(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに混和しない第１の流体及び第２の流体を備え、前記第１及び第２の流体は、前記第１及び第２の流体のうち少なくとも一方に印加される電圧を変更することにより、第１の配置と第２の配置との間で切替え可能であり、前記第２の流体の０．５〜１５ｗｔ％が水であり、前記第２の流体の残部ｗｔ％が少なくとも１種の非水成分を含み、
前記少なくとも１種の非水成分が、ポリエーテル、場合によっては下記の一般式を有するポリエチレングリコール
【化１】
0005912108.tif 000008
（式中、ｎは整数であり、場合によってはｎ＝１〜２０、１〜１５、１〜１０、１〜５、又は１である）、
過酸化物、場合によっては下記の一般式を有するポリマージエチルエーテルパーオキサイド
【化２】
0005912108.tif 000009
（式中、ｎは整数であり、場合によってはｎ＝１〜２０、１〜１５、１〜１０、１〜５、又は１である）、
それらの誘導体、及びそれらの組合せ、
少なくとも１種のポリオール、エーテル、ジオキサラン、ジメトキシメタン、１；１−ジメトキシエチレン、アミド、ポリアミド、カルボン酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、グリコール酸、ヘテロ原子で置換されているカルボン酸、ハロゲン化カルボン酸、クロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、
ジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、
トリカルボン酸、クエン酸、アコニトリック酸、
エステル、酢酸メチル、乳酸エチル、スルホン、硫酸ジメチル、亜硫酸ジメチル、メチルスルホニルメタン、アルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール、メチルグリオキサール、過酸化物、メチルエチルケトンパーオキサイド、オキサミン酸、有機スルホキシド、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ジエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの組合せ、からなる群より選択される少なくとも１種の成分を含む、エレクトロウェッティング素子。
【請求項２】
前記第２の流体中の水のｗｔ％が、前記第２の流体中に保持される水の最大平衡吸湿量以下である、請求項１に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項３】
前記第２の流体中の水のｗｔ％が０．５ｗｔ％以上、１ｗｔ％以上、又は１．５ｗｔ％以上である、請求項１に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項４】
前記第２の流体中の水のｗｔ％が、２〜１５ｗｔ％、２．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％、３〜１５ｗｔ％、４〜１５ｗｔ％、及び５〜１５ｗｔ％からなる群より選択される、請求項３に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項５】
前記第２の流体中の水のｗｔ％が、０．５〜１０ｗｔ％、０．５〜７．５ｗｔ％、０．５〜７ｗｔ％、０．５〜６．５ｗｔ％、０．５〜６ｗｔ％、０．５〜５．５ｗｔ％、０．５〜５ｗｔ％、１〜１５ｗｔ％、１〜１０ｗｔ％、１〜７．５ｗｔ％、１〜７ｗｔ％、１〜６．５ｗｔ％、１〜６ｗｔ％、１〜５．５ｗｔ％、１〜５ｗｔ％、１．５〜１５ｗｔ％、１．５〜１０ｗｔ％、１．５〜７．５ｗｔ％、１．５〜７ｗｔ％、１．５〜６．５ｗｔ％、１．５〜６ｗｔ％、１．５〜５．５ｗｔ％、及び１．５〜５ｗｔ％からなる群より選択される、請求項３に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項６】
前記第２の流体中の水のｗｔ％が、２〜１５ｗｔ％、２．５〜１５ｗｔ％、３〜１５ｗｔ％、３．５〜１５ｗｔ％、４〜１５ｗｔ％、４．５〜１５ｗｔ％、５〜１５ｗｔ％、５．５〜１５ｗｔ％、６〜１５ｗｔ％、６．５〜１５ｗｔ％、７〜１５ｗｔ％、７．５〜１５ｗｔ％、８〜１５ｗｔ％、８．５〜１５ｗｔ％、９〜１５ｗｔ％、９．５〜１５ｗｔ％、１０〜１５ｗｔ％、１０．５〜１５ｗｔ％、１１〜１４ｗｔ％、及び１１．５〜１３ｗｔ％からなる群より選択される、請求項３に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項７】
前記第２の流体中の水のｗｔ％が、１１ｗｔ％以下、３ｗｔ％以下からなる群より選択される、請求項１に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項８】
前記少なくとも１種の非水成分が、炭素と酸素とを有し、酸素原子数と炭素原子数との比が１：２より大きく、少なくとも２つの炭素原子が存在する一般式を有する少なくとも１種の成分を含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項９】
