JP4170896B2 - 電気泳動マルチカラーディスプレイの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電気泳動ディスプレイの分野に関する。特に、本発明はイメージ通りに開口し、およびマルチカラーディスプレイ成分を充填すること、およびマルチカラーディスプレイの製造に関する。

電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：electrophoretic display）は、デジタル、英数字、アナログまたは図形情報のディスプレイにおいて使用するのに適当な既知の非発光ディスプレイである。ＥＰＤシステムは典型的には、少なくとも一方は透明である２つの電極間に保持された誘電性液体中における色素（または顔料）粒子の懸濁物を含む。電極間に電位が付与されると、帯電した粒子が一方または他方の電極へ移動する。懸濁物がコントラストを成す色を有する色素粒子および誘電性液体を含む場合、色素粒子の運動により表示されるべき像（またはイメージ）を生じ、これは透明な電極または表示シートを通じて見ることができる。

ＥＰＤには液晶ディスプレイに比べて優れた輝度およびコントラスト、広視野角、双安定性および低消費電力という特性がある。ＥＰＤの開発および製造に関する基礎技術は米国特許第５，９６１，８０４号、第４，７３２，８３０号、第４，６８０，１０３号、第４，２９８，４４８号、第４，７３２，８３０号およびそれらで引用されている特許に開示されており、これら特許の開示内容は参照することによりその全体が本明細書に援用される。

他のタイプのフラットパネルディスプレイに対するＥＰＤの利点には消費電力が極めて低いことがある。この顕著な利点によりＥＰＤは、例えばラップトップ型コンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯型電子医療および診断装置、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）装置などの携帯型およびバッテリ電源式の装置に特に適する。

粒子の望ましくない運動、例えば誘電性流体中での沈降を防止するために、空間をより小さなセルに分割するように２つの電極の間に仕切（またはパーティション）を設けることが提案された。例えばＭ． Ａ ＨｏｐｐｅｒおよびＶ． Ｎｏｖｏｔｎｙ、アイ・イー・イー・イー・トランス・エレクトロン・デバイシィーズ（IEEE Trans. Electr. Dev.）、ＥＤ２６巻、第８号、第１１４８〜１１５２頁（１９７９年）を参照のこと。しかしながら、これらセルにて電気泳動流体を充填および封止する方法は生産性が極めて低く、高コストである。

懸濁物をマイクロカプセルに封入することが試みられた。米国特許第５，９６１，８０４号および米国特許第５，９３０，０２６号は、マイクロカプセル化したＥＰＤを記載している。これらのディスプレイは、電荷を帯びた色素粒子がこの粒子と視覚的に対照をなす誘電性流体中に懸濁している電気泳動組成物をそれぞれが有するマイクロカプセルの実質的に２次元的なアレンジメント（または配置）を有する。

同一人に譲渡された米国特許出願第０９／５１８，４８８号（国際公開第０１／６７１７０号に対応）および同第０９／７８４，９７２号（「’４８８号および’９７２号出願」）は、適切に規定された形状、寸法およびアスペクト比を有し、光学的に対照をなす誘電性溶媒中に分散した帯電色素粒子が充填されたセルを含むＥＰＤを記載している。また、適切に規定された形状、寸法およびアスペクト比を有するセルまたはマイクロカップを製造する方法も’４８８号および’９７２号出願に記載されており、参照することによりその全体が本明細書に援用される。

’４８８号および’９７２号出願に開示される改善されたカラーＥＰＤの製造方法は、ポジとして作用するフォトレジストの層で空のマイクロカップをラミネートし、ポジ型フォトレジストを画像露光して所定数のマイクロカップを選択的に開口させ、フォトレジストを現像し、選択的に開口させたマイクロカップに着色された（またはカラーの）電気泳動流体を充填し、および充填したマイクカップを封止することを含む。一連のフォトレジストの開口および現像ならびにマイクロカップの充填および封止は、異なる色の電気泳動流体が充填された封止されたマイクロカップを形成するために繰り返し工程で実施してよい。

上記で引用した’９７２号出願の１つの要旨は、ディスプレイの製造を同期化フォトリソグラフィプロセスによって連続的に実施できる新規なロール・トゥ・ロール方法および装置に関する。また、同期化ロール・トゥ・ロール方法および装置は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：liquid crystal display）ならびに電子デバイスのための他の構造およびアセンブリを製造するのにも有用である。

また、’９７２号出願は、構造化二次元アレイアセンブリの一部として相互に一体に形成された複数のマイクロカップ（microcup）を製造することも記載しており、このマイクロカップはパターン形成した導体フィルム（例えばアドレス可能なインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）ラインなど）を含む支持ウェブの上に形成される。アレイアセンブリの各マイクロカップには誘電姓溶媒中の帯電色素粒子の懸濁物（またはサスペンション）または分散物（またはディスパーション）が充填され、そして電気泳動セルを形成するように封止（またはシール）されている。

