JP2013524280A - 電気泳動媒体 - Google Patents

Abstract

電気泳動媒体は、連続相および断続相を備えている。断続相は、複数の液滴を備え、複数の液滴の各々は、流体と、流体内に配置され、電気泳動媒体の電場の印加に応じて、流体を通して移動可能である少なくとも１つの帯電粒子とを備えている。連続相は、断続相を包囲してカプセル化し、高分子バインダおよび塩を備え、塩は、少なくとも１つのフッ素原子を含有しているアニオンを有し、かつ、２５℃で少なくとも約０．２５重量％の水溶性を有している。

Description

（関連出願）
本願は、米国特許第７，０１２，７３５号、および米国特許出願公開第２００９／０１２２３８９号に関連する。

（技術分野）
本発明は、電気泳動ディスプレイの生成において有用な電気泳動媒体、そのような媒体内で使用するためのバインダ、およびそのようなバインダを使用して形成される電気泳動ディスプレイに関する。

「双安定」および「双安定性」という用語は、当技術分野におけるそれらの従来の意味で、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備えているディスプレイであって、第１または第２の表示状態のうちのいずれか一方を呈するように、有限持続時間のアドレス指定パルスを用いて、所与の要素が駆動されてから、アドレス指定パルスが終了した後に、表示要素の状態を変化させるために必要とされるアドレス指定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、その状態が続くようなディスプレイを指すために、本明細書で使用される。特許文献１では、グレースケール対応のいくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、その極限の黒色および白色状態においてだけではなく、また、その中間グレー状態においても、安定しており、同じことは、いくつかの他の種類の電気光学ディスプレイにも当てはまることが示されている。本種類のディスプレイは、適切には、双安定性ではなく、「多安定性」と呼ばれるが、便宜上、用語「双安定性」が、本明細書では、双安定性および多安定性ディスプレイの両方を網羅するために使用され得る。

電気泳動ディスプレイは、何年もの間、精力的な研究および開発の対象となっている。粒子系電気泳動ディスプレイでは、複数の帯電粒子が、電場の影響下、流体を通して、移動する。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較して、良好な輝度およびコントラスト特性、広視野角、双安定状態、低電力消費を有し得る。それでもなお、これらのディスプレイの長期的画質に関する問題が、その広範な用途を妨害している。例えば、電気泳動ディスプレイを構成する粒子は、沈降する傾向となり、これらのディスプレイに、不適切な有効寿命をもたらす。

前述のように、電気泳動媒体は、流体の存在を必要とする。大部分の従来技術電気泳動媒体では、本流体は、液体であるが、電気泳動媒体は、ガス状流体を使用して、生成することもできる。例えば、Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ｔ．，他、“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ”，ＩＤＷ Ｊａｐａｎ，２００１，Ｐａｐｅｒ ＨＣＳ１−１、および、Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，Ｙ．，他、“Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ”，ＩＤＷ Ｊａｐａｎ，２００１，Ｐａｐｅｒ ＡＭＤ４−４を参照されたい。また、米国特許第７，３２１，４５９号および第７，２３６，２９１号も参照されたい。そのようなガス系電気泳動媒体は、媒体が、そのような沈降をもたらす、配向において使用される時、例えば、媒体が、垂直平面に配置される標識において、粒子沈降による、液体系電気泳動媒体と同一種類の問題を受けると考えられる。実際、粒子沈降は、液体のものと比較して、ガス状懸濁流体の低い粘度は、電気泳動粒子のより高速沈降をもたらすので、液体系のものより、ガス系電気泳動媒体においてより深刻な問題であると考えられる。

Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＩＴ）およびＥ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されたもの、またはその名称における、多数の特許および出願は、カプセル化電気泳動および他の電気光学媒体において使用される種々の技術を説明している。そのようなカプセル化媒体は、多数の小さいカプセルを備え、そのそれぞれ自体は、流体媒体中に電気泳動的可動粒子を含む内相と、内相を包囲するカプセル壁とを備えている。典型的には、カプセル自体は、２つの電極間に位置付けられたコヒーレント層を形成するように、高分子バインダ内に保持される。これらの特許および出願に説明される技術は、以下を含む。
（ａ）電気泳動粒子、流体、および流体添加剤（例えば、米国特許第７，００２，７２８号および第７，６７９，８１４号参照）、
（ｂ）カプセル、バインダ、およびカプセル化プロセス（例えば、米国特許第５，９３０，０２６号、第６，０６７，１８５号、第６，１３０，７７４号、第６、１７２，７９８号、第６，２４９，２７１号、第６，３２７，０７２号、第６，３９２，７８５号、第６，３９２，７８６号、第６，４５９，４１８号、第６，８３９、１５８号、第６，８６６，７６０号、第６，９２２，２７６号、第６，９５８，８４８号、第６，９８７，６０３号、第７，０６１，６６３号、第７，０７１，９１３号、第７，０７９，３０５号、第７，１０９，９６８号、第７，１１０、１６４号、第７，２０２，９９１号、第７，２４２，５１３号、第７，３０４，６３４号、第７，３３９，７１５号、第７，３９１，５５５号、第７，４１１，７１９号、第７，４７７，４４４号、および第７，５６１，３２４号、ならびに米国特許出願公開第２００４／０１１２７５０号、第２００５／０１５６３４０号、第２００７／００５７９０８号、第２００７／００９１４１７号、第２００７／０２２３０７９号、第２００８／００２３３３２号、第２００８／０１３００９２号、第２００８／０２６４７９１号、第２００９／０１２２３８９号、および第２０１０／００４４８９４号参照）、
（ｃ）電気光学材料を含むフィルムおよびサブアセンブリ（例えば、米国特許第６，９８２、１７８号および第７，８３９，５６４号参照）、
（ｄ）バックプレーン、接着層、および他の補助層、ならびにディスプレイにおいて使用される方法（例えば、米国特許第７，１１６，３１８号および第７，５３５，６２４号参照）、
（ｅ）色形成および色調節（例えば、米国特許第７，０７５，５０２号および米国特許出願公開第２００７／０１０９２１９号参照）、
（ｆ）ディスプレイを駆動するための方法（例えば、米国特許第７，０１２，６００号および第７，４５３，４４５号参照）、
（ｇ）ディスプレイの用途（例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および米国特許出願公開第２００６／０２７９５２７号参照）、
（ｈ）非電気泳動ディスプレイ（米国特許第６，２４１，９２１号、第６，９５０，２２０号、および第７，４２０，５４９号、ならびに米国特許出願公開第２００９／００４６０８２号参照）。

