JP2007011342A - イメージの安定性のためにゲル化剤を含有する表示媒体を含む電気泳動ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】イメージの安定性が改良された電気泳動ディスプレイ、当該電気泳動ディスプレイ用の表示媒体、および当該電気泳動ディスプレイにおける表示方法を提供する。
【解決手段】電気泳動ディスプレイデバイス用の表示媒体が、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含する。ゲル化剤を含ませることは、当該ゲル化剤の融点近傍もしくはそれより高い温度において形成したディスプレイデバイス内のイメージを、ゲル化状態において、たとえばゲル化剤のゲル化点近傍もしくはそれより低い温度において固定することを可能にする。したがってイメージが、電気泳動界の印加の不在時においてさえ安定性を有する。
【選択図】なし

Description

電気泳動ディスプレイにおける使用、たとえば電気泳動ディスプレイデバイスのリザーバまたはマイクロカプセルに充填して使用することに特に適した表示媒体について述べられている。また、電気泳動ディスプレイデバイスを用いてイメージを表示する方法についても述べられている。表示媒体内に熱可逆性ゲル化剤を含ませることは、イメージの形成に使用された電界の印加が除去された後においても、イメージが安定性を保持することを可能にする。

電気泳動ディスプレイデバイスは、電子ペーパとも呼ばれ、この分野でよく知られている。電気泳動ディスプレイは、概して、２つの平行透明導体電極パネルを構成するセル内に収められた整合する比重の着色された液体内にコロイド状に分散された荷電顔料粒子の単一タイプの懸濁液を包含する。荷電粒子は、電界の影響の下に電極パネル間を移動する。したがって電極上における電界の適切な印加を通じてイメージを表示するべく作ることができる。情報の提供ならびにイメージの表示のための手段としての電気泳動ディスプレイの利点は、従来技術において充分に認識されている。

特許文献１には、代表的な電気泳動ディスプレイの構造が例示されている。電気泳動ディスプレイデバイスは、間にキャビティを形成するように関連付けされた電極のペアを包含し、当該キャビティには、電気的絶縁液体内にコロイド状の大きさの等しい粒子を含む着色された懸濁媒体およびその懸濁媒体に懸濁された微細に分割された電気泳動粒子を包含する電気泳動懸濁液層が満たされる。電位のソース（source）が電極に結合される。電界の印加により、粒子が電界に追従することから、それらがイメージを形成する。特にその図１を参照されたい。

特許文献２、３には、電気泳動ディスプレイ内に使用するための誘電分散について説明されており、電気泳動ディスプレイは、誘電体流体、誘電体流体内に分散され選択された極性の表面電荷を有する第１の複数の第１の色の粒子、および第１の複数の粒子の極性と逆の極性の表面電荷を有する第２の複数の第２の色の粒子を含み、それらに対する立体斥力が第１および第２の複数の粒子の凝固を防止する。一実施態様において、第１および第２の複数の粒子は、それぞれ別々の２段階の分散重合反応によって形成される。粒子の各セットは、独特の２次的かつ機能的モノマを伴って形成される。対応する電荷制御剤がこれらの分散に追加されて、それぞれの粒子上において逆の極性が確立される。

すなわち、マイクロカプセル内に電気泳動流体が封入されたディスプレイである。この流体は、２もしくはそれを超える数の流体の混合物、あるいは単一流体とすることができる。ディスプレイはさらに、懸濁流体内に分散された粒子を包含し、それにおいて粒子は液体を含む。いずれの場合においても、懸濁している流体は、その中に分散された粒子の濃度または屈折率と実質的に整合する濃度または屈折率を有する。そこで述べられている任意の電気泳動ディスプレイに対する電界の印加は、ディスプレイの光学特性に影響することが示されている。

一実施態様において特許文献３（５８４特許）は、カプセル化された電気浸透圧ディスプレイについて述べており、それにおいては、電気浸透圧的に誘導される屈折率整合流体（すなわち、流体の屈折率と分散相の屈折率の間の差が好ましくは０．５内である）の動きによって、カプセルの多孔質またはゲル様の分散相が膨張され（つまり充填され）排出される。この材料の孔が流体によって満たされると、カプセルが等質材料として作用し、その結果、その多くが媒体のバルク特性に従って光を透過し、あるいは屈折する。しかしながら、孔が可動流体によって空にされると、より多くの量の屈折率不整合が存在するようになり、光の散乱が大幅に増加される。特許文献３（５８４特許）の第１０コラム、第１９〜３２行を参照されたい。なお、この実施態様は、懸濁流体の部分として熱可逆性ゲル化剤の包含を記述していない。

