WO2013047360A1 - 電子ペーパーおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2013047360A1
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ink
electronic paper
pixel
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fluorine
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康裕 小橋
広大 今野
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凸版印刷株式会社
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    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type

Definitions

  • the present invention relates to electronic paper and a method for manufacturing the same.
  • a self-luminous type or a backlight type display device As a device for displaying electronic publication and electronic information, a self-luminous type or a backlight type display device is generally used.
  • these display devices tend to cause fatigue when used for a long time for ergonomic reasons, compared to a medium printed on paper.
  • the power consumption is large, the display time is limited in the case of battery driving.
  • a reflective display device typified by electronic paper can read characters with a feeling close to that of paper, and can reduce fatigue.
  • it is suitable for outdoor signage because it can display performance outdoors in the sun and light.
  • power consumption is small and long-time driving is possible. Since power is not consumed except for screen rewriting, it is actively used for applications such as digital signage and electronic price tags, and electronic paper is being actively developed.
  • black-and-white display is sufficient if only the text information of the electronic book is available, but colorized display is required to display book illustrations, advertisements, signboards, displays that enhance the eye-catching effect, images, catalogs, etc. Is an indispensable technology, and needs are increasing with the colorization of display content. Therefore, the following methods have been proposed as color electronic paper.
  • Patent Documents 1 and 2 In the colorization of electronic paper, a technique using a plurality of types of microcapsules for displaying R, G, and B in microcapsules in which electrophoretic particles are dispersed and enclosed has been proposed (Patent Documents 1 and 2).
  • a method using a color filter has been proposed for colorizing electronic paper.
  • the distance between the pixels of the color filter is preferably 1 to 20 ⁇ m (Patent Document 3).
  • the colored areas can be applied to various surfaces of electro-optic displays, or front plane laminates, reverse front plane laminates or double release membranes used to produce such displays.
  • a method of inkjet printing on a corresponding surface has been proposed (Patent Document 4).
  • the ink jet method is non-contact printing, has less foreign matter, and is plateless printing, and therefore has an advantage that the cost can be reduced compared with printing using a plate.
  • the ink density and film thickness must be increased, the ink transmittance decreases and the reflectance decreases, but the pixel coloration rate increases.
  • the ink density and film thickness can be reduced, and the ink transmittance can be increased. That is, by increasing the in-pixel coloring rate, the reflectance and color reproducibility, which are the problems of color electronic paper, can be maximized.
  • the pixel size is simply increased, color mixture occurs due to overlapping of pixels. That is, in order to increase the in-pixel coloring rate, there have been problems of making the pixel shape close to a square, improving coating accuracy, and preventing color mixing.
  • An object of the present invention is to provide an electronic paper that prevents color mixture between pixels and improves the coloring ratio in the pixel, and a method for manufacturing the same.
  • an electrophoretic material layer, a light transmissive electrode layer, an ink fixing layer, and a color filter layer formed by printing pixel ink on the ink fixing layer are formed on an electrode substrate.
  • the invention according to claim 2 is the electronic paper according to claim 1, wherein the pixel ink is printed on the ink fixing layer by an ink jet method to form the color filter layer.
  • the invention according to claim 3 is the electronic paper according to claim 1 or 2, wherein the liquid repellent component is a fluorine-containing monomer or a fluorine-containing polymer.
  • the invention according to claim 4 is the electronic paper according to claim 3, wherein the liquid repellent component is a fluorine-containing aliphatic polycarbonate.
  • an interval between adjacent print pixels printed on the ink fixing layer is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. It is.
  • the invention according to claim 6 is the electronic paper according to any one of claims 1 to 5, wherein a coloring rate in the pixel of the print pixel is 60% or more and 99% or less.
  • an electrophoretic material layer, a light transmissive electrode layer, and an ink fixing layer are laminated in this order on an electrode substrate, and pixel ink is printed on the ink fixing layer by an inkjet method.
  • a method for producing electronic paper comprising a color filter layer, An electronic paper manufacturing method, wherein a liquid repellent component is added to the pixel ink.
  • the electronic paper of the present invention (hereinafter referred to as color electronic paper) is obtained by adding a color printing process by an ink jet method to a conventional monochrome electronic paper manufacturing process.
  • an electrophoretic display device As a method for manufacturing an electrophoretic display device, generally called electronic paper, for example, a dispersion system containing electrophoretic particles is enclosed between counter electrode plates having at least one light transmission type described in JP-A-1-86116.
  • an electrophoretic display device that performs a required display by changing the optical reflection characteristics by a display control voltage applied between the electrodes.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a configuration of an electronic paper layer according to an embodiment of the present invention.
  • color electronic paper is a pixel ink formed by electrophoretic material layer 4, light transmissive electrode layer 5, ink fixing layer 7 and ink fixing method on an electrode substrate composed of base layer 1 and electrode layer 2.
  • a color filter layer 8 formed by printing are laminated in this order.
  • Reference numeral 3 denotes an adhesive layer
  • reference numeral 6 denotes an electrode sheet layer
  • reference numeral 9 denotes a protective film.
  • the ink fixing layer for example, an inkjet recording medium described in JP-A-2000-43405 or an inkjet printer recording medium described in JP-A-2008-272972 can be used. In particular, those with high transparency are preferred. However, it is not preferable to use an ink-jet image receiving material having a porous structure as described in JP-A-2000-238408 as the ink fixing layer of the present invention. This is because, when the ink fixing layer has a porous structure, the ink is soaked in the layer and the liquid repellency between the inks is impaired. That is, the ink fixing layer is required to be a film-holding type.
