JP5313388B2 - 切替可能な粒子ベースのディスプレイとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はディスプレイに関するものであって、特に、粒子ベースのディスプレイとその製造方法に関するものである。

ディスプレイ技術の発展において、粒子ベースのディスプレイ (PBD) 技術 は、近年、注目される技術の一つである。広視野角、低電力消耗、軽量、薄型等の特性のため、PBDは、たとえば、電子リーダー、電子ペーパー、電子タグ、電子看板等の各種分野で、幅広く用いられている。PBDは、ペーパーリーダーと同様の視覚効果を提供することができる。バックライト型フラットパネルディスプレイと異なり、PBDは、色素粒子から反射する周辺光を用いて、コンテンツを表示し、よって、閲読時、眩しくなく、強い外部光により閲読に影響することがない。このほか、PBDは、コンテンツを表示して、変化を受けるときだけ、電力を消耗する。

PBDは、複数の、独立して制御され、且つ、マトリクス形式で空間的に配置されるディスプレイユニットを含み、各ディスプレイユニットは、複数の各自独立したディスプレイセルからなり、各ディスプレイユニットは、一組の相対配置で、相隔たる基板間に装着され、両基板の少なくとも一つが電極を設置し、各ディスプレイセル中に、二色またはそれ以上の色で、帯電した色素粒子を充填している。電圧が電極に加えられることにより、電界が一対の基板間に生成される時、セル中の帯電した色素粒子はそれぞれ、反対極性を有する電極まで吸引される。よって、電界の極性を変化させることにより、色素粒子の位置が制御され、これにより、色素粒子または溶液から反射する光線のイメージが表示される。

セル中の色素粒子を懸濁/分散させる媒体に基づいて、PBDは電気泳動ディスプレイまたはドライパウダー型ディスプレイに分けられる。

電気泳動ディスプレイは、マイクロカップ電気泳動ディスプレイとマイクロカプセル電気泳動ディスプレイを含む。マイクロカップ電気泳動ディスプレイ中、帯電した色素粒子 (通常は白色) は、色つきの溶液中で分散し、続いて、マイクロカップディスプレイセルに充填される。その後、マイクロカップディスプレイセルが、一対の電極間でシールされる。溶液中の色素粒子の移動は、一対の電極間の電圧差を変化させることにより制御され、イメージ表示を達成する。マイクロカップ電気泳動ディスプレイにとって、溶液中の色素粒子の移動が遅いので、イメージ表示の応答時間が遅くなるのに加え、溶液中の色素粒子の均一の分散を達成するのが困難である。各セルに充填される溶液の量が精確に制御されても、各セル中の色素粒子の数量は異なり、粒子充填の均一性を低下させる。よって、マイクロカップ電気泳動ディスプレイにとって、粒子充填工程は複雑で、制御が難しく、これにより、製造コストが増加する。また、粒子分散の均一性がさらに改善される必要がある。

マイクロカプセル電気泳動ディスプレイ中、反対極性を有する白と黒色の二種の帯電した色素粒子が充填され、溶媒を含むマイクロカプセルディスプレイセルでパッケージされ、一対の電極間に挟まれている。一対の電極間の電圧差を変化させることにより、色素粒子は、マイクロカプセル中で懸濁または落下して、イメージ表示を達成する。同様に、溶媒中の色素粒子の移動が遅いので、マイクロカプセル電気泳動ディスプレイは、イメージ表示の低速応答時間を有する。さらに、粒子凝集が存在するので、溶媒中の色素粒子の分散が不安定になり、製品の歩留まりに影響する。

ドライパウダー型ディスプレイにおいて、各ディスプレイセルは、それぞれ、反対極性を有する電荷を有する二個の着色粒子(例えば、黒と白色) を充填する。セル中の異なる着色粒子の浮遊状態と落下状態は、色素粒子が受ける外部電界を変化させることにより制御され、これにより、イメージ表示を達成する。電気泳動ディスプレイの低速応答の欠点を克服するため、すぐれた流動性と噴流性を有する色素粒子が選択され、よって、色素粒子は溶液の特性を有し、電界により駆動される時に快速に移動するが、しかし、色素粒子が、充填プロセス期間中に、セル全体に分散または広がり、即ち、重力の作用下でも、色素粒子の落下は直線に沿わず、四方に散らばる。このほか、静電気引力のために、反対極性の電荷を有する黒と白色の着色粒子が凝集しやすく、色素粒子の充填を困難にし、製造歩留まりに影響する。色素粒子の電荷密度を低下させると、静電気引力によって生成される粒子凝集は減少するものの、色素粒子の電界に対する感度が悪くなり、応答が低速となる。あるいは、電圧を高くして、色素粒子を駆動させることが必要となる。これらは、ドライパウダー型ディスプレイが克服しなければいけない大きな課題である。上述のように、いかにして、高電荷密度の着色粒子を均一に各ディスプレイセルに充填するかが、PBD製造中における最も重要な鍵であり、色素粒子を均一に充填する工程、および、PBDに粒子を充填したセルをパッケージする工程を簡潔にできれば、効果的に、製造の歩留まりを向上させ、製造コストを減少させることができる。

よって、上述の欠点と不足を克服するため、切替可能な粒子ベースのディスプレイとその製造方法を提供することが必要である。

特表２００９−５４４０５２号公報

本発明は、切替可能な粒子ベースのディスプレイとその製造方法を提供し、上述の問題を解決することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の切替可能なPBDの製造方法は、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を各セルに充填し、複数の第一型粒子は、第一電荷密度を有する第一電荷極性の電荷を搭載し、複数の第二型粒子は、実質上、電気的に中性であるか、または、実質上、第一型粒子の第一電荷密度より低い第二電荷密度を有する電荷を搭載する工程、および、溶液を各セルに充填し、溶液は、第一電荷極性とは反対の第二電荷極性を有する電荷制御剤を含み、電荷制御剤は、複数の第二型粒子に対し、実質上、選択的湿潤性、吸湿性、または、吸着力を有し、少なくとも一部の前記複数の第二型粒子は、各セル中で、前記第二電荷極性に帯電する工程と、を含む。よって、少なくとも一部の複数の第二型粒子は、各セル中で、帯電して、第二電荷極性を有する。本発明によると、色素粒子の形成工程、セルへの充填工程、セルのシーリング工程が大幅に簡潔になり、電気泳動ディスプレイとドライパウダー型ディスプレイ両方に適用できる。

一例中、方法は、二個の対比色の二種の粒子を混合して、粒子混合物を形成する工程、および、粒子混合物をセルに充填する工程、を含む。二色の対比色は、黒/白(K/W)、赤/白(R/W)、青/白(B/W)、緑/白(G/W)、シアン/白(C/W)、黄色/白(Y/W)、マゼンタ/白(M/W)等を含む。第一型粒子は、化学的不活性の非湿潤性粒子を含み、高い電荷密度の電荷を搭載し、第二型粒子は、表面機能性に対し反応選択性を有する湿潤性粒子を含み、電荷を搭載しない、または、第一型粒子より大幅に低い電荷密度の電荷を搭載する。搭載される場合、第二型粒子の電荷は、第一型粒子の電荷と同じかまたは反対の極性を有する。

