DE60216924T2 - Elektrooptische anzeige und kleberzusammensetzung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf elektrooptische Anzeigen und auf Kleberzusammensetzungen, die hierbei benutzt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kleberzusammensetzungen, die einen gesteuerten Volumenwiderstand besitzen, und weiter bezieht sich die Erfindung auf elektrooptische Anzeigen, die derartige Kleberzusammensetzungen enthalten. Die Kleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch zweckmäßig bei anderen als elektrooptischen Anzeigen Anwendung finden.
  • Elektrooptische Anzeigen bestehen aus einer Schicht aus elektrooptischem Material, einem Ausdruck, der hierbei in seiner herkömmlichen Bedeutung benutzt wird, um ein Material anzugeben, das erste und zweite Anzeigezustände besitzt, die sich wenigstens in einer optischen Eigenschaft voneinander unterscheiden. Das Material wird von seinem ersten in einen zweiten Anzeigezustand dadurch verändert, dass ein elektrisches Feld an das Material angelegt wird. Die optische Eigenschaft ist im typischen Falle für das menschliche Auge farbig, aber es können auch andere optische Eigenschaften benutzt werden, beispielsweise eine optische Durchlässigkeit, eine Reflexionsfähigkeit, eine Lumineszenz oder, im Falle einer Anzeige, die maschinenlesbar sein soll, kann eine Pseudofarbe in dem Sinne Anwendung finden, dass eine Änderung der Reflexionsfähigkeit der elektromagnetischen Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Bereichs erfolgt.
  • Eine Type einer elektrooptischen Anzeige ist ein rotierendes, bichromales Glied, wie dies beispielsweise in den US-Patenten 5,808,783; 5,777,782 und 5,760,761 beschrieben ist (diese Type eines elektrooptischen Mediums wird oft als Medium mit "rotierenden bichromalen Kugeln" bezeichnet, aber der Ausdruck "rotierendes, bichromales Glied" ist zu bevorzugen, da bei gewissen Versionen des Mediums die rotierenden Glieder nicht sphärisch sind).
  • Eine weitere Type eines elektrooptischen Mediums ist ein elektrochromes Medium, beispielsweise ein Elektrochrommedium in Form eines nanochromen Films, der eine Elektrode aufweist, die wenigstens zum Teil aus einem halbleitenden Metalloxid und einer Vielzahl von Farbmolekülen besteht, die in der Lage sind, eine reversible Farbänderung an der Elektrode zu bewirken (vergleiche beispielsweise O'Regan, B. et al., Nature 1991, 353, 737; und Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (März 2002). Nanochrome Filme dieser Type sind beispielsweise auch in den internationalen Patentanmeldungen Nr. WO 98/35267 und WO 01/27690 beschrieben.
  • Eine weitere Type elektrooptischer Anzeigen, die einer intensiven Forschung und Entwicklung seit mehreren Jahren unterworfen wurde, ist die auf Partikeln basierende elektrophoretische Anzeige, bei der eine Vielzahl geladener Partikel sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes durch ein Suspendierungsfluid bewegt. Elektrophoretische Anzeigen können eine gute Helligkeit und einen guten Kontrast aufweisen sowie breite Betrachtungswinkel und eine Zustandsbistabilität. Außerdem haben sie einen geringen Leistungsverbrauch im Vergleich mit Flüssigkristallanzeigen. Jedoch haben bisher Probleme hinsichtlich einer langzeitigen Bildqualität verhindert, dass sich diese Anzeigen weitgehend durchgesetzt haben. Beispielsweise tendieren die Partikel der elektrophoretischen Anzeigen dazu, sich abzusetzen, was zu einer unbefriedigenden Lebensdauer dieser Anzeigen führt.
