(57)【要約】本発明は、独立した複数のセルと、バックライトと、任意ではあるが背景層と、を有する電気泳動表示装置に関し、このセルは、明確に定義された形状、寸法、およびアスペクト比を有し、その中には誘電溶媒中に分散した荷電顔料粒子が充填されている。この表示装置は、従来式の縦電界駆動方式、横電界駆動方式、または二重駆動方式を有していてもよい。
2005500572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動表示装置であって、
（ａ）上側透明層と、
（ｂ）明確に規定された寸法、形状、およびアスペクト比を有する独立した複数のセルと、このセルは、誘電溶媒または誘電溶媒混合物の中に分散した荷電顔料粒子が充填され、光透過性の側壁により分離され、
（ｃ）下側電極プレートと、
（ｄ）下側電極プレートの下方にあるバックライトと、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
背景層をさらに有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
上側透明層は、導電フィルムであり、
この装置は、縦電界駆動方式を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
上側透明層は、絶縁基板であり、
この装置は、横電界駆動方式を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
上側透明層は、導電フィルムであり、
この装置は、横電界駆動方式および二重駆動方式を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
複数のセルは、異なる寸法および形状を有するセルを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、非球形であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、約１０２ないし１×約１０６μｍ２の範囲の開口領域を有するマイクロカップから構成されることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、約１０３ないし１×約１０５μｍ２の範囲の開口領域を有するマイクロカップから構成されることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、円形、多角形、六角形、矩形、または正方形の開口部を含むマイクロカップから形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、約５ないし約２００ミクロンの範囲の深さを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、約１０ないし約１００ミクロンの範囲の深さを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
全体に対する開口部の面積の比が約０．０５ないし約０．９５であるセルを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
全体に対する開口部の面積の比が約０．４ないし約０．９であるセルを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項３に記載の電気泳動表示装置であって、
セルには、着色された誘電溶媒が充填され、その中には白色粒子が分散していることを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、同じ色の誘電溶媒を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の電気泳動表示装置であって、
個々のセルは、異なる色の誘電溶媒を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
請求項４に記載の電気泳動表示装置であって、
上側透明層は、無色であることを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電気泳動表示装置であって、
この表示装置は、単色の表示装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電気泳動表示装置であって、
誘電溶媒は無色透明であることを特徴とする表示装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、白色粒子と、同じ色の背景を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の電気泳動表示装置であって、
背景の色は、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、またはマゼンタ色であることを特徴とする表示装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、同じ色の粒子、および白白の背景色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の電気泳動表示装置であって、
粒子は、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、またはマゼンタ色であることを特徴とする表示装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の電気泳動表示装置であって、
個々のセルは、混合色の粒子、および同じ背景色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の電気泳動表示装置であって、
混合色は、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択された２つ以上の色であることを特徴とする表示装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の電気泳動表示装置であって、
背景色は、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択されることを特徴とする表示装置。
【請求項２８】
請求項４に記載の電気泳動表示装置であって、
この表示装置は、マルチカラー表示装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、白色の粒子、および異なる背景色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、黒色の粒子、および異なる背景色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３１】
請求項２８に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、異なる色の粒子、および白色の背景を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、異なる色の粒子、および黒色の背景を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３３】
請求項４に記載の電気泳動表示装置であって、
上側透明層は、着色されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の電気泳動表示装置であって、
上側透明層は、カラーフィルタを有することを特徴とする表示装置。
【請求項３５】
請求項３３に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、白色粒子、および黒色背景を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、同じ色の透明視認層を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３７】
請求項３５に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、異なる色の透明視認層を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３８】
請求項４に記載の電気泳動表示装置であって、
面内電極および下側電極をなす層として、薄膜トランジスタアレイを含む基板が用いられることを特徴とする表示装置。
【請求項３９】
請求項５に記載の電気泳動表示装置であって、
荷電粒子は、白色であることを特徴とする表示装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の電気泳動表示装置であって、
荷電粒子は、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４１】
請求項３９に記載の電気泳動表示装置であって、
溶媒は、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４２】
請求項１または２に記載の電気泳動表示装置であって、
下側電極プレートまたは背景層は、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４３】
請求項５に記載の電気泳動表示装置であって、
