(57)【要約】【課題】破損が抑制された表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】表示装置の製造方法であって、複数の単位空間に区画する隔壁が形成された第１基板において、セルＣ内に分散液３を充填した状態で、第１基板と対向する第２基板を第１基板と貼り合わせ、分散液３をセルＣ内に密封する工程を有し、第１基板の温度線膨張率と第２基板の温度線膨張率との平均値をａ、隔壁の温度線膨張率をｂ、分散液３の温度体膨張率をｃとし、２ａ＋ｂ＞ｃの関係を満たす場合は、表示装置について予め設定された保存温度範囲の下限温度において、表示媒体を、分散液３の液面３ａが隔壁６の頂部６ｘと同じ高さ位置となるように充填し、２ａ＋ｂ＜ｃの関係を満たす場合は、保存温度範囲の上限温度において、分散液３を、液面３ａが隔壁６の頂部６ｘと同じ高さ位置となるように充填する。【選択図】図２
2013235023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の製造方法であって、
複数の単位空間に区画する隔壁が形成された第１基板において、前記単位空間内に表示媒体を充填した状態で、前記第１基板と対向する第２基板を前記第１基板と貼り合わせ、前記表示媒体を前記単位空間内に密封する工程を有し、
前記第１基板の温度線膨張率と前記第２基板の温度線膨張率との平均値をａ、前記隔壁の温度線膨張率をｂ、前記表示媒体の温度体膨張率をｃとし、
２ａ＋ｂ＞ｃの関係を満たす場合は、前記表示装置について予め設定された保存温度範囲の下限温度において、前記表示媒体を、前記表示媒体の上面が前記隔壁の頂部と同じ高さ位置となるように充填し、
２ａ＋ｂ＜ｃの関係を満たす場合は、前記保存温度範囲の上限温度において、前記表示媒体を、前記上面が前記隔壁の頂部と同じ高さ位置となるように充填する表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１基板の温度線膨張率を、前記第１基板を主として構成する第１の基材の温度線膨張率で近似し、前記第２基板の温度線膨張率を、前記第２基板を主として構成する第２の基材の温度線膨張率で近似して、前記平均値を算出する請求項１に記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２基板が可撓性を有する請求項１または２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記表示媒体が、前記帯電粒子と前記帯電粒子を分散させる分散媒とを含む分散液である請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法で製造した表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の製造方法および表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰＤ（Electrophoretic Display）やＱＲＬＰＤ（Quick Response Liquid Powder Display）のような帯電粒子の移動により表示を行う表示装置は、表示期間中の消費電力がゼロに近く、表示の切り替え期間の消費電力も非常に小さくできることから、特に電子ペーパーなどの携帯型情報端末の分野で広く利用されるようになってきている。
【０００３】
この種の表示装置は、一対の基板間に帯電粒子（表示媒体）を封入し、各基板の内面に形成した電極の間に電解を発生させて帯電粒子の移動を制御している。この際、基板面内での帯電粒子の偏りを防ぐために、帯電粒子の封入空間を隔壁で区画し、基板面方向への帯電粒子の移動を規制する構成の表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、隔壁で区画された個々の単位空間はセルと呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３３７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、セルを形成する隔壁は、温度変化により、隔壁の固有の熱膨張率に応じて体積が変化するため、温度変化によりセルの容積が変化する。同様に、表示媒体の体積も温度変化により変動する。上記特許文献１においては、セルに表示媒体を密封しているが、セルの単位温度当たりの容積変化量と、表示媒体の単位温度当たりの体積変化量と、に差があると、セル内が加圧されて封止が破れ、表示媒体が漏れ出してしまい、基板面内での表示媒体の偏りや機器の破損が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、破損が抑制された表示装置の製造方法を提供することを目的とする。