  • Im Namen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und E Ink Corporation sind in jüngster Zeit zahlreiche Patente und Anmeldungen veröffentlicht worden, die verkapselte elektrophoretische Medien beschreiben. Derartige verkapselte Medien umfassen zahlreiche kleine Kapseln, von denen jede selbst wiederum eine innere Phase mit elektrophoretisch mobilen Partikeln enthält, die in einem Suspendierungsmedium suspendiert sind, wobei eine Kapselwand die innere Phase umschließt. Im typischen Fall werden die Kapseln ihrerseits in einem Polymerbinder angeordnet, um eine kohärente Schicht zu erzeugen, die zwischen zwei Elektroden positioniert ist. Verkapselte Medien dieser Art sind beispielsweise in den folgenden US-Patentschriften erläutert: 5,930,026; 5,961,804; 6,017,584; 6,067,185; 6,118,426; 6,120,588; 6,120,839; 6,124,851; 6,130,773; 6,130,774; 6,172,798; 6,177,921; 6,232,950; 6,241,921; 6,249,271; 6,252,564; 6,262,706; 6,262,833; 6,300,932; 6,312,304; 6,312,971; 6,323,989; 6,327,072; 6,376,828; 6,377,387; 6,392,785; 6,392,786; 2001-0045934; 2002-0018042; 2002-0019081 und 2002-0021270. Außerdem sind solche Medien in den folgenden internationalen Anmeldungen beschrieben: WO 97/04398; WO 98/03896; WO 98/19208; WO 98/41898; WO 98/41899; WO 99/10767; WO 99/10768; WO 99/10769; WO 99/47970; WO 99/53371; WO 99/53373; WO 99/56171; WO 99/59101; WO 99/67678; WO 00/03349; WO 00/03291; WO 00/05704; WO 00/20921; WO 00/20922; WO 00/20923; WO 00/26761; WO 00/36465; WO 00/36560; WO 00/36666; WO 00/38000; WO 38001; WO 00/59625; WO 00/60410; WO 00/67110; WO 00/67327; WO 01/02899; WO 01/07691; WO 01/08241; WO 01/08242; WO 01/17029; WO 01/17040; WO 01/17041; WO 01/80287 und WO 02/07216.
  • Zahlreiche der erwähnten Patente und Anmeldungen erkennen, dass die Wände, die die diskreten Mikrokapseln in einem verkapselten elektrophoretischen Medium umgeben, ersetzt werden könnten durch eine kontinuierliche Phase, so dass eine sogenannte polymerdispergierte elektrophoretische Anzeige erzeugt wird, bei der das elektrophoretische Medium mehrere diskrete Tropfen in einem elektrophoretischen Fluid enthält und eine kontinuierliche Phase in einem Polymermaterial. Außerdem wird festgestellt, dass die diskreten Tropfen des elektrophoretischen Fluids innerhalb einer derartigen polymerdispergierten elektrophoretischen Anzeige als Kapseln oder Mikrokapseln angesehen werden können, selbst wenn keine diskrete Kapselmembran jedem einzelnen Tropfen zugeordnet ist; vergleiche beispielsweise WO 01/02899, Seite 10, Zeilen 6 bis 19 und internationale Anmeldung PCT/US02/06393.
  • Eine verkapselte elektrophoretische Anzeige leidet im Allgemeinen nicht unter einer Verklumpung und einem Absetzen wie traditionelle elektrophoretische Anzeigen, und es ergeben sich weitere Vorteile, beispielsweise die Möglichkeit, die Anzeige auf verschiedene flexible oder starre Substrate zu drucken oder einen Überzug herzustellen. (Der Ausdruck "Druck" soll alle Formen von Druckverfahren und Überzugsverfahren umfassen, einschließlich, aber ohne darauf beschränkt zu sein: vorbemessene Überzüge, beispielsweise Patchformüberzüge, Schlitz- oder Extrusionsüberzüge, Gleit- oder Kaskadenüberzüge, Siebüberzüge, Walzüberzüge, beispielsweise Klingenwalzüberzüge, Vorwärts- und Rückwärtswalzüberzüge, Gravierüberzüge, Tauchüberzüge, Sprayüberzüge, Meniskusüberzüge, Sprühüberzüge, Bürstenüberzüge, Luftstrahlüberzüge, Siebschirmdruckverfahren, elektrostatische Druckverfahren, thermische Druckverfahren, Tintenstrahldruckverfahren und andere ähnliche Techniken.) Demgemäß kann die fertige Anzeige flexibel sein. Weil das Anzeigemedium ausgedruckt werden kann (unter Benutzung einer Vielzahl von Verfahren), kann die Anzeige selbst kostengünstig hergestellt werden.
  • Andere Typen elektrooptischer Materialien, beispielsweise Flüssigkristalle, insbesondere polymerdispergiertes Flüssigkristall, können ebenfalls bei der Anzeige nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden.
