JP6478986B2 - カラーディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電気泳動流体、特に、電気泳動ディスプレイの光学的性能を改善するための実質的に帯電していない中性浮力粒子を含む電気泳動流体と、そのような流体を利用する電気泳動ディスプレイとに関する。
カラーディスプレイを実現するために、カラーフィルタがしばしば使用される。最も一般的なアプローチは、赤色、緑色、及び青色を表示するために、ピクセル化されたディスプレイの黒／白のサブ画素上にカラーフィルタを追加することである。赤色が望まれる場合、表示される色が赤のみになるように、緑及び青のサブ画素は黒色状態に変えられる。黒色状態が望まれる場合、３種すべてのサブ画素は黒色状態に変えられる。白色状態が望まれる場合、３つのサブ画素は赤、緑、及び青にそれぞれ変えられ、その結果、見る人には白色状態が見える。
米国特許第７０４６２２８号明細書 米国特許第８１１５７２９号明細書 米国特許第６９３０８１８号明細書
"New Pigment Application Technology", CMC Publishing Co, Ltd, 1986 "Printing Ink Technology", CMC Publishing Co, Ltd, 1984 Seigou Kawaguchi et al, Designed Monomers and Polymers, 2000, 3, 263
そのような技術の欠点は、サブピクセルのそれぞれが所望の白状態の約３分の１（１／３）の反射率を有するので、白状態はかなり暗いということにある。これを補償するために、黒色状態及び白色状態のみを表示できる第４のサブ画素が追加されてもよく、その結果、白色レベルは、赤色、緑色、又は青色のレベルを犠牲にして２倍になる（ここで、各サブ画素は画素の面積の４分の１のみである）。より明るい色は白色画素から光を追加することで達成できるが、これは色の全範囲を犠牲にして達成され、色の明度を非常に大きくし、かつ不飽和にする。同様の結果は、３つのサブ画素の彩度を低減することでも達成可能である。これらのアプローチを用いた場合であっても、白レベルは、通常、実質的に白黒ディスプレイのそれの半分未満であり、それは、良好に読み取り可能な黒−白の明度及びコントラストを必要とするｅ−リーダー又はディスプレイのようなディスプレイ装置のための選択肢としては受け入れがたいものになる。
本発明の一態様は、共通電極と画素電極の層との間に挟まれた電気泳動流体を備え、互いに逆の側に第１の面及び第２の面を有するディスプレイ層に関する。
上記電気泳動流体は、第１のタイプの粒子、第２のタイプの粒子、第３のタイプの粒子、及び実質的に帯電していない中性浮力粒子である第４のタイプの粒子を含み、これらのすべては１つの溶媒又は溶媒の混合物に分散される。
上記第１、第２、及び第３のタイプの粒子は、互いに異なる第１、第２、及び第３の光学的特性をそれぞれ有する。
上記第１のタイプの粒子は１つの極性の電荷を有し、上記第２及び第３のタイプの粒子は逆極性の電荷を有する。
上記第２のタイプの粒子は、
（ａ）電界しきい値より大きくかつ上記第２のタイプの粒子と同じ極性を有する電界を上記共通電極及び１つの画素電極の間に印加することで、上記画素電極に対応する領域において上記第２の光学的特性を上記第１の面に表示させるように、又は、
（ｂ）電界しきい値より大きくかつ上記第１のタイプの粒子と同じ極性を有する電界を上記共通電極及び１つの画素電極の間に印加することで、上記画素電極に対応する領域において上記第１の光学的特性を上記第１の面に表示させるように、又は、
（ｃ）上記第１の光学的特性が上記第１の面に表示されたとき、電界しきい値以下でありかつ上記第３のタイプの粒子と同じ極性を有する電界を上記共通電極及び１つの画素電極の間に印加することで、上記画素電極に対応する領域において上記第３の光学的特性を上記第１の面に表示させるように、
上記電界しきい値を有する。
一実施形態では、上記第１のタイプの粒子及び上記第２のタイプの粒子はそれぞれ白色及び黒色である。
一実施形態では、上記第３のタイプの粒子は白色及び黒色ではない。
一実施形態では、上記光学的特性は色状態である。
一実施形態では、上記実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェノール、及びポリシロキサンからなるグループから選択された１つの材料から形成される。
