JP5047331B2 - マイクロカプセル化された電気泳動デバイスにおいて改良されたカラーを得る方法 - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は、電子ディスプレイ、具体的には、フルカラー電気泳動ディスプレイ、およびフルカラーマイクロカプセル化電気泳動ディスプレイを製造する方法に関する。

（関連出願との相互参照）
この出願は、１９９８年７月８日に出願された、米国特許出願番号第６０／０９２，０５０号の優先権を主張する。この出願の内容を本明細書中で参考として援用する。

（発明の背景）
電気泳動ディスプレイ媒体は、概して、印加電界中の粒子の移動によって特徴付けられる。これらのディスプレイは、反射性が高く、双安定に作られ得、大面積に作ることも可能であり、消費電力が非常に低い。これらの特性は、カプセル化電気泳動ディスプレイ媒体が、従来の電子ディスプレイでは適さない多くの用途において用いられることを可能にする。二色電気泳動ディスプレイは、限られた範囲の色（例えば、黒／白または黄色／赤）で表示されていたが、今日まで、フルカラー電気泳動ディスプレイの商品化に成功したことはなかった。この商品化が失敗した理由のうちの１つは、効率的で安価な製造方法がないためである。

放射ディスプレイの当該分野において公知である、明るい、フルカラーディスプレイを得る従来技術のうちの１つは、赤、緑、および青のディスプレイ素子を作製することである。このシステムにおいて、各素子は、オン、即ち、色の放射、およびオフの２つの状態を有する。光はこれらの素子から混ぜられるので、ディスプレイ全体は様々な色、および様々な色の組合せとなり得る。放射ディスプレイにおいて、視覚効果は、選択された強度でディスプレイ素子が発光する波長の合計であり、赤、緑、および青の全てが、バランスのとれた割合でアクティブである場合に白に見える。白の画像の輝度が、個々のディスプレイ素子による光の発光の強度によって制御される。全てがアクティブでない場合か、または、同等に、全てが強度ゼロで発光している場合、黒に見える。さらなる例として、赤のディスプレイ素子がアクティブであり、緑および青がアクティブでなく、従って赤の光のみが発光される場合、赤の視覚ディスプレイが示される。

この方法は、典型的に、シアン−マゼンタ−黄減色システムを用いて、２色反射ディスプレイに適用され得る。このシステムにおいて、反射ディスプレイ素子は、放射ディスプレイの素子のようにスペクトルの特徴部分を生成するのではなく、光学スペクトルの特徴部分を吸収する。白は、全てを反射するか、または同等に、何も吸収しない。カラーの反射材料は、波長における見えている色に対応する光を反射し、可視スペクトルの波長の残りを吸収する。黒の表示を得るためには、３つのディスプレイ素子全てがオンになり、スペクトルの補色部分を吸収する。

しかし、このような技術は、カラーディスプレイ素子が、適切なアドレス電極と実質的に等しい割合で並べられた基板上に配置されることを必要とする。カラーディスプレイ素子の実質的に等しい割合を得られないか、または、ディスプレイ素子のアドレス電極との位置決めを得られないことにより、不十分なカラーディスプレイという結果になる。
電気泳動ディスプレイおよびこのようなディスプレイの製造方法を理解するための有効な文献に、国際特許出願番号ＷＯ９９／５３３３７３がある。

（発明の要旨）
本発明は、フルカラーカプセル化電気泳動ディスプレイを、効率的および安価に製造する実際的な方法を教示する。１つの実施形態において、ディスプレイ媒体がプリントされ得るので、ディスプレイそのものが安価に製造され得る。

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いくらかの時間安定するように構成され得る。ディスプレイが、この様式で安定する２つの状態を有する場合、ディスプレイは、双安定であると言われる。ディスプレイが安定している状態が２つより多い場合、ディスプレイは、多安定であると言われる。本発明のためには、双安定および多安定、または概して安定という用語は、アドレシング電圧を一旦取り除くいても、任意の光学状態が固定されたまま維持するディスプレイを示すために使用される。安定状態の定義は、ディスプレイの用途によって異なる。必要な観察時間の間、光学状態が実質的に変化しない場合、ゆっくりと崩れていく光学状態は、効果的に安定であり得る。例えば、数分おきに更新されるディスプレイにおいて、何時間または何日間か安定するディスプレイの画像は、この場合、その用途について、効果的に双安定および多安定である。本発明において、双安定または多安定という用語は、意図される用途について、効果的に安定するように、充分に長寿命な光学状態を有するディスプレイをも指す。あるいは、ディスプレイへのアドレシング電圧が一旦取り除かれると、画像が素早く崩れる、カプセル化電気泳動ディスプレイ（即ち、ディスプレイは、双安定または多安定ではない）を構成することが可能である。以下に説明されるように、いくつかの用途において、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を用いることが有益である。カプセル化電気泳動ディスプレイが安定であるかどうか、およびその安定性の度合は、電気泳動粒子、懸濁流体、カプセル、結合材料、またはアドレシング方法を、適切に化学的に変化させること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、多くの形態を取り得る。ディスプレイは、結合剤に分散されるカプセルを含み得る。カプセルは、いずれのサイズまたは形状であってもよい。カプセルは、例えば、球形であり得、ミリメートル範囲またはミクロン範囲の直径を持ち得るが、好適には１０から数百ミクロンである。カプセルは、以下に説明するように、カプセル化技術によって形成され得る。粒子は、カプセル内にカプセル化される。粒子は、２つ以上の異なるタイプの粒子であってもよい。粒子は、例えば、色が付いていても、発光性でも、光を吸収しても、または、透明であってもよい。粒子には、例えば、ニート顔料、染色された（レーキ）顔料、または顔料／ポリマー複合物を含まれ得る。このディスプレイは、さらに、粒子が分散される懸濁流体を含み得る。

カプセル化電気泳動ディスプレイの成功する構成は、ポリマー結合剤、および、オプションとして、カプセルメンブレン等の、いくつかの異なるタイプの材料およびプロセスの適切な相互作用を必要とする。これらの材料は、電気泳動粒子および流体と、ならびに互いに、化学的に相溶性がなければならない。カプセル材料は、電気泳動粒子との有用な表面相互作用して係合し得るか、あるいは、流体と結合剤との間の化学的または物理的境界として機能を果たす。カプセル化電気泳動ディスプレイの構成において有用な様々な材料および材料の組合せが、同時係属中の出願第０９／１４０，８６１号に記載されている。この出願の内容を、本明細書中で参考として援用する。

いくつかの場合において、プロセスのカプセル化のステップは、不必要であり、電気泳動流体は、結合剤（または結合材料の前駆体）に直接分散または乳化され得、有効な「ポリマー分散電気泳動ディスプレイ」が構成される。このようなディスプレイにおいて、結合剤の中に作られるボイドを、カプセルメンブレンがない場合でも、カプセルまたはマイクロカプセルと呼び得る。電気泳動ディスプレイに分散される結合剤は、乳化または層分離タイプであり得る。

本明細書を通じて、プリントまたはプリントされるという言葉に言及する。本明細書を通じて、プリントは、プリントおよびコーティングの全ての形態を含むように意図され、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プリメータ（ｐｒｅｍｅｔｅｒｅｄ）コーティング、ナイフオーバーロールコーティング、フォワードおよび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、ディップコーティング、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、静電気印刷プロセス、熱印刷プロセス、リソグラフ印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、ならびに他の同様の技術が含まれる。「プリントされる素子」は、上記の技術のいずれか１つを用いて形成される素子である。

上述したように、電気泳動ディスプレイ素子は、カプセル化され得る。本明細書を通じて、「カプセル」、「素子」、および「ディスプレイ素子」に言及する。カプセルまたはディスプレイ素子は、１つ以上のカプセルまたは他の構造を含み得る。

１つの局面において、本発明は、カラー電気泳動ディスプレイを製造する方法に関する。少なくとも２つの電極を有する基板が設けられる。基板上に、電極のうちの１つと実質的に位置決めした状態で、第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が配置される。第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、分散流体に懸濁される第１の種類の粒子を含み、第１の光学特性を有する、カプセルを含む。基板上に、他の電極と実質的に位置決めした状態で、第２の複数の電気泳動ディスプレイ素子が配置される。第２の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、分散流体に懸濁される、第２の種類の粒子を含み、第２の光学特性を有する、カプセルを含む。

