機能層付き部材、表示媒体及び表示媒体の製造方法
【課題】第１機能層上に設ける第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材を提供する。
【解決手段】機能層付き部材１０は、支持体１６と、支持体上に第１領域１２Ａ及び該第１領域の外周に沿った溝１４を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域１２Ｂを有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層１２と、第１機能層上の少なくとも第１領域上に形成されている第２機能層とを有する。また、機能層付き部材４０は、支持体１６と、支持体上に配置されてなり、支持体とぬれ張力が異なる第１機能層４２と、第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層４４と、を有する。
【解決手段】機能層付き部材１０は、支持体１６と、支持体上に第１領域１２Ａ及び該第１領域の外周に沿った溝１４を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域１２Ｂを有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層１２と、第１機能層上の少なくとも第１領域上に形成されている第２機能層とを有する。また、機能層付き部材４０は、支持体１６と、支持体上に配置されてなり、支持体とぬれ張力が異なる第１機能層４２と、第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層４４と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能層付き部材、表示媒体及び表示媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶や有機エレクトロルミネッセンス素子等を用いた可撓性を有する表示媒体が種々開発されている。このような表示媒体は、例えば、樹脂フィルム上にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明電極のパターンを形成した一対の可撓性基板を用い、各電極が形成されている面をそれぞれ内側に向け、その対向する電極間に表示要素を挟んで構成される。例えば、光書き込み型の電子ペーパーでは、それぞれ光透過性を有する樹脂フィルムに透明電極が形成され、対向する電極間に有機光導電材料からなる光導電層と、遮光層と、液晶表示材料からなる液晶層とが積層された表示要素を挟み込むように構成されている。
【０００３】
光書き込み型の電子ペーパーのように画像を任意に表示する表示媒体を製造する場合、フィルム基板上に電極パターンを形成した後、液晶層、有機光電変換層、遮光層等の各種機能層を形成するための塗液を付与する工程がある。
例えば、特許文献１には、対向配置された基板間に、電極、表示層（液晶層、遮光層、光導電層等）、防湿層などが配置された光書き込み型の電子ペーパーが開示されている。
特許文献２には、塗膜の塗布領域を規定する目的で、基板上に形成した第１の膜上にぬれ性の低いマスクパターンを形成した後、前記マスクパターンの間にぬれ性の高い材料を塗布して膜パターンを形成する膜パターン付き基板の形成方法が開示されている。
特許文献３には、塗膜の塗布領域を規定する目的で、基板上にバンクをあらかじめ形成し、バンクに区画された領域に膜パターンとなる塗液を配置し、該塗液を硬化処理することで膜パターンを形成する方法が開示されている。
特許文献４には、塗膜の塗布領域を規定する目的で、基板をフッ素ガスを含む真空プラズマ処理等により撥液処理した後、撥液処理された面に液状材料に親液性を有する親液層をパターン形成し、下地層上に液状材料を塗布して乾燥させる薄膜の形成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５４２７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３４８６４号公報
【特許文献３】特開２００６−３１９０１６号公報
【特許文献４】特開２００９−９８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、第１機能層上に塗液を付与して第２機能層を形成するときに、単に機能する領域がパターニングされた第１機能層を有する機能層付き部材に比べ、第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材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】
上記目的を達成するため、以下の本発明が提供される。
請求項１の発明は、支持体と、前記支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、前記第１機能層上の少なくとも前記第１領域上に形成されている第２機能層と、を有する機能層付き部材である。
請求項２の発明は、支持体と、前記支持体上に配置されてなり、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、前記第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層と、前記第１機能層上に形成されている第２機能層と、を有する機能層付き部材である。
請求項３の発明は、前記支持体が、基材と、該基材上に配置された下地層とを有し、該下地層上に前記第１機能層が形成されている請求項１又は請求項２に記載の機能層付き部材である。
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能層付き部材を含む表示媒体である。
請求項５の発明は、支持体と、該支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層を有する機能層付き部材の前記第１機能層上に、表面張力が、前記第１機能層のぬれ張力と前記支持体の前記第１機能層が形成されている側の面のぬれ張力との間にある塗液を付与する工程と、前記第１機能層上に付与した塗液を硬化させて第２機能層を形成する工程と、を有する表示媒体の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、前記第２領域を設けずに単に第１領域のみからなる第１機能層を有する場合に比べ、第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材が提供される。
請求項２に係る発明によれば、前記高ぬれ張力層を設けない場合に比べ、第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材が提供される。
請求項３に係る発明によれば、支持体が第１機能層の密着強度の向上等を目的とした下地層を予め有している場合、下地層による効果とともに、単に第１機能層を有する機能層付き部材に比べ、第２機能層の厚みムラの抑制が両立される機能層付き部材が提供される。
請求項４に係る発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能層付き部材を含まない表示媒体に比べ、表示ムラが抑制される表示媒体が提供される。
請求項５に係る発明によれば、単に第１領域のみからなる第１機能層上に塗液を付与して第２機能層を形成する表示媒体の製造方法に比べ、表示ムラが抑制される表示媒体を製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る機能層付き部材を示す概略平面図である。
【図２】図１に示す機能層付き部材のＡ−Ａ線断面を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係る機能層付き部材を含む表示媒体の一例を示す概略断面図である。
【図４】第２実施形態に係る機能層付き部材を示す概略平面図である。
【図５】図４に示す機能層付き部材のＢ−Ｂ線断面の一部を示す概略図である。
【図６】従来の電極パターンの一例を示す概略平面図である。
【図７】図６に示す電極パターンを有する基板に塗液を付与した場合の塗液の流動を概略的に示す図である。
【図８】図６に示す電極パターンを有する基板に塗液を付与した場合の塗液の厚みムラを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明者らは、フィルムやガラス等の基材の上に機能層を形成するための塗液を重ね塗りする技術について鋭意検討を行い、以下のような知見を得た。
フィルム基板にはＩＴＯ等の透明導電膜の部分と、有機膜が形成されている部分又はフィルム基板そのものの面が表面に出ている部分が存在する場合もある。塗液を付与する際に、有機溶剤のように表面張力が低くぬれやすい塗液の場合は、被塗装面の性状が場所によって異なっていても、塗液は全体に均一に拡がり易い。