粒子混合物充填後、電荷制御剤、または、このような電荷制御剤を含む溶液がセルに充填される。電荷制御剤は、第一型粒子とは反対の電荷極性を有する。ある条件下で、電荷制御剤は、第二型粒子と化学的に反応するか、または、物理吸着する。それゆえに、電荷制御剤充填後の第二型粒子は、高い電荷密度で帯電し、電荷極性は電荷制御剤と同じだが、第一型粒子とは反対である。その後、セルは二電極間でシールされる。よって、異なる電圧が二個の電極に加えられる時、電界がその間に生成され、帯電した第一型と第二型粒子が移動し、これにより、ディスプレイ表示を達成する。

一例中、セル中の溶液が蒸着後、セルシーリング工程が実行される。この場合、ドライパウダー型PBDが得られる。

一態様中、本発明は、マトリクス形式で、空間的に配置された複数のセルを有する切替可能なPBDの製造方法に関する。各セルは、コンパートメント、マイクロカップ、微細格子またはパーティション構造を含む。

一例中、方法は、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を各セルに充填し、複数の第一型粒子は、第一電荷密度を有する第一電荷極性の電荷を搭載し、複数の第二型粒子は、実質上、電気的に中性であるか、または、実質上、第一型粒子の第一電荷密度より低い第二電荷密度を有する電荷を搭載する工程を含む。

一例中、複数の第一型粒子は、化学的に不活性な表面を有する非湿潤性粒子を含み、複数の第二型粒子は、表面機能性に対し反応選択性を有する湿潤性粒子を含む。第二型粒子表面は、反応選択性を有する官能基を含む。複数の第一型粒子表面は、低表面エネルギー樹脂を塗布する。一例中、第一型粒子と第二型粒子は対比色である。

一例中、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を各セルに充填する工程、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を混合して、粒子混合物を形成する工程、および、粒子混合物を各セルに充填する工程、を含む。別の具体例では、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を各セルに充填する工程は、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子のどちらかを各セルに充填する工程、および、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子のもう一つを各セルに充填する工程、を含む。

本方法は、さらに、溶液を各セルに充填する工程を含み、溶液は、第一電荷極性とは反対の第二電荷極性を有する電荷制御剤を含み、電荷制御剤が適用されて、複数の第二型粒子が、実質上、電荷制御剤に接触する時、物理吸着または化学反応が発生し、複数の第二型粒子は、第二電荷極性と、各セルにおいて、実質上、第二電荷密度より高い電荷密度とを有するように帯電する。好ましくは、電荷密度は、実質上、第一電荷密度と同じである。

一例中、溶液は、さらに、実質上、複数の第二型粒子に対し選択的湿潤性を有する溶媒を含む。一例中、電荷制御剤は、実質上、複数の第二型粒子に対し、選択的吸着力または吸湿性を有する。 一例中、電荷制御剤は、イオン性分子またはイオンモノマーを含む。

一例中、溶液の各セルへの充填は、印刷、コーティング、キャスティング、蒸着、含浸、噴霧またはそれらの組み合わせにより実行される。

このほか、本方法は、各セル中の残りの溶液を除去する工程を含む。

さらに、本方法は、溶液の充填後に、各セルをシールする工程を含む。

別の態様で、本発明は、マトリクス形式で、空間的に配置された複数のセル切替可能なPBDの製造方法に関連する。各セルは、コンパートメント、マイクロカップ、微細格子またはパーティション構造を含む。一例中、本方法は、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を各セルに充填し、複数の第一型粒子は第一電荷密度を有する電荷を搭載する工程; 溶液を各セルに充填し、溶液は第一電荷極性とは反対の第二電荷極性を有する電荷制御剤を含み、電荷制御剤は、実質上、複数の第二型粒子に対し選択的湿潤性、吸湿性、または、吸着力を有して、少なくとも一部の複数の第二型粒子が帯電し、各セル中、第二電荷極性を有する工程、を含む。

一例中、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子が予め混合され、各セルに充填される。別の具体例中、複数の第一型粒子と複数の第二型粒子が、連続して、各セルに充填される。

一例中、混合前、複数の第二型粒子は、実質上、電気的に中性である。一例中、複数の第二型粒子は、第一電荷極性の電荷を搭載し、実質上、複数の第一型粒子より低い電荷密度を有する。別の具体例で、複数の第二型粒子は、第二電荷極性の電荷を搭載し、実質上、複数の第一型粒子より低い電荷密度を有する。さらに別の具体例中、充填後、複数の第二型粒子は、実質上、複数の第一型粒子と同じ電荷密度を有する。

一例中、第一型粒子と第二型粒子は対比色である。

一例中、電荷制御剤は、イオン性分子またはイオンモノマーを含む。

一例中、溶液を各セルに充填するのは、印刷、コーティング、キャスティング、蒸着、含浸、噴霧またはそれらの組み合わせにより実行される。

一例中、本方法は、各セルに残った溶液を除去する工程も含む。

一例中、本方法は、さらに、溶液の充填後、各セルをシールする工程を含む。

さらに別の態様中、本発明は、マトリクス形式で、空間的に配置された複数のセルを有する切替可能なPBDに関連する。各セルは、コンパートメント、マイクロカップ、微細格子またはパーティション構造を含む。一例中、PBDは、各セル中に均一に充填された複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を有し、複数の第一型粒子は、第一電荷密度を有する第一電荷極性の電荷を搭載し、溶液を各セルに充填し、溶液は、第一電荷極性とは反対の第二電荷極性を有する電荷制御剤を有し、電荷制御剤は、実質上、複数の第二型粒子に対し選択的湿潤性、吸湿性、または、吸着力を有し、電荷制御剤が複数の第二型粒子と作用する時、少なくとも一部の複数の第二型粒子が各セル中で第二電荷極性に帯電する。

一例中、複数の第一型粒子は、化学的に不活性な表面を有する非湿潤性粒子を含み、複数の第二型粒子は、反応選択性を有する表面を有する湿潤性粒子を含む。一例中、第二型粒子表面は、物理吸着または化学反応により、電荷制御剤と作用することができる官能基を含む。複数の第一型粒子の表面は低表面エネルギー樹脂が塗布される。一例中、各セルで、電荷制御剤と作用する前、複数の第二型粒子は、実質上、電気的に中性あるいは第一型粒子の第一電荷密度より低い第二電荷密度を有する電荷を搭載している。一例中、第一型粒子と第二型粒子は対比色である。