マイクロカップが上に形成されている基材ウェブは、予め形成された導体フィルム、例えばＩＴＯ導体ラインなどを含むディスプレイアドレッシングアレイを含む。導体フィルム（ＩＴＯライン）および支持ウェブは放射線硬化性層によりコートする。その後、フィルムおよび放射線硬化性層を放射線で画像露光してマイクロカップの壁構造を形成する。露光後、硬化したマイクロカップ壁を導体フィルム／支持ウェブに付着させて残しつつ、現像液を用いて未露光領域を除去する。画像露光は、導体フィルム上にコートした放射線硬化性材料の露光の像（またはイメージ）または所定のパターンを形成するように、ＵＶまたは他の形態の放射線がフォトマスクを通過するものであってよい。ほとんどの用途では一般的に必要ではないが、透明なマスク部分がＩＴＯライン間の空間と合わさり、不透明なマスク部分がＩＴＯ材料と合わさるように、導体フィルム、即ちＩＴＯラインに対してマスクを配置および位置合わせしてよい。また、’４８８号および’９７２号出願は、予めパターン形成した雄型で、導体フィルム上にコートした熱可塑性物または熱硬化物の前駆体層をエンボス加工し、その後に型をリリースすることを含む方法によってマイクロカップアレイを製造することも記載している。前駆体層は放射線、冷却、溶媒蒸発または他の手段によって硬化させてよい。広範な寸法、形状、パターンおよび開口比を有する溶媒耐性で熱機械的に安定なマイクロカップを上述の方法のいずれかによって製造できる。

加えて、上記で引用した’４８８号および’９７２号出願は、マイクロカップに単一の色素懸濁組成物を充填し、マイクロカップを封止し、そして最後にマイクロカップの封止アレイに、接着剤層を予めコートした第２の導体フィルムをラミネートする（または重ね合わせる）ことによって、マイクロカップアセンブリからモノクロＥＰＤを製造することを記載している。

また、’４８８号および’９７２号出願は、所定のマイクロカップサブセットを連続して選択的に開口および充填する方法によって、マイクロカップアセンブリからカラーＥＰＤを製造することにも関する。この方法は予め形成したマイクロカップにポジとして作用するフォトレジストの層をラミネートまたはコートし、ポジ型フォトレジストを画像露光することによって所定数のマイクロカップを選択的に開口させ、その後、レジストを現像し、開口させたカップに着色電気泳動流体を充填し、そして充填したマイクロカップを封止プロセスによって封止することを含む。カラーＥＰＤを形成するために、これらの工程を繰り返して、異なる色の電気泳動流体が充填され、封止されたマイクロカップを形成することができる。

また、’９７２出願は同期化ロール・トゥ・ロール・フォトリソグラフィ露光方法および装置も記載しており、これはマイクロカップアレイの製造方法およびカラーディスプレイアセンブリを形成するためのマイクロカップのアレイの選択的充填方法を含む多くの有用な方法に用いることができる。ロール・トゥ・ロール・フォトリソグラフィ画像露光は、連続的または半連続的およびシームレスな方法で加工中の製品（例えば、マイクロカップアレイまたはカラーディスプレイ）を画像露光できるように、移動するウェブ基材と同期して、または半連続的に同期して移動するフォトマスクを通じて実施される。この同期化ロール・トゥ・ロール露光フォトリソグラフィ方法はカラーディスプレイの製造にも従う。

同期化ロール・トゥ・ロール方法は、支持ウェブ基材、例えばパターン形成したＩＴＯフィルムおよびフレキシブル回路基板などの上に形成可能な電子デバイス用の構造体または離れたパターンを製造するのに広範に適用できる。

しかしながら、高コントラスト比のカラーディスプレイを製造するために、構造的に幅広く、かつ深いマイクロカップを用いる必要があって、マイクロカップ間の仕切りが比較的薄くなる場合、完成したディスプレイにおいて欠陥がしばしば認められる。

これらの欠陥は、ポジ型フォトレジストの機械的特性および解像特性の低下、現像液によってレジストをアンダーカットするときのエラー、およびマイクロカップの壁または仕切りに対するフォトレジストの付着性の低下を含む様々な各製造工程における欠陥によってある程度もたらされ得る。これらの製造欠陥は不明瞭なマイクロカップ構造として現れ、ディスプレイ像の質に悪影響を及ぼす。従って、カラーＥＰＤを製造するために、マイクロカップをイメージ通りに開口させ、そして選択的に着色された電気泳動流体をマイクロカップに充填する、新規で欠点のない製造方法が必要とされている。本願発明の課題は、マルチカラー電気泳動ディスプレイの製造方法において、フォトレジストに関連する問題によって生じ得る欠陥を低減することにある。

発明の要旨

本発明の最も広範な適用において、マルチカラーディスプレイの製造に対する革新的な提案は、ポジとして作用するフォトレジストに対して用いられる現像液によって後に除去または洗い落とすことができる除去可能な仮の（または一時的な）充填剤材料をマイクロカップアレイに充填すること、充填したマイクロカップの上にポジとして作用するフォトレジストを被覆すること、このレジストを画像露光および現像すること、レジスト現像プロセスの間またはその後で充填剤材料を除去すること、空のマイクロカップに着色ディスプレイ流体を充填すること、そして最終的に、同一人に譲渡された同時係属’４８８号および’９７２号出願に開示される封止プロセスによって、充填したカップを封止することの一連の手順を含む。その後、マルチカラーディスプレイを作製するため、同様の繰り返しプロセスを異なる色のディスプレイ流体について実施する。

仮充填剤を添加および除去する工程は、（特に、例えば直径５０〜２００ミクロンおよび深さ３〜１００ミクロンの範囲、好ましくは深さ約５〜５０ミクロンの大きくかつ深い開口部を有するカップ上に被覆したレジストの場合に）マイクロカップ上に被覆したフォトレジスト層の構造的一体性を非画像領域（non-imaging area）において保持するように機能する。また、これら工程により、フォトレジストとマイクロカップアレイとの間においてテンティング（tenting、またはテント状）接着層が不要となる。本発明の製造プロセスは、高解像度マルチカラーディスプレイの製造において非常に広範なプロセスおよび材料自由度を提供する。

