CN103180782B

CN103180782B - 电泳显示设备

Info

Publication number: CN103180782B
Application number: CN201180050499.1A
Authority: CN
Inventors: 井上浩; 吉次智规
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: KR20130140747A; TW201241534A; EP2634620A4; JP4882020B1; TWI531850B; CN103180782A; WO2012056981A1; US20130208346A1; EP2634620A1; JP2012108442A

Abstract

本发明提供了一种可以显示高精度彩色图像的电泳显示设备。所述电泳显示设备包括：多个显示部件，其每一个显示单一像素；第一电极；和第二电极；所述显示部件以矩阵形式设置，并且每一个显示部件具有包含带电粒子的至少三层单元；所述第一电极中的每一个设置在每一个单元的上表面或下表面上；所述第二电极中的每一个设置在每一个单元的侧边上；并且所述带电粒子针对在每一个显示部件中的各个单元具有不同的颜色。

Description

电泳显示设备

技术领域

本发明涉及一种电泳显示设备。

背景技术

近年来，利用带电粒子电泳的电泳显示设备（所谓的“电子纸”）作为用于下一代显示设备的最有前途的技术已经引起了注意。像这样的电泳显示设备，例如在专利文件1中提出的，使用微胶囊带电粒子显示彩色图像的电泳显示设备是广为人知的。该电泳显示设备具有在前侧和后侧设置有电极的多个微胶囊。每一个微胶囊用带正电荷的白色粒子和带负电荷的彩色粒子（例如，蓝绿色，品红色，或黄色）填充。在该设备中，当电压施加到电极上使得在微胶囊的前侧上的电极为负，且在后侧上的电极为正时，白色带电粒子移动到微胶囊的前侧，而彩色带电粒子移动到微胶囊的后侧。因此，屏幕显示白色。相反地，当电压施加到电极上使得微胶囊的前侧电极为正且后侧电极为负时，彩色带电粒子移动到微胶囊的前侧，而白色带电粒子移动到后侧。因此，屏幕显示彩色带电粒子的颜色。

引用文件列表

专利文献

PTL1:JP2005-241784A

发明内容

（一）要解决的技术问题

根据上述电泳显示设备，例如，当在屏幕上的某个范围内显示蓝色时，用蓝绿色带电粒子填充的微胶囊中的彩色带电粒子向前侧移动，而在该范围内，在其它微胶囊中的白色带电粒子向前侧移动。更具体地，在不是用蓝绿色的彩色带电粒子填充的微胶囊中，彩色带电粒子不用来显示颜色。由于在屏幕上组合地显示蓝色和白色，图像的颜色是浅的。因此，该电泳显示设备的问题在于，其不能显示高精度彩色图像。

因此，本发明的一个目的是，提供可以显示高精度彩色图像的电泳显示设备。

（二）技术方案

本发明的电泳显示设备旨在解决上述问题。所述电泳显示设备包括：多个显示部件，其每一个显示单一像素；第一电极；和第二电极；所述显示部件以矩阵形式设置，并且每一个显示部件具有包含带电粒子的至少三层单元；所述第一电极中的每一个设置在每一个单元的上表面或下表面上；所述第二电极中的每一个设置在每一个单元的侧边上；并且所述带电粒子针对在每一个显示部件中的各个单元具有不同的颜色。

在所述电泳显示设备中，每一个所述显示部件针对单一像素设置，并且每一个显示部件具有至少三层单元。由于所述单元中的每一个包含具有不同颜色的带电粒子，通过向所述第一电极和所述第二电极施加电压，一个像素可以显示各种颜色。在图像范围内，不出现没用的像素，并且可以显示高精度彩色图像。在本发明中，所述“针对每一个单元的不同颜色”不受限制，例如可以使用蓝绿色，品红色和黄色，或者可以使用红色，绿色和蓝色。在本发明中，所述“单元的侧边”指的是单元的上部外围边缘，下部外围边缘，和侧边。

在所述电泳显示设备中，优选地是所述第一电极和所述第二电极中的一个设置在所述单元的外侧，而另一个设置在所述单元的内侧。根据这个结构，所述第一电极和所述第二电极被所述单元分开。因此，例如，即使当所述单元由于用手指、手写笔等按压所述显示部件而变形时，所述第一电极和所述第二电极彼此不接触。因此，可以防止在所述第一电极和所述第二电极之间发生短路。

