JP2004077805A - Electrophoresis dispersion solution, manufacturing method of electrophoresis dispersion solution, 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させ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、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、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、電気泳動粒子と、界面活性剤と、上記電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記電気泳動粒子及び上記界面活性剤を分散させる分散媒とを備え、上記界面活性剤の溶解パラメータが、上記電気泳動粒子の溶解パラメータと上記分散媒の溶解パラメータとの間の値であ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粒子同士が凝集するのは、粒子の表面電荷密度が小さいことによるが、それに加えて、粒子と分散媒との相溶性が悪いことも原因として考えられる。また、添加した界面活性剤の選択が不適切で、粒子と分散媒との相溶性の向上にあまり寄与しなかったことも一因に挙げられる。
本構成によれば、界面活性剤は、電気泳動粒子の表面に対して分散媒との極性差を減少させるような向きに吸着するため、電気泳動粒子と分散媒との相溶性が増す。これにより、電気泳動粒子の分散性を高めることができる。
【0008】
このとき、上記電気泳動粒子の溶解パラメータと上記分散媒の溶解パラメータとの差が3以下であることが望ましい。
電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が小さい程電気泳動粒子と分散媒との相溶性が増すが、後述の[実施例]の項で説明するように、特にその差を3以下とした本構成では、電気泳動粒子の分散性が飛躍的に向上する。
【0009】
また、本発明の電気泳動分散液は互いに異なる色相および互いに異なる帯電極性を有する第1の電気泳動粒子と第2の電気泳動粒子と第2の電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの間の値であることを特徴とする。また、第1の電気泳動粒子の溶解パラメータ及び第2の電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が3以下であることを特徴とする。
【0010】
本構成によれば第1の電気泳動粒子はプラス(又はマイナス)に帯電し、逆に第2の電気泳動粒子はマイナス(又はプラス)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装置を構成した場合に、一方の粒子の色を背景とし、他方の粒子の色を表示色とした表示が可能となる。
【0011】
なお、上記界面活性剤には高分子界面活性剤を用いることが望ましい。
本構成によれば、高分子界面活性剤が電気泳動粒子に吸着して吸着層を形成し、吸着層間の重なりによって生じる浸透圧効果とエントロピー効果による反発作用により粒子の分散性が更に向上する。
【0012】
また、本発明の電気泳動分散液の製造方法は、電気泳動粒子に表面改質処理を施して、界面活性剤の溶解パラメータが、上記電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの間の値となるようにする表面改質工程を備えたことを特徴とする。
本製造方法によれば、電気泳動粒子と界面活性剤とを分散媒中に分散させると、界面活性剤は、電気泳動粒子の表面に対して分散媒との極性差を減少させるような向きに吸着するため、電気泳動粒子と分散媒との相溶性が増加し、電気泳動粒子の分散性が高まる。
【0013】
このとき、上記表面改質工程において、更に、上記電気泳動粒子の溶解パラメータと上記分散媒の溶解パラメータとの差が3以下となるようにすることが望ましい。
本製造方法によれば、粒子の分散性を飛躍的に高めることができる。
【0014】
また、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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
【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、上記分散媒と異なる色相(白色及び黒色を含む)を有する直径0.01μm〜10μm程度の略球状の微粒子であり、以下に示すような無機酸化物,無機水酸化物や有機化合物が用いられている。
【0020】
無機酸化物又は無機水酸化物としては、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,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が用いられている。
【0021】
また、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。
【0022】
また、この電気泳動粒子は、表面改質処理により疎水化された状態で分散媒中に分散されている。この際、界面活性剤の溶解パラメータが、電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの間の値となる(以下、この条件を第1条件という)ように、粒子の表面状態が改質されている。
【0023】
ここで、溶解パラメータδは、液体1モル当たりの定容蒸発熱をΔEvap、液体1モル当たりの体積をVとして、下式(1)により定義されている。
δ=(ΔEvap/V)1/2 ・・・(1)
なお、分子材料の溶解パラメータは、モル牽引定数をG、密度をdとして、下式(2)により定義され、粒子の溶解パラメータは、表面改質剤から粒子との結合部位を除いた部分の溶解パラメータとして定義される。
δ=d・ΣG ・・・(2)
【0024】
この溶解パラメータδは、二つの物質を混合した際の相溶性の目安となり、両物質の溶解パラメータの差が小さくなるに従って、相溶性は飛躍的に大きくなる。このため、粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が小さくなるように粒子の表面状態を改質することで、粒子の分散性を大きく高めることができる。
【0025】
また、上述の第1条件を満たすように、分散媒,電気泳動粒子,界面活性剤の各溶解パラメータを調整した場合、界面活性剤は、表面改質された粒子の表面に対して分散媒との極性差を減少させるような向きに吸着するため、粒子と分散媒との相溶性が増加する。
