JP4559746B2 - 単粒子膜形成用の原版とこの原版を用いた単粒子膜の形成方法およびこの単粒子膜の形成方法を用いた電気泳動表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、粒子を単粒子膜とするための原版、例えば、平均粒径が１０〜１００μｍの範囲内にある粒子を単粒子膜（好ましくは最密充填配列）とするための原版と、この原版を用いた単粒子膜の形成方法、および、電気泳動粒子と分散媒体を収納したマイクロカプセルを電気泳動表示素子として使用した電気泳動表示装置に関する。

例えば、平均粒径が１０〜１００μｍの範囲内にある粒子を、被形成体の表面に配列して単粒子膜を形成する方法として、例えば、予め粘着層を形成した被形成体上に粒子を散布し、ブレードにより掻き取る方法、粒子を分散させた塗布液を被形成体上に均一に塗布し、乾燥させる方法等がある。

一方、近年、電気泳動粒子と分散媒体を収納したマイクロカプセルを電気泳動表示素子として２枚の電極間に挟み込み、この電気泳動表示素子に電圧を印加することにより、電気泳動粒子がマイクロカプセル内を異なる極性を有する電極に向かって電気泳動する現象を利用した電気泳動表示装置が開発されている（特許文献１、２）。このような電気泳動表示装置では、マイクロカプセルを分散させた塗布液を電極上に均一に塗布し、乾燥させることにより電気泳動表示素子層を形成することが行なわれていた。
特開２００２−３５７８５３号公報 特開２００２−３３３６４３号公報

しかしながら、従来の方法では、均一な材質からなる粒子や、電気泳動粒子と分散媒体を収納したマイクロカプセル等のように内部に異なる物質を包含した粒子等であって、平均粒径が１０〜１００μｍの範囲内にある粒子を、被形成体の表面に最密充填状態で配列することは困難であった。例えば、マイクロカプセルを分散させた塗布液の調製段階では、電気泳動粒子の微油滴分散乳化やマイクロカプセルの製造を容易にするために、水溶液中でその処理を行っており、さらに、結合材としてポリビニルアルコール、その他の水溶性高分子材料を適当量含んでいる。したがって、マイクロカプセルを分散含有する塗布液は、水系のチキソトロピックな溶液であり、このため、塗布特性が悪く、泡の混入等を生じ易く、マイクロカプセルが最密充填状態で配列された電気泳動表示素子層を形成することが困難であった。電気泳動表示素子層を構成するマイクロカプセルが最密充填状態でない場合、画像品質の低下を来たすという問題があった。

本発明は上述のような実情に鑑みてなされたものであり、粒子を配列して単粒子膜を形成するための原版と、この原版を用いた単粒子膜の形成方法、および、高品質表示が可能な電気泳動表示装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明は、粒子を配列して単粒子膜を形成するための単粒子膜形成用の原版において、基体と、該基体の表面側に設けられた複数の凹部を有し、該凹部の開口部が円形であり、開口部の直径ｄと粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ≦Ｄの関係が成立し、複数の前記凹部は隣接する３個の凹部の開口部の重心を頂点する三角形が粒子の平均粒径Ｄを一辺の長さとする正三角形となるように配列されているような構成とした。

本発明の他の態様として、前記凹部は前記基体の裏面側へ貫通した貫通孔であり、該貫通孔の開口部の直径ｄと粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ＜Ｄの関係が成立するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記貫通孔の内径は、前記基体の表面側の開口部の内径と等しいような構成とした。

また、本発明の単粒子膜の形成方法は、粒子を、上述のいずれかの単粒子膜形成用の原版の各凹部に載置配列する配列工程と、該原版上の粒子を被形成体上に転写して単粒子膜を形成する転写工程と、を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、凹部が貫通孔である上述の単粒子膜形成用の原版を使用し、前記配列工程において、原版の裏面側から吸引を行ない、前記転写工程において、前記原版上の粒子が被形成体に当接した状態となるまで吸引を継続するような構成とした。

また、本発明は、電極間に電気泳動表示素子層を備え、少なくとも一方の電極は、所定のパターン形状を有するパターン電極であり、前記電気泳動表示素子層は、電気泳動粒子と分散媒体をマイクロカプセルに収納してなる電気泳動表示素子が前記パターン電極上に配列されたものである電気泳動表示装置の製造方法において、上述のいずれかの単粒子膜の形成方法によって、前記パターン電極上に電気泳動表示素子を単粒子膜状態となるように配列するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記パターン電極を、電気的に独立した複数系統のパターン電極からなるように形成するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記電気泳動表示素子層を構成する電気泳動表示素子の分散媒体の色を、各系統のパターン電極毎に異なるようにするような構成とした。
本発明の他の態様として、電気泳動表示素子の分散媒体の色は、少なくとも青色、赤色、黄色の３種とするような構成とした。

