JP4608816B2 - 表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、分散媒中に泳動する泳動粒子を用いた表示装置、泳動粒子を分散媒中に分散させた分散系を個々に封入したマイクロカプセルを基板間に配装されるようにした泳動表示装置、特に電気泳動を利用した電気泳動表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
泳動現象を利用した表示装置が知られている。このような表示装置は少なくとも一方が透明な一対の基板間に泳動粒子を含む分散系を封入し、分散系内の電気泳動粒子の分布状態を制御することによって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示動作を行わせるものである。また、このような表示装置は磁気泳動を利用した磁気泳動表示装置および電気泳動を利用した電気泳動表示装置がある。
【０００３】
また、泳動粒子を封入したマイクロカプセルを用いた表示装置が知られている。このマイクロカプセルは分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入しカプセル化したものである。このようなマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置はたとえば特許２５５１７８３号公報に開示されている。この電気泳動表示装置は、図７ａに示すように着色した分散媒中に有機溶剤分散媒と光学的特性の異なる少なくとも一種類の電気泳動粒子を分散させた分散系７４を封入した多数のマイクロカプセル７５とバインダ材７３を電極７２が形成されている基板７１間に配装するように構成である。また、これらの表示装置は、図７ａに示すように少なくとも一方が透明な一対の基板間に多数個のマイクロカプセルをほぼ１層に配装した構造である。ほぼ１層とは、おおむね、図７ａに示すように平面内にカプセルが重ならないで配設された状態だが、場所によっては小さなカプセルが２層になったり、カプセル間が小さな箇所に、カプセルがあり、凹凸を形成している場合を含むことを指す。理想的には１層だが、工業的に完全に１層にすることは困難であり、全面積において１０％以下の部分であれば、このような１層でない部分すなわち、カプセルが上下に複数個重なった部分、が存在したとしても容認される。
【０００４】
さらに、米国特許６１３０７７４号には、変形可能なマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置が開示されている。特に観察される基板面側に広い表面積を有する構造に特徴があるが、表示装置の断面方向から観察した場合に、扁平（縱＜横）となったマイクロカプセルが開示されている。しかしながら、開示された図は簡略化されたものであり、前記扁平マイクロカプセルの形状に関しては記載がないためその詳細は不明である。
【０００５】
さらに、特許第２８４１２９１号公報には、縦長に見えるマイクロカプセルを用いた磁気泳動表示装置の図（図４等）が開示されている。しかしながら、開示された図は簡略化されたものであり、明細書中にはマイクロカプセルの形状に関しての記載がなくその詳細は不明である。特に、その製造方法ならびに縦長マイクロカプセルの作用、効果は不明である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示される従来公知のマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置においては、マイクロカプセルが球形であり、その直径を２ｒ、上下の電極間の距離をｄとしたときに、ｄ≧２ｒである関係であった。このためマイクロカプセルを電極間に配装した場合には図７ａに示す断面構成図のように表示には寄与しないバインダ材は多くの間隙となり、さらに、図７ｂに示す上面構成図（表示面）においても、マイクロカプセルが占めない間隙部分が多く、マイクロカプセル部分が占める面積の割合は、π／２√３すなわち９０．７％にとどまり、その結果、コントラストが低いという問題があった。また、３次元的に見れば、マイクロカプセルがほぼ１層に整列した上下の電極に挾まれた空間におけるカプセルの占める割合は、６０％程度に過ぎず、やはりコントラスト低下の要因となっていた。もちろん、バインダ材を用いないで、基板の片方または両方に接着剤等で固定する場合、あるいは、固定しない場合等においては、上述のバインダ材が占有する部分は単なる空間として存在するが、コントラストに与える影響は同様である。
【０００７】
さらに図４に示すように球形マイクロカプセルをそのまま用いた電気泳動装置ではマイクロカプセルが局所的に電極と接しているため、電界をマイクロカプセル内に分散している電気泳動粒子に均一に印加できず、電極に接している部位とその周辺のみに電気泳動粒子が移動するため、それ以外のところは光学的反射が発現せずコントラストの低下が生じる問題があった。また、電極が接しているところのみ電流が多く流れるため、マイクロカプセル内での電気泳動粒子の対流やマイクロカプセルおよび内容物の局所的な劣化が生じ製品寿命の低下を招く問題があった。
【０００８】
これに対して、図５に示すようにマイクロカプセルを基板間で押さえつけ圧縮した横長マイクロカプセルとした場合には上記の電気泳動粒子に均一に印加できずコントラストが低下する問題は解決しているが、基板間、すなわち上下の電極間距離が短くなる。このため、図５に示したように、泳動粒子が上下の電極方向に泳動しても、基板断面方向からみた、その絶対位置の差が小さく、結果としてコントラストの低下を招いていた。
【０００９】
このような横長の形状のマイクロカプセルにおいては上下の電極間距離を長くすることでコントラストの改善を図ることは可能であるが、その場合、カプセル一個あたりの体積を大きくせざるを得ず、泳動粒子の大きな凝集が生じ製品寿命の低下を招く問題があった。
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高いコントラストが得られる優れた電気泳動表示装置およびその製造方法を製品寿命の低下を招くことなく提供するものである。
【００１１】
【問題を解決するための手段】
上記のような課題は以下の（１）乃至（１２）のいずれかの本発明により解決される。
（１）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装し、前記泳動粒子の分布状態を変えることによって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表示装置であって、前記基板の断面方向から観察した前記マイクロカプセルの高さ（ｈ）は横方向の幅（ｗ）に比べて大きいことを特徴とする表示装置。
（２）１．５ｗ≧ｈ＞１．０ｗであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（３）１．４ｗ≧ｈ＞１．１ｗであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（４）前記マイクロカプセルの外皮を構成する材料が、ポリウレタン、ゼラチン、アラビアゴムのいずれかを主成分とすることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の表示装置。
（５）前記基板の表示面におけるマイクロカプセル部分が占める面積の割合が９５％以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の表示装置。
（６）前記基板の表示面におけるマイクロカプセル部分が占める面積の割合が９９％以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の表示装置。
（７）前記基板の対向面に電極を有し、前記泳動が電気泳動であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の表示装置。
（８）前記電極の少なくとも一方が導電性微粒子を主成分とすることを特徴とする（１）乃至（７）に記載の表示装置。
（９）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装してなる表示装置の製造方法であって、弾性伸縮性を有する基板上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルが前記基板に固着した後に、前記基板の寸法を塗布時よりも小さく変形させることを特徴とする表示装置の製造方法。
（１０）前記基板を５％以上２５％以下の範囲で弾性伸縮させることを特徴とする（９）に記載の表示装置の製造方法。