前記少なくとも１種のポリオールがジオールを含み、前記ジオールは、場合によってはエチレングリコール、プロピレングリコール、少なくとも１つのヘテロ原子で置換されているエチレングリコール、少なくとも１つのヘテロ原子で置換されているプロピレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１０】
前記少なくとも１種のポリオールがトリオールを含み、前記トリオールは、場合によってはグリセロール、ブタントリオール、ペンタントリオール、それらの誘導体、及びそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１又は９に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１１】
前記少なくとも１種のポリオールがテトラオールを含み、前記テトラオールは、場合によってはエリスリトール、それらの誘導体、及びそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１、９又は１０に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１２】
前記少なくとも１種の非水成分の各成分が、炭素と酸素とを有し、酸素原子数と炭素原子数との比が１：２より大きく、少なくとも２つの炭素原子が存在する一般式を有する、請求項１及び８〜１１のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１３】
前記少なくとも１種の非水成分が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジオキサラン、グリオキサール、クエン酸、シュウ酸、オキサミン酸、及びギ酸からなる群より選択される第１の非水成分を含み、前記少なくとも１種の非水成分が、エリスリトール、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコール、グリセロール、及びブタントリオールからなる群より選択される、前記第１の非水成分とは異なる第２の非水成分を含む、請求項１及び８〜１２のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１４】
前記第２の流体の残部ｗｔ％が、１００：０、９０：１０、８０：２０、７５：２５、７０：３０、６５：３５、６０：４０、５５：４５、５０：５０、４５：５５、４０：６０、３５：６５、３０：７０、２５：７５、２０：８０、１０：９０又は０：１００の、第１の非水成分のｗｔ％と第２の非水成分のｗｔ％との比を有する、請求項１３に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１５】
前記第２の流体が３０、３５、４０又は４５ｍＮｍ−１を超える表面張力を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１６】
前記エレクトロウェッティング素子が、エレクトロウェッティング式ディスプレイデバイス用のディスプレイ素子である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング素子。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の前記第２の流体による流体。
【請求項１８】
エレクトロウェッティング式ディスプレイデバイスにおける、請求項１７の前記流体の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、エレクトロウェッティング素子及びエレクトロウェッティング素子用の流体に関する。
【０００２】
［発明の背景］
エレクトロウェッティング式ディスプレイデバイスは、例えば国際公開第２００３／０７１３４６号パンフレットから公知である。このようなディスプレイデバイスは、少なくとも２種の不混和性流体、例えば油性液体と水性液体を使用して、可変式のディスプレイ効果を提供する。
【０００３】
種々の種類の流体が、エレクトロウェッティング素子及びディスプレイについて、技術分野から公知である。例えば、極性流体は、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、又は塩化カリウムのような塩の水溶液でもよい。国際公開第２０１０／０１５６９１号パンフレット及び欧州特許出願公開第ＥＰ１７０１１９６号には、エレクトロウェッティングのために使用される液体の更なる例が記載されている。
【０００４】
エレクトロウェッティング素子／ディスプレイ用の流体の選択は重要である。腐食及びそれに因る素子寿命、スイッチ切替え性能並びに動作温度範囲等の要因は、とりわけ選択に影響する。エレクトロウェッティング用の現在公知の液体は、エレクトロウェッティング素子又はディスプレイのための要件を満たしていない。
【０００５】
本発明の目的は、エレクトロウェッティング素子用の流体の改善を実現することである。
【０００６】
［発明の概要］
本発明の一態様によれば、互いに混和しない第１の流体及び第２の流体を備え、上記第１及び第２の流体は、該第１及び第２の流体のうち少なくとも一方に印加される電圧を変更することにより、第１の配置と第２の配置との間で切替え可能であり、該第２の流体の３５ｗｔ％以下が水であり、該第２の流体の残部ｗｔ％（ｂａｌａｎｃｉｎｇ  ｗｔ％）が少なくとも１種の非水成分を含むエレクトロウェッティング素子が提供される。
