JP2008224766A - 中空構造物複合体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射率が高い表示素子を形成することが可能な中空構造物複合体及び該中空構造物複合体の製造方法を提供する。また、本発明は、該中空構造物複合体を有する表示素子、該表示素子を有する画像表示装置及び該画像表示装置を有する画像表示システムを提供する。
【解決手段】中空構造物複合体は、貫通孔を有する複数のセルが平面状に配置されている中空構造物を有し、中空構造物の対向する二つの壁面に、複数のセルが有する貫通孔の開口部を有し、開口部を有する壁面の一つは、所定の部材と接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空構造物複合体、中空構造物複合体の製造方法表示素子、画像表示装置及び画像表示システムに関する。

電気泳動ディスプレイは、帯電色素粒子が溶媒中に懸濁されている顕濁液の電気泳動現象に基づく非発光デバイスである。電気泳動ディスプレイは、通常、相互に対向して配置され、スペーサーを用いて離間された電極を有する２枚のプレートを有し、電極の一方は、通常、透明である。なお、懸濁液は、２枚のプレートの間に保持されている。このとき、２つの電極間に電圧差が付与されると、帯電色素粒子は、一方の側に移動し、電圧差の極性に応じて、帯電色素粒子の色又は溶媒の色のいずれかを見ることができる。

特許文献１には、マイクロエンボス加工又は画像露光により形成されるカップ状の凹部が複数あり、凹部に誘電性溶媒又は溶媒混合物中で分散した帯電色素粒子の分散物が充填され、分散物よりも小さい比重を有し、分散物と少なくとも部分的に非混和性であるシーリング組成物のオーバーコート層を分散物の上で硬化させることによって形成されたポリマー性シーリング層が分散物を凹部内に閉じ込めるように封止するようにして付着した電気泳動ディスプレイが開示されている。

しかしながら、マイクロエンボス加工又は画像露光により、凹部が形成されているため、隣接する凹部を仕切るセル壁を薄くすることが難しいという問題がある。セル壁の厚さは、表示特性に影響を及ぼし、セル壁が厚い場合、表示部分の面積が減少し、反射率やコントラストといった表示特性が悪くなる。

さらに、マイクロエンボス加工又は画像露光により、凹部が形成されているため、凹部の底部を薄くすることが難しいという問題がある。マイクロエンボス加工の場合、フィルムに型を押し当て、型形状を転写することにより凹部を形成するため、フィルムの厚さは、１００μｍ程度が下限である。さらに、このようなフィルムに凹部を形成するため、凹部の底部の厚さを１０μｍ以下にすることは難しい。また、画像露光の場合、フィルム上にレジスト膜を形成し、レジストに凹部を形成するため、凹部の底部の厚さは、フィルムの厚さとなる。さらに、厚さが１０μｍ以下のフィルムを扱うことが難しいため、凹部の底部の厚さを１０μｍ以下にすることは難しい。このため、凹部に充填された帯電色素粒子を駆動する駆動電圧を小さくすることができない。さらに、凹部の底部が表示面の場合、反射率が低下する。

一方、隣接する凹部を仕切るセル壁や凹部の底部を薄くすると、反りや曲げに対する強度が不足するという問題がある。

また、凹部に帯電色素粒子の分散物を充填した後、誘電性溶媒の乾燥を防止するために、ポリマー性シーリング層で封止する必要があるが、ポリマー性シーリング層が厚いと反射率が低下し、駆動電圧が大きくなるという問題がある。
特許第３６８０９９６号公報

本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、反射率が高い表示素子を形成することが可能な中空構造物複合体及び該中空構造物複合体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該中空構造物複合体を有する表示素子、該表示素子を有する画像表示装置及び該画像表示装置を有する画像表示システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、中空構造物複合体において、貫通孔を有する複数のセルが平面状に配置されている中空構造物を有し、該中空構造物の対向する二つの壁面に、該複数のセルが有する貫通孔の開口部を有し、該開口部を有する壁面の一つは、所定の部材と接合されていることを特徴とする。これにより、反射率が高い表示素子を形成することが可能な中空構造物複合体を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中空構造物複合体において、隣接する前記セルが有する貫通孔を隔てる隔壁の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。これにより、反射率が大きく、コントラストに優れる表示素子が得られる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の中空構造物複合体において、前記開口部を有する壁面の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。これにより、反射率が高く、駆動電圧が小さい表示素子が得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空構造物複合体において、前記開口部を有する壁面の、隣接する前記セルが有する貫通孔を隔てる隔壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１μｍ以上５０μｍ以下の曲線であることを特徴とする。これにより、反射率が高く、反りや曲げに対する強度が強い表示素子が得られる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の中空構造物複合体において、前記中空構造物は、可塑性を有する材料を乾燥させた材料からなることを特徴とする。これにより、中空構造物の反りや曲げに対する強度を向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の中空構造物複合体において、前記可塑性を有する材料は、水溶性樹脂を含有することを特徴とする。これにより、中空構造物の耐溶剤性を向上させることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示素子において、前記中空構造物は、可塑性を有する材料を紫外線硬化させた材料からなることを特徴とする。これにより、中空構造物の反りや曲げに対する強度及び耐溶剤性を向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の中空構造物複合体において、前記貫通孔内に流体を有することを特徴とする。これにより、反射率が高い表示素子が得られる。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空構造物複合体の製造方法であって、独立した複数の凹部が形成されている基板の該凹部に空間が生じるように、該基板の凹部を有する面に可塑性を有する第一の膜を形成する工程と、該第一の膜の基板に形成されていない側の面に、第二の膜を形成する工程と、該空間に存在する気体を膨張させることにより、該第一の膜を延伸させる工程と、該延伸された第一の膜を硬化させることにより、該第一の膜と該第二の膜を接合する工程を有することを特徴とする。これにより、反射率が高い表示素子に適用することが可能な中空構造物複合体の製造方法を提供することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の中空構造物複合体の製造方法において、前記第一の膜は、光硬化性材料を含有し、前記第二の膜は、前記第一の膜を硬化させる光を透過することを特徴とする。これにより、中空構造物の耐溶剤性を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空構造物複合体の製造方法であって、独立した複数の凹部が形成されている基板の該凹部に空間が生じるように、該基板の凹部を有する面に可塑性を有する第一の膜を形成する工程と、該空間に存在する気体を膨張させることにより、該第一の膜を延伸させる工程と、該第一の膜を溶解又は膨潤させることが可能な溶媒を第二の膜に配置する工程と、該延伸された第一の膜を該第二の膜の該溶媒が配置された面に接触させる工程と、該溶媒を除去することにより、該第一の膜と該第二の膜を接合する工程を有することを特徴とする。これにより、これにより、反射率が大きい表示素子に適用することが可能な中空構造物複合体の製造方法を提供することができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の中空構造物複合体の製造方法において、前記延伸された第一の膜の一部を除去する工程をさらに有し、前記第二の膜の溶媒が配置された面に該一部が除去された第一の膜を接触させることを特徴とする。これにより、中空構造物の壁面の厚さを薄くすることができる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の中空構造物複合体の製造方法において、前記第一の膜は、水溶性を有し、前記溶媒は、水を含有することを特徴とする。これにより、中空構造物の耐溶剤性を向上させることができる。