  • the ink fixing layer As a material for the ink fixing layer, performances such as transparency, no discoloration or fading of the received ink, and various resistances are required, and vinyl resins such as polyvinyl butyral and polyvinyl acetate are used as good materials. It is done.
  • the ink fixing layer material is applied, for example, so as to have a thickness of 3 to 10 ⁇ m after drying with a coating apparatus. Coating is performed using a die coater, spin coater, bar coater or the like as the coating apparatus. However, the coating method is not limited to these methods.
  • the ink fixing layer After applying the ink fixing layer material, the ink fixing layer is formed by solidifying by a method such as heat, vacuum or UV irradiation.
  • An arbitrary pattern is applied by an inkjet method in accordance with the electrode substrate on which the electrode wiring is patterned.
  • FIG. 2 is an explanatory view of an ink jet coating apparatus in the color electronic paper manufacturing method of the present invention.
  • a transport stage 30 on which the color electronic paper base material 20 is placed and transported accurately in one direction an inkjet head 10 supplied with inkjet ink for coating on the color electronic paper, and the inkjet
  • An ink jet head unit 60 is provided that can hold the head 10 at a certain height from a color electronic paper base material (hereinafter simply referred to as a base material) and can move orthogonally in the transport direction.
  • a color electronic paper base material hereinafter simply referred to as a base material
  • the inkjet head includes a plurality of nozzles that eject ink, and the nozzles are arranged in a scanning direction that scans the inkjet head relative to a color pixel pattern (hereinafter simply referred to as a pixel pattern) of a color filter layer. In contrast, they are arranged at predetermined equal intervals. Further, an inkjet head control board 11 for controlling ejection of inkjet ink from the nozzles of the inkjet head 10 is provided. By setting the distance from the inkjet head nozzle to the substrate to be 300 ⁇ m to 2000 ⁇ m, it becomes possible to apply with high application accuracy.
  • an inkjet head maintenance device 12 for recovering the ejection properties of the nozzles of the inkjet head is provided.
  • the ink jet head maintenance device 12 is provided with a nozzle or the like for wiping the nozzle surface with a waste cloth or a film or discharging a liquid, and a general ink jet head maintenance mechanism can be used.
  • an alignment camera and an image processing unit are preferably provided.
  • Reference numeral 50 denotes a drying unit
  • 70 denotes an ink tank.
  • the ink jet coating apparatus shown in FIG. 2 was used, an ink jet head having a plurality of nozzles was scanned relative to the pixel pattern, and the ink fixing layer of the base material was provided. Ink jet ink is discharged and supplied to the surface, and an ink jet ink layer, that is, a color filter layer is formed on the ink fixing layer.
  • an ink jet head having a plurality of nozzles is scanned relative to the pixel pattern.
  • the scanning target may be on the substrate side or on the inkjet head side. Moreover, you may operate both a base material and an inkjet head.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a pixel shape and a discharge arrangement pattern.
  • the ink droplet landing portion 80 is continuously discharged to produce a long hole pixel. At that time, when the interval F between the ink droplets is long, the shape becomes concave (a), and when the interval is short, the central portion is expanded (c). It is preferable to adjust F to produce a vertically linear shape (b). Further, a shape in which the long hole shapes are arranged side by side in an arbitrary number is formed, and a predetermined pixel coloring portion 90 is formed (d). Reference numeral 91 denotes a pixel coloring area.
  • FIG. 5 shows an explanatory diagram in which a droplet forms a pixel.
  • the droplets 80 land on the ink fixing layer 7 and wet spread occurs.
  • a liquid repellent component liquid repellent
  • the distance between the pixels cannot be less than 1 ⁇ m due to the interface, the distance between the print pixels to be colored and the pixels is preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the pixel size is 85 ⁇ m square when the landing accuracy of the inkjet device is ⁇ 10 ⁇ m.
  • the pixel coloring rate is about 60%.
  • the pixel coloring rate is about 99%.
  • the distance between adjacent pixels that form the same color of the color electronic paper as a component perpendicular to the main scanning direction of the inkjet head among the distances between adjacent nozzles of the inkjet head.
  • the orientation of the inkjet head is arranged so that it becomes 1 / integer of the component perpendicular to the main scanning direction of the inkjet head, and the inkjet ink is discharged and supplied to the pixel pattern.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the nozzle pitch when the inkjet head is tilted.
  • the nozzle holes 110 in the inkjet head nozzle surface 100 that is, the nozzle rows of the inkjet head are arranged so as to face the ink fixing layer, and the electronic paper base material is relatively scanned.
  • the component perpendicular to the scanning direction of the inkjet head and the pixel distance between the adjacent pixels of the color electronic paper to be colored are orthogonal to the scanning direction of the inkjet head.
  • the ink jet head is inclined and arranged so that it becomes 1 / integer of the components.
  • the row of nozzles opened in the ink jet head that is, the axis of the nozzle array is inclined at an arbitrary angle with respect to the transport direction of the coated color electronic paper.
  • the nozzle pitch can be adjusted by tilting the nozzle array axis.
  • the nozzle pitch when not tilted is A
  • the nozzle pitch becomes A ⁇ cos ⁇ by tilting the angle ⁇ .
  • a plurality of phases having periodicity are divided and driven for each phase, and a multi-phase division drive inkjet head is used.
