JP5394601B2 - スペーサが提供された電気泳動媒体 - Google Patents

Description

本発明は、スペーサが提供された電気泳動媒体、および上記の媒体を組み込まれた電気泳動ディスプレイに関する。

電気泳動ディスプレイは、何年にもわたる熱心な研究および開発の対象となってきた。そのようなディスプレイは、液晶ディスプレイと比較すると、良質の輝度およびコントラスト、ワイド視野角、状態の双安定性、および低電力消費を有し得る。（用語「双安定」および「双安定性」は、少なくとも１つの光学的性質が異なる第１および第２のディスプレイ状態を有するディスプレイ要素を含むディスプレイに関する分野において、以下のような従来の意味で、本明細書中で使用される。有限の持続時間のアドレシングパルス（ａｄｒｅｓｓｉｎｇ ｐｕｌｓｅ）によって、任意の所与の要素が駆動された後、第１または第２のディスプレイ状態のどちらかを想定し、アドレシングパルスを終了した後に、その状態が、ディスプレイ要素の状態を変化させるために必要とされるアドレシングパルスの最小持続時間の、少なくとも数倍（例えば、少なくとも４倍）持続する）。しかし、これらのディスプレイの長時間の画像の質の問題は、広範な使用が妨げられてきた。例えば、電気泳動ディスプレイに含まれる粒子は、クラスターとなり、沈降する傾向にあり、その結果、これらのディスプレイに対する不適切な耐用年数が生じる。

カプセル化電気泳動ディスプレイは、一般に、従来の電気泳動デバイスのクラスタリングおよび沈降による故障モード（ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ）を受けず、広範囲のフレキシブルでリジッドな基板上にディスプレイを印刷、またはコーティングを可能にするさらなる利点を提供する。（単語「印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）」の使用は、印刷およびコーティングの全ての形態を含むが、それらに制限されることなく、以下の技術を含む：パッチダイコーティング、スロットまたは押し出しコーティング、スライドまたはカスケードコーティング、カーテンコーティング等の予め計測されるコーティング；ナイフオーバロールコーティング、順方向および逆方向（ｆｏｒｗａｒｄ ａｎｄ ｒｅｖｅｒｓｅ）ロールコーティング等のロールコーティング；グラビアコーティング；浸漬（ｄｉｐ）コーティング；スプレイコーティング；メニカスコーティング；スピンコーティング；ブラシコーティング；エアナイフコーティング；シルクスクリーンコーティングプロセス；静電気印刷プロセス；熱的印刷プロセス；インクジェット印刷；および他の同様の技術）。従って、結果として生じるディスプレイは、フレキシブルであり得る。さらに、ディスプレイ媒体が（様々な方法を用いて）印刷され得るので、ディスプレイ自体は、安価に作製され得る。

カプセル化電気泳動ディスプレイが印刷プロセスによって安価に生産され得る１つの主な理由は、電気泳動媒体自体が実質的な機械的強度および凝集性を有する；一般に、個々のカプセルは、高分子結合剤によって共に結合され、それにより層の凝集を増大させる。従って、ディスプレイ媒体自体が印刷され得るだけでなく、同時係属中の出願シリアル番号第０９／１４１，１０３号および対応の国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９８／１７７３５号（公開番号第ＷＯ９９／１０７６８号）に説明されるように、電極は、電気泳動媒体に伝導材料を直接に印刷することによって形成され得る；あるいは、基板上に予め形成された電極は、そのような積層に必要とされる熱および圧力に損傷なしに耐え得る電気泳動媒体上に積層され得る。このような印刷された、または積層された構造において、電気泳動媒体の機械的強度および凝集は、媒体のいずれかの片側に配置された電極の間の必要な間隔を維持し、この間隔を制御するいかなる機械的スペーサまたは同様のデバイスを必要としない。従って、電極（および電極に取り付けられる任意の基板）はフレキシブルである場合、カプセル化電気泳動ディスプレイは、デバイスのディスプレイの質に影響を与えずに曲げられ、または巻かれ得る；例えば、損傷無く、鉛筆に巻きつけられているフレキシブルカプセル化電気泳動ディスプレイを示すＤｚｒａｉｃ ｅｔ ａｌ．，「Ａ Ｐｒｉｎｔｅｄ ａｎｄ Ｒｏｌｌａｂｌｅ Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ ＳＩＤ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）９８ Ｄｉｇｅｓｔ，１１３１ページ（１９９８）」を参照のこと。

上述で説明されたように、カプセル化電気泳動媒体は、かなりの機械的強度および凝集を有するが、少数のカプセルの破断でさえ、カプセルの内部相（この内部の相は、懸濁された電気泳動粒子自体および液体媒体を含む媒体を通って漏れ得、従ってディスプレイの外観に悪影響を与えるので、このようなディスプレイのカプセルが破断されないことは、当然、重要である。そのようなカプセル化電気泳動媒体の内部にスペーサを提供することによって、機械的応力に対する媒体の抵抗力が増大し、それによって媒体は、そうでなければ許容できないカプセルの破断が生じる用途においておよび処理条件下で使用され得る。

１つの局面において、本発明は、カプセルの層を含むカプセル化電気泳動媒体を提供し、これらのカプセルのそれぞれは、液体および液体内に配置された少なくとも１つの粒子を含み、媒体に電界を加えることにより移動し得る。媒体は、カプセルの間に分散された複数のスペーサによって特徴付けられる。