電気泳動表示装置は、単色の表示装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項４４】
請求項４３に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、白色粒子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４５】
請求項４３に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される同じ色の粒子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４６】
請求項４３に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される同じ色の溶媒を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４７】
請求項４３に記載の電気泳動表示装置であって、
すべてのセルは、黒色の背景を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４８】
請求項４３に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、マゼンタ色、およびこれらの混合色からなるグループから選択される同じ背景色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４９】
請求項５に記載の電気泳動表示装置であって、
電気泳動表示装置は、マルチカラー表示装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項５０】
請求項４９に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、異なる色の誘電溶媒中に分散した白色粒子が充填されることを特徴とする表示装置。
【請求項５１】
請求項５０に記載の電気泳動表示装置であって、
色は、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択されることを特徴とする表示装置。
【請求項５２】
請求項５１に記載の電気泳動表示装置であって、
色は、赤色、緑色、または青色であることを特徴とする表示装置。
【請求項５３】
請求項４９に記載の電気泳動表示装置であって、
背景は黒色であることを特徴とする表示装置。
【請求項５４】
請求項４９に記載の電気泳動表示装置であって、
個々のセルは、混合色の粒子、および同じ背景色を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載の電気泳動表示装置であって、
色は、白色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される２つ以上の色であることを特徴とする表示装置。
【請求項５６】
請求項５４に記載の電気泳動表示装置であって、
背景色は、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色からなるグループから選択される色であることを特徴とする表示装置。
【請求項５７】
請求項５に記載の電気泳動表示装置であって、
上側層は、着色されるか、カラーフィルタを有することを特徴とする表示装置。
【請求項５８】
請求項５７に記載の電気泳動表示装置であって、
セルは、無色の誘電溶媒中に分散した白色粒子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５９】
請求項５に記載の電気泳動表示装置であって、
下側電極プレートは、薄膜トランジスタを有することを特徴とする表示装置。
【請求項６０】
請求項１に記載の電気泳動表示装置であって、
表示装置の上面上に追加された拡散剤をさらに有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、明確に規定された（well-defined）形状、寸法、およびアスペクト比を有する独立したセルからなる半透過型の電気泳動表示装置に関する。セルには、誘電溶媒中に分散した荷電粒子が充填されており、表示装置はバックライトを有する。
【０００２】
この表示装置は、従来式の縦電界駆動（up/down switching）方式、横電界駆動（In-Plane Switching）方式、または二重駆動（dual switching）方式を有していてもよい。
【０００３】
（関連技術の説明）
電気泳動表示装置（ＥＰＤ）は、着色された誘電性溶媒内に懸濁する電荷を帯びた染料粒子に作用する電気泳動現象に基づいた非発光型の表示装置である。この表示装置の原型は、１９６９年に最初に提案された。電気泳動表示装置は、電極間の所定の距離を決定するスペーサを含む、対向して離間する一対のプレート状電極を有する。少なくとも一方の電極、すなわち通常、視認側の電極は透明である。パッシブ型の電気泳動表示装置において、表示装置を駆動するために、上側プレート（視認側）の列電極および下側プレートの行電極が必要である。これとは対照的に、アクディブ型のＥＰＤによれば、下側プレート上には、薄膜トランジスタアレイを設け、視認する側の上側基板には、パターン形成されない共通透明導電プレートを設けることが必要となる。着色された誘電溶媒およびその中に懸濁する荷電顔料粒子からなる電気泳動流体が２つの電極の間に封入される。
【０００４】
２つの電極間に電位差が印加されると、染料粒子は、その電荷とは反対の極性を有するプレートの方へ引力により泳動する。すなわち、透明プレート上で視認される色は、プレートに対して選択的に帯電させることにより決定されるが、溶媒の色または顔料粒子の色となる。プレートの極性を反転させることにより、粒子を反対側のプレートに泳動させて、色を反転させることができる。所定の電圧範囲において、プレートの電荷を制御することにより、透明プレート上における中間的な顔料濃度に起因する中間色濃度（または中間階調）を実現することができる。
【０００５】
透明型のＥＰＤが米国特許第６，１８４，８５６号に開示されており、それはバックライト、カラーフィルタ、および２つの透明電極を含む基板を用いている。電気泳動セルは、ライトバルブとして機能する。集約状態において、セルの水平領域の被覆を最小限に抑え、バックライトがセルを貫通するように、粒子は配置される。分散状態においては、画素の水平領域をカバーし、パックライトを散乱または吸収するように、粒子は配置される。しかしながら、この装置で用いられるバックライトおよびカラーフィルタは、大量の電力を消費し、ＰＤＡや電子ブックなどの携帯端末としては好ましくない。
【０００６】
さまざまな画素構造またはセル構造を有するＥＰＤが先行技術として報告されており、例えば、隔壁型ＥＰＤ（M.A.Hopper およびV. Novotny, IEEE Trans. Electr. Dev., Vol. ED26, No. 8, pp.1148-1152）、およびマイクロカプセル型ＥＰＤ（米国特許第５，９６１，８０４号および５，９３０，０２６号）は、それぞれ以下に示すような問題点を有する。
【０００７】
隔壁型ＥＰＤによれば、沈澱といった粒子の好ましくない動きを防止するために、空間をより小さいセルに分割する隔壁が２つの電極の間に設けられる。しかし、隔壁の形成、流体の表示装置への充填、流体の表示装置への封入、互いに分離された異なる色の懸濁を維持する際に、問題に直面する。
【０００８】
マイクロカプセル型ＥＰＤは、実質的に２次元配置されたマイクロカプセルを有し、各マイクロカプセルは、誘電性流体、および誘電溶媒と視覚的に対照をなす荷電顔料粒子からなる電気泳動性の合成物を含む。マイクロカプセルは、有用なコントラスト比を実現するために、通常、水溶液中で形成され、その平均的な粒子のサイズは、比較的に大きい（５０〜１５０μｍ）。マイクロカプセルの寸法が大きくなると、対向する２つの電極間のギャップを大きくする必要があるので、スクラッチ抵抗が悪くなり、所与の電圧に対する反応速度が遅くなる。同様に、水溶液中で形成されるマイクロカプセルの親水性シェルは、高温多湿状態に対して影響を受けやすくなる。こうした問題点を回避するために、マイクロカプセルが大量のポリマ基質内に埋め込まれた場合、基質を用いることにより、反応がさらに遅くなり、コントラストがさらに下がる。スイッチング速度を向上させるために、このタイプのＥＰＤにおいて、電荷制御剤がしばしば必要となる。しかしながら、水溶液中でマイクロカプセルを形成するプロセスにより、利用できる電荷制御剤の種類が限定される。マイクロカプセルシステムに関する他の問題点は、解像度が劣り、色の指定可能性が劣ることである。
【０００９】
ＥＰＤ技術は、近年改善されつつあり、同時係属中の２００１年１月１１日付けで出願された米国特許出願第０９／７５９，２１２号、２０００年６月２８日付けで出願された米国特許出願第０９／６０６，６５４号（ＷＯ０２／０１２８０に相当）、および２００１年２月１５日付けで出願された米国特許出願第０９／７８４，９７２号に開示されている。これらの米国特許出願は、一体のものとして参考に統合される。改善されたＥＰＤは、複数のマイクロカプセルからなる閉口した独立セルを備え、マイクロカプセルは、明確な形状、寸法、およびアスペクト比を有し、誘電溶媒中に分散された荷電染料粒子が充填されている。電気泳動性流体は、各マイクロカプセル内において隔離され、封止されている。
【００１０】