（１１）少なくとも一方が透明な一対の弾性伸縮性を有しない基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装してなる表示装置の製造方法であって、弾性伸縮性を有する基体上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルを前記基体に固着した後に、前記基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させ、さらに、前記マイクロカプセルを前記基体上から、前記基板の一方上に転写処理を行なうことを特徴とする表示装置の製造方法。
（１２）前記基体を５％以上２５％以下の範囲で弾性伸縮させることを特徴とする（１１）に記載の表示装置の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の電気泳動表示装置は、図１に示すように電気泳動粒子を分散媒中に分散させた分散系１４を個々に封入した多数個のマイクロカプセル１５とバインダ材１３とを少なくとも一方が透明な一対の基板１１とその表面に対向配置されるように形成された上下の電極１２の間に配装されるようにした構造であり、個々のマイクロカプセルの断面方向から観察した場合の高さｈをその幅ｗよりも大きい構成としたものである。なお、バインダ材１３はマイクロカプセルを固定するため用いたものであり省略しても良い。その場合は単なる空間として存在する。本発明は図３に示すように上下の基板間距離が長いために、観察される基板面から遠い方向に泳動した粒子の影響が小さく、高コントラストが得られる。
【００１３】
なお、本発明においてマイクロカプセルの幅ｗとは表示装置の断面方向、すなわち表示面に対して垂直方向から観察した各カプセルの最も広い幅の平均値と定義する。マイクロカプセルの高さｈは、ほぼ上下の電極間距離ｄに相当するが、マイクロカプセルの幅ｗと同様に表示装置の断面方向、すなわち表示面垂直方向から観察した各カプセルの高さの平均値と定義する。本発明においては、１．５ｗ≧ｈ＞１．０ｗであることが好ましく、１．４ｗ≧ｈ＞１．１ｗであることがより好ましい。前記範囲以上であると、カプセルが破壊される割合が多くなることから作製が困難であり、前記範囲未満では、コントラストが低下する。マイクロカプセルをこのような形状にとすることで製品寿命の低下の要因となるカプセル内の電気泳動粒子の対流や分散系の局所的な劣化あるいは凝集の発生を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明は、基板断面方向からの観察した前記表示面におけるマイクロカプセル部分が占める割合が９５％以上、好ましくは９９％以上とする。このような範囲とすることで高いコントラストが得られる。上限は理論的には１００％であるが、現実には困難であり９９．９９９％程度となる。
【００１５】
このような構造は、弾性伸縮性を有する基体を用いることで実現可能である。その作製工程を図６に示す。なお、図６および以下の説明においては電極、バインダーは簡略化のために省略している。
（ａ）応力を印加しない状態での弾性伸縮性を有する基体１１０の長さをＬ１とする。
（ｂ）基体に外部から引っ張り応力σを印加し引き延ばしそのときの長さをＬ２とする（Ｌ２＞Ｌ１）。
（ｃ）基体をＬ２に延ばした状態で球状のマイクロカプセル１５１を基体１１０上に塗布する。このときには、ｗ≒ｈである。
（ｄ）マイクロカプセルが基体１１０上に固着した後に、引っ張り応力σを取り去る。このとき基体１１０は元のの長さＬ１に収縮する。すなわち、（ｃ）ではＬ２だった長さがＬ１になる。これにより、基体１１０上に固着されたマイクロカプセル１５１はｈ’＞ｗ’となる。
（ｅ）基体１１０をそのまま下部基板とし、上部基板１２０を設ける。
【００１６】
なお、上記断面図では、基体の面内の１方向についてのみ応力を印可する場合（線方向変形）を説明したが、もちろん基体の面内で直交する２方向あるいは、面内等方に応力を印可すること（面方向変形）が好ましい。これによりにマイクロカプセルを２次元的に密な状態とすることができる。
【００１７】
また、本発明においては弾性伸縮性を有する基体前記基板を５％以上２５％以下、好ましくは１０％以上２０％以下の範囲で弾性伸縮させる。前記範囲以下では、マイクロカプセルを十分に密に充填することが困難となり、コントラストが低下し、前記範囲以上では、マイクロカプセルが破壊しやすい。
【００１８】
この基体の材料としては、各種の有機物、特に弾性伸縮性に優れたポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン系熱可塑性樹脂や、ポリオレフイン系樹脂とエチレンープロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）、エチレンープロピレンー非共役ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等をブレンド又は部分架橋してなるポリオレフイン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリブテン−１等の合成樹脂、さらにはスチレンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンープロピレンゴム（ＥＰＲ）、シリコンゴム等の合成ゴム等が好ましいが、前述の範囲以上の弾性変形を示す基体であれば無機物であっても差し支えない。
【００１９】
弾性伸縮性を有する基体はそのまま表示装置の基板として用いず別の基体に転写し、基板とすることも可能である。すなわち、図６（ｄ）の工程によりマイクロカプセルを変形させた後、以下の製造工程とすることもできる。
（ｄ）マイクロカプセル１５１をｈ’＞ｗ’とする。
（ｆ）上部基板１２０を設ける。
（ｇ）弾性伸縮性を有する基体を剥離する。
（ｈ）弾性伸縮性を有しない基体に転写し基板１１２とする。
【００２０】
上記のような方法で製造することで、表示装置の基板としては、長期信頼性に乏しいが 弾性伸縮性には優れている材料、例えば天然ゴム等を用いることが可能となる。なお、上面基板１２０は、説明上、上面基板としたものであり、表示装置の下面に位置する場合もある。さらに、このような転写を繰り返すことで大きな縦横比を得ることもできる。
一方、弾性伸縮性を有する基体をそのまま表示装置の基板として用いた場合には、大きな変形を受けても、基体自体が破損することがないために、表示装置を小さな曲率半径で曲げることも可能である。
【００２１】
また、本発明を電気泳動表示装置として用いる場合は基板の対向面に駆動電圧を印加するための電極を形成する必要がある。その場合、弾性伸縮性を有する基体すなわち基板の表面に形成される電極は塗布型導電性膜を用いることが好ましい。塗布型導電性膜としては、ＩＴＯ粒子やカーボンブラック等の導電性微粒子を用いた導電塗料や、導電性高分子材料を用いることが可能である。
【００２２】
特に本発明においては、導電性微粒子を用いた場合には、表示用マイクロカプセルと同様に、塗布時よりも基体寸法が収縮するために、基体単位面積当たりに存在する粒子数が増加し、かつ粒子同士が密に接触するために、導電膜の導電率が向上する。あるいは、通常の導電塗料に多く含まれるバインダー成分を余り含まない塗料組成であっても、粒子同士が密に接触するために均一膜とすることも可能であり、特に導電率の高い膜とすることが可能となる。
【００２３】
このような塗布型導電性膜を形成するためのＩＴＯ粒子やカーボンブラック等の導電性微粒子の平均粒径は、１０〜１００ｎｍ程度が好ましい。前記範囲以下では作製分散が困難であり、前記範囲以上では低抵抗とならない。また透明とする場合には、透明性を確保するために、粒子の平均粒子径は１００ｎｍ以下であることが必要であり、平均粒子径が５０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、粒子の平均粒子径は、比表面積（ＢＥＴ値：ｍ2 ／ｇ）の測定値から次の式に基づいて算出した。平均粒子径ｄ（μｍ）＝６／（ρ×ＢＥＴ値）ここで、ρ：真比重である。このようにＢＥＴ値から求めた平均粒子径は、ＴＥＭ写真で観察した平均粒子径とほぼ一致することを確認している。
【００２４】
本発明による塗布型導電性膜は、膜厚１μmでシート抵抗として１００〜３０００Ω／□が得られる。このような低抵抗の導電性膜を塗布により得ることは、上述した以外の方法で得ることは困難であり、本発明の大きな特徴の一つである。また、塗布型導電性膜はスパッタ等の真空成膜法や無電解めっき法等により形成された金属膜にくらべて、製造コストが低く、塗布時にスクリーン印刷等の手法を用いることでパターニングも可能であり、極めて有用な導電性膜の形成方法である。
【００２５】
さらに、塗布型導電性膜を、マイクロカプセルとは別に、弾性伸縮性を有する基板上に塗布、固着した後に、前記基板の寸法を塗布時よりも小さく変形し、別の基体に転写するという上述した方法によりあらかじめ表示装置の基体上に電極として形成しておいても差し支えない。
【００２６】
