JP2004077804A - Electrophoresis dispersion liquid, manufacturing method of electrophoresis dispersion liquid, electrophoresis display device, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界の作用により可逆的に視認状態を変化させうる電気泳動表示装置用の分散液とその製造方法、及びこの電気泳動分散液を用いた電気泳動表示装置、並びに、この電気泳動表示装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、その場の自然な明るさで見るという印刷物に近い使用感を与えることのできる反射型の表示装置の開発が行われている。このような反射型表示装置として、近年、偏光板が不要で光利用効率の高い電気泳動表示装置が注目されている。
【０００３】
電気泳動表示装置は、例えば少なくとも一方が透明基板からなる一対の基板が封止部材を介して対向配置され、これらの基板と封止部材とにより形成される閉空間に電気泳動分散液が収容されて構成されている。この分散液は、例えば黒色の非水溶媒中に、二酸化チタンからなる白色のプラスに帯電した粒子を分散させたもので、粒子の分散性を高めるために分散媒中に界面活性剤が添加されている。
また、これらの基板の互いに対向する内側の面にはＩＴＯ等の透明電極が形成されており、電極間に電圧を印加することで、上記粒子をいずれか一方の基板側に泳動させることができるようになっている。
【０００４】
このような電気泳動表示装置において、例えば透明基板側の電極にマイナスの電圧を印加すると、上記粒子はクーロン力によって透明基板側に泳動し、電極に付着する。このような状態の表示装置を透明基板側から観察すると粒子が付着して層が形成された部分は白色に見えることになる。一方、印加電圧の極性を逆にすると、白色の粒子は対面側の電極に付着して層を形成し、この層が黒色の分散媒の背後に隠れるため、表示は黒色となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電気泳動表示装置では、駆動電圧が５０Ｖと高く、アクティブ駆動が困難であった。また、粒子の分散状態を安定させることが難しく、繰り返しスイッチングを行なう際に粒子同士が凝集して沈降し、表示のコントラストが低下する虞があった。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、駆動電圧を低減するとともに電気泳動粒子の分散性を高められるようにした、電気泳動分散液、電気泳動分散液の製造方法、電気泳動表示装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気泳動分散液は、酸化物又は水酸化物からなる電気泳動粒子と、上記電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記電気泳動粒子を分散させる分散媒とを備え、上記分散媒のｐＨと上記電気泳動粒子の表面等電点とが異なることを特徴とする。
【０００７】
従来の電気泳動表示装置において駆動電圧が高くなる理由としては、界面活性剤により粒子表面に形成された電気二重層の厚さが厚いことや、粒子の表面電荷密度が小さいこと等が考えられる。また、粒子の沈降し易い理由は、粒子密度が分散媒の密度に比べて相当大きいことによるが、それに加えて、粒子の表面電荷密度が小さく分散性が悪く粒子同士が凝集しやすいことも原因として考えられる。
このような粒子表面の電気二重層の厚さは非水溶媒では誘電率が小さいため小さくすることは困難であり、又、粒子の材質が酸化物や水酸化物である場合には、一般的に酸化物等の無機物の密度は非水溶媒等の有機物より相当大きいため、粒子の密度を小さくすることは難しい。このため、駆動電圧を下げ、粒子の分散性を高めるためには粒子の表面電荷密度を高くする手段が不可欠となる。
【０００８】
ところで、酸化物又は水酸化物の表面は、分散媒のｐＨが表面等電点よりも低いときにはプラスの電荷を帯び、逆にｐＨが表面等電点より高いときにはマイナスの電荷を帯びる。このため、本構成のように分散媒のｐＨを電気泳動粒子の表面等電点と異ならせることで、粒子の表面電荷密度を高めることができる。これにより、帯電した粒子同士の電気的な反発力により粒子の分散性が向上する。また、電気泳動粒子の表面電荷密度が高まることで粒子の易動度が大きくなり、駆動電圧が低減される。
【０００９】
この際、上記分散媒のｐＨと上記電気泳動粒子の表面等電点との差の絶対値が１以上となるようにすることが望ましい。
分散媒のｐＨと電気泳動粒子の表面等電点との差を大きくしていった場合、粒子の帯電量は増加していくが、後述の［実施例］の項で説明するように、この差が１以上となると粒子の帯電量は略飽和し、この差をそれ以上大きくしても帯電量は変化せずに略一定値となる。したがって、上述のように分散媒のｐＨと粒子の表面等電点との差を１以上とした本構成によれば、駆動電圧を最大限低減できる。また、この場合、粒子の帯電量は飽和するため、分散液の劣化等によるｐＨの変動に対して安定した応答特性を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の電気泳動分散液は、酸化物又は水酸化物からなり互いに異なる色相を有する第１の電気泳動粒子と第２の電気泳動粒子と、上記第１の電気泳動粒子及び上記第２の電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記第１の電気泳動粒子と上記第２の電気泳動粒子とを分散させる分散媒とを備え、上記分散媒のｐＨが上記第１の電気泳動粒子の表面等電点よりも小さく、且つ、上記第２の電気泳動粒子の表面等電点よりも大きいことを特徴とする。
本構成によれば、第１の電気泳動粒子はプラスに帯電し、逆に第２の電気泳動粒子はマイナスに帯電するため、外部電界の作用により、第１の電気泳動粒子と第２の電気泳動粒子とは逆方向に泳動する。このため、上記分散液を用いて電気泳動表示装置を構成した場合に、一方の粒子の色を背景色とし、他方の粒子の色を表示色とした表示が可能となる。
【００１１】
上記分散液に高分子界面活性剤を添加することが望ましい。
本構成によれば、高分子界面活性剤が電気泳動粒子にファンデアワールス力等により吸着して吸着層を形成し、吸着層間の重なりにより生じる浸透圧効果と吸着高分子の配座エントロピーの減少による反発作用により分散性が更に向上する。
【００１２】
上記分散媒に水を含有させるようにすることが好ましい。
本構成によれば、水分子は電気泳動粒子に吸着して粒子表面のＯＨ基のイオン化を促進するため、粒子の表面電荷密度が高まる。これにより、粒子の分散性が向上し、駆動電圧も低減できる。
【００１３】
また、本発明の電気泳動分散液は、酸化物又は水酸化物からなる電気泳動粒子と、上記電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記電気泳動粒子を分散させる分散媒とを備え、上記分散媒が水を含有することを特徴とする。
本構成によれば、分散媒中に含有された水分子が電気泳動粒子に吸着して粒子表面ＯＨ基のイオン化を促進するため、粒子の表面電荷密度が高まる。これにより、粒子の分散性が向上し、駆動電圧も低減できる。
【００１４】
なお、上述の分散媒の水の含有比率は０．０５ｗｔ％以上であることが好ましい。
本構成によれば、後述の［実施例］の項で説明するように、電気泳動粒子の表面のＯＨ基のイオン化が促進され、粒子の分散性が大きく向上する。
【００１５】
また、本発明の電気泳動分散液の製造方法は、電気泳動粒子と界面活性剤とを上記電気泳動粒子と異なる色相を有する分散媒中に分散させる分散工程と、上記分散液中に酸性溶媒を添加して上記分散媒のｐＨが上記電気泳動粒子の等電点と異なる値となるように調整するｐＨ調整工程とを備えたことを特徴とする。
本製造方法によれば、ｐＨ調整工程において電気泳動粒子は帯電し、粒子の表面電荷密度が高められる。これにより、粒子の分散性が向上し、駆動電圧も低減できる。
【００１６】
このとき、上記分散工程において上記分散媒中に更に水を含有させるようにすることが望ましい。
本製造方法によれば、分散媒中に含有された水分子が電気泳動粒子に吸着して粒子表面のＯＨ基のイオン化を促進するため、粒子の表面電荷密度が高まる。
【００１７】
また、上記分散工程において上記分散液中に更に高分子界面活性剤を添加するようにすることが望ましい。
本製造方法によれば、添加された高分子界面活性剤が電気泳動粒子表面に吸着層を形成するため、更に粒子の分散性が向上する。
【００１８】
また、本発明の電気泳動表示装置は、透明電極が形成された透明な第１の基板と、上記第１の基板に対向配置され、上記透明電極に対向する位置に電極が形成された第２の基板と、上記第１の基板と上記第２の基板との間に挟持された上述の電気泳動分散液とを備えたことを特徴とする。
本構成によれば、電気泳動粒子の分散性の高い電気泳動分散液を用いているため、凝集により沈降する粒子の量を少なくすることができる。このため、表示のコントラストが長期間に亘って維持され、信頼性の高い表示が得られる。また、上記分散液中の電気泳動粒子は表面電荷密度を高めた構成となっているため、小さな駆動電圧により表示を高速で切り替えることができる。このため、消費電力を低減できる。
【００１９】
このとき、上記第１の基板と第２の基板との間の領域が隔壁により複数の領域に区画され、上記電気泳動分散液が上記各領域に互いに隔離されて保持されるようにしてもよい。
本構成によれば、電気泳動粒子の流動範囲が隔壁によって区画された領域内に限定されるため、電気泳動粒子の分布を均一とすることができる。これにより、表示面内においてコントラストにばらつきの少ない高品質な表示を得ることができる。
なお、上記隔壁は非表示領域に設けることが望ましい。本構成によれば、表示の明るさが損なわれることはない。
【００２０】
また、上記電気泳動分散液をカプセル状の樹脂皮膜に内包させ、このカプセルが上記第１の基板と第２の基板との間に挟持されるようにしてもよい。
本構成によれば、電気泳動粒子の流動範囲がカプセル状の樹脂皮膜内に限定されるため、電気泳動粒子の分布を均一とすることができる。これにより、表示面内においてコントラストのばらつきの少ない高品質な表示を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の電子機器は、上述の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする。
本構成によれば、コントラストの劣化が少なく、消費電力の小さい表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
（電気泳動分散液及びその製造方法）
本発明の電気泳動分散液は、染料によって染色された分散媒中に電気泳動粒子を分散させた構成となっている。
電気泳動粒子は、無機酸化物又は無機水酸化物からなる直径０．０１μｍ〜１０μｍ程度の略球状の微粒子であり、上記分散媒と異なる色相（白色及び黒色を含む）を有している。このように酸化物又は水酸化物からなる電気泳動粒子には固有の表面等電点が存在し、分散媒の水素イオン指数ｐＨによってその表面電荷密度（帯電量）が変化する。
【００２３】
ここで、表面等電点とは、水溶液中の両性電解質の電荷の代数和がゼロとなる状態を水素イオン指数ｐＨによって示したものである。例えば、分散媒のｐＨが電気泳動粒子の表面等電点に等しい場合には、粒子の実効電荷はゼロとなり、粒子は外部電界に対して無反応な状態となる。また、分散媒のｐＨが粒子の表面等電点よりも低い場合には、粒子の表面は下式（１）によりプラスの電荷を帯びる。逆に、分散媒のｐＨが粒子の表面等電点よりも高い場合には、粒子の表面は下式（２）によりマイナスの電荷を帯びる。
ｐＨ低：Ｍ−ＯＨ＋Ｈ＋（過剰）＋ＯＨ−→Ｍ−ＯＨ２ ＋＋ＯＨ− ・・・（１）
ｐＨ高：Ｍ−ＯＨ＋Ｈ＋＋ＯＨ−（過剰）→Ｍ−ＯＨ―＋Ｈ＋ ・・・（２）
【００２４】
なお、分散媒のｐＨと粒子の表面等電点との差を大きくしていった場合、反応式（１）又は（２）に従って粒子の帯電量は増加していくが、この差が所定値以上となると略飽和し、ｐＨをそれ以上変化させても帯電量は変化しない。この差の値は、粒子の種類，大きさ，形状等によって異なるものの、後述の［実施例］の項で示されるように、概ね１以上であればどのような粒子においても帯電量は略飽和すると考えられる。
【００２５】
上述の電気泳動粒子としては、例えば、二酸化チタン，酸化亜鉛，酸化マグネシウム，ベンガラ，酸化アルミニウム，黒色低次酸化チタン，酸化クロム，ベーマイト，ＦｅＯＯＨ，二酸化珪素，水酸化マグネシウム，水酸化ニッケル，酸化ジルコニウム，酸化銅等が用いられている。
【００２６】
また、このような電気泳動粒子は、単独の微粒子としてだけでなく、各種表面改質を施した状態でも用いることが可能である。このような表面改質の方法としては、例えば、粒子表面をアクリル樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，ポリウレタン樹脂等のポリマーでコーティング処理する方法や、シラン系，チタネート系，アルミニウム系，弗素系等のカップリング剤でカップリング処理する方法や、アクリル系モノマー，スチレンモノマー，エポキシ系モノマー，イソシアネート系モノマー等とグラフト重合処理する方法等があり、これらの処理を単独又は二種類以上組み合わせて行なうことができる。
【００２７】
分散媒には、炭化水素，ハロゲン化炭化水素，エーテル等の非水系有機溶媒が用いられており、スピリトブラック，オイルイエロー，オイルブルー，オイルグリーン，バリファーストブルー，マクロレックスブルー，オイルブラウン，スーダンブラック，ファーストオレンジ等の染料によって染色されて、電気泳動粒子と異なる色相を呈している。
【００２８】
例えば、上述の炭化水素としては、ヘキサン等のアルカン、石油エーテル，石油ベンジン，石油ナフサ，リグロイン，ドデシルベンゼン等のアルキルベンゼン類、工業ガソリン，灯油，ソルベントナフサ，１−オクテン等の不飽和炭化水素類、ビフェニル誘導体，ビシクロヘキシル誘導体，デカリン誘導体，シクロヘキシルベンゼン誘導体，テトラリン誘導体等の各種誘導体等が用いられている。
