CN111512223A - 电泳显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种被设计为选择性地保留电泳粒子并呈现优异的显示特性的电泳显示装置，以及用于实施该电泳显示装置的电子设备。电泳显示装置包括：元件基板，设置为面向相对基板的相对基板，设置在元件基板和相对基板之间的分子X，包含电泳粒子以及分散介质的电泳分散液，其中，电泳分散液设置在相对基板和分子X之间，其中分子X包括具有环状结构的芳族环，例如苯、甲苯、二甲苯等。

Description

电泳显示装置和电子设备
相关申请
本申请要求于2017年12月22日提交的日本专利申请No.2017-245971的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及电泳显示装置和电子设备。
背景技术
利用粒子电泳的电泳显示装置是已知的。电泳显示装置在具有便携性和低功耗方面是有利的。在电泳显示装置中，通过在彼此相对的像素电极和公共电极(其中间具有包含电泳粒子的电泳分散液)之间施加电压，以在空间上移动诸如带电的黑色粒子或白色粒子的电泳粒子，在显示区域上形成图像。已知的电泳显示装置包括例如这样的结构，其中，多个单元(空间)由一对基板之间的隔板限定，并且每个单元密封包含电泳粒子和分散介质的电泳分散液。
更具体地，如同这样的电泳显示装置，提出了一种装置，其中在分别布置在一对基板上的公共电极和像素电极之间放置隔板，并且将电泳分散液密封在由像素电极、公共电极和隔板限定的单元内。
然而，当单元由像素电极、单元公共电极和隔板限定时，像素电极和公共电极的电极直接接触电泳分散液。因此，每次由于电泳粒子的移动而形成图像时，电泳粒子与两个电极中的至少一个接触。结果，由于电泳粒子被吸附(粘附)到电极上，电泳显示装置的电显示特性显著降低。
需要注意的是，电泳粒子的吸附不仅可以发生在电极上，而且可以发生在隔板的构成材料上。作为解决这些问题的对策，如专利文献1中所描述的，通过使用低极性材料作为构成材料并减小电泳粒子之间的吸引力(静电吸引力、范德华力)来抑制电泳粒子的吸附的对策已被执行。
专利文献1：日本专利申请公开(JP-A)No.2017-49552
发明内容
然而，作为这些对策的副作用，存在电泳粒子的保留性能降低的问题。保留性能指示在不施加电压的状态保持显示图像的程度，其中在两个电极之间施加电压以使电泳粒子移动到显示表面以形成显示图像，以及然后停止施加电压。在不施加电压的状态下，具有保留性能的配置可以使显示图像长时间保持，并且与具有高保留性能的配置相比，具有低保留性能的配置可以使显示图像保持更短的时间。
可以通过例如增加电泳分散液的粘度或连续施加电压来控制保留性能。当电泳分散液的粘度增加时，用于重写显示图像的响应时间变长，使得显示性能降低。另外，在连续施加电压的配置的情况下，功耗增加，因此难以将该配置应用于受可安装电源限制的可穿戴产品。
本发明的目的是提供一种电泳显示装置和电子设备，该电泳显示装置针对包含在电泳分散液中的电泳粒子的单元能够具有保留性能并且呈现优异的显示特性。
根据该应用示例的电泳显示装置包括：第一基板，被设置为面向第一基板的第二基板，设置在第一基板与第二基板之间的分子X，以及电泳分散液，其被布置在第一基板与分子X之间，并且包含电泳粒子和分散介质，其中分子X包括具有环状结构的芳族环，以及该芳族环包括苯(苯酚)、甲苯、二甲苯、均三甲苯、吡啶、吡咯、噻吩、苯乙酮、苯胺、苯甲醚、苯甲醛、苯甲醇、苄胺、氟苯、溴苯、二溴苯、氯苯、二氯苯、苯酚、糠醛、溴苯胺、硝基苯、硝基甲苯、甲苯胺、萘、蒽、并四苯、并五苯、苯并芘、丙酮中屈、芘、三亚苯、心环烯、晕苯以及卵苯中的任一种。
根据该应用示例，设置在第一基板和第二基板之间的分子X有着具有环状结构的芳族环，并且在这些环状结构中，电子是非定域的。结果，趋于发生电子密度的偏压(极化)，使得带正电或带负电的电泳粒子的吸引力变得更强。
然而，由于吸引力的作用略强于分子间作用力，当通过施加电压来重写显示图像时能够使电泳粒子移动的力是弱的。因此，可以抑制电泳粒子的粘附(吸附)，并且在施加电压后可以保持电泳粒子的保留性能，可以提供具有优异的显示特性的电泳显示装置。
在应用示例中描述的电泳显示装置中，优选的是，分子X的折射率为1.5至3.0。
根据该应用示例，由于分子X的折射率为1.5至3.0，因此趋于发生极化，并且可以提高极化率。因此，由于具有高极化率的分子被强烈吸引到带正电或带负电的电泳粒子，可以抑制电泳粒子的粘附(吸附)，并且在施加电压后可以保持电泳粒子的保留性能，使得可以提供具有优异的显示特性的电泳显示装置。
在应用示例中描述的电泳显示装置中，分子X优选地以1分子/10nm2至10分子/10nm2的比率布置在第二基板上。
根据该应用示例，通过将分子X的丰度(abundance)调节为1分子/10nm2至10分子/10nm2的比率，带电的电泳粒子与具有高极化率的分子X之间的吸引力变得更强。因此，由于在施加电压后可以保持电泳粒子的保留性能，可以提供具有优异的显示特性的电泳显示装置。
