JP6959361B2 - ゼラチン結合剤中にカプセルに包まれた顔料を含む電気光学媒体 - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６２／５２０，７３１号（２０１８年６月１６日出願）の利益およびそれに対する優先権を主張する。上記出願、および下記の他の米国特許、公開、および係属出願全ての全内容は、参照により本明細書に引用される。

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。建物および乗り物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ることにより、電気光学媒体の光学状態を変動させることによって、窓を通して透過させられる入射放射の割合が電子的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）高温天候中の望ましくない加熱効果の低減（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、増加させられた居住者の快適性を提供することを予期される。さらなる利点が、カプセルに包まれた体積に対する光沢表面の比率が典型的建物におけるそれより有意に大きい自動車において生じることを予期さるであろう。具体的には、自動車におけるＶＴ技術の効果的実装は、前述の利点のみならず、（１）増加させられた運転安全性、（２）低減させられたグレア、（３）向上されたミラー性能（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せられた能力を提供することも予期される。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（特許文献１）は、非極性溶媒中に分散させられ、カプセルに包まれた荷電顔料粒子を含む可変透過率デバイスを説明する。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することが望ましい視認表面のために有用である。

第‘５１１号特許は、可変透過率デバイスにおける最適性能のために、電気泳動媒体を適合させることにおいて重要である種々の要因を説明する。１つの重要な要因は、ヘイズを最小化することである。本願では、「ヘイズ」は、総透過光と比較した拡散透過光（透過させられるときに散乱させられる光）パーセンテージを指す。カプセルに包まれた電気光学媒体を使用するとき、ヘイズは、切り替え媒体を保持するカプセルの屈折率に可能な限り近いように結合剤を屈折率整合させることによって、低減させられることができる。第‘５１１号特許に説明されるように、カプセルの屈折率と０．０７より大きく異ならないポリマー結合剤を使用することが有益である。しかしながら、第‘５１１号特許が認識するように、カプセルの屈折率と結合剤の屈折率とを近似するように整合させる試みは、多くの場合、失敗する。正しい屈折率を伴う結合剤材料が、典型的には、電気伝導性または被加工性等の他の性質を有し、それらが、結合剤材料を電気光学ディスプレイにおいて使用するために好適ではないようにするからである。第‘５１１号特許は、ゼラチン、ポリ（ビニルピロリドン）、セルロース、およびポリ（メチルアクリルアミド）が、結合剤材料として使用され得るが、全て、その欠点を有することを報告する。特に、これらの結合剤材料は、シート上にコーティングされ、続いて、ラミネートされ得る、コアセルベート化されたカプセルの良好に挙動するスラリーに役立たない。故に、電気泳動ディスプレイ（例えば、Ａｍａｚｏｎ Ｋｉｎｄｌｅ（登録商標））のために生産された大部分の電気光学媒体は、ポリウレタンの結合剤に依拠する。

「外来性」結合剤材料の追加の欠点は、いわゆる「キックバック」、すなわち、光学ディスプレイ状態の自己消去性であり、それは、直列抵抗器として特徴付けられ得る内相、マイクロカプセル壁、および周囲結合剤間のインピーダンス（または他の電気性質）の不整合に起因する。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。明らかに、自己消去性は、それがディスプレイの所望の光学状態を逆転させること（またはグレースケールディスプレイの場合、別様に歪ませること）、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、高度に望ましくない。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。

米国特許第７，３２７，５１１号明細書

これまでの研究と対照的に、あるゼラチン調合物、特に、魚ゼラチンおよびアカシア混合物が、カプセルに包まれた電気光学媒体のための結合剤として好適であることが発見された。さらに、内相をカプセルに包むためのブタゼラチン／アカシアコアセルベートとともに使用されると、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、魚ゼラチンおよびアカシア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。