また、破損が抑制された表示装置を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の表示装置の製造方法は、表示装置の製造方法であって、複数の単位空間に区画する隔壁が形成された第１基板において、前記単位空間内に表示媒体を充填した状態で、前記第１基板と対向する第２基板を前記第１基板と貼り合わせ、前記表示媒体を前記単位空間内に密封する工程を有し、前記第１基板の温度線膨張率と前記第２基板の温度線膨張率との平均値をａ、前記隔壁の温度線膨張率をｂ、前記表示媒体の温度体膨張率をｃとし、２ａ＋ｂ＞ｃの関係を満たす場合は、前記表示装置について予め設定された保存温度範囲の下限温度において、前記表示媒体を、前記表示媒体の上面が前記隔壁の頂部と同じ高さ位置となるように充填し、２ａ＋ｂ＜ｃの関係を満たす場合は、前記保存温度範囲の上限温度において、前記表示媒体を、前記上面が前記隔壁の頂部と同じ高さ位置となるように充填することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、製造される表示装置が保存温度範囲内で温度変化したとしても、常に単位空間の容積の方が表示媒体の体積よりも大きくなるため、単位空間の内部が加圧状態になることなく、封止が破られない。そのため、破損が抑制された表示装置を容易に製造することができる。
【０００９】
なお、本発明において「保存温度範囲」とは、表示装置を破損させることなく電圧印加なしに放置保存可能な温度範囲のことを指す。
【００１０】
本発明においては、前記第１基板の温度線膨張率を、前記第１基板を主として構成する第１の基材の温度線膨張率で近似し、前記第２基板の温度線膨張率を、前記第２基板を主として構成する第２の基材の温度線膨張率で近似して、前記平均値を算出することが望ましい。
この構成によれば、第１基板および第２基板の温度線膨張率において支配的な構成の温度線膨張率で、第１基板および第２基板の温度線膨張率を近似することで、容易に上記平均値ａを求めることができるため、製造管理が容易となる。
【００１１】
本発明においては、前記第２基板が可撓性を有することが望ましい。
この構成によれば、温度変化による単位空間内の表示媒体の体積変化に応じて、単位空間内が負圧になったとしても、第２基材が撓み、単位空間内での表意媒体の気化による気泡の発生を防止することができる。
【００１２】
本発明においては、前記表示媒体が、前記帯電粒子と前記帯電粒子を分散させる分散媒とを含む分散液であることが望ましい。
この構成によれば、破損が抑制された電気泳動表示装置を容易に製造することができる。
【００１３】
本発明の表示装置は、上述の表示装置の製造方法で製造することを特徴とする。
この構成によれば、破損が抑制された表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る電気泳動表示装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態の電気泳動表示装置の製造工程を示す工程図である。
【図３】本実施形態の電気泳動表示装置の単位空間を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図３を参照しながら、本実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態では、表示装置として電気泳動表示装置（ＥＰＤ）を例に挙げて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の概略構成を示す説明図であり、図１（ａ）は電気泳動表示装置を画像表示側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の線分Ａ−Ａにおける矢視断面図である。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、電気泳動表示装置（表示装置）１００は、平面視略矩形の画素Ｇが、各々の長手方向を同方向に揃えながら、行列状に複数配列している。複数の画素Ｇの間は隔壁６により仕切られ、区画されている。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、電気泳動表示装置１００は、第１基板１Ａと、第２基板２Ａと、第１基板１Ａおよび第２基板２Ａ間に配置される電気泳動層３Ａと、を備えている。第１基板１Ａは、素子基板１、絶縁膜７、画素電極４、底部６ｂを含む。第２基板２Ａは、対向基板（第２の基材）２、共通電極５、接着剤層８を含む。電気泳動層３Ａは、隔壁部６ａと、分散液３と、を含む。
【００１９】
このような電気泳動表示装置１００は、複数の画素Ｇを用いて形成した表示画像を、対向基板２側から視認可能な構成となっている。
以下、各構成を順に説明する。
【００２０】
素子基板１は、基板（第１の基材）１０と、基板上に形成された素子層１１と、を有している。素子層１１には、走査線、データ線、及び選択トランジスタなどが含まれている。
【００２１】
基板１０は、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。また、基板１０としては、シート状やフィルム状のような、可撓性を有するほどに薄いものであっても用いることが可能である。