在应用示例中描述的电泳显示装置中，优选的是，电泳粒子包括至少一个彩色粒子。
根据该应用示例，可以提供一种能够通过使电泳粒子不仅使用非彩色粒子(白色粒子、黑色粒子)而且使用彩色的粒子来执行彩色显示的电泳显示装置。
在该应用示例中所描述的电泳显示装置中，优选地，该电泳粒子包括分子X。
根据该应用示例，由于通过电泳粒子中包含的分子X和设置在第二基板中的分子X进行π-π相互作用，以施加比分子间作用力更强的吸引力，可以抑制电泳粒子的粘附(吸附)并在施加电压后保持电泳粒子的保留性能。另外，由于通过电泳粒子中包含的分子X甚至在电泳粒子之间进行π-π相互作用，电泳粒子可以密集地存在，使得可以提供具有高对比度的显示特性的电泳显示装置。
在应用示例中描述的电泳显示装置中，电泳粒子中包含的分子X的重量分数优选为20％至80％。
根据该应用示例，由于通过将分子X的重量分数设置为20％至80％，可以抑制电泳粒子的粘附(吸附)，并且在施加电压后可以保持电泳粒子的保留性能，可以提供具有优异的显示特性的电泳显示装置。
在应用示例中描述的电泳显示装置中，优选地，在第二基板与分子X之间设置保护膜。
根据该应用示例，由于在第二基板与分子X之间设置保护膜，可以解决伴随温度变化的电泳分散液的热膨胀和热收缩，使得可以提供具有高可靠性的电泳显示装置。
根据该应用示例的电子设备包括应用示例中描述的电泳显示装置。
根据该应用示例，由于提供了一种具有电泳粒子的保留性能并且具有优异的显示特性的电泳显示装置，可以获得具有高性能和高可靠性的电子设备。
附图说明
将参考附图描述本发明，其中，相同的附图标记指代相同的元件。
图1是示出根据本发明的电泳显示装置机载的电子设备的实施例的透视图。
图2是示出根据本发明的电泳显示装置的电配置的第一实施例的等效电路图。
图3是示出根据本发明的电泳显示装置的结构的第一实施例的示意性平面图。
图4是图3所示的电泳显示装置的线A-A′的截面图。
图5是图3所示的电泳显示装置的显示区域和外围密封部分的结构的示意性平面图。
图6是图5所示的电泳显示装置的线B-B′的截面图。
图7是示出图5所示的电泳显示装置的放大的C部分的放大平面图。
图8是根据本实施例的电泳粒子的示意图。
图9是示出用于制造电泳显示装置的方法的步骤顺序的流程图。
图10是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图11是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图12是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图13是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图14是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图15是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图16是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图17是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。
图18是示出根据本发明的电泳显示装置的结构的第二实施例的示意性截面图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本发明的实施例。在以下各图中，为了识别每层和每个构件，使每层和每个构件的比例与实际比例不同。
首先，在描述根据本发明的电泳显示装置之前，将描述包括根据本发明的电泳显示装置的电子设备(根据本发明的电子设备)。
图1是示出根据本发明的电泳显示装置机载的电子设备的实施例的透视图。如图1所示，电子设备100包括电泳显示装置10和用于操作电子设备100的界面。具体地，该界面例如是包括开关等的操作单元110。
电子设备100包括电泳显示装置10，并且是具有显示区域E的显示模块。显示区域E包括多个像素，并且通过电力控制这些像素在显示区域E中显示图像。
除了图1所示的电子纸(EPD：电子纸显示器)以外，具有电泳显示装置10的电子设备100适用于手表、可写装置、智能手机、平板电脑终端、电视、取景器式或监视器直接视图式录像机、汽车导航系统、寻呼机、电子记事簿、电子计算器、电子报纸、文字处理器、个人计算机、工作站、电视电话、POS终端、触摸屏等。
接下来，将参考图2至图7描述在电子设备100中包括的电泳显示装置10(根据本发明的电泳显示装置)的第一实施例。
图2是示出根据本发明的电泳显示装置的电配置的第一实施例的等效电路图，图3是示出根据本发明的电泳显示装置的结构的第一实施例的示意性平面图，图4是图3所示的根据本发明的电泳显示装置的线A-A′的截面图，图5是图3所示的电泳显示装置的显示区域和外围密封部分的结构的示意性平面图，图6是图5所示的电泳显示设备的线B-B′的截面图，图7是示出图5所示的电泳显示装置的放大的C部分的放大平面图。另外，在图5至图7中，将省略绝缘层、布线以及图示的电极等。