様々なカラーディスプレイメディアまたは異なる色を有する懸濁物、組成物、液晶または当該技術分野において既知のマルチカラーディスプレイを形成するための任意の他の適当なディスプレイ流体を用いてよい。

本発明において開示され、得られるシンプルで効率的な製造プロセスは、高品質、高解像度のマルチカラーディスプレイを極めて低い製造コスト、少ない欠陥、高歩留でおよび隣接するカラー流体間におけるクロストークなしに提供する。このような多段階プロセスは、当該技術分野にて知られているようなロール・トゥ・ロール操作または処理で効率的に実施することもでき、またバッチ操作で実施してよく、または連続もしくは半連続操作で搬送してよい。

発明の詳細な説明

本発明の第１の要旨において、例えばＩＴＯ／ＰＥＴフィルムなどの導体基材上に形成されたマイクロカップに除去可能な仮充填剤を充填する。本発明に用いられるマイクロカップは円形、対称性または非対称性の多角形で、約４ミクロン^２〜約５×１０^５ミクロン^２、好ましくは約１０^３ミクロン^２〜約５×１０^４ミクロン^２の範囲の開口面積を有するものであってよい。深さは約５〜約１００ミクロン、好ましくは約１０〜約５０ミクロンの範囲であってよく、また、幅に対する深さの比（または幅対深さ比）は約０．０１〜５、最も好ましくは約０．１〜２．５の範囲であってよい。

このマイクロカップは多くの様々な幾何学的および非幾何学的パターン、例えば円形や、四角形、矩形、ダイアモンド形、三角形などの多角形、またはそれらの組み合わせで配置されていてよく、あるいは、それらは２または３次元の対称的または非対称的な分布で、例えば複数の行、列またはそれらの様々な組み合わせで配置されて、ディスプレイの所望の視覚イメージを最適化するようになっていてよい。

マイクロカップは、同一人に譲渡された同時係属’４８８号および’９７２号出願に記載されるような熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の様々な組成物から調製できる。前駆体は多官能性または多価アクリレートまたはメタクリレート、シアノアクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルシラン、多価ビニルエーテルを含む多価ビニル、多価エポキシド、多価アリル、および上述の架橋性（または架橋可能な）官能基を含むオリゴマーまたはポリマーなどを含んでよい。最も好ましくは、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物は多官能性アクリレートおよびそれらのオリゴマーを含む。エンボス加工したマイクロカップの耐屈曲性を向上させるため、可撓性（または柔軟性）を付与する架橋性オリゴマー、例えばウレタンアクリレート、ポリブタジエン（およびそのコポリマー）、ジアクリレートまたはポリエステルアクリレートなどが通常は添加される。マイクロカップの組成物はオリゴマー、モノマー、添加剤および場合によりポリマーを含んでいてよい。２以上の架橋機構を利用してもよい。そのような例には、ラジカルおよびカチオンまたは開環重合機構を複合させて用いることが挙げられる。

同一人に譲渡された米国特許出願’４８８号には、適切に規定された形状、寸法、パターンおよびアスペクト比を有するセルを含むＥＰＤが記載され、そしてこのセルには光学的にコントラストを成す誘電性溶媒中に分散した帯電色素粒子が充填される。加えて、その製造方法も同特許出願に記載されており、参照することによりその全体が本明細書に援用される。

本発明においてマイクロカップアレイは、除去可能な仮充填剤材料をまず充填し、その後、ポジ型フォトレジストの層で被覆する。本発明に適用するのに適当な充填剤は、マイクロカップまたは非露光フォトレジストと反応せず、またはその一体性に悪影響を与えず、そしてフォトレジストを現像する間またはその後に容易に除去できる材料を含む。

本発明に用いられる適当な充填剤は、マイクロカップまたはポジ型フォトレジストに悪影響を与えず、またはこれと反応しない酸性または塩基性溶液（ポジ型フォトレジスト用の現像液など）、水性または非水性溶媒または溶媒混合物などの洗浄溶液を用いてマイクロカップから容易に除去または洗い流し得る材料を含む。充填剤として使用するのに適当な材料は無機、有機、有機金属、ポリマー性の材料およびそれらの粒状物を含む。充填剤は洗浄溶液中に可溶または分散可能である必要がある。

充填剤材料の例には、これらに限定するものではないが、水に分散可能または可溶なポリマー、例えばＡＱ（商品名）分枝ポリエステル（水分散性分枝スルホポリエステル、イーストマン・ケミカル・カンパニー（Eastman Chemical Company））、カーボセット（CARBOSET、登録商標）ポリマー（アクリルコポリマー、ＢＦグッドリッチ（BF Goodrich））、ポリビニルピロリドン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（４−ビニルフェノール）、ノボラック樹脂、およびそれらのコポリマーも含まれ得る。より好ましい充填剤材料は膜形成しない粒子、例えばＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリエチレンおよびそれらのカルボキシル化コポリマーならびにそれらの対応する塩のラテックス、ワックスエマルション、コロイダルシリカ、酸化チタン、および炭酸カルシウムの分散物、ならびにそれらの混合物などである。特に、好ましい充填剤材料は、例えばＡＣｑｕａ（商標）２２０（エチレンコポリマーの亜鉛アイオノマーの分散物）、ＡＣｑｕａ（商標）２４０（エチレンアクリル酸コポリマーのナトリウムアイオノマー分散物）、およびＡＣｑｕａ（商標）２５０（Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンの分散物）（ハネウェル（Haneywell、ニュージャージー州））などのエチレンコポリマーのアイオノマーの水性分散物を含む。ＡＣｑｕａ（商標）２２０および２５０は、典型的なノボラックポジ型フォトレジストに対して使用される現像液を含む常套のアルカリ性洗浄剤で除去できる。ＡＣｑｕａ（商標）２４０は温水または冷水で除去できる。充填剤、特に粒状充填剤の分散性または溶解度は、例えば界面活性剤、分散剤、ＫＯＨ、トリエタノールアミン、芳香族または脂肪族塩基、芳香族または脂肪族酸、予め露光したポジ型ノボラックフォトレジスト、および水溶性ポリマー、例えばポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、およびそれらのコポリマーなどの添加剤を用いることによって増大させ得る。