請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空構造物複合体を有する表示素子であって、前記貫通孔内に、一種以上の白色粒子及び／又は着色粒子が分散されている溶媒を有し、前記開口部を有する壁面の一方は、透明導電性膜に接合されていることを特徴とする。これにより、反射率が高い表示素子を提供することができる。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の表示素子において、前記透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部は、電極又は前記溶媒に不溶性の樹脂で封止されていることを特徴とする。これにより、貫通孔の内容物の漏れを抑制することができる。

請求項１６に記載の発明は、請求項８に記載の表示素子において、前記樹脂は、厚さが０．１μｍ以上１０μｍ以下の膜であることを特徴とする。これにより、反射率を高くすると共に、駆動電圧を小さくすることができる。

請求項１７に記載の発明は、画像表示装置において、請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の表示素子及び該表示素子に電圧を印加する手段を有することを特徴とする。これにより、表示特性又は耐久性に優れる画像表示装置を提供することができる。

請求項１８に記載の発明は、画像表示装置において、請求項１４に記載の表示素子及び該表示素子に電圧を印加する手段を有し、前記透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部は、該表示素子に電圧を印加する手段で封止されていることを特徴とすることを特徴とする。これにより、表示特性又は耐久性に優れる画像表示装置を提供することができる。

請求項１９に記載の発明は、画像表示システムにおいて、請求項１７又は１８に記載の画像表示装置を有することを特徴とする。これにより、表示特性又は耐久性に優れる画像表示システムを提供することができる。

本発明によれば、反射率が高い表示素子を形成することが可能な中空構造物複合体及び該中空構造物複合体の製造方法を提供することができる。また、本発明は、該中空構造物複合体を有する表示素子、該表示素子を有する画像表示装置及び該画像表示装置を有する画像表示システムを提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。

本発明の表示素子は、貫通孔を有する複数のセルが平面状に配置されている中空構造物を有し、中空構造物の対向する二つの壁面に、複数のセルが有する貫通孔の開口部を有し、貫通孔内に、一種以上の白色粒子及び／又は着色粒子が分散されている溶媒を有し、開口部を有する壁面の一方は、透明導電性膜に接合されている。なお、透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部は、一種以上の白色粒子及び／又は着色粒子が分散されている溶媒に不溶性の樹脂で封止されていてもよいし、電極で封止されていてもよい。

また、本発明の表示素子は、下記（１）〜（３）の少なくとも一つの特徴を有することが好ましい。

（１）隣接するセルが有する貫通孔を隔てる隔壁（以下、セル壁という）の厚さが０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍであること
（２）中空構造物の開口部を有する壁面の厚さが０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍであること
（３）開口部を有する壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１〜５０μｍ、好ましくは１〜１０μｍの曲線であること
なお、各部分の厚さ、曲率半径等は、表示素子、中空構造物等の断面を走査型電子顕微鏡等で観察することによって、測定することができ、任意の１０箇所以上を測定して得られる平均値である。

図１に、本発明で用いられる中空構造物の一例を示す。中空構造物１０は、貫通孔を有する正四角柱状のセル１１を複数有し、複数のセル１１が平面状に配置されており、隣接するセル１１が有する貫通孔は、セル壁１２により仕切られている。さらに、各セル１１は、中空構造物１０の上部の壁面１３に開口部１４ａを有し、下部の壁面１５に開口部１４ｂを有する。また、上部の壁面１３のセル壁１２との交差部１６ａ、下部の壁面１５のセル壁１２との交差部１６ｂを断面視すると、曲線である。なお、交差部１６ａが断面視曲線である場合、セル壁１２とは、曲線を含まない領域、即ち、変曲点より下の領域を意味し、上部の壁面１３とは、セル壁１２より上の領域を意味する。また、交差部１６ｂが断面視曲線である場合、セル壁１２とは、曲線を含まない領域、即ち、変曲点より上の領域を意味し、下部の壁面１５とは、セル壁１２より下の領域を意味する。

