特表2024-505889電気泳動ディスプレイのマイクロセルをシールするための導電性フィラーを含んでいるシール層
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-08
(54)【発明の名称】電気泳動ディスプレイのマイクロセルをシールするための導電性フィラーを含んでいるシール層
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1679 20190101AFI20240201BHJP
G02F 1/167 20190101ALI20240201BHJP
G02F 1/1681 20190101ALI20240201BHJP
C09K 3/10 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1679
G02F1/167
G02F1/1681
C09K3/10 D
C09K3/10 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023545276
(86)(22)【出願日】2022-02-03
(85)【翻訳文提出日】2023-08-18
(86)【国際出願番号】 US2022015007
(87)【国際公開番号】W WO2022169920
(87)【国際公開日】2022-08-11
(31)【優先権主張番号】63/145,582
(32)【優先日】2021-02-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500080214
【氏名又は名称】イー インク コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】サーヴィ， アリ
(72)【発明者】
【氏名】ベルハネ， アブラハム
(72)【発明者】
【氏名】ペアレント， メアリー イー．
(72)【発明者】
【氏名】クラウンス， ケネス アール．
(72)【発明者】
【氏名】テルファー， スティーブン ジェイ．
【テーマコード（参考）】
2K101
4H017
【Ｆターム（参考）】
2K101AA04
2K101BA02
2K101BB13
2K101BC02
2K101BC13
2K101BD21
2K101BE32
2K101BE61
2K101BE71
2K101BF42
2K101BF43
2K101BF50
2K101BF52
2K101BF53
2K101BF60
2K101EB41
2K101EB52
2K101EB71
2K101EC04
2K101EE02
2K101EG37
2K101EG52
2K101EH04
2K101EH12
2K101EH25
2K101EH26
2K101EH56
4H017AA04
4H017AA31
4H017AB03
4H017AD06
4H017AE05
(57)【要約】
本発明は、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、ポリウレタン、および導電性フィラーを含んでいるシール層を対象とする。シール層は、非極性流体に対する良好なバリア特性を示す。シール層は、電気光学デバイスのマイクロセルをシールするために使用することができ、特に低温でのデバイスの改善された良好な電気光学性能に寄与する。本発明は、導電性フィラーを含んでいる水性ポリマー組成物およびシール層に関する。水性ポリマー組成物を使用して、電気光学デバイス、例えば電気泳動ディスプレイのマイクロセルをシールするためのシール層を形成することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、前記ポリ（ビニルアルコール）は、９０～９９．９％の加水分解度を有しており、前記ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．９％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有している、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタン、
（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーであり、前記導電性フィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され、前記導電性フィラーは、全表面エネルギーを有しており、前記全表面エネルギーは、４０ｍＮ／ｍよりも高く、前記導電性フィラーの前記全表面エネルギーは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定される、導電性フィラー
を含んでいるシール層であって、
前記シール層が、全表面エネルギーを有しており、前記シール層の前記全表面エネルギーが、５５ｍＮ／ｍよりも高く、前記シール層の前記全表面エネルギーが、接触角法を使用して、（ａ）水性ポリマー組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、前記シール層を２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、前記シール層を形成し、（ｂ）前記形成されたシール層上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定し、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用して前記全表面エネルギーを計算することによって決定される、シール層。
【請求項2】
前記シール層が、表面エネルギーの分散成分を有しており、前記表面エネルギーの前記分散成分が、４０ｍＮ／ｍよりも高く、前記シール層の前記表面エネルギーの前記分散成分が、接触角法を使用して決定される、請求項１に記載のシール層。
【請求項3】
前記導電性フィラーが、表面エネルギーの分散成分を有しており、前記導電性フィラーの前記表面エネルギーの前記分散成分が、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して１５ｍＮ／ｍよりも高い、請求項１に記載のシール層。
【請求項4】
前記ポリウレタンが、架橋剤によって架橋されており、前記架橋剤が、ポリイソシアネート、多官能性ポリカルボジイミド、多官能性アジリジン、シランカップリング剤、ホウ素／チタン／ジルコニウムベースの架橋剤、またはメラミンホルムアルデヒドである、請求項１に記載のシール層。
【請求項5】
湿潤剤をさらに含んでおり、前記湿潤剤が、有機シリコーン表面張力低下剤である、請求項１に記載のシール層。
【請求項6】
前記導電性フィラーが、カーボンブラックである、請求項１に記載のシール層。
【請求項7】
前記カーボンブラックが、ＡＳＴＭ２４１４に従う吸油量法によって測定して、カーボンブラック１００ｍｇ当たり１００ｍＬ未満の吸油量を有している、請求項６に記載のシール層。
【請求項8】
前記カーボンブラックが、ＡＳＴＭ Ｄ３８４９に従う電子顕微鏡法によって測定して、２０ｎｍ超の平均粒径を有している、請求項６に記載のシール層。
【請求項9】
前記カーボンブラックが、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６に従う窒素吸着法によって測定して、９０ｍ２／ｇ未満の比表面積を有している、請求項６に記載のシール層。
【請求項10】
前記カーボンブラックが、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６に従う窒素吸着法によって測定して、２００ｍ２／ｇ未満の比表面積、およびＤＩＮ５３５５２に従う方法によって測定して、５％よりも高い揮発物含量を有している、請求項６に記載のシール層。
【請求項11】
前記ポリウレタンが、１，０００～２，０００，０００ダルトンの数平均分子量を有している、請求項１に記載のシール層。
【請求項12】
前記ポリウレタンが、表面エネルギーの極性成分を有しており、前記ポリウレタンの前記表面エネルギーの前記極性成分が、１０ｍＮ／ｍ～２０ｍＮ／ｍの間であり、前記ポリウレタンの前記表面エネルギーの前記極性成分が、接触角法を使用して決定される、請求項１に記載のシール層。
【請求項13】
前記ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーが、１，０００～１，０００，０００ダルトンの数平均分子量を有している、請求項１に記載のシール層。
【請求項14】
前記ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーが、９２％～９９％の加水分解度を有している、請求項１に記載のシール層。
【請求項15】
前記ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーが、９％未満のエチレン含量を有している、請求項１に記載のシール層。
【請求項16】
（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、前記ポリ（ビニルアルコール）は、９０～９９．９％の加水分解度を有しており、前記ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．９％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有している、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタンであり、前記ポリウレタンは、全表面エネルギーを有しており、前記全表面エネルギーは、５０ｍＮ／ｍよりも高く、前記ポリウレタンの前記全表面エネルギーは、接触角法を使用して、（ａ）水性ポリウレタン組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、前記ポリウレタンフィルムを２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、ポリウレタンフィルムを形成し、（ｂ）前記形成されたポリウレタンフィルム上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定し、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用して前記全表面エネルギーを計算することによって決定される、ポリウレタン、
（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーであり、前記導電性フィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され、前記導電性フィラーは、全表面エネルギーを有しており、前記導電性フィラーの前記全表面エネルギーは、４０ｍＮ／ｍよりも高く、前記全表面エネルギーは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定される、導電性フィラー
を含んでいるシール層であって、
前記シール層が、全表面エネルギーを有しており、前記シール層の前記全表面エネルギーが、５５ｍＮ／ｍよりも高く、前記シール層の前記全表面エネルギーが、接触角法を使用して決定される、シール層。
【請求項17】
前記シール層が、表面エネルギーの分散成分を有しており、前記表面エネルギーの前記分散成分が、４０ｍＮ／ｍよりも高く、前記シール層の前記表面エネルギーの前記分散成分が、接触角法を使用して決定される、請求項１６に記載のシール層。
【請求項18】
前記ポリウレタンが、表面エネルギーの分散成分を有しており、前記ポリウレタンの前記表面エネルギーの前記分散成分が、４０ｍＮ／ｍよりも高く、前記ポリウレタンの前記表面エネルギーの前記分散成分が、接触角法を使用して決定される、請求項１６に記載のシール層。
【請求項19】
第１の光透過性電極層、請求項１に記載のシール層および複数のマイクロセルを含んでいる電気光学材料層であり、前記複数のマイクロセルのそれぞれは、底部、壁部および開口部を含んでおり、電気泳動媒体を収容しており、前記電気泳動媒体は、非極性流体に分散した少なくとも１つのタイプの荷電された色素粒子を含んでおり、前記シール層は、前記複数のマイクロセルの前記開口部にわたっている、電気光学材料層、
第２の電極層
を含んでいる電気泳動ディスプレイであって、
前記電気光学材料層が、前記第１の光透過性電極層と前記第２の電極層との間に配置されている、電気泳動ディスプレイ。
【請求項20】
前記電気泳動媒体が、４つのタイプの荷電された色素粒子を含んでおり、前記４つまたはそれよりも多い色素粒子の色が、白、マゼンタ、イエロー、シアン、青、赤、緑、および黒からなる群から選択される、請求項１９に記載の電気泳動ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本願は、２０２１年２月４日出願の米国仮特許出願第６３／１４５，５８２号に基づく優先権を主張する。本明細書において参照される特許、公開出願または他の公開文献はいずれも、その内容全体が参照により組み込まれる。
本願は、２０２１年２月４日出願の米国仮特許出願第６３／１４５，５８２号に基づく優先権を主張する。本明細書において参照される特許、公開出願または他の公開文献はいずれも、その内容全体が参照により組み込まれる。
【0002】
発明の分野
本発明は、導電性フィラーを含んでいる水性ポリマー組成物およびシール層に関する。水性ポリマー組成物を使用して、電気光学デバイス、例えば電気泳動ディスプレイのマイクロセルをシールするためのシール層を形成することができる。
本発明は、導電性フィラーを含んでいる水性ポリマー組成物およびシール層に関する。水性ポリマー組成物を使用して、電気光学デバイス、例えば電気泳動ディスプレイのマイクロセルをシールするためのシール層を形成することができる。
【背景技術】
【0003】
発明の背景
「電気光学」という用語は、材料またはディスプレイに適用される場合、本明細書では、少なくとも１つの光学特性が異なっている第１および第２のディスプレイ状態を有している材料であって、その材料への電界の印加によってその第１のディスプレイ状態からその第２のディスプレイ状態に変化する材料を指すために、イメージング分野におけるその従来の意味で使用される。光学特性は、典型的にヒトの目に知覚できる色であるが、別の光学特性、例えば、光伝送、反射率、発光、または、機械での読取りを意図されている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の疑似カラーであってもよい。
「電気光学」という用語は、材料またはディスプレイに適用される場合、本明細書では、少なくとも１つの光学特性が異なっている第１および第２のディスプレイ状態を有している材料であって、その材料への電界の印加によってその第１のディスプレイ状態からその第２のディスプレイ状態に変化する材料を指すために、イメージング分野におけるその従来の意味で使用される。光学特性は、典型的にヒトの目に知覚できる色であるが、別の光学特性、例えば、光伝送、反射率、発光、または、機械での読取りを意図されている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の疑似カラーであってもよい。
【0004】
「双安定」および「双安定性」という用語は、本明細書では、当技術分野におけるそれらの従来の意味で使用され、少なくとも１つの光学特性が異なっている第１および第２のディスプレイ状態を有しているディスプレイ素子を含んでいるディスプレイであって、任意の所与の素子が駆動された後、有限持続期間のアドレス指定パルスを用いてその第１または第２のディスプレイ状態のいずれかを呈し、アドレス指定パルスが終了した後、その状態が、ディスプレイ素子の状態を変化させるのに必要な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倍持続するようなディスプレイを指す。米国特許第７，１７０，６７０号では、グレースケールが可能な一部の粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、それらの極限の黒状態および白状態においてだけでなく、それらの中間のグレー状態においても安定であり、同じことが一部の他のタイプの電気光学デバイス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、双安定ではなく「多安定」と呼ばれるが、便宜上、「双安定」という用語は、本明細書では双安定ディスプレイおよび多安定ディスプレイの両方を網羅するために使用され得る。
【0005】
長年にわたる精力的な研究および開発の対象となってきた電気光学デバイスの１つのタイプが、粒子ベースの電気泳動ディスプレイであり、この粒子ベースの電気泳動ディスプレイでは、複数の荷電された粒子が、電界の影響下で流体中を移動する。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較した場合、良好な明るさおよびコントラスト、広視野角、状態の双安定性、ならびに低電力消費の属性を有することができる。
【0006】
マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）、Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅ Ｉｎｋ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＬＬＣおよび関連会社に譲渡されたかまたはそれらの名義となっている多数の特許および出願が、カプセル化電気泳動媒体およびマイクロセル電気泳動媒体、ならびに他の電気光学媒体において使用される様々な技術を記載している。カプセル化電気泳動媒体は、多数の小型カプセルを含んでおり、これらの小型カプセルはそれぞれ、それら自体が、電気泳動により移動可能な粒子を流体媒体中に含有している内相と、その内相を取り囲むカプセル壁とを含んでいる。典型的に、カプセルは、それら自体がポリマーバインダー内に保持されて、２つの電極の間に位置されたコヒーレント層を形成する。マイクロセル電気泳動ディスプレイでは、荷電された粒子および流体は、マイクロカプセル内にカプセル化されておらず、その代わりに、担体媒体、典型的にポリマーフィルム内に形成された複数の空洞内に保持される。
【0007】