しかし、一方で水系塗料のように表面張力は高いが粘性が低い塗液は、被塗装面のぬれ張力の差が大きい場合にはぬれ張力（表面張力）の高いところでは塗液が拡がるが、ぬれ張力（表面張力）の低いところでは塗液をはじく（まとまる）ことが発生する。
【００１０】
例えば、フィルム基板上に基材であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）面とＰＥＴ面上にパターニングされたＩＴＯ層とが存在する場合、ＩＴＯ層を覆うように液晶水溶液等の塗液を付与すると、ぬれ性の違いから塗液が流動する。特にＩＴＯ層の表面と有機層との界面では、ぬれ性の急激な違いから塗液が界面から急峻に離散・集合することが起こる。このような現象は、液晶用の塗液のように粘性が高く、熱乾燥状態においてもぬれ性の状態がほとんど変わらないときに特に顕著に発生する。この場合、図７及び図８に示すように液晶用の塗液５６はＩＴＯ層５２と下地との界面で厚みムラが生じ、特に画像表示領域となるＩＴＯ層の内側で厚みが大きくなり易い。
【００１１】
塗液を付与して機能層を形成するとき、被塗装面にぬれ性の異なる領域があるときには、塗液がぬれ性の良いほうに流れる傾向がある。このため、被塗装面のぬれ性はできるだけ均一に近いことが望ましい。ぬれ性を均一にする方法としては、例えば、真空、紫外線、Ｏ３などのプラズマによる表面処理により被塗装表面のぬれ性を改善させる方法や、塗装する面に塗液とぬれの相性の良い下地層を塗布しておく方法がある。
ところが、上記のようなぬれ性を改善する方法では、表面処理による工数が増大したり、下地層の塗工に関してはフィルム基板との密着性を考慮したり、下地層の上に重ねる他の膜の溶出に対する対策や塗りの均一性に慎重を期する必要がある。
【００１２】
本発明者らは、粘度が低く、流動性のある塗液を、ぬれ性が異なる被塗装面に付与する場合でも、ぬれ性を改善するための表面処理やぬれ性改善層を設けずとも、パターニングを工夫することによってぬれ性の差に起因する塗液の流動が抑制され、厚みムラが抑制される機能層付き部材を見出した。
以下、実施形態について具体的に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材については同じ符号を用い、説明を適宜省略する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る機能層付き部材は、支持体と、支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、第１機能層上の少なくとも第１領域上に形成されている第２機能層と、を有する。
図１及び図２は、第１実施形態の機能層付き部材の一例を概略的に示している。本実施形態に係る機能層付き部材１０は、支持体となる樹脂フィルム基板１６上に、第１機能層として電極層１２が設けられた電極層付きフィルム基板１０である。
電極層１２は、電子ペーパーとしたときに電極として機能する表示領域（第１領域）１２Ａと、表示領域１２Ａの外周に沿って設けられた溝１４を介して表示領域１２Ａから分離された非表示領域（第２領域）１２Ｂとを有している。なお、本実施形態において「表示領域」とは、画像の表示に供する領域を意味し、「非表示領域」とは表示要素の有無にかかわらず、画像の表示に供しない領域を意味する。
【００１４】
−支持体−
支持体１６としては、例えば樹脂フィルム基材（フィルム基板）が用いられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルムから構成されたものが用いられる。
【００１５】
また、支持体の基材となるフィルム基板１６には、下地層として、ガス透過防止層（ガスバリア層）を設けてもよい。ガスバリア層は、水分や酸素の透過を抑制し、液晶層等の安定性を高める役割を有する。
ガスバリア層として、例えば酸化ケイ素・酸化アルミニウム系薄膜の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、あるいはＣＶＤ等の化学蒸着法等が適宜用いられる。例えば真空蒸着法を採用する場合は、蒸着原料としてＳｉＯ２とＡｌの混合物、あるいはＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の混合物等が用いられる。加熱には、抵抗加熱、誘導加熱、電子線加熱等が採用される。また、反応ガスとして酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を採用してもよい。ガスバリア層の厚さは、例えば１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
また、適宜、遮光層、密着力を向上させるためのアンカー層、絶縁層等、種々の下地層を設けてもよい。
これらの下地層を設けておくことで、下地層による効果と、第２機能層の厚みムラの抑制効果が両立されることとなる。
なお、可撓性を必要としない表示媒体を製造する場合は支持体としてガラス基板を用いてもよい。
【００１６】
フィルム基板１６の厚みは特に限定されないが、その上に形成される機能層等を支持及び保護する強度、さらに、表示媒体の可撓性、軽量性等の観点から、フィルム基板１６の厚みは、例えば０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内とする。
【００１７】
−電極層−
フィルム基板１６上に形成される電極層１２は、電子ペーパーとしたときに電極として機能する表示領域（第１領域）１２Ａと、表示領域１２Ａの外周に沿って設けられた溝１４を介して表示領域１２Ａから分離された非表示領域（第２領域）１２Ｂとを有する。
電極層１２を構成する材料としては、光透過性の観点から、例えばＩＴＯを用いる。ＩＴＯ以外にも、Ａｕなどの金属薄膜、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの酸化物、ポリピロールなどの導電性高分子の薄膜など、透光性の電気導電体を用いてもよい。
【００１８】
表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂを隔てる溝１４は、表示領域１２Ａのパターンに応じて電極層１２の領域（表示領域１２Ａ及び非表示領域１２Ｂ）の違いを規定する部分に設けられている。
このような溝１４を形成する方法は特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィ法とエッチングによって形成すればよい。電極層１２は、例えばスパッタリングによってフィルム基板１６の片面全体に形成される。フィルム基板１６の材質、電極材料などに応じて、印刷、ＣＶＤ、蒸着などにより電極層１２を形成してもよい。
電極層１２の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内である。
【００１９】
フィルム基板１６の片面全面にＩＴＯ層１２を形成した後、溝１４を形成すべき領域を除いてフォトリソグラフィ法によってＩＴＯ層１２上にレジストパターンを形成する。
次いで、エッチング液（例えば、塩化第二鉄水溶液）を用いてＩＴＯ層１２のレジストパターンで覆われていない露出部分をエッチングによって除去する。このとき、表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂの絶縁を確保するため少なくともＩＴＯ層１２の露出部分を除去して溝１４を形成するが、フィルム基板１６とＩＴＯ層１２との間に下地層が配置されている場合は下地層の一部が除去されても構わない。
エッチング後、レジストを剥離液（例えばＮａＯＨ水溶液）によって剥離する。
【００２０】
溝１４の幅は、表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂを確実に分離し、フィルム基板１６が曲げられた場合でも電極層１２の表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂとの接触を避ける観点から２５μｍ以上であることが望ましい。一方、電極層１２の上に塗液を付与して他の機能層を形成するときに塗液の流動を効果的に抑制する観点から溝１４の幅は１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２１】
本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０を用いて表示媒体を製造する場合、電極層１２の上に塗液を付与した後、硬化させて第２機能層を形成する。このとき、塗液の表面張力が、電極層１２のぬれ張力と支持体の電極層１２が形成されている側の面（フィルム基板１６又は下地層）のぬれ張力との間にある場合に、ぬれ性の均一化が図られ、塗膜の厚さムラの低減が実現される。