一例中、溶液は、さらに、実質上、複数の第二型粒子に対し選択的湿潤性を有する溶媒を含む。

一例中、電荷制御剤は、イオン性分子またはイオンモノマーを含む。

本発明のPBD製造方法の具体例によれば、以下の長所の少なくとも一つを有する。
(1)たった二工程で、反対極性である高密度の電荷を有する二色の対比色の色素粒子の形成と充填を完成させるので、製造時間とコストを減少させる。
(2)電気泳動ディスプレイとドライパウダー型ディスプレイ両方に適用できる。
(3)ある色素粒子は化学的に不活性表面反応特性を有するように形成され、別の色素粒子は、反応選択性を有するので、それらが電荷制御剤と接触すると、反応選択性を有する色素粒子(通常、電荷を搭載しないか、または、低密度の電荷を搭載する) は電荷制御剤と反応するのに対し、別の色素粒子は化学的に不活性な表面反応特性を有するため、電荷制御剤と反応しない。これは、帯電した色素粒子の形成工程を簡潔にするので、コストを減少させる。
(4)二色の対比色の色素粒子をセルに充填する前、第一カラーの色素粒子だけが高密度の電荷を搭載する。セル内の溶剤を制御する電荷と反応させることにより、第二カラーの色素粒子が帯電して、第一カラーの色素粒子とは反対の極性を有する高密度の電荷を有する。これにより、粒子充填工程中、粒子凝集が発生せず、色素粒子をセル中で均一に充填することができる。
(5)色素粒子は特定の反応選択性に対して設定され、選択的に、別の機能分子と反応して、その色、例えば、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄色および/または電荷極性を変化させ、黒と白色 PBDsと別の色のPBDsに応用できる。

本発明の具体例による切替可能な PBD の製造方法を示し、第一型粒子と第二型粒子をセルに充填する様子を示す図である。 同上、電荷制御剤を有する溶液を注入手段によってセルに充填する様子を示す図である。 同上、セルがシーラントによってシールされる様子を示す図である。

本発明の目的と利点は添付請求項に具体的に記載されている要素及び組合せによって実現、達成されるであろう。なお、上述の一般的な説明と、以下に述べる詳細な説明は具体例であって、例示だけを目的としており、特許請求されている本発明の範囲の限定を意図するものではない。なお、図面では同じ符号は同じ構成部品を示している。

理解できることは、一素子が別の素子の“上” にあると称される時、直接、別の素子上に位置するかまたはその間にその他の素子を介している。反対に、一素子が“直接、別の素子上に位置する” と称される場合、間にその他の素子が無いことを意味する。ここで用いられる用語“および/または”は、一個またはそれ以上の関連するリストアイテムを含む。

理解できることは、ここで、用語「第一」、「第二」、「第三」等を使用して、各種素子、組成成分、層および/または区域を記述しているが、これらの素子、組成成分、領域、層および/または区域は、これらの用語に制限されない。 これらの用語は、別の素子、組成成分、領域、層または区域から、一素子、組成成分、領域、層または区域を区別するのに用いられる。よって、以下で討論される第一素子、組成成分、領域、層および/または区域は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、第二素子、組成成分、領域、層および/または区域と称される。

ここで用いられる専門用語は、特定の具体例を記述する目的のためだけであり、本発明を限定するものではない。次の用語、単数形“一(a)”、“一(an)” および“本(the)”は、文脈がはっきりと示す場合を除いて、複数形を含む。さらに理解できることは、“備える（comprises）” および/または “からなる（comprising）”または“含有する（includes）” および/または “含んでいる（including）” または“有する（has）” および/または“ある（having）”という用語は、特徴、領域、数値、工程、操作、素子および/または成分を特定するものであるが、一つまたはそれ以上の特徴、領域、数値、工程、操作、素子、成分および/または群の存在や追加を除外するものではない。

さらに、ここで使用される相対用語、例えば、“低い”または“底部”、“高い”または“頂部”および“前”または“後ろ”は、図示される一素子の別の素子に対する相対関係を描写する。理解できることは、相対用語は、一個の装置が図示される方位以外に、別の異なる方位も含むことを目的としている。例えば、図中の装置の上下がひっくり返る場合、記述される素子の“低い”側の素子は“高い”側の素子になる。よって、“低い”は、 “低い”と“高い”の方向を含み、装置の特定方向によって決定される。同様に、図中の装置の上下がひっくり返る場合、記述される素子の“下方”または“下”の素子は、その他の素子の “高い”側になる。よって、“下方”または“下”は、上方と下方の二種の方向を含む。

別に定義する場合を除いて、ここで使用する全用語(技術と科学用語を含む)は、この発明が属する当業者により理解される同意義を含む。理解できることは、これらの用語、例えば、通常使用する辞書中で定義される用語は、関連技術と本開示の背景と一致する意味を有すると解釈されるべきで、特別に定義されない限り、理想化または過度に正式な方式で解釈されるべきではない。

ここで、“大体”、“約”または“おおよそ” は、通常、任意の値または幅の20パーセント内、好ましくは、10パーセント内、さらに好ましくは、5パーセント内である。ここで与えられる数量はおおよその数量であり、特に説明が無い場合、“約”または“おおよそ” が含まれる。

ここで使用される“複数”は１よりも大きい数字を意味する。

ここで使用される“ディスプレイセル”と“セル”は同義語で、且つ、ディスプレイの最小のアドレス可能なスクリーンユニットを指す。

図１Ａ〜図１Ｃを参照して、本発明の実施例を説明する。本発明の一形式は、PBDとその製造方法に関連し、且つ、本発明の具体化と広義の記述の目的と一致する。

PBDの製造において、それが、電気泳動PBD、または、ドライパウダー型PBDにかかわらず、色素粒子が均一にディスプレイセルに充填されるかが、ディスプレイのイメージ表示に影響する大きな要因である。ディスプレイセルに充填される色素粒子の非均一性は、ディスプレイの色度を悪くする。

しかし、上述のような従来の充填技術では、色素粒子をディスプレイセルに均一に充填する目的が達成されにくい。PBDにとって、イメージ表示は、電界を変化させることにより実行されて、ディスプレイセル中の色素粒子の動きに対処し、よって、色素粒子は荷電粒子である。ドライパウダー型PBD中、セルは、もう一つとは反対の極性の電荷を有する二色の対比色の色素粒子が充填される。二種の色素粒子が同時に充填される場合、反対極性の色素粒子間の引力のため、充填工程中に、粒子凝集が発生し、色素粒子を均一にディスプレイセル中に充填するのを困難にする。それらが連続して、充填される場合、従来の静電粉体コーティングを用いることにより、セル中の粒子均一性が得られる。しかし、連続して、反対電荷極性の色素粒子を充填するとき、ディスプレイセル下で、電界を提供する必要があり、充填された色素粒子を、セルから分散または散乱させてしまい、この工程も、色素粒子を均一にセル中に充填することができない。

