JP2023541843A - 高速かつ高コントラストな光学状態切替を提供する４粒子電気泳動媒体 - Google Patents

Abstract

第１の極性の第１の粒子と、反対極性の３つの粒子とを含む、改良された電気泳動媒体であって、第１の粒子、および随意に、反対極性の粒子のうちの１つは、電場が増加されるにつれて、電気泳動移動度の減少を受ける、電気泳動媒体。そのような電気泳動媒体は、白色ピクセルと黒色ピクセルとの間の超高速更新を伴う、フルカラーディスプレイを有効にする。本明細書に開示されるのは、４つの粒子を含む、改良された電気泳動ディスプレイシステムである。

Description

（関連出願）
本願は、２０２０年９月１５日に出願された、米国仮特許出願第６３／０７８，８２９号、および２０２１年５月２０日に出願された、米国仮特許出願第６３／１９１，０７５号の優先権を主張する。本明細書に開示される、全ての特許および公開は、参照することによって、全体として組み込まれる。

（背景）
電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）は、光透過性視認表面に対する荷電着色粒子の位置を修正することによって、色を変更する。そのような電気泳動ディスプレイは、結果として生じるディスプレイが、紙上のインクとほぼ同様に、高コントラストを有し、太陽光可読であるため、典型的には、「電子ペーパー」または「ｅペーパー」と称される。電気泳動ディスプレイは、電気泳動ディスプレイが、書籍同様の読書体験を提供し、少ない消費電力を使用し、ユーザが、軽量な手持ちデバイス内に数百冊の書籍のライブラリを携行することを可能にするため、ＡＭＡＺＯＮ ＫＩＮＤＬＥ（登録商標）等、電子書籍読取機において幅広い採用を享受している。

何年もの間、電気泳動ディスプレイは、２つのタイプの荷電色粒子、すなわち、黒色および白色のみを含んでいた（確実にするために、「色」は、本明細書内で使用されるように、黒色および白色を含む）。白色粒子は、多くの場合、光散乱型であり、例えば、二酸化チタンから成る一方、黒色粒子は、可視スペクトルを横断して吸収性であり、カーボンブラック、または銅クロマイト等の吸収性金属酸化物から成ってもよい。最も単純な意味では、黒色および白色電気泳動ディスプレイは、視認表面における光透過性電極、背後電極、および反対荷電白色および黒色粒子を含む、電気泳動媒体のみを要求する。１つの極性の電圧が、提供されるとき、白色粒子は、視認表面に移動し、反対極性の電圧が、提供されるとき、黒色粒子は、視認表面に移動する。背後電極が、制御可能領域（ピクセル）、すなわち、分割電極、またはトランジスタによって制御されるピクセル電極のアクティブマトリクスのいずれかを含む場合、あるパターンが、視認表面において電子的に現れるように作製されることができる。本パターンは、例えば、書籍にとっての本文であり得る。

さらに最近では、３色ディスプレイ（黒色、白色、赤色、および黒色、白色、黄色）および４色ディスプレイ（黒色、白色、赤色、黄色）を含む、様々な色の選択肢が、電気泳動ディスプレイのために商業的に利用可能となっている。黒色および白色電気泳動ディスプレイの動作と同様に、３つまたは４つの反射性粒子を伴う、電気泳動ディスプレイは、所望の色粒子が、視認表面に対して駆動されるため、単純な黒色および白色ディスプレイと同様に動作する。本駆動スキームは、黒色および白色のみのものよりはるかに複雑であるが、最終的には、粒子の光学機能は、同一である。

高度カラー電子ペーパー（ＡＣｅＰ^ＴＭ）はまた、４つの粒子を含んだが、シアン色、黄色、およびマゼンタ色粒子が、反射性ではなく減法的であり、それによって、数千色が、各ピクセルにおいて生産されることを可能にする。本色プロセスは、オフセット印刷およびインクジェットプリンタにおいて長い間使用されてきた、印刷方法と機能的に同等である。所与の色は、明るい白色ペーパー背景上で、シアン色、黄色、およびマゼンタ色の正しい比率を使用することによって生産される。ＡＣｅＰの事例では、視認表面に対する、シアン色、黄色、マゼンタ色、および白色粒子の相対的な位置が、各ピクセルにおける色を決定するであろう。本タイプの電気泳動ディスプレイは、各ピクセルにおいて数千色を可能にするが、厚さ約１０～２０ミクロンの作業空間内で、（５０～５００ナノメートルサイズの）顔料のそれぞれの位置を慎重に制御することが、極めて重要である。明白なこととして、粒子の位置の変動は、誤った色が、所与のピクセルにおいて表示されることをもたらすであろう。故に、精緻な電圧制御が、そのようなシステムに対して要求される。本システムのさらなる詳細は、以下の米国特許、すなわち、米国特許第９，３６１，８３６号（特許文献１）、第９，９２１，４５１号（特許文献２）、第１０，２７６，１０９号（特許文献３）、第１０，３５３，２６６号（特許文献４）、第１０，４６７，９８４号（特許文献５）、および第１０，５９３，２７２号（特許文献６）において入手可能であり、その全てが、参照することによって全体として組み込まれる。

用語「グレー状態」は、結像技術におけるその従来的な意味で本明細書で使用され、２つの極限ピクセルの光学状態の中間の状態を指し、必ずしもこれら２つの極限状態の間の黒色－白色遷移を含意するわけではない。例えば、下記に参照されるＥ Ｉｎｋ特許および公開された出願のうちのいくつかは、中間グレー状態が実際には淡い青色であろうように、極限状態が白色および濃青色である、電気泳動ディスプレイを説明している。実際、すでに述べられたように、光学的状態の変化は、色の変化では全くない場合もある。用語「黒色および白色」は、以降では、ディスプレイの２つの極限光学状態を指すために本明細書で使用され得、通常、厳密に黒色および白色ではない、極限光学状態、例えば、前述の白色および濃青色状態を含むものとして理解されたい。

用語「双安定」および「双安定性」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、その第１または第２の表示状態のいずれかを呈するように、有限持続時間のアドレス指定パルスを用いて、任意の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要求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、その状態が持続するであろう、ディスプレイを指すために本明細書で使用される。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、同じことがいくつかの他のタイプの電気光学ディスプレイに当てはまることが、米国特許第７，１７０，６７０号に示されている。本タイプのディスプレイは、適切には、「双安定」ではなく、「多安定」と呼ばれるが、便宜上、用語「双安定」が、本明細書では、双安定および多安定ディスプレイの両方を網羅するために使用され得る。

用語「インパルス」は、電気泳動ディスプレイの駆動を指すために使用されるとき、ディスプレイが駆動される周期の間の時間に対する、印加電圧の積分を指すために本明細書で使用される。

広帯域または選択された波長のいずれかにおいて、光を吸収、散乱、または反射させる、粒子は、本明細書では、着色または顔料粒子と称される。染料またはフォトニック結晶等の光を吸収または反射させる、顔料（不溶性着色材料を意味するとものとしてのその用語の厳密な意味において）以外の種々の材料もまた、本発明の電気泳動媒体およびディスプレイにおいて使用されてもよい。

粒子ベースの電気泳動ディスプレイは、何年にもわたって、精力的研究および開発の対象となっている。そのようなディスプレイでは、複数の荷電粒子（時として、顔料粒子とも称される）が、電場の影響下で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たときに、良好な輝度およびコントラスト、広視野角、状態双安定性、および低電力消費の属性を有することができる。それにもかかわらず、これらのディスプレイの長期画質に伴う問題は、その広範な使用を妨げている。例えば、電気泳動ディスプレイを構成する粒子は、沈降する傾向があり、これらのディスプレイの不十分な耐用年数をもたらす。

前述のように、電気泳動媒体は、流体の存在を要求する。大部分の先行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産されることもできる。例えば、Ｋｉｔａｍｕｒａ， Ｔ．， ｅｔ ａｌ．， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ－ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ， ＩＤＷ Ｊａｐａｎ， ２００１， Ｐａｐｅｒ ＨＣＳ１－１およびＹａｍａｇｕｃｈｉ， Ｙ．， ｅｔ ａｌ．， Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ 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。そのようなガスベースの電気泳動媒体は、例えば、媒体が垂直面に配置される看板等、媒体がそのような沈降を可能にする配向で使用されるとき、粒子沈降に起因して、液体ベースの電気泳動媒体と同一タイプの問題の影響を受けやすいと考えられる。実際、粒子沈降は、液体のものと比較して、ガス状懸濁流体のより低い粘度が、電気泳動粒子のより高速な沈降を可能にするため、ガスベースの電気泳動媒体では、液体ベースのもの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、またはそれらの名義である、多数の特許および出願は、カプセル化された電気泳動および他の電気光学媒体内で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された媒体は、多数の小型カプセルを備え、それ自体がそれぞれ、電気泳動的可動粒子を流体媒体中に含有する内相と、内相を囲繞するカプセル壁とを備える。典型的には、カプセルは、それ自体が、ポリマー結合剤内に保持され、２つの電極間に位置付けられるコヒーレント層を形成する。これらの特許および出願に説明される技術として、以下が挙げられる。
（ａ）電気泳動粒子、流体、および流体添加物（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、結合剤、およびカプセル化プロセス（例えば、米国特許第６，９２２，２７６号および第７，４１１，７１９号参照）
（ｃ）マイクロセル構造、壁材料、およびマイクロセルを形成する方法（例えば、米国特許第７，０７２，０９５号および第９，２７９，９０６号参照）
（ｄ）マイクロセルを充填およびシールするための方法（例えば、米国特許第７，１４４，９４２号および第７，７１５，０８８号参照）
（ｅ）電気光学材料を含有する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）
（ｆ）バックプレーン、接着剤層、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）
（ｇ）色形成および色調節（例えば、米国特許第６，０１７，５８４号、第６，５４５，７９７号、第６，６６４，９４４号、第６，７８８，４５２号、第６，８６４，８７５号、第６，９１４，７１４号、第６，９７２，８９３号、第７，０３８，６５６号、第７，０３８，６７０号、第７，０４６，２２８号、第７，０５２，５７１号、第７，０７５，５０２^＊＊＊号、第７，１６７，１５５号、第７，３８５，７５１号、第７，４９２，５０５号、第７，６６７，６８４号、第７，６８４，１０８号、第７，７９１，７８９号、第７，８００，８１３号、第７，８２１，７０２号、第７，８３９，５６４^＊＊＊号、第７，９１０，１７５号、第７，９５２，７９０号、第７，９５６，８４１号、第７，９８２，９４１号、第８，０４０，５９４号、第８，０５４，５２６号、第８，０９８，４１８号、第８，１５９，６３６号、第８，２１３，０７６号、第８，３６３，２９９号、第８，４２２，１１６号、第８，４４１，７１４号、第８，４４１，７１６号、第８，４６６，８５２号、第８，５０３，０６３号、第８，５７６，４７０号、第８，５７６，４７５号、第８，５９３，７２１号、第８，６０５，３５４号、第８，６４９，０８４号、第８，６７０，１７４号、第８，７０４，７５６号、第８，７１７，６６４号、第８，７８６，９３５号、第８，７９７，６３４号、第８，８１０，８９９号、第８，８３０，５５９号、第８，８７３，１２９号、第８，９０２，１５３号、第８，９０２，４９１号、第８，９１７，４３９号、第８，９６４，２８２号、第９，０１３，７８３号、第９，１１６，４１２号、第９，１４６，４３９号、第９，１６４，２０７号、第９，１７０，４６７号、第９，１７０，４６８号、第９，１８２，６４６号、第９，１９５，１１１号、第９，１９９，４４１号、第９，２６８，１９１号、第９，２８５，６４９号、第９，２９３，５１１号、第９，３４１，９１６号、第９，３６０，７３３号、第９，３６１，８３６号、第９，３８３，６２３号、および第９，４２３，６６６号、ならびに米国特許出願公開第２００８／００４３３１８号、第２００８／００４８９７０号、第２００９／０２２５３９８号、第２０１０／０１５６７８０号、第２０１１／００４３５４３号、第２０１２／０３２６９５７号、第２０１３／０２４２３７８号、第２０１３／０２７８９９５号、第２０１４／００５５８４０号、第２０１４／００７８５７６号、第２０１４／０３４０４３０号、第２０１４／０３４０７３６号、第２０１４／０３６２２１３号、第２０１５／０１０３３９４号、第２０１５／０１１８３９０号、第２０１５／０１２４３４５号、第２０１５／０１９８８５８号、第２０１５／０２３４２５０号、第２０１５／０２６８５３１号、第２０１５／０３０１２４６号、第２０１６／００１１４８４号、第２０１６／００２６０６２号、第２０１６／００４８０５４号、第２０１６／０１１６８１６号、第２０１６／０１１６８１８号、および第２０１６／０１４０９０９号参照）
（ｈ）ディスプレイを駆動するための方法（例えば、米国特許第５，９３０，０２６号、第６，４４５，４８９号、第６，５０４，５２４号、第６，５１２，３５４号、第６，５３１，９９７号、第６，７５３，９９９号、第６，８２５，９７０号、第６，９００，８５１号、第６，９９５，５５０号、第７，０１２，６００号、第７，０２３，４２０号、第７，０３４，７８３号、第７，０６１，１６６号、第７，０６１，６６２号、第７，１１６，４６６号、第７，１１９，７７２号、第７，１７７，０６６号、第７，１９３，６２５号、第７，２０２，８４７号、第７，２４２，５１４号、第７，２５９，７４４号、第７，３０４，７８７号、第７，３１２，７９４号、第７，３２７，５１１号、第７，４０８，６９９号、第７，４５３，４４５号、第７，４９２，３３９号、第７，５２８，８２２号、第７，５４５，３５８号、第７，５８３，２５１号、第７，６０２，３７４号、第７，６１２，７６０号、第７，６７９，５９９号、第７，６７９，８１３号、第７，６８３，６０６号、第７，６８８，２９７号、第７，７２９，０３９号、第７，７３３，３１１号、第７，７３３，３３５号、第７，７８７，１６９号、第７，８５９，７４２号、第７，９５２，５５７号、第７，９５６，８４１号、第７，９８２，４７９号、第７，９９９，７８７号、第８，０７７，１４１号、第８，１２５，５０１号、第８，１３９，０５０号、第８，１７４，４９０号、第８，２４３，０１３号、第８，２７４，４７２号、第８，２８９，２５０号、第８，３００，００６号、第８，３０５，３４１号、第８，３１４，７８４号、第８，３７３，６４９号、第８，３８４，６５８号、第８，４５６，４１４号、第８，４６２，１０２号、第８，５１４，１６８号、第８，５３７，１０５号、第８，５５８，７８３号、第８，５５８，７８５号、第８，５５８，７８６号、第８，５５８，８５５号、第８，５７６，１６４号、第８，５７６，２５９号、第８，５９３，３９６号、第８，６０５，０３２号、第８，６４３，５９５号、第８，６６５，２０６号、第８，６８１，１９１号、第８，７３０，１５３号、第８，８１０，５２５号、第８，９２８，５６２号、第８，９２８，６４１号、第８，９７６，４４４号、第９，０１３，３９４号、第９，０１９，１９７号、第９，０１９，１９８号、第９，０１９，３１８号、第９，０８２，３５２号、第９，１７１，５０８号、第９，２１８，７７３号、第９，２２４，３３８号、第９，２２４，３４２号、第９，２２４，３４４号、第９，２３０，４９２号、第９，２５１，７３６号、第９，２６２，９７３号、第９，２６９，３１１号、第９，２９９，２９４号、第９，３７３，２８９号、第９，３９０，０６６号、第９，３９０，６６１号、および第９，４１２，３１４号、ならびに米国特許出願公開第２００３／０１０２８５８号、第２００４／０２４６５６２号、第２００５／０２５３７７７号、第２００７／００９１４１８号、第２００７／０１０３４２７号、第２００７／０１７６９１２号、第２００８／００２４４２９号、第２００８／００２４４８２号、第２００８／０１３６７７４号、第２００８／０２９１１２９号、第２００８／０３０３７８０号、第２００９／０１７４６５１号、第２００９／０１９５５６８号、第２００９／０３２２７２１号、第２０１０／０１９４７３３号、第２０１０／０１９４７８９号、第２０１０／０２２０１２１号、第２０１０／０２６５５６１号、第２０１０／０２８３８０４号、第２０１１／００６３３１４号、第２０１１／０１７５８７５号、第２０１１／０１９３８４０号、第２０１１／０１９３８４１号、第２０１１／０１９９６７１号、第２０１１／０２２１７４０号、第２０１２／０００１９５７号、第２０１２／００９８７４０号、第２０１３／００６３３３３号、第２０１３／０１９４２５０号、第２０１３／０２４９７８２号、第２０１３／０３２１２７８号、第２０１４／０００９８１７号、第２０１４／００８５３５５号、第２０１４／０２０４０１２号、第２０１４／０２１８２７７号、第２０１４／０２４０２１０号、第２０１４／０２４０３７３号、第２０１４／０２５３４２５号、第２０１４／０２９２８３０号、第２０１４／０２９３３９８号、第２０１４／０３３３６８５号、第２０１４／０３４０７３４号、第２０１５／００７０７４４号、第２０１５／００９７８７７号、第２０１５／０１０９２８３号、第２０１５／０２１３７４９号、第２０１５／０２１３７６５号、第２０１５／０２２１２５７号、第２０１５／０２６２２５５号、第２０１５／０２６２５５１号、第２０１６／００７１４６５号、第２０１６／００７８８２０号、第２０１６／００９３２５３号、第２０１６／０１４０９１０号、および第２０１６／０１８０７７７号参照）（これらの特許および出願は、以降、ＭＥＤＥＯＤ（電気光学ディスプレイを駆動するための方法）出願と称され得る）
（ｉ）ディスプレイの用途（例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号参照）
（ｊ）非電気泳動ディスプレイ（例えば、米国特許第６，２４１，９２１号、ならびに米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号、ならびに米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号および２０１６／００１２７１０号参照）

