JP4093958B2 - インプレーンスイッチング電気泳動ディスプレイ - Google Patents
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Description
図1のEPDは従来の上部/底部(またはトップ/ボトム)電極スイッチングモードを有する。セルには、白色帯電粒子が着色された(赤、緑および青の)誘電性溶媒中に分散している懸濁物が充填されている。図1中の3つ全てのセルは、上部および底部電極(またはトップおよびボトム電極、図示せず)の間の電圧差によって帯電した状態にて示す。緑および青のセルでは、白色粒子は透明な上部表示電極へ移動し、これにより、粒子の色(すなわち白)が見る者に対し、2つのセルにある透明導体フィルムを通して映る。赤のセルでは、白色粒子はセルの底部へ移動し、溶媒の色(すなわち赤)が上部の透明導体フィルムを通して見られる。図1において、緑および青のセルから反射される白色光は赤色の彩度およびコントラスト比を減少させる。
図2は、本発明の典型的な電気泳動セルを図示する。セル(20)は上部層(またはトップレイヤー)(21)および底部層(またはボトムレイヤー)(22)を含む。底部層はインプレーンスイッチング電極(23)および(24)ならびに背景(またはバックグラウンド)層(25)を有する。2つのインプレーン電極の間にはコモン電極(29)が隙間(30)により分離されて配置されている。別法では、底部層は1つのみのインプレーンスイッチング電極および1つのコモン電極をそれらの間に隙間を設けて有していてよい。もう1つの別法では、背景層(25)が底部層(図示せず)にある電極の上部にある。また、インプレーン電極層は背景層としても機能してよく、この場合、インプレーン電極は白色であるか、または着色されていてよい。
図3Aに示すようなセルにおいては、白色粒子が無色透明な誘電性溶媒中に分散している。全てのセルの背景は同一色(黒、青、シアン、赤、マゼンタなど)である。コモン(図示せず)および2つのインプレーンスイッチング電極(図示せず)の間に電圧差があるときは、白色粒子はセルの側面へ移動し、これにより、背景の色が上部(またはトップもしくは上面)透明開口部を通して見られる。コモンおよび2つのインプレーン電極の間に電圧差がないときは、白色粒子は誘電性溶媒中で分布し、この結果、粒子の色(すなわち白)が上部透明絶縁体層を通して見られる。
図4A〜4Dは本発明のマルチカラーディスプレイを図示する。
マイクロカップは一般的に、2000年3月3日に出願された米国特許出願第09/518,488号(国際公開第01/67170号に対応)および2001年2月15日に出願された米国特許出願第09/784,972号に開示されるようなマイクロエンボス加工またはフォトリソグラフィによって製造できる。
雄型の製造
雄型は任意の適切な方法、例えばダイアモンド・ターン・プロセスまたはフォトレジスト・プロセスおよびその後のエッチングまたは電気メッキによって製造できる。雄型のためのマスターテンプレートは任意の適切な方法、例えば電気メッキによって製造できる。電気メッキを用いて、ガラスベースにクロムインコネルのようなシード・メタルの薄い層(典型的には3000オングストローム)をスパッタ形成する。次に、フォトレジストの層により被覆して、放射線、例えば紫外線(UV)に曝露する。マスクをUVとフォトレジストの層との間に配置する。フォトレジストの露光領域は硬化状態となる。次に、非露光領域を適当な溶媒で洗浄することにより除去する。残った硬化フォトレジストを乾燥させ、シード・メタルの薄層を再度スパッタ形成する。このようにして電鋳用のマスターが完成する。電鋳に用いられる典型的な材料はニッケル・コバルトである。別法では、マスターは、「コンティニュアス・マニュファクチャリング・オブ・シン・カバー・シート・オプティカル・メディア(Continuous manufacturing of thin cover sheet optical media)」、SPIE Proc. 第1663巻、第324頁(1992年)に記載されているように無電解ニッケル付着または電鋳によってニッケルにより形成してよい。型のフロア(底部分)は典型的には厚さ約50〜400ミクロンである。マスターは、例えば「リプリケーション・テクニクス・フォー・マイクロ−オプティックス(Replication techniques for micro-optics)」、SPIE Proc. 第3099巻、第76〜82頁(1997年)に記載されているように、e(電子)−ビーム・ライティング、ドライ・エッチング、ケミカル・エッチング、レーザー・ライティングまたはレーザー・インタフェアランス(laser interference)を含む他のマイクロエンジニアリング技術を用いて形成することもできる。別法では、型はプラスチック、セラミックまたは金属を用いるフォトマシニング(photomachining、光学的加工)によって形成できる。
マイクロカップアレイを製造するためのフォトリソグラフィ・プロセスを図5Aおよび5Bに図示する。
