JP2010224360A - マイクロカプセル型電気泳動式表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造過程において、マイクロカプセル層内のマイクロカプセルが破裂しても後工程で駆動表示するまでは、その不良は検出されにくい。これを、製造途中過程でマイクロカプセルが破裂している箇所を容易に特定できるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを提供することである。
【解決手段】マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルであって、マイクロカプセルが破裂した部分に色が呈色するマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気泳動表示パネルに関するものであり、特にマイクロカプセル中に電気泳動インキを封入し、これらのマイクロカプセルを一方が透明な一組の対向電極板上に間に配置した電気泳動式表示パネルに関する。

近年、情報表示パネルとしてバックライトを使用した液晶が主流である。しかし、目の負担が大きく、長時間見続ける用途に適していない。

目の負担が小さい反射型表示装置として、一対の対向する電極間と、その電極間に設けられた電気泳動式表示層を有する表示パネルが、電気泳動式表示パネルとして提案されている。（特許文献１参照）。

この電気泳動式表示パネルは、印刷された紙面と同様に、反射光によって文字や画像を表示するので、目に対する負荷が少なく、画面を長時間見続ける作業に適している。

この電気泳動式表示パネルは、荷電粒子を分散させた分散液に電界を印加することによって、荷電粒子を移動させ、画像表示を可能とする原理に基づくものである。電気泳動式表示パネルのうち、着色された荷電粒子をマイクロカプセルに封入し、マイクロカプセルを一対の対向する電極間に配置したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、低駆動電圧、高柔軟性などの利点があり、実用化され、さらに開発が行われている。

マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、前面電極板となる透明電極上にマイクロカプセルを均一かつ緻密に２層に重ならないように一層で配置する必要があり、非常に高度な技術を要する。

このマイクロカプセル層の形成方法としては、前面電極板となる透明電極上に、マイクロカプセルを分散させた液（マイクロカプセルインキ）を直接塗布する方法が一般的である。塗布方法としては、例えばスクリーン印刷、ロールコーティング、グラビアコーティング、ナイフコーティング、ダイコーティング、リバースコーティング等の多種多様な方法が用いられている。

使用されるマイクロカプセルの直径は均一ではなく、通常数十ミクロン程度の粒径分布を持つものが使われている。そのため加工過程において、ダイ刃先や積層工程の局所過剰加圧によりマイクロカプセルの一部は破裂を起こしている。

このように破裂したマイクロカプセルが存在するマイクロカプセル層は加工過程では検出しにくく、背面電極を貼り合わせて駆動することで初めて観察されるという問題がある。つまり、不良の検出が後加工もしくは最終製品組立て後に発見される為、その作業や加工に掛かる時間、費用のロスが増えてしまう。

そして、マイクロカプセルの破裂による非駆動表示の不良検出ができなかった場合、最終製品の使用者は非駆動のドットを表示画面上で常に見ることなり、不快感を与えてしまう。

上記の問題点を解消するために、マイクロカプセル層を形成するマイクロカプセルの壁厚を厚くすることも考えられるが、結果としてマイクロカプセル層を挟む電極間の距離を
広げることに繋がり、駆動電圧が高くなり従来より高消費電力になる点や駆動時間が遅くなるという欠点が生じてしまう

特公昭５０−０１５１１５号公報

マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造において、マイクロカプセルの破裂による表示駆動不良は、高価である背面電極を貼り合わせ表示駆動をするまでは検出されにくい。その結果、最終製品における収率が低くなり、コストが嵩んでしまうという問題が発生している。それを防止するため、背面電極を貼り合せる前に容易にマイクロカプセルの破裂箇所を検出できるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを提供することである。

本発明の請求項１に係わる発明は、一対または一組の対向する電極と、これら電極間に設けられた電気泳動表示層とを有し、電気泳動表示層が、電気泳動粒子を分散溶媒中に分散した分散液を封入したマイクロカプセルをバインダー樹脂で固定した層を具備してなり、マイクロカプセル内の分散液中に電子供与性無色染料が分散または溶解してい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パネルである。

本発明の請求項２に係わる発明は、前記マイクロカプセル層に使用しているバインダー樹脂に電子供与性無色染料と接触したときに呈色する電子受容性化合物が混入されてい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パネルである。

本発明の請求項３に係わる発明は、前記マイクロカプセル層を有するマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいて、マイクロカプセル層と電極板を接着させる接着剤層に電子供与性無色染料と接触したときに呈色する電子受容性化合物が混合されてい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パネルである。

正極または負極に帯電した２種類の着色粒子が分散している電子供与性染料が分散または溶解した分散液を内包するマイクロカプセルに電子受容性化合物を含むバインダー樹脂液を混入した塗布液を、透明電極を有する基板上に塗布しマイクロカプセル層を形成することで、マイクロカプセルが破裂した部位は染料が呈色し、その箇所を駆動することなく区別することができる。

