(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極（６０）と；前記第１の電極から離間した第２の電極（６０）と；前記第１の電極および前記第２の電極の間に配置された、電気泳動インク（８３０）および１つ以上の光透過性・非平面状固体ポリマーエレメント（８０８）を含む電気泳動セル（８０９）とを含む電気泳動装置であって、
前記インクは、光透過性の懸濁流体（８２０）に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子（１１）を含み、
可視光波長において、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の屈折率を差が０．００７５未満となるように一致させており、
前記電気泳動装置の、少なくとも３０℃にわたる動作温度範囲の半分以上において、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の熱光学係数（屈折率ｎの温度Ｔに対する微分値ｄｎ／ｄＴ）を算術平均の差が０．０００２／Ｋ未満の大きさとなるように一致させている、電気泳動装置（１０１）。
【請求項２】
２５℃における波長５８９．３ｎｍの光に対する、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の屈折率は１．４６０未満、好ましくは１．４４５未満、より好ましくは１．４３４未満、特に好ましくは１．４２６未満である、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項３】
前記懸濁流体の７５質量％以上は有機シリコーンまたは脂肪族炭化水素であり、
前記固体ポリマーはフッ素化エラストマー性ポリマーである、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項４】
前記非平面状固体ポリマーエレメントは光透過性エラストマーであり、ガラス転移温度Ｔｇは２０℃未満であり、かつ、架橋を有する、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項５】
前記帯電粒子は、前記電気泳動装置に印加した電界に応答して、（１）粒子が前記セル内で最大限広がり、前記セルを通過する太陽光の経路に位置して前記セルを透過する光を強く減衰させる第１の極限光状態、および、（２）前記粒子がセル内で最大限凝集して前記セル内の太陽光の経路から除去され、前記セル内に光を実質的に通過させて当該セル内を可視化する第２の極限光状態の間を移動する、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項６】
前記一致させた熱光学係数は両方とも負であり、その大きさは２．２５×１０−４／Ｋよりも大きく、好ましくは３．０×１０−４／Ｋよりも大きく、特に好ましくは３．２５×１０−４／Ｋよりも大きい、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項７】
前記一致させた熱光学係数の算術平均の差の大きさは０．０００１２５／Ｋ未満であり、より好ましくは０．０００１／Ｋ未満であり、特に好ましくは０．００００７５／Ｋ未満である、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項８】
前記エラストマー性固体ポリマーの架橋密度は、前記固体ポリマーの前記熱光学係数が前記懸濁流体の前記熱光学係数と厳密に一致するように選択されている、請求項４に記載の電気泳動装置。
【請求項９】
前記動作温度範囲は、０℃から７０℃、より好ましくは−１０℃〜７０℃、さらに好ましくは−２０℃〜８５℃、特に好ましくは−４０℃〜１００℃である、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項１０】
前記光透過性のエラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントは主鎖にフレキシブルな結合を有し、エーテル結合（すなわち、Ｒ−Ｏ−Ｒ’）、シロキサン結合（すなわち、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）、フルオロエーテル結合（すなわち、ＣＦ２−Ｏ−ＣＦ２）、チオエーテル結合（すなわち、Ｒ−Ｓ−Ｒ’）、メチレン結合（すなわち、ＣＨ２）、ジフルオロメチレン結合（すなわち、ＣＦ２）、フォスファゼン結合（すなわち、Ｎ＝Ｐ）のうちの１つ以上の結合を含む、請求項４に記載の電気泳動装置。
【請求項１１】
前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーは、下記ポリマー：フルオロアルカンポリマー、パーフルオロエーテルポリマー、フルオロシリコーンポリマー、フッ素化（メタ）アクリレートポリマー、フルオロシリコーン（メタ）アクリレートポリマー、フッ素化ポリオレフィンポリマー、フッ素化脂肪族ポリカーボネート、または、フッ素化ポリウレタン；あるいは、前記ポリマーのうちの１つ以上を使用したコポリマーまたはターポリマーを含み、
コポリマーは、フルオロシリコーン−ｃｏ−シロキサンコポリマー、フルオロシリコーン−ｃｏ−フルオロアルカンコポリマー、または、フルオロエーテル−ｃｏ−シロキサンコポリマーを含む、請求項３に記載の電気泳動装置。
【請求項１２】
前記懸濁流体は、ジメチルシロキサン、メチルアルキルシロキサン、メチルフェニルシロキサンのうちの１つ以上の繰り返し単位を７５モル％以上含むシリコーンオイルであり、
前記固体ポリマーは、１０モル％を超える、好ましくは２０モル％を超える、特に好ましくは２５モル％を超える、メチルトリフルオロプロピルシロキサン（ＭＴＦＰＳ）、メチルペンタフルオロブチルシロキサン、メチルヘプタフルオロペンチルシロキサンもしくはメチルノナフルオロヘキシルシロキサンを含むフルオロアルキルシロキサン系、または、フルオロアルコキシアルキルシロキサン系の繰り返し単位を含む、フルオロシリコーンまたはフルオロシリコーン含有コポリマーもしくはターポリマーである、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項１３】
前記懸濁流体は、フェニル基を含むペンダント基を少なくとも１つ有するフルオロシリコーンまたはフルオロシリコーン含有コポリマーであり、前記非平面状固体ポリマーはポリシロキサンエラストマーであり；
好ましくは、前記懸濁流体は、１０モル％を超える、好ましくは２０モル％を超える、特に好ましくは２５モル％を超えるメチルトリフルオロプロピルシロキサンを含み、前記固体ポリマーはポリジメチルシロキサンである、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項１４】
前記電気泳動セルは、互いに分離または半分離された区域に分配された前記電気泳動インクを含み、前記電気泳動インクの前記区域は、一方の面が前記電極の一方と隣接し、かつ、反対の面が、密集した凸部の単層を含む前記非平面状ポリマー構造体と隣接する単層を形成し、
前記凸部は前記区域内へ突出して前記懸濁流体と接触し、
前記帯電粒子は、印加された電界に応答して、前記区域内へ突出する凸部表面上を移動して前記第２の光状態で凸部間のスペースに凝集する、請求項５に記載の電気泳動装置。
【請求項１５】
前記電極は透明であり一対のフィルム基板上に塗工されており、
使用中、フレームの開口部に取り付けられたエレクトロアクティブウィンドウである、請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項１６】
前記固体ポリマーの比誘電率は前記懸濁流体の比誘電率よりも大きい、請求項１２に記載の電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、に関する。２０１３年３月２２日に出願された「Ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｔａｔｅ」と題されるアイルランド国特許出願第Ｓ２０１３／０１０４号明細書（代理人整理番号：Ｐ１０６８７８ＩＥ００）に関する。
【０００２】
本発明は、広い動作温度範囲で使用するための電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
１つ以上の光状態で可視光を透過し、他の光状態では光を減衰する電気光学装置のニーズがある。かかる装置の用途としては、スマートガラスの光減衰器、シースルーディスプレイ、太陽光下でも可読な反射型ディスプレイとしての使用が挙げられる。窓、ガラスファサードまたは屋根システムの光透過率を制御することにより、シースルー性（すなわち、透明性）、プライバシー（不透明性）、電気的に可変な着色（つまり調光）、暗化などの機能を提供することができる。ディスプレイ装置の場合、シースルー（つまり、透明）ディスプレイの提供や、野外公告板や公共標識などの野外用の大型で太陽下でも可読な反射型ディスプレイの提供といった、新しい領域に機能を拡張することができる。
【０００４】
地上野外の広範な温度範囲（すなわち、地域気候）で電気泳動装置を動作させるニーズがある。積層電気泳動装置を外側ガラス板に搭載した絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）では、当該装置は野外温度近くに曝される。さらに、ＩＧＵを搭載した装置は太陽光に曝され、必要な光安定性（すなわち、耐候性）を要する。
【０００５】
高温気候の地表において、太陽が頂点にある時の３つの太陽光スペクトルにおける１平方メートル当たりのエネルギーレベルは、ＵＶスペクトルの３２ワット（３％）、可視光スペクトルの４４５ワット（４４％）、赤外スペクトルの５２７ワット（５３％）であり、合計で約１００４ワットである。一般的に、スマートガラスや野外用ディスプレイの従来技術では、かかる太陽エネルギーが光状態により吸収された際に何が起こるかについて述べておらず、また、入射太陽エネルギーを吸収する装置内では熱が蓄積するため、高温での動作についてはほとんど記載されていない。
【０００６】
電気泳動装置を高温で使用することによる問題としては、標準（すなわち、基準）大気温度に対してヘイズが著しく上昇することや、電気泳動セル内に存在し、懸濁流体と接触するポリマーエレメント（例えば、非平面性ポリマー構造体および帯電粒子）に対する当該懸濁流体の溶解／可溶化能または膨潤能が上昇することが挙げられる。ヘイズの問題は温度に比例し、また可逆的である。２０℃（屈折率の基準温度）においてヘイズが最小（すなわち、約３％以下）である電気泳動装置では、約３０℃から認知可能なヘイズの上昇が生じ、さらに温度が上昇して約７０℃では装置が白濁化または半透明化する。ポリマーが溶解または膨潤する問題は経時的に発生し、従来技術の装置／方法では、選択した材料や高温に曝された時間の合計によっては、数日または数カ月で装置が故障してしまう。例えば、脂肪族炭化水素（例えば、Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌ社の「Ｉｓｏｐａｒ  ｒａｎｇｅ」）を懸濁流体に使用した装置では、当該懸濁流体は室温では非溶媒であるが、高温ではポリマーの効果的な溶媒となり得る。さらに、非常に高温な気候下では、熱の蓄積に対処しないとポリマーの最大連続使用温度を超え、経時的にポリマーが熱分解してしまうことがある。例えば、ＰＭＭＡ（すなわち、ポリメチルメタクリレート）および多くのポリウレタンの最大連続使用温度（サービス温度としても知られている）は約９０℃以下である。
【０００７】
また、動作温度が非常に低いと、標準動作温度に対してヘイズが著しく上昇し、また、懸濁流体の粘性は２０℃の場合の値の数倍にも増加し、スイッチング時間が許容できないほど長期化したり、スイッチングができなくなることがある。直鎖脂肪族炭化水素を懸濁流体に使用する従来の装置では、流体内でワックスの結晶が形成することがあり、約−１０℃以下から外観の白濁化や半透明化が生じる。
【０００８】
以上をまとめると、使用予定の地理的エリアにおける野外の広範な温度範囲で、電気泳動装置をヘイズフリー（すなわち、最小ヘイズ）のまま信頼性良く動作させるニーズがある。さらに、ある光状態では太陽エネルギーが吸収されるため、ピーク大気温度よりも大幅に高温で動作させる必要がある。従来の装置を広い温度領域で動作させ、かつ、太陽光に曝したときの主要な問題には、下記ａ）〜ｆ）の一部または全てが含まれる。すなわち、
ａ）標準、つまり基準温度に対する温度差に比例してヘイズが増加し、温度差が約１０℃以上でヘイズが感知できるようになること
ｂ）懸濁流体によりポリマーが経時的に溶解または膨潤すること
ｃ）サービス温度よりも高温でポリマーを連続使用すると、ポリマーが経時的に熱分解すること
ｄ）大気温度が低いと、スイッチング時間が許容できない程長期化するか、またはスイッチングが不能になること
ｅ）大気温度が低いと、懸濁流体が結晶化すること
ｆ）太陽光により、ポリマーおよび懸濁流体の経時的な光分解が誘発されること
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様において、電気泳動装置は、第１の電極と、当該第１の電極から離間した第２の電極と、前記電極間に配置された、電気泳動インクおよび１つ以上の光透過性・非平面状固体ポリマーエレメントを含む電気泳動セルとを含み、前記インクは、光透過性の懸濁流体に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子を含み、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の屈折率を差が０．００７５未満となるように一致させており、前記電気泳動装置の動作温度範囲の半分以上において、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の熱光学係数（１ケルビン当たりの屈折率の温度係数、または、屈折率の温度に対する微分値ｄｎ／ｄＴとしても知られている）を算術平均の差が０．０００２／Ｋ未満の大きさとなるように一致させている。
【００１０】
第２の態様において、電気泳動装置は、第１の電極と、当該第１の電極から離間した第２の電極と、前記電極間に配置された、電気泳動インクおよび１つ以上の光透過性・非平面状固体ポリマーエレメントを含む電気泳動セルとを含み、前記インクは、光透過性の懸濁流体に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子を含み、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の屈折率を基準温度において差が０．００７５未満となるように一致させており、前記非平面状固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の色分散を、およそ目の最小解像度または目の最小解像度未満となるように一致させており、前記色分散はアッべ数Ｖｄで表したとき、前記非平面状固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体のＶｄは両方とも３９以上である。
【００１１】
第３の態様において、電気泳動装置は、第１の電極と、当該第１の電極から離間した第２の電極と、前記電極間に配置された、電気泳動インクおよび１つ以上の光透過性・非平面状固体ポリマーエレメントを含む電気泳動セルとを含み、前記インクは、光透過性の懸濁流体に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子を含み、前記固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の屈折率を差が０．００７５未満となるように一致させており、２５℃における波長５８９．３ｎｍの光に対する前記一致させた屈折率（すなわち、ｎＤ２５）は１．４６０未満である。
【００１２】
第４の態様において、電気泳動装置は、第１の電極と、当該第１の電極から離間した第２の電極と、前記電極間に配置された、電気泳動インクおよび１つ以上の非平面状固体ポリマーエレメントを含む電気泳動セルとを含み、前記インクは、光透過性の懸濁流体に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子を含み、前記懸濁流体の７５質量％以上は有機シリコーンまたは脂肪族炭化水素であり、前記固体ポリマーはフッ素化エラストマー性ポリマーである。
【００１３】
実施形態では、前記非平面状固体ポリマーエレメントはエラストマーであり、ガラス転移温度（すなわち、Ｔｇ）は２０℃未満であり、架橋を有する。
【００１４】
実施形態では、前記帯電粒子は、前記電極を用いて印加した電界に応答して、前記懸濁流体内で位置移動（すなわち、転移）する。
【００１５】
実施形態では、前記帯電粒子は、前記電気泳動装置に印加した電界に応答して、（１）粒子が前記セル内で最大限広がり、前記セルを通過する太陽光の経路に位置して前記セルを透過する光を強く減衰させる第１の極限光状態、および、（２）前記粒子がセル内で最大限凝集して前記セル内の太陽光の経路から除去され、前記セル内に光を実質的に通過させる第２の極限光状態の間を移動する。
【００１６】
実施形態では、前記一致させた熱光学係数は両方とも負であり、その大きさは２．２５×１０−４／Ｋよりも大きく、好ましくは３．０×１０−４／Ｋよりも大きく、特に好ましくは３．２５×１０−４／Ｋよりも大きい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、前記熱光学係数の一致は、算術平均の差の大きさが０．０００１２５／Ｋ未満であり、より好ましくは０．０００１／Ｋ未満であり、特に好ましくは０．００００７５／Ｋ未満である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、前記熱光学係数の一致は全動作温度範囲である。
【００１９】
いくつかの実施形態では、前記ガラス転移温度（すなわち、Ｔｇ）は前記電気泳動装置の最低動作温度よりも低く、好ましくは０℃（すなわち、２７３Ｋ）よりも低く、より好ましくは−１０℃（すなわち、２６３Ｋ）よりも低く、さらに好ましくは−２０℃（すなわち、２５３Ｋ）よりも低く、特に好ましくは−４０℃（すなわち、２３３Ｋ）よりも低い。
【００２０】
実施形態では、前記エラストマー性固体ポリマーの前記熱光学係数は、その架橋密度の選択により前記懸濁流体と厳密に一致する（すなわち、前記エラストマーにおいて、ｄｎ／ｄＴは架橋の密度、程度またはレベルに比例する）。
【００２１】