よって、本発明は、PBD製造方法を提供し、上述の欠点を克服することを目的とする。本発明によると、第一色素粒子が帯電して、極性を有する高密度の電荷を搭載し、第二色素粒子は、電荷を搭載しないまたは低密度の電荷を搭載する。二種の色素粒子は、同時に、且つ、連続して、ディスプレイセルに充填される。電荷制御剤 (化学反応または物理吸着により)と作用させることにより、その後、第二カラーの充填された色素粒子はセル内で帯電して、第一カラーの色素粒子とは反対の極性で、高密度の電荷を搭載する。よって、反対極性で、高電荷密度を有する二種の色素粒子が均一にセルに充填される。

本発明によると、色素粒子は、所望の表面特性を有するように形成される。たとえば、高電荷密度を搭載する第一カラーの色素粒子は、非湿潤性粒子で、化学的に不活性の表面反応特徴を有し、搭載された高電荷密度をさらに安定させ、別の工程で、同じ損失を減少させる。電荷を搭載しない、または、低電荷密度の電荷を搭載する第二カラーの色素粒子は、それらの表面が湿潤性で、特定の反応選択性を有する官能基を有する。その後、それらは、帯電して、高電荷密度を有する、または、着色し、粒子は、化学反応または物理吸着により、例えば、 黒、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄色または別の色になる。

表面エネルギーの低下により、材料表面の非湿潤性と化学的不活性が増加する。一般に、材料の表面は、親水性または疎水性に分類される。表面が親水性の場合、材料は水と別の極性物質と作用しやすく、油をはじく。つまり、材料の油性溶媒に対する親和性が相対して乏しいことを意味する。よって、親水性材料は、優れた抗油性溶媒性を有する。一方、表面が疎水性の場合、材料は無極性になりやすく、よって、別の中性分子と無極性溶媒を選び、水をはじく性質を有する。従って、疎水性材料は、極性物質に対し高い抵抗を有する。このような材料は、疎水性と油分をはじく特性両方を備え、よって、その表面上で、化学反応と物理吸着が発生しにくく、極めて優れた化学的不活性材料にする。

現在、最もよく知られる低表面エネルギー材料は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で、その表面エネルギーは約22mJ/m²である。PTFEの応用は、たとえば、撥水表面塗布と染色/腐食防止を含む。このほか、PTFEは処理しにくく、低撥油性で、応用が制限される。PTFEの欠点を克服するため、近年、フッ素化樹脂とポリシロキサンポリマーを含む別の低表面エネルギー材料が発展している。これらの材料の表面エネルギーを減少させるメカニズムは異なる。フッ素化樹脂に対し、構造中の大量のフッ素原子を導入することにより、C-F接合を用いて、表面エネルギーを効果的に減少させる。このほか、その物理的構造の改質、例えば:その表面粗さの増加、表面結晶性の減少、および、くし型構造により、フッ素化樹脂の表面エネルギーも減少する。PTFEの他、フッ素化樹脂は、ポリ(ペルフルオロアルキルアクリレート)(PFA)系列のフッ素化アクリル樹脂を含み、その表面エネルギーは、構造中のフッ素原子の比率の増加と共に低下する。その主鎖構造は柔軟で、そのフッ素基は側鎖にあり、よって、表面エネルギーは約5mJ/m²まで減少し、PFA 系列はよい疎水性と油分をはじく特性を有する。ポリシロキサンポリマーは、主に、ミクロ組織の表面粗さを増加させることにより、表面エネルギーを減少させ、疎水性と油分をはじく特性を有する。ポリジメチルシロキサンは、最も代表的な材料である。さらに、非フッ素化および非シリコン、低表面エネルギー材料、例えば、ポリベンゾオキサジン(PBZ)も利用できる。熱処理と、結晶表面状態と分子間水素結合力の変化により、PBZの表面エネルギーが減少する。

これにより、疎水性と油分をはじく特性と化学的不活性特性を有する表面を有する色素粒子は、電荷密度と極性、および、カラーディスプレイの性能を変化させることなく、表面処理技術により、色素粒子表面と低表面エネルギー材料を結合することにより得られる。色素粒子の電荷密度と極性を変化させるため、このような色素粒子の表面構造は、湿潤性で、迅速な応答と反応選択性を有する特別な官能基を有することが必要である。電荷制御剤と作用させることにより、色素粒子は、カラーディスプレイのその機能を変化させることなく変化して、高電荷密度を搭載する。多くの官能基中で、酸塩化物は、高い反応性の官能基のひとつで、カルボン酸と塩化チオニルまたは三塩化リンの調合により得られる。このような官能基は、高反応性官能基を有することが知られ、アミンと安定したアミドを形成し、ヒドロキシルとエステルを形成する。これらの接合は、特別な反応条件と触媒を必要とすることなく形成される。好ましい反応性を有する上述の官能基に加え、ある官能基の反応性は、特定の反応基、例えば、水酸基中でだけ表現される。ヒドロキシル官能基の反応性は、アミノとカルボン酸より相対して低いが、ヒドロキシル官能基は、アルコキシシリル官能基に対し、高い反応性を有する。これにより、この特性も色素粒子表面の化学構造の設計に適用されて、色素粒子に反応性と選択性をもたせる。さらに、色素粒子の電荷密度と極性の変化に加え、特別な機能分子官能基、たとえば、染料 (顔料) 前駆体または誘導体を作用させることにより、色素粒子の色も同時に帯電する。

本発明によると、二色の対比色の異なる色素粒子の表面構造の改質により、高電荷密度を搭載する第一カラーの色素粒子の表面は、非湿潤性と化学的不活性を有するように形成される一方で、電荷を搭載しない、または、低電荷密度を搭載する第二カラーの色素粒子の表面は、湿潤性を有し、反応選択性と迅速な応答の官能基を有するように形成される。二個の対比色のこのような色素粒子をセルに充填後、第二カラーを搭載する色素粒子は、セル中の化学反応または物理吸着により、電荷制御剤と作用させることにより帯電して、高密度の電荷を有する。よって、粒子充填工程中の粒子凝集が回避され、二色の対比色の色素粒子がセル中に均一に充填される。これにより、効果的に、製造工程を簡潔にし、生産収率を向上し、コストを減少させる。

一例中、二色の対比色(第一/第二カラー) は、黒/白 (K/W)、赤/白 (R/W)、青/白 (B/W)、緑/白 (G/W)、シアン/白(C/W)、黄色/白 (Y/W)、マゼンタ/白 (M/W)等を含む。第一カラーの色素粒子は、化学的に不活性な表面反応特徴を有する非湿潤性粒子を含み、高密度の電荷を搭載し、第二カラーの色素粒子は、特殊反応性を有する官能基を有する湿潤性粒子を含み、電荷を搭載しない、または、低密度の電荷を搭載する。搭載される場合、第二カラーの色素粒子の電荷は、第一カラーの色素粒子の電荷と同じまたは反対の極性を有する。第一と第二カラーの色素粒子が混合されて、混合物を形成する。その後、混合物はPBDのセル中に充填される。

