(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の沸点を有する析出用液体と、前記第１の沸点よりも低い第２の沸点を有する溶媒に原料有機物を溶解した原料溶液と、を用意する工程と、
前記析出用液体を、容器内に流入し、所定の流速に制御する工程と、
前記析出用液体を前記第２の沸点よりも高い温度に保持する工程と、
前記容器内の析出用液体中に、前記原料溶液を滴下、もしくは射出する工程と、
前記容器内の析出用液体中に、前記原料有機物を有機材料微粒子として析出し、造粒する工程と、
を含み、
前記析出用液体における前記原料有機物の溶解度は、前記原料溶液の溶媒における前記原料有機物の溶解度よりも低く、
前記析出用液体が、前記原料溶液の溶媒に対し貧溶媒であり、
造粒した前記有機材料微粒子の粒径が２０〜３００μｍである、ことを特徴とする有機材料微粒子の製造方法。
【請求項２】
造粒した前記有機材料微粒子が０．７以上の球形度である、ことを特徴とする請求項１に記載の有機材料微粒子の製造方法。
【請求項３】
前記原料溶液には添加剤が含まれており、前記添加剤が界面活性剤および／または前記有機材料微粒子よりも１／１０以下の径の微粒子材料を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の有機材料微粒子の製造方法。
【請求項４】
前記添加剤が、前記有機材料微粒子よりも１／１００以下の径の反射特性を示す無機材料である、ことを特徴とする請求項３に記載の有機材料微粒子の製造方法。
【請求項５】
前記原料有機物が、強誘電体、圧電体、焦電体または電界処理によりエレクレット化する材料である、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の有機材料微粒子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の有機材料微粒子の製造方法により造粒した有機材料微粒子と、該有機材料微粒子を挟持する一対の電極基板と、前記一対の電極にパルス電圧を加える駆動手段とを備えたツイストボールディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばツイストボールディスプレイ（Electric Twist Ball Display、以下ＥＴＢＤと称す）などに用いる微粒子の製造方法に関するもので、詳細には略球状の有機材料微粒子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＴＢＤは、例えば少なくとも一方が透明な一対の電極を設けた基板間に極性を有する微粒子を挟持し、電極間に外部電界を加えることで前記微粒子の回転挙動によって微粒子から発する反射光量を制御して画像を表示するものである。このようなＥＴＢＤにおいて使用する微粒子として双極子性を与えた微粒子を用いることで電界に対する大きな回転力が得られる。そこでＥＴＢＤに用いられる微粒子材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＴＩ，Ｚｒ）Ｏ３）などの無機強誘電体や、ポリフッ化ビニリデンなどの有機強誘電体、カルナウパワクスを用いたエレクレット等の材料が使用される。また、粒経は２０〜３００ミクロン程度のものが用いられる。
【０００３】
このような微粒子を製造する方法としては、例えば図５に示すスプレードライング法が知られている。スプレードライング法は所望の材料溶液９１を熱風９４中にスプレー状に分散して吹き出し、この細かな液滴９２をまたたく間に乾燥させて微粒子９３を得る方法である。また、薄板からダイシングソーを用いて立方体形状に切り出した後に、これを研磨剤とともに高速噴流中で処理して球体を得る方法（例えば特開平７−１６８２１０号）なども知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スプレードライング法により微粒子を得た場合には、急速に溶媒を蒸発させるので、ポーラスになり易い。そのため、材料がもろく壊れやすい微粒子となる傾向がある。また、微粒子内に微少空隙が含まれ易いので、微粒子の双極子性を用いて表示を行うＥＴＢＤに用いる場合には回転力を損なう要因となり易い。そのため、電界を加えた際に絶縁破壊を生じやすかった。
一方、薄板からの切り出し研磨処理によって球体を得る方法の場合には、粒子加工工程が多いとともに、得られた粒子から所定の球形のものを選別する分級作業が必要なために量産コストが高くなる。
【０００５】
本発明は、以上の点から、比較的簡易な方法でＥＴＢＤに適した粒経の微粒子を得る製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的は、本発明の態様（１）によれば、
第１の沸点を有する析出用液体と、前記第１の沸点よりも低い第２の沸点を有する溶媒に原料有機物を溶解した原料溶液と、を用意する工程と、