マイクロカップ構造体により、実際のところ、ＥＰＤを形成する上で、形態がフレキシブルで、有効なロール式の連続的な製造方法が実現される。この表示装置は、例えば、（１）ＩＴＯ／ＰＥＴフィルム上に光硬化成分を塗布し、（２）微小エンボス加工技術またはフォトリソグラフ技術を用いてマイクロカップ構造体を作成し、（３）電気泳動性流体を充填し、マイクロカップを封止し、（４）シールされたマイクロカップに別の導電性フィルムを貼り合わせ、アセンブリに所望の寸法および形状に表示装置をスライスし、裁断することにより、ＩＴＯ／ＰＥＴなどの導電性フィルムからなる連続的なウェブ上に形成することができる。
【００１１】
この設計によるＥＰＤの利点は、マイクロカプセルの壁が、実際のところ、上側基板と下側基板を所定の距離だけ離間させて維持するための埋め込み式のスペーサとなる。マイクロカップ型表示装置の機械的な特性および構造的な一体性は、スペーサ粒子を用いることにより製造されるすべての先行技術による表示装置よりも、格段に良好である。さらに、マイクロカプセルを有する表示装置は、折り曲げられ、巻き取られ、あるいは例えばタッチスクリーン用として圧力を受ける際に、信頼性の高い表示性能を有し、好ましい機械的特性を備える。マイクロカップ技術を用いることにより、表示パネルの寸法に対して制約を加え、事前に決定し、予め設定された領域の内側にディスプレイ流体を閉じ込める端面封止用の接着剤の必要性を排除することができる。表示装置が任意の方法で切断された場合、あるいは表示装置に孔が形成された場合、端面封止用接着法により形成された従来式の表示装置内のディスプレイ流体は完全に漏れる。損傷した表示装置は、もはや機能しない。これとは異なり、マイクロカップ技術を用いて形成された表示装置の内部にあるディスプレイ流体は、各セル内に閉じ込められ、分離されている。アクティブ領域におけるディスプレイ流体を失うことに起因して、表示性能が低下するリスクを負うことなく、マイクロカップによる表示装置をほとんど任意の寸法に裁断することができる。換言すると、マイクロカップ構造体により、形状がフレキシブルな表示装置の製造方法が実現され、この方法によれば、大きな任意の所望の形状にスライスされ、ダイス切断されるシートとして、表示装置を連続的に生産することができる。各セルが色やスイッチング速度などの異なる特定の特性を有する流体で充填される場合、分離されたマイクロカップ構造体またはセル構造体は、とりわけ重要となる。マイクロカップ構造体を用いることなく、隣接する領域における流体が動作中に混合し、クロストークが生じないようにすることは極めて難しい。
【００１２】
（発明の要約）
反射型の表示装置を見るためには、外部光源が必要となる。暗所で見る用途において、バックライト装置を備えた半透過型ＥＰＤの方が、一般的には、装飾的観点および光源装置の観点から、前方パイロットライト装置を備えた反射型ＥＰＤよりも好ましい。ただし、ＥＰＤセル内に光散乱粒子があると、バックライト装置の効率が著しく低減する。従来式のＥＰＤにおいて、明るい環境および暗い環境の両方で高いコントラストを実現することは困難である。
【００１３】
本発明は、マイクロカップ技術を採用した半透過型ＥＰＤに関する。この表示装置は、明確に定義された形状、寸法、およびアスペクト比を有するマイクロカップから形成された独立したセルと、バックライトと、を有する。このセルは、誘電溶媒中に分散した荷電顔料粒子が充填されている。
【００１４】
暗い環境で見る用途において、マイクロカップ構造体により、バックライトがマイクロカップの壁を通って視認者まで到達することができる。すなわち、バックライトの強度が弱くても、バックライトの強度が低くとも、そのバックライトは、ユーザが半透過型ＥＰＤを視認するには十分なものとなる。バックライト強度を調整するためのフォトセルセンサを用いて、こうしたＥＰＤの消費電力をさらに低減することができる。
【００１５】
この表示装置は、従来式の縦電界駆動方式、横電界駆動方式、または二重駆動方式を有していてもよい。
【００１６】
従来式の縦電界駆動方式または二重駆動方式を有する表示装置において、上側透明電極プレートと、下側電極プレートと、２つの電極プレートの間に挟まれた複数の独立したセルと、を備えている。横電界駆動方式を有する表示装置において、セルは、上側透明絶縁層と、下側電極プレートとの間に挟持されている。
【００１７】
独立したセルは、光透過性のセル壁により分離されている。バックライトは、下側電極プレートの下方にある。また、表示装置は、バックライト装置の上方には、表示装置を通過する光を制御するための背景層を有する。背景層は、使用される場合、灰色であることが好ましい。バックライト装置の下方にある背景層を用いて、コントラスト比を改善することができる。
【００１８】
半透過型の表示装置の上面に拡散剤を添加して、視認性を改善することができる。
【００１９】
（発明の詳細な説明）
＜定義＞
本発明において特に定義されない場合、すべての技術的用語は、当業者により一般的に用いられ、理解される通常の定義に基づいて用いられる。
「マイクロカップ」なる用語は、マイクロエンボス加工技術またはイメージ露光技術により形成されたカップ状の凹みを指す。
「セル」なる用語は、本発明の文脈において、封止されたマイクロカップから形成された単一ユニットを意味するものと意図される。セルには、溶媒または溶媒混合液中に分散した荷電染料粒子が充填されている。
「明確に規定された」なる用語は、マイクロカップまたはセルを説明するとき、マイクロカップまたはセルが、製造プロセスの特定のパラメータに基づいて予め決定された明確に規定された形状、寸法、およびアスペクト比を有することを意味することが意図されている。
「アスペクト比」なる用語は、電気泳動表示装置の業界において、広く知られている。本出願において、この用語は、マイクロカップの幅に対する深さの比、または長さに対する深さの比を意味する。
「分離された」なる用語は、１つのセル内に含まれる電気泳動組成物が他のセルに移動できないように、シール層により封止された電気泳動セルを指す。
【００２０】
＜好適な実施形態＞
本発明の電気泳動表示装置（１００）は、図１Ａに示すように、上側透明層（１０１）と、下側電極プレート（１０２）と、２つの電極プレートの間に封じ込められた分離セルからなる層（１０３）と、を有する。上側透明層（１０１）は、従来式の縦電界駆動方式または二重駆動方式の場合、ＰＥＴの上のＩＴＯのような透明導電フィルムであり、あるいは横電界駆動方式の場合は透明絶縁層である。
【００２１】
セル（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）は、明確に規定された形状、寸法、およびアスペクト比を有し、誘電溶媒（１０５）の中に分散した荷電粒子（１０４）が充填されている。分離されたセルは、シール層（１０６）を用いて封止される。上側透明層は、通常、封止されたセルの上方に接着層を重ねて形成される。バックライト（１０７）は、下側電極プレート層（１０２）の下方に配置される。バックライトは、表示装置の側方端部に配置して、散乱光パイプを介して表示パネルを照明してもよい。任意であるが、表示装置は、下側電極プレート（１０２）またはバックライト装置（１０７）の下方に背景層（１０８）を有していてもよい。
【００２２】
図１Ｂは、セルの平面図である。この図に示すように、各セルの周辺部は、垂直方向の分割側壁（１０９）により区切られている。側壁は、上側透明層（１０１）と下側電極プレート（１０２）の間を延びる。図１Ａに示す側壁は、上側透明層に対して垂直であるように図示されているが、セルを製造しやすくするために（すなわち、下記の１（ａ）項で説明する離型）、側壁は傾斜していてもよい。本発明において、側壁は透光性材料を用いて構成される。
【００２３】
従来式の縦電界駆動方式を有する表示装置において、上側透明層（１０１）は、電極プレートまたは電極膜である。
【００２４】
横電界駆動方式を有する表示装置（図１Ｃ）において、上側透明層（１０１）は絶縁基板で、下側電極プレートは、面内電極（１１０ａおよび１１０ｂ）と、ギャップ（１１２）だけ隔てて面内電極の間に設けられた下側電極（１１１）と、を有する。択一的には、下側層は、ただ１つの面内スイッチ電極と、これと１つのギャップを介した１つの下側電極と、を有していてもよい。
【００２５】
二重駆動方式を有する表示装置（図１Ｄ）において、上側層（１０１）は、上側透明電極（１１６、図示せず）を含む。下側電極プレートは、左手側に１つの面内電極（１１３ａ）と、下側電極（１１４）と、右手側にもう１つの面内電極（１１３ｂ）と、を有する。面内電極と下側電極の間には、ギャップが設けられている。択一的には、下側電極プレートは、ただ１つの面内電極と、１つの下側電極と、を有し、その間にギャップを設けてもよい（図示せず）。
【００２６】
Ｉ．マイクロカップの形成
マイクロカップは、２０００年３月３日付けで出願された米国特許出願第０９／５１８，４８８号（ＷＯ０１／６７１７０に対応する）、および２００１年２月１５日付けで出願された米国特許出願第０９／７８４，９７２号に開示されたようなマイクロエンボス技術またはフォトリソグラフィ技術を用いて通常製造される。
【００２７】
Ｉ（Ａ）エンボス技術を用いたマイクロカップの形成
＜雄鋳型の形成＞