別の局面において、本発明は、電気泳動ディスプレイを形成する方法を提供する；本方法は、（ａ）基板を提供する工程；および（ｂ）基板に隣接し、カプセルの層を含むカプセル化電気泳動媒体を提供する工程であって、これらのカプセルのそれぞれは、液体および液体内に配置された少なくとも１つの粒子を含み、その粒子は媒体に電界を加えることにより液体を通って移動し得る工程とを包含する。本方法は、カプセル間に分散された複数のスペーサを提供することによって特徴付けられる。

添付図面の図１〜３は、本発明の異なる好適なカプセル化電気泳動ディスプレイをディスプレイの電極面に対して垂直に切り取った模式的な断面図である。これらの図面は、縮尺比が一定でなく、その代わりに、本発明の原理を示すことに重点が置かれるように強調される。

上述のように、本発明のカプセル化電気泳動媒体において、複数のスペーサがカプセルの間に分散される。これらのスペーサは、実質的な圧力が電気泳動媒体にかけられる場合に、そうではないとカプセルに加えられるある程度の圧力（ｓｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を解放するために有用であり、従って、媒体が、カプセル破断を起こさず、スペーサがない場合に耐え得る圧力より高い圧力に耐えることを可能にする。

本媒体で使用されるスペーサは、従来の液晶ディスプレイに使用されるスペーサと全く異なる機能を提供する。上述されたように、カプセル化電気泳動媒体は、かなりの機械的強度および凝集を処理し、それによりスペーサを必要とせず、関連する電極の間の空間を非常に正確に制御することができる。対照的に、従来の液晶ディスプレイにおいて、液晶の電気光学的に活性な層は、完全な液体（ｔｒｕｅ ｌｉｑｕｉｄ）であり、液晶層の反対の側に配置されたディスプレイの層の間の任意の特定の間隔を維持すること自体を不可能にする。さらに、そのような液晶ディスプレイは、非常に小さいギャップ（一般的には約２〜７μｍ）の維持を、１２インチ（３０４ｍｍ）以上であり得るディスプレイの幅全体にわたって必要とする。液晶ディスプレイの動作は、光の偏光面を回転させる液晶に依存し、この回転は、液晶層の厚みに比例し、ギャップは、非常に正確に維持されなければならない。一般的に液晶ディスプレイがリジッドなガラス板を使って作製されたとしても、液晶層内のスペーサの使用に依存せずに、ディスプレイの幅全体にわたって十分な正確さで、必要な間隔を維持することは、全く実行不可能である。ディスプレイの表面上の適度な圧力でさえ、ディスプレイの外観に本質的な変化を生成するのに十分なギャップの変化を引き起こすには十分である。

本発明で使用されるスペーサと従来の液晶ディスプレイに使用されるスペーサとの間の機能上の差異を説明として、圧力が全くかかっていない場合、スペーサの厚みが電気泳動媒体の厚みと正確に同じであることは本質的でないことを留意し得る。スペーサの厚みが媒体の厚みより僅かに小さく、その結果、媒体が圧力下にない場合、その厚みはカプセルにより決定されるが、媒体にかかる圧力が増大し、カプセルが僅かに歪むにつれて、媒体のどちらか片側上の層はスペーサに接触し、スペーサは、カプセルの応力を緩和し、それによってこの応力がカプセルの破断が生じるレベルにまで高まるのを防ぐ。例えば、電気泳動媒体を形成するカプセルの層が、他の２つの寸法より実質的に小さい厚みを有する薄膜の形態を有する一般的な用途では、薄膜の厚みに平行なスペーサの寸法は、この厚みの１．０倍に近いスペーサの寸法が好適ではあるが、この厚みの約０．９〜約１．０倍であり得る。例えば、カプセルが直径１００μｍである場合、スペーサは、直径が１００μｍまたは１００μｍよりも僅かに小さいガラス球の形態を有し得る。

本発明で使用されるスペーサは、圧力が電気泳動媒体に加えられる場合、カプセルに必要な応力緩和を提供し得る任意の材料から形成され得る；材料の選択は、媒体を使用する予定の用途、従ってカプセルが曝される圧力のタイプおよび大きさに依存して変化し得ることが理解される。従って、スペーサは、ガラス等のリジッド材料から、またはポリエチレンを例とする柔軟な高分子等のフレキシブル材料から形成され得る。ここで、上記材料は、必要な応力緩和を提供するようなフレキシブルであることを仮定している。高分子でコーティングされたガラス球を例とする材料の組み合わせがまた、使用され得る。色付き（この用語は黒および白を含んで使用される）のスペーサは、電気泳動ディスプレイにより生成される画像の質に悪影響を及ぼし得るので、スペーサが実質的に透明材料から形成されることが、一般に好適である。

スペーサが様々な形状を有し得る；例えば、スペーサのそれぞれは、球、ロッド、円錐、ピラミッド、円錐の形態、あるいは円錐またはピラミッドの切頭体を実質的に有する。異なる形状のスペーサの混合もまた使用され得る。

本電気泳動媒体におけるカプセルに対するスペーサの割合は、媒体の意図される用途に依存して広く変化し得る。この割合は、少なくとも部分的に、２つの競合する考慮を妥協したものである。あまりにも少なすぎるスペーサが使用される場合、スペーサに近傍に位置しない一定のカプセルが望ましくない応力レベルに曝され得る。他方で、スペーサは、カプセルが受ける光学的特徴の変化を受け得ないので、スペーサは、ディスプレイにより生成される画像に人工物（ａｒｔｉｆａｃｔ）を導入する傾向があり得、人目を引くそのような人工物のリスクが使用されるスペーサと共に増大する。一般的に、カプセルに対するスペーサの割合は、１：１００〜１：１，０００，０００の範囲内であり、好適には１：１，０００〜１：１００，０００の範囲内である。

