JP2006163038A - 粒子移動型表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォトリソグラフィーの回数を減らすことが可能で、かつ立体的な構造のパターニングが容易な粒子移動型表示素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 隔壁形成工程により、第１基板１及び第１基板１と所定間隙を開けた状態に配置される第２基板２の間隙に配置される隔壁３を第１基板１に形成する。そして、電極形成工程により、隔壁３に電極層を斜方蒸着して隔壁３を被覆し、隔壁側に配置される第２電極７を形成することにより、フォトリソグラフィーの回数を減らすようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、粒子を移動させることにより表示を行う粒子移動型表示素子の製造方法に関する。

近年、電圧印加によって粒子を移動させることに基づき表示を行うようにした粒子移動型表示装置についての研究が盛んに行われている。そして、その中で、特に注目度が高いのが電気泳動表示装置である。

この電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板と、これらの基板の間隙に配置された粒子と、この間隙に臨むように配置された一対の電極と、を備えた電気泳動表示素子を備えており、この電気泳動表示素子は液晶表示素子に比べて表示コントラストが高い、視野角が広い、表示にメモリー性が有る、バックライトや偏光板が不要である等、種々の特徴を有している。

こころで、このような電気泳動表示素子の製造方法としては、液晶表示素子などと同様に、一般的には基板上に成膜とフォトリソグラフィーを繰り返して、各種電極、絶縁層そして隔壁等の表示部を形成していくものがある（特許文献１参照）。

特開平９−１０１５１０号公報

ところで、このような従来の電気泳動表示素子の製造方法においては、フォトリソグラフィーの回数が製造コストに大きく影響するため、できる限りその回数を減らすことが求められている。しかしながら、通常一回の成膜に対して、一回のフォトリソグラフィーによる膜のパターニングが必要であり、その回数を減らすことは容易ではなかった。

また、立体的な構造を有する物体の表面を電極層で覆う場合は、フォトリソグラフィーでのパターニングは困難であった。

そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィーの回数を減らすことが可能で、かつ立体的な構造のパターニングが容易な電気泳動表示素子（粒子移動型表示素子）の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明のように、間隙を空けて配置された第１及び第２基板と、前記間隙を一定に保持し、かつ該間隙を仕切って画素を画定する隔壁と、前記間隙に配置された粒子と、前記第１基板又は前記第２基板に沿って画素に配置された第１電極と、前記隔壁の側面に配置された第２電極とを備えた粒子移動型表示素子の製造方法において、前記第１基板又は前記第２基板に前記隔壁を形成する隔壁形成工程と、前記隔壁に電極層を斜方蒸着して該隔壁を被覆し、前記第２電極を形成する電極形成工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明のように、隔壁に電極層を斜方蒸着して隔壁を被覆することによって隔壁側の第２電極を形成することにより、フォトリソグラフィーの回数を減らすことができる。これにより、製造コストの低減が可能となる。また、蒸着角度を可変として電極層の形成位置を制御することにより、隔壁という立体的な構造のパターニングが容易となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る粒子移動型表示素子の製造方法の一例である電気泳動表示素子の製造方法によって製造される電気泳動素子の構成を示す図であり、この電気泳動表示素子は、第１基板１と、第１基板１と所定間隙を開けて配置され、観察者側に配置される第２基板２と、これら第１及び第２基板１，２の間隙を一定に保持し、かつ間隙を仕切って画素４ａ，４ｂを画定する隔壁３と、間隙に配置された粒子９と、第１基板１に沿って画素４ａ，４ｂに配置された第１電極５と、隔壁３の表面を被うように形成された第２電極７とを備えている。

ここで、この第１電極５は反射層の機能を兼ねている。また、画素４ａ，４ｂの中央部には、入射光を散乱させるための散乱層６が配置されている。なお、本実施の形態において、粒子９は、帯電泳動粒子であり、この帯電泳動粒子９は、絶縁性液体８中に分散されている。

