JP2007271957A - 電気泳動表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロカプセル型電気泳動表示装置において、表示コントラストを保ちつつ、表示特性である画像保持性能にも優れたディスプレイを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、少なくとも、ドライバＩＣと、基板と、接着剤層と、電気泳動表示層と、透明電極と、透明基材とをこの順に備えている電気泳動表示装置であって、当該基板はドライバＩＣからの信号を入力するための信号入力端子と、接着剤層に面し電気泳動表示層へドライバＩＣからの信号を出力するための画素電極とを備え、信号入力端子から、接着剤層と電気泳動表示層の界面までの抵抗率が１×１０^−１［Ω／ｃｍ］以上１×１０^３［Ω／ｃｍ］以下の範囲であることであり、画像保持性能に優れた表示装置を提供することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は電気泳動表示装置に関し、特に、マイクロカプセルで代表される画素電極と透明電極の間に電界を発生させることにより電気泳動する電気泳動素子により表示が変化する電気泳動表示装置およびその製造方法に関するものである。

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式表示装置が提案されている。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・負に帯電した黒い粒子と白い粒子を入れ、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。マイクロカプセル型電気泳動方式は画面のマイクロカプセルの粒径は数十μｍ〜数百μｍであり、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。

透明電極を形成した透明基材に前記マイクロカプセルをバインダに分散させた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電気泳動式表示装置を得ることができる。（特許文献１参照）

ここで、透明基材に透明電極を形成し、透明電極上にカプセルをコーティングした部品を「前面板」と呼び、この前面板と接着剤を介して接合される、電極回路等を形成した基板を「背面板」と呼んでいる。

アクティブマトリックス駆動用の電極回路を形成した背面板の構造としては、配線基板の片側にそれ自身が画素となる電極が形成され、裏面に駆動用のドライバＩＣが設けられ、配線基板内部を通して電気的に接続される。

マイクロカプセル型電気泳動式表示装置は、厚さが薄く、軽量であることから、様々な広範な用途において実用化が進められている。これらフラットパネル表示装置は、病院や駅等の施設の待合室での情報の伝達用、街頭における広告宣伝用等の大画面の表示用ディスプレイとして用いることが検討されている。

また、画像保持電力が無く、画像保持性能が優れる等の表示特性から、液晶型ディスプレイなどの様な高速度で駆動する動画対応の表示媒体でなく、大型で書換え頻度が少なく、長時間表示する大型看板として使用される事が検討されている。
特開２０００−２２１５４６号公報

しかしながら、現在の駆動基板においては、液晶型ディスプレイなどの様な高速表示を可能にするため、回路全体の抵抗率を下げる傾向にある。この駆動基板をマイクロカプセル型電気泳動表示装置に用いた場合、高速に書換えを行うには適しているが、表示後の画像保持性能が低下してしまう。この為、長時間表示すると表示コントラストが低下し、表示ディスプレイとしての品質、また情報の正確さを著しく低下させる。

図１に従来の電気泳動表示装置の概略図を示す。電気泳動表示装置はドライバＩＣ８出力端と出力電極６は電極支持基板７を通して１対１で接続されており、出力電極６がそのまま画素電極となり、駆動の際は画素電極と透明電極２間の画像表示層３に電圧を印加する事により表示を行う。また、画像保持の際には、画素電極と透明電極２間に蓄えられた電荷により保持される。

従来、ドライバＩＣ８出力端と出力電極６間の抵抗値が低いため、出力電極６、透明電極間２に蓄えられた電荷がリークし、最終的に画像保持性能を低下させる結果となっていた。

本発明は、上記問題を解決し、電気泳動表示装置において、表示コントラストを保ちつつ、表示特性である画像保持性能にも優れた表示装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、少なくとも、ドライバＩＣと、基板と、接着剤層と、電気泳動表示層と、透明電極と、透明基材とをこの順に備えている電気泳動表示装置であって、当該基板はドライバＩＣからの信号を入力するための信号入力端子と、接着剤層に面し電気泳動表示層へドライバＩＣからの信号を出力するための画素電極とを備え、信号入力端子から、接着剤層と電気泳動表示層の界面までの抵抗率が１×１０^−１［Ω／ｃｍ］以上１×１０^３［Ω／ｃｍ］以下の範囲であることを特徴とする電気泳動表示装置である。

