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公開番号2025062095
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-11
出願番号2025017486,2024506482
出願日2025-02-05,2022-07-28
発明の名称電極上の誘電体コーティングを有する電気泳動ディスプレイ
出願人イーインクコーポレイション
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02F 1/167 20190101AFI20250404BHJP(光学)
要約【課題】好適な電極上の誘電体コーティングを有する電気泳動ディスプレイの提供。
【解決手段】電気泳動ディスプレイ(100)は、流体中に配置され電場の印加時に流体を通し移動可能な帯電粒子を有する電気泳動媒体(114)を備える。電極(104、120)は、電気泳動媒体に隣接して配置され、電場を印加するよう配置される。誘電体層(106、118)は、電気泳動媒体(114)と電極(104、120)の間に配置され、それを通し延びる少なくとも1つの開口(107、119)を有する。誘電体層内の開口(107、119)の提供は誘電体層(106、118)が電極(104、120)を保護しながら電気光学的キックバックの低減を可能にする。複数の電極(104、120)が、電気泳動媒体(114)に隣接して存在するとき、電極(104、120)のうちの2つ以上または全てが、開口を備えた誘電体層(106、118)を具備し得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
本明細書に記載の発明。

発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
本願は、米国特許第９，７２６，９５７号および第１０，５２０，７８６号および公開出願第２０２０／０１１７０６９Ａ１号に関する。
続きを表示（約 4,700 文字）【０００２】
前述の仮出願、特許、および公開出願および下記に述べられる全ての他の米国特許および公開および同時併属中の出願の内容全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００３】
（発明の背景）
【０００４】
本発明は、少なくとも１つの電極が誘電体コーティングを帯びている電気泳動ディスプレイに関する。より具体的に、本発明は、誘電体コーティングがそれを通した少なくとも１つの開口を具備するような電気泳動ディスプレイに関する。
【０００５】
粒子ベースの電気泳動ディスプレイは、複数の荷電粒子を備えている電気泳動媒体を有し、複数の荷電粒子は、電場の影響下で流体を通して移動する。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較された場合、良好な輝度およびコントラスト、広視野角、状態双安定、および低電力消費の属性を有することができる。典型的に、電気泳動ディスプレイは、電気泳動材料の層と、電気泳動材料の両側に配置された少なくとも２つの他の層とを備え、これら２つの層のうちの一方は、電極層である。殆どのそのようなディスプレイでは、両方の層が、電極層であり、電極層の一方または両方が、ディスプレイのピクセルを画定するためにパターン化される。例えば、一方の電極層は、細長い行電極に、他方は、行電極と直角に伸びる細長い列電極にパターン化され得、ピクセルは、行電極と列電極との交点によって画定される。代替として、より一般的に、一方の電極層は、単一の連続式電極の形態を有し、他方の電極層は、ピクセル電極のマトリクスにパターン化され、ピクセル電極の各々が、ディスプレイの１ピクセルを画定する。ディスプレイと別個のスタイラス、印字ヘッド、または類似可動電極との使用が意図される別のタイプの電気泳動ディスプレイでは、電気泳動層に隣接する層のうちの１つのみが、電極を備え、電気泳動層の反対側の層は、典型的に、可動電極が電気泳動層に損傷を及ぼすことを防止することが意図される保護層である。
【０００６】