在所述电泳显示设备中，所述第一电极和所述第二电极都可以设置在所述单元的外侧，并且所述第二电极可以设置在所述单元的侧面上。根据这个结构，即使当所述单元沿径向方向内部变形时，至少所述单元在所述第一电极和所述第二电极之间的侧壁阻断所述第一电极和所述第二电极之间的接触。因此，可以防止在所述第一电极和所述第二电极之间发生短路。

在所述电泳显示设备中，所述第二电极可以围绕每一个单元的整个侧边设置。根据这个结构，在所述单元的侧面上可以可靠地收集不用于像素颜色显示的带电粒子。因此，可以显示更高精度的彩色图像。

所述电泳显示设备可以还包括用于屏蔽在第二电极中收集的所述带电粒子的屏蔽装置，并且每一个屏蔽装置覆盖每一个显示部件的上部外围边缘。根据这个结构，可以可靠地不可见未用于像素颜色显示的带电粒子。因此，可以显示更高精度的彩色图像。

所述电泳显示设备还包括用于反射穿过所述单元的光的反射器，并且每一个反射器设置在每一个显示部件下。

在所述电泳显示设备中，所述带电粒子是由含氟材料制成的带负电荷的驻极体粒子。根据这个结构，所述带电粒子可以规律地并且快速地进行电泳。

（三）有益效果

本发明可以显示高精度彩色图像。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的电泳显示设备的前截面示意图。

图2是示出了根据本发明的一个实施方式的电泳显示设备中带电粒子运动的立体图。

图3是示出了根据本发明的一个实施方式的电泳显示设备的活动的前截面示意图。

图4是根据上述实施方式的修改示例的电泳显示设备中的单元的前截面示意图。

图5是根据上述实施方式的修改示例的电泳显示设备的前截面示意图。

图6是根据上述实施方式的修改示例的电泳显示设备中的单元的前截面示意图。

图7是根据上述实施方式的修改示例的电泳显示设备的前截面示意图。

图8是根据上述实施方式的修改示例的电泳显示设备中的单元的前截面示意图。

具体实施方式

下面，参照附图描述根据本发明的电泳显示设备的一个实施方式。

如图1所示，根据这个实施方式的电泳显示设备1包括多个显示部件2。每一个显示部件2具有第一至第三单元5a至5c，并且每一个单元中设置有第一电极3和第二电极4。

每一个显示部件2针对形成图像的单一像素设置，并且每一个显示部件2包括在高度方向层压的第一至第三单元5a至5c，如图1所示。第一至第三单元5a至5c由玻璃或透明合成树脂制成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，使得光线可以穿过它们。随后将描述，每一个单元的底部设置有用于支承第一电极3和第二电极4的底部7。底部7的材料例如是玻璃或透明合成树脂，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯，但是不限制在可以支承第一电极3和第二电极4的树脂或金属的范围内。此外，在第三单元5c下可以设置用于反射穿过显示部件2的光的反射器，或用作图像背景颜色的白板或黑板。此外，可以在第一单元5a的上部外围边缘上设置屏蔽装置，从而屏蔽随后将描述的在第二电极4中收集的第一至第三带电粒子6a至6c。屏蔽装置可以例如以下述方式形成，即，通过在第一单元5a的上部外围边缘上放置铬金属膜、氧化铬膜、由满足阻光属性、耐蚀性等的材料制成的黑色基体、或有色树脂；或通过用可以屏蔽第一至第三带电粒子6a至6c的颜色（例如黑色）直接着色第一单元5a的上部外围边缘。屏蔽装置的面积不受限制，但是优选地是基于第一单元5a的上表面面积的0.5至40%。

如图1所示，第一至第三单元5a至5c中的每一个的内部设置有稍后将描述的用于收集第一至第三带电粒子6a至6c的第一电极3和第二电极4。第二电极4围绕第一至第三单元5a至5c的每一个的内侧的整个周长设置。第一电极3设置在位于第二电极4的内侧上的第一至第三单元5a至5c中的每一个的底部上，使得防止了在第一电极3和第二电极4之间发生短路。第一电极3可以具有各种形式，例如片状、条状、格状、或点状。第一电极3和第二电极4的材料不受限制。例如，可以使用诸如铜或银的高导电金属，透明导电树脂、ITO（铟锡氧化物）膜等。