請求項２に記載の本発明は、前記画素電極はドライバＩＣからの信号が出力される第一画素電極と、第一画素電極からの信号を接着剤層を介して電気泳動表示層に伝達するための第二画素電極と分かれ、第二画素電極はカーボン電極であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置である。

請求項３に記載の本発明は、前記第二電極は前記第一電極よりも大きいか、同じ面積であることを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置である。

請求項４に記載の本発明は、前記接着剤層は導電性化合物を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気泳動表示装置である。

請求項５に記載の本発明は、前記電気泳動表示層は、少なくとも黒色粒子と、白色粒子と、分散媒とを内包するマイクロカプセルにより形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気泳動表示装置である。

請求項６に記載の本発明は、少なくとも、ドライバＩＣと、基板と、接着剤層と、電気泳動表示層と、透明電極と、透明基材とをこの順に備え、当該基板はドライバＩＣからの信号を入力するための信号入力端子と、接着剤層に面し電気泳動表示層へドライバＩＣからの信号を出力するための画素電極とを備え、当該画素電極はドライバＩＣからの信号が出力される第一画素電極と、第一画素電極からの信号を接着剤層を介して電気泳動表示層に伝達するための第二画素電極と分かれている電気泳動表示装置の製造方法であって、信号入力端子と第一画素電極を備える基板を製造する工程と、前記基板上の第一画素電極上にカーボンペーストを塗布することで第二画素電極を形成する工程とを備えることを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法である。

請求項７に記載の本発明は、前記基板上の第一画素電極上にカーボンペーストを塗布することで第二画素電極を形成する工程は、スクリーン印刷法によりパターン状に配置する工程であることを特徴とする請求項６記載の電気泳動表示装置の製造方法である。

本発明の電気泳動表示装置は、ドライバＩＣから前記接着剤層までの抵抗率が１×１０^−１［Ω／ｃｍ］から１×１０^３［Ω／ｃｍ］の範囲であることを特徴とする。このため、出力電極と透明電極間に蓄えられた電荷を、長期にわたり充分に保持することが出来る。よって、表示コントラストおよび画像保持性能に優れた表示装置を提供することが可能となる。

また、本発明の電気泳動表示装置は、第一画素電極上にカーボンペーストを塗布することにより第二画素電極を設けたことを特徴とする。このため、ドライバＩＣから接着剤層までの抵抗率を容易に調整することが出来る。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の一形態に関わる電気泳動式表示パネルを模式的に示した断面図である。即ち、透明基材１、透明電極２、電気泳動表示層３で構成される反射型ディスプレイ用パネル層と、一方に第一画素電極６および第二画素電極９、他方にドライバＩＣ８を具備した基板７と、それらを電気的・物理的に反射型ディスプレイ用パネル層に接続する接着剤層５により電気泳動式表示パネルが構成されている。

透明基材１は、観察側であるため、透明でなければならない。また駆動部との接着の際には曲げ加工される場合もあるため、曲げ加工に耐える程度の可撓性を有する物で無ければならない。この様な要求を満たす透明基材５の具体的材質としては、ポリエチレンエテフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＰＥＮ、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の各種樹脂を挙げる事が出来るが、これらに限定されるものではない。

透明電極層２の具体的材質としては、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム・亜鉛（ＩＺＯ）を挙げる事が出来るが、これらに限定されるものではない。

マイクロカプセル４を含む電気泳動表示層３は、表面に透明電極２が形成されている透明基材１の透明電極２の形成面に、電子インクの状態で印刷することにより形成される。

接着剤層５は感圧接着剤や感熱接着剤を用いる事が出来る。具体的には、接着面に剥離紙を有する片面接着テープ又は両面接着テープが挙げられる。このとき、接着剤層５は、電気泳動表示層３に、片面接着テープの非接着面を接着剤により貼るか、又は両面粘着テープの一方の剥離テープを剥がして貼ることにより形成する事が出来る。また、接着剤層５は、基板７の第二画素電極９上に、片面接着テープの非接着面を接着剤により貼るか、又は両面粘着テープの一方の剥離テープを剥がして貼ることにより形成してもよい。

前者の感圧接着剤としては、例えば、ポリオールとポリイソシアネートとをヘキサヒドロジメチルアニリン等の触媒の存在下に反応させてなるウレタンプレポリマーと、劣化防止剤とで構成されるウレタン樹脂粘着剤を挙げる事が出来る。ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が用いられ、また、ポリイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシネート、脂肪族ポリイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリエチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等が用いられる。更にまた、脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が用いる事が出来るが、これに限定されるものではない。