  • the step of ejecting and supplying inkjet ink is performed by assigning and using one or more specific phases. In that case, let A be the nozzle pitch of the same phase.
  • a discharge operation of a minute drop in which the inkjet head 10 is controlled is performed.
  • an independent nozzle-controlled inkjet head is used, and the discharge operation of each nozzle is performed in accordance with the speed and time in the scanning direction.
  • the inkjet head can be multi-phase division drive, and the plurality of nozzles are assigned a plurality of phases having periodicity by multi-phase division drive,
  • the step of ejecting and supplying the inkjet ink from the nozzles can be performed only for some specific phases of the plurality of phases.
  • all the nozzles can be used because there is only one phase.
  • the type of head in the present invention is not limited and can be used.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of multiphase division driving in the inkjet head of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of the inkjet head 131 and the nozzles 132 arranged on the inkjet head 131. It is assumed that N nozzles are arranged in the inkjet head 131. For convenience, each nozzle is assigned a natural number N in order from the left end to the right end, 1, 2, 3,. Shall. Ink is ejected from each nozzle 132, and the ejection timing, frequency, and ink ejection amount of each nozzle can be controlled independently.
  • the nozzles are A phase nozzles 1, 4, 7... (N-2), B phase nozzles 2, 5, 8... (N-1), and C phase nozzles 3, 6 for each row.
  • the divided A phase, B phase, and C phase have periodicity.
  • the A-phase nozzles 1, 4, 7,... (N-2) are used, and the inkjet ink is not ejected from the B-phase and the C-phase.
  • the pressure and electrical interference between adjacent nozzles can be shifted by the time difference, so that the discharge is stable, the discharge timing can be easily controlled, and the application can be performed more accurately.
  • the ejection of the nozzles of the A phase, the B phase, and the C phase can be switched for each ejection, and when the ejection failure occurs in the A phase, the driving phase to be ejected can be switched to the B phase and the C phase. .
  • the material of the pixel ink (colored ink) in the present invention uses a liquid repellent agent in addition to a color pigment, a resin, a dispersant, and a solvent. It is preferable to use three types of ink pigments, red, green, and blue, but yellow, light blue, and purple may be used. Moreover, the combination of colors is not limited.
  • pigment used as the colorant examples include Pigment Red 9, 19, 38, 43, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 179, 180, 192, 215, 216, 208, 216. 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, Pigment Blue 15, 15: 6, 16, 22, 29, 60, 64, Pigment Green 7, 36, Pigment Red 20, 20, 86, 81, 83, 93, 108, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 153, 154, 166, 168, 185, Pigment Orange36, Pigment Violet23, etc. Too Not. Further, these may be used in combination of two or more in order to obtain the desired hue.
  • the resin for the material of the colored ink casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, melanin resin, etc. are used, which are appropriately selected in relation to the pigment. .
  • Acrylic resin is preferred when heat resistance and light resistance are required.
  • a dispersant may be used.
  • the dispersant as the nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene alkyl ether, etc., and as the ionic surfactant Examples thereof include sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salt, fatty acid salt alkyl phosphate, tetraalkyl ammonium salt, and other organic pigment derivatives and polyester.
  • One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used.
  • the solvent species used for the colored ink those having a surface tension range of 35 mN / m or less suitable for inkjet printing and a boiling point of 130 ° C. or higher are preferable.
  • the surface tension is 35 mN / m or more, the dot shape stability at the time of ink jet discharge is significantly adversely affected.
  • the boiling point is 130 ° C. or less, the drying property in the vicinity of the nozzle is remarkably increased. This is not preferable because it causes clogging and other defects.
  • the solvent is not limited to these, and any solvent that satisfies the above requirements can be used. Moreover, you may mix and use 2 or more types of solvents as needed.
  • liquid repellent examples include silicone-based and fluorine-based materials.
  • a silicone resin or silicone rubber having an organic silicone or alkyl fluoro group in the main chain or side chain and containing a siloxane component preferably a fluorine-containing monomer or a fluorine-containing polymer such as vinylidene fluoride, Fluorine resins such as vinyl fluoride, ethylene trifluoride, and the like, and copolymers thereof can be used.
  • fluorine-containing aliphatic polycarbonates are preferred from the viewpoint of the effects of the present invention.
  • fluorine-containing aliphatic polycarbonates are fluorine-containing methacrylate polymers and perfluoropolyethers.
  • the liquid repellent is preferably added in the pixel ink at a solid content ratio of 0.01 to 3.00 (% by weight).
  • the addition amount is less than 0.01 (% by weight)
  • the liquid repellent effect is small, and the pixel and the pixel are mixed in color.
  • the addition amount exceeds 3.00 (% by weight)
  • the pixel and the pixel are repelled.
  • the distance of the interface due to the liquidity becomes large, and the pixel occupation ratio decreases.
  • drying means and / or the solidifying means is based on any method of heating, blowing, decompressing, light irradiation, electron beam irradiation, or a combination of two or more thereof.
  • a protective film is formed to protect the color filter layer.
  • an organic resin such as polyamide, polyimide, polyurethane, polycarbonate, acrylic or silicone, Si 3 N 4 , SiO 2 , SiO, Al 2 O 3 ,
  • An inorganic film such as Ta 2 O 3 can be provided as a protective layer by spin coating, roll coating, printing, or vapor deposition.
  • An electronic paper using a microcapsule electrophoresis method was prepared.