【００２２】
不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属材料、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの形成材料を用いた基板を挙げることができる。金属材料を用いた基板においては、表面を酸化処理などの絶縁処理を施したものを用いる。また、透明基板としては、例えばガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）、またはこれらの複合材料など、光透過性を備えた材料を用いた基板を挙げることができる。
【００２３】
素子基板１の表面には絶縁膜７が形成されている。絶縁膜７の形成材料としては、有機材料、無機材料のいずれも好適に用いることができる。
【００２４】
画素電極４は、絶縁膜７上に配列して複数形成されており、絶縁膜７に形成された不図示の貫通孔を介して、素子基板１が有する選択トランジスタと電気的に接続している。画素電極４および選択トランジスタは、画素Ｇに対応して画素Ｇと同数形成されている。画素電極４としては、Ｃｕ箔上にニッケルめっきと金めっきとをこの順で積層したものや、Ａｌ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などにより形成されたものを採用することができる。
【００２５】
素子基板１には、画素電極４を覆うように隔壁６が形成されている。隔壁６は、各画素電極４に対応して設けられる画素Ｇを区画するものである。隔壁６は、隣り合う画素Ｇを区画する隔壁部６ａと、該隔壁部６ａ間を接続する底部６ｂとを含み、隔壁部６ａと底部６ｂとで囲まれたセル（単位空間）Ｃを形成している。複数の隔壁部６ａは高さが揃って形成されている。
【００２６】
隔壁６の材料としては、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂が用いられる。隔壁６は、画素電極４を覆うように上記樹脂を用いた樹脂層を形成した後、該樹脂層にナノインプリンティング技術を用いたエンボス加工を施すことで形成される。
【００２７】
エンボス加工では、画素Ｇの大きさに対応した凹凸形状を有する雄型を樹脂層に押圧することで隔壁６における上記隔壁部６ａ及び底部６ｂを形成する。すなわち、底部６ｂは、エンボス加工時における残渣から構成されたものとなる。ここで、エンボス加工時の残渣とは、雄型が樹脂層に押圧された時に素子基板１との間に残る樹脂部分を意味する。
【００２８】
一方、対向基板２は、光透過性を有する透明基板を用いることができる。対向基板２の形成材料としては、例えばガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）、またはこれらの複合材料など光透過性を備えた材料が挙げられる。また、対向基板２として、可撓性を有するシート状またはフィルム状のものを採用することとしてもよい。
【００２９】
対向基板２の内側（電気泳動層３Ａ側）には、複数の画素電極４と対向する平面形状の共通電極５が形成されている。共通電極５は、ＭｇＡｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などを形成材料とする透明電極である。
【００３０】
さらに、素子基板１側に設けられた隔壁６の頂部６ｘと、対向基板２側に設けられた共通電極５とが、共通電極５表面に全面に形成された接着剤層８を介して接合されている。接着剤層８は、光透過性を有する硬化性樹脂を形成材料としており、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂を用いることができる。
【００３１】
電気泳動層３Ａは、分散媒３０と、分散媒３０中に分散された複数の電気泳動粒子（帯電粒子、表示媒体）３１を有する分散液３（表示媒体）を有しており、素子基板１の内面側に設けられた画素電極４と、対向基板２の内面側に設けられた共通電極５との間に配置されている。分散液３は、複数のセルＣに充填されている。電気泳動粒子３１は、例えば白色粒子３１ａ及び黒色粒子３１ｂを含む。
【００３２】
分散媒３０としては、水、アルコール系溶媒（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、メチルセルソルブなど）、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチルなど）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）、脂肪族炭化水素（ぺンタン、ヘキサン、オクタンなど）、脂環式炭化水素（シクロへキサン、メチルシクロへキサンなど）、芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類（ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンなど））、ハロゲン化炭化水素（塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタンなど）などを例示することができ、その他の油類であってもよい。これらの物質は単独又は混合物として用いることができ、さらにカルボン酸塩のような界面活性剤などを配合してもよい。