マイクロカップに電気泳動流体を充填した後、これらをシール(または封止)する。マイクロカップをシーリングするという重要な工程は多くの方法で実施できる。好ましい方法は、着色された誘電性溶媒中に分散した帯電色素粒子を含む電気泳動流体にUV硬化性組成物を分散させることである。適当なUV硬化性材料には、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アルファ−メチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、アリルアクリレート、多価アクリレートまたはメタクリレート、シアノアクリレート、ビニルベンゼン、ビニルシラン、ビニルエーテルを含む多価ビニル、多価エポキシド、多価イソシアネート、多価アリル、および架橋性(または架橋可能な)官能基を含むオリゴマーまたはポリマーなどが含まれる。UV硬化性組成物は、誘電性溶媒に対して非混和性であり、電気泳動流体(すなわち誘電性溶媒および色素粒子の組合せ)より小さい比重を有する。2つの成分(UV硬化性組成物および電気泳動流体)をインラインミキサーで十分にブレンドして、精密なコーティング機構、例えばマイラド・バー(Myrad bar)、グラビア印刷、ドクター・ブレード、スロット・コーティングまたはスリット・コーティングによってマイクロカップ上に直ちに被覆する。ワイパーブレードまたは同様のデバイスにより過剰の流体を除去する。少量の弱い溶媒または溶媒混合物、例えばイソプロパノールまたはメタノールを使用してマイクロカップの仕切壁の上部表面上にある電気泳動流体の残留分を除去してよい。揮発性有機溶媒を使用して電気泳動流体の粘度および被覆率(coverage)を制御してよい。その後、このようにして充填したマイクロカップを乾燥させ、そして、UV硬化性組成物は電気泳動流体の上面に浮かんでくる。それが上に浮かんでくる間またはその後、上澄部のUV硬化性層を硬化させることによってマイクロカップを封止できる。UVまたは他の形態の放射線、例えば可視光、IRおよび電子線ビームを使用してシーリング層を硬化させてマイクロカップをシールしてもよい。別法では、熱または湿気硬化性組成物を用いる場合には、熱または湿気を利用してシーリング層を硬化させてマイクロカップをシールしてもよい。
その後、シールしたマイクロカップに、パターン形成されたインプレーン導体フィルムおよび好ましくは接着層を含む上部層をラミネートする(または重ね合せる)。適当な接着材料にはアクリルおよびゴムタイプの感圧接着剤、例えば多官能性アクリレート、エポキシドまたはビニルエーテルなどを含むUV硬化性接着剤、ならびにエポキシ、ポリウレタンおよびシアノアクリレートなどの湿気または熱硬化性接着剤が含まれる。
別法では、マイクロエンボス加工プロセスにおいて、UV硬化性樹脂を任意の適当な手段、例えばコーティング、浸漬および注ぎなどで雄型の上へディスペンスする。ディスペンサは可動式または固定式であってよい。ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアラミド、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ポリスルホン、エポキシおよびそれらの複合材料などのプラスチック基材上のパターン形成されたインプレーン導体フィルムをUV硬化性樹脂の上に重ねる。樹脂とプラスチック基材との間で適当な結合を確保し、また、マイクロカップのフロアの厚さを制御するたように圧力を加えてよい。雄型が金属製で不透明な場合、プラスチック基材は典型的には、樹脂を硬化させるのに用いる化学線に対して透明である。逆に、化学線に対して雄型が透明であり、プラスチック基材が不透明であってよい。
マイクロカップに充填される懸濁物は誘電性溶媒をその中に分散している帯電色素粒子と共に含み、この粒子は電界の作用により移動する。懸濁物は、電界内で移動しない別の着色剤を場合により含んでいてよい。この分散物は当該分野において周知の方法、例えば米国特許第6,017,584号、第5,914,806号、第5,573,711号、第5,403,518号、第5,380,362号、第4,680,103号、第4,285,801号、第4,093,534号、第4,071,430号および第3,668,106号など、また、アイ・イー・イー・イー・トランス・エレクトロン・デバイシィーズ(IEEE Trans. Electron Devices)、ED−24、827頁(1977年)およびジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(J. Appl. Phys.)、49(9)、4820頁(1978年)に記載されるような方法に基づいて調製できる。
Claims (58)
- (1)適切に規定された寸法、形状およびアスペクト比を有するマイクロカップから形成される隔離された電気泳動セルであって、該マイクロカップは電気泳動組成物が充填され、充填されたマイクロカップは電気泳動組成物より小さい比重を有するシーリング組成物から形成されるシーリング層で封止されている電気泳動セル、および
(2)インプレーンスイッチングモード
を含む電気泳動ディスプレイ。 - 前記隔離された電気泳動セルの各々は2つのインプレーン電極を有し、あるいは前記隔離された電気泳動セルの各々は1つのインプレーン電極を有する、請求項1に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 適切に規定された寸法、形状およびアスペクト比を有するマイクロカップから形成される隔離されたセルを含む電気泳動ディスプレイであって、該マイクロカップは誘電性溶媒または溶媒混合物中に分散した帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填され、充填されたマイクロカップは電気泳動組成物より小さい比重を有するシーリング組成物から形成されるシーリング層で封止され、該隔離されたセルの各々は、一方側にある透明表示層と、その反対側にある1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む層とを含む、電気泳動ディスプレイ。