特許文献４には、電気泳動ディスプレイデバイスを用いてイメージを表示するための方法が述べられており、当該電気泳動ディスプレイデバイスは、少なくとも一方が透明である２つの導電性膜基板の間に配置された、それぞれに電気泳動ディスプレイ流体が収められた複数の個別のリザーバまたはマイクロカプセルを含む。この方法は、選択された個別のリザーバに対して、ディスプレイ流体の第１のセットの粒子もしくは第２のセットの粒子うちのいずれかを表示させる態様で電界ならびに磁力を適切に印加することを含む。第１のセットの粒子は、第２のセットの粒子の色と異なり、かつコントラストをなす色を呈し、また好ましくは荷電特性が異なる。

米国特許第４，２７２，５９６号明細書 米国特許第６，１１３，８１０号明細書 米国特許第６，０１７，５８４号明細書 米国特許第６，５７４，０３４号明細書 米国特許第６，７８８，４４９号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１３２９２５ Ａ１号明細書 米国特許第３，６６８，１０６号明細書

再イメージング可能な電子ペーパが直面している主要な問題の１つは、イメージの安定性が低いことであり、特に、ディスプレイデバイス内にイメージを形成するために印加された電界が除去された後におけるそれである。持続的な静電気力なしでは、取り扱いの間（たとえば、ユーザが見る／読む間）に電子イメージが劣化する。改良されたイメージ安定性を有する電気泳動ディスプレイを開発することが望ましい。

実施態様には、電気泳動ディスプレイデバイスのための表示媒体が述べられており、当該表示媒体は、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含する。

実施態様においては、少なくとも１つのゲル化剤が、約４５℃から約７０℃までの間に融点を有し、約２０℃から約４０℃の間にゲル化点を有する。

また実施態様には、少なくとも一方が透明である２つの導電性膜基板の間に配置される電気泳動ディスプレイ層を包含する電気泳動ディスプレイデバイスについても記述されており、それにおいて電気泳動ディスプレイ層は、その中に、表示媒体が収められた複数の個別のユニットを含み、この表示媒体が、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含する。

実施態様においては、個別のユニットがコンテナ（containers）であり、表示媒体を中に封入したコンテナまたはマイクロカプセルの間のスペーサによってそれが画定される。

別の実施態様には、少なくとも一方が透明である２つの導電性膜基板の間に配置される電気泳動ディスプレイ層を包含する電気泳動ディスプレイデバイス内にイメージを形成する方法が述べられており、それにおいて電気泳動ディスプレイ層は、その中に、表示媒体が収められた複数の個別のユニットを含み、この表示媒体が、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含し、当該方法は、この少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤の融点近傍もしくはそれを超える温度までディスプレイデバイスを加熱すること、それに続いてこれら複数の個別のユニットの選択されたそれぞれに対する適切な界の選択的な印加によってディスプレイデバイス内にイメージを形成すること、およびそれに続いて少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤のゲル化点近傍もしくはそれより低い温度までディスプレイデバイスを冷却し、ゲル化状態においてイメージを固定することを包含する。

電気泳動ディスプレイデバイスのための表示媒体は、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含し、ゲル化剤を含ませることによって、ゲル化剤の融点近傍もしくはそれより高い温度においてディスプレイデバイス内に形成したイメージを、ディスプレイデバイスの冷却時、たとえばゲル化剤のゲル化点近傍もしくはそれより低い温度まで冷却したときにゲル化状態に固定することを可能にする。したがって、印加電界が不在の場合であってもイメージが安定性を有する。

最初に、表示媒体を含めることのできる電気泳動ディスプレイデバイスの構造について詳細に説明する。しかしながら、ここで説明する電気泳動表示媒体の使用が、必ずしもこれらのもっとも好ましい実施態様に限定されることはなく、そのほかの、電気泳動ディスプレイデバイスに適した任意の設計を使用してもよく、それについて限定する意図はない。ここで述べている以外の電気泳動ディスプレイデバイスの設計については、たとえば特許文献５に述べられており、当該特許文献はその全体が参照によってこれに援用される。

図１に例示されているとおり、電気泳動ディスプレイデバイスの第１の実施態様は、互いに対向して配置された２つの導電性膜基板１０および２０を包含し、それらの間に電気泳動層４０を伴う。この実施態様においては、電気泳動層４０が、表示媒体を含んでいる複数の個別のリザーバを画定するスペーサ層を包含する。

電気泳動ディスプレイデバイスの導電性膜基板については、限定の意図ではないが、たとえば現在この分野に知られており使用されている材料を含む任意の適切な材料を使用することができる。これらの導電性膜基板のうちの少なくとも１つ、より具体的に述べると、トップの導電性膜基板は、それを通してこのデバイスによって形成されるイメージが見えなければならないことから、それを可能にするために透明である必要がある。望ましい場合には、両方の基板を透明にしてもよい。当然のことながら、ボトムまたは裏側の基板が透明である必要はなく、それに代えて、たとえば光反射または光吸収材料とすることもできる。使用できる適切な材料としては、導電性プラスチックフィルム、たとえばインジウム‐スズ酸化物（ＩＴＯ）コーティングを施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のプラスチックフィルム、ＩＴＯコーティングを施したガラス等の導電性ガラスフィルム、および導電性薄膜材料を挙げることができる。透明度について言えば、ＩＴＯコーティングを施したプラスチックおよびガラスフィルムが好ましい。

