(57)【要約】  基板上に電気泳動型マイクロカプセルをパターニングする、マイクロカプセルパターニング方法を提供する。本方法は、マイクロカプセルと水溶性バインダーとを混合したマイクロカプセルスラリーを製造する段階と、前記マイクロカプセルスラリーを、注入口と吐出口とを有する液体吐出器に収容する段階と、前記液体吐出器に収容された前記マイクロカプセルスラリーを前記基板上に塗布し、前記マイクロカプセルを利用した画素をパターニングする段階とを含む。これにより、マイクロカプセルの物理的及び化学的損傷なしに特定パターンが成形される。したがって、このパターンを、フラットパネル・ディスプレイの画素として利用することができる。さらに、このようなラインパターニングを通じて、性能の低下がないディスプレイ装置を具現することができる。
2010504565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電気泳動型マイクロカプセルをパターニングする、マイクロカプセルパターニング方法において、
マイクロカプセルと水溶性バインダーとが混合されたマイクロカプセルスラリーを製造する段階と、
前記マイクロカプセルスラリーを、注入口と吐出口とを有する液体吐出器に収容する段階と、
前記液体吐出器に収容された前記マイクロカプセルスラリーを前記基板上に塗布し、前記マイクロカプセルを利用した画素をパターニングする段階と
を含むことを特徴とするマイクロカプセルパターニング方法。
【請求項２】
前記マイクロカプセルスラリーを製造する段階は、前記マイクロカプセルスラリーの中に混合される前記水溶性バインダーが、前記マイクロカプセルに対して５重量％〜２０重量％の範囲であ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パターニング方法。
【請求項３】
前記水溶性バインダーは、水溶性ウレタン、水溶性アクリル樹脂、水溶性エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｖｉｎｙｌ  Ａｃｅｔａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、アクリル樹脂、ポリビニルアルコールの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のマイクロカプセルパターニング方法。
【請求項４】
前記パターニングする段階は、前記マイクロカプセルが、所定の幅を有するライン形態でパターニングされ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パターニング方法。
【請求項５】
前記ライン形態でパターニングされた前記マイクロカプセルは、１００〜５００μｍの幅を有することを特徴とする請求項４に記載のマイクロカプセルパターニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロカプセルを利用してパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）するマイクロカプセルパターニング方法に関し、より具体的には、電気泳動ディスプレイに適用することができるカラーマイクロカプセルを製造し、該カラーマイクロカプセルを、カラー電子ペーパーを具現するのに利用することができるマイクロカプセルを利用してマイクロカプセルパターニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロカプセルは、米国で開発された技術である。マイクロカプセルには、大きさの基準はないが、液体、固体または気体の分子を、数百マイクロメートル程度まで微細なカプセル（セル：ｃｅｌｌ）に注入し、該カプセルを封止したものを言う。マイクロカプセルは、製造工法によって数ミリメートルからナノメートルの直径を有する。さらに、マイクロカプセルは、非常に多様な応用範囲によって製薬、食品、エネルギー、農業など様々な分野に適用されている。
【０００３】
近年、マイクロカプセルがフラットパネル・ディスプレイの分野にも適用されている。特に、マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイは、電子ペーパー（ｅ−ｐａｐｅｒ）を具現するにあたって最も有力な技術分野として注目されている。マイクロカプセル型の電気泳動ディスプレイでは、数百万個の白黒の粒子を人の毛髪の直径に相当する大きさのカプセルに注入し、前記白黒の粒子が注入されたマイクロカプセルを透明電極と駆動電極との間にサンドイッチ形態で注入することが主な核心技術である。
【０００４】
前述のように構成された電気泳動ディスプレイに陰極の電場を加えると、マイクロカプセルの中に注入された白黒粒子が、陽極に荷電されて、マイクロカプセルの上部に移動する。すなわち白色粒子は、マイクロカプセルの一方向に集中する。このように、白色粒子がマイクロカプセルの上部に移動すると、この部分は、電子ペーパー上で「白色」を表示するようになる。これと同時に、黒色粒子がマイクロカプセルの反対側に集中し、「黒色」は、マイクロカプセルの表面に現われない。反対に、黒色の文字や絵を表示するためには、正反対の電気刺激を印加する。白色を表示するときとは反対の電極を加えると、黒色粒子が表面に浮び上がるようになり、白色は、表面から隠される。
