JP2005534996A - 熱影響に対する電気光学表示装置の保護 - Google Patents

Abstract

電気光学表示装置（１００）は、電界が印加されるとその光学的状態を変化させることのできる反射型電気光学材料層（１０２）と、電極と、電気光学材料（１０２）と熱伝導関係にある発熱要素（１１２）と、発熱要素（１１２）と電気光学材料（１０２）との間に配置される遮熱材（１０４）とを含み、この遮熱材（１０４）は断熱材層（１０６）と熱伝導性材料層（１０８）とを含み、この熱伝導性材料（１０８）は断熱材（１０６）と電気光学材料（１０２）との間に配置される。本発明はまた、懸濁流体と、この懸濁流体中に懸濁され電気泳動媒体に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを有する電気泳動媒体であって、懸濁流体がその熱膨張率を低減する相溶化剤を含有するものも提供する。

Description

本発明は、熱影響に対する電気光学表示装置の保護に関する。より詳細には、本発明は電気泳動媒体において使用する懸濁流体の熱膨張率を低減するための方法、および媒体付近に位置する電子部品の発熱から電気光学媒体を遮蔽するための方法に関する。

電気光学表示装置は電気光学材料層を含む。電気光学材料という語は、本明細書で当技術分野における慣用的な意味において使用するものであり、少なくとも１つの光学特性の異なる第一および第二表示状態を有し、この材料への電界の印加によりその第一表示状態からその第二表示状態へ変化するものを指す。この光学特性とは、通常、人間の目に知覚できる色のことであるが、他の光学特性、例えば光伝送、反射率、発光でもよく、あるいは表示装置が機械読出しを目的としている場合、可視域外の電磁波長反射率が変化するという意味での疑似色のことでもよい。

電気光学表示装置の１つの種類として回転二色部材型があり、これは例えば、米国特許第５，８０８，７８３号、第５，７７７，７８２号、第５，７６０，７６１号、第６，０５４，０７１号、第６，０５５，０９１号、第６，０９７，５３１号、第６，１２８，１２４号、第６，１３７，４６７号、第６，１４７，７９１号に記載されている（この種類の表示装置はしばしば「回転二色ボール」表示装置と呼ばれるが、上記の特許には回転部材が球形でないものがあるため、より厳密な意味では「回転二色部材」という語が好ましい）。このような表示装置は、光学特性の異なる２つ以上の部分を有する多数の小さい物体（通常は球形あるいは円筒形である）と内部双極子とを使用している。これらの物体はマトリックス内にある液体を満たした小腔に懸濁されており、この小腔には液体が充填されているので物体が回転自在である。表示装置の表示は、電界をそこに印加し、したがって物体を様々な位置に回転して、物体のどの部分が画面を通して見えるかを変えることによって変化する。

別の種類の電気光学媒体には、エレクトロクロミック媒体、例えば、少なくとも部分的に半導体金属酸化物から形成された電極と、電極に取り付けられた可逆的に変色可能な複数の色素分子とを含むナノクロミック・フィルム形状のエレクトロクロミック媒体などがある。例として、Ｏ’Ｒｅｇａｎ， Ｂ．， ｅｔ ａｌ．によるＮａｔｕｒｅ １９９１， ３５３， ７３７、およびＷｏｏｄ， Ｄ．によるＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、１８（３）， ２４ （Ｍａｒｃｈ ２００２）を参照されたい。また、Ｂａｃｈ， Ｕ．， ｅｔ ａｌ．によるＡｄｖ． Ｍａｔｅｒ．， ２００２， １４ （１１）， ８４５も参照されたい。この種類のナノクロミック・フィルムは、例えば、米国特許第６，３０１，０３８号、国際出願公開第ＷＯ０１／２７６９０号、同時係属出願シリアル番号第１０／２４９，１２８号（２００３年３月１８日付け出願）にも記載されている。

別の種類の電気光学表示装置には（これは多年にわたって懸命なる研究開発の主題であったが）、粒子を基にした電気泳動表示装置があり、この電気泳動表示装置では、複数の帯電粒子が電界の影響下に懸濁流体中を動き回る。電気泳動表示装置は、液晶表示装置と比較すると、良好な輝度およびコントラスト、広い視野角、状態双安定性、低消費電力という特性をもつことが可能である。それにもかかわらず、これらの表示装置の長期的画質に問題があり、その広範囲にわたる使用が妨げられていた。例として、電気泳動表示装置を構成する粒子が沈降しやすく、その結果、これらの表示装置の耐用年数が不十分となるということがある。

マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）ならびにイー・インク社（Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲受され、あるいはこれらの名義となっている特許および出願で、カプセル型電気泳動媒体を記載したものが近年多数刊行されている。このようなカプセル型媒体は、多数の小型カプセルを有し、その小型カプセル自体がそれぞれ、液状懸濁媒体中に懸濁された電気泳動的に移動可能な粒子を含有する内水相と、この内水相を取り囲むカプセル壁とを有する。通常カプセル自体は高分子結合剤内で保持されて、２つの電極間に位置する干渉層を形成する。この種類のカプセル型媒体は、例えば以下に記載されている。米国特許第５，９３０，０２６号、第５，９６１，８０４号、第６，０１７，５８４号、第６，０６７，１８５号、第６，１１８，４２６号、第６，１２０，５８８号、第６，１２０，８３９号、第６，１２４，８５１号、第６，１３０，７７３号、第６，１３０，７７４号、第６，１７２，７９８号、第６，１７７，９２１号、第６，２３２，９５０号、第６，２４９，７２１号、第６，２５２，５６４号、第６，２６２，７０６号、第６，２６２，８３３号、第６，３００，９３２号、第６，３１２，３０４号、第６，３１２，９７１号、第６，３２３，９８９号、第６，３２７，０７２号、第６，３７６，８２８号、第６，３７７，３８７号、第６，３９２，７８５号、第６，３９２，７８６号、第６，４１３，７９０号、第６，４２２，６８７号、第６，４４５，３７４号、第６，４４５，４８９号、第６，４５９，４１８号、第６，４７３，０７２号、第６，４８０，１８２号、第６，４９８，１１４号、第６，５０４，５２４号、第６，５０６，４３８号、第６，５１２，３５４号、第６，５１５，６４９号、第６，５１８，９４９号、第６，５２１，４８９号、第６，５３１，９９７号、第６，５３５，１９７号、第６，５３８，８０１号、第６，５４５，２９１号、第６５８０５４５号、米国特許出願公開第２００２／００１９０８１号、第２００２／００２１２７０号、第２００２／００５３９００号、第２００２／００６０３２１号、第２００２／００６３６６１号、第２００２／００６３６７７号、第２００２／００９０９８０号、第２００２／０１０６８４７号、第２００２／０１１３７７０号、第２００２／０１３０８３２号、第２００２／０１３１１４７号、第２００２／０１４５７９２号、第２００２／０１７１９１０号、第２００２／０１８０６８７号、第２００２／０１８０６８８号、第２００２／０１８５３７８号、第２００３／００１１５６０号、第２００３／００１１８６７号、第２００３／００１１８６８号、第２００３／００２０８４４号、第２００３／００２５８５５号、第２００３／００３４９４９号、第２００３／００３８７５５号、第２００３／００５３１８９号、第２００３／００７６５７３号、第２００３／００９６１１３号、第２００３／０１０２８５８号、国際出願公開第ＷＯ９９／６７６７８号、第ＷＯ００／０５７０４号、第ＷＯ００／２０９２２号、第ＷＯ００／３８０００号、第ＷＯ００／３８００１号、第ＷＯ００／３６５６０号、第ＷＯ００／６７１１０号、第ＷＯ００／６７３２７号、第ＷＯ０１／０７９６１号、第ＷＯ０１／０８２４１号。

上述の特許および出願の多くでは認識されていることであるが、カプセル型電気泳動媒体中の不連続なマイクロカプセルを取り囲んでいる壁を連続相に代えて、電気泳動媒体が電気泳動流体の複数の不連続な液滴と高分子材料の連続相とを有するいわゆる高分子分散型の電気泳動表示装置を製造することもでき、また、このような高分子分散型の電気泳動表示装置内の電気泳動流体の不連続な液滴は、個別の各液滴に関与する不連続なカプセル膜がなくても、カプセルあるいはマイクロカプセルと見做すことができる（例えば上述の第２００２／０１３１１４７号を参照）。したがって、本願の目的のためにこのような高分子分散型の電気泳動媒体をカプセル型電気泳動媒体の亜種と見做す。

カプセル型電気泳動表示装置では、一般に従来の電気泳動装置のクラスター形成や沈降故障モードに悩まされることはなく、さらなる利点、例えば広範な種類の可撓性基材や剛性基材へ表示装置をプリントあるいはコーティングする能力をもたらす。（「プリント」という語の使用は、あらゆる形態のプリントおよびコーティングを含むと解釈され、以下のものが挙げられるが、これに限定されない。パッチ・ダイコーティング（ｐａｔｃｈ ｄｉｅ ｃｏａｔｉｎｇ）や、スロットまたは押出コーティングや、スライドまたはカスケードコーティング（ｃａｓｃａｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ）や、カーテンコーティングなどの予め計量したコーティング、ナイフ・オーバー・ロールコーティング（ｋｎｉｆｅ ｏｖｅｒ ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）や、正回転および逆回転ロールコーティングなどのロールコーティング、グラビアコーティング、浸漬コーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、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、シルクスクリーン印刷法、静電印刷法、感熱印刷法、インクジェット印刷法、およびその他の同様の技術。）したがって、得られる表示装置を可撓性にすることができる。さらに、表示媒体を（種々の方法により）プリントすることができるので、表示装置自体を安価に作製することができる。