前述の特許および出願の多くは、カプセル化電気泳動媒体内の離散マイクロカプセルを包囲する壁が、連続相と置換され得、したがって、いわゆる高分子分散電気泳動ディスプレイを生成し、その中で、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の離散液滴と、高分子材料の連続相とを備えていること、および、そのような高分子分散電気泳動ディスプレイ内の電気泳動流体の離散液滴が、離散カプセル膜が、各個々の液滴と関連付けられない場合でも、カプセルまたはマイクロカプセルと見なされ得ることを認識する。例えば、前述の米国特許第６，８６６，７６０号を参照されたい。故に、本願の目的のために、そのような高分子分散電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体の亜種と見なされる。

関連種類の電気泳動ディスプレイは、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」である。マイクロセル電気泳動ディスプレイでは、帯電粒子および流体は、マイクロカプセル内にカプセル化されないが、代わりに、担体媒体、典型的には、高分子フィルム内に形成される、複数の空洞内に維持される。例えば、米国特許第６，６７２，９２１号および第６，７８８，４４９号を参照されたい（両方とも、Ｓｉｐｉｘ Ｉｍａｇｉｎｇ、Ｉｎｃに譲渡されている）。

電気泳動媒体は、（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子がディスプレイを通る可視光の透過を実質的に阻止するので）多くの場合、不透明であり、反射モードで動作するが、多くの電気泳動ディスプレイは、１つの表示状態が実質的に不透明であり、１つの表示状態が光透過性である、いわゆる「シャッタモード」で動作するよう作製することができる。例えば、前述の米国特許第６、１３０，７７４号および第６、１７２，７９８号、ならびに米国特許第５，８７２，５５２号、第６、１４４，３６１号、第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号、および第６、１８４，８５６号を参照されたい。電気泳動ディスプレイに類似するが、電場強度の変動に依存する、誘電泳動ディスプレイは、類似モードで動作することができる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照されたい。他の種類の電気光学ディスプレイもまた、シャッタモードで動作可能であり得る。

カプセル化電気泳動ディスプレイは、典型的には、従来の電気泳動装置の集塊化および沈降失敗故障モードを被らず、多種多様な可撓性および剛体の基板上にディスプレイを印刷またはコーティングする能力等のさらなる利点を提供する。（「印刷」という用語の使用は、制限ではないが、以下を含む、あらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことが意図される：（パッチダイコーティング、スロットまたは押出コーティング、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プレメーターコーティング、ナイフオーバーロールコーティング、フォワード・リバース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プロセス、静電印刷プロセス、感熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、電気泳動蒸着（米国特許第７，３３９，７１５号参照）、および他の類似技術）。したがって、結果として得られるディスプレイは、融通性があり得る。さらに、ディスプレイ媒体を（種々の方法を使用して）印刷することができるため、ディスプレイ自体を安価に作製することができる。

電気泳動ディスプレイは、通常、電気泳動材料の層と、電気泳動材料の両側に配置される、少なくとも２つの他の層（これらの２つの層のうちの１つは、電極層である）とを備えている。大部分のそのようなディスプレイでは、両層が、電極層であって、電極層の一方または両方が、ディスプレイの画素を画定するようにパターン化される。例えば、一方の電極層は、細長行電極に、他方は、行電極に対して直角に延びている、細長列電極にパターン化され得、画素は、行および列電極の交差によって、画定される。代替として、かつより一般的には、一方の電極層は、単一連続電極の形態を有し、他方の電極層は、画素電極の行列にパターン化され、そのそれぞれが、ディスプレイの１画素を画定する。ディスプレイと別個のスタイラス、印字ヘッド、または類似可動電極との併用が意図される、別の種類の電気泳動ディスプレイでは、電気泳動層に隣接する層のうちの１つのみ、電極を備え、電気泳動層の反対側の層は、典型的には、可動電極が、電気泳動層に損傷を及ぼすのを防止することが意図される、保護層である。