前述の特許および出願の多くは、カプセル化された電気泳動媒体内の離散マイクロカプセルを囲繞する壁が、連続相と置換され、したがって、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の離散液滴と、ポリマー材料の連続相とを備える、いわゆる「ポリマー分散型電気泳動ディスプレイ」を生産し得、そのようなポリマー分散型電気泳動ディスプレイ内の電気泳動流体の離散液滴は、いかなる離散カプセル膜も各個々の液滴と関連付けられないにもかかわらず、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、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、そのようなポリマー分散型電気泳動媒体は、カプセル化された電気泳動媒体の亜種と見なされる。

関連タイプ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、荷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、伝搬媒体、典型的には、ポリマーフィルム内に形成される複数の空洞内に留保される。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。

電気泳動媒体は、多くの場合、不透過性であり（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子は、ディスプレイを通る可視光の透過を実質的に遮断するため）、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つのディスプレイ状態が実質的に不透過性であり、１つが光透過性である、いわゆる「シャッタモード」で動作するように作製されることができる。例えば、米国特許第５，８７２，５５２号、第６，１３０，７７４号、第６，１４４，３６１号、第６，１７２，７９８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。誘電泳動ディスプレイは、電気泳動ディスプレイと類似するが、電場強度の変動に依拠し、類似の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。他のタイプの電気光学ディスプレイもまた、シャッタモードで動作することが可能であり得る。シャッタモードで動作する電気光学媒体は、フルカラーディスプレイのために、多層構造で使用されることができる。そのような構造では、ディスプレイの視認表面に隣接する少なくとも１つの層は、シャッタモードで動作して、視認表面からより離れた第２の層を暴露または隠蔽する。

カプセル化された電気泳動ディスプレイは、典型的には、従来的な電気泳動デバイスのクラスタ化および沈降故障モードに悩まされることがなく、多種多様な可撓性および剛性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」という語の使用は、限定ではないが、前計量コーティング、例えば、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、ロールコーティング、例えば、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、グラビアコーティング、浸漬コーティング、吹き付けコーティング、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、静電気印刷プロセス、熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、電気泳動析出（米国特許第７，３３９，７１５号参照）、および他の類似技法を含む、あらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことを意図している）。したがって、結果として生じるディスプレイは、可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒体は（種々の方法を使用して）印刷されることができるため、ディスプレイ自体は、安価に作製されることができる。

上記に示されるように、最も単純な先行技術電気泳動媒体は、本質的に、２つの色のみを表示する。そのような電気泳動媒体は、第２の異なる色を有する着色流体中の第１の色を有する単一タイプの電気泳動粒子（その場合、第１の色は、粒子がディスプレイの視認表面に隣接して存在するときに表示され、第２の色は、粒子が視認表面から離間されるときに表示される）、または非着色流体中の異なる第１および第２の色を有する第１および第２のタイプの電気泳動粒子（その場合、第１の色は、第１のタイプの粒子がディスプレイの視認表面に隣接して存在するときに表示され、第２の色は、第２のタイプの粒子が視認表面に隣接して存在するときに表示される）のいずれかを使用する。典型的には、２つの色は、黒色および白色である。フルカラーディスプレイが所望される場合、色フィルタアレイが、モノクロ（黒色および白色）ディスプレイの視認表面にわたって堆積されてもよい。色フィルタアレイを伴うディスプレイは、面積共有および色混成に依拠して、色刺激を作成する。利用可能なディスプレイ面積は、赤色／緑色／青色（ＲＧＢ）または赤色／緑色／青色／白色（ＲＧＢＷ）等の３または４原色間で共有され、フィルタが、１次元（ストライプ）または２次元（２×２）反復パターンで配列されることができる。他の選択肢の原色または３つを上回る原色もまた、当技術分野において公知である。３つ（ＲＧＢディスプレイの場合）または４つ（ＲＧＢＷディスプレイの場合）のサブピクセルが、意図される視認距離において、それらが視覚的にともに均一色刺激（「色混成」）を伴う単一ピクセルに混成するように十分に小さくあるように選定される。面積共有の固有の不利点は、着色剤が常時存在し、色が、下層モノクロディスプレイの対応するピクセルを白色または黒色に切り替える（対応する原色をオンまたはオフに切り替える）ことによってのみ変調されることができることである。例えば、理想的ＲＧＢＷディスプレイでは、赤色、緑色、青色、および白色原色はそれぞれ、ディスプレイ面積の４分の１（４つのうちの１つのサブピクセル）を占有し、白色サブピクセルは、下層モノクロディスプレイの白色と同程度に明るいが、着色サブピクセルはそれぞれ、モノクロディスプレイの白色の３分の１より明るくない。全体としてディスプレイによって示される白色の明るさは、白色サブピクセルの明るさの２分の１を上回り得ない（ディスプレイの白色面積は、各４つのうちの１つの白色サブピクセルに加えて、白色サブピクセルの３分の１に匹敵するその着色形態における各着色サブピクセルを表示することによって生産され、したがって、組み合わせられる３つの着色サブピクセルは、１つの白色サブピクセルを上回って寄与しない）。色の明るさおよび飽和は、黒色に切り替えられる色ピクセルとの面積共有によって低下される。面積共有は、黄色を混合するとき、それが、等しい明るさの任意の他の色より明るく、飽和された黄色が、白色とほぼ同程度に明るいため、特に問題となる。青色ピクセル（ディスプレイ面積の４分の１）から黒色への切替は、黄色を著しく暗くさせる。

米国特許第８，５７６，４７６号および第８，７９７，６３４号は、独立してアドレス指定可能なピクセル電極と、共通光透過性フロント電極とを備える、単一バックプレーンを有する、多色電気泳動ディスプレイを説明している。バックプレーンとフロント電極との間には、複数の電気泳動層が配置される。これらの出願に説明されるディスプレイは、原色のいずれか（赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色、黄色、白色、および黒色）を任意のピクセル場所にレンダリングすることが可能である。しかしながら、アドレス指定電極の単一セット間に位置する複数の電気泳動層の使用に対して不利点がある。特定の層内の粒子によって被られる電場は、同一電圧でアドレス指定される単一電気泳動層の場合に該当するであろうものより低い。加えて、視認表面に最も近い電気泳動層内の光学損失（例えば、光散乱または望ましくない吸光によって生じる）は、下層電気泳動層内に形成される画像の外観に影響を及ぼし得る。

２つの他のタイプの電気泳動ディスプレイシステムは、任意のピクセル場所において、任意の色をレンダリングすることが可能である、単一の電気泳動媒体を提供する。具体的には、米国特許第９，６９７，７７８号が、その中で染色溶媒が、低印加電圧を用いてアドレス指定されるときには、第１の方向に、高電圧を用いてアドレス指定されるときには、反対方向に移動する、白色（光散乱）粒子と組み合わせられる、ディスプレイを説明している。白色粒子および染色溶媒は、白色粒子に対して、反対電荷の２つの付加的な粒子と組み合わせられるとき、フルカラーディスプレイをレンダリングすることが可能性として考えられる。しかしながら、第‘７７８号特許の色状態は、テキスト読取機等の適用に対しては容認不可能である。特に、白色散乱粒子を視認表面から分離する、染色流体のうちのいくつかが、常時存在し、これは、ディスプレイの白色状態の色調につながるであろう。

任意のピクセル場所において、任意の色をレンダリングすることが可能である、電気泳動媒体の第２の形態が、米国特許第９，９２１，４５１号に説明されている。第‘４５１号特許では、電気泳動媒体は、４つの粒子、すなわち、白色、シアン色、マゼンタ色、および黄色を含み、それら粒子のうちの、２つが、正荷電であり、２つが、負荷電である。しかしながら、第‘４５１号特許のディスプレイはまた、白色状態との色混合にも悩まされる。粒子のうちの１つが、白色粒子と同一の電荷を有するため、白色状態が、所望されるとき、ある程度の数量の同一電荷粒子が、視認表面に向かって、白色とともに移動する。複雑な波形を用いて、本不要な色調を克服することは可能性として考えられるが、そのような波形は、ディスプレイの更新時間を大幅に増加させ、いくつかの事例では、画像間の容認不可能な「閃光」を結果としてもたらす。

米国特許第９３６１８３６号明細書 米国特許第９９２１４５１号明細書 米国特許第１０２７６１０９号明細書 米国特許第１０３５３２６６号明細書 米国特許第１０４６７９８４号明細書 米国特許第１０５９３２７２号明細書

（要約）
本明細書に開示されるのは、４つの粒子を含む、改良された電気泳動ディスプレイシステムである。先行技術が、それぞれの電荷極性の２つの粒子を伴う、４組の粒子を説明しているが、本発明は、１つの電荷極性（典型的には、負荷電）の単一のタイプの粒子、および反対電荷極性（典型的には、正荷電）の３つのタイプの粒子を利用する。本配列は、第１の電荷極性の単一の粒子の高速かつ混じり気のない光学状態（典型的には、白色）を確実にする。加えて、反対電荷極性の粒子が、好適な補色を伴って選定されるとき、高品質プロセス黒色が、生産されることができ、これは、白色テキスト上の黒色の高速なページめくり更新を可能にする。