電気泳動表示装置の関連の種類に、いわゆる「マイクロセル電気泳動表示装置」というものがある。マイクロセル電気泳動表示装置では、帯電粒子および懸濁流体はマイクロカプセル内に封入されているのではなく、代わりにキャリア媒体内、一般に高分子フィルム内に形成された複数の空洞内で保持される。例えば、国際出願公開第ＷＯ０２／０１２８１号、および公開された米国特許出願第２００２／００７５５５６号（いずれもＳｉｐｉｘ Ｉｍａｇｉｎｇ， Ｉｎｃ社に譲受）を参照されたい。

ほとんどの電気光学媒体の光学特性として、温度とともに著しく変化するということがある。例えば、カプセル型電気泳動媒体の電気抵抗率は温度が上昇すると減少し、温度と反比例する。温度に伴うこの電気抵抗率の変化は、媒体が一定の駆動パルスで作動するときどのくらいの電流が媒体を通るかに影響を及ぼし、ひいては媒体が切り換わる速度に影響する。カプセル型電気泳動媒体は、一般にグレースケールを実現することができるが、このようなグレースケール媒体で、熱により切換速度が変化するとグレースケールが歪曲するという深刻な副次的作用が現れることがある。例えば、グレーレベルが１６階調できる媒体を検討してみると、２０℃における印加で媒体のピクセルをグレーレベル０（黒）からグレーレベル８（中間グレー階調）まで切り換えるようなインパルスは、４０℃で印加するとピクセルをグレーレベル０からグレーレベル１０（レベル８より実質的に薄いグレー階調）まで切り換えることがある。グレーレベルにおけるこのような変化は人間の目には容易に知覚される。

別の種類の電気光学媒体にも同様の問題が直面する。例えば、回転二色部材を取り囲む液体培地の粘度が温度に伴って変化することにより、回転二色部材の媒体の切換特性が温度に伴って変動し、このような温度依存型変化が媒体のグレースケールに影響を及ぼすことがある。

電気光学媒体の温度変化によって起きる問題は、表示装置の温度が不均一になると悪化する。これは、切換特性および上で議論したグレースケールの「ドリフト」が、表示装置内において地点ごとにばらつくためである。人間の目は、表示装置全体のグレースケールでの均一なドリフトよりも表示装置内のグレースケールのむらに対してずっと敏感である。

都合の悪いことに、発熱要素に近接して電気光学媒体を搭載することがしばしば必要であり、あるいは望ましい。電気光学表示装置には多くの場合相当量の電気回路が必要である。例えば高解像度の電気光学表示装置は、一般にアクティブマトリックス・ドライブ機構を使用しており、電気光学媒体が２組の電極、すなわち、観察者から見える表示装置の外面を覆う透明な共通の前面電極と、電気光学媒体の「後ろ側」にあるピクセル電極のマトリックスとに挟まれている。これらの各ピクセル電極は、表示装置の１ピクセルを規定し、非線形素子（通常は薄膜トランジスタ）に関連している。非線形素子は、行電極および列電極と組み合わされて、ピクセル電極に印加される電圧を制御し、したがって表示装置上に作られる画像を制御する。このようなアクティブマトリックス表示装置は、数多くの非線形素子（例えば８００×６００の表示装置では４８０，０００）の動作を制御するのに多数の行ドライバと列ドライバ、および他の回路が必要である。携帯用機器では表示装置をできるだけコンパクトに維持する必要があり、このために、電気光学媒体が反射型であれば（すなわち、電気光学媒体が電気光学媒体による光の透過ではなく入射光の反射により画像を形成するのであれば）、電子回路はふつう表示装置の可視部分の裏側に搭載され、したがって表示装置の寸法は、事実上表示領域自体の寸法、プラス小さな周囲部分の寸法で維持される。この方式により可視表示装置の裏側に電子回路を「背面搭載」すれば、表示される画像には何ら悪影響を及ぼさない。というのも、反射型電気光学媒体、例えば既に記載したような回転二色部材、エレクトロクロミック、粒子を基にした電気泳動媒体は本質的に不透明であり、それ故に表示装置を見ている観察者から電子回路を隠すからである。（電子回路のこのような背面搭載は、透過型電気光学媒体、例えば従来の液晶を使用した表示装置には当然不可能である。それは、電子回路が表示装置上で陰影あるいは暗領域として見えるからである。）ところが、電子回路の背面搭載によって発熱要素（例えば論理チップや、あるいはバッテリー）から電気光学媒体への流体を加熱することになり、したがって媒体が不均一に加熱され、前述したような悪影響を画質にもたらす。