電気泳動ディスプレイを形成するために、本発明のカプセル化電気泳動媒体は、一般的に、媒体の反対側に配置された、少なくとも第１および第２の電極の１つが光伝搬性である第１および第２の電極を提供される。電気泳動ディスプレイはまた、電気泳動媒体の反対側に配置された第１および第２の基板を含み、これらの第１および第２の基板は第１および第２の電極に個別に確保される；一般的に、第１および第２の電極は、任意の利便性の高いタイプの印刷またはコーティングプロセスにより各自の基板に形成される。

そのようなディスプレイの１形態において、第１および第２の電極ならびに第１および第２の基板が全てフレキシブルであり、その結果、ディスプレイ全体がフレキシブルとなる。そのようなディスプレイは、従来のポスターまたは本の１ページに類似するような紙の厚みで作製され得る。そのようなディスプレイへのスペーサの供給は、ディスプレイの一部が非常にはっきりと曲げられ、これが発生した場合、例えば、フレームまたは類似の構造に合わせるようにディスプレイが手動で操作される場合に、ディスプレイに対する損傷を防ぐのに有用であり得る。

そのようなディスプレイの別の形態は、電気泳動媒体から第１および第２の電極の内の１つの反対側に配置されたタッチ感知手段を含み、その結果、ディスプレイはタッチスクリーンとして機能する。当業者に周知であるように、タッチスクリーンのタッチ感知手段は、一般に、２つの透明基板上に２つの連続的な直交する電極を含み、これらの連続的な電極は、アナログ電圧分圧器として動作する。あるいは、そのようなタッチ感知手段は、個別の透明基板上に透明電極（１つの基板上の一連の平行な行電極および他の基板の一連の平行な列電極、または１つの基板上のマトリクスアレイおよび他の基板の１つの連続的な電極を例とする）の２つのアレイを含み得る。全ての場合において、２つの電極または電極のアレイは、互いに平行に位置するが、機械的なスペーサ、液体膜または加圧ガスによって短距離だけ離れて位置する。少なくとも（ユーザに隣接する）前部基板は、フレキシブルに作製され、その結果、前部基板上にユーザの指から加えられるような適度な圧力を与えることで、電極間（各アレイにおける少なくとも１つの電極間）の接触を引き起こし、それにより関連電極が、感知手段のどこに圧力が加えられたかを示す信号を生成する。タッチ感知手段は、画像が形成されるスクリーン（一般的に、陰極線管のスクリーン、または一般的ではないが液晶ディスプレイのスクリーン）に固定され、その結果、ユーザがスクリーン上の画像を触れているように見える。

カプセル化電気泳動ディスプレイは、タッチスクリーンにおける陰極線管および液晶ディスプレイの両方について実質的な利点を有する。陰極線管および従来の液晶ディスプレイの両方は、放射の動作を行い（液晶ディスプレイはバックライトが照射される）、その結果、画像は、例えば、ドライブアップ（ｄｒｉｖｅ−ｕｐ）現金自動預入支払機（ＡＴＭ）が銀行の外に配置される場合、強い太陽光線では読むのが困難である。対照的に、電気泳動ディスプレイは、反射によって動作し、その結果、非常に強い光の下でさえ十分に読むことができる。また、電気泳動ディスプレイは、陰極線管よりかさばらず、ＡＴＭには重要であると考えられる。

タッチスクリーン上にユーザの指により生じる圧力は比較的小さいが、ユーザが、偶然に、スクリーンを意図するより激しく叩き得る、または、指先による単なる圧力より非常に大きい圧力を生み出し得る指の爪、指輪、時計バンド、ブレスレット等で叩き得る。従って、タッチスクリーンで用いられる電気泳動ディスプレイは、有利に、本発明に従ってスペーサを組み込み得、それにより、実質的な圧力がタッチスクリーンに及ぼされる場合、ディスプレイへの損傷を防ぐ。

タッチスクリーン自体が２つの電極を必要とし、電気泳動ディスプレイもまた、２つの電極を必要とするが、ある場合、（用いられるタッチ感知手段のタイプに依存する）場合には、３つの電極のみを用いることにより電気泳動ディスプレイを備えるタッチスクリーンの複雑さおよび費用を減らすことが可能となり得る。タッチスクリーンの後部電極が非常に薄い基板上に製造される場合、タッチスクリーンの後部電極および電気泳動ディスプレイの前部電極の両方として、この電極を使用することが可能となり得る。そのような２重機能の電極は、利便的に連続した電極タイプ（すなわち、タッチスクリーンディスプレイの全面積にわたって伸びる１つの電極の形態）となり得る。あるいは、１つの基板は、好適にはフレキシブルプラスチック膜は、伝導材料の連続的な層で両側にコーティングがなされ得、その結果、このコーティングされた基板は、タッチスクリーンの後部電極および電気泳動ディスプレイの前部電極の両方として提供される。