さらに、後述の[実施例]の項で示されるように、粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が小さくなって3程度にまで近づくと粒子と分散媒との相溶性は略飽和し、それ以上両者の差が小さくなっても、分散性に殆ど変化はない。このため、粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が3以下となる(以下、この条件を第2条件という)ようにすることで、粒子の分散性を最大限高めることができる。
【0026】
上述の表面改質処理としては、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、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するため、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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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、上記第1条件を満たすように分量を調整された表面改質剤と共に電気泳動粒子を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、表面改質された電気泳動粒子が得られる。なお、表面改質剤と粒子とを分散媒中に混合する際に、更に上記第2条件を満たすように、表面改質剤の量を調整することが望ましい。
次に、得られた沈殿物を高分子界面活性剤,染料と共に分散媒に混合して攪拌し、分散液を得る。
以上により、電気泳動分散液が得られる。
【0036】
しがたって、本電気泳動分散液によれば、界面活性剤の溶解パラメータが、電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの間の値となっているため、界面活性剤は、電気泳動粒子の表面に対して分散媒との極性差を減少させるような向きに吸着し、電気泳動粒子と分散媒との相溶性が増す。これにより、電気泳動粒子の分散性を高めることができる。
特に、粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が3以下となるようにした場合、粒子の分散性を飛躍的に高めることができる。
また、分散液に高分子界面活性剤を添加しているため、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。
【0037】
(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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
(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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
(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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
(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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
【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。
【0061】
本実施例では、分散媒,界面活性剤,表面改質剤の材料を変えた電気泳動セルC1〜C6及び比較用セルD1を以下の手順により作製した。
セルを作製するに当たって、まず、分散媒と同じ溶媒50mlと、市販されている白色の電気泳動粒子である二酸化チタン(平均粒径0.1μm)と、表面改質剤1g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。
【0062】
次に、得られた沈殿物に、分散媒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。
【0063】
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、上述の分散液を上記空セルに注入し、セルを作製した。
【0064】
そして、このセルの透明電極間に50Vの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。
なお、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。また、応答時間t1は電気泳動粒子の大きさと表面電荷量に依存し、応答時間t1が短いほど分散性が高いために粒子径が小さく表面電荷量が増加し粒子の易動度が大きいことを意味する。
【0065】
下表1に、セルC1〜C6及びセルD1で用いた分散媒,界面活性剤,表面改質剤の材料を示し、下表2に各種パラメータの測定結果について示す。なお、表2において、δd,δs,δpは、それぞれ分散媒,界面活性剤,電気泳動粒子の各溶解パラメータを示しており、Δδは分散媒の溶解パラメータと電気泳動粒子の溶解パラメータとの差(δd−δp)の大きさを示している。
【0066】
【表1】
【0067】
【表2】
【0068】
本実施例では、まず、上記第1条件を満たすように分散剤,電気泳動粒子,界面活性剤の各溶解パラメータを調整した電気泳動セルC1〜C4と、上記第1条件を満たさない比較用セルD1とを用いて、電気特性を比較した。なお、分散媒と粒子との溶解パラメータ差Δδと粒子の分散性との関係を調べるために、分散媒や表面改質剤の種類を変えてセルC1〜C4のΔδの値を少しずつずらしている。また、他の影響を排除するために、これらにセルC1〜C4,D1では、界面活性剤に低分子材料を用いた。
【0069】
表2に示すように、第1条件を満たすように構成したセルC1〜C4は、第1条件を満たさないセルD1に比べて戻り時間t2が長くなっており、粒子の分散性が改善されたことがわかる。また、電圧印加に対する応答時間t1も改善されている。これは、分散性の向上により粒子径が小さくなり、また表面積の増加により表面電荷が増加し粒子の易動度が大きくなったためと考えられる。
【0070】
また、第1条件を満たすセル同士を比較すると、Δδの値が小さくなるにつれて戻り時間t2が長くなっており、特に、Δδが3であるセルC2はΔδが4.5であるセルC1に比べて戻り時間が大きく改善されていることがわかる。一方、Δδが1.7であるセルC3はセルC2に比べて戻り時間t2が1時間改善されているものの、その改善幅は、セルC1からセルC2への改善幅に比べて小さい。また、このセルC3よりも更にΔδの値の小さいセルC4では、セルC3に比べて応答時間t1,戻り時間t2共に変化は見られなかった。つまり、粒子の相溶性の大きさはΔδの値が3のときに略飽和し、Δδの値をそれ以上小さくしても相溶性に変化は生じないと考えられる。
【0071】
したがって、分散媒の溶解パラメータと電気泳動粒子の溶解パラメータとが3以下とすることで、粒子の分散性を飛躍的に高めることができる。
