(57)【要約】【課題】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層は加工工程中の局所的外力により一部が変形し膜厚が不均一になりやすく、局所的に膜厚が変動したマイクロカプセル層は、表示不良品と見なされてしまう。そのような不良の発生を抑制するため、マイクロカプセル層の膜厚が容易に変動しないマイクロカプセル層の製造方法およびその表示パネルを提供することである。【解決手段】平均変形率が異なるマイクロカプセルを少なくとも2種類以上混在しているマイクロカプセル群を用いていることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対または一組の対向する電極と、これら電極間に設けられた電気泳動表示層とを有し、該電気泳動表示層が、電気泳動粒子を分散溶媒中に分散した分散液を封入したマイクロカプセルをバインダー樹脂で固定した層を具備してなるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルであって、
該マイクロカプセル層に使用されるマイクロカプセル群はマイクロカプセル自重による平均変形率が異なるマイクロカプセルが2種類以上混在していることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動式表示パネル。
【請求項２】
該マイクロカプセル層を形成するマイクロカプセル群の内、マイクロカプセルの変形率が低いマイクロカプセルの平均粒径は、変形率が高いマイクロカプセルの平均粒径に比べ小さい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。
【請求項３】
該マイクロカプセル郡を形成するマイクロカプセルの平均変形率の差が最大で５０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動表示パネルに関するものであり、特にマイクロカプセル中に電気泳動インキを封入し、これらのマイクロカプセルを一方が透明な一組の対向電極板上に間に配置した電気泳動式表示パネルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報表示パネルとしてバックライトを使用した液晶が主流である。しかし、目の負担が大きく、長時間見続ける用途に適していない。
【０００３】
目の負担が小さい反射型表示装置として、一対の対向する電極間と、その電極間に設けられた電気泳動式表示層を有する表示パネルが、電気泳動式表示パネルとして提案されている。（特許文献１参照）。
【０００４】
この電気泳動式表示パネルは、印刷された紙面と同様に、反射光によって文字や画像を表示するので、目に対する負荷が少なく、画面を長時間見続ける作業に適している。
【０００５】
この電気泳動式表示パネルは、荷電粒子を分散させた分散液に電界を印加することによって、荷電粒子を移動させ、画像表示を可能とする原理に基づくものである。電気泳動式表示パネルのうち、着色された荷電粒子をマイクロカプセルに封入し、マイクロカプセルを一対の対向する電極間に配置したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、低駆動電圧、高柔軟性などの利点があり、実用化され、さらに開発が行われている。
【０００６】
マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、前面電極板となる透明電極上にマイクロカプセルを均一かつ緻密に配置する必要があり、非常に高度な技術を要する。
【０００７】
このマイクロカプセル層の形成方法としては、前面電極板となる透明電極上に、マイクロカプセルを分散させた液（マイクロカプセルインキ）を直接塗布する方法が一般的である。塗布方法としては、例えばスクリーン印刷、ロールコーティング、グラビアコーティング、ナイフコーティング、ダイコーティング、リバースコーティング等の多種多様な方法が用いられている。
【０００８】
使用されるマイクロカプセルの直径は均一ではなく、通常数十ミクロン程度の粒径分布を持つものが使われている。加えて、通常使用されるマイクロカプセルは変形しやすい。そのため、マイクロカプセル層塗布時または塗布直後に、外力により局所的に膜厚が変化すると、乾燥後に局所的に均一でない膜厚のマイクロカプセル層が形成されてしまう。
【０００９】
局所的に膜厚が均一ではないマイクロカプセル層を挟むように電極を形成し、電圧を印加すると、前記局所的に膜厚が変動しているところの駆動速度が周辺と異なり、観察者が不快に感じてしまい、不良品と見なされてしまう。
【００１０】
また、塗布後のマイクロカプセル層においても局所的に強い力を受けると、マイクロカプセル層の厚みが変化し、結果として前記のような不良品と見なされてしまう。
【００１１】
上記外力によるマイクロカプセル層の膜厚変動による表示不良の発生を解決するため、マイクロカプセルの替わりに、背面もしくは前面電極上にリブを形成しその中に荷電粒子を分散させた分散液を封入するマイクロカップ型電気泳動表示パネルの開発も検討されている。本方式であると強固なリブが電極間の距離の変動を抑制し、結果として前記表示不良の発生は抑制される。しかし、荷電粒子を分散させた分散液をカップに注入した状態で蓋をすることが困難である加工上の問題点があること、またリブの形成によりリブの上面面積分帯電顔料が最表面に広がることができず、マイクロカプセル型電気泳動方式表示パネルと比較し、反射率が低下するという問題点が生じてしまう。