また、ハロゲン化炭化水素としては、クロロホルム，ジクロロエタン，トリクロロエタン，テトラクロロエタン，ジクロロエチレン，トリクロロエチレン，テトラクロロエチレン，ジクロロプロパン，トリクロロプロパン，モノクロロアルカン類，クロロフルオロアルカン類，パーフルオロアルカン類，パーフルオロデカリン誘導体，パーフルオロアルキルベンゼン類等が用いられている。
【００２９】
エーテルとしては、ジヘキシルエーテル等のジアルキルエーテル類、フェネトール等のアルコキシベンゼン類、ジオキサン等の環状エーテル類、ジメトキシエタン等のエチレングリコール誘導体、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のジエチレングリコール誘導体、グリセリンエーテル類、アセタール類等が用いられている。
【００３０】
さらに、上述の炭化水素，ハロゲン化炭化水素，エーテルの他にも、酢酸ブチル等のエステル類、メチルエチルケトン等のケトン類、カルボン酸類、アルキルアミン類、ドデカメチルペンタシロキサン等のシロキサン類、ＤＭＦ、ＤＭＡ、ＮＭＰ、ＤＭＳＯ、シリコーンオイル、液晶化合物、液晶混合物等を用いることができる。
そして、分散媒には、上述の有機化合物を単独又は二種類以上混合したものが用いられている。
【００３１】
また、分散媒にはｐＨを調整するためのｐＨ調整剤が配合されており、分散媒のｐＨが電気泳動粒子の表面等電点と異なる値となるように調整されている。この際、分散媒のｐＨを７以上（即ち、分散媒がアルカリ性を示す状態）とすると、水酸化物の水酸基の持つ凝集作用により、粒子同士が凝集し易くなるため、分散媒のｐＨは７以下（即ち、分散媒が酸性を示す状態）とすることが望ましい。また、分散媒のｐＨは粒子の帯電量が飽和するように調整することが好ましく、例えば分散媒のｐＨと粒子の表面等電点との差が１以上となるようにすることで粒子の帯電量を飽和させることができる。
【００３２】
具体的には、電気泳動粒子として、二酸化チタン，酸化亜鉛，酸化マグネシウム，酸化アルミニウム等の表面等電点が６以上の材料を用いる場合には、分散媒のｐＨが粒子の表面等電点よりも１以上低いことが好ましい条件となる。この場合、粒子は分散媒中でプラスに帯電した状態となる。一方、電気泳動粒子として、二酸化珪素等の表面等電点が６以下の材料を用いた場合には、分散媒のｐＨが粒子の表面等電点よりも１以上低いこと、或いは、ｐＨが粒子の表面等電点よりも１以上高く且つ７以下であることが好ましい条件となる。
【００３３】
上述のｐＨ調整剤としては、例えば、蟻酸，酢酸，プロピオン酸，酪酸，吉草酸等の有機モノカルボン酸、シュウ酸，マロン酸等の有機ジカルボン酸、塩酸，硫酸等の無機酸等及びアンモニア水、メチルアミン等のアルキルアミン、アニリン、ジエチルアニリン、ヒドロキシルアミン類、水酸化ナトリウム等の無機塩基が用いられている。
【００３４】
さらに、分散媒には水が混合されている。このように分散媒中に混合された水分子は、電気泳動粒子に吸着して粒子表面のＯＨ基のイオン化を促進し、粒子の表面電荷密度を増加させるため、同種のイオン間の反発によって粒子の分散性が更に高められる。また、このように水を含有した分散液によって電気泳動層を構成した場合に、その駆動電圧を低減できる。特に、分散媒中の水の含有量を０．０５ｗｔ％以上とすることにより、後述の［実施例］の項で示されるように、粒子の帯電量を飽和させることができ、粒子の分散性を最大限高めることができる。
【００３５】
また、この分散媒には高分子界面活性剤が添加されている。高分子界面活性剤は、電気泳動粒子に吸着して粒子表面に吸着層を形成し、浸透圧効果とエントロピー効果により、界面活性剤に低分子のものを用いた場合に比べて、粒子の分散安定化に大きく寄与すると考えられる。
このような高分子界面活性剤としては、以下に示すようなアニオン系，カチオン系，非イオン系の高分子界面活性剤を例として挙げることができる。
【００３６】
例えば、アニオン系高分子界面活性剤としては、スチレン無水マレイン酸共重合体等の含カルボン酸共重合体類、ポリアクリル酸等のポリカルボン酸類等が用いられている。また、カチオン系高分子界面活性剤としては、ポリエチレンイミン類、ポリビニルイミダゾリン類、ポリビニルピリジン類等が用いられている。さらに、非イオン系界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ヒドロキシ脂肪酸のオリゴマー、ポリエチレングリコールジステアラート、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリスチレン、ポリ（１−ビニルピロリドン−ｃｏ−ビニルアセタート）等が用いられている。
そして、高分子界面活性剤には、上述の高分子材料を単独又は二種類以上混合したものが用いられている。
【００３７】
ここで、「高分子」は、分子量が数百程度の所謂「低分子」よりも分子量の大きい重合体を意味し、上述の高分子材料には、一般に高分子と呼ばれる分子量１００００以上の重合体の他に、分子量が１００００以下のオリゴマーと呼ばれる低重合体が含まれる。
【００３８】
また、上述の高分子界面活性剤に、以下に示すようなアニオン系，カチオン系，非イオン系，弗素系の低分子界面活性剤を併用して用いてもよい。
例えば、アニオン系低分子界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ラウリル酸ナトリウム等のカルボン酸塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等の硫酸塩類、ラウリル燐酸ナトリウム等の燐酸塩類等が用いられている。また、カチオン系低分子界面活性剤としては、塩化セチルトリメチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩類、ドデシルピリジニウムブロミド等のピリジニウム塩類、ラウリルアミン塩酸塩等のアミン塩類等が用いられている。非イオン系低分子界面活性剤としては、ソルビタントリオリエート等の多価アルコールの脂肪酸エステル類等が用いられている。さらに、弗素系低分子界面活性剤としては、パーフルオロデカン酸ナトリウム等のパーフルオロカルボン酸塩、パーフルオロノニルアルコール等のパーフルオロアルコール類等が用いられている。
なお、重力による粒子の沈降を避けるために、分散媒の比重と粒子の比重とはほぼ等しく設定されることが好ましい。
【００３９】
上述の電気泳動分散液は、例えば、以下のように製造される。
まず、電気泳動粒子を表面改質剤と共に分散媒と同じ溶媒か、または異なる適切な溶媒に混合して攪拌する。なお、必要であれば適切な温度に加熱しながら攪拌する。そして、この懸濁液を遠心分離機等にかけて上澄み液を除去し、沈殿物を得る。これにより、表面改質処理された電気泳動粒子が得られる。
次に、得られた沈殿物を高分子界面活性剤，染料，水と共に分散媒に混合して超音波洗浄機中で攪拌し、分散液を得る。
次に、この分散液にｐＨ調整剤を配合して、分散液のｐＨと粒子の表面等電点との差が１以上となるようにｐＨを調整する。
以上により、電気泳動分散液が得られる。
【００４０】
従って、本電気泳動分散液によれば、分散媒のｐＨが表面等電点と異なる値に調整されているため、電気泳動粒子の表面電荷密度が高まり、帯電粒子同士の電気的な反発力により粒子の分散性が向上する。また、粒子の表面電荷密度が高まることで粒子の易動度が大きくなり、外部電界に対する応答性が増す。このため、この分散液を電気泳動表示装置の電気泳動層に用いた場合、高速応答性や低消費電力化が実現される。
【００４１】
特に、分散媒のｐＨと粒子の表面等電点との差を１以上とした場合、粒子の帯電量は飽和して略一定となるため、分散液の劣化等によるｐＨの変動に対して安定した応答特性を得ることができる。
また、分散媒に水を混合した場合、水分子が粒子表面のＯＨ基のイオン化を促進するため、更に粒子の表面電荷密度を高めることができる。このとき、分散媒の水の含有比率を０．０５ｗｔ％以上とした場合、後述の［実施例］の項で示されるように、分散性が大きく向上し、駆動電圧も低減される。
さらに、分散液に高分子界面活性剤を添加することで、粒子表面に吸着層が形成され、この吸着層間の反発作用により粒子の分散性が更に高まる。
【００４２】
（電気泳動表示装置）
次に、本発明の第１実施形態に係る電気泳動表示装置について、図１，図２を用いて説明する。
図１，図２は、それぞれ本実施形態の電気泳動表示装置の構成を示す断面図，部分平面図あり、図１は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００４３】
図１に示すように、本実施形態の電気泳動装置１０は、対向して配置された第１基板１と第２基板８との間に上述の電気泳動層（電気光学層）１１を備えて構成されている。
第１基板１は、例えば透明ガラスや透明フィルムなどの透光性を有する基板からなり、内面側（電気泳動層１１側）にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明な導電材料からなる共通電極２が形成されている。そして、第１基板１外面がこの電気泳動装置１０の表示面とされている。
【００４４】
第２基板８は必ずしも透明である必要はなく、例えばガラス基板や樹脂フィルム基板などの他、ステンレスプレート等の金属板に絶縁層を形成したもの等を用いることができる。この第２基板８上には、図２に示すように、それぞれ行方向，列方向に走査線７１ａ，データ線７０ａが互いに絶縁されて複数形成されており、走査線７１ａとデータ線７０ａとによりマトリクス状に区画された画素領域には、画素電極７ａと、この画素電極７ａへの通電制御を行なうためのＴＦＴ素子（スイッチング素子）７ｂとが形成されている。そして、マトリクス状に配された複数の画素領域によって表示領域が構成されている。
【００４５】
データ線７０ａはＴＦＴ素子７ｂのソース７０ｂに電気的に接続されており、画像信号はデータ線７０ａに対して線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線７０ａに対してグループ毎に供給されるようになっている。また、走査線７１ａはＴＦＴ素子７１ｂのゲートに電気的に接続されており、複数の走査線７１ａに対して走査信号が所定のタイミングでパルス的に線順次で供給されるようになっている。さらに、画素電極７ａはＴＦＴ素子７ｂのドレイン７２ｂに電気的に接続されており、ゲート７１ｂにパルス電圧を印加してＴＦＴ素子７ｂを一定期間だけオンすることで、データ線７０ａから供給される画像信号が所定のタイミングで書き込まれるようになっている。これにより、画素領域毎に表示を行なうことができるなっている。
【００４６】
第１基板１と第２基板８とは、表示領域の周囲を囲むように枠状に形成された封止部材（図示略）によって貼り合わされ、スペーサ（図示略）により一定に離間された状態で保持されている。そして、本実施形態の電気泳動表示装置１０では、基板１，８と封止部材とにより形成された閉空間に、上述のように構成された分散媒５，電気泳動粒子６等を有する電気泳動分散液が封入され、電気泳動層１１が形成されている。
【００４７】
本実施形態の電気泳動表示装置１０は、上述のように構成されているので、第１基板１側の共通電極２が電気泳動粒子６の帯電極性と逆極性となるように電圧印加を行なった場合、粒子６はクーロン力によって共通電極２側に速やかに泳動し、第１基板１の表面に付着する。そして、表示面には、このように第１基板１に付着して層の形成された領域が粒子６の色相に着色されて表示される。
なお、粒子６は、その大きな帯電量による電気的な反発力に加えて、その表面に形成された高分子界面活性剤の吸着層による反発作用によって、高速泳動により粒子６同士が激しく衝突した場合でも、殆ど凝集することなく分散状態が維持される。
【００４８】
一方、第１基板１側の共通電極２が粒子６の帯電極性と同じ極性となるように電圧印加を行なった場合には、粒子６は第２基板８に付着して層を形成する。この場合、この層は分散媒５の背後に隠れるため、分散媒５の色相に着色された表示となる。
【００４９】
したがって、本発明の電気泳動表示装置によれば、電気泳動層１１に、粒子６の分散性の高い電気泳動分散液を用いているため、凝集により沈降する粒子６の量を少なくすることができる。このため、表示のコントラストが長期間に亘って維持され、信頼性の高い表示が得られる。また、電気泳動粒子６の表面電荷密度が高いため、小さな駆動電圧により表示の切替を高速で行なうことができ、消費電力も低減できる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電気泳動表示装置について、図３及び図４を用いて説明する。図３，図４は、それぞれ本実施形態の電気泳動表示装置の断面構成図，部分平面図であり、図３は図４のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。
【００５１】
図３に示すように、本実施形態の電気泳動表示装置は、上記第１実施形態の電気泳動表示装置の構成において、対向する第１基板１と第２基板８との間に一定の厚みを有する平面視格子状の隔壁２７が設けられた構成となっている。
この隔壁２７は、図４に示すように、第２基板８に形成された走査線７１ａ及びデータ線７０ａと平面視で重なるように設けられており、隔壁２７と基板１，８により密閉された複数の分割セルＣのそれぞれに上述の電気泳動分散液が封入されている。
そして、これ以外の構成は、上記第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００５２】
したがって、本実施形態の電気泳動表示装置でも、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、電気泳動粒子６の流動範囲が分割セルＣの内部に限定されるため、電気泳動層１１内で粒子が偏って分布されたり、複数の粒子６が凝集して大きな凝結塊を形成したりすることが効果的に防止され、高品質な表示を得ることができる。この際、隔壁２７は表示に寄与しない非表示領域（走査線７１ａ，データ線７０ａ，ＴＦＴ７ｂの形成領域）に設けられているため、表示の明るさを損なうことはない。