【０００７】
驚くべきことに、第２の流体中の３５ｗｔ％以下の水により、３５ｗｔ％超の水と比較して、エレクトロウェッティング素子の性能が著しく改善される。こうした改善された性能をもたらす特性についてここで説明し、後でも更に説明する。特に、第２の流体中の３５ｗｔ％以下の水により、第２の流体によって引き起こされる素子内部の腐食が顕著に低減され、従って、素子の寿命が劇的に改善される。また、素子製造用の機器の腐食も低減される。更に、３５ｗｔ％以下の水は、第２の流体の粘度要件を制限せず、それは、エレクトロウェッティング式ディスプレイ素子の例に関しては、映像用速度のスイッチ切替えを提供できることを意味する。更にまた、本発明による第２の流体は、所望の温度範囲内、例えば−２０〜＋７０℃の間における優れたエレクトロウェッティング性能、表面張力の低下（従って典型的には油との界面張力の低下）に起因する流体スイッチ切替えに適した低さの電圧閾値、及びあったとしてもわずかな程度の逆流を実現するように配合できるので、非常に汎用性がある。逆流については、国際公開第２００８／１４２０８６号パンフレットで更に説明されている。
【０００８】
本明細書で用いられるｗｔ％という用語は、第２の流体の総重量に対するパーセンテージを意味する。残部ｗｔ％という用語は、第２の流体の１００ｗｔ％と水のｗｔ％との間の、第２の流体の総重量に対するパーセンテージでの差を意味する。第２の流体が３５ｗｔ％以下の水を含んでいるので、残部ｗｔ％は、水のｗｔ％に応じて６５ｗｔ％以上になる。例えば、第２の流体が３５ｗｔ％の水を含んでいるならば、残部ｗｔ％は６５ｗｔ％である。本発明によれば、残部ｗｔ％は、少なくとも１種の非水成分を含む。従って、例えば残部ｗｔ％が６５ｗｔ％である場合、第２の流体は、３５ｗｔ％の第１の非水成分と３０ｗｔ％の第２の非水成分とを含むことができ、従って、第１及び第２の非水成分のｗｔ％を合計すると、残部ｗｔ％の６５ｗｔ％になる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、水の最大平衡吸湿量以下になり得る。第２の流体に関した水の最大平衡吸湿量は、第２の流体の組成と水に対するその親和性とに依存しよう。第２の流体は、例えば、水の除去のためのあらゆる乾燥ステップ及び／又は無水環境下での製造を含めた、素子の製造プロセスに応じて、且つ、素子の他の部分の、例えば第１の流体の含水量に応じて、その最大平衡吸湿量未満の水を含み得る。水の最大平衡吸湿量の例は、第２の流体の非水成分の例示に関して、以下で更に示される。水の最大平衡吸湿量は、種々の実施形態において顕著なように、３５ｗｔ％より低く、従って、上述した特性に関した素子の性能が更に改善される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は０でもよい。このような実施形態では、第２の流体中の水の存在に起因するいかなる素子の腐食も最小化される。更に、例えば、いかなる逆流も、なくならないにしても更に低減でき、ディスプレイの動作電圧が更に低下し得る。
【００１１】
代替の好ましい実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、０．５ｗｔ％以上、１ｗｔ％以上、又は１．５ｗｔ％以上になり得る。このような実施形態では、水の量が０．５、１又は１．５ｗｔ％であることにより、水０ｗｔ％と比較して、第２の流体の表面張力が増大し得る。この増大により、例えば、素子のスイッチ切替え性能を改善でき、更には、所望のスイッチ切替え性能を実現するように素子を調節するための設計自由度の度合いが高まる。従って、特定の素子要件に関しては、０ｗｔ％の水は望ましくないことがある。更に、水のｗｔ％が０．５、１又は１．５ｗｔ％の場合、素子は、優れたスイッチ切替え性能を有し、例えば、腐食は非常にわずかしかない。
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、２〜３５ｗｔ％、２．５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、３〜３５ｗｔ％、４〜３５ｗｔ％、及び５〜３５ｗｔ％からなる群より選択される。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、０．５〜３４．５ｗｔ％、０．５〜３４ｗｔ％、０．５〜３３．５ｗｔ％、０．５〜３３ｗｔ％、０．５〜３２．５ｗｔ％、０．５〜３０ｗｔ％、０．５〜２５ｗｔ％、０．５〜２０ｗｔ％、０．５〜１５ｗｔ％、０．５〜１０ｗｔ％、０．５〜７．５ｗｔ％、０．５〜７ｗｔ％、０．５〜６．５ｗｔ％、０．５〜６ｗｔ％、０．５〜５．５ｗｔ％、０．５〜５ｗｔ％、１〜３４．５ｗｔ％、１〜３４ｗｔ％、１〜３３．５ｗｔ％、１〜３３ｗｔ％、１〜３２．５ｗｔ％、１〜３０ｗｔ％、１〜２５ｗｔ％、１〜２０ｗｔ％、１〜１５ｗｔ％、１〜１０ｗｔ％、１〜７．５ｗｔ％、１〜７ｗｔ％、１〜６．５ｗｔ％、１〜６ｗｔ％、１〜５．５ｗｔ％、１〜５ｗｔ％、１．５〜３４．５ｗｔ％、１．５〜３４ｗｔ％、１．５〜３３．５ｗｔ％、１．５〜３３ｗｔ％、１．５〜３２．５ｗｔ％、１．５〜３０ｗｔ％、１．５〜２５ｗｔ％、１．５〜２０ｗｔ％、１．５〜１５ｗｔ％、１．５〜１０ｗｔ％、１．５〜７．５ｗｔ％、１．５〜７ｗｔ％、１．５〜６．５ｗｔ％、１．５〜６ｗｔ％、１．５〜５．５ｗｔ％、及び１．５〜５ｗｔ％からなる群より選択される。