混合物充填後、このような電荷制御剤を有する電荷制御剤または溶液がセルに充填される。好ましくは、溶液および/または電荷制御剤は、液体、または、溶液の形式である。電荷制御剤は、第一カラーの色素粒子とは反対の電荷極性を有する。第二カラーの色素粒子の官能基は、物理吸着または化学反応により、電荷制御剤と作用して、化学吸着を形成することができる。作用後、第二カラーの色素粒子は高電荷密度で帯電し、電荷極性は、電荷制御剤と同じであるが、第一カラーの色素粒子とは反対である。第一カラーの色素粒子の非湿潤性と化学的不活性特性により、電荷制御剤は第一カラーの色素粒子に影響がない。セルは二電極間でパッケージされる。あるいは、第二カラーの色素粒子が帯電後、電荷制御剤がセルから蒸発され、その後、セルが二電極間でパッケージされる。前者は電気泳動 PBDを形成し、後者はドライパウダー型PBDを形成する。

図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、PBDの製造工程は、本発明の具体例に従って、概略的に示される。PBDは、マトリクス形式で、空間的に配置された複数のディスプレイセル100を有する。本発明の説明のために、二個のセル100だけが図面中で示される。図１Ａに示されるように、各セル100は均一に複数の第一型粒子110と複数の第二型粒子120が充填される。

図１Ａに示されるように、第一型粒子110は、第一電荷密度を有する第一電荷極性の電荷を搭載する。第一電荷極性は、正(+)または負(-)である。さらに、第一型粒子110の表面は、例えば、低表面エネルギー樹脂層112が塗布され、第一型粒子110は、非湿潤性粒子と化学的不活性の特性を有する。

最初に、図１Ａに示されるように、第二型粒子120は、実質上、電気的に中性であるか、または、実質上、第一型粒子の第一電荷密度110より低い第二電荷密度を有する電荷を搭載する。第二型粒子120は湿潤性を有し、反応選択性の官能基を有する。

第一型粒子110と第二型粒子120は対比色である。対比色は上述される。一例中、第一型粒子110は白(または明)色で、第二型粒子120は黒(または暗)色である。

第一型粒子110と第二型粒子120がセル100に充填される。例えば、一例中、まず、第一型粒子110が充填され、第二型粒子120が連続して、充填される。別の具体例中、まず、第二型粒子120が充填され、第一型粒子110が連続して、充填される。さらに別の具体例中、第一型粒子110と第二型粒子120は予め混合されて、粒子混合物を形成する。その後、粒子混合物がセル100に充填される。

図１Ｂに示されるように、第一型粒子110と第二型粒子120がセル100に充填後、電荷制御剤を有する溶液が、注入手段130により、セル100に充填される。電荷制御剤は、第一型粒子110の反対の第二電荷極性を有する。電荷制御剤が適用されて、第二型粒子120が実質上、電荷制御剤に接触する時、物理吸着または化学反応が発生して、第二型粒子120が帯電し、第二電荷極性と、実質上、その初期電荷密度より高い電荷密度を有する。第一型粒子110の非湿潤性と化学的不活性により、電荷制御剤は、第一型粒子110への影響がない。よって、反対極性の帯電した第一型粒子110と第二型粒子120は、粒子凝集することなく、均一に充填される。

図１Ｃに示されるように、その後、セル100はシーラント140によりシールされ、二電極150間に取り付けられるか設置される。二電極150間に提供される電界を変化させることにより、帯電した第一型粒子110と第二型粒子120が移動し、これにより、イメージ表示を達成する。

一例中、セルのシーリング前、残りの溶液がセルから蒸発され、色素粒子を乾燥する。この工程はドライパウダー型PBDを生成する。

第一型粒子、第二型粒子、溶液、電荷制御剤またはその他は以下で詳細に説明する。

一例中、第一カラーをなす第一型粒子は、化学的に不活性な表面反応特徴非湿潤性粒子を含み、高密度の電荷を搭載し、第二カラーをなす第二型粒子は、特定反応性を有する官能基を有する湿潤性粒子を含み、電荷を搭載しない、または、低密度の電荷を搭載する。一例中、色素粒子の形成工程は、粉状化方法または化学合成方法で実行される。粉状化方法は、これに限定されないが、ボールミル、ビードミルおよびジェットミルを含む。化学合成方法は、これに限定されないが、乳化重合、懸濁重合分散重合を含む。色素粒子は、約1-50%、好ましくは、約3-40%の比率の顔料で着色される。

一例中、黒色顔料は、カーボンブロック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、スダンブラック、それらの誘導体、または、黒色の別の化合物を含む。白色顔料は、二酸化チタン、酸化亜鉛、それらの誘導体、白色の別の化合物を含む。赤色顔料は、赤色酸化物（弁柄）、パーマネントレッド4R、リチオールレッド、ピラゾロンレッド、レーキレッドD、パーマネントレッド F5RK、アルラレッド、ブリリアントレッド、それらの誘導体、または赤色の別の化合物を含む。緑色顔料は、クロムグリーン、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファストグリーンG、それらの誘導体、または緑色の別の化合物を含む。青染色は、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、部分的塩化フタロシアニンブルー、トリアリール・カルボニウム、ベルリンブルー、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルー、それらの誘導体、または青色の別の化合物を含む。黄色顔料は、クロムイエロー、黄色酸化鉄、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、タートラジンレーキ、それらの誘導体、または、黄色の別の化合物を含む。オレンジ顔料は、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジRK、インダンスレンブリリアントオレンジGK、バルカンオレンジ、それらの誘導体、またはオレンジの別の化合物を含む。紫色顔料は、マンガンパープル、ファーストバイオレットB、ファーストバイオレットRL、ファーストバイオレットレーキ、ピグメントバイオレットEB、それらの誘導体、または紫色の別の化合物を含む。リストされた顔料組成物とそれらの誘導体は単なる例であり、別の顔料を用いることもできる。

一例中、高電荷密度を搭載する第一型粒子はポリマー粒子を含み、その材質は、スチレン樹脂とその誘導体、ポリアミド樹脂とその誘導体、アクリル樹脂とその誘導体、ウレタン樹脂とその誘導体、ユリア樹脂とその誘導体、ポリエステル樹脂とその誘導体、エポキシ樹脂とその誘導体、メラミン樹脂とその誘導体、フェノール樹脂とその誘導体、または、これらの樹脂の化合物およびそれらの誘導体である。好ましい例中、第一型粒子は、約98-50%、好ましくは、約95-65%の樹脂比率のスチレン樹脂および/またはアクリル樹脂から形成される。第一型粒子は電荷制御剤を含み、よって、高密度の電荷を搭載する。一例中、電荷制御剤の比率は約0-25%、好ましくは、約0-10%である。電荷制御剤は、ニグロシン、トリフェニルメタン誘導体、第四級アンモニウム塩、スルホン酸を有する金属錯体、および、カルボン酸とその誘導体、シランとその誘導体、カルボン酸、カルボン酸塩とその誘導体、スルホン酸、スルホン酸塩とその誘導体、アミンとその誘導体、チオフェンとその誘導体、ピリジンとその誘導体、または、それらの化合物を含む。リストされた電荷制御剤は単なる例であり、別の電荷制御剤を用いることもできる。