本発明の別の用途は、類似の従来技術の媒体よりより広範囲の条件下で積層され得るカプセル化電気泳動媒体を提供することであり得る。上述されたように、カプセル化電気泳動ディスプレイを作製するには、基板上に電極を形成し、次いでこの基板／電極の結合体を、異なる基板上にコーティングされたカプセル化電気泳動媒体に積層するのが一般的な実施例である。この積層化は、通常、熱および圧力の両方を用いて行われ、熱および圧力のこの組み合わせがカプセルに実質的な応力を与え得る。というのも、積層化によって与えられた外部圧力に加え、カプセル内の電気泳動流体の熱膨張により引き起こされる内部圧力がカプセルに加わるからである。本発明に従って電気泳動媒体にスペーサを設けることによって、積層化の間にカプセルに与えられる応力が減少し、それにより、使用され得る圧力および／または温度の範囲を広げ得る。積層化の接着剤の選択は、積層化に使用され得る主に温度および圧力によって制限されるので、温度および圧力の許容範囲が広がることは、使用可能な積層化の接着剤の範囲を広げ、従って、他の場合では電気泳動媒体に使用できない（耐久性を増す等の）ある所望な性質を有する接着剤の使用を可能にする。

本発明のいくつかの実施形態において、スペーサは、以下で詳細に説明するように、カプセルがカプセルの層に形成される前後のいずれかに、カプセルの間に混合される個別のエンティティである。しかし、少なくともスペーサのいくつかもまた、電気泳動ディスプレイの電極または基板の１つに確保されるか、または一体化している。例えば、基板の１つまたは両方は、フレキシブルプラスチック膜の形態を有する場合、そのような膜は、スペーサとして機能するプロジェクションまたはリッジ（ｒｉｄｇｅ）を有してもよい。そのようなプロジェクションまたはリッジは、ディスプレイの視野表面に対する有用なテーパーであり得る；例えば、後部基板のプロジェクションは、形状において、フルスト（ｆｒｕｓｔｏ）円錐型のまたはフルストピラミッド型であり得、その結果、基板が、カプセルの層を印刷されるまたはカプセルの層でコーティングされる場合、カプセルは、プロジェクションまたはリッジの広いベースの外部部分にオーバーレイし、プロジェクションの比較的狭い上部のみが最終的なディスプレイで露出され、従って、ディスプレイによって提供される画像に見ることのできる人工物をもたらす投射の可能性を減らす。

カプセルの層にスペーサを組み込むために使用される正確な方法は、変化し得、最適な方法は、用いられるスペーサの数およびタイプに依存して変化し得る。上述したように、一般的に、カプセルの層は、カプセルの間にあり、カプセルを共に結合させる結合剤を提供することによってコヒーレントになる。カプセルの層は、基板の表面に結合剤におけるカプセルの混合物を印刷する、またはコーティングすることによって形成される；利便的に、伝導コーティングは、印刷またはコーティングの前に基板上に提供され、その結果、この伝導コーティングは、最終的なディスプレイの電極の１つとして機能し得る。一定の厚みを有する（ｓｐａｃｉｎｇ−ｃｏｎｔａｉｎｇ）カプセルの層を形成する方法において、スペーサは、カプセルおよび結合剤と混合し、結果として生じる混合物は、基板の表面に印刷され、またはコーティングされる。本方法は、詳細には、カプセル／結合剤混合物と同様の密度を有するスペーサ（例えば、高分子スペーサ）に適している。第２の方法において、カプセルおよび結合剤の通常の混合物は、基板の表面にまずコーティングされ、その後、スペーサは、カプセルの間に分散される。いずれの方法においても、一般に、スペーサを備えるカプセルの層が、基板上に形成された後、第２の基板がカプセルの層に２つの基板は、この層の反対側にあるように積層される。この第２の基板は、最終的な電気泳動ディスプレイの第２の電極として機能する伝導層を有し得る。

上述の説明を通じて、本発明のカプセル化電気泳動媒体が複数の別個のカプセルを含むことを示す様態で、カプセルおよび結合剤について述べてきた（添付する図面が本発明のこの形態を示す）が、本発明の媒体はまた、「高分子分散型電気泳動ディスプレイ」（以下、「ＰＤＥＤ」と省略される）の形態を有し得る。本質的に、ＰＤＥＤは、不連続な相を有する２相システム（ｔｗｏ−ｐｈａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ）であり、２相システムは、電気泳動流体の個別の複数の液滴を複数含む（通常、液体および液体内に配置され、電界をその液体に加えることによって移動可能な少なくとも１つの粒子を含む）。ＰＤＥＤ内の電気泳動流体の個別の液滴は、個別のカプセル膜が個々の液滴それぞれに関連していなくとも、カプセルまたはマイクロカプセルと呼ばれ得る。従って、本明細書中で「カプセル」と呼ぶ場合は、カプセル化電気泳動ディスプレイのサブセットと考えられるＰＤＥＤのカプセルまで拡張して解釈されるべきである。

本発明の実施形態は、上述したように添付図面を参考にして、図示のみによってではあるが、ここで説明される。添付図面は、本発明の３つの異なるカプセル化電気泳動ディスプレイについての模式的な断面図を示す。これらの断面は、ディスプレイの電極面に垂直に切り取られている。