前記析出用液体を、容器内に流入し、所定の流速に制御する工程と、
前記析出用液体を前記第２の沸点よりも高い温度に保持する工程と、
前記容器内の析出用液体中に、前記原料溶液を滴下、もしくは射出する工程と、
前記容器内の析出用液体中に、前記原料有機物を有機材料微粒子として析出し、造粒する工程と、
を含み、
前記析出用液体における前記原料有機物の溶解度は、前記原料溶液の溶媒における前記原料有機物の溶解度よりも低く、
前記析出用液体が、前記原料溶液の溶媒に対し貧溶媒であり、
造粒した前記有機材料微粒子の粒径が２０〜３００μｍである、ことを特徴とする有機材料微粒子の製造方法、により、達成される。この態様（１）では、粒径が２０〜３００μｍの有機材料微粒子を比較的簡単な工程で造粒することができる。
【０００７】
また、上記目的は、本発明の他の態様、すなわち（２）造粒した前記有機材料微粒子が０．７以上の球形度である、ことを特徴とする（１）の有機材料微粒子の製造方法、（３） 前記原料溶液には添加剤が含まれており、前記添加剤が界面活性剤および／または前記有機材料微粒子よりも１／１０以下の径の微粒子材料を含む、ことを特徴とする（１）に記載の有機材料微粒子の製造方法、（４） 前記添加剤が、前記有機材料微粒子よりも１／１００以下の径の反射特性を示す無機材料である、ことを特徴とする（３）の有機材料微粒子の製造方法、（５） 前記原料有機物が、強誘電体、圧電体、焦電体または電界処理によりエレクレット化する材料である、ことを特徴とする（１）から（４）のいずれかの有機材料微粒子の製造方法、により達成される。
【０００８】
これらの態様によれば、粒径が２０〜３００μｍの有機材料微粒子を比較的簡単な工程で造粒することができるとともに、精密な粒径制御が実施し得るものとなり、（２）の製造方法ではさらに球形度の高い微粒子が得られる。また、（３）の製造方法では原料有機物材料のみでは得られない特性等を付加することができ、（４）の製造方法では反射性を高めた有機微粒子を得ることができ、（５）の製造方法では双極子性に優れた有機物微粒子を得ることができ、上記した目的を達成できる。
【０００９】
また、本発明の他の態様によれば、（６）上記（５）の有機材料微粒子の製造方法により造粒した有機材料微粒子と、該有機材料微粒子を挟持する一対の電極基板と、前記一対の電極にパルス電圧を加える駆動手段とを備えたツイストボールディスプレイ、が提供され得る。この態様によれば、コストを低減したツイストボールディスプレイを形成することができ得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図４を参照しながら、詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による有機材料微粒子の製造方法の一実施形態を工程に沿って示している。  図面において、１は温度調節機構のついたマグネチックスターラー、２は回転子、３はガラス容器、４はシリンジ、５が原料溶液、６が析出用液体、７が有機材料微粒子である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、マグネチックスターラー１上に載置されたガラス容器３内の析出用液体６は、回転子２によって一定速度で攪拌すると共に所定の温度に保持されている。また、その上方にはシリンジが配設されており、シリンジから原料溶液５を滴下する。
【００１３】
滴下された原料溶液５は、析出用液体６中で溶媒に対する溶解度の違いから図１（ｂ）のように析出する。析出した有機材料微粒子７の比重が析出用液体６よりも重い場合には、図１（ｃ）のようにガラス容器３の底に沈降する。
【００１４】
原料溶液５は、低沸点の溶媒中に目的の微粒子の原料有機物を溶解させたものである。低沸点の溶媒とは、析出用液体６よりも沸点が低く、原料有機物を溶解可能なものをいう。低沸点溶媒は、単一の溶媒でなく、第一溶媒と第二溶媒とを混ぜた２液混合溶媒や２液以上の混合溶媒等を用いることができる。また、高沸点の良溶媒に原料有機物を溶解させ、その後に低沸点の液体を混合してもポリマーの析出が生じない混合溶媒も低沸点溶媒として用いることができる。
原料溶液の溶媒としては、例えばアセトン、無水酢酸、ｎ−ブチルアミン、テトラヒドロフラン等の揮発性有機化合物などを用いることができる。
【００１５】
また、原料溶液５は、溶解する原料有機物と低沸点溶媒以外に、他の添加物質を含むものであっても良い。例えばＴｉＯ２などの高反射性を示す無機微粉末を添加させれば、析出した有機材料微粒子中に添加物質である無機微粉末を取り込むことができる。また、添加物質として非イオン性界面活性剤を混入させれば、原料溶液の表面張力作用を変化することができ析出する有機材料微粒子の粒径を細かくすることもでき得る。