実施形態では、前記懸濁流体は前記非平面状固体ポリマーエレメントの１つ以上と接触しており、前記固体ポリマーは前記懸濁流体による膨潤に耐性を有し、前記耐性は前記電気泳動装置の動作温度範囲において膨潤が１５％未満であり、好ましくは１０％未満であり、より好ましくは５％未満であり、さらに好ましくは２％未満であり、特に好ましくは１％未満である。
【００２２】
いくつかの実施形態では、前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントおよび前記懸濁流体の色分散は最小限であり、（色分散の指標としてアッべ数Ｖｄを用いた場合）両者のＶｄは好ましくは４２よりも大きく、特に好ましくは４３よりも大きい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、上記材料（すなわち、固体ポリマー、懸濁流体）の一方または両方のアッべ数は目の色分散解像限界未満とされ得、かかる実施形態では、最も小さいアッべ数を有する材料を、他方の材料のＶｄまたは目の最少解像Ｖｄのいずれか小さい方との差が８未満、より好ましくは５未満、特に好ましくは３未満となるように一致させる。
【００２４】
実施形態では、前記非平面状固体ポリマーおよび前記懸濁流体の芳香族（すなわち、アリール）分は、各材料のアッべ数を最大にするために最小限にされる。
【００２５】
実施形態では、前記芳香族分は、非平面状固体ポリマーの屈折率を低減させて芳香族分を殆どまたは全く含まない低屈折率懸濁流体（アルカン流体およびシリコーン流体を含む）の屈折率と一致させる装置において、最小限とされているかまたは含まれない。
【００２６】
実施形態では、許容可能な色分散の限界（すなわち、材料の最少アッべ数）は、目の明順能視（つまり、比視感度）を考慮する。
【００２７】
実施形態では、動作温度範囲は少なくとも３０℃の範囲に亘り、好ましくは０℃〜７０℃（後者の温度は、高温気候の太陽エネルギーの吸収により熱が著しく蓄積した場合の高温使用を可能とする温度である）、より好ましくは−１０℃〜７０℃、さらに好ましくは−２０℃〜８５℃、特に好ましくは−４０℃〜１００℃の動作を可能にする。
【００２８】
実施形態では、前記非平面状固体ポリマーエレメントは、前記ガラス転移温度よりも高温（好ましくは前記電気泳動装置の動作温度範囲よりも高温）で粘弾性であり；そのヤング率（すなわち、Ｅ）は５０ＭＰａ未満、その硬度（ショアＡ）は９０未満である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、前記屈折率の一致の差は０．００５未満であり、より好ましくは０．００３５未満であり、特に好ましくは０．００２未満である。
【００３０】
いくつかの実施形態では、前記屈折率の一致は１つの温度範囲の中間点であり、これは、最も使用する範囲（つまり、最も遭遇する範囲）または動作範囲である。
【００３１】
いくつかの実施形態では、２５℃における波長５８９．３ｎｍの光に対する前記一致させた屈折率（すなわち、ｎＤ２５）は、好ましくは１．４４５未満であり、より好ましくは１．４３４未満であり、特に好ましくは１．４２６未満である。
【００３２】
好ましくは、前記固体ポリマーの屈折率は、脂肪族炭化水素などの典型的な懸濁流体の低屈折率、または、本願明細書の好ましい懸濁流体である有機シリコーンの低屈折率と一致させるために低減される。
【００３３】
実施形態では、前記光透過性のエラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントのヘイズは、そのバルク（すなわち、内側の厚さ５０μｍ未満の部分）において、３％以下であり、好ましくは２％未満であり、特に好ましくは１％未満である。
【００３４】
実施形態では、前記光透過性のエラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントの複屈折率は０．００５未満である。
【００３５】
実施形態では、前記光透過性のエラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントは、非晶性（好ましい）であるか、または、本来は非晶性であるポリマー中にナノメートル規模の結晶性セグメントを有する半結晶性である。
【００３６】
半結晶性ポリマーを有する実施形態では、結晶性セグメントの少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８５％は、最大寸法が２００ｎｍであり、好ましくは１２５ｎｍであり、より好ましくは８５ｎｍであり、特に好ましくは６５ｎｍである。
【００３７】
非晶性のエラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントを有する実施形態では、前記粘弾特性は、オリゴマーからポリマー高分子（複数のモノマー単位を含む）の範囲の分子を架橋する共有結合（すなわち、化学）架橋の密度に依存し、前記エラストマーは均質な熱硬化性ゴムである。
【００３８】
半結晶性のエラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントを有する実施形態では、前記粘弾特性は結晶性セグメントにより提供される物理架橋の密度に依存し、前記エラストマーは熱可塑性ゴムである。
【００３９】
実施形態では、前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントはその主鎖にフレキシブルな結合を有し、エーテル結合（すなわち、Ｒ−Ｏ−Ｒ’）、シロキサン結合（すなわち、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）、フルオロエーテル結合（すなわち、ＣＦ２−Ｏ−ＣＦ２）、チオエーテル結合（すなわち、Ｒ−Ｓ−Ｒ’）、メチレン結合（すなわち、ＣＨ２）、ジフルオロメチレン結合（すなわち、ＣＦ２）、フォスファゼン結合（すなわち、Ｎ＝Ｐ）のうちの１つ以上の結合を含む。なかでも、シロキサン結合が好ましい。
【００４０】
実施形態では、前記懸濁流体の７５％以上は脂肪族炭化水素化合物、有機シリコーン化合物、有機フッ素化合物（例えば、フロオロカーボン、パーフロオロカーボン、パーフロオロアルコキシ）、フルオロシリコーン化合物（例えば、フルオロアルキルシロキサン）のうちの１つ以上、または、これらのうちの２つのコポリマーを含む。好ましい懸濁流体は低分子量ポリマーであり、ジメチルシロキサン、ジエチルシロキサン、メチルアルキルシロキサン、ジアルキルシロキサン、メチルフェニルシロキサンの１つ以上を含む繰り返し単位を有する。
【００４１】
実施形態では、前記懸濁流体は７５％以上のオリゴマーまたは短鎖ポリマー（またはコポリマー）を含み、７５℃における得られる動粘度は２ｃＳｔよりも大きく、好ましくは３ｃＳｔよりも大きく、特に好ましくは３．５ｃＳｔよりも大きい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、−２５℃における得られる動粘度は３５０ｃＳｔ未満であり、好ましくは２００ｃＳｔ未満であり、特に好ましくは１２５ｃＳｔ未満である。
【００４３】
いくつかの実施形態では、少量の高分子量ポリマーが前記懸濁流体に少量添加物として溶解しており、これは、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、または、ポリメチルアルキルシロキサンである。
【００４４】
実施形態では、前記懸濁流体の大気圧における沸点は、前記電気泳動装置の最高動作温度（℃）の少なくとも２倍であって、好ましくは少なくとも２００℃であり、流動点は最低動作温度よりも少なくとも１．５倍低く、好ましくは少なくとも−３０℃（すなわち、２４３Ｋ）、より好ましくは少なくとも−４５℃（すなわち、２２８Ｋ）、特に好ましくは少なくとも−５５℃（すなわち、２１８Ｋ）である。前記懸濁流体は、前記電気泳動装置の最低動作温度において寸法２００ｎｍを超える結晶を含まない（流体の結晶化が発生しない）。
【００４５】
実施形態では、前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントの最大連続使用温度（すなわち、サービス温度）は、前記電気泳動装置の最高動作温度よりも大幅に高く、好ましくは１２５℃よりも高く、より好ましくは１５０℃よりも高く、特に好ましくは１７５℃よりも高い。
【００４６】
実施形態では、前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントは、下記のポリマー、または、下記のポリマーうちの１つ以上を使用したコポリマーまたはターポリマー（他のポリマーとのものを含む）を含む：ポリシロキサン、フルオロアルカンポリマー、パーフルオロエーテルポリマー、フルオロシリコーンポリマー、フッ素化（メタ）アクリレートポリマー、フルオロシリコーン（メタ）アクリレートポリマー、フッ素化ポリオレフィンポリマー、フッ素化脂肪族ポリカーボネート、フッ素化ポリウレタン。コポリマーには、フルオロシリコーン−ｃｏ−シロキサンコポリマー、フルオロシリコーン−ｃｏ−フルオロアルカンコポリマー、フルオロエーテル−ｃｏ−シロキサンコポリマーが含まれる。
【００４７】
フッ素化エラストマーを有する実施形態では、そのポリマー（またはコポリマー）は、ＣＦ３（部分）を含むペンダント基を少なくとも１つ有し、フッ素化ポリマーは、限定されないが、メチルトリフルオロプロピルシロキサン（ＭＴＦＰＳ）、メチルペンタフルオロブチルシロキサン、メチルヘプタフルオロペンチルシロキサン、メチルノナフルオロヘキシルシロキサンを含む、フルオロアルキルシロキサン系の繰り返し単位を含む。あるいは、上記フッ素化ポリマーはフルオロアルコキシアルキルシロキサン系の繰り返し単位を有する。
【００４８】
いくつかの実施形態では、前記懸濁流体は有機シリコーンおよび／または脂肪族炭化水素であり、前記非平面状固体ポリマーはフッ素化エラストマー性ポリマーである。好ましくは、前記懸濁流体は、ジメチルシロキサン、メチルアルキルシロキサン、および、メチルフェニルシロキサンの１つ以上のポリマー繰り返し単位を７５％（モル％）以上含むシリコーンオイルであって、前記固体ポリマーはフルオロシリコーンまたはフルオロシリコーン含有コポリマーであり、１０モル％を超える、好ましくは２０モル％を超える、特に好ましくは２５モル％を超えるメチルトリフルオロプロピルシロキサンを含む。
【００４９】
有利には、かかる実施形態では、フッ素化シロキサンエラストマーの比誘電率は、有機シリコーン流体または脂肪族炭化水素流体の比誘電率よりも大きい。
【００５０】
代替実施形態では、前記懸濁流体は、フェニル基を含むペンダント基を少なくとも１つ有するフルオロシリコーンまたはフルオロシリコーン含有コポリマーであり、前記非平面状固体ポリマーはポリシロキサンエラストマーである。好ましくは、前記懸濁流体は、１０モル％を超える、好ましくは２０モル％を超える、特に好ましくは２５モル％を超えるメチルトリフルオロプロピルシロキサンを含み、前記固体ポリマーはポリジメチルシロキサンである。
【００５１】
いくつかの実施形態では、前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーは、熱硬化性基および光硬化性基を含む複数の硬化性官能基を有し得る。
【００５２】
実施形態では、シロキサン主鎖を有する前記エラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントの架橋硬化化学は、白金触媒ヒドロシリル化付加システム；過酸化物フリーラジカル触媒システム；スズまたは亜鉛触媒縮合システム；チオール−エンフリーラジカル付加システム；紫外線硬化メタクリレート・アクリレート官能性ポリマー（すなわち、アクリルオキシプロピルまたはメタアクリルオキシプロピル官能性シロキサン）のうちの１つを有する。中でも、白金触媒ヒドロシリル化付加硬化が好ましい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、前記シロキサン主鎖のエラストマーは、一方が主剤（すなわち、触媒およびビニル）成分であり、他方が硬化剤（すなわち、架橋剤）成分である２液型の液体キットの形態のプレポリマーを有し；前記架橋密度は、得られるプレポリマー内の上記２成分の比率を選択し、次いで硬化して前記エラストマー性固体ポリマーとすることにより変えられる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、前記架橋密度はまた、前記主剤成分のビニル末端フルオロシリコーン（またはフルオロシリコーンコポリマー）の鎖長を選択かつ／または当該鎖にビニル置換基を導入し、かつ、前記硬化成分中の水素化物の比率を選択することにより、変えられる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、前記エラストマーのプレポリマーおよび前記懸濁流体のロットを一致させており；代替実施形態では、前記硬化したエラストマー性・非平面状固体ポリマーおよび前記懸濁流体のロットを一致させる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、上述したように、電気泳動セル内の非平面状固体ポリマーエレメントの屈折率と光透過性の懸濁流体の屈折率とを、当該固体ポリマーの熱光学係数と当該流体の熱光学係数とを一致させることにより、動作温度範囲の半分以上で一致させる。これは、光透過性のエラストマー性固体ポリマーを使用することにより達成される。さらに、いくつかの実施形態では、固体ポリマーおよび懸濁流体の色分散を一致させる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、エラストマー性・非平面状固体ポリマーの屈折率を低減して低屈折率懸濁流体の屈折率と一致させることにより、懸濁流体の可溶性および毒性の上昇を防止する。いくつかの実施形態では、そのためにフッ素化固体ポリマーを使用する。さらに、フッ素化固体ポリマーは、シリコーンオイルおよび脂肪族炭化水素オイルなどの低屈折率流体に対する良好な化学耐性（溶解や膨潤しない）を長期の高温下および年単位のライフタイムにわたって付与する。懸濁流体にポリシロキサンを、また固体ポリマーにフルオロシリコーンを使用するなど、好ましい材料の選択により、光安定性、サービス温度、低温動作が得られる。
【００５８】
実施形態では、前記帯電粒子は前記第１の光状態と前記第２の光状態との間を移動して、前記第１の光状態および前記第２の光状態の中間である少なくとも１つの光状態を提供し、当該中間の光状態の光透過率は前記第１の光状態および前記第２の光状態の光透過率の中間である。
【００５９】
いくつかの実施形態では、前記電気泳動装置は、可視光を実質的に透過させて当該装置内を可視化する少なくとも１つの光状態を有する。
【００６０】
いくつかの実施形態では、前記電気泳動装置はガラス積層体の１つの層であり、窓であり得る。あるいは、装置は鏡面反射面を組み込み、鏡であり得る。あるいは、光減衰器を光シャッター、光モジュレータ、可変光透過率シート、可変光吸収率シート、可変光反射率シート、太陽光の眩輝防止窓またはバイザー、シースルーディスプレイ、単色反射ディスプレイ、または、前記単色ディスプレイと共にカラーフィルターを使用したカラー反射ディスプレイとして使用され得る。
【００６１】
いくつかの実施形態では、前記電気泳動セルは、分離（discrete）または半分離された（semi-discrete）区域（volume）に分配された前記電気泳動インクを含み、前記電気泳動インクの当該区域は、一方の面が前記電極のうちの一方と隣接し、かつ、反対の面が、密集した凸部（すなわち、ポリマーボールまたは半球体）の単層を含む前記非平面状ポリマー構造体と隣接する単層を形成する。前記凸部は前記区域内へ突出し、前記懸濁流体と接触する。そして、前記帯電粒子は、印加された電界に応答して、前記区域内へ突出する凸部表面上を移動して（すなわち、凸部表面で偏向されて）、前記第２の光状態で凸部間のスペース（すなわち、間隙）に凝集する。
【００６２】
いくつかの実施形態では、前記電極は透明であり一対の基板上に塗工されており、そして、好ましくは、前記基板はフィルム基板であって、前記電気泳動装置は電気泳動フィルム装置である。
【００６３】
いくつかの実施形態では、前記電気泳動フィルム装置は、一対の接着剤層（例えば、ＥＶＡ中間層）と一対のガラス板との間に積層されており、各接着剤層は各ガラス板の略全面を被覆し、かつ、前記電気泳動装置の対向面をガラス板の面に接着し、そして、前記電気泳動積層体はモノリスである。
【００６４】
代替実施形態では、電気泳動積層体は、接着剤層で剛体ガラス板に接着された前記電気泳動フィルム装置を含む。
【００６５】
更に他の代替実施形態では、電気泳動積層体は、接着剤層を用いてガラス積層体（例えば、ガラス板＋ＰＶＢ中間層＋ガラス板）に接着された電気泳動フィルム装置を含み、好ましくは、前記接着剤は感圧接着剤である。
【００６６】
いくつかの実施形態では、前記ガラス板が熱ショックからより早く回復するように、熱強化、化学強靭化、熱強靭化のプロセスのうちの１つを使用して、当該ガラス板を処理する。
【００６７】
いくつかの実施形態では、熱強化、化学強靭化、熱強靭化のうちの１つを行ったガラス板をヒートソーク試験または処理することにより、熱応力によりガラス板が自然に破壊されるリスクが大幅に減少するか完全になくなる。上記リスクを排除するプロセスを行うことにより、前記電気泳動積層体のガラス板として使用するのに良好なガラス板が特定される。
【００６８】
本発明の実施形態は、内側ガラス板と外側ガラス板の間にキャビティーを有し、内側ガラス板および外側ガラス板の一方が前記電気泳動積層体である絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）の一部として組み込むことが可能である。
【００６９】
使用に際して、いくつかの実施形態は開口部を画定するフレームに取り付けられ、エレクトロアクティブウィンドウとして機能する。
【００７０】
いくつかの実施形態では、太陽光エネルギーを吸収する帯電粒子により引き起こされる熱の蓄積は、太陽光の赤外スペクトルを実質的に透過または反射する波長選択性帯電粒子を使用することにより（全てのバンドを吸収する帯電粒子と比較して）約半分になる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】第１の光状態の本発明の実施形態１０１を示す。電気泳動インク８３０は負に帯電した黒色粒子１１を有し、当該インクはＰＩＰＳプロセス工程を使用してキャビティー８０に分割されている。
【図１Ｂ】図１Ｂは第２の光状態の図１Ａの実施形態１０１を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を例示を目的として説明する。