添付図面の図１は、本発明の（一般に１００で示される）カプセル化電気泳動ディスプレイを示す。このディスプレイは、例えば、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）から形成され得る連続的な透明前部電極１０４でコーティングされる透明前部基板１０２を含む。前部基板１０２の露出される（外部）表面１０６（図１に示されるような上部表面）は、視野表面として機能し、観察者は、視野表面を通してディスプレイ１００を見る。例えば、ディスプレイ１００は、タッチスクリーンディスプレイの一部として使用される場合、ディスプレイのタッチ感知手段が表面１０６上に取り付けられる。ディスプレイ１００は、複数の個別の後部電極１１０でコーティングされる後部基板１０８をさらに含み、個別の後部電極１１０は、ディスプレイ１００の個々の画素を規定する。２つの後部電極１１０のみが図１で示される。電極１０４および１１０の間に、複数のマイクロカプセル（一般に１１２で示される）が配置される。これらのマイクロカプセルのそれぞれは、色付き液体１１４を封入しているカプセルウォール（ｃａｐｓｕｌｅ ｗａｌｌ）を含む。色付き液体１１４の中には、色付き液体１１４と異なる色の懸濁荷電色付き粒子（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｃｈａｒｇｅｄ ｃｏｌｏｒｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ）１１６が含まれる。実際に、マイクロカプセル１１２は、共有に係る米国特許番号第６，６０７，１８５号で説明される非球形であるのが望ましいが、図示を容易にするために、マイクロカプセル１１２は、図中に球形として示される。マイクロカプセル１１２は、電極１０４と１１０との間の間隔を維持するには、マイクロカプセル１１２自体で十分である。しかし、既に上述された理由から、マイクロカプセル１１２と実質的に同じ直径のガラス球の形態を有する複数のスペーサ１１８（図１に示される１つのみ）は、マイクロカプセル１１２の間に分散される。

上述したように、個々のマイクロカプセル１１２は、通常、高分子結合剤により、互いに、ならびに電極１０４および１１０に結合される。この結合剤は、図示および理解するのを容易にするために図１、２および３から省略されている。

図２は、本発明の第２のカプセル化電気泳動ディスプレイ（一般に２００で示される）を示す。このディスプレイ２００は、球形スペーサ１１８は、（図２に示される１つのみ）円筒型ロッドスペーサ２１８に取り替えられていることを除けば、図１に示されるディスプレイ１００に非常に類似している。スペーサ２１８は、ガラス高分子または他の材料で形成され得る。

図３は、本発明の第３のカプセル化電気泳動ディスプレイを示す（一般に３００で示される）。このディスプレイ３００は、スペーサが１１８および２１８が、後部基板１０８と一体化しているフルスト円錐型スペーサ３１８（図３に示される１つのみ）によって取り替えられることを除いて、図１および図２に個別に示されるディスプレイ１００および２００に非常に類似している。スペーサ３１８の片側上のマイクロカプセル１１２がスペーサのベースの一部に重なり、それによってスペーサ３１８が任意の見ることができる人工物をディスプレイ３００にもたらす危険を減らすことに留意すべきである。また、スペーサ３１８の上端（図３参照）が、前部電極１０４から僅かに離れており、それによって前部基板１０２、前部電極１０４およびマイクロカプセル１１２が、前部電極１０４がスペーサ３１８に接触する前に僅かに歪み得ることに留意すべきである。

スペーサの使用とは別に、本発明のカプセル化電気泳動ディスプレイは、従来技術のカプセル化電気泳動ディスプレイに類似しており、本発明のディスプレイは、例えば、米国特許番号第６，０１７，５８４号および第６，０６７，１８５号、ならびに、同時係属中で、同一人に譲渡され、１９９９年１０月６日に出願された出願シリアル番号第０９／４１３，４４４号、および対応する国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／２３３１３（公開番号第ＷＯ ００／２０９２２号）で説明されるようなディスプレイの生産用の任意の公知の材料およびプロセスの詳細を利用し得る；上述の特許および出願の全ての開示全体は、参考のために援用される。従って、読者は、そのような材料およびプロセスに対する上述の特許および出願を参考にする。

次の実施例は、本発明の電気泳動媒体を作製するのに有用であり得る好適な材料、条件および方法を示すために、図示のみによって、ここで与えられる。

１．実施例１
次の手順は、本発明の電気泳動ディスプレイに使用されるゼラチン／アカシア（ｇｅｌａｔｉｎ／ａｃａｃｉａ）マイクロカプセル化を説明する。

ａ．オイル（Ｏｉｌ）（内部）相の作製
１Ｌフラスコに０．５ｇのオイル ブルー Ｎ（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）、０．５ｇのスーダン レッド ７Ｂ（Ａｌｄｒｉｃｈ）、４１７．２５ｇの水素化炭化水素オイル０．８（Ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏｒｐ．，Ｒｉｖｅｒ Ｅｄｇｅ，ＮＪ）、７３．６７ｇのＩｓｏｐａｒ−Ｇ（登録商標）（Ｅｘｘｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）を加える。混合物を、６時間の間、６０°Ｃで攪拌し、次いで室温まで冷却される。結果として生じる溶液５０．１３ｇは、５０ｍＬのポリプロピレン遠心機管で配置される。その溶液に水素化炭化水素オイル０．８中の、１．８ｇの二酸化チタン（ＴｉＯ₂）（ｄｕ Ｐｏｎｔ），０．７８ｇのＯＬＯＡ １２００の１０％溶液（Ｃｈｅｖｒｏｎ，Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，ＮＪ）、および０．１５ｇのＳｐａｎ ８５（Ａｌｄｒｉｃｈ）を加える。次いで、この混合物は、３０°Ｃで、Ａｑｕａｓｏｎｉｃ Ｍｏｄｅｌ ７５Ｄソニケーター（ＶＷＲ、Ｗｅｓｔｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）において、パワー９で、５分間、超音波処理を行う。