【０００５】
前述したマイクロカプセル型電気泳動ディスプレイでは、電源を切った場合であっても、粒子は画面から消えずにそのまま存在する。他のディスプレイとは異なり、バックライトを必要としないので、動作電力の損失が大きく減少する。さらに、白黒粒子のコントラストが非常に強いため、どの角度でも鮮明なイメージを見ることができる。しかし、前述のような利点にもかかわらず、主に商用化が試みられているものは、白黒の単色の電子ペーパーであって、その活用範囲は極めて制限的である。
【０００６】
このような弱点を克服するために、カラー電子ペーパーを開発しようとする試みが行われている。カラー電子ペーパーを開発するために主に行われている方法では、カラーフィルターを採用して白黒の電子ペーパー表示部の上部に付着し、ＬＣＤディスプレイのような方式でカラー電子ペーパーを具現する。この方法はＥ−Ｉｎｋ社によって試みられていることが知られている。さらに、最近、カラーカプセルを合成し、直接マイクロカプセルをパターニングする方法が試みられている。この方法では、マイクロカプセルを取り囲む親水性バインダー（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ  ｂｉｎｄｅｒ）を利用して、電極の表面に対して親水性処理（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）と疎水性処理（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を行い、マイクロカプセルが親水性表面にまとまるようにする。所望のカプセルパターンを形成する試みが行われている。一方では、電子蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりマイクロカプセルを電極上に直接蒸着する方法も試みられている。
【０００７】
一般的に、マイクロカプセルのような２成分系の物質（ｍａｔｅｒｉａｌ）は、一定形式のパターンを形成しようと試みることなく、バルク状態（ｂｕｌｋ  ｓｔａｔｅ）に適用される。これは、内部物質を保護すること、または官能性（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）がある内部物質の放出を調節することがマイクロカプセル化の目的だからである。しかし、ディスプレイのように、画素をカプセルで表現しようとする場合、それぞれのカラー画素を配列しなければならないが、このような画素をマイクロカプセルで表現する場合は、直接的にマイクロカプセルをパターニングし、画素として具現することができる。代替的に、マイクロカプセルをバルク状態に適用した後、カラーフィルターを付着する方法がある。カラーフィルターをマイクロカプセル層に付着する場合、電気泳動型マイクロカプセル形態の電子ペーパーは、ＬＣＤディスプレイとは異なり、バックライトがない反射型ディスプレイである。この電気泳動型マイクロカプセル形態の電子ペーパーでは、入射光が反射され、マイクロカプセル層を通過し、その間にロスが発生する。その後、この光はカラーフィルターを通過する。したがって、鮮明なカラーを得ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、前述および／または他の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、マイクロカプセル画素を基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）上に直接パターニングするマイクロカプセルパターニング方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、常温条件の下でマイクロカプセルを直接基板上に付着し、マイクロ水準のパターンラインを製造するために、多様なカラー粒子が含有されたマイクロカプセルを混合し、基板上にパターニングするマイクロカプセルパターニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るマイクロカプセルパターニング方法は、基板上に電気泳動型マイクロカプセルをパターニングする方法において、マイクロカプセルと水溶性（ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ）バインダーが混合されたマイクロカプセルスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）を製造する段階と、前記マイクロカプセルスラリーを、注入口（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｐｏｒｔ）及び吐出口（ｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｐｏｒｔ）が形成された液体吐出器（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｉｓｐｅｎｓｏｒ）に収容する段階と、前記液体吐出器に収容された前記マイクロカプセルスラリーを前記基板上に塗布し、前記マイクロカプセルを利用した画素をパターニングする段階と、を含む。