【００７３】
本発明は、電気泳動セルが１つ以上の光状態を有する電気泳動装置を提供する。この装置は、世界の人口密度の高い地域の気候の多くに好適である広い動作温度範囲を有する。有利には、この装置は野外温度および太陽光に暴露される用途に好適である。
【００７４】
第１の態様において、電気泳動セル内の非平面状固体ポリマーエレメントの屈折率は、当該固体ポリマーの熱光学係数（すなわち、１ケルビン当たりの屈折率の温度係数であり、屈折率の温度に対する微分値ｄｎ／ｄＴとしても知られている）を光透過性流体の熱光学係数と一致させることにより、動作温度範囲の半分以上において当該懸濁流体の屈折率と一致させられている。これは、光透過性かつエラストマー性の固体ポリマーを使用することにより達成される。
【００７５】
他の態様において、非平面状固体ポリマーエレメントおよび懸濁流体の色分散は、標準化した観測者の目の解像度付近またはそれ未満となるように最小限にされ、好ましくは、両者の色分散は、目で感知される範囲内である場合、一致させる。これは、両方の芳香族（つまり、アリール）分を最小限とすることにより達成される。
【００７６】
他の態様において、一致させた非平面状固体ポリマーエレメントおよび懸濁流体の屈折率は１．４６未満である。これには、非平面状固体ポリマーの屈折率を低減して低屈折率の懸濁流体と一致させ、高屈折率の流体に認められる流体の可溶性および毒性の上昇を防止する効果がある。いくつかの実施形態では、フッ素化（本願明細書において「部分フッ素化」と同義）固体ポリマーが非平面状固体ポリマーの屈折率を低減させるための一手段として使用される。
【００７７】
他の態様において、懸濁流体および非平面状固体ポリマーエレメントの組み合わせには、有機シリコーンおよび／または脂肪族炭化水素の懸濁流体、および、フッ素化エラストマー性・非平面状ポリマーが含まれる。フッ素化固体ポリマーは、シリコーンオイルおよびイソパラフィンオイル（脂肪族炭化水素、つまりアルカン）などの低屈折率流体に対する良好な化学耐性（溶解や膨潤しない）を長期高温下および年単位のライフタイムにわたって付与する。
【００７８】
本願明細書に記載の方法および材料におり、実施形態の動作温度範囲は従来の電気泳動装置よりも大幅に広く、少なくとも３０℃の範囲に亘り、好ましくは５０℃以上の範囲に亘り、より好ましくは７０°以上の範囲に亘る。いくつかの実施形態では、動作温度範囲は０℃〜７０℃であり（後者の温度は、高温気候の太陽エネルギーの吸収により熱が著しく蓄積した場合の高温使用を可能とする温度である）、より好ましくは−１０℃〜７０℃であり、さらに好ましくは−２０℃〜８５℃であり、特に好ましくは−４０℃〜１００℃である。実施形態で使用するための本願明細書に記載の材料は高性能材料である。かかるクラスの材料は野外使用に関するものだからである。有利には、これらの材料はまた、非常に良好な光安定性を付与する。
【００７９】
実施形態では、電気泳動セルは、懸濁流体と接触する１つ以上の非平面状固体ポリマーエレメントを有する。非平面状固体ポリマーエレメントとは、懸濁流体に接触する任意の固体ポリマー表面であって、電気泳動セルの面に対して連続的に平行ではないものをいう。かかる点に関して、１つの基板の表面上に形成される連続絶縁層（すなわち、誘電固体ポリマー層）は非平面状ポリマーを構成せず、パターン化された絶縁層が非平面状エレメントを構成する。別の定義では、屈折率を懸濁流体と一致させなければ光散乱を引き起こす電気泳動セル内の任意の固体ポリマーエレメントが非平面状エレメントを構成する。電気泳動セルの面と平行な表面を有する連続ポリマー層は、光散乱を避けるために屈折率を一致させる必要がないことが理解されよう。かかる層の例には、ＰＥＴ基板、厚さが均一な接着剤層、厚さが均一な絶縁層が含まれる。光散乱を防止するためにＰＥＴ基板の屈折率をＩＴＯ電極または電気泳動セルの屈折率と一致させる必要はない。かかる基板は連続的であり電気泳動装置の面と平行だからである。
【００８０】
好適な電気泳動装置の例は。２０１３年３月２２日に出願された「Ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｔａｔｅ」と題される関連するアイルランド国特許出願第Ｓ２０１３／０１０４号明細書（代理人整理番号：Ｐ１０６８７８ＩＥ００）に記載されている。図１Ａおよび図１Ｂは、かかるタイプの装置に基づいた実施形態１０１を示しており、後述する。かかる文献で言及されている製造態様には、非平面状構造体において球形キャップ状のキャビティーを使用し、光透過状態で帯電粒子を凝集・収集する装置に関する記載が含まれ、本願明細書の実施形態も同様にかかるタイプであることが理解されよう。米国特許出願第２０１１／０１４９３７６号明細書にはハイブリッド型の電気泳動装置が記載されており、本願明細書の方法および材料をこのような装置に適用すると光透過状態を得ることができる。かかる文献に記載のパターン化誘電層は、本願明細書の非平面状固体ポリマーエレメントに対応する。かかる実施形態では、帯電粒子は、光透過状態では非平面状固体ポリマーエレメント内にフォトリソグラフィ−で形成した凹部に集まり、暗状態では懸濁流体内に分散している。上記凹部と懸濁流体との界面は、屈折率を懸濁流体と一致させない場合、（特に、急な視野角では）著しい光散乱を発生させる。これらのおよび他の実施形態は本願明細書の方法および材料から明白であろう。
【００８１】
従来技術において、懸濁流体の屈折率を電気泳動セル内の封入カプセル／シェルおよびポリマーバインダー／マトリックス（すなわち、非平面状ポリマーエレメント）と一致させることが知られている（例えば、Ｅ  Ｉｎｋ社の米国特許第６，５１５，６４９号明細書を参照）。しかしながら、電気泳動装置の従来技術では好適な光透過性ポリマーについて記載されておらず、また、Ｅ  Ｉｎｋ社の米国特許第６，５１５，６４９号明細書に記載されているポリウレタンバインダーは半結晶性の熱硬化性脂肪族ポリウレタンであって、結晶界面における光散乱／反射に起因する無視できないヘイズにより若干半透明なものである。これらの水性ポリウレタンラテックスは塗料や木材コーティング用に開発されたものであり、低ヘイズの光透過性装置に適さない。反射型ディスプレイ装置に使用される電気泳動セルに使用する固体ポリマーの光学品質（すなわち、＜３％のヘイズ）に要件はない。反射型ディスプレイ装置は可視光を拡散反射させるからである。しかしながら、若干半透明な半結晶性ポリマー（熱硬化性脂肪族ポリウレタンを含む）は、鏡面反射光を透過し、窓に組み込まれた際などに視認性を制限しない光透過性装置には適さない。
【００８２】
従来技術には、標準または基準温度において可視光の特定波長（例えば、５４６ｎｍ（ｎｅ）または５８９ｎｍ（ｎＤ））に対して屈折率を一致させることが記載されている。基準の温度および波長において一致させる以外に、従来技術には屈折率について記載されておらず、また、大きな温度変化（すなわち、１５℃以上）により屈折率が大幅に変化することや、可視光スペクトルに亘って光の波長と共に屈折率が変化することは無視されている。
【００８３】
試験（すなわち、実施形態が解決する課題の一部を例示する比較例）において、出願人は、図１Ａおよび図１Ｂに示す８０８（すなわち、懸濁流体に接触している密集した固体ポリマーの半球体）に類似する非平面状固体ポリマー構造体を作製した。使用した固体ポリマーはＰＭＭＡ（屈折率＝１．４９０）であり、使用した懸濁流体は、Ｉｓｏｐａｒ  Ｍ（ｗｗｗ．ｅｘｘｏｎｍｏｂｉｌｃｈｅｍｉｃａｌ．ｃｏｍから入手可能）およびｏ−キシレン（ｗｗｗ．ｓｉｇｍａａｌｄｒｉｃｈ．ｃｏｍから入手可能）を１８：８２（質量比）でブレンドしたものであって、ｎＤ２０における屈折率を上記固体ポリマーの屈折率と差０．００２以内で一致させたものとした。出願人は、上記光透過性・非平面状固体ポリマー半球体（ＰＭＭＡ）と上記光透過性懸濁流体（Ｉｓｏｐａｒ  Ｍ＋ｏ−キシレン）との屈折率を一致させて基準温度でのヘイズを最小限（例えば、３％以下）にした電気泳動装置は、当該基準温度±１０℃以上で認知可能なヘイズ（約６％〜８％）を発生させ、また、当該基準温度±５０℃以上で不快なヘイズが生じて白濁化または半透明化することを発見した。基準温度に戻すと、ヘイズ最小である外観に直ちに回復した。出願人は、この温度と関連したヘイズの問題は、非平面状固体ポリマーエレメントおよび懸濁流体の屈折率の温度係数（すなわち、熱光学係数）が一致していないことに起因することを発見した。かかる不一致は、固体ポリマーおよび液体懸濁流体の温度による体積変化速度の違いに関係している。
【００８４】
さらに、それほどではないにせよ、基準温度および基準可視光波長における屈折率のマッチングは、屈折率が入射光の波長で変化する（色分散として知られている）こと、そして、非平面状固体ポリマーおよび液体懸濁流体の色分散が顕著に相違することがあり、基準温度において僅かな着色ヘイズを生じ、色分散差が広範な視野角および動作温度範囲にわたって悪化することを考慮していない。比較試験において、露出させた半球体を有するＰＭＭＡ製固体ポリマーフィルムの屈折率をＩｓｏｐａｒ  Ｍ＋ｏ−キシレン（１８：８２（質量比）ブレンド）の屈折率と一致させたところ、ＰＭＭＡ製固体ポリマーフィルムの表面に対して９０°の角度で見たとき、または、当該フィルムを通して均一に光照射した物体を鋭角で見たときにヘイズフリーのようであった。しかしながら、裸蛍光灯等の明るい物体を上記装置を通して見ると、カラーフリンジ効果（つまり、白熱光または光輪）がこの明るい物体の端部（または周囲）にはっきりと見える。（色分散の不一致により発生する）上記カラーフリンジ効果は、夜に外から（上記装置を組み込んだ）窓を通して明るい部屋に置かれた物体を見る場合など、装置の両側で環境光の量が著しく不均衡である場合にも感知される。（色分散の不一致により発生する）カラーフリンジ効果は、窓側面にランプを立設した場合や窓上方にランプを直接配置した場合など、夜間、表面に対して鋭角で光を照射した（上記装置を組み込んだ）窓でもはっきり見える。
【００８５】
屈折率を一致させる波長（すなわち、ｎＤ２０）の光は視野角や光量に関係なく屈折されない一方、他の可視光波長の光は屈折率が相違し、特に青色光は最も屈折率が一致せず、そのため、最も屈折が大きいと考えられる。この不一致は、固体ポリマーおよび液体懸濁流体の色分散の差に関係している。本例において、ＰＭＭＡ製固体ポリマーは芳香族（すなわち、アリール）分を含まない一方、懸濁流体はｏ−キシレン成分を含み芳香族分が顕著であるため色分散が一致しないものと考えられる。
【００８６】
公知の市販の電気泳動装置（例えば、ｅｂｏｏｋリーダー）では、懸濁流体の屈折率は周囲のポリマーエレメントの屈折率と一致しない。懸濁流体の屈折率は、ポリマーエレメントの屈折率（通常、約１．４８〜１．５４）よりも一層低く（通常、約１．４２〜１．４４）、そのような装置では透明状態が得られない。従来技術では、芳香族炭化水素、アリール置換基またはハロゲン化炭化水素を添加することにより、電気泳動セル内において懸濁流体の屈折率をポリマーエレメントの屈折率まで上げることが提案されている。かかる懸濁流体の例は、セイコーエプソン社の米国特許第８，１７４，７５５号明細書（溶媒と記載）に記載されている。セイコーエプソン社の本特許文献では、高温・高湿度下の長時間は６０°、９０％ＲＨで２４時間であると記載されており、従来の装置は、当該高温に２４時間曝しただけで、光学性能（つまり、ディスプレイのコントラスト）が悪化するとされている。Ｅ  Ｉｎｋ社の米国特許出願公開第２００８／０１３００９２号明細書では、クロロナフタレンを典型的な芳香族炭化水素懸濁流体と約５５％の濃度で混合して、電気泳動セルにおいて懸濁流体の屈折率を１．４２から周囲の非平面状固体ポリマー（すなわち、封入コアセルベーションポリマーカプセルおよびポリウレタンバインダー）の屈折率である１．５３まで上昇させている。しかしながら、従来技術では、懸濁流体の屈折率を上げると懸濁流体の溶解性および毒性プロファイルが著しく上昇するという、懸濁流体と接触するポリマーエレメントに対する影響については言及されていない。
【００８７】
溶媒がポリマーを溶解、可溶化または膨潤させる力は、そのハンセン溶解度パラメータ（ｗｗｗ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇのエントリーを参照）で推測することができ、試験でも推測することができる。Ｉｓｏｐａｒ  Ｍ（電気泳動装置で使用される一部の懸濁流体の代表的なもの）等の脂肪族炭化水素系の懸濁流体のハンセン溶解度パラメータは低く、極性パラメータおよび水素結合パラメータを有さず、具体的には、分散＝１６．０（ＭＰａ１／２）、極性＝０．０（ＭＰａ１／２）、水素結合＝０．０（ＭＰａ１／２）である。そのため、分散＝１８.１（ＭＰａ１／２）、極性＝９．３（ＭＰａ１／２）、水素結合＝４．５（ＭＰａ１／２）である典型的なポリウレタンなどの極性溶解度パラメータおよび／または水素結合溶解度パラメータが著しく大きいポリマーバインダー（すなわち、ポリマーマトリックス）に対しては非溶媒である。しかしながら、懸濁流体の屈折率を上げるためにクロロナフタレン（分散＝１９．９（ＭＰａ１／２）、極性＝４．９（ＭＰａ１／２）、水素結合＝２．５（ＭＰａ１／２））を添加すると、溶媒の溶解度パラメータがポリウレタンバインダーと近くなり２５℃でもポリウレタンバインダーは経時的に膨潤・劣化してしまう。第１の組み合わせ（すなわち、ポリウレタン製固体ポリマーおよびＩｓｏｐａｒ  Ｍ懸濁流体）のＲＥＤ比（後述）は１．１５であり、膨潤や親和性がないことが示される。第２の組み合わせ（ポリウレタン＋クロロナフタレン）のＲＥＤ比は０．６２であり、膨潤および親和性が著しいことが示される。
【００８８】
固体ＰＭＭＡポリマーおよびＩｓｏｐａｒ  Ｍ＋ｏ−キシレンの懸濁流体（後者は１８：８２（質量比）のブレンド）を使用した比較試験において、懸濁流体によるＰＭＭＡポリマーの溶解開始には高温・短時間（２〜３時間）で十分であり、懸濁流体の屈折率を上げることを目的としたｏ−キシレンの添加は、かかる点において影響が大きかった。従来技術に対して本発明の実施形態では、固体ポリマーの屈折率を低減させて低屈折率懸濁流体の屈折率と一致させ、それによって懸濁流体の溶解性および毒性の上昇を防止することが好ましい。さらに、いくつかの実施形態では、フッ素化固体ポリマーを使用して、シリコーンオイルおよび脂肪族炭化水素オイルなどの低屈折率流体に対する良好な化学耐性（溶解や膨潤しない）が長期高温下かつ年単位のライフタイムにわたって得られる。高温でも溶解せずかつ膨潤が防止される、屈折率が一致した固体ポリマーおよび懸濁流体の好適な組み合わせを以下のセクションで説明する。これらの組み合わせはまた、非常に良好な光安定性を得るために選択され、一般的に高性能材料クラスのものである。
【００８９】
次のセクションにおいて、前述の利点を詳しく説明する。実施形態では、電気泳動装置（例えば、図１Ａおよび図１Ｂの１０１）は、２つの電極（６０）に挟まれた電気泳動セル（８０９）を含む。電気泳動セル（８０９）は、当該セル（８０９）内に電気泳動インク（８３０）と、１つ以上の光透過性・非平面状固体ポリマーエレメントまたは構造体（８０８）を含む。電気泳動インク（８３０）は、光透過性の懸濁流体（８２０）に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子（１１）を含み、帯電粒子（１１）は、電極（６０）を使用して印加された電界に応答して、位置移動（すなわち、転移）する。帯電粒子（１１）は、電気泳動装置（１０１）に印加された電界（図１Ａおよび図１Ｂにおいて不図示）に応答し、帯電粒子（１１）がセル（８０９）内で最大限広がり、当該セルを通過する太陽光（光線１４０５を参照）の経路に位置して前記セルを透過する光を強く減衰させる第１の極限光状態（図１Ａ）、および、帯電粒子（１１）がセル（８０９）内で最大限凝集して当該セル内の太陽光の経路から除去され、当該セル内に光（光線１４０６を参照）を実質的に通過させる第２の極限光状態（図１Ｂ）の間を移動する。いくつかの実施形態（例えば、図１Ｂ）では、光透過状態は、非平面状固体ポリマーエレメント（８０８）および懸濁流体（８２０）の屈折率を差が０．００７５未満となるように厳密に一致させ続けるより達成される。本願明細書において懸濁流体の屈折率は電気泳動インクの屈折率と同義である。
【００９０】
負の電界は、負に帯電した粒子（１１）を、先の第１の光状態（図１Ａを参照）から電界の方向に移動させる。この方向は電極（６０）の面に対して垂直である。非平面状固体ポリマー（８０８）の凸部に到達すると、帯電粒子（１１）の本来の通路（電気泳動インク８３０に隣接する上部電極６０から非平面状固体ポリマー構造体８０８に隣接する下部電極６０までの通路）がブロックされ、帯電粒子（１１）は固体ポリマー（８０８）の凸部の表面上で偏向される。同時に、凸部の固体表面および電界によって偏向されることにより、帯電粒子（１１）は、凸部間のスペース／体積（すなわち、間隙）に凝集させられ、それにより、帯電粒子（１１）は、凸部に対応する領域であって図１Ａおよび図１Ｂにおいて開口部（１００６）として表される領域において、電気泳動セル（８０９）内の光路から実質的に除去される。
【００９１】
中間光状態では、帯電粒子（１１）が第１の光状態から第２の光状態への転移を完了する前に、電界は除去される（すなわち、０ボルトが印加される）。これにより、開口部（１００６）の直径は、電界の印加期間（すなわち、シグナル時間）に比例して、第２の光状態のときよりも小さくなる。図１Ａおよび図１Ｂにおいて、光透過性・非平面状固体ポリマー８０８およびインク８３０の間の界面は、ポリマーマイクロスフィア８０２の半球体表面、ポリマーセルギャップスペーサ−８０３、ポリマーセル壁８３５、および、固体ポリマー８１５により形成される。固体ポリマー（８１５）は、図１Ｂの分解図１１００に示すように、間隙を赤道面１００３まで充填する。キャビティー壁８３５は、インク８３０を分離された区域８０に分割する。図１Ａおよび図１Ｂのこれらのおよび他の特徴は後述する。
【００９２】
いくつの実施形態の装置の動作温度範囲の半分以上（好ましくは全範囲）で屈折率の一致を維持する第１の態様において、非平面状固体ポリマーエレメント（８０８）および懸濁流体（８０２）の熱光学係数（すなわち、１ケルビン当たりの屈折率の温度係数、つまり、ｄｎ／ｄＴ）を算術平均の差の大きさが０．０００２／Ｋ未満となるように一致させる。本願明細書で示す熱光学係数は、特段断わりのない限り、波長５８９.３ｎｍ（すなわち、ｎＤ）で測定したものであるが、表５と関連して後述するように、その値は他の可視光波長のものと同等である（つまり、顕著に相違しない）。
【００９３】