原料有機物は、得ようとする有機材料微粒子を造粒可能な化合物であればよく、合成したポリマー樹脂材料や天然の高分子材料など様々な材料を用いることができる。このような原料有機物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン／三フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン／四フッ化エチレン共重合体などの強誘電体有機高分子が好ましく、シアン化ビニリデン／酢酸ビニル共重合体などの圧電性ないしは焦電性を示す有機高分子、カルナウパワックスなどのエレクレットとなる有機化合物なども用いることができる。
【００１６】
析出用液体６は、高沸点の液体で、原料溶液５に対して貧溶媒となる性質のものを用いる。原料溶液５の溶媒よりも沸点が高いので該液体中に原料溶液５が混入した場合、原料溶液５の溶媒が析出用液体６よりも先に蒸発する。また、原料有機物の溶解性が低いので図２に示したように、析出用液体６の中に滴下もしくは射出された原料溶液５中の原料有機物は析出し、有機材料微粒子７が得られる。
析出用液体としては、例えばシリコンオイル、流動パラフィンなどを用いることができる。
【００１７】
有機材料微粒子７は、原料有機物の種類に応じて、低沸点溶媒、析出用液体、温度、滴下もしくは射出量、原料溶液の原料有機物濃度、攪拌速度、添加物質などを適宜調整することで有機材料微粒子の粒径および形状を適宜に制御することができ得る。原料溶液５を析出用液体６中に混合させる際には、図示したように滴下することが好ましい。滴下による場合には液滴化することで球状の有機材料微粒子７が得られやすく、得られる有機材料微粒子の外径のバラツキを小さくすることができる。なお滴下以外の方法で混合させるものでもよく、析出用液体にノズルから射出したり、チューブから突出させたりするものであっても良い。
【００１８】
得られた有機材料微粒子７は、大きさおよび形状のバラつきが少なく、安定した２０〜３００μｍ程度の有機材料微粒子を得ることができた。原料溶液５を析出用液体６中に滴下する方法の場合には、主として滴下する際の液滴の大きさや原料有機物の溶解量、温度および攪拌速度を制御することで、有機材料微粒子の大きさを上記の範囲で効率よく制御することができ、球形のみならず、柱状の微粒子も造粒することができ得る。
【００１９】
また、以後に説明する各実施例により得られた有機材料微粒子７を用いて図２に示すようなＥＴＢＤ１０を作成した。ＥＴＢＤ１０は、透明電極１３を形成したガラス基板１１と、透明電極１４を形成したガラス基板１２を所定の間隔を設けて対向配設し、両基板間に有機材料微粒子７および潤滑透明液１５を挟持する。有機材料微粒子７にはコロナ放電等の電界処理により双極子性を付与する。基板間の間隔は有機材料微粒子７が回転可能な寸法とし、両電極間に駆動回路１６により電圧パルスを印加することにより、印可する電圧パルスの極性に応じて有機材料微粒子が回転することを確認した。
【００２０】
（実施例１）
原料溶液調整工程
原料有機物として極性を示すポリマー化合物であるポリフッ化ビニリデンを１ｇ計量し、これをＮ−メチルピロリジノン１ｇとアセトン４ｇからなる混合溶媒に溶解させて原料溶液５を得た。その後、原料溶液５を所望の一定量を吐出制御可能なシリンジ４に用意した。
析出用液体準備工程
析出用液体６として高沸点のシリコンオイル（信越化学工業社製ＫＦ９６−２Ｓ）３００ｍｌをガラス容器３中に入れてマグネチックスターラー１上に載置し、８５℃の温度に保持しながら回転子２により３００ｒｐｍの速度で攪拌した。
有機材料微粒子造粒工程
常温の原料溶液５をシリンジ４から析出用液体６中に、０．３ｍｍの内径の針を通して０．００３ｍｌ滴下する。滴下された原料溶液５の溶媒は蒸散し、原料有機物が析出した。
析出した原料有機物は球形の有機材料微粒子７となって図１（ｃ）に示したようにガラス容器３底に沈降した。
【００２１】
顕微鏡により観察した有機材料微粒子７を図３に示す。本実施例により得た有機材料微粒子７は大部分の粒径が１００〜が１５０μｍ程度であった。また、球形度は０．７以上であり、ＥＴＢＤに用いる微粒子として充分な大きさと球形度を有していた。なお、球形度はワーデルの実用球形度の式（（粒体の実体積）／（粒子外接球体体積））１／３を用いて評価している。また、有機材料微粒子７にはコロナ放電等の電界処理により双極子性を付与することができた。
【００２２】
（実施例２）
上記実施例１において、原料溶液の滴下を０．１ｍｍの内径の針を通して１×１０−４ｍｌ滴下した以外は全て同一条件にて実施した。
この実施例にて得られた有機材料微粒子７は粒径は大部分が５０μｍ程度で、球形度は０．７以上であった。
【００２３】
（実施例３）
原料有機物として１ｇのポリフッ化ビニリデンを、Ｎ−メチルピロリジノン１ｇとアセトン４ｇからなる混合溶媒に溶解させ、さらに、目的とする有機材料微粒子の粒径よりも１／１００以下の７０ｎｍの粒径のＴｉＯ２微粉末を添加した原料溶液５を得た。ＴｉＯ２微粉末は溶解しないが、原料溶液５中に均一分散して原料溶液調整工程を行った。
