專利名稱：彩色顯示元件的制造方法以及彩色顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示元件，詳細(xì)而言涉及一種反射型彩色顯示器的元件結(jié)構(gòu)，涉及一種應(yīng)用了電子紙的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為替換紙的電子介質(zhì)，正積極地進(jìn)行電子紙的開發(fā)。相對于作為以往的顯示器的CRT、液晶顯示器，作為電子紙中必要的特性，可例舉出是反射型顯示元件且具有高的白反射率、高的對比度、在顯示中具有存儲器效果、能夠以低電壓進(jìn)行驅(qū)動、薄而輕、以及物美價廉等。特別是作為顯示特性而要求與紙同質(zhì)的白反射率和/或?qū)Ρ榷?。另外，以往的紙介質(zhì)理所當(dāng)然進(jìn)行全彩顯示，對電子紙的彩色化的期望非常高。作為目前為止提出的能夠進(jìn)行彩色顯示的電子紙的技術(shù)，例如在反射型液晶元件 中形成了濾色器的介質(zhì)已經(jīng)被產(chǎn)品化，但是由于使用偏光板，因此光的利用效率低，只能進(jìn)行比較暗的白色顯示。另外，因為無法顯示黑色，因此對比度也差。另外，作為明亮的反射型顯示元件有電泳方式，電泳方式的原理是通過電場來移動帶電的白色粒子和黑色粒子，但是該電泳方式的白色粒子的散射反射率最多不足40%，希望進(jìn)一步提高反射效率。另外，當(dāng)進(jìn)行彩色化時反射效率下降，因此對明亮的彩色電子紙的期待很聞。例如，專利文獻(xiàn)I、專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4等公開了形成有電泳元件的濾色器的反射型彩色顯示介質(zhì)。其中，具有以往的液晶顯示裝置等中使用的黑矩陣的濾色器或者著色像素的疊加，導(dǎo)致?lián)p害亮度。另外，在專利文獻(xiàn)I中，在實現(xiàn)多色顯示元件時，以與著色層數(shù)相同次數(shù)的光刻方式來形成著色像素，因此其工序成本以及著色抗蝕劑都用得很浪費。另一方面，提出了如下的噴墨法濾色器的制造方法(專利文獻(xiàn)5、專利文獻(xiàn)6):該方法在構(gòu)成像素的區(qū)域中，僅對各個需要的像素同時地噴射涂覆紅、藍(lán)、綠的墨水并使之固化而形成像素，預(yù)先通過光學(xué)工序形成隔壁，并對該像素部吐出墨。在該方法中，為了避免各色區(qū)域的滲透、相鄰的區(qū)域之間的混色，例如在專利文獻(xiàn)7中例示有使墨水和隔壁表面的靜態(tài)接觸角為3(Γ65°以避免混色。該方法與所述的光刻法相比，削減了其工序成本以及著色抗蝕劑。另外，提出了在噴墨法濾色器的制造中不形成隔壁而形成著色層的方法(專利文獻(xiàn)8)。但是，該方法預(yù)先在基底上形成黑矩陣層，通過該區(qū)域來完成染色，另外，在作為反射型顯示元件的電子紙中不需要黑矩陣。專利文獻(xiàn)I :日本特開2003-161964號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004-361514號公報專利文獻(xiàn)3 :日本特開2008-83536號公報專利文獻(xiàn)4 :日本特開2006-267831號公報專利文獻(xiàn)5 :日本特開昭59-75205號公報