さらに本実施形態に係る機能層付き部材は、乾燥工程でぬれ性の高いところと、低いところの差が広がる場合に有効である。例えば常温ではぬれ張力の差がなくても乾燥工程でぬれ張力が広がる場合がある。
【００２２】
本発明者らの実験によれば、例えば、塗液の表面張力が４０ｍＮ／ｍ近辺の場合、ＩＴＯ層上のぬれ張力が３３ｍＮ／ｍで下地上が６０ｍＮ／ｍである場合は、塗液の流動が発生する。
一方、塗液の表面張力が４０ｍＮ／ｍ近辺の場合、ＩＴＯ層上のぬれ張力が６０ｍＮ／ｍで下地上も６０ｍＮ／ｍである場合は、ともにぬれ性がよく、流動が起こりにくいと考えられるが、５０℃の乾燥工程でＩＴＯ層のぬれ張力が４３ｍＮ／ｍに下がり、下地上は７３ｍＮ／ｍに上昇する場合には流動が起こる。
なお、本実施形態における表面張力は、表面張力試験器（デュヌイ氏）精密型によって測定される値であり、ぬれ張力は、和光純薬工業製ぬれ張力試験用混合液によって測定される値である。
【００２３】
本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０を用いて光書き込み型の電子ペーパーを製造する場合は、例えば図３に示すように、対向配置されたフィルム基板間に、第１電極層１２、液晶層１８、遮光層２０、光導電層２２、第２電極層２４が順次積層された構成を有する電子ペーパー３０とすればよい。
なお、表示領域１２Ａの電極パターンの形態及び駆動方式としては、例えば両電極１２Ａ，２４共に各樹脂フィルム１６，２６上で共通の電極とし、特開２００３−１４０１８４号公報と特開２０００−１１１９４２号公報とに記載の駆動方式が用いられる。あるいは、一対の電極１２Ａ，２４の一方を表示媒体に表示する画像の各画素に共通の電極とし、他方を各画素に個別の電極とするセグメント駆動方式、両電極１２Ａ，２４を互いに直交する方向に各々帯状に形成して、互いに対峙する位置を１つの画素に対応する領域とする単純マトリクス駆動方式、一方の電極を各画素に共通の電極とし、他方を互いに直交する帯状の走査電極及び信号電極からなるものとして、これにＴＦＴ等の能動素子を設けるアクティブマトリックス駆動方式等であってもよい。
【００２４】
−液晶層−
例えば、図３に示すように第１電極層１２上に第２機能層として液晶層１８を形成する場合は、少なくとも電極層１２の表示領域１２Ａを覆うように液晶水溶液を付与する。液晶水溶液を付与する方法としては特に限定されず、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ワイヤーバー、リップコーター等ほか、ダイコーター、コンマコーター、ブレードコーター等の公知の塗布方法から適宜選択すればよい。
【００２５】
液晶層１８には、例えばカイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）をゼラチンバインダー中に分散させたＰＤＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）構造が採用される。ただし、この構造に限ることなく、コレステリック液晶を隔壁を介し電極間距離を固定したセルに配置する方式やカプセル液晶化することにより実現してもよい。また、液晶もコレステリック液晶に限ることなく、スメクチックＡ液晶、ネマチック液晶、ディスコティック液晶などを利用してもよい。
また、カイラルネマチック液晶、表面安定化カイラルスメクチックＣ液晶、双安定ねじれネマチック液晶、微粒子分散液晶などのメモリー性液晶を用いることにより、光記録媒体や画像記録媒体として利用してもよい。
【００２６】
液晶の光学的特性変化を補助する補助部材として、偏光板、位相差板、反射板などの受動光学部品と併用したり、液晶中に２色性色素を添加したりしてもよい。
【００２７】
液晶材料としては、シアノビフェニル系、フェニルシクロヘキシル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゾエート系、アゾメチン系、アゾベンゼン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、スチルベン系、トラン系など公知の液晶組成物が利用される。液晶材料には２色性色素などの色素、微粒子などの添加剤を加えてもよく、高分子マトリクス中に分散したものや、高分子ゲル化したものや、マイクロカプセル化したものでもよい。また、液晶は高分子、中分子、低分子のいずれでもよく、またこれらの混合物でもよい。
【００２８】
電極層１２上に液晶水溶液を付与した後、加熱乾燥して硬化させる。このとき電極層として表示領域の電極パターンのみが形成されている場合は、電極層１２と支持体（樹脂フィルム又は下地層）とのぬれ性の差に起因して電極パターンの外周に沿って液晶水溶液の流動が生じ、加熱乾燥後に形成された液晶層は、電極パターンの周縁部付近で厚みムラが生じ易い。
【００２９】
一方、本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０は、フィルム基板１６上で電極層１２とぬれ性の異なる領域が細い溝部分１４だけであり、溝１４を挟んでぬれ性が同等の電極層１２が配置されているため、この上に液晶層１８となる液晶水溶液を塗布しても、塗液が逃げる（流動する）領域が極めて小さく、塗膜の疎な部分が少なくなる。すなわち、ぬれ性の差に起因する液晶水溶液の流動が抑制され、加熱乾燥後に形成された液晶層１８は、表示領域１２Ａの周縁部付近でも厚みムラが抑制されるため、電子ペーパーとしたときに、表示領域１２Ａの周縁部における表示ムラも抑制される。
なお、液晶層１８の厚さは、例えば１μｍ以上５０μｍ以下の範囲とする。
【００３０】
また、本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０は、ぬれ性の差の小さくするための表面処理や下地層の塗工が不要であるという利点もある。
【００３１】
−遮光層−
遮光層２０は、非表示側からの透過光を遮光する目的で必要に応じて設けられ、外部光源等からなる読出光等の光や有機光導電体層を透過した露光光の波長の少なくとも一部を吸収し、電気抵抗が高い材料が用いられる。遮光層に必要な光学濃度は、光導電層２２の感度と読出光の強度に依存するため一概に限定されないが、少なくとも遮光すべき波長範囲において、望ましくは１以上、より望ましくは２以上である。
また、遮光層２０の電気抵抗は、遮光層２０内の電流によって解像度の低下を引き起こさないように、少なくとも体積抵抗率で１０８Ω・ｃｍ以上とすることが望ましい。さらに、液晶層１８に加わる分圧の変化分を大きくするためには、遮光層２０の静電容量が大きい程よいので、誘電率が大きく厚さが薄い方が望ましい。
遮光層２０の厚さは、例えば０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲とする。
【００３２】
遮光層２０の素材は、黒色の素材であれば特に限定されるものではないが、例えば、以下のものが挙げられる。
１）カーボンブラック、アニリンブラックなどの有機顔料、ＣｕＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ−Ｃｒ系顔料、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ系顔料などの無機顔料などの黒色顔料を、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂バインダ中に分散した黒色塗料
２）黒色染料で染色された樹脂
３）カーボンブラックなど黒色素材の蒸着膜
遮光層２０を水系塗料で形成する場合、そのバインダとしては水溶性樹脂、水／有機溶剤可溶樹脂、水系のエマルジョン・ディスパージョン・ラテックスなどが利用される。
【００３３】
−光導電層−
光導電層２２としては、（ａ）無機半導体材料として、アモルファス・シリコンや、ＺｎＳｅ、ＣｄＳなどの化合物半導体からなる層、（ｂ）有機半導体材料として、アントラセン、ポリビニルカルバゾールなどからなる層、（ｃ）光照射によって電荷を発生する電荷発生材料及び電界によって電荷移動を生ずる電荷輸送材料の混合物や積層体からなるいわゆる有機光導電体層などが挙げられる。
【００３４】
電荷発生材料としては、例えば、ペリレン系、フタロシアニン系、ビスアゾ系、ジチオピトケロピロール系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チアピリリウム・ポリカーボネート系化合物などが挙げられる。また、電荷輸送材料としては、例えば、トリニトロフルオレン系、ポリビニルカルバゾール系、オキサジアゾール系、ピラリゾン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、トリフェニルアミン系、トリフェニルメタン系、ジアミン系化合物や、ＬｉＣｌＯ４を添加したポリビニルアルコ−ルやポリエチレンオキシドのようなイオン導電性材料などが、また電荷発生材と電荷輸送材との複合体として、積層体、混合物、マイクロカプセルなどが利用される。