３層電気泳動ディスプレイの製造は、通常、少なくとも１つの積層動作を伴う。例えば、前述のＭＩＴおよびＥＩｎｋ特許および出願のうちのいくつかでは、カプセル化電気泳動ディスプレイを製造するためのプロセスが、説明されており、カプセル化電気泳動ディスプレイ中のカプセル化電気泳動媒体が、可撓性基板上にコーティングされるバインダ内のカプセルを備え、可撓性基板は、プラスチックフィルム上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または類似伝導性コーティング（最終ディスプレイの一方の電極として作用する）を備え、カプセル／バインダコーティングは、基板にしっかりと接着される電気泳動媒体の凝集層を形成するように乾燥される。別個に、画素電極のアレイおよび画素電極を駆動回路に接続する導体の適切な配置を含むバックプレーンが調製される。最終ディスプレイを形成するために、その上にカプセル／バインダ層を有する基板が、積層接着剤を使用して、バックプレーンに積層される。（非常に類似するプロセスを使用して、バックプレーンを、スタイラスまたは他の可動電極が摺動することができる、プラスチックフィルム等の単純保護層と置換することによって、スタイラスまたは類似可動電極と併用可能である、電気泳動ディスプレイを調製することができる。）一好ましい形態のそのようなプロセスでは、バックプレーン自体が可撓性であって、バックプレーンは、プラスチックフィルムまたは他の可撓性基板上に画素電極および導体を印刷することによって調製される。本プロセスによるディスプレイの大量生産のための明白な積層技法は、積層接着剤を使用するロール積層である。類似製造技法は、他の種類のディスプレイと併用することができる。例えば、マイクロセル電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体と実質的に同様に、バックプレーンに積層され得る。

前述の米国特許第６，９８２、１７８号（第３段落第６３行目から第５段落第４６行目参照）に論じられるように、電気泳動ディスプレイにおいて使用される構成要素およびそのようなディスプレイを製造するために使用される方法の多くは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（当然ながら、電気光学ディスプレイもであるが、固体媒体ではなく、液体を使用する）において使用される技術からの派生である。例えば、電気泳動ディスプレイは、トランジスタまたはダイオードのアレイおよび画素電極の対応するアレイを備えている活性マトリクスバックプレーンと、透明基板上の「連続」フロント電極（複数の画素、かつ典型的には、ディスプレイ全体にわたって延在する電極の意味において）とを利用し得、これらの構成要素は、本質的に、ＬＣＤにおけるものと同一である。しかしながら、ＬＣＤを組み立てるために使用される方法は、電気泳動ディスプレイと併用することができない。ＬＣＤは、通常、別個のガラス基板上に、バックプレーンおよびフロント電極を形成し、次いで、それらの間に小開口を残して、これらの構成要素をともに接着固着し、得られたアセンブリを真空下に置き、液晶が、バックプレーンとフロント電極との間の開口を通して流動するように、アセンブリを液晶浴に浸漬させることによって、組み立てられる。最後に、液晶が定位置に収まると、開口が、密閉され、最終ディスプレイをもたらす。

このＬＣＤアセンブリプロセスは、電気泳動ディスプレイに容易に移行されることができない。電気泳動材料は、固体であるため、これらの２つの完全体が、相互に固着される前に、バックプレーンとフロント電極との間に存在しなければならない。さらに、いずれにも取り付けられることなく、フロント電極とバックプレーンとの間に単純に配置される液晶材料とは対照的に、電気泳動媒体は、通常、両方に固着される必要がある。ほとんどの場合、電気泳動層は、概して、回路含有バックプレーン上に本層を形成するよりは、フロント電極上に形成されるほうが容易であるので、フロント電極／電気泳動層の組み合わせが、典型的には、接着剤によって、電気泳動層の表面全体を被覆し、熱、圧力、および可能性として真空下において、積層することによって、バックプレーンに積層される。故に、電気泳動ディスプレイの最終積層のための大部分の従来技術方法は、本質的に、（典型的には）電気泳動媒体、積層接着剤、およびバックプレーンが、最終組み立て直前に、一緒にまとめられるバッチ方法であって、大量生産により適応された方法を提供することが望ましい。

電気光学ディスプレイは、多くの場合、コストがかかる。例えば、ポータブルコンピュータに見出されるカラーＬＣＤのコストは、典型的には、コンピュータのコスト全体のかなりの割合を占める。電気光学ディスプレイの使用が、ポータブルコンピュータより遥かに安価な携帯電話および携帯端末（ＰＤＡ）等のデバイスにも広がるのに伴って、そのようなディスプレイのコスト削減に大きな圧力がかかっている。前述のように、可撓性基板上での印刷技法による、いくつかの固体電気光学媒体の層を形成する能力は、コーティングされた紙、高分子フィルム、および類似媒体の生産のために使用される市販の機器を使用する、ロールツーロールコーティング等の大量生産技法を使用することによって、ディスプレイの電気光学構成要素のコストを削減する可能性を広げる。