【００５３】
なお、本実施形態では、全ての配線７１ａ，７０ａに対して隔壁２７が設けられているが、走査線７１ａ又はデータ線７０ａに対して一本おき或いは複数本おきに隔壁２７を設け、１つの分割セルＣ内に複数の画素領域が配置されるようにしてもよい。
【００５４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る電気泳動表示装置について、図５〜図７を用いて説明する。図５，図６は、それぞれ本実施形態の電気泳動表示装置の断面構成図，部分平面図であり、図５は図６のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。
【００５５】
気泳動表示装置の構成において、電気泳動分散液をカプセル状の樹脂皮膜で覆ってマイクロカプセル化し、マイクロカプセル６０を第１基板１と第２基板２との間に配置した構成となっている。
マイクロカプセル６０は、図２に示すように、画素電極７ａと同程度の大きさとされ、表示領域全域を覆うように複数配置されている。なお、図６では、マイクロカプセル６０を円形で示したが、実際には隣接するマイクロカプセル６０同士は密着するため、表示領域はマイクロカプセル６０によって平面視で隙間なく覆われている。
そして、これ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００５６】
したがって、本実施形態の電気泳動表示装置でも、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、電気泳動粒子６の流動範囲がマイクロカプセル６０の内部に限定されるため、電気泳動層１１内で粒子が偏って分布されたり、複数の粒子６が凝集して大きな凝結塊を形成したりすることが効果的に防止され、高品質な表示を得ることができる。
【００５７】
（電子機器）
本発明の電気泳動表示装置は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。以下、上述の電気泳動表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
【００５８】
１．モバイル型コンピュータ
本発明の電気泳動表示装置を、モバイル型（ポータブル型）のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図７はこのパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であり、パーソナルコンピュータ１２００は、本発明の電気泳動表示装置を表示部１２０１として備える。パーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０３を備えた本体部１２０２を備えて構成されている。
【００５９】
２．携帯電話
本発明の電気泳動表示装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図８はこの携帯電話の構成を示す斜視図であり、携帯電話１３００は、本発明の電気泳動表示装置を小サイズの表示部１３０１として備える。携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
【００６０】
３．電子ペーパー
本発明の電気泳動表示装置を、フレキシブルな電子ペーパーに適用した例について説明する。図９はこの電子ペーパーの構成を示す斜視図であり、電子ペーパー１４００は、本発明の電気泳動表示装置を表示部１４０１として備える。電子ペーパー１４００は、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体１４０２を備えて構成されている。
また、図１０は、電子ノートの構成を示す斜視図であり、電子ノート１５００は、図９で示した電子ペーパー１４００が複数枚束ねられ、カバー１５０１に挟まれているものである。カバー１５０１は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する不図示の表示データ入力手段を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容を変更したり更新したりできる。
【００６１】
また、上述した例に加えて、他の例として、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明に係るの電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用することができる。
【００６２】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、電気泳動分散液は、染色された分散媒中に一種類の電気泳動粒子が分散された構成となっているが、この代わりに、無色の分散媒中に、色相及び帯電極性の異なる二種類の電気泳動粒子を分散させるようにしてもよい。このような分散液を用いた場合、一方の粒子の色を背景色とし、他方の粒子の色を表示色とした表示を行うことができる。
【００６３】
このように異なる帯電極性を有する二種類の粒子を得る方法としては、例えば一方を上記実施形態と同様に無機酸化物又は無機水酸化物からなる粒子とし、他方をそれ以外の無機化合物又は有機化合物とする方法が考えられる。
このような無機化合物としては、例えば、クロムイエロー，カドミウムイエロー，カーボンブラック，コバルトブルー，硫酸バリウム，珪酸カルシウム，タルク，カドミウムオレンジ，鉛丹，コバルトクロムグリーン等を用いることができる。
【００６４】
また、上述の有機化合物としては、例えば、アニリンブラック，フタロシアニンブルー，ナフトールレッド，トルイジンレッド，ベンズイミダゾインイエロー，フタロシアニングリーン，ファーストイエロー，レーキレッド，ジオキサンバイオレット，アルカリブルー等の有機顔料や、メチルアクリレート，エチルアクリレート，メチルメタクリレート，エチルメタクリレート，メチルビニルエーテル，アクリロニトリル，スチレン，プロピレン，ブタジエン，エチレン，アクリル酸，メタクリル酸，ジメチルアミノエチルアクリレート，及びこれらのモノマーの混合物を懸濁重合，乳化重合，溶液重合，分散重合等により重合させた高分子を用いることができる。
【００６５】
この他、例えば、色相及び表面等電点の異なる無機酸化物又は無機水酸化物からなる二種類の粒子を分散媒中に分散させた場合でも、この二種類の粒子の帯電極性を異ならせることができる。具体的には、分散媒のｐＨが、一方の粒子（第１の電気泳動粒子）の表面等電点よりも低く、且つ、他方の粒子（第２の電気泳動粒子）の表面等電点よりも高くなるようする。この場合、第１の電気泳動粒子は分散媒中で上述の反応式（１）によりプラスに帯電し、第２の電気泳動粒子は反応式（２）によりマイナスに帯電するため、外部電界の作用により二種類の粒子は逆方向に泳動する。このため、印加電圧の極性を切り替えることで、二色表示が可能となる。
【００６６】
【実施例】
本発明者らは、本発明の効果を実証するために、本発明に係る構成の電気泳動表示装置を実際に作製し、その応答特性と表示の保持特性とを測定した。その結果について以下、報告する。
【００６７】
本実施例では、分散媒と電気泳動粒子の表面等電点との差ΔｐＨ、分散媒中の水の含有量、分散させる電気泳動粒子や界面活性剤の種類を変えた電気泳動セルＣ１〜Ｃ１０を以下の手順により作製した。
【００６８】
セルを作製するに当たって、まず、分散媒と同じ溶媒であるドデシルベンゼン５０ｍｌと、電気泳動粒子と、表面改質剤とを７０℃で１時間攪拌した。そして、この懸濁液を卓上遠心機を用いて３０００ｒｐｍで１時間遠心分離を行ない、上澄み液をデカンテーションにより除いた。これにより、疎水化処理された電気泳動粒子の沈殿物を得た。
【００６９】
次に、得られた沈殿物に、分散媒であるドデシルベンゼン５０ｍｌと、界面活性剤３ｇと、アントラキノン系青色染料０．３ｇとを加えて超音波洗浄機中で３０分攪拌し、分散液を得た。
そして、この分散液を１ｍｌ採り、ｐＨ調整剤である氷酢酸でｐＨを調整した後、市販のＢｒｉｇｇｓ型の電気泳動セルを用いてゼータ電位を測定し、電気泳動粒子の表面等電点を求めた。また、この分散液に含まれる水の量をカールフィッシャー型の水分計で測定した。
【００７０】
一方、二枚のガラス基板の片面にＩＴＯからなる透明電極を形成し、このＩＴＯ面が内側になるように二枚のガラス基板を厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを介して貼り合わせて電気泳動用の空セルを作製した。そして、上述の分散液のｐＨをｐＨ調整剤としての氷酢酸で調整してから上記空セルに注入し、セルを作製した。
【００７１】
そして、このセルの透明電極間に直流電圧を印加して表示が青から白に変化するのに要する時間（応答時間）ｔ１を測定し、この後、白表示の状態で電源を切って表示が青色に戻る時間（戻り時間）ｔ２を測定した。
【００７２】
なお、応答時間ｔ１は粒子の帯電量に依存し、応答時間ｔ１が短い程、粒子の帯電量、即ち、表面電荷密度が高いことを意味する。また、戻り時間ｔ２は粒子の分散性に依存し、戻り時間ｔ２が長い程、分散性が高いことを意味する。
下表１に、各セルＣ１〜Ｃ１０で用いた電気泳動粒子及び界面活性剤の材料と、各種パラメータの測定結果について示す。
【００７３】
【表１】
本実施例では、まず、水の含有量をそれぞれ０．０２ｗｔ％，０．０５ｗｔ％，０．２ｗｔ％とした電気泳動セルＣ１〜Ｃ３を用いて、水の含有量による影響を調べた。なお、電気泳動粒子として、市販されている白色の二酸化チタンの微粒子（平均粒径０．１５μｍ）を用い、表面改質剤としてイソプロピルトリス（イソステアロイル）チタネート１ｇを用いた。また、他の影響を排除するために、各セルＣ１〜Ｃ３では、ΔｐＨをゼロとし、界面活性剤に低分子界面活性剤であるソルビタンセスキオレートを用いた。
【００７５】
表１に示すように、水の含有量を０．０５ｗｔ％としたセルＣ２は、含有量が０．０２ｗｔ％であるセルＣ１に比べて、戻り時間ｔ２が５倍となっており、粒子の分散性が大幅に改善されていることがわかる。また、同程度の応答時間ｔ１（０．６秒）を得るための駆動電圧も２０Ｖ低減されている。これは、水分子が電気泳動粒子の表面に吸着して粒子表面のＯＨ基のイオン化が促進され、粒子の表面電荷密度が高められたためと考えられる。
一方、セルＣ２を、水の含有量を更に大きくしたセルＣ３と比較した場合、応答時間ｔ１，戻り時間ｔ２共に大きな改善は見られなかった。これは、水分子の増加に対して粒子の帯電量が飽和したためと考えられる。
【００７６】
したがって、水の含有量を０．０５ｗｔ％以上とした場合、粒子の分散性が最大限高められるとともに、駆動電圧を最も小さくできると考えられる。また、この場合、粒子表面の帯電量は飽和しており、ｐＨが多少変化しても粒子の帯電量は変化しないため、安定した応答特性を得ることができる。
【００７７】
次に、高分子界面活性剤を添加した電気泳動セルＣ４，Ｃ５を用い、セルＣ３との比較により、界面活性剤に高分子材料を用いた場合の効果を調べた。なお、他の影響を排除するために、セルＣ４，Ｃ５では、セルＣ１〜Ｃ３と同様に、ΔｐＨをゼロとし、電気泳動粒子，表面改質剤にそれぞれ市販の二酸化チタン（平均粒径０．１μｍ）１０ｇ，イソプロピルトリス（イソステアロイル）チタネート１ｇを用いている。また、含有された水の影響を小さくするために、水の含有量をセルＣ３よりも少なくしている。また、高分子材料の違いによる影響を調べるために、セルＣ４，Ｃ５には異なる高分子界面活性剤である、ホモゲノールＬ−１８（ポリカルボン酸、花王），ポリ（メタクリレート−ｃｏ−メタクリル酸）をそれぞれ添加した。
【００７８】
表１に示すように、高分子界面活性剤を添加したセルＣ４は、低分子界面活性剤を添加したセルＣ３に比べて、戻り時間ｔ２が２時間長くなっており、粒子の分散性が更に改善されたことがわかる。これは、高分子界面活性剤によって粒子表面に吸着層が形成され、この吸着層間の反発力により分散性が高められたためと考えられる。また、同程度の応答時間ｔ１（０．６秒）を得るための駆動電圧も１０Ｖ低減されている。このように駆動電圧が低減された理由は、低分子界面活性剤はイオン性の結合により粒子表面に吸着して粒子の表面電荷が中和されて表面電荷が減少して駆動電圧が上昇するが、高分子界面活性剤はファンデアワールス力により吸着するため粒子の表面電荷は減少しないため駆動電圧の上昇が抑制されると考えられる。
一方、セルＣ４を、異なる種類の高分子界面活性剤を添加したセルＣ５と比較した場合、応答時間ｔ１，戻り時間ｔ２共に大きな差異は見られず、高分子材料による大きな違いはないと考えられる。
【００７９】
したがって、界面活性剤に高分子材料を用いることで、低分子材料を用いる場合よりも、粒子の分散性を高め、駆動電圧を低減できると考えられる。
【００８０】
次に、ΔｐＨの絶対値を１以上とした電気泳動セルＣ６〜Ｃ９を用い、セルＣ５との比較により、ΔｐＨに対する依存性を調べた。なお、他の影響を排除するために、セルＣ６〜Ｃ９では、セルＣ５と同様に、電気泳動粒子，表面改質剤にそれぞれ市販の二酸化チタン（平均粒径０．１μｍ）１０ｇ，イソプロピルトリス（イソステアロイル）チタネート１ｇを用い、水の含有量を０．１ｗｔ％としている。また、分散媒のｐＨが粒子の表面等電点よりも低い場合に、ΔｐＨをマイナスで示している。
【００８１】
表１に示すように、ΔｐＨを−１としたセルＣ６は、ΔｐＨがゼロであるセルＣ５に比べて、戻り時間ｔ２が１時間長くなっており、粒子の分散性が更に改善されていることがわかる。また、応答時間ｔ２，駆動電圧が共に低減されており、更なる低電圧駆動が可能となっている。これは、上述の反応式（１）により粒子がプラスに帯電し、表面電荷密度が更に高められたことによると考えられる。
【００８２】