第１の側面では、本発明は、非極性流体を備える、電気泳動媒体を提供し、第１の光学特性および第１の電荷極性を有する、第１のタイプの粒子と、第２の光学特性を有し、第１の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第２のタイプの粒子であって、第２の粒子は、粒子に共有結合される、ポリマーの表面コーティングを有する、第２のタイプの粒子と、第３の光学特性を有し、第１の電荷の大きさより小さい第２の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第３のタイプの粒子と、第４の光学特性を有し、第１の電荷の大きさより大きい第３の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第４のタイプの粒子とを含み、第３のタイプの粒子および第４のタイプの粒子は両方とも、粒子に複合されるポリマーの層を含む。いくつかの実施形態では、電気泳動媒体は、１０～５０μｍ分離される、２つの電極の間に配置され、第１のタイプの粒子は、１０Ｖが、電極の間に印加されるときよりも、２０Ｖが、２つの電極の間に印加されるときに、低い電気泳動移動度を有する。いくつかの実施形態では、第１の粒子は、光散乱粒子であり、第２、第３、および第４の粒子は、光吸収粒子である。いくつかの実施形態では、第１の粒子は、白色であり、第２、第３、および第４の粒子は、シアン色、マゼンタ色、および黄色から選択される。いくつかの実施形態では、黄色、マゼンタ色、およびシアン色顔料は、個別の粒子が、溶液を作製するために１．５５未満の屈折率を有する、非極性流体中に、体積比１５％（体積粒子対体積溶液）で略等方的に分布されるとき、それぞれ、６５０、５５０、および４５０ｎｍにおいて、拡散反射率を呈し、溶液は、黒色背景を覆って、約１μｍの厚さの層内に配置される。いくつかの実施形態では、第１の電荷極性は、負であり、第２の電荷極性は、正である。いくつかの実施形態では、電気泳動媒体は、カラー電気泳動ディスプレイ内に配置される。カラー電気泳動ディスプレイは、視認表面における、光透過性電極と、ピクセル電極に結合される、薄膜トランジスタのアレイを含む、バックプレーンと、光透過性電極とバックプレーンとの間に、上記に説明されるようなカラー電気泳動媒体とを含む。そのようなディスプレイは、電子ブック読取機、可搬型コンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、看板、腕時計、棚標識、またはフラッシュドライブに組み込まれてもよい。

第２の側面では、本発明は、非極性流体を備える、電気泳動媒体を提供し、第１の光学特性および第１の電荷極性を有する、第１のタイプの粒子と、第２の光学特性を有し、第１の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第２のタイプの粒子であって、第２の粒子は、ポリマーの表面コーティングを有しない、第２のタイプの粒子と、第３の光学特性を有し、第１の電荷の大きさより小さい第２の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第３のタイプの粒子と、第４の光学特性を有し、第１の電荷の大きさより大きい第３の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第４のタイプの粒子とを含み、第３のタイプの粒子および第４のタイプの粒子は両方とも、粒子に複合されるポリマーの層を含む。いくつかの実施形態では、電気泳動媒体は、１０～５０μｍ分離される、２つの電極の間に配置され、第１のタイプの粒子は、１０Ｖが、電極の間に印加されるときよりも、２０Ｖが、２つの電極の間に印加されるときに、低い電気泳動移動度を有する。いくつかの実施形態では、第１の粒子は、光散乱粒子であり、第２、第３、および第４の粒子は、光吸収粒子である。いくつかの実施形態では、第１の粒子は、白色であり、第２、第３、および第４の粒子は、シアン色、マゼンタ色、および黄色から選択される。いくつかの実施形態では、黄色、マゼンタ色、およびシアン色顔料は、個別の粒子が、溶液を作製するために１．５５未満の屈折率を有する、非極性流体中に、体積比１５％（体積粒子対体積溶液）で略等方的に分布されるとき、それぞれ、６５０、５５０、および４５０ｎｍにおいて、拡散反射率を呈し、溶液は、黒色背景を覆って、約１μｍの厚さの層内に配置される。いくつかの実施形態では、第１の電荷極性は、負であり、第２の電荷極性は、正である。いくつかの実施形態では、電気泳動媒体は、カラー電気泳動ディスプレイ内に配置される。カラー電気泳動ディスプレイは、視認表面における、光透過性電極と、ピクセル電極に結合される、薄膜トランジスタのアレイを含む、バックプレーンと、光透過性電極とバックプレーンとの間に、上記に説明されるようなカラー電気泳動媒体とを含む。そのようなディスプレイは、電子ブック読取機、可搬型コンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、看板、腕時計、棚標識、またはフラッシュドライブに組み込まれてもよい。

第３の側面では、本発明は、非極性流体を備える、電気泳動媒体を提供し、第１の光学特性および第１の電荷極性を有する、第１のタイプの粒子と、第２の光学特性を有し、第１の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第２のタイプの粒子であって、第２の粒子は、電気泳動媒体内の第２の粒子のグラム毎に、第２の粒子の上へ吸着される、２００ｍｇを上回る電荷制御剤（ＣＣＡ）を有する、第２のタイプの粒子と、第３の光学特性を有し、第１の電荷の大きさより小さい第２の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第３のタイプの粒子と、第４の光学特性を有し、第１の電荷の大きさより大きい第３の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第４のタイプの粒子とを含み、第３のタイプの粒子および第４のタイプの粒子は、電気泳動媒体内の第３および第４の粒子の個別のグラム毎に、第３および第４の粒子の上へ吸着される、５０ｍｇ未満の電荷制御剤（ＣＣＡ）を有する。いくつかの実施形態では、電荷制御剤は、第４級アミン頭部基および脂肪酸テールを含む。いくつかの実施形態では、電気泳動媒体は、１０～５０μｍ分離される、２つの電極の間に配置され、第１のタイプの粒子は、１０Ｖが、電極の間に印加されるときよりも、２０Ｖが、２つの電極の間に印加されるときに、低い電気泳動移動度を有する。いくつかの実施形態では、第１の粒子は、光散乱粒子であり、第２、第３、および第４の粒子は、光吸収粒子である。いくつかの実施形態では、第１の粒子は、白色であり、第２、第３、および第４の粒子は、シアン色、マゼンタ色、および黄色から選択される。いくつかの実施形態では、黄色、マゼンタ色、およびシアン色顔料は、個別の粒子が、溶液を作製するために１．５５未満の屈折率を有する、非極性流体中に、体積比１５％（体積粒子対体積溶液）で略等方的に分布されるとき、それぞれ、６５０、５５０、および４５０ｎｍにおいて、拡散反射率を呈し、溶液は、黒色背景を覆って、約１μｍの厚さの層内に配置される。いくつかの実施形態では、第１の電荷極性は、負であり、第２の電荷極性は、正である。いくつかの実施形態では、電気泳動媒体は、カラー電気泳動ディスプレイ内に配置される。カラー電気泳動ディスプレイは、視認表面における、光透過性電極と、ピクセル電極に結合される、薄膜トランジスタのアレイを含む、バックプレーンと、光透過性電極とバックプレーンとの間に、上記に説明されるようなカラー電気泳動媒体とを含む。そのようなディスプレイは、電子ブック読取機、可搬型コンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、看板、腕時計、棚標識、またはフラッシュドライブに組み込まれてもよい。

図１は、黒色、白色、減法三原色、および加法三原色を表示するときの本発明の電気泳動媒体内の種々の着色粒子の位置を示す、概略断面図である。

図２Ａは、非極性流体中に４つのタイプの粒子を有する、電気泳動ディスプレイの一般的な例証であり、全範囲の色が、各ピクセル電極において使用可能である。いくつかの実施形態では、負荷電粒子のあるタイプは、白色であり、正荷電粒子の一タイプは、黄色であり、正荷電粒子の一タイプは、マゼンタ色であり、正荷電粒子の一タイプは、シアン色であるが、しかしながら、本発明は、本例示的色セットに限定されないことを理解されたい。

図２Ｂは、視認表面において、第１の電荷極性の粒子の全てを有する、第１の光学状態と、視認表面において、第２の（反対）極性を伴う粒子を有する、第２の光学状態との間の遷移を図示する。

図２Ｃは、視認表面において、第１の電荷極性の粒子の全てを有する、第１の光学状態と、視認表面に位置する、第１の極性の中間荷電粒子の背後に、第２の（反対）極性を伴う粒子を有する、第３の光学状態との間の遷移を図示する。

図２Ｄは、視認表面において、第１の電荷極性の粒子の全てを有する、第１の光学状態と、視認表面に位置する、第１の極性の低荷電粒子の背後に、第２の（反対）極性を伴う粒子を有する、第４の光学状態との間の遷移を図示する。

図２Ｅは、視認表面において、第１の電荷極性の粒子の全てを有する、第１の光学状態と、視認表面に位置する、第１の極性の低荷電粒子と中程度荷電粒子との組み合わせの背後に、第２の（反対）極性を伴う粒子を有する、第５の光学状態との間の遷移を図示する。

図３は、電気泳動ディスプレイの単一ピクセルの例示的等価回路を図示する。

図４は、例示的電気泳動カラーディスプレイの層を示す。

図５は、３つの減法的粒子および散乱（白色）粒子を含む、電気泳動媒体をアドレス指定するための例示的プッシュプル駆動スキームを示す。

図６Ａは、電気泳動媒体内の光学密度の最大変化率を示し、それぞれ、－３５ｍＶ、－２２ｍＶ、＋５４ｍＶ、および＋７０ｍＶのゼータ電位を伴う、白色、黄色、マゼンタ色、およびシアン色粒子を含む。５００ｍｓ持続時間のパルスが、ｘ軸上に示される電圧で印加されるとき、測定された変化率が、非白色粒子毎にプロットされている。

図６Ｂは、図６Ａの電気泳動媒体に関し、電圧および時間の関数として測定された色を示す。－２２ｍＶのゼータ電位を有する黄色粒子を伴う、電気泳動媒体のみが、狭い範囲の電圧および時間にわたって、混じり気のない白色状態を生産する。

図７Ａは、電気泳動媒体内の光学密度の最大変化率を示し、それぞれ、－３５ｍＶ、－２２ｍＶ、＋５４ｍＶ、および＋７０ｍＶのゼータ電位を伴う、白色、黄色、マゼンタ色、およびシアン色粒子を含む。５００ｍｓ持続時間のパルスが、ｘ軸上に示される電圧で印加されるとき、測定された変化率が、非白色粒子毎にプロットされている。

図７Ｂは、図７Ａの電気泳動媒体に関し、電圧および時間の関数として測定された色を示す。－２２ｍＶのゼータ電位を有する黄色粒子を伴う、電気泳動媒体が、はるかに広い範囲の電圧および時間にわたって、混じり気のない白色状態を生産する。

図８は、電気泳動流体中で取得可能な色を示し、それぞれ、－３５ｍＶ、－２２ｍＶ、＋５４ｍＶ、および＋７０ｍＶのゼータ電位を伴う、白色、黄色、マゼンタ色、およびシアン色粒子を含む。

（詳細な説明）
本発明は、改良された４粒子電気泳動媒体を含み、第１の極性の第１の粒子と、反対極性を有する、３つの他の粒子とを含むが、異なる電荷の大きさを有する。典型的には、そのようなシステムは、負の白色粒子と、減法原色を有する、黄色、マゼンタ色、およびシアン色の正荷電粒子とを含む。加えて、いくつかの粒子は、その電気泳動移動度が、印加される電場の強度に対して、非線形であるように工学され得る。故に、１つ以上の粒子は、正しい極性の（例えば、２０Ｖまたはそれよりも大きい）高電場の印加に伴って、電気泳動移動度の減少を被るであろう。そのような４粒子システムが、図１に図式的に示されており、これは、あらゆるピクセルにおいて、白色、黄色、赤色、マゼンタ色、青色、シアン色、緑色、および黒色を提供することができる。

図１に示されるように、８つの主要色（赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色、黄色、黒色、および白色）はそれぞれ、４つの粒子の異なる配列に対応し、それによって、視認者には、白色粒子の視認側にある、それらの着色粒子のみ（すなわち、光を散乱する粒子のみ）が見える。広範囲な色を達成するためには、付加的な電圧レベルが、粒子のより微妙な制御のために使用されなければならない。説明される配合では、第１の（典型的には、負の）粒子は、反射性（典型的には、白色）である一方、他の３つの粒子、すなわち、反対荷電（典型的には、正の）粒子は、３つの実質的非光散乱（「ＳＮＬＳ」）粒子を含む。ＳＮＬＳ粒子の使用は、色の混合を可能にし、同一数の散乱粒子を用いて達成され得るものより多くの色結果を提供する。これらの閾値は、クロストークを回避するために、十分に分離されなければならず、本分離は、いくつかの色に対して高アドレス指定電圧の使用を余儀なくする。開示される４粒子電気泳動媒体は、より高速に更新され、「より少ない閃光」遷移を要求し、視認者にとってより満足のいく（したがって、商業的により有益な）色スペクトルを生産することができる。加えて、開示される配合は、黒色および白色ピクセルの間のより高速な（例えば、５００ｍｓ未満、例えば、３００ｍｓ未満、例えば、２００ｍｓ未満、例えば、１００ｍｓ未満）更新を提供し、それによって、白色テキスト上の黒色に対して、高速なページめくりを有効にする。