実施形態では、非平面状固体ポリマーエレメントの熱光学係数の大きさ（負の値）を上昇させて、懸濁流体の熱光学係数（同様に負の値）と一致させる。これは、光透過性のエラストマー性（すなわち、エラストマー型）ポリマーを非平面状固体ポリマーエレメント（８０８）に用いることにより達成される。このエラストマーはガラス転移温度が２０℃（すなわち、２９３Ｋ）未満であり、かつ、架橋を有する。かかる要件は、光透過性のエラストマー性ポリマーを電気泳動セル内の非平面状エレメントに使用することは知られていない電気泳動装置の従来技術と対照的である。
【００９４】
いくつかの実施形態では、１つ以上のエラストマー性・非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体の熱光学係数を、算術平均の差の大きさが０．０００１２５／Ｋ未満、より好ましくは０．０００１／Ｋ未満、特に好ましくは０．００００７５／Ｋ未満となるように、一致させている。一致させた熱光学係数は両方とも負であり、その大きさは２．２５×１０−４／Ｋよりも大きく、好ましくは３．０×１０−４／Ｋよりも大きく、特に好ましくは３．２５×１０−４／Ｋよりも大きい。
【００９５】
いくつかの実施形態では、透明なエラストマー性・非平面状固体ポリマー（８０８）のガラス転移温度（すなわち、Ｔｇ）は電気泳動装置の最低動作温度よりも低く、好ましくは０℃（すなわち、２７３Ｋ）よりも低く、より好ましくは−１０℃（すなわち、２６３Ｋ）よりも低く、さらに好ましくは−２０℃（すなわち、２５３Ｋ）よりも低く、特に好ましくは−４０℃（すなわち、２３３Ｋ）よりも低い。出願人は、実施形態において固体ポリマーをそのＴｇよりも高い温度、好ましくはＴｇよりも１０〜２０℃高い温度で使用することにより、熱光学係数が通常−３．０×１０−４／Ｋ〜−５．５×１０−４／Ｋの範囲内となり、懸濁流体と一致させることができることを見出した。
【００９６】
光学用途の光学ポリマーは、一般的に（すなわち、従来技術において）Ｔｇ未満で使用され、熱光学係数は、表１に示すとおり、約−０．８×１０−４／Ｋ〜−１．６×１０−４／Ｋの範囲である。表１に示す光透過性ポリマーのＴｇは２０℃超であり、Ｔｇ未満の温度域の熱光学係数を懸濁流体と一致させることができないため、実施形態には適さない。例えば、屈折率を一致させた（すなわち、ｎＤ２０＝１．４９０）ＰＭＭＡ製の非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体（Ｉｓｏｐａｒ  Ｍ＋ｏ−キシレン）に係る前述の比較試験において、ＰＭＭＡのｄｎ／ｄＴは−１．１×１０−４／Ｋ（表１を参照）、Ｉｓｏｐａｒ  Ｍのｄｎ／ｄＴは−４．１×１０−４／Ｋ、ｏ−キシレンのｄｎ／ｄＴは−５．０×１０−４／Ｋである。そして、得られた懸濁流体のｄｎ／ｄＴは約−４．８×１０−４／Ｋであったため、熱光学係数の不一致の大きさは３．７×１０−４／Ｋである。ｄｎ／ｄＴがこのレベルで不一致であると、１０℃超では屈折率の不一致が０．００３７となって認知可能なヘイズ上昇が生じ；１５℃超では不一致が０．００５６（すなわち、０．０００３７×１５）となって顕著なヘイズ上昇が生じ；３０℃超では不一致が０．０１１となって不快なヘイズが生じ；５０℃超では不一致が０．０１８５となって外観が白濁化または半透明となってしまう。
【００９７】
表１において、ＰＭＭＡは、ポリメチルメタクリレート（Ｔｇ＝１１０℃）であり；ＰＣ（ＢＰＡ）は、ポリカーボネートビスフェノールＡ（Ｔｇ＝１４７℃）であり；ＰＣ（ＣＲ−３９）は、ポリカーボネート（ポリアリルジグリコールカーボネート（Ｔｇ＝８５℃））であり；ＰＡは、透明ポリアミド（Ｔｇ＝１４０℃）であり；ＣＯＰは、シクロオレフィンポリマー（Ｔｇ＝１３８℃）であり；ＰＭＰは、ポリメチルペンテン（Ｔｇ＝２２℃）であり；ＳＡＮは、スチレンアクリルニトリル（Ｔｇ＝１０５℃）であり；ＣＹＴＯＰ（ｗｗｗ．ＡＧＣ．ｃｏｍを参照）は、非晶性フルオロポリマー（Ｔｇ＝１０８℃）であり；テフロンＡＦ（ｗｗｗ．Ｄｕｐｏｎｔ．ｃｏｍを参照）も非晶性フルオロポリマー（Ｔｇ＝１６０℃）である。また、ｎＤ２０は、２０℃、波長５８９．３ｎｍにおける屈折率であり、Ｅはヤング率、ＴＳは最大サービス温度である。
【００９８】
下記表（すなわち、表１〜６）に示すデータは、複数のソースから収集したもの（入手可能な場合）あるいは出願人が測定したものであり、実施形態の特徴を明らかにするものである。屈折率の測定はアッベ屈折計を使用して行った。好適な測定装置は、ＮＡＲ−２Ｔ（測定温度範囲＝５℃〜１２０℃）、ＮＡＲ−３Ｔ（高精度液体・固体測定）、ＤＲ−Ｍ２（マルチ波長・アッべ数測定）などのモデルであり、ｗｗｗ．ａｔａｇｏ．ｎｅｔから入手できる。ある温度間隔／範囲の熱光学係数は、その間隔（例えば、５Ｋまたは１０Ｋの差の間隔）を画定する２点の温度における屈折率を測定し、その屈折率の差を温度差で除することにより算出することができる。この計算は、温度が一旦材料のガラス転移温度の両側約２０Ｋになると、温度と熱光学係数とが直線関係に近くなることに基づく。
【００９９】
出願人は、光透過性ポリマーの、ガラス転移温度未満における熱光学係数（すなわち、１ケルビン当たりの温度変化に対する屈折率の変化の割合）は通常、表１に示すように、約−０．８×１０−４／Ｋ〜−１．６×１０−４／Ｋであり、これらの固体ポリマーは、動作温度範囲のこの部分（すなわち、温度≦Ｔｇ）で懸濁流体と一致させることができないことを見出した。熱光学係数およびＴｇの上記関係は、表１に示すＰＭＰにより明らかである。すなわち、Ｔｇ未満では熱光学係数は−１．９×１０−４／Ｋであるが、Ｔｇよりも約１０〜２０℃高い温度では−４．１×１０−４／Ｋとなっている。
【０１００】
表１とは対照的に、実施形態に好適な光透過性ポリマーの熱光学係数は−２．２５×１０−４／Ｋ〜−５．５×１０−４／Ｋである。例をいくつか表２に示す。これらのポリマーは、表４と関連して後述する好適な懸濁流体などと一致させることができる。例えば、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサンとポリジフェニルシロキサンとのコポリマー（すなわち、Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ））を使用して、屈折率を表４に示すシリコーンオイル懸濁流体ＰＤＭＳ（ｎ＝７）とｎＤ２５で一致させることができる（すなわち、１．３９６）。Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ）のｄｎ／ｄＴは、架橋の程度または密度により−４．５×１０−４／Ｋとなるように選択される（表２を参照）。ＰＤＭＳ（ｎ＝７）のｄｎ／ｄＴは−４．８８×１０−４／Ｋであり、熱光学係数の不一致の大きさは０．３８×１０−４／Ｋ（すなわち、４．８８−４．５×１０−４／Ｋ）となる。ｄｎ／ｄＴの不一致がこのレベルであると、１５℃超で屈折率の不一致は０．０００５７（すなわち、０．００００３８×１５）でありヘイズを認知することはできず；３０℃超では屈折率の不一致は０．００１１であり同様にヘイズを認知することはできず；５０℃超では屈折率の不一致は０．００１９であり同様にヘイズを認知することができないか、観測者が解像可能なヘイズ差の限界値である。
【０１０１】
実施形態に使用するための表２に示す光透過性ポリマー例はエラストマー性かつ非晶性であり、Ｔｇは実施形態の動作温度範囲未満である。表２において、ＰＤＭＳは架橋ポリジメチルシロキサンであり、光透過性のエラストマーである。ＰＤＭＳのＴｇは−１００℃〜−１２５℃の範囲であり、実施形態の動作温度範囲よりも十分低い。そのため、ＰＤＭＳエラストマーは実施形態の動作温度範囲において線形性の熱光学係数を有し、エラストマーの架橋密度（程度またはレベル）を変えることにより、熱光学係数を−３．０×１０−４／Ｋ〜−５．１×１０−４／Ｋの範囲から選択することができる。Ｓｙｌｇａｒｄ−１８４は、ｄｏｗｃｏｒｎｉｎｇ．ｃｏｍから２液キットとして入手可能な市販のポリシロキサンエラストマープレポリマーである。推奨の１０：１で混合すると、得られる架橋固体ポリマーは光透過性であり、その熱光学係数は−４．５×１０−４／Ｋ、Ｔｇは−１１５℃である。Ｓｙｌｇａｒｄ−１８４は、白金触媒による付加硬化型架橋を使用する（後述）。
【０１０２】
ＰＭＴＦＰＳは、架橋ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサンであり、これはフッ素化シロキサン（フッ素含有ポリシロキサンと同義）である。実施形態では、ＰＭＴＦＰＳのＴｇは−６５℃〜−７５℃の範囲であり、また、熱光学係数は−３．２５×１０−４／Ｋ〜−５．０×１０−４／Ｋの範囲であり、これは、架橋度を調節して選択することができる。表２に、メチルトリフルオロプロピルシロキサン（ＭＴＦＰＳ）の繰り返し単位を含む架橋コポリマーであって、コポリマーの屈折率は他方の繰り返し単位のモル百分率に応じて高くすることができる以外はＭＴＦＰＳの繰り返し単位の特徴で占められている多くの架橋コポリマーを示す。これらのコポリマーは、Ｔｇが−６５℃以下、熱光学係数が−３．２５×１０−４／Ｋ〜−５．０×１０−４／Ｋの範囲であり、熱光学係数は架橋度を調節して選択することができる光透過性エラストマーである。Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＭＳ）は、メチルトリフルオロプロピルシロキサンおよびジメチルシロキサンの繰り返し単位のコポリマーであり；Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＭＰｈＳ）は、メチルトリフルオロプロピルシロキサンとメチルフェニルシロキサンとのコポリマーであり；Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ）は、メチルトリフルオロプロピルシロキサンとジフェニルシロキサンとのコポリマーである。
【０１０３】
懸濁流体の一部または全部として使用可能ないくつかの流体の熱光学係数を表３および表４に示す。表３に示す流体例は実施形態に対する適合性が制限されており、使用する場合は懸濁流体の少量成分とする。流体の熱光学係数をエラストマー性固体ポリマーと一致させることに関して、表３には、熱光学係数が−３．５×１０−４／Ｋ〜−５．５×１０−４／Ｋの範囲である流体の例がいくつか示されており、一致させることができる。例えば、ｎ−デカン（直鎖アルカン）の熱光学係数は−４．５×１０−４／Ｋ、屈折率（ｎＤ＠２５℃）は１．４０９７であり、屈折率および熱光学係数の両方を、Ｓｙｌｇａｒｄ−１８４（ｎＤ２５＝１．４１１８、ｄｎ／ｄＴ＝−４．５×１０−４／Ｋ）などのエラストマー性ＰＤＭＳと一致させることができる。しかしながら、後述するように、動作温度範囲において懸濁流体がエラストマー性の固体ポリマーを顕著に膨潤させないという実施形態の要件は、ｎ−デカンとエラストマー性のＰＤＭＳ製固体ポリマーとの組み合わせでは満たすことができない。さらに、ｎ−デカンのサービス温度範囲は制限されている（表３のＴサービスの欄を参照）。流体内でワックスの結晶化が起こるため最低温度は約−１０℃だからである。
【０１０４】
表３からの他の例として、光学流体５０３５０（ｗｗｗ．ｃａｒｇｉｌｌｅ．ｃｏｍから入手可能）の熱光学係数は約−４．１×１０−４／Ｋ、屈折率（ｎＤ＠２５℃）は１．４５８７であるため、屈折率および熱光学係数をポリマーＰＭＰとＴｇよりも十分高い温度で一致させることができる（表１を参照（ｎＤ２０＝１．４６０、ｄｎ／ｄＴ＝−４．１×１０−４／Ｋ＞＞Ｔｇ））。しかしながら、Ｔｇ未満の場合、十分に一致させることができず、動作温度範囲が不当に制限される。さらに、ＰＭＰは高温で光学流体５０３５０（アルカンのブレンド）により顕著に膨潤し、装置の故障につながる可能性がある。
【０１０５】
表４に実施形態に好適な光透過性流体のいくつかの例を示す。懸濁流体の主要成分として好適なものもあれば、得られる電気泳動インクの１つ以上の特徴または性質を向上させるためにブレンドされる少量成分として好適なものもある。例えば、超高分子量直鎖ポリマーを低粘度流体に少量ブレンドして帯電粒子の安定性を向上させることが知られている。本例において、ＰＤＭＳはポリジメチルシロキサンのポリマー流体であって、無視できる程度に架橋しており、表４に繰り返し単位数（概算）を示す。Ｐ（ＤＭＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ）はジメチルシロキサンとジフェニルシロキサンとのコポリマーであるポリマー流体であり、ジフェニルシロキサンは懸濁流体の屈折率の向上に有用である。実施形態の懸濁流体に使用するための他のジメチルシロキサンコポリマーには、メチルフェニルシロキサンとのコポリマー、ジエチルシロキサンなどの直鎖側基を有するシロキサンとのコポリマー、分岐側基を有するシロキサンとのコポリマーが含まれる。示したポリマー性シロキサン流体は、多くのメーカー（例えば、ｗｗｗ．ｄｏｗｃｏｒｎｉｎｇ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｓｈｉｎ−ｅｔｓｕ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｗａｃｋｅｒ．ｃｏｍ）から入手できる。表４は、ポリジメチルシロキサン流体の熱光学係数はポリマーの繰り返し単位数に依存し、ｎ＝１の約−５．５４×１０−４／Ｋから、ｎ＝５の−４．７８×１０−４／Ｋ、ｎ＝５０の−４．３７×１０−４／Ｋへ減少することを示している。
【０１０６】
脂肪族炭化水素（アルカンとしても知られている）系のＩｓｏｐａｒシリーズ（ｗｗｗ．ｅｘｘｏｎｍｏｂｉｌｃｈｅｍｉｃａｌ．ｃｏｍから入手可能）は実施形態に好適であり、電気泳動ディスプレイ装置の従来技術で知られている。しかしながら、実施形態では、懸濁流体の屈折率を高くする従来技術とは異なり、電気泳動セル内の非平面状エレメント（構造体）を構成する固体ポリマーエレメントの屈折率を低減させて脂肪族炭化水素流体の屈折率と一致させる。そして、懸濁流体および固体ポリマーの組み合わせは、動作温度範囲において互いに不溶であることが要求される。これら要件は後でより詳しく説明する。脂肪族炭化水素系のＳｈｅｌｌｓｏｌシリーズ（ｗｗｗ．ｓｈｅｌｌ．ｃｏｍ／ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）は、Ｉｓｏｐａｒシリーズとは異なるアルカンブレンドである。
【０１０７】
出願人は、２５℃の粘度が同じ場合、アルカンの熱光学係数は、対応するポリシロキサン流体よりもわずかに低いことを見出した。例えば、Ｓｈｅｌｌｓｏｌ  Ｔの動粘度は１．９ｃＳｔ、熱光学係数は−４．９×１０−４／Ｋであるのに対して、ＰＤＭＳ（ｎ＝３）の粘度は２．０ｃＳｔ、熱光学係数は−５．４７×１０−４／Ｋである。しかしながら、アルカンはＰＤＭＳ流体よりもかなり高い屈折率を有し、各ＰＤＭＳ流体の屈折率が１．３９１であるのに対して、１．４２３である。
【０１０８】
表４に示す任意の光透過性流体を主要流体（すなわち、純粋な流体）として使用するかあるいはブレンドして、実施形態のエラストマー性・非平面状固体ポリマーと屈折率および熱光学係数を一致させることができる。例えば、ＰＤＭＳ（ｎ＝１）流体はエラストマー性ＰＭＴＦＰＳ（ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン）と一致しており、屈折率はそれぞれ１．３８２、熱光学係数はそれぞれ−５．５×１０−４／Ｋおよび約−４．５×１０−４／Ｋ（平均的な架橋または低架橋の場合）である。他の例では、ＰＤＭＳ（ｎ＝３）流体は、エラストマー性コポリマーＰ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＭＳ）と、ＭＴＦＰＳ：約３５モル％で一致する。表２の他の全てのコポリマーとは異なり、ＭＴＦＰＳのモル％を変えても得られる屈折率がわずかに変化するだけであり、最大値約１．３９４に限定される。表２に示されるように、ＰＤＭＳ（ｎ＝２６）流体は、エラストマー性コポリマーＰ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＭＰｈＳ）と、ＭＴＦＰＳ：約８６モル％で一致させることができ、屈折率はそれぞれ１．４００、熱光学係数はそれぞれ−４．７１×１０−４／Ｋ、約−４．５×１０−４／Ｋである。コポリマーのＭＴＦＰＳ成分のモル％が減少するにつれて、屈折率が約４５％で最大１．４５９まで上昇する。同様に、ＰＤＭＳ（ｎ＝７９）流体は、Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ）と、ＭＴＦＰＳ：約９２．５モル％で一致させることができ、１．４５９の最大屈折率は約７０モル％に相当する。
【０１０９】
これらの実施形態の例において、ＰＭＴＦＰＳエラストマーおよびそのコポリマーは、広い動作温度範囲においてＰＤＭＳ流体に不溶なフッ素化シロキサン固体ポリマーである。他の実施形態では、上記光透過性フッ素化エラストマーコポリマーを使用してＩｓｏｐａｒ  ＭやＳｈｅｌｌｓｏｌ  Ｔなどのアルカンと屈折率および熱光学係数を一致させることができることが理解されよう。
【０１１０】
【表１】
0006396451.tif 000002
【０１１１】
【表２】
0006396451.tif 000003
【０１１２】
【表３】
0006396451.tif 000004
【０１１３】
【表４】
0006396451.tif 000005
【０１１４】
他の態様において、非平面状固体ポリマーエレメント（８０８）および懸濁流体（８２０）の色分散を、人間の目の約最小解像度または最小解像度未満となるように一致させ、それぞれの色分散をアッべ数Ｖｄで表したとき、両者のＶｄは３９以上である。アッべ数で表した人間の目の最小解像度は約４３から４７であり、これよりも高いアッべ数は、人間の目の明順能視（つまり、比視感度）を考慮して目が感知できる色分散よりも色分散が小さいことに相当する。好ましくは、実施形態では、非平面状固体ポリマーエレメントおよび懸濁流体の両材料のアッべ数は４２よりも大きく、特に好ましくは４３よりも大きい。
【０１１５】
両材料（すなわち、固体ポリマーおよび懸濁流体の）のアッベ数が目の色分散解像限界（同様にアッベ数で表す）を超えると、Ｖｄの如何なる不一致も感知することはできない。いくつかの実施形態では、上記材料の一方または両方のアッべ数は目の色分散解像限界未満とされ得、かかる実施形態では、最も小さいアッべ数を有する材料を、他方の材料のＶｄまたは目の最少解像Ｖｄのいずれか小さい方との差が８未満、より好ましくは５未満、特に好ましくは３未満となるように一致させる。
【０１１６】