ここで、このように構成された電気泳動表示素子における表示は、第１電極５及び第２電極７間に電圧を印加して、帯電泳動粒子９を両電極間で移動させることにより行う。例えば、図１の左画素４ａに示すように、帯電泳動粒子９を第１電極５上に配置することにより帯電泳動粒子９の色を表示することができ、図１の右画素４ｂに示すように、帯電泳動粒子９を第２電極７側に集めることにより、入射光を第１電極面で反射させると共に、散乱層６で散乱させることができ、白色を表示することができる。

そして、このような電気泳動表示素子を用いて白黒表示を行うには、帯電泳動粒子９を黒色として、この帯電泳動粒子９をシャッター駆動させれば良く、カラー表示を行うには、帯電泳動粒子９を着色するか、他の部材を適宜着色しておけばよい。例えば、帯電泳動粒子９として黒色の帯電泳動粒子を用い、第１電極面上にカラーフィルター層を形成することによりカラー表示が可能となる。

次に、このような電気泳動表示素子の製造方法について説明する。

まず、図２の（ａ）に示すように、第１基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子１０及び不図示の配線を形成し、次に各スイッチング素子１０に対して絶縁層を介して第１電極５を形成する。次に、この第１電極上に散乱層６を形成し、さらにこの上方に隔壁３を配置する。

次に、図２の（ｂ）に示すように、第１基板上に形成された隔壁３の表面に金属粒子を蒸着することによって第２電極７を形成する。なお、この蒸着は、図３に示すように、第１基板１に対して斜め方向から行う。ここで、この第１基板上には隔壁３が等間隔で設置されており、このように斜め方向から蒸着を行うようにすると、それぞれの隔壁３は蒸着源１１に対して影をつくるため、第１基板上の、この影となる部分には蒸着物が堆積されることはない。

したがって、このような蒸着の際、蒸着方向を適切にとることによって、第１基板上の第１電極形成面への蒸着物の堆積を殆ど無くすことができ、蒸着層、即ち電極層７Ａを隔壁３の側面にのみ成膜することができる。

なお、この蒸着は、金属の蒸着粒子１２が、蒸着源１１から直線的に第１基板１に到達するのが望ましいことから、電子線蒸着法等の真空度の高い蒸着法で行うことが好ましい。また、隔壁３の両面に蒸着層（電極層７Ａ）を成膜する場合は、逆方向からも同様に蒸着を順次、或は同時に行ない、さらに隔壁３が画素４を取り囲むように形成されている場合は、異なる各方向から蒸着を順次、或は同時に行うようにする。

また、蒸着粒子１２を収束ビームにして隔壁側面に成膜をしてもよく、蒸着粒子１２が蒸着源１１から第１基板１に到達するまでの間に、シャッター、或いはバッフル等を設置してもよい。さらに、隔壁３に対する第２電極７の形成位置は、電極層７Ａ成膜時の蒸着角度により調整することができる。例えば、図４に示すように第２電極７を隔壁上部のみ形成したい場合は、蒸着角度を浅くし、隔壁全面に形成する場合は、蒸着角度を深くする。なお、これらの成膜位置は、素子特性によって決定される。

次に、このような蒸着による電極層成膜の後、電極層７Ａを全面エッチング処理し、この工程の後、隔壁３の表面を絶縁層で被う。次に、図２の（ｃ）に示すように各画素４ａ，４ｂ内に絶縁性液体８及び帯電泳動粒子９を充填した後、第２基板２によって画素４ａ，４ｂを封止し、この後、不図示の電圧印加回路を接続して表示素子とする。

なお、本実施の形態において、第１基板１や第２基板２には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルムの他、ガラスや石英等を使用することができる。また、電気泳動表示素子を反射型とした場合、観察者側に配置される方の第２基板２や基材には透明な材料を使用する必要があるが、他方の基板１には、ポリイミド（ＰＩ）などの着色されているものを用いてもよい。