一態様において、本発明は、媒体近傍に配置された発熱要素によって起こる電気光学媒体の不均一な加熱を低減あるいは除去するための手段を提供しようとする。

カプセル型およびマイクロセル型電気泳動表示装置では、別の熱的な問題に直面する。つまりカプセルあるいはマイクロセル内の懸濁流体の熱膨張が、カプセルあるいはマイクロセルを取り囲む壁の熱膨張を超え、したがって、電気泳動媒体内に機械的歪力を引き起こす。多くの事例では、カプセル型あるいはマイクロセル型電気泳動媒体が許容できる最大温度はこれらの機械的歪力があることによって限定されており、この歪力が高温で大きくなるとカプセルあるいはマイクロセルが破裂し、電気泳動粒子および懸濁流体を有する内水相を散逸させて、影響を受けた媒体部分が機能しなくなることがある。

このカプセル／マイクロセル破裂問題は表示装置の使用中に起こることがあるが、表示装置の製造中には問題がより大きなものとなる傾向にある。電気光学表示装置の製造は、通常少なくとも１回の積層作業を伴う。例えば前述のＭＩＴならびにイー・インク社の特許および出願のうちの幾つかにはカプセル型電気泳動表示装置を製造する方法が記載されており、そこでは結合剤中にカプセルを有するカプセル型電気泳動媒体が可撓性基材にコーティングされており、この基材は、インジウムスズ酸化物あるいは同様の導電性コーティング（最終的な表示装置の一方の電極として振る舞うもの）をプラスチックフィルム上に含んでいる。そしてこのカプセル／結合剤コーティングは乾燥されて、基材に強固に接着された電気泳動媒体の干渉層を形成する。これとは別に、ピクセル電極配列と、ピクセル電極を駆動回路へ接続する導体の適切な配置とを含む背面が作成される。最終的な表示装置を形成するために、上にカプセル／結合剤層を有する基材は積層接着により背面へと積層される。（非常に類似した方法を利用して、背面を、例えば、スタイラスあるいは他の可動電極が上を摺動することができるプラスチックフィルムなどの単純な保護層に置き換えることにより、スタイラスあるいは同様の可動電極と共に使用可能な電気泳動表示装置を作成することができる。）このような方法の好適な一形態において、背面自体に可撓性をもたせ、ピクセル電極および導体をプラスチックフィルム上あるいは他の可撓性基材上にプリントして背面を作成する。表示装置で使用する精密な構成要素によっては、積層は熱および／または圧力下での実施が必要なことがあり、この熱および／または圧力が、前述のカプセル／マイクロセル破裂問題を引き起こすことがある。

この破裂問題は多くの電気泳動媒体で使用されている複数の種類の懸濁流体により深刻化する。このような懸濁流体には脂肪族炭化水素とハロカーボンとの混合物を含むことがある。この点に関しては文献にいかなる議論も現れないが、このような脂肪族炭化水素／ハロカーボン混合物は、ほぼ理想となる液体に予想される熱膨張率よりも相当大きい熱膨張率を有する極めて非理想の液体であるということを本発明者らは発見した。

第二の態様において、本発明は、懸濁流体の熱膨張率が低減され、したがって温度が上昇しても媒体が損傷の影響をより受けにくくなった電気泳動媒体を提供する。

したがって、一態様において、本発明は、
電界が印加されるとその光学的状態を変化させることのできる反射型電気光学材料層と、
この電気光学材料層に電界を印加するように配置された少なくとも１つの電極と、
電気光学材料層と熱伝導関係にある発熱要素と、
この発熱要素と電気光学材料層との間に配置された遮熱材とを含む電気光学表示装置であって、遮熱材が断熱材層と熱伝導性材料層とを有し、熱伝導性材料層が断熱材層と電気光学材料層との間に配置されている電気光学表示装置を提供する。

以下でさらに詳細に議論するように、本電気光学表示装置の好適な一形態において、遮熱材は、中に導電層を有するプリント回路基板を含む。この遮熱材は複数の断熱材層および複数の熱伝導性材料層を含んでもよく、この断熱材層は熱伝導性材料層と交互し、断熱材層と電気光学材料層との間に１つの熱伝導性材料層が配置されている。また、本発明の電気光学表示装置では、断熱材層および熱伝導性材料層が電気光学材料層の領域全体にわたって延びるのが望ましい。遮熱材は、上に形成された金属層を有する高分子フィルムを含んでもよく、例えばアルミニウム処理されたフィルムの形態を有してもよい。

幾つかの事例において、発熱要素の構造はそれ自体が断熱材層を実現することができる。例えば、発熱要素は、断熱材層として役立つことのできる高分子の外被を備えたバッテリーパックであってもよい。このような場合、本発明は単に発熱要素と電気光学材料層との間に熱伝導性材料層を提供することにより実施される。