２つの電極層間に挟まれた電気泳動媒体を有する電気泳動ディスプレイでは、電極層のうちの少なくとも１つは、光透過性、かつ好ましくは、略透明でなければならず、媒体の光学状態における変化が、光透過性電極層を通してディスプレイを視認する観察者に見えることを可能にする。一方の電極層が単一の連続式電極であり、他方がピクセル電極を形成するためにパターン化されるとき、単一の連続式電極層が、パターン化された電極層より視覚的アーチファクトを生産する可能性が低いので、一方の電極層は、通常、ディスプレイが視認される視認表面を形成する連続式電極である。そのような電極を形成するために導電率および光透過性の必要とされる組み合わせを保有する材料の数は、限定され、殆どの市販の電気泳動ディスプレイは、酸化インジウムまたは酸化インジウムスズ等のスパッタリングされた金属酸化物から形成された光透過性電極層を使用するが、伝導性ポリマーから形成された電極層も、使用される。適正な透過性を確実にするために、スパッタリングされた金属酸化物の電極層は、典型的に、１ｎｍ厚未満である。
【０００７】
電気泳動ディスプレイ内の電極層が、機械的および電気化学的損傷の両方を受けることは、以前から公知である。例えば、米国特許第６，７２４，５１９号（特許文献１）を参照すると、それは、電極に対する機械的または電気化学的損傷を防止するように適合された保護層を伴う電気泳動ディスプレイを説明している。保護層は、金属または金属酸化物を含み得る。米国特許第８，４４１，４３２号（特許文献２）も参照すると、それは、その中で少なくとも１つの電極が、ニトロ、ヒドロキシル、アルコキシ、ハロー、シアノ、スルホン酸塩、アミノ含有またはアミノ由来極性基、炭水化物基、リン含有極性基、硫黄含有極性基、および負イオンから成る群から選択される少なくとも１つの極性基を含む極性オリゴマーまたはポリマー材料を含む組成物から形成された電極保護層を有するマイクロセル電気泳動ディスプレイを説明し、ディスプレイセルまたは電極保護層は、約１０
７
～約１０
１２
オームｃｍの範囲内の抵抗率を有する。米国特許第９２４４３２５号（特許文献３）は、ディスプレイ層を複数の領域に分割する仕切構造と、仕切構造と一体化して形成された電極保護層とを有するマイクロセル電気泳動ディスプレイを説明し、両方は、主に、エチレンオキサイド側鎖を有する紫外線硬化性ポリマーである導電性ポリマーから成る。米国特許第３，７９２，３０８号は、一方または両方の電極が、例えば、酢酸ビニル樹脂、ポリスチロール、またはゼラチンを用いて電極をコーティングすることによって調製される絶縁層でコーティングされた電気泳動ディスプレイを説明している。最後に、米国特許第６，８５０，３５７号は、アクリル感光性樹脂、非感光性樹脂、および無機絶縁層から形成された電極保護層を有する電気泳動ディスプレイを説明している。
【０００８】
機械的損傷に対して電気泳動ディスプレイ内の電極を保護するために保護層を設計することは、比較的容易であるが、電気化学的損傷に対して保護することは、より複雑である。すでに言及されるように、電気泳動ディスプレイは、典型的に、双安定である。（用語「双安定」および「双安定性」は、当技術分野におけるそれらの従来の意味で、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備えているディスプレイを指すために、本明細書で使用され、ディスプレイは、第１または第２の表示状態のうちのいずれか一方を示すように、有限持続時間のアドレスパルスを用いて、任意の所与の要素が駆動されてから、アドレスパルスが終了した後に、表示要素の状態を変化させるために必要とされるアドレスパルスの最小持続時間の少なくとも数倍、例えば、少なくとも４倍、その状態が続くであろうようなものである。米国特許第７，１７０，６７０号では、グレースケール対応のいくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、その極端な黒および白状態においてだけではなく、その中間グレー状態においても、安定していることが示されている。このタイプのディスプレイは、適切に、双安定性ではなく、「多安定性」と呼ばれるが、便宜上、用語「双安定性」が、本明細書では、双安定性および多安定性ディスプレイの両方を含むために使用され得る。実際、ディスプレイが、第１の画像（例えば、書籍の第１のページ）を表示するために、恐らく０．５秒間にわたって駆動され、ユーザが第１の画像を読み取りまたは検査する間、恐らく３０秒間にわたって駆動されないままにされ、第２の画像を表示するために、恐らく０．