專利文獻(xiàn)6 :日本特開2001-350012號公報專利文獻(xiàn)7 :日本特開平11-281815號公報專利文獻(xiàn)8 :日本特開2010-54777號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以往技術(shù)的狀況而作出的，不降低亮度地將以往的單色電子紙的方式簡單且物美價廉地提供為彩色顯示元件。本發(fā)明人為了解決上述問題而進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)關(guān)于彩色顯示元件，通過將需要著色的區(qū)域限制到最小限，并且作為其手段而利用噴墨法形成著色區(qū)域，能夠?qū)⒅氖褂昧恳种茷樾枰?，進(jìn)而通過將其它區(qū)域設(shè)為無著色或者透明來抑制亮度的下
降。這是因為，在以往的有源方式液晶顯示器中使用的濾色器需要黑矩陣，該黑矩陣是為了對設(shè)于對置基板的一方的薄膜晶體管(TFT)進(jìn)行遮光的目的而專門設(shè)置的，但是例如在使用了微膠囊的電泳式電子紙的情況下，黑色粒子或者白色粒子覆蓋對置基板上的全部，因此光不會從視覺辨認(rèn)側(cè)到達(dá)相對置的TFT，所以不需要與黑矩陣相當(dāng)?shù)恼诠獠?。同樣地，關(guān)于對置基板側(cè)，通過專用白色粒子、反射鏡面覆蓋TFT的情況下也是同樣的。另外，在無源方式顯示器、分段方式顯示器中沒有TFT，因此濾色器側(cè)不需要遮光部。并且，根據(jù)噴墨法，著色區(qū)域的形成在成本上也是優(yōu)選的。本發(fā)明提供一種彩色顯示元件，其特征在于，在一對基板之間配置了顯示體的多色顯示面板(元件)中，在上述一對基板中的至少一個透明基板上具有形成了至少包含藍(lán)、綠、紅的3色的著色區(qū)域的濾色器，其中上述顯示體包含通過施加電場而移動或者旋轉(zhuǎn)的粒子。S卩、本發(fā)明的要旨如下。(I) 一種彩色顯示元件的制造方法，該彩色顯示元件在具有電極的一對對置基板之間封入具有白色以及黑色且?guī)щ娏说娘@示體，在對置基板的一側(cè)具備濾色器，該彩色顯示元件的制造方法的特征在于，設(shè)置在視覺辨認(rèn)側(cè)的濾色器在透明支撐基板上首先分別通過噴墨法至少形成藍(lán)、綠、紅的3色的著色區(qū)域，并將著色區(qū)域以外設(shè)為無著色或者透明。(2)根據(jù)(I)所述的彩色顯示元件的制造方法，其特征在于，在通過噴墨法來形成著色區(qū)域時，對著色墨賦予紫外線固化性，通過噴墨法在透明支撐基板上進(jìn)行涂覆，在干燥后至少進(jìn)行紫外線曝光。(3)根據(jù)(I)所述的彩色顯示元件的制造方法，其特征在于，對置基板中的一個是以規(guī)定的圖案形成了像素電極的驅(qū)動側(cè)基板，在將像素電極投影到透明支撐基板側(cè)的位置具有著色區(qū)域，并且相對于像素電極以90%以下的面積比例形成著色區(qū)域。(4)一種反射型彩色顯示元件，通過上述(I廣(3)中任一項所述的制造方法獲得，具有濾色器，在微膠囊中帶電了的白色粒子與黑色狀態(tài)任意地切換。(5)根據(jù)(4)所述的彩色顯示元件，濾色器中的透明支撐基板由透明薄膜構(gòu)成。在該多色顯示面板(彩色顯示元件)中，顯示體例如能夠設(shè)為將電泳粒子分散到分散劑中并封入的微膠囊。此外，微膠囊的粒徑優(yōu)選為ΠΟΟΟμπι左右，通常是幾ΙΟμπι。微膠囊中的黑色粒子以及白色粒子帶電，它們被夾在具有一對透明電極的基板間，通過施加電場而進(jìn)行單色顯示(圖I)。即，該彩色顯示元件具備驅(qū)動側(cè)基板3以及如ITO玻璃等那樣具備導(dǎo)電層4的透明基板5，該驅(qū)動側(cè)基板3以規(guī)定的圖案形成了連接于薄膜晶體管(TFT)等的像素開關(guān)I的驅(qū)動電極2，在這些基板之間配置微膠囊9。在該微膠囊9中，由帶電為相互不同的電荷的白色粒子6以及黑色粒子7構(gòu)成的顯示體10分散在透明分散劑8中并被封入。