【００１２】
さらに上記の問題点を解消するために、マイクロカプセル層を形成するマイクロカプセルの壁厚を厚くし、マイクロカプセルの変形を防止しマイクロカプセル層のギャップを均一にさせる方法も考えられる。しかし、球体であるマイクロカプセル自体が変形しないとマイクロカプセル層にマイクロカプセルを隙間なく緻密に配列することはできず、結果として、マイクロカプセルの反射率低下を招いてしまう。
【００１３】
以下に特許文献を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特公昭５０−０１５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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層はマイクロカプセルが変形しやすいために、加工工程中の局所的外力により一部が変形し膜厚が不均一になりやすい。その結果、局所的に膜厚が変動したマイクロカプセル層は、電極間の距離が狭まり電圧を印加し駆動させると変動した部位と周辺部の駆動速度が異なり、不良品と見なされてしまう。よって、本発明の目的はそのような不良発生を抑制するため、マイクロカプセル層の膜厚が容易に変動しないマイクロカプセル層の製造方法およびその表示パネルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１に係わる発明は、一対または一組の対向する電極と、これら電極間に設けられた電気泳動表示層とを有し、該電気泳動表示層が、電気泳動粒子を分散溶媒中に分散した分散液を封入したマイクロカプセルをバインダー樹脂で固定した層を具備してなるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルであって、該マイクロカプセル層に使用されるマイクロカプセル群はマイクロカプセル自重による平均変形率が異なるマイクロカプセルが2種類以上混在していることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルである。
【００１７】
本発明の請求項２に係わる発明は、該マイクロカプセル層を形成するマイクロカプセル群の内、マイクロカプセルの変形率が低いマイクロカプセルの平均粒径は、変形率が高いマイクロカプセルの平均粒径に比べ小さい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である。
【００１８】
本発明の請求項３に係わる発明は、該マイクロカプセル郡を形成するマイクロカプセルの平均変形率の差が最大で５０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルである。
【発明の効果】
【００１９】
マイクロカプセル自重による平均変形率が異なるマイクロカプセル群を2種類以上混在しているマイクロカプセルを用いて、マイクロカプセルを含む電子インクを調整し、マイクロカプセル層を形成することで、変形し難い変形率の低いマイクロカプセルを含む膜厚の変動が少ないマイクロカプセル層が形成される。
【００２０】
マイクロカプセル層を形成する塗布過程において、乾燥後の膜厚を変形率の低いマイクロカプセルの平均粒径と近似の高さになるように調整することで、乾燥前の膜厚が薄くなっていたとしても、マイクロカプセル自体の高さより膜厚が薄くなることはなく、外力に対しマイクロカプセル層の厚みの変動を抑えることができる。
【００２１】
そのため、膜厚が局所的に変動して発生する表示ムラが減少し、収率の向上が見込まれる。
【００２２】
また、変形率の低いマイクロカプセルのみで発生するマイクロカプセル間の隙間を、変形率の高いマイクロカプセルが変形し、埋めることで緻密なマイクロカプセル配列が容易に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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断面図である。
【図２】マイクロカプセルの変形率の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は本発明によるマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの断面構造を示すための断面説明図である。図１に示すように、本発明によるマイクロカプセル型電気泳動表示パネルは、透明基材（１）上に透明電極（２）を設けた前面電極板（１１）と、塗布によって形成されたマイクロカプセル層（１５）と、その上に接着剤層（８）を介して画素電極（９）を配した背面基材（１０）からなる背面電極板（１４）を貼り合わせた断面構造である。
【００２５】
マイクロカプセル層（１５）には、2種類以上の変形率の異なるマイクロカプセル（１２）（１３）が存在している。
【００２６】
以下の説明において、マイクロカプセル層（１５）と接着剤層（８）を合わせて、カプセル型電気泳動層（１６）と呼ぶ。
【００２７】