前述の米国特許第６，９８２、１７８号は、大量生産によく適応されている、固体電気光学ディスプレイ（電気泳動ディスプレイを含む）を組み立てる方法を説明している。本質的に、本特許は、光透過性導電層、導電層と電気接触する固体電気光学媒体の層、接着層、および剥離シートをこの順に備えている、いわゆる「フロントプレーン積層体」（「ＦＰＬ」）を説明する。典型的には、光透過性導電層は、好ましくは、恒久的変形を伴うことなく、基板を直径（例えば）１０インチ（２５４ｍｍ）のドラムの周囲に手動で巻きつけることができるという意味において、可撓性である、光透過性基板上に担持されるであろう。用語「光透過性」とは、この特許および本明細書では、そのように指定される層が、その層を通して見ている観察者に、通常、導電層および隣接する基板（存在する場合）を通して視認されるであろう、電気光学媒体の表示状態の変化を観察可能にするために十分な光を透過させることを意味するために使用される。電気光学媒体が、非可視波長における反射率の変化を表示する場合、用語「光透過性」は、当然ながら、非可視波長の伝達を指すように解釈されるべきである。基板は、典型的には、高分子フィルムであって、通常、約１から約２５ｍｉｌ（２５から６３４μｍ）、好ましくは、約２から約１０ｍｉｌ（５１から２５４μｍ）の範囲内の厚さを有するであろう。導電層は、都合上、例えば、アルミニウムまたはＩＴＯの薄い金属または金属酸化物層であって、あるいは伝導性高分子であり得る。アルミニウムまたはＩＴＯでコーティングされたポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルムは、例えば、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ ＤＥ）製「ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ Ｍｙｌａｒ」（「Ｍｙｌａｒ」は、商標登録である）として市販されており、そのような市販の材料は、フロントプレーン積層体に良好な結果を伴って使用され得る。

前述の米国特許第６，９８２，１７８号はまた、フロントプレーン積層体のディスプレイ内への組み込みに先立って、フロントプレーン積層体内の電気光学媒体を試験するための方法を説明する。本試験方法では、剥離シートが導電層を具備し、電気光学媒体の光学状態を変化させるために十分な電圧が、本導電層と電気光学媒体の反対側の導電層との間に印加される。次いで、電気光学媒体の観察によって、媒体内のいかなる瑕疵も検出し、したがって、欠陥のある電気光学媒体をディスプレイ内に積層することを回避し、欠陥のあるフロントプレーン積層体だけではなく、ディスプレイ全体を廃棄するために生じるコストを回避する。

前述の米国特許第６，９８２、１７８号はまた、剥離シート上に静電気を生じさせ、したがって、電気光学媒体上に像を形成することによって、フロントプレーン積層体内の電気光学媒体を試験するための第２の方法を説明する。次いで、本像は、前述と同様に、観察され、電気光学媒体内のいかなる瑕疵も検出する。

そのようなフロントプレーン積層体を使用する、電気光学ディスプレイの組立は、フロントプレーン積層体から剥離シートを除去し、接着層をバックプレーンに接着させ、それによって、接着層、電気光学媒体の層、および導電層をバックプレーンに固着させるのに有効な条件下、接着層をバックプレーンと接触させることによって、もたらされ得る。本プロセスは、フロントプレーン積層体が、典型的には、ロールツーロールコーティング技法を使用して、大量生産され、次いで、特定のバックプレーンと併用するために必要とされる任意のサイズ片に切断される得るため、大量生産によく適応されている。

前述の米国特許第７，５６１，３２４号は、本質的に、前述の米国特許第６，９８２、１７８号のフロントプレーン積層体の簡略バージョンである、いわゆる「二重剥離シート」を説明する。二重剥離シートの一形態は、２つの接着層の間に挟まれている固体電気光学媒体の層を備え、接着層の一方または両方が、剥離シートによって被覆される。二重剥離シートの別の形態は、２つの剥離シート間に挟まれている固体電気光学媒体の層を備えている。両形態の二重剥離フィルムは、概して、既に説明されたフロントプレーン積層体から、電気光学ディスプレイを組み立てるためのプロセスに類似するが、２つの別個の積層を伴う、プロセスにおける使用が意図される。典型的には、第１の積層では、二重剥離シートは、フロント電極に積層され、フロントサブアセンブリを形成し、次いで、第２の積層では、フロントサブアセンブリは、バックプレーンに積層され、最終ディスプレイを形成するが、これらの２つの積層の順番は、所望に応じて、逆であり得る。

米国特許第７，８３９，５６４号は、前述の米国特許第６，９８２、１７８号に説明されるフロントプレーン積層体の変形である、いわゆる「反転フロントプレーン積層体」を説明する。本反転フロントプレーン積層体は、光透過性保護層および光透過性導電層のうちの少なくとも１つ、接着層、固体電気光学媒体の層、および剥離シートをこの順に備えている。本反転フロントプレーン積層体は、電気光学層とフロント電極またはフロント基板との間に積層接着剤の層を有する電気光学ディスプレイを形成するために使用される。第２の、典型的には、薄い、接着剤の層は、電気光学層とバックプレーンとの間に存在してもしなくてもよい。そのような電気光学ディスプレイは、優れた分解能と優れた低温性能を組み合わせることができる。

