JP2007264521A

JP2007264521A - 表示材

Info

Publication number: JP2007264521A
Application number: JP2006092785A
Authority: JP
Inventors: Miki Koo; 美希小尾
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】表示画像のコントラストを向上させた表示材を提供する。
【解決手段】前面板と背面板との間に設けられるマイクロカプセル４内に２色以上の異なる粒子１、２と無色透明溶媒３とを封止した表示材において、２色以上の異なる粒子の少なくとも１色の粒子の形状を扁平形状とした。マイクロカプセル壁に封じられた粒子の形状が扁平形状であるため、表示がなされた時、粒子間に隙間が生じにくく、粒子が本来持っている色味を十分に呈することができ、表示画像のコントラストを向上させることができる。そのため、様々なセグメント表示及びアクティブマトリックス表示用途に、広範に利用可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示画像のコントラストを向上させたマイクロカプセル型電気泳動式表示材に関する。

近年、フラットパネル表示装置としての液晶表示装置（ＬＣＤ）が、厚さが薄く、小型化が可能であることから、様々な用途において広範に使用されている。そして、最近では、このようなＬＣＤよりも更に薄型化、低消費電力化を目指す他の表示方式として、電気泳動現象を利用した表示装置が開発されている。

この電気泳動現象を利用した表示装置の一つとして、マイクロカプセル型電気泳動方式が実用化されている。
この方式の表示装置は、透明溶媒が満たされたマイクロカプセル中に、正と負に帯電した白色粒子と黒色粒子を入れ、外部電圧の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ものである。
マイクロカプセルのサイズは径数十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。

例えば、透明電極を形成した透明樹脂膜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を得ることができる（例えば特許文献１参照）。
なお通常、透明電極を形成した透明樹脂膜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。
特開２０００−２２１５４６号公報

以上のように構成されるマイクロカプセル型電気泳動式表示装置では、マイクロカプセル中の粒子が、電圧の印加によって所望の色の表示がなされる。
しかし、粒子が球状であると、粒子間に隙間が生じやすく、粒子が本来持っている色味を十分に呈することができないという問題がある。

本発明は、以上のような実情に鑑み、表示画像のコントラストを向上させた表示材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の表示材は、透明基板に第一電極を設けた前面板と、基材に第二電極を設けた背面板と、前記前面板と背面板との間に設けられるマイクロカプセル層とを有し、前記マイクロカプセル層は、少なくとも２色以上の異なる粒子と無色透明溶媒がマイクロカプセル壁に封じられたマイクロカプセルによって形成され、前記粒子の少なくとも一部の粒子の形状が扁平形状を有することを特徴とする。
また本発明の表示材は、前記２色以上の異なる粒子の少なくとも１色の粒子の形状が扁平形状を有することを特徴とする。また本発明の表示材は、前記粒子が酸化チタンを含有することを特徴とする。また本発明の表示材は、前記粒子がカーボンブラックを含有することを特徴とする。また本発明の表示材は、前記扁平形状を有する粒子の短径が長径の２／３以下であることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロカプセル壁に封じられた少なくとも一部の粒子の形状が扁平形状であるため、表示がなされた時に、粒子間に隙間が生じにくく、粒子が本来持っている色味を十分に呈することができ、表示画像のコントラストを向上させることができる。

本発明の実施の形態は、マイクロカプセル壁に封じられた粒子の形状を扁平形状とした電気泳動式表示材を提供するものである。
図１は本発明の実施の形態による表示材のマイクロカプセルの例を示す断面図である。図示のように、このマイクロカプセル４には、それぞれ扁平形状の白色の電気泳動粒子１と黒色の電気泳動粒子２とが分散媒３中に分散させて封入されている。

図２は扁平な白色粒子を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。
扁平な白色粒子１としては、酸化チタンや酸化亜鉛、硫化亜鉛等の無機顔料の他、樹脂等の微粉末、さらにはこれらの複合体等を使用することができるが、好ましくは酸化チタン及び酸化チタンを用いた複合体である。
扁平な酸化チタンは、例えば、焙焼工程で異方性を付与する、または、扁平な樹脂粒子表面に酸化チタンを吸着させるなどの方法で得ることができる。
また、短径は長径の２／３以下が好ましい。また、必要に応じて、粒子の表面を種々の界面活性剤、分散剤、有機及び無機化合物、金属等を用いて処理することで所望の表面電荷を付与することができる。

