JP2012108552A - 電気光学ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の電気光学ディスプレイは、第1および第2の基材と、接着剤層と、前記第1と第2の基材との間に配置された電気光学材料層とを含み、前記接着剤層は、ポリマー接着材料と5000以下の数平均分子量を有する水酸基含有ポリマーとの混合物を含む。第2の電気光学ディスプレイは、前記第1のディスプレイと類似しているが、前記ディスプレイが温度変化を受ける際のボイドの成長を減じるための感熱性架橋剤を含む接着剤層を有する。
【選択図】なし
Description
電界の印加時に少なくとも1つの光学特性を変化させることが可能な固体の電気光学材料層と、
電界を電気光学材料層に印加するように配置された少なくとも1つの電極を含むバックプレーンと、
前記電気光学材料層と前記バックプレーンとの間に配置され、前記電気光学材料層を前記バックプレーンに接着固定する接着剤層とを含み、
前記接着剤層が、活性化温度へ晒すことによって前記接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含む、電気光学ディスプレイを提供する。
電界の印加時に少なくとも1つの光学特性を変化させることが可能な固体の電気光学材料層と、電界を電気光学材料層に印加するように配置された少なくとも1つの電極を含むバックプレーンと、前記電気光学材料層と前記バックプレーンとの間に配置され、前記電気光学材料層を前記バックプレーンに接着固定する接着剤層であって、前記接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含む接着剤層とを含む組立体を提供するステップ、および
前記接着剤層を前記架橋剤の活性化に十分な温度に晒すことによって前記接着剤層を架橋するステップを有する、電気光学ディスプレイの製造プロセスも提供する。
電界の印加時に少なくとも1つの光学特性を変化させることが可能な固体の電気光学材料層と、
電界を電気光学材料層に印加するように配置された少なくとも1つの電極を含むバックプレーンと、
前記電気光学材料層と前記バックプレーンとの間に配置され、前記電気光学材料層を前記バックプレーンに接着固定する接着剤層とを含み、
前記接着剤層を熱活性架橋剤によって架橋した、電気光学ディスプレイも提供する。
光透過性の導電層、
前記導電層と電気的に接触する固体の電気光学媒体層、
接着剤層、および、
剥離シートの順に積層され、
前記接着剤層が、活性化温度へ晒すことによって前記接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含む、製品(フロントプレーン積層物)も提供する。
対向する第1および第2の面を有する固体電気光学物質の層と、
固体の電気光学媒体層の第1の面上の第1の接着剤層と、
前記固体の電気光学媒体層から前記第1の接着剤層の対向側に配置される剥離シートと、
固体の電気光学媒体層の第2の面上の第2の接着剤層とを含み、
前記第1および第2の接着剤層のうち少なくとも1つが、活性化温度へ晒すことによって前記接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含む、製品(二重剥離フィルム)を提供する。
上述の本発明のフロントプレーン積層物および二重剥離フィルムは、選択的な特徴のいずれかまたはそのようなフロントプレーン、および上述の出願に開示した二重剥離シートを含むことが可能である。したがって、本発明のフロントプレーン積層物は、フロントプレーン積層物の導電層と接触し、その電気光学媒体を通って延びる導電性ビアと、この導電性ビアと接触し、フロントプレーン積層物を積層するためのバックプレーンに提供される電極と接触するように構成された接触バッドとを含むことが可能である。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
電気光学ディスプレイであって、第1および第2の基材と、接着剤層と、該第1と第2の基材との間に配置された電気光学材料層とを含み、該接着剤層が、ポリマー接着材料と5000以下の数平均分子量を有する水酸基含有ポリマーとの混合物を含むことを特徴とする、電気光学ディスプレイ。
(項目2)
前記水酸基含有ポリマーが、ポリ(エチレングリコール)である、項目1に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目3)
前記ポリ(エチレングリコール)が、2000以下の数平均分子量を有する、項目2に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目4)
前記ポリ(エチレングリコール)が、ポリマー接着材料1グラムにつき10 −6 〜10 −5 モルの濃度で存在する、項目2に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目5)