本発明は、したがって、複数のカプセルを、魚ゼラチンおよびアカシアの混合物を備えている結合剤中に備えている電気光学媒体に関する。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備えている内相をカプセルに包む。いくつかの実施形態では、結合剤は、０．５〜２．０またはそれを上回るアカシアに対する魚ゼラチンの重量比率、好ましくは、魚ゼラチンおよびアカシアのほぼ等量の重量比を備えている。いくつかの実施形態では、カプセルは、加えて、２つ以上のタイプの荷電顔料粒子、例えば、第２、第３等の荷電顔料粒子をカプセルに包み、各組の荷電粒子は、種々の色、例えば、白色、黒色、赤色、緑色、青色、マゼンタ色、シアン色、および黄色から選択された色を有し得る。１つの実施形態では、カプセルは、第１の荷電顔料粒子と反対の荷電かつ異なる色の第２の荷電顔料粒子を含み得る。いくつかの実施形態では、結合剤は、加えて、顔料または色素を備えている。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、電界制御剤を備え得る一方、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り得る。本発明の結合剤は、５５０ｎｍで１．４７〜１．５７の屈折率を有し得る。

本発明の電気光学媒体は、種々の電気光学デバイスの中に組み込まれることができる。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み得る。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、剥離シートまたは接着剤層または両方も含むであろう。本発明の電気光学媒体は、光透過性電極層と、接着剤層と、本発明の電気光学媒体と、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もできる。代替として、可変透過率デバイスは、第１の光透過性電極層、接着剤層、本発明の電気光学媒体、および第２の光透過電極層を組み合わせることによって、製作されることができる。いくつかの可変透過率デバイスでは、荷電顔料粒子は、カーボンブラックを含むであろう。

図１Ａ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例証である。粒子は、電場の印加に伴って、視認者に向かって（視認者から離れるように）移動させられることができる

図１Ｂは、電気光学媒体が層間に配置された第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例証である。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せられ、それによって、光が媒体を通過することを可能にすることができる。

図２Ａは、種々の魚ゼラチン結合剤組成物に対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、アカシアを伴わない結合剤を使用し、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使用し、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使用した。

図２Ｂは、種々の魚ゼラチン結合剤組成物に対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、アカシアを伴わない結合剤を使用し、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使用し、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使用した。

図２Ｃは、種々の魚ゼラチン結合剤組成物に対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、アカシアを伴わない結合剤を使用し、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使用し、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使用した。

図３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対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。

本発明は、カプセルに包まれた顔料粒子を含む改良された電気光学媒体を提供する。特に、ほぼ等量の魚ゼラチンおよびアカシアの混合物は、（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の使用のための優れた結合剤であることが見出されている。この結果は、魚ゼラチンまたはアカシアのいずれも、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ので、驚きに値する。下で説明されるように、魚ゼラチンは、単独では、容認不可能なキックバックを有する一方、アカシアは、単独では、コーティング後に調整されると、収縮し、亀裂を生じるであろう。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、低ヘイズならびにより少ないキックバック、したがって、より優れた長期状態安定性を有する。本発明の種々の実施形態による電気光学媒体を含むカラー電気泳動ディスプレイは、より広い動作温度範囲を示し得ることが観察されている。電気光学媒体は、大表面にわたってコーティングされ、電極等でラミネートされ、太陽光下読み取り可能な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ことができる。

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。この機能性は、図１Ａ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１Ｂ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られることができ、１つの動作状態は、実質的に不透明であり、別の動作状態は、光透過性である。この「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、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１Ａおよび１Ｂ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む。カプセルは、典型的には、下で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られ得る第１の電極層と第２の電極層との間に分散させられる。代替として、電極層は、金属電極を備え得、それらは、ピクセルとして配列され得る。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。追加の接着剤層が、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１Ａ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、暗から明まで光学状態を変化させる。図１Ｂ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、カプセルを通した開口、すなわち開状態をもたらす。両実施形態では、溶媒が、非極性であり、電界制御剤および／または安定化剤を備えているので、光学状態（黒色／白色；開／閉）が、電場を維持する必要なく、長時間（数週間）にわたって維持されることができる。その結果、デバイスが、１日数回のみ「切り替えられる」場合、それらは、非常にわずかしか電力を消費しない。

