(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｔｒａｎｓが室温よりも高い形状記憶樹脂基板と電熱変換素子とを備え、前記電熱変換素子に電圧を印加することによって前記形状記憶樹脂基板が加熱され、前記形状記憶樹脂基板及び電熱変換素子が透明であることを特徴とするフレキシブルディスプレイ。
【請求項２】
前記形状記憶樹脂基板のＴｔｒａｎｓが４０℃〜８０℃であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルディスプレイ。
【請求項３】
前記形状記憶樹脂基板がアクリル系架橋体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルディスプレイ。
【請求項４】
前記アクリル系架橋体が、（メタ）アクリル酸アルキルエステルの単独重合体又は共重合体であることを特徴とする請求項３に記載のフレキシブルディスプレイ。
【請求項５】
前記アクリル系架橋体が、ブチルメタクリレートの単独重合体、又はブチルメタクリレートとメチル（メタ）アクリレートとの共重合体であることを特徴とする請求項３又は４に記載のフレキシブルディスプレイ。
【請求項６】
前記電熱変換素子が、透明樹脂フィルムと、前記透明樹脂フィルム上に形成されたＩＴＯ膜とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフレキシブルディスプレイ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフレキシブルディスプレイの使用方法であって、前記電熱変換素子に電圧を印加することで前記形状記憶樹脂基板をＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱して前記フレキシブルディスプレイを変形させた後、変形させた状態を保持したままで前記形状記憶樹脂基板をＴｔｒａｎｓよりも低い温度に冷却することにより、フレキシブルディスプレイの形状を固定化することを特徴とするフレキシブルディスプレイの使用方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフレキシブルディスプレイの使用方法であって、前記電熱変換素子に電圧を印加することで前記形状記憶樹脂基板をＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱し、記憶された元の形状に回復させることを特徴とするフレキシブルディスプレイの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルディスプレイ及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの各種ディスプレイの中でも、薄くて軽く、柔軟で変形可能なフレキシブルディスプレイに注目が集まっている。このようなフレキシブルディスプレイとしては、従来、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどから形成されるプラスチックフィルムを基板として用いたフレキシブルディスプレイが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７３６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フレキシブルディスプレイは、変形させた状態（例えば、曲面形状など）で使用したり、コンパクトな状態に変形させてから運搬又は搬送が行われたりすることがあることから、変形させた状態を維持し得るフレキシブルディスプレイに対する要求がある。
しかしながら、従来のフレキシブルディスプレイは、外力を付与することによって変形し、外力を取り除けば元の形状（例えば、平坦な形状など）に概ね回復させることができるものの、外力の付与がなければ変形させた状態を維持することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、変形させた状態を維持すると共に、変形前の元の形状に回復させることが可能なフレキシブルディスプレイ及びその使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究を続けた結果、固化−軟化の転移が起こる温度（Ｔｔｒａｎｓ）が室温よりも高い形状記憶樹脂を基板として用い、この基板を電熱変換素子と組み合わせることにより、上記の問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、Ｔｔｒａｎｓが室温よりも高い形状記憶樹脂基板と電熱変換素子とを備え、前記電熱変換素子に電圧を印加することによって前記形状記憶樹脂基板が加熱されることを特徴とするフレキシブルディスプレイである。