例えば、ダイヤモンドターン方法またはフォトレジスト方法の後、レジスト塗布後にエッチングまたは電気めっきすることにより、適当な任意の方法を用いて、雄鋳型を形成することができる。雄鋳型の母型は、電気めっき法などの任意の適当な方法を用いて製造することができる。電気めっき法を用いる場合、クロムインコネルなどの種金属の薄膜をガラス基板にスパッタリングする。ガラス基板は、フォトレジスト層でコーティングされ、紫外線（ＵＶ）などの光線を用いて露光する。マスクが紫外線とフォトレジスト層の間に配置される。フォトレジストの露光領域が硬化する。露光しなかった領域は、適当な溶媒で洗い流すことにより取り除かれる。残存する硬化したフォトレジストを乾燥させて、再び、薄膜種金属をスパッタリングする。これで、母型を電気鋳造する用意が整う。電気鋳造に通常用いられる材料は、ニッケルコバルトである。択一的には、「光学的媒体の薄膜カバーシートの連続的製造方法」SPIE Proc. 1663:324(1992)に開示された電気鋳造法または無電解ニッケル蒸着法を用いて、母型を製造することができる。鋳型の基層は、通常、約５０ないし４００ミクロンの厚みを有する。同様に、電子ビーム書込み技術、ドライエッチング、化学エッチング、レーザ書込み技術、「微小光学部品の形成技術」SPIE Proc. 3099:76-82(1997)に開示されたレーザ干渉技術などの他のマイクロ加工技術を用いて母型を製造することができる。択一的には、プラスチック、セラミクス、または金属を用いてフォトマシーン技術により、鋳型を製造することができる。
【００２８】
こうして形成された雄鋳型は、通常、約３ないし５００ミクロン、好適には約５ないし１００ミクロン、最も好適には約１０ないし５０ミクロンの突起部を有する。雄鋳型は、ベルト、ローラ、またはシートの形態であってもよい。連続的に製造するためには、ベルトまたはコーラ式の鋳型が好ましい。ＵＶ硬化樹脂成分を露光する前に、離型工程を支援するために、離型剤を用いて処理してもよい。
【００２９】
＜マイクロカップの形成＞
マイクロカップは、２００１年２月１５日付けで出願された同時係属中の米国特許出願番号０９／７８４，９７２号に開示されているように、一まとめ方式または連続的なロール方式の方法のいずれかにより形成することができる。この米国特許出願は、電気泳動式またはＬＣＤの構成部品に関する、連続的で、安価で、歩留りの高い製造技術を開示している。ＵＶ硬化樹脂成分を露光する前に、離型工程を支援するために、離型剤を用いて処理してもよい。離型工程をさらに改善するために、下塗剤または接着促進層を用いて、導電フィルムを事前にコーティングし、導電フィルムとマイクロカップの間の接着力を改善する。
【００３０】
ＵＶ硬化樹脂は、分配される前に脱泡処理を行ってもよく、任意であるが、溶媒を含んでいてもよい。溶媒は、存在するならば、容易に蒸発する。ＵＶ硬化樹脂は、塗布、浸漬、注入ステップなどの任意の適当な手段を用いて雄鋳型に分配することができる。分配器は、移動式または固定式であってもよい。従来式の縦電界駆動方式または二重駆動方式を有する表示装置を製造する場合、ＵＶ硬化樹脂導電性フィルムの上に塗布される。適当な導電フィルムの具体例として、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、およびポリカーボネイトなどのプラスチック基板の上に形成される透明導電性ＩＴＯが含まれる。必要ならば、圧力を加えて、樹脂とプラスチックの適当な接合力を実現し、マイクロカップの基層の厚みを制御する。ラミネートローラ、真空成形、圧縮装置、または他の任意の同様の手段を用いて圧力を加えてもよい。雄鋳型が金属で不透明である場合、プラスチック基板は、通常、樹脂を硬化させるために用いられる光化学作用を有する光線に対して透明である。逆に、雄鋳型を透明にして、プラスチック基板を光化学光線に対して不透明にしてもよい。成形部材を転移シートの上に良好に転移させるために、導電フィルムは、ＵＶ硬化樹脂に対して良好な接着力を有し、そのためＵＶ硬化樹脂は、成形表面に対して良好な離型特性を有する必要がある。
【００３１】
横電界駆動方式を有する表示装置において、透明絶縁基板をエンボス工程で使用してもよい。適当な透明絶縁基板は、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、およびポリカーボネイトを含む。
【００３２】
マイクロカップを形成するために用いられるＵＶ硬化成分は、多価アクリレートまたはメタクリレート、ビニルベンゼン、ビニルシラン、およびビニルエーテルなどの多価ビニル、多価エポキシド、多価アリル、架橋可能な官能基などを含むオリゴマまたはポリマを含んでいてもよい。多官能アクリレートおよびそのオリゴマが最も好ましい。多官能エポキシドおよび多官能アクリレートの混合物は、同様に、物理的、機械的特性を得る上で極めて有用である。また、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などの可撓性を与える架橋可能なオリゴマが一般的に添加され、エンボス加工されたマイクロカップの折り曲げ抵抗力が改善される。組成物は、オリゴマ、モノマ、添加剤、そして任意であるがポリマを含んでいてもよい。この類の材料のガラス転移温度（またはＴｇ）は、通常、約−７０℃から約１５０℃まで及び、好適には約−２０℃から約５０℃までの範囲にある。マイクロエンボス処理は、通常、Ｔｇよりも高い温度で実施される。鋳型が押圧する加熱された雄鋳型または加熱されたハウジング基板を用いて、マイクロエンボスの温度および圧力を制御してもよい。ＵＶ硬化樹脂が紫外線により硬化している間またはその後に、雄鋳型を成形されたマイクロカップから離型してもよい。
【００３３】
Ｉ（Ｂ）フォトリソグラフィ法を用いたマイクロカップの形成
択一的には、表示装置のマイクロカップを、フォトリソグラフィ法を用いて形成してもよい。図２は、イメージ露光技術を用いたマイクロカップの製造方法を示す。
【００３４】
図２Ａおよび図２Ｂに図示されているように、マスク（２６）を介して投影されたイメージに対応した壁（２１ｂ）を形成するために、既知の方法でパターン形成された導電フィルム（２２）の上にコーティングされた光硬化性材料（２１ａ）に、マスク（２６）を介してＵＶ光（あるいは他の形態の光、電子ビームなど）を露光させることにより、マイクロカップアレイを形成してもよい。
【００３５】
図２Ａのフォトマスク（２６）において、暗い正方形（２４）は、用いられた光に対して不透明な領域を示し、暗い正方形の間のスペースは、光透過領域を示す。ＵＶは、開口領域（２５）を通過して、光硬化性材料（２１ａ）に照射される。
【００３６】
図２Ｂに示すように、露光した領域（２１ｂ）は硬くなり、（マスク（２６）の不透明領域（２４）でマスクされて）露光しなかった領域は、適当な溶媒または現像液を用いて取り除かれて、マイクロカップが形成される。溶媒または現像液は、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、エチルアセテート、イソプロパノールなどの光硬化性材料を分解または分散させるために用いられるものの中から選択される。フォトマスク（２６）のマイクロカップのパターン（２４）は、図２Ａにおいて、パターン形成された導電フィルム（２２）に対して正確に合致し、位置合わせされるが、これは、低解像度に適用する場合、特に必要なことではない。同様に、導電ラインの幅は、カップの幅と同程度でなくてもよい。
【００３７】
択一的には、フォトマスクを導電フィルム／基板の下方に配置して露光することもできる。この場合、導電フィルム／基板は、露光に用いられる光波長に対して透明である必要がある。
【００３８】
横電界駆動方式を有する表示装置を製造するためには、導電フィルムの代わりに、透明絶縁基板を用いてもよい。適当な透明絶縁基板は、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、およびポリカーボネイトなどを含む。
【００３９】
一般に、マイクロカップは、任意の形状を有することができ、その寸法および形状は変化し得る。複数のマイクロカップは、１つのシステムにおいて、実質的に均一の寸法および形状を有していてもよい。しかし、光学的効果を最大限引き出すために、異なる形状および寸法を有するマイクロカップを製造してもよい。例えば、赤色分散物を充填させたマイクロカップは、緑色マイクロカップまたは青色マイクロカップとは異なる形状と寸法を有していてもよい。さらに、画素は、異なる色に対して異なる数のマイクロカップから構成してもよい。例えば、１つの画素は、数多くの緑色の小さなマイクロカップと、数多くの赤色の大きなマイクロカップと、数多くの青色の小さなマイクロカップと、から構成してもよい。３つの色に対して、同じ形状の同数のマイクロカップを有する必要はない。
【００４０】
マイクロカップの開口部は、円形、正方形、矩形、六角形、または任意の形状を有していてもよい。所望の機械的特性を維持しながら、高彩度および高コントラストを実現するために、開口部の間の仕切領域を小さく維持することが好ましい。結果としては、ハニカム形状の開口部が、円形開口部よりも好ましい。
【００４１】
個々のマイクロカップの寸法は、約１０２ないし１×約１０６μｍ２で、好適には約１０３ないし約１×１０５μｍ２である。マイクロカップの深さは、約５ないし約２００ミクロンで、好適には約１０ないし約１００ミクロンである。全体に対する開口部の面積の比は、約０．０５ないし約０．９５で、好適には約０．４ないし約０．９である。
【００４２】
II．懸濁液／分散液の形成
マイクロカップ内に充填される懸濁液は、電荷を帯びた顔料粒子が分散した誘電溶媒を含み、粒子は電場の影響を受けて移動する。懸濁液は、任意ではあるが、電場により移動しない追加的な染料を含んでいてもよい。例えば、米国特許出願６，０１７，５８４号、第５，９１４，８０６号、第５，５７３，７１１号、第５，４０３，５１８号、第５，３８０，３６２号、第４，６８０，１０３号、第４，２８５，８０１号、第４，０９３，５３４号、第４，０７１，４３０号、および第３，６６８，１０６号、並びにIEEE Trans. Electron Device,ED-24, 827(1977)およびJ. Appl. Phys. 49(9), 4820(1978)の当業者に広く知られた方法を用いて、分散液を形成してもよい。