一例中、第一型粒子表面が処理され、その表面エネルギーが減少するので、粒子表面は、非湿潤性、および、化学的不活性を有する。色素粒子表面の材質は、フッ素樹脂とその誘導体、フッ化アクリル樹脂とその誘導体、ポリシロキサン樹脂とその誘導体、ポリベンズオキサジン樹脂とその誘導体またはそれらの組み合わせ、および、それらの誘導体を含む。非湿潤性で、化学的に不活性である第一型粒子は、粒径が約0.01-20μm、好ましくは、約0.1-10μmで、電荷密度は、約±0-150μC/g、好ましくは、±15-120μC/gである。

一例中、低電荷密度を搭載する第二型粒子はポリマー粒子を含み、その材質は、スチレン樹脂とその誘導体、ポリアミド樹脂とその誘導体、アクリル樹脂とその誘導体、ウレタン樹脂とその誘導体、ユリア樹脂とその誘導体、ポリエステル樹脂とその誘導体、エポキシ樹脂とその誘導体、メラミン樹脂とその誘導体、フェノール樹脂とその誘導体、これらの樹脂の化合物およびそれらの誘導体を含む。好ましい例中、第二型粒子は、樹脂比率が約98-50%、好ましくは、約95-65%のスチレン樹脂および/またはアクリル樹脂から形成される。

一例中、第二型粒子の表面は、アクリル塩化物、ビニル、フェノール、ヒドロキシ、カルボン酸、カルボン酸塩、アミン、アミド、アルデヒド、ケトン、シラン、シロキサン等を含む反応性官能基を含む。リストされた官能基は単なる例であり、別の官能基を用いることもできる。

一例中、湿潤性と反応選択性を有する第二型粒子は、粒径が約 0.01-20μm、好ましくは、約0.1-10μmで、電荷密度は、約±0-150μC/g、好ましくは、±0-80μC/gである。

第一型と第二型粒子がセルに充填後、電荷制御剤がセルに充填される。一例中、電荷制御剤の充填は、印刷、コーティング、キャスティング、蒸着、含浸または噴霧により実行される。ある条件下で、電荷制御剤は、物理吸着または化学反応により、湿潤性があり、所望の反応選択性を有する官能基を含む表面を有する第二型粒子と作用して、第二型粒子を帯電させて、高電荷密度を有する。電荷密度は約 ±0-150μC/g、好ましくは、±10-80μC/gである。よって、高電荷密度で、反対極性の二色の対照色の色素粒子の形成と充填が完成する。セルがシールされて、電気泳動のPBDを形成する。あるいは、セル中の溶液が除去または蒸着されて、乾燥粒子を得る。その後、セルがシールされ、ドライパウダー型PBDを形成する。

一例中、電荷制御剤は、ニグロシン、トリフェニルメタン誘導体、第四級アンモニウム塩、スルホン酸を有する金属錯体、および、カルボン酸とその誘導体、シランとその誘導体、カルボン酸、カルボン酸塩とその誘導体、スルホン酸、スルホン酸塩とその誘導体、アミンとその誘導体、チオフェンとその誘導体、ピリジンとその誘導体、または、それらの化合物を含む。一例中、電荷制御剤は、溶媒中で、溶解できるまたは分散可能である。有機溶媒は、アルコール、メタノール、エタノールまたは別の高分子量アルコール等、エーテル、例えば、エーテル、石油エーテル、テトラヒドロフランまたはエーテル誘導体等、ケトン、例えば、メチルエチルケトン、またはケトン誘導体、フッ素化溶媒、ハロゲン溶媒、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、芳香族溶剤、例えば、トルエン、p-キシレン、カルボン酸、例えば、酢酸、エステル、例えば、酢酸エチル、アミド、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチル・スルホキシド、アルカン、例えば、n-へキサン、水または上述の組み合わせを含む。リストされた電荷制御剤と溶媒は単なる例で、別の電荷制御剤と溶媒を用いることもできる。

一例中、電荷制御剤は、実質上、第二型粒子に対し、選択的湿潤性、吸湿性または吸着力を有する。よって、電荷制御剤が第二型粒子と作用する時、少なくとも一部の第二型粒子が帯電して、第二電荷極性を有する。

本発明のこれらとその他の態様は以下でさらに記述する。
実施例１
望ましい量のポリビニル・ピロリドン(Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル) (TCI)、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)とスチレン(Acros)をエタノールに加え、完全に溶解させて、第一液体混合物を形成し、高温環境で、一定期間重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒子を得た。得られた粒子は、乾燥コーティング工程により、TiO2粉末(R102, DuPont)と電荷制御剤(Bontron E84, Orient)を塗布し、粒径(D50)が約3.0μmの第一型粒子を得た。

このほか、望ましい量のポリビニル・ピロリドン(Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(TCI)、スチレン(Acros)、電荷制御剤(Bontron N07, Orient)およびカーボンブロック(Nexon 600, Evonik)をエタノールに加え、均一に混合して、第二液体混合物を形成し、その後、高温環境で、約 24時間重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒径 (D50)が約4.0μm、電荷密度が約1μC/g(210HS-3, Trek)の第二型粒子に相当する黒色粒子を得た。

白と黒色の粒子を混合して、粒子の混合物を形成し、ディスプレイセルに充填する。その後、インクジェット印刷により、電荷制御剤(BontronP51, Orient) のエタノール/テトラヒドロフランからなる溶液を、ディスプレイセルに充填した。例えば、加熱により、セル中の残りの溶液を除去した。これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例２
望ましい量のポリビニル・ピロリドン (Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(TCI)、スチレン (Acros)、電荷制御剤 (Bontron N07, Orient)およびカーボンブロック(Nexon 600, Evonik)をエタノールに加えて、均一に混合して、液体混合物を形成し、高温環境で、一定期間、重合して、粒径(D50)が約4.0μm、電荷密度が約1μC/g 210HS-3, Trek)の第二型粒子に相当する黒色粒子を得た。

さらに、アクリル樹脂(CM 205, ChiMei)、電荷制御剤(Bontron E84, Orient)およびTiO2粉末(R706, DuPont)を2軸押出機(MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成後、粉砕工程(LJ3, NPK)を実行して、粒径(D50)が約3-6μm、電荷密度が-27μC/g(210HS-3, Trek)の白色粒子を得た。白色粒子を水に分散させて、分散溶液を形成した。その後、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム(Acros)を分散溶液に加えて、白色粒子表面で、表面重合を実行した。