この結果、マイクロカプセル型電気泳動方式表示パネルの製造過程において途中の各加工工程で駆動することなくマイクロカプセルが破裂した部分の抜き取りが可能となり、後工程へ不良を回すことなく、収率の良い製造が出来、加工コストを低減することができる。

また、電子受容性化合物を背面電極と接合するための接着層に混入させることで同様の効果を生むことができる。

本発明により電気泳動層内に電子供与性染料と電子受容性化合物を導入した場合の一実施形態に係わる表示パネルの断面図である。 本発明により電気泳動層内に電子供与性染料と電子受容性化合物を導入した場合の一実施形態に係わる表示パネルの断面図である。

図１は本発明によるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの断面構造を示すための断面説明図である。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表示パネルは、透明基材（１）上に透明電極（２）を設けた前面電極板（１２）と、塗布によって形成されたマイクロカプセル層（１３）と、その上に接着剤層（９）を介して画素電極（１０）を配した背面基材（１１）からなる背面電極板（１４）を貼り合わせた断面構造である。

以下の説明において、カプセル層（１３）と接着剤層（９）を合わせて、カプセル型電気泳動層（１５）と呼ぶ。

電子供与性化合物はマイクロカプセル内分散液（７）中に分散または溶解し、電子受容性化合物（３）はマイクロカプセル層のバインダ樹脂または接着剤層に内在している。

以下に、マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの表示原理の概略を述べる。画素電極（１０）は、各々の画素電極のスイッチング素子に接続されていて、透明電極（２）との間に正負の電圧を印加することができる。画像表示するためには、通常、画素電極（１０）はアクティブマトリクス型駆動方式の回路構成の電源に接続される。画素電極（１０）の電圧を変動させると、カプセル型電気泳動層（１５）に印加される電界が変動する。画素電極（１０）が正極のときは、マイクロカプセル内の負に帯電している粒子は、背面の画素電極（１０）側へ移動し、正に帯電している粒子は、前面の透明電極（２）側に移動する。同様に、画素電極（１０）が負極になれば、正に帯電している粒子は画素電極側に移動し、負に帯電している粒子は透明電極（２）側へ移動する。ここで、例えば黒色粒子が正に帯電し、白色粒子が負に帯電するようにしておけば、表示色は前面の透明電極（２）側へ移動した粒子の色になるので、所望の文字や画像を白黒表示することができる。

以下に本発明に使用する材料、部材について説明する。

カプセル型電気泳動層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、透明分散媒、電子供与生染料およびマイクロカプセル殻からなる。

一般にマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルに使用されているマイクロカプセルは、篩い分け法や比重分離法などにより精製されていて、平均粒径が３０〜１００μｍであり、さらに、カプセルの平均粒径に対し前後１０μｍ以内の粒径を有するマイクロカプセルの割合は少なくとも５０％を超える。本発明に使用するマイクロカプセルも同様である。

マイクロカプセル分散液は、アルコールなどの水系溶剤が使用され、特に問題なければ水を使用する。

透明分散媒としては、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、またはその他の脂等を単独または適宜混合した溶媒を使用する。

電子供与性無色染料としては、トリフェニルメタンフタリド系化合物、フルオラン系化合物、フェノチアジン系化合物、インドリルフタリド系化合物、ロイコオーラミン系化合物、ローダミンラクタム系化合物、トリフェタルメタン系化合物、トリアゼン系化合物、
スピロピラン系化合物、フルオレン系化合物などが挙げられる。

着色粒子には、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、酢酸ビニルエマルシ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荷を付与することができるのみならず、分散媒中での分散安定性を向上させることができる。

マイクロカプセルを分散した分散液は、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マイクロカプセルに封入する。マイクロカプセルの殻（６）は、例えばゴムやゼラチンの膜である。

精製した粒径分布の異なるマイクロカプセルを分散した分散液に、増粘剤、界面活性剤バインダー、および電子受容性化合物を混合しマイクロカプセルインキを調合する。

電子受容性化合物としては、活性白土、ｐ−ブチルフェノール−アセチレン樹脂等のフェノール樹脂、マグネシウム、アルミニウム、チタン類の金属塩などが挙げられ、必要により複合して用いる。

マイクロカプセルインキのバインダーにはポリ乳酸、フェノール樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂などの誘電体樹脂を用いる。

前面電極板（１２）は透明基材（１）上に透明電極（２）が形成された構造である。透明基材（１）としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）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、あるいはガラス等を使用することができる。透明電極材として使用することができるものは、例えばＩＴＯ等の酸化インジウム系、酸化スズ系、酸化亜鉛系のような透明性を有する導電性酸化物等である。この透明電極の形成には蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの従来技術を用いることができる。

本発明のマイクロカプセル層（１３）は、前記のマイクロカプセルインキを透明電極（２）上に塗布して形成する。塗布は、スクリーン印刷方式、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塗布装置を用いて行う。