これらの特許および出願に記載されている技術には、以下が含まれる。
【0008】
（ａ）電気泳動粒子、流体および流体添加剤、例えば米国特許第７，００２，７２８号および同第７，６７９，８１４号を参照されたい。
【0009】
（ｂ）カプセル、バインダーおよびカプセル化プロセス、例えば米国特許第６，９２２，２７６号および同第７，４１１，７１９号を参照されたい。
【0010】
（ｃ）マイクロセル構造、壁材料、およびマイクロセルを形成する方法、例えば米国特許第７，０７２，０９５号および同第９，２７９，９０６号を参照されたい。
【0011】
（ｄ）マイクロセルを充填し、シールするための方法、例えば米国特許第７，１４４，９４２号、同第７，００５．４６８号および同第７，７１５，０８８号、ならびに米国特許出願公開第２００４－０１２００２４号および同第２００４－０２１９３０６号を参照されたい。
【0012】
（ｅ）電気光学材料を含有している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号および同第７，８３９，５６４号を参照されたい。
【0013】
（ｆ）バックプレーン、接着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号および同第７，５３５，６２４号を参照されたい。
【0014】
（ｇ）色形成および色調整、例えば米国特許第７，０７５，５０２号および同第７，８３９，５６４号を参照されたい。
【0015】
（ｈ）ディスプレイを駆動するための方法、例えば米国特許第７，０１２，６００号および同第７，４５３，４４５号を参照されたい。
【0016】
（ｉ）ディスプレイの適用、例えば米国特許第７，３１２，７８４号および同第８，００９，３４８号を参照されたい。
【0017】
（ｊ）米国特許第６，２４１，９２１号および米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号に記載されている、非電気泳動ディスプレイ、ならびにディスプレイ以外のカプセル化およびマイクロセル技術の適用、例えば米国特許第７，６１５，３２５号、ならびに米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号および同第２０１６／００１２７１０号を参照されたい。
【0018】
前述の参考文献のすべての内容は、それら全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0019】
非極性流体中に荷電された色素粒子の分散物を含有している複数のシールされたマイクロセルを有する構造は、電気泳動ディスプレイにおいて商業的に使用されている。マイクロセルは、文献ではマイクロキャビティまたはマイクロカップとしても公知である。電気泳動ディスプレイのためのシールされたマイクロセル構造を作製する典型的な方法は、（ａ）マイクロエンボス加工により、各マイクロキャビティが開口部を有している、複数のマイクロキャビティを有するポリマーシートを製作するステップと、（ｂ）マイクロキャビティを、非極性流体中に荷電された色素粒子を含んでいる分散物である電気泳動媒体で充填するステップと、（ｃ）マイクロキャビティを水性ポリマー組成物でシールして、シール層を形成するステップとを含む。電気泳動媒体を収容している、シールされたマイクロキャビティは、デバイスの電気光学材料層を形成する。電気光学材料層は、正面電極と背面電極の間に配置されている。これらの電極による、電気泳動媒体にわたる電界の印加により、色素粒子が電気泳動媒体中を遊走して、画像を生じる。シール層は、デバイスの機能および性能のために重要な役割を果たす。
【0020】
まず、シール層は、電気泳動媒体と接触し、電気泳動媒体をマイクロキャビティ内側にシールするので、（１）シール層は、電気泳動媒体の非極性流体に実際に不溶性でなければならず、（２）シール層は、非極性流体がデバイス寿命中にマイクロセルから出て拡散しないように、非極性流体に対する良好なバリアでなければならない。
【0021】
第２に、シール層は、環境から著しい量の湿気を吸収してはならない。すなわち、環境の湿気がデバイスの電気泳動媒体に入らないようにしなければならない。このような湿気は、デバイスの電気光学性能にマイナスの影響を及ぼすおそれがある。
最後に、電気泳動ディスプレイのシール層は、良好な電気的特性を有していることが非常に重要である。ディスプレイ操作のために電気泳動媒体にわたって印加される電界は、シール層を通して伝達される。
最後に、電気泳動ディスプレイのシール層は、良好な電気的特性を有していることが非常に重要である。ディスプレイ操作のために電気泳動媒体にわたって印加される電界は、シール層を通して伝達される。
【0022】
したがって、シール層のバリア、吸湿および電気的特性は、ディスプレイの電気光学性能に対して著しい影響を有している。劣った特性は、性能の劣化をもたらす。良好な電気光学性能をもたらす特性を有しているシール層を提供する上での技術的問題は、様々な目的に様々な配合戦略が必要とされ得るため、難しいものとなる。例えば、非極性流体に対するバリア特性は、典型的に、より高い親水性の成分を必要とする一方、このような成分は、環境からより多くの湿気を吸収する。さらに、高い電気抵抗率を有しているシール層は、ディスプレイの操作のためにより高い電力消費量を必要とする一方、低い抵抗率を有しているシール層は、劣った画像解像度をもたらす。したがって、非極性流体に対する改善されたバリア、低減された吸湿、および最適な電気抵抗率のために最適化されたシール層を形成するポリマー組成物が必要である。本発明者らは、特定の範囲の表面エネルギーを有しているシール層を形成する、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、ポリウレタン、および導電性フィラーを含んでいる水性ポリマー組成物が、優れた電気光学性能をもたらすことを見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0023】
【特許文献1】米国特許第７，１７０，６７０号明細書
【特許文献2】米国特許第７，００２，７２８号明細書
【特許文献3】米国特許第７，６７９，８１４号明細書
【特許文献4】米国特許第６，９２２，２７６号明細書
【特許文献5】米国特許第７，４１１，７１９号明細書
【特許文献6】米国特許第７，０７２，０９５号明細書
【特許文献7】米国特許第９，２７９，９０６号明細書
【特許文献8】米国特許第７，１４４，９４２号明細書
【特許文献9】米国特許第７，００５．４６８号明細書
【特許文献10】米国特許第７，７１５，０８８号明細書
【特許文献11】米国特許出願公開第２００４－０１２００２４号明細書
【特許文献12】米国特許出願公開第２００４－０２１９３０６号明細書
【特許文献13】米国特許第６，９８２，１７８号明細書
【特許文献14】米国特許第７，８３９，５６４号明細書
【特許文献15】米国特許第７，１１６，３１８号明細書
【特許文献16】米国特許第７，５３５，６２４号明細書
【特許文献17】米国特許第７，０７５，５０２号明細書
【特許文献18】米国特許第７，０１２，６００号明細書
【特許文献19】米国特許第７，４５３，４４５号明細書
【特許文献20】米国特許第７，３１２，７８４号明細書
【特許文献21】米国特許第８，００９，３４８号明細書
【特許文献22】米国特許第６，２４１，９２１号明細書
【特許文献23】米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号明細書
【特許文献24】米国特許第７，６１５，３２５号明細書
【特許文献25】米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号明細書
【特許文献26】米国特許出願公開第２０１６／００１２７１０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0024】
発明の要旨
一態様では、本発明は、（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、ポリ（ビニルアルコール）は、９０～９９．９％の加水分解度を有しており、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．９％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有している、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタン、（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーであり、導電性フィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され、導電性フィラーは、全表面エネルギーを有しており、前記全表面エネルギーの前記全表面エネルギーは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して４０ｍＮ／ｍよりも高い、導電性フィラー、を含んでいるシール層を対象とする。導電性フィラーは、表面エネルギーの分散成分を有している。導電性フィラーの表面エネルギーの分散成分は、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して１５ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。
一態様では、本発明は、（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、ポリ（ビニルアルコール）は、９０～９９．９％の加水分解度を有しており、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．９％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有している、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタン、（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーであり、導電性フィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され、導電性フィラーは、全表面エネルギーを有しており、前記全表面エネルギーの前記全表面エネルギーは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して４０ｍＮ／ｍよりも高い、導電性フィラー、を含んでいるシール層を対象とする。導電性フィラーは、表面エネルギーの分散成分を有している。導電性フィラーの表面エネルギーの分散成分は、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して１５ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。
【0025】
シール層は、全表面エネルギーを有しており、シール層の全表面エネルギーは、５５ｍＮ／ｍよりも高い。シール層の全表面エネルギーは、接触角法を使用して、（ａ）水性ポリマー組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、シール層を２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、シール層を形成し、（ｂ）形成されたシール層上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定し、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用して全表面エネルギーを計算することによって決定される。
【0026】
シール層は、表面エネルギーの分散成分を有することができ、表面エネルギーの前記分散成分は、４０ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。シール層の表面エネルギーの分散成分は、接触角法を使用して、（ａ）水性ポリマー組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、シール層を２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、シール層を形成し、（ｂ）形成されたシール層上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定し、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用して表面エネルギーの分散成分を計算することによって決定される。
【0027】
シール層は、水性ポリマー組成物によって形成される。水性ポリマー組成物は、（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、ポリ（ビニルアルコール）は、９０～９９．９％の加水分解度を有しており、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．９％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有している、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタン、（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーであり、導電性フィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され、導電性フィラーは、全表面エネルギーを有しており、前記全表面エネルギーは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して４０ｍＮ／ｍよりも高い、導電性フィラーを含んでいる。導電性フィラーは、表面エネルギーの分散成分を有している。導電性フィラーの表面エネルギーの分散成分は、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定して１５ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。シール層は、全表面エネルギーを有しており、シール層の全表面エネルギーは、５５ｍＮ／ｍよりも高い。シール層の全表面エネルギーは、接触角法を使用して、（ａ）水性ポリマー組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、シール層を２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、シール層を形成し、（ｂ）形成されたシール層上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定し、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用して全表面エネルギーを計算することによって決定される。シール層は、表面エネルギーの分散成分を有しており、表面エネルギーの前記分散成分は、４０ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。シール層の表面エネルギーの分散成分は、接触角法を使用してシール層上で決定される。
【0028】
シール層のポリウレタンは、架橋剤によって架橋され得る。架橋剤は、ポリイソシアネート、多官能性ポリカルボジイミド、多官能性アジリジン、シランカップリング剤、ホウ素／チタン／ジルコニウムベースの架橋剤、またはメラミンホルムアルデヒドであり得る。シール層のポリウレタンは、１，０００～２，０００，０００ダルトンの数平均分子量を有することができる。
【0029】
シール層のポリウレタンは、表面エネルギーの極性成分を有している。ポリウレタンの表面エネルギーの極性成分は、１０ｍＮ／ｍ～２０ｍＮ／ｍの間であり得る。ポリウレタンの表面エネルギーの極性成分は、接触角法を使用してポリウレタンフィルム上で決定される。接触角法は、（ａ）水性ポリウレタン組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、ポリウレタンフィルムを２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、ポリウレタンフィルムを形成するステップと、（ｂ）形成されたポリウレタンフィルム上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定するステップと、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用してポリウレタンの表面エネルギーの極性成分を計算するステップとを含む。
【0030】
シール層は、湿潤剤を含み得る。湿潤剤は、有機シリコーン表面張力低下剤であり得る。
【0031】
シール層の導電性フィラーは、カーボンブラックであり得る。カーボンブラックは、ＡＳＴＭ ２４１４に従う吸油量法によって測定して、カーボンブラック１００ｍｇ当たり１００ｍＬ未満の吸油量を有することができる。カーボンブラックは、ＡＳＴＭ Ｄ３８４９に従う電子顕微鏡法によって測定して、２０ｎｍ超の平均粒径を有することができる。カーボンブラックは、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６に従う窒素吸着法によって測定して、９０ｍ２／ｇ未満の比表面積を有することができる。カーボンブラックは、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６に従う窒素吸着法によって測定して、２００ｍ２／ｇ未満の比表面積、およびＤＩＮ５３５５２に従う方法を使用して測定された、５％よりも高い揮発物含量を有することができる。
【0032】
シール層のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、１，０００～１，０００，０００ダルトンの数平均分子量を有することができる。シール層のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９２％～９９％の加水分解度を有することができる。シール層のポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９％未満のエチレン含量を有することができる。