本発明によれば、原版に形成された各凹部に１個づつ粒子を載置配列することにより、粒子の単粒子配列状態が得られる。このような原版を用いて被形成体上に粒子を転写することにより、単粒子状態で配列されたムラのない単粒子膜を形成することができる。また、電気泳動表示装置のパターン電極上には、電気泳動粒子と分散媒体をマイクロカプセルに収納してなる電気泳動表示素子が単粒子膜状態となるように配設されているので、パターン電極による電気泳動表示素子層への電圧印加により、電気泳動表示素子の電気泳動粒子がマイクロカプセル内を異なる電荷を有する電極に向かって電気泳動する現象を利用した表示が、ムラのない高品質なものとなる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［単粒子膜形成用の原版］
図１は、本発明の単粒子膜形成用の原版の一実施形態を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。図１および図２に示されるように、本発明の単粒子膜形成用の原版１は、基体２と、この基体２の表面２ａ側に設けられた複数の凹部３を有している。

原版１を構成する凹部３は、球面形状の凹部であり、凹部の円形開口部の直径ｄは、成膜対象の粒子の平均粒径Ｄと同等である。また、凹部３は、隣接する３個の凹部３の開口部の重心を頂点する三角形（図１参照）が正三角形であり、その一辺の長さＬが成膜対象である粒子の平均粒径Ｄと等しくなるように配列されている。尚、本発明において、粒子の平均粒径Ｄは、ＪＩＳ Ｚ２５００に準拠して測定するものとする。

図３は、本発明の単粒子膜形成用の原版の他の実施形態を示す平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線における縦断面図である。図３および図４に示されるように、本発明の単粒子膜形成用の原版１１は、基体１２と、この基体１２の表面１２ａ側に設けられた複数の凹部１３を有している。

原版１１を構成する凹部１３は、円形の開口部を有し、この開口部は微小な境界を介して隣接しており、開口部の直径ｄと、成膜対象の粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ＜Ｄの関係が成立するものである。また、凹部１３は、隣接する３個の凹部１３の開口部の重心を頂点する三角形（図３参照）が正三角形であり、その一辺の長さＬが成膜対象である粒子の平均粒径Ｄと等しくなるように配列されている。

上述にように、本発明の原版では、原版に形成された凹部の直径、配列が、単粒子膜を形成する対象となる粒子の平均粒径と所定の関係を満足しているので、原版の各凹部に１個づつ粒子を載置配列することにより、粒子の最密充填状態が得られる。すなわち、基体の表面側に設けられた複数の凹部は、その開口部の直径ｄと粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ≦Ｄの関係が成立し、かつ、複数の凹部は隣接する３個の凹部の開口部の重心を頂点する三角形が粒子の平均粒径Ｄを一辺の長さとする正三角形となるように配列されたものである。開口部の直径ｄが上記の関係よりも小さい（ｄ＜０．７Ｄ）場合、粒子を原版の凹部に確実に載置することが困難となり好ましくない。

また、本発明の単粒子膜形成用の原版は、上記の凹部が基体の裏面側へ貫通した貫通孔であってもよい。図５は、このような本発明の原版を示す図４相当の縦断面図である。図５に示されるように、本発明の単粒子膜形成用の原版２１は、基体２２と、この基体２２の表面２２ａ側に設けられた複数の凹部２３を有しており、この凹部２３は、基体２２の裏面２２ｂへ貫通した貫通孔である。このような凹部（貫通孔）２３は、その開口部の直径ｄと粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ＜Ｄの関係が成立し、かつ、隣接する３個の凹部（貫通孔）２３の開口部の重心を頂点する三角形が正三角形であり、その一辺の長さＬが成膜対象である粒子の平均粒径Ｄと等しくなるように配列されている。

尚、図５に示される例では、凹部（貫通孔）２３は、基体２２の表面２２ａ側の開口部の内径と、裏面２２ｂ側の開口部の内径が等しいものであるが、これに限定されるものではない。すなわち、粒子を載置するための凹部として機能する表面２２ａ側の開口部の直径が、粒子の平均粒径Ｄとの間で上記の関係を満足すればよく、裏面２２ｂ側の開口部の大きさ、貫通孔の内壁面形状には特に制限はない。

本発明の原版１，１１，２１を構成する基体２，１２，２２は、ガラス板、アルミニウム、銅、クロム、インバー、スーパーインバー、４２鉄ニッケル合金、コバール、工具鋼（ＳＫＤ１１）等の金属、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン等の耐熱性のある有機材料を使用することができる。また、原版の繰り返し使用における耐久性を向上させる目的で、少なくとも表面２ａ，１２ａ，２２ａ側にクロム、ニッケル、炭化珪素、窒化チタン等の薄膜を形成してもよい。また、基体２，１２，２２の厚みは特に制限されず、例えば、５０μｍ〜１０ｍｍの範囲で使用する材質等を考慮して適宜設定することができる。
また、基体への凹部や貫通孔の形成は、サンドブラスト法、エキシマレーザー法、イオンビーム法等の乾式法、エッチング液浸漬法等の湿式法により行なうことができる。

本発明における成膜対象の粒子の大きさには、特に制限はなく、例えば、平均粒径Ｄが１０〜１００μｍの範囲内にある粒子を対象とすることができ、粒子の種類は、均一な材質からなる粒子、内部に異なる材料を包含するカプセル素子のような粒子等、特に制限はない。

