JP2008216779A

JP2008216779A - マイクロカプセル型電気泳動式表示装置

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Publication number: JP2008216779A
Application number: JP2007055908A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Doi; 隆二土井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】描画内容を簡易的に動的表示させることで注目を集めることが可能なマイクロカプセル型電気泳動式表示装置を提供する。
【解決手段】背面電極層１７、マイクロカプセル型画像表示層１８および表面の透明電極層１４を順次積層されてなる構成のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置において、前記マイクロカプセル型画像表示層は、正に帯電する着色粒子と負に帯電する着色粒子とを液体分散媒中に分散させた分散系を内包するマイクロカプセル１５，１６を有し、前記マイクロカプセル１５，１６は、前記液体分散媒の粘度を異ならせた少なくとも２種類以上からなることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動式表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロカプセル型電気泳動式表示装置に関するものであり、特に液体分散媒中に電気泳動粒子を分散させた表示用マイクロカプセルを用いたマイクロカプセル型電気泳動式表示装置に関するものである。

近年、情報を表示させるフラットパネル表示装置としては液晶表示装置（ＬＣＤ）が主流である。しかし、バックライトを使用する透過型ＬＣＤは、長時間視認し続けると視覚に疲労を生じさせやすく、文章を読む等の用途に適さない。

そこで、良好な視認性を提供することのできるフラットパネル装置として、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。該方式の表示装置は、正に帯電する第一の色（例えば白色）の微粒子と負に帯電する第二の色(例えば黒色)の微粒子とを液体分散媒中に分散させた分散系を封入したマイクロカプセルを作製し、アクティブマトリックス駆動用の電極及び駆動回路を組み合わせることにより、アクティブマトリックスディスプレイパネルとしたものである。マイクロカプセルをパネル基板上に固着させる方法としては、マイクロカプセルを液体バインダ中に分散させたマイクロカプセルインキを調整し、そのマイクロカプセルインキをパネル基板上に塗布して乾燥させることで、パネル基板上にマイクロカプセル含有層を形成するという方法が採用されている。また、マイクロカプセルとしては、通常、平均粒径が数十μｍのものが用いられている。

パネル基板上に形成したマイクロカプセル含有層に対して、駆動用の電極回路によってパネル基板の表面に垂直な方向の外部電界を印加すると、その電界の極性に応じてマイクロカプセル内の２種類の帯電微粒子が互いに逆方向へ電気泳動し、そして、表示パネルの前面側へ電気泳動した微粒子の色が表示パネルの画面上に出現するため、これを利用して表示パネルに画像を形成することができる。このようなマイクロカプセル型電気泳動式表示装置は例えば、特許文献１（特開２００５−１５６７５９号公報）などに開示されている。
特開２００５−１５６７５９号公報

前記方式のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置に描画される文字や絵画の色合いは、マイクロカプセルに内包されている着色粒子の色に依存し、その着色粒子の色は、白色と黒色または白色と青色などの２色の組み合わせが主であり、描画される文字や絵画は必然的に単色となっている。さらに、前記マイクロカプセル型電気泳動式表示装置は、表示内容の書き換え応答速度が遅く動画には不向きとされている。以上のことから、マイクロカプセル型電気泳動式表示装置は静止画像に適しているとされ、動画の必要とされていない看板や標識などの掲示板デバイスとして採用されている。しかし、単に文字や絵画を表示させている状態では、人の注目を集めるよう積極的に情報を発信することはできない。そのため掲示板デバイスとしての必要最低限の役割を担うにすぎない。これを改善するため、マイクロカプセル型電気泳動式表示装置の周辺にＬＥＤなどの発光体を設置することで、注目度を向上させることも試みられている。しかし、描画画面以外の注目を向上させても描画内容自体を注目させることは困難である。そこで、描画内容自体を点滅させることも試みられているが、電圧の波形が複雑になる上、電子ペーパーの優位性である低消費電力性を放棄することになり、実施には到っていない。

本発明は、以上の状況に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、描画内容を簡易的に動的表示させることで注目を集めることが可能なマイクロカプセル型電気泳動式表示装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、背面電極層、マイクロカプセル型画像表示層および表面の透明電極層を順次積層されてなる構成のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置において、前記マイクロカプセル型画像表示層は、正に帯電する着色粒子と負に帯電する着色粒子とを液体分散媒中に分散させた分散系を内包するマイクロカプセルを有し、前記マイクロカプセルは、前記液体分散媒の粘度を異ならせた少なくとも２種類以上からなることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動式表示装置である。
請求項２に記載の発明は、前記着色粒子の色毎に、前記液体分散媒の粘度を決定し、それぞれの液体分散媒の濃度を異ならせることを特徴とする請求項１に記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置である。