図２に、本発明で用いられる中空構造物の他の例を示す。中空構造物２０は、貫通孔を有する正六角柱状のセル２１を複数有し、複数のセル２１が平面状に配置されており、隣接するセル２１が有する貫通孔は、セル壁２２により仕切られている。さらに、各セル２１は、中空構造物２０の上部の壁面２３に開口部２４ａを有し、下部の壁面２５に開口部２４ｂを有する。また、上部の壁面２３のセル壁２２との交差部２６ａ及び下部の壁面２５のセル壁２２との交差部２６ｂを断面視すると、曲線である。

なお、本発明で用いられる中空構造物は、図１及び図２に示す中空構造物に限定されず、それぞれのセルの大きさが不均一であってもよい。また、交差部は、断面視曲線でなくてもよい。

上記（１）の特徴を有する表示素子について、図２に示す中空構造物（ハニカム構造を有するシート）を用いて説明する。中空構造物２０のセル壁２２の厚さが０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍであるため、中空構造物２０を有する表示素子の表示特性を向上させることができる。セル壁２２は、表示に寄与しない部分であるので、薄くなることにより反射率、コントラストが向上する。セル壁２２の厚さが０．０１μｍ未満では、中空構造物２０の強度が弱くなり、１０μｍを超えると、反射率、コントラストの面で特性が低下する。

上記（２）の特徴を有する表示素子について、図２に示す中空構造物（ハニカム構造を有するシート）を用いて説明する。中空構造物２０の上部の壁面２３の厚さ及び下部の壁面２５の厚さが０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍであるため、中空構造物２０を有する表示素子の表示特性を向上させることができる。上部の壁面２３及び下部の壁面２５を薄くすることにより、反射率、駆動電圧の面で有利となる。上部の壁面２３及び下部の壁面２５の厚さが０．０１μｍ未満では、中空構造物２０の強度が弱くなり、１０μｍを超えると、反射率、駆動電圧の面で特性が低下する。

上記（３）の特徴を有する表示素子について、図２に示す中空構造物（ハニカム構造を有するシート）を用いて説明する。中空構造物２０を断面視すると、交差部２６ａ及び２６ｂは、曲率半径が０．１〜５０μｍ、好ましくは１〜１０μｍの曲線であることにより、中空構造物２０を有する表示素子の表示特性及び強度を向上させることができる。その結果、表示素子を曲げたりして使用する場合にも、十分な強度が得られる。このように、セル壁２２より厚い交差部２６ａ及び２６ｂを設けることにより、強度を向上させることができる。曲率半径が０．１μｍ未満では、表示素子を軽く反らせる程度の強度はあるが、丸めたりするのに十分な強度ではなく、５０μｍを超えると、表示特性、特に反射率の面で特性が低下する。

本発明において、前述したように、透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部が樹脂で封止されている場合、開口部を封止する樹脂は、厚さが０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍの膜であることが好ましい。

このような特徴を有する表示素子について、図２に示す中空構造物（ハニカム構造を有するシート）を用いて説明する。中空構造物２０の各セル２１の貫通孔内に、一種以上の白色粒子及び／又は着色粒子が分散されている溶媒を有し、各セル２１の開口部２４ａ又は２４ｂは、この溶媒に不溶性の樹脂で封止されている。開口部２４ａ又は２４ｂを封止する樹脂は、厚さが０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍの膜であるため、中空構造物２０を有する表示素子の表示特性を向上させることができる。なお、樹脂の膜厚を薄くすることにより、反射率、駆動電圧の面で有利となる。膜厚が０．１μｍ未満では、強度が弱くなり、１０μｍを超えると、反射率、駆動電圧の面で特性が低下する。

本発明において、中空構造物は、可塑性を有する材料を乾燥させた材料からなることが好ましい。なお、可塑性を有する材料は、特に限定されないが、水溶性樹脂を含有することが好ましい。水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、プルラン、アルブミン、ＣＭＣ、ポリアクリル酸、セルロース、デンプン、ゼラチン、アルギン酸塩、グアーガム、アラビアガム、カラーギナン、トラガント、ペクチン、デキストリン、カゼイン、コラーゲン、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、酸化エチレン、寒天、ローカストビーンガム、キサンタンガム、サイクロデキストリン、タンニン酸、カラヤガム、ジュランガム、ファーセレラン、トラントガム、レシチン、キチン、キトサン、コンドロイチン硫酸ナトリウム、リグニンスルホン酸、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸ジメチルアミノエチル、ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチル、ポリエチレンオキシド、ポリアリルアミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、ここでいう水溶性樹脂とは、水に溶解又は膨潤する樹脂を意味する。

また、中空構造物は、可塑性を有する材料を紫外線硬化させた材料からなることが好ましい。このとき、可塑性を有する材料は、ウレタンアクリル系樹脂、エポキシアクリル系樹脂、アルコキシアクリル系樹脂等の紫外線硬化性樹脂を含有することが好ましい。

本発明において、一種以上の白色粒子及び／又は着色粒子が分散されている溶媒は、特に限定されないが、白色粒子としては、酸化チタン、アルミナ等の無機粒子、ポリビニルナフタレン等の有機粒子が挙げられ、着色粒子としては、カーボンブラック、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、ジオキサジン系顔料、染色レーキ顔料等が挙げられ、溶媒としては、シリコーンオイル、イソパラフィン系炭化水素等が挙げられる。