- 前記隔離されたセルの各々は別個の背景層を更に含む、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記透明表示層は無色である、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記別個の背景層は1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む層の上部にあり、あるいは前記別個の背景層は1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む層の下にある、請求項4に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む前記層は背景層として機能し、およびインプレーン電極は白色であり、または着色されている、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- ディスプレイはモノクロディスプレイである、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記誘電性溶媒は無色透明である、請求項8に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記帯電粒子は白色であり、および前記セルは一色の背景を有する、請求項9に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記背景色は黒、赤、緑、青、イェロー、シアンまたはマゼンタである、請求項10に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記帯電粒子は一色であり、および前記セルは白色の背景を有する、請求項9に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記帯電粒子は黒、赤、緑、青、イェロー、シアンまたはマゼンタである、請求項12に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記帯電粒子は、一色の背景を有する前記セルの全てにおいて混合色である、請求項9に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 混合色は黒、白、赤、緑、青、イェロー、シアンおよびマゼンタからなる群から選択される2つまたはそれ以上の色である、請求項14に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記背景は黒、白、赤、緑、青、イェロー、シアンおよびマゼンタからなる群から選択される色である、請求項15に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記ディスプレイはマルチカラーディスプレイである、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記帯電粒子は白色であり、および前記セルは異なる色の背景を有し、あるいは前記帯電粒子は黒色であり、および前記セルは異なる色の背景を有する、請求項17に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記セルは誘電性溶媒または溶媒混合物中に分散した異なる色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填され、および該セルの全てが白色の背景を有し、あるいは前記セルは誘電性溶媒または溶媒混合物中に分散した異なる色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填され、および該セルの全てが黒色の背景を有する、請求項17に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記透明表示層は着色され、またはカラーフィルターを含む、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記隔離されたセルの各々は1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む層の上部にある別個の背景層を更に含み、あるいは前記隔離されたセルの各々は1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む層の下にある別個の背景層を更に含む、請求項20に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む前記層は背景層として機能し、およびインプレーン電極は白色であり、または着色されている、請求項20に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記帯電粒子は白色であり、および前記セルは黒色の背景を有する、請求項20に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 全ての前記セルは同じ色の透明表示層を有し、あるいは前記セルは異なる色の透明表示層を有する、請求項23に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 適切に規定された寸法、形状およびアスペクト比を有するマイクロカップから形成される隔離されたセルを有する電気泳動ディスプレイの製造方法であって、