請求項１に記載の発明によれば、背面電極層、マイクロカプセル型画像表示層および表面の透明電極層を順次積層されてなる構成のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置において、前記マイクロカプセル型画像表示層は、正に帯電する着色粒子と負に帯電する着色粒子とを液体分散媒中に分散させた分散系を内包するマイクロカプセルを有し、前記マイクロカプセルは、前記液体分散媒の粘度を異ならせた少なくとも２種類以上からなることを特徴としているので、背面基板および透明基板間に電圧を印加すると、マイクロカプセル間での液体分散媒の粘度差により、マイクロカプセル内に存在する着色粒子の移動速度が異なり、そのため、描画されるべき文字や絵画を観察すると、画面に対し浮かび上がってくる様に表示される。
また請求項２に記載の発明によれば、前記着色粒子の色毎に、前記液体分散媒の粘度を決定し、それぞれの液体分散媒の濃度を異ならせることを特徴としているので、背面基板および透明基板間に電圧を印加すると、低粘度の液体分散媒を用いたマイクロカプセル内にある着色粒子の色から表示され、続き、次の低粘度の液体分散媒を用いたマイクロカプセル内の着色粒子が表示され、最も高粘度の液体分散媒を用いたマイクロカプセルの着色粒子が表示画面に現れるまで、画面に表示される文字や絵画の色合いが変わるのである。
これにより、表示画面に動的な要素が加わり表示内容自体の注目度を向上させることができる。

以下、本発明を図面を参照しながらさらに説明する。
図１は、本発明のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の一例の模式的断面図である。
図１に示すように本発明によるマイクロカプセル型電気泳動式表示装置は、白色粒子（７）と着色粒子（９）を低粘度の液体分散媒（８）に内包するマイクロカプセル（１６）と、白色粒子（３）と着色粒子（５）を高粘度の液体分散媒（４）に内包するマイクロカプセル（１５）とを混合したインキを、視認側の透明基板（１）上に透明電極（２）を設けた透明電極層（１４）上に、塗布によって形成し、マイクロカプセル型画像表示層（１８）を構成している。また、マイクロカプセル型画像表示層（１８）にはさらに、透明接着剤層（１１）を介して画素電極（１２）を配した背面基材（１３）からなる背面電極層（１７）がラミネートされている。尚、図１は模式図であるため、同図に描かれている各層の厚さは、実際の厚さを全く反映していない。実際には、マイクロカプセル型画像表示層は通常、数十μｍ程度の非常に薄い膜を成すように形成され、一方、透明電極層および背面電極層はそれよりもはるかに厚い層を成すように形成されている。

透明電極層（１４）は、平行に配置された各々の画素電極(１２)のスイッチング素子に接続されマイクロカプセル型画像表示層に電圧を印加できるようになっている。このとき、透明電極層(１４)を基準として画素電極(１２)の電圧を変動させる。図２に示したように、透明電極層(１４)側に白色粒子がある状態（１９）からマイクロカプセル型画像表示層（１８）に電界が印加されると、低粘度の液体分散媒を用いたマイクロカプセル内にある着色粒子が透明電極層（１４）側に移動して、該着色粒子の色から表示され、続き、次の低粘度分散媒を用いたマイクロカプセル内の着色粒子が表示（２０）され、最も高粘度の液体分散媒を用いたマイクロカプセル内の着色粒子が表示画面に現れる（２２）まで、画面に表示される文字や絵画の色合いが変わるのである。表示色は透明電極層（１４）側へ移動した粒子の色に依存する。

マイクロカプセル型画像表示層（１８）の形成に用いられるマイクロカプセルは着色粒子、白色粒子、透明な液体分散媒、およびマイクロカプセル殻(６)、(１０)からなる。

透明な液体分散媒は、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、またはその他の脂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。

液体分散媒の粘度については、分散媒間の粘度差が２０％以上あることが好ましい。粘度差が２０％未満であると、マイクロカプセルに内包されている着色粒子、または白色粒子の移動速度に差が認めらないため、表示に動的な要素が付加されないためである。