例えば、ＰＭＭＡ製の非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体（Ｉｓｏｐａｒ  Ｍおよびｏ−キシレンの１８：８２（質量比）ブレンド）に関する前述の比較試験において、両者はｎＤ２０で屈折率が一致している（すなわち、屈折率：１．４９０＠５８９．３ｎｍ、２０℃）。ＰＭＭＡのアッベ数は５３〜５７（表１を参照）であるため、その色分散は目で解像できない。Ｉｓｏｐａｒ  Ｍのアッベ数は約５８であり、ｏ−キシレンのアッベ数は約３１．６である。ここで、ｏ−キシレンは懸濁流体の主要成分（８２質量％）である。そのため、懸濁流体のアッベ数は約３５となり、懸濁流体および非平面状固体ポリマーのアッベ数が著しく相違し、感知可能な着色ヘイズが生じる場合がある。このレベルの色分散の不一致は、目の解像限界において約１２のＶｄ不一致（すなわち、４７（目）マイナス３５（流体））を生じさせ、裸蛍光灯を見る際、光量レベルが著しく低い側から装置を通して明るく照らされた場所を見る際、または、明るく照らされた物体を鋭角で見る際に、カラーフリンジ効果（つまり、光輪）として目立つ。
【０１１７】
前述したとおり、芳香族分（すなわち、アリール置換基）が顕著な色分散を生じさせ、先の例ではｏ−キシレン成分のために懸濁流体のアッベ数が３９未満となったものと考えられる。出願人は、固体ポリマーまたは懸濁流体の一方が芳香族分を顕著に含有することにより、望ましくない色分散が生じることを見出した。表１および表２の芳香族分を含む２つの固体ポリマーである、ＰＣ（ＢＰＡ）およびＳＡＮは、アッベ数が３９未満である（表１および表２における）唯一のポリマーである。同様に、表３および表４において芳香族分を顕著に含む懸濁流体である、トルエン、ｍ−キシレン、および、Ｐ（ＤＭＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ）は、アッベ数が３９未満である。表３および表４の純粋なアルカンは全て、アッベ数が目の解像度よりも高い（＞４７）。テトラクロロエチレン（Ｖｄ＝３８．６）は、塩素分も材料のアッベ数を低減し得ることを示している。芳香族分を顕著に含む材料の更なる例としては、トルエン（Ｖｄ＝３１）、イソブチルベンゼン（Ｖｄ＝３５）、テトラヒドロナフタレン（Ｖｄ＝３４）などの流体や、光学ポリマーであるポリスチレン（Ｖｄ＝２９）が挙げられる。
【０１１８】
アッベ数３９を超えるように材料を別個に選択することは、表１〜４で当該要件を満たす数多くの材料に示されるように、難しくはない。しかしながら、実施形態において非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体を別個に（すなわち、お互いを参照せずに）選択することはできず、非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体は、屈折率が一致する材料のペアとして選択される。従来技術では、懸濁流体の屈折率を高くして固体ポリマーと一致させているが、多量の芳香族分を流体に添加するため、アッベ数を前述のＩｓｏｐａｒ  Ｍ＋ｏ−キシレンの流体例と同程度の３９未満に低減させてしまう。実施形態では、固体ポリマーおよび懸濁流体のペアの芳香族分は、各材料のアッベ数が３９以上となるように最小限とされる。芳香族分（そして、色分散）を最小限とするために、非平面状固体ポリマーの屈折率を低減して、アルカンやシリコーンオイルなどの芳香族分を殆どまたは全く含まない懸濁流体（表４を参照）と一致させる。これらの流体は従来の光学ポリマーよりも屈折率が低く、実施形態では、当該光学ポリマーは屈折率の一致をさせるために架橋ポリシロキサンまたはフッ素化ポリマーとすることが提案される。有利には、実施形態では、フッ素分の添加は屈折率を低下させ、かつ、色分散を低下させる（すなわち、アッベ数を上昇させる）。
【０１１９】
アッベ数Ｖｄは、光学材料の色分散（すなわち、材料の屈折率の波長依存性）の有用な尺度であり下記式で求められる。
【０１２０】
Ｖｄ＝（ｎＤ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
式中、ｎＤ、ｎＦ、ｎＣは、それぞれ、フラウンホーファーのＤ線、Ｆ線、Ｃ線の波長（すなわち、それぞれ、５８９．３ｎｍ、４８６．１ｎｍ、６５６．３ｎｍ）における光学材料の屈折率である。様々なスペクトル線における他のアッベ数の式でも同様な結果が得られる（ｗｗｗ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇのアッベ数のエントリーを参照）。実施形態では、可視光スペクトル内の２つ以上のスペクトル線の屈折率を使用した任意の式を色分散の等価な尺度として使用することが可能であり、また、光学装置で広く使用されているため本願明細書ではアッベ数Ｖｄを使用していることが理解されよう。さらに、本願明細書に記載する実施形態のアッベ数の許容限度は、人間の目の明順能視（つまり、比視感度）を考慮する。人間の目は、黄色のヘイズよりも青色のヘイズに対する感度が遥かに低いからである（ｗｗｗ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇの「比視感度（ｌｕｍｉｎｏｓｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」を参照）。材料の屈折率の波長依存性は、スペクトル線において直接測定することが可能であり、あるいは、コーシー方程式またはセルマイヤー方程式などの経験式の係数により定量化することができる（ｗｗｗ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇの関連エントリーを参照）。
【０１２１】
表５は、直鎖アルカンの懸濁流体であるｎ−ドデカンの様々なスペクトル線における屈折率を、各スペクトル線の熱光学係数と共に示す。アッベ数Ｖｅは５９であり、Ｖｄと同程度である。表５に示す色分散レベルは、目の比視感度のため目の最小解像度未満である。懸濁流体および非平面状固体ポリマーの屈折率がｎ５９８．３で一致していると仮定すると、ｎ６４３．８とｎ４３６．１との間の屈折率の＞０．０１の不一致は容易にはわからないが、ｎ５９８．３において懸濁流体および非平面状固体ポリマーの屈折率がこのレベルで不一致であると、感知可能なヘイズが発生し得る。可視光波長に対する熱光学係数の大きさのバラツキは小さいことと、このバラツキは、実施形態では、動作温度範囲において色分散に特に影響がないことがわかる。有利には、この結果は、表４に示す流体を含む、実施形態に使用する他の好適な流体にも当てはまる。
【０１２２】
【表５】
0006396451.tif 000006
【０１２３】
他の態様では、いくつかの実施形態において、２５℃における波長５８９．３ｎｍ（すなわち、ｎＤ２５）の光に対する非平面状固体ポリマー（８０８）および懸濁流体（８２０）の一致させた屈折率は、１．４６０未満であり、好ましくは１．４４５未満であり、より好ましくは１．４３４未満であり、特に好ましくは１．４２６未満である。マッチングした材料ペア（すなわち、非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体）の屈折率が低いことは従来技術と対照的であり、実施形態において固体ポリマーの屈折率を如何に低減してアルカンやシロキサンなどの低屈折懸濁流体（表４を参照）と一致させるかを実証している。いくつかの実施形態では、非平面状固体ポリマーの屈折率を低減させる一手段としてフッ素化固体ポリマーを使用する。光透過状態（すなわち、鏡面反射光を無視できるレベルのヘイズで透過する光状態）の実施形態では、低屈折懸濁流体を使用し、かつ、固体ポリマーの屈折率をこれと一致させると下記のような多くの利点がもたらされる。
【０１２４】
−流体に接触している非平面状固体ポリマーの当該流体による溶解が最小限となること
−フッ素化（部分フッ素化と同義）ポリマーを非平面状エレメントに使用することができること
−動作温度範囲の拡大、光安定性の向上、および、熱光学係数の一致（前述の熱光学係数の考察を参照）の向上を図るために容易にシロキサン主鎖を固体ポリマーに使用することできること
−流体および固体ポリマーの芳香族分が最小限とされるかまたは除去されること（前述の色分散の考察を参照）
【０１２５】
表２に、実施形態の非平面状固体ポリマーとして好適な光透過性エラストマーの一部の屈折率（ｎＤ２５）を示す。全ての光透過性エラストマーが屈折率１．４６未満であり、上述のとおり、硬化させて１．４２６未満とすることができる。エラストマー性ホモポリマーであるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）およびポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン（ＰＭＴＦＰＳ）の屈折率は、それぞれ、１．４１２および１．３８２において最も低い（ＰＤＭＳのｎＤ２５は架橋レベルおよび架橋鎖の選択に依存する）。いずれのポリマーも、１つまたは２つのフェニル置換基（すなわち、芳香族分）を有するシロキサンとのコポリマーにおける繰り返し単位として使用することが可能であるが、後者は、上述したとおり、得られるコポリマーの屈折率を僅かに上方調節して懸濁流体（これもまた低屈折材料である）の屈折率と一致させるために使用される。しかしながら、ＰＭＴＦＰＳおよびそのコポリマーなどのフッ素化シロキサンだけが、表４に示す懸濁流体による膨潤に対する化学耐性を有する（後述）。
【０１２６】
（屈折率を高くするために）コポリマーに芳香族分を添加する方法の代替法として、メチルトリフルオロプロピルシロキサンとのコポリマーにおいて、他方のシロキサンにメチルアルキルシロキサンを組み込むことができる。より長鎖の脂肪族置換基は（置換するメチル基と比較して）追加された炭化水素分に比例して屈折率を上昇させる。好適な繰り返し単位としては、メチルオクチルシロキサン（この部分のｎＤ２５＝１．４４５）、メチルヘキサデシルシロキサン（ｎＤ２５＝１．４５１）、および、メチルテトラデシルシロキサン（ｎＤ２５＝１．４５５）が挙げられる。類似の代替法では、他方のシロキサンは、重合性モノメタアクリルオキシプロピル置換基でメチル基を置換させることができ、追加されたメタアクリレート官能基は、得られるコポリマーの屈折率を上昇させ、かつ、架橋部位を提供する（後者は後述する）。
【０１２７】
メチルトリフルオロプロピルシロキサン−ジフェニルシロキサンコポリマー（すなわち、Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ））またはメチルトリフルオロプロピルシロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマー（すなわち、Ｐ（ＭＴＦＰＳ−ｃｏ−ＭＰｈＳ））の形態のフッ素化シロキサンが好ましい。前者において、コポリマー中のジフェニルシロキサン繰り返し単位のモル百分率（通常、１０％未満）は、表４に示すＰＤＭＳ流体の屈折率と一致させるために容易に調整することができる。有利には、いくつかの実施形態では、フェニル基のモル百分率は、低温特性を向上させるために十分高いが（＞３％）、機械特性への影響を回避するために十分低い（＜１０％）。さらに、非平面状固体ポリマーの芳香族分は、ＰＤＭＳ懸濁流体の屈折率と一致させる際に得られるアッベ数が約４５以上となるように十分低い。
【０１２８】
固体ポリマーエレメントおよび懸濁流体の屈折率を、差が０．００７５未満となるように、好ましくは０．００５未満となるように、より好ましくは０．００３５未満となるように、特に好ましくは０．００２未満となるように、温度範囲の中間点で一致させる。好ましくは、実施形態では、屈折率を一致させる基準温度として選択される温度（必ずしも２５℃である必要はない）は、ある用途または気候の最も使用される温度の中間点である。あるいは、基準温度は動作温度範囲の中間点とすることができる。上述のように熱光学係数を一致させることにより、（基準温度で一致させた）屈折率の一致が、動作温度範囲において、許容可能な屈折率範囲内に維持される。
【０１２９】
他の態様において、懸濁流体（８２０）および非平面状固体ポリマー（８０８）の組み合わせには、有機シリコーンおよび／または脂肪族炭化水素の懸濁流体、および、フッ素化エラストマー性・非平面状ポリマーが含まれる。非平面状ポリマー（８０８）は、フッ素化エラストマー性材料を使用することにより、懸濁流体（８２０）による膨潤に対する実質的な化学耐性を達成する。膨潤は、装置の動作温度範囲で１５％未満であり、好ましくは１０％未満であり、より好ましくは５％未満であり、さらに好ましくは２％未満であり、特に好ましくは１％未満である。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、電気泳動装置は、第１の電極と、当該第１の電極から離間した第２の電極と、前記電極間に配置された、電気泳動インクおよび１つ以上の非平面状固体ポリマーエレメントを含む電気泳動セルとを含み、前記インクは、光透過性の懸濁流体に懸濁された少なくとも１種の帯電粒子を含み、前記懸濁流体の７５質量％以上は有機シリコーンおよび／または脂肪族炭化水素であり、前記固体ポリマーはフッ素化エラストマー性ポリマーである。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、懸濁流体および非平面状固体ポリマーの組み合わせは、有機シリコーン（ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサン）の１つ以上、または、脂肪族炭化水素（石油製品由来の直鎖、分岐または環状アルカン）の１つ以上を含み、固体ポリマーはフルオロシリコーンまたはフルオロシリコーン含有コポリマーである。いくつかの実施形態では、フルオロシリコーンエラストマーは、１０モル％を超える、好ましくは２０モル％を超える、特に好ましくは２５モル％を超えるメチルトリフルオロプロピルシロキサンを含む。いくつかの実施形態では、フルオロシリコーンエラストマーは、メチルトリフルオロプロピルシロキサン、ジフェニルシロキサン（またはメチルフェニルシロキサン）、および、ジメチルシロキサンの繰り返し単位を組み込んだターポリマーである。
【０１３２】
表６は、好ましいエラストマーであるＰＭＴＦＰＳのハンセン溶解度パラメータ、および、ポリシロキサン懸濁流体およびアルカン懸濁流体に対するその相対エネルギー差（ＲＥＤ）比を示す。関連する理論、方程式、および、パラメータ測定方法は、「Ｈａｎｓｅｎ  Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ−Ａ  Ｕｓｅｒ’ｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」と題された書籍（Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｍ．  Ｈａｎｓｅｎ，  ２００７，  ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ．）に見出すことができる。１．０よりも顕著に低いＲＥＤ比は、流体による固体ポリマーのかなりの膨潤（すなわち、化学親和性）を示し；１．０のＲＥＤ比は、流体が僅かに溶解能または膨潤能（境界の親和性）を有することを示し；１．０よりも顕著に大きいＲＥＤ比は、溶解能または膨潤能がないこと（化学親和性なし）を示す。表６は、実施形態に好適な材料の組み合わせの例と、その全てのＲＥＤ比が、平衡状態において（すなわち、時間に関係なく）固体ポリマーおよび流体の間で膨潤がないこと（親和性がないこと）を示している。ＰＭＴＦＰＳエラストマーのＰＤＭＳ流体（２ｃＳｔ）との組み合わせのＲＥＤ比は１．３３であり；ＰＤＭＳ流体（１００ｃＳｔ）との組み合わせのＲＥＤ比は１．２７であり；Ｉｓｏｐａｒ  Ｍとの組み合わせのＲＥＤ比も１．２７であり、３つのＲＥＤ比は全ての１．０よりも顕著に大きい。
【０１３３】
【表６】
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【０１３４】
有利には、実施形態では、熱光学係数を一致させることにより（前述）、熱膨張係数（ＣＴＥ）も一致する。両者は以下のとおりローレンツ−ローレンツ方程式を介して関連しているからである。
【０１３５】
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【０１３６】
材料ペアのＣＴＥ値が一致する結果、動作温度範囲のＲＥＤ比の変化が表１の光学ポリマー（すなわち、硬いポリマー）を使用した場合と比較して著しく小さくなる。特に、ＰＭＴＦＰＳエラストマーと低屈折率流体との間の極性溶解性パラメータの差が動作温度範囲で安定し続けるため、当該材料の間で化学親和性が無い状態が維持される。
【０１３７】
フッ素化シロキサンエラストマー（例えば、ＰＭＴＦＰＳ繰り返し単位）を有する実施形態では、ＣＦ３部分が極性溶解度パラメータ、および、低屈折懸濁流体に対する非常に優れた化学耐性の大きく影響する。これに対して、ＰＤＭＳエラストマーの極性溶解度パラメータは小さく、低屈折率流体に対して著しい親和性を有する。ＰＤＭＳエラストマーのハンセン溶解度パラメータは、分散＝１３．８（ＭＰａ１／２）、極性＝５．０（ＭＰａ１／２）、水素結合＝１．２（ＭＰａ１／２）、相互作用半径＝１４．３である。ＰＤＭＳエラストマーのＩｓｏｐａｒ  Ｍに対するＲＥＤ値は０．４７であり、ＰＤＭＳ流体（１００ｃＳｔ）の場合０．４０であり、ＰＤＭＳ流体（２ｃＳｔ）の場合０．４１である。これらのＲＥＤ値は、これら３種類の流体はＰＤＭＳを２５℃において膨潤させ、その結果、これらの材料の組み合わせを実施形態で使用することはできないことを示す。
【０１３８】
フルオロシリコーンエラストマーがＰＤＭＳ流体により高温下で膨潤しないことを実証する化学耐性試験において、フルオロシリコーンエラストマーＦＥ−２７１−ＵをＰＤＭＳオイルＫＦ−９６−１００ｃＳｔ（両方ともｗｗｗ．ｓｈｉｎ−ｅｔｓｕ．ｃｏｍから入手可能）に１５０℃で２５０時間浸漬させた。試験の最後（未だ温度は１５０℃ある）における膨潤（すなわち、体積変化）の程度は、たった０．５％であった。これに対して、同じ流体に同じ時間・温度で浸漬したシリコーンエラストマーＫＥ−９５１−Ｕは５０％膨潤した。
【０１３９】