尚、上述の単粒子膜形成用の原版の実施形態では、凹部の開口部が円形の例を示しているが、開口部の形状は円形に限定されず、３角形以上の多角形、楕円形等であってもよく、開口部の大きさは、成膜対象となる粒子の大きさを考慮して適宜設定できる。また、上述の単粒子膜形成用の原版の実施形態では、最密充填状態の単粒子膜を形成可能な例を示したが、本発明の原版は、単粒子膜を最密充填状態とすることに限定されるものではない。

［単粒子膜の形成方法］
次に、本発明の単粒子膜の形成方法について説明する。
図６は、上述の本発明の単粒子膜形成用の原版１１を使用した形成方法の例を示す工程図である。

本発明では、まず、配列工程において、平均粒径Ｄが１０〜１００μｍの範囲内にある粒子Ｐを原版１１の各凹部１３に単粒子状態となるように載置配列する（図６（Ａ））。使用する原版１１は、凹部１３の開口部の直径ｄと粒子Ｐの平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ≦Ｄの関係が成立し、かつ、複数の凹部１３が、隣接する３個の凹部１３の開口部の重心を頂点する三角形が粒子の平均粒径Ｄを一辺の長さとする正三角形となるように配列されたものである。

上記の配列工程では、ブレードコート方法、例えば、乾燥状態にある粉体Ｐを原版１１上に散布し、ブレードにより不要な粉体Ｐを除去する方法、粉体Ｐを分散させた分散液を原版上に塗布し、ブレードにより不要な粉体Ｐを除去する方法等を用いることができる。ブレードによる不要な粉体Ｐの除去では、ブレードと原版とのギャップを、粉体Ｐの平均粒径と略等しい大きさに設定することが好ましい。このような配列工程により、原版１１の各凹部１３に１個づつ載置配列された粒子Ｐは、最密充填状態となっている。

次に、転写工程において、原版１１上の粒子Ｐに、予め粘着層３２を表面に形成した被形成体３１を接触させ（図６（Ｂ））、その後、原版１１を取り除くことにより、被形成体３１上に、最密充填状態の粒子Ｐを転写して単粒子膜を形成する（図６（Ｃ））。

図７は、上述の本発明の単粒子膜形成用の原版２１を使用した形成方法の例を示す工程図である。
本発明では、まず、配列工程において、平均粒径Ｄが１０〜１００μｍの範囲内にある粒子Ｐを原版２１の各凹部（貫通孔）２３に単粒子状態となるように載置配列する（図７（Ａ））。使用する原版２１は、凹部（貫通孔）２３の開口部の直径ｄと粒子Ｐの平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ＜Ｄの関係が成立し、かつ、複数の凹部（貫通孔）２３が、隣接する３個の凹部（貫通孔）２３の開口部の重心を頂点する三角形が粒子の平均粒径Ｄを一辺の長さとする正三角形となるように配列されたものである。

上記の配列工程では、上述の実施形態と同様のブレードコート方法を用いることができ、さらに、原版２１の裏面２１ｂ側から吸引を行なうことにより、凹部２３への粉体Ｐの保持や、粉体Ｐを分散させた分散液の溶液除去を容易なものとすることができる。このような配列工程により、原版２１の各凹部（貫通孔）２３に１個づつ載置配列された粒子Ｐは、最密充填状態となっている。

次に、転写工程において、粘着層３２を表面に形成した被形成体３１上に、原版２１に保持した粒子Ｐを接触させ（図７（Ｂ））、その後、上記の吸引を行なっている場合には、吸引を解除し、原版２１を取り除く。これにより、被形成体３１上に、最密充填状態の粒子Ｐを転写して単粒子膜を形成する（図７（Ｃ））。

上述の実施形態では、被形成体３１は、表面に粘着層３２を備えたものであるが、この粘着層３２には特に制限はない。また、被形成体３１が粘着性を有している場合、あるいは、粒子Ｐが粘着性を有している（配列工程後、加熱等により粉体Pが粘着性を発現する）場合には、粘着層３２は不要である。
尚、上述の単粒子膜の形成方法の実施形態では、粒子Ｐを最密充填状態に配列した単粒子膜を形成する例を示したが、本発明の形成方法は、単粒子膜を最密充填状態とすることに限定されるものではない。

また、本発明における成膜対象の粒子の大きさには、特に制限はなく、例えば、平均粒径Ｄが１０〜１００μｍの範囲内にある粒子を対象とすることができ、粒子の種類は、均一な材質からなる粒子、内部に異なる材料を包含するカプセル素子のような粒子等、特に制限はない。

［電気泳動表示装置］
次に、本発明の電気泳動表示装置について説明する。
図８は、本発明の電気泳動表示装置の一実施形態を示す部分縦断面図である。図８において、本発明の電気泳動表示装置５１は、透明パターン電極５３を一方の面に備えた透明基板５２と、透明パターン電極５７を一方の面に備えた透明基板５６とを電気泳動表示素子層６０を介して対向させたものである。電気泳動表示素子層６０は、透明パターン電極５３と透明パターン電極５７の間に、電気泳動表示素子６１が、図９に示されるように最密充填で単粒子膜状態となるように配列したものである。