【００１１】
好ましくは、前記マイクロカプセルスラリーを製造する段階で、前記マイクロカプセルスラリーの中に混合される前記水溶性バインダーは、前記マイクロカプセルに対して５重量％〜２０重量％が有効な添加量である。前記マイクロカプセルスラリーに添加される前記水溶性バインダーは、水溶性ウレタン、水溶性アクリル樹脂、水溶性エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ：Ethylene-Vinyl Acetate copolymer）、アクリル樹脂、ポリビニルアルコールのうち少なくとも１つを含む。
【００１２】
前記画素をパターニングする段階は、前記マイクロカプセルを、所定の幅を有するライン形態にパターニングする。さらに、前記ライン形態にパターニングされた前記マイクロカプセルスラリーは、１００〜５００μｍのライン幅を有する。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、マイクロカプセルスラリーを製造し、吐出器を通じてマイクロカプセルをパターニングすることによって、マイクロカプセルに対する物理的及び化学的損傷なしに、特定のパターンが形成される。したがって、この特定のパターンを、フラットパネル・ディスプレイの一種である電子ペーパーの画素として利用することができる。さらに、このようなパターニングにより、性能の低下がないカラーディスプレイ装置を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】本発明によって製造されたマイクロカプセルスラリーを利用してマイケルカプセルを吐出する状態を示す概略図である。
【図１ｂ】マイクロカプセルをパターニングする工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明によるパターニングされたマイクロカプセルラインを示す図である。
【図３ａ】本発明によって製造されたマイクロカプセルパターン上に透明電極ガラス基板を被覆した後、電気泳動特性を測定した結果を示す図である。
【図３ｂ】本発明によって製造されたマイクロカプセルパターン上に透明電極ガラス基板を被覆した後、電気泳動特性を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１ａは、本発明によって製造されたマイクロカプセルスラリーを利用してマイケルカプセルを吐出する状態を示す概略図であり、図１ｂは、マイクロカプセルをパターニングする工程を示すフローチャートである。図２は、本発明によってパターニングされたマイクロカプセルラインを示す図である。
【００１７】
図１ａおよび図１ｂを参照すると、マイクロカプセルを基板１０上にパターニングするためにマイクロカプセルスラリー２５を製造する（Ｓ１００）。まず、マイクロカプセルスラリー２５に使用される電気泳動型ディスプレイ用のマイクロカプセル４０を用意する。
【００１８】
用意したマイクロカプセル４０は、液体と固体の粒子（例えば、カラー粒子または白黒粒子など）が含まれている２成分系の物質であり、これら粒子を取り囲む保護膜（例えば、０．１〜０．３μｍ厚さの高分子層など）によって保護される。このマイクロカプセル４０を、水分除去した後、水溶性バインダー３０と混合して、マイクロカプセルスラリー２５を製造する。このとき、マイクロカプセル４０に対して５重量％〜２０重量％の水溶性バインダーを添加すると、マイクロカプセルスラリー２５は最も効果的になる。したがって、水溶性バインダー３０の重量％は、５重量％〜２０重量％の範囲で適宜選択される。水溶性バインダー３０としては、水溶性ウレタン、水溶性アクリル樹脂、水溶性ＥＶＡ、アクリル樹脂、ポリビニルアルコールいずれか１つを利用することができる。マイクロカプセル４０と水溶性バインダー３０を混合するとき、水溶性バインダー３０の粘度、親水性の強さ、硬化温度及び時間などを調整しなければならない。水溶性バインダー３０の粘度は、混合スラリーの粘度によって液体吐出器２０の圧力及びノズルの内径などに影響を及ぼす。水溶性バインダー３０の親水性の強さは、バインダー内の有機溶剤が７％未満であることが好ましい。この場合、導電性基板への塗布が容易である。
【００１９】
本発明の第１実施例では、水溶性バインダー３０であるウレタンバインダー（Ｎｅｏｒｅｓｉｎ社製、Ｒ−９６１）を、マイクロカプセルに対して１０重量％で均一に混合し、マイクロカプセルスラリー２５を製造する。本発明の他の実施例では、マイクロカプセルスラリー２５中に、水溶性バインダー３０であるウレタンバインダー（Ｎｅｏｒｅｓｉｎ社製、Ｒ−９６６）をマイクロカプセル４０に対して１０重量％添加し、ポリビニルアルコール１０％水溶液をマイクロカプセル４０に対して１０重量％添加し、均一に混合して、マイクロカプセルスラリー２５を製造する。