前述の議論から、電気泳動ディスプレイは、（１）それ自体が、コア／シェル構造および／または高分子コーティングを有する複合粒子であり得る電気泳動粒子、（２）電気泳動粒子を包囲する流体、（３）電荷制御剤、界面活性剤、分散高分子等の本流体内の添加剤、（４）電気泳動粒子および流体を包囲するカプセル壁、カプセル、液滴、またはマイクロセルを包囲するバインダまたは他の連続相、（５）１つ以上の接着層、および、（６）１つ以上の電極層を備え得る複雑なシステムであることは容易に明白となるであろう。当然ながら、本システムの複雑性に照らして、そのようなディスプレイの電気光学特性と、ディスプレイを形成するために使用される種々の材料の機械、物理化学、および電気特性との間の正確な関係は、部分的にのみ、理解される。例えば、フロントプレーン積層体内で使用される接着剤が、不十分な導電性を有する場合、ディスプレイの電気光学性能は、悪影響を及ぼされ得ることが分かっている。前述の米国特許第７，０１２，７３５号は、その導電性を改善するために、塩または他の材料によって本接着剤をドープすることによって得られる利点を説明しており、本目的のための好ましいドーパントは、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスファート（以下、「ＴＢＡＨＦＰ」）である。同特許はまた、ＴＢＡＨＦＰ等を含む塩による、ディスプレイのバインダの類似ドープの利点を説明する。

バインダのドープが、低減または克服するように設計される問題の１つは、いわゆる「白色状態劣化」または「ＷＳＤ」である。ＷＳＤは、ディスプレイの動作の間のディスプレイの白色極限光学状態の反射率（典型的には、通常のＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間におけるＬ＊値として測定される）の低減として現れる。被るＷＳＤの量は、電気泳動媒体の動作デューティサイクル、温度、および内部相の組成物（電気泳動粒子および流体）に依存することが、実験的に分かっている。米国特許出願公開第２０１０／０２８９７３６号に説明される種類の電気泳動媒体であり、かつバインダ内のイオン性ドーパントを欠いたある電気泳動媒体は、２０％デューティサイクルで、２５℃での最初の４８時間の動作において、２−９Ｌ＊単位のＷＳＤを被ることが分かっている。本程度のＷＳＤは、多くの用途にとって、許容不可能であって、これらの条件下、２４０時間の動作後、約３Ｌ＊単位を上回らない（望ましくは、それを大幅に下回る）ＷＳＤが要求される。

バインダへのイオン性ドーパント、典型的には、塩の添加は、ＷＳＤを低減させるが、適切な塩の選択は、相当な困難を呈する。実際は、電気泳動ディスプレイの内部相内で使用される流体は、有機材料、典型的には、低分子量炭化水素であって、バインダは、水溶液または分散から形成される高分子であって、最も一般的種類のバインダは、水性ラテックスの形態で添加されるポリウレタンである。ラテックスは、カプセル（そのようなカプセルが存在する時）と混合されるか、または内部相は、ラテックス内で乳化される（高分子分散電気泳動媒体の場合）。次いで、ラテックスおよびカプセルまたは液滴によって形成されるスラリーが、基板上にコーティングされ、スラリーの層が乾燥され、凝集電気泳動層を形成する。一見したところ、イオン性ドーパントは、水溶液の形態で水性高分子ラテックスに容易に添加することができる水溶性塩であるべきであると考えられ得る。しかしながら、塩化ナトリウム等の単純水溶性塩は、ＷＳＤを緩和するのに効果的ではないことが分かっている。例えば、前述の第２０１０／０２８９７３６号に説明される種類の電気泳動媒体のバインダへの２５０−３５０ｐｐｍのＴＢＡＨＰＦに匹敵する分子量の塩化ナトリウムの添加は、２０％デューティサイクルで、２５℃における２４０時間の動作後、約７．５Ｌ＊単位のＷＳＤをもたらした。より優れた結果は、いくつかの疎水性（不水溶性）塩によって達成される。例えば、米国特許第７，０１２，７３５号に記載される２５０−３５０ｐｐｍのＴＢＡＨＦＰの添加は、同一条件下、約１Ｌ＊単位のＷＳＤをもたらす。ＷＳＤに及ぼすこれらの塩の影響は、濃度依存性であって、より広範囲のＥＯ性能（例えば、本フィルムトランジスタ（ＴＦＴ）性能、画像安定性、および滞留状態依存性を含む）に及ぼすその影響は、スラリー中の他の成分の濃度に敏感である。他明らかに、スラリードーパントと相互作用し、ＥＯ性能に影響を及ぼす他の成分として、ＴｒｉｔｏｎＸ１００および溶液中に塩を送達するために使用される溶媒が挙げられる。

残念ながら、そのような不水溶性塩は、他の問題を呈する。塩が、バインダを通して均一に分散されることが不可欠であるが、水中の塩の単純分散が、そのような均一分散をもたらすために十分ではないであろう。実際は、適切な水混和性有機溶媒中に塩を溶解させ、バインダが形成されるラテックスに溶媒中の塩の溶液を添加することが必要である。選択される溶媒は、当然ながら、カプセルまたは液滴、バインダ自体、あるいは最終乾燥電気泳動層の特性にいかなる悪影響も及ぼしてはならない。適切な溶媒は、実際は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン、およびアセトンに限定される。乾燥条件は、揮発性有機流体を含むカプセルまたは液滴によって耐えられ得る条件に限定されるため、乾燥の間、電気泳動層からすべての微量な有機溶媒を除去することは困難である。乾燥された電気泳動層または接着層内に残留する、微量の有機溶媒は、深刻な問題を引き起こすことが知られている。例えば、乾燥された接着層内に残留する微量のＮＭＰによって生じる、有機半導体を含むバックプレーンへの損傷を説明する、前述の２００９／０１２２３８９号を参照されたい。また、乾燥されたバインダ内に残留する、微量の有機溶媒は、ディスプレイ上の電気光学性能に負の影響を及ぼし得ることが分かっている。例えば、そのような有機溶媒は、白色状態エッジおよびディスプレイの暗状態の暗度に悪影響を及ぼす。