ポジ型フォトレジストを充填剤として使用することは、比較的浅いマイクロカップを選択的に開口、充填および封止するために用いるのに特に有用であることが判った。マイクロカップを未露光のポジ型フォトレジストで全部充填する場合、好ましいマイクロカップ深さは１０ミクロン未満であり、より好ましくは５ミクロン未満である。より深いマイクロカップについては、ポジ型フォトレジストをマイクロカップにアンダーコートし、露光し、およびその後、ポジ型フォトレジストの層でオーバーコートしてよい。

本発明の第２の要旨において、充填剤を収容するマイクロカップを、マイラド・バー（Myrad bar）、グラビア、ドクターブレード、スロットコーティングもしくはスリットコーティング、または類似のデバイスを用いてポジ型レジストによりオーバーコートする。市販で入手可能な様々なポジ型フォトレジストが本発明に適する。例としては、ノボラックベースのフォトレジスト、例えばＳ−１８１８、ＳＪＲ−１０７５、ＳＪＲ−３０００、ＳＪＲ−５４４０、ＳＪＲ−５７４０、ＡＰＥＸ（登録商標）−Ｅ ＤＵＶ（シプレイ・カンパニー（Shipley Company））、ＡＺ−９２６０、ＡＺ−４６２０、ＡＺ−４５６２（ＡＺエレクトロニック・マテリアルズ（AZ Electronic Materials）、クラリアントＡＧ（Clariant AG））およびＴＨＢ−ポジ型（ＪＳＲマイクロエレクトロニクス（JSR Microelectronics））が挙げられる。ポジとして作用するレジスト自体が充填剤でもある場合、厚いコーティングの用途に用いられるレジスト、例えばＳＪＲ−５４４０、ＳＪＲ−５７４０およびｔ−ＢＯＣ成分を含むものなどが好ましい。

マイクロカップをオーバーコートする際、通常は過剰のフォトレジストが、マイクロカップをレジストで完全に被覆することを確実にするのに十分な量で用いられる。好ましくは、マイクロカップ上面上にあるレジスト層の厚さが約０．１〜５ミクロン、より好ましくは約０．５〜３ミクロンの範囲となるように、充填したマイクロカップ上にフォトレジストを適用する。レジストの正確なコーティングは、既知の手法および装置、例えばマイラド・バー、グラビア、ドクターブレード、スロットコーティングもしくはスリットコーティング、または関連装置を用いて実施できる。マイクロカップ上の過剰なレジストは、ワイパーブレードまたは類似のデバイスによる掻き取りを含む当該技術分野において既知の多数の方法を用いて除去できる。その後、標準的な手法をフォトレジスト供給業者の推奨に従って用いることにより、フォトレジストをオーブン中でベーク（または焼成）する。続くフォトレジストの画像露光は、例えば３６５ｎｍにて約６ｍＷ／ｃｍ^２の強度を有する金属ハロゲン化物ランプを備えるロクタイト・ゼータ（Loctite Zeta）７４１０露光装置、または３６５ｎｍにて約５ｍＷ／ｃｍ^２の強度を有する５００ワット、６８８１０型マーキュリーＡＲＣランプ（Mercury ARC Lamp）を備えるオリエル（ORIEL）８７０００シリーズＵＶ装置などのＵＶ光源を用いて実施してよい。露光は、フォトレジストを現像液で現像した後に画像識別性を良好なコントラストで示すのに十分な時間に亘って実施される。

本発明の第３の要旨において、同期化露光機構が用いられる。基本的には、露光の間にマスクとウェブとの間の位置合せおよび位置決めを維持するように、ウェブに対して同期化した動きでフォトマスクループを「巻き取る」。連続同期化運動および露光プロセスでは、一定の位置合せおよび位置決めを維持するために、ウェブおよびマスクを露光の間、同じ速度で同じ方向に動かす。選択された別個のマイクロカップ上にあるフォトレジストを画像露光することを、ウェブ上にて正確かつ連続的に行うことができる。

本発明の第４の要旨において、選択されたマイクロカップ上にある露光したポジ型フォトレジストをデベロッパー（DEVELOPER）−３５１（商品名）（水酸化ナトリウム、水、四ホウ酸ナトリウム十水和物および無機ホウ酸塩で構成される溶液）およびデベロッパー−４５３（商品名）（水、水酸化カリウムおよび無機ホウ酸塩で構成される溶液）（いずれもシプレイ・カンパニー（マサチユーセッツ州マールボロ））などの現像液を用いて現像および除去する。その後、被覆されていないマイクロカップは、充填剤を除去するために蒸留水または薄い現像溶液で十分に洗浄してよい。露光領域にある充填剤の除去効率を向上させるため、トリトン（TRITON、登録商標）Ｘ−１００（ポリエチレングリコールｔｅｒｔ−オクチルフェニルエーテル、ユニオンカーバイド（Union Carbide））、エアロゾル（AEROSOL、登録商標）ＯＴ（スルホコハク酸ジオクチルナトリウム）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの界面活性剤を添加してよい。現像および洗浄したマイクロカップは、その後、空気流、熱または真空などを使用することによって乾燥させる。