図１では、ディスプレイの視認表面は、（図示されるように）上部にあると仮定される、すなわち、ユーザは、ディスプレイを本方向から視認し、光は、本方向から入射する。すでに述べられたように、好ましい実施形態では、本発明の電気泳動媒体において使用される４つの粒子のうちの１つのみが、光を実質的に散乱させ、図１では、本粒子は、白色顔料であると仮定される。本光散乱白色粒子は、白色反射体を形成し、（図１に図示されるように）それに対して白色粒子の上方の任意の粒子が、視認される。これらの粒子を通して通過する、ディスプレイの視認表面に進入する光は、白色粒子から反射され、これらの粒子を通して戻って通過し、ディスプレイから出現する。したがって、白色粒子の上方の粒子は、種々の色を吸収し得、ユーザに対して現れる色は、白色粒子の上方の粒子の組み合わせから生じるものである。白色粒子の下方（ユーザの視点から背後）に配置される任意の粒子は、白色粒子によってマスクされ、表示される色に影響を及ぼさない。第２、第３、および第４の粒子は、実質的に非光散乱性であるため、相互に対して相対的なその順序または配列は、重要ではないが、すでに述べられた理由から、白色（光散乱）粒子に対するその順序または配列は、重要である。

より具体的には、シアン色、マゼンタ色、および黄色粒子が、白色粒子の下方に存在するとき（図１における状況［Ａ］）、白色粒子の上方に粒子は、存在せず、ピクセルは、単に、白色を表示する。単一粒子が、白色粒子の上方にあるとき、その単一粒子の色が、それぞれ、図１における状況［Ｂ］、［Ｄ］、および［Ｆ］において黄色、マゼンタ色、およびシアン色で表示される。２つの粒子が白色粒子の上方に存在するとき、表示される色は、これらの２つの粒子のものの組み合わせである。すなわち、図１において、状況［Ｃ］では、マゼンタ色および黄色粒子は、赤色を表示し、状況［Ｅ］では、シアン色およびマゼンタ色粒子は、青色を表示し、状況［Ｇ］では、黄色およびシアン色粒子は、緑色を表示する。最後に、全３つの着色粒子が、白色粒子の上方に存在するとき（図１における状況［Ｈ］）、全ての入射光は、減法三原色着色粒子によって吸収され、ピクセルは、黒色を表示する。

１つの減法原色が、光を散乱させる粒子によってレンダリングされ得ることが可能性として考えられ、それによって、ディスプレイは、２つのタイプの光散乱粒子を備え、そのうちの一方が白色であり、他方が着色であるであろう。しかしながら、本場合では、白色粒子を覆う他の着色粒子に対する、光散乱着色粒子の位置が、重要となるであろう。例えば、黒色をレンダリングする際（全３つの着色粒子が白色粒子を覆って存在するとき）、散乱着色粒子は、非散乱着色粒子を覆って存在することができない（そうでなければ、それらは、散乱粒子の背後に、部分的または完全に隠蔽され、レンダリングされる色は、散乱着色粒子のものであり、黒色ではないであろう）。

図１は、色が汚染されない（すなわち、光散乱白色粒子が、白色粒子の背後に存在する、任意の粒子を完全にマスクする）、理想的状況を示す。実際は、白色粒子によるマスクは、非完璧であり得、それによって、理想的には完全にマスクされるであろう粒子による、光のわずかな吸収が存在し得る。そのような汚染は、典型的には、レンダリングされている色の明度および彩度の両方を低減させる。本発明の電気泳動媒体では、そのような色汚染は、形成される色が、色レンダリングのための産業規格に匹敵する点まで、最小限にされるべきである。特に好ましい規格は、ＳＮＡＰ（新聞広告生産のための規格）であり、これは、上記に参照される８原色毎にＬ＊、ａ＊、およびｂ＊値を規定する（以降、「原色」は、図１に示されるように、８つの色、すなわち、黒色、白色、減法三原色、および加法三原色を指すために使用されるであろう）。

図２Ａ－２Ｅは、本発明において使用される、４つの粒子タイプの概略断面表現を示す。改良された電気泳動媒体を利用する、ディスプレイ層は、視認側の第１の（視認）表面１３と、第１の表面１３の対向側の第２の表面１４とを含む。電気泳動媒体は、２つの表面の間に配置される。２本の垂直な点線の間の各空間は、ピクセルを指す。各ピクセル内で、電気泳動媒体は、アドレス指定され得、各ピクセルの視認表面１３は、付加的層を必要とせず、色フィルタアレイも伴わずに、図１に示される色状態を達成することができる。

電気泳動ディスプレイの規格として、第１の表面１３は、光透過性であり、例えば、その上に配置される、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を伴うＰＥＴのシートから構築される、共通電極１１を含む。第２の表面（１４）上には、複数のピクセル電極１５を含む、電極層１２が存在する。そのようなピクセル電極は、参照することによって、その内容が全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第７，０４６，２２８号に説明されている。ピクセル電極層に関し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）バックプレーンとともに駆動するアクティブマトリクスが、述べられているが、本発明の範囲は、電極が所望の機能を果たす限り、他のタイプの電極のアドレス指定も含有することに留意されたい。例えば、上部および底部電極は、連続的であり得る。加えて、第‘２２８号特許に説明されるものとは異なる、ピクセル電極バックプレーンもまた、好適であり、非晶質シリコン薄膜トランジスタバックプレーンを用いて典型的に見出されるものより高い駆動電圧を提供することが可能である、アクティブマトリクスバックプレーンを含んでもよい。

新たに開発されたアクティブマトリクスバックプレーンは、酸化タングステン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、またはインジウムガリウムジルコニウム酸化物等のより複雑な金属酸化物等の金属酸化物材料を組み込む、薄膜トランジスタを含み得る。これらの適用では、チャネル形成領域は、そのような金属酸化物材料を使用して、トランジスタ毎に形成され、より高い電圧のより高速な切替を可能にする。そのような金属酸化物トランジスタはまた、例えば、非晶質シリコンＴＦＴによって達成され得る、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の「オフ」状態において、より少ない漏出を可能にする。ｎ行を備える、典型的なスキャニングＴＦＴバックプレーンでは、トランジスタは、ディスプレイの全ての行をリフレッシュするために要求される時間のおおよその比率（ｎ－１）／ｎにわたって、「オフ」状態にあるであろう。各ピクセルと関連付けられる、貯蔵コンデンサからの電荷のいかなる漏出も、ディスプレイの電気光学的性能の悪化をもたらすであろう。ＴＦＴは、典型的には、ゲート電極と、ゲート絶縁フィルム（典型的には、ＳｉＯ_２）と、金属ソース電極と、金属ドレイン電極と、少なくとも部分的に、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極と重合する、ゲート絶縁フィルムを覆う金属酸化物半導体フィルムとを含む。そのようなバックプレーンは、Ｓｈａｒｐ／Ｆｏｘｃｏｎｎ、ＬＧ、およびＢＯＥ等の製造業者から入手可能である。そのようなバックプレーンは、±３０Ｖの（またはそれを上回る）駆動電圧を提供することができる。いくつかの実施形態では、中間電圧ドライバが、含まれ、それによって、結果として生じる駆動波形は、５つのレベル、または７つのレベル、または９つのレベル、またはそれを上回るレベルを含み得る。

そのような適用のための１つの好ましい金属酸化物材料は、インジウムガリウム亜鉛酸素（ＩＧＺＯ）である。ＩＧＺＯ－ＴＦＴは、非晶質シリコンの２０～５０倍の電子移動度を有する。アクティブマトリクスバックプレーン内でＩＧＺＯ ＴＦＴを使用することによって、好適なディスプレイドライバを介して、３０Ｖよりも大きい電圧を提供することが可能性として考えられる。さらに、少なくとも５つ、好ましくは、７つのレベルを供給することが可能である、ソースドライバは、４粒子電気泳動ディスプレイシステムのための異なる駆動パラダイムを提供する。ある実施形態では、２つの正電圧、２つの負電圧、およびゼロボルトが存在するであろう。別の実施形態では、３つの正電圧、３つの負電圧、およびゼロボルトが存在するであろう。ある実施形態では、４つの正電圧、４つの負電圧、およびゼロボルトが存在するであろう。これらのレベルは、上記に説明されるようなトッププレーンの切替によって課される限定を伴わず、約－２７Ｖ～＋２７Ｖの範囲内で選定され得る。

本発明の電気泳動媒体は、図２Ａ－２Ｅに示されるように、非極性流体１７中に４つのタイプの電気泳動粒子を含む。第１の粒子（Ｗ－＊；白抜き丸印）は、負荷電であり、第１の粒子の電気泳動移動度が、（下記により詳細に議論される）駆動電場の強度に依存するように表面処理され得る。そのような事例では、粒子の電気泳動移動度は、より強い電場の存在下で、実際に減少し、これは、幾分直観に反する。第２の粒子（Ｍ＋＋＊；暗い丸印）は、正荷電であり、第２の粒子の電気泳動移動度が、駆動電場の強度に依存するか、または電場方向の逆転に応じて、粒子を含有する空洞の片側に駆動された後の第２の粒子の集合の展開率が、第３および第４の粒子の集合の展開率よりも遅いかのいずれかとなるように、これも表面処理され得る（または、故意に処理され得ない）。第３の粒子（Ｙ＋；格子縞の丸印）は、正であるが、第２の粒子より小さい電荷の大きさを有する。加えて、第３の粒子は、表面処理され得るが、第３の粒子の電気泳動移動度を駆動電場の強度に依存させる方法ではない。すなわち、第３の粒子は、表面処理を有するが、しかしながら、そのような表面処理は、前述の電場の増加に伴う電気泳動移動度の減少をもたらさない。第４の粒子（Ｃ＋＋＋；灰色の丸印）は、最も高い大きさの正電荷と、第３の粒子と同一のタイプの表面処理とを有する。図２Ａに示されるように、粒子は、図１に示されるような色を生産するために、公称上、白色、マゼンタ色、黄色、およびシアン色である。しかしながら、本発明は、本具体的な色セットに限定せず、１つの反射性粒子および３つの吸収性粒子にも限定しない。例えば、本システムは、全３つの反射性粒子が、混合され、表面において視認可能であるとき、１つの黒色吸収性粒子と、プロセス白色状態を生産するために合致される反射率スペクトルを伴う、赤色、黄色、および青色の３つの反射性粒子とを含み得る。

好ましい実施形態では、第１の粒子（負）は、白色および散乱性である。第２の粒子（正、中程度の電荷の大きさ）は、マゼンタ色および吸収性である。第３の粒子（正、低い電荷の大きさ）は、黄色および吸収性である。第４の粒子（正、高い電荷の大きさ）は、シアン色および吸収性である。下記の表１は、本発明の電気泳動媒体内で有用である、例示的黄色、マゼンタ色、シアン色、および白色粒子の拡散反射率を示し、ポリ（イソブチレン）マトリクス内に分散されるようなこれらの材料のクベルカムンク分析による、その吸収および散乱係数の比率を伴う。

本発明の電気泳動媒体は、上記に議論される形態のいずれかであり得る。したがって、電気泳動媒体は、カプセル化されていない、カプセル壁によって囲繞される別々のカプセル内にカプセル化されている、密封されたマイクロセル内にカプセル化されている、または高分子分散媒体の形態であってもよい。顔料は、米国特許第９，６９７，７７８号および第９，９２１，４５１号に等、他の場所で詳細に説明されている。簡潔には、白色粒子Ｗ１は、米国特許第７，００２，７２８号に説明されるように、ラウリルメタクリレート（ＬＭＡ）モノマーを含む、高分子材料が取着されている、シラノール官能化光散乱顔料（二酸化チタン）である。白色粒子Ｗ２は、米国特許第５，８５２，１９６号の実施例１に説明されるように、実質的に生産される、ポリマーコーティングされたチタニアであり、約９９：１の比率のラウリルメタクリレートと２，２，２－トリフルオロエチルメタクリレートとを含む、ポリマーコーティングを伴う。黄色粒子Ｙ１は、Ｃ．Ｉ．顔料黄色１８０であり、米国特許第９，６９７，７７８号に概して説明されるように、コーティングを伴わずに使用され、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ １９０００の存在下で摩損によって分散される。黄色粒子Ｙ２は、Ｃ．Ｉ．顔料黄色１５５であり、米国特許第９，６９７，７７８号に概して説明されるように、コーティングを伴わずに使用され、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ １９０００の存在下で摩損によって分散される。黄色粒子Ｙ３は、Ｃ．Ｉ．顔料黄色１３９であり、米国特許第９，６９７，７７８号に概して説明されるように、コーティングを伴わずに使用され、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ １９０００の存在下で摩損によって分散される。黄色粒子Ｙ４は、Ｃ．Ｉ．顔料黄色１３９であり、これは、分散重合によってコーティングされ、特許第９，９２１，４５１号の実施例４に説明されるように、トリフルオロエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、およびジメチルシロキサン含有モノマーを組み込む。マゼンタ色粒子Ｍ１は、正荷電のマゼンタ色材料（ジメチルキナクリドン、Ｃ．Ｉ．顔料赤色１２２）であり、米国特許第９，６９７，７７８号および米国特許第９，９２１，４５１号の実施例５に説明されるように、ビニルベンジル塩化物およびＬＭＡを使用してコーティングされる。