好ましくは、間にスペーサ層を挟み込む基板が、電気泳動ディスプレイデバイスの全体的な長さならびに幅に対応する長さならびに幅を有する。したがって好ましくはこれらの基板を、ディスプレイデバイスの個別のリザーバの直上で分割されることのない連続した単一の膜とする。これらの基板は、好ましくは可能な限り薄く作られ、しかも適切な導電特性ならびに構造的完全性を維持する。たとえば、これらの基板が有する高さ（すなわち厚さ）は、約２０ミクロンから約１００ミクロンまでとする必要がある。

これらの導電性膜基板の間には、複数の個別のリザーバ（３０、３１、３２）が含められており、そのそれぞれには表示媒体が満たされているが、それについては詳細を後述する。個別のリザーバのそれぞれは、ディスプレイデバイス内の電気泳動表示媒体の１つのコンテナおよび／またはセルを画定する。

スペーサ４０は、個別のリザーバを互いに分ける。任意の適切なスペーサ設計を使用することができる。たとえばこのスペーサを、特許文献６の中に述べられているタイプとしてもよく、当該特許文献はその全体が参照によってこれに援用される。そこに述べられているとおり、個別のリザーバの幅および／または寸法は、好ましくはたとえば約５ミクロンから約４００ミクロンまでの間とする。またこれもそこに述べられているが、スペーサは、たとえば異なる着色表示媒体を中に擁するポケット・シートが互いにスタックされるときのように１を超える層／シートから構成してもよい。自明であろうが、リザーバ内に使用されることになる表示媒体が含む粒子は、それが機能するためにリザーバの幅／寸法より小さいサイズでなければならない。複数のリザーバを分離するスペーサの固体部分、すなわちスペーサ層の個別のリザーバの間におけるパーティションは、好ましくは可能な限り薄くする必要がある。好ましいパーティションの厚さは、たとえば１０ミクロン台から約１００ミクロン台であり、より好ましくは約１５ミクロンから約５０ミクロンまでとする。

ディスプレイデバイスは、希望に応じて任意の適切な全体の長さおよび幅を有することができる。また電気泳動ディスプレイデバイスは、任意の所望の高さを有することができるが、デバイスのサイズならびに使用の容易性について言えば、全体的な高さが約３０ミクロンから約４００ミクロンまでの間となることが好ましい。

電気泳動ディスプレイデバイスの形成においては、リザーバまたはスペーサのポケットに表示媒体が満たされ、スペーサ層が第１の、またはボトムの導電性膜基板に取り付けられる。リザーバの充填および基板へのスペーサの取り付けは、任意の適切な順序で行うことができる。第１の導電性膜基板へのスペーサ層の取り付けは、任意の適切な方法によって行うことができる。好都合であれば接着剤を使用してもよい。リザーバに表示媒体が満たされ、スペーサが第１の導電性膜基板に取り付けられた後は、第２の、またはトップの導電性膜基板が取り付けられてリザーバをシールするが、これは透明でなければならない。この場合においても、第２の導電性膜基板の取り付けは、接着剤を用いた接着を含む任意の適切な手段によって行うことができる。希望に応じて、スペーサ層と導電性膜基板の間に追加の層を含めてもよく、それについて限定する意図はない。

適切な電気泳動ディスプレイデバイスの第２の実施態様を図３に示す。図３に示されているとおり、この電気泳動ディスプレイデバイスもまた、互いに対向して配置された２つの導電性膜基板１０および２０を包含する。しかしながらこの実施態様においては、これらの基板の間の電気泳動層が複数のマイクロカプセル（それぞれ４５のラベルが付されている）からなり、それらの中に電気泳動表示媒体が封入されている。これらのマイクロカプセルは、適切なマトリクス材料内に保持される。マイクロカプセルを使用する類似の電気泳動ディスプレイデバイスが特許文献３の中で述べられており、当該特許文献はその全体が参照によってこれに援用される。好ましくはこれらのマイクロカプセルが、リザーバの幅／寸法について前述した範囲内のサイズ（直径）を有するべく作られる。

この実施態様においては、マイクロカプセルが最初に準備される。続いてそれらのマイクロカプセルが、デバイスの導電性膜基板の１つの上に接着される。

この実施態様のマイクロカプセルを作るためには、任意の適切なカプセル化の方法が使用できる。カプセル化のプロセスは、従来のコアセルベーション、界面重合、現場重合、電解分散および冷却、あるいはスプレイ（splay）‐乾燥プロセスを含むことができる。これらのマイクロカプセルは、イソシアネート‐ポリオール、ウレア‐ホルムアルデヒド‐レソルシノール、メラミン‐ホルムアルデヒド樹脂、またはヒドロキシプロピル・セルロースの壁形成材料を使用するプロセスによって準備することもできる。