本発明の遮熱材は、任意の種類の反射型電気光学材料と共に使用することができる。したがって、例えば電気光学媒体は回転二色部材の材料であってもよく、あるいはエレクトロクロミック材料であってもよい。選択的に、電気光学材料は電気泳動材料であってもよい。例えば、電気泳動材料はカプセル型のものであって、懸濁流体を封入しているカプセル壁を有する少なくとも１つのカプセルと、懸濁流体中に懸濁されて電気泳動材料に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを含んでもよい。選択的に、電気泳動材料はマイクロセル型のものであって、中に形成された複数のクローズドセルを有する基材を含み、このセルのそれぞれが、懸濁流体と、懸濁流体中に懸濁されて電気泳動材料に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを中に含んでもよい。

他の態様において、本発明は、懸濁流体と、懸濁流体中に懸濁されて電気泳動媒体に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを含む電気泳動媒体を提供する。懸濁流体は、その熱膨張率を低減するための相溶化剤を含有する。本発明の一実施態様において、電気泳動媒体はカプセル型とマイクロセル型のいずれでもよい。本発明の別の実施態様では、懸濁流体は脂肪族炭化水素と塩素化炭化水素との混合物を含み、相溶化剤が過フッ化炭化水素を含む。

既に指摘したように、本発明は熱影響に対して電気光学表示装置を保護する２つの別々の方法に関する。これらの２つの方法は、単独で使用することができ、あるいは組み合わせて使用することもできるが、以下では便宜上別々に詳述する。

遮熱材の提供
既に言及したように、本発明は一態様において、発熱要素と電気光学材料層との間に配置された遮熱材を有する電気光学表示装置であって、この遮熱材が、断熱材層と、この断熱材層と電気光学材料層との間に配置された熱伝導性材料層とを含むものを提供する。

本電気光学表示装置の発熱要素は任意の公知の種類のものとすることができる。その構成要素は、例えば、変圧器などの交流／直流変換要素、あるいは別の種類の電源またはバッテリーであってもよい（バッテリーというものは全てその内部抵抗により多少の熱を生成する）。また、この構成要素を、抵抗器、インダクタ、マイクロプロセッサ、あるいは記憶部品とすることもできる。多数の発熱要素が存在し得るということは明らかであり、例えば内蔵電池あるいは本バッテリーのいずれからも作動するようにしてある表示装置ならば、一般に発熱要素として変圧器、バッテリー、マイクロプロセッサを含むことになる。

発熱する電気部品を電気光学媒体の近傍へ搭載する必要のある電気光学表示装置では発熱を除去することはできないが、このような部品が生成する熱が媒体上に表示される画像を変形させる程度を最小限にすることはできる。既に指摘したように、発熱の局所濃度から生じ、表示の隣接領域間での電気光学媒体の温度のばらつきの原因となる変形は、均一な温度変化から生じるばらつきよりも面倒なものになりやすい。その理由は、人間の目が、異なる表示領域間の画質のむらに対して、表示装置全体にわたって均一であるむらよりも敏感であるからである。本発明の遮熱材を盛り込めば、発熱する電子部品による不均一な分布に起因する表示装置内の温度のばらつきが「均質化」され、したがって表示媒体はより均一な温度を受けるので、このような不均一な温度に起因する表示装置内の画像のむらが十分に除去される。遮熱材は、特に目で見てわかるような激しい温度の勾配を除去するのに特に効果的である。本発明の遮熱材はまた、表示媒体に到達する全体的な熱量を低減するのに役立ち、したがって表示される画像の熱による変形をさらに低減する。

遮熱材技術の当業者にはよく知られていることであるが、このような遮蔽体はしばしば断熱材のみから構成される。例えば、多くの種類の単純な断熱材は、多孔質媒体に依存して低い熱伝導率を達成する。しかしこのような種類の断熱材は嵩張りやすく、したがって電気光学表示装置が頻繁に使用される小さな携帯用電子素子での使用には不適である。電気光学表示装置においてこのような「絶縁体のみ」の遮熱材を使用すれば、発熱する電子部品から電気光学媒体に到達する総熱量を低減することにはなる。しかし、表示装置の様々な領域間に相当の温度差が残ってしまう。そこで、絶縁層と熱導電層の両方を有する本発明の遮熱材を使用することにより、表示装置内でのはるかに一様な温度分布、したがって、はるかに均一な画像を達成することができる。

本発明で使用する遮熱材は、専らその遮熱機能のために提供された表示装置専用の個々の構成要素とすることができる。しかし、コストの理由からこのような表示装置に必要な個々の構成要素の数を最小にすることが明らかに望ましいため、遮熱材の断熱層および導電層は他の機能にも役立つ材料を使用したものを提供することが概して好ましい。特に、本発明の好ましい実施態様では、このような表示装置の電子部品を搭載するにあたって電気光学表示装置に通常存在する回路基板の特性をうまく利用している。このような回路基板は、剛性を与えるためしばしば繊維ガラス／エポキシ複合材料を使用して構成され、この繊維ガラス／エポキシ複合材料は断熱材となる。しかし、最新の回路基板はたいてい多層回路設計を使用しており、このような設計は通常、電気的雑音を最小にするために、接地プレーンあるいは定電圧プレーンを含んでいる。これらの接地プレーンはふつう銅版あるいは金めっきから形成され、その両方とも優れた熱導体である。そこで、繊維ガラス／エポキシ複合材料などの絶縁層と、熱伝導性金属から形成された接地プレーンとを有する多層回路基板を電気光学材料層に平行に並べ、その接地プレーンがこの材料を向くように電気光学表示装置内に配置すると、このような多層回路基板を本発明の遮熱材として役立てることができる。