続き、接着剤（９）を使用して、画素電極（１０）が形成された背面電極板（１４）の画素電極面と貼り合わせることによって、本発明の電気泳動式表示パネルが完成する。

接着剤として使用することができるものは、アクリル樹脂系接着剤などの合成樹脂系接着剤が好ましい。特に高誘電体樹脂を使用した接着剤であるものが好ましい。

また、図２に示す様に上記記載のマイクロカプセルインキに電子受容性化合物を混合せず、接着剤層に電子受容性化合物を混合しても良い。

ジイソプロピルナフタレンに電子供与性染料のフタリド化合物である３，３−ビス（ｐ
−ジメチルアミノフェニル）−６−ジメチルアミノフタリド（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｖｉｏｌｅｔ Ｒａｃｔｏｎｅ：東京化成工業株式会社）を加え、７０度で加熱溶解し溶解液を得た。

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（白色粒子）と、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粒径４μｍのカーボンブラック粉末（黒色粒子）を前記の溶解液に分散し、分散液を得た。この場合、白色粒子が負に帯電し、黒色粒子が正に帯電する。

次いで、水にゼラチンとポリスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解した水溶液を調製し、分散液と混合し、液温を４０℃に調整した後、液温を保持しながら、ホモジナイザーにより攪拌し、Ｏ／Ｗエマルションを得た。

次に、得られたＯ／Ｗエマルションと、水にアラビアゴムを溶解した水溶液とを、４０℃でディスペンサーを用いて混合し、液温を４０℃に維持しながら、酢酸を用いて溶液のｐＨを４に調整し、コンプレックス・コアセルベーション法によりゼラチン−アラビアゴムを殻材とするマイクロカプセルを形成した。

更に、液温を５℃に低下させた後、３７質量％ホルマリン溶液を加えてマイクロカプセル殻を硬化させ、前記分散液を封入したマイクロカプセルを得た。

このようにして得られたマイクロカプセルを篩い分けして、平均粒径が６０μｍ、５０〜７０μｍの粒径のマイクロカプセルの割合が５０％以上になるように、粒径をそろえた。

次に、固形分４０質量％のマイクロカプセルの水分散液を調整した。その水分散液へ、電子受容体化合物である活性白土と炭酸カルシウムの１：１粉末混合物と固形分２５質量％のウレタン系バインダー（ＣＰ−７０５０、大日本インキ株式会社製）と、界面活性剤と、増粘剤と、純水を混合し、マイクロカプセルインキを作製した。

このマイクロカプセルインキを、スロットダイコータを使用して、ＩＴＯ／ＰＥＴ基材よりなる前面電極板（１２）のＩＴＯ上に塗布し、塗布後６０℃で１０分間乾燥しマイクロカプセル層（１３）付き前面電極板Ａを得た。

前面電極板Ａには、既に赤く発色している箇所が観察されたので、顕微鏡で観察したところ赤く変色している箇所のマイクロカプセルは破裂していた。

さらに得られた前面電極Ａをポリエステル−ウレタン系接着剤を用いて、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型駆動方式の回路構成の画素電極を有する背面電極板（１４）の画素電極面に０．５０ＭＰａ圧力で貼り合せ、マイクロカプセル型電気泳動表示パネルＡを得た。

作製した表示パネルに、標準電圧電流発生装置（横河電機（株）製）から、前面の透明電極と背面の画素電極間に±約１５Ｖの電圧を印加して、表示部に白色と黒色を表示させた。

表示面から観察して赤く変色した部分は、白色と黒色の反転しないことが確認できた。

１ …透明基材
２ …透明電極
３ …電子受容性化合物
４ …バインダー
５ …白色粒子
６ …マイクロカプセル殻
７ …電子供与性染料溶解透明分散媒
８ …着色粒子
９ …接着剤層
１０ …画素電極
１１ …背面基材
１２ …前面電極板
１３ …マイクロカプセル層
１４ …背面電極板
１５ …電気泳動層
１６ …透明基材
１７ …透明電極
１８ …バインダー
１９ …白色粒子
２０ …マイクロカプセル殻
２１ …電子供与性染料溶解透明分散媒
２２ …着色粒子
２３ …接着剤層
２４ …電子受容性化合物
２５ …画素電極
２６ …背面基材
２７ …前面電極板
２８ …マイクロカプセル層
２９ …背面電極板
３０ …電気泳動層

Claims (3)

1. 一対または一組の対向する電極と、これら電極間に設けられた電気泳動表示層とを有し、電気泳動表示層が、電気泳動粒子を分散溶媒中に分散した分散液を封入したマイクロカプセルをバインダー樹脂で固定した層を具備してなるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルであって、
   該マイクロカプセル層の上記分散液中に電子供与性無色染料が分散または溶解してい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パネル。
2. 請求項１記載のマイクロカプセル層を有するマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいて、
   マイクロカプセル層を形成するバインダー樹脂に請求項１の電子供与性無色染料と接触したときに呈色する電子受容性化合物が混合されてい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パネル。
3. 請求項１記載のマイクロカプセル層を有するマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいて、
   マイクロカプセル層と電極板を接着させる接着剤層に請求項１の電子供与性無色染料と接触したときに呈色する電子受容性化合物が混合されてい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パネル。

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