此外，如图1所示，第一单元5a包含蓝绿色的第一带电粒子6a，第二单元5b包含品红色的第二带电粒子6b，并且第三单元5c包含黄色的第三带电粒子6c。另外，第一至第三单元5a至5c中的每一个由用于使第一至第三带电粒子6a至6c电泳的电泳介质填满。电泳介质的示例包括空气介质和液体介质，例如乙二醇（EG）、丙二醇(PG)、甘油、二甲基硅油和其它硅油，全氟聚醚油和其它含氟油，以及石油。在液体介质中，硅油是特别优选的。

第一至第三带电粒子6a至6c是由含氟材料制成的带负电荷的驻极体粒子。第一至第三带电粒子6a至6c的平均粒径不受限制；但是，针对小型显示器，平均粒径是0.01至20μm，而针对大型显示器，平均粒径是0.5至3mm，优选地是1至2mm。

针对小型显示器的第一至第三带电粒子6a至6c以下述方式制成，即，例如用电子射线或辐射线对在大气压下或高压下具有液相的含氟（不可聚合的）化合物或含氟可聚合化合物在与这些化合物不相容的液体中进行乳化，从而产生在电泳介质中是悬浮或者是再分散形式的乳化粒子。电子射线或辐射线的辐射条件不受限制，只要所述粒子被适当地处理成驻极体粒子。例如，可以使用电子线性加速器发射约10至50kGy的电子射线实现辐射。辐射线辐射可以例如通过发射约1至15kGy的伽马射线来实现。在高压下具有液相的含氟化合物或含氟可聚合化合物的适当的示例是在约0°C至100°C的温度下并且在5至30巴的压力下具有液相的那些。当使用这样的化合物时，在化合物是液相的条件下产生化合物的乳化粒子。当使用含氟可聚合化合物时，化合物的乳化粒子被热量、紫外线照射等固化。例如，当使用热量固化时，乳化粒子在约80°C的温度下被加热约1小时。当使用紫外线照射固化时，乳化粒子经受具有365nm波长的1至2J/cm²的紫外线照射。

含氟化合物的示例包括各种已知的含氟树脂、含氟油、含氟粘合剂等。含氟树脂的示例包括四氟乙烯树脂等，例如由FR₁C=R₁R₂表示的聚四氟乙烯（PTFE），其中R₁=F或H，R₂=F,H,Cl,或其它任意元素。含氟油的示例包括全氟聚醚油，氯三氟乙烯低聚物等，例如全氟聚醚油（产品名：“DEMNUM”，大金工业株式会社）和氯三氟乙烯低聚物（产品名：“DAIFLOIL”，大金工业株式会社）。含氟粘合剂的示例包括紫外线固化的氟化环氧基树脂粘合剂等，例如“OPTODYNE”（产品名，大金工业株式会社）。

含氟可聚合化合物的示例包括各种已知的含氟弹性体，含氟清漆，可聚合氟碳树脂等。用作含氟可聚合化合物的含氟弹性体的示例包括直链氟聚醚化合物，例如“SIFEL3590-N”,“SIFEL2610”和“SEFEL8470”（都是信越化学工业株式会社的产品）。含氟清漆的示例包括四氟乙烯/乙烯基单体共聚物（产品名：“Zeffle”，大金工业株式会社）等。可聚合氟碳树脂的示例包括可聚合非晶氟碳树脂（产品名：“CYTOP”,旭硝子株式会社）等。

与含氟化合物和含氟可聚合化合物不相容的液体不受限制。其示例包括水，乙二醇（EG），丙二醇（PG），甘油，和硅油。根据要使用的含氟化合物或含氟可聚合化合物，从这些液体中选择合适的液体。另外，所谓的电泳介质可以用作与含氟化合物和含氟可聚合化合物不相容的液体。电泳介质的示例包括乙二醇（EG），丙二醇（PG），甘油，二甲基硅油和其它硅油，全氟聚醚油和其它含氟油，以及石油。