有利には、Ｏリング／シール産業で開発されているフルオロシリコーンエラストマー材料は、実施形態の非平面状固体ポリマーとして使用するためのエラストマーの化学耐性に関してさらなるバックグランドを提供している。Ｏリングで使用されるエラストマーには、溶融シリカおよび／または他の分散ハードフィラーおよび添加剤が充填され、外観が半透明（溶融シリカ充填）、黒色（カーボンブラック充填）、白色（ＴｉＯ２充填）、カラー（顔料充填）となる。よって、Ｏリング／シール用途に製造された配合物（またはキット）は不均質であるため実施形態の非平面状ポリマーに使用することはできない。後者（非平面状ポリマー）は均一（すなわち、同じ材料からなる）である。さらに、Ｏリング用途の架橋硬化化学は一般的に過酸化水素フリーラジカル触媒システムであって、硬化の一部として揮発性物質を生成する。好ましい実施形態では、揮発性物質を生成しない白金触媒システムを使用する。フルオロシリコーンエラストマー性のＯリングは、ＦＶＭＱまたはＦＭＱとして知られている（ＩＳＯ１６２９またはＡＳＴＭ  Ｄ  １４１８を参照）。フルオロシリコーンＯリングの光学特性および機械特性はフィラー材料と周囲のフルオロシリコーンポリマーとの相互作用により支配されてはいるものの、流体に対する化学特性はほぼフルオロシリコーンポリマーのみに依存している。ＰＭＴＦＰＳは、ＯリングではＰＤＭＳとのコポリマーに一般的に使用されている。ＦＶＭＱエラストマー製Ｏリングで実証される化学耐性は、実施形態で使用する均質なフルオロシリコーンの耐性に対する有用な指針である。
【０１４０】
ガソリンなどの石油製品との連続接触に対するフルオロシリコーンＯリングの化学耐性は自動車産業および航空産業で証明されており、エラストマーでは最も広い動作温度範囲を示している。ＡＳＴＭ  Ｄ  ２０００「自動車用途に使用される製品の標準分類」−２００８では、試験用石油オイルＩＲＭ  ９０３に１５０℃（試験オイルの最大温度）で７０時間浸漬させたときの体積変化が１０％未満（すなわち、膨潤が＜１０％）としてフルオロシリコーンＯリング／シールを評価する。オイルＩＲＭ  ９０３は、実施形態に好適な低屈折率流体よりも毒性が高く、オイルの屈折率は１．５０３、芳香族分は１４％、ナフテン分は＞４０％、３８℃における動粘度は３２ｃＳｔである。フルオロシリコーンＯリングの低温耐性は−５５℃に３分間置いた後に亀裂がないことで評価される（ＡＳＴＭ  Ｄ２００８−０８の表６のＦＫ材料を参照）。
【０１４１】
航空エンジン用のフルオロシリコーンＯリングの関連化学耐性試験では、コポリマーにおけるジメチルシロキサン（ＤＭＳ）に対するメチルトリフルオロプロピルシロキサン（ＭＴＦＰＳ）のモル百分率を変化させることにより、コポリマー組成の膨潤耐性への影響が示されている。コポリマーＡはＭＴＦＰＳ：ＤＭＳ比が２０：８０（モル％）であり、コポリマーＢは５０：５０であり、コポリマーＣは１００：０である。航空燃料ＪＰ５（４０℃における粘度＝〜１．５ｃＳｔ）は、コポリマーＡを２８％、コポリマーＢを６％、コポリマーＣを１６％膨潤させた。航空油圧油Ｈｙｄｒｏｌは、コポリマーＡを４３％、コポリマーＢを２８％、コポリマーＣを６％膨潤させた。この例は、実施形態では、コポリマーとして使用する場合、ＰＭＴＦＰＳのモル％の範囲について試験を行って、選択した懸濁流体（つまり電気泳動インク）との組み合わせに最適なレベルを同定することが有利であることを示している。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、電気泳動フィルム装置は、一対の接着剤層（例えば、ＥＶＡ中間層）と一対のガラス板との間に積層されており、各接着剤層は各ガラス板の略全面を被覆し、かつ、前記電気泳動装置の対向面をガラス板の面に接着し、そして、電気泳動積層体はモノリスである。有利には、実施形態では、材料ペア（すなわち、エラストマー性・非平面状固体ポリマーおよび懸濁流体）により付与される高温における膨潤耐性は、フィルム装置をガラスに積層することに適合している。中間層はポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）またはポリウレタン（ＰＵ）とすることができ、入射ＵＶ光の９９％以上を吸収するＵＶフィルター機能を組み込むとよい。好ましくは、ＥＶＡ中間層を使用する。最高加工温度が最も低く、また、ＰＥＴ基板に対する接着性が優れているからである。真空バッグガラス積層プロセスがオートクレーブよりも好ましい。本発明との併用に好適な中間層フィルムとしては、株式会社ブリヂストン（日本）のＥＶＡＳＡＦＥ、および、積水（日本）のＳ−ＬＥＣ  ＥＮが挙げられる。ＰＥＴフィルムをガラスに積層するためのプロセスガイドラインは両メーカーから入手できる。ガラス積層プロセスの一部として、実施形態の装置は約１０５℃のピーク温度に１０分間以上暴露されるが、本願明細書に記載の材料の組み合わせは膨潤が小さく（ほぼ無視できる）、装置をガラスへ積層することによる電気泳動セル性能の劣化もない。
【０１４３】
以下のセクションでは、広い動作温度範囲において電気泳動セル（８０９）内において相分離したままであり、かつ、適合性を維持する（すなわち、化学親和性がない）という要件を満たす、懸濁流体（８２０）および非平面状固体ポリマー（８０８）に好適な材料の選択について更に説明する。本記載は、一態様により限定／排除される場合以外は上述の４つ態様に共通するものである。便宜的に、本願明細書に記載した４つ態様を以下という：
−材料ペアの熱光学係数を一致させること
−材料ペアの色分散を一致させること
−一致させた材料ペアについて屈折率を低くすること
−好適な材料ペア（すなわち、好適な組み合わせソリューション）として、有機シリコーンおよび／または脂肪族炭化水素の流体、および、フッ素化エラストマー性・非平面状ポリマーを使用すること
【０１４４】
有利には、シロキサンおよびフッ素化シロキサン（すなわち、フルオロシリコーン）の熱安定性・酸化安定性は高く、化学的に不活性であり、また、紫外線耐性が非常に良好であるため、環境安定性が優れている。両材料は、近赤外スペクトルの特性吸収帯を除いて、太陽光のＵＶスペクトルおよび赤外スペクトルで透明である。シロキサンは、建築産業やガラス産業においてシーラント（充填エラストマー：光透過性ではない）として多用されており、数十年単位で耐候性および耐用性を有することがわかっている。同様に、ポリジメチルシロキサンは、太陽光ＬＥＤや高輝度ＬＥＤの用途において封止剤として使用されており、当該用途では、光透過性を確保するためにＰＤＭＳエラストマーが選択され、野外環境で優れた光安定性を示している。
【０１４５】
実施形態では、帯電黒色粒子は電界内で転移し、スイッチング時間は懸濁流体の粘度に対して準比例的である。電気泳動ディスプレイの従来技術では、ディスプレイは連続更新されることからスイッチング時間を最短にすることが非常に望まれているため、粘度を最小限にしている。しかしながら、スマートガラス用途に使用する光透過性電気泳動装置では、同様にスイッチング時間を可能な限り速くする必要性はなく、最高動作温度において、懸濁流体の粘度（分子量の代わりとして）が十分高く、懸濁流体が、電気泳動セル（２５℃で当該流体は溶媒ではない）内の非平面状固体ポリマーの溶媒にならないことの方がより重要である。さらに、スイッチング動作を確実にするために、懸濁流体の材料を選択して低温に適した粘度とすることができる。
【０１４６】
実施形態では、懸濁流体は、７５％以上のオリゴマーまたは短鎖ポリマー（またはコポリマー）を含む。残りの懸濁流体は、帯電粒子に関連する電荷制御剤や、電気泳動インクの帯電粒子懸濁液を安定化するための界面活性化剤、分散剤、高分子量溶解ポリマーなどの様々な任意の添加剤を含むことができる。これらは電気泳動インクの従来技術で公知である。懸濁流体の２５℃における動粘度は３〜１００ｃＳｔの範囲内であり、好ましくは５〜５０ｃＳｔの範囲内であり、あるいは、典型的な電気泳動ディスプレイの動粘度の約２倍以上である。さらに、２５℃では溶媒ではないものの、懸濁流体が非平面状構造体の溶媒となるリスクを最小限ために、７５℃における動粘度は２ｃＳｔよりも大きく、好ましくは３ｃＳｔよりも大きく、特に好ましくは３．５ｃＳｔよりも大きい。表４は、従来の電気泳動ディスプレイに見られる典型的なアルカン流体の７５℃における粘度は約１．２５ｃＳｔ以下であり、電気泳動セル内で流体と接触している固体ポリマーの溶解（および膨潤）能を著しく上昇させていることを示す。対照的に、ＰＤＭＳ流体はより広い粘度範囲で利用可能であり、アルカン流体と比べて温度変化が小さい。表４中、繰り返し単位数が約７個以上のＰＤＭＳ流体は、７５℃で２．０ｃＳｔを超える粘度を維持している。ＰＤＭＳ流体は、高温で所望する最小粘度および／または低温で所望する最大粘度を得るためにブレンドすることができる。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、超低温でのスイッチングを確保するために、−２５℃における得られる動粘性率は３５０ｃＳｔ未満であり、好ましくは２００ｃＳｔ未満であり、特に好ましくは１２５ｃＳｔ未満である。繰り返すが、ＰＤＭＳ流体は、アルカン流体と比べて低温での粘度変化が小さい。表４中、２５℃における粘度が５．０ｃＳｔであるＰＤＭＳ流体は、−２５℃における粘度が約１７ｃＳｔであるのに対して、Ｉｓｏｐａｒ  Ｍはそれぞれ３．２５ｃＳｔ、２１ｃＳｔである。直鎖（つまりノルマル）アルカンは、通常、低温の実施形態に適さない。すなわち、表３のｎ−ドデカンは、２５℃における粘度がほんの１．８４であるにもかかわらず、−２５℃で半固体である。適合性が制限された他の例では、表３のブレンドアルカン（つまり脂肪族炭化水素）５０３５０は、−２５℃で半固体、２５℃の粘度が１９ｃＳｔ、７５℃の粘度が４ｃＳｔであり、−２５℃の粘度が３７ｃＳｔ、２５℃の粘度が１０ｃＳｔ、７５℃の粘度が４ｃＳｔであるＰＤＭＳ（ｎ〜１５）よりも適合性がかなり悪い。後者は、ポリジエチルシロキサンと同様の粘度の温度変化を示す（表４を参照）。
【０１４８】
帯電粒子の懸濁液を改善するために少量成分として懸濁流体に添加した超高分子ポリマーは、高温下で粘度が低下して害されたり、低温下で許容できない程に高粘性となることがある。いくつかの実施形態では、粘度の温度変化が最小限となるため、超高分子のポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサンまたはポリメチルアルキルシロキサンを従来のポリマー添加剤の代わりに添加する。例えば、表３において、Ｐ（ＤＭＳ−ｃｏ−ＤＰｈＳ）は、対応する高分子量炭化水素ポリマーと同様の粘度変化を示す。具体的には、−２５℃の２４８００ｃＳｔから始まって、２５℃では４５０ｃＳｔ、７５℃ではたった７５ｃＳｔであり、−２５℃で１６５０ｃＳｔ、２５℃で５００ｃＳｔ、７５℃で２１７ｃＳｔであるＰＤＭＳ（ｎ〜２３２）の場合と比較して、７５℃における安定化能が非常に悪くなる（後者については表４を参照）。表４に示すＰＤＭＳ流体の最大繰り返し単位数は８４６（２５℃の粘度１００００ｃＳｔ）であるが、実施形態の懸濁流体では、少量添加剤の繰り返し単位数は限定されず、ＰＤＭＳは、架橋されていない場合（または架橋が無視できる場合）、有利なことに、繰り返し単位数に関係なく流体のままである。
【０１４９】
スイッチング中に、実施形態の装置のコントローラ（すなわち、シグナル発生器）が実施形態の装置の表面温度を感知し、かつ、温度を低くするために波形持続期間を長くするかあるいは電圧振幅を大きくし（またはその逆）、温度補償することが好ましい。実施形態に使用可能なコントローラおよび駆動波形の例は、  ２０１３年３月２２日に出願された「Ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｔａｔｅ」と題される関連するアイルランド国特許出願第Ｓ２０１３／０１０４号明細書（代理人整理番号：Ｐ１０６８７８ＩＥ００）に記載されている。
【０１５０】
高温下および低温下における懸濁流体の粘度は、それぞれ、懸濁流体の沸点および流動点と関係し、これらの性質を表３および表４に示す。しかしながら、実施形態では、上述の粘度範囲により自動的に補足されない、懸濁流体の沸点および流動点の要件がある。高温動作では、蒸気圧が低く、かつ、最高動作温度よりも十分沸点が高い懸濁流体が必要とされる。懸濁流体は様々な成分のブレンドであるため、純粋な流体又は材料としての各成分が最高動作温度で揮発しないことが重要である。逆に、低温動作を可能にするために、懸濁流体の流動点を最低動作温度よりも十分低くする。流動点は、実施形態の装置が耐えることができる最低温度の指標である。かかる温度では懸濁流体の粘度が高すぎるためスイッチングに対応できない（すなわち、動作不可能）が、そうでなければ、電気泳動セル内の流体を流動点温度に安全に暴露することができる。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、懸濁流体の大気圧における沸点は、装置の最高動作温度（℃）の少なくとも２倍であって、好ましくは少なくとも２００℃であり、流動点は最低動作温度よりも少なくとも１．５倍低く、好ましくは少なくとも−３０℃（すなわち、２４３Ｋ）、より好ましくは少なくとも−４５℃（すなわち、２２８Ｋ）、特に好ましくは少なくとも−５５℃（すなわち、２１８Ｋ）である。表４中、繰り返し単位数が約７個以上（ｎ≧７）であるＰＤＭＳ流体の沸点は、最高動作温度の３倍よりも大きい。有利には、ＰＤＭＳ流体は、繰り返し単位数に関係なく、流動点が最低動作温度の（大きさで）２倍（すなわち、最低温度−２５℃に対して流動点−５０℃）である（例えば、２５℃における粘度が１ＭｃＳｔであるＰＤＭＳ流体は、流動点が未だ約−５０℃未満である）。
【０１５２】
直鎖アルカンなどの一部の流体は、低温下でナノメートル規模のワックスの結晶を形成する。ワックスの結晶による光の散乱を防止するために、ワックスの結晶の最大寸法は、実施形態の最低動作温度で２００ｎｍ未満とする。実施形態の最低動作温度において懸濁流体中で結晶化が発生しないことが好ましく、この点において、懸濁流体が直鎖アルカン成分を多量に含まないようにする。
【０１５３】
流体のサービス温度（表３および表４に示す）は、その流体のメーカーが通常に推奨（または指導）するように、正常動作における純粋な流体の使用可能範囲であり、流動点から沸点までの温度で示される範囲よりも著しく狭い。実施形態では、動作温度範囲は、表３および表４に示す純粋な流体のサービス温度よりも狭い（すなわち、控えめ）である。繰り返し単位数が３以上（すなわち、ｎ≧３）であるＰＤＭＳ流体は、繰り返し単位数に関係なくサービス温度が−４０℃〜１５０℃と広いため、広い動作温度範囲の装置を得る点で、アルカン流体（−４０℃〜１３０℃）よりも実施形態で使用することが好ましい（表４を参照）。
【０１５４】
直鎖型および分岐型の置換基を共に含むポリジアルキルシロキサン流体は、実施形態に好適であり、表４は、ポリジエチルシロキサンは、粘度１０ｃＳｔ（２５℃）において、ＰＤＭＳ（ｎ＝１５）と同様の粘度の温度変化を示し、サービス温度、沸点、流動点、および、ｄｎ／ｄＴも同様であり、また、アッベ数（Ｖｄ）が１大きく（すなわち、より好ましい）、これは、増加した炭化水素分を反映している。後者の点は実施形態に一般化することができ、（アルキル置換基の分子量を増加させて）シロキサン懸濁流体の炭化水素分を増加させることにより、流体のアッベ数を、対応するＰＤＭＡ流体粘度よりも高くする。いくつかの実施形態では、ＰＤＭＳはポリジエチルシロキサンよりも屈折率が低いため（１．４３７に対して１．３９９）、ポリジエチルシロキサンよりも有利である。しかしながら、他の実施形態では、より大きいアルキル置換基は（アッベ数の増加の他に）他の利点がある。炭化水素からなる帯電粒子表面との相互作用を増強し、流体中に粒子を良好に懸濁させるからである。さらに他の実施形態では、１つ以上のＰＤＭＳ流体を、ポリジエチルシロキサンなどの、アルキル置換基がより大きい１つ以上のシロキサン流体とブレンドする。
【０１５５】
懸濁流体では、性質を調整するために少量の揮発性流体を主要な非揮発性成分にブレンドしないことが好ましい。さらに、懸濁流体を蒸留または他の方法で処理して、沸点が上述未満である揮発性成分を実質的に除去することが好ましい。揮発性成分は相対的なものである。例えば、ＰＤＭＳ流体（ｎ＝０またはｎ＝１）は、繰り返し単位数が多いシリコーン流体中に存在する場合、揮発性であると考えられる。同様に、Ｃ１２Ｈ２６以上の高級アルカン中のＣ８Ｈ１８以下の低級アルカンは揮発性である。実施形態で使用する懸濁流体の調製に際して、揮発性成分のレベルは１％未満に低減することが好ましく、０．５％未満に低減することがより好ましい。さらに、電気泳動インクは、水分を最小限とし（約１００ｐｐｍ以下）、かつ、装置内で使用する前に脱ガスすることが好ましい。懸濁流体の水分が１００ｐｐｍ未満であると、懸濁流体の屈折率および比誘電率に対する水分の影響を無視できる。
【０１５６】
実施形態では、懸濁流体の７５％以上は、脂肪族炭化水素（すなわち、アルカン）化合物、有機シリコーン化合物、フルオロシリコーン化合物（例えば、フルオロアルキルシロキサン）、有機フッ素化合物（例えば、フルオロカーボン、パーフロオロカーボン、パーフロオロアルコキシ）のうちの１つ以上、または、これらのうちの２つのコポリマーを溶液中に含む。好ましくは、懸濁流体の大部分（≧７５％）が低分子量ポリマーであり、ジメチルシロキサン、ジエチルシロキサン、メチルアルキルシロキサン、ジアルキルシロキサン、メチルフェニルシロキサンのうちの１つ以上を含む繰り返し単位を有することが好ましい。好ましくは、かかる懸濁流体は、電気泳動セル内において、フルオロシリコーン製のエラストマー性・非平面状固体ポリマーと組み合わされる。いくつかの実施形態では、有機シリコーン流体は、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサンなどの１つ以上の環状シロキサン成分を有する。
【０１５７】
表に列挙した懸濁流体の電気特性は実施形態の要件を満たすものの、フルオロシリコーン懸濁流体の比誘電率は残りの全ての流体よりも著しく大きいため、（後述のとおり）あまり望ましくない。表４に示すＰＤＭＳ流体の５０ヘルツにおける比誘電率は２．２８〜２．７６の範囲であり、アルカンのそれは２．０〜２．１の範囲である。また、これらのＰＤＭＳ流体の体積抵抗率は＞１×１０１２ｏｈｍ．ｍであり、アルカンのそれも１×１０１２ｏｈｍ．ｍである。２５℃における粘度が＜６ｃＳｔであるＰＤＭＳ流体の絶縁破壊電圧は＞１４Ｖ／ミクロンであり、粘度が＞６ｃＳｔでは＞２０Ｖ／ミクロンである。これらのＰＤＭＳ流体の５０ヘルツにおける誘電正接は≦０．０００１である。粘度が＜５０ｃＳｔであるＰＤＭＳ流体の熱伝導性は０．１０〜０．１５Ｗ／（ｍ．Ｋ）の範囲であり、粘度が≧５０ｃＳｔでは０．１６Ｗ／（ｍ．Ｋ）である。
【０１５８】