複数の液滴を含む電気泳動媒体であって、該液滴のそれぞれが、懸濁流体と、該懸濁流体内に懸濁され、該媒体への電界の印加中に該流体内を移動することが可能である複数の帯電粒子とを含み、該媒体が、該液滴を囲む結合剤をさらに含み、該ディスプレイは、該結合剤が、ポリマー接着材料と5000以下の数平均分子量を有する水酸基含有ポリマーとの混合物を含むことを特徴とする、電気泳動媒体。
(項目6)
前記水酸基含有ポリマーが、ポリ(エチレングリコール)である、項目5に記載の電気泳動媒体。
(項目7)
前記ポリ(エチレングリコール)が、約2000以下の数平均分子量を有する、項目6に記載の電気泳動媒体。
(項目8)
前記ポリ(エチレングリコール)が、ポリマー接着材料1グラムにつき10 −6 〜10 −5 モルの濃度で存在する、項目6に記載の電気泳動媒体。
(項目9)
前記液滴に、前記懸濁流体および前記帯電粒子を囲むカプセル壁が提供されている、項目5に記載の電気泳動媒体。
(項目10)
電気光学ディスプレイであって、第1および第2の基材と、接着剤層と、該第1と第2の基材との間に配置された電気光学材料層とを含み、該接着剤層が、ポリマーの主鎖に親水性基または重合性基を有するポリウレタン系接着剤を含むことを特徴とする、電気光学ディスプレイ。
(項目11)
複数の液滴を含む電気泳動媒体であって、該液滴のそれぞれが、懸濁流体と、該懸濁流体内に懸濁され、該媒体への電界の印加中に該流体内を移動することが可能である複数の帯電粒子とを含み、該媒体が、該液滴を囲む結合剤をさらに含み、該結合剤が、ポリマーの主鎖に親水性基または重合性基を有するポリウレタン系接着剤を含むことを特徴とする、電気泳動媒体。
(項目12)
前記液滴に、前記懸濁流体および前記帯電粒子を囲むカプセル壁が提供されている、項目11に記載の電気泳動媒体。
(項目13)
電気光学ディスプレイであって、
電界の印加時に少なくとも1つの光学特性を変化させることが可能な固体の電気光学材料層と、
電界を該電気光学材料層に印加するように配置された少なくとも1つの電極を含むバックプレーンと、
該電気光学材料層と該バックプレーンとの間に配置され、該電気光学材料層を該バックプレーンに接着固定する接着剤層と
を含み、
該接着剤層が、活性化温度へ晒すことによって該接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含むことを特徴とする、電気光学ディスプレイ。
(項目14)
前記接着剤層が、ポリウレタンを含む、項目13に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目15)
前記架橋剤が、エポキシ基を含む、項目14に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目16)
前記架橋剤が、グリシジル基を含む、項目15に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目17)
前記架橋剤が、第三級アミンを含む、項目15に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目18)
前記架橋剤が、N,N−ジグリシジルアニリンを含む、項目17に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目19)
前記N,N−ジグリシジルアニリンが、少なくとも5,000重量ppmの濃度で前記接着剤層に存在する、項目17に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目20)
前記N,N−ジグリシジルアニリンが、少なくとも10,000重量ppmの濃度で前記接着剤層に存在する、項目18に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目21)
前記架橋剤が、少なくとも2の水酸基を有するシクロアルキルポリオールまたはアルキルのグリシジルエーテルを含む、項目16に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目22)
前記架橋剤が、主鎖および該主鎖に基づいた複数のエポキシ基を有するポリマーを含む、項目15に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目23)
前記架橋剤が、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルと、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルと、O,O,O−トリグリシジルグリセロールと、グリシジルメタクリレートのホモ重合体および共重合体とのうちの1つ以上を含む、項目16に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目24)
前記接着剤層が、架橋後の該接着剤層の体積抵抗率の低減に有効な作用剤をさらに含む、項目13に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目25)
前記体積抵抗率を低減する作用剤が、塩と、高分子電解質と、5000以下の数平均分子量を有する水酸基含有ポリマーとのうち少なくとも1つを含む、項目24に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目26)