好ましいマイクロカプセルは、コアの固体および／または液体封入剤の周囲に多層壁を有することができる。これらは、たとえば最初に界面重合反応によって薄い壁を形成し、それに続いて現場重合反応によって、あるいはコアセルベーション・プロセスによって第２の、より厚い壁を形成し、作ることが可能である。マイクロカプセルの第１の壁は、一般にポリウレア、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ‐アミン縮合体およびシリコンから構成することができる。マイクロカプセルの第２の壁は、一般にメラミン‐ホルムアルデヒドの縮合体、ウレア‐ホルムアルデヒド、レソルシノール‐ホルムアルデヒド、フェノール‐ホルムアルデヒド、ゼラチン‐ホルムアルデヒド、または２つの逆極性に荷電されたゼラチン／アラビアゴムおよびポリ（スチレン・スルホン酸）／ゼラチン等の高分子の共重合複合体から構成することができる。

半連続ミニエマルジョン重合プロセスを、たとえばここで述べているとおりに、電気泳動表示媒体の封入に使用することもできる。

上記の方法に従って電気泳動表示媒体を封入する利点は、図３に示されているとおり、マイクロカプセルを球状に、あるいはプロセスのコントロールを通じて球以外の形状に作成できることである。異なる形状が、マイクロカプセルのより良好なパッキング密度ならびにより良好な表示品質を可能にすることがある。

マイクロカプセルは、生成された後にデバイスの導電性膜基板の１つに接着され、たとえば接着剤または高分子マトリクス材料といった任意の適切なバインダを使用し、それとマイクロカプセルが基板上へのマイクロカプセルのコーティングに先行して混合されるか、マイクロカプセルの配置の前に基板上にコーティングされるか、あるいは基板上に配置された後のマイクロカプセルにコーティングされる。マイクロカプセルは、好ましくは横並び関係で隣接して配置され、２つの導電性膜基板の間に好ましくは単層を構成する（すなわち、マイクロカプセルがスタックされない）。しかしながら１を超えるマイクロカプセルの層が作られてもよく、それについて限定する意図はない。

次に、電気泳動ディスプレイデバイス内において使用するための電気泳動表示媒体について説明する。

電気泳動表示媒体は、媒体内に分散される着色粒子の少なくとも１つのセットからなり、媒体内の粒子は、媒体が加熱されて、たとえば少なくとも約３５℃の温度まで上昇すると移動が許されるが、媒体が周囲温度にあるときは媒体内に実質的に固定される。媒体は、好ましくは少なくとも液体および、少なくとも約３５℃の温度に融点を有する熱可逆性ゲル化剤からなる。

一実施態様においては、電気泳動表示媒体が、液体および熱可逆性ゲル化剤からなる着色媒体内に分散された粒子の１セットを包含し、これらの粒子は、媒体の色と異なる、コントラストをなす色を呈する。着色媒体は、好ましくは異なる濃度を有する２つの不混和性の液体からなる液体システムを包含し、その結果、他方の不混和性の液体より低い濃度を有する不混和性の液体が、当該他方の不混和性の液体の上側の位置を占め、粒子のセットは、好ましくはこれら２つの不混和性の液体の濃度の中間の濃度を有し、その結果、これらの粒子は、２つの不混和性の液体の界面の位置を占めることになるが、それについてはさらに詳細を後述する。

液体システムは、その中の適切な着色剤によって着色され、たとえばその中に任意の適切な染料および／または分散性顔料を含ませることによって着色できる。

第２の実施態様においては、電気泳動表示媒体が透明液体システム（この場合においても液体システムに着色／色味の追加を行うと有利であるが）からなる媒体内に分散される粒子の２セット、および熱可逆性ゲル化剤を包含し、これらの２セットの粒子は、互いに異なる、好ましくはコントラストをなす色および異なる荷電特性または磁性を呈する。

表示媒体の液体システムの液体材料は、単一の流体から、あるいは２もしくはそれを超える数の流体の混合物から構成してもよく、その場合の流体の混合物は、次に述べるように互いに混和性または不混和性とすることができる。液体システムは、好ましくは重量において約５０から約９５％の液体システム、および重量において約５から５０％の粒子のセットを包含し、好ましくは別々の粒子のセットが、概略で等しい量でそれぞれ表示媒体内に含められる。液体システムの液体およびその中の粒子のセットは、好ましくは整合した濃度を有し、言い換えるとこれらの材料の濃度が互いに約１０％内で等しい。

表示媒体の液体システムは、たとえば表示媒体用の液体としてこの分野で周知の液体を含む任意の適切な液体から構成することができる。好ましくは、液体がクリアまたは透明であり、それ自体で色を呈しないものとするが、前述したとおり、それを禁ずることはない。液体の選択は、化学的不活性、その中に懸濁される粒子との濃度の整合、および／または粒子との化学的両立性の考慮に基づいて行うことができる。流体の粘性は、比較的低く、媒体が加熱されて温度が上昇したときに、電界の影響の下にその中で粒子の移動が許される必要がある。液体は、好ましくは誘電体であり、実質的にイオンを持たない。またこの流体は、着色粒子ならびにマイクロカプセル／リザーバの壁に対する溶剤作用が最小であり、かつ着色粒子と概略で等しい比重を有することが好ましい。