【００４３】
懸濁流体媒体は、誘電溶媒であり、その粘度は低く、その誘電率は、約２ないし約３０の範囲にあって、好適には、粒子の可動性が高い場合、約２ないし約１５の範囲にある。好適な誘電溶媒の具体例として、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、パラフィン油などの炭化水素、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、アルキルナフタレンなどの芳香族炭化水素、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、ジクロロノナン、ペンタクロロベンゼンなどのハロゲン化溶媒、パーフルオロトルエン、パーフルオロキシレン、ＭＮのセントポールにある３Ｍ社製のＦＣ−４３、ＦＣ−７０、ＦＣ−５０６０などのパーフルオロ溶媒、オレゴンのポートランドにあるＴＣＬアメリカ製のポリ（パーフルオロプロピレン酸化物）などのフッ素を含む低分子量ポリマ、ＮＪリッジエッジにあるハロカーボンプロダクト株式会社製のハロカーボン油などのポリ（クロロトリフルオロエチレン）、Ausimont製のGalden、HT-200、Fluorolinkなどのパーフルオロポリアルキルエーテル、デラウェア州にあるデュポン製のKrytoxオイル、K-Fluid シリーズグリースなどが含まれる。１つの好適な実施形態においては、誘電溶媒として、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）が用いられる。
【００４４】
対照をなす着色料（コントラスト着色料）は、染料または顔料であってもよい。アゾ染料およびアントラキノン染料がとりわけ有用である。有用な具体例として、これに限定されないが、（アリゾナ州のPylam Products製の）Oil Red EGN、Sudanレッド、Sudanブルー、オイルブルー、マクロレックスブルー、ソルベントブルー３５、パイラムスプリットブラック、およびファーストスプリットブラック、（ＢＡＳＦ製の）サーモプラスチックブラックＸ−７０、そして（アルドリッチ製の）アントラキノンブルー、アントラキノンイエロー、アントラキノンレッド１１１および１３５、アントラキノングリーン２８、スーダンブラックＢなどが含まれる。フッ化溶媒が用いられる場合、フッ化染料がとりわけ有用である。コントラスト着色顔料の場合、着色顔料粒子を同様に誘電性媒体内に分散させ、これらの着色粒子は変化しないことが好ましい。コントラスト着色顔料が変化する場合、着色顔料は、電荷を帯びたプライマリ顔料粒子とは反対の極性を有するように電荷を帯びることが好ましい。プライマリ着色顔料粒子およびコントラスト着色顔料粒子は、同じ電荷極性を有する場合、異なる電荷密度または異なる電気泳動可動性を有することが必要である。ＥＰＤで用いられる染料または顔料は、化学的に安定し、懸濁液の他の成分と化学反応を起こさないことが必要である。
【００４５】
電荷を帯びたプライマリ顔料粒子は、好適には白色で、有機質のものであってもよいし、ＴｉＯ２などのように無機質のものであってもよい。
【００４６】
着色顔料粒子が用いられる場合、これらの粒子は、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ダイアリライドイエロー、ダイアリライドＡＡＯＴイエロー、キナクリドン、アゾ、ローダミン、（サンケミカルの）ペリレン顔料シリーズ、（カントケミカルの）ハンザイエローＧ粒子、（フィッシャの）カーボンランプブラックを用いて形成することができる。粒子サイズは、好適には、０．０１ないし５ミクロンの範囲にあり、より好適には０．０５ないし２ミクロンの範囲にある。これらの粒子は、許容可能な光学的特性を有し、誘電溶媒により膨張したり、柔らかくなったりすることなく、化学的に安定している必要がある。結果として得られる懸濁液は、通常の動作条件において、沈澱、分離、凝集することなく、安定的でなければならない。
【００４７】
顔料粒子は、本来の電荷を有していてもよいし、電荷制御剤を用いて強制的に帯電させてもよいし、誘電溶媒内に懸濁させたとき電荷を得るようにしてもよい。適当な電荷制御剤は、当業者には広く知られており、本質的にはポリマ性または非ポリマ性であってもよいし、イオン性または非イオン性であってもよく、例えば、エアゾールＯＴなどのイオン性界面活性剤、ドデシルベンゼンスルホン酸、金属石鹸、ポリブテンスクシンイミド、マレイン酸無水物共重合体、（International Specialty ProductsのGanexのような）ビニルピジン共重合体、（メタ）アクリル酸共重合体、N,N-ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート共重合体であってもよい。パーフルオロカーボン溶媒中の電荷制御剤として、フルオロ界面活性剤が特に有用である。３Ｍ社製のＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−１７１、ＦＣ１７６、ＦＣ４３０、ＦＣ４３１、およびＦＣ−７４０などのフルオロ界面活性剤、またはデュポン製のゾニールＦＳＡ、ＦＳＥ、ＦＳＮ、ＦＳＮ−１００、ＦＳＯ、ＦＳＯ−１００、ＦＳＤ、およびＵＲなどのフルオロ界面活性剤がある。
【００４８】
適当な荷電顔料の分散物は、研削法、粉砕法、摩滅法、微小流体化法、超音波法を含む任意の既知の方法により製造することができる。例えば、微粉末形態の顔料粒子を懸濁溶媒に添加し、結果として得られる混合物を数時間、ボール粉砕またはボール摩滅して相当に集塊した乾燥顔料粉末を粉砕してプライマリ粒子を得る。あまり好適ではないが、ボール粉砕プロセス中に、非移動式の流体着色料を生成するために染料または顔料を懸濁液内に添加してもよい。
【００４９】
適当なポリマを用いて、粒子をマイクロカプセルで覆うことにより、顔料粒子の沈澱または分離を回避することができる。顔料粒子のマイクロカプセル化は、化学的または物理的に行ってもよい。典型的なマイクロカプセル方法としては、界面重合化法、所定位重合化法、相分離法、コアセルベーション法、静電コーティング法、噴霧乾燥法、流体ベッドコーティング法、溶媒蒸発法が含まれる。
【００５０】
III．マイクロカップの充填および封止
充填方法および封止方法は、先の章で挙げた同時係属中の米国特許出願第０９／５１８，４８８号（ＷＯ０１／６７１７０に対応）および米国特許出願第０９／７８４，９７２号（ＷＯ０２／０１２８０に対応）に開示されており、その開示内容は、全体としてここに一体のものとして統合される。
【００５１】
マイクロカップの封止は、数多くの方法で実現することができる。好適なアプローチは、多官能アクリレート、アクリレートオリゴマ、および光重合開始剤を含むＵＶ硬化成分を、着色された誘電溶媒内に分散した荷電顔料粒子を含む電気泳動流体に分散させることである。ＵＶ硬化成分は、誘電溶媒と混ざり合うことはなく、誘電溶媒および顔料粒子より小さい比重を有している。ＵＶ硬化成分および電気泳動流体の２つの成分を、インライン型ミキサ内で完全に混合させて、マイラッドバー、ドクタブレード、スロットコーティング、またはスリットコーティングなどの精密コーティング機構を用いて、すぐさまマイクロカップ上にコーティングされる。過剰な流体は、ワイパブレードまたは同様のデバイスを用いて取り除かれる。イソプロパノール、メタノール、およびその水溶液などの弱い溶媒または溶媒混合物を少量用いて、マイクロカップの仕切壁の表面上に残った電気泳動流体を拭い取ってもよい。揮発性有機溶媒を用いて、電気泳動流体の粘性と、それが覆う範囲と、を制御してもよい。このように充填されたマイクロカップを乾燥させると、ＵＶ硬化成分は、電気泳動流体の表面に浮き上がってくる。表面に浮かぶＵＶ硬化層が表面上に浮かび上がっているとき、または浮かび上がった後、ＵＶ硬化層を硬化させることにより、マイクロカップを封止することができる。ＵＶ、または可視光、ＩＲおよび電子ビームなどの他の形態の光を用いて、マイクロカップを硬化させ、封止させることができる。択一的には、適当ならば、熱または湿気で硬化する成分が用いられる場合、同様に、熱または湿気を用いて、マイクロカップを硬化させ、封止させることができる。
【００５２】
アクリレートモノマおよびオリゴマに対して好ましい密度と溶解性を有する誘電溶媒の好適なグループは、ハロゲン化炭化水素とその誘導体である。界面活性剤を用いて、電気泳動流体と封止材料の間の界面における接着性および濡れ性を改善することができる。有用な界面活性剤としては、３Ｍ社製のＦＣ界面活性剤、デュポン製のゾニールフルオロ界面活性剤、フルオロアクリレート、フルオロメタクリレート、フルオロ置換長鎖アルコール、パーフルオロ置換長鎖カルボキシル酸、およびそれらの誘導体が含まれる。
【００５３】
択一的には、特に、封止前駆体が誘電溶媒と少なくとも部分的に反応する場合、電気泳動流体および封止前駆体がマイクロカップ内に順次コーティングされる。こうして、充填されたマイクロカップの表面上において、光反応、熱反応、溶媒蒸発反応、湿気反応、または界面反応により硬化し得る熱硬化性前駆物質の薄い膜を重ね合わせることにより、マイクロカップを封止することができる。
【００５４】