  • positive and negatively charged white and black particles are placed in a microcapsule filled with a transparent solvent, and an image is formed by pulling up each particle to the display surface by applying an external voltage. It is. Since the size of the microcapsules is as small as several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m, when the microcapsules are dispersed in a transparent binder, they can be coated like ink. This ink can draw an image by applying a voltage from the outside.
  • An active matrix display panel can be obtained by coating this electronic ink on a transparent resin film on which a transparent electrode is formed, and bonding it to a substrate on which an electrode circuit for driving an active matrix is formed.
  • a component in which a transparent resin film on which a transparent electrode is formed is coated with electronic ink is called a “front plate”, and a substrate on which an electrode circuit for driving an active matrix is formed is called a “back plate”.
  • An ink fixing layer was provided on the front plate side.
  • a material for the ink fixing layer a mixture of urethane resin, toluene, water, and IPA was used, and it was applied with a die coater so as to have a dry thickness of 6 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • the ink fixing layer was printed in a lattice pattern with an inkjet device.
  • the ink used for printing was 3% pigment, 20% synthetic resin, 65% diethylene glycol dimethyl ether, 11% PGM-Ac, and 1% fluorine-containing aliphatic polycarbonate.
  • fluorine-containing aliphatic polycarbonate a fluorine-containing methacrylate polymer was used.
  • the color filter layer was thermally dried at 80 ° C. for 5 minutes, and then a protective film was laminated to prepare a color electronic paper.

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Abstract

　画素と画素の混色を防止し、画素内着色率が向上した電子ペーパーおよびその製造方法を提供する。　電極基板上に、電気泳動材料層４と、光透過性電極層５と、インク定着層７と、インクジェット法により画素インクを印刷してなるカラーフィルター層８とがこの順で積層された電子ペーパーであって、前記画素インクに撥液成分、例えば含フッ素単量体または含フッ素重合体、さらに具体的には含フッ素脂肪族ポリカーボネートが添加されていることを特徴とする電子ペーパー。

Description

電子ペーパーおよびその製造方法
　本発明は、電子ペーパーおよびその製造方法に関する。
　電子情報ネットワークの普及に伴い、電子書籍に代表される電子出版が行なわれるようになった。この電子出版および電子情報を表示させる装置としては、一般的に自発光型かバックライト型表示装置が用いられている。しかしながら、これらの表示装置は紙に印刷した媒体に比べ、人間工学的理由から長時間使用すると疲労を招きやすい。また、消費電力も大きいため、電池駆動であった場合には表示時間に制限が出てしまう。それらの欠点に対し、電子ペーパーに代表される反射型表示装置は、紙に近い感覚で文字を読む事が出来るため、疲労を軽減できる。また、屋外で日やライトが当たるところで表示性能を発揮できるため、屋外看板にも向いている。また、消費電力も小さく長時間駆動が可能である。画面の書き換え以外では電力を消費しないため、電子看板や電子値札といった用途にも盛んに使われており、電子ペーパーの開発が盛んに行なわれている。
　電子ペーパーにおいて、電子書籍の文字情報だけであれば、白黒表示で充分であるが、書籍の挿絵、広告、看板、アイキャッチ効果を高める表示、画像、カタログ等を表示するためにはカラー化表示は欠かせない技術であり、表示コンテンツのカラー化に伴い、ニーズも高まっている。そこで、カラー電子ペーパーとして、以下の方法が提案されている。
　電子ペーパーのカラー化に際して、電気泳動粒子を分散させて封入されたマイクロカプセルにおいて、Ｒ、Ｇ、Ｂを表示する複数種類のマイクロカプセルを用いる手法が提案されている（特許文献１、２）。
　電子ペーパーのカラー化に際して、カラーフィルターを用いる方法が提案されている。この方法において、カラーフィルターの画素と画素の間隔は１～２０μｍが好ましいと記載されている（特許文献３）。
　電子ペーパーのカラー化に際して、着色された領域を電気光学ディスプレイの様々な表面に、あるいはそのようなディスプレイを生産するために使われるフロントプレーン積層物、逆フロントプレーン積層物または二重のリリース膜の対応する表面に、インクジェットプリントする方法が提案されている（特許文献４）。