図１は本発明による好ましい実施態様の略側面図であり、この方式による多層回路基板を使用している。図１は電気光学材料層１０２を有する表示装置（全体として１００で表す）を示し、この層１０２は２組の電極の間に挟まれている（ただし理解を容易にするために図１ではこれらの電極を省略する）。表示装置１００は３つの回路基板１０４をさらに含み、各回路基板が繊維ガラス／エポキシ複合材料層１０６および接地プレーン１０８を有し、その接地プレーン１０８が電気光学材料層１０２に向く側にあるように各基板１０４が配置されている。層１０２に最も近い基板１０４は、空隙１１０によって層と分かれており、この空隙は、所望すれば絶縁層に置き換えることもできる。電気光学層１０２から回路基板１０４の反対側に発熱要素１１２が配置されている。

図１で示す回路基板１０４により実現される絶縁層および導電層の交互の層は、発熱要素１１２による局部発熱にもかかわらず電気光学層１０２の領域全体にわたって一定温度を維持するという点で非常に効果的である。

図１に示すように、回路基板１０４は電気光学層１０２の領域全体にわたって延びる。回路基板１０４が延びることは必要な電子装置を収容するのに不要な場合もあるが、電気光学層１０２の境界の手前で回路基板１０４を終端することは望ましくない。というのも、そうすると回路基板１０４の境界で重大な熱的勾配を引き起こし、結果として、表示される画像に極めて目立つむらのできる危険があるためである。

プリント基板を遮熱材として使用するのに都合がよくない事例では、代わりに幾つかの種類の材料を採用することができる。特に、金属薄層でコーティングされた高分子フィルムは、遮熱材として使用するのに適している。このような材料は市販されており、例えば「アルミナイズドマイラー（ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ Ｍｙｌａｒ）」（「ＭＹＬＡＲ」は登録商標）として公知の材料であるイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー社（Ｅ． Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）のものがある。この材料はポリエチレン・テレフタレートのベースにアルミニウム薄層を含む。金属蒸着フィルムは可撓性という利点を有するので、必要に応じて非平面の構成要素の周りに適合させることができる。金属蒸着フィルムの多様な厚さを利用すれば、図１で示したものと同様の、多数の絶縁層と導電層との交互の層を備えた構造を実現することができる。

既に指摘したように、本発明の電気光学表示装置は、前述の任意の種類の反射型電気光学材料を使用することができる。本発明による遮熱材の提供を除いては、電気光学材料にとって好ましい材料および構造には変更はないので、さらなる詳細については、読者は上述の様々な特許および出願を参照されたい。

懸濁流体中の相溶化剤の提供
既に指摘したように、本発明は、懸濁流体がその熱膨張率を低減するための相溶化剤を含有する電気泳動媒体も提供する。この電気泳動媒体はカプセル型であってもよく、マイクロセル型のものであってもよい。本発明の好ましい態様では、懸濁流体は脂肪族炭化水素と塩素化炭化水素との混合物を含み、相溶化剤は過フッ化炭化水素を含む。

既に議論したように、カプセル型およびマイクロセル型電気泳動媒体が損傷しないで温度の上昇に耐える能力は、媒体で使用される懸濁流体の熱膨張によって限界があり、一般に懸濁流体のほうの熱膨張率が懸濁流体を取り囲んでいる壁および／または結合剤よりもかなり高い。

前述のＭＩＴならびにイー・インク社の特許および出願において詳細に議論されているように、どの電気泳動媒体で使用される懸濁流体も多種多様の基準を満たす必要がある。これらの基準には、密度、反射率、誘電率、比重、沸点、および電気泳動粒子（例えば懸濁流体が原因で電気泳動粒子の電荷が時間と共に漏出するようであってはならない）と懸濁流体を取り囲む壁との両方についての長期的化学耐久性が含まれる。懸濁流体が満たすべき基準の数が多いので、実際の電気泳動媒体に使用することのできる材料がかなり限定されるが、前述のＭＩＴならびにイー・インク社の特許および出願のうちの多くでは、脂肪族炭化水素とほぼ等しい重量の塩素化炭化水素とを混合して使用することを推奨している。この他あらゆる基準を懸濁流体が満たさなければならないため、このような脂肪族炭化水素／ハロカーボン混合物の熱的性質については以前はあまり考慮されていなかったように文献からうかがえる。しかし実際には、このような混和物は、その熱的性質が成分の熱的性質の加重平均と実質的に等しい理想的な混合物に肉迫しているということを、この分野の多くの研究者たちは仮定していた可能性もある。