前記体積抵抗率を低減する作用剤が、第四級アンモニウム塩またはポリエチレングリコールを含む、項目25に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目27)
前記体積抵抗率を低減する作用剤が、塩化テトラブチルアンモニウム、またはテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェイト、または2000以下の数平均分子量を有するポリエチレングリコールを含む、項目26に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目28)
前記架橋剤がN,N−ジグリシジルアニリンを含み、前記体積抵抗率を低減する作用剤がテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェイトを含む、項目27に記載の電気光学ディスプレイ。
(項目29)
電気光学ディスプレイを製造するプロセスであって、該プロセスは、
電界の印加時に少なくとも1つの光学特性を変化させることが可能な固体の電気光学材料層と;電界を該電気光学材料層に印加するように配置された少なくとも1つの電極を含むバックプレーンと;該電気光学材料層と該バックプレーンとの間に配置され、該電気光学材料層を該バックプレーンに接着固定する接着剤層とを含む組立体を提供するステップであって、該接着剤層は、該接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含む、ステップと、
該接着剤層を該架橋剤の活性化に十分な温度に晒すことによって、該接着剤層を架橋するステップと
を包含する、プロセス。
(項目30)
電気光学ディスプレイであって、
電界の印加時に少なくとも1つの光学特性を変化させることが可能な固体の電気光学材料層と、
電界を該電気光学材料層に印加するように配置された少なくとも1つの電極を含むバックプレーンと、
該電気光学材料層と該バックプレーンとの間に配置され、該電気光学材料層を該バックプレーンに接着固定する接着剤層と
を含み、
該接着剤層が熱活性架橋剤によって架橋されていることを特徴とする、電気光学ディスプレイ。
(項目31)
フロントプレーンの積層物であって、該積層物は、
光透過性の導電層と、
該導電層と電気的に接触する固体の電気光学媒体層と、
接着剤層と、
剥離シートと
をこの順で含み、
該接着剤層が、活性化温度へ晒すことによって該接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含むことを特徴とする、積層物。
(項目32)
二重剥離シートであって、
対向する第1および第2の面を有する固体電気光学物質の層と、
該固体の電気光学媒体層の該第1の面上の第1の接着剤層と、
該固体の電気光学媒体層に対して該第1の接着剤層と反対側に配置された剥離シートと、
該固体の電気光学媒体層の該第2の面上の第2の接着剤層と
を含み、
該第1および第2の接着剤層のうちの少なくとも1つが、熱活性架橋剤であって、活性化温度へ晒すことによって該接着剤層が存在するところにおいて該接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤を含むことを特徴とする、二重剥離シート。
既に述べたように、本発明の第1の側面は、ポリマー接着材料と少ない数平均分子量(Mn:約5000以下)の水酸基含有ポリマーとの混合物を含む接着剤層を有する電気光学ディスプレイに関する。このための好適なポリマーは、好ましくは約2000以下のMnのポリ(エチレングリコール)(PEG)である。実質的に、ポリマー添加物は、上述の同時係属出願第10/810,761号で使用する塩または他の高分子電解質と同じ機能を果たす。しかし、ポリマー添加物の使用によって、塩の使用による腐食の問題がより少なくなるようである。また、ポリマー添加物を使用することで、温度によるポリウレタン接着材料の体積抵抗率の変動を減じることによって、塩の添加物を使用した場合には改善されないディスプレイの動作温度の範囲が改善される。任意の特定のシステムのための水酸基含有ポリマー添加物の最適濃度は、経験的に最良に判断されるが、一般的に、その最適な濃度は、概してポリマー接着材料1グラムにつき約10−6乃至10−5モルであるとされる。下記の関連実施例を参照のこと。