図３に、本発明で用いられる中空構造物の製造方法の一例を示す。中空構造物を製造するためには、独立した複数の凹部３１ａを有し、凹部３１ａの開口部３１ｂが狭くなっている基板３１を用いる（図３（ａ）参照）。まず、スリットコーター等を用いて塗布することにより、基板３１上に可塑性を有する膜３２を形成する（図３（ｂ）参照）。このとき、少なくとも可塑性を有する膜３２が形成された側に換気空間を設けて、乾燥させてもよい。次に、可塑性を有する膜３２が形成された基板３１を真空チャンバー内等に設置し、少なくとも可塑性を有する膜３２が形成された側を減圧状態にすると、凹部３１ａに保持されている空気が膨張する。このとき、凹部３１ａは、可塑性を有する膜３２で密閉されているので、空気の膨張により、可塑性を有する膜３２が延伸変形し、基板３１上に中間体３３が形成される（図３（ｃ）参照）。最後に、基板３１から剥離すると、孔を有する複数のセルが平面状に配置されており、上部の壁面に開口部を有する中間体３３が得られる（図３（ｄ）参照）。このとき、正方格子状に配置された凹部３１ａを有する基板３１（図４（ａ）参照）を用いると、正四角柱状のセルが正方格子状に配置された中間体（図５（ａ）参照）が得られ、六方最密格子状に配置された凹部３１ａを有する基板３１（図４（ｂ）参照）を用いると、正六角柱状のセルが六方最密格子状に配置された中間体（図５（ｂ）参照）が得られる。

中間体３３の孔の深さｄは、減圧する真空度により適宜調整することができる。即ち、高真空にすると、凹部３１ａの空気が膨張する量が大きいので、深さｄが大きくなり、低真空にすると、凹部３１ａの膨張量が小さいので、深さｄが小さくなる。さらに高真空にすると、凹部３１ａの空気が膨張する量が大きくなって、中間体３３の天井部３３ａが薄くなり、最終的に開口部が形成される。このようにして、貫通孔を有する複数のセルが平面状に配置されており、上部の壁面及び下部の壁面に開口部を有する中空構造物（図６参照）が得られる。なお、図６（ａ）は、正四角柱状のセルが正方格子状に配置された中空構造物であり、図６（ｂ）は、正六角柱状のセルが六方最密格子状に配置された中空構造物である。

基板３１としては、ニッケル基板、シリコン基板、ガラス基板上にレジスト剤パターンを形成したもの、銅張り板（銅／ポリイミド積層基板）、エッチングしたガラス基板等の他に、ポリイミド、ＰＴＥ、アクリル等の樹脂基板を用いることができる。なお、基板３１の凹部３１ａは、塗布液の浸入を抑制するために、疎水化処理されていることが好ましい。

中間体３３のセル壁、上部の壁面及び下部の壁面の厚さ、セル壁と、上部の壁面及び下部の壁面との交差点を断面視した場合の曲線の曲率半径は、可塑性を有する膜３２の厚さや材質、減圧条件（気圧）によって制御することが可能である。可塑性を有する膜３２が薄い程、各部分の厚さが薄くなり、曲率半径が小さくなる。また、減圧時の気圧が低い程、各部分の厚さが薄くなり、曲率半径が小さくなる。さらに、可塑性を有する膜３２の粘度が小さい程、各部分の厚さが薄くなり、曲率半径が小さくなる。

本発明において、中間体３３の下部の壁面に開口部を形成する方法としては、上記の方法の他に、機械的に除去して開口部を形成する方法、また、中間体３３が水溶性を有する場合には、水に溶解させて開口部を形成する方法が挙げられる。下部の壁面を機械的に除去する際には、中間体３３の下部の壁面に粘着性シートを接触させた後に、粘着性シートを引き剥がすことにより、下部の壁面が剪断され、開口部が形成される。また、下部の壁面を水に溶解させる際には、結露、湯気、水滴噴霧等により、水を下部の壁面に発生させて水に溶解させたり、エタノール等の溶媒に希釈した水等を下部の壁面に発生させたりすることにより、下部の壁面が自己収縮し、開口部が形成される。このようにして、中間体３３の下部の壁面に開口部を形成することにより、本発明で用いられる中空構造物が得られる。

また、中空構造物（及び中間体）のセル壁、上部の壁面及び下部の壁面は、可塑性を有する材料の表面張力により形成されているので、マイクロエンボス加工又は画像露光により形成される凹部を有する構造物と比較して、厚さを薄くすることができる。なお、中空構造物（及び中間体）の形状は、マイクロエンボス加工又は画像露光により形成することが困難である。

本発明の画像表示装置としては、本発明の表示素子と、表示素子に電圧を印加する駆動素子を有するディプレイが挙げられる。このとき、本発明の表示素子において、透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部を、電極又は樹脂の代わりに、駆動素子で封止したものも画像表示装置として用いることができる。また、本発明の画像表示システムとしては、本発明の画像表示装置を有する電子ブック、広告表示システム、時刻表システム、リサイクルペーパー等の画像表示装置の具体的なシステム応用例が挙げられる。

本発明の表示素子は、中空構造物の開口部を有する壁面の一方が透明導電膜に接合されている中空構造物複合体を有するが、このような中空構造物複合体は、本発明の中空構造物複合体の製造方法を用いて製造することができる。