他の局面において、本発明は、カラー電気泳動ディスプレイを製造する方法に関する。基板が設けられる。第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、基板に配置される。第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、分散流体に懸濁される第１の種類の粒子を含み、第１の光学特性を有する、カプセルを含む。少なくとも１つの電極が、第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子上に配置される。

さらに他の局面において、本発明は、カラー電気泳動ディスプレイを製造する方法に関する。基板が設けられ、少なくとも２つの電極が基板上に配置される。基板上に、これらの電極のうち１つと実質的に位置決めした状態で、第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が配置される。第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、分散流体に懸濁される第１の種類の粒子を含み、第１の光学特性を有する、カプセルを含む。基板上に、もう一方の電極と実質的に位置決めした状態で、第２の複数の電気泳動ディスプレイ素子が配置される。第２の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、分散流体に懸濁される、第２の種類の粒子を含み、第２の光学特性を有する、カプセルを含む。

また別の局面において、本発明は、カラー電気泳動ディスプレイを製造する方法に関する。基板が設けられ、第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が基板上に配置される。第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子が、分散流体に懸濁される第１の種類の粒子を含み、第１の光学特性を有する、カプセルを含む。第２の基板が設けられ、少なくとも１つの電極が第２の基板上に配置される。第１および第２の基板は、互いに隣接するように配置されて、ディスプレイ素子が電極に隣接する。

本発明は、特に添付の特許請求の範囲によって示される。上記の本発明の利点は、さらなる利点と共に、添付の図面に関して述べられた以下の説明を参照することによって、よりよく理解される。図面において、異なる図面を通して、同一の記号は同じ部分を示す。また、図面は必ずしも縮尺通りではなく、全体的に、本発明の原理を例示することに重点を置いている。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１） カラー電気泳動ディスプレイを製造する方法であって、
（ａ）基板を提供するステップであって、該基板は、該基板上に配置された少なくとも２つの電極を有する、ステップと、
（ｂ）第１の電極と実質的に位置決めした状態で複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップであって、該複数の第１のディスプレイ素子の各々が、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、ステップと、
（ｃ）第２の電極と実質的に位置決めした状態で複数の第２の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップであって、該複数の第２のディスプレイ素子の各々が、複数の第２の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第２の種類の粒子は第２の印加電界に応答し、第２の光学特性を有する、ステップと
を含む、方法。
（項目２） 前記ステップ（ａ）は、基板を提供するステップであって、該基板は、該基板上に配置された少なくとも２つの電極を有し、該少なくとも２つの電極のうちの少なくとも１つが、所定のパターンを有する、ステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目３） 前記ステップ（ａ）は、
（ａ−ａ）基板を提供するステップと、
（ａ−ｂ）該基板上に少なくとも２つの電極を配置するステップと
を含む、項目１に記載の方法。
（項目４） 前記ステップ（ａ−ｂ）は、該基板上に少なくとも２つの電極を配置するステップであって、該少なくとも２つの電極のうちの少なくとも１つは、所定のパターンを有する、ステップを含む、項目３に記載の方法。
（項目５） 前記ステップ（ｂ）は、インクジェット印刷によって、該少なくとも１つの電極と実質的に位置決めした状態で複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップを含み、該複数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目１に記載の方法。
（項目６） 前記ステップ（ｂ）は、スクリーン印刷によって、該少なくとも１つの電極と実質的に位置決めした状態で複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップを含み、該複数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目１に記載の方法。
（項目７） 前記ステップ（ｂ）は、グラビア印刷によって、該少なくとも１つの電極と実質的に位置決めした状態で複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップを含み、該複数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目１に記載の方法。
（項目８） 前記ステップ（ｂ）が、
（ｂ−ａ）複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を支えるキャリヤを提供するステップであって、該第１の電気泳動ディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、ステップと、
（ｂ−ｂ）該キャリヤを前記基板に隣接して配置することと、
（ｂ−ｃ）電気信号を前記少なくとも１つの電極に印加して、少なくともいくつかの該複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を、該少なくとも１つの電極と実質的に位置決めした状態で、該キャリアから該基板に送達することと、
を含む、項目１に記載の方法。
（項目９） 前記ステップ（ｂ−ａ）は、複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を支えるキャリヤを提供するステップを含み、該複数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルと染色された流体とを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目８に記載の方法。
（項目１０） 前記複数の第１のディスプレイ素子が、印加される電界によって、前記キャリヤに保持される、項目８に記載の方法。
（項目１１） 前記複数の第１のディスプレイ素子が、静電力によって、前記キャリヤに保持される、項目８に記載の方法。
（項目１２） 前記複数の第１のディスプレイ素子が、化学結合力によって、前記キャリヤに保持される、項目８に記載の方法。
（項目１３） 前記複数の第１のディスプレイ素子が、表面張力によって、前記キャリヤに保持される、項目８に記載の方法。
（項目１４） 前記ステップ（ｂ−ａ）は、実質的に平坦な表面を有し、複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を支えるキャリヤを提供するステップを含み、該数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目８に記載の方法。
（項目１５） 前記ステップ（ｂ−ａ）は、実質的に円柱状の表面を有し、複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を支えるキャリヤを提供するステップを含み、該数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目８に記載の方法。
（項目１６） 前記ステップ（ｂ−ａ）は、流体であって、複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を支えるキャリヤを提供するステップを含み、該数の第１のディスプレイ素子の各々は、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目４に記載の方法。
（項目１７） 項目１に記載のプロセスに従って製造される電気泳動ディスプレイ。
（項目１８） 電気泳動ディスプレイを製造する方法であって、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を該基板上に所定のパターンで選択的に配置するステップであって、該複数の第１のディスプレイ素子の各々が、第１の種類の複数の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、ステップと、
（ｃ）該複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子上に、少なくとも１つの電極を選択的に配置するステップと、
（ｄ）複数の第２の電気泳動ディスプレイ素子を該基板上に所定のパターンで選択的に配置するステップであって、該複数の第２のディスプレイ素子の各々が、第２の種類の複数の粒子を含有するカプセルを含み、該第２の種類の粒子は第２の印加電界に応答し、第２の光学特性を有する、ステップと、
（ｅ）該複数の第２の電気泳動ディスプレイ素子上に、少なくとも１つの電極を選択的に配置するステップと
を含む、方法。
（項目１９） 前記ステップ（ｂ）は、複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を前記基板上に所定のパターンで選択的に配置するステップを含み、該複数の第１のディスプレイ素子の各々が、第１の種類の複数の粒子を含有するカプセルと染色された流体とを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目１８に記載の方法。
（項目２０） 前記ステップ（ｃ）は、少なくとも１つの電極を、前記複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子上に、かつ実質的に位置決めした状態で選択的に配置するステップを含む、項目１８に記載の方法。
（項目２１） 電気泳動ディスプレイを製造する方法であって、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）該基板上に少なくとも２つの電極を選択的に配置するステップと、
（ｃ）第１の電極と実質的に位置決めした状態で複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップであって、該複数の第１のディスプレイ素子の各々が、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、ステップと、
（ｄ）第２の電極と実質的に位置決めした状態で複数の第２の電気泳動ディスプレイ素子を選択的に配置するステップであって、該複数の第２のディスプレイ素子の各々が、複数の第２の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第２の種類の粒子は第２の印加電界に応答し、第２の光学特性を有する、ステップと
を含む、方法。
（項目２２） 前記ステップ（ｂ）は、少なくとも２つの電極を前記基板上に所定のパターンで選択的に配置するステップを含む、項目２１に記載の方法。
（項目２３） 前記ステップ（ｃ）は、複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を第１の電極上に、かつ実質的に位置決めした状態で選択的に配置するステップを含み、該複数の第１のディスプレイ素子の各々が、第１の種類の複数の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、項目２２に記載の方法。
（項目２４） 電気泳動ディスプレイを製造する方法であって、
（ａ）第１の基板を提供するステップと、
（ｂ）該第１の基板上に複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子を所定のパターンで選択的に配置するステップであって、該複数の第１のディスプレイ素子の各々が、複数の第１の種類の粒子を含有するカプセルを含み、該第１の種類の粒子は第１の印加電界に応答し、第１の光学特性を有する、ステップと、
（ｃ）第２の基板を提供するステップと、
（ｄ）該第２の基板上に少なくとも１つの電極を配置するステップと、
（ｅ）該複数の第１の電気泳動ディスプレイ素子が該少なくとも１つの電極に隣接した状態で、該第１の基板を該第２の基板に隣接して配置するステップと
を含む、方法。
（項目２５） 前記ステップ（ｄ）は、少なくとも１つの電極が、前記所定のパターンと一致するように実質的に計算されたパターンで、前記第２の基板上に配置されるステップを含む、項目２４に記載の方法。