  • Zusätzlich zu der Schicht aus elektrooptischem Material umfasst eine elektrooptische Anzeige normalerweise wenigstens zwei weitere Schichten, die auf gegenüberliegenden Seiten des elektrooptischen Materials angeordnet sind. Eine dieser beiden Schichten ist eine Elektrodenschicht. Bei den meisten derartigen Anzeigen sind beide Schichten Elektrodenschichten, und eine oder beide Elektrodenschichten sind gemustert, um die Pixel der Anzeige zu definieren. Beispielsweise kann eine Elektrodenschicht in länglichen Zeilenelektroden bemustert sein und die andere in länglichen Spaltenelektroden, die rechtwinklig zu den Zeilenelektroden verlaufen, und die Pixel werden definiert durch die Schnittpunkte der Zeilen- und Spaltenelektroden. Stattdessen und üblicherweise hat eine Elektrodenschicht die Form einer einzigen durchgehenden Elektrode, und die andere Elektrodenschicht besteht aus einem Matrixmuster von Pixelelektroden, von denen jede ein Pixel der Anzeige definiert. Gemäß einer anderen Bauform einer elektrooptischen Anzeige, die zur Benutzung in Verbindung mit einem Schreiber, einem Druckkopf oder einer ähnlichen beweglichen Elektrode getrennt von der Anzeige bestimmt ist, besteht nur eine der Schichten benachbart zur elektrooptischen Schicht aus einer Elektrode, und die Schicht auf der gegenüberliegenden Seite der elektrooptischen Schicht ist im typischen Fall eine Schutzschicht, die die bewegliche Elektrode vor einer Beschädigung der elektrooptischen Schicht schützen soll.
  • Die Herstellung einer elektrooptischen Dreischichtenanzeige erfordert normalerweise wenigstens eine Laminierungsoperation. Beispielsweise wird in mehreren der oben erwähnten Patente und Anmeldungen von MIT und E INK ein Verfahren zur Herstellung einer verkapselten elektrophoretischen Anzeige beschrieben, wobei ein verkapseltes elektrophoretisches Medium, bestehend aus Kapseln in einem Binder, auf einem flexiblen Substrat überzogen ist, das aus einem leitfähigen Überzug aus Indiumzinnoxid oder einem ähnlichen Überzug (der als eine Elektrode der fertigen Anzeige dient) auf einem Plastikfilm besteht, wobei der Überzug aus Kapsel und Binder getrocknet wird, um eine kohärente Schicht aus dem elektrophoretischen Medium zu erzeugen, die auf dem Substrat anhaftet. Getrennt hiervon wird eine rückwärtige Schicht, die eine Gruppe von Pixelelektroden und eine geeignete Anordnung von Leitern enthält, um die Pixelelektroden mit der Treiberschaltung zu verbinden, erzeugt. Um die fertige Anzeige zu erzeugen, wird das Substrat mit der darauf befindlichen Kapsel/Binderschicht mit der rückwärtigen Schicht unter Benutzung eines Laminierungsklebers verbunden. (Ein sehr ähnliches Verfahren kann benutzt werden, um eine elektrophoretische Anzeige zu erzeugen, die geeignet ist, in Verbindung mit einem Schreiber oder einer ähnlichen beweglichen Elektrode benutzt zu werden, die die rückwärtige Ebene mit einer einfachen Schutzschicht, beispielsweise einem Plastikfilm, ersetzt, über den der Schreiber oder eine andere bewegliche Elektrode gleiten kann.) Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist die rückwärtige Schicht selbst flexibel und durch Druck der Pixelelektroden oder Leiter auf einem Plastikfilm oder einem anderen flexiblen Substrat hergestellt. Die übliche Beschichtungstechnik für die Massenherstellung von Anzeigen durch das oben beschriebene Verfahren ist eine Walzenlaminierung mit einem Laminierungskleber, beispielsweise einem druckempfindlichen Kleber (PSA). Die Walzenlaminierung ist in besonderer Weise geeignet, da der bei einer solchen Laminierung benutzte Druck die Luft zwischen den beiden zu laminierenden Materialien ausquetscht, so dass unerwünschte Luftblasen in der fertigen Anzeige vermieden werden; derartige Luftblasen könnten unerwünschte Fehler in den Bildern erzeugen, die auf der Anzeige erzeugt werden.