【0033】
シール層は、電気泳動ディスプレイのマイクロセルをシールするために使用され得る。電気泳動ディスプレイは、第１の光透過性電極層；複数のマイクロセルおよびシール層を含んでいる電気光学材料層であり、複数のマイクロセルのそれぞれは、底部、壁部および開口部を含んでおり、電気泳動媒体を収容しており、前記電気泳動媒体は、非極性流体に分散した少なくとも１つのタイプの荷電された色素粒子を含んでおり、シール層は、前記複数のマイクロセルの開口部にわたっている、電気光学材料層；第２の電極層を含み得、電気光学材料層は、第１の光透過性電極層と第２の電極層との間に配置されている。シール層は、水性ポリマー組成物から形成され得る。
【0034】
別の態様では、本発明は、（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、ポリ（ビニルアルコール）は、９０～９９．９％の加水分解度を有しており、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．９％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有している、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタンであり、ポリウレタンは、全表面エネルギーを有しており、前記全表面エネルギーは、５０ｍＮ／ｍよりも高く、ポリウレタンの前記全表面エネルギーは、接触角法を使用してポリウレタンフィルム上で決定される、ポリウレタン、（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーであり、導電性フィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され、導電性フィラーは、全表面エネルギーを有しており、導電性フィラーの前記全表面エネルギーは、４０ｍＮ／ｍよりも高く、前記全表面エネルギーは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ法によって試験液体としてヘキサンを使用して決定される、導電性フィラー、を含んでいるシール層を提供する。シール層は、全表面エネルギーを有している。シール層の全表面エネルギーは、５５ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。シール層の全表面エネルギーは、接触角法を使用して決定される。接触角法は、（ａ）水性ポリウレタン組成物を３０ｍｍの乾燥厚さで基材上にコーティングし、１００℃で１５分間加熱し、シール層を２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングすることにより、ポリウレタンフィルムを形成するステップと、（ｂ）形成されたポリウレタンフィルム上の水滴およびジヨードメタン液滴の接触角を測定するステップと、（ｃ）ＯＷＲＫモデルを使用してポリウレタンの全表面エネルギーを計算するステップとを含む。シール層は、表面エネルギーの分散成分を有することができ、表面エネルギーの前記分散成分は、４０ｍＮ／ｍよりも高い。シール層の表面エネルギーの分散成分は、接触角法を使用して決定される。
【0035】
シール層はまた、フロントプレーン積層物のマイクロセルをシールするために使用され得る。フロントプレーン積層物は、第１の光透過性電極層、電気光学材料層、接着層、およびリリースシートを含み得る。電気泳動ディスプレイは、第１の光透過性電極層、電気光学材料層、および第２の電極層を含み得る。電気光学材料層は、第１の光透過性電極層と第２の電極層との間に配置されている。電気光学材料層は、複数のマイクロセルおよびシール層を含んでいる。シール層は、水性ポリマー組成物によって形成され得る。複数のマイクロセルのそれぞれは、底部、壁部、および開口部を含んでおり、電気泳動媒体を収容しており、前記電気泳動媒体は、非極性流体に分散した少なくとも１つのタイプの荷電された色素粒子を含んでいる。シール層は、複数のマイクロセルの開口部にわたっている。
【0036】
シール層はまた、二重リリースシートのマイクロセルをシールするために使用され得る。二重リリースシートは、第１のリリースシート、第１の接着層、電気光学材料層、第２の接着層、および第２のリリースシートを含み得る。電気光学材料層は、複数のマイクロセルおよびシール層を含み得る。シール層は、水性ポリマー組成物から形成され得る。複数のマイクロセルのそれぞれは、底部、壁部および開口部を含んでおり、電気泳動媒体を収容しており、前記電気泳動媒体は、非極性流体に分散した少なくとも１つのタイプの荷電された色素粒子を含んでいる。シール層は、複数のマイクロセルの開口部にわたっている。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【発明を実施するための形態】
【0050】
発明の詳細な説明
本発明のシール層の重量または水性ポリマー組成物の重量に言及する「溶媒を除く」という用語は、言及されているシール層の重量または言及されている水性ポリマー組成物の重量が、シール層または水性ポリマー組成物中に存在し得る水および他の溶媒を含まないことを意味する。
本発明のシール層の重量または水性ポリマー組成物の重量に言及する「溶媒を除く」という用語は、言及されているシール層の重量または言及されている水性ポリマー組成物の重量が、シール層または水性ポリマー組成物中に存在し得る水および他の溶媒を含まないことを意味する。
【0051】
「分子量」または「ＭＷ」という用語は、本明細書で使用される場合、別段記述されない限り、数平均分子量を指す。数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定され得る。
【0052】
Ａ．マイクロセルの構造
【0053】
図１は、充填され、シールされる前の複数のマイクロセル１００の構造を示している。各マイクロセルは、底部１０１、壁部１０２、および開口部１０３を含んでいる。
【0054】
Ｂ．マイクロセル構造を含む電気光学デバイスの構造
【0055】
図２は、マイクロセル構造２２０を含んでいる電気光学デバイス２００の例を示している。この電気光学デバイス２００の例は、第１の光透過性電極層２１０、マイクロセル層２２０、シール層２３０、接着層２４０、および第２の電極層２５０を含んでいる。マイクロセル層は、底部２２１および壁部２２２によって画定されている複数のマイクロセルを含んでいる。複数のマイクロセルのそれぞれは、電気泳動媒体２２５を収容しており、この媒体は、非極性流体中に荷電された粒子を含んでいる。マイクロセルは、シール層２３０でシールされており、このシール層は、複数のマイクロセルの開口部にわたっている。第２の電極層２５０は、接着層２４０を用いてシール層２３０に接続されている。複数のマイクロセルおよびシール層は、電気光学デバイス２００の電気光学材料層を構成している。電界の供給源（示されず）は、第１の光透過性電極層２１０を第２の電極層２５０と接続し得る。電気光学材料層にわたる電界の印加により、電荷粒子が電気泳動媒体中を移動して画像を作り出し、この画像は、電気光学デバイス２００の観察側２１０から見る観察者によって観察することができる。必要に応じたプライマー層（図２には示されず）は、第１の光透過性電極層２１０と複数のマイクロセル２３０との間に配置され得る。
【0056】
図２に示されている電気光学デバイスの例は、図３に示されているフロントプレーン積層物３００によって構築され得る。フロントプレーン積層物３００は、第１の光透過性電極層３１０、複数のマイクロセル３２０、シール層３３０、接着層３４０、およびリリースシート３６０を含んでいる。複数のマイクロセルのそれぞれは、電気泳動媒体３２５を収容しており、この媒体は、非極性流体中に荷電された粒子を含んでいる。マイクロセルは、シール層３３０でシールされており、このシール層は、複数のマイクロセルの開口部にわたっている。リリースシート３６０は、接着層３４０を用いてシール層３３０に接続されている。リリースシート３６０の除去により、接着層３４０の表面が露出し、この接着層は、第２の電極層上に接続されて、電気光学デバイスを形成し得る。必要に応じたプライマー層（図３には示されず）は、第１の光透過性電極層３１０と複数のマイクロセル３３０との間に配置され得る。
【0057】
図２に示されている電気光学デバイスの例は、図４に示されている二重リリースシート４００によっても構築され得る。二重リリースシート４００は、第１のリリースシート４８０、第１の接着層４７０、複数のマイクロセル４２０、シール層４３０、第２の接着層４４０、および第２のリリースシート４６０を含んでいる。複数のマイクロセルのそれぞれは、電気泳動媒体４２５を収容しており、この媒体は、非極性流体中に荷電された粒子を含んでいる。マイクロセルは、シール層４３０でシールされており、このシール層は、複数のマイクロセルの開口部にわたっている。第１のリリースシート４８０は、第１の接着層４７０を用いて複数のマイクロセル４２０に接続されている。第２のリリースシートは、第２の接着層４４０を用いてシール層４３０に接続されている。第１のリリースシート４６０の除去により、第１の接着層４７０の表面が露出し、この接着層は、第１の光透過性電極層上に接続され得る。第２のリリースシート４６０の除去により、第２の接着層４４０の表面が露出し、この接着層は、第２の電極層上に接続されて、電気光学デバイスを形成し得る。必要に応じたプライマー層（図４には図示せず）は、第１の接着層４７０と複数のマイクロセル４３０との間に配置され得る。
【0058】
Ｃ．マイクロセル構造の形成
【0059】
マイクロセルを構築するための技術。マイクロセルは、バッチ式プロセスまたは米国特許第６，９３３，０９８号に開示されている連続的なロールツーロールプロセスのいずれかで形成され得る。後者は、利益をもたらす作用物質の送達および電気泳動ディスプレイを含めた様々な用途における使用のためのコンパートメントを生成するための、連続的な低コストのハイスループット製造技術を提供する。本発明との併用に適したマイクロセルアレイは、図５に示されている通り、マイクロエンボス加工を用いて作り出すことができる。雄型５００は、ウェブ５０４の上またはウェブ５０４の下（図示せず）のいずれかに置かれ得る。しかし、代替の配置が可能である。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，７１５，０８８号を参照されたい。導電性基材は、デバイスのためのバッキング層になるポリマー基材上に導体フィルム５０１を形成することによって、構築され得る。次に、熱可塑性物質、熱硬化性物質、またはそれらの前駆体を含んでいる組成物５０２が、導体フィルム上にコーティングされる。熱可塑性物質または熱硬化性物質の前駆体層は、熱可塑性物質または熱硬化性物質の前駆体層のガラス転移温度よりも高い温度で、ローラー、プレートまたはベルトの形態の雄型によってエンボス加工される。
【0060】
マイクロセルの調製のための熱可塑性物質または熱硬化性物質の前駆体は、多官能性アクリレートまたはメタクリレート、ビニルエーテル、エポキシド、およびそれらのオリゴマーまたはポリマーなどであり得る。多官能性エポキシドと多官能性アクリレートとの組合せは、望ましい物理的機械的特性を達成するのにも非常に有用である。可撓性を付与する架橋可能なオリゴマー、例えばウレタンアクリレートまたはポリエステルアクリレートは、エンボス加工されたマイクロセルの曲げ耐性を改善するために添加され得る。組成物は、ポリマー、オリゴマー、モノマーおよび添加剤を含有し得るか、またはオリゴマーだけ、モノマーだけおよび添加剤だけを含有してもよい。このクラスの材料のガラス転移温度（すなわちＴｇ）は、通常、約－７０℃～約１５０℃、または約－２０℃～約５０℃の範囲である。マイクロエンボス加工プロセスは、典型的に、Ｔｇよりも高い温度で行われる。加熱された雄型、またはその型が圧力をかける加熱されたハウジング基材は、マイクロエンボス加工の温度および圧力を制御するために使用され得る。
【0061】
図５に示される通り、型は、前駆体層が硬化されている間またはその後に離型されて、マイクロセル５０３のアレイを現す。前駆体層の硬化は、冷却、溶媒蒸発、放射線、熱または湿気による架橋によって達成され得る。熱硬化性物質の前駆体の硬化が、ＵＶ放射線によって達成される場合、ＵＶは、２つの図に示されている通り、ウェブの底部または上部から透明導体フィルム上に放射され得る。代替として、ＵＶランプは、型の内側に置かれ得る。この場合、ＵＶ光を、予めパターン化された雄型を通して熱硬化性物質の前駆体層上に放射させるために、型は透明でなければならない。雄型は、任意の適切な方法、例えばダイヤモンド旋盤プロセスまたはフォトレジストプロセスに続いて、エッチングまたは電気めっきのいずれかによって調製され得る。雄型のためのマスターテンプレートは、任意の適切な方法、例えば電気めっきによって製造され得る。電気めっきでは、ガラスベースに、クロムインコネルなどの種金属（seed metal）の薄層がスパッタリングされる（典型的に３０００Å）。次に、型がフォトレジストの層でコーティングされ、ＵＶに露光される。マスクが、ＵＶとフォトレジストの層との間に置かれる。フォトレジストの露光領域が硬化される。次に、非露光領域が、適切な溶媒を用いて洗浄することによって除去される。残った硬化したフォトレジストが乾燥させられ、種金属の薄層が再びスパッタリングされる。これにより、マスターが電鋳のために準備ができる。電鋳のために使用される典型的な材料は、ニッケルコバルトである。代替として、マスターは、電鋳または無電解ニッケル堆積によって、ニッケルから作製することができる。型の床面は、典型的に約５０～４００ミクロンの間である。マスターは、”Replication techniques for micro-optics”, SPIE Proc. Vol. 3099, pp. 76-82 (1997)に記載されている通り、ｅビーム書き込み、乾燥エッチング、化学エッチング、レーザー書き込みまたはレーザー干渉を含めた他のマイクロエンジニアリング技術を使用して作製することもできる。代替として、型は、フォトマシニングによって、プラスチック、セラミックまたは金属を使用して作製することができる。
【0062】
ＵＶ硬化性樹脂組成物を適用する前に、型は、脱型プロセスを助ける離型剤を用いて処理され得る。ＵＶ硬化性樹脂は、分注前に脱気され得、必要に応じて溶媒を含有し得る。溶媒は、存在する場合、容易に蒸発する。ＵＶ硬化性樹脂は、雄型を覆うように、コーティング、浸漬、注入などの任意の適切な方法によって分注される。分注装置は、移動していても固定されていてもよい。導体フィルムは、ＵＶ硬化性樹脂に重ね合わされる。必要ならば、樹脂とプラスチックとの間に適切な結合を確保し、マイクロセルの床部の厚さを制御するために、圧力が適用され得る。圧力は、積層ローラー、真空成形、圧縮デバイスまたは任意の他の同様の手段を使用して適用され得る。雄型が金属製であり、不透明である場合、プラスチック基材は、典型的に、樹脂を硬化させるために使用される化学線を透過させる。それとは逆に、雄型が透明であってもよく、プラスチック基材は、化学線を透過させなくてもよい。成型されたフィーチャーを、転写シート上に良好に転写させるために、導体フィルムは、ＵＶ硬化性樹脂に対して良好な接着を有している必要があり、この樹脂は、型表面に対して良好な離型特性を有しているべきである。
【0063】
本発明のためのマイクロセルアレイは、典型的に、予め形成された導体フィルム、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）導体ラインを含むが、他の導電性材料、例えば銀またはアルミニウムを使用してもよい。導電層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアラミド、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ポリスルホン、エポキシおよびそれらの複合物などの基材によって裏打ちされ得るか、または基材に統合され得る。導体フィルムは、放射線硬化性ポリマー前駆体層でコーティングされ得る。次に、フィルムおよび前駆体層は、放射線に像様に露光されて、マイクロセル壁部構造を形成する。露光後に、前駆体材料は、非露光領域から除去されて、導体フィルム／支持ウェブに結合した、硬化したマイクロセル壁部を残す。像様露光は、導体フィルム上にコーティングされた放射線硬化性材料の露光画像または所定の露光パターンを生成するためのフォトマスクに、ＵＶまたは他の形態の放射線が通過することによって達成され得る。一般には必要ないが、マスクは、透明なマスク部分がＩＴＯラインの間の空間と整列し、不透明なマスク部分がＩＴＯ材料（マイクロセルのセル床部領域を意図されている）と整列するように、導体フィルム、すなわちＩＴＯラインに対して位置し、整列させられ得る。
【0064】
フォトリソグラフィ。マイクロセルは、フォトリソグラフィを使用して生成することもできる。マイクロセルアレイを製作するためのフォトリソグラフィプロセスは、図６Ａおよび５Ｂに示されている。図６Ａおよび６Ｂに示されている通り、マイクロセルアレイ６００は、公知の方法によって導体電極フィルム６０２上にコーティングされた放射線硬化性材料６０１ａを、マスク６０６を通してＵＶ光（または代替として他の形態の放射線、電子線など）に露光して、マスク６０６を通して映し出された画像に対応する壁部６０１ｂを形成することによって、調製され得る。ベース導体フィルム６０２は、好ましくは、支持基材ベースウェブ（６０３）上にマウントされ、このウェブは、プラスチック材料を含み得る。
【0065】
図６Ａのフォトマスク６０６において、暗色正方形６０４は、不透明領域を表しており、暗色正方形の間の空間は、マスク６０６の透明領域６０５を表している。ＵＶは、透明領域６０５を通して、放射線硬化性材料６０１ａ上に放射される。露光は、好ましくは、放射線硬化性材料６０１ａ上に直接実施され、すなわち、ＵＶは、基材６０３へもベース導体６０２へも通過しない（上部露光）。この理由のために、基材６０３も導体６０２も、用いられるＵＶまたは他の波長の放射線を透過させる必要がない。
【0066】