如图2所示，电泳显示装置10包括多根数据线12和多根扫描线13，像素11布置在数据线12和扫描线13相交的部分中。具体地，电泳显示装置10包括沿着数据线12和扫描线13以矩阵布置的多个像素11。每个像素11具有电泳分散液，该电泳分散液包含电泳粒子34和设置在像素电极21与公共电极22之间的分散介质15。
像素电极21经由TFT(晶体管)16连接至数据线12。此外，TFT 16的栅电极连接至扫描线13。另外，图2是示例性的，如果需要，可以结合其他元件，例如存储电容器。
此外，如图3和图4所示，电泳显示装置10包括作为第一基板的元件基板51、设置为面向元件基板51的作为第二基板的相对基板52、以及电泳层33。
元件基板51设置有例如与每个像素11相对应的像素电极21，该像素电极21设置在由透明玻璃基板制成的第一基底构件31上。
更具体地，如图3和图4所示，像素11(像素电极21)在平面图中形成为例如矩阵。像素电极21的材料例如使用诸如ITO(添加锡的氧化铟：氧化铟锡)等的透光材料。
电路部分(未示出)设置在第一基底构件31与像素电极21之间，包括TFT 16等。TFT16经由接触部分(未示出)电连接到每个像素电极21。尽管未示出，但是在电路部分中，与TFT 16一起设置了各种布线(例如，数据线12或扫描线13等)和元件(例如，电容器)等。此外，在第一基底构件31包括上部的像素电极21的整个表面上形成绝缘层32。
元件基板51由第一基底构件31、像素电极21、绝缘层32和电路单元构成。
公共电极22形成在第二基底构件41上，第二基底构件41包括在相对基板52中并且由玻璃基板制成(图4中的电泳层33侧)。公共电极22被共同地设置为与具有半透明度的多个像素11相对应。公共电极22例如使用诸如ITO的透光材料。相对基板52包括这些第二基底构件41和公共电极22。
此外，在元件基板51与相对基板52之间设置分子X，以及具体地，将分子X涂布在公共电极22上，从而形成分子X涂布层42。下面将详细描述由分子X形成的分子X涂布层42。
电泳层33设置在绝缘层32和分子X涂布层42之间。电泳层33由包含至少一个或多个电泳粒子34和分散介质15的电泳分散液构成，其中电泳粒子34被分散在分散介质15中。电泳分散液(分散介质15和电泳粒子34)用于填充由绝缘层32、分子X涂布层42和设置在第一基底构件31上的隔板35所限定的(划分的)空间(区域)。
如图3所示，隔板35以网格图案形成。隔板35优选地由透明材料(诸如丙烯酸或环氧树脂)形成。隔板35的宽度例如为5μm。
在实施例中，已经描述了其中像素电极21设置在每个像素11中并且隔板35设置在每个像素电极21中的结构。这不是限制性的，并且可以在多个像素中的每一个(例如，每2至20个像素)中形成隔板。
另外，此后，由隔板35、绝缘层32和分子X涂布层42围绕的区域称为单元36。而且，在一个单元36中包括带电的电泳层33。
此外，隔板35的高度被设置为大约等于由隔板35限定的电泳层33的厚度，例如，优选地不小于10μm且不大于150μm，更优选地不小于20μm且不大于100μm，特别优选地约30μm。从而，可以通过电泳粒子34的移动以优异的对比度显示以及白色显示和黑色显示。下面将详细描述电泳粒子34。
此外，在本实施例中，分散介质15使用硅油，该硅油在约-30℃的温度下使电泳粒子34是可移动的。硅油的粘度例如不大于10cP。硅油是低粘度溶剂，因此，例如甚至在约-30℃的低温下，电泳粒子34可以以不超过500ms的速度在电极之间迁移。
作为分散介质15，除了硅油以外，可以使用例如诸如丁醇和甘油的醇类、诸如丁基溶纤剂的溶纤剂、诸如乙酸丁酯的酯类、诸如二丁基甲酮的酮类、戊烷和脂肪族烃类(液体石蜡)以及诸如乙腈的腈类。
此外，如图5和图6所示，电泳显示装置10包括显示区域E和围绕显示区域E的框架区域E1。框架区域E1包括虚拟像素区域D(该虚拟像素区域D是对电泳层33的显示没有贡献的区域)、设置在虚拟像素区域D外部的框架隔板61、以及定位于框架隔板61外部的密封部分14。
另外，框架区域E1的宽度例如约为1mm。虚拟像素区域D的宽度例如为80μm。以与设置在显示区域E中的隔板35相同的形状形成的隔板35a设置在虚拟像素区域D的显示区域E侧。隔板35、35a的宽度(顶部35b的宽度)大约为不小于3μm且不大于10μm，并且在本实施例中为5μm。相邻的隔板35以及隔板35、35a之间的距离例如为150μm。
在虚拟像素区域D的外部，设置有框架隔板61。框架隔板61可以阻挡分散介质15以使其不向外流动，并且用于调节单元间隙并且被布置为围绕虚拟像素区域D。另外，框架隔板61通常由与显示区域E的隔板35相同的材料制成。
框架隔板61的宽度W1例如是100μm。框架隔板61的高度例如在10μm至50μm的范围内，在该实施例中为33μm。
另外，框架隔板61还用于确保相邻设置的第一密封构件14a不会在显示区域E中伸出。
在该实施例中，如图6所示，密封部分14具有第一密封材料14a和第二密封材料14b。第一密封构件14a用于在结合元件基板51和相对基板52时进行粘合，并且被设置为围绕框架隔板61。