【００１４】
本発明の他の実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、２〜３２ｗｔ％、２．５〜３１ｗｔ％、３〜３０ｗｔ％、３．５〜２９ｗｔ％、４〜２８ｗｔ％、４．５〜２７ｗｔ％、５〜２６ｗｔ％、５．５〜２５ｗｔ％、６〜２４ｗｔ％、６．５〜２３ｗｔ％、７〜２２ｗｔ％、７．５〜２１ｗｔ％、８〜２０ｗｔ％、８．５〜１９ｗｔ％、９〜１８ｗｔ％、９．５〜１７ｗｔ％、１０〜１６ｗｔ％、１０．５〜１５ｗｔ％、１１〜１４ｗｔ％、及び１１．５〜１３ｗｔ％からなる群より選択される。
【００１５】
第２の流体中の水のｗｔ％を適切に選択することにより、第２の流体の特性は、素子の所望の性能を得られるように調節できる。このことにより、腐食感受性に関連した素子寿命、スイッチ切替え性能及び動作温度範囲等の諸特性の間にバランスをもたらすことが可能になり、スイッチ切替え性能及び動作温度範囲は、流体粘度、表面張力特性及び熱的特性と関連する。上述したような更なる特性もまた、水のｗｔ％を選択することによって調節可能である。
【００１６】
本発明の特別な実施形態では、少なくとも１種の非水成分は、炭素と酸素とを有し、酸素原子数と炭素原子数との比が１：２より大きく、少なくとも２つの炭素原子が存在する一般式を有する少なくとも１種の成分を含有する。驚くべきことに、少なくとも１種の非水成分のうちの少なくとも１種の成分がこの一般式を満たしている場合は、素子のスイッチ切替え性能が劇的に改善され得ることが分かった。更に、この一般式を満たす成分は、素子に対するあったとしてもわずかな腐食作用、並びに改善された逆流特性及びその他の上述した特性を有する。
【００１７】
更なる特別な実施形態では、少なくとも１種の非水成分のうちの各成分は、炭素と酸素とを有し、酸素原子数と炭素原子数との比が１：２より大きく、少なくとも２つの炭素原子が存在する一般式を有する。これにより、上述した優れた寿命及びスイッチ切替え特性を含む、より優れた素子性能が付与される。従って、寿命は数年、例えば３年以上になり得る。
【００１８】
本発明の更なる実施形態では、少なくとも１種の非水成分は、ポリエーテル、過酸化物、ポリオール、例えばジオール、トリオール及び／又はテトラオール、エーテル、ジオキサラン、ジメトキシメタン、アミド、ポリアミド、カルボン酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、グリコール酸、ヘテロ原子で置換されているカルボン酸、ハロゲン化カルボン酸、クロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、場合によってはシュウ酸、マロン酸、コハク酸、及び／又はグルタル酸を含めたジカルボン酸、場合によってはクエン酸及び／又はアコニトリック酸を含めたトリカルボン酸、エステル、酢酸メチル、乳酸エチル、スルホン、硫酸ジメチル、亜硫酸ジメチル、メチルスルホニルメタン、アルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール、メチルグリオキサール、過酸化物、メチルエチルケトンパーオキサイド、オキサミン酸、有機スルホキシド、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ジエチレングリコール、それらの誘導体、並びにそれらの組合せを含み得る。このような成分の例については、以下で更に説明する。
【００１９】
本発明の幾つかの例示的な実施形態では、少なくとも１種の非水成分は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジオキサラン、グリオキサール、クエン酸、シュウ酸、オキサミン酸、及びギ酸からなる群より選択される第１の非水成分を含み、該少なくとも１種の非水成分は、エリスリトール、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコール、グリセロール、及びブタントリオールからなる群より選択され、第１の非水成分とは異なる第２の非水成分を含む。
【００２０】
本発明の更なる好ましい実施形態では、第２の流体の残部ｗｔ％は、１００：０、９０：１０、８０：２０、７５：２５、７０：３０、６５：３５、６０：４０、５５：４５、５０：５０、４５：５５、４０：６０、３５：６５、３０：７０、２５：７５、２０：８０、１０：９０又は０：１００の、第１の非水成分のｗｔ％と第２の非水成分のｗｔ％との比を有し得る。例えば、水のｗｔ％が３５であり、従って残部ｗｔ％が６５であるならば、９０：１０の比は、合計で残部ｗｔ％が６５になるように、５８．５ｗｔ％の第１の非水成分と６．５ｗｔ％の第２の非水成分とに対応する。有利なことに、第１の非水成分と第２の非水成分のｗｔ％比の変更により、第２の流体の特性を調節して、所望の性能特性を有する素子を提供できる。
【００２１】