図６Ｂに示されている通り、露光された領域６０１ｂは硬化する。次に、露光されていない領域（マスク６０６の不透明領域６０４によって保護されている）は、適切な溶媒または現像剤によって除去されて、マイクロセル６０７を形成する。溶媒または現像剤は、放射線硬化性材料を溶解するか、またはその粘度を低減するために一般に使用されているもの、例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、アセトン、イソプロパノールなどから選択される。マイクロセルの調製は、導体フィルム／基材支持ウェブの下にフォトマスクを置くことによっても同様に達成され得、この場合、ＵＶ光は、フォトマスクを通して底部から放射され、この基材は、放射線を透過させる必要がある。
【0067】
像様露光。像様露光による本発明のマイクロセルアレイの調製のためのさらに別の代替方法は、図６Ｃおよび６Ｄに示されている。不透明な導体ラインが使用される場合、底部からの露光のためのフォトマスクとして、導体ラインを使用することができる。耐久性のあるマイクロセル壁部は、上部から、導体ラインに対して垂直な不透明ラインを有している第２のフォトマスクを通してさらに露光することによって形成される。図６Ｃは、本発明のマイクロセルアレイ６１０を生成するために、上部および底部の両方からの露光原理を使用することを示している。ベース導体フィルム６１２は、不透明であり、ラインをパターン化されている。ベース導体６１２および基材６１３上にコーティングされている放射線硬化性材料６１１ａは、底部から、導体ラインパターン６１２を通して露光され、この導体ラインパターン６１２は、第１のフォトマスクとして働く。第２の露光は、「上部」側から、導体ライン６１２に対して垂直なラインパターンを有している第２のフォトマスク６１６を通して実施される。ライン６１４の間の空間６１５は、ＵＶ光を実質的に透過させる。このプロセスにおいて、壁部材料６１１ｂは、底部から上方に向かって一方の側面方向に硬化し、上部から下方に向かって垂直方向に硬化して、一緒になって完全なマイクロセル６１７を形成する。次に、図６Ｄに示されている通り、露光されていない領域は、前述の通り溶媒または現像剤によって除去されて、マイクロセル６１７を現す。
【0068】
マイクロセルは、マイクロセルと良好な適合性を有しており、媒体と相互作用しない熱可塑性エラストマーから構築され得る。有用な熱可塑性エラストマーの例として、ＡＢＡ、および（ＡＢ）ｎタイプのジブロック、トリブロック、およびマルチブロックコポリマーが挙げられ、ここでＡは、スチレン、α－メチルスチレン、エチレン、プロピレンまたはノルボルネンであり、Ｂは、ブタジエン、イソプレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ジメチルシロキサンまたはプロピレンスルフィドであり、ＡおよびＢは、式において同じであってはならない。数ｎは、≧１、好ましくは１～１０である。特に有用なのは、スチレンまたはｏｘ－メチルスチレンのジブロックまたはトリブロックコポリマー、例えばＳＢ（ポリ（スチレン－ｂ－ブタジエン））、ＳＢＳ（ポリ（スチレン－ｂ－ブタジエン－ｂ－スチレン））、ＳＩＳ（ポリ（スチレン－ｂ－イソプレン－ｂ－スチレン））、ＳＥＢＳ（ポリ（スチレン－ｂ－エチレン／ブチレン－ｂ－スチレン（stylene）））ポリ（スチレン－ｂ－ジメチルシロキサン－ｂ－スチレン）、ポリ（（α－メチルスチレン－ｂ－イソプレン）、ポリ（α－メチルスチレン－ｂ－イソプレン－ｂ－α－メチルスチレン）、ポリ（α－メチルスチレン－ｂ－プロピレンスルフィド－ｂ－α－メチルスチレン）、ポリ（α－メチルスチレン－ｂ－ジメチルシロキサン－ｂ－α－メチルスチレン）である。商業的に入手可能なスチレンブロックコポリマー、例えばＫｒａｔｏｎ ＤおよびＧシリーズ（Ｋｒａｔｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、Ｔｅｘ．製）が、特に有用である。結晶性ゴム、例えばポリ（エチレン－ｃｏ－プロピレン－ｃｏ－５－メチレン－２－ノルボルネン）（poly(ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbomene)）またはＥＰＤＭ（エチレン－プロピレン－ジエンターポリマー）ゴム、例えばＶｉｓｔａｌｏｎ ６５０５（Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、Ｔｅｘ．製）およびそれらのグラフト化コポリマーも、非常に有用であることが見出された。
【0069】
熱可塑性エラストマーは、溶媒または溶媒混合物に溶解させられ得、この溶媒または溶媒混合物は、マイクロセルにおける担体と不混和性であり、担体の比重よりも低い比重を示す。低表面張力の溶媒は、マイクロセル壁部およびその流体よりも濡れ特性が良好なので、オーバーコーティング組成物には、低表面張力の溶媒が好ましい。３５ダイン／ｃｍよりも低い表面張力を有している溶媒または溶媒混合物が、好ましい。３０ダイン／ｃｍよりも低い表面張力が、より好ましい。適切な溶媒には、アルカン（好ましくはＣ６～１２アルカン、例えばヘプタン、オクタンまたはＥｘｘｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＩｓｏｐａｒ溶媒、ノナン、デカンおよびそれらの異性体）、シクロアルカン（好ましくはＣ６～１２シクロアルカン、例えばシクロヘキサンおよびデカリンなど）、アルキルベンゼン（alkylbezenes）（好ましくはモノ－またはジ－Ｃ１～６アルキルベンゼン、例えばトルエン、キシレンなど）、アルキルエステル（好ましくはＣ２～５アルキルエステル、例えば酢酸エチル、酢酸イソブチルなど）およびＣ３～５アルキルアルコール（例えば、イソプロパノールなどおよびそれらの異性体）が含まれる。アルキルベンゼンおよびアルカンの混合物が、特に有用である。
【0070】
ポリマー混合物は、ポリマー添加剤に加えて、湿潤剤（界面活性剤）を含み得る。また、マイクロセルへのシーラントの接着を改善し、より柔軟なコーティングプロセスを提供するために、湿潤剤（例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＦＣ界面活性剤、ＤｕＰｏｎｔ製のＺｏｎｙｌフッ素系界面活性剤、フルオロアクリレート、フルオロメタクリレート、フルオロで置換されている長鎖アルコール、ペルフルオロ置換されている長鎖カルボン酸およびそれらの誘導体、ならびにＯＳｉ、Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ、Ｃｏｎｎ．製のＳｉｌｗｅｔシリコーン界面活性剤）が組成物に含まれ得る。オーバーコーティングプロセス中またはその後に、架橋または重合反応によってシール層の物理的機械的特性を増強するために、架橋剤（例えば、ビスアジド、例えば４，４’－ジアジドジフェニルメタンおよび２，６－ジ－（４’－アジドベンザル）－４－メチルシクロヘキサノン）、加硫剤（例えば、２－ベンゾチアゾリルジスルフィドおよびテトラメチルチウラムジスルフィド）、多官能性モノマーまたはオリゴマー（例えば、ヘキサンジオール、ジアクリレート、トリメチロールプロパン、トリアクリレート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレン（diallylphthalene））、熱開始剤（例えば、過酸化ジラウロイル（dilauroryl）、過酸化ベンゾイル）および光開始剤（例えば、イソプロピルチオキサントン（ＩＴＸ）、Ｃｉｂａ－Ｇｅｉｇｙ製のＩｒｇａｃｕｒｅ ６５１およびＩｒｇａｃｕｒｅ ３６９）を含めた他の成分も非常に有用である。
【0071】
マイクロセルアレイ７００は、前述の方法のいずれかによって調製され得る。図７Ａ～７Ｄの断面図に示されている通り、マイクロセル壁部７０２は、バッキング層７０１および導電層７１０から上方に延びて、開いたマイクロセルを形成する。一実施形態では、導電層７１０は、バッキング層７０１上またはバッキング層７０１に形成される。図７Ａ～７Ｄは、導電層７１０がバッキング層７０１上に連続して延びていることを示しているが、導電層７１０は、バッキング層７０１の下もしくはバッキング層７０１内に連続して延びているか、またはマイクロセル壁部７０２によって中断されていることも可能である。マイクロセルアレイ７００は、利益をもたらす作用物質が使用前に損なわれないようにするために、充填前に清浄にされ、滅菌され得る。
【0072】
次に、マイクロセルは、非極性流体中に荷電された粒子を含んでいる電気泳動媒体７２５で充填されて、複数の充填されたマイクロセル７７０を形成する。マイクロセルは、様々な技術を使用して充填され得る。一部の実施形態では、マイクロセル壁部７０２の深さまでマイクロセルを充填するために、ブレードコーティングが使用され得る。他の実施形態では、マイクロセルを充填するために、インクジェットタイプのマイクロ注入を使用することができる。さらなる他の実施形態では、マイクロセルのアレイを電気泳動媒体７２５で充填するために、マイクロニードルアレイが使用され得る。
【0073】
図７Ｃに示されている通り、充填後、マイクロセルは、水性ポリマー組成物を適用することによってシールされて、シール層７３０を含んでいるシールされたマイクロセル７８０を形成する。一部の実施形態では、シールプロセスは、熱、乾燥熱風、またはＵＶ放射線への曝露を含み得る。シール層は、電気泳動媒体７２５の非極性流体に対する良好なバリア特性を有していなければならない。
【0074】
代替実施形態において、様々な個々のマイクロセルには、反復フォトリソグラフィを使用することによって、所望の混合物が充填され得る。このプロセスは、典型的に、空のマイクロセルのアレイを、ポジ型として働くフォトレジストの層でコーティングし、ポジ型フォトレジストを像様露光することによってある一定数のマイクロセルを選択的に開口させ、続いてフォトレジストを現像させ、開口しているマイクロセルを所望の混合物で充填し、充填されたマイクロセルをシールプロセスによってシールすることを含む。これらのステップは、他の混合物で充填された、シールされたマイクロセルを作り出すために反復され得る。この手順は、所望の比率の混合物または濃度を有しているマイクロセルの大型シートの形成を可能にする。
【0075】
充填されたマイクロセルのシールは、いくつかのやり方で達成され得る。ある手法は、水性ポリマー組成物を電気泳動媒体組成物と混合することを含む。水性ポリマー組成物は、好ましくは電気泳動媒体組成物の比重よりも低い比重を有している電気泳動媒体組成物とは、不混和性であり得る。水性ポリマー組成物および電気泳動媒体組成物の２種の組成物は、十分に混合され、正確なコーティング機序、例えばメイヤーバー、グラビア、ドクターブレード、スロットコーティングまたはスリットコーティングを用いて複数のマイクロセル上にすぐにコーティングされる。過剰の流体は、ワイパーブレードまたは類似のデバイスによってかき落される。マイクロセルの仕切り壁の上部表面上に残った流体をきれいにするために、少量の弱溶媒または溶媒混合物、例えばイソプロパノール、メタノールまたはその水溶液が使用され得る。その後、水性ポリマー組成物は、電気泳動媒体組成物から分離され、電気泳動媒体組成物の上部に浮かぶ。代替として、電気泳動媒体組成物および水性ポリマー組成物の混合物がマイクロセルに充填された後、組成物の混合物の計量を制御し、電気泳動媒体組成物からの水性ポリマー組成物の相分離を促進して均一なシール層を形成するために、基材が上部に積層され得る。使用される基材は、最終構造における機能的基材であってもよく、または後で除去することができる捨て基材（sacrifice substrate）、例えばリリース基材であってもよい。次に、水性ポリマー組成物をｉｎ ｓｉｔｕで（すなわち、電気泳動媒体組成物と接触するときに）硬化させることによって、シール層が形成される。水性ポリマー組成物の硬化は、ＵＶまたは他の形態の放射線、例えば可視光線、ＩＲもしくは電子線によって達成され得る。代替として、熱または湿気硬化性組成物が使用される場合には、水性ポリマー組成物位置を硬化させるために、熱または湿気も用いられ得る。
【0076】
第２の手法では、最初に、電気泳動媒体組成物がマイクロセルに充填され得、その後、充填されたマイクロセル上に、水性ポリマー組成物がオーバーコーティングされる。オーバーコーティングは、従来のコーティングおよびプリンティングプロセス、例えばブランケットコーティング、インクジェットプリンティングまたは他のプリンティングプロセスによって達成され得る。この手法では、水性ポリマー組成物を溶媒蒸発、放射線、熱、湿気、または界面反応により硬化させることによって、シール層がｉｎ ｓｉｔｕで形成される。界面重合に続いてＵＶ硬化することが、シールプロセスに有益である。電気泳動媒体組成物と、シール用オーバーコートとの混合は、界面重合によって界面に薄いバリア層が形成されることによって、著しく抑制される。次に、例えばＵＶ放射線による後硬化ステップによって、シールが完了する。混合度は、水性ポリマー組成物の比重が電気泳動媒体組成物の比重よりも低い場合、さらに低減され得る。シール用オーバーコートの粘度および厚さを調整するために、揮発性有機溶媒が使用され得る。水性ポリマー組成物のレオロジーは、最適なシール適性（sealability）およびコーティング適性（coatability）に合わせて調整され得る。揮発性溶媒がオーバーコートにおいて使用される場合、揮発性溶媒は、電気泳動媒体組成物における溶媒と不混和性であることが好ましい。
【0077】
マイクロセルが充填され、シールされた後、シールされたアレイには、複数の電極を含んでいる第２の電極層７５０が積層され得る。第２の電極層７５０は、図７Ｄに示されている通り、シール層７３０上に結合して、電気光学デバイス７９０を形成する。第２の電極層７５０をシール層７３０上に結合させるために、接着剤が使用され得る（接着層は、図７Ｄでは示されていない）。接着剤は、導電性であり得る。接着層の接着剤は、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、または熱、湿気もしくは放射線硬化性接着剤であり得る。積層用接着剤は、上部導電層が放射線を透過させる場合には、上部導電層を通る放射線、例えばＵＶによって後硬化され得る。他の実施形態では、複数の電極が、マイクロセルのシールされたアレイに直接結合され得る。
【0078】
一般に、マイクロセルは、いかなる形状であってもよく、それらのサイズおよび形状は変わり得る。マイクロセルは、ある系では実質的に均一なサイズおよび形状であり得る。しかし、複数の形状およびサイズが混ざったマイクロセルを有することが可能である。マイクロセルの開口部は、円形、正方形、矩形、六角形または任意の他の形状であり得る。開口部の間の仕切り領域のサイズも変わり得る。個々の各マイクロセルの寸法は、約１×１０１～約１×１０６μｍ２、または約１×１０２～約１×１０６μｍ２、または約１×１０３～約１×１０５μｍ２の範囲であり得る。
【0079】
マイクロセルの深さは、約５～約２００μｍ、または約１０～約１００μｍの範囲であり得る。全面積に対する開口部の比は、約０．０５～約０．９５、または約０．４～約０．９の範囲である。
【0080】
電気泳動ディスプレイは、普通、電気光学材料層、およびその電気光学材料層の両側に配置されている少なくとも２つの他の層を含んでおり、これらの２層のうちの一方は、電極層である。ほとんどのこのようなディスプレイでは、両方の層が電極層であり、ディスプレイの画素を画定するためにこれらの電極層のうちの一方または両方がパターン化されている。例えば、一方の電極層は、細長い行電極にパターン化され得、他方は、行電極に対して直角に延びる細長い列電極にパターン化され得、画素は、行電極および列電極の交差部によって画定される。代替として、より一般的には、一方の電極層は、単一の連続式電極の形態を有しており、他方の電極層は、画素電極のマトリックスにパターン化され、それらはそれぞれ、ディスプレイの１つの画素を画定している。ディスプレイと分離されているスタイラス、プリントヘッドまたは類似の可動電極と併用することが意図されている、別のタイプの電気泳動ディスプレイでは、電気光学材料層に隣接している層の一方だけが電極を含んでおり、電気光学材料層の反対側の層は、典型的に、可動電極が電気光学材料層に損傷を与えないようにすることを意図された保護層である。
【0081】
三層電気泳動ディスプレイの製造は、普通、少なくとも１つの積層操作を含む。例えば、前述のＭＩＴおよびＥ Ｉｎｋの特許および出願のいくつかには、カプセル化された電気泳動ディスプレイを製造するための方法が記載されており、そのディスプレイにおける、バインダー中にカプセルを含んでいるカプセル化された電気泳動媒体は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含んでいる可撓性基材上、またはプラスチックフィルム上にコーティングされた類似の導電性コーティング上にコーティングされる。これとは別に、画素電極のアレイおよびその画素電極を接続して回路を駆動するのに適した配置の導体を含んでいる、バックプレーンが調製される。最終ディスプレイを形成するために、電気光学材料層を有している基材は、積層用接着剤を使用してバックプレーンに積層される。
【0082】
前述の米国特許第６，９８２，１７８号は、大量生産に良く適合している固体電気泳動ディスプレイをアセンブリする方法を記載している。本質的に、この特許は、いわゆる「フロントプレーン積層物」（「ＦＰＬ」）を記載しており、これは順に、光透過性電極層、光透過性電極層と電気的に接触している電気光学材料層、接着層、およびリリースシートを含んでいる。典型的に、光透過性電極層は、光透過性基材上に担持され、この光透過性基材は、永久的な変形を受けずに直径１０インチ（２５４ｍｍ）のドラム（例えば）の周りに手作業で巻き付けることができるという意味で、好ましくは可撓性である。「光透過性」という用語は、本特許および本明細書においては、そのように指定された層を通して見ている観察者が、電気泳動媒体のディスプレイ状態の変化を観察することを可能にするのに十分な光を、そのように指定された層が透過することを意味するために使用され、この変化は、普通は光透過性電極層および隣接する基材（存在する場合）を通して見られる。電気泳動媒体が非可視波長の反射性の変化を示す場合、「光透過性」という用語は、当然のことながら、関連する非可視波長の透過を指していると解釈されるべきである。基材は、典型的にポリマーフィルムであり、普通、約１～約２５ミル（２５～６３４μｍ）、好ましくは約２～約１０ミル（５１～２５４μｍ）の範囲の厚さを有する。光透過性電極層は、好都合には、例えば、アルミニウムもしくはＩＴＯの薄い金属もしくは金属酸化物層であるか、または導電性ポリマーであり得る。アルミニウムまたはＩＴＯでコーティングされたポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルムは、例えばＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ製の「アルミめっき処理されたＭｙｌａｒ」（「Ｍｙｌａｒ」は、登録商標である）として商業的に入手可能であり、このような市販材料は、フロントプレーン積層物において良好な結果を得て使用され得る。このようなフロントプレーン積層物を使用する電気泳動ディスプレイのアセンブリは、フロントプレーン積層物からリリースシートを除去し、接着層をバックプレーンに接着させるのに有効な条件下で、接着層をバックプレーンと接触させ、それによってバックプレーンに接着層、電気光学材料層、および光透過性電極層を固定することによって行われ得る。このプロセスは、フロントプレーン積層物が、典型的にロールツーロールコーティング技術を使用して大量生産され、次に特定のバックプレーンとの併用に必要な任意のサイズの小片に切断され得るので、大量生産に良く適合している。