第一密封材料14a的宽度W2例如是400μm。第一密封材料14a的粘度例如是不小于300,000Pa·s且不大于100万Pa·s，优选为大约400,000Pa·s。在元件基板51和相对基板52结合的情况下，可以保持使用具有这样的粘度的第一密封材料14a来增加元件基板51和相对基板52之间的接触面积。
此外，第二密封构件14b用于在元件基板51与相对基板52之间进行密封，并且被设置为围绕第一密封材料14a。
第二密封构件14b的宽度W3例如是400μm。第二密封构件14b的粘度例如是不小于100Pa·s且不大于500Pa·s，优选为大约400Pa·s。具有这样的粘度的第二密封构件14b的使用允许第二密封构件14b围绕第一密封构件14a进入元件基板51和相对基板52之间。因此，可以提高第二密封构件14b的粘合强度。此外，可以抑制水分从外部通过第二密封构件14b和第一密封构件14a侵入内部，从而获得可靠的密封结构。
另外，除了被设置为单独的主体的情况(如第一密封材料14a和第二密封构件14b的情况)外，密封部分14可以由单个的第二密封构件14b构成，根据第二密封构件14b的构成材料省略第一密封材料14a。
接下来，将描述该实施例的分子X涂布层42。
如图6所示，在显示区域E中，分子X涂布层42被设置在隔板35的顶部35b与相对基板52之间。
通过这样做，形成了由分子X涂布层42和元件基板51(具体地，绝缘层32)以及隔板35分隔的空间(单元)，并且该空间(封闭空间)被填充有包括分散介质15和电泳粒子34的电泳分散液，以使得分散介质15和电泳粒子34不能在相邻的单元36之间移动。
分子X涂布层42可以通过在相对基板52上沉积包括分子X的透明树脂材料来形成，或者可以通过改性为在相对基板52上形成的树脂层而形成。
作为分子X涂布层42的构成材料，包括分子X的芳族环并具有透明度的基板是优选的，以及其示例可以包括诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的聚酯基树脂、聚碳酸酯基树脂、聚氯乙烯基树脂、聚苯乙烯基树脂、聚芳酯基树脂、聚砜树脂、聚苯并咪唑树脂、聚苯硫醚基树脂、聚酰亚胺树脂、芳纶树脂等，并且可以使用它们中的一种或至少两种的组合。在那些中，特别优选的是聚酯基树脂和聚芳酯基树脂，并且基板的厚度优选为5至100nm。
要注意的是，分子X的芳族环包括苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、吡啶、吡咯、噻吩、苯乙酮、苯胺、苯甲醚、苯甲醛、苯甲醇、苄胺、氟苯、溴苯、二溴苯、氯苯、二氯苯、苯酚、糠醛、溴苯胺、硝基苯、硝基甲苯、甲苯胺、萘、蒽、并四苯、并五苯、苯并芘、丙酮中屈、芘、三亚苯、心环烯、晕苯、以及卵苯中的任一种。
此外，在相对基板52上施加并形成聚乙烯醇(PVA)树脂之后，可以通过用酰基卤将存在于由PVA形成的表面上的羟基(OH基)酯化来改性分子X。作为酰基卤，例如，噻吩-2-乙酰氯、苯乙酰氯，2-(2-萘基)乙酰氯、对甲苯乙酰氯、对氟苯乙酰氯、溴苯乙酰氯或4-氯苯乙酰氯被用于酯化PVA，使得可以形成分子X涂布层42。其中，噻吩-2-乙酰氯或苯乙酰氯是特别优选的，并且酰基卤可以包括具有一个分子X的噻吩或苯基。酰基卤可以通过旋转涂布法施加，其优选是在惰性气体(例如N2气体)中执行。通过这样做，抑制了大气中包含的水与苯乙酰氯中包含的Cl分子反应。
结果，设置在分子X涂布层42中的分子X有着具有环状结构的芳族环，并且在这些环状结构中，电子是非定域的。结果，趋于发生电子密度的偏压(极化)，使得带正电或带负电的电泳粒子34的吸引力变得更强。
然而，由于吸引力的作用略强于分子间作用力，当通过施加电压来重写显示图像时能够使电泳粒子移动的力是弱的。因此，由于可以抑制电泳粒子34的粘附(吸附)，并且在施加电压后可以保持电泳粒子34的保留性能，可以提供具有优异的显示特性的电泳显示装置10。
在此，当分子X的折射率小于1.5时，由于分子X的极化率降低，对于带电电泳粒子34的吸引力降低，并且电泳粒子34随时间被分散而不被保留。另外，当分子X的折射率大于3.0时，透射率降低或显现出色调，使得电泳显示装置10的反射率降低。因此，通过将分子X的折射率设置为1.5至3.0，分子更可能被极化并且可增加极化率。具有高极化率的分子对于带正电或带负电的电泳粒子34的吸引力变强，因此可以抑制电泳粒子34的粘附(吸附)，并且在施加电压后，可以保持电泳粒子34的保留性能。
当分子X的丰度小于1分子/10nm2时，通过分子X的高极化率对电泳粒子34的吸引力的作用变小，使得没有显现出保留性能。另外，当分子X的丰度超过10分子/10nm2时，由于分子X密集地存在，对于电泳粒子34的吸引力变强。因此，尽管保留性能增加，但是在重写显示图像时电泳粒子34的响应性降低。从以上可知，发现通过将分子X的丰度调节为1分子/10nm2至10分子/10nm2的比率，可以抑制电泳粒子34的粘附(吸附)并且可以保持电泳粒子34的保留性能。
