JP6887029B2 - 可変透過率電気泳動デバイス - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、米国仮特許出願第６２／５２０，６２９号（出願日２０１７年６月１６日），米国仮特許出願第６２／５２０，６００号（出願日２０１７年６月１６日），米国仮特許出願第６２／５２０，７３１号（出願日２０１７年６月１６日），米国仮特許出願第６２／５２０，６９９号（出願日２０１７年６月１６日），米国仮特許出願第６２／５６３，１３７号（出願日２０１７年９月２６日），および米国仮特許出願第６２／６７３，７４３号（出願日２０１８年５月１８日）に対する優先権の利益を主張するものである。また、本願は、米国特許第７，２５６，７６６；７，３２７，５１１；７，６７９，８１４；７，９９９，７８７号に関連する。

これらの出願、特許、ならびに以下に言及される全てのその他の米国特許、出願公開、および同時係属中の出願は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。

発明の背景

本発明は、可変透過率デバイスに関する。より具体的には、本発明は、結合剤中に複数のカプセルを備える電気泳動媒体と、可変透過率デバイスの光学性能を改良し得る接着剤層とを含有する、可変透過率デバイスに関する。

光変調器は、電気光学媒体のための潜在的に重要な市場を表す。建物および車両のエネルギー性能が、ますます重要になるにつれて、電気光学媒体は、窓（天窓およびサンルーフを含む）上のコーティングとして使用され、窓を通して透過される入射放射の割合が、電気光学媒体の光学状態を変動させることによって、電子的に制御されることを可能にすることができる。建物におけるそのような「可変透過率」（「ＶＴ」）技術の効果的実装は、（１）高温天候の間の不要な加熱効果の低減（したがって、冷却のために必要とされるエネルギーの量、空調設備のサイズ、およびピーク電気需要を低減させる）、（２）天然日光の使用の増加（したがって、照明のために使用されるエネルギーおよびピーク電気需要を低減させる）、（３）熱および視覚的快適性の両方を増加させることによって、増加された居住者の快適性を提供することが予期される。さらなる利益は、光沢表面対封入された体積の比が典型的な建物におけるものよりも有意に大きい、自動車において生じることが予期されるであろう。具体的には、自動車におけるＶＴ技術の効果的実装は、前述の利益だけではなく、また、（１）増加された運転安全性、（２）低減されたグレア、（３）強化されたミラー性能（電気光学コーティングをミラー上に使用することによって）、および（４）ヘッドアップディスプレイを使用する増加された能力を提供することが予期される。ＶＴ技術の他の潜在的用途は、電子デバイスにおけるプライバシガラスおよびグレア保護を含む。

米国特許第７，３２７，５１１号は、非極性溶媒中に分散され、カプセル化される、荷電顔料粒子を含む、可変透過率デバイスを説明している。これらの可変透過率デバイスは、ＡＣ駆動電圧を用いて、開状態に駆動されることができ、それによって、荷電顔料粒子は、カプセル壁に駆動される。故に、そのような可変透過率デバイスは、プライバシガラス、サンルーフ、および建物の窓等の透過率を自由に改変させることが望ましい、視認表面のために有用である。

米国特許第７，３２７，５１１号はまた、光変調器における最適性能のために、電気泳動媒体を適合させる際に重要である、種々の因子を説明している。１つの重要な因子は、ヘイズの最小化である。本願では、「ヘイズ」は、総透過光と比較して拡散する透過された光（透過されるにつれて散乱される光）のパーセンテージを指す。開の透明状態から閉の不透明状態に電気的に切り替えられ得る光変調器を設計するとき、開状態は、１０パーセント未満、より好ましくは、２パーセント未満のヘイズを有することが、望ましい。別の重要な因子は、コントラストである。カプセルを備える可変透過率デバイスに関する付加的懸念は、グレインである。本願では、「グレイン」は、着色結合剤の塊またはカプセルの凝集／層、カプセル充塞変動、隙間、厚さ変動、およびピンホールを含むコーティング欠陥等のいくつかの因子によって引き起こされる視覚的不均一性を指す。これらの不均一性は、ユーザが開状態においてデバイスを通して見るときに可視性を低減させる。用語「グレイン」は、初期の銀フィルムが、現像された写真が「粒状」に見えるようにする銀の凝集を有することが公知であったフィルム写真撮影に由来する。可変透過率デバイスにおいてグレインを低減させる努力は、典型的には、カプセル充塞密度における変動を減少させることに焦点を当てる。

カプセル化電気泳動媒体におけるグレインの量を低減させるための１つの方法は、サイズがより小さい、例えば、直径が２０〜５０μｍであるより多くのカプセルを使用することである。本小型サイズは、カプセルのより近接した充塞を可能にし、カプセルの微視的サイズに起因して、個々のカプセルは、判別される可能性が低い。その結果、デバイスを通して見るユーザは、より少ないグレインを見るであろう。しかしながら、「小型」カプセル、すなわち、直径が２０〜５０μｍの範囲内のカプセルの単層を備える可変透過率デバイスは、電気光学層がより薄いため、開および閉状態の間でより少ないコントラストを有することが観察されている。すなわち、層を通した透過に干渉する顔料は、より少なく、したがって、閉状態の透過率は、より高い。加えて、密充塞単層内の多くの類似するサイズのカプセルの存在は、可変透過率デバイスを通して光源を視認するとき、干渉に起因して「ハローイング」または「スターバースト」をもたらす。これらの干渉パターンは、視認者にとって非常に妨げになり、開状態における視認体験を低下させ得る。

米国特許第７，３２７，５１１号に説明される可変透過率デバイスの別の欠点は、電気泳動内相と電気泳動内相を囲繞する結合剤との間のインピーダンス不整合に起因する、光学ディスプレイ状態の「キックバック」または自己消去性である。インピーダンス不整合は、電荷のゾーンが、種々の材料間に蓄積し、内相内の電気泳動粒子の位置に影響を及ぼすことを可能にし、光学状態減衰をもたらし得る。明白なこととして、自己消去性は、ディスプレイの所望の光学状態を逆転させる（またはグレースケールディスプレイの場合、別様に歪曲させる）、または透過性デバイスが開放から閉鎖に減退することを可能にするという点で、非常に望ましくない。自己消去性は、ポリマー分散電気泳動媒体およびディスプレイにおける特定の問題であり、カプセルは、本質的に、電気光学媒体から除去され、内相の泡のみをポリマー結合剤中に残すことが見出されている。

電気泳動内相と結合剤との間のインピーダンス不整合を低減させる努力は、新しい課題を導入している。例えば、電気泳動内相（および存在する場合、カプセル化層）と抵抗的に合致される結合剤調合物は、不快な色を有する、または「ヘイズ」を導入し得る。そのような事例では、可変透過率フィルムがその最高透過（すなわち、「開」）状態にあるとき、視認者は、視認を損ねる「色合い」および／または「スペックル」を有するものとしてフィルムを知覚する。色合いおよびスペックルは、殆どの用途にとって煩わしいが、それらは、自動車または航空機ガラスのために使用されるとき、安全性問題を提示し得る。

したがって、可変透過率デバイスの中に組み込まれ得る、改良された電気光学媒体の必要性がある。

米国特許第７，３２７，５１１号明細書

発明の概要

一側面では、本発明は、結合剤中に複数のカプセルを備え、各カプセルは、流体中に複数の荷電粒子を備える内相を有し、荷電粒子は、カプセルが媒体を通過する光の低吸収度を有する開状態と、カプセルが媒体を通過する光のより高い吸収度を有する閉状態との間で電場の印加によって移動可能であり、結合剤は、閉状態におけるカプセルの吸収度の０．５〜２．０倍の吸収度を有する、可変透過率電気泳動媒体を提供する。例えば、結合剤の吸収度は、閉状態におけるカプセルの吸収度の０．７５〜１．２５または０．９〜１．１倍であってもよい。使用される結合剤は、通常、ポリマーであり、本質的に透明であるため、少なくとも電気泳動媒体において通常使用される約５０μｍの厚さにおいて、結合剤において必要な吸収度を生産するために、通常、染料または顔料を使用して結合剤を着色する必要があり、可変透過率媒体が、（可変透過率車両サンルーフまたは窓または建物の窓におけるように）相当な紫外線放射を受ける場所において使用されるとき、後者が概して好ましく、それは、染料は、紫外線放射に暴露されると、長期的に退色しやすいからである。本目的のための１つの好ましい顔料は、カーボンブラックであり、これは、望ましくない光散乱を最小限にするために、非常に小さい粒子サイズ（１００ｎｍ未満の一次凝集体）を有するべきである。他の実施形態では、色は、媒体に比較的に低いヘイズを提供し得る、シアン、黄色、およびマゼンタ顔料の組み合わせ等の複数の顔料を用いて達成されてもよい。

下記に議論される理由から、電気泳動媒体中の結合剤の割合は、殆どの従来技術のカプセル化電気泳動媒体中のものよりも高いことが、望ましく、１５重量部のカプセル毎に少なくとも１重量部の結合剤、随意に、４重量部のカプセル毎に最大１重量部の結合剤が存在するべきである。

別の側面では、本発明は、複数の荷電粒子と、粒子が分散される液体と、電荷制御剤（「ＣＣＡ」）とを備える電気泳動媒体を提供し、電荷制御剤は、オリゴアミン末端ポリオレフィンと、少なくとも約８つの炭素原子を含む分岐鎖脂肪酸とを含む。

本発明の電気泳動媒体中の電荷制御剤の一部として使用されるポリオレフィンは、オリゴアミン末端ポリイソブチレンであってもよい。そのようなコポリマーは、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００（Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｏｒｏｎｉｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬＬＣ（Ｓａｎ Ｒａｍｏｎ， ＣＡ）によって製造される）として商業的に入手可能である。使用される分岐鎖脂肪酸は、望ましくは、２−アルキル脂肪酸であり、これは、１２個以上の炭素原子を含有し得、具体的な好ましい酸は、２−ヘキシルデカン酸（「２−ＨＤＡ」）である。使用される脂肪酸は、粒子を分散するために使用される液体中に容易に可溶性であり、結晶化に耐性のあるものであるべきである。

別の側面では、本発明は、魚ゼラチンおよびポリアニオンの混合物を含む結合剤中に複数のカプセルを備える電気光学媒体を提供する。カプセルは、典型的には、ゼラチンおよびアカシアのコアセルベートから形成され、それらは、非極性溶媒および荷電顔料粒子の混合物を含む内相をカプセル化する。本発明の種々の実施形態によるゼラチン調合物、特に、魚ゼラチンおよびアカシア混合物が、カプセル化電気光学媒体のための結合剤として好適である。さらに、内相をカプセル化するためのブタゼラチン／アカシアコアセルベートと併用されると、これらのゼラチン結合剤は、例えば、透過性デバイスの中に組み込まれると、優れた屈折率整合、したがって、低ヘイズを提供する。加えて、魚ゼラチンおよびポリアニオンの混合物を結合剤として組み込む、電気光学媒体は、ゼラチン単独結合剤組成物において観察されるキックバックに悩まされない。

いくつかの実施形態では、結合剤は、０．５〜２．０の魚ゼラチン対ポリアニオンの重量比、またはより好ましくは、魚ゼラチンおよびポリアニオンのほぼ等量の重量部を備える。いくつかの実施形態では、カプセルは、加えて、第２の荷電顔料粒子をカプセル化する。第２の荷電顔料粒子は、第１の荷電顔料粒子と反対に荷電され、異なる色であってもよい。いくつかの実施形態では、結合剤は、加えて、顔料または染料を含む。非極性溶媒および第１の荷電顔料粒子の混合物は、加えて、電荷制御剤を含んでもよい一方、非極性溶媒は、炭化水素またはリモネン、例えば、ｌ−リモネンの混合物であってもよい。本発明の結合剤は、５５０ｎｍにおいて１．４７〜１．５７の屈折率および５０％の相対湿度（ＲＦ）を有してもよい。

別の側面では、ポリマー結合剤中に複数のカプセルを含み、各カプセルは、非極性溶媒中の荷電顔料粒子をカプセル化し、複数のカプセルは、直径において５０μｍ〜９０μｍのサイズ範囲における少なくとも６０％と、直径において２０μｍ〜４９μｍのサイズ範囲における少なくとも１５％とを備える、電気光学媒体が、提供される。別の側面では、複数のカプセルと、結合剤とを含み、各カプセルは、非極性溶媒中の荷電顔料粒子をカプセル化し、複数のカプセルは、直径において５μｍ〜５０μｍのサイズ範囲における少なくとも９０％を備え、複数のカプセルは、２０μｍ〜３０μｍの平均数直径を有する、電気光学媒体が、提供される。別の側面では、複数のカプセルと、結合剤とを含み、各カプセルは、非極性溶媒中の荷電顔料粒子をカプセル化し、複数のカプセルは、直径において５μｍ〜５０μｍのサイズ範囲における９０％未満を備え、複数のカプセルは、２５μｍ〜３５μｍの平均数直径を有する、電気光学媒体が、提供される。