以下に、マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルの表示原理の概略を述べる。画素電極（９）は、各々の画素電極のスイッチング素子に接続されていて、透明電極（２）との間に正負の電圧を印加することができる。画像表示するためには、通常、画素電極（９）はアクティブマトリクス型駆動方式の回路構成の電源に接続される。画素電極（９）の電圧を変動させると、カプセル型電気泳動層（１６）に印加される電界が変動する。画素電極（９）が正極のときは、マイクロカプセル内の負に帯電している粒子は、背面の画素電極（９）側へ移動し、正に帯電している粒子は、前面の透明電極（２）側に移動する。同様に、画素電極（９）が負極になれば、正に帯電している粒子は画素電極側に移動し、負に帯電している粒子は透明電極（２）側へ移動する。ここで、例えば黒色粒子が正に帯電し、白色粒子が負に帯電するようにしておけば、表示色は前面の透明電極（２）側へ移動した粒子の色になるので、所望の文字や画像を白黒表示することができる。
【００２８】
以下に本発明に使用する材料、部材について説明する。
【００２９】
カプセル型電気泳動層の形成に用いられるマイクロカプセルは着色粒子、白色粒子、透明分散媒、電子供与生染料およびマイクロカプセル殻からなる。
【００３０】
一般にマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルに使用されているマイクロカプセルは、篩い分け法や比重分離法などにより精製されていて、平均粒径が３０〜１００μｍであり、さらに、カプセルの平均粒径に対し前後１０μｍ以内の粒径を有するマイクロカプセルの割合は少なくとも５０％を超える。本発明に使用するマイクロカプセルも同様である。
【００３１】
使用されるマイクロカプセルの平均粒径は、変形率の異なるマイクロカプセル群によって異なることが好ましい。具体的には、低い変形率のマイクロカプセル集団の平均粒径は高い変形率のマイクロカプセル集団の平均粒径より小さいことが好ましい。高い変形率のマイクロカプセル集団より低い変形率のマイクロカプセル集団の平均粒径の方が大きいと、形成されるマイクロカプセル層の厚みが変形率の低いマイクロカプセル集団の平均粒径より厚くなりやすいため、結果として外力により厚み変動の少ないマイクロカプセル層を提供するという本特許の目的を達成し難くなるからである。
【００３２】
マイクロカプセル分散液は、アルコールなどの水系溶剤が使用され、特に問題なければ水を使用する。透明分散媒としては、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素、各種エステル類、アルコール系溶媒、またはその他の脂等を単独または適宜混合した溶媒を使用する。
【００３３】
着色粒子には、無機炭素等の無機顔料のほか、ガラスあるいは樹脂等の微粉末、さらにはこれらの複合体などを使用する。
【００３４】
白色粒子としては、公知の酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛等の白色無機顔料、酢酸ビニルエマルションなどの有機化合物、さらにはこれらの複合体などを使用する。
【００３５】
なお、着色粒子および白色粒子は必要に応じて、粒子の表面を種々の界面活性剤、分散剤、有機および無機化合物、金属等を用いて処理することで所望の表面電荷を付与することができるのみならず、分散媒中での分散安定性を向上させることができる。
【００３６】
マイクロカプセル殻としては、ゼラチン単体、ゼラチン-アラビアゴム混合、メラミン樹脂、尿素-ホルマリン樹脂、ウレタン樹脂などが用いることができる。但し、本発明は表示パネルであり、前記着色顔料による光の反射を妨げない透明性が高い材料が好ましい。そのような点においては、ウレタン樹脂、ゼラチンおよびゼラチン-アラビアゴム混合の材料が望まれる。
【００３７】
マイクロカプセルの自重による変形率の調整は、マイクロカプセル殻の厚みを変えることが最も容易である。また、マイクロカプセル殻に用いられる樹脂の種類によって、硬さが異なる。メラミン樹脂や尿素-ホルマリン樹脂は硬く、変形率は４０％以下になり易いことからすると、材料を選択することで、変形率の調整をすることもできる。
【００３８】
ここで記述される変形率とは、図２に示すようにマイクロカプセルの変形を数値化した値を指す。その変形率は以下のように算出される。生成されたマイクロカプセルを水平台上に置き、横から観察した高さの値Hと上面から観察した値Rとし、ＲよりＨを減算し続きＲにより除算した値を百分率にて算出する。上面から観察したマイクロカプセルが真円とならない場合は、最短の直径と最長の直径を測定しその平均値をＲとして扱う。
【００３９】
マイクロカプセル群の変形率の差は最大５０％以上あることが好ましい。変形率の差が５０％未満であり、かつ全てのマイクロカプセルの変形率が５０％以下であるとマイクロカプセル間に隙間が形成されやすくなる。もしくは全てのマイクロカプセル群の変形率が５０％以上であると、従来のマイクロカプセルによるマイクロカプセル層と同様に外圧によるマイクロカプセル層の厚みの変動が容易に発生するからである。
【００４０】
着色顔料を分散した分散液は、混合コアセルベーション法等の相分離法、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、溶解分散冷却法等、公知の方法を用いてマイクロカプセルに封入する。精製した粒径分布の異なるマイクロカプセルを分散した分散液に、増粘剤、界面活性剤、およびバインダーを混合しマイクロカプセルインキを調合する。