マゼンタ色粒子Ｍ２は、Ｃ．Ｉ．顔料赤色１２２であり、これは、分散重合によってコーティングされ、特許第９，９２１，４５１号の実施例６に説明されるように、メチルメタクリレートおよびジメチルシロキサン含有モノマーを組み込む。シアン色粒子Ｃ１は、銅フタロシアニン材料（Ｃ．Ｉ．顔料青色１５：３）であり、これは、分散重合によってコーティングされ、米国特許第９，９２１，４５１号の実施例７に説明されるように、メチルメタクリレートおよびジメチルシロキサン含有モノマーを組み込む。いくつかの実施形態では、メチルメタクリレート表面ポリマーの組込を伴って、コア黄色顔料として、インクジェット黄色４ＧＣ（Ｃｌａｒｉａｎｔ）を使用することによって、色域が、改良されることが見出されている。本黄色顔料のゼータ電位は、２，２，２－トリフルオロエチルメタクリレート（ＴＦＥＭ）モノマーおよびモノメタクリレート末端ポリ（ジメチルシロキサン）の添加を伴って調整され得る。

差動電気泳動移動度を促進するための電気泳動媒体の添加物および表面処理、ならびに表面処理と包囲している電荷制御剤および／または遊離ポリマーとの間の相互作用のために提案される機構が、参照することによって、全体として組み込まれる、米国特許第９，６９７，７７８号に詳細に議論されている。そのような電気泳動媒体では、種々のタイプの粒子間の相互作用を制御する一方法は、粒子上のポリマーコーティングの種類、量、厚さを制御することによるものである。例えば、粒子－粒子相互作用が、例えば、第３種の第３のタイプの粒子と第４のタイプの粒子との間よりも、第２のタイプの粒子と第３および第４のタイプの粒子との間で少なくなるように、粒子特性を制御するためには、第２のタイプの粒子は、ポリマー表面処理を担持し得る一方、第３および第４のタイプの粒子は、ポリマー表面処理を担持し得ないか、または粒子表面の単位面積あたり、第２のタイプの粒子よりも低い質量被覆率を有するポリマー表面処理を担持し得るかのいずれかである。より一般的には、ハマーカ定数（これは、２つの粒子間のファンデルワールス相互作用の強度の測定値であり、対電位は、ハマーカ定数に比例し、２つの粒子間の距離の６乗に反比例する）および／または粒子間の間隔は、第３種の粒子上のポリマーコーティングの賢明な選定によって調節される必要がある。

米国特許第９，９２１，４５１号に議論されるように、異なるタイプのポリマーは、異なるタイプのポリマー表面処理を含み得る。例えば、クーロン力の相互作用は、反対荷電粒子の接近の最も近い距離が、立体障壁（典型的には、１つまたは両方の粒子の表面にグラフト化または吸着されるポリマー）によって最大限にされるとき、弱化し得る。ポリマー外殻は、当技術分野において周知であるように、グラフト化処理または化学吸着によって作製される、共有結合されたポリマーであり得る、または粒子表面の上へ物理吸着され得る。例えば、ポリマーは、不溶性および可溶性区画を備える、ブロック共重合体であってもよい。代替として、ポリマー外殻は、これが、電場と、十分な量および種類の電荷制御剤（ＣＣＡ－後に議論される）との存在下で、顔料粒子と複合される、電気泳動媒体からの遊離ポリマーの緩いネットワークであるという点において、動的であってもよい。したがって、電場の強度および極性に依存して、粒子は、より多くの関連付けられるポリマーを有し、これは、粒子を容器（例えば、マイクロカプセルまたはマイクロセル）および他の粒子と異なるように相互作用させ得る。〔ポリマー外殻の範囲は、熱重量分析（ＴＧＡ）、すなわち、粒子の乾燥したサンプルの温度が上昇され、熱分解に起因する質量損失が、温度の関数として測定される技法によって、便宜的に評価される。ＴＧＡを使用して、ポリマーである、粒子の質量の比率が、測定されることができ、これは、コア顔料およびそれらに取着されるポリマーの既知の密度を使用して、体積分率に変換されることができる。〕その中でポリマーコーティングは、喪失されるが、コア顔料は、留まったままである条件が、見出され得る（これらの条件は、使用される精密なコア顔料粒子に依存する）。様々なポリマーの組み合わせは、図２Ａ－２Ｅに関して下記に説明されるように作用するように作製され得る。例えば、いくつかの実施形態では、粒子（典型的には、第１および／または第２の粒子）は、容器（例えば、マイクロセルまたはマイクロカプセル）と著しく相互作用する、共有結合的に取着されたポリマー外殻を有することができる。それと同時に、同一の電荷の他の粒子は、ポリマーコーティングを有しない、または粒子が、容器とより少ない相互作用を有するように、溶液中の遊離ポリマーと複合する。他の実施形態では、粒子（典型的には、第１および／または第２の粒子）は、表面コーティングを有せず、それによって、その粒子が、電荷二重層を形成し、強い場の存在下で、電気泳動移動度の低減を被ることが、より容易となるであろう。

その中に４つのタイプ粒子が分散される、流体１７は、透明であり、無色である。本流体は、荷電電気泳動粒子を含有し、これは、電場の影響下で、流体を通して移動する。好ましい懸濁流体は、低誘電定数（約２）と、高体積抵抗率（約１０^１５オームｃｍ）と、低粘度（５ｍＰａｓ未満）と、低有毒性および環境的影響と、低水溶性（カプセル化の従来的含水方法が、使用されることになる場合、１０ｐｐｍ（百分率）未満であるが、しかしながら、本要件は、非カプセル化された、または確実なマイクロセルディスプレイに対して緩和されない場合もあることに留意されたい）と、高沸点（約９０℃よりも高い）と、低屈折率（１．５未満）とを有する。最後の要件は、高屈折率の散乱（典型的には、白色）顔料の使用から生じ、その散乱効率は、粒子と流体との間の屈折率の不一致に依存する。

飽和線形または分岐炭化水素、シリコーン油、ハロゲン化有機溶剤、および低分子量ハロゲン含有ポリマー等の有機溶剤は、いくつかの有用な流体である。流体は、単一の成分から成ってもよい、またはその化学的および物理的性質を調整するために、１つを上回る成分の混成体であってもよい。油溶性モノマー等のマイクロカプセル化処理のための反応物質または溶剤が、（使用される場合）流体中に含有され得る。

流体は、好ましくは、高い粒子移動度のために、低粘度と、約２～約３０、好ましくは、約２～約１５の範囲内の誘電定数とを有する。好適な誘電性流体の実施例は、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）等の炭化水素と、デカヒドロナフタレン（ＤＥＣＡＬＩＮ）と、５－エチリデン－２－ノルボルネンと、脂肪油と、パラフィン油と、シリコン溶液と、トルエン等の芳香族炭化水素と、キシレンと、フェニルキシリルエタンと、ドデシルベンゼンまたはアルキルナフタレンと、ペルフルオロデカリン等のハロゲン化溶剤と、ペルフルオロトルエンと、ペルフルオロキシレンと、ジクロロベンゾトリフルオライドと、３，４，５－トリクロロベンゾトリフルオライドと、クロロペンタフルオロ－ベンゼンと、ジクロロノナンまたはペンタクロロベンゼンと、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ ＭＮからのＦＣ－４３、ＦＣ－７０、またはＦＣ－５０６０等のペルフルオロ化溶剤、ＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｐｏｒｔｌａｎｄ，Ｏｒｅｇｏｎからのポリ（ペルフルオロプロピレン酸化物）等の低分子量ハロゲン含有ポリマーと、Ｈａｌｏｃａｒｂｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｒｐ．，Ｒｉｖｅｒ Ｅｄｇｅ，ＮＪからのＨａｌｏｃａｒｂｏｎ Ｏｉｌｓ等のポリ（クロロトリフルオロ－エチレン）と、ＡｕｓｉｍｏｎｔからのＧａｌｄｅｎ等のペルフルオロポリアルキルエーテルまたはＤｕｐｏｎｔ，ＤｅｌａｗａｒｅからのＫｒｙｔｏｘ ＯｉｌｓおよびＧｒｅａｓｅｓ Ｋ－Ｆｌｕｉｄ Ｓｅｒｉｅｓ、Ｄｏｗ－ｃｏｒｎｉｎｇ（ＤＣ－２００）からのポリジメチルシロキサンベースのシリコーン油とを含む。

電気泳動媒体は、典型的には、１つ以上の電荷制御剤（ＣＣＡ）を含み、電荷導波剤も含み得る。ＣＣＡおよび電荷導波剤は、典型的には、低分子量界面活性剤、高分子剤、または１つ以上の成分の混成体を含み、電気泳動粒子上の電荷の符号および／または大きさを安定させる、または別様に修正するための役割を果たす。ＣＣＡは、典型的には、イオン基または他の極性基を含む分子であり、以降、頭部基と称される。正または負のイオン頭部基のうちの少なくとも１つは、好ましくは、以降、テール基と称される、非極性鎖（典型的には、炭化水素鎖）に取着される。ＣＣＡは、内相内に逆ミセルを形成し、これが、電気泳動流体として典型的に使用される、超非極性流体中の導電率につながる、荷電逆ミセルの小さな集団であると考えられる。

ＣＣＡの添加は、ＣＣＡ分子の非極性テール基によって囲繞される、１ｎｍ～数十ナノメートルのサイズで変動し得る（かつ球形、円筒形、または他の幾何学形状を有し得る）高度極性コアを含む、逆ミセルの生産を提供する。電気泳動媒体では、３つの位相、すなわち、表面を有する固体粒子と、極めて小さな液滴の形態で分布される、高度極性位相（逆ミセル）と、流体を含む連続相とが、典型的には、区別され得る。荷電粒子および荷電逆ミセルは両方とも、電場の印加に応じて、流体を通して移動し得、したがって、流体（これ自体が、典型的には、０に近いほどにわずかな導電率を有する）を通した電気伝導のための２つの平行経路が存在する。

ＣＣＡの極性コアは、表面の上への吸着によって、表面上の電荷に影響を及ぼすと考えられる。電気泳動ディスプレイでは、そのような吸収は、逆ミセルに類似する構造を形成するために、電気泳動粒子の表面またはマイクロカプセルの内壁（または、マイクロセルの壁等の他の固相）の上で存在し、これらの構造は、以降、ヘミミセルと称される。イオン対の一方のイオンが、（例えば、共有結合によって）他方より表面により強固に取着されるとき、ヘミミセルと非結合逆ミセルとの間のイオン交換は、より強固に結合されたイオンが、粒子と関連付けられたままであり、あまり強固に結合されていないイオンが、遊離逆ミセルのコアに組み込まれることになる電荷分離につながり得る。

ＣＣＡの頭部基を形成する、イオン性材料は、粒子（または他の）表面においてイオン対形成を誘発し得ることも可能性として考えられる。したがって、ＣＣＡは、２つの基本機能、すなわち、表面における電荷生成および表面からの電荷分離を実施し得る。電荷生成は、ＣＣＡ分子中に存在する、または別様に逆ミセルコアまたは流体に組み込まれる、いくつかの部分と、粒子表面との間の酸塩基またはイオン交換反応からもたらされ得る。したがって、有用なＣＣＡ材料は、そのような反応または当該技術において公知であるような任意の他の電荷反応に加担することが可能であるものである。

本発明の媒体内で有用である、電荷制御剤の非限定的分類は、有機硫酸またはスルホン酸塩と、金属石鹸と、ブロックまたは櫛形共重合体と、有機アミドと、有機双性イオンと、有機リン酸およびホスホン酸塩とを含む。有用な有機硫酸およびスルホン酸塩は、限定ではないが、ナトリウムビス（２－エチルへキシル）スルホコハク酸塩と、カルシウムドデシルベンゼンスルホン酸塩と、カルシウム石油スルホン酸塩と、中性または基本バリウムジノニルナフタレンスルホン酸塩と、中性または基本カルシウムジノニルナフタレンスルホン酸塩と、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩と、アンモニウムラウリル硫酸とを含む。有用な金属石鹸は、限定ではないが、基本または中性バリウムペトロネートと、カルシウムペトロネートと、コバルトと、カルシウムと、銅と、マンガンと、マグネシウムと、ニッケルと、亜鉛と、アルミニウムと、ナフテン酸、オクタン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、および同等物等のカルボン酸の鉄塩とを含む。有用なブロックまたは櫛形共重合体は、限定ではないが、（Ａ）メチルｐ－トルエンスルホナートを用いて第４級化される、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）エチルメタクリレートのポリマー、および（Ｂ）ポリ（２－エチルへキシルメタクリレート）とのＡＢジブロック共重合体と、約１，８００の分子量を有し、ポリ（メチルメタクリレート－メタクリル酸）の油溶性アンカー基上にペンダントする、ポリ（１２－ヒドロキシステアリン酸）の油溶性テールを伴う、櫛形グラフト共重合体とを含む。有用な有機アミド／アミンは、限定ではないが、ＯＬＯＡ ３７１または１２００等のポリイソブチレンスクシンイミド（Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｏｒｏｎｉｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬＬＣ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘ．から入手可能）、またはＳＯＬＳＰＥＲＳＥ １７０００または１９０００（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ，Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，ＯＨから入手可能：Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅは、登録商標である）、およびＮ－ビニルピロリドンポリマーを含む。有用な有機双性イオンは、限定ではないが、レシチンを含む。有用な有機リン酸およびホスホン酸塩は、限定ではないが、飽和および非飽和酸置換基を伴う、リン酸化モノおよびジ－グリセリドのナトリウム塩を含む。ＣＣＡのための有用なテール基は、２００～１０，０００の範囲内の分子量のポリ（イソブチレン）等のオレフィンのポリマーを含む。頭部基は、スルホン酸、リン酸、もしくはカルボン酸、またはアミドであってもよく、または代替として、第１級、第２級、第３級、または第４級アンモニウム基等のアミノ基であってもよい。開示される４粒子電気泳動媒体において有用である、ＣＣＡの一分類が、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる、米国特許公開第２０１７／００９７５５６号に開示されている。そのようなＣＣＡは、典型的には、第４級アミン頭部基と、非飽和ポリマーテールとを含み、すなわち、少なくとも１つのＣ－Ｃ二重結合を含む。ポリマーテールは、典型的には、脂肪酸テールである。様々なＣＣＡ分子量が、使用されることができる。いくつかの実施形態では、ＣＣＡの分子量は、１２，０００グラム／モルまたはそれを上回り、例えば、１４，０００グラム／モル～２２，０００グラム／モルである。