用于乳化的乳化剂示例包括聚乙烯醇和乙烯马来酸酐。在与含氟化合物和含氟可聚化合物不相容的液体中的乳化剂的含量优选地是约1至10wt%。乳化粒子可以通过将那些化合物放入例如搅拌器、混合器、均质器等的已知混合设备中来制备，并将它们混合均匀。在这种情况下，优选地在加热的情况下进行混合。

针对大型显示器的第一至第三带电粒子6a至6c例如以下述方式生产，即，通过用电子射线或辐射线辐射含氟树脂片材从而将所述树脂片材转变为驻极体片材，并且用已知塑料薄膜研磨机等研磨驻极体片材。电子射线或辐射线的辐射条件不受限制，只要所述含氟树脂片材被处理成驻极体片材；但是，辐射优选地通过将电子射线或辐射线同时并且一致地从垂直方向照射到整个片材来进行。电子射线或辐射线的辐射例如可以使用电子线性加速器通过发射约10至2,000kGy的电子射线或约1至15kGy的伽马射线来执行。

含氟树脂片材不受限制，只要作为电子陷阱。其示例包括四氟乙烯-六氟丙烯共聚物片材（FEP），四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物片材（PFA），聚四氟乙烯片材（PTFE），四氟乙烯-乙烯共聚物片材（ETFE），聚偏二氟乙烯片材（PVDF），聚三氟氯乙烯片材（PCTFE），氯三氟乙烯-乙烯共聚物片材（ECTFE）等。在这些含氟树脂片材中，FEP片材、PFA片材，和PTFE片材中的至少一个是特别优选的。

上述含氟化合物，含氟可聚合化合物和含氟树脂片材预先包含一种颜料。所述颜料不受限制。其示例包括含氮颜料，例如β-萘酚类颜料、色酚AS类颜料、乙酰乙酸类颜料、芳酰胺类颜料、吡唑啉酮类颜料、乙酰乙酸芳酰胺类颜料（acetoaceticacidarylamide-basedpigment）、β-羟萘甲酸类（BON酸类颜料）、乙酰乙酸丙烯类颜料（acetoaceticacidallylide-basedpigment）等。其它示例包括多环颜料，例如酞化青染料类颜料，蒽醌类（一种化学物质（threne））颜料、二萘嵌苯类或紫环酮类颜料、靛蓝类或硫靛类颜料、喹吖（二）酮类颜料、二恶嗪类颜料、异吲哚啉酮类颜料、喹酞酮类颜料、金属络合物颜料、次甲基类或含氮次甲基类颜料、吡咯并吡咯二酮类颜料等。还有其它示例包括吖嗪颜料、日光荧光涂料（树脂染料固溶体）、中空树脂颜料、亚硝基颜料、硝基颜料、天然颜料等。颜料还可以从商品中选择，例如Symuler坚牢黄（SymulerFastYellow4GO），Fasdtogen特级品红色（FasdtogenSuperMagentaRG），Fasdtogen蓝色（FasdtogenBlueTGR）(DIC株式会社)，富士坚牢红（FujiFastRed7R3300E），富士永固洋红（FujiFastCarmine527）(富士色素株式会社)（FujiShikisoK.K.）等。色素粒径优选地是约0.02至20μm，并且更优选地约0.02至3μm。

接下来，将参照图2和图3描述上述电泳显示设备的操作。在图2中，第一至第三单元5a至5c共同用“单元5”表示，并且第一至第三带电粒子共同用“带电粒子6”表示。

当电泳显示设备1将在某个像素中显示蓝色时，电压施加到第一电极3和第二电极4，使得在包含蓝绿色的第一带电粒子6a的第一单元5a中，第一电极3为正并且第二电极4为负。因此，第一带电粒子6a附着到第一电极3并且位于第一单元5a的底部（图2（a））。相反地，在第二单元5a和第三单元5b中，当电压施加到第一电极3和第二电极4使得第一电极3为负而第二电极4为正时，第二带电粒子6b和第三带电粒子6c附着到第二电极4并且位于第二和第三单元5a和5b的内侧（图2（b））。当显示部件2在这种情况下从上方观测时，只能看到第一带电粒子6a的颜色（蓝绿色）。看不到第二带电粒子6b的颜色（品红色）和第三带电粒子6c的颜色（黄色），因为这些粒子隐藏在第二单元5b和第三单元5c，第二电极4，或屏蔽装置之后。因此，像素显示蓝色（图3（a））。