また、導電性微粒子は、特に特定のアクリル系バインダ樹脂、すなわちジアルキルアミノ基を有する（メタ）アクリレートモノマー（ａ）１．８〜１２重量％と、前記モノマー（ａ）以外の（メタ）アクリレート系モノマー（ｂ）４８．２〜９８．２重量％と、必要に応じて、前記（メタ）アクリレート系モノマー（ａ）および（ｂ）と共重合可能なビニル系モノマー（ｃ）０〜５０重量％とが共重合されたものが好ましく、このアクリル系バインダ樹脂を使用することにより、粒子を凝集させることなく均一に分散することができる。
【００２７】
さらに、弾性伸縮性を有する基体から他の基体に転写する場合には、転写性を良くするために、各種の公知の剥離容易層、たとえばフッ素樹脂層を基体上に形成しておくことが好ましい。また、弾性伸縮性を有する基体は、特に常温では５％以上の弾性変形を示さないが、所定の温度、たとえば６０℃程度に加温することで５％以上の弾性変形を示す材料が好ましい。このような材料は各種の可塑性樹脂等が例にあげられる。
【００２８】
本発明においては、基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させることが重要であり、そのためには前述のように引っ張り応力σを印加した状態でマイクロカプセルを塗布する替わりに、無応力状態で塗布、基体に固着し、その後、圧縮応力を加えて基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させてもよい。
【００２９】
さらに、本発明における基体の寸法変形には、外部応力ではなく、温度変化による膨張、収縮現象を利用することも可能であり、このような場合も本発明においては弾性伸縮の１種と見なす。
【００３０】
マイクロカプセルに封入すべき分散系の染料としては、アントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染料を初めとする各種の公知の染料が使用可能である。そして電気泳動粒子としては、酸化チタン、カーボンブラック、紺青又はフタロシアニングリーンや周知のコロイド粒子のほか、種々の有機・無機質顔料、染料、金属粉、ガラスあるいは樹脂等の微粉末などを適宜使用できる。たとえば顔料としては無機顔料、有機顔料が用いられ、無機顔料粒子としては、鉛白、亜鉛華、リトポン、二酸化チタン、硫化亜鉛、チタンブラック、アルミニウム粉、銅粉、鉛粉、錫粉、亜鉛粉等が挙げられる。有機顔料粒子としては、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、アントラピリミジンイエロー、が挙げられる。泳動粒子は分散媒と比重を合わせるため或るいは凝集を防いで分散性を高めるために、表面に他の物質を被覆したり、他の物質と複合化してもよい。粒径としては０．０１〜１０μｍ程度が好ましい。また、泳動粒子の表面電荷量を制御したり分散性を高める目的で、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、ポリメチルメタクリレート、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加してもよい。また、これら分散液を構成する各材料は必要に応じて２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３１】
また１つのマイクロカプセルの中に、正負異なる電荷が帯電した白色粒子、黒色粒子を封入することも可能である。さらに、数種類の異なる電気泳動速度の粒子（ゼータ電位の異なる）に、少なくとも３色の着色しておくことで、フルカラー化することも可能である。
【００３２】
本発明の分散系の分散媒としては、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、リン酸エステル類などが挙げられ、又はその他の種々の油等を単独又は適宜混合したものや合成樹脂、合成ワックスなどの合成物や、天然ワックスなどの有機化合物なども使用できる。
【００３３】
上記したうち好ましくは直鎖アルキルベンゼン構造を有する液体分散媒、たとえばｎ−アミルベンゼン、ｎ−ヘキシルベンゼン、ｎ−ヘプチルベンゼンおよびｎ−オクチルベンゼン等が使用される。
【００３４】
マイクロカプセルは通常のマイクロカプセルの調製方法によって作ることが可能である。その際に用いられるマイクロカプセルの調製方法としては、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、界面重合法、コアセルベーション法等により調製することが可能であり、その際マイクロカプセルの外皮（マイクロカプセル壁）の材料としてはポリウレタン、ポリ尿素、ポリ尿素−ポリウレタン、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシリ、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、ゼラチン、アラビアゴム等が挙げられる。
【００３５】
しかし、本発明に用いるマイクロカプセル壁は柔軟性が要求される。このため、ポリウレタン、ゼラチン、アラビアゴムのいずれかを主成分とすることが好ましい。柔軟性がない材料でカプセル壁を形成した場合には、変形された際に容易に破壊してしまう。
【００３６】
また、個々のマイクロカプセルの直径は１０μm以上２００μm以下、好ましくは３０μm以上１００μm以下である。ここで、マイクロカプセルの直径とは、マイクロカプセルを変形させる前の、ほぼ球形の状態での直径のことである。前記範囲未満では、泳動粒子が移動しても顕著なコントラストが得られず、前記範囲を越えると泳動粒子が大きな凝集を形成してしまう。
マイクロカプセルを基体に塗布、固着させる方法としては、予め基体に接着剤等を塗布しておき、マイクロカプセルを基体に一様に塗布したのち、接着剤を硬化させたり、あるいは、マイクロカプセルを硬化性のバインダー中に分散、塗布した後に硬化することも可能である。ここで用いる接着剤、バインダーは透明性の高い材料が好ましく、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリウレタン等々や各種の熱硬化性樹脂あるいは、特に好ましくは紫外線硬化樹脂等の各種公知材料が使用可能である。
【００３７】
また、マイクロカプセル壁がカプセル化直後は柔軟性を有しているが、経時変化により柔軟性を失う場合もマイクロカプセル壁材料や製造方法によってはある。特にマイクロカプセル壁に水分が多量に含まれる場合には、その水分の蒸発により上記の変化が発生することが多い。このような場合には、少なくとも製造工程においてマイクロカプセルの変形処理、すなわち基体の変形処理が完了するまでの間、柔軟性を保っていれば良い。このような場合には、固着手段として水分の蒸発を避けられない加熱を伴う手段よりも、紫外線硬化等の常温で短時間に完了する手段が好ましい。なお、カプセルの変形処理が完了した後であれば、マイクロカプセル壁材料を硬化する処理を行っても良い。
【００３８】
さらに、図２に示すように基体２１上の電極２２とマイクロカプセル２５との間に異方性導電性膜２６あるいは同様の機能を有する層を介在させることも可能である。ここで、異方性導電性膜とは、膜の面内垂直方向にのみ導電性を示し、膜の面内平行方向には導電性を示さない膜であり、液晶ディスプレイ等に広く使用されている。このような膜は例えば針状の導電体が面内垂直方向に立った状態で整列し、個々の針状の導電体が非導電性の樹脂等で絶縁されている基本構造からなる。本発明においては面内方向には導電性を示さない膜が好ましく、これによりＸ、Ｙマトリックス表示にも対応可能となる。もちろん異方性導電性膜の導電部分のピッチ（針状の導電体の間隔）は、使用する電極ピッチ以下であることが必要で、好ましくは電極ピッチの５分の１以下である。
【００３９】
また、この非導電性の樹脂部分の少なくとも電極と接する部分が粘着性を有することが好ましく、製造途中では、この粘着性部分に剥離可能なシートを設けておくことで、製造途中に輸送を行った場合でも問題が発生しない。このような中間製品は、上面電極を形成した基体を別途準備した後に、前記剥離可能なシートを剥がし、上面電極を形成した基体を圧着するだけで、駆動可能な表示装置となる。もちろん、圧着後に、硬化処理を行い密着強度を向上することも可能である。
【００４０】
本発明の表示装置において基板に電極を設けることなく外部から電圧を印加して表示を行うこともできる。また、磁気泳動を利用し、外部から磁界をを印加して表示を行う磁気泳動表示装置とすることもできる。その場合であっても本発明の効果である高いコントラストを得ることができる。外部から電圧あるいは磁界をを印加する場合、一列に並んだ電圧、または磁界印加素子を有する記録ヘッドによりライン単位で表示させることが好ましい。また、本発明の表示装置においては、表示の前に、前に書き込まれていた画像情報を完全に消去するために、正電圧、負電圧（または、正磁界、負磁界）を記録面に交互に最低１回以上印加することが特に好ましい。そして白黒表示の場合には、表示面の全面を白としたあとで、所望の画像を黒で表示することが好ましい。