本発明の媒体内で使用される電荷アジュバントは、下記にさらに詳細に説明されるように、電気泳動粒子表面上の電荷にバイアスをかけ得る。そのような電荷アジュバントは、ブレンステッドまたはルイス酸、または塩基であってもよい。例示的電荷アジュバントが、米国特許第９，７６５，０１５号、第１０，２３３，３３９号、および第１０，７８２，５８６号に開示されており、それらの全てが、参照することによって全体として組み込まれる。例示的アジュバントは、限定ではないが、エチレングリコールと、２，４，７，９－テトラメチルデシン－４，７－ジオールと、ポリ（プロピレングリコール）と、ペンタエチレングリコールと、トリプロピレングリコールと、トリエチレングリコールと、グリセロールと、ペンタエリスリトールと、グリセロールトリス（１２－ヒドロキシステアレート）と、プロピレングリセロールモノヒドロキシステアレートと、エチレングリコールモノヒドロキシステアレートとを含む、少なくとも２つのヒドロキシル基を含有する、ポリヒドロキシ化合物を含み得る。同一の分子内で、少なくとも１つのアルコール機能および１つのアミン機能を含有する、アミノアルコール化合物の実施例は、限定ではないが、トリイソプロパノールアミンと、トリエタノールアミンと、エタノールアミンと、３－アミノ－１－プロパノールと、ｏ－アミノフェノールと、５－アミノ－１－ペンタノールと、テトラキス（２－ヒドロキシエチル）エチレンジアミンとを含む。いくつかの実施形態では、電荷アジュバントは、粒子質量のグラムあたり約１～約５００ミリグラム（「ｍｇ／ｇ」）、より好ましくは、約５０～約２００ｍｇ／ｇの量で、電気泳動ディスプレイ媒体内に存在する。

粒子分散安定剤が、粒子凝集またはカプセルもしくは他の壁もしくは表面への取着を防止するために添加されてもよい。電気泳動ディスプレイ内の流体として使用される、典型的な高抵抗液体に関し、非含水界面活性剤が、使用されてもよい。これらは、限定ではないが、グリコールエーテルと、アセチレングリコールと、アルカノールアミドと、ソルビトール誘導体と、アルキルアミンと、第４級アミンと、イミダゾリンと、ジアルキル酸化物と、スルホコハク酸塩とを含む。

米国特許第７，１７０，６７０号に説明されるように、電気泳動媒体の双安定性は、約２０，０００を超過する、平均分子量の数値を有する、ポリマーを流体中に含むことによって、改良されることができ、本ポリマーは、本質的に、電気泳動粒子上で非吸収性であり、ポリ（イソブチレン）が、本目的に対する好ましいポリマーである。また、例えば、米国特許第６，６９３，６２０号に説明されるように、その表面上に不動化された電荷を伴う粒子は、囲繞する流体中の反対電荷の電気的二重層を構築する。ＣＣＡのイオン頭部基は、電気泳動粒子表面上に荷電基を伴う、イオン対であってもよく、不動化された、または部分的に不動化された、荷電種の層を形成し得る。本層の外側には、流体中にＣＣＡ分子を備える、荷電（逆）ミセルを備える拡散層が存在する。従来のＤＣ電気泳動では、印加される電場は、固定された表面電荷上に力を、かつ可動対電荷上に相反する力を及ぼし、それによって、滑動が、拡散層内で生じ、粒子が、流体に対して相対的に移動する。滑動平面における電位は、ゼータ電位として公知である。

結果として、電気泳動媒体内の粒子タイプのいくつかは、電気泳動媒体を横断して、電場の強度に応じて、異なる電気泳動移動度を有する。例えば、第１の（低強度、すなわち、約±１０Ｖまたはそれを下回る）電場が、電気泳動媒体に印加されるとき、第１のタイプの粒子が、電場に対して相対的に、１つの方向に移動するが、しかしながら、第１の電場と同一の極性を有する、第２の（高強度、すなわち、約±２０Ｖまたはそれを上回る）電場が、印加されるとき、第１のタイプの粒子は、電場に対して相対的に、反対方向に移動し始める。本挙動は、荷電逆ミセルまたは対荷電電気泳動粒子によって媒介されている、高度非極性流体中の伝導からもたらされることが理論化されている。故に、任意の電気化学的に生成された陽子（または他のイオン）は、恐らく、ミセルコア内の非極性流体を通して運搬される、または電気泳動粒子上に吸着される。例えば、米国特許第９，６９７，７７８号の図５Ｂに図示されるように、正荷電逆ミセルは、反対方向に進行している、負の電気泳動粒子に接近し、逆ミセルが、負荷電粒子の周囲の電気的二重層に組み込まれ得る（電気的二重層は、強化された対イオン濃度を伴う電荷の拡散層、および粒子上にヘミミセル表面吸着コーティングの両方を含み、後者の場合では、逆ミセル電荷は、上記に言及されるように、粒子のゼータ電位を定義する、滑動エンベロープ内の粒子と関連付けられることになるであろう）。本機構を通して、正荷電イオンの電気化学的電流は、電気泳動流体を通して流動し、負荷電粒子は、より正電荷に向かってバイアスをかけられることになり得る。結果として、例えば、粒子の第１の負タイプの電気泳動移動度は、電気化学的電流の大きさと、粒子表面の近くの正電荷の常駐時間との関数であり、これは、電場の強度の関数である。

さらに、米国特許第９，６９７，７７８号にも説明されるように、正荷電粒子は、印加された電場に応じて、異なる電気泳動移動度も呈するように調製されることができる。いくつかの実施形態では、第２級（または共）ＣＣＡは、種々の粒子のゼータ電位を調節するために、電気泳動媒体に添加されることができる。共ＣＣＡの精選は、他の粒子のゼータ電位を本質的に不変な状態にしながら、１つの粒子のゼータ電位の改変を可能にし、切替の間の種々の粒子の電気泳動速度、および粒子間の相互作用の両方の綿密な制御を可能にする。

いくつかの実施形態では、最終的な配合のために意図される電荷制御剤の一部は、所望のゼータ電位を工学し、強固な電場に起因する、電気泳動移動度の低減に影響を与えるために、電気泳動粒子の合成の間に添加される。例えば、ポリマーグラフト化の間に第４級アミン電荷制御剤を追加することが、ある程度の量のＣＣＡが、粒子に複合されるという結果をもたらすことが観察されている（これは、全ての吸着される種を除去するために、電気泳動流体から粒子を除去し、続いて、ＴＨＦを伴う顔料から表面種を細片化することによって確認され得る。ＴＨＦ摘出が、１Ｈ ＮＭＲと評価されるとき、良好な量のＣＣＡが、顔料粒子に吸着された、または表面ポリマーと複合されたことが明確である）。実験は、粒子の表面ポリマー間に充填される、高ＣＣＡが、強固な電場の存在下で、粒子の周囲の電荷二重層の形成を促進することを示唆する。例えば、仕上げられたマゼンタ色粒子のグラムあたり２００ｍｇを上回る電荷制御剤（ＣＣＡ）を有する、マゼンタ色粒子は、高い正電場の存在下で、優れた滞留性質を有する（例えば、図２Ｃおよび上記説明参照）。いくつかの実施形態では、ＣＣＡは、第４級アミン頭部基および脂肪酸テールを含む。いくつかの実施形態では脂肪酸テールは、非飽和である。電気泳動媒体内の粒子のいくつかが、高ＣＣＡ充填を含むとき、一貫した電気泳動移動度が所望される粒子は、多くのＣＣＡ充填を有せず、例えば、仕上げられた粒子のグラムあたり５０ｍｇ未満の電荷制御剤（ＣＣＡ）、例えば、仕上げられた粒子のグラムあたり１０ｍｇ未満の電荷制御剤（ＣＣＡ）であることが重要である。

他の実施形態では、４つのタイプの粒子を含む電気泳動媒体は、Ｉｓｏｐａｒ ＥのＳｏｌｓｐｅｒｓｅ １７０００の存在下で、例えば、ジ－ｔ－ブチルサリチル酸のアルミニウム塩（Ｂｏｎｔｒｏｎ Ｅ－８８、Ｏｒｉｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｅｎｉｌｗｏｒｔｈ，ＮＪから入手可能）等の少量の酸性実体の添加から利益を享受する。酸性材料の添加は、（全てではないが）多くの粒子のゼータ電位をより正の値に移動させる。一実施形態では、（２つの材料の総重量に基づいて）酸性材料の約１％およびＳｏｌｓｐｅｒｓｅ １７０００の９９％が、第３のタイプの粒子（Ｙ＋）のゼータ電位を－５ｍＶから約＋２０ｍＶまで移動させる。特定の粒子のゼータ電位が、アルミニウム塩のようなルイス酸性材料によって変化するかどうかは、粒子の表面化学物質の詳細に依存するであろう。

表２は、好ましい実施形態における、３つのタイプの着色粒子および唯一の白色粒子の例示的相対ゼータ電位を示す。

ある実施形態では、負（白色）粒子は、－３０ｍＶのゼータ電位を有し、残りの３つの粒子は全て、白色粒子に対して正である。故に、正のシアン色、マゼンタ色、および黄色粒子を備える、ディスプレイは、白色粒子が、視認者に対して最も近くにあり、視認者が、残りの３つの粒子を知覚することを遮断した状態で、黒色状態（全ての着色粒子が、視認表面に対して、白色粒子の前面にある状態）と白色状態を切り替えることができる。対照的に、白色粒子が、０Ｖのゼータ電位を有するとき、負荷電黄色粒子が、全ての粒子の中で最も負であり、したがって、本粒子を備える、ディスプレイは、黄色状態と青色状態を切り替えるであろう。これは、白色粒子が正荷電である場合でも生じる。しかしながら、正荷電黄色粒子は、そのゼータ電位が、＋２０ｍＶを超過しない限り、白色粒子よりも正であるであろう。

本発明の電気泳動媒体の本挙動は、印加された電場に依存する、（ゼータ電位として表２に表される）白色粒子の移動度と一致する。したがって、表２に例証される実施例では、低電圧を用いてアドレス指定されるとき、白色粒子は、そのゼータ電位が、－３０ｍＶである場合と同様に挙動し得るが、より高い電圧を用いてアドレス指定されるとき、そのゼータ電位が、より正であり、恐らく（黄色粒子のゼータ電位に一致する）＋２０ｍＶと同程度に高い場合と同様に挙動し得る。したがって、低電圧を用いてアドレス指定されるとき、ディスプレイは、黒色状態と白色状態を切り替えるであろうが、より高い電圧でアドレス指定されるとき、青色状態と黄色状態を切り替える。

高い（例えば、「±Ｈ」、例えば、±２０Ｖ、例えば、±２５Ｖ）電場および低い（例えば、「±Ｌ」、例えば、±５Ｖ、例えば、±１０Ｖ）電場の存在下における、種々の粒子の動きが、図２Ｂ－２Ｅに示される。図示の目的のために、破線によって境界を示される各ボックスは、上部光透過性電極２１および底部電極２２によって結合される、ピクセルを表し、これは、アクティブマトリクスのピクセル電極であり得るが、しかしながら、これはまた、光透過性電極または分割電極等でもあり得る。正の粒子の全てが、視認表面に存在する（公称上、黒色）、第１の状態から始まり、電気泳動媒体は、図２Ｂ－２Ｅに示されるように、４つの異なる光学状態に駆動されることができる。好ましい実施形態では、これは、白色光学状態（図２Ｂ）、マゼンタ色光学状態（図２Ｃ）、黄色光学状態（図２Ｄ）、および赤色光学状態（図２Ｅ）をもたらす。図１の残りの４つの光学状態は、図５の省略表現において示されるように、初期状態の順序および駆動電場を逆転させることによって達成され得ることは明白である。

図２Ｂの場合のように、低い電圧を用いてアドレス指定されるとき、粒子は、負の電圧がバックプレーンに印加される場合のために、矢印によって図示される、相対速度を伴って、その相対ゼータ電位に従って挙動する。したがって、本実施例では、シアン色粒子は、黄色粒子より高速に移動する、マゼンタ色粒子より高速に移動する。第１の（正の）パルスは、粒子がすでに、エンクロージャの壁によって動きを制限されているため、粒子の位置を変更しない。第２の（負）パルスは、着色粒子および白色粒子の位置を交換し、したがって、ディスプレイは、遷移色が着色粒子の相対移動度を反映する状態を伴うが、黒色状態と白色状態を切り替える。開始位置およびパルスの極性を逆転させると、白色から黒色への遷移を可能にする。故に、本実施形態は、プロセス黒色またはプロセス白色のいずれかを介して、複数の色を伴って達成される、他の黒色および白色配合と比較して、より低い電圧を要求する（かつより少ない電力を消費する）、黒色－白色更新を提供する。