液体システムについて言えば、疎水性有機溶剤、疎水性有機または高分子液体、またはそれらの混合物とすることができる。適切なタイプの液体には、ハロゲン化有機溶剤、飽和リニアまたは分岐炭化水素、シリコンオイル、および低分子重量ハロゲン含有高分子等の有機溶剤があるが、これらはほんの一部に過ぎない。有用な有機溶剤および高分子には、限定の意図ではないが、たとえばエポキシ化デカンおよびエポキシ化ドデカン等のエポキシ化合物；たとえばシクロヘキシルビニルエステル等のビニルエステル；および、たとえばトルエンおよびナフタレン等の芳香族炭化水素が含まれる。有用なハロゲン化有機溶剤には、限定の意図ではないが、たとえばテトラフルオロジブロモエチレン、テトラクロロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、１，２，４‐トリクロロベンゼン、および四塩化炭素が含まれる。これらの材料は高い濃度を有する。有用な炭化水素には、限定の意図ではないが、たとえばデカン、ドデカン、テトラデカン、キシレン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、アイソパー（ＩＳＯＰＡＲ（登録商標））シリーズ（エクソン（Ｅｘｘｏｎ））の脂肪族炭化水素、ノルパー（ＮＯＲＰＡＲ（登録商標））（エクソン（Ｅｘｘｏｎ）の正常パラフィン系流体のシリーズ）、シェル‐ソル（ＳＨＥＬＬ‐ＳＯＬ（登録商標））（シェル（Ｓｈｅｌｌ））、およびソル‐トロール（ＳＯＬ‐ＴＲＯＬ（登録商標））（シェル（Ｓｈｅｌｌ））、ナフサ、およびそのほかの石油系溶剤が含まれる。これらの材料は、一般に低い濃度を有する。シリコンオイルの有用な例としては、限定の意図ではないが、たとえばオクタメチル・シクロシロキサンおよび、より高い分子重量のサイクリック・シロキサン、ポリ（メチル・フェニル・シロキサン）、ヘキサメチルジシロキサン、およびポリジメチルシロキサンが挙げられる。これらの材料は、一般に低い濃度を有する。有用な低分子重量ハロゲン含有高分子には、限定の意図ではないが、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）高分子またはデュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）のクライトックス（ＫＲＹＴＯＸ（登録商標））が含まれる。

追加の実施態様においては、表示媒体の液体システムが２つの不混和性の液体からなるとすることができる。この２層の液体システムは、異なる濃度を伴う、互いに不混和性の２つの液体を使用して達成できる。スリーエム（３Ｍ）のフルオロエーテルおよびエクソン（Ｅｘｘｏｎ）のアイソパーＭ（ＩＳＯＰＡＲ（登録商標）Ｍ）は、適切な組み合わせになる。フルオロエーテルは濃度がより高く、ボトムの位置を占め、アイソパー（ＩＳＯＰＡＲ（登録商標））は濃度がより低く、トップの位置を占める。表示媒体の粒子は、それらの粒子が２つの層の間の界面に位置を占めて所望の懸濁を作り出すように、これら２つの不混和性の液体の濃度の中間の濃度を有する必要がある。

２つの不混和性の液体の使用にはいくつかの利点がある。第１は、粒子の休止ポジションが、表示液体が含まれるリザーバまたはマイクロカプセルのボトムではなく、２つの不混和性の液体の界面となることである（もっとも好ましくはリザーバまたはマイクロカプセルの中央部分の近傍とする）。これは、これらの粒子とリザーバまたはマイクロカプセル（たとえば、カプセル化のシェル）の癒着を最小にする。第２は、リザーバまたはマイクロカプセルの距離の一部だけを粒子が移動すればよいことから、たとえばその距離の半分を移動すればよく、切り替え時間を短縮できることである。第３は、界面に休止している粒子は、ボトムに休止している粒子と比較すると容易に離れることである。これは、粒子の安定性および製品寿命を向上させることができる。

さらに表示媒体は、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤を含む。このゲル化剤は、それらの中に形成されたイメージを周囲温度において固定するべく作用する。そのためにこのゲル化剤は、それらの温度でゲル化状態を形成し、それによってゲル、たとえば半固体から固体の状態を形成する。表示媒体のイメージ相（image aspects）、すなわち粒子および／または液体システムを含む着色成分は、ゲル化剤によって形成されたゲル内に一時的に固定される。ゲル化状態は、好ましくは少なくとも約２５℃までの温度で形成されて維持され、好ましくはそれを少なくとも約４０℃までとする。ディスプレイデバイスが、より高い温度にさらされることが予測され、かつその中に形成されたイメージの維持が求められるときには、より高いゲル化点温度を有する用途のためにゲル化剤を選択すればよい。たとえばより高い温度まで、たとえば約４５℃まで、約５０℃まで、さらにはより高い温度までゲル化状態を維持するゲル化剤を選択することができる。