別の側面では、電気光学媒体を形成する方法は、非極性溶媒および荷電顔料粒子の内相混合物を提供するステップと、複数のカプセル内に内相混合物の一部をカプセル化するステップと、少なくとも２つのサイズ分布を単離するために、サイズによって複数のカプセルを篩分するステップであって、第１のサイズ分布は、直径において５０μｍ〜９０μｍであり、第２の部分は、２０μｍ〜４９である、ステップと、２〜５重量部の第１のサイズ分布から１重量部の第２のサイズ分布にポリマー結合剤とともに混合するステップとを含んでもよい。

別の側面では、いかなる色も有していない可変透過率フィルム（すなわち、中性密度フィルム）を達成するために、着色粒子の配合物を含み得る、可変透過率フィルムのための結合剤調合物が、提供される。一般に、本発明の可変透過率フィルムは、第１の光透過性電極と、第２の光透過性電極とを含み、電気泳動層およびポリウレタンアクリレートベースの接着剤が、第１および第２の光透過性電極の間に配置される。電気泳動層は、非極性液体中に荷電顔料を含むカプセル化内相と、着色粒子の配合物を含む結合剤とを含んでもよい。着色粒子の配合物は、黒色、シアン、およびマゼンタ粒子を含む。殆どの実施形態では、着色粒子の配合物中の粒子の平均直径は、２０〜１００ｎｍである。いくつかの実施形態では、黒色粒子対シアン粒子の比は、１０：１〜３：２（黒色：シアン）であってもよい。いくつかの実施形態では、黒色粒子対マゼンタ粒子の比は、１０：１〜３：２（黒色：マゼンタ）であってもよい。いくつかの実施形態では、着色粒子の配合物は、０．１％〜３％（結合剤の重量）であってもよい。

別の側面では、本発明は、結合剤中に複数のカプセルを備え、各カプセルは、流体中に複数の荷電粒子を備える内相を有し、荷電粒子は、開状態と閉状態との間で電場の印加によって移動可能であり、流体は、１つ以上の非共役オレフィン系炭化水素を含む、可変透過率電気泳動媒体を提供する。

別の側面では、本発明は、２つの光透過性電極の間に配置される前述の可変透過率電気泳動媒体の層を備える、可変透過率電気泳動デバイスを提供する。そのような可変透過率電気泳動デバイスはさらに、電気泳動媒体からの光透過性電極のうちの１つの対向する側上に少なくとも１つの光透過性基板を備えてもよく、明白なこととして、そのような基板は、光透過性電極毎に提供されてもよい。本発明の種々の実施形態による電気光学媒体はまた、他の種々の電気光学デバイスの中に組み込まれてもよい。例えば、フロントプレーンラミネート（ＦＰＬ）は、光透過性電極層と、接着剤層と、本発明の電気光学媒体とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、フロントプレーンラミネートはまた、剥離シートまたは接着剤層または両方を含むであろう。本発明の電気光学媒体はまた、光透過性電極層と、接着剤層と、本発明の電気光学媒体と、ピクセル電極のアレイとを含む、電気光学ディスプレイの中に組み込まれることができる。

本発明のこれらおよび他の側面は、以下の説明に照らして明白となるであろう。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
可変透過率電気光学媒体であって、
複数のカプセルおよび結合剤であって、各カプセルは、複数の荷電粒子と、流体とを含有し、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、かつ、開状態と閉状態との間で切り替えられることが可能である、複数のカプセルおよび結合剤
を備え、
前記カプセルの光の吸収度は、前記開状態よりも前記閉状態において大きく、
前記結合剤は、染料および顔料から成る群から選択される着色剤を含む、可変透過率電気光学媒体。
（項目２）
前記着色剤は、カーボンブラックを含む、項目１に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目３）
前記着色剤は、黒色粒子、シアン粒子、黄色粒子、マゼンタ粒子、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される１つ以上のタイプの着色顔料粒子を含む、項目１に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目４）
前記黒色粒子、シアン粒子、およびマゼンタ粒子は、２０〜１００ｎｍの範囲内の平均直径を有する、項目３に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目５）
前記結合剤は、１０：１〜３：２の黒色粒子対シアン粒子の質量比および１０：１〜３：２の黒色粒子対マゼンタ粒子の質量比を備える、項目３に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目６）
前記結合剤は、前記結合剤の重量に基づいて、０．１％〜３％の着色剤を含む、項目１に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目７）
前記媒体は、１５重量部のカプセル毎に少なくとも１重量部の結合剤を含む、項目１に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目８）
２つの光透過性電極の間に配置される項目１に記載の可変透過率電気光学媒体の層を備える、デバイス。
（項目９）
前記電気光学媒体の層からの前記光透過性電極のうちの１つの対向する側上に少なくとも１つの光透過性基板をさらに備える、項目８に記載のデバイス。
（項目１０）
可変透過率電気光学媒体であって、前記可変透過率電気光学媒体は、複数の荷電粒子と、電荷制御剤と、流体とを備え、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、前記電荷制御剤は、オリゴアミン末端ポリオレフィンと、少なくとも８つの炭素原子を含む分岐鎖脂肪酸とを含む、可変透過率電気光学媒体。
（項目１１）
前記オリゴアミン末端ポリオレフィンは、オリゴアミン末端ポリイソブチレンである、項目１０に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目１２）
前記分岐鎖脂肪酸は、少なくとも１２個の炭素原子を含む２−アルキル脂肪酸である、項目１０に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目１３）
前記分岐鎖脂肪酸は、２−ヘキシルデカン酸である、項目１２に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目１４）
前記媒体は、複数のカプセル内にカプセル化される、項目１０に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目１５）
２つの光透過性電極の間に配置される項目１０に記載の可変透過率電気泳動媒体の層を備える、デバイス。
（項目１６）
複数のカプセルおよび結合剤を備える電気光学媒体であって、各カプセルは、非極性溶媒中の荷電顔料粒子をカプセル化し、前記複数のカプセルは、直径において５０μｍ〜９０μｍのサイズ範囲における少なくとも６０％と、直径において２０μｍ〜４９μｍのサイズ範囲における少なくとも１５％とを備える、電気光学媒体。
（項目１７）
電気光学媒体を形成する方法であって、
非極性溶媒および荷電顔料粒子の内相混合物を提供することと、
複数のカプセル内に前記内相混合物の一部をカプセル化することと、
前記複数のカプセルを少なくとも２つの部分に篩分することであって、第１の部分は、直径において５０μｍ〜９０μｍのサイズ分布を有するカプセルを備え、第２の部分は、２０μｍ〜４９のサイズ分布を有するカプセルを備える、ことと、
ポリマー結合剤を２〜５重量部の第１の部分および１重量部の第２の部分と混合することと
を含む、方法。
（項目１８）
複数のカプセルおよび結合剤を備える電気光学媒体であって、各カプセルは、非極性溶媒中の荷電顔料粒子をカプセル化し、前記複数のカプセルは、直径において５μｍ〜５０μｍのサイズ範囲における少なくとも９０％を備える、電気光学媒体。
（項目１９）
前記複数のカプセルは、２０μｍ〜３０μｍの平均数直径を有する、項目１８に記載の電気光学媒体。
（項目２０）
複数のカプセルおよび結合剤を備える電気光学媒体であって、各カプセルは、非極性溶媒中の荷電顔料粒子をカプセル化し、前記複数のカプセルは、直径において５μｍ〜５０μｍのサイズ範囲において９０％未満を備える、電気光学媒体。
（項目２１）
前記複数のカプセルは、２５μｍ〜３５μｍの平均数直径を有する、項目２０に記載の電気光学媒体。
（項目２２）
可変透過率フィルムであって、
複数のカプセルおよび結合剤を備える電気泳動媒体の層であって、各カプセルは、複数の荷電粒子と、流体とを含有し、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、かつ、開状態と閉状態との間で切り替えられることが可能である、電気泳動媒体の層と、
着色剤を含む接着剤の層と、
２つの光透過性電極と
を備え、
前記電気泳動媒体の層および前記接着剤の層は、前記２つの光透過性電極の間に配置される、可変透過率フィルム。
（項目２３）
前記着色剤は、染料および顔料から成る群から選択される、項目２２に記載の可変透過率フィルム。
（項目２４）
前記着色剤は、可溶性染料を含む、項目２２に記載の可変透過率フィルム。
（項目２５）
前記接着剤の層は、前記閉状態において前記電気泳動媒体の層の透過率よりも大きい透過率を有し、前記開状態において前記電気泳動媒体の層の透過率よりも小さい透過率を有する、項目２２に記載の可変透過率フィルム。
（項目２６）
可変透過率電気光学媒体であって、
複数のカプセルおよび結合剤であって、各カプセルは、複数の荷電粒子と、流体とを含有し、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、かつ、開状態と閉状態との間で切り替えられることが可能である、複数のカプセルおよび結合剤
を備え、
前記カプセルの光の吸収度は、前記開状態よりも前記閉状態において大きく、
前記流体は、１つ以上の非共役オレフィン系炭化水素を含む、可変透過率電気光学媒体。
（項目２７）
前記流体は、１つ以上の非共役オレフィン族環状炭化水素を含む、項目２６に記載の可変透過率電気光学媒体。
（項目２８）
前記１つ以上の非共役オレフィン系炭化水素は、テルペン、フェニルシクロヘキサン、安息香酸ヘキシル、シクロドデカトリエン、１，５−ジメチルテトラリン、部分水素化テルフェニル、フェニルメチルシロキサンオリゴマー、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目２７に記載の可変透過率電気光学媒体。

図面の簡単な説明

図面の図は、限定ではなく、実施例としてのみ、本概念による、１つ以上の実装を描写する。図では、同様の参照番号は、同一または類似する要素を指す。

付随の図面の図１Ａ−Ｆは、（ｉ）結合剤中にいかなる着色剤も伴わない従来技術の可変透過率ディスプレイ（図１Ａおよび１Ｂ、前者は、閉状態を図式的に示し、後者は、開状態を図式的に示す）、（ｉｉ）大いに着色された非常に薄い結合剤を使用する図１Ａおよび１Ｂの従来技術のディスプレイの修正（図１Ｃおよび１Ｄ）、および（ｉｉｉ）比較的に厚い着色された結合剤を有する本発明の可変透過率ディスプレイ（図１Ｅおよび１Ｆ）を通した概略断面である。 付随の図面の図１Ａ−Ｆは、（ｉ）結合剤中にいかなる着色剤も伴わない従来技術の可変透過率ディスプレイ（図１Ａおよび１Ｂ、前者は、閉状態を図式的に示し、後者は、開状態を図式的に示す）、（ｉｉ）大いに着色された非常に薄い結合剤を使用する図１Ａおよび１Ｂの従来技術のディスプレイの修正（図１Ｃおよび１Ｄ）、および（ｉｉｉ）比較的に厚い着色された結合剤を有する本発明の可変透過率ディスプレイ（図１Ｅおよび１Ｆ）を通した概略断面である。 付随の図面の図１Ａ−Ｆは、（ｉ）結合剤中にいかなる着色剤も伴わない従来技術の可変透過率ディスプレイ（図１Ａおよび１Ｂ、前者は、閉状態を図式的に示し、後者は、開状態を図式的に示す）、（ｉｉ）大いに着色された非常に薄い結合剤を使用する図１Ａおよび１Ｂの従来技術のディスプレイの修正（図１Ｃおよび１Ｄ）、および（ｉｉｉ）比較的に厚い着色された結合剤を有する本発明の可変透過率ディスプレイ（図１Ｅおよび１Ｆ）を通した概略断面である。 付随の図面の図１Ａ−Ｆは、（ｉ）結合剤中にいかなる着色剤も伴わない従来技術の可変透過率ディスプレイ（図１Ａおよび１Ｂ、前者は、閉状態を図式的に示し、後者は、開状態を図式的に示す）、（ｉｉ）大いに着色された非常に薄い結合剤を使用する図１Ａおよび１Ｂの従来技術のディスプレイの修正（図１Ｃおよび１Ｄ）、および（ｉｉｉ）比較的に厚い着色された結合剤を有する本発明の可変透過率ディスプレイ（図１Ｅおよび１Ｆ）を通した概略断面である。 付随の図面の図１Ａ−Ｆは、（ｉ）結合剤中にいかなる着色剤も伴わない従来技術の可変透過率ディスプレイ（図１Ａおよび１Ｂ、前者は、閉状態を図式的に示し、後者は、開状態を図式的に示す）、（ｉｉ）大いに着色された非常に薄い結合剤を使用する図１Ａおよび１Ｂの従来技術のディスプレイの修正（図１Ｃおよび１Ｄ）、および（ｉｉｉ）比較的に厚い着色された結合剤を有する本発明の可変透過率ディスプレイ（図１Ｅおよび１Ｆ）を通した概略断面である。 付随の図面の図１Ａ−Ｆは、（ｉ）結合剤中にいかなる着色剤も伴わない従来技術の可変透過率ディスプレイ（図１Ａおよび１Ｂ、前者は、閉状態を図式的に示し、後者は、開状態を図式的に示す）、（ｉｉ）大いに着色された非常に薄い結合剤を使用する図１Ａおよび１Ｂの従来技術のディスプレイの修正（図１Ｃおよび１Ｄ）、および（ｉｉｉ）比較的に厚い着色された結合剤を有する本発明の可変透過率ディスプレイ（図１Ｅおよび１Ｆ）を通した概略断面である。