此外，可以通过使用TOF-SIMS或FT-IR确定分子X的丰度。
图8是示出本实施例的电泳粒子34的示意图。如图8所示，电泳粒子34具有核心粒子71和键合到核心粒子的表面上的硅氧烷基化合物72。
接下来，将描述本实施例的电泳粒子34。在本实施例中，如图8所示，核心粒子71是带电粒子，例如包括白色或黑色粒子。白色粒子是包括诸如氧化钛、氧化锌或三氧化锑的白色颜料的粒子，并且可以通过例如带负电来使用。黑色粒子是包括诸如炭黑、苯胺黑、钛黑或亚铬酸铜的黑色颜料的粒子，并且例如通过带正电来使用。
此外，代替白色粒子和黑色粒子，可以使用具有红色、绿色、蓝色颜料等作为形成材料的彩色粒子。根据该配置，可以提供能够通过显示红色、绿色、蓝色等来执行彩色显示的电泳显示装置10。
通过键合到核心粒子71的表面上的硅氧烷基化合物72，抑制了电泳粒子34非常靠近电泳粒子34，使得电泳粒子适当地分散在分散介质15中。另外，由于硅氧烷基化合物72对非极性或低极性分散介质15具有高亲和力，可以提高电泳粒子34在分散介质15中的分散性。另外，由于硅氧烷基化合物72增加了电泳粒子34在分散介质15中的分散性，可以减小核心粒子71被硅氧烷基化合物72覆盖的表面的面积。换句话说，可以增加核心粒子71的表面上未被硅氧烷基化合物72键合的区域的面积。因此，可以通过在该区域中充分展示核心粒子71本身的带电性或向该区域引入具有带电性的基团来提高电泳粒子34的带电性。
如图8所示，硅氧烷基化合物72具有包括分子X的聚合部分73和硅氧烷键合部分74。硅氧烷基化合物72可以通过使具有硅烷偶联部分的键合部分与具有包括分子X的聚合部分73的单体聚合而获得。作为硅氧烷键合部分74的有机材料，例如可以使用3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等。其中，3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷是优选的。
作为具有聚合部分73的单体，可以使用苯乙烯、氯苯乙烯、甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氟苯乙烯，以及其中，苯乙烯是优选的。
另外，由于硅氧烷基化合物72可以不聚合，只要硅氧烷基化合物72具有硅烷偶联部分和分子X，并且由于分子X包含在分子中，对苯乙烯基三甲氧基硅烷或N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷可以被直接键合到核心粒子71而不需要聚合反应，因此可以获得具有分子X的电泳粒子34。
将获得的硅氧烷基化合物72在衍生自偶联剂的可水解基团和核心粒子71的表面上的羟基之间进行脱水缩合反应，从而可以获得电泳粒子34。
硅氧烷基化合物72的重均分子量优选地为约100至100,000，并且更优选地约10,000至60,000。通过将重均分子量设置在上述范围内，可以优化硅氧烷基化合物72的分子结构的长度，并且显示核心粒子71本身的带电性并引入极化基团的区域可以充分地固定在核心粒子71的表面上，并且可以获得充分赋予了源自长链线性链结构的分散性的电泳粒子34。
硅氧烷基化合物72的重均分子量是用使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量的聚苯乙烯来表示的重均分子量。
因此，由于通过电泳粒子34中包含的分子X和设置在第二基板中的分子X进行π-π相互作用，以施加比分子间作用力更强的吸引力，可以抑制电泳粒子34的粘附(吸附)并在施加电压后保持电泳粒子34的保留性能。另外，由于通过电泳粒子34中包含的分子X在电泳粒子34之间进行π-π相互作用，电泳粒子34可以密集地存在，使得可以提供具有高对比度的显示特性的电泳显示装置10。
当分子X的重量分数小于20％时，通过分子X的高极化率对电泳粒子34的吸引力的作用变小，使得没有显现出保留性能。另外，当分子X的重量分数超过95％时，由于分子X密集地存在，对电泳粒子34的吸引力变强。因此，尽管保留性能增加，但是在重写显示图像时电泳粒子34的响应性降低。因此，由于通过将分子X的重量分数设置为20％至80％，可以抑制电泳粒子34的粘附(吸附)，并且在施加电压后可以保持电泳粒子34的保留性能，可以提供具有优异的显示特性的电泳显示装置10。
然后，将描述用于制造上述电泳显示装置10的制造方法。
图9是按步骤顺序示出制造电泳显示装置的方法的流程图。图10至图17是用于说明图3所示的电泳显示装置的制造方法的示意性截面图。在下文中，将参考图9至图17描述制造电泳显示装置的方法。
首先，将参考图9描述元件基板51的制造方法。
首先，在由诸如玻璃的透明材料制成的第一基底构件31上形成由诸如ITO等的透光材料制成的TFT 16或像素电极21(步骤S11)。具体地，通过使用已知的成膜、光刻技术和蚀刻技术来形成第一基底构件31上的TFT 16和像素电极21等。另外，在随后的使用截面图的描述中，省略了诸如TFT 16或像素电极21的描述和图示。
然后，在第一基底构件31上形成绝缘层32(步骤S12)。