また、本発明は、前記フレキシブルディスプレイを、前記電熱変換素子に電圧を印加することで前記形状記憶樹脂基板をＴｔｒａｎｓ以上の温度に加熱し、記憶された元の形状に回復させることを特徴とするフレキシブルディスプレイの使用方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、変形させた状態を維持すると共に、変形前の元の形状に回復させることが可能なフレキシブルディスプレイ及びその使用方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のフレキシブルディスプレイの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のフレキシブルディスプレイは、Ｔｔｒａｎｓが室温よりも高い形状記憶樹脂基板と電熱変換素子とを備え、電熱変換素子に電圧を印加することによって形状記憶樹脂基板が加熱されることを特徴とする。
【００１０】
以下、本発明のフレキシブルディスプレイ及びその使用方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明のフレキシブルディスプレイの断面模式図である。図１において、フレキシブルディスプレイ１は、形状記憶樹脂基板２と、形状記憶樹脂基板２上に設けられた電熱変換素子４と、電熱変換素子４上に設けられた表示素子３とから構成されている。
ここで、本明細書において「形状記憶樹脂基板２」とは、形状記憶樹脂から形成された基板を意味する。また、形状記憶樹脂とは、元々の形状（永久形状）から別の一時的形状への変形及び固定が可能で、通常は一時的形状を保っているが、熱などの刺激によって永久形状に自発的に回復する特性を有する樹脂を意味する。形状記憶樹脂の永久形状は、高分子鎖を架橋することによって付与される。架橋構造は、必ずしも化学架橋である必要はなく、緩和時間が十分長ければ、物理的相互作用による擬似架橋であってもよい。このような架橋構造を有する樹脂を、Ｔｔｒａｎｓ以上の温度、即ち、分子鎖のセグメント運動が可能な温度で外力を付与し、変形させた後、Ｔｔｒａｎｓより低い温度に冷却し、セグメント運動を凍結することで、一時的形状が固定化される。形状記憶樹脂がＴｔｒａｎｓ以上の温度に加熱され、セグメント運動が再び可能になると、元の永久形状に自発的に回復する。形状記憶樹脂が固化−軟化する温度（Ｔｔｒａｎｓ）は、架橋鎖が固化する温度であり、ガラス状高分子ではガラス転移温度（Ｔｇ）に、結晶性高分子では溶融温度（Ｔｍ）に相当する。なお、形状記憶樹脂は、形状記憶ポリマーとも称される。
【００１１】
形状記憶樹脂基板２は、Ｔｔｒａｎｓが室温よりも高く、好ましくは４０℃〜８０℃である。
ここで、本明細書において「室温」とは、一般に２５℃を意味する。
また、本明細書において「Ｔｔｒａｎｓ」とは、ＪＩＳ Ｋ７１２１の「プラスチックの転移温度測定方法」に基づいた示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定される値のことを意味する。
形状記憶樹脂基板２は、形状記憶樹脂基板２をＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱して所望の形状に変形させた後、Ｔｔｒａｎｓよりも低い温度に冷却することにより、所望の形状に変形させた状態を維持することができる。なお、このようなＴｔｒａｎｓよりも高い温度で与えた形状を保持したままＴｔｒａｎｓよりも低い温度に冷却することにより、その形状が維持される特性を以下では「形状固定性」という。
また、変形した状態で形状固定させた形状記憶樹脂基板２は、Ｔｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱することにより、記憶させた形状（変形前の元の形状）に回復させることもできる。なお、このようなＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱することにより、記憶させた形状に戻る特性を以下では「形状回復性」という。
【００１２】
形状記憶樹脂基板２の厚さは、柔軟性を損なわない範囲であれば特に限定されないが、一般に２０μｍ〜２０００μｍ、好ましくは３０μｍ〜１５００μｍ、より好ましくは４０μｍ〜１０００μｍである。
【００１３】
形状記憶樹脂基板２に用いられる形状記憶樹脂の種類は、Ｔｔｒａｎｓが室温よりも高ければ特に限定されないが、ポリノルボルネン、トランスポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリウレタン、アクリル系架橋体などを用いることができる。この中でもアクリル系架橋体は、形状記憶特性及び透明性にも優れるため、本発明の用途に適した材料と言える。アクリル系架橋体は、当該技術分野において公知の方法によって製造してもよいし、市販品を用いてもよい。
アクリル系架橋体は、一般に、（メタ）アクリル酸アルキルエステルの単独重合体又は共重合体である。