残部ｗｔ％が第１及び第２の非水成分のみからなる本発明の幾つかの特別な実施形態では、第１及び第２の非水成分は、それぞれエチレングリコールと炭酸エチレン、エチレングリコールと炭酸プロピレン、エチレングリコールとグリセロール、ジエチレングリコールとグリセロール、又はポリエチレングリコールとグリセロールであり得る。驚くべきことに、残部ｗｔ％を形成している第１の非水成分と第２の非水成分のこのような混合物は、ディスプレイ素子に優れた性能を付与することが分かった。これは、水のｗｔ％が０である場合にはとりわけであるが、水ｗｔ％が０より大きくて３５ｗｔ％未満の実施形態にも同様に当てはまる。第１の非水成分と第２の非水成分との比は、上述した第１の非水成分と第２の非水成分との例示的なｗｔ％比に依拠したものでもよく、特に、残部ｗｔ％における第１の非水成分と第２の非水成分との比が６０：４０、７０：３０、８０：２０では、少なくとも上記の特性、例えば低いスイッチ切替え電圧閾値、逆流がわずか又は全くないこと、ある範囲の温度、例えば−２０〜＋７０℃での正確なスイッチ切替え動作、素子及び製造装置の腐食がわずかなこと、製造装置上の第２の流体の残渣を取り除くのが容易なこと、低い毒性、低コスト、並びに、以下で説明するように第１の流体中の染料の光退色が著しく低減されることに関連する優れた性能を付与することが見出された。８０：２０、７０：３０、６０：４０及び５０：５０の第１の非水成分と第２の非水成分との比は、それぞれ映像コンテンツの表示に特に適している。１００：０〜０：１００の範囲に含まれる第１の非水成分と第２の非水成分とのあらゆる比が、静的コンテンツの表示に適している。ここで説明した特別な実施形態と同様の利点を有した更なる特別な実施形態が確認されており、そこでは、残部ｗｔ％が３種の相異なる非水成分から、例えば、上述した第１及び第２の非水成分の混合物の１種と、例えば炭酸エチレン又は炭酸プロピレン等の第３の非水成分から形成されている。
【００２２】
本発明の他の有利な実施形態では、第１の流体は、少なくとも１種の染料を含んでいてもよく、第２の流体の組成は、上記少なくとも１種の染料に応じて選択される。第２の流体の組成を選択することには、水のｗｔ％、並びに、残部ｗｔ％を構成する成分及びそれらの量を選択することを含む。意外にも、上記染料に応じて第２の流体の組成を選択することにより、著しい利点がもたらされることが確認された。例えば、第１の流体中の上記染料によっては、上記染料は、素子の寿命を通して光退色を受けやすい場合があり、更なる詳細については、例えば、国際公開第２０１０／０３１８６０号パンフレットに記載されている。驚くべきことに、光退色は、本発明に依って説明された第２の流体を素子内に供給することにより、低減又は排除され得る。上記染料は第１の流体中には存在するが第２の流体中には存在していないので、これは、特に予想外なことである。いかなる理論にも拘束されはしないが、本発明に関して上述した第２の流体の例は、そのすべてが３５ｗｔ％以下の水を含んでおり、染料の光退色が著しく低減される程にまで第１の流体中の酸素含有量に影響すると考えられる。第２の流体の含水量の低下に応じて、第１の流体の酸素含有量は低下する。これが実現すると、染料の光退色を、なくならないとしても著しく低減できるようになり、その結果、高品質カラー画像再生用素子の寿命が延長されるので、非常に有利である。延長された寿命は、数年、例えば複数年以上になり得る。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態では、第２の流体は、３０、３５、４０又は４５ｍＮｍ−１を超える表面張力を有し得る。この表面張力は、第２の流体中の水の量の選択、及び／又は第２の流体中の少なくとも１種の非水成分の量の選択によって得ることができる。第２の流体の表面張力は、所望のスイッチ切替え特性を得るために調節されてもよい。３０、３５、４０又は４５ｍＮｍ−１を超える表面張力により、上述した他のスイッチ切替え特性の中でも、流体スイッチ切替え用電圧に適した低さであるが実用可能な閾値が得られる。
【００２４】
本発明の特に好ましい実施形態では、エレクトロウェッティング素子は、エレクトロウェッティング式ディスプレイデバイス用のディスプレイ素子である。
【００２５】
本発明の更なる態様によれば、本明細書で説明される本発明の第２の流体の実施形態のいずれかに依拠した流体が提供される。更に、本発明の別の態様では、エレクトロウェッティング式ディスプレイデバイスにおける、本明細書で説明される第２の流体の実施形態のいずれかの使用が提供される。
【００２６】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面を参照して、単なる例示として示されている本発明の好ましい実施形態についての下記の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ディスプレイ素子を備えるディスプレイ装置を示す図である。
【図２】本発明によるエレクトロウェッティング素子の断面を示す図である。
【００２８】
［発明の詳細な説明］