3種類の異なる市販PEG(数平均分子量Mnはそれぞれ300、1000、および8000g/mole、Aldrich Chemical社より購入)を特殊ポリウレタン系接着剤において4400ppmの濃度で使用した。4400ppmの濃度に対応するモル濃度は、PEG−300に対して5.17×10−6、PEG−1000に対して1.55×10−6、PEG−8000に対して1.94×10−7である。カプセル化された電気泳動ディスプレイを綿密にシミュレーションする実験見本を用意するために、各ポリウレタン/PEG混合物を、ITOを被覆した177μm(7mil)のポリ(エチレンテレフタレート)(PET)フィルムに30±2μmの厚さで被覆し、この混合物をフィルムのITO被覆面上に被覆した。これらの実験での使用に好適な実験ユニットを用意するために、得られた接着剤被覆フィルムの断片を、120℃、約0.5mPa(65psig)、約2.5mm/秒(6インチ/秒)の速さで、カーボンブラック層を被覆した5cm×5cmのPETフィルムに積層した。このカーボンブラック層は、試験ユニットの後側電極となる(基本的に、カプセル層自体を省略したカプセル化電気泳動ディスプレイである)。各実験には少なくとも4つの試験ユニットを使用し、すべての試験ユニットは、試験前に30℃および相対湿度30%で116時間調整した。以前の実験では、接着剤が相対湿度の平衡に達するにはこの調整で十分であったことを示した。次いで、各試験ユニットの接着剤の体積抵抗率(Vr)を、標準的な工業試験装置を使用して25℃および相対湿度30%で試験した。対照例を提供するために、何も添加しない同じポリウレタン系接着剤含むものと、4400ppmのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェイト(下表ではNBu4PF6に短縮)を添加した同じポリウレタン系接着剤を含む試験ユニットを準備した。結果を下表に示す。説明を簡単にするため、各サンプル内の実験的な不確実性は省略するが、誤差は、一般に±15%以下である。
既に述べたように、低分子量の水酸基含有ポリマーの添加によって、塩類の添加では改善されない温度によるポリウレタン系接着剤の体積抵抗率の変動が改善される。この反応を示すために第2の一連の実験を行った。試験ユニットは、最低で100時間の調整を行ったことと、試験ユニットが、添加物なし、4400ppmのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェイトだけ、または166または2658ppmのPEG−300だけを含有した以外は、実施例1と同じ方法で準備および調整を行った。次いで、体積抵抗率の測定を−5℃乃至50℃で、またすべての場合において相対湿度30%で行った。結果を添付図面の図1に示す。実験的な誤差がデータポイントの記録に使用した符号のサイズよりも一般に小さいので、誤差のバーはこの図に示していない。
既に述べたように、本発明の更なる側面では、第1および第2の基材と、接着剤層と、前記第1と第2の基材との間に配置された電気光学材料層とを含み、前記接着剤層が、ポリマーの主鎖に親水性基または重合性基を有するポリウレタン系接着剤を含む、電気光学ディスプレイを提供する。
(a)ポリオール(例えば、ポリプロピレングリコール)とモル過剰のジイソシアネート(例えば、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート)との反応によるプレポリマーの調製;
(b)ジオール基(例えば、ジメチロールプロピオン酸)を含有するカルボン酸とプレポリマーの反応;
(c)第三級アミン(例えば、トリエチルアミン)によるステップ(b)で導入したカルボン酸酸性基の中和;および
(d)ジアミンまたはジオール(1,6−ヘキサンジアミンまたは1,4−ブチレングリコール)を使用した連鎖延長
を含む。
既に示したように、本発明の一側面は、電気光学ディスプレイの接着剤層における接着剤層の架橋が可能な熱活性架橋剤の使用に関する。本発明はまた、架橋接着剤層による電気光学ディスプレイを製造するためのプロセスと、そのようなプロセスで製造する電気光学ディスプレイと、そのようなディスプレイの形成に有用なコンポーネント(すなわち、フロントプレーン積層物および二重剥離フィルム)とを提供する。このような熱活性架橋剤の使用が、電気光学ディスプレイにおけるボイドの形成の防止に有効であることがわかった。
1.ディスプレイで使用するプラスチックフィルムに必要とされる熱安定の程度;
2.全体的なシステムインテグレーションの問題に基づいた、ディスプレイの製造のための好適な工程;および
3.感熱性接着剤架橋剤のハイブリッドディスプレイ組立プロセスへの最適な統合を確保するための温度および時間的尺度の適切な指示
がある。
上述の出願中のPCT/US04/35261にて説明したように、ハイブリッドディスプレイは、熱安定であり周知の熱膨張係数(CTE)および相対湿度膨張係数(CHE)値を有するポリマーフィルムなどの材料を使用して製造することが非常に望ましい。寸法の安定性の特性は、両方向(ロール上で提供されるポリマーフィルムの場合は、ロール長さ対ロール幅)においてほぼ同じであることが好ましい。市販のポリマーフィルムの熱安定化の程度は、メーカー間で、また同じメーカーからの様々な種類の材料によって著しく異なる。ポリマーフィルムは、最高温度環境の試験限度(概して、100℃)でのCTEの影響が引き起こすものよりも小さな寸法変化をもたらす、高温での長時間の寸法安定性(数百時間、例えば少なくとも約500時間で、130℃以上が望ましいが、150℃以上が好ましい)を有することが非常に望ましい。
このPETに対しては、
CTE=18ppm/℃、
CHE=7ppm/%RHであり、
ガラスに対しては、
CTE=3.76ppm/℃である。