一実施形態では、上記実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリ（ペンタブロモフェニルメタクリル酸塩）、ポリ（２−ビニルナフタレン）、ポリ（ナフチルメタクリル酸塩）、ポリ（アルファ−メチルスチレン）、ポリ（Ｎベンジルメタクリルアミド）、及びポリ（ベンジルメタクリル酸塩）からなるグループから選択された１つの材料から形成される。
一実施形態では、上記実質的に帯電していない中性浮力粒子はコアシェル粒子である。
一実施形態では、電気泳動における上記実質的に帯電していない中性浮力粒子の濃度は、体積で０．１〜１０％の範囲にある。
一実施形態では、電気泳動における上記実質的に帯電していない中性浮力粒子の濃度は、体積で０．１〜５％の範囲にある。
一実施形態では、上記ディスプレイ層は、上記第１のタイプの粒子の色、上記第２のタイプの粒子の色、及び上記第３のタイプの粒子の色を表示するが、上記第４のタイプの粒子の色を表示しない。
本発明のもう１つの態様は、第１のタイプの粒子、第２のタイプの粒子、第３のタイプの粒子、及び第４のタイプの粒子を含み、これらのすべては１つの溶媒又は溶媒の混合物に分散されている電気泳動流体に関する。
（ａ）上記第１のタイプの粒子及び上記第２のタイプの粒子は、逆極性の電荷を有し、
（ｂ）上記第３のタイプの粒子は、上記第１又は第２のタイプの粒子と同じ極性であるがより低い強度の電荷を有し、
（ｃ）上記第３のタイプの顔料粒子と同じ極性の電荷を有する上記第１又は第２のタイプの粒子は、しきい値電圧を有し、
（ｄ）上記第４のタイプの粒子は実質的に帯電していない中性浮力粒子である。
３つのタイプの帯電した顔料粒子と、実質的に帯電していない中性浮力粒子である第４のタイプの粒子とを含む電気泳動流体であって、これらの粒子のすべてが１つの溶媒又は溶媒の混合物に分散されている電気泳動流体を示す図である。 本発明の一例を示す図である。
逆極性に帯電した粒子が動作中に凝集すること、及び、帯電した粒子がディスプレイセルの見る側の面に貼りつくことは、電気泳動のディスプレイの信頼性を損なう２つの主要なモードである。これまでのところ、ディスプレイセル構造の機械的特性又はディスプレイ装置の電気光学的性能のいずれかに影響せずに、この問題を解決する有効な方法はなかった。
この現象は、複数タイプの帯電した顔料粒子を有する流体系において顕著である。これは、流体における粒子の濃度がより高くなると、粒子の貼りつきがより顕著になるからである。
本発明者らは、ディスプレイ装置の電気光学的性能に影響せずに、粒子の貼りつきの問題を除去するために、実質的に帯電していない中性浮力粒子を流体に追加してもよいことをここで発見した。
用語「実質的に帯電していない」とは、帯電していない粒子であるか、又は、同じ電気泳動流体における他の正に帯電した顔料粒子又は負に帯電した顔料粒子が有する平均電荷の１０％未満の電荷を有する粒子であるかのいずれかを示す。一実施形態では、中性浮力粒子は帯電していない。
用語「中性浮力」は、重力によって上昇も下降もしない粒子を示す。言いかえれば、粒子は２つの電極プレート間で流体中に浮かぶ。一実施形態では、中性の浮力粒子の密度は、それらが分散する１つの溶媒又は溶媒の混合物の密度と同じであってもよい。
本発明の電気泳動流体は、３つのタイプの帯電した顔料粒子と、実質的に帯電していない中性浮力粒子である第４のタイプの粒子とを含み、これらの粒子のすべてが１つの誘電性の溶媒又は溶媒の混合物に分散されている。図示の簡単化のために、図１に示すように、流体は、３つのタイプの帯電した顔料粒子、すなわち、白色粒子（１１）、黒色粒子（１２）、有色粒子（１３）、及び実質的に帯電していない中性浮力粒子（１８）を有する。
しかしながら、３つのタイプの帯電した粒子が視覚的に識別可能な色を有する限り、本発明の範囲は任意の色の粒子を広く包含するということが理解される。
本発明のディスプレイ流体を利用するディスプレイ層は、２つの面、すなわち、見る側における第１の面（１６）と、第１の面（１６）の反対側における第２の面（１７）とを有する。ディスプレイ流体は２つの面の間に挟まれている。第１の面（１６）の側には、ディスプレイ層の上面全体に広がっている、透明電極層（例えばＩＴＯ）である共通電極（１４）がある。第２の面（１７）の側には、複数の画素電極（１５ａ）を備える電極層（１５）がある。ディスプレイ流体が複数のディスプレイセルに充填される。ディスプレイセルは、画素電極と整列されてもよく、又は整列されなくてもよい。画素電極に対応する領域は、画素又はサブ画素として呼ばれてもよい。画素電極に対応する領域の駆動は、共通電極及び画素電極の間に電位差（又は電界として知られる）を印加することで行われる。