除此之外，例如也可以設(shè)為具有白色以及黑色的表面區(qū)域，且各個顏色的區(qū)域通過以不同的電荷帶電了的旋轉(zhuǎn)粒子而形成顯示介質(zhì)。另外，在濾色器11的制造中，在由透明薄膜、玻璃等構(gòu)成的透明支撐基板12之上，首先通過噴墨來形成著色區(qū)域13，從而能夠省略如以往那樣地容納墨的基底即隔壁，進(jìn)而能夠削減著色墨的使用量，從而廉價地形成濾色器。這里，在透明薄膜中能夠使用市售的薄膜，例如聚碳酸酯薄膜、PET薄膜、COP薄膜等。作為提供形成著色區(qū)域13的液滴的噴墨墨水，只要是在液滴干燥后具有絕緣特性，且能夠從噴墨頭穩(wěn)定連續(xù)地吐出的液滴，則能夠通過將公知的材料選定為構(gòu)成成分并調(diào)整為后述的恰當(dāng)物性來使用。在一般的壓電元件的噴墨頭中，穩(wěn)定地形成液滴的墨水物性根據(jù)頭結(jié)構(gòu)而不同，但是在頭內(nèi)部的溫度下粘度為3mPa · sec 150mPa · sec、優(yōu)選為4mPa · sec 30mPa · sec。在比上述粘度還大時變得不能吐出，在比上述粘度低時吐出量不穩(wěn)定。表面張力在頭內(nèi)部的溫度下為20mN/nT40mN/m。在比上述表面張力大時開始涂覆時不能吐出液滴,在比上述表面張力低時連續(xù)吐出時的液滴量不穩(wěn)定。頭內(nèi)部的溫度依賴于材料穩(wěn)定性，但是在室溫20 0C 45 °C中使用。為了提高墨中固體量并提高膜厚，有時優(yōu)選使用35 45°C左右的溫度。著色區(qū)域?qū)?zhǔn)形成驅(qū)動側(cè)基板3中的對置像素電極2的區(qū)域，至少分開涂覆藍(lán)、綠、紅的3色。另外，為了擴(kuò)大顏色再現(xiàn)性區(qū)域、提高亮度的目的，還能夠形成黃色、藍(lán)綠、透明區(qū)域等。在這種多色濾色器的制造中，在噴墨方式中，與光學(xué)相比省略了顯像工序，因而·更優(yōu)選。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選方式如下在利用噴墨法形成著色區(qū)域時，將形成濾色器像素部的著色區(qū)域13的面積設(shè)為比與相對置的基板中的像素電極2相對應(yīng)的像素開口部的面積小(圖2)。即，如圖2所示，該像素開口部將通過包圍連接于像素開關(guān)(TFT) I的像素電極2的布線16形成的格子單位作為一像素單位，在其中配置像素電極2，與通過施加電場來移動構(gòu)成顯示體的帶電粒子的區(qū)域相等。因而，實際上，顯示體所驅(qū)動的區(qū)域與該像素電極2的區(qū)域相對應(yīng)，因此濾色器側(cè)的著色區(qū)域13優(yōu)選與其相對應(yīng)地形成，并且設(shè)為比該像素電極2的面積小。更優(yōu)選為，在將像素電極2投影到透明支撐基板側(cè)的位置形成著色區(qū)域，且相對于像素電極2以90%以下的面積比例來形成著色區(qū)域為宜。另一方面，在無源方式或者分段方式中，在被圖案化了的像素電極以及導(dǎo)電層夾著的共通區(qū)域中，帶電粒子移動，因此可以將該共通區(qū)域考慮為像素開口部。即，濾色器側(cè)的著色區(qū)域13相對于像素開口的面積優(yōu)選設(shè)為90%以下。另外，雖然也依賴于顯示裝置的用途以及要求特性，但是從表現(xiàn)所期望的顏色特性的目的考慮，不論是將像素電極設(shè)為對象的情況下、還是將像素開口部設(shè)為對象的情況下，著色區(qū)域所占的面積比例優(yōu)選為30%以上，更優(yōu)選為40%以上。在低于該范圍時，為了獲得所期望的顏色特性，需要加厚形成著色區(qū)域的著色層或提高著色層中的顏料濃度，或者變成無法顯示所期望的顏色特性。