このゲル化剤は、それを融点まで加熱したとき、およびそれより高い温度において、ゲル化剤がより流体性／液体性の状態に溶融／転換し、その種のゲル化状態と非ゲル化状態の間の転換を無制限に反復できることから熱可逆性である。このゲル化剤の融点もしくはそれを超えて加熱すると、ゲル化剤が非ゲル化状態に溶融／転換し、その状態はゲル化状態に比較すると著しく低い粘性を有する。この状態においては、表示媒体のイメージ成分が、表示媒体内を自由に移動することが許される。したがって、ディスプレイデバイス内にイメージを形成するためには、このデバイスを、ゲル化剤の粘性が失われて、表示媒体のイメージ相、すなわち着色相に媒体内の移動が許される温度まで加熱する。たとえば、表示媒体が、少なくともゲル化剤の概略の融点の温度まで加熱される。好ましい実施態様では、少なくとも約３５℃の温度まで、好ましくは約３５℃から約１００℃まで、さらに好ましくは約４５℃から約７０℃まで上昇させた温度において表示媒体内にイメージを形成できるようになるが、これらの範囲外の温度についても適切に使用することができる。

熱可逆性ゲル化剤については、限定の意図ではないが、単独もしくは組み合わせにおいて使用されるとき、上記の範囲内に融点およびゲル化点を有する任意のゲル化剤を使用することができる。一例のゲル化剤としては、炭化水素有機溶剤および疎水性有機または高分子液体用のゲル化剤を挙げることができる。ゲル化剤は、好ましくは加温を伴って疎水性有機または高分子液体に溶解することが可能であり、ゲル化状態まで冷却したときに実質的に透明なゲルを形成することができる。ゲル化剤の融点は、溶剤の極性ならびにゲル化剤の濃度に依存する。好ましい実施態様においては、ゲル化剤の融点が約４５℃から約７０℃までの範囲内になり、ゲル化点が、約２０℃から約４０℃までの範囲内になる。

使用できるゲル化剤に制限はない。上記の特性を有する任意のゲル化剤を適切に使用することができる。したがって、ここでは広範にわたるゲル化剤を使用することができる。たとえば、ここで述べているゲル化剤および相変化インク成分に一般的に採用されているゲル化剤等を使用することができる。

限定を意図しないゲル化剤の例として、トランス‐４‐ｔ‐ブチル‐１‐フェニル‐シクロヘキサノール、４‐ｔ‐ブチル‐１‐フッ化アリルシクロヘキサノール誘導体、およびメラミン誘導体およびバルビツール酸から誘導された超分子リボンが挙げられる。

表示媒体内には、任意の適切な量のゲル化剤を含ませることができる。好ましい実施態様においては、ゲル化剤が、表示媒体の重量の約０．１％から約１０％、好ましくは表示媒体の重量の約０．１％から約５％、もっとも好ましくは約０．５％から約３％を構成する。

また表示媒体は、界面エネルギまたは粒子の荷電を修正する界面モディファイア等のオプションの添加剤を含むこともできる。望ましい場合または必要な場合には、荷電制御剤、荷電ディレクタ、分散剤、および界面活性剤を表示媒体に添加してシステムのパフォーマンスを向上させることもできる。

次に、媒体内に分散される粒子のセットについて説明する。

表示媒体内において２つの異なる色に着色された粒子のセットが採用される場合には、それぞれのセットの粒子が、たとえばもっとも一般的な黒色および白色というようにそれぞれ異なる色になる。粒子のセットは、好ましくはコントラストをなす色とし、たとえば一方のセットを白色等の明るい色に、他方の粒子のセットを暗い色、たとえば黒色とするべきである。また、着色された粒子の各セットは、少なくとも１つの異なる電気泳動特性を有する。このことは、異なるセットの着色粒子が異なる特性を有していなければならないことを意味し、それによって異なる粒子を、たとえば電界、磁界等によって別々に操作することが可能になり、その結果、その操作に対して異なる粒子のセットが異なる応答を示し、したがってディスプレイデバイスの表示液体を含むリザーバまたはマイクロカプセルが、着色粒子の所望のセットの色を呈することができる。