  • Eine Vielzahl von Laminierungsklebern ist kommerziell verfügbar, und einige dieser kommerziell verfügbaren Materialien haben gezeigt, dass sie die physiochemischen Erfordernisse zur Benutzung bei einem Walzenlaminierungsverfahren erfüllen, indem sie eine Bindung genügender Festigkeit und Dauerhaftigkeit herstellen und chemisch mit den anderen Komponenten der Anzeige kompatibel sind und sie beispielsweise keine Materialien freisetzen, die eine ordnungsgemäße Schaltung des elektrophoretischen Mediums stören könnten. Leider gibt es für eine geeignete Arbeitsweise elektrophoretischer und anderer elektrooptischer Anzeigen eine Forderung, die bisher noch von keinem kommerziell verfügbaren druckempfindlichen Kleber erfüllt wurde, nämlich einen geeigneten Volumenwiderstand. Bei einer elektrooptischen Anzeige ist es sehr erwünscht, den Volumenwiderstand der Kleberschicht mit jenem des elektrooptischen Mediums selbst zu korrelieren. Wenn der Volumenwiderstand der Kleberschicht zu hoch ist, dann tritt ein beträchtlicher Spannungsabfall innerhalb der Kleberschicht ein, und dies erfordert eine Erhöhung der Spannung über den Elektroden, um den gleichen Spannungsabfall über dem elektrooptischen Medium zu erhalten und so die gleiche Schaltzeit für das Medium aufrecht zu erhalten. Eine Erhöhung der Spannung über den Elektroden ist jedoch unerwünscht, da hierdurch der Leistungsverbrauch der Anzeige erhöht wird und eine komplexere und kostspieligere Steuerschaltung notwendig ist, um (im Falle von batteriebetriebenen Einrichtungen) die erforderliche erhöhte Spannung zu erzeugen und zu verarbeiten. Wenn andererseits die Kleberschicht, die sich kontinuierlich über die Anzeige erstreckt, in Berührung mit einer Matrix von dicht benachbarten Elektroden steht, beispielsweise den Pixelelektrodengruppen, die für aktive Matrixanzeigen benutzt werden, dann sollte der Volumenwiderstand der Kleberschicht nicht zu niedrig sein, oder eine seitliche Ableitung des elektrischen Stromes durch die kontinuierliche Kleberschicht kann ein unerwünschtes Übersprechen zwischen benachbarten Elektroden verursachen.
  • Verkapselte elektrophoretische Medien besitzen im typischen Fall Volumenwiderstände in der Größenordnung von 5 × 1010 Ω cm, und die Volumenwiderstände der anderen elektrooptischen Medien liegen gewöhnlich in der gleichen Größenordnung. Aus den obigen Gründen sollte der Volumenwiderstand der Kleberschicht, die mit solchen Medien benutzt wird, etwa 1010 Ω cm betragen, wobei kommerzielle PSA-Volumenwiderstände von etwa 1012 bis 1015 Ω cm aufweisen. Es ist bekannt, dass die Volumenwiderstände von Isolatoren (und Kleberschichten sind nach normalen Normen Isolatoren) herabgesetzt werden können, indem ein leitfähiger Füller dem Isolator zugesetzt wird (beispielsweise Silberflocken, Kohlenstoffschwarz, Polyanilin oder Poly(3,4-Ethylendioxythiophen)). Leider gibt es große Schwierigkeiten, derartige Volumenwiderstände von etwa 1010 Ω cm für Kleber zu erreichen, die in elektrophoretischen Anzeigen benutzt werden. Experimentell wurde gefunden, dass dann, wenn der Anteil des Klebers graduell von Null erhöht wird, der Volumenwiderstand der Mischung im Wesentlichen gleich dem Volumenwiderstand des Klebers bleibt, bis ein Schwellwert (als Perkolationsschwellwert bezeichnet) erreicht wird. An dieser Stelle erzeugt eine geringe Erhöhung des Anteils des Füllstoffes einen erheblichen Abfall des Widerstandes um mehrere Größenordnungen auf einen Wert, der im typischen Fall um eine Größenordnung höher liegt als der des leitfähigen Füllstoffes selbst. Dies ist in 1 der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, die entnommen wurde von Donnet, J-B., et al (eds.), Carbon Black Science and Technology (2. Ausgabe, Marcel Dekker, New York, 1993), wo die Wirkung des Zusatzes verschiedener Typen von Kohlenstoffpartikeln zu hochdichtem Polyethylen veranschaulicht ist. Diese Figur zeigt, dass der Perkolationsschwellwert sich über einen weiten Bereich zwischen 5% bis auf mehr als 50% ändern kann. Nach diesem plötzlichen Abfall des Volumenwiderstandes verursacht ein weiteres Ansteigen in dem Anteil des leitfähigen Füllers nur ein sehr graduell weiter abfallendes Verhalten des Volumenwiderstandes der Mischung. Wenn man von einem Kleber mit einem Volumenwiderstand von etwa 1012 bis 1015 Ω cm ausgeht, dann fällt der gewünschte Volumenwiderstand von etwa 1010 Ω cm, der für Kleber bei elektrooptischen Anzeigen gefordert wird, im typischen Fall in der Mitte der Kompositions/Widerstandskurve sehr steil ab, wobei eine nur sehr kleine Änderung des Anteils des Füllstoffes eine Änderung des Volumenwiderstandes in einer Größenordnung verursachen kann. Es ist schwierig (und unter Massenherstellungsbedingungen unzweckmäßig), den Anteil des Füllers mit hinreichender Genauigkeit einzustellen, um den im Kleber gewünschten Volumenwiderstand aufrecht zu erhalten. Außerdem ist die Veränderung des Widerstandes mit den geänderten Füllstoffanteilen an dieser Stelle so ungeheuer, dass unvermeidbar kleine Änderungen in dem Anteil des Füllstoffes in bestimmten Stellen der Anzeige unerwünschte Wirkungen in der Anzeige hervorrufen könnten.