此外，在濾色器中，通過將著色區(qū)域以外的部分設(shè)為無著色，能夠削減著色墨的使用量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的彩色顯示元件。如上述那樣，通過將濾色器的I像素部中的著色區(qū)域的面積相對于像素電極設(shè)為90%以下、或相對于像素開口部設(shè)為90%以下，對擴(kuò)大驅(qū)動側(cè)基板和濾色器的粘貼時的對準(zhǔn)精度的允許范圍而提高成品率作出貢獻(xiàn)。特別是，當(dāng)將薄膜基板設(shè)為支撐基板時，針對該粘貼時的薄膜尺寸變化而對提高成品率作出貢獻(xiàn)。這樣，在將形成濾色器的I像素部的著色區(qū)域中的著色面積S通過噴墨法形成時，優(yōu)選事先從噴墨噴嘴對透明支撐基板吐出I滴墨，且以干燥了時所形成的接觸面積％為基準(zhǔn)。即，在S大于％的情況下，能夠在I著色區(qū)域內(nèi)描繪 多個液滴，能夠?qū)⒁旱位蛑丿B或孤立或合體。另外，在通過多個液滴來描繪I著色區(qū)域內(nèi)的情況下，由于液滴間的著彈時間差而其合體的樣子也不同，噴墨描繪方法不限于這里所記載的方法。關(guān)于形成著色區(qū)域的著色墨，只要是能夠從噴墨頭穩(wěn)定連續(xù)地吐出的液滴，則能夠通過將公知的材料選定為構(gòu)成成分，并且進(jìn)行調(diào)整以成為如后述那樣的墨水適當(dāng)物性來使用。作為這樣的構(gòu)成成分，優(yōu)選使用如下有機(jī)顏料將通過紫外線或者加熱進(jìn)行固化的樹脂作為主體而溶解到適于噴墨連續(xù)吐出的沸點200°C的無著色溶劑中，進(jìn)而作為著色成分而微分散為IOOnm以下,并穩(wěn)定化。另外，在本發(fā)明的彩色顯示元件中，在濾色器上通過著色區(qū)域形成的著色圖案沒有特別限制，能夠適當(dāng)使用適合的形狀。例如，在各自的圖案形狀為長方形、正方形、接近圓的情況下，三種圖案也可以是重復(fù)排列、L字形排列、三角排列、馬賽克排列或隨機(jī)排列。另夕卜，能夠設(shè)為包含多個著色圖案和透明圖案。與利用了著色光抗蝕劑的濾色器制造方法相t匕，噴墨法具有不使用光掩模，且能夠選擇各種的圖案的特征。而且，在4色以上的多色表現(xiàn)中不需要重復(fù)進(jìn)行多個光刻工序，在成本上是優(yōu)選的。此外，本說明書中的“無著色”是指不在透明支撐基板上形成著色圖案。即，意味著不通過噴墨法進(jìn)行印刷，另外將著色區(qū)域以外設(shè)為透明意味著使用不包含顏料或者含有無色的顏料的著色墨而通過噴墨法形成透明的像素(顯示上與白色相當(dāng))。為了在透明支撐基板上的所期望的I像素的著色區(qū)域內(nèi)設(shè)置著色墨，在材料上以及涂覆時下面的手段有效。作為其一，(O為了設(shè)為通過噴墨法吐出的著色墨在透明支撐基板上的任意位置固定地擴(kuò)展，優(yōu)選進(jìn)行如使透明支撐基板的表面性狀均勻那樣的清洗或者表面處理。另外，(2)優(yōu)選對透明支撐基板進(jìn)行加熱，在液滴剛剛著彈后使著色墨中的蒸發(fā)成分氣化，從而設(shè)為液滴不擴(kuò)展。進(jìn)而，優(yōu)選對著色墨賦予紫外線固化性，并在透明支撐基板上進(jìn)行噴墨涂覆，在干燥后至少實施紫外線曝光，在之后的熱處理工序中不使圖案區(qū)域擴(kuò)展。S卩，為了制造面內(nèi)均勻的濾色器，希望對透明支撐基板進(jìn)行清洗或者表面處理，使著色墨對支撐基板的接觸角變得均勻。例如進(jìn)行基于公知的堿性洗劑的清洗、大氣壓等離子體法、電暈放電、紫外線處理、預(yù)先涂覆氟系抗墨劑或硅烷耦合劑處理等。