光導電層２２の厚さは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下の範囲とし、露光光照射時と露光光非照射時の抵抗比は大きい方が望ましい。
【００３５】
−第２電極層及び第２フィルム基板−
第２電極層２４は、第２フィルム基板２６の片面全体に形成されていてもよいし、表示領域に応じたパターンを有していてもよい。第２電極層２４としては、例えば第１電極層１２と同様にＩＴＯ層を採用すればよい。
なお、光書き込み型の電子ペーパーは、いわゆる表書き込み方式と裏書き込み方式がある。表書き込み方式では、例えば、表示側から、透明基板／透明電極層／液晶層／接着層／光導電層／遮光層／電極層／基板の順で積層された構成となり、非表示側の第２電極層２４及び第２フィルム基板２６は必ずしも光透過性を有する必要はない。一方、裏書き込み方式では、例えば、表示側から、透明基板／第１電極層／液晶層／接着層／遮光層／光導電層／透明電極層／透明基板の順で積層された構成となり、第２電極層２４及び第２フィルム基板２６は光透過性を有するものを用いればよい。
【００３６】
このような構成の光書き込み型の電子ペーパーであれば、光導電層２２に画像情報に対応する露光光を照射するとともに、第１電極層１２の表示領域１２Ａの電極パターンと第２電極層２４に電圧を印加することで、メモリー性を有する液晶層１８に画像パターンが記録される。この画像パターンは、外光を取り込んで反射させることで可視化される。
【００３７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る機能層付き部材は、支持体と、支持体上に配置されてなり、支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層と、第１機能層上に形成されている第２機能層と、を有する。
図４は、第２実施形態の機能層付き部材の一例を概略的に示している。本実施形態に係る機能層付き部材４０は、支持体となる樹脂フィルム基板１６上に、第１機能層として表示領域に相当する電極層４２が設けられている。さらに、電極層４２の外周に沿って電極層４２よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層４４が設けられている。
【００３８】
−電極層−
本実施形態では、支持体上に表示領域に相当するパターンを有する電極層４２が形成される。例えば、フィルム基板１６の片面全体にスパッタリング法によってＩＴＯ層を形成した後、フォトリソグラフィ法によって表示領域に相当する部分にレジストパターンを形成し、エッチングを行う。これによりＩＴＯ層のうちレジストパターンから露出する部分が除去され、フィルム基板１６上に所望形状の電極パターン４２が形成される。
【００３９】
−高ぬれ張力層−
高ぬれ張力層４４は電極層のパターンの外周に沿って配置されている。電極層４２のパターンの外周に沿って電極層４２よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層４４が配置されていることで、電極層４２上を覆うように第２機能層となる塗液（例えば液晶水溶液）４６を付与したときに、図５に示すように塗液４６が高ぬれ張力層４４に沿ってスジ状にはじかれる。特に塗液を加熱乾燥する際に電極層４２の周縁部付近では電極層４２の有無によるぬれ性差によって塗液４６の流動が発生し易いが、塗液４６の流動が高ぬれ張力層４４によって分離され、塗液４６の移動が高ぬれ張力層４４上の領域に限定されるため、塗液４６が硬化して形成された第２機能層は、電極層４２の周縁部付近でも厚みムラの発生が抑制されることになる。
【００４０】
高ぬれ張力層４４の材質は、電極層４２よりも塗れ張力が高く、電極層４２上に付与される塗液４６をはじく機能を有する材料を選択する。
高ぬれ張力層４４のぬれ張力は、第２機能層となる塗液の流動を効果的に抑制する観点から、４０ｍＮ／ｍ以上であることが望ましく、第１機能層のぬれ張力との差は２０ｍＮ／ｍ以上であることが望ましい。
例えば、ＩＴＯ層の上に液晶水溶液を付与する場合は、高ぬれ張力層４４の材質としては、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂等の撥水性樹脂、若しくは界面活性剤を添加してぬれ張力を高く調整した一般のポリマー樹脂が挙げられる。
【００４１】
高ぬれ張力層４４を形成する方法は特に限定されないが、例えば印刷によって形成される。特に電極層４２との位置合わせが必要であることからスクリーン印刷による形成が望ましい。
高ぬれ張力層４４の厚みは、電極層４２の厚みにもよるが、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
【００４２】
高ぬれ張力層４４の幅が狭いほど移動する塗液量が抑制され、硬化後の機能層の厚さムラの発生が抑制される。塗液をはじくために必要な高ぬれ張力層４４の幅は塗膜の厚さ等によって異なり、一概に規定できないが、パターンニング精度との兼ね合いもあり、１０μｍ以上の幅とすることが望ましい。ただし、高ぬれ張力層４４の幅が大き過ぎると塗液の移動量が増加し易くなる。表示ムラの許容範囲との兼ね合いになるが、高ぬれ張力層４４の幅は５ｍｍ以下が望ましい。
【００４３】
なお、高ぬれ張力層４４は、電極層（電極パターン）４２との間に間隙があってもよいが、間隙が大きいほど塗液が移動する領域も拡大するため、電極パターン４２の外縁に沿って隙間無く形成されていることが望ましい。
【００４４】
−第２機能層−
第２機能層として液晶層を形成する場合、例えば、少なくともパターニングされている電極層４２を覆うように液晶水溶液を付与して加熱乾燥する。このとき、液晶水溶液の一部は電極層４２の外周に配置されている高ぬれ張力層４４上にも付与されることになるが、高ぬれ張力層４４上の塗液ははじかれて電極層４２の表面とフィルム基板１６又は下地層の表面との間の流動は抑制されるため、加熱乾燥後に形成された液晶層は、表示領域の電極パターン４２の周縁部付近でも厚みムラが抑制される。
【００４５】
光書き込み型の電子ペーパーを製造する場合は、遮光層、光導電層、第２電極層については第１実施形態と同様である。そして、本実施形態に係る電極層付きフィルム基板４０を用いて光書き込み型の電子ペーパーを製造すれば、液晶層の特に表示領域の周縁部における表示ムラが抑制される。
【００４６】
以上の説明では、第１機能層として電極層を形成し、第２機能層として液晶層を形成する場合について主に説明したが、これらの機能層に限定されない。特に第１機能層とその下地層とのぬれ性の差が大きく、第１機能層の上に第２機能層を形成するための塗液の表面張力が第１機能層と下地層との間にある場合に、前記いずれかの実施形態を適用することで第２機能層の厚みムラが大幅に低減される。
【００４７】
また、電極層付きフィルム基板を用いて光書き込み型の表示媒体（電子ペーパー）を製造する場合について主に説明したが、本発明はこれに限定されない。対向配置された基板間に、例えば、有機電界発光素子、マイクロカプセル等の表示要素を設けて表示を行う表示媒体に適用してもよい。
また、例えば、電極をストライプ状に加工して単純マトリクス型の表示素子としてもよい。あるいは表示と反対側の面の基板上に薄膜トランジスタ、薄膜ダイオードなどの能動素子を設けてアクティブマトリクス駆動型の表示媒体としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 電極層付きフィルム基板（機能層付き部材の一例）
１２ 電極層（第１電極層の一例）
１２Ａ 表示領域
１２Ｂ 非表示領域
１４ 溝
１６ フィルム基板（支持体の一例）
１８ 液晶層（第２機能層の一例）
２０ 遮光層
３０ 光書き込み型の電子ペーパー
２２ 光導電層
２４ 第２電極層
２６ フィルム基板
４０ 電極層付きフィルム基板（機能層付き部材の一例）
４２ 電極層
４４ 高ぬれ張力層
４６ 塗液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能層付き部材、表示媒体及び表示媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶や有機エレクトロルミネッセンス素子等を用いた可撓性を有する表示媒体が種々開発されている。このような表示媒体は、例えば、樹脂フィルム上にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明電極のパターンを形成した一対の可撓性基板を用い、各電極が形成されている面をそれぞれ内側に向け、その対向する電極間に表示要素を挟んで構成される。例えば、光書き込み型の電子ペーパーでは、それぞれ光透過性を有する樹脂フィルムに透明電極が形成され、対向する電極間に有機光導電材料からなる光導電層と、遮光層と、液晶表示材料からなる液晶層とが積層された表示要素を挟み込むように構成されている。