たとえば着色粒子のセットが異なる荷電特性を有し、たとえば着色粒子の第１のセットは荷電されるが、着色粒子の第２のセットは荷電されないか着色粒子の第１のセットとは逆に荷電される。図１および２は、白い粒子の第１のセットが荷電されず、黒い粒子の第２のセットが荷電される実施態様を例示している。白い粒子が媒体内において荷電されないことから、それらの粒子は、媒体が高い温度（媒体内において粒子の移動が可能になる温度）にあるとき、電気媒体（electric medium）の印加の下にも移動しないが、着色粒子は電界の印加の下に移動するように作られている。図１は、電界の印加がなく、かつ媒体が可動性を与えている状態を示しており、着色（黒色）粒子がリザーバの内側に散乱されており、したがってトップ表面から見える色は白色になる。図２は、電界の印加があり、かつ媒体が可動性を与えている状態を示しており、着色（黒色）粒子がトップ表面に移動し、したがって黒色のイメージが現れる。このイメージは、前述したとおり、ゲル化剤のゲル化状態の使用を通じてディスプレイデバイス内に固定することができる。

この電気泳動ディスプレイデバイスの動作においては、表示されるリザーバまたはマイクロカプセル内の所望の粒子のセットを移動するために、媒体の着色相が移動可能となるような高い温度にデバイスがあるときにデバイスのリザーバまたはマイクロカプセルに電界が印加されるが、この電界はＡＣまたはＤＣとすることができ、好ましくはそれをＡＣとする。好ましくは粒子が、１μｍのギャップ（micron gap）当たり約０．１から約１ボルトまでの電界の下に現像される。たとえば、図１および２（白色の粒子の第１のセットが荷電されず、黒色の粒子の第２のセットが荷電される）に関連して説明したとおり、白色粒子が液体システム内において荷電されないことから、それらは電界の下において移動しないが、それに対して着色粒子は電界の下に移動する。図１は、電界の印加がないとき、つまり電界がオフ・ポジションにあるときを示しており、着色（黒色）粒子がリザーバの内側に散乱されており、したがってトップ表面から見える色が白色になる。図２は、電界が印加されているとき、すなわちオン・ポジションを示しており、着色（黒色）粒子がトップ表面に移動し、したがって色のついたイメージが現れる。粒子のセットが逆の電荷を有する場合には、オフ・ポジションを負の電界の印加、したがって白色粒子の表示とし、オン・ポジションを正の電界の印加、したがって黒色粒子の表示とすることが可能である。これらの実施態様の粒子は、電界の印加あり、または印加なしに応じて生成された静電力によって液体システム内を移動する。

ディスプレイデバイスにおいては、個別のリザーバまたはマイクロカプセルのそれぞれが個別にアドレス可能であると好ましいが、それが必須ではない。したがって、電極のサイズを、コンテナのサイズと等しくし、それぞれのコンテナの個別コントロールを可能にすることができる。このようにすれば、各リザーバの電界を個別にコントロールすることができる。また、電極のサイズをコンテナとサイズと違えて、それによって電極がコンテナより大きいときには１を超える数のコンテナが単一電極によってコントロールされ、逆に電極がコンテナのサイズより小さいときにはコンテナの一部だけが電極によってコントロール（オンまたはオフ）されるようにすることも可能である。つまり、電極のパターンがリザーバと整列する必要はない。以上は、たとえば適切なボトムの導電性膜基板上における導電性パスの適切なパターン形成によって達成することができる。電極のパターン形成の例は、特許文献７に見ることができる。

粒子セットの粒子について言えば、着色および荷電が可能な任意の粒子を使用することができる。好ましくは任意の適切な方法で作られたトナー粒子が、着色粒子セットの色の少なくとも１つとして使用される。荷電キャリア粒子もまた、着色粒子のセットの１つとして使用することができる。粒子は、中空または中実とすることができる。粒子は任意の適切なサイズを有することができるが、好ましくは粒子が小さいサイズを有し、たとえばそれを約１から約３５μｍまで、より好ましくは約１から約１５μｍまでとする。粒子は、荷電制御剤を用いて修正し、粒子の荷電特性を所望の範囲に設定することができる。表示媒体の粒子の１ないしは複数のセットを、金属酸化物のシェル、好ましくは外部界の印加の下に電気泳動性の泳動能力を有する二酸化チタンのシェル内またはシリカのシェル内に封入してもよい。

さらに別の実施態様においては、本質的に非磁性であった前述の粒子材料のいずれかを、磁性粒子、たとえば磁性着色粒子またはトナー粒子とともに使用することもできる。この意図は、逆の電荷および視覚的なコントラストを与える色を伴う２つのタイプの着色粒子（１つは磁性、別の１つは非磁性）を含有する液体を準備することである。もっとも好ましくは、磁性粒子が暗い色、たとえば黒色に着色される。

図４（オフ・ポジション）および図５（オン・ポジション）は、表示媒体が磁力吸引磁性粒子を含む一例の電気泳動ディスプレイデバイスの側面図を例示している。これに示されているとおり、このデバイスは、図１および２のデバイスに類似であるが、追加の磁性材料の層、たとえば磁性プラスチックフィルム６０をディスプレイの下に含み、それが磁力を発生する。