用于形成绝缘层32的方法没有特别限制，例如，通过使用诸如旋转涂布法的涂布方法在第一基底构件31上使绝缘树脂材料形成薄膜，从而形成绝缘层32。
然后，如图10所示，在第一基底构件31(具体地，绝缘层32)上形成隔板35(步骤S13)。更具体地，同时形成显示区域E的隔板35和显示区域E的最外围的隔板35a、设置在其外部上的框架隔板61。
例如，隔板35、35a和框架隔板61可以通过使用已知的成膜技术、光刻技术和蚀刻技术来形成。
因此，隔板35、35a和框架隔板61由相同的材料同时形成，从而能够有效地制造。如此，完成了元件基板51。
另外，隔板35由不溶于分散介质15的材料制成，无论该材料是有机物质还是无机物质都没有关系。具体地，有机材料的示例包括聚氨酯树脂、尿素树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、硅树脂、丙烯酸硅树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯丙烯酸树脂、聚烯烃树脂、缩丁醛树脂、偏二氯乙烯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚砜树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。可以单独使用这些树脂，也可以使用两种或更多种类型的复合剂。
接下来，将描述用于制造相对基板52的方法。
首先，在第二基底构件41上形成公共电极22(步骤S21)。更具体地，通过使用已知的成膜技术，在由诸如玻璃基板的半透明材料制成的第二基底构件41的整个表面上形成公共电极22。另外，在以下参考截面图的描述中，将省略公共电极22的说明和图示。
然后，在公共电极22上形成分子X涂布层42(步骤S22)。关于形成分子X涂布层42的方法，如图11所示，例如，通过使用诸如旋转涂布的涂布方法在第二基底构件41上使树脂材料形成薄膜，从而形成分子X涂布层42。
此外，通过使用蚀刻方法形成与要形成的分子X涂布层42的形状相对应的图案来获得分子X涂布层42。另外，该方法不限于涂布方法，并且可以通过使用印刷方法形成。由此，完成相对基板52。
然后，将参考图12至图17描述结合元件基板51和相对基板52的方法。
首先，如图12所示，在大气中将第一密封材料14a涂布在框架隔板61的外围上(步骤S31)。
第一密封材料14a的材料例如是KAYATORON(日本化药有限公司)，其是相对高粘度的液态环氧树脂。第一密封材料14a的粘度例如是不小于300,000Pa·s且不大于100万Pa·s，以及优选地是400,000Pa·s。当施加时，第一密封材料14a的宽度是足以承受真空的宽度，例如400μm。
然后，如图13所示，在元件基板51上的显示区域E中施加包含电泳粒子34(白色粒子、黑色粒子)和由硅油构成的分散介质15的电泳分散液(步骤S32)。涂布方法例如使用分配器。此外，可以应用挤压式涂布机等。另外，硅油的粘度例如是不大于10cP。分散介质15的量是当元件基板51和相对基板52结合时满足由框架隔板61包围的内部的液体体积。在该实施例中，框架隔板61的高度例如是33μm。
由于形成了框架隔板61，所以可以防止第一密封材料14a进入(扩散)到显示区域E侧。此外，可以将第一密封材料14a的宽度调节为不宽于预定宽度。由此，可以充分确保第一密封材料14a的强度。
然后，如图14所示，开始元件基板51和相对基板52的结合(步骤S33)。
另外，在真空负压环境下进行结合压制以防止气泡进入单元36。然而，硅油具有高挥发性，因此将压力设置为低于大气压的低真空状态。具体地，该压力例如是500Pa。
然后，如图15所示，在元件基板51与相对基板52之间的由分散介质15和电泳粒子34构成的电泳分散液被密封(第一密封；步骤S34)。
即，在低真空状态下，元件基板51和相对基板52通过第一密封材料14a结合。
将相对基板52压制到元件基板51，以使隔板35与分子X涂布层42接触。
当将相对基板52压制到元件基板51上时，第一密封材料14a被压扁，并且分散介质15被推入到框架隔板61中并且用于填充第一密封材料14a侧。在这种情况下，设置在显示区域E中的隔板35被设置在相对基板52侧的分子X涂布层42覆盖，并且因此能够防止分散介质15在相邻的单元36之间移动。
此后，如图16所示，当第一密封材料14a是紫外线固化树脂时，第一密封材料14a被辐照紫外线以被固化。同样，如果第一密封材料14a是热固性树脂，则第一密封材料14a通过加热而固化。
当元件基板51和相对基板52结合时的单元间隙为不小于20μm且不大于50μm的量级，在该实施例中是33μm。另外，被压扁的第一密封材料14a的宽度例如是不小于200μm且不大于500μm，并且在本实施例中是400μm。
然后，如图17所示，第二密封材料14b形成在第一密封材料14a的外围上以在空气中粘合(第二密封；步骤S35)。
具体地，重要的是第二密封构件14b不进入水分，具有相对低的粘度并进入间隙，例如丙烯酸或环氧树脂。另外，第二密封构件14b的粘度比第一密封材料14a的粘度低，并且例如不小于100Pa·s且不大于500Pa·s，以及优选地为400Pa·s。第二密封构件14b的宽度例如是400μm。