電気泳動ディスプレイは、通常、電気泳動材料の層と、電気泳動材料の反対側に配置された少なくとも２つの他の層とを備え、これらの２つの層のうちの１つは、電極層である。大部分のそのようなディスプレイでは、両層は、電極層であり、電極層の一方または両方は、パターン化され、ディスプレイのピクセルを画定する。例えば、一方の電極層は、細長い行電極に、他方は、行電極に対して直角で伸びる細長い列電極にパターン化され得、ピクセルは、行電極と列電極との交点によって画定される。代替として、より一般には、一方の電極層は、単一連続電極の形態を有し、他方の電極層は、ピクセル電極の行列にパターン化され、それらの各々は、ディスプレイの１つのピクセルを画定する。スタイラス、プリントヘッド、またはディスプレイと別個の類似の移動可能な電極との使用のために意図される、別のタイプの電気泳動ディスプレイでは、電気泳動層に隣接する層のうちの１つのみが、電極を備え、電気泳動層の反対側の層は、典型的には、移動可能な電極が電気泳動層を損傷させることを防止するように意図される、保護層である。

用語「グレー状態」は、画像化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、極限状態が実質的に透明と本質的に不透明とである可変透過率窓として電気光学ディスプレイを使用することが公知であり、中間「グレー状態」は、部分的に透過性であろうが、実際には、色がグレーの色ではないこともある。実際、使用される粒子が、光散乱する場合、部分的透過性「グレー状態」は、実際には、白色に着色され得る。用語「モノクロ」は、以降、ピクセルを介在グレー状態を伴わずにその２つの極限光学状態にのみ駆動する駆動スキームを示すために使用され得る。

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本明細書で使用され、それは、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備えているディスプレイを指し、その第１または第２の表示状態のうちのいずれかをとるように有限持続時間のアドレッシングパルスを用いて任意の所与の要素が駆動され、アドレッシングパルスが終了した後、表示要素の状態を変化させるために要求されるアドレッシング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。公開済米国特許第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のみならず、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。この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対象とするために使用され得る。

Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＩＴ）およびＥ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡され、またはそれらの名義の多数の特許および出願が、カプセルに包まれた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。そのようなカプセルに包まれた媒体は、多数の小型カプセルを備え、それらの各々自体は、電気泳動により移動可能な粒子を流体媒体中に含む内相と、内相を囲繞するカプセル壁とを備えている。以下を含む下でリストアップされる特許および出願に説明される材料および技法のうちのいくつかは、本明細書に説明される可変透過率デバイスの製作に関連する。
（ａ）電気泳動粒子、流体、および流体添加物（例えば、米国特許第５，９６１，８０４号、第６，０１７，５８４号、第６，１２０，５８８号、第６，１２０，８３９号、第６，２６２，７０６号、第６，２６２，８３３号、第６，３００，９３２号、第６，３２３，９８９号、第６，３７７，３８７号、第６，５１５，６４９号、第６，５３８，８０１号、第６，５８０，５４５号、第６，６５２，０７５号、第６，６９３，６２０号、第６，７２１，０８３号、第６，７２７，８８１号、第６，８２２，７８２号、第６，８７０，６６１号、第７，００２，７２８号、第７，０３８，６５５号、第７，１７０，６７０号、第７，１８０，６４９号、第７，２３０，７５０号、第７，２３０，７５１号、第７，２３６，２９０号、第７，２４７，３７９号、第７，３１２，９１６号、第７，３７５，８７５号、第７，４１１，７２０号、第７，５３２，３８８号、第７，６７９，８１４号、第７，７４６，５４４号、第７，８４８，００６号、第７，９０３，３１９号、第８，０１８，６４０号、第８，１１５，７２９号、第８，１９９，３９５号、第８，２７０，０６４号、および第８，３０５，３４１号、ならびに米国特許出願公開第２００５／００１２９８０号、第２００８／０２６６２４５号、第２００９／０００９８５２号、第２００９／０２０６４９９号、第２００９／０２２５３９８号、第２０１０／０１４８３８５号、第２０１０／０２０７０７３号、および第２０１１／００１２８２５号参照）
（ｂ）カプセル、結合剤、およびカプセルに包むプロセス（例えば、米国特許第６，９２２，２７６号および第７，４１１，７１９号参照）
（ｃ）電気光学材料を含むフィルムおよびサブアセンブリ（例えば、米国特許第６，９８２，１７８号および第７，８３９，５６４号参照）
（ｄ）バックプレーン、接着剤層、および他の補助層、ならびにディスプレイにおいて使用される方法（例えば、米国特許第７，１１６，３１８号および第７，５３５，６２４号参照）
（ｅ）色形成および色調節（例えば、米国特許第７，０７５，５０２号および第７，８３９，５６４号参照）
（ｆ）ディスプレイを駆動する方法（例えば、米国特許第７，０１２，６００号および第７，４５３，４４５号）
（ｇ）ディスプレイの用途（例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号）
（ｈ）非電気泳動ディスプレイ（例えば、米国特許第６，２４１，９２１号、第６，９５０，２２０号、第７，４２０，５４９号、および第８，３１９，７５９号、ならびに米国特許出願公開第２０１２／０２９３８５８号）。