図２は、図１Ａに示されるような従来技術のディスプレイの閉状態の顕微鏡写真であり、そのようなディスプレイの不良コントラスト比を図示する。

図３は、図１Ｄに示されるようなディスプレイの開状態の顕微鏡写真であり、存在する暗い多層および結果として生じるグレインを図示する。

図４は、図３のものと類似するが、図１Ｆに示されるようなディスプレイの開状態を示す、顕微鏡写真である。

図５Ａ−５Ｃは、無着色結合剤（図１Ａ／１Ｂに示されるような）および着色結合剤（図１Ｅ／１Ｆ）を有するディスプレイに関する、閉状態において透過される光の量（図５Ａ）、開状態において透過される光の量（図５Ｂ）、および結果として生じるコントラスト比（図５Ｃ）を示す、グラフである。 図５Ａ−５Ｃは、無着色結合剤（図１Ａ／１Ｂに示されるような）および着色結合剤（図１Ｅ／１Ｆ）を有するディスプレイに関する、閉状態において透過される光の量（図５Ａ）、開状態において透過される光の量（図５Ｂ）、および結果として生じるコントラスト比（図５Ｃ）を示す、グラフである。 図５Ａ−５Ｃは、無着色結合剤（図１Ａ／１Ｂに示されるような）および着色結合剤（図１Ｅ／１Ｆ）を有するディスプレイに関する、閉状態において透過される光の量（図５Ａ）、開状態において透過される光の量（図５Ｂ）、および結果として生じるコントラスト比（図５Ｃ）を示す、グラフである。

図６Ａおよび６Ｂは、図１Ｃ／１Ｄ（図６Ａ）および図１Ｅ／１Ｆ（図６Ｂ）による、単一ピクセルディスプレイの閉および開状態を示す、写真であり、本発明によって提供されるグレインの改良を図示する。

付随の図面の図７は、ＯＬＯＡおよび種々の他の電荷剤の組み合わせを使用するカプセル化電気泳動媒体を用いて達成されるコントラスト比を示す、グラフである。

図８は、図７のものと類似するが、ＯＬＯＡおよび種々の割合の２−ＨＡＤまたは対照ＣＣＡを用いて達成されるコントラスト比を示す、グラフである。

図９は、図８のものと類似するが、コントラスト比の代わりに最小ヘイズ値を示す、グラフである。

図１０Ａ−１０Ｄは、それぞれ、種々の駆動電圧におけるＯＬＯＡ／２−ＨＡＤおよびＯＬＯＡ／Ｓｐａｎ ８５電荷制御剤を使用するカプセル化電気泳動媒体に関する、最小開状態透過率、最小閉状態透過率、最小開状態ヘイズ、およびコントラスト比を示す、グラフである。 図１０Ａ−１０Ｄは、それぞれ、種々の駆動電圧におけるＯＬＯＡ／２−ＨＡＤおよびＯＬＯＡ／Ｓｐａｎ ８５電荷制御剤を使用するカプセル化電気泳動媒体に関する、最小開状態透過率、最小閉状態透過率、最小開状態ヘイズ、およびコントラスト比を示す、グラフである。 図１０Ａ−１０Ｄは、それぞれ、種々の駆動電圧におけるＯＬＯＡ／２−ＨＡＤおよびＯＬＯＡ／Ｓｐａｎ ８５電荷制御剤を使用するカプセル化電気泳動媒体に関する、最小開状態透過率、最小閉状態透過率、最小開状態ヘイズ、およびコントラスト比を示す、グラフである。 図１０Ａ−１０Ｄは、それぞれ、種々の駆動電圧におけるＯＬＯＡ／２−ＨＡＤおよびＯＬＯＡ／Ｓｐａｎ ８５電荷制御剤を使用するカプセル化電気泳動媒体に関する、最小開状態透過率、最小閉状態透過率、最小開状態ヘイズ、およびコントラスト比を示す、グラフである。

図１１は、図１０Ｄのものと類似するが、種々の比率および種々の駆動電圧におけるＯＬＯＡ／２−ＨＡＤおよびＯＬＯＡ／オレイン酸電荷制御剤を使用するカプセル化電気泳動媒体によって達成されるコントラスト比を示す、グラフである。

図１２Ａは、２つのタイプの荷電粒子を含む、電気光学ディスプレイの図示である。粒子は、電場の印加に伴って、視認者に向かって（それから離れるように）移動されることができる。

図１２Ｂは、電気光学媒体が層間に配置される、第１および第２の光透過性電極層を含む、可変透過率デバイスの図示である。粒子は、電場の印加に伴って、カプセル壁に隣接して移動され、それによって、光が媒体を通して通過することを可能にすることができる。

図１３Ａは、種々の魚ゼラチン結合剤組成物に関する可変透過率サンプルのヘイズ測定を示す。左パネルサンプルは、いかなるアカシアも伴わない結合剤を含有し、中央パネルサンプルは、３３％（ｗｔ．／ｗｔ．）のアカシアを伴う結合剤を含有し、右パネルサンプルは、等量の魚ゼラチンおよびアカシアの結合剤を含有していた。

図１３Ｂは、種々の魚ゼラチン結合剤組成物に関する可変透過率サンプルのコントラスト比測定を示す。左パネルサンプルは、いかなるアカシアも伴わない結合剤を含有し、中央パネルサンプルは、３３％（ｗｔ．／ｗｔ．）のアカシアを伴う結合剤を含有し、右パネルサンプルは、等量の魚ゼラチンおよびアカシアの結合剤を含有していた。

図１３Ｃは、種々の魚ゼラチン結合剤組成物に関する可変透過率サンプルのキックバック測定を示す。左パネルサンプルは、いかなるアカシアも伴わない結合剤を含有し、中央パネルサンプルは、３３％（ｗｔ．／ｗｔ．）のアカシアを伴う結合剤を含有し、右パネルサンプルは、等量の魚ゼラチンおよびアカシアの結合剤を含有していた。

図１４は、等量の魚ゼラチンおよびアカシアを有するサンプルと比較して、結合剤として魚ゼラチンのみを有するサンプルに関する閉状態の減衰を示す。試験では、魚ゼラチンおよびアカシアの１：１混合物は、実質的にキックバックが殆どなく、数週間にもわたって安定した開および閉状態をもたらした。

図１５は、カプセルサイズの所定の分布を伴う電気光学媒体を作製するための方法を説明する、フローチャートである。

図１６Ａは、小型カプセルのみを伴う可変透過率デバイス（左）および大型および小型カプセルの配合物を伴う可変透過率デバイス（右）のサンプルに関する開状態透過率における差異を示す。

図１６Ｂは、小型カプセルのみを伴う可変透過率デバイス（左）および大型および小型カプセルの配合物を伴う可変透過率デバイス（右）のサンプルに関する閉状態透過率における差異を示す。

図１６Ｃは、小型カプセルのみを伴う可変透過率デバイス（左）および大型および小型カプセルの配合物を伴う可変透過率デバイス（右）のサンプルに関する開状態ヘイズにおける差異を示す。

図１６Ｄは、小型カプセルのみを伴う可変透過率デバイス（左）および大型および小型カプセルの配合物を伴う可変透過率デバイス（右）のサンプルに関するコントラスト比（開透過率／閉透過率）を示す。大型および小型カプセルの配合物は、開および閉状態の間ではるかに大きいコントラストを有する。

図１７は、小型カプセルのみ（左）および大型および小型カプセルの配合物（右）を含む可変透過率デバイスの画像を示す。図１７は、２つの異なるカプセルサイズ分布の間でグレインにおける変動が殆ど存在しないことを実証している。

図１８は、種々の結合剤−顔料調合物に関する可視吸収スペクトルを示す。図１８に示されるように、３重量部のシアンと３重量部のマゼンタと１４重量部の黒色の組み合わせは、比較的に均一な可視光吸収スペクトルを生産する。

図１９は、３重量部のシアンと３重量部のマゼンタと１４重量部の黒色を伴う結合剤（左）およびカーボンブラック着色剤のみを伴う結合剤（右）に関するコントラスト比測定を示す。コントラスト比は、黒色のみの結合剤でより良好であるが、色配合結合剤でのコントラスト比は、殆どの可変透過率用途のために十分である。

図２０は、３重量部のシアンと３重量部のマゼンタと１３重量部の黒色を伴う結合剤（左）およびカーボンブラック着色剤のみを伴う結合剤（右）に関するヘイズ測定を示す。両方の調合物に関するヘイズは、非常に低い。

図２１は、透明接着剤層を有する可変透過率フィルムの断面側面図である。

図２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ、閉および開状態における透明接着剤と組み合わせた電気泳動媒体の断面側面図である。 図２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ、閉および開状態における透明接着剤と組み合わせた電気泳動媒体の断面側面図である。

図２３Ａおよび２３Ｂは、それぞれ、閉および開状態における着色接着剤と組み合わせた電気泳動媒体の断面側面図である。 図２３Ａおよび２３Ｂは、それぞれ、閉および開状態における着色接着剤と組み合わせた電気泳動媒体の断面側面図である。

図２４Ａは、透明接着剤層を備える開状態における可変透過率アセンブリの写真である。

図２４Ｂは、本発明のある実施形態による、着色接着剤層を備える開状態における可変透過率アセンブリの写真である。

図２５Ａ−２５Ｄは、本発明の種々の実施形態による、それぞれ、カプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２５Ａ−２５Ｄは、本発明の種々の実施形態による、それぞれ、カプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２５Ａ−２５Ｄは、本発明の種々の実施形態による、それぞれ、カプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２５Ａ−２５Ｄは、本発明の種々の実施形態による、それぞれ、カプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。

図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。 図２６Ａ−２６Ｌは、本発明の種々の実施形態による、種々のサイズのカプセルを含有するカプセル化電気泳動媒体に関する最小閉状態透過率、最小開状態透過率、コントラスト比、および最小開状態ヘイズを示す、グラフである。

詳細な説明

電気泳動ディスプレイ（電子リーダ等）は、典型的には、不透明であり、反射モードで動作する。本機能性は、図１２Ａに図示され、表面に衝突する光の反射率は、好適な電圧を用いて、黒色または白色荷電粒子を視認表面に向かって移動させることによって変調される。しかしながら、電気泳動デバイスはまた、図１２Ｂに図示される、いわゆる「シャッタモード」でも動作するように作製されることができ、１つの動作状態は、実質的に不透明であり、別の動作状態状態は、光透過性である。本「シャッタモード」電気泳動デバイスが、透明基板上に構築されると、本デバイスを通した光の透過を調整することが可能である。シャッタモード電気泳動媒体のための１つの潜在的使用は、可変光透過率を伴う窓である。

図１２Ａおよび１２Ｂのデバイスは、ポリマー結合剤中のカプセルから成る、電気光学媒体を含む。カプセルは、電場に応答して移動する、荷電顔料粒子を含有する。カプセルは、典型的には、下記により詳細に説明される、ゼラチン材料から形成される。電気光学媒体は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）でコーティングされたテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）等の公知の材料から作製され得る、第１の電極層と第２の電極層との間に分散される。代替として、電極層は、金属電極を備えてもよく、これは、ピクセルとして配列されてもよい。ピクセルは、アクティブマトリクスとして制御可能であり、それによって、テキストおよび写真の表示を可能にし得る。付加的接着剤層が、典型的には、電気光学媒体と電極層のうちの１つとの間に存在する。接着剤層は、ＵＶ硬化性であり、典型的には、カプセルによって作成された偏差を「充填」することによって、最終デバイスの平面性を改良し得る。好適な接着剤調合物は、米国第２０１７／００２２４０３号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。