図２Ｃでは、第１の（正の）パルスは、マゼンタ色粒子（すなわち、３つの正電荷着色粒子のうち中間の移動度の粒子）の移動度を低減させるために十分である、高い正電圧である。低減された移動度により、マゼンタ色粒子は、本質的に、定位置に凍結したままであり、低電圧の反対方向の後続パルスが、マゼンタ色粒子よりも多く、シアン色、白色、および黄色粒子を移動させ、それによって、マゼンタ色粒子の背後に負の白色粒子を伴った状態で、視認表面において、マゼンタ色を生産する。重要なこととして、開始位置およびパルスの極性が逆転される（視認表面の反対側から、すなわち、電極２２を通して、ディスプレイを視認することと同等である）場合、本パルスシーケンスは、緑色（すなわち、黄色およびシアン色粒子の混合物）を生産するであろう。

図２Ｄでは、第１のパルスは、マゼンタ色粒子または白色粒子の移動度を有意に低減させない、低電圧である。しかしながら、第２のパルスは、白色粒子の移動度を低減させる、高い負電圧である。これは、３つの正の粒子間のより効果的な競争を可能にし、それによって、最遅タイプの粒子（本実施例では、黄色）は、その移動が先の負パルスを用いて減少させられた白色粒子の前面に留まったままである。特に、黄色粒子は、粒子を含有する空洞の上部表面まで到達しない。重要なこととして、開始位置およびパルスの極性が、逆転される（視認表面の反対側から、すなわち、電極２２を通して、ディスプレイを視認することと同等である）場合、本パルスシーケンスは、青色（すなわち、マゼンタ色およびシアン色粒子の混合物）を生産するであろう。

最後に、図２Ｅは、両方のパルスが、高い電圧であるとき、マゼンタ色粒子の移動度が、第１の高い正パルスによって低減され、シアン色および黄色間の競争が、第２の高い負パルスによって引き起こされる、白色の移動度の低減によって強化されるであろう。これは、赤色を生産する。重要なこととして、開始位置およびパルスの極性が、逆転される（視認表面の反対側から、すなわち、電極２２を通して、ディスプレイを視認することと同等である）場合、本パルスシーケンスは、シアン色を生産するであろう。

高分解能ディスプレイを取得するために、ディスプレイの個々のピクセルは、隣接ピクセルからの干渉を伴わずに、アドレス指定可能でなければならない。本目的を達成するための１つの方法は、「アクティブマトリクス」ディスプレイを生産するために、各ピクセルと関連付けられた少なくとも１つの非線形要素を伴う、トランジスタまたはダイオード等の非線形要素のアレイを提供することである。１つのピクセルをアドレス指定する、アドレス指定またはピクセル電極は、関連付けられた非線形要素を通して、適切な電圧源に接続される。典型的には、非線形要素がトランジスタであるとき、ピクセル電極は、トランジスタのドレインに接続され、本配列は、以下の説明において仮定されるであろうが、本質的に、恣意的であり、ピクセル電極は、トランジスタのソースにも接続され得る。従来、高分解能アレイでは、ピクセルは、任意の具体的ピクセルが、１つの規定された行および１つの規定された列の交差点によって一意に画定されるように、行および列の２次元アレイで配列される。各列内の全トランジスタのソースは、単一列電極に接続される一方、各行内の全トランジスタのゲートは、単一行電極に接続される。再び、行へのソースおよび列へのゲートの割当は、従来のものであるが、本質的に、恣意的であり、所望に応じて、逆転され得る。行電極は、行ドライバに接続され、これは、本質的に、任意の所与の瞬間において、１つのみの行が選択される、すなわち、選択された行内の全トランジスタが伝導性であることを確実にするような選択電圧が選択された行電極に印加される一方、これらの非選択された行内の全トランジスタが非伝導性のままであることを確実にするように、非選択電圧が全ての他の行に印加されることを確実にする。列電極は、列ドライバに接続され、これは、種々の列電極上に、選択された行内のピクセルをその所望の光学状態に駆動するように選択された電圧をかける（前述の電圧は、従来、電気光学媒体の非線形アレイと反対側に提供され、全体的ディスプレイを横断して延在する、共通フロント電極に対して相対的なものである）。「ラインアドレス時間」として知られる事前に選択された間隔後、選択された行は、選択解除され、次の行が、選択され、列ドライバ上の電圧は、ディスプレイの次のラインが書き込まれるように変更される。本プロセスは、ディスプレイ全体が行毎様式で書き込まれるように繰り返される。

従来、各ピクセル電極は、ピクセル電極およびコンデンサ電極がコンデンサを形成するように、それと関連付けられたコンデンサ電極を有する。例えば、国際特許出願第ＷＯ０１／０７９６１号を参照されたい。いくつかの実施形態では、Ｎ型半導体（例えば、非晶質シリコン）が、トランジスタを形成するために使用されてもよく、ゲート電極に印加される「選択」および「非選択」電圧は、それぞれ、正および負であることができる。

付随の図面の図３は、電気泳動ディスプレイの単一ピクセルの例示的等価回路を描写する。図示されるように、回路は、ピクセル電極とコンデンサ電極との間に形成される、コンデンサ１０を含む。電気泳動媒体２０は、並列のコンデンサおよび抵抗器として表される。いくつかの事例では、ピクセルと関連付けられたトランジスタのゲート電極とピクセル電極との間の直接または間接結合静電容量３０（通常、「寄生静電容量」と称される）は、望ましくない雑音をディスプレイにもたらし得る。通常、寄生静電容量３０は、貯蔵コンデンサ１０のものよりはるかに小さく、ディスプレイのピクセル行が、選択または選択解除されるとき、寄生静電容量３０は、「キックバック電圧」としても知られる、わずかな負のオフセット電圧をピクセル電極にもたらし得、これは、通常、２ボルト未満である。いくつかの実施形態では、望ましくない「キックバック電圧」を補償するために、Ｖ_ｃｏｍがキックバック電圧（Ｖ_ＫＢ）と等しい値に設定されるとき、ディスプレイに供給される全ての電圧が、同一量だけオフセットされ、正味ＤＣ非平衡が被られ得ないように、共通電位Ｖ_ｃｏｍが、各ピクセルと関連付けられたトッププレーン電極およびコンデンサ電極に供給されてもよい。

しかしながら、Ｖ_ｃｏｍがキックバック電圧に対して補償されない電圧に設定されるとき、問題が生じ得る。これは、バックプレーン単独から利用可能なものより高い電圧をディスプレイに印加することが所望されるときに生じ得る。例えば、ディスプレイに印加される最大電圧は、バックプレーンが、例えば、公称＋Ｖ、０、または－Ｖの選択肢を供給される一方、Ｖ_ｃｏｍが－Ｖを供給される場合、２倍にされてもよいことが、当技術分野において周知である。本場合に被られる最大電圧は、＋２Ｖ（すなわち、トッププレーンに対して相対的にバックプレーンにおいて）である一方、最小電圧は、ゼロである。負電圧が必要とされる場合、Ｖ_ｃｏｍ電位は、少なくともゼロまで上昇されなければならない。トッププレーン切替を使用して、正および負電圧でディスプレイをアドレス指定するために使用される波形は、したがって、１つを上回るＶ_ｃｏｍ電圧設定のそれぞれに配分される特定のフレームを有していなければならない。

４つの粒子を有するカラー電気泳動ディスプレイを駆動するための波形のセットが、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第９，９２１，４５１号に説明されている。米国特許第９，９２１，４５１号では、７つの異なる電圧が、ピクセル電極に印加される、すなわち、３つの正、３つの負、およびゼロである。しかしながら、いくつかの実施形態では、これらの波形において使用される最大電圧は、非晶質シリコン薄膜トランジスタによって扱われ得るものより高い。そのような事例では、好適な高電圧は、トッププレーン切替の使用によって取得されることができる。（上記に説明されるように）Ｖ_ｃｏｍが、Ｖ_ＫＢに計画的に設定されるとき、別個の電力供給源が、使用されてもよい。しかしながら、トッププレーン切替が使用されるとき、Ｖ_ｃｏｍ設定と同数の別個の電力供給源を使用することは、コストがかかり、かつ不便である。さらに、トッププレーン切替は、キックバックを増加させ、それによって、色状態の安定性を劣化させることが知られている。

ディスプレイデバイスは、先行技術において公知である、いくつかの方法において、本発明の電気泳動流体を使用して構築されてもよい。電気泳動流体は、マイクロカプセル内にカプセル化される、またはマイクロセル構造の中に組み込まれ、その後、ポリマー層でシールされてもよい。マイクロカプセルまたはマイクロセル層は、導電性材料の透明コーティングを担持するプラスチック基板またはフィルム上にコーティングまたはエンボス加工されてもよい。本アセンブリは、導電性接着剤を使用して、ピクセル電極を担持するバックプレーンにラミネートされてもよい。代替として、電気泳動流体は、ピクセル電極のアクティブマトリクスを含む、バックプレーン上に配列されている、薄い連続セルグリッド上に直接分注されてもよい。充填されたグリッドは、次いで、統合される保護用シート／光透過性電極とともに上部シールされ得る。

図４は、本発明と併用するために好適なディスプレイ構造２００の概略断面図面（縮尺通りではない）を示す。ディスプレイ２００では、電気泳動流体が、マイクロセルに閉じ込められるように図示されているが、マイクロカプセルを組み込む、同等構造も使用され得る。ガラスまたはプラスチックであり得る、基板２０２は、個々にアドレス指定される区画であるか、またはアクティブマトリクス配列内の薄膜トランジスタと関連付けられるかのいずれかである、ピクセル電極２０４を担持する（基板２０２と電極２０４との組み合わせは、従来の方法では、ディスプレイのバックプレーンと称される）。層２０６は、バックプレーンに適用される、本発明による、随意の誘電体層である（好適な誘電体層を堆積する方法が、参照することによって組み込まれる、米国特許出願第１６／８６２，７５０号に説明される）。ディスプレイのフロントプレーンは、透明な導電性コーティング２２０を担持する、透明な基板２２２を備える。覆っている電極層２２０は、随意の誘電体層２１８である。層（または複数の層）２１６は、透明な電極層２２０へのマイクロセルの接着のためのプライマ層を備え得る、ポリマー層であり、いくつかの残留ポリマーは、マイクロセルの底部を構成する。マイクロセル２１２の壁は、電気泳動流体２１４を含有するために使用される。マイクロセルは、層２１０とともにシールされ、フロントプレーン構造全体が、導電性接着剤層２０８を使用して、バックプレーンに接着される。マイクロセルを形成するためのプロセスが、先行技術において、例えば、米国特許第６，９３０，８１８号に説明されている。いくつかの事例では、マイクロセルは、深さ２０μｍ未満、例えば、深さ１５μｍ未満、例えば、深さ１２μｍ未満、例えば、深さ約１０μｍ、例えば、深さ約８μｍである。

大部分の商業用電気泳動ディスプレイは、加工設備のより幅広い可用性および種々の出発材料の費用のために、アクティブマトリクスバックプレーン（２０２／０２４）の構築において、非晶質シリコンベースの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用する。残念ながら、非晶質シリコン薄膜トランジスタは、約＋／－１５Ｖより高い電圧の切替を可能にするであろうゲート電圧を供給されるとき、不安定になる。それにもかかわらず、下記に説明されるように、ＡＣｅＰの性能は、高い正電圧および負電圧の大きさが、＋／－１５Ｖを超過することを可能にされるときに改良される。故に、先の開示に説明されるように、トッププレーン切替としても公知である、バックプレーンピクセル電極上のバイアスに対する、上部光透過性電極のバイアスを付加的に変更することによって、改良された性能が、達成される。したがって、（バックプレーン対して相対的に）＋３０Ｖの電圧が、必要とされる場合、トッププレーンは、－１５Ｖに切り替えられ得る一方、適切なバックプレーンピクセルが、＋１５Ｖに切り替えられる。トッププレーン切替を用いて、４粒子電気泳動システムを駆動するための方法が、例えば、米国特許第９，９２１，４５１号により詳細に説明されている。

これらの波形は、ディスプレイの各ピクセルが、＋Ｖ_ｈｉｇｈ、＋Ｖ_ｌｏｗ、０、－Ｖ_ｌｏｗ、および－Ｖ_ｈｉｇｈとして指定され、３０Ｖ、１５Ｖ、０、－１５Ｖ、および－３０Ｖとして図示される、５つの異なるアドレス指定電圧において駆動され得ることを要求する。実際は、より多数のアドレス指定電圧を使用することが好ましくあり得る。３つの電圧（すなわち、＋Ｖ_ｈｉｇｈ、０、および－Ｖ_ｈｉｇｈ）のみが、利用可能である場合、電圧Ｖ_ｈｉｇｈのパルスを伴うが、１／ｎのデューティサイクルを伴う、アドレス指定によって、より低い電圧（例えば、Ｖ_ｈｉｇｈ／ｎであり、ｎは、正の整数＞１である）におけるアドレス指定と同一結果を達成することが可能であり得る。

図５は、上記に説明される、４粒子カラー電気泳動ディスプレイシステムを駆動するために使用される、（簡略化された形態での）典型的な波形を示す。そのような波形は、「プッシュプル」構造を有し、すなわち、それらは、反対極性の２つのパルスを備える、双極子から成る。これらのパルスの大きさおよび長さは、取得される色を決定する。最低限、５つのそのような電圧レベルが存在するべきである。図５は、高いおよび低い正電圧および負電圧ならびにゼロボルトを示す。典型的には、「低い」（Ｌ）は、約５～１５Ｖの範囲を指す一方、「高い」（Ｈ）は、約１５～３０Ｖの範囲を指す。一般に、「高い」電圧の大きさが高くなればなるほど、ディスプレイによって達成される色域は、より良好になる。いくつかの実施形態では、付加的な「中程度」（Ｍ）レベルが使用され、これは、典型的には、約１５Ｖであるが、しかしながら、Ｍに対する値は、幾分、粒子の組成、ならびに電気泳動媒体の環境に依存するであろう。