このことは実際には事実ではなく、脂肪族炭化水素／ハロカーボン混合物はかなり非理想の液体であり、より具体的には、幾つかの混合物の熱膨張率はその成分の加重平均とはかなり本質的に異なるということが現在発見されている。特に、ＩＳＯＰＡＲ Ｇ（エクソン社（Ｅｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｈｏｕｓｔｏｎ， Ｔｅｘａｓ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）が販売する脂肪族炭化水素、「ＩＳＯＰＡＲ」は登録商標）と、ハロゲン化炭化水素油１．８（Ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社 （Ｒｉｖｅｒ Ｅｄｇｅ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）から市販、簡略のために以下「ハロカーボン」と称す）との混合物が、４０‐６０重量パーセントの範囲内で表す熱膨張率は、これらの成分の率から予想されるよりもはるかに大きく、しかも実際に、ハロカーボンの率を実質的に超えるＩＳＯＰＡＲ Ｇ単独の率よりも大きい。

さらに、理想的な混合物について予測される熱膨張率よりも実質的に大きい炭化水素／ハロカーボン混合物の熱膨張率は低減することができ、さらにこの混合物の両成分に対して親和性を有する相溶化剤をこの混合物と混合することにより、この混合物の非理想性も低減されるということも発見された。好ましい相溶化剤は過フッ化炭化水素であり、特に好ましい相溶化剤はフルオロトルエンである。フルオロトルエンは、重量で少なくとも約５パーセントの量が混合物中に存在するのが好ましく、望ましくは少なくとも約８パーセントである。約１０パーセントより多いフルオロトルエンを加えても、付加的利点は何もないように思われる。したがってこれはコストの理由により避けるのが最適である。

炭化水素／ハロカーボン混合物の膨張をフルオロトルエンを加えることにより減少できるということが、添付の図面の図２および図３に示してある。図２は、１：１重量パーセントのＩＳＯＰＡＲ Ｇ／ハロカーボン混合物（上側の直線、三角形の記号のついたもの）と、４５：４５：１０重量パーセントのＩＳＯＰＡＲ Ｇ／ハロカーボン／フルオロトルエン混合物（下側の直線、菱形の記号のついたもの）の密度の温度に対する変化を示すグラフである。印をつけた最良適合線（ｙは密度、ｘはセ氏温度）では、二元混合物については、
ｙ＝−０．００１２ｘ＋１．０８６３
であり、三元混合物については、
ｙ＝−０．００１１ｘ＋１．０６８８
である。図３は、混合物中のＩＳＯＰＡＲの質量百分率に対するＩＳＯＰＡＲ Ｇ／ハロカーボン混合物の、図２と同じ１０〜９０℃範囲にわたるセ氏温度毎の密度の平均パーセント推移を曲線で表示している。この図からわかることは、ＩＳＯＰＡＲが０〜２５パーセントおよび７５〜１００パーセントの範囲にわたっているところでは、混合物は基本的に理想的挙動を呈しており、混合物の密度の減少量がこの成分の個々の密度の減少量の加重平均に等しい（すなわち、複数の点が、純粋な成分に該当する点間を結ぶ直線上に当てはまる）。ところが、ＩＳＯＰＡＲが２５〜７５パーセントの範囲内では、混合物は実質的に非理想的挙動を呈し、密度の減少がこの成分の個々の値の加重平均よりも実質的に大きい。そして理想的挙動からの偏倚はＩＳＯＰＡＲが約５０パーセントにおいて最大であることがわかる。

図３における孤立点は、前述した４５：４５：１０重量パーセントのＩＳＯＰＡＲ Ｇ／ハロカーボン／フルオロトルエン混合物の密度の減少量である。この三元混合物の理想的挙動からの偏倚は、５０：５０のＩＳＯＰＡＲ Ｇ／ハロカーボン混合物よりもずっと（約３分の２ほど）少ないということがわかる。それ故に、相溶化剤として過フッ化炭化水素を添加すると、炭化水素／ハロカーボン混合物の非理想的挙動によって起きる問題がかなり減少し、したがって、幾つかの炭化水素／ハロカーボン混合物の異常に大きな熱膨張率によって起きる電気泳動媒体の問題が減少する。

相溶化剤を含有する本発明の電気泳動媒体は、公知である任意のカプセル型でもマイクロセル型でもよい。本発明による相溶化剤の提供を除いては、電気光学材料にとって好ましい材料および構造には変更はないので、さらなる詳細については、読者は上述の様々な特許および出願を参照されたい。