一方、ΔｐＨの絶対値を更に大きくしたセルＣ７は、セルＣ６に比べて応答時間ｔ１，戻り時間ｔ２共に更に改善されているものの、その改善幅は、セルＣ５からセルＣ６への改善幅に比べて小さい。また、このセルＣ７よりも更にΔｐＨの絶対値を大きくしたセルＣ８では、セルＣ７に比べて応答時間ｔ１，戻り時間ｔ２共に大きな差異は見られなかった。つまり、粒子の帯電量はΔｐＨが１のときに略飽和し、ΔｐＨの絶対値をそれ以上大きくしても帯電量は変化せずに略一定の値に収束したと考えられる。
【００８３】
なお、セルＣ９とセルＣ８との比較からわかるように、ΔｐＨの絶対値を大きくした場合には、高分子界面活性剤の種類を変えても応答時間ｔ１，戻り時間ｔ２に関して殆ど変化が見られないことから、粒子の帯電量は上述の状態において最大になっていると考えられる。
【００８４】
したがって、ΔｐＨの絶対値を１以上とする構成によって、粒子の分散性が最大限高められるとともに、駆動電圧を最も小さくできると考えられる。また、この場合、粒子の帯電量は飽和して略一定となるため、分散液の劣化等によるｐＨの変動に対して安定した応答特性を得ることができる。
【００８５】
次に、セルＣ１０を用いて、電気泳動粒子の種類を変えた場合の影響について調べた。このセルＣ１０では、電気泳動粒子として市販の酸化アルミニウム（平均粒径０．１５μｍ）を用い、表面改質剤としてアセトオクタデシルオキシアルミニウムジイソプロピレート１ｇを用いた。また、粒子の帯電量が飽和するように、ΔｐＨを−１．８、水の含有量を０．１ｗｔ％とし、セルＣ７或いはセルＣ８との比較を行なった。
【００８６】
表１に示すように、粒子に酸化アルミニウムを用いた場合には、セルＣ７或いはセルＣ８に比べて応答特性，分散性は共に若干低下しているが、従来のものに比べると大幅な改善が見られる。このことから、粒子の種類によって若干の差異はあるものの、ΔｐＨや水の含有量を調整することで、従来のものに比べて応答特性や分散性を大きく改善できることがわかった。
【００８７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、電気泳動分散液における分散媒のｐＨを電気泳動粒子の表面等電点と異ならせているため、粒子の表面電荷密度が高められる。これにより、粒子同士の電気的な反発力により粒子の分散性が向上する。また、粒子の表面電荷密度が高まると、粒子の分散媒中での易動度が大きくなるため、外部電界に対する応答性が増し、駆動電圧も低減される。特に、上述の分散媒のｐＨを粒子の帯電量が飽和するような値とすることで、電圧印加に対する粒子の応答特性を最大限高めることができる。また、帯電量が飽和しているため、応答特性が安定する利点もある。また、分散媒に水を含有させることで、粒子の分散性を更に高めることができる。
また、上述の電気泳動分散液を電気泳動表示装置に用いることにより、凝集により沈降する粒子の量を少なくすることができ、表示のコントラストを長期間に亘って維持することができる。また、電気泳動粒子の表面電荷密度が高いため、応答性がよく、消費電力も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す図であり、図２のＡ−Ａ′矢視断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す部分平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す図であり、図４のＡ−Ａ′矢視断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す部分平面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す図であり、図４のＡ−Ａ′矢視断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電気泳動表示装置の構成を示す部分平面図である。
【図７】本発明の電子機器の一例を示す図である。
【図８】本発明の電子機器の一例を示す図である。
【図９】本発明の電子機器の一例を示す図である。
【図１０】本発明の電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１基板
２ 共通電極
５ 分散媒
６ 電気泳動粒子
８ 第２基板
２７ 隔壁
６０ マイクロカプセル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dispersion liquid for an electrophoretic display device capable of reversibly changing the visible state by the action of an electric field, a method for producing the same, an electrophoretic display device using the electrophoretic dispersion liquid, and the electrophoretic display. The present invention relates to an electronic device including a device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a reflective display device capable of giving a feeling of use close to a printed matter, which is viewed with natural brightness on the spot, has been developed. In recent years, as such a reflective display device, an electrophoretic display device that does not require a polarizing plate and has a high light use efficiency has attracted attention.
[0003]
In the electrophoretic display device, for example, a pair of substrates, at least one of which is made of a transparent substrate, is arranged to face each other via a sealing member, and the electrophoretic dispersion is contained in a closed space formed by these substrates and the sealing member. It is configured. This dispersion is obtained by dispersing white positively charged particles made of titanium dioxide in, for example, a black non-aqueous solvent, and a surfactant is added to a dispersion medium to enhance the dispersibility of the particles. ing.
Transparent electrodes such as ITO are formed on inner surfaces of these substrates facing each other, and by applying a voltage between the electrodes, the particles can be caused to migrate to one of the substrates. It has become.
[0004]
In such an electrophoretic display device, for example, when a negative voltage is applied to the electrode on the transparent substrate side, the particles migrate to the transparent substrate side by Coulomb force and adhere to the electrode. When the display device in such a state is observed from the transparent substrate side, the portion where the particles adhere and the layer is formed looks white. On the other hand, when the polarity of the applied voltage is reversed, the white particles adhere to the facing electrode to form a layer, and this layer is hidden behind the black dispersion medium, so that the display becomes black.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described electrophoretic display device, the driving voltage is as high as 50 V, and active driving is difficult. In addition, it is difficult to stabilize the dispersion state of the particles, and when the switching is repeatedly performed, the particles may aggregate and settle, and the display contrast may be reduced.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an electrophoretic dispersion, a method of manufacturing an electrophoretic dispersion, and an electrophoretic display, which can reduce the driving voltage and increase the dispersibility of electrophoretic particles. It is an object to provide a device and an electronic device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electrophoretic dispersion liquid of the present invention has an electrophoretic particle composed of an oxide or a hydroxide, and a dispersion medium having a different hue from the electrophoretic particle and dispersing the electrophoretic particle. Wherein the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the electrophoretic particles are different.
[0007]
The reason why the driving voltage is increased in the conventional electrophoretic display device is considered to be that the thickness of the electric double layer formed on the particle surface by the surfactant is large, or the surface charge density of the particle is small. In addition, the reason why the particles are likely to settle is that the particle density is considerably higher than the density of the dispersion medium, but in addition, the surface charge density of the particles is small and the dispersibility is poor, and the particles are likely to aggregate. It is considered as.