揮発性有機溶媒を用いて、コーティングの粘性および厚みを調整することができる。表面コートに揮発性溶媒を用いた場合、この溶媒は、誘電溶媒と反応しないことが好ましい。同時係属中の２００１年６月４日付けで出願された米国特許出願第０９／８７４，３９１号において、好適な封止材料として、熱可塑性エラストマが開示されている。シリカ粒子および表面活性剤などの添加剤を用いて、フィルム強度およびコーティング品位を改善することができる。
【００５５】
ＵＶ硬化させた後に生じる界面重合は、封止プロセスにおいて極めて有用である。界面重合により障壁薄膜を界面において形成することで、電気泳動層と表面コートの間の内部攪拌が実質的に抑制される。硬化後のステップにより、好適にはＵＶ光により封止が完了する。内部攪拌の度合いをさらに低減するためには、表面コートの比重が電気泳動流体よりも実質的に小さいことが好ましい。利用される染料が少なくとも部分的に封止材料に溶解可能である場合、２ステップの表面コーティング方法がとりわけ有用である。
【００５６】
IV．単色の電気泳動表示装置の形成
図３に示す工程図を用いて、この方法を説明する。すべてのマイクロカップは、同じ着色成分からなる懸濁液で充填されている。この方法は、次のステップを含む連続的なロール方式の方法であってもよい。
１．ＵＶ硬化成分、および任意ではあるが、溶媒からなる層を連続的なウェブ（３１）の上に被膜する。溶媒は、存在するならば、容易に蒸発する。用途および表示装置の駆動方式に依存するが、連続的ウェブ（３１）は、プラスチック基板、またはプラスチック基板上のパターン形成された、またはパターン形成されない導電フィルムであってもよい。
２．事前にパターン形成された雄鋳型（３２）を用いて、ＵＶ硬化成分（３１）のガラス転移温度より高い温度で、硬化成分をエンボス加工する。
３．ＵＶ露光してＵＶ硬化層（３０）を硬化させた後、鋳型をＵＶ硬化層（３０）から離型する。
４．こうして形成されたマイクロカップアレイ（３３）に帯電した顔料分散物（３４）を充填する。
５．同時係属中の２０００年３月３日付けで出願された米国特許出願第０９／５１８，４８８号（ＷＯ０１／６７１７０に対応する）、２００１年１月１１日付けで出願された米国特許出願第０９／７５９，２１２号、２０００年６月２８日付けで出願された米国特許出願第０９／６０６，６５４号、２００１年２月１５日付けで出願された米国特許出願第０９／７８４，９７２号、および２００１年６月４日付けで出願された米国特許出願第０９／８７４，３９１号に開示された方法を用いて、マイクロカップを封止する。
【００５７】
この封止方法は、誘電溶媒とは反応せず、誘電溶媒および顔料粒子よりも小さい比重を有する少なくとも熱硬化性前駆物質を、誘電溶媒に添加するステップを含み、その後、任意ではあるが、熱硬化性前駆物質の分離中または分離後、ＵＶなどの光または熱または湿気を用いて、熱硬化性前駆物質を硬化させるステップを含む。択一的には、封止成分を電気泳動流体の表面上に直接的に被膜して、硬化させることにより、マイクロカップを封止してもよい。
【００５８】
同時係属中の米国特許出願第０９／８７４，３９１号において、好適な封止材料として、熱可塑性エラストマが開示されている。有用な熱可塑性エラストマの一例として、ＡＢＡおよび（ＡＢ）ｎタイプのジブロック、トリブロック、マルチブロックの共重合体を含む。このときＡは、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、プロピレン、またはノルボンネであり、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、またはプロピレンであり、ＡおよびＢは同じ構造式を有さない。数字ｎは、１以上で、好適には１ないし１０である。特に有用なのは、スチレンまたはα−メチルスチレンからなるジブロックまたはトリブロック共重合体であって、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−イソプロピレン−ｂ−スチレン））、ＳＥＢＳ（ポリ（スチレン−ｂ−エチレン／ブタジエン−ｂ−スチレン））、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−プロピレン硫化物−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。シリカ粒子などの添加剤を用いて、フィルム強度およびコーティング品位を改善してもよい。
【００５９】
６．電極または導電ラインを含み、接着層（３７）を予めコーティングしておいた別の連続的なウェブ（３６）を、電気泳動セルの封止されたアレイに貼り合わせ、接着層は、感圧式接着剤、ホットメルト接着剤、熱、湿気、または光で硬化する接着剤であってもよい。
【００６０】
例えば、ウェブのいずれか一方から熱またはＵＶ（３８）を当てて、薄膜接着剤を硬化させる。この貼り合わせステップの後に、最終的な製品が切断（３９）される。択一的には、貼り合わせステップの前に、封止されたマイクロカップが切断される。
【００６１】
上述したマイクロカップの形成方法は、好都合にも、熱硬化性前駆物質が塗布された導電フィルムをイメージ露光した後、適当な溶媒を用いて露光しなかった領域を除去する択一的な方法と置き換えることができる。
【００６２】
横電界駆動方式を有する表示装置を製造する場合、微小エンボス加工ステップまたはイメージ露光ステップの前に、導電フィルムではなく、透明絶縁基板上に、熱可塑性または熱硬化性の前駆物質を塗布してもよい。
【００６３】
Ｖ．マルチカラー電気泳動表示装置の形成
同時係属中の２０００年３月３日付けで出願された米国特許出願第０９／５１８，４８８号および２００１年６月１１日付けで出願された米国特許出願第０９／８７９，４０８号に開示されている方法を用いて、さまざまな色の電気泳動流体を有する封止マイクロカップを形成することができる。この方法は、（１）ポジ露光する乾燥フィルムのフォトレジストを、既に形成されたマイクロカップに貼り合わせるステップを有し、このフォトレジストは、マサチューセッツ州のウォルセスタにあるセントゴーベイン製のＰＥＴ−４８５１などの除去可能な支持体と、シップレイ製のマイクロポジットＳ１８１８などのノボラックなポジフォトレジストと、ナショナルスターチ製のナコール７２−８６８５とＢＦグッドリッチ製のカルボセット５１５の混合物などのアルカリ現像可能な接着層と、を有する。またこの方法は、（２）フォトレジストをイメージ露光し、除去可能な支持フィルムを取り剥がし、シップレイ製の希釈マイクロポジット３５１現像液を用いて、ポジフォトレジストを現像することにより、所定量のマイクロカップを選択的に開口するステップと、（３）電荷を帯びた白色顔料粒子（ＴｉＯ２）および第１の原色の染料または顔料を含む電気泳動流体を開口カップ内に充填するステップと、（４）単色表示装置の形成において説明したように、充填されたマイクロカップを封止するステップと、を有する。これらの追加的なステップを反復して行い、第２および第３の原色の電気泳動流体で充電されたマイクロカップを形成する。
【００６４】
より具体的には、マルチカラーの電気泳動表示装置は、図４に示すステップに従って形成することができる。
１．導電フィルム（４１）の上に熱硬化性前駆体（４０）の層をコーティングする。
２．熱可塑性または熱硬化性の前駆層のガラス転移温度より高い温度で、事前にパターン形成された雄鋳型（図示せず）を用いて、前駆体をエンボス加工する。
３．好適には、冷却により硬化、または光、熱、湿気で架橋している間またはその後に、鋳型を熱可塑性または熱硬化性の前駆層から離型する。
４．こうして形成されたマイクロカップのアレイ（４２）に、ポジ乾燥フィルムのフォトレジストを貼り合わせる。このフォトレジストは、少なくとも接着層（４３）と、ポジフォトレジスト（４４）と、除去可能なプラスチックカバーシート（図示せず）と、を有する。
５．ＵＶ、可視光または他の光を用いて、ポジフォトレジストをイメージ露光し、カバーシートを除去し、露光した領域におけるカップを現像し、開口する。ステップ４および５の目的は、所定領域にあるマイクロカップを選択的に開口することにある（図４ｄ）。
６．開口したマイクロカップに、誘電溶媒中に分散した電荷を帯びた白色顔料（４５）を充填する。この溶媒は、少なくとも、第１原色の染料または顔料と、溶媒と反応することのない、溶媒および顔料粒子よりも比重の小さい熱硬化性の前駆体（４６）と、を有する。
７．熱硬化性の前駆体が分離して、液体層の表面に浮かぶ層を形成している間または形成した後、（好適にはＵＶなどの光により、あまり好適ではないが、熱または湿気を用いて）熱硬化性の前駆体を硬化させることにより、第１原色を有する電気泳動流体を含む電気泳動セルを閉口する（図４ｅ）。
８．上述のステップ５ないし７を反復して行い、さまざまな領域に異なる色の電気泳動流体を含む明確に規定されたセルを形成することができる（図４ｅ、図４ｆ、図４ｇ）。
９．封止された電気泳動セルのアレイに、第２の予めパターン形成された透明導電フィルム（４７）を貼り合わせる。透明導電フィルムは、感圧式接着剤、ホットメルト接着剤、熱、湿気、または光で硬化する接着剤であってもよい。
１０．接着剤を硬化させる。
【００６５】
上記ステップ４において、ポジ乾燥フィルムのフォトレジストをマイクロカップ上に貼り合わせる代わりに、ポジフォトレジストを直接的にマイクロカップ上にコーティングしてもよい。フォトレジストをマイクロカップ上にコーティングまたは貼り合わせる前に、除去可能な充填剤を用いてマイクロカップを充填する。この場合、カバーシートは不要となる。これは、同時係属中の２００１年６月１１日付けで出願された米国特許出願第０９／８７９，４０８号に開示されている。