図５は、色を形成するために要求される、最も単純な双極子を示すが、実践的な波形は、これらのパターンの複数回の繰り返し、または非周期的である他のパターンであり、５つを上回る電圧レベルを使用し得ることが理解されるであろう。

当然ながら、図５の駆動パルスを用いて、所望の色を達成することは、既知の状態からプロセスを開始する、粒子次第であり、これは、ピクセル上に表示される、最後の色である可能性は低い。故に、一連のリセットパルスが、駆動パルスに先行し、これは、第１の色から第２の色にピクセルを更新するために要求される時間量を増加させる。リセットパルスは、参照することによって組み込まれる、米国特許第１０，５９３，２７２号により詳細に説明されている。これらのパルス（リフレッシュおよびアドレス指定）および残りの長さ（すなわち、それらの間のゼロ電圧の周期）は、波形全体（全体波形にわたる時間に対する電圧の積分）がＤＣ平衡される（すなわち、経時的電圧の積分は、実質的にゼロである）ように選定されてもよい。ＤＣ平衡は、リセット相内で供給される正味インパルスが、アドレス相（その相の間、ディスプレイが、特定の所望の色に切り替えられる）内で供給される正味インパルスと大きさが等しく、符号が反対であるように、リセット相内のパルスおよびレストの長さを調節することによって達成されることができる。しかしながら、図２Ｂ－２Ｅに示されるように、８つの原色のための開始状態は、持続される低電圧駆動パルスを用いて達成され得る、黒色または白色状態のいずれかである。本開始状態を達成することの単純性はさらに、状態間の更新時間を低減し、これは、ユーザにとってより満足のいくものであり、消費される電力量も低減する（したがって、バッテリ寿命を増加させる）。

加えて、波形の前述の議論、具体的には、ＤＣ平衡の議論は、キックバック電圧の問題点を無視している。実際は、前述のように、全てのバックプレーン電圧は、キックバック電圧Ｖ_ＫＢと等しい量だけ、電力供給源によって供給される電圧からオフセットされる。したがって、使用される電力供給源が、３つの電圧＋Ｖ、０、および－Ｖを提供する場合、バックプレーンは、実際には、電圧Ｖ＋Ｖ_ＫＢ、Ｖ_ＫＢ、および－Ｖ＋Ｖ_ＫＢを受信するであろう（Ｖ_ＫＢは、非晶質シリコンＴＦＴの場合、通常、負の数であることに留意されたい）。しかしながら、同一電力供給源は、任意のキックバック電圧オフセットを伴わずに、＋Ｖ、０、および－Ｖをフロント電極に供給するであろう。したがって、例えば、フロント電極が、－Ｖを供給されるとき、ディスプレイは、最大電圧２Ｖ＋Ｖ_ＫＢおよび最小電圧Ｖ_ＫＢを被るであろう。コストがかかり、不便であり得る、別個の電力供給源を使用して、Ｖ_ＫＢをフロント電極に供給する代わりに、波形は、フロント電極が、正電圧、負電圧、およびＶ_ＫＢを供給される、区分に分割されてもよい。キックバックに加えて、

（実施例）
（実施例１－印加電圧の関数として、色密度の変化率を測定する）
本発明の利益が、実験的に確認されている。特に、図４の構造に類似する、２つのディスプレイが調製され、一方のディスプレイのマイクロセルは、白色、シアン色、マゼンタ色、および黄色粒子を含む、配合で充填され、（低印加電圧で測定されるような）ゼータ電位は、それぞれ、－３５ｍＶ、＋７０ｍＶ、＋５４ｍＶ、および－２２ｍＶであった。第２のディスプレイは、白色、シアン色、マゼンタ色、および黄色粒子を含む、配合で充填された、マイクロセルを有し、（低印加電圧で測定されるような）ゼータ電位は、それぞれ、－３５ｍＶ、＋７０ｍＶ、－５４ｍＶ、および＋２４ｍＶであった。（負および正の両方の黄色の配合に対して働く）図５のパルスシーケンスを使用しながら、分光光度計を含む、電気光学測定ベンチを使用して、密度の変化率が、評価された。Ｄ． Ｈｅｒｔｅｌ，「Ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｅ－ｐａｐｅｒ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｃｏｌｏｒｓ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｉｎ ａｍｂｉｅｎｔ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，」 Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ４３， ６， （９０７－９２１） （２０１８年）を参照されたい。

図６Ａは、５００ｍｓ持続時間のパルスが、ｘ軸上に示される電圧で印加されたとき、第１のディスプレイ内の正の粒子のそれぞれに対応する、光学密度の最大変化率を示す。図７Ａは、５００ｍｓ持続時間のパルスが、ｘ軸上に示される電圧で印加されたとき、第２のディスプレイ内の正の粒子のそれぞれに対応する、光学密度の最大変化率を示す。電圧の大きさが、増加されるにつれて、全ての粒子に対する密度の最大変化率は、約＋／－２０Ｖの印加電圧において、変化率が減少するまで、増加することが分り得る。興味深いことに、本変化率の変化は、黄色粒子が、正荷電または負荷電であるかどうかにかかわらず、生じ、表２に提示される、例示的数値と一致する。波形が、シアン色およびマゼンタ色粒子に対して、正常に、印加された電圧の関数として、ほぼ同一の最大変化率を送達する一方、黄色粒子に対する曲線が、図７Ａに比べて、図６Ａにおいてはるかに平坦であることは注目に値し、これは、正の黄色粒子と比較して、所望の光学状態を達成するために、他の粒子の間の適切な順序に、負の黄色粒子を「設置」することがより困難であることを意味する。

正の黄色と対比した、負の黄色の制御の差異は、正の黄色粒子を有するディスプレイと比較して、負の黄色粒子を含むディスプレイに対する、より黄色な白色状態において顕現する。図６Ｂおよび７Ｂでは、電圧が、ｘ軸上に示され、時間が、ｙ軸上に示され、取得される色が、プロットされている。黄色粒子が、負電荷を有するとき（図６Ａ）、組成は、約＋／－７～＋／－１０ボルトの狭い電圧範囲内でアドレス指定されたときのみ（破線枠参照）、黒色と白色を切り替える。しかしながら、黄色粒子が、正荷電であるとき（図７Ａ）、ディスプレイは、約＋／－７から約＋／－２４Ｖまで、黒色および白色をレンダリングし得る（破線枠参照）。故に、正荷電の黄色粒子を含む電気泳動媒体は、電子書籍読取機または予定表等の黒色および白色ピクセルの間で定期的な更新を要求する、用途に対して優れている。すなわち、その中でディスプレイが、黒色と白色状態を切り替える、アドレス指定されている電圧のはるかにより広い窓が存在する。さらに、表２に関して述べられるように、黄色粒子が、ある閾値電圧を上回って、負荷電である場合、ディスプレイは、黒色と白色を単純に切り替えず、むしろ黄色と青色状態を切り替えるであろう。

（実施例２－正の黄色粒子を含む電気泳動媒体の色域）
８つの原色状態を超える、複数の光学状態が、より長い、かつより複雑な波形を用いて、ディスプレイを駆動し、分光光度電気光学検査ベンチを使用して、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値を測定することによって、実施例１の第２のディスプレイに対して測定された。測定値は、図８に示されるように、数万の色域が、優秀な黒色白色コントラスト比を伴うことを示唆する。

したがって、本発明は、高品質な白色および黒色状態間の高速切替のためのフルカラー電気泳動媒体を提供する。これまで、本願の技術のいくつかの側面および実施形態が説明されたが、種々の改変例、修正例、および改良例が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような改変例、修正例、および改良例は、本願に説明される技術の精神および範囲内であるように意図される。例えば、当業者は、本明細書に説明される機能を実施する、ならびに／もしくは結果および／または利点のうちの１つ以上を取得するための種々の他の手段および／または構造を容易に想定し、そのような変形例および／または修正例はそれぞれ、本明細書に説明される実施形態の範囲内であると見なされる。当業者は、単なる日常的実験を使用して、本明細書に説明される具体的実施形態の多くの均等物を認識する、またはそれを確認することが可能であろう。したがって、前述の実施形態は、一例としてのみ提示され、添付の請求項およびその均等物の範囲内において、本発明の実施形態は、具体的に説明されるものと別様に実践されてもよいことを理解されたい。加えて、本明細書に説明される２つ以上の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせも、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が、相互に矛盾しない場合、本開示の範囲内に含まれる。

Claims (11)

1. 非極性流体を備える、電気泳動媒体であって、
   第１の光学特性および第１の電荷極性を有する、第１のタイプの粒子と、
   第２の光学特性を有し、第１の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第２のタイプの粒子であって、前記第２の粒子は、前記粒子に共有結合される、ポリマーの表面コーティングを有する、第２のタイプの粒子と、
   第３の光学特性を有し、前記第１の電荷の大きさより小さい第２の電荷の大きさを伴う、前記第２の電荷極性を有する、第３のタイプの粒子と、
   第４の光学特性を有し、前記第１の電荷の大きさより大きい第３の電荷の大きさを伴う、前記第２の電荷極性を有する、第４のタイプの粒子と
   を含み、
   前記第３のタイプの粒子および前記第４のタイプの粒子は両方とも、前記粒子に複合されるポリマーの層を含む、電気泳動媒体。
2. 非極性流体を備える、電気泳動媒体であって、
   第１の光学特性および第１の電荷極性を有する、第１のタイプの粒子と、
   第２の光学特性を有し、第１の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第２のタイプの粒子であって、前記第２の粒子は、ポリマーの表面コーティングを有しない、第２のタイプの粒子と、
   第３の光学特性を有し、前記第１の電荷の大きさより小さい第２の電荷の大きさを伴う、前記第２の電荷極性を有する、第３のタイプの粒子と、
   第４の光学特性を有し、前記第１の電荷の大きさより大きい第３の電荷の大きさを伴う、前記第２の電荷極性を有する、第４のタイプの粒子と
   を含み、
   前記第３のタイプの粒子および前記第４のタイプの粒子は両方とも、前記粒子に複合されるポリマーの層を含む、電気泳動媒体。
3. 非極性流体を備える、電気泳動媒体であって、
   第１の光学特性および第１の電荷極性を有する、第１のタイプの粒子と、
   第２の光学特性を有し、第１の電荷の大きさを伴う、第２の電荷極性を有する、第２のタイプの粒子であって、前記第２の粒子は、前記電気泳動媒体内の第２の粒子のグラム毎に、前記第２の粒子の上へ吸着される、２００ｍｇを上回る電荷制御剤（ＣＣＡ）を有する、第２のタイプの粒子と、
   第３の光学特性を有し、前記第１の電荷の大きさより小さい第２の電荷の大きさを伴う、前記第２の電荷極性を有する、第３のタイプの粒子と、
   第４の光学特性を有し、前記第１の電荷の大きさより大きい第３の電荷の大きさを伴う、前記第２の電荷極性を有する、第４のタイプの粒子と
   を含み、
   前記第３のタイプの粒子および前記第４のタイプの粒子は、それぞれ、前記電気泳動媒体内の第３および第４の粒子の個別のグラム毎に、前記第３および第４の粒子の上へ吸着される、５０ｍｇ未満の電荷制御剤（ＣＣＡ）を有する、電気泳動媒体。
4. 前記電荷制御剤は、第４級アミン頭部基および脂肪酸テールを含む、請求項３に記載の電気泳動媒体。
5. 前記電気泳動媒体が、１０～５０μｍ分離される、２つの電極の間に配置されるとき、前記第１のタイプの粒子は、１０Ｖが、前記電極の間に印加されるときよりも、２０Ｖが、前記２つの電極の間に印加されるときに、低い電気泳動移動度を有する、請求項１－４のいずれかに記載の電気泳動媒体。
6. 前記第１の粒子は、光散乱粒子であり、前記第２、第３、および第４の粒子は、光吸収粒子である、請求項１－５のいずれかに記載の電気泳動媒体。
7. 前記第１の粒子は、白色であり、前記第２、第３、および第４の粒子は、シアン色、マゼンタ色、および黄色から選択される、請求項１－６のいずれかに記載の電気泳動媒体。
8. 黄色、マゼンタ色、およびシアン色顔料は、前記個別の粒子が、溶液を作製するために１．５５未満の屈折率を有する、非極性流体中に、体積比１５％（体積粒子対体積溶液）で略等方的に分布されるとき、それぞれ、６５０、５５０、および４５０ｎｍにおいて、拡散反射率を呈し、前記溶液は、黒色背景を覆って、約１μｍの厚さの層内に配置される、請求項７に記載の電気泳動媒体。
9. 前記第１の電荷極性は、負であり、前記第２の電荷極性は、正である、請求項１－８のいずれかに記載の電気泳動媒体。
10. カラー電気泳動ディスプレイであって、
    視認表面における、光透過性電極と、
    ピクセル電極に結合される、薄膜トランジスタのアレイを含む、バックプレーンと、
    前記光透過性電極と前記バックプレーンとの間に配置される、請求項１－９のいずれかに記載の電気泳動媒体と
    を備える、カラー電気泳動ディスプレイ。
11. 請求項１０に記載のカラー電気泳動ディスプレイを備える、電子ブック読取機、可搬型コンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話、スマートカード、看板、腕時計、棚標識、またはフラッシュドライブ。

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