ｂ．水（Ａｑｕｅｏｕｓ）相の作製
アカシア（Ａｌｄｒｉｃｈ）の１０．０ｇを、１００．０ｇの水に、３０分の間、室温で攪拌して溶解する。結果として生じる混合物は、２つの５０ｍＬポリプロピレン遠心機管にデカンテーションされ、１０分間、約２０００ｒｐｍで遠心分離し、不溶性物質を取り除く。次いで、６６ｇの精製された溶液が５００ｍＬの非バッフルジャケットリアクタ（ｎｏｎ−ｂａｆｆｌｅｄ ｊａｃｋｅｔｅｄ ｒｅａｃｔｏｒ）にデカンテーションされ、次いでその溶液を４０℃まで加熱する。次いで、６枚羽根（垂直なジオメトリ）パドル（ｓｉｘ−ｂｌａｄｅ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）ｐａｄｄｌｅ）攪拌機を、液体表面のまさに下に配置する。２００ｒｐｍで溶液を攪拌する間に、ゼラチン（３００ブルーム（ｂｌｏｏｍ）、ＴｙｐｅＡ、Ａｌｄｒｉｃｈ）の６ｇを、約２０秒間にわたって注意深く加え、それにより塊（ｌｕｍｐ）を避けるために。次いで、攪拌が５０ｒｐｍまで減少し、発泡化を減らす。次いで、結果として生じる溶液を３０秒間で攪拌する。

ｃ．カプセル化
２００ｒｐｍで攪拌し、上述されたように調製されたオイル相を、約１５秒間にわたってゆっくりと、上述されたように調製された水相に注入される。結果として生じるオイル／水の乳濁液は、２０分間、乳化され得る。この乳濁液に、約２０秒間にわたってゆっくりと、予め４０℃に加熱された水２００ｇを加える。次いで、ｐＨは、１０％の酢酸溶液（Ａｌｄｒｉｃｈからの酢酸）により５分間にわたって４．４に減少される。ｐＨを、ｐＨ７．０およびｐＨ４．０緩衝溶液で前もって較正されたｐＨメーターを用いてモニタリングする。結果として生じる混合物は、４０分間、攪拌される。次いで、予め４０℃に加熱された水１５０ｇを加え、次いで、リアクタの内容物が１０℃まで冷却される。溶液の温度が１０℃に達すると、３７％のホルマリン溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ）３．０ｍＬを加え、溶液は、さらに６０分間、攪拌される。カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＮａＣＭＣ）２０ｇを加え、次いで、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液２０ｗｔ．％を加えることによって、ｐＨが、１０．０にまで上がる。次いで、サーモスタットバスが４０℃に設定され、さらに７０分の間、攪拌され得る。スラリーは、室温まで冷却され得、一昼夜、攪拌される。次いで、結果として生じるカプセルスラリーは、すぐにふるいにかけられる。

ｄ．ディスプレイの形成
上記のカプセルスラリーから本発明の電気泳動ディスプレイを作製するのに適切と考えられる２つの手順が以下で説明される。

ｉ．ウレタン結合剤を用いる手順
上記から結果として生じるカプセルスラリーは、１０個のカプセルに対して１個の結合剤の割合で、水性ウレタン結合剤ＮｅｏＲｅｚ Ｒ−９３２０（Ｚｅｎｅｃａ Ｒｅｓｉｎｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＭＡ）を混合する。スペーサを提供するために、１００μｍガラス球もまた、１０，０００カプセルに対して１スペーサの割合でスラリー結合剤混合物に混合する。次いで、結果として生じる混合物を、インジウム−錫酸化物がスパッタリングされたポリエルテル膜の約１００〜１２５μｍの厚いシートに、ドクター・ブレードを用いてコーティングする。ドクター・ブレードのブレードギャップを、カプセルの１つの層を置くように０．１８ｍｍに制御する。次いで、コーティング膜を、３０分間、温風（６０℃）で乾燥する。乾燥後、乾燥した膜は、Ｃｈｅｍｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ，ＯＨからのホットロール薄膜において、１５ｐｓｉの圧力で厚い銀の膜および誘電体インクを印刷されたポリエルテルスクリーンの１００〜１２５μｍの厚さのシートを含む背面（ｂａｃｋｐｌａｎｅ）に、６０℃で積層される。背面を、非等方性テープを用いて膜に接続される。伝導領域は、結果として作製されるディスプレイのアドレス可能なエリアを形成する。

ｉｉ．ウレタン／ポリビニルアルコール結合剤を用いる手順
上記の結果として生じるカプセルスラリーは、５個のカプセルに対する１個のＮｅｏＲｅｚ Ｒ−９６６に対する１個のＡｉｒｖｏｌ２０３溶液の割合で、ＮｅｏＲｅｚ Ｒ−９６６（Ｚｅｎｅｃａ Ｒｅｓｉｎｓ）およびＡｉｒｖｏｌ２０３（ポリ（ビニルアルコール））の２０％溶液の混合物を含む水性結合剤と混合される。スペーサを提供するために、また１００μｍガラス球を、１０，０００カプセルに対して１スペーサの割合で、スラリー結合剤混合物に混合する。次いで、結果として生じる混合物は、インジウム−錫酸化物をスパッタリングしたポリエルテル膜の約１００〜１２５μｍの厚さのシートに、ドクター・ブレードを用いてコーティングされる。ドクターブレードのブレードギャップを、カプセルの１つの層を置くように０．１８ｍｍに制御する。次いで、コーティング膜を、温風（６０℃）で、３０分間、乾燥する。次いで、乾燥後、厚い膜の銀インクは、乾燥した膜の背面に直接、印刷され、６０℃で硬化される。伝導エリアは、ディスプレイのアドレス可能エリアを形成する。