ＤＣ場が、図１２Ａのデバイスに印加されると、暗または明粒子は、視認表面に向かって移動し、それによって、光学状態を暗から明に変化させる。図１２Ｂでは、交流電場が、電極のうちの１つに印加されると、荷電顔料粒子は、カプセルの壁に駆動され、光の透過のために、カプセルを通して開口をもたらす、すなわち、開状態である。両実施形態では、溶媒が、非極性であり、電荷制御剤および／または安定化剤を含むため、光学状態（黒色／白色；開／閉）が、電場を維持する必要性なく、長い時間周期（数週間）にわたって維持されることができる。その結果、本デバイスは、１日数回のみ「切り替えられ」、電力を殆ど消費し得ない。

用語「グレー状態」は、撮像技術分野におけるその従来の意味で本明細書で使用され、ピクセルの２つの極限光学状態の中間の状態を指し、必ずしもこれらの２つの極限状態の間の黒色−白色遷移を示唆するわけではない。例えば、下記に参照されるＥ Ｉｎｋ特許および公開済出願のうちのいくつかは、極限状態が白色および濃青色であり、したがって、中間「グレー状態」が実際には淡青色であろう、電気泳動ディスプレイを説明している。実際に、既述のように、光学状態の変化は、色変化では全くない場合がある。用語「黒色」および「白色」または「閉」および「開」は、ディスプレイの２つの極限光学状態を指すために以降で使用され得、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るべきである。用語「モノクロ」は、以降では、ピクセルをいかなる介在グレー状態も伴わないそれらの２つの極限光学状態にのみ駆動する、駆動スキームを表すために使用されてもよい。（下記に議論されるシャッタモードディスプレイの場合では、２つの極限光学状態は、「暗」および「透明」または「開」および「閉」と称され得る。）

用語「双安定性」および「双安定」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つの光学性質が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備えるディスプレイであって、その第１または第２の表示状態のいずれかをとるように、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ようなディスプレイを指すために、本明細書で使用される。米国特許第７，１７０，６７０号では、グレースケールが可能ないくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、それらの極限黒色および白色状態においてだけではなく、また、それらの中間グレー状態においても安定し、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も当てはまることが示されている。本タイプのディスプレイは、適切には、双安定性ではなく、「多安定性」と呼ばれるが、便宜上、用語「双安定性」が、本明細書では、双安定性および多安定性ディスプレイの両方を網羅するために使用されてもよい。

長年にわたる集中的研究および開発の対象であった１つのタイプの電気光学ディスプレイは、複数の荷電粒子が電場の影響下で流体を通して移動する、粒子ベースの電気泳動ディスプレイである。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、良好な輝度およびコントラスト、広い視野角、状態双安定、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の画像品質に関する問題は、それらの広範囲の使用を妨げている。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に関する不適正な運用寿命をもたらす。

上記のように、電気泳動媒体は、流体の存在を要求する。殆どの従来技術の電気泳動媒体では、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ができる（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 ＡＭＤ４−４参照）。米国特許第７，３２１，４５９号および第７，２３６，２９１号もまた参照されたい。そのようなガスベースの電気泳動媒体は、媒体がそのような沈降を可能にする配向において、例えば、媒体が垂直面に配置される標識において使用されるとき、粒子沈降に起因する液体ベースの電気泳動媒体と同一のタイプの問題を受けやすいと考えられる。実際に、液体のものと比較したガス状懸濁流体のより低い粘度は、電気泳動粒子のより迅速な沈降を可能にするため、粒子沈降は、液体ベースのものよりもガスベースの電気泳動媒体においてより深刻な問題となると考えられる。

Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （ＭＩＴ）、Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅ Ｉｎｋ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， ＬＬＣ、および関連する企業に譲渡された、またはそれらの名義の多数の特許および出願が、カプセル化およびマイクロセル電気泳動および他の電気光学媒体において使用される種々の技術を説明している。カプセル化電気泳動媒体は、多数の小型カプセルを備え、そのそれぞれ自体は、電気泳動により移動可能な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、２つの電極の間に位置付けられるコヒーレント層を形成するために、それ自体がポリマー結合剤内に保持される。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ず、代わりに、典型的にはポリマーフィルムである、搬送媒体内に形成された複数の空洞内に保定される。これらの特許および出願に説明される技術は、以下を含む。

前述の特許および出願の多くは、カプセル化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、いわゆるポリマー分散電気泳動ディスプレイを生産し得、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、そのようなポリマー分散電気泳動ディスプレイ内の電気泳動流体の離散液滴が、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場合であっても、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、前述の米国特許第６，８６６，７６０号および第７，０７９，３０５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電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体の亜種と見なされる。

電気泳動媒体は、多くの場合、不透明であり（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子は、ディスプレイを通した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、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、１つのディスプレイ状態は、実質的に不透明であり、１つは光透過性である。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。電気泳動ディスプレイと類似するが、電場強度における変動に依拠する誘電泳動ディスプレイは、類似するモードで動作することができる（米国特許第４，４１８，３４６号参照）。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の多層構造において有用であり得、そのような構造では、ディスプレイの視認面に隣接する少なくとも１つの層は、視認面からより遠位の第２の層を暴露または隠蔽するために、シャッタモードで動作する。

荷電顔料粒子は、種々の色および組成であってもよい。加えて、荷電顔料粒子は、表面ポリマーで官能化され、状態安定性を改良してもよい。そのような顔料は、米国特許公開第２０１６／００８５１３２号（参照することによってその全体として組み込まれる）に説明されている。例えば、荷電粒子が、白色である場合、それらは、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＢａＳＯ_４、ＰｂＳＯ_４、または同等物等の無機顔料から形成されてもよい。それらはまた、高屈折率（＞１．５）を伴い、あるサイズ（＞１００ｎｍ）であって、白色を呈する、ポリマー粒子、または所望の屈折率を有するように工学設計された複合粒子であってもよい。黒色荷電粒子は、ＣＩ顔料黒色２６または２８または同等物（例えば、マンガンフェライトブラックスピネルまたは銅クロマイトブラックスピネル）またはカーボンブラックから形成されてもよい。他の色（非白色および非黒色）は、ＣＩ顔料ＰＲ２５４、ＰＲ１２２、ＰＲ１４９、ＰＧ３６、ＰＧ５８、ＰＧ７、ＰＢ２８、ＰＢ１５：３、ＰＹ８３、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０、ＰＹ１５５、またはＰＹ２０等の有機顔料から形成されてもよい。他の実施例は、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｒｅｄ Ｄ３Ｇ ７０−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｐｉｎｋ Ｅ−ＥＤＳ、ＰＶ ｆａｓｔ ｒｅｄ Ｄ３Ｇ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ ｒｅｄ Ｄ３Ｇ７０、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｂｌｕｅ Ｂ２Ｇ−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｙｅｌｌｏｗ Ｈ４Ｇ−ＥＤＳ、Ｎｏｖｏｐｅｒｍ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＲ−７０−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｇｒｅｅｎ ＧＮＸ、ＢＡＳＦ Ｉｒｇａｚｉｎｅ ｒｅｄ Ｌ３６３０、Ｃｉｎｑｕａｓｉａ Ｒｅｄ Ｌ ４１００ ＨＤ、およびＩｒｇａｚｉｎ Ｒｅｄ Ｌ ３６６０ ＨＤ；Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｂｌｕｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ、ｄｉａｒｙｌｉｄｅ ｙｅｌｌｏｗ、またはｄｉａｒｙｌｉｄｅ ＡＡＯＴ ｙｅｌｌｏｗを含む。色粒子はまた、ＣＩ顔料青色２８、ＣＩ顔料緑色５０、ＣＩ顔料黄色２２７、および同等物等の無機顔料から形成されることができる。荷電粒子の表面は、米国特許第６，８２２，７８２号、第７，００２，７２８号、第９，３６６，９３５号、および第９，３７２，３８０号、および米国公開第２０１４−００１１９１３号（その全ての内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、要求される粒子の電荷極性および電荷レベルに基づいて、公知の技法によって修正されてもよい。

粒子は、本来の電荷を呈し得る、または電荷制御剤を使用して明示的に荷電され得る、または溶媒または溶媒混合物中に懸濁されると電荷を獲得し得る。好適な電荷制御剤は、当技術分野において周知であり、それらは、性質においてポリマー性または非ポリマー性であり得る、またはイオン性または非イオン性であり得る。電荷制御剤の実施例は、限定ではないが、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ１７０００（活性ポリマー分散剤）、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ９０００（活性ポリマー分散剤）、ＯＬＯＡ（Ｒ）１１０００（スクシンイミド無灰分散剤）、Ｕｎｉｔｈｏｘ７５０（エトキシレート）、Ｓｐａｎ８５（ソルビタントリオレエート）、Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ Ｌ（スルホン酸ナトリウム）、Ａｌｃｏｌｅｃ ＬＶ３０（大豆レシチン）、Ｐｅｔｒｏｓｔｅｐ Ｂ１００（石油スルホン酸塩）またはＢ７０（硫酸バリウム）、Ａｅｒｏｓｏｌ ＯＴ、ポリイソブチレン誘導体またはポリ（エチレン−ｃｏ−ブチレン）誘導体、および同等物を含んでもよい。懸濁流体および荷電顔料粒子に加えて、内相は、安定化剤、界面活性剤、および電荷制御剤を含んでもよい。安定化材料は、それらが溶媒中に分散されると、荷電顔料粒子上に吸着され得る。本安定化材料は、粒子がそれらの分散状態にあるとき、可変透過率媒体が実質的に非透過性であるように、粒子を相互から分離された状態に保つ。

当技術分野において公知のように、荷電粒子（典型的には、上記に説明されるように、カーボンブラック）を低誘電定数の溶媒中に分散させることは、界面活性剤の使用によって補助されてもよい。そのような界面活性剤は、典型的には、極性「頭部基」と、溶媒と相溶性がある、またはその中に可溶性である、非極性「尾部基」とを含む。本発明では、非極性尾部基は、飽和または不飽和炭化水素部分、または、例えば、ポリ（ジアルキルシロキサン）等の炭化水素溶媒中に可溶性の別の基であることが、好ましい。極性基は、アンモニウム、スルホン酸塩またはホスホン酸塩、または酸性または塩基性基等のイオン性材料を含む、任意の極性有機官能性であってもよい。特に、好ましい頭部基は、カルボン酸またはカルボキシレート基である。本発明と併用するために好適な安定化剤は、ポリイソブチレンおよびポリスチレンを含む。いくつかの実施形態では、ポリイソブテニルコハク酸イミドおよび／またはソルビタントリオレエートおよび／または２−ヘキサデカン酸等の分散剤が、添加される。

本発明の可変透過率媒体中で使用される流体は、典型的には、低誘電定数（好ましくは、１０未満、望ましくは、３未満）であろう。流体は、好ましくは、低粘度、比較的に高い屈折率、低費用、低反応性、および低蒸気圧／高沸点を有する溶媒である。溶媒の実施例は、限定ではないが、へプタン、オクタン、およびＩｓｏｐａｒ（Ｒ）（Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ）またはＩｓａｎｅ（Ｒ）（Ｔｏｔａｌ）等の石油蒸留物等の脂肪族炭化水素、リモネン、例えば、ｌ−リモネン等のテルペン、およびトルエン等の芳香族炭化水素を含む。特に好ましい溶媒は、これが低誘電定数（２．３）を比較的に高い屈折率（１．４７）と組み合わせるため、リモネンである。内相の屈折率は、屈折率整合剤の添加によって修正されてもよい。例えば、前述の米国特許第７，６７９，８１４号は、電気泳動粒子を囲繞する流体が、部分水素化芳香族炭化水素およびテルペンの混合物を含み、好ましい混合物が、ｄ−リモネンおよびＣａｒｇｉｌｌｅ−Ｓａｃｈｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（５５ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｒｄ， Ｃｅｄａｒ Ｇｒｏｖｅ Ｎ．Ｊ． ０７００９）からＣａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ） ５０４０として商業的に入手可能な部分水素化テルフェニルである、可変透過率デバイスにおいて使用するために好適な電気泳動媒体を説明している。本発明の種々の実施形態に従って作製されるカプセル化媒体では、カプセル化分散体の屈折率は、ヘイズを低減させるためにカプセル化材料のものと可能な限り密接に合致することが、好ましい。殆どの事例では、５５０ｎｍにおいて１．５１〜１．５７、好ましくは、５５０ｎｍにおいて約１．５４の屈折率を伴う内相を有することが、有益である。