画素電極は特許文献１に述べられ、その内容の全体は参照によってここに組み込まれる。画素電極の層として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）バックプレーンで駆動されるアクティブマトリクスに言及しているが、電極が所望の機能に役立つ限り、本発明の範囲が他のタイプの電極アドレシングを包含するということに注意する。
帯電した白色粒子（１１）について、それらは、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＰｂＳＯ４などのような無機顔料から形成されてもよい。
帯電した黒色粒子（１２）について、それらは、ＣＩピグメントブラック２６又は２８など（例えば、マンガンフェライトブラックスピネル又は銅クロム鉄鉱ブラックスピネル）又はカーボンブラックから形成されてもよい。
第３のタイプの帯電した顔料粒子（１３）は通常は非黒色及び非白色であり、それは、赤、緑、青、マゼンタ、シアン、又は黄色のような色であってもよい。このタイプの粒子のための顔料は、ＣＩピグメントＰＲ２５４、ＰＲ１２２、ＰＲ１４９、ＰＧ３６、ＰＧ５８、ＰＧ７、ＰＢ２８、ＰＢ１５：３、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０、ＰＹ１５５、又はＰＹ２０を含んでもよいが、これらに限定されない。これらは、非特許文献１及び２のカラーインデックスハンドブックに記載されている、一般的に使用されている有機顔料である。特定の例は、クラリアント（Ｃｌａｒｉａｎｔ）のＨｏｓｔａｐｅｒｍ（登録商標） Ｒｅｄ Ｄ３Ｇ ７０−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｐｉｎｋ Ｅ−ＥＤＳ、ＰＶ ｆａｓｔ ｒｅｄ Ｄ３Ｇ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ ｒｅｄ Ｄ３Ｇ ７０、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｂｌｕｅ Ｂ２Ｇ−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｙｅｌｌｏｗ Ｈ４Ｇ−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｇｒｅｅｎ ＧＮＸ、ＢＡＳＦのＩｒｇａｚｉｎｅ ｒｅｄ Ｌ ３６３０、Ｃｉｎｑｕａｓｉａ Ｒｅｄ Ｌ ４１００ ＨＤ、及びＩｒｇａｚｉｎ（登録商標） Ｒｅｄ Ｌ ３６６０ ＨＤ、サンケミカル（Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）のフタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアリリドイエロー、又はジアリリドＡＡＯＴイエローを含む。
色に加えて、第１のタイプ、第２のタイプ、及び第３のタイプの帯電した粒子は他の別個の光学的特性を有してもよく、例えば、光透過性、反射率、又はルミネセンスを有していてもよく、又は、機械読み取りのためのディスプレイの場合には、可視域外の電磁波長の反射率の変化の意味でシュードカラーを有していてもよい。
帯電した顔料粒子は、それらの表面上においてポリマー層でコーティングされた粒子であってもよく、ポリマーコーティングは、従来から既知の様々な重合技術を用いて準備可能である。
帯電した顔料粒子は、自然な電荷を有してもよく、又は、電荷制御エージェントの存在によって帯電される。
流体における３つのタイプの帯電した粒子の割合は変動してもよい。例えば、黒色粒子は、電気泳動流体の体積の約０．１％から１０％を占めてもよく、好ましくは０．５％から５％を占めてもよく、白色粒子は、流体の体積の約１％から５０％を占めてもよく、好ましくは５％から１５％を占めてもよく、有色粒子は、流体の体積の２％から２０％を占めてもよく、好ましくは４％から１０％を占めてもよい。
電気泳動流体における実質的に帯電していない中性浮力粒子（１８）の濃度は、好ましくは体積で約０．１〜約１０％の範囲にあり、より好ましくは体積で約０．１〜約５％の範囲にある。
用語「約」は、示した値の±５％である範囲を示す。