図１Ａは、より小さい電極が、より大きい電極に対してある電圧に置かれて、粒子がより小さい電極に移動する、粒子系ディスプレイの後方アドレス電極構造の実施形態の側面図である。 図１Ｂは、より大きい電極が、より小さい電極に対してある電圧に置かれて、粒子がより大きい電極に移動する、粒子に基づくディスプレイの後方アドレス電極構造の実施形態の側面図である。 図１Ｃは、後方アドレス電極構造の一実施形態のトップダウン（ｔｏｐ−ｄｏｗｎ）図である。 図１Ｄは、３つのディスプレイ素子を有し、各ディスプレイ素子が印刷プロセスによって生成される、ディスプレイの一実施形態の側面図である。 図１Ｅは、３つのディスプレイ素子を有し、各ディスプレイ素子が印刷プロセスによって生成される、ディスプレイの一実施形態の平面図である。 図２は、印刷によって形成される、後方電極アドレシング構造の断面図である。 図３Ａは、不透明電極および透明電極を有するアドレシング構造の実施形態の模式的側面図であり、この構造において直流電界をカプセルに印加して、それにより粒子を電極方向に移動させる。 図３Ｂは、不透明電極および透明電極を有するアドレシング構造の実施形態の模式的側面図であり、この構造において交流電界をカプセルに印加して、それにより粒子を電極方向に移動させる。 図３Ｃは、透明電極を有するアドレシング構造の実施形態の模式的側面図であり、この構造において直流電界をカプセルに印加して、それにより粒子を電極方向に移動させる。 図３Ｄは、交流電界がカプセルに印加されて、粒子がカプセルに分散する透明電極を有する、アドレシング構造の実施形態の側面図である。 図３Ｅは、３つのサブピクセルを有するディスプレイ素子のためのアドレシング構造の実施形態の側面図である。 図３Ｆは、白を表すようにディスプレイ素子をアドレシングする２重粒子カーテンモードアドレシング構造の実施形態の側面図である。 図３Ｇは、赤を表すようにディスプレイ素子をアドレシングする２重粒子カーテンモードアドレシング構造の実施形態の側面図である。 図３Ｈは、赤の光を吸収するようにディスプレイ素子をアドレシングする２重粒子カーテンモードアドレシング構造の実施形態の側面図である。 図３Ｉは、３つのサブピクセルを有し、ディスプレイが赤を表すようにアドレシングされる、ディスプレイ素子用の２重粒子カーテンモードアドレシング構造の実施形態の側面図である。 図３Ｊは、ディスプレイ素子用の２重粒子カーテンモードアドレシング構造の他の実施形態の側面図である。 図３Ｋは、インターディジタル電極構造の実施形態の平面図である。 図３Ｌは、染色された流体および２種類の粒子を有し、赤を吸収するようにアドレシングされる、２重粒子カーテンモードディスプレイ構造の他の実施形態の側面図である。 図３Ｍは、クリアな流体および３種類の粒子を有し、赤を吸収するようにアドレシングされる、２重粒子カーテンモードディスプレイ構造の他の実施形態の側面図である。 図４Ａは、色付けられた電極および白色電極を有する後方アドレシング電極構造の実施形態の模式的側面図であり、この実施形態において、色付けられた電極は白色電極に対して高い電圧に置かれるので、粒子が色付けられた電極に移動する。 図４Ｂは、色付けられた電極および白色電極を有する後方アドレシング電極構造の実施形態の模式的側面図であり、この実施形態において、色付けられた電極は白色電極に対して高い電圧に置かれるので、粒子が白色電極に移動する。 図５は、本発明の方法を用いるディスプレイを製造するために取られるステップを示すフローチャートである。

（発明の詳細な説明）
電子インクは、少なくとも２つの相を含む、光電子的にアクティブな材料である。２つの相は、電気泳動コントラスト媒体相、およびコーティング／結合相である。いくつかの実施形態において、電気泳動相は、クリアな、または染色された媒体中に分散する、１つの種類の電気泳動粒子、あるいは、クリアな、または染色された媒体に分散する、区別できる物理的および電気的特徴を有する、２つ以上の種類の電気泳動粒子を含む。いくつかの実施形態において、電気泳動相がカプセル化される。即ち、２つの相の間にカプセル壁の相があるということである。１つの実施形態において、コーティング／結合相は、電気泳動相を囲むポリマーマトリクスを含む。この実施形態において、ポリマー結合剤内のポリマーは、乾燥され、架橋されるか、さもなければ、従来のインクのように硬化され得るので、電子インクを基板上に付着させるために、印刷プロセスが用いられ得る。

１つの実施形態において、インクは、異なる色を表示することができるディスプレイ素子を含み得る。１つの特定の実施形態において、それぞれ、一部のディスプレイ素子は、赤の粒子を含み、一部のディスプレイ素子は、緑の粒子を含み、一部のディスプレイ素子は、青の粒子を含む。他の特定の実施形態において、それぞれ、一部のディスプレイ素子は、シアンの粒子を含み、一部のディスプレイ素子は、マゼンタの粒子を含み、一部のディスプレイ素子は、黄の粒子を含む。各ディスプレイ素子に、その色の粒子のうち一部を表示するようにアドレシングすることにより、ディスプレイは、選択された輝度レベルで、選択された色に対応する外観を与えるようにされ得る。

電子インクは、使用される特定のインクの機械的特性に依存して、いくつかの異なるプロセスによってプリントされ得る。例えば、特定のインクの脆弱性または粘性は、異なるプロセスを選択することにつながり得る。粘性の高いインクは、インクジェット印刷プロセスによる付着には適さないし、脆弱なインクは、ナイフオーバーロールコーティングプロセスにおいては用いられ得ない。

電子インクの光品質は、他の電子ディスプレイ材料とは大きく違う。最も顕著な違いは、電子インクが、（通常の印刷インクと同様に）顔料に基づくので、高い反射率およびコントラストの両方を提供することである。電子インクから散乱する光は、観察面に近い、顔料の非常に薄い層から来る。この点について、通常のプリントされた画像と似ている。また、電子インクは、プリントされたページと同じ様式で幅広い範囲の観察角から容易に観察され、このようなインクは、任意の他の電子ディスプレイ材料と比較して、ランバーシアン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）コントラスト曲線により近似する。電子インクがプリントされ得るので、従来のインクを含む、任意の他のプリント材料と同じ表面上に含まれ得る。電子インクは、全てのディスプレイ構成において光学的に安定するように作られ得る。即ち、インクは、永続的な光学状態に設定され得る。電子インクをプリントすることによるディスプレイの製造は、この安定性のおかげで、低電力用途において特に有用である。

電子インクディスプレイは、ＤＣ電圧によってアドレシングされ得、ほとんど電流を流さないという点で新しい。従って、電子インクを形成する素子は、従来とは違う材料から作られ得、電子インクは、従来とは違う方法により製造され得、従来と違う方法に使用され得る。このようにして、電圧を電子インクディスプレイに送達するために用いられる導電性リード線および電極は、比較的高い抵抗を有し得る。抵抗性導電体を用いる能力は、電子インクディスプレイにおいて導電体として用いられ得る材料の数およびタイプを実質的に広げる。具体的には、液晶デバイスの標準の材料である、コストのかかる真空スパッタリングしたインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）導電体を用いることを必要としない。コストの節約だけではなく、ＩＴＯを他の材料と置き替えることは、外観、処理能力（プリントされた導体）、柔軟性、および耐久性において利点を提供し得る。さらに、プリントされる電極は、固体のバインダのみと接触し、流体層（液晶等）とは接触しない。このことは、そうでない場合には液晶との接触によって分解または劣化するいくつかの導電性材料が、電子インクの用途において用いられ得ることを意味する。これらの材料には、後方電極用の不透明金属インク（例えば、銀およびグラファイトインク）が、基板のいずれにも用いられ得る導電性透明インクと共に、含まれる。これらの導電性コーティングには、半導体コロイド、例えば、インジウムすず酸化物、アンチモンドープドすず酸化物等が含まれる。有機導電体（ポリマー導電体および分子有機導電体）も用いられ得る。ポリマーには、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）およびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ならびにポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）およびその誘導体が含まれるが、これらに限定されない。有機分子導電体には、ナフタレン、フタロシアニン、およびペンタセンの誘導体が含まれるが、これらに限定されない。導電性がそれほど厳しく要求されないので、ポリマー層は、従来のディスプレイと比較して、より薄く、より透明に作られ得る。