また、後者の感熱接着剤としては、例えばヒートシール性に優れた樹脂としての直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリプロピレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）等からなる厚さ５０μ程度のポリオレフィン系のフィルムを好適に用いる事が出来るが、これに限定されるものではない。

但し、これらのポリオレフィン系の樹脂のみでは接着強度と剥離強度のバランスが取れない事があるので、例えば、これらのポリオレフィン系樹脂に更にポリスチレンやポリブデン等の、ポリオレフィン系樹脂に対し不相溶性成分を混合する事も出来、これらの混合樹脂の溶融物を押し出して易剥離性の接着剤層とすることも出来る。また、エチレン一酢酸ビエル共重合樹脂等からなる熱硬化性接着剤を用いることも可能であるが、これに限定されるものではない。

本発明の接着剤層５は、マイクロカプセル４を含む電気泳動表示層３と、カーボン電極である第二画素電極９とを張り合わせるために設けられる。また、接着剤層５は、導電性化合物を含み、フリンジ効果も持ち合わせるフリンジ層である事が好ましい。

ここで、フリンジ効果とは、電界を広げる効果をいう。

接着剤層５に用いられる接着剤の体積抵抗率は、１×１０^８［Ω・ｃｍ］〜１×１０^１１［Ω・ｃｍ］の範囲であることが好ましい。接着剤層５に用いられる接着剤の体積抵抗率が、１×１０^１１［Ω・ｃｍ］を超える場合、フリンジ効果が十分に得られなくなってしまうことがある。また、接着剤層５に用いられる接着剤の体積抵抗率が、１×１０^８［Ω・ｃｍ］に満たない場合、フリンジ効果が大きくなりすぎてしまい、シャープな画像が得られず、にじんだような画像となってしまうことがある。なお、より好ましくは、１×１０^９［Ω・ｃｍ］〜１×１０^１０［Ω・ｃｍ］である。

ここで、体積抵抗率とは、抵抗を単位体積当たりで示した値である。

接着剤層５には、導電性化合物をドーパントとして混入することにより、所望の体積抵抗率を有するフリンジ層とすることができる。ドーパントとする導電性化合物としては、公知のもので構わないが、ポリアセチレンといった導電性高分子や有機金属化合物を用いることができる。

基板７の電気泳動表示層３側には、第一画素電極６が多数配置されており、第一画素電極６間は画素間にギャップを設けることにより導通しないよう構成されている。また第一画素電極６は、基板７裏面にあるドライバＩＣ８の出力端と１対１で電気的に接続されている。また、基板７の電気泳動表示層３側には、透明基材１に形成された透明電極２とドライバＩＣ８の共通電極１０が接続されており、透明電極２は、全面を同一の電位とする事が出来る。

前記透明電極２とドライバＩＣ８の共通電極１０の接続は、銀ペーストのような金属ペースト又は、金属箔を用いる事が出来るがそれに限るものではない。また、透明電極２とドライバＩＣ８の共通電極１０の接続部は、第二画素電極９と同等の抵抗率を有する事が好ましい。

本発明の電気泳動表示装置の第二画素電極９は、基板７の一方に設置された第一画素電極６上に形成されており、第一画素電極６と第二画素電極９は電気的に１対１で接続され、それ自体が画素電極となっている。また、第一画素電極６と第二画素電極９との接触面積は第二画素電極９と接着剤層５との接触面積以下であることにより、第二画素電極９を形成する際の位置制御が容易になる。また、第一画素電極６が第二画素電極９の中央に来るよう、第一画素電極６が基板７上にドットマトリクス状に並んでいる事が好ましい。

第二画素電極９の形成方法としては所望の抵抗率を有するカーボンペーストを塗布する。このとき、所定の位置に所望の面積で塗布できるため、スクリーン印刷法が好ましいが、塗布方法に関してはこれに限る物ではない。また、第二画素電極９は、基板７上の第一画素電極６上に、ドットマトリクス状となるよう塗布することが好ましい。