It is difficult to reduce the thickness of the electric double layer on the surface of such a particle because the dielectric constant is small in a non-aqueous solvent, and when the material of the particle is an oxide or a hydroxide, it is generally used. Since the density of an inorganic substance such as an oxide is considerably higher than that of an organic substance such as a non-aqueous solvent, it is difficult to reduce the density of particles. Therefore, means for increasing the surface charge density of the particles is indispensable in order to lower the driving voltage and increase the dispersibility of the particles.
[0008]
By the way, the surface of the oxide or hydroxide takes a positive charge when the pH of the dispersion medium is lower than the surface isoelectric point, and takes a negative charge when the pH is higher than the surface isoelectric point. Therefore, by making the pH of the dispersion medium different from the surface isoelectric point of the electrophoretic particles as in the present configuration, the surface charge density of the particles can be increased. Thereby, the dispersibility of the particles is improved by the electric repulsion between the charged particles. In addition, as the surface charge density of the electrophoretic particles increases, the mobility of the particles increases, and the driving voltage is reduced.
[0009]
At this time, it is desirable that the absolute value of the difference between the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the electrophoretic particles be 1 or more.
When the difference between the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the electrophoretic particles increases, the charge amount of the particles increases, but as described in the section of [Examples] below, When the difference is 1 or more, the charge amount of the particles is substantially saturated. Even if the difference is further increased, the charge amount does not change and becomes a substantially constant value. Therefore, according to this configuration in which the difference between the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the particles is 1 or more, the driving voltage can be reduced to the maximum as described above. Further, in this case, since the charge amount of the particles is saturated, it is possible to obtain a stable response characteristic to a change in pH due to deterioration of the dispersion liquid or the like.
[0010]
Further, the electrophoretic dispersion liquid of the present invention comprises a first electrophoretic particle and a second electrophoretic particle which are made of oxide or hydroxide and have different hues, the first electrophoretic particle, and the second electrophoretic particle. Having a hue different from that of the electrophoretic particles, and a dispersion medium for dispersing the first electrophoretic particles and the second electrophoretic particles, wherein the pH of the dispersion medium is equal to that of the first electrophoretic particles. It is smaller than the surface isoelectric point and larger than the surface isoelectric point of the second electrophoretic particles.
According to this configuration, the first electrophoretic particles are positively charged, and the second electrophoretic particles are negatively charged. Therefore, the first electrophoretic particles and the second electrophoretic particles are acted upon by an external electric field. It migrates in the opposite direction to the migrating particles. For this reason, when an electrophoretic display device is configured using the above-described dispersion liquid, display can be performed in which the color of one particle is set as the background color and the color of the other particle is set as the display color.
[0011]
It is desirable to add a polymeric surfactant to the dispersion.
According to this configuration, the polymer surfactant is adsorbed on the electrophoretic particles by Van der Waals force or the like to form an adsorbed layer, and the osmotic pressure effect caused by the overlap between the adsorbed layers and a reduction in the conformational entropy of the adsorbed polymer. , The dispersibility is further improved by the repulsive action.
[0012]
It is preferable that the dispersion medium contains water.
According to this configuration, the water molecules are adsorbed on the electrophoretic particles to promote the ionization of the OH groups on the particle surface, so that the surface charge density of the particles increases. Thereby, the dispersibility of the particles is improved, and the driving voltage can be reduced.
[0013]
Further, the electrophoretic dispersion liquid of the present invention includes electrophoretic particles made of an oxide or a hydroxide, and a dispersion medium having a color different from that of the electrophoretic particles and dispersing the electrophoretic particles. The medium is characterized by containing water.
According to this configuration, the water molecules contained in the dispersion medium are adsorbed to the electrophoretic particles to promote the ionization of the OH groups on the particle surface, so that the surface charge density of the particles increases. Thereby, the dispersibility of the particles is improved, and the driving voltage can be reduced.
[0014]
In addition, it is preferable that the water content ratio of the above-mentioned dispersion medium is 0.05 wt% or more.
According to this configuration, as described in [Examples] below, ionization of the OH groups on the surface of the electrophoretic particles is promoted, and the dispersibility of the particles is greatly improved.
[0015]
Further, the method for producing an electrophoretic dispersion liquid of the present invention includes a dispersion step of dispersing electrophoretic particles and a surfactant in a dispersion medium having a different hue from the electrophoretic particles, and an acidic solvent in the dispersion liquid. A pH adjusting step of adjusting the pH of the dispersion medium to a value different from the isoelectric point of the electrophoretic particles.
According to this production method, the electrophoretic particles are charged in the pH adjustment step, and the surface charge density of the particles is increased. Thereby, the dispersibility of the particles is improved, and the driving voltage can be reduced.
[0016]
At this time, it is desirable that the dispersion medium further contains water in the dispersion step.