本発明の好ましい実施形態では、カプセル化流体は、１つ以上の非共役オレフィン系炭化水素、好ましくは、環状炭化水素を含んでもよい。非共役オレフィン系炭化水素の実施例は、限定ではないが、リモネン等のテルペン、フェニルシクロヘキサン、安息香酸ヘキシル、シクロドデカトリエン、１，５−ジメチルテトラリン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ） ５０４０等の部分水素化テルフェニル、フェニルメチルシロキサンオリゴマー、およびそれらの組み合わせを含む。本発明のある実施形態によるカプセル化流体に関する最も好ましい組成物は、シクロドデカトリエンと、部分水素化テルフェニルとを含む。

可変透過率電気泳動媒体に対する最良のアプローチは、液滴の広いサイズ分布を伴うポリマー分散電気泳動媒体であろうことが既に示唆されており、そのような広いサイズ分布は、電気泳動媒体の層の良好な均一性およびより大きい液滴の間の間隙を充填する役割を果たす非常に小さい液滴（通常、「微粒子」として公知である）の存在に起因して、低グレインを与えるはずである。可変透過率デバイスにおいてマイクロカプセル媒体を使用する以前の試みは、過剰なグレイン（光学密度における局所変動）および高い最小透過率値（すなわち、比較的に漏出しやすい閉状態）に悩まされており、したがって、媒体は、車両サンルーフ等のいくつかの商業的用途において有用ではないであろう。しかしながら、ポリマー分散電気泳動媒体は、媒体生産プロセスおよび液滴破裂の可能性を低減させるための上塗の使用を有意に複雑にする、剪断および温度等のパラメータ伴う連続相の予測不可能なゲル化を含む、それらの独自の問題を有する。カプセルは、ポリマー分散媒体中の液滴よりも破裂に耐性があり、これは、カプセルベースの媒体が、ポリマー分散媒体では利用可能ではないスプレーコーティング等のあるコーティング技法を使用することを可能にする。カプセルベースの媒体は、カプセル破裂を防止するために上塗を要求せず、カプセルは、ポリマー分散媒体では困難または不可能である方法で、限定された範囲のカプセルサイズを伴う媒体を生産するための篩分等の技法によってサイズ分離されることができる。

しかしながら、前述で留意されるように、カプセルベースの電気泳動媒体は、閉状態における望ましくなく高い光透過率および／または過剰なグレインに悩まされる傾向がある。例えば、低コーティング重量において、カプセルベースの媒体は、ピンホールまたは隙間（隣接するカプセルの間の間隙）を通した高光透過率に悩まされる一方、より高いコーティング重量において、過剰なグレインおよび不良なコントラスト比が、深刻な問題になる。サイズ分離されていないカプセルが使用される場合であっても、カプセル壁（特に、小型カプセルのもの）は、閉状態において透過率を増加させ、カプセルベースの可変透過率デバイスにおいて可能なコントラスト比を減少させる。カプセルベースの媒体はまた、高動作電圧、例えば、１２０Ｖにおいても、不適正なコントラスト比（最大開透過率対最小閉透過率の比）に悩まされ得る。カプセルベースの可変透過率デバイスの前述の不利点は、本発明の種々の実施形態に従って作製される可変透過率電気泳動媒体を利用することによって低減される、またはさらには実質的に排除され得ることが、現在見出されている。

本発明の第１の実施形態によると、望ましくなく高い光透過率および／または過剰なグレインは、複数のカプセルと、結合剤（連続相）の吸収度が閉状態におけるカプセル内の内相の吸収度にほぼ等しい結合剤とを備える、可変透過率電気泳動媒体を提供することによって低減される、または実質的に排除されてもよい。カプセルベースの電気泳動媒体中で使用される結合剤は、通常、ポリマー性であり、少なくともそのような媒体中で通常使用される約５０μｍの厚さにおいて実質的に透明である。結合剤において必要な吸収度を生産するために、色が、染料または顔料（集合的に、「着色剤」と称される）を使用して結合剤に添加されてもよい。ヘイズを最小限にするために、染料または非常に微細な分散顔料のいずれかが、着色剤として使用されるべきである。しかしながら、窓および車両サンルーフ等の可変透過率デバイスは、相当な割合の近紫外線放射を有する日光に長期間にわたって暴露され、染料は、光退色または熱退色を受けやすいため、顔料が、概して、着色剤として好ましい。本好ましい顔料は、カーボンブラックであり、これは、望ましいニュートラル調および優れた光安定性を有する。しかしながら、カーボンブラックは、凝集する傾向が強く（殆ど全ての商業的カーボンブラックは、小型粒子の凝集体である）、したがって、光を過剰に散乱させない粒子サイズにおいてこれを維持するために、カーボンブラックに分散剤または界面活性剤を添加することが、必要である。さらに、カーボンブラックは、非常に導電性であり、粒子の凝集体または糸状物の形成は、電極の間に電気ショートを生成する、または少なくとも望ましくない程度まで結合剤の伝導率を増加させ得るため、カーボンブラックを電気泳動媒体中に十分に分散された状態に保つことが、不可欠である。最後に、結合剤中のカーボンブラックの濃度は、電極の間の電場の多くが、結合剤を通して、カプセルの周囲に通過し、したがって、カプセルの電気光学性能を低下させることを防止するために、低く保たれなければならない。低分子量の界面活性剤が、カーボンブラックの分散を補助するために使用されることができるが、そのような界面活性剤は、カーボンブラックと周辺相との間のもの以外の界面を移動する傾向を有し、そのような界面活性剤移動は、種々の問題をもたらし得る。故に、ポリマー界面活性剤の使用が、好ましく、例えば、Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８（ＢＡＳＦから入手可能）等のポロクサマー分散剤が、Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓによって販売されるＨｉｐｕｒｅ液体ゼラチンまたはアカシアと液体ゼラチンの配合物等の液体ゼラチン中でＣａｂｏｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックとして商業的に販売される好ましいカーボンブラックと良好に機能することが見出されている。

本発明の好ましい実施形態では、着色剤は、着色粒子の配合物を含んでもよい。着色粒子の配合物は、黒色、シアン、およびマゼンタ粒子を含んでもよい。殆どの実施形態では、着色粒子の配合物中の粒子の平均直径は、２０〜１００ｎｍであってもよい。いくつかの実施形態では、黒色粒子対シアン粒子の比は、１０：１〜３：２（黒色：シアン）であってもよい。いくつかの実施形態では、黒色粒子対マゼンタ粒子の比は、１０：１〜３：２（黒色：マゼンタ）であってもよい。いくつかの実施形態では、着色粒子の配合物は、０．１％〜３％（結合剤の重量）で存在してもよい。いくつかの実施形態では、結合剤は、結合剤の重量の約２％全色混合物において、概算で３重量部のシアンと３重量部のマゼンタと１４重量部のカーボンブラックとを含む。本結合剤混合物は、内相が（ブタ）ゼラチンおよびアカシアのコアセルベート中にカプセル化されるときに使用するために優れていることが見出されている。結果として生じる電気光学媒体は、透過性デバイスにおいて使用されるとき、低ヘイズ、およびより少ないキックバック、したがって、さらなる長期状態安定性を有する。

図面を参照して下記に解説される理由から、本発明の可変透過率媒体が、濃く着色された結合剤の薄い層を組み込むことは、望ましくなく、最良の結果は、あまり濃く着色されていない結合剤の比較的により厚い層を用いて取得される。実際に、本発明の媒体が、殆どの従来技術のカプセル化電気泳動媒体よりも高い割合の結合剤を含有することが、望ましいと見出されており、１５重量部のカプセル毎に少なくとも１重量部の結合剤、随意に、４重量部のカプセル毎に最大１重量部の結合剤が存在するべきである。そのような比較的に高い割合の結合剤は、カプセル層内のピンホールおよび隙間を通した光の透過率を最小限にする。さらに、使用されるコーティング重量は、カプセルの少なくとも単層または若干それよりも大きいものが、コーティングのために使用される基板上に堆積されるようなものであるべきである。

図１Ａおよび１Ｂは、それぞれ、結合剤が着色されていない従来技術のカプセルベースの電気泳動媒体の閉および開状態を通した概略断面である。媒体の閉状態における透過率は、閉状態においても媒体を通した光の透過を遮断するものが本質的に存在しない、ピンホール（示されるような）または隙間の存在によって増加されることが分かるであろう。媒体の閉状態を通した光の結果として生じる「漏出」は、そのコントラスト比を大幅に低減させる。実践では、そのような隙間およびピンホールの存在は、それらが、閉状態における最小透過率を車両サンルーフにとって高すぎる３パーセントよりも大きいものに限定するため、コーティング重量が標準的な２０ｇ／ｍ^２から約２４ｇ／ｍ^２に増加される場合であっても、問題である。

図１Ｃおよび１Ｄは、少量の濃く着色された結合剤を含むカプセルベースの電気泳動媒体を通した、それぞれ、それらの図１Ａおよび１Ｂと類似する概略断面である。本着色結合剤の存在は、閉状態（図１Ｃ）におけるピンホールおよび隙間の効果を大幅に低減させ、したがって、図１Ａおよび１Ｂの媒体と比較して、媒体のコントラスト比を改良する。しかしながら、開状態（図１Ｄ）では、濃く着色された結合剤は、ディスプレイ（図１Ｄ参照）の多層区分内のカプセル壁を過度に強調する傾向があるため、濃く着色された結合剤は、望ましくなく高いグレインをもたらす。

図１Ｅおよび１Ｆは、図１Ｃおよび１Ｄの結合剤よりも強く着色されないが、結合剤の吸収度が閉状態において内相のものと実質的に合致するようにはるかに多い量において存在する結合剤を使用する、本発明の好ましいカプセルベースの電気泳動媒体を通した、それぞれ、それらの図１Ａおよび１Ｂと類似する概略断面である。本薄く着色された結合剤の存在は、閉状態（図１Ｅ）におけるピンホールおよび隙間の効果を低減させる際に本質的に同一の効果を有し、したがって、図１Ｃに存在する濃く着色されるが、薄い結合剤と同様に、図１Ａおよび１Ｂの媒体と比較して、媒体のコントラスト比を改良する。しかしながら、開状態（図１Ｆ）におけるグレインは、ディスプレイ（図１Ｆ参照）の多層区分内のカプセル壁のいかなる過度の強調も存在しないため、図１Ｄのものと比較して大幅に低減される。

本発明の第２の実施形態によると、可変透過率電気泳動媒体の不適正なコントラスト比は、少なくとも約８つの炭素原子を有する分岐鎖脂肪酸と、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００等のオリゴアミン末端ポリオレフィンとを含む電荷制御剤を含むことによって改良されてもよい。電荷制御剤を含有する電気泳動媒体をカプセル化することは、当然ながら、窓および車両サンルーフ等の可変透過率デバイスにとって重要である、低減された動作電圧においても実質的に改良されたコントラスト比（したがって、低減された電力消費）および開状態において低ヘイズを伴うカプセルベースの媒体を生産する。使用される脂肪酸は、好ましくは、水不溶性の油可溶性酸である。

本発明の第３の実施形態によると、カプセル化顔料粒子と、結合剤とを含む、改良された電気光学媒体が、提供される。特に、魚ゼラチンおよびアカシア等のポリアニオンの混合物が、（ブタ）ゼラチンおよびアカシアのコアセルベートから形成されるカプセルと併用するために優れた結合剤であることが見出されている。魚ゼラチンとともに結合剤中に含まれ得るポリアニオンは、限定ではないが、デンプンおよびセルロース誘導体、植物抽出物（例えば、アカシア）、および多糖類（例えば、アルギン酸）等の炭化水素ポリマー、ゼラチンまたは乳清タンパク質等のタンパク質、蜜蝋またはリン脂質等の脂質、およびそれらの組み合わせを含む。本結果は、魚ゼラチンまたはアカシア等のポリアニオンのいずれも、単独では、電気光学媒体のための好適な結合剤材料ではないため、驚くべきものである。下記に説明されるように、魚ゼラチンは、単独では、許容不可能なキックバックを有する一方、アカシア等のポリアニオンは、単独では、コーティング後に調整されると、収縮し、ひび割れるであろう。結果として生じる電気光学媒体は、透過性デバイスにおいて使用されるとき、低ヘイズ、およびより少ないキックバック、したがって、さらなる長期状態安定性を有する。電気光学媒体は、日光読取可能ディスプレイおよびスマートウィンドウを含む、種々の電気光学デバイスを作成するために、広い面にわたってコーティングされ、電極等を積層されることができる。