【００４１】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。これらは本発明の一態様にすぎず、これらに本発明の範囲は拘束されない。
【００４２】
マイクロカプセルに封入する分散系は、電気泳動粒子として平均粒径０．８μmの１２部の酸化チタン（石原産業製：ＣＲ５０）と、分散剤として１．５部のオレイン酸および０．５部のチタン系カップリング剤と、１部の青色アントラキノン系染料と、分散溶媒として８５部のｎ−ヘキシルベンゼンとを超音波分散により混和し基本分散系とした。この基本分散系を調整しマイクロカプセル化処理をした後、分級し、平均径が５０ミクロンのマイクロカプセルを得た。
【００４３】
導電性微粒子分散塗料のアクリル系バインダのトルエン溶液として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）６０重量部、スチレン（Ｓｔ）３０重量部、ブチルアクリレート（ＢＡ）１０重量部、およびジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ：ＣＨ2 ＝Ｃ（Ｍｅ）ＣＯＯＣ2 Ｈ4 Ｎ（Ｍｅ）2 ：分子量１５７）５重量部をラジカル重合し、共重合成分の重量比が、ＭＭＡ／Ｓｔ／ＢＡ／ＤＡＭ＝６０／３０／１０／５であるアクリル系バインダ（Ｔｇ：８０℃、Ｍｗ：４５０００）を得た。次に平均粒子径０．０３μｍのＩＴＯ粒子６ｇ、上記アクリル系バインダのトルエン溶液（固形分５０重量％、トルエン５０重量％）６ｇ、ＭＥＫ８ｇ、トルエン８ｇ、シクロヘキサノン８ｇ、およびジルコニアビーズ１４０ｇを８０ｍｌのガラス瓶に入れ、ペイントシェーカーで分散状態を確認しながら２時間分散を行ない、導電性微粒子分散塗料を得た。
【００４４】
弾性伸縮性を有する基体として、表面にフッ素系樹脂コートを施した３インチ角１ｍｍ厚シリコンゴムを用い、面内ＸＹ方向に引っ張り応力を加え１６％延ばした状態で、上記の導電性微粒子塗料を、乾燥膜厚が１μm厚となるように塗布乾燥した。
【００４５】
さらに、その上に紫外線硬化型接着剤を塗布した。その後、マイクロカプセルを、ほぼ１層となるようにブレードコーターにて塗布した。その後、を行い、マイクロカプセルをシリコンゴムからなる基体に固着した。そして、引っ張り応力を取り去り、シリコンゴムからなる基体基体を元の大きさとした。
【００４６】
透明基板として厚さ０．１５ｍｍのＰＥＴフィルムを用い、その片面に、ポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、スパッタ法により形成した透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させた上に塩化ビニル系接着剤を塗布した。その後、前記、シリコンゴムからなる基体基体上のマイクロカプセル層と密着させた状態で常温で硬化処理後、シリコンゴムからなる基体基体を剥離し、転写処理を完了した。もう１枚のＰＥＴフィルムの片面に、ポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させたフィルムを上記マイクロカプセル層フィルムに、ウレタン系接着剤を用い、張り付けることで電気泳動表示パネル１を作製した。また、、面内ＸＹ方向に引っ張り応力を加え１２％延ばした状態でマイクロカプセルの塗布を行った以外は、前記パネル１と同様の工程、条件で電気泳動表示パネル２を作製した。一方、比較例として片面にポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させた厚さ０．１５ｍｍのＰＥＴフィルム上に直接、マイクロカプセルを固着し、同様のもう１枚のフィルムで挟み込んだ構造の電気泳動表示パネル３を作製した。
【００４７】
これらの電気泳動表示セルをバイポーラ電源に接続し正負に電圧を反転しながら印加したところ青と白の表示が得られた。各々の表示色を４５度照射−垂直受光で反射率を測定し両表示色の反射率の比からコントラストを求めた。また、電気泳動表示セル表面の顕微鏡写真を解析し、基板の表示面側からの観察した前記表示面におけるマイクロカプセル部分が占める割合を求めた。また。電気泳動表示セルの電極間距離と上記写真から個々のマイクロカプセルの断面方向での幅ｗと高さｈを計算した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
作製したパネルは実施例、比較例とも実用上問題のない２４００時間以上の寿命が得られた。ｈ＞ｗの関係を満たす本発明のパネルはいずれも高いコントラストが得られた。特にｈ／ｗ≧１．１を満たすパネル１は１０以上の高いコントラストが得られた。
【００５０】
また、パネル１で用いたシリコンゴムからなる基体に塗布型ＩＴＯ膜を形成した後、マイクロカプセルを他の基板に転写させないで、そのまま基板として用いた。引っ張り応力を取り去り、シリコンゴムからなる基体を元の大きさとした後に、ウレタン系接着剤樹脂を含有している異方性導電性樹脂膜（膜厚２μm、ピッチ１５μm）をマイクロカプセルの上に形成した。また、もう一方の基板としてＰＥＴフィルムの片面に、ポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させた後に、ＩＴＯ膜を１００μmピッチにパターニングした。その後、シリコンゴムからなる基体上のマイクロカプセル層の表面に上記した異方性導電性樹脂膜を同様に形成しＩＴＯ膜を有するＰＥＴフィルム基板を接着して電気泳動表示パネル４を作製した。
【００５１】
このパネル４をパネル１〜３と同様にバイポーラ電源に接続し正負に電圧を反転しながら印加したところ青と白の表示が得られた。パネル４のシリコンゴムからなる基体基体上の塗布型ＩＴＯ膜は、スパッタＩＴＯ膜の約１０倍のシート抵抗である１００Ω／□であったが、問題なく駆動した。これは電気泳動表示のため極めて低電流で駆動しているためである。
【００５２】
このパネル４をパネル１〜３と同様に評価したところ表示面においてマイクロカプセル部分が占める面積の割合は９９．５％、ｗ＝４２μm、ｈ＝５０μm、ｈ／ｗ＝１．１９であり、表示のコントラストは１３であった。
【００５３】
比較としてシリコンゴムの代わりに、ＰＥＴ上に通常塗布した同組成の塗布型ＩＴＯ膜は、７０００Ω／□と表示パネルとして駆動させることはできない極めて高い抵抗値であった。
【００５４】
また、パネル１とほぼ同様の工程だが、シリコンゴムからなる基体基体の面内ＸＹ方向の引っ張り応力を強くし、３０％延ばした状態で、マイクロカプセル等を塗布したパネルでは、約５０％のマイクロカプセルが破壊してしまい評価することが出来なかった。
【００５５】
【発明の効果】
上記の結果から、本発明の効果は明らかである。本発明による電気泳動表示装置は、高いコントラストが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の断面構成図である。
【図２】本発明の表示装置の断面構成図である。
【図３】本発明の表示装置の断面構成図である。
【図４】従来の表示装置の断面構成図である。
【図５】従来の表示装置の断面構成図である。
【図６】本発明の表示装置の作製工程を示す図である。
【図７】従来の表示装置の断面構成図および上面構成図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 電極
１３ バインダ材
１４ 分散系
１５ マイクロカプセル
２１ 基板
２２ 電極
２５ マイクロカプセル
２６ 異方性導電性膜
７１ 基板
７２ 電極
７３ バインダ材
７４ 分散系
７５ マイクロカプセル
１１０ 基体（基板）
１２０ 基板
１１２ 基板
１５１ マイクロカプセル
【産業上の利用分野】
本発明は、分散媒中に泳動する泳動粒子を用いた表示装置、泳動粒子を分散媒中に分散させた分散系を個々に封入したマイクロカプセルを基板間に配装されるようにした泳動表示装置、特に電気泳動を利用した電気泳動表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
泳動現象を利用した表示装置が知られている。このような表示装置は少なくとも一方が透明な一対の基板間に泳動粒子を含む分散系を封入し、分散系内の電気泳動粒子の分布状態を制御することによって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示動作を行わせるものである。また、このような表示装置は磁気泳動を利用した磁気泳動表示装置および電気泳動を利用した電気泳動表示装置がある。
【０００３】