此外，为了在某个像素中显示红色，在第二单元5b中使第一电极3为正而第二电极4为负，使得第二带电粒子6b移动到第二单元5b的底部（图2（a））。在第一单元5a和第三单元5c中，使第一电极3为负而第二电极4为正，使得第一带电粒子6a和第三带电粒子6c移动到第一单元5a和第三单元5c的内侧（图2（b））。当在这种情况下从上方观测显示部件2时，只能看到第二带电粒子6b的颜色（品红色）。看不到第一带电粒子6a的颜色（蓝绿色）和第三带电粒子6c的颜色（黄色），因为这些粒子隐藏在第一单元5a和第三单元5c，第二电极4或屏蔽装置之后。因此，像素显示红色（图3（b））。

类似地，为了在某个像素中显示黄色，在第三单元5c中使第一电极3为正而第二电极4为负，使得第三带电粒子6c移动到第三单元5c的底部（图2（a））。在第一单元5a和第二单元5b中，使第一电极3为负而第二电极4为正，使得第一带电粒子6a和第二带电粒子6b移动到第一单元5a和第二单元5b的内侧（图2（b））。当在这种情况下从上方观测显示部件2时，只能看到第三带电粒子6c的颜色（黄色）。看不到第一带电粒子6a的颜色（蓝绿色）和第二带电粒子6b的颜色（品红色），因为这些粒子隐藏在第一单元5a和第二单元5b，第二电极4或屏蔽装置之后。因此，像素显示黄色（图3（c））。

此外，为了在某个像素中显示黑色，调整施加到第一电极3和第二电极4上的电压值使得第一至第三带电粒子6a至6c在第一至第三单元5a至5c中分散（图3（d））。当在这种情况下从上方观测显示部件2时，看到第一至第三带电粒子6a至6c的颜色混合在一起。因此，像素颜色是黑色。

如上所述，在这个实施方式的电泳显示设备1中，对应于单一像素的每一个单独的显示部件2包括层压的第一至第三单元5a至5c。第一至第三带电粒子6a至6c在第一至第三单元5a至5c中的运动允许一个像素显示各种颜色。因此，在图像范围内不存在无助于图像显示的没用的像素。因此，可以显示高精度彩色图像。

以上描述了本发明的一个实施方式，但是，本发明不限于此，并且在不脱离本发明范围的情况下可以做出各种修改。例如，第一至第三单元5a至5c的形式不限于矩形，它们可以形成为各种形状，例如圆柱体形状或多边形柱体形状。

在上述实施方式中，显示部件2包括三层单元，但是可以具有至少三层单元。当显示部件包括四层以上单元时，可以提供包含除了蓝绿色、品红色和黄色以外颜色的带电粒子（例如白色、黑色或中性）的单元。

在上述实施方式中，显示部件2具有一种结构，在这种结构中，包含第一带电粒子6a(蓝绿色)的第一单元5a，包含第二带电粒子6b（品红色）的第二单元5b，以及包含第三带电粒子（黄色）的第三单元5c以这样的顺序层压；但是，这些单元层压的顺序可以改变。

在上述实施方式中，第一至第三带电粒子6a至6c分别是蓝绿色、品红色和黄色的；但是带电粒子的颜色可以适当地选择。例如，带电粒子的颜色可以是红色、绿色和蓝色。

在上述实施方式中，第一至第三带电粒子6a至6c是带负电荷的驻极体粒子，但是不限于此，只要粒子在单元中可以电泳。粒子可以带正电荷，或可以不具有驻极体属性。

在上述实施方式中，第二电极4围绕每一个单元的整个内侧设置；但是，在单元的侧面可以收集带电粒子就足够了。例如，第二电极4可以只在单元的一个侧面设置。

在上述实施方式中，第一电极3和第二电极4设置在每一个单元上；但是，在单元的底部或侧面可以收集带电粒子就足够了。如图4至8所示，第一电极和第二电极中的至少一个可以设置在单元的外侧。