図１は、エレクトロウェッティング式ディスプレイデバイス２及びディスプレイ駆動システム３を備えるディスプレイ装置１の概略を示している。本発明によれば、エレクトロウェッティング素子が提供され、これは、本例示においてはディスプレイ素子４であり、これを、ディスプレイデバイスは少なくとも１個有する。ディスプレイ駆動システム内のドライバ段（ｄｒｉｖｅｒ  ｓｔａｇｅ）５は、信号線６及び７によりディスプレイデバイスに接続されている。ドライバ段は、データ信号線８によってディスプレイ駆動システムに入力されたデータ信号に応答してディスプレイ電圧を出力し、このデータ信号は、ディスプレイデバイス２によって表示しようとするディスプレイ状態を表している。ディスプレイデバイスがディスプレイ素子の二次元配列、例えば能動マトリックスアレイを備える場合、データ信号はＴＶ信号でもよく、ディスプレイ素子のディスプレイ状態を組み合わせることにより、画像が形成される。ディスプレイ駆動システムは、データ信号線８に接続された、ディスプレイ素子の制御のための信号のレベル及びタイミングを用意するディスプレイ制御部９を備えることができる。ドライバ段５は、ディスプレイ制御部９の出力を変換して、ディスプレイ素子４の制御に適した信号にする。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、図２において断面にして示されているディスプレイ素子４は、第１の支持板１１と第２の支持板１２との間に空間１０を備え、ディスプレイ素子の横方向への広がりは、点線１３で示されており、壁１４によって制限されている。空間１０は、第１の流体１５及び第２の流体１６を備え、第１の流体は第２の流体と混和しない。本発明による第２の流体の更なる詳細は、以下で説明される。第１の支持板１１は、該空間から電気的に絶縁されている素子電極１７を備える。素子電極は、信号線６に接続されている。共通電極１８は、第２の流体１６と接触しており、信号線７に接続されている。ドライバ段５から出力されたディスプレイ電圧は、信号線６及び７を介して電極に印加される。ディスプレイ素子内での第１及び第２の流体の位置は、電極に印加される電圧に依存しており、この位置により、ディスプレイ素子のディスプレイ効果が決定される。ディスプレイ素子の構造及び動作の詳細は、図１と、国際公開第２００８／１１９７７４号パンフレットの記載のうちの関連部分において開示されている。しかしながら、本発明による第２の流体の実施形態は、以下で説明される。更に、第１の流体の組成及び第１の流体の染料の例についても、本発明に関して以下で説明する。
【００３０】
本発明によれば、図２を参照しながら上述したようなエレクトロウェッティング素子が提供され、該エレクトロウェッティング素子は、互いに混和しない第１の流体及び第２の流体を備え、上記第１の流体及び第２の流体は、電極を介して該第１及び第２の流体のうち少なくとも一方に印加される電圧を変更することにより、第１の配置と第２の配置との間で切替え可能である。第２の流体の３５ｗｔ％以下は水であり、第２の流体の残部ｗｔ％は、少なくとも１種の非水成分を含む。第２の流体中の水のｗｔ％は、水の最大平衡吸湿量以下になり得る。例えば、上記少なくとも１種の非水成分は、最大吸湿量の水（ＭＨＡＷ）１５ｗｔ％を含むポリエチレングリコール（ＰＥＧ）２００、ＭＨＡＷ１２ｗｔ％を含むＰＥＧ３００、ＭＨＡＷ１１ｗｔ％を含むＰＥＧ４００、ＭＨＡＷ３０ｗｔ％を含むエチレングリコール、ＭＨＡＷ２１ｗｔ％を含むジエチレングリコール、及び／又は、ＭＨＡＷ２５ｗｔ％を含むグリセロールを包含し得る。水の吸湿量は、第２の流体の残部ｗｔ％の組成と、その中の各非水成分の量とに依存する。第２の流体中の水のｗｔ％は、０．５ｗｔ％以上、１ｗｔ％以上、又は１．５ｗｔ％以上になり得る。別法として、第２の流体中の水のｗｔ％は、２〜３５ｗｔ％、２．５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、３〜３５ｗｔ％、４〜３５ｗｔ％、及び５〜３５ｗｔ％になり得る。他の実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、０．５〜３４．５ｗｔ％、０．５〜３４ｗｔ％、０．５〜３３．５ｗｔ％、０．５〜３３ｗｔ％、０．５〜３２．５ｗｔ％、０．５〜３０ｗｔ％、０．５〜２５ｗｔ％、０．５〜２０ｗｔ％、０．５〜１５ｗｔ％、０．５〜１０ｗｔ％、０．５〜７．５ｗｔ％、０．５〜７ｗｔ％、０．５〜６．５ｗｔ％、０．５〜６ｗｔ％、０．５〜５．５ｗｔ％、０．５〜５ｗｔ％、１〜３４．５ｗｔ％、１〜３４ｗｔ％、１〜３３．５ｗｔ％、１〜３３ｗｔ％、１〜３２．５ｗｔ％、１〜３０ｗｔ％、１〜２５ｗｔ％、１〜２０ｗｔ％、１〜１５ｗｔ％、１〜１０ｗｔ％、１〜７．５ｗｔ％、１〜７ｗｔ％、１〜６．５ｗｔ％、１〜６ｗｔ％、１〜５．５ｗｔ％、１〜５ｗｔ％、１．５〜３４．５ｗｔ％、１．５〜３４ｗｔ％、１．５〜３３．５ｗｔ％、１．５〜３３ｗｔ％、１．５〜３２．５ｗｔ％、１．５〜３０ｗｔ％、１．５〜２５ｗｔ％、１．５〜２０ｗｔ％、１．５〜１５ｗｔ％、１．５〜１０ｗｔ％、１．５〜７．５ｗｔ％、１．５〜７ｗｔ％、１．５〜６．５ｗｔ％、１．５〜６ｗｔ％、１．５〜５．５ｗｔ％、及び１．５〜５ｗｔ％になり得る。更に、異なる実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、２〜３２ｗｔ％、２．５〜３１ｗｔ％、３〜３０ｗｔ％、３．５〜２９ｗｔ％、４〜２８ｗｔ％、４．５〜２７ｗｔ％、５〜２６ｗｔ％、５．５〜２５ｗｔ％、６〜２４ｗｔ％、６．５〜２３ｗｔ％、７〜２２ｗｔ％、７．５〜２１ｗｔ％、８〜２０ｗｔ％、８．５〜１９ｗｔ％、９〜１８ｗｔ％、９．５〜１７ｗｔ％、１０〜１６ｗｔ％、１０．５〜１５ｗｔ％、１１〜１４ｗｔ％、及び１１．５〜１３ｗｔ％になり得る。本発明の代替の実施形態では、第２の流体中の水のｗｔ％は、０でもよく、このような実施形態では、残部ｗｔ％は、第２の流体の総重量の１００ｗｔ％である。