米国特許第７，１７０，６７０号明細書

故に、バインダ中に有機溶媒を導入することなく、電気泳動媒体において使用されるバインダにイオン性ドーパントを添加する方法が必要とされ、本発明は、そのような方法を提供する。

現在、アニオン中にフッ素を含有し、少なくとも限定された水溶性を有するある塩は、電気泳動媒体のバインダ内のイオン性ドーパントとして使用することができることが分かっている。これらの液体塩は、水溶液として、バインダを形成するために使用される水性高分子分散に添加することができる。室温またはその近傍において液体である一定の塩も、代替として、純液体塩として添加され得る。

故に、一側面では本発明は、連続相および断続相を備えている電気泳動媒体であって、断続相が複数の液滴を備え、複数の液滴のそれぞれが、流体と、流体内に配置され電気泳動媒体の電場の印加に応じて流体を通して移動可能である少なくとも１つの帯電粒子とを備え、連続相が、断続相を包囲してカプセル化し、高分子バインダおよび塩を備え、塩が、少なくとも１つのフッ素原子を含有しているアニオンを有し、かつ、２５℃で少なくとも約０．２５％の水溶性を有している、電気泳動媒体を提供する。電気泳動媒体は、カプセル化または高分子分散タイプのいずれかであり得、すなわち、各液滴とバインダとの間に、カプセル壁があってもなくてもよい。電気泳動媒体はまた、マイクロセルタイプであり得る。フッ素含有塩は、バインダの固体含有量に基づく約５０から約１０，０００ｐｐｍ、概して、約１００から約１０００ｐｐｍの量として存在し得る。

本発明の電気泳動媒体内における使用のための好ましい塩は、少なくとも３個のフッ素原子を含有するアニオンを有するものである。塩は、例えば、ヘキサフルオロリン酸アニオンを有し得る。塩はまた、イミダゾールカチオンを有し得、特定の好ましい塩は、ヘキサフルオロリン酸３−ブチル−１−メチルイミダゾリウムである。（米国特許第７，０１２，７３５号に記載されるテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスファートは、本発明に使用されるには不十分な水溶性であることに留意されたい。）代替として、塩は、テトラフルオロホウ酸またはトリフルオロメタンスルホン酸（トリフラート）アニオンを有し得る。

既に述べられたように、本発明の電気泳動媒体内で使用される塩は、塩が、水溶液の形態において、バインダに添加され得るように、２５℃で少なくとも約０．２５重量％の水溶性を有するべきである。塩は、塩が１％水溶液の形態においてバインダに添加され得るように、２５℃で少なくとも約１．０重量％、好ましくは、それ以上の水溶性を有することが望ましい。塩／バインダ混合物は、通常、電気泳動媒体の内部相のカプセルまたは液滴と混合され、基板上にコーティングされ、次いで、乾燥されるか、または別様に、基板上に電気泳動媒体の凝集層の形成を生じさせるために有効な条件に暴露されるので、塩を伴うバインダに過剰量の水を添加することは望ましくない。塩を伴うバインダに過剰量の水を添加することは、基板上の電気泳動媒体の層の乾燥を遅延させ得、したがって、望ましくない。

本発明において使用される塩のうちのいくつかは、約２５℃未満の融点を有し、したがって、室温で液体である。例えば、前述のヘキサフルオロリン酸３−ブチル−１−メチルイミダゾリウム（以下、「ＢＭＩＨＦＰ」）は、室温で液体である。そのような液体塩は、任意の溶媒を使用せずに、直接、水性高分子分散またはラテックス内に分散されることが可能であるが、水溶液の使用は、バインダを通して塩のより均一な分散をもたらすと考えられるので、希釈水溶液の形態において、そのような塩を添加することが、依然として、好ましい。

本発明は、本発明の電気泳動媒体と、電気泳動媒体に接着される接着層とを備えている電気泳動アセンブリにも拡張される。電気泳動媒体および接着層の露出表面の一方または両方が、剥離シートによって被覆され得る。

本発明の電気泳動アセンブリは、基板（光透過性導電層を含み得る）、電気泳動媒体、接着層、および剥離シートをこの順に備えているフロントプレーン積層体の形態であり得る。代替として、本発明の電気泳動アセンブリは、基板（光透過性導電層を含み得る）、接着層、電気泳動媒体、および剥離シートをこの順に備えている反転フロントプレーン積層体の形態であり得る。第２の接着層は、電気泳動媒体と剥離シートとの間に挿入され得る。本発明の電気泳動アセンブリは、前述のように、二重剥離シートの形態であり得る。

