JP4839617B2 - マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロカプセル表示層の劣化を防止したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法に関する。

フラットパネル表示装置として、現在、液晶表示装置（ＬＣＤ）が、厚さが薄く、小型化が可能であることから、様々な用途において広範に使用されている。このようなＬＣＤよりも更に薄型化、低消費電力化を目指す他の表示方式として、電気泳動現象を利用した表示装置が開発されている。

電気泳動現象を利用した表示装置の一つとして、マイクロカプセル型電気泳動方式が実用化されている。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ので、電子インクと呼ばれる。

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、例えば、特許文献１に示すような、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。

以上のように構成されるマイクロカプセル型電気泳動式表示装置では、マイクロカプセル中の白色粒子としての酸化チタンが、紫外線により劣化し、着色してしまうと同時に、電気泳動性が低下してしまうという問題があった。
特開２０００−２２１５４６号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、マイクロカプセル表示層に用いる白色粒子の紫外線による劣化を効果的に防止したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、表面に電極層を備える基板の該電極層面と、透明樹脂膜上に透明電極層および白色粒子として酸化チタンを含むマイクロカプセル表示層を順に備える前面板の前記マイクロカプセル表示層面とを、第１の接着剤層を介して接着する工程と、前記マイクロカプセル表示層及び透明樹脂膜よりサイズが大きく、かつ紫外線吸収剤を含むとともに、表面にガスバリア層が形成されてなる、厚さ１００〜３００μｍの透明保護膜の該ガスバリア層面と、前記透明樹脂膜とを、該透明保護膜の端部が前記透明樹脂膜の側面から１〜２．０ｍｍ側方に突出させるように、第２の接着剤層を介して接着する工程と、前記基板と前記透明保護膜の間に形成された空隙に紫外線硬化性の樹脂からなるシール樹脂を充填する工程と、前記シール樹脂に側方から紫外線を照射する工程と、ポストベークをおこなう工程とを順に備えるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法を提供する。

以上のように構成される本発明のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法によると、マイクロカプセル表示層より観察側に、即ち透明保護膜、透明樹脂膜、又はタッチパネルに紫外線吸収剤が含まれているため、外光中の紫外線によりマイクロカプセル中の粒子が劣化を生じ、着色することを効果的に防止することが出来る。

本発明のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法において、紫外線吸収剤として、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリシレート系、及びシアノアクリレート系を用いることが出来る。紫外線吸収剤の含有量は、０．１〜２０重量％であることが望ましい。

シール樹脂層として、紫外線硬化したアクリル系樹脂を用いることが出来る。アクリル系樹脂は水蒸気遮断性を有するとともに、粘性が低いため、透明樹脂膜及びマイクロカプセル表示層の側面の空隙への充填を容易に行うことが可能である。

なお、紫外線硬化性アクリル系樹脂を紫外線硬化させる場合、透明保護膜中に紫外線吸収剤が含まれている場合は、観察側からの紫外線は透明保護膜により吸収されてアクリル系樹脂まで到達しないため、充填されたアクリル系樹脂の側面から紫外線を照射する必要がある。

一方、透明樹脂膜中に紫外線吸収剤が含まれている場合は、透明樹脂膜はアクリル系樹脂を覆っていないため、観察側から紫外線を照射することが可能である。その場合には、アクリル系樹脂の幅が厚くても、アクリル系樹脂全体に充分な量の紫外線照射を行うことが可能である。

透明樹脂膜及び透明保護膜としては、ポリエチレンテレフタレートを用いることが出来る。

また、透明保護膜と、前記透明樹脂膜及びシール樹脂層との間に、ガスバリア層を介在させることも可能である。ガスバリア層としては、二酸化珪素、酸化アルミニウム及び酸化マグネシウムからなる群から選ばれた１種の無機化合物膜、又はフッ素樹脂膜を用いることが出来る。このようなガスバリア層により、上方からの水蒸気の透過を効果的に防止することが出来る。

本発明によると、マイクロカプセル表示層より観察側の、透明保護膜、透明樹脂膜、又はタッチパネルに紫外線吸収剤が含まれているため、外光中の紫外線によりマイクロカプセル中の粒子の劣化が生じて、着色すること及び電気泳動性の低下を効果的に防止したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを示す断面図である。