ここで、本明細書において「（メタ）アクリル酸アルキルエステル」とは、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルの両方を意味する。
【００１４】
アクリル酸アルキルエステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−ドデシルアクリレート、ｎ−ラウリルアクリレート、ｎ−オクタデシルアクリレートなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
メタクリル酸アルキルエステルとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−デシルメタクリレート、ｎ−ドデシルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、ｎ−オクタデシルメタクリレートなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１６】
（メタ）アクリル酸アルキルエステルの単独重合体又は共重合体の中でも、室温よりも高いＴｔｒａｎｓ（＝Ｔｇ）を安定して得る観点から、メタクリル酸アルキルエステルの単独重合体又は共重合体であることが好ましい。
（メタ）アクリル酸アルキルエステルの共重合体の場合、その種類は特に限定されず、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体又はグラフト共重合体であり得る。
【００１７】
形状記憶樹脂基板２は、形状記憶樹脂基板２を表示素子３の表示面側に配置する場合、又は透明ディスプレイに適用する場合には、透明であることが好ましい。
ここで、本明細書において「透明」とは、可視光に対して透明であることを意味する。
【００１８】
（メタ）アクリル酸アルキルエステルの単独重合体又は共重合体は、（メタ）アクリル酸アルキルエステルと共に、架橋剤及び重合開始剤を原料として用い、乳化重合、懸濁重合、溶液重合、塊状重合などの公知の方法によって製造することができる。例えば、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、架橋剤及び重合開始剤を混合した後、混合物を所定の型に流し込むか又は支持体上に塗布してフィルム状に形成して重合及び架橋させればよい。
重合条件は、使用する原料の種類などに応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、重合温度は一般に５０℃〜２００℃、好ましくは６０℃〜１５０℃、重合時間は一般に０．５時間〜４８時間、好ましくは１時間〜２４時間である。
また、重合体の架橋は、重合後又は重合と同時に行われる。重合後に架橋を行う場合、所定の温度に加熱すればよい。架橋時間及び架橋温度は、使用する架橋剤の種類に応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、架橋温度が一般に１００℃〜２５０℃、架橋時間が一般に０．５時間〜５時間である。
【００１９】
架橋剤としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。架橋剤の配合割合は、使用する（メタ）アクリル酸アルキルエステルの種類に応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、（メタ）アクリル酸アルキルエステルに対して外割で、一般に０．１モル％〜２０モル％、好ましくは０．３モル％〜１５モル％、さらに好ましくは０．５モル％〜１０モル％である。
【００２０】
重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート等の有機過酸化物、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）などのアゾ化合物などのラジカル重合開始剤が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。重合開始剤の配合割合は、使用する（メタ）アクリル酸アルキルエステル及び架橋剤の種類に応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、（メタ）アクリル酸アルキルエステル及び架橋剤の合計に対して外割で、一般に０．０１モル％〜１０モル％、好ましくは０．０３モル％〜５モル％、さらに好ましくは０．０５モル％〜３モル％である。
【００２１】
なお、（メタ）アクリル酸アルキルエステルの共重合体を製造する場合、各（メタ）アクリル酸アルキルエステルの配合割合は、共重合体のＴｔｒａｎｓ（＝Ｔｇ）が室温よりも高くなるような割合にすればよく、特に限定されない。
【００２２】