a)透明絶縁体基材の上に放射線硬化性材料をコーティングすることにより層を形成すること;
b)マイクロエンボス加工または放射線での画像露光により放射線硬化性材料上にマイクロカップを形成すること;
c)マイクロカップに電気泳動組成物を充填すること;
d)マイクロカップを電気泳動組成物より小さい比重を有するシーリング組成物で封止すること;および
e)封止したマイクロカップに1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む基材を、該封止したマイクロカップの各々の上へラミネートすること
を含む、方法。 - 1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む前記基材が接着剤でコートされている、請求項25に記載の電気泳動ディスプレイの製造方法。
- 適切に規定された寸法、形状およびアスペクト比を有するマイクロカップから形成される隔離されたセルを有する電気泳動ディスプレイの製造方法であって、
a)コモン電極およびインプレーン電極を含む基材の上に放射線硬化性材料をコーティングすることにより層を形成すること;
b)マイクロエンボス加工または放射線での画像露光により放射線硬化性材料上にマイクロカップを形成し、これによって、該マイクロカップの各々を1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む基材上に位置させること;
c)マイクロカップに電気泳動組成物を充填すること;
d)マイクロカップを電気泳動組成物より小さい比重を有するシーリング組成物で封止すること;および
e)封止したマイクロカップに透明絶縁体基材をラミネートすること
を含む、方法。 - 透明絶縁体基材が接着剤でコートされている、請求項27に記載の電気泳動ディスプレイの製造方法。
- 前記透明絶縁体基材は無色である、請求項25に記載の方法。
- 前記セルは同じ色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した同じ色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項29に記載の方法。
- 前記セルは異なる色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した同じ色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項29に記載の方法。
- 前記セルは同じ色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した異なる色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項29に記載の方法。
- 前記透明絶縁体基材は無色である、請求項27に記載の方法。
- 前記セルは同じ色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した同じ色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項33に記載の方法。
- 前記セルは異なる色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した同じ色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項33に記載の方法。
- 前記セルは同じ色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した異なる色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項33に記載の方法。
- 前記透明絶縁体基材は着色されている、請求項25に記載の方法。
- 前記セルは黒色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した白色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項37に記載の方法。
- 前記セルは同じ色の透明絶縁体基材を有し、あるいは前記セルは異なる色の透明絶縁体基材を有する、請求項38に記載の方法。
- 前記透明絶縁体基材は着色されている、請求項27に記載の方法。
- 前記セルは黒色の背景を有し、および無色透明な誘電性溶媒中に分散した白色の帯電粒子を含む電気泳動組成物が充填されている、請求項40に記載の方法。
- 前記セルは同じ色の透明絶縁体基材を有し、あるいは前記セルは異なる色の透明絶縁体基材を有する、請求項41に記載の方法。