図１に示すように、基板１上に前面板２が貼りつけられている。前面板２は、表面に透明電極層（ＩＴＯ膜）３が形成されているポリエチレンテレフタレートからなる透明樹脂膜４の透明電極層３の面に、スクリーン印刷により電子インクを印刷し、マイクロカプセル表示層５を形成し、次いで、マイクロカプセル表示層５の面に第１の接着層６を形成してなるものである。

この場合、電子インクの印刷は透明樹脂膜４の透明電極層３に対して行われるが、透明樹脂膜３は膜厚が薄いため巻取りによる操作が可能であり、電子インクの印刷を、連続して作業性よく行うことが可能である。

透明樹脂膜４としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ナイロン−６、ナイロン−６６、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルスルフォン等を用いることが出来る。透明樹脂膜４の膜厚は、２５〜２５０μｍ程度であるのが好ましい。透明樹脂膜４の膜厚が厚いと、巻取りが困難となり、電子インクの印刷の作業性に悪影響を与える。一方、透明樹脂膜４の膜厚が薄すぎる場合には、後述する透明保護膜を設けたとしても、マイクロカプセル表示層５の保護機能が不十分となる。

なお、透明電極層３は、全面を同一の電位とする共通電極とすることが出来る。透明電極層３の膜厚は、十分な導電性を有するためには、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ程度がよい。

第１の接着層６としては、公知の感圧接着剤や感熱接着剤を用いることが出来る。これらは、粘着面に剥離紙を有する片面粘着テープ又は両面粘着テープの形で用いることが出来る。即ち、第１の接着層６は、片面粘着テープの非粘着面を接着剤によりマイクロカプセル表示層５に貼るか、又は両面粘着テープの一方の剥離テープを剥がしてマイクロカプセル表示層５に貼ることにより形成することが出来る。第１の接着層６の厚さは、１０〜５０μｍ程度が好ましい。

前面板２の表面、即ち、透明樹脂膜４の透明電極層３とは反対側の面には、第２の接着層７が設けられる。第２の接着層７は、自己保持性が高い、高弾性を有するものであるのが好ましい。高弾性を有する第２の接着層７は、単なる接着作用だけではなく、後述する透明保護膜が受ける衝撃を和らげるクッションとしての役割をも果たすことが出来る。第２の接着層７の具体的な材質としては、シリコンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ブチルゴム等を挙げることが出来、その膜厚は２５μｍ以上であるのが好ましい。第２の接着層７の厚みの上限は、性能面からの制限は特に無いが、生産性の点から２５０μｍ程度である。

基板１への前面板２の貼りつけは、例えば剥離紙を剥がして、第１の接着層６の粘着面を基板１に貼り合せ、押圧又は加熱することにより行うことが出来る。基板１は、表面に電極層（図示せず）を備えるガラス基板又は樹脂フィルムであり、表面の電極層が画素電極として画素毎に独立してパターニングされ、図示しない薄膜トランジスタ、信号電極、および走査電極が併設されたものを用いることが出来る。

以上のように構成される積層体の透明樹脂膜４上に、第２の接着層７を介して、紫外線吸収剤として２−（５−メチルー２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールを２重量％含有する透明保護膜８が形成されている。

透明保護膜８としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ナイロン−６、ナイロン−６６、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルスルフォン等を用いることが出来る。

透明保護膜８の膜厚は、１００〜３００μｍ程度であるのが好ましい。透明保護膜８の膜厚が薄すぎる場合には、マイクロカプセル表示層５の保護機能が不十分となり、厚すぎると、均一なフィルム作成が困難となり、また視認性も低下してしまう。

透明保護膜８は、透明樹脂膜４よりも大きなサイズのものを用いる。透明保護膜８のサイズは、その端部が透明樹脂膜の側面から１〜２．０ｍｍ側方に突出している。

このように、透明保護膜８のサイズを透明樹脂膜４よりも大きくし、透明保護膜８の端部を透明樹脂膜４の側面から側方に突出させることにより、透明樹脂膜４及びマイクロカプセル表示層５の側面において基板１との間に空隙が形成される。この空隙の幅は上述したように、透明保護膜８の端部が透明樹脂膜の側面から側方に突出する長さであり、空隙の高さは、基板１と透明保護膜８の距離、即ち、第１の接着層６、マイクロカプセル表示層５、透明電極層３、透明樹脂膜４、及び第２の接着層７の合計の厚さである。