【００２０】
次の段階Ｓ１１０では、水溶性バインダー３０とマイクロカプセル４０とを利用して製造されたマイクロカプセルスラリー２５を、液体吐出器２０（液体定量吐出器）に収容する。図１ａを参照すると、漏斗形状を有する液体吐出器２０は、上部に形成された注入口２１と、下部に形成された吐出口のノズル２２とを有する。マイクロカプセルスラリー２５は、注入口２１を通じて注入され、吐出口のノズル２２から吐出される。
【００２１】
混合されたマイクロカプセルスラリー２５を液体吐出器２０に収容した後、透明電極基板１０上に吐出してパターニングする（Ｓ１２０）。基板１０は、導電性と透明性を有するガラス基板またはプラスチック基板を使用することができる。図２を参照すると、液体吐出器２０を利用して製造されたマイクロカプセルスラリー２５を、基板１０上に吐出することによって、マイクロカプセルは、ライン形態で所定の間隔を置いて繰り返してパターニングされている。このとき、マイクロカプセルがパターニングされると、パターンのライン幅ａは、１００μｍ〜５００μｍの範囲である。したがって、液体吐出器２０のノズルを調節することにより、ユーザが希望する幅に従ってライン幅ａを１００μｍ〜５００μｍの範囲から適宜選択することができる。好ましい線幅は、１００〜３００μｍである。
【００２２】
一方、パターンとパターン間の間隔は、他の色のカプセルが塗布されることができるように、塗布されるパターンと同一であるか、または２倍あるいは３倍の間隔を維持する。このように、液体吐出器２０によって基板１０上にマイクロカプセルラインを繰り返して形成した後、基板１０（ガラス基板）を熱処理しても、マイクロカプセルラインは壊れることなく、その形状を維持することができる。したがって、このように形成されたマイクロカプセルラインパターンは、電気泳動ディスプレイの画素に有用に使用することができる。
【００２３】
以上説明したように、本発明は、電気泳動ディスプレイに適用することができるカラーマイクロカプセルを製造し、これをカラー電子ペーパーの具現に利用するに必須な画素を構成するマイクロカプセルを利用したパターニング方法を提供する。本発明では、マイクロカプセルは、液体吐出器によってパターニングされるので、パターニングされたマイクロカプセルラインに物理的及び化学的損傷を与えることなく、特定のパターンを形成することができる。
【００２４】
図３ａ及び図３ｂは、透明電極基板を、本発明によって製造されたマイクロカプセルパターンで被覆した後、電気泳動特性を測定した結果を示す図である。
【００２５】
図３ａは、マイクロカプセル４０のラインがパターニングされた基板１０に、正電圧（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）を印加する場合を示す。この場合、カラーを帯びた粒子（例えば、赤色粒子）が視野側に移動する。図３ｂは、マイクロカプセル４０のラインがパターニングされた基板１０に、負電圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）を印加する場合を示す。この場合、白色粒子が視野側に移動するため、カプセル表面が白く見えるようになる。具体的に、図３ａ及び図３ｂは、それぞれ＋１０Ｖ、−１０Ｖの電圧を印加した場合を示す図である。このように、マイクロカプセルラインパターンを、液体吐出器２０を利用するマイクロカプセルラインパターニング技術によって形成した後、所定の電圧を基板１０上に印加しても、マイクロカプセルは全く損傷を受けない。
【００２６】
勿論、前述の効果を発揮するために、マイクロカプセルスラリーの中に水溶性バインダーであるウレタンバインダー（Ｎｅｏｒｅｓｉｎ社、Ｒ−９６１）をマイクロカプセルに対して１０重量％混合する前述の第１の実施例、マイクロカプセルスラリーの中に水溶性バインダーであるウレタンバインダー（Ｎｅｏｒｅｓｉｎ社、Ｒ−９６６）をマイクロカプセルに対して１０重量％添加し、且つ、ポリビニルアルコール１０％水溶液をマイクロカプセルに対して１０重量％を添加して、均一に混合する前述の第２の実施例などを利用することができる。
【００２７】
本発明の例示的な実施形態を本明細書において説明し、特定の用語を使用しているが、これらは、単に一般的で説明的な意味であると解釈されるべきであり、限定的に解釈されるべきではない。したがって、当業者には、特許請求の範囲に記載される本発明の技術的思想および範囲を逸脱せずに、様々な置換、変形及び変更が可能であることは理解されよう。
【符号の説明】
【００２８】
１０  基板
２０  液体吐出器
２１  注入口
２２  吐出口
２５  マイクロカプセルスラリー
３０  水溶性バインダー
４０  マイクロカプセル
【図１ａ】
2010504565.tif 000003
【図１ｂ】
2010504565.tif 000004
【図２】
2010504565.tif 000005
【図３ａ】
2010504565.tif 000006
【図３ｂ】
2010504565.tif 000007
【国際調査報告】
2010504565.tif 000008
2010504565.tif 000009