例えば、電子インクディスプレイにおいてコーティング可能な透明導電体としても有用である、電気伝導性パウダーと呼ばれる種類の材料がある。一例として、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， ＤｅｌａｗａｒｅのＤｕＰｏｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製のＺｅｌｅｃ ＥＣＰ電気伝導性パウダーがある。

３つの適切に選択された色を適切な割合で重ね合わせることによってあらゆる種類の色を生成することが可能である。１つの実施形態において、赤、緑、青の色を様々な割合で組み合わせて、選択された色として知覚される画像を生成し得る。放射または透過ディスプレイは、さらなるルールによって動作し、このディスプレイにおいて、複数の発光または透過する物体の放射波長を合計することによって知覚される色が作成される。それぞれ、赤の光、緑の光、青の光を生成し得る、３つのディスプレイ素子を含む、放射または透過ディスプレイについて、あらゆる種類の色、白および黒も生成され得る。一方では、最大強度での３つ全ての組合せが白として知覚され、他方では、強度ゼロでの３つ全ての組合せが黒として知覚される。これら３つの色の制御された割合の特定の組合せが用いられて、他の色を表す。

反射ディスプレイにおいて、観察者が知覚する光は、反射されるべき光が反射器表面に当たった場合に吸収されないスペクトルの一部である。従って、反射システムを減色システムとしてみなすことができる。即ち、反射面の各々が、光から反射器が吸収するその部分を「減算」する。反射器の色は、反射器が吸収する光の波長を表す。黄の反射器は、実質的に青の光を吸収する。マゼンタの反射器は、実質的に緑の光を吸収する。シアンの反射器は、実質的に赤の光を吸収する。従って、反射器を使用する代替的な実施形態において、３つの色、シアン、黄、およびマゼンタを原色として用いることによって、放射システムとほぼ同じ結果が得られ得る。この３つの色から、白は含まないが黒を含む、他の全ての色が得られ得る。このようなディスプレイから白を得るために、ディスプレイ素子ごとに第３の状態、即ち、白が導入されなければならない。

記載の方法は、粒子について述べているが、電気泳動効果に対応する染料、液滴、および透明な領域の任意の組合せを用いてもよい。様々な光学効果の粒子が、任意の適切な割合で組み合わされ得る。例えば、電気泳動ディスプレイにおいて、例えば、１つの色のディスプレイ素子を、他の色のディスプレイ素子より多くプリントすることによって、特定の色が、多くなったり、少なくなったりし得る。これは、人間の目の感覚に起因し、そのことにより、より満足できる効果またはより均一な効果を得る。同様に、ディスプレイ素子のサイズは、様々な光学効果を得るためには、不均等であり得る。

これらの例は、マイクロカプセル化された電気泳動ディスプレイについて記載するが、本発明は、液晶、ポリマー分散液晶、回転ボール、懸濁粒子、およびプリントされることが可能な任意の他の反射ディスプレイを含む、他の反射ディスプレイに対して利用され得る。即ち、ディスプレイ素子がダイレクトカラー反射ディスプレイにおいてプリントされ得る、多くの方式が可能である。このようなプリント方式は、ディスプレイの性質によって異なり、任意の適切な手段が用いられ得る。

次に、図１Ａおよび１Ｂを参照すると、電極がディスプレイの一方の側にのみ配置され、ディスプレイが後方アドレシングされることを可能にする、粒子系ディスプレイを制御するアドレシング方式が示されている。電極に対してディスプレイの一方の側面のみを利用することは、ディスプレイの製造を簡略化する。例えば、電極がディスプレイの後方側にのみ配置される場合、電極が透明である必要がないので、色が付けられた不透明材料を用いて、両方の電極が製造され得る。

図１Ａに、カプセル化されたディスプレイ媒体の１つのカプセル２０を示す。概略的に述べると、図１Ａに示す実施形態には、懸濁流体２５に分散される、少なくとも１つの粒子５０を含むカプセル２０が含まれる。カプセル２０は、第１の電極３０および第２の電極４０によってアドレシングされる。第１の電極３０は、第２の電極４０より小さい。第１の電極３０および第２の電極４０は、カプセル２０内の粒子５０の位置に影響する電圧電位に設定され得る。

粒子５０は、カプセル２０に封入される体積の０．１％から２０％に相当する。いくつかの実施形態において、粒子５０は、カプセル２０に封入される体積の２．５％から１７．５％に相当する。好適な実施形態において、粒子５０は、カプセル２０に封入される体積の５％から１５％に相当する。さらに好適な実施形態において、粒子５０は、カプセル２０によって規定される体積の９％から１１％に相当する。概して、粒子５０が相当する、カプセル２０の体積百分率は、第２のより大きい電極４０が、第１のより小さい電極３０の上に位置する場合、そのほとんどが、粒子５０によって露出するように、選択されなければならない。下記で詳細に説明するように、粒子５０は、多くの色のうちいずれか１つによって色が付けられてもよい。粒子５０は、正、または負に帯電していてもよい。

粒子５０は、分散流体２５の中に分散する。分散流体２５は、低誘電率を有する。流体２５は、クリア、または実質的にクリアであり得、流体２５は、位置１０から粒子５０および電極３０および４０を観ることを妨げない。他の実施形態において、流体２５は染色される。いくつかの実施形態において、分散流体２５は、粒子５０の密度に実質的に一致する特定の重力を有する。これらの実施形態は、電極３０および４０を介して印加される電界がなければ、粒子５０が移動する傾向がないので、双安定ディスプレイ媒体を提供し得る。

電極３０および４０は、カプセル２０全体に共にアドレシングするように、サイズおよび位置を適切に決められなければならない。カプセル２０につき正確に１対の電極３０および４０があってもよく、カプセル２０につき複数の対の電極３０および４０があってもよく、または複数のカプセル２０に１対の電極３０および４０がまたがってもよい。図１Ａおよび１Ｂに示す実施形態において、カプセル２０は、平坦な矩形の形をしている。これらの実施形態において、電極３０および４０は、電極３０および４０に隣接する平坦な表面領域のほとんどまたは全てにアドレシングしなければならない。より小さい電極３０は、せいぜい、より大きい電極４０のサイズの半分である。好適な実施形態において、より小さい電極は、より大きい電極４０のサイズの４分の１であり、より好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの８分の１である。さらに好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの１６分の１である。電極３０について、「より小さい」という言葉が指す意味は、電極３０がカプセル２０の表面領域のより小さい面積にアドレシングするということであり、必ずしも電極３０が、より大きい電極４０より物理的に小さいということではないことが留意されるべきである。例えば、複数のカプセル２０は、電極３０および４０の両方のサイズが等しい場合でも、各カプセル２０のより小さい面積が、「より小さい」電極３０によってアドレシングされるように位置され得る。また、図１Ｃに示すように、電極３０は、矩形カプセル２０の小さいコーナー（図１Ｃの透視図に示す）のみにアドレシングし得、カプセル２０に適切にアドレシングするために、二辺でより大きい電極４０がより小さい電極３０を囲むことを必要とする。さらに、電極は、同心円または矩形等の任意の形でよい。この様式での粒子５０ならびに電極３０および４０の体積百分率の選択は、カプセル化されたディスプレイ媒体が、以下に説明するように、アドレシングされることを可能にする。

電極は、概して、電気を伝導することができる任意の材料から製造され得、これにより、電極３０および４０が電界をカプセル２０に印加し得る。ここで説明される実施形態において、導電性材料は、導電性インクを用いてプリントされ得る。導電性インクは、周知であり、粉末状の金属、または粉末状のグラファイト等の導電材料をインク流体に含めることによって調製され得る。上述したように、図１Ａおよび１Ｂに示す後方アドレシングされた実施形態は、電極３０および４０が、半田ペースト、銅、銅被覆したポリイミド、グラファイトインク、銀インク、および他の金属を含む導電性インク等の不透明材料から製造されることを可能にする。あるいは、電極は、インジウムすず酸化物等の透明材料、ならびにポリアニリンまたはポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｅｎ）等の導電性ポリマーを用いて製造され得る。電極３０および４０は、対照的な光学特性を用いて提供され得る。いくつかの実施形態において、電極のうちの１つは、粒子５０の光学特性に対して相補的な光学特性を有する。あるいは、電極が透明である必要はないので、電極が、選択された色を表示するように構成され得る。電流が常に電極からディスプレイ素子に流れる必要はなく、電界を設定するように電極内を流れることのみが必要とされるので、電極の動作に有害な影響を与えることなく、概して、電極を色の付いたインクでオーバーコートすることが可能になって、所望される色が電極に伝えられる。