【0083】
米国特許第７，５６１，３２４号は、いわゆる「二重リリースシート」を記載しており、これは本質的に、前述の米国特許第６，９８２，１７８号のフロントプレーン積層物を簡素化したものである。ある形態の二重リリースシートは、２つの接着層の間に挟まれた電気光学材料層を含んでおり、接着層の一方または両方がリリースシートによって被覆されている。別の形態の二重リリースシートは、２つのリリースシートの間に挟まれた固体電気光学材料層を含んでいる。両方の形態の二重リリースフィルムは、既に記載されているフロントプレーン積層物から電気泳動ディスプレイをアセンブリするためのプロセスに一般に類似しているが、２つの別個の積層物を含んでいるプロセスにおける使用を意図されている。典型的に、第１の積層物では、二重リリースシートが正面の電極に積層されて、正面のサブアセンブリが形成され、次に第２の積層物では、正面のサブアセンブリがバックプレーンに積層されて、最終ディスプレイが形成されるが、これらの２つの積層順は、所望に応じて逆にすることができる。
米国特許第７，８３９，５６４号は、いわゆる「逆フロントプレーン積層物」を記載しており、これは前述の米国特許第６，９８２，１７８号に記載されているフロントプレーン積層物の変形である。この逆フロントプレーン積層物は、順に、光透過性保護層および光透過性電極層の少なくとも一方、接着層、電気光学材料層、ならびにリリースシートを含み得る。この逆フロントプレーン積層物を使用して、電気光学材料層と光透過性電極層との間に積層用接着剤の層を有している電気泳動ディスプレイが形成されるが、電気光学材料層とバックプレーンとの間に、典型的に薄い第２の接着層が存在しても存在していなくてもよい。このような電気泳動ディスプレイは、良好な解像度と良好な低温性能を組み合わせることができる。
米国特許第７，８３９，５６４号は、いわゆる「逆フロントプレーン積層物」を記載しており、これは前述の米国特許第６，９８２，１７８号に記載されているフロントプレーン積層物の変形である。この逆フロントプレーン積層物は、順に、光透過性保護層および光透過性電極層の少なくとも一方、接着層、電気光学材料層、ならびにリリースシートを含み得る。この逆フロントプレーン積層物を使用して、電気光学材料層と光透過性電極層との間に積層用接着剤の層を有している電気泳動ディスプレイが形成されるが、電気光学材料層とバックプレーンとの間に、典型的に薄い第２の接着層が存在しても存在していなくてもよい。このような電気泳動ディスプレイは、良好な解像度と良好な低温性能を組み合わせることができる。
【0084】
電気泳動媒体。
【0085】
電気泳動媒体は、本発明の文脈では、マイクロセルにおける組成物を指す。マイクロセルには、ディスプレイ用途のために、非極性流体中の少なくとも１つのタイプの荷電された色素粒子が充填され得る。電気泳動媒体は、１つのタイプの荷電されたタイプの粒子、または異なる色、電荷および電荷極性を有している１つまたはそれより多くのタイプの粒子を含み得る。荷電された粒子は、電気光学材料層にわたって印加された電界の影響の下で、電気泳動媒体中を移動する。荷電された粒子は、それらの安定性を改善するために、ポリマー表面処理を有している無機または有機色素であり得る。電気泳動媒体は、白、黒、シアン、マゼンタ、イエロー、青、緑 赤、および他の色を有している色素を含み得る。電気泳動媒体はまた、電荷制御剤 電荷補助剤（charge adjuvant）、レオロジー調整剤、および他の添加剤を含み得る。非極性流体の例として、炭化水素、例えばＩｓｏｐａｒ、デカヒドロナフタレン（デカリン）、５－エチリデン－２－ノルボルネン、脂肪油、パラフィン油、シリコン（silicon）液、芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシレン、フェニルキシリルエタン、ドデシルベンゼンまたはアルキルナフタレン、ハロゲン化溶媒、例えば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、ジクロロノナンまたはペンタクロロベンゼン、および全フッ素置換溶媒、例えば３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓｔ．Ｐａｕｌ ＭＮ製のＦＣ－４３、ＦＣ－７０またはＦＣ－５０６０、低分子量ハロゲン含有ポリマー、例えばＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ、Ｐｏｒｔｌａｎｄ、Ｏｒｅｇｏｎ製のポリ（ペルフルオロプロピレンオキシド）、ポリ（クロロトリフルオロ－エチレン）、例えばＨａｌｏｃａｒｂｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｒｐ．、Ｒｉｖｅｒ Ｅｄｇｅ、ＮＪ製のハロカーボン油、ペルフルオロポリアルキルエーテル、例えばＡｕｓｉｍｏｎｔ製のＧａｌｄｅｎ、またはＤｕＰｏｎｔ、Ｄｅｌａｗａｒｅ製のＫｒｙｔｏｘ油およびＧｒｅａｓｅｓ Ｋ－Ｆｌｕｉｄシリーズ、Ｄｏｗ－ｃｏｒｎｉｎｇ製のポリジメチルシロキサンベースのシリコーン油（ＤＣ－２００）が挙げられる。
【0086】
シール層
【0087】
シール層は、非極性流体が複数のマイクロセルから除去されないように、電気泳動媒体にバリアを提供しなければならない。さらに、シール層は、デバイスの電気光学性能にマイナスの影響を及ぼしてはならない。
【0088】
シール層の重要な特性の１つは、その電気体積抵抗率である。シール層の抵抗率が高過ぎると、シール層内にかなりの電圧低下が生じ、デバイスを操作するために電極にわたって電圧上昇が必要になる。この方式で電極にわたって電圧を上昇することは、ディスプレイの電力消費量を増大し、上昇した電圧を取り扱うためにより複雑で高価な制御回路の使用が必要になり得るので、望ましくない。他方では、シールが少なすぎると、隣接する画素電極の間に望ましくないクロストークが観察され、画質が低下する。加えて、体積抵抗率は、典型的に温度の低下と共に急速に上昇するので、シール層の高過ぎる体積抵抗率は、ディスプレイの低温での電気光学性能にマイナスの影響を及ぼす。シール層は、４×１０７オーム．ｃｍまたはそれよりも高い体積抵抗率を有することができる。シール層は、５×１０７オーム．ｃｍまたはそれよりも高い体積抵抗率を有することができる。シール層は、１０８オーム．ｃｍまたはそれよりも高い体積抵抗率を有することができる。シール層は、５×１０７～１０１２オーム．ｃｍ、または１０８～１０１０オーム．ｃｍの体積抵抗率を有することができる。シール層は、１０１０またはそれ未満の体積抵抗率を有することができる。
【0089】
バリア特性および体積抵抗率以外のシール層の別の重要な特性は、その吸湿である。シール層が環境から著しい量の湿気を経時的に吸収する場合、デバイスの電気光学性能が劣ったものになる。
【0090】
本発明者らは、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーおよびポリウレタンの組合せ、４０ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有している導電性フィラー、ならびに水性担体を含んでいる水性ポリマー組成物によって形成された、５５ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有しているシール層が、優れたバリア特性を提供することを見出した。
【0091】
本発明者らはまた、水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、ポリウレタン、および導電性フィラーの組合せを含んでいるシール層が、特に低温で優れた電気光学性能を有している電気光学ディスプレイのシール層を形成することを見出した。
【0092】
シール層は、（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタン、および（ｉｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラーを含み得る。ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーは、９０～９９．５％の加水分解度を有することができ、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．５％の加水分解度および１０未満のエチレン含量を有することができる。ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーおよびポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーの加水分解度は、９２～９９％、または９３～９９％、または９２～９８％、または９２～９６％、または９５～９９％、または９２～９５％であり得る。ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーのエチレン含量は、９％未満、または８．５％未満、または８％未満であり得る。ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーのエチレン含量は、７～１１％、または８～１０％、または８～９％、または９～１１％、または１０～１１％であり得る。ポリビニルアルコールのホモポリマーおよびコポリマーの加水分解度は、このようなポリマーの製造者によって慣用的に報告されており、全ビニル単位に対するポリマーにおけるビニルアルコールの単位（モル）による割合を示す。その他の単位は、典型的に酢酸ビニル（エステル）である。ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーのエチレン含量も、製造者によって報告されており、その他の単位に対するポリマーにおけるエチレンの単位（モル）の割合を表す。この場合、その他の単位は、ビニルアルコールである。
【0093】
シール層は、水性ポリマー組成物によって形成され得る。水性ポリマー組成物は、（ｉ）溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、（ｉｉ）溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し７～２９重量％のポリウレタン、および（ｉｉｉ）溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し１～４５重量％の導電性フィラー、ならびに（ｉｖ）水性担体を含み得る。ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーは、９０～９９．５％の加水分解度を有することができ、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、９０～９９．５％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有することができる。ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーおよびポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーの加水分解度は、９２～９９％、または９２～９５％であり得る。ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーのエチレン含量は、９％未満、または８．５％未満、または８％未満であり得る。ポリビニルアルコールのホモポリマーおよびコポリマーの加水分解度は、このようなポリマーの製造者によって慣用的に報告されており、全ビニル単位に対するポリマーにおけるビニルアルコールの単位（モル）による割合を示す。その他の単位は、典型的に酢酸ビニル（エステル）である。ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーのエチレン含量も、製造者によって報告されており、その他の単位に対するポリマーにおけるエチレンの単位（モル）の割合を表す。この場合、その他の単位は、ビニルアルコールである。水性ポリマー組成物の塗布、乾燥または硬化は、（ｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し３０～７０重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、および（ｉｉ）溶媒を除くシール層の重量に対し７～２９重量％のポリウレタンを有しているシール層を形成する。シール層は、乾燥または硬化後に層に残存しているいくらかの残留水および他の溶媒を有していてもよい。
【0094】
シール層は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し、３０～７０重量％、または３０～６５重量％、または３０～６０重量％、または３０～５５重量％、または３０～５０重量％、または３５～７０重量％、または３５～６５重量％、または３５～６０重量％、または３５～５５重量％、または３５～５０重量％、または４０～７０重量％、または４０～６５重量％、または４０～６０重量％、または４０～５５重量％の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーを含み得る。
【0095】
シール層は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し、７～２９重量％、または１０～２９重量％、または１５～２９重量％、または１７～２９重量％、または１８～２９重量％、または２０～２９重量％、または１０～２５重量％、または１５～２５重量％、または１７～２５重量％、または１８～２５重量％、または２０～２５重量％、または１０～２１重量％、または１５～２１重量％、または１７～２１重量％のポリウレタンを含み得る。
【0096】
シール層は、ポリウレタンに対して、４．０～１．２、または３．５～１．２、または３．３～１．２、または３．０～１．２、または２．５～１．２、または４．０～１．５、または３．５～１．５、または３．３～１．５、または３．０～１．５、または２．５～１．５、または４．０～１．８、または３．５～１．８、または３．３～１．８、または３．０～１．８または２．５～１．８、または４．０～２．２、または３．５～２．２、または３．３～２．２、または３．０～２．２または２．５～２．２の重量比の水溶性ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーを含み得る。
【0097】
シール層のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーおよびポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーは、１，０００～１，０００，０００ダルトン、または１０，０００～５００，０００ダルトン、または２０，０００～４００，０００ダルトンの重量平均分子量（ＭＷ）を有することができる。
【0098】
ポリウレタンは、典型的に、ジイソシアネートを伴う重付加プロセスにより調製される。ポリウレタンの非限定的な例として、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエーテルポリウレア、ポリウレア、ポリエステルポリウレア、ポリエステルポリウレア、ポリイソシアネート（例えば、イソシアネート結合を含んでいるポリウレタン）、およびポリカルボジイミド（例えば、カルボジイミド結合を含んでいるポリウレタン）が挙げられる。一般に、ポリウレタンは、ウレタン基を含有している。本明細書に記載されている水性ポリマー組成物およびシール層において利用されるポリウレタンは、当技術分野で公知の方法を使用して調製され得る。好ましくは、本発明の水性ポリマー組成物のポリウレタンは、ポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、およびそれらの混合物である。
【0099】
シール層のポリウレタンは、１，０００～２，０００，０００ダルトン、または１０，０００～３００，０００ダルトン、または１５，０００～２００，０００ダルトンの重量平均分子量（ＭＷ）を有することができる。
【0100】
１０～２０ｍＮ／ｍの表面エネルギーの極性成分を有するポリウレタンを含んでいるシール層について、良好なバリア特性が観察された。ポリウレタンの表面エネルギーの極性成分は、１０～２５ｍＮ／ｍ、または１０～２０ｍＮ／ｍ、または１１～２０ｍＮ／ｍ、または１２～２０ｍＮ／ｍ、または１３～２０ｍＮ／ｍ、または１４～２０ｍＮ／ｍ、または１５～２０ｍＮ／ｍ、または１０～１８ｍＮ／ｍ、または１１～１８ｍＮ／ｍ、または１２～１８ｍＮ／ｍ、または１３～１８ｍＮ／ｍ、または１４～１８ｍＮ／ｍ、または１５～１８ｍＮ／ｍ、または１０～１６ｍＮ／ｍ、または１１～１６ｍＮ／ｍ、または１２～１６ｍＮ／ｍ、または１３～１６ｍＮ／ｍ、または１４～１６ｍＮ／ｍであり得る。
【0101】
水性ポリマー組成物によって形成されているシール層のポリウレタンは、水溶液もしくは水性分散物もしくは水性エマルション、またはラテックスとして水性ポリマー組成物に添加され得る。