本発明の中空構造物複合体の製造方法の第一の実施形態は、独立した複数の凹部が形成されている基板の凹部に空間が生じるように、基板の凹部を有する面に可塑性を有する第一の膜を形成する工程と、第一の膜の基板に形成されていない側の面に、第二の膜を形成する工程と、空間に存在する気体を膨張させることにより、第一の膜を延伸させる工程と、延伸された第一の膜を硬化させることにより、第一の膜と第二の膜を接合する工程を有する。このとき、第一の膜は、紫外線硬化性樹脂等の光硬化性材料を含有することが好ましく、これにより、光照射により第一の膜を硬化させることができる。また、第二の膜は、第一の膜を硬化させる光を透過することが好ましく、これにより、第二の膜の上から光照射することにより、第一の膜を硬化させることができる。このようにして基板に形成された中空構造物複合体は、基板から剥離して用いることができる。

本発明の中空構造物複合体の製造方法の第二の実施形態は、独立した複数の凹部が形成されている基板の凹部に空間が生じるように、基板の凹部を有する面に可塑性を有する第一の膜を形成する工程と、空間に存在する気体を膨張させることにより、第一の膜を延伸させる工程と、第一の膜を溶解又は膨潤させることが可能な溶媒を第二の膜に配置する工程と、延伸された第一の膜を第二の膜の溶媒が配置された面に接触させる工程と、溶媒を除去することにより、第一の膜と第二の膜を接合する工程を有する。このようにして基板に形成された中空構造物複合体は、基板から剥離して用いることができる。このとき、延伸させた第一の膜の一部を除去して予め開口部を形成した後に、第一の膜と第二の膜を接合してもよい。なお、第一の膜の一部を除去する際には、前述の機械的に除去して開口部を形成する方法、また、第一の膜が水溶性を有する場合には、前述の水に溶解させて開口部を形成する方法を用いることができる。また、延伸させた第一の膜は、基板から剥離した後に、担持体に担持させて第二の膜と接合しても構わない。

このようにして製造することが可能な本発明の中空構造物複合体は、貫通孔を有する複数のセルが平面状に配置されている中空構造物を有し、中空構造物の二つの壁面に、複数のセルが有する貫通孔の開口部を有し、開口部を有する壁面の一つは、所定の部材と接合されている。なお、開口部を有する壁面の一つに接合されている部材は、接合が可能な部材であれば、形状、材質等は、特に限定されない。また、本発明の中空構造物複合体は、貫通孔内に、流体を有してもよい。このような流体は、中空構造物及び開口部を有する壁面の一つに接合されている部材を溶解しなければ、特に限定されない。

（中間体の製造）
図３に示す中空構造物の製造方法を用いて、中間体３３を製造した。まず、スリットコーターを用いて、基板３１上に、可塑性を有する材料として、ゼラチンＭＣ−２４３（ゼライス社製）の５〜３０重量％程度の水溶液を塗布することにより、可塑性を有する膜３２を形成した。次に、可塑性を有する膜３２が形成された基板３１を真空チャンバー内で減圧し、凹部内の空気を膨張させた。このとき、真空中でゼラチン中の残留水分を蒸発させ、完全に乾燥、固化させた。

以上のようにして、セル壁の厚さｈが０．０１〜５μｍ、上部の壁面の厚さｉ_ａが０．０１〜２μｍ、開口部の一辺の長さｊが１４０μｍであり、上部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１〜２０μｍの曲線である中間体３３（図７参照）が得られた。
（実施例１）
温度３０℃、湿度８０〜９９％の加湿容器４１内に、中間体３３の開口部を密閉するための封止ブロック４２を設けた。次に、加湿容器４１内の封止ブロック４２に、中間体３３を設置した（図８（ａ）参照）。なお、中間体３３の温度は、加湿容器４１より低くする必要があり、２０℃とした。中間体３３は、温度が加湿容器４１より低いため、中間体３３上に水滴４３が発生し、結露した。なお、中間体３３の開口部は、密閉されているため、中間体３３の内部では結露が起こらない。また、結露した中間体３３の天井部３３ａは、水滴４３に溶解した。ここで、中間体３３は、空気の圧力で延伸して形成されているため、ゼラチン分子が面方向に配向し、内部応力が発生している。この状態で天井部３３ａが溶解し、剛性が低下するため、表面張力により自己収縮（図中、矢印参照）が起こって、開口部が形成される（図８（ｂ）参照）。特に、中間体３３の天井部３３ａの中央部の壁面が薄いため、中央部から開口する。このようにして、中空構造物４４（図６参照）が形成された（図８（ｃ）参照）。狙いの開口形状となるように所定時間結露させた後、開口を止めるため、加湿容器４１から中空構造物４４を取り出し、乾燥を行った。このとき、中空構造物４４は、下部の壁面の厚さが０．０１〜２μｍであり、下部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１〜２０μｍの曲線であった。

なお、中間体３３の天井部３３ａが薄い程、短時間で開口する。具体的には、天井部３３ａの厚さが０．０５μｍの場合、２０秒で開口した。また、後述する実施例２と比較して、中空構造物４４の開口面は、滑らかな形状であった。