　電子ペーパーのカラー化に際して、モノクロ表示器に表示されたパターンに合わせてインクジェット法によりプリントし、カラーフィルター層を作製する方法が提案されている。
特許第４５６８４２９号公報 特許第４２０７４４８号公報 特許第４４１５５２５号公報 特表２０１０－５０３８９５号公報
　特許文献１、２に記載の方法において、異なる種類のマイクロカプセルをそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応した電極エリアに合わせて精度よく配置する事は困難である。また、マイクロカプセル内に色素を持つ場合は、マイクロカプセルは球体なため、表面反射が均一とならないため、反射率を下げる課題があった。
　特許文献３に記載の方法において、カラーフィルター基板と電極基板を貼り合わせる工程において、５μｍ未満のずれ量で貼り合わせなければ、コントラストの高い表示ができないが、精度よく貼り合わせる事は現在の技術上困難であるという課題があった。
　そこで、インクジェット法により、電子ペーパー上に直接カラー印刷を行い、カラーフィルターと電子ペーパーを貼り合わせる工程をなくす事でアライメントを不要にする方法が提案された。また、インクジェット法は非接触印刷であり、異物が少なく、無版印刷であるために版を用いた印刷と比較し、コストを安く出来る利点がある。
　特許文献４に記載の方法において、着色された領域を電気光学ディスプレイの様々な表面に、あるいはそのようなディスプレイを生産するために使われるフロントプレーン積層物、逆フロントプレーン積層物または二重のリリース膜の対応する表面に、インクジェットプリントする方法が提案されている。インクジェット法においては液滴が球体となる為、平面状に画素に合わせた四角形状の画素を作製することは不可能である。該特許では着色率に関して言及されていない。画素と画素の間にバンクが無い為、カラー印字した画素と画素が接触すると混色する為に、画素内着色率が上げられない課題があった。
　また、インクジェットにて着色画素を作製する際、格子状の画素と画素を区切るバンクがない場合、カラー印字した画素と画素が接触すると混色する為に、画素内着色率が上げられない問題があった。バンクを用いると、バンク部分の面積により、反射率が下がる課題が生じる。また、光透過性のバンクを用いる場合、そのバンクを作製する工程がさらに増える、バンク作製のアライメント精度が必要、バンク太さを細く作製する必要がある為、コストが高くなる課題があった。
　同じ色再現性を出す場合、画素内着色率が低い場合、インクの濃度や膜厚を上げねばならず、インクの透過率が下がり、反射率が低下してしまうが、画素内着色率を上げる事で、インクの濃度や膜厚を薄くする事が出来、インクの透過率を上げる事が出来る。すなわち、画素内着色率を上げる事で、カラー電子ペーパーの課題である反射率と色再現性を最大限発揮出来ることになる。しかし、単に画素サイズを大きくすると画素と画素の重なりによる混色が発生する。すなわち画素内着色率を上げる為には、画素形状を四角形に近づける、塗工精度の向上、混色の防止が課題となっていた。
　本発明の目的は、画素と画素の混色を防止し、画素内着色率が向上した電子ペーパーおよびその製造方法を提供することにある。
　請求項１に記載の発明は、電極基板上に、電気泳動材料層と、光透過性電極層と、インク定着層と、前記インク定着層上に画素インクを印字してなるカラーフィルター層とがこの順で積層された電子ペーパーであって、
　前記画素インクに撥液成分が添加されていることを特徴とする電子ペーパーである。
　請求項２に記載の発明は、前記インク定着層上に、インクジェット法により前記画素インクを印字し、前記カラーフィルター層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパーである。
　請求項３に記載の発明は、前記撥液成分が、含フッ素単量体または含フッ素重合体であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子ペーパーである。
　請求項４に記載の発明は、前記撥液成分が、含フッ素脂肪族ポリカーボネートであることを特徴とする請求項３に記載の電子ペーパーである。
　請求項５に記載の発明は、前記インク定着層上に印字された、隣り合う印字画素の間隔が１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の電子ペーパーである。
　請求項６に記載の発明は、前記印字画素の画素内の着色率が、６０％以上９９％以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の電子ペーパーである。
　請求項７に記載の発明は、電極基板上に、電気泳動材料層と、光透過性電極層と、インク定着層とをこの順に積層し、前記インク定着層上にインクジェット法により画素インクを印字してカラーフィルター層を形成してなる電子ペーパーの製造方法であって、
　前記画素インクに撥液成分が添加されていることを特徴とする電子ペーパーの製造方法である。
　本発明によれば、隣り合うインク着色領域が互いに混じり合う事が無いため、画素内着色率の高いカラー電子ペーパーを作製する事が出来る。
本発明の一実施形態の電子ペーパーの層の構成を説明するための断面図である。 インクジェット塗布装置を説明するための図である。 画素形状と吐出配列パターンの説明図である。 インクジェットヘッドを傾けたときのノズルピッチを示した説明図である。 液滴が画素を形成する説明図である。 インクジェットヘッドにおける多相分割駆動の説明図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　本発明の電子ペーパー（以下、カラー電子ペーパーという）は、従来のモノクロ電子ペーパーの作製工程にインクジェット法によるカラー印刷工程を追加したものである。
　一般に電子ペーパーと呼ばれる、電気泳動表示装置の作製方法として、例えば特開平１－８６１１６号公報に記載の、少なくとも片面が光透過型である対向電極板間に、電気泳動粒子を含む分散系を封入し、該電極間に印加した表示制御用電圧によって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示を行なう電気泳動表示装置が挙げられている。
　本発明のカラー電子ペーパーはモノクロ電子ペーパーの電極層上にインク定着層を付与し、インクジェット法によりカラーフィルター層を形成する。図１は、本発明の一実施形態の電子ペーパーの層の構成を説明するための断面図である。図１において、カラー電子ペーパーは、基材層１および電極層２からなる電極基板上に、電気泳動材料層４と、光透過性電極層５と、インク定着層７と、インクジェット法により画素インクを印刷してなるカラーフィルター層８とがこの順で積層されている。なお符号３は接着層、符号６は電極シート層、符号９は保護膜である。