【0102】
水溶性ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーとポリウレタンとの間の界面張力は、２ｍＮ／ｍ未満であり得る。水溶性ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーとポリウレタンとの間の界面張力は、１．９ｍＮ／ｍ未満、または１．８ｍＮ／ｍ未満、または１ｍＮ／ｍ未満、または０．８ｍＮ／ｍ未満、または０．６ｍＮ／ｍ未満、または０．７ｍＮ／ｍ未満であり得る。水溶性ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーとポリウレタンとの間の界面張力は、０～２．０ｍＮ／ｍ、または０．１～２．０ｍＮ／ｍ、または０．２～２．０ｍＮ／ｍ、または０．３～２．０ｍＮ／ｍ、または０．４～２．０ｍＮ／ｍ、または０．５～２．０ｍＮ／ｍ、または０．６～２．０ｍＮ／ｍ、または０．７～２．０ｍＮ／ｍ、または０．８～２．０ｍＮ／ｍ、または１．０～２．０ｍＮ／ｍ、または１．５～２．０ｍＮ／ｍ、または０～１．８ｍＮ／ｍ、または０．１～１．８ｍＮ／ｍ、または０．２～１．８ｍＮ／ｍ、または０．３～１．８ｍＮ／ｍ、または０．４～１．８ｍＮ／ｍ、または０．５～１．８ｍＮ／ｍ、または０．６～１．８ｍＮ／ｍ、または０．７～１．８ｍＮ／ｍ、または０．８～１．８ｍＮ／ｍ、または１．０～１．８ｍＮ／ｍ、または０～１．５ｍＮ／ｍ、または０．２～１．５ｍＮ／ｍ、または０．３～１．５ｍＮ／ｍ、または０．４～１．５ｍＮ／ｍ、または０．５～１．５ｍＮ／ｍ、または０．６～１．５ｍＮ／ｍ、または０．７～１．５ｍＮ／ｍ、または０．８～１．５ｍＮ／ｍ、または１．０～１．５ｍＮ／ｍ、または０～１．０ｍＮ／ｍ、または０．１～１．０ｍＮ／ｍ、または０．２～１．０ｍＮ／ｍ、または０．３～１．０ｍＮ／ｍ、または０．４～１．０ｍＮ／ｍ、または０．５～１．０ｍＮ／ｍ、または０．６～１．０ｍＮ／ｍ、または０．７～１．０ｍＮ／ｍ、または０．８～１．０ｍＮ／ｍ、または０～０．８ｍＮ／ｍ、または０．１～０．８ｍＮ／ｍ、または０．２～０．８ｍＮ／ｍ、または０．３～０．８ｍＮ／ｍ、または０．４～０．８ｍＮ／ｍ、または０．５～０．８ｍＮ／ｍ、または０～０．７ｍＮ／ｍ、または０．１～０．７ｍＮ／ｍまたは０．２～０．７ｍＮ／ｍ、または０．３～０．７ｍＮ／ｍ、または０．４～０．７ｍＮ／ｍ、または０～０．６ｍＮ／ｍ、または０．１～０．６ｍＮ／ｍ、または０．２～０．７ｍＮ／ｍ、または０．３～０．７ｍＮ／ｍ、または０～０．６ｍＮ／ｍ、または０．１～０．６ｍＮ／ｍ、または０．２～０．６ｍＮ／ｍ、または０．３～０．６ｍＮ／ｍ、または０．４～０．６ｍＮ／ｍ、または０～０．５ｍＮ／ｍ、または０．１～０．５ｍＮ／ｍ、または０．２～０．５ｍＮ／ｍであり得る。
【0103】
水性ポリマー組成物は、水性ポリマー組成物の重量に対し、４０～９６重量％、または６０～９５重量％、または７０～９２重量％、または８０～９０重量％の水性担体を含み得る。
【0104】
シール層は、架橋されたポリウレタンを含み得る。
【0105】
ポリウレタンは、架橋剤によって架橋され得、架橋剤は、ポリイソシアネート、多官能性ポリカルボジイミド、多官能性アジリジン、シランカップリング剤、ホウ素／チタン／ジルコニウムベースの架橋剤、またはメラミンホルムアルデヒドである。シール層は、水性ポリマー組成物によって形成されるので、水性ポリマー組成物は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し０．５～１０重量％の架橋剤を含み得る。架橋剤は、ポリウレタン分子の間に化学結合を形成する。シール層のポリウレタンの架橋は、シール層とマイクロセルとの間の接着を増大し得る。架橋剤は、好ましくは水性ポリマー組成物の水性担体に可溶性または分散性である。架橋剤は、モノマー、オリゴマーまたはポリマーであり得る。架橋剤の例として、ポリイソシアネート、多官能性ポリカルボジイミド、多官能性アジリジン、シランカップリング剤、ホウ素／チタン／ジルコニウムベースの架橋剤、またはメラミンホルムアルデヒドが挙げられる。ポリカルボジイミド架橋剤は、酸性ｐＨ条件で反応性である。好ましくは、架橋剤は、スルホスクシネート界面活性剤を含まない。
【0106】
シール層を形成する水性ポリマー組成物は、ｐＨ調整剤も含み得る。ｐＨ調整剤は、水性ポリマー組成物に、そのｐＨを６．５～８．５の値に調整するために添加される。ｐＨ調整剤の一例は、水酸化アンモニウムであるが、様々な酸および塩基を使用することができる。ｐＨ調整剤は、水性ポリマー組成物のｐＨを上昇させ、それによって、使用前に水性ポリマー組成物の架橋速度を低減することができ、レオロジー調整剤が水性ポリマー組成物の粒子と相互作用するのに最適なｐＨ条件を提供して、その有効性を改善する。ｐＨ調整剤は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し０．２重量％～１重量％の含量で使用され得る。
【0107】
シール層はまた、溶媒を除くシール層の重量に対し、０．０５～１０重量％、または０．１～５重量％、または０．５～２重量％のレオロジー調整剤を含み得る。レオロジー調整剤は、シール層を形成するために使用される水性ポリマー組成物の保存安定性を増大する。レオロジー調整剤はまた、フィルム形成を促進し、シール安定性を改善し、他の機能を提供する。レオロジー調整剤の非限定的な例として、会合性増粘剤、アルカリ膨潤性アクリルエマルション、および他のポリマー増粘剤が挙げられる。水性ポリマー組成物は、せん断減粘性であり得、すなわち、その粘度がより高いせん断で低減される。例えば、水性ポリマー組成物のレオロジープロファイルは、１０－４１／秒のせん断速度における粘度と１０２１／秒のせん断速度におけると粘度の間で、５分の１～１０，０００分の１への粘度低下を示し得る。
【0108】
シール層はまた、界面活性剤とも呼ばれる湿潤剤を含み得る。湿潤剤の例として、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＦＣ界面活性剤、ＤｕＰｏｎｔ製のＺｏｎｙｌフッ素系界面活性剤、フルオロアクリレート、フルオロメタクリレート、フルオロで置換されている長鎖アルコール、ペルフルオロ置換されている長鎖カルボン酸およびそれらの誘導体、ならびにＯＳｉ、Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ、Ｃｏｎｎ．製のＳｉｌｗｅｔシリコーン界面活性剤が挙げられる。湿潤剤は、シール層とマイクロセルとの間の親和性を増大し、それらの間の界面領域を増強し、マイクロセルに対するシール層の接着を改善し、より柔軟なコーティングプロセスを提供し得る。
【0109】
シール層はまた、溶媒を除くシール層の重量に対し１～４５重量％のフィラーを含み得る。フィラーは、導電性フィラーであり得る。シール層のフィラーは、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、およびカーボンナノチューブからなる群から選択され得る。フィラーは、シール層の体積抵抗率を低下するが、層の他の特性、例えばその表面エネルギーにも影響を及ぼし得る。カーボンブラックは、フィラーとして有用になるには、水性ポリマー組成物への優れた分散性を有していなければならない。水性ポリマー組成物および対応するシール層は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し、１～４５重量％、または５～４５重量％、または１０～４５重量％、または１５～４０重量％、または１７～３８重量％、または１８～３６重量％、または１５～３６重量％、または１８～３６重量％、または２０～３６重量％のフィラーを含み得る。
【0110】
特に低温で優れた電気光学性能を可能にする重要な態様が、シール層の表面エネルギーであることが、本発明者らによって観察された。シール層の全表面エネルギーは、５５ｍＮ／ｍを上回らなければならない。シール層の全表面エネルギーは、５５～８０ｍＮ／ｍ、または５５～７０ｍＮ／ｍであり得る。表面エネルギーの分散成分は、４０ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。シール層の表面エネルギーの分散成分は、４１ｍＮ／ｍよりも高いか、または４３ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。シール層の表面エネルギーの分散成分は、４０～６０ｍＮ／ｍ、または４０～５０ｍＮ／ｍ、または４０～４５ｍＮ／ｍであり得る。
【0111】
シール層の高い表面エネルギーは、シール層を形成する水性ポリマー組成物の成分の選択によって達成することができる。例えば、導電性フィラーは、４０ｍＮ／ｍよりも高い、または４５ｍＮ／ｍよりも高い、または５０ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有することができる。導電性フィラーの分散成分は、１５ｍＮ／ｍよりも高いか、または２０ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。導電性フィラーは、４０～８０ｍＮ／ｍ、または４０～７０ｍＮ／ｍ、または４０～６５ｍＮ／ｍ、または４０～６０ｍＮ／ｍの全表面エネルギーを有することができる。導電性フィラーの分散成分は、１５～４０ｍＮ／ｍ、または１５～３０ｍＮ／ｍ、または１５～２５ｍＮ／ｍであり得る。シール層の高い表面エネルギーは、高い表面エネルギーを有しているポリウレタンを選択することによっても達成され得る。例えば、シール層のポリウレタンは、５０ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有することができる。ポリウレタンの分散成分は、４０ｍＮ／ｍよりも高くてもよい。ポリウレタンは、４５ｍＮ／ｍよりも高い、または５０ｍＮ／ｍよりも高い、または５５ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有することができる。ポリウレタンは、４５～７５ｍＮ／ｍ、または４５～７０ｍＮ／ｍ、または４５～６５ｍＮ／ｍ、または５０～７５ｍＮ／ｍ、または５０～７０ｍＮ／ｍ、または５０～６５ｍＮ／ｍの全表面エネルギーを有することができる。ポリウレタンの分散成分は、４０～７０ｍＮ／ｍ、または４０～５０ｍＮ／ｍであり得る。
【0112】
本発明者らは、シール層において使用されるカーボンブラックの吸油量値が、好ましくは、カーボンブラック１００ｍｇ当たり１００ｍＬまたはそれ未満であることを見出した。カーボンブラック１００ｍｇ当たり１００ｍＬ未満のＯＡＮを有するカーボンブラックフィラーを含むシール層を有している電気光学ディスプレイは、以下の表１０に示されている通り、改善された解像度を示す。シール層のカーボンブラックの吸油量は、カーボンブラック１００ｍｇ当たり９５ｍＬ未満、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり９０ｍＬ未満、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり８５ｍＬ未満、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり８０ｍＬ未満、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり７０ｍＬ未満、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり６０ｍＬ未満、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５０ｍＬ未満であり得る。
【0113】
シール層のカーボンブラックの吸油量は、カーボンブラック１００ｍｇ当たり３０ｍＬ～１００ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４０ｍＬ～１００ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４５ｍＬ～１００ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５０ｍＬ～１００ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４０ｍＬ～９５ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４５ｍＬ～９５ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５０ｍＬ～９５ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５５ｍＬ～９５ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４０ｍＬ～９０ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４５ｍＬ～９０ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５０ｍＬ～９０ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４０ｍＬ～８０ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり４５ｍＬ～８０ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５０ｍＬ～８０ｍＬ、またはカーボンブラック１００ｍｇ当たり５５ｍＬ～８０ｍＬであり得る。
【0114】
吸油量は、典型的に、カーボンブラックの製造者によって、ＡＳＴＭ ２４１４に従う方法を使用して測定されたＯＡＮとして報告される。吸油量は、カーボンブラック粒子の構造および凝集の度合いを表す。すなわち、ＯＡＮが大きいほど、カーボンブラック粒子の構造度がより高く（互いに結合しており、分岐構造を有している）、かつ／または粒子の凝集度がより高い。より構造度／凝集度が高いカーボンブラックは、一般に、シール層により高い導電率をもたらし得る。
【0115】
本明細書に開示されている実験的研究の別の結論は、シール層のカーボンブラックフィラーが、好ましくは２０ｎｍよりも大きい平均粒径を有しているということである。したがって、非常に小さい平均粒径を有しているカーボンブラックは、分散しにくく、劣った特性を有するシール層をもたらす。シール層のカーボンブラックフィラーの平均粒径は、３０ｎｍよりも大きく、または４０ｎｍよりも大きく、または５０ｎｍよりも大きく、または６０ｎｍよりも大きく、または８０ｎｍよりも大きく、または１００ｎｍよりも大きくてもよい。シール層のカーボンブラックフィラーの平均粒径は、３１～１５０ｎｍ、または４０～１５０ｎｍ、または５０～１５０ｎｍ、または６０～１５０ｎｍ、または８０～１５０ｎｍ、または１００～１５０ｎｍ、または３１～１００ｎｍ、または４０～１００ｎｍ、または５０～１００ｎｍであり得る。平均粒径は、カーボンブラックの製造者によって報告される、カーボンブラックグレードの別の物理的特性である。平均粒径は、典型的に、ＡＳＴＭ方法Ｄ３８４９を使用して透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって決定される粒子の平均直径に対応する。
【0116】
実施例の節の表７から分かる通り、カーボンブラックの分散の質に関して改善された結果が、９０ｍ２／ｇ未満の比表面積を有しているカーボンブラックフィラーを使用することによって達成された。シール層のカーボンブラックは、８５ｍ２／ｇ未満、または８０ｍ２／ｇ未満、または７５ｍ２／ｇ未満、または７０ｍ２／ｇ未満、または６０ｍ２／ｇ未満、または５０ｍ２／ｇ未満、または４０ｍ２／ｇ未満の比表面積を有することができる。シール層のカーボンブラックは、２０～８９ｍ２／ｇ、または３０～８９ｍ２／ｇ、または３５～８９ｍ２／ｇ、または４０～８９ｍ２／ｇ、または５０～８９ｍ２／ｇ、または２０～８８ｍ２／ｇ、または３０～８８ｍ２／ｇ、または３５～８８ｍ２／ｇ、または４０～８８ｍ２／ｇ、または５０～８８ｍ２／ｇ、または２０～８５ｍ２／ｇ、または３０～８５ｍ２／ｇ、または３５～８５ｍ２／ｇ、または４０～８５ｍ２／ｇ、または５０～８５ｍ２／ｇ、または２０～８０ｍ２／ｇ、または３０～８０ｍ２／ｇ、または３５～８０ｍ２／ｇ、または４０～８０ｍ２／ｇ、または５０～８０ｍ２／ｇ、または２０～７０ｍ２／ｇ、または３０～７０ｍ２／ｇ、または３５～７０ｍ２／ｇ、または４０～７０ｍ２／ｇ、または５０～７０ｍ２／ｇ、または２０～６５ｍ２／ｇ、または３０～６５ｍ２／ｇ、または３５～６５ｍ２／ｇ、または４０～６５ｍ２／ｇ、または５０～６５ｍ２／ｇの比表面積を有することができる。９０ｍ２／ｇおよびそれよりも大きい比表面積を有しているカーボンブラックは、低い分散の質を示し、それによって、劣った特性を有している劣った水性ポリマー組成物およびシール層がもたらされる。しかし、本発明者らはまた、より高い揮発物含量を有しているカーボンブラック製品が、たとえ高い比表面積を有していようとも、より低い揮発物含量を有しているカーボンブラック製品よりも容易に分散することができることを見出した。関連する結果は、表７に示されている。すなわち、本発明のシール組成物のカーボンブラックは、２００ｍ２／ｇ未満の比表面積および４．５％よりも高い揮発物含量を有することができる。本発明のシール組成物のカーボンブラックは、２００ｍ２／ｇ未満の比表面積および５％よりも高い揮発物含量を有することができる。本発明のシール組成物のカーボンブラックは、１９０ｍ２／ｇ未満、または１８０ｍ２／ｇ未満、または１７０ｍ２／ｇ未満の比表面積、および５％よりも高い、または７％よりも高い、または８％よりも高い、または９％よりも高い、または１０％よりも高い、または１２％よりも高い揮発物含量を有することができる。本発明のシール組成物のカーボンブラックは、３０～１９５ｍ２／ｇ、または４０～１９５ｍ２／ｇ、または５０～１９５ｍ２／ｇ、または６０～１９５ｍ２／ｇ、または３０～１９０ｍ２／ｇ、または４０～１９０ｍ２／ｇ、または５０～１９０ｍ２／ｇ、または６０～１９０ｍ２／ｇ、または３０～１８０ｍ２／ｇ、または４０～１８０ｍ２／ｇ、または５０～１８０ｍ２／ｇ、または６０～１８０ｍ２／ｇ、または１００～１９５ｍ２／ｇ、または１００～１９０ｍ２／ｇ、または１５０～１９５ｍ２／ｇの比表面積、および５．１～２５％、または５．１～２０％、または５．１～１５％、または７～２５％、または７～１０％、または７～１５％、または１０～２５％、または１０～２０％、または１０～１５％の揮発物含量を有することができる。比表面積は、カーボンブラックの製造者によって慣用的に報告されている物理的特性である。比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６に従った窒素吸着法を使用して測定される。比表面積は、重量単位当たり（グラム当たり）のカーボンブラック粒子の表面積を表す。カーボンブラックの揮発物含量は、典型的にカーボンブラックの製造者によって報告される特性である。揮発物含量は、酸素を含有する種、例えば、カルボニル、カルボン酸、ピロン、フェノール、キノン、ラクトール、エーテル、ラクトンなどを含んでいる種における生成物の含量に対応する。これらの種は、カーボンブラック粒子の表面に結合しており、典型的に、一般的な抽出技術によっては除去することができない。これらの種は、カーボンブラック材料の形成中のある特定の条件によって、または酸化的後処理、例えばオゾン処理などによって形成される。カーボンブラックの揮発物含量は、９５０℃で加熱した後の生成物から除去された材料の重量パーセントとして測定される。標題「カーボンブラックの試験；加熱時に揮発するカーボンブラックの成分の量の決定（Testing of Carbon Black; Determination of the Amount of Components of Carbon Black that are Volatile on Heating）」の方法が、ＤＩＮ５３５５２に記載されている。揮発物含量は、粒子に存在し得る湿気も溶媒含量も含んでいない。