作为用于施加第二密封构件14b的方法，例如，使用分配器或挤压式涂布机等。因此，如图17所示，夹在元件基板51和相对基板52之间的空间被密封。此后，如有必要，将产品切成一定形状。
示例
接下来，将描述本发明的具体示例。
首先，描述制备在示例和比较示例中使用的样品的方法。在分子X涂布层42中的分子X的丰度变化中，在相对基板52上施加并形成聚乙烯醇树脂后，施加苯乙酰氯，并且可以通过用酰基卤将存在于由PVA形成的表面上的羟基(OH基)酯化来改性分子X。此时，将苯乙酰氯在N2气体下稀释至20mol％的浓度，使得可以制备设置有示例3和4以及比较示例1和2的分子X涂布层42的相对基板52，并且将苯乙酰氯在N2气体下稀释至90mol％的浓度，使得可以制备设置有示例1和2以及比较示例3和4的分子X涂布层42的相对基板52。
接下来，将描述制备具有不同的重量分数的包括在电泳粒子34中的分子X的方法。在示例1中，电泳粒子34的硅氧烷基化合物72合成如下，15mol％的对苯乙烯基三甲氧基硅烷作为对1-甲氧基-2-丙醇的偶联剂以及80mol％的苯乙烯和10mol％的丙烯酸甲酯作为聚合组分被溶解，将聚合引发剂(例如，偶氮二异丁酸二甲酯)相对于全部聚合组分以1.5mol％溶解，通过氮气鼓泡移除氧气，并且在80℃下进行聚合。顺便说一下，在聚合开始2小时和4小时后，以1.5mol％的比率将聚合引发剂添加至全部聚合组分，并且聚合总共进行6小时。在聚合之后，进行纯化处理和干燥以获得硅氧烷基化合物72。然后，将获得的硅氧烷基化合物72添加到包括钛黑(黑色粒子)和液体介质的混合物中，加热、搅拌并洗涤以获得设置有示例1的分子X的黑色粒子。
接下来，在示例2至4和比较示例3和4中，以与示例1中相同的方式，获得设置有分子X的黑色粒子，除了其中添加苯乙烯和丙烯酸甲酯的量的程序改变如下。
示例2和3：50mol％的苯乙烯和40mol％的丙烯酸甲酯。
示例4：20mol％的苯乙烯和60mol％的丙烯酸甲酯。
比较示例3：90mol％的苯乙烯和0mol％的丙烯酸甲酯。
比较示例4：10mol％的苯乙烯和70mol％的丙烯酸甲酯。
接下来，通过将如上所述制备的黑色粒子添加到作为分散介质15的硅油中，制备示例和比较示例中使用的电泳分散液。然后，在相对基板52和与相对基板52相对的元件基板51之间填充电泳分散液，并通过密封材料14a和14b将电泳分散液密封在相对基板52和元件基板51之间。
由以上所述，用于示例和比较示例中的样品被制备。
表1示出了在针对以上制备的每个样品进行黑色显示的情况下的反射率的测量结果。黑色显示指示将相对基板52用作显示表面并且电泳粒子34移动到基板侧的状态。反射率是通过在停止施加电压(通过在相对基板52与元件基板51之间施加电压以显示黑色)后立即测量反射率(驱动后立即的反射率)而测得的，并且是在施加电压停止5分钟后，通过再次测量反射率(驱动5分钟后的反射率)而得到的结果。5分钟后的黑色反射率的降低率显示驱动后立即的反射率与驱动5分钟后的反射率之间的差。在此，如果反射率的变化小，则具有保留性能，以及如果反射率的变化大，则不具有保留性能。
评价标准如下。
A：5分钟后反射率的降低率小于1.5％。
B：5分钟后反射率的降低率是1.5％至小于2％。
C：5分钟后反射率的降低率为2％或更高。
D：5分钟后反射率的降低率小于1％，但是响应率降低(粒子的移动速度降低并且图像重写时间长)。
Figure BDA0002543154360000171
表1
比较示例5是常规示例，并且作为用不使用诸如分子X的芳族环的材料进行实验的结果，发现在施加驱动电压5分钟后的反射率相对于立即的反射率为4.2％黑色浮动(blackfloating)。另一方面，在示例1和2中，由于分子X涂布层42中所包含的芳族环(分子)的比例大，或者电泳粒子34中所包含的分子X的比例大，因此，显现出具有芳族环的π-π相互作用，并且结果发现反射率几乎不降低并且保留性能提高。在示例3和4中，由于降低了分子X涂布层42中所包含的芳族环(分子)的比率，但是电泳粒子34的分子X的重量分数为20％或更多，保留性能被保持并且在施加电压后立即到5分钟后的反射率的降低低至1.5％或更低。在比较示例1、2和4中，作为在不将分子X添加到电泳粒子34的条件(分子X的重量分数小于20％)下的性能结果，由于电泳粒子34的分散性增加，当停止施加电压时，电泳粒子34扩散，从而发现保留性能的程度降低。在比较示例3中，在使用其中电泳粒子34的分子X的重量分数增加至90％的材料的情况下，反射率的降低变小并且保留性能变高，但是由于在电泳粒子34之间发生凝聚，发现在重写显示图像时响应延迟。
然后，将描述电泳显示装置10(根据本发明的电泳显示装置)的第二实施例。