【００４１】
マイクロカプセルインキのバインダーにはポリ乳酸、フェノール樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などの誘電体樹脂を用いる。
【００４２】
前面電極板は透明基材上に透明電極が形成された構造である。透明基材としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルム、あるいはガラス等を使用することができる。透明電極材として使用することができるものは、例えばＩＴＯ等の酸化インジウム系、酸化スズ系、酸化亜鉛系のような透明性を有する導電性酸化物等である。この透明電極の形成には蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの従来技術を用いることができる。
【００４３】
本発明のマイクロカプセル層は、前記のマイクロカプセルインキを透明電極上に塗布して形成する。塗布は、スクリーン印刷、マイクログラビアコーター、キスコーター、コンマコーター、ダイコーター、バーコーター、カーテンコーターなどの塗布装置を用いて行う。
【００４４】
続き、接着剤を使用して、画素電極が形成された背面電極板の画素電極面と貼り合わせることによって、本発明の電気泳動式表示パネルが完成する。
【００４５】
接着剤として使用することができるものは、アクリル樹脂系接着剤などの合成樹脂系接着剤が好ましい。特に高誘電体樹脂を使用した接着剤であるものが好ましい。
【実施例１】
【００４６】
ポリエチレン樹脂で表面を被覆した平均粒径３μｍの酸化チタン粉末（白色粒子）と、アルキルトリメチルアンモニウムクロライドで表面処理した平均粒径４μｍのカーボンブラック粉末（黒色粒子）を前記の溶解液に分散し、帯電着色分散液を得た。この場合、白色粒子が負に帯電し、黒色粒子が正に帯電する。
【００４７】
次いで、水にゼラチンとポリスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解した水溶液を調製し、分散液と混合し、液温を４０℃に調整した後、液温を保持しながら、ホモジナイザーにより攪拌し、Ｏ／Ｗエマルションを得た。
【００４８】
次に、得られたＯ／Ｗエマルションと、水にアラビアゴムを溶解した水溶液とを、４０℃でディスペンサーを用いて混合し、液温を４０℃に維持しながら、酢酸を用いて溶液のｐＨを４に調整し、コンプレックス・コアセルベーション法によりゼラチン−アラビアゴムを殻材とするマイクロカプセルを形成した。 
【００４９】
更に、液温を５℃に低下させた後、３７質量％ホルマリン溶液を加えてマイクロカプセル殻を硬化させ、前記分散液を封入したマイクロカプセルAを得た。 
【００５０】
このようにして得られたマイクロカプセルを篩い分けして、平均粒径が６０μｍ、５０〜７０μｍの粒径のマイクロカプセルの割合が５０％以上になるように、粒径をそろえた。マイクロカプセルを水平台に置き、高さと上面観察による直径を測定し、変形率を測定すると約６０％であった。
【００５１】
次に、尿素とホルマリンを混合して、ｐＨを８．０に調整し、８５℃で２０分保持した後冷却して尿素縮合物水溶液を得え、前記帯電着色粒子分散液に尿素縮合水溶液を混合し、塩化アンモニウムによりｐH５．５に調整し、液温を８０℃に調整した後、４時間保持した。
【００５２】
その後、３０℃まで冷却した後にｐH８．０に調整し、マイクロカプセルBを得た。
【００５３】
このようにして得られたマイクロカプセルを篩い分けして、平均粒径が３５μｍ、２０〜５０μｍの粒径のマイクロカプセルの割合が５０％以上になるように、粒径をそろえた。マイクロカプセルを水平台に置き、高さと上面観察による直径を測定し、変形率を測定すると約１０％であった。
【００５４】
得られたマイクロカプセルAおよびマイクロカプセルBを重量割合で１：１で混合し、ウレタン樹脂をマイクロカプセルに対し、重量割合１：０．３で混合し、マイクロカプセルインキを調合した。
【００５５】
このマイクロカプセルインキを、スロットダイコータを使用して、ＩＴＯ／ＰＥＴ基材よりなる前面電極板（１２）のＩＴＯ上に塗布し、塗布後６０℃で１０分間乾燥しマイクロカプセル層（１３）付き前面板Cを得た。
【比較例】
【００５６】
また、マイクロカプセルAのみで前記と同様の加工を行い、前面板Dを作製した。
【００５７】
得られた前面板Cと前面板Dをそれぞれ２５ｍ２について検査行い、膜厚の変動起因である不良箇所を数えた。
【００５８】
その結果、前面板Cは約１箇所/ｍ２、前面板Dは約８箇所/ｍ２となり、本発明によるところの、膜厚の変動を容易に抑制する方法を達成した。
【符号の説明】
【００５９】
１  …透明基材
２  …透明電極
３  …バインダー
４  …マイクロカプセル殻
５  …白色粒子
６  …透明分散媒
７  …着色粒子
８  …接着剤層
９  …画素電極
１０  …背面基材
１１  …前面電極板
１２  …マイクロカプセル
１３  …マイクロカプセル
１４  …背面電極板
１５  …マイクロカプセル層
１６  …カプセル型電気泳動層
【図１】
2013182183.tif 000003
【図２】
2013182183.tif 000004