According to this production method, the water molecules contained in the dispersion medium are adsorbed on the electrophoretic particles to promote the ionization of the OH groups on the particle surface, so that the surface charge density of the particles increases.
[0017]
In addition, it is desirable that a polymer surfactant is further added to the dispersion in the dispersion step.
According to this production method, the added polymer surfactant forms an adsorption layer on the surface of the electrophoretic particles, so that the dispersibility of the particles is further improved.
[0018]
Further, the electrophoretic display device of the present invention has a transparent first substrate on which a transparent electrode is formed, and a second substrate, which is disposed to face the first substrate and has an electrode formed at a position facing the transparent electrode. And the above-mentioned electrophoretic dispersion liquid sandwiched between the first substrate and the second substrate.
According to this configuration, since the electrophoretic dispersion liquid having high dispersibility of the electrophoretic particles is used, the amount of particles that settle due to aggregation can be reduced. For this reason, the display contrast is maintained for a long time, and a highly reliable display can be obtained. Further, since the electrophoretic particles in the dispersion have a structure in which the surface charge density is increased, the display can be switched at high speed with a small driving voltage. Therefore, power consumption can be reduced.
[0019]
At this time, a region between the first substrate and the second substrate may be divided into a plurality of regions by partition walls, and the electrophoretic dispersion liquid may be held in each of the regions separately. .
According to this configuration, since the flow range of the electrophoretic particles is limited to the area defined by the partition, the distribution of the electrophoretic particles can be made uniform. This makes it possible to obtain a high-quality display with less variation in contrast on the display surface.
Note that the partition is desirably provided in a non-display region. According to this configuration, the brightness of the display is not impaired.
[0020]
Further, the electrophoretic dispersion liquid may be encapsulated in a capsule-like resin film, and the capsule may be sandwiched between the first substrate and the second substrate.
According to this configuration, since the flow range of the electrophoretic particles is limited to the inside of the capsule-shaped resin film, the distribution of the electrophoretic particles can be made uniform. This makes it possible to obtain a high-quality display with less variation in contrast on the display surface.
[0021]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the above-described electrophoretic display device.
According to this configuration, it is possible to provide an electronic device including a display portion with low contrast and low power consumption.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
(Electrophoretic dispersion and production method thereof)
The electrophoretic dispersion of the present invention has a configuration in which electrophoretic particles are dispersed in a dispersion medium dyed with a dye.
The electrophoretic particles are substantially spherical fine particles of about 0.01 μm to 10 μm in diameter made of an inorganic oxide or an inorganic hydroxide, and have a different hue (including white and black) from the above-described dispersion medium. As described above, the electrophoretic particles made of oxide or hydroxide have a unique surface isoelectric point, and the surface charge density (charge amount) changes depending on the pH value of the hydrogen ion exponent of the dispersion medium.
[0023]
Here, the surface isoelectric point indicates a state in which the algebraic sum of the charges of the amphoteric electrolyte in the aqueous solution becomes zero by a hydrogen ion exponent pH. For example, when the pH of the dispersion medium is equal to the surface isoelectric point of the electrophoretic particles, the effective charge of the particles becomes zero, and the particles are in a state of no response to an external electric field. When the pH of the dispersion medium is lower than the surface isoelectric point of the particles, the surface of the particles has a positive charge according to the following equation (1). Conversely, when the pH of the dispersion medium is higher than the surface isoelectric point of the particles, the surface of the particles is negatively charged according to the following equation (2).
Low pH: M-OH + H+(Excess) + OH−→ M-OH2 ++ OH−・ ・ ・ (1)
High pH: M-OH + H++ OH−(Excess) → M-OH―+ H+・ ・ ・ (2)
[0024]
When the difference between the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the particles increases, the charge amount of the particles increases according to the reaction formula (1) or (2). At this point, the saturation occurs and the charge amount does not change even if the pH is further changed. Although the value of this difference varies depending on the type, size, shape, etc. of the particles, as shown in the section of [Examples] below, the charge amount is substantially saturated for any particles as long as they are approximately 1 or more. It is thought that.
[0025]
Examples of the above electrophoretic particles include titanium dioxide, zinc oxide, magnesium oxide, red iron oxide, aluminum oxide, black lower titanium oxide, chromium oxide, boehmite, FeOOH, silicon dioxide, magnesium hydroxide, nickel hydroxide, and zirconium oxide. , Copper oxide and the like are used.
[0026]
In addition, such electrophoretic particles can be used not only as single fine particles but also in a state where various surface modifications have been performed. As such a surface modification method, for example, a method of coating the particle surface with a polymer such as an acrylic resin, an epoxy resin, a polyester resin, or a polyurethane resin, or a silane-based, titanate-based, aluminum-based, fluorine-based, or the like is used. There are a method of coupling treatment with a coupling agent, a method of graft polymerization with an acrylic monomer, a styrene monomer, an epoxy monomer, an isocyanate monomer, and the like. These treatments can be performed alone or in combination of two or more. it can.
[0027]
Non-aqueous organic solvents such as hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, and ethers are used as the dispersion medium, and include spirito black, oil yellow, oil blue, oil green, varifast blue, macrolex blue, oil brown, and sudan. It is dyed with a dye such as black or fast orange and has a different hue from the electrophoretic particles.
[0028]
For example, the above-mentioned hydrocarbons include alkanes such as hexane, petroleum ethers, petroleum benzene, petroleum naphtha, alkylbenzenes such as ligroin, dodecylbenzene, and unsaturated hydrocarbons such as industrial gasoline, kerosene, solvent naphtha, and 1-octene. Various derivatives such as biphenyl derivatives, bicyclohexyl derivatives, decalin derivatives, cyclohexylbenzene derivatives, and tetralin derivatives have been used.
Examples of the halogenated hydrocarbon include chloroform, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, dichloroethylene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, dichloropropane, trichloropropane, monochloroalkanes, chlorofluoroalkanes, perfluoroalkanes, perfluorodecalin derivatives, and perfluorodecalin derivatives. Fluoroalkylbenzenes and the like are used.
[0029]
Examples of the ether include dialkyl ethers such as dihexyl ether, alkoxybenzenes such as phenetole, cyclic ethers such as dioxane, ethylene glycol derivatives such as dimethoxyethane, diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol diethyl ether, glycerin ethers, and acetal. Used.
[0030]
Further, in addition to the above-mentioned hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and ethers, esters such as butyl acetate, ketones such as methyl ethyl ketone, carboxylic acids, alkylamines, siloxanes such as dodecamethylpentasiloxane, DMF, DMA , NMP, DMSO, silicone oil, liquid crystal compound, liquid crystal mixture, and the like.
As the dispersion medium, one obtained by mixing the above-described organic compounds alone or a mixture of two or more kinds is used.
[0031]
Further, a pH adjuster for adjusting pH is blended in the dispersion medium, and the pH of the dispersion medium is adjusted to be a value different from the surface isoelectric point of the electrophoretic particles. At this time, if the pH of the dispersion medium is 7 or more (that is, the dispersion medium shows alkalinity), the particles easily aggregate due to the aggregation action of the hydroxyl group of the hydroxide. It is desirable to make the following (that is, the state in which the dispersion medium is acidic). It is preferable that the pH of the dispersion medium is adjusted so that the charge amount of the particles is saturated. For example, the difference between the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the particles is 1 or more, so that the charge of the particles is adjusted. The amount can be saturated.
[0032]
Specifically, when a material having a surface isoelectric point of 6 or more such as titanium dioxide, zinc oxide, magnesium oxide, and aluminum oxide is used as the electrophoretic particles, the pH of the dispersion medium is higher than the surface isoelectric point of the particles. Is also preferably 1 or lower. In this case, the particles are positively charged in the dispersion medium. On the other hand, when a material having a surface isoelectric point of 6 or less, such as silicon dioxide, is used as the electrophoretic particles, the pH of the dispersion medium is 1 or more lower than the surface isoelectric point of the particles, or Is preferably 1 or more and 7 or less than the surface isoelectric point.
[0033]
Examples of the above pH adjuster include organic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and valeric acid; organic dicarboxylic acids such as oxalic acid and malonic acid; inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid; And alkylamines such as methylamine, aniline, diethylaniline, hydroxylamines, and inorganic bases such as sodium hydroxide.
[0034]
Further, water is mixed in the dispersion medium. The water molecules thus mixed in the dispersion medium are adsorbed on the electrophoretic particles to promote the ionization of OH groups on the particle surface and increase the surface charge density of the particles. Is further improved. In addition, when the electrophoretic layer is constituted by the dispersion containing water, the driving voltage can be reduced. In particular, by setting the content of water in the dispersion medium to 0.05 wt% or more, the charge amount of the particles can be saturated as shown in the section of [Example] described below, and the dispersibility of the particles can be improved. Can be maximized.
[0035]
In addition, a polymer surfactant is added to this dispersion medium. The high molecular surfactant adsorbs on the electrophoretic particles to form an adsorption layer on the particle surface, and due to the osmotic effect and entropy effect, the dispersion of the particles is smaller than when a low molecular surfactant is used. It is considered that this greatly contributes to stabilization.
Examples of such a polymeric surfactant include the following anionic, cationic, and nonionic polymeric surfactants.
[0036]
For example, as the anionic polymer surfactant, carboxylic acid-containing copolymers such as styrene-maleic anhydride copolymer, polycarboxylic acids such as polyacrylic acid and the like are used. As the cationic polymer surfactant, polyethyleneimines, polyvinylimidazolines, polyvinylpyridines and the like are used. Further, as the nonionic surfactant, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, oligomer of hydroxy fatty acid, polyethylene glycol distearate, polyethylene glycol dimethyl ether, polystyrene, poly (1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate) and the like are used. Have been.
As the polymer surfactant, one obtained by mixing the above-mentioned polymer materials alone or a mixture of two or more kinds is used.
[0037]
Here, "polymer" means a polymer having a molecular weight larger than that of a so-called "low molecule" having a molecular weight of about several hundreds, and the above-mentioned polymer material includes a polymer having a molecular weight of 10,000 or more, which is generally called a polymer. In addition, a low polymer called an oligomer having a molecular weight of 10,000 or less is included.
[0038]
Further, anionic, cationic, nonionic or fluorine-based low molecular surfactants as described below may be used in combination with the above-mentioned polymeric surfactants.