可変透過率デバイスにおいて使用されるゼラチンベースのカプセル壁は、上記に言及されるＥ ＩｎｋおよびＭＩＴ特許および出願の多くに説明されている。ゼラチンは、Ｓｉｇｍａ ＡｌｄｒｉｃｈまたはＧｅｌｉｔｉａ ＵＳＡ等の種々の商業供給業者から入手可能である。これは、用途の必要性に応じて、種々のグレードおよび純度で取得されることができる。ゼラチンは、主に、動物生成物（ウシ、ブタ、家禽、魚）から収集され、加水分解される、コラーゲンを含む。これは、ペプチドおよびタンパク質の混合物を含む。本明細書に説明される実施形態の多くでは、ゼラチンは、アカシアの木の硬化樹液に由来する、アカシア（アラビアガム）と組み合わせられる。アカシアは、糖タンパク質および多糖類の複雑な混合物であり、これは、多くの場合、食料品中の安定化剤として使用される。アカシアおよびゼラチンの水性溶液のｐＨは、下記に説明されるように、非極性内相の液滴をカプセル化し得るポリマーが豊富なコアセルベート相を形成するように調整されることができる。

ゼラチン／アカシアを組み込むカプセルは、以下のように調製されてもよく、例えば、米国特許第７，１７０，６７０号（参照することによって全体として組み込まれる）を参照されたい。本プロセスでは、ゼラチンおよび／またはアカシアの水性混合物が、炭化水素内相（またはカプセル化するために所望される、他の水不混和性相）とともに乳化され、内相をカプセル化する。溶液は、ゼラチンを溶解するために、乳化に先立って４０℃に加熱されてもよい。ｐＨは、典型的には、所望の液滴サイズ分布が達成された後、コアセルベートを形成するために低下される。カプセルは、典型的には、室温以下のエマルションの制御された冷却および混合に応じて形成される。均一な様式で内相液滴の周囲でコアセルベートを離散的にゲル化するための適切な混合およびあるカプセル化調合物（例えば、ゼラチンおよびアカシア濃度およびｐＨ）は、湿潤および拡散条件が正しい場合に達成され、これは、内相組成物によって大いに要求される。本プロセスは、２０〜１００μｍの範囲内のカプセルをもたらし、多くの場合、開始材料の５０パーセント以上を使用可能カプセルの中に組み込む。生産されたカプセルは、次いで、篩分または他のサイズ除外ソートによって、サイズ別に分離される。１００μｍよりも大きいカプセルは、典型的には、それらが裸眼で可視であり、より大型のカプセルは、電極の間の間隙を増加させ、必要な駆動電圧を増加させるため、除外される。

本発明の第４の実施形態によると、驚くべきことに、より大型のカプセルを添加することは、可変透過率デバイスにおける開状態を通した視認体験を改良し得ることが発見されている。本結果は、伝統的に、直径が５０μｍ〜９０μｍの範囲内の優勢なカプセルを有する可変透過率デバイスが、一貫しないカプセル充塞のために「粒状」であるため、予期されなかった。電気光学媒体の加工の間にサイズ別にカプセルを意図的にソートし、次いで、選択されたサイズ分布を意図的に組み合わせ、具体的比率のサイズ分布を達成することによって、良好なコントラストおよび低グレインの両方を伴う可変透過率デバイスを達成することが可能であることが発見されている。結果として生じる可変透過率デバイスは、光源が本デバイスを通して視認されるとき、低グレイン、良好なコントラスト、および減少された回折パターンを有する。

本発明の第４の実施形態による、本発明の電気光学媒体を調製するためのプロセスが、図１５に見られることができ、本プロセスは、上記に説明されるように、荷電顔料粒子を含むカプセルの調製によって開始される。結果として生じるカプセル化電気泳動媒体は、次いで、２篩分プロセス、一般的に、図１５の篩分Ａおよび篩分Ｂを使用してサイズに従って篩分される。３つの異なるサイズ除外が示されるが、付加的サイズ除外が、実施され得、しかしながら、カプセルを２つのサイズ分布にパーティション化することのみが必要であり得ることを理解されたい。サイズ分布は、次いで、光透過性電極層上にコーティングされ得る電気光学媒体を作成するために、ゼラチン等のポリマー結合剤とともに所望の比率で（重量で）再び組み合わせられる。本発明のデバイスは、１重量部のより小型のカプセル毎に２〜５重量部のより大型のカプセルを備えてもよい。いくつかの実施形態では、１重量部のより小型のカプセル毎に約３重量部のより大型のカプセルが存在してもよい。

サイズソート後、カプセルは、結合剤と混合され、例えば、スロットコーティング、ナイフコーティング、スピンコーティング等を使用したコーティングのためのスラリーを作成する。本発明の実施形態では、結合剤は、ゼラチン、典型的には、魚ゼラチンを含む。好ましい実施形態では、ゼラチンは、アカシアと組み合わせられるが、しかしながら、混合物は、スラリーを均一に維持することがより困難であるため、コアセルベートに複合化されるべきではないことが見出されている。加えて、透過性媒体のヘイズは、結合剤混合物に添加されるアカシアの量を変動させることによって改良され得ることが発見されている。

本発明の種々の実施形態による電気光学媒体の層を含むディスプレイの軸外透明性を改良するために、可能な限り層を薄く保ち、したがって、電気泳動層の厚さを通して延在する任意の粒子構造のサイズを低減させることが、有利であり得るが、しかしながら、上記のように、薄い電気泳動層は、適正な不透明度をディスプレイの閉状態において達成するために、電気泳動粒子の体積割合における対応する増加を要求する。故に、光変調器において使用するための材料の任意の所与の選択のための電気泳動層の最適厚さが存在する可能性が高い。軸外透明性もまた、それらが液滴の全体的側壁を占有しないように、粒子構造を制御することによって改良されることができる。特に、粒子構造が電気泳動媒体の層の１つの主要な表面に隣接する側壁の一部のみを占有するように、粒子を濃縮することが、有利である。そのような粒子構造は、最初に、ＤＣ場を層に印加し、次いで、適切な周波数のＡＣ場を使用して、粒子を側壁に駆動することによって、全ての粒子を電気泳動層の１つの主要な表面に隣接する液滴内にもたらすことによって、本発明のＤＣ／ＡＣ駆動方法に従って生産されてもよい。

前述に留意されるように、本発明の可変透過率フィルムは、第１の光透過性電極と、第２の光透過性電極とを備えてもよく、電気泳動層およびポリウレタンアクリレート配合物等のＵＶ硬化接着剤が、図２１に図示される可変透過率フィルム等の第１および第２の光透過性電極の間に配置される。本発明のさらに別の実施形態によると、非散乱着色剤が、可変透過率フィルムの接着剤層中に含まれてもよい。フィルムの接着剤を着色することは、グレインおよびピンホールをさらに最小限にし得る。ＵＶ硬化接着剤への染料または非常に小さい（＜１００ｎｍ）良好に分散された顔料等の非散乱着色剤の添加は、カプセル層ピンホールを充填し、その結果、ピンホールを通した光透過率を低下させ得る。着色されたＵＶ接着剤はまた、可変透過率フィルムのグレインを劇的に改良し得る。着色剤の実施例は、限定ではないが、Ｍａｃｒｏｌｅｘ Ｂｌａｃｋ ２Ｂ、Ｋｅｙｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ＡＮ、Ｍａｃｒｏｌｅｘ Ｖｉｏｌｅｔ ３Ｒ、Ｍａｃｒｏｌｅｘ Ｂｌｕｅ ３Ｒ、Ｏｒａｓｏｌ Ｂｌａｃｋ Ｘ５１、およびＯｒａｓｏｌ Ｂｌａｃｋ Ｘ５５を含む。

本発明の種々の実施形態による接着剤組成物は、好ましくは、０．２５〜０．５ｐｈｒの１つ以上の着色剤を含有する。接着剤は、単一の材料を用いて着色されることに限定されない。顔料および／または染料の配合物が、光および温度堅牢度を改良するために使用されてもよい。可変透過率フィルムに関する用途に応じて、接着剤の色は、下層カプセル層を変化させる必要性なく、色染料／顔料の選定によって調整されてもよい。

理論によって拘束されるわけではないが、一部のグレインは、カプセル層内の厚さ変動によって引き起こされ得る可能性が高く、１００％固体であり、平坦化において効果的であるＵＶ硬化接着剤を使用することによって、着色された接着剤層の可変厚さは、カプセル層の形状を効果的に補完し得る。例えば、着色された接着剤の最も厚い部分は、カプセル層内のピンホールの場所に隣接して位置し、それによって、これが最も必要とされる場所において最も着色を提供するであろう（図２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、および２３Ｂ参照）。例えば、Ｋｅｙｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ＡＮ等の接着剤可溶性黒色染料の添加は、開状態ヘイズのいかなる増加も伴わずに、開状態グレイン（ｃｑｉスコア）および閉状態ピンホールを低下させることが可能であり得る。ＵＶ硬化性接着剤層は、デバイス切替の間にその透過率を変化させることができないため、接着剤層透過率がカプセル層の開および閉状態の透過率の間にあるように着色剤装填を選択することが、好ましい。例えば、約１ミルのカプセル層を伴うデバイスが、約１％の閉状態透過率および約３０％の開状態透過率を有する場合、約１ミル厚さの接着剤層が、活性カプセル層を補完するために、１〜３０％の透過率を有するように着色されるべきである。

実施例

実施例が、ここで、例証にすぎないが、本発明の種々の実施形態に従って作製される電気泳動媒体の詳細を示すために与えられる。

Ｉ．着色結合剤を含有する可変透過率媒体

実施例１

非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、カーボンブラック、ポリスチレン、およびソルビタントリオレエートを組み合わせることによって調製された。結果として生じる混合物は、攪拌しながら水性ゼラチン／アカシア溶液に混合物を添加することによってカプセル化された。内相の添加が完了後、混合物は、乳化された。ある周期の混合、加熱、およびｐＨ調節後、混合物は、冷却され、結果として生じるカプセルは、３０〜４０μｍの平均サイズを伴う２０〜６０μｍの範囲に篩分された。

結果として生じるカプセルは、次いで、１重量部の結合剤対７重量部のカプセルの比における魚ゼラチン（Ｎｏｒｌａｎｄ ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｇｅｌａｔｉｎ）の水性結合剤および１重量部の着色剤分散体対４９重量部の結合剤の比における５重量パーセントＫｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量パーセントＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックを含む水性着色剤分散体と混合された。結果として生じる混合物は、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされ（カプセルは、ＩＴＯコーティング面上に堆積される）、コーティングされたフィルムは、乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する、電気泳動媒体約２５μｍ厚さを生産した。

電気泳動媒体の暴露面は、次いで、放射硬化性ウレタンアクリレートベースの接着剤を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が適用されるにつれて、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、紫外線光への暴露によって硬化された。

第２のカプセルベースの電気泳動ディスプレイが、着色剤分散体が省略されることを除いて、類似する様式で調製された。

図２は、無着色結合剤がその閉状態にある、図１Ａおよび１Ｂに示されるものと類似するカプセルベースの電気泳動媒体の顕微鏡写真である（事実上、図２は、図１Ａの媒体の上面平面図である）。媒体の種々の面積（図２の円形面積および中央左参照）において、多数のピンホールおよび隙間が存在し、これらの面積が、結果として生じる高い最小透過率および不良なコントラスト比を伴って、残りの面積よりも閉状態においてさえ色がはるかに薄いことをもたらすことが分かるであろう。

図３は、その開状態において濃く着色された結合剤を伴う、図１Ｃおよび１Ｄに示されるものと類似するカプセルベースの電気泳動媒体の顕微鏡写真である（事実上、図３は、図１Ｄの媒体の上面平面図である）。媒体の種々の面積（特に、円形面積参照）において、カプセルの複数の層が存在し、これらの面積が、周辺単層面積よりも暗く見え、過剰なグレインをもたらすことが分かるであろう。

図４は、図３と類似するが、図３に示されるものよりも少なく着色された結合剤の増加された部分を伴い、媒体がその開状態において示される、図１Ｅおよび１Ｆに示されるものと類似するカプセルベースの電気泳動媒体の顕微鏡写真である（事実上、図３は、図１Ｆの媒体の上面平面図である）。媒体の種々の面積（特に、円形面積参照）において、カプセルの複数の層が存在するが、これらの面積は、周辺単層面積との過剰なコントラストがなく、図３の媒体よりもはるかに低いグレインをもたらすことが分かるであろう。

図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、無着色結合剤（図１Ａおよび１Ｂに示されるような）を伴うカプセルベースの電気泳動媒体および最適に着色される結合剤（図１Ｅおよび１Ｆに示されるような）を伴う類似する媒体を使用して調製される単一ピクセルディスプレイに関する、それぞれ、閉状態における最小透過率、開状態における最小透過率、およびコントラスト比を示す。図５Ａ−５Ｃから、結合剤の着色は、閉状態における最小透過率を約７．５パーセントから約２パーセントに低減させた一方、開状態における透過率をわずか約２１パーセントから約１９パーセントに低減させ、したがって、コントラスト比を約９から約２３に増加させたことが分かるであろう。