本発明の第５の要旨において、フォトレジストおよび充填剤材料をマイクロカップ上に被覆するためによく用いられるような標準的なコーティング法を使用して、場合により熱可塑性物または熱硬化物の前駆体（下記参照）を含む第１カラーのディスプレイ流体を、開口させたマイクロカップに充填する。様々なカラーディスプレイ流体および懸濁物が当該技術分野において知られており、これは様々なカラーの二色性染料を含有する液晶、ならびに同時係属特許出願第’４８８号および’９７２号に記載されるような異なる色の電気泳動流体を含む。

本発明の第６の要旨において、充填したマイクロカップを封止する。マイクロカップの封止は、同時係属特許出願第’４８８号および’９７２号に記載される様々な方法によって実施できる。１つの好ましい態様においては、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体をＥＰＤ流体中に分散させることによって封止を実施してよい。ディスプレイ流体および熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の組成は、ディスプレイ流体がディスプレイ流体の比重よりも小さい比重を有する前駆体と非混和性であるように選択される。マイクロカップに前駆体／ディスプレイ流体混合物を充填した後、前駆体はカラーディスプレイ流体と相分離して上澄み層（または浮上層）を形成し、この上澄み層はその後、溶媒蒸発、界面反応、湿気（または水分）、熱または放射線によって堅く、または硬化させる。例えばＵＶなどの放射線によりマイクロカップを硬化させることが好ましいが、封止工程の生産効率を上げるために、上述の方法の２つまたはそれ以上を組み合わせて用いてもよい。

別法では、ＥＰＤ流体を熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の溶液と一緒にオーバーコートすることによってマイクロカップの封止を実施してよい。この封止は溶媒蒸発、界面反応、湿気、熱、放射線または様々な硬化機構の組み合わせにより前駆体を硬化させることによって実施される。好ましくは、オーバーコート溶液はディスプレイ流体より軽く、また、コーティングの間の混合の程度を低くするために、後者に対しわずかな（または限られた）混和性を有する。オーバーコート溶液の表面張力および粘度を慎重に調節することによって、良好なコーティング均一性および封止層とマイクロカップアレイとの間の十分な接着性を得ることができる。

他の選択された着色のディスプレイ流体を用いて所望の配置において上述のような全部の製造工程を繰り返し、選択されたマイクロカップに充填してよい。その後、充填および封止したマルチカラーマイクロカップアレイを、接着剤付きＰＥＴ上にあるＩＴＯなどの導電性フィルムの上にラミネートする。

本発明に従って製造されるＥＰＤは、多くの異なる用途に対して優れたカラーアドレス性（またはアドレッサビリティ、addressability）を有する、薄くて非常に柔かく（またはフレキシブルで）耐久性のあるマルチカラーディスプレイのロール・トゥ・ロール連続または半連続製造操作に適用できる。

本発明に従って製造されるＥＰＤは、例えば湿度および温度などの製造環境に対して敏感でない。これにより得られるディスプレイは薄く、フレキシブルであり、耐久性があり、取り扱いが容易であり、フォーマットに対して融通がきく。本発明に従って製造されるＥＰＤは、好ましいアスペクト比ならびに適切に規定された形状および寸法を有するマイクロカップを含むので、双安定性の反射型ディスプレイは、優れたカラー・アドレッサビリティ、大きいコントラスト比、および速いスイッチング速度を有する。

定義
「アスペクト比」は、マイクロカップの幅に対する深さ（または高さ）、長さに対する深さ、または直径に対する深さの比を言う。
本明細書において用語「適切に規定された」は、マイクロカップまたはセルについて記載するために用い、マイクロカップまたはセルが、製造プロセスの特定のパラメーターに基づいて予め決められる明確な形状、寸法およびアスペクト比を有することを示す。

実施例１：マイクロカップ形成
３５重量部のエベクリル（Ebecryl）６００（ユー・シー・ビー（UCB）製）、４０部のＳＲ−３９９（サートマー（Sartomer）製）、１０部のエベクリル４８２７（ユー・シー・ビー製）、７部のエベクリル１３６０（ユー・シー・ビー製）、８部のＨＤＤＡ（ユー・シー・ビー製）、０．０５部のイルガキュア（Irgacure）３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）製）、および０．０１部のイソプロピルチオキサントン（ＩＴＸ、アルドリッチ（Aldrich）製）を均一に混合して用いてマイクロエンボス加工に用いた。

実施例２：マイクロカップアレイの製造
５部のエベクリル８３０、２．６部のＳＲ−３９９（サートマー製）、１．８部のエベクリル１７０１、１部のＰＭＭＡ（分子量Ｍｗ＝３５０，０００、アルドリッチ製）、０．５部のイルガキュア５００、および４０部のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を含むプライマー溶液を、２ミル（mil）、６０オーム／スクエアのＩＴＯ／ＰＥＴフィルム（シェルダール・インク（Sheldahl Inc.、ミネソタ州）製）の上に＃３マイラド・バー（Myrad bar）を用いて被覆し、乾燥させ、ゼータ（Zeta）７４１０（５Ｗ／ｃｍ^２、ロクタイト製）露光装置を用いて空気中で１５分間ＵＶ硬化させた。実施例１で製造したマイクロカップ調製物を、処理ＩＴＯ／ＰＥＴフィルム上に目標厚さ約５０μｍとしてコートし、６０（幅）μｍ×６０（長さ）μｍの繰り返し突起パターンを幅１０μｍの隔壁ラインで有するＮｉ−Ｃｏ雄型によってエンボス加工し、ＰＥＴ側から２０秒間ＵＶ硬化させ、２インチの剥離バーによって約４〜５フィート／分の速度で外した。１０〜５０μｍの範囲の深さを有する適切に規定されたマイクロカップが、対応する突起高さを有する雄型を用いて製造された。