【０００３】
光書き込み型の電子ペーパーのように画像を任意に表示する表示媒体を製造する場合、フィルム基板上に電極パターンを形成した後、液晶層、有機光電変換層、遮光層等の各種機能層を形成するための塗液を付与する工程がある。
例えば、特許文献１には、対向配置された基板間に、電極、表示層（液晶層、遮光層、光導電層等）、防湿層などが配置された光書き込み型の電子ペーパーが開示されている。
特許文献２には、塗膜の塗布領域を規定する目的で、基板上に形成した第１の膜上にぬれ性の低いマスクパターンを形成した後、前記マスクパターンの間にぬれ性の高い材料を塗布して膜パターンを形成する膜パターン付き基板の形成方法が開示されている。
特許文献３には、塗膜の塗布領域を規定する目的で、基板上にバンクをあらかじめ形成し、バンクに区画された領域に膜パターンとなる塗液を配置し、該塗液を硬化処理することで膜パターンを形成する方法が開示されている。
特許文献４には、塗膜の塗布領域を規定する目的で、基板をフッ素ガスを含む真空プラズマ処理等により撥液処理した後、撥液処理された面に液状材料に親液性を有する親液層をパターン形成し、下地層上に液状材料を塗布して乾燥させる薄膜の形成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５４２７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３４８６４号公報
【特許文献３】特開２００６−３１９０１６号公報
【特許文献４】特開２００９−９８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、第１機能層上に塗液を付与して第２機能層を形成するときに、単に機能する領域がパターニングされた第１機能層を有する機能層付き部材に比べ、第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材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】
上記目的を達成するため、以下の本発明が提供される。
請求項１の発明は、支持体と、前記支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、前記第１機能層上の少なくとも前記第１領域上に形成されている第２機能層と、を有する機能層付き部材である。
請求項２の発明は、支持体と、前記支持体上に配置されてなり、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、前記第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層と、前記第１機能層上に形成されている第２機能層と、を有する機能層付き部材である。
請求項３の発明は、前記支持体が、基材と、該基材上に配置された下地層とを有し、該下地層上に前記第１機能層が形成されている請求項１又は請求項２に記載の機能層付き部材である。
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能層付き部材を含む表示媒体である。
請求項５の発明は、支持体と、該支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層を有する機能層付き部材の前記第１機能層上に、表面張力が、前記第１機能層のぬれ張力と前記支持体の前記第１機能層が形成されている側の面のぬれ張力との間にある塗液を付与する工程と、前記第１機能層上に付与した塗液を硬化させて第２機能層を形成する工程と、を有する表示媒体の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、前記第２領域を設けずに単に第１領域のみからなる第１機能層を有する場合に比べ、第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材が提供される。
請求項２に係る発明によれば、前記高ぬれ張力層を設けない場合に比べ、第２機能層の厚みムラが抑制される機能層付き部材が提供される。
請求項３に係る発明によれば、支持体が第１機能層の密着強度の向上等を目的とした下地層を予め有している場合、下地層による効果とともに、単に第１機能層を有する機能層付き部材に比べ、第２機能層の厚みムラの抑制が両立される機能層付き部材が提供される。
請求項４に係る発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能層付き部材を含まない表示媒体に比べ、表示ムラが抑制される表示媒体が提供される。
請求項５に係る発明によれば、単に第１領域のみからなる第１機能層上に塗液を付与して第２機能層を形成する表示媒体の製造方法に比べ、表示ムラが抑制される表示媒体を製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る機能層付き部材を示す概略平面図である。
【図２】図１に示す機能層付き部材のＡ−Ａ線断面を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係る機能層付き部材を含む表示媒体の一例を示す概略断面図である。
【図４】第２実施形態に係る機能層付き部材を示す概略平面図である。
【図５】図４に示す機能層付き部材のＢ−Ｂ線断面の一部を示す概略図である。
【図６】従来の電極パターンの一例を示す概略平面図である。
【図７】図６に示す電極パターンを有する基板に塗液を付与した場合の塗液の流動を概略的に示す図である。
【図８】図６に示す電極パターンを有する基板に塗液を付与した場合の塗液の厚みムラを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明者らは、フィルムやガラス等の基材の上に機能層を形成するための塗液を重ね塗りする技術について鋭意検討を行い、以下のような知見を得た。
フィルム基板にはＩＴＯ等の透明導電膜の部分と、有機膜が形成されている部分又はフィルム基板そのものの面が表面に出ている部分が存在する場合もある。塗液を付与する際に、有機溶剤のように表面張力が低くぬれやすい塗液の場合は、被塗装面の性状が場所によって異なっていても、塗液は全体に均一に拡がり易い。
しかし、一方で水系塗料のように表面張力は高いが粘性が低い塗液は、被塗装面のぬれ張力の差が大きい場合にはぬれ張力（表面張力）の高いところでは塗液が拡がるが、ぬれ張力（表面張力）の低いところでは塗液をはじく（まとまる）ことが発生する。
【００１０】
例えば、フィルム基板上に基材であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）面とＰＥＴ面上にパターニングされたＩＴＯ層とが存在する場合、ＩＴＯ層を覆うように液晶水溶液等の塗液を付与すると、ぬれ性の違いから塗液が流動する。特にＩＴＯ層の表面と有機層との界面では、ぬれ性の急激な違いから塗液が界面から急峻に離散・集合することが起こる。このような現象は、液晶用の塗液のように粘性が高く、熱乾燥状態においてもぬれ性の状態がほとんど変わらないときに特に顕著に発生する。この場合、図７及び図８に示すように液晶用の塗液５６はＩＴＯ層５２と下地との界面で厚みムラが生じ、特に画像表示領域となるＩＴＯ層の内側で厚みが大きくなり易い。
【００１１】
塗液を付与して機能層を形成するとき、被塗装面にぬれ性の異なる領域があるときには、塗液がぬれ性の良いほうに流れる傾向がある。このため、被塗装面のぬれ性はできるだけ均一に近いことが望ましい。ぬれ性を均一にする方法としては、例えば、真空、紫外線、Ｏ３などのプラズマによる表面処理により被塗装表面のぬれ性を改善させる方法や、塗装する面に塗液とぬれの相性の良い下地層を塗布しておく方法がある。
ところが、上記のようなぬれ性を改善する方法では、表面処理による工数が増大したり、下地層の塗工に関してはフィルム基板との密着性を考慮したり、下地層の上に重ねる他の膜の溶出に対する対策や塗りの均一性に慎重を期する必要がある。
【００１２】
本発明者らは、粘度が低く、流動性のある塗液を、ぬれ性が異なる被塗装面に付与する場合でも、ぬれ性を改善するための表面処理やぬれ性改善層を設けずとも、パターニングを工夫することによってぬれ性の差に起因する塗液の流動が抑制され、厚みムラが抑制される機能層付き部材を見出した。