透明パターン電極５３は、電気的に独立した３種の透明パターン電極５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃからなり、また、透明パターン電極５７も電気的に独立した３種の透明パターン電極５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃからなっている。そして、透明パターン電極５３Ｙと５７Ｙが電気泳動表示素子６１Ｙを介して対向し、透明パターン電極５３Ｍと５７Ｍが電気泳動表示素子６１Ｍを介して対向し、透明パターン電極５３Ｃと５７Ｃが電気泳動表示素子６１Ｃを介して対向するように透明基板５２と透明基板５６とが配設されている。

透明基板５２，５６は、例えば、ガラス基板、透明樹脂基板等を使用することができ、厚みは１０μｍ〜５ｍｍ、好ましくは２５〜２００μｍの範囲で適宜設定することができる。尚、透明基板５２，５６の一方、すなわち、表示認識者から見て背面に位置する基板を、不透明な基板とすることもできる。この場合、基板として、電極面とは異なるもう一方の基板表面を粗面化あるいは金属膜を蒸着した不透明なガラス基板、染料または顔料を練り込んだ不透明樹脂基板等を使用することができ、この基板上に形成される電極も、下記のような透明電極でなく、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ等の金属電極であってもよい。

上記の透明パターン電極５３Ｙと５７Ｙ、透明パターン電極５３Ｍと５７Ｍ、透明パターン電極５３Ｃと５７Ｃは、それぞれ図示していない電圧印加装置に接続され、例えば、印加電圧１〜１００Ｖの範囲で任意に電極の電荷を制御可能とされている。上記のような透明パターン電極は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等を用いて、スパッタリング、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。また、各透明パターン電極の線幅は１０〜１００μｍ程度の範囲で、電極の間隙は１０〜１００μｍ程度の範囲でそれぞれ設定することができる。

尚、本発明におけるパターン電極とは、上記のような微細パターンからなるパターン電極のみではなく、例えば、表示画面の全面に設けられた透明電極であって、基板の周辺部のシールド部に相当する部位には電極が存在しないようなパターンからなる電極も含むものである。

電気泳動表示素子６１は、電気泳動粒子６２と分散媒体６３をマイクロカプセル６４に収納したものであり、平均粒径は、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍの範囲で設定できる。図示例では、電気泳動表示素子６１Ｙに分散媒体６３としてイエロー色の分散媒体６３Ｙが用いられ、電気泳動表示素子６１Ｍに分散媒体６３としてマゼンタ色の分散媒体６３Ｍが用いられ、また、電気泳動表示素子６１Ｃに分散媒体６３としてシアン色の分散媒体６３Ｃが用いられている。

電気泳動粒子６２としては、有色または無色（白色）の無機顔料粒子、有機顔料粒子を用いることが可能である。無機顔料粒子としては、鉛白、亜鉛華、リトポン、二酸化チタン、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、カオリン、雲母、硫酸バリウム、グロスホワイト、アルミナホワイト、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、カドミウムイエロー、カドミウムリトポンホワイト、黄色酸化鉄、チタンイエロー、チタンバリウムイエロー、カドミウムオレンジ、カドミウムリトポンオレンジ、モリブデートオレンジ、ベンガラ、鉛丹、銀朱、カドミウムレッド、カドミウムリトポンレッド、アンバー、褐色酸化鉄、亜鉛鉄クロムブラウン、クロムグリーン、酸化クロム、ピリジアン、コバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、チタンコバルトグリーン、紺青、コバルトブルー、群青、セルリアンブルー、コバルトアルミニウムクロムブルー、コバルトバイオレット、ミネラルバイオレット、カーボンブラック、鉄黒、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅クロムブラック、銅クロムマンガンブラック、黒色低次酸化チタン（チタンブラック）、アルミニウム粉、銅粉、鉛粉、錫粉、亜鉛粉等を使用することができる。また、有機顔料粒子としては、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、アントラピリミジンイエロー、イソインドリンイエロー、銅アゾメチンイエロー、キノフタロインイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、ニッケルジオキシムイエロー、モノアゾイエローレーキ、ジニトロアニリンオレンジ、ピラゾロンオレンジ、ペリノンオレンジ、ナフトールレッド、トルイジンレッド、パーマネントカーミン、ブリリアントファストスカーレッド、ピラゾロンレッド、ローダミン６Ｇレーキ、パーマネントレッド、リソールレッド、ボンレーキレッド、レーキレッド、ブリリアントカーミン、ボルドー１０Ｂ、ナフトールレッド、キナクリドンマゼンタ、縮合アゾレッド、ナフトールカーミン、ペリレンスカーレッド、縮合アゾスカーレッド、ベンズイミダゾロンカーミン、アントラキノニルレッド、ペリレンレッド、ペリレンマルーン、キナクリドンマルーン、キナクリドンスカーレッド、キナクリドンレッド、ジケトピロロピロールレッド、ベンズイミダゾロンブラウン、フタロシアニングリーン、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、アルカリブルートーナー、インダントロンブルー、ローダミンＢレーキ、メチルバイオレットレーキ、ジオキサジンバイオレット、ナフトールバイオレット等を使用することができる。電気泳動粒子６２の平均粒径は２０ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。尚、電気泳動粒子６２は上記のものに限定されるものではない。