【0072】
次に、高分子界面活性剤を添加したセルC5,C6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C5,C6では、セルC3と同様に、表面改質剤にイソプロピルトリス(イソステアロイル)チタネートを用い、第1条件を満たすようにしている。また、高分子材料の違いによる影響を調べるために、セルC5,C6には異なる高分子界面活性剤である、ポリメタクリル酸オクチル,ポリイソブテンをそれぞれ添加した。
【0073】
表2に示すように、高分子界面活性剤を添加したセルC5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1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、低分子界面活性剤ではイオン性の結合により粒子表面に吸着層が形成され、粒子の表面電荷が中和されて表面電荷密度が減少して粒子同士の凝集が起こりやすくなっているが、高分子界面活性剤では粒子表面にファンデアワールス力により吸着層が形成され、粒子の表面電荷密度の減少は起こらず、この吸着層間の重なりによる浸透圧効果とエントロピー効果により生じる反発力により分散性が高められたためと考えられる。
一方、セルC5を、異なる種類の高分子界面活性剤を添加したセルC6と比較した場合、応答時間t1,戻り時間t2共に変化は見られず、高分子材料による大きな違いはないと考えられる。
【0074】
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ることができると考えられる。
【0075】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、界面活性剤の溶解パラメータが、電気泳動粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの間の値となっているため、界面活性剤は、電気泳動粒子の表面に対して分散媒との極性差を減少させるような向きに吸着し、電気泳動粒子と分散媒との相溶性が増す。これにより、電気泳動粒子の分散性を高めることができる。特に、粒子の溶解パラメータと分散媒の溶解パラメータとの差が3以下となるようにすることで、粒子の分散性を飛躍的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。
【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 visual 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, for example, a dispersion of white positively charged particles made of titanium dioxide in a black non-aqueous solvent, and a surfactant is added to the dispersion medium to enhance the dispersibility of the particles. Have been.
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, it is difficult to stabilize the dispersed state of the particles, and when the switching is repeatedly performed, the particles may aggregate and settle, and the display contrast may be reduced.
The present invention has been made in view of the above problems, and has been made to improve the dispersibility of electrophoretic particles. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electrophoretic dispersion liquid of the present invention has electrophoretic particles, a surfactant, and a color different from that of the electrophoretic particles, and disperses the electrophoretic particles and the surfactant. A dispersion medium, wherein the solubility parameter of the surfactant is a value between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium.
[0007]
The aggregation of particles in the conventional electrophoretic display device is due to the low surface charge density of the particles. In addition, it is also considered that poor compatibility between the particles and the dispersion medium is a cause. Another factor is that the selection of the added surfactant was inappropriate and did not contribute much to the improvement of the compatibility between the particles and the dispersion medium.
According to this configuration, since the surfactant is adsorbed on the surface of the electrophoretic particles in such a direction as to reduce the polarity difference between the electrophoretic particles and the dispersion medium, the compatibility between the electrophoretic particles and the dispersion medium increases. Thereby, the dispersibility of the electrophoretic particles can be improved.