白と黒色の色素粒子を混合して、ディスプレイセルに充填した。インクジェット印刷により、電荷制御剤 (TP415, Hodogaya)のエタノール/ジクロロメタンで形成される溶液粒子を充填したディスプレイセルに充填し、後の加熱工程で、残りの溶液を除去した。これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例３
ポリビニル・ピロリドン(Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(TCI)、2-メタクリル酸ヒドロキシエチル(Acros)、ジビニルベンゼン(Sigma-Aldrich)とスチレン(Acros)をエタノールに加えて、完全に溶解して、液体混合物を形成した。液体混合物を高温環境に置いて、一定期間重合させた。 その後、分離、乾燥工程を実行して、粒子を得た。得られた粒子は、乾燥コーティング工程により、TiO2粉末 (R102, DuPont)と電荷制御剤(BontronE84, Orient)を塗布し、粒径が約3.0μm、電荷密度が-44μC/g(210HS-3, Trek)の白色粒子を得た。その後、白色粒子を水に分散させて、第一分散溶液を形成した。次に、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム(Acros)を第一分散溶液に加えて、第一型粒子に相当する白色粒子表面に表面重合を実行した。

さらに、アクリル樹脂(CM 205, ChiMei)およびカーボンブロック(Nexon 600, Evonik)を2軸押出機(MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成し、粉砕して(LJ3, NPK)、粒径(D50)が約2-6μmの黒色粒子を得た。その後、黒色粒子を水に分散させて、第二分散溶液を形成した。次に、2-メタクリル酸ヒドロキシエチルと過硫酸カリウム (Acros)を第二分散溶液に加えて、黒色粒子表面に表面重合を実行して、第二型粒子を得た。

白と黒色の色素粒子を混合して、ディスプレイセルに充填した。インクジェット印刷により、溶液3-アミノプロピルトリエトキシシラン(Acros)溶液を、粒子を充填したディスプレイセルに注入し、後の加熱工程により、残りの溶液を除去し、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例４
スチレン樹脂(PG383, ChiMei)、電荷制御剤(Bontron E84,Orient)およびTiO2粉末(R102, DuPont)を2軸押出機(MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成し、その後、粉砕して(LJ3, NPK)、粒径(D50)が約4-7μmの白色粒子を得た。白色粒子を水に分散させて、分散溶液を得た。その後、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム(Acros)を分散溶液に加えて、白色粒子表面に表面重合を実行した。その結果、第一型粒子を得た。

このほか、アクリル樹脂(CM 205, ChiMei)、ポリ(ビニルアルコール)(BP-20, CCP)およびカーボンブロック(Nexon 600, Evonik)を2軸押出機(MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成し、その後、粉砕して(LJ3, NPK)、粒径(D50)が約3-7μmの黒色粒子を得た。

白と黒色の色素粒子を混合して、ディスプレイセルに充填した。N-トリメトキシシリルプロピル-N, N, N-塩化トリメチルアンモニウム(Sigma-Aldrich)溶液を、粒子を充填したディスプレイセルに充填し、後の加熱工程により、残りの溶液を除去し、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例５
ポリビニル・ピロリドン(Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(TCI)、ビニルベンゾインサルフェートナトリウム（vinyl benzonic sulfate sodium salt）(Sigma-Aldrich)およびスチレン (Acros)をエタノールに加え、完全に溶解して、液体混合物を形成した。液体混合物を高温環境に置いて、一定期間重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒子を得た。得られた粒子は、乾燥コーティング工程により、TiO2粉末(R102, DuPont)と電荷制御剤(Bontron E84, Orient)を塗布して、粒径または直径(D50)が約3.0μm、電荷密度が-26μC/g(210HS-3, Trek)の白色表面を有するコートされた粒子を得た。白色粒子を水中に分散させて、分散溶液を形成した。次に、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム(Acros)を分散溶液に加えて、第一型粒子に相当する白色粒子表面に表面重合を実行した。

このほか、アクリル樹脂 (CM 205, ChiMei)、電荷制御剤(Bontron N07, Orient) およびカーボンブロック (Nexon 600, Evonik)を2軸押出機 (MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成し、その後、粉砕して (LJ3, NPK)粒径 (D50) が約2-6μmの黒色粒子を得た。

白と黒色の色素粒子をディスプレイセルに充填した。インクジェット印刷により、電荷制御剤 (Bontron P51, Orient)のエタノール/テトラヒドロフランにより形成される溶液を、粒子を充填したディスプレイセルに充填し、後の加熱工程により、残りの溶液を除去し、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例６
ポリビニル・ピロリドン (Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル) (TCI)、3-スルホプロピルメタクリラートカリウム塩 (Sigma-Aldrich)、ジビニルベンゼン (Sigma-Aldrich)とスチレン (Acros) をエタノールに加えて、完全に溶解して、液体混合物を形成し、高温環境に置いて、一定期間、重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒子を得た。得られた粒子は、乾燥コーティング工程により、TiO2 粉末 (R102, DuPont)と電荷制御剤 (Bontron E84, Orient)を塗布し、粒径 (D50) が約3.0μm 、電荷密度が-40μC/g (210HS-3, Trek)の白色粒子を得た。その後、白色粒子を水中に分散させて、分散溶液を形成した。次に、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar) と過硫酸カリウム (Acros)を分散溶液に加えて、第一型粒子に相当する白色粒子表面に表面重合を実行した。

このほか、アクリル樹脂 (CM 205, ChiMei)、電荷制御剤 (Bontron N07, Orient) およびカーボンブロック (Nexon 600, Evonik)を2軸押出機 (MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成して、その後、粉砕して(LJ3, NPK)、粒径(D50) が約3-8μm、電荷密度が15μC/g(210HS-3, Trek)の黒色粒子を得た。

白と黒色の色素粒子をディスプレイセルに充填した。インクジェット印刷により、電荷制御剤 (Bontron P51, Orient)のエタノール/テトラヒドロフランにより形成される溶液を、粒子を充填したディスプレイセルに充填し、後の加熱工程により、残りの溶液を除去して、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例７
ポリビニル・ピロリドン(Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(TCI)、2-カルボキシエチルメタクリレート(Sigma-Aldrich)、ジビニルベンゼン (Sigma-Aldrich)およびスチレン(Acros)をエタノールに加えて、完全に溶解して、液体混合物を形成し、高温環境に置いて、一定期間、重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒子を得た。得られた粒子は、乾燥コーティング工程により、TiO2粉末(R102, DuPont)と電荷制御剤(Bontron E84, Orient)を塗布し、粒径(D50)が約3.0μmの白色粒子を得た。白色粒子を水に分散して、第一分散溶液を形成した。次に、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム(Acros)を第一分散溶液に加えて、第一型粒子に相当する白色粒子表面に表面重合を実行した。

このほか、ポリビニル・ピロリドン(Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル) (TCI)、スチレン(Acros)、電荷制御剤(Bontron N07, Orient)およびカーボンブロック(Nexon 600, Evonik) をエタノールに加えて、均一に混合して、液体混合物を形成し、その後、高温環境で約24時間重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒径(D50)が約4.0μmで、電荷密度が約1μC/g(210HS-3, Trek)の黒色粒子を得た。その後、黒色粒子を水に分散させて、第二分散溶液を形成した。次に、メタクリル酸グリシジル(TCI)と過硫酸カリウム(Acros)を第二分散溶液に加えて、第二型粒子に相当する黒色粒子表面に表面重合を実行した。