ふるい分け、比重分離法などの任意の方法により精製されたマイクロカプセル溶液中のカプセル平均粒径は４０〜７０μｍである。

着色粒子は、無機炭素等の無機顔料のほか、ガラスあるいは樹脂等の微粉末、さらにはこれらの複合体などを使用する。

白色粒子としては、公知の酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛等の白色無機顔料、酢酸ビニルエマルジョンなどの有機化合物、さらにはこれらの複合体などを使用する。

なお、着色粒子および白色粒子は必要に応じて、粒子の表面を種々の界面活性剤、分散剤、有機および無機化合物、金属等を用いて処理することで所望の表面電化を付与することができるのみならず、液体分散媒中での分散安定性を向上させることができる。

分散系の調製は、混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得られ、これにより作成させる分散系をマイクロカプセルに封入する。マイクロカプセルは例えばゴムやゼラチン状である。

透明電極層（１４）は透明基板（１）上に透明電極（２）が設置されている。透明基板（１）としてはポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルム、あるいはガラス等が挙げられる。透明電極（２）は例えば酸化インジウム系、酸化スズ系、酸化亜鉛系のような透明性を有する電気伝導性酸化物等が用いられる。この形成には蒸着法、スパッタ法、CVD法などの従来技術が用いられる。

マイクロカプセル型画像表示層(１８)は前記のようにマイクロカプセルインキを、透明電極層（１４）上に塗工して形成される。塗工方法としては、マイクログラビアコーター、キスコーター、コンマコーター、ダイコーター、バーコーダー、カーテンコーターなどの方法によって行う。これを透明接着剤層(１１)とラミネーションをすることにより透明電極層（１４）を作製する。

透明電極層（１４）を画素電極(１２)の配置された背面電極層（１７）とラミネーションし、本発明のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置を製造する。

以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１
テトラクロロエチレン溶媒に、ポリエチレン樹脂で表面を被覆した平均粒径３μｍの酸化チタン粉末の白色粒子と、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（Ｒ（ＣＨ_３）_３Ｎ^＋Ｃｌ⁻、Ｒはアルキル基）で表面処理した平均粒径３．５μｍのシアン着色粒子（ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ）とが分散された分散液を作製した。

次いで、この分散液について、水にゼラチンとポリスチレンスルホン酸ナトリウムとを配合した水溶液と混合し、液温を４０℃に調整した後、液温を保ちながら、ホモジナイザーにより攪拌し、Ｏ／Ｗエマルジョンを得た。

次に、得られたＯ／Ｗエマルジョンと、４０℃に調製された水にアラビアゴムを配合した水溶液とを、ディスペンサーを用いて混合し、溶液の液温を４０℃に維持しつつ、酢酸を用いて溶液のｐＨを４に調整し、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。

更に、液温を５℃に低下させた後、３７重量％ホルマリン溶液を加えてマイクロカプセル壁を硬化させ、白色粒子（酸化チタン粒子）とシアン着色粒子が分散した分散液を封入したマイクロカプセルを得、篩い分けにより、平均粒径が５５μｍ、４５-６５μｍの粒径の割合が７５％以上のマイクロカプセル溶液Ａを得た。

テトラクロロエチレン溶媒に対し２０％以上粘度が高いＩＳＯＰＡＲＧ溶媒(エクソンモービル社製)に、ポリエチレン樹脂で表面を被覆した平均粒径３μｍの酸化チタン粉末の白色粒子と、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（Ｒ（ＣＨ_３）_３Ｎ^＋Ｃｌ⁻、Ｒはアルキル基）で表面処理した平均粒径３．５μｍのマゼンタ着色粒子（ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１２２）とが分散された分散液を作製した。

続き、先のマイクロカプセル溶液Ａと同様なコアセルベーションを実施し、篩い分けにより、白色粒子とマゼンダ着色粒子を内包するＩＳＯＰＡＲＧを分散媒とした平均粒径が５５μｍ、４５-６５μｍの粒径の割合が７５％以上のマイクロカプセル溶液Ｂを得た。

次に、マイクロカプセル溶液Ａとマイクロカプセル溶液Ｂをマイクロカプセル重量％１：１で混合し、固形分４０重量％の水分散混合マイクロカプセル溶液を作製した。この混合マイクロカプセル溶液に固形分４０重量％のウレタン系バインダ、界面活性剤、増粘剤、純水を混合し、マイクロカプセルインキを作製した。