[0008]
At this time, the difference between the dissolution parameter of the electrophoretic particles and the dissolution parameter of the dispersion medium is desirably 3 or less.
As the difference between the dissolution parameter of the electrophoretic particles and the dissolution parameter of the dispersion medium is smaller, the compatibility between the electrophoresis particles and the dispersion medium increases, but as described in the section of “Examples” below, the difference is particularly reduced. With this configuration of 3 or less, the dispersibility of the electrophoretic particles is dramatically improved.
[0009]
Further, the electrophoretic dispersion liquid of the present invention has a dissolution parameter of a first electrophoretic particle, a second electrophoretic particle, and a second electrophoretic particle having different hues and different charging polarities, and a dissolution parameter of a dispersion medium. Is a value between. Further, a difference between the solubility parameter of the first electrophoretic particles, the solubility parameter of the second electrophoretic particles, and the solubility parameter of the dispersion medium is 3 or less.
[0010]
According to this configuration, the first electrophoretic particles are positively (or negatively) charged, and conversely, the second electrophoretic particles are negatively (or positively) charged. The migrating particles and the second electrophoretic particles migrate in opposite directions. For this reason, when an electrophoresis apparatus is configured using the dispersion liquid, it is possible to perform display in which the color of one particle is set as a background and the color of the other particle is set as a display color.
[0011]
In addition, it is desirable to use a polymer surfactant as the surfactant.
According to this configuration, the polymer surfactant is adsorbed on the electrophoretic particles to form an adsorption layer, and the dispersibility of the particles is further improved by the osmotic pressure effect generated by the overlap between the adsorption layers and the repulsion effect by the entropy effect.
[0012]
Further, in the method for producing an electrophoretic dispersion liquid of the present invention, the surface modification treatment is performed on the electrophoretic particles so that the solubility parameter of the surfactant is between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium. Characterized in that a surface modification step for obtaining a value of
According to the present production method, when the electrophoretic particles and the surfactant are dispersed in the dispersion medium, the surfactant is oriented in such a manner as to reduce the difference in polarity between the surface of the electrophoretic particles and the dispersion medium. Due to the adsorption, the compatibility between the electrophoretic particles and the dispersion medium increases, and the dispersibility of the electrophoretic particles increases.
[0013]
At this time, in the surface modification step, it is desirable that the difference between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium is 3 or less.
According to the present production method, the dispersibility of the particles can be dramatically improved.
[0014]
It is desirable to further add a polymeric surfactant to the dispersion.
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.
[0015]
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.
[0016]
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 from each other. .
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.
[0017]
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.
[0018]
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.
[0019]
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 having a different hue (including white and black) from the above dispersion medium and having a diameter of about 0.01 μm to 10 μm, and include the following inorganic oxides, inorganic hydroxides, and organic compounds. Compounds have been used.
[0020]
Examples of the inorganic oxide or inorganic hydroxide include titanium dioxide, zinc oxide, magnesium oxide, red iron oxide, aluminum oxide, black lower titanium oxide, chromium oxide, boehmite, FeOOH, silicon dioxide, magnesium hydroxide, and nickel hydroxide. , Zirconium oxide, copper oxide, chrome yellow, cadmium yellow, carbon black, cobalt blue, barium sulfate, calcium silicate, talc, cadmium orange, leadtan, cobalt chrome green and the like are used.
[0021]
Examples of the organic compound 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 and ethyl. Suspension polymerization, emulsion polymerization, solution polymerization, dispersion of acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methyl vinyl ether, acrylonitrile, styrene, propylene, butadiene, ethylene, acrylic acid, methacrylic acid, dimethylaminoethyl acrylate, and a mixture of these monomers A polymer polymerized by polymerization or the like can be used.
[0022]
The electrophoretic particles are dispersed in the dispersion medium in a state where the particles have been rendered hydrophobic by the surface modification treatment. At this time, the surface state of the particles is modified so that the solubility parameter of the surfactant becomes a value between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium (hereinafter, this condition is referred to as a first condition). Quality.