実質的に帯電していない中性浮力粒子（１８）は高分子材料から形成されてもよい。高分子材料は共重合体又はホモポリマーであってもよい。
実質的に帯電していない中性浮力粒子のための高分子材料の例は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェノール、ポリシロキサンなどを含んでもよいが、これらに限定されない。高分子材料のより具体的な例は、ポリ（ペンタブロモフェニルメタクリル酸塩）、ポリ（２−ビニルナフタレン）、ポリ（ナフチルメタクリル酸塩）、ポリ（アルファ−メチルスチレン）、ポリ（Ｎ−ベンジルメタクリルアミド）、又はポリ（ベンジルメタクリル酸塩）を含んでもよいが、これらに限定されない。
より好ましくは、実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ディスプレイ流体の誘電性の溶媒において溶解可能ではないポリマーであって、高い屈折率を有するポリマーから形成される。一実施形態では、実質的に帯電していない中性浮力粒子の屈折率は、粒子が分散する１つの溶媒又は溶媒の混合物のそれとは異なる。しかしながら、典型的には、実質的に帯電していない中性浮力粒子の屈折率は、１つの溶媒又は溶媒の混合物より高い。ある場合には、実質的に帯電していない中性浮力粒子の屈折率は１．４５より高くてもよい。
一実施形態では、実質的に帯電していない中性浮力粒子の材料は、芳香族を含んでもよい。
実質的に帯電していない中性浮力粒子は、懸濁重合、分散重合、シード重合、ソープフリー重合、乳化重合のような重合技術によって、又は、逆相乳化‐液中乾燥法を含む物理的方法によって、モノマーから調製されていてもよい。モノマーは分散剤が存在する状態で重合される。分散剤の存在は、ポリマー粒子が所望のサイズの範囲で形成されることを可能にする。また、分散剤は、凝塊形成から粒子を防ぐために、ポリマー粒子の面に物理的に又は化学的に結合された層を形成してもよい。
分散剤は好ましくは（少なくとも８つの原子の）長鎖を有し、それは、炭化水素溶媒においてポリマー粒子を安定させる可能性がある。そのような分散剤は、アクリレート又はビニルを終端とする巨大分子であってもよい。このことは、アクリル基又はビニル基が反応媒体中のモノマーと共重合できるので適切である。
分散剤の１つの特定の例は、アクリレートを終端とするポリシロキサン（Ｇｅｌｅｓｔ、ＭＣＲ−Ｍ１７、ＭＣＲ−Ｍ２２）である。
もう１つのタイプの適切な分散剤は、以下に示すようなポリエチレンマクロモノマーである。
ＣＨ３−［−ＣＨ２−］ｎ−ＣＨ２Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２
マクロモノマーの主鎖はポリエチレン鎖であってもよく、ｎは３０〜２００であってもよい。このタイプのマクロモノマーの合成は、非特許文献３に見いだすことができる。
流体系がフッ素で処理される場合、分散剤も好ましくはフッ素で処理される。
代替として、実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリマーシェルでコーティングされたコア粒子から形成されてもよい。また、シェルは、例えば、上で同定された高分子材料のうちの任意のものから形成されてもよい。
コア粒子は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣＩピグメントブラック２６又は２８など（例えば、マンガンフェライトブラックスピネル又は銅クロム鉄鉱ブラックスピネル）のような無機顔料であってもよく、又は、サンケミカルのフタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアリリドイエロー、ジアリリドＡＡＯＴイエロー、及びキナクリドン、アゾ、ローダミン、ペリレン顔料シリーズ、関東化学（Ｋａｎｔｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）からのＨａｎｓａ ｙｅｌｌｏｗ Ｇ粒子、及びフィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ）からのカーボンランプブラックなどのような有機顔料であってもよい。
コアシェルの実質的に帯電していない中性浮力粒子の場合には、それらが、コアセルベーション、界面重縮合、界面架橋、及びインスーツ（ｉｎ−ｓｕｉｔ）重合又はマトリクス重合のようなマイクロカプセル化方法によって形成されてもよい。