分散媒体６３は、例えば、芳香族炭化水素として、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ドデシルベンゼン等のアルキルベンゼン誘導体、フェニルキシリルエタン、１，１−ジトリルエタン、１，２−ジトリルエタン、１，２−ビス（３，４−ジメチルフェニルエタン）（ＢＤＭＦ）等のジアリルアルカン誘導体、ジイソプロピルナフタレン等のアルキルナフタレン誘導体、モノイソプロピルフェニル、イソプロピルフェニル、イソアミルビフェニル等のアルキルビフェニル誘導体、各種割合にて水素化されたターフェニル誘導体、ジベンジルトルエン等のトリアリルジメタン誘導体、ベンジルナフタレン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、ジアルリアルキレン誘導体、アリルインダン誘導体、ポリ塩素化ビフェニル誘導体、ナフテン系炭化水素等が挙げられる。また、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、アイソバー、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ジクロロメタン、臭化エチル等のハロゲン化炭化水素類、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸トリシクロヘキシル等のリン酸エステル類、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジウラシル、フタル酸ジシクロヘキシル等のフタル酸エステル類、オレイン酸ブチル、ジエチレングリコールジベンゾエート、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、トリメリット酸トリオクチル、クエン酸アセチルトリエチル、マレイン酸オクチル、マレイン酸ジブチル、酢酸エチル等のカルボン酸エステル類、塩素化パラフィン、Ｎ，Ｎ−ジブチル−２−ブトキシ−５−ターシャリオクチルアニリン等が挙げられる。尚、分散媒体６３は上記のものに限定されるものではない。さらに、本発明においては、上記の分散媒体を単独で、または、２種以上を混合して使用することができる。

これらの分散媒体に、スピリットブラック（ＳＢ、ＳＳＢＢ、ＡＢ）、ニグロシンベース（ＳＡ、ＳＡＰ、ＳＡＰＬ、ＥＥ、ＥＥＬ、ＥＸ、ＥＸＢＰ、ＥＢ）、オイルイエロー（１０５、１０７、１２９、３Ｇ、ＧＧＳ）、オイルオレンジ（２０１、ＰＳ、ＰＲ）、ファーストオレンジ、オイルレッド（５Ｂ、ＲＲ、ＯＧ）、オイルスカーレット、オイルピンク３１２、オイルバイオレット＃７３０、マクロレックスブルーＲＲ、スミブラストグリーンＧ、オイルブラウン（ＧＲ、４１６）、スーダンブラックＸ６０、オイルグリーン（５０２、ＢＧ）、オイルブルー（６１３、２Ｎ、ＢＯＳ）、オイルブラック（ＨＢＢ、８６０、ＢＳ）、バリファーストイエロー（１１０１、１１０５、３１０８、４１２０）、バリファーストオレンジ（３２０９、３２１０）、バリファーストレッド（１３０６、１３５５、２３０３、３３０４、３３０６、３３２０）、バリファーストピンク２３１０Ｎ、バリファーストブラウン（２４０２、３４０５）、バリファーストブルー（３４０５、１５０１、１６０３、１６０５、１６０７、２６０６、２６１０）、バリファーストバイオレット（１７０１、１７０２）、バリファーストブラック（１８０２、１８０７、３８０４、３８１０、３８２０、３８３０）等の染料を適宜選択して含有させることにより、各色の分散媒体６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃとすることができる。

また、マイクロカプセル６４の壁膜材料としては、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリ尿素−ポリウレタン、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシリ、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、ゼラチン等を使用することができ、壁膜の厚みは５０ｎｍ〜１μｍ、マイクロカプセル６４の直径は１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ程度の範囲で設定することができる。

電気泳動表示素子層６０は、上記のような電気泳動表示素子６１が透明パターン電極５３上に最密充填状態で単粒子膜として配列されたものであり、均一な厚みを有するものとすることができる。

このような本発明の電気泳動表示装置５１では、透明パターン電極５３（５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃ）と透明パターン電極５７（５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃ）による電気泳動表示素子層６０への電圧印加により、電気泳動表示素子層６０を構成する電気泳動表示素子６１の電気泳動粒子６２がマイクロカプセル６４内を異なる電荷を有する電極に向かって電気泳動する現象を利用したカラー表示が可能である。そして、電気泳動表示素子層６０を構成する電気泳動表示素子６１、図９に示されるように最密充填で単粒子膜状態となるように配設されているので、ムラのない高品質の画像表示が可能である。

また、本発明の電気泳動表示装置５１では、電気泳動表示素子層６０（透明パターン電極５３，５７）が存在しない部位の色を背景色として利用した表示が可能となり、コントラストに優れた高品質表示が可能な電気泳動表示装置となる。例えば、表示認識者から見て背面に位置する基板を着色基板としたり、この基板に着色層や光反射層を設けることにより、電気泳動表示素子層６０（透明パターン電極５３，５７）が存在しない部位において、基板の色を背景色として積極的に利用することが可能となる。

尚、図９に示される電気泳動表示素子６１の最密充填状態の配列においても、電気泳動表示素子６１間には間隙部が存在し、このような間隙部は表示に寄与しないものである。本発明では、透明パターン電極５３と５７の距離が電気泳動表示素子６１の平均粒径よりもやや小さくなるように透明基板５２と透明基板５６を接近させることにより、図１０に示されるように、電気泳動表示素子６１を構成するマイクロカプセル６４を若干押しつぶして、電気泳動表示素子６１の幅（矢印ａ方向）を高さよりも大きくすることにより、電気泳動表示素子６１間に存在する間隙部を減少させてもよい。