For example, examples of the anionic low molecular surfactant include alkyl benzene sulfonates such as sodium dodecylbenzene sulfonate, carboxylate salts such as sodium laurate, sulfates such as sodium lauryl sulfate, and phosphates such as sodium lauryl phosphate. Used. As the cationic low molecular surfactant, quaternary ammonium salts such as cetyltrimethylammonium chloride, pyridinium salts such as dodecylpyridinium bromide, and amine salts such as laurylamine hydrochloride are used. As nonionic low molecular surfactants, fatty acid esters of polyhydric alcohols such as sorbitan trioliate are used. Furthermore, perfluorocarboxylic acid salts such as sodium perfluorodecanoate and perfluoroalcohols such as perfluorononyl alcohol are used as the fluorine-based low molecular surfactant.
In order to avoid sedimentation of particles due to gravity, the specific gravity of the dispersion medium and the specific gravity of the particles are preferably set to be substantially equal.
[0039]
The above-mentioned electrophoretic dispersion is manufactured, for example, as follows.
First, the electrophoretic particles are mixed with the surface modifying agent in the same solvent as the dispersion medium or in a different suitable solvent and stirred. If necessary, the mixture is stirred while heating to an appropriate temperature. Then, the suspension is centrifuged or the like to remove the supernatant, thereby obtaining a precipitate. Thereby, electrophoretic particles subjected to the surface modification treatment are obtained.
Next, the obtained precipitate is mixed with a dispersion medium together with a polymer surfactant, a dye and water, and the mixture is stirred in an ultrasonic washing machine to obtain a dispersion.
Next, a pH adjuster is added to the dispersion, and the pH is adjusted so that the difference between the pH of the dispersion and the surface isoelectric point of the particles is 1 or more.
Thus, an electrophoretic dispersion is obtained.
[0040]
Therefore, according to the electrophoretic dispersion liquid, since the pH of the dispersion medium is adjusted to a value different from the surface isoelectric point, the surface charge density of the electrophoretic particles increases, and the electric repulsive force between the charged particles increases. The dispersibility of the particles is improved. In addition, as the surface charge density of the particles increases, the mobility of the particles increases, and the responsiveness to an external electric field increases. Therefore, when this dispersion is used for an electrophoretic layer of an electrophoretic display device, high-speed response and low power consumption are realized.
[0041]
In particular, when the difference between the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the particles is 1 or more, the charge amount of the particles is saturated and becomes substantially constant, and thus stable against fluctuations in pH due to deterioration of the dispersion liquid. The obtained response characteristics can be obtained.
Further, when water is mixed with the dispersion medium, the water molecules promote the ionization of OH groups on the particle surface, so that the surface charge density of the particles can be further increased. At this time, when the content ratio of water in the dispersion medium is 0.05 wt% or more, the dispersibility is greatly improved and the driving voltage is reduced, as shown in the section of [Examples] described later.
Further, by adding a polymer surfactant to the dispersion, an adsorption layer is formed on the surface of the particles, and the dispersibility of the particles is further enhanced by the repulsion between the adsorption layers.
[0042]
(Electrophoretic display device)
Next, an electrophoretic display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 and 2 are a cross-sectional view and a partial plan view, respectively, showing the configuration of the electrophoretic display device of the present embodiment. FIG. 1 shows a cross-sectional structure taken along line A-A 'shown in FIG. In all of the following drawings, the thickness of each component, the ratio of dimensions, and the like are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
[0043]
As shown in FIG. 1, the
The
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
Since the
In addition, when the
[0048]
On the other hand, when the voltage is applied such that the
[0049]
Therefore, according to the electrophoretic display device of the present invention, since the electrophoretic dispersion liquid with high dispersibility of the
[0050]
(Second embodiment)
Next, an electrophoretic display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are a sectional view and a partial plan view, respectively, of the electrophoretic display device of the present embodiment, and FIG. 3 shows a sectional structure taken along line A-A 'in FIG.
[0051]
As shown in FIG. 3, the electrophoretic display device of the present embodiment has the same structure as the electrophoretic display device of the first embodiment, except that a certain thickness is provided between the opposing
As shown in FIG. 4, the
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0052]
Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained in the electrophoretic display device of the present embodiment. Further, in the present embodiment, since the flow range of the
[0053]
In the present embodiment, the
[0054]
(Third embodiment)
Next, an electrophoretic display device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are a cross-sectional configuration diagram and a partial plan view, respectively, of the electrophoretic display device of the present embodiment, and FIG. 5 shows a cross-sectional structure along the line A-A 'in FIG.
[0055]
In the configuration of the electrophoretic display device, the electrophoretic dispersion liquid is covered with a capsule-like resin film to be microencapsulated, and the
As shown in FIG. 2, the
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0056]
Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained in the electrophoretic display device of the present embodiment. Further, in the present embodiment, since the flow range of the
[0057]
(Electronics)
The electrophoretic display device of the present invention is applied to various electronic devices including a display unit. Hereinafter, an example of an electronic apparatus including the above-described electrophoretic display device will be described.
[0058]
1. Mobile computer
An example in which the electrophoretic display device of the present invention is applied to a mobile (portable) personal computer will be described. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of this personal computer. The
[0059]
2. mobile phone
An example in which the electrophoretic display device of the present invention is applied to a mobile phone will be described. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the mobile phone. A
[0060]
3. Electronic paper
An example in which the electrophoretic display device of the present invention is applied to flexible electronic paper will be described. FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of the electronic paper. The
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of an electronic notebook. An
[0061]
Further, in addition to the above-described examples, as other examples, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, a calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal And a device equipped with a touch panel. The electro-optical device according to the present invention can also be applied to a display unit of such an electronic device.
[0062]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the electrophoretic dispersion has a configuration in which one type of electrophoretic particles is dispersed in a dyed dispersion medium. Alternatively, two types of electrophoretic particles having different charging polarities may be dispersed. When such a dispersion is used, display can be performed in which the color of one particle is set as a background color and the color of the other particle is set as a display color.
[0063]
As a method of obtaining two kinds of particles having such different charging polarities, for example, one of the particles is made of an inorganic oxide or an inorganic hydroxide in the same manner as in the above embodiment, and the other is an inorganic compound or an organic compound other than the above. Is considered.
As such an inorganic compound, for example, chrome yellow, cadmium yellow, carbon black, cobalt blue, barium sulfate, calcium silicate, talc, cadmium orange, leadtan, cobalt chrome green and the like can be used.
[0064]
Examples of the above-mentioned organic compounds include organic pigments such as aniline black, phthalocyanine blue, naphthol red, toluidine red, benzimidazoin yellow, phthalocyanine green, fast yellow, lake red, dioxane violet, and alkali blue, and methyl acrylate. , Ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methyl vinyl ether, acrylonitrile, styrene, propylene, butadiene, ethylene, acrylic acid, methacrylic acid, dimethylaminoethyl acrylate, and mixtures of these monomers in suspension, emulsion and solution polymerizations A polymer polymerized by dispersion polymerization or the like can be used.
[0065]
In addition, for example, even when two kinds of particles composed of an inorganic oxide or an inorganic hydroxide having different hue and surface isoelectric point are dispersed in a dispersion medium, the two kinds of particles may have different charging polarities. Can be. Specifically, the pH of the dispersion medium is lower than the surface isoelectric point of one particle (first electrophoretic particle) and the pH of the dispersion medium is lower than the surface isoelectric point of the other particle (second electrophoretic particle). To be higher. In this case, the first electrophoretic particles are positively charged in the dispersion medium by the above-mentioned reaction formula (1), and the second electrophoretic particles are negatively charged by the above-mentioned reaction formula (2). Causes the two types of particles to migrate in opposite directions. Therefore, by switching the polarity of the applied voltage, two-color display is possible.
[0066]
【Example】
The present inventors have actually manufactured an electrophoretic display device having the configuration according to the present invention and measured its response characteristics and display holding characteristics in order to demonstrate the effects of the present invention. The results are reported below.
[0067]
In this embodiment, the difference ΔpH between the surface isoelectric point of the dispersion medium and the electrophoretic particles, the content of water in the dispersion medium, and the types of the electrophoretic particles and surfactants to be dispersed are changed. Was produced by the following procedure.
[0068]
In preparing the cell, first, 50 ml of dodecylbenzene, the same solvent as the dispersion medium, electrophoretic particles, and a surface modifier were stirred at 70 ° C. for 1 hour. The suspension was centrifuged at 3000 rpm for 1 hour using a tabletop centrifuge, and the supernatant was removed by decantation. As a result, a precipitate of the electrophoretic particles subjected to the hydrophobic treatment was obtained.
[0069]
Next, to the obtained precipitate, 50 ml of dodecylbenzene as a dispersion medium, 3 g of a surfactant, and 0.3 g of an anthraquinone blue dye were added, and the mixture was stirred for 30 minutes in an ultrasonic washing machine, and the dispersion was dispersed. Obtained.
Then, 1 ml of this dispersion is taken, the pH is adjusted with glacial acetic acid as a pH adjuster, and the zeta potential is measured using a commercially available Briggs-type electrophoresis cell to determine the surface isoelectric point of the electrophoretic particles. Was. The amount of water contained in the dispersion was measured with a Karl Fischer-type moisture meter.
[0070]
On the other hand, a transparent electrode made of ITO is formed on one surface of two glass substrates, and the two glass substrates are bonded together via a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm so that the ITO surface is on the inner side. Empty cell was produced. Then, the pH of the above-mentioned dispersion was adjusted with glacial acetic acid as a pH adjuster, and then poured into the empty cell to prepare a cell.
[0071]
Then, a DC voltage is applied between the transparent electrodes of the cell to measure a time (response time) t1 required for the display to change from blue to white, and thereafter, the power is turned off in a state of white display to display the image. A time (return time) t2 for returning to blue was measured.
[0072]
The response time t1 depends on the charge amount of the particles, and the shorter the response time t1, the higher the charge amount of the particles, that is, the higher the surface charge density. The return time t2 depends on the dispersibility of the particles, and the longer the return time t2, the higher the dispersibility.
Table 1 below shows the materials of the electrophoretic particles and the surfactant used in each of the cells C1 to C10, and the measurement results of various parameters.