マイクロカプセルインキをスロットダイにてＩＴＯ／ＰＥＴ基材上に塗布し、塗布後６０℃で１０分間乾燥し、得られたシートをポリエステルーウレタン系接着剤によりＴＦＴ基板に５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で貼り合せ、表示デバイス装置を得た。

作製した表示デバイス装置の表示画面が白一色のところへ、透明電極層と背面電極層に電圧を印加したところ、表示された絵画は最初シアンに彩られ、次第にシアンとマゼンダの混色へ変化するのが観察された。さらに、電圧を透明電極層と背面電極層で逆にすると、絵画は先の混色から、マゼンダ、白色へと色の動的な変化が観察された。

実施例２
ＩＳＯＰＡＲＧ溶媒に、ポリエチレン樹脂で表面を被覆した酸化チタン粉末の白色粒子と、カーボンブラック粒子の黒色粒子とが分散された分散液を作製した。

更に、液温を５℃に低下させた後、３７重量％ホルマリン溶液を加えてマイクロカプセル壁を硬化させ、白色粒子（酸化チタン粒子）とシアン着色粒子が分散した分散液を封入したマイクロカプセルを得、篩い分けにより、平均粒径が５０μｍ、４０-６０μｍの粒径の割合が７５％以上のマイクロカプセル溶液Ｃを得た。

ＩＳＯＰＡＲＧ溶媒に対し２０％以上粘度が高いＩＳＯＰＡＲＨ(エクソンモービル社製)に、ポリエチレン樹脂で表面を被覆した酸化チタン粉末の白色粒子と、カーボンブラック粒子の黒色粒子とが分散された分散液を作製した。

続き、先のマイクロカプセル溶液Ｃと同様なコアセルベーションを実施し、篩い分けにより、白色粒子とマゼンダ着色粒子を内包するＩＳＯＰＡＲＨを分散媒とした平均粒径が５１μｍ、４１-６１μｍの粒径の割合が７５％以上のマイクロカプセル溶液Ｄを得た。

次に、マイクロカプセル溶液Ｃとマイクロカプセル溶液Ｄをマイクロカプセル重量％１：１で混合し、固形分４０重量％の水分散混合マイクロカプセル溶液を作製した。この混合マイクロカプセル溶液に固形分４０重量％のウレタン系バインダ、界面活性剤、増粘剤、純水を混合し、マイクロカプセルインキを作製した。

作製した表示デバイス装置の表示画面が白一色の状態から、透明電極層と背面電極層に電圧を印加したところ、表示された絵画は初め、灰色になり次第に黒色へ変化するのが観察された。さらに、電圧を透明電極層と背面電極層で逆にすると、先と同様に黒色から、灰色、白色へと色の動的な変化が観察された。

本発明は、描画内容を簡易的に動的表示させることで注目を集めることが可能なマイクロカプセル型電気泳動式表示装置として利用できる。

本発明のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の一例の模式的断面図である。高粘度の液体分散媒を含むマイクロカプセルと低粘度の液体分散媒を含むマイクロカプセルを用いたマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の電圧印加時のマイクロカプセル内粒子の移動模式断面図である。

符号の説明

１……透明基板、２……透明電極、３……白色粒子、４……高粘度の液体分散媒、５……着色粒子、６……マイクロカプセル殻、７……白色粒子、８……低粘度の液体分散媒、９……着色粒子、１０……マイクロカプセル殻、１１……透明接着剤層、１２……画素電極、１３……背面基材、１４……透明電極層、１５……マイクロカプセル、１６……マイクロカプセル、１７……背面電極層、１８……マイクロカプセル型画像表示層。

Claims

背面電極層、マイクロカプセル型画像表示層および表面の透明電極層を順次積層されてなる構成のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置において、前記マイクロカプセル型画像表示層は、正に帯電する着色粒子と負に帯電する着色粒子とを液体分散媒中に分散させた分散系を内包するマイクロカプセルを有し、前記マイクロカプセルは、前記液体分散媒の粘度を異ならせた少なくとも２種類以上からなることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動式表示装置。
前記着色粒子の色毎に、前記液体分散媒の粘度を決定し、それぞれの液体分散媒の濃度を異ならせることを特徴とする請求項１に記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示装置。