  • Es wurde festgestellt, dass der Volumenwiderstand von Klebern in bestimmter Weise auf den Bereich eingestellt werden kann, der zur Benutzung bei elektrooptischen Anzeigen erforderlich ist, indem der Kleber mit einem Füllstoff gemischt wird, der einen bestimmten Volumenwiderstand hat. Der Volumenwiderstand des Füllstoffes sollte nicht niedriger sein als zwei Größenordnungen kleiner als der beabsichtigte Volumenwiderstand der fertigen Mischung. Zweckmäßigerweise sollte der Volumenwiderstand des Füllstoffes wenigstens um eine Größenordnung kleiner sein als der beabsichtigte Volumenwiderstand der fertigen Mischung.
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrooptische Anzeige, bestehend aus einem ersten und zweiten Substrat und einer Kleberschicht und einer Schicht aus elektrooptischem Material zwischen dem ersten und zweiten Substrat, wobei die Kleberschicht einen Volumenwiderstand in einem Bereich zwischen 109 bis 1011 Ω cm besitzt. Die Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht aus einer Mischung eines Klebermaterials mit einem Volumenwiderstand von wenigstens 5 × 1011 Ω cm und einem Füllstoff besteht, der einen Volumenwiderstand von nicht weniger als 107 Ω cm besitzt, wobei der Füllstoff in der Mischung in einem Anteil vorhanden ist, der über dem Perkolationsschwellwert des Klebermaterials liegt.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Kleberzusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer Mischung eines Klebermaterials mit einem Volumenwiderstand von wenigstens 5 × 1011 Ω cm und einem Füllstoff besteht, dessen Volumenwiderstand nicht weniger als 107 Ω cm beträgt, wobei der Füllstoff in der Mischung in einem Anteil vorhanden ist, der über dem Perkolationsschwellwert des Klebermaterials liegt.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Kleberzusammensetzung mit einem Volumenwiderstand von X (wobei X eine willkürliche Zahl ist), beginnend mit einem Klebermaterial, das einen Volumenwiderstand von wenigstens 10X aufweist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Klebermaterial mit einem Füllstoff vermischt wird, dessen Volumenwiderstand nicht größer als 0,1X, aber nicht kleiner als 10–3X ist, wobei der Füllstoff mit dem Klebermaterial in einem Anteil über seinem Perkolationsschwellwert im Klebermaterial vermischt ist.
  • 1 der beiliegenden Zeichnung ist eine graphische Darstellung, die die Änderung des Volumenwiderstandes von Polyethylen bei Zusatz verschiedener Anteile von Ruß zeigt;
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung des Volumenwiderstandes von GME-2417 (siehe unten) bei Zusatz verschiedener Anteile von Soluol 105-304 (siehe unten) zeigt, wie im Beispiel 1 weiter unten beschrieben;
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung des Volumenwiderstandes von GME-2417 (siehe unten) bei Zusatz verschiedener Anteile von NeoRez R9320 (siehe unten) zeigt, wie im Beispiel 2 beschrieben.