以下、実施形態について具体的に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材については同じ符号を用い、説明を適宜省略する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る機能層付き部材は、支持体と、支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、第１機能層上の少なくとも第１領域上に形成されている第２機能層と、を有する。
図１及び図２は、第１実施形態の機能層付き部材の一例を概略的に示している。本実施形態に係る機能層付き部材１０は、支持体となる樹脂フィルム基板１６上に、第１機能層として電極層１２が設けられた電極層付きフィルム基板１０である。
電極層１２は、電子ペーパーとしたときに電極として機能する表示領域（第１領域）１２Ａと、表示領域１２Ａの外周に沿って設けられた溝１４を介して表示領域１２Ａから分離された非表示領域（第２領域）１２Ｂとを有している。なお、本実施形態において「表示領域」とは、画像の表示に供する領域を意味し、「非表示領域」とは表示要素の有無にかかわらず、画像の表示に供しない領域を意味する。
【００１４】
−支持体−
支持体１６としては、例えば樹脂フィルム基材（フィルム基板）が用いられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート等の高分子フィルムから構成されたものが用いられる。
【００１５】
また、支持体の基材となるフィルム基板１６には、下地層として、ガス透過防止層（ガスバリア層）を設けてもよい。ガスバリア層は、水分や酸素の透過を抑制し、液晶層等の安定性を高める役割を有する。
ガスバリア層として、例えば酸化ケイ素・酸化アルミニウム系薄膜の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、あるいはＣＶＤ等の化学蒸着法等が適宜用いられる。例えば真空蒸着法を採用する場合は、蒸着原料としてＳｉＯ２とＡｌの混合物、あるいはＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の混合物等が用いられる。加熱には、抵抗加熱、誘導加熱、電子線加熱等が採用される。また、反応ガスとして酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を採用してもよい。ガスバリア層の厚さは、例えば１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
また、適宜、遮光層、密着力を向上させるためのアンカー層、絶縁層等、種々の下地層を設けてもよい。
これらの下地層を設けておくことで、下地層による効果と、第２機能層の厚みムラの抑制効果が両立されることとなる。
なお、可撓性を必要としない表示媒体を製造する場合は支持体としてガラス基板を用いてもよい。
【００１６】
フィルム基板１６の厚みは特に限定されないが、その上に形成される機能層等を支持及び保護する強度、さらに、表示媒体の可撓性、軽量性等の観点から、フィルム基板１６の厚みは、例えば０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内とする。
【００１７】
−電極層−
フィルム基板１６上に形成される電極層１２は、電子ペーパーとしたときに電極として機能する表示領域（第１領域）１２Ａと、表示領域１２Ａの外周に沿って設けられた溝１４を介して表示領域１２Ａから分離された非表示領域（第２領域）１２Ｂとを有する。
電極層１２を構成する材料としては、光透過性の観点から、例えばＩＴＯを用いる。ＩＴＯ以外にも、Ａｕなどの金属薄膜、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの酸化物、ポリピロールなどの導電性高分子の薄膜など、透光性の電気導電体を用いてもよい。
【００１８】
表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂを隔てる溝１４は、表示領域１２Ａのパターンに応じて電極層１２の領域（表示領域１２Ａ及び非表示領域１２Ｂ）の違いを規定する部分に設けられている。
このような溝１４を形成する方法は特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィ法とエッチングによって形成すればよい。電極層１２は、例えばスパッタリングによってフィルム基板１６の片面全体に形成される。フィルム基板１６の材質、電極材料などに応じて、印刷、ＣＶＤ、蒸着などにより電極層１２を形成してもよい。
電極層１２の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内である。
【００１９】
フィルム基板１６の片面全面にＩＴＯ層１２を形成した後、溝１４を形成すべき領域を除いてフォトリソグラフィ法によってＩＴＯ層１２上にレジストパターンを形成する。
次いで、エッチング液（例えば、塩化第二鉄水溶液）を用いてＩＴＯ層１２のレジストパターンで覆われていない露出部分をエッチングによって除去する。このとき、表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂの絶縁を確保するため少なくともＩＴＯ層１２の露出部分を除去して溝１４を形成するが、フィルム基板１６とＩＴＯ層１２との間に下地層が配置されている場合は下地層の一部が除去されても構わない。
エッチング後、レジストを剥離液（例えばＮａＯＨ水溶液）によって剥離する。
【００２０】
溝１４の幅は、表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂを確実に分離し、フィルム基板１６が曲げられた場合でも電極層１２の表示領域１２Ａと非表示領域１２Ｂとの接触を避ける観点から２５μｍ以上であることが望ましい。一方、電極層１２の上に塗液を付与して他の機能層を形成するときに塗液の流動を効果的に抑制する観点から溝１４の幅は１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２１】
本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０を用いて表示媒体を製造する場合、電極層１２の上に塗液を付与した後、硬化させて第２機能層を形成する。このとき、塗液の表面張力が、電極層１２のぬれ張力と支持体の電極層１２が形成されている側の面（フィルム基板１６又は下地層）のぬれ張力との間にある場合に、ぬれ性の均一化が図られ、塗膜の厚さムラの低減が実現される。
さらに本実施形態に係る機能層付き部材は、乾燥工程でぬれ性の高いところと、低いところの差が広がる場合に有効である。例えば常温ではぬれ張力の差がなくても乾燥工程でぬれ張力が広がる場合がある。
【００２２】
本発明者らの実験によれば、例えば、塗液の表面張力が４０ｍＮ／ｍ近辺の場合、ＩＴＯ層上のぬれ張力が３３ｍＮ／ｍで下地上が６０ｍＮ／ｍである場合は、塗液の流動が発生する。
一方、塗液の表面張力が４０ｍＮ／ｍ近辺の場合、ＩＴＯ層上のぬれ張力が６０ｍＮ／ｍで下地上も６０ｍＮ／ｍである場合は、ともにぬれ性がよく、流動が起こりにくいと考えられるが、５０℃の乾燥工程でＩＴＯ層のぬれ張力が４３ｍＮ／ｍに下がり、下地上は７３ｍＮ／ｍに上昇する場合には流動が起こる。
なお、本実施形態における表面張力は、表面張力試験器（デュヌイ氏）精密型によって測定される値であり、ぬれ張力は、和光純薬工業製ぬれ張力試験用混合液によって測定される値である。
【００２３】
本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０を用いて光書き込み型の電子ペーパーを製造する場合は、例えば図３に示すように、対向配置されたフィルム基板間に、第１電極層１２、液晶層１８、遮光層２０、光導電層２２、第２電極層２４が順次積層された構成を有する電子ペーパー３０とすればよい。
なお、表示領域１２Ａの電極パターンの形態及び駆動方式としては、例えば両電極１２Ａ，２４共に各樹脂フィルム１６，２６上で共通の電極とし、特開２００３−１４０１８４号公報と特開２０００−１１１９４２号公報とに記載の駆動方式が用いられる。あるいは、一対の電極１２Ａ，２４の一方を表示媒体に表示する画像の各画素に共通の電極とし、他方を各画素に個別の電極とするセグメント駆動方式、両電極１２Ａ，２４を互いに直交する方向に各々帯状に形成して、互いに対峙する位置を１つの画素に対応する領域とする単純マトリクス駆動方式、一方の電極を各画素に共通の電極とし、他方を互いに直交する帯状の走査電極及び信号電極からなるものとして、これにＴＦＴ等の能動素子を設けるアクティブマトリックス駆動方式等であってもよい。
【００２４】
−液晶層−
例えば、図３に示すように第１電極層１２上に第２機能層として液晶層１８を形成する場合は、少なくとも電極層１２の表示領域１２Ａを覆うように液晶水溶液を付与する。液晶水溶液を付与する方法としては特に限定されず、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ワイヤーバー、リップコーター等ほか、ダイコーター、コンマコーター、ブレードコーター等の公知の塗布方法から適宜選択すればよい。