電気光学媒体の内相は、荷電顔料粒子を懸濁流体中に含む。本発明の可変透過率媒体において使用される流体は、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。特に好ましい溶媒は、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素、およびＩｓｏｐａｒ（登録商標）（Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ）またはＩｓａｎｅ（登録商標）（Ｔｏｔａｌ）等の石油蒸留物、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、低誘電定数（２．３）と比較的に高屈折率（１．４７）とを組み合わせるので、リモネンである。内相の屈折率は、Ｃａｒｇｉｌｌｅ−Ｓａｃｈｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．（Ｃｅｄａｒ Ｇｒｏｖｅ， ＮＪ）から利用可能なＣａｒｇｉｌｌｅ（登録商標）屈折率整合流体等の屈折率整合剤の添加を用いて修正され得る。本発明のカプセルに包まれた媒体では、粒子の分散の屈折率が、カプセルに包む材料のそれと可能な限り厳密に整合し、ヘイズを低減させることが好ましい。この屈折率整合は、溶媒の屈折率が封止剤のそれと近いとき、最良に達成される（一般に利用可能なポリマー封止剤を採用するとき）。大部分の事例では、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。

荷電顔料粒子は、種々の色および組成であり得る。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得る。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等の無機顔料から形成され得る。それらは、高屈折率（＞１．５）を伴い、あるサイズ（＞１００ｎｍ）であり、白色を示すポリマー粒子、または所望の屈折率を有するようにエンジニアリングされた複合粒子でもあり得る。黒色荷電粒子は、ＣＩ顔料黒色２６または２８等（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得る。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得る。他の例は、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｒｅｄ ３Ｇ ７０−ＥＤＳ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｐｉｎｋ Ｅ−ＥＤＳ、ＰＶ ｆａｓｔ ｒｅｄ Ｄ３Ｇ、Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ ｒｅｄ Ｄ３Ｇ ７０、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 Ｌ３６６０ ＨＤ；Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｂｌｕｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ、ｄｉａｒｙｌｉｄｅ ｙｅｌｌｏｗ、またはｄｉａｒｙｌｉｄｅ ＡＡＯＴ ｙｅｌｌｏｗを含む。色粒子は、ＣＩ顔料青色２８、ＣＩ顔料緑色５０、ＣＩ顔料黄色２２７等の無機顔料から形成されることもできる。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、ならびに米国公開第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得る。