- 薄膜トランジスタのアレイを含む基材を、1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む層として使用する、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記シーリング組成物は放射線、熱または湿気硬化性の組成物である、請求項1に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記シーリング組成物はアクリレート、メタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、アリルアクリレート、多価アクリレート、多価メタクリレート、シアノアクリレート、多価ビニル、多価エポキシド、多価イソシアネート、多価アリル、および架橋可能な官能基を含むオリゴマーまたはポリマーからなる群より選択される材料を含む、請求項1に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記シーリング組成物は熱可塑性エラストマーを含む、請求項1に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記熱可塑性エラストマーはスチレンまたはα−メチルスチレンのジブロックまたはトリブロックコポリマーである、請求項46に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記熱可塑性エラストマーはSB(ポリ(スチレン−b−ブタジエン))、SBS(ポリ(スチレン−b−ブタジエン−b−スチレン))、SIS(ポリ(スチレン−b−イソプレン−b−スチレン))、SEBS(ポリ(スチレン−b−エチレン/ブチレン−b−スチレン))、ポリ(スチレン−b−ジメチルシロキサン−b−スチレン)、ポリ(α−メチルスチレン−b−イソプレン)、ポリ(α−メチルスチレン−b−イソプレン−b−α−メチルスチレン)、ポリ(α−メチルスチレン−b−プロピレンスルフィド−b−α−メチルスチレン)またはポリ(α−メチルスチレン−b−ジメチルシロキサン−b−α−メチルスチレン)である、請求項46に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記シーリング組成物は放射線、熱または湿気硬化性の組成物である、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記シーリング組成物はアクリレート、メタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、アリルアクリレート、多価アクリレート、多価メタクリレート、シアノアクリレート、多価ビニル、多価エポキシド、多価イソシアネート、多価アリル、および架橋可能な官能基を含むオリゴマーまたはポリマーからなる群より選択される材料を含む、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記シーリング組成物は熱可塑性エラストマーを含む、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記熱可塑性エラストマーはスチレンまたはα−メチルスチレンのジブロックまたはトリブロックコポリマーである、請求項51に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 前記熱可塑性エラストマーはSB(ポリ(スチレン−b−ブタジエン))、SBS(ポリ(スチレン−b−ブタジエン−b−スチレン))、SIS(ポリ(スチレン−b−イソプレン−b−スチレン))、SEBS(ポリ(スチレン−b−エチレン/ブチレン−b−スチレン))、ポリ(スチレン−b−ジメチルシロキサン−b−スチレン)、ポリ(α−メチルスチレン−b−イソプレン)、ポリ(α−メチルスチレン−b−イソプレン−b−α−メチルスチレン)、ポリ(α−メチルスチレン−b−プロピレンスルフィド−b−α−メチルスチレン)またはポリ(α−メチルスチレン−b−ジメチルシロキサン−b−α−メチルスチレン)である、請求項51に記載の電気泳動ディスプレイ。
- 工程(c)および(d)は、(1)シーリング組成物と電気泳動組成物との混合物を充填すること、および(2)シーリング組成物が相分離して電気泳動組成物の上に上澄層を形成する間またはその後、シーリング組成物を硬化させることによって、充填したマイクロカップを封止することによって実施する、請求項25に記載の方法。
- 工程(d)は、(1)電気泳動組成物の上にシーリング組成物をオーバーコートすること、および(2)該シーリング組成物を硬化させることによって実施する、請求項25に記載の方法。
- 工程(c)および(d)は、(1)シーリング組成物と電気泳動組成物との混合物を充填すること、および(2)シーリング組成物が相分離して電気泳動組成物の上に上澄層を形成する間またはその後、シーリング組成物を硬化させることによって、充填したマイクロカップを封止することによって実施する、請求項27に記載の方法。
- 工程(d)は、(1)電気泳動組成物の上にシーリング組成物をオーバーコートすること、および(2)該シーリング組成物を硬化させることによって実施する、請求項27に記載の方法。
- 1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む前記層は1つのコモン電極および2つのインプレーン電極を含み、あるいは1つのコモン電極およびインプレーン電極を含む前記層は1つのコモン電極および1つのインプレーン電極を含む、請求項3に記載の電気泳動ディスプレイ。
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