また、上述の電気泳動表示装置の実施形態は、Ｙ，Ｍ，Ｃの３色カラー表示が可能なものであるが、本発明の電気泳動表示装置はこれに限定されるものではない。例えば、分散媒体６３の色を所望の色とした１種類の電気泳動表示素子６１を使用して電気泳動表示素子層６０を形成することにより、分散媒体６３の色と電気泳動粒子６２の色を用いた単色表示の電気泳動表示装置とすることもできる。

本発明の電気泳動表示装置は、上述した本発明の単粒子膜形成用の原版を使用し、本発明の単粒子膜の形成方法により、パターン電極上に電気泳動表示素子を最密充填で単粒子膜状態となるように配設して電気泳動表示素子層を形成することにより作製することができる。

尚、電気泳動表示素子のマイクロカプセル化は、従来公知の一般的マイクロカプセル化技術を使用することができる。一般的マイクロカプセル化法としては、合成反応を用いる界面重合法、in-situ重合法、高分子物性変化を生じさせる液中硬化被覆法等が挙げられる。また、物理化学的作製方法として、相分離を利用したコアセルベーション法、界面沈殿法（液中濃縮法、液中乾燥法、二次エマルジョン法）および融解分離法等が挙げられる。

上記の界面重合法は重縮合あるいは重付加反応するような２種のモノマーとして、水溶性のものと油溶性のものを選択し、いずれかを分散させて界面で反応させる方法である。また、上記のin-situ重合法は、核材の内または外の一方からリアクタント（モノマーや開始剤）を供給し、カプセル壁膜表面で反応させる方法である。液中硬化被覆法（オリフィス法）は、予め核材を壁膜材でカプセル化した後、その壁膜を硬化液中で硬化する方法である。

上記のコアセルベーション法は、水溶液系および有機溶媒系のいずれでも用いることができる。水溶液系では、溶解性の減少により相分離を生じさせる単純コアセルベーション法、電気的相互作用により相分離を生じさせる複合コアセルベーション法を用いることができる。有機溶媒系では、溶解性や温度等の変化による相分離現象を利用することができる。また、上記の界面沈殿法は、激しい反応や急激なｐＨ変化等を伴わない、温和な条件でカプセル化が可能な方法であり、例えば、電気泳動表示素子を分散した水溶液を疎水性高分子の溶剤溶液中に分散させた後、さらに保護コロイド溶液に分散させるものである。上記の融解分散法は、壁膜材としてワックスやポリエチレンのような蝋状物質を用いるものであり、加熱下で核材を蝋状物質と共に液中に分散した後冷却する方法である。

電気泳動表示素子は、電気泳動粒子と分散媒体をマイクロカプセルに収納したものであり、上述のような各種基本的な乳化油滴法やカプセル化法を応用することにより、マイクロカプセル化した電気泳動表示素子を作製することができる。
尚、上述の本発明の電気泳動表示装置の実施形態では、電気泳動表示素子６１が最密充填で単粒子膜状態となるように配列されているが、本発明の電気泳動表示装置では、電気泳動表示素子６１が単粒子膜であればよく、最密充填状態に限定されるものではない。

次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
単粒子膜形成用の原版Ａの作製
厚さ１．１ｍｍのほう珪酸ガラス板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ）を基体とし、この基体上に真空蒸着法によりクロム薄膜（厚さ１０００Å）を成膜して基体とした。

次に、クロム薄膜上にフォトレジスト（日本ゼオン（株）製 ＺＰＰ１８００）を塗布した。その後、基体の一方の面を所定のフォトマスクを介して露光し、現像を行なって、厚さ２μｍのレジストパターンを形成した。露光は超高圧水銀ランプを光源とし、照射量は３６５ｎｍで１５０ｍＪ／ｃｍ²とした。また、現像は現像液（日本ゼオン（株）製 ＺＴＭＡ−Ｕ２０）を使用して行なった。

次いで、酸化セリウム系のエッチング液を用いて、湿式エッチングによりクロム薄膜をエッチングした。これにより、クロム薄膜とレジストパターンとの２層構造であり、円形の開口部（直径４０μｍ）を有するエッチングマスクを基体に形成した。

次に、上記のエッチングマスクを備えた基体をフッ化水素酸系のエッチング液に浸漬し、基体に凹部を形成し、その後、水洗し、レジスト剥離剤を用いてレジストパターンを除去し、更に、酸化セリウム系のエッチング液を用いてクロム薄膜を除去して、原版Ａを得た。この原版Ａは図３、図４に示されるような構造であり、円形開口部をもつ凹部を一方の面に複数備え、各凹部の開口部の直径は４０μｍ、隣接する３個の凹部の開口部の重心を頂点する三角形が一辺５０μｍの正三角形となるものであった。