フルオロシリコーン懸濁流体を使用する実施形態は、流体とエラストマー性固体ポリマーとの別の組み合わせを提供する。フルオロシリコーン流体ＰＭＴＦＰＳの例を表３に示す。これはフッ素化ポリマー懸濁流体であり、フッ素化シロキサン懸濁流体とも記載される。これは、架橋されていなければ、繰り返し単位に関係なく流体のままである。十分に架橋すると、ＰＭＴＦＰＳは表２に示すようなエラストマー（固体ポリマー）になる。ＰＭＴＦＰＳポリマー流体はＰＤＭＳエラストマーを溶解または顕著に膨潤させない（表２を参照）。ＰＭＴＦＰＳポリマー流体の粘度の温度変化は、２５℃における粘度が同様であるＰＤＭＳ流体よりも著しく大きい（表３および表４を参照）。好ましくは、ＰＭＴＦＰＳ官能基は、ポリジフェニルシロキサンなどのポリシロキサンとのコポリマーの主要なコポリマー成分として組み込まれる。コポリマーにおける後者の役割は、懸濁流体の屈折率を１．３８２（ＰＭＴＦＰＳ）から約１．４１１８以上（ＰＤＭＳエラストマーと一致）に高めることである。フルオロシリコーン流体の他の例では、フッ素は、ヘプタフルオロイソプロポキシプロピル基などの、シロキサン上に置換したフルオロアルコキシ置換基として存在する。
【０１５９】
フルオロシリコーン懸濁流体は、フェニル基を含むペンダント基を少なくとも１つ有するフルオロシリコーンホモポリマーまたはフルオロシリコーンコポリマーを含み、かつ、１０モル％を超える、好ましくは２０モル％を超える、特に好ましくは２５モル％を超える、メチルトリフルオロプロピルシロキサンを含む。これと組み合わされる電気泳動セル内の非平面状ポリマーはポリメチルアルキルシロキサンであり、好ましくはポリジメチルシロキサンである。懸濁流体は極性のＣＦ３（部分）で占められるため、５０ヘルツにおける比誘電率は約６．５〜７．０となり、前述の、フルオロシリコーンエラストマーと有機シリコーンまたは脂肪族炭化水素の懸濁流体との組み合わせよりもかなり好ましくない。フルオロシリコーン流体の絶縁破壊電圧は約１５ボルト／ミクロンであり、体積抵抗率は約１×１０１３ｏｈｍ．ｍである。
【０１６０】
有機フッ素懸濁流体を使用する実施形態は、流体とエラストマー性固体ポリマーとの別の組み合わせを提供する。従来の有機フッ素化合物それ自体は、屈折率が低すぎて非平面状構造体の適切な固体ポリマーと屈折率が一致する可能性がないため、実施形態に好適ではない（例えば、ｗｗｗ．３ｍ．ｃｏｍから入手可能な表３の「ＦＣ−４３」を参照）。フルオロポリマーエラストマーは好適な低屈折率を有するが、有機フッ素化合物流体と使用することができない。後者は当該エラストマーを溶解または膨潤させるからである。しかしながら、フッ素分を好適に低くするか、コポリマーとして組み込む（全体のフッ素分を低くする）ことにより、有機フッ素化合物を実施形態の懸濁流体に使用することができる。ＣＦ３（部分）の形態で好適なフッ素分を得る指針として、ＰＭＴＦＰＳ流体のフッ素分と同等とすることができる。このようにして、ＰＤＭＳエラストマー性固体ポリマーと屈折率が一致する、実施形態に好適な有機フッ素化合物を得ることができる。ＰＭＴＦＰＳと同様に、この有機フッ素化合物はＰＤＭＳエラストマーを溶解または膨潤させない。
【０１６１】
第１の態様で上述したように、懸濁流体と非平面状固体ポリマーとの熱光学係数を一致させるために、後者としては、ガラス転移温度（すなわち、Ｔｇ）が好ましくは最低動作温度未満であるエラストマーを選択する。実施形態では、エラストマー性・非平面状ポリマーの低ガラス転移温度Ｔｇは、主鎖のフレキシブルな結合によるものである。エラストマー主鎖は、エーテル結合（すなわち、Ｒ−Ｏ−Ｒ’）、シロキサン結合（すなわち、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）、フルオロエーテル結合（すなわち、ＣＦ２−Ｏ−ＣＦ２）、チオエーテル結合（すなわち、Ｒ−Ｓ−Ｒ’）、メチレン結合（すなわち、ＣＨ２）、ジフルオロメチレン結合（すなわち、ＣＦ２）、フォスファゼン結合（すなわち、Ｎ＝Ｐ）のうちの１つ以上の結合を含む。Ｔｇが非常に低いためシロキサン主鎖が好ましい。すなわち、ＰＤＭＳエラストマーのＴｇは−１００℃未満であり、また、ＰＭＴＦＰＳなどのフッ素化シロキサンエラストマーのＴｇは、フッ素分が存在するにもかかわらず、−６５℃未満である（表２を参照）。
【０１６２】
実施形態では、光透過性エラストマー（すなわち、非平面状固体ポリマー）のヘイズは、厚さ５０μｍ（すなわち、電気泳動セル内のｚ軸方向の約最大寸法）におけるそのバルクにおいて、３％以下であり、好ましくは２％未満であり、特に好ましくは１％未満である。その結果、関連性質としては、固体ポリマーの複屈折率も低くなり、その値は０．００５未満、好ましくは０．００１未満、特に好ましくは０．０００５未満である。有利には、非常に低いヘイズおよび複屈折率（すなわち、それぞれ、＜１％および＜０．０００５）は、そのガラス転移温度よりも十分高い温度で非晶性エラストマーを、特に、表２に示すようなシロキサン主鎖を有するエラストマーを使用することにより達成することができる。
【０１６３】
光透過性・エラストマー系非平面状固体ポリマーは、非晶性（好ましい）であるか、または、本来は非晶性であるポリマー中にナノメートル規模の結晶性セグメントを有する半結晶性である。後者の場合、ナノメートル規模の結晶性セグメントの最大寸法（つまり軸）は、可視光の屈折を防止するために青色光の波長よりも著しく小さくなるように制限される。半結晶性ポリマーを有する実施形態では、結晶性セグメントの少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８５％は、最大寸法が２００ｎｍ、好ましくは１２５ｎｍ、より好ましくは８５ｎｍ、特に好ましくは６５ｎｍである。
【０１６４】
非平面状固体ポリマーはエラストマーであるため、そのガラス転移温度よりも高温（好ましくは装置の動作温度範囲）で粘弾特性を有し、この粘弾特性は５０ＭＰａ未満のヤング率（すなわち、Ｅ）および９０未満の硬度（ショアＡ）により定義される。実施形態に適さない光学ポリマーと実施形態に使用するための光透過性エラストマーとの粘弾特性の差は、表１および表２の値を比較することによりわかる。表１の全てのポリマーのヤング率（Ｅ）は１４００ＭＰａ以上であるが、表２および表３では３ＭＰａ以下である。これに対応する差が固体ポリマーの硬度において見られる。すなわち、表１の硬度の値は全て、ショアＡスケールで利用可能な範囲を超えている（すなわち、ショアＤスケールである）が、表２の値は全てショアＡである。有利には、そして電気泳動セル内で非平面状ポリマーが粘弾特性を有する結果、実施形態の電気泳動セルは動作温度範囲でフレキシブルである。この電気泳動セルを、ＩＴＯを塗工したＰＥＴシートなどのフレキシブル基板で挟むと得られる装置も同様にフレキシブルである。電気泳動セルをフレキシブルに維持することは、超低温中で動作させる超低温に耐える実施形態で重要である。例えば、車の屋根やビルのドアに組み込んだ実施形態は、極端な気候で超低温に曝すことが可能であり、また、機械的衝撃や風を受けても、破壊やひび割れが起きないように屈曲状態が維持される。さらに、いくつかの実施形態では、電気泳動セルは、ガラスに接着される電極塗工基板に接着される。各パーツの熱膨張係数（すなわち、ＣＴＥ）は顕著に相違し、別々のパーツ間の界面においてヤング率を低く保たないとせん断応力が発生してしまう。表２に示す非平面状固体ポリマーのヤング率の値は、極端な温度間をサイクルした際に電気泳動装置内で発生する破壊的な応力を防止するために十分低い。
【０１６５】
非晶性エラストマーを有する実施形態では、粘弾特性は、高分子量モノマーからオリゴマー、ポリマー高分子までの（複数のモノマー単位を含む）の範囲の分子を架橋する共有結合（すなわち、化学）架橋の密度に依存し、その結果、これらの実施形態の非平面状ポリマーは熱硬化性ゴムである。あるいは、半結晶性エラストマーでは、粘弾特性は、軟らかい非晶性ポリマー中に分散した硬い結晶性セグメントにより形成される物理架橋の密度に依存し、その結果、このエラストマーは熱可塑性ゴムである。
【０１６６】
表２に示す実施形態に好適な光透過性エラストマーの表１に示す光学ポリマーに対する更なる利点は、前者の最大連続使用サービス温度（すなわち、Ｔｓ）が実施形態の最高動作温度の約２倍であることである。これに対して、表１に示す光学ポリマーの多くは、Ｔｓが必須動作温度未満であり、もし９０〜１００℃で長期間使用すると致命的な熱分解を受ける可能性がある。実施形態では、エラストマー性・非平面状固体ポリマーエレメントの最大連続使用温度（すなわち、Ｔｓまたはサービス温度）は装置の最高動作温度よりも大幅に高く、好ましくは１２５℃よりも高く、より好ましくは１５０℃よりも高く、特に好ましくは１７５℃よりも高い。
【０１６７】
実施形態では、エラストマー性・非平面状固体ポリマーは、下記ポリマーの１つ、あるいは、下記の１つ以上を使用したコポリマーまたはターポリマーを含む：ポリシロキサン、フルオロアルカンポリマー、パーフルオロエーテルポリマー、フルオロシリコーンポリマー、フッ素化（メタ）アクリレートポリマー、フルオロシリコーン（メタ）アクリレートポリマー、フッ素化ポリオレフィンポリマー、フッ素化脂肪族ポリカーボネート、フッ素化ポリウレタン。コポリマーには、フルオロシリコーン−ｃｏ−シロキサンコポリマー、フルオロシリコーン−ｃｏ−フルオロアルカンコポリマー、フルオロエーテル−ｃｏ−シロキサンコポリマーが含まれる。
【０１６８】
フッ素化（本願明細書において、部分フッ素化と同義）エラストマーを有する実施形態では、そのポリマーは、ＣＦ３（部分）を含むペンダント基を少なくとも１つ有する。ＣＦ３（部分）は、ポリシロキサン流体およびアルカン流体による膨潤に抵抗する上で特に効果的であり、ＣＦ２として存在する対応するフッ素分よりも顕著に効果的である。いくつかの実施形態では、このフッ素化ポリマーはフルオロアルキルシロキサン系の繰り返し単位を含み、これは、限定されないが、メチルトリフルオロプロピルシロキサン（ＭＴＦＰＳ）、メチルペンタフルオロブチルシロキサン、メチルヘプタフルオロペンチルシロキサン、メチルノナフルオロヘキシルシロキサンを含む。あるいは、このフッ素化ポリマーはフルオロアルコキシアルキルシロキサン系の繰り返し単位を有し、これは、限定されないが、ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルテトラメチルシクロトリシロキサンを含む。
【０１６９】
フルオロアルキルシロキサンエラストマーの電気特性は、実施形態での使用に好適である。ＰＭＴＦＰＳエラストマーの５０ヘルツにおける比誘電率は６．７５〜７．３５の範囲である。有利には、フッ素化シロキサンエラストマーは、シリコーン／ＰＤＭＳ流体および脂肪族流体よりも常に大きい比誘電率を有し、これは、帯電粒子を電気泳動インク内で移動させるのに利用可能な流体（およびセル）内電界強度を増大させる効果を有する。逆の関係（フルオロシリコーン懸濁流体およびシリコーン／ＰＤＭＳエラストマー）では、帯電粒子を電気泳動インク内で移動させるのに利用可能な電界強度が低減するため、あまり望ましくない。ＰＭＴＦＰＳエラストマーの体積抵抗率は＞１×１０１２ｏｈｍ．ｍであり、絶縁破壊電圧は約１３Ｖ／ミクロンである。５０ヘルツにおける誘電正接は約０．０４である。
【０１７０】
実施形態では、エラストマー性・非平面状固体ポリマーは、熱硬化または光硬化することができる、つまり、熱硬化性基および光硬化性基を含む複数の硬化性官能基を有する。後者の場合、光硬化性基は少数成分であり得、初期の最小機械特性を付与する迅速な初期硬化を得るために利用される一方、熱硬化性基は多数成分であり、利用可能な重合部位で高度に重合させ、均一な性質を得るために利用される。
【０１７１】
実施形態では、シロキサン主鎖を有するエラストマー性・非平面状固体ポリマーの架橋硬化化学は、白金触媒ヒドロシリル化付加システム、過酸化物フリーラジカル触媒システム、スズまたは亜鉛触媒縮合システム、チオール−エンフリーラジカル付加システム、紫外線硬化メタクリレート・アクリレート官能性ポリマー（すなわち、アクリルオキシプロピルまたはメタアクリルオキシプロピル官能性シロキサン）のうちの１つを含む。なかでも、白金触媒ヒドロシリル化付加硬化が好ましい。硬化中に副生成物が形成されない（すなわち、経時的に電気泳動インク内に侵入し得る硬化由来揮発性成分が形成されない）からである。白金硬化は、硬化ポリマーに最良の機械・光学性能を付与する（また、最も繰り返し使用できる）。エラストマー性固体ポリマーの熱光学係数は、架橋密度またはレベルを制御することにより微細に変更することができる。触媒硬化システムでは、触媒量、または、より重要にはその錯化流体からの放出速度を使用して、硬化プロファイルを制御することができる。有利には、ＰＭＴＦＰＳや先に列挙したものなどのフッ素化シロキサンの架橋硬化化学は、ポリジメチルシロキサンなどの非フッ素化シロキサンと同じであるため、後者に使用する材料および反応方法を前者に適用することができ、また、コポリマーおよび架橋エラストマーに両方の繰り返し単位を組み込むことができる。
【０１７２】
更なる利点は、ポリシロキサンに反応機能性および製品機能性を付与するための材料が充実しており、実施形態では、もう一方の（すなわち、非フッ素化）シロキサン繰り返し単位を使用するフルオロシリコーンコポリマーにこのような機能を任意に組み込むことができることである。例えば、導入可能のシリコーン反応性および製品には以下のものが含まれる：ビニル（パーオキサイド活性化硬化）、ビニル＋ヒドリド（ビニル付加、ヒドロシリル化、白金触媒硬化）、ヒドリド＋シラノール（金属塩硬化）、シラノール（湿気硬化、ＲＴＶ−１液）、シラノール＋アルコキシ／ポリマーアルコキシド（縮合硬化、ＲＴＶ−２液）、アルコキシ／ポリマーアルコキシド（セラミックスおよびオルモシル製品）、アミン（ポリウレア、ポリイミド製品）、アミン＋エポキシ（エポキシ付加硬化）、エポキシ（カチオン性ＵＶ硬化）、カルビノール（ポリエステルまたはポリウレタン製品）、（メタ）アクリレート（熱開始およびＵＶ開始を含むフリーラジカン硬化）、メルカプト（熱開始およびＵＶ開始を含むチオール−エン硬化）アセトキシ／塩素／ジメタミン（湿気硬化）、ポリマーアルコキシド（二酸化ケイ素製品）、シルセスキオキサン（二酸化ケイ素製品）、ポリシラザン（窒化ケイ素製品）、ポリシラン（炭化ケイ素製品）。
【０１７３】
いくつかの実施形態では、シロキサン主鎖のエラストマーは、一方が主剤（すなわち、白金触媒およびビニル鎖）成分であり、他方が硬化剤（すなわち、ヒドリド官能性架橋剤鎖および任意の追加のビニル）成分である２液型の液体キットの形態のプレポリマーを有する。上記２成分（すなわち、主剤成分および硬化剤成分）は、一般的に配合により混合され、その方法にはシグマブレードミキサー、遊星型ミキサー、２軸ミルが含まれる。実施形態の熱光学係数は、得られるプレポリマー中の上記２成分の比率を変え、次いで硬化してエラストマー性固体ポリマーとすることにより変えられる。
【０１７４】
白金触媒ヒドロシリル化付加硬化（好ましい）によれば、実施形態のフッ素化シロキサンエラストマーを５０℃未満の温度で硬化させることが可能であり（室温加硫（ＲＴＶ）と称される）、５０〜１３０℃の温度で硬化させることが可能であり（低温加硫（ＬＴＶ）と称される）、また、１３０℃を超える温度で架橋させることが可能である（高温加硫（ＨＴＶ）と称される）。
【０１７５】
２液型液体キットの例では、粘度が２００〜６００００ｃＳｔである、ビニル末端ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサンまたはそのコポリマー（例えば、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン−ｃｏ−ジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン−ｃｏ−メチルフェニルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）が主剤のポリマー鎖を形成し、これらを蒸留（またはその他の方法）し、ポリマー流体で述べたように揮発性成分を除去する。例えば、主剤のフッ素化ポリマー鎖は、ＭＴＦＰＳを３５〜４５モル％含むビニル末端ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン−ｃｏ−ジメチルシロキサンであり得る（ＣＡＳ番号６８９５１−９８−４）である。
【０１７６】
上記キット例の硬化剤では、架橋性ポリマー鎖が３つ以上のヒドリド基を提供し、これは、メチルヒドロシロキサン繰り返し単位を１５〜５０モル％含むメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、架橋性ポリマーにはフェニル基が組み込まれ、例えば、メチルヒドロシロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマーである。架橋性コポリマーはヒドリド末端であり得、かかる場合、少なくとも１つのヒドリド繰り返し単位を有する。ヒドリド官能性架橋剤は、フッ素化された高分子量のモノマー、オリゴマー又はポリマー鎖であって、１つ以上のＣＦ３部分が組み込まれていることが好ましい。例えば、フッ素化架橋剤はトリフルオロプロピルトリス（ジメチルシロキシ）シラン（ＣＡＳ番号３４１０−３２−０）であり得る。他の例では、フッ素化架橋剤は、メチルヒドロシロキサンを１５−５０モル％含むメチルヒドロシロキサン−メチルトリフルオロプロピルシロキサンコポリマーなどの、メチルトリフルオロプロピルシロキサン繰り返し単位が組み込まれたコポリマーであり得る。
【０１７７】
白金触媒は、反応媒体に溶解して均質な流体を形成するように選択された錯体である。白金触媒の例には、白金（０）＋ジビニルシロキサン錯体、白金（０）＋環状ジビニルシロキサン錯体、白金（＋２）＋オクタノール錯体が含まれる。例えば、白金触媒は、ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体（ＣＡＳ番号６８４７８−９２−２）またはシクロビニルメチルシロキサン錯体（ＣＡＳ番号６８５８５−３２−０）であり得る。白金触媒は、通常、全配合物質量中、白金濃度（錯体濃度と混同しないこと）ベースで１〜３０ｐｐｍの範囲である。
【０１７８】
（２液キットの）主剤成分および硬化剤成分の混合物を硬化すると、主剤及び硬化剤のそれぞれの鎖において、（主剤の）前のビニル基と（硬化剤の）前のヒドリド基との間にエチルブリッジが形成される。このように、エチルブリッジは架橋であり、実施形態の非平面状固体ポリマーのエチルブリッジを増やすことにより、架橋密度が増加する。原則、モル当量数の（架橋剤、つまり硬化剤成分中の）ヒドリドが（ポリマー鎖、つまり、主剤成分中の）ビニルと反応するが、実際は、最適な物性を得るために、通常、ビニルよりも多いモル数のヒドリド（例えば、１．５：１．０）が存在する。上記２成分の比率は、ビニル末端フルオロシリコーン（またはフルオロシリコーンコポリマー）の鎖長および架橋剤中のヒドリドのモル百分率に依存し得る。いくつかの実施形態では、硬化部位および架橋を増やすために、ビニル末端フルオロシリコーン鎖にビニル置換基を組み込むことができる。実施形態では、架橋密度を制御または選択するために、（ビニル末端）フルオロシリコーンの鎖長、および／または、ビニル置換基、および／または、架橋剤中のヒドリドのモル百分率、および／または、架橋剤の分子量を使用することができる。