また、泳動粒子を封入したマイクロカプセルを用いた表示装置が知られている。このマイクロカプセルは分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入しカプセル化したものである。このようなマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置はたとえば特許２５５１７８３号公報に開示されている。この電気泳動表示装置は、図７ａに示すように着色した分散媒中に有機溶剤分散媒と光学的特性の異なる少なくとも一種類の電気泳動粒子を分散させた分散系７４を封入した多数のマイクロカプセル７５とバインダ材７３を電極７２が形成されている基板７１間に配装するように構成である。また、これらの表示装置は、図７ａに示すように少なくとも一方が透明な一対の基板間に多数個のマイクロカプセルをほぼ１層に配装した構造である。ほぼ１層とは、おおむね、図７ａに示すように平面内にカプセルが重ならないで配設された状態だが、場所によっては小さなカプセルが２層になったり、カプセル間が小さな箇所に、カプセルがあり、凹凸を形成している場合を含むことを指す。理想的には１層だが、工業的に完全に１層にすることは困難であり、全面積において１０％以下の部分であれば、このような１層でない部分すなわち、カプセルが上下に複数個重なった部分、が存在したとしても容認される。
【０００４】
さらに、米国特許６１３０７７４号には、変形可能なマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置が開示されている。特に観察される基板面側に広い表面積を有する構造に特徴があるが、表示装置の断面方向から観察した場合に、扁平（縱＜横）となったマイクロカプセルが開示されている。しかしながら、開示された図は簡略化されたものであり、前記扁平マイクロカプセルの形状に関しては記載がないためその詳細は不明である。
【０００５】
さらに、特許第２８４１２９１号公報には、縦長に見えるマイクロカプセルを用いた磁気泳動表示装置の図（図４等）が開示されている。しかしながら、開示された図は簡略化されたものであり、明細書中にはマイクロカプセルの形状に関しての記載がなくその詳細は不明である。特に、その製造方法ならびに縦長マイクロカプセルの作用、効果は不明である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示される従来公知のマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置においては、マイクロカプセルが球形であり、その直径を２ｒ、上下の電極間の距離をｄとしたときに、ｄ≧２ｒである関係であった。このためマイクロカプセルを電極間に配装した場合には図７ａに示す断面構成図のように表示には寄与しないバインダ材は多くの間隙となり、さらに、図７ｂに示す上面構成図（表示面）においても、マイクロカプセルが占めない間隙部分が多く、マイクロカプセル部分が占める面積の割合は、π／２√３すなわち９０．７％にとどまり、その結果、コントラストが低いという問題があった。また、３次元的に見れば、マイクロカプセルがほぼ１層に整列した上下の電極に挾まれた空間におけるカプセルの占める割合は、６０％程度に過ぎず、やはりコントラスト低下の要因となっていた。もちろん、バインダ材を用いないで、基板の片方または両方に接着剤等で固定する場合、あるいは、固定しない場合等においては、上述のバインダ材が占有する部分は単なる空間として存在するが、コントラストに与える影響は同様である。
【０００７】
さらに図４に示すように球形マイクロカプセルをそのまま用いた電気泳動装置ではマイクロカプセルが局所的に電極と接しているため、電界をマイクロカプセル内に分散している電気泳動粒子に均一に印加できず、電極に接している部位とその周辺のみに電気泳動粒子が移動するため、それ以外のところは光学的反射が発現せずコントラストの低下が生じる問題があった。また、電極が接しているところのみ電流が多く流れるため、マイクロカプセル内での電気泳動粒子の対流やマイクロカプセルおよび内容物の局所的な劣化が生じ製品寿命の低下を招く問題があった。
【０００８】
これに対して、図５に示すようにマイクロカプセルを基板間で押さえつけ圧縮した横長マイクロカプセルとした場合には上記の電気泳動粒子に均一に印加できずコントラストが低下する問題は解決しているが、基板間、すなわち上下の電極間距離が短くなる。このため、図５に示したように、泳動粒子が上下の電極方向に泳動しても、基板断面方向からみた、その絶対位置の差が小さく、結果としてコントラストの低下を招いていた。
【０００９】
このような横長の形状のマイクロカプセルにおいては上下の電極間距離を長くすることでコントラストの改善を図ることは可能であるが、その場合、カプセル一個あたりの体積を大きくせざるを得ず、泳動粒子の大きな凝集が生じ製品寿命の低下を招く問題があった。
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高いコントラストが得られる優れた電気泳動表示装置およびその製造方法を製品寿命の低下を招くことなく提供するものである。
【００１１】
【問題を解決するための手段】
上記のような課題は以下の（１）乃至（１２）のいずれかの本発明により解決される。
（１）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装し、前記泳動粒子の分布状態を変えることによって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示動作を行わせるようにした表示装置であって、前記基板の断面方向から観察した前記マイクロカプセルの高さ（ｈ）は横方向の幅（ｗ）に比べて大きいことを特徴とする表示装置。
（２）１．５ｗ≧ｈ＞１．０ｗであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（３）１．４ｗ≧ｈ＞１．１ｗであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（４）前記マイクロカプセルの外皮を構成する材料が、ポリウレタン、ゼラチン、アラビアゴムのいずれかを主成分とすることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の表示装置。
（５）前記基板の表示面におけるマイクロカプセル部分が占める面積の割合が９５％以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の表示装置。
（６）前記基板の表示面におけるマイクロカプセル部分が占める面積の割合が９９％以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の表示装置。
（７）前記基板の対向面に電極を有し、前記泳動が電気泳動であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の表示装置。
（８）前記電極の少なくとも一方が導電性微粒子を主成分とすることを特徴とする（１）乃至（７）に記載の表示装置。
（９）少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装してなる表示装置の製造方法であって、弾性伸縮性を有する基板上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルが前記基板に固着した後に、前記基板の寸法を塗布時よりも小さく変形させることを特徴とする表示装置の製造方法。
（１０）前記基板を５％以上２５％以下の範囲で弾性伸縮させることを特徴とする（９）に記載の表示装置の製造方法。
（１１）少なくとも一方が透明な一対の弾性伸縮性を有しない基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装してなる表示装置の製造方法であって、弾性伸縮性を有する基体上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルを前記基体に固着した後に、前記基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させ、さらに、前記マイクロカプセルを前記基体上から、前記基板の一方上に転写処理を行なうことを特徴とする表示装置の製造方法。
（１２）前記基体を５％以上２５％以下の範囲で弾性伸縮させることを特徴とする（１１）に記載の表示装置の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の電気泳動表示装置は、図１に示すように電気泳動粒子を分散媒中に分散させた分散系１４を個々に封入した多数個のマイクロカプセル１５とバインダ材１３とを少なくとも一方が透明な一対の基板１１とその表面に対向配置されるように形成された上下の電極１２の間に配装されるようにした構造であり、個々のマイクロカプセルの断面方向から観察した場合の高さｈをその幅ｗよりも大きい構成としたものである。なお、バインダ材１３はマイクロカプセルを固定するため用いたものであり省略しても良い。その場合は単なる空間として存在する。本発明は図３に示すように上下の基板間距離が長いために、観察される基板面から遠い方向に泳動した粒子の影響が小さく、高コントラストが得られる。