【0117】
一般に、電気泳動ディスプレイのシール層は、ディスプレイ性能において重要な役割を果たしている。シール層の劣ったバリア特性は、電気光学材料層からの電気泳動媒体の非極性流体の経時的な流出をもたらし、それによって、ディスプレイの電気光学性能の深刻な劣化をもたらす。シール層のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーの含量の増大が、そのバリア特性を改善することが観察された。しかし、高含量のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーを有しているシール層は、層の吸湿を増大し、これもまた望ましくない。ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーとポリウレタンとの間の界面張力は、２ｍＮ／ｍ未満であり得る。
【0118】
本発明のこれらおよび他の態様は、以下の実施例を考慮するとさらに理解され、以下の実施例は、本発明のある特定の実施形態を例示するように意図されているが、特許請求の範囲によって定義されるその範囲を限定するように意図されているものではない。
【実施例】
【0119】
シール層の評価方法
【0120】
Ａ．シール層を形成する水性ポリマー組成物の調製の実施例。
【0121】
Ａ１．カーボンブラック分散物の調製の実施例。カーボンブラック粉末を、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーの水溶液１．６リットルと混合する。一例では、カーボンブラック１６２ｇおよびポリマー１０５．６ｇを使用した。分散物を、オーバーヘッドミキサー（Ｈｅｉ－Ｔｏｒｑｕｅ Ｖａｌｕｅ ２００）で、３００ｒｐｍで３０分間混合した。次に、分散物をＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ １ Ｑ１３７５ Ｆｌｏｃｅｌｌ超音波処理器に再循環させ、超音波処理器のジャケットを、１０℃の冷水を使用して、１００％の振幅で３時間２３分冷却する。分散物を、水性ポリマー組成物を調製するために使用するまで、継続的に撹拌した。
【0122】
Ａ２．水性ポリマー組成物の調製の実施例。容器に、水性ポリウレタン分散物を、湿潤剤、およびおよそ２０重量％のホモポリマーまたはコポリマーを含んでいる、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーの水溶液と合わせた。一例では、３５重量％ポリウレタン水性分散物１９４ｇおよび２０重量％のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー３７２ｇを使用した。分散物を、Ｈｅｉ－ｔｏｒｑｕｅ Ｖａｌｕｅ ２００オーバーヘッドミキサーを使用して９０ｒｐｍで１０分間混合した。次に、適正な量の架橋剤を添加し、分散物を９０ｒｐｍでさらに６０分間混合した。Ａ１で調製された適正な量のカーボンブラック分散物を添加し（一例では１．３９Ｌ）、混合物を５００ｒｐｍで６０分間混合した。次に、水酸化アンモニウムを使用してｐＨを６．５～８．５に調整し、分散物をさらに３０分間混合した。適正な量のレオロジー調整剤を、分散物に滴下添加し、さらに６０分間混合し続けた。次に、分散物を減圧下で（２５ｍｍＨｇ）５日間脱気した。結果として生じた水性ポリマー組成物を、水性ポリマー組成物を調製してから７日以内に、対応するデバイスのシール層の調製のために使用した。
【0123】
Ｂ．ドローダウン方法を使用するシール層の調製の実施例。
【0124】
先のＡ２で調製された水性ポリマー組成物を、ＩＴＯ－ＰＥＴフィルムのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）側に、Ｇｒａｄｃｏドローダウンコーティング機を使用してコーティングした。１５ミルのギャップおよび８つのパスのスクエアアプリケーターを使用した。ドローダウン速度を２ｍ／分に設定して、３０＋／－２μｍの乾燥フィルム厚さを目標にした。コーティングを１００℃のオーブンで１５分間乾燥させた。乾燥させたフィルムを、２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングした。
【0125】
Ｃ．非極性流体に対するシール層のバリア特性の評価。
【0126】
水性分散物を、水１００ｍＬ中、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマー１０グラムまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー１０グラムおよびポリウレタン１０グラムを混合することによって調製した。その分散物を、水性ポリマー組成物として使用して、図８Ａに示されているデバイス８００のシール層を形成した。シール層を、先のＢに記載されている方法によって形成した。デバイス８００は、順に、基材８０３、光透過性導電層８０４、プライマー層８０５、マイクロセル層８０６、およびシール層８０７を含んでいた。マイクロセルは、Ｉｓｏｐａｒ Ｅ中に白、黒、および赤の色素粒子を含む電気泳動媒体を含んでいた。デバイス８００を、７０℃で少なくとも２４時間保存した。この期間の後、電気光学デバイスを、電気泳動媒体の非極性流体の喪失によって引き起こされたシール層のたるみについて、光学顕微鏡を使用して検査した。検査したマイクロキャビティの底部とシール層の底面の最下点との間の距離が、同じマイクロセルにおけるマイクロキャビティの底部とシール層の下面の最上点との間の距離の８５％未満である場合、シール層は、そのバリア特性について不合格として分類される。そうでなければ、すなわち検査したマイクロセルの底部とシール層の最下点との間の距離が、マイクロセルの底部と検査したマイクロセルにおけるシール層の底面の最上点との間の距離の８５％またはそれより大きい場合、シール層は、そのバリア特性について合格として分類される。例えば、図１０Ｃに示されている電気光学デバイスを調製するために使用されたシール層は、ｈ２：ｈ１の比が１である（たるみがない）ので合格として分類され、一方、図１０Ｄに示されている電気光学デバイスを調製するために使用されたシール層は、ｈ２：ｈ１の比が３５％である（８５％超のたるみレベル）ので不合格として分類された。バリア特性の評価も、光学顕微鏡によってデバイスの観察面から見て、調製された電気光学デバイスを観察することによって質的に実施され得る。ひどくたるんだシール層を含んでいるデバイスは、非極性流体に対して良好なバリア特性を有しているシール層を含んでいるデバイスとは、著しく異なる外観を有している（均一な表面に対して、不均一な表面）。例えば、図１０Ｂに示されている通り不均一に見える、図１０Ｄのシール層を有しているマイクロセル（不合格）とは対照的に、図１０Ｃのシール層を有しているマイクロセル（合格）は、図１０Ａに示されている通り均一に見える。（１）ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーおよび（２）ポリウレタンの様々な組合せの評価は、表１に示されている。ポリマー１は、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーであり、ポリマー２は、ポリウレタンである。ポリマー１およびポリマー２の市販材料に関する詳細は、表２に見出すことができる。
【0127】
Ｄ．接触角方法を使用するシール層の表面エネルギーの決定。
【0128】
調製されたシール層（先のＢに記載されている通り）の表面エネルギーを、Ｋｒｕｓｓ ＧｍｂＨによって供給された液滴形状分析器を使用して測定した。ニードルを備えたシリンジを使用して、２．６μＬのサイズの脱イオン水の液滴を、シール層の上部表面上に置き、液体（水）とシール層との間の接触角を測定した。測定を、水滴をジヨードメタン液滴で置き換えることによって反復した。既知の表面エネルギーのこれらの２種の液体を使用して接触測定を実施することによって、フィルムの表面エネルギーを計算した。接触角測定を、液体（水およびジヨードメタン）ごとに３回反復した。液体と、シール層の上部表面との接触角を、液滴を試料フィルム上に置いてから５秒後、３０秒後、および５５秒後に高解像度カメラを使用して測定した。次に、Ｏｗｅｎｓ、Ｗｅｎｄｔ、ＲａｂｅｌおよびＫａｅｌｂｌｅ（ＯＷＲＫ）の方法を使用して、全表面エネルギー、ならびにその極性成分および分散成分を、データ点ごとに計算した。報告された表面エネルギーは、９つのデータ点（３つの液滴×３回の尺度）の平均であった。
【0129】
Ｅ．接触角法を使用するポリウレタンフィルムの表面エネルギーの決定。
【0130】
ポリウレタンの表面エネルギーを、まず、基材上にポリマーフィルムを調製することによって決定した。ポリマーフィルムを、Ｇｒａｄｃｏドローダウンコーティング機を使用して水性ポリウレタン分散物を基材上にコーティングすることによって調製した。１５ミルのギャップおよび８つのパスのスクエアアプリケーターを使用した。ドローダウン速度を２ｍ／分に設定して、３０＋／－２μｍの乾燥フィルム厚さを目標にした。コーティングを１００℃のオーブンで１５分間乾燥させた。乾燥させたフィルムを、２５℃および５５％相対湿度で２４時間コンディショニングした。次に、先のＤに記載されている方法を使用して、２種の異なる液体（水およびジヨードメタン）の接触角を決定し、ＯＷＲＫモデルを使用してポリマーフィルムの全表面エネルギー、ならびにその極性成分および分散成分を計算した。
【0131】
Ｆ．電気光学デバイスの調製。
【0132】
電気光学デバイスを、複数のマイクロセルに、Ｉｓｏｐａｒ Ｅ中の電気的に荷電された色素粒子（白、黒、および赤）の混合物を充填し、続いて、先のＢに記載されている通り水性ポリマー組成物をコーティングすることによって調製した。図８Ｂに示されているデバイスを構築した。電気光学デバイス８５０は、順に、保護フィルム８５１、光学的に透明な第１の接着層８５２、基材８５３、光透過性導電層８５４、プライマー層８５５、マイクロセル層８５６、シール層８５７、第２の接着層８５８、ＩＴＯ電極層８５９、およびガラス層８６０を含んでいた。電界の供給源８６１により、光透過性導電層８５４をＩＴＯ電極層８５９と電気的に接続した。この供給源により波形を印加して、所望の光学的状態を駆動した。第１の光透過層８５２は、およそ２５μｍの厚さを有していた。基材８５３は、およそ１００μｍの厚さを有していた。プライマー（Primary）層８５５は、およそ０．４μｍの厚さを有していた。マイクロセル層８５６は、複数のマイクロセルを含んでいた。各マイクロセルは、およそ０．４μｍの底部厚さおよびおよそ１４μｍの高さを有していた。シール層８５７は、およそ１０μｍの厚さを有しており、第２の接着層は、およそ６μｍの厚さを有していた。
【0133】
Ｇ．赤色Ｒａ＊測定。
【0134】
先のＥで調製された試料デバイスの電気光学性能を、色データを収集することによって評価した。色データを、短波形ＰＤおよび長波形ＰＰの２種の異なる波形を印加して、２つの異なる温度で所望の赤の色状態を駆動することによって収集した。さらに、波形を印加して、２つの異なる温度で白状態を駆動した。印加された波形は、図９Ａ～９Ｆに示されている。図９Ａは、２５℃で赤状態を駆動するＰＤ波形に対応する。図９Ｂは、０℃で赤状態を駆動するＰＤ波形に対応する。図９Ｃは、２５℃で赤状態を駆動するＰＰ波形に対応する。図９Ｄは、０℃で赤状態を駆動するＰＰ波形に対応する。図９Ｅは、２５℃で白状態を駆動する波形に対応する。図９Ｆは、０℃で白状態を駆動する波形に対応する。波形を広範な電圧で印加して、印加された波形の関数として赤色ａ＊を測定した。ｘ－ｒｉｔｅによって供給された分光光度計ｉ１を使用して、デバイス試料上に誘導された画像の色状態を測定し、赤ａ＊として報告した。色性能を、赤ａ＊値として評価する。ａ＊値が高いほど、より良好な赤色（飽和度が高い赤）であることを意味する。
【0135】
Ｈ．赤状態の最大ａ＊に必要な電圧の決定。
【0136】
各ディスプレイの色の値に加えて、最大ａ＊を生成するために必要とされる電圧を決定するために、一連の実験を実施した。具体的には、各波形の印加された電圧を変え、電圧値ごとのａ＊値を、先の方法Ｆを使用して決定した。最も高いａ＊値を生成した電圧を、波形ごとに報告した。典型的に、印加される電圧が高いと電力消費量が増大するので、より小さい電圧が望ましい。
【0137】
Ｉ．界面張力の決定
【0138】
ポリマーの特定の組合せについて、ポリマー１とポリマー２との間の界面張力を、表面エネルギー値（先のＤに記載されている方法により決定される）から計算した。２つの成分の間の界面張力の計算は、各成分の表面エネルギーの値および以下の幾何方程式を使用することによって実施した。
式中、σＡＢは、ポリマーＡとＢとの間の界面張力であり、σＡは、ポリマーＡの全表面エネルギーであり、σＢは、ポリマーＢの全表面エネルギーであり、σＡ
ＤおよびσＢ
Ｄは、それぞれポリマーＡおよびＢの表面エネルギーの分散成分であり、σＡ
ＤおよびσＢ
Ｄは、それぞれのポリマーＡおよびＢの表面エネルギーの極性成分である。
【数1】
【0139】
Ｊ．カーボンブラック分散性の評価方法
【0140】
様々なカーボンブラック試料を使用するカーボンブラック分散物を、先のＡ１に記載されている方法を使用して調製した。分散物において使用したポリマーは、ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー（クラレによって供給されたＥｘｃｅｖａｌ（商標）ＲＳ－１７１７）であった。カーボンブラック分散物の調製後、カーボンブラック分散物の液滴を、顕微鏡ガラススライドとカバープレートとの間に置いた。試料を、光顕微鏡の下で２０倍の拡大率で調べた。１４０μｍ×１４０μｍの領域に対応する画像を、７μｍおよびそれよりも大きい直径サイズを有している凝集物の数について、視覚的に分析した。試料が、７μｍおよびそれよりも大きい直径サイズを有している、１０個またはそれよりも多い凝集粒子を示した場合、その試料を、分散性について不合格と分類した。そうでなければ、分散性について合格と分類した。
【0141】
Ｌ．シール層の体積抵抗率の評価方法。
【0142】
先のＢに記載されている方法を使用して調製したシール層の体積抵抗率を、Ｋｅｉｔｈｌｅｙによって供給されたモデル８００９抵抗率フィクスチャおよびモデル６５７１電位計を使用して決定した。この装置により、使用者は、交流電圧を基材に印加し、出力電流を測定することによって、自立式フィルムの体積抵抗率を決定することができる。電圧および電流から、試料の電気抵抗を計算した。この方法は、シール層の４インチ×４インチの正方形部分を切り出し、その部分をＩＴＯ－ＰＥＴ基材から剥離して、自立式シールフィルムを得ることを含む。厚さを、厚さゲージを用いて測定し、次にフィルムを調整するために、２５℃および５５％相対湿度の環境チャンバ内に４日間置いた。次に、フィルムを、抵抗率フィクスチャモデル８００９内に置き、１５ボルトで１５秒の設定で試験した。電位計により、体積抵抗率の値を提供する。
【0143】
Ｍ．ディスプレイ画像の解像度の評価方法。
【0144】
先のＥに記載されている方法によって調製された電気泳動ディスプレイの解像度を、ディスプレイ上の色の実際のラインの厚さを測定することによって評価したが、このラインは、１ピクセル幅を有しているラインを（５０℃で）形成せよという画素制御装置のコマンドの結果である。次に、測定された厚さを、ブルーミングなしの標準的な１ピクセルのラインの厚さと比較した。１００％の解像度は、ブルーミングがない最高解像度に対応し、０％の解像度は、標準的なラインの２倍の厚さの実際のラインに対応する。
【0145】
Ｋ．水性ポリマー組成物の粘度プロファイルの評価方法。
【0146】
先のＡ２に記載されている通り調製した水性ポリマー組成物の粘度プロファイルを、４０ｍｍの直径および５０μｍのギャップを有している平行プレートを備えた回転式ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓレオメータによって実施した。水性ポリマー組成物の試料を、平行プレートの間に置き、粘度を、１０－３１／秒～１０２１／秒の値の間の一連のせん断速度において３０分間にわたって測定した。本発明の水性ポリマー組成物の実施例の粘度プロファイルは、図１１に示されている。図１１は、評価された水性ポリマー組成物が、せん断減粘性であり、より低いせん断速度における粘度と比較して、より高いせん断速度において粘度の低減を示すことを示している。具体的には、図１１で１０－３１／秒のせん断速度において評価した水性ポリマー組成物の粘度は、１０２１／秒のせん断速度における粘度の１０倍超大きい。
【0147】
Ｏ．導電性フィラーの全表面エネルギーおよび表面エネルギーの分散成分の評価方法。