表示素子３としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。表示素子３の例としては、有機ＥＬ表示素子、液晶表示素子、電子ペーパーなどが挙げられる。
【００２３】
電熱変換素子４は、形状記憶樹脂基板２をＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱するための部材である。電熱変換素子４としては、電圧の印加によって発熱することが可能なものであれば特に限定されない。また、電熱変換素子４の形状も特に限定されないが、形状記憶樹脂基板２を均一に加熱する観点から、柔軟性を有するフィルム状であることが好ましい。このような電熱変換素子４は、一般に、フィルムヒーター、シートヒーター、パネルヒーターなどの名称で市販されており、これらの市販品を用いることができる。
また、電熱変換素子４は、電熱変換素子４を表示素子３の表示面側に配置する場合、又は透明ディスプレイに適用する場合には、透明であることが好ましい。透明な電熱変換素子４としては、ＰＥＴやＰＥＮなどの透明樹脂フィルムと、透明樹脂フィルム上に形成されたＩＴＯ膜とを含むものが挙げられる。
【００２４】
本発明のフレキシブルディスプレイ１は、形状固定性と形状回復性とを兼ね備えた形状記憶樹脂基板２を有しているため、変形させた状態を維持すると共に、変形前の元の形状に回復させることが可能である。
なお、図１のフレキシブルディスプレイ１では、１つの形状記憶樹脂基板２を設けた例を示したが、形状記憶樹脂基板２による形状固定性及び形状回復性が不十分な場合、形状記憶樹脂基板２の数は特に限定されず、複数枚あっても構わない。また、図１のフレキシブルディスプレイ１では、電熱変換素子４が形状記憶樹脂基板２と隣接して設けた例を示したが、電熱変換素子４からの熱を形状記憶樹脂基板２に伝えることができれば、電熱変換素子４と形状記憶樹脂基板２とが隣接していなくてもよい。また、図１のフレキシブルディスプレイ１では、表示素子３とは別個の部材として形状記憶樹脂基板２を設けた例を示したが、表示素子３の基板として形状記憶樹脂基板２を用いても構わない。
【００２５】
本発明のフレキシブルディスプレイ１は、電熱変換素子４に電圧を印加することで形状記憶樹脂基板２をＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱して変形させた後、変形させた状態を保持したままで形状記憶樹脂基板２をＴｔｒａｎｓよりも低い温度に冷却することにより、その形状を固定化することができる。そのため、本発明のフレキシブルディスプレイ１は、変形させた状態で使用したり、運搬又は搬送などを行ったりすることができる。
また、本発明のフレキシブルディスプレイ１は、電熱変換素子４に電圧を印加することで形状記憶樹脂基板２をＴｔｒａｎｓよりも高い温度に加熱し、記憶された元の形状に回復させることができる。そのため、本発明のフレキシブルディスプレイ１は、様々な形状に変形させても、元の形状に回復させることができる。
【実施例】
【００２６】
以下の実験により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（１）サンプルＡ：ポリブチルメタクリレート（ＰＢＭＡ）の調製
ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）をフラスコに入れ、架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）を加えた。架橋剤の配合割合は、ＢＭＡに対して外割で１．０モル％とした。次に、重合開始剤として２，２−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を加えた。ここで、重合開始剤の配合割合は、ブチルメタクリレート及びＥＧＤＭＡの合計に対して外割で０．１モル％とした。次に、フラスコ内を１０分間、窒素バブリングして酸素を除去した後、型に流し込み、８５℃の恒温槽に入れて２４時間重合させた。その後、温度を１２０℃に上げて１時間架橋させることにより、厚さ１ｍｍの板状のポリブチルメタクリレートを得た。得られたポリブチルメタクリレートのＴｇを上記の方法によって測定したところ、３６℃であった。
【００２７】
（２）サンプルＢ：ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）とメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とのランダム共重合体の調製
ＢＭＡ及びＭＭＡをフラスコに入れ、架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）を加えた。ここで、ＭＭＡの配合割合は、ＢＭＡ及びＭＭＡの合計に対するＭＭＡのモル比率を９モル％とし、架橋剤の配合割合は、ＢＭＡ及びＭＭＡの合計に対して外割で１．０モル％とした。次に、フラスコ内を１０分間、窒素バブリングして酸素を除去した後、型に流し込み、８５℃の恒温槽に入れて２４時間重合させた。その後、温度を１２０℃に上げて１時間架橋させることにより、厚さ１ｍｍの板状のランダム共重合体を得た。得られた共重合体のＴｇを上記の方法によって測定したところ、４７℃であった。