【００６６】
充填剤として用いられる好適な材料は、無機質材料、有機質材料、有機金属を含む材料、ポリマ性材料、またはこれらの微粒子体である。より好適な充填材料は、膜を形成しない粒子であって、例えば、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリエチレンのラテックス、これらのカルボキシル共重合体、これらに対応する塩、ワックスエマルジョン、コロイド状シリカ、酸化チタニウム、炭酸カルシウムの分散物またはその混合物である。特に好適な充填材料は、（ニュージャージー州にあるハネウェル製の）ACqua220、ACqua240、ACqua250などのエチレン共重合体のイオノマの水溶分散物を含む。
【００６７】
横電界駆動方式を有するマルチカラー表示装置は、ステップ１で熱硬化性前駆体を、導電フィルムではなく、透明絶縁基板の上にコーティングする点を除き、同様に形成することができる。
【００６８】
上述の方法でマイクロカップを形成する代わりに、好都合にも、択一的な方法で形成することができ、その方法において、熱硬化性前駆体でコーティングされた導電フィルムをイメージ露光した後、適当な溶媒を用いて露光しない領域を除去する。
【００６９】
マイクロカップの封止は、択一的には、熱硬化性前駆物質の層を液相の表面上に直接的にコーティングすることにより実現することができる。
【００７０】
択一的には、同時係属中の２００１年７月２７日付けで出願された米国特許出願第６０／３０８，４３７号に開示されているように、表示装置の頂面上にカラーフィルタを用いるか、あるいは同時係属中の２００１年７月１７日付けで出願された別の米国特許出願第６０／３０６，３１２号に開示されているように、表示装置の底面にカラー背景を用いることにより、本発明のカラーＥＰＤを実現することができる。
【００７１】
上述した本発明の方法で製造された表示装置の厚みは、一葉の紙と同じくらい薄くてもよい。表示装置の幅は、コーティングウェブの幅（通常、１ないし９０インチ）である。表示装置の長さは、数インチから数千フィートであり、ロールの大きさに依存する。
【００７２】
任意の背景層は、着色層を表示装置の底面にペインティング、印刷、コーティング、または貼り合わせることにより追加してもよい。コントラスト比を増大させるために、黒色または灰色の背景層が最も好ましい。
【００７３】
アクティブマトリックス型のＥＰＤは、表示装置の下側電極プレート上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることにより形成してもよい。バックライト装置は、表示装置の側方端部に配置してもよいし、背景カラー層の下方または表示装置と背景層の間に設けられる。バックライトの機能を改善するために、ポリメチルメタアクリレートを充填した拡散用ライトパイプを用いてもよい。
【００７４】
Ｖ．本発明の表示装置
この章において、３つのタイプの駆動機構について説明する。反射型ＥＰＤを視認するためには、すべてのケースにおいて外部光源が必要となる。暗所で見えるようにするために、バックライト装置または前方パイロットライト装置を用いてもよい。バックライト装置を備えた半透過型ＥＰＤの方が、一般的には、装飾的観点および光源装置の観点から、前方パイロットライト装置を備えた反射型ＥＰＤよりも好ましい。ただし、ＥＰＤセル内に光散乱粒子があると、バックライト装置の効率が著しく低減する。従来式のＥＰＤにおいて、明るい環境および暗い環境の両方で高いコントラストを実現することは困難である。
【００７５】
これとは対照的に、マイクロカップ技術に基づいた本発明の表示装置によれば、バックライトは、マイクロカップの側壁を介して視認者に到達することができる。すなわち、バックライトの強度が低くとも、そのバックライトは、ユーザが半透過型ＥＰＤを視認するには十分なものとなる。バックライト強度を調整するためのフォトセルセンサを用いて、こうしたＥＰＤの消費電力をさらに低減することができる。
【００７６】
＜Ｖ（ａ）縦電界駆動方式を用いた表示装置＞
上側電極プレートおよび下側電極プレートの間に電位差があるとき、電荷を帯びた粒子は、セルの上方向または下方向に移動する。粒子が移動して、セルの上側に留まっているとき、上側透明層を介して、粒子の色が視認される。粒子が移動して、セルの下側に留まっているとき、上側透明層を介して、誘電溶媒の色が視認される。
【００７７】
＜Ｖ（ｂ）横電界駆動方式を用いた表示装置＞
単色の表示装置の場合、図５Ａに示すセルにおいて、白色粒子が無色透明の誘電溶媒中に分散している。すべてのセルの背景は、同じ色（黒色、青色、シアン色、赤色、マゼンタ色）である。下側スイッチ電極（図示せず）と、２つの面内スイッチ電極（図示せず）との間に電位差が生じると、白色粒子がセルの側方に移動するため、上方の透明開口を通して背景の色が見える。下側スイッチ電極と、２つの面内スイッチ電極との間に電位差がない場合、白色粒子が誘電溶媒中に分布するため、上側透明絶縁層を介して粒子の色（すなわち、白色）が見える。
【００７８】
択一的には、図５Ｂに示すように、同じ色の着色粒子がすべてのセルにおける無色透明の誘電溶媒中に分散しており、セルの背景は白色である。下側スイッチ電極（図示せず）と、２つの面内スイッチ電極（図示せず）との間に電位差が生じると、着色粒子がセルの側方に移動するため、上方の透明開口を通して背景の色（すなわち、白色）が見える。下側電極と、２つの面内電極との間に電位差がない場合、着色粒子が誘電溶媒中に分布するため、上側透明層を介して粒子の色が見える。
【００７９】
図５Ｃないし図５Ｆは、横電界駆動方式を有するマルチカラー表示装置を図示している。
【００８０】
図５Ｃにおいて、セルは無色の誘電溶媒が充填されており、その中には帯電した白色粒子が分散し、異なる背景色を有する（すなわち、赤色、緑色、青色）。面内電極（図示せず）と、下側電極（図示せず）との間に電位差が生じると、白色粒子がセルの側方に移動し、上方の透明開口を通して背景の色（すなわち、赤色、緑色、青色）が見える。面内電極と下側電極との間に電位差がない場合、粒子が誘電溶媒中に分布するため、上側透明開口を通して白色（すなわち、粒子の色）が見える。
【００８１】
図５Ｄによれば、セルは無色の誘電溶媒が充填されており、その中には黒色粒子が分散し、異なる背景色を有する（すなわち、赤色、緑色、青色）。面内電極（図示せず）と、下側電極（図示せず）との間に電位差が生じると、粒子がセルの側方に移動し、上方の透明開口を通して背景の色（すなわち、赤色、緑色、青色）が見える。面内電極と下側電極との間に電位差がない場合、粒子が誘電溶媒中に分布するため、上側透明開口を通して黒色（すなわち、粒子の色）が見える。
【００８２】
図５Ｅは、無色の誘電溶媒が充填されたセルを図示し、その中には異なる色（すなわち、赤色、緑色、青色）の粒子が分散している。面内電極と、下側電極（図示せず）との間に電位差が生じると、着色された荷電粒子がセルの側方に移動し、上方の透明開口を通して背景の色（すなわち、黒色）が見える。面内電極と下側電極との間に電位差がない場合、着色粒子が誘電溶媒中に分布するため、上側透明開口を通して粒子の色（すなわち、赤色、緑色、青色）が見える。この設計において、黒色状態は高品位を有する。
【００８３】
図５Ｆにおいて、セルは無色の誘電溶媒が充填され、その中には異なる色（赤色、緑色、青色）の粒子が分散している。セルの背景は白色である。面内電極（図示せず）と、下側電極との間に電位差が生じると、粒子がセルの側方に移動し、上方の透明開口を通して背景の色（すなわち、白色）が見えるため、高品位の白色状態が得られる。面内電極と下側電極との間に電位差がない場合、粒子が誘電溶媒中に分布するため、上側透明開口を通して粒子の色（すなわち、赤色、緑色、青色）が見える。
【００８４】
これらの図面で示すように、横電界駆動方式によれば、粒子を平面方向に（左方向／右方向）移動させることができるとともに、さまざまな色を有する粒子、背景、および流体を組み合わせることができ、このとき、これらの各々は、白色、黒色、赤色、緑色、または青色を用いて、多様なマルチカラーＥＰＤを構成することができる。
【００８５】
さらに、誘電溶媒中の粒子が混合色を有し、セルが同じ背景色を有していてもよい。
【００８６】
カラーフィルタを追加することにより、表示装置の上側透明視認層を着色してもよい。この場合、セルには、白色荷電粒子を無色透明または着色の誘電溶媒の中に含む電気泳動成分が充填され、セルの背景は黒色としてもよい。単色の表示装置において、各画素上の透明視認層は、同じ色を有する（例えば、黒色、赤色、緑色、青色、黄色、シアン色、マゼンタ色）。マルチカラー表示装置においては、透明視認層が異なる色を有していてもよい。
【００８７】
＜Ｖ（ｃ）二重駆動方式を有する表示装置＞
本願において、分かりやすくするために、白色粒子は正極性の電荷を有するものと仮定する。図６Ａないし図６Ｃで示すように、二重駆動方式によれば、粒子は、垂直方向（上／下方向）または平面方向（左／右方向）に移動することができる。例えば、図６Ａにおいて、上側電極の電圧を低レベルに設定し、下側電極および面内電極の電圧を高レベルに設定する。白色粒子は、移動し、上側透明導電フィルムに集合し、視認者からは白色（すなわち、粒子の色）が見える。
【００８８】
図６Ｂにおいて、面内電極に低レベル電圧が印加され、上側電極および下側電極に高レベル電圧が印加される。このシナリオにおいて、白色粒子がセルの側方に移動するため、上側の透明導電フィルムを通して視認される色は、背景の色（すなわち、黒色）となる。
【００８９】