【００３１】
上記少なくとも１種の非水成分は、炭素と酸素とを有し、酸素原子数と炭素原子数との比が１：２より大きく、少なくとも２つの炭素原子が存在する一般式を有する少なくとも１種の成分を含み得る。第２の流体の残部ｗｔ％は、１種、２種、３種又はそれ以上の非水成分を含み得る。本発明の特別な実施形態では、残部ｗｔ％における少なくとも１種の非水成分のうちの各成分は、この一般式に適合する。上記少なくとも１種の非水成分は、以下で述べる例示的な化合物から選択してもよい。
【００３２】
上記少なくとも１種の非水成分は、下記の一般式を有するポリエチレングリコールであってもよいポリエーテルを含むことができる。
【化１】
0005912108.tif 000002
ｎは整数であり、例えば、ｎは１〜２０、１〜１５、１〜１０、１〜５であり、又は、好ましい一実施形態ではｎ＝１である。
【００３３】
上記少なくとも１種の非水成分は、過酸化物、例えば下記の一般式を有するポリマージエチルエーテルパーオキサイドを更に又は代わりに含むことがでる。
【化２】
0005912108.tif 000003
ｎは整数であり、例えば１〜２０、１〜１５、１〜１０、１〜５であり、又は、好ましい一実施形態ではｎ＝１である。
【００３４】
上記少なくとも１種の非水成分は、少なくとも１つのポリオール、例えばジオール、例えば下記の式を有するエチレングリコール、
【化３】
0005912108.tif 000004
下記の式を有するプロピレングリコール、
【化４】
0005912108.tif 000005
少なくとも１つのヘテロ原子で置換されているエチレングリコール、少なくとも１つのヘテロ原子で置換されているプロピレングリコール、それらの誘導体、及び／又はそれらの組合せを更に又は代わりに含むことができる。
【００３５】
更に又は代わりに、上記ポリオールは、トリオール、例えば、下記の式を有するグリセロール、
【化５】
0005912108.tif 000006
ブタントリオール、ペンタントリオール、それらの誘導体、及び／又はそれらの組合せでもよい。
【００３６】
更に又は代わりに、上記ポリオールは、テトラオール、例えば、下記の式を有するエリスリトール、
【化６】
0005912108.tif 000007
それらの誘導体、及び／又はそれらの組合せでもよい。
【００３７】
上記少なくとも１種の非水成分は、次の通りのもの：エーテル、ジオキサラン、ジメトキシメタン、アミド、ポリアミド、カルボン酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、グリコール酸、ヘテロ原子で置換されているカルボン酸、ハロゲン化カルボン酸、クロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、場合によってはシュウ酸、マロン酸、コハク酸、及び／又はグルタル酸を含めたジカルボン酸、場合によってはクエン酸及び／又はアコニトリック酸を含めたトリカルボン酸、エステル、酢酸メチル、乳酸エチル、スルホン、硫酸ジメチル、亜硫酸ジメチル、メチルスルホニルメタン、アルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール、メチルグリオキサール、過酸化物、メチルエチルケトンパーオキサイド、オキサミン酸、有機スルホキシド、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ジエチレングリコール、それらの誘導体、並びにそれらの組合せのうち少なくとも１つを更に又は代わりに含み得る。
【００３８】
本発明の幾つかの実施形態では、上記少なくとも１種の非水成分は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジオキサラン、グリオキサール、クエン酸、シュウ酸、オキサミン酸、又はギ酸でもよい第１の非水成分を含み、該少なくとも１種の非水成分は、エリスリトール、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコール、グリセロール、又はブタントリオールでもよい、第１の非水成分とは異なる第２の非水成分を含む。残部ｗｔ％が２つの非水成分のみを含むこのような実施形態では、残部ｗｔ％は、１００：０、９０：１０、８０：２０、７５：２５、７０：３０、６５：３５、６０：４０、５５：４５、５０：５０、４５：５５、４０：６０、３５：６５、３０：７０、２５：７５、２０：８０、１０：９０又は０：１００の、第１の非水成分のｗｔ％と第２の非水成分のｗｔ％との比を有し得る。これらの比は、第１及び第２の非水成分が、それぞれエチレングリコールと炭酸エチレン、エチレングリコールと炭酸プロピレン、エチレングリコールとグリセロール、ジエチレングリコールとグリセロール、又はポリエチレングリコールとグリセロールである有利な実施形態に特に当てはまるが、これのみに当てはまるわけではない。更なる有利な実施形態では、炭酸エチレン又は炭酸プロピレンを、ここで説明した２種の非水成分の有利な混合物に対して更に加えてもよい。