単粒子膜形成用の原版Ｂの作製
厚さ１ｍｍの銅基板上に無電解めっきによって厚さ２５μｍのニッケル膜を形成して基体とした。この基体のニッケル膜上にポジ型の厚塗り用レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００Ｂ、粘度＝８００ｃｐ）をスピンコート法で塗布した。その後、所定のフォトマスクを介して露光し、現像を行なって、直径４０μｍの円形の開口部を有する厚さ１０μｍのレジストパターンを形成した。露光は超高圧水銀ランプを光源とし、照射量は３６５ｎｍで１００ｍＪ／ｃｍ²とした。また、現像は現像液（東京応化工業（株）製 ＮＭＤ−３）を使用して行なった。

次いで、上記のレジストパターンをマスクとし、エッチングによりニッケル膜に凹部を形成し、その後、水洗し、レジスト剥離剤を用いてレジストパターンを除去して、原版Ｂを得た。エッチングは塩化第二鉄水溶液（サンハヤト（株）製 Ｈ−１０００Ａ）を用いて行なった。作製した原版Ｂは図３、図４に示されるような構造であり、円形開口部をもつ凹部を一方の面に複数備え、各凹部の開口部の直径は４０μｍ、隣接する３個の凹部の開口部の重心を頂点する三角形が一辺５０μｍの正三角形となるものであった。

単粒子膜形成用の原版Ｃの作製
基体の両面に、円形の開口部の中心が一致するように、クロム薄膜とレジストパターンとの２層構造のエッチングマスクを形成し、基体を両面からエッチングし、その後、基体を硫酸−過酸化水素系の銅エッチング液（室町ケミカル（株）製 ＭＫ−６６０）でエッチングすることによって貫通孔を形成した他は、原版Ａと同様の方法で、原版Ｃを作製した。この原版Ｃは、両面の円形開口部の直径が４０μｍである貫通孔（中央部の内径は約３７μｍ）を複数備え、隣接する３個の貫通孔の開口部の重心を頂点する三角形が一辺５０μｍの正三角形となるものであった。

電気泳動表示素子の作製
二酸化チタン粒子（平均粒径２００ｎｍ）１２重量部、界面活性剤（ポリカルボン酸誘導体（花王（株）製 デモールＥＰ））１．５重量部、チタン系カップリング剤（味の素ファインテクノ（株）製 プレンアクトＫＲＴＴＳ）０．５重量部、青色アントラキノン系染料（Oil Blue G extra）１重量部、ヘキシルベンゼン８５重量部とを、超音波分散により混和し、この混合液を使用してアラビアゴムゼラチン系の複合コアセルベーション法により、マイクロカプセル化した電気泳動表示素子（マイクロカプセルの平均径５０μｍ）を作製し、分散含有液とした。

［実施例１］
上記のように作製した原版Ａに、電気泳動表示素子の分散含有液をブレードコート法により塗布した。この際、原版Ａとブレードとのギャップは５０μｍとした。これにより、原版Ａの各凹部に電気泳動表示素子が１個づつ載置され、単粒子膜が形成された。

また、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）蒸着膜を備えた厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを被形成体とし、このＰＥＴフィルムのＩＴＯ蒸着膜上にアクリル系粘着剤（東亜合成化学（株）製 アロンＳ−１６０１）をバーコート法により塗布して、厚み１０μｍの粘着層を形成した。

次いで、原版Ａ上の電気泳動表示素子に、粘着層が当接するようにＰＥＴフィルムを接触させ、その後、原版Ａを取り除いた。これにより、ＰＥＴフィルム上に電気泳動表示素子を転写して単粒子膜を形成した。この単粒子膜について、画像解析により粒子占有面積比から粒子充填率を計測（粒子が最密充填状態にあるときを１００％とする）した結果、粒子充填率は１００％であった。

次に、ＩＴＯ蒸着膜を備えた厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを、上記の単粒子膜に圧着し、最密充填状態の単粒子膜を構成する電気泳動表示素子を変形させて、最密充填の間隙部を埋めながら密着した。この結果、表示に寄与しない電気泳動表示素子間の間隙部が極めて少ない電気泳動表示パネルを作製した。

上記の電気泳動表示パネルの対向する電極（ＩＴＯ蒸着膜）間に±２０Ｖの直流電圧を印加したところ、電気泳動表示素子内に電気泳動粒子（二酸化チタン粒子）が電圧印加方向に移動し、印加電圧の正負の切り換えにより、白／青の鮮明な表示が可能であることが確認された。

［実施例２］
上記のように作製した原版Ｂを使用した他は、実施例１と同様にして、ＰＥＴフィルム上に電気泳動表示素子を転写して単粒子膜を形成した。この単粒子膜について、実施例１と同様に粒子充填率を計測した結果、粒子充填率は１００％であった。

また、実施例１と同様にして、電気泳動表示パネルを作製した。この電気泳動表示パネルは、表示に寄与しない電気泳動表示素子間の間隙部が極めて少ないものであった。
さらに、上記の電気泳動表示パネルについて、実施例１と同様に、直流電圧を印加したところ、印加電圧の正負の切り換えにより、白／青の鮮明な表示が可能であることが確認された。

［実施例３］
上記のように作製した原版Ｃに、裏面から吸引を行ないながら、電気泳動表示素子の分散含有液をブレードコート法により塗布した。この際、原版Ｃとブレードとのギャップは５０μｍとした。これにより、原版Ｃの各貫通孔の開口部に電気泳動表示素子が１個づつ載置され、単粒子膜が形成された。