電気泳動ディスプレイ素子の動作は、２つの状態、例えば、黒および白を表示する実施形態について表される。この実施形態において、カプセル２０は、正に帯電する黒粒子５０、および実質的にクリアな懸濁流体２５を含む。第１の、より小さい電極３０は、黒い色が付けられ、第２の電極４０より小さく、第２の電極４０は、白い色を付けられるか、または反射性が高い。より小さい黒の電極３０が、より大きい白の電極４０に対して、負の電圧電位に置かれる場合、正に帯電する粒子５０は、より小さい黒の電極３０に移動する。位置１０における、カプセル２０の観察者への効果は、より大きい白の電極４０、およびより小さい黒の電極３０の混合物であり、大部分白である効果を作り出す。図１Ｂを参照すると、より小さい黒の電極３０が、より大きい白の電極４０に対して、正の電圧電位に置かれる場合、粒子５０は、より大きい白の電極４０に移動し、観察者には、より大きい白の電極４０を覆う黒の粒子５０、およびより小さい黒の電極３０が提示されて、大部分黒である効果を作り出す。この様式で、カプセル２０は、白の視覚状態および黒の視覚状態を表示するようにアドレシングされ得る。

他の２色方式は、より小さい電極３０および粒子５０の色を変えることによって、または、より大きい電極４０の色を変えることによって容易に提供され得る。例えば、より大きい電極４０の色を変えることにより、２色のうちの１つとして黒を有する、後方アドレシングされる２色ディスプレイの製造が可能になる。あるいは、より小さい電極３０および粒子５０の色を変えることにより、２色のうちの１つとして白を有する、後方アドレシングされる２色システムの製造が可能になる。さらに、粒子５０およびより小さい電極３０が異なる色である場合も考慮される。これらの実施形態において、２色ディスプレイは、より小さい電極３０および粒子５０の色とは異なる第２の色を有するように、製造され得る。例えば、後方アドレシングされるオレンジ−白ディスプレイが、青の粒子５０、赤のより小さい電極３０、および白の（または反射性が高い）より大きい電極４０を提供することによって、製造され得る。概して、電極３０および４０ならびに粒子５０の光学特性は、所望されるディスプレイ特徴を提供するように、独立して選択され得る。いくつかの実施形態において、分散流体２５の光学特性も変更され得る。例えば、流体２５は、染色され得る。

他の実施形態において、この技術が用いられて、フルカラーディスプレイを提供し得る。次に、図１Ｄおよび図１Ｅを参照すると、３つのディスプレイ素子を含む実施形態が示されている。図１Ｄおよび１Ｅには均一なサイズのディスプレイ素子を含む矩形の素子を示すが、素子は任意の形をとってもよく、ディスプレイは、サイズまたは形状において不均一なディスプレイ素子からなっていてもよく、あるいは、ディスプレイは、色または光学特性の数が不均一であるディスプレイ素子からなっていてもよい。ディスプレイ素子は、それぞれ、１つの大きいカプセルとして形成されてもよく、または、それぞれ、任意の数の小さいカプセルまたはセルに渡って配置されてもよい。例示のために、各ディスプレイ素子について１つの大きいカプセルがある、より単純な場合について示す。両方の場合において、領域２０、２０’、２０’’をカプセルと呼ぶ。従って、第１のカプセル２０は、正に帯電する黒の粒子５０、および実質的にクリアな懸濁流体２５を含む。第１の、より小さい電極３０は、黒い色が付けられ、赤い色が付けられた第２の電極４０より小さい。より小さい黒の電極３０が、より大きい赤の電極４０に対して、負の電圧電位に置かれる場合、正に帯電する粒子５０は、より小さい黒の電極３０に移動する。位置１０における、カプセル２０の観察者への効果は、より大きい赤の電極４０、およびより小さい黒の電極３０の混合物であり、大部分赤である効果を作り出す。より小さい黒の電極３０が、より大きい赤の電極４０に対して、正の電圧電位に置かれる場合、粒子５０は、より大きい赤の電極４０に移動し、観察者には、より大きい赤の電極４０を覆う黒の粒子５０、およびより小さい黒の電極３０が提示されて、大部分黒である効果を作り出す。この様式で、第１のカプセル２０は、赤の視覚状態および黒の視覚状態を表示するようにアドレシングされ得る。より大きい電極４０’が緑である第２のカプセル２０’、およびより大きい電極４０’’が青である第３のカプセル２０’’が等しく有され得る。第２のカプセル２０’は、正に帯電する黒の粒子５０’、および実質的にクリアな懸濁流体２５’を含む。第１の、より小さい電極３０’は、黒い色が付けられ、緑の色が付けられた第２の電極４０’より小さい。より小さい黒の電極３０’が、より大きい緑の電極４０’に対して、負の電圧電位に置かれる場合、正に帯電する粒子５０’は、より小さい黒の電極３０’に移動する。位置１０’における、カプセル２０’の観察者への効果は、より大きい緑の電極４０’、およびより小さい黒の電極３０’の混合物であり、大部分緑である効果を作り出す。より小さい黒の電極３０’が、より大きい緑の電極４０’に対して、正の電圧電位に置かれる場合、粒子５０’は、より大きい緑の電極４０’に移動し、観察者には、より大きい緑の電極４０’を覆う黒の粒子５０’、およびより小さい黒の電極３０’の混合物が提示されて、大部分黒である効果を作り出す。同様に、第３のカプセル２０’’は、正に帯電する黒の粒子５０’’、および実質的にクリアな懸濁流体２５’’を含む。第１の、より小さい電極３０’’は、黒い色が付けられ、青い色が付けられた第２の電極４０’’より小さい。より小さい黒の電極３０’’が、より大きい青の電極４０’’に対して、負の電圧電位に置かれる場合、正に帯電する粒子５０’’は、より小さい黒の電極３０’’に移動する。位置１０’’における、カプセル２０’’の観察者への効果は、より大きい青の電極４０’’、およびより小さい黒の電極３０’’の混合物であり、大部分青である効果を作り出す。より小さい黒の電極３０’’が、より大きい青の電極４０’’に対して、正の電圧電位に置かれる場合、粒子５０’’は、より大きい青の電極４０’’に移動し、観察者には、より大きい青の電極４０’’を覆う黒の粒子５０’’、およびより小さい黒の電極３０’’の混合物が提示されて、大部分黒である効果を作り出す。さらにこれらの色の相対強度は、電極に印加される実際の電圧電位によって制御され得る。３色の適切な組合せを選択することによって、さらなるプロセスとして、選択された色の効果的な組合せとして見える視覚ディスプレイを作り得る。他の実施形態として、第１、第２および第３のカプセルは、それぞれ、シアン、黄、およびマゼンタの色が付けられた、より大きい電極４０、４０’、および４０’’を有し得る。他のシアン、黄、マゼンタの実施形態の動作は、表示されるべき色が減色プロセスで選択されるという特徴により、赤、緑、および青の実施形態の動作と類似する。

他の実施形態において、より大きい電極４０は、白である代わりに、透明であってもよいし、または反射性であってもよい。これらの実施形態において、粒子５０がより小さい電極３０に移動する場合、光は、より大きい電極４０の反射面から反射し、カプセル２０は、色、例えば、白で光を表す。粒子５０がより大きい電極４０に移動する場合、反射面が覆われ、カプセル２０は、光が反射面に到達する前に、粒子５０によって吸収されるので、暗く見える。他の実施形態において、粒子の適切な切り替えが、交流（ＡＣ）および直流（ＤＣ）電界の組合せによって達成され得る。