また、メーカーは、PETが150℃で30分晒した後に、約0.2%の残留収縮率を受けると注記している。
本発明による熱活性架橋剤を含有する積層接着剤を使用する場合、実際的に関連あるプロセスのバリエーションには以下の4つ:
1.支持体への接着剤の被覆後であるが、接着剤の電気光学媒体への積層前の、一定時間の熱への露出を介した接着剤の架橋;
2.電気光学媒体への積層後であるが、接着剤(概して、上述のようなフロントプレーン積層物の形態)のバックプレーンへの積層前の、一定時間の熱への露出を介した接着剤の架橋;
3.接着剤(概してフロントプレーン積層物の形態)のバックプレーンへの積層後であるが、ディスプレイのエッジシール前の(上述の2004/0027327の、電気光学ディスプレイ製造時のエッジシールの実際的な重要性に関する説明を参照のこと)一定時間の熱への露出を介した接着剤の架橋;および
4.ディスプレイの完全な組立後、場合により最終的なエッジシールポストベークプロセスの一部として、一定時間の熱への露出を介した接着剤の架橋
がある。
熱活性架橋剤を含有する接着剤組成物を本発明によって使用する場合、所望の速度で接着剤の架橋が進行するように、関連するすべてのプロセスに対する温度および時間的尺度の適切な選択を確実に行うことが重要である。導入的な事例として表2に示されるプロセスの検討材料を考慮する。
(a)2つの積層に関連する温度での架橋に必要とされる時間は、これらの積層の時間的尺度(分)よりもかなり長いこと;
(b)試験中の高温での残留フィルムの収縮に必要とされる時間は、架橋の時間的尺度よりもかなり長く、残留収縮率の影響はCTEおよびCHEに関連する寸法変化よりもかなり小さい(上述の説明を参照のこと)こと;
(c)架橋のための時間的尺度は、十分に短いことが実用的(より短いほうがよい)であるが、種々の長期貯蔵ステップの間に過度の架橋が可能となるほど短くする必要は無いこと
が重要である。
約35重量%の固形物含量を有する特殊水性ポリウレタン分散体を剥離シート上に被覆し、60℃で約2分間コンベア炉にて乾燥し、剥離シート上に厚さ15μmの接着剤層が形成されるように分散体の被覆重量を制御した。熱活性架橋剤の効果を示すために、使用する分散体には、(分散体の固形物含量に基づいて)20,000ppmのN,N−ジグリシジルアニリン(DGA)を含有させた。
本発明による実験的な架橋可能な電気泳動ディスプレイを用意するために、炭化水素懸濁流体とチタニアおよびカーボンブラック電気泳動粒子とを含有するゼラチン/アカシアカプセルと、ポリマー結合剤とを含むスラリーを上述の2002/0180687のパラグラフ[0066]から[0072]で説明されたように実質的に調製した。このスラリーは、次いでITOを薄く被覆した1つの表面を有する188μmのポリ(エチレンテレフタレート)(PET)フィルムに被覆され、スラリーをフィルムのITO被覆面上に被着させた。被覆フィルムは、60℃で約2分間コンベア炉にて乾燥した。それとは別に、約35重量%の固形物含量を有する特殊水性ポリウレタン分散体を剥離シート上に被覆し、60℃で約2分間コンベア炉にて乾燥し、剥離シート上に厚さ15μmの接着剤層が形成されるように分散体の被覆重量を制御した。使用する分散体には、添加物を含有させない(対照例)か、または(分散体の固形物含量に基づいて)20,000ppmのDGAを含有させた。次いで接着剤被覆剥離シートをカプセル被覆フィルムに積層してフロンとプレーン積層物を形成するが、この積層は、両ロールを120℃に保持し、Western Magnum Twin Roll Laminatorを使用して、0.56mPa(65psig)、2.5mm/sec(6インチ/min)の速度で行った。次いで光学的に透明な接着剤をそれからPETフィルム上に(すなわち、カプセルからこのフィルムの反対側に)被覆した。工学的に透明な接着剤(OCA)の使用および下記で生成される最終的なディスプレイの構造に関する詳細に関して、読者は、上述の2004/0027327、特に図20および関連する説明を参照してほしい。
架橋可能な積層接着剤のサンプルは、接着剤を25μmの厚さに被覆したことを除いては、上述の実施例3のように、実質的に同一の方法および同一の特殊ポリウレタンを使用して調製した。実施例3のように、被覆接着フィルムは、基材から剥がし、10mm四方で厚さ1mmのサンプルを提供するよう複数回折り畳み、70℃で時間を変化させて炉で架橋を行った。この架橋反応後に、このサンプルを平衡に達するまで25℃で少なくとも24時間HPLCグレードのアセトンで膨潤させた。サンプルの平衡膨潤の達成後、サンプルの表面に吸着されたアセトンを薄葉紙で除去し、サンプルを計量した。最後に、サンプルを、すべての溶媒を除去するために60℃の炉で24時間完全に乾燥させた後に再度計量した。平衡による質量膨潤率をポリマーの乾燥質量に対する平衡膨潤質量の比率から計算した。その結果を図9に示す。
この実施例は、本発明のディスプレイで使用する架橋可能な接着剤の体積抵抗率を制御するイオン添加物(「ドーパント」)の使用を示す。
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