図６Ｃにおいて、上側電極の電圧が高レベルに設定され、下側電極の電圧が低レベルに設定され、面内電極に低レベル電圧が印加された場合、白色粒子は、セルの下方に移動する。このシナリオにおいては、視認者は、図６Ｃの赤色セルで示すように、上側の透明導電フィルムを通して、流体の色（すなわち、赤色、緑色、青色）を視認することになる。フルカラー表示装置において、赤色画素を表示するためには、図６Ｃに示すように、緑色画素および青色画素における白色粒子を側方に引き寄せるか、あるいは上側方向に引き寄せる（図示せず）。前者は、通常、後者より良好な彩度を呈するので、後者より好ましい。すなわち、二重駆動方式技術によれば、フルカラーＥＰＤにおいて、赤色、緑色、青色、黒色、および白色を含むすべての色を利用できるフルカラーＥＰＤが得られる。
【００９０】
さらに、背景色は、通常用いられる黒色の代わりに、任意の色（例えば、シアン色、黄色、またはマゼンタ色）を有していてもよい。例えば、セルには、赤色の透明誘電溶媒を充填し、その中には正電荷を有する白色粒子が分散し、セルの背景色は黄色であってもよい。この場合、粒子が上方に移動したとき、視認者からは白色が見え（すなわち、粒子の色）、粒子が下方を覆ったとき、媒体の色が透明導電体を介して見える。しかし、白色粒子がセルの側方に移動したとき、上側透明導電フィルムを通して見える色は、オレンジ色の影となる。
【００９１】
異なる粒子／媒体／背景の色の組み合わせを用いて、他の影または色調を実現することができる。粒子／媒体／背景の色の組み合わせは、例えば、白色／赤色／シアン色、白色／赤色／マゼンタ色、白色／青色／黄色、白色／青色／シアン色、白色／青色／マゼンタ色、白色／緑色／黄色、白色／緑色／シアン色、白色／緑色／マゼンタ色、などである。
【００９２】
フルカラー表示装置を実現するための好適な組み合わせは、白色粒子、黒色背景、および原色添加剤（すなわち、赤色、緑色、青色）で個別に着色された流体である。
【００９３】
本発明のさらなる態様は、ハイライトのオプションを有する単色表示装置である。こうした場合において、表示装置のすべてのセルは、同じ背景色を有し、同じ電気泳動流体が充填されている（すなわち、同じ粒子／溶媒の色の組み合わせを有する）。例えば、表示装置は白色粒子を有し、溶媒は１つの原色（赤色、緑色、または青色）を有し、背景色は、溶媒の色と対照をなす色である。この構成は、着色されたハイライトオプションを有する比較的に単純な２色装置において有用である。例えば、白色粒子、黄色誘電溶媒、および黒色背景を有するＥＰＤは、各画素において、少なくとも３つの異なる色を表示することができる。白色粒子がすべて、上側の視認側列電極に引き寄せられると、画素は白く見える。白色粒子が均一に下側の行電極に引き寄せられると、画素は黄色く見える。白色粒子がセルのいずれか一方側にある面内電極に引き寄せられると、画素は黒く見える。粒子を中間的な状態に作用させたならば、中間色も同様に実現可能である。
【００９４】
本発明について特定の実施形態を参照しながら説明したが、当業者ならば理解されるように、さまざまに変形を加えることができ、また本発明の精神および範疇から逸脱することなく、均等物をもって置換することができる。さらに、特定の状況、材料、組成物、方法、方法ステップ、またはステップに適応させるように、本発明の目的、精神、および範疇に対してさまざまに変更することができる。こうしたすべての変形例は、ここに添付されたクレームの範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の電気泳動表示装置の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の電気泳動表示装置の平面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、横電界駆動方式を有する電気泳動表示装置の側面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、二重駆動方式を有する電気泳動表示装置の側面図である。
【図２】図２は、ＵＶ硬化成分がコーティングされた導電フィルムをイメージ露光するステップを有するマイクロカップの形成方法を示す。
【図３】図３は、白色／黒色の電気泳動表示装置または他の単色電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ａ】図４ａは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｂ】図４ｂは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｃ】図４ｃは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｄ】図４ｄは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｅ】図４ｅは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｆ】図４ｆは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｇ】図４ｇは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図４ｈ】図４ｈは、フルカラー電気泳動表示装置を製造するための流れ図である。
【図５Ａ】図５Ａは、横電界駆動方式を有する表示装置を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、横電界駆動方式を有する表示装置を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、横電界駆動方式を有する表示装置を示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、横電界駆動方式を有する表示装置を示す。
【図５Ｅ】図５Ｅは、横電界駆動方式を有する表示装置を示す。
【図５Ｆ】図５Ｆは、横電界駆動方式を有する表示装置を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、二重駆動方式を有する表示装置を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、二重駆動方式を有する表示装置を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、二重駆動方式を有する表示装置を示す。
【符号の説明】
【００９６】
２１ａ  光硬化性材料、２１ｂ  露光領域、２２  導電フィルム、２４  不透明領域、２５  開口領域、２６  フォトマスク、３０  ＵＶ硬化層、３１  連続的ウェブ、３２  雄鋳型、３４  顔料分散物、３７  接着層、３８  ＵＶ、４０  熱硬化性前駆体、４１  導電フィルム、４２  マイクロカップのアレイ、４３  接着層、４４  ポジフォトレジスト、４５  白色顔料、４６  熱硬化性前駆体、１００  電気泳動表示装置、１０１  上側透明層、１０２  下側電極プレート、１０３  セル、１０４  荷電粒子、１０５  誘電溶媒、１０６  シール層、１０７  バックライト、１０８  背景層、１０９  分割側壁、１１０ａ，１１０ｂ  面内電極、１１２  ギャップ。
【図５Ａ】
2005500572.tif 000003
【図５Ｂ】
2005500572.tif 000004
【図５Ｃ】
2005500572.tif 000005
【図５Ｄ】
2005500572.tif 000006
【図５Ｅ】
2005500572.tif 000007
【図５Ｆ】
2005500572.tif 000008
【図６Ａ】
2005500572.tif 000009
【図６Ｂ】
2005500572.tif 000010
【図６Ｃ】
2005500572.tif 000011
【国際公開パンフレット】
2005500572.tif 000012
2005500572.tif 000013
2005500572.tif 000014
2005500572.tif 000015
2005500572.tif 000016
2005500572.tif 000017
2005500572.tif 000018
2005500572.tif 000019
2005500572.tif 000020
2005500572.tif 000021
2005500572.tif 000022
2005500572.tif 000023
2005500572.tif 000024
2005500572.tif 000025
2005500572.tif 000026
2005500572.tif 000027
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2005500572.tif 000029
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2005500572.tif 000031
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2005500572.tif 000051
2005500572.tif 000052
2005500572.tif 000053
【国際調査報告】
2005500572.tif 000054
2005500572.tif 000055
2005500572.tif 000056