さらに他の実施形態において、上述された後方アドレシングディスプレイは、主として動作の透過的なモードと、主として動作の不透明なモード（以下、「シャッタモード」と呼ばれる）との間で変わるように構築され得る。再度、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、これらの実施形態において、カプセル２０は、実質的にクリアな分散流体２５に分散される、少なくとも１つの正に帯電する粒子５０を含む。より大きい電極４０は透明であり、より小さい電極３０は不透明である。より小さい不透明な電極３０が、より大きい透過的な電極４０に対して、負の電圧電位に置かれる場合、正に帯電する粒子５０は、より小さい不透明な電極３０に移動する。位置１０における、カプセル２０の観察者への効果は、より大きい透明な電極４０、およびより小さい不透明な電極３０の混合物であり、大部分透明である効果を作り出す。図１Ｂを参照すると、より小さい不透明な電極３０が、より大きい透明な電極４０に対して、正の電圧電位に置かれる場合、粒子５０は、より大きい透明な電極４０に移動し、観察者には、より大きい透明な電極４０を覆う不透明な粒子５０、およびより小さい不透明な電極３０の混合物が提示されて、大部分不透明である効果を作り出す。この様式で、図１Ａおよび１Ｂに示す、カプセルを用いて形成されるディスプレイは、透過的なモードと不透明なモードとの間で切り替えられ得る。いくつかの実施形態において、電極は、カプセル２０の観察面に配置され得る。このようなディスプレイは、色の付いた電極を用いて、不透明または様々な種類の色にされ得るウィンドウが構成するように、用いられ得る。図１Ａ〜１Ｄには、各カプセル２０に関連付けられた一対の電極を示すが、電極の各対が２つ以上のカプセル２０と関連付けられ得ることが理解されるべきである。

同様の技術が、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、および３Ｄの実施形態において用いられ得る。図３Ａを参照すると、カプセル２０は、実質的にクリアな分散流体２５に分散する、少なくとも１つのダークまたは黒の粒子５０を含む。より小さい不透明な電極３０、およびより大きい透明な電極４０は、直流（ＤＣ）電界および交流（ＡＣ）電界の両方をカプセル２０に印加する。ＤＣ電界は、粒子５０をより小さい電極３０に移動させるように、カプセル２０に印加され得る。例えば、粒子５０が正に帯電している場合、より小さい電極は、より大きい電極４０と比較して、より負に帯電するよう電圧をかけられる。図３Ａ〜３Ｄには、電極の対につき１つのカプセルのみを示しているが、同じ電極対を用いて複数のカプセルがアドレシングされ得る。

より小さい電極３０は、せいぜい、より大きい電極４０のサイズの半分である。好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの４分の１である。より好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの８分の１である。さらに好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの１６分の１である。

図３Ａに示すように、粒子５０をより小さい電極３０に移動させることは、入射光が、より大きい透明な電極４０を通過し、反射面６０によって反射されることを可能にする。シャッタモードにおいて、反射面６０は、半透明層、透明層によって置き換えられるか、または層が全く設けられず、入射光がカプセル２０を通過することを可能にする。即ち、カプセル２０は、透過性である。半透明層または透明層が、カラーフィルタのように色を含む場合、送られる光は、フィルタが通過するそれらの波長であり、反射された光は、フィルタが反射するそれらの波長からなり、フィルタが吸収する波長はなくなる。従ってシャッタモードディスプレイの視覚的な外観は、ディスプレイが透過的な状態、または反射的な状態にあるかどうか、フィルタの特徴、ならびに観察者の位置に依存し得る。

次に、図３Ｂを参照すると、粒子５０は、電極３０および４０を介して、ＡＣ電界をカプセル２０に印加することによって、カプセル２０を通じて分散する。ＡＣ電界によってカプセル２０に分散される粒子５０は、入射光を、カプセル２０を通過させないようにブロックし、視点１０で暗く見えるようにする。図３Ａ〜３Ｂに示す実施形態は、反射面６０を設けず、代わりに半透明層、透明層、カラーフィルタ層を設けるか、または全く層を設けないことによって、シャッタモードにおいて用いられ得る。シャッタモードにおいて、ＡＣ電界の印加によって、カプセル２０が不透明に見えるようにされる。図３Ａ〜３Ｄに示す装置によって形成される、シャッタモードディスプレイの透明性は、ＤＣ電界またはＡＣ電界を用いてアドレシングされる、カプセルの数によって制御され得る。例えば、ＡＣ電界を用いてカプセル２０が１つおきにアドレシングされるディスプレイは、全ての粒子がＡＣ電界によってアドレシングされる場合と比較して、約半分透過的に見える。

図３Ｃおよび３Ｄに、上述の電極構造の実施形態を示す。これらの実施形態において、電極３０および４０は、カプセル２０の「上」にある。即ち、電極３０および４０は、視点１０とカプセル２０との間にある。これらの実施形態において、電極３０および４０の両方は、透明でなければならない。透明導電層は、ポリアニリン、ポリチオフェン、インジウムすず酸化物、あるいは、ヨウ化銅、イオン性ポリマー、またはスラット（ｓｌａｔ）ドープドポリマーのような直径が１００ナノメートルより小さい導電性粒子を含むポリマー等の導電性ポリマーを用いて製造され得る。これらの材料は、スピンコーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、プリント技術、前方または逆方向ロールコーティング等のコーティング技術を用いて、電極が製造され得るように、可溶性にされる。これらの実施形態において、光は、電極３０および４０を通過し、粒子５０によって吸収されるか、反射層６０（設けられている場合）によって反射されるか、カプセル２０によって通じて送られるか（反射層６０が設けられていない場合）、あるいは、逆反射層６０の代わりにカラーフィルタがある場合に部分的に送られるか、且つ／または反射されるかのいずれかである。

図３Ｅを参照すると、３つのディスプレイ素子カプセル２２、２２’、および２２’’のそれぞれは、実質的にクリアな分散流体２５に分散される、少なくとも１つの白の粒子５０を含む。１つの実施形態において、各ディスプレイ素子カプセル２２、２２’、および２２’’は、その上に配置される透明な電極４２、４２’、および４２’’、その下に配置される色が付けられたフィルタ６０、６０’、および６０’’を有する。共通の反射面７０は、カラーフィルタ層の後ろで共有され得る。代替的な実施形態において、ディスプレイは、放射光源７０を含む。
より小さい不透明な電極３０、３０’、および３０’’、ならびに、より大きい不透明な電極４０、４０’、および４０’’は、直流（ＤＣ）電界および交流（ＡＣ）電界を、カプセル２０、２０’、および２０’’に印加し得る。ＤＣ電界は、カプセル２０、２０’、および２０’’に印加して、粒子５０、５０’、５０’’が、より小さい電極３０、３０’、および３０’’に移動するようにする。例えば、粒子５０、５０’、および５０’’は、正に帯電し、より小さい電極３０、３０’、および３０’’には、より大きい電極４０、４０’、および４０’’と比較して、より負に帯電するような電圧がかけられる。

より小さい電極３０は、せいぜい、より大きい電極４０のサイズの半分である。好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの４分の１である。より好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの８分の１である。さらに好適な実施形態において、より小さい電極３０は、より大きい電極４０のサイズの１６分の１である。

図３Ｅの最初の２つのカプセルに示すように、粒子５０がより小さい電極３０に移動するようにすることは、入射光が、より大きい透明な電極４０を通過して、フィルタ６０を通り、基板７０から反射され、デバイスに戻ることを可能にする。第１、第２、および第３のフィルタ６０、６０’、および６０’’は、それぞれ、シアン、マゼンタ、および黄の色が付けられ、粒子５０は白であり、このシステムは、通常の２色の様式でフルカラーを表示し得る。

フィルタ層６０は、半透明層、透明層、カラーフィルタ層であってもよく、または、層が全く設けられなくてもよい。さらに、基板７０は、反射性、放射性、半透明であってもよく、または全く設けられなくてもよい。層６０が、カラーフィルタのように色を含む場合、透過する光は、フィルタを通過するそれらの波長であり、反射された光は、フィルタが反射するそれらの波長からなり、フィルタが吸収する波長はなくなる。図３Ｅのディスプレイ素子の視覚的な外観は、ディスプレイが透過性条件、または反射性条件にあるかどうか、フィルタの特徴、ならびに観察者の位置に依存し得る。代替的な実施形態において、層６０は、電極４２に隣接するカプセルの上に設けられ得る。