図３は扁平な黒色粒子を示す図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は平面図である。
扁平な黒色粒子２としては、カーボンブラックや黒色マグネタイト、γ−ヘマタイト等の酸化物、黒色染料で着色された樹脂等の微粉末、さらにはこれらの複合体等を使用することができるが、好ましくは、カーボンブラック及びカーボンブラックを用いた複合体である。
扁平なカーボンブラックは、例えば、熱分解後の融合時の制御で異方性を付与する、または、扁平な樹脂粒子表面にカーボンブラックを吸着させるなどの方法で得ることができる。
また、短径は長径の２／３以下が好ましい。また、必要に応じて、粒子の表面を種々の界面活性剤、分散剤、有機及び無機化合物、金属等を用いて処理することで所望の表面電荷を付与することができる。

また、透明分散媒３は、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素、各種エステル類、アルコール系溶媒、またはその他の種々の油等を単独または適宜混合した溶媒を用いることができる。
粒子と分散媒は、複合コアセルベーション法等の相分離法、界面重合法、ｉｎ-ｓｉｔｕ法、溶解分散冷却法等、公知の方法を用いて作成されるマイクロカプセル４に封入することができる。
また、必要に応じて、ふるい分け、比重分離法などの任意の方法により、作成したマイクロカプセルの径の分布を制御することができる。

次に本発明を具体的に作製した実施例と比較例について説明する。
図４は本発明の実施例における白色表示と黒色表示を示す説明図であり、図５は比較例の白色表示と黒色表示を示す説明図である。また、図６は実施例と比較例の評価結果を示す説明図である。

＜実施例＞
［マイクロカプセルの作製］
まず、テトラクロロエチレン溶媒１００部に、溶液中で負に帯電するポリエチレン樹脂で表面被覆した長径４μｍ、短径２μｍの酸化チタン６０部と、溶液中で正に帯電するアルキルトリメチルアンモニウムクロライドで表面処理した長径３．５μｍ、短径２．５μｍのカーボンブラック４０部とが分散された分散液を作成した。

この分散液４０部を、４０°Ｃに調整された水８０部にゼラチン１０部と乳化剤としてドデシル硫酸ナトリウム０．１部を配合した水溶液と混合し、液温を４０°Ｃに保ちながらホモジナイザーを用いて攪拌、Ｏ／Ｗエマルションを得た。

次いで、得られたＯ／Ｗエマルションと、４０°Ｃに調整された水８０部にアラビアゴム１０部を配合した水溶液とをディスパーを用い混合し、液温を４０°Ｃに保ちながら、酢酸を用いて溶液のｐＨを４に調整、コアセルベーションによりマイクロカプセル壁を形成した。

次に、液温を５°Ｃに調整、３７重量％ホルマリン溶液１．９部を加え、水酸化ナトリウムを用いて溶液のｐＨを９に調整した。
そして、攪拌しながら液温を５０°Ｃに調整することでマイクロカプセル壁を硬化させ、白色及び黒色の粒子が分散した分散液を封入したマイクロカプセルを作成した。
このようにして作成したマイクロカプセルの径をふるい分けにより、４０μｍに揃えた。

そして、このようにして得られたマイクロカプセル１００部と、ポリウレタン樹脂溶液（ニッポラン５０３７，日本ポリウレタン工業社製）１００部と硬化剤（コロネートＨＬ，日本ポリウレタン工業社製）５部とを混合して、マイクロカプセル塗工液を作成した。
このマイクロカプセル塗工液を、図４に示すように、全面に酸化インジウム錫（以下、ＩＴＯと略す）の第一電極１２が設けられた透明ガラス基板１１上にアプリケーターを用いて塗布し、７０°Ｃで３０分間乾燥し、膜厚５０μｍのマイクロカプセル層１３を得た。

このようにして作成した前面板を、透明ガラス基材１４上にＩＴＯによる縦４０μｍ×横４０μｍのパターンが繰り返し形成されている第二電極１５及びマトリクス電極（図示せず）、スイッチング素子（図示せず）が形成されている背面板と、８０°Ｃの熱プレスにより貼り合わせ、表示パネルを得た。

［コントラストの評価］
＜評価方法＞
上記の表示パネルに対して、まず、白色表示及び黒色表示の反射率を以下の様に測定した。
まず、図４（ａ）に示すように、前面側（表示側）が正極、背面側が負極となるように３０Ｖの電圧を５００ｍｓ印加し、前面側に各マイクロカプセル中の白色粒子を、背面側に黒色粒子を移動させ、この時の白の反射率を測定した。測定条件を次に示す。
測定条件
入射光：０°
受光：４５°
光源：Ｄ６５
視野角：１０°

続けて、図４（ｂ）に示すように、前面側が負極、背面側が正極となるように３０Ｖの電圧を５００ｍｓ印加し、前面側に各マイクロカプセル中の黒色粒子を、背面側に白色粒子を移動させ各色を表示させ、この時の黒の反射率を先の測定条件で測定した。
このようにして得られた白の反射率と黒の反射率の比からコントラストを算出した。