【００１３】
なお、本発明においてマイクロカプセルの幅ｗとは表示装置の断面方向、すなわち表示面に対して垂直方向から観察した各カプセルの最も広い幅の平均値と定義する。マイクロカプセルの高さｈは、ほぼ上下の電極間距離ｄに相当するが、マイクロカプセルの幅ｗと同様に表示装置の断面方向、すなわち表示面垂直方向から観察した各カプセルの高さの平均値と定義する。本発明においては、１．５ｗ≧ｈ＞１．０ｗであることが好ましく、１．４ｗ≧ｈ＞１．１ｗであることがより好ましい。前記範囲以上であると、カプセルが破壊される割合が多くなることから作製が困難であり、前記範囲未満では、コントラストが低下する。マイクロカプセルをこのような形状にとすることで製品寿命の低下の要因となるカプセル内の電気泳動粒子の対流や分散系の局所的な劣化あるいは凝集の発生を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明は、基板断面方向からの観察した前記表示面におけるマイクロカプセル部分が占める割合が９５％以上、好ましくは９９％以上とする。このような範囲とすることで高いコントラストが得られる。上限は理論的には１００％であるが、現実には困難であり９９．９９９％程度となる。
【００１５】
このような構造は、弾性伸縮性を有する基体を用いることで実現可能である。その作製工程を図６に示す。なお、図６および以下の説明においては電極、バインダーは簡略化のために省略している。
（ａ）応力を印加しない状態での弾性伸縮性を有する基体１１０の長さをＬ１とする。
（ｂ）基体に外部から引っ張り応力σを印加し引き延ばしそのときの長さをＬ２とする（Ｌ２＞Ｌ１）。
（ｃ）基体をＬ２に延ばした状態で球状のマイクロカプセル１５１を基体１１０上に塗布する。このときには、ｗ≒ｈである。
（ｄ）マイクロカプセルが基体１１０上に固着した後に、引っ張り応力σを取り去る。このとき基体１１０は元のの長さＬ１に収縮する。すなわち、（ｃ）ではＬ２だった長さがＬ１になる。これにより、基体１１０上に固着されたマイクロカプセル１５１はｈ’＞ｗ’となる。
（ｅ）基体１１０をそのまま下部基板とし、上部基板１２０を設ける。
【００１６】
なお、上記断面図では、基体の面内の１方向についてのみ応力を印可する場合（線方向変形）を説明したが、もちろん基体の面内で直交する２方向あるいは、面内等方に応力を印可すること（面方向変形）が好ましい。これによりにマイクロカプセルを２次元的に密な状態とすることができる。
【００１７】
また、本発明においては弾性伸縮性を有する基体前記基板を５％以上２５％以下、好ましくは１０％以上２０％以下の範囲で弾性伸縮させる。前記範囲以下では、マイクロカプセルを十分に密に充填することが困難となり、コントラストが低下し、前記範囲以上では、マイクロカプセルが破壊しやすい。
【００１８】
この基体の材料としては、各種の有機物、特に弾性伸縮性に優れたポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン系熱可塑性樹脂や、ポリオレフイン系樹脂とエチレンープロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）、エチレンープロピレンー非共役ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）等をブレンド又は部分架橋してなるポリオレフイン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリブテン−１等の合成樹脂、さらにはスチレンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンープロピレンゴム（ＥＰＲ）、シリコンゴム等の合成ゴム等が好ましいが、前述の範囲以上の弾性変形を示す基体であれば無機物であっても差し支えない。
【００１９】
弾性伸縮性を有する基体はそのまま表示装置の基板として用いず別の基体に転写し、基板とすることも可能である。すなわち、図６（ｄ）の工程によりマイクロカプセルを変形させた後、以下の製造工程とすることもできる。
（ｄ）マイクロカプセル１５１をｈ’＞ｗ’とする。
（ｆ）上部基板１２０を設ける。
（ｇ）弾性伸縮性を有する基体を剥離する。
（ｈ）弾性伸縮性を有しない基体に転写し基板１１２とする。
【００２０】
上記のような方法で製造することで、表示装置の基板としては、長期信頼性に乏しいが 弾性伸縮性には優れている材料、例えば天然ゴム等を用いることが可能となる。なお、上面基板１２０は、説明上、上面基板としたものであり、表示装置の下面に位置する場合もある。さらに、このような転写を繰り返すことで大きな縦横比を得ることもできる。
一方、弾性伸縮性を有する基体をそのまま表示装置の基板として用いた場合には、大きな変形を受けても、基体自体が破損することがないために、表示装置を小さな曲率半径で曲げることも可能である。
【００２１】
また、本発明を電気泳動表示装置として用いる場合は基板の対向面に駆動電圧を印加するための電極を形成する必要がある。その場合、弾性伸縮性を有する基体すなわち基板の表面に形成される電極は塗布型導電性膜を用いることが好ましい。塗布型導電性膜としては、ＩＴＯ粒子やカーボンブラック等の導電性微粒子を用いた導電塗料や、導電性高分子材料を用いることが可能である。
【００２２】
特に本発明においては、導電性微粒子を用いた場合には、表示用マイクロカプセルと同様に、塗布時よりも基体寸法が収縮するために、基体単位面積当たりに存在する粒子数が増加し、かつ粒子同士が密に接触するために、導電膜の導電率が向上する。あるいは、通常の導電塗料に多く含まれるバインダー成分を余り含まない塗料組成であっても、粒子同士が密に接触するために均一膜とすることも可能であり、特に導電率の高い膜とすることが可能となる。
【００２３】
このような塗布型導電性膜を形成するためのＩＴＯ粒子やカーボンブラック等の導電性微粒子の平均粒径は、１０〜１００ｎｍ程度が好ましい。前記範囲以下では作製分散が困難であり、前記範囲以上では低抵抗とならない。また透明とする場合には、透明性を確保するために、粒子の平均粒子径は１００ｎｍ以下であることが必要であり、平均粒子径が５０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、粒子の平均粒子径は、比表面積（ＢＥＴ値：ｍ2 ／ｇ）の測定値から次の式に基づいて算出した。平均粒子径ｄ（μｍ）＝６／（ρ×ＢＥＴ値）ここで、ρ：真比重である。このようにＢＥＴ値から求めた平均粒子径は、ＴＥＭ写真で観察した平均粒子径とほぼ一致することを確認している。
【００２４】
本発明による塗布型導電性膜は、膜厚１μmでシート抵抗として１００〜３０００Ω／□が得られる。このような低抵抗の導電性膜を塗布により得ることは、上述した以外の方法で得ることは困難であり、本発明の大きな特徴の一つである。また、塗布型導電性膜はスパッタ等の真空成膜法や無電解めっき法等により形成された金属膜にくらべて、製造コストが低く、塗布時にスクリーン印刷等の手法を用いることでパターニングも可能であり、極めて有用な導電性膜の形成方法である。
【００２５】
さらに、塗布型導電性膜を、マイクロカプセルとは別に、弾性伸縮性を有する基板上に塗布、固着した後に、前記基板の寸法を塗布時よりも小さく変形し、別の基体に転写するという上述した方法によりあらかじめ表示装置の基体上に電極として形成しておいても差し支えない。
【００２６】
また、導電性微粒子は、特に特定のアクリル系バインダ樹脂、すなわちジアルキルアミノ基を有する（メタ）アクリレートモノマー（ａ）１．８〜１２重量％と、前記モノマー（ａ）以外の（メタ）アクリレート系モノマー（ｂ）４８．２〜９８．２重量％と、必要に応じて、前記（メタ）アクリレート系モノマー（ａ）および（ｂ）と共重合可能なビニル系モノマー（ｃ）０〜５０重量％とが共重合されたものが好ましく、このアクリル系バインダ樹脂を使用することにより、粒子を凝集させることなく均一に分散することができる。
【００２７】
さらに、弾性伸縮性を有する基体から他の基体に転写する場合には、転写性を良くするために、各種の公知の剥離容易層、たとえばフッ素樹脂層を基体上に形成しておくことが好ましい。また、弾性伸縮性を有する基体は、特に常温では５％以上の弾性変形を示さないが、所定の温度、たとえば６０℃程度に加温することで５％以上の弾性変形を示す材料が好ましい。このような材料は各種の可塑性樹脂等が例にあげられる。
【００２８】
本発明においては、基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させることが重要であり、そのためには前述のように引っ張り応力σを印加した状態でマイクロカプセルを塗布する替わりに、無応力状態で塗布、基体に固着し、その後、圧縮応力を加えて基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させてもよい。