第二画素電極９形成のためのカーボンペーストは抵抗率が１×１０^−１［Ω／ｃｍ］から１×１０^３［Ω／ｃｍ］である事が好ましい。第二画素電極９に用いられるカーボンペーストの抵抗率が１×１０^−１［Ω／ｃｍ］以下の場合、表示コントラストは高いが、画像保持性能が低下してしまう。また、第二画素電極９に用いられるカーボンペーストの抵抗率が１×１０^３［Ω／ｃｍ］以上の場合、画像保持性能は向上するが、表示コントラストが低下し、新聞紙のコントラストである５：１を下回ってしまい、読み辛い表示になってしまう。なお、コントラストと画像保持性能の兼ね合いの点から、カーボンペーストの抵抗率は１［Ω／ｃｍ］から１×１０^２［Ω／ｃｍ］の範囲であることがより好ましい。

抵抗率はカーボンペーストだけでなく、画素電極を第一画素電極６とし、ドライバＩＣ８出力端より、実装により抵抗を付加するか、部品内蔵基板の様なもので抵抗を付加するものでも良い。

また、透明基材１上に防眩ハードコート層、紫外線吸収層、及びガスバリア層からなる群から選ばれた少なくとも１種の機能層を含む層を設ける事でより好ましいマイクロカプセル型電気泳動式表示装置が得られる。

以上説明したマイクロカプセル型電気泳動式表示装置において、マイクロカプセル４を含む電気泳動表示層３は電子インクを印刷する事により形成され、図３に示すように、カプセル殻１１内部に酸化チタンからなる白の粒子１２とカーボンブラックからなる黒の粒子１３が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒１４に分散された状態で封入された物である。白の粒子１２である酸化チタンは負電荷を帯びており、一方、黒の粒子１３であるカーボンブラックは正電荷を帯びている。

このようなマイクロカプセルを含むマイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示体は、つぎのようにして動作する。

即ち、図２のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の断面図に示すように、第一画素電極６に基板７を介してドライバＩＣ８より電界を印加した際、第二画素電極９も第一画素電極６同様電界を印加された状態となり、透明基材１に形成された透明電極層２との間に電界が生じる。透明電極２を基板７上の共通電極１０により負極、第一画素電極６及び第二画素電極９を正極とした場合、正に帯電した白の粒子１２が透明電極２側に引かれ、負に帯電した黒の粒子１３は第二画素電極９側に引かれるので、透明電極２側の上方から観察するとその部分が白く見える。

逆に、透明電極２が正極で、カーボン電極９が負極になった場合には、正に帯電した白の粒子１２がカーボン電極９側に引かれ、黒の粒子１３は透明電極層２側に引かれるので、透明電極層２側の上方から観察するとその部分が黒く見えることになる。

電気泳動表示層３は、マイクロカプセル４を多数含んでおり、透明電極層２を同一電位の共通電極とし、画素電極である第二画素電極９をドライバＩＣ８で各アドレス電極の電界を制御する事で、上述の原理に基づきマイクロカプセル４内の粒子を移動させる事で、所望の文字や図形を白と黒の画素として表示させる事が出来る。

同様に、第二画素電極９を共通電極とし（電位をゼロとする）、透明電極２側つまりはドライバＩＣ８の共通電極１０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４内の粒子を移動させて、所望の画像を表示させるようにしても良い。

マイクロカプセル型電気泳動表示装置を用いた表示体の駆動方法において、透明電極２及びカーボン電極９は電極支持基板７裏面に取り付けられたドライバＩＣ８により制御される。また前記透明電極２はドライバＩＣ８の共通電極１０に接続される事により、全面を同一の電位とする事が出来る。

更に、電気泳動表示層３内に含まれるマイクロカプセル４の位置配置は多少の変動があっても表示に問題は無い。従って、透明電極２、基板７を含め、ディスプレイ全体に可携性を持たせる材料を用いる事で、紙のような柔軟性を持たせる事が出来る。

この様な画像保持性能を有するマイクロカプセル型電気泳動表示装置に代表される電気泳動型表示装置によると、長時間保持しても情報の正確性を失わず、書換え可能で、低消費電力の大型ディスプレイが得られる。

本発明の電気泳動表示装置の製造の一例を説明する。基板として一方の面に６×６の信号入力端子を備え、他方の面に信号入力端子からの信号に対応する画素電極を６×６で備えたプリント配線板を用いた。画素電極は信号入力端子及びプリント配線板の内部配線と同じ銅で形成された第一画素電極と、第一画素電極を覆うようにスクリーン印刷法によってカーボンペーストを用いて形成された第二画素電極とに別れている。