２．実施例２
次は、インサイチュ重合によるマイクロカプセルの調製例である。

５００ｍＬ非バッフルジャケットリアクタ内に、エチレンｃｏ−マレイン酸（ｃｏ−ｍａｌｅｉｃ）無水物（Ａｌｄｒｉｃｈ）の１０ｗｔ．％水溶液５０ｍＬ、水１００ｍＬ、レゾルシノール（Ａｌｄｒｉｃｈ）０．５ｇ、および尿素（Ａｌｄｒｉｃｈ）５．０ｇを混合する。混合物は、２００ｒｐｍで攪拌され、ｐＨは、１分にわたって２５ｗｔ．％ＮａＯＨ溶液で、３．５に調整される。ｐＨは、ｐＨ７．０およびｐＨ４．０の緩衝溶液で予め較正されたｐＨメーターを用いて、モニタリングされる。これに、上記の実施例１で説明したように調製されたオイル相をゆっくりと加え、攪拌は、４５０ｒｐｍに増加され、平均粒子サイズを２００μｍ未満に減少させる。次いで、３７ｗｔ．％水性ホルムアルデヒド溶液１２．５ｇを加え、温度を５５℃まで上げる。溶液を、５５℃で２時間加熱する。

３．実施例３
次は、界面重合によるマイクロカプセルの作成例である。

実施例１で上述したように調製されたオイル相４４ｇに、塩化セバコイル（Ａｌｄｒｉｃｈ）１．０ｇを加える。次いで、混合物３ｍＬは、室温で、３００ｒｐｍで攪拌し、水２００ｍＬに分散させる。次いで、この分散に対して、１，６−ジアミノヘキサンの１０ｗｔ．％水性溶液２．５ｍＬを加える。カプセルは、約１時間後に形成する。

他のカプセル化電気泳動ディスプレイと同様に、本発明のカプセル化電気泳動ディスプレイは、容易に製造され得、電力をほとんど消費しない（または、ある状態における双安定ディスプレイの場合に、電力を消費しない）フレキシブルな反射型ディスプレイを提供する。従って、そのようなディスプレイは、さまざまな用途に組み込まれ得、多くの形態をとり得る。一旦、電界が除去されると、電気泳動粒子は、一般に安定し得る。さらに、次の電荷を与えることは、粒子の優先的な構成を変化させ得る。そのようなディスプレイは、例えば、複数の非等方性の粒子および複数の第２の粒子を、懸濁流体に含んでもよい。第１の電界の印加により、非等方性の粒子が特定の配向を想定させ得、光学的性質を提示させ得る。次いで、第２の電界の印加により、複数の第２の粒子を平行移動させ、それにより非等方性の粒子を無秩序にし、光学的性質をかき乱す。あるいは、または、さらに、粒子は、懸濁流体の屈折率に実質的に適合する屈折率を有し得る。

上述したように、カプセル化電気泳動ディスプレイは、ディスプレイの光学状態が、ある時間の長さの間、安定するように作成され得る。ディスプレイがこの態様で安定な２つの状態を有する場合、ディスプレイは、以上で規定された用語の範囲内で、双安定である；ディスプレイの３つ以上の状態が安定である場合、ディスプレイは、多安定である。しかし、ディスプレイは効率的に双安定状態であるかどうかは、ディスプレイの用途に依存する。ゆっくりと崩壊する光学状態は、光学状態が要求される視野時間にわたって実質的に変化しない場合、効率的に双安定であり得る。例えば、数秒毎に更新されるディスプレイにおいて、数時間または数日間、安定であるディスプレイ画像は、特定の用途に対して効率的に双安定である。あるいは、ディスプレイにアドレシングする電圧を取り除くと、すぐに画像が崩壊するカプセル化電気泳動ディスプレイを作成することが可能である（すなわち、ディスプレイは、双安定または多安定でない）。カプセル化電気泳動ディスプレイが双安定であるかどうか、およびその双安定の程度は、電気泳動粒子、懸濁流体、カプセル、および結合剤材料の適切な化学修飾によって制御され得る。

カプセル化電気泳動ディスプレイは、多数の形態をとり得る。そのようなディスプレイのカプセルは、任意のサイズまたは形状であり得る。カプセルは、例えば、球形であり、ミリメートルの範囲内またはミクロンの範囲内の直径を有し得る。そのようなディスプレイのカプセル内の粒子は、例えば着色され、ルミネセンスで、光を吸収する、または透明であり得る。

上述の説明から、本発明のカプセル化電気泳動媒体およびディスプレイは、従来技術のカプセル化電気泳動媒体およびディスプレイの全ての利点を維持する一方で、カプセル化電気泳動媒体を媒体上で用いられる圧力からの損傷を受けることをより少なくする。従って、本発明の媒体およびディスプレイは、従来技術のカプセル化電気泳動媒体およびディスプレイは、圧力のダメージを被るので、使用され得ない用途において、有用であり得る。