【００２９】
さらに、本発明における基体の寸法変形には、外部応力ではなく、温度変化による膨張、収縮現象を利用することも可能であり、このような場合も本発明においては弾性伸縮の１種と見なす。
【００３０】
マイクロカプセルに封入すべき分散系の染料としては、アントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染料を初めとする各種の公知の染料が使用可能である。そして電気泳動粒子としては、酸化チタン、カーボンブラック、紺青又はフタロシアニングリーンや周知のコロイド粒子のほか、種々の有機・無機質顔料、染料、金属粉、ガラスあるいは樹脂等の微粉末などを適宜使用できる。たとえば顔料としては無機顔料、有機顔料が用いられ、無機顔料粒子としては、鉛白、亜鉛華、リトポン、二酸化チタン、硫化亜鉛、チタンブラック、アルミニウム粉、銅粉、鉛粉、錫粉、亜鉛粉等が挙げられる。有機顔料粒子としては、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、アントラピリミジンイエロー、が挙げられる。泳動粒子は分散媒と比重を合わせるため或るいは凝集を防いで分散性を高めるために、表面に他の物質を被覆したり、他の物質と複合化してもよい。粒径としては０．０１〜１０μｍ程度が好ましい。また、泳動粒子の表面電荷量を制御したり分散性を高める目的で、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、ポリメチルメタクリレート、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加してもよい。また、これら分散液を構成する各材料は必要に応じて２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３１】
また１つのマイクロカプセルの中に、正負異なる電荷が帯電した白色粒子、黒色粒子を封入することも可能である。さらに、数種類の異なる電気泳動速度の粒子（ゼータ電位の異なる）に、少なくとも３色の着色しておくことで、フルカラー化することも可能である。
【００３２】
本発明の分散系の分散媒としては、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、リン酸エステル類などが挙げられ、又はその他の種々の油等を単独又は適宜混合したものや合成樹脂、合成ワックスなどの合成物や、天然ワックスなどの有機化合物なども使用できる。
【００３３】
上記したうち好ましくは直鎖アルキルベンゼン構造を有する液体分散媒、たとえばｎ−アミルベンゼン、ｎ−ヘキシルベンゼン、ｎ−ヘプチルベンゼンおよびｎ−オクチルベンゼン等が使用される。
【００３４】
マイクロカプセルは通常のマイクロカプセルの調製方法によって作ることが可能である。その際に用いられるマイクロカプセルの調製方法としては、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、界面重合法、コアセルベーション法等により調製することが可能であり、その際マイクロカプセルの外皮（マイクロカプセル壁）の材料としてはポリウレタン、ポリ尿素、ポリ尿素−ポリウレタン、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシリ、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、ゼラチン、アラビアゴム等が挙げられる。
【００３５】
しかし、本発明に用いるマイクロカプセル壁は柔軟性が要求される。このため、ポリウレタン、ゼラチン、アラビアゴムのいずれかを主成分とすることが好ましい。柔軟性がない材料でカプセル壁を形成した場合には、変形された際に容易に破壊してしまう。
【００３６】
また、個々のマイクロカプセルの直径は１０μm以上２００μm以下、好ましくは３０μm以上１００μm以下である。ここで、マイクロカプセルの直径とは、マイクロカプセルを変形させる前の、ほぼ球形の状態での直径のことである。前記範囲未満では、泳動粒子が移動しても顕著なコントラストが得られず、前記範囲を越えると泳動粒子が大きな凝集を形成してしまう。
マイクロカプセルを基体に塗布、固着させる方法としては、予め基体に接着剤等を塗布しておき、マイクロカプセルを基体に一様に塗布したのち、接着剤を硬化させたり、あるいは、マイクロカプセルを硬化性のバインダー中に分散、塗布した後に硬化することも可能である。ここで用いる接着剤、バインダーは透明性の高い材料が好ましく、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリウレタン等々や各種の熱硬化性樹脂あるいは、特に好ましくは紫外線硬化樹脂等の各種公知材料が使用可能である。
【００３７】
また、マイクロカプセル壁がカプセル化直後は柔軟性を有しているが、経時変化により柔軟性を失う場合もマイクロカプセル壁材料や製造方法によってはある。特にマイクロカプセル壁に水分が多量に含まれる場合には、その水分の蒸発により上記の変化が発生することが多い。このような場合には、少なくとも製造工程においてマイクロカプセルの変形処理、すなわち基体の変形処理が完了するまでの間、柔軟性を保っていれば良い。このような場合には、固着手段として水分の蒸発を避けられない加熱を伴う手段よりも、紫外線硬化等の常温で短時間に完了する手段が好ましい。なお、カプセルの変形処理が完了した後であれば、マイクロカプセル壁材料を硬化する処理を行っても良い。
【００３８】
さらに、図２に示すように基体２１上の電極２２とマイクロカプセル２５との間に異方性導電性膜２６あるいは同様の機能を有する層を介在させることも可能である。ここで、異方性導電性膜とは、膜の面内垂直方向にのみ導電性を示し、膜の面内平行方向には導電性を示さない膜であり、液晶ディスプレイ等に広く使用されている。このような膜は例えば針状の導電体が面内垂直方向に立った状態で整列し、個々の針状の導電体が非導電性の樹脂等で絶縁されている基本構造からなる。本発明においては面内方向には導電性を示さない膜が好ましく、これによりＸ、Ｙマトリックス表示にも対応可能となる。もちろん異方性導電性膜の導電部分のピッチ（針状の導電体の間隔）は、使用する電極ピッチ以下であることが必要で、好ましくは電極ピッチの５分の１以下である。
【００３９】
また、この非導電性の樹脂部分の少なくとも電極と接する部分が粘着性を有することが好ましく、製造途中では、この粘着性部分に剥離可能なシートを設けておくことで、製造途中に輸送を行った場合でも問題が発生しない。このような中間製品は、上面電極を形成した基体を別途準備した後に、前記剥離可能なシートを剥がし、上面電極を形成した基体を圧着するだけで、駆動可能な表示装置となる。もちろん、圧着後に、硬化処理を行い密着強度を向上することも可能である。
【００４０】
本発明の表示装置において基板に電極を設けることなく外部から電圧を印加して表示を行うこともできる。また、磁気泳動を利用し、外部から磁界をを印加して表示を行う磁気泳動表示装置とすることもできる。その場合であっても本発明の効果である高いコントラストを得ることができる。外部から電圧あるいは磁界をを印加する場合、一列に並んだ電圧、または磁界印加素子を有する記録ヘッドによりライン単位で表示させることが好ましい。また、本発明の表示装置においては、表示の前に、前に書き込まれていた画像情報を完全に消去するために、正電圧、負電圧（または、正磁界、負磁界）を記録面に交互に最低１回以上印加することが特に好ましい。そして白黒表示の場合には、表示面の全面を白としたあとで、所望の画像を黒で表示することが好ましい。
【００４１】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。これらは本発明の一態様にすぎず、これらに本発明の範囲は拘束されない。
【００４２】
マイクロカプセルに封入する分散系は、電気泳動粒子として平均粒径０．８μmの１２部の酸化チタン（石原産業製：ＣＲ５０）と、分散剤として１．５部のオレイン酸および０．５部のチタン系カップリング剤と、１部の青色アントラキノン系染料と、分散溶媒として８５部のｎ−ヘキシルベンゼンとを超音波分散により混和し基本分散系とした。この基本分散系を調整しマイクロカプセル化処理をした後、分級し、平均径が５０ミクロンのマイクロカプセルを得た。
【００４３】