図６Ａおよび６Ｂは、高度に着色される結合剤（図１Ｃおよび１Ｄ−図６Ａに示されるような）および最適に着色される結合剤（図１Ｅおよび１Ｆ−図６Ｂに示されるような）を伴うカプセルベースの電気泳動媒体の開および閉状態を示す、写真である。高度に着色される結合剤媒体は、最適に着色されるものよりもはるかに多くのグレインを呈することが分かるであろう。

実施例２

非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、カーボンブラック、ポリスチレン、および２−ヘキシルデカン酸を組み合わせることによって調製された。そのように調製された内相は、次いで、ブタゼラチンおよびアカシアの水性溶液に混合物を添加し、続けて、５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴うＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの添加によってカプセル化された。加熱、混合、およびｐＨ調節後、結果として生じるカプセルは、冷却され、次いで、５０〜７０μｍの平均直径を伴う２０〜９０μｍ直径のサイズ分布を伴うカプセルの混合物を作成するようにソートされた。

カプセルスラリーは、遠心分離され、次いで、１重量部の結合剤対４重量部のカプセルの比において、５０：５０の魚ゼラチン（Ｎｏｒｌａｎｄ ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｇｅｌａｔｉｎ）：アカシア（ＡＥＰ ｃｏｌｌｏｉｄｓ）の水性結合剤と混合された。着色剤の溶液（３．５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ １５７５９）を伴う７重量％Ｅｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラック、１．５重量％Ｃａｂ−ｏ−ｊｅｔ ２６５Ｍ（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ）、および１．５重量％Ｃａｂ−ｏ−ｊｅｔ ２５０Ｃ（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ））が、水中で調製され、次いで、１重量部の着色剤対５２．３重量部の結合剤の比において水性結合剤に添加された。結果として生じる結合剤およびカプセル化内相の混合物は、１２５μｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされた。コーティングされたフィルムは、乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する電気泳動媒体約３３μｍ厚さを生産した。

コーティングされたフィルムのカプセル−コーティングされた表面が、次いで、ウレタンアクリレートベースの接着剤を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が添加されるにつれて、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、ＣＳｕｎ ＵＶランプからのＵＶ光への暴露によって硬化された。

上記の技法を使用して、中性密度窓ピクセル（すなわち、上部および底部光透過性電極）が、Ｅｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラック、Ｃａｂ−ｏ−ｊｅｔ ２６５Ｍマゼンタ顔料、およびＣａｂ−ｏ−ｊｅｔ ２５０Ｃシアン顔料の混合物を用いて着色された結合剤を用いて構築された。対照群として、類似する窓ピクセルが、同等の重量の着色顔料混合物がＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックと置換されたことを除いて、同じ技法を使用して構築された。光学評価テストベンチを使用して、コントラスト比およびヘイズが、サンプルに関して評価された。図１９および２０に示されるように、色混合物に関するコントラスト比およびヘイズは、対照群とほぼ同程度であった。

光学性能は、ほぼ同等であったが、開状態における２つのサンプルの間の色の差異が、裸眼で明白であった。色の差異を定量化する努力において、反射率測定が、白色印刷紙背景に対する二重透過性電極試験セルに行われた。表１に示されるように、それらの結合剤中に顔料の配合物を伴うサンプルは、より中性の色（ゼロにより近接するａ^＊およびｂ^＊値）およびさらなる全体的反射率を有していた。

表１．Ａ）約２％着色剤重量におけるＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックのみ、およびＢ）約２％着色剤混合物重量における着色剤の混合物（１４重量部のＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラック、３重量部のＣａｂ−ｏ−ｊｅｔ ２６５Ｍマゼンタ、および３重量部のＣａｂ−ｏ−ｊｅｔ ２５０Ｃシアン）を含む結合剤を伴う同じ内相の二重窓試験ピクセルを通した反射率測定

ＩＩ．ＣＣＡ配合物を含有する可変透過率媒体

非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、カーボンブラック、ポリスチレン、および２−ヘキシルデカン酸を組み合わせることによって調製された。結果として生じる混合物は、次いで、水性ゼラチン／アカシア溶液に混合物を添加し、混合物を乳化し、５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴うＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの分散体を添加することによってカプセル化された。混合、加熱、およびｐＨ調節後、結果として生じるカプセルは、冷却され、３０〜４０μｍの平均サイズを伴う２０〜６０μｍの範囲に篩分された。

カプセルは、遠心分離され、次いで、１重量部の結合剤対７重量部のカプセルの比における魚ゼラチン（Ｎｏｒｌａｎｄ ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｇｅｌａｔｉｎ）の水性結合剤および１重量部の着色剤分散体対４９重量部の結合剤の比における５重量パーセントＫｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量パーセントＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックを含む水性着色剤分散体と混合された。結果として生じる混合物は、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされ（カプセルは、ＩＴＯコーティング面上に堆積される）、コーティングされたフィルムは、乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する、電気泳動媒体約２５μｍ厚さを生産した。

電気泳動媒体の暴露面は、次いで、放射硬化性ウレタンアクリレートベースの接着剤を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が適用されるにつれて、１２５μｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、紫外線光への暴露によって硬化された。

上記に説明されるように生産されたカプセルベースの電気泳動媒体の電気光学性質が、比較サンプル中で使用される電荷制御剤が、単独で、またはＰｌｕｒｏｎｉｃ Ｌ３１（２つのサンプル）、Ｓｐａｎ ６５、およびＳｐａｎ ８５（２つのサンプル）と組み合わせて、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００であったことを除いて、他の類似するカプセルベースの電気泳動媒体と比較された。７２、９０、および１２０ボルトの駆動電圧および５０および６０パーセントの相対湿度におけるコーティング重量、内相伝導率および粘度、およびコントラスト比が、媒体毎に測定され、結果が、図７に示される。

図７から、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００のみを含有する媒体は、望ましくなく低いコントラスト比を有し、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｌ３１の添加は、本質的にいかなる変化も生産しなかったことが分かるであろう。Ｓｐａｎ ６５の添加は、特に、１２０Ｖにおいてコントラスト比のある程度の増加を生産したが、測定されたコントラスト比は、湿度の変化の影響を極端に受けやすかった。Ｓｐａｎ ８５の添加は、Ｓｐａｎ ６５の添加よりも良好な結果を生産したが、再び、測定されたコントラスト比は、湿度の変化の影響を極端に受けやすく、１２０Ｖの高駆動電圧が、３０よりも大きい一貫した高コントラスト比を達成するために必要であった。２−ＨＤＡの添加によって達成された結果が、試験された組成物のもののうちで最良であり、低減された湿度依存性を伴って、高コントラスト比が７２Ｖにおいても達成されることを可能にした。

実施例２

種々の実験的ディスプレイが、それぞれ、０．０２５：１、０．０５：１、０．１：１、および０．２：１の２−ＨＤＡ：ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００重量比を伴うが、上記の実施例１に説明されるものと同一の方法で調製された。対照群を提供するために、類似するディスプレイが、０．８２５：１の重量比におけるＳｐａｎ ８５およびＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００を使用して調製された（Ｓｐａｎ ８５のさらなる分子量は、この比を、モル対モルベースで、０．２：１の２−ＨＤＡ：ＯＬＯＡ（Ｒ）比にほぼ等しくする）。コーティング重量、内相伝導率、コントラスト比、および最小ヘイズ値が、上記の実施例１と同一の駆動電圧および相対湿度において測定され、結果が、図８および９に示される。

図８および９から、２−ＨＡＤディスプレイのコントラスト比は、２−ＨＡＤおよび駆動電圧の両方の割合とともに単調に増加し、０．２：１の２−ＨＡＤ比および９０Ｖの駆動電圧において３０を明確に超える値に到達し、これは、Ｓｐａｎ ８５ディスプレイに関する対応する値よりも実質的大きいことが分かるであろう。最小ヘイズ値は、２−ＨＡＤの割合とともに大幅に変動しなかったが、駆動電圧の増加とともに減少する傾向があった。故に、０．２：１の２−ＨＤＡ：ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００重量比を有するディスプレイは、最良な全体的性能を与えた。

実施例３

０．２：１の重量比における２−ＨＤＡおよびＯＬＯＡ（Ｒ）および０．８２５：１の重量比におけるＳｐａｎ ８５およびＯＬＯＡ（Ｒ）を含有する上記の実施例２において調製されたディスプレイが、４５、６０、９０、および１２０Ｖの駆動電圧においてさらなる試験を受けた。図１０Ａ−１０Ｄは、それぞれ、これらの試験において決定された最大開透過率、最小閉透過率、最小開ヘイズ、およびコントラスト比を示す。

図１０Ａ−１０Ｄから、２−ＨＡＤを含有するディスプレイは、Ｓｐａｎ ８５を含有するディスプレイと同一の条件下で、より高い最大開透過率、より低い最小閉透過率、より低い開ヘイズ、および実質的により高いコントラスト比を呈したことが分かるであろう。特に、Ｓｐａｎ ８５ディスプレイは、試験された条件のうちのいずれかの下で望ましい３０のコントラスト比を達成することができなかった一方、２−ＨＡＤディスプレイは、少なくとも６０Ｖの駆動電圧において本コントラスト比を一貫して達成した。

実施例４

０．２：１の重量比における２−ＨＡＤおよびＯＬＯＡ（Ｒ）および０．４：１の重量比におけるオレイン酸およびＯＬＯＡ（Ｒ）を含有するディスプレイが、上記の実施例１のように調製された。これらのディスプレイは、７２、９０、および１２０Ｖの駆動電圧において試験を受けた。図５は、これらの試験において決定されたコントラスト比を示す。

図１１から、２−ＨＡＤを含有するディスプレイが、オレイン酸を含有するディスプレイと同一の条件下で実質的により高いコントラスト比を一貫して呈したことが分かるであろう。

ＩＩＩ．魚ゼラチン：アカシア結合剤を含有する可変透過率媒体

非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、カーボンブラック、ポリスチレン、および２−ヘキシルデカン酸を組み合わせることによって調製された。内相混合物は、次いで、水性ゼラチン／アカシア溶液に混合物を添加し、混合物を乳化し、５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量％Ｅｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの分散体を添加することによってカプセル化された。混合、加熱、およびｐＨ調節後、結果として生じるカプセルは、冷却され、約３０μｍの平均サイズを伴う１５〜５０μｍのサイズに及ぶカプセルの混合物を作成するために篩分を用いてソートされた。

結果として生じる水性カプセルスラリーは、遠心分離され、次いで、３つの異なる水性魚ゼラチンベースの結合剤、すなわち、Ａ）いかなるアカシアも有していないもの、Ｂ）アカシア対魚ゼラチンの１：２混合物、およびＣ）アカシア対魚ゼラチンの１：１混合物に混合された。魚ゼラチンは、ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ ＧｅｌａｔｉｎとしてＮｏｒｌａｎｄから、アカシアは、ＡＥＰ ｃｏｌｌｏｉｄｓから調達された。各ゼラチン結合剤は、１重量部の結合剤対７重量部のカプセルの比において混合され、水中５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８（Ａｌｄｒｉｃｈ １５７５９）を伴う着色剤１０重量％Ｅｍｐｅｒｏｒ２０００カーボンブラックの溶液は、１重量部のカーボンブラック着色剤対４９重量部の結合剤の比であった。結果として生じる混合物は、１２５μｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされた。コーティングされたフィルムは、乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する、電気泳動媒体約２５μｍ厚さを生産した。

コーティングされたフィルムのカプセル−コーティングされた表面が、次いで、ウレタンアクリレートベースの接着剤を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が、添加されるにつれて、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、ＣＳｕｎ ＵＶランプからのＵＶ光への暴露によって硬化された。

可変透過率試験フィルムのいくつかのサンプルが、結合剤調合物毎に調製された。サンプルは、次いで、米国特許第７，６７９，８１４号に説明される光学評価設定を使用して、開および閉透過率およびヘイズに関して評価された。簡潔には、各サンプルは、サンプルの対向する側上の統合検出器とともに、較正された光源の正面に設置された。各サンプルは、開および閉状態に駆動され、透過率に関して評価された。加えて、較正されたチョッピングホイールが、拡散対透過光を測定し、ヘイズを評価するために使用された。キックバックの量もまた、時間の関数として、開状態における減衰を比較することによって評価された（図１４参照）。結果として生じるデータが、図１３Ａ−１３Ｃに示される。

３つの結合剤調合物の間の差異を評価すると、魚ゼラチンおよびアカシアの１：１混合物が、良好なコントラスト（開および閉状態の間の差異；図１３Ｂ）および非常に低ヘイズ（図１３Ａ）を伴う電気光学媒体を生産したことが明白である。加えて、アカシアを含有する両方の結合剤混合物は、キックバックを殆ど有しておらず、開および閉状態において、非常に長い安定性につながった。図１４を参照されたい。