比較例

［マイクロカプセルの作製］
まず、テトラクロロエチレン溶媒１００部に、溶液中で負に帯電するポリエチレン樹脂で表面被覆した平均３μｍの球状酸化チタン６０部と、溶液中で正に帯電するアルキルトリメチルアンモニウムクロライドで表面処理した平均３μｍの球状カーボンブラック４０部とが分散された分散液を作成した。

次いで、得られたＯ／Ｗエマルションと、４０°Ｃに調整された水８０部にアラビアゴム１０部を配合した水溶液とをディスパーを用い混合し、液温を４０°Ｃに保ちながら、酢酸を用いて溶液のｐＨを４に調製、コアセルベーションによりマイクロカプセル壁を形成した。

次に、液温を５°Ｃに調整、３７重量％ホルマリン溶液１．９部を加え、水酸化ナトリウムを用いて溶液のｐＨを９に調整した。
そして、攪拌しながら液温を５０°Ｃに調整することでマイクロカプセル壁を硬化させ、白色及び黒色の粒子が分散した分散液を封入したマイクロカプセルを作成した。

このようにして作成したマイクロカプセルの径をふるい分けにより、４０μｍに揃えた。
［マイクロカプセル塗工液の作製］
実施例と同様に作製した。
［表示パネルの作製］
実施例と同様に作製した。
［コントラストの評価］
実施例と同様に評価した。

＜評価方法＞
図５（ａ）に示すように、前面側（表示側）が正極、背面側が負極となるように３０Ｖの電圧を５００ｍｓ印加し、前面側に各マイクロカプセル中の白色粒子を、背面側に黒色粒子を移動させ、この時の白の反射率を測定した。測定条件を次に示す。
測定条件
入射光：０°
受光：４５°
光源：Ｄ６５
視野角：１０°

続けて、図５（ｂ）に示すように、前面側が負極、背面側が正極となるように３０Ｖの電圧を５００ｍｓ印加し、前面側に各マイクロカプセル中の黒色粒子を、背面側に白色粒子を移動させ各色を表示させ、この時の黒の反射率を先の測定条件で測定した。
前面側（表示側）から見た時、粒子間に隙間が生じており、隙間から反対色の粒子色が見えてしまい、実施例に比べ白の反射率は小さく、黒の反射率は大きく、コントラストが低いことが分る。
したがって、図６に示すように、本発明の実施例は、比較例に比べ、前面側（表示側）から見ると、粒子間に隙間が生じておらず、粒子が本来持っている色味を十分に呈しており、白の反射率は増大、黒の反射率は減少し、コントラストが向上していることが分る。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、マイクロカプセル壁に封じられた粒子の形状が扁平形状であるため、表示がなされた時、粒子間に隙間が生じにくく、粒子が本来持っている色味を十分に呈することができ、表示画像のコントラストを向上させることができる。
そのため、様々なセグメント表示及びアクティブマトリックス表示用途に、広範に利用可能である。
なお、以上の例では、マイクロカプセル層の粒子を全て偏平形状としたが、本発明は、一部の粒子だけを偏平形状とした場合にも、一定の効果を得ることができるものであり、そのような構成も本発明に含むものとする。また、偏平形状についても、種々採用できるものであり、上記実施例に限定されないことは勿論である。

本発明の実施の形態による表示材のマイクロカプセルの例を示す断面図である。扁平な白色粒子を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。扁平な黒色粒子を示す図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は平面図である。本発明の実施例における白色表示と黒色表示を示す説明図である。比較例の白色表示と黒色表示を示す説明図である。実施例と比較例の評価結果を示す説明図である。

符号の説明

１……白色粒子、２……黒色粒子、３……分散媒、４……マイクロカプセル壁、１１……透明基板、１２……第一電極、１３……マイクロカプセル層、１４……基材、１５……第二電極。

Claims

透明基板に第一電極を設けた前面板と、基材に第二電極を設けた背面板と、前記前面板と背面板との間に設けられるマイクロカプセル層とを有し、
前記マイクロカプセル層は、少なくとも２色以上の異なる粒子と無色透明溶媒がマイクロカプセル壁に封じられたマイクロカプセルによって形成され、
前記粒子の少なくとも一部の粒子の形状が扁平形状を有する、
ことを特徴とする表示材。
前記２色以上の異なる粒子の少なくとも１色の粒子の形状が扁平形状を有することを特徴とする請求項１記載の表示材。
前記粒子が酸化チタンを含有することを特徴とする請求項１記載の表示材。
前記粒子がカーボンブラックを含有することを特徴とする請求項１記載の表示材。
前記扁平形状を有する粒子の短径が長径の２／３以下であることを特徴とする請求項１〜４のまたはいずれか１項記載の表示材。