  • Wie erwähnt, schafft die vorliegende Erfindung eine Kleberzusammensetzung, bestehend aus einer Mischung eines Klebermaterials mit einem Volumenwiderstand von wenigstens 5 × 1011 Ω cm und einem Füllstoff mit einem Volumenwiderstand von nicht weniger als 107 Ω cm, wobei der Füllstoff in der Mischung in einem Anteil über seinem Perkolationsschwellwert in dem Klebermaterial vorhanden ist, und die Erfindung umfasst eine elektrooptische Anzeige, die diese Kleberzusammensetzung aufweist. Der Volumenwiderstand der erfindungsgemäßen Kleberzusammensetzung kann in leicht einstellbarer Weise verändert werden, indem der Anteil des Füllstoffes verändert wird, und dadurch lässt sich der Volumenwiderstand auf seinen optimalen Wert in Bezug auf das jeweilige spezielle elektrooptische Medium und andere Bestandteile der Anzeige einstellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere anwendbar in Verbindung mit druckempfindlichen Klebern, aber sie ist auch in Verbindung mit anderen Typen von Klebern anwendbar, beispielsweise Heißschmelzklebern und durch Wärme aktivierte Kleber. Die im Rahmen der Erfindung benutzten PSA's können auf Wasser basierend, auf Lösungsmittel basierend oder 100 % aus Festkörpern bestehen, beispielsweise aus durch Ultraviolettlicht härtbaren PSA's, und es können beispielsweise Acrylate, Urethane oder auf Silicium basierende PSA's Anwendung finden. Spezielle kommerzielle Materialien, die sich als zweckmäßig in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung erwiesen haben, umfassen Gelva (eingetragene Marke)-Multipolymer-Kunstharzemulsion 2417 (gewöhnlich bekannt unter GME-2417), eine Acrylmultipolymeremulsion, die von Solutia Inc., 10300 Olive Boulevard, P.O.Box 66760, St. Louis MO 63166-6760, USA und Reichhold 97982-01 verfügbar ist, ein auf Acryl basierendes PSA mit einer Glasübergangstemperatur von ungefähr –45°C, verfügbar von Reichhold, Inc., P.O.Box 13582, Research Triangle Park NC 27709-3582, USA.
  • Der in Verbindung mit der Erfindung benutzte Füllstoff ist im typischen Fall ein Material mit einem Volumenwiderstand in dem Bereich zwischen 108 bis 5 × 109 Ω cm, und geeignete Materialien umfassen Polyethylenglycol, Urethanpolymerdispersionen, bestimmte Acrylatpolymere, Diamant, Zirkoniumoxide, Siliciumcarbide und mit Natrium dotiertes Glas. Der gegenwärtig bevorzugte Füllstoff ist Soluol 21-105HS, ein Polyurethan, verfügbar von Soluol Chemical Co., Inc., P.O.Box 112, West Warwick RI 02893, USA; Soluol 105-304 vom gleichen Hersteller hat sich ebenfalls als nützlich erwiesen. Der Perkolationsschwellwert für die Füllstoffe variiert in weiten Grenzen von mehr als 20 bis auf weniger als 2 Volumenprozent, jedoch kann er leicht empirisch für jede spezifische Klebermaterial-Füllkombination bestimmt werden; wie in den Beispielen weiter unten veranschaulicht, hat die Veränderung des Volumenwiderstandes mit unterschiedlichen Füllstoffanteilen in der Klebermaterial-Füllstoffmischung die gleiche allgemeine Form wie in 1 dargestellt, mit einem scharfen charakteristischen Abfall des Volumenwiderstandes im Perkolationsschwellwert. Demgemäß liegt der Anteil des Füllstoffes in der Kleberschicht im typischen Fall im Bereich zwischen 3 bis 50 Gewichtsprozent. Die gegenwärtig bevorzugte Mischung zur Benutzung bei laminierten elektrooptischen Anzeigen beträgt 20 Gewichtsprozent (berechnet nach Trockengewicht) von Soluol 21-105HS-Füllstoff und 80 Gewichtsprozent Reichhold 97982-01 druckempfindlichen Kleber.
  • Das elektrooptische Medium, das in der erfindungsgemäßen Anzeige vorhanden ist, kann irgendeines der oben erwähnten Typen sein. So kann das elektrooptische Medium ein rotierendes bichromales Glied oder ein elektrochromes Medium sein. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass das elektrooptische Medium ein elektrophoretisches Medium ist, das aus einer Vielzahl von Kapseln besteht, wobei jede Kapsel eine Kapselwand und eine innere Phase besitzt, die elektrisch geladene Partikal, suspendiert in einem Suspendierungsfluid, aufweist und in der Lage ist, bei Anlegen eines elektrischen Feldes an das elektrophoretische Medium eine Bewegung durch das Fluid durchzuführen. Zweckmäßigerweise umfasst zusätzlich zu den Kapseln das elektrophoretische Medium einen Polymerbinder, in dem die Kapseln gehaltert sind.