実質的に帯電していない中性浮力粒子のサイズは、好ましくは、約１００ナノメータ〜約５ミクロンの範囲にある。
流体には、スイッチング速度、画像生成の双安定性及び信頼性のようなディスプレイ装置の性能を向上させるための添加物として含まれる他の粒子状物質があってもよい。
３つのタイプの顔料粒子が分散する溶媒は透明かつ無色である。それは好ましくは、低い粘度と、約２〜約３０の範囲の誘電率とを有し、高い粒子移動度の場合には好ましくは約２〜約１５の範囲の誘電率を有する。適切な誘電性の溶媒の例は、ｉｓｏｐａｒ、デカヒドロナフタレン（ＤＥＣＡＬＩＮ）、５−エチリデン−２−ノルボルネン、脂肪油、パラフィン油のような炭化水素を含み、シリコン流体を含み、トルエン、キシレン、フェニルキシリルエタン、ドデシルベンゼン、又はアルキルナフタレンのような芳香族炭化水素を含み、ペルフルオロデカリン、ペルフルオロトルエン、ペルフルオロキシレン、ジクロロベンゾトリフルオリド、３，４，５−トリクロロベンゾトリフルオリド、クロロペンタフルオロ−ベンゼン、ジクロロノナン、又はペンタクロロベンゼンのようなハロゲン化された溶媒を含み、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）からのＦＣ−４３、ＦＣ−７０、又はＦＣ−５０６０のようなフッ素化溶媒（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｓｏｌｖｅｎｔ）を含み、オレゴン州ポートランドのＴＣＩアメリカ（ＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ）からのポリ（ペルフルオロプロピレンオキシド）のような低分子量のハロゲンを含有するポリマーを含み、ニュージャージー州リヴァーエッジのハロカーボンプロダクトコーポレイション（Ｈａｌｏｃａｒｂｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｒｐ．）からのハロカーボン油のようなポリ（クロロトリフルオロエチレン）を含み、アウジモント（Ａｕｓｉｍｏｎｔ）からのＧａｌｄｅｎ（登録商標）又はデラウェア州のデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）からＫｒｙｔｏｘ（登録商標）油及びグリースのＫ−流体シリーズのようなペルフルオロポリアルキルエーテルを含み、ダウコーニング（Ｄｏｗ−ｃｏｒｎｉｎｇ）からのポリジメチルシロキサンに基づいたシリコーン油（ＤＣ−２００）を含む。
３つのタイプの帯電した顔料粒子のうち２つは逆極性の電荷を有し、第３のタイプの帯電した顔料粒子はわずかに帯電される。用語「わずかに帯電される」とは、より強く帯電させられた粒子の電荷強度の約５０％未満、好ましくは約５％〜約３０％である粒子の電荷レベルを示すことが意図されている。一実施形態では、電荷強度はゼータ電位に関して測定されてもよい。一実施形態では、ゼータ電位は、ＣＳＰＵ−１００信号処理装置、ＥＳＡ ＥＮ＃ Ａｔｔｎフロースルーセル（Ｋ：１２７）とともに、コロイダルダイナミクス（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）のＡｃｏｕｓｔｏＳｉｚｅｒ ＩＩＭによって決定される。サンプルで使用される溶媒の密度、溶媒の誘電率、溶媒中の音速、溶媒の粘度のような装置定数は、テスト前に入力される。これらの装置定数のすべては、テスト温度（摂氏２５度）における値が使用される。顔料サンプルは、溶媒（それは通常、１２個未満の炭素原子を有する炭化水素流体である）において分散し、重量に関して５〜１０％の間で希釈される。サンプルは、電荷制御剤（バークシャーハサウェイ（Ｂｅｒｋｓｈｉｒｅ Ｈａｔｈａｗａｙ ）の会社であるリューブリゾルコーポレイション（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能であるＳｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標） １７０００）も含む。ここで、粒子に対する電荷制御剤のウェイトレシオは１：１０である。希釈されたサンプルの質量が決定され、次いで、サンプルは、ゼータ電位を決定するためにフロースルーセルに装填される。
黒色粒子が正に帯電され、白色粒子が負に帯電される場合、有色の顔料粒子はわずかに帯電されてもよい。言いかえれば、この例において、黒色粒子及び白色粒子が有する電荷は、有色粒子が有する電荷よりずっと強い。