ＩＶ．カプセルを組み込む可変透過率媒体

実施例１

非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、カーボンブラック、ポリスチレン、および２−ヘキシルデカン酸を組み合わせることによって調製された。内相混合物は、次いで、水性ゼラチン／アカシア溶液に混合物を添加し、混合物を乳化し、５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量％Ｅｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの分散体を添加することによってカプセル化された。

混合、加熱、およびｐＨ調節後、結果として生じるカプセルは、冷却され、２つのサイズ分布、すなわち、約３５μｍの平均サイズを伴う約２０μｍ〜約５０μｍのサイズに及ぶ１つ、および約６０μｍの平均サイズを伴う約５０μｍ〜約９０μｍのサイズに及ぶ別のものにソートされた。下記に詳述される実験のうちのいくつかに関して、３重量部の第２の部分が、１重量部の第１の部分と組み合わせられた。

結果として生じるカプセルスラリーは、遠心分離され、次いで、１重量部の結合剤対７重量部のカプセルの比における５０：５０魚ゼラチン（Ｎｏｒｌａｎｄ ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｇｅｌａｔｉｎ）：アカシア（ＡＥＰ ｃｏｌｌｏｉｄｓ）の水性結合剤および１重量部のカーボンブラック着色剤対４９重量部の結合剤の比を伴う水中５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う着色剤１０重量％Ｅｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの溶液と混合された。結果として生じる混合物は、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされた。コーティングされたフィルムは、オーブン乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する、電気泳動媒体約２５μｍ厚さを生産した。

コーティングされたフィルムのカプセル−コーティングされた表面が、次いで、ウレタンアクリレートベースの接着剤を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が添加されるにつれて、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、ＣＳｕｎ ＵＶランプからのＵＶ光への暴露によって硬化された。

サンプルの２つのセットが、調製された。サンプルの第１のセット（図１６−１６Ｄの「小型のみ」）が、約２０μｍ〜約５０μｍのカプセルのみを使用することによって調製された。サンプルの第２のセット（図１６Ａ−１６Ｄの「混合されたもの」）が、３重量部の約５０μｍ〜約９０μｍのカプセルを１重量部の２０μｍ〜約５０μｍのカプセルと混合することによって調製された。

サンプルは、次いで、米国特許第７，６７９，８１４号に説明される光学評価設定を使用して、開および閉透過率およびヘイズに関して評価された。簡潔には、各サンプルは、サンプルの対向する側上の統合検出器とともに、較正された光源の正面に設置された。各サンプルは、開および閉状態に駆動され、透過率に関して評価された。加えて、較正されたチョッピングホイールが、拡散対透過光を測定し、ヘイズを評価するために使用された。結果として生じるデータが、図１６Ａ−１６Ｄに示される。図１７は、開状態における小型のみおよび混合されたカプセルサンプルのサンプルの横並び画像を示す。図１７に見られ得るように、小型のみおよび混合されたカプセル調合物の間にグレインの変化は殆どまたは全く存在しない。

小型のみのサンプルと混合されたものとの間の差異を評価すると、大型および小型カプセルの両方の混合物が、優れたコントラスト（開状態と閉状態との間の差異）およびより低いヘイズを伴う電気光学媒体を生産したことが明白である。小型のみと比較して、実質的により少ないハローイング（干渉パターン）もまた、混合されたサンプルにおいて観察された。

実施例２

カプセルが、カプセルが３つのカテゴリのサイズおよび２つの配合物に篩分されたことを除いて、上記の実施例１の手順と同様に調製された。配合物は、約２０μｍの平均数直径を伴う約５μｍ〜約５０μｍのサイズ分布を有する小型群と、約３５μｍの平均数直径を伴う約２０μｍ〜約９０μｍのサイズ分布を有する中型群と、約４０μｍの平均数直径を伴う約２０μｍ〜約９０μｍのサイズ分布を有する大型群とを含んでいた。２つの配合物は、２：１の中型サイズカプセル対小型サイズカプセルの重量比を伴い、約２５μｍの平均数直径をもたらす中型配合物と、７：１の大型サイズカプセル対小型サイズカプセルの重量比を伴い、約３０μｍの平均数直径をもたらす大型配合物とを含んでいた。

小型、中型、大型、中型配合物、および大型配合物カプセルの電気光学性質が、グレイン、ヘイズ、および透過率の様子を決定するために試験された。結果が、図２６Ａ−２６Ｌに提供される。結果から、小型カプセルの含有は、閉状態においてグレインを低減させる一方、大型カプセルは、開状態においてグレインを低減させ、ヘイズを低減させることにおいて良好であることが明白である。したがって、データは、電気光学性質が、特定の用途のために最も重要である性質に応じて調整可能であり得ることを示している。

Ｖ．着色された接着剤を含有する可変透過率フィルム

サンプル１：非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、カーボンブラック、ポリスチレン、および２−ヘキシルデカン酸を組み合わせることによって調製された。結果として生じる混合物は、水性ゼラチン／アカシア溶液に混合物を添加し、混合物を乳化し、５重量パーセントＫｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量パーセントＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの分散体を添加することによってカプセル化された。混合、加熱、およびｐＨ調節後、結果として生じるカプセルは、冷却され、３０〜４０μｍの平均サイズを伴う２０〜６０μｍの範囲に篩分された。

結果として生じるカプセルは、遠心分離され、次いで、１重量部の結合剤対７重量部のカプセルの比における５０：５０魚ゼラチン（Ｎｏｒｌａｎｄ ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｇｅｌａｔｉｎ）：アカシアの水性結合剤および１重量部の着色剤分散体対５４重量部の結合剤の比における５重量パーセントＫｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量パーセントＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックを含む水性着色剤分散体と混合された。結果として生じる混合物は、１２５μｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされ（カプセルは、ＩＴＯコーティング面上に堆積される）、コーティングされたフィルムは、オーブン乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する、電気泳動媒体約２７μｍ厚さを生産した。

電気泳動媒体の暴露面は、次いで、放射硬化性ウレタンアクリレートベースの接着剤組成物を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が適用されるにつれて、１２５μｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、紫外線光への暴露によって硬化された。

サンプル２：同一の手順が、サンプル１のように続いたが、ＵＶ硬化性接着剤はまた、０．５ｐｈｒ Ｋｅｙｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ＡＮを含有していた。着色された接着剤配合物を伴う硬化された１ミルセルは、２１．５％の透過率および０．７％のヘイズを有していた。サンプル１およびサンプル２の電気光学性能が、表２に提供される。

表２．着色された接着剤の有無別の電気泳動媒体のＥＯ性能

サンプル１およびサンプル２の比較された結果に基づいて、着色されたＵＶ硬化性接着剤を含有する可変透過率フィルムは、より少ないグレインおよび低減されたピンホールを提供し、接着剤中に可溶性である染料を使用することは、ヘイズを増加させなかった。開状態におけるサンプル１の写真が、図２４Ａに提供され、開状態におけるサンプル２の写真が、図２４Ｂに提供される。

ＶＩ．カプセル化非共役オレフィン系炭化水素を含有する可変透過率フィルム

実施例１

非水性内相が、ＯＬＯＡ（Ｒ） １１０００、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ）５０４０浸漬流体、トランス，トランス，シス−１，５，９−シクロドデカトリエン（ＣＤＴ）、カーボンブラック、ポリスチレン、および２−ヘキシルデカン酸を組み合わせることによって調製された。結果として生じる混合物は、次いで、水性ゼラチン／アカシア溶液に混合物を添加し、混合物を乳化し、５重量パーセントＫｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量パーセントＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックの分散体を添加することによってカプセル化された。混合、加熱、およびｐＨ調節後、結果として生じるカプセルは、冷却され、３０〜４０μｍの平均サイズを伴う２０〜６０μｍの範囲に篩分された。

結果として生じるカプセルは、遠心分離され、次いで、１重量部の結合剤対７重量部のカプセルの比における魚ゼラチン（Ｎｏｒｌａｎｄ ＨｉＰｕｒｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｇｅｌａｔｉｎ）の水性結合剤および１重量部の着色剤分散体対４９重量部の結合剤の比における５重量パーセントＫｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８を伴う１０重量パーセントＥｍｐｅｒｏｒ ２０００カーボンブラックを含む水性着色剤分散体と混合された。結果として生じる混合物は、１２５μｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルム上にバーコーティングされ（カプセルは、ＩＴＯコーティング面上に堆積される）、コーティングされたフィルムは、乾燥させられ、本質的に、単一層のカプセルを含有する、電気泳動媒体約２２μｍ厚さを生産した。

電気泳動媒体の暴露面は、次いで、放射硬化性ウレタンアクリレートベースの接着剤を用いてオーバーコーティングされた。接着剤層が適用されるにつれて、１２５ｍｍ厚さの酸化インジウムスズコーティングポリエステルフィルムのスクリーン印刷シートが、適用された。結果として生じるアセンブリは、次いで、紫外線光への暴露によって硬化された。

実施例２

カプセル化１−リモネンおよびＣａｒｇｉｌｌｅ（Ｒ） ５０４０を含有する、比較アセンブリが、上記の実施例のパートＩＩＩに提供される手順に従って調製された。実施例１および実施例２のアセンブリの電気光学性能が、図２５Ａ−２５Ｄに提供される。

上記に示されるように、本発明は、例えば、可変透過率窓および車両サンルーフにおいて使用するために良好に適合される、改良された可変透過率電気泳動媒体を提供する。本発明の媒体は、従来のプロセスを使用して容易に生産され得、スロットダイコーティングよりも容易なガラスまたは他の剛性基板上への堆積を可能にし得る。

多数の変更および修正が、本発明の範囲から逸脱することなく、上記に説明される本発明の具体的実施形態において行われ得ることが当業者に明白となるであろう。故に、前述の説明の全体は、限定的意味ではなく、例証的意味において解釈されるものである。

Claims (10)

1. 可変透過率電気光学媒体であって、
   複数のカプセルおよび結合剤であって、各カプセルは、複数の荷電粒子と、流体とを含有し、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、かつ、開状態と閉状態との間で切り替えられることが可能である、複数のカプセルおよび結合剤
   を備え、
   前記カプセルの光の吸収度は、前記開状態よりも前記閉状態において大きく、
   前記結合剤は、染料および顔料から成る群から選択される着色剤を含み、
   前記着色剤は、黒色粒子、シアン粒子、黄色粒子、マゼンタ粒子、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される１つ以上のタイプの着色顔料粒子を含み、
   前記結合剤は、１０：１〜３：２の黒色粒子対シアン粒子の質量比および１０：１〜３：２の黒色粒子対マゼンタ粒子の質量比を備える、可変透過率電気光学媒体。
2. 前記着色剤は、カーボンブラックを含む、請求項１に記載の可変透過率電気光学媒体。
3. 前記黒色粒子、シアン粒子、およびマゼンタ粒子は、２０〜１００ｎｍの範囲内の平均直径を有する、請求項１に記載の可変透過率電気光学媒体。
4. 前記結合剤は、前記結合剤の重量に基づいて、０．１％〜３％の着色剤を含む、請求項１に記載の可変透過率電気光学媒体。
5. 前記媒体は、１５重量部のカプセル毎に少なくとも１重量部の結合剤を含む、請求項１に記載の可変透過率電気光学媒体。
6. ２つの光透過性電極の間に配置される請求項１に記載の可変透過率電気光学媒体の層を備える、デバイス。
7. 前記電気光学媒体の層からの前記光透過性電極のうちの１つの対向する側上に少なくとも１つの光透過性基板をさらに備える、請求項６に記載のデバイス。
8. 可変透過率フィルムであって、
   複数のカプセルおよび結合剤を備える電気泳動媒体の層であって、各カプセルは、複数の荷電粒子と、流体とを含有し、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、かつ、開状態と閉状態との間で切り替えられることが可能である、電気泳動媒体の層と、
   着色剤を含む接着剤の層と、
   ２つの光透過性電極と
   を備え、
   前記電気泳動媒体の層および前記接着剤の層は、前記２つの光透過性電極の間に配置され、
   前記接着剤の層は、前記閉状態において前記電気泳動媒体の層の透過率よりも大きい透過率を有し、前記開状態において前記電気泳動媒体の層の透過率よりも小さい透過率を有する、可変透過率フィルム。
9. 前記着色剤は、染料および顔料から成る群から選択される、請求項８に記載の可変透過率フィルム。
10. 前記着色剤は、可溶性染料を含む、請求項８に記載の可変透過率フィルム。
    

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