導電性微粒子分散塗料のアクリル系バインダのトルエン溶液として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）６０重量部、スチレン（Ｓｔ）３０重量部、ブチルアクリレート（ＢＡ）１０重量部、およびジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ：ＣＨ2 ＝Ｃ（Ｍｅ）ＣＯＯＣ2 Ｈ4 Ｎ（Ｍｅ）2 ：分子量１５７）５重量部をラジカル重合し、共重合成分の重量比が、ＭＭＡ／Ｓｔ／ＢＡ／ＤＡＭ＝６０／３０／１０／５であるアクリル系バインダ（Ｔｇ：８０℃、Ｍｗ：４５０００）を得た。次に平均粒子径０．０３μｍのＩＴＯ粒子６ｇ、上記アクリル系バインダのトルエン溶液（固形分５０重量％、トルエン５０重量％）６ｇ、ＭＥＫ８ｇ、トルエン８ｇ、シクロヘキサノン８ｇ、およびジルコニアビーズ１４０ｇを８０ｍｌのガラス瓶に入れ、ペイントシェーカーで分散状態を確認しながら２時間分散を行ない、導電性微粒子分散塗料を得た。
【００４４】
弾性伸縮性を有する基体として、表面にフッ素系樹脂コートを施した３インチ角１ｍｍ厚シリコンゴムを用い、面内ＸＹ方向に引っ張り応力を加え１６％延ばした状態で、上記の導電性微粒子塗料を、乾燥膜厚が１μm厚となるように塗布乾燥した。
【００４５】
さらに、その上に紫外線硬化型接着剤を塗布した。その後、マイクロカプセルを、ほぼ１層となるようにブレードコーターにて塗布した。その後、を行い、マイクロカプセルをシリコンゴムからなる基体に固着した。そして、引っ張り応力を取り去り、シリコンゴムからなる基体基体を元の大きさとした。
【００４６】
透明基板として厚さ０．１５ｍｍのＰＥＴフィルムを用い、その片面に、ポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、スパッタ法により形成した透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させた上に塩化ビニル系接着剤を塗布した。その後、前記、シリコンゴムからなる基体基体上のマイクロカプセル層と密着させた状態で常温で硬化処理後、シリコンゴムからなる基体基体を剥離し、転写処理を完了した。もう１枚のＰＥＴフィルムの片面に、ポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させたフィルムを上記マイクロカプセル層フィルムに、ウレタン系接着剤を用い、張り付けることで電気泳動表示パネル１を作製した。また、、面内ＸＹ方向に引っ張り応力を加え１２％延ばした状態でマイクロカプセルの塗布を行った以外は、前記パネル１と同様の工程、条件で電気泳動表示パネル２を作製した。一方、比較例として片面にポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させた厚さ０．１５ｍｍのＰＥＴフィルム上に直接、マイクロカプセルを固着し、同様のもう１枚のフィルムで挟み込んだ構造の電気泳動表示パネル３を作製した。
【００４７】
これらの電気泳動表示セルをバイポーラ電源に接続し正負に電圧を反転しながら印加したところ青と白の表示が得られた。各々の表示色を４５度照射−垂直受光で反射率を測定し両表示色の反射率の比からコントラストを求めた。また、電気泳動表示セル表面の顕微鏡写真を解析し、基板の表示面側からの観察した前記表示面におけるマイクロカプセル部分が占める割合を求めた。また。電気泳動表示セルの電極間距離と上記写真から個々のマイクロカプセルの断面方向での幅ｗと高さｈを計算した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
作製したパネルは実施例、比較例とも実用上問題のない２４００時間以上の寿命が得られた。ｈ＞ｗの関係を満たす本発明のパネルはいずれも高いコントラストが得られた。特にｈ／ｗ≧１．１を満たすパネル１は１０以上の高いコントラストが得られた。
【００５０】
また、パネル１で用いたシリコンゴムからなる基体に塗布型ＩＴＯ膜を形成した後、マイクロカプセルを他の基板に転写させないで、そのまま基板として用いた。引っ張り応力を取り去り、シリコンゴムからなる基体を元の大きさとした後に、ウレタン系接着剤樹脂を含有している異方性導電性樹脂膜（膜厚２μm、ピッチ１５μm）をマイクロカプセルの上に形成した。また、もう一方の基板としてＰＥＴフィルムの片面に、ポリビニルアルコール層（ガスバリア層）、透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成させた後に、ＩＴＯ膜を１００μmピッチにパターニングした。その後、シリコンゴムからなる基体上のマイクロカプセル層の表面に上記した異方性導電性樹脂膜を同様に形成しＩＴＯ膜を有するＰＥＴフィルム基板を接着して電気泳動表示パネル４を作製した。
【００５１】
このパネル４をパネル１〜３と同様にバイポーラ電源に接続し正負に電圧を反転しながら印加したところ青と白の表示が得られた。パネル４のシリコンゴムからなる基体基体上の塗布型ＩＴＯ膜は、スパッタＩＴＯ膜の約１０倍のシート抵抗である１００Ω／□であったが、問題なく駆動した。これは電気泳動表示のため極めて低電流で駆動しているためである。
【００５２】
このパネル４をパネル１〜３と同様に評価したところ表示面においてマイクロカプセル部分が占める面積の割合は９９．５％、ｗ＝４２μm、ｈ＝５０μm、ｈ／ｗ＝１．１９であり、表示のコントラストは１３であった。
【００５３】
比較としてシリコンゴムの代わりに、ＰＥＴ上に通常塗布した同組成の塗布型ＩＴＯ膜は、７０００Ω／□と表示パネルとして駆動させることはできない極めて高い抵抗値であった。
【００５４】
また、パネル１とほぼ同様の工程だが、シリコンゴムからなる基体基体の面内ＸＹ方向の引っ張り応力を強くし、３０％延ばした状態で、マイクロカプセル等を塗布したパネルでは、約５０％のマイクロカプセルが破壊してしまい評価することが出来なかった。
【００５５】
【発明の効果】
上記の結果から、本発明の効果は明らかである。本発明による電気泳動表示装置は、高いコントラストが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の断面構成図である。
【図２】本発明の表示装置の断面構成図である。
【図３】本発明の表示装置の断面構成図である。
【図４】従来の表示装置の断面構成図である。
【図５】従来の表示装置の断面構成図である。
【図６】本発明の表示装置の作製工程を示す図である。
【図７】従来の表示装置の断面構成図および上面構成図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 電極
１３ バインダ材
１４ 分散系
１５ マイクロカプセル
２１ 基板
２２ 電極
２５ マイクロカプセル
２６ 異方性導電性膜
７１ 基板
７２ 電極
７３ バインダ材
７４ 分散系
７５ マイクロカプセル
１１０ 基体（基板）
１２０ 基板
１１２ 基板
１５１ マイクロカプセル
Claims (6)
- 少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装してなる表示装置の製造方法であって、弾性伸縮性を有する基板上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルが前記基板に固着した後に、前記基板の寸法を塗布時よりも小さく変形させることを特徴とする表示装置の製造方法。
- 前記基板を５％以上２５％以下の範囲で弾性伸縮させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
- 弾性伸縮性を有する基板上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルが前記基板に固着した後に、前記基板の断面方向から観察した前記マイクロカプセルの高さ（ｈ）が横方向の幅（ｗ）に比べて大きくなるように前記基板の寸法を塗布時よりも小さく変形させる、請求項１又は２に記載の製造方法。
- 少なくとも一方が透明な一対の弾性伸縮性を有しない基板と、前記基板間に、分散媒中に泳動する泳動粒子を分散させた分散系を封入した多数個のマイクロカプセルを配装してなる表示装置の製造方法であって、弾性伸縮性を有する基体上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルを前記基体に固着した後に、前記基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させ、さらに、前記マイクロカプセルを前記基体上から、前記基板の一方上に転写処理を行なうことを特徴とする表示装置の製造方法。
- 前記基体を５％以上２５％以下の範囲で弾性伸縮させることを特徴とする請求項４に記載の表示装置の製造方法。
- 弾性伸縮性を有する基体上に、多数個の前記マイクロカプセルを塗布し、前記マイクロカプセルが前記基体に固着した後に、前記基体の断面方向から観察した前記マイクロカプセルの高さ（ｈ）が横方向の幅（ｗ）に比べて大きくなるように前記基体の寸法を塗布時よりも小さく変形させる、請求項４又は５に記載の製造方法。
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