さらに、わずかな電荷を有する第３のタイプの帯電した粒子は、他の２つタイプのより強く帯電した粒子のうちの一方が有する電荷極性と同じ電荷極性を有する。
３つのタイプの帯電した粒子は、変化するサイズを有してもよい。一実施形態では、３つのタイプの粒子のうちの１つは他の２つタイプより大きい。３つのタイプの粒子のうちで、好ましくは、わずかに帯電された１つのタイプの粒子がより大きなサイズを有するということに注意する。例えば、黒色粒子及び白色粒子の両方は比較的小さく、それらのサイズ（動的光散乱法を用いてテストされる）は、約５０ｎｍから約８００ｎｍの範囲、より好ましくは約２００ｎｍから約７００ｎｍの範囲を有してもよく、この例では、わずかに帯電された有色粒子は、黒色粒子又は白色粒子の好ましくは約２〜約５０倍大きく、より好ましくは約２〜約１０倍大きい。
本発明のコンテキストでは、用語「しきい値電圧」又は「電界しきい値」は、所定の時間期間（典型的には３０秒より長くなく、好ましくは１５秒より長くない）にわたって一群の粒子に印加される可能性がある電界であって、ある画素の見る側において粒子を出現させることなく、当該画素が一群の粒子の色状態とは異なる色状態から駆動されるときに印加される最大の電界として定義される。用語「見る側（ｖｉｅｗｉｎｇ ｓｉｄｅ）」は、本願では、見る人によって画像が見られるディスプレイ層における第１の面を示す。
しきい値電圧又は電界しきい値は、帯電した粒子の固有の特性、又は、添加物によって引き起こされた特性のいずれかである。
前者の場合では、しきい値電圧又は電界しきい値は、逆極性で帯電した粒子の間の、又は、粒子と所定の基板面との間の所定の引力に依存して発生される。
添加物によって引き起こされたしきい値電圧又は電界しきい値の場合では、電気泳動流体のしきい値特性を引き起こすか増強するしきい値エージェントが追加されてもよい。しきい値エージェントは、電気泳動流体の溶媒において又は溶媒の混合物において溶解可能であるか分散可能である材料であって、帯電した粒子の電荷とは逆電荷を有するか引き起こす任意の材料であってもよい。しきい値エージェントは、印加された電圧の変化に敏感であってもよく、又は鈍感であってもよい。用語「しきい値エージェント」は、広く、染料又は顔料、電解質又は高分子電解質、ポリマー、オリゴマー、界面活性剤、電荷制御エージェントなどを含んでもよい。
しきい値エージェントに関する追加情報は特許文献２に見ることができ、その内容の全体は参照によってここに組み込まれる。
以下のものは、本発明を説明する実施例である。
この実施例を図２に示す。黒色粒子（２２）はしきい値電圧５Ｖを有すると仮定される。従って、印加された電位差が５Ｖ以下であれば、黒色粒子（２２）は見る側に移動しない。
黒色顔料粒子（２２）が正に帯電させられている一方で、白色顔料粒子（２１）は負に帯電され、両方のタイプの顔料粒子は有色粒子（２３）より小さい。
有色粒子（２３）は、しきい値電圧を有する黒色粒子と同じ電荷極性を有するが、わずかに帯電される。その結果、印加される電位が黒色粒子のしきい値電圧より高くなるとき、それらの電荷強度よりも強い電荷強度に起因して、黒色粒子は有色粒子（２３）より速く移動する。
第４のタイプの粒子は、実質的に帯電されていない中性浮力粒子（２４）である。
図２ａにおいて、印加された電圧の電位差は＋１５Ｖである。この場合、白色粒子（２１）は画素電極（２６）の近くに、又は画素電極（２６）に移動し、黒色粒子（２２）及び有色粒子（２３）は共通電極（２５）の近くに、又は共通電極（２５）に移動する。その結果、見る側では黒色が見られる。有色粒子（２３）は共通電極（２５）に向かって移動するが、しかしながら、それらはより弱い電荷強度及びより大きなサイズを有するので、それらは黒色粒子より遅く移動する。
図２ｂで、−１５Ｖの電位差が印加されるとき、白色粒子（２１）は共通電極（２５）の近くに、又は共通電極（２５）に移動し、黒色粒子及び有色粒子は画素電極（２６）の近くに、又は画素電極（２６）に移動する。その結果、見る側では白色が見られる。
有色粒子（２３）は、正に帯電しているので、画素電極に向かって移動する。しかしながら、それらはより弱い電荷強度及びより大きなサイズを有するので、それらは黒色粒子より遅く移動する。
図２ｃでは、＋５Ｖの電位差が図２（ｂ）の流体に印加される。この場合、負に帯電した白色粒子（２１）は画素電極（２６）に向かって移動する。黒色粒子（２２）は、それらのしきい値電圧が５Ｖであることに起因してほとんど移動しない。有色粒子（２３）が大きなしきい値電圧をもたないという事実に起因して、それらは共通電極（２５）の近くに、又は共通電極（２５）に移動し、その結果、見る側では有色粒子の色が見られる。