透明基材としてポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、ＩＴＯを全面に蒸着によって積層した。この上に、黒色粒子、白色粒子及び分散媒を内包するマイクロカプセルを分散状態でインキ状に調整した塗布液を塗布し、厚さ５０μｍの電気泳動表示層を備えた積層体を形成した。

画素電極を備えたプリント配線板の画素電極形成面と、積層体の電気泳動表示層形成面を、シート状の感圧接着剤（厚さ５０μｍ、体積抵抗率５×１０^９Ω・ｃｍ）で接着し、プリント配線板の信号入力端子にドライバＩＣを銀ペーストで接続して本発明の電気泳動表示装置を得た。

信号入力端子から、接着剤層と電気泳動表示層の界面までの抵抗率はカーボンペーストの種類や、画素電極の厚みを変更することによって容易に調整が可能である。

本発明の電気泳動表示装置の画像保持性を示すため、以下に示す装置によって本発明の効果を評価した。
電気泳動表示装置の基板及び接着剤層に対応する信号電極と、電気泳動表示層と、信号電極に対応する透明な対向電極（ＩＴＯ）を備えたポリエチレンテレフタレート基板を用意した。電気泳動表示層はマイクロカプセルを分散したインクをＩＴＯ上に塗布することで形成されている。信号電極は電圧を印加可能な端子を備え、端子から信号電極の端部、すなわち電気泳動表示層との界面までの抵抗率は信号電極を構成する材料を選択することで容易に変更可能になっている。信号電極はカーボンペーストによって形成した。

従来のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを模式的に示す断面図である。 本発明の一形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを模式的に示す断面図である。 本発明に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの画像表示層内に含まれるマイクロカプセルを模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 透明基材
２ 透明電極
３ 電気泳動表示層
４ マイクロカプセル
５ 接着剤層
６ 第一画素電極
７ 基板
８ ドライバＩＣ
９ 第二画素電極
１０ 共通電極
１１ カプセル殻
１２ 白粒子
１３ 黒粒子
１４ 分散媒

Claims (7)

1. 少なくとも、ドライバＩＣと、基板と、接着剤層と、電気泳動表示層と、透明電極と、透明基材とをこの順に備えている電気泳動表示装置であって、
   当該基板はドライバＩＣからの信号を入力するための信号入力端子と、接着剤層に面し電気泳動表示層へドライバＩＣからの信号を出力するための画素電極とを備え、
   信号入力端子から、接着剤層と電気泳動表示層の界面までの抵抗率が
   １×１０^−１［Ω／ｃｍ］以上１×１０^３［Ω／ｃｍ］以下の範囲であること
   を特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記画素電極はドライバＩＣからの信号が出力される第一画素電極と、第一画素電極からの信号を、接着剤層を介して電気泳動表示層に伝達するための第二画素電極と分かれ、第二画素電極はカーボン電極であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
3. 前記第二電極は前記第一電極よりも大きいか、同じ面積であることを特徴とする請求項２記載の電気泳動表示装置。
4. 前記接着剤層は導電性化合物を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
5. 前記電気泳動表示層は、少なくとも黒色粒子と、白色粒子と、分散媒とを内包するマイクロカプセルにより形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気泳動表示装置。
6. 少なくとも、ドライバＩＣと、基板と、接着剤層と、電気泳動表示層と、透明電極と、透明基材とをこの順に備え、
   当該基板はドライバＩＣからの信号を入力するための信号入力端子と、接着剤層に面し電気泳動表示層へドライバＩＣからの信号を出力するための画素電極とを備え、
   当該画素電極はドライバＩＣからの信号が出力される第一画素電極と、第一画素電極からの信号を接着剤層を介して電気泳動表示層に伝達するための第二画素電極と分かれている電気泳動表示装置の製造方法であって、
   信号入力端子と第一画素電極を備える基板を製造する工程と、
   前記基板上の第一画素電極上にカーボンペーストを塗布することで第二画素電極を形成する工程とを備えることを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
7. 前記基板上の第一画素電極上にカーボンペーストを塗布することで第二画素電極を形成する工程は、スクリーン印刷法によりパターン状に配置する工程であることを特徴とする請求項６記載の電気泳動表示装置の製造方法。