  • Wie ebenfalls bereits erwähnt, kann die Anzeige irgendeine der Formen aufweisen, wie sie in den erwähnten Patenten und Anmeldungen beschrieben sind. Demgemäß besteht die Anzeige im typischen Fall aus wenigstens einer Elektrode, die zwischen dem elektrooptischen Medium und einem der Substrate angeordnet ist, wobei über diese Elektrode ein elektrisches Feld ω an das elektrooptische Medium angelegt wird. Allgemein umfasst die Anzeige zwei Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten des elektrooptischen Mediums und zwischen dem elektrooptischen Medium und den beiden Substraten angeordnet sind, und wenigstens eine der Elektroden und das benachbarte Substrat sind lichtdurchlässig, so dass das elektrooptische Medium durch das lichtdurchlässige Substrat und die lichtdurchlässige Elektrode betrachtet werden kann.
  • Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung, um Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen, Verfahren und Techniken der Erfindung zu erläutern.
  • Beispiel 1
  • Das Beispiel 1 veranschaulicht die Veränderung des Volumenwiderstandes, der durch Zusatz von Soluol 105-304 zu dem erwähnten GME-2417 erreicht wird.
  • Es wurden verschiedene Anteile von Soluol 105-304 mit GME-2417 vermischt, und die Volumenwiderstände der Filme, die aus den resultierenden Mischungen hergestellt waren, wurden nach Messung des Stromflusses durch einen Film bekannter Dimension bei Anwendung einer bekannten Spannung berechnet. Die Ergebnisse sind in 2 der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht. Hier sind auch theoretische Ergebnisse dargestellt, berechnet unter der Annahme eines Perkolationsschwellwertes für Soluol 105-304 von 25 Volumenprozent. Ein einfaches Modell für das Perkolationsverhalten nimmt an, dass für Füllstoffbeschickungen unter dem Perkolationsschwellwert der Widerstand einer Mischung gegeben ist durch den Widerstand des Volumenanteilgewichts des Klebermaterials in Reihe mit dem Füllstoff. In anderen Worten ausgedrückt, beträgt vor der Perkolation: VRMischung = ρKleberϕKleber + ρFüllstoffϕFüllstoff
  • Dabei ist ρ der Volumenwiderstand und ϕ ist der Volumenanteil eines jeden Materials in dem Film. Eine Mischung mit einem Füllstoffanteil über dem Perkolationsschwellwert verhält sich elektrisch wie zwei in Reihe geschaltete Widerstände, und der Filmwiderstand kann berechnet werden durch:
    Figure 00130001
  • Die offenen Kreise in 2 (und jene in 3, die weiter unten erläutert werden) sind Volumenwiderstandswerte, berechnet unter Benutzung dieser Gleichungen.
  • Aus 2 ist ersichtlich, dass dieses Modell den experimentellen Daten vernünftig gut angepasst ist. Es ist auch ersichtlich, dass bei etwa 40 Volumenprozent Füllstoffanteil diese Mischung einen Volumenwiderstand von etwa 109 Ω cm hat und demgemäß nützlich ist zur Laminierung in einer elektrooptischen Anzeige.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Veränderung im Volumenwiderstand, die erreicht wurde durch Zusatz von NeoRez R 9320 (ein wasserdispergierbares Polyurethan, welches von NeoResins, 730 Main Street, Wilmington, MA 01887 vertrieben wird) zu dem vorerwähnten GME-2417.
  • Verschiedene Anteile von NeoRez R 9320 wurden mit GME-2417 gemischt, und es wurden die Volumenwiderstände der resultierenden Mischungen in der gleichen Weise gemessen wie bei dem obigen Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in 3 der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Hier sind auch die theoretischen Ergebnisse dargestellt, die unter der Annahme eines Perkolationsschwellwertes von 20 Volumenprozent berechnet wurden. Wie bei dem obigen Beispiel 1 stellen die experimentellen Ergebnisse eine vernünftig gute Anpassung an das Modell dar, und es zeigt sich ein plötzlicher Abfall beim Durchlauf des Perkolationsschwellwertes und ein langsames Absinken danach, wenn der Anteil des Füllstoffes erhöht wird. Es ist auch ersichtlich, dass bei etwa 40 Prozent Füllstoff die Mischung einen Volumenwiderstand von etwa 3 × 1010 Ω cm besitzt, wodurch die Mischung geeignet ist zur Benutzung bei der Laminierung einer elektrooptischen Anzeige.