本発明のこの態様の一実施形態では、流体に追加された実質的に帯電していない中性浮力粒子（２４）は、３つのタイプの帯電した顔料粒子のうちの１つの色に視覚的に実質的に同じである色を有してもよい。ディスプレイ流体では、例えば、帯電された白色粒子、帯電された黒色粒子、わずかに帯電された有色粒子、及び実質的に帯電していない中性浮力粒子が存在してもよく、実質的に帯電していない中性浮力粒子は、白色でもよく、黒色でもよく、又は有色粒子と同じ色を有してもよい。
もう１つの実施形態では、実質的に帯電していない中性浮力粒子は、３つのタイプの帯電した顔料粒子のうちのいずれか１つの色とは実質的に異なる色を有してもよい。
ディスプレイ装置は本発明の電気泳動流体を備え、電気泳動流体は、３つのタイプの帯電した粒子と、実質的に帯電していない中性浮力粒子である第４のタイプの粒子とを含み、ディスプレイ装置は、３つのタイプの帯電した粒子の色をそれぞれ表示できるが、第４のタイプの粒子の色を表示しない。
流体における実質的に帯電していない中性浮力粒子の存在は、特に粒子が反射性の材料から形成される場合、入射光の反射を増大させる。その結果、コントラスト比が改善される場合がある。
画像安定性は、３種の帯電した粒子の流体系に、実質的に帯電していない中性浮力粒子を追加することによって改善される可能性がある。実質的に帯電していない中性浮力粒子は、駆動する電界が存在するときに電極の面の上に過剰に詰めこまれた帯電した顔料粒子によって生じたギャップを埋めることができ、これにより、帯電した顔料粒子が重力に起因して固まるのを防ぐことができる。
さらに、実質的に帯電していない中性浮力粒子が白色である場合、それらはディスプレイの反射率を向上させる可能性がある。それらが黒色である場合、表示される黒色を向上させる可能性がある。
電気泳動ディスプレイ装置における電気泳動流体は、複数のディスプレイセルにおいて充填される。ディスプレイセルは特許文献３に述べられたカップ状のマイクロセルであってもよく、その内容の全体は参照によってここに組み込まれる。ディスプレイセルは、それらの形状又はサイズにかかわらず、マイクロカプセル、マイクロチャネル、又はそれらの等価物のような、他のタイプのマイクロコンテナであってもよい。これらのすべては本願の範囲内にある。
本発明の一実施形態において、この電気泳動流体を利用するディスプレイ装置はハイライトディスプレイ装置であり、この実施形態では、有色粒子はすべてのディスプレイセルにおいて同じ色である。ディスプレイセルが画素電極と整列する場合、各ディスプレイセルはそのようなハイライトディスプレイ装置中の画素になる。しかしながら、ディスプレイセルは画素電極と整列してもよいし、又はハイライトディスプレイ装置では画素電極と整列していなくてもよい。
もう一つの実施形態において、この電気泳動流体を利用するディスプレイ装置はマルチカラーディスプレイ装置であってもよい。この実施形態において、有色粒子は複数のディスプレイセルにおいて異なる色である。この実施形態において、ディスプレイセル及び画素電極は整列されている。
本発明はその特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の真の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更を行ってもよく、等価物で置き換えてもよいことは当業者には理解されるべきである。さらに、特定の状況、材料、組成、処理、１つ又は複数の処理ステップを本発明の目的及び範囲に適合させるために、多くの変更がなされてもよい。そのような変更のすべては、ここに添付された特許請求の範囲内にあることが意図される。

Claims (14)

  1. 共通電極と画素電極の層との間に挟まれた電気泳動流体を備え、見る側における第１の面と、上記見る側の逆側における第２の面とを有するディスプレイ層であって、
    上記電気泳動流体は、第１のタイプの粒子、第２のタイプの粒子、第３のタイプの粒子、及び実質的に帯電していない中性浮力粒子である第４のタイプの粒子を含み、これらのすべては１つの溶媒又は溶媒の混合物に分散され、
    上記第１、第２、及び第３のタイプの粒子は、互いに異なる第１、第２、及び第３の光学的特性をそれぞれ有し、
    上記第１のタイプの粒子は１つの極性の電荷を有し、上記第２及び第３のタイプの粒子は逆極性の電荷を有し、