如图4(a)和4(b)所示，当第一电极3设置在单元5底部的内侧时，第二电极4可以设置在单元5外侧上侧边或下侧边上。此外，如图5(a)和5(b)所示，第二电极4可以整体地形成在相邻的单元5之间。第一电极3和第二电极4因此被单元5的顶部51或底部52分隔开。因此，例如，即使当单元5由于用手指、手写笔等按压电泳显示设备的显示部件而变形时，第一电极3和第二电极4彼此不接触，并且可以防止发生短路。

如图4(c)所示，第一电极3可以设置在单元5底部的内侧，而第二电极4可以设置在单元5的外侧上。单元5的侧壁53因此位于第一电极3和第二电极4之间。这可以防止在第一电极3和第二电极之间短路。但是，在这种情况下，优选地在相邻的单元5之间设置隔板8，如图5(c)所示，从而防止在相邻单元5中的第二电极4彼此接触。隔板8的材料不受限制。其示例包括热固性树脂，例如苯酚、环氧基树脂、三聚氰胺、尿素、和聚氨酯；以及绝缘体，例如聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸树脂、和其它通用塑料。在图4和图5中，第一电极3设置在单元5的底部上，但是也可以设置在单元5的顶部上。

如图6(a)和6(b)所示，当第二电极4设置在单元5的内侧上时，第一电极3可以设置在单元5的外侧上表面或下表面上。在这种情况下，第一电极3可以整体地形成在多个单元5中，如图7(a)和7(b)所示。单元5的顶部51或底部52由此位于第一电极3和第二电极4之间。这可以防止在第一电极3和第二电极4之间短路。

如图8（a）所示，在单元5的外侧，第一电极3可以设置在单元5的底部上，而第二电极4可以设置在单元5的顶部上。在这种情况下，单元5的顶部51和底部52位于第一电极3和第二电极4之间，并且这可以防止在第一电极3和第二电极4之间短路。

此外，如图8（b）所示，在单元5的外侧，当第一电极3设置在单元5的底部上，而第二电极4设置在单元5的侧面上时，单元5的侧壁53和底部52位于第一电极3和第二电极4之间。因此，即使当单元5在径向方向内部变形时，也可以防止在第一电极3和第二电极4之间发生短路。在图8中，第一电极3设置在单元5的底部，但是也可以设置在单元5的顶部上。

参考标记列表：

1：电泳显示设备

2：显示部件

3：第一电极

4：第二电极

5a至5c：第一至第三单元

6a至6c：第一至第三带电粒子

Claims

1.一种电泳显示设备，其包括：

多个显示部件，其每一个显示单一像素；

第一电极；和

第二电极；

所述显示部件以矩阵形式设置，并且每一个显示部件具有包含带电粒子的至少三层单元；

所述第一电极中的每一个设置在每一个单元的上表面或下表面上；

所述第二电极中的每一个设置在每一个单元的侧边上；并且

所述带电粒子是带负电荷的驻极体粒子，由含氟化合物制成，所述含氟化合物在与含氟化合物不相容的液体中乳化，并且在电泳介质中再分散的状态下，用电子射线或辐射线辐射，针对在每一个显示部件中的各个单元具有不同的颜色。

2.根据权利要求1所述的电泳显示设备，其中，所述第一电极和所述第二电极中的一个设置在所述单元的外侧上，而另一个设置在所述单元的内侧上。

3.根据权利要求1所述的电泳显示设备，其中，所述第一电极和所述第二电极设置在所述单元的外侧上，并且所述第二电极设置在所述单元的侧面上。

4.根据权利要求1所述的电泳显示设备，其中，所述第二电极围绕每一个单元的整个侧边设置。

5.根据权利要求1所述的电泳显示设备，所述设备还包括用于屏蔽在第二电极中收集的所述带电粒子的屏蔽装置，所述屏蔽装置中的每一个覆盖每一个显示部件的上部外围边缘。

6.根据权利要求1所述的电泳显示设备，所述设备还包括用于反射穿过所述单元的光的反射器，所述反射器中的每一个设置在每一个显示部件下。