添付の図面の図１は、本発明の電気光学表示装置の好ましい実施態様の略側面図であり、この電気光学表示装置は多層プリント基板を使用して遮熱材を提供する。 図２は、相溶化剤を入れたものと入れないものの電気泳動表示装置の懸濁流体の密度の温度に対する変化を示すグラフである。 図２に示すデータを作成するのに使用したものと同様の、種々の懸濁流体の密度の温度に対する平均推移を示すグラフであるが、懸濁流体の成分の割合を変化させている。

Claims (19)

1. 電界が印加されるとその光学的状態を変化させることのできる反射型電気光学材料層（１０２）と、
   前記電気光学材料層（１０２）に電界を印加するように配置された少なくとも１つの電極と、
   前記電気光学材料層（１０２）と熱伝導関係にある発熱要素（１１２）と
   を含む電気光学表示装置（１００）であって、
   前記表示装置（１００）が、前記発熱要素（１１２）と前記電気光学材料層（１０２）との間に配置される遮熱材（１０４）を特徴としており、前記遮熱材（１０４）が断熱材層（１０６）および熱伝導性材料層（１０８）を含み、前記熱伝導性材料層（１０８）が前記断熱材層（１０６）と前記電気光学材料層（１０２）との間に配置される、電気光学表示装置。
2. 前記遮熱材（１０４）が、中に導電層（１０８）を有するプリント回路基板を含む、請求項１記載の電気光学表示装置。
3. 前記遮熱材（１０４）が複数の断熱材層（１０６）と複数の熱伝導性材料層（１０８）とを含み、前記断熱材層（１０６）が前記熱伝導性材料層（１０８）と交互し、１つの熱伝導性材料層（１０８）が前記断熱材層（１０６）と前記電気光学材料層（１０２）との間に配置される、請求項１または２記載の電気光学表示装置。
4. 前記断熱材層（１０６）および前記熱伝導性材料層（１０８）が前記電気光学材料層（１０２）の領域全体にわたって延びる、先行請求項のうちいずれか１項記載の電気光学表示装置。
5. 前記遮熱材が、上に形成された金属層を有する高分子フィルムを含む、先行請求項のうちいずれか１項記載の電気光学表示装置。
6. 前記電気光学材料（１０２）が回転二色部材の材料あるいはエレクトロクロミック材料を含む、先行請求項のうちいずれか１項記載の電気光学表示装置。
7. 前記電気光学材料（１０２）が電気泳動材料を含む、請求項１〜５のうちいずれか１項記載の電気光学表示装置。
8. 前記電気泳動材料が、懸濁流体を封入しているカプセル壁と、前記懸濁流体中に懸濁されて、前記電気泳動材料に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを有する少なくとも１つのカプセルを含む、請求項７記載の電気光学表示装置。
9. 前記電気泳動材料が、中に形成された複数のクローズドセルを有する基材を含み、前記セルのそれぞれが、懸濁流体と、前記懸濁流体中に懸濁されて、前記電気泳動材料に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを中に有する、請求項７記載の電気光学表示装置。
10. 電界が印加されるとその光学的状態を変化させることのできる反射型電気光学材料層（１０２）と、
    前記電気光学材料層（１０２）に電界を印加するように配置された少なくとも１つの電極と、
    前記電気光学材料層（１０２）と熱伝導関係にある発熱要素（１１２）と
    を含む電気光学表示装置（１００）であって、
    前記表示装置（１００）が、前記発熱要素（１１２）と前記電気光学材料層（１０２）との間に配置される熱伝導性材料層（１０８）を特徴とする、電気光学表示装置。
11. 懸濁流体と、前記懸濁流体中に懸濁されて、前記電気泳動材料に電界が印加されるとそこで動き回ることのできる複数の荷電粒子とを含む電気泳動媒体であって、前記媒体は、前記懸濁流体がその熱膨張率を低減するための相溶化剤を含有することを特徴とする、電気泳動媒体。
12. 前記懸濁流体が脂肪族炭化水素と塩素化炭化水素との混合物を含む、請求項１１記載の電気泳動媒体。
13. 前記相溶化剤が過フッ化炭化水素を含む、請求項１２記載の電気泳動媒体。
14. 前記相溶化剤がフルオロトルエンを含む、請求項１３記載の電気泳動媒体。
15. 前記フルオロトルエンが前記懸濁流体の少なくとも５重量パーセントの量で存在する、請求項１４記載の電気泳動媒体。
16. 前記フルオロトルエンが前記懸濁流体の少なくとも８重量パーセントの量で存在する、請求項１５記載の電気泳動媒体。
17. 前記フルオロトルエンが前記懸濁流体の１０重量パーセントを超えない量で存在する、請求項１５記載の電気泳動媒体。
18. 前記懸濁流体を封入しているカプセル壁と前記荷電粒子とを有する少なくとも１つのカプセルを含む、請求項１１記載の電気泳動媒体。
19. 中に形成された複数のクローズドセルを有する基材を含み、前記セルのそれぞれが、前記懸濁流体と前記荷電粒子とを中に有する、請求項１１記載の電気泳動媒体。

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