次に、温度３０℃、湿度８０〜９９％の加湿容器４１内に、２０℃の透明導電膜付きフィルム５１を入れ、適量の水滴４３が発生し、結露した時点で中空構造物４４を加湿容器４１内に入れた（図９（ａ）参照）。このとき、中空構造物４４の温度は、結露しないように、加湿容器４１より高くする必要があり、５０℃とした。なお、透明導電性膜付きフィルムは、スパッタリング法等により透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層が透明なＰＥＴフィルム上に形成されている。次に、中空構造物４４の開口部を有する壁面と、透明導電膜付きフィルム５１のＩＴＯ層を接触させた後に、加湿容器４１から取り出して、乾燥させ、中空構造物複合体５２が得られた（図９（ｂ）参照）。このとき、中空構造物４４と透明導電膜付きフィルム５１は、接着層を形成せずに接合されているが、界面同士が密着した状態で接着されるため、接着強度が非常に強くなる。なお、中空構造物４４は、開口部を有する壁面を二つ有するが、いずれの壁面を透明導電膜付きフィルム５１に接合してもよい。
（実施例２）
基板３１上に形成された中間体３３（図３（ｃ）参照）の天井部３３ａに粘着性シートを接触させた後に、粘着性シートを引き剥がすことにより、天井部３３ａが剪断され、開口部が形成された。このようにして、基板３１上に、中空構造物（図６参照）が形成され、さらに、中空構造物を基板３１から剥離した。このとき、中空構造物は、下部の壁面の厚さが０．０１〜２μｍであり、下部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１〜２０μｍの曲線であった。

次に、実施例１と同様にして、中空構造物と透明導電膜付きフィルムを接合することにより、中空構造物複合体を作製した。
（実施例３）
温度３０℃、湿度８０〜９９％の加湿容器４１内に、２０℃の透明導電膜付きフィルム５１を入れ、適量の水滴４３が発生し、結露した時点で中間体３３を加湿容器４１内に入れた（図１０（ａ）参照）。このとき、中間体３３の温度は、結露しないように、加湿容器４１より高くする必要があり、５０℃とした。次に、中間体３３の開口部を有さない壁面と、透明導電膜付きフィルム５１のＩＴＯ層を接触させた後に、加湿容器４１から取り出して、乾燥させ、中空構造物複合体５２が得られた（図１０（ｂ）参照）。これにより、上部の壁面及び下部の壁面に開口部を有する中空構造物４４（図６参照）の形成と、中空構造物４４と透明導電膜付きフィルム５１の接合を同時に行うことができた。その結果、工程数を少なくして、設備コスト、加工時間に対するコストを低減することができた。なお、中間体３３と透明導電膜付きフィルム５１が接触した時点で、中間体３３の天井部３３ａは、実施例１と同様に、自己収縮が起こって開口部が形成される。このとき、中空構造物複合体５２は、下部の壁面の厚さが０．０１〜２μｍであり、下部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１〜２０μｍの曲線であった。
（実施例４）
図３に示す中空構造物の製造方法の一部を用いて、中空構造物複合体を製造した。まず、エポキシアクリレートのＡＱ９（荒川化学工業社製）に、フッ素系界面活性剤ノベックＦＣ−４４３０（３Ｍ社製）を添加して、エポキシアクリレートの表面張力を小さくすることにより、可塑性を有する材料とした。次に、スリットコーターを用いて、独立した複数の凹部３１ａを有する基板３１上に、可塑性を有する材料の溶液を塗布することにより、可塑性を有する膜３２を形成した。さらに、可塑性を有する膜３２上に、紫外線を透過する透明導電膜付きフィルム５１のＩＴＯ層を配置した。次に、圧力制御装置６１内で減圧して、凹部３１ａ内の空気を膨張させ、真空度が５０ｋＰａ程度に達したときに、紫外線６２を照射し、エポキシアクリレートを硬化させた（図１１（ａ）参照）。これにより、上部の壁面及び下部の壁面に開口部を有する中空構造物４４（図６参照）の形成と、中空構造物４４と透明導電膜付きフィルム５１の接合を同時に行うことができた。その結果、工程数を少なくして、設備コスト、加工時間に対するコストを低減することができた。

以上のようにして、セル壁の厚さが０．０１〜５μｍ、上部の壁面の厚さｉ_ａ及び下部の壁面の厚さｉ_ｂが０．０１〜１μｍ、開口部の一辺の長さｊが１４０μｍであり、上部の壁面及び下部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１〜５μｍの曲線である中空構造物複合体５２（図１１（ｂ）参照）が得られた。
（電気泳動液の製造）
白色粒子として、酸化チタンＲ−９６０（ＤｕＰｏｎｔ社製）の表面にメタクリル酸ラウリルをグラフト重合させたものを用いた。また、着色顔料として、カーボンブラックＰＲＩＮＴＥＸ Ａ（ｄｅｇｕｓｓａ社製）の表面にメタクリル酸２−エチルヘキシルをグラフト重合させたものを用いた。次に、分散剤Ｓｐａｎ８５（ＩＣＩ社製）及び帯電制御剤Ｓｐｏｓｐｅｒｓｅ１７０００（アビシア社製）を用いて、イソパラフィン系炭化水素ＩｓｏｐａｒＧ（エクソンモービル社製）中に、白色粒子及び着色粒子を超音波分散させ、電気泳動液を調製した。なお、電気泳動液の組成は、白色粒子（４０重量％）、着色粒子（２重量％）、Ｓｐａｎ８５（０．５重量％）、Ｓｐｌｓｐｅｒｓｅ１７０００（０．５重量％）、ＩｓｏｐａｒＧ（５７重量％）とした。
（実施例５）
中空構造物複合体５２としては、セル壁の厚さが２μｍ、上部の壁面の厚さｉ_ａ及び下部の壁面の厚さｉ_ｂが１μｍ、開口部の一辺の長さｊが１４０μｍ、貫通孔の深さが５０μｍ、セル間のピッチが１５０μｍであり、上部の壁面及び下部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が５μｍの曲線である中空構造物４４（図６（ｂ）参照）と、透明導電膜付きフィルム５１が接合されているものを用いた。なお、透明導電膜付きフィルム５１は、表示画像の透過や電気泳動液７１を保護するための透明なＰＥＴフィルムと、透明な共通電極であるＩＴＯ層を有する。