這是因為著彈在支撐基板上的墨水是液狀的，根據(jù)其表面張力和與基板的潤濕性來決定接觸角，根據(jù)液滴量來決定擴(kuò)展直徑的緣故。另外，以積極地控制著色墨的擴(kuò)展直徑為目的，如下方法也是優(yōu)選的對透明支撐基板進(jìn)行加熱，在液滴剛剛著彈后立即使色墨中的蒸發(fā)成分氣化，從而不使液滴擴(kuò)展。另夕卜，在透明支撐基板為PET、PC等的有機(jī)薄膜的情況下，也可以將為賦予功能的目的而實施的強(qiáng)化(hard court)層等利用到著色墨的潤濕性控制中。進(jìn)而，對著色墨賦予紫外線固化性，在透明支撐基板上進(jìn)行噴墨涂覆、干燥后，至少實施紫外線曝光，在之后的熱處理工序中使圖案區(qū)域不擴(kuò)展的方法在獲得均勻的濾色器方面也有效。作為對著色墨賦予紫外線固化性的方法，能夠應(yīng)用公知的方法。例如，含有液狀丙烯酸單體和光起始劑、并通過紫外線進(jìn)行固化的方法等。在著色區(qū)域(包含為形成透明的像素的目的，通過噴墨法利用不包含顏料的透明墨形成透明區(qū)域的情況)以外的部分，什么都不形成而獲得濾色器，將其與粘接劑等一起粘貼到對置基板中的位于視覺辨認(rèn)側(cè)的透明基板上。另外，關(guān)于這樣形成的濾色器，也可以為了著色區(qū)域的平坦化目的而預(yù)先設(shè)置透明的保護(hù)層。此外，本發(fā)明的彩色顯示元件的動作原理例如如下所述。即，在至少一個設(shè)置有濾色器的一對基板間配置了將白色電泳粒子和黑色電泳粒子分散到透明分散劑中并封入的微膠囊或者具有白色以及黑色的表面區(qū)域的旋轉(zhuǎn)粒子的彩色顯示元件中，當(dāng)對電泳粒子 或者旋轉(zhuǎn)粒子施加濾色器側(cè)為正的方向的電場時，在白色電泳粒子或者旋轉(zhuǎn)粒子的白色區(qū)域帶電為負(fù)的情況下，移動到濾色器側(cè)、或者通過旋轉(zhuǎn)而改變朝向，來自觀察側(cè)的光反射到此，透過相對置的著色圖案，進(jìn)行該著色圖案的顏色顯示。相反地，當(dāng)對電泳粒子或者旋轉(zhuǎn)粒子施加濾色器側(cè)為負(fù)的方向的電場時，黑色電泳粒子或者旋轉(zhuǎn)粒子的黑色區(qū)域移動到濾色器側(cè)、或者通過旋轉(zhuǎn)而改變朝向，來自觀察側(cè)的光被其吸收，不進(jìn)行顏色顯示。這樣，通過適當(dāng)選擇和/或控制施加到電泳粒子或者旋轉(zhuǎn)粒子的電場的方向，能夠進(jìn)行規(guī)定的彩色顯
/Jn ο根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的本發(fā)明的彩色顯示元件，能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的彩色電子紙。另夕卜，在濾色器制造時，對工序數(shù)、材料使用量的削減作出貢獻(xiàn)。另外，通過在透明支撐基板上使用有機(jī)薄膜，對電子紙的輕量化、薄型化作出貢獻(xiàn)。另外，作為只在以往的單色型電子紙上粘貼本濾色器薄膜的簡便的彩色化手段而受到期待。


圖I是表示本發(fā)明的彩色顯示元件的一個例子的剖面示意圖(局部)。圖2是說明色顯示元件中的對置基板中的具有TFT的驅(qū)動側(cè)的基板的樣子的俯視示意圖。圖3是表示在實施例I中形成著色區(qū)域的著色墨的描繪間距的示意圖。圖4是表示在實施例5 8中形成著色區(qū)域的著色墨的描繪位置及其形狀的圖。圖5是表示測量了在實施例I中烘焙后又進(jìn)行140°C、30分鐘燒制而獲得的各液滴的直徑以及高度的樣子的說明圖。附圖標(biāo)記說明I :像素開關(guān)；2 :像素電極；3 :驅(qū)動側(cè)基板；4 :導(dǎo)電層；5 :透明基板；6 :白色粒子；7 :黑色粒子；8 :分散劑；9 :微膠囊；10 :顯示介質(zhì)；11 :濾色器；12 :基材；13 :隔壁；14 :像素區(qū)域；15:著色層；16 :布線