【0148】
多孔質ベースのガラス管に、粉末導電性フィラーを充填した。ガラス管を、試験液体としてヘキサンを収容している容器の上部に置いた。ヘキサンは、毛細管作用によりガラス管に引き入れられた。ガラス管を、液体がガラス管を上昇移動し、フィラー表面を湿潤するときの質量変化を経時的に測定する力センサーに取り付けた。この測定の傾斜を取得することおよびヘキサン試験液体の既知の特性によって、最終的には以下の方程式を使用して、導電性フィラーの接触角を計算することができる。
方程式中、ｍはフィラーの質量であり、ｔは時間であり、ｃは定数であり、ρは試験液体の密度であり、σは試験液体の表面張力であり、θは接触角であり、ηは試験液体の粘度である。試験液体としてヘキサンを使用することにより、その高いぬれ特性に起因してθをゼロにすることが可能になり、機器のソフトウェアに定数ｃを計算させることが可能になる。次に、既知のさらなる液体を使用して、接触角を測定し、これをソフトウェアが使用して、フィラーの表面エネルギーを計算することができる。表面エネルギーの計算を、Ｏｗｅｎｓ、Ｗｅｎｄｔ、ＲａｂｅｌおよびＫａｅｌｂｌｅ（ＯＷＲＫ）モデルを使用して実施して、フィラーの全表面エネルギー、ならびに極性成分および分散成分を決定した。
【数2】
【0149】
評価結果
【0150】
別段記述されない限り、開示されている組成物における成分の量は、乾燥ベースである（溶媒を含まない）。担体の含量を表すために、いくつかの組成物においてＱ．Ｓ．（適量）という用語が使用される。この用語は、組成物におけるこの成分の含量が、組成物の合計１００％を達成してこれを超えないのに必要な量であることを意味する。
【0151】
いくつかの水性ポリマー組成物を、先のＡ１およびＡ２に記載されている一般法によって調製した。ポリウレタンに対するポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーの重量比は、２．３であり、水性ポリマー組成物における水性担体の量は、８０～８３重量％であった。溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対して、架橋剤の含量は、０．９０重量％であり、一方、湿潤剤（Ｓｉｌｗｅｔ Ｌ－７６０７）の含量は、０．１９重量％であった。さらに、水性ポリマー組成物は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し０．２２重量％のレオロジー調整剤（修飾アルカリ膨潤性アクリルエマルション（Ｌｕｂｒｉｚｏｌによって供給されたＳｏｌｔｈｉｘ Ａ１００））も含有していた。水性ポリマーにおけるカーボンブラックの含量は、１０８～１０１０オーム．ｃｍの範囲の体積抵抗率を有しているシール層を達成するように、典型的には溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し３．６～６重量％に調整した。調製された水性ポリマーの種類
【0152】
シール層組成物を、表１にまとめる。シール層を、これらの水性ポリマー組成物から、先のＢに記載されている方法を使用して調製した。次に、シール層を、先のＤに記載されている方法によって、全表面エネルギーおよび表面エネルギーの分散成分について評価した。これとは別に、先のＥに記載されている方法を使用して、水性ポリマー組成物において使用される各ポリウレタンから調製された対応する対照フィルムの全表面エネルギーおよび分散成分。これらのポリウレタン対照フィルムは、ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーもポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーもカーボンブラックも、含有しない。最後に、カーボンブラックグレードのうちの２種の全表面エネルギーおよび表面エネルギーの分散成分を、先のＯに記載されている方法を使用して測定した。
【0153】
電気泳動ディスプレイを、先のＦに記載されている方法を使用して、様々な組成物から構築した。この電気泳動ディスプレイを、先のＧに記載されている方法に記載されている通り、２つの異なる波形を使用して０℃で赤状態に駆動した。最後に、波形ごとに赤状態の最高ａ＊値を生成するために必要な電圧を、先のＨに記載されている方法を使用して決定した。
【0154】
【表1-1】
【表1-2】
【表1-3】
【0155】
表１の材料についての情報：［１］ポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー；クラレによって供給されたＥｘｃｅｖａｌ（商標）ＲＳ－１７１７、［２］ポリウレタン水性分散物；Ｈａｕｔｈａｗａｙによって水中３５％分散物として供給されたＬ３８３８水性分散物、［３］ポリウレタン水性分散物；Ｈａｕｔｈａｗａｙによって水中３５％分散物として供給されたＨＤ２１２５水性分散物、［４］ポリウレタン水性分散物（ポリエステル）；Ｃｈｅｍｔｕｒａ Ｃｏｒｐ．によって供給されたＷｉｔｃｏｂｏｎｄ（登録商標）３８６－０３、［５］カーボンブラック；Ｃｏｌｏｍｂｉａによって供給されたＲａｖｅｎ（登録商標）１０６０ ＵＰ、［６］カーボンブラック；Ｏｒｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｃａｒｂｏｎｓによって供給されたＮｅｒｏｘ（登録商標）３５００、［７］カーボンブラック；Ｏｒｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｃａｒｂｏｎｓによって供給されたＮｅｒｏｘ（登録商標）２５００、［８］カーボンブラック；Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって供給されたＴＰＫ１２２７Ｒ、［９］カーボンブラック；Ｃｏｌｏｍｂｉａによって供給されたＲａｖｅｎ（登録商標）１４。
【0156】
表１の評価結果は、比較例６と比較して、本発明の実施例１～実施例５において改善された電気光学性能が観察されたことを示している。本発明の組成物の実施例によって形成された電気光学デバイスの低温（０℃）での赤状態は、ＰＰ波形によって駆動されると、分光光度法で測定されたａ＊値のより高い値によって示され得る通り、比較例の色よりも良好な（飽和度がより高い）色を示す。同じことが、ＰＤ波形によって駆動された赤状態についても観察された。本発明のディスプレイの色は、飽和度がより高いだけでなく、最大ａ＊における電圧のより低い値から分かる通り、より低い電圧で達成されている。このことは、本発明のディスプレイが、比較用組成物の実施例を使用したディスプレイよりも少ない電力を消費することを意味している。これは、比較例によって形成されたシール層の５３ｍＮ／ｍの全表面エネルギーとは対照的に、本発明の実施例のシール層の全表面エネルギーが、５５ｍＮ／ｍよりも高いおよそ６６ｍＮ／ｍであるために達成された。同様に、本発明のディスプレイの改善された性能は、本発明のディスプレイのシール層の３８ｍＮ／ｍとは対照的に、シール層の高分散表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍよりも高いために達成されている。組成物の成分の全表面エネルギーは、シール層の表面エネルギーにプラスの影響を及ぼす。特に、５０ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有するフィルムを形成するポリウレタン（例えば、ポリウレタン分散物Ｌ３８３８およびＨＤ２１２５）は、より低い全表面エネルギーを有するフィルムを形成するポリウレタン（Ｗｉｔｃｏｂｏｎｄ（登録商標）３８６－０３）よりも性能が良い。
【0157】
導電性フィラーの表面エネルギーの効果は、改善された性能においてもある役割を果たす。４０ｍＮ／ｍよりも高い全表面エネルギーを有しているカーボンブラック、例えば、カーボンブラックＲａｖｅｎ（登録商標）１０６０ ＵＰは、４０ｍＮ／ｍよりも低い全表面エネルギーを有しているカーボンブラック、例えばＲａｖｅｎ（登録商標）１４よりも性能が優れている。加えて、１５ｍＮ／ｍよりも高い表面エネルギーの分散成分を有しているカーボンブラックは、良好な性能を示している。理論に拘泥するものではないが、高い表面エネルギーを有しているシール層の改善された電気光学性能（特に低温での）により、シール層は、より低い界面抵抗および静電容量で、中間層を通して電荷を移動させることが可能になり得る。シール層／電気泳動媒体の界面におけるより低い抵抗および静電容量は、特に低温で著しく少ない電気光学バイアス（キックバック）をもたらす。また、シール層の表面エネルギーが高いほど、シール層に隣接し得る接着層とのシール界面においてより低い接触抵抗および静電容量をもたらし得る。シール層の高い表面エネルギーは、シール層と接着層との間の接着仕事量を増大し、層の間の接触抵抗を低減し得る。さらに、シール／接着界面における接触抵抗が低いほど、電圧低下がより少なく、電力消費量がより少なく、温度範囲にわたって電気光学性能が改善される。電気泳動ディスプレイにおける電気光学性能に対するシール層の表面エネルギーの効果は、文献には開示されていない。
【0158】
表２は、様々なポリマー１およびポリマー２の種についての表面エネルギーデータを提供している。表２はまた、様々な層のバリア特性および様々なポリマーの組合せの計算された界面の評価を含んでいる。バリア特性を評価するために使用した対応するポリマー層を調製するための方法は、先のＣに記載されている。表面エネルギーの決定（先のＤに記載されている方法に従う）は、まず、一方のポリマーだけを含んでいる対応する水性ポリマー組成物からシール層を調製し、コンディショニングすることによって実施した。ポリマーの組合せごとの界面張力を、表面エネルギーデータおよび先のＩに記載されている計算方法から計算した。
【0159】
【表2-1】
【表2-2】
【表2-3】
【0160】
【表3-1】
【表3-2】
【0161】
表２のデータは、低い界面張力を有するポリマー１およびポリマー２の組合せを含んでいる水性ポリマー組成物を用いて形成されたシール層が、非極性流体に対して良好なバリア特性を示すことを示している。シール層は、（ａ）９０～９９．５％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有しているポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、ならびに（ｂ）ポリウレタンを含んでいる。
【0162】
また表２のデータは、（ａ）９０～９９．５％の加水分解度および１０％未満のエチレン含量を有しているポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマー、ならびに（ｂ）ポリウレタンを含んでいるシール層を示している。１０～２０ｍＮ／ｍの間の表面エネルギーの極性成分を有しているポリウレタンを含んでいるシール層は、非極性流体に対して良好なバリア特性を示している。
【0163】
先のＢに記載されている方法によって調製された４種の水性ポリマー組成物によって調製されたポリマーフィルムの顕微鏡的評価は、フィルムの均一性と、２種のポリマーの間の界面張力との間に相関があることを示した。調製されたフィルムにおけるポリマー１：ポリマー２の重量比は、１：１であった。表４および図１２の顕微鏡画像は、界面張力が低いほど、より均一なポリマーフィルムが提供されることを示している。より小さい界面張力を有しているポリマーの組合せによって達成された、改善された適合性は、対応する層の改善されたバリア特性を説明し得る。
【0164】
【表4-1】
【表4-2】
【0165】
さらなるシール層を、様々な含量のポリマー１およびポリマー２の組合せを含んでいる水性ポリマー組成物から調製した。これらの水性ポリマー組成物は、ポリマーの組合せに加えて、カーボンブラックフィラー、架橋剤、湿潤剤、レオロジー調整剤、および水性担体を含んでいた。水性担体含量を示す水性ポリマー組成物は、表５に提供されている。表６は、表５と同じ組成物に対応しているが、表６の組成物は、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し、成分ごとの重量％を示すように調整されている。水性ポリマー組成物を、先のＡ１およびＡ２に記載されている方法を使用して調製した。対応するシール層を、先のＢに記載されている方法を使用して調製した。
【0166】
【表5-1】
【表5-2】
【0167】
【表6-1】
【表6-2】
【0168】
表５および６の成分に関する情報：［１］クラレによって供給されたＥｘｃｅｖａｌ（商標）ＲＳ－１７１７、［２］Ｃｏｖｅｓｔｒｏによって供給されたＤｉｓｐｅｒｃｏｌｌ（登録商標）Ｕ ＸＰ２８１５；水中３５％分散物、［３］Ｈａｕｔｈａｗａｙによって供給されたＨａｕｔｈａｎｅ ＨＤ－２１２５；水中３５％分散物、［４］Ｈａｕｔｈａｗａｙによって供給されたＨａｕｔｈａｎｅ Ｌ３８３８；水中３５％分散物、［５］日清紡（Nisshimbo）ケミカルによって供給されたＣＡＲＢＯＤＩＬＩＴＥ（登録商標）Ｖ－０２－Ｌ２；水中４０％溶液、［６］Ｓｔａｈｌによって供給されたＰｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＸＬ－７０１、［７］Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅによって供給されたＳｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ－７６０７コポリマー、［８］Ｌｕｂｒｉｚｏｌによって供給されたＳｏｌｔｈｉｘ（商標）Ａ－１００。
【0169】
一連のカーボンブラック製品を、ポリマー組成物へのそれらの分散性について評価した。良好な分散性を示すカーボンブラックは、良好な分散の質を有している水性ポリマー組成物を可能にする。水性ポリマー組成物の分散の質は、結果として生じたシール層の特性に影響を及ぼす重要なパラメーターである。水性ポリマー組成物の劣った分散の質は、非常に低い体積導電率を有するシール層をもたらし、それによって、デバイスの電気光学性能が低下し、電気効率が低下する。表７は、調査の結果を提供している。カーボンブラック分散物の分散の質を、先のＨに記載されている方法によって決定した。
【0170】
【表7】
【0171】
表７のカーボンブラックの分散性の評価の結果は、８５ｍ２／ｇ未満の比表面積を有しているカーボンブラックのグレードが、水性ポリマー分散物への良好な分散性を有していることを示している。８５～２００ｍ２／ｇの間の比表面積および５％よりも多い揮発物含量を有しているカーボンブラックも、水性ポリマー分散物への良好な分散性を有している。８５よりも高い比表面積および５％よりも少ない揮発物含量を有しているカーボンブラックは、水性ポリマー分散物への良好な分散性を有していない。最後に、２００ｍ２／ｇよりも高い比表面積を有しているカーボンブラックは、水性ポリマー分散物への良好な分散性を示していない。カーボンブラックの揮発物含量は、９５０℃で加熱した後に生成物から除去される材料の重量パーセントとして測定される。標題「カーボンブラックの試験；加熱時に揮発するカーボンブラックの成分の量の決定」の方法が、ＤＩＮ５３５５２に記載されている。揮発物含量は、粒子に存在し得る湿気も溶媒含量も含んでいない。
【0172】
平均粒径が、供給社によって透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して報告されている一連のカーボンブラック製品も、ポリマー組成物へのそれらの分散性について評価した。表８は、調査の結果を提供している。カーボンブラック分散物の分散の質を、先のＨに記載されている方法によって決定した。
【0173】
【表8-1】
【表8-2】
【0174】
表８のカーボンブラックの分散性の評価の結果は、２０ｎｍ超の平均粒径を有しているカーボンブラック製品が、水性ポリマー分散物への良好な分散性を有していることを示している。カーボンブラック供給社（Ｏｒｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｃａｒｂｏｎ）は、ＡＳＴＭ Ｄ３８４９（カーボンブラックのための標準方法－電子顕微鏡を使用するカーボンブラックの形態学的特徴付け）を使用して生成物の平均粒径を決定した。
【0175】
様々な市販のカーボンブラック製品を含んでいる水性ポリマー組成物によって形成された一連のシール層を、前述の方法を使用して、シール層の体積抵抗率について評価した（Ｉ．シール層の体積抵抗率を評価するための方法）。電気光学ディスプレイを、前述の方法を使用して調製した（Ｅ．電気光学デバイスの調製）。調製された電気光学ディスプレイを、前述の方法によって解像度について評価した（Ｊ．ディスプレイ画像の解像度の評価方法）。表９および１０は、この調査のために調製した水性ポリマー組成物を提供している。水性担体内容物の含量を含めた水性ポリマー組成物のすべての成分の含量を示す水性ポリマー組成物は、表９に提供されている。表１０は、シール層組成物（潜在的な含水量を除く）を提供しており、このシール層は、表９の水性ポリマー組成物によって調製された。表９の組成物は、水を含む水性ポリマー組成物の重量による、成分ごとの重量％を提供している。様々な水性ポリマー組成物を、先のＡ１およびＡ２に記載されている方法によって調製した。対応するシール層を、先のＢに記載されている方法によって調製した。
【0176】
【表9-1】
【表9-2】
【0177】
【表10-1】
【表10-2】
【0178】
表１０のデータは、シール層の最適な体積抵抗率およびデバイス解像度が、１００ｍＬ未満／１００ｇの吸油量値を有しているカーボンブラックによって達成されたことを示している。
【0179】
さらに研究中に、溶媒を除く水性ポリマー組成物の重量に対し、７０重量％超のポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはポリ（ビニルアルコール－ｃｏ－エチレン）コポリマーを含んでいる水性ポリマー組成物が、環境から著しい量の湿気を吸収するシール層を形成することが観察された。この高い吸湿は、ディスプレイの電気光学性能にマイナスの影響を及ぼす。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6-1】
【図6-2】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【国際調査報告】