　インク定着層として、例えば、特開２０００－４３４０５号公報記載のインクジェット記録媒体や、例えば特開２００８－２７２９７２号公報記載のインクジェットプリンタ用記録媒体を使用する事が出来る。特に、透明度が高いものが好ましい。しかし、特開２０００－２３８４０８号公報に記載されているような、多孔質構造のインクジェット用受像材料はこの発明のインク定着層として使用する事は好ましくない。それは、インク定着層を多孔質構造とした場合、インクを層の中にしみこませる為、インク同士の撥液性を損なわせてしまう為である。つまり、インク定着層は膜上保持型である事が要求される。インク定着層の材料として、透明であること、受像したインクの変色や褪色がないこと、諸耐性があることなどの性能が要求され、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテートなどのビニル樹脂が良好なものとして用いられる。
　該インク定着層材料をたとえば、塗布装置で乾燥後の厚さ３～１０μｍになるように塗布を行なう。塗布装置としてはダイコーター、スピンコーター、バーコーター等で塗布を行なう。ただし、塗布方法はこれらの方法に限定されない。
　インク定着層材料を塗布後、熱、真空、ＵＶ照射等の方法により固化させる事でインク定着層を形成する。
　インクジェット法により、電極配線がパターニングされた電極基板に合わせて、任意のパターンの塗布を行なう。
　次に本発明に用いるインクジェット装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。
　図２に本発明のカラー電子ペーパーの製造方法におけるインクジェット塗布装置の説明図を示す。塗布装置４０の装置構成として、カラー電子ペーパー基材２０を載せ、１方向に精度良く搬送する搬送ステージ３０と、カラー電子ペーパーに塗布するためのインクジェットインクが供給されたインクジェットヘッド１０と、該インクジェットヘッド１０をカラー電子ペーパー基材（以下、単に基材とする）から一定高さを保持し、搬送方向に直交移動することが可能なインクジェットヘッドユニット６０が備えられている。インクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルを備えており、このノズルは、インクジェットヘッドをカラーフィルター層の着色画素パターン（以下、単に画素パターンとする）に対して相対的に走査する走査方向に対して所定の等間隔になるように配置されている。さらにインクジェットヘッド１０のノズルからインクジェットインクを吐出制御するためのインクジェットヘッド制御基盤１１が備えられている。インクジェットヘッドノズルから基材までの距離を３００μｍ～２０００μｍとすることによって、塗布精度良く塗布可能となる。距離が３００μｍ以下であると、インクジェットヘッドと基材が接触する危険性が高まり、２０００μｍ以上であると、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。また、インクジェットヘッドのノズルの吐出性を回復するためのインクジェットヘッドメンテナンス装置１２が備えられている。このインクジェットヘッドメンテナンス装置１２はノズル面をウエスやフィルム等でワイピングの実施や液を吐出するためのポット等が備えられており、一般的なインクジェットヘッドのメンテナンス機構が利用可能である。カラー電子ペーパーの画素パターンの位置を決めるために、アライメント用カメラと画像処理ユニットが備えられていると好ましい。なお符号５０は乾燥部であり、７０はインクタンクである。
　本発明にあっては、図２に示したインクジェット塗布装置を用い、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記画素パターンに対して相対的に走査し、前記基材のインク定着層が設けられた面に対し、インクジェットインクを吐出して供給し、インク定着層上にインクジェットインク層すなわちカラーフィルター層が形成される。なお、本発明にあっては、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記画素パターンに対して相対的に走査される。走査の対象は、基材側でもかまわないし、インクジェットヘッド側でもかまわない。また、基材とインクジェットヘッドの両方を操作してもかまわない。
　本発明の画素形状にあっては、四角形状に近づけるため、画素の大きさに応じたインクジェット吐出配列を行なう事が好ましい。すなわち、画素サイズ、液滴と着弾面積の関係からより高精細なパターンを作製する事が好ましい。図３に画素形状と吐出配列パターンの説明図を示す。インク液滴着弾部８０を連続して吐出し、長穴状の画素を作製する。その際、インク液滴とインク液滴の間隔Ｆが長い場合、窪んだ形になり（ａ）、間隔が短い場合には中央部が膨らんだ形になるため（ｃ）、液滴径と間隔Ｆを調整し、縦に直線になる形状を作製する事が好ましい（ｂ）。さらにその長穴形状を任意の本数横に並べる形を作り、所定の画素着色部９０を形成する（ｄ）。なお符号９１は画素着色領域である。
　液滴が画素を形成する説明図を図５に示す。液滴８０がインク定着層７に着弾し、濡れ広がりが発生する。この濡れ広がりの際、インクジェットインクに撥液成分（撥液剤）を０．０１～３．００（重量％）以下添加する事で、画素と画素の液滴間に界面が発生し、インク液滴が間隔Ｄを空けて保持される。そして、インク定着層７面での濡れ広がりにより間隔Ｅを空けて画素が形成される（図５ａ）。しかし、撥液剤を含まないインクを使用した場合、図５ｂに示す通り、混色が発生してしまう。インク定着層７上に印字された、隣り合う印字画素の間隔Ｅが１０μｍを超える場合は、撥液効果による液滴間の界面が発生せず、この発明の効果を発揮できない恐れがある。また、界面により画素と画素の間隔を１μｍ未満にする事も出来ない事から、着色するべき印字画素と画素の間隔が１μｍ以上、１０μｍ以下とするのが好ましい。
　画素と画素の間隔と着色占有率の関係について述べる。例えば、８５μｍ角の画素サイズ（３００ｄｐｉ）に印字する場合、画素と画素の間隔Ｅが１０μｍであったと仮定すると、インクジェット装置の着弾精度が±１０μｍであった場合、画素サイズは８５μｍ角となる。この時画素着色率は約６０％となる。また、２００μｍ角の画素サイズに印字し、画素と画素の間隔を１μｍとした場合、画素着色率は約９９％となる。電子ペーパーの画素サイズを主流の画素サイズである８５～２００μｍに適用した場合、本発明における画素内の着色率は６０％以上９９％以下で発揮出来る。