[0073]
[Table 1]
In this example, first, the influence of the water content was examined using electrophoresis cells C1 to C3 in which the water content was 0.02 wt%, 0.05 wt%, and 0.2 wt%, respectively. In addition, commercially available fine particles of white titanium dioxide (average particle size: 0.15 μm) were used as electrophoretic particles, and 1 g of isopropyl tris (isostearoyl) titanate was used as a surface modifier. In order to exclude other influences, in each of the cells C1 to C3, ΔpH was set to zero, and sorbitan sesquiolate, which is a low molecular surfactant, was used as the surfactant.
[0075]
As shown in Table 1, the return time t2 of the cell C2 in which the water content was 0.05 wt% was 5 times that of the
On the other hand, when the cell C2 was compared with the cell C3 in which the water content was further increased, neither the response time t1 nor the return time t2 showed a significant improvement. This is considered to be because the charge amount of the particles was saturated with the increase of water molecules.
[0076]
Therefore, when the water content is 0.05 wt% or more, it is considered that the dispersibility of the particles is maximized and the driving voltage can be minimized. In this case, the charge amount on the particle surface is saturated, and the charge amount of the particle does not change even if the pH slightly changes, so that stable response characteristics can be obtained.
[0077]
Next, using electrophoresis cells C4 and C5 to which a polymer surfactant was added, the effect of using a polymer material as the surfactant was examined by comparison with cell C3. In order to eliminate other influences, in the cells C4 and C5, ΔpH was set to zero, and commercially available titanium dioxide (average particle diameter of 0. 0) was used for the electrophoretic particles and the surface modifier, as in the cells C1 to C3. 1 μm) and 1 g of isopropyl tris (isostearoyl) titanate. Further, the content of water is made smaller than that of the cell C3 in order to reduce the influence of the contained water. In order to investigate the influence of the difference in the polymer material, cells C4 and C5 were provided with different polymer surfactants such as homogenol L-18 (polycarboxylic acid, Kao) and poly (methacrylate-co-methacrylic acid). Was added respectively.
[0078]
As shown in Table 1, the return time t2 of the cell C4 to which the high molecular surfactant was added was longer than that of the cell C3 to which the low molecular surfactant was added, and the dispersibility of the particles was further increased. It can be seen that it has been improved. This is presumably because an adsorption layer was formed on the particle surface by the polymer surfactant, and the repulsive force between the adsorption layers increased the dispersibility. Further, the drive voltage for obtaining the same response time t1 (0.6 seconds) is also reduced by 10V. The reason why the driving voltage is reduced in this way is that the low-molecular surfactant is adsorbed on the particle surface by ionic bonding and the surface charge of the particles is neutralized, the surface charge is reduced, and the driving voltage is increased. On the other hand, the polymer surfactant is adsorbed by van der Waals force, so that the surface charge of the particles does not decrease, and it is considered that the increase in the driving voltage is suppressed.
On the other hand, when the cell C4 is compared with the cell C5 to which a different type of polymer surfactant is added, there is no large difference between the response time t1 and the return time t2, and it is considered that there is no large difference due to the polymer material. .
[0079]
Therefore, it is considered that the use of a polymer material for the surfactant can enhance the dispersibility of particles and reduce the driving voltage as compared with the case where a low-molecular material is used.
[0080]
Next, using the electrophoresis cells C6 to C9 having an absolute value of ΔpH of 1 or more, the dependency on ΔpH was examined by comparison with the cell C5. In order to eliminate other effects, in cells C6 to C9, similarly to cell C5, 10 g of commercially available titanium dioxide (average particle diameter: 0.1 μm) and isopropyl tris ( 1 g of isostearoyl) titanate is used, and the water content is 0.1 wt%. When the pH of the dispersion medium is lower than the surface isoelectric point of the particles, ΔpH is shown as minus.
[0081]
As shown in Table 1, the cell C6 with ΔpH of −1 has a return time t2 that is one hour longer than the cell C5 with ΔpH of zero, and the dispersibility of particles is further improved. I understand. In addition, the response time t2 and the drive voltage are both reduced, enabling further low-voltage drive. This is considered to be because the particles were positively charged by the above-mentioned reaction formula (1), and the surface charge density was further increased.
[0082]
On the other hand, the cell C7 having a further increased absolute value of ΔpH has further improved both the response time t1 and the return time t2 as compared with the cell C6, but the improvement is smaller than the improvement from the cell C5 to the cell C6. Small. Further, in the cell C8 in which the absolute value of ΔpH was further increased compared to the cell C7, no large difference was found in both the response time t1 and the return time t2 as compared with the cell C7. That is, it is considered that the charge amount of the particles is substantially saturated when ΔpH is 1, and converges to a substantially constant value without changing the charge amount even when the absolute value of ΔpH is further increased.
[0083]
As can be seen from the comparison between cell C9 and cell C8, when the absolute value of ΔpH was increased, the response time t1 and the return time t2 hardly changed even if the type of the polymer surfactant was changed. Since there is no charge, it is considered that the charge amount of the particles is maximized in the above-described state.
[0084]
Therefore, it is considered that the configuration in which the absolute value of ΔpH is 1 or more maximizes the dispersibility of the particles and minimizes the driving voltage. Further, in this case, the charge amount of the particles is saturated and becomes substantially constant, so that a stable response characteristic can be obtained with respect to a change in pH due to deterioration of the dispersion.
[0085]
Next, the effect of changing the type of the electrophoretic particles using the cell C10 was examined. In the cell C10, commercially available aluminum oxide (average particle size: 0.15 μm) was used as electrophoretic particles, and 1 g of acetooctadecyloxyaluminum diisopropylate was used as a surface modifier. Further, ΔpH was set to −1.8 and water content was set to 0.1 wt% so as to saturate the charge amount of the particles, and comparison was made with the cell C7 or the cell C8.
[0086]
As shown in Table 1, when aluminum oxide was used for the particles, both the response characteristics and the dispersibility were slightly reduced as compared with the cell C7 or the cell C8, but a significant improvement was obtained as compared with the conventional one. Can be seen. From this, it was found that, although there is a slight difference depending on the type of the particles, the response characteristics and the dispersibility can be greatly improved by adjusting the ΔpH and the water content as compared with the conventional one.
[0087]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the pH of the dispersion medium in the electrophoretic dispersion liquid is different from the surface isoelectric point of the electrophoretic particles, the surface charge density of the particles can be increased. Thereby, the dispersibility of the particles is improved by the electric repulsion between the particles. Also, when the surface charge density of the particles increases, the mobility of the particles in the dispersion medium increases, so that the responsiveness to an external electric field increases and the driving voltage decreases. In particular, by setting the pH of the dispersion medium to a value at which the charge amount of the particles is saturated, the response characteristics of the particles to voltage application can be maximized. Further, since the charge amount is saturated, there is an advantage that the response characteristics are stabilized. Further, by adding water to the dispersion medium, the dispersibility of the particles can be further enhanced.
In addition, by using the above-described electrophoretic dispersion liquid for an electrophoretic display device, the amount of particles that settle due to aggregation can be reduced, and display contrast can be maintained for a long period of time. Further, since the surface charge density of the electrophoretic particles is high, responsiveness is good and power consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electrophoretic display device according to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 2 is a partial plan view showing the configuration of the electrophoretic display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an electrophoretic display device according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 4 is a partial plan view illustrating a configuration of an electrophoretic display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an electrophoretic display device according to a third embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
FIG. 6 is a partial plan view illustrating a configuration of an electrophoretic display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
1 1st substrate
2 Common electrode
5 Dispersion medium
6 electrophoretic particles
8 Second board
27 partition
60 micro capsule
Claims (15)
上記電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記電気泳動粒子を分散させる分散媒とを備え、
上記分散媒のｐＨと上記電気泳動粒子の表面等電点とが異なることを特徴とする、電気泳動分散液。Electrophoretic particles comprising an oxide or hydroxide,
Having a different hue from the electrophoretic particles, comprising a dispersion medium for dispersing the electrophoretic particles,
An electrophoretic dispersion liquid, wherein the pH of the dispersion medium and the surface isoelectric point of the electrophoretic particles are different.
上記第１の電気泳動粒子及び上記第２の電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記第１の電気泳動粒子と上記第２の電気泳動粒子とを分散させる分散媒とを備え、
上記分散媒のｐＨが上記第１の電気泳動粒子の表面等電点よりも小さく、且つ、上記第２の電気泳動粒子の表面等電点よりも大きいことを特徴とする、電気泳動分散液。A first electrophoretic particle and a second electrophoretic particle made of oxide or hydroxide and having different hues,
The first electrophoretic particles and the second electrophoretic particles have different hues from each other, and include a dispersion medium for dispersing the first electrophoretic particles and the second electrophoretic particles,
An electrophoretic dispersion, wherein the pH of the dispersion medium is lower than the surface isoelectric point of the first electrophoretic particles and higher than the surface isoelectric point of the second electrophoretic particles.
上記電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記電気泳動粒子を分散させる分散媒とを備え、
上記分散媒が水を含有することを特徴とする、電気泳動分散液。Electrophoretic particles comprising an oxide or hydroxide,
Having a different hue from the electrophoretic particles, comprising a dispersion medium for dispersing the electrophoretic particles,
An electrophoretic dispersion, wherein the dispersion medium contains water.
上記分散液中に酸性又は塩基性溶媒を添加して上記分散媒のｐＨが上記電気泳動粒子の等電点と異なる値となるように調整するｐＨ調整工程とを備えたことを特徴とする、電気泳動分散液の製造方法。A dispersion step of dispersing the electrophoretic particles and the surfactant in a dispersion medium having a different hue from the electrophoretic particles,
A pH adjusting step of adding an acidic or basic solvent to the dispersion to adjust the pH of the dispersion medium to a value different from the isoelectric point of the electrophoretic particles. A method for producing an electrophoretic dispersion.
上記第１の基板に対向配置され、上記透明電極に対向する位置に電極が形成された第２の基板と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に挟持された請求項１〜７のいずれかに記載の電気泳動分散液とを備えたことを特徴とする、電気泳動表示装置。A transparent first substrate having a transparent electrode formed thereon,
A second substrate having an electrode formed at a position facing the first substrate and facing the transparent electrode;
An electrophoretic display device comprising: the electrophoretic dispersion liquid according to any one of claims 1 to 7, sandwiched between the first substrate and the second substrate.
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