粒子は、溶媒または溶媒混合物中に懸濁されると、本来の電荷を示し得るか、電界制御剤を使用して明示的に荷電され得るか、または、電荷を獲得し得る。好適な電界制御剤は、当技術分野において周知である。それらは、性質上、ポリマー性または非ポリマー性であり得るか、または、イオン性または非イオン性であり得る。電界制御剤の例は、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）、ＯＬＯＡ１１０００（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）誘導体等を含み得る。懸濁流体および荷電顔料粒子に加え、内相は、安定化剤、界面活性剤、および電界制御剤を含み得る。安定化材料は、溶媒中に分散させられると、荷電顔料粒子上に吸着され得る。この安定化材料は、粒子がそ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、粒子を互いから分離されたまま保つ。当技術分野において公知のように、荷電粒子（典型的には、上で説明されるように、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得る。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か、またはその中に可溶性である非極性「尾部基」とを備えている。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、もしくは、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、もしく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り得る。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。本発明との使用の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。

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、上で述べられたＥ ＩｎｋおよびＭＩＴ特許ならびに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利用可能である。それは、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備えている。それは、ペプチドおよびタンパク質の混合物を備えている。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から導出されるアカシア（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、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溶液が、下で説明されるように、非極性内相とともにコアセルベート化され、内相を含むクリアかつ可撓なカプセルを生産する。

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得る。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。このプロセスでは、ゼラチンおよびアカシアの水性混合物が、炭化水素内相（またはカプセルに包むために所望される、他の水不混和性相）とともに乳化され、内相をカプセルに包む。混合物は、４０°Ｃまで上昇させられ、混合物のｐＨは、約４．９まで降下させられ、ゼラチン／アカシアコアセルベートの形成を引き起こし、それによって、カプセルを形成する。結果として生じる混合物の温度は、次いで、１０°Ｃまで降下させられ、グルタルアルデヒドの水溶液（カプセル壁を架橋結合するための剤）が、添加される。結果として生じる混合物は、次いで、２５°Ｃまで加温され、さらに１２時間にわたって激しく攪拌される。仕上げステップ（カプセル混合物を５０°Ｃで約１時間にわたって保持する）が、残りのグルタルアルデヒドを不活性化するために使用され、それによって、カプセルが、ふるい分け中、分離するであろうことを保証する。このプロセスは、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、ふるい分け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。約１２０μｍを超えるカプセルは、カプセルが、処理中、剪断力から破損する傾向にあるので、困難である。加えて、１００μｍより大きいカプセルは、裸眼で可視であり、したがって、その存在は、可変透過率フィルムにおいてリップルとして見られる。

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、魚ゼラチンを備えている。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、コアセルベート化された混合物は、好適に均一なスラリーを作成しないであろうため、混合物は、コアセルベート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ることができることが見出されている。

軸外透明性を改良するために、電気泳動層を可能な限り薄く保つこと、したがって、電気泳動層の厚さを通して延びてい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。しかしながら、上で述べたように、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が存在する可能性が高い。軸外透明性も、液滴の側壁全体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、粒子を集中させ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、本発明のＤＣ／ＡＣ駆動方法に従って生産され得る。

電気泳動粒子を「シャッタモード」において制御するための種々の波形が、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号に説明される。電気泳動ディスプレイに類似するが、電場強度の変動に依拠する誘電泳動ディスプレイは、類似モードで動作することができる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照されたい。「シャッタモード」は、実質的に不透明である、第１の状態と、実質的に光透過性である第２の状態とを有するディスプレイの短縮表現である。

（実施例１）

非水性内相が、ＯＬＯＡ１１０００、ｌ−リモネン、Ｃａｒｇｉｌｌｅ（登録商標）５０４０浸漬流体、Ｍｏｇｕｌ（登録商標）Ｌ（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、ポリスチレン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ ３３１６５１）、および２−ヘキサデカン酸（Ａｌｄｒｉｃｈ）を組み合わせることによって調製された。内相混合物が、次いで、混合物を乾燥ブタゼラチン（Ｇｅｌｉｔａ ＵＳＡ，Ｉｎｃ）およびアカシア（ＡＥＰ Ｃｏｌｌｏｉｄｓ）の水溶液に添加することによってカプセルに包まれた。内相の添加が完了後、混合物が、攪拌および加熱され、内相を約４０〜４５μｍの平均直径を有する液滴の中に乳化した。さらなる液滴分解を防止するために、水と、水中５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８（Ａｌｄｒｉｃｈ １５７５９）を伴う１０重量％Ｅｍｐｅｒｏｒ２０００カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）の分散剤とが、添加された。