基板１と透明保護膜８の間に形成された空隙には、シール樹脂が充填される。シール樹脂としては、水蒸気遮断性樹脂を用いるのが好ましい。使用可能な水蒸気遮断性樹脂としては、水蒸気遮断機能を有するとともに、充填し易いように、粘性が低い樹脂であるのが望ましい。また、充填後に、熱又は紫外線の照射により硬化するものであるのが望ましい。そのような樹脂として、熱又は紫外線硬化性のアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、エポキシ樹脂等を用いることが出来、特にアクリル系樹脂を用いることが好ましい。

空隙へのシール樹脂の充填は、例えば、一般的なディスペンサーにより行うことが出来る。空隙に充填されたシール樹脂は、加熱又は紫外線の照射により硬化されて、シール樹脂層９が形成される。

シール樹脂として紫外線硬化性の樹脂を用いる場合には、透明保護膜８中には紫外線吸収剤が含まれているため、硬化のための紫外線照射は、観察側から透明保護膜８を通してではなく、側方から、即ち、図１の矢印の方向から行う必要がある。なお、この場合、硬化すべきシール樹脂の幅が、例えば約１．５ｍｍと広いため、全体を均一に硬化させることが困難な場合があり、その場合にはポストベークを行う必要がある。

透明保護膜８の基板１側の面には、ガスバリア層１０を設けてもよい。ガスバリア層１０としては、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の無機化合物、又はフッ素樹脂を用いることが出来る。ガスバリア層１０の厚さは、例えば無機化合物膜の場合２０〜５００ｎｍ（０．０２〜０．５μｍ）、フッ素樹脂膜の場合０．０５〜０．２ｍｍ（５０〜２００μｍ）とすることが出来る。なお、ガスバリア層１０を設ける代わりに、透明保護膜８中にガスバリア物質を含有させてもよい。ガスバリア物質としては、上述のガスバリア層１０に用いた物質を用いることが出来る。

このようなガスバリア層１０又は透明保護膜８中のガスバリア物質により、上方からの水蒸気の透過を効果的に防止することが出来る。

また、透明保護膜８の表面には、防眩膜、反射防止膜、ハードコート等の特定の機能を有する機能層１１を設けてもよい。防眩膜は、表面に凹凸を有し、凹凸面で外光を散乱させる膜であり、反射防止膜は、積層された複数層の膜の界面で発生する反射光の干渉を利用して反射光を減衰させるものである。また、ハードコートは、高架橋密度の硬質の樹脂皮膜であり、ガラス並みの耐傷付き性を有するものである。これらの機能層１１は、公知の材料を用い、公知の方法で成膜することが出来る。

以上のように構成されるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルでは、透明保護膜８が紫外線吸収剤を含有しているので、特に屋外で長期間使用され、太陽光中の紫外線を照射されたとしても、マイクロカプセル中の酸化チタン粒子が劣化して変色すると同時に電気泳動性が低下することを効果的に防止することが出来る。

また、通常のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルに対し、単に透明保護膜８のみを紫外線吸収剤を含有するものに変えればよいため、前面板２としては従来のものを使用することが出来、低コスト化が可能である。

更に、紫外線吸収剤が透明電極層３に隣接する透明樹脂膜４に含まれていないため、紫外線吸収剤が透明電極層３に悪影響を与えることもない。

図２は、本発明の他の実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを示す断面図である。

本実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルが、図１に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルと異なる点は、透明樹脂膜１４中に紫外線吸収剤が含まれていることであり、透明保護膜１８中には紫外線吸収剤は含まれていない。それ以外の構成は、図１に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルと同様である。

本実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルでは、透明樹脂膜１４が紫外線吸収剤を含有しているので、図１に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルと同様、マイクロカプセル中の酸化チタン粒子が劣化して変色すると同時に電気泳動性が低下することを効果的に防止することが出来る。