次いで、実施例１と同じ粘着層を備えたＰＥＴフィルムを、粘着層が原版Ｃ上の電気泳動表示素子に当接するように接触させ、その後、原版Ｃの裏面からの吸引を停止し、原版Ｃを取り除いた。これにより、ＰＥＴフィルム上に電気泳動表示素子を転写して単粒子膜を形成した。この単粒子膜について、実施例１と同様に粒子充填率を計測した結果、粒子充填率は１００％であった。

また、実施例１と同様にして、電気泳動表示パネルを作製した。この電気泳動表示パネルは、表示に寄与しない電気泳動表示素子間の間隙部が極めて少ないものであった。
さらに、上記の電気泳動表示パネルについて、実施例１と同様に、直流電圧を印加したところ、印加電圧の正負の切り換えにより、白／青の鮮明な表示が可能であることが確認された。

［比較例］
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）蒸着膜を備えた厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを被形成体とし、このＰＥＴフィルムのＩＴＯ蒸着膜上にアクリル系粘着剤（東亜合成化学（株）製 アロンＳ−１６０１）をバーコート法により塗布して、厚み１０μｍの粘着層を形成した。

このＰＥＴフィルム上に、電気泳動表示素子の分散含有液をブレードコート法により塗布し、単粒子膜を形成した。この際、ＰＥＴフィルムとブレードとのギャップは５０μｍとした。この単粒子膜について、実施例１と同様に粒子充填率を計測した結果、粒子充填率は８０％であった。
また、実施例１と同様にして、電気泳動表示パネルを作製した。しかし、この電気泳動表示パネルは、表示に寄与しない電気泳動表示素子間の間隙部が存在するものであった。

粒子を単粒子膜とすることが要求される種々の用途に利用可能である。

本発明の単粒子膜形成用の原版の一実施形態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。 本発明の単粒子膜形成用の原版の他の実施形態を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ線における縦断面図である。 本発明の単粒子膜形成用の原版の他の実施形態を示す図４相当の縦断面図である。 本発明の単粒子膜の形成方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明の単粒子膜の形成方法の他の実施形態を示す工程図である。 本発明の電気泳動表示装置の一実施形態を示す部分縦断面図である。 本発明の電気泳動表示装置における電気泳動表示素子の配列を示す平面面である。 本発明の電気泳動表示装置の他の実施形態を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１，１１，２１…単粒子膜形成用の原版
２，１２，２２…基体
３，１３，２３…凹部
３１…被形成体
Ｐ…粒子
５１…電気泳動表示装置
５３（５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃ）…透明パターン電極
５７（５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃ）…透明パターン電極
６０…電気泳動表示素子層
６１（６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ）…電気泳動表示素子
６２…電気泳動粒子
６３（６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ）…分散媒体
６４…マイクロカプセル

Claims (9)

1. 粒子を配列して単粒子膜を形成するための単粒子膜形成用の原版において、
   基体と、該基体の表面側に設けられた複数の凹部を有し、該凹部の開口部が円形であり、開口部の直径ｄと粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ≦Ｄの関係が成立し、複数の前記凹部は隣接する３個の凹部の開口部の重心を頂点する三角形が粒子の平均粒径Ｄを一辺の長さとする正三角形となるように配列されていることを特徴とする単粒子膜形成用の原版。
2. 前記凹部は前記基体の裏面側へ貫通した貫通孔であり、該貫通孔の開口部の直径ｄと粒子の平均粒径Ｄとの間に０．７Ｄ≦ｄ＜Ｄの関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の単粒子膜形成用の原版。
3. 前記貫通孔の内径は、前記基体の表面側の開口部の内径と等しいことを特徴とする請求項２に記載の単粒子膜形成用の原版。
4. 粒子を、請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の単粒子膜形成用の原版の各凹部に載置配列する配列工程と、
   該原版上の粒子を被形成体上に転写して単粒子膜を形成する転写工程と、を備えることを特徴とする単粒子膜の形成方法。
5. 請求項２または請求項３に記載の単粒子膜形成用の原版を使用し、前記配列工程において、原版の裏面側から吸引を行ない、前記転写工程において、前記原版上の粒子が被形成体に当接した状態となるまで吸引を継続することを特徴とする請求項４に記載の単粒子膜の形成方法。
6. 電極間に電気泳動表示素子層を備え、少なくとも一方の電極は、所定のパターン形状を有するパターン電極であり、前記電気泳動表示素子層は、電気泳動粒子と分散媒体をマイクロカプセルに収納してなる電気泳動表示素子が前記パターン電極上に配列されたものである電気泳動表示装置の製造方法において、
   請求項４または請求項５に記載の単粒子膜の形成方法によって、前記パターン電極上に電気泳動表示素子を単粒子膜状態となるように配列することを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。
7. 前記パターン電極を、電気的に独立した複数系統のパターン電極からなるように形成することを特徴とする請求項６に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
8. 前記電気泳動表示素子層を構成する電気泳動表示素子の分散媒体の色を、各系統のパターン電極毎に異なるようにすることを特徴とする請求項７に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
9. 電気泳動表示素子の分散媒体の色は、少なくとも青色、赤色、黄色の３種とすることを特徴とする請求項８に記載の電気泳動表示装置の製造方法。

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