粒子を移動させ、所望の画像を表示させることができる。
【００２８】
同様に、電極フィルム４１ｄを共通電極とし（電位をゼロとする）、電極フィルム４１ｂ側の各アドレス電極の電界を制御する（正または負の電位を与える）ことで、電極位置のマイクロカプセル内の粒子を移動させることで所望の画像を表示させるようにしてもよい。
【００２９】
時分割駆動の場合は、電極フィルム４１ｂ、４１ｄは互いに直交するライン状のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ：インジウムスズ）等の透明導電体からなる透明電極により構成され、両電極の交わる領域にマイクロカプセルを形成する。
【００３０】
もちろん、駆動方式は上述したものに限定されず、用途に応じて最適なものを選択すればよい。
【００３１】
マイクロカプセルの径は、種々のものを採用することが可能だが、約４０μｍ〜約１００μｍのものを採用すると十分な解像度と応答性を得ることができる。表示画像の解像度は主として電極フィルム中の電極の配置（解像度）に依存するが、マイクロカプセルの径が小さければ分散媒中のマイクロカプセルの移動速度が速くなり、結果として表示の際の応答性に優れる（応答速度が速い）というメリットがある。
【００３２】
上記の例では、モノクロ（白黒）の画像表示の例であるが、カラー画像表示の場合には図７に示すように画素単位に分割されたＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色を有するカラーフィルタ４１ｆを画素単位で電界を印加することができる透明な電極フィルム４１ｂ側に設けることで実現できる。
【００３３】
すなわち、白い粒子が電極フィルム４１ｂ側に引かれている部分の観察光は白粒子で反射されカラーフィルタを通過してくるので、カラーフィルタの色が観察されることになる。
【００３４】
図７の例では、カラーフィルタのＲ画素部及びＧ画素部は白い粒子が電極フィルム４１ｂの透明電極側に引かれているのでＲ光及びＧ光が観察され、カラーフィルタのＢ画素部は黒い粒子が電極フィルム４１ｂの透明電極側に引かれているので観察光は吸収されＢ光は観察されない。このように、画素単位で観察されるＲ，Ｇ，Ｂ光を制御することでカラー画像表示が可能となる。なお、図７では電極４１ｄを共通電極としているが、電極４１ｂ側を共通電極としても良い。
【００３５】
ペーパー状電子ディスプレイは可撓性を有する材料で作製され、電極等のパターニングも印刷法、蒸着法でプラスチックフィルムに形成することが可能である。表示画面サイズも、用途、要望に応じて任意のサイズのものを作成することができる。また、フィルムを用いて作製されているため嵩張らず軽い表示媒体であり、本発明の表示媒体として好適に用いることが可能である。
【００３６】
画像表示層４１ｃにおいては、マイクロカプセル１１０の位置配置は多少の変動があっても表示に問題は生じない。従って、折り曲げて使用したり、曲面の箇所に取付けて使用することなども可能である。
【００３７】
各粒子は粘性の高い分散媒に分散されており、一度電界を印加した後は電源が切断されても粒子の位置が変化しない。このように、ディスプレイの電源を切っても表示画像が消えない不揮発性（メモリー性）を有するので、初期の表示や書き換え時のみ電界を印加すればよく、通常の表示装置に比べて表示に必要な電力も少なくてすみ、大幅な省電力化が可能である。
【００３８】
さらに、ディスプレイ４１内においては、マイクロカプセル１１０の位置配置は多少の変動があっても表示に問題は生じない。したがって電極シート４１ｂ、４１ｄを含め、ディスプレイ４１全体を薄く可撓性を持たせる材料を用いることで、紙のような柔軟性を持たせることができる。
【００３９】
また、黒い粒子１１４のカーボンブラックは、通常の印刷を行うインクと同じ材料であるので、極めて紙の印刷物に近い自然な表示を行うことが可能となる。
【００４０】
図２に、ディスプレイになる前の前面板１の断面図を示す。なお、この図においてはまだ貼り合わせ前であるので、ディスプレイの状態では不要の剥離材層１６、剥離フィルム１７が余計についている。
【００４１】
基材透明フィルム１２の下に透明電極１３が形成され、電子インク１４が塗布されている。
【００４２】
更にその下層には接着剤層１５、剥離材層１６、剥離フィルム１７と形成されている。後工程では剥離材層１６と剥離フィルム１７を取り去って接着材層１５により背面板と貼り合わせる。
【００４３】
この場合の接着剤層１５の厚さとしては、３０〜８０μｍが好ましい。
【００４４】
また、剥離材層１６としては、シリコーンなどを用いる事が可能である。
【００４５】