また、本実施の形態のように、第１電極５に反射層を兼ねさせる場合は、第１電極５を銀やＡｌ等の光反射性の高い材料で形成すると良い。散乱層６には、樹脂中に屈折率の異なる微粒子を分散させたものを用いてもよく、また散乱層６を設けない場合には、第１電極５に凹凸を付与して反射光を散乱させるようにしてもよい。

絶縁性液体８には、イソパラフィン、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の非極性溶媒であって透明なものを使用すると良い。帯電泳動粒子９としては、着色されていて絶縁性液体８中で正極性または負極性の良好な帯電特性を示す材料を用いると良く、例えば、各種の無機顔料や有機顔料やカーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂を使用すると良い。なお、粒子の粒径は通常０．０１μｍ〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１から１０μｍ程度のものを用いると良い。

また、絶縁性液体８や帯電泳動粒子９中には、帯電泳動粒子９の帯電を制御し、安定化させるための荷電制御剤を添加しておくと良く、かかる荷電制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などを用いると良い。

また、絶縁性液体８中には、帯電泳動粒子同士の凝集を防ぎ、分散状態を維持するための分散剤を添加しておいても良く、かかる分散剤としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等のリン酸多価金属塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、その他無機塩、無機酸化物、あるいは有機高分子材料などを用いることができる。さらに、絶縁性液体８と帯電泳動粒子９は、マイクロカプセル化された後に各画素４ａ，４ｂに配置させてもよく、その場合はマイクロカプセルは１個以上、各画素に配置される。

隔壁３の部材には、第１基板１と同一の材料を用いても良く、アクリルなどの感光性樹脂を用いても良い。また、隔壁３の形成にはどのような方法を用いても良く、例えば、感光性樹脂層を塗布した後、露光及びウェット現像を行う方法、又は別に作成した障壁を接着する方法、印刷法によって形成する方法等を用いることができる。

以上述べたように、本実施の形態のように、隔壁側の第２電極７を、隔壁３に電極層を斜方蒸着することにより隔壁３を被覆して形成するようにすることにより、フォトリソグラフィーの回数を減らすことができ、製造コストの低減が可能となる。また、蒸着角度を可変として電極層の形成位置を制御することにより、隔壁構造という立体的な構造のパターニングが容易となる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１に示す構造の電気泳動表示素子を以下のようにして製造した。

まず、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０及び配線等が形成された第１基板１に対して、第１電極５を形成する。ここで、第１電極５は、アルミニウム膜を蒸着し、フォトリソグラフィーでレジストパターンを形成して、露出面をエッチングすることにより形成する。第１電極５は反射層を兼ね、各画素４の中央部分に配置する。レジスト剥離後、第１電極５の上方に散乱層６を形成する。なお、この散乱層６には、酸化チタン微粒子が分散されたアクリル樹脂を使用する。

次に、隔壁形成工程において、第１基板１上の各画素４ａ，４ｂの境界部分に隔壁３を配置する。なお、隔壁３の幅を５μｍとし、高さを１５μｍとする。

次に、電極形成工程において、隔壁３の表面に電極層（金属層）を成膜する。なお、この成膜には、電子ビーム蒸着法を使用すると共に、成膜は第１基板面に対して斜め方向より行なう。これにより、蒸着源１１（図３参照）から蒸発した蒸着粒子１２は、隔壁３の側面にのみにあたり、堆積することになる。そして、この蒸着を４方向より行なうと共に、電極層を全面エッチング処理する工程により、隔壁表面に第２電極７を形成する。

次に、このように表面に第２電極７が形成された隔壁表面に透明な絶縁層を形成する。この後、各画素内に絶縁性液体８及び帯電泳動粒子９を充填し、第２基板２により各画素４を封止する。そして、このようにして形成された粒子移動型表示素子に電圧印加回路を接続して電気泳動表示装置とした。