[0023]
Here, the dissolution parameter δ is defined by the following equation (1), where ΔEvap is the constant volume heat of evaporation per mol of liquid, and V is the volume per mol of liquid.
δ = (ΔEvap / V) 1/2 ... (1)
The dissolution parameter of the molecular material is defined by the following equation (2), where G is the molar traction constant and d is the density. The dissolution parameter of the particle is the surface modification agent of the portion excluding the bonding site with the particle. Defined as dissolution parameter.
δ = d · ΣG (2)
[0024]
This solubility parameter δ is a measure of the compatibility of the two substances when they are mixed, and as the difference between the solubility parameters of the two substances is reduced, the compatibility is dramatically increased. For this reason, by modifying the surface state of the particles so as to reduce the difference between the solubility parameter of the particles and the solubility parameter of the dispersion medium, the dispersibility of the particles can be greatly increased.
[0025]
Further, when the dissolution parameters of the dispersion medium, the electrophoretic particles, and the surfactant are adjusted so as to satisfy the first condition described above, the surfactant becomes a dispersion medium with respect to the surface of the surface-modified particles. Is adsorbed in such a direction as to reduce the polarity difference between the particles, and the compatibility between the particles and the dispersion medium increases.
Furthermore, as shown in the section of [Example] below, when the difference between the dissolution parameter of the particles and the dissolution parameter of the dispersion medium becomes small and approaches 3 or so, the compatibility between the particles and the dispersion medium becomes substantially saturated. However, even if the difference between them becomes smaller, the dispersibility hardly changes. Therefore, by setting the difference between the dissolution parameter of the particles and the dissolution parameter of the dispersion medium to be 3 or less (hereinafter, this condition is referred to as a second condition), the dispersibility of the particles can be maximized.
[0026]
Examples of the surface modification treatment include 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 coupling method of a silane, titanate, aluminum, or fluorine compound. There are a method of performing a coupling treatment with an agent, a method of performing a graft polymerization treatment 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.
[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 polymer surfactant is added to this dispersion medium. Polymer surfactants adsorb to electrophoretic particles and form an adsorbed layer on the particle surface.Thus, they are expected to contribute significantly to the stabilization of particles compared to when low-molecular surfactants are used. Can be
Examples of such a polymeric surfactant include the following anionic, cationic, and nonionic polymeric surfactants.
[0032]
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.
[0033]
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.
[0034]
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. Further, 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.
[0035]
The above-mentioned electrophoretic dispersion is manufactured, for example, as follows.
First, the electrophoretic particles are mixed with the same solvent as the dispersion medium or a different appropriate solvent together with the surface modifier whose amount has been adjusted so as to satisfy the first condition, followed by stirring. 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, surface-modified electrophoretic particles are obtained. When the surface modifier and the particles are mixed in the dispersion medium, it is desirable to adjust the amount of the surface modifier so as to further satisfy the second condition.
Next, the resulting precipitate is mixed with a polymeric surfactant and a dye in a dispersion medium and stirred to obtain a dispersion.
Thus, an electrophoretic dispersion is obtained.
[0036]
Therefore, according to the present electrophoretic dispersion, the solubility parameter of the surfactant is a value between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium. The electrophoretic particles are adsorbed on the surface of the electrophoretic particles in such a direction as to reduce the polarity difference between the electrophoretic particles and the dispersing medium, and the compatibility between the electrophoretic particles and the dispersing medium increases. Thereby, the dispersibility of the electrophoretic particles can be improved.
In particular, when the difference between the dissolution parameter of the particles and the dissolution parameter of the dispersion medium is set to 3 or less, the dispersibility of the particles can be dramatically improved.
Further, since the polymer surfactant is added to the dispersion, an adsorbed layer is formed on the surface of the particles, and the repulsive action between the adsorbed layers further enhances the dispersibility of the particles.
[0037]
(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, and FIG. 1 shows a cross-sectional structure along the line AA '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.
[0038]
As shown in FIG. 1, the
The
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
Since the
In addition, when the
[0043]
On the other hand, when the voltage is applied such that the
[0044]
Therefore, according to the electrophoretic display device of the present invention, since the electrophoretic dispersion liquid with high dispersibility of the
[0045]
(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 cross-sectional configuration diagram and a partial plan view, respectively, of the electrophoretic display device of the present embodiment, and FIG. 3 shows a cross-sectional structure along the line AA ′ in FIG.