【００２８】
（３）サンプルＣ：ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）とメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とのランダム共重合体の調製
ＭＭＡの配合割合に関し、ＢＭＡ及びＭＭＡの合計に対するＭＭＡのモル比率を１７モル％に変更したこと以外はサンプルＢと同様にして厚さ１ｍｍの板状のランダム共重合体を得た。得られた共重合体のＴｇを上記の方法によって測定したところ、５３℃であった。
（４）サンプルＤ：ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）とメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とのランダム共重合体の調製
架橋剤の配合割合をＢＭＡ及びＭＭＡの合計に対して外割で３．０モル％に変更したこと以外はサンプルＣと同様にして厚さ１ｍｍの板状のランダム共重合体を得た。得られた共重合体のＴｇを上記の方法によって測定したところ、５９℃であった。
【００２９】
（５）サンプルＥ：ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）とメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とのランダム共重合体の調製
架橋剤の配合割合をＢＭＡ及びＭＭＡの合計に対して外割で５．０モル％に変更したこと以外はサンプルＣと同様にして厚さ１ｍｍの板状のランダム共重合体を得た。得られた共重合体のＴｇを上記の方法によって測定したところ、６６℃であった。
（６）サンプルＦ：ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）とメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とのランダム共重合体の調製
ＭＭＡの配合割合に関し、ＢＭＡ及びＭＭＡの合計に対するＭＭＡのモル比率を３３モル％に変更したこと以外はサンプルＢと同様にして厚さ１ｍｍの板状のランダム共重合体を得た。得られた共重合体のＴｇを上記の方法によって測定したところ、６４℃であった。
【００３０】
上記で得られた各サンプルについて、形状固定性及び形状回復性を評価した。評価は次の手順に従って評価した。
（ｉ）各サンプルから５０ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍの試験片を切り出した。
（ｉｉ）一軸延伸機に試験片を取り付け、試験片の初めの長さＬ０を測定した。
（ｉｉｉ）試験片を各変形温度（Ｔｄｅｆ）に設定した恒温槽に入れ、１０分間加熱した。なお、Ｔｄｅｆは、サンプルごとにＴｇ＋１０℃に設定した。
（ｉｖ）４５ｍｍ／分の歪速度で伸長変形を試験片に付与し、この時の長さＬ１を測定した。
（ｖ）試験片に（ｉｖ）の応力を付与した状態のまま固定温度（Ｔｆｉｘ）で３０分間冷却した。
（ｖｉ）応力を除き、試験片をテフロン（登録商標）シャーレに入れ、Ｔｆｉｘで３０分間静置した後、試験片の長さＬ２を測定した。
（ｖｉｉ）Ｔｆｉｘに設定した恒温槽に入れ、一定の昇温速度で昇温させた。恒温槽の温度が５℃上昇するごとに試験片を取出し、長さＬ３を測定した。
【００３１】
形状固定性の評価指標である形状固定率（Ｒｆ）及び形状回復性の評価指標である形状回復率（Ｒｒ）は、次の式によって算出した。
Ｒｆ（％）＝（Ｌ２−Ｌ０）／（Ｌ１−Ｌ０）×１００
Ｒｒ（％）＝（Ｌ１−Ｌ３）／（Ｌ１−Ｌ０）×１００
この評価において、形状固定率（Ｒｆ）は、実用性の観点から８５％以上であることが必要であり、好ましくは９０％％、より好ましくは９２％以上である。また、形状回復率（Ｒｒ）は、実用性の観点から９０％以上であることが必要であり、好ましくは９２％、より好ましくは９３％である。上記の評価結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0006742722.tif 000002
【００３３】
表１に示されるように、各サンプルはいずれも、形状固定率（Ｒｆ）及び形状回復率（Ｒｒ）が高かった。
以上の結果からわかるように、本発明によれば、変形させた状態を維持すると共に、変形前の元の形状に回復させることが可能なフレキシブルディスプレイ及びその使用方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  フレキシブルディスプレイ、２  形状記憶樹脂基板、３  表示素子、４  電熱変換素子。
【図１】
0006742722.tif 000003