白と黒色の粒子が混合されて、粒子の混合物を形成し、ディスプレイセルに充填した。その後、インクジェット印刷により、N-トリメトキシシリルプロピル-N, N,N-塩化トリメチルアンモニウム(Sigma-Aldrich)溶液をディスプレイセルに充填した。たとえば、加熱により、セル中の残りの溶液を除去し、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例８
ポリビニル・ピロリドン (Sigma-Aldrich)、アゾビス(2-メチルブチロニトリル) (TCI)、4-ビニル安息香酸(Sigma-Aldrich)とスチレン(Acros)をエタノールに加え、完全に溶解して、液体混合物を得て、高温環境に置いて、一定期間、重合した。その後、分離、乾燥工程を実行して、粒子を得た。得られた粒子は、乾燥コーティング工程により、TiO2粉末(R102, DuPont)と電荷制御剤(Bontron E84,Orient)を塗布して、粒径(D50)が約3.0μm、電荷密度が-26μC/g(210HS-3, Trek)の白色粒子を得た。その後、白色粒子を水に分散して、第一分散溶液を形成した。次に、パーフルオロデシルアクリレート(Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム(Acros)を第一分散溶液に加えて、第一型粒子に相当する白色粒子表面に表面重合を実行した。

このほか、アクリル樹脂(CM 205, ChiMei)、電荷制御剤(Bontron N07, Orient)およびカーボンブロック(Nexon 600, Evonik)を2軸押出機(MPV 2015, APV)に入れ、複合樹脂を形成し、粉砕して(LJ3, NPK)、粒径(D50)が約3-8μm 、電荷密度が15μC/g(210HS-3, Trek)の黒色粒子を得た。その後、黒色粒子を水に分散して、第二分散溶液を形成した。次に、2-カルボキシエチルメタクリレート(Sigma-Aldrich)と過硫酸カリウム(Acros)を第二分散溶液に加えて、第二型粒子に相当する黒色粒子表面に表面重合を実行した。

白と黒色の色素粒子をディスプレイセルに充填した。インクジェット印刷により、塩化チオニルと N, N-ジメチルエチレンジアミン(Sigma-Aldrich)により形成される溶液を、粒子を充填したディスプレイセルに充填し、後の加熱工程により、残りの溶液を除去して、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。
実施例９
スチレン樹脂(PG383, ChiMei)、電荷制御剤(Bontron E84, Orient)およびTiO2粉末(R102, DuPont)を2軸押出機 (MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成し、その後、粉砕して(LJ3, NPK)、粒径(D50)が約4-7μm、電荷密度が約-80μC/g(210HS-3, Trek)の白色粒子を得た。白色粒子を水に分散して、分散溶液を形成した。次に、パーフルオロデシルアクリレート (Alfa-Aesar)と過硫酸カリウム (Acros)を分散溶液に加えて、第一型粒子に相当する白色粒子表面に表面重合を実行した。

このほか、アクリル樹脂(CM 205, ChiMei)、ポリ(アクリル酸)(Sigma-Aldrich)とカーボンブロック(Nexon 600, Evonik)を2軸押出機(MPV 2015, APV)に入れて、複合樹脂を形成し、その後、粉砕して (LJ3, NPK)、粒径(D50)が約2-6μmの黒色粒子を得た。

白と黒色の色素粒子をディスプレイセルに充填した。インクジェット印刷により、塩化チオニルとN, N-ジメチルエチレンジアミン(Sigma-Aldrich)により形成される溶液を、粒子を充填したディスプレイセルに充填し、後の加熱工程により、残りの溶液を除去して、これにより、反対極性の帯電した黒と白色粒子の形成と充填が完成した。

つまり、本発明は、切替可能な PBDの簡潔、且つ、効果的な製造方法を提供する。本発明によると、二色の対比色の異なる色素粒子の表面構造を改質することにより、高電荷密度を搭載する第一カラーの色素粒子の表面は、非湿潤性と化学的不活性を有するように形成され、電荷を搭載しない、または、低電荷密度を搭載する第二カラーの色素粒子の表面は、湿潤性を有し、反応選択性と迅速な応答官能基を有するように形成される。二色の対比色のこのような色素粒子をセルに充填後、第二カラーを搭載する色素粒子は、セル中の化学反応または物理吸着により、電荷制御剤と作用させることにより、帯電して、高密度の電荷を有する。よって、粒子充填工程中、粒子凝集により生成される静電気引力が回避され、二色の対比色の色素粒子を均一にセルに充填し、これにより、効果的に、製造工程を簡潔にし、生産収率を向上し、コストを減少させる。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

ディスプレイセル100
第一型粒子110
第二型粒子120
注入手段130
シーラント140
電極150

Claims (14)

1. マトリクス形式で、空間的に配置された複数のセルを有する切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法であって、
   複数の第一型粒子と複数の第二型粒子を各セルに充填し、前記複数の第一型粒子が第一電荷極性の電荷を搭載する工程と、
   溶液を各セルに充填し、前記溶液は、第一電荷極性とは反対の第二電荷極性を有する電荷制御剤を含み、前記電荷制御剤は、前記複数の第二型粒子に対し、選択的湿潤性、吸湿性、または、吸着力を有し、少なくとも一部の前記複数の第二型粒子は、各セル中で、前記第二電荷極性に帯電する工程と、
   を含むことを特徴とする切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
2. 前記複数の第一型粒子と前記複数の第二型粒子を予め混合して、各セルに充填することを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
3. 前記複数の第一型粒子と前記複数の第二型粒子を、連続して、各セルに充填することを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
4. 各セルは、コンパートメント、マイクロカップ、微細格子またはパーティション構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
5. 前記複数の第二型粒子の前記表面は、前記電荷制御剤と作用または反応することができる官能基を含むことを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
6. 混合前、前記複数の第二型粒子は、実質上、電気的に中性であることを特徴とする請求項２に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
7. 前記複数の第二型粒子は、前記第一電荷極性の電荷を搭載し、前記複数の第一型粒子より低い電荷密度を有することを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
8. 前記複数の第二型粒子は、前記第二電荷極性の電荷を搭載し、前記複数の第一型粒子より低い電荷密度を有することを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
9. 前記電荷制御剤は、イオン性分子またはイオンモノマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
10. 前記溶液の充填後、前記複数の第二型粒子は、前記複数の第一型粒子と同じ電荷密度を有することを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
11. 前記複数の第一型粒子および複数の第二型粒子は対比色であることを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
12. 各セルへの前記溶液の充填は、印刷、コーティング、キャスティング、蒸着、含浸、噴霧または、それらの組み合わせにより実施されることを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
13. さらに、各セル中に残った前記溶液を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。
14. さらに、前記溶液の充填後、各セルをシールする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の切替可能な粒子ベースのディスプレイの製造方法。

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