５秒間にわたって駆動され、そのように続き得、したがって、ディスプレイは、ユーザがディスプレイを使用している時間のわずかな割合の間のみ、駆動されているので、そのような双安定性は、携帯用バッテリ電源型電気泳動ディスプレイの電力消費を減らすことにおいて重要な因子である。ディスプレイの特定のピクセルが、初期グレーレベルから開始し、他のグレーレベルに到達するが、初期グレーレベルに最後に行き着く一連の遷移を経る場合、一連の遷移の全体的なインパルス（時間に対する駆動電圧の積分）は、実質的にゼロであるべきであるという意味において、電気泳動ディスプレイを駆動するために使用される駆動スキームは、ＤＣ平衡であるべきであることが、かねてから公知であった。そうではない場合、長時間にわたる使用の後、ディスプレイは、電極層において、永続的電気化学的変化を示す可能性が高く、これらの変化は、ディスプレイの電気光学的性能に損傷を与えるか、または、破壊さえし得る。
【０００９】
しかしながら、全体的な駆動スキームがＤＣ平衡である場合であっても、個々の遷移のために使用される波形が、それら自体がＤＣ平衡ではない場合、問題が、依然として生じ得る。多くの場合、電気泳動ディスプレイは、駆動後、「残留電圧」を示す。ディスプレイの電極を横断する開回路電圧として測定される、この残留電圧は、電気泳動ディスプレイの種々の層内の電荷の蓄積に起因するものであると考えられ、ディスプレイの駆動が終結した後、非常に長い期間にわたって持続し得る。残留電圧は、ディスプレイが、駆動されておらず、同じ光学状態に留まったままであることが意図される期間中、ディスプレイの光学状態における望ましくない変化につながり得る。殆どの電気泳動媒体が、殆どまたは全く閾値電圧を有しないので、小さい残留電圧であっても、問題を引き起こし得、したがって、２つの連続遷移間の延長された期間にわたる小さい残留電圧であってもその存在は、媒体の光学状態における大きな変化を引き起こし得る。人間の眼が、単色ディスプレイ内のグレーレベルにおける微小な変動より色相におけるわずかな変化に対してより高感度である傾向があるので、光学状態におけるそのような望ましくない変化は、とりわけ、フルカラーディスプレイにおいて解決困難であり、特に、肌色トーンにおける色の変動は、とりわけ、緑色を帯びた色調が発生する場合、非常に顕著である。残留電圧を減らす、または排除する方法が、公知である（例えば、米国特許第１０，４７５，３９６号参照）が、大きい残留電圧が電気泳動ディスプレイの駆動中に発生することを防止することが、望ましい。
【００１０】
残留電圧の蓄積を防止するために、電気泳動ディスプレイは、各波形がそれ自体ＤＣ平衡である、すなわち、各波形および全体的な駆動スキームがＤＣ平衡である駆動スキームを使用して駆動されることができる。しかしながら、全ての波形をＤＣ平衡にさせることは、とりわけ、フルカラーディスプレイの場合、追加の複雑性を導入する。典型的に、ＤＣ平衡波形は、ＤＣ平衡区分、およびそれに続く駆動区分を備え、ＤＣ平衡区分は、駆動区分のそれと大きさにおいて等しいが、極性において反対である正味インパルスを有するように配置され、それによって、全体的な波形の正味インパルスは、本質的にゼロである。例えば、米国特許第１０，２７６，１０９号を参照すると、図１１は、４粒子（白色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色）フルカラーディスプレイにおいて使用されているこのタイプの波形を示す。しかしながら、ＤＣ平衡区分は、波形の持続時間（したがって、遷移のために要する時間）における実質的な増加を導入するだけではなく、ＤＣ平衡区分は、駆動（色レンダリング）区分の持続時間を増加させる傾向もある。ＤＣ平衡区分は、駆動区分とは反対の極性の正味インパルスを有しなければならないので、ＤＣ平衡区分は、本質的に、電気泳動粒子をそれらが駆動区分中に駆動されるであろう方向とは反対の方向に駆動する傾向があり、実践では、ＤＣ平衡区分の最後において、電気泳動粒子は、それらの所望の相対的な位置のほぼ反対に配置される。結果として、駆動または色レンダリング区分は、ＤＣ平衡区分によってもたらされる粒子変位を克服するために、長くある（約数秒）必要があり得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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