  • Abgesehen von dem Einschluss der Kleberzusammensetzung gemäß der Erfindung können die elektrophoretischen Medien und Anzeigen der vorliegenden Erfindung die gleichen Komponenten und Herstellungstechniken benutzen, wie dies in den erwähnten Patenten und Anmeldungen von MIT und E INK beschrieben ist, auf die der Leser bezüglich weiterer Informationen verwiesen wird.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine einfache Optimierung von Kleberzusammensetzungen in elektrooptischen Anzeigen ermöglicht. Die vorliegende Erfindung kann einfach verfügbare Materialien benutzen, um die erwünschte Einstellung der Volumenwiderstände der Kleber zu erreichen, und es sind nur herkömmliche Vorrichtungen und Verarbeitungstechniken erforderlich, mit denen der Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung elektrooptischer Anzeigen vertraut ist.

Claims (14)

  1. Elektrooptische Anzeige mit einem ersten und einem zweiten Substrat und mit einer Klebeschicht und einer Schicht aus elektrooptischem Material zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat, wobei die Klebeschicht einen Volumenwiderstand zwischen 109 und 1011 Ω cm aufweist und die Klebesschicht dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer Mischung eines Klebematerials mit einem Volumenwiderstand von wenigstens 5 × 1011 Ω cm und einem Füllstoff besteht, dessen Volumenwiderstand nicht kleiner als 107 Ω cm ist, wobei der Füllstoff in der Mischung in einem Anteil vorhanden ist, der über dem Percolations-Schwellwert in dem Klebermaterial liegt.
  2. Elektrooptische Anzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebermaterial aus einem druckempfindlichen Kleber besteht.
  3. Elektrooptische Anzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der druckempfindliche Kleber einen Volumenwiderstand zwischen 1012 und 1015 Ω cm hat.
  4. Elektrooptische Anzeige nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der druckempfindliche Kleber ein Acrylat, ein Urethan oder ein auf Silicon basierender, druckempfindlicher Kleber ist.
  5. Elektrooptische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff einen Volumenwiderstand zwischen 108 und 5 × 109 Ω cm aufweist.
  6. Elektrooptische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe besteht: Polyethylenglycol, eine Polyurethanpolymerdispersion, ein Acrylatpolymer, Diamant, Zirkoniumoxid, Siliciumcarbid und mit Natrium dotiertes Glas.
  7. Elektrooptische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff 3 bis 50 Gew.-% der Kleberschicht aufweist.
  8. Elektrooptische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrooptische Medium rotierende Bichromatkügelchen oder ein elektrochromes Medium aufweist.
  9. Elektrooptische Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrooptische Medium ein elektrophoretisches Medium bestehend aus einer Vielzahl von Kapseln aufweist, wobei jede Kapsel eine Kapselwand und eine innere Phase besitzt, die elektrisch geladene Partikel aufweist, welche in einem Suspendierungsfluid suspendiert und in der Lage sind, sich durch das Fluid bei Anlegen eines elektrischen Feldes an das elektrophoretische Medium zu bewegen.
  10. Elektrooptische Anzeige nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Polymerbinder, in dem die Kapseln gehaltert sind.
  11. Elektrooptische Anzeige nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode zwischen dem elektrooptischen Medium und einem der Substrate angeordnet ist, und die Elektrode ein elektrisches Feld an das elektrooptische Medium anlegt.
  12. Elektrooptische Anzeige nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch zwei Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten des elektrooptischen Mediums angeordnet sind und zwischen dem elektrooptischen Medium und den zwei Substraten liegen, wobei wenigstens eine Elektrode und das benachbarte Substrat lichtdurchlässig sind, so dass das elektrooptische Medium durch das lichtdurchlässige Substrat und die lichtdurchlässige Elektrode beobachtet werden kann.
  13. Kleberzusammensetzung, gekennzeichnet durch eine Mischung eines Klebermaterials mit einem Volumenwiderstand von wenigstens 5 × 1011 Ω cm und einem Füllstoff mit einem Volumenwiderstand von nicht weniger als 107 Ω cm, wobei der Füllstoff in der Mischung in einem Anteil vorhanden ist, der über dem Percolations-Schwellwert des Klebermaterials liegt.
  14. Verfahren zur Erzeugung einer Kleberzusammensetzung mit einem Volumenwiderstand von X (wobei X eine willkürliche Zahl ist) beginnend mit einem Klebermaterial, das einen Volumenwiderstand von wenigstens 10 X besitzt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Klebermaterial mit einem Füllstoff gemischt wird, das einen Volumenwiderstand von nicht mehr als 0,1X, aber nicht weniger als 10–3 X besitzt, und wobei der Füllstoff mit dem Klebermaterial mit einem Anteil vermischt wird, der über dem Percolations-Schwellwert des Klebermaterials liegt.
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