【００３３】
白色粒子３１ａは、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子（高分子あるいはコロイド）であり、例えば負に帯電されて用いられる。黒色粒子３１ｂは、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料からなる粒子（高分子あるいはコロイド）であり、例えば正に帯電されて用いられる。これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンドなどの粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤などを添加することができる。
【００３４】
また、白色粒子３１ａ及び黒色粒子３１ｂに代えて、例えば赤色、緑色、青色などの顔料を用いてもよい。この構成によれば、赤色、緑色、青色などを表示することでカラー表示を行うことができる電気泳動表示装置１００を提供できる。
【００３５】
電気泳動表示装置１００は、白表示を行う場合、共通電極５を相対的に高電位、画素電極４を相対的に低電位に保持し電界を発生させる。これにより、負に帯電した白色粒子３１ａが共通電極５に引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子３１ｂが画素電極４に引き寄せられる。その結果、表示面側となる対向基板２側からこの画素Ｇを見ると、白色が認識されることなり、電気泳動表示装置１００は白色表示を行うことができる。
【００３６】
また、電気泳動表示装置１００は、黒表示の場合、共通電極５を相対的に低電位、画素電極４を相対的に高電位に保持し電界を発生させる。これにより、正に帯電した黒色粒子３１ｂが共通電極５に引き寄せられる一方、負に帯電した白色粒子３１ａが画素電極４に引き寄せられる。その結果、表示面側となる対向基板２側からこの画素Ｇを見ると黒色が認識されることとなり、電気泳動表示装置１００は黒色表示を行うことができる。
【００３７】
このような構成に基づき、電気泳動表示装置１００は、各画素Ｇにおいて画素電極４及び共通電極５間で所定の電圧を印加することで分散液３中の電気泳動粒子３１（白色粒子３１ａ及び黒色粒子３１ｂ）を対向基板２側に移動させることで画素Ｇごとに白黒表示をし、全体として所望の画像を表示できるようになっている。
【００３８】
図２は電気泳動表示装置１００の製造工程を示す工程図である。
まず、図２（ａ）に示すように、素子基板１上に通常知られた方法を用いて絶縁膜７、画素電極４を順に形成した後、ナノインプリンティング技術を用いて隔壁６を形成したものを用意する。
【００３９】
次いで、隔壁６のセルＣ内に分散液３を充填する。分散液３を充填する方法としては、従来の公知技術であるディスペンサーや液滴吐出装置を用いることができる。本実施形態ではディスペンサーを用い、分散液３が隔壁部６ａの頂部を覆うように余分に配置する。図では、余分な分散液を符号３ｘで示している。
【００４０】
次いで、図２（ｂ）に示すように、セルＣから溢れて配置された余分な分散液３ｘを除去する。例えば、スキージ部材９を隔壁部６ａの頂部６ｘに摺接させて、余分な分散液３ｘを除去する。これにより、隔壁６のセルＣ内には、分散液３を、分散液３の液面（上面）３ａが隔壁６の頂部６ｘと同じ高さ位置となるように充填することができる。
【００４１】
次いで、図２（ｃ）に示すように、共通電極５の表面全面に形成された接着剤層８を隔壁部６ａの頂部６ｘに当接させ、押圧して接着し、素子基板１と対向基板２との間のセルＣ内に表示媒体である分散液３を封入して、電気泳動表示装置１００を製造する。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、所定の温度制御を行った上で、上記図２（ｂ）に示す分散液３の充填を行う。以下、この温度制御について説明する。
【００４３】
まず、セルＣを図３に示す模式図のような直方体状のものであるとし、セルＣの幅をｗ、奥行きをｄ、高さをｈとすると、ある想定基準温度におけるセルＣの容積Ｖｏは下記式（１）のように表すことができる。
【００４４】
【数１】
2013235023.tif 000003
【００４５】
なお、高さｈは、セルＣの内側における隔壁６の高さ（セルＣの底面から隔壁部６ａの頂部６ｘまでの高さ）である。
【００４６】
このとき、第１基板１Ａの温度線膨張率と第２基板２Ａの温度線膨張率との平均値をａ（／℃）、隔壁６の温度線膨張率をｂ（／℃）、とすると、想定基準温度からΔｔ℃上昇したときのセルＣの容積Ｖは、下記式（２）のように表すことができる。
【００４７】
【数２】
2013235023.tif 000004