混合およびｐＨ調節後、混合物の温度は、降下させられ、５０重量％グルタルアルデヒドが、継続して激しい攪拌を伴って添加された。この添加後、混合物が、徐々に加温され、激しく攪拌され、次いで、冷却された。結果として生じるカプセルは、ソートされ、平均サイズ約３０μｍを伴う、サイズ１５〜５０μｍのカプセルの混合物を作成した。

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、以下の３つの異なる水性魚ゼラチンベースの結合剤に混合された：Ａ）アカシアを有していないもの、Ｂ）アカシアと魚ゼラチンの１：３混合物、および、Ｃ）アカシアと魚ゼラチンの１：１混合物。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重量部の結合剤と７重量部のカプセルの比率で混合され、水中５重量％Ｋｏｌｌｉｐｈｏｒ Ｐ１８８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と４９重量部の結合剤の比率であった。結果として生じる混合物は、１２５ｍｍ厚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む電気泳動媒体約２５μｍ厚を生産した。

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は、次いで、ウレタンアクリレートベースの接着剤で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、塗布された。結果として生じるアセンブリは、次いで、ＣＳｕｎ ＵＶ灯からのＵＶ光への露出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、各結合剤調合物のために調製された。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、開および閉透過率ならびにヘイズに関して評価された。要するに、各サンプルは、サンプルの反対側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、開放および閉状態に駆動され、透過率に対して評価された。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、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３参照）。結果として生じるデータは、図２Ａ−２Ｃに示される。

３つの結合剤調合物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（開および閉状態間の差異；図２Ｂ）および非常に低ヘイズ（図２Ａ）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、アカシアを含む両結合剤混合物は、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３を参照されたい。

（実施例２）

非水性内相が、第１の着色顔料分散剤、第２の着色顔料分散剤、および第３の着色顔料分散剤と白色顔料分散剤を組み合わせることによって調製された。これは、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）およびＩｓｏｐａｒ Ｅを含む溶媒混合物と混合され、さらに、ポリイソブチレンの溶液と混成された。内相混合物が、次いで、混合物を乾燥ブタゼラチンおよびアカシアの水溶液に添加することによってカプセルに包まれた。内相の添加が完了後、混合物は、混合することによって乳化され、加熱しながらｐＨ調節された。混合物の温度は、次いで、降下させられ、５０重量％グルタルアルデヒドが、継続した激しい攪拌を伴って添加された。この添加後、混合物は、徐々に加温され、激しく攪拌され、次いで、冷却された。結果として生じるカプセルは、ふるいを用いてソートされ、平均サイズ約４０μｍを伴うサイズ１５〜５０μｍのカプセルの混合物を作成した。

結果として生じる水性カプセルスラリーは、次いで、以下の３つの異なる結合剤の中に混合された：Ａ）荷電ポリ（ビニルアルコール）、Ｂ）アカシアと魚ゼラチンの１：１混合物、および、Ｃ）標準的ポリウレタン分散剤。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重量部の結合剤と７重量部のカプセルの比率で混合された。結果として生じる混合物は、１２５ｍｍ厚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む電気泳動媒体約２１μｍ厚を生産した。

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、伝導性塩でドープされたポリウレタン接着剤でラミネートされ、それは、続いて、スクリーン印刷されたバックプレーンアセンブリ約２平方インチにラミネートされた。ピクセル色状態および色域体積が、次いで、複数の温度で測定され、結果として生じる色域が、最大電圧を超える駆動条件限界を伴わずに、実験システムのために可能な最大状態体積を包含するように求められた。３つのサンプルのうち、魚ゼラチン／アカシア結合剤を含むフィルムは、温度範囲にわたって最大かつ最も一貫した色域体積を示した。結果は、下記の表１に提供される。