在本实施例中，如图18所示，在相对基板52与分子X涂布层42之间设置有保护膜37。构成保护膜37的材料的示例包括橡胶材料，诸如丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氢化橡胶和丁腈橡胶，以及可以组合使用其中的一种或至少两种。其中，NBR是优选的。结果，即使发生隔板35的高度变化或分子X涂布层42的厚度变化，保护膜37可以吸收这些变化，使得隔板35的顶部35b能够可靠地接触分子X涂布层42。
作为在相对基板52上形成保护膜37的方法，例如，将溶液溶解在用于溶解构成材料的溶剂中，并均匀地施加溶液以形成薄膜。例如，可以使用挤压式涂布机或逗号涂布机施加溶液。溶剂的示例包括脂族烃，诸如戊烷、己烷或辛烷；脂环烃，诸如环己烷或甲基环己烷；芳族烃，诸如具有长链烷基的苯(烷基苯衍生物)，诸如苯、甲苯、二甲苯、己基苯、庚基苯、辛基苯、壬基苯、癸基苯，十一烷基苯、十二烷基苯、十三烷基苯或十四烷基苯；芳族烃，诸如吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩和甲基吡咯烷酮；酯，诸如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯或甲酸乙酯；酮，诸如丙酮、甲基乙基酮、二乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、甲基异丙基酮或环己烷；腈，诸如乙腈，丙腈或丙烯腈；酰胺，诸如N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；羧酸盐或其他各种油等，并且这些可以单独使用或混合使用。在该实施例中，使用甲苯。
另外，保护膜37在室温下的弹性模量优选为0.1MPa至50MPa，并且在本实施例中，在室温下的弹性模量为20MPa。通过将保护膜37的弹性模量设置在这样的范围内，将层压主体，即保护膜37和分子X涂布层42作为整体的弹性模量设置在适当的范围内，使得隔板35的顶部35b可以接触或侵入分子X涂布层42的整个表面，以及根据温度的变化伴随电泳层33的热膨胀和热收缩，从而提供可靠性高的电泳显示装置10a。
保护膜37的平均厚度优选为2.5μm至20μm，以及在本实施例中为12.5μm。结果，隔板35的顶部35b可以可靠地侵入分子X涂布层42和保护膜37。
以上，尽管已经参考附图描述了本发明的优选实施例，但是不言而喻，本发明不限于这些示例。在以上示例中示出的构成构件的形状和组合仅仅是示例，并且可以基于设计需求等来进行各种修改，而不会脱离本发明的主旨。
附图标记说明
10、10a：电泳显示装置
11：像素
12：数据线
13：扫描线
14：密封部分
14a：第一密封材料
14b：第二密封材料
15：分散介质
16：TFT(晶体管)
21：像素电极
22：公共电极
31：第一基底构件
32：绝缘层
33：电泳层
34：电泳粒子
35、35a：隔板
35b：顶部
36：单元
37：保护膜
41：第二基底构件
42：分子X涂布层
51：元件基板
52：相对基板
61：框架隔板
71：核心粒子
72：硅氧烷基化合物
73：聚合部分
74：硅氧烷键合部分
100：电子设备
110：操作单元
D：虚拟像素区域
E：显示区域
E1：框架区域
W1、W2、W3：宽度

Claims (8)

1.一种电泳显示装置，包括：
第一基板；
第二基板，设置为面向所述第一基板；
分子X，设置在所述第一基板与所述第二基板之间；以及
电泳分散液，包括电泳粒子和分散介质，其中所述电泳分散液设置在所述第一基板与所述分子X之间，
其中所述分子X包括具有环状结构的芳族环，以及所述芳族环包括苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、吡啶、吡咯、噻吩、苯乙酮、苯胺、苯甲醚、苯甲醛、苯甲醇、苄胺、氟苯、溴苯、二溴苯、氯苯、二氯苯、苯酚、糠醛、溴苯胺、硝基苯、硝基甲苯、甲苯胺、萘、蒽、并四苯、并五苯、苯并芘、丙酮中屈、芘、三亚苯、心环烯、晕苯以及卵苯中的任一种。
2.根据权利要求1所述的电泳显示装置，其中，所述分子X的折射率为1.5至3.0。
3.根据权利要求1或2所述的电泳显示装置，其中，所述分子X以1分子/10nm2至10分子/10nm2的比率布置在所述第二基板上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电泳显示装置，其中，所述电泳粒子包括至少一个彩色粒子。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电泳显示装置，其中，所述电泳粒子还包括所述分子X。
6.根据权利要求5所述的电泳显示装置，其中，所述电泳粒子中包含的所述分子X的重量分数为20％至80％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电泳显示装置，其中，在所述第二基板与所述分子X之间设置保护膜。
8.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的电泳显示装置的电子设备。
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