次に、図３Ｆ〜３Ｋを参照すると、３色素子の１つの実施形態が示されている。クリア電極４２は、光がカプセル２２を通過して、白の粒子Ｗ、赤の粒子Ｒ、または色の付いた基板６０のいずれかに衝突することを可能にする。基板６０は、カラーフィルタおよび色の付いてない基板の組合せか、または、１つの色が付けられた基板として提供され得る。カプセル２２は、また、染色されるか（別個のカラーフィルタ６０の必要をなくす可能性がある）、または実質的にクリアであり得る、懸濁流体を含む。電極４５および３５は、透明であり、等しいサイズであるか、あるいは、関連する粒子ならびに粒子ＷおよびＲの移動度を考慮に入れた任意の適切な様式でサイズが決められる。４５および３５の間に間隔が存在する。粒子Ｗが負に帯電し、粒子Ｒが正に帯電しているとする。図３Ｆにおいて、上部電極４２は、底部電極３５および４５に対して、正の電圧電位に設定され、粒子Ｗを上部に移動させ、粒子Ｒを底部に移動させることによって、白が表示される。図３Ｇにおいて、電極の極性を逆にすることによって、赤が表示される。図３Ｆおよび３Ｇの両方において、粒子は、基板６０を暗くする。図３Ｈにおいて、電極４５は、電極３５に対して負の電圧電位であり、電極４２は、４５および３５の電位の間の電圧電位、例えば０である。あるいは、電極４２は、４５および３５の電位の間で切り替わって、４２の有効電圧が、時間がたつにつれて再度４５および３５の電位の間の電圧電位になる。この状態において、粒子Ｒは、電極４５の方へ移動し、粒子Ｗは、電極３５の方に移動し、両方の粒子ＲおよびＷは、カプセル２２の中央の間隔から移動する。これにより、基板６０が現れ、シアン等の第３の色が投影されることを可能にする。代替的な実施形態において、色の組合せは異なり得る。フィルタおよび粒子の特定の色が異なっている必要はない。このシステムは、「２重粒子カーテンモード」と呼ばれるが、３つの任意の色を投影し得る。好適な実施形態において、色は、１色が白で、他の２色が補色であるように説明される。再度図３Ｈを参照すると、この様式で、赤の小さい部分が可視である場合、シアン基板から反射される光の一部を吸収し、正味の結果は、黒である。これは、可視的な白の小さい部分によって相殺され得る。従って、図３Ｈの素子は、いくらか赤および白が可視であるとしても、シアンとして表れ得る。上述したように、素子のエッジは、図３Ｈに示すモードの場合、粒子ＲおよびＷを隠すようにマスクされ得る。

次に、図３Ｉを参照すると、フルカラー素子が、３つのディスプレイ素子を含むことが示され、各々が、色が付けられた粒子が正に帯電され、白の粒子が負に帯電される、図３Ｆ〜３Ｈによって教示された様式で動作することが示されている。システムは、まだ、図３Ｉに示すように、共通上部電極として伸びている上部電極４２で機能する。例えば、示したような状態を得るためには、電極４２、４５、３５、４５’、３５’、４５’’、３５’’は、それぞれ、電圧電位−３０Ｖ、６０Ｖ、６０Ｖ、−６０Ｖ、＋６０Ｖ、−６０Ｖ、＋６０Ｖに設定され得る。

次に図３Ｊ〜３Ｋを参照すると、この電極方式によって、上述した様式と同様の様式で、マイクロカプセルのクラスタが、ディプレイ素子全体にアドレスされ得る電極方式が示されている。クリア電極４２は、光がマイクロカプセル２７を通過して、白の粒子Ｗ、赤の粒子Ｒ、または色が付けられた基板６０のいずれかに衝突することを可能にする。上述したように、色が付けられた基板６０は、カラーフィルタおよび色の付いてない基板６０の組合せか、または、１つの色が付けられた基板として提供され得る。カプセル２７は、また、染色されるか（別個のカラーフィルタ６０の必要を除去する可能性がある）、または実質的にクリアであり得る、懸濁流体を含む。電極４５および３５は、透明であり、等しいサイズであり得るか、あるいは、粒子ＷおよびＲの相対的な粒子サイズおよび移動度を考慮に入れた適切な様式でサイズが決められる。４５および３５の間に間隔が存在する。粒子Ｗが負に帯電し、粒子Ｒが正に帯電しているとする。システムは、図３Ｆ〜３Ｋに示した様式と同じ様式で動作するが、任意の所与のマイクロカプセル２７について複数の間隔が存在し得る。図３Ｋに、４５および３５が互いにかみ合う、適切な電極パターンの実施形態を示す。

次に、図３Ｌ〜３Ｍを参照すると、代替的な実施形態が示されている。再度クリア電極４２は、光がカプセル２２を通過して、白の粒子Ｗまたは赤の粒子Ｒに衝突することを可能にする。図３Ｌに示す実施形態において、カプセル２２は、シアンに染色された懸濁流体６２を含む。電極４５および３５が適切な電圧に設定される場合、粒子ＲおよびＷは、それぞれ電極４５および３５に移動し、そこで、光吸収懸濁流体６２によって暗くされる。あるいは、図３Ｍに示すように、懸濁流体６２は、実質的にクリアで、第３の種類のシアン粒子Ｃがカプセル２２に含まれる。シアン粒子は、比較的中性電荷である。電極４５および３５が適切な電圧に設定される場合、粒子ＲおよびＷは、それぞれ電極４５および３５に移動して、シアン粒子を見せる。

図３Ａ〜３Ｍに示すアドレシング構造は、電気泳動ディプレイ媒体およびカプセル化電気泳動ディスプレイ媒体で用いられる。図３Ａ〜３Ｍに、電極３０および４０がディスプレイ媒体に静的に取り付けられる実施形態を示す。特定の実施形態において、粒子５０は、双安定性を示す。即ち、粒子は、電界がない場合には実質的に静止している。

上述した基板のうちの多数は、反射的であるが、粒子が光を見せたり、または暗くしたりするように「シャッタモード」で機能を果たして、基板が光を放射する、類似の技術が利用され得る。このような使用のための好適な基板は、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）バックライトである。このようなバックライトは、しばしば白みがかった緑色で、アクティブでない場合に反射的であるが、アクティブな場合、様々な波長で光を放射する。静的な白反射性基板の代わりに、白みがかったＥＬ基板を用いることにより、放射状態において、色の範囲を表示するように、動作のモードを切り替え得、低い周辺光の条件における動作を可能にする、フルカラー反射性ディスプレイを構成することが可能である。

図４Ａおよび４Ｂに、ハーフトーンまたは点描と同様の様式で、反射カラーディスプレイを作成する後方アドレシング電極構造の実施形態を示す。カプセル２０は、クリアな懸濁流体２５に分散される白の粒子５５を含む。電極４２、４４、４６、４８は、それぞれ、シアン、マゼンタ、黄、および白の色が付けられる。図４Ａを参照すると、色が付けられた電極４２、４４、４６が、白の電極４８に対して、正の電位に置かれる場合、負に帯電する粒子５５は、これら３つの電極に移動し、カプセル２０に、白の粒子５５および白の電極４８の混合物を視点１０に提示させて、大部分白である効果を作り出す。図４Ｂを参照すると、電極４２、４４、４６が、電極４８に対して、負の電位に置かれる場合、粒子５５が、白の電極４８に移動し、眼１０には、白の粒子５５、シアン電極４２、マゼンタ電極４４、および黄電極４６の混合物が見え、大部分黒またはグレーである効果が作り出される。電極にアドレシングすることによって、減色プロセスを用いて可能な、任意の色が生成され得る。例えば、カプセル２０に赤色を視点１０に表示するようにさせるために、黄電極４６およびマゼンタ電極４４は、シアン電極４２および白電極４８に印加される電圧電位と比較して、より正の電圧電位に設定される。さらに、これらの色の相対強度は、電極に印加される実際の電圧電位によって制御され得る。再度、ＡＣ電流は、このプロセスにおけるステップとして、粒子の位置をランダムにするために、適切に用いられ得る。

図４Ａおよび４Ｂにおいて用いられる技術は、より少ない電極で、より少ない色を制御して、同様の様式で用いられ得る。例えば、電極４２が存在しない場合、それでも、素子は、３色表示し得る。電極４４および４６の色が、それぞれ赤およびシアンの場合、カプセルは、赤、シアン、および白を表示し得る。この構成が用いられて、他の３色の色の組合せを表示して、上述したようにフルカラーディスプレイを得る、同様のディスプレイ素子と一致するように、ディスプレイ素子として利用される。