該工程以外については、全て実施例１と同一工程を実施して図４に示すような白色の反射特性を示す有機材料微粒子７を得た。本実施例により得た有機材料微粒子７は粒径は大部分が１００〜１５０μｍ程度で、球形度は０．７以上であった。
【００２４】
また、高反射性微粉末を添加したので、添加した高反射性微粉末を分散混合した球状の有機材料微粒子７が得られた。この有機微粒子７は７１％の高い拡散反射率を示しており、光反射性が改善されていた。これにより、該微粒子をＥＴＢＤに用いた場合のコントラストを向上させることができ得る。拡散反射率は分光光度計（島津製作所ＵＶ−３１００）を用いて評価した。
なお、有機材料微粒子に対して添加した反射性を示す無機微粉末は、他の無機材料でも構わないが、白色反射特性に優れた安定した化合物であるＴｉＯ２が好ましく、粒径も得ようとしている有機材料微粒子（添加物を加えないで得ようとしている場合の有機材料微粒子）の大きさに比べ１／１００以下、更に好適には１／１０００以下のものが実用上好ましい。無機微粉末の粒径が有機材料微粒子に比べて１／１０よりも大きいと有機材料微粒子の大きさにバラツキが生じ易くなると共に有機材料微粒子自体の強度が低下する傾向があるからである。
【００２５】
（実施例４）
原料溶液５に、非イオン性界面活性剤として関東化学社製ＳＰＡＮ８０を０．０１ｇ添加した以外は、全て実施例１と同一の条件にて有機材料微粒子の造粒を実施した。界面活性剤の添加により、表面張力作用を低減して液滴の大きさを小さくすることができ、実施例１の粒子に比べて小型の粒径が略５０μｍ程度の有機材料微粒子が得られた。なお、球形度は０．７以上であり、変わりはなかった。
【００２６】
また、上記したいずれの実施例により得た有機材料微粒子にも、スプレードライング法に見られた微少空隙は見られなかった。また、これらの実施例により得られた有機材料微粒子を用いて図２に示すＥＴＢＤを作成し、有機材料微粒子が印可するパルス電圧に応じて回転することを確認した。
【００２７】
尚、上記した実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、これらの態様に限られるものではない。例えば、ガラス容器内の析出用液体を回転子によって攪拌をするかわりに、析出用液体が所定の流速で流れる流路を形成して、一定位置にて滴下もしくは射出することにより析出した有機材料微粒子が沈降する位置に応じて連続して回収できるようにしたりする等の種々の応用例も本願発明に包含される。また、前記した実施形態で得た有機材料微粒子には着色を施していないが、公知の蒸着法などにより極性に応じて異色に塗り分ける着色を施せば、有機材料微粒子の回転に伴って色を可変することが可能なＥＴＢＤが得られることは、当業者にとって容易に想定できるであろう。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、原料溶液の溶媒の蒸散によって有機材料微粒子を得るものであるから、機械的な切り出し、研磨工程により立方体から球状微粒子を得る従来の方法に比べ、少ない工程数で有機材料微粒子を効率良く得ることができ、製造コストを低減することができ得る。また、造粒条件を適宜調整することで、有機材料微粒子の形状を真円度の高い球状のものなどの形状に制御することができる。微少空隙のような欠陥のない有機材料微粒子を得ることができ得る。
また、この方法により造粒する有機材料微粒子はＥＴＢＤに適した大きさと形状のものをか簡単に得ることができ、ＥＴＢＤの表示品位の向上と低コスト化を図ることがで得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の製造工程を説明する概略図である。
【図２】図１の製造方法で得た有機材料微粒子を用いたＥＴＢＤの概略断面図である。
【図３】実施例１の製造方法により得た有機材料微粒子の顕微鏡観察図である。
【図４】実施例３の製造方法により得た有機材料微粒子の顕微鏡観察図である。
【図５】従来の有機材料微粒子の製造方法の一例を説明する概略図である。
【符号の説明】
１    マグネチックスターラー
２    回転子
３    ガラス容器
４    シリンジ
５    原料溶液
６    析出用液体
７    有機材料微粒子
１０    ＥＴＢＤ
１１，１２    ガラス基板
１３，１４    ＩＴＯ透明電極
９１    材料溶液
９２    液滴
９３    微粒子
９４    熱風
【図１】
0004998910.tif 000002
【図２】
0004998910.tif 000003
【図３】
0004998910.tif 000004
【図４】
0004998910.tif 000005
【図５】
0004998910.tif 000006