また、図１に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルでは、上述したように、シール樹脂として紫外線硬化性の樹脂を用いる場合、透明保護膜８中には紫外線吸収剤が含まれているため、硬化のための紫外線照射は、観察側から透明保護膜８を通してではなく、側方から、即ち、図１の矢印の方向から行う必要があり、硬化すべきシール樹脂の幅が、例えば約１．５ｍｍと広いため、全体を均一に硬化させるのにポストベークを行う必要があった。これに対し、本実施形態に係る、図２に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルでは、透明保護膜１８中には紫外線吸収剤が含まれていないため、硬化のための紫外線照射は、観察側から透明保護膜１８を通して行うことが可能となり、シール樹脂の厚みが、例えば、約０．３ｍｍと薄いため、紫外線照射のみで充分な硬化を行うことが出来る。

図３は、本発明の更に他の実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルをタッチパネルに適用した例を示す断面図である。

本実施形態に係るタッチパネルは、基板１上に前面板２が貼りつけられ、前面板２上にバリア層１０を介して紫外線吸収剤を含有しない透明保護膜２８が形成された構造は、従来のタッチパネル型のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルと同様であるが、その上のタッチパネル構造に紫外線吸収剤を含有する点において相違する。

即ち、透明保護膜２８上には、一対の透明電極層３１，３２が、間にドットスペーサ３３を介して設けられ、透明電極層３２上には、紫外線吸収剤を含有する表面保護膜３４が設けられている。表面保護膜３４の材質は、透明保護膜８，１８，２８と同様のものを用いることが出来る。

このように構成されるタッチパネルにおいて、表面保護膜３４の所定の位置を指又はペン３５により押圧すると、表面保護膜３４が変形して一対の透明電極層３１，３２が接触し、その位置情報が出力されるようになっている。

本実施形態に係るタッチパネルに適用されたマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいても、表面保護膜３４が紫外線吸収剤を含有しているので、図１及び図２に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルと同様、マイクロカプセル中の酸化チタン粒子が劣化して変色すると同時に電気泳動性が低下することを効果的に防止することが出来る。

以上説明したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいて、マイクロカプセル表示層５に含まれるマイクロカプセルは、例えば図４に示すように、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻１１１とし、その内部に酸化チタンからなる白の粒子１１３とカーボンブラックからなる黒の粒子１１４が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒１１２に分散された状態で封入されたものである。白の粒子１１３である酸化チタンは正電荷を帯びており、一方、黒の粒子１１４であるカーボンブラックは負電荷を帯びている。

このようなマイクロカプセル１１０を含むマイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示体は、次のようにして動作する。

即ち、図５の模式図に示すように、透明樹脂膜４の側の透明電極層３と基板１側の電極層２１に電界を印加し、透明電極層３を負極、電極層２１を正極とした場合、正に帯電した白の粒子１１３が透明電極層３側に引かれ、負に帯電した黒の粒子１１４は電極層２１側に引かれるので、透明電極層３側の上方から観察するとその部分が白く見える。

逆に、透明電極層３が正極で、電極層２１が負極になった場合には、正に帯電した白の粒子１１３が電極層２１側に引かれ、負に帯電した黒の粒子１１４は透明電極層３側に引かれるので、透明電極層３側の上方から観察するとその部分が黒く見えることになる。

マイクロカプセル表示層５は、図６の側断面模式図に示すように、マイクロカプセル１１０を多数含んでおり、透明電極層３を同一電位の共通電極とし、電極層２１の各アドレス電極の電界を制御することで、上述の原理に基づきマイクロカプセル内の粒子を移動させることで、所望の文字や図形を白と黒の画素として表示させることができる。

同様に、電極層２１を共通電極とし（電位をゼロとする）、透明電極３側の各アドレス電極の電界を制御する（正または負の電位を与える）ことで、電極位置のマイクロカプセル内の粒子を移動させて、所望の画像を表示させるようにしてもよい。

マイクロカプセルの径は、種々のものを採用することが可能であるが、約４０μｍ〜約１００μｍのものを採用すると、十分な解像度と応答性を得ることができる。表示画像の解像度は、主として電極層中の電極の配置に依存するが、マイクロカプセルの径が小さければ分散媒中のマイクロカプセルの移動速度が速くなり、結果として表示の際の応答性に優れるというメリットがある。