実施例３：比較例：ノボラックフォトレジストをラミネートしたマイクロカップアレイ
３グラム／ｍ^２（乾燥状態）のポジとして作用するフォトレジストＳＪＲ−５７４０（シプレイ、マサチューセッツ州）を除去可能な透明支持体ＰＥＴ−４８５１（サン−ゴバン（Saint-Gobain、マサチューセッツ州）製）の上にマイラド・バーでコートした。その後、このフォトレジストの上に、９部のナコー（Nacor）７２−８６８５（５０％固体、ナショナルスターチ（National Starch）製）および９１部のカーボセット５１５（ＢＦグッドリッチ製）２０％水溶液を含むアルカリ現像型接着剤組成物を３グラム／ｍ^２（乾燥状態）としてマイラド・バーでコートした。その後、３層の接着剤／レジスト／支持体を、実施例２に従って作製した深さ１０ミクロンの空のマイクロカップアレイの上に４０℃にてラミネートした。ＰＥＴ支持体を除去し、そして、フォトレジストをラミネートしたマイクロカップアレイをゼータ７４１０（５Ｗ／ｃｍ^２、ロクタイト製）露光装置を用いてフォトマスクを通じて約１分間画像露光し、その後、デベロッパー−４５３（シプレイ製）で２分間現像した。非露光領域におけるレジスト一体性（または完全性）の低下、例えばピンホールなど、およびレジストのマイクロカップからの剥離が現像工程後に観察された。

実施例４：フォトレジストを完全に充填した深さ１０ミクロンのマイクロカップ
実施例２に従って作製した深さ１０ミクロンのマイクロカップアレイを、ＢＤ−１０Ａコロナ表面処理機（エレクトロン−テクニック・プロダクツ・インコーポレイテッド（Electron-Technic Products, Inc.、イリノイ州シカゴ）製）で約１分間コロナ処理し、その後、＃８マイラド・バーを用いてフォトレジストＳＪＲ−５７４０（４２．５％固体）でコートした。カップ上面上にあるレジスト厚さを測定したところ約３ミクロンであった。コートしたマイクロカップアレイをゼータ７４１０露光装置を用いて約１分間ＵＶ画像露光し、その後、デベロッパー−４５３（シプレイ製）で２分間現像した。非露光領域にある隔壁上のレジスト一体性が低下することなく、良好な画像識別性が認められた。露光−現像サイクルを１回繰り返した。第２の現像プロセス後、非露光領域にある隔壁上でのレジスト一体性の低下は観察されなかった。

実施例５：比較例、フォトレジストを完全に充填した深さ４０ミクロンのマイクロカップ
深さ４０ミクロンのマイクロカップアレイを用い、ならびに露光時間および現像時間をそれぞれ２分間および１３分間に増やしたこと以外は実施例４と同様の手順を実施した。第２の現像プロセス後、非露光領域にある隔壁上のレジストにおいていくつかの欠陥および望ましくなく現像されていることが観察された。

実施例６：粒状充填剤を充填し、およびフォトレジストをオーバーコートしたマイクロカップ
実施例２に従って作製した深さ３５ミクロンのマイクロカップを用いた。１部のＰＶＡ２０５（エアー・プロダクト（Air Product）製）１０％水溶液および９部のポリスチレンラテックス（５０％固体）を含む充填剤組成物を、ギャップ開口部を２５ミクロンに予め設定した万能ブレードを用いてマイクロカップ上にコートした。マイクロカップアレイを乾燥させ、および光学顕微鏡で検査したところ、わずかに充填不足なマイクロカップが確認された。ギャップ開口部を１０ミクロンに予め設定した万能ブレードを用いて、充填したマイクロカップアレイにポジ型フォトレジストＳＪＲ−５７４０をオーバーコートした。フォトレジスト上のレジストの目標厚さは３ミクロンとした。３０秒間の画像露光後、マイクロカップアレイをデベロッパー−４５３で１分間現像し、次いで、脱イオン水で十分に濯いだ。露光−現像−洗浄サイクルを１回繰り返した。第２のサイクル後、非露光領域にある隔壁上でのレジスト一体性の低下は観察されなかった。

実施例７：粒状充填剤を充填し、およびフォトレジストをコートしたマイクロカップ
ポリスチレンラテックスを３つの別々の実験にてＡＣｑｕａ２２０、ＡＣｑｕａ２４０、およびＡＣｑｕａ２５０（ハネウェル（ニュージャージー州）製）で置換したこと以外は実施例６と同様の手順を実施した。第２のサイクル後、非露光領域に欠陥なしで、優れた画像識別性が認められた。