[0046]
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.
[0047]
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
[0048]
In the present embodiment, the
[0049]
(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 AA 'in FIG.
[0050]
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.
[0051]
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
[0052]
(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.
[0053]
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
[0054]
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
[0055]
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
[0056]
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.
[0057]
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.
[0058]
As a method of obtaining two kinds of particles having such different charging polarities, for example, a method in which one is made of particles made of an inorganic oxide as in the above embodiment and the other is made of another inorganic compound or an organic compound is considered. Can be
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.
[0059]
Examples of the above organic compound 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.
[0060]
【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.
[0061]
In this example, electrophoresis cells C1 to C6 and a cell D1 for comparison in which the materials of the dispersion medium, the surfactant, and the surface modifier were changed were manufactured by the following procedure.
In preparing the cell, first, 50 ml of the same solvent as the dispersion medium, titanium dioxide (average particle diameter: 0.1 μm), which is a commercially available white electrophoretic particle, and 1 g of a surface modifier were added at 70 ° C. for 1 hour. Stirred for hours. 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.
[0062]
Next, 50 ml of a dispersion medium, 3 g of a surfactant, and 0.3 g of an anthraquinone-based blue dye were added to the obtained precipitate, and the mixture was stirred in an ultrasonic cleaner for 30 minutes to obtain a dispersion.
[0063]
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 above-described dispersion was injected into the empty cell to prepare a cell.
[0064]
Then, a DC voltage of 50 V is applied between the transparent electrodes of this 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 the state of white display. The time (return time) t2 at which the display returned to blue was measured.
The return time t2 depends on the dispersibility of the particles, and the longer the return time t2, the higher the dispersibility. Further, the response time t1 depends on the size of the electrophoretic particles and the amount of surface charge, and it is understood that the shorter the response time t1, the higher the dispersibility, the smaller the particle diameter, the larger the surface charge, and the greater the mobility of the particles. means.
[0065]
Table 1 below shows the materials of the dispersion medium, surfactant, and surface modifier used in cells C1 to C6 and cell D1, and Table 2 below shows the measurement results of various parameters. In Table 2, δd, δs, and δp indicate the respective solubility parameters of the dispersion medium, the surfactant, and the electrophoretic particles, and Δδ indicates the difference between the solubility parameter of the dispersion medium and the solubility parameter of the electrophoretic particles. (Δd−δp).
[0066]
[Table 1]
[0067]
[Table 2]
[0068]
In this embodiment, first, electrophoresis cells C1 to C4 in which each dissolution parameter of a dispersant, electrophoretic particles, and a surfactant is adjusted so as to satisfy the first condition, and a comparison cell that does not satisfy the first condition The electrical characteristics were compared using D1. In order to investigate the relationship between the dissolution parameter difference Δδ between the dispersion medium and the particles and the dispersibility of the particles, the values of Δδ of the cells C1 to C4 were slightly shifted by changing the types of the dispersion medium and the surface modifier. I have. In addition, in order to exclude other influences, in these cells C1 to C4 and D1, a low molecular material was used as a surfactant.
[0069]
As shown in Table 2, the cells C1 to C4 configured to satisfy the first condition have a longer return time t2 than the cell D1 that does not satisfy the first condition, and have improved particle dispersibility. You can see that. Further, the response time t1 to the voltage application is also improved. This is presumably because the particle diameter was reduced due to the improvement in the dispersibility, and the surface charge was increased due to the increase in the surface area, thereby increasing the mobility of the particles.
[0070]
Also, comparing cells satisfying the first condition, the return time t2 increases as the value of Δδ decreases, and in particular, the cell C2 with Δδ of 3 is greater than the cell C1 with Δδ of 4.5. It can be seen that the return time is greatly improved. On the other hand, although the return time t2 of the cell C3 whose Δδ is 1.7 is improved by one hour as compared with the cell C2, the improvement is smaller than the improvement from the cell C1 to the cell C2. In the cell C4 having a smaller value of Δδ than the cell C3, no change was observed in both the response time t1 and the return time t2 as compared with the cell C3. That is, it is considered that the degree of the compatibility of the particles is substantially saturated when the value of Δδ is 3, and the compatibility does not change even if the value of Δδ is further reduced.