中空構造物複合体５２のセル内の空間に、画像表示信号（電圧、電流等）により色素粒子が移動する電気泳動液７１を注入した後、スリットコーターを用いて、電気泳動液７１上に、ゼラチンＭＣ−２４３（ゼライス社製）の水溶液を塗布し、乾燥させることにより、膜厚が５μｍの封止膜７２を形成した。（図１２（ａ）参照）。なお、封止には、ゼラチンの他に、電気泳動液６４に不溶の水溶性樹脂、例えば、ポリウレタン、ポリビニルアルコール等を用いることができる。また、塗布方法としては、スリットコート法の他に、スピンコート法、カーテンコート法等を用いてもよい。次に、スリットコーターを用いて、封止膜７２上に、エポキシ樹脂を塗布して接着層７３を形成した後に、封止膜７２と電極７４を接着させ、表示素子７５が得られた（図１２（ｂ）参照）。なお、接着層７３としては、エポキシ樹脂の他に、紫外線硬化接着剤、ホットメルト接着剤等を用いることができる。また、塗布方法としては、スリットコート法の他に、スピンコート法、カーテンコート法等を用いてもよい。
（実施例６）
電極７４の代わりに、表示素子に画像表示信号を送るための電圧駆動回路８１を用いた以外は、実施例５と同様にして、画像表示装置８２を作製した（図１３参照）。なお、中空構造物複合体５２としては、実施例３の中空構造物複合体を用いた。

電圧駆動回路８１から表示素子に１０Ｖの電圧を印加し、白反射率、黒反射率及びコントラストを、光量測定器を用いて測定したところ、白反射率４２％、黒反射率１％、コントラスト４２であり、後述する参考例と同等の優れた表示特性が得られた。また、画像表示装置８２は、曲率２００ｍｍの曲げに対して、中空構造物４４の破壊及び透明導電膜付きフィルム５１の剥離が起こらなかった。
（実施例７）
実施例４の中空構造物複合体を用いた以外は、実施例６と同様にして、画像表示装置を作製した。

電圧駆動回路８１から表示素子に１０Ｖの電圧を印加し、白反射率、黒反射率及びコントラストを、光量測定器を用いて測定したところ、白反射率４２％、黒反射率１％、コントラスト４２であり、後述する参考例と同等の優れた表示特性が得られた。また、画像表示装置は、曲率２００ｍｍの曲げに対して、中空構造物４４の破壊及び透明導電膜付きフィルム５１の剥離が起こらなかった。
（実施例８）
中空構造物複合体５２としては、セル壁の厚さが２μｍ、上部の壁面の厚さｉ_ａ及び下部の壁面の厚さｉ_ｂが１μｍ、開口部の一辺の長さｊが１４０μｍ、貫通孔の深さが５０μｍ、セル間のピッチが１５０μｍであり、上部の壁面及び下部の壁面のセル壁との交差部を断面視すると、曲率半径が５μｍの曲線である中空構造物４４（図６（ｂ）参照）と、透明導電膜付きフィルム５１が接合されているものを用いた。なお、透明導電膜付きフィルム５１は、表示画像の透過や電気泳動液７１を保護するための透明なＰＥＴフィルムと、透明な共通電極であるＩＴＯ層を有する。

中空構造物複合体５２の上部の壁面に、スリットコーターを用いて、エポキシ樹脂を塗布して接着層７３を形成し（図１４（ａ）参照）、セル内の空間に、画像表示信号（電圧、電流等）により色素粒子が移動する電気泳動液７１を注入した（図１４（ｂ）参照）。なお、接着層７３としては、エポキシ樹脂の他に、紫外線硬化接着剤、ホットメルト接着剤等を用いることができる。また、塗布方法としては、スリットコート法の他に、スピンコート法、カーテンコート法等を用いてもよい。次に、中空構造物４４と電極７４を接着させ、表示素子７５が得られた（図１４（ｃ）参照）。
（実施例９）
電極７４の代わりに、表示素子に画像表示信号を送るための電圧駆動回路８１を用いた以外は、実施例５と同様にして、画像表示装置８２を作製した（図１５参照）。なお、中空構造物複合体５２としては、実施例３の中空構造物複合体を用いた。

電圧駆動回路８１から表示素子に１０Ｖの電圧を印加し、白反射率、黒反射率及びコントラストを、光量測定器を用いて測定したところ、白反射率４２％、黒反射率１％、コントラスト４２であり、後述する参考例と同等の優れた表示特性が得られた。また、画像表示装置８２は、曲率２００ｍｍの曲げに対して、中空構造物４４の破壊及び透明導電膜付きフィルム５１の剥離が起こらなかった。
（参考例）
中空構造物４４の代わりに、深さが５０μｍで１０ｍｍ角のセルを用いた以外は、実施例６と同様にして、画像表示装置を作製した。

電圧駆動回路８１から表示素子に１０Ｖの電圧を印加し、白反射率、黒反射率及びコントラストを、光量測定器を用いて測定したところ、白反射率４３％、黒反射率１％、コントラスト４３の表示特性が得られた。