実施例８〜１３：感光性溶解抑制剤を含有する充填剤
充填剤を表１に示す組成物で置換したこと以外は実施例６と同様の手順を実施した。従って、０〜２０％の光活性化合物、４−ｔ−ブチルフェノール２１５エステル（サン−ジーン・フォトケミカル（St-Jean Photochemical）製）および０〜１０％のポリビニルフェノール（アルドリッチ、Ｍｎ＝８０００またはＭｎ＝２０，０００）を、ＭＥＫ中の水に分散可能な樹脂ＡＱ−１３５０（イーストマン・ケミカル（Eastman Chemical）製）に添加し、マイクロカップ上にコートした。わずかに充填不足のマクロカップを２分間ブランケット（blanket）露光し、その後、ギャップ開口部を７ミクロンに予め設定した万能ブレードを用いてフォトレジストＳＪＲ−５７４０でオーバーコートした。レジストをオーバーコートしたマイクロカップアレイを３０秒間画像露光し、そしてデベロッパー−４５３で２分間現像した。露光−現像サイクルを１回繰り返した。第２のサイクル後、非露光領域にある隔壁上でのレジスト一体性の低下は観察されなかった。

実施例１４：充填剤としての露光したノボラックフォトレジスト
充填剤をフォトレジストＳＪＲ−５７４０で置換したこと以外は実施例８〜１３と同様の手順を実施した。露光−現像サイクルを１回繰り返した。第２のサイクル後、非露光領域にある隔壁上でのレジスト一体性の低下は観察されなかった。

実施例１５：ＴｉＯ_２分散物
６．４２グラムのＴｉピュア（Pure）Ｒ７０６（デュポン（Du Pont）製）を、１．９４グラムのフルオロールインク（Fluorolink）Ｄ（オーシモント（Ausimont）製）、０．２２グラムのフルオロールインク７００４（オーシモント製）、０．３７グラムのフッ素化銅フタロシアニン染料（３Ｍ製）および５２．５４グラムのパーフルオロ溶媒ＨＴ−２００（オーシモント製）を含む溶液中にホモジナイザーで分散させた。

実施例１６：ＴｉＯ_２分散物
ＴｉピュアＲ７０６およびフルオロールインクをポリマー被覆ＴｉＯ_２粒子ＰＣ−９００３（エリメンティス（Elimentis、ニュージャージー州ヒューストン）製）およびクライトックス（Krytox、デュポン製）でそれぞれ置換したこと以外は実施例１５と同様の手順を実施した。

実施例１７：マイクロカップシーリング
実施例２で作製した深さ３５ミクロンのマイクロカップアレイを用いた。実施例１５で調製した８５部のＴｉＯ_２分散物を１５部のパーフルオロ溶媒ＦＣ−７７（３Ｍ製）で希釈し、万能ブレードアプリケータ（０．１ミル（mil）のギャップ開口部）を使用して、マイクロカップ上にコートした。わずかに充填不足なマイクロカップアレイを得た。その後、部分的に充填されたカップ上に、万能ブレードアプリケータ（６ミルの開口部）によってヘプタン中のポリイソプレン７．５％溶液をオーバーコートした。その後、オーバーコートしたマイクロカップを室温で乾燥させた。厚さ約６ミクロンの途切れのない（またはシームレスな）シーリング層が顕微鏡で観察された。取り込み気泡は、シールしたマイクロカップ内で観察されなかった。

実施例１８：マイクロカップシーリング
実施例１６で調製したＴｉＯ_２分散物を用いたこと以外は実施例１７と同様の手順を実施した。厚さ約６ミクロンの途切れのないシーリング層が顕微鏡で観察された。取り込み気泡は、シールしたマイクロカップ内で観察されなかった。

本発明の特定の形態を例証（または図示）および説明して来たが、本発明の概念および範囲を逸脱することなく種々の改変が成され得ることは明らかであろう。従って、特許請求の範囲による場合を除いて、本発明が限定されることを意図しない。

図１Ａ〜１Ｈはイメージ通りに開口し、およびマルチカラーディスプレイ成分を充填し、ならびにディスプレイを製造するための本発明の方法の様々な特徴を図示し、図１Ａは導体フィルム（２）および基材（３）上にある熱可塑性物または熱硬化物の前駆体（１）の様々な組成物から形成されるマイクロカップを図示する。 図１Ｂは除去可能な充填剤材料（４）が充填され、ポジ型フォトレジストの層を含むコーティング（５）を有するマイクロカップアレイを図示する。 図１Ｃは放射線によるポジ型フォトレジストの第１の画像露光、コーティングの選択的現像および除去、および充填剤の除去の結果、現像および洗浄されたマイクロカップを生じることを図示する。 図１Ｄは第１カラーのディスプレイ流体（６）を有する、開口させたマイクロカップの第１の充填および封止の結果を図示する。 図１Ｅは放射線によるポジ型フォトレジストの第２の画像露光、コーティングの選択的現像および除去、および充填剤の除去の結果、現像および洗浄されたマイクロカップを生じることを図示する。 図１Ｆは第２カラーのディスプレイ流体（７）を有する、開口させたマイクロカップの第２の充填および封止の結果を図示する。 図１Ｇは放射線によるポジ型フォトレジストの第３の画像露光、コーティングの選択的現像および除去、および充填剤の除去により、現像および洗浄されたマイクロカップを生じることを図示する。 図１Ｈは第３カラーのディスプレイ流体（８）を有する、開口させたマイクロカップの第３の充填および封止の結果を図示する。

Claims (32)