[0071]
Therefore, by setting the dissolution parameter of the dispersion medium and the dissolution parameter of the electrophoretic particles to 3 or less, the dispersibility of the particles can be dramatically improved.
[0072]
Next, using cells C5 and C6 to which a polymer surfactant was added, the effect of using a polymer material as the surfactant was examined by comparison with cell C3. Note that, in order to eliminate other effects, in the cells C5 and C6, isopropyl tris (isostearoyl) titanate is used as a surface modifier as in the cell C3 so as to satisfy the first condition. Further, in order to examine the influence of the difference in the polymer material, different polymer surfactants, polyoctyl methacrylate and polyisobutene, were added to the cells C5 and C6, respectively.
[0073]
As shown in Table 2, the return time t2 of the cell C5 to which the polymer surfactant was added was one hour 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 because low molecular surfactants form an adsorption layer on the particle surface due to ionic bonding, neutralize the surface charge of the particles, reduce the surface charge density, and make it easier for particles to aggregate. In the case of polymer surfactants, an adsorption layer is formed on the particle surface by Van der Waals force, and the surface charge density of the particles does not decrease, but is dispersed by repulsion generated by osmotic pressure effect and entropy effect due to the overlap between the adsorption layers. It is thought that the nature was enhanced.
On the other hand, when the cell C5 is compared with the cell C6 to which a different type of polymer surfactant is added, there is no change in the response time t1 and the return time t2, and it is considered that there is no significant difference depending on the polymer material.
[0074]
Therefore, it is considered that the use of a polymer material for the surfactant can enhance the dispersibility of particles as compared with the case where a low-molecular material is used.
[0075]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the solubility parameter of the surfactant is a value between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium, the surfactant is The particles are adsorbed on the surface of the electrophoretic particles in such a direction as to reduce the polarity difference between the electrophoretic particles and the dispersion medium, and the compatibility between the electrophoretic particles and the dispersion medium increases. Thereby, the dispersibility of the electrophoretic particles can be improved. In particular, by setting the difference between the dissolution parameter of the particles and the dissolution parameter of the dispersion medium to be 3 or less, the dispersibility of the particles can be significantly improved.
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.
[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 illustrating a 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.
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 First substrate
2 Common electrode
5 Dispersion medium
6 Electrophoretic particles
8 Second substrate
27 Partition
60 microcapsules
Claims (13)
上記電気泳動粒子と異なる色相を有し、上記電気泳動粒子及び上記界面活性剤を分散させる分散媒とを備え、
上記界面活性剤の溶解パラメータが、上記電気泳動粒子の溶解パラメータと上記分散媒の溶解パラメータとの間の値であることを特徴とする、電気泳動分散液。Electrophoretic particles, a surfactant,
Having a different hue from the electrophoretic particles, comprising a dispersion medium for dispersing the electrophoretic particles and the surfactant,
An electrophoretic dispersion liquid, wherein the solubility parameter of the surfactant is a value between the solubility parameter of the electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium.
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の電気泳動粒子及び上記界面活性剤を分散させる分散媒とを備え、
上記界面活性剤の溶解パラメータが、上記第1の電気泳動粒子の溶解パラメータ及び上記第2の電気泳動粒子の溶解パラメータと上記分散媒の溶解パラメータとの間の値であることを特徴とする、電気泳動分散液。A first electrophoretic particle and a second electrophoretic particle having different hues from each other; a surfactant having a different hue from the first electrophoretic particle and the second electrophoretic particle; Comprising a dispersion medium for dispersing the electrophoretic particles and the second electrophoretic particles and the surfactant,
Wherein the solubility parameter of the surfactant is a value between the solubility parameter of the first electrophoretic particles and the solubility parameter of the second electrophoretic particles and the solubility parameter of the dispersion medium. 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1〜5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 5, sandwiched between the first substrate and the second substrate.
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