本発明はまた、本発明の電気泳動媒体を形成するためのプロセスを提供する。本プロセスは、高分子の水分散液を形成することと、高分子の水分散液に塩の水溶液を添加することであって、塩が、少なくとも１つのフッ素原子を含有しているアニオンを有し、かつ、２５℃で少なくとも約０．２５重量％の水溶性を有している、ことと、高分子の塩含有水分散液に、電気泳動内部相を含むカプセルまたはそのような内部相の液滴を添加することと、得られた混合物を基板上にコーティングすることと、基板上のコーティングを、コーティングされた分散液が、電気泳動媒体の凝集層を基板上に形成するようにするために有効な条件に暴露することとを備えている。

前述のように、本発明は、フッ素含有アニオンを伴う塩を含有するバインダを有する電気泳動媒体を提供する。そのような塩の電気泳動媒体のバインダへの添加は、媒体のＷＳＤを低減するのに有効であることが分かっている。例えば、前述の第２０１０／０２８９７３６号に説明される種類の電気泳動媒体への２５０−３５０ｐｐｍに対応する分子量のＢＭＩＨＦＰの添加は、媒体のＷＳＤを、２０％デューティサイクルで、２５℃における２４０時間の動作後の５．４Ｌ＊単位から、１．１から１．５Ｌ＊単位に低減させた。同一量のＢＭＩＨＦＰの添加は、暗状態劣化（「ＤＳＤ」は、当然ながら、ＤＳＤが、媒体の暗状態のＬ＊値の増加として現れることを除いて、ＷＳＤと正確に同じように測定された）を、２．０Ｌ＊単位から、０．５−０．９Ｌ＊単位に低減させるのにも有効であった。ＷＳＤおよび暗状態劣化におけるこれらの改善は、媒体の他の重要な電気光学特性、例えば、絶対白色および暗状態Ｌ＊値を劣化させることを伴って達成される。

既に示されたように、ＢＭＩＨＰＦおよびＴＢＡＨＰＦ等の塩の電気泳動媒体のバインダへの添加は、ＷＳＤを制御するのに有効であることが分かっている。水溶性塩は、ＮＭＰ等の有機溶媒のスラリーを添加することなく、水性カプセルスラリー（すなわち、カプセルおよび高分子分散またはラテックスの混合物）に送達することができるので、ＢＭＩＨＰＦ等の水溶性塩の使用は、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスファート（ＴＢＡＨＰＦ）等の水不溶性塩の使用よりも好ましい。これらの溶媒は、電気泳動層から除去が難しい可能性があり、他の電気光学性能パラメータ（例えば、白色状態エッジ、暗状態等）に負の影響を及ぼすことが示されている。

ここで、以下の実施例が、例証のみとして、本発明において使用される、特に好ましい試薬、条件、および技法の詳細を示すために与えられる。

（実施例１）
ＢＭＩＨＰＦおよびＴＢＡＨＰＦを使用して得られた結果を示すために、前述の第２０１０／０２８９７３６号に説明される種類の一連の電気泳動媒体を調製した。各内部相は、０．０３重量％のＴｒｉｔｏｎ界面活性剤を含有していた（但し、０．０５重量％の界面活性剤を必要とした、３５０ｐｐｍのＴＢＡＨＰＦを含有する媒体は除く）。バインダは、（ａ）無塩添加剤（対照）、（ｂ）３５０ｐｐｍのＴＢＡＨＰＦと等価な分子量のＢＭＩＨＰＦ、（ｃ）２５０ｐｐｍ、および（ｄ）３５０ｐｐｍのＴＢＡＨＰＦでドープした。ＴＢＡＨＰＦは、ＮＭＰ溶液として添加した一方、単一画素の実験用ディスプレイを媒体から調製し、標準的試験プロトコルを使用して、ＷＳＤ、白色および黒色エッジ、ならびに焦点ぼけを試験した。結果を以下の表１に示す。

表１におけるデータから、ＴＢＡＨＰＦの代わりにＢＭＩＨＰＦの使用が、白色状態エッジ（白色状態における画像のゴースト現象の測定）をほぼ半分に低減させ、ＤＳエッジが増加したが、電気泳動媒体の大部分の使用において、より低いＷＳエッジ値を有することが、ＴＦＴ性能に対してより重要であることが分かるだろう。焦点ぼけ性能が、ＢＭＩＨＰＦの使用によって悪化したが、焦点ぼけスコアは、接着剤の配合を変更することによって、大幅に減少させることができることが、実験室において、かつ製造規模の実験において、実証されていることに留意されたい。以下の表２を参照されたい。表２は、前述の表１において使用されたものに類似するが、表２の媒体は、９０または１８０ｐｐｍ（実値、ＴＢＡＨＰＦ匹敵値ではない）のＢＭＩＨＰＦを含有した電気泳動媒体を使用して調製された単一画素の実験用ディスプレイの白色状態および暗状態エッジ、ならびに焦点ぼけデータを報告している。

また、ＢＭＩＨＰＦを含有する電気泳動媒体は、以下の表３に例証されるように、０℃で測定されたダイナミックレンジ（ディスプレイの極端な黒色と白色光学状態との間のＬ＊単位の差）によって測定された、等モル量のＴＢＡＨＰＦを含有する媒体より、優れた低温性能をもたらすことが、実験的に分かった（界面活性剤含有量は、０．０３％であったが、０．０５％を必要とした、３５０ｐｐｍＴＢＡ媒体を除く）。