1. マルチカラー電気泳動ディスプレイを製造するための方法であって、
   ａ）ディスプレイセルに充填剤材料を充填する工程；
   ｂ）充填したディスプレイセルをフォトレジストの層で被覆する工程；
   ｃ）フォトレジストを画像露光および現像して、ディスプレイセルのグループを選択的に開口させる工程；
   ｄ）開口させたディスプレイセルから充填剤材料を除去する工程；
   ｅ）充填剤材料を除去したディスプレイセルに第１カラーのディスプレイ流体を充填する工程；
   ｆ）ディスプレイ流体を充填したディスプレイセルを封止する工程；および
   ｇ）マルチカラーディスプレイが形成されるまで、１つまたはそれ以上の異なるカラーのディスプレイ流体について工程ｃ）〜ｆ）を繰り返す工程
   を含む、方法。
2. 前記充填剤材料は、非露光フォトレジストに対しては弱い溶媒または非溶媒であるが充填剤材料に対しては良好な溶媒または分散媒である洗浄溶液を用いることによってセルから容易に除去することができる、請求項１に記載の方法。
3. 前記洗浄溶液は水性溶液である、請求項２に記載の方法。
4. 前記充填剤材料は有機、無機およびポリマーの粒状物、水に可溶および分散可能なポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
5. 前記充填剤材料は水分散性分枝スルホポリエステル、アクリルコポリマー、ポリ（ビニルアルコール）、ポリビニルピロリドン、ポリ（４−ビニルフェノール）、予め露光したポジ型フォトレジスト、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、およびそれらのコポリマー、エチレンコポリマーの亜鉛アイオノマー分散物、エチレンアクリル酸コポリマーのナトリウムアイオノマー分散物およびＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン分散物、膜形成しないラテックス、コロイダルシリカ、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項４に記載の方法。
6. 前記膜形成しないラテックスはＰＭＭＡまたはポリスチレンラテックスである、請求項５に記載の方法。
7. 前記充填剤材料は界面活性剤、分散剤および感光性溶解抑制化合物からなる群から選択される添加剤を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記感光性溶解抑制化合物はジアジド化合物である、請求項７に記載の方法。
9. 前記充填剤材料は予め露光したポジとして作用するノボラックフォトレジストである、請求項１に記載の方法。
10. 前記フォトレジストはノボラック系フォトレジストＳ−１８１８、ＳＪＲ−１０７５、ＳＪＲ−３０００、ＳＪＲ−５４４０、ＳＪＲ−５７４０、ＡＺ−９２６０、ＡＺ−４６２０、ＡＺ−４５６２、ＴＨＢ−ポジ型、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
11. 前記フォトレジストはポリビニルフェノール系フォトレジストである、請求項１に記載の方法。
12. 前記フォトレジストはポリビニルフェノール系フォトレジストのｔ−ＢＯＣ誘導体である、請求項１に記載の方法。
13. 前記露光工程はＵＶ放射線、可視光または他の放射線源によって実施する、請求項１に記載の方法。
14. 前記露光工程の前にフォトレジストをソフトベークする工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記現像工程は前記露光したセルを現像溶液と接触させることを含む、請求項１に記載の方法。
16. 前記現像溶液はアルカリ性溶液；水酸化ナトリウム、水、四ホウ酸ナト リウム十水和物および無機ホウ酸塩で構成される溶液；および水、水酸化カリウムおよび無機ホウ酸塩で構成される溶液からなる群から選択される塩基現像液である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記現像溶液は界面活性剤または分散剤である、請求項１５に記載の方法。
18. 現像工程は現像したセルを溶媒または溶媒の混合物で洗浄する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
19. 前記溶媒は蒸留水または脱イオン水である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ディスプレイ流体は着色誘電性溶媒中の粒子の分散物を含む電気泳動流体である、請求項１に記載の方法。
21. 前記粒子は白色粒子である、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ディスプレイ流体は液晶である、請求項１に記載の方法。
23. 前記液晶は二色性染料を含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ディスプレイ流体のカラーは任意の順序の赤、青および緑である、請求項１に記載の方法。
25. 充填したセルの前記封止工程は、熱可塑性物または熱硬化物の前駆体の層を適用し、および該層を硬化させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
26. 前記工程ｆ）は、前記ディスプレイ流体と部分的に非混和性である熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物で該ディスプレイ流体をオーバーコートすることであって、該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物は該ディスプレイ流体より小さい比重を有すること、その後、該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を硬化させることによって実施する、請求項１に記載の方法。
27. 前記工程ｅ）およびｆ）は、前記開口させたセルに前記ディスプレイ流体および熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物の分散物を充填することであって、該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物は該ディスプレイ流体より小さい比重を有すること、その後、該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物が相分離して該ディスプレイ流体の上に上澄層を形成する間またはその後に該熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物を硬化させることによって実施する、請求項１に記載の方法。
28. 前記熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物の前記硬化は、溶媒または可塑剤の蒸発によって、冷却、界面反応、湿気、熱、放射線またはこれらの方法の組合せによって実施する、請求項２６または２７に記載の方法。
29. 熱可塑性物または熱硬化物の前駆体組成物の１つまたはそれ以上の追加の層を適用し、および充填したマルチカラーディスプレイを硬化または堅くすることにより封止する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
30. 工程をロール・トゥ・ロール処理技術にて実施し、連続または半連続操作にて搬送する、請求項１に記載の製造方法。
31. マルチカラー電気泳動ディスプレイの製造方法であって、
    ａ）ディスプレイセルに充填剤材料を充填すること、
    ｂ）充填したディスプレイセルをフォトレジストの層で被覆し、
    ｃ）フォトレジストを画像露光および現像して、選択したディスプレイセルを開口させ、および該選択したディスプレイセルから充填剤材料を除去し、その後、該選択したディスプレイセルにディスプレイ流体を充填すること、および
    ｄ）該ディスプレイ流体を充填した該ディスプレイセルのみを封止すること
    を含む、方法。
32. 前記充填剤材料は有機、無機およびポリマーの粒状物、水に可溶および分散可能なポリマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項３１に記載の方法。

Images