図１〜４Ｂに示すアドレシング構造は、典型的には、ディスプレイドライバ回路部によって制御される上部電極を含む。上部電極がない場合、ディスプレイは、通過スタイラス、または静電気プリントヘッド等の、外部から印加される電圧源によって投影され得る。上記の技術が適用されるフルカラー電気泳動ディスプレイを生成する手段は、フルカラー電気泳動媒体にも適用され得る。

上述の説明からも明白であるように、カラー電気泳動ディスプレイは、ディスプレイ素子の、ディスプレイ素子へのアドレシングに用いられる電極への注意深い位置決めを必要とする。次に図５を参照すると、従来技術のディスプレイの位置決めの問題を避けて、効率的および安価にディスプレイを製造するために取られ得るステップが示されている。

少なくとも２つの電極を有する基板が設けられる（ステップ５０２）。設けられる電極の数は、個別にアドレシングされる領域の数に依存して、異なる。例えば、従来のＲＧＢディスプレイに置いて、３つの電極、または電極の組は、赤のカプセル、緑のカプセル、および青のカプセルにアドレシングするために、設けられ得る。電極は、関心のある所定のパターンを有し得る。例えば、ディスプレイは、電子インクおよび従来のプリントインクの両方を含み得る。このようなディスプレイにおいて、電極は、ディスプレイの電子インクをのせるべき部分のみにアドレシングするようにパターニングされ得る。

いくつかの実施形態において、基板が設けられ、多数のプリントする技術のうちの任意の１つを用いて電極が基板上にプリントされる。次に図６を参照すると、プリントされた電極の構造が示されている。導電性材料１６２は、絶縁基板１６０上にプリントされ得る。図６に示した実施形態のような、実施形態のいくつかにおいて、基板１６０は、プリントされた導電性材料１６２がアドレシングロジック１６６によって駆動されることを可能にする１つ以上のバイア１６４を規定する。アドレシングロジック１６６もプリントされ得る。

再度図５を参照すると、第１の複数の電気泳動ディスプレイ素子は、基板上に配置される電極のうち少なくとも１つと実質的に位置決めした状態で、基板上に選択的にプリントされ得る（ステップ５０４）。電気泳動ディスプレイ素子は、概して、図１〜４Ｂについて上記で説明したように、分散流体中に１種類以上の粒子を含む、カプセルである。電子インクのコントラスト相を形成し得る、ディスプレイ素子は、上述のプリント技術のいずれかを用いて、基板上にプリントされ得る。ある特定の実施形態において、プリント技術そのものが、ディスプレイ素子を適切な電極に位置決めするために必要な正確さを提供する。例えば、インクジェット印刷プロセスを用いて、「赤」電極と実質的に位置決めした状態で赤のカプセルをプリントし、「緑」電極と実質的に位置決めした状態で緑のカプセルをプリントし、「青」電極と実質的に位置決めした状態で青のカプセルをプリントし得る。カプセルは、連続的にプリントされ得るか、または、赤、緑、および青のカプセルが選択された様式で連続的にプリントされることを可能にするインクジェットヘッドが用いられ得る。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ素子は、リソグラフベルトのような、実質的に円柱状の表面または、実質的に平坦な表面を有する媒体を用いて、基板上にコーティングされ得る。特定の実施形態において、媒体は、ローラ、ベルト、ブロッター、ブラシ、またはスポンジである。ディスプレイ素子は、静電力、表面張力、化学結合力、または、印加電界によって、媒体に保持され得る。

結合剤の相の特性は、所望される印刷プロセスに一致するように調節されていることである。例えば、インクジェットプリントにおいて用いられるインクは、粘性が低いように調節され得る。リソグラフプリントに適するインクは、適切な接触角を有するように調節され得る。ディスプレイ素子は、コーティングの後に乾燥される、水または有機溶媒等の適切なキャリヤ流体に分散され得る。キャリヤ流体は、また、表面張力、接触角、粘性、または電気伝導性を変化する作用剤を含み得る。結合剤の相は、モノマー、オリゴマー、ポリマー、または重合防止剤を含み得る。これらの成分を用いて、物理的にロバストなディスプレイ素子層が形成され得る。

１つの実施形態において、ディスプレイ素子は、粘性の低いポリマーを含む水溶液に分散され得る。この溶液は、適切な電極パターンとの位置決めにおいて、インクジェットプリントされ得る。他の実施形態において、ディスプレイ素子は、リソグラフ印刷プロセスにおいて用いられる、紫外線硬化性樹脂に分散され、リソグラフプロセスによって適切な電極に配置され、ディスプレイ素子層を形成するように硬化され得る。全ての場合において、ディスプレイ素子は、適切な電極と実質的に位置決めした状態で、プリントされる。

他の実施形態において、電子インクは、ナイフオーバーロールコーティング、シルクスクリーン印刷プロセス、ブラッシング、または他の非パターニングコーティング技術等の適切なコーティング方法を用いて、基板上にコーティングされる。これらの実施形態において、電気信号が、ディスプレイ素子が位置決めされるべき電極に印加される。電気信号の印加により電極に近接するディプレイ素子を引きつける。キャリヤを利用するある特定の実施形態について、印加信号は、ディプレイ素子をキャリヤに保持させる力に打ち勝ち、素子を電極に隣接する基板に移動させる。ディスプレイ素子は、メチルエチルケトンまたはシクロヘキサンのような低分子量炭化水素、あるいは、エタノールまたはプロパノールのようなアルコール等の粘性の低い液体に分散され得る。ディスプレイ素子は、その後、処理されて、例えば、分散液体のｐＨを調節すること、または石鹸、洗剤、または他の分散剤等の界面活性剤を加えることによって、制御される表面電荷を生成する。ディスプレイ素子の電荷が制御されるので、電荷を用いて、ディスプレイ素子が適切な電極に移動され得る。

他のディスプレイ素子は、その後、例えば、基板を洗浄することによって、基板上から除去されて、電極に近接するディスプレイ素子のみが残り得る。第２の複数の電気泳動ディスプレイ素子は、記載した技術と同様の技術を用いて、他の電極と実質的に位置決めした状態で、選択的に基板上に配置される（ステップ５０６）。第１の複数のディスプレイ素子を選択的に配置するために用いられる技術は、第２の複数のディスプレイ素子を選択的に配置するために用いられる技術と同じである必要はない。

ディスプレイをプリントするこの技術が用いられて、ディスプレイ上に後方電極構造を作るか、または、ディスプレイを形成するように互いに貼り合わされる２つの別個の層を構成し得る。例えば、電子的にアクティブなインクは、インジウムすず酸化物電極上にプリントされ得る。それとは別に、上述した後方電極構造は、プラスチック、ポリマーフィルム、またはガラス等の適切な基板上にプリントされ得る。電極構造およびディスプレイ素子は、ディスプレイを形成するように貼り合わせられ得る。

ここで説明した例は、カプセル化電気泳動ディスプレイを用いて、挙げられたが、カプセル化懸濁粒子および回転ボールディスプレイを含む、同様に作動するべき、他の粒子系ディスプレイ媒体が存在する。

Claims (4)

1. 電気泳動ディスプレイを製造する方法であって、該方法は、
   （ａ）電極（３０、４０、３５、４５）が配置された基板を提供することと、
   （ｂ）複数の電気泳動ディスプレイ要素を該基板上に堆積することであって、各ディスプレイ素子は、印加された電界に応答し、第１の光学特性を有する複数の粒子（５０）を収容するカプセル（２２）を含む、ことと
   を包含し、
   （ｃ）該ディスプレイ素子が該基板上に配置された後に電気信号を該電極（３０、４０、３５、４５）に印加することによって、該ディスプレイ素子を該電極に引きつけることを特徴とする、方法。
2. 前記基板のディスプレイ素子を前記電極（30、40、35、45）に隣接しないように取り除くことをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記電極（30、40、35、45）に隣接しないように前記ディスプレイ素子を取り除くことは、前記基板を洗浄することによって実行される、請求項２に記載の方法。
4. （ｄ）第２の電極（30’、40’、35’、45’）と実質的に位置合わせして複数の第２の電気泳動ディスプレイ素子を堆積することであって、各第２のディスプレイ素子は、第２の印加された電界に応答し、前記第１の光学特性とは視覚的に異なる第２の光学特性を有する複数の粒子（５０’）を収容するカプセル（２２’）を含む、ことをさらに包含する、請求項１に記載の方法。

Images