磁力の印加は、電界がオフ・ポジションにあり、かつメディアが可動性を与えるとき（たとえば、高い温度にあるとき）に黒色の磁性粒子をボトム表面に惹きつける補助となり、それが表示媒体の白色粒子のためのより良好な隠蔽力（hiding power）を提供する。この実施態様においては、切り替えが電界の印加だけでなく、磁力の印加にも関係し、媒体が可動性を与えるとき、それが電界と協働してリザーバまたはマイクロカプセル内において所望の方向に所望の粒子のセットを移動するべく作用する。黒色磁性粒子に印加される磁力は、たとえば約５０ガウスから約６００ガウスまでの範囲とする。磁力は、たとえば、フェライト粒子等の磁性パウダおよびシリコンゴム等の熱可塑性樹脂からなる厚さが約０．１ｍｍから約４ｍｍまでの薄い磁性シートを使用して印加することができる。電界がこの磁力を超えると、黒色磁性粒子が電界とともに移動する。電界が磁力より低いときには、黒色磁性粒子が戻される。形成後のイメージは、前述したとおり、ゲル化剤のゲル化状態の使用を通じてディスプレイデバイス内に固定される。

実施態様においては、好ましくは薄いシートの形状のディスプレイデバイスが、内部の温度がゲル化剤の融点より高いイメージ現像ユニット内に通されることによってイメージが作成される。現像ユニットは、ディスプレイデバイス内に所望のイメージを現像するために必要な電界を印加する。その後このディスプレイデバイスが、ゲル化状態が形成される温度、たとえば周囲温度まで冷却されて、それによってこのディスプレイデバイス内にイメージが固定される。イメージは、ゲルが再び溶融されるまでディスプレイデバイス内において安定している。

少なくとも１つが透明である２つの導電性膜基板の間に配置される電気泳動ディスプレイ層を包含する電気泳動ディスプレイデバイスであって、前記電気泳動ディスプレイ層は、その中に、表示媒体を含んだ複数の個別のユニットを含み、前記表示媒体は、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含する、電気泳動ディスプレイデバイスである。

少なくとも１つが透明である２つの導電性膜基板の間に配置される電気泳動ディスプレイ層を包含し、前記電気泳動ディスプレイ層が、その中に、表示媒体を含んだ複数の個別のユニットを含み、前記表示媒体が、液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含する、電気泳動ディスプレイデバイス内にイメージを形成する方法であって、前記少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤の融点近傍もしくはそれを超える温度まで前記ディスプレイデバイスを加熱すること、それに続いて前記複数の個別のユニットの選択されたそれぞれに対する適切な界の選択的な印加によって前記ディスプレイデバイス内にイメージを形成すること、およびそれに続いて前記少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤のゲル化点近傍もしくはそれより低い温度まで前記ディスプレイデバイスを冷却して前記イメージをゲル化状態において固定することを包含する方法である。

以下の例は、一例の表示媒体ならびに当該表示媒体を含むマイクロカプセルの準備を例示している。

５００ｍｌのモートン反応フラスコに、スワインから１０グラムの３００ブルームおよび２００ｍｌの蒸留水を加え、混合物を６０℃の水槽内で約１時間半にわたって撹拌した。２０グラムの１重量％のポリリン酸ナトリウムを追加し、さらに希釈酢酸を用いて混合物のｐＨを約４．０から４．５に調整し、コアセルベートの形成を誘導した。コアセルベートが形成された後、アイソパーＭ（ＩＳＯＰＡＲ Ｍ）（約５重量％）内の青色および白色の電気泳動粒子の混合物を、１重量％のゲル化剤（トランス‐ｔ‐ブチル‐１‐フェニル‐シクロヘキサノール）とともに追加した。この混合物を約３０℃から約６０℃で約４時間にわたって撹拌し、表示媒体が中に封入されたマイクロカプセルを形成した。このマイクロカプセルの壁は、グルタル酸無水物およびウレア‐ホルムアルデヒドとの反応によって架橋された。その後これらのマイクロカプセルが、フリーズ・ドライによって乾燥された。

一実施態様の電気泳動ディスプレイデバイスをオフ・ポジションにおいて例示した側面図である。 図１と同じ電気泳動ディスプレイデバイスをオン・ポジションにおいて例示した側面図である。 別の実施態様に従った、表示媒体が個別のマイクロカプセル内に封入される電気泳動ディスプレイデバイスの側面図である。 別の実施態様に従った表示媒体が磁力吸引磁性粒子を含む電気泳動ディスプレイデバイスをオフ・ポジションにおいて例示した側面図である。 図４と同じ電気泳動ディスプレイデバイスをオン・ポジションにおいて例示した側面図である。

符号の説明

１０ 導電性膜基板、２０ 導電性膜基板、３０ リザーバ、３１ リザーバ、３２ リザーバ、４０ 電気泳動層；スペーサ、４５ マイクロカプセル、６０ 磁性プラスチックフィルム。

Claims (1)

1. 液体システム、少なくとも１つの熱可逆性ゲル化剤、および色を呈する粒子の少なくとも１つのセットを包含する電気泳動ディスプレイ用の表示媒体。
   
   

Images