【００４８】
ここで、上記式（２）において、温度線膨張率が２次以上の各項（右辺のａ２Δｔ２、２ａｂΔｔ２、ａ２ｂΔｔ３）は、微小項であるため捨象することで、下記式（３）のように近似することができる。
【００４９】
【数３】
2013235023.tif 000005
【００５０】
なお、第１基板１Ａの温度線膨張率と第２基板２Ａの温度線膨張率とは、個別に実測した値を採用してもよいが、近似値を用いてもよい。すなわち、第１基板１Ａの温度線膨張率を、第１基板１Ａを主として構成する基板１０の温度線膨張率で近似し、同様に第２基板２Ａの温度線膨張率を、第２基板２Ａを主として構成する対向基板２の温度線膨張率で近似して、平均値ａを算出することとしても構わない。
【００５１】
例えば、第１基板１Ａにおいては、基板１０の厚さに対して、基板１０以外の構成（素子層１１、絶縁膜７，画素電極４、底部６ｂ）の厚さが非常に薄く、第１基板１Ａの温度線膨張率においては基板１０の温度線膨張率が支配的であるため、上記近似をすることができる。同様に、第２基板２Ａにおいては、対向基板２の厚さに対して、共通電極５，接着剤層８の厚さが非常に薄く、第２基板２Ａの温度線膨張率においては対向基板２の温度線膨張率が支配的であるため、上記近似をすることができる。これにより、容易に平均値ａを求めることができる。
【００５２】
一方、想定基準温度においてセルＣに丁度充填される分散液３の体積をＶＬoとし、分散液３の温度体膨張率をｃ（／℃）とすると、想定基準温度からΔｔ℃上昇したときの分散液３の体積ＶＬは、下記式（４）のように表すことができる。
【００５３】
【数４】
2013235023.tif 000006
【００５４】
ここで、想定基準温度においては、セルＣ内に分散液３が丁度充填されているとの想定から、Ｖｏ＝ＶＬoとなり、上記式（３）（４）より、温度変化に係る係数である２ａ＋ｂと、ｃとを比較することで、温度変化時に、セルＣの容積と分散液３の体積のいずれがより大きく変化するかを判定することができる。
【００５５】
すなわち、２ａ＋ｂ＞ｃである場合には、温度変化時による分散液３の体積の増加量よりもセルＣの容積の増加量の方が大きい。したがって、２ａ＋ｂ＞ｃである場合には、製造される電気泳動表示装置１００について、予め設定された保存温度範囲の下限温度に温度制御し、分散液３を、分散液３の液面３ａが隔壁６の頂部６ｘと同じ高さ位置となるように充填する。
【００５６】
また、２ａ＋ｂ＜ｃである場合には、温度変化時によるセルＣの容積の増加量よりも分散液３の体積の増加量の方が大きい。したがって、２ａ＋ｂ＜ｃである場合には、製造される電気泳動表示装置１００について、予め設定された保存温度範囲の上限温度に温度制御し、分散液３を、分散液３の液面３ａが隔壁６の頂部６ｘと同じ高さ位置となるように充填する。
【００５７】
このように温度制御した後にセルＣに分散液３を充填することで、保存温度範囲内で温度変化があったとしても、常にセルＣの容積の方が分散液３の体積よりも大きいため、内部が加圧状態になることなく、破損が抑制された電気泳動表示装置１００となる。
【００５８】
なお、対向基板２として、可撓性を有するシート状またはフィルム状のものを採用することとすると、第２基板２Ａ全体が可撓性を有する構成とすることができる。すると、温度変化によりセルＣ内の分散液の体積変化に応じてセル内が負圧になったとしても、第２基板２Ａが撓み、セルＣ内での分散媒３０の気化による気泡の発生を防止することができる。
本実施形態においては、以上のようにして電気泳動表示装置１００を製造する。
【００５９】
以上のような構成の電気泳動表示装置１００の製造方法によれば、破損が抑制された電気泳動表示装置１００を容易に製造することができる。
【００６０】
また、以上のような構成の電気泳動表示装置１００によれば、破損が抑制された表示装置を提供することができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、セルＣに分散液３を充填する際、余分量の分散液３を配置した後にスキージ部材９を隔壁部６ａの頂部６ｘに摺接させて、余分な分散液３ｘを除去することとしたが、頂部６ｘの高さと分散液３の液面３ａの高さとが一致するように分散液３を配置することができれば、上述した方法に限らない。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６３】
例えば、上述の実施形態では電気泳動表示装置について説明したが、これに限らず、ＱＲＬＰＤ、エレクトロクロミック表示装置においても本発明を採用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ…第１基板、２Ａ…第２基板、３…分散液（表示媒体）３ａ…液面（上面）、６…隔壁、６ｘ…頂部、１００…電気泳動表示装置（表示装置）、Ｃ…セル（単位空間）
【図１】
2013235023.tif 000007
【図２】
2013235023.tif 000008
【図３】
2013235023.tif 000009