【００２５】
液晶層１８には、例えばカイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）をゼラチンバインダー中に分散させたＰＤＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）構造が採用される。ただし、この構造に限ることなく、コレステリック液晶を隔壁を介し電極間距離を固定したセルに配置する方式やカプセル液晶化することにより実現してもよい。また、液晶もコレステリック液晶に限ることなく、スメクチックＡ液晶、ネマチック液晶、ディスコティック液晶などを利用してもよい。
また、カイラルネマチック液晶、表面安定化カイラルスメクチックＣ液晶、双安定ねじれネマチック液晶、微粒子分散液晶などのメモリー性液晶を用いることにより、光記録媒体や画像記録媒体として利用してもよい。
【００２６】
液晶の光学的特性変化を補助する補助部材として、偏光板、位相差板、反射板などの受動光学部品と併用したり、液晶中に２色性色素を添加したりしてもよい。
【００２７】
液晶材料としては、シアノビフェニル系、フェニルシクロヘキシル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゾエート系、アゾメチン系、アゾベンゼン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、スチルベン系、トラン系など公知の液晶組成物が利用される。液晶材料には２色性色素などの色素、微粒子などの添加剤を加えてもよく、高分子マトリクス中に分散したものや、高分子ゲル化したものや、マイクロカプセル化したものでもよい。また、液晶は高分子、中分子、低分子のいずれでもよく、またこれらの混合物でもよい。
【００２８】
電極層１２上に液晶水溶液を付与した後、加熱乾燥して硬化させる。このとき電極層として表示領域の電極パターンのみが形成されている場合は、電極層１２と支持体（樹脂フィルム又は下地層）とのぬれ性の差に起因して電極パターンの外周に沿って液晶水溶液の流動が生じ、加熱乾燥後に形成された液晶層は、電極パターンの周縁部付近で厚みムラが生じ易い。
【００２９】
一方、本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０は、フィルム基板１６上で電極層１２とぬれ性の異なる領域が細い溝部分１４だけであり、溝１４を挟んでぬれ性が同等の電極層１２が配置されているため、この上に液晶層１８となる液晶水溶液を塗布しても、塗液が逃げる（流動する）領域が極めて小さく、塗膜の疎な部分が少なくなる。すなわち、ぬれ性の差に起因する液晶水溶液の流動が抑制され、加熱乾燥後に形成された液晶層１８は、表示領域１２Ａの周縁部付近でも厚みムラが抑制されるため、電子ペーパーとしたときに、表示領域１２Ａの周縁部における表示ムラも抑制される。
なお、液晶層１８の厚さは、例えば１μｍ以上５０μｍ以下の範囲とする。
【００３０】
また、本実施形態に係る電極層付きフィルム基板１０は、ぬれ性の差の小さくするための表面処理や下地層の塗工が不要であるという利点もある。
【００３１】
−遮光層−
遮光層２０は、非表示側からの透過光を遮光する目的で必要に応じて設けられ、外部光源等からなる読出光等の光や有機光導電体層を透過した露光光の波長の少なくとも一部を吸収し、電気抵抗が高い材料が用いられる。遮光層に必要な光学濃度は、光導電層２２の感度と読出光の強度に依存するため一概に限定されないが、少なくとも遮光すべき波長範囲において、望ましくは１以上、より望ましくは２以上である。
また、遮光層２０の電気抵抗は、遮光層２０内の電流によって解像度の低下を引き起こさないように、少なくとも体積抵抗率で１０８Ω・ｃｍ以上とすることが望ましい。さらに、液晶層１８に加わる分圧の変化分を大きくするためには、遮光層２０の静電容量が大きい程よいので、誘電率が大きく厚さが薄い方が望ましい。
遮光層２０の厚さは、例えば０．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲とする。
【００３２】
遮光層２０の素材は、黒色の素材であれば特に限定されるものではないが、例えば、以下のものが挙げられる。
１）カーボンブラック、アニリンブラックなどの有機顔料、ＣｕＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ−Ｃｒ系顔料、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ系顔料などの無機顔料などの黒色顔料を、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂バインダ中に分散した黒色塗料
２）黒色染料で染色された樹脂
３）カーボンブラックなど黒色素材の蒸着膜
遮光層２０を水系塗料で形成する場合、そのバインダとしては水溶性樹脂、水／有機溶剤可溶樹脂、水系のエマルジョン・ディスパージョン・ラテックスなどが利用される。
【００３３】
−光導電層−
光導電層２２としては、（ａ）無機半導体材料として、アモルファス・シリコンや、ＺｎＳｅ、ＣｄＳなどの化合物半導体からなる層、（ｂ）有機半導体材料として、アントラセン、ポリビニルカルバゾールなどからなる層、（ｃ）光照射によって電荷を発生する電荷発生材料及び電界によって電荷移動を生ずる電荷輸送材料の混合物や積層体からなるいわゆる有機光導電体層などが挙げられる。
【００３４】
電荷発生材料としては、例えば、ペリレン系、フタロシアニン系、ビスアゾ系、ジチオピトケロピロール系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チアピリリウム・ポリカーボネート系化合物などが挙げられる。また、電荷輸送材料としては、例えば、トリニトロフルオレン系、ポリビニルカルバゾール系、オキサジアゾール系、ピラリゾン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、トリフェニルアミン系、トリフェニルメタン系、ジアミン系化合物や、ＬｉＣｌＯ４を添加したポリビニルアルコ−ルやポリエチレンオキシドのようなイオン導電性材料などが、また電荷発生材と電荷輸送材との複合体として、積層体、混合物、マイクロカプセルなどが利用される。
光導電層２２の厚さは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下の範囲とし、露光光照射時と露光光非照射時の抵抗比は大きい方が望ましい。
【００３５】
−第２電極層及び第２フィルム基板−
第２電極層２４は、第２フィルム基板２６の片面全体に形成されていてもよいし、表示領域に応じたパターンを有していてもよい。第２電極層２４としては、例えば第１電極層１２と同様にＩＴＯ層を採用すればよい。
なお、光書き込み型の電子ペーパーは、いわゆる表書き込み方式と裏書き込み方式がある。表書き込み方式では、例えば、表示側から、透明基板／透明電極層／液晶層／接着層／光導電層／遮光層／電極層／基板の順で積層された構成となり、非表示側の第２電極層２４及び第２フィルム基板２６は必ずしも光透過性を有する必要はない。一方、裏書き込み方式では、例えば、表示側から、透明基板／第１電極層／液晶層／接着層／遮光層／光導電層／透明電極層／透明基板の順で積層された構成となり、第２電極層２４及び第２フィルム基板２６は光透過性を有するものを用いればよい。
【００３６】
このような構成の光書き込み型の電子ペーパーであれば、光導電層２２に画像情報に対応する露光光を照射するとともに、第１電極層１２の表示領域１２Ａの電極パターンと第２電極層２４に電圧を印加することで、メモリー性を有する液晶層１８に画像パターンが記録される。この画像パターンは、外光を取り込んで反射させることで可視化される。
【００３７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る機能層付き部材は、支持体と、支持体上に配置されてなり、支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層と、第１機能層上に形成されている第２機能層と、を有する。
図４は、第２実施形態の機能層付き部材の一例を概略的に示している。本実施形態に係る機能層付き部材４０は、支持体となる樹脂フィルム基板１６上に、第１機能層として表示領域に相当する電極層４２が設けられている。さらに、電極層４２の外周に沿って電極層４２よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層４４が設けられている。
【００３８】
−電極層−