表１：

前述から、本発明が、非常に低ヘイズを伴い開状態と閉状態との間の高コントラスト（すなわち、可変透過率窓等の商業用途のための魅力的品質）を有する可変透過率デバイスに役立つ電気光学媒体を提供し得ることが分かるであろう。

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、上で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。
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
（項１）
複数のカプセルと、結合剤とを備えている電気光学媒体であって、各カプセルは、複数の荷電粒子と、流体とを含み、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、前記結合剤は、魚ゼラチンとアカシアとを備えている、電気光学媒体。
（項２）
前記カプセルは、ゼラチンとアカシアとを備えている、上記項１に記載の電気光学媒体。
（項３）
前記結合剤は、０．５〜２．０のアカシアに対する魚ゼラチンの質量比率を有する、上記項１に記載の電気光学媒体。
（項４）
前記結合剤は、５５０ｎｍ、５０％ＲＨで、１．４７〜１．５７の屈折率を有する、上記項１に記載の電気光学媒体。
（項５）
前記電場の印加は、前記荷電粒子を開状態と閉状態との間で切り替え、前記カプセルの光の吸収度は、前記開状態におけるより前記閉状態において大きい、上記項１に記載の電気光学媒体。
（項６）
前記荷電顔料粒子は、第１の色を有する第１のタイプの粒子と、第２の色を有する第２のタイプの粒子とを備え、
前記第１の色と第２の色とは、異なり、前記第１のタイプの粒子は、前記第２のタイプの粒子と反対の電荷を有する、上記項１に記載の電気光学媒体。
（項７）
前記荷電顔料粒子は、少なくとも３つの組の粒子を備え、各組の粒子は、他の２つの組の粒子の色と異なる色を有し、各組の粒子の色は、白色、黒色、赤色、緑色、青色、マゼンタ色、シアン色、および黄色から成る群から選択される、上記項１に記載の電気光学媒体。
（項８）
２つの電極間に配置された上記項１に記載の可変透過率電気泳動媒体層を備えているデバイスであって、前記２つの電極のうちの少なくとも１つは、光透過性である、デバイス。
（項９）
前記２つの電極は、光透過性である、上記項８に記載のデバイス。

Claims (6)

1. 複数のカプセルと、結合剤とを備えている電気光学媒体であって、各カプセルは、ゼラチンとアカシアとを備えておりそして複数の荷電粒子と、流体とを含み、前記荷電粒子は、電場の印加によって移動可能であり、前記結合剤は、魚ゼラチンとアカシアとを備えており、ここで、前記結合剤は、重量でほぼ等量の魚ゼラチンとアカシアとのものであり、そして前記結合剤は、５５０ｎｍ、５０％ＲＨで、１．４７〜１．５７の屈折率を有する、電気光学媒体。
2. 前記電場の印加は、前記荷電粒子を開状態と閉状態との間で切り替え、前記カプセルの光の吸収度は、前記開状態におけるより前記閉状態において大きい、請求項１に記載の電気光学媒体。
3. 前記荷電粒子は、第１の色を有する第１のタイプの粒子と、第２の色を有する第２のタイプの粒子とを備え、
   前記第１の色と第２の色とは、異なり、前記第１のタイプの粒子は、前記第２のタイプの粒子と反対の電荷を有する、請求項１に記載の電気光学媒体。
4. 前記荷電粒子は、少なくとも３つの組の粒子を備え、各組の粒子は、他の２つの組の粒子の色と異なる色を有し、各組の粒子の色は、白色、黒色、赤色、緑色、青色、マゼンタ色、シアン色、および黄色から成る群から選択される、請求項１に記載の電気光学媒体。
5. ２つの電極間に配置された請求項１に記載の電気光学媒体の層を備えているデバイスであって、前記２つの電極のうちの少なくとも１つは、光透過性である、デバイス。
6. 前記２つの電極は、光透過性である、請求項５に記載のデバイス。

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