上記製造方法により、電気泳動表示素子及び電気泳動表示素子装置を、安定してしかも比較的低コストで作製することができる。

（実施例２）
実施例１と同様に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０、配線等、第１電極５、散乱層６及び隔壁３が形成された第１基板１を作製する。

次に、電極形成工程において、隔壁３の表面に電極層（金属層）を成膜する。なお、この成膜には、電子ビーム蒸着法を使用すると共に、成膜は、図３に示す斜め方向よりもさらに低角度から行なう。これにより、蒸着源１１から蒸発した蒸着粒子１２は、隔壁３の上部、即ち第２基板側のみにあたり、堆積することになる（図４参照）。そして、この蒸着を４方向より行なうと共に、電極層を全面エッチング処理する工程により、隔壁表面に第２電極７を形成する。

次に、このように表面に第２電極７が形成された隔壁表面に透明な絶縁層を形成する。この後、各画素内に絶縁性液体８及び帯電泳動粒子９を充填し、第２基板２により各画素４を封止する。そして、このようにして形成された粒子移動型表示素子に電圧印加回路を接続して電気泳動表示装置とした。

上記製造方法により、電気泳動表示素子及び電気泳動表示素子装置を、安定してしかも比較的低コストで作製することができる。

なお、これまでの説明においては、第１基板上に第１電極５及び隔壁３等を設けた場合について述べてきたが、本発明はこれに限らず、第２基板上に第１電極５及び隔壁３等を設けるようにしても良い。

本発明の実施の形態に係る粒子移動型表示素子の製造方法の一例である電気泳動表示素子の製造方法によって製造される電気泳動素子の構成を示す図。 上記電気泳動表示装置の製造方法を説明するための図。 上記電気泳動表示素子の製造方法における電極形成工程を説明する図。 上記電気泳動表示素子の製造方法における電極形成工程の他の例を説明する図。

符号の説明

１ 第１基板
２ 第２基板
３ 隔壁
４ａ，４ｂ 画素
５ 第１電極
７ 第２電極
８ 絶縁性液体
９ 帯電泳動粒子
１１ 蒸着源
１２ 蒸着粒子

Claims (7)

1. 間隙を空けて配置された第１及び第２基板と、前記間隙を一定に保持し、かつ該間隙を仕切って画素を画定する隔壁と、前記間隙に配置された粒子と、前記第１基板又は前記第２基板に沿って画素に配置された第１電極と、前記隔壁の側面に配置された第２電極とを備えた粒子移動型表示素子の製造方法において、
   前記第１基板又は前記第２基板に前記隔壁を形成する隔壁形成工程と、
   前記隔壁に電極層を斜方蒸着して該隔壁を被覆し、前記第２電極を形成する電極形成工程と、
   を有することを特徴とする粒子移動型表示素子の製造方法。
2. 前記隔壁に対する蒸着角度を可変としたことを特徴とする請求項１記載の粒子移動型表示素子の製造方法。
3. 前記隔壁に対し、前記斜方蒸着を順次異なる方向から行うことを特徴とする請求項１又は２記載の粒子移動型表示素子の製造方法。
4. 前記隔壁に対し、前記斜方蒸着を異なる方向から同時に行うことを特徴とする請求項１又は２記載の粒子移動型表示素子の製造方法。
5. 前記電極形成工程は、前記隔壁を被覆した電極層を全面エッチング処理する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粒子移動型表示素子の製造方法。
6. 前記粒子は帯電泳動粒子であり、前記間隙に前記帯電泳動粒子及び絶縁性液体を配置する工程を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粒子移動型表示素子の製造方法。
7. 前記粒子は帯電泳動粒子であり、前記間隙に前記帯電泳動粒子及び絶縁性液体を含有するマイクロカプセルを配置する工程を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粒子移動型表示素子の製造方法。
   

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