特に、ＢＭＩＰＦ６のさらなる利点は、若干、水溶性であって、希釈（約１％ｗ／ｗ）水溶液として、インク層に添加することができることである。

（実施例２）
本実施例は、ヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸、およびトリフラート塩がすべて、本発明における利点を伴って使用されることができることを例証する。

前述の実施例１の実験が種々の水溶性塩を用いて繰り返された。いずれの場合も、使用される接着剤は、米国特許第７，０１２，７３５号に説明される種類のカスタムポリウレタン接着剤であって、５００ｐｐｍのＴＢＡＨＰＦでドープした。結果を以下の表４に示す。

Claims (20)

1. 連続相および断続相を備えている電気泳動媒体であって、
   前記断続相は、複数の液滴を備え、前記複数の液滴の各々は、流体と前記流体内に配置されている少なくとも１つの帯電粒子とを備え、前記少なくとも１つの帯電粒子は、前記電気泳動媒体に対する電場の印加に応じて前記流体を通して移動可能であり、
   前記連続相は、前記断続相を包囲してカプセル化し、かつ、高分子バインダおよび塩を備え、
   前記塩は、少なくとも１つのフッ素原子を含有するアニオンを有し、かつ、２５℃で少なくとも約０．２５重量％の水溶性を有している、
   電気泳動媒体。
2. カプセル壁が、各液滴と包囲する前記連続相との間に存在する、請求項１に記載の電気泳動媒体。
3. 各液滴は、前記連続層と直接接触している、請求項１に記載の電気泳動媒体。
4. マイクロセル媒体であって、前記マイクロセル媒体において、前記連続相は、担体媒体が前記担体媒体の中に形成されている複数の空洞を有する形態を有しており、前記断続相は、前記空洞内に維持されている、マイクロセル媒体である請求項１に記載の電気泳動媒体。
5. 前記塩は、少なくとも３個のフッ素原子を含有するアニオンを有している、請求項１に記載の電気泳動媒体。
6. 前記塩は、ヘキサフルオロリン酸アニオンを有している、請求項５に記載の電気泳動媒体。
7. 前記塩は、イミダゾールカチオンを有している、請求項６に記載の電気泳動媒体。
8. 前記塩は、ヘキサフルオロリン酸３−ブチル−１−メチルイミダゾリウムを備えている、請求項７に記載の電気泳動媒体。
9. 前記塩は、テトラフルオロホウ酸またはトリフルオロメタンスルホン酸アニオンを有している、請求項５に記載の電気泳動媒体。
10. 前記塩は、前記バインダの固体含有量に基づく約５０から約１０，０００ｐｐｍの量で前記バインダ内に存在する、請求項１に記載の電気泳動媒体。
11. 前記塩は、前記バインダの固体含有量に基づく約１００から約１０００ｐｐｍの量で前記バインダ内に存在する、請求項１０に記載の電気泳動媒体。
12. 前記塩は、２５℃で少なくとも約１重量％の水溶性を有している、請求項１に記載の電気泳動媒体。
13. 請求項１に記載の電気泳動媒体の層と、前記電気泳動媒体に接着されている接着層とを備えている、電気泳動アセンブリ。
14. 基板、電気泳動媒体の層、接着層、および剥離シートをこの順に備え、前記電気泳動媒体は、請求項１に記載の電気泳動媒体である、フロントプレーン積層体。
15. 前記基板は、光透過性導電層を備えている、請求項１４に記載のフロントプレーン積層体。
16. 基板、接着層、電気泳動媒体の層、および剥離シートをこの順に備え、前記電気泳動媒体は、請求項１に記載の電気泳動媒体である、反転フロントプレーン積層体。
17. 前記電気泳動媒体の層と前記剥離シートとの間に挿入されている第２の接着層をさらに備えている、請求項１６に記載の反転フロントプレーン積層体。
18. ２つの接着層間に挟まれている電気泳動媒体の層を備え、少なくとも１つの接着層の露出された表面は、剥離シートによって被覆され、前記電気泳動媒体は、請求項１に記載の電気泳動媒体である、二重剥離シート。
19. ２つの剥離シート間に挟まれている電気泳動媒体の層を備え、前記電気泳動媒体は、請求項１に記載の電気泳動媒体である、二重剥離シート。
20. 電気泳動媒体を形成するためのプロセスであって、前記プロセスは、
    高分子の水分散液を形成することと、
    前記高分子の水分散液に塩の水溶液を添加することであって、前記塩は、少なくとも１つのフッ素原子を含有しているアニオンを有し、かつ、２５℃で少なくとも約０．２５重量％の水溶性を有している、ことと、
    前記高分子の塩含有水分散液に、電気泳動内部相を含むカプセルまたはそのような内部相の液滴を添加することと、
    得られた混合物を基板上にコーティングすることと、
    前記基板上のコーティングを、コーティングされた分散液が、電気泳動媒体の凝集層を前記基板上に形成するようにするために有効な条件に暴露することと
    を含む、
    プロセス。