本発明で用いられる中空構造物の一例を示す図であり、上図が上面図、中図が断面図、下図が下面図である。 本発明で用いられる中空構造物の他の例を示す図であり、上図が上面図、中図が断面図、下図が下面図である。 本発明で用いられる中空構造物の製造方法の一例を示す図である。 図３の中空構造物の製造方法で用いられる基板を示す図である。 図３の中空構造物の製造方法で得られる中間体を示す図である。 図３の中空構造物の製造方法で得られる中空構造物を示す図である。 実施例で得られた中間体を示す図である。 実施例１の中空構造物の製造方法を示す図である。 実施例１の中空構造物複合体の製造方法を示す図である。 実施例３の中空構造物複合体の製造方法を示す図である。 実施例４の中空構造物複合体の製造方法を示す図である。 実施例５の表示素子の製造方法を示す図である。 実施例６の画像表示装置を示す図である。 実施例８の表示素子の製造方法を示す図である。 実施例９の画像表示装置を示す図である。

符号の説明

１０、２０ 中空構造物
１１、２１ セル
１２、２２ セル壁
１３、２３ 上部の壁面
１４ａ、２４ｂ、１４ａ、２４ｂ 開口部
１５、２５ 下部の壁面
１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ 交差部
３１ 基板
３１ａ 凹部
３１ｂ 開口部
３２ 可塑性を有する膜
３３ 中間体
３３ａ 天井部
４１ 加湿容器
４２ 封止ブロック
４３ 水滴
４４ 中空構造物
５１ 透明導電性膜付きフィルム
５２ 中空構造物複合体
６１ 圧力制御装置
６２ 紫外線
７１ 電気泳動液
７２ 封止膜
７３ 接着層
７４ 電極
７５ 表示素子
８１ 電圧駆動回路
８２ 画像表示装置

Claims (19)

1. 貫通孔を有する複数のセルが平面状に配置されている中空構造物を有し、
   該中空構造物の対向する二つの壁面に、該複数のセルが有する貫通孔の開口部を有し、
   該開口部を有する壁面の一つは、所定の部材と接合されていることを特徴とする中空構造物複合体。
2. 隣接する前記セルが有する貫通孔を隔てる隔壁の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の中空構造物複合体。
3. 前記開口部を有する壁面の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空構造物複合体。
4. 前記開口部を有する壁面の、隣接する前記セルが有する貫通孔を隔てる隔壁との交差部を断面視すると、曲率半径が０．１μｍ以上５０μｍ以下の曲線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空構造物複合体。
5. 前記中空構造物は、可塑性を有する材料を乾燥させた材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の中空構造物複合体。
6. 前記可塑性を有する材料は、水溶性樹脂を含有することを特徴とする請求項５に記載の中空構造物複合体。
7. 前記中空構造物は、可塑性を有する材料を紫外線硬化させた材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の中空構造物複合体。
8. 前記貫通孔内に流体を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の中空構造物複合体。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空構造物複合体の製造方法であって、
   独立した複数の凹部が形成されている基板の該凹部に空間が生じるように、該基板の凹部を有する面に可塑性を有する第一の膜を形成する工程と、
   該第一の膜の基板に形成されていない側の面に、第二の膜を形成する工程と、
   該空間に存在する気体を膨張させることにより、該第一の膜を延伸させる工程と、
   該延伸された第一の膜を硬化させることにより、該第一の膜と該第二の膜を接合する工程を有することを特徴とする中空構造物複合体の製造方法。
10. 前記第一の膜は、光硬化性材料を含有し、
    前記第二の膜は、前記第一の膜を硬化させる光を透過することを特徴とする請求項９に記載の中空構造物複合体の製造方法。
11. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空構造物複合体の製造方法であって、
    独立した複数の凹部が形成されている基板の該凹部に空間が生じるように、該基板の凹部を有する面に可塑性を有する第一の膜を形成する工程と、
    該空間に存在する気体を膨張させることにより、該第一の膜を延伸させる工程と、
    該第一の膜を溶解又は膨潤させることが可能な溶媒を第二の膜に配置する工程と、
    該延伸された第一の膜を該第二の膜の該溶媒が配置された面に接触させる工程と、
    該溶媒を除去することにより、該第一の膜と該第二の膜を接合する工程を有することを特徴とする中空構造物複合体の製造方法。
12. 前記延伸された第一の膜の一部を除去する工程をさらに有し、
    前記第二の膜の溶媒が配置された面に該一部が除去された第一の膜を接触させることを特徴とする請求項１１に記載の中空構造物複合体の製造方法。
13. 前記第一の膜は、水溶性を有し、
    前記溶媒は、水を含有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の中空構造物複合体の製造方法。
14. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空構造物複合体を有する表示素子であって、
    前記貫通孔内に、一種以上の白色粒子及び／又は着色粒子が分散されている溶媒を有し、
    前記開口部を有する壁面の一方は、透明導電性膜に接合されていることを特徴とする表示素子。
15. 前記透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部は、電極又は前記溶媒に不溶性の樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１４に記載の表示素子。
16. 前記樹脂は、厚さが０．１μｍ以上１０μｍ以下の膜であることを特徴とする請求項１５に記載の表示素子。
17. 請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の表示素子及び該表示素子に電圧を印加する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
18. 請求項１４に記載の表示素子及び該表示素子に電圧を印加する手段を有し、
    前記透明導電性膜に接合されていない壁面が有する開口部は、該表示素子に電圧を印加する手段で封止されていることを特徴とすることを特徴とする画像表示装置。
19. 請求項１７又は１８に記載の画像表示装置を有することを特徴とする画像表示システム。

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