【０１７９】
均質な白金触媒ヒドロシリル化により、多種多様な官能基を実施形態の非平面状固体ポリマー用のプレポリマーに導入することができる。好適な末端アルケン官能基またはヒドリド官能基を利用できることが唯一の要件である。例えば、市販の出発材料を使用して、アルキル基、アリール基等の炭化水素、エポキシ基、ニトリル／シアノ基、アミン基、エステル基、エーテル基、追加のフッ素化基官能基といった官能基を、（白金触媒）硬化の一部として実施形態のフルオロシリコーンエラストマーに導入することができる。これにより、非平面状固体ポリマーの性質を微調整することが可能となり、例えば、バルクポリマーの性質、固体ポリマーと電気泳動インクおよび当該インクの様々な成分との相互作用に影響する性質、固体ポリマーの電極塗工基板（例えば、ＩＴＯ塗工ＰＥＴ）に対するピール接着力を微調整することができる。いくつかの実施形態では、ビニルＱ樹脂またはヒドリドＱ樹脂をポリマー樹脂またはモノマー（すなわち、非平面状固体ポリマーのプレポリマー）に組み込むことにおり、機械強度が増強され、また、光学特性が微細に変更される。
【０１８０】
いくつかの実施形態では、官能性シランを使用して電極塗工基板を下塗りし、フルオロシリコーンエラストマー性・非平面状固体ポリマーの当該基板に対するピール接着性（すなわち、結合力）を向上させる。シランは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）塗工ＰＥＴ基板などの無機基板と反応して安定な共有結合を形成することができる加水分解性基を有し、かつ、フルオロシリコーンエラストマーが硬化された際に、これと共有結合を形成することができる第２の反応基（例えば、ビニル基またはヒドリド基）を有する。ＩＴＯの表面は、加水分解に安定であり、また、シリカ基板に適用される条件と同じ条件でカップリングさせるのに十分なヒドロキシル基を有する傾向がある。第２の反応基は白金触媒付加硬化に関与して下塗り基板に接触する非平面状固体ポリマーを下塗り基板にカップリングさせる。反応性シランは、通常、トリアルコキシシランとして添加され、水および縮合触媒の存在下で下塗りポリマー面を形成する。いくつかの実施形態では、シランおよび縮合触媒は、基板表面に非常に薄い、光透過性の平らなポリマー層を形成する。この層は、単層堆積と称すことができる。有利には、実施形態では、ビニル付加ポリシロキサンと共に使用するために開発された市販の下塗り剤も同様に、本願明細書に記載の好適なフッ素化シロキサンと共に使用することができ、その例には、アリルトリメトキシシラン、メタアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ポリビニルメトキシシロキサンが含まれる（これらの材料は、ｗｗｗ．ｇｅｌｅｓｔ．ｃｏｍを含む多くのメーカーから入手できる）。
【０１８１】
好適な基材および反応性シリコーン、反応性フルオロシリコーン、反応性コポリマー、および、白金触媒錯体は、多くの供給源から入手可能であり、例えば、ｗｗｗ．ｄｏｗｃｏｒｎｉｎｇ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｓｈｉｎ−ｅｔｓｕ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｇｅｌｅｓｔ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｕｎｉｔｅｄｃｈｅｍ．ｃｏｍが挙げられる。本願明細書に記載の要件を満たすようにこれらの材料を配合・ブレンドして、実施形態のエラストマー性・非平面状固体ポリマーのプレポリマー流体を作製する。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、エラストマープレポリマー（例えば、２液キット）および懸濁流体（つまり電気泳動インク）のロットを一致させ、基準温度（例えば、２５℃）において屈折を一致させる。これは、両材料（すなわち、プレポリマーおよび懸濁流体）の代表サンプルを取って、必要に応じて懸濁流体を調整してその屈折率の一致を微調整しながら、光学特性を測定することにより行うことができる。この場合、屈折率の一致は、材料のそのロット（すなわち、量またはバッチ）についての、装置内の硬化エラストマーを代表する硬化エラストマーサンプルに対して行う。代替実施形態では、硬化したエラストマー性・非平面状固体ポリマーの屈折率を、１つの装置、１バッチの装置または１枚の装置フィルム内での硬化後に測定し、次いで、それらの装置のロットに基づいて、懸濁流体の屈折率を低成分または高成分の流体を添加することにより微調整する。さらなる代替例において、懸濁流体（つまり電気泳動インク）のロットまたはバッチの屈折率を測定し、次いで、エラストマーのプレポリマー成分をそれに応じて調整して、硬化時点の屈折率を（そのロットの）流体の屈折率と一致させることができる。さらに、あるロットの熱光学係数は、エラストマーの架橋密度（またはレベル）を調節して懸濁流体のロット（すなわち、電気泳動インクのロット）の代表サンプルの値と一致させることにより、微細に一致させることができる。
【０１８３】
上述したとおり、電気泳動インクは、含水率を最小（約１００ｐｐｍ以下）に低減し、かつ、装置内で使用する前に脱ガスすることが好ましい。これはエラストマーのプレポリマーにも当てはまる。硬化後、大気空気に暴露された非平面状ポリマーは直ちに水分を吸収し、含水率が２５０ｐｐｍ以上となり得る。ポリマーの屈折率、比誘電率、ならびに、体積抵抗性および絶縁破壊電圧を含む関連する電気特性に対する影響が無視できるように、固体ポリマー中に水分が入らないようにするか含水率を約１００ｐｐｍ未満とすることが好ましい。製造に際して、ロットを一致させた材料で再現可能な屈折率の一致（差０．００１以下）が図れるように、電気泳動インクおよび非平面状固体ポリマーの含水率および溶解ガス含有率を制御することが有利であり、好ましくは無視できるレベルまで両方を低減することが好ましいことが理解されよう。
【０１８４】
図１Ａ及び図１Ｂは、実施例１０１を２つの図で示す。一方の図は実施形態に係る電気泳動セル８０９の断面図を示し、他方の図は本実施形態の面を示す図であり前面または裏面であり得る。各断面図は平面図の対角線断面図を表す。図１Ａは第１の光状態を示し、図１Ｂは第２の光状態を示す。
【０１８５】
装置１０１は、電気泳動セル８０９内に電気泳動インク８３０を有する。電気泳動セル８０９は矢印で示された部分であり、上部電極６０と下部電極６０との間に挟まれた全てのエレメントを含む。インク８３０は、上述の要件に従う透明な等方性の懸濁流体８２０内に帯電粒子１１を有する。帯電粒子１１は負の電荷を有しており、黒色に見える（実施形態では、粒子は正または負に帯電され得る）。帯電粒子１１のｚ軸方向への移動は、上部電極６０（あるいは、存在する場合、絶縁層９５）の表面と、分解図１１００においてレベル、つまり面１００３で示されるポリマー８１５の表面とによって制限される。
【０１８６】
装置１０１では、ほぼ単分散であり全ボールの＞９０％を占める光透過性ポリマーボール（すなわち、マイクロスフィアまたはマイクロ粒子）８０２と、単分散であり全ボールの残りの部分を占めるポリマーボール８０３とによって凸部が形成されている。ポリマーボール８０３は、セル８０９の厚さを（透明接着剤層４５の厚さと共に）規定することにより、セルギャップスペーサとして機能する。ポリマーボール８０３はまた、電気泳動インク層８１０内でインク８３０が自由にポリマーボール８０２を包囲または飲み込むことができるようにし、かつ、粒子１１が、第１の光状態において、妨害されずにポリマーボール８０２上方に広がることができるようにする。
【０１８７】
ポリマーボール８０２及びポリマーボール８０３は、電気泳動インク８３０内部に突出し、本来なら電気泳動インク８３０で満たされる部分である電気泳動インク層８１０の一部を満たす。ポリマーエレメント８０８は、セル８０９内で透明接着剤（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｌｅａｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ；ＯＣＡ）４５に結合し、かつ、下部電極６０に隣接する非平面状構造体を示す。ポリマー８１５は、ポリマーボール８０２とポリマーボール８０３との間のスペース（すなわち、隙間）を満たす。また、ポリマー８１５と電気泳動インク８３０との界面の面は、符号１００３で示される。図１Ｂの平面図において、ポリマーボール８０２およびポリマーボール８０３は、単一層に密接配置されて示されており、かつ、ランダムな最密充填を有するものとして描写されている。
【０１８８】
電気泳動セル８０９は、透明接着剤（ＯＣＡ）層４５および絶縁層９５の２つの任意のエレメントを含む。ＯＣＡ層４５は、一方の面で電極６０と、他方の面で非極性固体ポリマー８０８と強固に結合する（図１Ｂの分解図１１００を参照）。非平面状固体ポリマー８０８は、ポリマーマイクロスフィア８０２、ポリマーセルギャップスペーサ８０３、ポリマーセル壁８３５、および、固体ポリマー８１５を含む。非平面状固体ポリマー８０８のこれら様々なパーツは、それぞれ、電気泳動セル８０９内の非平面状エレメントであり、ポリマー８０８が単一の連続ポリマー（すなわち、個々のポリマーエレメントを含まず、同時形成されたもの）である場合と同様、上述の要件に従う。
【０１８９】
電気泳動セル８０９は電極６０間に挟まれ、そして、透明基板９０間に挟まれる。基板９０は、ガラスやポリマー（例えばＰＥＴ）などの任意の好適なシート材料でよく、また、硬くてもフレキシブルでもよい。電極６０は、駆動波形を著しい信号ひずみを発生させずに印加するのに十分低いシート抵抗（例えば、７０ｏｈｍ．ｃｍｓ）を有する任意の好適な透明導電体（例えばＩＴＯ）である。絶縁層９５は任意であり、ポリマー層、接着剤層または酸化ケイ素層（すなわち、ＳｉＯｘ）などの任意の好適な透明誘電体であり得る。絶縁層９５は、電気泳動インク８３０と電極６０との電気接触を防止する。電極が透明であり一対のフレキシブル基板上に塗工されている場合、実施形態に係る装置は電気泳動フィルム装置である。
【０１９０】
図１Ａおよび図１Ｂにはポリマー壁８３５が示され、これらの壁は、電気泳動セル８０９内で電気泳動インク８３０を互いに分離または半分離された区域（つまり領域）に分割するキャビティーまたは区域８０（図１Ｂの平面図を参照）を画定する。「半分離された区域」とは、隣接するキャビティー壁８３５同士が、相互貫通領域（すなわち、穴）を有しており、１つの区域のインク８３０を他の区域のインク８３０と混和させることができる場合をいう。上記断面図では、壁８３５は主に垂直であり（すなわち、セル８０９のｚ軸方向）、かつ、ポリマーボール８０２およびポリマーボール８０３の表面から絶縁層９５まで（あるいは、絶縁層９５が無い場合、上部電極６０まで）延在して示されている。壁８３５の目的は３つある。第１の目的は、電気泳動ディスプレイ装置の従来技術において周知のように、電気泳動インク８３０を互いに分離または半分離された区域に分割して、インク８３０の経時安定性を向上させることである。第２の目的は、基板に広がる、セル８０９のための固体構造体を提供することである。第３の目的は、電気泳動インク８３０を電気泳動セル８０９内に効果的に自己封止するためである。ポリマー壁８３５は、ポリマー誘導相分離プロセス（従来技術において「ｐｏｌｙｍｅｒ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｐｈａｓｅ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ（ＰＩＰＳ）」として知られている）により形成される。一代替実施形態では、フォトリソグラフィプロセスを使用して壁／リブ８３５およびキャビティー８０を形成する。
【０１９１】
図１Ａは第１の光状態の実施形態１０１を示し、上部電極に隣接する面において帯電粒子１１が最大限に拡散・分布した状態を表している。負に帯電した黒色粒子１１は、上部電極６０および下部電極６０の間に正の電位を生じさせる電界に応答して、上部電極６０と平行してほぼ均一に広がっている。セル８０９に入射する光線１４０５は、粒子１１により強く吸収され、実施形態１０１の前面は黒色に見える（図１Ａの平面図を参照）。
【０１９２】
図１Ｂは第２の光状態の実施形態１０１を示し、帯電粒子１１が非平面状構造体８０８の表面（つまり、インクと非平面状構造体８０８との界面）上に最大限に凝集している状態を表す。負に帯電した黒色粒子１１は、上部（つまり、絶縁層９５に隣接する）電極６０および下部（つまり、ＯＣＡ層４５に隣接する）電極６０の間に負の電位を生じさせる電界に応答して、ポリマーボール８０２およびポリマーボール８０３の間のスペース（間隙）に凝集する。各ポリマーボール８０２または各ポリマーボール８０３は、（１）粒子１１が実質的に存在せず、（２）鏡面反射光を透過し、（３）実施形態１０１の後ろに位置する物体の視認を可能にする、開口部１００６を画定する。セル８０９に入射した光線１４０６は、ポリマーボール８０２により画定された開口部１００６を通過し、実質的に減衰または散乱されずにセル８０９から出射する。
【０１９３】
実施形態１０１において、隣接するポリマーボール８０２同士の赤道面１００３における最大離間距離（すなわち、凝集粒子１１が第２の光状態で占めるスペース）は、観察者がそのような領域を黒色スペックつまり光学欠陥として解像・認識できないように、所定の観察距離において典型的な観察者の目の最小解像度を超えないことが好ましい。実施形態１０１において、光状態は感知可能な黒味を帯びる（すなわち、電気泳動インクが黒色の帯電粒子を含む場合）。観察者による色味の感知は、周囲の連続した黒色スペース（すなわち、凝集状態の粒子１１）において、（ポリマーボール８０２により画定される）開口部１００６の大きさがミクロスケールであること、開口部１００６が離散して分布していること、および、開口部１００６が密集して分布していることのうちの１つに起因する均一な着色による。第２の光状態の色味の外観は、スモークガラスを使用した車両のフロントガラスの黒味と同等である。
【０１９４】
実施形態１０１の説明において、開口部１００６には粒子１１がほぼ存在しないものとして説明した。より一般的には、開口部１００６とは、粒子１１の密度の高い凝集粒子に対応する周囲の領域よりも、（特に、中間光状態において）著しく多い光が通過するように粒子１１の密度が低い１つの分離した領域をいう。さらに、開口部１００６の縁部で粒子密度の大きさが急激に変化しなくてもよく、むしろ、粒子密度は、粒子凝集領域の高密度から開口部中心部の低密度へ勾配（傾斜）して減少してもよい。このような配慮は、帯電粒子の電界内における応答性は多くのファクターに依存し、必ずしも均一ではないからである。例えば、粒子１１は様々な電荷移動度を有し得るため、電界内で様々な速度で移動する。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、装置は絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）の一部分として組み込まれる。ＩＧＵは、内側ガラス板および外側ガラス板の間に封止されたキャビティーを有し、内側ガラス板および外側ガラス板の一方に、電気泳動フィルム装置がガラス積層体または貼付フィルム（つまり、感圧接着剤を使用してガラス板に張り付けたフィルム装置）として組み込まれる。使用に際して、ある実施形態では開口部を画定するフレームに取り付けられ、エレクトロアクティブウィンドウ（スマートガラスと同義）として機能する。
【０１９６】
いくつかの実施形態では、電気泳動積層体はガラス積層体に接着された電気泳動フィルム装置を含み得る。かかる場合、ガラス積層体は安全ガラス構造（例えば、ガラス板＋ＰＶＢ製中間層＋ガラス板）を有し、電気泳動フィルム装置は透明感圧接着剤（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ａｄｈｅｓｉｖｅ；ＰＳＡ）などの好適な接着剤層を使用して安全ガラスに接着される。ガラス積層体は安全ガラスの要件を充足し、そして、電気泳動フィルム装置は、その光状態により電気的に可変な光透過性を提供する。
【０１９７】
強い日差しの太陽エネルギーの吸収により熱が蓄積し得るが、電気泳動フィルム装置に積層した（強い日差しに曝される）ガラス板に対して、熱ショックからより早く回復するように熱強化、化学強靭化、熱強靭化のいずれか１つを行うことが好ましい。さらに、熱強化、化学強靭化または熱強靭化を行ったガラス板をヒートソーク試験・処理することにより、熱応力によりガラス板が自然に破壊されるリスクが大幅に減少するか排除される。かかる場合、上記リスクを排除するプロセスを行うことにより、電気泳動積層体のガラス板としての使用に良好なガラス板を特定することができる。
【０１９８】
いくつかの実施形態では、太陽光エネルギーを吸収する帯電粒子により引き起こされる熱の蓄積は約半分になる。上記装置の電気泳動インクは、（全ての帯域の光を吸収する帯電粒子と比較して）太陽光の赤外スペクトルを実質的に透過または反射する波長選択性の帯電粒子を使用し、太陽光の赤外スペクトルの吸収を最小限（太陽光エネルギーの半分以上）にする。有利には、波長選択性の帯電粒子を使用することにより、実施形態のピーク動作温度が低減し、また、積層ガラス板への熱応力が低減する。
【０１９９】
本願明細書で記載した実施形態は、野外温度や太陽光への暴露を含む様々な用途に好適である。用途には、スマートガラスの光減衰器としての使用、シースルーディスプレイとしての使用、太陽光下で可読な反射型ディスプレイとしての使用が含まれる。窓、ガラスファサードまたは屋根システムの光透過率を制御することにより、シースルー性（すなわち、透明性）、プライバシー（不透明性）、電気的に可変な着色（つまり調光）、暗化などの機能を提供することができる。ディスプレイ装置の場合、シースルー（つまり、透明）ディスプレイの提供、野外公告板や公共標識などの野外用途用の、太陽下で可読な大型反射型ディスプレイの提供といった、新しい領域に機能を拡大することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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