さらに剥離フィルム１７としては、ポリエチレンテレフタレートなどを用いる事が可能であり、その厚さとしては、５０〜３００μｍが好ましい。
【００４６】
ここで、図２の右側に示すように前面板１の一部で透明電極１３が外部に露出している部分があり、ここに先述のプローブ７がコンタクトし、このプローブ７と平面電極５の間に駆動電圧供給装置９より電圧を供給することで、電子インク１４のマイクロカプセル内の粒子を電気泳動させ、前面板を全面白や全面黒の表示状態にすることができる。
【００４７】
以下、この様なディスプレイの前面板の検査について説明する。
【００４８】
図１は本発明の装置の概略構成を示している。前面板１は検査装置の平面電極５の上にセットされる。この時、スプリングを組み込んだプローブ７が前面板１の透明電極にコンタクトする。
【００４９】
ここで、前面板１と平面電極５を密着させるために、図１のユニットを用いる。ガラス板８と透明フィルム２で密閉された空間にエアー３を吹き込む。
【００５０】
この場合、透明フィルム２はその周囲にて枠状に固定されている。
【００５１】
次にこの空間の内部の圧力が０．２ＭＰａまで高まり、透明フィルム２は材質がポリプロピレンであり、厚さが５０μｍであるので、中央部が膨らむ。透明フィルムの材質としてはポリエチレンテレフタレートなども使用可能であり、厚さとしては５０〜１００μｍが好ましい。内部の圧力も０．１〜０．３ＭＰａが好ましい。
【００５２】
この状態でユニット上部をエアーシリンダ、又は電動モータ駆動等により平行に下降させる。
【００５３】
透明フィルム２は中央部が膨らんでいるので、下降時に前面板１と中央部から接触し始め、周辺部へと間の空気を逃がしながら前面板１を平面電極５に押し付ける。これと同時にユニット下部のマニホールド４より真空引きを行う。マニホールド４内の圧力は７００ｈＰａまで低下する。この場合の圧力も６００〜８８ｈＰａが好ましい。
【００５４】
制御装置１１により、この一連の操作を自動で行い、前面板１と平面電極５は全面で密着する。これが全体として請求項記載の圧着手段に相当するものである。
【００５５】
この状態で駆動電圧供給装置９より前面板１の透明電極１３と平面電極５間に電圧を±６００Ｖ印加することで、電子インク１４のマイクロカプセル内の粒子を移動させ、全面白、あるいは全面黒表示にさせて、カメラ１０で５０×５０μｍ／ピクセルの画像精度にて撮像し、制御装置１１に画像をデジタルデータとして取り込んで、欠陥検査を行う。
【００５６】
尚、画像による欠陥検査の方法としては前面板１の全面を白または黒状態にして欠陥検査を行うので、紙やフィルムなど無地シートの欠陥検査技術として公知となっている特許文献１記載の技術などを利用することができる。この場合の欠陥精度としては、φ１００μｍ以上の大きさの白もしくは黒以外の画像領域が認識される場合に欠陥と判定し、表示等を行う。
【００５７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、中央部が膨らんだ透明フィルムで前面板を平面電極に押し付けながら、前面板と透明フィルム間の空気を逃がしていくので、真空引きを行っても、透明フィルムと前面板間に干渉縞が生じることが無く、カメラと画像処理装置を用いて前面板の非破壊欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す装置概略図である。
【図２】接着前の前面板の層構造を示す図である。
【図３】本願発明のディスプレイの概略断面図である。
【図４】本願発明の前面板に用いられるマイクロカプセルの概略断面図である。
【図５】本願発明のマイクロカプセルの駆動状態と表示の関連説明斜視図である。
【図６】本願発明の図５のマイクロカプセルとは別のマイクロカプセルを用いた場合の駆動状態の説明斜視図である。
【図７】本願発明のマイクロカプセルの駆動状態によるカラー化表示の説明断面図である。
【符号の説明】
１　前面板
２　透明フィルム
３　エアー
４　マニホールド
５　平面電極
６　シール
７　プローブ
８　ガラス板
９　駆動電圧供給装置
１０　カメラ
１１　制御装置
１２　基材透明フィルム
１３　透明電極
１４　電子インク
１５　接着剤層
１６　剥離材層
１７　剥離フィルム
４１　　ディスプレイ
４１ｂ　電極フィルム
４１ｄ　電極フィルム
４１ｅ　基材
４１ｆ　カラーフィルタ
４２　　画像表示層
４３　　基材
４４　　共通電極
４５　　外部電極
１１０　マイクロカプセル
１１１　カプセル殻
１１３　白の粒子
１１４　黒の粒子
１１５　分散媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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