以上の例では、モノクロ（白黒）の画像表示の例を説明したが、カラー画像表示の場合には、画素単位に分割されたＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色を有するカラーフィルタを画素単位で電界を印加することができる透明電極３側に設けることで、カラー画像表示を実現することができる。

ペーパー状電子ディスプレイは、可撓性を有する材料で作製し、電極等のパターニングも印刷法、蒸着法でプラスチックフィルムに形成することで、実現が可能となる。表示画面サイズも、用途、要望に応じて任意のサイズのものを作成することができる。

マイクロカプセル表示層５においては、マイクロカプセル１１０の位置配置は多少の変動があっても表示に問題は生じない。従って、折り曲げて使用したり、曲面の箇所に取付けて使用することなども可能である。

マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいて、各粒子は粘性の高い分散媒に分散されているため、一度電界を印加した後は、電源が切断されても粒子の位置は変化しない。このように、ディスプレイの電源を切っても表示画像が消えない不揮発性（メモリー性）を有するので、初期の表示や書き換え時のみ電界を印加すればよく、通常の表示装置に比べて表示に必要な電力も少なくてすみ、大幅な省電力化が可能である。

更に、表示パネル内においては、マイクロカプセル１１０の位置配置は多少の変動があっても表示に問題は生じない。従って、透明電極層３、電極層２１を含め、ディスプレイ全体を薄く可携性を持たせる材料を用いることで、紙のような柔軟性を持たせることができる。

本発明のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、マイクロカプセル表示層より観察側の層が紫外線吸収剤を含有しているので、マイクロカプセル中の酸化チタン粒子が劣化して変色すること及び電気泳動性が低下することを効果的に防止することが出来、そのため、様々な用途、特に特に屋外で長期間使用される表示パネルとして広範に利用可能である。

本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを示す断面図。 本発明の更に他の実施形態に係るタッチパネル型の表示パネルを示す断面図。 本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルのマイクロカプセル表示層に含まれるマイクロカプセルを模式的に示す図。 本発明の一形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルのマイクロカプセル表示層の表示形態の一例を模式的に表す斜視図。 本発明の一形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルのマイクロカプセル表示層の表示形態の一例を模式的に表す側断面図。

符号の説明

１・・・・基板、２，２０・・・前面板、３，３１，３２・・・透明電極層（ＩＴＯ膜）、４，１４・・・透明樹脂膜、５・・・マイクロカプセル表示層、６・・・第１の接着層、７・・・第２の接着層、８，１８，２８・・・透明保護膜、９・・・シール樹脂層、１０・・・ガスバリア層、１１・・・機能層、２１・・・電極層、３３・・・ドットスペーサ、３４・・・表面保護膜、３５・・・指又はペン。１１０・・・マイクロカプセル、１１１・・・カプセル殻、１１２・・・分散媒、１１３・・・白の粒子、１１４・・・黒の粒子。

Claims (5)

1. 表面に電極層を備える基板の該電極層面と、透明樹脂膜上に透明電極層および白色粒子として酸化チタンを含むマイクロカプセル表示層を順に備える前面板の前記マイクロカプセル表示層面とを、第１の接着剤層を介して接着する工程と、
   前記マイクロカプセル表示層及び透明樹脂膜よりサイズが大きく、かつ紫外線吸収剤を含むとともに、表面にガスバリア層が形成されてなる、厚さ１００〜３００μｍの透明保護膜の該ガスバリア層面と、前記透明樹脂膜とを、該透明保護膜の端部が前記透明樹脂膜の側面から１〜２．０ｍｍ側方に突出させるように、第２の接着剤層を介して接着する工程と、
   前記基板と前記透明保護膜のガスバリア層との間に形成された空隙に紫外線硬化性の樹脂からなるシール樹脂を充填する工程と、
   前記シール樹脂に側方から紫外線を照射する工程と、
   ポストベークをおこなう工程と
   を順に備えるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法。
2. 前記紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリシレート系、及びシアノアクリレート系からなる群から選ばれた１種からな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の製造方法。
3. 紫外線吸収剤の含有量は、０．１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法。
4. 前記シール樹脂は、アクリル系樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法。
5. 前記透明樹脂膜及び透明保護膜は、ポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの製造方法。

Images