　本発明の製造方法にあっては、インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分を、前記カラー電子ペーパーの同じ色を形成する、隣り合う画素と画素の距離のうち、インクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを配置し、前記画素パターンにインクジェットインクを吐出して供給することが好ましい。また、インクジェットヘッドの向きを配置するのに際し、主走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けることが好ましい。
　図４にインクジェットヘッドを傾けたときのノズルピッチを示した説明図を示す。
　インクジェットヘッドノズル面１００におけるノズル穴１１０、すなわちインクジェットヘッドのノズル列を、インク定着層に向かう方向に向くように配置し、電子ペーパー基材を相対的に走査させる。このとき、インクジェットヘッドのノズル間隔のうち、インクジェットヘッドの前記走査方向に直交する成分において前記カラー電子ペーパーの隣り合う同じ色を着色するべき画素と画素の距離のうちインクジェットヘッドの走査方向に直交する成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドを傾けて配置する。すなわち、インクジェットヘッドの配列として、インクジェットヘッドに開けられているノズルが並んだ列、すなわちノズル配列の軸が塗布カラー電子ペーパーの搬送方向に対して任意の角度で傾けている。ノズル配列軸を傾けることで、ノズルピッチを調整可能である。傾けていない場合のノズルピッチをＡとすると、角度θ傾けることにより、ノズルピッチはＡ×ｃｏｓθとなる。同じ色を着色するべき画素と画素のピッチＢが決まっている場合、そのピッチにノズルピッチを合わせるために、ｃｏｓθ＝Ｂ÷Ａとしてθを求めることが可能である。
　前記ピッチＢがノズルピッチＡより大きい場合は、ひとつノズルを飛ばして、ｃｏｓθ＝Ｂ÷２Ａとしてθを求めてもよい。本発明の実施形態のひとつにおいて、周期性を有する複数の相が、その相毎に分割されて駆動する、多相分割駆動のインクジェットヘッドを用いており、ノズルの位置に応じて、前記ノズルからインクジェットインクを吐出して供給する工程を、その内の１相以上の特定相を割り当てて用いて行う事としている。その場合、同じ相のノズルピッチをＡとする。画素着色領域９１がノズルの下を通過するタイミングに合わせ、インクジェットヘッド１０が制御された微少ドロップの吐出動作を実施する。また、別の実施形態のひとつとして、独立ノズル制御のインクジェットヘッドを用いており、ノズル個々の吐出タイミングを走査方向の速度と時間に合わせて吐出動作を実施する。
　本発明のカラー電子ペーパーの製造方法にあっては、インクジェットヘッドは多相分割駆動とすることができ、多相分割駆動により複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクジェットインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことができる。また、独立ノズル制御可能なインクジェットヘッドを用いる場合、相はひとつであることから全てのノズルを使用する事が出来る。しかしながら、本発明におけるヘッドの種類については限定されるものではなく、使用する事が出来る。
　図６に本発明のインクジェットヘッドにおける多相分割駆動の説明図を示す。図６は、インクジェットヘッド１３１と、このインクジェットヘッド１３１に配置されたノズル１３２の一例である。インクジェットヘッド１３１には、ノズルがＮ個配置されているものとし、便宜的に各ノズルには左端部ないし右端部から１、２、３・・・と順番に自然数の番号Ｎが付与されているものとする。各ノズル１３２からはインクが吐出され、各ノズルの吐出のタイミング、回数、インクの吐出量等は独立して制御できる。そして、ノズルは列ごとにＡ相のノズル１、４、７・・・（Ｎ－２）、Ｂ相のノズル２、５、８・・・（Ｎ－１）、Ｃ相のノズル３、６、９・・・Ｎに分割されている。分割されたＡ相，Ｂ相，Ｃ相は周期性を有する。ここで、例えば、インクジェットインクを吐出する際にＡ相のノズル１、４、７・・・（Ｎ－２）を用い、Ｂ相、Ｃ相からはインクジェットインクを吐出しない。これにより、隣接ノズルの圧力や電気的な干渉を時間差でずらすことが出来るため吐出が安定し、吐出タイミングの制御を容易にすることができ、より精度よく塗布できる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のノズルの吐出は、吐出ごとに切り替えることもできるし、Ａ相に吐出不良が生じた場合に吐出する駆動相をＢ相、Ｃ相に切り替えることもできる。
　本発明における画素インク（着色インク）の材料は、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒に加え、撥液剤を使用する。インクの顔料は赤色、緑色、青色の３種類を使う事が好ましいが、黄色、水色、紫色を用いてもよい。また、色の組み合わせは限定されない。
　着色剤として使用する顔料の具体例としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらは要望の色相を得るために２種類以上を混合して用いても構わない。
　着色インクの材料の樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、色素との関係にて適宜選択されるものである。
　耐熱性や耐光性が要求される際にはアクリル樹脂が好ましいものである。
　樹脂への色素の分散を向上させるために、分散剤を用いてもよく、分散剤として、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。
　分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。
　着色インクに使用する溶剤種としてはインクジェット印刷における適性の表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、沸点が１３０℃以上のものが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が１３０℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。具体的には、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、２－ブトキシエタノール、２－エトキシエチルアセテート、２－ブトキシエチルアセテート、２－メトキシエチルアセテート、２－エトキシエチルエーテル、２－（２－エトキシエトキシ）エタノール、２－（２－ブトキシエトキシ）エタノール、２－（２－エトキシエトキシ）エチルアセテート、２－（２－ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２－フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。