【００３９】
残部ｗｔ％が２種以上の非水成分を含む他の実施形態では、非水成分の比は、非水成分の合計ｗｔ％が残部ｗｔ％と等しくなるように、それに応じて変更される。水のｗｔ％が０である実施形態では、非水成分が第２の流体の合計ｗｔ％を構成しており、従って、例えば第２の流体が２つの非水成分のみを含む場合、残部ｗｔ％における８０：２０の第１と第２の非水成分のｗｔ％との比は、第２の流体の総重量における８０：２０の第１と第２の非水成分との比に一致する。
【００４０】
本発明の第２の流体の組成に応じて、第２の流体は、３０、３５、４０又は４５ｍＮｍ−１を超える表面張力を有し得る。更に、第２の流体は、所望の粘度を有するように配合することもでき、例えば、２００ｃＰｏｉｓｅの粘度は、映像コンテンツの表示に適している。更に、第２の流体は、所望の密度を有するように、例えば、素子内の流体配置に対して重力が作用しないようにするため、第１の流体の密度に適合するように配合できる。
【００４１】
本発明の有利な実施形態では、第１の流体は、少なくとも１種の染料を含み、第２の流体の組成は、少なくとも１種の染料に応じて選択される。第１の流体中の染料は、例えば、ナフトキノン染料、アントラキノン染料、アゾ染料、チエニルアゾ染料及び／又はホロン（Ｆｏｒｏｎ）（登録商標）染料でもよく、国際公開第２００８／１４２０８６号パンフレット、第２０１０／０３１８６０号パンフレット及び第２００５／０９８５２４号パンフレットに記載されているものを含む。上で説明したように、第２の流体の適切な組成を、第１の流体中の染料に応じて選択して、染料の光退色を低減することができる。第２の流体の組成は、第１の流体のその他の任意の成分に応じて、例えば、アルカン（例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、及びペンタデカン）、油（例えばシリコーン油）、環状アルカン（例えばデカリン）、及び／又はそれらの混合物を例として含むベース溶媒に応じて、選択することもできる。第１の流体及び第２の流体は、適切なスイッチ切替え性能のための互いの不混和性が十分になり、所望の素子寿命が得られるように配合する必要がある。
【００４２】
本明細書で説明した第２の流体の実施形態は、例えば、適切な量の第２の流体の各成分を一緒に混合して、２日間室温で継続的に撹拌することによって製造できる。別法として、音波処理を用いてもよい。このプロセスの後、エレクトロウェッティング素子の充填前には、余分な空気を第２の流体から除去してもよい。第２の流体は、国際公開第２００８／１２５６４４号パンフレットに記載されているような充填方法を用いて、エレクトロウェッティング素子内に組み込むことができる。
【００４３】
上記の実施形態は、本発明の説明用の例示と理解すべきである。本発明の更なる実施形態が想定される。例えば、上記で示した化学的種類に含まれる更なる化合物が、残部ｗｔ％の代替及び／又は追加の非水成分として想定される。例えば、上記で開示したものからの更なるジオールが想定される。
【００４４】
更に、上記で示した非水性化合物の例として明確に説明されていない誘導体であっても、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれる。このような誘導体は、構造異性体及び立体異性体を含む。更に、上述した非水性化合物の例は、少なくとも１つのヘテロ原子によって置換できると想定されており、このような置換されている化合物もまた、本発明の記載の一部を形成する。このようなヘテロ原子としては、例えば、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ及びＩ等のハロゲン原子、Ｎ、Ｓ、Ｂ並びにＰを挙げることができる。更に、残部ｗｔ％は、本明細書で説明した非水成分のいずれかの混合物を含み得ると想定される。
【００４５】
数値範囲は上に示される。このような範囲には下限値及び上限値が示されてはいるが、有理数を含む下限値から上限値の間の各数値は、本明細書で明確に開示されていることを理解すべきである。例えば、０．５〜３５ｗｔ％の範囲は、例えば１ｗｔ％、１０．６ｗｔ％、及び１６．５８ｗｔ％の数値をも開示している。
【００４６】
第２の流体中の非水成分の混合物の例示的な実施形態は、上記で説明されている。上述した非水成分のいずれかの更なる別種の混合物を用いて、第２の流体の残部ｗｔ％を形成することもできると想定されている。
【００４７】
任意の一実施形態に関して説明されたあらゆる特徴は、単独で、又は説明された他の特徴と組み合わせて用いてもよく、他の任意の実施形態の、又は、他の任意の実施形態の任意の組合せの１つ又は複数の特徴と組み合わせて用いることもできることを理解されたい。更に、上記で説明されていない等価物及び変更形態もまた、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲から逸脱することなく用いることができる。
【図１】
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【図２】
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