具體實施方式
下面，示出作為本發(fā)明的實施方式的實施例，并具體地說明本發(fā)明。此外，本發(fā)明不限于這些實施例?！安俊钡谋硎鲈跊]有特別聲明的前提下都是重量部。實施例[著色嗔墨墨(Rl:紅、Gl :綠、BI :監(jiān))的調(diào)制]在使用表I所示的濾色器用精細(xì)顏料而高分子分散劑共存的情況下，將二乙二醇丁醚醋酸酯(diethylene glycol monoethyl etheracetate)作為溶劑而在珠磨機(jī)中進(jìn)行分散，從而調(diào)制出紅、綠以及藍(lán)的分散液。以該分散液為基礎(chǔ)根據(jù)表I所示的組成進(jìn)行混合，通過I μ m微過濾器對其進(jìn)行加壓過濾,從而調(diào)制出各色的著色噴墨墨水。結(jié)合物性值而表不在表I中。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種彩色顯示元件的制造方法，該彩色顯示元件在具有電極的一對對置基板之間封入具有白色以及黑色且?guī)щ娏说娘@示體，在對置基板的一側(cè)具備濾色器，該制造方法的特征在于， 關(guān)于設(shè)置在視覺辨認(rèn)側(cè)的濾色器，首先分別通過噴墨法在透明支撐基板上至少形成藍(lán)、綠、紅的3色的著色區(qū)域，并將著色區(qū)域以外設(shè)為無著色或者透明。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彩色顯示元件的制造方法，其特征在于， 在通過噴墨法形成著色區(qū)域時，對著色墨賦予紫外線固化性，在透明支撐基板上通過噴墨法進(jìn)行涂覆，在干燥后至少進(jìn)行紫外線曝光。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彩色顯示元件的制造方法，其特征在于， 對置基板中的一個是以規(guī)定的圖案形成有像素電極的驅(qū)動側(cè)基板，在將像素電極投影到透明支撐基板側(cè)的位置具有著色區(qū)域，并且相對于像素電極以90%以下的面積比例形成著色區(qū)域。
4.一種反射型彩色顯示元件，其特征在于， 通過權(quán)利要求廣3中的任一項所述的制造方法獲得，具有濾色器，在微膠囊中帶電了的白色粒子和黑色狀態(tài)任意地切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射型彩色顯示元件，其特征在于， 濾色器中的透明支撐基板由透明薄膜構(gòu)成。
全文摘要
不降低亮度地將以往的單色電子紙的方式簡便且廉價地提供為彩色顯示元件。一種彩色顯示元件的制造方法，該彩色顯示元件在具有電極的一對對置基板之間封入具有白色以及黑色且?guī)щ姷娘@示體，在對置基板的一側(cè)具備濾色器，該制造方法的特征在于，關(guān)于設(shè)置在視覺辨認(rèn)側(cè)的濾色器，在透明支撐基板上首先通過噴墨法至少形成藍(lán)、綠、紅的3色的著色區(qū)域，并將著色區(qū)域以外設(shè)為無著色或者透明。
文檔編號G02F1/167GK102934018SQ20118002806
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者藤城光一, 板原俊英, 齋藤亨, 浦野和久, 井口真介, 汲田健太郎, 滝田友春 申請人:新日鐵住金化學(xué)株式會社, 株式會社愛發(fā)科