    上記第２のタイプの粒子は、
    （ａ）上記第２のタイプの粒子と同じ極性を有する電位差を上記共通電極及び１つの画素電極の間に印加して所定の電界しきい値より強い電界を生成することで、上記画素電極に対応する領域において上記第２の光学的特性を上記第１の面に表示させるように、又は、
    （ｂ）上記第１のタイプの粒子と同じ極性を有する電位差を上記共通電極及び１つの画素電極の間に印加して所定の電界しきい値より強い電界を生成することで、上記画素電極に対応する領域において上記第１の光学的特性を上記第１の面に表示させるように、又は、
    （ｃ）上記第１の光学的特性が上記第１の面に表示されたとき、上記第３のタイプの粒子と同じ極性を有する電位差を上記共通電極及び１つの画素電極の間に印加して所定の電界しきい値と同じ又はより弱い電界を生成することで、上記画素電極に対応する領域において上記第３の光学的特性を上記第１の面に表示させるように、
    上記電界しきい値を有し、
    上記電気泳動流体における上記実質的に帯電していない中性浮力粒子の濃度は、体積で０．１〜１０％の範囲にあるディスプレイ層。
  2. 上記第１のタイプの粒子及び上記第２のタイプの粒子はそれぞれ白色及び黒色である請求項１記載の層。
  3. 上記第３のタイプの粒子は白色及び黒色ではない請求項１記載の層。
  4. 上記光学的特性は色状態である請求項１記載の層。
  5. 上記実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェノール、及びポリシロキサンからなるグループから選択された１つの材料から形成される請求項１記載の層。
  6. 上記実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリ（ペンタブロモフェニルメタクリル酸塩）、ポリ（２−ビニルナフタレン）、ポリ（ナフチルメタクリル酸塩）、ポリ（アルファ−メチルスチレン）、ポリ（Ｎベンジルメタクリルアミド）、及びポリ（ベンジルメタクリル酸塩）からなるグループから選択された１つの材料から形成される請求項１記載の層。
  7. 上記電気泳動流体における上記実質的に帯電していない中性浮力粒子の濃度は、体積で０．１〜５％の範囲にある請求項１記載の層。
  8. 上記第１のタイプの粒子の色、上記第２のタイプの粒子の色、及び上記第３のタイプの粒子の色を表示するが、上記第４のタイプの粒子の色を表示しない請求項１記載の層。
  9. 第１のタイプの粒子、第２のタイプの粒子、第３のタイプの粒子、及び第４のタイプの粒子を含み、これらのすべては１つの溶媒又は溶媒の混合物に分散されている電気泳動流体であって、
    （ａ）上記第１のタイプの粒子及び上記第２のタイプの粒子は、逆極性の電荷を有し、
    （ｂ）上記第３のタイプの粒子は、上記第１又は第２のタイプの粒子と同じ極性であるがより低い強度の電荷を有し、
    （ｃ）上記第１及び第２のタイプの粒子のうちで上記第３のタイプの顔料粒子と同じ極性の電荷を有する粒子は、しきい値電圧を有し、
    （ｄ）上記第４のタイプの粒子は実質的に帯電していない中性浮力粒子であり、
    上記電気泳動流体における上記実質的に帯電していない中性浮力粒子の濃度は、体積で０．１〜１０％の範囲にある電気泳動流体。
  10. 上記第１のタイプの粒子及び上記第２のタイプの粒子はそれぞれ白色及び黒色である請求項９記載の流体。
  11. 上記第３のタイプの粒子は白色及び黒色ではない請求項９記載の流体。
  12. 上記実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェノール、及びポリシロキサンからなるグループから選択された１つの材料から形成される請求項９記載の流体。
  13. 上記実質的に帯電していない中性浮力粒子は、ポリ（ペンタブロモフェニルメタクリル酸塩）、ポリ（２−ビニルナフタレン）、ポリ（ナフチルメタクリル酸塩）、ポリ（アルファ−メチルスチレン）、ポリ（Ｎベンジルメタクリルアミド）、及びポリ（ベンジルメタクリル酸塩）からなるグループから選択された１つの材料から形成される請求項９記載の流体。
  14. 上記電気泳動流体における上記実質的に帯電していない中性浮力粒子の濃度は、体積で０．１〜５％の範囲にある請求項９記載の流体。
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