　撥液剤としては、シリコーン系、フッ素系材料を一例として挙げることができる。具体的には、主鎖または側鎖に有機シリコーンやアルキルフルオロ基を有し、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴムや、好ましくは含フッ素単量体または含フッ素重合体、例えばフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを用いることができる。中でも好ましくは本発明の効果の点から含フッ素脂肪族ポリカーボネートである。含フッ素脂肪族ポリカーボネートの例は、含フッ素メタクリレートポリマーおよびパーフルオロポリエーテルである。撥液剤は、画素インク中、固形分比として０．０１～３．００（重量％）の割合で添加されるのが好ましい。添加量が０．０１（重量％）よりも少ない場合、撥液効果が少なく、画素と画素が混色してしまい、３．００（重量％）を超えて添加した場合には画素と画素の撥液性による界面の距離が大きくなってしまい、画素占有率が下がってしまう。
　インクをインク定着層に塗布後、乾燥、固化を実施する。乾燥手段および／または固化手段は加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射の何れかの方法またはその２種類以上の組み合わせによる。
　インクを乾燥、固化した後、カラーフィルター層の保護のため、保護膜を形成する。カラーフィルターの保護膜を形成するためには、着色パターン表面に、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル系、シリコーン系等の有機樹脂やＳｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３等の無機膜をスピンコート、ロールコート、印刷法の塗布法で、あるいは蒸着法によって、保護層として設けることができる。
　実施例として、マトリクス状にカラーフィルターが印刷された、カラー電子ペーパーの作製方法について述べる。
　マイクロカプセル型電気泳動方式を使った電子ペーパーを作製した。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、負に帯電した白い粒子と黒い粒子を入れ、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。マイクロカプセルのサイズは径数十μｍ～数百μｍと小さいので、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。このインクは、外部から電圧を印加することで画像を描くことができる。
　透明電極を形成した透明樹脂膜にこの電子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ディスプレイパネルを得ることができる。通常、透明電極を形成した透明樹脂膜に電子インクをコーティングした部品を「前面板」と呼び、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を「背面板」と呼んでいる。
　前面板側にインク定着層を設けた。インク定着層の材料としては、ウレタン系樹脂、トルエン、水、ＩＰＡを混合した物を用い、ダイコーターにて乾燥厚さ６μｍ～８μｍとなるよう塗布した。
　インク定着層にインクジェット装置にて格子状のパターンに印刷を行なった。印刷に用いたインクは、顔料３％、合成樹脂２０％、ジエチレングリコールジメチルエーテル６５％、ＰＧＭ－Ａｃ１１％、含フッ素脂肪族ポリカーボネート１％とした。含フッ素脂肪族ポリカーボネートとしては、含フッ素メタクリレートポリマーを使用した。
　印刷パターンとしては１２０μｍ角の画素サイズに入るよう、３×３液滴塗布を行なった。１つの液滴量は約１０ｐｌで、液滴と液滴の間隔を３０μｍとなるように印刷した。これにより、画素と画素の間隔は５μｍ～８μｍとなり、画素着色率は約９０％となった。
　カラーフィルター層を８０℃で５分熱乾燥した後、保護膜をラミネートし、カラー電子ペーパーを作製した。
１　…基材層
２　…電極層
３　…接着層
４　…電気泳動材料層
５　…光透過性電極層
６　…電極シート層
７　…インク定着層
８　…カラーフィルター層
９　…保護膜
１０…インクジェットヘッド
１１…インクジェットヘッド制御基盤
１２…インクジェットヘッドメンテナンス装置
２０…電子ペーパー基材
３０…搬送ステージ
４０…インクジェット塗布装置
５０…乾燥部
６０…インクジェットヘッドユニット
７０…インクタンク
８０…インク液滴着弾部
９０…画素
９１…画素着色領域
１００…インクジェットヘッドノズル面
１１０…インクジェットヘッドノズル穴
１３１…インクジェットヘッド（分割駆動タイプ）
１３２…インクジェットヘッドノズル（分割駆動タイプ）

Claims (7)

  1. 　電極基板上に、電気泳動材料層と、光透過性電極層と、インク定着層と、前記インク定着層上に画素インクを印字してなるカラーフィルター層とがこの順で積層された電子ペーパーであって、
    　前記画素インクに撥液成分が添加されていることを特徴とする電子ペーパー。
  2. 　前記インク定着層上に、インクジェット法により前記画素インクを印字し、前記カラーフィルター層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパー。
  3. 　前記撥液成分が、含フッ素単量体または含フッ素重合体であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子ペーパー。
  4. 　前記撥液成分が、含フッ素脂肪族ポリカーボネートであることを特徴とする請求項３に記載の電子ペーパー。
  5. 　前記インク定着層上に印字された、隣り合う印字画素の間隔が１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の電子ペーパー。
  6. 　前記印字画素の画素内の着色率が、６０％以上９９％以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の電子ペーパー。
  7. 　電極基板上に、電気泳動材料層と、光透過性電極層と、インク定着層とをこの順に積層し、前記インク定着層上にインクジェット法により画素インクを印字してカラーフィルター層を形成してなる電子ペーパーの製造方法であって、
    　前記画素インクに撥液成分が添加されていることを特徴とする電子ペーパーの製造方法。
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