添付図面の図１は、本発明の異なる好適なカプセル化電気泳動ディスプレイをディスプレイの電極面に対して垂直に切り取った模式的な断面図である。 添付図面の図２は、本発明の異なる好適なカプセル化電気泳動ディスプレイをディスプレイの電極面に対して垂直に切り取った模式的な断面図である。 添付図面の図３は、本発明の異なる好適なカプセル化電気泳動ディスプレイをディスプレイの電極面に対して垂直に切り取った模式的な断面図である。

Claims (16)

1. 複数のカプセル（１１２）の層を含むカプセル化電気泳動媒体であって、該複数のカプセル（１１２）の層における各カプセルは、液体（１１４）と、該液体（１１４）内に配置された少なくとも１つの粒子（１１６）とを含み、該少なくとも１つの粒子（１１６）は、該媒体に電界を加えることによって該液体（１１４）を通って移動可能であり、該複数のカプセルの層は、薄膜の形態を有し、該薄膜は、該薄膜の長さおよび幅の両方よりも小さい厚みを有し、該媒体は、該複数のカプセル（１１２）の間に分散された複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）によって特徴付けられ、該複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）は、該複数のカプセルとは異なり、該薄膜の厚みに平行な該複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）の寸法は、該薄膜の厚みの０．９〜１．０倍であり、該複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）は、該カプセル化電気泳動媒体に加えられる圧力から該複数のカプセルを保護するように配置され、かつ、十分に硬い、媒体。
   
2. 前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）のうちの少なくとも１つは、実質的に球形またはロッドの形態を有することを特徴とする、請求項１に記載の媒体。
   
3. 前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）のそれぞれが、ガラスおよび／または高分子材料から形成されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の媒体。
   
4. 前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）が、実質的に透明材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の媒体。
   
5. 前記複数のカプセル（１１２）の数に対する前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）の数の割合が、１：１００〜１：１，０００，０００の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の媒体。
   
6. 前記複数のカプセル（１１２）の数に対する前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）の数の割合が、１：１，０００〜１：１，０００，０００の範囲内であることを特徴とする、請求項５に記載の媒体。
   
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のカプセル化電気泳動媒体を含む電気泳動ディスプレイ（１００；２００；３００）であって、該カプセル化電気泳動媒体は、該電気泳動媒体の両側に配置される第１の電極（１０４）および第２の電極（１１０）と組み合わせられ、該第１の電極（１０４）および該第２の電極（１１０）のうちの少なくとも一方が光透過性である、電気泳動ディスプレイ。
   
8. 第１の基板（１０２）および第２の基板（１０８）が、前記電気泳動媒体の両側に配置され、該第１の基板（１０２）および該第２の基板（１０８）が、それぞれ、前記第１の電極（１０４）および前記第２の電極（１１０）に固定されていることを特徴とする、請求項７に記載の電気泳動ディスプレイ。
   
9. 前記第１の電極（１０４）および前記第２の電極（１１０）ならびに前記第１の基板（１０２）および前記第２の基板（１０８）が全てフレキシブルであることを特徴とする、請求項８に記載の電気泳動ディスプレイ。
   
10. 前記電気泳動媒体の前記第１の電極（１０４）および前記第２の電極（１１０）のうちの一方の両側に配置されたタッチ感知手段によって特徴付けられる、請求項７〜９のいずれかに記載の電気泳動ディスプレイ。
    
11. 前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）のうちの少なくとも１つは、前記第１の電極（１０４）および前記第２の電極（１１０）のうちの一方、または、前記第１の基板（１０２）および前記第２の基板（１０８）のうちの一方に固定されている、または、一体化されていることを特徴とする、請求項７〜１０に記載のいずれかに記載の電気泳動ディスプレイ。
    
12. 基板上に電気泳動ディスプレイ（１００，２００，３００）を形成する方法であって、該方法は、該基板に隣接して、複数のカプセル（１１２）の層を含むカプセル化電気泳動媒体を提供することを含み、該複数のカプセル（１１２）の層における各カプセルは、液体（１１４）と、該液体（１１４）内に配置された少なくとも１つの粒子（１１６）とを含み、該少なくとも１つの粒子（１１６）は、該媒体に電界を加えることによって該液体（１１４）を通って移動可能であり、該複数のカプセルの層は、薄膜の形態を有し、該薄膜は、該薄膜の長さおよび幅の両方よりも小さい厚みを有し、該方法は、該複数のカプセル（１１２）の間に複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）を組み込むことによって特徴付けられ、該複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）は、該複数のカプセルとは異なり、該薄膜の厚みに平行な該複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）の寸法は、該薄膜の厚みの０．９〜１．０倍であり、該複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）は、該カプセル化電気泳動媒体に加えられる圧力から該複数のカプセルを保護するように配置され、かつ、十分に硬い、方法。
    
13. 前記複数のカプセル（１１２）および前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）の混合物が結合剤で形成され、この混合物が前記基板の表面にコーティングされることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
    
14. 結合剤を伴う前記複数のカプセル（１１２）の混合物が前記基板の表面にコーティングされ、前記複数のスペーサ（１１８；２１８；３１８）が該複数のカプセル（１１２）の間に分散されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
    
15. 前記２つの基板（１０２，１０８）が前記複数のカプセル（１１２）の層の両側にあるように、該複数のカプセル（１１２）の層に第２の基板を積層することによって特徴付けられる、請求項１２〜１４のいずれかに記載の方法。
    
16. 前記基板、または、前記基板のうちの少なくとも１つが導電コーティング（１０４，１１０）を有することを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の方法。

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