本実施形態では、支持体上に表示領域に相当するパターンを有する電極層４２が形成される。例えば、フィルム基板１６の片面全体にスパッタリング法によってＩＴＯ層を形成した後、フォトリソグラフィ法によって表示領域に相当する部分にレジストパターンを形成し、エッチングを行う。これによりＩＴＯ層のうちレジストパターンから露出する部分が除去され、フィルム基板１６上に所望形状の電極パターン４２が形成される。
【００３９】
−高ぬれ張力層−
高ぬれ張力層４４は電極層のパターンの外周に沿って配置されている。電極層４２のパターンの外周に沿って電極層４２よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層４４が配置されていることで、電極層４２上を覆うように第２機能層となる塗液（例えば液晶水溶液）４６を付与したときに、図５に示すように塗液４６が高ぬれ張力層４４に沿ってスジ状にはじかれる。特に塗液を加熱乾燥する際に電極層４２の周縁部付近では電極層４２の有無によるぬれ性差によって塗液４６の流動が発生し易いが、塗液４６の流動が高ぬれ張力層４４によって分離され、塗液４６の移動が高ぬれ張力層４４上の領域に限定されるため、塗液４６が硬化して形成された第２機能層は、電極層４２の周縁部付近でも厚みムラの発生が抑制されることになる。
【００４０】
高ぬれ張力層４４の材質は、電極層４２よりも塗れ張力が高く、電極層４２上に付与される塗液４６をはじく機能を有する材料を選択する。
高ぬれ張力層４４のぬれ張力は、第２機能層となる塗液の流動を効果的に抑制する観点から、４０ｍＮ／ｍ以上であることが望ましく、第１機能層のぬれ張力との差は２０ｍＮ／ｍ以上であることが望ましい。
例えば、ＩＴＯ層の上に液晶水溶液を付与する場合は、高ぬれ張力層４４の材質としては、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂等の撥水性樹脂、若しくは界面活性剤を添加してぬれ張力を高く調整した一般のポリマー樹脂が挙げられる。
【００４１】
高ぬれ張力層４４を形成する方法は特に限定されないが、例えば印刷によって形成される。特に電極層４２との位置合わせが必要であることからスクリーン印刷による形成が望ましい。
高ぬれ張力層４４の厚みは、電極層４２の厚みにもよるが、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
【００４２】
高ぬれ張力層４４の幅が狭いほど移動する塗液量が抑制され、硬化後の機能層の厚さムラの発生が抑制される。塗液をはじくために必要な高ぬれ張力層４４の幅は塗膜の厚さ等によって異なり、一概に規定できないが、パターンニング精度との兼ね合いもあり、１０μｍ以上の幅とすることが望ましい。ただし、高ぬれ張力層４４の幅が大き過ぎると塗液の移動量が増加し易くなる。表示ムラの許容範囲との兼ね合いになるが、高ぬれ張力層４４の幅は５ｍｍ以下が望ましい。
【００４３】
なお、高ぬれ張力層４４は、電極層（電極パターン）４２との間に間隙があってもよいが、間隙が大きいほど塗液が移動する領域も拡大するため、電極パターン４２の外縁に沿って隙間無く形成されていることが望ましい。
【００４４】
−第２機能層−
第２機能層として液晶層を形成する場合、例えば、少なくともパターニングされている電極層４２を覆うように液晶水溶液を付与して加熱乾燥する。このとき、液晶水溶液の一部は電極層４２の外周に配置されている高ぬれ張力層４４上にも付与されることになるが、高ぬれ張力層４４上の塗液ははじかれて電極層４２の表面とフィルム基板１６又は下地層の表面との間の流動は抑制されるため、加熱乾燥後に形成された液晶層は、表示領域の電極パターン４２の周縁部付近でも厚みムラが抑制される。
【００４５】
光書き込み型の電子ペーパーを製造する場合は、遮光層、光導電層、第２電極層については第１実施形態と同様である。そして、本実施形態に係る電極層付きフィルム基板４０を用いて光書き込み型の電子ペーパーを製造すれば、液晶層の特に表示領域の周縁部における表示ムラが抑制される。
【００４６】
以上の説明では、第１機能層として電極層を形成し、第２機能層として液晶層を形成する場合について主に説明したが、これらの機能層に限定されない。特に第１機能層とその下地層とのぬれ性の差が大きく、第１機能層の上に第２機能層を形成するための塗液の表面張力が第１機能層と下地層との間にある場合に、前記いずれかの実施形態を適用することで第２機能層の厚みムラが大幅に低減される。
【００４７】
また、電極層付きフィルム基板を用いて光書き込み型の表示媒体（電子ペーパー）を製造する場合について主に説明したが、本発明はこれに限定されない。対向配置された基板間に、例えば、有機電界発光素子、マイクロカプセル等の表示要素を設けて表示を行う表示媒体に適用してもよい。
また、例えば、電極をストライプ状に加工して単純マトリクス型の表示素子としてもよい。あるいは表示と反対側の面の基板上に薄膜トランジスタ、薄膜ダイオードなどの能動素子を設けてアクティブマトリクス駆動型の表示媒体としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 電極層付きフィルム基板（機能層付き部材の一例）
１２ 電極層（第１電極層の一例）
１２Ａ 表示領域
１２Ｂ 非表示領域
１４ 溝
１６ フィルム基板（支持体の一例）
１８ 液晶層（第２機能層の一例）
２０ 遮光層
３０ 光書き込み型の電子ペーパー
２２ 光導電層
２４ 第２電極層
２６ フィルム基板
４０ 電極層付きフィルム基板（機能層付き部材の一例）
４２ 電極層
４４ 高ぬれ張力層
４６ 塗液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、
前記第１機能層上の少なくとも前記第１領域上に形成されている第２機能層と、
を有する機能層付き部材。
【請求項２】
支持体と、
前記支持体上に配置されてなり、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、
前記第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層と、
前記第１機能層上に形成されている第２機能層と、
を有する機能層付き部材。
【請求項３】
前記支持体が、基材と、該基材上に配置された下地層とを有し、該下地層上に前記第１機能層が形成されている請求項１又は請求項２に記載の機能層付き部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能層付き部材を含む表示媒体。
【請求項５】
支持体と、該支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層を有する機能層付き部材の前記第１機能層上に、表面張力が、前記第１機能層のぬれ張力と前記支持体の前記第１機能層が形成されている側の面のぬれ張力との間にある塗液を付与する工程と、
前記第１機能層上に付与した塗液を硬化させて第２機能層を形成する工程と、
を有する表示媒体の製造方法。
【請求項１】
支持体と、
前記支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、
前記第１機能層上の少なくとも前記第１領域上に形成されている第２機能層と、
を有する機能層付き部材。
【請求項２】
支持体と、
前記支持体上に配置されてなり、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層と、
前記第１機能層の外周に沿って配置され、該第１機能層よりもぬれ張力が高い高ぬれ張力層と、
前記第１機能層上に形成されている第２機能層と、
を有する機能層付き部材。
【請求項３】
前記支持体が、基材と、該基材上に配置された下地層とを有し、該下地層上に前記第１機能層が形成されている請求項１又は請求項２に記載の機能層付き部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能層付き部材を含む表示媒体。
【請求項５】
支持体と、該支持体上に第１領域及び該第１領域の外周に沿った溝を介して該第１領域から分離して配置されている第２領域を有し、前記支持体とぬれ張力が異なる第１機能層を有する機能層付き部材の前記第１機能層上に、表面張力が、前記第１機能層のぬれ張力と前記支持体の前記第１機能層が形成されている側の面のぬれ張力との間にある塗液を付与する工程と、
前記第１機能層上に付与した塗液を硬化させて第２機能層を形成する工程と、
を有する表示媒体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６９９１０（Ｐ２０１１−６９９１０Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１９４７２（Ｐ２００９−２１９４７２）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]